JP2023065272A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの係合ショックや動力伝達までのタイムラグを低減すること。【解決手段】制御装置１は、エンジン３の出力判定部５３を有し、エンジン３の再始動に際し、クラッチ４１を非係合状態で維持する待機ステップＳ１と、エンジン３の出力が所定の目標出力に到達したとの判定がなされることを条件として、クラッチ４１において動力伝達可能となる直前と推定される当接状態となるようにクラッチ４１の係合状態を切り替える当接ステップＳ２と、クラッチ４１が当接状態よりも更に動力伝達可能と推定される係合状態になるまで、クラッチ４１の係合度を第一の上昇率で上昇させる第一係合度上昇ステップＳ３と、弾性部材４７が圧縮されて潰し切られた状態に遷移することを条件として、クラッチ４１の係合度を第一の上昇率よりも高い第二の上昇率で上昇させる第二係合度上昇ステップＳ４とを含む複数のステップを経てクラッチ４１の係合制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、クラッチの係合制御を行う制御装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、エンジンにおいて発生した動力が入力される変速機に設けられたクラッチの係合制御を行う制御装置に関する。

従来、エンジン始動時等に、クラッチ機構（単にクラッチとも称する）や無段変速機を制御する技術が提供されている（例えば、特許文献１）。例えば、特許文献１には、油圧式クラッチのピストンストローク時間を短縮するための技術が開示されている。特許文献１に記載の油圧制御装置は、クラッチ係合時において、供給油量を増大させる初期段階の急速充填時間を設定することにより、ピストンストローク時間を短縮するものとされている。また、特許文献１に記載の油圧制御装置は、スロットル開度や油温に基づいて、供給油量を制御することにより、急速充填時間を制御し、これにより、ピストンストローク時間を短縮するものとされている。

特開平７－２７２１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧制御装置は、エンジンの回転数が低い領域においても急速充填制御（ガタ詰め制御とも称する）を実施することになるため、アイドリングストップを搭載するＣＶＴ（無段変速機）搭載車両に適用した場合、ベルト滑りが発生する問題がある。具体的には、特許文献１に記載の油圧制御装置は、アイドリングストップ後のエンジン再始動の際に、ＣＶＴのベルト挟圧に十分な油量が充填されていない状態で、トルク伝達が開始されるため、ベルト滑りが発生する問題がある。

また、特許文献１に記載の油圧制御装置は、前記ガタ詰め制御における油圧制御において、係合ショックと、動力伝達までのタイムラグとの両立が困難である問題がある。また、特許文献１に記載の油圧制御装置は、特にクラッチにおける精度ばらつきを考慮するのが困難な問題もある。

そこで、本発明は、クラッチの係合ショックや動力伝達までのタイムラグを低減することが可能な制御装置を提供することを目的とする。また、本発明は、アイドリングストップからの再始動に適したクラッチの係合制御を提供可能な制御装置を提供することを目的とする。

（１）上述した課題を解決すべく提供される本発明の制御装置は、エンジンにおいて発生した動力が入力される変速機に設けられたクラッチの係合制御を行う制御装置であって、 前記エンジンの出力を判定する出力判定部を有し、前記クラッチは、係合時における衝撃を緩和するための弾性部材を有しており、前記エンジンの再始動に際し、前記クラッチを非係合状態で維持する待機ステップと、前記出力判定部において前記エンジンの出力が所定の目標出力に到達したとの判定がなされることを条件として、前記クラッチにおいて動力伝達可能となる直前と推定される当接状態となるように前記クラッチの係合状態を切り替える当接ステップと、前記クラッチが前記当接状態よりも更に動力伝達可能と推定される係合状態になるまで、前記クラッチの係合度を第一の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる第一係合度上昇ステップと、前記弾性部材が圧縮されて潰し切られた状態に遷移することを条件として、前記クラッチの係合度を前記第一の上昇率よりも高い第二の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる第二係合度上昇ステップと、を含む複数のステップを経て、前記クラッチの係合制御を行うこと、を特徴とするものである。

上述した制御装置は、エンジン再始動の初期段階において、クラッチを非係合状態で維持する待機ステップを有している。ここで、待機ステップでは、クラッチの組み込みばらつき等を考慮して、クラッチが非係合状態で維持されるようにするとよい。待機ステップでは、ばらつきの最大値においてクラッチが当接しない（動力が伝達されない）係合度に安全率を乗じた値が、制御値（クラッチ指示圧とも称する）として設定される。そのため、上述した制御装置は、エンジンの回転数が低い領域で、変速機の油圧が上がり切る前に動力伝達が開始されることを抑制できる。

また、上述した制御装置は、出力判定部においてエンジンの出力が所定の目標出力に到達したとの判定がなされることを条件として、クラッチにおいて動力伝達可能となる直前と推定される当接状態となるように前記クラッチの係合状態を切り替える当接ステップを有している。従って、上述した制御装置は、エンジンの出力（例えば、エンジンの回転数）が上がった段階で、例えば、ガタ詰め制御を行うことができる。そのため、上述した制御装置は、変速機における油圧が十分に高まった状態で、変速機を制御することができる。これにより、上述した制御装置は、例えば、無段変速機におけるベルトの滑りを効果的に抑制できる。また、上述した制御装置は、エンジンの出力が所定の目標出力に到達したとの判定がなされることを条件として、当接ステップにおける制御を行うので、当接ステップにおける係合状態（クラッチにおいて動力伝達可能となる直前と推定される当接状態）に至るまで一気に係合を進行させることができる。そのため、タイムラグの発生が抑制される。

