JP3726476B2

JP3726476B2 - クラッチ自動制御車両

Info

Publication number: JP3726476B2
Application number: JP06408098A
Authority: JP
Inventors: 暢彦林
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11247895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチの断接がコントローラからの指令で自動的に制御されるようにされているクラッチ自動制御車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、クラッチ自体としては摩擦クラッチを使用するが、その制御を手動ではなく、コントローラからの信号により自動で行うようにしたものとか、手動でも自動でも制御できるようにしたものがある。ここでは、少なくとも自動で制御できるようにしてある車両のことを、クラッチ自動制御車両と言うことにする。
【０００３】
クラッチ自動制御車両では、クラッチ油圧アクチュエータを具えており、このアクチュエータにコントローラから制御信号を送り、クラッチの断，接を制御している。即ち、発進時や変速時のギヤシフトに先立ちクラッチは断され、シフト完了後に接の制御がなされる。
手動による（クラッチペダルによる）クラッチ制御であれば、ドライバが車両の状況を判断しながら、断や接の制御を行う。しかし、自動によるクラッチ制御の場合は、コントローラ内に予めクラッチ制御のマップなり学習値（例、半クラッチ学習値）なりを用意しておき、各種センサからの検出信号でコントローラが車両状況を判断し、前記マップ等を基に制御信号を発してクラッチ制御を行っている。
【０００４】
変速する場合において問題になるのは、ギヤシフト完了後にクラッチを接してゆく時に発生するショック（クラッチ接時ショック）である。このクラッチ接時ショックが大きいと、変速する度に乗員はカクンというショックを感じることになり、いわゆる「変速フィーリング」が悪くなる。
そこで、変速フィーリングを良くするために、いろいろな車両状況に関しての変速時用クラッチ制御マップが作成されている。例えば、車速に関して作成したマップ，エンジン回転数に関して作成したマップ，積載量に関して作成したマップ，路面μに関して作成したマップ等々である。これらの中からその時の状況に合うと思われるものを選んで、その時の変速のクラッチ制御に適用していた。
【０００５】
なお、クラッチ自動制御車両に関する従来の文献としては、例えば、実開平６−８８２５号公報がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（問題点）
前記した従来のクラッチ自動制御車両には、次のような問題点があった。
第１の問題点は、変速時クラッチ制御用マップとして、いろいろな車両状況に関して作成した多くのマップを保持しておかなければならないという点である。
第２の問題点は、多くのマップの中から、車両状況に合わせて的確なマップを選定しなければならず、煩雑であるという点である。
【０００７】
（問題点の説明）
第１の問題点についてであるが、従来のやり方によれば、原理的には、変速フィーリングに影響を与える車両状況に関しては、全て変速時クラッチ制御マップを作成しておく必要がある。そのため、きめ細かく変速フィーリングを改善しようとする程、数多くのマップを保持しておく必要があった。
第２の問題点についてであるが、マップの数が多くなればなるほど、その使い分けが煩雑で難しくなる。うまく使い分けなければ、多くのマップを保持していても意味がない。例えば、車両の積載量が大の場合の変速時に、積載量に関して作成してあるクラッチ制御のマップを選んで使用しなければ、折角そのマップを保持していてもその恩恵に浴することは出来ない。
