JP4859588B2 - クラッチの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチの制御方法及び制御装置に係り、特に、自動車における発進クラッチの制御方法及び制御装置に関する。

従来、手動変速機の自動車は、トルクコンバータを用いた変速機を搭載するものに比べ燃費が優れている。しかし、発進時の発進クラッチとアクセルの連携操作が難しいものとなっている。この発進時の発進クラッチとアクセルの連携操作がうまくいかないと、発進クラッチ締結時にショックが発生したり、発進クラッチ圧が足りなければエンジン回転数が急激に上昇する、所謂吹き上がり現象が生じる。また、エンジン回転数が十分でない内に発進クラッチを急に締結しようとしたり、坂道で発進するときなどでエンジンが停止してしまう、所謂エンストを起こすことがある。

これらを解決すべく、手動変速機の機構を用いて発進クラッチとギアの切替を自動化したシステム，いわゆる、自動ＭＴ（自動化マニュアルトランスミッション）が開発されている。しかし、従来の自動ＭＴにおける発進時の制御では、駆動力源の回転数と入力軸回転数の回転数差が収束する完全締結時にショックが発生し、乗員に違和感を与えることがある。

そこで、従来の発進クラッチの制御方法として、駆動力源の回転数と入力軸の回転数の差に基づいて発進クラッチを断続するときの接続速度を決定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６０−１１７２０号公報

しかしながら、特許文献１記載のものでは、駆動力源の回転数と入力軸の回転数の差に基づいて締結速度を決定しているため、駆動力源の回転数が大きく、入力軸の回転数の加速度が大きい場合と、駆動力源の回転数が小さく、入力軸の回転数の加速度が小さい場合において、同じ締結速度を決定することとなる。

しかし、駆動力源の回転数が大きく、入力軸の回転数の加速度が大きい場合と、駆動力源の回転数が小さく、入力軸の回転数の加速度が小さい場合では、発生する駆動力源の回転数と入力軸の回転数の回転数差は異なる。例えば、駆動力源の回転数が小さく、入力軸の回転数の加速度が小さい場合、発生する回転数差は小さいため、回転数差が小さい領域で発進クラッチの締結速度を変える必要がある。また、例えば、駆動力源の回転数が大きく、入力軸の回転数の加速度が大きい場合、発生する回転数差は大きくなるため、回転数差が大きい領域で発進クラッチの締結速度を変える必要がある。

そのため、駆動力源の回転数が大きく、入力軸の回転数の加速度が大きい場合において、駆動力源の回転数が小さく入力軸の回転数の加速度が小さい場合と同じ締結速度で、発進クラッチの締結を行うと、駆動力源の回転数と入力軸回転数の回転数差が収束する完全締結時にショックが発生し、乗員に違和感を与えることがある。

本発明の目的は、駆動力源の回転数と入力軸回転数の回転数差が収束する完全締結時のショック感を和らげることのできるクラッチの制御方法及び制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するため、本発明は、摩擦面を押し付ける押し付け部材の位置もしくは荷重を調整することで駆動力源の出力トルクを伝達する発進クラッチと、前記発進クラッチが伝達するトルクを受けて回転する入力軸と、駆動軸にトルクを出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸を連結することで所定の変速段を実現する複数の連結機構と、から構成される自動変速機に用いられ、前記発進クラッチの締結を制御するクラッチの制御方法において、駆動力源と入力軸回転数の回転数差が収束する前記発進クラッチの完全締結前に、入力軸回転数の加速度に応じて、前記発進クラッチの目標トルクを減少させ、前記発進クラッチの位置を解放方向に動作させるようにしたものである。
かかる方法により、駆動力源の回転数と入力軸回転数の回転数差が収束する完全締結時のショック感を和らげることができるものとなる。

（２）上記目的を達成するため、本発明は、摩擦面を押し付ける押し付け部材の位置もしくは荷重を調整することで駆動力源の出力トルクを伝達する発進クラッチと、前記発進クラッチが伝達するトルクを受けて回転する入力軸と、駆動軸にトルクを出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸を連結することで所定の変速段を実現する複数の連結機構と、から構成される自動変速機に用いられ、前記発進クラッチの締結を制御するクラッチの制御方法において、駆動力源と入力軸回転数の回転数差が収束する前記発進クラッチの完全締結前に、入力軸回転数の加速度と、前記入力軸回転数と前記駆動源の回転数との回転数差に応じて、前記発進クラッチの目標トルクを減少させ、前記発進クラッチの位置を解放方向に動作させるものである。
かかる方法により、駆動力源の回転数と入力軸回転数の回転数差が収束する完全締結時のショック感を和らげることができるものとなる。

