JP4078793B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦型クラッチを自動断接するためのクラッチ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コントロールユニットの断接指令に基づいてクラッチアクチュエータにより摩擦クラッチを自動断接するオートクラッチ車両が公知である（特願平10-48394号等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のオートクラッチ車両では、低速ギヤ段における変速又は発進に際し、クラッチ断ショックが生じるという問題がある。即ち、オートクラッチ車両では運転手により変速のためのスイッチがONされると変速意思有りとしてクラッチ自動分断が開始される。しかし、運転手がアクセルを踏込んだ状態でいきなりクラッチが切られると、それまで駆動系に伝達されていた高い捩りトルクが一気に解放され、クラッチ断ショックが生じ、揺れ戻し等の振動も発生して乗員に不快感を与える。そしてエンジンが急激に吹け上る等の問題も生じる。また、オートクラッチ車両の中には、アクセルペダルの踏込みに応じてクラッチを繋いでいくという発進制御を行うものがある。しかし、クラッチを繋いでいく過程でアクセルが急激に戻されると、クラッチも急激に切られるため、先と同様に駆動系の捩りトルクが一気に解放され、クラッチ断ショック等の問題が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、低速ギヤ段における変速や発進に際しクラッチ断ショックの低減等を図り、乗車フィーリングを向上することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両のエンジンと変速機との間に設けられた摩擦型のクラッチと、該クラッチを断接駆動すると共に上記クラッチの分断速度を低速と高速とで切り替え可能なクラッチアクチュエータと、該クラッチアクチュエータにクラッチ断接指令を与えるコントロールユニットと、運転手による変速操作を検出するための変速操作検出手段と、上記変速機の現ギヤ段を検出するためのギヤ段検出手段と、上記クラッチが半クラッチ状態にあることを検出するための半クラッチ検出手段とを備え、上記コントロールユニットは、上記変速操作検出手段により変速操作が検出されたときに上記クラッチを自動分断すると共に、そのクラッチ分断速度を、通常は上記高速とし、上記ギヤ段検出手段により検出された現ギヤ段が低速ギヤ段であるとき上記半クラッチ検出手段により検出されるクラッチの状態が半クラッチ状態の間は上記低速とするクラッチ制御装置において、上記コントロールユニットが上記クラッチの自動分断を行う際に、上記ギヤ段検出手段により検出された現ギヤ段が低速ギヤ段にあるとき、上記半クラッチ検出手段により検出された上記クラッチの状態が半クラッチ状態でなくとも、上記アクセル開度検出手段により検出された上記アクセル開度が所定値以上のときは、上記コントロールユニットによる上記クラッチ分断速度を上記低速とするクラッチ分断速度減速手段とを備えたものである。
【０００８】
さらに、アクセル開度の上昇・下降に応じてクラッチを接続・分断するクラッチ発進制御手段をさらに備えてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１は本発明が適用されるオートクラッチ車両の構成図である。このオートクラッチ車両には所謂セレクティブオートクラッチ装置が搭載されている。セレクティブオートクラッチ装置は、クラッチ１に通常の摩擦クラッチを用い、これをマニュアル断接手段２でマニュアル断接するか、或いは自動断接手段３で自動断接するように構成されている。図はクラッチ１が接続され、いずれの手段も作動されてない状態を示す。
【００１１】