また、上述した制御装置は、クラッチが当接状態よりも更に動力伝達可能と推定される係合状態になるまで、前記クラッチの係合度を第一の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる第一係合度上昇ステップを有している。従って、上述した制御装置は、クラッチが一気に係合することを抑制できるので、係合ショックを低減できる。

また、上述した制御装置は、弾性部材が圧縮されて潰し切られた状態に遷移することを条件として、前記クラッチの係合度を第一の上昇率よりも高い第二の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる第二係合度上昇ステップを有している。従って、上述した制御装置は、第二係合度上昇ステップにおいて、クラッチが完全に係合する状態に至るまで、迅速に係合度を高めていくことができる。これにより、上述した制御装置は、クラッチの係合におけるタイムラグの発生を抑制すると共に、クラッチの係合が一気に進むことによる係合ショックを抑制することができる。このように、上述した制御装置は、クラッチの係合ショックの抑制と、動力伝達までのタイムラグの抑制との相反する問題を解決することができる。

（２）上述した本発明の制御装置は、前記目標出力が、前記エンジンの完爆した状態の出力であるとよい。

上述した制御装置は、かかる構成とすることにより、エンジンの完爆が起こる際に、当接ステップにおいてクラッチを当接状態とすることができる。すなわち、エンジンの完爆が起こる際にクラッチの係合を開始することができるので、例えば、無段変速機のベルトの挟圧が十分に確保されてから、クラッチによる動力の伝達を開始することができる。言い換えれば、無段変速機のベルトの挟圧が十分でないときに、クラッチによる動力の伝達が開始されることを抑制できる。これにより、上述した制御装置は、無段変速機におけるベルトの滑りを効果的に抑制できる。

（３）上述した本発明の制御装置は、前記クラッチが、油圧制御式クラッチであるとよい。

上述した本発明の制御装置は、油圧制御式クラッチに適正した精度の良い制御を行うことができる。

（４）上述した本発明の制御装置は、前記当接ステップにおける前記係合度の上昇率が、前記第二係合度上昇ステップにおける前記係合度の上昇率よりも大きいとよい。

上述した制御装置は、かかる構成とすることにより、当接ステップにおける係合状態（クラッチにおいて動力伝達可能となる直前と推定される当接状態）に至るまで一気に係合を進行させることができる。また、上述した制御装置は、第二係合度上昇ステップにおける係合度の上昇率により係合度を確実なものとすることができる。これらにより、上述した制御装置は、係合初期における当接ステップでの時間を短縮でき、第二係合度上昇ステップにおいて、係合完了までの時間を短縮できる。

（５）上述した本発明の制御装置は、前記再始動が、前記エンジンのアイドリングストップからの復帰と連動して行われるとよい。

上述した本発明の制御装置は、かかる構成とすることにより、アイドリングストップからの復帰におけるタイムラグの発生を抑制できる。これにより、アイドリングストップからの復帰が円滑に行われ、運転者が違和感なく運転操作に集中できる効果が期待できる。

（６）上述した本発明の制御装置は、前記クラッチが前記当接状態から係合が完了する状態に至る過程において、前記弾性部材が圧縮されて潰し切られた状態に遷移するとよい。

上述した制御装置は、かかる構成とすることにより、クラッチの係合時における衝撃を緩和することができ、係合後に確実に動力を伝達することができる。

（７）上述した本発明の制御装置は、前記クラッチの圧力を検出するクラッチ圧センサを有しており、前記クラッチの係合度が、前記クラッチ圧センサの出力値に基づいて判定されるとよい。

上述した制御装置は、かかる構成とすることにより、クラッチの係合に係る圧力が正確に取得できる。そのため、上述した制御装置は、クラッチの係合に係る圧力に基づいて、精度の良い制御を行うことができる。

（８）上述した本発明の制御装置は、前記変速機が、ＣＶＴであり、前記待機ステップにおいて、前記ＣＶＴにおける耐ベルト滑り性能を発揮できるまで待機するとよい。

上述した制御装置は、変速機がＣＶＴ（無段変速機とも称する）であり、変速のためのベルトを有するものとされている。また、上述した制御装置は、待機ステップにおいて、ＣＶＴにおける耐ベルト滑り性能を発揮できるまで待機するものとされている。従って、上述した制御装置は、ＣＶＴのベルトの挟圧が十分でないときに、クラッチによる動力の伝達が開始されることを抑制できる。これにより、上述した制御装置は、ＣＶＴにおけるベルトの滑りを効果的に抑制できる。そのため、上述した制御装置は、ＣＶＴのベルトへの負担を抑制することができ、ＣＶＴの耐久性向上効果の発揮が期待できる。

本発明は、クラッチの係合ショックや動力伝達までのタイムラグを低減することが可能な制御装置を提供することができる。また、本発明は、アイドリングストップからの再始動に適したクラッチの係合制御を提供可能な制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置を備える車両のスケルトン図である。 図１の制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の制御装置で利用されるクラッチの動作説明図である。 （ｃ）及び（ｄ）は、本発明の制御装置で利用されるクラッチの動作説明図である。 図１の制御装置によるクラッチの係合制御を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る制御装置１について、図１～図５を参照しつつ説明する。なお、制御装置１の説明に先立って、制御装置１が設けられた車両２の概要について説明する。

