JP2005133824A - 自動クラッチ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微速走行あるいは微速後退走行を行うときに、路面が急に平坦になる、あるいは進行方向に下り坂になるなどにより、負荷が急に小さくなるときに、半クラッチ・モードが解除されないまま、エンジン回転が上昇しクラッチが滑る状態が継続する現象を回避する。
【解決手段】半クラッチ・モードが設定されているときに、アクセル・ストロークの小さい状態でエンジン回転速度が所定以上になったことを検出して、強制的に半クラッチ・モードを解除する制御論理を追加する。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車のクラッチ装置に利用する。本発明は、機械式クラッチ、とくに摩擦クラッチを利用し、そのクラッチの接続状態をプログラム制御回路およびクラッチ・アクチュエータにより制御する自動クラッチ制御装置の改良に関する。本発明は、クラッチの接続状態をクラッチが滑る状態に継続させる半クラッチ・モードの改良に関する。本発明は、運転者により操作されるクラッチ・ペダルを設けることなく、アクセル・ペダルの操作により、速度調節および変速制御を実行する車両のために開発された装置であるが、クラッチ・ペダルを設ける構造の自動クラッチ制御装置にも実施することができる。

エンジンの出力動力伝達経路に、ディスク型クラッチその他摩擦クラッチを設けて、そのクラッチの接続状態をプログラム制御回路およびクラッチ・アクチュエータにより制御する、いわゆる自動クラッチ制御装置が広く普及した。このような装置では、変速機のシフト・アップまたはシフト・ダウンのタイミングに同期して、自動的にクラッチの開閉制御が実行される。このような装置では、車両の発進時や低速走行時などに、クラッチが滑る状態を相応の時間にわたり継続させる半クラッチ・モードの制御を行うこともできるものが知られている。このような装置は流体を利用してトルク変換を行う形式のクラッチ装置に比べて、伝達トルクに対してクラッチで生じるエネルギ損失が小さく、走行距離あたりの消費燃料が小さくなる優れた特徴がある。

このような自動クラッチ装置としては、運転者が操作するクラッチ・ペダルを設けることなく、クラッチ開閉制御をすべて自動制御により行うものがあり、乗用車や小型商用車などに広く普及している。そのほかに、自動クラッチ制御装置が装備されていても運転席にクラッチ・ペダルを設け、運転者のクラッチ・ペダルの操作により、制御装置が実行する自動的なクラッチ制御動作をオーバライドすることができるように構成した装置も知られている。このようなクラッチ・ペダルを設ける形式の自動クラッチ装置は、職業的な運転者により運転される商用車に広く利用されている。

本願出願人は、このような自動クラッチ装置に半クラッチの状態で低速走行するクリープ・モードを設けて、このクリープ・モードの設定および解除を運転操作に連動して実行する装置について特許出願した（下記［特許文献１］参照）。すなわちこの装置では、クリープ・モードが設定されている状態では、クラッチが滑る状態が継続するように制御される。このクリープ・モードはアクセル・ペダルの踏み込み量が浅い状態で自動的に設定され、アクセル・ペダルを踏み込むと連動して解除される。あるいはこのクリープ・モードは、ハンド・ブレーキの操作に連動して設定もしくは解除されることが説明されている。

下記［特許文献１］の説明に「クリープ・モード」と表現されている走行モードは、これから説明する本発明の半クラッチ状態で低速走行することができる半クラッチ・モードとは、いくつかの点で性質の異なる走行モードである。したがって混同を避けるために、本発明の制御によって設定される走行モードを「半クラッチ・モード」と表現して、これを上記従来例装置で説明されている「クリープ・モード」とは区別する。

特開昭６２−７１７２８号公報

本願発明者は、クラッチ制御装置の試験を行う中で次のような事象を経験した。車両が停車状態から発進または後退発進するとき、あるいは低速走行中に路面が車両進行方向に対して急な登り坂になったときなどに、自動変速装置は、自動的に低速ギヤ（例えば、１速または２速、あるいは後退）を選択し、クラッチ制御を半クラッチ・モードに設定する。これによりクラッチは滑る状態が相応の時間にわたり継続される。このときアクセル・ペダルの操作量に対応してエンジンに燃料が供給され、車両はそれに応じて加速され、あるいは低速走行を継続する。このような低速走行の状態で路面が急に平坦になる、あるいは進行方向に下り坂になるなどにより車両負荷が小さくなると、運転者はさらに低速走行を続ける意思であれば、アクセル・ペダルの踏み込み量を浅くする、あるいはアクセル・ペダルを解放するなどにより速度調節を行うことになる。

