JP2015537169A - 摩擦クラッチの操作方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ハイドロスタティックシステムによって自動車のドライブトレインにおける摩擦クラッチを自動的に操作する方法に関する。ハイドロスタティックシステムには、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの電気駆動式マスタシリンダと、摩擦クラッチを操作するスレーブシリンダと、マスタシリンダとスレーブシリンダとの間に配置された圧力導管とから成る圧力チャンバが設けられており、摩擦クラッチが無加圧状態になるようにマスタシリンダを移動させることにより、スニッファプロセスが導入され、スニッファプロセス中、圧力ボリュームが無圧のリザーブタンクと連通して圧力補償が行われる。快適な乗り心地及び自動車の自動化された変速機の迅速な切替時間を達成するため、自動車の複数の動作パラメータから継続的に形成され、前記摩擦クラッチの安全な動作に対する信頼度を成す多段階のスケールに従って、スニッファプロセスを行う。

Description

本発明は、ハイドロスタティックシステムによって自動車のドライブトレインにおける摩擦クラッチを自動的に操作する方法に関する。ハイドロスタティックシステムには、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの電気駆動式マスタシリンダと、摩擦クラッチを操作するスレーブシリンダと、マスタシリンダとスレーブシリンダとの間に配置された圧力導管とから成る圧力チャンバが設けられている。この場合、摩擦クラッチが無加圧状態になるようにマスタシリンダを移動させることにより、スニッファプロセスが導入され、スニッファプロセス中、圧力ボリュームが無圧のリザーブタンクと連通して圧力補償が行われる。

例えばDE 10 201 1 103 750 A1により知られている、自動車のドライブトレインの摩擦クラッチを操作するためのハイドロスタティッククラッチアクチュエータの場合、ハイドロスタティック圧力導管を介してスレーブシリンダと接続されているマスタシリンダが、モータによって動かされる。マスタシリンダの移動により、ハイドロスタティック圧力導管を介してスレーブシリンダへ力が伝達される。スレーブシリンダを介して、摩擦クラッチの締結及び締結解除が行われる。スレーブシリンダとマスタシリンダとハイドロスタティック導管とから成る圧力ボリューム内に含まれている流体において、外部の影響例えば温度の影響によって、体積に変化が引き起こされる。このように体積が変化すると、マスタシリンダポジションが同じであってもスレーブシリンダが変位してしまう。要求されるクラッチトルクを伝達するためには、スレーブシリンダのポジションが十分な精度で既知でなければならない。ハイドロスタティック圧力ボリュームにおいて発生した体積の変化を補償するために、いわゆるスニッファプロセスないしはブリードプロセスにおいて、マスタシリンダに設けられた開口部を介して圧力ボリュームと無圧のリザーブタンクとが連通するように、マスタシリンダが動かされる。このようにして、リザーブタンクと圧力ボリュームとの間で体積補償を行うことができる。体積補償が行われた後、マスタシリンダポジションとスレーブシリンダポジションとの間で既知の関係が再び確立される。その際、スニッファプロセスは、摩擦クラッチが強制押圧閉鎖式（ノーマルオープン）の摩擦クラッチとして形成されているのか、又は強制押圧開放式の（ノーマルクローズ）摩擦クラッチとして形成されているのか、に応じて、クラッチが締結解除されているときに行われるか、又はクラッチが締結されているときに行われる。この場合、スニッファプロセスは、このプロセス期間ゆえに、走行特性に無視できない影響を及ぼす。頻繁なスニッファプロセスが行われると乗り心地が悪くなる可能性がある一方、ドライブトレインの自動化された変速機に要求される切替プロセスが、スニッファプロセスによって遅延してしまう可能性もある。スニッファプロセスの周期を少なくするために有用であるのは、必要なときのみスニッファを実施することである。このためには、利用可能な信号に基づいてスニッファ実施の必要性を求めなければならない。

さらにDE 10 2001 102 906 A1から、２つのクラッチを備えたツインクラッチを、摩擦クラッチを操作するそれぞれ１つのハイドロスタティッククラッチアクチュエータを用いて制御する方法が公知である。この場合、一方の摩擦クラッチにおける変化が、他方の摩擦クラッチの制御に利用される。

本発明の課題は、快適な乗り心地を作り出すために、及び切替過程の不必要な遅延を短縮するために、スニッファプロセスが効率的な頻度で実施されるよう、ハイドロスタティックシステムにより摩擦クラッチを制御する方法をさらに改善することにある。

