JP2010164159A - アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチが係合を開始する時点のクラッチアクチュエータのストロークを精度よく学習する。
【解決手段】ＥＣＵは、クラッチの解放と係合とを繰返すように、スレーブシリンダに油圧を供給するクラッチアクチュエータを制御するステップと、クラッチの解放と係合とを繰返すようにクラッチアクチュエータを制御した後に、クラッチアクチュエータのストロークの初期学習を実行するステップ（Ｓ１０４）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アクチュエータの制御装置に関し、特に、クラッチの解放および係合を行なうようにシリンダ内を摺動するピストンが２つに分割されたスレーブシリンダに油圧を供給するアクチュエータの制御装置に関する。

従来より、手動変速機が搭載された車両においては、エンジンなどの駆動源と手動変速機との間にクラッチを設けることが知られている。このクラッチの状態を、運転者によるクラッチペダル操作によらず自動的に制御するために、クラッチを解放したり係合したりするスレーブシリンダにアクチュエータによって油圧を供給する車両がある。

米国特許第６２７３２３１号明細書は、クラッチのリリースシステムを開示する。リリースシステムは、リングピストンと、リングピストンを摺動させるための油圧が供給される油圧チャンバを密封するためのシールとを備える。油圧チャンバに油圧が供給されると、リングピストンがシールとともクラッチに向かって摺動し、クラッチが解放される。

米国特許第６２７３２３１号明細書

しかしながら、スレーブシリンダのピストンとシールとが別体で構成されていると、たとえば何等かの理由により油圧チャンバで負圧が発生すると、シールのみがクラッチから離れる方向へ移動し得る。したがって、ピストンとシールとの間に隙間が生じる。このような状態では、スレーブシリンダに油圧を供給しても、ピストンとシールとが離間している間は、油圧をスレーブシリンダに供給するアクチュエータの作動量（ストローク）が増加してもピストンが移動しない。したがって、たとえばクラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量、すなわちミートポイントを学習する際に、ピストンとシールとが離間していた距離に応じた誤差が生じ得る。

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、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を精度よく学習することができるアクチュエータの制御装置を提供することである。

第１の発明に係るアクチュエータの制御装置は、クラッチの解放および係合を行なうようにシリンダ内を摺動する第１のピストンと、第１のピストンとは別体であり、油圧が供給される油室の一部を形成し、第１のピストンを動かすように油室に供給される油圧によりシリンダ内を摺動する第２のピストンとが設けられたスレーブシリンダに油圧を供給するアクチュエータの制御装置である。第２のピストンは、アクチュエータの作動量に応じた距離を移動する。制御装置は、アクチュエータの作動量を検出するための手段と、クラッチの解放および係合を繰返すようにアクチュエータを制御するための制御手段と、クラッチの解放および係合を繰返した後に、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を学習するための学習手段とを備える。

この構成によると、シリンダ内を摺動する第１のピストンと、第１のピストンとは別体であり、油圧が供給される油室の一部を形成し、第１のピストンを動かすように油室に供給される油圧によりシリンダ内を摺動する第２のピストンとが設けられたスレーブシリンダを用いて、クラッチの係合および解放が行なわれる。クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を学習する前に、クラッチの解放および係合が繰返される。これにより、スレーブシリンダの油室の油圧を高め、油室の油圧を正圧にすることができる。第１のピストンと第２のピストンとが離間している状態でのクラッチの解放および係合を行なうと、たとえばリザーバタンクのオイルが油室に注入されて油室の油量が増加するから、これを繰返せば油室の油圧を正圧にすることができる。そのため、第１のピストンと第２のピストンとが当接した状態にし、アクチュエータの作動量が増加すれば第１のピストンが移動するようにすることができる。この状態で、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量が学習される。そのため、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を学習する際の誤差を小さくすることができる。その結果、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を精度よく学習することができる。

第２の発明に係るアクチュエータ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、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を学習した履歴が無い場合に、クラッチの解放および係合を繰返すようにアクチュエータを制御するための手段を含む。

この構成によると、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を学習した履歴が無い場合に、クラッチの解放および係合を繰返される。これにより、必要な場合にのみクラッチの解放および係合を繰返すようにすることができる。

第３の発明に係るアクチュエータ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、クラッチは、駆動源と変速機との間に設けられる。学習手段は、クラッチが解放状態から係合状態になるように制御されている場合に、駆動源の出力回転数が低下し始めた時点のアクチュエータの作動量を、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量として学習するための手段を含む。

この構成によると、駆動源の出力回転数が低下し始めたことにより、クラッチが係合を開始する時点のアクチュエータの作動量を検出することができる。

車両のパワートレーンを示す概略構成図である。 クラッチ、スレーブシリンダおよびクラッチアクチュエータを示す図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 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。 油室に負圧が発生した場合のスレーブシリンダを示す図である。

