JP2017101735A - クラッチシステム - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチペダルとフロアとの間に異物がある場合でもクラッチ操作を確実に行うことができるクラッチシステムを提供する。
【解決手段】クラッチシステムは、クラッチペダル１２と、クラッチペダル１２の踏み込み量を検知するストロークセンサ１６と、クラッチの断接を行うアクチュエータ１５と、クラッチペダル１２の位置がクラッチ断位置のしきい値を超えた時にクラッチを断動作させるように、クラッチペダル１２の踏み込み量に応じてアクチュエータ１５の動作を制御する制御部１４と、を備える。制御部１４は、クラッチペダル１２とフロアとの間の異物を検出し、異物があると判断した場合に、クラッチ断位置のしきい値を、異物を挟み込む位置より踏み込み開始側に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチシステムに関する。

運転者がクラッチペダルを踏み込むことによりクラッチを断動作させ、エンジンからトランスミッションへの動力伝達を切断させ、続けて運転者がトランスミッションの変速操作を行い、その後にクラッチペダルの踏み込みをやめることでクラッチを接動作させ、エンジンからトランスミッションへ動力伝達させるようなマニュアルトランスミッション車両において、クラッチペダルとフロアとの間に異物を挟み込んでしまった場合、運転者のペダル操作が妨げられて変速操作ができないことから、運転者が危険な状況に陥ることが考えられる。

特許文献１では、ブレーキペダル等の操作ペダルが配置されている車両のフロア構造において、異物の挟み込みを防止するために、フロア上の操作ペダルが配置されている位置の周囲に、操作ペダルを取り囲むように突条を設けることが提案されている。

特許文献２では、ペダルとフロアとの間に異物がある場合に、その旨を運転者に警告するとともに、ペダル距離センサにより検出されるペダルの踏み込み量とペダル圧力センサにより検出される圧力とから、運転者が本当にペダルを踏み込みたい位置を推定演算し、その結果を他の車載装置へ送ることが提案されている。

実開平０５−７１０８５号公報 特開２００６−２９０２８９号公報

しかしながら、特許文献１の案では、操作ペダルとフロアとの間への異物の侵入を完全に防ぐことはできない。また、特許文献１では、操作ペダルとフロアとの間に異物が侵入した場合の対処方法について、示唆あるいは言及が全くなされていない。

特許文献２では、ペダルの踏み込み量とペダル圧力センサにより検出される圧力とから、運転者が本当にペダルを踏み込みたい位置を推定演算することが提案されているが、異物を挟み込んだ状態でペダルを踏み込む力には異物を除去しようとする力が加わること等により、正確な位置を推定することは困難であり、クラッチ断動作を実現できる確実性がない。また、特許文献２の案をクラッチペダルに適用する場合には、クラッチセンサ、クラッチ距離センサ、クラッチ圧力センサの３つのセンサを組み合わせる必要があり、コストが高い。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、クラッチペダルとフロアとの間に異物がある場合でもクラッチ操作を確実に行うことができるクラッチシステムを提供することにある。

本発明によるクラッチシステムは、クラッチペダルと、前記クラッチペダルの踏み込み量を検知するストロークセンサと、クラッチの断接を行うアクチュエータと、前記クラッチペダルの位置がクラッチ断位置のしきい値を超えた時に前記クラッチを断動作させるように、前記クラッチペダルの踏み込み量に応じて前記アクチュエータの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記クラッチペダルとフロアとの間の異物を検出し、異物があると判断した場合に、前記クラッチ断位置のしきい値を、前記異物を挟み込む位置より踏み込み開始側に変更する。

本発明によれば、制御部が、クラッチペダルとフロアとの間の異物を検出し、異物があると判断した場合に、クラッチ断位置のしきい値を、異物を挟み込む位置より踏み込み開始側に変更するため、クラッチペダルの再踏み込み時には、クラッチペダルは異物を挟み込む前にクラッチ断位置のしきい値を超えることができる。これにより、クラッチペダルとフロアとの間に異物がある場合でもクラッチ操作を確実に行うことができる。

本発明によるクラッチシステムにおいて、前記制御部は、前記クラッチペダルの位置が踏み込み完了位置に到達する前の同一位置において前記クラッチペダルの移動速度がゼロになることを検知した時に、異物があると判断してもよい。このような態様によれば、ストロークセンサからの信号のみに基づいて異物があることを判断できる。したがって、異物を検出するために他のセンサを追加する必要が無く、コストの面で著しく優位である。

