(57)【要約】【課題】トルク比を高め且つ容量係数を低く変化させることができ、車両の動力性能を十分に高めることができ、且つ、エンジントルク不要時においてそのトルクを低減させることができるトルクコンバータの制御装置を提供する。【解決手段】エンジントルクが不要か否かを判断するエンジントルク要否判断手段１２６を備え、容量係数制御手段１２２は、エンジントルク要否判断手段１２６によってエンジントルクが不要と判定されると、トルクコンバータ６の容量係数Ｃを低減するため、エンジントルクが不要なときは、エンジン９にかかる負荷が小さくなる。これより、燃料供給量を低減することができ、燃料消費特性を向上させることができる。【選択図】図８
2009243520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ翼車と、タービン翼車と、該タービン翼車とポンプ翼車との間に回転可能に配設されたステータ翼車とを、有するトルクコンバータを備えるトルクコンバータの制御装置であって、
前記ステータ翼車を駆動可能な電動機と、
前記電動機の回転速度を制御することにより前記トルクコンバータの容量係数を制御する容量係数制御手段と、
エンジントルクが不要か否かを判断するエンジントルク要否判断手段とを、備え、
前記容量係数制御手段は、前記エンジントルク要否判断手段によってエンジントルクが不要と判定されると、トルクコンバータの容量係数を低減することを特徴とするトルクコンバータの制御装置。
【請求項２】
前記エンジントルク要否判断手段は、車両停止時において、エンジントルクを不要と判定することを特徴とする請求項１のトルクコンバータの制御装置。
【請求項３】
前記エンジントルク要否判断手段は、低摩擦路面での車両停止動作時にエンジントルクを不要と判定することを特徴とする請求項１のトルクコンバータの制御装置。
【請求項４】
前記ステータ翼車と電動機との間の動力伝達経路を断続可能な第１の断続手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つのトルクコンバータの制御装置。
【請求項５】
前記ステータ翼車と非回転部材とを断続可能な第２の断続手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つのトルクコンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を介してトルクを増幅可能なトルクコンバータに関し、特に、電動機によってトルクコンバータの容量係数を変更可能な可変容量型トルクコンバータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ翼車と、タービン翼車と、そのタービン翼車とポンプ翼車との間に回転可能に配設されたステータ翼車とを、有するトルクコンバータがよく知られている。このような従来のトルクコンバータでは、ステータ翼車が一方向クラッチを介して非回転部材に連結されており、可変容量特性を備えない。一般に、トルクコンバータの流体特性としては、燃費指向であるときは高い容量（容量係数）であることが望まれるが、上記従来の構造では、ポンプ翼車、タービン翼車、ステータ翼車の形状によって一義的に定められてしまうため、走行パターンに拘わらず同一流体特性となり、燃費性能および動力性能を同時に向上させることには限界があった。
【０００３】
例えば、トルクコンバータの容量係数が高い場合、ポンプ翼車の回転速度すなわち駆動源の回転速度とタービン翼車の回転速度の回転速度差が小さいため、例えば定常状態から運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速しようとしたとき、ダウンシフトをしない場合はタービン翼車の回転速度が引き上がらないため、駆動力を迅速に発生させられない。これにより、高容量のトルクコンバータを採用した場合、踏み込み時にトルクを発生しやすいように定常走行時においても駆動源を高回転低負荷の領域で運転させることとなる。一方、トルクコンバータの容量係数が低い場合、ポンプ翼車の回転速度とタービン翼車の回転速度との回転速度差が大きいため、アクセルペダル踏み込み時の応答性は向上する。但し、定常走行時でもポンプ翼車の回転速度とタービン翼車の回転速度との回転速度差が大きくなるため、トルクコンバータの内部損失が大きくなる。
【０００４】
これに対し、特許文献１に示されているように、ステータ翼車と非回転部材との間にブレーキ手段を設け、そのブレーキ手段の制動トルクを調節して容量を可変をした可変容量型トルクコンバータが提案されている。これによれば、ブレーキ手段による制動トルクを調節することによってトルクコンバータのトルク比および容量係数を無段階或いは多段階に変化させることが可能となり、運転条件や走行条件に応じて最適なトルク比および容量係数を設定でき、車両の走行性能を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１６９１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の可変容量型トルクコンバータでは、そのステータ翼車の回転は、ポンプ翼車の回転方向とは反対の負回転方向の範囲で制御されるに過ぎず、それにより得られるトルク比の上限や容量係数の下限値には限界があり、運転条件や走行状態に応じて必ずしも十分にトルクコンバータのトルク比を高め、容量係数を低く変化させることができず、車両の動力性能を十分に高めることができなかった。
【０００７】
