JP6799384B2 - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機の制御装置に関する。

無段変速機は、車両の前進と後進（駆動輪の正転と逆転）とを切り換えるために前後進切替機構を備えている。前後進切替機構は、車両の前進時に締結される前進クラッチと、後進時に締結される後進クラッチとを有している。この各クラッチは、無段変速機の制御装置による油圧制御に応じて油圧回路から油圧が供給されることで締結される。この油圧制御には、油圧回路内にオイルを充填するために高圧の油圧指令値を所定時間維持するプリチャージフェーズと、油圧指令値を一旦低下させた後に油圧指令値を徐々に増加させる締結フェーズとがある。

ところで、エンジン始動後の１回目の前進クラッチ又は後進クラッチの締結では、運転者によるシフトレバーのドライブレンジ又はリバースレンジの選択操作時（プリチャージフェーズ開始時）からクラッチが係合し始めるまでの時間が２回目以降のクラッチ締結よりも長くなる場合がある。これは、エンジンの停止中（イグニッションスイッチのオフ中）にオイルポンプが停止しており、油圧回路の油室や配管などからオイルが抜けることで、エンジン始動後の１回目のクラッチ締結時には油圧系が安定した状態でないことが要因である。

エンジン停止中に油圧回路からオイルが抜ける量は、エンジンが停止してから始動するまでのソーク時間が長くなるほど多くなる。このエンジンのソーク時間は、例えば、エンジンの制御装置内に備えられるタイマを用いて、タイマで計測された停止時の時間と始動時の時間とから算出される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２９１８１４号公報

上述したエンジン始動後の１回目のクラッチ締結時にクラッチが係合し始めるまでの時間が長くなると、クラッチの締結が遅れ、車両の発進開始が遅れる。この遅れにより、車両の運転者が、違和感を受けるおそれがある。そこで、エンジン始動後の１回目のクラッチ締結時も２回目以降のクラッチ締結時と同様の時間でクラッチを締結できるように、１回目のクラッチの締結の遅れを解消することが望まれている。

１回目のクラッチの締結の遅れを解消するためには、クラッチの油圧制御を行う無段変速機の制御装置においてエンジンのソーク時間を取得する必要がある。しかしながら、特許文献１では、ソーク時間を取得するために、エンジンの制御装置内のタイマの計測時間を用いている。無段変速機の制御装置においてタイマの計測時間を用いてソーク時間を取得するためには、無段変速機の制御装置内にタイマの追加あるいはエンジンの制御装置と無段変速機の制御装置との通信仕様の変更など、現状の仕様を変更しなければならない。そのため、現状の仕様を変更することなく、ソーク時間を取得することが望まれている。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、新たなタイマの追加や通信仕様の変更なく、ソーク時間を推定してエンジン始動後の１回目のクラッチ締結の遅れを解消可能な無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る無段変速機の制御装置は、車両の前進時に締結される前進クラッチと車両の後進時に締結される後進クラッチとを有する前後進切替機構と、前後進切替機構に油圧を供給する油圧回路とを備える無段変速機の制御装置であって、前進クラッチ又は後進クラッチを締結する場合、所定油圧の油圧指令値をプリチャージ時間の間維持するプリチャージフェーズと、当該プリチャージフェーズ後に油圧指令値を一旦低下させた後に油圧指令値を漸増させる締結フェーズとにより油圧制御を行うクラッチ制御手段と、車両におけるエンジンの作動中に温度が高くなる対象物の温度を検出する対象物温度検出手段と、車両の外気の温度を検出する外気温度検出手段と、エンジンの停止時に対象物温度検出手段で検出した対象物の温度と外気温度検出手段で検出した外気の温度、及び、停止後の次のエンジンの始動時に対象物温度検出手段で検出した対象物の温度と外気温度検出手段で検出した外気の温度を用いて、ニュートンの冷却の法則に基づいてエンジンの停止時から始動時までのソーク時間を推定するソーク時間推定手段と、エンジンの始動後の１回目の前進クラッチ又は後進クラッチの締結時に、ソーク時間推定手段で推定したソーク時間を用いてプリチャージ時間を補正するプリチャージ時間補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る無段変速機の制御装置では、車両での各種制御に利用するためにエンジン作動中に温度が上昇する対象物の温度（例えば、冷却水温、油温）や外気の温度が検出されているので、エンジンの停止時の対象物の温度と外気の温度及びその次のエンジンの始動時の対象物の温度と外気の温度を利用することにより、ニュートンの冷却の法則に基づいてエンジンのソーク時間を推定できる。また、本発明に係る無段変速機の制御装置では、エンジン停止中の油圧回路のオイルの抜け量（漏れ量）がソーク時間に応じた量となるので、エンジンの始動後の１回目のクラッチ締結時にはソーク時間を用いてプリチャージ時間を補正する。そして、本発明に係る無段変速機の制御装置では、エンジンの始動後の１回目のクラッチ締結時にはこの補正後のプリチャージ時間を用いてプリチャージフェーズの油圧制御を行う。これにより、エンジン停止中に油圧回路からオイルが抜けていても、エンジン始動後の１回目のクラッチ締結時に油圧回路内へのオイルの充填に要する時間を短くできる。その結果、クラッチが係合し始めるまでの時間を短くでき、クラッチの締結完了までの時間を短くできる。このように、本発明に係る無段変速機の制御装置によれば、既存の制御パラメータを用いてソーク時間を取得できるので、このソーク時間に応じてプリチャージ時間を補正することで、新たなタイマの追加や通信仕様の変更なく、ソーク時間を推定してエンジン始動後の１回目のクラッチ締結の遅れを解消できる。

