JP2008185217A - クラッチ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチディスクの温度に応じて好適にクラッチトルクを制御することができるクラッチ制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ５０は、クラッチ用アクチュエータ２３のロッド２５の移動量であるクラッチストロークに基づきフライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａ間で伝達されるクラッチトルクを所要の目標クラッチトルクに制御する。ＥＣＵ５０は、クラッチディスクの温度を検出し、検出されたクラッチディスクの温度に基づきクラッチストロークを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータを駆動制御してクラッチディスクとフライホイールとの係合状態を変化させるクラッチ制御装置に関するものである。

従来、既存のマニュアルトランスミッションにアクチュエータを取り付け、運転者の意志若しくは車両状態により一連の変速操作（クラッチの断接、ギヤシフト、セレクト）を自動的に行うシステムが知られている。このシステムにおいて、例えばクラッチの制御では、クラッチ用のアクチュエータを駆動制御してフライホイール及びクラッチディスク間の伝達トルク（クラッチトルク）を制御する。そして、このアクチュエータによるクラッチトルクの制御により、車両状態に応じた好適なクラッチ操作の実現が図られている。

ところで、こうしたクラッチ制御においては、アクチュエータによりフライホイールに対するクラッチディスクの圧着荷重を制御することでクラッチトルクの制御を行っている。すなわち、クラッチトルクは上記圧着荷重にクラッチディスクの摩擦係数μを乗じたものに相当するため、アクチュエータによる上記圧着荷重の制御を実質的にクラッチトルクの制御とみなしている。

しかしながら、図４に示すように上記摩擦係数μはクラッチディスクの温度（クラッチ温度）に応じて変動することが本出願人により確認されている。従って、例えばクラッチ温度が高く摩擦係数μが低下した状態では、アクチュエータにより所要の圧着荷重に制御されているにも関わらず、実際のクラッチトルクが不足するといった現象が発生することになる。

本発明の目的は、クラッチの構成要素の熱膨張に応じて好適にクラッチトルクを制御することができるクラッチ制御装置を提供することにある。また、クラッチディスクの温度に応じて好適にクラッチトルクを制御することができるクラッチ制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アクチュエータの制御量に基づきフライホイール及びクラッチディスク間で伝達されるクラッチトルクを所要の目標クラッチトルクに制御するクラッチ制御装置において、クラッチの構成要素の熱膨張に基づき前記アクチュエータの制御量を補正する補正手段を備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、アクチュエータの制御量に基づきフライホイール及びクラッチディスク間で伝達されるクラッチトルクを所要の目標クラッチトルクに制御するクラッチ制御装置において、前記クラッチディスクの温度に基づき前記アクチュエータの制御量を補正するとともに、クラッチの構成要素の熱膨張に基づき前記アクチュエータの制御量を補正する補正手段を備えたことを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、クラッチの構成要素の熱膨張に基づき前記アクチュエータの制御量が補正される。従って、補正されたアクチュエータの制御量に基づきクラッチの構成要素の熱膨張によるクラッチトルクへの影響を吸収することで、クラッチトルクの所要の目標クラッチトルクへの制御が好適に行われる。

請求項２に記載の発明によれば、クラッチディスクの温度に基づき前記アクチュエータの制御量が補正されるとともに、クラッチの構成要素の熱膨張に基づき前記アクチュエータの制御量が補正される。従って、補正されたアクチュエータの制御量に基づき、クラッチディスクの温度によるクラッチトルクへの影響を吸収するとともにクラッチの構成要素の熱膨張によるクラッチトルクへの影響を吸収することで、クラッチトルクの所要の目標クラッチトルクへの制御が好適に行われる。

請求項１に記載の発明では、クラッチの構成要素の熱膨張に応じて好適にクラッチトルクを制御することができる。
請求項２に記載の発明では、クラッチディスクの温度に応じて好適にクラッチトルクを制御することができるとともに、クラッチの構成要素の熱膨張に応じて好適にクラッチトルクを制御することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。図１は、本発明が適用される車両制御システムの概略構成図である。同車両制御システムにおいて、エンジン（内燃機関）１０の出力軸（クランクシャフト）と一体的に回転するフライホイール１０ａに自動クラッチ２０が組み付けられ、その自動クラッチ２０を介して自動変速機３０が接続されている。

エンジン１０には、点火用のイグニッションスイッチ１１が設けられている。また、エンジン１０には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１６が設けられている。さらに、エンジン１０には、エンジン水温Ｔｗを検出するエンジン水温センサ１７が設けられている。

