JP2010096235A - クラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の減速中において最適な伝達トルクを実現する。
【解決手段】車両が減速中であると、クラッチの伝達トルクがスタンバイトルクまで減少するように制御される。スタンバイトルクは、エンジンのフリクショントルクによるクラッチの滑りが生じないように定められる。すなわち、エンジンのフリクショントルクによるクラッチの滑りが生じない範囲内で、クラッチの伝達トルクが減少される。
【選択図】図７

Description

本発明は、クラッチの制御装置に関し、特に、車両の減速時においてクラッチが伝達可能なトルクを制御する技術に関する。

従来より、エンジンと変速機との間に設けられたクラッチの作動をアクチュエータにより行なう自動クラッチを搭載した車両が知られている。自動クラッチには、たとえば、通常のマニュアルトランスミッションと同様の常時噛合式ギヤにおける変速をアクチュエータにより行なうようにした変速機が組合わせられる。また、二つの入力軸が設けられるとともに、二つの入力軸のそれぞれにクラッチが設けられたＤＣＴ（Double Clutch TransmissionもしくはDual Clutch Transmission）も知られている。ＤＣＴは、ツインクラッチギヤボックス（twin-clutch gearbox）と呼ばれる場合もある。その他、ＤＣＴは、メーカによって種々の呼び方で呼ばれている。

自動クラッチでは、滑らかな変速などを実現するために、自動クラッチが伝達可能なトルクを精度よく制御することが望まれる。

特開２０００−８８００９号公報（特許文献１）は、走行用駆動源と車輪との間に配設された変速機の変速時に、変速機と走行用駆動源との間に配設された自動クラッチを、変速機の変速を損なうことがない範囲で僅かなトルク伝達が行われるスタンバイ状態に保持する自動クラッチ制御装置を開示する。自動クラッチ制御装置は、変速機の回転抵抗に関与する予め定められた所定の物理量に基づいて、回転抵抗の低下に伴ってスタンバイ状態における自動クラッチの伝達トルクが小さくなるようにスタンバイ状態を決定する。

この公報に記載の自動クラッチ制御装置によれば、変速機の回転抵抗の低下に伴って自動クラッチの伝達トルクが小さくなるようにスタンバイ状態が決定される。そのため、潤滑油温の上昇に伴う回転抵抗の低下に起因してスタンバイ状態における変速機の入力軸回転数或いはトルクが上昇することが抑制される。その結果、入力軸回転数或いはトルクの上昇に起因する変速不良が防止される。
特開２０００−８８００９号公報

ところで、車両の減速中には、エンジンブレーキを利用するために自動クラッチを係合した状態に維持することが要求される。一方、自動クラッチを係合した状態に維持しておくと、車両が減速後に停車した場合において、自動クラッチの遮断（解放）が遅れ得る。この場合、エンジンがストールし得る。したがって、車両の減速中には、自動クラッチの係合と遮断との両方の要求に対応し得るように自動クラッチの伝達トルクを制御することが望まれる。

しかしながら、特開２０００−８８００９号公報に記載の自動クラッチ制御装置は、変速機の変速時において最適な伝達トルクを実現することに鑑みたものであって、車両の減速中において最適な伝達トルクを実現するものではない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の減速中において最適な伝達トルクを実現することができるクラッチの制御装置を提供することである。

第１の発明に係るクラッチの制御装置は、エンジンと変速機との間に設けられ、アクチュエータにより作動するクラッチの制御装置である。この制御装置は、車両が減速中であるか否かを判断するための判断手段と、車両が減速中であると、エンジンのフリクショントルクによるクラッチの滑りが生じない範囲内で、クラッチが伝達可能なトルクが減少するように制御するための制御手段とを備える。

この構成によると、車両が減速中であると、エンジンのフリクショントルクによるクラッチの滑りが生じない範囲内で、クラッチが伝達可能なトルクが減少される。これにより、減速中にはエンジンブレーキを利用することができ、かつ停車した場合には速やかにクラッチを遮断して伝達トルクを零にすることができるように、クラッチの伝達トルクを制御することができる。そのため、車両の減速中において最適な伝達トルクを実現することができるクラッチの制御装置を提供することができる。

第２の発明に係るクラッチの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、エンジンのフリクショントルクが小さい場合は大きい場合に比べて、クラッチが伝達可能なトルクがより減少するように制御するための手段を含む。

