JP3630430B2 - クラッチ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、運転者により操作されるギア比選択レバーによる制御下にあるギアボックスにエンジンを接続する自動車のクラッチの自動制御のためのクラッチ制御システムに関する。このクラッチ制御システムは、自動車の発進時の初期のクラッチテークアップ（take−up）、各ギア比の変更に続くクラッチの再係合、ギアボックスのギア比を変更するためにギア選択レバーを移動させる際のクラッチの係合解除、及び、自動車が休止状態となる際のクラッチの係合解除その他を制御するものである。以下、このようなクラッチ制御システムを、特定種類のクラッチ制御システムと称する。
このようなクラッチ制御システムの例が、本出願人の欧州特許第0038113号、第0043660号、第0059035号、及び第0101220号、欧州特許出願第0566595号に記載されている。
本発明の目的は、改良型の特定種類のクラッチ制御システムであって、操作者による同システムの誤用を緩和させるクラッチ制御システムを提供することにある。
従って、本発明によれば、特定種類のクラッチ制御システムが提供され、同システムでは、操作者が、所定の非テークアップギアで運転しようとした場合、又は所定の誤用態様で何れかのギアで運転しようとした場合に、例えばブザー音を発し、及び／又は警告光を閃光させることにより、その操作者に対して警告が行われる。
典型的には、５速ギアボックスを備えた車の場合、非テークアップギアでの運転の試行は、所定レベルより遅い車速（例えば4Km/h）における３、４、５速での運転の試行を示している。
典型的には、誤用態様での運転の試行は、高エンジン速度（例えば3500rpmより上）かつ低車速（例えば4km/hより下）において２速ギアで試行されるクラッチテークアップと規定される。
テークアップはまた、第１の所定レベルを越えるエネルギー（例えば40kJ）がクラッチで消散されたままであると概算される場合にも誤用であると規定される。
本発明のクラッチ制御システムは、各クラッチテークアップ毎に、クラッチで消散されるエネルギーを概算して、各テークアップの何れかで消散されるエネルギーが第２の所定レベル（例えば30kJ）を越えた場合に誤用の警告を行うように構成することが可能である。
クラッチで消散されるエネルギーのレベルは、
エンジン速度とクラッチ駆動プレートの速度との差からクラッチのスリップ速度を決定し、
ルックアップテーブルを用いて、クラッチアクチュエータの位置からクラッチの瞬時トルク容量を概算し、
前記スリップ速度と前記トルク容量との積から、クラッチで消散されている瞬時パワーを決定し、
考慮すべき所定時間（例えば個々のテークアップ又は本システムがキーオン（keyed−on）されてからの時間）にわたり前記消散された瞬時パワーを積分して既発生の総エネルギーを概算し、
前記考慮すべき所定時間中にクラッチ内で消散された現時点での最終的な総エネルギーレベルに達するように前記積分合計からクラッチの自然冷却を表すエネルギー量を周期的に減算する、
という方法により概算される。
クラッチの係合レベルがエンジン速度誤差信号に応じて電子制御ユニットにより制御される特定種類のクラッチ制御システムであって、前記誤差信号が、現在のエンジン速度と前記電子制御ユニットにより生成される基準速度信号との比較から導出され、現在のクラッチ位置信号と比較されてクラッチ駆動信号が生成される、特定種類のクラッチ制御システムでは、スロットルが開けられた際に、前記基準速度信号が所定レベル（例えば1100rpm）を超えて増大しないようにすること即ち前記基準速度信号を低下させることにより、非テークアップギアでの運転の試行が行われた場合にクラッチの誤用に関して更なる制御が提供される。
代替的には、本発明のクラッチ制御システムは、クラッチでの過度のエネルギーの消散を防止するためにクラッチの係合を急速に解除するように構成することが可能である。この急速な係合解除は、前記基準信号の値を急速に上昇させることにより達成することができる。
本発明の一実施例を（単なる例示として）添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明を実施した特定種類のクラッチ制御システムの全体的なレイアウトを図式化して示すものである。
図２は、本発明の操作者警告ルーチンを示すフローチャートである。
