JP6575468B2 - 車両のクラッチ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるバイワイヤのクラッチ制御装置に関し、特に変速機が前進レンジから後進レンジへ切り替えられるときに好適なクラッチ制御の技術に係る。

従来より車両に搭載されるエンジンには、運転者の手動操作によって変速段が選択される、いわゆる手動変速機が接続される場合があり、この手動変速機との間にはクラッチ装置が介在されて、運転者によるクラッチペダルの踏み操作によって継合および離脱のいずれかに切り替えられるようになっている。これにより、エンジンと手動変速機との間で動力が伝達および遮断のいずれかの状態に切り替えられる。

このような車両用の手動変速機においては、前進段には同期機構が設けられている一方、後進段には同期機構が設けられていないものが多い。そこで、例えば特許文献１に記載の手動変速機では、運転者によるシフトレバーの操作によって前進レンジから後進レンジへ切り替えられるときに、ギヤ鳴りを防止するために前進段用の同期機構を動作させて、インプットシャフトの回転を低下させるようにしている（例えば特許文献１を参照）。

また、クラッチ装置に電動モータや油圧アクチュエータなどを付加して、クラッチペダルとの機械的な連結を不要とした、いわゆるクラッチバイワイヤという技術も公知である。この場合、通常は運転者によるクラッチ踏み操作に応じてアクチュエータを制御し、前記クラッチ装置を継合状態または離脱状態に切り替えるようにしている。これにより、ラフなクラッチ操作がなされてもエンストなどを防止することができる。

特開２０１５−７２０００号公報

ところが、前記従来例（特許文献１）のように前進段用の同期機構を利用する構成としていても、インプットシャフトの回転が高いときには、これを十分に低下させることができず、ギヤ鳴りを防止できないことがあった。この場合、クラッチ装置の部品は勿論、シフト機構の部品にもダメージを与えるおそれがある。

そのようにギヤ鳴りを防止できない理由は、同期機構の容量が本来の前進段における操作に適したものに設定されているため、前進段から後進段への切り替えにおいては容量が不足するからである。これに対して、仮に後進段のギヤ鳴りを防ぐために同期機構の容量を増大させると、前進段におけるバランスが崩れてしまい、快適なシフト操作を行えなくなるおそれがある。

このような実状を考慮して本発明の目的は、いわゆるバイワイヤのクラッチ制御装置におけるアクチュエータの制御に工夫を凝らして、前記のようなギヤ鳴りを防止することである。

前記の目的を達成すべく本発明は、車両のエンジンと変速機との間に介在されたクラッチ装置のアクチュエータを、運転者によるクラッチ操作に応じて制御し、前記クラッチ装置を継合または離脱のいずれかに切り替えるようにした車両のクラッチ制御装置を対象としている。

そして、前記クラッチ装置を離脱させるようにクラッチ踏み操作が行われているとともに、変速操作部材がニュートラル位置に操作されているときに、前記変速機のインプットシャフトの回転数がエンジン回転数よりも高ければ、前記クラッチ装置が継合状態になるように前記アクチュエータを制御する制御手段を備えたものである。

すなわち、例えば前進していた車両が一旦、停止した後に後進するときに、運転者は、クラッチ装置が離脱状態になるようにクラッチ踏み操作をしながら、シフトレバーなどの変速操作部材を操作して、変速機を前進レンジから後進レンジへ切り替える。このときに変速機のインプットシャフトの回転数は、回転の慣性によってエンジン回転数よりも高くなることがあり、後進ギヤの噛み合い時にギヤ鳴りが発生するおそれがあった。

これに対して前記の構成では、運転者がクラッチ踏み操作をしながら、変速操作部材を前進位置から後進位置に操作する途中で、ニュートラル位置に操作されているときに、インプットシャフトの回転数がエンジン回転数よりも高ければ、アクチュエータの制御によってクラッチ装置が一時的に継合状態にされる。これによりインプットシャフトの回転数が低下し、エンジン回転数に近づくようになる。

ここで、一般的にクラッチ装置のトルク容量は大きいので、インプットシャフトの回転数を速やかに低下させることができ、その後、クラッチ装置が再び離脱状態（即ち、クラッチ操作に対応する状態）になって後進ギヤが噛み合う時に、ギヤ鳴りが発生することを防止できる。なお、前記のようにアクチュエータの制御によってクラッチ装置を継合状態にするときには、これを半継合状態（いわゆる半クラッチ）とすることによって、ショックの発生を抑制するのが好ましい。

