JP6717986B2 - ロックアップクラッチの制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータに備えられたロックアップクラッチの締結状態を制御するロックアップクラッチの制御装置および制御方法に関する。

特許文献１には、ロックアップクラッチのスリップ量をフィードバック制御する際、スリップ量が一定以上となる状態が一定時間以上継続したときは、ロックアップクラッチを解放する技術が開示されている。

ここで、コースト走行中に自動変速機がロー側に変速し、タービン回転数が上昇することで、正常にも関わらずロックアップクラッチのスリップ量が増大する場合がある。しかしながら、特許文献１の技術にあっては、異常と判断してロックアップクラッチを解放してしまう。そうすると、エンジンを自立回転させるために燃料噴射を再開する必要があり、燃費が悪化するという問題があった。
本発明の目的は、燃費の悪化を回避可能なロックアップクラッチの制御装置を提供することにある。

特公昭６２−７４３０号公報

本発明のロックアップクラッチの制御装置では、エンジンと自動変速機との間に設けられたトルクコンバータのロックアップクラッチの締結状態を制御し、前記ロックアップクラッチのスリップ量が所定以上の状態が継続したときは、異常と判定し、ロックアップクラッチを解放するにあたり、コースト走行時に自動変速機がロー側に変速した場合には、異常判定を禁止することとした。

よって、異常判定によるロックアップクラッチの解放を回避することができ、エンジン回転数をアイドル回転数より高めに維持することで、燃料噴射を伴うエンジン自立運転区間を抑制でき、燃費の悪化を回避できる。

実施例のロックアップクラッチの制御装置が適用された車両のシステム図である。 実施例のスリップロックアップ制御中におけるスイッチダウンシフト時制御処理を表すフローチャートである。 実施例のスリップロックアップ制御中におけるスイッチダウンシフト時制御処理を表すタイムチャートである。

図１は、実施例のロックアップクラッチの制御装置が適用された車両のシステム図である。内燃機関であるエンジン１から出力された回転は、自動変速機２に入力される。自動変速機２に入力された回転は、ロックアップクラッチ２０を備えたトルクコンバータ２１及びクラッチ２２を介してベルト式無段変速機構２３に入力される。

トルクコンバータ２１は、エンジン出力軸に接続されたコンバータカバー２１０と、コンバータカバー２１０に取り付けられたポンプインペラ２１１と、ポンプインペラ２１１と対向する位置に配置されたタービンランナ２１２と、を有する。タービンランナ２１２は、クラッチ２２のエンジン側回転要素と接続されたタービンシャフト２１３と一体に回転する。

ロックアップクラッチ２０は、コンバータカバー２１０のエンジン側内壁に設けられた摩擦材２０３と、タービンシャフト２１３のエンジン側端部において軸方向にスライド可能なクラッチプレート２０１と、クラッチプレート２０１の外周において摩擦材２０３と対向する位置に配置されたプレート側摩擦材２０２と、を有する。クラッチプレート２０１は、摩擦材２０３側のリリース室ＰＲと、タービンランナ２１２側のコンバータ室ＰＡと、を隔成する。リリース室ＰＲとコンバータ室ＰＡとの差圧を、以下ロックアップ差圧ＰＬＵと記載する。リリース室ＰＲにリリース圧が供給されると、ロックアップ差圧ＰＬＵが減少し、クラッチプレート２０１が解放側に移動する。一方、リリース室ＰＲへのリリース圧の供給を低下させ、コンバータ室ＰＡにコンバータ圧を供給すると、ロックアップ差圧ＰＬＵが増大し、クラッチプレート２０１が締結側に移動する。これにより、摩擦材２０３とプレート側摩擦材２０２とが接触し、コンバータカバー２１０とタービンシャフト２１３との相対回転を規制する。

