JP4945601B2 - 自動変速機のロックアップ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動変速機におけるロックアップクラッチの差圧の制御に関する。

エンジンと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータは、入力側と出力側とを直結可能なロックアップクラッチを備えている。ロックアップクラッチは、車速とスロットル開度とに基づいて規定される車両の運転状態が所定の領域となったとき締結状態となるように制御され、これによりエンジンから自動変速機への駆動力の伝達効率を向上させて燃費を向上させることができる。

特許文献１には、ロックアップクラッチの締結条件が満たされたとき、ロックアップクラッチの差圧を締結初期圧まで一時的に増大させ、その後所定の時間変化割合で漸増させるように制御することが記載されている。

特開平１１−３７２７９号公報

しかし、上記従来の技術ではロックアップクラッチが解放状態にあるとき差圧を最低圧に保持しているので、ロックアップクラッチを再度締結状態へと移行させるとき、差圧が最低圧の状態から増大することになり締結までに要する時間が長くなる。したがって、その分締結までに要する時間が長くなるので締結が遅れ、燃費の向上効果が抑制されるという問題があった。

本発明は、ロックアップクラッチの締結までに要する時間を短縮して燃費を向上させることを目的とする。

本発明は、エンジンと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータの入出力要素間を直結可能なロックアップクラッチと、ロックアップクラッチの差圧を制御することでロックアップクラッチを解放状態又は締結状態に切り替えるロックアップ制御手段とを備える自動変速機のロックアップ制御装置において、ロックアップ制御手段は、ロックアップクラッチが締結を開始する時点における差圧である初期圧を推定する初期圧推定手段と、差圧を初期圧以下であって差圧の最低圧より高い差圧である保持圧に保持することで、ロックアップクラッチを解放状態とする差圧保持手段とを備えることを特徴とする。

また本発明は、エンジンと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータの入出力要素間を直結可能なロックアップクラッチを備える自動変速機のロックアップ制御方法において、ロックアップクラッチの差圧を制御することでロックアップクラッチを解放状態又は締結状態に切り替えるステップを有し、切り換えるステップは、ロックアップクラッチが締結を開始する時点における差圧である初期圧を推定するステップと、差圧を初期圧以下であって、差圧の最低圧より高い差圧である保持圧に保持することで、ロックアップクラッチを解放状態とするステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ロックアップクラッチの解放が判定されたとき、差圧を最低圧より高い保持圧に保持するので、その後にロックアップクラッチの締結が判定された場合により速く油圧を増大させることができ、その分ロックアップクラッチの締結までに要する時間を短縮することができる。よって、車両がロックアップ状態で走行する運転領域が拡大するので燃費を向上させることができる。

本実施形態における自動変速機のロックアップ制御装置の構成を示す概略構成図である。 本実施形態における自動変速機のロックアップ制御装置の制御を示すフローチャートである。 車速及びアクセルペダル操作量とロックアップ領域との関係を示すテーブルである。 初期圧の設定制御を示すフローチャートである。 本実施形態における自動変速機のロックアップ制御装置の作用を示すタイムチャートである。 本実施形態における自動変速機のロックアップ制御装置の作用を示すタイムチャートである。

以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１は本実施形態における自動変速機のロックアップ制御装置を示す概略構成図である。トルクコンバータ１は、エンジン２と自動変速機３との間に介装され、エンジン２の駆動力を流体を介して自動変速機３に伝達する。トルクコンバータ１には、エンジン２の出力軸４に連結されるポンプインペラ５と、自動変速機３の入力軸６に連結されるタービンランナ７とが対向するように配置される。エンジン２の回転に伴ってポンプインペラ５が回転すると、トルクコンバータ１の内部に充填された流体（ＡＴＦ）が流動し、これによってタービンランナ７が回転する。

また、変速機の入力軸６に連結され、タービンランナ７とともに回転するロックアップクラッチ８が、エンジン２の出力軸４に連結されポンプインペラ５と一体のフロントカバー９の内側に設けられる。ロックアップクラッチ８をポンプインペラ５に締結するとトルクコンバータ１の入力要素と出力要素とが直結されて相対回転がなくなり、完全ロックアップ状態となる。また、入力要素と出力要素とを半締結状態にすると、入力要素と出力要素との間にスリップを生じるスリップロックアップ状態となる。ロックアップクラッチ８を完全に解放するとアンロックアップ状態となる。