以上、説明したように本発明に係る車両のクラッチ制御装置によると、運転者がクラッチ踏み操作をしながら、シフトレバーなど操作して後進レンジへ切り替えるときに、その途中のニュートラル位置においてインプットシャフトの回転数を速やかに低下させることができ、これにより後進ギヤが噛み合う時のギヤ鳴りを防止できる。

実施の形態に係る車両のパワートレインの概略構成を示す図である。 クラッチ装置およびその制御系統を示す説明図である。 ギヤ鳴り防止制御のルーチンの一例を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両に本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施の形態に係る車両に搭載されたパワートレインの概略構成を示し、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）１１がクラッチ装置２を介して変速機３に連結されている。これによりエンジン１の出力は、クラッチ装置２を介して変速機３に伝達され、適宜、変速された後にプロペラシャフト４１を介してデファレンシャルギヤ４２に伝達され、さらに左右のドライブシャフト４３，４３から後輪（駆動輪）４４へと分配される。

一例としてエンジン１はガソリンエンジンであって、詳しくは図示しないが、周知の如く燃料噴射量を調整可能なインジェクタ、点火プラグの点火時期を調整可能なイグナイタ、吸気量を調整可能な電動のスロットルバルブ１２などが装備されている。また、クランクシャフト１１の回転数（エンジン回転数Ｎｅ）を検出するためのクランク角センサ１０１が設けられている。

このクランク角センサ１０１からの信号はエンジンＥＣＵ１００に入力される。また、車室内に設けられたアクセルペダル１５の踏み操作量（アクセル開度）を表す信号が、アクセル開度センサ１０２からエンジンＥＣＵ１００に入力される。そして、これらの信号に基づいてエンジンＥＣＵ１００により、前記インジェクタ、イグナイタおよびスロットルバルブ１２などの制御が行われる。

前記クラッチ装置２は、いわゆるバイワイヤの自動クラッチとして構成されており、詳しくは図２を参照して以下に説明するように、クラッチ機構部２０と、その継合状態を変化させるアクチュエータ（図２の例ではクラッチレリーズシリンダ２１）とを備えている。そして、後述するように運転者によるクラッチペダル１６の踏み操作に応じて、油圧回路５からクラッチレリーズシリンダ２１に供給される油圧が適宜、制御されることにより、クラッチ機構部２０が継合または離脱のいずれかに切り替えられる。

前記変速機３は一例として公知のマニュアルトランスミッションであって、シンクロメッシュ機構（同期機構）付きの常時噛み合い式の平行歯車機構からなり、例えば前進６速段および後進段が成立するようになっている。この変速機３は、車室内に設けられたシフトレバー１７の操作力が図示しないロッドやケーブルを介してフォークシャフトおよびシフトフォークに伝達されて、所望の変速段（前進６速段および後進段のうちの一つの変速段）が成立するようになっている。

なお、この変速機３では、前進段のそれぞれに対応してシンクロメッシュ機構が設けられている一方、後進段に対応するシンクロメッシュ機構は設けられていない。このため、後進レンジへの切り替えの際のギヤ鳴りを防止するために、前進段用（例えば第１速段用）のシンクロメッシュ機構を動作させて、インプットシャフト３１の回転を低下させる構成とされている（具体的な構成については例えば特許文献１を参照）。

−クラッチ装置−
図２にはクラッチ装置２の構造を示しており、クラッチ装置２は、エンジン１のクランクシャフト１１と、変速機３のインプットシャフト３１との間に介在するように設けられ、動力を伝達または遮断するクラッチ機構部２０と、これを動作させるクラッチレリーズシリンダ２１と、を備えている。なお、インプットシャフト３１の近傍には、その回転数（インプット回転数Ｎin）を検出するようにインプット回転数センサ２０１が設けられている。

クラッチ機構部２０は、クランクシャフト１１に取り付けられたフライホイール２２と、インプットシャフト３１に取り付けられたクラッチディスク２４と、クラッチカバー２３に配設されたプレッシャプレート２５と、このプレッシャプレート２５をフライホイール２２に（図２の左側に）向かって押圧付勢し、クラッチディスク２４を挟圧させるダイヤフラムスプリング２６と、を備えている。