本発明に係る無段変速機の制御装置では、ソーク時間推定手段は、エンジンの停止時の対象物の温度をＴ１（ｓｔｏｐ）とし、エンジンの停止時の外気の温度をＴ２（ｓｔｏｐ）とし、エンジンの始動時の対象物の温度をＴ１（ｓｔａｒｔ）とし、エンジンの始動時の外気の温度をＴ２（ｓｔａｒｔ）とし、ソーク時間をｔとした場合、式（１）によりソーク時間を演算することが好ましい。このニュートンの冷却の法則に基づく式（１）を用いることでソーク時間を推定できる。

本発明に係る無段変速機の制御装置では、対象物温度検出手段は、エンジンの冷却水の温度を検出する構成としてもよい。このように構成することで、既存の制御パラメータである冷却水の温度を用いてソーク時間を取得できる。

本発明に係る無段変速機の制御装置では、対象物温度検出手段は、エンジンのオイルの温度を検出する構成としてもよい。このように構成することで、既存の制御パラメータであるエンジンのオイルの温度を用いてソーク時間を取得できる。

本発明に係る無段変速機の制御装置では、対象物温度検出手段は、無段変速機のオイルの温度を検出する構成としてもよい。このように構成することで、既存の制御パラメータである無段変速機のオイルの温度を用いてソーク時間を取得できる。

本発明に係る無段変速機の制御装置では、プリチャージ時間補正手段は、ソーク時間推定手段で推定したソーク時間に応じてエンジンの始動後の２回目以降の前進クラッチ又は後進クラッチの締結時のプリチャージ時間よりも１回目のプリチャージ時間を長くすることが好ましい。このように、１回目のクラッチ締結時にはソーク時間に応じてプリチャージ時間を長くすることで、１回目のクラッチ締結時のクラッチが係合し始めるまでの時間を２回目以降のクラッチ締結時と同様の時間とすることができる。

本発明によれば、既存の制御パラメータを用いてソーク時間を取得できるので、新たなタイマの追加や通信仕様の変更なく、ソーク時間を推定してエンジン始動後の１回目のクラッチ締結の遅れを解消可能となる。

実施形態に係る無段変速機の制御装置の構成を示すブロック図である。 クラッチ締結制御のプリチャージフェーズと締結フェーズの説明図である。 エンジン始動後の１回目のクラッチ締結と２回目のクラッチ締結とおいて同じプリチャージ時間で行った場合の比較例を示す図である。 ソーク時間とエンジン始動後の１回目のクラッチ締結時のクラッチ係合開始までの時間との関係を示す図である。 プリチャージ延長時間用マップの一例を示す図である。 エンジン始動後の１回目のクラッチ締結においてプリチャージ時間を補正した場合と補正しない場合の比較例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施形態では、無段変速機の制御装置としてチェーン式の無段変速機（ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））の制御装置１に適用する。図１を参照して、実施形態に係る無段変速機の制御装置１について説明する。図１は、実施形態に係る無段変速機の制御装置の構成を示すブロック図である。

制御装置１について説明する前に、エンジン２及び無段変速機３について説明する。まず、エンジン２について説明する。エンジン２は、どのような形式のものでもよいが、例えば、水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。また、エンジン２は、水冷式のエンジンである。エンジン２のクランク軸（出力軸）２ａには、無段変速機３が接続されている。エンジン２は、エンジン・コントロールユニット（以下では「ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）」と呼ぶ）２０によって制御される。

ＥＣＵ２０は、エンジン２を総合的に制御する制御装置である。ＥＣＵ２０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムなどを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、１２Ｖバッテリによってその記憶内容が維持されるバックアップＲＡＭ及び入出力Ｉ／Ｆなどを有して構成されている。

ＥＣＵ２０には、制御に必要な情報を取得するために、外気温センサ２１、冷却水温センサ２２などの各種センサが接続されている。外気温センサ２１は、車両の所定の箇所の外気（大気）の温度を検出する。冷却水温センサ２２は、エンジン２の冷却水（クーラント）の温度を検出する。本実施形態では、外気温センサ２１が特許請求の範囲に記載の外気温度検出手段に相当し、冷却水温センサ２２が特許請求の範囲に記載の対象物温度検出手段に相当する。

次に、無段変速機３について説明する。無段変速機３は、エンジン２からの駆動力を変換して出力する。無段変速機３は、トルクコンバータ３０と、前後進切替機構３１と、を備えている。また、無段変速機３は、このトルクコンバータ３０及び前後進切替機構３１を介してエンジン２のクランク軸２ａと接続されるプライマリ軸３２と、プライマリ軸３２と平行に配設されたセカンダリ軸３３と、を備えている。

トルクコンバータ３０は、クラッチ機能とトルク増幅機能を有している。トルクコンバータ３０は、主として、ポンプインペラ３０ａと、タービンライナ３０ｂと、ステータ３０ｃと、を備えている。ポンプインペラ３０ａは、エンジン２のクランク軸２ａに接続され、オイルの流れを生み出す。タービンライナ３０ｂは、ポンプインペラ３０ａに対向して配置され、オイルを介してエンジン２の駆動力を受けて出力軸（タービン軸３０ｅ）を駆動する。ステータ３０ｃは、ポンプインペラ３０ａとタービンライナ３０ｂの間に配置され、タービンライナ３０ｂからの排出流（戻り）を整流し、ポンプインペラ３０ａに還元することでトルク増幅作用を発生させる。また、トルクコンバータ３０は、入力（クランク軸２ａ）と出力（タービン軸３０ｅ）とを直結状態にするロックアップクラッチ３０ｄを備えている。トルクコンバータ３０は、ロックアップクラッチ３０ｄが締結されていないとき（非ロックアップ時）はエンジン２の駆動力をトルク増幅して伝達し、ロックアップクラッチ３０ｄが締結されているとき（ロックアップ時）はエンジン２の駆動力を直接伝達する。

