JP5638120B2 - ロックアップクラッチの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンおよびトランスミッション間に配置されたトルクコンバータのロックアップクラッチと、前記エンジンの水温を検出する第１の温度センサと、前記トランスミッションの油温を検出する第２の温度センサと、前記第１の温度センサで検出した前記エンジンの水温が第１設定温度以上である第１の場合、または前記水温が前記第１設定温度未満で且つ該第１設定温度よりも低い第２設定温度以上であり、且つまた前記第２の温度センサで検出した前記トランスミッションの油温が前記第２設定温度よりも低い第３設定温度以上である第２の場合に、前記ロックアップクラッチの係合を許可する係合許可手段とを備えるロックアップクラッチの制御装置に関する。

トランスミッションの作動油の油温が低くて粘度が高いときにロックアップクラッチを係合すると、係合ショックにより振動が発生する等の問題があるため、本来はエンジンの冷却水の水温が８０°Ｃ以上のときにロックアップクラッチの係合を許可するところを、水温が８０°Ｃ未満６０°Ｃ以上であって油温が５０°Ｃ以上のときにロックアップクラッチの係合を許可することで、ロックアップクラッチの係合頻度を高めて燃費の向上を図るものが、下記特許文献１により公知である。

日本特開２００５−１６６１６号公報

上記特許文献１の発明によれば、ロックアップクラッチの係合頻度を高めて燃費の向上を図ることが可能であるが、燃費の更なる向上を実現するためには、ロックアップクラッチの機能に影響を及ぼさない範囲で係合頻度を更に高める必要がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ロックアップクラッチの機能に影響を及ぼさない範囲で係合頻度を高めることで燃費の更なる向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、エンジンおよびトランスミッション間に配置されたトルクコンバータのロックアップクラッチと、前記エンジンの水温を検出する第１の温度センサと、前記トランスミッションの油温を検出する第２の温度センサと、前記第１の温度センサで検出した前記エンジンの水温が第１設定温度以上である第１の場合、または前記水温が前記第１設定温度未満で且つ該第１設定温度よりも低い第２設定温度以上であり、且つまた前記第２の温度センサで検出した前記トランスミッションの油温が前記第２設定温度よりも低い第３設定温度以上である第２の場合に、前記ロックアップクラッチの係合を許可する係合許可手段とを備えるロックアップクラッチの制御装置において、車速を検出する車速検出手段と、車両の運転状態が、前記ロックアップクラッチを完全に係合させる該ロックアップクラッチのタイト領域にあるか否かを判定する制御領域判定手段とを備え、前記係合許可手段は、前記第１，第２の場合でなくても、前記車速検出手段で検出した車速が所定値以上であって前記制御領域判定手段が前記タイト領域を判定したときには、前記ロックアップクラッチの完全な係合を許可することを第１の特徴とするロックアップクラッチの制御装置が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記車両の運転状態が車速およびアクセルペダル開度であり、前記制御領域判定手段は、車速が所定値以上かつアクセルペダル開度が所定値以上のときに前記タイト領域を判定することを第２の特徴とするロックアップクラッチの制御装置が提案される。

また本発明によれば、前記第１或いは第２の特徴に加えて、前記係合許可手段は、前記第１の温度センサで検出したエンジンの水温が前記第２設定温度より低く、該第２設定温度よりも低い第４設定温度以上の状態で前記制御領域判定手段が前記タイト領域を判定したときに、前記ロックアップクラッチの係合を許可することを第３の特徴とするロックアップクラッチの制御装置が提案される。

尚、実施の形態の水温センサＳａは本発明の第１の温度センサに対応し、実施の形態の油温センサＳｂは本発明の第２の温度センサに対応する。

本発明の第１の特徴によれば、第１の温度センサで検出したエンジンの水温が第１設定温度以上である第１の場合、または前記水温が第１設定温度未満で且つ該第１設定温度よりも低い第２設定温度以上であり、且つまた第２の温度センサで検出したトランスミッションの油温が第２設定温度よりも低い第３設定温度以上である第２の場合でなくても、車速検出手段で検出した車速が所定値以上であって制御領域判定手段により車両の運転状態がロックアップクラッチのタイト領域にあると判定されたときには、係合許可手段はロックアップクラッチの完全な係合を許可するので、ロックアップクラッチが係合する頻度を高めて燃費の向上に寄与することができる。なぜならば、ロックアップクラッチが完全に係合するタイト領域では係合応答性はあまり問題にならないので、作動油の油温が低くて粘度が高い状態でロックアップクラッチを係合しても支障はないからである。

