JP2986494B2 - 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、加速時
のロックアップクラッチの制御に関する。

〔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、無段変速機の入力側にもロックアップ付
のトルクコンバータを設け、ロックアップクラッチを変
速制御等との関係で最適に係合または解放することが提
案されている。

そこで、従来、上記ロックアップ付トルコン付無段変
速機の制御に関しては、例えば特開昭63−303258号公報
の先行技術がある。ここで、発進時にはロックアップ解
除してトルクコンバータにより動力伝達し、トルク増幅
作用する。そして無段変速機が最大変速比から変速開始
する時点でトルクコンバータの速度比によりその状態を
判断し、カップリング領域に入ったことを確認して略変
速開始と同時にロックアップクラッチを係合するように
制御することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、無段変速
機が変速開始した以降の変速域では、ロックアップクラ
ッチが係合状態に保持されるため、ダウンシフトして加
速するような場合に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。そこで、ロックアップ領域
にあっても必要に応じ解除して、トルクコンバータ作動
も行うように制御することが望まれる。

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、発進時のみならず加速時にも流体継
手を有効活用して走行性能を向上することが可能なロッ
クアップ付流体継手を有する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、本発明の無段変速機の制御
装置は、無段変速機の入力側にロックアップ付流体継手
を備え、ロックアップクラッチの係合、解放を運転状態
に応じて制御するロックアップ制御手段を備える無段変
速機の制御装置において、上記制御装置は、上記無段変
速機の変速制御のために設定される、スロットル開度に
応じた目標変速比と実変速比と、の偏差の大きさから加
速の有無を判断する加速判定手段を備え、ロックアップ
状態の走行において上記加速判定手段が加速を判断した
とき、上記ロックアップ制御手段は、ロックアップクラ
ッチの係合を直ちに、一時的に解放することを特徴とし
ている。

〔作用〕

上記構成に基づき、車両発進時には、流体継手経由で
無段変速機にエンジン動力が、トルク増幅して伝達し、
無段変速機が変速開始した変速域では、ロックアップク
ラッチが係合し、ロックアップ領域になる。このロック
アップ領域で加速されると、直ちにロックアップが一時
的に解除して再び流体継手作動によりトルク増幅した状
態でダウンシフトされ、大きな駆動力で優れた加速性能
を発揮するようになる。

〔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、本発明が適用される流体継手として
のロックアップトルクコンバータと無段変速機を含む伝
動系の概略について説明すると、エンジン１がロックア
ップクラッチ17を備えたトルクコンバータ18,前後進切
換装置３を介して無段変速機４のプライマリ軸５に連結
する。無段変速機４はプライマリ軸５に対してセカンダ
リ軸６が平行配置され、プライマリ軸５にはプライマリ
プーリ７が、セカンダリ軸６にはセカンダリプーリ８が
設けられ、プライマリプーリ，セカンダリプーリ８には
可動側にプライマリシリンダ9,セカンダリシリンダ10が
装備されると共に、駆動ベルト11が巻付けられている。
ここで、プライマリシリンダ９の方が受圧面積を大きく
設定され、そのプライマリ圧により駆動ベルト11のプラ
イマリプーリ7,セカンダリプーリ８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。

またセカンダリ軸６は、１組のリダクションギヤ12を
介して出力軸13に連結し、出力軸13は、ファイナルギヤ
14,ディファレンシャル装置15を介して駆動輪16に伝動
構成されている。

次いで、無段変速機４とトルクコンバータ18側の油圧
制御系について説明すると、エンジン１により駆動され
るオイルポンプ20を有し、オイルポンプ20の吐出側のラ
イン圧油路21が、セカンダリシリンダ10,ライン圧制御
弁22,変速制御弁23に連通し、変速制御弁23から油路24
を介してプライマリシリンダ９に連通する。ライン圧通
路21は、更にオリフィス32を介してソレノイド弁27,28
および変速制御弁23の一方に連通し、ライン圧が各ソレ
ノイド弁27,28の元圧になっている。各ソレノイド弁27,
28は、制御ユニット40からのデューティ信号により例え
ばオンして排圧し、オフしてライン圧と等しい油圧を出
力するものであり、このようなパルス状の制御圧を生成
する。そしてソレノイド弁27からの制御圧は、油路25に
よりライン圧制御弁22に作用する。これに対しソレノイ
ド弁28からのパルス状の制御圧は、油路26により変速制
御弁23の他方に作用する。なお、図中符号29はプライマ
リプーリ７に係止して変速比に応じ機械的にライン圧制
御するセンサシュー、30はオイルパンである。