この課題は、請求項１に記載された方法の特徴によって解決される。従属請求項には、本発明による方法の有利な実施形態が示されている。

ハイドロスタティックシステムによって自動車のドライブトレインにおける摩擦クラッチを自動的に操作する方法によれば、ハイドロスタティックシステムには、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの電気駆動式マスタシリンダと、摩擦クラッチを操作するスレーブシリンダと、マスタシリンダとスレーブシリンダとの間に配置された圧力導管とから成る圧力チャンバが設けられており、摩擦クラッチが無加圧状態になるようにマスタシリンダを移動させることにより、スニッファプロセスが導入され、スニッファプロセス中、圧力ボリュームが無圧のリザーブタンクと連通して圧力補償が行われる。摩擦クラッチを自動的に操作する本発明による方法によれば、自動車の複数の動作パラメータから継続的に形成される多段階のスケールに従って、スニッファプロセスを実施し、多段階のスケールは、摩擦クラッチの安全な動作に対する信頼度を成している。

強制押圧閉鎖式摩擦クラッチであるのか強制押圧開放式摩擦クラッチであるのか、という摩擦クラッチの構成に応じて、強制押圧閉鎖式（ノーマルオープン）であればスニッファプロセスは締結解除状態で実施され、強制押圧開放式（ノーマルクローズ）であればスニッファプロセスは締結状態で実施される。その理由は、それらの状態においてスレーブシリンダは実質的に、スニッファプロセスにより排除すべき誤った圧力又は負圧を除けば、無圧の状態にあるからである。この点に関して本発明による方法は、特に強制押圧閉鎖式摩擦クラッチであると殊に有利である。それというのも、自動車の走行動作中、摩擦クラッチが締結解除されている動作時間は、たとえツインクラッチであるにしても、締結状態よりも頻度が少なくもしくは短いからである。

スニッファプロセスを実施する必要性は、多段階のスケールに基づき設定される。同時にこの多段階のスケールは、スレーブシリンダのポジションの信頼性の度合いつまりは摩擦クラッチを介して伝達される現時点のクラッチトルクのポジションの信頼性の度合いを表すものである。例えばこのスケールを、スニッファプロセスが要求されず実施されない「高い」信頼性から、摩擦クラッチの作動が制約されもしくは非作動にされる信頼性「なし」まで、形成することができる。その間に位置する段階は、優先順位が付けられたスニッファ要求を表し、求められた段階に従い、優先順位が高い場合には、切替プロセスなど他のプロセスを遅らせてスニッファプロセスがただちに実施され、優先順位が比較的低い段階の場合には、そのような他のプロセスの後にスニッファプロセスが実施される。

マスタシリンダと同様、摩擦クラッチの操作程度と結び付いたスレーブシリンダのピストンポジションに対する信頼性は、つまりはスニッファプロセスの必要性は、あとで説明するように、有利にはスケールを規定する判定基準の和に基づき決定され、例えば自動車及びそのドライブトレイン特に摩擦クラッチ及びその操作システムの動作パラメータの和に基づき決定される。

有利には、温度又は前回実施された圧力媒体スニッファプロセスに対する温度変化の形態をとる第１の動作パラメータによって、スケールの形成が行われる。この場合、第１の動作パラメータが、このパラメータが圧力ボリュームの温度に及ぼす影響に従い重み付けされた１つ又は複数の温度センサから成る温度モデルに基づき、形成される。詳細には、例えばこの種の温度パラメータが、前回のスニッファ以降の圧力導管の温度変化に関連づけられる。圧力媒体の膨張係数は温度に依存することから、温度変化によって圧力が変動する。そしてこのような圧力変動により、場合によってはマスタシリンダピストンの規定されたポジションに基づいて、スレーブシリンダに無視できない望ましくない圧力が加わってしまい、その結果、状況次第では摩擦クラッチがいくらか操作されてしまう。このようにして、スレーブシリンダピストンの変位つまりはマスタシリンダピストンの対応する変位に関連づけられた、伝達すべきクラッチトルクの所定の特性曲線が変化してしまう。マスタシリンダピストンの変位自体は、クラッチアクチュエータの制御に用いられ、この場合、マスタシリンダピストンを駆動するモータが相応に制御される。本発明の観点からすれば、これによって圧力ボリュームのハイドロリック区間が乱される。ここでは特性曲線のずれに対する尺度として特に、摩擦クラッチがトルクを伝達し始める接触点の評価が用いられる。その際に閾値を、例えば約５Ｎｍとすることができる。

