JP2004316752A

JP2004316752A - 車両用クラッチ制御装置および制御方法

Info

Publication number: JP2004316752A
Application number: JP2003110199A
Authority: JP
Inventors: Shogo Matsumoto; 章吾松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能を連続的に得る。
【解決手段】ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、エンジン１００の出力を伝達および遮断するロックアップクラッチ２１０を車両発進時にスリップ制御する。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数に対する出力側回転数の比率である速度比ｅを算出するモジュールと、速度比に従って連続的に変化するロックアップクラッチ２１０の容量係数との関係を予め記憶するメモリと、メモリに記憶された関係に基づいて、算出された速度比ｅから容量係数Ｃを算出するモジュールと、算出された容量係数Ｃからロックアップクラッチ２１０の発進時のクラッチトルクＴ（Ｃ）を決定するモジュールとを含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン出力を伝達および遮断する車両用クラッチの制御装置に関し、特に、車両発進時のスリップ制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンから駆動系へ、エンジン出力を伝達したり遮断したりする車両用クラッチは、車両停止時や変速機の変速時等に解放状態とされ、エンジン出力の伝達を遮断するとともに、車両走行時には係合状態とされて駆動系へエンジン出力を伝達する。係合時のクラッチトルク、すなわち伝達可能なトルクの大きさは一般的にエンジントルクよりも大きく、エンジントルクを確実に変速機等の駆動系へ伝達できるようになっている。
【０００３】
また、変速機の変速段を自動で切り換えるオートマチックトランスミッション車においてトルクコンバータの代わりにこのようなクラッチを用いたものもある。このような車両用クラッチとしては、油圧やばね力などで摩擦板が押圧されることにより摩擦力でトルクを伝達する摩擦クラッチや、電磁力によってトルクを伝達する電磁クラッチなどが知られている。
【０００４】
特開平８−１１９００２号公報（特許文献１）は、車両発進時のもたつき感や違和感を解消して発進性能を向上させるとともに、走行抵抗の大きい場所でのスリップ制御に起因する発進性能の著しい悪化やクラッチの発熱などを防止する車両用クラッチの制御装置を開示する。この制御装置は、エンジン出力を伝達および遮断するクラッチを車両発進時にスリップ係合させる車両用クラッチを制御する。この制御装置は、エンジントルクを検出するエンジントルク検出センサと、クラッチの従動側回転部材の回転速度がエンジンの回転速度に略到達したか否かを判断する等速回転判断部と、その等速回転判断部によって従動側回転部材の回転速度がエンジンの回転速度に略到達した旨の判断がなされるまでは、クラッチトルクがエンジントルクより所定量だけ小さな値となるようにクラッチをスリップ係合させる第１スリップ制御部と、第１スリップ制御部によるスリップ制御時間が所定時間を経過したか否かを判断する経過時間判断部と、その経過時間判断部によって第１スリップ制御部によるスリップ制御時間が所定時間を経過した旨の判断がなされた場合に、クラッチトルクがエンジントルクより所定量だけ大きな値となるようにクラッチをスリップ係合させる第２スリップ制御部と、等速回転判断部によって従動側回転部材の回転速度がエンジンの回転速度に略到達した旨の判断がなされた場合に、クラッチを完全係合させる完全係合制御部とを含む。
【０００５】
特許文献１に開示された制御装置によると、たとえば、クラッチ係合油圧係数とエンジントルクとの乗算によりクラッチトルクを算出して車両発進時のスリップ制御を行なう際に、まず、第１スリップ制御部により係数を０．８〜０．９に選定し、その後、第２スリップ制御部により係数を１．１〜１．２に選定し、その後、従動側回転部材の回転速度がエンジンの回転速度に略到達すると、クラッチを完全に係合する。このようにすると、まず、第１スリップ制御部によりクラッチトルクがエンジントルクより所定量だけ小さな値となるようにクラッチをスリップ係合させることになる。クラッチトルクがエンジントルクより小さいため、クラッチのスリップ係合に拘らずエンジンの回転速度は上昇させられるとともに、エンジントルクの一部すなわちクラッチトルクに相当するトルクがクラッチを介して従動側回転部材に伝達され、そのトルクに基づいて従動側回転部材の回転速度が上昇させられる。次に、第２スリップ制御部によりクラッチトルクがエンジントルクより所定量だけ大きな値となるようにクラッチをスリップ係合させることになる。すなわち、走行抵抗が大きくて従動側回転部材の回転速度の上昇が遅い場合など、第１スリップ制御部によるスリップ制御時間が予め定められた時間を超えても従動側回転部材の回転速度がエンジン回転速度に到達しない場合には、第２スリップ制御部によりクラッチトルクがエンジントルクより大きな値となるようにして、クラッチを介して従動側回転部材へ伝達するトルクを増大させ、その従動側回転部材の回転速度を速やかに上昇させるようにしたのである。クラッチトルクがエンジントルクより大きいことから、エンジンの回転速度は低下するが、第１スリップ制御部によるスリップ制御時にエンジン回転速度はある程度上昇しているため、エンジン回転速度の低下に伴って直ちにエンジン停止などのトラブルが生じるおそれはない。