JP2017026137A - Clutch device and control method of clutch device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧による押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチを備えたクラッチ装置、及びクラッチ装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a clutch device including a friction clutch that receives a pressing force by hydraulic pressure and generates a friction force between friction members, and a control method of the clutch device.
従来、油圧による押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチを備えたクラッチ装置が、例えば四輪駆動状態と二輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車に用いられている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a clutch device including a friction clutch that receives a pressing force by hydraulic pressure and generates a friction force between friction members is used in, for example, a four-wheel drive vehicle that can switch between a four-wheel drive state and a two-wheel drive state. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に記載の四輪駆動車は、複数の摩擦材が積層された摩擦クラッチと、制御ユニットによって制御される電動モータと、電動モータによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油の油圧を受けて摩擦クラッチを押圧するピストンと、ピストンが収容されると共に作動油が導入されるピストン室が形成されたハウジングとを有している。摩擦クラッチは、プロペラシャフトとリヤディファレンシャルユニットとの間に配置されている。
The four-wheel drive vehicle described in
この四輪駆動車は、摩擦クラッチに作動油が供給されないときには、エンジンの駆動力が変速機からフロントディファレンシャルユニットを介して前輪側のみに伝達されて二輪駆動状態となる。一方、電動モータによって油圧ポンプが回転駆動され、ピストン室に作動油が供給されると、複数の摩擦材が押圧されることによって発生する摩擦力によって伝達されるトルクが後輪側に配分されて四輪駆動状態となる。 In this four-wheel drive vehicle, when hydraulic oil is not supplied to the friction clutch, the driving force of the engine is transmitted only from the transmission to the front wheel side via the front differential unit, and is in a two-wheel drive state. On the other hand, when the hydraulic pump is rotationally driven by the electric motor and hydraulic oil is supplied to the piston chamber, torque transmitted by the frictional force generated by pressing the plurality of friction materials is distributed to the rear wheel side. It becomes a four-wheel drive state.
また、特許文献1に記載の四輪駆動車は、作動油の温度が低温のときに作動油の粘性が増大し、摩擦クラッチによって伝達されるトルクが過大となることを防ぐべく、作動油の温度を測定又は推定するように構成されている。
In addition, the four-wheel drive vehicle described in
作動油の温度変化によって粘性が変化すると、油圧ポンプを駆動する電動モータの制御性にも影響があることが本発明者らによって確認されている。つまり、作動油の温度が高くなると、作動油の粘性が低下して油圧ポンプの回転抵抗が低くなる一方、作動油の温度が低くなると、作動油の粘性が増大して油圧ポンプの回転抵抗が高くなる。このため、作動油の温度が低い場合と高い場合とで同じように電動モータを制御すると、油圧ポンプからの吐出圧が目標値に収束するまでの時間が長く掛かってしまう場合がある。 It has been confirmed by the present inventors that when the viscosity changes due to the temperature change of the hydraulic oil, the controllability of the electric motor that drives the hydraulic pump is also affected. In other words, when the temperature of the hydraulic oil increases, the viscosity of the hydraulic oil decreases and the rotational resistance of the hydraulic pump decreases, whereas when the temperature of the hydraulic oil decreases, the viscosity of the hydraulic oil increases and the rotational resistance of the hydraulic pump decreases. Get higher. For this reason, if the electric motor is controlled in the same manner when the temperature of the hydraulic oil is low and high, it may take a long time until the discharge pressure from the hydraulic pump converges to the target value.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作動油の温度が変化しても、油圧ポンプからの作動油の吐出圧を速やかに目標の圧力に近づけることが可能なクラッチ装置、及びクラッチ装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to quickly bring the discharge pressure of the hydraulic oil from the hydraulic pump close to the target pressure even when the temperature of the hydraulic oil changes. An object of the present invention is to provide a clutch device and a control method of the clutch device.
本発明は、上記目的を達成するため、押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチと、油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室と、前記油圧室に作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、前記電動モータを制御して前記油圧ポンプの吐出圧を調節する制御部とを備え、前記制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧が目標の圧力になるように前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づく補正値によって前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記作動油の温度に応じて前記フィードバック制御による補正量を変化させる補正量調整手段とを有する、クラッチ装置を提供する。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a friction clutch that receives a pressing force to generate a friction force between friction members, a piston that receives hydraulic pressure to press the friction clutch, and causes the hydraulic pressure to act on the piston. A hydraulic chamber; a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic chamber; an electric motor that drives the hydraulic pump; and a controller that controls the electric motor to adjust a discharge pressure of the hydraulic pump, A control unit that feedback-controls the electric motor with a correction value based on a deviation between a target value and an actual value of the discharge pressure of the hydraulic pump so that the discharge pressure of the hydraulic pump becomes a target pressure; There is provided a clutch device having a correction amount adjusting means for changing a correction amount by the feedback control in accordance with the temperature of the hydraulic oil.
また、本発明は、上記目的を達成するため、押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチと、油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室と、前記油圧室に作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを備えたクラッチ装置の制御方法であって、前記油圧ポンプの吐出圧が目標の圧力になるように前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づく補正値によって前記電動モータをフィードバック制御すると共に、前記作動油の温度に応じて前記フィードバック制御による補正量を変化させる、クラッチ装置の制御方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a friction clutch that receives a pressing force to generate a frictional force between friction members, a piston that receives hydraulic pressure to press the friction clutch, and the hydraulic pressure applied to the piston. A method for controlling a clutch device, comprising: a hydraulic chamber to be operated; a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic chamber; and an electric motor that drives the hydraulic pump, wherein a discharge pressure of the hydraulic pump is a target pressure The electric motor is feedback controlled with a correction value based on a deviation between a target value and an actual value of the discharge pressure of the hydraulic pump so that the correction amount by the feedback control is changed according to the temperature of the hydraulic oil. A method for controlling a clutch device is provided.
本発明に係るクラッチ装置、及びクラッチ装置の制御方法によれば、作動油の温度が変化しても、油圧ポンプからの作動油の吐出圧を速やかに目標の圧力に近づけることが可能となる。 According to the clutch device and the control method of the clutch device according to the present invention, it is possible to quickly bring the discharge pressure of the hydraulic oil from the hydraulic pump close to the target pressure even when the temperature of the hydraulic oil changes.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るクラッチ装置としての駆動力伝達装置を備えた四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a four-wheel drive vehicle including a driving force transmission device as a clutch device according to a first embodiment of the present invention.
(四輪駆動車の全体構成)
四輪駆動車200は、走行用の駆動力を発生させる駆動源としてのエンジン202と、トランスミッション203と、左右一対の主駆動輪としての前輪204L,204Rと、左右一対の補助駆動輪としての後輪205L,205Rと、エンジン202の駆動力を前輪204L,204R及び後輪205L,205Rに伝達可能な駆動力伝達系201と、制御部10とを備えている。なお、本実施の形態において、各符号における「L」及び「R」は、車両の前進方向に対する左側及び右側の意味で使用している。
(Overall configuration of a four-wheel drive vehicle)
The four-wheel drive vehicle 200 includes an engine 202 as a drive source that generates driving force for traveling, a
この四輪駆動車200は、エンジン202の駆動力を前輪204L,204R及び後輪205L,205Rに伝達する四輪駆動状態と、エンジン202の駆動力を前輪204L,204Rのみに伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能である。すなわち、主駆動輪である前輪204L,204Rには、二輪駆動状態及び四輪駆動状態でエンジン202の駆動力が伝達され、補助駆動輪である後輪205L,205Rには、四輪駆動状態でのみエンジン202の駆動力が伝達される。
The four-wheel drive vehicle 200 has a four-wheel drive state in which the drive force of the engine 202 is transmitted to the
なお、本実施の形態では、駆動源として内燃機関であるエンジンを適用した場合について説明するが、これに限らず、エンジンとIPM(Interior Permanent Magnet Synchronous)モータ等の高出力電動モータとの組み合わせによって駆動源を構成してもよく、高出力電動モータのみによって駆動源を構成してもよい。 In this embodiment, the case where an engine that is an internal combustion engine is applied as a drive source will be described. However, the present invention is not limited to this, and a combination of an engine and a high-output electric motor such as an IPM (Interior Permanent Magnet Synchronous) motor is used. A drive source may be comprised, and a drive source may be comprised only by a high output electric motor.