また、可変容量特性を有さない従来のトルクコンバータを搭載する車両において、例えば車両停止時などのエンジントルク不要時であっても、エンジンはトルクコンバータに駆動力を伝達する。そして、この駆動力はトルクコンバータ内部の熱損失として失われるため、燃料消費特性向上の要請からこの動力を低減させる必要があった。そこで、この車両停止時などのエンジントルク不要時のエンジンの動力を低減させる技術として、例えばニュートラル制御等があるが、エンジン水温が低いときや低油温時などは、前記制御ではエンストや制御性悪化の可能性があるため、このような制御を実施することは困難であった。さらに、車両停止直前時において、走行路面がスリップの生じ易い低摩擦路面であった場合、駆動力が大きいと制動力が相対的に弱くなり、車両の停車性が低下する可能性があった。
【０００８】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、トルク比を高め且つ容量係数を低く変化させることができ、車両の動力性能を十分に高めることができ、且つ、エンジントルク不要時においてそのトルクを低減させることができるトルクコンバータの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）ポンプ翼車と、タービン翼車と、そのタービン翼車とポンプ翼車との間に回転可能に配設されたステータ翼車とを、有するトルクコンバータを備えるトルクコンバータの制御装置において、（ｂ）前記ステータ翼車を駆動可能な電動機と、（ｃ）前記電動機の回転速度を制御することにより前記トルクコンバータの容量係数を制御する容量係数制御手段と、（ｄ）エンジントルクが不要か否かを判断するエンジントルク要否判断手段とを、備え、（ｅ）前記容量係数制御手段は、前記エンジントルク要否判断手段によってエンジントルクが不要と判定されると、トルクコンバータの容量係数を低減することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のトルクコンバータの制御装置において、前記エンジントルク要否判断手段は、車両停止時において、エンジントルクを不要と判定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のトルクコンバータの制御装置において、前記エンジントルク要否判断手段は、低摩擦路面での車両停止動作時にエンジントルクを不要と判定することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つのトルクコンバータの制御装置において、前記ステータ翼車と電動機との間の動力伝達経路を断続可能な第１の断続手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれか１つのトルクコンバータの制御装置において、前記ステータ翼車と非回転部材とを断続可能な第２の断続手段が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にかかる発明の可変容量トルクコンバータの制御装置によれば、ポンプ翼車とタービン翼車とそのタービン翼車とポンプ翼車との間に回転可能に配設されたステータ翼車とを有するトルクコンバータと、前記ステータ翼車を駆動可能な電動機を備えることから、電動機を用いてステータ翼車をポンプ翼車の回転方向である正回転方向、およびポンプ翼車の回転方向とは反対の負回転方向へ回転させることにより、従来に比較してトルク比および容量係数の変化範囲が広範囲となるので、車両の燃費性能および動力性能を大幅に向上させることができる。
【００１５】
また、エンジントルクが不要か否かを判断するエンジントルク要否判断手段を備え、前記容量係数制御手段は、前記エンジントルク要否判断手段によってエンジントルクが不要と判定されると、トルクコンバータの容量係数を低減するため、エンジントルクが不要なときは、エンジンにかかる負荷が小さくなる。これより、燃料供給量を低減することができ、燃料消費特性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２にかかる発明のトルクコンバータの制御装置によれば、前記エンジントルク要否判断手段は、車両停止時において、エンジントルクを不要と判定するため、車両停止時の燃料消費量を低減することができ、燃料消費特性を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項３にかかる発明のトルクコンバータの制御装置によれば、前記エンジントルク要否判断手段は、低摩擦路面での車両停止動作時にエンジントルクを不要と判定するため、車両停止動作時に駆動輪に伝達される駆動力を低減することができる。これより、車両停止直前時の車両の停車性を向上させることができる。
【００１８】
また、請求項４にかかる発明のトルクコンバータの制御装置によれば、前記ステータ翼車と電動機との間の動力伝達経路を断続可能な第１の断続手段が設けられているため、トルクコンバータの容量係数を制御したいときのみステータ翼車と電動機とを接続状態とすることができる。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明のトルクコンバータの制御装置によれば、前記ステータ翼車と非回転部材とを断続可能な第２の断続手段が設けられているため、第２の断続手段を適宜接続状態とすることで、従来のトルクコンバータと同様の機能を持たせることができる。例えば、トルクコンバータのトルクコンバータレンジにおいて、第２の断続手段を接続状態とすることで、ステータ翼車を回転停止させてトルクを増幅させる。また、カップリングレンジでは、第２の断続手段を解放状態とすることで、ステータ翼車を空転させて、ステータ翼車への作動油の不要な衝突を回避させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の一実施例のトルクコンバータ６（可変容量型トルクコンバータ）が適用された車両用駆動装置７の骨子図である。この車両用駆動装置７は縦置き型の自動変速機８を有するものであって、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両に好適に採用されるものであり、走行用の駆動力源としてエンジン９を備えている。内燃機関にて構成されるエンジン９の出力は、流体伝動装置として機能するトルクコンバータ６、自動変速機８、図示しない差動歯車装置（終減速機）、一対の車軸などを介して左右の駆動輪１３（図８参照）へ伝達されるようになっている。