そして、このような従動側回転部材の回転速度上昇およびエンジン回転速度の低下により両者の回転速度が略同じになり、等速回転判断部により従動側回転部材の回転速度がエンジンの回転速度に略到達した旨の判断がなされると、クラッチを完全係合されて、エンジンと従動側回転部材とが一体的に結合して一体回転させられるようになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１１９００２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された車両用クラッチの制御装置は、第１スリップ制御部によるスリップ制御と第２スリップ制御部によるスリップ制御とを、時間で切換えるので、その切換えのタイミングでクラッチトルクが不連続になる。このクラッチトルクの不連続により滑らかな発進加速を得ることができない。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能を連続的に得ることができる車両用クラッチ制御装置および制御方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る車両用クラッチ制御装置は、エンジン出力を伝達および遮断するクラッチを車両発進時にスリップ制御する。この制御装置は、クラッチの入力側回転数に対する出力側回転数の比率である速度比またはクラッチの入力側回転数と出力側回転数との差である速度差を算出するための算出手段と、速度比または速度差と、速度比または速度差に従って連続的に変化するクラッチの容量係数との関係を予め記憶するための記憶手段と、記憶された関係に基づいて、算出された速度比または速度差から容量係数を算出し、算出された容量係数からクラッチトルクを決定するための決定手段とを含む。
【００１０】
第１の発明によると、記憶手段には、速度比または速度差と、それらに従って連続的に変化するクラッチの容量係数との関係が予め記憶される。クラッチトルクは、容量係数とクラッチ入力側回転数の２乗との積により算出されるので、容量係数を速度比や速度差に対して連続的に設定しておくことにより、クラッチトルクを連続的に変化させて発進時のスリップ制御を行なうことができる。その結果、車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能が連続的に得ることができる車両用クラッチ制御装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る車両用クラッチ制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、決定手段は、算出された容量係数と、クラッチの入力側回転数とに基づいて、クラッチトルクを決定するための手段を含む。
【００１２】
第２の発明によると、クラッチトルクを、容量係数とクラッチ入力側回転数の２乗との積により算出して、クラッチトルクを連続的に変化させて発進時のスリップ制御を行なうことができる。
【００１３】
第３の発明に係る車両用クラッチ制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、決定手段は、算出された容量係数と、クラッチの入力側回転数およびアイドル時のクラッチの入力側回転数の差とに基づいて、クラッチトルクを決定するための手段を含む。
【００１４】
第３の発明によると、クラッチの入力側回転数およびアイドル時のクラッチの入力側回転数の差を算出して、この差の２乗と算出された容量係数との積によりクラッチトルクを算出できる。このようにすると、クラッチトルクをアイドル時に０にすることができる。そのため、アイドル時の負荷を最小にすることができる。
【００１５】
第４の発明に係る車両用クラッチ制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、速度比が予め定められた値以上または速度差が予め定められた値以下になると、発進完了と判断して、記憶された関係とは無関係にクラッチトルクを上昇させるための手段をさらに含む。
【００１６】
第４の発明によると、速度比が１に近づくまたは速度差が０に近づくと、それに従って、クラッチトルクが下がるので、そのままでは、クラッチトルクとエンジントルクとがつりあう点で常時クラッチが滑ることになる。これを回避すべく、速度比が予め定められた値（１に近い値）以上または速度差が予め定められた値（０に近い値）以下になると、発進完了と判断してクラッチ容量係数を上昇させるなどして、記憶された関係とは無関係にクラッチトルクを上昇させて、最終的に、クラッチトルクがエンジントルクよりも大きくなった時点で完全に係合する。
【００１７】
第５の発明に係る車両用クラッチ制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、記憶される関係は、速度比が１に向かって増加または速度差が０に向かって減少するに従って、クラッチの容量係数は、０より大きな初期値から第１の極大値まで上昇し、第１の極大値よりも小さい第２の極大値まで下降し、第２の極大値よりも小さい終了値に到達するように変化する関係である。
【００１８】
第５の発明によると、０よりも大きな初期値から第１の極大値へ、第１の極大値から第１の極大値よりも小さい第２の極大値へ、第２の極大値から第２の極大値よりも小さい終了値へ連続的に変化させるような容量係数となる。このようにすると、車両発進時にクラッチが係合させられる際にエンジン回転速度が一時的に低下し、もたつき感や違和感を生じることがなくなり、十分な加速性能が得られる。さらに、登坂路などで走行抵抗が大きいときでもエンジン回転速度が低下し続けないで、エンジン回転が不安定になったり停止したりすることがなくなる。その結果、車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能が連続的に得ることができる車両用クラッチ制御装置を提供することができる。
【００１９】
第６の発明に係る車両用クラッチ制御方法は、エンジン出力を伝達および遮断するクラッチを車両発進時にスリップ制御する。この制御方法は、クラッチの入力側回転数に対する出力側回転数の比率である速度比またはクラッチの入力側回転数と出力側回転数との差である速度差を算出する算出ステップと、速度比または速度差と、速度比または速度差に従って連続的に変化するクラッチの容量係数との関係を予め記憶する記憶ステップと、記憶された関係に基づいて、算出された速度比または速度差から容量係数を算出し、算出された容量係数からクラッチトルクを決定する決定ステップとを含む。
