JP5926640B2 - ダンパクラッチ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダンパクラッチ制御方法に関するものであり、より詳細には、異常振動現象を効果的に除去することができるダンパクラッチ制御方法に関するものである。

車両におけるトルクコンバータ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、エンジンの駆動力が伝達されて回転するインペラ（Ｉｍｐｅｌｌｅｒ）と、インペラから吐出された流体によって回転するタービン（Ｔｕｒｂｉｎｅ）と、インペラに還流する流体の流れをインペラの回転方向に向かうようにしてトルク変化率を増大させるステータ（Ｓｔａｔｏｒ：「リアクタ」とも言う）とを有している。

このような構成により、インペラは、入力側回転体のフロントカバー（Ｆｒｏｎｔ Ｃｏｖｅｒ）に固定されて共に回転しながら内部の流体をタービン側に向かうようにすることにより、入力側回転体から出力側回転体にトルク（Ｔｏｒｑｕｅ）が伝達されるようにする。
また、フロントカバーとタービンの間の空間部には、これらを選択的に直接に連結してトルク伝達が直接行われるようにするダンパクラッチ（Ｄａｍｐｅｒ Ｃｌｕｔｃｈ）が配置され、エンジンの回転動力がタービンに直接に伝達されるようにする役割を果たす。

このようなダンパクラッチを２段剛性構造で形成する場合、図６に示すように、剛性の境界部分でエンジンのトルクが入力された場合、低調波（Ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃ）による異常振動（非線形振動）を誘発させ、致命的な車体振動を発生させるようになる。

このような問題を解決するために、２段剛性構造のダンパクラッチの剛性を大きくして高剛性設計するようになれば、図６に示すように、過度なブーミング現象が発生することによってエンジンのＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）および燃費を大きく低下させるようになるが、これとは反対に、ダンパクラッチの剛性を低くして低剛性設計した場合には、ブーミング現象は改善されるが異常振動現象がさらに悪化するため、相互間には互いに矛盾した関係が成立する。図１の測定グラフにも示すように、異常振動発生領域とブーミング領域は互いに異なるため、２段剛性構造のダンパクラッチの剛性を変更して対応するには困難があるという問題がある。

一方、このような問題を解決するために、多段剛性構造のダンパクラッチを使用した場合、異常振動とブーミングはある程度は改善されるが、限定された設計条件（最大トルク、ねじれ角度）内でこれを実現しなければならないため、実質的な適用が困難であるという問題があり、ダンパ剛性の生産偏差および耐久進行による剛性変化に適切に対応し難いという問題がある。

ダンパクラッチの制御については、変速中の頻繁な加速ペダルの操作によって発生するショックを低減させるダンパクラッチの制御〔特許文献１〕、作動オイル温度を適正水準にして円滑な変速ができるダンパクラッチの制御〔特許文献２〕などが提案されている。

特開２００１−１４１０４９号公報 特開２００２−２１３６０３号公報

上記の問題を解決するためになされた本発明の目的は、異常振動を効果的に除去することにより、エンジンのＮＶＨおよび燃費を改善することができ、ダンパの剛性偏差および耐久進行による剛性変化に対する強健性を確保し、エンジンのＮＶＨと燃費を安定的に実現することができるダンパクラッチの制御方法を提供することにある。

本発明のダンパクラッチ制御方法は、車両走行状態でダンパクラッチのスリップまたはロックアップを判断する段階、車両の状態がダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振領域に該当するかを判断する段階、車両のトルクがダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振トルク領域に該当するかを判断する段階、ダンパクラッチがスリップまたはロックアップ状態であり、車両が共振領域および共振トルク領域に該当するとき、低調波を把握する段階、および把握された低調波値が予め設定された所定値を超えたとき、ダンパクラッチをスリップまたはオープンに制御する段階、を行うことから構成される。

上記のダンパクラッチをスリップまたはオープンに制御する段階は、低調波値が予め設定された第１インデックス値を超えたとき、ダンパクラッチをスリップに制御する段階、およびスリップ制御以後に把握された低調波値が第２インデックス値を超えたとき、ダンパクラッチのロックアップを解除してオープンに制御する段階、を行うことができる。