ロックアップクラッチ８の両側には油圧回路２０からそれぞれトルクコンバータアプライ圧ＰＡ及びトルクコンバータレリーズ圧ＰＲが供給され、ロックアップクラッチ８は、トルクコンバータアプライ圧ＰＡとトルクコンバータレリーズ圧ＰＲとの差圧に応じて軸方向に動作する。ロックアップクラッチ８は、差圧が最も小さい最低圧のとき完全解放されてアンロックアップ状態となり、差圧が最も大きい最大圧のとき締結されて完全ロックアップ状態となる。

コントローラ１０は、アクセルペダル操作量センサ１１、ブレーキセンサ１２、車速センサ１３、インヒビタスイッチ１４から、それぞれアクセルペダル操作量、ブレーキのオンオフ状態、車速、セレクタレバーのセレクト位置信号を受信し、これらの情報に基づいてロックアップクラッチ８の差圧指令値を演算し、この差圧指令値をロックアップクラッチ８への供給油圧を制御する油圧回路２０へと指示する。

以下、コントローラで行う制御について説明する。図２は本実施形態における自動変速機のロックアップクラッチ制御を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、車速及びアクセルペダル操作量を読み込む。

ステップＳ１２では、ロックアップ領域であるか否かを判定する。ロックアップ領域であると判定されるとステップＳ１４へ進み、ロックアップ領域でないと判定されるとステップＳ１３へ進んで、ロックアップクラッチ８を解放状態へと移行させる。なお、ロックアップクラッチ８の解放制御の詳細については、従来から行われているものであるのでここでは説明を省略する。

ロックアップ領域であるか否かは、図３に示すマップに従って判断される。すなわち、図３では車速及びアクセルペダル操作量に基づいて規定される運転状態がロックアップ領域内にある場合、ロックアップ領域であると判定される。

ステップＳ１４では、差圧を初期圧まで増大させる。初期圧はロックアップクラッチ８が締結を開始する時点における差圧であり、本フローとは別に予め設定しておく。なお、初期圧の設定方法については後述する。

ステップＳ１５では、差圧を漸増させる。差圧の増加幅（勾配）は、ロックアップクラッチ８の急激な締結に伴うショックが生じない程度の値に設定され、またスロットル開度（アクセルペダル操作量）が大きいほど大きく設定される。

ステップＳ１６では、差圧が所定圧以上であるか否かを判定する。差圧が所定圧以上であると判定されるとステップＳ１８へ進み、差圧が所定圧より低いと判定されるとステップＳ１７へ進む。所定圧はロックアップクラッチ８が完全に締結されていると判断できる程度の値であり、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ１７では、差回転が所定回転以下であるか否かを判定する。差回転が所定回転以下であると判定されるとステップＳ１８へ進み、差回転が所定回転より高いと判定されるとステップＳ１９へと戻る。差回転はポンプインペラ５とタービンランナ７との相対回転速度であり、所定回転はロックアップクラッチ８が完全に締結されていると判断できる程度の値であり、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ１８では、差圧をステップ的に最大圧まで増大させて処理を終了する。最大圧は設定可能な差圧の最大値であり、これによりロックアップクラッチ８は完全締結状態となる。

ステップＳ１９では、車両が急減速しているか否かを判定する。急減速していると判定されるとステップＳ２０へ進み、差圧をステップ的に最低圧まで低減させて処理を終了する。急減速の判定については、例えば車両の加速度（減速度）を検知しておき、加速度が所定値以下（減速度が所定値以上）となったとき、急減速していると判定される。また、最低圧は設定可能な差圧の最低値であり、これによりロックアップクラッチ８はアンロックアップ状態となる。

一方、急減速でないと判定されるとステップＳ２１へ進み、アクセルオフであるか否かを判定する。アクセルオフであると判定されるとステップＳ２２へ進み、アクセルオフでないと判定されるとステップＳ１５へ戻って差圧をさらに漸増させる。アクセルオフは、運転者がアクセルペダルを戻すような状況で判定され、例えばアクセルペダル操作量がゼロ又は所定の低い値となったときに判定される。