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、車両は、エンジン１００で発生した駆動力が、クラッチ２００、変速機３００、デファレンシャルギヤ４００およびドライブシャフト４０２を介して車輪４０４に伝達されることにより走行する。エンジン１００、クラッチ２００および変速機３００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００により制御される。なお、ＥＣＵ５００を、エンジン１００、クラッチ２００および変速機３００をそれぞれが制御する複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

クラッチ２００は、エンジン１００のクランクシャフト６００に連結されている。クラッチ出力軸２０２は、スプライン３１０を介して変速機３００の入力軸３０２に連結されている。

変速機３００は、常時噛合い式のギヤトレーンから構成されている。変速機３００におけるギヤ段の選択は、アクチュエータ３０４によりシフトフォークシャフトを摺動させることにより行なわれる。アクチュエータ３０４は、油圧により作動するものであってもよく、電力により作動するものであってもよい。

ＥＣＵ５００には、アクセル開度センサ５０２、ブレーキスイッチ５０４、ポジションセンサ５０６、タイミングロータ５０８の外周に対向して設けられたクランクポジションセンサ５１０、入力軸回転数センサ５１２および出力軸回転数センサ５１４から信号が送信される。

アクセル開度センサ５０２は、アクセルペダルのアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ５０４は、ブレーキがオン状態にあるかオフ状態にあるかを検出する。ポジションセンサ５０６は、シフトレバーのシフトポジションを検出する。クランクポジションセンサ５１０はエンジン回転数ＮＥを検出する。入力軸回転数センサ５１２は、変速機３００の入力軸３０２の回転数ＮＩを検出する。出力軸回転数センサ５１４は、変速機３００の出力軸３０６の回転数ＮＯを検出する。

ＥＣＵ５００は、これらのセンサから送信された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたプログラム、マップおよび変速線などに基づいて演算処理を行なう。これにより、ＥＣＵ５００は、エンジン１００、クラッチ２００および変速機３００を制御する。

図２を参照して、クラッチ２００およびスレーブシリンダ７００について説明する。本実施の形態において、スレーブシリンダ７００は、ＣＳＣ(Concentric Slave Cylinder)である。

クラッチ２００は、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２００は、クラッチ出力軸２０２と、クラッチ出力軸２０２に配設されたクラッチディスク２０４と、クラッチハウジング２０６と、クラッチハウジング２０６に配設されたプレッシャプレート２０８と、ダイヤフラムスプリング２１０とを含む。

ダイヤフラムスプリング２１０が、プレッシャプレート２０８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２０４が、エンジン１００のクランクシャフト６００に取り付けられたフライホイール６０２に押付けられ、クラッチが係合される。

ダイヤフラムスプリング２１０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２０８が図２において左方向に移動し、クラッチディスク２０４とフライホイール６０２とが離れてクラッチが解放される。

スレーブシリンダ７００は、第１ピストン７０２と、ベアリング７０４と、第２ピストン７０６と、内筒７０８と、外筒７１０と、スプリング７１２と、油室７１４とを含む。

第１ピストン７０２は、一端部がベアリング７０４を介してダイヤフラムスプリング２１０の内端部に当接するように設けられる。

クラッチ２００が係合している状態において、第１ピストン７０２が図２において右方向へ摺動することにより、ダイヤフラムスプリング２１０の内端部が図２において右方向へ移動する。その結果、クラッチ２００が解放される。

クラッチ２００が解放している状態において、第１ピストン７０２が図２において左方向へ摺動することにより、ダイヤフラムスプリング２１０の内端部が図２において左方向へ移動する。その結果、クラッチ２００が係合される。

第１ピストン７０２の他端部には、シール部材としての機能を有する第２ピストン７０６が設けられる。第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とは別体である。第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とは、内筒７０８と外筒７１０との間の環状の空間を、クラッチ出力軸２０２の軸方向に移動可能に設けられる。

スプリング７１２は、第１ピストン７０２をダイヤフラムスプリング２１０側に付勢するように、外筒７１０の外周側に設けられる。第１ピストン７０２は、スプリング７１２の付勢力により、ダイヤフラムスプリング２１０に常に当接する。

第２ピストン７０６、内筒７０８および外筒７１０により、油室７１４が形成される。油室７１４には、ＥＣＵ５００により制御されるクラッチアクチュエータ７２０から油圧が供給される。

クラッチアクチュエータ７２０は、ピストン７２２と、モータ７２４と、平歯ギヤ７２６とを含む。ピストン７２２がシリンダ内を摺動することにより、油室７１４へ油圧が供給されたり、油室７１４から油圧が排出されたりする。

