JP2006029583A - 結合モーメントの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結合モーメントを高精度に調整することのできる、クラッチの結合モーメントの調整方法を提供することである。
【解決手段】第1位置ラスタ値(9a)に加えて第2位置ラスタ値(9b)を次のように検出し、すなわち位置目標値が第1位置ラスタ値(9a)と第2位置ラスタ値(9b)の間に来るようにして検出し、
アクチュエータ部材を第1位置ラスタ値(9a)と第2位置ラスタ値(9b)に交互に位置決めし、これにより平均結合モーメントが、第1および第2位置ラスタ値(9a、9b)の結合モーメントよりも正確に結合モーメント目標値に一致するようにする
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車の駆動系に配置されたクラッチの結合モーメントの調整方法に関するものであり、ここでクラッチはクラッチアクチュエータによって調整される。

この種の方法は実際に周知である。クラッチアクチュエータはサーボモータを有し、サーボモータはアクチュエータ部材として、巻線を備えるステータと、交互に反対方向に磁化された永久磁石セグメントを備えるロータとを有する。永久磁石セグメントがあるため、アクチュエータ部材にはラスタ部分が生じる。すなわちアクチュエータ部材が相互に静止状態に位置決めされる位置は位置ラスタのラスタ点にある。

クラッチのクラッチ部材を互いに接近-離反運動させ、これにより結合モーメントを調整するために、サーボモータは自己ロック式伝動装置を介してクラッチのレリーズ装置と駆動接続している。結合モーメントを調整するためにまず、結合モーメントに相応する目標値がクラッチ部材の相対位置に対して求められる。この目標値は位置ラスタの複数ラスタ値の間とすることができる。次にアクチュエータ部材は巻線の相応の通電によって、位置目標値に隣接する位置ラスタのラスタ値に相対的相互に位置決めされる。ラスタ値に達すると、サーボモータは遮断され、現在の位置がクラッチアクチュエータの自己ロックに基づき無電流状態で保持される。

しかしクラッチアクチュエータにはラッチ部分があるためクラッチは段階的にしか調整できない。このことにより結合モーメントの調整精度が制限される。サーボモータをインクリメント位置測定により位置制御する場合には、結合モーメントの調整精度はインクリメントの分解能によっても影響を受ける。これは分解能がラッチ部分のラスタ間隔よりも荒い場合、および/または位置ラスタのラスタ値がインクリメント距離測定のラスタ値と一致しない場合である。

さらにレリーズ装置には、その構成部材に弾性があり、調整の際に摩擦が発生するから、距離ヒステリシスが伴われている。この距離ヒステリシスのためアクチュエータ部材の相対的位置決めは、クラッチの相応する調整距離に変換されないか、または部分的にしか変換されない。従ってレリーズ装置にそれぞれ存在するヒステリシス値と、クラッチ部材の相対的調整方向に依存して、結合モーメントの調整の際に付加的な不精度が発生し得る。

本発明の課題は、結合モーメントを高精度に調整することのできる、クラッチの結合モーメントの調整方法を提供することである。

この課題は、自動車の駆動系に配置されたクラッチの結合モーメントの調整方法であって、クラッチはクラッチアクチュエータによって調整され、該クラッチアクチュエータは少なくとも2つのアクチュエータ部材を有し、該アクチュエータ部材は位置ラスタのラスタ値に位置決め可能であり、結合モーメント目標値に相応する、位置ラスタのラスタ値間にある位置目標値を検出し、アクチュエータ部材を、該位置目標値に隣接する位置ラスタのラスタ値に相対的相互に位置決めする形式の方法において、第1位置ラスタ値に加えて第2位置ラスタ値を次のように検出し、すなわち位置目標値が第1位置ラスタ値と第2位置ラスタ値の間に来るようにして検出し、アクチュエータ部材を第1位置ラスタ値と第2位置ラスタ値に交互に位置決めし、これにより平均結合モーメントが、第1および第2位置ラスタ値の結合モーメントよりも正確に結合モーメント目標値に一致するようにすることによって解決される。

有利には、結合モーメント目標値を調整すべき期間の間、アクチュエータ部材は本来調整すべき位置目標値の両側に配置された位置ラスタ値へ交互に相対的相互に位置決めされる。これによりこの期間にわたってクラッチにより伝達される結合モーメントの平均値が、前記2つの位置ラスタ値に相応する結合モーメントの間に来るようになる。この方法は、1つの位置ラスタ値だけを制御する方法に対して、結合モーメントの高い調整精度を可能にする。