クラッチ２２は、複数のクラッチプレートが交互に重ね合わされた湿式多板クラッチであり、図外のコントロールバルブから供給される制御油圧に基づいて伝達トルク容量が制御される。尚、実施例の場合、図外の前後進切替機構において前進を達成する締結要素及び後退を達成する締結要素がそれぞれクラッチ２２に対応するが、前後進切替機構とは別に発進専用のクラッチを備えていてもよく特に限定しない。ベルト式無段変速機構２３で変速された回転は、ファイナルギヤ３を介して駆動輪１０に伝達される。エンジン１は、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１ａと、燃料噴射装置１ｂと、を有する。

運転者が操作するシフトレバー５は、操作によりシフトレンジ５ａのレンジ位置を切り替える。シフトレンジ５ａは、パーキングレンジと、後退するリバースレンジと、ニュートラルレンジと、前進するドライブレンジと、を有し、シフトレバー５の操作位置に応じたレンジ位置信号を出力する。また、ドライブレンジの左側には、ステップ的に変速比を変更するマニュアルレンジ５ｂを有する。実施例のマニュアルレンジ５ｂは、一方に＋スイッチを、他方に−スイッチを有し、運転者がシフトレバー５を＋スイッチ側に操作した際には、スイッチアップシフト信号を出力し、ステップ的にアップシフトを行う。一方、運転者がシフトレバー５を−スイッチ側に操作した際には、スイッチダウンシフト信号を出力し、ステップ的にダウンシフトを行う。

エンジンコントロールユニット１０（以下、ＥＣＵと記載する。）は、エンジン１のスロットルバルブ１ａや燃料噴射装置１ｂに制御信号を出力し、エンジン１の運転状態（エンジン回転数ＮｅやエンジントルクＴｅ）を制御する。アイドルスイッチ１ｃは、アクセルペダル開度ＡＰＯが所定値未満のときにＥＣＵに対してオン信号を出力し、それ以外のときはオフ信号を出力する。ＥＣＵは、アイドルスイッチ１ｃからオン信号を受信すると、アクセルペダル開度ＡＰＯに関わらずエンジン回転数Ｎｅをアイドル回転数に維持するアイドル制御を実施する。また、ＥＣＵは、フューエルカット制御部を有し、エンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数以上で、かつ、アクセルペダル開度ＡＰＯが足離し状態を表す所定値未満のときは、燃料噴射装置１ｂからの燃料噴射を停止するフューエルカット制御（以下、ＦＣと記載する。）を実施し、燃費を改善する。また、ＦＣ中にエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数を下回ると、燃料噴射を再開し、スタータモータ等を用いることなくエンジン１が自立運転可能な状態を維持する。

変速機コントロールユニット１１（以下、ＣＶＴＣＵと記載する。）は、シフトレンジ５ａから送信されたレンジ位置信号及びマニュアルレンジ５ｂから送信されたスイッチシフト信号を受信し、クラッチ２２の断接状態や、ベルト式無段変速機構２３の変速比を制御する。ＣＶＴＣＵには、車速とアクセルペダル開度に基づいてエンジン１の最適燃費を確保するように変速比を無段階に設定する変速マップを有する。この変速マップは、シフトレバー５がマニュアルレンジ５ｂに移動したときに設定される複数の固定変速比線を有する。ある固定変速比線が選択されている状態において、スイッチアップシフト信号が入力されると、現在の固定変速比線からハイ側の固定変速比線に向けて変速比がアップシフトし、スイッチダウンシフト信号が入力されると、現在の固定変速比線からロー側の固定変速比線に向けて変速比がダウンシフトする。これにより、有段式自動変速機のように変速比を制御し、運転者の意図に応じた走行を実現する。ＥＣＵとＣＶＴＣＵとは、相互の情報を送受信可能なＣＡＮ通信線１５で接続されている。