以下、図１〜図１３を用いて、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置を搭載した自動車システムの構成について説明する。本実施形態では、自動変速機として自動化したマニュアル・トランスミッション（自動ＭＴ）を適用したものである。
図１は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置を搭載した自動車システムの構成を示すスケルトン図である。

駆動力源であるエンジン７では、吸気管（図示しない）に設けられたスロットル１０により吸入空気量が制御され、この空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置（図示しない）から噴射される。また、空気量および燃料量から決定される空燃比，エンジン回転数などの信号から点火時期が決定され、点火装置（図示しない）により点火される。燃料噴射装置には燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを選択することが望ましい。駆動力源としては、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジンや天然ガスエンジンでもよい。

エンジン７と入力軸４１の間には、発進クラッチ８が介装され、発進クラッチ８の位置を制御することにより発進クラッチ８の押付け力を調節することが可能であり、エンジン７から入力軸４１へ動力を伝達することができる。また、発進クラッチ８を解放することにより、エンジン７から入力軸４１への動力伝達を遮断することができる。一般に、発進クラッチ８には乾式単板方式の摩擦クラッチが用いられ、発進クラッチ８の押付け力を調整することによりエンジン７から入力軸４１へ伝達するトルクを調節することが可能である。発進クラッチ８の発進アクチュエータ６１は、モータ（図示せず）と、このモータの回転運動を直線運動に変換するメカ機構から構成されており、パワートレーン制御ユニット１００によって、発進アクチュエータ６１に設けられたモータ（図示しない）の電流を制御することで、発進クラッチ８の押付け力が制御される。また、発進クラッチ８には湿式多板方式の摩擦クラッチや電磁クラッチなど、伝達するトルクを調節可能なクラッチならば何れも適用可能である。発進クラッチ８は、通常のマニュアル・トランスミッションを搭載した車両において一般的に用いられており、発進クラッチ８を徐々に押し付けていくことにより車両を発進させることができる。

また、パワートレーン制御ユニット１００によって、セレクトアクチュエータ６３に設けられたモータ（図示しない）の電流を制御することで、シフト／セレクト機構２４に設けられたコントロールアーム（図示しない）のストローク位置（セレクト位置）を制御し、スリーブ２１，スリーブ２２，スリーブ２３のいずれを移動するか選択している。

また、パワートレーン制御ユニット１００によって、シフトアクチュエータ６２に設けられたモータ（図示しない）の電流を制御することで、シフト／セレクト機構２４に設けられたコントロールアーム（図示しない）の回転力，回転位置を制御し、セレクトアクチュエータ６３によって選択された、スリーブ２１，スリーブ２２，スリーブ２３のいずれかを動作させる荷重またはストローク位置（シフト位置）を制御できる。

入力軸４１にはギア１，ギア４が固定されており、出力軸４２に対して回転自在に取り付けられたギア１１，ギア１４とそれぞれ噛合している。また、ギア２，ギア３，ギア５およびギア６が入力軸４１に対して回転自在に取り付けられており、出力軸４２に固定されたギア１２，ギア１３，ギア１５およびギア１６とそれぞれ噛合している。

入力軸４１には入力軸回転数センサ３１が取り付けられており、入力軸回転数の検出が可能である。出力軸４２には出力軸回転数センサ３２が取り付けられており、出力軸回転数の検出が可能である。

次に、スリーブ及び同期装置からなる同期噛み合い式クラッチについて説明する。同期噛み合い式クラッチは、通常のマニュアル・トランスミッションを搭載した車両において一般的に用いられており、この同期装置によってギア切換時における回転同期が可能であり、変速操作を容易にすることができる。

まず、スリーブ２１および同期装置５１，同期装置５４からなる同期噛み合い式クラッチについて説明する。

出力軸４２には、ギア１１およびギア１４と出力軸４２と直結するスリーブ２１が設けられており、ギア１１およびギア１４のトルクを出力軸４２に伝達するためには、スリーブ２１を出力軸４２の軸方向へ移動させ、ギア１１あるいはギア１４とスリーブ２１とを直結する必要がある。また、ギア１１とスリーブ２１の間には同期装置５１が設けられており、スリーブ２１を同期装置５１に押付けることにより、ギア１１と同期装置５１との間に摩擦力が発生する。このとき、ギア１１から同期装置５１を介してスリーブ２１へのトルク伝達が行われ、スリーブ２１の回転数にギア１１の回転数が同期される。回転数同期が終了すると、スリーブ２１はギア１１に直結する。同様に、ギア１４とスリーブ２１の間には同期装置５４が設けられており、スリーブ２１を同期装置５４に押付けることにより、ギア１４と同期装置５４との間に摩擦力が発生する。このとき、ギア１４から同期装置５４を介してスリーブ２１へトルク伝達が行われ、スリーブ２１の回転数にギア１４の回転数が同期される。回転数同期が終了すると、スリーブ２１はギア１４に直結する。

