無段変速機の制御装置
【課題】ロックアップクラッチの耐久性を向上させる。
【解決手段】クラッチ締結時間Ｔａおよびロックアップ制御時間Ｔｂが設定される。制御開始時点のタービン回転数Ｎｔ１に基づきロックアップ制御時間Ｔｂ経過後のタービン回転数Ｎｔ２が設定される。タービン回転数Ｎｔ２に回転数差ΔＮｂが加算され、ロックアップ制御時間Ｔｂ経過後のエンジン回転数Ｎｅ２が設定される。エンジン回転数Ｎｅ２と制御開始時点のエンジン回転数Ｎｅ１とに基づきエンジン回転数Ｎｅの目標値が設定され、この目標値に従ってロックアップクラッチの締結力が制御される。クラッチ締結時間Ｔａ経過後のエンジン回転数Ｎｅ３から回転数差ΔＮｂが減算され、クラッチ締結時間Ｔａ経過後のタービン回転数Ｎｔ３が設定される。タービン回転数Ｎｔ１〜Ｎｔ３に基づきタービン回転数Ｎｔの目標値が設定され、この目標値に従って変速機構が制御される。
【解決手段】クラッチ締結時間Ｔａおよびロックアップ制御時間Ｔｂが設定される。制御開始時点のタービン回転数Ｎｔ１に基づきロックアップ制御時間Ｔｂ経過後のタービン回転数Ｎｔ２が設定される。タービン回転数Ｎｔ２に回転数差ΔＮｂが加算され、ロックアップ制御時間Ｔｂ経過後のエンジン回転数Ｎｅ２が設定される。エンジン回転数Ｎｅ２と制御開始時点のエンジン回転数Ｎｅ１とに基づきエンジン回転数Ｎｅの目標値が設定され、この目標値に従ってロックアップクラッチの締結力が制御される。クラッチ締結時間Ｔａ経過後のエンジン回転数Ｎｅ３から回転数差ΔＮｂが減算され、クラッチ締結時間Ｔａ経過後のタービン回転数Ｎｔ３が設定される。タービン回転数Ｎｔ１〜Ｎｔ３に基づきタービン回転数Ｎｔの目標値が設定され、この目標値に従って変速機構が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロックアップクラッチを備える無段変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力伝達系に組み付けられる無段変速機(ＣＶＴ)は、入力軸に設けられるプライマリプーリと、出力軸に設けられるセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡される駆動チェーンとを有している。それぞれのプーリの溝幅を変化させて駆動チェーンの巻き付け径を変化させることにより、変速比を連続的に変化させることが可能となっている。また、エンジン動力を無段変速機に対して滑らかに伝達するため、エンジンと無段変速機との間にはトルクコンバータが組み込まれている。滑り要素であるトルクコンバータには、エンジンのクランク軸と無段変速機の入力軸とを直結するロックアップクラッチが組み込まれている。
【０００３】
このロックアップクラッチを解放した場合には、トルクコンバータを介して動力が伝達されることから、ロックアップクラッチ前後の回転数差は拡大する傾向となる。そして、ロックアップクラッチを締結した場合には、ロックアップクラッチ前後の回転数差が縮小されることになるが、ロックアップクラッチの出力側回転数は車速に連動することから、ロックアップクラッチの入力側回転数が出力側回転数に向けて引き下げられることになる。すなわち、ロックアップクラッチを締結することは、エンジン回転数の急速な低下を招いて締結ショックを発生させる要因となっていた。そこで、ロックアップクラッチの締結ショックを軽減するため、出力側回転数を高めるように変速制御を行う無段変速機の制御装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２９２４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロックアップクラッチの締結ショックを軽減するためには、単に出力側回転数を高めるだけでなく、ロックアップクラッチを滑らかに締結状態に切り換えることが必要である。しかしながら、ロックアップクラッチを滑らかに締結することは、ロックアップクラッチを長く過渡状態に保持することから、ロックアップクラッチの発熱量を増大させる要因となっていた。このような発熱量の増大は、クラッチフェーシングの焼損等を招いてロックアップクラッチの耐久性を低下させる要因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、ロックアップクラッチの締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチの耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無段変速機の制御装置は、エンジンと変速機構との間にロックアップクラッチを備える無段変速機の制御装置であって、前記ロックアップクラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に許容されるクラッチ締結時間を設定する締結時間設定手段と、前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの入力回転数比を設定する入力回転数比設定手段と、前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの出力回転数比を設定する出力回転数比設定手段と、前記入力回転数比に向けて前記ロックアップクラッチを締結制御するクラッチ制御手段と、前記出力回転数比に向けて前記変速機構をダウンシフト制御する変速機制御手段とを有し、前記変速機構をダウンシフト制御しながら前記クラッチ締結時間内に前記ロックアップクラッチを締結状態に切り換えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記入力回転数比は、前記ロックアップクラッチの入力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であり、前記出力回転数比は、前記ロックアップクラッチの出力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記締結時間設定手段は、前記ロックアップクラッチ前後の回転数差と前記ロックアップクラッチに対する入力トルクとの少なくともいずれか一方に基づいて前記クラッチ締結時間を設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記クラッチ締結時間の経過後に、前記変速機制御手段は前記変速機構をアップシフト制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クラッチ締結時間に基づいてクラッチ締結完了時点におけるロックアップクラッチの入力回転数比と出力回転数比とを設定し、入力回転数比に基づいてロックアップクラッチを締結制御し、出力回転数比に基づいて変速機構をダウンシフト制御するようにしたので、クラッチ締結時間内にロックアップクラッチを締結状態に切り換えることが可能となる。これにより、ロックアップクラッチの締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチの耐久性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両に搭載される無段変速機を示すスケルトン図である。
【図２】無段変速機の油圧制御系を示す概略図である。
【図３】ロックアップ制御に用いられる締結特性マップの一例を示す説明図である。
【図４】車両発進後のロックアップ制御におけるエンジン回転数およびタービン回転数の推移を示す線図である。
【図５】ＣＶＴ制御ユニットのロックアップ制御系を示すブロック図である。
【図６】車両発進後のロックアップ制御における回転数比の推移を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両に搭載される無段変速機１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、無段変速機１０は、エンジン１１に駆動されるプライマリ軸１２と、これに平行となるセカンダリ軸１３とを有している。プライマリ軸１２とセカンダリ軸１３との間には変速機構１４が設けられており、セカンダリ軸１３と駆動輪１５との間には減速機構１６や差動機構１７が設けられている。
【００１４】
プライマリ軸１２にはプライマリプーリ２０が設けられており、このプライマリプーリ２０は固定シーブ２０ａと可動シーブ２０ｂとを備えている。可動シーブ２０ｂの背面側には作動油室２１が区画されており、作動油室２１内の圧力を調整してプーリ溝幅を変化させることが可能となる。また、セカンダリ軸１３にはセカンダリプーリ２２が設けられており、このセカンダリプーリ２２は固定シーブ２２ａと可動シーブ２２ｂとを備えている。可動シーブ２２ｂの背面側には作動油室２３が区画されており、作動油室２３内の圧力を調整してプーリ溝幅を変化させることが可能となる。さらに、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２２とには駆動チェーン２４が巻き掛けられている。そして、プーリ２０，２２の溝幅を変化させて駆動チェーン２４の巻き付け径を変化させることにより、プライマリ軸１２からセカンダリ軸１３に対する無段変速が可能となる。