第１の動作パラメータを形成するために、圧力導管内に温度センサを設けることができる。ただし、以下のような温度モデルを利用すれば、この種の温度センサを省略した構成として有利であると判明した。即ちこのモデルによれば、ハイドロスタティックシステムと接触状態にある複数の温度の重み付けられた平均値として、圧力導管の温度が算出されるのである。例えばそのような温度を、エンジンルーム温度、エンジン冷却水温度、及び／又は内燃機関もしくは自動車のドライブトレインの変速機の変速機温度とすることができる。このようにしてモデリングされた温度を求めるための個々の温度の重み付けは、個々の影響量つまりは個々の適用事例に依存し、それらに合わせて相応に整合される。圧力導管もしくは圧力ボリュームの温度Ｔの算出を、以下の式（１）に従って行うことができる：

ただしＴ_iは、内燃機関"Eng"内に設けられた、及び／又は、外気"Air"に接して設けられた、及び／又は変速機"Gearbox"内に設けられた、温度センサの個々の温度であり、Ｗ_iは、それらに対応する重み付け係数である。

例えば、スニッファプロセスが適正に行われるたびに、その時点での圧力導管もしくは圧力媒体の圧力ボリュームのモデリングされた温度が記憶され、現時点で計算されたこの温度から、前回のスニッファプロセス以降の温度差が求められる。この温度差が規定の閾値を上回ったならば、圧力導管内における圧力媒体の体積が、温度判定基準に基づきスニッファプロセス実施の必要性が高まったとするのに十分に大きく変化したものと推定される。これに従い、必要に応じてスケールがいっそう高い段階に調節される。

これに対する代案として、又は有利にはこれに加えて、スケールを形成する第２の動作パラメータを、圧力から形成することができ、又は前回実施されたスニッファプロセスに対する圧力変化から形成することができる。圧力の直接的な測定を、例えば圧力ボリューム内に設けられた圧力センサによって、じかに行うことができる。

これに対する代案として、又は有利にはこれに加えて、第３のパラメータを、現時点で求められた接触点から形成することができ、又は前回求められた接触点又は摩擦クラッチのスニッファプロセスに対して形成することができる。この種の接触点情報をクラッチモデルから求めることができる。このクラッチモデルは、トルク、回転数、及び／又は圧力の値に基づき形成され、継続的に求められるセンサデータから、更新のための適切な情報を取得する。ハイドロスタティック区間に乱れが生じた場合、実際に伝達されるトルクは、現時点のマスタシリンダポジションについてクラッチモデルにおいて計算されたトルクとは異なる。したがって接触点のずれを、ハイドロスタティック区間における圧力ボリュームの変化から直接、読み取ることができる。スニッファプロセスの必要性を求める目的で例えば、スニッファが適正に行われた後、摩擦クラッチの接触点が記憶され、現時点の接触点を用いて、前回のスニッファ以降の接触点の差異が求められる。接触点変化が規定の閾値を上回っているならば、ハイドロスタティック区間に乱れが生じていると推定される。これに応じて、接触点判定基準に基づき、スニッファプロセスの優先順位をいっそう高めるスケールの段階に調節される。

スニッファプロセスの優先順位づけのためのスケールの利用を、特に、それぞれ１つのハイドロスタティッククラッチアクチュエータにより操作される２つの摩擦クラッチを備えた、いわゆるツインクラッチ変速機において、有利に適用することができる。この場合、必要に応じてスニッファプロセスの実施を伴う、摩擦クラッチの信頼度判定のために、各摩擦クラッチごとに別個の多段階のスケールが設けられる。このような状況において有利であるのは、代案として又は付加的に、一方の摩擦クラッチの第４の動作パラメータを、他方の摩擦クラッチの、現時点で求められた接触点によって、又は前回の接触点取得以降の接触点変化によって、又は前回のスニッファプロセス以降の接触点変化によって形成することである。この場合、締結解除された摩擦クラッチにおいてスニッファプロセスを実施することができ、このプロセスにおいて、トルクを伝達している他方の摩擦クラッチについて現時点で求められた接触点の値が、第４の動作パラメータとして使用される。

