JP3896755B2

JP3896755B2 - 無段変速機のクラッチ制御装置

Info

Publication number: JP3896755B2
Application number: JP2000063754A
Authority: JP
Inventors: 弘樹浅山; 薫近藤; 徹橋本; 稔菖一
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: US20010034285A1; JP2001254820A; KR20010089197A; KR100396322B1; US6537181B2; DE10110920A1; DE10110920B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されたベルト式無段変速機等に用いて好適の、無段変速機のクラッチ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有段式の自動変速機（ＡＴ：オートマチック・トランスミッション）や、無段変速機では、従来よりエンジンと駆動輪との間の動力伝達経路を接続・遮断する手段（断接手段）として例えばトルクコンバータ（以下、トルコンという）が用いられている。トルコンは、エンジンとトランスミッションとの接続部に設けられており、このトルコンを介して発進時や急加速時のエンジン回転のトランスミッションへの入力に伴う変速ショックを緩和している。
【０００３】
トルコンには例えば油圧制御式のダンパクラッチが内装されており、このダンパクラッチを係合させることでトルコンの入力軸（ポンプ側）と出力軸（タービン側）とを滑りが生じないように連結した完全直結（完直）状態として、トルコンの流体摩擦係合をダンパクラッチによる機械摩擦係合に代替させ、燃費の向上をはかっている。
【０００４】
このような油圧制御式のダンパクラッチでは、完直時には、ダンパクラッチ押付力を調整する油圧を常に最大値に設定して、かかる押付力をダンパクラッチが滑らないように十分に高い値に設定している。また、Ｌ／Ｆ（リフトフット：運転者がアクセルペダルから足を離してスロットル開度がゼロとなった状態）時には、ダンパクラッチを直結しておくと、次回のアクセルオン操作時に特にキックダウンのような瞬間的なエンジントルクの増加の際にはチップインショックや変速ショック（以下、これらをまとめて単に変速ショックという）が生じてしまうため、このような変速ショックを回避するために、Ｌ／Ｆ時には、ダンパクラッチは非直結に制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有段ＡＴでは、段階的に変速が行なわれるため、その変速毎にダンパクラッチの係合（直結）／解放（非直結）を行なわなければならないが、無段変速機では、連続的に変速操作を行なえるため、有段ＡＴのように変速時の変速ショックを回避すべくダンパクラッチを解放する必要はなく、さらに、ダンパクラッチを非直結にすると変速機の効率が低下して燃費が悪化してしまうため、無段変速機ではダンパクラッチを非直結とすることはできるだけ避けたい。
【０００６】
もちろん、ＫＤ（キックダウン）時のように、瞬時にエンジントルクを増加させるような場合には、ダンパクラッチを直結しておくと、有段式ＡＴと同様に変速ショックが発生してしまうので、このような場合には、ダンパクラッチを解放するようにしたい。
本発明は、このような要望に応えるべく創案されたもので、エンジントルクの急激な増加の際の変速ショックを回避しつつも、燃費向上の面からクラッチ（ダンパクラッチ）をできるだけ直結状態にして燃費を向上させることができるようにした、無段変速機のクラッチ制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の無段変速機のクラッチ制御装置では、無段変速機に連結される流体継手の内部に装備されたクラッチの連結状態を制御するクラッチ制御手段と、該無段変速機の変速比を判定する変速比判定手段と、該クラッチがスリップ限界状態となるクラッチ押付力をエンジントルクの増加に応じて増大させるように設定するとともに、該クラッチが直結状態となるクラッチ押付力を、該スリップ限界状態に対応するクラッチ押付力から所定値だけ高い値に設定する押付力設定手段と、該変速比判定手段で判定された該変速比が所定変速比以上の場合に、該変速比が該所定変速比よりも小さい場合と比較して該所定値を小さく変更する所定値変更手段とを備え、該クラッチ制御手段は、該押付力設定手段の設定値に基づいて該クラッチの連結状態を制御することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明の無段変速機のクラッチ制御装置では、該押付力設定手段が、該クラッチが直結状態に維持されると変速ショックが予想されるエンジントルク変動が生じた場合に該クラッチ押付力が該スリップ限界状態に対応するクラッチ押付力よりも低くなるように、該所定値の高さが設定される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の一実施形態としての無段変速機のクラッチ制御装置について示す図である。
