JP4501268B2 - 車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用駆動装置、更に詳しくはエンジンの駆動力を流体継手および摩擦クラッチを介して変速機に伝達する車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すようにエンジン２と、該エンジン２によって作動せしめられる流体継手３と、該流体継手３と変速機４との間に配設された摩擦クラッチ４とを具備する車両用駆動装置を装備した車両が実用化されている。このような車両においては、図３に示すように勾配の大きい登り坂Ｒでエンジン２を作動し変速機５を前進変速段にギヤインするとともに摩擦クラッチ４を接続した状態で、車両が重力によって後退した場合、流体継手３のポンプ３２とタービン３３が逆方向に回転することになる。即ち、流体継手３のポンプ３２はエンジン２によって駆動されるため正転されているが、流体継手３のタービン３３は車両の後退に伴って車輪Ｗ側から駆動されるため逆転される。
【０００３】
ここで、流体継手３のポンプ３２とタービン３３の回転速度差（速比）と伝達トルクの関係について説明する。
ポンプ３２のインペラとタービン３３のランナが共に直線羽根で羽根角度が０度、即ち放射状に構成された流体継手３においては、速比（ｅ）と伝達トルク容量係数（τ）との関係は図４のようになる。図４において、速比（ｅ）が０から１の間は図３に示す車両用駆動装置がエンジン２によって駆動されている通常走行領域であり、速度（ｅ）が１以上の領域は車輪Ｗ側即ち変速機５側からエンジン２が駆動されるエンジンブレーキ領域である。また、速比（ｅ）が０以下の領域は流体継手３のポンプ３２とタービン３３が互いに逆方向に回転する領域である。速比（ｅ）が０以下の領域は、図３に示すように勾配の大きい登り坂でエンジン２を作動し変速機５を前進変速段にギヤインするとともに摩擦クラッチ４を接続した状態で、車両が重力によって後退した場合、流体継手３のポンプ３２がエンジン２によって正転方向に駆動され、流体継手３のタービン３３が車両の後退に伴って車輪Ｗ側から駆動されるため逆転方向に駆動される領域である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した流体継手においては、速比（ｅ）が０〜−１の範囲（ポンプ回転速度の絶対値がタービン回転速度の絶対値より高い範囲）で、流体継手内部の流体は通常走行時（速比（ｅ）が０〜１の範囲）と同じ方向に旋回する。このため、流体継手のトルクは正転方向に働く。しかしながら、速比（ｅ）が−１即ちポンプの回転速度（正転）とタービンの回転速度（逆転）の絶対値が同一となると、ポンプとタービンが流体に与える遠心力は等しくなり、流体継手内部の流体に旋回運動が発生しない。この結果、図４に示すように速比（ｅ）が−１のとき流体継手の伝達トルク容量係数（τ）は零（０）になり、流体継手の伝達トルクは零（０）になってしまう。従って、図３に示すように勾配の大きい登り坂で車両が重力で後退すると、図４に示すように流体継手の速比（ｅ）が−０．５付近から伝達トルクが急激に低下し、速比（ｅ）が−１になると伝達トルクが零（０）となり、車両の後退車速が益々上昇する虞がある。また、このような状態でアクセルペダルを踏み込んで加速しようとした場合、車両の後退車速の上昇に伴うタービン回転速度の増加速度とエンジン回転速度の増加速度とが等しくなってしまうこともあり得る。この場合、流体継手の速比（ｅ）が−１に維持され、エンジン回転速度が上昇しているにも拘らず流体継手のトルク伝達は零（０）の状態が続くことになる。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、流体継手の速比が零（０）より小さい所定値以下の場合には、摩擦クラッチを半クラッチ状態にして、流体継手の速比が所定値より大きくなるように制御することにより、車両の坂道後退時における流体継手の急激な伝達トルク低下を防止することができる車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、車両に搭載されたエンジンと、該エンジンによって作動せしめられる流体継手と、該流体継手と変速機との間に配設された摩擦クラッチとを具備する車両用駆動装置において、
