JP2883721B2 - 流体継手の締結力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動変速機などに用いられる流体継手、
特にロックアップクラッチを備えた流体継手の締結力制
御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、車両に搭載される自動変速機には流体継手が
装備されるようになっているが、この種の流体継手とし
てはトルク変換機能を有するトルクコンバータが用いら
れるのが通例である。このトルクコンバータにおいて
は、該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
ック吸収作用などを要しない所定の運転領域で、該コン
バータの入、出力部材間を直結するロックアップクラッ
チが備えられることがある。

ところで、この種のロックアップクラッチを備えたト
ルクコンバータ（流体継手）においては、流体を介して
トルク伝達を行う所謂コンバータ状態からスリップ状態
を経由させてロックアップ状態に移行させる制御の採用
が試みられている。例えば特公昭63−13060号公報によ
れば、コンバータ領域とロックアップ領域との間にロッ
クアップ領域に近づくほどスリップ量（入、出力部材の
回転速度差）を小さくした複数のスリップ領域を設定す
ると共に、エンジンの運転状態が上記各スリップ領域に
属するときに目標スリップ量が得られるように実スリッ
プ量をフィードバック４御させるようにした構成が示さ
れている。これによれば、ロックアップ領域の手前の領
域でロックアップクラッチが滑りながら締結することに
なるので、トルクコンバータの滑りを抑えて燃費性能を
向上させると共に、振動の伝達を抑制することができ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記公報記載のようにフィードバック
制御によって締結力をコントロールする場合には、応答
遅れによって制御の安定性が損なわれるという問題があ
り、特にスリップ量を連続的に可変制御する場合に応答
遅れの影響が顕著にあらわれることになる。

本発明は、ロックアップクラッチをスリップ状態を経
由させて締結させる場合における上記の問題に対処し、
制御の安定性を損なうことなくロックアップクラッチを
滑らかに締結させうるようにすることを目的とする。

（発明が解決しようとする課題） すなわち、本発明に係る流体継手の締結力制御装置
は、エンジンからの動力伝達経路に設置される流体継手
に設けられて、該継手の入、出力部材を直結するロック
アップクラッチと、このロックアップクラッチの締結力
を変化させる締結力可変手段とが設けられていると共
に、上記ロックアップクラッチを非締結状態からスリッ
プ状態を経由させて締結させるようにしたものにおい
て、上記エンジンの運転状態がスリップ領域に属すると
きに締結領域に移行する時期を予測する締結時期予測手
段と、該手段で予測された締結時期に上記ロックアップ
クラッチが完全締結状態となるように上記締結力可変手
段を作動させて締結力を徐々に増大させるフイードフォ
ワード制御手段とを設けたことを特徴とする。

（作用） 上記の構成によれば、エンジンの運転状態がスリップ
領域に属するときに、締結時期予測手段によって予測さ
れた締結時期にロックアップクラッチが完全締結状態と
なるように、フィードフォワード制御によって締結力が
徐々に増大されることになるので、制御の安定性を損な
うことなくロックアップクラッチが滑らかに締結される
と共に、締結力の増大に伴ってスリップ量が減少するこ
とになるので燃費性能も向上することになる。

（実 施 例） 以下、本発明の実施例について説明する。

先ず、第１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ときにトルク増大作
用を行うスタータ６と、タービン５とケース３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
たときに、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およ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。ま
た、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）またはドレンポート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、すなわ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、デューティ率が最大値のときに制御ライン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最小値のときに上記ドレ
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、最大値と最小値の中
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、この状態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。

次に、このロックアップクラッチ７の締結力を制御す
る制御システムについて説明すると、第２図に示すよう
に、この制御システムはコントローラ20を有し、該コン
トローラ20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、該コントローラ20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３図に示すフローチャート
に従ってトルクコンバータ１（ロックアップクッチ７）
の制御を行う。

すなわち、コントローラ20は、まずステップS₁で上記
各センサ21〜25からの各種信号を読み込んだ上で、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
のロックアップ領域IIに属するか否かを判定すると共
に、ロックアップ領域IIに属しないと判定すると、ステ
ップS₃に進んでスリップ領域Ｉに属するか否かを判定す
る。このスリップ領域Ｉは、第４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（低エンジン回転側）に設定されたものである。な
お、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
バータ領域であり、また、第４図は加速時における各領
域を示すもので、減速時における各領域は別途設定され
ている。

コントローラ20は上記ステップS₃において、運転状態
がスリップ領域Ｉに属すると判定したときには、ステッ
プS₄に進んで加速度判定を行う。つまり、上記車速Ｖか
ら算出した加速度αと予め設定した所定の基準加速度α
_１とを比較するのである。