【００２２】
トルクコンバータ６は、エンジン９のクランク軸に連結され、そのエンジン９から回転駆動されることによってトルクコンバータ６内の作動油の流動による流体流を発生させるポンプ翼車６ｐと、自動変速機８の入力軸２２に連結され、そのポンプ翼車６ｐからの流体流を受けて回転させられるタービン翼車６ｔと、タービン翼車６ｔからポンプ翼車６ｐへの流体流中に回転可能に配置されたステータ翼車６ｓとを備えており、作動油（流体）を介して動力伝達を行うようになっている。
【００２３】
また、上記ポンプ翼車６ｐとタービン翼車６ｔとの間にはロックアップクラッチＬ／Ｃが設けられており、後述の油圧制御回路３０によってそのロックアップクラッチＬ／Ｃの係合状態、スリップ状態、或いは解放状態が制御されるようになっており、完全係合状態とされることによってポンプ翼車６ｐおよびタービン翼車６ｔが一体回転させられるすなわちエンジン９のクランク軸および入力軸２２が相互に直結状態とされるようになっている。
【００２４】
また、車両用駆動装置７は、トルクコンバータ６のステータ翼車６ｓを回転駆動可能な電動モータ（電動機）１０と、その電動モータ１０とステータ翼車６ｓとの間の動力伝達経路を断続可能なクラッチＣｓと、ステータ翼車６ｓと非回転部材であるトランスミッションケース（以下、ケースと表す）１１との間を断続可能なブレーキＢｓとを、備えている。なお、電動モータ１０が本発明の電動機に対応しており、クラッチＣｓが本発明の第１の断続手段に対応しており、ブレーキＢｓが本発明の第２の断続手段に対応している。
【００２５】
上記電動モータ１０は、その駆動によってステータ翼車６ｓのポンプ翼車６ｐの回転方向である正回転方向の回転数を制御するようになっている。この際、ステータ翼車６ｓには、例えば、図２(ａ)に示すように後述の電子制御装置７８から回転駆動のために電動モータ１０に供給される駆動電流ＩDの大きさに比例する上記正回転方向の駆動トルクＴDが与えられる。また、電動モータ１０は、その駆動によってステータ翼車６ｓの負回転方向の回転数を制御するようになっている。この際、ステータ翼車６ｓには、例えば、電動モータ１０に供給される駆動電流ＩDの大きさに比例する上記負回転方向の駆動トルクＴDが与えられる。
【００２６】
また、電動モータ１０は、その制動（回生）によってもステータ翼車６ｓのポンプ翼車６ｐの回転方向とは反対の負回転方向の回転数を制御するようになっている。この際、ステータ翼車６ｓには、例えば、図２(ｂ)に示すように例えば車両に設けられた蓄電装置等に供給すなわち蓄電される発電電流ＩGの大きさに比例する上記負回転方向の負荷トルクすなわち制動（回生）トルクＴBが与えられる。
【００２７】
上記クラッチＣｓおよびブレーキＢｓは、油圧アクチュエータとその油圧アクチュエータに供給される油圧により摩擦係合或いは解放される多板式のクラッチあるいはブレーキとを備える油圧式摩擦係合装置である。ステータ翼車６ｓは、ブレーキＢｓが係合されることによりケース１１に固定され回転不能にされる。また、ステータ翼車６ｓは、ブレーキＢｓの係合度合いすなわち係合圧が調整されることで発生されるスリップによっても、上記正回転方向に回転するポンプ翼車６ｐに対して相対的にその正回転方向とは反対の負回転方向に回転させられるようになっている。この際、ステータ翼車６ｓには、例えば上記係合圧が大きくなるとともに増大する上記負回転方向の負荷トルクすなわち制動トルクＴBが与えられる。また、ステータ翼車６ｓには、クラッチＣｓが係合されることにより上記電動モータ１０による駆動トルクＴDあるいは制動トルクＴBがそのまま伝達されるようになっており、また、クラッチＣｓの係合度合いすなわち係合圧が調整されることで発生されるスリップによりその係合圧の大きさに応じて上記駆動トルクＴDあるいは制動トルクＴBの伝達割合が変化させられるようになっている。
【００２８】
自動変速機８は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース１１内において、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１２を主体として構成されている第１変速部１４と、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置１６及びダブルピニオン型の第３遊星歯車装置１８を主体として構成されている第２変速部２０とを共通の軸心上に有し、入力軸２２の回転を変速して出力軸２４から出力する。入力軸２２は、走行用の動力源であるエンジン９からの動力により回転駆動されるトルクコンバータ６のタービン軸でもある。なお、このトルクコンバータ６および自動変速機８はその軸心に対して略対称的に構成されており、図１の骨子図においてはそれら軸心の下半分が省略されている。
【００２９】
上記第１遊星歯車装置１２は、サンギヤＳ１、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ１、そのピニオンギヤＰ１を自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ１、ピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１を備えている。また、第２遊星歯車装置１６は、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ２、そのピニオンギヤＰ２を自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ２、ピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２を備えている。また、第３遊星歯車装置１８は、サンギヤＳ３、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ２及びＰ３、そのピニオンギヤＰ２及びＰ３を自転及び公転可能に支持するキャリアＣＡ３、ピニオンギヤＰ２及びＰ３を介してサンギヤＳ３と噛み合うリングギヤＲ３を備えている。
