JPS6211231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 技術分野 本発明は車両用自動変速機等の動力伝達系に挿
入して用いるトルクコンバータ、特にその入出力
要素間の相対回転（スリツプ）を適宜設定値にす
るようなスリツプ制御が可能なトルクコンバータ
のスリツプ制御装置に関するものである。 (2) 従来技術 トルクコンバータはその入出力要素間で作動油
を介し動力の受渡しを行ない、トルク増大機能及
びトルク変動吸収機能を持つが、その反面入出力
要素間で相対回転（スリツプ）を避けられず、動
力伝達効率が悪い。そこで、トルク変動は未だ問
題になるもののトルク増大機能がほとんど不要な
状態下では、入出力要素間を相対回転がトルク変
動吸収のための必要最少限（設定値）となるよう
スリツプ制御可能として、トルクコンバータのト
ルク変動吸収機能を必要なだけ確保しつつ動力伝
達効率を高め得るようにしたスリツプ制御式トル
クコンバータが既に一部で実用されている。 この種トルクコンバータは一般に、動力源によ
り駆動される入力要素と、これによりかき廻され
た作動油によつて駆動される出力要素と、これら
入出力要素間のスリツプ量を適宜制限するクラツ
チ（直結クラツチ又はロツクアツプクラツチと属
称される）とを具え、該クラツチの結合力をを加
減することにより入出力要素間のスリツプ量が設
定値となるようスリツプ制御可能に構成するのが
普通である。 そして、このスリツプ制御に当つては通常、上
記のクラツチを油圧式とし、デユーテイ制御され
る電磁弁によりクラツチの結合力を決定する油圧
をフイードバツク又はフイードフオワード制御し
て当該スリツプ制御を行なうのが普通である。一
方この場合、デユーテイ（％）に対するトルクコ
ンバータスリツプ量の変化割合は第１０図に示す
如く動力源の負荷状態に応じて異なることが知ら
れており、低負荷状態から中負荷状態、高負荷状
態になるにつれ、同じデユテイ（％）の変化によ
つてもトルクコンバータスリツプ量の変化幅が大
きくなる。 しかして従来のスリツプ制御装置にあつては、
制御定数が動力源の負荷状態に関係なく一定であ
つたため、これを中負荷状態に合せて決定する
と、この中負荷状態では第１１図に示すようにト
ルクコンバータスリツプ量がハンチングを生じた
り長時間を要することなく安定して速やかに設定
値に持ち来たされるものの、高負荷状態では制御
定数が大き過ぎてトルクコンバータスリツプ量が
同じく第１１図に示す如くにハンチングを生じ、
低負荷状態では制御定数が小さ過ぎてトルクコン
バータスリツプ量が同じく第１１図に示す如く設
定値に達する迄に長時間を要する。このことは第
１０図につき前述したように、高負荷状態でデユ
ーテイに対するトルクコンバータスリツプ量の変
化割合が急になり、低負荷状態で当該変化割合が
緩やかになる事実に起因する。高負荷状態でのハ
ンチングは、トルクコンバータスリツプ量が設定
値より大きく下まわつた時点で、トルクコンバー
タのスリツプ不足により振動を生じるという問題
を生じ、低負荷状態での応答遅れは、トルクコン
バータスリツプ量が長時間設定値を大きく上まわ
つてトルクコンバータをスリツプ制御式としたこ
とによる動力源の燃費向上効果を阻害するという
問題を生じ、いずれの場合も好ましくない。 (3) 発明の目的 本発明は動力源の負荷状態に応じ、これに常時
マツチするよう制御定数を変更可能にスリツプ制
御装置を構成して、上述の問題を解決することを
目的とする。 (4) 発明の構成 この目的のため本発明スリツプ制御装置は第１
図の如く、動力源１により駆動される入力要素２
と、これによりかき廻された作動油によつて駆動
される出力要素３と、これら入出力要素間のスリ
ツプ量を適宜制限するクラツチ４とを具え、該ク
ラツチの結合力変化割合を制御定数に応じ制御し
て前記スリツプ量を設定値に持ち来たすクラツチ
制御手段５を設けたスリツプ制御式トルクコンバ
ータにおいて、前記動力源１の負荷状態を検出す
る負荷検出手段６と、該手段からの負荷状態信号
