JP4626985B2 - 摩擦係合要素の締結圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素の締結圧を制御する締結圧制御装置に関する。

特許文献１には、車両用自動変速機のトルクコンバータのロックアップクラッチを締結させるときに、基本値と、ロックアップクラッチの入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差に基づくフィードバック分とから締結圧指令値を決定する制御装置が開示されている。
特開２００４−０４４７１７号公報

ところで、ロックアップクラッチの締結圧指令値を漸増させている途中で、アクセルが踏み込まれてロックアップクラッチの入出回転速度差が大きくなった場合に、エンジントルクや入出力回転速度差の変化に対応して最適な特性で締結を進行させ締結ショックの発生を回避すべく、締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直す構成とした場合、以下の問題が発生することが判明した。

即ち、締結処理を途中でやり直すと、予め決められた締結制御時間内でロックアップクラッチを締結状態に移行させることができなくなり、前記締結制御時間が経過した時点で締結圧指令値がステップ的に最終目標値（完全締結維持状態での値）にまで増大されてしまうことで、締結ショックが発生してしまうという問題が発生した。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成するロックアップクラッチ等の摩擦係合要素を締結させる処理の途中で、アクセルが踏み込まれ、締結処理をやり直す場合に、締結ショックの発生を低減できる締結圧制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明では、締結圧指令値を漸増制御して摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、前記摩擦係合要素の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差が閾値以上になったときに、締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直すと共に、前記締結処理を終了させる締結制御時間を前記エンジンの負荷又は前記入力側回転速度に応じて延長する構成とした。
かかる構成によると、ロックアップクラッチ等の摩擦係合要素の締結圧指令値を漸増させる締結処理中に、回転速度差が閾値以上になると、締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直すと共に、締結処理の終了タイミングを締結処理開始からの時間として規定する締結制御時間を前記エンジンの負荷又は前記入力側回転速度に応じて通常値よりも長く変更する。

従って、回転速度差が大きくなったことに基づいて締結処理をやり直しても、締結制御時間内で締結を完了させることができるようになり、締結制御時間が経過した時点で締結圧指令値が大きくステップ的に増大され、大きな締結ショックが発生することを防止できる。
請求項２記載の発明では、締結圧指令値を漸増制御して摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、前記摩擦係合要素の入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったときに、締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直すと共に、前記締結処理を終了させる締結制御時間を前記エンジンの負荷又は前記入力側回転速度に応じて延長する構成とした。

かかる構成によると、ロックアップクラッチ等の摩擦係合要素の締結圧指令値を漸増させる締結処理中に、前記摩擦係合要素の入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になると、締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直すと共に、締結処理の終了タイミングを締結処理開始からの時間として規定する締結制御時間を前記エンジンの負荷又は前記入力側回転速度に応じて通常値よりも長く変更する。
従って、回転速度差を大きくする入力側回転速度の増大変化が発生したことに基づいて締結処理をやり直しても、締結制御時間内で締結を完了させることができるようになり、締結制御時間が経過した時点で締結圧指令値が大きくステップ的に増大され、大きな締結ショックが発生することを防止できる。

請求項３記載の発明では、締結圧指令値を漸増制御して摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、摩擦係合要素の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差が閾値以上になったときに、締結処理をやり直すと共に、締結処理を終了させる締結制御時間を延長する構成とし、かつ、摩擦係合要素の締結処理の開始から、回転速度差が閾値以上になったと判断された時点までの時間に応じて、締結制御時間を延長する時間を決定する構成とした。
かかる構成によると、締結開始から、回転速度差が閾値以上になったと判断された時点までの時間、換言すれば、締結制御時間の残りに応じて、締結制御時間を延長する時間が決定される。

従って、締結処理をやり直すタイミングが異なっても、やり直した締結処理を、延長した締結制御時間内で完了させることができる。
請求項４記載の発明では、締結圧指令値を漸増制御して摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、摩擦係合要素の入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったときに、前記締結処理をやり直すと共に、締結処理を終了させる締結制御時間を延長する構成とし、かつ、摩擦係合要素の締結処理の開始から、入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったと判断された時点までの時間に応じて、締結制御時間を延長する時間を決定する構成とした。
かかる構成によると、締結開始から、入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったと判断された時点までの時間、換言すれば、締結制御時間の残りに応じて、締結制御時間を延長する時間が決定される。