この構成によると、エンジンのフリクショントルクが小さい場合は大きい場合に比べて、クラッチが伝達可能なトルクがより減少される。これにより、エンジンのフリクショントルクが小さい場合は、クラッチをより遮断し易いようにすることができる。そのため、エンジンがストールし難いようにすることができる。

第３の発明に係るクラッチの制御装置においては、第１または２の発明の構成に加え、制御手段は、エンジン回転数が低い場合は高い場合に比べて、クラッチが伝達可能なトルクがより減少するように制御するための手段を含む。

この構成によると、エンジン回転数が低い場合は高い場合に比べて、クラッチが伝達可能なトルクがより減少される。これにより、エンジン回転数が低いためにエンジンがストールし易い状況では、クラッチをより遮断し易いようにすることができる。そのため、エンジンがストールし難いようにすることができる。

第４の発明に係るクラッチの制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、エンジン水温が高い場合は低い場合に比べて、クラッチが伝達可能なトルクがより減少するように制御するための手段を含む。

この構成によると、エンジン水温が高いと、エンジンの潤滑油の粘性が低下し、エンジンのフリクショントルクが小さくなるので、エンジン水温が高い場合は低い場合に比べて、クラッチが伝達可能なトルクがより減少される。これにより、エンジンのフリクショントルクが小さい場合は、クラッチをより遮断し易いようにすることができる。そのため、エンジンがストールし難いようにすることができる。

第５の発明に係るクラッチの制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、判断手段は、アクセル開度がしきい値より小さいと車両が減速中であると判断するための手段を含む。

この構成によると、アクセル開度がしきい値より小さいと車両が減速中であると判断される。これにより、運転者がアクセルをオフにすると、エンジンのフリクショントルクによるクラッチの滑りが生じない範囲内で、クラッチが伝達可能なトルクを減少することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両について説明する。車両１００は、ＦＦ（Front drive Front engine）車両である。なお、本発明に係る制御装置を搭載した車両は、ＦＦ車両に限られない。

車両１００は、従来のマニュアルトランスミッションと同じ形式の常時噛合式歯車変速機およびクラッチをアクチュエータにより作動させ、所望のギヤ段を形成するクラッチペダルレスの車両である。なお、二つの入力軸が設けられるとともに、二つの入力軸のそれぞれにクラッチが設けられたＤＣＴを搭載するようにしてもよい。

車両１００は、エンジン２００と、クラッチ３００と、トランスミッション４００と、デェファレンシャルギヤ（以下、デフと略して記載する）５００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００とを含む。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ６００により実行されるプログラムにより実現される。なお、ＥＣＵ６００は、エンジン２００を制御するエンジンＥＣＵと、トランスミッション４００およびクラッチ３００を制御するＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission）−ＥＣＵとに分割するようにしてもよい。

エンジン２００は、インジェクタ（図示せず）により噴射された燃料と空気との混合気を、気筒内で爆発させてピストン（図示せず）を押し下げ、クランクシャフト２０２を回転させる内燃機関である。エンジン２００は、駆動源として車両１００に搭載されている。車両１００は、エンジン２００からの駆動力により走行する。なお、エンジン２００の代わりに、その他、モータなどの動力機関を搭載してもかまわない。

クラッチ３００は、アクチュエータ４４４により作動される乾式単板式の摩擦クラッチである。図２に示すように、クラッチ３００は、クラッチ出力軸３０２と、クラッチ出力軸３０２に配設されたクラッチディスク３０４と、クラッチハウジング３０６と、クラッチハウジング３０６に配設されたプレッシャプレート３０８と、ダイヤフラムスプリング３１０と、クラッチレリーズシリンダ３１２と、レリーズフォーク３１４と、レリーズスリーブ３１６とを含む。

ダイヤフラムスプリング３１０が、プレッシャプレート３０８を図２において右方向に付勢することにより、クラッチディスク３０４が、エンジン２００のクランクシャフト２０２に取り付けられたフライホイール２０４に押付けられ、クラッチが係合される。

クラッチレリーズシリンダ３１２は、アクチュエータ４４４の構成する部品の一つとして用いられる。クラッチレリーズシリンダ３１２が、レリーズフォーク３１４を介して図２において右方向へ、レリーズスリーブ３１６を移動させることにより、ダイヤフラムスプリング３１０の内端部が図２において右方向へ移動する。ダイヤフラムスプリング３１０の内端部が図２において右方向へ移動すると、プレッシャプレート３０８が図２において左方向に移動し、クラッチディスク３０４とフライホイール２０４とが離れてクラッチが遮断される。