【００３０】
図１において、クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２は、クラッチＣｓおよびブレーキＢｓと同様に油圧アクチュエータとその油圧アクチュエータに供給される油圧により係合或いは解放される多板式のクラッチあるいはブレーキとを備える油圧式摩擦係合装置であって、第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ２）は、第１ブレーキＢ１を介してケース１１に選択的に連結されて回転停止され、第３クラッチＣ３を介して中間出力部材である第１遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１（すなわち第２中間出力経路ＰＡ２）に選択的に連結され、さらに第４クラッチＣ４を介して第１遊星歯車装置１２のキャリアＣＡ１（すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の間接経路ＰＡ１ｂ）に選択的に連結されるようになっている。
【００３１】
また、第２回転要素ＲＭ２（キャリアＣＡ２およびＣＡ３）は、第２ブレーキＢ２を介してケース１１に選択的に連結されて回転停止され、第２クラッチＣ２を介して入力軸２２（すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の直結経路ＰＡ１ａ）に選択的に連結されるようになっている。また、第３回転要素ＲＭ３（リングギヤＲ２およびＲ３）は、出力軸２４に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。また、第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ３）は、第１クラッチＣ１を介してリングギヤＲ１に連結されるようになっている。なお、第２回転要素ＲＭ２とケース１１との間には、第２回転要素ＲＭ２の正回転（入力軸２２と同じ回転方向）を許容しつつ逆回転を阻止する一方向クラッチＦ１が第２ブレーキＢ２と並列に設けられている。
【００３２】
図３は、自動変速機８において各変速段を成立させる際の各係合要素の作動状態を説明する図表であり、「○」は係合状態を、「（○）」はエンジンブレーキ時のみ係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ表している。図３に示すように、本実施例の自動変速機８は、上記各係合装置すなわち複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１、Ｂ２）が選択的に係合させられることにより変速比（＝自動変速機８の入力軸回転速度ＮＩＮ／自動変速機８の出力軸回転速度ＮＯＵＴ）が異なる前進８段を含む複数の変速段が成立するようになっている。なお、各変速段の変速比は、第１遊星歯車装置１２、第２遊星歯車装置１６、および第３遊星歯車装置１８の各ギヤ比ρ１、ρ２、ρ３によって適宜定められる。
【００３３】
図４は、図１のエンジン９や自動変速機８、あるいはトルクコンバータ６などを制御するために車両に設けられた制御系統を説明するブロック線図である。電子制御装置７８には、エンジン回転速度センサ８０からのエンジン回転速度ＮEを示す信号、タービン回転速度センサ８２からのタービン回転速度ＮTすなわち入力軸回転速度ＮINを示す信号、ステータ回転速度センサ８３からのステータ回転速度ＮＳを示す信号、吸入空気量センサ８４からの吸入空気量ＱAを示す信号、吸入空気温度センサ８６からの吸入空気温度ＴAを示す信号、車速センサ８８からの車速Ｖすなわち出力軸回転速度ＮOUTを示す信号、スロットルセンサ９０からのスロットル弁開度θTHを示す信号、冷却水温センサ９２からの冷却水温ＴWを示す信号、油温センサ９４からの油圧制御回路３０の作動油温度ＴOILを示す信号、アクセル操作量センサ９６からのアクセルペダル９８等のアクセル操作部材の操作量であるアクセル開度ＡCCを示す信号、フットブレーキスイッチ１００からの常用ブレーキであるフットブレーキ１０２の操作の有無を示す信号、レバーポジションセンサ１０４からのシフトレバー１０６のレバーポジション（操作位置）ＰSHを示す信号などが供給されるようになっている。
【００３４】
電子制御装置７８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って上記各入力信号を処理し、電子スロットル弁１０８や燃料噴射装置１１０、点火装置１１２、油圧制御回路３０のリニアソレノイド弁等、あるいは電動モータ１０などに信号すなわち出力信号をそれぞれ出力するようになっている。電子制御装置７８は、このような入出力信号処理を行うことにより、エンジン９の出力制御やトルクコンバータ６のステータ６ｓの回転制御などを実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や変速制御用などに分けて構成される。
【００３５】
本実施例においては、上記エンジン９の出力制御は、電子スロットル弁１０８、燃料噴射装置１１０、点火装置１１２などによって行われる。
【００３６】
自動変速機８の変速制御は、油圧制御回路３０によって行われ、例えば予め記憶された変速線図（変速マップ）からアクセル開度Ａccおよび車速Ｖに基づいて自動変速機８の変速すべきギヤ段を決定し、その決定されたギヤ段を成立させるように前記図３に示す作動表に従ってクラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２の係合解放状態を切り換える。
