JP2000142184A - 車両用マスタ―クラッチのタッチポイント特定方法 - Google Patents

車両用マスタ―クラッチのタッチポイント特定方法

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JP2000142184A
JP2000142184A JP11320928A JP32092899A JP2000142184A JP 2000142184 A JP2000142184 A JP 2000142184A JP 11320928 A JP11320928 A JP 11320928A JP 32092899 A JP32092899 A JP 32092899A JP 2000142184 A JP2000142184 A JP 2000142184A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチのタッチポイントに対応するクラッ
チ制御パラメータ値を決定するために電子データリンク
に関連する制御及び情報を利用したクラッチ制御方法を
提供すること。 【解決手段】 電子データリンク（ＤＬ）に結合された
電子制御エンジン（１２）を利用してエンジン速度とエ
ンジン出力トルクを感知、或は制御することにより、ク
ラッチ（１４）のタッチポイント（初期連結ポイントと
も呼ばれる）に対応するクラッチ制御パラメータ値（Ｐ
ＷＭ）を特定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半自動或は全自動
機械式変速装置に用いられる車両用マスタクラッチ、好
適には湿式摩擦クラッチの制御に関する。特に、本発明
は、電子データリンクを利用したタッチポイント特定方
法／システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】摩擦式マスタクラッチを利用した半自動
或は全自動機械式変速装置は、米国特許第4,361,060
号、第4,595,986号、第4,850,236号、第4,648,290号、
第5,389,053号、第5,487,004号、第5,487,005号及び第
5,509,867号に開示されているように従来公知であり、
これらの開示内容は本説明に参照される。
【０００３】車両用自動変速装置に利用した乾式摩擦ク
ラッチ式の自動摩擦マスタークラッチの制御は、米国特
許第4,081,065号、第4,646,891号、第4,860,861号、第
5,275,267号、第5,293,316号、第5,314,050号、第5,33
7,868号、第5,337,874号、第5,383,823号、第5,393,274
号、第5,411,124号、第5,404,301号、第5,630,773号、
第5,624,350号及び第5,738,609号に開示されているよう
に従来公知であり、これらの開示内容は本説明に参照さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、クラ
ッチタッチポイントに対応するクラッチ制御パラメータ
値を決定するために、電子データリンクに関する制御及
び情報を利用した改善されたクラッチ制御方法／システ
ムを提供することにある。また、本発明のほかの目的
は、添付した図面に関連する好適な実施の形態を説明し
た以下の詳細な説明を読むことにより明らかになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、湿式摩
擦クラッチなどの自動マスター摩擦クラッチの制御とし
て、ＳＡＥＪ１９２２，ＳＡＥＪ１９３９及び／または
ＩＳＯ１１８９８プロトコルに従った電子データリンク
などの車両用工業標準データリンクに関する情報を利用
して、従来技術に比べて改善されたクラッチ制御及びク
ラッチ機能特性が提供される。特に、初期連結ポイント
とも呼ばれるクラッチタッチポイントは、工業標準デー
タリンクに結合された電子制御エンジンを利用してエン
ジン速度とフライホイールトルクを感知及び／または制
御することによって決定される（米国特許第5,509,867
号の開示内容を参照）。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１には、本発明のタッチポイン
ト特定制御を利用する車両用機械式自動変速装置10が示
されている。
【０００７】変速装置10は、燃料制御エンジン12、湿式
マスター摩擦クラッチ14、多速機械式変速機16を備えて
いる。エンジン12はディーゼル或いはガソリンエンジン
であり、クラッチ14の摩擦ディスク14Ａを駆動する出力
部材或いはクランクシャフト18を有しており、クラッチ
14の摩擦ディスク14Ａは、変速機16の入力軸20と共転す
るように固定された摩擦ディスク14Ｂと交互に嵌め合わ
されている。
【０００８】変速機16は、米国特許第5,370,561号に開
示されたような単式或いは複式形式であり、この特許の
開示内容は本説明に参照される。変速機16は、車両用駆
動軸機構27の入力軸26と連結された駆動軸24を駆動する
