JP4198905B2 - 電磁クラッチの制御装置及びその制御方法 - Google Patents
電磁クラッチの制御装置及びその制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁クラッチの制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、動力伝達状態を切り換えるクラッチとして、メインクラッチと、電磁パイロットクラッチと、電磁パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するカム機構を備えた電磁多板クラッチが提案されている。この電磁多板クラッチは、電磁パイロットクラッチの締結状態を電流値によって制御し、この電磁パイロットクラッチの締結力をカム機構で増幅することで、メインクラッチを締結するため、少ない電流で大きな締結力を得られるだけでなく、従来の油圧式に比べ、電流制御によって締結状態をきめ細かく制御可能なことから、注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような電磁多板クラッチは、図９の電流−トルク特性図に示すように、ヒステリシスを有している。これは、電磁多板クラッチの締結力を発生する電磁石の構成が、鉄心とその外周にコイルを有することに起因している。すなわち、締結時に電磁石のコイルに電流を流すことで電磁石の鉄心部分が磁化されることから、この鉄心部分を磁化するための磁化エネルギーとして電気エネルギーが消費され、このため電流を流しても一部が磁化エネルギーとして変換される。一方、解放時には、電磁石の鉄心部分が既に磁化されているため、電流の低下によって磁化エネルギーが解放するといった特性を表している。
【０００４】
ここで、低トルク時においては、図９中の点線の○で囲んだ領域がクリープトルクで使用される領域である。クリープトルク制御時の初期は、図９中実線の○で囲んだ部分に示すように、電流の上昇に対してトルクの上昇率が急激に変化する。特に、電磁多板クラッチのクリープトルク制御を行う場合、このトルク上昇率の急激な変化によってショックを発生してしまい、運転者に不快感を与えてしまうという問題があった。図１０は電流−トルク特性のヒステリシスを考慮しない状態でクリープトルク制御を実行した場合のタイムチャートである。図に示すように、車両加速度が変動し、車速も安定していないことがわかる。また、クリープトルク制御はエンジンがアイドル回転状態で行われるため、エンジン回転数が確保されていない状態で、急激なトルク上昇によってエンジン負荷が一気に大きくなり、エンストを引き起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上述のような課題に基づいて成されたもので、本発明が解決しようとする課題は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁クラッチのクリープトルク制御装置において、トルク上昇率の急激な変化を起こすことなく、安定したクリープトルクを伝達可能な電磁多板クラッチの制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、電磁石と該電磁石に流れる電流により発生する電磁力により締結トルクを発生する電磁クラッチであって、前記電流と締結トルクの関係を表す電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁クラッチの制御装置において、電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる制御電流を出力することで、クリープトルクを制御するクリープトルク制御手段を設け、該クリープトルク制御手段に制御電流出力部を設け、前記制御電流を、所定周期のパルス指令電流値であって、電流の瞬時値の上限値及び下限値を段階的に上昇させる電流とし、前記制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、前記電流値に前記電流係数の２乗を積算する電流係数積算部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁クラッチの制御装置において、前記制御電流を、所定周期のパルス指令上限値である大きな電流値を流す第１時間とパルス指令下限値である小さな電流値を流す第２時間との比率と、ヒステリシスの電流を上げる方向の第１勾配と下げる方向の第２勾配との比率を一致させる制御電流としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁クラッチの制御装置において、前記クリープトルク制御手段に、一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを設け、前記制御電流に一次遅れフィルタを介した電流値を前記電磁クラッチに出力することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電磁クラッチの制御装置において、前記一次遅れフィルタは、時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの一次遅れ特性が小さくなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４いずれか１つに記載の電磁クラッチの制御装置において、前記電磁クラッチは、入力側トルク伝達部材に連結した入力ドラムと、出力側トルク伝達部材に連結した入力クラッチハブとを備え、前記入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、該パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構と、を備えた湿式電磁多板クラッチとしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、電磁石と該電磁石に流れる電流により発生する電磁力により締結トルクを発生する電磁クラッチであって、前記電流と締結トルクの関係を表す電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁多板クラッチの制御方法において、電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる制御電流を出力することで、クリープトルクを制御する方法であって、前記制御電流を、所定周期のパルス指令値と共に電流の瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させる電流とし、前記制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、前記電流値に、前記電流係数の２乗を積算することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の電磁クラッチの制御方法において、前記制御電流を、所定周期のパルス指令上限値である大きな電流値を流す第１時間とパルス指令下限値である小さな電流値を流す第２時間との比率と、ヒステリシスの電流を上げる方向の第１勾配と下げる方向の第２勾配との比率が一致する制御電流としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の電磁クラッチの制御方法において、一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを設け、前記制御電流として一次遅れフィルタを介した電流値を出力することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の電磁クラッチの制御方法において、前記一次遅れフィルタは、時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの一次遅れ特性が小さくなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明では、請求項６ないし９に記載の電磁クラッチの制御方法において、前記電磁クラッチは、入力側トルク伝達部材に連結した入力ドラムと、出力側トルク伝達部材に連結した入力クラッチハブとを備え、前記入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、該パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構と、を備えた湿式電磁多板クラッチとしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、クリープトルク制御手段により電流−トルク特性が、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく徐々に増大する特性とされたことで、トルク変動によるショックを防止し、安定したクリープトルクを発生することができる。