【００２０】
第６の発明によると、記憶ステップにて、速度比または速度差と、それらに従って連続的に変化するクラッチの容量係数との関係が予め記憶される。クラッチトルクは、容量係数とクラッチ入力側回転数の２乗との積により算出されるので、容量係数を速度比や速度差に対して連続的に設定しておくことにより、クラッチトルクを連続的に変化させて発進時のスリップ制御を行なうことができる。その結果、車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能が連続的に得ることができる車両用クラッチ制御方法を提供することができる。
【００２１】
第７の発明に係る車両用クラッチ制御方法においては、第６の発明の構成に加えて、決定ステップは、算出された容量係数と、クラッチの入力側回転数とに基づいて、クラッチトルクを決定するステップを含む。
【００２２】
第７の発明によると、クラッチトルクを、容量係数とクラッチ入力側回転数の２乗との積により算出して、クラッチトルクを連続的に変化させて発進時のスリップ制御を行なうことができる。
【００２３】
第８の発明に係る車両用クラッチ制御方法においては、第６の発明の構成に加えて、決定ステップは、算出された容量係数と、クラッチの入力側回転数およびアイドル時のクラッチの入力側回転数の差とに基づいて、クラッチトルクを決定するステップを含む。
【００２４】
第８の発明によると、クラッチの入力側回転数およびアイドル時のクラッチの入力側回転数の差を算出して、この差の２乗と算出された容量係数との積によりクラッチトルクを算出できる。このようにすると、クラッチトルクをアイドル時に０にすることができる。そのため、アイドル時の負荷を最小にすることができる。
【００２５】
第９の発明に係る車両用クラッチ制御方法は、第６〜８のいずれかの発明の構成に加えて、速度比が予め定められた値以上または速度差が予め定められた値以下になると、発進完了と判断して、記憶された関係とは無関係にクラッチトルクを上昇させるためのステップをさらに含む。
【００２６】
第９の発明によると、速度比が１に近づくまたは速度差が０に近づくと、それに従って、クラッチトルクが下がるので、そのままでは、クラッチトルクとエンジントルクとがつりあう点で常時クラッチが滑ることになる。これを回避すべく、速度比が予め定められた値（１に近い値）以上または速度差が予め定められた値（０に近い値）以下になると、発進完了と判断してクラッチ容量係数を上昇させるなどして、記憶された関係とは無関係にクラッチトルクを上昇させて、最終的に、クラッチトルクがエンジントルクよりも大きくなった時点で完全に係合する。
【００２７】
第１０の発明に係る車両用クラッチ制御方法においては、第６〜９のいずれかの発明の構成に加えて、記憶される関係は、速度比が１に向かって増加または速度差が０に向かって減少するに従って、クラッチの容量係数は、０より大きな初期値から第１の極大値まで上昇し、第１の極大値よりも小さい第２の極大値まで下降し、第２の極大値よりも小さい終了値に到達するように変化する関係である。
【００２８】
第１０の発明によると、０よりも大きな初期値から第１の極大値へ、第１の極大値から第１の極大値よりも小さい第２の極大値へ、第２の極大値から第２の極大値よりも小さい終了値へ連続的に変化させるような容量係数となる。このようにすると、車両発進時にクラッチが係合させられる際にエンジン回転速度が一時的に低下し、もたつき感や違和感を生じることがなくなり、十分な加速性能が得られる。さらに、登坂路などで走行抵抗が大きいときでもエンジン回転速度が低下し続けないで、エンジン回転が不安定になったり停止したりすることがなくなる。その結果、車両発進時のもたつき感や違和感を解消し、優れた発進性能が連続的に得ることができる車両用クラッチ制御方法を提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３０】
本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、図１に示すＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０００により実現される。本実施の形態では、トルクコンバータを備えた、遊星歯車式減速機構を有する自動変速機において、車両の発進時にトルクコンバータのロックアップクラッチをスリップ制御する制御装置を説明する。なお、本発明は、このロックアップクラッチに限定されて適用されるものではなく、他のクラッチであってもよい。また、トルクコンバータを有さない構造であってもよい。さらに遊星歯車式減速機構を有する自動変速機ではなく、ベルト式などの無段変速機であってもよい。
【００３１】
図１に示すように、この車両のパワートレーンは、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、ＥＣＵ１０００とから構成される。エンジン１００の出力軸は、トルクコンバータ２００の入力軸に接続される。エンジン１００とトルクコンバータ２００とは回転軸により連結されている。したがって、エンジン回転数センサ４００により検知されるエンジン１００の出力軸回転数ＮＥ（エンジン回転数ＮＥ）とトルクコンバータ２００の入力軸回転数（ポンプ回転数）とは同じである。
【００３２】
トルクコンバータ２００は、入力軸と出力軸とを直結状態にするロックアップクラッチ２１０と、入力軸側のポンプ羽根車２２０と、出力軸側のタービン羽根車２３０と、ワンウェイクラッチ２５０と、トルク増幅機能を発現するステータ２４０とから構成される。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは、回転軸により接続される。トルクコンバータ２００の出力軸回転数ＮＴ（タービン回転数ＮＴ）は、タービン回転数センサ４１０により検知される。自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯは、出力軸回転数センサ４２０により検知される。