図１に示すように、車両２には、制御装置１（図２参照）に加え、エンジン３、及び変速ユニット１０が設けられている。なお、以下の説明では、動力源となるエンジン３からの入力方向（動力伝達方向）において、動力源（エンジン）から見た手前（前方）を単に「前方Ｆｒ」と、奥側（後方）を単に「後方Ｒｒ」と記載して説明する場合がある。

エンジン３には、エンジン３の燃焼室への吸気量を調整するためのスロットルバルブ４（図２参照）、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置、図示せず）及び燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグ（図示せず）などが設けられている。また、エンジン３には、その始動のためのスタータ（図示せず）が付随して設けられている。エンジン３の動力は、変速ユニット１０を介して、デファレンシャルギヤ（図示せず）に伝達され、デファレンシャルギヤからドライブシャフト（図示せず）を介してそれぞれ左右の駆動輪（図示せず）に伝達される。

変速ユニット１０は、走行用の駆動源としてのエンジン３が発生する動力を変速するユニットである。図１に示すように、変速ユニット１０は、トルクコンバータ１２、入力軸１３、出力軸１５、無段変速機２０（ＣＶＴ２０）、リバース伝達機構３０、前進クラッチ４１（クラッチ装置４０）、及び後進クラッチ４９（クラッチ装置４０）が設けられている。また、変速ユニット１０には、タービン回転センサ６０、プライマリプーリ回転センサ６１、セカンダリプーリ回転センサ６２等のセンサが設けられている（図２参照）。

トルクコンバータ１２は、ポンプインペラ（図示せず）、タービンランナ（図示せず）及びロックアップ機構（ロックアップクラッチ）を備えている。ポンプインペラには、エンジン３の出力軸（Ｅ／Ｇ出力軸）が連結されており、Ｅ／Ｇ出力軸と同一の回転軸線を中心に一体的に回転可能となっている。タービンランナは、ポンプインペラと同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。ロックアップ機構は、ポンプインペラとタービンランナとを直結／分離するために設けられている。ロックアップ機構が係合（ロックアップオン）されると、ポンプインペラとタービンランナとが直結され、ロックアップ機構が解放（ロックアップオフ）されると、ポンプインペラとタービンランナとが分離される。

入力軸１３は、軸線がトルクコンバータの回転軸線と一致するように配置されている。また、入力軸１３には、入力軸ギヤ１４が一体に形成されている。入力軸１３の前方Ｆｒの端部は、トルクコンバータ内に挿入されている。

出力軸１５は、入力軸１３に対して後方Ｒｒに間隔を空けて配置されている。出力軸１５は、軸線が入力軸１３の軸線と沿うように配置されている。出力軸１５には、出力軸ギヤ１６が一体に形成されている。出力軸ギヤ１６は、後述するセカンダリ出力ギヤ２５と噛み合っている。

無段変速機２０には、プライマリ軸２１、セカンダリ軸２３、プライマリプーリ２６、セカンダリプーリ２７、及びベルト２８が設けられている。

プライマリ軸２１には、プライマリ入力ギヤ２２が相対回転可能に取り付けられている。プライマリ入力ギヤ２２は、入力軸ギヤ１４と噛み合っている。セカンダリ軸２３には、セカンダリ入力ギヤ２４、及びセカンダリ出力ギヤ２５が取り付けられている。セカンダリ入力ギヤ２４は、セカンダリ軸２３に対して相対回転可能となっている。セカンダリ出力ギヤ２５は、セカンダリ軸２３に対して相対回転不能に取り付けられている。セカンダリ出力ギヤ２５は、出力軸１５に設けられた出力軸ギヤ１６と噛み合っている。

無段変速機２０は、プライマリプーリ２６とセカンダリプーリ２７との間に、ベルト２８が掛け渡されている。無段変速機２０では、プライマリプーリ２６及びセカンダリプーリ２７の各油圧室（図示せず）に供給される油圧が制御されて、プライマリプーリ２６及びセカンダリプーリ２７の各溝幅が変更されることにより、ベルト変速比（プライマリプーリ２６とセカンダリプーリ２７とのプーリ比）が一定の変速比範囲内で連続的に無段階で変更される。

リバース伝達機構３０は、入力軸１３の動力（回転）をセカンダリ入力ギヤ２４に伝達する機構である。リバース伝達機構３０には、リバースアイドラ軸３１、第一リバースギヤ３２、及び第二リバースギヤ３３が設けられている。第一リバースギヤ３２は、リバースアイドラ軸３１と一体に形成されて、入力軸ギヤ１４と噛み合っている。第二リバースギヤ３３は、第一リバースギヤ３２の後方Ｒｒにおいて、リバースアイドラ軸３１と一体に形成され、セカンダリ入力ギヤ２４と噛み合っている。

前進クラッチ４１（クラッチ装置４０）は、プライマリ軸２１に対するプライマリ入力ギヤ２２の回転を許容／禁止するために設けられている。図３及び図４に示すように、前進クラッチ４１は、クラッチドラム４２、クラッチピストン４３、摩擦材４４、油圧室４５、リターンスプリング４６、クッショニング材４７（弾性部材４７とも称する）等を備えたクラッチ装置４０を形成している。クラッチドラム４２とクラッチピストン４３との間には、油圧室４５が形成されている。また、クラッチピストン４３は、リターンスプリング４６により、後方Ｒｒに弾性的に付勢されている。油圧室４５は、ソレノイド（図示せず）の出力値に応じて、油圧室４５内へのオイルの供給を制御することができる。

