JPH061089B2 - 自動変速機の発進クラツチ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動変速機の発進クラッチ制御方法、特に伝達
トルクを任意に制御し得るすべり式発進クラッチの制御
方法に関するものである。

従来技術とその問題点 従来、自動変速機の発進クラッチとしては流体継手や遠
心クラッチなどの自動クラッチが広く使用されている
が、流体継手の場合には通常走行時の動力損失が大き
く、また遠心クラッチの場合に伝達トルク特性がエンジ
ン回転数のみに依存するため、完全なニュートラル状態
が得られない。また、自動クラッチの場合には外部から
の制御が不要である反面、伝達トルク特性を変化させる
ことは不可能であり、発進特性が固定化するという欠点
もある。

そこで、湿式多板クラッチや電磁粉式クラッチなどのす
べり式クラッチを使用し、伝達トルクを電子制御するこ
とにより自動クラッチと同様なスムーズな発進性と動力
損失の低減、さらには発進特性の自由度の拡大とを実現
するようにしたものが提案されている（例えば特開昭61
−129339号公報参照）。

上記のようなすべり式発進クラッチの場合、完全係合す
べきかあるいはすべり状態に維持すべきかの判断は、発
進クラッチの入力回転数と出力回転数との差が設定値以
下であるか否かによって行なうのが最も簡単である。例
えば設定値を300rpmに設定した場合、入力回転数と出力
回転数との差が300rpm以上の時には発進クラッチの係合
力が徐々に増すようにすべり制御し、300rpm以下になれ
ば発進クラッチを完全係合させて発進を完了すればよ
い。

ところが、上記のように発進クラッチの係合完了を判断
すべき設定値が入力回転数に関係なく一定値であると、
次のような問題が生じる。すなわち、発進クラッチの
入、出力回転数の検出精度には必然的にバラツキがあ
り、このバラツキを包含するために設定値をやや大き目
に設定すると、入力回転数の低回転域においては発進ク
ラッチの係合時に係合ショックを伴う。逆に設定値を小
さ目に設定すると、入力回転数の高回転域では入、出力
回転数の検出バラツキが大きくなるので、係合完了の判
断ができなくなる。つまり、入力回転数の低回転域では
設定値を小さくする方が係合ショックを和らげるために
有利であり、一方高回転域では設定値を大きくした方が
係合完了の判断が容易となり、かつ設定値を大きくして
も殆どショックを伴わない。

発明の目的 本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、入力回転数の高低に関係なく常にショックの無い
クラッチの係合完了判断ができる自動変速機の発進クラ
ッチ制御方法を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、伝達トルクを任
意に制御し得るすべり式発進クラッチを備え、該発進ク
ラッチの入、出力回転数の差が設定値以上の時には発進
クラッチをすべり制御し、入、出力回転数の差が設定値
以下となった時点で発進クラッチを完全係合させるよう
にした自動変速機において、上記設定値を入力回転数の
増大につれて増加するように設定したものである。

すなわち、発進クラッチの入力回転数が低い時には設定
値を小さくし、入、出力回転数差がこの設定値以下とな
った時点で完全係合させることにより、係合ショックを
少なくし、一方入力回転数が高い時には設定値を大きく
し、回転数の検出バラツキを許容して係合完了の判断を
容易にしたものである。

実施例の説明 第１図は本発明にかかる自動変速機の一例であるＶベル
ト式無段変速機を示し、エンジン１のクランク軸２はダ
ンパ機構３を介して入力軸４に接続されている。入力軸
４の端部には外歯ギヤ５が固定されており、この外歯ギ
ヤ５は無段変速装置10の駆動軸11に固定された内歯ギヤ
６と噛み合い、入力軸４の動力を減速して駆動軸１１に
伝達している。

無段変速装置10は駆動軸11に設けた駆動側プーリ12と、
従動軸13に設けた従動側プーリ14と、両プーリ間に巻き
掛けたＶベルト15とで構成されている。駆動側プーリ12
は固定シーブ12aと可動シーブ12bとを有しており、可動
シーブ12bの背後にはトルクカム装置16と圧縮スプリン
グ17とが設けられている。上記トルクカム装置16は入力
トルクに比例した推力を発生し、圧縮スプリング17はＶ
ベルト15が弛まないだけの初期推力を発生し、これら推
力によりＶベルト15にトルク伝達に必要なベルト張力を
付与している。一方、従動側プーリ14も駆動側プーリ12
と同様に、固定シーブ14aと可動シーブ14bとを有してお
り、可動シーブ14bの背後には変速比制御用の油圧室18
が設けられている。この油圧室18への油圧は後述するプ
ーリ制御弁43にて制御される。