また、制御電流出力部において、制御指令を所定周期のパルス指令値として電圧瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させることで、電気エネルギーを無駄に磁化エネルギーとして消費することを防止することが可能となり、電気エネルギーを効率よく締結力に変換しつつ、ヒステリシス特性による制御性の悪化を防止することができる。
また、エンジン回転数が減少した状態で伝達トルクを大きくしてしまうと、エンジン負荷が急激に増加することでエンストする虞がある。よって、電流係数積算部において、電流係数によりエンジン回転数がアイドル回転数より小さいときは伝達トルクを小さくすることでエンストを防止し、安定したクリープ制御を実現することができる。
また、電流係数積算部の電流係数が２乗の値にされたことで、電流係数の影響力を大きく算定することが可能となり、エンジン回転数がアイドル回転数より下がったときに伝達トルクを十分小さな値に設定することができる。これにより、エンジンが低回転時に更に安定したクリープ制御を実現することができる。
【００２４】
請求項２記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、第１時間と第２時間を制御することで、ヒステリシスの電流を上げる方向の勾配と、下げる方向の勾配のほぼ中央値として狙うことが可能となり、トルク増大率が急変することなく、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００２５】
請求項３記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、制御電流を一次遅れとすることで、滑らかなトルク増大率を確保することが可能となり、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００２６】
請求項４記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、滑らかなトルク増大率が必要なのはクリープ時の初期であり、ある程度時間が経過しクリープ状態から定速状態に移行してきた段階では、急激なトルクの立ち上がり部が生じない。そこで、一次遅れフィルタの特性が効きすぎるとヒステリシスの中央値を狙った制御が困難になるため、一次遅れフィルタ特性の時定数を小さくすることで安定したクリープ制御を実現することができる。
【００２９】
請求項５記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、電磁クラッチが湿式電磁多板クラッチとされ、入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構とが備えられている。これにより、少ない電流で大きな締結力を確保すると共に、更に応答性の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項６記載の電磁クラッチの制御方法にあっては、電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる出制御電流を出力するにあたり、制御電流を、所定周期のパルス指令値と共に電流の瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させる電流とし、制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、電流値に、電流係数の２乗を積算することで請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
請求項７記載の電磁クラッチの制御方法にあっては、制御電流が、第１時間と第２時間の比率と、第２勾配と第１勾配の比率が一致する制御電流とされたことで、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
請求項８記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、制御電流に一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを施すことで、請求項３に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
請求項９記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、一次遅れフィルタが時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの特性が小さくなることで、請求項４に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
請求項１０記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、電磁クラッチが湿式電磁多板クラッチとされ、入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構とが備えられたことで、請求項５に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチを適用した車両の全体システム図である。３０はエンジン、４０はエンジンの動力伝達状態を断接可能に切り換える電磁多板クラッチ、５０は自動変速機である。尚、自動変速機はギア式の有段変速機でもよいし、変速比を無段階に変速可能な無段変速機であってもよい。６１はスロットル開度を検出するスロットル開度センサ、６２は運転者の操作により切り換えられるシフトレバーのレンジ位置を検出するインヒビタスイッチ、６３はエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサである。各センサ値及びスイッチ信号は後述するコントロールユニット７０に出力される。
【００３９】
７０は電磁多板クラッチ４０の締結制御を行うコントロールユニットである。このコントロールユニット７０には、クリープトルク制御部７１が設けられている。このクリープトルク制御部７１は、パルス指令値を出力する制御電流出力部７２と、制御電流出力部７２から出力されたパルス指令値に一次遅れ特性を施す一次遅れフィルタ７３と、検出されるエンジン回転数Ｎｅと予め設定されたアイドル回転数近傍の設定値Ｎ０の逆数の積である（Ｎｅ／Ｎ０）を２乗した電流係数（Ｎｅ／Ｎ０）２を積算する電流係数積算部７４から構成されている。
【００４０】
図２は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。尚、本実施の形態に使用される自動変速機の変速機構部の変速動作等については説明を省略する。
【００４１】
３は変速機ケース、４は変速機ケース３の前端開口に取着した入力クラッチハウジングを示す。入力クラッチハウジング４には、ボルト１２によりフロントカバー１１が取着され、これによりトーショナルダンパ６を収装する大気開放された第１収装室４ａを画成している。また、変速機ケース３，入力クラッチハウジング４の一部及びフロントカバー１１により油潤滑が成される第２収装室３ａを画成している。
【００４２】
変速機ケース３及び入力クラッチハウジング４の間にはオイルポンプ２を介在させている。このオイルポンプ２は、ポンプハウジング２ａ及びポンプカバー２ｂにより画成される空間内に内接歯車ポンプ要素を収納して構成した通常のギヤポンプである。ポンプカバー２ｂの内周に固定の中空スリーブ２ｃを嵌着し、この中空スリーブ２ｃ内に入力シャフト１を回転自在に挿着する。
【００４３】
入力クラッチハウジング４内に突出する入力シャフト１の前端部上には入力クラッチ５を配置している。この入力クラッチ５は、電磁石用クラッチ２２（特許請求の範囲の電磁パイロットクラッチに相当）と、この電磁石用クラッチ２２の外周に配置した入力クラッチパック１５（特許請求の範囲のメインクラッチに相当）と、この電磁石用クラッチ２２の内周に配置したローディングカム１７（特許請求の範囲のカム機構に相当）から構成されている。