その際、両方のクラッチアクチュエータが互いに隣り合って配置されていて、一方の摩擦クラッチのハイドロスタティック区間の乱れを生じさせることになる周囲の影響が、他方の摩擦クラッチのハイドロスタティック区間にも、少なくとも類似したかたちで及ぼされる場合、一方の摩擦クラッチの接触点のずれから、他方の摩擦クラッチのハイドロスタティック区間に乱れが発生したと推定することができる。典型的には、モデルベースの接触点適応化は、特定のクラッチアクチュエータのみにおいて行われ、例えばスレーブシリンダによっても１つの摩擦クラッチが意図した通りに操作されない場合に行われ、これはツインクラッチ変速機の動作中、摩擦クラッチ双方で交互に発生することが多い。この理由から、現時点で適合化されている摩擦クラッチの接触点のずれによって、適合化されていない摩擦クラッチ即ち現時点でスニッファプロセスが実施される摩擦クラッチにおけるスニッファの必要性も指示する。この種の情報を第４の動作パラメータとして利用する目的で、例えば一方の摩擦クラッチの接触点をスニッファプロセス中に記憶することができ、これに関連させて、一方の摩擦クラッチの接触点変化を、他方の摩擦クラッチの接触点変化に対する推定として利用することができる。他方の摩擦クラッチの接触点変化から推定された接触点が規定の閾値を上回ったならば、スニッファプロセスに対する必要性が高まったものと識別されて、対応する摩擦クラッチのためのスケールの段階がそれに応じて変更される。

摩擦クラッチの確実な制御にそのつど必要とされる、スレーブシリンダポジションの信頼性、及び信頼性に欠けているときに明らかにされるスニッファプロセス実施の必要性のために、信頼性が最小であることつまりは最大のスニッファ必要性が要求されていることが、スケールの適切な形成によってそのつど選定される。

次に、図１及び図２に示された実施例に基づき本発明について詳しく説明する。

摩擦クラッチにより伝達されるクラッチトルクとマスタシリンダピストンの変位との関係を示す図 マスタシリンダとスレーブシリンダの間のハイドロリック区間における変化と、クラッチトルクとの関係を示す図

図１には、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータにより摩擦クラッチを操作するハイドロスタティックシステムのハイドロリック区間における圧力ｐが、２つの部分に分けられたグラフとして示されている。この場合、所定の圧力体積の圧力媒体で充填されておりスレーブシリンダが接続されているハイドロスタティック区間の圧力ｐを変化させるために、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータのモータが制御されて、マスタシリンダのピストンの位置が動かされる。これによればスレーブシリンダのピストンの位置が、マスタシリンダにより形成された圧力ｐに応じて動かされ、このピストンによって摩擦クラッチがその構造形式に従い操作経路に沿って、ここでは押圧閉鎖式摩擦クラッチの締結経路に沿って、締結又は締結解除される。このようにして、マスタシリンダピストン変位Ｓ_Gに対する圧力ｐの曲線２における変位点Ｓ_GXごとに、摩擦クラッチのクラッチトルクＭ_RKに対する圧力ｐの曲線３に従って、所定のクラッチトルクＭ_RKxを伝達可能である。ただし、例えば温度が変化するなどして、ハイドロスタティック区間における圧力ｐが変化すると、この対応関係が乱される。ハイドロリック区間のこのような乱れが検出された場合には、マスタシリンダピストン変位Ｓ_Gと、圧力ｐに対するクラッチトルクＭ_RKとの本来の対応づけが再び形成されるように、ハイドロスタティック区間と無圧のリザーブタンクとが連通して圧力補償が行われる変位範囲ΔＳ_sが、マスタシリンダにおいて設定される。ハイドロスタティック区間と無圧のリザーブタンクとが連通して圧力補償が行われるプロセスを、スニッファプロセスと称する。スニッファプロセスを実施するためには、摩擦クラッチが締結解除状態になければならず、さらに時間が必要とされる。状況によっては、摩擦クラッチ操作のために必要とされる後段の変速機の切替動作が遅延し、スニッファプロセスが頻繁に行われると、乗り心地が悪くなる可能性がある。それゆえ、クラッチトルクＭ_RKとマスタシリンダピストン変位Ｓ_Gとの図示の対応関係の品質を損なうことなく、スニッファプロセスの回数を減らす方法が適用される。このため、摩擦クラッチ操作の信頼度を表す多段階のスケールが設けられる。このスケールの各段階は、ハイドロスタティック区間における温度と、生じている圧力と、接触点変化に関する情報とによって形成され、スニッファプロセスがどれだけ緊急であるのかの判定のベースとなる信頼度を表している。緊急度に応じて、スニッファプロセスがただちに実施されるし、遅れて実施される。