（ロックアップクラッチ制御処理）
ここで、ロックアップクラッチ２０の制御について説明する。通常、車両の発進時等、大きなトルクが必要とされる場面では、ロックアップクラッチ２０は解放され、トルクコンバータ２１のトルク増幅作用を機能させる。ただし、車速が所定車速以上となると、燃費の改善を目的としてロックアップ差圧ＰＬＵを発生させてロックアップクラッチ２０を締結（以下、ロックアップ状態と記載する。）し、エンジン１から出力されたトルクをそのままベルト式無段変速機構２３に伝達する。また、ロックアップ状態で車速が低下すると、駆動輪４の回転数低下によってエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数を下回り、エンジンストールを招くおそれがある。そこで、低車速領域では、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの差が予め設定された第１スリップ量となるようにフィードバック制御をしながらスリップロックアップ制御を行う。これにより、ロックアップクラッチ２０の締結状態がスリップするギリギリの締結状態となるように制御し、クラッチプレート２０１を即座に移動可能な状態とする。

ここで、マニュアルレンジ５ｂが選択され、ある固定変速比でコースト走行しており、スリップロックアップ制御を行っている場面を想定する。このとき、運転者がシフトレバー５を操作し、−スイッチがオンとなると、現在の固定変速比よりロー側の固定変速比に向けてダウンシフトを開始する。すると、タービンシャフト２１３の回転数が一気に増大するため、クラッチプレート２０１の回転数がコンバータカバー２１０の回転数（エンジン回転数Ｎｅと同じ）よりも高くなる。そうすると、現在のロックアップ差圧ＰＬＵではエンジン側のイナーシャトルク分が不足し、エンジン回転数Ｎｅを引き上げることができず、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの差回転が所定差回転数よりも大きくなる。

ＣＶＴＣＵは、ロックアップクラッチ２０のスリップロックアップ制御を実施しているときに、差回転が第１スリップ量より大きな第２スリップ量となる状態が継続すると、異常と判定する異常判定部と、異常判定部により異常と判定したときは、フィードバック制御を中止し、ロックアップクラッチ２０を解放する解放制御部を有する。これは、過度のスリップ状態の継続は、摩擦材２０３やプレート側摩擦材２０２の耐久性が低下している場合が想定されるからである。

しかしながら、ロックアップクラッチ２０を解放すると、エンジン回転数Ｎｅが低下しやすく、フューエルカット制御を中止して燃料噴射を再開するタイミングが早くなり、燃費の悪化を招く。よって、ロックアップクラッチ２０の締結によりエンジン回転数Ｎｅを高く維持することが望ましい。また、単にスイッチダウンシフトに伴う差回転の上昇であれば、摩擦材等の耐久性低下が原因ではなく、エンジン回転数Ｎｅよりもタービン回転数Ｎｔのほうが高い状態であれば、遠心油圧の反転に伴う締結ショックを招くこともない。そこで、実施例では、コースト走行中のスリップロックアップ制御中にスイッチダウンシフトが行われたときは、異常判定部による異常判定を禁止することとし、ロックアップ差圧ＰＬＵにエンジン側のイナーシャトルク分を加算することで、スリップロックアップ制御を継続し、燃費の改善を図ることとした。

図２は、実施例のスリップロックアップ制御中におけるスイッチダウンシフト時制御処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、アイドルスイッチ１ｃがオンか否かを判断し、オンのときはステップＳ２に進み、それ以外の場合はステップＳ９に進む。コースト走行条件の成立を確認するためである。
ステップＳ２では、フューエルカット中か否かを判断し、フューエルカット中のときはフューエルカットに伴うトルク変動が生じないと判断してステップＳ３へ進み、それ以外の場合はステップＳ９に進む。
ステップＳ３では、スイッチダウンシフトフラグＦＳＷＤがオンか否かを判断し、オンのときはスイッチダウンシフトによるダウンシフトが生じると判断してステップＳ４に進み、それ以外の場合はステップＳ９に進む。

