(57)【要約】【課題】発進摩擦要素を備えた車両において、発進摩擦要素のトルク容量を適切に調整し、発進時のエンジン回転速度の急変、振動を抑制する。【解決手段】変速機コントローラは、発進摩擦要素（前進クラッチ、後進ブレーキ）の入出力回転速度比に基づき発進摩擦要素のトルク容量係数τを設定し（Ｓ２、Ｓ３）、このトルク容量係数とエンジン回転速度Ｎｅ（エンジン角速度ωｅ）に基づき発進摩擦要素のトルク容量指令値Ｔｗｃを算出し（Ｓ４）、エンジン回転速度Ｎｅの変化率（角加速度ωｅ’）に応じてトルク容量指令値Ｔｗｃを補正し（Ｓ５）、発進摩擦要素のトルク容量が補正後のトルク容量指令値Ｔｗｃとなるように発進摩擦要素のトルク容量を制御する（Ｓ６）。【選択図】図２
2008075839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから駆動輪までの動力伝達経路の途中に発進摩擦要素を備え、発進時には前記発進摩擦要素をエンジン回転速度の上昇に合わせて締結する車両の発進摩擦要素制御装置において、
前記発進摩擦要素の入出力回転速度比に基づき前記発進摩擦要素のトルク容量係数を設定するトルク容量係数設定手段と、
前記トルク容量係数と前記エンジン回転速度に基づき前記発進摩擦要素のトルク容量指令値を算出するトルク容量指令値算出手段と、
前記エンジン回転速度の変化率に応じて前記トルク容量指令値を補正するトルク容量指令値補正手段と、
前記発進摩擦要素のトルク容量が前記補正後のトルク容量指令値となるように前記発進摩擦要素のトルク容量を制御するトルク容量制御手段と、
を備えたことを特徴とする発進摩擦要素制御装置。
【請求項２】
前記トルク容量指令値補正手段は、前記エンジン回転速度の変化率が負のときは前記トルク容量指令値を減少補正し、前記エンジン回転速度の変化率が正のときは前記トルク容量指令値を増大補正することを特徴とする請求項１に記載の発進摩擦要素制御装置。
【請求項３】
前記トルク容量指令値補正手段は、前記エンジン回転速度の変化率の絶対値が大きいほど前記トルク容量指令値の補正量を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の発進摩擦要素制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達経路の途中に介装され、発進時に締結される発進摩擦要素の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トルクコンバータに代えてクラッチ、ブレーキ等の発進摩擦要素をエンジンと変速機の間に介装し、発進時にはこの発進摩擦要素をエンジン回転速度の上昇に合わせて締結することで、エンジンの空吹けや回転速度の落込みを防止しつつ、スムーズな発進を実現することが行われている。
【０００３】
特許文献１はこのような発進摩擦要素を備えた車両を開示しており、発進時、発進摩擦要素の入出力回転速度の比に応じてトルク容量係数を設定し、これにエンジン回転速度の二乗値を掛けて発進摩擦要素のトルク容量を決定している。
【特許文献１】特開昭６３−３０５０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術によれば、発進時、エンジン回転速度の上昇に合わせて発進摩擦要素を締結することができる。しかしながら、上記従来技術では、トルク容量の調整が難しく、エンジン回転速度が急に上昇、下降したり、振動しやすいという問題があった。つまり、トルク容量が適切でないと、エンジンの空吹けや回転速度の落込みが起こり、さらに、これを抑えようとしてトルク容量が調整され、エンジン回転速度がハンチングを起こす。
【０００５】
