JP2022127286A - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップクラッチが締結されていない状態であっても、ドライバビリティを損なうことなく滑らかに変速クラッチを締結してスムーズな変速を行うことができる車両用駆動装置の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンに接続されたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータと、エンジンの回転を変速して出力する変速機構と、トルクコンバータと変速機構との間に設けられた変速クラッチと、クラッチ操作を自動で行うクラッチアクチュエータとを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、クラッチ制御部は、ロックアップクラッチが解放されている状態で変速を行う場合、トルクコンバータから出力されるトルクの要求値であるタービン要求トルクＴｔｒに基づき目標クラッチトルクＴｃ＊を算出し、当該目標クラッチトルクＴｃ＊に基づき変速クラッチを締結するようクラッチアクチュエータを制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用駆動装置の制御装置に関する。

特許文献１には、エンジンの動力を変速機側に伝達する流体継手と、流体継手を機械的に断接するためのロックアップクラッチと、流体継手と変速機との間に設けられ、変速機の変速操作に応じて断接される変速クラッチと、を備えた動力伝達装置において、ドライバにより特異な発進操作が行われたときに、ロックアップクラッチを変速クラッチよりも先に接続するものが開示されている。特許文献１に記載の動力伝達装置によれば、ロックアップクラッチの接続不良を防止できる。

特開２００５－７６６６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の動力伝達装置にあっては、ロックアップクラッチの締結後でなければ変速クラッチの締結に係る制御を行うことができないため、変速に要する時間が長くなってしまう。変速に要する時間が長くなってしまうと、例えば発進加速時においては、加速のもたつきが発生し、ドライバビリティが悪化するおそれがある。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、ロックアップクラッチが締結されていない状態であっても、ドライバビリティを損なうことなく滑らかに変速クラッチを締結してスムーズな変速を行うことができる車両用駆動装置の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、エンジンに接続されたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータと、前記エンジンの回転を変速段に応じた変速比で変速して出力する変速機構と、前記トルクコンバータと前記変速機構との間に設けられ、動力を伝達する締結状態、又は、動力を遮断する遮断状態に切り替えられる変速クラッチと、前記変速クラッチの操作を自動で行うクラッチアクチュエータと、を備えた車両用駆動装置の制御装置であって、前記クラッチアクチュエータの駆動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ロックアップクラッチが解放されている状態で前記変速段を切り替える変速を行う場合、前記トルクコンバータから出力されるトルクの要求値であるタービン要求トルクに基づき目標クラッチトルクを算出し、当該目標クラッチトルクに基づき前記変速クラッチを締結するよう前記クラッチアクチュエータを制御する構成を有する。

本発明によれば、ロックアップクラッチが締結されていない状態であっても、ドライバビリティを損なうことなく滑らかに変速クラッチを締結してスムーズな変速を行うことができる車両用駆動装置の制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用駆動装置の制御装置を備えた車両の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両用駆動装置の制御装置を備えた車両の動力伝達系の概念図である。 図３は、本発明の一実施例に係る車両用駆動装置の制御装置における目標クラッチトルクの算出の流れを示すブロック図である。 図４は、本発明の一実施例に係る車両用駆動装置の制御装置によって参照されるマップの一例であって、速度比とトルク比との関係を示す特性マップである。 図５は、本発明の一実施例に係る車両用駆動装置の制御装置を備えた車両における変速時のエンジン回転速度、タービン回転速度及びクラッチ回転速度の遷移を示すタイミングチャートの一例である。

本発明の一実施の形態に係る車両用駆動装置の制御装置は、エンジンに接続されたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータと、エンジンの回転を変速段に応じた変速比で変速して出力する変速機構と、トルクコンバータと変速機構との間に設けられ、動力を伝達する締結状態、又は、動力を遮断する遮断状態に切り替えられる変速クラッチと、変速クラッチの操作を自動で行うクラッチアクチュエータと、を備えた車両用駆動装置の制御装置であって、クラッチアクチュエータの駆動を制御する制御部を備え、制御部は、ロックアップクラッチが解放されている状態で変速段を切り替える変速を行う場合、トルクコンバータから出力されるトルクの要求値であるタービン要求トルクに基づき目標クラッチトルクを算出し、当該目標クラッチトルクに基づき変速クラッチを締結するようクラッチアクチュエータを制御することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用駆動装置の制御装置は、ロックアップクラッチが締結されていない状態であっても、ドライバビリティを損なうことなく滑らかに変速クラッチを締結してスムーズな変速を行うことができる。

以下、本発明の一実施例に係る車両用駆動装置の制御装置を備えた車両について図面を参照して説明する。

図１に示すように、車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、車両用駆動装置としての自動変速機３と、駆動輪４と、制御装置１０と、を含んで構成されている。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。エンジン２は、車両１の動力源である。