本発明によるクラッチシステムにおいて、前記制御部は、前記クラッチペダルに複数回の踏み込み操作が行われた場合であって、各回の踏み込み操作が、前記クラッチペダルの位置が踏み込み完了位置に到達する前の同一位置で終了した場合に、異物があると判断してもよい。このような態様によっても、ストロークセンサからの信号のみに基づいて異物があることを判断できる。したがって、異物を検出するために他のセンサを追加する必要が無く、コストの面で著しく優位である。

本発明によるクラッチシステムにおいて、前記クラッチペダルの加速度を検知する加速度センサを更に備え、前記制御部は、異物挟み込み時に特有の衝撃波形が前記加速度センサからの信号に基づいて検出された場合に、異物があると判断してもよい。このような態様によれば、加速度センサからの信号のみに基づいて異物があることを判断できる。そのため、異物を検出するために加速度センサと他のセンサとを組み合わせて用いる必要が無く、構成が単純である。

本発明によるクラッチシステムにおいて、前記クラッチペダルの裏面または前記クラッチペダルを支持するペダル軸の裏面に設けられたタッチセンサを更に備え、前記制御部は、前記タッチセンサに異物が接触した場合に、異物があると判断してもよい。このような態様によれば、タッチセンサからの信号のみに基づいて異物があることを判断できる。そのため、異物を検出するためにタッチセンサと他のセンサとを組み合わせて用いる必要が無く、構成が単純である。

本発明によるクラッチシステムにおいて、前記制御部は、異物があると判断した場合に、運転者に警告を行ってもよい。このような態様によれば、運転者は警告を受けた後に直ちにクラッチペダルの再踏み込みを行って変更済みのクラッチ断位置のしきい値に基づいたクラッチ操作を行う等の対応措置を講ずることが可能である。

本発明によれば、クラッチペダルとフロアとの間に異物がある場合でもクラッチ操作を確実に行うことができる。

図１は、本発明の一実施の形態によるクラッチシステム（手動操作モード）の説明図である。 図２は、本発明の一実施の形態によるクラッチシステム（自動操作モード）の説明図である。 図３は、図１及び図２に示すクラッチシステムにおけるクラッチペダルを拡大して示す図である。 図４は、ペダル操作時におけるクラッチペダルの位置とクラッチペダルの移動速度との関係を示すグラフである。 図５は、クラッチペダルの踏み込み量（ペダルストローク）とクラッチ伝達トルクとの関係を説明するためのグラフである。 図６は、本発明の一実施の形態によるクラッチシステムの動作を説明するためのフロー図である。 図７は、加速度センサ及びタッチセンサの配置を説明するための図である。 図８は、加速度センサからの信号に基づいて検知される異物挟み込み時に特有の衝撃波形を示すグラフである。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示の理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１及び図２は、本実施の形態によるクラッチシステムの説明図である。図３は、このクラッチシステムにおけるクラッチペダルを拡大して示す図である。

図１及び図２に示すように、クラッチシステム１０は、クラッチペダル１２と、クラッチペダル１２の踏み込み量を検知するストロークセンサ１６と、クラッチ１３の断接を行うアクチュエータ１５と、クラッチペダル１２の位置がクラッチ断位置のしきい値（図３参照）を超えた時にクラッチ１３を断動作させるように、クラッチペダル１２の踏み込み量に応じてアクチュエータ１５の動作を制御する制御部１４と、を備えている。制御部１４は、記憶部（不図示）を有しており、記憶部には、クラッチペダル１２の位置に関して、クラッチ断位置のしきい値（初期値）が記憶されている。また、制御部１４は、クラッチ位置センサ２１に接続されており、クラッチ位置センサ２１から現在のクラッチ１３の位置を示す信号を受信する。

また、クラッチシステム１０は、手動操作モードと自動操作モードを切り替える操作モード切替部１１を備えている。手動操作モードは、クラッチペダル１２のペダル操作に基づいてクラッチ１３の断接を行う操作モードであり、自動操作モードは、制御部１４からの制御信号に基づいてアクチュエータ１５が動作してクラッチ１３の断接を行う操作モードである。

図１及び図２に示すように、ストロークセンサ１６は、クラッチペダル１２を支持するペダル軸２５に設けられており、ペダル操作の操作量（踏み込み量）を検知する。制御部１４は、ストロークセンサ１６から現在のクラッチペダル１２の踏み込み量を示す信号を受信する。

