JP2860327B2

JP2860327B2 - 無段変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2860327B2
Application number: JP31160889A
Authority: JP
Inventors: 佳司佐藤
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH03172668A

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
ップ付流体継手とベルト式無段変速機とを組合わせて搭
載した無段変速機の制御装置に関し、詳しくは、ロック
アップクラッチの係合，解放と変速の制御に関する。

〔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。

また、ロックアップクラッチの係合を迅速化するに
は、その入，出力回転数に若干の差がある状態でロック
アップ制御され、このためエンジン回転数が急激に変化
してショック等が生じ易いため、このショック軽減対策
を施すことが望まれる。

そこで従来、上記ロックアップ制御のショック軽減に
関しては、例えば特開昭63−192629号公報の先行技術が
ある。ここで、ロックアップクラッチ係合時に無段変速
機の変速制御系でダウンシフトし、クラッチ出力側の回
転数を上昇してその入力側のエンジン回転数との差を減
少補正し、この状態でロックアップしてショックを軽減
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、ロックア
ップ時のダウンシフト制御が非常に微妙で実際には難し
い。また、ダウンシフト制御した後が問題であり、必ず
しも元に復帰することが最適とは言えない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とすることろは、ロックアップ時のショック軽減の制
御を容易化し、流体継手作動とロックアップ時の変速お
よび駆動力特性を適性化することが可能な無段変速機の
制御装置を提供するにある。

〔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流体継手を備
え、少なくとも上記無段変速機の変速開始前後に流体継
手作動用変速マップとロックアップ用変速マップとを変
更して上記ロックアップクラッチを係合する制御系にお
いて、上記ロックアップ用変速マップが、上記流体継手
作動用変速マップよりもプライマリ回転数が高い側に設
定され、ロックアップのオン・オフに応じて前記ロック
アップ用変速マップと前記流体継手作動用変速マップか
ら変速制御を行う変速マップを選択し、ロックアップ用
変速マップからロックアップ用目標プライマリプーリ回
転数を検索し、流体継手作動用変速マップから流体継手
作動用目標プライマリプーリ回転数を検索する検索手段
を備えていることを特徴としている。

〔作用〕

上記構成に基づき、車両発進時に流体継手が作動する
場合は、プライマリプーリ回転数の低い変速マップで変
速制御され、変速開始前後に流体継手がカップリング領
域になってロックアップクラッチが係合すると、これ以
降は他の専用の変速マップで変速制御される。そしてこ
のとき、変速マップの変更により目標プライマリプーリ
回転数が高くなるようにダウンシフトされ、エンジン回
転数と略一致させてショックを軽減する。

〔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
ンバータ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
直結する。また、リバースブレーキ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のプライマ
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
リシリンダ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
を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を生じ、このレデューシング油路
49,50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を生じ、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を生じて、変速速度制御弁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/d
tとを変えて変速制御する。

また、エンジン回転数Neとエンジン回転数変化率dNe/
dtとを変えて変速制御することもできる。

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、所定の低い作動圧を生じる。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センサ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85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
数を検索する。

ここで、無段変速機５の場合のロックアップ領域は、
変速開始点以降の略変速全域に設定されることが望ま
れ、このためロックアップ状態で最適な変速および駆動
力を得るように、第４図の実線のようなマップが設定さ
れる。一方、トルクコンバータ作動からロックアップに
移る際にショック軽減対策としてダウンシフトするに
は、トルクコンバータ作動時のマップを第４図の破線の
マップのようにプライマリプーリ回転数Npの低い側に定
めればよい。

そこで、トルクコンバータ作動用マップを備えたトル
クコンバータ作動用プライマリプーリ回転数検索部87a
を有し、低いトルクコンバータ作動用目標プライマリプ
ーリ回転数ＮPD_１を検索する。また、ロックアップ用マ
ップを備えたロックアップ用目標プライマリプーリ回転
数検索部87bを有し、適正なロックアップ用目標プライ
マリプーリ回転数ＮPD_２を検索するようになっている。
そしてトルクコンバータ作動用目標プライマリプーリ回
転数ＮPD₁,ロックアップ用目標プライマリプーリ回転数
ＮPD₂,およびセカンダリプーリ回転数Nsは目標変速比算
出部88に入力する。また、目標変速比算出部88にはロッ
クアップオン・オフの信号が入力し、ロックアップ・オ
フの場合はトルクコンバータ作動用目標プライマリプー
リ回転数ＮPD_１を選択して目標変速比isを、is＝ＮPD₁/
Nsにより算出し、ロックアップ・オンの場合はロックア
ップ用目標プライマリプーリ回転数ＮPD_２を選択して目
標変速比isを、is＝ＮPD₂/Nsにより算出する。

一方、ロックアップのオフからオンに遷移する場合
は、目標変速比isを徐々に増大するように補正する。

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/dt,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,目標
変速比is,およびセカンダリプーリ回転数Nsはロックア
ップ決定部95に入力し、ロックアップのオン・オフを判
断する。

即ち、速度比ｅに対してはトルクコンバータとカップ
リングの領域を判断するのに、設定速度比e_Sが設定され
ている。そこで、無段変速機５の機構上の最大変速比2.
5に対し、is＜2.5で変速開始と判断された状態におい
て、更にｅ≧e_Sのカップリング領域と判断され、セカン
ダリプーリ回転数Nsがその設定値N_SO以上の走行条件の
場合にロックアップのオンを決定する。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
力し、更に既に述べたように目標変速比算出部88に出力
するようになっている。