【００４４】
入力クラッチパック１５の入力ドラム１３は、入力ハブ７をナット８により固定する軸部１３ｂと、オイルシール９との摺動部である小径軸１３ｄと、入力ドラム１３をフロントカバー１１によりベアリング１０を介して支持するベアリング支持部１３ｅから構成されている。
【００４５】
図示しないエンジンの動力はドライブプレート６ｂと一体となったトーショナルダンパ６，入力ハブ７を介して入力クラッチパック１５の入力ドラム１３，１４（ドライブ側）に伝達される。動力伝達部品は、トーショナルダンパ６の出力メンバ６ａと一体回転可能な入力ドラム１３に固定された入力ハブ７と、入力ドラム１３とスプライン嵌合する入力ドラム１４と、入力ドラム１４と一体回転可能に嵌合する電磁石用クラッチ２２のロータ２４から構成されている。ロータ２４の一端２４ａは、オイルポンプ２の駆動爪になっている。
【００４６】
電磁石２２ａに電磁力が発生し、リテーニングプレート２２ｂ及びクラッチプレート２２ｃが引きつけられることで電磁石用クラッチ２２が締結すると、ローディングカム１７にエンジン回転が入力され、ローディングカム１７は、ボールが傾斜面を転動するカム作用により入力クラッチハブ１６（ドリブン側）に図２の右方へ移動しようというスラスト力が発生する。一方その反力として、スラストベアリング２７を介して、入力ドラム１４，ロータ２４及び電磁石２２ａをスナップリング２０で止められたリターン皿ばね１９に抗して図２の左方に移動させようとするスラスト力が作用する。
【００４７】
ところで、入力クラッチハブ１６は、入力シャフト１とスプライン嵌合するとともに、図２に示す右端部は、スナップリング１８で止められており、軸方向移動は不能になっているため、実際は、入力ドラム１４側が左方移動して、入力クラッチパック１５側に金属プレート１５ｃが一体回転可能に嵌合しており、図２の右端側は段付きリテーナ１５ｄを介してスナップリング１５ｅで軸方向の移動を規制している。
【００４８】
一方、入力クラッチハブ１６側は、摩擦材フェーシングが両面に接着された、フェーシングプレート１５ｂが入力クラッチハブ１６と一体回転可能に嵌合している。金属プレート１５ｃと、フェーシングプレート１５ｂとは、軸方向交互に配置されている。
【００４９】
ここで、電磁石用クラッチ２２の発生するトルクＴｐについて説明する。電磁石用クラッチ２２の発生するトルクＴｐは下記の式により決定される。
Ｔｐ＝（電磁石２２ａの吸引力）×（磁路効率）
×（摩擦係数）×（摺動径）×（摺動面数）
ここで、磁路効率とは電磁石２２ａの発生する磁力がリテーニングプレート２２ｂ及びクラッチプレート２２ｃに対してどの程度影響するか（リテーニングプレート２２ｂとクラッチプレート２２ｃには表面処理が施されており、また、油穴や表面粗さにより接触面積が理論値と異なることによる）を示し、摩擦係数とはリテーニングプレート２２ｂと各クラッチプレート２２ｃとの摩擦係数を表し、摺動径とは軸心から各プレートの摺動部の平均半径を表す。
【００５０】
次に電磁式多板クラッチ４０の潤滑について説明する。
図示しないコントロールバルブ回路（従来のロックアップクラッチ供給回路の流用）から供給される潤滑油は、入力シャフト１の開口部１ａ→中空部１ｂ→開口部１ｃを介して、遠心ポンプ作用により、電磁石用クラッチ２２，入力クラッチパック１５を潤滑する。入力ドラム１３，１４には、複数の開口部（図示せず）が配置され、潤滑油は、この開口部を経由して、フロントカバー１１と、入力クラッチハウジング４とで密封された空間に溜まり、入力クラッチハウジング４の下端部に開口するドレーンポート４ｂを経由して、変速機ケース３側に設けられたオイルパン部にリターンされる。
【００５１】
（第１実施例）
図３は本実施の形態の第１実施例における電磁多板クラッチ４０のクリープ制御を表すフローチャートである。
【００５２】
ステップ１０１では、インヒビタスイッチ６２の信号から前進レンジ（Ｄレンジ，Ｌレンジ等）もしくは後進レンジ（Ｒレンジ）が選択されているかどうかを判断し、選択されていればステップ１０２へ進み、選択されていなければ本制御を終了する。
【００５３】
ステップ１０２では、スロットルセンサ６１からスロットル開度が所定値未満かどうかを判断し、所定値未満であればステップ１０３に進み、所定値以上であれば本制御を終了する。
【００５４】
ステップ１０３では、クリープトルク制御部７１において制御電流出力部７１からパルス電流指令値を出力する。
【００５５】
ステップ１０４では、ステップ１０３で出力されたパルス電流指令値に一次遅れフィルタ７２｛１／（Ｔｓ＋１）｝が施された制御電流を出力する。ここで、Ｔは時定数、ｓはラプラス演算子である。
【００５６】
ステップ１０５では、ステップ１０４で出力された制御電流に電流係数（Ｎｅ／Ｎ０）２を積算した制御電流を出力する。
【００５７】
ステップ１０６では、電磁多板クラッチ４０を制御電流に基づいて締結する。
【００５８】
すなわち、前進レンジもしくは後進レンジであって、スロットル開度が所定値よりも小さいときは、クリープトルク制御が必要であると判断し、ステップ１０３〜ステップ１０６においてクリープトルク制御を行う。
【００５９】
図４はクリープトルク制御初期におけるパルス指令電流値（ｉmax及びｉmin）の時間的推移及び電流−トルク特性を表す図である。図中太い点線ａはパルス電流指令値であり、この点線ａに対して緩やかな傾きを有するノコギリ状の波形ｂが一次遅れフィルタによって形成された電流値である。尚、細い点線であって傾きが緩やかなｃは、ヒステリシス特性の電流上昇側の特性であり、細い点線であって傾きが急なｄは、ヒステリシス特性の電流下降側の特性であり、この２つの細い点線の間の実線ｅは、一次遅れフィルタによって形成された電流値の実効電流値である。図４に示すように、電流値をパルス形状に出力し、更に一次遅れフィルタを施すことによって、パルス電流値の最大値ｉmaxまで，及び最小値ｉminが徐々に上昇し、滑らかなカーブを描いて電流値の増減を繰り返すことで、実効電流がヒステリシス特性の電流上昇側と電流下降側の特性の間の特性を得ることが可能となる。
【００６０】
図５はクリープトルク制御におけるパルス指令電流値の最大値ｉmax，最小値ｉmin及び時定数Ｔの時間的推移を表す図である。電流最大値ｉmaxはクリープトルク制御の初期においては変化率が大きく上昇し、ある程度の時間が経過した後は必要なクリープトルクを得られる電流値として変化率がほぼゼロとされる。電流最小値ｉminも基本的には電流最大値ｉmaxと同様の特性によって変化する。
【００６１】
電流最大値ｉmax及び電流最小値ｉminの変化率がほぼゼロとなると、時定数の影響による制御性の悪化を防止するために、時定数をゼロとする。すなわち、滑らかなトルク増大率が必要なのはクリープトルク制御の初期であり、ある程度時間が経過しクリープ状態から低速状態に移行してきた段階では、急激なトルクの立ち上がり部が生じないため一次遅れフィルタによって遅らせると、かえって制御性の悪化を招く虞がある。よって、一次遅れフィルタの特性を小さくすることで安定したクリープ制御を実現することができる。
【００６２】
ステップ１０５において積算する電流係数について説明する。
エンジン回転数センサ６３により検出されたエンジン回転数が、予め設定されたアイドル回転数近傍の設定回転数未満のときに、締結トルクを大きくしてしまうと、エンジンに急激に大きな負荷がかかってしまい、エンジンストップする虞があるため、エンジン回転数が設定回転数未満の時は、締結トルクを小さくする必要がある。そこで、（エンジン回転数／設定回転数）２を電流係数とする。エンジン回転数が設定回転数より小さいときには、電流係数は１以下の値となり、２乗の値とすることで、より電流係数の影響を大きくすることが可能となる（例えば、（エンジン回転数／設定回転数）＝０．８のときに、電流係数は０．６４となる）。これにより、エンジン回転数が低いときであっても、締結トルクを小さくすることでエンジンストップを防止し、安定したクリープトルク制御を実現するものである。
【００６３】
図６は上述のクリープトルク制御によって得られる電流−トルク特性を表す図である。図中点線はヒステリシス特性、実線は上述の制御によって得られる特性である。図に示すように、電流に対するトルク特性を、ヒステリシス特性の電流上昇側と電流下降側のほぼ中間値を得ており、電流の上昇に応じて徐々に増大する特性としたことで、安定したクリープトルクを得ることができる。特に、クリープトルク制御初期において電流の上昇に対して滑らかにトルクを上昇させることができる。
