JP2019074056A - 車両の制御装置及び、制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ断時にロックアップクラッチを効果的に締結させる。【解決手段】動力源２の回転動力がロックアップクラッチ２５を含む流体継手１０からクラッチ装置７０を介して変速機８０に伝達される車両１の制御装置１００であって、ロックアップ出力回転数がロックアップ入力回転数よりも高く、且つ、ロックアップクラッチ２５が断の状態で、変速制御を実施する場合に、動力源２からロックアップクラッチ２５に入力される回転数が変速制御開始時の回転数以上に維持されるように動力源２の駆動を制御する回転数制御を実施する。【選択図】図２

Description

本開示は、車両の制御装置及び、制御方法に関する。

従来、車両等においては、動力源の出力側に、流体継手（トルクコンバータを含む）、クラッチ装置、変速機等を順に配置した動力伝達装置が広く実用化されている（例えば、特許文献１，２参照）。

一般的に、この種の流体継手は、フロントカバー及び、ピストンを含むロックアップクラッチを備えている。ロックアップクラッチは、フロントカバーとピストンとの間の作動圧室から油圧をリリースすることにより締結するように構成されている。

特開２０１６−１４２３２１号公報 特開平０９−００４６９３号公報

ところで、上述した流体継手においては、入力側の回転数が出力側の回転数よりも高くなければ、ロックアップクラッチが締結されないか、或は、締結され難くなる傾向がある。このため、例えば、車両が下り坂を惰性走行する状態で変速機がシフトチェンジするクラッチ断時に、ロックアップクラッチの入力側の回転数が出力側の回転数よりも低いと、ロックアップクラッチが締結され難くなることで、排気ブレーキ等の制動力を効果的に活用できなくなる課題がある。

本開示の技術は、変速機のシフトチェンジによるクラッチ断時に、ロックアップクラッチを効果的に締結させることを目的とする。

本開示の装置は、動力源の回転動力がロックアップクラッチを含む流体継手からクラッチ装置を介して変速機に伝達される動力伝達装置を搭載した車両の制御装置であって、前記ロックアップクラッチの入力回転数を取得する入力回転数取得手段と、前記ロックアップクラッチの出力回転数を取得する出力回転数取得手段と、前記車両の車速を取得する車速取得手段と、少なくとも前記車速に基づいて、前記クラッチ装置を接から断に切り替えると共に、前記変速機をシフトチェンジさせる変速制御を実施する第１制御手段と、前記出力回転数が前記入力回転数よりも高く、且つ、前記ロックアップクラッチが断の状態で、前記第１制御手段が前記変速制御を実施する場合に、前記動力源から前記ロックアップクラッチに入力される回転数が前記変速制御開始時の回転数以上に維持されるように前記動力源の駆動を制御する回転数制御を実施する第２制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記第２制御手段は、前記車両の惰性走行中に前記車速が増加している状態で、前記第１制御手段が前記変速制御を実施する場合に、前記回転数制御を実施することが好ましい。

また、前記第２制御手段は、前記回転数制御の開始後、前記入力回転数が前記出力回転数と一致して前記ロックアップクラッチが接になると、該回転数制御を終了することが好ましい。

また、前記変速機の入力回転数を取得する変速機入力回転数取得手段をさらに備え、前記第２制御手段は、前記回転数制御の開始後、前記出力回転数が前記変速機入力回転数と一致して前記クラッチ装置が接になると、該回転数制御を終了することが好ましい。

また、前記ロックアップクラッチが、前記動力源の出力軸に一体回転可能に設けられたフロントカバー及び、該フロントカバーとの間に作動圧室を区画するピストンを含み、該作動圧室から油圧をリリースすることにより接となるものでもよい。

本開示の方法は、動力源の回転動力がロックアップクラッチを含む流体継手からクラッチ装置を介して変速機に伝達される動力伝達装置を搭載した車両の制御方法であって、前記ロックアップクラッチの出力回転数が入力回転数よりも高く、且つ、前記ロックアップクラッチが断の状態で、前記クラッチ装置を接から断に切り替えて前記変速機をシフトチェンジさせる変速制御が実施される際に、前記動力源から前記ロックアップクラッチに入力される回転数を前記変速制御開始時の回転数以上に維持するように前記動力源の駆動を制御することを特徴とする。

本開示の技術によれば、変速機のシフトチェンジによるクラッチ断時に、ロックアップクラッチを効果的に締結させることができる。

本実施形態に係る車両に搭載された動力伝達装置の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る回転数維持制御の処理内容を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係る回転数維持制御を説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る車両の制御装置及び、制御方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、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。