駆動力伝達系201は、四輪駆動車200におけるトランスミッション203側から後輪205L,205R側に至る駆動力伝達経路に配置され、四輪駆動車200の車体(図示せず)に搭載されている。
The driving force transmission system 201 is disposed on a driving force transmission path from the
また、駆動力伝達系201は、駆動力伝達装置1、プロペラシャフト2、駆動力断続装置3、フロントディファレンシャル4、及び歯車機構44,11を有し、四輪駆動車200の四輪駆動状態を二輪駆動状態に、また二輪駆動状態を四輪駆動状態にそれぞれ切替え可能に構成されている。駆動力伝達装置1は、本発明のクラッチ装置の一態様である。
The driving force transmission system 201 includes a driving
フロントディファレンシャル4は、フロントデフケース40と、フロントデフケース40と一体に回転するピニオンシャフト41と、ピニオンシャフト41に軸支された一対のピニオンギヤ42と、一対のピニオンギヤ42にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ43とを有し、トランスミッション203と駆動力断続装置3との間に配置されている。一対のサイドギヤ43のうち一方のサイドギヤ43は、前輪側のアクスルシャフト206Lに連結され、他方のサイドギヤ43は、前輪側のアクスルシャフト206Rに連結されている。
The
エンジン202は、トランスミッション203及びフロントディファレンシャル4を介して前輪側のアクスルシャフト206L,206Rに駆動力を出力することにより前輪204L,204Rを駆動する。また、エンジン202は、トランスミッション203、駆動力断続装置3、プロペラシャフト2、及び駆動力伝達装置1を介して後輪側のアクスルシャフト207L,207Rに駆動力を出力することにより後輪205L,205Rを駆動する。プロペラシャフト2は、駆動力伝達装置1と駆動力断続装置3との間に配置され、四輪駆動車200の前後方向に駆動力を伝達する。
The engine 202 drives the
プロペラシャフト2の前輪側端部には、互いに噛合するドライブピニオン441及びリングギヤ442からなる前輪側の歯車機構44が配置されている。ドライブピニオン441は、プロペラシャフト2の前端部に連結され、リングギヤ442は、ドライブピニオン441にギヤ軸を直交させて噛合する。
A front wheel
(駆動力断続装置の構成)
図2は、駆動力断続装置3の構成例を示し、(a)は駆動力断続装置3の断面図、(b)は、駆動力断続装置3の噛み合い部を模式的に示す説明図である。なお、図2(a)では、駆動力断続装置3におけるフロントデフケース40の回転軸線Oよりも上側の半分の範囲を図示している。
(Configuration of driving force interrupting device)
FIG. 2 shows a configuration example of the driving
駆動力断続装置3は、フロントデフケース40と同軸上で回転する第1乃至第3回転部材31〜33によって構成された噛み合いクラッチ30と、噛み合いクラッチ30を作動させるアクチュエータ300とを備えている。アクチュエータ300は、電動モータ34と、電動モータ34の出力軸341の回転を減速する減速機構35と、減速機構35で減速された電動モータ34のトルクによって噛み合いクラッチ30の第3回転部材33を軸方向に移動させる移動機構36とを備えている。電動モータ34は、制御部10から供給される電流によって動作する。アクチュエータ300は、制御部10によって制御される。
The driving
噛み合いクラッチ30の第1回転部材31は、フロントデフケース40の軸方向の端部に固定され、第2回転部材32は、歯車機構44のリングギヤ442に固定されている。第3回転部材33は、第1回転部材31及び第2回転部材32に対して軸方向に相対移動可能である。
The first rotating
第1回転部材31は、その内周側に右前輪側のアクスルシャフト206Rを挿通させる環状であり、外周面にフロントデフケース40の回転軸線Oと平行に延在して形成された複数のスプライン歯311を有している。複数のスプライン歯311のうち、周方向に隣り合う一対のスプライン歯311の間には、それぞれ凹部310が形成されている。第2回転部材32は、内周側に右前輪側のアクスルシャフト206Rを挿通させる筒状に形成され、第1回転部材31と同軸上で相対回転可能である。また、第2回転部材32は、その外周面に、フロントデフケース40の回転軸線Oと平行に延在して形成された複数のスプライン歯321を有している。複数のスプライン歯321のうち、周方向に隣り合う一対のスプライン歯321の間には、それぞれ凹部320が形成されている。
The first rotating
第3回転部材33は、第1回転部材31及び第2回転部材32の外周側に配置されたスリーブ状の連結部材である。第3回転部材33の内周面には、第1回転部材31の複数のスプライン歯311、及び第2回転部材32の複数のスプライン歯321と係合可能な複数のスプライン歯331が形成されている。
The third rotating
本実施の形態では、第3回転部材33が第2回転部材32と常に噛み合い、かつ第2回転部材32に対して軸方向移動可能である。より具体的には、第3回転部材33の複数のスプライン歯331が第2回転部材32の凹部320に噛み合い、この噛み合い状態を保ちながら第3回転部材33が第2回転部材32に対して軸方向移動可能である。
In the present embodiment, the third rotating
また、第3回転部材33は、移動機構36によって第1回転部材31側に移動したとき、第3回転部材33の凸部としての複数のスプライン歯331が第1回転部材31の凹部310に噛み合い、第1回転部材31と相対回転不能に連結される。これにより、第1回転部材31と第2回転部材32とが第3回転部材33を介して相対回転不能に連結され、第1回転部材31から第2回転部材32にエンジン202の駆動力を伝達可能な状態となる。一方、第3回転部材33が第1回転部材31から離間すると、第3回転部材33の複数のスプライン歯331と第1回転部材31の凹部310との噛み合いが解除され、第1回転部材31と第2回転部材32とが相対回転可能となる。これにより、第1回転部材31から第2回転部材32への駆動力伝達が遮断される。
Further, when the third rotating
減速機構35は、電動モータ34の出力軸341と一体回転するピニオンギヤ351と、ピニオンギヤ351に噛み合う大径ギヤ部352a、及び大径ギヤ部352aと一体に回転する小径ギヤ部352bとを有する減速ギヤ352とを有している。移動機構36は、減速ギヤ352の小径ギヤ部352bと噛み合うラック歯361aを有する直動軸361と、直動軸361に固定されたシフトフォーク362とを有している。第3回転部材33には、シフトフォーク362が摺動可能に嵌合する環状の環状溝332が外周面に形成されている。
The
電動モータ34の出力軸341が回転すると、その回転が減速機構35で減速され、直動軸361がフロントデフケース40の回転軸線Oと平行に移動する。そして、この直動軸361の移動に伴って、第3回転部材33が第1回転部材31及び第2回転部材32と噛み合う連結位置と、第2回転部材32と噛み合い第1回転部材31と噛み合わない非連結位置との間を移動する。
When the
(駆動力伝達装置の構成)
駆動力伝達装置1は、図1に示すように、プロペラシャフト2から駆動力が伝達される後輪側の歯車機構11と、この歯車機構11によって伝達された駆動力を調整してアクスルシャフト207L,207Rに伝達する第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bと、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12B及び歯車機構11を収容するハウジング13と、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bへ油圧を供給する油圧回路5と、油圧回路5を制御する制御部10とを有する。
(Configuration of driving force transmission device)
As shown in FIG. 1, the driving
歯車機構11は、互いにギヤ軸を直交させて噛合するピニオンギヤ110及びリングギヤ111と、リングギヤ111と一体に回転するセンターシャフト112とを備える。センターシャフト112は、その回転軸線が車幅方向に平行であり、リングギヤ111を介してプロペラシャフト2の回転力を受けて回転する。第1の摩擦クラッチ12Aは、センターシャフト112と後輪側のアクスルシャフト207Lとの間に配置され、第2の摩擦クラッチ12Bは、センターシャフト112と後輪側のアクスルシャフト207Rとの間に配置されている。
The
このように構成された四輪駆動車200では、二輪駆動状態においてエンジン202からプロペラシャフト2への駆動力の伝達が駆動力断続装置3によって遮断され、かつ後輪205L,205Rからプロペラシャフト2への回転力の伝達が駆動力伝達装置1によって遮断されるので、四輪駆動車200が走行中であってもプロペラシャフト2の回転が停止する。これにより、前輪側の歯車機構44及び後輪側の歯車機構11における潤滑油の撹拌抵抗等が低減され、燃費性能が向上する。
In the four-wheel drive vehicle 200 configured as described above, transmission of the driving force from the engine 202 to the
四輪駆動車200が二輪駆動状態から四輪駆動状態へ切り替わる際には、駆動力伝達装置1を介して後輪205L,205Rの回転力をプロペラシャフト2に伝達し、プロペラシャフト2を回転させて噛み合いクラッチ30の回転同期が完了した後に、駆動力断続装置3が作動状態(トルク伝達可能な状態)となる。これにより、四輪駆動車200が四輪駆動状態となる。
When the four-wheel drive vehicle 200 is switched from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, the rotational force of the
図3は、駆動力伝達装置1の構造の具体例を示す断面図である。図4は、第1の摩擦クラッチ12A及びその周辺の構成を示す要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a specific example of the structure of the driving
駆動力伝達装置1は、図3に示すように、前述した歯車機構11、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12B、及びハウジング13を有する。歯車機構11のピニオンギヤ110は、中間シャフト20によってプロペラシャフト2に連結される。また、駆動力伝達装置1は、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bをそれぞれ収容する左右一対のクラッチハウジング120と、クラッチハウジング120と同軸上で相対回転可能に支持された左右一対のインナシャフト121と、クラッチハウジング120と後輪側のアクスルシャフト207L,207Rとを相対回転不能に連結するための左右一対の連結シャフト160とを有している。