これは、上記従来技術では、トルク容量係数とエンジン回転速度のみからトルク容量を決定する構成であり、エンジン回転速度の変化率がトルク容量の決定に反映されていないことに起因する。上記従来技術のエンジン、トルク、コントローラをモデル化して検証しても、エンジン回転速度の変化率に対する減衰項は存在せず、エンジン回転速度の変動を効果的に抑えることができないことがわかる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、発進摩擦要素を備えた車両において、発進摩擦要素のトルク容量を適切に調整し、発進時のエンジン回転速度の急変、振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エンジンから駆動輪までの動力伝達経路の途中に発進摩擦要素を備え、発進時には前記発進摩擦要素をエンジン回転速度の上昇に合わせて締結する車両の発進摩擦要素制御装置に係り、前記発進摩擦要素の入出力回転速度比に基づき前記発進摩擦要素のトルク容量係数を設定するトルク容量係数設定手段と、前記トルク容量係数と前記エンジン回転速度に基づき前記発進摩擦要素のトルク容量指令値を算出するトルク容量指令値算出手段と、前記エンジン回転速度の変化率に応じて前記トルク容量指令値を補正するトルク容量指令値補正手段と、前記発進摩擦要素のトルク容量が前記補正後のトルク容量指令値となるように前記発進摩擦要素のトルク容量を制御するトルク容量制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
エンジン回転速度の変化率に応じてトルク容量指令値を補正するようにしたことで、エンジン回転速度が急変、振動したときにはこれを抑えるように発進摩擦要素のトルク容量が調整され、エンジン回転速度の急変、振動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１はベルト式無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。この車両において、エンジン１の回転は、トーショナルダンパ３、前後進切換機構６、ベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴ）１９、出力ギヤ１２、ドライブギヤ１３、ディファレンシャルギヤ１４及び駆動軸１５を介して駆動輪１６へと伝達される。
【００１１】
トーショナルダンパ３は、エンジン１の出力軸２に連結された入力側部材と前後進切換機構６の入力軸５に連結された出力側部材とが、トーショナルスプリングを介して相対回転可能に連結される。出力側部材にはこれと一体回転するフライホイール４が連結される。トーショナルダンパ３をエンジン１とＣＶＴ１９の間に介装することで、エンジン１の回転変動がＣＶＴ１９に伝達されるのを低減している。
【００１２】
前後進切換機構６は、遊星歯車２２と、前進時に締結される前進クラッチ２０（前進時の発進摩擦要素）と、後進時に締結される後進ブレーキ２１（後進時の発進摩擦要素）と、を備える。
【００１３】
遊星歯車２２は、サンギヤ２２ｓと、サンギヤ２２ｓに噛み合う複数のピニオン２２ｐと、ピニオン２２ｐに噛み合うリングギヤ２２ｒと、ピニオン２２ｐを回転自在に支持するキャリア２２ｃとを備える。サンギヤ２２ｓは前進クラッチ２０のドリブン側部材及びプライマリプーリ軸７に、キャリア２２ｃは後進ブレーキ２１の被固定側部材に、リングギヤ２２ｒは前進クラッチ２０のドライブ側部材にそれぞれ連結される。
【００１４】
前進クラッチ２０は、前後進切換機構６の入力軸５に連結されたドライブ側部材とプライマリプーリ軸７とに連結されたドリブン側部材との間に介装された複数のプレートを有し、図示しないピストンに油圧を作用させるとプレート同士が押圧されて入出力間で動力伝達可能な締結状態となり、ピストンに作用する油圧をドレンすると出力側部材に動力を伝達できない解放状態となる。
【００１５】
後進ブレーキ２１は、変速機ケース２３の内側固定部材とキャリア２２ｃに連結された被固定側部材との間に介装された複数のプレートを有し、図示しないピストンに油圧を作用させるとプレート同士が押圧されて被固定側部材にキャリア２２ｃが回転不能に固定される締結状態となり、ピストンに作用する油圧をドレンすると被固定側部材及びキャリア２２ｃが回転可能な解放状態となる。
【００１６】
ＣＶＴ１９は、入出力回転間の変速比を無段階に変更するものであり、プライマリプーリ軸７に連結されたプライマリプーリ８と、セカンダリプーリ軸１１に連結されたセカンダリプーリ１０と、プライマリプーリ８及びセカンダリプーリ１０間に掛け渡されたベルト９とを備える。
【００１７】
プライマリプーリ８及びセカンダリプーリ１０は、それぞれ固定シーブ８ａ、１０ａ、固定シーブ８ａ、１０ａに対し接近、離反する可動シーブ８ｂ、１０ｂを有する。可動シーブ８ｂ、１０ｂの背面にはそれぞれプライマリプーリ油室３３、セカンダリプーリ油室３４が設けられている。プーリ油室３３、３４へ供給する油圧を油圧制御回路３２によって制御することで、可動シーブ８ｂ、１０ｂを固定シーブ８ａ、１０ａに対して接近、離反させ、プーリ８、１０に対するベルト９の巻き掛け円弧径を連続的に変化させて、変速を無段階に行う。