【００３３】
車両の発進時においては、ロックアップクラッチ２１０のロックアップを解放して、ロックアップクラッチ２１０がスリップ制御されることにより、エンジン１００から自動変速機３００へ伝達されるトルクを滑らかに増大させる。車両の停止時においては、ロックアップクラッチ２１０を解放して、自動変速機３００の回転および停止のいずれにもかかわらずエンジン１００の回転を許容する。通常走行時においては、ロックアップクラッチ２１０のロックアップ機能によりポンプ羽根車２２０およびタービン羽根車２３０を連結して回転損失を防止する。
【００３４】
図２に自動変速機３００の作動表を示す。図２に示す作動表によると、摩擦要素であるクラッチ要素（図中のＣ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）が、どのギヤ段の場合に係合および解放されるかを示している。車両の発進時に使用される１速時には、クラッチ要素（Ｃ１）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０、Ｆ３）が係合する。
【００３５】
これらのパワートレーンを制御するＥＣＵ１０００は、エンジン１００を制御するエンジンＥＣＵ１０１０と、自動変速機３００を制御するＥＣＴ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）＿ＥＣＵ１０２０とを含む。
【００３６】
ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、タービン回転数センサ４１０からタービン回転数ＮＴを表わす信号が、出力軸回転数センサ４２０から出力軸回転数ＮＯＵＴを表わす信号が入力される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、エンジンＥＣＵ１０１０から、エンジン回転数センサ４００にて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号が入力される。
【００３７】
これら回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸に、それぞれ取り付けられた回転検出用ギヤの歯に対向して設けられている。これらの回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸の僅かな回転の検出も可能なセンサであり、たとえば、一般的に半導体式センサと称される磁気抵抗素子を使用したセンサである。
【００３８】
ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０から、トルクコンバータ２００や自動変速機３００のリニアソレノイドにソレノイド制御信号が出力される。図２に示すクラッチ要素（Ｃ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）を、係合させたり解放させたりする。たとえば、５速から６速へのアップシフト時においては、クラッチＣ３が係合から解放されるように締結圧が制御され、ブレーキＢ２が解放から係合されるように締結圧が制御される。実際には、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ソレノイド制御信号を油圧回路のリニアソレノイドバルブに出力している。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、後述する目標の油圧（目標の締結圧を実現する油圧）を算出しれ、その目標油圧等により油圧サーボへの油圧を算出してソレノイドバルブに出力する。
【００３９】
油圧回路は、たとえば２個のリニアソレノイドバルブを有するとともに、自動変速機のプラネタリギヤユニットの伝達経路を切換えて、前進６速、後進１速の変速段を達成する複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を係合及び解放する複数の油圧サーボを有する。また、リニアソレノイドバルブの入力ポートにはソレノイドモジュレータ圧が供給されており、これらリニアソレノイドバルブの出力ポートからの制御油圧がそれぞれプレッシャコントロールバルブの制御油室に供給されている。プレッシャコントロールバルブは、ライン圧がそれぞれ入力ポートに供給されており、制御油圧にて調圧された出力ポートからの調圧が、それぞれシフトバルブを介して適宜各油圧サーボに供給される。
【００４０】
このような油圧回路は、一例であって、実際には、自動変速機に対応して油圧サーボは多数備えられており、これら油圧サーボへの油圧を切換えるシフトバルブも多数備えている。また、油圧サーボは、シリンダにオイルシールにより油密状に嵌合するピストンを有しており、そのピストンは、油圧室に作用するプレッシャコントロールバルブからの調圧油圧に基づき、戻しスプリングに抗して移動し、外側摩擦プレートおよび内側摩擦材を接触する。その摩擦プレートおよび摩擦材は、クラッチのみならずブレーキも同様である。
【００４１】
ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、発進時における車両に所望の加速を与えるために、ロックアップクラッチ２１０のスリップ制御を実現するためのプログラム、そのプログラムで用いられるマップや各種しきい値を内部メモリに記憶する。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、そのプログラムを実行することにより、ロックアップクラッチ２１０の容量係数Ｃを変化させてロックアップクラッチ２１０のクラッチトルクを算出して、そのクラッチトルクが伝達されるように、ロックアップクラッチ２１０を係合および解放するために供給される油圧を制御する。
【００４２】