As shown in FIG. 3, the driving
ハウジング13は、歯車機構11のピニオンギヤ110、リングギヤ111、及びセンターシャフト112を収容するセンタハウジング部材130と、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bをそれぞれ収容するサイドハウジング部材131L,131Rとを備える。センタハウジング部材130は、車幅方向の左側に配置されるサイドハウジング部材131Lと右側に配置されるサイドハウジング部材131Rとの間に配置されている。センタハウジング部材130及びサイドハウジング部材131L,131Rは、ボルト締めによって相互に固定されている。ハウジング13の内部には、歯車機構11におけるギヤの噛み合い、ならびに第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bにおける摩擦摺動を潤滑する図略の潤滑油が封入されている。
The
センタハウジング部材130は、歯車機構11のピニオンギヤ110を円すいころ軸受113A,113Bを介して回転可能に保持する第1の保持部130aと、歯車機構11のセンターシャフト112を円すいころ軸受113Cを介して回転可能に保持する第2の保持部130bと、左右一対のインナシャフト121を玉軸受127Aを介して回転可能に保持する第3の保持部130cと、後述するピストン122を進退後動可能に収容するシリンダ室130dとを備える。シリンダ室130dは、車幅方向におけるセンタハウジング部材130の両端部に形成され、サイドハウジング部材131L,131R側に向かって開口している。
The
センターシャフト112は、回転軸線Oに沿って延びる円筒状の円筒部112aと、円筒部112aの端部において径方向外方に突出して形成されたフランジ部112bとを一体に有する。リングギヤ111には、ピニオンギヤ110のギヤ部110aと噛み合う複数の噛み合い歯111aが形成されている。また、リングギヤ111は、センターシャフト112のフランジ部112bにボルト114によって固定されている。
The
第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bのそれぞれは、クラッチハウジング120に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合する複数のアウタクラッチプレート124、及びインナシャフト121に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合する複数のインナクラッチプレート125を有している。複数のアウタクラッチプレート124及び複数のインナクラッチプレート125は、センターシャフト112の回転軸線Oに平行な方向に交互に配置され、ピストン122によって押圧される。すなわち、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bは、ピストン122からの押圧力を受け、複数のアウタクラッチプレート124と複数のインナクラッチプレート125との間に摩擦力を発生させる。アウタクラッチプレート124及びインナクラッチプレート125は、本発明の摩擦部材の一態様である。
Each of the first and second friction clutches 12 </ b> A and 12 </ b> B is axially moved with respect to the
ピストン122は、センタハウジング部材130のシリンダ室130d内で油圧回路5から供給される作動油の油圧を受け、複数のアウタクラッチプレート124及び複数のインナクラッチプレート125を押圧する。シリンダ室130dは、ピストン122に作動油の油圧を作用させる油圧室として機能する。センタハウジング部材130には、油圧回路5から供給される作動油をシリンダ室130dに導くための供給用流路130eが設けられている。ピストン122の外周面と内周面には、それぞれシール部材126A,126Bが配置されている。
The
第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bは、作動油の圧力を受けたピストン122の移動力を針状ころ軸受128A及び押圧部材123を介して受け、複数のアウタクラッチプレート124と複数のインナクラッチプレート125とが摩擦接触することにより、インナシャフト121とクラッチハウジング120との間で回転力を伝達する。すなわち、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bは、押圧部材123からの押圧力を受けて複数のアウタクラッチプレート124と複数のインナクラッチプレート125との間に摩擦力を発生させる。これにより、エンジン202の駆動力が第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bを介して後輪205L,205Rに伝達される。
The first and second friction clutches 12 </ b> A and 12 </ b> B receive the moving force of the
一方、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bは、ピストン122が作動油の圧力を受けないとき、複数のアウタクラッチプレート124と複数のインナクラッチプレート125とが相対回転自在となる。これにより、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bは、エンジン202から後輪205L,205Rへの駆動力伝達を遮断可能である。
On the other hand, in the first and
図4に示すように、複数のアウタクラッチプレート124は、その外周部にスプライン突起124aを有し、このスプライン突起124aがクラッチハウジング120の内周面に形成されたストレートスプライン嵌合部120aに係合している。また、複数のインナクラッチプレート125は、その内周部にスプライン突起125aを有し、このスプライン突起125aがインナシャフト121の外周面に形成されたストレートスプライン嵌合部121aに係合している。
As shown in FIG. 4, the plurality of outer
押圧部材123は、円環状の板部材によって形成され、クラッチハウジング120のストレートスプライン嵌合部120aに係合するスプライン突起123aを外周部に有する。また、押圧部材123は、スプライン突起123aをストレートスプライン嵌合部120aに係合させて、クラッチハウジング120に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結され、ピストン122に針状ころ軸受128Aを介して対向している。
The pressing
また、クラッチハウジング120には、連結シャフト160の外周面に形成されたスプライン嵌合部160aにスプライン嵌合するスプライン嵌合部120bが形成されている。これにより、クラッチハウジング120は、連結シャフト160に対して相対回転不能に連結されている。また、クラッチハウジング120は、サイドハウジング部材131L,131Rに針状ころ軸受128Bを介して回転可能に支持されている。
Further, the
インナシャフト121は、円柱状の軸部121bと、連結シャフト160の一端部を収容する円筒部121cとを有し、軸部121bの先端部がスプライン嵌合によってセンターシャフト112に相対回転不能に連結されている。円筒部121cの内周面と連結シャフト160の外周面との間には、針状ころ軸受128Cが配置されている。サイドハウジング部材131L,131Rの車幅方向の端部における開口内面と連結シャフト160の外周面との間には、玉軸受127B及びシール部材129が配置されている。
The
(油圧回路の構成及び制御方法)
図5は、油圧回路5の構成例を、油圧回路5を制御する制御部10と共に模式的に示す構成図である。油圧回路5は、油圧ポンプ51と、油圧ポンプ51を駆動する電動モータ52とを、油圧源50として有している。制御部10は、電動モータ52を制御して油圧ポンプ51の吐出圧を調節する。電動モータ52と油圧ポンプ51とは、シャフト521によって連結されている。シャフト521は、電動モータ52の回転子と一体に回転する。なお、シャフト521と電動モータ52の回転子との間に、回転子の回転を所定の減速比で減速する減速機を設けてもよい。
(Configuration and control method of hydraulic circuit)
FIG. 5 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration example of the
電動モータ52には、その固定子に対する回転子の角度位置を検出するためのエンコーダ522が設けられている。電動モータ52は、例えばDCブラシレスモータであるが、電動モータ52としてブラシ付きDCモータを用いてもよい。エンコーダ522は、電動モータ52の回転子が1回転する間に、複数のパルス信号を出力する。
The
油圧ポンプ51は、それ自体は周知のものであり、電動モータ52の回転数(回転速度)に応じた吐出圧でリザーバ510から汲み上げた作動油を吐出する。油圧ポンプ51の吐出圧は、電動モータ52の回転数に比例して、電動モータ52の回転数が高くなるほど大きくなる。また、油圧ポンプの吐出圧は、電動モータ52の回転数が一定の場合、作動油の温度が低く、作動油の粘性が高いほど大きくなる。この油圧ポンプ51として、具体的には、外接ギヤポンプや内接ギヤポンプ、あるいはベーンポンプを用いることができる。制御部10は、電動モータ52の回転数及び作動油の温度と油圧ポンプ51の吐出圧との関係を示す特性情報を記憶している。
The
また、油圧回路5は、第1及び第2の圧力制御弁531,532を有している。第1の圧力制御弁531は、油圧ポンプ51から第1の摩擦クラッチ12Aに至る油路に配置され、第1の摩擦クラッチ12Aのシリンダ室130dに供給される作動油の油圧を調節する。第2の圧力制御弁532は、油圧ポンプ51から第2の摩擦クラッチ12Bに至る油路に配置され、第2の摩擦クラッチ12Bのシリンダ室130dに供給される作動油の油圧を調節する。
The
第1及び第2の圧力制御弁531,532は、油圧ポンプ51から吐出された作動油の圧力が制御部10から供給される電流に応じた設定圧力よりも高い場合に、作動油の一部を排出し、作動油の圧力を設定圧力に減圧して出力する。制御部10は、油圧ポンプ51の吐出圧が第1及び第2摩擦クラッチ12A,12Bに対応するシリンダ室130dのそれぞれに供給すべき作動油の油圧よりもやや高くなるように、電動モータ52を制御する。また、制御部10は、油圧ポンプ51の吐出圧が減圧された作動油が第1及び第2摩擦クラッチ12A,12Bに対応するシリンダ室130dに供給されるように、第1及び第2の圧力制御弁531,532を制御する。
The first and second
制御部10は、第2の摩擦クラッチ12A,12Bによってインナシャフト121からクラッチハウジング120に伝達すべき伝達トルク(駆動力)の目標値を演算する目標トルク演算手段100と、目標トルク演算手段100によって演算された伝達トルクの目標値に基づいて油圧ポンプ51の吐出圧の目標値を演算する目標吐出圧演算手段101と、油圧ポンプ51の吐出圧が目標吐出圧演算手段101によって演算された目標値に近づくように電動モータ52をフィードバック制御するフィードバック制御手段102と、フィードバック制御手段102によるフィードバック制御で用いられるゲインを調整するゲイン調整手段103と、目標トルク演算手段100によって演算された伝達トルクの目標値ならびに作動油の温度に基づいて電動モータ52のフィードフォワード制御量を演算するフィードフォワード制御手段104と、電動モータ52に供給される電流(モータ電流)と電動モータ52の回転数との比によって作動油の温度を推定する作動油温度推定手段105とを有している。
