JP5102786B2 - ディスククラッチを制御するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分における自動ディスククラッチを制御するための方法に関する。ディスククラッチは、内部燃焼エンジンからギアボックスに動力を伝達するために、自動車内に配置されるものである。また、本発明は、請求項５の前提部分における自動ディスククラッチを制御するための制御ユニットに関する。また、本発明は、前記方法を実行するためのコンピュータプログラムに関する。

マイクロプロセッサシステムの開発が進展するに伴って、大型車において、自動機能変速器（以後自動機能変速器をＡＭＴと称す）は、普及されるようになって来ている。制御コンピュータとサーボモータのような制御装置の部品とを備えることで、例えば、エンジンの速度、エンジンとギアボックス間の自動ディスククラッチの噛合及び解放、及び相互に関連するギアボックス及びクラッチの部品を正確に制御することが可能となったため、常に、正確なエンジン速度で滑らかなギア変更が達成される。この種の自動ギアボックスは、遊星歯車装置から成り、入口側に流体力学的トルク変換器を有する従来の自動ギアボックス、特に大型車に用いられる従来の自動ギアボックスと比較して、簡素かつ丈夫であり、また実質的に低コストで製造され得るといった利点がある。実際、この種の自動ギアボックスは、従来の自動ギアボックスよりも効率が良く、このことは、燃料消費が減少する余地があることを意味する。

通常、ＡＭＴ式のギアボックスは、入力軸と、該入力軸に設けられた歯車を噛合した少なくとも１つ以上の歯車を有する中間軸と、該中間軸に設けられた歯車を噛合した歯車を有する主軸と、から成る。更にこの場合、主軸は、例えば、支持軸を介して、駆動輪と一対の出力軸に接続される。ギアボックス内において、各対の歯車は、他の対の歯車と夫々異なるギア率を有している。異なる対のギアが、エンジンから駆動輪にトルクを夫々伝達することにより、異なる伝達率が得られる。

また、コンピュータ技術の発展は、車両のエンジンにおける電子制御及びフィードバック制御に大きな影響を与えており、これらの制御は、より正確に、より迅速に、並びに一般のエンジン及び周囲の状況に、より適応するようになった。運転状況に基づいて、完全燃焼過程は、正確に制御され得る。主にエンジンへの燃料供給を制御する車両のスロットルレバー（例えば、加速ペダル）は、電気配線及び電気信号によって、車両のエンジンを制御する。それゆえ、スロットルレバーには、スロットルレバー位置を検知するためのセンサが備えられる。このように、スロットルレバーの位置に基づいて、スロットルの開口が要求される。

始動または操縦の過程において、上述した車両の自動ディスククラッチは、ＡＭＴの一部を構成し、通常、スロットルレバーの位置、エンジンの回転速度、エンジンの出力トルク、ディスククラッチの位置及びディスククラッチの基準位置における情報により、制御され、この自動ディスククラッチの制御は、ディスククラッチがトルク（走行位置）の伝達を開始したときのみに基づいて行われる。基準位置で標準的に伝達されるトルクは、３０Ｎｍ程度である。エンジンの出力トルクは、主に、エンジン内への燃料注入量から計算される。始動及びその一連の操縦において、車両は、概して静止状態または実質的に静止した状態から発進し、エンジンは、アイドリング速度で始動及びその一連の操縦において連続的に始動する。エンジンからギアボックスに伝達されるトルクを決定するディスククラッチの位置及び該ディスククラッチの位置に起因するディスククラッチの噛合の度合いは、主に、ドライバーがスロットルレバーを位置付ける場所に依存する。車両の発進においてより正確な制御が車両のドライバーに提供されるために、ディスククラッチの基準位置が用いられ、ディスククラッチを基準位置に定めることで、始動ギアが即座に選択され、かつ噛合される。このため、車両は、すぐに発進する準備が行われる。このような準備が行われる状況において、加速ペダルが押下されたときに、僅かなフラットスポットを感じることがある。それゆえ、ドライバーは直接的な反応を得て、加速ペダルが押下され始めるとすぐに、車両は、原則として始動する。