そして、コントローラ20は加速度αが基準加速度αよ
りも大きい大加速状態であると判定したときには、ステ
ップS₅に進んで大加速用の第１関数f₁（ｔ）の設定の有
無を示す第１フラグF₁の値が０にセットされているか否
かを判定し、０にセットされていればステップS₆に進ん
で運転状態に応じて上記第１関数f₁（ｔ）を算出する。

ここで、上記第１関数f₁（ｔ）の算出方法を説明する
と、上記コントローラ20のメモリには、第５図に示すよ
うに車速Ｖとスロットル開度θとをパラメータとして設
定された大加速用デューティ初期値D₁のマップと、第６
図に示すように車速Ｖと加速度αとをパラメータとして
設定された大加速用ロックアップ到達時間t₁のマップと
が記憶されている。そして、コントローラ20は、現時点
のスロットル開度θ、車速Ｖおよび加速度αに基づい
て、上記各マップから大加速用デューティ初期値D₁と大
加速用ロックアップ到達時間t₁とを読み出すと共に、こ
れらの値を用いて、第７図に示すように、デューティ率
Ｄが上記デューティ初期値D₁から上記ロックアップ到達
時間t₁で100％となるように直線状に増加する第１関数f
₁（ｔ）を算出して、記憶することになる。

コントローラ20は、上記第１関数f₁（ｔ）の算出処理
が終了すると、第３図のフローチャートにおけるステッ
プS₇を実行して、上記第１フラグF₁の値を１にセットす
ると共に、小加速用の第２関数f₂（ｔ）（詳細は後述す
る）の設定の有無を示す第２フラグF₂の値を０にセット
する。

また、コントローラ20は、上記ステップS₅において上
記第１フラグF₁の値が０にセットされていないと判定す
ると、所定のサブルーチンに従って上記ステップS₆で算
出した第１関数f₁（ｔ）に基づくフィードフォワード制
御を実行する。つまり、コントローラ20は該制御に移行
した時点で上記第１関数f₁（ｔ）からデューティ初期値
D₁を読み出して、このデューティ初期値D₁となるように
デューティソレノイドバルブ19に対して制御信号を出力
する。そして、時間経過と共に上記第１関数f₁（ｔ）に
従ってデューティ率Ｄを変化させる。したがって、第１
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徐々に減少されることになる。こ
れにより、第８図に示すように、ロックアップクラッチ
が上記デューティ初期値D₁に対応する所定のスリップ量
で半クラッチ状態となると共に、そのスリップ量が上記
第１関数f₁（ｔ）に対応する所定の勾配で徐々に減少し
て、制御開始時から上記ロックアップ到達時間t₁が経過
したときには完全締結状態となる。この場合に、ロック
アップクラッチ７のスリップ量が予め算出した上記第１
関数f₁（ｔ）に従って制御されることになるので、フィ
ードバック制御の場合のように応答遅れによるハンチン
グなどの発生が回避されてスリップ量が滑らかに変化す
ることになる。

一方、コントローラ20は第３図のフローチャートにお
けるステップS₄で加速度αが基準加速度α_１よりも小さ
い小加速状態であると判定したときには、ステップS₉に
進んで小加速用の第２関数f₂（ｔ）の設定状態を示す第
２フラグF₂の値が０にセットされているか否かを判定
し、０にセットされていればステップS₁₀に進んで運転
状態に応じて上記第２関数f₂（ｔ）を算出する。

この場合においても、上記コントローラ20のメモリに
は、第９図に示すように車速Ｖとスロットル開度θとを
パラメータとして設定された小加速用デューティ初期値
D₂のマップと、第10図に示すように同じく車速Ｖと加速
度αとをパラメータとして設定された小加速用ロックア
ップ到達時間t₂のマップとが記憶されている。

ここで、上記小加速用デューティ初期値D₂のマップの
設定傾向を示すと、上記大加速用デューティ初期値D₁と
比較して、同一スロットル開度のときのデューティ初期
値D₂が全体的に小さく設定されるようになっている。ま
た、上記小加速用ロックアップ到達時間t₂のマップも、
加速が小さい分だけ大加速用ロックアップ到達時間t₁よ
りも長く設定されるようになっている。

そして、コントローラ20は、現時点のスロットル開度
θと車速Ｖと加速度αの値に基づいて、上記各マップか
ら小加速用デューティ初期値D₂と小加速用ロックアップ
到達時間t₂とを読み出すと共に、これらの値を用いて、
第11図に示すように、デューティ率Ｄが上記デューティ
初期値D₂から上記ロックアップ到達時間t₂で100％とな
るように直線状に増加する第２関数f₂（ｔ）を算出し
て、記憶する。この場合、スロットル開度θと車速Ｖと
が同じとすると、鎖線で示した第１関数f₁（ｔ）に比べ
て、デューティ初期値D₂が相対的に小さく、またロック
アップ到達時間t₂が相対的に長い第２関数f₂（ｔ）が得
られることになる。