The
目標トルク演算手段100は、前輪204L,204R及び後輪205L,205Rのそれぞれの回転速度を検出する車輪速センサ21の検出値と、運転者によるアクセルぺダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ22の検出値とに基づいて、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bによって伝達すべき伝達トルクの目標値を演算する。制御部10は、例えばCAN(Controller Area Network)等の車載通信網によって、車輪速センサ21の検出値、及びアクセル開度センサ22の検出値を取得することが可能である。
The target torque calculation means 100 includes a detection value of the
目標吐出圧演算手段101は、目標トルク演算手段100によって設定された伝達トルクの目標値に基づいて、作動油温度推定手段105によって推定された作動油の温度を考慮して油圧ポンプ51の吐出圧の目標値を設定する。
The target discharge pressure calculation means 101 takes into account the hydraulic oil temperature estimated by the hydraulic oil temperature estimation means 105 based on the target value of the transmission torque set by the target torque calculation means 100, and the discharge pressure of the
フィードバック制御手段102は、油圧ポンプ51の吐出圧が目標吐出圧演算手段101によって設定された目標値になるように、油圧ポンプ51の吐出圧の目標値と実値との偏差に基づく補正値によって電動モータ52をフィードバック制御する。本実施の形態では、電動モータ52の回転数が目標吐出圧演算手段101によって設定された吐出圧の目標値に対応する値となるように、電動モータ52をフィードバック制御する。具体的には、フィードバック制御によって電動モータ52に印加する電圧を調節する。前述のように、油圧ポンプ51の吐出圧は電動モータ52の回転数に比例するので、油圧ポンプ51の吐出圧の目標値と実値との偏差は、電動モータ52の回転数の目標値と実際の回転数との差によって得ることができる。
The feedback control means 102 uses a correction value based on the deviation between the target value and the actual value of the discharge pressure of the
ゲイン調整手段103は、本発明の「補正量調整手段」の一態様であり、作動油の温度に応じてゲインを調整することにより、フィードバック制御手段102による補正量を変化させる。ここで、補正量とは、補正値の絶対値(大きさ)をいう。ゲイン調整手段103は、作動油の温度が高くなるほど、換言すれば作動油の粘性が低くなるほど、フィードバック制御の補正量が小さくなるように補正量を変化させる。具体的には、作動油の温度が高くなるほど、また作動油の粘性が低くなるほど、フィードバック制御で用いられるゲインを低くする。
The
なお、本実施の形態では、電動モータ52の回転数に基づいて油圧ポンプ51の吐出圧を求めるが、油圧ポンプ51の吐出圧を検出する油圧センサを備え、この油圧センサの検出値が目標吐出圧演算手段101によって設定された油圧ポンプ51の吐出圧の目標値となるように、電動モータ52をフィードバック制御してもよい。この場合、油圧ポンプ51の吐出圧の目標値と実値との偏差を直接的に得ることができる。
In the present embodiment, the discharge pressure of the
フィードフォワード制御手段104は、フィードフォワード制御量として、電動モータ52に印加すべき電圧を算出する。この電圧は、四輪駆動車200に搭載された蓄電池(バッテリー)の電圧(12V)をPWM変調して電動モータ52に印加され、所定期間における実効値が電動モータ52に印加すべき電圧に応じたデューティー比によって変動する。表1に、目標トルク演算手段100によって演算された伝達トルクの目標値及び作動油の温度と、フィードフォワード制御手段104によって算出される電圧(V)との関係を表形式で部分的に例示する。
The feedforward control means 104 calculates a voltage to be applied to the
作動油温度推定手段105は、電動モータ52に供給されるモータ電流と電動モータ52の回転数との比が作動油の温度によって変化することを利用して、作動油の温度を推定する。制御部10は、電動モータ52に供給されるモータ電流を測定する電流センサ23の出力信号を参照可能である。電流センサ23は、例えば電動モータ52への電流供給経路中に配置されたシャント抵抗の両端の電位差を測定して出力する。
The hydraulic oil temperature estimating means 105 estimates the temperature of the hydraulic oil by utilizing the fact that the ratio between the motor current supplied to the
図6は、作動油の温度(油温)と粘度との関係の一例を示すグラフである。作動油の粘度は、0℃以上では温度の上昇と共に緩やかに粘性が低下して流動しやすくなり、0℃を下回ると、急激に粘度が高くなって流動性が低下する。作動油の粘度が高い場合には、油圧ポンプ51の回転抵抗が増すことにより、電動モータ52に一定のモータ電流を供給していても、電動モータ52の回転数が低くなる。逆に、作動油の粘度が低いと、油圧ポンプ51の回転抵抗が小さくなり、電動モータ52の回転数が高くなる。
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the temperature (oil temperature) of the hydraulic oil and the viscosity. When the viscosity of the hydraulic oil is 0 ° C. or higher, the viscosity gradually decreases as the temperature rises, and the fluid tends to flow. When the hydraulic oil is below 0 ° C., the viscosity rapidly increases and the fluidity decreases. When the hydraulic oil has a high viscosity, the rotational resistance of the
よって、例えば電動モータ52に供給されるモータ電流の電流値を電動モータ52の回転数で除した値と、作動油の温度との関係を予め制御部10に記憶しておけば、電動モータ52に供給されるモータ電流及び電動モータ52の回転数に基づいて、作動油の温度を推定することが可能である。本実施の形態では、予め実験によって求められたモータ電流の電流値を回転数で除した値と、作動油の温度との関係情報が制御部10に記憶されている。
Therefore, for example, if the relationship between the value obtained by dividing the current value of the motor current supplied to the
図7は、作動油の高温時(80℃)及び低温時(−20℃)において、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bによる伝達トルクが最小値(二輪駆動状態)から最大値まで変化する場合の電動モータ52のトルクと回転数との関係の一例を示すグラフである。図7において、「○」は伝達トルクが最小値である場合の電動モータ52の動作点を示し、「●」は伝達トルクが最大値である場合の電動モータ52の動作点を示している。
FIG. 7 shows that the torque transmitted by the first and
図7に示すように、作動油が高温である場合には、低温時に比較して電動モータ52を高回転・高トルクで動作させる必要がある。目標吐出圧演算手段101は、この特性を考慮して、油圧ポンプ51の吐出圧の目標値を設定する。
As shown in FIG. 7, when the hydraulic oil is at a high temperature, it is necessary to operate the
図8は、電動モータ52に供給されるモータ電流の電流値を回転数で除した値(モータ電流の電流値と回転数との比)と作動油の温度との関係を示す関係情報をグラフ化したものである。この関係情報は、予め実験によって求められ、作動油温度推定手段105に記憶されている。作動油温度推定手段105は、この関係情報を参照して作動油の温度を推定する。図8に示すグラフでは、横軸が作動油の温度(油温)を示し、縦軸が電動モータ52の電流値を回転数で除した値を示している。
FIG. 8 is a graph showing relationship information indicating a relationship between a value obtained by dividing the current value of the motor current supplied to the
以下、電動モータ52に供給されるモータ電流の電流値を回転数で除した値を「作動油推定温度係数」といい、作動油推定温度係数と作動油の温度との関係を示す関係情報を「作動油温度関係情報」という。
Hereinafter, the value obtained by dividing the current value of the motor current supplied to the
前述のように、作動油の温度が高いと作動油の粘性が低下して油圧ポンプの回転抵抗が小さくなるため、電動モータ52に供給されるモータ電流が同じであっても回転数が高くなり、作動油推定温度係数が小さくなる。一方、作動油の温度が低いと作動油の粘性が増大して油圧ポンプの回転抵抗が大きくなるため、電動モータ52に供給されるモータ電流が同じであっても回転数が低くなり、作動油推定温度係数が大きくなる。したがって、作動油推定温度係数に基づいて、作動油の温度を推定することが可能である。
As described above, when the temperature of the hydraulic oil is high, the viscosity of the hydraulic oil decreases and the rotational resistance of the hydraulic pump decreases, so that the rotational speed increases even if the motor current supplied to the
