JP2813670B2 - ロックアップトルコン付無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車等の車両の駆動系においてロックア
ップ付トルクコンバータとベルト式無断変速機とを組合
わせて搭載したロックアップトルコン付無段変速機の制
御装置に関し、詳しくは、ロックアップ領域での加速時
のロックアップクラッチとダウンシフトの制御に関す
る。

〔従来の技術〕

一般にロックアップ付トルクコンバータを使用した駆
動系では、発進時においてトルクコンバータのトルク増
幅作用を利用すると、発進性能が強化し、スムーズ性が
向上する。また発進後は、ロックアップすることにより
トルクコンバータの動力損失がなくなって燃費向上にな
る。このため、かかる利点を得るためにロックアップク
ラッチをいかに制御するか種々提案されている。

ここで、上記ロックアップクラッチ付トルクコンバー
タと無段変速機とを組合わせた駆動系では、無段変速機
の各変速段が変速比の最大，最小以外は特定できず、連
続的に変速制御されることから自動変速機の場合とは各
別にロックアップ制御する必要がある。

そこで従来、上記無段変速機と組合わせたロックアッ
プクラッチ付トルクコンバータの制御に関しては、例え
ば特開昭63−303259号公報に先行技術がある。ここで、
発進時に無段変速機が変速開始すると略同時にロックア
ップクラッチを係合し、変速全域をロックアップ領域に
制御することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、変速域で
のアクセル踏込みによる加速時にもロックアップ状態で
あるため、トルクコンバータのトルク増幅作用を利用す
ることができない。また、加速時に直ちにダウンシフト
するが、エンジン回転数とプライマリプーリ回転数とは
一致して上昇し、このためにエンジン出力の一部が回転
数を上昇せしめることに用いられることから、加速後所
定時間遅れてエンジン回転数とプライマリプーリ回転数
とが充分上昇し、その回転数変化が減少傾向になる時点
でないと大きい加速度，駆動力が生じないことになり、
加速応答性に欠ける等の問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、ロックアップ領域での加速時にトル
クコンバータのトルク増幅作用を行い、加速応答性を向
上するようにロックアップクラッチおよびダウンシフト
を最適制御することが可能なロックアップトルコン付無
段変速機の制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、無段
変速機の入力側にロックアップクラッチ付トルクコンバ
ータを備え、上記ロックアップクラッチによるロックア
ップ領域を車速，エンジン回転数，プーリ比および速度
比で定めるように制御する制御系において、ロックアッ
プ領域での加速度を判断する加速判定部と、上記加速判
定部からの加速信号により直ちにロックアップ解除する
ロックアップ解除決定部と、上記加速判定部からの加速
信号によりダウンシフトを所定時間遅らせる変速遅延部
と、変速速度を所定時間低下せしめる変速速度変更部と
を備えるものである。

〔作用〕

上記構成に基づき、車両発進後無段変速機が変速開始
した後は、トルクコンバータの速度比等によるカップリ
ング判断でロックアップクラッチが係合してロックアッ
プ領域に制御されている。そしてこの状態でアクセル踏
込みにより加速する場合は、加速信号がロックアップ解
除決定部に入力して一時的にトルクコンバータの作動に
戻り、変速遅延部でダウンシフトが遅延制御されること
で、エンジン回転数のみ良好に吹上り、トルクコンバー
タが最大限トルク増幅作用して駆動力等を応答よく増大
するようになる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、ロックアップトルコン付無段変速機
の駆動系の概略について述べる。符号１はエンジンであ
り、クランク軸２がトルクコンバータ装置3,前後進切換
装置4,無段変速機５およびディファレンシャル装置６に
順次伝動構成される。

トルクコンバータ装置３は、クランク軸２がドライブ
プレート10を介してコンバータカバー11およびトルクコ
バータ12のポンプインペラ12aに連結する。トルクコン
バータ12のタービンランナ12bはタービン軸13に連結
し、ステータ12cはワンウエイクラッチ14により案内さ
れている。タービンランナ12bと一体的なロックアップ
クラッチ15は、ドライブプレート10に係合または解放可
能に設置され、エンジン動力をトルクコンバータ12また
はロックアップクラッチ15を介して伝達する。