図１（ａ）は、先行技術において、加速ペダルの位置とギアボックスの入力軸に伝達されるトルクの基本的な関係を示す。加速ペダルが完全に解放され、かつ始動ギアが選択されるときに、ディスククラッチは、基準位置に定められ、特定量のトルクは、ギアボックスの入力軸に伝達される。ドライバーは、加速ペダルを押下すればするほど、ギアボックスに伝達されるトルク及び得られる車両の加速は大きくなる。図１（ｂ）は、先行技術において、基本的にどのようにディスククラッチの位置が加速ペダルの位置に依存するかを示す。加速ペダルが解放された状態で、基準位置（ＰＯＳ_ＲＦ）が仮定されるとともに、加速ペダルが押下すればするほど、基準位置からクラッチの解放量が小さくなり、このことは、図１（ａ）において伝達されるトルクが増加していることを示している。図１（ｂ）の最大位置は、クラッチが完全に噛合された位置を示す。

国際公開第２００４／００５７４４号パンフレット（ＷＯ２００４／００５７４４：特許文献１）にも、ドライバーが車両を始動させる（車両を発進させる）旨を示す信号を、クラッチの制御システムが受信しないときに、例えば、押下された車両のブレーキペダルをドライバーが維持していることを、クラッチの制御システムが検知したときに、０スロットル開口において、クラッチの制御システムが解放位置を選択する装置が、示されている。

国際公開第２００４／００５７４４号パンフレット

先行技術によれば、始動ギアが噛合され、かつクラッチが前記基準位置に位置付けられたときに、すぐに車両は、該車両のドライバーが加速ペダルを押下するときの応答に備える。ドライバーが加速ペダルを押下しない、かつブレーキペダルと接触しなければ、ただクラッチは、前記基準位置に位置付けられることを保持するだけである。そして、このように、例え車両が静止状態であっても、トルクは、ギアボックスに少量伝達される。このことは、純粋にクラッチの加熱及びクラッチの摩耗のために、燃料が消費されることを意味する。

それゆえ、摩擦損失及びクラッチの摩耗を減少させるための自動ディスククラッチを備える車両が必要とされる。このことは、以下に記載される発明の主要目的である。

本発明の目的を達成するための手段において、本発明における方法は、請求項１に記載され、本発明における装置は、請求項５に記載される。他の請求項には、本発明における方法の好ましい実施形態及び発展形態が記載される（請求項２〜４及び請求項６〜８）。

本発明における方法は、自動ディスククラッチの位置を制御するための方法を示し、前記方法において、ディスククラッチの主な機能は、車両内に配置された内部燃焼エンジンから車両内に配置された段階変速式ギアボックスの入力軸に動力を伝達する。ギアボックスが始動ギアを噛合させ、クラッチが初期位置（ＰＯＳ_ＲＦ）に位置付けられるときに、前記方法が用いられ、これにより、クラッチが車両の発進を準備し、前記初期位置で小さいトルクを伝達する。前記方法において、車両のドライバーが、スロットル制御器を作動することにより車両が発進するトルクを、所定時間内に要求しないことを条件に、前記クラッチは、前記初期位置と比較して解放した第２の位置（ＰＯＳ _１ ）に位置付けられることを特徴としている。

本発明における方法の効果は、燃料が節約され、かつクラッチの摩耗が減少することである。装置の請求項における発明においても、同じ効果が得られる。

本発明における方法の第２の実施形態によれば、前記所定時間が経過する前に車両内のブレーキペダルが押下されたことを条件に、ブレーキペダルの押下が検知されたときに、前記クラッチは、前記第２の位置に位置付けられる。この効果は、更に燃料が節約され、かつクラッチの摩耗が減少することである。ドライバーがブレーキペダルを押下するときに、ドライバーは車両を発進させないことを指示し、従って、車両は、即座に発進の準備をする必要がない。