図１は、本実施形態に係る車両１に搭載された動力伝達装置の一例を示す模式図である。車両１には、動力源の一例として、エンジン２が搭載されている。エンジン２のクランクシャフト３には、流体継手（例えば、トルクコンバータ）１０が接続されている。流体継手１０には、クラッチ装置７０を介して変速機８０が接続されている。

流体継手１０は、主として、ポンプ１２、タービン１３、出力軸２０、タービンハブ２１、ロックアップクラッチ２５を構成するフロントカバー１４及びピストン２２を備えている。

フロントカバー１４は、前側が閉じ、且つ、後側が開放された円筒状の部材である。フロントカバー１４は、クランクシャフト３に一体回転可能に設けられており、エンジン２からの駆動力がクランクシャフト３を介してフロントカバー１４に入力されるようになっている。

フロントカバー１４の後端側外周縁には、ポンプ１２の前端側外周縁が、例えば溶接等によって接合されている。ポンプ１２は、出力軸２０に相対回転可能に設けられている。フロントカバー１４と、ポンプ１２とにより囲まれる空間には、作動油が充填される。

タービンハブ２１は、出力軸２０に一体回転可能に固定されている。タービン１３は、ポンプ１２と対向配置されており、内周側がタービンハブ２１を介して、出力軸２０に一体回転可能に固定されている。タービン１３は、エンジン２からクランクシャフト３及び、フロントカバー１４を介してポンプ１２に伝達された駆動力を、作動油を介して受け取り、出力軸２０に伝達する。

ピストン２２は、フロントカバー１４の後側面に対向するように配置されている。ピストン２２の外周部の前側面には、摩擦材の一例としてのクラッチフェージング２３が装着されている。また、ピストン２２は、ダンパ機構部２４を介してタービンハブ２１に固定されている。

ダンパ機構部２４は、ピストン２２がフロントカバー１４に係合する際の衝撃に起因するトルク変動や、フロントカバー１４とピストン２２とが接状態にある場合におけるトルク変動等を緩和するように作用する。

ピストン２２は、出力軸２０の軸方向に移動可能となっており、フロントカバー１４側に移動することにより、クラッチフェージング２３をフロントカバー１４の後側面に接触させてフロントカバー１４と機械的に係合可能となっている。このような構成により、ピストン２２と、フロントカバー１４とは、所謂ロックアップクラッチ２５を構成している。

ピストン２２は、フロントカバー１４と、ポンプ１２とで囲まれている空間を、第１作動圧室２９と、第２作動圧室３０とに区画する。第１作動圧室２９に対して、不図示の作動油回路により作動油の供給及び排出が可能となっており、また、第２作動圧室３０に対して、不図示の作動油回路により作動油の供給及び排出が可能となっている。

第１作動圧室２９側の油圧が、第２作動圧室３０側の油圧よりも高い場合には、ピストン２２は、フロントカバー１４から離反する方向に移動し、ロックアップクラッチ２５が断状態（ロックアップ断状態）となる。一方、第２作動圧室３０側の油圧が、第１作動圧室２９側の油圧よりも高い場合には、ピストン２２は、フロントカバー１４に近接する方向に移動し、ロックアップクラッチ２５が滑り状態（半クラッチ状態）又は接状態（ロックアップ接状態）となる。

クラッチ装置７０は、例えば、湿式多板クラッチであって、複数枚のクラッチプレート７２を備えている。クラッチ装置７０は、入力側のクラッチドラム７１をトルクコンバータ１０の出力軸２０に接続されると共に、出力側のクラッチハブ７３を変速機８０のインプットシャフト８２に接続されており、トルクコンバータ１０と変速機８０との間の動力伝達を断接する。なお、クラッチ装置７０は、変速クラッチであれば、乾式単板クラッチ等、他のクラッチ装置であってもよい。

変速機８０は、例えば、機械式自動変速機（ＡＭＴ）であって、主として、インプットシャフト８２、アウトプットシャフト８３、カウンタシャフト８４、これらシャフト８２〜８４に設けられた複数の変速ギヤ列８５及び、シンクロメッシュ機構８６等を備えている。アウトプットシャフト８３は、何れも不図示のプロペラシャフト、デファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪に接続されている。

