JP2007232160A - ロックアップ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】個体ばらつきによるロックアップクラッチの締結タイミングのばらつきを抑制でき、全ての車両に対して同じ制御が実施できるロックアップ制御装置を提供する。
【解決手段】車両の運転状態に基づいてソレノイドバルブ６への指示電流を演算し、この指示電流によりロックアップクラッチ４の差圧を制御してロックアップクラッチ４を締結状態と解放状態とに切替制御する。コントローラ７は、指示電流と差圧との関係を示すＩＰ特性を初期設定しておき、ロックアップクラッチ４の切替制御の開始から終了までの切替時間を計測し、この切替時間に応じてＩＰ特性を学習補正する。
【選択図】 図５

Description

本発明はロックアップ制御装置、すなわち車両用トルクコンバータに設けられるロックアップクラッチの制御装置に関する。

従来、エンジンと自動変速機（無段変速機を含む）との間にトルクコンバータを搭載した車両が知られている。トルクコンバータにはその入力側と出力側とを機械的に連結するロックアップクラッチが設けられており、車両の運転状態（例えば車速とアクセル開度）とに基づいて、ロックアップクラッチをＯＮ（締結）状態とＯＦＦ（解放）状態とに切替制御している。
このようなトルクコンバータを備えた車両の場合、ロックアップクラッチを制御するための油圧制御装置の個体差により、制御バラツキが発生する。

図６はロックアップクラッチを解放状態から締結状態へ変化させる際の差回転（ロックアップクラッチの入力側と出力側との回転数差）と、目標差圧（ロックアップクラッチの締結側油室と解放側油室の油圧差）との時間変化を示す。
ロックアップＯＮ指令が出た後、時刻ｔ₁ で差圧を所定値だけ上昇させ、時刻ｔ₁ から一定時間後の時刻ｔ₂ で一定の勾配で差圧を上昇させ、差回転がほぼ零になった時刻ｔ₃ で差圧を最大とする。
図６において、実線で示すＮ０は目標となる差回転、Ｐ０は目標差圧である。

ところが、差圧を目標差圧Ｐ０に制御しても、実際の差回転が目標差回転Ｎ０に一致するとは限らず、図６の破線Ｎ１で示すように切替時間Ｔ１が長くなったり、破線Ｎ２で示すように切替時間Ｔ２が短くなることがある。そのため、切替時間がＴ１のように長い場合には、目標差圧をＰ１のように高くし、逆に切替時間がＴ２のように短い場合には、目標差圧をＰ２のように低くするように補正し、切替時間が基準値Ｔ０となるように学習制御している。

上記学習方法は、実際の切替時間が基準値Ｔ０より長いか短いかによって目標差圧を増減させ、実差回転が目標差回転に近づくように学習制御するものである。しかし、実際の差圧を計測しておらず、目標差圧と実際の差圧とのばらつきを考慮していない。このようなばらつきの主要な要因の１つは、ソレノイドバルブの特性ばらつきである。従来の場合には、ソレノイドバルブの特性、すなわち入力される指示電流と出力される油圧との関係が一定であることを前提としているが、実際には個々のソレノイドバルブによって特性にばらつきがある。そのため、目標差圧を上げているにも拘わらず切替時間を短くできなかったり、逆に目標差圧を下げているにも拘わらず切替時間を長くできないことがあり、個体ばらつきを吸収できず、学習が発散する恐れがあった。

特許文献１には、トルクコンバータの個体ばらつきによるロックアップクラッチの締結タイミングのばらつきを抑制するため、入力トルク（エンジントルク）に基づいて実際の差圧を演算し、差圧指令値を補正するものが開示されている。
しかし、実際の差圧を不安定な入力トルクに基づいて演算しているため、状況によって学習を禁止する必要があり、学習が不安定になるという問題がある。さらに、個体ばらつきの主要な原因であるソレノイドバルブの特性ばらつきが適切に考慮されず、全ての車両に対して同じ制御ができないという問題がある。
特開２００５−２９１３４５号公報