本発明の更なる有効な実施形態は、従属項において記載される。

（実施例）
添付図面を参照し、本発明の更に好ましい実施形態及び従来技術を例示することで、本発明の更なる詳細は、以下に記載される。

図１（ａ）は、伝達トルクとスロットルレバー位置の基本的な関係を示し、（ｂ）は、従来技術におけるクラッチ位置と加速ペダル位置の関係を示す。図２は、本発明における自動ディスククラッチを制御するための装置の実施形態における概念図を示し、ディスククラッチは、エンジンと自動段階変速式ギアボックスの間に配置されている。図３は、本発明の一実施形態におけるクラッチ位置と加速ペダル位置の関係を示す。図４は、本発明の一実施形態として適用されるコンピュータ装置を図式的に示す。

図２において、符号１は、例えばディーゼルエンジンである６シリンダ式内部燃焼エンジンを示し、内部燃焼エンジン１のクランク軸２は、一般的に符号３で示された単式ディスクドライクラッチが一対となっており、このクランク軸２は、クラッチカバー４に覆われている。最大のトルクの大きさは、クラッチにより伝達されることに依存し、クラッチは、１つ以上のディスクと圧力板１２を備える。クランク軸２は、クラッチ３のクラッチハウジング５に回転可能に固定されている。一方、クラッチハウジング５のディスク６は、入力軸７に回転可能に固定されており、この入力軸７は、一般的に符号９で示されたギアボックスのギアボックスハウジング８内で回転可能に支持されている。また、主軸１０及び中間軸１１は、ハウジング８内で回転可能に支持されている。

ギアボックス内のサーボ装置（示されない）は、ギアボックス９内の夫々異なるギアを噛合及び解放するものであり、該サーボ装置は、種々のエンジンのデータ及び車両のデータを示す制御ユニットの入力信号を制御する機能としての電子制御ユニット４５により制御される。例えば、制御ユニット４５は、メモリユニットを有するマイクロコンピュータから成る。実施例で示されるスロットルレバー４８は、加速ペダルであるが、該スロットルレバー４８は、実現可能な形式であれば、例えば、操作ハンドルに設けられたスロットルのような手動で制御されるスロットルであってもよい。スロットルレバーの位置は、角度センサ４９から取得され、該角度センサ４９は、シャフト５０に回動可能に実装されたスロットルレバー４８のペダルアーム５１に連設されている。ギアセレクタ４６が手動変更位置にあるときに、ギアセレクタ４６を介して、ギアの変更は、ドライバーの命令により行われる。また、制御ユニット４５は、エンジン制御ユニット１５を介して、燃料注入を制御する。すなわち、制御ユニット４５は、スロットルレバーの位置、並びに空気圧ピストンシリンダ４７に許容される空気に基づいて、エンジントルクまたはエンジン速度を制御する。クラッチ３は、スロットルレバーの位置、並びに空気圧ピストンシリンダ４７に許容される空気に基づいて制御される。自動クラッチ３の位置は、位置センサ１７により得られる。

クラッチ３の噛合度は、複数の異なる段階または複数の異なる位置で分類される。走行位置は、車両が静止状態から前方に始動することのみができる有効な動力だけをエンジン１からギアボックス９に伝達するときのクラッチ３の位置である。走行位置を特定する公知の方法は、瑞国特許出願公告第９９０３１１７−１号明細書（ＳＥ９９０３１１７−１）に示されている。走行位置におけるクラッチの位置において、標準的な値である約３０Ｎｍの動力が伝達される。