前後進切換装置４は、ダブルピニオン式プラネタリギ
ヤ16を有し、サンギヤ16aにタービン軸13が入力し、キ
ャリア16bからプライマリ軸20が出力する。そしてサン
ギヤ16aとリングギヤ16cとの間にフォワードクラッチ17
を、リングギヤ16cとケースとの間にリバースブレーキ1
8を有し、フォーワードクラッチ17の係合でプラネタリ
ギヤ16を一体化してタービン軸13とプライマリ軸20とを
連結する。また、リバースブレーギ18の係合でプライマ
リ軸20に逆転した動力を出力し、フォワードクラッチ17
とリバースブレーキ18の解放でプラネタリギヤ16をフリ
ーにする。

無段変速機５は、プライマリ軸20に油圧シリンダ21を
有するプーリ間隔可変式のプライマリプーリ22が、セカ
ンダリ軸23にも同様に油圧シリンダ24を有するセカンダ
リプーリ25が設けられ、プライマリプーリ22とセカンダ
リプーリ25との間に駆動ベルト26が巻付けられる。ここ
で、プライマリシリンダ21の方が受圧面積が大きく設定
され、そのプライマリ圧により駆動ベルト26のブライマ
リプーリ22、セカンダリプーリ25に対する巻付け径の比
率を変えて無段変速するようになっている。

ディファレンシャル装置６は、セカンダリ軸23に一対
のリダクションギヤ27を介して出力軸28が連結し、この
出力軸28のドライブギヤ29がファイナルギヤ30に噛合
う。そしてファイナルギヤ30の差動装置31が、車軸32を
介して左右の車輪33に連結している。

一方、無段変速機制御用の高い油圧源を得るため、無
段変速機５にメインオイルポンプ34が設けられ、このメ
インオイルポンプ34がポンプドライブ軸35を介してクラ
ンク軸２に直結する。また、トルクコンバータ12,ロッ
クアップクラッチ15および前後進切換制御用の低い油圧
源を得るため、トルクコンバータ装置３にサブオイルポ
ンプ36が設けられ、このサブオイルポンプ36がポンプ軸
37を介してコンバータカバー11に直結する。

第３図において、油圧制御系について述べる。

先ず、無段変速機油圧制御系について述べると、オイ
ルパン40と連通する高圧用のメインオイルポンプ34から
のライン圧油路41がライン圧制御弁42に連通して高いラ
イン圧が生じ、このライン圧が油路43を介してセカンダ
シリンダ24に常に供給されている。ライン圧はさらに、
油路44を介して変速速度制御弁45に導かれ、油路46によ
りプライマリシリンダ21に給排油してプライマリ圧が生
じるようになっている。また、後述のサブオイルポンプ
36からの作動圧油路47は、レデューシング弁48に連通し
て常に一定の油圧が生じ、このレデューシング油路49,5
0がライン圧制御弁42のソレノイド弁51,変速速度制御弁
45のソレノイド弁52に連通する。

ソレノイド弁51は、制御ユニット80からのデューティ
信号でオン・オフしてパルス状の制御圧が生じ、この制
御圧をアキュムレータ53で平滑化してライン圧制御弁42
に作用する。そして変速比i,エンジントルクTe,トルク
コンバータトルク増幅率等に応じ、ライン圧ＰLを制御
する。

変速速度制御弁45のソレノイド弁52も同様にデューテ
ィ信号でパルス状の制御圧が生じて、変速速度御制御弁
45を給油と排油の２位置に動作する。そして、デューテ
ィ比により２位置の動作状態を変えてプライマリシリン
ダ21への給排油の流量を制御し、変速比ｉと変化速度di
/dtとを変えて変速制御する。

無段変速機の変速制御は目標変速比による制御ばかり
でなく、目標エンジン回転数による制御でも同等であ
る。

次いで、トルクコンバータ等の油圧制御系について述
べると、サブオイルポンプ36からの油路60はレギュレー
タ弁61に連通して、所定の低い作動圧が生じる。この作
動圧油路62はロックアップ制御弁63に連通し、このロッ
クアップ制御弁63から油路64によりトルクコンバータ12
に、油路65によりロックアップクラッチ15のリリース室
66に連通する。一方、このロックアップ制御弁63のソレ
ノイド弁67には、上述のレデューシング圧の油路68が連
通する。そして制御ユニット80からのロックアップ信号
がない場合は、油路62と65とによりリリース室66経由で
トルクコンバータ12に給油し、ロックアップ信号が出力
すると、油路62と64とにより作動圧をロックアップクラ
ッチ15に作用してロックアップする。