ステップＳ２２では、差圧が判定圧以下であるか否かを判定する。差圧が判定圧以下であると判定されるとステップＳ２３へ進み、差圧が判定圧より高いと判定されるとステップＳ２６へ進む。判定圧は、ステップＳ１５において差圧の漸増を開始してからロックアップクラッチ８の締結がある程度進行していると判断できる程度の値であり、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ２３では、差圧を漸減させる。差圧の低減幅は、ロックアップクラッチ８の急激な解放に伴うショックが生じない程度の値に設定され、予め実験などによって求めておく。

ステップＳ２４では、差圧が保持圧以下であるか否かを判定する。差圧が保持圧以下であると判定されると処理を終了し、差圧が保持圧より高いと判定されるとステップＳ２５へ進む。保持圧はロックアップクラッチ８をアンロックアップ状態に保持する差圧であり、初期圧より所定量だけ低く、かつ最低圧より高い圧に設定される。

ステップＳ２５では、車両が停止したか否かを判定する。車両が停止したと判定されるとステップＳ２０へ進んで差圧を最低圧まで低減させ、車両が停止していないと判定されるとステップＳ２３へ戻って差圧をさらに漸減させる。車両が停止したか否かは例えば車速がゼロ又は極低速になったことによって判定される。

一方、ステップＳ２２において差圧が判定圧より大きいと判定されるとステップＳ２６へ進んでコーストロックアップ制御を行う。コーストロックアップ制御は、コースト走行中にロックアップクラッチ８をスリップロックアップ状態とする制御である。なお、コーストロックアップ制御は従来から行われている制御であるので詳細な説明は省略する。

以上の制御では、ロックアップ領域であると判定されるとステップＳ１４において差圧を初期圧まで増大させ、その後、ステップＳ１５〜Ｓ１７を繰り返すことで差圧を漸増させていく（以下、この制御を「スムーズオン制御」という）。ロックアップクラッチ８の締結時には駆動力段差によってショックが発生するので、スムーズオン制御によって差圧を徐々に増大させていくことでショックを緩和させることができる。

また、スムーズオン制御を実行中に、ステップＳ１９において急減速が判定されると、スムーズオン制御を中止して差圧を最低圧までステップ的に低減させる。急減速する場合には車両が停止する可能性が高く、車両停止時にロックアップクラッチ８が締結状態又はスリップ状態にあるとエンジンストールが生じるので、これを防止するために急減速時には差圧をステップ的に低減させて、ロックアップクラッチ８を急速に解放させる。

また、スムーズオン制御を実行中に、ステップＳ２１においてアクセルオフが判定されると、スムーズオン制御を中止してステップＳ２３、Ｓ２４を繰り返すことで差圧を漸減させていく（以下、この制御を「スムーズオフ制御」という）。ロックアップクラッチ８の解放時には駆動力段差によってショックが発生するので、スムーズオフ制御によって差圧を徐々に低減させていくことでショックを緩和させる。

次に、ステップＳ１４において用いられる初期圧の設定方法について図４のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ３１では、Ｄレンジかつブレーキオンで停車中であるか否かを判定する。Ｄレンジかつブレーキオンで停車中であると判定されるとステップＳ３２へ進み、条件を満たさないと判定されると処理を終了する。

ステップＳ３２では、差圧を漸増させる。本ステップが実行されるときはＤレンジかつブレーキオンで停車中であるので、差圧を一度に増大させ過ぎるとエンジンストールが生じる可能性がある。そこで、差圧の増加幅は、ロックアップクラッチ８の急激な締結によるエンジンストールを防止できる程度の値に設定される。

ステップＳ３３では、エンジン２の回転速度が低下したか否か、又はエンジン２のトルクが増大したか否かを判定する。エンジン回転速度が低下又はエンジントルクが増大したと判定されるとステップＳ３４へ進み、エンジン回転速度及びエンジントルクが変化していないと判定されるとステップＳ３２へ戻って再度差圧を漸増させる。

ステップＳ３４では、この時点における差圧を初期圧として設定し、処理を終了する。

以上のように、Ｄレンジかつブレーキオンで停車中に差圧を漸増させていくと、ある時点でロックアップクラッチ８がポンプインペラ５に接触して締結を開始する。このとき、車両はブレーキによって強制的に停車しているので、エンジン回転速度が低下する。またエンジンは、エンジン回転速度の低下が検出されると、アイドル回転を安定させるためエンジントルクを増大させるように制御される。従って、エンジン回転速度の低下又はエンジントルクの増大が判定されたとき、ロックアップクラッチ８が締結を開始したと推定することができ、この時点における差圧が初期圧として設定される。