ピストン７２２から油室７１４に油圧が供給されると、第２ピストン７０６が第１ピストン７０２とともに図２において右方向に移動し、クラッチ２００が解放（遮断）される。

一方、油室７１４から油圧が排出されると、第１ピストン７０２および第２ピストン７０６がダイヤフラムスプリング２１０の付勢力により図２において左方向に移動し、クラッチ２００が係合する。

ピストン７２２は、平歯ギヤ７２６を介してモータ７２４により駆動される。モータ７２４が回転すると、平歯ギヤ７２６が回転する。平歯ギヤ７２６は、ピストン７２２に形成されたラックと係合するように設けられ、平歯ギヤ７２６が回転することによってピストン７２２がシリンダ内を摺動する。

クラッチアクチュエータ７２０の作動量、すなわちクラッチアクチュエータ７２０のストロークに応じた距離だけ第２ピストン７０６が移動する。クラッチアクチュエータ７２０のストロークは、ストロークセンサ７３０を用いて検出される。クラッチアクチュエータ７２０のストロークを検出することにより、クラッチ２００の状態が間接的に検出される。

ストロークセンサ７３０は、平歯ギヤ７２６の回転角をクラッチアクチュエータ７２０のストロークとして検出する。なお、クラッチアクチュエータ７２０のストロークを検出する方法はこれに限らない。

ストロークセンサ７３０の検出結果を表す信号は、ＥＣＵ５００に送信される。ＥＣＵ５００は、ストロークセンサ７３０から送信された信号に基づいて、クラッチ２００が解放状態にあるか、係合状態にあるか、半係合状態にあるかを判断する。

図３を参照して、ＥＣＵ５００の機能について説明する。
ＥＣＵ５００は、検出部５３０と、制御部５３２と、学習部５３４とを備える。検出部５３０は、ストロークセンサ７３０から送信された信号に基づいて、クラッチアクチュエータ７２０のストロークを検出する。

制御部５３２は、クラッチ２００の解放と係合とを予め定められた回数、好ましくは複数回だけ繰返すようにクラッチアクチュエータ７２０を制御する。すなわち、クラッチアクチュエータ７２０によるポンピングが予め回数だけ行なわれる。

制御部５３２は、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行した履歴がないと、クラッチ２００の解放と係合とを予め定められた回数だけ繰返すようにクラッチアクチュエータ７２０を制御する。

ここで、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習とは、たとえば、クラッチ２００が係合を開始する時点のストローク、すなわち、クラッチ２００がトルク容量を持ち始めるミートポイントを学習（検出）することを意味する。

クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行した履歴があるか否かは、たとえばフラグがオンであるか否かにより判断される。なお、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行した履歴があるか否かを判断する方法はこれに限らない。

なお、クラッチ２００が係合したか否かは、クラッチアクチュエータ７２０のストロークが予め定められた値になったか否かにより判断される。同様に、クラッチ２００が解放したか否は、クラッチアクチュエータ７２０のストロークが予め定められた値になったか否かにより判断される。クラッチ２００が係合したか否かおよび解放したか否かを判断するために用いられる値は、たとえば、クラッチアクチュエータ７２０等の仕様から、設計者により事前に定められる。

学習部５３４は、クラッチ２００の解放と係合とを予め定められた回数だけ繰返すようにクラッチアクチュエータ７２０を制御した後に、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行する。

クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習では、たとえば、エンジン１００が運転している状態でクラッチ２００が解放状態から係合状態になるようにクラッチアクチュエータ７２０が制御されている場合に、エンジン回転数ＮＥが低下し始めたときのクラッチアクチュエータ７２０のストロークが、クラッチ２００が係合を開始する時点のストロークとして学習される。クラッチ２００が係合を開始する時点のストロークは、ＥＣＵ５００のメモリに記憶される。なお、初期学習の方法はこれに限らず、その他、種々の方法が用いられる。

図４を参照して、ＥＣＵ５００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ５００は、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行した履歴があるか否かを判別する。クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行した履歴があると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ５００は、クラッチ２００の解放と係合とを予め定められた回数だけ繰返すようにクラッチアクチュエータ７２０を制御する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ５００は、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ５００の動作について説明する。

車両の組立時において、スレーブシリンダ７００の油室７１４にＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を真空充填した後、ＡＴＦのレベリングを実行する際に、油室７１４内で負圧が発生する場合がある。この場合、図５に示すように、第２ピストン７０６のみが移動して、第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とが離間する場合がある。