クラッチ１は、そのクラッチフォーク４を、流体圧シリンダとしてのスレーブシリンダ５により往復動させることで、断接方向にストロークされる。スレーブシリンダ５にはクラッチ作動力となる油圧（流体圧）が中間シリンダ６から供給される。中間シリンダ６は、マスタシリンダ７又は油圧源８から供給された油圧に応じた油圧をスレーブシリンダ５に送る。マスタシリンダ７はクラッチペダル９の踏込量（操作量）に応じた油圧を発生し中間シリンダ６に送る。油圧源８はモータ１０、油圧ポンプ１１、チェック弁３２、電磁弁３０，３１及びリリーフ弁１３を備え、電子コントロールユニット１４でモータ１０及び電磁弁３０，３１が駆動制御されて、所定の油圧給排制御を行うようになっている。これらにより油圧回路が構成され、作動流体としてのオイルはオイルタンク１５に溜められる。
【００１２】
電磁弁３０，３１はコントロールユニット１４でデューティ制御され、ここではノーマルクローズのもの、つまりOFF で閉となるものが使用される。電磁弁３０，３１はクラッチ接続のために用いられる。それぞれの電磁弁３０，３１は流路径が異なる。よってこれら電磁弁３０，３１のON/OFFの組み合わせを変えることにより三種類のクラッチ接続速度（低速、中速又は高速）が選択できる。リリーフ弁１３は油圧が異常上昇したときに開くフェールセーフのためのもので、通常は閉じている。
【００１３】
この構成では、クラッチ１のマニュアル断接が以下のように行われる。まず図示状態からクラッチペダル９が踏み込まれるとマスタシリンダ７で油圧が発生する。そしてこの油圧が実線矢印で示すように中間シリンダ６の内部のピストン１６，１７を二つ同時かつ同方向に押し、中間シリンダ６からペダル踏込量に相当する油圧をスレーブシリンダ５に供給させる。するとスレーブシリンダ５では内部のピストン１８が押され、これによりクラッチフォーク４が押され、クラッチ１はペダル踏込量相当分だけ分断側に操作される。クラッチペダル９の戻し操作を行えば破線矢印で示すようにオイルが戻されてクラッチ１は接続側に操作される。このとき中間シリンダ６のピストン１６，１７がリターンスプリング３７で通常位置に押し戻される。このようにしてマニュアル断接が達成され、クラッチペダル９、マスタシリンダ７、中間シリンダ６及びスレーブシリンダ５がマニュアル断接手段２を構成することとなる。
【００１４】
なお、クラッチ１の自動断接方法は後に説明する。
【００１５】
クラッチ１ないしクラッチフォーク４のストロークはクラッチストロークセンサ１９により常時検出されている。クラッチストロークセンサ１９はリンク３６を介してクラッチフォーク４により動作されるポテンショメータである。クラッチストロークセンサ１９は、クラッチストロークが分断側ほど大きな電圧を出力するようになっている。また中間シリンダ６の出口部に油圧スイッチ３３が設けられる。これは中間シリンダ６の出口圧がある設定値まで上昇したときONとなる。これらセンサ１９及びスイッチ３３の信号はコントロールユニット１４に送られる。
【００１６】
この車両には通常の変速機（マニュアルトランスミッション）２０が装備される。変速機２０は、リンクやワイヤケーブル等の機械的連結手段５７を介してシフトレバー２３に機械的に連結され、運転手によるシフトレバー操作に連動して変速操作される。
【００１７】
シフトレバー２３はシフトレバー装置２１の一部である。即ち、シフトレバー装置２１は、シフトレバー２３とその把持部分をなすシフトノブ２２、及びシフトノブ２２に内蔵されたノブスイッチ６２を備える。シフトノブ２２はシフトレバー２３に対しシフト方向に僅かに揺動（首振り）可能で、通常は内蔵スプリングでセンター位置に保持されるが、所定のシフト力が加えられたとき揺動し、ノブスイッチ６２をONさせるようになっている。
【００１８】
変速機２０には、内部のシフターレバーのシフト方向のストロークを検出するためのシフトストロークセンサ３４と、シフターレバーがニュートラル位置にあることを検出するためのニュートラルスイッチ２４と、シフターレバーのセレクト方向のストロークを検出するためのセレクトストロークセンサ３５とが設けられる。これらセンサやスイッチの信号に基づきコントロールユニット１４が変速機２０の現在のギヤ段（現ギヤ段）を検出する。
【００１９】
