JP4540372B2 - クラッチパック詰り検出方法、装置、及びクラッチパックの油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチパック詰り検出方法、クラッチパック詰り検出装置、及びクラッチパックの油圧制御装置に係り、特に、自動変速機のクラッチパックの詰りを検出するクラッチパック詰り検出方法、クラッチパック詰り検出装置、及びクラッチパックの油圧制御装置に関する。

自動変速機のクラッチパック（油圧クラッチの作動油室）には、リニアソレノイドバブルを備えた油供給路を介して作動油が直接充填され、作動油の充填に伴ってクラッチプレートが摩擦材に当接し（詰まる）、クラッチプレートが結合される。クラッチパックに作動油を充填する際には、フィードバックコントローラによりリニアソレノイドバルブのソレノイドコイルに流れる電流値を目標電流値に制御するためのフィードバックコントローラ出力値を生成し、このフィードバックコントローラ出力値をパルス幅変調（ＰＷＭ）してソレノイドコイルに接続されたトランジスタ等の駆動回路に供給する電流制御が行なわれている。

自動変速機のクラッチ制御系では、クラッチプレートが摩擦材に当接する（詰まる）前後で特性が大きく変化するため、クラッチパック詰りの前後でクラッチ制御の指令値の設定を大きく変更する必要がある。このため、クラッチパックの詰りを検出する必要があるが、ストロークセンサを用いてクラッチプレートの位置を検出する方法では、ストロークセンサを新たに取り付ける必要があるため、コストが増加する。

また、移動体の位置検出方法として、ハウジング内に収納されかつソレノイドコイルの電磁力で軸方向にスライドする移動体を有する油圧式の駆動力伝達装置において移動体の移動に応じてソレノイドコイルに発生する逆起電力を検出し、逆起電力の変化から移動体の位置を検出する位置検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この位置検出方法では、ソレノイドコイルに流れる電流値が極小値を持つ場合に、所定時間間隔（例えば、４０ｍｓｅｃ間隔）で極大値Ｉ₀及び極小値Ｉ_Pを抽出し、Ｉ₀−Ｉ_P＞０．２[Ａ]ならばスプールは正常に作動していると判定し、また、Ｉ₀−Ｉ_P≦０．２[Ａ]ならばフェールと判定している。

しかしながら、上記の位置検出方法を適用して自動変速機のクラッチパック詰りを検出しようとする場合、クラッチパックではリニアソレノイドバルブのソレノイドコイルに流れる電流値がフィードバック制御されているため、ソレノイドコイルに発生した逆起電力を外乱として捉え、この逆起電力を打ち消すようにフィードバック制御される。このため、従来技術のようにソレノイドコイルに発生した逆起電力の極大値及び極小値を用いてクラッチパック詰りを検出しようとしても、極大値と極小値との差は極僅かであり検出は困難である。さらに、初期にファーストフィル（急速充填）制御を行なうと、すなわちデユーティ指令値を大きく変更すると、電流値の変化がスプール変位を起因として発生したのか、デユーティ指令値を大きく変更したことを起因として発生したのかを区別するのが困難となり、クラッチパック詰りを検出することが困難になる、という問題がある。

また、上記の問題点を解消するために、一定周波数検出信号をコイルドライバ信号に重畳し、その交流成分がソレノイドのスプール位置の変化によるインダクタンスの変動により変化することを利用してスプールの位置を検出する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−２１３２５７号公報 特開平１１−１５３２４号公報

しかしながら、一定周波数検出信号をコイルドライバ信号に重畳する従来の技術では、デューティ駆動周波数とは別にスプール位置検出用の一定周波数検出信号を重畳していることから、この一定周波数検出信号のみを抽出するためのフィルタ処理が必要になるため、演算負荷が増大する、という問題がある。また、一定周波数検出信号は、フィードバック制御の外乱となるため、一定周波数検出信号を遮断する必要があり、一定周波数検出信号を遮断するためのフィルタ処理のために演算負荷が増大する、という問題もある。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、新たにフィルタ処理のため処理回路を設けることなく、ソレノイドコイルに流れる電流値を検出する既存の電流センサを用いてクラッチパックの詰りを検出することができるクラッチパック詰り検出方法、この方法を利用したクラッチパック詰り検出装置、及びクラッチパック詰り検出機能を備えたクラッチパックの油圧制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のクラッチパック詰り検出方法は、電磁アクチュエータを備えたバルブにより流れる油量が制御される油供給路を介して作動油が充填されると共に、該電磁アクチュエータのソレノイドコイルに流れる電流値がフィードバックコントローラ出力値により目標電流値になるように制御されるクラッチパックのクラッチパック詰りを検出するクラッチパック詰り検出方法であって、前記ソレノイドコイルに流れる電流値を検出し、検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算し、演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出するものである。