図１に示すように、前進クラッチ４１が係合した状態（係合状態）では、プライマリ軸２１に対するプライマリ入力ギヤ２２の相対回転が禁止される。言い方を換えれば、前進クラッチ４１の係合により、プライマリ軸２１とプライマリ入力ギヤ２２とが、一体的に回転する。一方、前進クラッチ４１が解放された状態（解放状態）では、プライマリ軸２１に対するプライマリ入力ギヤ２２の相対回転が許容される。そのため、プライマリ入力ギヤ２２が回転しても、その回転がプライマリ軸２１に伝達されない。

後進クラッチ４９（クラッチ装置４０）は、セカンダリ軸２３に対するセカンダリ入力ギヤ２４の回転を許容／禁止するために設けられている。後進クラッチ４９は、前進クラッチ４１と同様の構成を有しているため、詳細な説明を省略する。

後進クラッチ４９が係合した状態（係合状態）では、セカンダリ軸２３に対するセカンダリ入力ギヤ２４の相対回転が禁止される。言い方を換えれば、後進クラッチ４９の係合により、セカンダリ軸２３とセカンダリ入力ギヤ２４とが、一体的に回転する。一方、後進クラッチ４９が解放された状態（解放状態）では、セカンダリ軸２３に対するセカンダリ入力ギヤ２４の相対回転が許容される。そのため、セカンダリ入力ギヤ２４が回転しても、その回転がセカンダリ軸２３に伝達されない。

以下の説明では、前進クラッチ４１、及び後進クラッチ４９を総称して、単に「クラッチ装置４０」と記載して説明する場合がある。

なお、クラッチ装置４０は、後述するクラッチ指示圧Ｐ（クラッチ装置４０の油圧の目標値）によって油圧室に供給されるオイル量が制御されている。

＜動力伝達経路について＞
続いて、動力伝達経路について説明する。

図１に示すように、車両２の前進時には、前進クラッチ４１が係合し、後進クラッチ４９が解放される。エンジン３からトルクコンバータ１２を介して入力軸１３に入力された動力は、前進クラッチ４１の係合により、入力軸ギヤ１４からプライマリ入力ギヤ２２を介してプライマリ軸２１に伝達される。一方、入力軸１３に入力される動力が入力軸ギヤ１４からセカンダリ入力ギヤ２４に伝達されて、セカンダリ入力ギヤ２４が回転しても、後進クラッチ４９の解放により、セカンダリ入力ギヤ２４がセカンダリ軸２３（セカンダリ軸２３）に対して空転し、セカンダリ軸２３に動力が伝達されない。

プライマリ軸２１に伝達された動力は、プライマリプーリ２６とセカンダリプーリ２７とのプーリ比に応じたベルト変速比で変速されて、セカンダリ軸２３に伝達される。そして、セカンダリ軸２３に伝達される動力は、セカンダリ出力ギヤ２５から出力軸ギヤ１６を介して出力軸１５に伝達される。

車両２の後進時には、前進クラッチ４１が解放されて、後進クラッチ４９が係合される。エンジン３からトルクコンバータ１２を介して入力軸１３に入力された動力は、後進クラッチ４９の係合により、入力軸ギヤ１４からリバース伝達機構３０及びセカンダリ入力ギヤ２４を介してセカンダリ軸２３に伝達される。このとき、セカンダリ軸２３は、車両の前進時と逆方向に回転する。セカンダリ軸２３に伝達された動力は、セカンダリ出力ギヤ２５から出力軸ギヤ１６を介して出力軸１５に伝達される。

一方、入力軸１３に入力された動力が入力軸ギヤ１４からプライマリ入力ギヤ２２に伝達されて、プライマリ入力ギヤ２２が回転しても、前進クラッチ４１の解放により、プライマリ入力ギヤ２２がプライマリ軸２１に対して空転し、プライマリ軸２１に動力が伝達されない。

＜制御装置、及びセンサについて＞
続いて、図２を参照しつつ、制御装置１、及び制御装置１に接続された各センサについて説明する。

制御装置１は、マイコンを含む構成の複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）を含んでいる。マイコンには、たとえば、ＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリが内蔵されている。各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている（図２参照）。

図２に示すように、複数のＥＣＵには、エンジン制御のためのエンジンＥＣＵ５０、及び変速制御のための変速機ＥＣＵ５１が含まれている。また複数のＥＣＵには、ブレーキ制御のためのブレーキＥＣＵ（図示せず）、ＩＤＳ（アイドリングストップ）制御のためのＥＣＵ等が含まれる。エンジンＥＣＵ５０には、出力判定部５２が接続されている。エンジンＥＣＵ５０や変速機ＥＣＵ５１には、制御に必要な各種センサが接続されている。

エンジンＥＣＵ５０は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン３の始動、停止および出力調整のため、スロットルバルブ４、インジェクタ、点火プラグおよびスタータなどを制御する。また、エンジンＥＣＵ５０は、アイドリングストップの際のエンジン３の停止制御やアイドリングストップからの復帰の際のエンジン３の再始動制御を行うことができる。アイドリングストップからの復帰は、ブレーキの解除やアクセルの踏み込みを適宜のセンサで検知することにより開始される。