前後進切替機構３１は、駆動輪の正転と逆転（車両の前進と後進）とを切り替える機能を有している。前後進切替機構３１は、主として、ダブルピニオン式の遊星歯車列３１ａと、前進クラッチ３１ｂと、後進クラッチ（後進ブレーキ）３１ｃと、を備えている。前後進切替機構３１では、前進クラッチ３１ｂ及び後進クラッチ３１ｃそれぞれの状態（締結／解放）を制御することにより、エンジン２の駆動力の伝達経路を切り替えることが可能に構成されている。前進クラッチ３１ｂには油室が形成されており、この油室にはクラッチを締結させるための油圧が供給される。後進クラッチ３１ｃには油室が形成されており、この油室にはクラッチを締結させるための油圧が供給される。

運転者のシフトレバー操作でドライブレンジ（Ｄレンジ）が選択された場合、前後進切替機構３１では、後進クラッチ３１ｃを解放してから前進クラッチ３１ｂを締結することにより、タービン軸３０ｅの回転をそのままプライマリ軸３２に伝達する。この場合、車両を前進走行させることが可能となる。一方、運転者のシフトレバー操作でリバースレンジ（Ｒレンジ）が選択された場合、前後進切替機構３１では、前進クラッチ３１ｂを解放してから後進クラッチ３１ｃを締結することにより、遊星歯車列３１ａを作動させてタービン軸３０ｅの回転を逆転させてプライマリ軸３２に伝達する。この場合、車両を後進走行させることが可能となる。なお、運転者のシフトレバー操作でニュートラルレンジ（Ｎレンジ）又はパーキングレンジ（Ｐレンジ）が選択された場合、前進クラッチ３１ｂ及び後進クラッチ３１ｃを解放することにより、タービン軸３０ｅとプライマリ軸３２とは切り離され（エンジン２の駆動力の伝達が遮断され）、前後進切替機構３１はプライマリ軸３２に動力を伝達しないニュートラル状態となる。

プライマリ軸３２には、プライマリプーリ３４が設けられている。プライマリプーリ３４は、固定プーリ３４ａと、可動プーリ３４ｂとを有している。固定プーリ３４ａは、プライマリ軸３２に接合されている。可動プーリ３４ｂは、固定プーリ３４ａに対向し、プライマリ軸３２の軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に装着されている。プライマリプーリ３４は、固定プーリ３４ａと可動プーリ３４ｂとの間のコーン面間隔（すなわち、プーリ溝幅）を変更できるように構成されている。

セカンダリ軸３３には、セカンダリプーリ３５が設けられている。セカンダリプーリ３５は、固定プーリ３５ａと、可動プーリ３５ｂとを有している。固定プーリ３５ａは、セカンダリ軸３３に接合されている。可動プーリ３５ｂは、固定プーリ３５ａに対向し、セカンダリ軸３３の軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に装着されている。セカンダリプーリ３５は、固定プーリ３５ａと可動プーリ３５ｂとの間のプーリ溝幅を変更できるように構成されている。

プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５との間には、駆動力を伝達するチェーン３６が掛け渡されている。無段変速機３は、プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５の各プーリ溝幅を変化させて、各プーリ３４，３５に対するチェーン３６の巻き付け径の比率（プーリ比）を変化させることで変速比を無段階で変更する。なお、チェーン３６のプライマリプーリ３４に対する巻き付け径をＲｐとし、セカンダリプーリ３５に対する巻き付け径をＲｓとすると、変速比ｉは、ｉ＝Ｒｓ／Ｒｐで表される。

プライマリプーリ３４の可動プーリ３４ｂには、プライマリ駆動油室（油圧シリンダ室）３４ｃが形成されている。セカンダリプーリ３５の可動プーリ３５ｂには、セカンダリ駆動油室（油圧シリンダ室）３５ｃが形成されている。プライマリ駆動油室３４ｃには、プーリ比（変速比）を変化させるための変速圧とチェーン３６の滑りを防止するためのクランプ圧が導入される。セカンダリ駆動油室３５ｃには、クランプ圧が導入される。

無段変速機３には、バルブボディ４０によって油圧が供給される。バルブボディ４０には、コントロールバルブ機構が組み込まれている。このコントロールバルブ機構は、例えば、複数のスプールバルブと当該スプールバルブを動かすソレノイドバルブを用いてバルブボディ４０内に形成された油路を開閉することで、オイルポンプから吐出された油圧（ライン圧）を調圧した各油圧を発生する。バルブボディ４０では、調圧したクランプ圧をプライマリ油圧室３４ｃ及びセカンダリ油圧室３５ｃに供給すると共に、調圧した変速圧をプライマリ油圧室３４ｃに供給する。また、バルブボディ４０では、前進クラッチソレノイド４０ａの駆動を制御することにより、前進クラッチ３１ｂの油室に供給／排出するオイル（ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）量を調節（調圧）し、前進クラッチ３１ｂの締結／解放を行う。また、バルブボディ４０では、後進クラッチソレノイド４０ｂの駆動を制御することにより、後進クラッチ３１ｃに供給／排出するオイル量を調節（調圧）し、後進クラッチ３１ｃの締結／解放を行う。本実施形態では、このバルブボディ４０、前進クラッチ３１ｂの油室、後進クラッチ３１ｃの油室などからなる油圧回路４１が特許請求の範囲に記載する油圧回路に相当する。

