JP4731153B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動変速機の制御装置に関し、特に、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを備えるものに関する。

ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータでは、ロックアップクラッチの前後差圧（ロックアップ差圧）を制御することで、ロックアップクラッチの締結・開放を行っており、コンバータ状態からロックアップ状態へ移行する際には、所定の初期差圧から徐々に差圧を上昇させてコンバータ状態からスリップ状態へ移行した後にロックアップクラッチの締結を行っている（特許文献１を参照のこと）。
特開２００４−１３８１４７

しかしながら、従来のロックアップ制御では、エンジン回転速度Ｎｅが低下するスリップ状態でのフィードバック制御時において、アクセルペダルが踏み増されるとエンジン回転速度が上昇し、目標スリップ回転速度との偏差が大きくなる。この大きな偏差に応じてロックアップ差圧指令値が増大し、ロックアップクラッチが急速に締結される。そしてロックアップクラッチの締結により、エンジン回転速度は急低下して運転者はショックを感じることになる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、フィードバック制御中にアクセルペダル踏み込みによるショック及び回転低下による違和感の発生を防ぐことを目的とする。

本発明は、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータと、車両の運転状態から前記ロックアップクラッチのスリップ回転速度の目標値を設定する目標スリップ回転速度設定手段と、前記ロックアップクラッチ回転速度が目標スリップ回転速度設定手段により設定された目標スリップ回転速度となるようにフィードバック制御するロックアップ制御手段と、を備えた自動変速機の制御装置において、前記ロックアップ制御手段は、前記フィードバック制御の目標スリップ回転速度を第１の目標スリップ回転速度と設定するとともに、該第１の目標スリップ回転速度と実スリップ回転速度との回転偏差に応じて前記第１の目標スリップ回転速度を第２の目標スリップ回転速度に切り換える目標切り換え手段と、前記第１の目標スリップ回転速度を徐々に変化させ、該第１の目標スリップ回転速度が所定のスリップ回転速度となるまでのフィードバック制御時間を設定する時間設定手段と、前記時間設定手段が前記第１の目標スリップ回転速度でのフィードバック制御時に設定した時間内に、前記第２の目標スリップ回転速度が前記所定のスリップ回転速度となるように前記第２の目標スリップ回転速度を徐々に変化させる第２の目標スリップ回転速度設定手段と、を備える。

本発明によれば、第１の目標スリップ回転速度と実スリップ回転速度との回転偏差に応じて第２の目標スリップ回転速度に切り換えるため、運転者が感じるショックを抑制することができ、商品性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のシステム構成を示す概略図である。図１において、エンジン３にはトルクコンバータ５を備えた自動変速機４が連結され、トルクコンバータ５にはロックアップクラッチ６が配設されて運転状態に応じてロックアップ（ロックアップクラッチ締結状態）またはアンロックアップ（ロックアップクラッチ開放状態）またはスリップを行うものである。

トルクコンバータ５は、通常の作動流体を介して動力を伝達するもので、エンジン３の動力を自動変速機４に伝達する。トルクコンバータ５は、トルクコンバータ出力要素（タービン）と共に回転するロックアップクラッチ６を内蔵し、このロックアップクラッチ６は、トルクコンバータ入力要素（インペラ）に締結されるとき、トルクコンバータ５を入出力要素間が直結されたロックアップ状態にするものとする。また、トルクコンバータ５は、入出力要素間の回転速度差をＡＴコントローラ１により制御される。

ロックアップクラッチ６は、その両側（前後）におけるトルクコンバータアプライ圧Ｐａとトルクコンバータレリーズ圧Ｐｒとの差圧Ｐａ−Ｐｒに応動し、レリーズ圧Ｐｒがアプライ圧Ｐａよりも高いとロックアップクラッチ６は開放されてトルクコンバータ入出力要素間を直結せず、レリーズ圧Ｐｒがアプライ圧Ｐａよりも低くなる時にロックアップクラッチ６は締結されてトルクコンバータ入出力要素間を直結するものである。