なお、図8に示す特性を得るための実験では、電動モータ52に所定のモータ電流を供給し、電動モータ52の温度、油圧ポンプ51の温度、及び作動油の温度が一定となった定常状態において電動モータ52の回転数及び作動油の温度を測定して行う。また、この測定は、モータ電流の電流値を変えた複数(例えば5点以上)の測定点において行う。
In the experiment for obtaining the characteristics shown in FIG. 8, a predetermined motor current is supplied to the
次に、図9を参照して制御部10が行う駆動力伝達装置1の電動モータ52の制御方法について、より詳細に説明する。図9は、電動モータ52の制御系の構成例を示す制御ブロック図である。
Next, the control method of the
車輪速センサ21及びアクセル開度センサ22の検出値は、目標トルク演算手段100によって実現される目標伝達トルク演算部60に入力される。目標伝達トルク演算部60は、前輪204L,204Rの回転速度と後輪205L,205Rの回転速度との差である前後輪回転速度差が大きいほど、またアクセル開度が大きいほど、大きなトルクが第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bによって伝達されるように、伝達トルクの目標値Tを演算する。
The detection values of the
目標吐出圧演算部61は、目標トルク演算部60で演算された伝達トルクの目標値T、及び作動油の推定温度に基づいて油圧ポンプ51の吐出圧の目標値を設定する。この際、目標吐出圧演算部61は、電動モータ52の回転数及び作動油の温度と油圧ポンプ51の吐出圧との関係を示す特性情報61aを参照する。目標吐出圧演算部61の機能は、目標吐出圧演算手段101によって実現される。本実施の形態では、目標吐出圧演算部61が、第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bに対応するシリンダ室130dのそれぞれに供給すべき作動油の油圧よりも油圧ポンプ51の吐出圧がやや高くなるように、吐出圧の目標値を設定する。
The target discharge
目標回転数演算部62は、目標吐出圧演算部61で演算された油圧ポンプ51の吐出圧の目標値に応じた電動モータ52の回転数の目標値Rを演算する。偏差演算部63は、エンコーダ522から出力されるパルス信号に基づいて電動モータ52の回転数を求め、電動モータ52の回転数の目標値Rとの差である偏差εを演算する。前述のように、油圧ポンプ51の吐出圧と電動モータ52の回転数とは比例関係にあるので、偏差εは、油圧ポンプ51の吐出圧の目標値と実値との偏差を表している。
The target rotational
フィードバック制御部64は、偏差演算部63で演算された偏差εに基づいて、電動モータ52をフィードバック制御する。より具体的には、電動モータ52の実際の回転数が目標回転数演算部62によって設定された電動モータ52の回転数の目標値Rに近づくように電動モータ52に印加される電圧を増減させ、電動モータ52をフィードバック制御する。目標回転数演算部62、偏差演算部63、及びフィードバック制御部64の機能は、フィードバック制御手段102によって実現される。
The
本実施の形態では、このフィードバック制御として、PID(Proportional Integral Derivative)制御を行う。PID制御は、フィードバック制御の一種であり、目標値と実値との偏差、ならびに偏差の積分値及び微分値の3つの要素によって、実値を目標値に近づけるように制御対象を制御するものである。換言すれば、目標値と実値との偏差に基づいて制御を行う比例制御(Proportional-control)と、偏差の積分値に基づいて制御を行う積分制御(Integral-control)と、偏差の微分値に基づいて制御を行う微分制御(Derivative-control)とを同時に行う制御である。 In the present embodiment, PID (Proportional Integral Derivative) control is performed as this feedback control. PID control is a kind of feedback control, and controls a control target so that the actual value approaches the target value by the three elements of the deviation between the target value and the actual value, and the integral value and the differential value of the deviation. is there. In other words, proportional control (Proportional-control) that performs control based on the deviation between the target value and the actual value, integral control (Integral-control) that performs control based on the integral value of the deviation, and the differential value of the deviation Is a control that simultaneously performs differential control (Derivative-control) that performs control based on the above.
ゲイン調整部65は、ゲイン調整手段103によって実現され、作動油温度推定手段105によって実現される作動油温度推定部66で推定された作動油の温度(推定温度)に基づいて、フィードバック制御部64におけるPID制御に用いられるゲインを調整する。このゲインには、比例制御のための比例ゲイン、積分制御のための積分ゲイン、微分制御のための微分ゲインが含まれる。ゲイン調整部65は、作動油の温度が高くなるほど、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲインを低くする。
The
図10は、作動油の温度と、フィードバック制御部63におけるフィードバック制御に用いられるゲインとの関係の一例を示すグラフである。このグラフでは、作動油の温度が0℃である場合のゲイン(比例ゲイン,積分ゲイン,微分ゲイン)を1(基準値)として、作動油の温度に対するゲインの変化を示している。図10では、作動油の温度に比例してゲインが変化する場合の例を示しているが、これに限らず、例えば作動油の温度の変化量に対するゲインの変化量が低温域ほど大きくなるようにゲインを変化させてもよい。ゲイン調整部65は、図10に示す作動油の温度とゲインとの関係を示す情報を記憶し、当該記憶された情報を参照して各ゲインを調整する。また、本実施の形態では、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲインの全てを作動油の温度に応じて調整するが、これに限らず、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲインのうち、一部のゲイン(例えば微分ゲインのみ、あるいは比例ゲイン及び微分ゲインのみ)を調整するようにしてもよい。
FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the temperature of the hydraulic oil and the gain used for feedback control in the
作動油温度推定部66では、エンコーダ522の出力信号に基づいて電動モータ52の回転数を算出すると共に電流センサ23の出力信号に基づいて電動モータ52に供給されるモータ電流の電流値を算出し、算出された電流値と電動モータ52の回転数との比によって作動油の温度を推定する。
The hydraulic oil
フィードフォワード制御部67は、フィードフォワード制御手段104によって実現され、目標トルク演算部60で演算された伝達トルクの目標値T、及び作動油温度推定部66で推定された作動油の温度に基づき、例えば上記の表1を参照して電動モータ52に印加すべき電圧を算出する。電動モータ52には、フィードフォワード制御部67の算出結果に、フィードバック制御部63により演算された補正量を加えた電圧が印加される。フィードバック制御部63によって演算される補正量は、偏差εが大きくなるほど、また各ゲインが大きくなるほど、増大する。
The
また、制御部10は、目標トルク演算部60によって演算された伝達トルクの目標値Tに基づいて、第1及び第2の圧力制御弁531,532を制御する。前述のように、目標吐出圧演算部61は、油圧ポンプ51の吐出圧が第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bに対応するシリンダ室130dに供給すべき作動油の油圧よりも高くなるように電動モータ52の回転数の目標値Rを演算するので、第1及び第2の圧力制御弁531,532では、油圧ポンプ51の吐出圧が減圧されてシリンダ室130d側に出力される。以上により、伝達トルクの目標値Tに応じた圧力の作動油が第1及び第2の摩擦クラッチ12A,12Bのそれぞれに対応するシリンダ室130dに供給される。
Further, the
以上説明した本実施の形態によれば、作動油の温度に応じてフィードバック制御のゲインが変化する。すなわち、作動油の温度が低く、粘性が高い場合には、フィードバック制御の補正量が大きくなる。これにより、油圧ポンプ51の回転抵抗が大きくとも、電動モータ52の回転数を速やかに目標値に近づけることができる。一方、作動油の温度が高く、粘性が低い場合には、フィードバック制御の補正量が小さくなるので、過制御となって電動モータ52の回転数が振動してしまうことが抑制される。このように、本実施の形態では、作動油の温度が変化しても、油圧ポンプからの作動油の吐出圧を速やかに目標の圧力に近づけることが可能となる。
According to the present embodiment described above, the feedback control gain changes according to the temperature of the hydraulic oil. That is, when the temperature of the hydraulic oil is low and the viscosity is high, the feedback control correction amount is large. Thereby, even if the rotational resistance of the
また、本実施の形態によれば、作動油の温度を推定によって求めることができるので、作動油の温度を検出する温度センサが不要となり、装置の低コスト化を図ることが可能となる。 Further, according to the present embodiment, since the temperature of the hydraulic oil can be obtained by estimation, a temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic oil becomes unnecessary, and the cost of the apparatus can be reduced.