該流体継手のポンプの回転速度を検出するポンプ回転速度検出手段と、
該流体継手のタービンの回転速度および回転方向を検出するタービン回転速度検出手段と、
該摩擦クラッチの断・接を行うクラッチ作動手段と、
該ポンプ回転速度検出センサおよび該タービン回転速度検出センサからの検出信号に基づいて、該クラッチ作動手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該ポンプ回転速度と該タービン回転速度との速比を求め、該速比が零（０）より小さい所定値以下のときには、該摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように該クラッチ作動手段を制御する、
ことを特徴とする車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された車両用駆動装置における摩擦クラッチ制御装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００８】
図１には、本発明に従って構成された車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置の一実施形態が示されている。図示の車両用駆動装置は、ディーゼルエンジン等からなる原動機としてのエンジン２と、流体継手（フルードカップリング）３と、湿式多板摩擦クラッチ４および手動変速機５とから構成され、これらは直列に配設されている。
【０００９】
図示の実施形態における流体継手３は、ケーシング３１とポンプ３２およびタービン３３を具備しており、ケーシング３１がエンジン２のクランク軸２１に装着されている。
【００１０】
ポンプ３２は、椀状のポンプシェル３２１と、該ポンプシェル３２１内に放射状に配設された複数個のインペラ３２２とを備えており、ポンプシェル３２１が上記ケーシング３１に溶接等の固着手段によって取り付けられている。従って、ポンプ３２のポンプシェル３２１は、ケーシング３１を介してエンジン２のクランク軸２１に連結される。このため、クランク軸２１は流体継手３の入力軸として機能する。
【００１１】
タービン３３は上記ポンプ３２とケーシング３１によって形成された室にポンプ３２と対向して配設されている。このタービン３３は、上記ポンプ３２のポンプシェル３２１と対向して配設された椀状のタービンシェル３３１と、該タービンシェル３３１内に放射状に配設された複数個のランナ３３２とを備えている。タービンシェル３３１は、流体継手３の入力軸としての上記クランク軸２１と同一軸線上に配設された出力軸３４に取り付けられている。
【００１２】
次に、上記湿式多板摩擦クラッチ４について説明する。
湿式多板摩擦クラッチ４は、上記流体継手３の出力軸３４と同一軸線上に配設されたクラッチアウタ４１と、該クラッチアウタ４１と同一軸線上に配設されたクラッチセンタ４２とを具備している。クラッチアウタ４１はドラム状に形成されており、その内周部には上記流体継手３の出力軸３４と連結するハブ４１１が設けられている。クラッチアウタ４１の外周部内面には内歯スプライン４１２が設けられており、この内歯スプライン４１２に複数枚の摩擦板４３が軸方向に摺動可能に嵌合されている。また、クラッチアウタ４１の中間部には環状のシリンダ４４が形成されており、この環状のシリンダ４４内に上記摩擦板４３と後述する摩擦板４７を押圧するための押圧ピストン４５が配設されている。環状のシリンダ４４と押圧ピストン４５とによって形成される油圧室４６は、後述するクラッチ作動手段としての油圧作動回路６に連通している。
【００１３】
上記クラッチセンタ４２は円盤状に形成されており、その内周部には変速機５の入力軸５１と連結するハブ４２１設けられている。クラッチセンタ４２の外周面には外歯スプライン４２２が設けられており、この外歯スプライン４２２に複数枚の摩擦板４７が軸方向に摺動可能に嵌合されている。クラッチセンタ４２に装着された複数枚の摩擦板４７と上記クラッチアウタ４１に装着された複数枚の摩擦板４３とは、それぞれ交互に配設されている。
