JP7092077B2 - 推定装置及び推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ装置の特性を推定する推定装置及び推定方法に関する。

車両には、動力源の回転動力を変速機に伝達するクラッチ装置が設けられている。変速機の変速中に、動力源からクラッチ装置を介して変速機に伝達されるクラッチ装置の伝達トルクを適宜制御することで、変速ショックの発生等を抑制している。

特開平９－２４９０５１号公報

ところで、クラッチ装置においては、経年劣化等に起因して（例えば、クラッチ装置の摩擦部材が経年劣化して摩擦係数に変化が生じる）、クラッチ装置の伝達トルクの制御精度が低下してしまい、変速ショックを引き起こすおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、クラッチ装置の特性を効果的に推定することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、動力源の回転動力を変速機に伝達するクラッチ装置の特性を推定する推定装置であって、前記変速機の変速進行過程のイナーシャフェーズにおける前記動力源の回転速度が一定である定速期間中の前記動力源の発生トルクを平均した発生平均トルクと、ドライバの要求に基づくトルクであるドライバ要求トルクとを取得するトルク取得部と、前記トルク取得部が取得した前記発生平均トルク及び前記ドライバ要求トルクのトルク差が閾値以上である場合に、前記クラッチ装置の伝達トルクを調整する油圧を制御するバルブに通電するバルブ電流を、前記トルク差に基づいて補正する電流補正部と、前記電流補正部が補正した前記バルブ電流を用いて、前記伝達トルクと前記バルブ電流の関係を示すクラッチ特性を推定する特性推定部とを備える推定装置を提供する。

また、前記特性推定部は、前記伝達トルクと前記バルブ電流の関係を示す特性マップにおいて、一の伝達トルクに対して前記電流補正部による補正後の前記バルブ電流から、他の伝達トルクに対応するバルブ電流を推定することとしてもよい。

また、前記特性マップは、少なくとも前記伝達トルクを示す軸を含む複数軸で規定されたマップであり、前記特性推定部は、一の伝達トルクに対して前記電流補正部による補正後の前記バルブ電流から、前記特性マップにおいて予め定められた複数の格子点での前記バルブ電流を推定することとしてもよい。

本発明の第２の態様においては、動力源の回転動力を変速機に伝達するクラッチ装置の特性を推定する推定方法であって、前記変速機の変速進行過程のイナーシャフェーズにおける前記動力源の回転速度が一定である定速期間中の前記動力源の発生トルクを平均した発生平均トルクと、ドライバの要求に基づくトルクであるドライバ要求トルクとを取得するステップと、前記トルク取得部が取得した前記発生平均トルク及び前記ドライバ要求トルクのトルク差が閾値以上である場合に、前記クラッチ装置の伝達トルクを調整する油圧を制御するバルブに通電するバルブ電流を、前記トルク差に基づいて補正するステップと、補正した前記バルブ電流を参照して、前記伝達トルクと前記バルブ電流の関係を示すクラッチ特性を推定するステップとを有する推定方法を提供する。

本発明によれば、クラッチ装置の特性を効果的に推定できるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。 制御装置９０の機能構成を説明するためのブロック図である。 特性マップの更新方法の一例を説明するための模式図である。 特性マップの更新処理の一例を示すフローチャートである。

＜車両の構成＞
本発明の一の実施形態に係る車両の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１は、一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。車両１は、例えばトラックである。車両１は、図１に示すように、エンジン１０と、クラッチ装置２０と、変速機３０と、油供給部７０と、検出センサ８０と、制御装置９０を有する。

エンジン１０は、車両１の動力源であり、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンである。エンジン１０は、クランクシャフト１１を有する。クランクシャフト１１は、クラッチ装置２０を介して変速機３０（具体的には、第１変速機入力軸３１及び第２変速機入力軸３２）に接続されている。

