JP2519705B2

JP2519705B2 - 変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2519705B2
Application number: JP62040593A
Authority: JP
Inventors: 芳夫浅山; 槇雄坪田; 泰則大蔵; 貴之佐藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPS63210446A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ロックアップクラッチおよび速度段を選択
する複数の変速用クラッチを備えた変速機の制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

自動変速装置において、エンジンの出力軸およびトラ
ンスミッションの入力軸は各々トルクコンバータの入力
軸および出力軸に連結されており、トルクコンバータの
入出力軸間には、それらの軸を直結させるロックアップ
クラッチが介在されている。また、トランスミッション
は各速度段毎に各別の変速用クラッチを内蔵し、これら
のクラッチは所要の速度段を選択する際に係合される。

かかる自動変速装置において、従来は第８図に示すよ
うな変速制御を行なうようにしていた。

今、例えば第１速から第２速への変速を考え、第８図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は夫々第１速クラッチ、第２速
クラッチ、、ロックアップクラッチの油圧を示している
とする。

時刻t₁に変速指令が出力されたとすると、この時刻t₁
において、第１速のクラッチおよびロックアップクラッ
チがオフされるとともに第２速のクラッチに対して油を
流入し始める。この結果、時刻t₁において、第１速のク
ラッチに作用している油圧およびロックアップクラッチ
に作用している油圧が同図（ａ）および（ｃ）に示す如
く所定圧から零まで降下し、一方第２速のクラッチに作
用している油圧は、同図（ｂ）に示すように後述するフ
ィリングタイムt_fの経過後、時刻t₂から漸増始める。

上記フィリングタイムt_fは、空状態にある後段クラッ
チのクラッチパック内に油を充填している時間であり、
上記クラッチパック内に油が充填された時点でこのフィ
リングタイムが終了し、後段クラッチ内の油圧が上昇を
開始する。

このフィリングタイムt_fの経過中は同図（ｄ）に示す
如く変速機の出力トルクが零となる。その理由は以下の
２つの原因による。

（１）変速時ロックアップクラッチを開放する理由は、
変速クラッチの負荷を軽減させる、あるいはエンジンエ
ネルギーの浪費を抑制する等のためであるが、従来技術
では第８図（ｃ）に示す如くロックアップクラッチを前
段クラッチを開放すると同時に（時刻t₁）、オフしてい
る。ロックアップクラッチが切れると、エンジン出力は
トルクコンバータを通ることになるが、この状態のとき
にはトルクコンバータ内のタービンとポンプとの変速比
ｅ（N_t/N_p）が１となる。第９図はトルクコンバータの
性能曲線を示すものであるが、この図から判るように、
前記速度比ｅが１のときにはトルクコンバータはカップ
リング範囲（トルク比が１の作動範囲）に有り、コンバ
ータ範囲（トルク交換が行なわれる作動範囲）には無
い。このため、ロックアップクラッチが切られた時刻t₁
以降はトルクコンバータ内でトルクの交換が行なわれな
い。

（２）前述したように、後段クラッチに対しては前段ク
ラッチをオフした時点t₁から油が流入し始めるので、ク
ラッチパック内に油が充満されるまでのフィリングタイ
ム期間中は、クラッチを係合できるまで油圧が上昇しな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来方式においては、上記（１）および
（２）の原因による変速時出力トルクが零の時間t₁〜t₂
が存在し、この時間が変速時の息つきや加速性能の悪化
の原因となっていた。また、従来方式においては、第８
図（ｄ）に示す如く変速時の出力トルクの変動が大きい
ため、変速ショックが強いという問題点があった。

