JP4496583B2

JP4496583B2 - Torque converter with lock-up clutch

Info

Publication number: JP4496583B2
Application number: JP2000007860A
Authority: JP
Inventors: 英司井上
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: JP2001200928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロックアップクラッチで直結されるトルクコンバータを備えた無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無段変速機として、入力軸により駆動される入力ディスク、前記入力ディスクに対向して配置され且つ出力軸に連結された出力ディスク、及び両ディスクに摩擦接触するパワーローラからなるトロイダル変速部を同一軸上に一組又は複数組配置したトロイダル型無段変速機が知られている。このトロイダル型無段変速機においては、パワーローラの傾転角度を変えることによって、入力ディスクの回転を、無段階に変速して出力ディスクに伝達することができる。
【０００３】
図６には、トロイダル型無段変速機を後続に配設したトルクコンバータの概略が示されている。図６に示すトロイダル型無段変速機は、２組のトロイダル変速部１，２を主軸３上に並べて配置した、所謂、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機であり、トロイダル変速部１は、入力ディスク４と、入力ディスク４に対向して配置された出力ディスク５と、入力ディスク４と出力ディスク５との間に配置され且つ両ディスク４，５のトロイド曲面に摩擦係合する一対のパワーローラ６から構成されている。トロイダル変速部２もトロイダル変速部１と同様に、入力ディスク７と、入力ディスク７に対向して配置された出力ディスク８と、入力ディスク７と出力ディスク８との間に配置され且つ両ディスク７，８のトロイド曲面に摩擦係合するパワーローラ９とから構成されている。パワーローラ６，９は、それぞれ自己の回転軸線１０の周りに回転自在であり、且つ回転軸線１０に直交する傾転軸１１（紙面に垂直）の周りに傾転運動をする。
【０００４】
エンジンからの動力は、トルクコンバータ１３及びローディングカム１２を介して主軸３に入力される。ローディングカム１２は、伝達されるトルクの大きさに応じてトロイダル変速部１のパワーローラ６を押圧し、その反作用としてローディングカム１２は主軸３を介してトロイダル変速部２において主軸３と一体回転可能な入力ディスク７をパワーローラ９に押圧する。従って、主軸３は、入力ディスク４，７に対して入力軸となっている。ローディングカム１２による押付け力（スラスト力）は、入力ディスク４，７と出力ディスク５，８との間でパワーローラ６，９を挟み付け、伝達トルクの大きさに応じた摩擦係合力を与える。
【０００５】
トロイダル変速部１，２において、入力ディスク４，７の回転は、傾転軸１１の周りに傾転可能なパワーローラ６，９を介して出力ディスク５，８に無段階に変速されて伝達される。パワーローラ６，９は、トラニオン（図示せず）に対して回転自在に且つ揺動自在に支持されており、押付け力に応じて生じる主軸３の軸方向変位に対応することができる。
【０００６】
パワーローラ６，９の回転軸線１０が主軸３の軸線と交差している中立位置では、変速比はパワーローラ６，９の傾転角に応じた値に保持される。トルク伝達中に、トラニオンをそれに伴ってパワーローラ６，９を傾転軸１１の軸方向に移動させると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との接触位置が変位し、パワーローラ６，９は、両ディスクから傾転力を受けて、傾転軸１１における移動方向と移動量に応じた方向と速さで傾転軸１１を中心とした傾転をする。このような傾転が生じると、パワーローラ６，９と入力ディスク４，７及び出力ディスク５，８との摩擦接触点が描く両半径の比が変化することによって無段変速が行われる。パワーローラ６，９の傾転制御は、コントローラによって、目標変速比が達成されるように、油圧アクチュエータ（図示せず）の作動を介してトラニオンの傾転軸方向変位が制御される。
【０００７】
出力ディスク５，８は、一体回転できるように背面同士を連結軸１６上にスプライン嵌合等で連結されている。連結軸１６は主軸３に相対回転可能に嵌合された中空軸である。出力ディスク５，８は、連結軸１６を介してスラスト方向及びラジアル方向の荷重を支持する軸受（図示せず）によってケーシング２２に支持されている。出力ディスク５，８に伝達された動力はチェーン伝動装置１７を介して主軸３に平行に配設されているカウンタ軸２１に取り出される。チェーン伝動装置１７は、連結軸１６の中間部とカウンタ軸２１の一端にそれぞれ一体的に配設されたスプロケット１８，１９と、スプロケット１８，１９に巻き掛けられたチェーン２０から構成されている。
【０００８】
カウンタ軸２１の他端に設けられている出力歯車２３は、出力軸２４に回転可能に配設されている中間歯車２５と噛み合い、出力軸２４と中間歯車２５との間には前進クラッチ２６が配設されている。主軸３の出力軸２４側には、遊星歯車機構２７が配設されている。遊星歯車機構２７は、主軸３に設けられたサンギヤ２８、出力軸２４に一体的に設けられているリングギヤ２９、サンギヤ２８とリングギヤ２９との間においてそれぞれ噛合状態に係合する状態でキャリヤ３１によって回転自在に支持された遊星ギヤ３０から構成されている。ケーシング２２とキャリヤ３１との間には、後進時に締結作動される後進クラッチ３２が配設されている。前進走行時には、前進クラッチ２６をオン作動とし後進クラッチ３２をオフ作動とするので、主軸３の回転は、トロイダル変速部１，２で逆回転に変換された後、カウンタ軸２１を経て、再度、正回転に変換され、前進クラッチ２６を経て出力軸２４に伝達される。また、後進走行時には、前進クラッチ２６をオフ作動とし、後進クラッチ３２をオン作動とするので、主軸３の正回転は、そのまま遊星歯車機構２７に入力され、逆回転がリングギヤ２９から出力軸２４に取り出される。
【０００９】
トロイダル型無段変速機のような無段変速機において、発進時のように高いトルクを必要とする場合には、発進クラッチを特別に設けることもあるが、エンジンと無段変速機との間にトルクコンバータを配設して、エンジンの回転数を下げることなく無段変速機の出力を低回転数・高トルクとするものがある。即ち、図６に示すように、無段変速機の前段にトルクコンバータ１３を用いる場合、所定の車速以下で走行するとき、即ち、発進時等の非ロックアップ時には、エンジンからトルクコンバータ１３に入力された動力は、トルクコンバータ１３のフロントカバー３４からポンプインペラ３５に入力され、トルクコンバータ１３内のオイルを介してタービン３６へ伝達されて、無段変速機へ出力される。
【００１０】
しかし、常時、エンジンからの動力を流体を介して伝達していたのでは、動力伝達の効率が悪く、燃費や騒音を悪化させるので、所定の車速以上で走行するとき、即ち、加速走行等の所定の条件を満足する車両運転領域では、トルクコンバータ１３内に配設されたロックアップクラッチ３７を締結させてトルクコンバータのフロントカバー３４とタービン３６とを直結状態にし、動力伝達を、トルクコンバータ１３内のオイルを介することなく、フロントカバー３４からタービン３６に直接伝達して、伝達効率を向上し、燃費や加速性能させることが広く行われている。
【００１１】
ロックアップクラッチ３７の締結時の応答性を向上し締結ショックの改善を図るため、従来のロックアップクラッチの締結動作はロックアップクラッチ付きトルクコンバータの作動特性を示すグラフ図７に示すように行われる。即ち、時刻ｔ₀において、ロックアップ制御弁の働きによりリリース室３９内のリリース圧を開放してアプライ室３８内のアプライ圧力を中間圧力Ｐｉまで加圧（プリチャージ）し、アプライ圧力とリリース圧力との差圧によってロックアップピストンをフロントカバー３４に押し付ける方向にストロークを開始させ、ピストンを助走させる。アプライ圧力が高まるクラッチピストンの助走領域では、ロックアップピストンがストローク開始後フロントカバーに押し付けられる時（時刻ｔ₃）までの助走に要する時間を短縮することができる。ロックアップピストンのストロークは、時刻ｔ₃までに飽和して増加しなくなるが、フェーシングがフロントカバー３４へ接触し、係合を開始することで、クラッチの同期作用が開始され、トルクコンバータ１３の入力回転数は、ロックアップクラッチ３７の締結が進むに従って減少し、時刻ｔ₃においてフェーシング部における相対回転が無くなったところでアプライ圧を中間圧力Ｐｉよりも高い締結圧力Ｐｃに昇圧することでフロントカバー３４がタービン３６と直結され、ロックアップクラッチ３７が完全に締結される。アプライ圧力の中間圧力Ｐｉへの加圧制御は、スムーズロックアップ制御と称され、クラッチ係合が急激に行われるときのショックが大きくなり過ぎるのを防止するための制御である。
【００１２】