クラッチ装置２０は、ここでは油圧作動式のクラッチであり、エンジン１０の回転動力を変速機３０に伝達する。クラッチ装置２０は、エンジン１０のクランクシャフト１１と一体回転するクラッチハブ２１を有する。クラッチ装置２０は、ここではデュアルクラッチ装置であり、第１クラッチ２２と、第２クラッチ２６を有する。

第１クラッチ２２は、例えば湿式多板クラッチである。第１クラッチ２２は、第１クラッチドラム２２ａと、第１クラッチプレート２２ｂと、第１ピストン２２ｃと、第１油圧室２２ｄと、第１リターンスプリング２２ｅを有する。第１クラッチドラム２２ａは、変速機３０の第１変速機入力軸３１と一体回転する。第１クラッチプレート２２ｂは、複数枚のフリクションプレート及びセパレートプレートを交互に配置したものである。第１ピストン２２ｃは、第１クラッチプレート２２ｂを圧接している。第１油圧室２２ｄには、油供給部７０から作動油が供給される。第１リターンスプリング２２ｅは、第１ピストン２２ｃを付勢している。なお、第１クラッチプレート２２ｂのフリクションプレートには、不図示の摩擦部材が設けられている。

第１クラッチ２２においては、油供給部７０から第１油圧室２２ｄに供給される作動油の圧力（以下、作動油圧と呼ぶ）によって、第１ピストン２２ｃが出力側（図１の右側）にストローク（移動）する。これにより、第１クラッチプレート２２ｂが圧接されて、動力を伝達する係合状態（接状態）となる。一方で、第１油圧室２２ｄの作動油圧が解放されると、第１ピストン２２ｃが第１リターンスプリング２２ｅの付勢力によって入力側（図１の左側）にストローク（移動）する。これにより、第１クラッチ２２は、動力伝達を遮断する解放状態（断状態）となる。

第２クラッチ２６は、例えば湿式多板クラッチである。第２クラッチ２６は、第１クラッチ２２と同様に、第２クラッチドラム２６ａと、第２クラッチプレート２６ｂと、第２ピストン２６ｃと、第２油圧室２６ｄと、第２リターンスプリング２６ｅを有する。第２クラッチ２６においても、第１クラッチ２２と同様に、第２油圧室２６ｄの作動油圧によって係合状態又は解放状態となる。

油供給部７０は、図１に示すように、オイルストレーナ７２と、主供給ライン７３と、オイルポンプ７４と、第１供給ライン７５と、第１電磁バルブ７６と、第２供給ライン７７と、第２電磁バルブ７８を有する。オイルストレーナ７２は、オイルパン７１内の作動油に浸漬されている。主供給ライン７３は、オイルストレーナ７２に接続されている。オイルポンプ７４は、主供給ライン７３に設けられている。第１供給ライン７５は、第１油圧室２２ｄに作動油を供給する。第１電磁バルブ７６は、第１供給ライン７５に設けられており、第１油圧室２２ｄへの作動油圧を制御する。第２供給ライン７７は、第２油圧室２６ｄに作動油を供給する。第２電磁バルブ７８は、第２供給ライン７７に設けられており、第２油圧室２６ｄへの作動油圧を制御する。

変速機３０は、クラッチ装置２０を介してエンジン１０から伝達されるトルクや回転数を、車両の走行条件に合わせて増減等させる。変速機３０は、図１に示すように、第１変速機入力軸３１と、第２変速機入力軸３２と、変速機出力軸３３と、副軸３４と、副変速部４０と、主変速部５０を有する。

第１変速機入力軸３１及び第２変速機入力軸３２は、入力側に配置された副変速部４０に設けられている。変速機出力軸３３は、出力側に配置された主変速部５０に設けられている。変速機出力軸３３は、デファレンシャルギヤ装置等を介して車両１の左右駆動輪に連結されたプロペラシャフトと接続されている。副軸３４は、第１変速機入力軸３１、第２変速機入力軸３２及び変速機出力軸３３に平行に設けられている。