エンジン回転数センサ９０は、本発明の入力回転数取得手段の一例であって、エンジン回転数ＮＥを取得する。タービン回転数センサ９１は、本発明の出力回転数取得手段の一例であって、クラッチドラム７１の回転数（以下、タービン回転数ＮＴという）を取得する。変速機入力回転数センサ９２は、本発明の変速機入力回転数取得手段の一例であって、変速機８０の入力回転数（以下、インプットシャフト回転数ＮＩという）を取得する。車速センサ９３は、変速機８０の出力回転数から車速Ｖを取得する。アクセル開度センサ９４は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度ＡＣ（又は、燃料噴射指示値Ｑ）を取得する。これら各種センサ類９０〜９４のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット１００に出力される。

電子制御ユニット１００は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、電子制御ユニット１００は、変速制御部１１０と、エンジン制御部１２０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアである電子制御ユニット１００に含まれるものとして説明するが、これらを別体のハードウェアに設けてもよい。

変速制御部１１０は、本発明の第１制御手段の一例であって、エンジン２の運転状態や車両１の走行状態等に基づいて、変速機８０を自動的にシフトアップ又はシフトダウンさせる自動変速制御を実施する。具体的には、電子制御ユニット１００のメモリには、例えば、車速Ｖ及びアクセル開度ＡＣに基づいて参照されるシフトチェンジマップ１３０が記憶されている。シフトチェンジマップ１３０には、変速機８０の各ギヤ段に対応する複数本のシフトチェンジラインＬが設定されている。変速制御部１１０は、例えば、車速センサ９３のセンサ値等に応じた車両１の走行状態がシフトチェンジマップ１３０上のＡ点からシフトチェンジラインＬを超えてＢ点に移動すると、クラッチ装置７０を断にすると共に、シンクロメッシュ機構８６を作動させ、変速ギヤ列８５を高速段側のギヤ段にギヤインさせるシフトアップ変速制御を実行する。シフトアップ変速制御は、シンクロメッシュ機構８６によりシフトアップ先の変速ギヤ列８５が同期結合（ギヤイン）されると、クラッチ装置７０を断から接に切り替えることにより終了する。なお、シフトチェンジマップ１３０は、必ずしも図形化する必要はなく、数値データとして記憶してもよい。また、シフトダウン時の処理内容は、シフトアップ時と略同様の処理となるため、詳細な説明は省略する。

エンジン制御部１２０は、本発明の第２制御手段の一例であって、運転者によるアクセルペダルの踏込み量等に応じてエンジン２の不図示のインジェクタの燃料噴射量を制御するエンジン制御を実施する。また、エンジン制御部１２０は、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいない状態（アクセル開度ＡＣが略ゼロ）であっても、車両１が下り坂等を惰性走行する際に、変速制御部１１０によってシフトアップ制御が開始されると、エンジン回転数ＮＥをシフトアップ制御開始時の回転数に維持（又は、僅かに上昇）させる回転数維持制御を実行する。以下、回転数維持制御の詳細について説明する。

図２は、回転数維持制御の処理内容を説明するタイミングチャート図である。なお、図示例では、２速段から３速段へのシフトアップ時を示しているが、１速段から２速段、或は、３速段から４速段等、他の変速段へのシフトアップ時も同様の処理内容となるため、説明は省略する。

図２にておいて、時刻ｔ０〜ｔ１は、例えば、２速段にギヤインした状態で、車両１が下り坂を惰性走行している状態を示している。時刻ｔ０〜ｔ１にて、車速Ｖは車両１の惰性走行により次第に増加する。同様に、タービン回転数ＮＴ及びインプットシャフト回転数ＮＩも、駆動輪からクラッチ装置７０を介して伝達される動力により次第に上昇する。この間、エンジン回転数ＮＥも流体継手１０の引き摺りにより次第に上昇する。

時刻ｔ１にて、車速Ｖが閾値（図１に示すシフトチェンジマップ１３０のシフトラインＬ）を超えると、変速制御部１１０により、２速段から３速段へのシフトアップ制御が開始される。すなわち、クラッチ装置７０を接から断に切り替えると共に、２速段のシンクロメッシュ機構８６をニュートラルにするギヤ抜き動作が開始される。さらに、流体継手１０の第１作動圧室２９から作動油を排出すると共に、第２作動圧室３０に作動油を供給するロックアップクラッチの締結（ロックアップクラッチＯＮ）が開始される。