また、油路62から分岐する作動圧油路69は、セレクト
弁70,油路71および72を介してフォワードクラッチ17,リ
バースブレーキ18に連通する。セレクト弁70は、パーキ
ング（Ｐ），リバース（Ｒ），ニュートラル（Ｎ），ド
ライブ（Ｄ）の各レンジに応じて切換えるもので、Ｄレ
ンジでは油路69と71とによりフォーワードクラッチ17に
給油し、Ｒレンジでは油路69と72とでリバースブレーキ
18に給油し、P,Nのレンジではフォワードクラッチ17と
リバースブレーキ18を排油する。

第１図において電子制御系について述べる。

先ず、エンジン回転数Ne,プライマリプーリ回転数Np,
セカンダリプーリ回転数Ns,スロットル開度θ，シフト
位置の各センサ81ないし85を有する。

そこで、変速速度制御系について述べると、制御ユニ
ット80で、プライマリプーリ回転数82,セカンダリプー
リ回転数センサ83のプライマリプーリ回転数Np,セカン
ダリプーリ回転数Nsは実変速比算出部86に入力し、実変
速比ｉ＝Np/Nsにより実変速比ｉを算出する。この実変
速比ｉとスロットル開度センサ84のスロットル開度θお
よびシフト位置センサからのシフト位置は目標プライマ
リプーリ回転数検索部87に入力し、R,D,スポーティドラ
イブ（Ds）の各レンジ毎に変速パターンに基づくｉ−θ
のテーブルを用いて目標プライマリプーリ回転数ＮPDを
検索する。目標プライマリプーリ回転数ＮPDとセカンダ
リプーリ回転数Nsは目標変速比算出部88に入力し、目標
変速比isが、is＝ＮPD/Nsにより算出される。そしてこ
の目標変速比isは目標変速速度算出部89に入力し、一定
時間の目標変速比isの変化量により目標変速比変化速度
dis/dtを算出する。そしてこれらの実変速比i,目標変速
比is,および目標変速比変化速度dis/dtは変速速度算出
部90に入力し、変速速度di/dtを以下により算出する。

di/dt＝K₁（is−ｉ）＋K₂・dis/dt 上記式において、K₁,K₂は定数、is−ｉは目標と実際
の変速比偏差の制御量、dis/dtは制御系の遅れ補正要素
である。

上記変速速度di/dt,実変速比ｉは、デューティ比検索
部91に入力する。ここで操作量のデューティ比Ｄが、Ｄ
＝ｆ（di/di,i）の関係で設定されることから、アップ
シフトとダウンシフトにおいてデューティ比Ｄがdi/dt
−ｉのテーブルを用いて検索される。そしてこのデュー
ティ信号が、駆動部105を介してソレノイド弁52に出力
する。

ロックアップ制御系について述べると、エンジン回転
数センサ81,プライマリプーリ回転数センサ82のエンジ
ン回転数Ne,プライマリプーリ回転数Npが入力する速度
比算出部92を有し、トルクコンバータ入，出力側の速度
比ｅをｅ＝Np/Neにより算出する。この速度比ｅとエン
ジン回転数Neはトルクコンバータ状態判断部93に入力す
る。ここで、トルクコンバータ12のコンバータ領域とカ
ップリング領域を判断するのに設定速度比e_Sが設定され
ているが、回転数差ΔＮ（Ne−Np）が小さいことも条件
にしてショックを軽減するため、設定速度比e_Sがエンジ
ン回転数Neの増大関数で設定してあり、この設定速度比
e_Sに対しｅ≧e_Sの場合にカップリング領域と判断する。

