JP5566156B2 - 自動変速機のロックアップ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載される自動変速機のロックアップ制御方法に関するものである。

従来、燃費を向上させるために、トルクコンバータを備えた無段変速機では、エンジンのクランク軸に接続されるトルクコンバータの入力側と無段変速機構に接続される出力側とを直結するためのロックアップ装置を備えるものが知られている。このようなロックアップ装置は、車速が所定車速より高くなった場合に作動させる、つまりロックアップを実施することが一般的である。

例えば特許文献１では、ロックアップクラッチを備えるトルクコンバータを有する自動変速機において、ロックアップクラッチにおけるスリップ率を最大にするいわゆるコンバータ運転領域からスリップ率を目標値に制御するスリップ運転領域（及びスリップ率が最小となるいわゆるロックアップ運転領域）に、ロックアップクラッチの制御を移行する場合に、スリップ率が所定率に達するまではロックアップクラッチの締結圧を昇圧し、その後はスリップ率が目標率になるようにフィードバック制御するものが示されている。

このようなロックアップクラッチを備える無段変速機において、減速走行によりロックアップを解除した後、加速走行を開始することにより再度ロックアップを実施する場合に、ロックアップクラッチの締結圧が十分でない状態であることによりロックアップクラッチ締結時にショックが生じる場合がある。すなわち、エンジン回転数とトルクコンバータの出力回転数との差回転数により、スリップ運転領域からロックアップ運転領域に移行するタイミングを決定するが、例えば、一旦減速した後、再加速してエンジン回転数が上昇し車速が上昇する運転状態においては、無段変速機の変速作動に起因して差回転数に誤差が生じることによって、その移行タイミングを誤って決定することになり、ロックアップクラッチを締結する際に締結によるショックが生じるものである。

このことは、無段変速機がこのような走行状態において変速比を低速側に変更することにより、コンバータ運転領域において上昇した差回転数が低減し、ロックアップクラッチを作動させる油圧が未だロックアップに必要な圧力つまりエンジン回転を引き込むだけの圧力まで上昇しないのに、ロックアップ運転領域におけるスリップが始まったと誤認することに起因する。このように、差回転数のみを監視してフィードバック制御への移行を判断すると、ロックアップクラッチの締結圧が締結に必要な圧力より低い状態から締結することになるので、フィードバック制御後にロックアップクラッチを完全に締結する際に油圧が急激に上昇する側に変化し、締結時にショックが生じる。

特開平４‐２９０６７５号公報

本発明は以上の点に着目し、ロックアップ装置の制御の切り替えタイミング決定の精度を向上させることによって、ロックアップ装置のロックアップ時に生じるショックの低減化を図ることを目的とする。

すなわち、本発明の自動変速機のロックアップ制御方法は、吸気系にスロットル弁を備える内燃機関と、トルクコンバータ及びロックアップ装置を備えて内燃機関の駆動力が入力される自動変速機とを備えてなる車両において、少なくとも車速とスロットル開度とによりロックアップ装置を制御するロックアップ領域とロックアップ領域に至るまでのコンバータ領域とを設定してロックアップ装置の作動を制御する自動変速機のロックアップ制御方法であって、コンバータ領域からロックアップ領域への制御の移行時にトルクコンバータの入力回転数と出力回転数との差回転数と自動変速機の変速比とを検出し、ロックアップ装置によるロックアップ制御の開始後検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達するまではロックアップ装置をロックアップするための作動圧を上昇させ、検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した後は目標差回転数になるようにロックアップ装置をフィードバック制御するものであり、検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した時点で検出した変速比が所定比率増大したことを判定する場合はフィードバック制御の開始を所定時間遅らせることを特徴とする。