図２には、マスタシリンダピストン変位Ｓ_Gに対するクラッチトルクＭ_RKを表すクラッチ特性曲線５，６の乱れの影響を描いたグラフ４が示されている。特性曲線５は、制御装置に格納された適応化可能なクラッチモデルに基づき、マスタシリンダピストン変位Ｓ_Gに対するクラッチトルクＭ_RKの関係を、現時点で適応化されている接触点ＴＰ_Mとともに表している。特性曲線６は、例えばハイドロリック区間が温度変化により乱された場合の、マスタシリンダピストン変位Ｓ_Gに対するクラッチトルクＭ_RKの関係を表している。この場合、スレーブシリンダにいっそう高い圧力が加わって、ハイドロリック区間において圧力状態が変化することによって、クラッチモデルの接触点ＴＰ_Mが実際の接触点ＴＰ_Rにずらされている。したがって、その他の点では同じ条件であれば、マスタシリンダピストン変位Ｓ_GXがセットされたときに、矢印７に対応するトルク差が調節されるように、特性曲線５，６が互いにずらされる。接触点ＴＰ_M，ＴＰ_R、ハイドロリック区間における温度変化及び圧力を実際に求めて比較することにより、スニッファプロセスの必要性を表す信頼度を設定することができる。

１ グラフ
２ 曲線
３ 曲線
４ グラフ
５ 特性曲線
６ 特性曲線
７ 双方向矢印
Ｍ_RK クラッチトルク
Ｍ_RKx クラッチトルク
Ｐ 圧力
Ｓ_G マスタシリンダピストン変位
Ｓ_Gx 変位点
ＴＰ_M 接触点
ＴＰ_R 接触点
ΔＳ_s 変位範囲

Claims (10)

1. ハイドロスタティックシステムによって自動車のドライブトレインにおける摩擦クラッチを自動的に操作する方法であって、
   前記ハイドロスタティックシステムには、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの電気駆動式マスタシリンダと、摩擦クラッチを操作するスレーブシリンダと、前記マスタシリンダと前記スレーブシリンダとの間に配置された圧力導管とから成る圧力チャンバが設けられており、
   前記摩擦クラッチが無加圧状態になるように前記マスタシリンダを移動させることにより、スニッファプロセスが導入され、該スニッファプロセス中、圧力ボリュームが無圧のリザーブタンクと連通して圧力補償が行われる、
   摩擦クラッチを自動的に操作する方法において、
   自動車の複数の動作パラメータから継続的に形成される多段階のスケールに従って、スニッファプロセスを実施し、該多段階のスケールは、前記摩擦クラッチの安全な動作に対する信頼度を成すことを特徴とする、
   摩擦クラッチを自動的に操作する方法。
2. 前記スケールの最小値はスニッファ不要を表し、前記スケールの最大値は即時のスニッファ要求を表す、
   請求項１記載の方法。
3. 強制押圧閉鎖式摩擦クラッチの場合には、該摩擦クラッチが締結解除された状態でスニッファプロセスを実施し、強制押圧開放式摩擦クラッチの場合には、該摩擦クラッチが締結された状態でスニッファプロセスを実施する、
   請求項１又は２記載の方法。
4. 第１の動作パラメータを温度から形成する、又は前回実施された圧力ボリュームのスニッファプロセスに対する温度変化から形成する、
   請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
5. 前記第１の動作パラメータを、該第１の動作パラメータが前記圧力ボリュームの温度に及ぼす影響に従って重み付けされた単一の又は複数の温度センサから成る温度モデルに基づき形成する、
   請求項４記載の方法。
6. 第２の動作パラメータを圧力から形成する、又は前回実施されたスニッファプロセスに対する圧力変化から形成する、
   請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. 第３の動作パラメータを、現時点で求められた接触点から形成する、又は前回求められた接触点又は前記摩擦クラッチのスニッファプロセスに対して形成する、
   請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
8. ２つの摩擦クラッチから成り２つのハイドロスタティックシステムを備えたツインクラッチの場合、一方の摩擦クラッチの第４の動作パラメータを、現時点で求められた接触点によって、又は前回の接触点取得以降又は他方の摩擦クラッチの前回のスニッファプロセス以降の接触点変化によって形成する、
   請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
9. 締結解除された摩擦クラッチにおいてスニッファプロセスを実施し、該スニッファプロセス中、トルクを伝達している他方の摩擦クラッチについて現時点で求められた接触点の値を、第４の動作パラメータとして使用する、
   請求項８記載の方法。
10. 前記スケールの求められた段階に応じて、必要とされる変速機切替過程よりも優先してスニッファプロセスを実施する、
    請求項１から９のいずれか１項記載の方法。

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