またロックアップクラッチ15によるロックアップ領域
を、車速，エンジン回転数，プーリ比および速度比の関
数によって制御することもできる。

上記目標変速比isは変速開始判断部94に入力し、無段
変速機５の機構上の最大変速比2.5に対し、目標変速比i
sがis≧2.5では変速開始前，目標変速比isがis＜2.5で
は変速開始後を判断する。ここで、電子制御系の目標変
速比算出部88では、目標変速比isが2.5より大きい領域
でも目標プライマリプーリ回転数ＮPDとセカンダリプー
リ回転数Nsとの比で計算されており、このため制御系の
遅れを加味して目標変速比isが2.5より大きい所定の値
になった時点で変速開始を判断する。

そして上記トルクコンバータ状態，変速開始，シフト
位置，セカンダリプーリ回転数Nsの信号はロックアップ
決定部95に入力し、速度比ｅと設定速度比e_Sとがｅ≧e_S
のカップリング判断，変速開始判断,DまたはDsのレン
ジ，セカンダリ回転数プーリNsとセカンダリプーリ回転
数の設定値N_SOとがNs≧N_SOのすべての条件を満足する場
合に、ロックアップクラッチ15のロックアップ・オンを
決定する。そしてこのロックアップ信号が、駆動部96を
介してソレノイド弁67に出力する。

ライン圧制御系について述べると、スロットル開度θ
とエンジン回転数Neが入力するエンジントルク算出部97
を有し、トクル特性からエンジントルクTeを求める。ま
たトルクコンバータ12のトルク増幅作用で無段変速機５
への入力トルクが変化するのに対応し、速度比ｅが入力
するトルク増幅率検索部98を有し、トルク増幅率のテー
ブルによりトルク増幅率αを検索し、入力トルク算出部
99で入力トルクTiをTi＝α・Teにより求める。

一方、実変速比ｉは必要ライン圧設定部100に入力
し、単位トルク当りの必要ライン圧ＰLuを求め、これと
入力トルクTiが目標ライン圧設定部101に入力して、目
標ライン圧ＰLをＰL＝ＰLu・Tiにより算出する。ここ
で、ライン圧制御弁42の特性上エンジン回転数Neにより
ポンプ吐出圧が変化するのに伴いライン圧最大値ＰLmが
変動するのを補正するため、エンジン回転数Neと実変速
比ｉが入力する弁特性補正部102を有する。そして、Ne
−ｉのテーブルにより、ライン圧最大値ＰLmを常に一定
化する。かかる目標ライン圧ＰL，ライン圧最大値ＰLm
はデューティ比検索部103に入力し、ライン圧最大値ＰL
mに対する目標ライン圧ＰLの割合で目標ライン圧ＰLに
相当するデューティ比Ｄを定めるのであり、このデュー
ティ信号Ｄが、駆動部104を介してソレノイド弁51に出
力する。

更に、ロックアップ領域での加速時の制御系について
述べる。

先ず、ロックアップ信号と目標変速比isが入力する加
速判定部73を有し、ロックアップ信号入力時に目標変速
比isが設定値Ｃに対しis≦Ｃの場合は、ロックアップ領
域での加速を判断する。加速判定部73の出力はロックア
ップ解除決定部74に入力し、加速の場合はロックアップ
決定部95に解除信号を出力する。また、加速判定部73の
出力は変速遅延部75に入力し、加速の場合はデューティ
比検索部91で一定時間デューティ比Ｄの値を前の状態に
保持し、ダウンシフトの変速を遅延するように構成され
ている。

次いで、このように構成された制御装置の作用につい
て述べる。

先ず、ＮまたはＰレンジでエンジン１を始動すると、
クランク軸２によりトルクコンバータ装置３は駆動する
が、前後進切換装置４で遮断されて無段変速機５にはエ
ンジン動力が入力しない。一方、このときポンプドライ
ブ軸35とコンバータカバー11によりメインオイルポンプ
34,サブオイルポンプ36が駆動され、油圧制御系のライ
ン圧制御弁42,レギュレータ弁61,レデューシング弁48に
より所定の油圧が生じている。ここで、ライン圧はセカ
ンダシリンダ24にのみ供給されて、駆動ベルト26をセカ
ンダリプーリ25側に移行することで、変速比最大の低速
段になっている。また停車時には、選択部94からロック
アップ・オフの信号がソレノイド弁67に出力し、ロック
アップ制御弁63をロックアップクラッチ15のリリース側
に切換えているので、作動圧はリリース室66を介してト
ルクコンバータ12に流れ、このためロックアップクラッ
チ15がオフしてトルクコンバータ12が作動状態になる。