また本発明の第２の特徴によれば、制御領域判定手段は、車速が所定値以上かつアクセルペダル開度が所定値以上のときにタイト領域を判定するので、タイト領域を精度良く判定することができる。

図１はトルクコンバータの構造を示す図である。（第１の実施の形態） 図２は制御系のブロック図である。（第１の実施の形態） 図３はメインルーチンのフローチャートである。（第１の実施の形態） 図４はメインルーチンのステップＳ７のサブルーチンのフローチャートである。（第１の実施の形態） 図５はロックアップクラッチのＯＮ領域およびタイト領域を検索するマップを示す図である。（第１の実施の形態）

ＴＣ トルクコンバータ
ＬＣ ロックアップクラッチ
Ｔｗ エンジンの水温
Ｔｏ トランスミッションの油温
Ｔ１ 第１設定温度
Ｔ２ 第２設定温度
Ｔ３ 第３設定温度
Ｓａ 水温センサ（第１の温度センサ）
Ｓｂ 油温センサ（第２の温度センサ）
Ｍ２ 係合許可手段
Ｍ３ 制御領域判定手段
Ｖ 車速
Ｖ０ 下限車速（車速の所定値）
θ アクセルペダル開度

以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態

図１に示すように、自動車のオートマチックトランスミッションに設けられるトルクコンバータＴＣは、トルクコンバータカバー１１を介してエンジンのクランクシャフト（図示せず）に接続されたインペラ１２と、インペラ１２に対向するように配置されてトランスミッションの入力軸（図示せず）に接続されたタービン１３と、インペラ１２およびタービン１３間に配置されてワンウエイクラッチ１４を介して固定部に支持されたステータ１５とを備える。インペラ１２をタービン１３に結合するロックアップクラッチＬＣは、タービン１３の背面およびトルクコンバータカバー１１間の空間に配置されたロックアップピストン１６を備えており、前記空間はロックアップピストン１６によってトルクコンバータカバー１１側のロックアップ解放室１７と、タービン１３側のロックアップ締結室１８とに区画される。ロックアップピストン１６は、トルクコンバータＴＣの軸方向に摺動可能であり、かつタービン１３と一体に回転可能である。

トルクコンバータＴＣの内部は、ロックアップ解放室入口１９およびロックアップ締結室入口２０から供給される作動油で満たされており、エンジンのクランクシャフトによってトルクコンバータカバー１１を介してインペラ１２が回転して作動油が循環すると、その動圧を受けてタービン１３が駆動されてトランスミッションの入力軸が回転する。このとき、インペラ１２、タービン１３およびステータ１５の羽根の作用により、インペラ１２のトルクが増幅されてタービン１３に伝達されるが、インペラ１２およびタービン１３が同一速度で回転するような運転状態でも、作動油を介しての動力伝達であるために、ある程度の動力伝達ロスが発生することが避けられない。そこで、ロックアップクラッチＬＣを係合してインペラ１２およびタービン１３を一体に結合し、前記動力伝達ロスの発生を回避するようになっている。

ロックアップクラッチＬＣの係脱は、ロックアップ解放室１７とロックアップ締結室１８とに選択的に油圧を供給することで行われる。すなわち、ロックアップ締結室入口２０からロックアップ締結室１８に油圧を供給すると、ロックアップピストン１６の摩擦材２１がトルクコンバータカバー１１に当接してロックアップクラッチＬＣが係合し、クランクシャフトの回転はトルクコンバータカバー１１およびロックアップピストン１６を介して入力軸に直接伝達されるようになる。逆にロックアップ解放室入口１９からロックアップ解放室１７に油圧を供給すると、ロックアップピストン１６の摩擦材２１がトルクコンバータカバー１１から離反してロックアップクラッチＬＣが係合解除し、クランクシャフトの回転はトルクコンバータカバー１１、インペラ１２、作動油およびタービン１３を介して入力軸に伝達されるようになる。