このような構成によれば、ロックアップ制御を始めて後、検出した差回転数が増加し極大値から所定値低い値に達するまではロックアップ装置をロックアップするための作動圧を上昇させ、検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した後は目標差回転数になるようにロックアップ装置をフィードバック制御する。つまり、極大値から所定値低い値に検出した差回転数が達した時点を境にして、制御を切り替えるものである。そして、検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した時点で検出した変速比が所定比率増大したことを判定する場合はフィードバック制御の開始を所定時間遅らせることにより、制御の切り替え時点を誤判定することを防いで、ロックアップに起因するショックを抑制することが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、ロックアップ装置の制御切り替え時点を精度よく判定することができ、ロックアップに起因するショックを抑制することができる。

本発明の実施形態を実施する制御システムの構成を示すブロック図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の車両すなわち自動車は、図１に示すように、例えば火花点火式の多気筒の内燃機関（以下、エンジンと称する）１と、エンジン１に接続される自動変速機である無段変速機（以下、ＣＶＴと称する）２と、エンジン１の運転を制御する電子制御装置３とを搭載している。このような自動車自体の構成は、この分野でよく知られているものを適用するものであってよい。

エンジン１には、その運転状態を検出するために、各種のセンサが取り付けてある。具体的には、図示しないアイドルスイッチ、水温センサ、Ｏ₂センサ、クランク角センサなどを備えるとともに、エンジン回転数を検出する回転数センサ５、吸気系に設けられて吸入空気量を調整するためのスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ６を備える。又、車体には、車速を検出するための車速センサ７が、例えばプロペラシャフトの基端側に取り付けてある。このようなエンジン１及び車体におけるそれぞれのセンサ自体の構成は、この分野でよく知られているものを適用するものであってよい。

ＣＶＴ２は、ロックアップ装置１０を備えるトルクコンバータ１１と、ベルト、チェーンあるいはローラを使用した連続可変変速機構１２をトルクコンバータ１１の出力側に備える。ロックアップ装置１０自体は、この分野で公知のものであってよく、トルクコンバータ１１の入力側と出力側とをロックアップするロックアップクラッチと、そのロックアップクラッチを駆動するための油圧を制御するロックアップソレノイド弁１３とを備えている。ロックアップ装置１０は、例えば低速走行時や所定速度以上の走行時など、車速が設定された車速域となった際に、ロックアップソレノイド弁１３を作動させて、作動油の油圧によりロックアップクラッチを接続することで作動して、ロックアップを実施する。なお、この実施形態におけるロックアップクラッチは、解除側油圧と締結（係合）側油圧とにより動作するもので、締結側油圧が解除側油圧を上回って両者の差圧が高くなるにつれてスリップが減少し、締結側油圧が最大になり、かつ解除側油圧が最小になった時点で完全に締結するものである。したがって、この実施形態では、作動油の油圧は、前述の差圧を意味するものである。なお、ロックアップクラッチは、このように締結と解除とをそれぞれ油圧により実施するもの以外に、例えばスプリングなどの弾性体によりロックアップクラッチが解除する側に付勢し、作動油の油圧によりロックアップクラッチを締結する構成のものであってもよい。

このＣＶＴ２には、トルクコンバータ１１の出力回転数を検出する第一回転数センサ８、連続可変変速機構１２の出力回転数を検出する第二回転数センサ９、シフトレバーの位置を検出する位置センサ（図示しない）などが取り付けてある。

電子制御装置３は、マイクロコンピュータ３ａを中心として構成してあり、入力インターフェース３ｂとメモリ３ｃと出力インターフェース３ｄとを備えている。入力インターフェース３ｂには、上述した回転数センサ５、スロットル開度センサ６、車速センサ７、第一回転数センサ８、第二回転数センサ９、位置センサから出力される信号などが入力され、エンジン１の運転に必要な情報及び車両の走行状態を把握するのに必要な情報が入力される。又、出力インターフェース３ｄからは、燃料噴射弁を制御する噴射信号、点火プラグに対する点火信号、ロックアップ装置１０のロックアップソレノイド弁１３の作動を制御するためのロックアップ信号などが出力される。なお図示しないが、ＣＶＴ２を制御するために、ＣＶＴ２の変速比等を検出するためのセンサから、電子制御装置３に対して信号が出力される構成である。このようなＣＶＴ２を制御するための構成は、この分野で広く知られているものを適用することができる。