なお、発進時においてロックアップクラッチ２１０は解放状態であることが前提である。このことは、車両の発進時においてロックアップクラッチ２１０をロックアップしているとエンストするので、ロックアップクラッチ２１０は解放状態であることと整合する。
【００４３】
本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の内部メモリに記憶される速度比ｅに対するロックアップクラッチ２１０の容量係数Ｃの特性について説明する。
【００４４】
本実施の形態に係る制御装置を実現するＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０においては、ロックアップクラッチ２１０の容量係数Ｃを、クラッチ速度比ｅの関数であって、連続して可変な係数として、ロックアップクラッチ２１０のクラッチ係合圧を制御してロックアップクラッチ２１０をスリップ制御させる。
【００４５】
ロックアップクラッチ２１０のクラッチトルクをＴ（Ｃ）、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数をＮ（ＩＮ）とすると、Ｃ＝Ｔ（Ｃ）／Ｎ（ＩＮ）^２で表わされる。このため、クラッチトルクＴ（Ｃ）は、Ｔ（Ｃ）＝Ｃ×Ｎ（ＩＮ）^２により算出できる。
【００４６】
また、ロックアップクラッチ２１０の容量係数Ｃをクラッチ速度比ｅの関数とするので、容量係数Ｃ（ｅ）と表わすこともできる。このクラッチ速度比ｅは、ロックアップクラッチ２１０の出力側回転数をＮ（ＯＵＴ）、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）とすると、ｅ＝Ｎ（ＯＵＴ）／Ｎ（ＩＮ）で表わされる。なお、ロックアップクラッチ２１０の出力側回転数Ｎ（ＯＵＴ）は、タービン回転数センサ４１０により検知されるタービン回転数ＮＴであり、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）は、エンジン回転数センサ４００により検知されるエンジン回転数ＮＥである。
【００４７】
図３に、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の内部メモリに記憶されるクラッチ容量係数Ｃのマップを示す。図３に示すように、クラッチ容量係数Ｃは、クラッチ速度比ｅの関数であって、クラッチ速度比ｅが０から１の範囲で、クラッチ容量係数Ｃが連続的に変化するように設定されている。なお、クラッチ容量係数Ｃをクラッチ速度比ｅの関数とするのではなくて、クラッチ容量係数Ｃをクラッチ速度差ΔＮ＝Ｎ（ＩＮ）−Ｎ（ＯＵＴ）の関数としてもよい。
【００４８】
図３に示すように、クラッチ速度比ｅが０から１へ変化するに従って、クラッチ容量係数Ｃは、初期値Ｃ（１）から、第１の極大値Ｃ（２）および第２の極大値Ｃ（３）を経て最終値Ｃ（４）まで変化する。このとき、初期値Ｃ（１）は、最終値Ｃ（４）よりも大きく第２の極大値Ｃ（３）よりも小さく、第１の極大値Ｃ（２）は、クラッチ速度比ｅが０から１が変化する中で最も大きく、第２の極大値Ｃ（３）は、初期値Ｃ（１）よりも大きく第１の極大値Ｃ（２）よりも小さく、最終値Ｃ（４）は、クラッチ速度比ｅが０から１が変化する中で最も小さい。なお、このような容量係数の大小関係は一例であって本発明を限定するものではない。
【００４９】
また、後述するように、クラッチ速度比ｅが１に近づくと、この車両の発進が終了したと判断して、クラッチ容量係数Ｃをこの図３に示す関数とは無関係に増大させて、クラッチトルクを上昇させる。これは、クラッチ速度比ｅが１に近づくと、図３に示すように容量係数が下がってクラッチトルクが下がるので、そのままでは、クラッチトルクとエンジントルクとがつりあう点で常時クラッチが滑るので、クラッチ容量係数Ｃを上昇させてクラッチトルクを上昇させて、最終的に、クラッチトルクがエンジントルクよりも大きくさせて、ロックアップクラッチ２１０が完全に係合するようにする。
【００５０】
さらに、この車両の発進が終了後であって、発進が完了したと判断されると、クラッチトルク自体をこの図３に示す関数とは無関係に増大させて、クラッチを完全に係合させる。
【００５１】
図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０において実行されるプログラムの制御構造について説明する。図４に示すプログラムは、予め定められたサンプリング時間の間隔で実行され、車両の現在の動作モードを検知する。
【００５２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、１サンプリングタイム前のモードを読出す。Ｓ２０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、アイドル接点の状態を検知する。Ｓ３０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）を検知する。このとき、エンジン回転数センサ４００にて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号に基づいて、入力側回転数Ｎ（ＩＮ）が検知される。
【００５３】
Ｓ４０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、前モードが「停止」であって、かつアイドル接点「ＯＮ→ＯＦＦ」に変更されたか否かを判断する。前モードが「停止」であって、かつアイドル接点「ＯＮ→ＯＦＦ」に変更されると（Ｓ４０００にてＹＥＳ）、処理はＳ５０００に移される。もしそうでないと（Ｓ４０００にてＮＯ）、処理はＳ６０００に移される。
【００５４】
Ｓ５０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、モードを「発進」に設定する。これにより、車両の動作モードが発進モードと記憶される。
【００５５】