コントローラ20は、第２関数f₂（ｔ）の算出処理が終
了すると、第３図のフローチャートにおけるステップS
₁₁を実行して、上記第１フラグF₁の値を０にセットする
と共に、第２フラグF₂の値を１にセットする。

また、コントローラ20は、上記ステップS₅において上
記第２フラグF₂の値が０にセットされていないと判定す
ると、所定のサブルーチンに従って上記ステップS₁₀で
算出した第２関数f₂（ｔ）に基づくフィードフォワード
制御を実行する。

したがって、第12図に示すように、ロックアップクラ
ッチのスリップ量が大加速時と同様に滑らかに減少する
ことになる。この場合、加速度αが小さい分だけロック
アップ状態に到達するまでの時間が大加速時と比べて相
対的に長くなる。

なお、例えば上記第１関数f₁（ｔ）に基づくフィード
フォワード制御の実行時に、加速度αが基準加速度α_１
よりも小さくなったときには第２関数f₂（ｔ）によるフ
ィードフォワード制御に移行することになる。

そして、コントローラ20は上記第３図のステップS₄に
おいて加速度αが零もしくは負の値になると判定したと
き、すなわち低速走行状態あるいは減速状態と判定した
ときには、ステップS₁₃に移って一定のスリップ量（例
えば80rpm）となるようにフィードバック制御を実行す
ると共に、ステップS₁₄で上記第１、第２フラグF₁,F₂に
それぞれ０をセットする。このフィードバック制御にお
いては上記センサ24,25からの信号が示すエンジン回転
数とタービン回転数との偏差が算出されると共に、その
偏差が一定状態となるように上記デューティソレノイド
バルブ19に出力される制御信号がフィードバック制御さ
れることになる。また、コントローラ20は上記ステップ
S₂において運転状態がロックアップ領域IIに属すると判
定したときには、ステップS₁₅で通常のロックアップ制
御を実行するようになっている。

なお、この実施例においてはフィードフォワード制御
に使用する関数を大加速時と小加速時との二通りに設定
するようになっているが、これに限定されるものではな
い。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、エンジンの運転状態が
スリップ領域に属するときには、締結時期予測手段によ
って予測された締結時期にロックアップクラッチが完全
締結状態となるように、フィードフォワード制御によっ
て締結力が徐々に増大されることになるので、制御の安
定性を損なうことなくロックアップクラッチが滑らかに
締結されると共に、締結力の増大に伴ってスリップ量が
減少することになるので燃費性能も向上することにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜12図は本発明の実施例を示すもので、第１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２
図は該コンバータの制御システム図、第３図は制御動作
を示すフローチャート図、第４図は制御領域を示すマッ
プ、第５図は大加速時における車速とスロットル開度と
をパラメータとするデューティ初期値のマップ、第６図
は同じく車速と加速度とをパラメータとするロックアッ
プ到達時間のマップ、第７図は上記マップを用いた第１
関数f₁（ｔ）の設定例を示す特性図、第８図は大加速時
におけるロックアップクラッチのスリップ量のタイムチ
ャート図、第９図は小加速時における車速とスロットル
開度とをパラメータとするデューティ初期値のマップ、
第10図は同じく車速と加速度とをパラメータとするロッ
クアップ到達時間のマップ、第11図は上記マップを用い
た第２関数f₂（ｔ）の設定例を示す特性図、第12図は小
加速時のロックアップクラッチのスリップ量のタイムチ
ャート図である。 １……トルクコンバータ（流体継手）、２……エンジン
出力軸（入力部材）、８……タービンシャフト（出力部
材）、10……ロックアップバルブ、19……デューティソ
レノイドバルブ、20……コントローラ（締結時期予測手
段、フィードフォワード制御手段、21……車速センサ
（車速検出手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンからの動力伝達経路に設置される
   流体継手に設けられて、該継手の入、出力部材を直結す
   るロックアップクラッチと、このロックアップクラッチ
   の締結力を変化させる締結力可変手段とが設けられてい
   ると共に、上記ロックアップクラッチを非締結状態から
   スリップ状態を経由させて締結させるようにした流体継
   手の締結力制御装置において、上記エンジンの運転状態
   がスリップ領域に属するときに締結領域に移行する時期
   を予測する締結時期予測手段と、該手段で予測された締
   結時期に上記ロックアップクラッチが完全締結状態とな
   るように上記締結力可変手段を作動させて締結力を徐々
   に増大させるフイードフォワード制御手段とが設けられ
   ていることを特徴とする流体継手の締結力制御装置。