しかしながら、トルクコンバータのロックアップクラッチについては、ロックアップピストンは、自動変速機内の他のクラッチピストンと比較して、受圧面積が広く、中間圧力ではロックアップピストンのストロークに要する助走時間が長くなる。特に、無段変速機では、従来の自動変速機と比較して低い車速（即ち、低速段）でロックアップクラッチを係合するので、ロックアップクラッチ係合動作中にあっても車速変化が大きく、助走時間が長いとエンジン回転の吹き上がり感等の違和感を運転者に感じさせる。また、中間圧力を高めに上げると、締結時のショックが大きくなるが、無段変速機の場合には低速段であるため、従来の自動変速機よりもショックが顕著に表れる。
【００１３】
ロックアップクラッチの締結時に、締結開始までを短時間とし、応答遅れを少なくして締結ショックを防止する目的で、初期のスリップ係合移行時の所定時間においてロックアップ制御弁の作動をデューティ比１００％とすることが提案されている（特開平５−２９６３３７号公報、特開平７−９１５３３号公報、特開平８−１７０７２５号公報）。
【００１４】
また、一般に、トロイダル型無段変速機ではトラクション油と呼ばれる特殊な油が使用されるが、トラクション油は、従来の自動変速機に用いられているＡＴＦに比べて粘度の温度依存性が大きい。トルクコンバータ用のロックアップクラッチは、一般に、ピストン径及びクラッチの非締結時のクリアランスが発進クラッチと比較して大きく、非締結状態から締結状態に移行するのに大量のオイルを供給する必要があり、発進クラッチに比べてオイルの粘度の影響が大きい。
【００１５】
このため、図６に示すように、トロイダル型無段変速機にトルクコンバータを配設する場合に、ロックアップクラッチの作動油としてトロイダル型無段変速機に用いられているトラクション油を用いると、ロックアップクラッチ制御弁からトルクコンバータまでのアプライ圧力及びリリース圧力回路の流路抵抗がトラクション油の温度によって大きく変化し、ロックアップクラッチのピストンの助走に要する時間も変化する。例えば、油温が低温であるほどトラクション油の粘度が増加するので、プリチャージ時間（助走時間）が長くなり、油温が高温になるほどトラクション油の粘度が低下して助走時間が短くなる。逆に、ロックアップクラッチのピストンの助走に要するプリチャージ時間を一定にしようとすると、高温時には、アプライ圧力が低過ぎるために締結時のショックが大きくなり、低温時には、アプライ圧力が高くなり過ぎて、中間圧力を設けるロックアップ制御自体の意義が薄れてしまう。
【００１６】
自動変速機に設けられている発進クラッチへの供給圧力を制御するものであって、停車状態から走行状態への切換えに応答して、エンジン回転数とタービン回転数との回転数差が所定値に達するまで、当初はライン圧力をそのまま供給して半クラッチ状態に早く移行し、その後、係合締結直前の状態を保つようにクラッチ締結圧力を減圧することでクリープ防止を図る自動変速機のクリープ防止装置が開示されている（特開昭６２−１８３３６号公報）。走行状態への移行時に当初のライン圧力の発進クラッチへの供給をタイマで一律的に設定している場合と比較して、回転数差の上記所定値をトランスミッションオイルの作動油温度に応じて設定することにより、プリチャージ時間を油温に応じて適切に制御することを図っている。なお、この油温制御をするオイルは、通常の発進クラッチに用いられるオイルであって、温度・粘性の変化が大きいトラクション油ではない。
【００１７】
また、トルクコンバータのロックアップクラッチのフェーシングの摩擦係数が作動油の温度が高温になると低下する特性を示す場合のように、作動油温度により締結時の油圧特性を変更する（即ち、作動油の温度が高温になるときには、レリース室内の油圧を急速に低下させてロックアップクラッチの締結を急速に行うことで、クラッチ締結要素の摩擦特性を実質的に補正する）ロックアップクラッチの制御装置が開示されている（特開昭６３−１７２０５８号公報）。このロックアップクラッチの制御装置は、締結要素の摩擦特性を油温で補正するものであるが、締結要素同士が初期隙間分を移動するのに必要な時間を制御するものではない。
【００１８】
トルクコンバータ付きトロイダル型無段変速機は、例えば、特開平２−２４５５６５号公報に開示されているように、良く知られている。トルクコンバータに用いる潤滑油と、トロイダル型無段変速機のトロイダル変速部に供給される潤滑油とを同一のオイルを用いると、油温が変動することによる、トルクコンバータの引きずり等の不具合が生じることが指摘されている。
【００１９】
更に、商用車のように積載量が大きく変化する車両では、空車に合わせて中間圧力を設定すると、積車状態ではロックアップクラッチの係合完了までに必要以上の時間がかかり過ぎ、クラッチフェーシング部に発熱、摩耗等が発生し、ロックアップクラッチの耐久性を損なうという問題点がある。
【００２０】
ロックアップクラッチと積車状態との関係については、特定の領域にて、ロックアップクラッチの滑り量を継続的に制御するスリップ制御に関するものであり、スリップを負荷に応じて制御するものである。即ち、スリップ領域では、車両重量や勾配変化等で走行負荷が重くなるほど、ロックアップクラッチへの圧油供給を行う弁のデューティ比を下げて締結圧力を低下させることにより、トルクコンバータのスリップ量を大きくして伝達トルクを減少し、それに対応してエンジン回転数を上昇させることで加速感を出す制御を行うものが提案されている（特開平２−２１２６６８号公報）。
【００２１】
また、ロックアップクラッチの締結状態を維持するのに必要な最低限の圧力に制御するものとして、車両の上下方向の加速度を検出して路面勾配を求める等の手段により、走行抵抗を求め、走行抵抗に基づいて予め記憶させておいたロックアップクラッチの締結状態を維持するのに必要な最低限の圧力（デューティ比による）を求めるものが提案されている（特開平５−２４８５３５号公報）。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ロックアップクラッチの締結条件が満たされたときに、クラッチピストンが移動を開始してからフロントカバーに係合開始するまでの助走期間中は、クラッチピストンを高速でストロークさせて、係合開始までの時間を一層短縮し、クラッチ係合の遅れを少なくして、ロックアップクラッチのスムーズな係合を可能にする点で解決すべき課題がある。また、ロックアップクラッチの作動油として、トロイダル型無段変速機に使われているトラクション油を使用している場合等においては、作動油の温度が変化しても、ロックアップクラッチ締結過程におけるクラッチピストンの助走時間を幅広い油温領域で短縮して、ロックアップクラッチの締結時のショックを軽減することが好ましい。更に、クラッチの助走領域ではアプライ圧力を高め（プリチャージ）て、助走に要する時間を短縮し、クラッチ係合が開始してから係合完了までの間にクラッチに作用される油圧の中間圧力を車両の積載状態に応じて変化させることで、耐久性を犠牲にすることなく、ロックアップクラッチの締結時のショックを改善することが好ましい。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、トロイダル型無段変速機の上流に配設されているロックアップクラッチ付きのトルクコンバータにおいて、クラッチピストンが後退した非係合位置から進出した係合位置に向かって移行するときに、クラッチピストンの移行開始からクラッチフェージングの係合開始までのロストストロークに要する時間を短くすることにより、クラッチ係合に要する時間を短縮することができるロックアップクラッチ付きトルクコンバータを提供することである。また、クラッチピストンの移行開始からクラッチフェージングの係合開始までにクラッチピストンに作用させる作動油の油圧を、作動油の温度に応じて制御することにより、作動油の粘性の変化があっても応答遅れを防止することができるロックアップクラッチ付きトルクコンバータを提供することである。更に、スリップ係合時において、車両の積載状態に応じてアプライ圧力を制御して耐久性を損なうことなく締結時のショックを緩和させることができるロックアップクラッチ付きトルクコンバータを提供することである。
【００２４】
この発明は、車両に搭載されたエンジンの出力軸に連結されたフロントカバー、前記フロントカバーに取り付けられたポンプインペラ、前記ポンプインペラとの間でオイルを介して動力伝達を行うタービン、作動油のアプライ圧力に基づいて作動され前記フロントカバーと前記タービンとを連結可能なロックアップクラッチ、前記車両の運転状態を検出する検出手段、及び前記検出手段からの検出信号に基づいて前記アプライ圧力により前記ロックアップクラッチを非係合状態から係合完了状態に移行させると共に、前記アプライ圧力を前記ロックアップクラッチの係合完了状態を維持するための締結圧力よりも低い中間圧力に制御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記ロックアップクラッチを前記非係合状態から前記係合完了状態に移行させるときに、前記非係合状態から前記ロックアップクラッチと前記フロントカバーとが摺接する係合開始までの助走期間では前記アプライ圧力を前記中間圧力よりも大きいプリチャージ圧力に設定すると共に、前記助走期間経過後の前記係合開始から前記係合完了状態になると擬制できる所定期間では前記アプライ圧力を前記中間圧力に維持するように設定し、前記コントローラは、前記助走期間の長さを前記作動油の温度に応じて変更し、更に前記所定期間の長さを前記作動油の温度変化から独立して設定することから成るロックアップクラッチ付きトルクコンバータに関する。