に応じ前記制御定数を、動力源の負荷が大きくな
るにつれ前記クラツチの結合力変化割合が低くな
るよう変更する結合力変化割合制御定数変更手段
７とを設けてなることを特徴とする。 (5) 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。 第２図は本発明スリツプ制御装置を、これによ
り制御すべき車両用自動変速機内のトルクコンバ
ータと共に示し、図中１０は動力源としてのエン
ジン、１１はそのクランクシヤフト、１２はフラ
イホイル、１３はトルクコンバータ、１４はトル
クコンバータ出力軸である。エンジン１０はその
運転中クランクシヤフト１１をフライホイル１２
と共に回転しており、トルクコンバータ１３はフ
ライホイル１２を介しクランクシヤフト１１に駆
動結合されて常時エンジン駆動されるポンプイン
ペラ（入力要素）１３ａと、これに対向させたタ
ービンランナ（出力要素）１３ｂと、ステータ
（反力要素）１３ｃとの３要素で構成し、タービ
ンランナ１３ｂを出力軸１４に駆動結合し、ステ
ータ１３ｃは一方向クラツチ１５を介し中空固定
軸１６上に置く。トルクコンバータ１３はその内
部コンバータ室１３ｄにポンプ１７からの作動流
体を供給路１８を経て供給され、この作動流体を
戻り路１９を経てリザーバ２０に戻すと共に、そ
の途中に設けた放熱器２１により冷却する。な
お、戻り路１９には図示せざる保圧弁が挿入され
ており、これによりコンバータ室１３ｄ内を或る
値以下の圧力（コンバータ圧）Pcに保つ。かく
て上述の如くエンジン駆動されるポンプインペラ
１３ａは内部作動流体をかき廻し、これをタービ
ンランナ１３ｂに衝突させた後ステータ１３ｃに
通流させ、この間ステータ１３ｃの反力下でター
ビンランナ１３ｂをトルク増大させつつ回転させ
る。かかるコンバータ状態での作動中トルクコン
バータ１３は、入出力要素１３ａ，１３ｂ間でス
リツプ（相対回転）を生じながら振動抑制及びト
ルク増大下にエンジン１０の動力を出力軸１４に
伝達することができる。出力軸１４からの動力は
歯車変速機構４２により変速されて車両の駆動輪
を回転し、車両を走行させ得る。 トルクコンバータ１３は更に上記スリツプを制
限及び中止可能なスリツプ制御式及びロツクアツ
プ式とするためにクラツチ（ロツクアツプクラツ
チ）２２を具え、これをトーシヨナルダンパ２３
を介し出力軸１４に駆動結合すると共に、この軸
上で軸方向移動可能としてロツクアツプ室２４を
設定する。クラツチ２２はロツクアツプ室２４内
のロツクアツプ圧PL／ｕに応じこれとコンバー
タ室１３ｄ内のコンバータ圧Pcとの差圧により
図中左行し、この差圧に応じた力で入出力要素１
３ａ，１３ｂ間を駆動結合することによりトルク
コンバータ１３のスリツプを制限及び中止し得る
ものとする。 上記ロツクアツプ圧PL／ｕはスリツプ制御弁
２５により後述の如く加減するが、この目的のた
めロツクアツプ室２４は軸１４の中空孔及び回路
２６を経てスリツプ制御弁２５のポート２５ａに
通じさせる。弁２５には別に前記コンバータ圧
Pcを回路２７により導びかれるポート２５ｂ
と、ドレンポート２５ｃとを設け、スプール２５
ｄが図示の中立位置の時ポート２５ａを両ポート
２５ｂ、２５ｃから遮断し、スプール２５ｄが図
中左行する時ポート２５ａをポート２５ｂに、又
スプール２５ｄが図中右行する時ポート２５ａを
ポート２５ｃに夫々通じさせるものとする。 スプール２５ｄは、室２５ｅにおいてスプール
ランドの受圧面積差に作用するコンバータ圧Pc
が及ぼす力と、室２５ｆにおいてスプールランド
の受圧面積差に作用するロツクアツプ圧PL／ｕ
が及ぼす力及び室２５ｇにおいてスプール左端面
に作用する制御圧Psが及ぼす力とに応動し、制
御圧Psは制御圧発生回路２８及び電磁弁２９に
より以下の如くにして造る。 即ち、制御圧発生回路２８にはその一端２８ａ
より基準圧（例えば自動変速機の場合ライン圧）
PLを供給し、このライン圧をオリフイス２８
ｃ，２８ｄを経て回路２８の他端２８ｂよりドレ