ライン圧制御弁22は、ソレノイド弁27からの制御圧に
より、変速比i,エンジントルクＴに基づいてライン圧Ｐ
Lの制御を行う。

変速制御弁23は、元圧のライン圧とソレノイド弁28か
らのパルス状の制御圧との関係により、油路21,24を接
続する給油位置と、油路24をドレンする排油位置とに動
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９への給油または排油の流
量Ｑを制御し、変速制御するようになっている。

一方、トルクコンバータ側の油圧制御系について述べ
ると、ライン圧制御弁22のドレン側の潤滑圧油路38がレ
ギュレータ弁33に連通し、潤滑圧により一定の作動圧が
生じており、この作動圧が油路34により切換弁35に導か
れる。切換弁35からロックアップクラッチ17のリリース
側，トルクコンバータ18に油路36,37により連設され、
制御ユニット40のロックアップ・オフ信号が切換弁35に
入力すると、油路34と36とにより作動圧をロックアップ
クラッチ17のリリース側からトルクコンバータ18に導入
して、トルクコンバータが作動する。また、ロックアッ
プ・オン信号の場合は切換弁35が油路34と37とを連通す
るように切換え、作動圧をロックアップクラッチ17のア
プライ側に導入して、ロックアップクラッチ17を係合す
るように構成される。

第１図において、制御ユニット40の電子制御系につい
て述べる。

先ず、変速制御系について説明すると、プライマリプ
ーリ7,セカンダリプーリ8,エンジン１のプライマリプー
リ回転数センサ41,セカンダリプーリ回転数センサ42,エ
ンジン回転数センサ43およびスロットル開度センサ44を
有する。そして制御ユニット40においてプライマリプー
リ回転数センサ41,セカンダリプーリ回転数センサ42か
らの回転信号Np,Nsは実変速比算出部45に入力し、ｉ＝N
p/Nsにより実変速比ｉを求める。この実変速比ｉとスロ
ットル開度センサ44のスロットル開度θの信号は目標プ
ライマリプーリ回転数検索部46に入力し、ｉ−θの関係
で目標プライマリプーリ回転数ＮPDを定める。

ここで、スロットル開度が小の領域Ａでは、変速の滑
らかさを重視してプライマリプーリ回転数Npが一定の特
性になっている。一方、スロットル開度が中，大の領域
Ｂでは、過渡時の追従性を重視して同一スロットル開度
でシフトアップ方向に対しプライマリプーリ回転数Npを
増大するような特性になっており、かかるマップを検索
することで目標プライマリプーリ回転数ＮPDが選択され
る。

目標プライマリプーリ回転数検索部46の目標プライマ
リプーリ回転数ＮPDとセカンダリプーリ回転数センサ42
のセカンダリプーリ回転数Nsの信号は目標変速比算出部
47に入力し、ここで目標変速比isがis＝ＮPD/Nsにより
算出される。こうして、セカンダリプーリ回転数Ns,プ
ライマリプーリ回転数Np,スロットル開度θ，実変速比
ｉの各要素で種々の運転と走行条件に応じて設定される
無段変速機の変速パターンをベースとして、これに基づ
いて目標値の目標プライマリプーリ回転数ＮPD，目標変
速値isが求められる。