次に本実施形態の作用について図５、図６を参照しながら説明する。

図５、図６は本実施形態における自動変速機のロックアップ制御装置の作用を示すタイムチャートである。図５において、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）は車速、（ｃ）は差圧をそれぞれ示す。図６において、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）はブレーキの作動状態、（ｃ）は車速、（ｄ）は差圧をそれぞれ示す。

初めに図５を参照して、スムーズオン制御中にアクセルオフが判定され、スムーズオフ制御へと移行する場合について説明する。

時刻ｔ１において、アクセルペダルが踏み込まれたことによりスロットル開度が増大し、これに伴って車速が上昇していく。

時刻ｔ２において、アクセルペダル操作量及び車速に基づいて規定される運転状態がロックアップ領域へ入ることにより、差圧がステップ的に初期圧まで増大し、その後徐々に増加していく。

時刻ｔ３において、運転者がアクセルペダルを戻したことによりスロットル開度が急激に低下する。このときアクセルオフであると判定され、さらに差圧が判定圧以下であるので、差圧を徐々に低下させていき、保持圧まで低下すると差圧の低減を終了し、差圧は保持圧に保持される。

時刻ｔ４において、再度アクセルペダルが踏み込まれたことによりスロットル開度が増大し、これに伴って車速が上昇していく。

時刻ｔ５において、アクセルペダル操作量及び車速に基づいて規定される運転状態がロックアップ領域へ入ることにより、差圧が保持圧から初期圧までステップ的に増大した後、徐々に増加していく。このとき、差圧は保持圧から初期圧まで増大するので、最低圧から初期圧まで増大させる場合に比べてより早期に差圧を増大させることができる、ロックアップクラッチ８の締結に要する時間を短縮することができる。

時刻ｔ６において、差圧が所定圧以上となると差圧は最大圧までステップ的に増大する。

次に図６を参照して、スムーズオン制御中にブレーキの作動によって車両が急減速した場合について説明する。

車両が加速中、時刻ｔ１において、アクセルペダル操作量及び車速に基づいて規定される運転状態がロックアップ領域へ入ることにより、差圧が初期圧までステップ的に増大した後、徐々に増加していく。

その後、運転者がアクセルペダルを戻し、さらにブレーキペダルを踏み込むことにより車両は急減速する。これにより、時刻ｔ２において急減速であると判定されるので、差圧が最低圧までステップ的に低下する。このように車両が急減速する場合には差圧を保持圧ではなく最低圧まで急激に低下させるので、確実にロックアップクラッチ８を解放状態へと移行させることができ、エンジンストールを防止することができる。

以上のように本実施形態では、アクセルオフによるロックアップクラッチ８の解放が判定されたとき、差圧を最低圧より高い保持圧まで漸減させるので、その後にロックアップクラッチ８の締結が判定された場合により速く油圧を増大させることができ、その分ロックアップクラッチ８の締結までに要する時間を短縮することができる。よって、車両がロックアップ状態で走行する運転領域が拡大するので燃費を向上させることができる。（請求項１、６に対応）

また、Ｄレンジかつブレーキオンで停車中に差圧を漸増させ、エンジン回転速度が低下又はエンジントルクが増大したとき、その時点における差圧を初期圧として設定するので、個体差によるバラツキがあっても各個体に適切な初期圧を設定することができる。よって、例えば初期圧が実際の圧より高めに設定されることによりエンジンストールが生じることを防止することができる。（請求項２に対応）

さらに、スムーズオン制御中にアクセルオフによるロックアップクラッチ８の解放が判定されたとき、差圧を最低圧より高い保持圧まで漸減させるので、ロックアップクラッチ８の再締結時により速く油圧を増大させることができ、その分ロックアップクラッチ８の締結までに要する時間を短縮することができる。例えば低車速時に運転者がアクセルペダルのオンオフを繰り返すような場合には、ロックアップクラッチ８を解放させた後、またすぐに締結させる可能性が高いので、差圧を保持圧に保持しておくことでロックアップクラッチ８の再締結時における締結までに要する時間を短縮することができる。これにより、車両がロックアップ状態で走行する運転領域をさらに拡大して燃費を向上させることができる。（請求項３に対応）

