CN1840928A

CN1840928A - 离合器控制装置

Info

Publication number: CN1840928A
Application number: CNA2006100674705A
Authority: CN
Inventors: 熊泽厚
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: KR20060106668A; US7470214B2; DE102006013040B4; DE102006013040A1; JP4713194B2; JP2006275209A; US20060223672A1; CN100554715C; KR100762886B1

Abstract

本发明为一种离合器控制装置，控制电动机的离合器断合用致动器(35)的电动机驱动控制装置(435)，在起步和变速中的对自动离合器装置(3)要求高响应性能的驱动模式中，驱动2台电动机，在其他不要求响应性能的驱动模式中，交替使用1台电动机，并在其间检测电动机的故障。在1台电动机发生故障的情况下，发出警告，同时用正常的另1台电动机驱动致动器，在2台都发生故障的情况下，发出劝告停止车辆的警告。

Description

离合器控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆用离合器控制装置，更详细地说，涉及在利用电动机使离合器断开和接合的致动器中，根据需要把2个电动机分开使用，同时检测电动机的故障，向驾驶员警告的离合器控制装置。

背景技术

近年来，作为汽车的变速器，开发和实际应用了机械式自动变速器，该机械式自动变速器是在与手动档车相同的变速齿轮机构和离合器机构上分别附设致动器来进行自动变速的，主要应用在以卡车和公共汽车等大型车为主的车辆上。

在这样的车辆中，在发动机和变速器之间设置的摩擦式离合器(简称为离合器)和变速器的变速机构，分别利用附设的致动器进行动作。

作为致动器，可以使用利用电动机的电动致动器、或者利用气动缸的空气压致动器及利用油压缸的油压致动器等液压致动器，但从省电和小型化的原因考虑，提出了使用电动机的离合器断合用致动器和换档用致动器的方案。

但是，在用单一的电动机使致动器工作的情况下，存在电动机发生故障时就不能进行离合器控制，不能运转的问题，同时还存在用单一的电动机不能得到希望的致动器响应性能的问题。

为了解决这些问题，考虑以2个或2个以上的多个电动机作为动力源的致动器。

例如在以2个电动机作为动力源的情况下，当平时同时使两个电动机进行驱动时，因为即使在一个电动机发生本身不能旋转等故障的情况下致动器也动作，所以无法检测出故障而继续运行，在第2个电动机发生故障的情况下，就立刻不能运转了。此外，在为了弥补故障而平时驱动一个电动机，在该电动机发生故障时驱动另一个电动机的情况下，起步时和变速时的离合器动作中，不能得到希望的响应性能。

本发明就是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供一种离合器控制装置，其可以实现与离合器动作所要求的响应性能水平相对应的电动机驱动，并可以检测电动机的故障。

发明内容

用于解决所述问题的本发明是一种离合器控制装置，其具有：发动机；变速器；离合器，其安装在所述发动机和所述变速器之间；以及离合器致动器，其包括用于驱动所述离合器的至少2台电动机，其特征在于，具有：离合器控制单元，其为了控制所述离合器致动器的动作，使所述2台电动机同时工作，或使任一台工作；以及警告单元，其在所述任一台电动机工作时，如果判断该电动机发生了故障则发出警告。

离合器控制单元使2台电动机同时工作，或使任何一台工作。此外，在某一台电动机工作时，判断电动机是否正常工作，在未正常工作的情况下，发出警告。

利用本发明的离合器控制装置，将2台电动机分开使用，同时在检测出电动机的故障的情况下发出警告，从而可以提醒检查修理。

附图说明

图1是表示本发明实施方式涉及的机械式自动变速器的结构的结构图。

图2是离合器断合用致动器35的结构图。

图3是机械式自动变速器的功能结构图。

图4是表示电动机驱动控制装置的处理流程的流程图。

图5是说明2台电动机的驱动模式的图。

图6是警告等显示板的说明图。

图7是换档对应图的说明图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

如图1所示，从发动机1伸出的发动机输出轴7，通过自动离合器装置3，连接到机械式自动变速装置5上。由此，发动机1的输出传递到机械式自动变速装置5上，来实施变速。机械式自动变速装置5是具有后退档(R)和多个前进档(例如6档)的变速档的自动变速式的变速机构，除此之外，也可以手动变速。