このような状態のまま、車両の組立が完了したとして車両システムを起動した場合、スレーブシリンダ７００に油圧を供給しても、第２ピストン７０６が第１ピストン７０２に当接するまでは、第１ピストン７０２が移動しない。そのため、第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とが離間した距離だけ、クラッチ２００のミートポイントにおけるクラッチアクチュエータ７２０のストロークを誤って学習し得る。

クラッチアクチュエータ７２０のストロークの誤学習を回避するため、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習を実行した履歴がないと（Ｓ１００にてＮＯ）、クラッチ２００の解放と係合とを予め定められた回数だけ繰返すようにクラッチアクチュエータ７２０が制御される（Ｓ１０２）。

これにより、スレーブシリンダ７００の油室７１４の油圧を予め定められた回数だけ高し、油室７１４の油圧を正圧にすることができる。第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とが離間している状態でクラッチ２００の解放および係合を行なうと、リザーバタンクのＡＴＦが油室７１４に注入されて油室の油量が増加するから、これを繰返せば油室７１４の油圧を正圧にすることができる。そのため、第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とが当接した状態にし、クラッチアクチュエータ７２０のストロークが増加すれば第１ピストン７０２が移動するようにすることができる。

なお、使用するユニットにおいてガタを詰めるのに要する回数（第１ピストン７０２と第２ピストン７０６とが当接するのに要する回数）を、予め実験で確認しておき、その回数を、クラッチ２００の解放と係合とを繰返す回数として予め設定しておくことが好ましい。というのも、ガタを詰めるのに要する回数は、マスタシリンダの構造や、カップの摺動抵抗などによるところが多く、ユニット毎に異なり得るからである。

その後、クラッチアクチュエータ７２０のストロークの初期学習が実行される（Ｓ１０４）。そのため、クラッチ２００が係合を開始する時点のクラッチアクチュエータ７２０のストロークを学習する際の誤差を小さくすることができる。その結果、クラッチ２００が係合を開始する時点のクラッチアクチュエータ７２０のストロークを精度よく学習することができる。

なお、予め定められた回数だけクラッチ２００の解放と係合とを繰返す代わりに、スレーブシリンダ７００のストロークを直接検出するストロークセンサを設け、クラッチ２００の解放と係合とに対するスレーブシリンダ７００のストローク状況を検出し、第１ピストン７０２と第２ピストン７０６と間のガタが詰められたかを判定するようにしてもよい。たとえば、解放制御（押圧）に対してスレーブシリンダ７００のストローク開始が遅れた場合には、まだガタが詰まっていないと判定し、すぐにストロークを開始すればガタが詰まっていると判定してガタ詰め制御を終了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。

１００ エンジン、２００ クラッチ、２０２ クラッチ出力軸、２０４ クラッチディスク、２０６ クラッチハウジング、２０８ プレッシャプレート、２１０ ダイヤフラムスプリング、３００ 変速機、５００ ＥＣＵ、５３０ 検出部、５３２ 制御部、５３４ 学習部、７００ スレーブシリンダ、７０２ 第１ピストン、７０４ ベアリング、７０６ 第２ピストン、７０８ 内筒、７１０ 外筒、７１２ スプリング、７１４ 油室、７２０ クラッチアクチュエータ、７２２ ピストン、７２４ モータ、７２６ 平歯ギヤ、７３０ ストロークセンサ。

Claims (3)

1. クラッチの解放および係合を行なうようにシリンダ内を摺動する第１のピストンと、前記第１のピストンとは別体であり、油圧が供給される油室の一部を形成し、前記第１のピストンを動かすように前記油室に供給される油圧により前記シリンダ内を摺動する第２のピストンとが設けられたスレーブシリンダに油圧を供給するアクチュエータの制御装置であって、前記第２のピストンは、前記アクチュエータの作動量に応じた距離を移動し、
   前記アクチュエータの作動量を検出するための手段と、
   前記クラッチの解放および係合を繰返すように前記アクチュエータを制御するための制御手段と、
   前記クラッチの解放および係合を繰返した後に、前記クラッチが係合を開始する時点の前記アクチュエータの作動量を学習するための学習手段とを備える、アクチュエータの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記クラッチが係合を開始する時点の前記アクチュエータの作動量を学習した履歴が無い場合に、前記クラッチの解放および係合を繰返すように前記アクチュエータを制御するための手段を含む、請求項１に記載のアクチュエータの制御装置。
3. 前記クラッチは、駆動源と変速機との間に設けられ、
   前記学習手段は、前記クラッチが解放状態から係合状態になるように制御されている場合に、前記駆動源の出力回転数が低下し始めた時点の前記アクチュエータの作動量を、前記クラッチが係合を開始する時点の前記アクチュエータの作動量として学習するための手段を含む、請求項１または２に記載のアクチュエータの制御装置。

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