ここで、変速制御弁23により流量制御してプライマリ
シリンダ９の油量を変化させて変速制御する場合の、制
御対象について考察する。即ち、プライマリシリンダ９
の油量ｖをプーリ位置ｅの関数とすると、流量Ｑは、 Ｑ＝dv/dt＝df（ｅ）/dt となる。ここでプライマリシリンダ９の形状は一定で、
油量ｖとプーリ位置ｅとは比例関係であるから、流量Ｑ
は完全にプーリ位置変化速度de/dtと１対１で対応する
ことになる。また、操作量のデューティ比Ｄを変速制御
弁23に出力した場合に制御される流量Ｑは、デューティ
比D,ライン圧ＰL，プライマリ圧Ppの関数になり、ここ
でエンジントルクＴを一定とすると、ライン圧ＰL，プ
ライマリ圧Ppは実変速比ｉに相当するプーリ位置ｅの関
数になり、Ｑ＝ｆ（D,e）が成立する。従って、de/dt＝
ｆ（D,e）になり、 Ｄ＝ｆ（de/dt,e） が成立する。このことからデューティ比Ｄは、プーリ位
置変化速度de/dt,実プーリ位置ｅにより全く修正するこ
と無く定め得ることがわかる。

一方、プーリ位置変化速度de/dtは、目標プーリ位置e
sと実プーリ位置ｅとの偏差で表わせる。また、無段変
速機の駆動系の一次遅れによる収束性を改善するため、
位相進み要素として目標プーリ位置変化速度des/dtを予
め加味すると、プーリ位置変化速度de/dtは以下のよう
に定められる。

de/dt＝K₁（es−ｅ）＋K₂・des/dt （K₁,K₂は定数） 以上により、実変速比i,目標変速比isを実プーリ位置
e,目標プーリ位置esに置き換え、プーリ位置変化速度de
/dtを上式から算出してデューティ比Ｄを定めればよい
ことになる。

そこで実変速比ｉは実プーリ位置変換部49に、目標変
速比isは目標プーリ位置変換部48に入力し、マップによ
り低速度では実プーリ位置e,目標プーリ位置esが小さい
値であり、高速段ではそれらが大きい値に変換される。
目標プーリ位置esの信号は目標プーリ位置変化速度算出
部50に入力し、一定時間Δｔ毎の目標プーリ位置esの変
化量Δesにより目標プーリ位置変化速度des/dtを算出す
る。そして上述の実プーリ位置e,目標プーリ位置es,目
標プーリ位置変化速度des/dtおよび係数設定部51の係数
K₁,K₂はプーリ位置変化速度算出部52に入力し、 de/dt＝K₁（es−ｅ）＋K₂・des/dt によりプーリ位置変化速度de/dtが算出される。このプ
ーリ位置変化速度算出部52と実プーリ位置変換部49の信
号は、更にデューティ比検索部53に入力する。

ここで、既に述べたように、Ｄ＝ｆ（de/dt,e）の関
係によりプーリ位置変化速度de/dt,実プーリ位置ｅに基
づくデューティ比Ｄのテーブルが設定されており、この
テーブルからデューティ比Ｄを検索する。このテーブル
では、各プーリ位置ｅ毎の所定のデューティ比D₀を境に
してプーリ位置変化速度de/dtの値が正のアップシフト
方向ではＤ＝100％側で、プーリ位置変化速度de/dtの正
の値が大きくなるのに応じ100％に近い値になる。一
方、逆にプーリ位置変化速度de/dtの値が負のダウンシ
フト方向ではＤ＝０％側で、プーリ位置変化速度de/dt
の負の値が大きくなるのに応じ０％に近い値に設定され
ている。そして上記デューティ比検索部53からのデュー
ティ比Ｄの信号が、駆動部54を介してソレノイド弁28に
入力するようになっている。

続いて、ライン圧制御系について説明すると、スロッ
トル開度センサ44の信号θ，エンジン回転数センサ43の
信号Neがエンジントルク算出部55に入力して、θ−Neの
トルク特性のテーブルからエンジントルクＴを求める。
また、トルクコンバータ18のトルク増幅作用で無段変速
機４への入力トルクが変化するのに対応して、速度比ｎ
が入力するトルク増幅率検索部61を有し、速度比ｎに対
するトルク増幅率αを定める。このトルク増幅率αは、
エンジントルクＴと共に入力トルク算出部62に入力し、
入力トルクTiをTi＝α・Ｔにより算出する。