図１を参照する。同図は、摩擦クラッチ14及びギアボックス入力シャフト15を介してギアボックス12に連結されたエンジン10を示しており、前記エンジン10は、スタータ及びそれに付随するスタータ回路10aを備えている。この実施例では、アクセルペダル19により動作されるスロットルバルブ18を備えたスロットル16によりエンジンに燃料が供給される。本発明は、電子的又は機械的に燃料供給されるガソリン又はディーゼルエンジンの何れにも等しく適用可能なものである。
クラッチ14は、従動シリンダ22により動作される解除フォーク20により動かされる。ギアボックスはギア比選択レバー24により制御され、そのギア比選択レバー24は、セレクタ連動機構25を介してギアボックスと接続され、負荷検知スイッチ手段33を備えている。この負荷検知スイッチ手段33は、運転者によりレバー24に加えられた力を検知して、ギアを変更する意志を示す信号V_sを生成する。
電子制御ユニット36は、従動シリンダ22の動作を制御する油圧制御装置38を介してクラッチ14の駆動を制御する。制御ユニット36は、ギアレバー24からの信号V_sとエンジン速度センサ26からのエンジン速度に比例した信号V_eとを受信する。制御ユニット36には、スロットルバルブ位置センサ30からの現在のスロットル開度に比例した信号V_tとアクセル位置センサ19aからのアクセルペダル位置信号V_aも供給される。更に、制御ユニット36は、現在係合しているギア比に対応するギア位置センサ32からのギア信号V_gと、従動シリンダの位置と共に変動する従動シリンダ位置センサ34からの信号V_cと、ギアボックス入力シャフト15の速度（クラッチ14の被駆動プレート40の速度に等しい）を実際に検知する速度センサ42からのクラッチの被駆動プレートの速度に比例した信号V_dpとを受信する。自動車の速度は、被駆動プレートの速度と、実際に係合しているギアとによって決まるので、被駆動プレートの速度センサ42は、事実上は車速センサとして働く（逆もまた同様）。従って、実施例によっては、被駆動プレートの速度センサ42は配設されず、被駆動プレートの速度は、ギア比と、例えば可変磁気抵抗式の車速センサ（図示せず）から得られる車速とから計算される。
スロットル制御装置37は、アクセルペダル19とは独立してスロットルが開閉できるように制御ユニット36により動作される。
ブザー50は、車の所定の動作状態が発生した際に車の操作者に対して警告／指示を行うために制御ユニット36に接続される。ブザー50に加えて、又はブザー50の代わりに、閃光する警告光（図示せず）を用いることも可能である。
制御ユニット36は、所望のエンジン速度を表す基準信号V_rを生成する基準信号生成器を備えている。この基準信号が実際のエンジン速度信号V_eと比較されて誤差信号Ｅが生成され、その誤差信号Ｅがクラッチアクチュエータ位置信号V_cと比較されてクラッチ係合制御信号V_ceが生成され、そのクラッチ係合制御信号V_ceを制御ユニット36が油圧制御装置38に出力する。このような制御ユニットの動作については、例えば、本出願人の欧州特許第0038113号及び第0043660号に詳細に説明されている。制御ユニット36の制御ロジックの全体的な詳細は本発明による部分を形成するものではないので、これ以上の詳細については説明しないが、更なる詳細が必要ならば、上記の本出願人の種々の特許及び係属中の特許出願を参照されたい。
クラッチ14の係合及び係合解除の制御に加え、制御ユニット36は、その制御ロジックが、運転者によるアクセル19の操作により設定されたスロットル開度のオーバーライド（override）が望ましいものであることを示す際に、制御装置37を介してスロットルの設定も制御する。実施例によっては、スロットル制御装置37を省略することができる。
本発明によれば、制御ユニット36は、不揮発性メモリ中に操作者警告ルーチンを備えており、この操作者警告ルーチンは、クラッチ制御システムがキーオンされている際に呼び出されるものである。
ここで図２を参照する。ブロックＡで示す各クラッチテークアップの開始時に、操作者警告ルーチンは、ブロックＢで、操作者が発進する（pull away）ために非テークアップギアを選択したか否かをチェックする。非テークアップギアは、５速ギアボックスでは３、４、５速ギアと規定される。
非テークアップでの発進が試行された場合には、ブロックＣに示すように、ブザー50が鳴らされ、及び／又は、指示光（図示せず）が閃光される。ブザー50は、単に不適当なテークアップギアが選択されただけでは鳴らされず、不適当なギアでテークアップが進行している場合に鳴らされる。この条件において、車速が例えば4km/hでアクセルペダルの踏み込みが例えば10％を越えている場合には、ブザーが連続的に鳴らされる。