車両の共振領域は、車両のエンジンを含む駆動系の共振領域の設計値または試験値から設定することができる。
また、車両の共振領域は、車両のギヤ単数別に予め設定されたエンジンの回転数範囲の領域である。

共振トルク領域は、ダンパクラッチの剛性の不連続点に該当するトルクを含む所定範囲の領域である。
ダンパクラッチは、２重ダンパスプリングを適用することによって２段剛性構造を有することができる。

本発明に係るダンパクラッチ制御方法によれば、剛性変化による異常振動を効果的に除去することにより、エンジンのＮＶＨおよび燃費を改善することができ、ダンパの剛性偏差および耐久進行による剛性変化に対する強健性を確保し、エンジンのＮＶＨと燃費を安定的に実現することができる効果がある。

ダンパクラッチの剛性変化による異常振動とブーミング現象の実験グラフを示す図である。 本発明のダンパクラッチ制御システムの構成図である。 本発明のダンパクラッチ制御方法のフローチャートである。 エンジントルク変動と関連してダンパクラッチの状態を示す図である。 ダンパクラッチの低剛性設計を説明するためのグラフである。 ダンパクラッチの剛性変化による異常振動とブーミング現象の矛盾関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本発明に係るダンパクラッチ制御システムの構成図である。図３は、ダンパクラッチ制御方法のフローチャートである。図２〜図３に示すように、ダンパクラッチ制御方法は、車両走行状態でダンパクラッチのスリップまたはロックアップを判断する段階（Ｓ１０）、車両の状態がダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振領域に該当するかを判断する段階（Ｓ２０）、車両のトルクがダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振トルク領域に該当するかを判断する段階（Ｓ３０）、車両の状態とトルクが共振領域および共振トルク領域に該当するするとき、低調波値（Ａ）を把握する段階（Ｓ４０）、および低調波算出値が予め設定された所定値を超えたとき、ダンパクラッチをスリップまたはオープンに制御する段階（Ｓ５０）を行っていく。

まず、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）において、車両が正常な走行状態でダンパクラッチのスリップ（Ｓｌｉｐ）またはロックアップ（Ｌｏｃｋ−ｕｐ）状況が発生するかを判断する（Ｓ１０）。ダンパクラッチがロックアップしたりスリップが所定値以上に小さく発生している状態において車両に異常振動（非線形振動）が発生する可能性が高いため、このような状況に該当するかを判断する。

図４に示すように、ダンパクラッチ１０の場合、車両のペダル開度によってエンジンのトルクが変動すれば、ダンパクラッチ１０のロックアップ（Ｌｏｃｋ−ｕｐ）、スリップ（Ｓｌｉｐ）、オープン（Ｏｐｅｎ）状態に応じてその反応が異なるようになる。このとき、ダンパクラッチ１０がロックアップ（Ｌｏｃｋ−ｕｐ）状態であるときには剛性変化によって異常振動が発生することがあり、オープン（Ｏｐｅｎ）状態では異常振動が発生せず、スリップ（Ｓｌｉｐ）状態であるときにはスリップの程度に応じて異常振動の発生可否が決定される。一般的に、ダンパクラッチ１０のスリップ量が小さいほど、異常振動が発生する可能性が高まる。

１つまたは多数の実施形態において、ダンパクラッチは、二重ダンパスプリングを適用して２段剛性を有してもよい。上述したように２段剛性を有するダンパクラッチは、図６および図１に示すように、１段剛性（Ｋ１）を小さくするのに限界があり、１段剛性（Ｋ１）から２段剛性（Ｋ２）への急激な剛性の変化による振動反射効果によって共振性異常振動が発生するようになる。このような異常振動は非線形振動であり、車体に致命的な振動を発生させる。

特に、ダンパクラッチがロックアップ（Ｌｏｃｋ−ｕｐ）状態であるときに異常振動が発生する可能性が最も高いため、ロックアップ状態であるかを車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）やＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）で把握する。

一方、ダンパクラッチがスリップ状態であるときには、異常振動が発生する可能性がロックアップ状態よりは相対的に低いが、ダンパクラッチのスリップが小さいときには実質的にロックアップ状態の場合と違いがないため、この場合も共に把握する。

