JP2018096409A - 発進装置の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両発進時の燃費を向上させることができる発進装置の制御装置および制御方法を提供すること。
【解決手段】駆動源からの駆動力を、流体を介して伝達する流体継手と、流体継手の入出力部材間を直結可能なロックアップクラッチと、を備える発進装置の制御装置であって、発進時に、アクセル開度に基づいて、ロックアップクラッチのスリップ制御を開始させる制御部を備える、発進装置の制御装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、発進装置の制御装置および制御方法に関する。

従来より、車両の発進装置として、ロックアップクラッチを備えた流体伝動装置が知られている。特許文献１には、車両の発進時に、エンジンの駆動力を、トルクコンバータを介して変速機に伝達するとともに、エンジン回転数が所定値以上となった場合に、トルクコンバータが備えるロックアップクラッチをスリップ制御するものが開示されている。

特開２０１１−１０６５５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発進装置は、アクセルペダルが踏み込まれた後、エンジン回転数が閾値以上となった場合にはじめてロックアップクラッチをスリップ制御するものであるため、車両発進時に流体を介した動力伝達状態が長く続き、燃費が悪くなるという問題があった。

本発明の目的は、車両発進時の燃費を向上させることができる発進装置の制御装置および制御方法を提供することである。

本発明に係る発進装置の制御装置は、駆動源からの駆動力を、流体を介して伝達する流体継手と、前記流体継手の入出力部材間を直結可能なロックアップクラッチと、を備える発進装置の制御装置であって、発進時に、アクセル開度に基づいて、前記ロックアップクラッチのスリップ制御を開始させる制御部を備える。

また、本発明に係る発進装置の制御方法は、駆動源からの駆動力を、流体を介して伝達する流体継手と、前記流体継手の入出力部材間を直結可能なロックアップクラッチと、を備える発進装置の制御方法であって、発進時に、アクセル開度に基づいて、前記ロックアップクラッチのスリップ制御を開始させる。

本発明によれば、車両発進時の燃費を向上させることができる。

本発明に係る発進装置が搭載された車両を示す概略図 ＥＣＵおよび周辺の構成要素を示すブロック図 発進制御の流れを示すフローチャート 発進時の走行例を示すタイムチャート 発進時の走行例を示すタイムチャート 発進時の走行例を示すタイムチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。

まず、図１を参照して、車両の全体構成について説明する。図１に示すように、車両１は、エンジン１０と、流体継手２０と、クラッチ３０と、変速機４０とを備えている。具体的には、エンジン１０の出力軸１１に流体継手２０が連結され、さらに、クラッチ３０を介して変速機４０が設けられている。そして、変速機４０の出力側に、不図示のプロペラシャフトおよびデファレンシャルギヤを介して、駆動輪が動力伝達可能に連結されている。

エンジン１０は、アクセル開度センサ１０１によって検出されるアクセルペダルのアクセル開度に基づいて、ＥＣＵ５０により燃料噴射量、バルブタイミング等が制御され、出力回転数（以下、「エンジン回転数」という。）および出力トルクが制御される。また、エンジン１０の出力軸１１には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１０２が設けられている。

流体継手２０は、エンジン１０の出力軸１１に接続されたポンプインペラ２１と、ポンプインペラ２１に対して対向配置され、クラッチ３０の入力側に接続されたタービンランナ２２と、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを直結可能なロックアップクラッチ２３とを備える。また、タービンランナ２２の後方に延びるタービン軸には、タービンランナ２２の回転数（以下、「タービン回転数」という。）を検出するタービン回転数センサ１０３が設けられている。

ロックアップクラッチ２３は、複数の入力側ロックアップクラッチ板２４および複数の出力側ロックアップクラッチ板２５を有する油圧作動式の多板クラッチである。ロックアップクラッチ２３は、断方向に付勢されており、ロックアップ作動油圧によってロックアップピストン２６が移動して、入力側ロックアップクラッチ板２４および出力側ロックアップクラッチ板２５を圧接することで接とされる。

ロックアップクラッチ２３は、ＥＣＵ５０によりロックアップ作動油圧が制御されることで断接が制御され、完断状態、完接状態およびスリップ状態とされる。スリップ状態では、ロックアップクラッチ２３のスリップ量（「エンジン回転数−タービン回転数」）が、ＥＣＵ５０により制御される。

本発明において、流体継手２０は、車両１の発進時におけるクリープ走行時および微速走行時に用いられる。なお、「クリープ走行」とは、アクセルペダルが踏み込まれておらず、車両１が極低速で走行している状態である。また、「微速走行」とは、アクセルペダルが踏み込まれ、車両１が極低速で走行している状態である。