副変速部４０は、第１入力主ギヤ４１ａ及び第１入力副ギヤ４１ｂを含む第１スプリッタギヤ対４１と、第２入力主ギヤ４２ａ及び第２入力副ギヤ４２ｂを含む第２スプリッタギヤ対４２とを有する。第１入力主ギヤ４１ａは、第１変速機入力軸３１に一体回転可能に設けられている。第１入力副ギヤ４１ｂは、副軸３４に一体回転可能に設けられ、第１入力主ギヤ４１ａと常時噛み合っている。第２入力主ギヤ４２ａは、第２変速機入力軸３２に一体回転可能に設けられている。第２入力副ギヤ４２ｂは、副軸３４に一体回転可能に設けられ、第２入力主ギヤ４２ａと常時噛み合っている。

主変速部５０は、複数の出力ギヤ対５１と、複数のシンクロメッシュ機構５５とを有する。複数の出力ギヤ対５１は、それぞれ、出力主ギヤ５１ａと、出力副ギヤ５１ｂとを有する。出力主ギヤ５１ａは、変速機出力軸３３に回転自在に設けられている。出力副ギヤ５１ｂは、副軸３４に一体回転可能に設けられ、出力主ギヤ５１ａと常時噛み合っている。複数のシンクロメッシュ機構５５は、それぞれ、例えばスリーブやシンクロナイザリング、ドグギヤ等を有する。シンクロメッシュ機構５５は、スリーブをシフト移動することにより、変速機出力軸３３と出力主ギヤ５１ａを選択的に係合状態（ギヤイン状態）又は非係合状態（ニュートラル状態）に切り替える。

検出センサ８０は、車両１の状態や動作を検出する。検出センサ８０は、ここでは複数のセンサを含む。例えば、検出センサ８０は、エンジン１０の回転数を検出するセンサ、アクセルペダルの踏み込み量に応じたエンジン１０の燃料噴射量を検出するセンサ、第１変速機入力軸３１と第２変速機入力軸３２の回転数を検出するセンサ、変速機出力軸３３から車両１の車速を検出するセンサ等を含む。また、検出センサ８０は、第１油圧室２２ｄ及び第２油圧室２６ｄに供給される油温度を検出するセンサを含む。検出センサ８０の各種センサの検出結果は、制御装置９０に出力される。

制御装置９０は、エンジン１０、クラッチ装置２０と、変速機３０等の各種制御を行う。制御装置９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を有する。本実施形態では、制御装置９０は、クラッチ装置２０の特性を推定する推定装置に該当する。

図２は、制御装置９０の機能構成を説明するためのブロック図である。制御装置９０は、図２に示すように、記憶部９１ａと、制御部９１ｂを有する。
記憶部９１ａは、制御部９１ｂにより実行されるプログラムや各種のデータを記憶している。例えば、記憶部９１ａは、クラッチ装置２０の特性を示す特性マップを記憶している。

制御部９１ｂは、記憶部９１ａに記憶されたプログラムを実行することで、クラッチ装置２０の特性を推定する処理を実行する。制御部９１ｂは、クラッチ特性を推定するために、変速制御部９２と、クラッチ制御部９３と、回転制御部９４と、トルク取得部９５と、電流補正部９６と、特性推定部９７としての機能を有する。

変速制御部９２は、変速機３０の動作を制御する。変速制御部９２は、エンジン１０の回転状態や車両１の走行状態等に基づいて、変速機３０を適切な変速段にシフトアップ又はシフトダウンさせる。変速制御部９２は、変速シフタ５８（図１）を動作させることで、変速機３０を適切な変速段にシフトチェンジさせる。

クラッチ制御部９３は、クラッチ装置２０の動作を制御する。クラッチ制御部９３は、変速制御部９２から送信される指令に応じて、第１クラッチ２２及び第２クラッチ２６の係合／解放を切り替えるクラッチ架け替え制御を行う。なお、クラッチ制御部９３は、後述するクラッチ特性を示す特性マップに基づいて、第１クラッチ２２及び第２クラッチ２６の制御を行う。

