JP2004270811A

JP2004270811A - クラッチ制御装置

Info

Publication number: JP2004270811A
Application number: JP2003062786A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Shiono; 幸彦塩野; Toshikuni Shirasawa; 敏邦白沢; Takeshi Nakamura; 中村　　剛; Osamu Ogi; 治小木; Atsushi Kumazawa; 厚熊沢
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】ねじり振動等により発生するクラッチ回転数の変動に左右されない自動断接制御を行なうクラッチ制御装置を提供する。
【解決手段】惰行時にクラッチを自動的に接続する条件として、アクセル開度センサによるアクセル信号がオフであり、かつ、エンジンと切断状態にあるクラッチ回転数（ＮＣＬ）が、クラッチ断回転数Ｎ１にねじり振動を考慮した補正値Ｎ２を加えた回転数以上になると、クラッチを接続状態とするクラッチ制御装置。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチ制御装置に関し、特に、機械式自動変速機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
バスやトラック等の大型車では、駆動トルクの伝達量が大きいため、手動変速機と同様の構造の機械式変速機に、クラッチを自動的に断接可能なクラッチ装置等を組み合わせることで、機械式自動変速機（以下、ＡＭＴと略す）として用いている。このような構成により、変速のタイミングに合わせて、自動的にクラッチを断接制御し、自動的に変速を行うことができる。
【０００３】
上記ＡＭＴに用いられる自動クラッチ装置では、クラッチの接続動作時に、エンジン回転速度とクラッチ回転速度が一致していないため、急激に接続すると接続ショックが発生するおそれが有り、そのため、エンジン回転数とクラッチ回転数に応じてクラッチの接続速度を変更して、接続ショックを低減するようにしている（特許文献１参照）。又、クラッチ接続時のクラッチミートのフィーリングを向上させ、もたつきのない加速感を得るために、クラッチを適度にすべらせながらクラッチミートさせる制御方法もある（特許文献２参照）。
【０００４】
上記自動クラッチ装置では、変速時にクラッチを断接するだけではなく、車両が停止した場合又は車両速度が所定速度以下に低下した場合には、エンジンストップ（以下、エンストと略す。）を避けるために、自動的にクラッチを切断状態にすることが必要である。又、逆に、クラッチ切断状態であっても、車速が所定車速以上となるような惰行運転の場合には、エンジンブレーキを確保するために、自動的にクラッチを接続状態にすることも必要である。つまり、自動クラッチ装置は、変速時のクラッチの断接機能だけではなく、以下のようなクラッチの断接機能も有している。
（１）停止時、又は車速が低下して、クラッチ回転数がエンジンのアイドル回転数以下になると、クラッチを切断状態にする。
（２）惰行時、例えば、降坂路停止時にブレーキを解除して車速が徐々に増加する場合、車速に伴いクラッチ回転数がエンジンのアイドル回転数以上になると、クラッチを接続状態にする。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２７４２６０号公報（第３−６頁、第１−６図）
【特許文献２】
特開平１１−７８６１６号公報（第３−頁１０、第１−７図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＭＴだけに限らず、ＭＴ（マニュアル変速機）でも、クラッチ切断接時には、駆動系部品のばね要素のために、車速及びクラッチ回転数にねじり振動が発生する。具体的には、シャフト等がねじりバネとして働くため、クラッチ切断時にねじり振動を発生し、車速やクラッチ回転数がこのねじり振動により一時的に変動することとなる（後述の図３（ａ）参照）。走行中の変速時におけるクラッチ切断時にも、上記ねじり振動が発生していると考えられるが、車速が高い状態でクラッチを切断状態にした場合は、クラッチ回転数が十分高いため、ねじり振動が与える影響は小さい。ところが、減速時等の車速が低い状態でクラッチを切断状態にした場合には、クラッチ回転数に与えるねじり振動数の影響はより大きくなる。
【０００７】