出力軸22を備えている。
【０００９】マイクロプロセッサで電子的に制御される
エンジンコントローラ28は、エンジンの燃料供給を制御
して、工業標準プロトコルＳＡＥＪ１９３９或は同等の
プロトコルに従った電子データリンクＤＬへ出力情報を
提供する。また、変速装置10は、クラッチ14の作動を制
御するクラッチアクチュエータ30と、変速機16の作動を
制御する変速機アクチュエータ32を備えている。センサ
33は、スロットル位置を感知して、スロットル位置信号
ＴＨＬを供給する。スロットル位置信号はデータリンク
からも得ることができる。
【００１０】ＳＡＥＪ１９３９或いは同様のデータリン
クによって制御されるエンジンは、（ｉ）スロットル位
置に基づく燃料供給、（ｉｉ）要求エンジン速度に基づ
く燃料供給、（ｉｉｉ）要求グロスエンジントルクに基
づく燃料供給、（ｉｖ）要求エンジン速度と要求グロス
エンジントルクに基づく燃料供給の４つの作動モードを
有している。
【００１１】マイクロプロセッサベースのコントロール
ユニット34は、入力信号36を受信して、それを論理規則
に基づいて処理して、システムアクチュエータへ指令出
力信号38を送信する。ＥＣＵは、エンジンコントローラ
と別体でも一体でもよい。種々のコントローラ、センサ
及び／またはアクチュエータは、ＳＡＥＪ１９３９など
の工業標準プロトコルに従ったデータリンクを介して交
信される。
【００１２】エンジン速度ＥＳ、入力軸速度ＩＳ及び／
または出力軸速度ＯＳを感知するセンサ及びアクチュエ
ータは、米国特許第4,361,060号、第4,873,881号、第4,
974,468号、第5,135,218号、第5,279,172号、第5,305,2
40号、第5,323,669号、第5,408,898号、第5,441,137
号、第5,445,126号、第5,448,483号及び第5,481,170号
に開示されているように従来公知である。
【００１３】クラッチ14は“湿式クラッチ”として構成
されており、摩擦部材14Ａ，14Ｂは、熱伝達或いは潤滑
を目的として、Dextron IIIなどの合成物質の液体にさ
らされている。この実施の形態では、クラッチパック14
Ｃは、給液通路14Ｅ及び排液通路14Ｆに連通されたハウ
ジング14Ｄ内に収容されている。また、本発明の実施の
形態として、強制冷却システムが示されており、摩擦部
材が固定サンプ（sump）内にあるような湿式クラッチに
も適用される。さらに、好適な実施の形態として多板式
湿式クラッチ14を利用した形態が示されているが、本発
明は単板式湿式クラッチ及び／または乾式クラッチにも
適用することができる。
【００１４】従来公知（前述の米国特許第5,509,867号
を参照）のように、ＳＡＥＪ１９３９プロトコル或いは
同様のプロトコルに従ったデータリンクは、エンジンの
出力トルク（“フライホイールトルク”とも呼ばれる）
で読み込まれて決定された情報を伝達する。これらのデ
ータリンクは、特定のエンジン速度及び／またはエンジ
ントルクを達成するように、エンジンへの燃料供給調整
を指令する。この情報及びエンジン制御能力を利用し
て、マスタークラッチ14はその性能を向上させるように
制御される。
【００１５】図２には、流体圧作動クラッチアクチュエ
ータアセンブリ30が概略的に示されている。クラッチ作
動ピストン42はシリンダ44内に収容されており、スプリ
ング46によって連結解除方向に付勢されている。作動液
或いは圧縮空気などの圧力流体がチャンバ48内に導入さ
れ、スプリングの付勢力に抗して連結方向へピストン42
を移動させるようにピストン面50に作用する。２位置３
方電磁弁52は、チャンバ48に圧力流体を給排するように
選択される。システムコントローラ34からの制御信号に
応答するバルブコントローラ54は、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）によりバルブ52のソレノイド52Ａを励磁するように
制御する。
【００１６】本発明では圧力流体型アクチュエータ30と
して示されているが、他の形式のクラッチアクチュエー
タ、例えば、ボールランプアクチュエータなど（米国特
許第5,441,137号及び第5,485,903号を参照。これらの開
示内容は本説明に参照される。）のクラッチアクチュエ
ータを利用してクラッチを制御することもできる。
【００１７】クラッチディスク14Ａ及び14Ｂの摩擦材料
は、標準的な材料でもよいが、米国特許第4,700,823号
に開示されたような熱分解炭素（pyrolytic carbon）で
もよい。
【００１８】図３には、一般的な湿式マスタークラッチ
14の構造が示されている。概説すると、フライホイール
として示されたエンジン出力18は、摩擦ディスクパック
14Ｃが連結或いは連結解除されることにより、変速機の
入力軸20に連結される。クラッチはハウジング14Ｄ内に
収容されており、該ハウジングはDextronIII等の合成物
質のような潤滑流体或は冷却流体で満たされている。環
状ピストン42は、シリンダ44内にシールされてスライド
自在であり、スプリング46により連結解除方向に付勢さ