本発明は、以上のような問題点を解決することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、ギヤ位置センサと、エンジン回転数センサと、車速センサと、クラッチ位置センサと、アクセル開度センサと、車両の制御を行うコントローラと、断，接が該コントローラによって自動制御される摩擦クラッチを具えたクラッチ自動制御車両において、前記コントローラ内に、変速時における車両加速度の許容範囲を設定した目標加速度マップと、変速時における車両減速度の許容範囲を設定した目標減速度マップとを具え、車両加速度が、シフトアップ時には前記目標加速度マップで定める範囲となるよう、またシフトダウン時には前記目標減速度マップで定める範囲となるようクラッチを接する制御を行うこととした。
【０００９】
また、前記コントローラ内に、変速時にクラッチを接する際、一気に接方向へ進めるクラッチストロークの量を、アクセル開度に応じて各ギヤ段毎に定めた変速時クラッチ一発接量マップを更に具え、変速時のクラッチ接制御の当初に、前記ギヤ位置センサで検出したギヤ段と前記アクセル開度センサで検出したアクセル開度とを基に、前記変速時クラッチ一発接量マップより求めたクラッチストロークだけ、クラッチを接方向に一気に駆動することを併せ行うようにしてもよい。
【００１０】
（解決する動作の概要）
クラッチ自動制御車両のコントローラ内に、変速時の車両加速度なり車両減速度なりにつき、変速フィーリングを悪化させない許容範囲を定めた目標加速度マップ，目標減速度マップを具えておく。そして、シフトアップ時には車両加速度が目標加速度マップの範囲に入るようクラッチ接の制御を行い、シフトダウン時には車両減速度が目標減速度マップの範囲に入るようクラッチ接の制御を行う。これにより、変速フィーリングの悪化を防ぐことが出来る。
【００１１】
また、変速時にクラッチを接する当初において、半クラッチ位置よりやや接側の位置まで一気に進めるというクラッチ一発接を行えば、変速動作の時間を短くすることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のクラッチ自動制御車両のブロック構成図である。図１において、１はシフトレバー、２はクラッチ制御切替スイッチ、３はブレーキスイッチ、３Ａは駐車ブレーキスイッチ、４はブレーキペダル、４Ａは駐車ブレーキ、５はコントローラ、５−１は目標加速度マップ、５−２は目標減速度マップ、５−３は変速時一発接量マップ、５−４はカウンタ、６はクラッチペダルセンサ、７はクラッチペダル、８はマスタシリンダ、９はアクセル開度センサ、１０はアクセルペダル、１１はエンジン、１２はエンジン回転センサ、１３はクラッチ、１４はギヤ位置センサ、１５はレリーズフォーク、１６はトランスミッション、１７はトランスミッション回転センサ、１８は油圧パイプ、１９はクラッチ油圧アクチュエータ、２０はスレーブシリンダ、２１はロッド、２２はクラッチ位置センサである。
なお、ここではクラッチ自動制御車両として、クラッチ制御が手動でも自動でも出来るものを示している。
【００１３】
ブレーキスイッチ３，駐車ブレーキスイッチ３Ａ，クラッチペダルセンサ６，アクセル開度センサ９は、それぞれ対応する各ペダル等が操作されたか否か、あるいは踏み込みの程度を検出する。その検出信号はコントローラ５へ送られる。ギヤ位置センサ１４はトランスミッション１６での現在のギヤ位置を検出し、クラッチ位置センサ２２は、クラッチ断とクラッチ接間でのクラッチ位置（クラッチストローク）を検出する。トランスミッション回転センサ１７は、トランスミッション１６のカウンタシャフトの回転数を検出する。この回転数を、ギヤ比等を考慮して換算処理することにより、車速を求めることが出来る（その場合、トランスミッション回転センサ１７は、車速センサとして用いられている。）。これらのセンサの検出信号も、コントローラ５へ送られる。コントローラ５は、コンピュータ的に構成されている。
【００１４】