クラッチレリーズシリンダ３１２は、油圧回路（図示せず）によって油圧が供給されることにより作動する。クラッチレリーズシリンダ３１２は、ＥＣＵ６００により制御される。クラッチ３００は、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる説明は繰返さない。なお、クラッチ３００を、電力により断接するように、レリーズスリーブ３１６をモータなどの駆動力を用いて移動させてもよい。また、クラッチ３００に、油圧により作動する湿式多板式のクラッチを用いるようにしてもよい。

図１に戻って、トランスミッション４００は、インプットシャフト４０２と、アウトプットシャフト４０４と、ハウジング４０６とを含む。トランスミッション４００は、デフ５００と共に、ハウジング４０６内に収容されている。トランスミッション４００は、常時噛合式歯車変速機である。

インプットシャフト４０２とアウトプットシャフト４０４とは、平行に設けられている。インプットシャフト４０２とアウトプットシャフト４０４との間には、ギヤ比が異なる複数の変速ギヤ対４１１〜４１５と、後進ギヤ対４１６とが配設されている。

各変速ギヤ対を構成する２つのギヤのうち、一方はインプットシャフト４０２に設けられており、他方はアウトプットシャフト４０４に設けられている。また、各変速ギヤ対を構成する２つのギヤのうち、一方は、設けられているシャフトに対して空転可能であり、他方は、設けられているシャフトと一体的に回転する。各変速ギヤ対を構成する２つのギヤは、常に噛合っている。

各変速ギヤ対４１１〜４１５には、それぞれと対応したクラッチギヤ４２１〜４２５が設けられている。シャフトとクラッチギヤ４２１〜４２５との間には、シャフトの回転数と、クラッチギヤ４２１〜４２５の回転数とを同期させて、連結するシンクロメッシュ機構４３１〜４３３が設けられている。いずれかのクラッチギヤ４２１〜４２５が、シンクロメッシュ機構４３１〜４３３のいずれかによりシャフトに連結されて、１速から５速のいずれかのギヤ段が成立する。すべてのクラッチギヤがシャフトに連結されていなければ、トランスミッション４００はニュートラル状態となる。

後進ギヤ対４１６は、カウンタシャフト（図示せず）に配設された後進用アイドル歯車と噛合わされる。後進ギヤ対４１６が後進用アイドル歯車と噛合わされることにより、後進ギヤ段が成立させられる。

シンクロメッシュ機構４３１〜４３３は、フォークシャフト４４０を介して、ＥＣＵ６００により制御されるアクチュエータ４４２により作動される。シンクロメッシュ機構４３１〜４３３は、キー式シンクロメッシュ機構である。なお、キー式シンクロメッシュ機構の代わりに、その他、ダブルコーンシンクロメッシュ機構などを用いてもかまわない。

インプットシャフト４０２は、スプライン４５０によってクラッチ３００のクラッチ出力軸３０２に連結されているとともに、アウトプットシャフト４０４には出力歯車４６０が配設されてデフ５００のリングギヤ５０２と噛合わされている。

デフ５００は、一対のサイドギヤ５０４、５０６を含む。サイドギヤ５０４、５０６にはそれぞれドライブシャフト５０８、５１０がスプライン嵌合などによって連結されている。ドライブシャフト５０８、５１０を介して、左右の前輪５１２，５１４に動力が伝達される。

ＥＣＵ６００には、アクセル開度センサ６０２、ポジションスイッチ６０４、回転数センサ６０６、水温センサ６０８、入力回転数センサ６１０、出力回転数センサ６１２およびストロークセンサ６１４が接続されている。

アクセル開度センサ６０２は、アクセル開度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ６００に送信する。

ポジションスイッチ６０４は、シフトレバーの位置を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ６００に送信する。シフトレバーの位置と対応したレンジ（たとえばＤレンジ）に応じて、トランスミッション４００のギヤ段が自動で形成される。運転者の操作に応じて、運転者が任意のギヤ段を選択できるマニュアルシフトモードを選択することができるようにしてもよい。

回転数センサ６０６は、エンジン回転数ＮＥを検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ６００に送信する。水温センサ６０８は、エンジン２００の冷却水の温度（水温）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ６００に送信する。