変速機ＥＣＵ５１には、タービン回転センサ６０、プライマリプーリ回転センサ６１、セカンダリプーリ回転センサ６２、及びクラッチ圧センサ６３等が接続されている。

タービン回転センサ６０は、トルクコンバータ１２（図１参照）のタービンランナの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。そのパルス信号の周波数は、タービンランナの回転数に対応するので、変速機ＥＣＵ５１は、タービン回転センサ６０から入力されるパルス信号の周波数をタービン回転数に換算する。タービンランナと入力軸１３とは、一体に回転するので、タービン回転数は入力軸１３の回転数と同じとなる。

プライマリプーリ回転センサ６１は、プライマリプーリ２６の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。そのパルス信号の周波数は、プライマリプーリ２６の回転数に対応するので、変速機ＥＣＵ５１は、プライマリプーリ回転センサ６１から入力されるパルス信号の周波数をプライマリプーリ回転数に換算する。

セカンダリプーリ回転センサ６２は、セカンダリプーリ２７の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。そのパルス信号の周波数は、セカンダリプーリ２７の回転数に対応するので、変速機ＥＣＵ５１は、セカンダリプーリ回転センサ６２から入力されるパルス信号の周波数をセカンダリプーリ回転数に換算する。

クラッチ圧センサ６３は、クラッチ装置４０における油圧室４５の油圧に同期したパルス信号を検出信号として出力する。そのパルス信号の周波数に基づいて、クラッチ装置４０の油圧が検出される。また、制御装置１は、クラッチ圧センサ６３で検出される油圧の出力値に基づいて、クラッチ４１が当接状態から動力伝達可能と推定される状態に遷移したことを（検知）判定できる。

変速機ＥＣＵ５１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、変速ユニット１０の各部にオイルを供給するための油圧回路に含まれるバルブ（図示せず）を制御する。バルブには、前進クラッチ４１や後進クラッチ４９の油圧を制御するためのソレノイドバルブなどが含まれる。ソレノイドバルブには、電流値により出力油圧を制御可能なバルブ、たとえば、ノーマルオープンタイプのリニアソレノイドバルブが用いられている。ソレノイドバルブは、ソレノイドの出力値に応じて出力油圧が制御される。

＜クラッチの動作について＞
次に、図３及び図４を参照しつつ、前進クラッチ４１の動作について、図３及び図４に基づいて、以下に説明する。なお、前進クラッチ４１及び後進クラッチ４９の構成は同様であるので、以下では前進クラッチ４１を例として説明する。

図３（ａ）に示すように、クッショニング材４７は、クラッチピストン４３と摩擦材４４との間に配されており、クラッチピストン４３と摩擦材４４とが直接的に接触することを抑制している。図３（ｂ）に示すように、クッショニング材４７は、所定の弾性力を有しており、クラッチピストン４３が摩擦材４４に向けて進行する際に所定の弾性力でクラッチピストン４３を後方Ｒｒ側に付勢する。これにより、クラッチピストン４３が係合する際の、係合ショックの発生が抑制される。

図４（ｃ）に示すように、油圧室４５にオイルが供給されて油圧が上昇すると、クラッチピストン４３が前方Ｆｒに移動して摩擦材４４を、クッショニング材４７を介して後方Ｒｒから押圧する。また、クラッチピストン４３は、クッショニング材４７を押圧して圧縮することにより、クッショニング材４７を弾性力に抗して潰し切ることができる。これにより、クラッチピストン４３は、摩擦材４４に対して動力を確実に伝達することができる。また、図４（ｄ）に示すように、油圧室４５の油圧がさらに上昇すると、クッショニング材４７が完全に押し潰されて、摩擦材４４が圧接され、前進クラッチ４１が完全に係合する。一方、前進クラッチ４１の係合状態から油圧が開放されると、リターンスプリング４６の付勢力により、クラッチピストン４３が後方Ｒｒに移動し、摩擦材４４の圧接が解除されて、前進クラッチ４１が解放される。

＜エンジン再始動時のクラッチ係合制御について＞
次に、エンジン３の再始動時に係る前進クラッチ４１の係合制御について説明する。なお、本実施形態では、例えば、アイドリングストップからエンジン３が再始動する場合を例として説明する。また、本実施形態では、エンジン３の再始動時において主となる車両前進時における前進クラッチ４１（単に、クラッチ４１とも称する）の係合制御について説明する。以下では、エンジン３の係合制御の説明に先立って、各文言の内容について説明する。

「クラッチ指示圧Ｐ」とは、クラッチ４１の油圧の目標値である。より具体的には、クラッチ指示圧Ｐは、クラッチ４１に設けられた油圧室４５の油圧の目標値となっている。

「タービン回転数」とは、タービン回転センサ６０の検知により取得されたタービン回転数である。

「クラッチ係合度」とは、クラッチ４１の係合の進行度合いである。本実施形態のクラッチ係合度は、上述したように、油圧（ソレノイドの出力）に応じたクラッチピストン４３の進行に伴って、変化するものである。また、本実施形態では、クラッチ係合度は、上述のクラッチ指示圧Ｐに応じて変化するものとされている。なお、以下の説明において、クラッチ係合度は、単に係合度と称することがある。

「ガタ詰め制御」とは、クラッチ４１においてガタを詰める（バックラッシュを詰める）ための制御とされており、本発明では、動力伝達可能となる直前と推定される当接直前状態となるようにクラッチ４１の係合状態が切り替えられる制御とされている。