そこで、Ｄレンジにシフトすると、セレクト弁70によ
りフォワードクラッチ17に給油されるため、プラネタリ
ギヤ16が一体化してタービン軸13とプライマリ軸20とを
直結し、前進位置になる。このため、エンジン動力がト
ルクコンバータ12を介して無段変速機５のプライマリ軸
20に入力し、プライマリプーリ22,セカンダリプーリ25
と駆動ベルト26により最も低い低速段の動力がセカンダ
リ軸23に出力し、これがディファレンシャル装置６を介
して車輪33に伝達し、アクセル解放でも走行可能とな
る。従って、このアクセル解放またはアクセル踏込みに
より発進する。

ところで、かかる変速比最大の発進時には、トルクコ
ンバータ12が小さい速度比ｅによりトルク増幅作用して
おり、この増幅率αがトルク増幅率検索部98で検索され
てこの分目標ライン圧ＰLは大きくなる。従って、ライ
ン圧制御弁42によるライン圧は最大変速比やエンジント
ルクに応じた分により増大し、セカンダリプーリ25にお
ける押付力はトルク増幅分も含んだトルクをスリップす
ること無く伝達することを可能にする。

またこの発進は、第５図（ａ）の変速パターンの最大
変速比のラインl_Lより低速側で行われ、実際の変速比は
最大の2.5にホールドされている。しかるに、変速制御
系では、セカンダリプーリ回転数Nsの上昇に伴いそれと
プライマリプーリ回転数Npとで実変速比ｉが、この実変
速比ｉとスロットル開度θとで目標プライマリプーリ回
転数ＮPDが、これらの目標プライマリプーリ回転数ＮP
D，セカンダリプーリ回転数Nsより目標変速比算出部88,
目標変速速度算出部89で目標変速比is,目標変速比変化
速度dis/dtが算出される。そして変速速度算出部90で
は、これらの目標変速比is,実変速比i,目標変速比変化
速度dis/dtにより変速速度di/dtの制御量を求め、デュ
ーティ比検索部91では制御量に対応したデューティ比Ｄ
の操作量を求めている。そこでis＜2.5の条件になり、
ソレノイド弁52にデューティ信号が出力して変速速度制
御弁45が動作し、プライマリシリンダ21に給油されてプ
ライマリ圧が生じると、第５図（ａ）の最大変速比のラ
インl_Lの所定の点Ｐから変速を開始してアップシフトす
る。

一方、上記変速開始は変速開始判断部94で判断され
て、変速開始と同時にその信号がロックアップ決定部95
に入力する。このときトルクコンバータ状態判断部93で
は、速度比ｅと設定速度比e_Sとの関係でカップリング領
域の有無が判断されており、通常は既にカップリング領
域になることで、変速開始時にロックアップが決定され
る。

そこで、上記ロックアップ信号の出力でソレノイド弁
67がロックアップ制御弁63をトルクコンバータ側に切換
えることで、作動圧はトルクコンバータ12に封じ込めら
れてロックアップクラッチ15に作用し、こうしてロック
アップクラッチ15は、ドライブプレート10に係合してロ
ックアップする。従ってエンジン動力は、ロックアップ
クラッチ15により効率よく伝達することになり、第５図
（ａ）の変速開始時の変速比最大のラインl_Lと最小のラ
インl_Hとの間の変速全域がロックアップ領域になる。

このロックアップ状態では、ｅ＝１のためトルク増幅
率αも１になり、これ以降はライン圧が実変速比ｉとエ
ンジントルクTeの要素のみで制御される。

ところで、上述の無段変速機５が変速開始してロック
アップクラッチ15が係合した状態での車両走行時におい
て、第５図（ａ）の例えば最小変速比ラインl_Hの点Ｑで
アクセル踏込みにより加速する場合は、第４図のフロー
チャートが実行され、第５図（ｂ）のタイムチャートの
ように動作する。