本発明のクラッチパック詰り検出装置は、電磁アクチュエータを備えたバルブにより流れる油量が制御される油供給路を介して作動油が充填されると共に、該電磁アクチュエータのソレノイドコイルに流れる電流値がフィードバックコントローラ出力値により目標電流値になるように制御されるクラッチパックのクラッチパック詰りを検出するクラッチパック詰り検出装置であって、前記ソレノイドコイルに流れる電流値を検出する電流検出手段と、検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算する演算手段と、演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出する詰り検出手段と、を含んで構成されている。

また、本発明のクラッチパックの油圧制御装置は、クラッチパックに連通されかつ該クラッチパックに作動油を供給する油供給路に設けられ、該油供給路に流れる油量を制御するバルブと、前記バルブを駆動するソレノイドコイルを備えた電磁アクチュエータと、前記ソレノイドコイルに流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された電流値及び目標電流値に基づいて、前記ソレノイドコイルに流れる電流値が前記目標電流値になるように制御するためのフィードバックコントローラ出力値を出力するフィードバックコントローラと、検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算する演算手段と、ピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出する詰り検出手段と、を含んで構成されている。

クラッチパックが詰まったことによりソレノイドコイルに発生した逆起電力は外乱となるため、フィードバックコントローラ出力値は逆起電力を打ち消すように生成され、ソレノイドコイルにはインダクタンス値に応じた交流成分が流れる。そこで、本発明では、ソレノイドコイルに流れる電流値を検出し、検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算し、演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出する。

以上説明したように、本発明では、ソレノイドコイルに流れる電流値を検出し、検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算し、演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出しているので、新たにフィルタ処理のため処理回路を設けることなく、ソレノイドコイルに流れる電流値を検出する既存の電流センサを用いてクラッチパックの詰りを検出することができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１に示すように、複数のクラッチプレート１２、１４が収納された車両の自動変速機のクラッチパック１０には、作動油をクラッチパック１０内に充填するための油供給路１６が連通されている。油供給路１６の途中には、アキュムレータ１８が取り付けられ、アキュムレータ１８の取り付け位置より上流側には、油供給路１６に流れる油量を制御するクラッチパックの油圧制御装置を構成するリニアソレノイドバルブ２０が取り付けられている。

リニアソレノイドバルブ２０は、ソレノイドコイル２２を備えた電磁アクチュエータ、及び先端側にスプール２４が形成されると共に、ソレノイドコイル２２の電磁力によって軸方向に移動可能に設けられたプランジャ２６から構成されている。

図２に示すように、ソレノイドコイル２２の一端は車載バッテリに接続され、ソレノイドコイル２２の他端は電流制御回路に接続されている。電流制御回路は、電界効果トランジスタＴｒ、保護用のツェナーダイオードＤ、パルス幅変調器（ＰＷＭ）２６、フィードバックコントローラ２８、減算器３０、及びソレノイドコイル２２に流れる実電流を検出するための電流センサとしての電流検出抵抗Ｒｓを含んで構成されている。

ＰＷＭ２６の出力端は電界効果トランジスタＴｒのゲートに接続されている。電界効果トランジスタＴｒドレインはソレノイドコイル２２の他端に接続されている。ツエナーダイオードＤのカソードは電界効果トランジスタＴｒのドレインに接続され、ツエナーダイオードＤのアノードは電界効果トランジスタＴｒのソースに接続されている。