自動変速機３は、エンジン２と駆動輪４との間の動力伝達経路に設けられている。自動変速機３は、トルクコンバータ３０と、変速機構３１と、変速クラッチ３２と、クラッチアクチュエータ３３と、を有している。

トルクコンバータ３０は、ロックアップクラッチ３５を有する、いわゆるロックアップクラッチ付きのトルクコンバータである。トルクコンバータ３０は、エンジン２と変速クラッチ３２との間の動力伝達経路に設けられ、流体を介して動力の伝達を行いタービン軸３６に出力する。

タービン軸３６には、変速クラッチ３２が接続されている。トルクコンバータ３０は、エンジン２のクランク軸２１から入力されるトルク（駆動力）を、流体を介することにより回転差にて増幅してタービン軸３６および変速クラッチ３２に出力する。そして、トルクコンバータ３０の出力は、タービン軸３６および変速クラッチ３２を介して変速機構３１に伝達される。

トルクコンバータ３０の内部は、ロックアップクラッチ３５を境にして図示しないアプライ室とリリース室とに区画されている。アプライ室又はリリース室には作動油が供給され、供給される作動油の油圧（作動油圧）によってロックアップクラッチ３５の作動状態を切り替えるようになっている。

ロックアップクラッチ３５は、トルクコンバータ３０内に設けられ、エンジン２のクランク軸２１とタービン軸３６とが一体的に回転して動力伝達するように接続（以下、「直結」という）する締結状態と、クランク軸２１とタービン軸３６との直結を解除して流体（作動油）を介してクランク軸２１とタービン軸３６とが動力伝達をする解放状態と、の間で作動状態が切り替えられるようになっている。

ロックアップクラッチ３５は、アプライ室に作動油圧（以下、この作動油圧を「締結油圧」という）が供給されてリリース室から作動油が排出されることで、締結状態に切り替えられる。逆に、ロックアップクラッチ３５は、リリース室に作動油圧（以下、この作動油圧を「解放油圧」という）が供給されてアプライ室から作動油が排出されることで、解放状態に切り替えられる。

変速機構３１は、変速クラッチ３２と駆動輪４との間の動力伝達経路に設けられ、変速クラッチ３２に接続された入力軸３７と、図示しないディファレンシャルを介して駆動輪４に接続された出力軸３８と、を有する。変速機構３１は、変速クラッチ３２から入力軸３７に入力される駆動力を変換および回転速度を変速して、出力軸３８から出力する。

変速機構３１は、エンジン２から出力され、入力軸３７に伝達されたエンジン２の回転を、後述する複数の変速段のうち選択されたいずれかの変速段に応じた変速比で変速して出力軸３８に出力する。出力軸３８に出力された回転や駆動力は、図示しないディファレンシャルを介して駆動輪４に伝達される。

変速機構３１は、歯数比の異なる複数のギヤ対によって変速比の異なる複数の変速段を形成可能に構成されている。変速機構３１における変速段の切替は、図示しないシフトアクチュエータによって自動で行われるようになっている。詳細には、制御装置１０が、車速及びアクセルペダルの踏込み量に基づき変速マップを参照することにより変速の要否を判断し、変速の指示をシフトアクチュエータに出力する。そして、変速指示を受けたシフトアクチュエータが動作して、変速が行われる。

変速クラッチ３２は、トルクコンバータ３０と変速機構３１との間の動力伝達経路に設けられている。変速クラッチ３２は、タービン軸３６と一体で回転するように連結されたクラッチホイールディスク３２ａと、変速機構３１の入力軸３７と一体で回転するように連結されたクラッチディスク３２ｂと、を有する。

変速クラッチ３２は、乾式単板クラッチであって、クラッチディスク３２ｂをクラッチホイールディスク３２ａに押し付けることでクラッチディスク３２ｂをクラッチホイールディスク３２ａが一体的に回転して動力伝達する締結状態と、クラッチディスク３２ｂがクラッチホイールディスク３２ａから分離されることでクラッチホイールディスク３２ａとクラッチディスク３２ｂとの間の動力伝達を遮断する遮断状態と、に切り替えられるようになっている。つまり、変速クラッチ３２は、締結状態ではタービン軸３６と入力軸３７との間で動力を伝達し、遮断状態ではタービン軸３６と入力軸３７との間の動力伝達を遮断する。

変速クラッチ３２に対する締結状態と遮断状態とを切り替える操作（以下、「クラッチ操作」という）は、クラッチアクチュエータ３３によって自動で行われるようになっている。

クラッチアクチュエータ３３は、制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０からの指令に基づき、変速クラッチ３２のクラッチ操作を行うようになっている。具体的には、クラッチアクチュエータ３３は、いずれも図示しないレリーズベアリングをレリーズフォーク等にて入力軸３７の軸方向に移動させ、レリーズベアリングにてクラッチホイールディスク３２ａのダイヤフラムスプリングを弾性変形させて変速クラッチ３２を遮断状態とする。また、クラッチアクチュエータ３３は、レリーズベアリングを遮断状態の位置から遮断状態にする時と反対の方向に移動させ、ダイヤフラムスプリングを弾性変形から解放させて変速クラッチ３２を締結状態とする。