クラッチ油圧アクチュエータ１９は、コントローラ５からの制御信号に基づき、クラッチの断，接を制御するアクチュエータである。クラッチ１３はコントローラ５からの信号で自動的に制御することも出来るし、クラッチペダル７により手動的に制御することも出来るようにされている。そのため、クラッチペダル７のマスタシリンダ８から、クラッチ１３のスレーブシリンダ２０に至る油圧パイプ１８の途中に、クラッチ油圧アクチュエータ１９が介挿されている。
【００１５】
クラッチ制御切替スイッチ２は、クラッチ１３の制御を自動的に行わせるか、手動的に（クラッチペダル７により）行わせるかを切り替えるスイッチである。手動側に切り替えると、クラッチペダル７からの油圧が、スレーブシリンダ２０に伝えられる。自動側に切り替えると、クラッチ油圧アクチュエータ１９内にあるポンプ等（図示せず）が、コントローラ５からの信号により運転され、その油圧がスレーブシリンダ２０に伝えられる（この場合は、クラッチペダル７を踏んでも、その油圧はスレーブシリンダ２０へ伝えられない）。
【００１６】
なお、クラッチ自動制御車両では、シフトレバー１として、ノブ内にスイッチが内蔵されているものを使用することがある。ドライバがギヤをシフトしようとしてシフトレバー１に力を加えると、まず該スイッチがオンしてドライバのシフト意図を察知する。該スイッチオンの信号をコントローラ５が受けると、クラッチ１３はギヤインに備えて断される。そのような状態にされた後、ギヤがシフトされる。
【００１７】
ところで、このようなクラッチ自動制御車両で変速をする際には、コントローラ５からの指令により、まずクラッチが断にされ、ギヤが新しいギヤ段へシフトされた後、クラッチの接方向への駆動制御がなされる。
クラッチの駆動制御は、コントローラ５内に具えられた目標加速度マップ５−１，目標減速度マップ５−２，変速時クラッチ一発接量マップ５−３等や、クラッチストロークの各種学習値（例、半クラッチ位置，完接位置等）等を参照しながら行われる。
【００１８】
変速時クラッチ一発接量マップ５−３は、変速のためのギヤシフトを完了した後、クラッチを接方向へ制御する際、その当初において、短時間で一気に進めるクラッチストローク量（クラッチ一発接量）を定めたマップである。
図７は、変速時クラッチ一発接量マップを示す図であり、縦軸はクラッチ一発接量、横軸はアクセル開度である。図中の曲線に付したＲは後退段，１，２，…６は、それぞれ第１速段，第２速段，…第６速段を意味している。クラッチ一発接量は、各ギヤ段毎にアクセル開度に応じて定められ、半クラッチ位置よりやや接側となるような値に定められる。図７によれば、例えば第４速段に変速する場合であって、アクセル開度がＦ％の時には、クラッチ一発接量の値はＳ_F4と求められる。
クラッチ一発接を行えば、そのストロークまでは短時間で進められるから、変速動作全体の時間も短縮される。
【００１９】
この後、急激に接すれば、シフトアップ時であれば車両は急激な加速度を受け、シフトダウン時には急激な減速度を受ける。この加速度，減速度が、変速フィーリングの悪化をもたらす。しかし、それを避けるために長い時間をかけて接を行うと、変速完了までに時間がかかってしまう。
そこで、本発明では、車両の加速度なり減速度なりを、変速フィーリングを悪化させない程度までは許容しつつ、出来る限り速やかに変速を完了するため、目標加速度マップおよび目標減速度マップを定め、これに従ってクラッチ制御をする。
【００２０】
図４は、目標加速度マップを示す図である。縦軸は車両加速度、横軸はエンジン回転数Ｎ_Eとトランスミッション回転数Ｎ_TMとの回転数差（Ｎ_E−Ｎ_TM）である。なお、トランスミッション回転数Ｎ_TMは、図１のトランスミッション回転センサ１７で検出されるカウンタシャフトの回転数である。このマップは、アクセル開度に対応させて設定される。図４はアクセル開度がＫ₁％の時のものである。
曲線イは目標加速度上限値の曲線であり、曲線ロは目標加速度下限値の曲線である。従って、目標範囲は、曲線イとロで挟まれた範囲（斜線の範囲）である。例えば、アクセル開度＝Ｋ₁％であり、回転数差（Ｎ_E−Ｎ_TM）＝Ｎ₁である場合、図４によれば目標加速度の上限値はＡ_1Hであり、下限値はＡ_1Lであるから、車両加速度がその間の値となるようクラッチの接の度合いを制御してゆく。