次に、スリーブ２２および同期装置５２，同期装置５５からなる同期噛み合い式クラッチについて説明する。

入力軸４１には、ギア２およびギア５と入力軸４１と直結するスリーブ２２が設けられており、入力軸４１のトルクをギア２およびギア５に伝達するためには、スリーブ２２を入力軸４１の軸方向へ移動させ、ギア２あるいはギア５とスリーブ２２とを直結する必要がある。また、ギア２とスリーブ２２の間には同期装置５２が設けられており、スリーブ２２を同期装置５２に押付けることにより、同期装置５２とギア２との間に摩擦力が発生する。このとき、スリーブ２２から同期装置５２を介してギア２へトルク伝達が行われ、スリーブ２２の回転数がギア２の回転数に同期される。回転数同期が終了すると、スリーブ２２はギア２に直結する。同様に、ギア５とスリーブ２２の間には同期装置５５が設けられており、スリーブ２２を同期装置５５に押付けることにより、同期装置５２とギア５との間に摩擦力が発生する。このとき、スリーブ２２から同期装置５２を介してギア５へトルク伝達が行われ、スリーブ２２の回転数がギア５の回転数に同期される。回転数同期が終了すると、スリーブ２２はギア５に直結する。

次に、スリーブ２３および同期装置５３，同期装置５６からなる同期噛み合い式クラッチについて説明する。

入力軸４１には、ギア３およびギア６と入力軸４１と直結するスリーブ２３が設けられており、入力軸４１のトルクをギア３およびギア６に伝達するためには、スリーブ２３を入力軸４１の軸方向へ移動させ、ギア３あるいはギア６とスリーブ２３とを直結する必要がある。また、ギア３とスリーブ２３の間には同期装置５３が設けられており、スリーブ２３を同期装置５３に押付けることにより、同期装置５３とギア３との間に摩擦力が発生する。このとき、スリーブ２３から同期装置５３を介してギア３へのトルク伝達が行われ、スリーブ２３の回転数がギア３の回転数に同期される。回転数同期が終了すると、スリーブ２３はギア３に直結する。同様に、ギア６とスリーブ２３の間には同期装置５６が設けられており、スリーブ２３を同期装置５６に押付けることにより、同期装置５６とギア６との間に摩擦力が発生する。このとき、スリーブ２３から同期装置５６を介してギア６へのトルク伝達が行われ、スリーブ２３の回転数がギア６の回転数に同期される。回転数同期が終了すると、スリーブ２３はギア６に直結する。

このように、入力軸４１の回転トルクを出力軸４２へ伝達するためには、スリーブ２１、またはスリーブ２２、またはスリーブ２３のいずれかを選択し、シフト／セレクト機構２４を動作させることによって、スリーブ２１、またはスリーブ２２、またはスリーブ２３のいずれかをギア１１、またはギア１４、またはギア２、またはギア５、またはギア３、またはギア６に直結させ、入力軸４１の回転トルクを出力軸４２へ伝達することができる。

エンジン７はエンジン制御ユニット１０１によって制御される。

なお、本実施形態では、発進アクチュエータ６１およびセレクトアクチュエータ６２，シフトアクチュエータ６３として、モータとメカ機構を組み合せたものを使用しているが、電磁弁等を用いた油圧アクチュエータを採用してもよいものである。

次に、図２を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置を搭載した自動車システムにおける制御ユニットの入出力信号について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置を搭載した自動車システムにおける制御ユニットの入出力信号図である。

図２は、パワートレーン制御ユニット１００とエンジン制御ユニット１０１との入出力関係を示している。パワートレーン制御ユニット１００は、入力部１００ｉと、出力部１００ｏと、コンピュータ１００ｃとを備えたコントロールユニットとして構成される。同様に、エンジン制御ユニット１０１も、入力部１０１ｉと、出力部１０１ｏと、コンピュータ１０１ｃとを備えたコントロールユニットとして構成される。パワートレーン制御ユニット１００からエンジン制御ユニット１０１に、通信手段１０３を用いてエンジントルク指令値ＴＴＥが送信され、エンジン制御ユニット１０１はエンジントルク指令値ＴＴＥを実現するように、エンジン７の吸入空気量，燃料量，点火時期等を制御する。また、エンジン制御ユニット１０１内には、変速機への入力トルクとなるエンジントルクの検出手段（図示しない）が備えられ、エンジン制御ユニット１０１によってエンジン７の回転数ＮＥ，エンジン７が発生したエンジントルクＴＥを検出し、通信手段１０３を用いてパワートレーン制御ユニット１００に送信する。エンジントルク検出手段には、トルクセンサを用いるか、またはインジェクタの噴射パルス幅や吸気管内の圧力とエンジン回転数等など、エンジンのパラメータによる推定手段としても良い。