電子制御装置３のメモリ３ｃには、エンジン１の運転を制御するためのプログラム、ＣＶＴ２の制御プログラム及びそれらのための各種データが格納してある。この実施形態のロックアップ制御プログラムは、少なくとも車速とスロットル開度とによりロックアップ装置１０を制御するロックアップ領域とロックアップ領域に至るまでのコンバータ領域とを設定してロックアップ装置１０の作動を制御するものであって、コンバータ領域からロックアップ領域への制御の移行時にトルクコンバータ１１の入力回転数と出力回転数との差回転数と連続可変変速機構１２の変速比とを検出し、ロックアップ装置１０によるロックアップ制御の開始後検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達するまではロックアップ装置１０をロックアップするための作動圧を上昇させ、検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した後は目標差回転数になるようにロックアップ装置１０をフィードバック制御するものであり、検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した時点で検出した変速比が所定比率増大したことを判定する場合はフィードバック制御の開始を所定時間遅らせるようにプログラムされている。以下に、図２により、この実施形態の制御手順を説明する。

なお、このロックアップ制御プログラムは、減速走行によりロックアップ装置のロックアップが解除されている走行状態から、アクセルペダルが操作されて加速走行に転じた走行状態において、スロットル開度がロックアップ制御のための所定開度を上回り、かつ加速により車速がロックアップ制御のための所定車速を上回った時点、したがってロックアップ制御開始条件が成立した際に実行される。

また、コンバータ領域は、トルクコンバータ１１が、トルクコンバータ１１の入力回転数と出力回転数との比であるスリップ率を最大にして機能する動作領域であり、ロックアップ領域は、トルクコンバータ１１が、スリップ率を最小にするまでの間機能するスリップロックアップ域と、スリップ率を最小にして機能するロックアップ域とを含んでなる動作領域である。これらの動作領域の切り替えは、ロックアップ装置１０に供給される作動圧により行われる。スリップロックアップ域では、ロックアップ装置１０に対して所定の変化率で変化する作動圧を印加して、トルクコンバータ１１の入力回転数と出力回転数との比率を一定の割合で変化させて、ロックアップ装置１０がロックアップ状態になるように制御するスイープ制御と、トルクコンバータ１１の入力回転数と出力回転数との差回転数が目標差回転数となるように作動圧を制御するフィードバック制御とを切り替えて実行するものである。

まず、ステップＳ１において、トルクコンバータ１１の入力回転数と出力回転数とを検出する。トルクコンバータ１１の入力回転数は、エンジン回転数に等しいので、回転数センサ５から出力される信号に基づいて検出される。又、出力回転数は、第一回転数センサ８から出力される信号に基づいて出力される。

ステップＳ２では、検出した入力回転数と出力回転数とから差回転数を演算する。得られた差回転数は、極大値を検出するために、一時的にメモリ３ｃに保存される。極大値は、差回転数が増加から減少に変わる場合の差回転数により決定されるもので、保存してある差回転数より、今回演算した差回転数が大きい場合にこの今回演算した差回転数が保存され、この後に演算された差回転数がこの演算時点で保存してある差回転数より小さい場合に、この時点で保存してある差回転数を極大値とするものである。このようにして検出した極大値は、差回転数とは別に、メモリ３ｃに保存される。

ステップＳ３では、トルクコンバータ１１の出力回転数と第二回転数センサ９から出力される信号に基づいて検出する連続可変変速機構１２の出力回転数とに基づいて、連続可変変速機構１２のロックアップ制御開始後の変速比を検出する。

ステップＳ４では、差回転数が極大値から所定値低い値になったか否かを判定する。すなわち、メモリ３ｃに保存してある極大値と今回得られた差回転数とを比較し、極大値と差回転数との差分が所定値を下回るか否かを判定するものである。この、差回転数が極大値から所定値低い値になった時点を、制御切替点とする。