エンジン制御部１２０は、シフトアップ制御開始時の時刻ｔ１にて、エンジン回転数センサ９０から入力されるエンジン回転数ＮＥを目標回転数ＮＥ_Ｔａｇに設定すると共に、以降、エンジン回転数ＮＥを目標回転数ＮＥ_Ｔａｇに維持（又は、僅かに上昇）させる回転数維持制御を開始する。回転数維持制御時にエンジン２のインジェクタに出力する燃料噴射指示値は、予め目標回転数ＮＥ_Ｔａｇ毎に応じて設定した所定の噴射量指示値を出力してもよく、或は、エンジン回転数センサ９０により取得される実エンジン回転数ＮＥ_Ａｃｔと目標回転数ＮＥ_Ｔａｇとの差に基づいてフィードバック制御してもよい。

時刻ｔ１にて、２速段のギヤ抜き動作が開始されると、２速段の変速ギヤ列８５とアウトプットシャフトシャフト８３との結合が解除されることで、インプットシャフト回転数ＮＩは次第に低下する。同様に、クラッチ装置７０の断により、タービン回転数ＮＴも次第に低下する。この間、エンジン回転数ＮＥは、回転数維持制御によって目標回転数ＮＥ_Ｔａｇに維持されている。

時刻ｔ２にて、タービン回転数ＮＴがエンジン回転数ＮＥよりも低下すると、流体継手１０の入力側であるフロントカバー１４の回転数が出力側のタービン１３の回転数よりも高くなることで、ピストン２２はフロントカバー１４側に移動を開始する。すなわち、回転数維持制御を実施しない場合には、破線Ｌ１に示すように、エンジン回転数ＮＥがタービン回転数ＮＴよりも低下することで、ロックアップクラッチ２５が締結され難くなる状態を生じていたが、回転数維持制御によりエンジン回転数ＮＥ（フロントカバー１４の回転数）をタービン回転数ＮＴよりも高くすることで、ピストン２２がフロントカバー１４側に容易に移動するようになり、ロックアップクラッチ２５を確実に締結させることが可能になる。

時刻ｔ３にて、３速段のギヤ段のギヤイン動作が開始され、これに伴いシンクロメッシュ機構８６に同期荷重が生じると、インプットシャフト回転数ＮＩは駆動輪からの動力伝達により次第に上昇し始める。さらに、時刻ｔ４にて、クラッチ装置７０が半クラッチ状態になると、以降、タービン回転数ＮＴも次第に上昇し始める。その後、タービン回転数ＮＴがエンジン回転数ＮＥと一致してロックアップ接状態となり、クラッチ装置７０が半クラッチ状態から完接されると、時刻ｔ５にて３速段へのシフトアップ制御を終了する。３速段へのシフトアップ制御が終了すると、以降、エンジン回転数ＮＥ、タービン回転数ＮＴ及び、インプットシャフト回転数ＮＩは、車速Ｖの増加に従い略同じ回転数で上昇する。なお、破線Ｌ２，Ｌ３は、回転数維持制御を実施しなかった場合のタービン回転数ＮＴ及び、インプットシャフト回転数ＮＩの推移を示している。

時刻ｔ１にて開始した回転数維持制御は、タービン回転数ＮＴがエンジン回転数ＮＥと一致するロックアップ締結時、クラッチ装置７０が完接されるシフトアップ制御終了時、或は、時刻ｔ１からの経過時間が所定の閾値時間に達した場合の何れかの条件成立時に終了すればよい。

次に、図３に基づいて、本実施形態に係る回転数維持制御のフローを説明する。

ステップＳ１００では、車両１が下り坂等を惰性で走行する惰性走行状態にあるか否かを判定する。惰性走行状態にあるか否かは、アクセル開度センサ９４により取得されるアクセル開度が略ゼロであり、且つ、車速センサ９３により取得される車速Ｖが増加しているか否かで判定すればよい。肯定の場合、本制御はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、車速Ｖが閾値を超えたことにより、シフトアップ制御が開始されたか否かを判定する。シフトアップ制御が開始された場合、本制御は回転数維持制御を実施すべくステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、エンジン回転数ＮＥをシフトアップ制御開始時の回転数（目標回転数ＮＥ_Ｔａｇ）に維持する回転数維持制御が開始される。

ステップＳ１３０では、回転数維持制御の終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件としては、タービン回転数ＮＴがエンジン回転数ＮＥと一致するロックアップクラッチ２５の完接、タービン回転数ＮＴがインプットシャフト回転数ＮＩと一致するクラッチ装置７０の完接、又は、回転数維持制御開始からの経過時間が所定の閾値時間に達する何れかの条件成立をもって判定すればよい。

ステップＳ１３０にて終了条件が成立していれば、ステップＳ１４０に進み回転数維持制御を終了する。すなわち、車両１が依然として惰性走行（アクセル開度をゼロ）していれば、エンジン２の燃料噴射を停止し、車両１が再加速していれば、アクセルペダルの踏込み等に応じて燃料噴射量を制御する通常のエンジン制御に切り替えて、本制御はリターンされる。