まず、本実施形態にかかる無段変速機の搭載される車両の動力伝達機構について説明すると、図１（ａ），（ｂ）に示すように、本動力伝達機構では、エンジン１から出力された回転は、トルクコンバータ（流体継手、以下、トルコンともいう）２を介してベルト式無段変速機（ＣＶＴ、以下、単に無段変速機という）２０に伝達され、さらに図示しないカウンタシャフトからフロントデフ３１へ伝達されるようになっている。
【００１０】
トルコン２は、図２に示すように、エンジン１側に連結されたポンプ２Ｐ，出力軸７等を介して無段変速機２０側に連結されたタービン２Ｔ、及び、これらのポンプ２Ｐとタービン２Ｔとを連結しうるダンパクラッチ２Ａ等をそなえて構成されており、ダンパクラッチ２Ａを作動させてポンプ２Ｐとタービン２Ｔとを一体的に連結し、エンジン１と無段変速機２０とを直結状態にすることができるようになっている。
【００１１】
トルコン２には、後述するレギュレータバルブ６３で調圧されたライン圧Ｐ_Lがダンパクラッチコントロールバルブ７０を介して供給される。このダンパクラッチコントロールバルブ７０をソレノイドバルブ２Ｂで調整することにより、トルコン２へ供給される油圧が制御されるとともに油路ｘ，ｙの何れかが選択され、これによりダンパクラッチ２Ａの係合状態（押付力Ｆ）を制御するようになっている。図２に示す構成では、油路ｘより油圧Ｐ_Dが供給されると、ダンパクラッチ２Ａは係合状態となり、油路ｙより油圧Ｐ_Dが供給されるとダンパクラッチ２Ａは解放状態となる。
【００１２】
なお、本実施形態では、レギュレータバルブ６３で調圧されたライン圧Ｐ_Lを、ダンパクラッチコントロールバルブ７０の元圧としているが、例えば、レギュレータバルブ６３とダンパクラッチコントロールバルブ７０との間にレデューシングバルブを介在させ、このレデューシングバルブによりライン圧Ｐ_Lを減圧してからトルコン２に供給するように構成しても良い。
【００１３】
さて、図１（ａ）に示すように、トルコン２の出力軸７と無段変速機２０の入力軸２４との間には、正転反転切換機構４が配設されており、エンジン１からトルコン２を介して入力される回転は、この正転反転切換機構４を介して無段変速機２０に入力されるようになっている。無段変速機２０は、変速制御等を後述の油圧制御により行なう油圧式無段変速機となっている。
【００１４】
この無段変速機２０についてさらに詳述すると、無段変速機２０は、図１（ｂ）に示すように、プライマリプーリ２１とセカンダリプーリ２２とベルト２３とから構成されており、正転反転切換機構４からプライマリシャフト２４に入力された回転は、プライマリシャフト２４と同軸一体のプライマリプーリ２１からベルト２３を介してセカンダリプーリ２２へ入力されるようになっている。
【００１５】
プライマリプーリ２１，セカンダリプーリ２２はそれぞれ一体に回転する２つのシーブ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂから構成されている。それぞれ一方のシーブ２１ａ，２２ａは軸方向に固定された固定シーブであり、他方のシーブ２１ｂ，２２ｂは油圧シリンダ２１ｃ，２２ｃによって軸方向に移動可能な可動シーブになっている。
【００１６】
油圧ピストン２１ｃ，２２ｃの油室には、オイルタンク６１内の作動油（作動流体）をオイルポンプ６２で加圧して得られる制御油圧が供給され、これに応じて可動シーブ２１ｂ，２２ｂの固定シーブ２１ａ，２２ａ側への押圧力が調整されるようになっている。セカンダリプーリ２２の油圧ピストン２２ｃには、レギュレータバルブ（調圧弁）６３により調圧されたライン圧Ｐ_Lが加えられ、プライマリプーリ２１の油圧ピストン２１ｃには、レギュレータバルブ６３により調圧された上でシフトコントロールバルブ（流量制御弁）６４により流量調整された作動油が供給され、この作動油が変速比調整用油圧（プライマリ圧）Ｐ_P として作用するようになっている。なお、レギュレータバルブ６３は、ライン圧制御用ソレノイド６３Ａを電気信号によりデューティ制御することにより制御され、同様に、流量制御弁６４は、変速制御用ソレノイド６４Ａを電気信号によりデューティ制御することにより制御されようになっている。