更に、エンジンスロットルの増大に伴う基準信号V_rの通常の増大が妨げられて（ブロックＤを参照）、基準信号が実質的にアイドリング速度レベルを維持するようにされる。この基準信号レベルの抑制による効果は、急速なクラッチ係合を促進することにあり、この急速なクラッチ係合の結果、けいれん的な係合が生じることにより不適切なギアを選択したことが運転者に更に知らされ、又は、エンジンのストールが生じることになる。いずれにしても、急速なクラッチ係合により、クラッチで消散されるエネルギーが最小限になり、このため、長時間にわたる過度のスリップによってクラッチに損傷が生じる可能性が減じられる。
このクラッチ制御システムは、基準信号がアイドリング速度を越えて大幅に増大した後に誤用条件が発生した場合には、ブロックＤで、やはり急速なクラッチ係合を促進するために、基準信号を逆にアイドリングレベルに向かって減少させるように構成することができる。
別の代替例として、クラッチでの過度のエネルギー消散を防止するために、急速なクラッチ係合解除を促進させるように、ブロックＤを構成することができる。この急速なクラッチ係合解除は、基準信号の値を急速に上昇させることにより達成される。
更に、操作者警告ルーチンは、ブロックE,Fで、２速ギアでの発進の試行が誤用でないか否かをチェックする。２速ギアにおける誤用は、エンジン速度が速く（例えば3000rpm以上）且つ車速が遅い（例えば4km/h未満）場合と規定される。ブロックＦで、２速ギアでのテークアップの誤用が判定された場合には、3000rpm及び4km/hといった限界を超えるまで、ブザー及び／又は閃光が連続的に起動される。
基準信号維持ブロックＪは、随意選択的に当該ルーチンに含ませることが可能なものである。このブロックＪは、２速ギアでのテークアップの試行時に基準信号の増大を防止するように働くものであり、ブロックＤと全く同様に動作して、クラッチでのエネルギー消散を最小限にする。ブロックＤに関して上述したように、ブロックＪは、基準信号を急速に増大させて急速なクラッチ係合解除を促進させるために基準信号をアイドリング信号に向かって減少させるように代替的に構成することも可能である。
ブロックＧで、この操作者警告ルーチンは、現在の２速ギアでのクラッチテークアップ中にクラッチで消散された総エネルギーに関し、２速ギアでのテークアップについて更にチェックを行う。このエネルギー消散が所定レベル（例えば30kJ）を越えている場合には、ブザー／指示光が５秒間だけ起動される。
ブロックＨで、操作者警告ルーチンは、選択されているテークアップギアに関わらず、このクラッチ制御システムがキーオンされてからクラッチで消散され続けた総エネルギーに関して更にチェックを行う。
ブロックG,Hのチェックは、基本的には同一態様で行われる。ブロックＨについて考察する。同ブロックでは、エンジン速度V_eとクラッチ被駆動プレート速度V_dpとの差から現在のクラッチスリップ速度を決定することにより、クラッチで消散されるエネルギーのレベルが概算される。エンジン速度V_eとクラッチ被駆動プレート速度V_dpとの差から現在のクラッチスリップ速度を決定することにより、瞬時値が概算される。またセンサ34を介してクラッチ解除フォーク20の位置を測定することにより、クラッチの瞬時トルク容量が概算される。制御ユニット36は、クラッチの瞬時トルク容量に対するクラッチ解除フォーク20の位置に関するルックアップテーブルを備えている。
現在のスリップ速度に瞬時トルク容量を乗算することにより、クラッチにおける現在のパワー消散の概算値が得られる。このパワー消散を各クラッチテークアップサイクルにわたり積分すれば、このクラッチ制御システムがキーオンされてから生じた全てのクラッチテークアップによりクラッチに発生した総エネルギーについての概算値が得られる。
クラッチは、例えば、エンジン、フライホイール、プレッシャプレートその他への熱伝導によって自然に冷却される傾向を有する。クラッチはまた、その回転の結果として生じる対流によっても冷却される。従って、積分された総エネルギーから所定量（伝導及び対流によるクラッチの自然冷却率を表すもの）を規則的且つ周期的（典型的には１回／秒）に差し引くことにより、クラッチ制御システムがキーオンされてから消散されて所与の瞬間にクラッチ内に殘留しているエネルギーの総レベルが得られる。この手順により、クラッチ内に殘留する総エネルギーの十分に精確な近似が与えられ、許容可能な制御変数が提供される。
既述のように、クラッチ中で消散されたままとなっているエネルギーの総レベルが所定レベル（例えば40kJ）を越えた場合にはブザーが鳴らされる。クラッチ中で消散されたままとなっているエネルギーが40kJを越えた場合にクラッチ中で更にエネルギーが消散された場合には必ずブザーが鳴らされる。