パワートレーン制御ユニット１００には、入力軸回転数センサ３１，出力軸回転数センサ３２から、入力軸回転数ＮＩ，出力軸回転数ＮＯがそれぞれ入力され、アクセル開度センサ３０２からアクセルペダル踏み込み量ＡＰＳが入力される。また、パワートレーン制御ユニット１００には、発進クラッチの位置を示す発進クラッチ位置ＲＰＣＬＨが入力される。

パワートレーン制御ユニット１００は、アクセルペダルを踏み込んだときは運転者に発進の意志があると判断し、運転者の意図を実現するように、エンジントルク指令値ＴＴＥを設定する。

パワートレーン制御ユニット１００は、所望の発進クラッチ位置を実現するために、発進クラッチアクチュエータ６１の発進クラッチモータ６１ｂへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｔａ、Ｖ２＿ｓｔａを調整することで、クラッチモータ６１ｂの電流を制御し、発進クラッチ８を係合、解放する。

変速機制御ユニット１００は、所望のセレクト位置を実現するために、セレクトアクチュエータ６３のセレクトモータ６３ｂへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｅｌ、Ｖ２＿ｓｅｌを調整することで、セレクトモータ６３ｂの電流を制御し、スリーブ２１、スリーブ２２、スリーブ２３のいずれを噛合させるかを選択する。

また、変速機制御ユニット１００は、所望のシフト荷重もしくはシフト位置を実現するために、シフトアクチュエータ６２のシフトモータ６２ｂへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｆｔ、Ｖ２＿ｓｆｔを調整することで、シフトモータ６２ｂの電流を制御し、スリーブ２１、スリーブ２２、スリーブ２３のいずれかの噛合、解放を行う。

なお、変速機制御ユニット１００には、電流検出回路（図示しない）が設けられており、各モータの電流が目標電流に追従するよう電圧出力を変更して、各モータの回転トルクを制御している。

またここで、各アクチュエータに備えられるモータは、磁石が固定されて巻線が回転される、いわゆる直流モータによって構成されているが、巻線が固定して磁石が回転される、いわゆる永久磁石同期モータでも良く、種々のモータが適用可能である。

次に、図３〜図１３を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチ８の制御内容について説明する。
最初に、図３及び図４を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチ８の全体の制御内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチの全体の制御内容を示すフローチャートである。

図３の内容は、パワートレーン制御ユニット１００のコンピュータ１００ｃにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ３０１〜３０６の処理は、パワートレーン制御ユニット１００によって実行される。

ステップ３０１において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進開始か否かを判定する。パワートレーン制御ユニット１００は、入力されるレンジ位置信号ＲｎｇＰｏｓ，出力軸回転数ＮＯ，アクセルペダル踏み込み量ＡＰＳから、発進開始か否かを判定する。例えば、レンジレバーがドライブレンジであり、車両が停車し、アクセルペダルが踏まれたことを検知すると、発進指令が発生していることを確認できる。

次に、ステップ３０２において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチフィードバック（ＦＢ）演算を実行する。この工程の詳細については、図５を用いて後述するが、発進中におけるエンジン回転数を所定の回転数軌道で示される目標エンジン回転数とエンジン回転数の偏差に基づいて、フィードバック制御（ＦＢ制御）を行うため、エンジン回転数が目標エンジン回転数と一致するよう発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢを演算する。

次に、ステップ３０３において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチフィードフォワード（ＦＦ）演算を実行する。この工程の詳細については、図８を用いて後述するが、エンジントルクを基本値としたフィードフォワード制御（ＦＦ制御）を行うため、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦを演算する。

次に、ステップ３０４において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチ目標トルクを演算する。この工程では、以下の式（１）により、発進クラッチ目標トルクＴＣを演算する。

ＴＣ＝ＴＣＦＦ＋ＴＣＦＢ …（１）

ここで、ＴＣＦＦは、ステップ３０３にて演算される発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦであり、ＴＣＦＢは、ステップ３０２にて演算される発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢである。

次に、ステップ３０５において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチ目標位置を演算する。この工程では、ステップ３０４にて演算される発進クラッチ目標トルクＴＣに基づいて、図４に示す制御マップ４０１から発進クラッチ位置の目標位置ＴＣＰを演算する。