【００１５】
このような変速機構１４にエンジン動力を伝達するため、クランク軸２５とプライマリ軸１２との間にはトルクコンバータ３０および前後進切換機構３１が設けられている。トルクコンバータ３０は、クランク軸２５にフロントカバー３２を介して連結されるポンプインペラ３３と、このポンプインペラ３３に対向するとともにタービン軸３４に連結されるタービンランナ３５とを備えている。滑り要素であるトルクコンバータ３０には、エンジン動力の伝達効率を向上させるため、クランク軸２５とタービン軸３４とを直結するロックアップクラッチ３６が設けられている。ロックアップクラッチ３６はタービンランナ３５に連結されるクラッチプレート３７を有しており、このクラッチプレート３７はフロントカバー３２とタービンランナ３５との間に配置されている。クラッチプレート３７のタービンランナ３５側にはアプライ室３８が区画されており、クラッチプレート３７のフロントカバー３２側にはリリース室３９が区画されている。
【００１６】
アプライ室３８に作動油を供給してリリース室３９から作動油を排出することにより、クラッチプレート３７はフロントカバー３２に押し付けられ、ロックアップクラッチ３６はクランク軸２５とタービン軸３４とを直結する締結状態となる。一方、リリース室３９に作動油を供給してアプライ室３８から作動油を排出することにより、クラッチプレート３７はフロントカバー３２から引き離され、ロックアップクラッチ３６はクランク軸２５とタービン軸３４とを切り離す解放状態となる。また、リリース室３９とアプライ室３８との圧力を調整することにより、ロックアップクラッチ３６を締結状態であるスリップロックアップ状態に制御することも可能である。このスリップロックアップ状態に制御することにより、ロックアップクラッチ３６を所定のスリップ状態に保持することができ、クランク軸２５とタービン軸３４との回転数差を一定(例えば１００ｒｐｍ)に保持することが可能となる。
【００１７】
また、前後進切換機構３１は、ダブルピニオン式の遊星歯車列４０、前進クラッチ４１および後退ブレーキ４２を備えている。これら前進クラッチ４１や後退ブレーキ４２を制御することにより、エンジン動力の伝達径路を切り換えることが可能となる。前進クラッチ４１を締結して後退ブレーキ４２を解放することにより、タービン軸３４の回転をそのままプライマリプーリ２０に伝達することが可能となる。一方、前進クラッチ４１を解放して後退ブレーキ４２を締結することにより、タービン軸３４の回転を逆転してプライマリプーリ２０に伝達することが可能となる。なお、前進クラッチ４１および後退ブレーキ４２を共に解放することにより、タービン軸３４とプライマリ軸１２とを切り離すことが可能となる。
【００１８】
図２は無段変速機１０の油圧制御系を示す概略図である。図２に示すように、プライマリプーリ２０、セカンダリプーリ２２、トルクコンバータ３０等に対して作動油を供給するため、油圧制御系にはエンジン１１に駆動されるオイルポンプ５０が設けられている。オイルポンプ５０に接続されるセカンダリ圧路５１は、セカンダリプーリ２２の作動油室２３に接続されるとともにセカンダリ圧制御弁５２の調圧ポート５２ａに接続されている。このセカンダリ圧制御弁５２を介して調圧されるライン圧としてのセカンダリ圧は、駆動チェーン２４に滑りを生じさせることのないように、エンジントルクや目標変速比等に基づいて調圧される。また、セカンダリ圧路５１はプライマリ圧制御弁５３の入力ポート５３ａに接続されており、プライマリ圧制御弁５３の出力ポート５３ｂから延びるプライマリ圧路５４はプライマリプーリ２０の作動油室２１に接続されている。このプライマリ圧制御弁５３を介して調圧されるプライマリ圧は、目標変速比に向けてプライマリプーリ２０の溝幅を制御するように、目標変速比やセカンダリ圧等に基づいて調圧される。
【００１９】
また、ロックアップクラッチ３６に作動油を供給するため、トルクコンバータ３０とセカンダリ圧路５１との間には、クラッチ圧を調圧するクラッチ圧制御弁５５と油路を切り換えるスイッチ弁５６とが設けられている。セカンダリ圧路５１から分岐する分岐油路５７はクラッチ圧制御弁５５の入力ポート５５ａに接続されており、クラッチ圧制御弁５５の出力ポート５５ｂから延びるクラッチ圧路５８はスイッチ弁５６に接続されている。また、潤滑圧路５９から分岐する分岐油路６０はスイッチ弁５６に対して接続されている。さらに、スイッチ弁５６には、アプライ室３８に連通するアプライ圧路６１と、リリース室３９に連通するリリース圧路６２とが接続されている。ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換える際には、スイッチ弁５６内のスプール弁軸が締結位置に切り換えられる。これにより、アプライ圧路６１からアプライ室３８にクラッチ圧が供給され、リリース圧路６２からリリース室３９の作動油が排出される。一方、ロックアップクラッチ３６を解放状態に切り換える際には、スイッチ弁５６内のスプール弁軸が解放位置に切り換えられる。これにより、アプライ圧路６１からアプライ室３８の作動油が排出され、リリース圧路６２からリリース室３９に潤滑圧が供給される。
【００２０】
このような油圧制御系に対して制御信号を出力するＣＶＴ制御ユニット７０は、図示しないマイクロプロセッサ(ＣＰＵ)を備えており、このＣＰＵにはバスラインを介してＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートが接続される。ＲＯＭには制御プログラムや各種マップデータなどが格納されており、ＲＡＭにはＣＰＵで演算処理したデータが一時的に格納されている。また、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵには各種センサから車両状態を示す検出信号が入力される。ＣＶＴ制御ユニット７０に接続される各種センサとしては、プライマリプーリ２０の回転数Ｎｐを検出するプライマリ回転数センサ７１、セカンダリプーリ２２の回転数Ｎｓを検出するセカンダリ回転数センサ７２、車速Ｖを検出する車速センサ７３、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ７４、タービン軸の回転数(タービン回転数)Ｎｔを検出するタービン回転数センサ７５、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセル開度センサ７６、スロットルバルブのスロットル開度Ｔｏを検出するスロットル開度センサ７７、セレクトレバー７８の操作状況を検出するインヒビタスイッチ７９等が設けられている。
【００２１】
以下、ロックアップクラッチ３６を解放状態から締結状態に切り換えるロックアップ制御について説明する。図３はロックアップ制御に用いられる締結特性マップの一例を示す説明図である。また、図４は車両発進後のロックアップ制御におけるエンジン回転数Ｎｅおよびタービン回転数Ｎｔの推移を示す線図である。なお、エンジン回転数Ｎｅはロックアップクラッチ３６の入力回転数であり、タービン回転数Ｎｔはロックアップクラッチ３６の出力回転数である。
【００２２】
図３に示すように、締結特性マップには、ロックアップクラッチ３６を締結するロックアップ領域と、ロックアップクラッチ３６を解放するコンバータ領域とが区画されている。ＣＶＴ制御ユニット７０は、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づき図３の締結特性マップを参照し、コンバータ領域からロックアップ領域への移行を判定したときにロックアップ制御を開始する。また、所定の加速状態においては、ロックアップクラッチ３６は締結状態としてのスリップロックアップ状態に制御されるようになっている。なお、図４の線図には、ロックアップクラッチ３６を解放状態からスリップロックアップ状態に切り換えたときのエンジン回転数Ｎｅおよびタービン回転数Ｎｔの推移が示されている。
【００２３】
図４に示すように、車速Ｖが上昇していない発進直後においては、ロックアップクラッチ３６が解放状態であるため、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの回転数差ΔＮａを拡大させながら、タービン回転数Ｎｔは徐々に上昇することになる。そして、図示する場合には、タービン回転数ＮｔがＮｔ１に達したときに、コンバータ領域からロックアップ領域への移行が判定され、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えるロックアップ制御が開始される。ロックアップ制御が開始されると、ＣＶＴ制御ユニット７０によってクラッチ締結時間Ｔａおよびロックアップ制御時間Ｔｂが設定される。