自動クラッチ２０は、機械式（乾燥単板式）の摩擦クラッチ２１と、クラッチレバー２２と、クラッチレバー２２を介して摩擦クラッチ２１による回転伝達を操作するアクチュエータとしてのクラッチ用アクチュエータ２３とを備えている。

摩擦クラッチ２１は、フライホイール１０ａに対向配置されて自動変速機３０の入力軸３１と一体的に回転するクラッチディスク２１ａを備えている。摩擦クラッチ２１は、上記フライホイール１０ａに対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重が変化されることで、フライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａ間（エンジン１０の出力軸及び自動変速機３０の入力軸３１間）の回転伝達、すなわちクラッチトルクを変化させる。

クラッチ用アクチュエータ２３は、その駆動源として直流電動モータ２４を備え、同モータ２４の駆動によりロッド２５を前方又は後方に移動（進退）させてクラッチレバー２２を動かす。これにより、クラッチレバー２２を介してレリーズベアリング２７を押動し、これに弾接するダイヤフラムスプリング２８を変形させてプレッシャプレート２９に圧着荷重を生ぜしめる。このプレッシャプレート２９は、フライホイール１０ａと一体回転する摩擦クラッチ２１のカバー２１ｂに支持されている。クラッチ用アクチュエータ２３は、ロッド２５を介してクラッチレバー２２を動かすことで、上述の態様でプレッシャプレート２９を介して上記フライホイール１０ａに対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重を変化させ、摩擦クラッチ２１による回転伝達を操作する。

具体的には、ロッド２５が前方に移動（進行）され同ロッド２５によりクラッチレバー２２が図１の右側に押されると、上記フライホイール１０ａに対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重は低減されるようになっている。逆に、ロッド２５が後方に移動（退行）されクラッチレバー２２が戻されると、上記フライホイール１０ａに対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重は増加されるようになっている。

ここで、ロッド２５の移動位置と摩擦クラッチ２１による回転伝達との関係について説明する。ロッド２５を前方に移動（進行）させていくと、最終的には上記フライホイール１０ａに対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重が略皆無となる。このとき、上記フライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａは切り離されて、これらフライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａ間の回転伝達はなくなる。この回転伝達がなくなる状態をクラッチの非係合状態という。そして、このときのロッド２５の位置をスタンバイ位置という。なお、ロッド２５の位置に対応したその移動量を制御量としてのクラッチストロークという。

スタンバイ位置からロッド２５を後方に移動（退行）させていくと、上記フライホイール１０ａに対するクラッチディスク２１ａの圧着荷重はその移動量に応じて増加する。このとき、上記圧着荷重に応じた回転数差（スリップ量）を有して上記フライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａ間の回転伝達がなされる。特に、このようなロッド２５の移動（退行）による圧着荷重の増加により、上記回転数差（スリップ量）が略皆無となると、フライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａは同期回転する。この同期回転する状態をクラッチの完全係合状態という。そして、このときのロッド２５の位置を完全係合位置という。従って、上記スタンバイ位置から同期時の移動位置（完全係合位置）までの間でロッド２５の移動量（クラッチストローク）をクラッチ用アクチュエータ２３により制御することで、上記フライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａ間のスリップ量が制御される。以下、ロッド２５の移動量（クラッチストローク）がスタンバイ位置から完全係合位置までの範囲にあり、フライホイール１０ａ及びクラッチディスク２１ａ間がスリップする状態を半クラッチ状態という。なお、完全係合状態を含む半クラッチ状態を特にクラッチの係合状態という。

図３は、こうしたロッド２５の移動量（クラッチストローク）に対するクラッチトルクの基本的な関係を示すグラフである。同図において、クラッチストロークの零点が上記スタンバイ位置に相当する。そして、この零点（スタンバイ位置）に対し正側が上記完全係合位置側への移動量に相当する。また、クラッチトルクは、フライホイール１０ａ側からクラッチディスク２１ａへと伝達可能なトルクである。従って、上記クラッチストロークの増加に伴うクラッチの係合側への推移により、上記クラッチトルクも増大する。車両は、その状態に応じたクラッチトルクの制御により、例えば円滑な発進性や的確な加速性を得る。

自動クラッチ２０には、アクチュエータ２３のロッド２５の移動位置であるクラッチストロークＳｔを検出するストロークセンサ２６が設けられている。このクラッチストロークＳｔは、摩擦クラッチ２１による回転伝達の状態判断等に供される。