従動軸13の外周には中空軸19が回転自在に支持されてお
り、従動軸13と中空軸19とは湿式多板クラッチからなる
発進クラッチ20によって断続される。上記発進クラッチ
20への油圧は後述する発進制御弁45によって制御され
る。中空軸19には前進用ギヤ21と後進用ギヤ22とが回転
自在に支持されており、前後進切換用ドッグクラッチ23
によって前進用ギヤ21又は後進用ギヤ22のいずれか一方
を中空軸19と連結するようになっている。後進用アイド
ラ軸24には後進用ギヤ22に噛み合う後進用アイドラギヤ
25と、別の後進用アイドラギヤ26とが固定されている。
また、カウンタ軸27には上記前進用ギヤ21と後進用アイ
ドラギヤ26とに同時に噛み合うカウンタギヤ28と、終減
速ギヤ29とが固定されており、終減速ギヤ29はディファ
レンシャル装置30のリングギヤ31に噛み合い、動力を出
力軸32に伝達している。

調圧弁40は油溜41からオイルポンプ42によって吐出され
た油圧を調圧し、ライン圧としてプーリ制御弁43及び発
進制御弁45に出力している。プーリ制御弁43及び発進制
御弁45は電子制御装置60から出力されるデューテイ制御
信号によりソレノイド44，46を作動させ、ライン圧を制
御してそれぞれ従動側プーリ14の油圧室18と発進クラッ
チ20とに制御油圧を出力している。

上記制御弁43，45の具体的構造は、例えば第２図のよう
にスプール弁50と電磁弁52とを組合せたものの他、第３
図のようにボール状弁体53で入力ポート54とドレンポー
ト55とを選択的に開閉し、出力ポート56へ制御油圧を出
力する３ポート式電磁単体としてもよい。例えば、制御
弁43，45を第２図のようなスプール弁50と電磁弁52とで
構成した場合には、電子制御装置60から電磁弁52に出力
されるデューテイ比をＤとすると、スプール弁50の出力
油圧Ｐ_OUTは次式で与えられる。

Ｐ_OUT×Ａ₁＝Ｐ_L×Ｄ×Ａ₂＋Ｆ…(1) 上式において、Ａ₁，Ａ₂はそれぞれスプール弁50のラン
ド50a，50bの受圧面積、Ｐ_Lはライン圧、Ｆはスプリン
グ51のばね荷重である。

また、制御弁43，45を第３図のような電磁弁単体で構成
した場合には、その出力油圧Ｐ_OUTは次式で与えられ
る。

Ｐ_OUT＝Ｐ_L×Ｄ…(2) (1)式、(2)式において、Ａ₁，Ａ₂，Ｐ_L，Ｆは一定値で
あるので、デューテイ比Ｄと出力油圧Ｐ_OUTとは比例す
る。一方、無段変速装置10の変速比や発進クラッチ20の
伝達トルクは出力油圧Ｐ_OUTによって制御できるので、
結局デューテイ比Ｄによって無段変速装置10の変速比及
び発進クラッチ20の伝達トルクを自在に制御できること
になる。

第４図は電子制御装置60のブロツク図を示し、図中、61
はエンジン回転数（入力軸４の回転数でもよい）を検出
するセンサ、62は車速を検出するセンサ、63は従動軸13
の回転数（発進クラッチ20の入力回転数又は従動側プー
リ14の回転数でもよい）を検出するセンサ、64はＰ，
Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌの各シフト位置を検出するセンサ、65は
スロツトル開度を検出するセンサであり、上記センサ61
〜64の信号は入力インターフェース66に入力され、セン
サ65の信号はＡ／Ｄ変換器67でデジタル信号に変換され
る。68は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、69はプーリ制御
用ソレノイド44と発進制御用ソレノイド46を制御するた
めのプログラムや各種データが格納されたリードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）、70は各センサから送られた信号やパ
ラメータを一時的に格納するランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）、71は出力インターフェースであり、これら
ＣＰＵ68、ＲＯＭ69、ＲＡＭ70、出力インターフェース
71、上記入力インターフェース66、上記Ａ／Ｄ変換器67
はバス72によって相互に連絡されている。出力インター
フェース71の出力は出力ドライバ73を介して上記プーリ
制御用ソレノイド44と発進制御用ソレノイド46とにデュ
ーテイ制御信号として出力されている。

第５図は電子制御装置60内に設定された発進クラッチ20
の伝達トルク特性の一例を示し、流体継手や遠心クラッ
チと同様に伝達トルクが入力回転数の二乗にほぼ比例し
た特性を有し、円滑な発進性が得られるようにしてい
る。なお、第５図の縦軸は伝達トルクに代えてクラッチ
油圧としてもよく、さらに発進制御弁45を第２図、第３
図のように構成した場合にはクラッチ油圧とデューテイ
比とが比例するので、縦軸をデューテイ比としてもよ
い。アイドル回転数Ｎａ付近の低回転域では、発進時の
応答性の向上およびクラッチ係合時のショック防止を目
的として、発進クラッチ20が伝達トルクＴａを発生する
ように低油圧が導かれ、すべり（クリープ）状態を生成
するように調整されている。上記すべり時の伝達トルク
Ｔａは、例えば上り坂で車両が逆行せずに停止し得る程
度の大きさに設定されている。なお、ニュートラルレン
ジ（Ｎ，Ｐレンジ）においては、電子制御装置60から発
進制御用ソレノイド46に出力される信号がＯＦＦ、又は
図示しないマニュアル弁によって発進クラッチ20への油
圧が遮断されるため、発進クラッチ20は完全遮断状態に
ある。