[第2の実施の形態]
次に、本発明の実施の第2の実施の形態について、図11乃至図14を参照して説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態に係る駆動力伝達装置1に対して、より制御精度を高めるべく、電動モータ52の温度を推定し、推定された電動モータ52の温度を加味して作動油の温度を推定する。その他の構成は第1の実施の形態と共通であるので、第1の実施の形態との違いの部分について重点的に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the temperature of the
図11は、本実施の形態に係る制御部10を油圧回路5の構成例と共に模式的に示す構成図である。図12は、本実施の形態に係る電動モータ52の制御系の構成例を示す制御ブロック図である。図11に示すように、本実施の形態に係る制御部10は、外気温センサ24による外気温の測定結果を取得可能である。
FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing the
電動モータ52の温度が上昇すると、励磁コイルの巻線の電気抵抗が増大すると共に、電動モータ52の永久磁石の磁力が低下する。電動モータ52の永久磁石がフェライト系磁石である場合、その磁力は1℃の温度上昇によって約0.2%低下する。したがって、例えば電動モータ52の温度(永久磁石の温度)が−20℃から80℃まで変化した場合には、電動モータ52の巻線に一定の電流を供給しても、電動モータ52の出力トルクが20%程度低下する。
When the temperature of the
第1の実施の形態において図8を参照して説明した作動油温度関係情報は、前述のように、電動モータ52の温度、油圧ポンプ51の温度、及び作動油の温度が一定となった定常状態において電動モータ52の回転数及び作動油の温度を測定した実験結果に基づいて設定されるので、この定常状態で電動モータ52を制御する場合には、電動モータ52の温度によるモータ電流−出力トルク特性の変化が加味されて作動油の温度が精度よく推定される。しかし、例えば車両走行状態が二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わったときのように、電動モータ52に供給されるモータ電流が短時間に大きく上昇した場合には、作動油の温度上昇率よりも大きな温度上昇率で電動モータ52の温度が上昇し、出力トルクが低下する。これは、電動モータ52の発熱量がモータ電流の2乗に比例して増大すること、及び電動モータ52の熱容量は作動油の熱容量よりも小さいことによるものである。この結果、作動油の温度を正確に推定することができず、制御精度が低下してしまうおそれがある。
The hydraulic oil temperature related information described with reference to FIG. 8 in the first embodiment is the steady state in which the temperature of the
そこで、本実施の形態では、制御部10がモータ電流の電流値に基づいて電動モータ52の温度を推定する電動モータ温度推定手段106を有し、作動油温度推定手段105は、電動モータ温度推定手段106によって推定された電動モータ52の温度を加味して作動油の温度を推定する。
Therefore, in the present embodiment, the
図12の制御ブロック図において、モータ温度推定部68は、電動モータ温度推定手段106によって実現され、電流センサ23によって測定される電動モータ52のモータ電流、及び外気温センサ24によって測定される外気温に基づいて、電動モータ52の温度を推定する。モータ温度推定部68によって推定された電動モータ52の温度は、作動油温度推定部66によって参照される。電動モータ52の温度を推定する演算方法の具体例については後述する。
In the control block diagram of FIG. 12, the motor temperature estimating unit 68 is realized by the electric motor temperature estimating means 106, and the motor current of the
本実施の形態では、作動油温度推定手段105(作動油温度推定部66)が所定の演算周期で作動油の温度を推定し、作動油の温度の前回以前の推定値と電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との差が所定値以上である場合に、推定された電動モータ52の温度に応じて補正係数を求め、この補正係数を適用して求めたモータ電流の電流値と回転数との比(作動油推定温度係数)に基づいて、作動油温度関係情報を参照して作動油の温度を推定する。
In the present embodiment, the hydraulic oil temperature estimation means 105 (hydraulic oil temperature estimation unit 66) estimates the hydraulic oil temperature at a predetermined calculation cycle, and the previous estimated value of the hydraulic oil temperature and the electric motor temperature estimation means. When the difference from the temperature of the
図13は、作動油温度推定手段105が1回の演算周期で行う処理の具体例を示すフローチャートである。この演算周期は、例えば1秒である。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a specific example of processing performed by the hydraulic oil
作動油温度推定手段105は、電流センサ23によって測定された電動モータ52のモータ電流の電流値、及びエンコーダ522によって検出された電動モータ52の回転数を取得する(ステップS1,S2)。次に、作動油温度推定手段105は、電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度から前回の演算周期での作動油の温度の推定結果を引いた値が所定値(例えば10℃)未満であるか否かを判定する(ステップS3)。
The hydraulic oil temperature estimation means 105 acquires the current value of the motor current of the
この判定の結果、作動油の温度の推定結果と電動モータ52の推定温度との差が所定値未満であれば(ステップS3:Yes)、作動油温度推定手段105は、ステップS1で取得した電動モータ52のモータ電流の電流値をステップS2で取得した電動モータ52の回転数で除した値を作動油推定温度係数とし(ステップS4)、作動油温度関係情報を参照して作動油の温度を推定する(ステップS7)。
As a result of this determination, if the difference between the estimation result of the hydraulic oil temperature and the estimated temperature of the
一方、判定の結果、作動油の温度の推定結果と電動モータ52の推定温度との差が所定値以上であれば(ステップS3:No)、作動油温度推定手段105は、電動モータ温度推定手段106によって推定された電動モータ52の温度に基づいて補正係数を求め(ステップS5)、この補正係数をステップS1で取得したモータ電流の電流値に乗じた積を電動モータ52の回転数で除した値を作動油推定温度係数とし(ステップS6)、作動油温度関係情報を参照して作動油の温度を推定する(ステップS7)。補正係数の演算方法については後述する。
On the other hand, if the difference between the estimation result of the hydraulic oil temperature and the estimated temperature of the
なお、上記では、作動油温度推定手段105が、ステップS3において、前回の演算周期での作動油の推定温度と電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との差が所定値未満か否かを判定する場合について説明したが、これに限らず、例えば前回よりも前の演算周期を含む複数の演算周期で演算された作動油の推定温度の平均値と電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との差が所定値未満か否かを判定するようにしてもよい。
In the above description, the hydraulic oil
次に、電動モータ温度推定手段106(モータ温度推定部68)による電動モータ52の温度の推定演算の具体例について説明する。電動モータ温度推定手段106は、例えば作動油温度推定手段105が作動油の温度を推定する演算周期と同じ演算周期で電動モータ52の温度を演算によって推定する。
Next, a specific example of the estimation calculation of the temperature of the
前回の演算周期での電動モータ52の温度の推定結果をTpreとし、前回の演算時点からの電動モータ52の温度の変化量をΔTpreとすると、今回の演算周期での電動モータ52の推定温度Tcurは、下記式(1)で求められる。
ここで、電動モータ52の温度の変化量をΔTpreは、モータ電流による温度上昇分から放熱による温度下降分を差し引いて、さらに電動モータ52の熱容量の逆数を乗じた値として求めることができる。この温度上昇分は、電動モータ52に供給されるモータ電流を2乗した値に電動モータ52の巻線の抵抗値を乗じた積に応じて求めることができる。また、温度下降分は、前回の演算周期での電動モータ52の温度の推定結果であるTpreから外気温を減じて所定の熱伝達係数を乗じた積によって求めることができる。この熱伝達係数は、電動モータ52の熱が外気に放熱される際の熱伝達係数であり、例えば実験によって求めることができる。
Here, the amount of change in temperature of the
したがって、電動モータ52の温度上昇分をQ、電動モータ52の熱容量をC、熱伝達係数をλ、外気温をTambとした場合、電動モータ52の推定温度Tcurは、下記式(2)で求められる。
次に、作動油の温度の推定結果と電動モータ52の推定温度との差が所定値以上である場合の補正係数の演算方法の具体例について、図14を参照して説明する。
Next, a specific example of a correction coefficient calculation method when the difference between the estimated temperature of the hydraulic oil and the estimated temperature of the