【００２４】
ここで、クラッチ締結時間Ｔａとは、クラッチフェーシングが受ける焼損等のダメージを防止する観点から設定される時間であり、車両状態を示すロックアップクラッチ３６前後の回転数差ΔＮａやロックアップクラッチ３６に対する入力トルクＴｉに基づき設定される時間である。すなわち、ロックアップクラッチ３６を解放状態から締結状態に切り換える過程の過渡状態においては、ロックアップクラッチ３６の発熱量が増大することになる。このため、ロックアップクラッチ３６を過渡状態に長く保持することは、ロックアップクラッチ３６の劣化を招く要因となっていた。そこで、ロックアップクラッチ３６を締結する際に許容されるクラッチ締結時間Ｔａを回転数差ΔＮａや入力トルクＴｉに基づき設定し、このクラッチ締結時間Ｔａ内にロックアップクラッチ３６を締結することにより、クラッチフェーシングの焼損等を防ぎながらロックアップ制御を実行させている。また、ＣＶＴ制御ユニット７０によって設定されるロックアップ制御時間Ｔｂとは、ロックアップ制御に伴う一連の制御動作が行われる時間であり、車両状態を示すアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づき設定される時間となっている。なお、クラッチ締結時間Ｔａやロックアップ制御時間Ｔｂを設定する際には、試験やシミュレーションによって予め設定された演算式やデータ等が用いられている。また、入力トルクＴｉとはロックアップクラッチ３６に入力されるエンジントルクであり、エンジン回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｏに基づいて算出されている。
【００２５】
続いて、ＣＶＴ制御ユニット７０は、制御開始時点のタービン回転数Ｎｔ１とロックアップ制御時間Ｔｂとに基づき、ロックアップ制御時間Ｔｂの経過時点におけるタービン回転数Ｎｔ２を設定する。このタービン回転数Ｎｔ２は、車両の駆動力が維持されると仮定して得られる回転数であり、予め設定された加速特性線Ｌに従って設定される回転数である。次いで、ＣＶＴ制御ユニット７０は、タービン回転数Ｎｔ２に対してスリップロックアップ状態での回転数差ΔＮｂ(例えば１００ｒｐｍ)を加算し、ロックアップ制御時間Ｔｂの経過時点におけるエンジン回転数Ｎｅ２を設定する。そして、ＣＶＴ制御ユニット７０は、エンジン回転数Ｎｅ２と制御開始時点のエンジン回転数Ｎｅ１とを結ぶことにより、ロックアップ制御におけるエンジン回転数Ｎｅの目標値を設定する。続いて、ＣＶＴ制御ユニット７０は、クラッチ締結時間Ｔａの経過時点におけるエンジン回転数Ｎｅ３から、スリップロックアップ状態での回転数差ΔＮｂを減算し、クラッチ締結時間Ｔａの経過時点におけるタービン回転数Ｎｔ３を設定する。そして、ＣＶＴ制御ユニット７０は、タービン回転数Ｎｔ１，Ｎｔ３を結ぶとともに、タービン回転数Ｎｔ３，Ｎｔ２を結ぶことにより、ロックアップ制御におけるタービン回転数Ｎｔの目標値を設定する。
【００２６】
そして、エンジン回転数ＮｅがＮｅ１からＮｅ３に達する迄、つまりクラッチ締結時間Ｔａが経過する迄は、上昇するエンジン回転数Ｎｅを目標値に沿って抑制するように、ＣＶＴ制御ユニット７０はロックアップクラッチ３６の締結力を制御する。また、タービン回転数ＮｔがＮｔ１からＮｔ３に達する迄、つまりクラッチ締結時間Ｔａが経過する迄は、ＣＶＴ制御ユニット７０は変速機構１４のダウンシフト制御を実行し、目標値に沿ってタービン回転数Ｎｔを素早く上昇させる。一方、タービン回転数ＮｔがＮｔ３からＮｔ２に達する迄、つまりクラッチ締結時間Ｔａが経過してからロックアップ制御時間Ｔｂが経過する迄は、ＣＶＴ制御ユニット７０は変速機構１４のアップシフト制御を実行し、目標値に沿ってタービン回転数Ｎｔを緩やかに上昇させる。
【００２７】
このように、ロックアップクラッチ３６と変速機構１４とを制御することにより、クラッチ締結時間Ｔａを超えることなく、ロックアップクラッチ３６をスリップロックアップ状態(締結状態)に切り換えることが可能となる。すなわち、ロックアップクラッチ３６の締結力を引き上げながら、変速機構１４のダウンシフト制御を実行してタービン回転数Ｎｔを引き上げるようにしたので、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの回転数差を縮小することができ(ΔＮａ→ΔＮｂ)、ロックアップクラッチ３６を締結する際の負荷を抑制することが可能となる。これにより、クラッチ締結時間Ｔａを堅持することができるため、ロックアップクラッチ３６の耐久性を向上させることが可能となる。しかも、ロックアップクラッチ３６を締結する際に、エンジン回転数Ｎｅの低下を抑制することができるため、ロックアップクラッチ３６の締結品質を向上させることが可能となる。さらに、ロックアップクラッチ３６をスリップロックアップ状態に切り換えた後に、変速機構１４のアップシフト制御を実行して変速比を戻すようにしたので、ロックアップ前後の駆動力変化を抑制して走行品質を向上させることが可能となる。
【００２８】
続いて、前述したロックアップ制御の実行手順について詳細に説明する。図５はＣＶＴ制御ユニット７０のロックアップ制御系を示すブロック図である。図６は車両発進後のロックアップ制御における回転数比(Ｎｅ／Ｎｓ，Ｎｔ／Ｎｓ)の推移を示す線図である。なお、図６に示すＮｅ１〜Ｎｅ３，Ｎｔ１〜Ｎｔ３は、図４に示したＮｅ１〜Ｎｅ３，Ｎｔ１〜Ｎｔ３と同じ値である。
【００２９】
図５に示すように、ＣＶＴ制御ユニット７０は、ロックアップ判定部８０、クラッチ締結時間設定部８１、ロックアップ制御時間設定部８２、回転数比変化量演算部８３を有している。ロックアップ判定部８０は、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づき図３の締結特性マップを参照することにより、ロックアップ制御を実行するか否かについて判定する。なお、ロックアップ判定部８０にはクラッチジャダーに関する情報が入力されており、ロックアップ判定部８０はクラッチジャダーを加味して、ロックアップ制御を実行するか否かについて判定している。そして、ロックアップ制御の実行が決定されると、クラッチ締結時間設定部(締結時間設定手段)８１は、車両状態を示すロックアップクラッチ３６前後の回転数差ΔＮａやロックアップクラッチ３６に対する入力トルクＴｉに基づいて、ロックアップクラッチ３６のクラッチ締結時間Ｔａを設定する。また、ロックアップ制御の実行が決定されると、ロックアップ制御時間設定部８２は、車両状態を示すアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づいて、一連の制御動作が行われるロックアップ制御時間Ｔｂを設定する。また、ロックアップ制御の実行が決定されると、回転数比変化量演算部８３は、車両状態を示すエンジン回転数Ｎｅ、タービン回転数Ｎｔおよびセカンダリ回転数Ｎｓに基づいて、ロックアップ制御における回転数比(Ｎｅ／Ｎｓ)の変化量である回転数比変化量Ｑを演算する。ここで、図６に示すように、回転数比変化量Ｑとは、前述したダウンシフト制御を伴うことなく、クラッチ制御のみでロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換える際に要求される変化量である。
【００３０】
また、ＣＶＴ制御ユニット７０は、ダウンシフト係数演算部８４、入力回転数比変化量演算部８５、出力回転数比変化量演算部８６を有している。ダウンシフト係数演算部８４は、クラッチ締結時間Ｔａとロックアップ制御時間Ｔｂとに基づいてダウンシフト係数ｋ(ｋ＝１−Ｔａ／Ｔｂ)を演算する。また、出力回転数比変化量演算部８６は、回転数比変化量Ｑおよびダウンシフト係数ｋに基づいて、目標出力回転数比変化量Ｑｂ(Ｑｂ＝Ｑ×ｋ)を演算する。この目標出力回転数比変化量Ｑｂは、変速機構１４をダウンシフト制御することでロックアップクラッチ３６の締結完了時点迄に引き上げる出力回転数比の変化量である。なお、出力回転数比とは、ロックアップクラッチの出力回転数であるタービン回転数Ｎｔと、変速機構１４の出力回転数であるセカンダリ回転数Ｎｓとの回転数比Ｎｔ／Ｎｓである。すなわち、出力回転数比変化量演算部８６は出力回転数比設定手段として機能しており、目標出力回転数比変化量Ｑｂを設定することで、クラッチ締結完了時点におけるロックアップクラッチ３６の出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓを設定している。さらに、入力回転数比変化量演算部８５は、回転数比変化量Ｑおよびダウンシフト係数ｋに基づいて、目標入力回転数比変化量Ｑａ(Ｑａ＝Ｑ×(１−ｋ))を演算する。この目標入力回転数比変化量Ｑａは、目標出力回転数比変化量Ｑｂに基づくダウンシフト制御を行ったときにロックアップクラッチ３６の締結完了時点迄に引き下げられる入力回転数比の変化量である。なお、入力回転数比とは、ロックアップクラッチ３６の入力回転数であるエンジン回転数Ｎｅと、変速機構１４の出力回転数であるセカンダリ回転数Ｎｓとの回転数比Ｎｅ／Ｎｓである。すなわち、入力回転数比変化量演算部８５は入力回転数比設定手段として機能しており、目標入力回転数比変化量Ｑａを設定することで、クラッチ締結完了時点におけるロックアップクラッチ３６の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓを設定している。