ここでクラッチ１の自動断接方法を説明する。所定ギヤ段で走行中、運転手が変速しようとしてシフトノブ２２にシフト力を与えたとする。するとシフトノブ２２が微小揺動してノブスイッチ６２がONとなり、これを合図にコントロールユニット１４は自動断接手段３にクラッチ断指令を送り、具体的にはモータ１０を起動する。すると油圧ポンプ１１が起動されて油圧を発生し、この油圧が実線矢印で示すようにチェック弁３２を押し開けて中間シリンダ６に至る。中間シリンダ６ではピストン１６，１７を離間方向に押動する。これによって出口側のピストン１７がさらに出口側のオイルを加圧し、スレーブシリンダ５に供給する。こうなるとスレーブシリンダ５のピストン１８がクラッチフォーク４を押してクラッチ１を分断する。このとき、分断速度は、コントロールユニット１４によりモータ１０への供給電力を制御することで、制御することができる。
【００２０】
コントロールユニット１４は、クラッチストロークセンサ１９の信号によりクラッチ完断を認識するとモータ１０を停止する。このときチェック弁３２で油圧が保持されクラッチ１が断保持される。この間運転手による継続的なシフトレバー操作が行われ変速機２０が次のギヤ段に入れられる。
【００２１】
コントロールユニット１４は、シフトストロークセンサ３４及びセレクトストロークセンサ３５の信号からギヤインを認識したと同時に、自動断接手段３にクラッチ接指令を送り、クラッチ１の接続制御を開始する。具体的には少なくともいずれかの電磁弁３０，３１をONとし、破線矢印で示すようにスレーブシリンダ５から油圧を排出させ、クラッチフォーク４を戻してクラッチ１を接続する。このとき、クラッチの接続状態やアクセルの踏み加減、ひいてはエンジンや車両の運転状態等を加味し、最適な電磁弁３０，３１のON/OFFの組み合わせが選択され、且つそれら電磁弁へのデューティ制御が行われる。これによりクラッチが最適速度で接続されることになる。
【００２２】
このように、油圧源８、中間シリンダ６及びスレーブシリンダ５が自動断接手段３をなし、この自動断接手段３がコントロールユニット１４で最適制御される。自動断接手段３が本発明にいうクラッチアクチュエータをなしている。
【００２３】
なお、マニュアル断接と自動断接との切替えは車室内に設けられた切替スイッチ２５によって行われる。
【００２４】
ここで、上記の如きクラッチ自動断接制御は車両発進時にも行われる。即ち、運転手が車両を発進させようとしてニュートラルから発進段にシフトレバー２３を操作したとする。するとシフトレバー２３の動作に先立ってシフトノブ２２が揺動しノブスイッチ６２がONとなる。これを合図にクラッチ１が自動分断され、継続するシフトレバー操作により変速機２０が発進段に入れられる。この後クラッチ断保持、アクセル踏み待ち状態となり、運転手によってアクセルペダル３８が踏み込まれると、その踏込み量に応じてエンジン回転上昇と共にクラッチ１が自動接続されていく。
【００２５】
かかる発進制御のためアクセルペダル３８の踏込量即ちアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ３９が設けられる。アクセル開度センサ３９はポテンショメータで、アクセル開度に比例した電圧信号を出力する。またアクセルペダル付近にアクセルアイドルスイッチ４０が付設され、これはアクセルペダル３８がアイドル領域にあるときON、アイドル領域以上踏み込まれたときOFF となる。これらセンサ３９及びスイッチ４０の出力はコントロールユニット１４に送られる。
【００２６】
アクセルペダル３８はエンジン出力制御機構４１にワイヤ、リンク等の機械的連結手段４２を介して機械的に連結されている。ここではエンジン４３がディーゼルエンジンで、エンジン出力制御機構４１は燃料噴射ポンプ４４に付設されたメカニカルガバナとされる。ただしガソリンエンジンとすることは可能で、この場合はエンジン出力制御機構がスロットルバルブとなる。エンジン４３にはエンジン回転速度（具体的にはクランクシャフト回転速度）を検出するためのエンジン回転速度センサ４５が設けられ、その出力はコントロールユニット１４に送られる。
【００２７】
さて、このオートクラッチ車両では、低速ギヤ段における変速や発進に際してクラッチ断ショックを低減するため、以下のクラッチ制御を実行している。
【００２８】
図２に制御の流れを示す。コントロールユニット１４はまずステップ１０１でノブスイッチ６２がONされたか否かを判断する。つまり本制御はノブスイッチONと同時に開始される。NOならSTART に戻り、YES ならステップ１０２に進む。ステップ１０２ではシフトストロークセンサ３４及びセレクトストロークセンサ３５の信号から現ギヤ段が低速段、ここでは１速(1st) 又は２速(2nd) か否かを判断する。NOならSTART に戻り、YES ならステップ１０３に進む。