Ｓ６０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、前モードが「走行」であって、かつロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）が｛Ｎ（ＩＮ＿ＩＤＬＥ）＋α｝以下であるか否かを判断する。ここで、Ｎ（ＩＮ＿ＩＤＬＥ）は、アイドル時におけるロックアップクラッチ２１０の入力側回転数であって、αは、発進完了後の通常走行時におけるロックアップクラッチ２１０の入力側回転数を表わすためにＮ（ＩＮ＿ＩＤＬＥ）に加算される正の値である。前モードが「走行」であって、かつロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）が｛Ｎ（ＩＮ＿ＩＤＬＥ）＋α｝以下であると（Ｓ６０００にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ５０００に移される。もうそうでないと（Ｓ６０００にてＮＯ）、処理は、Ｓ７０００に移される。
【００５６】
Ｓ７０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、前モードとして現在のモードである「停止」または「走行」を記憶する。
【００５７】
Ｓ８０００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、発進制御ルーチンを実行する。この発進制御ルーチンの詳細については、図５を用いて説明する。
【００５８】
図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０において実行される、図４のＳ８０００の発進制御ルーチンの制御構造について説明する。図４に示すプログラムが予め定められたサンプリング時間の間隔で実行されるので、図４に示すプログラムで車両の現在の動作モードが「発進」と判断される限りにおいて、図５に示すプログラムは、そのサンプリング時間の間隔で繰返し実行される。
【００５９】
Ｓ８０１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ロックアップクラッチ２１０の速度比ｅを算出する。このとき、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、エンジン回転数センサ４００にて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号に基づいてロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）を検知して、タービン回転数センサ４１０にて検知されたタービン回転数ＮＴを表わす信号に基づいてロックアップクラッチ２１０の出力側回転数Ｎ（ＯＵＴ）を検知する。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）を出力側回転数Ｎ（ＯＵＴ）で除算して、クラッチ速度比ｅを算出する。
【００６０】
Ｓ８０２０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチ速度比ｅがε（１）以下であるか否かを判断する。このε（１）は、図３に示すｅ（３）以上の値である。クラッチ速度比ｅがε（１）以下であると（Ｓ８０２０にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ８０３０に移される。もしそうでないと（Ｓ８０２０にてＮＯ）、処理は、Ｓ８０４０に移される。
【００６１】
Ｓ８０３０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変数ＳＴＡＴＵＳに「発進制御中」と設定して、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０の内部タイマ（積算型タイマ）のＴＩＭＥＲ値を０に設定（初期化）する。その後、処理は、Ｓ８０８０に移される。
【００６２】
Ｓ８０４０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチ速度比ｅがε（１）より大きくて、ε（２）以下であるか否かを判断する。このε（２）は、ε（１）よりも大きい値である。クラッチ速度比ｅがε（１）より大きくて、ε（２）以下であると（Ｓ８０４０にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ８０５０に移される。もしそうでないと（Ｓ８０４０にてＮＯ）、処理は、Ｓ８０６０に移される。
【００６３】
Ｓ８０５０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変数ＳＴＡＴＵＳに「発進終了制御」と設定する。その後、処理は、Ｓ８０８０に移される。
【００６４】
Ｓ８０６０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチ速度比ｅがε（２）より大きいか、またはタイマ値ＴＩＭＥＲが発進完了時間を表わすしきい値ＴＩＭＥＲ（０）以上であるか否かを判断する。クラッチ速度比ｅがε（２）より大きいか、またはタイマ値ＴＩＭＥＲがしきい値ＴＩＭＥＲ（０）以上であると（Ｓ８０６０にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ８０７０に移される。もしそうでないと（Ｓ８０６０にてＮＯ）、処理は、Ｓ８０８０に移される。
【００６５】
Ｓ８０７０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変数ＳＴＡＴＵＳに「発進完了制御」と設定する。その後、処理は、Ｓ８０８０に移される。
【００６６】
Ｓ８０８０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変数ＳＴＡＴＵＳが「発進完了制御」であるか否かを判断する。変数ＳＴＡＴＵＳが「発進完了制御」であると（Ｓ８０８０にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ８０９０に移される。もしそうでないと（Ｓ８０６０にてＮＯ）、処理は、Ｓ８１００に移される。
【００６７】