れている。
【００１９】変速装置10は、より迅速なアップシフト操
作をするために、入力軸20を減速或は停止させる、入力
軸ブレーキ或はアップシフトブレーキ60として知られて
いる慣性ブレーキを備えている。慣性ブレーキは米国特
許第5,086,659号及び第5,713,445号に開示されるように
従来公知である。
【００２０】クラッチタッチポイント（初期連結ポイン
トとしても知られている）を特定する技術を含むクラッ
チ制御は、前述した米国特許第4,646,891号、第5,337,8
68号、第5,337,874号、第5,393,274号及び第5,411,124
号に開示されているように従来公知の技術である。
【００２１】本発明によれば、電子データリンクを利用
したクラッチタッチポイントに対応する制御パラメータ
（制御値に対するパルス幅変調信号の値など）を特定す
る方法が提供される。
【００２２】図４には、ハードウエアとソフトウエア
（陰影部分）の両方を含むタッチポイント特定制御シス
テムの全体が示されている。エンジン制御ループの機能
は、エンジン速度（ES）を所望のエンジン速度に維持或
は制御することである。慣性ブレーキ60は変速機の入力
軸20の回転を減速或は停止させるための装置である。ク
ラッチ14を連結させるために、プレッシャコントローラ
は、ソレノイド作動の油圧装置にＰＷＭ指令を送信し
て、続いて、クラッチを連結させるようにクラッチピス
トン42に圧力を加える。ある範囲の値において、連結さ
れたクラッチのトルクはＰＷＭ指令に比例或は実質的に
比例する。
【００２３】従来公知のように、エンジン出力或はフラ
イホイールトルク（ＴFW）は、グロスエンジントルク
（ＴEG）から、エンジン摩擦トルクや補機トルクなどの
エンジントルクロスの合計（ＴL）を引いたものと等し
い。アイドル速度でのエンジントルクロスの合計値は、
クラッチが完全に連結解除（したがって、フライホイー
ルトルクは０（ゼロ）である）されて、エンジン速度が
アイドル速度で安定している（ＴFW＝０の場合、ＴEG＝
ＴLである）ときに、グロスエンジントルクの値を決定
することによって決められる。アイドル速度でのトルク
ロス（ＴL）が既知値の場合、安定したアイドル速度で
の出力トルクの値は、グロスエンジントルク値からトル
クロスの既知値を引いたものと等しい（ＴFW＝ＴEG−Ｔ
L）。したがって、所定のエンジン速度での特定のエン
ジン出力トルク（ＴFW）は、グロスエンジントルクが既
知のトルクロスを上回るように指令される。
【００２４】タッチポイント特定の過程において、シス
テムを較正するために、先ず、エンジンコントローラ
は、電子データリンク（ＤＬ）と交信するＳＡＥＪ１９
３９を経由して適当なエンジントルク要求を送信するこ
とによってクラッチ14を完全に連結解除して、所望のア
イドル回転数（８５０ＲＰＭ〜９００ＲＰＭ）にエンジ
ン速度を維持する。エンジン制御ループが平衡に達した
ときに、要求トルク量は、（所望のアイドル回転数で）
エンジントルクロス量と等しくなる。次に、入力軸をロ
ックするように慣性ブレーキ60を作動させて、クラッチ
の被駆動側14Ｂを接続する。続いて、エンジントルクロ
スに１０ポンド・フィートを加えたトルクと等しいエン
ジントルクを要求して、クラッチを１０ポンド・フィー
トのレベル（即ち、エンジンはアイドル速度で安定して
いるとき）に連結させるように試みる。このようにする
ために、フィードバック値として要求トルク値とエンジ
ン速度を使用する。クラッチが連結されるに従ってエン
ジン負荷が増大して、エンジン速度が低下する。要求ト
ルク値がエンジントルクロスより１０ポンド・フィート
大きい値にあるとき、連結されたクラッチのトルクは、
エンジン速度がアイドル速度で安定している場合、１０
ポンド・フィートに等しくなる。そして、１０ポンド・
フィートのクラッチトルクで連結しているＰＷＭレベル
を記録して、次に、他のレベル、例えば２０ポンド・フ
ィートでクラッチを連結させるように工程を繰り返す。
クラッチのタッチポイントは、図５に示す２つの連結値
を推定することによって簡単に得ることができる。つま
り、クラッチ14のトルク容量は、比較的小さいインクリ
メント（０から４０ポンド・フィート）の範囲内で、ソ
レノイド52Ａに印可されるＰＷＭ制御信号と実質的に線
形の関係となるからである。
【００２５】エンジンによって発生するグロスエンジン
トルクは、データリンク上で有効であるため、グロスエ
ンジントルクが要求されたグロスエンジントルクと等し
いと推定することにより、より応答性のよい制御をする
ことができる。
【００２６】図６には、本発明のタッチポイント特定制
御論理を表すフローチャートが示されている。代替手順
として、クラッチに第１及び第２制御パラメータを適用
してもよい。エンジンの出力トルクは、エンジン速度が
アイドル速度で安定するまで増加して、クラッチトルク
容量はアイドル速度でエンジンの出力トルクと等しくな
るようにセットされる。
【００２７】このようにして、新規で改善されたタッチ
ポイント特定制御システム／方法が提供される。