本実施形態における自動変速機３０は、例えば前進５段・後進１段の平行軸歯車式変速機であって、入力軸３１及び出力軸３２を備えるとともに、複数の変速ギヤ列を備えている。自動変速機３０の入力軸３１は、摩擦クラッチ２１のクラッチディスク２１ａに動力伝達可能に連結され、出力軸３２は、車軸（図示略）に動力伝達可能に連結されている。そして、入力軸３１には、その回転数（入力軸回転数Ｎｉ）を検出する回転数センサ３３が設けられている。また、自動変速機３０は、その動力伝達の可能なギヤ列（変速段）の切り替えを操作するための変速用アクチュエータ４１を備える。自動変速機３０は、この変速用アクチュエータ４１が駆動されることで、所要の変速段に切り替える。

図１の車両制御システムは、各種制御を司る検出手段及び補正手段を構成する電子制御装置（ＥＣＵ）５０を備える。ＥＣＵ５０は、周知のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を中心に構成されており、各種プログラム及びマップ等を記憶したＲＯＭ、各種データ等の読み書き可能なＲＡＭ、バックアップ電源なしでデータの保持が可能なＥＥＰＲＯＭ等を備えている。同ＥＣＵ５０には、上述したイグニッションスイッチ１１、エンジン回転数センサ１６、エンジン水温センサ１７、ストロークセンサ２６、回転数センサ３３等の各種センサやクラッチ用アクチュエータ２３、変速用アクチュエータ４１が接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの検出信号を取り込み、それにより車両状態（イグニッションスイッチ１１のオン・オフ状態、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン水温Ｔｗ、クラッチストロークＳｔ、入力軸回転数Ｎｉ等）を検知する。そして、ＥＣＵ５０は、その車両状態に基づいて、クラッチ用アクチュエータ２３及び変速用アクチュエータ４１を駆動する。

具体的には、ＥＣＵ５０は、クラッチ用アクチュエータ２３を駆動してクラッチ２１による回転伝達を調節する。これにより、車両状態に応じた摩擦クラッチ２１による回転伝達が自動制御される。

さらに、変速用アクチュエータ４１を駆動して、自動変速機３０における動力伝達の可能なギヤ列（変速段）を切り替える。これにより、車両状態に応じた自動変速機３０における変速段が自動制御される。

次に、本実施形態のクラッチ制御態様について図２のフローチャートに基づき説明する。この制御は、イグニッションスイッチ１１がオン状態において所定時間ごとの定時割り込みにより繰り返し実行される。

処理がこのルーチンに移行すると、まずステップ１０１においてＥＣＵ５０は、基準目標クラッチトルク演算を行う。すなわち、ＥＣＵ５０は、各種センサの検出信号に基づく車両状態に対応して当該制御に好適な基準目標クラッチトルクＴＭＢを演算する。なお、この基準目標クラッチトルクＴＭＢは、上記クラッチディスク２１ａが所定の基準温度にあって温度による摩擦係数μの変動がないと仮定した場合の基準となる目標クラッチトルクである。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ２００のサブルーチンに移行してクラッチトルク温度補正係数演算を実行する。
図４は、クラッチ温度（クラッチディスク２１ａの温度）と摩擦係数μとの関係を示すグラフである。同図から明らかなように、クラッチ温度が上昇して所定の領域を超えると、摩擦係数μが徐々に減少していくことがわかる。一方、図３で示したクラッチストロークに対するクラッチトルクの関係は、クラッチ温度の影響がないと仮定している。現実には、クラッチストロークに対して一義的に求まるのはクラッチ荷重であって、クラッチトルクはこのクラッチ荷重に摩擦係数μを乗じたものである。換言すると、図３で示したクラッチストロークに対するクラッチトルクの関係は、摩擦係数μが一定と仮定して求めたものである。上記クラッチトルク温度補正係数は、図３で示したクラッチストロークに対するクラッチトルクの関係において、上記摩擦係数μの影響を吸収するようになっている。例えば、クラッチ温度が高く摩擦係数μが減少しているときには、クラッチストローク（クラッチ荷重）に対するクラッチトルクの減少を考慮して目標クラッチトルクが大きくなるようにクラッチトルク温度補正係数が演算される。

クラッチトルク温度補正係数の演算を行ったＥＣＵ５０は、ステップ２１０に移行して今回のルーチンで推定されたクラッチ推定温度Ｔｃ（ｎ）をクラッチ推定温度バッファＴｃ（ｎ−１）として登録更新する。この登録更新されたクラッチ推定温度バッファＴｃ（ｎ−１）が次回のルーチンにおいて読み込まれ、クラッチ温度の推定に供されるのはいうまでもない。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１０２にて目標クラッチトルクＴＭを演算する。すなわち、ステップ１０１で演算した基準目標クラッチトルクＴＭＢに上記クラッチトルク温度補正係数を乗じてクラッチ温度の影響を吸収した目標クラッチトルクＴＭを演算する。