【００２５】
このロックアップクラッチ付きトルクコンバータによれば、ロックアップクラッチがスリップ係合状態を開始する当初の所定期間において、ロックアップクラッチを作動させるための作動油のアプライ圧力を中間圧力よりも高いプリチャージ圧力に設定するので、ロックアップクラッチのクラッチピストンは、非係合状態に対応した後退位置から係合状態に至る進出位置に至るまでの助走期間中は、高いプリチャージ圧力に押されて高速で移動し、助走時間の短縮が図られ、ロックアップクラッチの締結が完了するまでに、エンジン回転が吹き上がるのが回避される。
【００２７】
また、この発明は、車両に搭載されたエンジンの出力軸に連結されたフロントカバー、前記フロントカバーに取り付けられたポンプインペラ、前記ポンプインペラとの間でオイルを介して動力伝達を行うタービン、作動油のアプライ圧力に基づいて作動され前記フロントカバーと前記タービンとを連結可能なロックアップクラッチ、前記車両の運転状態を検出する検出手段、及び前記検出手段からの検出信号に基づいて前記アプライ圧力により前記ロックアップクラッチを非係合状態から係合完了状態に移行させると共に、前記アプライ圧力を前記ロックアップクラッチの係合完了状態を維持するための締結圧力よりも低い中間圧力に制御するコントローラを具備し、前記検出手段は、前記車両の積載状態を検出する積載状態検出手段と前記作動油の温度を検出する温度検出手段とを含んでおり、前記コントローラは、前記ロックアップクラッチを前記非係合状態から前記係合完了状態に移行させるときに、前記非係合状態から前記ロックアップクラッチと前記フロントカバーとが摺接する係合開始までの助走期間では前記アプライ圧力を前記中間圧力よりも大きいプリチャージ圧力に設定すると共に、前記助走期間経過後の前記係合開始から前記係合完了状態になると擬制できる所定期間では前記アプライ圧力を前記中間圧力に維持するように設定し、前記コントローラは、更に、前記積載状態の変化に起因して前記係合完了状態への移行時間が変動するのを回避するため、前記積載状態検出手段が検出した前記積載状態に応じて前記中間圧力の設定を変更すると共に、前記作動油の粘性の変化に起因して前記係合状態への移行が遅れるのを回避するため、前記温度検出手段が検出した前記作動油の温度に応じて前記プリチャージ圧力の設定を変更することから成るロックアップクラッチ付きトルクコンバータに関する。
【００２８】
このロックアップクラッチ付きトルクコンバータによれば、コントローラは、積載状態検出手段が検出した車両の積載状態に応じて中間圧力の設定を変更するので、車両の積載状態の変化が生じても、ロックアップクラッチは非係合状態から係合状態への移行時間が変動することがなく、車両の積載状態に関わらずロックアップクラッチは安定して作動する。
【００２９】
前記積載状態検出手段が検出する前記積載状態は車両総重量であり、前記コントローラは、前記積載状態検出手段が検出した前記車両総重量が重いほど前記中間圧力を高い圧力に設定する。車両が空積載状態であればロックアップクラッチは係合完了までの時間が短く、車両が満載状態に近いほどロックアップクラッチは係合完了までの時間が長くなる。コントローラは、積載状態検出手段が検出した車両総重量が重いほど中間圧力を高い圧力に設定するので、車両総重量の大きさに関わらずロックアップクラッチの係合完了までの時間の変動が抑えられる。
【００３１】
前記タービンの後続には、前記タービンの出力軸に連結された入力ディスク、前記入力ディスクと対向して配設された出力ディスク、及び前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に圧接状態に配設され傾転軸回りの傾転量に応じて前記入力ディスクの回転を出力ディスクに無段階に変速して伝達するパワーローラを備えたトロイダル型無段変速機が接続されている。車両の走行速度が発進のように一定以下のときにはトルクコンバータはオイルを介して動力伝達が行われ、トロイダル型無段変速機における発進クラッチの機能を奏する。車両の走行速度が一定以上であれば、トルクコンバータはロックアップクラッチを係合状態として直結状態となり、トロイダル型無段変速機で変速が行われる。
【００３２】
前記作動油は、前記トロイダル型無段変速機において圧接状態に置かれる前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に供給するのに用いられるトラクション油である。トラクション油は、普通の自動変速機に用いられるオイルと比較して粘性に対する温度の影響が大きい。ロックアップクラッチの作動油として、トラクション油を用いるときには、この発明によるプリチャージ時間を制御する温度補償を機能させると有利である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明のロックアップクラッチ付きトルクコンバータの実施例を説明する。図１はこの発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータの作動特性を示すグラフ、図２はこの発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて行われる作動油の油温に応じたアプライ圧力制御の内容を示すフローチャート、図３はこの発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて行われる積載状態に応じたアプライ圧力制御の内容を示すフローチャート、図４は油温とプリチャージ時間との間に設定される関係を示すグラフ、図５は車両重量と目標中間圧力との間に設定される関係を示すグラフである。なお、この発明におけるロックアップクラッチ付きトルクコンバータの構造及びトルクコンバータに関連して接続されるトロイダル型無段変速機については、図６に示したトルクコンバータ及びトロイダル型無段変速機をそのまま適用可能であるので、図６に示した構成要素については図６と同様の符号を用いることで重複した説明を省略する。
【００３４】
図２に示すフローチャートの実行が開始すると、運転状態検出手段が検出した車両の運転状態、例えば、車速やエンジン回転数等の運転状態が入力される（ステップ１）。車両の走行速度が発進後において所定の走行速度以上になっているか否か等の、ロックアップクラッチ３７のロックアップ（Ｌ／Ｕで略す）開始条件が満足しているか否かが判定される（ステップ２）。ロックアップ開始条件が満たされていなければ、フローチャートの実行は終了する。ロックアップ開始条件が満足していると、その時のロックアップクラッチ３７のクラッチピストンを作動させる作動油の油温θが検出される（ステップ３）。検出した油温θに基づいて予め決められたマップ（又は関数ｆ）によりアプライ圧力が当初において高められるプリチャージ時間Ｔｐ［＝ｆ（θ）］が決定される（ステップ４）。
【００３５】
ステップ４で決定されたプリチャージ時間Ｔｐに渡って、アプライ圧力をプリチャージ圧力Ｐｐとするプリチャージ圧力信号が出力される（ステップ５）。プリチャージ圧力信号の出力が開始されてから、プリチャージ時間Ｔｐが経過したか否かが判定される（ステップ６）。プリチャージ時間Ｔｐが経過していなければ、プリチャージ時間Ｔｐが経過するまでこの判定を繰り返すが、プリチャージ時間Ｔｐが経過したことに対応してロックアップクラッチ３７のアプライ圧力をプリチャージ圧力Ｐｐよりも減圧した中間圧力Ｐｉに設定し、設定した中間圧力信号を出力する（ステップ７）。ロックアップクラッチ３７は中間圧力Ｐｉに基づいて係合を開始し、係合時間Ｔｉが経過したか否かが判定される（ステップ８）。係合時間Ｔｉ中は、ロックアップクラッチ３７がスリップ係合状態にある期間である。係合時間Ｔｉが経過した場合には、最終的な締結圧力Ｐｃによる締結圧力信号が出力される（ステップ９）。なお、作動油の温度θによるプリチャージ時間Ｔｐの変更を行わない場合には、ステップ２から直接にステップ５へ移行し、プリチャージ時間Ｔｐは予め定められた期間に設定される。
【００３６】
図１のグラフに示すように、コントローラがロックアップをさせる必要があると判断したときには、時刻ｔ₀においてロックアップクラッチ３７のアプライ圧力を中間圧力Ｐｉよりも高いプリチャージ圧力Ｐｐに設定する。作動油の油圧は、図示しないロックアップ制御弁によりリリース室３９内のリリース圧力を開放すると同時にアプライ室３８内のアプライ圧力を上昇させることによって得られる。ロックアップクラッチ３７の作動油の圧力は、少なくともロックアップクラッチ３７のクラッチピストンがクラッチフェーシングをフロントカバー３４に摺接させるまで、即ち、非係合状態から係合開始までの助走期間をストロークする間（時刻ｔ₁まで）は、プリチャージ圧力Ｐｐに維持される。したがって、クラッチピストンは、図１のピストンストロークのグラフに示すように、プリチャージ圧力Ｐｐを受けて高速で移動し、クラッチの非係合状態からスリップ係合状態が開始されるまでの助走期間が短縮化される。
