JP6904840B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチの断接を自動的に制御するクラッチ装置に関する。

自動車において、エンジンやモーターなどの動力源の出力は、トランスミッションなどの変速機を有する動力伝達システムを介して駆動輪に伝達される。動力伝達システムとしては、例えば特許文献１のように、動力源の出力シャフトと変速機の入力シャフトとを断接可能に接続するクラッチを自動的に制御するクラッチ装置を備えたものが知られている。こうしたクラッチ装置は、例えば、流体圧式のアクチュエーターによってクラッチの断接が切り替えられるように構成されており、シフトスケジュールに基づいてアクチュエーターに対する作動流体の給排が制御されることでクラッチの断接が制御される。

特開２００８−２５７７９号公報

上述したクラッチ装置においては、アクチュエーターに供給される作動流体の圧力が正常でなければ圧力不足によりクラッチの断接を切り替えることができない。そのため、クラッチ装置では、作動流体の給排が確実に制御できるように作動流体の圧力をセンサーで検出し、その検出値が正常であるか否かを判定している。しかしながら、例えば、圧力センサーの検出値が正常でなくとも当該異常が圧力センサーそのものに起因する場合、アクチュエーターには正常な圧力の作動流体が供給可能である。そのため、クラッチ装置は、生じた異常によってはクラッチの制御が継続されることが好ましい。

本発明は、アクチュエーターを用いてクラッチの断接が自動的に制御されるクラッチ装置において、異常が生じた場合にその異常に応じてクラッチを制御することのできるクラッチ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するクラッチ装置は、動力源のシャフトと変速機のシャフトとを断接可能に接続するクラッチと、作動流体の給排に応じて動作する流体圧式のアクチュエーターと、前記アクチュエーターの動作を前記クラッチに伝達するクラッチレバーと、前記アクチュエーターに作動流体を供給する供給部と、前記アクチュエーターに対する作動流体の給排を切り替える切替部と、前記アクチュエーターに供給される作動流体の圧力を検出する圧力センサーと、前記アクチュエーターの動作量を検出する動作量センサーと、前記切替部を制御することで前記クラッチの断接を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記圧力と前記動作量とを取得し、前記取得した圧力が正常でなくとも、前記取得した動作量が正常であれば、前記切替部を通じた前記クラッチの断接の切り替えを継続して行う。

上記構成によれば、例えば圧力センサーに異常が生じて作動流体の圧力を正しく検出できない場合であってもアクチュエーターの動作が正常である場合にはクラッチの断接の切り替えが継続して行われる。その結果、クラッチ装置に生じた異常に応じてクラッチの制御を継続して行うことができる。

上記構成のクラッチ装置では、前記アクチュエーターは、作動流体が排出状態にあるときに前記クラッチを接続状態に維持し、前記切替部は、当該切替部に対する電力の供給が遮断されることにより前記アクチュエーターを排出状態に切り替えることが好ましい。
上記構成によれば、例えば、切替部への電力の供給が遮断されたとしてもクラッチを接続状態に維持することができる。

上記構成のクラッチ装置において、前記制御部は、前記取得した圧力が正常であり、かつ、前記取得した動作量が正常でない場合、前記切替部への電力の供給を遮断することが好ましい。

上記構成によれば、作動流体の圧力が正常であってもアクチュエーターが正常に動作していない場合に、切替部への電力の供給を遮断してクラッチを接続状態に制御することが可能である。

上記構成のクラッチ装置において、前記制御部は、前記取得した圧力が正常でなく、かつ、前記取得した動作量が正常でない場合、前記切替部への電力の供給を遮断することが好ましい。

上記構成によれば、作動流体の圧力およびアクチュエーターの動作量の双方に異常が生じている場合に、切替部への電力の供給を遮断してクラッチを接続状態に制御することが可能である。
上記構成のクラッチ装置において、前記作動流体が圧縮空気であることが好ましい。
上記構成のように作動流体として圧縮空気を用いることができる。

クラッチ装置の一実施形態を備えた動力伝達システムの概略構成を示す図。 モード選択処理の手順の一例を示すフローチャート。 圧力および動作量の可否に対する判定結果、および、その判定結果に対する制御モードを示す図。