電流検出抵抗Ｒｓの一端は、電界効果トランジスタＴｒのソースに接続され、他端は減算器３０の−端子に接続されている。減算器３０の＋端子には、指令油圧を得るための電流指令値としての目標電流値が入力されており、減算器３０の出力端は、フィードバックコントローラ２８の入力端に接続されている。

フィードバックコントローラ２８の出力端は、ＰＷＭ２６の入力端に接続されている。フィードバックコントローラ２８は、比例積分微分器で構成することができる。

ソレノイドコイル２２に流れる電流値は、電流検出抵抗Ｒｓで検出され、減算器３０に入力されと共に、マイクロコンピュータで構成されたパック詰り判定器３２に入力される。減算器３０には、電流目標値が入力されているので、電流目標値から検出された電流値を減算した偏差がフィードバックコントローラ２８に入力される。フィードバックコントローラ２８では、偏差を０にするフィードバックコントローラ出力値、すなわちソレノイドコイル２２に流れる電流値を電流目標値に制御するためのフィードバックコントローラ出力値が生成される。生成されたフィードバックコントローラ出力値、すなわちフィードバック制御信号は、ＰＷＭ２６に入力され、ＰＷＭ２６から所定デューティ比の駆動信号が出力される。この駆動信号は、電界効果トランジスタＴｒのゲートに入力され、電界効果トランジスタＴｒは、この駆動信号によりオンオフ制御される。これによってソレノイドコイルに流れる電流がフィードバック制御され、この結果油供給路に流れる油量が制御される。これによって、クラッチパック内の油圧は、時間の経過と共に上昇し、クラッチパックの詰りが発生した後所定時間後に油圧が静定することになる。

クラッチパックが詰まると油流量が低下して油圧が急上昇するため、スプールにフィードバック圧が作用し、スプールが変位する。また、クラッチパックが詰まった後、指令油圧と実油圧とが等しくなって油圧が静定した場合にも油流量が低下するためスプールが変位する。

スプールの変位により、リニアソレノイドのプランジャが変位し、ソレノイドコイルに逆起電力が発生する。

クラッチパックが詰まったことにより発生した逆起電力、及び油圧が静定したことにより発生した逆起電力は、フィードバックコントローラ２８に外乱として入力されるため、フィードバックコントローラ２８から出力されるフィードバックコントローラ出力値は、例えば、１．８秒から２．８秒の時間帯において低下し、逆起電力を打ち消すように作用する。

また、上記で説明したようにクラッチパックが詰まると、油供給路の作動油の流量が大きく減少するため、リニアソレノイドバルブの調圧特性が変化し、図３に示すように、リニアソレノイドバルブのスプール位置が変化する。これに伴って、ソレノイドコイルには図４示すようにソレノイドコイルのインダクタンス値Ｌに応じた交流成分を持つ下記の式で表される逆起電力ｅ（ｔ）が発生し、インダクタンス値に応じた交流成分を持つ電流値ｉ（ｔ）が流れる。ただし、ｔは時間である。

一方、インダクタンス値Ｌは、スプール、すなわちプランジャの変位によって変化する。従って、図５に示すように、電流値ｉ（ｔ）の交流成分のピーク幅の変化値（ピークツーピークの値）の変化を検出するとにより、スプール位置の変化、すなわちクラッチパック詰りを検出することができる。

インダクタンス値ＬをＬ＝０．００５、０．１０、０．２０[Ｈ]と変化させた場合のデューティ指令から電流値までの周波数特性を図６に示す。実線で示すデューティ指令の駆動周波数において、ゲインに差が生じており、この差が電流値の交流成分の差となって現れることが分かる。

クラッチ開放の状態から一定のデューティ指令を与えてクラッチパック詰めの制御を行なったときのクラッチ圧、スプール変位、電流、電流のピークツーピーク値の変化を図７に示す。図に示すように、０．２５秒の時点でクラッチパックが詰り、クラッチ圧（油圧）が急激に立ち上がっている（図７（ａ））。このとき油供給路の油流量が急激に低下するため、スプールが変位し（図７（ｂ））、リニアソレノイドバルブの調圧位置が変化している。