制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

コンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御装置１０として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、本実施例における制御装置１０として機能する。

制御装置１０には、上述した図示しないシフトアクチュエータ、クラッチアクチュエータ３３及び油圧制御装置４０等の各種装置、クランク角センサ５０、タービン回転速度センサ５１、クラッチ回転速度センサ５２、クラッチ位置検出センサ５３、ロックアップ油圧センサ５４、車速センサ５５及びアクセルセンサ５６等の各種センサ類が接続されている。

油圧制御装置４０は、トルクコンバータ３０のロックアップクラッチ３５やクラッチアクチュエータ３３に供給する作動油圧を制御する。油圧制御装置４０は、制御装置１０からの指令に基づきロックアップクラッチ３５に供給する作動油圧の大きさを調整することにより、ロックアップクラッチ３５を締結状態又は解放状態に切り替える。油圧制御装置４０は、制御装置１０からの指令に基づきクラッチアクチュエータ３３に供給する作動油圧の大きさを調整することにより、変速クラッチ３２を締結状態又は遮断状態に切り替える。

クランク角センサ５０は、クランク軸２１の回転角（以下、「クランク角」という）を検出する。制御装置１０は、クランク角センサ５０から入力されたクランク角を示す情報に基づきエンジン２の回転速度（クランク軸２１の回転速度）であるエンジン回転速度を算出する。

タービン回転速度センサ５１は、タービン軸３６の回転速度（以下、「タービン回転速度」という）を検出する。クラッチ回転速度センサ５２は、クラッチディスク３２ｂ及び入力軸３７の回転速度（以下、「クラッチ回転速度」という）を検出する。

クラッチ位置検出センサ５３は、変速クラッチ３２におけるレリーズベアリングの位置あるいはレリーズベアリングの移動状態に関連して移動するレリーズフォーク等の部品の位置（以下、「クラッチ位置」という）を検出する。クラッチ位置は、変速クラッチ３２の状態（遮断状態/半クラッチ状態/締結状態）を示すものでもあり、変速クラッチ３２の伝達するトルクの大きさを示すものとも考えられる。ロックアップ油圧センサ５４は、ロックアップクラッチ３５に供給される作動油圧を検出する。本実施例では、アプライ室に作用する締結油圧を検出する例を示したが、リリース室に作用する解放油圧を基準にアプライ室に作用する油圧を推定あるいは検出してもよい。車速センサ５５は、車両１の速度である車速を検出する。アクセルセンサ５６は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏込み量を検出する。なお、アクセルセンサ５６は、アクセルペダルの踏込み量に連動して変化するスロットル弁の動きを検出してもよい。

制御装置１０は、クラッチ位置検出センサ５３によって検出されたクラッチ位置に基づき、クラッチ位置とクラッチ伝達トルク（以下、「クラッチトルク」ともいう）との関係を定義した図示しないマップを参照することにより、変速クラッチ３２を制御、具体的には変速クラッチ３２のクラッチ操作が行われるようクラッチアクチュエータ３３を制御するクラッチ制御部１０１としての機能を有する。本実施例のクラッチ制御部１０１は、制御部を構成する。

制御装置１０は、変速を行う場合、変速クラッチ３２を締結状態から遮断状態に切り替えた後、変速機構３１における変速段を切り替え、その後、変速クラッチ３２を遮断状態から締結状態に切り替えるように、クラッチアクチュエータ３３及びシフトアクチュエータを制御することによって、クラッチ操作及びシフト操作を自動で行うようになっている。

上記のような変速を違和感なく（ドライバビリティを損ねることなく）スムーズに行うには、変速クラッチ３２に入力されるトルクとクラッチトルクとが変速完了時に一致していることが望ましい。

仮に、クラッチトルクよりも変速クラッチ３２に入力されるトルクが大きい場合には、変速クラッチ３２が滑ってエンジン回転速度が吹け上がってしまう。逆に、クラッチトルクよりも変速クラッチ３２に入力されるトルクが小さい場合には、変速クラッチ３２が滑らずに急締結されて、エンジン回転速度の急低下によるエンストやエンジン２側のイナーシャ（慣性力）の作用によって車体にショックが生じてしまう。

したがって、制御装置１０は、変速に伴い変速クラッチ３２を締結する際には、変速クラッチ３２に入力されるトルクに応じたクラッチトルクを目標クラッチトルクとして設定して、変速クラッチ３２の締結を制御することが好ましい。