【００３７】
トルクコンバータ６のステータ翼車６ｓの回転制御は、油圧制御回路３０のクラッチＣｓやブレーキＢｓ、および電動モータ１０によって行われる。具体的には、上記ステータ翼車６ｓの回転制御は、電子制御装置７８の指令に従って図示しないインバータから電動モータ１０に供給される駆動電流ＩDの大きさに比例する駆動トルクＴD、あるいは例えばその電動モータ１０から出力される発電電流ＩGの大きさに比例する制動トルクＴBが適宜調整されることにより実行される。
【００３８】
ここで、本実施例のトルクコンバータ６において、遠心力により外周側に張り付く作動油は、トルクコンバータ６の断面において図１の流線ＦＬに沿うようにポンプ翼車６ｐ、タービン翼車６ｔ、ステータ翼車６ｓの順に循環する。図５に示すように、ポンプ翼車６ｐ、タービン翼車６ｔ、ステータ翼車６ｓは、周方向において一定間隔に隔てられた複数の羽根を備えている。図５は、各翼車におけるトルクコンバータ６内の作動油の流線ＦＬに沿った羽根の形状をそれぞれ表している。ポンプ翼車６ｐの羽根によってエネルギーが与えられることにより流動させられた作動油は、タービン翼車６ｔの羽根に作用してタービン翼車６ｔを回転させる。タービン翼車６ｔを通過した作動油は、コンバータ領域では、ステータ翼車６ｓの羽根に当たって方向変換させられた後、ポンプ翼車６ｐへ循環させられる。上記ステータ翼車６ｓの羽根に作動油が当たって方向変換させられることにより、そのステータ翼車６ｓに反力トルクが発生させられる。この反力トルクは、上記作動油の方向変換量（角度）に対応しており、後述のトルク比ｔの大きさに対応している。
【００３９】
角運動量の定義によれば各翼車（ポンプ翼車６ｐ、タービン翼車６ｔ、およびステータ翼車６ｓ）が作動油（流体）に与えるトルクＴ[N・m]は、次式(１)のように表される。
【００４０】
Ｔ＝(γ／ｇ)×Ｑ×△(ｒ×ｖＵ) ・・・式(１)
【００４１】
式(１)において、γはトルクコンバータ６内の作動油の比重量[kg/m3]、ｇは重力加速度[m/s2]、Ｑは上記作動油の体積流量[m3/s]、△(ｒ×ｖＵ)は各翼車における流体流の出口と入口とにおける作動油の各絶対速度のモーメントｒ×ｖＵ[m2/s]の差である。
【００４２】
上記式(１)から、ポンプ翼車６ｐが作動油に与えるトルクＴ１[N・m]、タービン翼車６ｔが作動油に与えるトルクＴ２[N・m]、およびステータ翼車６ｓが作動油に与えるトルクＴ３[N・m]は、次式(２)乃至(４)のように表される。式(２)乃至(４)において、ＴＰはポンプトルク[N・m]すなわちエンジントルク、ＴＴはタービントルク[N・m]すなわち出力トルク、ＴＳはステータ翼車６ｓの反力トルクの大きさと一致するステータトルク[N・m]すなわちステータ翼車６ｓにより作動油の流れの向きが変えられる際にそのステータ翼車６ｓに対してポンプ翼車６ｐの回転方向である正回転方向に作用するトルクである。
【００４３】
Ｔ１＝ ＴＰ ＝(γ／ｇ)×Ｑ×(ＶＵＰ×ｒ２−ＶＵＳ×ｒ１)・・・式(２)
Ｔ２＝−ＴＴ＝(γ／ｇ)×Ｑ×(ＶＵＴ×ｒ３−ＶＵＰ×ｒ２)・・・式(３)
Ｔ３＝ ＴＳ ＝(γ／ｇ)×Ｑ×(ＶＵＳ×ｒ１−ＶＵＴ×ｒ３)・・・式(４)
【００４４】
式(２)乃至(４)において、ｒ１はポンプ翼車６ｐの流体流の出口ｂｐおよびタービン翼車６ｔの流体流の入口ａｔにおける回転軸心すなわち自動変速機８の入力軸（タービン軸）２２からの距離[m]、ｒ２はタービン翼車６ｔの流体流の出口ｂｔおよびステータ翼車６ｓの流体流の入口ａｓにおける回転軸心からの距離[m]、ｒ３はステータ翼車６ｓの流体流の出口ｂｓおよびポンプ翼車６ｐの流体流の入口ａｐにおける回転軸心からの距離[m]である。また、式(２)乃至(４)中において、ＶＵＰはポンプ翼車６ｐの絶対速度の円周分速度[m/s]、ＶＵＴはタービン翼車６ｔの絶対速度の円周分速度[m/s]、ＶＵＳはステータ翼車６ｓの絶対速度の円周分速度[m/s]である。
【００４５】
式(２)乃至(４)からＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝０(零)が成立するため、ポンプトルクＴＰ、タービントルクＴＴ、およびステータトルクＴＳは次式(５)のように表される。つまり、トルクコンバータ６におけるポンプトルクＴＰに対するタービントルクＴＴのトルク増加分は、ステータトルクＴＳに一致する。
【００４６】
ＴＴ＝ＴＰ＋ＴＳ ・・・式(５)
【００４７】
ここで、本実施例のトルクコンバータ６は、ステータ翼車６ｓの反力が前述の電動モータ１０の回転制御により調整される駆動トルクＴDあるいは制動トルクＴBにより増減されることから、タービン翼車から出力される出力トルクが従来の一定容量のトルクコンバータで得られる出力トルクに対して増減させられるようになっている。
【００４８】
図６および図７は、上述の内容を示す本実施例のトルクコンバータ６の特性を示す図である。図６は、タービン翼車６ｔのタービン回転数ＮＴ[rpm]とポンプ翼車６ｐのポンプ回転数ＮＰ[rpm]との回転速度比すなわち速度比ｅ(＝ＮＴ／ＮＰ)に対する、タービントルクＴＴとポンプトルクＴＰとのトルク比（トルク増幅率）ｔ(＝ＴＴ／ＴＰ)を示す図であり、図７は、上記速度比ｅ(＝ＮＴ／ＮＰ)に対する、容量係数Ｃ(＝ＴＰ／ＮＰ２)[N・m/rpm2]を示す図である。
【００４９】
図６および図７において、制動トルクＴBが所定の値に調整されるかあるいはブレーキＢｓが係合されることにより、ステータ翼車６ｓがケース１１に固定され、図６の実線に示すベースラインＢｔで示すように従来の一定容量のトルクコンバータと同様に設計上定まる所定のトルク比ｔでトルクの伝達が行われる。なお、このときのトルクコンバータ６の容量係数Ｃは、図７の実線で示すベースラインＢＣで示すようになる。
【００５０】