自动离合器装置3在机械式自动变速装置5进行变速时，自动地控制断开和接合。

另一方面，在发动机1上附设发动机旋转传感器11，其检测发动机1的发动机输出轴7的转速、即发动机转速。

自动离合器装置3自动地进行通常的机械摩擦式离合器的操作，该操作是，通过使离合器片(摩擦离合器，也简称为离合器)33压接在飞轮31上而成为接合状态，另一方面，通过使离合器片33离开飞轮31而成为断开状态。

在离合器片33上连接离合器断合用致动器35，通过向该致动器35的电动机施加电压，使致动器动作，由此离合器片33移动，自动地实施离合器的断合。

在这种自动离合器装置3中，安装有离合器行程传感器39，其检测离合器片33的移动量、即离合器行程。此外，在离合器片33附近设置有离合器旋转传感器37，其检测离合器片33的转速。

此外，机械式自动变速装置5由换档用致动器51驱动，进行变速操作。该换档用致动器51用于驱动处于机械式自动变速装置5内的选择方向和换档方向的各换档部件，例如由2组电动机构成。变速时，利用换档用致动器51驱动换档部件，通过切换机械式自动变速装置5的啮合状态，将变速档切换到希望的状态。

发动机1利用电子控制单元(ECU)40输出的发动机控制信号113而被控制。此外，离合器断合用致动器35和换档用致动器51也利用ECU 40的控制信号而被驱动。

ECU 40具有：中央处理器CPU 401，其按照控制程序执行运算处理；只读存储器(ROM)403，其存储发动机1、自动离合器装置3、机械式自动变速装置5的控制程序以及控制所需的数据，包括实现后述的离合器电动机驱动控制单元的控制程序；随机存取存储器(RAM)405，其存储运算结果等；输入输出接407以及定时器409等。

通过输入输出接口407向ECU 40输入以下信号：变速杆操作信号151，该信号是变速杆单元15的操作信号；加速器开度信号131，该信号由安装在加速器踏板13上的加速器踏板踩入量传感器得到；离合器行程信号391，该信号由安装在离合器断合用致动器35上的离合器行程传感器39得到；齿轮位置信号531，该信号是安装在换档用致动器51上的齿轮位置开关53输出的；离合器转速信号371，该信号由安装在自动离合器装置3上的离合器旋转传感器37得到；车速信号551，该信号由设置在机械式自动变速装置5的输出侧的车速传感器55得到；以及发动机转速信号111，该信号由设置在发动机1上的发动机转速传感器11得到。

ECU 40通过对这些输入信号进行处理，通过输入输出接口407输出以下信号：发动机控制信号113，该信号是用于驱动发动机1、离合器断合用致动器35、换档用致动器51的信号；离合器致动器驱动信号351；以及换档用致动器驱动信号511。

利用从ECU 40输出的离合器致动器驱动信号351和换档用致动器驱动信号511，将适当的电压分别施加在离合器断合用致动器35和换档用致动器51上，进行驱动。由此，可以实现自动离合器装置3的断开和接合、以及机械式自动变速装置5的换档。

此外，在车辆驾驶室的前面板上有指示器17，有速度表、转速表、运行状况的显示功能、显示警告等的警告等显示板171。在警告等显示板171上有警告灯1711，其通知发动机1、自动离合器装置3、机械式变速装置5等设备类的故障。