なお、前進クラッチ３１ｂ及び後進クラッチ３１ｃの締結制御は、プリチャージフェーズと締結フェーズの２つのフェーズで行われる。プリチャージフェーズは、高圧の油圧指令値をプリチャージ時間の間維持する段階である。このプリチャージフェーズにより、油圧回路４１（バルブボディ４０，クラッチ３１ｂ，３１ａの各油室など）にオイルを急速充填する。締結フェーズは、プリチャージフェーズ後に低圧の油圧指令値まで一旦低下させ、一定の増加率で油圧指令値を漸増させる段階である。この締結フェーズにより、クラッチ３１ｂ，３１ｃを締結させる。

それでは、無段変速機３の制御装置１について説明する。制御装置１は、無段変速機３を総合的に制御する制御装置である。特に、本実施形態に係る制御装置１は、エンジン２の始動後の１回目の各クラッチ３１，３１ｃの締結の遅れを解消するために（締結品質を向上させるために）、１回目のクラッチ締結時にのみソーク時間をエンジン２の冷却水温と外気温を用いて推定すると共にこのソーク時間に応じてプリチャージ時間を補正する。なお、この実施形態では、エンジン２の冷却水が特許請求の範囲に記載の対象物に相当する。また、エンジン２の冷却水温と外気温は、エンジン２の制御などで用いられる既存の制御パラメータである。

制御装置１の各制御は、ＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０によって実施される。ＴＣＵ１０は、ＥＣＵ２０と同様に、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及び入出力Ｉ／Ｆなどを有して構成されている。

ＴＣＵ１０には、制御に必要な情報を取得するために、タービン軸回転センサ１１、プライマリプーリ回転センサ１２、出力軸回転センサ１３、レンジスイッチ１４などの各種センサが接続されている。また、ＴＣＵ１０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０を介して、ＥＣＵ２０から外気温、冷却水温などの各種情報を受信する。なお、外気温の情報については、エアコンなどの他のコントロールユニットからＣＡＮ５０を介して受信してもよい。

タービン軸回転センサ１１は、タービン軸３０ｅの回転数を検出する。プライマリプーリ回転センサ１２は、プライマリプーリ３４の回転数を検出する。出力軸回転センサ１３は、出力軸（セカンダリ軸３３）の回転数を検出する。レンジスイッチ１４は、シフトレバー（図示省略）と連動して動くように接続され、シフトレバーの選択位置を検出する。

ＴＣＵ１０は、変速マップに従い、車両の運転状態に応じて自動で変速比を無段階に変速する制御を行う。この制御では、例えば、所定の変速比となるようにプライマリ回転数の目標値を設定し、実際のプライマリ回転数（プライマリプーリ回転センサ１２で検出されたプライマリプーリ３４の回転数）が目標プライマリ回転数になるようにバルブボディ４０の各ソレノイドバルブを制御することで変速圧を発生させ、変速比を変化させる。変速マップは、ＴＣＵ１０内のＲＯＭに格納されている。

また、ＴＣＵ１０は、前後進切替機構３１の各クラッチ３１ｂ，３１ｃを締結／解放する制御を行う。そのために、ＴＣＵ１０は、ソーク時間推定部１０ａ（特許請求の範囲に記載のソーク時間推定手段に相当）と、プリチャージ時間補正部１０ｂ（特許請求の範囲に記載のプリチャージ時間補正手段に相当）と、クラッチ制御部１０ｃ（特許請求の範囲に記載のクラッチ制御手段に相当）と、を有している。ＴＣＵ１０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることで、これらの各部１０ａ〜１０ｃの各処理が実現される。

このＴＣＵ１０での各部１０ｃ〜１０ｃの具体的な処理を説明する前に、図２を参照して、このクラッチ３１ｂ，３１ｃの締結制御のプリチャージフェーズと締結フェーズについて詳細に説明する。図２は、クラッチ締結制御のプリチャージフェーズと締結フェーズの説明図である。ここでは、シフトレバーでニュートラルレンジからドライブレンジが選択された場合の前進クラッチ３１ｂの締結制御を例として説明する。図２では、横軸が時間である。

図２では、符号ＲＳで示す実線により、シフトレバーでのニュートラルレンジからドライブレンジに切り替わるタイミングを示しており、ｔ０以降でドライブレンジが選択されている。また、図２では、符号ＴＲで示す実線により、トルクコンバータ３０の出力軸であるタービン軸３０ｅの回転数の時間変化を示している。また、図２では、符号ＣＯＰで示す実線により、前進クラッチ３１ｂの締結制御の油圧指令値の時間変化を示している。また、図２では、符号ＲＯＰで示す破線により、前進クラッチ３１ｂの油室の実油圧の時間変化を示している。また、図２では、符号ＰＦで示す区間がプリチャージフェーズであり、符号ＣＦで示す区間が締結フェーズである。また、図２では、符号ｓｔで示す時間が、ドライブレンジが選択されてから前進クラッチ３１ｂが係合し始める（タービン軸３０ｅの回転数が低下し始める）までの時間を示している。

まず、ニュートラルレンジからドライブレンジに切り替わると、プリチャージフェーズＰＦが実施される。プリチャージフェーズＰＦでは、油圧指令値ＣＯＰとして所定の高い油圧（例えば、クラッチの油圧指令値の最大値）を設定し、この高圧の油圧指令値をプリチャージ時間ｐｔの間維持する。

プリチャージ時間ｐｔが経過すると、締結フェーズＣＦに移行する。締結フェーズＣＦでは、まず、油圧指令値ＣＯＰとして所定の低い油圧を設定し、この低圧の油圧指令値を維持しつつ前進クラッチ３１ｂが係合し始めたか否か（前進クラッチ３１ｂの油室にオイルが充填された否か）を判定する。前進クラッチ３１ｂが係合し始めたと判定すると、締結フェーズＣＦでは、油圧指令値ＣＯＰを所定の増加率で増加させた値を順次設定し、油圧指令値ＣＯＰを所定時間漸増させる。所定時間経過すると、締結フェーズＣＦでは、油圧指令値ＣＯＰとして所定の高い油圧（例えば、クラッチの油圧指令値の最大値）を設定する。この高圧の油圧指令値は、前進クラッチ３１ｂの締結中維持される。