従って、締結処理をやり直すタイミングが異なっても、やり直した締結処理を、延長した締結制御時間内で完了させることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態における車両用自動変速機のシステム構成図である。
この図１において、エンジン１には、トルクコンバータ２を介して変速機３が転結される。尚、前記変速機３は、歯車式の有段変速機の他、ベルト式やトロイダル式の無段変速機（ＣＶＴ）であっても良い。

前記トルクコンバータ２には、入力軸と出力軸とを機械的に直結する油圧式のロックアップクラッチ２１が備えられている。上記ロックアップクラッチ２１が、本実施形態においてエンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素に相当する。
ロックアップ油圧制御バルブ２２は、ロックアップクラッチ２１の解放側に供給される油圧と締結側に供給される油圧とを制御する。

前記ロックアップ油圧制御バルブ２２は、変速機制御ユニット３１によってその動作が制御される。
前記変速機制御ユニット３１は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号を入力し、これらの検出信号に基づいて前記ロックアップ油圧制御バルブ２２を制御すると共に、変速機３を構成する各種摩擦係合要素に対する油圧の供給を制御する変速バルブを制御する。

前記各種センサとしては、エンジン１の吸気管１１に介装されるスロットルバルブ１２の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１３、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ３２、トルクコンバータ２のタービン回転速度Ｎｔを検出するタービン回転速度センサ３３、車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ３４、オートマチック・トランスミッション・フルード（ＡＴＦ）の温度Ｔatfを検出する油温センサ３５、トルクコンバータ２のインペラ回転速度Ｎｉを検出するインペラ回転速度センサ３６などが設けられる。

尚、前記スロットルセンサ１３には、スロットル開度が所定値以下（略全閉）であるときにＯＮとなるアイドルスイッチ１３ａが併設されている。
前記変速機制御ユニット３１は、スロットル開度ＴＶＯ（アクセル開度）と車速ＶＳＰとに対応して予め設定されるシフトスケジュールに従って前記変速バルブを制御する一方、スロットル開度ＴＶＯ（アクセル開度）及び車速ＶＳＰに基づき特定されるロックアップ領域において前記ロックアップ油圧制御バルブ２２を制御して、ロックアップクラッチ２１を締結させる。

図２のフローチャートは、前記変速機制御ユニット３１によるロックアップクラッチ２１の締結処理を示す。
図２のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、ロックアップ要求があるか否かを判別する。具体的には、スロットル開度ＴＶＯ（アクセル開度）及び車速ＶＳＰに基づき特定されるロックアップ領域に該当するか否かを判別する。

ロックアップ要求が発生すると、ステップＳ２へ進み、ロックアップクラッチ２１の締結処理を実行する。
前記締結処理において、締結処理の開始直後は、フィードホワード制御によって締結圧指令値を初期値から漸増させ、前記ロックアップクラッチ２１の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差の規定以上の低下を判断すると、前記回転速度差を０にまで徐々に収束させるべく前記回転速度差の目標を設定して、該目標と実際値との偏差に応じた締結圧指令値のフィードバック制御を開始する。

そして、上記処理によって漸増する締結圧指令値に基づいて前記ロックアップ油圧制御バルブ２２を駆動制御する。
但し、前記締結圧指令値を漸増させる方法を、上記の方法に限定するものではなく、また、前記初期値は運転条件（例えば入力トルク）に応じて可変に設定することができる。
また、締結処理の開始時点から締結制御時間が経過した時点で、前記締結圧指令値は完全締結維持状態での目標値にまで強制的にステップ変化させられる構成となっている。

前記回転速度差は、前記インペラ回転速度センサ３６で検出されるインペラ回転速度Ｎｉと前記タービン回転速度センサ３３で検出されるタービン回転速度Ｎｔとの差として算出される。インペラ回転速度センサ３６を備えない場合には、エンジン回転速度を入力側回転速度とすることができる。
ステップＳ３では、前記締結処理の最中に、前記ロックアップクラッチ２１の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差が、閾値ＳＬ１以上になったか否かを判別する。