ここで、ロックアップクラッチ３５が締結された状態においては、クランク軸２１とタービン軸３６とが直結しているので、上述した「変速クラッチ３２に入力されるトルク」は、エンジントルクとなる。このため、ロックアップクラッチ３５が締結された状態で変速を行う場合は、制御装置１０は、エンジン２に要求されるトルクであるエンジン要求トルクに基づき、目標クラッチトルクを設定すればよい。

これに対し、ロックアップクラッチ３５が解放された状態では、クランク軸２１とタービン軸３６とがトルクコンバータ３０の流体を介して動力伝達を行うため、エンジントルクとタービントルクとが一致しないこととなる。このため、ロックアップクラッチ３５が解放された状態で変速を行う場合に、上述のようにエンジン要求トルクに基づき目標クラッチトルクを設定してしまうと、変速クラッチ３２に入力されるトルクとクラッチトルクとが変速完了時に一致しないこととなってしまう。この場合、上述したようなエンジン回転速度の吹け上がりや、ショックが発生してしまい、ドライバビリティが損なわれるおそれがある。

そこで、本実施例においては、ロックアップクラッチ３５が解放されている状態で変速を行う場合は、エンジン要求トルクでなくタービン要求トルクを制御に使用し、当該タービン要求トルクに基づき目標クラッチトルクを設定するようにした。具体的には、制御装置１０は、ロックアップクラッチ３５が解放されている状態で変速を行う場合、エンジン要求トルク及び目標タービン回転速度からタービン要求トルクを算出し、算出したタービン要求トルクに基づき目標クラッチトルクを算出し、当該目標クラッチトルクに基づき変速クラッチ３２を締結するようクラッチアクチュエータ３３を制御する。上記目標クラッチトルクの算出方法については、後述する。

制御装置１０は、ロックアップクラッチ３５の締結又は解放を制御するロックアップクラッチ制御部１０２としての機能を有する。例えば、制御装置１０は、所定のロックアップ条件が成立した場合、ロックアップクラッチ３５を解放状態から締結状態に切り替えるよう、油圧制御装置４０を制御するロックアップ制御を実行する。

本実施例においては、例えば車速が所定車速以上となったことを、所定のロックアップ条件とする。所定のロックアップ条件は、これに限定されるものではなく、他の条件としてもよく、変速段と車速の状態を所定のロックアップ条件としてもよい。

（目標クラッチトルクの算出方法）
次に、図２及び図３を参照して、本実施例の制御装置１０による目標クラッチトルクの算出方法について説明する。

目標クラッチトルクの算出方法を説明するにあたり、本実施例の車両１の動力伝達系における各種パラメータを、図２に示す通り、具体的には以下の通り定義する。以下において、「＊」を付したパラメータは、「＊」を付していないパラメータの目標値を示し、「ｒ」を付したパラメータは、「ｒ」を付していないパラメータの要求値を示している。

Ｎｅ ：エンジン回転速度
Ｎｅ＊：目標エンジン回転速度
Ｎｔ ：タービン回転速度
Ｎｔ＊：目標タービン回転速度
Ｎｃ ：クラッチ回転速度
Ｔｅ ：エンジントルク
Ｔｅｒ：エンジン要求トルク
Ｔｉ ：インペラトルク
Ｔｉｒ：インペラ要求トルク
Ｔｔ ：タービントルク
Ｔｔｒ：タービン要求トルク
Ｔｃ ：クラッチトルク
Ｔｃ＊：目標クラッチトルク
Ｉｅ ：エンジンイナーシャ
Ｉｉ ：インペライナーシャ
Ｉｔ ：タービンイナーシャ
Ｉｃ ：クラッチイナーシャ

また、図２に明示していない他のパラメータについては、以下の通り定義する。
ＳＲ ：速度比
τ ：トルク比
ｄωｅ／ｄｔ ：エンジン回転変化量
（ｄωｔ／ｄｔ）＊：目標タービン回転変化量
ｄωｃ／ｄｔ ：クラッチ回転変化量

上記の速度比ＳＲは、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊と目標タービン回転速度Ｎｔ＊との比（Ｎｔ＊／Ｎｅ＊）である。トルク比τは、トルクコンバータ３０の入力トルクと出力トルクとの比（出力トルク／入力トルク）である。エンジン回転変化量ｄωｅ／ｄｔは、エンジン回転速度Ｎｅを時間微分した値である。目標タービン回転変化量（ｄωｔ／ｄｔ）＊は、目標タービン回転速度Ｎｔ＊を時間微分した値である。クラッチ回転変化量ｄωｃ／ｄｔは、クラッチ回転速度Ｎｃを時間微分した値である。

また、目標クラッチトルクの算出にあたっては、変速完了時に以下の前提条件（１）から（３）を満たすものとする。
（１）タービン回転速度＝クラッチ回転速度
（２）ドライバ要求エンジントルク＝エンジン要求トルク
（３）エンジン回転変化量≒タービン回転変化量＝クラッチ回転変化量