図１〜図３を参照して、クラッチ装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、クラッチ装置１０は、変速機であるトランスミッションＴＭとともに動力伝達システムを構成する。クラッチ装置１０は、クラッチ１１、アクチュエーター２０、供給部２５、切替部２８、クラッチレバー２９、圧力センサー３１、動作量センサー３２、および、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０を備えている。なお、このＥＣＵ５０は、動力伝達システムを統括制御する制御装置であり、クラッチ装置１０におけるクラッチの断接のほか、トランスミッションＴＭにおける変速を制御する。

クラッチ１１は、エンジンやモーターなどの動力源の出力シャフト１２とトランスミッションＴＭの入力シャフト１３との断接可能に接続している。クラッチ１１は、出力シャフト１２の端部に連結されたフライホイール１４にクラッチプレート１５が押圧されることにより接続され、クラッチプレート１５がフライホイール１４から離間することにより切断される。フライホイール１４に対するクラッチプレート１５の押圧は、クラッチカバー１６に形成されたダイヤフラムスプリングの付勢力によって具現化される。クラッチ１１は、アクチュエーター２０の動作がクラッチレバー２９を介してクラッチ１１に伝達されることにより断接が制御される。

アクチュエーター２０は、作動流体の給排に応じてロッド２１を伸縮させる流体圧式のアクチュエーターである。アクチュエーター２０は、例えば、作動流体が圧縮空気であるエアシリンダーである。アクチュエーター２０は、図示されない圧力室に作動流体が供給される供給状態においてロッド２１を伸長させ、当該圧力室から作動流体が排出される排出状態においてロッド２１を収縮させる。アクチュエーター２０には供給部２５によって作動流体が供給されており、また、アクチュエーター２０に対する作動流体の給排は切替部２８によって切り替えられる。

供給部２５は、作動流体である圧縮空気を貯留したタンク２６と、タンク２６とアクチュエーター２０とを接続する供給通路２７とを有している。タンク２６は、図示されないコンプレッサーによって設定圧力Ｐｓまで圧縮された圧縮空気が供給可能に構成されており、タンク２６内の圧力が設定圧力Ｐｓよりも低くなると圧縮空気が補充される。

切替部２８は、アクチュエーター２０の圧力室と供給通路２７とを連通させる連通状態と、アクチュエーター２０の圧力室を大気開放する開放状態とを有する電子制御式の制御バルブである。切替部２８は、ＥＣＵ５０によって、電源装置３５からの電力が通電状態にあるときに連通状態に制御され、電源装置３５からの電力が遮断状態にあるときに開放状態に制御される。

クラッチレバー２９は、アクチュエーター２０の動作をクラッチ１１に伝達する。クラッチレバー２９は、アクチュエーター２０のロッド２１が伸長すると、ダイヤフラムスプリングの付勢力に抗してクラッチプレート１５がフライホイール１４から離間するようにクラッチ１１を作動させる。また、クラッチレバー２９は、アクチュエーター２０のロッド２１が収縮すると、ダイヤフラムスプリングの付勢力によってクラッチプレート１５がフライホイール１４に押圧されるようにクラッチ１１を作動させる。

こうしたクラッチ装置１０を備える動力伝達システムは、各種センサーを備えている。クラッチ装置１０は、供給通路２７における圧縮空気の圧力Ｐを検出する圧力センサー３１、および、アクチュエーター２０におけるロッド２１の動作量Ｌを検出する動作量センサー３２を備えている。動作量Ｌは、ロッド２１が完全に収縮した状態を０とした正の値で示されるロッド２１のストローク量である。また、動力伝達システムは、ドライバーが操作するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサー３３、および、図示されないエンジンの回転数であるエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサー３４を備えている。各センサー３１〜３４は、検出対象の検出値を示す信号をＥＣＵ５０に出力する。

ＥＣＵ５０は、プロセッサ、メモリ、入力インターフェース、および、出力インターフェース等がバスを介して互いに接続されたマイクロコントローラーを中心に構成される。ＥＣＵ５０は、各センサー３１〜３４が出力した各種の情報を入力インターフェースを介して取得する。そしてＥＣＵ５０は、その取得した各種の情報、および、メモリに記憶したプログラムや各種のデータに基づいて各種の処理を実行し、これらの各種の処理を通じて制御対象を制御する。

