JP2791026B2 - トルクコンバータのスリップ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主として自動車用自動変速機に用いられるト
ルクコンバータ、特にロックアップクラッチ付きトルク
コンバータのスリップ制御装置に関する。 （従来の技術） 自動車用自動変速機に用いられるトルクコンバータに
おいては、該トルクコンバータの所謂すべりに起因する
エンジン燃費性能の悪化を低減するため、トルク増大作
用や変速ショック吸収作用等を要しない所定の運転領域
で入、出力部材間を直結するロックアップクラッチを備
えることがある。 ところで、このロックアップクラッチを締結してトル
クコンバータの入、出力部材を直結した場合、特に低エ
ンジン回転領域でエンジンの振動が直接変速機側に伝達
されて、当該自動車の乗り心地が悪化するという問題が
発生し、またこれに対処すべく、低エンジン回転側の比
較的広い領域でロックアップクラッチを解放するように
すると、該ロックアップクラッチの燃費低減作用が有効
に活用されないことになる。 そこで、例えば特公昭62−7430号公報に示されている
ように、所定の運転領域でロックアップクラッチを半ば
締結してスリップさせる状態に制御し、これにより完全
に解放する場合の燃費性能の悪化を回避しながら、エン
ジン振動の変速機側への伝達を阻止することが行われ
る。 このスリップ制御は、トルクコンバータの入、出力部
材間の回転速度差、即ちスリップ量を所定の目標スリッ
プ量に収束させるようにロックアップクラッチの締結状
態をフィードバック制御することにより行われるが、該
ロックアップクラッチの摩耗による摩擦係数の低下や該
クラッチ締結用油圧の低下等の異常が発生すると、上記
のフィードバック制御によって実スリップ量を目標スリ
ップ量に収束させるのが困難となる。この場合、スリッ
プ量が過大な状態が継続し、上記ロックアップクラッチ
の摩耗を促進させ、或は該クラッチが焼付く等の不具合
が発生するのである。 この問題に対して、上記公報には、トルクコンバータ
の入、出力部材間のスリップ量が所定量を超えた状態が
一定時間継続した時に異常が発生したものと判定し、フ
ェールセーフ制御として、状態ロックアップクラッチを
解放するように制御することが示されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、この公報に示された構成では、スリップ量が
所定量を超える異常事態が実際に一定時間継続した後に
初めてロックアップクラッチが解放されるので、上記所
定量や一定時間の設定によっては、ロックアップクラッ
チが解放されるまでに該クラッチの異常摩耗や焼付き等
が生じるおそれがある。また、これを回避するため上記
所定量を比較的小さく設定し、或は一定時間を比較的短
く設定すると、異常が発生してないのにロックアップク
ラッチが解放されるといった場合が生じ、当該スリップ
制御の安定性が損なわれることになる。 本発明は、トルクコンバータのスリップ制御に関する
上記のような問題に対処するもので、異常発生の判定を
より精度良く行うことにより、異常発生時のフェールセ
ーフ制御を遅滞なく、且つ必要時のみ確実に行うように
して、走らにロックアップクラッチを解放することによ
る制御の不安定化を招くことなく、ロックアップクラッ
チの異常摩耗や焼付き等を未然に防止することを目的と
する。 （問題点を解決するための手段） 即ち、本発明に係るトルクコンバータのスリップ制御
装置は、第１図に示すように、動力源によって駆動され
る入力部材a₁と該入力部材a₁に対向配置された出力部材
a₂とを有するトルクコンバータａと、該トルクコンバー
タａの上記両部材a₁，a₂を締結するロックアップクラッ
チｂと、該クラッチｂの締結力を調整する締結力調整手
段ｃと、上記入力部材a₁側の回転数を検出する入力回転
数検出手段ｄと、上記出力部材側a₂の回転数を検出する
出力回転数検出手段ｅと、これらの検出手段d,eで検出
された入力部材a₁側の回転数と出力部材a₂側の回転数と