Ｓ８０９０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチトルクＴ（Ｃ）を、Ｔ（Ｃ）＝Ｔ（Ｃ）＋ΔＴとして算出する。ΔＴは、正の値であって、車両の発進完了後のクラッチトルクＴ（Ｃ）を決定するための値であって、これによりロックアップクラッチ２１０が完全に係合する。その後、この処理は終了する。
【００６８】
Ｓ８１００にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変数ＳＴＡＴＵＳが「発進終了制御」であるか否かを判断する。変数ＳＴＡＴＵＳが「発進終了制御」であると（Ｓ８１００にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ８１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ８１００にてＮＯ）、処理は、Ｓ８１２０に移される。
【００６９】
Ｓ８１１０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチ容量係数Ｃ（４）を、Ｃ（４）＝Ｃ（４）＋ΔＣとして算出する。ΔＣは、正の値であって、クラッチトルクＴ（Ｃ）を強制的にかつ漸増的に上昇させる。これにより、クラッチトルクをエンジントルクよりも大きくなるように、ロックアップクラッチ２１０を完全に係合させるために必要なクラッチトルクまで増加させる。その後、処理は、Ｓ８１２０に移される。
【００７０】
Ｓ８１２０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチ容量係数Ｃを算出する。この処理においては、（１）０≦ｅ≦ｅ（２）のとき、Ｃ＝［｛Ｃ（２）−Ｃ（１）｝／ｅ（２）］×ｅ＋Ｃ（１）として、（２）ｅ（２）＜ｅ≦ｅ（３）のとき、Ｃ＝［｛Ｃ（３）−Ｃ（２）｝／｛ｅ（３）−ｅ（２）｝］×｛ｅ−ｅ（２）｝＋Ｃ（２）として、（３）ｅ（３）＜ｅ≦１のとき、Ｃ＝［｛Ｃ（４）−Ｃ（３）｝／｛１−ｅ（３）｝］×｛ｅ−ｅ（３）｝＋Ｃ（３）として、クラッチ容量係数Ｃを算出する。
【００７１】
Ｓ８１２０にて、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、クラッチトルクＴ（Ｃ）を算出する。この処理においては、クラッチトルクＴ（Ｃ）は、Ｔ（Ｃ）＝Ｃ×｛Ｎ（ＩＮ）−Ｎ（ＩＮ＿ＩＤＬＥ）｝^２として算出する。
【００７２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両のの動作について説明する。
【００７３】
［車両が発進制御中：クラッチ速度比ｅ≦ε（１）］
停止中の車両が発進すると、１サンプリング前のモード、アイドル接点の状態変化、ロックアップクラッチ２１０の入力側回転数Ｎ（ＩＮ）に基づいて（Ｓ１０００、Ｓ２０００、Ｓ３０００）、動作モードが「発進」と判断され（Ｓ４０００にてＹＥＳまたはＳ６０００にてＹＥＳ、Ｓ５０００）、発進制御ルーチンが実行される（Ｓ８０００）。
【００７４】
発進時におけるクラッチ速度比ｅが算出され（Ｓ８０１０）、ｅ≦ε（１）であるので、発進制御中と判断される（Ｓ８０２０にてＹＥＳ、Ｓ８０３０）。なお、このときのε（１）は、図３のｅ（３）よりも大きい。このため、このとき算出されたクラッチ速度比ｅは、図３における、０から、ｅ（３）よりも大きなε（１）までの間のいずれかの位置にある。
【００７５】
変数ＳＴＡＴＵＳが「発進制御中」であるので（Ｓ８０８０にてＮＯ、Ｓ８０９０にてＮＯ）、クラッチ速度比ｅの範囲に応じてクラッチ容量係数Ｃが算出される（Ｓ８１２０）。このとき、図３のような容量係数になるように演算される。なお、図３に示した、クラッチ速度比ｅと容量係数Ｃとの関係は、線形な関係であるので、Ｓ８２１０に示した数式となるが、本発明はこれに限定されない。クラッチ速度比ｅと容量係数Ｃとの関係は、非線形な関係であってもよいし、線形な関係であっても、非線形な関係であっても、マップ等に速度比ｅに対応した容量係数Ｃの値を記憶するようにしてもよい。
【００７６】
クラッチ速度比ｅの範囲に応じて算出された容量係数Ｃに基づいて、クラッチトルクが算出される（Ｓ８１３０）。この算出されたクラッチトルクに基づいて、ロックアップクラッチ２１０の係合圧が制御される。
【００７７】
［車両が発進終了制御中：クラッチ速度比ε（１）＜ｅ≦ε（２）］
発進時におけるクラッチ速度比ｅが算出され（Ｓ８０１０）、ε（１）＜ｅ≦ε（２）であるので、発進終了制御中と判断される（Ｓ８０４０にてＹＥＳ、Ｓ８０５０）。なお、このとき算出されたクラッチ速度比ｅは、図３における、ｅ（３）よりも大きなε（１）から、ε（１）よりも大きなε（２）までの間のいずれかの位置にある。
【００７８】
変数ＳＴＡＴＵＳが「発進終了制御中」であるので（Ｓ８０８０にてＮＯ、Ｓ８０９０にてＹＥＳ）、図３に示すＣ（４）にΔＣだけ加算されたＣ（４）が算出される（Ｓ８１１０）。これにより、クラッチ速度比ｅが１に近づいて、容量係数が下がってクラッチトルクが下がったままでは、クラッチトルクとエンジントルクとがつりあう点で常時クラッチが滑ることを回避して、クラッチトルクがエンジントルクよりも大きくさせて、ロックアップクラッチ２１０を完全に係合させる。
【００７９】
［車両が発進完了制御中：クラッチ速度比ε（２）≦ｅ等］
発進時におけるクラッチ速度比ｅが算出され（Ｓ８０１０）、ε（２）≦ｅであるか、ＴＩＭＥＲ値がＴＩＭＥＲ（０）よりも大きいので、発進完了制御中と判断される（Ｓ８０６０にてＹＥＳ、Ｓ８０７０）。
【００８０】
変数ＳＴＡＴＵＳが「発進完了制御中」であるので（Ｓ８０８０にてＹＥＳ）、発進完了制御中に入る直前のサンプリングタイムで算出されたクラッチトルクＴ（Ｃ）にΔＴだけ加算されたＴ（Ｃ）が算出される（Ｓ８０９０）。これにより、発進処理が完了した時点で、クラッチトルクをさらにΔＴだけ上昇させて、ロックアップクラッチ２１０を完全に係合させて、発進制御を完了させる。
【００８１】