また、車両１の発進時には、ロックアップクラッチ２３がスリップ状態とされる（スリップ制御される）。なお、車両１の発進時におけるロックアップクラッチ２３のスリップ制御の詳細な内容については後述する。

さらに、車両１の発進時以外の通常走行時には、ロックアップクラッチ２３が完接状態とされて、ポンプインペラ２１およびタービンランナ２２が直結され、エンジン１０の駆動力がクラッチ３０に直接伝達される。

クラッチ３０は、複数の入力側クラッチ板３１および複数の出力側クラッチ板３２を有する油圧作動式の湿式多板クラッチである。クラッチ３０は、不図示のリターンスプリングによって断方向に付勢されており、クラッチ作動油圧によってピストン３３が移動して、入力側クラッチ板３１および出力側クラッチ板３２を圧接することで接とされる。クラッチ３０は、ＥＣＵ５０によりクラッチ作動油圧が制御されることで断接が制御される。具体的には、クラッチ３０の伝達トルク容量が、ＥＣＵ５０により制御される。

変速機４０は、クラッチ３０の出力側に接続された入力軸４１と、入力軸４１と同軸上に配置された出力軸４２と、入力軸４１および出力軸４２と平行に配置された副軸４３とを備えている。入力軸４１には、入力ギヤ４１ａが入力軸４１と一体回転するように設けられている。副軸４３には、入力ギヤ４１ａと噛合する入力副ギヤ４３ａおよび複数の出力副ギヤ４３ｂ〜４３ｇが副軸４３と一体回転するように設けられている。

出力軸４２には、複数の出力副ギヤ４３ｂ〜４３ｇと噛合する複数の出力ギヤ４２ｂ〜４２ｇが出力軸４２と相対回転可能に設けられている。また、出力軸４２には、各出力ギヤ４２ｂ〜４２ｇに対応して、シンクロナイザリングを含むシンクロ機構４４ａ〜４４ｃが設けられている。さらに、出力軸４２の後端には、車両１の速度を検出する車速センサ１０４が設けられている。

変速機４０の変速段は、ＥＣＵ５０によって決定される。具体的には、シンクロ機構４４ａ〜４４ｃの動作がＥＣＵ５０によって制御され、出力ギヤ４２ｂ〜４２ｇと出力軸４２とを選択的に係合状態（一体回転する状態）とすることで、変速段が確立される。

変速機４０は、アクセル開度センサ１０１によって検出されるアクセル開度、および、車速センサ１０４によって検出される車速に基づいて、ＥＣＵ５０の指示によりアップシフトおよびダウンシフトを実行する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０の制御、ロックアップクラッチ２３の断接制御、クラッチ３０の断接制御、および変速機４０の変速制御を行う。なお、本実施形態では、ＥＣＵ５０がエンジン１０、ロックアップクラッチ２３、クラッチ３０および変速機４０を統括して制御しているが、エンジン用ＥＣＵ、ロックアップクラッチ用ＥＣＵ、クラッチ用ＥＣＵ、変速機用ＥＣＵをそれぞれ別個に備えるものでも構わない。

次に、図２のブロック図を参照して、本発明に係るＥＣＵ５０および周辺の構成要素について説明する。

ＥＣＵ５０には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１０１からの信号と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１０２からの信号と、タービン回転数を検出するタービン回転数センサ１０３からの信号と、車両１の速度を検出する車速センサ１０４からの信号とが入力される。

また、ＥＣＵ５０には、エンジン１０、ロックアップクラッチ２３、クラッチ３０および変速機４０の制御に用いられる各種情報を記憶する記憶部５１が設けられている。記憶部５１には、発進時におけるロックアップクラッチ２３のスリップ量およびスリップ量の時間変化率（詳細は後述する。）も記憶されている。

そして、ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ１０１、エンジン回転数センサ１０２、タービン回転数センサ１０３および車速センサ１０４からの信号と、記憶部５１に記憶されている各種情報とに基づいて、エンジン１０、ロックアップクラッチ２３、クラッチ３０および変速機４０を制御する。

特に、ＥＣＵ５０は、発進時に、アクセル開度センサ１０１および車速センサ１０４からの信号と、記憶部５１に記憶された各種情報とに基づいて、ロックアップクラッチ２３のスリップ量またはスリップ量の時間変化率を決定する。そして、このスリップ量またはスリップ量の時間変化率を実現するように、ロックアップクラッチ２３のロックアップピストン２６の油圧室に供給されるロックアップ作動油圧を制御する制御信号を出力する。