制御装置１は、エンジン始動時に、クラッチ指示圧Ｐに応じてスロットルバルブ４の開度を決定する。

続いて、エンジン始動時の制御について、図５を参照しつつ時系列的に説明する。図５は、クラッチ係合制御中のエンジン制御（スロットル制御）を時系列的に示すタイミングチャートである。

図５に示すように、エンジン停止時（アイドリングストップ時）にブレーキの踏み込みが解除されると、ブレーキ解除操作時（タイミングＴ１）から時間Ｅ１後のタイミングＴ２に至るまで、クラッチ４１が非係合状態（待機ステップＳ１）で維持される。一方、エンジン３が再始動され、次第に出力が高められる。ここで、タイミングＴ２は、エンジン３における目標出力が、完爆した状態と推定される出力、あるいは、完爆した状態の出力とされている。前記目標出力は、出力判定部５２によって判定することができる。

待機ステップＳ１では、クラッチ４１を非係合状態に維持するためのクラッチ指示圧Ｐでクラッチ４１の係合が制御される。ここで、待機ステップＳ１では、クラッチ４１の組み込みばらつき等を考慮して、クラッチ４１が非係合状態で維持される。また、待機ステップＳ１では、ばらつきの最大値においてクラッチ４１が当接しない（動力が伝達されない）係合度に安全率を乗じた値が、クラッチ指示圧Ｐ（制御値とも称する）として設定される。待機ステップＳ１におけるクラッチ指示圧Ｐは、例えば、０（ゼロ）よりも大きく、後述する当接ステップＳ２におけるクラッチ指示圧Ｐ（クラッチ当接圧、設計下限値）よりも小さく設定される。これにより、クラッチ４１が確実に非係合状態に保たれる。

また、待機ステップＳ１では、無段変速機２０における耐ベルト滑り性能が発揮できるまでクラッチ４１の係合が待機される。これにより、制御装置１は、無段変速機２０のベルト２８の挟圧が十分でないときに、クラッチ４１による動力の伝達が開始されることを抑制でき、ベルト２８の滑りを効果的に抑制できる。そのため、制御装置１は、ベルト２８への負担を抑制することができ、無段変速機２０の耐久性を向上できる。言い換えれば、制御装置１は、エンジン３の回転数が低い領域で、変速機の油圧が上がり切る前に動力伝達が開始されることを抑制できる。

出力判定部５２においてエンジン３の出力が目標出力（完爆）に到達した（タイミングＴ２）との判定がなされると、これを条件として、クラッチ４１において動力伝達可能となる直前と推定される当接状態となるようにクラッチ４１の係合状態が切り替えられる（当接ステップＳ２）。当接ステップＳ２は、クラッチ４１におけるクラッチピストン４３が、油圧室４５に供給されたオイルにより押圧されてクッショニング材４７に当接した状態とされる（図３（ｂ）参照）。そのため、クラッチ４１のタービン回転の吹き上がりが抑制される。また、当接ステップＳ２では、タイミングＴ２からＥ２時間後のタイミングＴ３となるまで、最大のクラッチ指示圧Ｐで、クラッチピストン４３が進行する。これにより、タービン回転のプライマリ軸２１への引き込み（スイープ）が開始される。

このように、制御装置１は、エンジン３の出力（例えば、エンジンの回転数）が上がった段階で、例えば、ガタ詰め制御を行うことができる。そのため、制御装置１は、無段変速機２０における油圧が十分に高まった状態で、無段変速機２０を制御することができる。これにより、無段変速機２０におけるベルト２８の滑りが、効果的に抑制される。また、制御装置１は、エンジン３の出力が所定の目標出力に到達したとの判定がなされることを条件として、当接ステップＳ２における制御を行うので、当接ステップＳ２における係合状態（クラッチ４１において動力伝達可能になると推定される当接状態）に至るまで一気に係合を進行させることができる。そのため、タイムラグの発生が抑制される。

当接ステップＳ２において、時間Ｅ２が経過し、タイミングＴ３となると、クラッチピストン４３が、クッショニング材４７への当接状態よりも更に動力伝達可能と推定される係合状態になるまで、クラッチ４１の係合度が第一の上昇率で連続的に上昇させる制御が行われる（第一係合度上昇ステップＳ３）。

ここで、クラッチ４１（クラッチピストン４３）が、当接状態及び当接状態よりも更に動力伝達可能と推定される係合状態となったか否かは、クラッチ圧センサ６３により検知することができる。すなわち、クラッチ４１の係合に係る圧力が正確に取得できる。そのため、制御装置１は、クラッチ４１の係合に係る圧力に基づいて、精度の良い制御を行うことができる。

なお、クラッチ４１の係合度は、第一の上昇率で連続的に上昇するものだけではなく、第一の上昇率で段階的に上昇するものでもよい。第一係合度上昇ステップＳ３では、クッショニング材４７がクラッチピストン４３により圧縮されて潰し切られた状態に遷移する（図４（ｃ）参照）。そのため、第一係合度上昇ステップＳ３では、クラッチ４１の係合時における衝撃（係合ショックとも称する）が、クッショニング材４７によって緩和される。すなわち、制御装置１は、クラッチ４１が一気に係合することを抑制できるので、係合ショックを低減できる。

また、第一係合度上昇ステップＳ３では、クッショニング材４７が圧縮されて潰し切られるので、係合後に動力が確実に伝達される。なお、上述した第一の上昇率は、クラッチ４１において係合ショックが、発生しないような上昇率とすることが望ましい。