【００１８】
セカンダリプーリ軸１１には出力ギヤ１２が固定され、出力ギヤ１２には出力ギヤ１２より大径のドライブギヤ１３に噛み合わされる。ドライブギヤ１３には、ディファレンシャルギヤ１４のピニオンが固定され、ピニオンには左右からサイドギヤが噛み合わされる。各サイドギヤには、駆動軸１５が連結されて左右の駆動輪１６を駆動する。
【００１９】
この車両の制御系は、エンジン１を制御するエンジンコントローラ４０と、油圧制御回路３２を介して前後進切換機構６、ＣＶＴ１９を制御する変速機コントローラ４１とを備える。
【００２０】
エンジンコントローラ４０には、エンジン１の出力軸２の回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ４２とアクセルペダルの位置ＡＰＰを検出するアクセルペダル位置センサ４３とが接続されて、エンジン回転速度情報、アクセルペダル位置情報がそれぞれ入力される。これらの情報は、エンジンコントローラ４０を介して変速機コントローラ４１にも入力される。
【００２１】
変速機コントローラ４１には、セレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ４４、プライマリプーリ８の回転速度Ｎｐｒｉを検出するプライマリ回転速度センサ４５、セカンダリプーリ１０の回転速度Ｎｓｅｃを検出するセカンダリ回転速度センサ４６が接続されており、これらからセレクトレバー位置情報、プライマリプーリ回転速度情報、セカンダリプーリ回転速度情報が入力される。
【００２２】
油圧制御回路３２には、オイルポンプ３１によってオイルタンク３０から作動油が圧送され、変速機コントローラ４１は、この油圧制御回路３２内に設けた変速制御弁によってプライマリプーリ油室３３への供給油圧を制御し、同じく、油圧制御回路３２内に設けたソレノイドバルブによってセカンダリプーリ油室への供給油圧を制御する。
【００２３】
また、変速機コントローラ４１は、油圧制御回路３２内に設けたソレノイドバルブによって、前進クラッチ２０、後進ブレーキ２１への供給油圧を制御する。前進発進時は、前進クラッチ２０に油圧を供給して前進クラッチ２０を締結し、後進ブレーキ２１への油圧をドレンして後進ブレーキ２１を解放する。逆に、後進発進時は、変速機コントローラ４１は、後進ブレーキ２１に油圧を供給して後進ブレーキ２１を締結し、前進クラッチ２０への油圧をドレンして前進クラッチ２０を解放する。
【００２４】
前進発進時、変速機コントローラ４１は、エンジン回転速度Ｎｅとプライマリ回転速度Ｎｐｒｉに基づき、前進クラッチ２０の速度比ｅ（＝Ｎｐｒｉ／Ｎｅ）を算出し、これに基づきトルク容量係数τを設定する。
【００２５】
そして、変速機コントローラ４１は、このトルク容量係数τとエンジン回転速度Ｎｅに基づきトルク容量指令値Ｔｗｃを算出し、さらに、このトルク容量指令値Ｔｗｃをエンジン回転速度Ｎｅの変化率（エンジン角加速度ωｅ’）に応じて補正し、補正後のトルク容量指令値Ｔｗｃが実現されるよう、前進クラッチ２０に供給される油圧を制御する。これにより、前進発進時、エンジン回転速度Ｎｅの上昇に合わせて前進クラッチ２０が締結されるようにしている。
【００２６】
後進発進時は、変速機コントローラ４１は、後進ブレーキ２１に対して同様の制御を行う。ただし、後進ブレーキ２１は出力側の回転速度が常にゼロであり、後進ブレーキ２１の速度比を算出することができないので、前後進切換機構６を等価な減速リバースギヤとクラッチからなる構成に置き換えて速度比相当の値を算出し、これに基づき上記処理を行うようにする。
【００２７】
図２は、前進発進時に前進クラッチ２０への供給油圧を制御する際の制御内容を示したフローチャートであり、変速機コントローラ４１において所定時間ごとに実行される。なお、ここでは説明を省略するが、後進発進時は後進ブレーキ２１に対して同様の制御が行われるものとする。
【００２８】
これについて説明すると、まず、ステップＳ１では、アクセルペダル位置ＡＰＰ、エンジン回転速度Ｎｅ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉを読み込む。
