JPH0672627B2 - 車両用自動変速機の発進クラツチ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車両用自動変速機の発進クラッチ制御方法、特
に湿式多板クラッチからなる発進クラッチの制御方法に
関するものである。

従来技術とその問題点 従来、自動変速機の発進クラッチとしては流体継手や遠
心クラッチなどの自動クラッチが広く使用されている
が、流体継手の場合には通常走行時の動力損失が大き
く、また遠心クラッチの場合に伝達トルク特性がエンジ
ン回転数のみに依存するため、完全なニュートラル状態
が得られない。また、自動クラッチの場合には外部から
の制御が不要である反面、伝達トルク特性を変化させる
ことは不可能であり、発進特性が固定化するという欠点
もある。

そこで、発進クラッチとして湿式多板クラッチを使用
し、そのクラッチ油圧を制御弁（電磁弁を含む）と電子
制御装置とを用いて制御することにより、自動クラッチ
と同様なスムーズな発進性と動力損失の低減、さらには
発進特性の自由度の拡大とを実現するようにしたもの
が、例えば特開昭61-129339号公報にて提案されてい
る。すなわち、発進クラッチの係合力を制御するため
に、予め電子制御装置内にクラッチ油圧−入力回転数特
性を設定しておき、この特性に沿って入力回転数に応じ
たクラッチ油圧を発生すべく電子制御装置は制御弁を電
子制御している。

ところで、D,Rなどのパワーレンジでは車両停止状態で
スロットルを開いても、エンジン回転数をストール回転
数以上に上げることはできないが、ニュートラルレンジ
ではこのような制限がないため、例えばニュートラルレ
ンジでスロットルを開けば、車両停止状態のままエンジ
ン回転数をストール回転数以上に上げることが可能であ
る。もし、この状態でパワーレンジへ切り換えると、そ
の時の発進クラッチの入力回転数が予め電子制御装置に
設定された発進クラッチ特性の入力回転数の上限を越え
る可能性があり、この場合にはクラッチ油圧は最大、す
なわち発進クラッチを即座に完全係合させることにな
る。しかしながら、車両は停止状態にあるため、上記の
ように即座に発進クラッチを完全係合させたのでは、エ
ンジンに過大な負荷が掛り、エンストを起こしてしま
う。

発明の目的 本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、ニュートラルレンジの高エンジン回転状態からパ
ワーレンジへ切り換えた時、エンストを起こさずに急加
速発進を実現できる車両用自動変速機の発進クラッチ制
御方法を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、湿式多板クラッ
チからなる発進クラッチと、該発進クラッチへ油圧を供
給する発進制御弁と、発進クラッチのクラッチ油圧−入
力回転数特性が設定され、該特性に沿って発進制御弁を
電子制御する電子制御装置とを備えた車両用自動変速機
において、停車状態でかつエンジン回転数が所定値以上
の高回転状態のニュートラルレンジからパワーレンジへ
切り換えた時のクラッチ油圧の上限値を、通常発進時の
クラッチ油圧の上限値より低くし、かつ上記切換時のク
ラッチ油圧の上限値をスロットル開度に応じて設定した
ものである。

すなわち、ニュートラルレンジの高エンジン回転状態か
らパワーレンジへ切換えた時のクラッチ油圧の上限値
を、通常発進時のクラッチ油圧の上限値より低くしたの
で、エンジン回転数が高くてもクラッチ油圧は即座に最
大にならず、発進クラッチが徐々に係合してエンストを
起こす事態を解消できる。また、クラッチ油圧の上限値
はスロットル開度に応じて設定してあるので、スロット
ル開度に応じた加速性が得られる。

実施例の説明 第１図は本発明にかかる自動変速機の一例であるＶベル
ト式無段変速機を示し、エンジン１のクランク軸２はダ
ンパ機構３を介して入力軸４に接続されている。入力軸
４の端部には外歯ギヤ５が固定されており、この外歯ギ
ヤ５は無段変速装置10の駆動軸11に固定された内歯ギヤ
６と噛み合い、入力軸４の動力を減速して駆動軸11に伝
達している。