尚、ステップＳ３では、前記回転速度差が閾値以上であるか否かを判別させる代わりに、前記ロックアップクラッチ２１の入力側回転速度、即ち、インペラ回転速度Ｎｉの増大変化速度（単位時間当たりの変化量）が閾値ＳＬ２以上になったか否かを判別させることができる。
これは、締結処理中にアクセルが踏み込まれることで、エンジン出力が増大してエンジン回転速度が増大し、これによって前記回転差が拡大するから、入力側回転速度の急増から、回転速度差の増大変化が推定されるためである。

また、前記閾値ＳＬ１，ＳＬ２は、固定値であっても良いし、運転条件に応じて可変に設定しても良い。
ステップＳ３で回転速度差（又は入力側回転速度の増大変化速度）が閾値未満であると判別された場合には、ステップＳ４，５を迂回してステップＳ６へ進み、それまでの締結処理をそのまま継続させる。

一方、ステップＳ３で回転速度差（入力側回転速度の増大変化速度）が閾値以上であると判別されると、ステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、締結処理中に後述するステップＳ５の処理を実行した回数が規定回数（例えば１〜２回）以上になっているか否かを判別する。
そして、ステップＳ５の処理を実行した回数が規定回数以上に達していない場合にステップＳ５へ進み、規定回数以上になっている場合には、ステップＳ５を迂回してステップＳ６へ進む。

ステップＳ５では、エンジントルクや入出力回転速度差の変化に対応して最適な特性で締結を進行させ、締結ショックや回転速度差のハンチングの発生を回避すべく、前記締結圧指令値を初期値に戻して再度漸増させる締結処理のやり直しを実行すると共に、締結制御時間を基準値から延長する（図３参照）。
締結処理をやり直すと、締結処理が基準の締結制御時間内で完了しなくなり、締結制御時間が経過した時点で締結圧指令値を最終目標値にまでステップ変化させる必要が生じ、これによって締結ショックが発生してしまう。

このため、前記ステップＳ５では、締結処理をやり直すと共に、締結制御時間を延長することで、延長した締結制御時間内でロックアップクラッチ２１を締結させることができるようにする。
前記締結制御時間の延長時間は、固定値として与える構成とすることができるが、下記パラメータのうちの少なくとも１つに基づき可変に設定することが好ましい。
（１）ロックアップクラッチ２１の入力側と出力側との回転速度差
（２）ロックアップクラッチ２１の入力側回転速度の増大変化速度
（３）ロックアップクラッチ２１の締結処理開始からの時間
（４）エンジン負荷の変化速度
ここで、各パラメータと延長時間との相関を以下に説明する。

アクセルの踏み込みにより回転速度差が大きくなるほど、前記回転速度差を収束させるのにより長い時間を要するため、回転速度差が大きいほど延長時間を長く設定する。
また、入力側回転速度の増大変化速度が速いほど大きな回転速度差が生じることになるので、増大変化速度が速いほど延長時間を長く設定する。
更に、締結開始からの経過時間が長いほど残りの締結制御時間が短くなっていることになり、回転速度差を収束させるための時間がより不足することになるから、締結開始からの時間が長いほど延長時間を長く設定する。

また、エンジン負荷の増大変化速度が速いほど大きな回転速度差が生じることになるので、増大変化速度が速いほど延長時間を長く設定する。前記エンジン負荷は、スロットル開度で代表させることができる。
尚、上記（１）〜（４）の各条件のうちの複数条件から１つの延長時間を決定させることができ、更に、上記（１）〜（４）の各条件から決定される複数の延長時間のうちの最大値，平均値などを最終的な延長時間とすることができる。

また、基準の締結制御時間に対する延長時間には、一定の制限を設けることが好ましい。
ステップＳ６では、締結制御時間が経過したか否かを判別し、締結制御時間が経過していない場合には、ステップＳ２に戻る。
一方、ステップＳ６で締結制御時間が経過したと判断されると、ステップＳ７へ進み、締結圧指令値を最終目標値に強制的に変化させることで、ロックアップクラッチ２１の締結処理を終了させる。

上記のように、締結処理のやり直し時に締結制御時間を延長すれば、延長された締結制御時間で締結を完了させることができ、締結制御時間の経過時点で締結圧指令値がステップ的に最終目標値にまで変化させられることによる締結ショックの発生を回避できる。
また、延長された締結制御時間で締結を完了させることができなくても、締結制御時間を延長した分だけ締結制御時間が経過した時点での回転速度差をより小さくできるので、締結ショックを大きく低減することができる。