ロックアップクラッチＬＣの係脱を制御するロックアップクラッチ制御装置は、作動油タンク２２内の作動油を供給する油圧ポンプ２３と、油圧ポンプ２３から供給される作動油を調圧する供給圧調整手段２４と、調圧された油圧をロックアップ解放室１７およびロックアップ締結室１８に選択的に供給する油圧回路切換手段２５と、ロックアップ解放室１７に供給される油圧を制御する締結力調整手段２６と、締結力制御手段２６を制御する信号圧を発生する信号圧発生手段２７とを備える。よって、ロックアップ解放室１７の油圧を締結力調整手段２６により制御し、ロックアップ締結室１８の油圧を供給圧調整手段２４により制御し、かつ油圧回路切換手段２５により供給油圧を切換制御することで、ロックアップクラッチＬＣの締結力を任意に制御することができる。

ところで、トランスミッションの作動油の油温Ｔｏが低い状態では作動油の粘度が高くなってロックアップクラッチＬＣの作動が不安定になるため、ロックアップクラッチＬＣの係合を規制する必要がある。また暖機完了前のエンジンの冷却水の水温Ｔｗが低い状態ではアイドリング回転数が高く設定されるため、ロックアップクラッチＬＣの係合を規制する必要がある。このとき、ロックアップクラッチＬＣの係合を無闇に規制すると燃費が悪化する原因となるため、ロックアップクラッチＬＣの係合の規制は最小限に抑えることが望ましい。

このために本実施の形態では、図２に示すように、ロックアップクラッチＬＣの係脱を制御する電子制御ユニットＵが、温度比較手段Ｍ１と、係合許可手段Ｍ２と、制御領域判定手段Ｍ３とを備える。温度比較手段Ｍ１には、エンジンの冷却水の水温Ｔｗを検出する水温センサＳａと、トランスミッションの作動油の油温Ｔｏを検出する油温センサＳｂとが接続され、制御領域判定手段Ｍ３には、車速Ｖを検出する車速センサＳｃと、アクセルペダル開度θを検出するアクセルペダル開度センサＳｄとが接続される。

温度比較手段Ｍ１は水温Ｔｗおよび油温Ｔｏを所定の閾値と比較し、その結果に基づいて係合許可手段Ｍ２がロックアップクラッチＬＣの係合を許可する。制御領域判定手段Ｍ３は、車速Ｖおよびアクセルペダル開度θに基づいてロックアップクラッチＬＣを係合制御するときの制御領域、すなわちフィードバック領域、タイト領域および固定領域を判定する。図５に示すように、フィードバック領域は、ロックアップクラッチＬＣのスリップ率が所定値になるように、ロックアップクラッチＬＣに供給される油圧をフィードバック制御する領域である。タイト領域は、ロックアップクラッチＬＣが完全に係合するように、ロックアップクラッチＬＣに供給される油圧を最大値に固定する領域である。固定領域は、目標とするスリップ率がなく、予め計算された油圧をロックアップクラッチＬＣに供給するフィードフォワード制御を行う領域である。

次に、上記作用を図２および図３のフローチャートに基づいて更に詳細に説明する。

先ず、図３のメインルーチンのステップＳ１で水温センサＳａによりエンジンの冷却水の水温Ｔｗを検出し、ステップＳ２で水温Ｔｗが第１設定温度Ｔ１（例えば、８０°Ｃ）以上であれば、つまりエンジンの暖機が完了するか略完了してアイドリング回転数が低くなり、エンジンの運転状態が安定したと判断し、ステップＳ３でロックアップクラッチＬＣの係合を許可する。

前記ステップＳ１で水温Ｔｗが第１設定温度Ｔ１未満であり、かつステップＳ４で油温センサＳｂが故障していなければ、ステップＳ５で水温センサＳａによりエンジンの冷却水の水温Ｔｗを検出するとともに油温センサＳｂでトランスミッションの作動油の油温Ｔｏを検出する。そしてステップＳ６で水温Ｔｗが第１設定温度Ｔ１未満で且つ該第１設定温度Ｔ１よりも低い第２設定温度Ｔ２（例えば、６０°Ｃ）以上であり、かつ油温Ｔｏが第２設定温度Ｔ２よりも低い第３設定温度Ｔ３（例えば、５０°Ｃ）以上のとき、前記ステップＳ３でロックアップクラッチＬＣの係合を許可する。