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Ne,プーリ比および速度比ｅ
の関数によって制御することもできる。

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、トルク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。

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
ンダリシリンダ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、ロックアップ決定部95のロッ
クアップ・オフの信号でソレノイド弁67はロックアップ
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
ルクによる伝達トルクにトルクコンバータ増幅分が加算
され、セカンダリプーリ25における押付力でスリップす
ること無く伝達することが可能になる。

またこの発進は第４図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とでトルクコンバータ作動用目標プラ
イマリプーリ回転数ＮPD₁,ロックアップ用目標プライマ
リプーリ回転数ＮPD_２が、トルクコンバータ作動用変速
マップ，ロックアップ用変速マップに基づいて検索され
る。そして第５図のフローチャートに示すように、ロッ
クアップ・オフ信号により目標変速比算出部88で低いト
ルクコンバータ作動用目標プライマリプーリ回転数ＮPD
_１が選択され、これとセカンダリプーリ回転数Nsとによ
り目標変速比isが算出される。また目標変速比isにより
目標変速比変化速度dis/dtが算出され、更に変速速度di
/dtの制御量，これに対応したデューティ比Ｄの操作量
が検索される。そこでis＜2.5の条件になると、変速制
御用ソレノイド弁52にデューティ信号が出力して変速速
度制御弁45を動作し、プライマリシリンダ21に給油して
プライマリ圧が生じることで、第４図の破線のマップの
最大変速比l_Lの所定の点Ｐから変速を開始する。

このとき、速度比算出部92でトルクコンバータ12の速
度比ｅが算出されており、ロックアップ決定部95でｅ≧
e_Sのカップリング領域を判断すると、ロックアップを決
定してオン信号を出力する。そこで、上記ロックアップ
信号の出力でロックアップ用ソレノイド弁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。

一方、上述のロックアップに移行する場合に、ロック
アップ・オン信号により目標変速比算出部88でロックア
ップ用目標プライマリプーリ回転数ＮPD_２が選択され、
このロックアップ用目標プライマリプーリ回転数ＮPD_２
とセカンダリプーリ回転数Nsとで目標変速比isが算出さ
れて、目標変速比is自体が徐々に増大補正され、第４図
の破線から実線のマップに切換わる。そこで、ダウンシ
フト補正されたのと同様になり、プライマリプーリ回転
数Npは、第６図のように低いトルクコンバータ作動用目
標プライマリプーリ回転数ＮPD_１からロックアップ用目
標プライマリプーリ回転数ＮPD_２へと少し上昇してエン
ジン回転数Neと略一致し、ロックアップ時のショックが
軽減される。そしてロックアップ後は、第４図の実線の
マップで変速制御され、エンジン動力がロックアップク
ラッチ15により無段変速機５に効率良く伝達する際の、
変速および駆動力が最適に制御されるようになる。

以上、本発明の実施例について述べたが、流体継手作
動用とロックアップ用の変速マップは、実施例に限定さ
れるものではなく、無段変速機の変速制御も目標変速比
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。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、ロックアップ付流体継手を具備した無段変速機のロッ
クアップ制御において、ロックアップのオン・オフの場
合にそれぞれ異なる変速マップを用いることで、流体継
手作動とロックアップへの変速制御，駆動力特性を最適
化し得る。

また、ロックアップがオフからオンされた際に、変速
制御を行う変速マップが流体継手作動用変速マップから
この流体継手作動用変速マップよりも高いプライマリ回
転数となるように設定されたロックアップ用変速マップ
に変更されて、プライマリ回転数がエンジン回転数と略
一致するように制御されるので、ロックアップ係合時の
ショックを軽減することが出来るとともに、これを変速
マップの変更のみでできるので、制御も容易化する。

さらに、ロックアップ状態に移った後は、専用のロッ
クアップ用変速マップにより容易かつ適正に変速制御す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の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図は変速マップを示す図、第５図はロックアップ制御の作用のフローチャート図、第６図は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、52……変速制御用ソレノイド弁、
67……ロックアップ用ソレノイド弁、87a……トルクコ
ンバータ作動用目標プライマリプーリ回転数検索部、87
b……ロックアップ用目標プライマリプーリ回転数検索
部、88……目標変速比算出部、92……速度比算出部、95
……ロックアップ決定部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無段変速機の入力側にロックアップクラッ
チ付流体継手を備え、少なくとも上記無段変速機の変速
開始前後に流体継手作動用変速マップとロックアップ用
変速マップとを変更して上記ロックアップクラッチを係
合する制御系において、上記ロックアップ用変速マップが、上記流体継手作動用
変速マップよりもプライマリ回転数が高い側に設定さ
れ、ロックアップのオン・オフに応じて前記ロックアップ用
変速マップと前記流体継手作動用変速マップから変速制
御を行う変速マップを選択し、ロックアップ用変速マッ
プからロックアップ用目標プライマリプーリ回転数を検
索し、流体継手作動用変速マップから流体継手作動用目
標プライマリプーリ回転数を検索する検索手段を備えて
いることを特徴とする無段変速機の制御装置。