変速完了時には、変速クラッチ３２が締結されることによりタービン回転速度とクラッチ回転速度とが同期するため、上記（１）の前提条件が満たされる必要がある。

変速中は、変速制御によりトルクリダクション要求やトルクアップ要求がエンジン２に対してなされるため、ドライバによるアクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）から算出されるドライバ要求エンジントルクに対して、実際にエンジン２に要求されるエンジン要求トルクとの間には差異がある。しかし、変速完了時には、エンジン要求トルクをドライバ要求エンジントルクに一致又は近づけることにより変速完了時におけるトルク段差が発生しないようにするため、エンジン要求トルクがドライバ要求エンジントルクと一致することとなる。このため、変速完了時には、上記（２）の前提条件が満たされる必要がある。

変速完了時には、タービン回転速度とクラッチ回転速度とが一致するため、タービン回転変化量とクラッチ回転変化量とは同一の値となる。これに対して、エンジン回転速度はトルクコンバータ３０を介するためタービン回転速度と一致しない。しかし、エンジン回転変化量は、トルクコンバータ３０を介するため正確にはタービン回転変化量とは一致しないが、変速完了時にはトルクコンバータ３０の回転速度の差が安定するので、タービン要求トルクを算出するためにエンジン回転変化量をタービン回転変化量と同一の値として取り扱うこととする。つまり、図５に示すように、時刻ｔ３におけるエンジン回転速度Ｎｅの傾き（変化速度）は、タービン回転速度Ｎｔ及びクラッチ回転速度Ｎｃの各線の傾き（変化速度）とほぼ同様となる。

ロックアップクラッチ３５が解放されている状態で変速を行う場合は、エンジン要求トルクＴｅｒでなくタービン要求トルクＴｔｒを制御に使用して、変速完了時（図５に示す時刻ｔ３）の目標クラッチトルクＴｃ＊を算出する。詳細には、運転者による図示しないアクセルペダルの踏込み量をアクセルセンサ５６で検出し、緩急を含めた運転者の加速意思を判断し、車速センサ５５で検出した車速とエンジン回転速度Ｎｅ、変速段から変速完了時に必要な駆動力（目標クラッチトルクＴｃ＊）を算出する。図３に示すように、制御装置１０は、エンジン回転変化量ｄωｅ／ｄｔ、インペライナーシャＩｉ及びエンジンイナーシャＩｅからイナーシャトルク「（ｄωｅ／ｄｔ）×（Ｉｉ＋Ｉｅ）」を算出する（ステップＳ１）。具体的には、制御装置１０は、エンジン回転変化量ｄωｅ／ｄｔと、インペライナーシャＩｉとエンジンイナーシャＩｅとを合算した値と、を乗算することによりイナーシャトルク「（ｄωｅ／ｄｔ）×（Ｉｉ＋Ｉｅ）」を算出する。ここでのエンジン回転変化量ｄωｅ／ｄｔは、上記前提条件に従いクラッチ回転変化量と同等となり、現状の値を用いる。また、インペライナーシャＩｉ及びエンジンイナーシャＩｅは、設計値あるいは実験的に求めた値を用いる。

制御装置１０は、エンジン要求トルクＴｅｒからステップＳ１で算出したイナーシャトルク「（ｄωｅ／ｄｔ）×（Ｉｉ＋Ｉｅ）」を減算することによって、インペラ要求トルクＴｉｒを算出する（ステップＳ２）。ここでのエンジン要求トルクＴｅｒは、変速完了時のエンジン要求トルクであるため、上記前提条件に従い、ドライバ要求エンジントルクとなる。インペラ要求トルクＴｉｒは、トルクコンバータ３０への入力トルクである。

制御装置１０は、目標タービン回転速度Ｎｔ＊及びステップＳ２で算出したインペラ要求トルクＴｉｒから目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を算出する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置１０は、目標タービン回転速度とインペラ要求トルクと目標エンジン回転速度との関係を予め演算にて求めた変換マップを参照することにより、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を算出する。当該変換マップは、制御装置１０のＲＯＭに記憶されている。ここでの目標タービン回転速度Ｎｔ＊は、変速完了時のタービン回転速度Ｎｔの目標値であって、上記前提に従い、変速完了時のクラッチ回転速度Ｎｃと同一の値となる。目標タービン回転速度Ｎｔ＊は、例えば変速完了時の車速に基づき求められる。

上記変換マップは、トルクコンバータ３０の特性データ（容量係数、トルク比）を基に、演算して求められるマップである。予め決められたトルクコンバータ３０の入力トルク（インペラトルクＴｉ）、及び予め決められたタービン回転速度（Ｎｔ＊）に対して、理論上のトルクコンバータ３０の理論入力トルクと前記入力トルクとがつり合うつり合い点のトルクコンバータの入力回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）をマップ化したものである。