【００１４】
図示の実施形態における湿式多板摩擦クラッチ４は以上のように構成されており、後述するクラッチ作動手段としての油圧作動回路６によって作動油が油圧室４６に供給されない状態においては、複数枚の摩擦板４３と複数枚の摩擦板４７とは押圧されないので、複数枚の摩擦板４３と複数枚の摩擦板４７とが摩擦係合せず、流体継手３の出力軸３４から変速機５の入力軸５１への動力伝達が遮断されている。後述する油圧作動回路６によって作動油が油圧室４６に供給されると、押圧ピストン４５が図１において右方に移動せしめられる。この結果、複数枚の摩擦板４３と複数枚の摩擦板４７とが押圧され互いに摩擦係合するので、流体継手３の出力軸３４に伝達された動力はクラッチアウタ４１、複数枚の摩擦板４３、４７およびクラッチセンタ４２を介して変速機５の入力軸５１に伝達される。
【００１５】
次に、クラッチ作動手段としての油圧作動回路６について説明する。
油圧作動回路６は、作動油を収容するリザーブタンク６１を具備しており、該リザーブタンク６１内の作動油は油圧ポンプ６２によって通路６３を通して吸い上げられ、通路６４に吐出される。通路６４に吐出された作動油は、通路６５を通して上記湿式多板摩擦クラッチ４の油圧室４６に供給される。通路６４と通路６５との間には電磁切替弁６７（Ｖ１）が配設されている。この電磁切替弁６７（Ｖ１）は、除勢（ＯＦＦ）している図１に示す状態のときには通路６４と通路６５との連通が遮断されて通路６５が戻り通路６６と連通しており、付勢（ＯＮ）されると通路６４と通路６５とが連通するようになっている。なお、電磁切替弁６７（Ｖ１）は、図示の実施形態においてはデューティ制御されるようになっている。このデューティ制御する際のデューティ比（Ｒ）は０から１００に区分され、デューティ比（Ｒ）が０のときにはＯＦＦ状態が維持され、デューティ比（Ｒ）が大きい程（１００に近い程）ＯＮ時間が長くなる。従って、デューティ比（Ｒ）が大きい程、油圧室４６内の圧力が高くなり、クラッチの伝達トルクが大きくなる。
【００１６】
図示の摩擦クラッチ制御装置は、上記エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度検出センサ７を具備している。このエンジン回転速度検出センサ７は、図示の実施形態においてはエンジン２のクランク軸２１に連結された流体継手３のポンプ３２の回転速度を検出するポンプ回転速度検出手段として機能する。また、図示の摩擦クラッチ制御装置は、上記湿式多板摩擦クラッチ４のクラッチアウタ４１の回転速度を検出するクラッチ入力要素回転速度検出センサ８を具備している。このクラッチ入力要素回転速度検出センサ８は、図示の実施形態においてはクラッチアウタ４１と出力軸３４が転結された流体継手３のタービン３３の回転速度を検出するタービン回転速度検出手段として機能する。なお、このタービン回転速度検出手段は、タービン３３の回転方向がポンプ３２の回転方向（正転）と同方向の場合は回転速度が正（＋）の値となり、タービン３３の回転方向がポンプ３２の回転方向（正転）と逆方向の場合には回転速度が負（−）の値となる。従って、図示の実施形態におけるタービン回転速度検出手段は、タービン３３の回転方向を検出する機能を具備している。更に、図示の摩擦クラッチ制御装置は、湿式多板摩擦クラッチ４のクラッチセンタ４２と連結された変速機５の入力軸５１の回転速度を検出するクラッチ出力要素回転速度検出センサ９を具備している。また、図示の摩擦クラッチ制御装置は、上記エンジン２の負荷を調整するアクセルペダル１０の踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ１１を具備している。このアクセルペダルセンサ１１は、図示の実施形態においてはエンジン２の負荷を検出するアクセル開度検出手段として機能する。これら各センサは、その検出信号を後述する制御手段２０に出力する。
【００１７】