【００３７】
ロックアップクラッチ３７のクラッチフェーシングがフロントカバー３４へ接触開始した後、係合終了まではアプライ圧力をプリチャージ圧力Ｐｐから中間圧力Ｐｉまで軽減してクラッチを滑らかに係合させている。クラッチピストンの押付け力が小さくなるので、フェーシングとフロントカバー３４とが緩やかに接触してスリップ係合を開始することで、ロックアップクラッチ３７の同期作用が開始される。同期が進み、スリップ係合状態の係合期間Ｔｉが終了してフェーシングとフロントカバー３４との相対回転が無くなった時刻ｔ₂において、アプライ圧力を中間圧力Ｐｉよりも高い締結圧力Ｐｃに昇圧することで、ロックアップクラッチ３７の確実なクラッチ係合が得られ、クラッチ係合動作が終了する。
【００３８】
プリチャージ時間Ｔｐは、図４に示すグラフのように終了時間ｔ₁をｔ_a又はｔ_bに示すように変更することにより、油温θの高さに応じて決定される。トルクコンバータ１３の作動油をトロイダル型無段変速機に使用されるトラクション油を兼用する場合のように、作動油の粘性が温度によって大きく影響されるときには、作動油の油温θが低いほど作動油の粘性が高くなってロックアップクラッチ３７のクラッチ作動が緩慢になるので、プリチャージ時間Ｔｐは長く設定される。トラクション油の油温θは、一般には、オイルパン内或いは冷却回路中に配置されている油温センサにより検出される。プリチャージ時間Ｔｐは、コントローラに予め記憶されているプリチャージ時間決定手段により決定される。従って、作動油の幅広い温度領域でロックアップクラッチ３７のクラッチピストンの助走時間を短縮し、且つロックアップ締結時のショックの悪化が防止される。
【００３９】
次に、この発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて行われる積載量補償を伴うアプライ圧力制御を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。図３に示すアプライ圧力制御は、図２に示すアプライ圧力制御と比較して、ステップ１３，１４における制御内容が異なる以外、実質的な差はないので、図２に示す各ステップの番号を１０番台に変えて対応させることにより、重複する説明を省略する。ステップ１２においてロックアップ開始条件が満足されると、車両の積載状態を検出する積載状態検出手段によって、車両の積載量を反映した車両重量Ｗ（車両総重量）が検出される（ステップ１３）。車両重量の検出は、プレーキの前後輪の液圧配分に使用する後軸重センサ（車体フレームに配置）のような安価な積載センサ等から直接検出する方法の他に、荷台等に高精度で検出可能な専用の荷重計を用いたり、発進時において基準となる車両重量で期待される加速度と車速センサ等から検出された加速度との比較により車両重量を間接的に類推することでも行われる。コントローラは、予め関数ｇ（又はマップ）として記憶されている中間圧力決定手段により、積載状態検出手段が検出した車両重量Ｗに応じた目標中間圧力Ｐｉｔを決定する（ステップ１４）。
【００４０】
ステップ１５及びステップ１６におけるプリチャージ制御でクラッチピストンを高速でストロークさせた後、コントローラは、ロックアップクラッチ制御弁によってリリース室３９の圧力を回復させると同時にアプライ室３８内の圧力を減圧することによりアプライ圧力をプリチャージ圧力Ｐｐ及び締結圧力Ｐｃよりも低い目標中間圧力Ｐｉｔに応じた中間圧力Ｐｉに減圧制御する。車両重量Ｗと目標中間圧力Ｐｉｔとの関係を定めたグラフが図５に示されている。図５に示すように、一般には、目標中間圧力Ｐｉｔは、車両重量Ｗが増加するほど高くなるように設定されている。クラッチピストンの押付け力は車両重量Ｗに応じて制御されるので、ロックアップクラッチ３７は滑らかに係合を開始し、フェーシングとフロントカバー３４の回転が同期して行くが、必要以上に係合完了までに要する時間が延びることもない。クラッチの同期が進み、フェーシングとフロントカバー３４との相対回転がなくなったところで、アプライ圧力を所定の締結圧力Ｐｃに昇圧して制御が完了する。ロックアップクラッチ３７の作動特性は、図１に示すように、車両重量ｗに応じて中間圧力ＰｉをＰｉａ、Ｐｉｂに示すように変更して設定される。中間圧力Ｐｉを車両重量ｗに応じて変更することにより、車両の積載状態の変化に起因してロックアップクラッチ３７が締結状態へ移行するまでの時間が変動することがない。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータは、以上のように構成されているので、ロックアップクラッチの締結条件が満たされると、ロックアップクラッチのアプライ圧力が中間圧力よりも高いプリチャージ圧力に制御され、クラッチピストンは係合開始まで高速でストロークされ助走期間が短縮される。その後、アプライ圧力は中間圧力に減圧されるので締結ショックの悪化も防止される。トルクコンバータの後続に配設される無段変速機の低速段でロックアップクラッチを締結する場合においても、クラッチの係合遅れがなく、且つクラッチ係合をスムーズにし、低コストでフィーリングの良いロックアップクラッチ付きトルクコンバータが得られる。また、ロックアップクラッチにプリチャージ圧力が供給されるプリチャージ時間を作動油の油温に応じて設定することにより、ロックアップクラッチの締結過程におけるクラッチピストンの助走時間を幅広い油温領域で短縮することができ且つロックアップクラッチの締結時のショックを緩和することができる。更に、ロックアップクラッチ締結過程の中間圧力を車両重量等の積載状態に応じて設定することにより、締結ショック及び係合時間を車両重量によらずに適正に維持することができ、耐久性のあるトルクコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータの作動特性を示すグラフである。
【図２】この発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて行われる作動油の油温に応じたアプライ圧力制御の内容を示すフローチャートである。
【図３】この発明によるロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて行われる積載状態に応じたアプライ圧力制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】油温とプリチャージ時間との間に設定される関係を示すグラフである。
【図５】車両重量と目標中間圧力との間に設定される関係を示すグラフである。
【図６】トロイダル型無段変速機を後続に配設したトルクコンバータを示す概略図である。
【図７】従来のロックアップクラッチ付きトルクコンバータの作動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２トロイダル変速部
３主軸
４，７入力ディスク
５，８出力ディスク
６，９パワーローラ
１１傾転軸
１３トルクコンバータ
３４フロントカバー
３５ポンプインペラ
３６タービン
３７ロックアップクラッチ
Ｐｃ締結圧力
Ｐｉ中間圧力
Ｔｐプリチャージ時間（当初の所定期間）
Ｐｐプリチャージ圧力
θ 作動油の温度
Ｗ車両重量（積載状態の総重量）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuously variable transmission including a torque converter directly connected by a lock-up clutch.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a continuously variable transmission, a toroidal transmission unit comprising an input disk driven by an input shaft, an output disk disposed opposite to the input disk and connected to the output shaft, and a power roller frictionally contacting both disks There is known a toroidal continuously variable transmission in which one set or a plurality of sets are arranged on the same shaft. In this toroidal-type continuously variable transmission, the rotation of the input disk can be changed steplessly and transmitted to the output disk by changing the tilt angle of the power roller.