図４は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置に用いる制御マップの説明図である。制御マップ４０１は、発進クラッチ目標トルクＴＣと、発進クラッチ位置の目標位置ＴＣＰとの関係を、マップデータとして保持している。発進クラッチ目標トルクＴＣが大きくなると、発進クラッチ位置の目標位置ＴＣＰも曲線的に変化して大きくなり、発進クラッチの位置が接続位置に近づく。

次に、ステップ３０６において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチ位置が目標位置ＴＣＰと一致するように、図２の発進クラッチモータ６１ｂへ印加する電圧Ｖ１＿ｓｔａ，Ｖ２＿ｓｔａを調節することで発進クラッチ８の位置を制御する。

次に、図５〜図７を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置による図３のステップ３０２（クラッチＦＢ演算）の処理内容について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置によるクラッチＦＢ演算の処理内容を示すフローチャートである。図６は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置によるクラッチＦＢ演算処理にて用いる目標エンジン回転数変化率マップの説明図である。図７は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置によるクラッチＦＢ演算処理にて用いる目標エンジン回転数基本値マップの説明図である。

図５のステップ５０１において、パワートレーン制御ユニット１００は、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒを演算する。この工程では、以下の（２）式に基づいて、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒを演算する。

ＧＮＥｅｒｒ＝ＴＮＥ−ＮＩ …（２）

ここで、ＴＮＥは目標エンジン回転数であり、ＮＩは入力軸回転数である。なお、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒは、以下の（３）式に基づいて、求めることもできる。

ＧＮＥｅｒｒ＝ＮＥ−ＮＩ …（３）

ここで、ＮＥはエンジン回転数であり、ＮＩは入力軸回転数である。

次に、ステップ５０２において、パワートレーン制御ユニット１００は、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅを演算する。この工程では、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒに基づいて、図６に示す制御マップ６０１から目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅを演算する。ここで、制御マップ６０１は、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒが小さくなるにつれて、増加する設定とすることが望ましく、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒが０近傍では、１（１００％）とすることが望ましい。また、目標エンジン回転数差ＧＮＥｅｒｒが所定値ＧＮＥｅｒｒ−１において、その変化率が異なっている。すなわち、所定値ＧＮＥｅｒｒ−１よりも小さい範囲では、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅは、比較的急激に変化し、所定値ＧＮＥｅｒｒ−１よりも大きい範囲では、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅは、その前に比べて緩やかに変化する。

次に、ステップ５０３において、パワートレーン制御ユニット１００は、目標エンジン回転数変化量ＤＴＮＥを演算する。この工程では、以下の（４）式に基づいて、目標エンジン回転数変化量ＤＴＮＥを演算する。

ＤＴＮＥ＝Ｇｎｅ×ΔＮＩ …（４）

ここで、Ｇｎｅは、ステップ５０２で求められた目標エンジン回転数変化率であり、ΔＮＩは入力軸回転数の変化分である。

次に、ステップ５０４において、パワートレーン制御ユニット１００は、目標エンジン回転数基本値ＴＮＥ０を演算する。この工程では、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＳに基づいて、図７に示す制御マップ７０１から目標エンジン回転数基本値ＴＮＥ０を演算する。ここで、目標エンジン回転数基本値ＴＮＥ０は、入力軸回転数ＮＩ以下とならないことが望ましい。

次に、ステップ５０５において、パワートレーン制御ユニット１００は、目標エンジン回転数ＴＮＥを演算する。この工程では、（５）式に基づいて、目標エンジン回転数ＴＮＥを演算する。

ＴＮＥ＝ＴＮＥ０＋ＤＴＮＥ …（５）

ここで、ＴＮＥ０は目標エンジン回転数基本値であり、ＤＴＮＥは目標エンジン回転数変化である。

最後に、ステップ５０６において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢを演算する。この工程では、ステップ５０５で演算した目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥの偏差を用いて、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥが一致するようクラッチＦＢトルクＴＣＦＢを演算する。

次に、図８及び図９を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置による図３のステップ３０３（発進クラッチＦＦ演算）の処理内容について説明する。
図８は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算の処理内容を示すフローチャートである。図９は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算処理にて用いるエンジン慣性トルク変化ゲインマップの説明図である。

ステップ８０１において、パワートレーン制御ユニット１００は、回転数微分値ＤＮを演算する。この工程では、入力軸回転数センサ３１により検出した入力軸回転数ＮＩを微分し、入力軸回転数ＮＩの時間的変化を示す回転数微分値ＤＮを、以下の（６）式により演算する。