なお、目標加速度マップを適用するのは、シフトアップ時である。
【００２１】
図５は、目標減速度マップを示す図である。図４とほぼ同様のマップであるが、次の点で相違している。第１の相違点は、横軸がトランスミッション回転数Ｎ_TMとエンジン回転数Ｎ_Eとの回転数差（Ｎ_TM−Ｎ_E）となっている点であり、第２の相違点は、加速度ではなく減速度となっている点である。このマップも、アクセル開度に対応させて設定される。図５は、アクセル開度＝Ｋ₂％の場合のものである。回転数差（Ｎ_TM−Ｎ_E）＝Ｎ₂である場合、目標減速度の上限値はＢ_2Hであり、下限値はＢ_2Lであるから、車両減速度がその間の値となるようクラッチの接の度合いを制御してゆく。
なお、目標減速度マップを適用するのは、シフトダウン時である。
【００２２】
図３は、本発明における変速時のクラッチ位置の変化を示す図である。縦軸はクラッチ位置を示し、横軸は時間を示している。曲線は、クラッチ断から接までのクラッチ位置の変化を示しており、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはその曲線上の点である。クラッチ断の状態のうちに、ギヤは新しいギヤ段へシフトされ、点Ａのところから接方向への駆動が開始される。点Ａから点Ｂまでは、クラッチストロークが短時間で一気に進められる部分（一発で接される部分）であるが、その一発接量Ｓ_BAは、図７の変速時クラッチ一発接量マップで求められた量である。点Ｂの位置は、半クラッチ位置よりやや接側の位置となるようにされる。この一発接での制御は、与えられた一発接量Ｓ_BAだけ無条件に進める制御であり、フィードバック制御ではなくフィードフォワード制御で行われる。
【００２３】
その後、クラッチ位置は点Ｂから点Ｃへ徐々に進められて行く。この間の制御はフィードバック制御により行われるが、本発明では、シフトアップの時は目標加速度マップ５−１を参照し、シフトダウンの時は目標減速度マップ５−２を参照して、加速度なり減速度なりが目標範囲に入るようにクラッチ制御がなされる。
そして、もう完接に移行しても良いというクラッチ位置（点Ｃ）まで来たところで、完接にされる（点Ｄ）。
【００２４】
図２は、本発明におけるシフトアップ時クラッチ制御を説明するフローチャートである。例えば、第２速段→第３速段へのシフトアップ時の制御であるが、この制御はコントローラ５内で行われる。なお、フローチャートは、クラッチが断にされ、新しいギヤ段へのシフトは完了している状態（図３の点Ａ）からの制御を示している。
【００２５】
ステップ１…アクセル開度センサ９より検出されて来るアクセル開度を読み込む。
ステップ２…読み込んだアクセル開度を基に、変速時クラッチ一発接量マップ５−３（図７）より、クラッチ一発接量を求める。そして、コントローラ５よりクラッチ油圧アクチュエータ１９に指令を発し、その量だけクラッチを一気に接方向へ進める。これにより、半クラッチ位置よりやや接側の位置まで、クラッチが進められる。クラッチ一発接は、フィードフォワード制御でクラッチを進める制御であるので、従来のフィードバック制御によるクラッチ制御に比べて、素早く進めることが出来、変速を速やかに行うことが出来る。
なお、フィードフォワード制御はクラッチ一発接の時だけであり、この後、完接位置までは、フィードバックにより徐々に進めて行く。
【００２６】
ステップ３…エンジン回転センサ１２，トランスミッション回転センサ１７で検出しているエンジン回転数Ｎ_E，トランスミッション回転数Ｎ_TMを読み込むと共に、アクセル開度も読み込む。目標加速度マップ５−１（図４）の中からアクセル開度に対応したマップを選び出し、そのマップより目標加速度範囲の上限値，下限値を求めるためである。図４によれば、アクセル開度＝Ｋ₁％，Ｎ_E−Ｎ_TM＝Ｎ₁の場合、上限値＝Ａ_1H，下限値＝Ａ_1Lと求められる。