【００６４】
図７はクリープトルク制御を実行した際の車両加速度、及び車速を表すタイムチャートである。図１０の従来技術で示した車両加速度、及び車速を表すタイムチャートに示した特性と比較すると、十分に安定したクリープトルクを得られていることが分かる。
【００６５】
以上説明したように、上述の第１実施例においては、クリープトルク制御により電流−トルク特性が、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく徐々に増大する特性とされたことで、トルク変動によるショックを防止し、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００６６】
また、滑らかなトルク増大率が必要なのはクリープ時の初期であり、ある程度時間が経過しクリープ状態から定速状態に移行してきた段階では、急激なトルクの立ち上がり部が生じない。そこで、一次遅れフィルタの特性が効きすぎるとヒステリシスの中央値を狙った制御が困難になるため、一次遅れフィルタの特性を小さくすることで安定したクリープ制御を実現することができる。
【００６７】
また、エンジン回転数が減少した状態で伝達トルクを大きくしてしまうと、エンジン負荷が急激に増加することでエンストする虞がある。よって、電流係数を２乗の値とし、電流係数の影響力を大きく算定することで、エンジン回転数がアイドル回転数より下がったときに伝達トルクを十分小さな値に設定することができる。これにより、エンジンが低回転時であっても更に安定したクリープ制御を実現することができる。
【００６８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は上述の第１実施例と基本構成及び制御内容は同じであるため、異なる部分についてのみ詳述する。
【００６９】
図８は本発明の第２実施例において、パルス指令値の特性を説明する説明図である。この説明図は、図９に示した電流−トルク特性のクリープ制御初期部分を拡大した図である。あるトルク値におけるトルク上昇側の勾配をdTup/diとし、トルク下降側の勾配をdTdown/diとする。また、クリープトルク制御部の制御電流出力部７２から出力するパルス指令電流値の波形を、パルス電流値の最大値ｉmaxを流す時間をｔmaxとし、最小値ｉminを流す時間をｔminとなる波形とする。
【００７０】
このとき、ｔmaxとｔminの比率（ｔmax／ｔmin）を、トルク下降側の勾配dTdown/diとトルク上昇側の勾配dTup/diとの比率｛（dTdown/di）/（dTup/di）｝とする。これにより、ヒステリシスの電流を上げる方向の勾配と、下げる方向の勾配のほぼ中央値の電流−トルク特性を狙うことが可能となり、トルク増大率が急変することなく、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００７１】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に基づく第１実施例について説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７２】
また、実施の形態では、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁多板クラッチについて説明したが、例えば四輪に駆動力を分配する電磁多板クラッチを用いたバリアブルセンターデフ等に本制御を適用しても、もちろん同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における電磁多板クラッチを適用した車両におけるクリープトルク制御装置を表すシステム図である。
【図２】第１実施例の変速機ユニットの電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。
【図３】第１実施例の電磁多板クラッチのクリープトルク制御を表すフローチャートである。
【図４】第１実施例のクリープトルク制御における制御電流を表す図である。
【図５】第１実施例のパルス指令電流値の最大値，最小値及び時定数の時間推移を表す図である。
【図６】第１実施例のクリープトルク制御を実行したときの電流−トルク特性を表す特性図である。
【図７】第１実施例のクリープトルク制御を適用した車両の加速度及び車速を表すタイムチャートである。
【図８】第２実施例のクリープトルク制御におけるパルス指令電流値を表す説明図である。
【図９】従来技術における電磁多板クラッチのヒステリシスを有する電流−トルク特性図である。
【図１０】従来技術における電磁多板クラッチのクリープトルク制御を適用した車両の加速度及び車速を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 入力シャフト
１ａ 開口部
１ｂ 中空部
１ｃ 開口部
２ オイルポンプ
２ａ ポンプハウジング
２ｂ ポンプカバー
２ｃ 中空スリーブ
３ 変速機ケース
３ａ 第２収装室
４ 入力クラッチハウジング
４ａ 第１収装室
４ｂ ドレーンポート
５ 入力クラッチ
６ トーショナルダンパ
６ａ 出力メンバ
６ｂ ドライブプレート
７ 入力ハブ
８ ナット
９ オイルシール
１０ ベアリング
１１ フロントカバー
１２ ボルト
１３ 入力ドラム
１３ｂ 軸部
１３ｄ 小径軸
１３ｅ ベアリング支持部
１４ 入力ドラム（ドライブ側）
１５ 入力クラッチパック
１５ｂ フェーシングプレート
１５ｃ 金属プレート
１５ｄ リテーナ
１５ｅ スナップリング
１６ 入力クラッチハブ（ドリブン側）
１７ ローディングカム
１８ スナップリング
１９ リターン皿ばね
２０ スナップリング
２２ 電磁クラッチ
２２ａ 電磁石
２２ｂ リテーニングプレート
２２ｃ クラッチプレート
２４ ロータ
２４ａ ロータの一端
２７ スラストベアリング
１０１ エンジン
１０２ 無段変速機
１０３ 発進クラッチ
１０４ 発進クラッチ制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁クラッチの制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、動力伝達状態を切り換えるクラッチとして、メインクラッチと、電磁パイロットクラッチと、電磁パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するカム機構を備えた電磁多板クラッチが提案されている。この電磁多板クラッチは、電磁パイロットクラッチの締結状態を電流値によって制御し、この電磁パイロットクラッチの締結力をカム機構で増幅することで、メインクラッチを締結するため、少ない電流で大きな締結力を得られるだけでなく、従来の油圧式に比べ、電流制御によって締結状態をきめ細かく制御可能なことから、注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような電磁多板クラッチは、図９の電流−トルク特性図に示すように、ヒステリシスを有している。これは、電磁多板クラッチの締結力を発生する電磁石の構成が、鉄心とその外周にコイルを有することに起因している。すなわち、締結時に電磁石のコイルに電流を流すことで電磁石の鉄心部分が磁化されることから、この鉄心部分を磁化するための磁化エネルギーとして電気エネルギーが消費され、このため電流を流しても一部が磁化エネルギーとして変換される。一方、解放時には、電磁石の鉄心部分が既に磁化されているため、電流の低下によって磁化エネルギーが解放するといった特性を表している。
【０００４】