また、クラッチＣｓが適宜係合された状態で電動モータ１０により駆動トルクＴDが所定の値に調整されてステータ翼車６ｓがポンプ翼車６ｐと同一回転方向で回転させられると、ステータトルクＴＳが増加し、図６のステータ正転を示す長鎖線のように従来の一定容量のトルクコンバータで得られるよりも大きいトルク比ｔでトルクの伝達が行われる。このときのトルクコンバータ６の容量係数Ｃは、図７のステータ正転を示す長鎖線のようになる。なお、トルク比ｔおよび容量係数Ｃは、同じ速度比ｅであっても、電動モータ１０により駆動トルクＴDがさらに増減されることにより図６および図７の矢印ａ、ｄに示すように図６のベースラインＢｔからステータ正転を示す長鎖線以上または図７のベースラインＢＣからステータ正転を示す長鎖線以下の範囲で適宜設定される。
【００５１】
また、クラッチＣｓおよびブレーキＢｓが解放されることによりステータトルクＴＳが零とされると、図６のステータフリーを示す１点鎖線で示すようにトルクの増大が行われず、トルク比ｔ＝１でトルクの伝達が行われる。その結果、トルクコンバータ６が流体継手として作動するようになる。このときのトルクコンバータ６の容量係数Ｃは、図７のステータフリーを示す１転鎖線のようになる。
【００５２】
また、制動（回生）トルクＴBが所定の値に調整されるかあるいはブレーキＢｓの係合圧が所定の値に調整されてブレーキＢｓがスリップさせられると、ステータトルクＴＳがステータ翼車６ｓが固定される場合に比較して減少し、図６のステータモータ回生で示す短鎖線で示すように従来の一定容量のトルクコンバータで得られるよりも小さいトルク比ｔでトルクの伝達が行われる。このときのトルクコンバータ６の容量係数Ｃは、図６のステータモータ回生で示す短鎖線のようになる。なお、トルク比ｔおよび容量係数Ｃは、同じ速度比ｅであっても、制動（回生）トルクＴＢあるいはブレーキＢｓの係合圧がさらに増減されることにより図６および図７の矢印ｂ、ｃに示すようにベースラインＢｔ又はＢＣからステータフリーで示す１点鎖線までの範囲で適宜設定される。
【００５３】
つまり、本実施例における電動モータ１０は、ステータ翼車６ｓをポンプ翼車６ｐの回転方向である正回転方向に回転制御することによりトルク比ｔを増加させるものである。さらに、本実施例における電動モータ１０は、その制動（回生）によってステータ翼車６ｓをポンプ翼車６ｐの回転方向とは反対の負回転方向に回転制御することによりトルク比ｔを減少させるものである。さらに、本実施例におけるブレーキＢｓは、そのスリップによってステータ翼車６ｓをポンプ翼車６ｐの回転方向とは反対の負回転方向に回転制御することによりトルク比ｔを減少させるものである。
【００５４】
図８は、電子制御装置７８による制御作動の要部を説明する機能ブロック線図である。変速制御手段１２０は、自動変速機８の変速を行う制御手段として機能するものである。変速制御手段１２０は、例えば、予め記憶された変速線図から車速Ｖとエンジン９の出力を操作するアクセル開度Ａccに基づいて、自動変速機８のギヤ比を段階的に切り換える。
【００５５】
容量係数制御手段１２２は、ステータ翼車６ｓを正転、逆転、或いは制動（回生）させて回転速度を制御する、或いは、ブレーキＢｓの係合圧を変更することで、トルクコンバータ６の容量係数Ｃを好適に制御する。
【００５６】
具体的には、容量係数制御手段１２２は、例えば車両の発進時あるいは加速走行時に、クラッチＣｓを係合させるとともに電動モータ１０によりステータ翼車６ｓをポンプ翼車６ｐと同回転方向へ回転させる制御を行う。これにより、前述のようにトルクコンバータ６のトルク比ｔが増大制御され容量係数Ｃが低減制御される。このトルク比ｔの増大により発進トルクあるいは加速トルクが増大し、容量係数Ｃの低減によりエンジン回転のスムーズな上昇が可能となる。このような制御は、高アクセル開度等の加速（動力性能）指向走行時において有効であり、特に、エンジン回転のよりスムーズな上昇が求められるターボチャージャーエンジン等にて実行されると有効である。
【００５７】
また、容量係数制御手段１２２は、例えば車両の発進時あるいは加速走行時に、クラッチＣｓを係合させるとともに、電動モータ１０をステータ翼車６ｓに作用するトルクにより回転させられるようにする制御を行う。これにより、車両の発進時あるいは加速走行時にトルクコンバータ６がトルク増幅を行っている場合において、前述のようにステータ翼車６ｓが流体流から受けるトルクすなわち反力トルクによりポンプ翼車６ｐの回転方向とは反対方向の負回転方向に回転されるに伴う電動モータ１０の回生量を制御する。これにより、トルクコンバータ６のトルク比ｔが低減制御され、容量係数Ｃが増大制御される。このような制御は、低アクセル開度等の低燃費指向走行時において有効である。さらに、電動モータ１０の回生による燃費向上が可能となる。
【００５８】
また、容量係数制御手段１２２は、容量係数Ｃを制御することでエンジン９の作動領域を燃料消費特性の優れた領域に変更することができる。具体的には、容量係数Ｃを変更することで、エンジン９にかかる負荷を変更することができるため、同じ要求駆動力に対して、エンジン９の作動領域を燃料消費特性の優れた領域（例えば低回転高トルク領域）で作動されるように制御する。
【００５９】
また、容量係数制御手段１２２は、ブレーキＢｓの係合圧を制御することで容量係数Ｃを制御する。例えば、容量係数制御手段１２２は、トルクコンバータレンジにおいて、ブレーキＢｓの係合圧をブレーキＢｓが完全係合される大きさまで増圧することで、ステータ翼車６ｓを回転停止させる。これより、トルクコンバータ６の容量係数Ｃが図７に示すベースラインＢＣとなるように制御される。また、トルクコンバータ６がカップリングレンジとなるとブレーキＢｓを解放させることで、ステータ翼車６ｓを空転させる。また、容量係数制御手段１２２は、例えば走行中の駆動トルクを低減させる必要が生じた場合などにおいて、ブレーキＢｓの係合圧を制御してブレーキＢｓをスリップ係合させることにより、容量係数Ｃを増大制御する。
【００６０】
また、容量係数制御手段１２２は、エンジントルクが不要なとき、容量係数Ｃを低減する。以下、本制御に関して詳細に説明する。