ところで、エンジン２の停止中（イグニッションスイッチのオフ中）にはオイルポンプが停止しているので、油圧回路４１では、油室や配管などからオイルが抜ける（漏れる）ことで、オイルの量が減少する。そのため、エンジン２の始動直後（イグニッションスイッチのオン直後）の１回目のクラッチ３１ｂ，３１ｃの締結時は、オイルポンプが作動中の２回目以降のクラッチ締結時に比べて油圧回路４１内のオイルの充填量がばらつき、油圧系が不安定な状態である。上述したプリチャージフェーズＰＦのプリチャージ時間ｐｔは、２回目以降のクラッチ締結時の油圧系が安定した状態を想定して適合で決められている。そのため、１回目のクラッチ締結時のプリチャージフェーズＰＦにおいてこの適合で決められたプリチャージ時間ｐｔでプリチャージを行うと、１回目のクラッチ締結時の前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間が２回目以降のクラッチ締結時と比べて長くなる。

このエンジン２の始動後の１回目のクラッチ締結と２回目のクラッチ締結との前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間の比較例を図３を参照して説明する。図３は、エンジン始動後の１回目のクラッチ締結と２回目のクラッチ締結とにおいて同じプリチャージ時間で行った場合の比較例を示す図である。図３に示す例は、１回目のクラッチ締結と２回目のクラッチ締結を、同じプリチャージ時間ｐｔでプリチャージフェーズを実施した場合である。図３では、横軸が時間である。なお、図３に示す例も、図２に示す例と同様に前進クラッチ３１ｂの締結制御を例として説明する。

図３では、符号ＴＲ１で示す実線により１回目のクラッチ締結時のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化を示しており、符号ＴＲ２で示す実線により２回目のクラッチ締結時のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化を示している。また、図３では、符号ＣＯＰ１で示す実線により１回目の前進クラッチ３１ｂの締結制御の油圧指令値の時間変化を示しており、符号ＣＯＰ２で示す実線により２回目の前進クラッチ３１ｂの締結制御の油圧指令値の時間変化を示している。また、図３では、符号ＲＯＰ１で示す破線により１回目の前進クラッチ３１ｂの油室の実油圧の時間変化を示しており、符号ＲＯＰ２で示す破線により２回目の前進クラッチ３１ｂの油室の実油圧の時間変化を示している。また、図３では、符号ＰＦ１で示す区間が１回目のクラッチ締結時のプリチャージフェーズであり、符号ＣＦ１で示す区間が１回目のクラッチ締結時の締結フェーズである。また、図３では、符号ＰＦ２で示す区間が２回目のクラッチ締結時のプリチャージフェーズであり、符号ＣＦ２で示す区間が２回目のクラッチ締結時の締結フェーズである。また、図３では、符号ｓｔ１で示す時間が１回目のクラッチ締結時の前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間を示しており、符号ｓｔ２で示す時間が２回目のクラッチ締結時の前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間を示す。

この図３に示す例の場合、エンジン２の停止中に油圧回路４１の油室や配管などからオイルが抜けていたので、１回目のクラッチ締結時の実油圧の時間変化ＲＯＰ１と２回目のクラッチ締結時の実油圧の時間変化ＲＯＰ２とを比較すると、１回目のクラッチ締結時の立ち上がりＲ１が２回目のクラッチ締結時の立ち上がりＲ２よりも遅い。そのため、１回目のクラッチ締結時には、２回目のクラッチ締結時よりも油圧回路４１（例えば、前進クラッチ３１ｂの油室）にオイルを充填するために時間を要する。したがって、１回目のクラッチ締結時のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化ＴＲ１と２回目のクラッチ締結時のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化ＴＲ２とを比較すると、タービン軸３０ｅの回転数が低下し始めるタイミング（つまり、前進クラッチ３１ｂの油室にオイルが充填され、前進クラッチ３１ｂが係合し始めるタイミング）が１回目のクラッチ締結時のほうが遅い（ｓｔ１＞ｓｔ２）。そのため、１回目のクラッチ締結時の油圧指令値の時間変化ＣＯＰ１と２回目のクラッチ締結時の油圧指令値の時間変化ＣＯＰ２とを比較すると、締結フェーズおいて油圧指令値を増加開始させるタイミングが１回目のクラッチ締結時のほうが遅い。その結果、１回目のクラッチ締結時の締結フェーズＣＦ１が２回目のクラッチ締結時の締結フェーズＣＦ２よりも長くなっており、１回目のクラッチ締結時の前進クラッチ３１ｂの締結完了まで時間が長くなり、前進クラッチ３１ｂの締結が遅れる。このように、プリチャージ時間ｐｔを同じ時間でプリチャージフェーズを行うと、エンジン２の始動後の１回目のクラッチ締結時は、２回目のクラッチ締結時よりも締結品質が低下する。

この１回目のクラッチ締結時に前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間（前進クラッチ３１ｂの油室にオイルが充填されるまでの時間）は、エンジン２の停止中の油圧回路４１からのオイルの抜け量（漏れ量）に応じて変わり、この抜け量が多くなるほど長くなる。この油圧回路４１のオイルの抜け量は、エンジン２が停止してから再始動するまでのエンジン２のソーク時間（停止時間）に応じて変わり、ソーク時間が長いほど多くなる。このソーク時間と１回目のクラッチ締結時のドライブレンジの選択から前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間との関係の一例を図４に示す。図４は、片対数グラフであり、横軸が対数目盛である。図４では、横軸がソーク時間［分］であり、縦軸がドライブレンジの選択から前進クラッチ３１ｂが係合開始までの時間である。この図４からも判るように、エンジン２の始動後の１回目の前進クラッチ３１ｂ（又は後進クラッチ３１ｃ）が係合し始めるまでの時間は、エンジン２のソーク時間が長くなるほど（エンジン２の停止中のオイルの抜け量が多くなるほど）長くなる。