ＤＮ＝ｄＮＩ÷ｄｔ …（６）

ここで、入力軸回転数ＮＩは、出力軸回転数センサ３２より検出した出力軸回転数ＮＯと、発進時にスリーブと直結しているギアのギア比Ｇｒを用いて、以下の（７）式で算出してもよいものである。

ＮＩ＝Ｇｒ×ＮＯ …（７）

なお、回転数微分値ＤＮは、入力軸回転数ＮＩの代わりに目標エンジン回転数ＴＮＥを用いて、以下の（８）式により、

ＤＮ＝ｄＴＮＥ÷ｄｔ …（８）

として算出してもよいものである。

次に、ステップ８０２において、パワートレーン制御ユニット１００は、エンジン慣性トルクＴＩＥを演算する。この工程では、エンジンから入力軸までの慣性係数Ｉｅに、ステップ８０１で算出した回転数微分値ＤＮを乗じて、エンジン慣性トルクＴＩＥを演算する。

次に、ステップ８０３において、パワートレーン制御ユニット１００は、エンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅを演算する。この工程では、入力軸回転数ＮＩに基づいて、図９に示す制御マップ９０１からエンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅを演算する。ここで、制御マップ９０１は、入力軸回転数ＮＩがＮＩ−１まではゲインＧｔｅが０で、入力軸回転数ＮＩがＮＩ−１より大きくなると、増加する設定とすることが望ましいものである。

次に、ステップ８０４において、パワートレーン制御ユニット１００は、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦを演算する。この工程では、エンジン７のトルクＴＥを用いて、以下の式（９）により発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦを演算する。

ＴＣＦＦ＝ＴＥ−Ｇｔｅ×ＴＩＥ …（９）

ここで、ＴＩＥは、ステップ８０２で演算されたエンジン慣性トルクであり、Ｇｔｅは、ステップ８０３で演算されたエンジン慣性トルク変化ゲインである。

ここで、図１０及び図１１を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置による図３のステップ３０３（発進クラッチＦＦ演算）の他の処理内容について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算の他の処理内容を示すフローチャートである。図１１は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算処理にて用いる他のエンジン慣性トルク変化ゲインマップの説明図である。

図１０のステップ１００１，ステップ１００２は、図８のステップ８０１，ステップ８０２と同じであり、図１０のステップ１００４は、図８のステップ８０４と同じである。

図１０のフローチャートが、図８のフローチャートと異なる点は、図１０のフローチャートのステップ１００３において、パワートレーン制御ユニット１００は、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの差に基づいて、図１１に示す制御マップ１１０１からエンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅを演算する点である。制御マップ１１０１では、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの差（ＮＥ−ＮＩ）が所定値（ＮＥ−ＮＩ）−１以下では、ゲインＧｔｅは１とし、所定値（ＮＥ−ＮＩ）−１より大きくなると、ゲインＧｔｅが徐々に１から減少するものとする。

なお、ここで、エンジン回転数ＮＥの代わりに目標エンジン回転数ＴＮＥを用いて、目標エンジン回転数ＴＮＥと入力軸回転数ＮＩの差に基づいて図１１に示す制御マップ１１０１からエンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅを演算してもよいものである。

ここで、図１２を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置の演算内容を、演算回路的に図示して説明する。
図１２は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置の演算内容を示す等価回路図である。

図１２に示す等価回路図は、図３，図５，図８に示した演算処理に対応するものであり、以下、その対応関係について説明する。図１２に示した回路図の右側の方から説明すると、図３のステップ３０４にて説明したように、発進クラッチ目標トルクＴＣは、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦと、発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢの和として求められる。

発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢは、図５のステップ５０６で説明したように、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥの偏差に、制御ゲインＧを掛けて求められる。

目標エンジン回転数ＴＮＥは、図５のステップ５０５で説明したように、目標エンジン回転数基本値ＴＮＥ０と、目標エンジン回転数変化ＤＴＮＥの和として求められる。

目標エンジン回転数変化ＤＴＮＥは、図５のステップ５０３で説明したように、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅと、入力軸回転数の変化分ΔＮＩを掛けて求められる。

目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅは、図６に示すように、目標エンジン回転数差ＧＮＥｒｒによって変化する値である。したがって、図１２から理解されるように、目標エンジン回転数差ＧＮＥｒｒが小さくなると、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅは１（１００％）に近づくため、目標エンジン回転数ＴＮＥは、入力軸回転数の変化分ΔＮＩに基づいて増加する。結果として、目標エンジン回転数ＴＮＥにエンジン回転数ＮＥを追従させるよう発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢが演算され、発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢが減少する。