続いて、図３のフローチャートを参照して、本発明において実行される、ロックアップクラッチ２３を用いた発進制御について説明する。

まず、ステップＳ１で、ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ１０１からの信号に基づいて、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１（本発明の「第２閾値」に相当）以上であるか否かを判断する。なお、第１のアクセル開度閾値Ａ１は、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１未満であれば、運転者が微速走行を意図していると判断できるような閾値として、実験等に基づいて予め設定されている。

ステップＳ１でアクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１以上であると判断された場合、処理はステップＳ２に進む。そして、ステップＳ２で、ＥＣＵ５０は、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１よりも大きい第２のアクセル開度閾値Ａ２（本発明の「第１閾値」に相当）以上であるか否かを判断する。なお、第２のアクセル開度閾値Ａ２は、アクセル開度が第２のアクセル開度閾値Ａ２以上であれば、運転者が発進加速を意図していると判断できるような閾値として、実験等に基づいて予め設定されている。

ステップＳ２でアクセル開度が第２のアクセル開度閾値Ａ２以上であると判断された場合、処理はステップＳ３に進む。そして、ステップＳ３で、ＥＣＵ５０は、ロックアップクラッチ２３を、スリップ状態を経て完接状態となるようにスリップ制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が予め記憶部５１に記憶されている第１の所定の時間変化率で変化するように、ロックアップ作動油圧を制御する。

本実施形態では、スリップ制御時の時間変化率は一定である。なお、スリップ制御時の時間変化率は、一定には限られず、例えば、時間とともにスリップ量の減少率が大きくなるようにすることもできる。また、第１の所定の時間変化率は、アクセル開度の大きさに応じて変化させてもよい。具体的には、例えば、アクセル開度が大きいほど、第１の所定の時間変化率を大きくすることができる。

ステップＳ２でアクセル開度が第２のアクセル開度閾値Ａ２以上であると判断されなかった場合、すなわち、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１以上であり、かつ第２のアクセル開度閾値Ａ２未満であると判断された場合、処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４で、ＥＣＵ５０は、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が予め記憶部５１に記憶されているスリップ量（一定値）になるように、ロックアップ作動油圧を制御する。

一方、ステップＳ１でアクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１以上であると判断されなかった場合、ステップＳ５に進む。そして、ステップＳ５で、ＥＣＵ５０は、車速センサ１０４からの信号に基づいて、車速が車速閾値Ｖ１以上であるか否かを判断する。なお、車速閾値Ｖ１は、第１のアクセル開度閾値Ａ１で平坦路を走行する場合の車速よりも大きい値に予め設定されている。すなわち、平坦路においてアクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１よりも小さい場合には、車速が車速閾値Ｖ１以上となることはなく、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１よりも小さい状態で車速が車速閾値Ｖ１以上となるのは、車両１が降坂路を走行する場合に限られる。

ステップＳ５で車速が車速閾値Ｖ１以上であると判断されなかった場合、処理を終了する。一方、ステップＳ５で車速が車速閾値Ｖ１以上であると判断された場合、処理はステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６で、ＥＣＵ５０は、ロックアップクラッチ２３を、スリップ状態を経て完接状態となるようにスリップ制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が予め記憶部５１に記憶されている第２の所定の時間変化率で変化するように、ロックアップ作動油圧を制御する。

本実施形態では、第２の所定の時間変化率を、第１の所定の時間変化率より大きい値に設定している。これは、車速が車速閾値Ｖ１以上となった場合には、できるだけ早くロックアップクラッチ２３を完接状態として、エンジンブレーキを作用させるためである。なお、第２の所定の時間変化率については、これに限定されない。具体的には、例えば、第２の所定の時間変化率を、第１の所定の時間変化率と同じもしくは小さくしてもよい。

次に、図４のタイムチャートを参照して、平坦路または軽登坂路において、運転者が発進加速の意図をもってアクセルペダルを踏み込んで車両１を発進させた場合の動作を説明する。図４には、アクセル開度、ブレーキペダル踏み込み量、ロックアップクラッチ２３のスリップ量、エンジン回転数および車速の時間変化がそれぞれ示されている。

時刻ｔ_４１において、アクセルペダルは踏み込まれておらず、ブレーキペダルが踏み込まれている。エンジン１０はアイドル状態であり、車速はゼロである。この場合、ロックアップクラッチ２３は完断状態とされている。