【００３１】
さらに、ＣＶＴ制御ユニット７０は、クラッチ制御部８７および変速機制御部８８を有している。クラッチ制御部(クラッチ制御手段)８７は、クラッチ締結時間Ｔａおよび目標入力回転数比変化量Ｑａに基づいて、単位時間毎の目標回転数比Ｘａ(Ｘａ＝(Ｎｅ１／Ｎｓ)−∫(Ｑａ／Ｔａ)ｄｔ)を設定する。また、変速機制御部(変速機制御手段)８８は、クラッチ締結時間Ｔａ、ロックアップ制御時間Ｔｂ、目標出力回転数比変化量Ｑｂに基づいて、単位時間毎の目標変速比Ｘｂを設定する。ロックアップ制御が開始されてからクラッチ締結時間Ｔａが経過する迄は、単位時間毎の目標変速比Ｘｂは以下の式(１)に従って算出される。また、クラッチ締結時間Ｔａが経過してからロックアップ制御時間Ｔｂが経過する迄は、単位時間毎の目標変速比Ｘｂは以下の式(２)に従って算出される。
Ｘｂ＝(Ｎｔ１／Ｎｓ)＋∫(Ｑｂ／Ｔａ)ｄｔ …(１)
Ｘｂ＝(Ｎｔ３／Ｎｓ)−∫(Ｑｂ／(Ｔｂ−Ｔａ))ｄｔ …(２)
そして、クラッチ制御部８７によって演算された目標回転数比Ｘａは、図示しない駆動回路を介して制御電流に変換される。この制御電流はクラッチ圧制御弁５５に供給され、ロックアップクラッチ３６の締結力が制御されることになる。すなわち、目標回転数比Ｘａに従ってロックアップクラッチ３６を制御することにより、ロックアップクラッチ３６は入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓに向けて制御されることになる。また、変速機制御部８８によって演算された目標変速比Ｘｂは、図示しない駆動回路を介して制御電流に変換される。この制御電流はプライマリ圧制御弁５３やセカンダリ圧制御弁５２に供給され、変速機構１４のダウンシフト制御やアップシフト制御が実行されることになる。すなわち、目標変速比Ｘｂに従って変速機構１４を制御することにより、クラッチ締結時間Ｔａの経過前は出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓに向けてダウンシフト制御される一方、クラッチ締結時間Ｔａの経過後は出力回転数比Ｎｔ２／Ｎｓに向けてアップシフト制御されることになる。
【００３２】
これまで説明したように、クラッチ締結時間Ｔａに基づいてクラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとを設定し、出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓに向けて変速機構１４をダウンシフト制御しながら、入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓに向けてロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えるようにしたので、クラッチ締結時間Ｔａを堅持することが可能となる。これにより、ロックアップクラッチ３６の締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチ３６の耐久性を向上させることが可能となる。また、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えた後に、変速機構１４のアップシフト制御を実行して変速比を戻すようにしたので、ロックアップ前後の駆動力変化を抑制して走行品質を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、図４に示すように、ロックアップ制御時間Ｔｂを設定する際には、ロックアップ制御時間Ｔｂの経過時点におけるエンジン回転数Ｎｅ２が、制御開始時点のエンジン回転数Ｎｅ１を上回るように、ロックアップ制御時間Ｔｂの長さが設定されている。これにより、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換え、更に変速機構１４のアップシフト制御を行った場合であっても、エンジン回転数Ｎｅの落ち込みを防止することができるため、ロックアップ制御の質を向上させることが可能となる。
【００３４】
さらに、前述したように、ロックアップ制御を実行する際には、車両状態に応じてクラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとを設定するようにしたので、如何なるロックアップタイミングであっても、ロックアップクラッチ３６の締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチ３６の耐久性を向上させることが可能となる。また、車両状態に応じてクラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとを自動的に設定するようにしたので、変速制御を伴ったロックアップ制御の複雑化を回避することが可能となる。
【００３５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、ロックアップクラッチ３６をスリップロックアップ状態に切り換えているが、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとを一致させるように、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えても良いことはいうまでもない。この場合には、クラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとは一致することになる。
【００３６】
また、前述の説明では、ロックアップ制御を実行する際にアクセル開度Ａｃｃを用いているが、アクセル開度Ａｃｃに代えてスロットル開度Ｔｏを用いても良い。また、無段変速機としてチェーンドライブ式の無段変速機１０を挙げて説明したが、これに限られることはなく、トロイダル式の無段変速機に対して本発明を適用しても良い。さらに、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２２とに駆動チェーン２４を巻き掛けているが、これに限られることはなく、多数のエレメントをバンドで保持した駆動ベルトを巻き掛けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 無段変速機
１１ エンジン
１４ 変速機構
３６ ロックアップクラッチ
８１ クラッチ締結時間設定部(締結時間設定手段)
８５ 入力回転数比変化量演算部(入力回転数比設定手段)
８６ 出力回転数比変化量演算部(出力回転数比設定手段)
８７ クラッチ制御部(クラッチ制御手段)
８８ 変速機制御部(変速機制御手段)
Ｔａ クラッチ締結時間
ΔＮａ 回転数差
Ｔｉ 入力トルク
Ｎｅ エンジン回転数(入力回転数)
Ｎｔ タービン回転数(出力回転数)
Ｎｓ セカンダリ回転数(出力回転数)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロックアップクラッチを備える無段変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力伝達系に組み付けられる無段変速機(ＣＶＴ)は、入力軸に設けられるプライマリプーリと、出力軸に設けられるセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡される駆動チェーンとを有している。それぞれのプーリの溝幅を変化させて駆動チェーンの巻き付け径を変化させることにより、変速比を連続的に変化させることが可能となっている。また、エンジン動力を無段変速機に対して滑らかに伝達するため、エンジンと無段変速機との間にはトルクコンバータが組み込まれている。滑り要素であるトルクコンバータには、エンジンのクランク軸と無段変速機の入力軸とを直結するロックアップクラッチが組み込まれている。
【０００３】