特に、ＡＭＴでは、車両の状況（車速、エンジン回転数、クラッチ回転数、アクセル開度等）により自動でクラッチの断接制御を行うため、車両状況に応じた適切な断接制御を行なうには、上記ねじり振動の防止及び対策が必要となる。例えば、上記（１）の機能により自動的にクラッチを切断状態にした後に、大きなねじり振動が発生した場合、一時的にクラッチ回転数がエンジンのアイドル回転数よりも高くなってしまう場合がある（図３（ａ）のＡ点参照）。この状況は、上記（２）の機能が働く条件に当てはまり、本来、クラッチを切断状態に維持すべき所で、クラッチを接続状態にしようとしてしまい、エンストしてしまう問題があった。つまり、実際はクラッチ回転数が十分高い状態でないにもかかわらず、一時的なクラッチ回転数の変動によりエンジンとクラッチを接続状態にしようとしたため、最低限のエンジンの回転数を保つことができなくなり、その結果エンストを引き起こしていた。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ねじり振動等により発生するクラッチ回転数の変動に左右されない自動断接制御を行なうクラッチ制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係るクラッチ制御装置は、車両のエンジンと変速機との間のクラッチを断接させるクラッチ断接手段と、クラッチの回転数を検出するクラッチ回転数検出手段と、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度検出手段とを有する。クラッチ断接手段を用いて自動的にクラッチを断接するクラッチ制御手段は、エンジンと接続状態にあるクラッチの回転数が、所定回転数より小さくなると、クラッチを切断状態とし、アクセル開度検出手段によるアクセルペダルの踏込み量がなく、かつ、エンジンと切断状態にあるクラッチの回転数が、所定回転数より大きく設定された他の所定回転数以上になると、クラッチを接続状態とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、特にＡＭＴ（機械式自動変速機）に用いられる自動クラッチ装置において、低車速時にクラッチの断接制御を自動的に行なう際に、クラッチの切断時に発生するねじり振動の大きさを考慮した回転数を補正値とし、クラッチの切断条件のクラッチの所定回転数（例えば、エンジンのアイドル回転数）に、この補正値を加えた回転数を、クラッチの接続条件のクラッチ回転数として用いたことが特徴である。したがって、切断条件の所定回転数より大きい他の所定回転数（所定回転数＋補正値）を、クラッチの接続条件のクラッチ回転数として設定することで、クラッチの誤接続を防止するとともに、惰行時（例えば、降坂路停止時にブレーキを解除し、車速が徐々に増加する場合）には、適切なクラッチ回転数でクラッチを接続状態とすることができる。このような効果を実現する本発明にかかわるクラッチ制御装置の実施形態の一例を、以下に示す図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るクラッチ制御装置が用いられるエンジン、クラッチ装置及び変速機の概略構成図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明に係るクラッチ制御装置は、エンジン１からの出力軸を変速機２に接続するクラッチ装置３を制御している。
【００１３】
エンジン１自体の構成は、本発明に直接係るものではないため、関係する部分を簡単に説明するが、一般的に用いられている内燃機関のエンジンでよい。エンジン１に設けられた種々の付属機器等を制御することにより、エンジン１の出力は制御されており、エンジン１の出力軸には、その回転数を検出するエンジン回転数センサ４が設けられている。付属機器やエンジン回転数センサ４等はエンジンＥＣＵ５に接続されており、他のセンサからの入力信号や他のＥＣＵからの制御情報に基づいて、エンジン１の出力が制御されている。
【００１４】
変速機２自体の構成も、本発明に直接係るものではないため、関係する部分を簡単に説明する。変速機２は、後退段の他に複数の前進段の変速段を有する自動変速式の変速機である。変速機２の上部には、変速機内部の変速段を選択するためのギヤシフトユニット（以下、ＧＳＵと略す。）６が設けられており、ＧＳＵ６は、複数の電磁弁、パワーシリンダ（共に図示せず）から構成されるアクチュエータ部７により作動されており、エア通路９を経由してエアタンク８から供給される高圧作動エアにより駆動されている。
【００１５】