また、クラッチシステム１０は、自動操作モード時にクラッチペダル１２のペダル操作が行われた場合に、そのペダル操作の操作量に応じた疑似反力を発生させる疑似反力発生部１８を備えている。疑似反力発生部１８は、ばね部材などを用いることにより機械的に疑似反力を発生させてもよく、アクチュエータなどを用いることにより電気的に疑似反力を発生させてもよい。疑似反力の反力特性（疑似反力特性）は、手動操作モード時にペダル操作が行われた場合に、ペダル操作の操作量に応じてクラッチペダル１２から受けるペダル反力の反力特性（カバー反力特性）と類似した反力特性に設定されている。

図１及び図２では、操作モード切替部１１が模式的に示されている。手動操作モードでは、図１に示すように、クラッチペダル１２の踏み込み量がクラッチ１３へ直接伝えられ、踏み込み量に応じてクラッチ１３の断接が行われる。一方、自動操作モードでは、図２に示すように、制御部１４からアクチュエータ１５へ制御信号が送られ、制御信号に応じてアクチュエータ１５が作動してクラッチ１３の断接が行われる。

操作モード切替部１１は、制御部１４からの切替信号に基づいて手動操作モードと自動操作モードの切り替えを行う。

たとえば、制御部１４は、自動操作モード時にクラッチペダル１２のペダル操作が行われると、自動操作モードから手動操作モードへ切り替え判定をする。この場合、クラッチペダル１２の踏み込み量がゼロになるまでの間は、踏み込み量に応じた制御信号が制御部１４からアクチュエータ１５に送信されて、踏み込み量に応じたクラッチ１３の断接が行われる。すなわち、アクチュエータ１５がクラッチペダル１２のペダル操作に追従する。そして、クラッチペダル１２の踏み込み量がゼロになったときに、操作モード切替部１１は、自動操作モードから手動操作モードへ切り替える。

ところで、背景技術の欄でも言及したように、運転者がクラッチペダル１２を踏み込むことによりクラッチ１３を断動作させ、エンジンからトランスミッションへの動力伝達を切断させ、続けて運転者がトランスミッションの変速操作を行い、その後にクラッチペダル１２の踏み込みをやめることでクラッチ１３を接動作させ、エンジンからトランスミッションへ動力伝達させるようなマニュアルトランスミッション車両において、図３に示すように、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２を挟み込んでしまった場合、運転者のペダル操作が妨げられて変速操作ができないことから、運転者が危険な状況に陥ることが考えられる。

より詳しくは、制御部１４は、図５に実線で示すように、クラッチペダル１２の位置がクラッチ断位置のしきい値を超える時にクラッチ伝達トルクがゼロになるように、クラッチペダル１２の踏み込み量に応じてアクチュエータ１５の動作を制御する。そのため、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２を挟み込んだ場合、クラッチペダル１２の位置は異物挟み込み位置を超えることができないから、制御部１４は、図５の実線に沿ってアクチュエータ１５の動作を制御しても、クラッチ伝達トルクをゼロにすることができず、すなわちクラッチ１３を断動作させることができない。

このような問題を解決するために、本実施の形態では、制御部１４は、クラッチペダル１２とフロア３１との間の異物３２を検出し、異物３２があると判断した場合に、クラッチ断位置のしきい値を、異物３２を挟み込む位置より踏み込み開始側（すなわち、異物３２を挟み込む位置と踏み込み開始位置との間の位置）に変更する。これにより、制御部１４は、図５に破線で示すように、クラッチペダル１２の位置が変更済みのクラッチ断位置のしきい値を超える時にクラッチ伝達トルクがゼロになるように、クラッチペダル１２の踏み込み量に応じてアクチュエータ１５の動作を制御する。したがって、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２があっても、制御部１４は、図５の破線に沿ってアクチュエータ１５の動作を制御することで、クラッチ伝達トルクをゼロにすることが可能であり、すなわちクラッチ１３を確実に断動作させることができる。

次に、制御部１４による異物の検出方法の一例について説明する。

図４は、ペダル操作時におけるクラッチペダル１２の位置とクラッチペダル１２の移動速度との関係を示すグラフである。図４において、横軸はクラッチペダル１２の位置（すなわち踏み込み量）を示しており、縦軸はクラッチペダル１２の移動速度（すなわち踏み込み量の単位時間あたりの変化）を示している。クラッチペダル１２の位置及びクラッチペダル１２の移動速度は、それぞれ、ストロークセンサ１６からの信号に基づいて制御部１４により測定される。

ペダル操作時において、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２が存在しない場合は、図４に破線で示すように、クラッチペダル１２の移動速度は、踏み込み完了位置の手前から徐々に減少し始め、踏み込み完了位置においてちょうどゼロになる。