ンする。このドレン量をデユーテイ制御される電
磁弁２９により決定することで、オリフイス２８
ｃ，２８ｄ間に制御圧Psを造り出すことがで
き、これを回路３０により室２５ｇに導びく。 電磁弁２９はプランジヤ２９ａと、これを付勢
時図中左行させるソレノイド２９ｂとを具え、ソ
レノイド２９ｂの減勢時プランジヤ２９ａがドレ
ン開口端２８ｂからのドレン作動流体に押しのけ
られることで上記のドレンを許容し、ソレノイド
２９ｂの付勢時プランジヤ２９ａが左行されるこ
とでドレン開口端２８ｂを閉じるものとする。そ
して、電磁弁ソレノイド２９ｂへの通電（付勢）
は、本発明が目的とするトルクコンバータのスリ
ツプ制御を行なうスリツプ制御用コンピユータ３
１からの第３図ａ及び同図ｂに示すようなパルス
信号のパルス幅（オン時間）中において繰返し行
なわれるようデユーテイ制御される。しかして、
第３図ａに示す如くデユーテイ（％）が小さい時
電磁弁２９がドレン開口端２８ｂを閉じる時間は
短かく、従つて制御圧Psは第４図に示すように
オリフイス２８ｃ，２８ｄの受圧面積差のみで決
まる一定値となる。デユーテイ（％）が第３図ｂ
で示す如く大きくなるにつれ、電磁弁２７は長時
間ドレン開口端２８ｂを閉じるようになり、従つ
て制御圧Psは第４図の如く徐々に上昇し、遂に
はライン圧PLに等しくなる。 第２図において、制御圧Psが上昇するにつ
れ、この制御圧はスプール２５ｄを第５図ａの如
く右行させてポート２５ａを徐々に大きくポート
２５ｃに通じさせ、ロツクアツプ圧PL／ｕは低
下する。一方制御圧Psが低下するにつれ、スプ
ール２５ｄは第５図ｂの如く左行されてポート２
５ａをポート２５ｂに徐々に大きく通じさせ、ロ
ツクアツプ圧PL／ｕは上昇する。ところで制御
圧Psは第４図の如くデユーテイ（％）が大きく
なるにつれ上昇することから、ロツクアツプ圧
PL／ｕは、第６図に示す如くデユーテイ（％）
の小さい領域でコンバータ圧Pcに等しく保た
れ、デユーテイ（％）が大きくなるにつれ低下
し、遂には零となるように変化される。そして、
ロツクアツプ圧PL／ｕがコンバータ圧Pcに等し
くなる最高値にされる時、ロツクアツプクラツチ
２２は室１３ｄ，２４内の圧力が等しいことから
釈放され、トルクコンバータ１３をスリツプ量最
大のコンバータ（Ｃ／Ｖ）状態で機能させ、ロツ
クアツプ圧PL／ｕが零になる時ロツクアツプク
ラツチ２２は室１３ｄ内のコンバータ圧Pcによ
り完全結合され、トルクコンバータ１３をスリツ
プ量零のロツクアツプ（Ｌ／ｕ）状態で機能さ
せ、ロツクアツプ圧PL／ｕが中間値になる時ロ
ツクアツプクラツチ２２は室１３ｄ，２４内にお
ける圧力Pc，PL／ｕの差、つまりロツクアツプ
圧PL／ｕの値に応じた結合力で滑り結合され、
トルクコンバータ１３をスリツプ制御状態で機能
させる。 スリツプ制御用コンピユータ３１は電源＋Ｖに
より作動され、ギヤ位置センサ３２からの歯車変
速機構４２のギヤ位置（ギヤ比）に関する信号
Sg、回転数センサ３３からのエンジン回転数
（入力要素１３ａの回転数）信号Sir、回転数セン
サ３４からの歯車変速機構４２出力回転数（この
回転数に歯車変速機構４２のギヤ比を乗じて出力
要素１３ｂの回転数が求まる）信号Sor、スロツ
トル開度センサ３５からのエンジンスロツトル開
度信号Ｓ_THを夫々受けて、電磁弁２９の前記デユ
ーテイ制御を後述の如くに行なう。 この目的のためコンピユータ３１は例えば第７
図にブロツク線図で示すようなマイクロコンピユ
ータとし、これを通常通りランダムアクセスメモ
リ（RAM）を含むマイクロプロセツサユニツト
（MPU）３６と、読取専用メモリ（ROM）３７
と、入出力インターフエース回路（Ｉ／Ｏ）３８
と、Ａ／Ｄ変換器３９とで構成する。そしてこの
マイクロコンピユータはセンサ３３，３４からの
信号Sir，Sorを波形整形回路４０により波形整形
して入力されると共に、センサ３５からの信号Ｓ
_THをＡ／Ｄ変換器３９によりデジタル信号に変換
して入力され、更にセンサ３２からの信号Sgを
そのまま入力され、これら入力信号を基に第８図