時刻ｔ_４２で、ブレーキペダルが開放される。それに伴い、車両１はクリープ走行状態となるが、アクセルペダルが踏み込まれておらず、また、車速も車速閾値Ｖ１未満であるため、ロックアップクラッチ２３は完断状態のままである。

なお、図４では、時刻ｔ_４２において、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が減少しているが、これは、ブレーキペダルの開放に伴い、車両１がクリープ走行状態となり、タービン回転数が上昇したためである。

時刻ｔ_４３で、運転者が、発進加速を意図せず、前車両との車間距離を詰めるために、アクセルペダルを軽く（第１のアクセル開度閾値Ａ１未満で）踏み込んだとする。それに伴い、エンジン回転数が少し上昇する。

また、エンジン回転数の上昇に伴い、車速も少し上昇する（微速走行状態となる）が、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１未満であるため、車速は車速閾値Ｖ１以上とはならない。そのため、ロックアップクラッチ２３は完断状態のままである。

時刻ｔ_４４で、運転者が、発進加速を意図して、アクセルペダルを強く踏み込むと（アクセル開度＞第２のアクセル開度閾値Ａ２）、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御が開始され、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が時間とともに一定の割合で減少する。これにより、車速がエンジン回転数の上昇に応答良く追従して上昇する。

そして、時刻ｔ_４５で、ロックアップクラッチ２３のスリップ量がゼロとなり、ポンプインペラ２１およびタービンランナ２２が直結され、エンジン１０の駆動力がクラッチ３０に直接伝達されるようになる。

次に、図５のタイムチャートを参照して、平坦路において、運転者がアクセルペダルを軽く踏み込んで車両１を発進させた場合の動作を説明する。

時刻ｔ_５１において、アクセルペダルは踏み込まれておらず、ブレーキペダルが踏み込まれている。エンジン１０はアイドル状態であり、車速はゼロである。この場合、ロックアップクラッチ２３は完断状態とされている。

時刻ｔ_５２で、ブレーキペダルが開放される。それに伴い、車両１はクリープ走行状態となるが、アクセルペダルが踏み込まれておらず、また、車速も車速閾値Ｖ１未満であるため、ロックアップクラッチ２３は完断状態のままである。

なお、図５では、時刻ｔ_５２において、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が減少しているが、これは、ブレーキペダルの開放に伴い、車両１がクリープ走行状態となり、タービン回転数が上昇したためである。

時刻ｔ_５３で、運転者が、発進加速を意図せず、車両１を低車速を維持しながら走行させるために、アクセルペダルを軽く（第１のアクセル開度閾値Ａ１以上、かつ第２のアクセル開度閾値Ａ２未満で）踏み込むと、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御が開始される。

図５に示す例の場合、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が時間とともに一定の割合で所定スリップ量Ｓ１まで減少し、所定スリップ量Ｓ１を維持するように、ロックアップ作動油圧が制御される。これにより、時刻ｔ_５４で、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が所定スリップ量Ｓ１となり、時刻ｔ_５４以降、車速はエンジン回転数と一定の関係を保つようになる。

次に、図６のタイムチャートを参照して、降坂路において、ブレーキペダルの踏み込みが解除されたことに伴って車両１が発進を開始した場合の動作を説明する。

時刻ｔ_６１において、アクセルペダルは踏み込まれておらず、ブレーキペダルが踏み込まれている。エンジン１０はアイドル状態であり、車速はゼロである。この場合、ロックアップクラッチ２３は完断状態とされている。

時刻ｔ_６２で、ブレーキペダルが開放される。この場合、図４および図５に示した例と異なり、アクセルペダルが踏み込まれていないにもかかわらず、車速が上昇を開始する。また、ロックアップクラッチ２３が完断状態であり、エンジンブレーキが作用しないため、車速の上昇度合いは急である。そして、時刻ｔ_６３で、車速が車速閾値Ｖ１に到達する。

時刻ｔ_６３で、車速が車速閾値Ｖ１に到達すると、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御が開始され、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が時間とともに一定の割合で減少する。なお、この場合のスリップ量の減少度合いは、図４に示す例よりも急である。そして、時刻ｔ_６４で、ロックアップクラッチ２３のスリップ量がゼロとなり、ポンプインペラ２１およびタービンランナ２２が直結される。