図14は、モータ電流が一定の場合の電動モータ52の温度と電動モータ52の出力トルクとの関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸が電動モータ52の温度を示し、縦軸が電動モータ52の出力トルクを示している。ここでは、電動モータ52の出力トルクが電動モータ52の温度に比例して変化する場合の例を示している。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the temperature of the
電動モータ温度推定手段106は、このような電動モータ52の温度と出力トルクとの関係を示す特性情報を、例えば複数のモータ電流の電流値について記憶し、このうち電流センサ23によって測定されたモータ電流の測定値に最も近い特性情報を参照して補正係数を演算する。
The electric motor temperature estimation means 106 stores characteristic information indicating the relationship between the temperature of the
図14に示す横軸のTefは、作動油温度推定手段105によって演算された作動油の推定温度であり、Temは、電動モータ温度推定手段106によって演算された電動モータ52の推定温度である。このTemとしては、直近の演算周期における電動モータ温度推定手段106による電動モータ52の推定温度Tcurが用いられる。補正係数は、Temに対応する縦軸の値(Tom)をTefに対応する縦軸の値(Tof)で除した値(Tom/Tof)として演算される。また、作動油推定温度係数は、電動モータ52に供給されるモータ電流の電流値に補正係数(=Tom/Tof)を乗じた積を電動モータ52の回転数で除した商として求められる。
14 is the estimated temperature of the hydraulic oil calculated by the hydraulic oil temperature estimating means 105, and Tem is the estimated temperature of the
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した効果に加え、電動モータ52の温度を推定し、推定された電動モータ52の温度を加味して作動油の温度を推定するので、作動油の温度をより正確に推定することができ、制御精度が向上する。
According to this embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the temperature of the
[第3の実施の形態]
次に、本発明の実施の第3の実施の形態について、図15を参照して説明する。本実施の形態は、第2の実施の形態と同様に、推定された電動モータ52の温度を加味して作動油の温度を推定するが、その具体的な手法が第2の実施の形態とは異なる。その他の構成は第2の実施の形態と共通であるので、第2の実施の形態との違いの部分について重点的に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, as in the second embodiment, the temperature of the hydraulic oil is estimated by taking into account the estimated temperature of the
第1及び第2の実施の形態では、作動油温度推定手段105が、作動油推定温度係数と作動油の温度との関係を示す1つの作動油温度関係情報を記憶する場合について説明したが、本実施の形態では、作動油温度推定手段105が、作動油の推定温度と電動モータ52の推定温度との差(以下、この差を「推定温度差」という)に応じた複数の作動油温度関係情報を記憶し、これら複数の作動油温度関係情報から選択された1つの作動油温度関係情報を参照して作動油の温度を推定する。ここで推定温度差とは、電動モータ52の推定温度から作動油の推定温度を差し引いた値であるものとする。また、電動モータ温度推定手段106は、第2の実施の形態と同様に、所定の演算周期で電動モータ52の温度を演算によって推定する。
In the first and second embodiments, the case where the hydraulic oil
図15は、本実施の形態に係る作動油温度推定手段105が記憶する複数の作動油温度関係情報の一例を示すグラフである。図15において、実線は推定温度差が0℃である場合の作動油温度関係情報を、破線は推定温度差が10℃である場合の作動油温度関係情報を、一点鎖線は推定温度差が20℃である場合の作動油温度関係情報を、二点鎖線は推定温度差が30℃である場合の作動油温度関係情報を、それぞれ示している。これら複数の作動油温度関係情報は、作動油と電動モータ52との温度差を調整して行う実験によって求めることができる。
FIG. 15 is a graph illustrating an example of a plurality of pieces of hydraulic oil temperature related information stored by the hydraulic oil
図15のグラフにおいて、実線で示す作動油温度関係情報は、第1の実施の形態において図8を参照して説明したものと同じであり、作動油の温度と電動モータ52の温度とが同じである場合の作動油推定温度係数と作動油の温度との関係を示す基準関係情報である。作動油温度推定手段105は、所定の演算周期で作動油の温度を推定し、作動油の温度の前回以前の推定値と電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との差が所定値未満である場合には、基準関係情報を参照して作動油の温度を推定する。また、作動油温度推定手段105は、作動油の温度の前回以前の推定値と電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との差が所定値以上である場合には、基準関係情報以外の複数の作動油温度関係情報から当該差に応じた1つの作動油温度関係情報を選択し、選択された作動油温度関係情報を参照して作動油の温度を推定する。
In the graph of FIG. 15, the hydraulic oil temperature related information indicated by the solid line is the same as that described with reference to FIG. 8 in the first embodiment, and the hydraulic oil temperature and the
また、本実施の形態では、作動油温度推定手段105が、作動油の温度の前回の演算周期の推定値を用いて電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との比較を行うものとする。ただし、これに限らず、例えば前回よりも前の演算周期を含む複数の演算周期で演算された作動油の推定温度の平均値と電動モータ温度推定手段106で推定された電動モータ52の温度との比較によって推定温度差を求めてもよい。
Further, in the present embodiment, the hydraulic oil temperature estimation means 105 compares the temperature of the
作動油温度推定手段105は、複数の作動油温度関係情報のうち、演算された推定温度差が最も近い1つの作動油温度関係情報を選択する。例えば、推定温度差が15℃以上25℃未満である場合には、図15において一点鎖線で示した作動油温度関係情報を選択する。なお、作動油温度推定手段105は、例えば表形式で複数の作動油温度関係情報を記憶してもよい。この場合には、選択された1つの作動油温度関係情報を表引きして作動油の温度を推定する。
The hydraulic oil temperature estimation means 105 selects one hydraulic oil temperature related information with the closest calculated estimated temperature difference among the plurality of hydraulic oil temperature related information. For example, when the estimated temperature difference is 15 ° C. or more and less than 25 ° C., the hydraulic oil temperature related information indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 15 is selected. Note that the hydraulic oil
本実施の形態によっても、第2の実施の形態と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
(付記)
以上、本発明のクラッチ装置及びクラッチ装置の制御方法を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
(Appendix)
The clutch device and the control method of the clutch device according to the present invention have been described above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention. It is possible to implement.
また、四輪駆動車200における駆動力伝達系201の構成は、図1等に例示したものに限らず、様々な構成を採用することが可能である。またさらに、本発明に係るクラッチ装置は、四輪駆動車200に限らず、様々な機器に適用することが可能である。 Further, the configuration of the driving force transmission system 201 in the four-wheel drive vehicle 200 is not limited to that illustrated in FIG. 1 and the like, and various configurations can be adopted. Furthermore, the clutch device according to the present invention is not limited to the four-wheel drive vehicle 200 but can be applied to various devices.