このロックアップクラッチを解放した場合には、トルクコンバータを介して動力が伝達されることから、ロックアップクラッチ前後の回転数差は拡大する傾向となる。そして、ロックアップクラッチを締結した場合には、ロックアップクラッチ前後の回転数差が縮小されることになるが、ロックアップクラッチの出力側回転数は車速に連動することから、ロックアップクラッチの入力側回転数が出力側回転数に向けて引き下げられることになる。すなわち、ロックアップクラッチを締結することは、エンジン回転数の急速な低下を招いて締結ショックを発生させる要因となっていた。そこで、ロックアップクラッチの締結ショックを軽減するため、出力側回転数を高めるように変速制御を行う無段変速機の制御装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２９２４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロックアップクラッチの締結ショックを軽減するためには、単に出力側回転数を高めるだけでなく、ロックアップクラッチを滑らかに締結状態に切り換えることが必要である。しかしながら、ロックアップクラッチを滑らかに締結することは、ロックアップクラッチを長く過渡状態に保持することから、ロックアップクラッチの発熱量を増大させる要因となっていた。このような発熱量の増大は、クラッチフェーシングの焼損等を招いてロックアップクラッチの耐久性を低下させる要因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、ロックアップクラッチの締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチの耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無段変速機の制御装置は、エンジンと変速機構との間にロックアップクラッチを備える無段変速機の制御装置であって、前記ロックアップクラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に許容されるクラッチ締結時間を設定する締結時間設定手段と、前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの入力回転数比を設定する入力回転数比設定手段と、前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの出力回転数比を設定する出力回転数比設定手段と、前記入力回転数比に向けて前記ロックアップクラッチを締結制御するクラッチ制御手段と、前記出力回転数比に向けて前記変速機構をダウンシフト制御する変速機制御手段とを有し、前記変速機構をダウンシフト制御しながら前記クラッチ締結時間内に前記ロックアップクラッチを締結状態に切り換えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記入力回転数比は、前記ロックアップクラッチの入力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であり、前記出力回転数比は、前記ロックアップクラッチの出力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記締結時間設定手段は、前記ロックアップクラッチ前後の回転数差と前記ロックアップクラッチに対する入力トルクとの少なくともいずれか一方に基づいて前記クラッチ締結時間を設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の無段変速機の制御装置は、前記クラッチ締結時間の経過後に、前記変速機制御手段は前記変速機構をアップシフト制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クラッチ締結時間に基づいてクラッチ締結完了時点におけるロックアップクラッチの入力回転数比と出力回転数比とを設定し、入力回転数比に基づいてロックアップクラッチを締結制御し、出力回転数比に基づいて変速機構をダウンシフト制御するようにしたので、クラッチ締結時間内にロックアップクラッチを締結状態に切り換えることが可能となる。これにより、ロックアップクラッチの締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチの耐久性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両に搭載される無段変速機を示すスケルトン図である。
【図２】無段変速機の油圧制御系を示す概略図である。
【図３】ロックアップ制御に用いられる締結特性マップの一例を示す説明図である。
【図４】車両発進後のロックアップ制御におけるエンジン回転数およびタービン回転数の推移を示す線図である。
【図５】ＣＶＴ制御ユニットのロックアップ制御系を示すブロック図である。
【図６】車両発進後のロックアップ制御における回転数比の推移を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両に搭載される無段変速機１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、無段変速機１０は、エンジン１１に駆動されるプライマリ軸１２と、これに平行となるセカンダリ軸１３とを有している。プライマリ軸１２とセカンダリ軸１３との間には変速機構１４が設けられており、セカンダリ軸１３と駆動輪１５との間には減速機構１６や差動機構１７が設けられている。
【００１４】
プライマリ軸１２にはプライマリプーリ２０が設けられており、このプライマリプーリ２０は固定シーブ２０ａと可動シーブ２０ｂとを備えている。可動シーブ２０ｂの背面側には作動油室２１が区画されており、作動油室２１内の圧力を調整してプーリ溝幅を変化させることが可能となる。また、セカンダリ軸１３にはセカンダリプーリ２２が設けられており、このセカンダリプーリ２２は固定シーブ２２ａと可動シーブ２２ｂとを備えている。可動シーブ２２ｂの背面側には作動油室２３が区画されており、作動油室２３内の圧力を調整してプーリ溝幅を変化させることが可能となる。さらに、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２２とには駆動チェーン２４が巻き掛けられている。そして、プーリ２０，２２の溝幅を変化させて駆動チェーン２４の巻き付け径を変化させることにより、プライマリ軸１２からセカンダリ軸１３に対する無段変速が可能となる。
【００１５】
このような変速機構１４にエンジン動力を伝達するため、クランク軸２５とプライマリ軸１２との間にはトルクコンバータ３０および前後進切換機構３１が設けられている。トルクコンバータ３０は、クランク軸２５にフロントカバー３２を介して連結されるポンプインペラ３３と、このポンプインペラ３３に対向するとともにタービン軸３４に連結されるタービンランナ３５とを備えている。滑り要素であるトルクコンバータ３０には、エンジン動力の伝達効率を向上させるため、クランク軸２５とタービン軸３４とを直結するロックアップクラッチ３６が設けられている。ロックアップクラッチ３６はタービンランナ３５に連結されるクラッチプレート３７を有しており、このクラッチプレート３７はフロントカバー３２とタービンランナ３５との間に配置されている。クラッチプレート３７のタービンランナ３５側にはアプライ室３８が区画されており、クラッチプレート３７のフロントカバー３２側にはリリース室３９が区画されている。
【００１６】
アプライ室３８に作動油を供給してリリース室３９から作動油を排出することにより、クラッチプレート３７はフロントカバー３２に押し付けられ、ロックアップクラッチ３６はクランク軸２５とタービン軸３４とを直結する締結状態となる。一方、リリース室３９に作動油を供給してアプライ室３８から作動油を排出することにより、クラッチプレート３７はフロントカバー３２から引き離され、ロックアップクラッチ３６はクランク軸２５とタービン軸３４とを切り離す解放状態となる。また、リリース室３９とアプライ室３８との圧力を調整することにより、ロックアップクラッチ３６を締結状態であるスリップロックアップ状態に制御することも可能である。このスリップロックアップ状態に制御することにより、ロックアップクラッチ３６を所定のスリップ状態に保持することができ、クランク軸２５とタービン軸３４との回転数差を一定(例えば１００ｒｐｍ)に保持することが可能となる。
【００１７】
また、前後進切換機構３１は、ダブルピニオン式の遊星歯車列４０、前進クラッチ４１および後退ブレーキ４２を備えている。これら前進クラッチ４１や後退ブレーキ４２を制御することにより、エンジン動力の伝達径路を切り換えることが可能となる。前進クラッチ４１を締結して後退ブレーキ４２を解放することにより、タービン軸３４の回転をそのままプライマリプーリ２０に伝達することが可能となる。一方、前進クラッチ４１を解放して後退ブレーキ４２を締結することにより、タービン軸３４の回転を逆転してプライマリプーリ２０に伝達することが可能となる。なお、前進クラッチ４１および後退ブレーキ４２を共に解放することにより、タービン軸３４とプライマリ軸１２とを切り離すことが可能となる。
【００１８】