ECU 40通过输入输出接口407向指示器17输出指示器显示信号173，在有设备类的故障的情况下，警告灯1711亮灯。

驾驶员可以利用变速杆单元15切换成自动换档模式和手动换档模式进行驾驶。也就是说，在驾驶员将变速杆单元15的控制杆放入驱动“D”的状态下，以各种传感器的输出即行驶状态的信号(车速信号551、发动机转速信号111、发动机负载等)为基础，ECU 40控制离合器断合用致动器35、换档用致动器51、以及发动机1，以进行向最佳变速档的换档(自动换档模式)。

另一方面，驾驶员也可以用手动操作进行变速档的换档指令，如果驾驶员将变速杆单元15的控制杆放入“+”或“-”，则用于使当前的变速档提一档或降一档的变速杆操作信号151被输入到ECU 40。根据该信号，ECU 40控制离合器断合用致动器35、换档用致动器51和发动机1(手动换档模式)。

也就是说，ECU 40在自动换档模式的情况下，以车速和发动机负载等行驶状态的信息为基础，判断变速档切换的必要性，此外在手动换档模式的情况下，根据驾驶员的换档指令输出换档信号，进行离合器断开-变速-离合器接合的控制，同时适当地控制发动机1的输出。

图2是离合器断合用致动器35的结构图。

该离合器断合用致动器35具有2台电动机811、812。2台电动机811和812共有输出轴82，在输出轴82上形成蜗杆84。在该蜗杆84上啮合绕轴85摆动的蜗轮83。蜗轮83具有与轴85不同的轴86，轴86与活塞87卡合，活塞87随着蜗轮83的摆动，在图2的左右方向上伸缩。

活塞87在离合器行程驱动液压缸95内左右移动。在离合器行程驱动液压缸95右端连接未图示的油压管，因活塞87的伸缩产生的油压通过该油压管传递到离合器部分，使离合器片33动作，进行断开和接合离合器的操作。此外，在离合器行程驱动液压缸95的右端连接储液罐94，在离合器行程驱动液压缸95的液体不足的情况下，由该储液罐94补充液体。

图3是机械式自动变速器的功能结构图。下面按照该图，对2个电动机811、812的控制方法进行说明。

如本图所示，ECU 40具有换档信号生成单元415、换档控制单元419、离合器控制单元421等，这些单元作为程序，存储在ECU 40的ROM 403等存储装置中。通过CPU 401执行这些程序，ECU 40控制自动变速，使车辆行驶。在ECU 40中，除此以外还同样存储用于实现控制发动机1的单元的程序，但对此省略说明。

在车辆行驶时，换档信号生成单元415设定变速齿轮档，在需要变速的情况下，通过换档信号生成单元415进行变速请求，离合器控制单元421生成用于断开和接合离合器的信号，控制离合器断合用致动器35，使自动离合器装置3动作。另一方面，通过来自于换档信号生成单元415的变速请求，换档控制单元419控制换档用致动器51，将机械式自动变速装置5转换到所选择的变速齿轮档。

更详细地说明图3。

车辆行驶时，驾驶员通过变速杆单元15的操作，选择手动或自动变速，由此将手动/自动变速指令411输入到换档信号生成单元415中。在手动换档模式的情况下，利用由驾驶员操作变速杆单元15而生成的加档或减档请求，确定档位。

另一方面，在由手动/自动变速指令411而选择自动换档模式的情况下，换档信号生成单元415通常接受通过ECU 40的输入输出接口407输入的车速信号551、加速器开度信号131等信号作为行驶状态信息413，以这些信息为基础确定变速齿轮档。

也就是说，将图7所示的换档对应图417存储到ECU 40的ROM403中，以车速和加速器开度为基础，通过参照该换档对应图417，选择适合此时的行驶状态的变速齿轮档。

如果选择了变速齿轮档，则换档信号生成单元415向离合器控制单元421和变速器控制单元419发送信号，控制自动离合器装置3和机械式自动变速装置5，执行齿轮档的变速。