第１設定温度Ｔ１（＝８０°Ｃ）よりも低温の第２設定温度Ｔ２（＝６０°Ｃ）では、エンジンの暖機が未だ完了しておらず、アイドリング回転数がある程度高い状態である。第３設定温度Ｔ３（＝５０°Ｃ）はロックアップクラッチＬＣを安定して係合させるのに必要な作動油の粘度が得られる油温Ｔｏの下限値であり、油温Ｔｏが第３設定温度Ｔ３以上であれば、作動油の粘度が充分に低くなってロックアップクラッチＬＣの係合時のショックにより振動等が発生するのを防止することができる。

このように、エンジンのアイドリング回転数が暖機完了後の回転数よりも若干高い状態、つまり水温Ｔｗが第１設定温度Ｔ１未満で第２設定温度Ｔ２以上であっても、油温Ｔｏが第３設定温度Ｔ３以上であって作動油の粘度が充分に低くなっているときにロックアップクラッチＬＣの係合を許可することで、ロックアップクラッチＬＣが係合する頻度を増加させて燃費を向上させることができる。

前記ステップＳ４で油温センサＳｂが故障している場合には、油温Ｔｏが第３設定温度Ｔ３以上であるか否かを確認できないため、ステップＳ９でロックアップクラッチＬＣの係合を規制する。

前記ステップＳ６の答えがＮＯでロックアップクラッチＬＣの係合が許可されない場合には、ステップＳ７で車両の運転状態がロックアップクラッチＬＣのタイト領域であるか否かを判定し、タイト領域でなければ、前記ステップＳ９でロックアップクラッチＬＣの係合を規制する。一方、前記ステップＳ７でタイト領域であり、かつステップＳ８で水温Ｔｗが第２設定温度Ｔ２未満で第４設定温度Ｔ４（例えば、３０°Ｃ）以上であれば、前記ステップＳ３でロックアップクラッチＬＣの完全な係合を許可し、前記ステップＳ８の答えがＮＯであれば、前記ステップＳ９でロックアップクラッチＬＣの係合を規制する。

ロックアップクラッチＬＣのタイト領域は、ロックアップクラッチＬＣが完全に係合するように供給油圧を最大値に固定する領域であるため、その係合応答性は殆ど問題にならず、よって作動油の油温Ｔｏが低くて粘度が高い状態でロックアップクラッチＬＣを係合しても支障はない。

次に、図４のフローチャートに基づいて、ロックアップクラッチＬＣの制御領域の判定について説明する。

ロックアップクラッチＬＣの制御領域の判定は、車両が加速中であるときに行われるもので、先ずステップＳ１１でロックアップクラッチＬＣが係合するＯＮ領域（フィードバック領域、タイト領域および固定領域）でなければ、ステップＳ１２でロックアップクラッチＬＣを係合解除するＯＦＦ領域であると判定する。この判定は、図５に示す車速Ｖおよびアクセルペダル開度θをパラメータとするマップに基づいて行われる。

前記ステップＳ１１でロックアップクラッチＬＣのＯＮ領域であるとき、ステップＳ１３で図５に示すタイト領域マップを検索する。タイト領域マップは車速Ｖおよびアクセルペダル開度θをパラメータとするもので、車速Ｖおよびアクセルペダル開度θが大きいところにタイト領域が設定される。ステップＳ１４で現在のアクセルペダル開度θでのタイト領域の下限車速Ｖ０を求め、現在の車速Ｖが下限車速Ｖ０以上であれば、ステップＳ１５でタイト領域であると判定する。