一方、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦは、図８のステップ８０４で説明したように、ＴＣＦＦ＝エンジントルクＴＥ−（エンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅ×エンジン慣性トルクＴＩＥ）として求められる。ここで、エンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅは、図９にて説明したように、入力軸回転数ＮＩによって変化し、入力軸回転数ＮＩが所定値ＮＩ−１以上で、０以上の値となり、入力軸回転数ＮＩの増加に従って、増加する。したがって、図１２から理解されるように、エンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅが大きくなると、結果として、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦが減少する。

次に、図１３を用いて、本実施形態によるクラッチの制御装置による発進動作について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進動作を示すタイムチャートである。

図１３の横軸は時間を示している。また、図１３（Ａ）の縦軸はスロットル開度ＴＶＯを、図１３（Ｂ）は目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩを、図１３（Ｃ）はエンジントルクＴＥを、図１３（Ｄ）は発進クラッチ目標トルクＴＥを、図１３（Ｅ）は発進クラッチ位置を示している。ここで、発進クラッチ位置ＲＰＣＬＨは、エンジントルクを入力軸へ伝達する締結方向を正とし、エンジントルクを入力軸へ伝達しない完全解放位置を０としている。図１２では、発進中のアクセル開度は一定の状態を示しており、簡単のため、発進中のエンジントルクＴＥは一定と仮定している。

時刻ｔ１において、図１３（Ａ）に示すように、運転者の意思に基づいてアクセルペダルが踏まれ、スロットル開度ＴＶＯがある値で一定となっている。この時、図１３（Ｃ）に示すエンジントルクＴＥが増加し、図１３（Ｂ）示すエンジン回転数ＮＥが増加を開始する。図３のステップ３０２の発進クラッチＦＢ演算とステップ３０３の発進クラッチＦＦ演算により、図１３（Ｂ）に示す目標エンジン回転数ＴＮＥにエンジン回転数ＮＥが一致するよう、図３のステップ３０４の処理により、図１３（Ｄ）に示す発進クラッチ目標トルクＴＣが設定される。よって、設定された発進クラッチ目標トルクＴＣに従い、図１３（Ｅ）に示す発進クラッチ位置ＲＰＣＬＨが締結方向へ動作を開始する。

時刻ｔ２の少し前で、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥが一致すると、図１２で説明したように、発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢは、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥの偏差から求められるため、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥが一致するということは、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥの偏差が０となるため、図３のステップ３０２にて演算される発進クラッチＦＢトルクＴＣＦＢは０となる。

ここで、時刻ｔ２までは、目標エンジン回転数ＴＮＥは、図１３（Ｂ）に示すように、一定値としている。時刻ｔ２において、目標エンジン回転数変化率ＧＮＥｅｒｒが所定値ＧＮＥｅｒｒ−１より小さくなると、図６の制御マップ６０１で説明したように、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅの大きくなる割合が大きくなる。従って、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅの大きくなる割合が大きくなるということは、図１２で説明したように、目標エンジン回転数変化率Ｇｎｅが大きくなるので、目標エンジン回転数ＴＮＥが増加する。すなわち、図１３（Ｂ）の時刻ｔ２以前では、目標エンジン回転数ＴＮＥは一定であったものが、時刻ｔ２以降、徐々に増加する。目標エンジン回転数ＴＮＥが増加すれば、それに応じて、エンジン回転数ＮＥも増加する。ここで、時刻ｔ２以前と、時刻ｔ２以降のエンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの差分について見ると、時刻ｔ２以前でも、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの差分は徐々に小さくなっているが、時刻ｔ２以降では、エンジン回転数ＮＥが増加する分、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの差分が小さくなる割合は、時刻ｔ２以前よりも小さくなっている。すなわち、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの差分が小さいということは、発進クラッチの完全締結時のショックの発生を低減できることになる。

ここで、前述のように、目標エンジン回転数ＴＮＥが増加すると、さきほど、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥが一致したと説明したにも拘わらず、再度、目標エンジン回転数ＴＮＥとエンジン回転数ＮＥとに差が生じることになる。この差が生じた場合、フィードバック制御系は、この差が０となるような制御を開始するので、このようなフィードバック制御が動作しないように、ここでは、以下に説明する方法によって、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦを減少させている。