ステップＳ４では、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの差の絶対値であるスリップ量が所定スリップ量Ｎ１以下か否かを判断し、Ｎ１以下のときはステップＳ５に進み、それ以外の場合はステップＳ９に進む。すなわち、スリップ量がＮ１以上のときにロックアップ差圧ＰＬＵに所定圧を加算すると、ロックアップクラッチ２０が急激に締結して締結ショックを招く恐れがあるからである。
ステップＳ５では、ロックアップ差圧ＰＬＵが所定圧Ｐ１以上か否かを判断し、Ｐ１以上のときはステップＳ６に進み、それ以外の場合はステップＳ９に進む。すなわち、ロックアップ差圧ＰＬＵが例えば負の値の場合、クラッチプレート２０１が解放側に移動している可能性があり、その場合にロックアップ差圧ＰＬＵに所定圧を加算すると、ロックアップクラッチ２０が急激に締結して締結ショックを招く恐れがあるからである。
ステップＳ６では、ロックアップ差圧ＰＬＵにエンジン側のイナーシャトルク分に相当する所定圧ΔＰを加算する。これにより、エンジン回転数Ｎｅをタービン回転数Ｎｔの上昇に伴って引き上げることができる。

ステップＳ７では、異常判定部による異常判定を禁止する。よって、仮にスリップ量が増大しても、ロックアップクラッチ２０を解放することがなく、継続してロックアップ差圧ＰＬＵのフィードバック制御を行うことができる。
ステップＳ８では、スイッチダウンシフトフラグＦＳＷＤがオンとなってからのギヤ比の変化量ΔＧＲが所定変化量ΔＧＲ１以上か否かを判断し、ΔＧＲがΔＧＲ１以上変化した場合にはステップＳ１１に進み、それ以外はステップＳ１０に進む。
ステップＳ９では、ロックアップ差圧ＰＬＵにΔＰを加算中か否かを判断し、加算中の場合はステップＳ１１に進み、それ以外は本制御フローを終了してステップＳ１から繰り返す。

ステップＳ１０では、ロックアップ差圧ＰＬＵにΔＰを加算してから所定時間が経過したか否かを判断し、所定時間が経過していなければ、本制御フローを終了してステップＳ１から繰り返す。すなわち、ロックアップ差圧ＰＬＵにΔＰを加算してから所定時間が経過しても、スリップ量が低下していない場合には、スイッチダウンシフトに伴うスリップ量の増大ではなく、他の原因によってスリップ量が増大していると考えられる。また、スリップ量が大きい状態でフィードバック制御を継続すると、ロックアップ差圧ＰＬＵがどんどん大きな値に設定され、ロックアップクラッチ２０が締結したときに締結ショックを招くおそれがある。よって、所定時間経過後は、ステップＳ１１→Ｓ１２へと進み、異常判定の禁止を解除し、ロックアップクラッチ２０を解放することで、再締結に伴うショック等を回避する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１からＳ５のいずれかの条件が不成立、もしくはスイッチダウンシフトによるダウンシフトが十分に進行したと判断し、加算したΔＰを徐々に０に向けて減少させる。このとき、急激にΔＰを減少させると、一気にロックアップ差圧ＰＬＵが減少することでトルク変動をもたらす恐れがあるため、変化率リミッタ等を設定し、徐々に減少させる。
ステップＳ１２では、ステップＳ７で禁止した異常判定を解除し、異常判定部による異常判定を許可することで、通常のロックアップ制御に移行する。

図３は、実施例のスリップロックアップ制御中におけるスイッチダウンシフト時制御処理を表すタイムチャートである。図中のＰＬＵ及び回転数の欄に記載された点線は、スイッチダウンシフト時制御を行わなかった場合の比較例を表す。このタイムチャートの最初の時点では、アクセルペダルが踏まれた加速状態であり、この状態からアクセルペダルを離し、コースト走行状態に移行するときを表す。
時刻ｔ１において、アクセルペダル開度ＡＰＯが所定値未満となり、アイドルスイッチ１ｃがオンとなる。その後、エンジン回転数Ｎｅは、ロックアップクラッチ２０を介して駆動輪４からのトルクでアイドル回転数以上を維持しており、ＦＣ制御によって燃料噴射が停止する。