上記理論入力トルクは「容量係数×入力回転速度の２乗」で算出される。容量係数は速度比に基づき変化するため、上記変換マップ算出にあたりトルクコンバータの入力回転速度を無段階で変化させ、つり合い点を算出する必要がある。

トルクコンバータ３０は、定性的にはつり合い点でのみ作動をする。具体的には、上記理論入力トルクは入力トルクに対する負荷トルクとして捉えられるため、前記理論入力トルクが上記入力トルクを上回る場合には、トルクコンバータの入力回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）が減少することとなり、前記理論入力トルクが減少することとなる。一方で、上記理論入力トルクが上記入力トルクを下回る場合には、トルクコンバータの入力回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）が上昇することとなり、前記理論入力トルクが増加することとなり、結果としてつり合い点でのみ定性的に作動する。

したがって、予め決められたトルクコンバータ３０の入力トルク（インペラトルクＴｉ）、及び予め決められたタービン回転速度（Ｎｔ＊）に対して、理論上のトルクコンバータ３０の理論入力トルクと上記入力トルクとのつり合い点におけるトルクコンバータの入力回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）をマップ化した変換マップを参照することにより、目標タービン回転速度Ｎｔ＊及びステップＳ２で算出したインペラ要求トルクＴｉｒからつり合い点の目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を算出することができる（ステップＳ３）。

なお、変換マップは環境因子によって変化させてもよい。例えば、トルクコンバータ３０の特性（容量係数、トルク比）が変化するトルクコンバータ内のオイル温度に従い、変換マップを切り替えてもよい。

制御装置１０は、ステップＳ３で算出した目標エンジン回転速度Ｎｅ＊及び目標タービン回転速度Ｎｔ＊から速度比ＳＲ（＝Ｎｔ＊／Ｎｅ＊）を算出する（ステップＳ４）。制御装置１０は、トルコン特性から速度比ＳＲに応じたトルク比τを算出する（ステップＳ５）。

トルコン特性とは、トルクコンバータ３０の伝達トルク容量等の諸元に基づき定まる特性である。ステップＳ５において、具体的には、制御装置１０は、図４に示す特性マップを参照することにより、ステップＳ４で算出した速度比ＳＲから上述のトルク比τを算出する。図４に示す特性マップは、トルクコンバータ３０のトルコン特性に基づき、速度比ＳＲとトルク比τとの関係を予め実験的に求めたもので、制御装置１０のＲＯＭに記憶されている。

本実施例においては、図４に示す特性マップを用いることにより、インペラトルクやエンジン回転速度等を問わず後述するようにインペラトルクをタービントルクに変換できる。このため、図４に示す特性マップは、変速が行われる全領域で使用することができる。したがって、例えば変速中にドライバがアクセルペダルを踏み増したり、アクセルペダルを戻したりした場合等であってもタービン要求トルクを算出できる。つまり、変速終了時点の目標クラッチトルクを決定することができる。

次いで、制御装置１０は、ステップＳ２で算出したインペラ要求トルクＴｉｒ、及び、ステップＳ５で算出したトルク比τからタービン要求トルクＴｔｒを算出する（ステップＳ６）。具体的には、制御装置１０は、ステップＳ２で算出したインペラ要求トルクＴｉｒと、ステップＳ５で算出したトルク比τと、を乗算することによりタービン要求トルクＴｔｒを算出する。本ステップＳ６で算出されたタービン要求トルクＴｔｒは、トルクコンバータ３０から出力されて変速クラッチ３２に入力されるトルクの要求値であって、変速完了時（変速クラッチ３２の締結完了時）におけるタービントルクＴｔの要求値である。

制御装置１０は、目標タービン回転速度Ｎｔ＊を時間微分することにより、目標タービン回転変化量（ｄωｔ／ｄｔ）＊を算出する（ステップＳ７）。制御装置１０は、ステップＳ７で算出した目標タービン回転変化量（ｄωｔ／ｄｔ）＊、タービンイナーシャＩｔ及びクラッチイナーシャＩｃからイナーシャトルク「（（ｄωｔ／ｄｔ）＊）×（Ｉｔ＋Ｉｃ）」を算出する（ステップＳ８）。具体的には、制御装置１０は、目標タービン回転変化量（ｄωｔ／ｄｔ）＊と、タービンイナーシャＩｔとクラッチイナーシャＩｃとを合算した値と、を乗算することによりイナーシャトルク「（（ｄωｔ／ｄｔ）＊）×（Ｉｔ＋Ｉｃ）」を算出する。