本発明の目的は、実差圧を検出する手段がなくても個体ばらつきによるロックアップクラッチの締結タイミングのばらつきを抑制でき、全ての車両に対して同じ制御が実施できるロックアップ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、車両の運転状態に基づいて指令信号を演算し、この指令信号によりロックアップクラッチの差圧を制御してロックアップクラッチを締結状態と解放状態とに切替制御するロックアップ制御手段と、を備えたロックアップ制御装置において、上記ロックアップ制御手段は、上記切替制御の開始から終了までの切替時間を計測する計時手段と、上記指令信号と差圧との関係を示すＩＰ特性を記憶する記憶手段と、上記切替時間に応じて上記ＩＰ特性を学習補正する学習補正手段とを備え、上記ロックアップ制御手段は、上記学習補正されたＩＰ特性に基づいて上記ロックアップクラッチの差圧を制御することを特徴とするロックアップ制御装置を提供する。

まず切替制御の開始から終了までの切替時間を計測する。切替時間は差回転の変化によって計測することができる。次に、ロックアップ制御手段への指令信号と差圧との関係を示すＩＰ特性を、切替時間に応じて学習補正する。例えば、切替時間の目標値を設定し、計測された切替時間と目標値との偏差を求め、この偏差を用いてＩＰ特性を学習補正すればよい。切替時間が目標値より長い場合には、個体ばらつきのため指令信号に対して出力される差圧が低いことを意味するので、指令信号に対する差圧を高くする。逆に切替時間が目標値より短い場合には、個体ばらつきのため指令信号に対して出力される差圧が高いことを意味するので、指令信号に対する差圧を低くすればよい。

本発明の学習制御は、切替時間によって差圧を補正するのではなく、ＩＰ特性を補正するものである。つまり、指令信号と差圧との関係を示すＩＰ特性を個体ばらつきに応じて学習補正するものであるから、全ての車両において同じ制御特性に収束させることができ、個体ばらつきを解消できる。

本発明における指令信号とは、ロックアップ制御手段としてリニアソレノイドバルブを使用した場合は指示電流のことであり、デューティソレノイドバルブを使用した場合はデューティ比のことである。いずれも、指令信号に比例した油圧を出力できるものである。

本発明の切替制御には、ロックアップクラッチの解放状態から締結状態への切替だけでなく、締結状態から解放状態への切替も含まれる。切替制御の開始および終了は差回転の変化によって計測することができるが、差回転は時々刻々変化しており、これを一定のサイクルで計測しているので、開始および終了を明確に判定することが難しい。そこで、ロックアップＯＮ時における切替制御の開始の判定方法として、例えばロックアップクラッチの解放状態から差回転が所定値（例えば２５ｒｐｍ）以上低下したことを複数回（例えば３回）検出した時に開始時刻と判定すればよい。また、終了の判定方法としては、例えば差回転が０近傍の所定値（例えば２５ｒｐｍ）以下になったことを複数回検出した時に終了と判定すればよい。ロックアップＯＦＦ時における切替制御の終了は、例えば差回転が所定値（例えば５０ｒｐｍ）を越えた時を終了時刻と判定すればよい。

以上のように、本発明では、ロックアップクラッチの切替制御の開始から終了までの切替時間を計測し、この切替時間に応じてＩＰ特性を学習補正し、学習補正したＩＰ特性に基づいてロックアップクラッチの差圧を制御するようにしたので、切替制御を経験する間に個体ばらつきは解消され、ロックアップクラッチの締結タイミングのばらつきが解消される。特に、個体ばらつきの主要な原因の１つであるソレノイドバルブの特性ばらつきを考慮した学習ができるので、全ての車両に対して同じロックアップ制御を実施できる。
また、毎回得られる切替時間により学習するものであり、不安定な入力トルクによって実差圧を推定する必要がないので、学習を禁止する必要がなく、安定して学習を実施できる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１は本発明にかかるトルクコンバータを備えた車両の駆動系の概略図である。
この車両は、エンジン１と、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２と、遊星歯車装置などを有する自動変速機３とを備える。ここでは、トルクコンバータ２の下流側に自動変速機３を接続したが、自動変速機３に代えて無段変速機を接続してもよい。トルクコンバータ２は、入力側のポンプインペラ２ａ，出力側のタービンランナ２ｂおよびステータ２ｃを備えており、ポンプインペラ２ａとタービンランナ２ｂとの間に両者を機械的に係脱するロックアップクラッチ４が設けられている。ポンプインペラ２ａはエンジン１の出力軸１ａと連結されており、タービンランナ２ｂは自動変速機３の入力軸３ａと連結されている。ロックアップクラッチ４の片側には締結側油室４ａが、他側には解放側油室４ｂがそれぞれ設けられ、これら油室４ａ，４ｂの差圧がロックアップ制御手段であるロックアップコントロールバルブ５、ソレノイドバルブ６およびコントローラ７によって制御される。