入力回転数センサ６１０はインプットシャフト４０２の回転数を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ６００に送信する。出力回転数センサ６１２はアウトプットシャフト４０４の回転数を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ６００に送信する。アウトプットシャフト４０４の回転数から車速が算出される。たとえば、アウトプットシャフト４０４の回転数をデファレンシャルギヤ５００のギヤ比で除算し、前輪５１２、５１４の円周を乗算することによって、車速が算出される。なお、車速を算出する方法には周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。

ストロークセンサ６１４は、クラッチ３００のストローク、すなわちアクチュエータ４４４のストローク（レリーズスリーブ３１６の位置）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ６００に送信する。

ＥＣＵ６００は、これらのセンサおよびスロットル開度センサ（図示せず）などから送られた信号と、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１００が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ６００は、図３に示す変速線図に基づいて、成立すべきギヤ段を決定する。変速線図においては、車速とアクセル開度とにより成立すべきギヤ段が決定される。アクセル開度が大きいほど、より低速側のギヤ段が要求される。すなわち、アクセル開度が大きいほどより大きい変速比が要求される。また、車速が高いほど、より高速側のギヤ段が要求される。すなわち、車速が高いほどより小さい変速比が要求される。

図３において、実線はアップシフト線を示す。アップシフト線は、アップシフト条件、すなわちアップシフトを行なう車速ならびにアクセル開度を定める。破線はダウンシフト線を示す。ダウンシフト線は、ダウンシフト条件、すなわちダウンシフトを行なう車速ならびにアクセル開度を定める。図３に示すように、アップシフト線とダウンシフト線との間にはヒステリシスが設けられる。

たとえば、車速ならびにアクセル開度の組合せにより定まる車両の運転状態が、アップシフト線よりも左側の領域から右側の領域に移動した場合、アップシフト条件が満たされたと判断される。逆に、車速ならびにアクセル開度の組合せにより定まる車両の運転状態が、アップシフト線よりも右側の領域から左側の領域に移動した場合、アップシフト条件が満たされなくなったと判断される。アップシフト条件が満たされたか、満たされなくなったかは、変速の種類（アップシフト前のギヤ段とアップシフト後のギヤ段との組合せ）毎に判断される。

同様に、車速ならびにアクセル開度の組合せにより定まる車両の運転状態が、ダウンシフト線よりも右側の領域から左側の領域に移動した場合、ダウンシフト条件が満たされたと判断される。逆に、車速ならびにアクセル開度の組合せにより定まる車両の運転状態が、ダウンシフト線よりも左側の領域から右側の領域に移動した場合、ダウンシフト条件が満たされなくなったと判断される。ダウンシフト条件が満たされたか、満たされなくなったかは、変速の種類（ダウンシフト前のギヤ段とダウンシフト後のギヤ段との組合せ）毎に判断される。

なお、変速線図については周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそれらの詳細な説明は繰り返さない。

図４を参照して、ＥＣＵ６００についてさらに説明する。なお、以下に説明するＥＣＵ６００の機能は、ソフトウエアにより実現するようにしてもよく、ハードウエアにより実現するようにしてもよい。

ＥＣＵ６００は、判断部７００と、制御部７０２とを備える。判断部７００は、車両が減速中であるか否かを判断する。たとえば、アクセル開度がしきい値より小さいと車両が減速中であると判断する。しきい値は、たとえば、アクセルがオフであるとみなすことができる値、すなわちアクセル開度が零であるとみなすことができる値に設定される。

制御部７０２は、車両が減速中であると、エンジン２００のフリクショントルク（フリクションにより生じるトルク）によるクラッチ３００の滑りが生じない範囲内で、クラッチ３００が伝達可能なトルク（以下、伝達トルクとも記載する）が減少するように制御する。

より具体的には、図５に示すように、エンジン２００の水温およびエンジン回転数ＮＥをパラメータに有するマップに従って定められるスタンバイトルクまでクラッチ３００の伝達トルクが減少するように制御される。

なお、クラッチ３００の伝達トルクは、クラッチ３００のストローク、すなわちレリーズスリーブ３１６の位置に応じて定まる。したがって、クラッチ３００の伝達トルクがスタンバイトルクとなる位置までレリーズスリーブ３１６が移動するように制御される。

スタンバイトルクは、エンジン２００のフリクショントルクによるクラッチ３００の滑りが生じないように定められる。すなわち、エンジンブレーキを利用できるようにスタンバイトルクが定められる。

これにより、減速中にはエンジンブレーキを利用することができ、かつ停車した場合には速やかにクラッチ３００を遮断して伝達トルクを零にすることができるように、クラッチ３００の伝達トルクを制御することができる。