ここで、低トルク時においては、図９中の点線の○で囲んだ領域がクリープトルクで使用される領域である。クリープトルク制御時の初期は、図９中実線の○で囲んだ部分に示すように、電流の上昇に対してトルクの上昇率が急激に変化する。特に、電磁多板クラッチのクリープトルク制御を行う場合、このトルク上昇率の急激な変化によってショックを発生してしまい、運転者に不快感を与えてしまうという問題があった。図１０は電流−トルク特性のヒステリシスを考慮しない状態でクリープトルク制御を実行した場合のタイムチャートである。図に示すように、車両加速度が変動し、車速も安定していないことがわかる。また、クリープトルク制御はエンジンがアイドル回転状態で行われるため、エンジン回転数が確保されていない状態で、急激なトルク上昇によってエンジン負荷が一気に大きくなり、エンストを引き起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上述のような課題に基づいて成されたもので、本発明が解決しようとする課題は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁クラッチのクリープトルク制御装置において、トルク上昇率の急激な変化を起こすことなく、安定したクリープトルクを伝達可能な電磁多板クラッチの制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、電磁石と該電磁石に流れる電流により発生する電磁力により締結トルクを発生する電磁クラッチであって、前記電流と締結トルクの関係を表す電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁クラッチの制御装置において、電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる制御電流を出力することで、クリープトルクを制御するクリープトルク制御手段を設け、該クリープトルク制御手段に制御電流出力部を設け、前記制御電流を、所定周期のパルス指令電流値であって、電流の瞬時値の上限値及び下限値を段階的に上昇させる電流とし、前記制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、前記電流値に前記電流係数の２乗を積算する電流係数積算部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁クラッチの制御装置において、前記制御電流を、所定周期のパルス指令上限値である大きな電流値を流す第１時間とパルス指令下限値である小さな電流値を流す第２時間との比率と、ヒステリシスの電流を上げる方向の第１勾配と下げる方向の第２勾配との比率を一致させる制御電流としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁クラッチの制御装置において、前記クリープトルク制御手段に、一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを設け、前記制御電流に一次遅れフィルタを介した電流値を前記電磁クラッチに出力することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電磁クラッチの制御装置において、前記一次遅れフィルタは、時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの一次遅れ特性が小さくなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４いずれか１つに記載の電磁クラッチの制御装置において、前記電磁クラッチは、入力側トルク伝達部材に連結した入力ドラムと、出力側トルク伝達部材に連結した入力クラッチハブとを備え、前記入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、該パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構と、を備えた湿式電磁多板クラッチとしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、電磁石と該電磁石に流れる電流により発生する電磁力により締結トルクを発生する電磁クラッチであって、前記電流と締結トルクの関係を表す電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁多板クラッチの制御方法において、電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる制御電流を出力することで、クリープトルクを制御する方法であって、前記制御電流を、所定周期のパルス指令値と共に電流の瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させる電流とし、前記制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、前記電流値に、前記電流係数の２乗を積算することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の電磁クラッチの制御方法において、前記制御電流を、所定周期のパルス指令上限値である大きな電流値を流す第１時間とパルス指令下限値である小さな電流値を流す第２時間との比率と、ヒステリシスの電流を上げる方向の第１勾配と下げる方向の第２勾配との比率が一致する制御電流としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の電磁クラッチの制御方法において、一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを設け、前記制御電流として一次遅れフィルタを介した電流値を出力することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の電磁クラッチの制御方法において、前記一次遅れフィルタは、時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの一次遅れ特性が小さくなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明では、請求項６ないし９に記載の電磁クラッチの制御方法において、前記電磁クラッチは、入力側トルク伝達部材に連結した入力ドラムと、出力側トルク伝達部材に連結した入力クラッチハブとを備え、前記入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、該パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構と、を備えた湿式電磁多板クラッチとしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、クリープトルク制御手段により電流−トルク特性が、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく徐々に増大する特性とされたことで、トルク変動によるショックを防止し、安定したクリープトルクを発生することができる。
また、制御電流出力部において、制御指令を所定周期のパルス指令値として電圧瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させることで、電気エネルギーを無駄に磁化エネルギーとして消費することを防止することが可能となり、電気エネルギーを効率よく締結力に変換しつつ、ヒステリシス特性による制御性の悪化を防止することができる。
また、エンジン回転数が減少した状態で伝達トルクを大きくしてしまうと、エンジン負荷が急激に増加することでエンストする虞がある。よって、電流係数積算部において、電流係数によりエンジン回転数がアイドル回転数より小さいときは伝達トルクを小さくすることでエンストを防止し、安定したクリープ制御を実現することができる。
また、電流係数積算部の電流係数が２乗の値にされたことで、電流係数の影響力を大きく算定することが可能となり、エンジン回転数がアイドル回転数より下がったときに伝達トルクを十分小さな値に設定することができる。これにより、エンジンが低回転時に更に安定したクリープ制御を実現することができる。
【００２４】
請求項２記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、第１時間と第２時間を制御することで、ヒステリシスの電流を上げる方向の勾配と、下げる方向の勾配のほぼ中央値として狙うことが可能となり、トルク増大率が急変することなく、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００２５】
請求項３記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、制御電流を一次遅れとすることで、滑らかなトルク増大率を確保することが可能となり、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００２６】
請求項４記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、滑らかなトルク増大率が必要なのはクリープ時の初期であり、ある程度時間が経過しクリープ状態から定速状態に移行してきた段階では、急激なトルクの立ち上がり部が生じない。そこで、一次遅れフィルタの特性が効きすぎるとヒステリシスの中央値を狙った制御が困難になるため、一次遅れフィルタ特性の時定数を小さくすることで安定したクリープ制御を実現することができる。