の差である実スリップ量を検出するスリップ量検出手段
ｆと、予め設定された目標スリップ量と上記実スリップ
量との偏差を演算する偏差演算手段ｇと、この偏差が減
少する方向にロックアップクラッチｂの締結力を調整す
るように上記締結力調整手段ｃを制御するための制御量
を算出し、これを制御信号として出力するロックアップ
制御手段ｈと、該ロックアップ制御手段ｈによって算出
される制御量がロックアップクラッチｂ及びその制御用
油圧回路の正常時における変化範囲である所定範囲を逸
脱した状態が所定時間継続したことを判定した時に該ロ
ックアップクラッチｂを解放させるように上記締結力調
整手段を作動させる異常時制御手段ｉとを備えたことを
特徴とする。 （作用） 上記の構成によれば、ロックアップ制御手段ｈからの
制御信号により、該ロックアップ制御手段ｈで算出され
た制御量に応じてデューティソレノイドバルブ等でなる
締結力調整手段ｃが駆動されて、トルクコンバータａの
入、出力部材a₁，a₂間のスリップ量が目標スリップ量に
収束されるようにロックアップクラッチｂの締結状態が
フィードバック制御されることになる。その場合に、ロ
ックアップクラッチｂやその作動用油圧回路等に異常が
なければ、上記制御量は締結力調整手段ｃの全作動範囲
中の所定範囲内で変化し、この範囲内の変化で実スリッ
プ量が目標スリップ量に収束される。しかし、上記ロッ
クアップクラッチｂの摩耗による摩擦係数の低下やその
作動用油圧の低下等の異常が発生して、上記所定範囲内
の制御量では実スリップ量を目標スリップ量に収束させ
るのか困難となってくると、ロックアップ制御手段ｈ
は、実スリップ量を目標スリップ量に収束させようとし
て締結力調整手段ｃに上記所定範囲を超える制御量の信
号を出力することになる。そして、この状態が所定時間
継続したことが判定された時に、異常時制御手段ｉがロ
ックアップクラッチを解放させるように締結力調整手段
を作動させ、これによりロックアップクラッチが解放さ
れることになる。 つまり、異常の発生によって実スリップ量が所定の限
界量を超えるまでに、先ず上記制御量が所定範囲を逸脱
する状態が生じるのであるが、この状態が所定時間継続
した段階でフェールセーフ制御が行われることになり、
従ってロックアップクラッチの異常摩耗や焼付き等が確
実に防止されるのである。 （実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。 先ず、第２図によりトルクコンバータの構造とその制
御用油圧回路について説明すると、トルクコンバータ１
は、エンジン出力軸２に結合されたケース３内の一側部
に固設されて、エンジン出力軸２と一体回転するポンプ
４と、該ポンプ４と対向するようにケース３内の他側部
に回転自在に備えられて、ポンプ４の回転により作動油
を介して回転駆動されるタービン５と、ポンプ４とター
ビン５との間に介設されて、ポンプ回転数に対するター
ビン回転数の速度比が所定値以下の時にトルク増大作用
を行うステータ６と、タービン５とケース３の前面との
間に介設されたロックアップクラッチ７とを有する。そ
して、タービン５の回転がタービンシャフト８により出
力されて図示しない変速歯車機構に入力されるようにな
っており、また上記ロックアップクラッチ７がこのター
ビンシャフト８に連結されて、ケース３に対して締結さ
れた時に、該ケース３を介して上記エンジン出力軸２と
タービンシャフト８とを直結するようになっている。 また、このトルクコンバータ１には、図示しないオイ
ルポンプから導かれたメインライン９により、ロックア
ップバルブ10及びコンバータインライン11を介して作動
油が導入されるようになっており、この作動油の圧力に
よって上記ロックアップクラッチ７が常時締結方向に付
勢されていると共に、該クラッチ７とケース３の前面と
の間の空間12には、上記ロックアップバルブ10から導か
れたロックアップ解放ライン13が接続され、該ライン13
から上記空間12内に油圧（解放圧）が導入された時にロ