発進クラッチ20は、第５図の特性のように入力回転数の
上昇につれて伝達トルクが上昇するようにすべり制御さ
れるが、例えばＡ点において入、出力回転数の差が設定
値以下となった時、その時点で発進クラッチ20を完全係
合させても殆どショックがなく、しかも発進制御を短時
間で完了することが可能である。そのため、入、出力回
転数の差が設定値以下となった時には、第５図破線で示
すようにＡ点から即座に発進クラッチ20の伝達トルクを
最大ＴMOX（デューテイ比100％）とし、発進クラッチ20
を完全係合させて発進制御を完了する。

ところで、上記発進クラッチ20の係合完了を判断する設
定値は、第６図に線ａで示すように入力回転数に関係な
く一定すると、入力回転数の低回転域においては係合シ
ョックを伴いやすく、高回転域においては回転数の検出
バラツキのために係合完了の判断が難しい。そこで、本
発明では第６図に線ｂで示すように設定値が入力回転数
の増大につれて増加するように設定した。これにより、
入力回転数の低回転域では入力回転数と出力回転数とが
かなり近づいてから発進クラッチ20を完全係合させるた
めに、係合ショックを少なくでき、一方高回転域では入
力回転数と出力回転数との検出バラツキを見込んで設定
値を大きくできるので、係合完了の判断が容易になると
ともに、入力回転数と出力回転数とがある程度離れた状
態で完全係合させても、入力回転エネルギーが大きいの
で、殆ど係合ショックを伴うこともない。なお、設定値
は直線ｂのように入力回転数に比例する場合に限らず、
例えば直線ｃのように入力回転数の二乗に比例した関係
に設定してもよい。

つぎに、設定値を第６図の直線ｂのように設定した場合
における本発明の制御方法の一例を第７図に従って説明
する。

まず、制御がスタートすると、発進クラッチ20の入力回
転数Ｎ_inと出力回転数Ｎ_OUTとを入力する(80)。入力回
転数Ｎ_inは従動軸13の回転数で求められ、出力回転数Ｎ
_OUTは車速（出力軸32の回転数で換算）と中空軸19から
出力軸32までのギヤ比との積で求められる。次に、入力
回転数と出力回転数との差の絶対値を入力回転数で割っ
た値と一定値εとを比較する(81)。この値εは第６図の
直線ｂの傾きであり、例えば0.1程度に設定されてい
る。入力回転数と出力回転数との差の絶対値を入力回転
数で割った値が一定値ε以下であれば、発進を完了し得
る状態にあるので、発進クラッチ20を完全係合させるべ
く発進制御用ソレノイド46をＯＮし、変速制御に移行す
る(82)。また、入力回転数と出力回転数との差の絶対値
を入力回転数で割った値が一定値ε以上であれば、未だ
発進が完了していないことを意味するので、発進制御用
ソレノイド46をデューテイ制御し、発進クラッチ20をす
べり状態に維持する(83)。

なお、本発明において、発進クラッチ20としては湿式多
板クラッチに限らず電磁粉式クラッチや乾式クラッチも
使用でき、特に電磁粉式クラッチの場合には、電気信号
で直接伝達トルクを制御できるので、発進制御弁が不要
となり、油圧回路を簡素化できる。

また、本発明の自動変速機はＶベルト式無段変速機やト
ロイダル形無段変速機などの無段変速機に限らず、一般
の遊星ギヤ式の自動変速機も使用できることは勿論であ
る。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば発進クラ
ッチを完全係合させるための判断基準となる設定値を入
力回転数の増大につれて増加するように設定したので、
入力回転数の低回転域においては係合ショックを和らげ
ることができ、高回転域では係合完了の判断が容易とな
り、あつ係合ショックも少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるＶベルト式無段変速機の一
例の概略図、第２図，第３図は制御弁の具体的構造図、
第４図は電子制御装置のブロツク図、第５図は発進クラ
ッチの伝達トルク特性図、第６図は設定値と入力回転数
との関係を示す図、第７図は本発明方法の一例を示すフ
ローチャート図である。 １…エンジン、10…無段変速装置、20…発進クラッチ、
32…出力軸、45…発進制御弁、46…発進制御用ソレノイ
ド、60…電子制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝達トルクを任意に制御し得るすべり式発
   進クラッチを備え、該発進クラッチの入、出力回転数の
   差が設定値以上の時には発進クラッチをすべり制御し、
   入、出力回転数の差が設定値以下となった時点で発進ク
   ラッチを完全係合させるようにした自動変速機におい
   て、上記設定値を入力回転数の増大につれて増加するよ
   うに設定したことを特徴とする自動変速機の発進クラッ
   チ制御方法。