時刻ｔ_６３から時刻ｔ_６４まで、ロックアップクラッチ２３のスリップ量が時間とともに一定の割合で減少することに伴い、エンジンブレーキの作用が徐々に強くなる。また、これに伴い、車速の上昇度合いも徐々に緩やかになる。そして、時刻ｔ_６４以降は、エンジンブレーキが強く作用するため、車速の上昇度合いは、時刻ｔ_６２から時刻ｔ_６３までに比べて緩やかなものとなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両発進時に、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値以上となった場合に、ロックアップクラッチ２３のスリップを開始する。そのため、アクセル踏み込み直後からロックアップクラッチ２３による動力伝達を行うことができ、流体継手２０を介した動力伝達の場合に比べ、車両発進時の燃費を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、車両発進時に、アクセル開度が第２のアクセル開度閾値Ａ２以上の場合、ロックアップクラッチ２３を、スリップ状態を経て完接状態とする。そのため、アクセル踏み込み直後から車速をエンジン回転数の上昇に応答良く追従して上昇させることができ、発進時の加速性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、車両発進時に、アクセル開度が第１のアクセル開度閾値Ａ１以上、かつ第２のアクセル開度閾値Ａ２未満の場合、ロックアップクラッチ２３を一定のスリップ量でスリップさせる。そのため、車速とエンジン回転数との関係を一定に保つことができ、車速を所望の車速に維持することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、車両発進時に、車速が車速閾値Ｖ１以上の場合、ロックアップクラッチ２３を、スリップ状態を経て完接状態とする。そのため、降坂路での発進直後からエンジンブレーキを効かせることができる。

本発明の発進装置の制御装置および制御方法は、流体を介して動力伝達を行う発進装置として有用である。

１ 車両
１０ エンジン
１１ 出力軸
２０ 流体継手
２１ ポンプインペラ
２２ タービンランナ
２３ ロックアップクラッチ
２４ 入力側ロックアップクラッチ板
２５ 出力側ロックアップクラッチ板
２６ ロックアップピストン
３０ クラッチ
３１ 入力側クラッチ板
３２ 出力側クラッチ板
３３ ピストン
４０ 変速機
４１ 入力軸
４１ａ 入力ギヤ
４２ 出力軸
４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ 出力ギヤ
４３ 副軸
４３ａ 入力副ギヤ
４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ、４３ｇ 出力副ギヤ
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ シンクロ機構
５０ ＥＣＵ
５１ 記憶部
１０１ アクセル開度センサ
１０２ エンジン回転数センサ
１０３ タービン回転数センサ
１０４ 車速センサ

Claims (8)

1. 駆動源からの駆動力を、流体を介して伝達する流体継手と、
   前記流体継手の入出力部材間を直結可能なロックアップクラッチと、を備える発進装置の制御装置であって、
   発進時に、アクセル開度に基づいて、前記ロックアップクラッチのスリップ制御を開始させる制御部を備える、
   発進装置の制御装置。
2. 前記制御部は、さらに、車速に基づいて前記スリップ制御を開始させる、
   請求項１に記載の発進装置の制御装置。
3. 前記制御部は、前記アクセル開度が所定アクセル開度以上となった場合に、前記スリップ制御を開始させる、
   請求項１または２に記載の発進装置の制御装置。
4. 前記制御部は、前記アクセル開度が所定アクセル開度未満である場合、前記車速が所定車速以上となった時に、前記スリップ制御を開始させる、
   請求項２に記載の発進装置の制御装置。
5. 前記制御部は、前記スリップ制御開始時の前記アクセル開度が第１閾値以上の場合、前記ロックアップクラッチのスリップ量を、前記ロックアップクラッチが完接状態になるまで、第１の所定の時間変化率で変化させる、
   請求項３に記載の発進装置の制御装置。
6. 前記制御部は、前記スリップ制御開始時の前記アクセル開度が第２閾値以上かつ前記第１閾値未満の場合、前記ロックアップクラッチのスリップ量を一定とする、
   請求項５に記載の発進装置の制御装置。
7. 車速が所定車速以上となった時にスリップ制御を開始する際には、前記ロックアップクラッチのスリップ量を、前記ロックアップクラッチが完接状態になるまで、前記第１の所定の時間変化率より大きい第２の所定の時間変化率で変化させる、
   請求項５または６に記載の発進装置の制御装置。
8. 駆動源からの駆動力を、流体を介して伝達する流体継手と、
   前記流体継手の入出力部材間を直結可能なロックアップクラッチと、を備える発進装置の制御方法であって、
   発進時に、アクセル開度に基づいて、前記ロックアップクラッチのスリップ制御を開始させる、
   発進装置の制御方法。