ックアップクラッチ７が解放されるようになっている。
更に、このトルクコンバータ１には保圧弁14を介してオ
イルクーラー15に作動油を送り出すコンバータアウトラ
イン16が接続されている。 一方、上記ロックアップバルブ10は、スプール10aと
これを図面上、右方へ付勢するスプリング10bとを有す
ると共に、上記ロックアップ解放ライン13が接続された
ポート10cの両側に、メインライン９が接続された調圧
ポート10dとドレンポート10eとが設けられている。ま
た、該バルブ10の図面上、右側の端部には上記スプール
10aにパイロット圧を作用させる制御ライン17が接続さ
れていると共に、この制御ライン17から分岐されたドレ
ンライン18にはデューティソレノイドバルブ19が設置さ
れている。このデューティソレノイドバルブ19は、入力
信号に応じたデューティ率でON、OFFを繰り返してドレ
ンライン18を極く短い周期で開閉することにより、制御
ライン17内のパイロット圧を上記デューティ率に対応す
る値に調整する。そして、このパイロット圧が上記ロッ
クアップバルブ10のスプール10aにスプリング10bの付勢
力と対抗する方向に印加されると共に、該スプール10a
にはスプリング10bの付勢力と同方向にロックアップ解
放ライン13内の解放圧が作用するようになっており、こ
れらの油圧ないし付勢力の力関係によってスプール10a
が移動して、上記ロックアップ解放ライン13がメインラ
イン９（調圧ポート10d）又はドレンポート10eに連通さ
れることにより、ロックアップ解放圧が上記パイロット
圧、即ちデューティソレノイドバルブ19のデューティ率
に対応する値に制御されるようになっている。ここで、
第３図に示すように、デューティ率が100％（全開）の
近くに設定された最大値Dmaxの時に制御ライン17からの
ドレン量が最大となって、パイロット圧ないし解放圧が
最小となることにより、ロックアップクラッチ７が完全
に締結され、またデューティ率が０％（全閉）の近くに
設定された最小値Dminの時に上記ドレン量が最小となっ
て、パイロット圧ないし解放圧が最大となることによ
り、ロックアップクラッチ７が完全に解放されるように
なっている。そして、最大値Dmaxと最小値Dminの中間の
デューティ率ではロックアップクラッチ７がスリップ状
態とされ、この領域で解放圧がデューティ率に応じて調
整されることにより、該ロックアップクラッチ７のスリ
ップ量が制御されるようになっている。その場合に、こ
のスリップ領域の中央値D₀の近辺でスリップ量が概ね目
標スリップ量となるように設定されている。 ここで、このロックアップクラッチ７のスリップ量を
制御する電気回路について説明すると、第４図に示すよ
うに、この電気回路はCPU20を有し、該CPU20に当該自動
車の車速を検出する車速センサ21と、エンジンのスロッ
トル開度を検出するスロットルセンサ22と、当該自動変
速機の変速段を検出する変速段センサ23と、エンジン回
転数を検出するエンジン回転センサ24と、上記タービン
シャフト８の回転数を検出するタービン回転センサ25か
らの信号が入力されるようになっている。 そして、該CPU20は、上記各センサ21〜25からの信号
に基づいて上記デューティソレノイドバルブ19のデュー
ティ率を算出し、第５図に示すフローチャートに従って
トルクコンバータ１（ロックアップクラッチ７）のスリ
ップ制御を行う。 次に、このフローチャートに従って上記実施例の作用
を説明する。 先ず、CPU20は、フローチャートのステップS₁で上記
各センサ21〜25からの信号により、車速Ｖ、スロットル
開度θ、エンジン回転数Ne、タービン回転数Nt及び変速
段Ｇを読込み、次いでステップS₂で、車速Ｖとスロット
ル開度θとで示される運転状態が各変速段毎に予め設定
されたトルクコンバータ10のスリップ領域Ｉに属するか
否かを判定する。ここで、このスリップ領域Ｉは、第６
図に点斜線部で示すように各変速段のロックアップ領域
II（実斜線部）の低車速側に設定されたものであり、ま