【００２９】
ステップＳ２では、エンジン回転速度Ｎｅ、プライマリ回転速度Ｎｐｒｉをそれぞれ前進クラッチ２０の入力回転速度、出力回転速度とみなし、前進クラッチ２０の速度比ｅを算出する（ｅ＝Ｎｐｒｉ／Ｎｅ）。
【００３０】
ステップＳ３では、図３に示すマップを検索して、アクセルペダル位置ＡＰＰ、速度比ｅに応じたトルク容量係数τを設定する。
【００３１】
図３に示すマップによれば、アクセルペダル位置ＡＰＰが４／８よりも大きいときはエンジン回転速度Ｎｅが高くなってトルク容量Ｔｗが増大するので、トルク容量係数τをアクセルペダル位置ＡＰＰが０から４／８の間にあるときよりも小さくして、前進クラッチ２０のトルク容量Ｔｗが過大になるのを防止する。また、アクセルペダル位置ＡＰＰが０のときは、トルク容量係数τをアクセルペダル位置ＡＰＰが０から４／８の間にあるときよりも小さくして前進クラッチ２０を滑らせ、アクセルペダル位置ＡＰＰがゼロになってエンジントルクが落ち込むことによるショックを抑える。また、アクセルペダル位置ＡＰＰが０から４／８の間にあるときは、前進クラッチ２０の滑り量を少なくして、燃費を向上させる。
【００３２】
また、速度比ｅが１近傍のときは、速度比ｅが１に近づくにつれトルク容量係数τを小さくし、速度比ｅが１のときに極小値をとるようにする。これは、前進クラッチ２０がスリップ状態から完全締結状態になるときに伝達トルクを減少させることで、ショックが発生するのを抑えるためである。
【００３３】
ステップＳ４では、ステップＳ３で設定されたトルク容量係数τにエンジン角速度ωｅ（＝（２π／６０）・Ｎｅ）の二乗値を掛けて、トルク容量指令値Ｔｗｃを算出する。
【００３４】
ステップＳ５では、ステップＳ４で算出されたトルク容量指令値Ｔｗｃに補正量Ｋｗｄ×ωｅ’を加算し、トルク容量指令値Ｔｗｃを補正する。ωｅ’はエンジン角加速度である。
【００３５】
係数Ｋｗｄは、後述するようにエンジン１、前進クラッチ２０及び変速機コントローラ４１をモデル化し、エンジン回転速度Ｎｅの振動を抑制しうる値に設定される。係数Ｋｗｄが後述するように正の値に設定されるので、エンジン角加速度ωｅ’が負のときはトルク容量指令値Ｔｗｃが減少補正され、エンジン角加速度ωｅ’が正のときはトルク容量指令値Ｔｗｃが増大補正される。また、エンジン角加速度ωｅ’の絶対値が大きいほどトルク容量指令値Ｔｗｃの補正量は大きくなる。
【００３６】
ステップＳ６では、前進クラッチ２０のトルク容量ＴｗがステップＳ５で補正されたトルク容量指令値Ｔｗｃとなるように、油圧制御回路３２により前進クラッチ２０への供給油圧を制御する。
【００３７】
続いてステップＳ５でトルク容量指令値Ｔｗｃを補正するのに用いられる係数Ｋｗｄの設定方法について説明する。
【００３８】
図４は、エンジン１、前進クラッチ２０及び前進クラッチ２０のトルク容量制御系をモデル化したブロック図である。
【００３９】
このモデルでは、ある時期のトルク容量指令値をＴｗ０とし、その後エンジン回転速度に応じて変化するトルク容量指令値Ｔｗｃを、Ｔｗ０＋Ｋｗ・ωｅで一次近似している。Ｋｗは前進クラッチ２０のトルク容量指令値によって決まる係数であり、ωｅはエンジン角速度である。
【００４０】
また、エンジン１を１／（Ｉｅ・ｓ）で近似し、前進クラッチ２０を一次遅れ１／（Ｔｃ・ｓ＋１）で近似している。Ｉｅはエンジン１、トーショナルダンパ３及び前進クラッチ２０のドライブ側部材のイナーシャの合算値、Ｔｃは時定数、ｓは微分演算子である。エンジン１は、自身が発生するトルクＴｅから前進クラッチ２０のトルク容量Ｔｗ、すなわち前進クラッチ２０からＣＶＴ１９へと伝達されるトルクを減じたトルクで回転し、そのときの回転速度をエンジン角速度ωｅと表す。
【００４１】
さらに、エンジン角速度ωｅをローパスフィルタ１／（Ｔｆ・ｓ＋１）を通して微小な変動分を除去した後、微分演算を行ってエンジン角加速度ωｅ’を算出し、係数Ｋｗｄを乗じた値を求めるフィードバック要素を設け、トルク容量指令値の一次近似値Ｔｗ０＋Ｋｗ・ωｅに加算する。
【００４２】
このモデルによれば、エンジン１のトルクＴｅ、前進クラッチ２０のトルク容量Ｔｗは、それぞれ次式（１）、（２）：
【００４３】
【数１】
2008075839.tif 000003
【００４４】
【数２】