一方、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２が存在する場合は、図４に実線で示すように、クラッチペダル１２の移動速度は、踏み込み完了位置に到達する前の同一位置において（その位置は変化せずに）クラッチペダル１２の移動速度がゼロになる。

したがって、本実施の形態では、制御部１４は、ストロークセンサ１６からの信号に基づいてクラッチペダル１２の位置とクラッチペダル１２の移動速度とを測定し、クラッチペダル１２の位置が踏み込み完了位置に到達する前の同一位置においてクラッチペダル１２の移動速度がゼロになることを検知した時に、異物３２があると判断するようになっている。

次に、以上のように構成されたクラッチシステム１０の動作について、図６のフロー図を参照して説明する。

クラッチ操作時には、まず、クラッチペダル１２が運転者により踏み込まれる（ステップＳ１０１）。

制御部１４は、クラッチペダル１２とフロア３１との間の異物検出を行う（ステップＳ１０２）。

そして、制御部１４は、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２があるかどうかを判断する（ステップＳ１０３）。より詳しくは、制御部１４は、ストロークセンサ１６からの信号に基づいてクラッチペダル１２の位置とクラッチペダル１２の移動速度とを測定し、クラッチペダル１２の位置が踏み込み完了位置に到達する前の同一位置においてクラッチペダル１２の移動速度がゼロになることを検知した時に、異物があると判断する。

ステップＳ１０３において異物があると判断された場合、制御部１４は、その旨を運転者に警告する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１４は、図３に示すように、クラッチ断位置のしきい値を、異物３２を挟み込む位置より踏み込み開始側（すなわち、異物３２を挟み込む位置と踏み込み開始位置との間の位置）に変更する（ステップＳ１０５）。

次に、クラッチペダル１２が運転者により再び踏み込まれる（ステップＳ１０６）。この時、制御部１４は、クラッチペダル１２の位置が変更済みのクラッチ断位置のしきい値を超える時にクラッチ伝達トルクがゼロになるように（図５の破線に沿うように）、クラッチペダル１２の踏み込み量に応じてアクチュエータ１５の動作を制御する。したがって、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２があっても、制御部１４は、図５の破線に沿ってアクチュエータ１５の動作を制御することで、クラッチ伝達トルクをゼロにすることが可能である。これにより、クラッチ１３は確実に断動作される（ステップＳ１０７）。

一方、ステップＳ１０３において異物があると判断されなかった場合、制御部１４は、クラッチ断位置のしきい値が変更済みであるかどうかを判断する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０８においてクラッチ断位置のしきい値が変更済みであった場合、制御部１４は、運転者への警告を解除し（ステップＳ１０９）、クラッチ断位置のしきい値を初期値に戻す（ステップＳ１１０）。この場合、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２は存在しないから、ステップＳ１０１の踏み込みによってクラッチペダル１２は通常のクラッチ断位置のしきい値（初期値）を超えることが可能であり、クラッチ１３は確実に断動作される（ステップＳ１０７）。

また、ステップＳ１０３において異物があると判断されなかった場合であって、ステップＳ１０８においてクラッチ断位置のしきい値が変更済みではなかった場合（すなわち、クラッチ断位置のしきい値が初期値であった場合）、ステップＳ１０１の踏み込みによってクラッチペダル１２は通常のクラッチ断位置のしきい値（初期値）を超えることが可能であり、クラッチ１３は確実に断動作される（ステップＳ１０７）。

以上のように、本実施の形態によれば、制御部１４が、クラッチペダル１２とフロア３１との間の異物３２を検出し、異物３２があると判断した場合に、クラッチ断位置のしきい値を、異物３２を挟み込む位置より踏み込み開始側に変更するため、クラッチペダル１２の再踏み込み時には、クラッチペダル１２は異物３２を挟み込む前にクラッチ断位置のしきい値を超えることができる。これにより、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２がある場合でもクラッチ操作を確実に行うことができる。

また、本実施の形態では、制御部１４が、クラッチペダル１２の位置が踏み込み完了位置に到達する前の同一位置においてクラッチペダル１２の移動速度がゼロになることを検知した時に、異物３２があると判断するため、ストロークセンサ１６からの信号のみに基づいて異物３２があることを判断できる。したがって、異物３２を検出するために他のセンサを追加する必要が無く、コストの面で著しく優位である。

また、本実施の形態では、制御部１４が、異物３２があると判断した場合に、運転者に警告を行うため、運転者は警告を受けた後に直ちにクラッチペダル１２の再踏み込みを行って変更済みのクラッチ断位置のしきい値に基づいたクラッチ操作を行う等の対応措置を講ずることが可能である。