図２は無段変速機１０の油圧制御系を示す概略図である。図２に示すように、プライマリプーリ２０、セカンダリプーリ２２、トルクコンバータ３０等に対して作動油を供給するため、油圧制御系にはエンジン１１に駆動されるオイルポンプ５０が設けられている。オイルポンプ５０に接続されるセカンダリ圧路５１は、セカンダリプーリ２２の作動油室２３に接続されるとともにセカンダリ圧制御弁５２の調圧ポート５２ａに接続されている。このセカンダリ圧制御弁５２を介して調圧されるライン圧としてのセカンダリ圧は、駆動チェーン２４に滑りを生じさせることのないように、エンジントルクや目標変速比等に基づいて調圧される。また、セカンダリ圧路５１はプライマリ圧制御弁５３の入力ポート５３ａに接続されており、プライマリ圧制御弁５３の出力ポート５３ｂから延びるプライマリ圧路５４はプライマリプーリ２０の作動油室２１に接続されている。このプライマリ圧制御弁５３を介して調圧されるプライマリ圧は、目標変速比に向けてプライマリプーリ２０の溝幅を制御するように、目標変速比やセカンダリ圧等に基づいて調圧される。
【００１９】
また、ロックアップクラッチ３６に作動油を供給するため、トルクコンバータ３０とセカンダリ圧路５１との間には、クラッチ圧を調圧するクラッチ圧制御弁５５と油路を切り換えるスイッチ弁５６とが設けられている。セカンダリ圧路５１から分岐する分岐油路５７はクラッチ圧制御弁５５の入力ポート５５ａに接続されており、クラッチ圧制御弁５５の出力ポート５５ｂから延びるクラッチ圧路５８はスイッチ弁５６に接続されている。また、潤滑圧路５９から分岐する分岐油路６０はスイッチ弁５６に対して接続されている。さらに、スイッチ弁５６には、アプライ室３８に連通するアプライ圧路６１と、リリース室３９に連通するリリース圧路６２とが接続されている。ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換える際には、スイッチ弁５６内のスプール弁軸が締結位置に切り換えられる。これにより、アプライ圧路６１からアプライ室３８にクラッチ圧が供給され、リリース圧路６２からリリース室３９の作動油が排出される。一方、ロックアップクラッチ３６を解放状態に切り換える際には、スイッチ弁５６内のスプール弁軸が解放位置に切り換えられる。これにより、アプライ圧路６１からアプライ室３８の作動油が排出され、リリース圧路６２からリリース室３９に潤滑圧が供給される。
【００２０】
このような油圧制御系に対して制御信号を出力するＣＶＴ制御ユニット７０は、図示しないマイクロプロセッサ(ＣＰＵ)を備えており、このＣＰＵにはバスラインを介してＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートが接続される。ＲＯＭには制御プログラムや各種マップデータなどが格納されており、ＲＡＭにはＣＰＵで演算処理したデータが一時的に格納されている。また、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵには各種センサから車両状態を示す検出信号が入力される。ＣＶＴ制御ユニット７０に接続される各種センサとしては、プライマリプーリ２０の回転数Ｎｐを検出するプライマリ回転数センサ７１、セカンダリプーリ２２の回転数Ｎｓを検出するセカンダリ回転数センサ７２、車速Ｖを検出する車速センサ７３、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ７４、タービン軸の回転数(タービン回転数)Ｎｔを検出するタービン回転数センサ７５、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセル開度センサ７６、スロットルバルブのスロットル開度Ｔｏを検出するスロットル開度センサ７７、セレクトレバー７８の操作状況を検出するインヒビタスイッチ７９等が設けられている。
【００２１】
以下、ロックアップクラッチ３６を解放状態から締結状態に切り換えるロックアップ制御について説明する。図３はロックアップ制御に用いられる締結特性マップの一例を示す説明図である。また、図４は車両発進後のロックアップ制御におけるエンジン回転数Ｎｅおよびタービン回転数Ｎｔの推移を示す線図である。なお、エンジン回転数Ｎｅはロックアップクラッチ３６の入力回転数であり、タービン回転数Ｎｔはロックアップクラッチ３６の出力回転数である。
【００２２】
図３に示すように、締結特性マップには、ロックアップクラッチ３６を締結するロックアップ領域と、ロックアップクラッチ３６を解放するコンバータ領域とが区画されている。ＣＶＴ制御ユニット７０は、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づき図３の締結特性マップを参照し、コンバータ領域からロックアップ領域への移行を判定したときにロックアップ制御を開始する。また、所定の加速状態においては、ロックアップクラッチ３６は締結状態としてのスリップロックアップ状態に制御されるようになっている。なお、図４の線図には、ロックアップクラッチ３６を解放状態からスリップロックアップ状態に切り換えたときのエンジン回転数Ｎｅおよびタービン回転数Ｎｔの推移が示されている。
【００２３】
図４に示すように、車速Ｖが上昇していない発進直後においては、ロックアップクラッチ３６が解放状態であるため、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの回転数差ΔＮａを拡大させながら、タービン回転数Ｎｔは徐々に上昇することになる。そして、図示する場合には、タービン回転数ＮｔがＮｔ１に達したときに、コンバータ領域からロックアップ領域への移行が判定され、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えるロックアップ制御が開始される。ロックアップ制御が開始されると、ＣＶＴ制御ユニット７０によってクラッチ締結時間Ｔａおよびロックアップ制御時間Ｔｂが設定される。
【００２４】
ここで、クラッチ締結時間Ｔａとは、クラッチフェーシングが受ける焼損等のダメージを防止する観点から設定される時間であり、車両状態を示すロックアップクラッチ３６前後の回転数差ΔＮａやロックアップクラッチ３６に対する入力トルクＴｉに基づき設定される時間である。すなわち、ロックアップクラッチ３６を解放状態から締結状態に切り換える過程の過渡状態においては、ロックアップクラッチ３６の発熱量が増大することになる。このため、ロックアップクラッチ３６を過渡状態に長く保持することは、ロックアップクラッチ３６の劣化を招く要因となっていた。そこで、ロックアップクラッチ３６を締結する際に許容されるクラッチ締結時間Ｔａを回転数差ΔＮａや入力トルクＴｉに基づき設定し、このクラッチ締結時間Ｔａ内にロックアップクラッチ３６を締結することにより、クラッチフェーシングの焼損等を防ぎながらロックアップ制御を実行させている。また、ＣＶＴ制御ユニット７０によって設定されるロックアップ制御時間Ｔｂとは、ロックアップ制御に伴う一連の制御動作が行われる時間であり、車両状態を示すアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づき設定される時間となっている。なお、クラッチ締結時間Ｔａやロックアップ制御時間Ｔｂを設定する際には、試験やシミュレーションによって予め設定された演算式やデータ等が用いられている。また、入力トルクＴｉとはロックアップクラッチ３６に入力されるエンジントルクであり、エンジン回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｏに基づいて算出されている。
【００２５】
続いて、ＣＶＴ制御ユニット７０は、制御開始時点のタービン回転数Ｎｔ１とロックアップ制御時間Ｔｂとに基づき、ロックアップ制御時間Ｔｂの経過時点におけるタービン回転数Ｎｔ２を設定する。このタービン回転数Ｎｔ２は、車両の駆動力が維持されると仮定して得られる回転数であり、予め設定された加速特性線Ｌに従って設定される回転数である。次いで、ＣＶＴ制御ユニット７０は、タービン回転数Ｎｔ２に対してスリップロックアップ状態での回転数差ΔＮｂ(例えば１００ｒｐｍ)を加算し、ロックアップ制御時間Ｔｂの経過時点におけるエンジン回転数Ｎｅ２を設定する。そして、ＣＶＴ制御ユニット７０は、エンジン回転数Ｎｅ２と制御開始時点のエンジン回転数Ｎｅ１とを結ぶことにより、ロックアップ制御におけるエンジン回転数Ｎｅの目標値を設定する。続いて、ＣＶＴ制御ユニット７０は、クラッチ締結時間Ｔａの経過時点におけるエンジン回転数Ｎｅ３から、スリップロックアップ状態での回転数差ΔＮｂを減算し、クラッチ締結時間Ｔａの経過時点におけるタービン回転数Ｎｔ３を設定する。そして、ＣＶＴ制御ユニット７０は、タービン回転数Ｎｔ１，Ｎｔ３を結ぶとともに、タービン回転数Ｎｔ３，Ｎｔ２を結ぶことにより、ロックアップ制御におけるタービン回転数Ｎｔの目標値を設定する。
【００２６】