このように、第一係合度上昇ステップＳ３において、クラッチ係合度（クラッチ指示圧Ｐ）が高められてＥ３時間後のタイミングＴ４に到達し、クラッチ４１の係合が完了する直前の状態（動力を確実に伝達可能と推定される状態）に到達する。また、これを条件として、クラッチ係合度を前記第一の上昇率よりも高い第二の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる制御が行われる（第二係合度上昇ステップＳ４）。このとき、クラッチピストン４３は、クッショニング材４７に向けてさらに押し込まれる。すなわち、第二係合度上昇ステップＳ４では、クラッチ４１が完全に係合する状態（係合が完了する状態）に至るまで、迅速にクラッチ係合度が高められる。これにより、制御装置１は、クラッチ４１の係合におけるタイムラグの発生を抑制すると共に、クラッチ４１の係合が一気に進むことによる係合ショックを抑制する制御を行うことができる。従って、制御装置１は、クラッチ４１の係合ショックの抑制と、動力伝達までのタイムラグの抑制との相反する問題を解決することができる。

ここで、本実施形態では、当接ステップＳ２における係合度の上昇率が、第二係合度上昇ステップＳ４における係合度の上昇率よりも大きいものとされている。従って、制御装置１は、当接ステップＳ２における係合状態（クラッチ４１において動力伝達可能になると推定される当接状態）に至るまで一気に係合を進行させる制御を行うことができる。また、制御装置１は、第二係合度上昇ステップＳ４における係合度の上昇率により係合度を確実なものとすることができる。これらにより、制御装置１は、係合初期における当接ステップＳ２での時間を短縮でき、第二係合度上昇ステップＳ４において、係合完了までの時間を短縮できる。なお、第二係合度上昇ステップＳ４では、タイミングＴ４からＥ４時間後のタイミングＴ５に至るまでの間で係合度が高められる。

タービン回転数は、クラッチ４１の係合に伴って、クラッチ４１のトルク伝達容量が上昇することにより、タービン回転数がピークから降下する。また、タービン回転数は、クラッチ４１が完全に係合することにより、降下が停止し、プライマリプーリ２６の回転数と一致する。

上述したように、制御装置１は、エンジン３の再始動が、アイドリングストップからの復帰と連動して行われるものとされている。従って、制御装置１は、アイドリングストップからの復帰におけるタイムラグの発生を抑制できる。これにより、アイドリングストップからの復帰が円滑に行われ、運転者が違和感なく運転操作に集中できる効果が期待できる。

以上が、本発明に係る制御装置１の実施形態であるが、本発明の制御装置１は、上述した実施形態に係るものに限定されるものではなく、様々な変形を行うことができる。

本実施形態では、前進クラッチ４１について説明したが、本発明の制御装置１は、前進クラッチ４１だけではなく、後進クラッチ４９も含めた各種のクラッチ装置４０に適用できる。また、出力判定部５２は、エンジンＥＣＵ５０と別途に設けられるものだけではなく、エンジンＥＣＵ５０やその他のＥＣＵに含まれるものでもよい。また、本実施形態では、第一係合度上昇ステップＳ３及び第二係合度上昇ステップＳ４における係合度の上昇率が連続的（直線的）に変化するものを例示したが、係合度の上昇率は、段階的に変化するものや曲線的に変化するものなど各種の形態の上昇率を採用することができる。

本実施形態では、当接ステップＳ２を経た後、第一係合度上昇ステップＳ３及び第二係合度上昇ステップＳ４を経てクラッチ装置４０の係合制御が行われるものとしているが、本発明の制御装置１は、これには限定されない。例えば、当接ステップＳ２を経た後、３段階以上の係合度上昇ステップが実行されたり、単一の係合度上昇ステップが実行されたりするものでもよい。また、第一係合度上昇ステップＳ３及び第二係合度上昇ステップＳ４における係合度の上昇率は、クラッチ装置４０の構成や特性に応じて、適宜、上昇率を変更することができる。例えば、係合させる際の係合ショックが小さいクラッチ装置４０の場合は、第一係合度上昇ステップＳ３における第一の上昇率を大きく設定すればよく、係合ショックが大きいクラッチ装置４０の場合は、第一の上昇率を小さく設定すればよい。また、本実施形態では、当接ステップＳ２における係合度の上昇率が、第二係合度上昇ステップＳ４における係合度の上昇率よりも大きいものを例示したが、本発明の制御装置１は、これには限定されない。例えば、当接ステップＳ２における係合度の上昇率が、第二係合度上昇ステップＳ４における係合度の上昇率と同等のものや、当該係合度の上昇率を下回るものであってもよい。

本実施形態では、待機ステップＳ１において、非係合状態として、クラッチ装置４０の構成部品のバラツキを考慮して算出するものを例示しているが、待機ステップＳ１は、エンジン３からの動力（トルク）が伝達されない条件であれば、各種のクラッチ指示圧Ｐに基づくものとすることができる。

本実施形態では、待機ステップＳ１から当接ステップＳ２に遷移させる際にエンジン３の目標出力が、完爆した状態の出力であることを判定の条件としているが、これには限定されず、目標出力は、各種の出力条件を設定することができる。前記目標出力による判定（完爆判定）は、例えば、エンジン回転数が所定の閾値以上となる条件、エンジン３の再始動後に所定時間以上経過する条件、無段変速機２０におけるベルト２８の挟圧が所定の閾値以上となる条件など、各種の条件に基づいて行うことができる。