制御装置１では、この１回目のクラッチ３１ｂ，３１ｃが係合し始めるまでの時間を短くするために、１回目のクラッチ締結時にはエンジン２の停止中のソーク時間（油圧回路４１のオイルの抜け量）を考慮してプリチャージを実施する。具体的には、制御装置１では、エンジン２の始動後の１回目のクラッチ締結時にはソーク時間を推定し、このソーク時間を用いてプリチャージ時間を補正する。このソーク時間の推定は、ニュートンの冷却の法則に基づいて推定する。それでは、ＴＣＵ１０での各部１０ｃ〜１０ｃの具体的な処理について説明する。

ソーク時間推定部１０ａについて説明する。ソーク時間推定部１０ａは、エンジン２の始動後の１回目の前進クラッチ３１ｂの締結か又は１回目の後進クラッチ３１ｃの締結か否かを判定する。この判定は、例えば、エンジン２の始動後（イグニッションスイッチのオン後）に初めてレンジスイッチ１４でドライブレンジが検出されたか又はリバースレンジが検出されたか否かを判定する。

１回目の前進クラッチ３１ｂの締結又は１回目の後進クラッチ３１ｃの締結と判定した場合、ソーク時間推定部１０ａは、エンジン２の停止時（イグニッションスイッチがオフされたとき）の冷却水温Ｔ１（ｓｔｏｐ）と外気温Ｔ２（ｓｔｏｐ）、及び、その停止後の次のエンジン２の始動時（イグニッションスイッチがオンされたとき）の冷却水温Ｔ１（ｓｔａｒｔ）と外気温Ｔ２（ｓｔａｒｔ）を用いて、式（１）によりソーク時間ｔを演算する。式（１）は、公知のニュートンの冷却の法則に基づく式である。なお、ソーク時間推定部１０ａは、イグニッションスイッチがオフされたときに、冷却水温と外気温の情報をバックアップＲＡＭに記憶させておく。

エンジン２の冷却水は、エンジン２の作動中、エンジン２内の流路、ラジエーター内の流路及び冷却水の管路などを循環し、エンジン２で加熱されて温度が上昇する。また、この温度が上昇した冷却水は、エンジン２の停止中、外気（大気）によってエンジン２、ラジエーター、冷却水の管路などが冷却されることで間接的に冷却されて温度が低下する。そこで、この冷却水の温度と外気の温度を利用することで、ニュートンの冷却の法則に基づいてエンジン２が停止していた時間を推定できる。

なお、式（１）の定数αは、外気温センサ２１の取付箇所、冷却水温センサ２２の取付箇所、この取付箇所の周辺のエンジン２などの固体境界面形状、冷却水の比熱、外気の性質や流れ方などによって決まる定数である。定数αは、例えば、実車実験などを行うことで適合によって決められる。

プリチャージ時間補正部１０ｂについて説明する。プリチャージ時間補正部１０ｂは、ソーク時間推定部１０ａでソーク時間を推定した場合、プリチャージ延長時間用マップを用いて、ソーク時間からプリチャージの延長時間を取得する。そして、プリチャージ時間補正部１０ｂは、この延長時間をプリチャージ時間（基本時間）に加算してプリチャージ時間（補正時間）を取得する。プリチャージ時間（基本時間）は、上述したように油圧系が安定した状態を想定して適合で決められる。なお、プリチャージ時間補正部１０ｂでは、ソーク時間が閾値以下の場合（ソーク時間が短く、油圧回路４１からのオイルの抜け量が極少量の場合）、上述したプリチャージ時間の補正を行わないようにしてもよい。

図５には、プリチャージ延長時間用マップの一例を示す。図５は、片対数グラフであり、横軸が対数目盛である。図５では、横軸がソーク時間［分］であり、縦軸がプリチャージの延長時間である。プリチャージ延長時間用マップは、例えば、実車実験などを行うことで適合によって決められる。特に、プリチャージ延長時間用マップは、エンジン２の始動後の１回目のクラッチ締結時にクラッチが係合し始めるまでの時間が２回目以降のクラッチ締結時（油圧系が安定した状態の場合）にクラッチが係合し始めるまでの時間と同程度の時間になるようにプリチャージの延長時間が設定されている。プリチャージ延長時間用マップは、図５に示すように、ソーク時間が長くなるほど（油圧回路４１からのオイルの抜け量が多くなるほど）延長時間として長い時間が設定されている。但し、ソーク時間が所定時間以上になると、延長時間として一定値（延長時間の最大値）が設定されている。

クラッチ制御部１０ｃについて説明する。クラッチ制御部１０は、レンジスイッチ１４でドライブレンジを検出した場合（シフトレバーでドライバレンジが選択された場合）には前進クラッチ３１ｂを締結するために前進クラッチソレノイド４０ａを制御し、レンジスイッチ１４でリバースレンジを検出した場合（シフトレバーでリバースレンジが選択された場合）には後進クラッチ３１ｃを締結するために後進クラッチソレノイド４０ｂを制御する。この具体的な制御を以下で説明する。