【００１７】
そして、セカンダリプーリ２２の油圧ピストン２２ｃに与えられるライン圧Ｐ_L及びプライマリプーリ２１の油圧ピストン２１ｃに与えられるプライマリ圧Ｐ_Pは、コントローラ（電子制御コントロールユニット＝ＥＣＵ）５０の指令信号により、それぞれ制御されるようになっている。
つまり、図１（ｂ）に示すように、ＥＣＵ５０には、エンジン回転速度センサ（クランク角センサ又はカム角センサ）４１，スロットル開度センサ４６，プライマリプーリ２１の回転速度を検出する第１回転速度センサ４３，セカンダリプーリ２２の回転速度を検出する第２回転速度センサ４４，ライン圧Ｐ_Lを検出するライン圧センサ４５，変速比調整用油圧（プライマリ圧）Ｐ_P を検出するプライマリ圧センサ４７等の各検出信号が入力されるようになっており、ＥＣＵ５０では、これらの検出信号に基づいて各プーリ２１，２２への油圧供給系（油圧回路）にそなえられたレギュレータバルブ６３や流量制御弁６４を制御するようになっている。
【００１８】
そして、ＥＣＵ５０には、図１（ｂ）及び図２に示すように上述の流量制御弁６４の制御（変速比制御）を行なう機能（変速制御手段又はプライマリ圧制御手段）５２とレギュレータバルブ６３の制御（ライン圧制御）を行なう機能（ライン圧制御手段）５３と、ダンパクラッチ２Ａの押付力Ｆに関する制御を行なう機能（クラッチ制御手段）５４とが設けられている。
【００１９】
そして、本実施形態のクラッチ制御装置は、図２に示すように、ＥＣＵ５０内に機能構成されるクラッチ制御手段５４と、上述したソレノイドバルブ２Ｂとをそなえて構成される。クラッチ制御手段５４は、ダンパクラッチ２Ａの押付力Ｆを設定する押付力設定手段５４Ａをそなえており、ソレノイドバルブ２Ｂを電気信号によりデューティ制御することにより、ダンパクラッチ２Ａに供給される作動油の油圧Ｐ_Dを調整して、ダンパクラッチ２Ａの押付力Ｆを、押付力設定手段５４Ａにより設定された所定圧力に制御するようになっている。
【００２０】
押付力設定手段５４Ａは、例えば図３に示すマップにしたがって、図中に実線で示すように、スリップ限界押付力Ｆ_LIMIT（これよりも押付力Ｆが低下するとダンパクラッチ２Ａが滑り始める押付力Ｆ）をエンジントルクＴｅの増加に応じて増大するように設定し、このスリップ限界押付力Ｆ_LIMITに所定値α（ここでは所定値αは一定値）を加算して、図中に点線で示すように完全直結時の押付力Ｆを設定するものである。従来装置では、図３中に一点差線で示すように、エンジン出力Ｔｅにかかわらず、完全直結時の押付力Ｆを高めに設定しているのに対し、本装置では、押付力Ｆをこのようにエンジン出力Ｔｅに応じて設定するようになっている。
【００２１】
ここで、ダンパクラッチ２Ａの押付力Ｆとして作用する作動油を供給するオイルポンプ６２は、エンジン駆動であり、また、ダンパクラッチ２Ａに供給される作動油圧Ｐ_Dを調整するソレノイドバルブ２Ｂに制御遅れがあることから、エンジントルクＴｅに応じて変化させようとしても、作動油圧Ｐ_D即ち押付力ＦにはエンジントルクＴｅに対して応答遅れが生じる。そして、このような応答遅れは、エンジントルクＴｅの変化が急激なものであるほど大きくなる。
【００２２】
本実施形態の無段変速機のクラッチ制御装置では、上述の所定値αを適切なものに設定することにより、エンジントルクＴｅに対する押付力Ｆのこのような特性を利用して、エンジントルクＴｅの増加が比較的緩やかな場合には、ダンパクラッチ２Ａは直結状態が維持されて効率良くエンジントルクＴｅが無段変速機２０に伝達されるようになっており、この一方、エンジントルクＴｅの増加が急激な場合には、ダンパクラッチ２Ａがスリップして、発進時や急加速時の変速ショックが緩和されるようになっている。
【００２３】
つまり、スロットル開度が小さく、図３中に矢印Ａ１で示すように、エンジントルクＴｅの所定時間当たりの変化量ｃが比較的小さい場合（エンジントルクＴｅの増加傾向が比較的小さい場合）には、エンジントルクＴｅに対して押付力Ｆに応答遅れがあっても、押付力Ｆはスリップ限界押付力Ｆ_LIMITよりも低くなることはなく、ダンパクラッチ２Ａは直結状態が維持される。一方、スロットル開度が大きく、図３中に矢印Ａ２で示すように、エンジントルクＴｅの所定時間当たりの変化量ａが比較的大きい場合（エンジントルクＴｅの増加傾向が比較的大きい場合）には、図３中に斜線を引いて示す領域ｂにおいて押付力Ｆは応答遅れのためスリップ限界押付力Ｆ_LIMITよりも低くなって、ダンパクラッチ２Ａがスリップするようになっているのである。
【００２４】