以上詳述した本実施形態によれば、車両１の惰性走行時に、流体継手１０の出力側回転数が入力側回転数よりも高く、且つ、ロックアップクラッチ２５が断の状態で、変速機８０がシフトアップされる場合には、エンジン回転数ＮＥをシフトアップ制御開始時の回転数に維持する回転数維持制御が実施される。これにより、シフトアップ制御時にエンジン回転数ＮＥがタービン回転数ＮＴよりも高くなり、ピストン２２をフロントカバー１４側に容易に移動させることが可能となり、ロックアップクラッチ２５を確実に締結させることができる。また、ロックアップクラッチ２５が確実に締結されることにより、排気ブレーキ等の補助ブレーキの制動力を効果的に活用することが可能になる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、回転数維持制御は、車両１が下り坂を惰性走行する際に変速機８０がシフトアップされる場合に実施されるものとして説明したが、流体継手１０の出力側回転数が入力側回転数よりも高い状態で変速機８０がシフトチェンジされる場合等に実施してもよい。

また、流体継手１０は、トルクコンバータに限定されず、第１作動圧室２９と第２作動圧室３０との差圧によりロックアップクラッチ２５が断接されるものであれば、トルクコンバータ以外の他の流体継手であってもよい。

また、車両１は動力源としてエンジン２を備えるものとして説明したが、走行用モータを備えるハイブリッド車両等であってもよい。

１ 車両
２ エンジン
１０ 流体継手
１２ ポンプ
１３ タービン
１４ フロントカバー
２２ ピストン
２５ ロックアップクラッチ
７０ クラッチ装置
８０ 変速機
９０ エンジン回転数センサ
９１ タービン回転数センサ
９２ 変速機入力回転数センサ
９３ 車速センサ
９４ アクセル開度センサ
１００ 電子制御ユニット
１１０ 変速制御部
１２０ エンジン制御部

Claims (6)

1. 動力源の回転動力がロックアップクラッチを含む流体継手からクラッチ装置を介して変速機に伝達される動力伝達装置を搭載した車両の制御装置であって、
   前記ロックアップクラッチの入力回転数を取得する入力回転数取得手段と、
   前記ロックアップクラッチの出力回転数を取得する出力回転数取得手段と、
   前記車両の車速を取得する車速取得手段と、
   少なくとも前記車速に基づいて、前記クラッチ装置を接から断に切り替えると共に、前記変速機をシフトチェンジさせる変速制御を実施する第１制御手段と、
   前記出力回転数が前記入力回転数よりも高く、且つ、前記ロックアップクラッチが断の状態で、前記第１制御手段が前記変速制御を実施する場合に、前記動力源から前記ロックアップクラッチに入力される回転数が前記変速制御開始時の回転数以上に維持されるように前記動力源の駆動を制御する回転数制御を実施する第２制御手段と、を備える
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記第２制御手段は、前記車両の惰性走行中に前記車速が増加している状態で、前記第１制御手段が前記変速制御を実施する場合に、前記回転数制御を実施する
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記第２制御手段は、前記回転数制御の開始後、前記入力回転数が前記出力回転数と一致して前記ロックアップクラッチが接になると、該回転数制御を終了する
   請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記変速機の入力回転数を取得する変速機入力回転数取得手段をさらに備え、
   前記第２制御手段は、前記回転数制御の開始後、前記出力回転数が前記変速機入力回転数と一致して前記クラッチ装置が接になると、該回転数制御を終了する
   請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
5. 前記ロックアップクラッチが、前記動力源の出力軸に一体回転可能に設けられたフロントカバー及び、該フロントカバーとの間に作動圧室を区画するピストンを含み、該作動圧室から油圧をリリースすることにより接となる
   請求項１から４の何れか一項に記載の車両の制御装置。
6. 動力源の回転動力がロックアップクラッチを含む流体継手からクラッチ装置を介して変速機に伝達される動力伝達装置を搭載した車両の制御方法であって、
   前記ロックアップクラッチの出力回転数が入力回転数よりも高く、且つ、前記ロックアップクラッチが断の状態で、前記クラッチ装置を接から断に切り替えて前記変速機をシフトチェンジさせる変速制御が実施される際に、前記動力源から前記ロックアップクラッチに入力される回転数を前記変速制御開始時の回転数以上に維持するように前記動力源の駆動を制御する
   ことを特徴とする車両の制御方法。

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