図示の実施形態における摩擦クラッチ制御装置は、制御手段２０を具備している。制御手段２０は、マイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３と、入力インターフェース２０４および出力インターフェース２０５とを備えている。このように構成された制御手段２０の入力インターフェース２０４には、上記エンジン回転速度検出センサ７、クラッチ入力要素回転速度検出センサ８、クラッチ出力要素回転速度検出センサ９、アクセルペダルセンサ１１等の検出信号が入力される。また、出力インターフェース２０５からは、上記電磁切替弁６７（Ｖ１）に制御信号を出力する。
【００１８】
図示の実施形態における車両用駆動装置は以上のように構成されており、エンジン２の駆動力は流体継手３および湿式多板摩擦クラッチ４を介して手動変速機５に伝達される。
次に、上述した車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置における制御手段２０の動作手順を図２に示すフローチャートを参照して説明する。
制御手段２０は、先ずステップＳ１においてエンジン回転速度検出センサ７によって検出されたポンプ回転速度（ω１）とクラッチ入力要素回転速度検出センサ８によって検出されたタービン回転速度（ω２）との比、即ち速比（ｅ）を求める（ｅ＝ω２／ω１）。なお、流体継手３のタービン３３の回転速度（ω２）は、タービン３３の回転方向がポンプ３２の回転方向（正転）と同方向の場合は正（＋）の値で、タービン３３の回転方向がポンプ３２の回転方向（正転）と逆方向の場合は負（−）の値となる。ステップＳ１において流体継手３の速比（ｅ）を求めたならば、制御手段２０はステップＳ２に進んで速比（ｅ）が所定値以上か否かをチェックする。この所定値は零（０）より小さい値（速比（ｅ）と伝達トルク容量係数（τ）との関係を示す図４において流体継手のポンプとタービンが互いに逆方向に回転する領域の速比（ｅ））で、図示の実施形態においては伝達トルクが急激に低下し始める−０．５に設定されている。
【００１９】
ステップＳ２において速比（ｅ）が−０．５以下の場合には、制御手段２０は流体継手３のタービン３３が逆転状態にあり、車両が図１に示すように登り坂でエンジン２を作動し変速機５を前進変速段にギヤインするとともに湿式多板摩擦クラッチ４を接続した状態（デューティ比（Ｒ）が１００の状態）で重力によって後退している状態であると判断し、ステップＳ３に進んで電磁切替弁６７（Ｖ１）をデューティ制御するためのデューティ比（Ｒ）を求める（Ｒ＝Ｒ＋（ｅ＋０．５）×Ｃ）。このデューティ比（Ｒ）を求める数式において、Ｃは正の定数である。即ち、デューティ比（Ｒ）は、前回のデューティ比（Ｒ）にステップＳ１で求めた速比（ｅ）に０．５を加算し、その和に定数Ｃを乗算した値を加算して求める。なお、上記デューティ比（Ｒ）を求める数式において、速比（ｅ）に０．５をプラス（＋）しているのは、上記所定値を−０．５に設定したためで、速比（ｅ）が−０．５より小さい場合のみ湿式多板摩擦クラッチ４を半クラッチ状態にするためである。即ち、ステップＳ１で求めた速比（ｅ）が−０．５より小さい場合は、上記デューティ比（Ｒ）を求める数式において（（ｅ＋０．５）×Ｃ）の値がマイナス（−）になるので、デューティ比（Ｒ）は前回のデューティ比（Ｒ）から（（ｅ＋０．５）×Ｃ）で計算された値をマイナス（−）することになる。このようにしてデューティ比（Ｒ）を求めたならば、制御手段２０はステップＳ４に進んで上記ステップＳ３で求めたデューティ比（Ｒ）によって電磁切替弁６７（Ｖ１）を制御する。従って、湿式多板摩擦クラッチ４は、油圧室４６内の圧力が低下せしめられて半クラッチ状態となる。この結果、湿式多板摩擦クラッチ４の伝達トルクが低下するため、変速機５側からクラッチセンタ４２を介して駆動されるクラッチアウタ４１、即ちタービン３３の回転速度が低下し、流体継手３の速比（ｅ）が増大して、流体継手３のトルク伝達が回復する。このため、車両が勾配の大きい登り坂で変速機５を前進変速段にギヤインしている状態で重力によって後退しているとき、車両の後退が急激に増加することを防止できる。また、車両の重力による後退時に、アクセルペダルを踏み込んで前進加速に移行する際には湿式多板摩擦クラッチ４が半クラッチ状態であるため流体継手３の速比（ｅ）が更に増大するので、確実に車両を前進させることができる。