なお、所定値αは、大き過ぎるとダンパクラッチ２Ａが滑りにくくなって変速ショックが生じやすくなり、一方、小さ過ぎるとダンパクラッチ２Ａが滑り易くなって燃費が低下してしまうため、変速ショックの抑制と燃費向上とのバランスを図って設定（マッチング）される。
また、エンジントルクＴｅは、図示しないＡＦＳ（エアフローセンサ）により検出された吸入空気量や、図示しないブースト圧センサにより検出された吸気管圧力等から算出（又は推定）されるようになっている。
【００２５】
本発明の一実施形態としての無段変速機のクラッチ制御装置は上述のように構成されているので、例えば図４のフロチャートに示すように、ステップＳ１０で、吸入空気量や吸気管圧力等からエンジントルクＴｅが推定され、ステップＳ２０で、このエンジントルクＴｅに応じて、図３に示すマップにしたがって、図中に実線で示すスリップ限界押付力Ｆ_LIMITに所定値αを加算して、図中に点線で示すようにダンパクラッチ２Ａの押付力Ｆが設定される。そして、ステップＳ３０で、この設定値に基づいてダンパクラッチ２Ａの連結状態が制御される。
【００２６】
したがって、本発明のクラッチ制御装置によれば、図３中に矢印Ａ１で示すように、エンジントルクＴｅの所定時間当たりの変化量ｃが比較的小さく、ダンパクラッチ２Ａが直結状態に維持されても変速ショックが殆どないような場合には、エンジントルクＴｅに対する押付力Ｆの応答遅れは小さいので、押付力Ｆはスリップ限界押付力Ｆ_LIMITよりも低くなることはなく、したがって、ダンパクラッチ２Ａは直結状態に維持され、効率良くエンジントルクＴｅを無段変速機２０に伝達することができ、燃費を向上させることができるという利点がある。
【００２７】
一方、図３中に矢印Ａ２で示すように、エンジントルクＴｅの所定時間当たりの変化量ａが比較的大きく、ダンパクラッチ２Ａが直結状態に維持されると顕著な変速ショックが予想されるような場合には、図３中に斜線を引いて示す領域ｂにおいて押付力Ｆは応答遅れのためスリップ限界押付力Ｆ_LIMITよりも低くなって、ダンパクラッチ２Ａがスリップするので、かかる変速ショックを回避できるという利点がある。
【００２８】
また、従来の装置に対して新たな機器を追加することなく、単にダンパクラッチ２Ａの押付力をエンジントルクＴｅに応じて設定するだけの非常に簡素なシステムにより、上述の効果を得ることができるという利点もある。
なお、本発明の無段変速機のクラッチ制御装置は上述の実施形態に限定されない。例えば、上述の実施形態では、スリップ限界押付力Ｆ_LIMITに対して押付力Ｆの設定値を規定するための所定値αは一定値としているが、所定値αを所定のパラメータに基づき変更するように構成しても良い。例えば、上述の実施形態のクラッチ制御装置に、図１及び図２中に二点鎖線で示すように、変速比判定手段５５と、クラッチ制御手段５４内に機能構成される所定値変更手段５４Ｂとを追加して、変速比判定手段５５により、第１回転速度センサ４３により検出されたプライマリプーリ２１の回転速度Ｎ_Pと第２回転速度センサ４４により検出されたセカンダリプーリ２２の回転速度Ｎ_Sとの比からトランスミッション変速比ratioを判定し、この変速比ratioに応じて所定値変更手段５４Ｂにより所定値αを変更するようにしても良い。
【００２９】
このような所定値αの変更方法の一例を、図５を参照しながら説明する。図５は、変速比の変化を示すマップであり、横軸はセカンダリプーリ２２の回転速度Ｎ_S（又は車速Ｖ）を示し、縦軸はプライマリプーリ２１の回転速度Ｎ_P（又はエンジン回転速度Ｎｅ）を示す。図５中の各二点鎖線は、変速比判定手段５５Ａで判定された変速比が、有段自動変速機におけるどの変速段に相当するかを示し、例えば図中にハッチングして示すような変速比が有段自動変速機における３速相当以下のロー側の領域Ｌ₁については、変速比が大きくダンパクラッチを完全直結時状態にしておくと大きな変速ショックが発生することが予想される。
【００３０】
このため、所定値変更手段５４Ｂにより、変速比判定手段５５で判定されたトランスミッション変速比ratioに基づき、変速比の小さい（オ−バドライブ側の）領域Ｌ₂に比べて領域Ｌ₁の所定値αが小さくなるように補正する。これにより、ロー側の領域Ｌ₁については、ダンパクラッチ２Ａがスリップし易くなって変速ショックを確実に回避できるようになり、オ−バドライブ側の領域Ｌ₂については、ダンパクラッチ２Ａが確実に直結状態に維持され燃費の向上をはかることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の無段変速機のクラッチ制御装置によれば、押付力設定手段により、クラッチが直結状態となるクラッチ押付力が、クラッチのスリップ限界状態に対応するクラッチ押付力から所定値だけ高い値になるように設定されるので、エンジントルクの変化速度が小さくクラッチ押付力の応答遅れが小さい場合には、クラッチ押付力はスリップ限界押付力よりも低くなることがなく、クラッチが直結状態に維持されて燃費が向上し、一方、キックダウン時のように、エンジントルクの変化速度が大きくクラッチ押付力の応答遅れが大きい場合には、クラッチ押付力が過渡的にスリップ限界押付力よりも低くなり、クラッチがスリップして変速ショックが緩和されとともに、応答遅れ時間経過後にはクラッチは直結状態となる。