時刻ｔ２において、運転者がシフトレバー５を操作し、スイッチダウンシフトを行うと、スイッチダウンシフトフラグＦＳＷＤがオンとなる。比較例の場合、タービン回転数Ｎｔの上昇にエンジン回転数Ｎｅがついていけず、フィードバック制御を行ったとしてもスリップ量が第２スリップ量を超えてしまう。このとき、異常判定部による異常判定が禁止されていないため、異常と判定されてロックアップクラッチ２０を解放してしまう。そうすると、エンジン回転数Ｎｅが早めに低下するため、燃料噴射を再開して自立回転させることとなり、ＦＣ制御を実施できる区間が減少することで燃費の悪化を招く。
これに対し、実施例では、ロックアップ差圧ＰＬＵにΔＰを加算すると共に、異常判定部による異常判定も禁止される。これにより、タービン回転数Ｎｔが上昇する際、エンジン回転数Ｎｅも同時に引き上げられるため、ロックアップクラッチ２０が解放されることがない。また、仮に一時的にスリップ量が増大したとしても、異常判定が禁止されており、継続的にフィードバック制御が行われることでスリップロックアップ制御を継続することができる。よって、エンジン回転数Ｎｅを高めに維持することができ、ＦＣ制御を実施できる区間を確保することで燃費の悪化を回避できる。

時刻ｔ３において、スイッチダウンシフトフラグＦＳＷＤがオンとなってからのギヤ比の変化量ΔＧＲが所定変化量ΔＧＲ１以上変化したため、ΔＰを徐々に０に向けて低下させる。この段階では、エンジン回転数Ｎｅも十分に上昇しており、イナーシャトルクも不要となっているため、ロックアップクラッチ２０のスリップ量が増大することもない。尚、ギヤ比がΔＧＲ１だけ変化した後、スイッチダウンシフトが終了する。
時刻ｔ４において、ΔＰが０となると、異常判定部における異常判定の禁止を解除する。よって、それ以後は、通常のスリップロックアップ制御が継続される。

以上説明したように、上記実施例にあっては下記の作用効果が得られる。
（１）エンジン１とベルト式無段変速機構２３（自動変速機）との間に設けられたトルクコンバータ２１のロックアップクラッチ２０の締結状態を制御する制御部と、ロックアップクラッチ２０のスリップ量が所定以上の状態が継続したときは、異常と判定する異常判定部と、異常判定部により異常と判定されたときは、ロックアップクラッチ２０を解放する解放制御部と、コースト走行時において、ベルト式無段変速機構２３がロー側に変速した場合には、異常判定部による判定を禁止するステップＳ１，Ｓ３，Ｓ７（禁止部）と、を備えた。
よって、異常判定によるロックアップクラッチ２０の解放を回避することができ、エンジン回転数Ｎｅをアイドル回転数より高めに維持することで、燃料噴射を伴うエンジン自立運転区間を抑制でき、燃費の悪化を回避できる。更に、エンジンブレーキによる減速を得ようと、運転者がレンジ操作により、Ｌレンジ等を選択した場合にも、ロックアップクラッチ２０の解放を回避することができるので、エンジンブレーキによる減速度の低下を抑制することができる。また、レンジ操作後に、運転者が加速を意図してアクセルペダルを踏み込んだ場合にもエンジンの空吹きを抑制することができる。

（２）ステップＳ６（制御部）では、ステップＳ７により異常判定部による判定を禁止しているときは、ロックアップクラッチ２０の締結油圧を上昇させる。
よって、タービン回転数Ｎｔの上昇に伴いエンジン回転数Ｎｅを引き上げることができ、スリップ量の増大を抑制することで、摩擦材等の耐久性を向上できる。