【００２９】
ステップ１０３では現在クラッチが半クラッチ状態にあるか否かを判断する。即ちコントロールユニット１４は内部メモリに半クラッチ領域に相当するクラッチストローク値を学習値として記憶しているので、この学習値と、クラッチストロークセンサ１９により検出された実際のクラッチストローク値とを比較して、本ステップの判断を行うことになる。NOならステップ１０４に進み、YES ならステップ１０５に進む。
【００３０】
ステップ１０４では、アクセル開度センサ３９の信号に基づき、アクセル開度が所定値（ここでは10％）以上か否かを判断する。NOならSTART に戻り、YES ならステップ１０５に進む。
【００３１】
ステップ１０５ではクラッチ分断速度を低速に設定する。即ちこのときは駆動系への伝達トルクが大きいと推定されるので、クラッチ分断速度を低速とし、クラッチ分断と同時に伝達トルクが一気に解放されてしまうのを防止する。このようにクラッチ分断がゆっくり行われるので、駆動系への伝達トルクの解放も徐々に行われるようになり、クラッチ断ショックが低減される。
【００３２】
以上の制御を実際の車両運転状況に当てはめてみる。まず低速ギヤ段（１速又は２速）からのシフトアップについて。低速ギヤ段で走行中、運転手がシフトアップしようとしてノブスイッチ６２をONしたと同時に本制御が開始され、ステップ１０１，１０２の条件が満たされる。次にクラッチ分断過程でクラッチストロークが半クラッチ領域に達したらステップ１０３の条件が満たされ、クラッチ分断速度が低速となる。このとき完接から完断に至るまでの全分断時間はできるだけ短いのが理想的なので、クラッチ完接位置から半クラッチ領域開始点までの間、及び半クラッチ領域終了点からクラッチ完断位置までの間は、本制御の拘束を受けることなく接続速度を高速にする。つまりクラッチ断ショックが発生する半クラッチ領域の間だけ分断速度を強制的に低速に切り替えるのである。こうして全分断時間を徒に長期化することなくクラッチ断ショックの低減が図れる。
【００３３】
なお、シフトレバーと変速機とが機械リンケージであり、実際のギヤ抜きがクラッチが十分切れてから（具体的には半クラッチ領域終了点付近から）でないと行えないことから、分断速度を低速にすることでギヤ抜きフィーリングが若干重くなる。しかし、それでもなお断ショックを低減できる効果の方が大きい。
【００３４】
このシフトアップ時、通常は運転手によりギヤ抜き操作（＝クラッチ断）と同時にアクセルが戻されるが、仮にクラッチ断が一気に行われアクセル戻し操作がクラッチ断より遅れると、高トルクの一気解放が生じ、クラッチ断ショックが発生する。さらにこのときエンジンが急激に吹け上がる問題も生じる。本制御はこれらの問題を確実に解消し、乗車フィーリングを確実に向上するものである。なおアクセル戻し量が完全でなくアクセル開度が所定値（10％）以上残っているとき（ステップ１０４＝YES ）には、クラッチが半クラッチでなくても（ステップ１０３＝NO）、クラッチ分断速度が低速となる。
【００３５】
次に発進について説明する。通常、発進段は先の低速ギヤ段（１速又は２速）と同じである。車両停止かつ変速機ニュートラル状態において、運転手が発進しようとしてシフトレバーを低速ギヤ段に入れようとしたとする。するとノブスイッチ６２がONとなり、本制御が開始され、ステップ１０１，１０２の条件が満たされる。この後低速ギヤ段にギヤインされ、アクセルが踏み込まれると、その踏み込み量に応じてクラッチが接続されていき、駆動系に徐々にエンジントルクが伝達されていく。
【００３６】
しかし、この接続過程で前車に詰まる等、何らかの原因でアクセルが急激に戻されるときがある。このとき通常ならその戻し操作に応じてクラッチが高速で分断されるが、本制御ではこのときの分断速度を強制的に低速とし、クラッチ断ショックを低減することができる。
【００３７】
即ち、クラッチが既に半クラッチ状態までミートされているか（ステップ１０３＝YES ）、或いはアクセル開度が所定値（10％）以上になっていれば（ステップ１０４＝YES ）、クラッチ分断速度が低速となる。こうして発進途中での急激なアクセル戻し操作が行われたときにもクラッチ断ショックを低減することができる。