上記実プーリ位置変換部49からの実プーリ位置ｅに基
づき必要ライン圧設定部56で、単位トルク当りの必要ラ
イン圧ＰLuをマップにより求める。この必要ライン圧Ｐ
Luと上記入力トルク算出部62の入力トルクTiとは目標ラ
イン圧設定部58に入力し、目標ライン圧ＰLをＰL＝ＰLu
・Tiにより算出する。

一方、エンジン回転数Neによりポンプ吐出圧が変化す
るとライン圧の最大値も変動することから、エンジン回
転数Ne,実プーリ位置ｅが入力する最大ライン圧検索部5
7を有する。そしてマップにより各プーリ位置ｅでのエ
ンジン回転数Neに対する最大ライン圧ＰLmを検索する。
そしてこれらのライン圧ＰL，最大ライン圧ＰLmはデュ
ーティ比検索部59に入力し、最大ライン圧ＰLmに対する
ライン圧ＰLの割合を求める。更に、ライン圧ＰLに相当
するデューティ比Ｄを検索する。そしてこのデューティ
比Ｄの信号が、駆動部60を介してソレノイド弁27に入力
するようになっている。

上記構成において、ロックアップクラッチ17の制御系
について述べる。

先ず、エンジン回転数センサ43のエンジン回転数Neと
プライマリプーリ回転数センサ41のプライマリプーリ回
転数Npとが入力する速度比算出部63を有し、トルクコン
バータ入，出力側の速度比ｎをｎ＝Np/Neにより算出す
る。この速度比n,目標変速比is,セカンダリプーリ回転
数Nsはロックアップ制御部64に入力し、速度比ｎにより
カップリング領域と判断され、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ると、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は、
駆動部65により切換弁35に出力する。

また、ロックアップ領域での加速対策として、目標変
速比is,実変速比ｉが入力する加速判定部66を有し、目
標変速比isと実変速比ｉとの偏差と、設定値Ａとを比較
して、is−ｉ≧Ａの場合は加速と判断する。この加速信
号はロックアップ制御部64に入力し、ロックアップ領域
の場合は直ちにロックアップを解除する。またロックア
ップ制御部64は、目標変速比isと実変速比ｉとの偏差is
−ｉが設定値Ａと比較され、設定値Ａに対し偏差is−ｉ
が小さくなったり所定時間経過すると、再びロックアッ
プと判断してロックアップ・オン信号を出力するように
構成されている。

またロックアップクラッチ17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ｎ
の関数によって制御することもできる。

次いで、このように構成されたロックアップ付トルク
コンバータを有する無段変速機の制御装置の作用につい
てべる。

先ず、エンジン１を運転しても停車の場合は、ロック
アップクラッチ制御系のロックアップ制御部64がセカン
ダリプーリ回転数Nsによりロックアップ解除を判断し、
ロックアップ・オフ信号を切換弁35に出力する。このた
め、油圧制御系で作動圧がロックアップクラッチ17のリ
リース側からトルクコンバータ18に流れ、トルクコンバ
ータ18が作動状態になる。そこで、Ｄレンジにセレクト
されて前後進切換装置３が前進位置になると、エンジン
動力がトルクコンバータ18経由で無段変速機４のプライ
マリ軸５に入力する。ここで、ライン圧制御弁22による
ライン圧はセカンダリシリンダ10にのみ導入して、最大
変速比の低速段になっており、この変速比の動力がプラ
イマリプーリ7,ベルト11,セカンダリプーリ８によりセ
カンダリ軸６に出力し、更に出力軸13,ディファレンシ
ャル装置15等を介して駆動輪16に伝達することで発進走
行する。

発進走行時にはトルクコンバータ18経由でトルク増幅
作用しており、このトルク増幅率αが速度比ｎで検索さ
れる。そしてライン圧制御系では、エンジントルクＴと
トルク増幅率αとで入力トルクTiが算出され、更に実プ
ーリ位置ｅに応じた必要ライン圧ＰLnを加味し、入力ト
ルクTiに応じてライン圧ＰLが制御される。