クラッチ制御部１０は、まず、プリチャージフェーズの制御を行う。クラッチ制御部１０は、このプリチャージフェーズにおいて、プリチャージフェーズの高圧の油圧指令値を維持するように前進クラッチソレノイド４０ａ又は後進クラッチソレノイド４０ｂを制御する。そして、クラッチ制御部１０は、プリチャージフェーズ開始からの経過時間を計測し、この経過時間がプリチャージ時間になった否かを判定する。このプリチャージ時間は、エンジン２の始動後の１回目の締結時にはプリチャージ時間補正部１０ｂで補正したプリチャージ時間（補正時間）が用いられ、２回目以降の締結時には予め設定されているプリチャージ時間（基本時間）が用いられる。経過時間がプリチャージ時間になったと判定すると、クラッチ制御部１０は、プリチャージフェーズの制御を終了する。

プリチャージフェーズの制御が終了すると、クラッチ制御部１０は、次に、締結フェーズの制御を行う。クラッチ制御部１０は、この締結フェーズにおいて、まず、低圧の油圧指令値を維持するように前進クラッチソレノイド４０ａ又は後進クラッチソレノイド４０ｂを制御する。そして、クラッチ制御部１０は、タービン軸３０ｅの回転数が低下し始めたか否か（前進クラッチ３１ｂ又は後進クラッチ３１ｂが係合し始めたか否か）を判定する。タービン軸３０ｅの回転数が低下し始めたと判定すると、クラッチ制御部１０は、油圧指令値を一定の増加率で増加させるように前進クラッチソレノイド４０ａ又は後進クラッチソレノイド４０ｂを制御する。そして、クラッチ制御部１０は、この油圧指令値の増加開始からの経過時間を計測し、この経過時間が増圧継続時間になった否かを判定する。経過時間が増圧継続時間になったと判定すると、クラッチ制御部１０は、高圧の油圧指令値を維持するように前進クラッチソレノイド４０ａ又は後進クラッチソレノイド４０ｂを制御する。これにより、締結フェーズの制御が終了する。

最後に、エンジン２の始動後の１回目のクラッチ締結においてプリチャージ時間を補正した場合と補正しない場合の比較例を図６を参照して説明する。図６は、エンジン始動後の１回目のクラッチ締結においてプリチャージ時間を補正した場合と補正しない場合の比較例を示す図である。図６では、横軸が時間である。なお、図６に示す例も、図２に示す例と同様に前進クラッチ３１ｂの締結制御を例として説明する。図６では、プリチャージ時間を補正しない場合の各グラフは、図３に示す１回目のクラッチ締結時の各グラフとそれぞれ同じグラフである。

図６では、符号ＴＲ１で示す実線によりプリチャージ時間を補正しない場合のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化を示しており、符号ＴＲ１’で示す実線によりプリチャージ時間を補正した場合のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化を示している。また、図６では、符号ＣＯＰ１で示す実線によりプリチャージ時間を補正しない場合の前進クラッチ３１ｂの締結制御の油圧指令値の時間変化を示しており、符号ＣＯＰ１’で示す一点鎖線によりプリチャージ時間を補正した場合の前進クラッチ３１ｂの締結制御の油圧指令値の時間変化を示している。また、図６では、符号ＲＯＰ１で示す破線によりプリチャージ時間を補正しない場合の前進クラッチ３１ｂの油室の実油圧の時間変化を示しており、符号ＲＯＰ１’で示す破線によりプリチャージ時間を補正した場合の前進クラッチ３１ｂの油室の実油圧の時間変化を示している。また、図６では、符号ＰＦ１で示す区間が補正しない場合のプリチャージフェーズであり、符号ＣＦ１で示す区間が補正しない場合の締結フェーズである。また、図６では、符号ＰＦ１’で示す区間が補正した場合のプリチャージフェーズであり、符号ＣＦ１’で示す区間が補正した場合の締結フェーズである。また、図６では、符号ｓｔ１で示す時間がプリチャージ時間を補正しない場合の前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間を示しており、符号ｓｔ１’で示す時間が補正した場合の前進クラッチ３１ｂが係合し始めるまでの時間を示す。また、図６では、符号ｐｔで示す時間がプリチャージ時間を補正しない場合のプリチャージ時間（基本時間）を示しており、符号ｐｔ’で示す時間が補正した場合のプリチャージ時間（補正時間）を示し、符号ｅｔで示す時間がプリチャージの延長時間を示す。

この図６に示す例の場合、プリチャージ時間を補正した場合にはプリチャージ時間を延長時間ｅｔ分長くすることで、補正しない場合の実油圧の時間変化ＲＯＰ１と補正した場合の実油圧の時間変化ＲＯＰ１’とを比較すると、補正した場合の立ち上がりＲ１’が補正しない場合の立ち上がりＲ１よりも早くなっている。そのため、補正した場合には、補正しない場合よりも油圧回路４１（例えば、前進クラッチ３１ｂの油室）にオイルを充填する時間が短くなる。したがって、補正しない場合のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化ＴＲ１と補正しない場合のタービン軸３０ｅの回転数の時間変化ＴＲ１’とを比較すると、タービン軸３０ｅの回転数が低下し始めるタイミング（つまり、前進クラッチ３１ｂの油室にオイルが充填され、前進クラッチ３１ｂが係合し始めるタイミング）が補正した場合のほうが早い（ｓｔ１＞ｓｔ１’）。そのため、補正しない場合の油圧指令値の時間変化ＣＯＰ１と補正した場合の油圧指令値の時間変化ＣＯＰ１’とを比較すると、締結フェーズおいて油圧指令値を増加開始させるタイミングが補正した場合のほうが早い。その結果、補正しない場合の締結フェーズＣＦ１が補正しない場合の締結フェーズＣＦ１’よりも短くなっており、補正した場合の前進クラッチ３１ｂの締結完了まで時間が短くなる。このように、プリチャージ時間を延長補正することで、エンジン２の始動後の１回目のクラッチ締結時も、２回目以降のクラッチ締結時と同様の時間でクラッチ締結を完了でき（クラッチ締結の遅れなく）、２回目以降のクラッチ締結時の締結品質と同様の締結品質となる。