【００２９】
請求項５記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、電磁クラッチが湿式電磁多板クラッチとされ、入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構とが備えられている。これにより、少ない電流で大きな締結力を確保すると共に、更に応答性の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項６記載の電磁クラッチの制御方法にあっては、電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる出制御電流を出力するにあたり、制御電流を、所定周期のパルス指令値と共に電流の瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させる電流とし、制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、電流値に、電流係数の２乗を積算することで請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
請求項７記載の電磁クラッチの制御方法にあっては、制御電流が、第１時間と第２時間の比率と、第２勾配と第１勾配の比率が一致する制御電流とされたことで、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
請求項８記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、制御電流に一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを施すことで、請求項３に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
請求項９記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、一次遅れフィルタが時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの特性が小さくなることで、請求項４に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
請求項１０記載の電磁クラッチの制御装置にあっては、電磁クラッチが湿式電磁多板クラッチとされ、入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構とが備えられたことで、請求項５に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチを適用した車両の全体システム図である。３０はエンジン、４０はエンジンの動力伝達状態を断接可能に切り換える電磁多板クラッチ、５０は自動変速機である。尚、自動変速機はギア式の有段変速機でもよいし、変速比を無段階に変速可能な無段変速機であってもよい。６１はスロットル開度を検出するスロットル開度センサ、６２は運転者の操作により切り換えられるシフトレバーのレンジ位置を検出するインヒビタスイッチ、６３はエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサである。各センサ値及びスイッチ信号は後述するコントロールユニット７０に出力される。
【００３９】
７０は電磁多板クラッチ４０の締結制御を行うコントロールユニットである。このコントロールユニット７０には、クリープトルク制御部７１が設けられている。このクリープトルク制御部７１は、パルス指令値を出力する制御電流出力部７２と、制御電流出力部７２から出力されたパルス指令値に一次遅れ特性を施す一次遅れフィルタ７３と、検出されるエンジン回転数Ｎｅと予め設定されたアイドル回転数近傍の設定値Ｎ０の逆数の積である（Ｎｅ／Ｎ０）を２乗した電流係数（Ｎｅ／Ｎ０）２を積算する電流係数積算部７４から構成されている。
【００４０】
図２は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。尚、本実施の形態に使用される自動変速機の変速機構部の変速動作等については説明を省略する。
【００４１】
３は変速機ケース、４は変速機ケース３の前端開口に取着した入力クラッチハウジングを示す。入力クラッチハウジング４には、ボルト１２によりフロントカバー１１が取着され、これによりトーショナルダンパ６を収装する大気開放された第１収装室４ａを画成している。また、変速機ケース３，入力クラッチハウジング４の一部及びフロントカバー１１により油潤滑が成される第２収装室３ａを画成している。
【００４２】
変速機ケース３及び入力クラッチハウジング４の間にはオイルポンプ２を介在させている。このオイルポンプ２は、ポンプハウジング２ａ及びポンプカバー２ｂにより画成される空間内に内接歯車ポンプ要素を収納して構成した通常のギヤポンプである。ポンプカバー２ｂの内周に固定の中空スリーブ２ｃを嵌着し、この中空スリーブ２ｃ内に入力シャフト１を回転自在に挿着する。
【００４３】
入力クラッチハウジング４内に突出する入力シャフト１の前端部上には入力クラッチ５を配置している。この入力クラッチ５は、電磁石用クラッチ２２（特許請求の範囲の電磁パイロットクラッチに相当）と、この電磁石用クラッチ２２の外周に配置した入力クラッチパック１５（特許請求の範囲のメインクラッチに相当）と、この電磁石用クラッチ２２の内周に配置したローディングカム１７（特許請求の範囲のカム機構に相当）から構成されている。
【００４４】
入力クラッチパック１５の入力ドラム１３は、入力ハブ７をナット８により固定する軸部１３ｂと、オイルシール９との摺動部である小径軸１３ｄと、入力ドラム１３をフロントカバー１１によりベアリング１０を介して支持するベアリング支持部１３ｅから構成されている。
【００４５】
図示しないエンジンの動力はドライブプレート６ｂと一体となったトーショナルダンパ６，入力ハブ７を介して入力クラッチパック１５の入力ドラム１３，１４（ドライブ側）に伝達される。動力伝達部品は、トーショナルダンパ６の出力メンバ６ａと一体回転可能な入力ドラム１３に固定された入力ハブ７と、入力ドラム１３とスプライン嵌合する入力ドラム１４と、入力ドラム１４と一体回転可能に嵌合する電磁石用クラッチ２２のロータ２４から構成されている。ロータ２４の一端２４ａは、オイルポンプ２の駆動爪になっている。
【００４６】
電磁石２２ａに電磁力が発生し、リテーニングプレート２２ｂ及びクラッチプレート２２ｃが引きつけられることで電磁石用クラッチ２２が締結すると、ローディングカム１７にエンジン回転が入力され、ローディングカム１７は、ボールが傾斜面を転動するカム作用により入力クラッチハブ１６（ドリブン側）に図２の右方へ移動しようというスラスト力が発生する。一方その反力として、スラストベアリング２７を介して、入力ドラム１４，ロータ２４及び電磁石２２ａをスナップリング２０で止められたリターン皿ばね１９に抗して図２の左方に移動させようとするスラスト力が作用する。
【００４７】
ところで、入力クラッチハブ１６は、入力シャフト１とスプライン嵌合するとともに、図２に示す右端部は、スナップリング１８で止められており、軸方向移動は不能になっているため、実際は、入力ドラム１４側が左方移動して、入力クラッチパック１５側に金属プレート１５ｃが一体回転可能に嵌合しており、図２の右端側は段付きリテーナ１５ｄを介してスナップリング１５ｅで軸方向の移動を規制している。
【００４８】
一方、入力クラッチハブ１６側は、摩擦材フェーシングが両面に接着された、フェーシングプレート１５ｂが入力クラッチハブ１６と一体回転可能に嵌合している。金属プレート１５ｃと、フェーシングプレート１５ｂとは、軸方向交互に配置されている。
【００４９】
ここで、電磁石用クラッチ２２の発生するトルクＴｐについて説明する。電磁石用クラッチ２２の発生するトルクＴｐは下記の式により決定される。
Ｔｐ＝（電磁石２２ａの吸引力）×（磁路効率）
×（摩擦係数）×（摺動径）×（摺動面数）