無段変速装置10は駆動軸11に設けた駆動側プーリ12と、
従動軸13に設けた従動側プーリ14と、両プーリ間に巻き
掛けたＶベルト15とで構成されている。駆動側プーリ12
は固定シーブ12aと可動シーブ12bとを有しており、可動
シーブ12bの背後にはトルクカム装置16と圧縮スプリン
グ17とが設けられている。上記トルクカム装置16は入力
トルクに比例した推力を発生し、圧縮スプリング17はＶ
ベルト15が弛まないだけの初期推力を発生し、これら推
力によりＶベルト15にトルク伝達に必要なベルト張力を
付与している。一方、従動側プーリ14も駆動側プーリ12
と同様に、固定シーブ14aと可動シーブ14bとを有してお
り、可動シーブ14bの背後には変速比制御用の油圧室18
が設けられている。この油圧室18への油圧は後述するプ
ーリ制御弁43にて制御される。

従動軸13の外周には中空軸19が回転自在に支持されてお
り、従動軸13と中空軸19とは湿式多板クラッチからなる
発進クラッチ20によって断続される。上記発進クラッチ
20への油圧は後述する発進制御弁45によって制御され
る。中空軸19には前進用ギヤ21と後進用ギヤ22とが回転
自在に支持されており、前後進切換用ドッグクラッチ23
によって前進用ギヤ21又は後進用ギヤ22のいずれか一方
を中空軸10と連結するようになっている。後進用アイド
ラ軸24には後進用ギヤ22に噛み合う後進用アイドラギヤ
25と、別の後進用アイドラギヤ26とが固定されている。
また、カウンタ軸27には上記前進用ギヤ21と後進用アイ
ドラギヤ26とに同時に噛み合うカウンタギヤ28と、終減
速ギヤ29と固定されており、終減速ギヤ29はディファレ
ンシャル装置30のリングギヤ31に噛み合い、動力を出力
軸32に伝達している。

調圧弁40は油溜41からオイルポンプ42によって吐出され
た油圧を調圧し、ライン圧としてプーリ制御弁43及び発
進制御弁45に出力している。プーリ制御弁43及び発進制
御弁45は電子制御装置60から出力されるデューテイ制御
信号によりソレノイド44,46を作動させ、ライン圧を制
御してそれぞれ従動側プーリ14の油圧室18と発進クラッ
チ20とに制御油圧を出力している。上記制御弁43,45の
具体的構造は、例えば第２図のようにスプール弁50と電
磁弁52とを組合せたものの他、第３図のようにボール状
弁体53で入力ポート54とドレンポート55とを選択的に開
閉し、出力ポート56へ制御油圧を出力する３ポート式電
磁弁単体としてもよい。

上記制御弁43,45を、例えば第２図のようなスプール弁5
0と電磁弁52とで構成した場合には、電子制御装置60か
ら電磁弁52に出力されるヂューテイ比をＤとすると、ス
プール弁50の出力油圧P_OUTは次式で与えられる。

P_OUT×A₁＝P_L×Ｄ×A₂＋Ｆ ……（１） 上式において、A₁，A₂はそれぞれスプール弁50のランド
50a,50bの受圧面積、P_Lはライン圧、Ｆはスプリング51
のばね荷重である。

また、制御弁43,45を第３図のような電磁弁単体で構成
した場合には、その出力油圧P_OUTは次式で与えられる。

P_OUT＝P_L×Ｄ ……（２） （１）式，（２）式において、A₁，A₂，P_L,Fは一定値で
あるので、デューテイ比Ｄと出力油圧P_OUTとは比例す
る。また、出力油圧P_OUTによって無段変速装置10の変速
比および発進クラッチ20の伝達トルクは任意に制御でき
るので、結局デューテイ比Ｄによって無段変速装置10の
変速比および発進クラッチ20の伝達トルクを自在に制御
できることになる。