【００２０】
次に、上記ステップＳ２において速比（ｅ）が−０．５より大きい場合には、制御手段２０は速比（ｅ）が−０．５以下のときのような所謂急激なトルク抜けが発生する虞はないと判断し、ステップＳ５に進んで通常のクラッチ制御を実行する。
【００２１】
以上、本発明を図示の実施形態の基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲で種々の変形は可能である。例えば、図示の実施形態においては、摩擦クラッチとして湿式多板摩擦クラッチを用いた例を示したが、乾式単板摩擦クラッチを用いた車両用駆動装置に本発明を適用してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【００２３】
即ち、本発明によれば、流体継手のポンプ回転速度とタービン回転速度との速比を求め、該速比が零（０）より小さい所定値以下のときには、摩擦クラッチが半クラッチ状態になるようにクラッチ作動手段を制御するようにしたので、車両が勾配の大きい登り坂で変速機を前進変速段にギヤインしている状態で重力によって後退しているとき、車両の後退が急激に増加することを防止できる。また、車両の重力による後退時に、アクセルペダルを踏み込んで前進加速に移行する際には湿式多板摩擦クラッチが半クラッチ状態であるため流体継手の速比（ｅ）が更に増大するので、確実に車両を前進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置の一実施形態を示す概略構成ブロック図。
【図２】図１に示す車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置に装備される制御手段の動作手順を示すフローチャート。
【図３】流体継手を装備した車両用駆動装置を搭載した車両が勾配の大きい登り坂を重力により後退する状態を示す説明図。
【図４】流体継手のポンプ回転速度とタービン回転速度との比（速比）と伝達トルク容量係数との関係を示す説明図。
【符号の説明】
２：内燃機関
２１：クランク軸
３：流体継手
３１：流体継手のケーシング
３２：流体継手のポンプ
３３：流体継手のタービン
３４：流体継手の出力軸
４：湿式多板摩擦クラッチ
４１：湿式多板摩擦クラッチのクラッチアウタ
４２：湿式多板摩擦クラッチのクラッチセンタ
４３：湿式多板摩擦クラッチの摩擦板
４４：湿式多板摩擦クラッチの環状のシリンダ
４５：湿式多板摩擦クラッチの押圧ピストン
４６：湿式多板摩擦クラッチの油圧室
４７：湿式多板摩擦クラッチの摩擦板
６：油圧作動回路
６１：リザーブタンク
６２：油圧ポンプ
６７：電磁切替弁（Ｖ１）
７：エンジン回転速度検出センサ（ポンプ回転速度検出手段）
８：クラッチ入力要素回転速度検出センサ（タービン回転速度検出手段）
９：クラッチ出力要素回転速度検出センサ
１０：アクセルペダルセンサ（アクセル開度検出手段）
２０：制御手段

Claims (1)

1. 車両に搭載されたエンジンと、該エンジンによって作動せしめられる流体継手と、該流体継手と変速機との間に配設された摩擦クラッチとを具備する車両用駆動装置において、
   該流体継手のポンプの回転速度を検出するポンプ回転速度検出手段と、
   該流体継手のタービンの回転速度および回転方向を検出するタービン回転速度検出手段と、
   該摩擦クラッチの断・接を行うクラッチ作動手段と、
   該ポンプ回転速度検出センサおよび該タービン回転速度検出センサからの検出信号に基づいて、該クラッチ作動手段を制御する制御手段と、を具備し、
   該制御手段は、該ポンプ回転速度と該タービン回転速度との速比を求め、該速比が零（０）より小さい所定値以下のときには、該摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように該クラッチ作動手段を制御する、
   ことを特徴とする車両用駆動装置の摩擦クラッチ制御装置。

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