【００３８】
こうした意味において、アクセル開度の所定値は、発進に要する最低開度以上、且つクラッチ接続開始（接続方向における半クラッチ領域開始点）となるようなアクセル開度以下に設定する必要がある。
【００３９】
以上の説明で分かるように、本実施形態ではコントロールユニット１４が本発明にいう「クラッチ分断速度減速手段」及び「クラッチ発進制御手段」をなす。同様に、コントロールユニット１４及びクラッチストロークセンサ１９が「半クラッチ検出手段」をなし、コントロールユニット１４、シフトストロークセンサ３４、ニュートラルスイッチ２４及びセレクトストロークセンサ３５が「ギヤ段検出手段」をなし、コントロールユニット１４及びアクセル開度センサ３９が 「アクセル開度検出手段」をなす。
【００４０】
なお、本発明は他にも様々な実施の形態を採ることが可能である。実用上は、ステップ１０３を省略すると全てのクラッチ領域で分断速度が低速となり、全分断速度が長期化して好ましくない。またステップ１０４を省略するとアクセル開度が全く考慮されなくなり、特に発進時に不具合を招く虞がある。こういった意味でステップ１０３及び１０４はあった方が好ましい。
【００４１】
また、クラッチは湿式多板クラッチ等が可能で、本発明にいう「摩擦型のクラッチ」にはこのようなものも含める。本発明にいう「変速操作検出手段」は本実施形態ではノブスイッチ６２であったが、他のもの例えば機械的連結手段５７に設けられたスイッチ、ステアリングホイールに設けられたスイッチ等も可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、低速ギヤ段における変速等に際しクラッチ段ショックの低減等を図れ、乗車フィーリングを向上できるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるオートクラッチ車両の全体構成図である。
【図２】本発明に係るクラッチ制御装置の制御流れ図である。
【符号の説明】
１ 摩擦クラッチ
３ 自動断接手段（クラッチアクチュエータ）
１４ コントロールユニット
１９ クラッチストロークセンサ
２０ 変速機
２４ ニュートラルスイッチ
３０，３１ 電磁弁
３４ シフトストロークセンサ
３５ セレクトストロークセンサ
３８ アクセルペダル
３９ アクセル開度センサ
６２ ノブスイッチ

Claims (2)

1. 車両のエンジンと変速機との間に設けられた摩擦型のクラッチと、該クラッチを断接駆動すると共に上記クラッチの分断速度を低速と高速とで切り替え可能なクラッチアクチュエータと、該クラッチアクチュエータにクラッチ断接指令を与えるコントロールユニットと、運転手による変速操作を検出するための変速操作検出手段と、上記変速機の現ギヤ段を検出するためのギヤ段検出手段と、上記クラッチが半クラッチ状態にあることを検出するための半クラッチ検出手段とを備え、
   上記コントロールユニットは、上記変速操作検出手段により変速操作が検出されたときに上記クラッチを自動分断すると共に、そのクラッチ分断速度を、通常は上記高速とし、上記ギヤ段検出手段により検出された現ギヤ段が低速ギヤ段であるとき上記半クラッチ検出手段により検出されるクラッチの状態が半クラッチ状態の間は上記低速とするクラッチ制御装置において、
   上記コントロールユニットが上記クラッチの自動分断を行う際に、上記ギヤ段検出手段により検出された現ギヤ段が低速ギヤ段にあるとき、上記半クラッチ検出手段により検出された上記クラッチの状態が半クラッチ状態でなくとも、上記アクセル開度検出手段により検出された上記アクセル開度が所定値以上のときは、上記コントロールユニットによる上記クラッチ分断速度を上記低速とするクラッチ分断速度減速手段とを備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。
2. アクセル開度の上昇・下降に応じてクラッチを接続・分断するクラッチ発進制御手段をさらに備えた請求項１記載のクラッチ制御装置。

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