自動車の駆動系に配置されたクラッチ装置の場合、位置目標値の両側に配置された2つの位置ラスタ値間を切り替える際の周波数は有利には次のように選定される。すなわちこの周波数が駆動系の振動周波数とは異なっており、駆動系に固有振動ができるだけ励振されないように選定される。有利には2つの位置ラスタ値間を切り替える周波数は、例えば駆動モータ、マスタシリンダとスレーブシリンダを備える液圧区間、並びに後続のレリーズ機構からなるクラッチアクチュエータのシステム全体のコーナ周波数より大きく選択する。システム全体のコーナ周波数は、システム全体の応答時間の逆数として理解することもできる。さらに位置目標値の両側に配置された2つの位置ラスタ値間を切り替える周波数は、システム全体の最大調整周波数よりも高くすべきである。このシステムは、クラッチアクチュエータ、クラッチのレリーズ装置、目標値および第1と第2の位置ラスタ値を検出し、および/またはクラッチアクチュエータを制御するための信号処理装置からなる。位置目標値の両側に配置された位置ラスタ値間を切り替える周波数の最大値はクラッチアクチュエータの調整時間により上限が定められる。

本発明の有利な実施形態では、位置目標値に相応する位置目標値信号が発生され、この位置目標値信号に、交流信号成分を含む重畳信号が重畳される。この重畳は、位置目標値信号と重畳信号の和信号が実質的に位置ラスタ内にあるよう行い、目標値信号としてのこの和信号によりクラッチアクチュエータを制御する。パルス幅変調の振幅はラッチ部分により定められる調整可能性の枠内で任意に選択することができる。有利にはパルス幅変調により発生する振動が自動車の車内に存在するユーザによって知覚されないような小さな値に選択する。

本発明の有利な実施形態では、重畳信号が、第1および第2の位置ラスタ値に対する位置目標値の位置に依存してパルス幅変調される。このことにより結合モーメントのさらに大きな調整精度が達成される。実質的に任意の結合モーメント中間値を第1と第2の位置ラスタ値の結合モーメント間で調整することができる。

本発明の有利な構成では、重畳信号は一定の持続期間によりパルス幅変調され、デューティ比は第1および第2の位置ラスタ値に対する位置目標値の位置に依存して変化される。クラッチアクチュエータは簡単にマイクロコンピュータによって制御することができ、マイクロコンピュータは位置目標値を固定のタイムクロックで検出することができる。

本発明の別の実施形態では、重畳信号は一定のパルス持続期間によりパルス幅変調され、パルス休止期間は第1および第2の位置ラスタ値に対する位置目標値の位置に依存して変化される。固定のパルス持続期間を有するパルスは簡単にハードウエア的に発生することができる。

しかしもちろん、重畳信号を一定のパルス休止期間によりパルス幅変調することもでき、パルス持続期間は第1および第2の位置ラスタ値に対する位置目標値の位置に依存して変化される。

交流信号成分が基本周波数を有し、この基本周波数は2から8Hz、場合により3から7Hz、とりわけ４から6Hz、有利には５Hzである。基本周波数は自動車の駆動系で通常使用されるクラッチの場合、クラッチアクチュエータ、レリーズ装置、クラッチおよび信号処理装置からなるシステム全体の最大調整周波数よりも大きく、駆動系の振動周波数よりも小さい。

前記課題はさらに、距離ヒステリシスを有するレリーズ装置を介してクラッチと駆動接続されたクラッチアクチュエータによってクラッチを調整し、結合モーメント目標値に相応する位置目標値を検出し、クラッチアクチュエータを位置目標値に相応して位置決めし、クラッチアクチュエータの位置決め運動に、距離ヒステリシスを少なくとも部分的に補償するためにジッタ運動を重畳することによって解決される。

ここではさしあたり前記の解決手段と同じように、クラッチアクチュエータのジッタ運動によって短時間、位置目標値を越え、それから1単位だけ反対方向に位置決めされる。ここでこの位置決めステップのシーケンスは1回または複数回繰り返される。この前進-後進運動によって場合により存在する距離ヒステリシスを低減または完全に除去することができる。これによりこの方法は結合モーメントを高精度に調整することができる。