そして、制御装置１０は、ステップＳ６で算出したタービン要求トルクＴｔｒと、ステップＳ８で算出したイナーシャトルク「（（ｄωｔ／ｄｔ）＊）×（Ｉｔ＋Ｉｃ）」と、に基づき、目標クラッチトルクＴｃ＊を算出する（ステップＳ９）。具体的には、制御装置１０は、ステップＳ６で算出したタービン要求トルクＴｔｒから、ステップＳ８で算出したイナーシャトルク「（（ｄωｔ／ｄｔ）＊）×（Ｉｔ＋Ｉｃ）」を減算することにより目標クラッチトルクＴｃ＊を算出する。ステップＳ９で算出された目標クラッチトルクＴｃ＊は、変速完了時のクラッチトルクＴｃの目標値である。つまり、変速完了時のクラッチトルクＴｃは、変速完了時にタービン軸３６から変速クラッチ３２に入力されるであろうタービントルクＴｔに不具合なく対応できるように目標クラッチトルクＴｃ＊が設定される。タービントルクＴｔを演算し、目標クラッチトルクＴｃ＊を設定することで、ドライバビリティを損なうことなく滑らかに変速クラッチ３２を締結することができる。

次に、図５を参照して、本実施例の車両１において、ロックアップクラッチ３５が締結されていない状態で変速を行う際のエンジン回転速度、タービン回転速度及びクラッチ回転速度の遷移について説明する。

図５に示すように、時刻ｔ０においては、所定の変速段で車両１が加速走行している状態である。所定の変速段で車両１が加速走行している間は、変速クラッチ３２が締結していることから、タービン回転速度Ｎｔとクラッチ回転速度Ｎｃとは同期しつつ、互いに上昇している状態である。これに対し、エンジン回転速度Ｎｅは、トルクコンバータ３０での流体を介した動力伝達に起因して、タービン回転速度Ｎｔ及びクラッチ回転速度Ｎｃと一致せず、これらタービン回転速度Ｎｔ及びクラッチ回転速度Ｎｃよりも高い回転速度となる。

その後、時刻ｔ１において、変速制御が実行されて所定の変速段から高速側の変速段への変速（アップシフト）が開始される。つまり、変速制御が開始されると、変速クラッチ３２が遮断状態に切り替えられ、現在の動力伝達経路（変速段）から高速側の変速段に切り替えられる。この時、クラッチ回転速度Ｎｃは、図示しない同期装置が働いて車速に対応した回転速度となることにより急激に低下する。なお、前述のように変速制御が実行されると、トルクリダクション要求によってエンジントルクが抑制される。このため、エンジン回転速度Ｎｅは、徐々に低下する。

そして、時刻ｔ２において、変速機構３１における変速段の切替が完了すると、クラッチ回転速度Ｎｃが車速及びアップシフト後の変速段に応じた回転速度となる。また、変速クラッチ３２が遮断状態でありタービン軸３６に加わる負荷が消失することから、エンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔは回転差が無くなりほぼ同一の回転速度となる。その後、時刻ｔ２以降では、遮断状態にある変速クラッチ３２が徐々に締結され、締結状態に移行する。このとき、変速クラッチ３２は、変速完了時のクラッチトルクＴｃが制御装置１０によって算出された目標クラッチトルクＴｃ＊となるようにクラッチ位置が制御される。変速クラッチ３２が徐々に締結されることに伴い、駆動力が駆動輪４に伝えられて徐々に車速が上昇し、クラッチ回転速度Ｎｃも徐々に上昇する。

また、変速クラッチ３２が徐々に締結されると、クラッチトルクＴｃが徐々に増加することとなり、変速クラッチ３２側からタービン軸３６に加わる負荷が増加する。これにより、エンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔは、時刻ｔ２以降、徐々に低下する。しかし、変速制御によりエンジン２に対してなされていたトルクリダクション要求が徐々に減少し通常のエンジン制御に戻ることと、加速中のため、エンジン回転速度Ｎｅとタービン回転速度Ｎｔの回転差が発生する。

その後、時刻ｔ３において、変速が完了すると、変速クラッチ３２が完全に締結されるため、タービン回転速度Ｎｔとクラッチ回転速度Ｎｃとが同期する。このとき、エンジン回転速度Ｎｅは、トルクコンバータ３０での流体を介した動力伝達に起因して、タービン回転速度Ｎｔ及びクラッチ回転速度Ｎｃと一致せず、これらタービン回転速度Ｎｔ及びクラッチ回転速度Ｎｃよりも高い回転速度となる。なお、時刻ｔ３におけるエンジン回転速度Ｎｅの変化速度は、タービン回転速度Ｎｔ及びクラッチ回転速度Ｎｃの各線の変化速度とほぼ同様であって、図５においてはほぼ平行な傾きの線となる。

以上のように、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、ロックアップクラッチ３５が解放されている状態で変速を行う場合、アクセルペダルの踏込み量、車速、エンジン回転速度Ｎｅ、変速段を勘案して、変速完了時の駆動力（エンジン要求トルクＴｅｒ）を決定し、変速クラッチ３２に入力されるタービン要求トルクＴｔｒを算出する。そして、タービン要求トルクＴｔｒに基づき目標クラッチトルクＴｃ＊を算出し、当該目標クラッチトルクＴｃ＊に基づき変速クラッチ３２を締結するようクラッチアクチュエータ３３を制御するよう構成されている。