このような運転操作は、たとえばプラットフォームを設けた貨物の積み下ろし場や、バスの折り返し場などで遭遇する。あるいは渋滞中の道路や混雑する市街地などで遭遇することも考えられる。このような運転操作に対して従来例装置では、必ずしも合理的な自動制御が実行されていない場合がある。

これを詳しく説明すると、低速走行の状態からそれに継続して加速走行に移行する場合には、アクセル・ペダルが踏み込まれることにより、半クラッチ・モードを解除してクラッチを接状態に制御して車両を加速させることができる。しかし、さらに低速走行を継続させなければならない場合には、上記のように何らかの原因により車両負荷が軽くなると、半クラッチ・モードの状態でアクセル・ペダルの踏み込み量を浅くする、あるいは解放するなどの運転操作が行われる。そうすると従来例装置では、半クラッチ・モードのまま負荷が軽くなることにより、エンジン回転が上昇しクラッチが滑る状態が無用に継続してしまうことがある。従来例装置では、上述のように自動クラッチ制御装置を装備した車両にもクラッチ・ペダルを設けるものもあるが、クラッチ・ペダルが設けられている車両では、このような状態に陥ると、運転者がクラッチ・ペダルを踏み込み、自動クラッチ制御をオーバライドすることにより解決することができる。

クラッチが滑る状態が継続することはクラッチ・ディスクの摩耗を早めることになる。それに、上記のようにエンジン回転が大きくなりクラッチが滑る状態が発生したら、運転者はアクセル・ペダルの操作のみで車速を調節することが不可能になり、ブレーキ・ペダルを操作するなどが必要になる。これではアクセル・ペダルの操作のみで速度調節を行うことにならない。

本発明は、このような背景に行われたものであって、アクセル・ペダルが踏まれていない、あるいはアクセル・ペダルの踏み込み量がきわめて浅い状態で、エンジン回転が上昇し、無用に半クラッチ・モードが継続するようなことのないクラッチ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、車両速度をアクセル・ペダル一つにより単純に制御することができる自動クラッチ制御装置を装備した車両を提供することを目的とする。本発明は、クラッチ・ペダルを設けることなく、あるいはクラッチ・ペダルが設けられていてもその操作を併用することなく、アクセル・ペダル一つの操作により車速を調節することができる車両を提供することを目的とする。

本発明は、アクセル・ペダルの操作情報、選択されている変速ギヤの情報、エンジン回転速度の情報、および車速の情報を含む入力情報に基づき、クラッチの接続状態をプログラム制御回路により半クラッチ・モード（クラッチが継続的に滑る状態）を含む状態に制御する手段を含むクラッチ制御装置において、前記選択されている変速ギヤの情報が所定の低速ギヤまたは後退ギヤであり、クラッチは半クラッチ・モードに制御され、アクセル・ペダルの操作情報がアクセル・ストローク零または所定値α０を下回る小さい値を示し、かつエンジン回転速度の情報が所定値ω０を越えるときには、（前記半クラッチ・モードを禁止して）クラッチを接状態に制御する手段を備えたことを特徴とする。

さらに本発明の装置は、変速レバーを操作する手の指で操作できる位置にスイッチを設け、このスイッチがオン状態に操作されているときには、変速ギヤが所定の低速ギヤまたは後退ギヤに設定されていることを条件に、アクセル・ペダルの踏み込み量の広い領域でクラッチを半クラッチ・モードに維持する手段を備えた構成とすることができる。

上記アクセル・ストロークα０の値を例示すると、零〜十数％である。上記ω０の値を例示すると、ディーゼル・エンジンの場合に６００〜１２００rpmである。

変速機レバーにスイッチを設ける場合には、このスイッチを操作することにより、上記課題として説明した不条理な制御状態から簡単に脱出することができる。

本発明のクラッチ制御装置では、不条理な半クラッチ・モードに陥った場合には、このモードは自動的にあるいは適正に解除されるから、クラッチの温度が上昇する、あるいはクラッチ・ディスクの摩耗が大きくなるなどの不都合をなくすることができる。本発明の装置により、アクセル・ペダルの操作一つにより車両の加速および減速を制御することができる装置を実現することができる。本発明の装置では、不条理に半クラッチ・モードが継続することが回避されるとともに、半クラッチ・モードが解除された直後にエンジン・ブレーキの状態となり車両速度を安定に制御することができる。