ジッタ運動の振幅は距離ヒステリシスの最大値の少なくとも2倍であると有利である。こうすればもっとも不利な場合でも、クラッチアクチュエータとレリーズ装置とが、ジッタ運動を適用しなければ距離ヒステリシス全体が作用するように位置決めされ、ジッタ運動により距離ヒステリシスを完全に補償することができる。有利にはジッタ運動の振幅は、ジッタ運動が車両乗客により知覚されないような大きさに選択する。

本発明の方法の有利な構成では、位置目標値に相応する位置目標値信号が発生され、この位置目標値信号に、交流信号成分を含む重畳信号がジッタ運動のために重畳され、このようにして形成された信号によりクラッチアクチュエータが制御される。ジッタ運動はこれにより簡単に形成することができる。

有利には交流信号成分は25Hzより大きく、とりわけ30Hz、有利には35Hzの周波数を有する。交流信号成分の周波数は、クラッチアクチュエータ、レリーズ装置、クラッチおよび信号処理装置からなるシステム全体の最大調整周波数よりも大きく、しかしクラッチアクチュエータの最大調整周波数よりも小さい。

図1に概略的に示された自動車の駆動系に配置されたクラッチ装置はクラッチ1を有する。クラッチはクラッチ部材として、摩擦ライニングを備えるクラッチ板２と、クラッチ板2の両側に配置された2つの圧力要素3を有する。圧力要素はレリーズ装置によって相互に接近-離反運動をすることができる。圧力要素3は内燃機関4のシャフトと接続しており、クラッチ板2は変速機5の駆動軸と接続している。変速機5の駆動軸はディファレンシャル6を介して自動車の駆動輪と駆動接続している。

操作装置はクラッチアクチュエータ7を有し、このクラッチアクチュエータ7は電気モータとして構成されている。クラッチアクチュエータ7はアクチュエータ部材として、巻線を備えるステータとステータに回転可能に支承されたロータとを有し、ロータの周囲には恒久的に磁化された磁石セグメントの列が配置されている。磁石セグメントは相互に反対方向に交互に磁化されており、ステータとは空隙を介して磁気的に作用する。ロータをステータに対して位置決めするために、クラッチアクチュエータ7の巻線は出力段を介して制御装置と接続されている。位置センサとしてステータには周方向に相互にずらされた複数の（詳細に図示されていない）磁界センサが設けられている。これらの磁界センサはロータの磁石セグメントと共働する。ロータとステータとの相対位置をインクリメント測定し、巻線の転流を測定された相対位置に依存して制御するために、磁界センサは制御装置の測定信号入力端と接続されている。制御装置にはさらに少なくとも1つの車輪回転数センサ8が接続されている。

ロータは所定の優先位置を有しており、この優先位置が位置ラスタを定める。無電流状態でロータ位置は位置ラスタのラスタ値9a,9b,9cのそれぞれ1つを取る。それらのうちのいくつかが図2に破線でマークされている。ロータが2つのラスタ値9a,9b,9cの間に位置決めされる場合、ロータとステータとの間にはラスタモーメントが発生する。このラスタモーメントはロータの磁石セグメントがステータに配置された歯と空隙を介して磁気的に共働作用することによるものである。巻線に通電することによりロータは位置ラスタのラスタ値のいずれかに位置決めされる。

図1には、クラッチアクチュエータ7がレリーズ装置を介してクラッチ１と駆動接続していることが示されている。レリーズ装置は、クラッチアクチュエータ7により駆動される変速伝動装置を有し、この変速伝動装置は液圧式マスタシリンダ10と駆動接続している。マスタシリンダは液圧管路11を介してスレーブシリンダ12と接続されている。スレーブシリンダ12はクラッチ1から伝達されるトルクを、ダイヤフラムスプリング１３の復帰力に抗して調整するために圧力要素3と駆動接続している。

制御装置によってロータは位置ラスタの各ラスタ値においてステータに対して相対的に位置決め可能である。制御装置によって検出され、クラッチ1を介して内燃機関4のシャフトから変速機5の駆動軸に伝達すべき結合モーメント目標値を調整するために、まず制御装置で位置目標値が検出される。相応する位置目標値信号が図2に14により示されている。位置目標値が位置ラスタのラスタ値9a,9b,9cの1つに一致する場合、クラッチアクチュエータ7は相応するラスタ値9a,9b,9cに位置決めされる。