（３）ステップＳ６では、ロックアップクラッチ２０の締結油圧を上昇させるときの上昇分であるΔＰは、ロー側に変速したときのロックアップクラッチ２０の入力側イナーシャトルク分である。
よって、タービン回転数Ｎｔの上昇に伴いエンジン回転数Ｎｅを引き上げるときに、スリップ量の増大を回避することができ、摩擦材等の耐久性を更に向上できる。
（４）ステップＳ１０では、ステップＳ６によりロックアップクラッチ２０の締結油圧を上昇させてから所定時間経過後、異常判定部による判定の禁止を解除する。
よって、ロックアップ差圧ＰＬＵが過剰に高く設定された状態でロックアップクラッチ２０が締結することにより生じる締結ショックを回避することができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を一実施例に基づいて説明したが、具体的な構成は他の構成であっても良い。上記実施例では、変速機としてベルト式無段変速機構２３を採用した例を示したが、他の形式の変速機であっても構わない。また、上記実施例ではベルト式無段変速機のマニュアルモードにおけるスイッチダウンシフトについて説明したが、エンジンブレーキや再加速のためにＬレンジやＳレンジ等に、運転者がレンジ操作を行いダウンシフトした場合でも、同様の制御を適用でき、有段式自動変速機のコースト走行時において、運転者がマニュアル操作によりダウンシフト要求を行った場合にも同様の制御が適用できる。また、上記実施例では、スリップロックアップ制御中を例に示したが、スリップロックアップ制御中に限らず、通常のロックアップ制御中であってもよい。

Claims (4)

1. エンジンと自動変速機との間に設けられたトルクコンバータのロックアップクラッチの締結状態を制御し、コースト走行時に第１スリップ量となるように前記ロックアップクラッチの締結圧をフィードバック制御してスリップロックアップ制御を行う制御部と、
   前記ロックアップクラッチのスリップ量が前記第１スリップ量よりも大きな第２スリップ量以上の状態が継続したときは、異常と判定する異常判定部と、
   前記異常判定部により異常と判定されたときは、前記ロックアップクラッチを解放する解放制御部と、
   前記スリップロックアップ制御中であるコースト走行中に、前記自動変速機に対し運転者によるダウンシフト操作がなされ、変速比がダウンシフトするときに、前記制御部により前記ロックアップクラッチの締結圧を所定圧上昇させるとともに、前記異常判定部による判定を禁止する禁止部と、
   を備えたロックアップクラッチの制御装置。
2. 請求項１に記載のロックアップクラッチの制御装置において、
   前記制御部が前記ロックアップクラッチの締結圧を上昇させるときの上昇分は、ロー側に変速したときの前記ロックアップクラッチの入力側イナーシャトルク分である、ロックアップクラッチの制御装置。
3. 請求項１または３に記載のロックアップクラッチの制御装置において、
   前記禁止部は、前記制御部により前記ロックアップクラッチの締結圧を上昇させてから所定時間経過後、前記異常判定部による判定の禁止を解除する、ロックアップクラッチの制御装置。
4. コースト走行時に、エンジンと自動変速機との間に設けられたトルクコンバータのロックアップクラッチを、第１スリップ量となるように前記ロックアップクラッチの締結圧をフィードバック制御することでスリップロックアップ制御し、
   前記ロックアップクラッチのスリップ量が前記第１スリップ量よりも大きな第２スリップ量以上の状態が継続したときに異常と判定して前記ロックアップクラッチを解放し、
   コースト走行中に運転者のダウンシフト操作により前記自動変速機の変速比がダウンシフトするときに、前記ロックアップクラッチの締結圧を所定圧上昇させるとともに、前記異常判定を禁止する、
   ロックアップクラッチの制御方法。

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