１つまたは多数の実施形態において、ダンパクラッチのスリップ程度に応じて異常振動が発生する可能性が存在するスリップの程度を設定し、これに該当する場合だけを本発明の判断段階（Ｓ１０）の条件を満たすものと設定してもよい。

ダンパクラッチのロックアップ（Ｌｏｃｋ−ｕｐ）が解除（Ｏｆｆ）されてオープン（Ｏｐｅｎ）走行状態であるときには、判断段階（Ｓ１０）の条件に該当しない。ダンパクラッチがオープン（Ｏｐｅｎ）した場合には、上述したようにダンパクラッチの剛性変化による異常振動が発生しないためである。

また、図３に示すように、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）では、車両の状態がダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振領域に該当するかを判断する（Ｓ２０）。

ダンパクラッチの状態だけではなく、車両の状態も異常振動が発生し得る特殊な状況であるため、これを考慮したのである。図１に示すように、異常振動が発生する区間は特定ＲＰＭ内の特定領域となるため、このような特定領域に該当する車両の共振領域を把握する。

１つまたは多数の実施形態において、車両の共振領域は、車両のエンジンを含む駆動系の共振領域の設計値または試験値から設定してもよい。
また、本発明の実施形態によれば、車両の共振領域は、車両のギヤ単数別に予め設定されたエンジンの回転数範囲の領域であることを特徴とする。車両のギヤ単数情報は、車両のＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からＥＣＵに情報を提供してもよく、エンジンの回転数情報は、別途の回転数測定センサから測定されて車両のＥＣＵに提供されてもよい。一方、車両のＥＣＵには、ギヤ単数別にエンジン回転数範囲がマップテーブル（ｍａｐ ｔａｂｌｅ）形式で予め格納されていてもよく、車両のＥＣＵはＴＣＵや回転数測定センサから受信された車両のギヤ単数情報とエンジン回転数情報をマップテーブル（ｍａｐ ｔａｂｌｅ）と比較し、車両のギヤ単数が予め設定されたエンジンの回転数範囲の領域に属するかを判断してもよい。

上述したように、車両の共振領域とは、車両に異常振動が発生する可能性のある領域であるため、車両の各ギヤの単数別に異常振動が発生し得るエンジン回転数の範囲を実験などによって把握することによって共振領域を予め設定してもよい。例えば、車両のギヤが５段である場合、エンジンの回転数が特定ＲＰＭ範囲に属するようになれば、車両が共振領域に属するものと判断してもよい。車両のＥＣＵでは、エンジン回転数センサなどから送信される情報に基づき、車両の状態が共振領域に属するかを判断してもよい。
また、エンジンの回転数の範囲は、ギヤの単数別に同一または相違して設定してもよい。

一方、図３に示すように、ＥＣＵでは、車両のトルクがダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振トルク領域に該当するかを判断する（Ｓ３０）。車両のギヤ単数別エンジン回転数だけでなくトルクの場合にも、異常振動が発生し得るトルクの範囲が存在する。

図１に示すように、２段剛性構造のダンパクラッチにおいて、剛性がＫ１からＫ２に急変する地点に該当するトルク値はＴ１となる。車両のトルクがＴ１値になる場合、剛性変化によって共振性異常振動が発生するようになる。

したがって、異常振動が発生し得る共振トルク領域は、図１においてはＴ１値から所定範囲内にあるトルク領域２０として設定されてもよい。共振トルク領域２０の範囲は、実験や解釈によって設定してもよい。

１つまたは多数の実施形態において、このような共振トルク領域２０も、車両のギヤ単数別に同一または相違して設定してもよい。実質的に、車両の各ギヤ単数別に異常振動が発生し得るトルクは、通常は各ギヤ単数でエンジンの最大トルクの特定パーセント（％）範囲に属するため、これを考慮した上で共振トルク領域２０を設定してもよい。