そして、上記後者の締結に際して、ロックアップクラッチ６の締結力、つまりロックアップ容量は、上記の差圧Ｐａ−Ｐｒにより決定し、この差圧が大きい程ロックアップクラッチ６の締結力が増大してロックアップ容量を増大する。

差圧Ｐａ−Ｐｒは、周知のロックアップコントロールバルブ７により制御し、このロックアップコントロールバルブ７には、アプライ圧Ｐａおよびレリーズ圧Ｐｒを相互に対向するように作用させ、更にアプライ圧Ｐａと同方向にバネの付勢力を、またレリーズ圧Ｐｒと同方向にばね力を作用させ、同時にレリーズ圧Ｐｒと同方向に信号圧Ｐｓｏｌをそれぞれ作用させる。

ロックアップコントロールバルブ７は、これら油圧とバネの付勢力が釣り合うよう差圧Ｐａ−Ｐｒを決定する。

ここでロックアップコントロールバルブ７にかかる信号圧Ｐｓｏｌは、ポンプ圧Ｐｐを元圧としてロックアップソレノイド８がデューティ信号Ｄｕｔｙに応じて作り出すものである。

マイクロコンピュータなどで構成されるＡＴコントローラ１は、車両の運転状態に応じてデューティ信号Ｄｕｔｙを決定し、ロックアップソレノイド８を介して差圧Ｐａ−Ｐｒを制御する。

ＡＴコントローラ１には、車両の走行状態やドライバーの運転状況を示す信号、例えば、自動変速機４に設けた入力軸回転センサ１６からの入力軸回転速度Ｎｉ、トルクコンバータ５への入力回転速度（＝エンジン回転速度Ｎｅ）を検出するインペラ回転センサ１１からのポンプインペラ回転速度Ｎｐ、アクセル操作量センサ１４からのアクセル操作量ＡＰＯ（またはスロットル開度ＴＶＯ）、車速センサ１３からの車速ＶＳＰ、タイマ（計測手段）１７から時間データ及び自動変速機の変速比が入力される。

また、ＡＴコントローラ１はエンジンコントローラ２からエンジン回転速度Ｎｅ、エンジントルクＴｅを受信する。

そして、ＡＴコントローラ１は、これらの検出信号によりロックアップクラッチ６の締結や開放あるいはスリップなどの制御を行い、ロックアップ制御やトルクコンバータ５のスリップ制御、とくに以下に説明するスリップ制御を司る。

本発明は、図２、図３に示すように、発進時のオープンループ制御終了時からスリップロックアップ領域に入るまでの移行期間に実施されるスリップ（フィードバック）制御である。なお、この以下の制御において、スリップロックアップ領域とは、アクセルペダルが所定の開状態で、エンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉとの偏差（スリップ回転速度）を目標スリップ回転速度となるようにロックアップクラッチ６へのデューティ信号Ｄｕｔｙをフィードバック制御する制御領域である。

図２は、車両発進時からスリップロックアップ状態に入るまでのエンジン回転速度、プライマリプーリ回転速度、アクセル操作量ＡＰＯおよびタイマカウントの状態を示しており、図３は、図２のＡ部の詳細図である。

図２中、オープンループ制御から所定時間により切り換わる第１フィードバック制御は、発進後、オープンループ制御により上昇したエンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度（＝プライマリ回転速度）Ｎｉの偏差が目標スリップ回転速度となるようにフィードバック制御される領域を示す。ここで目標スリップ回転速度は、車速、アクセル操作量ＡＰＯ、自動変速機の変速比から設定される。

また、第２フィードバック制御は、エンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉの差（＝実スリップ回転速度）が、この制御における最終的な目標スリップ回転速度（言い換えると制御周期毎に変化しない目標スリップ回転速度）となり、この最終的な目標スリップ回転速度となるようにロックアップクラッチ６へのデューティ信号Ｄｕｔｙをフィードバック制御する、言い換えるとスリップロックアップ状態での制御領域を示す。