この構成により、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、ロックアップクラッチ３５が締結されていない状態で変速を行う場合であっても、変速完了時に変速クラッチ３２に入力されるタービントルクとクラッチトルクとを一致させることができる。

これにより、変速クラッチ３２が滑らずに急締結されてエンジン２側のイナーシャ（慣性力）の作用によってショックが生じてしまうことを防止できる。また、エンジン回転速度の吹け上がりや、ショックが発生してしまうといったことを防止できる。

さらに、ロックアップクラッチ３５が締結されていない状態での変速完了時において上記のようなショックやエンジン回転速度の吹け上がりを防止できるので、ロックアップクラッチ３５が締結されていない状態でもスムーズな変速を行うことができる。このため、変速に要する時間が長くなることを防止でき、加速のもたつきが発生することを防止できる。

このように、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、ロックアップクラッチ３５が締結されていない状態であっても、ドライバビリティを損なうことなく滑らかに変速クラッチ３２を締結してスムーズな変速を行うことができる。

また、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、変速時、変速クラッチ３２を遮断及び締結するようクラッチアクチュエータ３３を制御し、かつ、エンジン２に対し所定のエンジン要求トルクを要求するよう構成されている。

この構成により、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、変速時、アクセル開度から算出されるドライバ要求エンジントルクとは異なるエンジン要求トルクを所定のエンジン要求トルクとして要求することにより、エンジン２に対してトルクリダクション要求やトルクアップ要求を行うことができる。

また、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、エンジン要求トルクＴｅｒと、目標タービン回転速度Ｎｔ＊と、に基づき目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を算出するので、目標クラッチトルクＴｃ＊の算出基準となるタービン要求トルクＴｔｒを求めるための速度比ＳＲを算出することができる。

また、本実施例に係る車両用駆動装置の制御装置は、エンジン要求トルクＴｅｒと、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊と、に基づき、タービン要求トルクＴｔｒを算出するので、当該タービン要求トルクＴｔｒに基づき目標クラッチトルクＴｃ＊を算出することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン
３ 自動変速機（車両用駆動装置）
４ 駆動輪
１０ 制御装置
２１ クランク軸
３０ トルクコンバータ
３１ 変速機構
３２ 変速クラッチ
３２ａ クラッチホイールディスク
３２ｂ クラッチディスク
３３ クラッチアクチュエータ
３５ ロックアップクラッチ
３６ タービン軸
３７ 入力軸
３８ 出力軸
４０ 油圧制御装置
５０ クランク角センサ
５１ タービン回転速度センサ
５２ クラッチ回転速度センサ
５３ クラッチ位置検出センサ
５４ ロックアップ油圧センサ
５５ 車速センサ
５６ アクセルセンサ
１０１ クラッチ制御部（制御部）
１０２ ロックアップクラッチ制御部
Ｔｅｒ エンジン要求トルク
Ｔｔｒ タービン要求トルク
Ｔｃ＊ 目標クラッチトルク
Ｎｅ＊ 目標エンジン回転速度
Ｎｔ＊ 目標タービン回転速度

Claims (4)

1. エンジンに接続されたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータと、
   前記エンジンの回転を変速段に応じた変速比で変速して出力する変速機構と、
   前記トルクコンバータと前記変速機構との間に設けられ、動力を伝達する締結状態、又は、動力を遮断する遮断状態に切り替えられる変速クラッチと、
   前記変速クラッチの操作を自動で行うクラッチアクチュエータと、
   を備えた車両用駆動装置の制御装置であって、
   前記クラッチアクチュエータの駆動を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記ロックアップクラッチが解放されている状態で前記変速段を切り替える変速を行う場合、前記トルクコンバータから出力されるトルクの要求値であるタービン要求トルクに基づき目標クラッチトルクを算出し、当該目標クラッチトルクに基づき前記変速クラッチを締結するよう前記クラッチアクチュエータを制御することを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
2. 前記制御部は、前記変速時、前記変速クラッチを遮断及び締結するよう前記クラッチアクチュエータを制御し、かつ、前記エンジンに対し所定のエンジン要求トルクを要求することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置の制御装置。
3. 前記制御部は、前記所定のエンジン要求トルクと、前記トルクコンバータ及び前記変速クラッチに接続されたタービン軸の目標回転速度である目標タービン回転速度と、に基づき、目標エンジン回転速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置の制御装置。
4. 前記制御部は、前記所定のエンジン要求トルクと、前記目標エンジン回転速度と、に基づき、前記タービン要求トルクを算出することを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置の制御装置。
   

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