ＥＣＵ５０は、各種処理の１つとして、トランスミッションＴＭの変速と切替部２８の制御とを行う変速処理を実行する。ＥＣＵ５０は、アクセル開度ＡＣＣとエンジン回転数Ｎｅとで示されるシフトスケジュールをトランスミッションＴＭの変速段ごとにメモリの所定領域に保持している。そして、ＥＣＵ５０は、そのシフトスケジュールに基づいてトランスミッションＴＭを制御するとともにトランスミッションＴＭの変速時に切替部２８を連通状態に制御することでクラッチ１１を一時的に切断状態に制御する。

また、ＥＣＵ５０は、各種の処理の１つとして、クラッチ装置１０における異常の有無を判定し、その判定結果に基づいて切替部２８およびトランスミッションＴＭの制御モードを選択するモード選択処理を実行する。ＥＣＵ５０は、上記変速処理を実行する通常モードと変速処理を禁止する変速禁止モードとから制御モードを選択する。

図２を参照して、ＥＣＵ５０が実行するモード選択処理の手順の一例について説明する。ＥＣＵ５０は、トランスミッションＴＭの変速時、すなわち切替部２８を開放状態から連通状態に切り替えたときにモード選択処理を実行する。またＥＣＵ５０は、トランスミッションＴＭの非変速時、すなわち切替部２８を開放状態に制御しているときは所定間隔ごとにモード選択処理を実行する。

図２に示すように、モード選択処理において、ＥＣＵ５０は、まず、圧力センサー３１の検出した圧力Ｐを取得する（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ５０は、動作量センサー３２の検出した動作量Ｌを取得する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２において、ＥＣＵ５０は、モード選択処理の開始から設定時間経過したタイミングで動作量Ｌを取得する。設定時間は、切替部２８が連通状態に切り替えられた場合に、クラッチ装置１０に異常が生じていなければクラッチ１１が切断状態にあるタイミングまでの時間である。

次に、ＥＣＵ５０は、それら取得した圧力Ｐと動作量Ｌとに基づいてクラッチ装置１０に異常が生じているか否か、また、異常が生じている場合にはその異常の種別を判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３の判定において、ＥＣＵ５０は、圧力センサー３１の検出した圧力Ｐが正常圧力Ｐｎであるか否か、および、アクチュエーター２０の動作量Ｌが正常動作量Ｌｎであるか否かを判断する。正常圧力Ｐｎは、圧力Ｐが正常である場合に取り得る範囲を示す値である。正常動作量Ｌｎは、切替部２８が連通状態にあるときにはクラッチ１１の確実な切断を示す第１動作量Ｌ１以上の範囲を示す値であり、切替部２８が開放状態にあるときにはクラッチ１１の確実な接続を示す第２動作量Ｌ２（＜Ｌ１）以下の範囲を示す値である。そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３の判定結果に基づいて制御モードを選択し（ステップＳ１４）、一連の処理を一旦終了する。

図３に示すように、圧力Ｐが正常圧力Ｐｎであり、かつ、動作量Ｌが正常動作量Ｌｎである場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３の判定結果として「正常」を得る。そしてＥＣＵ５０は、ステップＳ１４において変速処理を実行する通常モードを選択する。

圧力Ｐが正常圧力Ｐｎであり、かつ、動作量Ｌが正常動作量Ｌｎでない場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３の判定結果として「第１異常」を得る。第１異常は、切替部２８やクラッチレバー２９など、クラッチ装置１０において機械的な異常が生じている場合に得られる判定結果である。

判定結果が第１異常であった場合、ＥＣＵ５０は、第１異常が生じていることをメモリの所定領域に格納するとともに、ドライバーが視認可能な警報ランプ５１（図１参照）を点灯させることでクラッチ装置１０に異常が生じていることをドライバーに通知する。また、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４において変速処理が禁止される変速禁止モードを選択する。変速禁止モードにおいてＥＣＵ５０は、トランスミッションＴＭの変速段を所定の変速段に維持するとともに、電源装置３５から切替部２８への電力の供給を遮断することにより、クラッチ１１が接続状態に維持されるように切替部２８を開放状態に制御する。

圧力Ｐが正常圧力Ｐｎでなく、かつ、動作量Ｌが正常動作量Ｌｎである場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３の判定結果として「第２異常」を得る。第２異常は、圧力センサー３１の検出値が異常であるもののアクチュエーター２０への圧縮空気の供給が正常であることから、圧力センサー３１に異常が生じている場合に得られる判定結果である。