そして、ＥＣＵ５０はステップ１０３に移行して、目標クラッチストローク演算を実行する。具体的には、図３の関係に基づき設定された目標クラッチトルクＴＭに対応する目標クラッチストロークを演算する。そして、ＥＣＵ５０はステップ１０４に移行して、検出されたクラッチストロークＳｔが演算された目標クラッチストロークに一致するようにフィードバック制御し、その後の処理を一旦終了する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、クラッチ温度が推定され、この推定されたクラッチ温度に基づき目標クラッチトルク（目標クラッチストローク）が補正される。すなわち、推定されたクラッチ温度に基づきクラッチディスク２１ａの摩擦係数μの変動を吸収するように目標クラッチトルク（目標クラッチストローク）が補正される。従って、補正された目標クラッチトルク（目標クラッチストローク）に基づきクラッチ温度によるクラッチトルクへの影響を吸収することで、クラッチトルクを所要の目標クラッチトルクへと好適にフィードバック制御できる。

なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記実施形態においては、ロッド２５の進退によりクラッチレバー２２を動かすクラッチ用アクチュエータ２３を設けてクラッチトルクを制御するようにした。これに対して、例えば、レリーズベアリング２７やダイヤフラムスプリング２８やプレッシャプレート２９を動かすクラッチ用アクチュエータを設けてクラッチトルクを制御するようにしてもよい。

・前記実施形態においては、車両状態に応じてクラッチ温度を推定するようにした。これに対して、例えばクラッチディスク２１ａに温度検出用のセンサを設け、これにより直にクラッチ温度を検出するようにしてもよい。

・前記実施形態においては、クラッチ温度に対する摩擦係数μの影響を考慮したクラッチトルク温度補正係数を採用した。これに対して、例えばクラッチ温度に対するクラッチディスク２１ａやロッド２５、クラッチレバー２２、レリーズベアリング２７、ダイヤフラムスプリング２８、プレッシャプレート２９等の熱膨張の影響を考慮したクラッチトルク温度補正係数を採用してもよい。

・前記実施形態においては、基準目標クラッチトルクＴＭＢを温度補正した目標クラッチトルクＴＭに基づき目標クラッチストロークを演算し、これに基づくフィードバック制御を行った。これに対して、例えば基準目標クラッチトルクＴＭＢに基づき基準となる目標クラッチストロークを演算し、これを温度補正した目標クラッチストロークに基づくフィードバック制御を行ってもよい。このような演算の相違は単なる演算の順番の違いに過ぎず、実質的に同一の処理とみなしうる。これに限らず、図３の関係を利用して各処理におけるクラッチトルク及びクラッチストローク間のデータの置き換えについても同様である。

・前記実施形態において採用された構成及び制御態様は一例であって、本発明を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えてもよい。
・アクチュエータの制御量に基づきフライホイール及びクラッチディスク間で伝達されるクラッチトルクを所要の目標クラッチトルクに制御するクラッチ制御装置において、
前記クラッチディスクの温度を検出する検出手段と、
前記検出されたクラッチディスクの温度に基づき前記アクチュエータの制御量を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。

このクラッチ制御装置において、前記補正手段は、前記クラッチディスクの温度に応じた摩擦係数の変動に基づき前記制御量を補正することを特徴とする。

一実施形態における車両制御システムの概略構成図。 同実施形態におけるＥＣＵの処理を説明するためのフローチャート。 クラッチトルクとクラッチストロークとの関係を示すグラフ。 クラッチ温度と摩擦係数との関係を示すグラフ。

符号の説明

１０…エンジン、１０ａ…フライホイール、１１…スロットルバルブ、２０…自動クラッチ、２１…摩擦クラッチ、２１ａ…クラッチディスク、２３…クラッチ用アクチュエータ、５０…ＥＣＵ。

Claims (2)

1. アクチュエータの制御量に基づきフライホイール及びクラッチディスク間で伝達されるクラッチトルクを所要の目標クラッチトルクに制御するクラッチ制御装置において、
   クラッチの構成要素の熱膨張に基づき前記アクチュエータの制御量を補正する補正手段を備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。
2. アクチュエータの制御量に基づきフライホイール及びクラッチディスク間で伝達されるクラッチトルクを所要の目標クラッチトルクに制御するクラッチ制御装置において、
   前記クラッチディスクの温度に基づき前記アクチュエータの制御量を補正するとともに、クラッチの構成要素の熱膨張に基づき前記アクチュエータの制御量を補正する補正手段を備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。

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