【００２７】
ステップ４…現在の車両加速度を算出し、目標加速度範囲の上限値より大か（図４の曲線イより上か）どうか調べる。なお、車両加速度は、トランスミッション回転センサ１７の検出信号より車速を求め、それを微分することによって求める。
ステップ５…車両加速度が目標加速度範囲の上限値より大であれば、変速フィーリング上好ましくないから、クラッチを接方向に進めることはしない。接の度合いが進むと、加速度が更に大になる恐れがあるからである。従って、そのままの接状態を維持する（あるいは、クラッチ油圧アクチュエータ１９に指令して、制御し得る最小単位だけ断方向に戻すとしてもよい。）。そして、ステップ３に戻る。
【００２８】
ステップ６…ステップ４で車両加速度が上限値以下という場合は、目標減速度範囲の下限値より小か（図４の曲線ロより下か）どうか調べる。
ステップ７…下限値より小ということであれば、クラッチを接方向に進めても、変速フィーリングは許容される程度のものであるので、クラッチ油圧アクチュエータ１９に指令して、制御し得る最小単位だけ接方向に進める。そして、ステップ３に戻る。
【００２９】
ステップ８…このステップに来るのは、車両加速度が目標加速度範囲（図４の斜線の範囲）に入っている場合であるが、その時には、エンジン回転数Ｎ_Eとトランスミッション（のカウンタシャフト）回転数Ｎ_TMとがほぼ等しくなったかどうか調べる。つまり、所定の小さな回転数ΔＮを定めておいて、Ｎ_E−Ｎ_TM＜ΔＮとなったかどうか調べる。クラッチの接が進んで来るに従い、回転数差は小さくなって来る。まだ、そこまで等しくなっていないという場合には、ステップ３に戻る。
【００３０】
ステップ９…回転数がほぼ等しくなっていた場合は、カウンタ５−４の値を１だけ増加させる。なお、カウンタ５−４は、変速のクラッチ接制御の際に、エンジン回転数とトランスミッション（カウンタシャフトの）回転数とが略等しくなってからの時間を計時する計時手段として設けているものであるので、この代わりに他の計時手段、例えば、タイマ等を設けてもよい。
ステップ１０…カウンタ値が、所定値Ｍになったかどうか調べる。まだなっていなければ、ステップ３に戻る。図２のフローチャートは、一定の短い時間間隔で繰り返し流されるので、流された回数を数えることにより、経過時間を知ることが出来る（時間間隔をΔｔとし、Ｍ回とすれば、Ｍ×Δｔの時間が経過）。
なお、所定値Ｍの大きさは、変速動作に滑らかさを出すためには、略同回転の状態をどの位の時間維持することが望ましいかということを考慮して決定する。これは、実験等により予め定めておく。
【００３１】
ステップ１１…カウンタ５−４の値が所定値Ｍになった場合は、クラッチ位置センサ２２からの検出信号を監視していて、クラッチ位置が完接にして良い位置（点Ｃ）まで、進行して来たかどうか調べる。まだ来ていなければ、ステップ３に戻る。
ステップ１２…クラッチ位置が完接にして良い位置まで進行して来れば、クラッチを完接位置まで進める。なお、カウンタ５−４の値は、次の変速に備えて０に戻しておく。
【００３２】
以上は、シフトアップ時の制御であるが、シフトダウン時の制御もほぼ同様である。図６に、本発明におけるシフトダウン時のクラッチ制御を説明するフローチャートを示し、図５にシフトダウン時に適用する目標減速度マップを示す。
シフトアップ時と相違する点は、図４の目標加速度マップではなく、図５の目標減速度マップを適用する点、ステップ４，６で「車両加速度」ではなく「車両減速度」を監視している点である。各ステップの説明は、図２のフローチャートの対応するステップとほぼ同様であるので省略する。
【００３３】
なお上例では、変速におけるクラッチ接制御の当初において、変速時クラッチ一発接量マップ５−３より求めたストローク量だけ一気に進めるというクラッチ一発接を行う例を示したが、このことは車両加速度の制御とは直接関係はなく、必ずしも併せて実施する必要はない。従来から行っていた、フィードバック制御によるクラッチ接制御を、当初から行ってもよい。ただ、クラッチ一発接を行うと、変速動作の時間が短縮される。