一方、リニアソレノイドバルブの駆動回路では、リニアソレノイドバルブのスプール位置を制御するため、図７（ｃ）に示すように、ある一定の周波数で電流制御を行なっているが、スプール位置が変位するとソレノイドバルブのインダクタンス値Ｌが変化するため、ソレノイドバルブに流れる電流値のピークツーピーク値が変化する。従って、図７（ｄ）に示すようにピークツーピーク値が予め定めた閾値を越えた時刻を検出することにより、クラッチパックの詰りを検出することができる。

次に、本実施の形態の動作及びパック詰り判定器で実行されるパック詰り判定ルーチンについて説明する。本実施の形態では、図８に示すように、ステップ１００において、所定サンプリング時刻ｉ毎にリニアソレノイドバルブのソレノイドコイルに流れる電流値を取り込んでデジタル変換することでソレノイドコイルに流れる電流値を計測し、ステップ１０２においてソレノイドコイルに流れる電流値の交流成分の第ｋ周期目の最大値ｉ_max（ｋ）と最小値ｉ_min（ｋ）とを抽出する。

次のステップ１０４では、以下の式に従ってソレノイドバルブに流れる電流値のピークツーピーク値ｉ_w（ｋ）を演算する。

次のステップ１０６では、ソレノイドバルブに流れる電流値のピークツーピーク値ｉ_w（ｋ）と予め定めた閾値とを比較し、電流値のピークツーピーク値ｉ_w（ｋ）が閾値以下となったときにクラッチパックの詰り発生と判断し、クラッチパック詰り検出フラグをセットする。

本発明が適用可能なクラッチパック及び油圧制御装置の一部分を示す図である。 本発明の実施の形態のソレノイドコイルに流れる電流を制御する電流制御装置を示すブロック図である。 リニアソレノイドバルブのスプールの変位を示す概略図である。 インダクタンスと電流値との関係を示す図である。 インダクタンス変化によるピークツーピーク値の変化を示す図である。 デュティ指令から電流値までの周波数特性を示す図である。 クラッチ開放の状態から一定のデューティ指令を与えてクラッチパック詰めの制御を行なったときのクラッチ圧、スプール変位、電流、電流のピークツーピーク値の変化を示す図である。 本発明の実施の形態のパック詰り判定器で実行されるパック詰り判定ルーチンを示す流れ図である。

符号の説明

１０ クラッチパック
２０ リニアソレノイドバルブ
２２ ソレノイドコイル

Claims (3)

1. 電磁アクチュエータを備えたバルブにより流れる油量が制御される油供給路を介して作動油が充填されると共に、該電磁アクチュエータのソレノイドコイルに流れる電流値がフィードバックコントローラ出力値により目標電流値になるように制御されるクラッチパックのクラッチパック詰りを検出するクラッチパック詰り検出方法であって、
   前記ソレノイドコイルに流れる電流値を検出し、
   検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算し、
   演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出するクラッチパック詰り検出方法。
2. 電磁アクチュエータを備えたバルブにより流れる油量が制御される油供給路を介して作動油が充填されると共に、該電磁アクチュエータのソレノイドコイルに流れる電流値がフィードバックコントローラ出力値により目標電流値になるように制御されるクラッチパックのクラッチパック詰りを検出するクラッチパック詰り検出装置であって、
   前記ソレノイドコイルに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算する演算手段と、
   演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出する詰り検出手段と、
   を含むクラッチパック詰り検出装置。
3. クラッチパックに連通されかつ該クラッチパックに作動油を供給する油供給路に設けられ、該油供給路に流れる油量を制御するバルブと、
   前記バルブを駆動するソレノイドコイルを備えた電磁アクチュエータと、
   前記ソレノイドコイルに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段で検出された電流値及び目標電流値に基づいて、前記ソレノイドコイルに流れる電流値が前記目標電流値になるように制御するためのフィードバックコントローラ出力値を出力するフィードバックコントローラと、
   検出された電流値の交流成分の各周期における最大値と最小値との差で表されるピークツーピーク値を演算する演算手段と、
   演算されたピークツーピーク値と予め定められた閾値とを比較してクラッチパックのクラッチパック詰りを検出する詰り検出手段と、
   を含むクラッチパックの油圧制御装置。

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