即ち、目標変速比isが設定値Ｃ以上に増大変化するこ
とから、加速判定部73で加速と判断され、この加速信号
によりロックアップ解除決定部74でロックアップ決定部
95のロックアップ信号が直ちに消失される。そこでソレ
ノイド弁67により、ロックアップ制御弁63は油路65を介
してロックアップクラッチ15のリリース室66に給油する
ように切換わり、このためロックアップクラッチ15が解
除してトルクコンバータ12に作動油が流れ、トルクコン
バータ12の作動状態に戻る。

一方このとき、加速信号により変速遅延部75でデュー
ティ比検索部91のデューティ比Ｄが所定の時間t₀だけ前
の状態に保持されるため、実変速比ｉは前の最小変速比
i_Hでプライマリプーリ回転数Npは低いレベルを保つ。こ
のため、エンジン出力はエンジン回転数の上昇に有効に
用いられてエンジン回転数Neのみが急激に吹上り、これ
に伴いトルクコンバータ12では大きい速度比が生じて多
大にトルク増幅作用を発揮し、駆動力と共に加速度の急
増を促す。

そして所定の時間t₀を経過すると、デューティ比検索
部91から目標変速比isと実変速比ｉとの偏差等に応じた
デューティ信号がソレノイド弁52に出力して、変速速度
制御弁45によりプライマリ圧は低下し、実変速比ｉが目
標変速比isに追従するように増大してダウンシフト制御
される。そこで、プライマリプーリ回転数Npもダウンシ
フト制御とトルクコンバータ増幅作用とで迅速に上昇す
ることになる。

また変速遅延部75からの信号により変速速度di/dtを
所定時間低下せしめる変速速度変更部110により、変速
速度を制御するようになっている。

一方、上記トルクコンバータ12による作動時のエンジ
ン回転数Neとプライマリプーリ回転数Npとの速度比ｅは
速度比算出部92で検出されており、ｅ≧e_Sの時点でトル
クコンバータ状態判定部93のスリップ判断に基づいて再
びロックアップされ、元の状態に戻るのである。

以上、本発明の実施例について述べたが、ロックアッ
プ制御をマップ等で行う場合等にも適用し得る。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、 ロックアップトルコン付無段変速機において、ロック
アップ領域での加速時には一時的にトルクコンバータの
作動に戻り、変速も遅延するように制御されるので、加
速の際にトルクコンバータの増幅作用が最大限発揮され
て、駆動力，加速度も応答よく増大して加速性能が向上
する。

さらに、加速時のエンジン回転数の吹上りがよいこと
で、加速感も向上する。

また、加速判定の信号により一時的にロックアップ解
除，ダウンシフト遅延制御するものであるから、制御が
容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロックアップトルコン付無段変速機の
制御装置の実施例を示すブロック図、 第２図は無段変速機の一例を示すスケルトン図、 第３図は同油圧制御系の回路図、 第４図は加速時のロックアップ制御の作用のフローチャ
ート図、 第５図（ａ）は変速パターンのロックアップとコンバー
タ作動の領域を示す図，（ｂ）は加速時のロックアップ
制御の状態を示すタイムチャート図である。 ５……無段変速機、12……トルクコンバータ、15……ロ
ックアップクラッチ、67……ロックアップ用ソレノイド
弁、73……加速判定部、74……ロックアップ解除決定
部、75……変速遅延部、92……速度比算出部、93……ト
ルクコンバータ状態判断部、95……ロックアップ決定
部、110……変速速度変更部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無段変速機の入力側にロックアップクラッ
   チ付トルクコンバータを備え、上記ロックアップクラッ
   チによるロックアップ領域を車速，エンジン回転数，プ
   ーリ比および速度比で定めるように制御する制御系にお
   いて、 ロックアップ領域での加速度を判断する加速判定部と、 上記加速判定部からの加速信号により直ちにロックアッ
   プ解除するロックアップ解除決定部と、 上記加速判定部からの加速信号によりダウンシフトを所
   定時間遅らせる変速遅延部と、 変速速度を所定時間低下せしめる変速速度変更部とを備
   えることを特徴とするロックアップトルコン付無段変速
   機の制御装置。