以上のようにして、本実施の形態に係るＥＣＴ＿ＥＣＵによると、メモリに、速度比と、その速度比に従って連続的に変化するクラッチの容量係数との関係が予め記憶される。クラッチトルクは、容量係数と、クラッチ入力側回転数とアイドル時のクラッチ入力側回転数との差の２乗との積により算出する。容量係数を速度比に対して連続的に設定しておくことにより、クラッチトルクを連続的に変化させて発進時のスリップ制御を行なうことができる。さらに、クラッチトルクを、クラッチ入力側回転数とアイドル時のクラッチ入力側回転数との差を用いて算出したので、アイドル時のアイドル時の負荷を最小にすることができる。さらに、速度比が予め定められた値（１に近い値）以上になると、発進動作が終了または完了したと判断して、クラッチ容量係数を上昇させる、またはクラッチトルクを上昇させることにより、クラッチが滑らせることなく、係合させることができる。その結果、車両発進時にクラッチが係合させられる際にエンジン回転速度が一時的に低下し、もたつき感や違和感を生じることがなくなり、十分な加速性能が得られる。さらに、登坂路などで走行抵抗が大きいときでもエンジン回転速度が低下し続けないで、エンジン回転が不安定になったり停止したりすることがなくなる。
【００８２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置を含む車両の制御ブロック図である。
【図２】図１に示す自動変速機の作動表である。
【図３】クラッチ速度比とクラッチ容量係数との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵで実行される動作モード判定処理のプログラムを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＴ＿ＥＣＵで実行される発進制御処理のプログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００エンジン、２００トルクコンバータ、２１０ロックアップクラッチ、２２０ポンプ羽根車、２３０タービン羽根車、２４０ステータ、２５０ワンウェイクラッチ、３００自動変速機、３１０入力クラッチ、４００エンジン回転数センサ、４１０タービン回転数センサ、４２０出力軸回転数センサ、１０００ＥＣＵ、１０１０エンジンＥＣＵ、１０２０ＥＣＴ＿ＥＣＵ。

Claims

エンジン出力を伝達および遮断するクラッチを車両発進時にスリップ制御する車両用クラッチ制御装置であって、
前記クラッチの入力側回転数に対する出力側回転数の比率である速度比または前記クラッチの入力側回転数と出力側回転数との差である速度差を算出するための算出手段と、
前記速度比または前記速度差と、前記速度比または前記速度差に従って連続的に変化する前記クラッチの容量係数との関係を予め記憶するための記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて、前記算出された前記速度比または前記速度差から容量係数を算出し、算出された容量係数からクラッチトルクを決定するための決定手段とを含む、車両用クラッチ制御装置。
前記決定手段は、算出された容量係数と、前記クラッチの入力側回転数とに基づいて、前記クラッチトルクを決定するための手段を含む、請求項１に記載の車両用クラッチ制御装置。
前記決定手段は、算出された容量係数と、前記クラッチの入力側回転数およびアイドル時の前記クラッチの入力側回転数の差とに基づいて、前記クラッチトルクを決定するための手段を含む、請求項１に記載の車両用クラッチ制御装置。
前記速度比が予め定められた値以上または前記速度差が予め定められた値以下になると、発進完了と判断して、前記記憶された関係とは無関係にクラッチトルクを上昇させるための手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用クラッチ制御装置。
前記記憶される関係は、前記速度比が１に向かって増加または前記速度差が０に向かって減少するに従って、前記クラッチの容量係数は、０より大きな初期値から第１の極大値まで上昇し、前記第１の極大値よりも小さい第２の極大値まで下降し、前記第２の極大値よりも小さい終了値に到達するように変化する関係である、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用クラッチ制御装置。
エンジン出力を伝達および遮断するクラッチを車両発進時にスリップ制御する車両用クラッチ制御方法であって、
前記クラッチの入力側回転数に対する出力側回転数の比率である速度比または前記クラッチの入力側回転数と出力側回転数との差である速度差を算出する算出ステップと、
前記速度比または前記速度差と、前記速度比または前記速度差に従って連続的に変化する前記クラッチの容量係数との関係を予め記憶する記憶ステップと、
前記記憶された関係に基づいて、前記算出された前記速度比または前記速度差から容量係数を算出し、算出された容量係数からクラッチトルクを決定する決定ステップとを含む、車両用クラッチ制御方法。
前記決定ステップは、算出された容量係数と、前記クラッチの入力側回転数とに基づいて、前記クラッチトルクを決定するステップを含む、請求項６に記載の車両用クラッチ制御方法。
前記決定ステップは、算出された容量係数と、前記クラッチの入力側回転数およびアイドル時の前記クラッチの入力側回転数の差とに基づいて、前記クラッチトルクを決定するステップを含む、請求項６に記載の車両用クラッチ制御方法。
前記速度比が予め定められた値以上または前記速度差が予め定められた値以下になると、発進完了と判断して、前記記憶された関係とは無関係にクラッチトルクを上昇させるためのステップをさらに含む、請求項６〜８のいずれかに記載の車両用クラッチ制御方法。
前記記憶される関係は、前記速度比が１に向かって増加または前記速度差が０に向かって減少するに従って、前記クラッチの容量係数は、０より大きな初期値から第１の極大値まで上昇し、前記第１の極大値よりも小さい第２の極大値まで下降し、前記第２の極大値よりも小さい終了値に到達するように変化する関係である、請求項６〜９のいずれかに記載の車両用クラッチ制御方法。