下面，对自动离合器装置3的控制进行说明。

离合器控制单元421从换档信号生成单元415接收表示起步或变速的信号。在起步的情况下，自动离合器装置3控制从断开状态经过半离合直到接合状态，在变速的情况下，控制从接合状态到断开状态，并在断开状态的换档完成后，控制经过半离合到接合状态。

该情况下，离合器控制单元421内的控制目标设定单元431，利用从换档信号生成单元415得到的信息(起步或变速的种类)，设定表示将离合器片33移到哪个位置的离合器行程的目标值。离合器行程的目标值例如为0～5V之间的值，大约0V为离合器接合的状态，例如在约3.0V变成断开状态。但是，因为这些值因车辆或经过的时间而不同，所以事先求出适当的数值，存储在ECU 40内的RAM 405等中。

由控制目标设定单元431设定的离合器行程目标值，作为控制目标437被输出，与由安装在离合器断合用致动器35上的离合器行程传感器39检测出的此时离合器行程的值进行比较。

也就是说，变速时，由于要断开离合器，所以控制目标437的离合器行程目标值例如为3V，在此之前离合器为接合状态，离合器行程信号391例如为0V。因此其差为3V，施加该值作为PID控制433的输入。另一方面，变速后，由于使离合器从断开-半离合-接合这样逐渐变化，所以控制目标437随时间变化。例如，首先使目标值为2.9V，与离合器行程信号391(3V)的差为0.1V，把该值输入到PID控制433中。PID控制433以使实际离合器行程值向控制目标437收敛的方式进行控制，这是众所周知的方法。

PID控制433的输出即PID控制值439，被输入到对离合器断合用致动器35的2个电动机的驱动进行控制的电动机驱动控制单元435中。此外，从换档信号生成单元415向电动机驱动控制单元435传送包括在行驶状态信息413中的发动机转速信号111、换档方法(起步或变速档)等的信息。此外，向电动机驱动控制单元435输入以下信号：离合器行程传感器信号391，其由离合器断合用致动器35的离合器行程传感器39检测出；以及离合器转速信号371，其由安装在自动离合器装置3上的离合器旋转传感器37得到。

因为电动机驱动控制单元435分别控制2台电动机811和812，所以输出电动机1驱动信号3511和电动机2驱动信号3512。这些驱动信号3511和3512是向电源电路71指示分别施加在电动机811和812上的电压的信号，电源电路45利用电源(蓄电池)73，将对应于所指示的电压施加到2个电动机811和812上，驱动电动机。

如前所述，在本实施方式的离合器控制装置中，在离合器动作要求响应性能的情况下，同时驱动2台电动机，在响应性能要求低的情况下，驱动任1台电动机。

图5是2台电动机的驱动模式的说明图。

图中的模式A是要求起步时的响应性能的离合器动作时期，从离合器行程断开开始，使离合器行程逐渐减少，直到半离合控制结束。半离合结束的点(图中的イ)，例如是离合器转速和发动机转速一致的时刻。图中的ア的部分是半离合中，变化缓慢但要求高的精度。

在上述的驱动模式A中，由于要求响应性能，所以驱动2台电动机(811和812)。

另一方面，驱动模式B是起步和变速完成时的、从半离合结束点(イ)向离合器接合转换和离合器接合的期间。该期间使任一个单个电动机工作。

此外，驱动模式C是变速前离合器断开和变速后从离合器断开到半离合结束前的期间，由于该期间要求高的响应性能，所以使用2台电动机。

由电动机驱动控制单元435进行以上的驱动模式的区别，并进行各个电动机811和812的驱动控制。此外，在仅使用单个电动机的驱动模式B中，交替进行使用电动机811的情况和使用电动机812的情况。