なお、制御部１４による異物の検出方法は上述した例に限定されない。

例えば、ペダル操作時において、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２が存在しない場合は、図４に破線で示すように、踏み込み操作は、クラッチペダル１２の位置が踏み込み完了位置に到達して終了する。

一方、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２が存在する場合は、図４に実線で示すように、クラッチペダル１２の位置は、異物挟み込み位置を超えることができないから、踏み込み操作は、クラッチペダル１２の位置が踏み込み完了位置に到達する前のある位置（すなわち異物挟み込み位置）で終了する。

したがって、制御部１４は、クラッチペダル１２に複数回の踏み込み操作が行われた場合であって、各回の踏み込み操作が、クラッチペダル１２の位置が踏み込み完了位置に到達する前の同じ位置で終了した場合に、異物があると判断してもよい（第２例の異物検出方法）。この場合も、異物３２を検出するために他のセンサを追加する必要が無く、コストの面で著しく優位である。

また、本件発明者が鋭意検討したところ、クラッチペダル１２とフロア３１との間に異物３２を挟み込んだ場合、クラッチペダル１２には、図８に示すような特有の衝撃波形による振動が生じる。

したがって、図７に示すように、クラッチペダル１２には、クラッチペダル１２の加速度を検知する加速度センサ２３が設けられており、制御部１４は、異物挟み込み時に特有の衝撃波形（図８参照）が加速度センサ２３からの信号に基づいて検出された場合に、異物があると判断してもよい（第３例の異物検出方法）。この場合、加速度センサ２３からの信号のみに基づいて異物３２があることを判断できる。そのため、異物３２を検出するために加速度センサ２３と他のセンサとを組み合わせて用いる必要が無く、構成が単純である。

また、図７に示すように、クラッチペダル１２の裏面またはクラッチペダル１２を支持するペダル軸２５の裏面にタッチセンサ２２が設けられており、制御部１４は、タッチセンサ２２に異物３２が接触した場合に、異物３２があると判断してもよい（第４例の異物検出方法）。このような態様によれば、タッチセンサ２２からの信号のみに基づいて異物３２があることを判断できる。そのため、異物３２を検出するためにタッチセンサ２２と他のセンサとを組み合わせて用いる必要が無く、構成が単純である。

なお、上述した個々の実施の形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

１０ クラッチシステム
１１ 操作モード切替部
１２ クラッチペダル
１３ クラッチ
１４ 制御部
１５ アクチュエータ
１６ ストロークセンサ
１８ 疑似反力発生部
２１ クラッチ位置センサ
２２ タッチセンサ
２３ 加速度センサ
２５ ペダル軸
３１ フロア
３２ 異物

Claims (6)

1. クラッチペダルと、
   前記クラッチペダルの踏み込み量を検知するストロークセンサと、
   クラッチの断接を行うアクチュエータと、
   前記クラッチペダルの位置がクラッチ断位置のしきい値を超えた時に前記クラッチを断動作させるように、前記クラッチペダルの踏み込み量に応じて前記アクチュエータの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記クラッチペダルとフロアとの間の異物を検出し、異物があると判断した場合に、前記クラッチ断位置のしきい値を、前記異物を挟み込む位置より踏み込み開始側に変更する、クラッチシステム。
2. 前記制御部は、前記クラッチペダルの位置が踏み込み完了位置に到達する前の同一位置において前記クラッチペダルの移動速度がゼロになることを検知した時に、異物があると判断する、請求項１に記載のクラッチシステム。
3. 前記制御部は、前記クラッチペダルに複数回の踏み込み操作が行われた場合であって、各回の踏み込み操作が、前記クラッチペダルの位置が踏み込み完了位置に到達する前の同じ位置で終了した場合に、異物があると判断する、請求項１または２に記載のクラッチシステム。
4. 前記クラッチペダルの加速度を検知する加速度センサを更に備え、
   前記制御部は、異物挟み込み時に特有の衝撃波形が前記加速度センサからの信号に基づいて検出された場合に、異物があると判断する、請求項１〜３のいずれかに記載のクラッチシステム。
5. 前記クラッチペダルの裏面または前記クラッチペダルを支持するペダル軸の裏面に設けられたタッチセンサを更に備え、
   前記制御部は、前記タッチセンサに異物が接触した場合に、異物があると判断する、請求項１〜４のいずれかに記載のクラッチシステム。
6. 前記制御部は、異物があると判断した場合に、運転者に警告を行う、請求項１〜５のいずれかに記載のクラッチシステム。