この実施例のロックアップコントロールバルブ５は、従来公知のものである。すなわち、スプリング５ａにより一方向から付勢されており、スプリング５ａと対向する信号ポート５ｃにソレノイドバルブ６の出力圧Ｐｓが入力されている。入力ポート５ｄ，５ｅには図示しない調圧弁によって調圧された元圧Ｐｏが入力されている。第１出力ポート５ｆはロックアップクラッチ４の解放側油室４ｂと接続されており、解放油圧Ｐｒはポート５ｇにスプリング５ａと対向方向にフィードバックされている。第２出力ポート５ｈはロックアップクラッチ４の締結側油室４ａと接続されており、締結油圧Ｐａはポート５ｉにスプリング５ａと同方向にフィードバックされている。

信号ポート５ｃに入力されるソレノイドバルブ６の出力圧Ｐｓが所定値以下のときには、元圧Ｐｏは入力ポート５ｅ、第１出力ポート５ｆを介してロックアップクラッチ４の解放側油室４ｂに供給され、ロックアップクラッチ４は解放されている。
信号ポート５ｂに入力されるソレノイドバルブ６の出力圧Ｐｓが所定値以上に上昇すると、元圧Ｐｏは入力ポート５ｄ、第２出力ポート５ｈを介してロックアップクラッチ４の締結側油室４ａに供給され、ロックアップクラッチ４は締結される。
上記のようにコントロールバルブ５は、スプリング５ａの荷重、信号ポート５ｃに入力されるソレノイド圧Ｐｓ、ポート５ｇにフィードバックされる解放油圧Ｐｒ、ポート５ｉにフィードバックされる締結油圧Ｐａの相互のバランスによって作動され、ソレノイド圧Ｐｓを調整することによって締結油圧Ｐａと解放油圧Ｐｒの差圧（Ｐａ−Ｐｒ）を比例的に制御できる。そのため、締結から解放への切替制御、および解放から締結への切替制御を時間勾配をもって緩やかに行うことができる。

この実施例のソレノイドバルブ６はリニアソレノイドバルブよりなる。ソレノイドバルブ６への指示電流を制御することで、コントロールバルブ５の信号ポート５ｃに入力されるソレノイド圧Ｐｓを比例的に制御することができる。上記のようにロックアップコントロールバルブ５は、信号ポート５ｃに入力されるソレノイド圧Ｐｓによって差圧（Ｐａ−Ｐｒ）を比例的に制御することができるので、結局、指示電流によってロックアップクラッチ４の差圧（Ｐａ−Ｐｒ）を比例的に制御することができる。

コントローラ７には、エンジン回転数、タービン回転数、車速、スロットル開度（アクセル開度）などの車両の運転信号が入力されており、これら入力信号と予め設定されたデータおよびプログラムとに基づいてソレノイドバルブ６を制御している。すなわち、コントローラ７はロックアップクラッチ４の差圧が目標差圧となるように、車両の運転状態（例えばエンジントルク、エンジン回転数など）に基づいてソレノイドバルブ６への指示電流を演算し、この指示電流をソレノイドバルブ６へ出力する。

図２は、コントローラ７に設定されているロックアップクラッチ４のＯＮ／ＯＦＦ領域判定マップの一例である。
車速とスロットル開度（アクセル開度）とに基づいて、ロックアップＯＮ（締結）領域とＯＦＦ（解放）領域とが設定されている。この例では動力性能を考慮して、低スロットル開度では、ＯＮ領域が低車速側へ拡張されているが、ロックアップＯＮ／ＯＦＦ領域判定マップは図２に限るものではない。