その後、図３に示すように、ダンパクラッチがスリップまたはロックアップ状態であり、車両が共振領域および共振トルク領域に該当するとき、車両のセンサ（Ｓｅｎｓｏｒ）で低調波（Ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃ）を把握する（Ｓ４０）。
すなわち、上述した３つの判断段階（Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０）の条件をすべて満たした場合に限り、センサで車両の低調波（Ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃ）を把握する（Ｓ４０）。低調波（Ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃ）は、センサのように別途の装備によってその値を把握してもよいが、１つまたは多数の実施形態において、車両のＥＣＵまたはＴＣＵで車両の変速機の出力軸回転速度（ＰＧＢ）値から換算してその値（Ａ）を把握してもよい。

その後、ＴＣＵでは、上述したように把握された低調波値（Ａ）が予め設定された所定値（インデックス値）を超えたとき、ダンパクラッチをスリップ（Ｓｌｉｐ）またはオープン（Ｏｐｅｎ）に制御する（Ｓ５０）。すなわち、この場合は異常振動が発生し得る状況であるため、ダンパクラッチが現在ロックアップ状態であるとき、この段階でダンパクラッチの状態をスリップ（Ｓｌｉｐ）状態に転換したりオープン（Ｏｐｅｎ）状態に転換することによって異常振動の発生を防ぐ。

一方、ダンパクラッチの状態が現在スリップ（Ｓｌｉｐ）状態である場合にも、上述したように異常振動が発生することがある。
したがって、この場合にも、低調波値が予め設定された所定値を超えれば、ロックアップ状態である場合と同じように、ＴＣＵでダンパクラッチをスリップまたはオープンに転換して制御することによって異常振動を防いでもよい。ただし、この場合には、転換されたスリップの程度が現在のスリップよりも大きくなければならない。現在スリップ状態で異常振動が発生し得る状態であるため、スリップがさらに大きくなるように転換することによってダンピング（Ｄａｍｐｉｎｇ）を大きくしてエンジンの振動を吸収し、これによって異常振動を防ぐことができるためである。

この所定値は、指標となるインデックス値であり、実験やその解釈によって予め設定してもよい。１つまたは多数の実施形態において、所定値（インデックス値）は、変速機の出力軸回転速度を活用して設定してもよい。

ＴＣＵは、一般的にＰＧＢ（Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂ）から車速回転数が入力されるように設計されており、ＰＧＢは車速回転数によって一定のパルスを出力するため、これによって出力軸回転速度を計算してもよい。

直列４気筒エンジン（Ｉ４エンジン）の場合、４つのシリンダが吸入、圧縮、爆発、排気の４行程を終えるまでクランクシャフトが２回転するようになるため、メイン回転成分をＣ２（Ｃ４／２）と定義してもよく、インデックス値はその半値であるＣ１と定義してもよい。

同じように、Ｉ６エンジンやＶ６エンジンの場合には、６つのシリンダが吸入、圧縮、爆発、排気の４行程を終えるまでクランクシャフトが２回転するようになるため、メイン回転成分をＣ３（Ｃ６／２）と定義してもよく、メイン回転成分であるＣ３の半値となるＣ１．５をインデックス値として用いてもよい。

Ｖ８エンジンの場合にも、メイン回転成分であるＣ４の半値となるＣ２をインデックス値として用いてもよい。ただし、これはインデックス値設定方法のうちの１つに過ぎないため、これに限定されることはない。

１つまたは多数の実施形態において、スリップまたはオープンに制御する段階（Ｓ５０）は、図３に示すように、多様な段階に分けて実施してもよい。すなわち、ダンパクラッチをスリップまたはオープンに制御する段階（Ｓ５０）は、ＴＣＵで低調波値（Ａ）が予め設定された第１インデックス値（Ｉｎｄｅｘ １）を超えるかを判断し、超えたとき（Ｓ５１）にはダンパクラッチをスリップに制御する段階（Ｓ５２）と、ＴＣＵでスリップ制御以後に再びセンサによって把握された低調波値（Ａ）が第２インデックス値（Ｉｎｄｅｘ ２）を超えるかを判断し、超えたとき（Ｓ５３）にはダンパクラッチのロックアップを解除してオープンに制御する段階（Ｓ５４）とに分けられてもよい。