下面，按照图4对电动机驱动装置435的处理流程进行说明。

首先，作为区别单独使用情况下的电动机的变量，定义使用电动机变量M，为了方便，设此值为2，同时设故障电动机数N为0(S4341)。

由换档信号生成单元415得到起步或变速开始的信息(S4342)。如图5所示，起步的情况为驱动模式A，开始变速的情况为驱动模式C，在电动机811和812没有故障的情况下，以2台同时驱动的方式进行控制。

也就是说，首先判断是否有故障电动机(S4343)。在电动机811和812两者都没有故障的情况下(S4343的N＝0)，计算向电动机1(811)的施加电压V₁和向电动机2(812)的施加电压V₂(S4344)，将V₁、V₂送到电源电路71中，同时驱动电动机1(811)和电动机2(812)，使自动离合器装置3动作(S4345)。

在这里，电动机1(811)和电动机2(812)如图2所示，共有同一个输出轴82，由于设置在其两端，所以为了使输出轴82向规定方向旋转，电动机1(811)和电动机2(812)的旋转方向相反。

利用2个电动机811、812使输出轴82旋转，增加使蜗轮83动作的反应性能，可以实现高的响应性能。

电动机驱动控制单元435在变速开始时，首先以使自动离合器装置3从接合状态断开的方式，控制2个电动机811、812的施加电压，离合器断开后执行变速，如果变速完成，则接下来以逐渐使自动离合器装置3成为接合状态的方式控制2个电动机811、812的施加电压(S4344、S4345)。

另一方面，起步时，电动机驱动控制单元435以使断开状态的自动离合器装置3成为接合状态的方式控制2个电动机811、812的施加电压(S4344、S4345)。

在S4345后，对离合器转速371和发动机转速111进行比较(S4351)，如果相等(S4351的是)，则判断自动离合器装置3达到了半离合结束状态，转换到驱动模式B。在离合器转速371达到发动机1转速111之前(S4351的否)，重复S4351。

在驱动模式B中，使某一个电动机工作。

参照使用电动机变量M，如果以前使用的电动机是第2号(812)(S4352的是)，则将使用电动机变量M变更为1(S4353)，如果以前使用的电动机是1号(811)(S4352的否)，则将使用电动机变量M变更为2(S4354)，计算对使用电动机变量M的施加电压V_M，将V_M的值送到电源电路71，驱动电动机M，使自动离合器装置3工作(S4356)。

也就是说，电动机驱动控制单元435对电动机1或电动机2中的某一个，以从半离合转换到离合器接合状态的方式，控制向电动机的施加电压，从而使自动离合器装置3动作。

在驱动模式B、即某一个电动机工作的状态下，判断电动机M是否正常工作(S4357)。例如，判断超过施加电压阀值7.2V的施加电压是否持续施加了规定的时间，例如持续1秒或1秒以上，在大于或等于7.2V持续1秒或1秒以上的情况下，判断电动机M产生了异常(S4357的否)。这是由于在电动机正常工作的情况下，如果适当的电压施加适当的时间，则离合器动作所需要的致动器的工作应当正常完成，长时间施加过剩的大电压是不正常的情况。

正常的情况下(S4357的是)，返回到S4342，等待来自于换档信号生成单元415的下一个变速指示或起步指示。

在电动机M异常的情况下(S4357的否)，参照故障电动机数N的值(S4358)，如果N＝0，则是第1台的故障，使处于指示器173的警告等显示板171上的警告灯1711例如亮橙色灯(S4359)，使故障电动机数N增加1(S4360)，将故障电动机的识别编号M(S4361)代入故障电动机编号I，返回到S4342。

在故障电动机为1台的情况下，利用正常的剩余的1台，不能得到高的响应性能，但可以使自动离合器装置3动作。

警告灯1711如图6所示，在指示器17内的警告等显示板171中，与座椅安全带、油、水温、蓄电池等的警告灯等一起设置。警告灯1711根据需要，例如可以点亮橙色灯或红色灯，对驾驶员进行警告。例如，红色的情况是提醒立刻停止，与修理厂联系，橙色灯的情况是还可以运转，但由于有故障，所以提醒检查修理。