の制御プログラムを実行し、増幅器４１を介して
電磁弁ソレノイド２９ｂを制御するものとする。 第８図はROM３７に記憶された割込ルーチン
で、MPU３６はステツプ４９において一定時間
おきに入力される割込信号によりこのルーチンを
繰返し実行する。先ずステツプ５０で、MPU３
６及びＩ／Ｏ３８の初期値設定（インシヤライ
ズ）が行なわれ、次にステツプ５１においてセン
サ３２からの信号Sgより歯車変速機構４２のギ
ヤ位置（ギヤ比ｉ）を読込み、次のステツプ５２
でセンサ３３からの信号Sirよりエンジン回転数
（入力要素１３ａの回転数）Ｎ_Eを読込み、ステツ
プ５３でセンサ３４からの信号Sorより歯車変速
機構４２の出力軸回転数Noを読込み、ステツプ
５４でタービンランナ（出力要素）１３ｂの回転
数をNo×ｉにより演算し、次のステツプ５５で
センサ３５からの信号Ｓ_THよりエンジンスロツト
ル開度Ｔ_Hを読込む。 その後制御はステツプ５６に進み、ここでスロ
ツトル開度Ｔ_H、出力軸回転数No（車速）からト
ルクコンバータ１３をスリツプ制御すべきスリツ
プ領域か否かを判別する（なお本例ではトルクコ
ンバータ１３をロツクアツプ状態にすることのな
い場合について示した）。スリツプ領域でなけれ
ばトルクコンバータ１３をコンバータ状態にすべ
きであるから、ステツプ５７を選択し、ここでデ
ユーテイを０％にして、トルクコンバータ１３を
要求通りコンバータ状態とする。 スリツプ領域であればステツプ５６がステツプ
５８を選択し、ここで、トルクコンバータスリツ
プ量ΔＮをΔＮ＝Ｎ_E−Ｎ_Tにより計算する。次の
ステツプ５９ではスリツプ量設定値ΔNrに対す
る実スリツプ量ΔＮの偏差ΔＸをΔＸ＝ΔＮ−Δ
Nrにより演算し、次のステツプ６０ではエンジ
ン１０の負荷状態に応じた積分制御の比例定数
Ki及び比例制御の比例定数Kp（本例はPl制御と
したためこれらで制御定数が決まる）を選定す
る。この選定に当つては、エンジン１０の負荷状
態がそのスロツトル開度Ｔ_H及びタービン回転数
Ｎ_Tで代表されるから、これらに基づく次表のテ
ーブルデータをROM３７に予め記憶させてお
き、これらテーブルデータからスロツトル開度Ｔ
_H及びタービン回転数Ｎ_Tを基に比例定数Ki，Kp
をテーブルルツクアツプ方式により読出す。

【表】

【表】 なお、これらテーブルデータにおいてKi，kp
は夫々、同一タービン回転数の基ではスロツトル
開度Ｔ_Hが大きくなるにつれ負荷が大きく、又同
一スロツトル開度ならばタービン回転数Ｎ_Tが小
さくなるにつれ負荷が大きいことから、スロツト
ル開度Ｔ_Hの増大につれ小さくし、タービン回転
数Ｎ_Tが小さくなるにつれ小さくして、Ki，Kpで
決まる制御定数を負荷状態毎に負荷が大きくなる
につれ小さく、負荷が小さくなるにつれ大きく
し、第１０図の特性にマツチさせる。 次のステツプ６１では上述のように選定した比
例定数Ki，Kpによりデユーテイの計算を行な
う。即ち、先ず積分制御によるデユーテイ値Ｄ
（NEW）を求めるために、定数Kiとスリツプ量偏
差ΔＸとの乗算値Ki・ΔＸを前回のデユーテイ
値Ｄ（OLD）に加算する。次でこのようにして
求めた積分制御によるデユーテイ値Ｄ（NEW）
を基に比例制御分を加味した今回のデユーテイ値
ＤをＤ＝Ｄ（NEW）＋Kp・ΔＸにより求める。
次のステツプ６２では前回のデユーテイ値Ｄ
（OLD）を上記積分制御によるデユーテイ値Ｄ
（NEW）に更新し、今回のデユーテイ値Ｄをステ
ツプ６３で第７図の増幅器４１を経て電磁弁ソレ
ノイド２９ｂに出力する。 以上の制御はステツプ５７又はステツプ６３よ
りステツプ６４に至つて終了するが、ステツプ５
８〜６３によるトルクコンバータ１３のスリツプ
制御はスリツプ偏差ΔＸに応じ定数Ki，Kpに比
例した分だけ出力デユーテイを増大させるため、
ロツクアツプ圧PL／ｕを制御の繰返し毎に第６
図から明らかな如く低下させることになる。従つ
て、トルクコンバータ１３は前述した処から明ら
かなように順次スリツプ量ΔＮを低下され、コン