また、スタンバイトルクは、車両の再加速時（アクセルオン時）にエンジン回転数ＮＥが急上昇しないように定められる。すなわち、エンジントルクが立ち上がるよりも早くクラッチ３００を完全係合状態にできるようにスタンバイトルクが定められる。

スタンバイトルクは、エンジン２００のフリクショントルクが小さい場合は大きい場合に比べて小さくなるように定められる。すなわち、図５に示すように、エンジン２００の水温が高い場合は低い場合に比べてスタンバイトルクが小さくなるように定められる。

これにより、エンジン２００のフリクショントルクが小さい場合は、クラッチ３００をより遮断し易いようにすることができる。そのため、エンジン２００がストールし難いようにすることができる。

また、スタンバイトルクは、エンジン回転数ＮＥが低い場合は高い場合に比べて小さくなるように定められる。これにより、エンジン回転数ＮＥが低いためにエンジン２００がストールし易い状況では、クラッチ３００をより遮断し易いようにすることができる。そのため、エンジン２００がストールし難いようにすることができる。なお、スタンバイトルクの設定方法はこれらに限らない。

図６を参照して、ＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ６００は、車両が減速中であるか否かを判断する。すなわち、アクセル開度がしきい値より小さいか否か（アクセルオフであるか否か）が判断される。車両が減速中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ６００は、クラッチ３００の伝達トルクがスタンバイトルクまで減少するように制御する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ６００は、車速がしきい値以下であるか否かを判断する。車速がしきい値以下であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ６００は、クラッチ３００を遮断する。すなわち、クラッチ３００の伝達トルクを零にする。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ６００は、クラッチ３００を完全係合状態にする。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態におけるクラッチの作動について説明する。

アクセルがオンである場合、すなわち車両の減速中でない場合は（Ｓ１００にてＮＯ）、クラッチ３００が完全係合状態にされる（Ｓ１０８）。

図７の時間Ｔ１において、車両の走行中にアクセルがオフにされると、車両が減速中であると判断される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。車両の減速中には、クラッチ３００の伝達トルクがスタンバイトルクまで減少するように制御される（Ｓ１０２）。これにより、エンジン２００のフリクショントルクによるクラッチ３００の滑りが生じない範囲内で、クラッチ３００の伝達トルクが減少される。そのため、減速中にはエンジンブレーキを利用することができる。

その後、図７の時間Ｔ２においてブレーキペダルへの操作がなされ、車速がしきい値以下になると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、クラッチ３００が遮断される（Ｓ１０６）。クラッチ３００が遮断される際、クラッチ３００の伝達トルクがスタンバイトルクまで減少されているので、クラッチ３００を速やかに遮断することができる。そのため、エンジン２００がストールし難いようにすることができる。

なお、減速中であること（車速減少中であること）を、ブレーキペダル操作があることにより判断するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

車両を示す概略構成図である。 クラッチを示す断面図である。 変速線図を示す図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 スタンバイトルクを示す図である。 ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 クラッチの伝達トルクの推移を示すタイムチャートである。

符号の説明

１００ 車両、２００ エンジン、３００ クラッチ、４００ トランスミッション、５００ デファレンシャルギヤ、６００ ＥＣＵ、７００ 判断部、７０２ 制御部。

Claims (5)

1. エンジンと変速機との間に設けられ、アクチュエータにより作動するクラッチの制御装置であって、
   車両が減速中であるか否かを判断するための判断手段と、
   前記車両が減速中であると、前記エンジンのフリクショントルクによる前記クラッチの滑りが生じない範囲内で、前記クラッチが伝達可能なトルクが減少するように制御するための制御手段とを備える、クラッチの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記エンジンのフリクショントルクが小さい場合は大きい場合に比べて、前記クラッチが伝達可能なトルクがより減少するように制御するための手段を含む、請求項１に記載のクラッチの制御装置。
3. 前記制御手段は、エンジン回転数が低い場合は高い場合に比べて、前記クラッチが伝達可能なトルクがより減少するように制御するための手段を含む、請求項１または２に記載のクラッチの制御装置。
4. 前記制御手段は、エンジン水温が高い場合は低い場合に比べて、前記クラッチが伝達可能なトルクがより減少するように制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のクラッチの制御装置。
5. 前記判断手段は、アクセル開度がしきい値より小さいと前記車両が減速中であると判断するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のクラッチの制御装置。

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