図１に本発明実施例装置のハードウエア・ブロック構成図を示す。内燃機関によるエンジン１の出力軸に設けられたクラッチ２は機械式クラッチである。さらに具体的には回転ディスク型のクラッチにより構成され、油圧によるクラッチ・アクチュエータ４によりその接続状態が開閉制御される。このクラッチ・アクチュエータ４の作動ストロークはクラッチ・ストローク・センサ６により電気信号として検出される。このクラッチ２の回転動力出力軸には変速ギヤ３が連結されている。この変速ギヤ３は前進７段、後退１段の組み合わせギヤにより構成されている。機械的なギヤ組み合わせ制御は、変速ギヤ・アクチュエータ５により実行される。

エンジン１に供給される燃料流量は燃料ポンプ７により制御される。この燃料ポンプ７はエンジン制御回路８からの電気信号により制御される。エンジン制御回路８はプログラム制御回路を含む構成である。エンジン制御回路８は、とくに図示してないが、その入出力情報をこのプログラム制御回路に接続する複数のインターフエイスを含む。その入力情報の一つはエンジン１の回転に応じて発生する回転パルス情報である。またアクセル・ペダル１５の操作情報およびブレーキ・ペダル１４の操作情報は、それぞれ電気信号としてこのエンジン制御回路８に入力する。

変速ギヤ３のギヤ切換えを機械的に制御する変速ギヤ・アクチュエータ５は、図示してない複数の空気圧シリンダを備える機械装置である。この空気圧シリンダの機械出力により変速ギヤ３の組み合わせ転換制御が実行される。空気圧シリンダに供給する空気圧の通路には、図示されていない開閉弁が設けられ、この開閉弁の開閉制御は、変速機制御回路９の制御出力により電磁的に実行される。変速機制御回路９はプログラム制御回路、およびこのプログラム制御回路に入出力情報を接続する複数のインターフエイスにより構成されている。この変速機制御回路９には、運転者が操作する変速レバー１２の位置情報が入力する。またこの変速機制御回路９には、変速ギヤ３に設けられたセンサから供給されるギヤ位置情報、および変速ギヤ３の出力軸に設けられた回転センサから回転情報が入力される。変速ギヤ３の出力軸の回転情報はこの車両の車速情報として利用される。

クラッチ・アクチュエータ４は空気圧シリンダを含む機械装置であり、その空気圧シリンダに供給される空気圧は、図外の空気圧タンクから、これも図示していない空気圧制御弁を介して供給される。その空気圧制御弁はクラッチ制御回路１０の出力電気信号により開閉制御される。クラッチ制御回路１０はプログラム制御回路およびそのインターフエイスを含む装置である。このクラッチ制御回路１０にはクラッチ・ストローク・センサの検出出力が入力する。さらにこのクラッチ制御回路１０には、パーキング・ブレーキの位置情報が入力する。

そして上記説明の三つの制御回路、すなわちエンジン制御回路、変速機制御回路、およびクラッチ制御回路は、それぞれデータ・バスにより相互に接続されて、各制御回路が受信する情報、および各制御回路が発生する情報を共有することができるように構成される。

変速レバー１２はよく知られた構造であるがこれを簡単に説明すると、レバーは運転者の手によりほぼ「Ｈ」字のように移動させることができる。レバーがＮ（ニュートラル）位置にあるときには、運転操作により変速ギヤをニュートラルに保持する命令が入力されている。変速機制御回路９はこれに応じて、変速ギヤ３をニュートラル（入力動力が出力動力として送出されない状態）に制御する。運転者がレバーをＲ（リバース）位置に操作することにより、変速機制御回路９は変速ギヤ３に後退ギヤを設定する。運転者がレバーをＤ（ドライブ）位置に操作することにより、変速機制御回路９はそのときの車速および必要なトルクに応じて、前進７段のギヤのうちから最適な前進ギヤを選択して変速ギヤ３にこれを設定する。前進ギヤが選択されている状態で、運転者がレバーをＵＰ（アップ）位置またはＤＮ（ダウン）位置に操作することにより、変速機制御回路９はその操作毎に選択するギヤを一段ずつアップまたはダウンする。

この実施例装置では、クラッチ・ペダルは設けられていない。クラッチ・ペダルがなくとも、変速レバー１２によりアップまたはダウンの入力があると、クラッチ制御回路１０および変速機制御回路９はそれに同期して、クラッチ断、ギヤ切換え、クラッチ接などの一連の動作を自動的に実行する。アクセル・ペダル１５が踏み込まれ、車両が加速するときにも、変速ギヤが順次変更されるときにも、運転者はそのつどクラッチ・ペダルを踏む必要はなく、同期して、クラッチ断、ギヤ切換え、クラッチ接の動作が自動的に実行される。