[0003]
FIG. 6 shows an outline of a torque converter in which a toroidal type continuously variable transmission is subsequently arranged. The toroidal type continuously variable transmission shown in FIG. 6 is a so-called double cavity type toroidal type continuously variable transmission in which two sets of toroidal transmission units 1 and 2 are arranged side by side on the main shaft 3. A pair of powers that are disposed between the input disk 4, the output disk 5 disposed opposite the input disk 4, and between the input disk 4 and the output disk 5 and frictionally engaged with the toroidal curved surfaces of both disks 4, 5. It is composed of a roller 6. Similar to the toroidal transmission unit 1, the toroidal transmission unit 2 is disposed between the input disk 7, the output disk 8 disposed opposite to the input disk 7, the input disk 7 and the output disk 8, and both the disks 7. , 8 and a power roller 9 frictionally engaged with the toroidal curved surface. Each of the power rollers 6 and 9 is rotatable around its own rotation axis 10 and tilts around a tilt axis 11 (perpendicular to the paper surface) perpendicular to the rotation axis 10.
[0004]
Power from the engine is input to the main shaft 3 via the torque converter 13 and the loading cam 12. The loading cam 12 presses the power roller 6 of the toroidal transmission 1 according to the magnitude of the transmitted torque. As a reaction, the loading cam 12 can rotate integrally with the main shaft 3 at the toroidal transmission 2 via the main shaft 3. The input disk 7 is pressed against the power roller 9. Therefore, the main shaft 3 is an input shaft for the input disks 4 and 7. The pressing force (thrust force) by the loading cam 12 sandwiches the power rollers 6 and 9 between the input disks 4 and 7 and the output disks 5 and 8, and gives a frictional engagement force corresponding to the magnitude of the transmission torque.
[0005]
In the toroidal transmission units 1 and 2, the rotation of the input disks 4 and 7 is steplessly shifted and transmitted to the output disks 5 and 8 via the power rollers 6 and 9 that can tilt around the tilting shaft 11. The The power rollers 6 and 9 are rotatably and swingably supported with respect to a trunnion (not shown), and can cope with the axial displacement of the main shaft 3 generated according to the pressing force.
[0006]
At the neutral position where the rotation axis 10 of the power rollers 6 and 9 intersects the axis of the main shaft 3, the transmission ratio is maintained at a value corresponding to the tilt angle of the power rollers 6 and 9. When the trunnion is moved with the trunnion in the axial direction of the tilting shaft 11 during torque transmission, the contact positions of the power rollers 6 and 9 with the input disks 4 and 7 and the output disks 5 and 8 are changed. The power rollers 6 and 9 receive the tilting force from both disks, and tilt about the tilting shaft 11 at a direction and speed according to the moving direction and the moving amount of the tilting shaft 11. . When such tilting occurs, a continuously variable transmission is performed by changing the ratio of both radii drawn by the frictional contact points between the power rollers 6, 9 and the input disks 4, 7 and the output disks 5, 8. In the tilt control of the power rollers 6 and 9, the controller controls the displacement of the trunnion in the tilt axis direction through the operation of a hydraulic actuator (not shown) so that the target speed ratio is achieved.
[0007]
The output disks 5 and 8 are connected to each other on the connecting shaft 16 by spline fitting or the like so that the output disks 5 and 8 can rotate together. The connecting shaft 16 is a hollow shaft fitted to the main shaft 3 so as to be relatively rotatable. The output disks 5 and 8 are supported on the casing 22 by bearings (not shown) that support loads in the thrust direction and radial direction via the connecting shaft 16. The power transmitted to the output disks 5 and 8 is taken out to the counter shaft 21 disposed in parallel to the main shaft 3 via the chain transmission device 17. The chain transmission device 17 is composed of sprockets 18 and 19 that are integrally disposed at an intermediate portion of the connecting shaft 16 and one end of the counter shaft 21, and a chain 20 that is wound around the sprockets 18 and 19.
[0008]
An output gear 23 provided at the other end of the counter shaft 21 meshes with an intermediate gear 25 rotatably disposed on the output shaft 24, and a forward clutch 26 is interposed between the output shaft 24 and the intermediate gear 25. It is arranged. A planetary gear mechanism 27 is disposed on the output shaft 24 side of the main shaft 3. The planetary gear mechanism 27 is operated by the carrier 31 in a state in which the sun gear 28 provided on the main shaft 3, the ring gear 29 provided integrally with the output shaft 24, and the sun gear 28 and the ring gear 29 are engaged with each other. The planetary gear 30 is rotatably supported. Between the casing 22 and the carrier 31, there is disposed a reverse clutch 32 that is engaged and operated during reverse travel. During forward travel, the forward clutch 26 is turned on and the reverse clutch 32 is turned off, so that the rotation of the main shaft 3 is converted to reverse rotation by the toroidal transmission units 1 and 2, and then again through the counter shaft 21. It is converted into forward rotation and transmitted to the output shaft 24 through the forward clutch 26. During reverse travel, the forward clutch 26 is turned off and the reverse clutch 32 is turned on, so that the forward rotation of the main shaft 3 is directly input to the planetary gear mechanism 27 and the reverse rotation is transferred from the ring gear 29 to the output shaft 24. It is taken out.
[0009]
In a continuously variable transmission such as a toroidal type continuously variable transmission, when a high torque is required, such as when starting, a starting clutch may be specially provided. A torque converter is provided at a low speed and a high torque without lowering the engine speed without reducing the engine speed. That is, as shown in FIG. 6, when the torque converter 13 is used in the front stage of the continuously variable transmission, when the vehicle travels below a predetermined vehicle speed, that is, when it is not locked up such as when starting, the input from the engine to the torque converter 13 The generated power is input to the pump impeller 35 from the front cover 34 of the torque converter 13, transmitted to the turbine 36 through the oil in the torque converter 13, and output to the continuously variable transmission.
[0010]
However, if the power from the engine is always transmitted via the fluid, the efficiency of power transmission is poor, and the fuel efficiency and noise are deteriorated. Therefore, when traveling at a predetermined vehicle speed or higher, that is, acceleration traveling, etc. In a vehicle operating region that satisfies a predetermined condition, a lock-up clutch 37 disposed in the torque converter 13 is fastened so that the front cover 34 of the torque converter and the turbine 36 are directly connected, and the power transmission is performed by the torque converter 13. It is widely performed to transmit directly from the front cover 34 to the turbine 36 without passing through the oil, thereby improving transmission efficiency and improving fuel efficiency and acceleration performance.
[0011]
In order to improve the response at the time of engagement of the lockup clutch 37 and improve the engagement shock, the engagement operation of the conventional lockup clutch is performed as shown in FIG. 7 which shows the operation characteristics of the torque converter with the lockup clutch. . That is, time t ₀ , The release pressure in the release chamber 39 is released by the action of the lock-up control valve, and the apply pressure in the apply chamber 38 is increased (precharged) to the intermediate pressure Pi, and the pressure difference between the apply pressure and the release pressure is The stroke is started in the direction in which the lock-up piston is pressed against the front cover 34, and the piston is allowed to run. In the run-up region of the clutch piston where the apply pressure increases, the lock-up piston is pressed against the front cover after the stroke starts (time t _Three ) Can be shortened. The lock-up piston stroke is time t _Three However, when the facing comes into contact with the front cover 34 and starts to be engaged, the synchronization of the clutch is started, and the input rotational speed of the torque converter 13 is engaged with the lock-up clutch 37. Decreases as time progresses, and time t _Three When the relative rotation in the facing portion disappears, the apply pressure is increased to an engagement pressure Pc higher than the intermediate pressure Pi, whereby the front cover 34 is directly connected to the turbine 36 and the lockup clutch 37 is completely engaged. Pressurization control of the apply pressure to the intermediate pressure Pi is referred to as smooth lockup control, and is control for preventing an excessively large shock when the clutch is engaged suddenly.
[0012]
However, as for the lock-up clutch of the torque converter, the lock-up piston has a larger pressure receiving area than other clutch pistons in the automatic transmission, and the running time required for the stroke of the lock-up piston becomes longer at intermediate pressure. In particular, in a continuously variable transmission, the lockup clutch is engaged at a lower vehicle speed (that is, at a lower speed) than a conventional automatic transmission, so that the vehicle speed changes greatly even during the lockup clutch engagement operation. If the running time is long, the driver feels uncomfortable, such as a feeling of engine rotation. Further, when the intermediate pressure is increased, the shock at the time of engagement increases, but in the case of a continuously variable transmission, the shock is more noticeable than the conventional automatic transmission because of the low speed stage.