ダンパクラッチがロックアップ状態である場合を例示すれば、先ず、センサによって把握された低調波値（Ａ）が第１インデックス値（Ｉｎｄｅｘ １）を超えたとき（Ｓ５１）、ＴＣＵは先ずダンパクラッチをスリップに制御し（Ｓ５２）、スリップに制御した後に再びセンサで低調波値（Ａ）を把握し、ＴＣＵは再び把握された低調波値（Ａ）が第２インデックス値（Ｉｎｄｅｘ ２）を超えたとき（Ｓ５３）には、ダンパをスリップから完全にロックアップを解除（Ｏｆｆ）してオープン（Ｏｐｅｎ）することによって異常振動を防ぐ（Ｓ５４）。

第１インデックス値（Ｉｎｄｅｘ １）または第２インデックス値（Ｉｎｄｅｘ ２）も実験などによって予め設定しておいてもよく、第１インデックス値（Ｉｎｄｅｘ １）および第２インデックス値（Ｉｎｄｅｘ ２）を車両のエンジンのメイン回転（ｍａｉｎ ｆｉｒｉｎｇ）成分の半値（ｈａｌｆ ｏｒｄｅｒ）に設定してもよい。

以上のように、本発明のダンパクラッチ制御方法によれば、２段剛性構造を有するダンパクラッチが急激な剛性変化によって異常振動が発生し得る状況において、ダンパクラッチのロックアップ状態をスリップ状態またはオープン状態に変化させることにより、異常振動の発生を防ぐことができるようになる。

一方、従来の技術の場合、このような異常振動を防ぐために、図５に示すように、２段剛性構造を有するダンパクラッチの剛性を増大させ、その境界点のトルク（Ｐ１）がエンジンの最大トルク（Ｅ）よりも大きくなるように形成した。しかし、これにより、図６に示すように、むしろブーミング現象が悪化するという問題が発生した。

しかし、本発明の実施形態に係るダンピングクラッチ制御方法によれば、図５に示すように、２段剛性構造のダンパクラッチにおいて、その剛性変化の境界点のトルク（Ｐ２）がエンジンの最大トルク（Ｅ）よりも小さい場合にも、その地点での異常振動発生を把握してこれを除去することができる。したがって、ダンピングクラッチの低剛性設計を可能にすることによってブーミング現象までも改善することができる効果がある。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって容易に変更され、均等であると認められる範囲のすべての変更を含む。

１０：ダンパクラッチ
２０：共振トルク領域
１００：ＥＣＵ
２００：ＴＣＵ
３００：センサ

Claims (5)

1. 車両走行状態でダンパクラッチのスリップまたはロックアップを判断する段階、
   前記車両の状態が前記ダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振領域に該当するかを判断する段階、
   前記車両のトルクが前記ダンパクラッチによって異常振動が発生し得る共振トルク領域に該当するかを判断する段階、
   前記ダンパクラッチがスリップまたはロックアップ状態であり、前記車両が前記共振領域および前記共振トルク領域に該当するとき、低調波を把握する段階、および
   前記把握された低調波値が予め設定された所定値を超えたとき、ダンパクラッチをスリップまたはオープンに制御する段階、を行い、
   前記ダンパクラッチをスリップまたはオープンに制御する段階は、前記低調波値が予め設定された第１インデックス値を超えたとき、前記ダンパクラッチをスリップに制御する段階、および前記スリップ制御以後に把握された低調波値が第２インデックス値を超えたとき、前記ダンパクラッチのロックアップを解除してオープンに制御する段階、を行うことを特徴とするダンパクラッチ制御方法。
2. 前記車両の共振領域は、前記車両のエンジンを含む駆動系の共振領域の設計値または試験値から設定されることを特徴とする請求項１に記載のダンパクラッチ制御方法。
3. 前記車両の共振領域は、前記車両のギヤ単数別に予め設定されたエンジンの回転数範囲の領域であることを特徴とする請求項１に記載のダンパクラッチ制御方法。
4. 前記共振トルク領域は、前記ダンパクラッチの剛性の不連続点に該当するトルクを含む所定範囲の領域であることを特徴とする請求項１に記載のダンパクラッチ制御方法。
5. 前記ダンパクラッチは、２重ダンパスプリングを適用することによって２段剛性構造を有することを特徴とする請求項１に記載のダンパクラッチ制御方法。
   

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