図３は、コントローラ７に設定されているロックアップクラッチ４の目標締結特性の一例、すなわち締結時におけるロックアップクラッチ４の目標差圧の時間特性の一例である。
ロックアップＯＮ指令が出た後、時刻ｔ₁ で差圧を所定値αだけ上昇させ、時刻ｔ₁ から一定時間後の時刻ｔ₂ で一定の勾配βで差圧を上昇させ、差回転がほぼ零になった時刻ｔ₃ で差圧を最大とする。この特性は従来（図６参照）の目標差圧Ｐ０と同様の特性であるが、本発明では目標差圧は固定であり、個体ばらつきによって補正する必要はない。つまり、差圧αや勾配βは固定である。

図４は、コントローラ７に設定されているロックアップクラッチ４の差圧とソレノイドバルブ６への指示電流との関係を示すＩＰ特性である。ＩＰ特性の初期値は実線で示すように一定傾きの直線で設定されている。
上述のようにロックアップクラッチ４の差圧はソレノイドバルブ６への指示電流によって比例的に制御することができるので、指示電流と差圧とを図４に示すようなＩＰ特性で設定することができる。但し、この特性は個々の車両によって異なるので、後述するようにロックアップクラッチ４の切替時間によってＩＰ特性は学習補正され、更新される。

ここで、本発明にかかる学習制御の一例を図５を参照して説明する。この学習制御はロックアップＯＮ時における制御の一例である。
学習制御がスタートすると、運転状態がロックアップＯＮしたか否かを判定する（ステップＳ１）。ロックアップＯＮしない場合には、学習補正を行わずに終了し、ロックアップＯＮした場合には、解放状態から締結状態への切替制御の開始から終了までの切替時間（実時間）を計測する（ステップＳ２）。開始および終了は差回転の変化によって計測することができる。ロックアップＯＮ時における切替制御の開始判定は、例えば差回転がロックアップクラッチの解放状態における差回転から所定値（例えば２５ｒｐｍ）以上低下したことを複数回（例えば３回）検出した時に開始時刻と判定すればよい。また、終了判定は、例えば差回転が０近傍の所定値（例えば２５ｒｐｍ）以下になったことを複数回検出した時に終了と判定すればよい。
次に、計測した実時間と目標時間との偏差を求める（ステップＳ３）。目標時間は入力トルクやエンジン回転数によって予め設定されたものである。
次に、上記のように求めた偏差を不感帯と比較する（ステップＳ４）。偏差が不感帯内に入っておれば、学習補正を行わずに終了する。不感帯は、頻繁な学習を抑制することで、制御が不安定になるのを防止するためである。偏差が不感帯を超えている場合には、次に一例を示す計算式によって指示電流値の差分を計算する（ステップＳ５）。
電流値の差分＝Ｋ×（実時間−目標時間） ・・・（１）
ここで、Ｋは時間偏差から電流値を求めるための比例定数である。
（１）式で求めた電流値の差分を、基準となるＩＰ特性の電流値に加算し、ＩＰ特性を更新する（ステップＳ６）。

図６に示したように、ロックアップクラッチ４の締結時における基準となる切替時間（目標時間）Ｔ０を設定しても、個体ばらつきによって時間Ｔ１のように長くなる場合もあれば、時間Ｔ２のように短い場合もある。
実時間が目標時間Ｔ０より長い場合、（１）式における電流値の差分は正の値となり、基準となるＩＰ特性の電流値に差分を加算すると、図４の破線で示すＩＰ特性（Ａ）のようになる。逆に、実時間が目標時間Ｔ０より短い場合、（１）式における電流値の差分は負の値となり、基準となるＩＰ特性の電流値に差分を加算すると、図４のＩＰ特性（Ｂ）のようになる。
以上のようにして学習補正されたＩＰ特性（Ａ）または（Ｂ）に基づいてロックアップクラッチ４の差圧を制御すれば、個体ばらつきのない切替制御を実施できる。