判定結果が第２異常であった場合、ＥＣＵ５０は、第２異常が生じていることをメモリの所定領域に格納するとともに、警報ランプ５１を点灯させることでクラッチ装置１０に異常が生じていることをドライバーに通知する。そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４において、圧力センサー３１に異常が生じているもののトランスミッションＴＭの変速が行えることから、変速処理を実行する通常モードを選択する。

圧力Ｐが正常圧力Ｐｎでなく、かつ、動作量Ｌが正常動作量Ｌｎでない場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３の判定結果として「第３異常」を得る。第３異常は、例えば、アクチュエーター２０に圧縮空気が供給されていない場合に得られる判定結果である。

判定結果が第３異常であった場合、ＥＣＵ５０は、第３異常が生じていることをメモリの所定領域に格納するとともに、警報ランプ５１を点灯させることでクラッチ装置１０に異常が生じていることをドライバーに通知する。そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４において変速禁止モードを選択する。

上記実施形態のクラッチ装置１０および動力伝達システムによれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）作動流体の圧力Ｐが正常でなく、かつ、アクチュエーター２０の動作量Ｌが正常である場合、圧力センサー３１の異常を示す第２異常が生じているものとして、クラッチ１１の制御が継続して行われる。すなわち、クラッチ装置１０に異常が生じているものの、その異常がアクチュエーター２０の動作に直接的に関わるものでない場合にアクチュエーター２０が継続して制御される。その結果、例えば、圧力センサー３１の異常のみで変速処理が禁止される場合に比べて、クラッチ装置１０の異常に起因してドライバビリティが低下する頻度を抑えることができる。

（２）アクチュエーター２０は、作動流体が排出状態にあるときにクラッチ１１を接続状態に制御する。また、切替部２８は、当該切替部２８に対する電力の供給が遮断状態にあるときにアクチュエーター２０を排出状態に制御する。こうした構成によれば、例えば、切替部２８の電気系統に異常が生じて切替部２８への電力の供給が強制的に遮断されたとしてもクラッチ１１が接続状態に維持されることから、車両を走行可能な状態に維持することができる。

（３）ＥＣＵ５０は、圧力Ｐが正常であり、かつ、動作量Ｌが正常でない場合、クラッチ装置１０において機械的な異常が生じていることを示す第２異常判定を行う。そしてＥＣＵ５０は、電源装置３５から切替部２８への電力の供給を遮断して、切替部２８を開放状態に維持する。こうした構成によれば、例えば、クラッチ装置１０の機械的な異常が突如解消されたとしてもアクチュエーター２０が供給状態に制御されることがない。

（４）ＥＣＵ５０は、圧力Ｐおよび動作量Ｌの双方が正常ではない場合、アクチュエーター２０に作動流体が供給されていないことを示す第３異常判定を行う。そしてＥＣＵ５０は、電源装置３５から切替部２８への電力の供給を遮断して、切替部２８を開放状態に維持する。こうした構成によれば、例えば、アクチュエーター２０に対する作動流体の供給が突如回復したとしてもアクチュエーター２０が供給状態に制御されることがない。

（５）ＥＣＵ５０は、モード選択処理の開始から、切替部２８が連通状態に切り替えられた場合にクラッチ１１が切断状態にあるタイミングまでの時間である設定時間だけ経過してから動作量Ｌを取得する。こうした構成によれば、動作量Ｌの異常の有無をより確実に検出することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・アクチュエーターは、作動流体に圧縮空気を用いたエアシリンダーに限らず、作動油を用いた油圧式の油圧シリンダーであってもよい。こうした構成において、供給部は、作動油を貯留する貯留部と、貯留部からアクチュエーターに作動油が流れる供給通路と、供給通路に配設されてアクチュエーターに作動油を圧送する圧送部と、アクチュエーターから貯留部に作動油が流れる排出通路と、で構成される。この場合、切替部は、供給通路を開閉する第１開閉弁と、排出通路を開閉する第２開閉弁とによって構成される。また、圧力センサーは、供給通路における圧送部の下流の圧力を検出する。

・切替部は、通電状態になるとアクチュエーターを排出状態に切り替え、遮断状態になるとアクチュエーターを供給状態に切り替える構成であってもよい。
・切替部は、作動状態に応じてアクチュエーターを排出状態と供給状態との間で切り替える切替弁と、該切替弁の作動状態を外部から切り替え可能な作動部をさらに備える構成であってもよい。この作動部は、該作動部の外部から供給される電気信号により切替弁の作動状態を切り替えるモーターからなる構成であってもよい。