【００２８】本発明は、ある程度特定して説明してきた
が、好適な実施の形態は単なる例示であり、様式や詳細
の変更は、添付した発明の精神及び範囲内において可能
であることは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のタッチポイント特定制御を利
用した車両用機械式自動変速装置の概略図である。
【図２】図２は、車両用マスタークラッチの連結状態を
制御するための圧力流体作動制御機構の概略図である。
【図３】図３は、図１のシステムに利用する車両用湿式
マスター摩擦クラッチの一部断面図である。
【図４】図４は、ハードウエアとソフトウエア（陰影部
分を参照）を含むタッチポイント特定制御システムの概
略図である。
【図５】図５は、クラッチトルク伝達容量とクラッチ制
御パラメータ値（ＰＷＭ）との線形関係を示すグラフで
ある。
【図６】図６は、本発明のタッチポイント特定制御論理
のフローチャートの概略図である。
【符号の説明】
１０機械式自動変速装置 １２ エンジン １４ マスター摩擦クラッチ 14A,14B 摩擦ディスク ２８ エンジンコントローラ ３０ クラッチアクチュエータ ３２ 変速機アクチュエータ ３４ 制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】出力部材を有する電子制御エンジンと、 マスタークラッチを介して前記出力部材に駆動連結され
    た入力軸を有する多速チェンジギヤ変速機と、 前記出力部材から前記入力軸へ選択されたトルクを伝達
    するようにクラッチ制御パラメータ信号に応答するクラ
    ッチ操作部材と、 前記エンジンへの燃料供給を制御するエンジンコントロ
    ーラであって、前記エンジンを選択されたエンジン速度
    で回転させるように前記エンジンへ燃料を供給して、選
    択されたトルクを達成し、また、エンジン速度信号とト
    ルク信号を供給するエンジンコントローラと、 前記入力軸の回転を減速させる入力軸ブレーキ装置と、 （ｉ）前記出力部材で感知したエンジントルク及び（ｉ
    ｉ）エンジン速度を表す信号を含む入力信号を受信し
    て、これを論理規則に基づいて処理して、（ｉ）前記エ
    ンジンコントローラ、（ｉｉ）前記クラッチ操作部材及
    び（ｉｉｉ）前記入力軸ブレーキ装置を含むシステムア
    クチュエータへ指令出力信号を送信するシステムコント
    ローラと、を備えた車両駆動系におけるマスタークラッ
    チの初期連結位置に対応するクラッチの制御パラメータ
    信号値を決定する方法であって、（ａ）（ｉ）前記入力
    軸の回転を阻止するように前記入力軸ブレーキ装置を作
    動させる段階と、（ｉｉ）前記エンジンに前記出力部材
    で第１トルクを達成するようにさせる段階と、（ｉｉ
    ｉ）エンジン速度がエンジンアイドル速度で安定するま
    で前記クラッチを作動させる段階と、（ｉｖ）エンジン
    速度が前記エンジンアイドル速度で安定した時に、前記
    パラメータ値を第１制御パラメータ値として感知する段
    階と、（ｂ）（ｉ）前記入力軸の回転を阻止するように
    前記入力軸ブレーキ装置を作動させる段階と、（ｉｉ）
    前記エンジンに、前記出力部材で前記第１トルクとは異
    なる第２トルクを達成するようにさせる段階と、（ｉｉ
    ｉ）エンジン速度が前記アイドル速度で安定するまで前
    記クラッチを作動させる段階と、（ｉｖ）エンジン速度
    が前記アイドル速度で安定した時に、前記制御値を第２
    制御パラメータ値として感知する段階と、（ｃ）前記第
    １制御パラメータ値と前記第１トルク値を第１ポイント
    として、また、前記第２制御パラメータ値と前記第２ト
    ルク値を第２ポイントとして使用して、前記制御パラメ
    ータ値と前記クラッチトルクとの間に線形関係を確立す
    る段階とを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記変速機は、噛み合いジョークラッチを
    用いた機械式変速機であることを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】前記クラッチは、液冷式湿式クラッチであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記クラッチコントローラは、電磁弁と該
    電磁弁を作動させるパルス幅変調電源を有しており、前
    記クラッチ制御パラメータは、前記電源のパルス幅変調
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記第１値及び第２値は、前記クラッチの
    最大規格容量の１０％以下に選定されることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記第１値は５〜１５ポンド・フィートで
    あり、また、第２値は１５〜３０ポンド・フィートであ
    ることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記システムコントローラはマイクロプロ
    セッサベースであり、また、前記エンジンコントローラ
    は、ＳＡＥＪ１９２２、ＳＡＥＪ１９３９またはＩＳＯ
    １１８９８の内の1つのプロトコルに従った電子データ
    リンクで交信することを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】前記クラッチは、既知の伝達トルクをゼロ
    に等しくするように完全に連結解除されることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】出力部材を有する電子制御エンジンと、 マスタークラッチを介して前記出力部材に駆動連結され
    た入力軸を有する多速チェンジギヤ変速機と、 前記出力部材から前記入力軸へ選択されたトルクを伝達
    するようにクラッチ制御パラメータ信号に応答するクラ
    ッチ操作部材と、 前記エンジンへの燃料供給を制御するエンジンコントロ
    ーラであって、前記エンジンを選択されたエンジン速度
    で回転させるように前記エンジンへ燃料を供給して、選
    択されたトルクを達成し、また、エンジン速度信号とト
    ルク信号を供給するエンジンコントローラと、 前記入力軸の回転を減速させる入力軸ブレーキ装置と、 （ｉ）前記出力部材で感知したエンジントルク及び（ｉ
    ｉ）エンジン速度を表す信号を含む入力信号を受信し
    て、これを論理規則に基づいて処理して、（ｉ）前記エ
    ンジンコントローラ、（ｉｉ）前記クラッチ操作部材及
    び（ｉｉｉ）前記入力軸ブレーキ装置を含むシステムア
    クチュエータへ指令出力信号を送信するシステムコント
    ローラと、を備えた車両駆動系におけるマスタークラッ
    チの初期連結位置に対応するクラッチの制御パラメータ
    信号値を決定する方法であって、（ａ）（ｉ）前記入力
    軸の回転を阻止するように前記入力軸ブレーキ装置を作
    動させる段階と、（ｉｉ）前記クラッチ制御パラメータ
    値を第１既知値と仮定して前記クラッチを作動させる段
    階と、（ｉｉｉ）前記エンジンにアイドル速度で回転す
    るように指令する段階と、（ｉｖ）アイドル速度が安定
    した時に、エンジン出力部材のトルクを第１クラッチト
    ルク値として感知する段階と、（ｂ）（ｉ）前記入力軸
    の回転を阻止するように前記入力軸ブレーキ装置を作動
    させる段階と、（ｉｉ）前記クラッチ制御パラメータ値
    を、前記第１既知値とは異なる第２既知値と仮定して前
    記クラッチを作動させる段階と、（ｉｉｉ）前記エンジ
    ンにアイドル速度で回転するように指令する段階と、
    （ｉｖ）アイドル速度が安定した時に、エンジン出力部
    材のトルクを第２クラッチトルク値として感知する段階
    と、（ｃ）前記第１制御パラメータ値と前記第１トルク
    値を第１ポイントとして、また、前記第２制御パラメー
    タ値と前記第２トルク値を第２ポイントとして使用し
    て、前記制御パラメータ値と前記クラッチトルクとの間
    に線形関係を確立する段階とを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】前記変速機は、噛み合いジョークラッチ
    を用いた機械式変速機であることを特徴とする請求項９
    に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記クラッチは、液冷式湿式クラッチで
    あることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記クラッチコントローラは、電磁弁と
    該電磁弁を作動させるパルス幅変調電源を有しており、
    前記クラッチ制御パラメータは、前記電源のパルス幅変
    調を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記第１値及び第２値は、前記クラッチ
    の最大規格容量の１０％以下に選定されることを特徴と
    する請求項９に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記第１値は５〜１５ポンド・フィート
    であり、また、第２値は１５〜３０ポンド・フィートで
    あることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記システムコントローラはマイクロプ
    ロセッサベースであり、また、前記エンジンコントロー
    ラは、ＳＡＥＪ１９２２、ＳＡＥＪ１９３９またはＩＳ
    Ｏ１１８９８の内の1つのプロトコルに従った電子デー
    タリンクで交信することを特徴とする請求項９に記載の
    方法。
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