こうしてクラッチディスク２４が挟圧された状態では、クラッチ機構部２０は動力を伝達する継合状態になっており、クラッチレリーズシリンダ２１によってレリーズフォーク２８が回動されると、動力を遮断する離脱状態に切り替えられる。すなわち、レリーズフォーク２８が図２の矢印Ｉの向きに回動することで、レリーズベアリング２７がインプットシャフト３１に沿って図の左側へスライド移動し、ダイヤフラムスプリング２６の内端部を変位させて、前記の挟圧力を減少させる。

これにより、フライホイール２２とクラッチディスク２４とが滑りながら動力を伝達するようになり、クラッチ装置２は半継合状態（以下、半クラッチ状態ともいう）になる。さらにレリーズベアリング２７がスライド移動して、前記の挟圧力が減少すると、フライホイール２２とクラッチディスク２４とが完全に切り離されて動力を伝達しない（動力伝達を遮断する）ようになり、クラッチ装置２は離脱状態になる。

このようなクラッチレリーズシリンダ２１によるクラッチ機構部２０の動作は、前記のように油圧回路５からクラッチレリーズシリンダ２１へ供給される油圧によって制御される。すなわち、油圧回路５は、クラッチＥＣＵ２００からの制御信号を受けて例えばソレノイドバルブが動作し、クラッチレリーズシリンダ２１へ供給する油圧を調圧する。そして、この油圧が配管を介してクラッチレリーズシリンダ２１へ伝達される。

本実施の形態では、前記油圧回路５への制御信号として、運転者によるクラッチペダル１６の踏み操作に応じて出力されるモード（以下、３ペダルモードという）と、クラッチペダル１６の操作とは無関係に出力されるモード（以下、２ペダルモードという）とがある。３ペダルモードでは、通常のマニュアルクラッチと同様にクラッチペダル１６の踏み操作量に応じてクラッチレリーズシリンダ２１が動作され、前記のようにクラッチ機構部２０の状態が継合または離脱に切り替えられる。

一方、２ペダルモードでは、例えば車両が停止する際や発進する際などにおいてクラッチペダル１６の踏み操作を必要とせず、例えば車速やアクセル開度などに応じてクラッチレリーズシリンダ２１を動作させる。これらのモード切り替えは、例えば車室内に配設されたモード切替スイッチ１８（図１を参照）によって行われる。一例としてモード切替スイッチ１８は押しボタン式であり、押し込み操作が行われる都度、クラッチＥＣＵ２００に信号が出力され、ここにおいてモードの切り替えが行われる。

−ＥＣＵ−
上述したようにエンジン１やクラッチ装置２の制御を行うエンジンＥＣＵ１００およびクラッチＥＣＵ２００は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭなどを備えた公知のコントロールユニットである。そして、クラッチＥＣＵ２００には、前記したようにモード切替スイッチ１８からの信号が入力される他に、図１に示すように、車室内に設けられたクラッチペダル１６の踏み操作量（クラッチストローク）を表す信号が、クラッチストロークセンサ２０２から入力される。

また、クラッチＥＣＵ２００には、シフトレバー１７の操作位置（シフト位置）を検出するシフト位置センサ２０３からの信号も入力され、さらに、変速機３のアウトプット回転数センサ２０４からの信号も入力される。このアウトプット回転数センサ２０４は、プロペラシャフト４１に連結された変速機３のアウトプットシャフト（図示省略）の近傍に配設されており、その信号に基づいて車速が算出される。なお、エンジンＥＣＵ１００およびクラッチＥＣＵ２００は双方向に通信可能に接続されている。

そして、前記の３ペダルモードにおいては、運転者によるクラッチペダル１６の踏み操作量に応じてクラッチレリーズシリンダ２１が動作するように、油圧回路５からの供給油圧が制御される。例えばクラッチペダル１６の踏み操作量（クラッチストローク）が所定量を超えたときに、クラッチ機構部２０が完全に切り離されて動力伝達を遮断する離脱状態（クラッチ伝達トルクが０％の状態）になる。

この状態から運転者がクラッチペダル１６の踏み操作量を減らしてゆくと、これに応じてクラッチレリーズシリンダ２１が動作し、クラッチ機構部２０は半クラッチ状態になり、クラッチストロークに応じて伝達トルクが変更されるようになる。すなわち、クラッチストロークの減少に連れてクラッチ伝達トルクが増大し、それが所定量を下回ると、クラッチ機構部２０が完全に継合される。