第４図は電子制御装置60のブロック図を示し、図中、61
はエンジン回転数を検出するセンサ、62は車速を検出す
るセンサ、63は従動軸13の回転数を検出するセンサ、64
はP,R,N,D,Lの各シフト位置を検出するセンサ、65はス
ロットル開度を検出するセンサであり、上記センサ61〜
64の信号は入力インターフェース66に入力され、センサ
65のスロットル開度信号はA/D変速器67でデジタル信号
に変換される。68は中央演算処理装置（CPU）、69はプ
ーリ制御用ソレノイド44と発進制御用ソレノイド46を制
御するためのプログラムやデータが格納されたリードオ
ンリメモリ（ROM）、70は各センサから送られた信号や
パラメータを一時的に格納するランダムアクセスメモリ
（RAM）、71は出力インターフェースであり、これらCPU
68、ROM69、RAM70、出力インターフェース71、上記入力
インターフェース66、上記A/D変換器67はバス72によっ
て相互に連絡されている。出力インターフェース71の出
力は出力ドライバ73を介して上記プーリ制御用ソレノイ
ド44と発進制御用ソレノイド46とにデューテイ制御信号
として出力されている。

第５図は電子制御装置60内に設定された発進クラッチ20
のクラッチ油圧−入力回転数特性の一例を示し、流体継
手や遠心クラッチと同様に入力回転数の二乗にほぼ比例
した特性を有し、円滑な発進性が得られるようにしてい
る。なお、発進制御弁45を第２図，第３図のように構成
した場合にはクラッチ油圧とヂューテイ比とが比例する
ので、第５図の縦軸をクラッチ油圧に代えてデューテイ
比としてもよい。アイドル回転数Na付近の低回転域で
は、発進時の応答性の向上およびクラッチ係合時のショ
ック防止を目的として、発進クラッチ20が所定のすべり
力（クリープ力）を生成するように低油圧Paが導かれて
いる。また、所定回転数Nb以上の領域においては最大ク
ラッチ油圧P_moxが導かれ、発進クラッチ20が完全係合す
る。なお、ニュートラルレンジ（N,Pレンジ）において
は、電子制御装置60から発進制御用ソレノイド46に出力
される信号がOFF、又は図示しないマニュアル弁によっ
て発進クラッチ20への油圧が遮断されるため、発進クラ
ッチ20は完全遮断状態にある。

発進クラッチ20は、通常発進時には第５図実線で示す特
性曲線に沿って入力回転数の上昇につれてクラッチ油圧
が上昇するようにすべり制御されるが、例えばＡ点にお
いて入，出力回転数の差が設定値以下となった時、その
時点で発進クラッチ20を完全係合させても殆どショック
がなく、しかも発進制御を短時間で完了できる。そのた
め、入，出力回転数の差が設定値以下となった時には、
Ａ点から即座に発進クラッチ20のクラッチ油圧を最大P
_mox（デューテイ比100％）とし、発進クラッチ20を完全
係合させて発進制御を完了する。

ところで、ニュートラルレンジにおいてはスロットルを
開くと、エンジン回転数をストール回転数以上まで上昇
させることができる。そこで、急加速発進を行うため
に、ニュートラルレンジの高回転状態からパワーレンジ
に切り換えると、その時の発進クラッチ20の入力回転数
が第５図の回転数Nbの近傍あるいはそれ以上となる可能
性があり、この場合には電子制御装置60は即座に発進制
御弁45にデューテイ比100％を出力するため、発進クラ
ッチ20は即座に完全係合することになる。ところが、車
両は停止状態にあるため、エンジンに急激な負荷が掛か
ってエンストを起こし、急加速発進を行うことができな
い。

このような問題を解消するため、本発明では、第５図一
点鎖線で示すように停車状態でかつエンジン回転数が高
回転状態のニュートラルレンジからパワーレンジへ切り
換えた時のクラッチ油圧の上限値P_mox′を通常発進時の
上限値P_moxより低くし、しかも上記上限値P_mox′をスロ
ットル開度に応じて変化するように設定したものであ
る。これにより、ニュートラルレンジの高回転状態から
パワーレンジへ切り換えた時、発進クラッチ20が即座に
完全係合せず、エンストを起こさずに急加速発進が可能
である。

第６図はニュートラルレンジからパワーレンジへの切換
時におけるクラッチ油圧の上限値P_mox′を与えるデュー
テイ比とスロットル開度との関係を示し、スロットル開
度の増大につれて上限値デューテイ比が例えば20％〜60
％へと上昇するように設定されている。したがって、例
えばスロットル開度が2/4でニュートラルレンジからパ
ワーレンジへ切り換えたとすると、その時の上限値デュ
ーテイ比は40％であり、第５図におけるクラッチ油圧の
上限値P_mox′は通常発進時の上限値P_moxの40％となる。
なお、上記急発進時の特性曲線（第５図一点鎖線で示
す）において、例えばＢ点で発進クラッチ20の入，出力
回転数の差が設定値以下となれば、通常発進時と同様
に、Ｂ点から即座に発進クラッチ20のクラッチ油圧を最
大P_mox（デューテイ比100％）とし、発進クラッチ20を
完全係合させて発進制御を完了すればよい。