実施形態に係る制御装置１によれば、ＣＡＮ５０で通信される既存の制御パラメータ（冷却水温、外気温）を用いることで、仕様を変更することなく、ＴＣＵ１０でソーク時間を推定できる。これにより、ＴＣＵ１０でソーク時間を取得するために、ＣＡＮ５０の通信仕様を変更したり、ＴＣＵ１０にタイマを追加したりする必要がない。また、実施形態に係る制御装置１によれば、推定したソーク時間に応じてプリチャージ時間を延長補正することで、エンジン始動後の１回目のクラッチ締結の遅れを解消でき、締結品質を向上させることができる。これにより、エンジン２の始動後の１回目のクラッチ３１ｂ，３１ｃの締結の遅れを解消でき、車両の発進開始を早めることができる。そのため、車両の運転者は、発進時に違和感を受けない。

なお、ＥＣＵ２０に備えられるタイマを用いてエンジン２の停止からの経過時間を計測し、この経過時間をＣＡＮ５０を介してＴＣＵ１０などに一定の時間毎（例えば、１時間毎）に送信している場合がある。この場合、ＴＣＵ１０ではエンジン２の停止からの正確な経過時間が得られるので、この経過時間を用いてＴＣＵ１０で推定しているソーク時間を補正する構成としてもよい。このような補正を行うことで、実際のソーク時間とＴＣＵ１０で推定したソーク時間との誤差を抑制できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではチェーン式の無段変速機３に適用したが、ベルト式、トロイダル式などの他の無段変速機にも適用可能である。

上記実施形態ではソーク時間を推定するためにエンジン２の冷却水温を利用する構成としたが、エンジンオイルの油温、ミッションオイルの油温などの他の既存の制御パラメータを利用してもよいし、また、エンジン２のブロック温度などを検出している場合にはこのブロック温度などを利用してもよい。

上記実施形態ではソーク時間をニュートンの冷却の法則に基づく式（１）を用いて求める方法を示したが、ニュートンの冷却の法則に基づくマップなどを用いてソーク時間を求めてもよい。

上記実施形態ではマップを用いてソーク時間からプリチャージの延長時間を求める方法を示したが、ソーク時間を変数とした所定の演算式などを用いてプリチャージ時間の延長時間を求めてもよい。また、ソーク時間から延長時間を求めるのではなく、ソーク時間から延長したプリチャージ時間を求める構成としてもよい。

１ 制御装置
３ 無段変速機
１０ ＴＣＵ
１０ａ ソーク時間推定部（ソーク時間推定手段）
１０ｂ プリチャージ時間補正部（プリチャージ時間補正手段）
１０ｃ クラッチ制御部（クラッチ制御手段）
２１ 外気温センサ（外気温度検出手段）
２２ 冷却水温センサ（対象物温度検出手段）
３１ 前後進切替機構
３１ｂ 前進クラッチ
３１ｃ 後進クラッチ
４０ バルブボディ
４１ 油圧回路

Claims (5)

1. 車両の前進時に締結される前進クラッチと前記車両の後進時に締結される後進クラッチとを有する前後進切替機構と、前記前後進切替機構に油圧を供給する油圧回路とを備える無段変速機の制御装置であって、
   前記前進クラッチ又は前記後進クラッチを締結する場合、所定油圧の油圧指令値をプリチャージ時間の間維持するプリチャージフェーズと、当該プリチャージフェーズ後に前記油圧指令値を一旦低下させた後に前記油圧指令値を漸増させる締結フェーズとにより油圧制御を行うクラッチ制御手段と、
   前記車両におけるエンジンの作動中に温度が高くなる対象物の温度を検出する対象物温度検出手段と、
   前記車両の外気の温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記エンジンの停止時に前記対象物温度検出手段で検出した前記対象物の温度と前記外気温度検出手段で検出した前記外気の温度、及び、前記エンジンの停止後の次の始動時に前記対象物温度検出手段で検出した前記対象物の温度と前記外気温度検出手段で検出した前記外気の温度を用いて、ニュートンの冷却の法則に基づいて前記エンジンの前記停止時から前記始動時までのソーク時間を推定するソーク時間推定手段と、
   前記エンジンの始動後の１回目の前記前進クラッチ又は前記後進クラッチの締結時に、前記ソーク時間推定手段で推定した前記ソーク時間に応じて、該ソーク時間が長くなるほど、前記プリチャージ時間を長くするように補正するプリチャージ時間補正手段と、
   を備えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
2. 前記ソーク時間推定手段は、前記エンジンの前記停止時の前記対象物の温度をＴ１（ｓｔｏｐ）とし、前記エンジンの前記停止時の前記外気の温度をＴ２（ｓｔｏｐ）とし、前記エンジンの前記始動時の前記対象物の温度をＴ１（ｓｔａｒｔ）とし、前記エンジンの前記始動時の前記外気の温度をＴ２（ｓｔａｒｔ）とし、前記ソーク時間をｔとした場合、式（１）により前記ソーク時間を演算することを特徴とする請求項１に記載の無段変速機の制御装置。
   

   
3. 前記対象物温度検出手段は、前記エンジンの冷却水の温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無段変速機の制御装置。
4. 前記対象物温度検出手段は、前記エンジンのオイルの温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無段変速機の制御装置。
5. 前記対象物温度検出手段は、前記無段変速機のオイルの温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無段変速機の制御装置。

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