また、クラッチ自動制御車両として、クラッチ制御が手動でも自動でも可能な車両を例にとって説明したが、自動でのみ制御するようにしてある車両についても、同様に適用できることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、次のような効果を奏する。
（請求項１の発明の効果）
クラッチ自動制御車両のコントローラ内に、変速時の車両加速度なり車両減速度なりにつき、変速フィーリングを悪化させない許容範囲を定めた目標加速度マップ，目標減速度マップを具えておき、シフトアップ時には車両加速度が目標加速度マップの範囲に入るようクラッチ接の制御を行い、シフトダウン時には車両減速度が目標減速度マップの範囲に入るようクラッチ接の制御を行うので、変速フィーリングの悪化を防ぐことが出来る。
また、変速フィーリングの悪化を防ぐためにコントローラに具えておくマップは、上記の２種類で良いので、従来に比べてマップの種類が少なくて済む。そのため、マップの使い分け等に煩わされることがなくなる。
【００３５】
（請求項２の発明の効果）
また、変速時にクラッチを接する当初において、半クラッチ位置よりやや接側の位置まで一気に進めるというクラッチ一発接を併せて行えば、請求項１の発明の効果（マップの種類少なくて、変速フィーリングの悪化防止）に加えて、変速動作の時間を短くすることが出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッチ自動制御車両のブロック構成図
【図２】本発明におけるシフトアップ時クラッチ制御を説明するフローチャート
【図３】本発明における変速時のクラッチ位置の変化を示す図
【図４】目標加速度マップを示す図
【図５】目標減速度マップを示す図
【図６】本発明におけるシフトダウン時クラッチ制御を説明するフローチャート
【図７】変速時クラッチ一発接量マップを示す図
【符号の説明】
１…シフトレバー、２…クラッチ制御切替スイッチ、３…ブレーキスイッチ、３Ａ…駐車ブレーキスイッチ、４…ブレーキペダル、４Ａ…駐車ブレーキ、５…コントローラ、５−１…目標加速度マップ、５−２…目標減速度マップ、５−３…変速時クラッチ一発接量マップ、５−４…カウンタ、６…クラッチペダルセンサ、７…クラッチペダル、８…マスタシリンダ、９…アクセル開度センサ、１０…アクセルペダル、１１…エンジン、１２…エンジン回転センサ、１３…クラッチ、１４…ギヤ位置センサ、１５…レリーズフォーク、１６…トランスミッション、１７…トランスミッション回転センサ、１８…油圧パイプ、１９…クラッチ油圧アクチュエータ、２０…スレーブシリンダ、２１…ロッド、２２…クラッチ位置センサ

Claims

ギヤ位置センサと、エンジン回転数センサと、車速センサと、クラッチ位置センサと、アクセル開度センサと、車両の制御を行うコントローラと、断，接が該コントローラによって自動制御される摩擦クラッチを具えたクラッチ自動制御車両において、
前記コントローラ内に、
変速時における車両加速度の許容範囲を設定した目標加速度マップと、
変速時における車両減速度の許容範囲を設定した目標減速度マップと
を具え、
車両加速度が、シフトアップ時には前記目標加速度マップで定める範囲となるよう、またシフトダウン時には前記目標減速度マップで定める範囲となるようクラッチを接する制御を行う
ことを特徴とするクラッチ自動制御車両。
コントローラ内に、
変速時にクラッチを接する際、一気に接方向へ進めるクラッチストロークの量を、アクセル開度に応じて各ギヤ段毎に定めた変速時クラッチ一発接量マップを更に具え、
変速時のクラッチ接制御の当初に、前記ギヤ位置センサで検出したギヤ段と前記アクセル開度センサで検出したアクセル開度とを基に、前記変速時クラッチ一発接量マップより求めたクラッチストロークだけ、クラッチを接方向に一気に駆動する
ことを特徴とする請求項１記載のクラッチ自動制御車両。