[0013]
When the lockup clutch is engaged, the lockup control valve is actuated at a duty ratio of 100 for a predetermined time at the time of the initial slip engagement transition for the purpose of shortening the response start time and reducing the response delay to prevent the engagement shock. % Is proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-296337, Japanese Patent Laid-Open No. 7-91533, Japanese Patent Laid-Open No. 8-170725).
[0014]
In general, a special oil called a traction oil is used in a toroidal type continuously variable transmission, and the traction oil has a temperature dependency of viscosity larger than that of an ATF used in a conventional automatic transmission. A lock-up clutch for a torque converter generally has a larger piston diameter and a clearance when the clutch is not engaged than a start clutch, and a large amount of oil needs to be supplied to shift from the non-engaged state to the engaged state. The oil viscosity has a greater effect than the starting clutch.
[0015]
For this reason, as shown in FIG. 6, when the torque converter is disposed in the toroidal continuously variable transmission, if the traction oil used in the toroidal continuously variable transmission is used as the hydraulic oil for the lockup clutch, The applied pressure from the lock-up clutch control valve to the torque converter and the flow path resistance of the release pressure circuit vary greatly depending on the temperature of the traction oil, and the time required for the run-up of the piston of the lock-up clutch also varies. For example, since the viscosity of the traction oil increases as the oil temperature becomes lower, the precharge time (running time) becomes longer, and as the oil temperature becomes higher, the viscosity of the traction oil decreases and the running time becomes shorter. On the other hand, if the precharge time required for the run-up of the piston of the lock-up clutch is made constant, the applied pressure is too low at high temperatures and the shock at the time of engagement becomes large. At low temperatures, the applied pressure becomes too high. Therefore, the significance of the lock-up control itself for providing the intermediate pressure is diminished.
[0016]
Controls the supply pressure to the starting clutch provided in the automatic transmission, and in response to switching from the stopped state to the traveling state, the rotational speed difference between the engine speed and the turbine speed is a predetermined value. The automatic transmission creep that prevents creep by initially supplying the line pressure as it is until it reaches, and shifting to the half-clutch state quickly, and then reducing the clutch engagement pressure to maintain the state just before engagement. A prevention device is disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 62-18336). Compared to the case where the initial supply of line pressure to the starting clutch is uniformly set by a timer at the time of transition to the running state, the above predetermined value of the rotational speed difference is set according to the hydraulic oil temperature of the transmission oil By doing this, the precharge time is appropriately controlled according to the oil temperature. The oil for controlling the oil temperature is an oil used for a normal start clutch, and is not a traction oil having a large change in temperature and viscosity.
[0017]
In addition, the hydraulic characteristic at the time of engagement is changed according to the hydraulic oil temperature (i.e., the hydraulic oil characteristic of the hydraulic oil is changed), as in the case where the friction coefficient of the facing of the lockup clutch of the torque converter shows a characteristic that the hydraulic oil temperature decreases. Disclosed is a lockup clutch control device that substantially reduces the friction characteristics of the clutch engagement element by rapidly lowering the hydraulic pressure in the release chamber and rapidly engaging the lockup clutch when the temperature becomes high. (Japanese Patent Laid-Open No. 63-172058). This lockup clutch control device corrects the frictional characteristics of the fastening elements with the oil temperature, but does not control the time required for the fastening elements to move through the initial gap.
[0018]
A toroidal continuously variable transmission with a torque converter is well known as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-245565. If the same oil is used as the lubricating oil used in the torque converter and the lubricating oil supplied to the toroidal transmission of the toroidal continuously variable transmission, problems such as dragging of the torque converter due to fluctuations in the oil temperature occur. It has been pointed out.
[0019]
Furthermore, in vehicles such as commercial vehicles that have a large change in loading capacity, if an intermediate pressure is set according to the empty vehicle, it takes too much time to complete the engagement of the lock-up clutch in the loaded state, and the clutch facing portion There is a problem in that heat generation, wear, etc. occur in this, and the durability of the lockup clutch is impaired.
[0020]
The relationship between the lock-up clutch and the loaded vehicle state relates to slip control that continuously controls the slip amount of the lock-up clutch in a specific region, and controls slip according to the load. In other words, in the slip region, the slip amount of the torque converter is reduced by lowering the duty ratio by lowering the duty ratio of the valve that supplies pressure oil to the lockup clutch as the running load becomes heavier due to changes in vehicle weight or gradient. There has been proposed one that performs control to increase acceleration by increasing the transmission torque and increasing the engine speed correspondingly (JP-A-2-212668).
[0021]
In order to control the minimum pressure required to maintain the lock-up clutch in the engaged state, the running resistance is obtained by detecting the acceleration in the vertical direction of the vehicle and obtaining the road gradient, etc. There has been proposed a technique for obtaining a minimum pressure (depending on the duty ratio) necessary for maintaining the locked state of the lockup clutch stored in advance based on the resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 5-248535).
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
When the lockup clutch engagement condition is satisfied, the clutch piston is stroked at a high speed until the engagement starts until the clutch piston starts moving and starts engaging with the front cover. There is a problem to be solved in that the time is further shortened, the delay in clutch engagement is reduced, and the lock-up clutch can be smoothly engaged. In addition, when the traction oil used in toroidal type continuously variable transmissions is used as the hydraulic oil for the lock-up clutch, the clutch in the lock-up clutch engagement process can be used even if the temperature of the hydraulic oil changes. It is preferable to reduce the shock at the time of engaging the lock-up clutch by shortening the piston running time in a wide oil temperature range. Furthermore, in the approach area of the clutch, the apply pressure is increased (precharge) to shorten the time required for the approach, and the intermediate pressure of the hydraulic pressure applied to the clutch between the start of clutch engagement and the completion of engagement is reduced. It is preferable to improve the shock at the time of engaging the lock-up clutch without sacrificing durability by changing according to the loading state of the vehicle.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a torque converter with a lock-up clutch disposed upstream of a toroidal-type continuously variable transmission, when the clutch piston moves from the retracted non-engaged position toward the advanced engaged position. Furthermore, by providing a torque converter with a lockup clutch that can reduce the time required for clutch engagement by shortening the time required for the lost stroke from the start of clutch piston transition to the start of clutch fading engagement. is there. In addition, by controlling the hydraulic pressure of the hydraulic oil that acts on the clutch piston from the start of clutch piston transition to the start of clutch fading according to the temperature of the hydraulic oil, it responds even if the viscosity of the hydraulic oil changes. A torque converter with a lock-up clutch that can prevent a delay is provided. It is another object of the present invention to provide a torque converter with a lock-up clutch that can alleviate a shock at the time of engagement without losing durability by controlling an apply pressure according to a loaded state of a vehicle during slip engagement.
[0024]
The present invention relates to a front cover connected to an output shaft of an engine mounted on a vehicle, a pump impeller attached to the front cover, a turbine that transmits power to and from the pump impeller, and a hydraulic oil A lock-up clutch that is operated based on an apply pressure and can connect the front cover and the turbine, a detection unit that detects an operating state of the vehicle, and a detection signal from the detection unit By the apply pressure Whether the lock-up clutch is disengaged Complete engagement As well as transition to the state ,in front Apply pressure For maintaining the engagement state of the lock-up clutch. A controller for controlling the intermediate pressure lower than the fastening pressure, When the lock-up clutch is shifted from the non-engaged state to the engagement-completed state, in the running period from the non-engaged state to the start of engagement where the lock-up clutch and the front cover are in sliding contact The apply pressure is less than the intermediate pressure large Set to precharge pressure In addition, the application pressure is set to be maintained at the intermediate pressure in a predetermined period that can be simulated when the engagement is completed after the start of the engagement after the start of the approach period, and the controller sets the length of the approach period. Is changed according to the temperature of the hydraulic oil, and the length of the predetermined period is set independently from the temperature change of the hydraulic oil. The present invention relates to a torque converter with a lock-up clutch.
[0025]
According to this torque converter with a lock-up clutch, the applied pressure of the hydraulic oil for operating the lock-up clutch is higher than the intermediate pressure during a predetermined period when the lock-up clutch starts the slip engagement state. Therefore, the clutch piston of the lock-up clutch moves at a high speed by being pushed by the high precharge pressure during the run-up period from the retracted position corresponding to the disengaged state to the advanced position reaching the engaged state. Thus, the run-up time is shortened, and the engine rotation is prevented from blowing up until the engagement of the lock-up clutch is completed.