・アクチュエーターは、作動流体の給排に応じて動作するものであればよい。アクチュエーターは、例えば、第１圧力室への作動流体の供給と第２圧力室からの作動流体の排出とによってロッドが伸長し、第１圧力室からの作動流体の排出と第２圧力室への作動流体の供給とによってロッドが収縮する構成であってもよい。

ＴＭ…トランスミッション、１０…クラッチ装置、１１…クラッチ、１２…出力シャフト、１３…入力シャフト、１４…フライホイール、１５…クラッチプレート、１６…クラッチカバー、２０…アクチュエーター、２１…ロッド、２５…供給部、２６…タンク、２７…供給通路、２８…切替部、２９…クラッチレバー、３１…圧力センサー、３２…動作量センサー、３３…アクセル開度センサー、３４…回転数センサー、３５…電源装置、５０…ＥＣＵ、５１…警報ランプ。

Claims (5)

1. 動力源のシャフトと変速機のシャフトとを断接可能に接続するクラッチと、
   作動流体の給排に応じて動作する流体圧式のアクチュエーターと、
   前記アクチュエーターの動作を前記クラッチに伝達するクラッチレバーと、
   前記アクチュエーターに作動流体を供給する供給部と、
   前記アクチュエーターに対する作動流体の給排を切り替える切替部と、
   前記アクチュエーターに供給される作動流体の圧力を検出する圧力センサーと、
   前記アクチュエーターの動作量を検出する動作量センサーと、
   前記切替部を制御することで前記クラッチの断接を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記圧力と前記動作量とを取得し、
   前記取得した圧力が正常でなくとも、前記取得した動作量が正常であれば、前記切替部を通じた前記クラッチの断接の切り替えを継続して行い、
   前記取得した圧力が正常であり、かつ、前記取得した動作量が正常でない場合、前記クラッチを接続状態に制御する
   クラッチ装置。
2. 動力源のシャフトと変速機のシャフトとを断接可能に接続するクラッチと、
   作動流体の給排に応じて動作する流体圧式のアクチュエーターと、
   前記アクチュエーターの動作を前記クラッチに伝達するクラッチレバーと、
   前記アクチュエーターに作動流体を供給する供給部と、
   前記アクチュエーターに対する作動流体の給排を切り替える切替部と、
   前記アクチュエーターに供給される作動流体の圧力を検出する圧力センサーと、
   前記アクチュエーターの動作量を検出する動作量センサーと、
   前記切替部を制御することで前記クラッチの断接を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記圧力と前記動作量とを取得し、
   前記取得した圧力が正常でなくとも、前記取得した動作量が正常であれば、前記切替部を通じた前記クラッチの断接の切り替えを継続して行い、
   前記取得した圧力が正常でなく、かつ、前記取得した動作量が正常でない場合、前記ク
   ラッチを接続状態に制御する
   クラッチ装置。
3. 動力源のシャフトと変速機のシャフトとを断接可能に接続するクラッチと、
   作動流体の給排に応じて動作する流体圧式のアクチュエーターと、
   前記アクチュエーターの動作を前記クラッチに伝達するクラッチレバーと、
   前記アクチュエーターに作動流体を供給する供給部と、
   前記アクチュエーターに対する作動流体の給排を切り替える切替部と、
   前記アクチュエーターに供給される作動流体の圧力を検出する圧力センサーと、
   前記アクチュエーターの動作量を検出する動作量センサーと、
   前記切替部を制御することで前記クラッチの断接を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記圧力と前記動作量とを取得し、
   前記取得した圧力が正常でなくとも、前記取得した動作量が正常であれば、前記切替部を通じた前記クラッチの断接の切り替えを継続して行い、
   前記取得した圧力が正常であり、かつ、前記取得した動作量が正常でない場合、前記クラッチを接続状態に制御し、
   前記取得した圧力が正常でなく、かつ、前記取得した動作量が正常でない場合、前記クラッチを接続状態に制御する
   クラッチ装置。
4. 前記アクチュエーターは、作動流体が排出状態にあるときに前記クラッチを接続状態に維持し、
   前記切替部は、当該切替部に対する電力の供給が遮断されることにより前記アクチュエーターを排出状態に切り替える
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
5. 前記作動流体が圧縮空気である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラッチ装置。

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