更に、前記締結処理のやり直し、及び、これに伴う締結制御時間の延長処理は、ステップＳ４でその実行回数が制限されるので、締結処理中にアクセル操作が繰り返されることがあっても、ロックアップクラッチ２１の締結が不当に遅れることを回避できる。
尚、上記実施形態では、エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素としてロックアップクラッチ２１を例としたが、この他、変速機３を構成するクラッチ等の締結制御にも同様の処理を適用することが可能である。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜４のいずれか１つに記載の摩擦係合要素の締結圧制御装置において、前記摩擦係合要素がトルクコンバータに設けられるロックアップクラッチであることを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。

かかる構成によると、ロックアップクラッチの締結処理中において、アクセルが踏み込まれて締結処理をやり直しても、回転速度差を収束させる時間を確保でき、締結ショックの発生を防止できる。
（ロ）請求項１〜４のいずれか１つに記載の摩擦係合要素の締結圧制御装置において、
前記締結処理のやり直し及び前記締結制御時間の延長処理を、所定回数以下に制限することを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。

かかる構成によると、締結処理のやり直し及び締結制御時間の延長が過剰に行われることを回避でき、締結完了が大幅に遅れることを防止できる。
（ハ）請求項１〜４のいずれか１つに記載の摩擦係合要素の締結圧制御装置において、
前記締結処理が、前記摩擦係合要素の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差に基づき前記締結圧指令値をフィードバック制御することを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。

かかる構成によると、回転速度差の変化を精度良く制御でき、締結処理の精度を向上させることができる。

実施の形態における自動変速機のシステム構成図。 実施の形態におけるロックアップクラッチの締結制御を示すフローチャート。 実施の形態におけるロックアップクラッチの締結圧指令値及び締結制御時間の変化特性を示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン，２…トルクコンバータ，３…変速機，１２…スロットルバルブ，１３…スロットルセンサ，１３ａ…アイドルスイッチ，２１…ロックアップクラッチ，２２…ロックアップ油圧制御バルブ，３１…変速機制御ユニット，３２…エンジン回転速度センサ，３３…タービン回転速度センサ，３４…車速センサ，３５…油温センサ，３６…インペラ回転速度センサ

Claims (4)

1. エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素の締結圧を制御する締結圧制御装置であって、
   締結圧指令値を漸増制御して前記摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、前記摩擦係合要素の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差が閾値以上になったときに、前記締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直すと共に、前記締結処理を終了させる締結制御時間を前記エンジンの負荷又は前記入力側回転速度に応じて延長することを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。
2. エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素の締結圧を制御する締結圧制御装置であって、
   締結圧指令値を漸増制御して前記摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、前記摩擦係合要素の入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったときに、前記締結圧指令値を初期値に戻して締結処理をやり直すと共に、前記締結処理を終了させる締結制御時間を前記エンジンの負荷又は前記入力側回転速度に応じて延長することを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。
3. エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素の締結圧を制御する締結圧制御装置であって、
   締結圧指令値を漸増制御して前記摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、前記摩擦係合要素の入力側回転速度と出力側回転速度との回転速度差が閾値以上になったときに、前記締結処理をやり直すと共に、前記締結処理を終了させる締結制御時間を延長する構成とし、かつ、前記摩擦係合要素の締結処理の開始から、前記回転速度差が閾値以上になったと判断された時点までの時間に応じて、前記締結制御時間を延長する時間を決定することを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。
4. エンジン出力を伝達する動力伝達系を構成する摩擦係合要素の締結圧を制御する締結圧制御装置であって、
   締結圧指令値を漸増制御して前記摩擦係合要素を締結させる締結処理の途中で、前記摩擦係合要素の入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったときに、前記締結処理をやり直すと共に、前記締結処理を終了させる締結制御時間を延長する構成とし、かつ、前記摩擦係合要素の締結処理の開始から、前記入力側回転速度の増大変化速度が閾値以上になったと判断された時点までの時間に応じて、前記締結制御時間を延長する時間を決定することを特徴とする摩擦係合要素の締結圧制御装置。

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