[0027]
The present invention also includes a front cover connected to an output shaft of an engine mounted on a vehicle, a pump impeller attached to the front cover, a turbine that transmits power to the pump impeller via oil, and an operation A lock-up clutch that is actuated based on an oil application pressure and can connect the front cover and the turbine; a detection means that detects an operating state of the vehicle; and a detection signal from the detection means By the apply pressure Whether the lock-up clutch is disengaged Complete engagement As well as transition to the state ,in front Apply pressure For maintaining the engagement state of the lock-up clutch. A controller for controlling the intermediate pressure lower than the fastening pressure; , Loading state detection means for detecting the loading state of the vehicle And temperature detecting means for detecting the temperature of the hydraulic oil; Including Nedori The controller is When the lock-up clutch is shifted from the non-engaged state to the engagement-completed state, the apply is performed during the run-up period from the non-engaged state to the start of engagement where the lock-up clutch and the front cover come into sliding contact. The pressure is set to a precharge pressure larger than the intermediate pressure, and the apply pressure is maintained at the intermediate pressure for a predetermined period that can be simulated when the engagement is completed after the start of the running period. The controller is further configured to: The engagement due to a change in the loading state Complete In order to avoid fluctuation of the transition time to the state, the setting of the intermediate pressure is changed according to the loading state detected by the loading state detection means In addition, the precharge pressure is set according to the temperature of the hydraulic oil detected by the temperature detecting means in order to avoid delaying the transition to the engaged state due to a change in the viscosity of the hydraulic oil. Change The present invention relates to a torque converter with a lock-up clutch.
[0028]
According to the torque converter with the lockup clutch, the controller changes the setting of the intermediate pressure according to the vehicle loading state detected by the loading state detecting means, so that the lockup can be performed even if the vehicle loading state changes. The clutch does not change the transition time from the non-engaged state to the engaged state, and the lockup clutch operates stably regardless of the loaded state of the vehicle.
[0029]
The loading state detected by the loading state detection unit is a total vehicle weight, and the controller sets the intermediate pressure to a higher pressure as the total vehicle weight detected by the loading state detection unit is heavier. If the vehicle is in an empty load state, the lock-up clutch takes less time to complete the engagement, and the closer the vehicle is to a full load, the longer the lock-up clutch takes to complete the engagement. The controller sets the intermediate pressure to a higher pressure as the total vehicle weight detected by the loading state detection means is heavier, so that the time variation until the lock-up clutch is completely engaged can be suppressed regardless of the total vehicle weight. .
[0031]
Subsequent to the turbine, an input disk connected to the output shaft of the turbine, an output disk disposed opposite to the input disk, and a pressure contact state between the input disk and the output disk A toroidal continuously variable transmission having a power roller that continuously transmits the rotation of the input disk to the output disk in accordance with the amount of tilt around the tilting shaft is connected. When the running speed of the vehicle is below a certain value as in the case of starting, the torque converter transmits power through oil, and functions as a starting clutch in the toroidal continuously variable transmission. If the traveling speed of the vehicle is above a certain level, the torque converter is brought into a direct connection state with the lock-up clutch engaged, and a shift is performed by the toroidal continuously variable transmission.
[0032]
The hydraulic oil is traction oil that is used to supply between the input disk and the output disk that are placed in pressure contact in the toroidal-type continuously variable transmission. Traction oil has a greater temperature effect on viscosity than oil used in ordinary automatic transmissions. When traction oil is used as the hydraulic oil for the lock-up clutch, it is advantageous to function the temperature compensation for controlling the precharge time according to the present invention.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a torque converter with a lock-up clutch according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a graph showing operating characteristics of a torque converter with a lockup clutch according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing the contents of apply pressure control according to the oil temperature of the hydraulic oil performed in the torque converter with a lockup clutch according to the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing the contents of apply pressure control according to the loading state performed in the torque converter with a lockup clutch according to the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the relationship set between the oil temperature and the precharge time. FIG. 5 is a graph showing the relationship set between the vehicle weight and the target intermediate pressure. Note that the torque converter and the toroidal continuously variable transmission shown in FIG. 6 can be applied as they are to the structure of the torque converter with a lockup clutch and the toroidal continuously variable transmission connected in connection with the torque converter in this invention. Therefore, the description of the components shown in FIG. 6 is omitted by using the same reference numerals as those in FIG.
[0034]
When the execution of the flowchart shown in FIG. 2 is started, the driving state of the vehicle detected by the driving state detecting means, for example, the driving state such as the vehicle speed and the engine speed is input (step 1). It is determined whether or not a lock-up (abbreviated as L / U) start condition of the lock-up clutch 37 is satisfied, such as whether or not the vehicle travel speed is equal to or higher than a predetermined travel speed after starting ( Step 2). If the lockup start condition is not satisfied, the execution of the flowchart ends. If the lockup start condition is satisfied, the oil temperature θ of the hydraulic oil that operates the clutch piston of the lockup clutch 37 at that time is detected (step 3). A precharge time Tp [= f (θ)] in which the apply pressure is initially increased is determined by a map (or function f) determined in advance based on the detected oil temperature θ (step 4).
[0035]
A precharge pressure signal with the apply pressure as the precharge pressure Pp is output over the precharge time Tp determined in step 4 (step 5). It is determined whether or not the precharge time Tp has elapsed since the output of the precharge pressure signal was started (step 6). If the precharge time Tp has not elapsed, this determination is repeated until the precharge time Tp elapses. However, the apply pressure of the lockup clutch 37 is changed from the precharge pressure Pp in response to the precharge time Tp elapses. Is also set to the reduced intermediate pressure Pi, and the set intermediate pressure signal is output (step 7). The lockup clutch 37 starts engagement based on the intermediate pressure Pi, and it is determined whether or not the engagement time Ti has elapsed (step 8). The engagement time Ti is a period during which the lockup clutch 37 is in the slip engagement state. When the engagement time Ti has elapsed, a fastening pressure signal based on the final fastening pressure Pc is output (step 9). When the precharge time Tp is not changed according to the hydraulic oil temperature θ, the process proceeds directly from step 2 to step 5, and the precharge time Tp is set to a predetermined period.
[0036]
As shown in the graph of FIG. 1, when the controller determines that it is necessary to lock up, the time t ₀ At, the apply pressure of the lockup clutch 37 is set to a precharge pressure Pp higher than the intermediate pressure Pi. The hydraulic oil pressure is obtained by releasing the release pressure in the release chamber 39 by a lock-up control valve (not shown) and simultaneously increasing the apply pressure in the apply chamber 38. The hydraulic oil pressure of the lock-up clutch 37 is at least during the stroke of the run-up period from the non-engaged state to the start of engagement until the clutch piston of the lock-up clutch 37 slides the clutch facing on the front cover 34. (Time t ₁ Is maintained at the precharge pressure Pp. Therefore, as shown in the piston stroke graph of FIG. 1, the clutch piston moves at a high speed in response to the precharge pressure Pp, and the run-up period from the non-engagement state of the clutch to the start of the slip engagement state is increased. It is shortened.
[0037]
After the clutch facing of the lockup clutch 37 starts to contact the front cover 34, the apply pressure is reduced from the precharge pressure Pp to the intermediate pressure Pi until the engagement is completed, and the clutch is smoothly engaged. Since the pressing force of the clutch piston is reduced, the facing action of the facing cover and the front cover 34 is gently brought into contact to start slip engagement, whereby the synchronizing action of the lockup clutch 37 is started. Time t when the synchronization is advanced and the engagement period Ti in the slip engagement state ends and the relative rotation between the facing and the front cover 34 ceases. ₂ In this case, by raising the apply pressure to the engagement pressure Pc higher than the intermediate pressure Pi, a reliable clutch engagement of the lockup clutch 37 is obtained, and the clutch engagement operation is completed.
[0038]
The precharge time Tp is equal to the end time t as shown in the graph of FIG. ₁ T _a Or t _b By changing as shown in Fig. 5, it is determined according to the height of the oil temperature θ. When the viscosity of the hydraulic oil is greatly affected by the temperature as in the case where the hydraulic oil of the torque converter 13 is also used as the traction oil used in the toroidal-type continuously variable transmission, the lower the oil temperature θ of the hydraulic oil, the higher the operation. Since the viscosity of the oil increases and the clutch operation of the lockup clutch 37 becomes slow, the precharge time Tp is set to be long. The oil temperature θ of the traction oil is generally detected by an oil temperature sensor arranged in the oil pan or in the cooling circuit. The precharge time Tp is determined by precharge time determining means stored in advance in the controller. Therefore, the running time of the clutch piston of the lock-up clutch 37 is shortened in a wide temperature range of the hydraulic oil, and the shock at the time of lock-up engagement is prevented from deteriorating.