したがって、燃費の低下を抑制することができ、エンジントルクの急激な増加の際の変速ショックを回避しつつも、燃費向上の面からクラッチをできるだけ直結状態にして燃費を向上させることが可能になるという利点がある。
また、所定値変更手段により、変速比の小さい領域に比べて変速比の大きい領域における所定値が小さくなるように補正されるため、エンジントルクの変動量が大きく変速ショックの発生しやすいロー側の領域においては、クラッチをスリップし易くでき、変速ショックを確実に回避できる。
一方、エンジントルクの変動量が小さく変速ショックの発生しにくいオーバドライブ側の領域においては、クラッチの直結状態を維持でき、燃費を向上させることができる。
【００３２】
また、従来の装置に対して新たな機器を追加することなく、単にダンパクラッチの押付力をエンジントルクに応じて設定するだけの非常に簡素なシステムで上述の効果を得ることができるという利点もある。
請求項２記載の本発明の無段変速機のクラッチ制御装置によれば、押付力設定手段によって、クラッチが直結状態に維持されると変速ショックが予想されるエンジントルク変動が生じた場合にクラッチ押付力がスリップ限界状態に対応するクラッチ押付力よりも低くなるように所定値の高さが設定されるため、エンジントルクに対する押付力の応答遅れを利用して、所定時間当たりのエンジントルクの増加傾向が小さければクラッチの直結状態を維持して燃費を向上させることができる。また、エンジントルクの増加傾向が大きければクラッチをスリップさせて変速ショックを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる無段変速機付き車両の動力伝達系を説明するための模式図であり、（ａ）はその無段変速機を含んだ動力伝達系の模式的構成図、（ｂ）はその無段変速機の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としての無断変速機のクラッチ制御装置の要部構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態としての無段変速機のクラッチ制御装置の作用を説明するための図であって、エンジントルクに対するクラッチ押付力の設定を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としての無段変速機のクラッチ制御装置によるクラッチ押付力の設定方法を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態としての無段変速機のクラッチ制御装置の変形例によるクラッチ押付力の設定方法を説明するための変速比の変化を示すマップである。
【符号の説明】
２トルクコンバータ（流体継手）
２Ａダンパクラッチ（クラッチ）
２０無段変速機（ＣＶＴ）
５４クラッチ制御手段
５４Ａ押付力設定手段
５４Ｂ所定値変更手段
５５変速比判定手段

Claims

無段変速機に連結される流体継手の内部に装備されたクラッチの連結状態を制御するクラッチ制御手段と、
該無段変速機の変速比を判定する変速比判定手段と、
該クラッチがスリップ限界状態となるクラッチ押付力をエンジントルクの増加に応じて増大させるように設定するとともに、該クラッチが直結状態となるクラッチ押付力を、該スリップ限界状態に対応するクラッチ押付力から所定値だけ高い値に設定する押付力設定手段と、
該変速比判定手段で判定された該変速比が所定変速比以上の場合に、該変速比が該所定変速比よりも小さい場合と比較して該所定値を小さく変更する所定値変更手段とを備え、
該クラッチ制御手段は、該押付力設定手段の設定値に基づいて該クラッチの連結状態を制御する
ことを特徴とする、無段変速機のクラッチ制御装置。
該押付力設定手段は、該クラッチが直結状態に維持されると変速ショックが予想されるエンジントルク変動が生じた場合に該クラッチ押付力が該スリップ限界状態に対応するクラッチ押付力よりも低くなるように、該所定値の高さを設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の無段変速機のクラッチ制御装置。