発進直後は、オープンループ制御によりエンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉが上昇する（オープンループ制御手段）。その後フィードバック制御に切り換わり（制御切り換え手段）、エンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉとの差である実スリップ回転速度は目標スリップ回転速度となるように制御される（フィードバック手段）。ここで、エンジン回転速度Ｎｅはフィードバック制御により減少傾向を示し、また入力軸回転速度Ｎｉは目標値に達した後は、一定回転速度を維持する。

第１フィードバック制御中でのエンジン回転速度Ｎｅ低下途中で、アクセルペダルが踏み増され（時刻ｔ１）、エンジン回転速度Ｎｅが上昇し、その後、図３の一点鎖線で示すように実スリップ回転速度は目標スリップ回転速度に一致するように急速に低下する。このエンジン回転速度Ｎｅの急変により前述のショックが生じ、商品性が低下することになる。

そこで本発明では、目標スリップ回転速度と実スリップ回転速度との回転偏差（＝目標スリップ回転速度−実スリップ回転速度）がしきい値以下となった時に、目標スリップ回転速度を第２の目標スリップ回転速度に切り換える（目標切り換え手段）ことを特徴とする。以下、第２の目標スリップ回転速度について説明する。

回転偏差がしきい値に達し、目標スリップ回転速度切り換え時（説明のため、しきい値に達するまでの目標スリップ回転速度を第１の目標スリップ回転速度とする）の第２の目標スリップ回転速度の初期値は、切り換え時の第１の目標スリップ回転速度とアクセル操作量ＡＰＯ（またはスロットル開度ＴＶＯ）に応じて設定され、ＡＰＯが大きいほど初期値も大きくなるように設定する。

第２の目標スリップ回転速度の変化率（勾配）は、ショックを防止する観点から最大変化率（単位：ｒｐｍ／ｓｅｃ、例えば２００ｒｐｍ／ｓｅｃ）が設定される（回転速度変化率設定手段）。

また、前述の第１フィードバック制御から第２のフィードバック制御に切り換わる時刻Ｂは、例えば予め第１フィードバック制御開始時の実スリップ回転速度に応じて設定され、さらに燃費を考慮して設定される（時間設定手段）。つまり、燃費向上の観点からはできるだけ速い時点での切り換えが好ましい。したがって、この時刻Ｂまでに第２の目標スリップ回転速度が第１の目標スリップ回転速度に一致するように設定されることが望ましい。なお、時刻Ｂは、スリップロックアップ領域の始点となる。

したがって、第２の目標スリップ回転速度の変化率の設定は、最大変化率以下とすること、及び第１フィードバック制御から第２フィードバック制御に切り換わる時刻Ｂまでに第２の目標スリップ回転速度が第１の目標スリップ回転速度に一致することを条件として設定される（図２の第２の目標スリップ回転速度Ａで示す。第２の目標スリップ回転速度設定手段）。なお、条件が満たされれば、第２の目標スリップ回転速度の変化率が第１の目標スリップ回転速度の変化率と等価であってもよい。

しかしながら、例えばアクセル操作量が大きい場合には、最大変化率を維持すると、点Ｂまでに目標スリップ回転速度を切り換えることができない場合が生じうる。このような場合には最大変化率を維持して、切り換えのタイミングが遅れることを許可する設定とする（図２の第２の目標スリップ回転速度Ｂで示す）。これは、運転者が感じるショックという商品性の低下要因の防止を燃費の維持より優先するためである。

なお、時刻Ｂは、最終的な目標スリップ回転速度となる時点、つまりスリップロックアップ制御領域の開始時刻を示すが、このスリップロックアップ領域の目標スリップ回転速度にオーバーシュートなしに収束させるための別の制御に必要な回転速度を目標スリップ回転速度として別に設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、エンジン回転速度低下中にアクセル操作量が増加した場合を例として説明してきたが、反対に、アクセル操作量が減少した場合（踏み戻しの場合）にも適用可能であることはいうまでもない（ただし、踏み戻し時のアクセル操作量は０ではない）。