この発明は、これらの実情に鑑みてなされたもので、
変速時に出力トルクが零となる時間を無くすことにより
変速時の息つきを防止し加速性能を向上させるととも
に、変速ショックを低減することができる変速機の制御
装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、エンジンの出力がトルクコンバータを
介して入力され、速度段を選択する複数の変速用クラッ
チを有するトランスミッションと、エンジンの出力を前
記トランスミッションに直結するロックアップクラッチ
と、これらロックアップクラッチ及び前記複数の変速用
クラッチに対し各別に接続される電磁制御弁とを備え、
変速の際はロックアップクラッチを解除するようにした
変速機において、当該変速用クラッチへの油の流入の停
止を検出することに基づき当該変速用クラッチのフィリ
ング終了を検出するフィリング終了検出手段を前記各変
速用クラッチにそれぞれ設けると共に、変速指令が出された時点で次に係合させるべき変速用
クラッチの電磁制御弁に対し油の供給を開始するように
電気指令を発生する第１の制御手段と、前記フィリング
終了検出手段の検出結果に基づき次に係合させるべき変
速用クラッチのフィリング終了を検出すると、この検出
時点で前記ロックアップクラッチについての電磁制御弁
をオフし、かつこの検出時点で前記次に係合させるべき
変速用クラッチの油圧を所定圧に立ち上げ該立ち上げた
油圧から油圧漸増制御を開始し、さらに前記検出時点で
現在係合中の変速用クラッチの電磁制御弁をオフするよ
う電気指令を発生する第２の制御手段とを備えるように
した。

〔作用〕

本発明によれば、ロックアップクラッチおよび前段ク
ラッチは、次に係合しようとするクラッチのフィリング
タイムが終了する時点まで係合されているので、このフ
ィリングタイム期間中、出力トルクが零となることはな
い。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第２図は、本発明が適用される自動変速装置を示して
いる。

同図において、エンジン20の出力軸およびトランスミ
ッション30の入力軸は、各々トルクコンバータ40の入力
軸および出力軸に連結されている。そしてトルクコンバ
ータ10の入出力軸間には、それらの軸を直結させるロッ
クアップクラッチ50が介在されている。このロックアッ
プクラッチ50には、第３図に示すオン・オフ形式のソレ
ノイドバルブ51が接続され、このバブル51の切替えによ
りクラッチ50が係合および開放される。

エンジン20の出力軸には、該出力軸の回転数に対応し
た数のパルス信号を出力する回転センサ60が付設され、
またトランスミッション30の入力軸および出力軸には上
記センサ60と同様な作用をなす回転センサ70および80が
各々付設されている。

上記トランスミッション30は、第３図に示す４つの変
速用クラッチ31,32,33および34を内蔵し、これらのクラ
ッチはそれぞれ１速,2速,3速および後進についての変速
段を選択する際に係合される。

クラッチ駆動油圧供給装置90は、第３図に示す如く、
上記各変速用クラッチ31,32,33および34に油圧を作用さ
せる電子制御式の圧力制御弁91,92,93および94を各別に
備えている。これら圧力制御弁91〜94は比例制御弁であ
りソレノイド905に加えられる電流に比例して出力ポー
トの油圧を制御することができる。

これら油圧制御弁91〜94の入力ポートには、ポンプ95
より吐出された油が供給される。なお、この油の油圧は
リリーフ弁97の作用によって一定（例えば35Kg/cm²）に
保持されている。また、この油はトルコンプライオリテ
ィバルブ120を介してトルクコンバータ40へも供給され
る。

第４図は、第２図に示したコントローラ10の構成を例
示している。

このコントローラ10では、第２図に示したスロットル
量センサ100の出力がA/D変換器101に介して自動変速コ
ントロール部102に入力され、また、積載重量センサ110
の出力がA/D変換器101を介してクラッチコントロール部
103に加えられる。さらに、エンジン回転センサ60の出
力が回転数検出回路104を介して自動変速コントロール
部102およびクラッチコントロール部103に加えられると
ともに、入力軸回転センサ70および出力軸回転センサ80
の各出力が回転数検出回路104に介してクラッチコント
ロール部103に加えられる。

メモリ105には、クラッチ油圧の漸増パターンが予め
ストアされている。

第１図は、本発明に係る方法の手順を例示したフロー
チャートであり、この手順は前記したコントローラ10に
よって実行される。以下、この手順を第５図に示したタ
イミングチャートを参照して説明する。

この手順では、まずエンジン回転センサ60、スロット
ル量センサ100の各出力に基づいて変速すべきか否かが
自動変速コントロール部102において判断されるステッ
プ501）。なお、この変速の判断処理は従来の自動変速
装置のそれと同様であるから説明を省略する。

いま、例えば第３図に示した変速用クラッチ31が係合
されて１速が選択されていると仮定し、上記ステップ60
1において２速を選択すべき判断がなされたとすると、
この２速についての変速指令が自動変速コントロール部
102より出力される。この指令はクラッチコントロール
部103に入力され、これよって該コントロール部103が２
速用クラッチ32についての圧力制御弁92を作動させる
（ステップ602）。