−後進レンジへの切り替え時のギヤ鳴り防止制御−
さらに、本実施の形態の特徴としてクラッチＥＣＵ２００は、前記の３ペダルモードにおいて運転者がシフトレバー１７を操作し、変速機３を後進レンジに切り替えるときに、後進段のギヤの噛み合いの際の異音の発生（ギヤ鳴り）を防止するための制御を実施する。すなわち、上述したように変速機３には後進段用のシンクロメッシュ機構が設けられておらず、前進段用のシンクロメッシュ機構を利用するようになっている。

しかしながら、そうして前進段用のシンクロメッシュ機構を利用するようにしていても、インプットシャフト３１の回転が高いときには、これを十分に低下させることができず、ギヤ鳴りを防止できないおそれがあった。これは、利用するシンクロメッシュ機構の容量が、本来の前進段（例えば第１速段）における操作力に適したものに設定されていて、後進段への切り替えにおいては容量が不足するためである。

これに対して、仮に前記のギヤ鳴りを防ぐために、シンクロメッシュ機構の容量を増大させると、これにより例えば第１速段のみ操作力が軽くなり過ぎるなど、前進段におけるバランスが崩れてしまい、快適なシフト操作を行えなくなるおそれがある。そこで、本実施の形態では、上述したクラッチ装置２の制御に工夫を凝らして、ギヤ鳴りを防止するようにしたものである。

以下、本実施の形態におけるギヤ鳴り防止制御の具体的な処理の手順について、図３のフローチャートを参照して説明する。この図に示すルーチンはエンジン１の始動後、クラッチＥＣＵ２００において所定のタイミングで繰り返し実行されるものであり、まず、スタート後のステップＳＴ１では、制御を実行する所定の条件が成立しているか否か判定する。

そして、例えば以下の条件（１）〜（３）の全てが成立している場合に肯定判定する。

（１）車速が所定範囲（例えば−５ｋｍ／ｈ以上かつ５ｋｍ／ｈ未満）内にあって、車両がほぼ停車していると考えられること、
（２）シフト位置がニュートラル位置になっていること、言い換えると、運転者によってシフトレバー１７が前進レンジから後進レンジへ切り替えられる途中であること、
（３）クラッチペダル１６の踏み操作量（クラッチストローク）が所定量を超えていて、クラッチ装置２を離脱させるようにクラッチ踏み操作が行われていること。

前記車速についての判定は、アウトプット回転数センサ２０４からの信号に基づいて行われ、シフト位置についての判定はシフト位置センサ２０３からの信号に基づいて行われる。また、クラッチペダル１６の踏み操作量についての判定はクラッチストロークセンサ２０２からの信号に基づいて行われる。なお、前記の条件は一例に過ぎず、例えば変速機３が所定の変速段から移行するときであるなど、他の条件を付加してもよい。

そして、前記（１）〜（３）のいずれか一つでも条件が成立していなければ、否定判定（ＮＯ）してルーチンを終了する（エンド）一方、（１）〜（３）の全ての条件が成立していれば、肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ２に進み、今度は、変速機３のインプット回転数Ｎinがエンジン回転数Ｎｅよりも高いか否か判定する。

なお、インプット回転数Ｎinは、インプット回転数センサ２０１からの信号に基づいて算出され、エンジン回転数Ｎｅは、クランク角センサ１０１からの信号に基づいて算出される。そして、インプット回転数Ｎinがエンジン回転数Ｎｅ以下で否定判定（ＮＯ）すれば、ルーチンを終了する（エンド）一方、インプット回転数Ｎinがエンジン回転数Ｎｅよりも高くて肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ３へ進む。

このステップＳＴ３では、油圧回路５からクラッチレリーズシリンダ２１へ供給する油圧を増大させて、クラッチ装置２を継合させる（なお、ショックの抑制のために半クラッチ状態とするのが好ましい）。すなわち、クラッチペダル１６の操作に従えば離脱されるはずのクラッチ装置２を敢えて継合させて、エンジン１のフライホイール２２などの大きな慣性マスをインプットシャフト３１に付加し、その回転数を速やかに低下させる。

こうして低下するインプットシャフト３１の回転数（インプット回転数Ｎin）がエンジン回転数Ｎｅ以下になったか否かステップＳＴ４で判定し、否定判定（ＮＯ）すれば前記のステップＳＴ３に戻る一方、肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ５に進んで、油圧回路５からクラッチレリーズシリンダ２１へ供給する油圧を減少させ、クラッチ装置２を離脱させた後に、ルーチンを終了する（エンド）。