すなわち、時刻ｔ２付近において、入力軸回転数ＮＩが所定値ＮＩ−１になると、図９の制御マップ９０１で説明したように、エンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅが０よりも大きくなる。従って、エンジン慣性トルク変化ゲインＧｔｅが大きくなるということは、図１２で説明したように、発進クラッチＦＦトルクＴＣＦＦが減少し、発進クラッチ目標トルクＴＣが減少することなので、図１３（Ｄ）に示す発進クラッチ目標トルクＴＣは減少を開始する。発進クラッチ目標トルクＴＣは減少すると、図１３（Ｅ）に示す発進クラッチ位置ＲＰＣＬＨは解放方向へ動作を開始する。よって、発進クラッチ位置ＲＰＣＬＨは解放方向へ動作を開始するとともに、このとき、図１３（Ｂ）に示すエンジン回転数ＮＥは増加し始めており、入力軸回転数ＮＩに滑らかに漸近している。

時刻ｔ３で、図１３（Ｂ）に示すエンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩが一致すると、発進クラッチが完全締結したと判定し、図１３（Ｄ）に示す発進クラッチ目標トルクを最大値ＴＣＭＡＸまで増加させ、図１３（Ｅ）に示す発進クラッチ位置ＲＰＣＬＨを完全締結位置ＣＬＨＯＮへ移動させ、発進制御は完了する。

このように、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの回転差が収束する完全締結時の直前（時刻ｔ２〜ｔ３）に、エンジン回転数ＮＥを上昇させ、入力軸回転数ＮＩに対して、それ以前よりも滑らかに漸近させることで、発進クラッチをスムーズに締結することができ、締結時のショックを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、発進する際の発進クラッチの締結をスムーズに行い、発進クラッチ締結時のショック感を和らげることができる。

本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置を搭載した自動車システムの構成を示すスケルトン図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置を搭載した自動車システムにおける制御ユニットの入出力信号図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチの全体の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置に用いる制御マップの説明図である 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置によるクラッチＦＢ演算の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置によるクラッチＦＢ演算処理にて用いる目標エンジン回転数変化率マップの説明図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置によるクラッチＦＢ演算処理にて用いる目標エンジン回転数基本値マップの説明図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算処理にて用いるエンジン慣性トルク変化ゲインマップの説明図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算の他の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進クラッチＦＦ演算処理にて用いる他のエンジン慣性トルク変化ゲインマップの説明図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置の演算内容を示す等価回路図である。 本発明の一実施形態によるクラッチの制御装置による発進動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１，１１…ギア（１速）
２，１２…ギア（３速）
３，１３…ギア（５速）
４，１４…ギア（２速）
５，１５…ギア（４速）
６，１６…ギア（６速）
７…エンジン
８…発進クラッチ
１０…スロットル
２１…スリーブ（１速−２速）
２２…スリーブ（３速−４速）
２３…スリーブ（５速−６速）
２４…シフト／セレクト機構
３１…入力軸回転数センサ
３２…出力軸回転数センサ
４１…入力軸
４２…出力軸
５０…変速機
５１…同期装置（１速）
５２…同期装置（３速）
５３…同期装置（５速）
５４…同期装置（２速）
５５…同期装置（４速）
５６…同期装置（６速）
６１…発進アクチュエータ
６２…シフトアクチュエータ
６３…セレクトアクチュエータ
１００…パワートレーン制御ユニット
１０１…エンジン制御ユニット
１０３…通信手段

Claims (2)

1. 摩擦面を押し付ける押し付け部材の位置もしくは荷重を調整することで駆動力源の出力トルクを伝達する発進クラッチと、前記発進クラッチが伝達するトルクを受けて回転する入力軸と、駆動軸にトルクを出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸を連結することで所定の変速段を実現する複数の連結機構と、から構成される自動変速機に用いられ、
   前記発進クラッチの締結を制御するクラッチの制御方法において、
   駆動力源と入力軸回転数の回転数差が収束する前記発進クラッチの完全締結前に、入力軸回転数の加速度に応じて、前記発進クラッチの目標トルクを減少させ、前記発進クラッチの位置を解放方向に動作させることを特徴とするクラッチの制御方法。
2. 摩擦面を押し付ける押し付け部材の位置もしくは荷重を調整することで駆動力源の出力トルクを伝達する発進クラッチと、前記発進クラッチが伝達するトルクを受けて回転する入力軸と、駆動軸にトルクを出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸を連結することで所定の変速段を実現する複数の連結機構と、から構成される自動変速機に用いられ、
   前記発進クラッチの締結を制御するクラッチの制御方法において、
   駆動力源と入力軸回転数の回転数差が収束する前記発進クラッチの完全締結前に、入力軸回転数の加速度と、前記入力軸回転数と前記駆動源の回転数との回転数差に応じて、前記発進クラッチの目標トルクを減少させ、前記発進クラッチの位置を解放方向に動作させることを特徴とするクラッチの制御方法。

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