【００６１】
シフトレンジ判定手段１２３は、シフトレバー１０６のレバーポジションＰＳＨを示すシフトポジションセンサ１０４からのシフトポジション信号に基づいて、レバーポジションＰＳＨが走行レンジである「Ｄ」、「Ｒ」或いは「Ｍ」ポジションであるか否かを判定する。
【００６２】
シフトレンジ判定手段１２３によって、シフトレバー１０６のレバーポジションＰＳＨが走行レンジである「Ｄ」、「Ｒ」或いは「Ｍ」ポジションと判定されると、車両停止判定手段１２４は、車両が停止状態かあるか否かを判定する。具体的には、例えば自動変速機８の出力回転速度ＮＯＵＴを検出し、その回転速度ＮＯＵＴが零か否かを判定する。なお、車両の停止状態は、出力軸回転速度ＮＯＵＴだけでなく、例えばタービン回転速度ＮＴ或いは駆動輪回転速度を検出し、その回転速度が零か否かを判定するものであってもよい。
【００６３】
車両停止判定手段１２４によって、車両が停止状態にあると判定されると、エンジントルク要否判断手段１２６は、エンジン９のエンジントルクが不要であると判定する。なお、車両停止中は、エンジン９が車両に対して仕事をしない状態であるため、エンジントルクが不要となる。
【００６４】
停止時路面状態判定手段１２８は、車両停止制御中すなわち車両停止直前時において、路面状態が例えば凍結路面や圧雪路面などの低摩擦路面であるか否かを判定する。低摩擦路面の判定は、例えば運転席に設けられているスノーモードスイッチが選択されたか否か、或いは、車両の前輪および後輪の駆動輪１３の回転速度をそれぞれ検出し、それらの回転速度差が所定値以上であるか否かに基づいて判定する。停止時路面状態判定手段１２８によって、路面状態が低摩擦路面と判定されると、エンジントルク要否判断手段１２６は、エンジン９のエンジントルクが不要であると判定する。なお、低摩擦路面で車両停止制御を実施する場合、舗装路面での車両停止制御に比べて車両の走行抵抗が小さくなることから、エンジントルクが通常時と同じ大きさであると、車両が不安定になり易くなる。
【００６５】
そして、容量係数制御手段１２２は、エンジントルク要否判断手段１２６によってエンジントルクが不要と判定されると、トルクコンバータ６の容量係数Ｃを低減する。具体的には、クラッチＣｓを係合し、ステータ翼車６ｓをポンプ翼車６ｐと同じ回転方向に正転駆動させることで、容量係数Ｃを低減し、エンジン９にかかる負荷を低減する。なお、ステータ翼車６ｓの回転速度ＮＳは、予め実験的に好適な回転速度に設定され、電子制御装置７８に記憶されている。このように、車両停止状態時において、容量係数Ｃを低減することで、エンジン９にかかる負荷が低減されるため、エンジン９に供給される燃料噴射量を低減することが可能となる。さらに、停止時路面状態判定手段１２８により、車両停止直前時において低摩擦路面を走行していると判定されている場合においては、容量係数Ｃを低減することで、車両が停止する直前にポンプ翼車６ｐとタービン翼車６ｔとを滑らせて、駆動輪１３に伝達される駆動力を低減する。これにより、車両の停車性が向上する。
【００６６】
図９は、電子制御装置７８の制御作動の要部すなわちエンジントルクが不要と判定されたときにトルクコンバータ６の容量係数Ｃを低減するための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。
【００６７】
図９において、先ず、シフトレンジ判定手段１２３に対応するステップＳＡ１（以下、ステップを省略する）において、シフトレバー１０６のシフトポジションＰＳＨが「Ｄ」、「Ｒ」、「Ｍ」などの走行ポジションであるか否かが判定される。ＳＡ１が否定されると本ルーチンは終了させられる。ＳＡ１が肯定されると、車両停止判定手段１２４に対応するＳＡ２において、車両が停止状態にあるか否かが判定される。ＳＡ２が否定されると、停止時路面状態判定手段１２８に対応するＳＡ４において、車両停止制御中において、路面状態が低摩擦路面であるか否かが判定される。ＳＡ４が否定されると、本ルーチンは終了させられる。一方、ＳＡ２が肯定される、もしくはＳＡ４が肯定されると、容量係数制御手段１２２に対応するＳＡ３において、ステータ翼車６ｓが正転方向に回転させられてトルクコンバータ６の容量係数Ｃが低減される。
【００６８】
図１０は、車両が停止状態にあってエンジントルクが不要と判定された場合において、トルクコンバータ６の容量係数Ｃを低減する制御作動を説明するタイムチャートである。エンジントルクが不要と判定されると、図１０の実線に示すように、トルクコンバータ６の容量係数Ｃが破線で示す従来のトルクコンバータ６の容量係数に比べて低減されている。なお、エンジン９は所定の回転速度で回転させられているが、タービン翼車６ｔは車両停止により回転停止させられている。そして、容量係数Ｃが低減されることで、エンジン９にかかる負荷（エンジン負荷率）が小さくなるため、実線に示すように燃料噴射量を従来のトルクコンバータに比べて低減させることが可能となる。これにより、燃料消費量が低減される。
【００６９】
上述のように、本実施例によれば、ポンプ翼車６ｐとタービン翼車６ｔとそのタービン翼車６ｔとポンプ翼車６ｐとの間に回転可能に配設されたステータ翼車６ｓとを有するトルクコンバータ６と、ステータ翼車６ｓを駆動させる電動モータ１０を備えることから、電動モータ１０を用いてステータ翼車６ｓをポンプ翼車６ｐの回転方向である正回転方向、およびポンプ翼車６ｐの回転方向とは反対の負回転方向へ回転させることにより、従来に比較してトルク比ｔおよび容量係数Ｃの変化範囲が広範囲となるので、車両の燃費性能および動力性能を大幅に向上させることができる。
【００７０】