た該スリップ領域Ｉとロックアップ領域IIとを除く残り
の領域IIIはロックアップクラッチ７が解放されるコン
バータ領域である。尚、第６図は加速時における各領域
を示すもので、減速時における上記各領域は別途設定さ
れている。 そして、運転状態がスリップ領域Ｉに属さない時は、
CPU20はステップS₃で今度は運転状態がロックアップ領
域IIに属するか否かを判定し、該領域IIに属する時は、
ステップS₄で上記デューティソレノイドバルブ19のデュ
ーティ率Ｄを最大値Dmaxに、該領域IIに属さない時、即
ち運転状態がコンバータ領域IIIに属するときは、ステ
ップS₅でデューティ率Ｄを最小値Dminに夫々設定し、そ
の後、ステップS₆でこれらのデューティ率ＤでON,OFFさ
れるように、デューティソレノイドバルブ19に制御信号
を出力する。これにより、ロックアップ領域IIでは、第
２図に示すロックアップバルブ10のスプール10aに印加
されるパイロット圧ないし該バルブ10で油圧が調整され
るロックアップ解放圧が最小値とされて、ロックアップ
クラッチ７が完全に締結され、またコンバータ領域III
では、上記パイロット圧ないし解放圧が最大値とされ
て、ロックアップクラッチ７が完全に解放されることに
なる。 一方、運転状態がスリップ領域Ｉにある時は、CPU20
は、ステップS₇，S₈でトルクコンバータ１の実スリップ
量Ns（＝|Ne−Tt|）を算出し、且つこの実スリップ量Ns
の目標スリップ量N₀に対する偏差ΔＮ（＝Ns−N₀）を算
出する。そして、ステップS₉で、この偏差ΔＮに対応す
るデューティ率Ｄの補正量ΔＤを予め設定されたマップ
に基いて設定し、この補正量ΔＤで前回のデューティ率
Ｄ′を補正することにより、今回のデューティ率Ｄ（＝
Ｄ′＋ΔＤ）を算出する。その後、CPU20は、ステップS
₁₀で上記デューティ率Ｄが所定値D₁を超えているか否か
を判定する。この所定値D₁は、第３図に示すように、目
標スリップ量N₀に略対応するように設定されたデューテ
ィ率の中央値D₀を中心とする所定範囲Ｘの上限値であ
り、上記ロックアップクラッチ７やその制御用油圧回路
が正常な場合は、実スリップ量Nsを目標スリップ量N₀に
収束させるためのデューティ率Ｄの変化が上記所定範囲
Ｘ内に収まるので、ステップS₉で得られたデューティ率
Ｄが所定値D₁を超えることはない。従って、正常時には
Ｄ＜D₁となり、CPU20はステップS₁₀からステップS₁₁を
実行して、別途備えられたタイマをクリアした上で、上
記ステップS₆により、デューティソレノイドバルブ19に
ステップS₉で設定したデューティ率ＤでON,OFFするよう
に制御信号を出力する。これにより、スリップ領域Ｉに
おいては、ロックアップ解放圧ないしロックアップクラ
ッチ７の締結状態が実スリップ量Nsの目標スリップ量N₀
に対する偏差ΔＮに応じてフィードバック制御されるこ
とになり、実スリップ量Nsが上記目標スリップ量N₀に収
束されることになる。 ところで、このスリップ領域Ｉにおいて、ロックアッ
プクラッチ７の摩耗による摩擦係数の低下や該クラッチ
７を締結させる油圧の低下等の異常が発生すると、該ロ
ックアップクラッチ７がスリップし易くなって実スリッ
プ量Nsの目標スリップ量N₀に対する偏差ΔＮが大きくな
る。そのため、CPU20は、この偏差ΔＮを解消して実ス
リップ量Nsを目標スリップ量N₀に収束させようとして、
上記ステップS₉によるデューティ率Ｄを増大させる補正
を連続的に行うことになる。その結果、上記異常の程度
によっては、デューティ率Ｄが第３図に示す所定範囲Ｘ
から逸脱して、その上限値である所定値D₁を超えること
があり、この場合、CPU20は、上記ステップS₁₀からステ
ップS₁₂，S₁₃を実行してタイマによる刻時を開始すると
共に、その開始時からの経過時間が設定時間t₀に達した
時に、ステップS₁₄でデューティ率Ｄを最小値Dminに設
定する。そして、ステップS₆でこのデューティ率Ｄ（Dm
in）でデューティソレノイドバルブ19をON,OFFするよう
に制御信号を出力する。これにより、スリップ領域Ｉに