切替時間の実時間と目標時間との偏差には、ソレノイドバルブ６の特性ばらつき、コントロールバルブ５のばらつき、ロックアップクラッチ４自身のばらつきなど、全ての個体ばらつき要因が集約されている。
本発明では、切替制御の基本になる指示電流と差圧との関係を示すＩＰ特性を、切替時間を用いて学習補正することで、全ての個体バラツキ要因を吸収することができ、全ての車両でほぼ同様な切替制御を実施することが可能になる。

上記説明では、基準となるＩＰ特性を図４の実線で示すように設定し、この直線の勾配を学習制御により変更する例を示したが、これに限るものではない。

上記説明では、ＩＰ特性を指示電流と差圧（Ｐａ−Ｐｒ）との関係として定義したが、ソレノイドバルブ６の指示電流と出力圧Ｐｓとの関係と定義することもできる。すなわち、上記のようにソレノイドバルブ６の指示電流と出力圧Ｐｓとが比例関係にあり、ソレノイドバルブ６の出力圧Ｐｓとコントロールバルブ５の出力圧である差圧（Ｐａ−Ｐｒ）とが比例関係にある場合には、ソレノイドバルブ６の指示電流と出力圧Ｐｓとの関係が分かれば、指示電流と差圧（Ｐａ−Ｐ ｒ）との関係も一義的に決定できるからである。
但し、ソレノイドバルブの出力圧Ｐｓと差圧（Ｐａ−Ｐｒ）とが比例関係にない場合には、ＩＰ特性を指示電流と差圧との関係として定義すればよい。

上記実施例では、ロックアップクラッチの締結時における切替制御について説明したが、解放時における切替制御についても同様である。すなわち、ロックアップＯＦＦ時における開始から終了までの切替時間を計測し、この切替時間（実時間）と目標時との偏差を求め、この偏差を用いてＩＰ特性を学習補正すればよい。ロックアップＯＦＦ時における切替制御の終了は、例えば差回転が所定値（例えば５０ｒｐｍ）を越えた時を終了時刻と判定すればよい。
なお、ロックアップＯＮ時におけるＩＰ特性と、ロックアップＯＦＦ時におけるＩＰ特性は別個に設定されることは勿論である。
上記実施例では、ソレノイドバルブとしてリニアソレノイドバルブを使用したが、デューティソレノイドバルブを使用してもよい。デューティソレノイドバルブも、デューティ比によって出力圧を比例的に制御できる。

本発明にかかるロックアップクラッチを含む車両の駆動系の概略図である。 ロックアップクラッチの各制御領域を示す図である。 ロックアップＯＮ時における目標差圧の特性図である。 ソレノイドバルブの指示電流と差圧との関係を示すＩＰ特性図である。 本発明にかかる学習制御方法を示すフローチャート図である。 ロックアップＯＮ時の差回転と目標差圧の時間変化を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ 自動変速機
４ ロックアップクラッチ
４ａ 締結側油室
４ｂ 解放側油室
５ ロックアップコントロールバルブ
６ ソレノイドバルブ
７ コントローラ

Claims (2)

1. ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、車両の運転状態に基づいて指令信号を演算し、この指令信号によりロックアップクラッチの差圧を制御してロックアップクラッチを締結状態と解放状態とに切替制御するロックアップ制御手段と、を備えたロックアップ制御装置において、
   上記ロックアップ制御手段は、
   上記切替制御の開始から終了までの切替時間を計測する計時手段と、
   上記指令信号と差圧との関係を示すＩＰ特性を記憶する記憶手段と、
   上記切替時間に応じて上記ＩＰ特性を学習補正する学習補正手段とを備え、
   上記ロックアップ制御手段は、上記学習補正されたＩＰ特性に基づいて上記ロックアップクラッチの差圧を制御することを特徴とするロックアップ制御装置。
2. 上記学習補正手段は、上記切替時間の目標値を設定し、上記計時手段によって計測された切替時間と上記目標値との偏差を求め、上記偏差を用いて上記ＩＰ特性を学習補正することを特徴とする請求項１に記載のロックアップ制御装置。

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