具体的には、電磁弁の動作状況に応じて供給された高圧作動エアによりパワーシリンダが作動され、パワーシリンダに係合され、変速段のギヤを選択する変速機２内部のシフトフォーク（図示せず）が作動されて変速が行われている。ＧＳＵ６近傍あるいはＧＳＵ６内には変速段を検出するギヤ位置センサ１０が設けられており、ギヤ位置センサ１０からの信号を変速機ＥＣＵ１１が判断して、アクチュエータ部７へ制御信号を出力している。又、変速機２の入力軸、即ち、クラッチの回転数を検出するクラッチ回転数検出手段となるクラッチ回転数センサ１２と、変速機２の出力軸の回転数により車速を検出する車速センサ１３も設けられ、変速機ＥＣＵ１１へ入力されており、変速時にはこれらの回転数が同期するように、変速機ＥＣＵ１１により制御されている。又、変速機ＥＣＵ１１には、アクセルペダル１４ａに設けられ、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度検出手段であるアクセル開度センサ１４ｂや、変速機２の変速を制御するチェンジレバー１５ａに設けられた変速段選択スイッチ１５ｂも接続され、これらの入力信号を変速機ＥＣＵ１１が総合的に判断して変速動作を行なっている。
【００１６】
クラッチ装置３は、エンジン１の出力軸に接続されたフライホイール１６にクラッチ板１７をスプリング１８により圧接させて接続状態とする一方、フライホイール１６からクラッチ板１７を離間させることで切断状態とすることで、エンジン１と変速機２とを断接する通常の機械摩擦式クラッチであり、その断接動作を自動的に実施できるものである。クラッチ板１７に、クラッチ断接手段となるエアシリンダ１９がレバー２０を介して接続されており、このエアシリンダ１９に接続された２つのエア通路９ａ、９ｂを、２つの電磁空気圧比例制御弁（以下、制御弁と略す。）２１ａ、２１ｂの開閉を各々制御することで、エアタンク９から供給される高圧作動エアの供給、排出を行い、エアシリンダ１９を自動的に作動させて、クラッチ板１２を移動させて、クラッチの断接が自動的に実施される。なお、エアシリンダ１９に接続されるレバー２０には、クラッチ板１７の作動位置を示すクラッチストロークセンサ２２が設けられており、クラッチストロークセンサ２２からの検出信号を変速機ＥＣＵ１１に入力し、制御弁２１ａ、２１ｂの各々の開閉状態を制御することで、クラッチの断接の２つの状態だけではなく、手動式の変速機における半クラッチのような状態とすることも可能である。このような制御を行なうことにより、エンジン１の出力を変速機２に伝達する際に、違和感なく円滑に変速することができる。
【００１７】
具体的には、エアシリンダ１９内部のピストンの一方側（レバー２０が接続される側）にスプリングが設けられており、制御弁２１ａをオン状態にすると、ピストンの他方側の空間に制御弁２１ａを経由した高圧作動エアが導入されて、ピストンがスプリングに抗う方向へ押されて、レバー２０が支点を中心に回動し、クラッチ板１７がフライホイール１６から離間する方向に移動して、クラッチ装置３は接続状態から切断状態に変化する。一方、制御弁２１ａ、２１ｂを共にオフ状態にすると、エアシリンダ１９へ導入された高圧作動エアが、制御弁２１ａ、２１ｂを経由して、大気開放されているエアシリンダ１９一方側へ抜けていき、スプリングの力によりピストンが押し戻され、レバー２０が支点を中心に回動し、クラッチ板１７がフライホイール１６の方向に移動して、クラッチ装置３は切断状態から接続状態に変化する。この時、クラッチ板１７はスプリング１８によってフライホイール１６に圧接され、クラッチ装置３が接続状態に保持されることとなる。クラッチ装置３は、変速機２が自動変速される際に、自動的に断接されるように制御されており、本発明に係るクラッチ制御においても、所定の条件下で自動的に断接されるように制御されている。
【００１８】
このような制御を行なう変速機ＥＣＵ１１及びエンジンＥＣＵ５は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、メモリ（制御プログラムやデータを有するＲＯＭと、演算作業領域となるＲＡＭとを有する。）及び入出力信号の処理回路となるインタフェイスとで構成されているものである。変速機ＥＣＵ１１において、種々の入力信号のうち、本発明に係る主な入力信号としては、クラッチ回転数センサ１２、アクセル開度センサ１４ｂ、クラッチストロークセンサ２２等が有り、種々の出力信号のうち、本発明に係る主な出力信号としては、制御弁２１ａ、２１ｂ等への制御信号がある。上記センサ等から入力された情報に基づき、制御プログラムにより適切な制御信号が出力されて、本発明に係るクラッチ制御が実施される。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態の一例を示すクラッチ制御のフローチャートである。ここでは、本発明に係る制御の部分を抜き出して記載した。
【００２０】