ここで、磁路効率とは電磁石２２ａの発生する磁力がリテーニングプレート２２ｂ及びクラッチプレート２２ｃに対してどの程度影響するか（リテーニングプレート２２ｂとクラッチプレート２２ｃには表面処理が施されており、また、油穴や表面粗さにより接触面積が理論値と異なることによる）を示し、摩擦係数とはリテーニングプレート２２ｂと各クラッチプレート２２ｃとの摩擦係数を表し、摺動径とは軸心から各プレートの摺動部の平均半径を表す。
【００５０】
次に電磁式多板クラッチ４０の潤滑について説明する。
図示しないコントロールバルブ回路（従来のロックアップクラッチ供給回路の流用）から供給される潤滑油は、入力シャフト１の開口部１ａ→中空部１ｂ→開口部１ｃを介して、遠心ポンプ作用により、電磁石用クラッチ２２，入力クラッチパック１５を潤滑する。入力ドラム１３，１４には、複数の開口部（図示せず）が配置され、潤滑油は、この開口部を経由して、フロントカバー１１と、入力クラッチハウジング４とで密封された空間に溜まり、入力クラッチハウジング４の下端部に開口するドレーンポート４ｂを経由して、変速機ケース３側に設けられたオイルパン部にリターンされる。
【００５１】
（第１実施例）
図３は本実施の形態の第１実施例における電磁多板クラッチ４０のクリープ制御を表すフローチャートである。
【００５２】
ステップ１０１では、インヒビタスイッチ６２の信号から前進レンジ（Ｄレンジ，Ｌレンジ等）もしくは後進レンジ（Ｒレンジ）が選択されているかどうかを判断し、選択されていればステップ１０２へ進み、選択されていなければ本制御を終了する。
【００５３】
ステップ１０２では、スロットルセンサ６１からスロットル開度が所定値未満かどうかを判断し、所定値未満であればステップ１０３に進み、所定値以上であれば本制御を終了する。
【００５４】
ステップ１０３では、クリープトルク制御部７１において制御電流出力部７１からパルス電流指令値を出力する。
【００５５】
ステップ１０４では、ステップ１０３で出力されたパルス電流指令値に一次遅れフィルタ７２｛１／（Ｔｓ＋１）｝が施された制御電流を出力する。ここで、Ｔは時定数、ｓはラプラス演算子である。
【００５６】
ステップ１０５では、ステップ１０４で出力された制御電流に電流係数（Ｎｅ／Ｎ０）２を積算した制御電流を出力する。
【００５７】
ステップ１０６では、電磁多板クラッチ４０を制御電流に基づいて締結する。
【００５８】
すなわち、前進レンジもしくは後進レンジであって、スロットル開度が所定値よりも小さいときは、クリープトルク制御が必要であると判断し、ステップ１０３〜ステップ１０６においてクリープトルク制御を行う。
【００５９】
図４はクリープトルク制御初期におけるパルス指令電流値（ｉmax及びｉmin）の時間的推移及び電流−トルク特性を表す図である。図中太い点線ａはパルス電流指令値であり、この点線ａに対して緩やかな傾きを有するノコギリ状の波形ｂが一次遅れフィルタによって形成された電流値である。尚、細い点線であって傾きが緩やかなｃは、ヒステリシス特性の電流上昇側の特性であり、細い点線であって傾きが急なｄは、ヒステリシス特性の電流下降側の特性であり、この２つの細い点線の間の実線ｅは、一次遅れフィルタによって形成された電流値の実効電流値である。図４に示すように、電流値をパルス形状に出力し、更に一次遅れフィルタを施すことによって、パルス電流値の最大値ｉmaxまで，及び最小値ｉminが徐々に上昇し、滑らかなカーブを描いて電流値の増減を繰り返すことで、実効電流がヒステリシス特性の電流上昇側と電流下降側の特性の間の特性を得ることが可能となる。
【００６０】
図５はクリープトルク制御におけるパルス指令電流値の最大値ｉmax，最小値ｉmin及び時定数Ｔの時間的推移を表す図である。電流最大値ｉmaxはクリープトルク制御の初期においては変化率が大きく上昇し、ある程度の時間が経過した後は必要なクリープトルクを得られる電流値として変化率がほぼゼロとされる。電流最小値ｉminも基本的には電流最大値ｉmaxと同様の特性によって変化する。
【００６１】
電流最大値ｉmax及び電流最小値ｉminの変化率がほぼゼロとなると、時定数の影響による制御性の悪化を防止するために、時定数をゼロとする。すなわち、滑らかなトルク増大率が必要なのはクリープトルク制御の初期であり、ある程度時間が経過しクリープ状態から低速状態に移行してきた段階では、急激なトルクの立ち上がり部が生じないため一次遅れフィルタによって遅らせると、かえって制御性の悪化を招く虞がある。よって、一次遅れフィルタの特性を小さくすることで安定したクリープ制御を実現することができる。
【００６２】
ステップ１０５において積算する電流係数について説明する。
エンジン回転数センサ６３により検出されたエンジン回転数が、予め設定されたアイドル回転数近傍の設定回転数未満のときに、締結トルクを大きくしてしまうと、エンジンに急激に大きな負荷がかかってしまい、エンジンストップする虞があるため、エンジン回転数が設定回転数未満の時は、締結トルクを小さくする必要がある。そこで、（エンジン回転数／設定回転数）２を電流係数とする。エンジン回転数が設定回転数より小さいときには、電流係数は１以下の値となり、２乗の値とすることで、より電流係数の影響を大きくすることが可能となる（例えば、（エンジン回転数／設定回転数）＝０．８のときに、電流係数は０．６４となる）。これにより、エンジン回転数が低いときであっても、締結トルクを小さくすることでエンジンストップを防止し、安定したクリープトルク制御を実現するものである。
【００６３】
図６は上述のクリープトルク制御によって得られる電流−トルク特性を表す図である。図中点線はヒステリシス特性、実線は上述の制御によって得られる特性である。図に示すように、電流に対するトルク特性を、ヒステリシス特性の電流上昇側と電流下降側のほぼ中間値を得ており、電流の上昇に応じて徐々に増大する特性としたことで、安定したクリープトルクを得ることができる。特に、クリープトルク制御初期において電流の上昇に対して滑らかにトルクを上昇させることができる。
【００６４】
図７はクリープトルク制御を実行した際の車両加速度、及び車速を表すタイムチャートである。図１０の従来技術で示した車両加速度、及び車速を表すタイムチャートに示した特性と比較すると、十分に安定したクリープトルクを得られていることが分かる。
【００６５】
以上説明したように、上述の第１実施例においては、クリープトルク制御により電流−トルク特性が、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく徐々に増大する特性とされたことで、トルク変動によるショックを防止し、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００６６】
また、滑らかなトルク増大率が必要なのはクリープ時の初期であり、ある程度時間が経過しクリープ状態から定速状態に移行してきた段階では、急激なトルクの立ち上がり部が生じない。そこで、一次遅れフィルタの特性が効きすぎるとヒステリシスの中央値を狙った制御が困難になるため、一次遅れフィルタの特性を小さくすることで安定したクリープ制御を実現することができる。
【００６７】
また、エンジン回転数が減少した状態で伝達トルクを大きくしてしまうと、エンジン負荷が急激に増加することでエンストする虞がある。よって、電流係数を２乗の値とし、電流係数の影響力を大きく算定することで、エンジン回転数がアイドル回転数より下がったときに伝達トルクを十分小さな値に設定することができる。これにより、エンジンが低回転時であっても更に安定したクリープ制御を実現することができる。
【００６８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は上述の第１実施例と基本構成及び制御内容は同じであるため、異なる部分についてのみ詳述する。
【００６９】
図８は本発明の第２実施例において、パルス指令値の特性を説明する説明図である。この説明図は、図９に示した電流−トルク特性のクリープ制御初期部分を拡大した図である。あるトルク値におけるトルク上昇側の勾配をdTup/diとし、トルク下降側の勾配をdTdown/diとする。また、クリープトルク制御部の制御電流出力部７２から出力するパルス指令電流値の波形を、パルス電流値の最大値ｉmaxを流す時間をｔmaxとし、最小値ｉminを流す時間をｔminとなる波形とする。
【００７０】
このとき、ｔmaxとｔminの比率（ｔmax／ｔmin）を、トルク下降側の勾配dTdown/diとトルク上昇側の勾配dTup/diとの比率｛（dTdown/di）/（dTup/di）｝とする。これにより、ヒステリシスの電流を上げる方向の勾配と、下げる方向の勾配のほぼ中央値の電流−トルク特性を狙うことが可能となり、トルク増大率が急変することなく、安定したクリープトルクを発生することができる。