ここで本発明の特徴とするところは、半クラッチ・モードで低速走行をしているときのクラッチ制御にある。図２は半クラッチ・モードの制御に係るクラッチ制御装置の動作論理要部を説明するフローチャートである。車両の発進時、すなわち車速零の状態から車両を発進させるとき、あるいは変速ギヤが第１速あるいは第２速もしくは後退に設定されている状態で、微速走行を継続する状態になったときに、半クラッチ・モードが設定される。半クラッチ・モードでは半クラッチ・フラグがセットされる。このときには相応の時間にわたりクラッチが滑る状態に維持される。車速が増大し変速機が第３速以上に変速されると、この半クラッチ・モードは自動的に解除される。

本発明の装置は、半クラッチ・モードの状態で、設定ギヤが変更されず低速ギヤのままであり、平坦走行または下り方向の走行になるなどにより、エンジン回転速度が高くなると、半クラッチ・モードを強制的に解除させるところにその特徴がある。すなわち図２に示すフローチャートの中で※を付して示すブロックに本発明の特徴がある。さらに具体的にこの実施例装置では、エンジン回転速度が４２０rpmを越え、アクセル・ストロークが１０％を下回る状態で、さらにエンジン回転速度が上昇しているとき、具体的には８００rpmを越えたときに、強制的に半クラッチ・モードを解除してクラッチを接状態に制御するように構成した。

これは車両の走行状態に対応させて例示すると、車両が登り坂方向に発進したが、その発進直後に路面が平坦になる、あるいは路面が逆に下り坂になるなどの状況にあると、半クラッチ・モードの制御を脱出することができず、そのままクラッチが滑り続けることになる状態を回避するものである。

さらに本発明実施例装置では、変速レバー１２の頭部に押しボタン・スイッチ１１を設けた。この押しボタン・スイッチ１１により半クラッチ・モードの設定、および半クラッチ・モードの解除を行うことができるようにした。この押しボタン・スイッチ１１は運転者が変速レバー１２を操作する手指により操作される。この押しボタン・スイッチ１１の操作情報はクラッチ制御回路１０に取込まれる。そしてクラッチ制御回路１０は、その時点で変速ギヤに前進第１速、または前進第２速、あるいは後退、のいずれかが設定されているときに、クラッチ制御装置は半クラッチ・モードに設定される。そしてクラッチ制御装置が半クラッチ・モードに設定されているときに、この押しボタン・スイッチ１１が操作されると、その半クラッチ・モードは解除されるように構成した。

この構成を付加することにより、何らかの原因でクラッチ制御装置の半クラッチ・モードが自動的に解除されないとき、あるいはクラッチ制御装置の半クラッチ・モードが自動的に設定されないときには、運転者の操作により半クラッチ・モードの解除および設定を制御することが可能になる。

上記説明では、クラッチ・ペダルを設けない車両について説明したが、クラッチ・ペダルを設け、クラッチ制御装置の制御を運転者がオーバライドすることができるように構成された装置にも本発明を同様に実施することができる。

本発明実施例装置のブロック構成図。 本発明実施例装置の要部動作フローチャート。

符号の説明

１ エンジン
２ クラッチ
３ 変速ギヤ
４ クラッチ・アクチュエータ
５ 変速ギヤ・アクチュエータ
６ クラッチ・ストローク・センサ
７ 燃料ポンプ
８ エンジン制御回路
９ 変速機制御回路
１０ クラッチ制御回路
１１ 押しボタン・スイッチ
１２ 変速レバー
１４ ブレーキ・ペダル
１５ アクセル・ペダル
１６ パーキング・ブレーキ・レバー

Claims (2)

1. アクセル・ペダルの操作情報、選択されている変速ギヤの情報、エンジン回転速度の情報、および車速の情報を含む入力情報に基づき、クラッチの接続状態をプログラム制御回路により半クラッチ・モードを含む状態に制御する手段を含むクラッチ制御装置において、
   前記選択されている変速ギヤの情報が所定の低速ギヤまたは後退ギヤであり、クラッチは半クラッチ・モードに制御され、アクセル・ペダルの操作情報がアクセル・ストローク零または所定値α０を下回る小さい値を示し、かつエンジン回転速度の情報が所定値ω０を越えるときには、前記半クラッチ・モードを禁止してクラッチを接状態に制御する手段を備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。
2. 変速レバーを操作する手の指で操作できる位置にスイッチを設け、このスイッチがオン状態に操作されているときには、変速ギヤが所定の低速ギヤまたは後退ギヤに設定されていることを条件に、アクセル・ペダルの踏み込み量の広い領域でクラッチを半クラッチ・モードに維持する手段を備えた請求項１記載のクラッチ制御装置。

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