これに対して位置目標値が位置ラスタのラスタ値9のいずれとも一致しなければ、少なくとも1つの第1ラスタ値9aと第2ラスタ値9bが検出される。これらのラスタ値は位置目標値をその間に含んでいる。次にアクチュエータ部材が、相応の結合モーメントが調整される期間の間、次のように交互に第1位置ラスタ値9aと第2位置ラスタ値9bに位置決めされる。すなわち平均結合モーメントが結合モーメント目標値と一致するように位置決めされる。

図2にはこのために、位置目標値信号14に交流信号成分を含むパルス幅変調された重畳信号が重畳されることが示されている。この重畳は、位置目標値信号14と重畳信号の和信号15がそのエッジの間で位置ラスタ内に来るように行われる。図2には交流信号成分の振幅がaにより示されている。このようにして得られた和信号15に相応してクラッチアクチュエータ7が位置決めされる。

図2では、デューティ比とラスタ値9a,9bが次のように相互に整合されている。すなわち交流信号成分の持続期間にわたる和信号15の積分が位置目標信号14の相応する積分と一致するように整合されている。

交流信号成分の基本周波数は、この基本周波数により駆動系に固有振動が励振されない限り、駆動系の振動周波数からできるだけ離される。さらにこの基本周波数は、クラッチアクチュエータ7、クラッチ1のレリーズ装置および制御装置からなるシステム全体の最大調整周波数とクラッチアクチュエータ7の最大調整周波数との間にある。

図3と図4に示された実施例では、レリーズ装置は距離ヒステリシスを有する。図4には、跳躍を有する位置目標値信号14に相応してクラッチアクチュエータ7を位置決めする際に、ヒステリシスがあるため、位置目標値信号１４と破線で示したアクチュエータ部材の実際の相対位置との間に偏差H1,H2が生じることとなることが示されている。ここでこの偏差は、過去におけるアクチュエータ部材の相対位置の時間的経過に依存することとなる。距離ヒステリシスは位置決めの間、順次異なる距離ヒステリシス値H1,H2を取ることが分かる。

図3では簡単にするため、クラッチアクチュエータ7の位置決め距離とクラッチ1の圧力要素3の位置決め距離との間の変速比が1であることが前提とされる。しかし実際には変速比は1より大きな値を有する。すなわちクラッチアクチュエータ7の位置決め距離はレリーズ装置によってクラッチ1の比較的小さな位置決め距離に変換される。

距離ヒステリシスを少なくとも部分的に補償または完全に回避するために、クラッチアクチュエータ7の位置決め運動にジッタ運動が重畳される。このために位置目標値信号14には、交流信号成分を含む、パルス幅変調された重畳信号が重畳される。この重畳信号の振幅は距離ヒステリシスの最大値の少なくとも2倍の大きさである。パルス幅変調のデューティ比は約50％である。図3には、圧力要素3の相対位置の実際値経過16がヒステリシスのため、位置目標値信号14と重畳信号から形成された和信号15から異なっていることが示されている。しかし、重畳信号の持続期間にわたって平均された和信号15の平均値17(図4)は比較的良好に位置目標値信号14と一致している。

交流信号成分の基本周波数は図3と図4の実施例では、クラッチアクチュエータ、レリーズ装置、クラッチ1および制御装置からなるシステム全体の最大調整周波数よりも大きく、しかしクラッチアクチュエータの最大調整周波数よりも小さい。

自動車の駆動系を示す概略図である。 クラッチアクチュエータの2つのアクチュエータ部材の相対位置を示す図であり、横軸には時間tが、縦軸には位置sが示されており、位置ラスタのラスタ値は破線によりマークされており、このラスタ値にアクチュエータ部材が相対的相互に位置決めされる。 湿式または乾式クラッチの２つのクラッチ部材の相対位置を示す図であり、横軸には時間tが、縦軸には位置sが示されており、相対位置の目標値は太い実線により、ジッタ運動の重畳された目標値は細い実線により、相対位置の実際値は破線により示されている。 湿式または乾式クラッチの２つのクラッチ部材の相対位置を示す図であり、横軸には時間tが、縦軸には位置sが示されており、相対位置の目標値は太い実線により、相対位置の平均化された実際値は細い実線により、そしてジッタ運動がなかった場合の相対位置の実際値は破線により示されている。

符号の説明

１ クラッチ
２ クラッチ板
３ 圧力要素
４ 内燃機関
５ 変速機
６ ディファレンシャル
７ クラッチアクチュエータ
８ 車輪回転数センサ
9a 第1ラスタ値
9b 第2ラスタ値
9c ラスタ値
１０ マスタシリンダ
１１ 液圧管路
１２ スレーブシリンダ
１３ ダイヤフラムスプリング
１４ 位置目標値信号
１５ 和信号
１６ 実際値経過
１７ 和信号の平均値
a 交流信号成分の振幅
H1 距離ヒステリシス
H2 距離ヒステリシス