[0039]
Next, apply pressure control with load compensation performed in the torque converter with a lock-up clutch according to the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The Apply pressure control shown in FIG. 3 is substantially the same as the Apply pressure control shown in FIG. 2 except that the control contents in Steps 13 and 14 are different, so the number of each step shown in FIG. By changing to a base and making it correspond, the overlapping description is omitted. When the lockup start condition is satisfied in step 12, the vehicle weight W (total vehicle weight) reflecting the vehicle load is detected by the load state detection means for detecting the load state of the vehicle (step 13). The vehicle weight can be detected directly from a low-priced sensor such as a rear axle sensor (located on the body frame) used to distribute the hydraulic pressure of the front and rear wheels of the brake, as well as to the loading platform. This can also be done by using a dedicated load meter that can be detected, or by inferring the vehicle weight indirectly by comparing the acceleration expected from the reference vehicle weight at the time of starting and the acceleration detected from the vehicle speed sensor or the like. The controller determines a target intermediate pressure Pit according to the vehicle weight W detected by the loading state detection means by means of intermediate pressure determination means stored in advance as a function g (or map) (step 14).
[0040]
After the clutch piston is stroked at a high speed by the precharge control in step 15 and step 16, the controller recovers the pressure in the release chamber 39 by the lockup clutch control valve and simultaneously reduces the pressure in the apply chamber 38. The apply pressure is controlled to be reduced to an intermediate pressure Pi corresponding to a target intermediate pressure Pit lower than the precharge pressure Pp and the fastening pressure Pc. A graph defining the relationship between the vehicle weight W and the target intermediate pressure Pit is shown in FIG. As shown in FIG. 5, generally, the target intermediate pressure Pit is set to be higher as the vehicle weight W increases. Since the pressing force of the clutch piston is controlled according to the vehicle weight W, the lockup clutch 37 starts to engage smoothly, and the facing and the rotation of the front cover 34 are synchronized, but the engagement is completed more than necessary. The time required for the process will not increase. When the synchronization of the clutch advances and the facing and the front cover 34 are no longer rotated relative to each other, the apply pressure is increased to a predetermined engagement pressure Pc to complete the control. As shown in FIG. 1, the operating characteristics of the lockup clutch 37 are set by changing the intermediate pressure Pi as indicated by Pia and Pib according to the vehicle weight w. By changing the intermediate pressure Pi according to the vehicle weight w, the time until the lock-up clutch 37 shifts to the engaged state does not vary due to a change in the loading state of the vehicle.
[0041]
【The invention's effect】
Since the torque converter with the lockup clutch according to the present invention is configured as described above, when the lockup clutch engagement condition is satisfied, the lockup clutch apply pressure is controlled to a precharge pressure higher than the intermediate pressure. The clutch piston is stroked at high speed until the engagement is started, and the run-up period is shortened. Thereafter, the apply pressure is reduced to an intermediate pressure, so that deterioration of the fastening shock is also prevented. Even when the lockup clutch is fastened at the low speed of the continuously variable transmission disposed after the torque converter, there is no delay in clutch engagement, smooth clutch engagement, low cost and good feeling. A torque converter with a lock-up clutch is obtained. In addition, by setting the precharge time during which the precharge pressure is supplied to the lockup clutch according to the oil temperature of the hydraulic oil, the run time of the clutch piston during the lockup clutch engagement process is shortened in a wide oil temperature range. And the shock at the time of engagement of the lockup clutch can be reduced. Furthermore, by setting the intermediate pressure in the lock-up clutch engagement process according to the loading state such as the vehicle weight, the engagement shock and the engagement time can be properly maintained regardless of the vehicle weight, which is durable. A torque converter can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing operating characteristics of a torque converter with a lock-up clutch according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of apply pressure control according to the oil temperature of the hydraulic oil performed in the torque converter with a lockup clutch according to the present invention;
FIG. 3 is a flowchart showing the contents of apply pressure control according to the loading state performed in the torque converter with a lockup clutch according to the present invention;
FIG. 4 is a graph showing a relationship set between oil temperature and precharge time.
FIG. 5 is a graph showing a relationship set between a vehicle weight and a target intermediate pressure.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a torque converter in which a toroidal-type continuously variable transmission is subsequently arranged.
FIG. 7 is a graph showing operating characteristics of a conventional torque converter with a lock-up clutch.
[Explanation of symbols]
1, 2 Toroidal transmission
3 Spindle
4,7 input disk
5,8 output disk
6,9 Power roller
11 Tilt axis
13 Torque converter
34 Front cover
35 Pump impeller
36 turbine
37 Lock-up clutch
Pc fastening pressure
Pi intermediate pressure
Tp precharge time (original predetermined period)
Pp Precharge pressure
θ Hydraulic oil temperature
W Vehicle weight (total weight when loaded)

Claims

Based on a front cover connected to an output shaft of an engine mounted on a vehicle, a pump impeller attached to the front cover, a turbine that transmits power to and from the pump impeller via oil, and an applied pressure of hydraulic oil A lock-up clutch that is actuated to connect the front cover and the turbine, a detection means that detects an operating state of the vehicle, and a lock-up clutch that is not driven by the apply pressure based on a detection signal from the detection means. with shifting to the engagement state or et engagement completion state, the previous SL apply pressure comprises a controller for controlling the lower intermediate pressure than the fastening pressure to maintain the engagement completion state of the lock-up clutch,
When the controller shifts the lock-up clutch from the non-engaged state to the engaged state , the controller runs from the non-engaged state to the start of engagement where the lock-up clutch and the front cover start sliding contact. In the period, the apply pressure is set to a precharge pressure larger than the intermediate pressure, and the apply pressure is set to the intermediate pressure in a predetermined period that can be simulated when the engagement is completed after the start of the engagement period. Set to keep
The controller changes the length of the run-up period according to the temperature of the hydraulic oil, and further sets the length of the predetermined period independently from the temperature change of the hydraulic oil. converter.

Based on a front cover connected to an output shaft of an engine mounted on a vehicle, a pump impeller attached to the front cover, a turbine that transmits power to and from the pump impeller via oil, and an applied pressure of hydraulic oil A lock-up clutch that is actuated to connect the front cover and the turbine, a detection means that detects an operating state of the vehicle, and a lock-up clutch that is not driven by the apply pressure based on a detection signal from the detection means. with shifting to the engagement state or et engagement completion state, the previous SL apply pressure comprises a controller for controlling the lower intermediate pressure than the fastening pressure to maintain the engagement completion state of the lock-up clutch,
It said detecting means is Nde including a temperature detecting means for detecting a temperature of the hydraulic fluid and the load condition detecting means for detecting the loading state of the vehicle,
When the controller shifts the lock-up clutch from the non-engaged state to the engaged state , the controller runs from the non-engaged state to the start of engagement where the lock-up clutch and the front cover start sliding contact. In the period, the apply pressure is set to a precharge pressure larger than the intermediate pressure, and the apply pressure is set to the intermediate pressure in a predetermined period that can be simulated when the engagement is completed after the start of the engagement period. Set to keep
The controller further prevents the intermediate pressure from being changed according to the loading state detected by the loading state detection means in order to avoid a change in the transition time to the engagement completion state due to the change in the loading state. In order to avoid delaying the transition to the engaged state due to a change in the viscosity of the hydraulic oil, the pre- setting is performed according to the temperature of the hydraulic oil detected by the temperature detection means. Torque converter with lock-up clutch consisting of changing the charge pressure setting .

The loading state detected by the loading state detection unit is a total vehicle weight, and the controller sets the intermediate pressure to a higher pressure as the total vehicle weight detected by the loading state detection unit is heavier. Item 3. A torque converter with a lockup clutch according to Item 2 .

Subsequent to the turbine, an input disk connected to the output shaft of the turbine, an output disk disposed opposite to the input disk, and a pressure contact state between the input disk and the output disk And a toroidal continuously variable transmission having a power roller for continuously transmitting the rotation of the input disk to the output disk in accordance with the amount of tilting about the tilting shaft. The torque converter with a lockup clutch as described in any one of 1-3 .

The lockup according to claim 4 , wherein the hydraulic oil is traction oil used to supply between the input disk and the output disk placed in pressure contact in the toroidal continuously variable transmission. Torque converter with clutch.