図２における実施形態には、公知の方法で車両を制動するための常用ブレーキシステムが更に備えられている。常用ブレーキシステムは、ブレーキアクチュエータ（示されない）を制御するためのブレーキ制御ユニット（示されない）と、前記ブレーキ制御ユニットに送信する入力信号を生成するためのブレーキペダル６０と、前記制御ユニット４５と、から成り、従って、ドライバーの制動要求についての情報は、ブレーキ制御ユニット及び制御ユニット４５に与えられる。

例えば、ドライバーまたは自動制御システムによる始動ギアの選択及び噛合やブレーキペダル６０の解除などの始動期間における初期段階において、車両の発進を準備するために、制御ユニット４５は、すぐに解放位置から走行位置にクラッチを制御する。クラッチが前記走行位置に位置付けられ、かつ車両が静止状態になる或いは略静止状態になるときの状態は、車両の始動モードとして定義される。図３において、解放位置は、ＰＯＳ_１で示され、以後基準位置として定義される走行位置は、ＰＯＳ_ＲＦで示される。クラッチ３が完全にＰＯＳ_ＭＡＸで噛合され、従って、最大のトルクがエンジン１からギアボックス９に伝達される。

以下に示す状況（１）〜（３）のうち一の状況が起こったときに、クラッチが基準位置ＰＯＳ_ＲＦに位置付けられることが示される。
（１）ドライバーまたは自動制御システムが始動ギアを選択し、かつ噛合する。
（２）始動ギアが既に噛合され、かつドライバーがブレーキペダルを完全に解除する。
（３）車両が静止状態或いは略静止状態であるときに、始動ギアが既に噛合され、かつドライバーがブレーキペダルを完全に解除する。

本発明の第１の実施形態によれば、制御ユニット４５には、クラッチ３が前記基準位置に位置付けられるときに計時カウンタ（示されない）を始動するプログラムが組まれている。制御ユニット４５には、計時カウンタが所定の値、例えば５秒が経過したことを計時し、かつこの期間に車両のドライバーがスロットルレバー４８を操作しないときに、クラッチ３を解放位置ＰＯＳ_１に復帰して位置付けるプログラムが組まれている。本発明の第１の実施形態において、制御ユニット４５には、ブレーキペダルが押下されることを条件に、すぐにＰＯＳ_ＲＦから解放位置ＰＯＳ_１にクラッチ３を移動するプログラムが組まれている。また、好ましくは、ブレーキペダル６０には、ブレーキペダルが押下されていることを条件に、該ブレーキペダルが押下されたことを検知し、かつ制御ユニット４５に信号を送信するための角度センサが備えられている。他の形態として、制御ユニット４５は、ブレーキ光信号を使用してもよく、この場合、ブレーキペダル６０が押下されていれば、ブレーキペダル６０が押下されていることを知らせるために、ブレーキ制御ユニットから車両上に配置されたブレーキライト（示されない）にブレーキ光信号が公知の方法で送信される。

図４は、不揮発性メモリ５２０、プロセッサ５１０及び読み書き可能なメモリ（ＲＷＭ）５６０から成る発明の一実施形態における装置５００を示す。メモリ５２０は、第１のメモリ領域５３０を有しており、この第１のメモリ領域５３０には、装置５００を制御するためのコンピュータプログラムが記憶されている。装置５００を制御するためのメモリ領域５３０内のコンピュータプログラムは、オペレーティングシステムである。

装置５００は、例えば、制御ユニット４５のような制御ユニットに含まれている。データプロセシングユニット５１０は、例えばマイクロコンピュータから成る。

また、メモリ５２０は第２のメモリ領域５４０を有しており、この第２のメモリ領域５４０には、本発明においてクラッチを制御するためのプログラムが記憶されている。他に採り得る実施形態において、クラッチを制御するためのプログラムは、例えばＣＤまたは交換可能な半導体メモリのような分離揮発性データ記憶媒体５５０内で記憶されている。プログラムは、実行可能形式または圧縮状態で記憶されている。