【００７１】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に基づく第１実施例について説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７２】
また、実施の形態では、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁多板クラッチについて説明したが、例えば四輪に駆動力を分配する電磁多板クラッチを用いたバリアブルセンターデフ等に本制御を適用しても、もちろん同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における電磁多板クラッチを適用した車両におけるクリープトルク制御装置を表すシステム図である。
【図２】第１実施例の変速機ユニットの電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。
【図３】第１実施例の電磁多板クラッチのクリープトルク制御を表すフローチャートである。
【図４】第１実施例のクリープトルク制御における制御電流を表す図である。
【図５】第１実施例のパルス指令電流値の最大値，最小値及び時定数の時間推移を表す図である。
【図６】第１実施例のクリープトルク制御を実行したときの電流−トルク特性を表す特性図である。
【図７】第１実施例のクリープトルク制御を適用した車両の加速度及び車速を表すタイムチャートである。
【図８】第２実施例のクリープトルク制御におけるパルス指令電流値を表す説明図である。
【図９】従来技術における電磁多板クラッチのヒステリシスを有する電流−トルク特性図である。
【図１０】従来技術における電磁多板クラッチのクリープトルク制御を適用した車両の加速度及び車速を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 入力シャフト
１ａ 開口部
１ｂ 中空部
１ｃ 開口部
２ オイルポンプ
２ａ ポンプハウジング
２ｂ ポンプカバー
２ｃ 中空スリーブ
３ 変速機ケース
３ａ 第２収装室
４ 入力クラッチハウジング
４ａ 第１収装室
４ｂ ドレーンポート
５ 入力クラッチ
６ トーショナルダンパ
６ａ 出力メンバ
６ｂ ドライブプレート
７ 入力ハブ
８ ナット
９ オイルシール
１０ ベアリング
１１ フロントカバー
１２ ボルト
１３ 入力ドラム
１３ｂ 軸部
１３ｄ 小径軸
１３ｅ ベアリング支持部
１４ 入力ドラム（ドライブ側）
１５ 入力クラッチパック
１５ｂ フェーシングプレート
１５ｃ 金属プレート
１５ｄ リテーナ
１５ｅ スナップリング
１６ 入力クラッチハブ（ドリブン側）
１７ ローディングカム
１８ スナップリング
１９ リターン皿ばね
２０ スナップリング
２２ 電磁クラッチ
２２ａ 電磁石
２２ｂ リテーニングプレート
２２ｃ クラッチプレート
２４ ロータ
２４ａ ロータの一端
２７ スラストベアリング
１０１ エンジン
１０２ 無段変速機
１０３ 発進クラッチ
１０４ 発進クラッチ制御部
Claims (10)
- 電磁石と該電磁石に流れる電流により発生する電磁力により締結トルクを発生する電磁クラッチであって、前記電流と締結トルクの関係を表す電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁クラッチの制御装置において、
電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる制御電流を出力することで、クリープトルクを制御するクリープトルク制御手段を設け、
該クリープトルク制御手段に制御電流出力部を設け、前記制御電流を、所定周期のパルス指令電流値であって、電流の瞬時値の上限値及び下限値を段階的に上昇させる電流とし、
前記制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、前記電流値に前記電流係数の２乗を積算する電流係数積算部を設けたことを特徴とする電磁クラッチの制御装置。 - 請求項1に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記制御電流を、所定周期のパルス指令上限値である大きな電流値を流す第１時間とパルス指令下限値である小さな電流値を流す第２時間との比率と、ヒステリシスの電流を上げる方向の第１勾配と下げる方向の第２勾配との比率を一致させる制御電流としたことを特徴とする電磁クラッチの制御装置。 - 請求項１または２に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記クリープトルク制御手段に、一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを設け、前記制御電流に一次遅れフィルタを介した電流値を前記電磁クラッチに出力することを特徴とする電磁クラッチの制御装置。 - 請求項３に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記一次遅れフィルタは、時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの一次遅れ特性が小さくなることを特徴とする電磁クラッチの制御装置。 - 請求項１ないし４いずれか１つに記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記電磁クラッチは、入力側トルク伝達部材に連結した入力ドラムと、
出力側トルク伝達部材に連結した入力クラッチハブと、
を備え、
前記入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、
操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、
該パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構と、
を備えた湿式電磁多板クラッチとしたことを特徴とする電磁クラッチの制御装置。 - 電磁石と該電磁石に流れる電流により発生する電磁力により締結トルクを発生する電磁クラッチであって、
前記電流と締結トルクの関係を表す電流−トルク特性にヒステリシスを有する電磁多板クラッチの制御方法において、
電流に対するトルク特性を、電流の上昇に応じてトルク増大率が急変することなく増大する特性となる制御電流を出力することで、クリープトルクを制御する方法であって、
前記制御電流を、所定周期のパルス指令値と共に電流の瞬時値の上限値、下限値を段階的に上昇させる電流とし、
前記制御電流にエンジン回転数にアイドル回転を含むアイドル回転数近傍範囲に設定された設定回転数の逆数を積算した電流係数を算出し、前記電流値に、前記電流係数の２乗を積算することを特徴とする電磁クラッチの制御方法。 - 請求項６に記載の電磁クラッチの制御方法において、
前記制御電流を、所定周期のパルス指令上限値である大きな電流値を流す第１時間とパルス指令下限値である小さな電流値を流す第２時間との比率と、ヒステリシスの電流を上げる方向の第１勾配と下げる方向の第２勾配との比率を一致させる制御電流としたことを特徴とする電磁クラッチの制御方法。 - 請求項６または７に記載の電磁クラッチの制御方法において、
一次遅れ特性を有する一次遅れフィルタを設け、前記制御電流として一次遅れフィルタを介した電流値を出力することを特徴とする電磁クラッチの制御方法。 - 請求項８に記載の電磁クラッチの制御方法において、
前記一次遅れフィルタは、時定数を有し、時間の経過と共に一次遅れフィルタの一次遅れ特性が小さくなることを特徴とする電磁クラッチの制御方法。 - 請求項６ないし９いずれか１つに記載の電磁クラッチの制御方法において、
前記電磁クラッチは、入力側トルク伝達部材に連結した入力ドラムと、
出力側トルク伝達部材に連結した入力クラッチハブと、
を備え、
前記入力側及び出力側トルク伝達部材の断接を行うメインクラッチと、
操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、
該パイロットクラッチの締結により伝達トルクを受けて作動し、その作動に応じて発生するカムスラスト力により押圧系を介してメインクラッチを締結するトルクカム機構と、
を備えた湿式電磁多板クラッチとしたことを特徴とする電磁クラッチの制御方法。
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