さらに、スムーズオン制御中に車両が急減速したとき、差圧を保持圧ではなく最低圧まで低減させるので、急減速時には速やかに、かつ確実にロックアップクラッチ８を解放させることができ、急減速時におけるエンジンストールの発生を防止することができる。（請求項４に対応）

さらに、差圧の上昇側と低下側とではヒステリシスがあるが、保持圧を初期圧より所定量だけ低い差圧に設定するので、差圧を保持圧まで低減させた際にロックアップクラッチ８を確実に解放させることができる。（請求項５に対応）

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

例えば、本実施形態では、スムーズオン制御中にアクセルオフであると判定されたとき、差圧を保持圧に保持する構成としたが、これに限定されるものではなく、その他の停車中に差圧を保持圧に保持してもよい。停車中の差圧は低いほどポンプロスを低減でき、また高いほどロックアップクラッチの締結時間を短縮できるので、差圧はポンプロスの低減と締結時間の短縮とを考慮して適宜設定される。

また、本実施形態では、スムーズオン制御中にアクセルペダルが離され、アクセルオフであると判定されたとき、スムーズオフ制御を行う構成としたが、スムーズオフ制御を行う条件はこれに限定されるものではなく、アクセルオフ以外の条件を判定条件としてもよい。

１ トルクコンバータ
２ エンジン
３ 自動変速機
８ ロックアップクラッチ
１０ コントローラ
Ｓ１５ スムーズロックアップ締結手段
Ｓ１９ 急減速判定手段
Ｓ２０ 急減速時ロックアップ解放手段
Ｓ２３、Ｓ２４ 差圧保持手段
Ｓ３４ 初期圧推定手段

Claims (6)

1. エンジンと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータの入出力要素間を直結可能なロックアップクラッチと、
   前記ロックアップクラッチの差圧を制御することで前記ロックアップクラッチを解放状態又は締結状態に切り替えるロックアップ制御手段と、
   を備える自動変速機のロックアップ制御装置において、
   前記ロックアップ制御手段は、
   前記ロックアップクラッチが締結を開始する時点における差圧である初期圧を推定する初期圧推定手段と、
   前記差圧を前記初期圧以下であって前記差圧の最低圧より高い差圧である保持圧に保持することで、前記ロックアップクラッチを解放状態とする差圧保持手段と、
   を備えることを特徴とする自動変速機のロックアップ制御装置。
2. 前記初期圧推定手段は、前記車両の停止中に、前記差圧を前記最低圧から漸増させ、前記エンジンの回転速度又は前記エンジンのトルクが変化したときの差圧を前記初期圧であると推定することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機のロックアップ制御装置。
3. 前記ロックアップ制御手段は、
   前記差圧を漸増させることで前記ロックアップクラッチを締結状態へと切り替えるスムーズロックアップ締結手段を備え、
   前記差圧保持手段は、前記スムーズロックアップ締結手段によって前記差圧を漸増させているときに、所定の条件が成立して前記ロックアップクラッチを解放状態とするとき、前記差圧を前記保持圧に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速機のロックアップ制御装置。
4. 前記ロックアップ制御手段は、
   前記車両の減速度が所定減速度より高いとき前記車両が急減速していると判定する急減速判定手段と、
   前記急減速判定手段によって前記車両が急減速していると判定されたとき、前記差圧保持手段による前記差圧の保持を禁止して、前記差圧を前記最低圧までステップ的に低減させることで前記ロックアップクラッチを解放状態へと切り替える急減速時ロックアップ解放手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の自動変速機のロックアップ制御装置。
5. 前記保持圧は、前記初期圧より所定量だけ低い差圧に設定されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の自動変速機のロックアップ制御装置。
6. エンジンと自動変速機との間に介装されるトルクコンバータの入出力要素間を直結可能なロックアップクラッチを備える自動変速機のロックアップ制御方法において、
   前記ロックアップクラッチの差圧を制御することで前記ロックアップクラッチを解放状態又は締結状態に切り替えるステップを有し、
   前記切り換えるステップは、
   前記ロックアップクラッチが締結を開始する時点における差圧である初期圧を推定するステップと、
   前記差圧を前記初期圧以下であって、前記差圧の最低圧より高い差圧である保持圧に保持することで、前記ロックアップクラッチを解放状態とするステップと、
   を含むことを特徴とする自動変速機のロックアップ制御方法。

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