この時、変速制御系でセカンダリプーリ回転数Nsの増
大に伴い、セカンダリプーリ回転数Nsとプライマリプー
リ回転数Npとで実変速比ｉが、実変速比ｉと流量Ｑとで
目標プライマリプーリ回転数ＮPDが、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とで目標変
速比isが算出される。そして実変速比i,目標変速比isは
実プーリ位置e,目標プーリ位置esに変換されてプーリ位
置変化速度de/dtを求め、プーリ位置変化速度de/dtと実
プーリ位置ｅとの関係でデューティ比Ｄが検索される。
そこで、is＜2.5の条件でソレノイド弁28でデューティ
信号が出力し、変換制御弁23がプライマリシリンダ９に
給油してプライマリ圧が生じると、第３図のように、最
大変速比i_Lの所定の点Ｐから変速開始する。

この場合にロックアップ制御部64では、速度比ｎによ
りトルクコンバータ18の状態が判断され、Ne≒Npでカッ
プリングと判断されていると、変速開始と同時にロック
アップ・オン信号が出力する。そこで切換弁35により、
トルクコンバータ18とロックアップクラッチ17とに上述
と逆方向に作動圧が流れ、これによりロックアップクラ
ッチ17は係合するのであり、こうして変速全域がロック
アップ領域となる。この場合はロックアップクラッチ17
によりエンジン動力が効率良く無段変速機４に伝達す
る。

上記のロックアップ領域の変速域では、アクセル踏込
み加減，走行条件により任意にアップシフトまたはダウ
ンシフトされている。そこで、例えば第３図の最小変速
比i_Hの点Ｑでアクセル踏込みにより比較的大きく加速さ
れると、目標変速比isと実変速比ｉとの偏差等に応じて
図示のようにダウンシフトする。一方、この加速は加速
判定部66で直ちに判断され、ロックアップ制御部64によ
り一時的にロックアップ解除される。このため、再びト
ルクコンバータ18を経由して動力伝達し、このとき第４
図のようにエンジン回転数Neが急上昇してプライマリプ
ーリ回転数Npとの間に大きい速度比ｎが生じ、これに伴
いトルク増幅して入力トルクTiが増大する。こうして、
エンジン動力がトルク増幅して伝達すると共にダウンシ
フトすることで、大きな駆動力が生じて応答良く加速走
行する。

そして実変速比ｉが目標変速比isに対し収束して一緒
にアップシフトする時点で、ロックアップ制御部64によ
りロックアップ状態に復帰する。

以上、本発明の実施例について述べたが、スロットル
開度変化等で加速を判定しても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、 ロックアップ流体継手を有した無段変速機のロックア
ップクラッチ制御系において、無段変速機の変速域のロ
ックアップ領域でも、加速時には一時的に流体継手が作
動するように制御されるので、トルク増幅を利用して加
速性能を向上し得る。

さらに、加速は目標変速比と実変速比との偏差によ
り、必要なものを迅速に判断できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体継手を有する無段変速機の制御装
置の実施例を示すブロック図、 第２図は本発明が適用される無段変速機の駆動系，油圧
制御系を示す図、 第３図はロックアップ制御を示す図、 第４図は加速時のロックアップ・オフ制御を示すタイム
チャート図である。 ４……無段変速機、17……ロックアップクラッチ、18…
…トルクコンバータ、35……ロックアップ制御弁、40…
…制御ユニット、64……ロックアップ制御部、66……加
速判定部

Claims (2)

(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付流体
   継手を備え、ロックアップクラッチの係合、解放を運転
   状態に応じて制御するロックアップ制御手段を備える無
   段変速機の制御装置において、 上記制御装置は、上記無段変速機の変速制御のために設
   定される、スロットル開度に応じた目標変速比と実変速
   比と、の偏差の大きさからロックアップ解除の加速の有
   無を判断する加速判定手段を備え、ロックアップ状態の
   走行において上記加速判定手段がロックアップ解除の加
   速を判断したとき、上記ロックアップ制御手段は、ロッ
   クアップクラッチの係合を直ちに、一時的に解放するこ
   とを特徴とする無段変速機の制御装置。
2. 【請求項２】上記加速判定手段は、目標変速比と実変速
   比との偏差の大きさが所定値以上のときロックアップ解
   除の加速を判断し、上記ロックアップ制御手段によりロ
   ックアップを解放し、 上記偏差が所定値より小さくなったときロックアップに
   復帰することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機
   の制御装置。