そして、エンジン回転数ＮｅがＮｅ１からＮｅ３に達する迄、つまりクラッチ締結時間Ｔａが経過する迄は、上昇するエンジン回転数Ｎｅを目標値に沿って抑制するように、ＣＶＴ制御ユニット７０はロックアップクラッチ３６の締結力を制御する。また、タービン回転数ＮｔがＮｔ１からＮｔ３に達する迄、つまりクラッチ締結時間Ｔａが経過する迄は、ＣＶＴ制御ユニット７０は変速機構１４のダウンシフト制御を実行し、目標値に沿ってタービン回転数Ｎｔを素早く上昇させる。一方、タービン回転数ＮｔがＮｔ３からＮｔ２に達する迄、つまりクラッチ締結時間Ｔａが経過してからロックアップ制御時間Ｔｂが経過する迄は、ＣＶＴ制御ユニット７０は変速機構１４のアップシフト制御を実行し、目標値に沿ってタービン回転数Ｎｔを緩やかに上昇させる。
【００２７】
このように、ロックアップクラッチ３６と変速機構１４とを制御することにより、クラッチ締結時間Ｔａを超えることなく、ロックアップクラッチ３６をスリップロックアップ状態(締結状態)に切り換えることが可能となる。すなわち、ロックアップクラッチ３６の締結力を引き上げながら、変速機構１４のダウンシフト制御を実行してタービン回転数Ｎｔを引き上げるようにしたので、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの回転数差を縮小することができ(ΔＮａ→ΔＮｂ)、ロックアップクラッチ３６を締結する際の負荷を抑制することが可能となる。これにより、クラッチ締結時間Ｔａを堅持することができるため、ロックアップクラッチ３６の耐久性を向上させることが可能となる。しかも、ロックアップクラッチ３６を締結する際に、エンジン回転数Ｎｅの低下を抑制することができるため、ロックアップクラッチ３６の締結品質を向上させることが可能となる。さらに、ロックアップクラッチ３６をスリップロックアップ状態に切り換えた後に、変速機構１４のアップシフト制御を実行して変速比を戻すようにしたので、ロックアップ前後の駆動力変化を抑制して走行品質を向上させることが可能となる。
【００２８】
続いて、前述したロックアップ制御の実行手順について詳細に説明する。図５はＣＶＴ制御ユニット７０のロックアップ制御系を示すブロック図である。図６は車両発進後のロックアップ制御における回転数比(Ｎｅ／Ｎｓ，Ｎｔ／Ｎｓ)の推移を示す線図である。なお、図６に示すＮｅ１〜Ｎｅ３，Ｎｔ１〜Ｎｔ３は、図４に示したＮｅ１〜Ｎｅ３，Ｎｔ１〜Ｎｔ３と同じ値である。
【００２９】
図５に示すように、ＣＶＴ制御ユニット７０は、ロックアップ判定部８０、クラッチ締結時間設定部８１、ロックアップ制御時間設定部８２、回転数比変化量演算部８３を有している。ロックアップ判定部８０は、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づき図３の締結特性マップを参照することにより、ロックアップ制御を実行するか否かについて判定する。なお、ロックアップ判定部８０にはクラッチジャダーに関する情報が入力されており、ロックアップ判定部８０はクラッチジャダーを加味して、ロックアップ制御を実行するか否かについて判定している。そして、ロックアップ制御の実行が決定されると、クラッチ締結時間設定部(締結時間設定手段)８１は、車両状態を示すロックアップクラッチ３６前後の回転数差ΔＮａやロックアップクラッチ３６に対する入力トルクＴｉに基づいて、ロックアップクラッチ３６のクラッチ締結時間Ｔａを設定する。また、ロックアップ制御の実行が決定されると、ロックアップ制御時間設定部８２は、車両状態を示すアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づいて、一連の制御動作が行われるロックアップ制御時間Ｔｂを設定する。また、ロックアップ制御の実行が決定されると、回転数比変化量演算部８３は、車両状態を示すエンジン回転数Ｎｅ、タービン回転数Ｎｔおよびセカンダリ回転数Ｎｓに基づいて、ロックアップ制御における回転数比(Ｎｅ／Ｎｓ)の変化量である回転数比変化量Ｑを演算する。ここで、図６に示すように、回転数比変化量Ｑとは、前述したダウンシフト制御を伴うことなく、クラッチ制御のみでロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換える際に要求される変化量である。
【００３０】
また、ＣＶＴ制御ユニット７０は、ダウンシフト係数演算部８４、入力回転数比変化量演算部８５、出力回転数比変化量演算部８６を有している。ダウンシフト係数演算部８４は、クラッチ締結時間Ｔａとロックアップ制御時間Ｔｂとに基づいてダウンシフト係数ｋ(ｋ＝１−Ｔａ／Ｔｂ)を演算する。また、出力回転数比変化量演算部８６は、回転数比変化量Ｑおよびダウンシフト係数ｋに基づいて、目標出力回転数比変化量Ｑｂ(Ｑｂ＝Ｑ×ｋ)を演算する。この目標出力回転数比変化量Ｑｂは、変速機構１４をダウンシフト制御することでロックアップクラッチ３６の締結完了時点迄に引き上げる出力回転数比の変化量である。なお、出力回転数比とは、ロックアップクラッチの出力回転数であるタービン回転数Ｎｔと、変速機構１４の出力回転数であるセカンダリ回転数Ｎｓとの回転数比Ｎｔ／Ｎｓである。すなわち、出力回転数比変化量演算部８６は出力回転数比設定手段として機能しており、目標出力回転数比変化量Ｑｂを設定することで、クラッチ締結完了時点におけるロックアップクラッチ３６の出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓを設定している。さらに、入力回転数比変化量演算部８５は、回転数比変化量Ｑおよびダウンシフト係数ｋに基づいて、目標入力回転数比変化量Ｑａ(Ｑａ＝Ｑ×(１−ｋ))を演算する。この目標入力回転数比変化量Ｑａは、目標出力回転数比変化量Ｑｂに基づくダウンシフト制御を行ったときにロックアップクラッチ３６の締結完了時点迄に引き下げられる入力回転数比の変化量である。なお、入力回転数比とは、ロックアップクラッチ３６の入力回転数であるエンジン回転数Ｎｅと、変速機構１４の出力回転数であるセカンダリ回転数Ｎｓとの回転数比Ｎｅ／Ｎｓである。すなわち、入力回転数比変化量演算部８５は入力回転数比設定手段として機能しており、目標入力回転数比変化量Ｑａを設定することで、クラッチ締結完了時点におけるロックアップクラッチ３６の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓを設定している。
【００３１】
さらに、ＣＶＴ制御ユニット７０は、クラッチ制御部８７および変速機制御部８８を有している。クラッチ制御部(クラッチ制御手段)８７は、クラッチ締結時間Ｔａおよび目標入力回転数比変化量Ｑａに基づいて、単位時間毎の目標回転数比Ｘａ(Ｘａ＝(Ｎｅ１／Ｎｓ)−∫(Ｑａ／Ｔａ)ｄｔ)を設定する。また、変速機制御部(変速機制御手段)８８は、クラッチ締結時間Ｔａ、ロックアップ制御時間Ｔｂ、目標出力回転数比変化量Ｑｂに基づいて、単位時間毎の目標変速比Ｘｂを設定する。ロックアップ制御が開始されてからクラッチ締結時間Ｔａが経過する迄は、単位時間毎の目標変速比Ｘｂは以下の式(１)に従って算出される。また、クラッチ締結時間Ｔａが経過してからロックアップ制御時間Ｔｂが経過する迄は、単位時間毎の目標変速比Ｘｂは以下の式(２)に従って算出される。
Ｘｂ＝(Ｎｔ１／Ｎｓ)＋∫(Ｑｂ／Ｔａ)ｄｔ …(１)
Ｘｂ＝(Ｎｔ３／Ｎｓ)−∫(Ｑｂ／(Ｔｂ−Ｔａ))ｄｔ …(２)
そして、クラッチ制御部８７によって演算された目標回転数比Ｘａは、図示しない駆動回路を介して制御電流に変換される。この制御電流はクラッチ圧制御弁５５に供給され、ロックアップクラッチ３６の締結力が制御されることになる。すなわち、目標回転数比Ｘａに従ってロックアップクラッチ３６を制御することにより、ロックアップクラッチ３６は入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓに向けて制御されることになる。また、変速機制御部８８によって演算された目標変速比Ｘｂは、図示しない駆動回路を介して制御電流に変換される。この制御電流はプライマリ圧制御弁５３やセカンダリ圧制御弁５２に供給され、変速機構１４のダウンシフト制御やアップシフト制御が実行されることになる。すなわち、目標変速比Ｘｂに従って変速機構１４を制御することにより、クラッチ締結時間Ｔａの経過前は出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓに向けてダウンシフト制御される一方、クラッチ締結時間Ｔａの経過後は出力回転数比Ｎｔ２／Ｎｓに向けてアップシフト制御されることになる。
【００３２】