バータ状態からスリツプ制御状態への移行時第９
図に示す如くにステツプ量ΔＮを設定値ΔNrに
持ち来たされ、この設定スリツプ量に保たれる。 ところで、比例定数Ki，kpをステツプ６０に
おいてエンジン１０の負荷状態に応じ、制御定数
が丁度良好なものとなるよう、つまり負荷が大き
くなるにつれ制御定数が小さくなるよう変更する
から、エンジン負荷状態がいかなる場合もスリツ
プ制御は第９図に示すように大きなハンチングを
生じたり大きな応答遅れを生ずることなく実行さ
れる。 (6) 発明の効果 かくして本発明は例えば上述の如くにして、動
力源（エンジン１０）の負荷状態に応じこれに常
時マツチするよう制御定数を変更する構成、つま
り負荷が大きくなるにつれクラツチ４，２２の結
合力変化割合が低くなるよう制御定数を変更する
構成としたら、高負荷状態で制御定数が大き過ぎ
てトルクコンバータスリツプ量が大きくハンチン
グしたり、低負荷状態で制御定数が小さ過ぎてト
ルクコンバータスリツプ量が設定値に達する迄に
長時間を要するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明スリツプ制御装置の概念図、第
２図は本発明スリツプ制御装置の一実施例を示す
システム図、第３図ａ及び同図ｂは夫々同装置の
スリツプ制御用コンピユータが出力するデユーテ
イの変化状況を示すタイムチヤート、第４図はデ
ユーテイに対する制御圧の変化特性図、第５図ａ
及び同図ｂは夫々スリツプ制御弁の作用説明図、
第６図はデユーテイに対するロツクアツプ圧の変
化特性図、第７図はスリツプ制御用コンピユータ
のブロツク線図、第８図は同コンピユータの制御
プログラムを示すフローチヤート、第９図は本発
明装置によるスリツプ制御状況を示すタイムチヤ
ート、第１０図はデユーテイに対するスリツプ量
の変化割合を示す線図、第１１図は従来装置によ
るスリツプ制御状況を示すタイムチヤートであ
る。 １……動力源、２……トルクコンバータ入力要
素、３……トルクコンバータ出力要素、４……ク
ラツチ、５……クラツチ制御手段、６……負荷検
出手段、７……結合力変化割合制御定数変更手
段、１０……エンジン（動力源）、１１……クラ
ンクシヤフト、１２……フライホイル、１３……
トルクコンバータ、１３ａ……ポンプインペラ
（入力要素）、１３ｂ……タービンランナ（出力要
素）、１４……トルクコンバータ出力軸、１７…
…オイルポンプ、２１……放熱器、２２……ロツ
クアツプクラツチ（クラツチ）、２５……スリツ
プ制御弁、２８……制御圧発生回路、２９……電
磁弁、３１……スリツプ制御用コンピユータ、３
２……ギヤ位置センサ、３３……エンジン回転数
センサ、３４……変速機出力回転数センサ、３５
……スロツトル開度センサ、３６……マイクロプ
ロセツサユニツト、３７……読取専用メモリ、３
８……入出力インターフエース回路、３９……
Ａ／Ｄ変換器、４０……波形整形回路、４１……
増幅器、４２……歯車変速機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 動力源により駆動される入力要素と、これに
   よりかき廻された作動油によつて駆動される出力
   要素と、これら入出力要素間のスリツプ量を適宜
   制限するクラツチとを具え、該クラツチの結合力
   変化割合を制御定数に応じ制御して前記スリツプ
   量を設定値に持ち来たすクラツチ制御手段を設け
   たスリツプ制御式トルクコンバータにおいて、前
   記動力源の負荷状態を検出する負荷検出手段と、
   該手段からの負荷状態信号に応じ前記制御定数
   を、動力源の負荷が大きくなる程前記クラツチの
   結合力変化割合が低くなるよう変更する結合力変
   化割合制御定数変更手段とを設けてなることを特
   徴とするトルクコンバータのスリツプ制御装置。 ２ 前記負荷検出手段は、動力源のスロツトル開
   度及び前記出力要素の回転数から負荷状態を検出
   するものである特許請求の範囲第１項記載のトル
   クコンバータのスリツプ制御装置。