ステップＳ５では、検出した変速比が所定比率増加したか否かを判定する。すなわち、ＣＶＴ２は、低車速で走行している場合に、変速比を低速側変速比になるように制御するものであるので、トルクコンバータ１１の出力回転数と第二回転数センサ９から出力される信号に基づいて検出する連続可変変速機構１２の出力回転数とから演算する変速比が、前回検出した変速比に比べて所定比率増加したかを判定するものである。

ステップＳ６では、スイープ制御を実行する。スイープ制御は、ロックアップ装置１０に対して所定の変化率で変化する作動圧を印加して、ロックアップクラッチを解放状態から締結状態に移すために変化させる制御である。したがって、スイープ制御中は、ロックアップクラッチがわずかにスリップしながら回転する。

ステップＳ７では、ロックアップソレノイド弁１３に供給する作動油の作動圧を上昇させる。これにより、ロックアップ装置１０において、トルクコンバータ１１のロックアップクラッチを、スイープ制御中にさらにフィードバック制御側に向けて変化させて、トルクコンバータ１１の入力回転の引き込みを開始する。

ステップＳ８では、制御切替点から遅延時間が経過したか否かを判定する。遅延時間は、スロットル開度が高いほど、また、車速が低いほど長く設定し、したがって、スロットル開度が低いほど、車速が高いほど短く設定する。このように、遅延時間は、スロットル開度と車速とでマップを作成しておき、制御切替点の時点の車速とスロットル開度とにより設定するものである。

ステップＳ９では、検出した差回転数が目標差回転数になるように、ロックアップソレノイド弁１３に供給する作動圧を、したがってトルクコンバータ１１をスリップが最小（＝０）となるようにフィードバック制御を実行する。

次に、図３を交えて、実施形態の作動を説明する。なお、同図において、一点鎖線にて、従来における作動を示した。

このような構成において、車両が一旦減速し、再加速した場合に、スロットル開度が所定の開度に達し、かつ車速が所定の速度に達した時点で、ロックアップ制御をするべく上述したロックアップ制御プログラムを実行する。この場合、エンジン回転数は上昇して、スロットル開度が一定にされた後に一定の回転数となるものとする。この再加速初期、言い換えればロックアップ制御を実行するまで（同図における係合開始時点までの期間）は、エンジン回転数が上昇し、しかしながらトルクコンバータ１１はコンバータ領域にて作動しているので、トルクコンバータ１１の出力回転数は低く、したがって差回転数はエンジン回転数に依存して急激に上昇する。そしてロックアップ制御の開始後（同図における係合開始時点以降）に、トルクコンバータ１１の出力回転数の上昇が少ないので、極大値に達する。この後、ＣＶＴ２は、変速比を低速側に変速するので、車速が漸次上昇しながら、ＣＶＴ２の入力回転数（トルクコンバータ１１の出力回転数）が漸次上昇する。

上述したように、コンバータ領域でのトルクコンバータ１１の作動の後、ロックアップ制御プログラムを実行すると、ステップＳ１〜ステップＳ４を実行している間に、ＣＶＴ２の低速側への変速比の変化に応じてトルクコンバータ１１の出力回転数が漸次上昇しているので、極大値になった後に差回転数は降下する。ここで、差回転数が極大値となり、かつその後に制御切替点における値となっていない場合は、ロックアップ制御の開始時点から差回転数が制御切替点における値となるまでの間スイープ制御を実施する。そしてこの間に、スイープ制御に対応して作動圧を上昇させ（ステップＳ６、ステップＳ７）、トルクコンバータ１１のスリップが最小になる方向に向けてロックアップ装置１０を制御する。