在S4358中，如果故障电动机数N＝1，则表示第2台电动机也发生故障，使警告灯1711点亮红色灯，处理结束。

从S4357或S4361返回到S4342，如果得到来自于换档信号生成单元415的下一次的变速或起步指示，则参照故障电动机数N(S4343)。这时，如果N＝0，则与以上说明相同地，重复S4344、S4345、S4351～S4361的处理。

另一方面，如果N＝1，则参照故障电动机编号I(S4346)。在S4361中，故障电动机的识别编号M被代入故障电动机编号I。因此，如果I＝1，则计算向另一个电动机2的施加电压V₂(S4347)，将V₂送到电源电路71，驱动电动机2，使自动离合器装置3工作(S4348)。然后，使使用电动机变量为2(S4363)。另一方面，如果I＝2，则计算向另一个电动机1的施加电压V₁(S4349)，将V₁送到电源电路71，驱动电动机1，使自动离合器装置3工作(S4350)。然后，使使用电动机变量为1(S4364)。

在以上单个电动机发生故障的状态下，因为仅由另一个正常工作的单个电动机使自动离合器装置3动作，所以除了半离合结束后的离合器动作以外，都用单个正常的电动机进行控制。

然后，判断S4357的电动机M是否正常工作，如果正常(是)，则返回到S4342，重复处理。在产生异常的情况下(否)，为第2台电动机发生故障，点亮红色警告灯1711(S4362)，劝告驾驶员停止车辆，结束处理。

通过以上的处理，对应于所要求的响应性能，分别使用2台或1台电动机，同时检测电动机的故障，可以在1台发生故障的情况下，发出警告，由剩余的1台控制自动离合器装置3，在2台都发生故障的情况下，发出劝告停止车辆的警告。

此外，本发明不限定于所述的实施方式，可以进行各种变化，这些都包括在本发明的技术范围内。此外在本实施方式中，用于检测电动机故障的施加电压阀值设定为7.2V，规定的持续时间设定为1秒，但并不限定于该值。

Claims

1.一种离合器控制装置，其具有：离合器，其安装在发动机和变速器之间；以及离合器致动器，其包括用于驱动所述离合器的至少2台电动机，

其特征在于，所述离合器控制装置具有：

离合器控制单元，其为了控制所述离合器致动器的动作，使所述2台电动机同时工作，或使任一台工作；以及

警告单元，其在所述任一台电动机工作时，如果判断该电动机发生了故障则发出警告。

2.如权利要求1所述的离合器控制装置，其特征在于，

所述离合器控制单元，包含判断是否是要求离合器动作具有高响应性能的动作状态的判断单元，在所述判断单元判断是要求离合器动作具有高响应性能的动作状态的情况下，使所述2台电动机同时工作，在判断不是要求离合器动作具有高响应性能的动作状态的情况下，使任一台电动机工作。

3.如权利要求1所述的离合器控制装置，其特征在于，

在所述警告单元判断所述任一台电动机发生故障的情况下，离合器控制单元使另一台电动机工作。

4.如权利要求2所述的离合器控制装置，其特征在于，

在离合器致动器处于起步时的从离合器断开到半离合的期间、或根据换档请求的从离合器接合到断开的期间、或换档后的从离合器断开到半离合的期间的情况下，所述判断单元判断是要求离合器动作具有高响应性能的动作状态。

5.如权利要求1所述的离合器控制装置，其特征在于，

在向所述电动机施加大于或等于规定的驱动电压阀值的电压超过规定的时间的情况下，所述警告单元判断电动机发生故障。

6.如权利要求2所述的离合器控制装置，其特征在于，

在所述警告单元判断一个电动机发生故障的情况下，即使所述判断单元判断是要求离合器动作具有高响应性能的动作状态，所述离合器控制单元也仅使另一个电动机工作。