特定の２速ギアでのテークアップで消散されたエネルギーのブロックＧによる概算は、積分の期間及び積分合計に対して減算を行う期間が、問題となる２速ギアのテークアップのテークアップ期間であることを除き、上述のブロックＨによる概算と同じ方法で行われる。ブロックＧは、30kJといった所定の低エネルギーレベルに対して、特定の２速ギアでのテークアップに関する積分合計のチェックを行う。
従って、ブロックＨは、クラッチに殘留する総エネルギーをチェックし、ブロックＧは、現在の２速ギアのテークアップでのみ消散されたエネルギーをチェックする。
エネルギーはクラッチの実際のテークアップ中にのみクラッチで消散されるので、ブロックG,Hでは、クラッチのテークアップ中にのみ積分合計が増分される。ブロックＨの積分合計（エネルギーレベルの概算値）の減分、及び、ブロックＧの現在の２速ギアのテークアップは、ブロックＨのときにクラッチ制御システムがキーオフされるまで、または、ブロックＧのときに２速ギアが係合解除されるまで、毎秒１回で続行される。
２速ギアがブロックＧによる付加的なチェックを受けるのは、その２速ギアが最も発進し易い絶対的な非テークアップギアであり、それ故、誤用される可能性が最も高いからである。
本発明の警告ルーチンは、休止状態からのクラッチのテークアップについてのみ実施されるように設計されたものであり、ギアチェンジの際のクラッチの再係合については実施されない。
ブロックＩで、本警告ルーチンは、所定のテークアップ完了判定基準（これに適した判定基準の詳細については本出願人の係属中の英国特許出願第94 02730.7号を参照のこと）を用いて、クラッチのテークアップが完了したことをチェックする。
ブロックG,Hにおけるエネルギーの消散の概算は、図２の戻りループＫで示すように、例えば100サイクル／秒といったサイクル周期で繰り返される。

Claims (7)

1. クラッチの係合レベルが、エンジン速度誤差信号に応じて電子制御ユニット（36）により制御され、前記誤差信号が、現在のエンジン速度と前記電子制御ユニットにより生成される基準速度信号との比較から導出され、現在のクラッチ位置信号（Vc）と比較されて、クラッチ駆動信号（Vce）が生成される、特定種類のクラッチ制御システムにおいて、
   非テークアップギアでの運転の試行又は所定の誤用態様での任意のギアでの運転の試行が行われる場合に、スロットル（16）が開けられた際に前記基準速度信号が所定レベルを超えて増大しないようにすること即ち前記基準速度信号を低下させることにより、一層急速なクラッチ係合を生じさせ、これによりクラッチ（14）におけるエネルギーの発生を低減させることを特徴とする、特定種類のクラッチ制御システム。
2. 前記所定の非テークアップギアが３速以上のギア比であり、車の進行速度が所定レベル未満の場合である、請求項１記載のクラッチ制御システム。
3. エンジン速度（Ve）が所定レベルを超えており、車の進行速度が所定レベル未満である場合における２速ギア又は３速以上のギアでの運転の試行が誤用であるとみなされる、請求項１又は２記載のクラッチ制御システム。
4. クラッチ（14）で現在消散されているエネルギーのレベルが第１の所定レベルを超えていると概算された場合における任意のギアでの運転の試行が誤用であるとみなされる、請求項１から３までのいずれか１項記載のクラッチ制御システム。
5. エンジン速度（Ve）とクラッチ被駆動プレート速度（Vdp）との差からクラッチスリップ速度を決定することによりクラッチ（14）で現在消散されているエネルギーのレベルを概算し、ルックアップテーブルを用いてクラッチアクチュエータ（22）の位置からクラッチの瞬時トルク容量を概算し、前記スリップ速度と前記瞬時トルク容量との積からクラッチで消散されている瞬時パワーを決定し、考慮すべき所定時間にわたり前記消散された瞬時パワーを積分して既発生の総エネルギーを概算し、前記考慮すべき所定時間中にクラッチ内で消散された現時点での最終的な総エネルギーレベルに達するように前記積分合計からクラッチの自然冷却を表すエネルギー量を周期的に減算する、請求項４記載のクラッチ制御システム。
6. 任意のギアでの運転の試行であって、特定のテークアップでクラッチ内に生じるエネルギーが第２の所定レベルを超えている場合における運転の試行が誤用であるとみなされる、請求項１から５までのいずれか１項記載のクラッチ制御システム。
7. 聴覚可能又は視角可能な警告（50）により操作者に警告を与える、請求項１から６までのいずれか１項記載のクラッチ制御システム。

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