データプロセシングユニット５１０が特定の機能を作動するときに、データプロセシングユニット５１０が、メモリ５４０内で記憶されたプログラム、または不揮発性記録媒体５５０内で記憶されたプログラムの特定の領域を作動することは明らかである。

データプロセシングユニット５１０において、そのメモリ５５０との通信がデータバス５１４を介して調整される。また、データプロセシングユニット５１０において、そのメモリ５２０との通信がデータバス５１２を介して調整される。更に、データプロセシングユニット５１０において、そのメモリ５６０との通信がデータバス５１１を介して調整される。また、データプロセシングユニット５１０において、そのデータポート５９０との通信がデータバス５１５を用いることにより調整される。

メモリ５４０内で記憶されたプログラム、または不揮発性記録媒体５５０内で記憶されたプログラムの特定の領域を作動するデータプロセシングユニット５１０により、本発明における方法が実行される。

本発明は、前記した実施形態に限られることがないと見なされるが、幾分の更なる変更及び修正は、特許請求の範囲内として見なされる。

（ａ）は、伝達トルクとスロットルレバー位置の基本的な関係を示す図であり、（ｂ）は、従来技術におけるクラッチ位置と加速ペダル位置の関係を示す図である。 本発明における自動ディスククラッチを制御するための装置の実施形態を示す概念図である。 本発明の一実施形態におけるクラッチ位置と加速ペダル位置の関係を示す図である。 本発明の一実施形態として適用されるコンピュータ装置を示す図である。

Claims (6)

1. 自動ディスククラッチ（３）の位置を制御するための方法であって、
   前記方法において、ディスククラッチ（３）の主な機能は、車両内に配置された内部燃焼エンジン（１）から車両内に配置された段階変速式ギアボックス（９）の入力軸（７）に動力を伝達することであり、
   前記方法は、車両の発進を準備するためにギアボックスが始動ギアを噛合させ、クラッチが初期位置（ＰＯＳ_ＲＦ）に位置付けられるときであり、かつ車両が停止状態において前記初期位置でクラッチが小さいトルクを伝達する始動モードの場合、に用いる方法であり、
   車両のドライバーが、スロットル制御器（４９）を作動することにより車両が発進するトルクを、所定時間内に要求しないことを条件に、前記クラッチは、前記初期位置と比較して解放した第２の位置（ＰＯＳ_１）に位置付けられることを特徴とする自動ディスククラッチの位置を制御するための方法。
2. 前記所定時間が経過する前に車両内のブレーキペダル（６０）が押下されたことを条件に、前記クラッチは、ブレーキペダルの押下が検知されたときに前記第２の位置に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記所定時間は、３秒以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２の位置は、前記クラッチが完全に解放されるとみなされる位置であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 車両内の自動ディスククラッチ（３）の位置を制御するための制御ユニット（４５）であって、
   ディスククラッチ（３）は、車両内に配置された内部燃焼エンジン（１）から車両内に配置された段階変速式ギアボックス（９）の入力軸（７）に動力を伝達するために配置され、
   前記制御ユニットは、前記クラッチを初期位置（ＰＯＳ_ＲＦ）に位置付けるために配置され、車両の発進を準備し、始動ギアを噛合させるギアボックスを有し、かつ車両が停止状態における始動モードにおいて前記初期位置でクラッチが小さいトルクを伝達する制御ユニットであり、
   車両のドライバーが、スロットル制御器（４９）を作動することにより車両が始動するトルクを、所定時間内に要求しないことを条件に、前記制御ユニットは、更に前記初期位置と比較して解放した第２の位置（ＰＯＳ_１）に前記クラッチを位置付けるために配置されることを特徴とする車両内の自動ディスククラッチの位置を制御するための制御ユニット。
6. プログラムコードから成るコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータプログラムは、該コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに請求項１に記載される方法を実行するためのコンピュータプログラムであることを特徴とするコンピュータプログラム。

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