上記制御弁92が作動された時点（第５図時刻t₁）で
は、クラッチ32のクラッチパック内が空状態であること
とから、第５図（ｂ）に示す如く、該弁92の作動後ある
時間（フィリングタイム）t_fを経過するまではこのクラ
ッチ32のクラッチ圧はほぼ零の低圧状態となっている。

次に、コントローラ10はフィリングタイムの経過後、
該変速用クラッチ32に作用させるべきクラッチ油圧P₂を
算出する（ステップ603）。

ところで、いわゆる変速ショックは変速直前と変速直
後における変速機30の各出力トルクの差によって生じ
る。それ故、このトルク差が無くなるように変速を行な
えば変速ショックを防止することができる。

第２図に示したトルクコンバータ（以下トルコンと略
称する）40の入力軸および出力軸の回転数を各々N_pおよ
びN_tとすると、それらの回転数の比ｅ＝N_t/N_pを求める
ことにより、トルコン40の性能を表わすプライマリ係数
（STP）およびトルク比（ST）が算出できる。そして、
トルコン入力トルクT_pが T_p＝STP・（N_p/1000）^２ …（１）と表され、またトルコン出力トルクT_tが T_t＝T_p・ST …（２）と表わされることから、これらの各式と上記係数（ST
P）およびトルク比（ST）とに基づいてトルコン出力ト
ルクT_tの値を算出することができる。

しかして、上記変速指令が出された時点でt₁でのトル
コン出力トルクT_tが求まれば、下式に基づいて同時点t₁
での変速機30の出力軸のトルクT_Bを求めることができ
る。

T_B＝Ｇ・T_t …（３）但し、G;変速機30全体のギア比一方、変速開始時t₂におけるクラッチの摩擦トルク、
つまり上記の例では次に係合されるべき２速用クラッチ
についての上記変速開始時t₂の摩擦トルクT_cは、 T_c＝K_c・μ・Ｐ …（４）但し、K_c;変速開始時のクラッチ係数 μ；変速開始時のクラッチ摩擦係数であり、これはクラ
ッチディスクの相対回転速度Ｖの関数となる。

P;クラッチ油圧と表わされる。そして、この摩擦トルクT_cは、下式
（５）に基づいて変速開始時t₂における変速機30の出力
軸トルクT_Aに換算することができる。

T_A＝Ｇ′・T_c ＝K_c・μ・Ｇ′・Ｐ …（５）但し、Ｇ′；変速開始時における被係合クラッチと変速
機の出力軸との間のギア比変速時のトルク変動を防止するには（３）式に示した
変速直前での変速機出力軸トルクT_Bと、（５）式に示し
た変速開始時の同トルクT_Aが等しくなればよい。そし
て、この条件T_B＝T_Aを満足する被係合クラッチのクラッ
チ油圧は（３），（５）式からＰ＝（Ｇ・T_t）／（K_c・μ・Ｇ′） …（６）と表わされる。

なお、上式（６）に示すクラッチ摩擦係数μは、クラ
ッチディスク相対回転数の関数であるので予め知ること
は不可能である。しかし、上記変速開始時のディスク相
対回転数は、センサ70によって検出されるトルコン出力
軸回転数N_tと変速前後の変速機30のギア比とセンサ80に
よって検出される出力軸回転数とから求められるので変
速開始時の摩擦係数μを得ることができる。

第１図のステップ603において、クラッチコントロー
ル部103は前記（６）式に基づいて変速用クラッチ32に
作用されるべき油圧P₂を演算する。

つぎに上記クラッチコントロール部103では、上記フ
ィリングタイムが終了したか否かを判断する（ステップ
604）。すなわち、フィリングタイムの終了時には上記
クラッチ32への油の流入がほぼ停止するので、この現象
をとらえるセンサを該クラッチの油圧供給路に配設して
該フィリングタイムの終了を検出する。