これまで説明したように、クラッチ締結時間Ｔａに基づいてクラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとを設定し、出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓに向けて変速機構１４をダウンシフト制御しながら、入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓに向けてロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えるようにしたので、クラッチ締結時間Ｔａを堅持することが可能となる。これにより、ロックアップクラッチ３６の締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチ３６の耐久性を向上させることが可能となる。また、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えた後に、変速機構１４のアップシフト制御を実行して変速比を戻すようにしたので、ロックアップ前後の駆動力変化を抑制して走行品質を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、図４に示すように、ロックアップ制御時間Ｔｂを設定する際には、ロックアップ制御時間Ｔｂの経過時点におけるエンジン回転数Ｎｅ２が、制御開始時点のエンジン回転数Ｎｅ１を上回るように、ロックアップ制御時間Ｔｂの長さが設定されている。これにより、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換え、更に変速機構１４のアップシフト制御を行った場合であっても、エンジン回転数Ｎｅの落ち込みを防止することができるため、ロックアップ制御の質を向上させることが可能となる。
【００３４】
さらに、前述したように、ロックアップ制御を実行する際には、車両状態に応じてクラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとを設定するようにしたので、如何なるロックアップタイミングであっても、ロックアップクラッチ３６の締結ショックを抑制しつつ、ロックアップクラッチ３６の耐久性を向上させることが可能となる。また、車両状態に応じてクラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとを自動的に設定するようにしたので、変速制御を伴ったロックアップ制御の複雑化を回避することが可能となる。
【００３５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、ロックアップクラッチ３６をスリップロックアップ状態に切り換えているが、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとを一致させるように、ロックアップクラッチ３６を締結状態に切り換えても良いことはいうまでもない。この場合には、クラッチ締結完了時点の入力回転数比Ｎｅ３／Ｎｓと出力回転数比Ｎｔ３／Ｎｓとは一致することになる。
【００３６】
また、前述の説明では、ロックアップ制御を実行する際にアクセル開度Ａｃｃを用いているが、アクセル開度Ａｃｃに代えてスロットル開度Ｔｏを用いても良い。また、無段変速機としてチェーンドライブ式の無段変速機１０を挙げて説明したが、これに限られることはなく、トロイダル式の無段変速機に対して本発明を適用しても良い。さらに、プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ２２とに駆動チェーン２４を巻き掛けているが、これに限られることはなく、多数のエレメントをバンドで保持した駆動ベルトを巻き掛けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 無段変速機
１１ エンジン
１４ 変速機構
３６ ロックアップクラッチ
８１ クラッチ締結時間設定部(締結時間設定手段)
８５ 入力回転数比変化量演算部(入力回転数比設定手段)
８６ 出力回転数比変化量演算部(出力回転数比設定手段)
８７ クラッチ制御部(クラッチ制御手段)
８８ 変速機制御部(変速機制御手段)
Ｔａ クラッチ締結時間
ΔＮａ 回転数差
Ｔｉ 入力トルク
Ｎｅ エンジン回転数(入力回転数)
Ｎｔ タービン回転数(出力回転数)
Ｎｓ セカンダリ回転数(出力回転数)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機構との間にロックアップクラッチを備える無段変速機の制御装置であって、
前記ロックアップクラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に許容されるクラッチ締結時間を設定する締結時間設定手段と、
前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの入力回転数比を設定する入力回転数比設定手段と、
前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの出力回転数比を設定する出力回転数比設定手段と、
前記入力回転数比に向けて前記ロックアップクラッチを締結制御するクラッチ制御手段と、
前記出力回転数比に向けて前記変速機構をダウンシフト制御する変速機制御手段とを有し、
前記変速機構をダウンシフト制御しながら前記クラッチ締結時間内に前記ロックアップクラッチを締結状態に切り換えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、
前記入力回転数比は、前記ロックアップクラッチの入力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であり、
前記出力回転数比は、前記ロックアップクラッチの出力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の無段変速機の制御装置において、
前記締結時間設定手段は、前記ロックアップクラッチ前後の回転数差と前記ロックアップクラッチに対する入力トルクとの少なくともいずれか一方に基づいて前記クラッチ締結時間を設定することを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無段変速機の制御装置において、
前記クラッチ締結時間の経過後に、前記変速機制御手段は前記変速機構をアップシフト制御することを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項１】
エンジンと変速機構との間にロックアップクラッチを備える無段変速機の制御装置であって、
前記ロックアップクラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に許容されるクラッチ締結時間を設定する締結時間設定手段と、
前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの入力回転数比を設定する入力回転数比設定手段と、
前記クラッチ締結時間に基づいて、クラッチ締結完了時点における前記ロックアップクラッチの出力回転数比を設定する出力回転数比設定手段と、
前記入力回転数比に向けて前記ロックアップクラッチを締結制御するクラッチ制御手段と、
前記出力回転数比に向けて前記変速機構をダウンシフト制御する変速機制御手段とを有し、
前記変速機構をダウンシフト制御しながら前記クラッチ締結時間内に前記ロックアップクラッチを締結状態に切り換えることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の無段変速機の制御装置において、
前記入力回転数比は、前記ロックアップクラッチの入力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であり、
前記出力回転数比は、前記ロックアップクラッチの出力回転数と前記変速機構の出力回転数との回転数比であることを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の無段変速機の制御装置において、
前記締結時間設定手段は、前記ロックアップクラッチ前後の回転数差と前記ロックアップクラッチに対する入力トルクとの少なくともいずれか一方に基づいて前記クラッチ締結時間を設定することを特徴とする無段変速機の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の無段変速機の制御装置において、
前記クラッチ締結時間の経過後に、前記変速機制御手段は前記変速機構をアップシフト制御することを特徴とする無段変速機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５８０４６（Ｐ２０１１−１５８０４６Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１３２５（Ｐ２０１０−２１３２５）
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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