つまり、後進段へのシフト操作の途中で一時的にクラッチ装置２を継合させて、変速機３のインプット回転数Ｎinをエンジン回転数Ｎｅ以下になるまで低下させ、その後は再びクラッチ装置２をクラッチペダル１６の操作に従って動作させるのである。

前記図３のルーチンを実行することによってクラッチＥＣＵ２００は、クラッチ装置２を離脱させるようにクラッチ踏み操作が行われているとともに、シフトレバー１７がニュートラル位置に操作されているときに（ステップＳＴ１でＹＥＳ）、変速機３のインプット回転数Ｎinがエンジン回転数Ｎｅよりも高ければ（ステップＳＴ２でＹＥＳ）、クラッチ装置２が継合状態になるように制御する（ステップＳＴ３）制御手段を構成する。

以上、説明したように本実施の形態によれば、例えば前進していた車両が一旦、停止した後に後進するときには、運転者がクラッチペダル１６を踏み操作をしながら、シフトレバー１７を操作して、変速機３を前進レンジから後進レンジへと切り替える。このとき、変速機３のインプットシャフト３１の回転数（インプット回転数Ｎin）は、回転の慣性によってエンジン回転数Ｎｅよりも高くなることがあり、後進段のギヤの噛み合い時にギヤ鳴りが発生するおそれがあった。

これに対して、図３のフローを参照して上述したように、車速が所定範囲内にあって、クラッチ装置２が離脱状態になるようにクラッチ踏み操作が行われているとともに、シフトレバー１７がニュートラル位置にあり（ステップＳＴ１でＹＥＳ）、かつ、変速機３のインプット回転数Ｎinがエンジン回転数Ｎｅよりも高いときには（ステップＳＴ２でＹＥＳ）、クラッチ装置２が一時的に継合される（ステップＳＴ３）。

これにより、エンジン１のフライホイール２２などの慣性を利用して、変速機３のインプットシャフト３１の回転数（インプット回転数Ｎin）を速やかに低下させ、エンジン回転数Ｎｅに近づけることができる。よって、その後にクラッチ装置２が再び離脱状態（即ち、運転者のクラッチ操作に対応する状態）になって、後進段のギヤが噛み合う時にギヤ鳴りの発生を防止することができる。

−他の実施形態−
前記した実施の形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態では、前進していた車両が一旦、停止した後に後進するときを想定しているが、これに限らず、後進していた車両が一旦、停止した後に前進するとき、或いは停車中の車両が発進するときなどに、運転者がクラッチペダル１６を踏み操作をしながら、シフトレバー１７を操作して、変速機３を前進レンジ（例えば第１速段）に切り替えるときについても、本発明の効果が期待できる。

また、前記実施の形態では、変速機３自体はマニュアルトランスミッションとしているが、これにも限定されず、変速機３は、いわゆるオートメイティッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）であってもよい。この場合、制御系には変速ＥＣＵが備えられ、運転者によるシフトレバー１７の操作に伴って変速ＥＣＵから出力される制御信号に従って所望の変速段が成立するように、変速機３のアクチュエータが動作することになる。

さらに、前記の実施の形態では、本発明をガソリンエンジンに適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、ディーゼルエンジンやガスエンジンにも適用可能である。

本発明は、いわゆるバイワイヤのクラッチ制御装置において、後進段に切り替える際のギヤ鳴りを防止することができ、乗用車などの商品性の向上に効果が高い。

１ エンジン
２ クラッチ装置
２０ クラッチ機構部
２１ クラッチレリーズシリンダ（アクチュエータ）
３ 変速機
３１ インプットシャフト
１６ クラッチペダル
１７ シフトレバー（変速操作部材）
２００ クラッチＥＣＵ（制御手段）

Claims (1)

1. 車両のエンジンと変速機との間に介在されたクラッチ装置のアクチュエータを、運転者によるクラッチ操作に応じて制御し、前記クラッチ装置を継合または離脱のいずれかに切り替えるようにした車両のクラッチ制御装置であって、
   前記クラッチ装置を離脱させるようにクラッチ踏み操作が行われているとともに、変速操作部材がニュートラル位置に操作されているときに、前記変速機のインプットシャフトの回転数がエンジン回転数よりも高ければ、前記クラッチ装置が継合状態になるように前記アクチュエータを制御する制御手段を備えていることを特徴とする車両のクラッチ制御装置。

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