前記ステップＳ１４の答えがＮＯの場合、ステップＳ１６で固定領域マップを検索し、ステップＳ１７で現在のアクセルペダル開度θが上限アクセルペダル開度θ０未満であれば、ステップＳ２２で固定領域であると判定する。前記ステップＳ１７の答えがＮＯの場合、ステップＳ１８で油温センサＳｂが故障しておらず、かつステップＳ１９で油温Ｔｏが第５設定温度Ｔ５（例えば、１４０°Ｃ）以上であれば、ステップＳ２０でＯＦＦ領域であると判定し、第５設定温度Ｔ５未満であれば、ステップＳ２１でフィードバック領域であると判定する。また前記ステップＳ１８で油温センサＳｂが故障していて油温Ｔｏが不明である場合には、走行頻度が高い通常走行時のフィードバック領域を選択する。油温Ｔｏが第５設定温度Ｔ５以上のときにＯＦＦ領域であると判定するのは、油温Ｔｏが第５設定温度Ｔ５以上の状態ではトランスミッションの仕様上の理由で油圧を発生できないからである。

以上のように、水温Ｔｗが第２設定温度Ｔ２（６０°Ｃ）未満で第４設定温度Ｔ４（３０°Ｃ）以上のとき、従来はロックアップクラッチＬＣの係合を規制していたが、本実施の形態では、車両の運転状態がタイト領域であってロックアップクラッチＬＣの係合応答性が問題にならないことを条件にロックアップクラッチＬＣの係合を許可するので、ロックアップクラッチＬＣが係合する頻度を高めて燃費の向上に寄与することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態における第１〜第５設定温度Ｔ１〜Ｔ５は一例であり、それに限定されるものではない。

Claims (3)

1. エンジンおよびトランスミッション間に配置されたトルクコンバータ（ＴＣ）のロックアップクラッチ（ＬＣ）と、
   前記エンジンの水温（Ｔｗ）を検出する第１の温度センサ（Ｓａ）と、
   前記トランスミッションの油温（Ｔｏ）を検出する第２の温度センサ（Ｓｂ）と、
   前記第１の温度センサ（Ｓａ）で検出した前記エンジンの水温（Ｔｗ）が第１設定温度（Ｔ１）以上である第１の場合、または前記水温（Ｔｗ）が前記第１設定温度（Ｔ１）未満で且つ該第１設定温度（Ｔ１）よりも低い第２設定温度（Ｔ２）以上であり、且つまた前記第２の温度センサ（Ｓｂ）で検出した前記トランスミッションの油温（Ｔｏ）が前記第２設定温度（Ｔ２）よりも低い第３設定温度（Ｔ３）以上である第２の場合に、前記ロックアップクラッチ（ＬＣ）の係合を許可する係合許可手段（Ｍ２）と、
   を備えるロックアップクラッチの制御装置において、
   車速（Ｖ）を検出する車速検出手段（Ｓｃ）と、
   車両の運転状態が、前記ロックアップクラッチ（ＬＣ）を完全に係合させる該ロックアップクラッチ（ＬＣ）のタイト領域にあるか否かを判定する制御領域判定手段（Ｍ３）とを備え、
   前記係合許可手段（Ｍ２）は、前記第１，第２の場合でなくても、前記車速検出手段（Ｓｃ）で検出した車速（Ｖ）が所定値（ＶＯ）以上であって前記制御領域判定手段（Ｍ３）が前記タイト領域を判定したときには、前記ロックアップクラッチ（ＬＣ）の完全な係合を許可することを特徴とするロックアップクラッチの制御装置。
2. 前記車両の運転状態が車速（Ｖ）およびアクセルペダル開度（θ）であり、前記制御領域判定手段（Ｍ３）は、車速（Ｖ）が前記所定値（ＶＯ）以上かつアクセルペダル開度（θ）が所定値以上のときに前記タイト領域を判定することを特徴とする、請求項１に記載のロックアップクラッチの制御装置。
3. 前記係合許可手段（Ｍ２）は、前記第１の温度センサ（Ｓａ）で検出したエンジンの水温（Ｔｗ）が前記第２設定温度（Ｔ２）より低く、該第２設定温度（Ｔ２）よりも低い第４設定温度（Ｔ４）以上の状態で前記制御領域判定手段（Ｍ３）が前記タイト領域を判定したときに、前記ロックアップクラッチ（ＬＣ）の係合を許可することを特徴とする、請求項１或いは２に記載のロックアップクラッチの制御装置。

Images