つぎに、本発明の発進クラッチ制御方法の具体的一例を
第７図に従って説明する。

まず制御がスタートすると、車速Ｖが零、即ち車両が停
止しているか否かを判別し（80）、続いて発進クラッチ
20の入力回転数N_inが所定値Ns（例えばストール回転
数）より高いか否かを判別する（81）。Ｖ≠０またはN
_in≦Nsの時には以下の制御を行わずにリターンし、Ｖ＝
０でかつN_in＞Nsの時には、続いてＮレンジからパワー
レンジ、すなわちD,R,Lのいずれかのレンジに切り換わ
ったか否かを判別する（82）。切り換わっていなければ
以下の制御は行わずリターンし、切り換わった時には、
その時のスロットル開度に応じた上限値デューテイ比を
第６図のデータマップから決定する（83）。そして、こ
の上限値ディーテイ比によって第５図一点鎖線のように
特性を修正し、この特性からその時の発進クラッチ20の
入力回転数N_inに応じたディーテイ比（クラッチ油圧）
を読み出し（84）、このディーテイ比を発進制御用ソレ
ノイド46に出力する（85）。これにより、急加速発進を
行うべく発進クラッチ20がすべり制御される。続いて、
発進クラッチ20の入力回転数N_inと出力回転数N_OUTとの
差の絶対値と設定値εとを比較し（86）、｜N_in−N_OUT
＞εの時には未だ発進過程にあることを意味するので、
再び（83）に戻って制御を続行し、｜N_in−N_OUT≦εの
時には既に発進を完了すべき状態にあるので、発進制御
用ソレノイド46にディーテイ比100％を出力（87）、発
進クラッチ20を完全係合させて制御を終了する。

なお、上記制御において、発進クラッチ20の入力回転数
N_inはセンサ63によって検出される従動軸13の回転数で
求められ、出力回転数N_OUTはセンサ62によって検出され
る車速（出力軸32の回転数で換算）と中空軸19から出力
軸32までのギヤ比との積で求められる。

また、本発明の自動変速機としては、Ｖベルト式無段変
速機やトロイダル形無段変速機などの無段変速機に限ら
ず、一般の遊星ギヤ式の自動変速機も使用できることは
勿論である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によればニュート
ラルレンジの高回転状態からパワーレンジへ切り換えて
急加速発進を行う時、発進クラッチのクラッチ油圧の上
限値を通常発進時の上限値より低く制限したので、エン
ジンに急激な負荷が掛からず、エンストを起こさずに発
進できる。また、上記上限値がスロットル開度によって
変化するので、スロットル開度に応じた加速性を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるＶベルト式無段変速機の一
例の概略図、第２図，第３図は制御弁の具体的構造図、
第４図は電子制御装置のブロック図、第５図は発進クラ
ッチの伝達トルク特性図、第６図はクラッチ油圧の上限
値ディーテイ比とスロットル開度との関係を示す図、第
７図は本発明方法の一例を示すフローチャート図であ
る。 １……エンジン、10……無段変速装置、20……発進クラ
ッチ、32……出力軸、45……発進制御弁、46……発進制
御用ソレノイド、60……電子制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湿式多板クラッチからなる発進クラッチ
   と、該発進クラッチへ油圧を供給する発進制御弁と、発
   進クラッチのクラッチ油圧−入力回転数特性が設定さ
   れ、該特性に沿って発進制御弁を電子制御する電子制御
   装置とを備えた車両用自動変速機において、停車状態で
   かつエンジン回転数が所定値以上の高回転状態のニュー
   トラルレンジからパワーレンジへ切り換えた時のクラッ
   チ油圧の上限値を、通常発進時のクラッチ油圧の上限値
   より低くし、かつ上記切換時のクラッチ油圧の上限値を
   スロットル開度に応じて設定したことを特徴とする車両
   用自動変速機の発進クラッチ制御方法。