おいてデューティ率Ｄが所定値D₁を超える状態が所定時
間経過した時に、ロックアップクラッチ７が解放される
ことになり、異常の発生に対して該ロックアップクラッ
チ７の解放が遅れること等による該クラッチ７の異常摩
耗や焼付き等が未然に防止される。 尚、上記ステップS₁₃で用いられる設定時間t₀は、第
７図に示すようにデューティ率Ｄが所定範囲Ｘ（所定値
D₁）を逸脱する量が大きくなるほど短い時間に設定する
ようにしてもよく、このようにすれば、異常の程度が大
きい場合にはフェールセーフ制御としてのロックアップ
クラッチ７の解放動作が速かに行われるようになる等、
フェールセーフ制御が異常の状態に応じて常に適切に行
われることになる。 （発明の効果） 以上のように本発明によれば、トルクコンバータのス
リップ量を目標スリップ量に収束させるようにロックア
ップクラッチの締結状態をフィードバック制御する場合
において、その制御量が所定範囲、即ちロックアップク
ラッチ及びその制御用油圧回路の正常時における変化範
囲を超えた状態が所定時間継続した時にフェールセーフ
制御を行うようにしたから、従来のように実際にスリッ
プ量が限界量を超えた状態が一定時間継続してからフェ
ールセーフ制御を行う場合に比較して、異常発生時に上
記フェールセーフ制御をより迅速に且つ適確に行うこと
が可能となる。これにより、ロックアップクラッチを不
必要に解放してスリップ制御を不安定化させることな
く、該クラッチの異常摩耗や焼付き等の不具合を確実に
防止することができるようになる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の全体構成図、第２〜７図は本発明の実
施例を示すもので、第２図はトルクコンバータの構造及
びその油圧回路を示す図、第３図はスリップ制御用デュ
ーティソレノイドバルブのデューティ率とロックアップ
クラッチ解放圧との関係図、第４図は該トルクコンバー
タの電気制御回路図、第５図はスリップ制御の動作を示
すフローチャート図、第６図は制御領域を示すマップ、
第７図はこの制御で用いられる設定時間の特性図であ
る。 １…トルクコンバータ、２…入力部材（エンジン出力
軸）、７…ロックアップクラッチ、８…出力部材（ター
ビンシャフト）、10,19…締結力調整手段（ロックアッ
プバルブ、デューティソレノイドバルブ）、20…スリッ
プ量検出手段、偏差演算手段、ロックアップ制御手段、
異常時制御手段（CPU）、24…入力回転数検出手段（エ
ンジン回転センサ）、25…出力回転数検出手段（タービ
ン回転センサ）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．動力源によって駆動される入力部材と該入力部材に
   対向配置された出力部材とを有するトルクコンバータ
   と、該トルクコンバータの上記両部材を締結するロック
   アップクラッチと、該クラッチの締結力を調整する締結
   力調整手段と、上記入力部材側の回転数を検出する入力
   回転数検出手段と、上記出力部材側の回転数を検出する
   出力回転数検出手段と、これらの検出手段で検出された
   入力部材側の回転数と出力部材側の回転数との差である
   実スリップ量を検出するスリップ量検出手段と、予め設
   定された目標スリップ量と上記実スリップ量との偏差を
   演算する偏差演算手段と、この偏差が減少する方向にロ
   ックアップクラッチの締結力を調整するように上記締結
   力調整手段を制御するための制御量を算出し、これを制
   御信号として出力するロックアップ制御手段と、該ロッ
   クアップ制御手段によって算出される制御量がロックア
   ップクラッチ及びその制御用油圧回路の正常時における
   変化範囲である所定範囲を逸脱した状態が所定時間継続
   したことを判定した時に該ロックアップクラッチを解放
   させるように上記締結力調整手段を作動させる異常時制
   御手段とを有することを特徴とするトルクコンバータの
   スリップ制御装置。