本実施形態では、当接ステップＳ２において、クラッチ装置４０におけるソレノイドの出力（クラッチ指示圧Ｐ、クラッチ係合度）を最大値に高めているが、これには限定されず、当接ステップＳ２におけるソレノイドの出力（クラッチ指示圧Ｐ）は、各種の出力値とすることができる。例えば、ソレノイドの出力は、クラッチ装置４０の残圧の有無や残圧の高さに応じて出力値を可変のものとすることができる。また、前記の他、ソレノイドの出力は、例えば、クラッチ装置４０の解放からの時間やタービン回転数、あるいは、入力軸の回転数などのクラッチ装置４０の係合状態を考慮して、各種の出力値（電流値）を可変のものとすることができる。

本実施形態では、クラッチ装置４０として油圧制御式クラッチを用いているが、これには限定されず、本発明の制御装置１は、各種方式のクラッチ装置４０を用いることができる。例えば、クラッチ装置４０が、電磁制御式クラッチであってもよい。

本実施形態では、エンジン３の再始動が、アイドリングストップからの復帰と連動して行われるものを例示したが、エンジン３の再始動は、アイドリングストップからの復帰だけではなく、各種の再始動条件を採用することができる。

本実施形態では、クラッチ装置４０が、クッショニング材４７により、係合ショックを低減するものとしたが、クッショニング材４７に代えて各種の弾性部材を採用することができる。例えば、弾性部材４７がバネで形成されていてもよい。また、本実施形態では、クッショニング材４７が圧縮されて潰し切られた状態に遷移することを、第一係合度上昇ステップＳ３から第二係合度上昇ステップＳ４に切り替えるための判定条件としているが、本発明の制御装置１は、これには限定されない。前記判定条件は、係合度の上昇率を上げても係合ショックが出ないタイミングであれば、各種の条件を設定することができる。例えば、前記判定条件は、係合進行度合いが分かる時間やタービン回転数等に基づいて設定してもよい。

本実施形態では、クラッチ圧センサ６３等のセンサに基づいて、各ステップ（Ｓ１～Ｓ４）が切り替えられているが、例えば、クラッチ指示圧Ｐ及びクラッチ係合度に基づく推定値によって、各ステップ（Ｓ１～Ｓ４）の切り替え判定が行われてもよい。また、本実施形態では、待機ステップＳ１において、無段変速機２０における耐ベルト滑り性能を発揮できるまで待機するようにしているが、変速機の種類や形態に応じて、待機ステップＳ１での条件は、各種の設定を行うことができる。また、本実施形態では、無段変速機２０を備えた車両２（ＣＶＴ車）を一例として示したが、本発明の制御装置１は、ＣＶＴ車以外にも、ＡＴ車などに採用してもよい。また、クラッチ装置４０は、ＣＶＴ車の前進クラッチ４１及び後進クラッチ４９に限定されず、ＡＴ車のクラッチ装置であってもよい。

以上が、本発明に係る制御装置の各種の実施形態や変形例であるが、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示及び精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。

本発明の制御装置は、エンジンを搭載する各種車両におけるクラッチの係合制御に利用することができる。

１ ：制御装置
３ ：エンジン
４０ ：クラッチ装置
４１ ：前進クラッチ（クラッチ、クラッチ装置）
５２ ：出力判定部
６３ ：クラッチ圧センサ
Ｐ ：クラッチ指示圧
Ｓ１ ：待機ステップ
Ｓ２ ：当接ステップ
Ｓ３ ：第一係合度上昇ステップ
Ｓ４ ：第二係合度上昇ステップ

Claims (5)

1. エンジンにおいて発生した動力が入力される変速機に設けられたクラッチの係合制御を行う制御装置であって、
   前記エンジンの出力を判定する出力判定部を有し、
   前記クラッチは、係合時における衝撃を緩和するための弾性部材を有しており、
   前記エンジンの再始動に際し、
   前記クラッチを非係合状態で維持する待機ステップと、
   前記出力判定部において前記エンジンの出力が所定の目標出力に到達したとの判定がなされることを条件として、前記クラッチにおいて動力伝達可能となる直前と推定される当接状態となるように前記クラッチの係合状態を切り替える当接ステップと、
   前記クラッチが前記当接状態よりも更に動力伝達可能と推定される係合状態になるまで、前記クラッチの係合度を第一の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる第一係合度上昇ステップと、
   前記弾性部材が圧縮されて潰し切られた状態に遷移することを条件として、前記クラッチの係合度を前記第一の上昇率よりも高い第二の上昇率で段階的あるいは連続的に上昇させる第二係合度上昇ステップと、
   を含む複数のステップを経て、前記クラッチの係合制御を行うこと、を特徴とする制御装置。
2. 前記目標出力が、前記エンジンの完爆した状態の出力であること、を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記当接ステップにおける前記係合度の上昇率が、前記第二係合度上昇ステップにおける前記係合度の上昇率よりも大きいこと、を特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記再始動が、前記エンジンのアイドリングストップからの復帰と連動して行われること、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記クラッチの圧力を検出するクラッチ圧センサを有しており、
   前記クラッチの係合度が、前記クラッチ圧センサの出力値に基づいて判定されること、を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の制御装置。

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