ステップＳ１、Ｓ２では、クラッチを接続状態から切断状態に動作する条件として、減速時、又は停止時に、クラッチ回転数センサからのクラッチ回転数（ＮＣＬ）が、所定回転数となるクラッチ断回転数Ｎ１より小さいことが条件となる。この条件を満たすと、クラッチの断動作を行なう。ここで、クラッチ断回転数Ｎ１は、例えば、エンジンのアイドル回転数とするが、エンストを起こさない回転数であれば、必ずしもアイドル回転数に限定する必要はない。
【００２１】
ステップＳ３、Ｓ４では、逆に、クラッチを切断状態から接続状態に動作する条件として、アクセルペダルの踏込み量がなく、アクセル開度センサからのアクセル信号がオフであり、かつ、クラッチ回転数センサからのクラッチ回転数（ＮＣＬ）が、クラッチ接続回転数（Ｎ１＋Ｎ２）より大きいことが条件となる。このような状況としては、例えば、降坂路にてブレーキを解除して惰行して車速が増加した場合が該当する。この条件を満たすと、クラッチ接続時の接続ショックを抑制するように、エンジン回転数をクラッチ回転数に同期させて、クラッチの接続動作を行なう。ここで、クラッチ接続回転数（Ｎ１＋Ｎ２）は、クラッチ断回転数Ｎ１に、クラッチ断接時のシャフト軸のねじり振動の大きさを考慮した補正値Ｎ２を加えたものである。この条件を満たすと、クラッチの接続動作を行なう。このような補正値Ｎ２を加えることで、クラッチ回転に異常な変動が起こった場合でも、想定外にクラッチの接続動作を起こすことがなくなり、エンジンストップを防止することができる。なお、補正値Ｎ２を大きくしすぎると、空走（クラッチ断での走行）から通常の走行状態へ移行するまでのエンジン回転数が大きくなりすぎ、空走状態が多くなるおそれがある。そのため、ねじり振動の影響を排除でき、かつ、空走状態が多くない適切な補正値を設定することが望ましい。
【００２２】
図３は、従来のクラッチ制御と本発明のクラッチ制御の比較図である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、従来のクラッチ制御では、ねじり振動等によりクラッチ回転数が、クラッチの断接回転数Ｎ１よりも想定外に大きくなる場合（例えば、図３中のＡ点）、クラッチの接続動作を行なってしまうために、エンストを起こしていた。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、本発明に係るクラッチ制御では、ねじり振動等によりクラッチ回転数（ＮＣＬ）が、クラッチの断接回転数Ｎ１よりも想定外に大きくなる場合があっても、クラッチの接続動作を行なうためのクラッチの接続回転数を、クラッチの断接回転数Ｎ１に補正値Ｎ２を加え、より大きい回転数（Ｎ１＋Ｎ２）とすることで、クラッチの接続動作を誤って行なわないようにして、エンストを起こすことを防止している。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、惰行時のクラッチ接制御への移行条件として、クラッチ断回転数（例えば、エンジンアイドル回転）＋補正値（ねじり振動考慮分）以上のクラッチ回転数とすることで、ねじり振動等の影響を受けたクラッチ回転数がクラッチ断回転数に補正値を加えた回転数より高くなることがないので、クラッチ接制御の条件が成立せず、駆動系のねじり振動によりクラッチ接制御へ誤って移行することを防止でき、エンストを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッチ制御装置が用いられるエンジン、クラッチ装置及び変速機の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態の一例を示すクラッチ制御のフローチャートである。
【図３】従来のクラッチ制御と本発明のクラッチ制御の比較図である。
【符号の説明】
１エンジン
２変速機
３クラッチ装置
１１変速機ＥＣＵ
１２クラッチ回転数センサ
１４ａアクセルペダル
１４ｂアクセル開度センサ
１６フライホイール
１７クラッチ板
１８スプリング
１９エアシリンダ
２０レバー
２１制御弁
２２クラッチストロークセンサ

Claims

車両のエンジンと変速機との間のクラッチを断接させるクラッチ断接手段と、前記クラッチの回転数を検出するクラッチ回転数検出手段と、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度検出手段とを有し、前記エンジンと接続状態にある前記クラッチの回転数が、所定回転数より小さくなると、前記クラッチ断接手段を用いて自動的に前記クラッチを切断状態とするクラッチ制御手段を備えたクラッチ制御装置において、
前記クラッチ制御手段は、前記アクセル開度検出手段による前記踏込み量がなく、かつ、前記エンジンと切断状態にある前記クラッチの回転数が、前記所定回転数より大きく設定された他の所定回転数以上になると、前記クラッチ断接手段を用いて自動的に前記クラッチを接続状態とすることを特徴とするクラッチ制御装置。