この後、差回転数が制御切替点における値となり、かつ検出した変速比がロックアップ制御の開始後に所定比率増加した場合は（ステップＳ４、ステップＳ５において「Ｙｅｓ」）、制御切替点からの経過時間が遅延時間に等しくなった時点で、言い換えれば、スイープ制御を遅延時間だけ延長した時点で、それまでのスイープ制御からフィードバック制御にロックアップ装置１０の制御を切り替える。そしてこの後、フィードバック制御に伴って差回転数が目標差回転数となるように作動圧をフィードバック制御して作動圧が十分に上昇した時点、したがって、ロックアップクラッチにおける実際の締結側油圧と解除側油圧とのロックアップ実差圧が、ロックアップ装置１０のロックアップクラッチを締結つまり完全係合した際の差圧近傍にまで上昇した時点で、ロックアップクラッチの完全係合が完了する。この場合、締結側油圧がほぼ最大になり解除側油圧がほぼ最小となることは、言うまでもない。

このように、スイープ制御からフィードバック制御に制御を切り替えることを制御切替点から遅延時間だけ遅らせることにより、ロックアップ実差圧がロックアップクラッチを完全係合した際の差圧近傍にまで上昇した時点でロックアップクラッチの完全係合を実現することができので、図３に一点鎖線で示した従来の場合のように、フィードバック制御の終了時に、ロックアップ実差圧が完全係合した際の差圧からかけ離れた状態で完全係合することで生じる係合時のショックを、抑制することができる。

なお、上記実施形態においては、自動変速機としてのＣＶＴ２を説明したが、トルクコンバータ、ロックアップ装置及び歯車変速機構を備える多段変速機であってもよい。

また、上述したロックアップ制御プログラムでは、ステップＳ８において、遅延時間の経過を制御の切り替え条件としたが、遅延時間以外の切り替え条件を設定し、それらを組み合わせて切り替え条件とするものであってよい。遅延時間と組み合わせる切り替え条件としては、
（１）トルクコンバータ１１の入力回転数の変化率が所定変化率未満であること、
（２）トルクコンバータ１１の入力回転数と出力回転数との比が所定回転数比未満であること、
（３）差回転数が所定差回転数を上回ること、
等である。

これらの切り替え条件は例えば、遅延時間と条件（１）との組み合わせ、遅延時間と条件（１）及び（２）あるいは条件（１）及び（３）さらには条件（１）、（２）及び（３）との組み合わせなど、適宜に組み合わせるものであってよい。この場合例えば、条件（１）等の成立により補正係数を設定し、その補正係数により遅延時間を補正することにより実際の遅延時間を決定し、実質的に上述の実施形態と同様の制御を実施するものであってもよい。

このように切り替え条件を複数設定することにより、遅延時間は、上述の実施形態におけるものより短く設定するものであってよい。この結果、スイープ制御とフィードバック制御との切り替えに要する時間を短縮することができ、燃費を向上させることができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…エンジン
２…無段変速機
３…電子制御装置
５…回転数センサ
６…スロットル開度センサ
７…車速センサ
１０…ロックアップ装置
１１…トルクコンバータ

Claims (1)

1. 吸気系にスロットル弁を備える内燃機関と、トルクコンバータ及びロックアップ装置を備えて内燃機関の駆動力が入力される自動変速機とを備えてなる車両において、
   少なくとも車速とスロットル開度とによりロックアップ装置を制御するロックアップ領域とロックアップ領域に至るまでのコンバータ領域とを設定してロックアップ装置の作動を制御する自動変速機のロックアップ制御方法であって、
   コンバータ領域からロックアップ領域への制御の移行時にトルクコンバータの入力回転数と出力回転数との差回転数と自動変速機の変速比とを検出し、
   ロックアップ装置によるロックアップ制御の開始後検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達するまではロックアップ装置をロックアップするための作動圧を上昇させ、
   検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した後は目標差回転数になるようにロックアップ装置をフィードバック制御するものであり、
   検出した差回転数が極大値から所定値低い値に達した時点で検出した変速比が所定比率増大したことを判定する場合はフィードバック制御の開始を所定時間遅らせる、ロックアップ装置によるロックアップの際のロックアップ制御方法。

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