2008075839.tif 000004
【００４５】
で表すことができる。
【００４６】
式（２）を式（１）に代入し、整理すると、エンジン１のトルクＴｅからエンジン角速度ωｅまでの閉ループ伝達関数を次式（３）：
【００４７】
【数３】
2008075839.tif 000005
【００４８】
で表すことができる。
【００４９】
さらに、Ｔｃ＞＞ＴｆであることからＴｆを無視し、これを整理すると、同伝達関数は、次式（４）：
【００５０】
【数４】
2008075839.tif 000006
【００５１】
で近似することができる。
【００５２】
そして、この式（４）に、Ｉｅ、Ｔｃ、Ｋｗの実験値、設計値を代入すれば、次式（５）：
【００５３】
【数５】
2008075839.tif 000007
【００５４】
が得られる。
【００５５】
式（５）はいわゆる２次遅れ系であり、式（５）の分母の二項目がエンジン角加速度ωｅの減衰項になる。２次遅れ系の応答を考えると、エンジン角加速度ωｅが振動を起こさない減衰項は、例えば、０．２０７６ｓになるので、係数Ｋｗｄを次式（６）：
【００５６】
【数６】
2008075839.tif 000008
【００５７】
により算出することができる。
【００５８】
続いて、上記制御を行うことによる本発明の作用効果について説明する。
【００５９】
本発明によれば、変速機コントローラ４１が、発進摩擦要素（前進クラッチ２０、後進ブレーキ２１）の入出力回転速度比ｅ（後進ブレーキ２１の場合は回転速度比相当値）に基づき発進摩擦要素のトルク容量係数τを設定し（Ｓ２、Ｓ３、図３）、このトルク容量係数τとエンジン回転速度Ｎｅ（エンジン角速度ωｅ）に基づき発進摩擦要素のトルク容量指令値Ｔｗｃを算出し（Ｓ４）、エンジン回転速度Ｎｅの変化率（エンジン角加速度ωｅ’）に応じてトルク容量指令値Ｔｗｃを補正し（Ｓ５）、発進摩擦要素のトルク容量Ｔｗが補正後のトルク容量指令値Ｔｗｃとなるように発進摩擦要素のトルク容量Ｔｗを制御する（Ｓ６、請求項１に記載の発明）。
【００６０】
発進摩擦要素のトルク容量指令値の補正は、具体的には、エンジン回転速度Ｎｅの変化率が負のときはトルク容量指令値Ｔｗｃを減少補正し、エンジン回転速度Ｎｅの変化率が正のときはトルク容量指令値Ｔｗｃを増大補正する。また、エンジン回転速度Ｎｅの変化率の絶対値が大きいほどトルク容量指令値Ｔｗｃの補正量を大きくする（請求項２、３に記載の発明）。
【００６１】
このように、本発明によれば、エンジン回転速度Ｎｅの変化率に応じてトルク容量指令値Ｔｗｃが補正されるので、エンジン回転速度Ｎｅが振動したときにはこれを抑えるように発進摩擦要素のトルク容量が調整され、エンジン回転速度Ｎｅの急変、振動を抑えることができる。
【００６２】
なお、上記実施形態では、発進摩擦要素を、供給油圧に応じてトルク容量が変化する油圧式のクラッチないしブレーキとして説明しているが、発進摩擦要素として、励磁電流に応じてトルク容量が変化する電磁クラッチを用いても構わない。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ベルト式無段変速機を搭載した車両の概略構成図である。
【図２】前進発進時に変速機コントローラが前進クラッチへの供給油圧を制御する際の制御内容を示したフローチャートである。
【図３】アクセルペダル位置、速度比に応じてトルク容量係数を設定するためのマップである。
【図４】エンジン、前進クラッチ及び前進クラッチのトルク容量制御系をモデル化したブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  エンジン
６  前後進切換機構
１６  駆動輪
１９  ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）
２０  前進クラッチ（発進摩擦要素）
２１  後進ブレーキ（発進摩擦要素）
４０  エンジンコントローラ
４１  変速機コントローラ
４３  アクセルペダル位置センサ
４４  インヒビタスイッチ
４５  プライマリ回転速度センサ
４６  セカンダリ回転速度センサ
【図２】
2008075839.tif 000009
【図３】
2008075839.tif 000010
【図４】
2008075839.tif 000011
【図１】
2008075839.tif 000012