ステップ604においてフィリングタイムの終了が判断
されると、クラッチコントロール部103は、ステップ603
で求められたクラッチ油圧P₂がクラッチ32に作用され、
かつその後該油圧がメモリ105に記憶した漸増パターン
にしたがって漸増されるように圧力制御弁92に制御信号
を加える（ステップ605）。また、コントロール部103は
このフィリングタイムの終了時点t₂で、現在係合中の１
速についての変速用クラッチ31に係る圧力制御弁91をオ
フする。更に、自動変速コントロール部102では、この
終了時点t₂に、ロックアップクラッチ50のソレノイドバ
ルブ51に対してロックアップ停止指令を出力し、ロック
アップクラッチ50を開放する（ステップ605）。

なお、前記時刻t₂以降、クラッチ32の油圧は第３図に
示すリリーフ弁97の設定圧まで順次漸増された後、この
設定圧に保持されることになる。

このように、この実施例では第５図（ｂ）に示す如
く、フィリングタイムの終了時点t₂から２速についての
クラッチ32の油圧が漸増され、かつ１速についてのクラ
ッチ31の油圧は、このフィリングタイムの終了時点t₂で
零まで降下される。このためこの実施例によればフィリ
ングタイムによるロス時間を生じることなく変速が行な
われる。

また、この実施例では第５図（ｂ）に示す如く、係合
させるべき２速についての変速用クラッチ32にはそのフ
ィリングタイムの終了時点t₂でステップ603で求められ
たクラッチ油圧P₂が作用され、その後この油圧を漸増す
るようにしたので、第５図（ｄ）に示す如く変速直前と
変速開始時における変速機30の出力軸トルクが等しくな
り、これにより変速ショックを効果的に防止することが
できる。尚、このような変速は各変速用クラッチ31〜34
に個別の圧力制御弁91〜94を接続することによって初め
て可能である。

更に、この実施例では、第５図（ｃ）に示すように、
フィリングタイムが終了した時点t₂でロックアップクラ
ッチ50をオフするようにした。このため、変速指令出力
時点t₁でロックアップクラッチをオフする従来方式のよ
うにフィリングタイム期間中、トルコン40のために変速
機30の出力トルクが零になるという不都合を回避するこ
とができる。

ところで、時刻t₂でロックアップクラッチ50を切って
しまうと、実際トルコン40内のポンプとタービンの速度
比が一瞬１になり、トルクを伝達しない瞬間が有ると思
われる。しかし、この瞬間t₂においては、前段クラッチ
がオフされかつ後段クラッチが係合初めるので、変速機
内の慣性エネルギーが後段クラッチの係合に使われるこ
とによって出力トルクとなって現れるので、実際にはト
ルクが切れる時間はない。また、トルコン40内のタービ
ンの速度は後段クラッチが係合始めると、負荷により急
激に低下するので、時刻t₂後、即座にトルコン40内でト
ルク交換が行なわれるようになる。

ところで、上記実施例において、１速用の変速用クラ
ッチ31のクラッチ油圧は、圧力制御弁92のオフ後に過渡
的に降下する。つまり実際上は、瞬時に零まで降下しな
いで第５図（ａ）に点線で示す如く、過渡的に降下す
る。従って変速の態様によっては、１速用のクラッチ31
が非係合となる前に２速用のクラッチ32が係合を開始す
るという状態を生じて、これが若干のトルク変動を引き
起こす虞れがある。かかる現象を防止するには、第６図
（ａ）に示すように、変速指令が出力された時点t₁から
２速用クラッチ32が係合を開始する時点t₂までの間に１
速用クラッチ31に作用している油圧を適宜圧P₁まで予め
降下させておき、時刻t₂においてクラッチ31の油圧を零
まで降下させるようにすればよい。尚、上記油圧P₁は、
第５図（ｄ）に示したフィリングタイム期間中t₁〜t₂の
出力トルク値を維持することができる値であればよく、
この油圧値P₁は前記（３）式および（５）式に準じて求
めることができる。

第７図は、上記処理を行なうようにした本発明の実施
例を示している。この実施例では、第１図に示したステ
ップ603と604の間にステップ610の処理、つまり時刻t₁
〜時刻t₂の期間中現在係合中の変速用クラッチ31に作用
させるべきクラッチ油圧P₁を演算し、かつ該クラッチ31
の油圧が演算された油圧P₁となるように圧力制御弁91を
制御する処理が実行される。