1…駆動力伝達装置(クラッチ装置)、10…制御部、100…目標トルク演算手段、101…目標吐出圧演算手段、102…フィードバック制御手段、103…ゲイン調整手段、104…フィードフォワード制御手段、105…作動油温度推定手段、106…電動モータ温度推定手段、11…歯車機構、110…ピニオンギヤ、110a…ギヤ部、111…リングギヤ、111a…噛み合い歯、112…センターシャフト、112a…円筒部、112b…フランジ部、113A〜113C…円すいころ軸受、114…ボルト、120…クラッチハウジング、120a…ストレートスプライン嵌合部、120b…スプライン嵌合部、121…インナシャフト、121a…ストレートスプライン嵌合部、121b…軸部、121c…円筒部、122…ピストン、123…押圧部材、123a…スプライン突起、124…アウタクラッチプレート(摩擦部材)、124a…スプライン突起、125…インナクラッチプレート(摩擦部材)、125a…スプライン突起、126A,126B…シール部材、127A,127B…玉軸受、128A〜128C…針状ころ軸受、129…シール部材、12A…第1の摩擦クラッチ、12B…第2の摩擦クラッチ、13…ハウジング、130…センタハウジング部材、130a〜130c…第1乃至第3の保持部、130d…シリンダ室(油圧室)、130e…供給用流路、131L,131R…サイドハウジング部材、160…連結シャフト、160a…スプライン嵌合部、2…プロペラシャフト、20…中間シャフト、200…四輪駆動車、201…駆動力伝達系、202…エンジン、203…トランスミッション、204L,204R…前輪、205L,205R…後輪、206L,206R,207L,207R…アクスルシャフト、21…車輪速センサ、22…アクセル開度センサ、23…電流センサ、24…外気温センサ、3…駆動力断続装置、30…クラッチ、300…アクチュエータ、31〜33…第1乃至第3回転部材、310,320…凹部、311,321,331…スプライン歯、332…環状溝、34…電動モータ、341…出力軸、35…減速機構、351…ピニオンギヤ、352…減速ギヤ、352a…大径ギヤ部、352b…小径ギヤ部、36…移動機構、361…直動軸、361a…ラック歯、362…シフトフォーク、4…フロントディファレンシャル、40…フロントデフケース、41…ピニオンシャフト、42…ピニオンギヤ、43…サイドギヤ、44…歯車機構、441…ドライブピニオン、442…リングギヤ、5…油圧回路、50…油圧源、51…油圧ポンプ、510…リザーバ、52…電動モータ、521…シャフト、522…エンコーダ、531…第1の圧力制御弁、532…第2の圧力制御弁、60…目標トルク演算部、61…目標吐出圧演算部、61a…特性情報、62…目標回転数演算部、63…偏差演算部、64…フィードバック制御部、65…ゲイン調整部、66…作動油温度推定部、67…フィードフォワード制御部、68…モータ温度推定部、O…回転軸線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、
前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室と、
前記油圧室に作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
前記電動モータを制御して前記油圧ポンプの吐出圧を調節する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記油圧ポンプの吐出圧が目標の圧力になるように前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づく補正値によって前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記電動モータに供給されるモータ電流の電流値と前記電動モータの回転数との比に基づいて前記作動油の温度を推定する作動油温度推定手段と、
前記推定された前記作動油の温度に応じて前記フィードバック制御による補正量を変化させる補正量調整手段とを有する、
クラッチ装置。 A friction clutch that receives a pressing force and generates a friction force between the friction members;
A piston that receives hydraulic pressure and presses the friction clutch;
A hydraulic chamber for applying the hydraulic pressure to the piston;
A hydraulic pump for supplying hydraulic oil to the hydraulic chamber;
An electric motor for driving the hydraulic pump;
A controller that controls the electric motor to adjust the discharge pressure of the hydraulic pump;
The controller is
Feedback control means for feedback-controlling the electric motor with a correction value based on a deviation between a target value and an actual value of the discharge pressure of the hydraulic pump so that the discharge pressure of the hydraulic pump becomes a target pressure;
Hydraulic oil temperature estimation means for estimating the temperature of the hydraulic oil based on the ratio between the current value of the motor current supplied to the electric motor and the rotational speed of the electric motor;
Correction amount adjustment means for changing a correction amount by the feedback control according to the estimated temperature of the hydraulic oil,
Clutch device.
前記作動油温度推定手段は、前記推定された前記電動モータの温度を加味して前記作動油の温度を推定する、
請求項1に記載のクラッチ装置。 The control unit includes an electric motor temperature estimation unit that estimates a temperature of the electric motor based on a current value of the motor current,
The hydraulic oil temperature estimating means estimates the temperature of the hydraulic oil in consideration of the estimated temperature of the electric motor;
The clutch device according to claim 1.
請求項2に記載のクラッチ装置。 The hydraulic oil temperature estimation means stores relationship information indicating a relationship between the ratio and the temperature of the hydraulic oil, and estimates the temperature of the hydraulic oil with reference to the relationship information.
The clutch device according to claim 2.
請求項3に記載のクラッチ装置。 The hydraulic oil temperature estimating means estimates the temperature of the hydraulic oil at a predetermined cycle, and the estimated value of the hydraulic oil temperature before the previous time and the temperature of the electric motor estimated by the electric motor temperature estimating means. When the difference is equal to or greater than a predetermined value, a correction coefficient is obtained according to the estimated temperature of the electric motor, and the operation is performed with reference to the relation information based on the ratio obtained by applying the correction coefficient. Estimate the temperature of the oil,
The clutch device according to claim 3.
請求項2に記載のクラッチ装置。 The hydraulic oil temperature estimation means stores a plurality of relationship information indicating the relationship between the ratio and the temperature of the hydraulic oil according to an estimated temperature difference between the estimated temperature of the hydraulic oil and the estimated temperature of the electric motor, and Estimating the temperature of the hydraulic oil with reference to one of the relationship information selected from a plurality of the relationship information;
The clutch device according to claim 2.
前記作動油温度推定手段は、所定の周期で前記作動油の温度を推定し、前記作動油の温度の前回以前の推定値と前記電動モータ温度推定手段で推定された前記電動モータの温度との差が所定値未満である場合には前記基準関係情報を参照して前記作動油の温度を推定し、前記差が前記所定値以上である場合には複数の前記関係情報から当該差に応じた前記1つの関係情報を選択する、
請求項5に記載のクラッチ装置。 One of the plurality of the relationship information is reference relationship information indicating a relationship between the ratio and the temperature of the hydraulic oil when the temperature of the hydraulic oil and the temperature of the electric motor are the same.
The hydraulic oil temperature estimating means estimates the temperature of the hydraulic oil at a predetermined cycle, and the estimated value of the hydraulic oil temperature before the previous time and the temperature of the electric motor estimated by the electric motor temperature estimating means. When the difference is less than a predetermined value, the temperature of the hydraulic oil is estimated with reference to the reference relationship information, and when the difference is equal to or greater than the predetermined value, the difference is determined from a plurality of the relationship information. Selecting the one relationship information;
The clutch device according to claim 5.
請求項1乃至6の何れか1項に記載のクラッチ装置。 The controller calculates a feedforward control amount of the electric motor based on a target value of torque to be transmitted by the friction clutch and a temperature of the hydraulic oil;
The clutch device according to any one of claims 1 to 6.
油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、
前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室と、
前記油圧室に作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを備えたクラッチ装置の制御方法であって、
前記電動モータに供給されるモータ電流の電流値と前記電動モータの回転数との比に基づいて前記作動油の温度を推定し、前記油圧ポンプの吐出圧が目標の圧力になるように前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づく補正値によって前記電動モータをフィードバック制御すると共に、前記推定された前記作動油の温度に応じて前記フィードバック制御による補正量を変化させる、
クラッチ装置の制御方法。 A friction clutch that receives a pressing force and generates a friction force between the friction members;
A piston that receives hydraulic pressure and presses the friction clutch;
A hydraulic chamber for applying the hydraulic pressure to the piston;
A hydraulic pump for supplying hydraulic oil to the hydraulic chamber;
A control method of a clutch device comprising an electric motor for driving the hydraulic pump,
The hydraulic oil temperature is estimated based on the ratio of the current value of the motor current supplied to the electric motor and the rotational speed of the electric motor, and the hydraulic pump discharge pressure becomes a target pressure. The electric motor is feedback controlled by a correction value based on a deviation between a target value and an actual value of the pump discharge pressure, and a correction amount by the feedback control is changed according to the estimated temperature of the hydraulic oil.
Control method of clutch device.
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