さらには、時刻Ｂでのエンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎｉとの差を０としてロックアップ制御に適用することも可能であり、この場合の時刻Ｂ以降の領域をロックアップ領域という。

図４は、ＡＴコントローラ１が実施する本制御に対応するフローチャートである。この制御は、ドライブスリップ制御時に一定時間毎（例えば数１０ｍｓｅｃ毎）に実施される。

まずステップＳ１でタイマ１７のカウント数を読み込む。続くステップＳ２で読み込んだカウント数が、０かどうかを判定する。０でなければ目標スリップ回転速度の切り換えが禁止されるため、制御を終了する。０であればステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、エンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度とから実スリップ回転速度を算出して、車速、アクセル操作量ＡＰＯ、自動変速機の変速比から設定される第１目標スリップ回転速度と比較し、回転偏差を算出する。そしてステップＳ４で算出した回転偏差としきい値とを比較し、回転偏差がしきい値以下かどうかを判定する。判定の結果、しきい値以下であればステップ５に進み、しきい値より大きければ制御を終了する。

続くステップＳ５ではアクセル操作量ＡＰＯを読み込み、ステップＳ６でこのアクセル操作量ＡＰＯが所定値以上かどうかを判定する。所定値以上であればステップＳ７に進み、所定値未満では目標スリップ回転速度の切り換え許可状態にないため、制御を終了する。アクセル操作量ＡＰＯが所定値以上の場合にのみ、目標スリップ回転速度の切り換えを許可するため、アクセルペダルの微小な踏み増し、踏み戻しが頻繁になされても、切り換えが許可されず、スリップロックアップ領域に移行する時刻が遅れることを抑制することができる。

ステップ７では、タイマ１７のカウント数を所定の経過時間に対応するカウント数にセットして、ステップ８で第１目標スリップ回転速度を第２目標スリップ回転速度に切り換え、ステップ９でタイマのカウント数をダウンカウントする。ここで、タイマ１７のカウント数は、次の目標スリップ回転速度の切り換えを許可する時間であり、この時間が経過するまでは、切り換えを許可しない。このように切り換え禁止期間を設けることで、アクセルペダルの踏み増し、踏み戻しが頻繁になされても、スリップロックアップ領域に移行する時刻が遅れることを最小限に抑制することができる。

したがって、本発明では、第１の目標スリップ回転速度に基づき、ロックアップ状態となるまでのフィードバック制御時間または所定のスリップ回転速度となるまでのフィードバック制御時間を設定する時間設定手段と、第１の目標スリップ回転速度と実スリップ回転速度との回転偏差に応じて第１の目標スリップ回転速度を第２の目標スリップ回転速度に切り換える目標切り換え手段と、検出されたアクセル操作量に応じて、目標スリップ回転速度切り換え時の第２の目標スリップ回転速度の初期値を設定する初期値設定手段と、時間設定手段が第１の目標スリップ回転速度でのフィードバック制御時に設定した時間を維持するように第２の目標スリップ回転速度を設定する第２の目標スリップ回転速度設定手段とを備えた。

したがって、アクセル操作量が増大して第１目標スリップ回転速度と実際のスリップ回転速度の回転偏差が大きくなっても、目標スリップ回転速度を切換えることでショックが生じることがなく、またスリップロックアップ領域への移行期間が延びることを抑制するため、燃費の悪化を招くこともない。

以上のように、本発明によれば、ショックの発生を抑制できるトルクコンバータを有する自動変速機の制御装置を提供することができる。

本発明を適用する自動変速機の構成図である。 本発明の制御を説明する図である。 同じく制御を説明する図である。 不感帯制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ ＡＴコントローラ
４ 自動変速機
５ トルクコンバータ
６ ロックアップクラッチ
１４ アクセル操作量センサ
１７ タイマ

Claims (8)

1. ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータと、
   車両の運転状態から前記ロックアップクラッチのスリップ回転速度の目標値を設定する目標スリップ回転速度設定手段と、
   前記ロックアップクラッチ回転速度が目標スリップ回転速度設定手段により設定された目標スリップ回転速度となるようにフィードバック制御するロックアップ制御手段と、
   を備えた自動変速機の制御装置において、
   前記ロックアップ制御手段は、
   前記フィードバック制御の目標スリップ回転速度を第１の目標スリップ回転速度と設定するとともに、該第１の目標スリップ回転速度と実スリップ回転速度との回転偏差に応じて前記第１の目標スリップ回転速度を第２の目標スリップ回転速度に切り換える目標切り換え手段と、
   前記第１の目標スリップ回転速度を徐々に変化させ、該第１の目標スリップ回転速度が所定のスリップ回転速度となるまでのフィードバック制御時間を設定する時間設定手段と、
   前記時間設定手段が前記第１の目標スリップ回転速度でのフィードバック制御時に設定した時間内に、前記第２の目標スリップ回転速度が前記所定のスリップ回転速度となるように前記第２の目標スリップ回転速度を徐々に変化させる第２の目標スリップ回転速度設定手段と、
   を備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
2. ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータと、
   車両の運転状態からスリップ回転速度を設定する目標スリップ回転速度設定手段と、
   目標スリップ回転速度設定手段に基づくロックアップクラッチ回転速度が目標スリップ回転速度となるように制御するロックアップ制御手段と、
   を備えた自動変速機の制御装置において、
   前記ロックアップ制御手段は、
   車両の運転状態に基づいてオープンループ制御により、前記ロックアップクラッチの締結状態を制御するオープンループ制御手段と、
   ロックアップ状態となるように、または所定のスリップ回転速度となるように前記ロックアップクラッチの締結状態を制御するフィードバック制御手段と、
   前記オープンループ制御手段から前記フィードバック制御手段に切り換える制御切り換え手段と、
   前記制御切り換え手段により前記フィードバック制御に切り換わった後、目標スリップ回転速度を第１の目標スリップ回転速度と設定するとともに、該第１の目標スリップ回転速度と実スリップ回転速度との回転偏差に応じて前記第１の目標スリップ回転速度を第２の目標スリップ回転速度に切り換える目標切り換え手段と、
   前記第１の目標スリップ回転速度を徐々に変化させ、該第１の目標スリップ回転速度が所定のスリップ回転速度となるまでのフィードバック制御時間を設定する時間設定手段と、
   前記時間設定手段が前記第１の目標スリップ回転速度でのフィードバック制御時に設定した時間内に、前記第２の目標スリップ回転速度が前記所定のスリップ回転速度となるように前記第２の目標スリップ回転速度を徐々に変化させる第２の目標スリップ回転速度設定手段と、
   を備えることを特徴とする自動変速機の制御装置。
3. 前記所定のスリップ回転速度は、制御周期毎に変化しないことを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。
4. 前記目標切り換え手段は、前記検出されたアクセル操作量が所定操作量以上の時には前記目標スリップ回転速度の切り換えを実施することを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。
5. 前記目標切り換え手段は、前記検出されたアクセル操作量が増加または減少の場合に前記目標スリップ回転速度の切り換えを実施することを特徴とする請求項４に記載の自動変速機の制御装置。
6. 前記ロックアップ制御手段は、前記目標スリップ回転速度の切り換え開始時からの経過時間を計測する計測手段を備え、
   前記経過時間が、所定時間を経過するまで前記目標スリップ回転速度の切り換えを禁止することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の自動変速機の制御装置。
7. 前記ロックアップ制御手段は、前記目標スリップ回転速度の単位時間あたりの変化率を設定する回転速度変化率設定手段を備え、
   前記第１または第２の目標スリップ回転速度の単位時間あたりの変化率を所定値以下にしたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の自動変速機の制御装置。
8. 前記ロックアップ制御手段は、検出されたアクセル操作量に応じて、目標スリップ回転速度切り換え時の前記第２の目標スリップ回転速度の初期値を設定する初期値設定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機の制御装置。

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