また、本実施例によれば、エンジントルクが不要か否かを判断するエンジントルク要否判断手段１２６を備え、容量係数制御手段１２２は、エンジントルク要否判断手段１２６によってエンジントルクが不要と判定されると、トルクコンバータ６の容量係数Ｃを低減するため、エンジントルクが不要なときは、エンジン９にかかる負荷が小さくなる。これより、燃料供給量を低減することができ、燃料消費特性を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施例によれば、エンジントルク要否判断手段１２６は、車両停止時において、エンジントルクを不要と判定するため、車両停止時の燃料消費量を低減することができ、燃料消費特性を向上させることができる。なお、車両停止中は、エンジン９が車両に対して仕事をしない状態であるため、燃料消費量を低減しても影響されない。
【００７２】
また、本実施例によれば、エンジントルク要否判断手段１２６は、低摩擦路面走行中の車両停止動作時にエンジントルクを不要と判定するため、車両停止動作時に駆動輪１３に伝達される駆動力を低減することができる。これより、車両停止直前時の車両の停車性を向上させることができる。
【００７３】
また、本実施例によれば、ステータ翼車６ｓと電動モータ１０との間の動力伝達経路を断続可能なクラッチＣｓが設けられているため、トルクコンバータ６の容量係数Ｃを制御したいときのみステータ翼車６ｓと電動モータ１０とを接続状態とすることができる。
【００７４】
また、本実施例によれば、ステータ翼車６ｓとケース１１とを断続可能なブレーキＢｓが設けられているため、ブレーキＢｓを適宜接続状態とすることで、従来のトルクコンバータと同様の機能を持たせることができる。例えば、トルクコンバータ６のトルクコンバータレンジにおいて、ブレーキＢｓを接続状態とすることで、ステータ翼車６ｓを回転停止させてトルクを増幅させる。また、カップリングレンジでは、ブレーキＢｓを解放状態とすることで、ステータ翼車６ｓを空転させて、ステータ翼車６ｓへの作動油の不要な衝突を回避させる。
【００７５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００７６】
例えば、前述の実施例では、停止時路面状態判定手段１２８に基づいて、エンジントルクが不要か否かが判定されているが、本判定は必ずしも必要な判定ではなく、省略することによっても本発明を実施することができる。
【００７７】
また、前述の実施例では、シフトレンジ判定手段１２３に基づいて走行レンジに限定して本制御が実施されているが、必ずしも走行レンジに限定する必要はなく、ニュートラルレンジなどの非走行レンジで実施しても構わない。
【００７８】
また、前述の実施例では、車両用駆動装置７の後段部には、有段式の自動変速機８が設けられているが、この自動変速機８は、有段式の変速機に限定されず、例えばベルト式無段変速機などの無段変速機であっても構わない。すなわち、変速機の構造は本発明において、矛盾のない範囲で自由に変更することができる。
【００７９】
また、前述の実施例では、電動モータ１０とステータ翼車６ｓとを選択的に連結するクラッチＣｓおよびケース１１とステータ翼車６ｓとを選択的に連結するブレーキＢｓが設けられているが、例えばさらに、電動モータ１０と入力軸２２とを選択的に連結するクラッチを設けた構成などであっても構わない。すなわち、電動モータ１０と入力軸２２とが連結されることで、電動モータ１０をハイブリッド用の電動機として兼用することもできる。
【００８０】
また、前述の実施例では、電動モータ１０とステータ翼車６ｓとがクラッチＣｓを介して直接的に連結されているが、例えば、遊星歯車装置をこれらの間に介装させるなどして、遊星歯車装置によるトルク変換を可能とする構成であっても構わない。
【００８１】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施例のトルクコンバータ（可変容量型トルクコンバータ）が適用された車両用駆動装置の骨子図である。
【図２】電動モータと駆動電流および発電電流との関係を示す図である。
【図３】自動変速機において各変速段を成立させる際の各係合要素の作動状態を説明する図表である。
【図４】図１のエンジンや自動変速機、あるいはトルクコンバータなどを制御するために車両に設けられた制御系統を説明するブロック線図である。
【図５】各翼車におけるトルクコンバータ内の作動油の流線に沿った羽根の形状をそれぞれ示す図である。
【図６】タービン翼車のタービン回転数とポンプ翼車のポンプ回転数との回転速度比すなわち速度比に対する、タービントルクとポンプトルクとのトルク比（トルク増幅率）を示す図である。
【図７】速度比に対する、容量係数の関係を示す図である。
【図８】電子制御装置による制御作動の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図９】電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジントルクが不要と判定されたときにトルクコンバータの容量係数を低減するための制御作動を説明するフローチャートである。
【図１０】車両が停止状態にあってエンジントルクが不要と判定された場合において、トルクコンバータの容量係数を低減する制御作動を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
６：トルクコンバータ  ６ｐ：ポンプ翼車  ６ｔ：タービン翼車  ６ｓ：ステータ翼車  １０：電動モータ（電動機）  １１：ケース（非回転部材）  １２２：容量係数制御手段  １２６：エンジントルク要否判断手段  Ｃｓ：クラッチ（第１の断続手段）  Ｂｓ：ブレーキ（第２の断続手段）
【図１】
2009243520.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009243520.tif 000008
【図７】
2009243520.tif 000009
【図８】
2009243520.tif 000010
【図９】
2009243520.tif 000011
【図１０】
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