Claims (13)

1. 自動車の駆動系に配置されたクラッチ(1)の結合モーメントの調整方法であって、
   クラッチ(1)はクラッチアクチュエータ(7)によって調整され、
   該クラッチアクチュエータ(7)は少なくとも2つのアクチュエータ部材を有し、
   該アクチュエータ部材は位置ラスタのラスタ値(9a,9b,9c)に位置決め可能であり、
   結合モーメント目標値に相応する、位置ラスタのラスタ値(9a、9b、9c)間にある位置目標値を検出し、
   アクチュエータ部材を、該位置目標値に隣接する位置ラスタのラスタ値(9a)に相対的相互に位置決めする形式の方法において、
   第1位置ラスタ値(9a)に加えて第2位置ラスタ値(9b)を次のように検出し、すなわち位置目標値が第1位置ラスタ値(9a)と第2位置ラスタ値(9b)の間に来るようにして検出し、
   アクチュエータ部材を第1位置ラスタ値(9a)と第2位置ラスタ値(9b)に交互に位置決めし、これにより平均結合モーメントが、第1および第2位置ラスタ値(9a、9b)の結合モーメントよりも正確に結合モーメント目標値に一致するようにする、ことを特徴とする調整方法。
2. 請求項1記載の方法において、
   位置目標値に相応する位置目標値信号(14)を発生し、
   該位置目標値信号(14)に交流信号成分を含む重畳信号を重畳し、
   当該重畳は、位置目標値信号（14）と重畳信号からなる和信号が実質的に位置ラスタ内にあるように行い、
   該和信号を目標値信号としてクラッチアクチュエータ（7）を制御する。
3. 請求項1記載の方法において、重畳信号を、第1および第2位置ラスタ値（9a、9b）に対する位置目標値の位置に依存してパルス幅変調する。
4. 請求項1記載の方法において、重畳信号を一定の持続期間によりパルス幅変調し、
   デューティ比を、第1および第2位置ラスタ値（9a、9b）に対する位置目標値の位置に依存して変化する。
5. 請求項1記載の方法において、重畳信号を一定のパルス持続時間によりパルス幅変調し、
   パルス休止期間を、第1および第2位置ラスタ値（9a、9b）に対する位置目標値の位置に依存して変化する。
6. 請求項1記載の方法において、重畳信号を一定のパルス休止期間によりパルス幅変調し、
   パルス持続期間を、第1および第2位置ラスタ値（9a、9b）に対する位置目標値の位置に依存して変化する。
7. 請求項1記載の方法において、交流信号成分は基本周波数を有し、
   該基本周波数を、クラッチのシステム固有の振動周波数とクラッチアクチュエータの全体システムのシステム固有のコーナ周波数との間に調整する。
8. 請求項7記載の方法において、基本周波数は1から10Hz 、とりわけ3から7Hz、とりわけ4から6Hz、有利には約５Hzである。
9. 請求項1から7までのいずれか1項記載の、自動車の駆動系に配置されたクラッチ(1)の結合モーメントの調整方法であって、
   クラッチ（1）を、距離ヒステリシスを有するレリーズ装置を介してクラッチ（1）と駆動接続したクラッチアクチュエータ（7）によって調整し、
   クラッチモーメント目標値に相応する位置目標値を検出し、クラッチアクチュエータ（7）を該位置目標値に相応して位置決めする形式の方法において、
   クラッチアクチュエータ（7）の位置決め運動に、距離ヒステリシスを少なくとも部分的に補償するためにジッタ運動を重畳する。
10. 請求項9記載の方法において、ジッタ運動の振幅は距離ヒステリシスの最大値の少なくとも2倍とする。
11. 請求項9記載の方法において、位置目標値に相応する位置目標値信号（14）を発生し、
    該位置目標値信号（14）に、交流信号成分を含む重畳信号をジッタ運動のために重畳し、
    このようにして形成された信号によりクラッチアクチュエータ（7）を制御する。
12. 請求項9記載の方法において、交流信号成分は、振動周波数よりも大きい周波数を有する。
13. 請求項12記載の方法において、周波数は25Hzより大きく、とりわけ30Hz、有利には35Hzである。

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