この場合、圧力制御弁91によるクラッチ31の油圧が変
化態様としては、例えば次の２通りが考えられる。一方
は第６図（ａ）の実線で示す如く、変速指令後に直ちに
クラッチ油圧を油圧P₁に向って変化させる方法であり、
他方は同図（ａ）に点線で示す如く変速指令後、徐々に
油圧を油圧P₁まで変化させる方法である。なお、クラッ
チ31の油圧P₁と、同図（ｂ）に示すクラッチ32について
の係合開始油圧P₂は勿論同一になるとは限らない。

尚、この実施例においても、ロックアップクラッチ50
は第６図（ｃ）に示すように、フィリングタイムが終了
した時刻t₂においてオフされる。

すなわち、この実施例では、フィリングタイムが終了
するまでの間に、係合中のクラッチ油圧を適当なレベル
まで下げておき、フィリングタイムの終了時には該クラ
ッチの油圧を前記レベルから零まで降下させることによ
り、次クラッチの係合開始時におけるトルク変動をより
高精度に防止するようにしている。

尚、前記実施例においては、トルコン40の出力トルク
（T_t）に基づいて変速機30の変速前の出力トルクを算出
しているが、他に、予め知られるエンジン20の出力特性
を用い、エンジン出力トルクから上記変速機30の出力ト
ルクを求める方法、あるいはトルクセンサによって直接
変速機30の出力トルクを求める方法等があり、これらの
方法をを採用するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、変速時にト
ルクが無くなる時間がないので、変速時の息つきを防止
し、加速性能を向上させることとができる。また変速機
の変速前後におけるトルクを整合させるようクラッチ圧
を制御するようにしたので変速ショックが低減され、滑
らかな変速を行なうことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したフローチャート、第
２図は本発明が適用される自動変速装置の一例を概念的
に示したブロック図、第３図はクラッチ駆動油圧供給装
置の構成およびロックアップクラッチの駆動回路等を示
した図、第４図はコントローラの構成を例示したブロッ
ク図、第５図は第１図のフローチャートに基づく変速用
クラッチおよびロックアップクラッチの油圧変化等を例
示したグラフ、第６図は本発明に基づく変速用クラッチ
およびロックアップクラッチの油圧変化等を例示したグ
ラフ、第７図は本発明の一実施例を示したフローチャー
ト、第８図は従来の装置に基づく変速用クラッチの油圧
変化および変速機の出力トルク変化を例示したグラフ、
第９図はトルクコンバータの性能曲線を示すグラフであ
る。 10……コントローラ、20……エンジン、30……変速機、
31〜34……変速用クラッチ、40……トルクコンバータ、
50……ロックアップクラッチ、60,70,80……回転セン
サ、90……クラッチ駆動油圧供給装置、51,91〜94……
圧力制御弁、95……ポンプ、97……リリーフ弁、100…
…スロットル量センサ、102……自動変速コントロール
部、103……クラッチコントロール部、105……メモリ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの出力がトルクコンバータを介し
て入力され、速度段を選択する複数の変速用クラッチを
有するトランスミッションと、エンジンの出力を前記ト
ランスミッションに直結するロックアップクラッチと、
これらロックアップクラッチ及び前記複数の変速用クラ
ッチに対し各別に接続される電磁制御弁とを備え、変速
の際はロックアップクラッチを解除するようにした変速
機において、当該変速用クラッチへの油の流入の停止を検出すること
に基づき当該変速用クラッチのフィリング終了を検出す
るフィリング終了検出手段を前記各変速用クラッチにそ
れぞれ設けると共に、変速指令が出された時点で次に係合させるべき変速用ク
ラッチの電磁制御弁に対し油の供給を開始するように電
気指令を発生する第１の制御手段と、前記フィリング終了検出手段の検出結果に基づき次に係
合させるべき変速用クラッチのフィリング終了を検出す
ると、この検出時点で前記ロックアップクラッチについ
ての電磁制御弁をオフし、かつこの検出時点で前記次に
係合させるべき変速用クラッチの油圧を所定圧に立ち上
げ該立ち上げた油圧から油圧漸増制御を開始し、さらに
前記検出時点で現在係合中の変速用クラッチの電磁制御
弁をオフするよう電気指令を発生する第２の制御手段
と、を備えるようにしたことを特徴とする変速機の制御装
置。