回転制御部９４は、変速機３０の変速進行過程でのエンジン１０の回転速度を制御する。例えば、回転制御部９４は、変速機３０のトルクフェーズ後のイナーシャフェーズにおいて、エンジン１０の回転速度を所定期間に亘って一定に制御する。ここで、トルクフェーズ及びイナーシャフェーズは、それぞれ自動変速の進行途中で生じる変速過程の１つである。トルクフェーズは、現ギヤ段の第１クラッチ２２及び第２クラッチ２６が係合状態から解放状態に徐々に移行すると共に、次のギヤ段の第１クラッチ２２及び第２クラッチ２６が解放状態から係合状態に徐々に移行するフェーズである。イナーシャフェーズは、解放側の第１クラッチ２２及び第２クラッチ２６が完全に解放されると共に、係合側の第１クラッチ２２及び第２クラッチ２６がスリップ状態から完全に係合され、その間にシフトアップの場合にはエンジン回転速度を低下させる一方、シフトダウンの場合にはエンジン回転速度を上昇させるフェーズである。

トルク取得部９５は、エンジン１０の発生トルク（エンジントルク）や、ドライバの要求に基づくトルクであるドライバ要求トルクを取得する。例えば、トルク取得部９５は、車両１の状態を検出する検出センサ８０から検出結果を受け、発生トルクやドライバ要求トルクを求める。例えば、トルク取得部９５は、検出センサ８０が検出したエンジン１０の燃料噴射量等から、発生トルクを求める。また、トルク取得部９５は、検出センサ８０が検出したアクセルペダルの開度及びエンジン１０の回転数等から、ドライバ要求トルクを求める。

本実施形態では、トルク取得部９５は、トルクフェーズ後のイナーシャフェーズにおいて、エンジン１０の回転速度が一定である定速期間中のエンジン１０の発生トルクを平均した発生平均トルクを取得する。なお、上記の定速期間は、実際には、エンジン１０の回転速度が若干変動（一例として３０ｒｐｍ）することを許容する期間である。なお、定速期間中のエンジン１０の発生トルクは、トルク装置２０の伝達トルクと同じ大きさである。また、トルク取得部９５は、定速期間中のドライバ要求トルクを平均したドライバ要求平均トルクを取得する。すなわち、トルク取得部９５は、同一の定速期間中の発生平均トルク及びドライバ要求平均トルクを取得する。

電流補正部９６は、クラッチ装置２０の接断を切り替える油圧を制御する第１電磁バルブ７６（図１参照）及び第２電磁バルブ７８（図１参照）に通電するバルブ電流を補正する。具体的には、まず、電流補正部９６は、トルク取得部９５が取得した発生平均トルク及びドライバ要求平均トルクのトルク差が閾値以上であるか否かを判定する。そして、電流補正部９６は、トルク差が閾値以上である場合には、バルブ電流をトルク差に基づいて補正する。一方で、電流補正部９６は、トルク差が閾値未満である場合には、バルブ電流を補正しない。

例えば、電流補正部９６は、下記の式（１）又は式（２）を用いて、バルブ電流を求める。
Ｉ_ｃｌｔ（ｔ＋１）＝Ｉ_ｃｌｔ（ｔ）－αΔT ・・式（１）
Ｉ_ｃｌｔ（ｔ＋１）＝Ｉ_ｃｌｔ（ｔ）－ｓｇｎ（ΔＴ）×γ ・・式（２）
上記の式で、Ｉ_ｃｌｔはバルブ電流を示し、ΔＴはドライバ要求平均トルクに対する発生平均トルクの引き算を示し、α及びγは設計パラメータを示し、ｓｇｎは符号関数を示す。

特性推定部９７は、電流補正部９６が補正したバルブ電流を用いて、クラッチ装置２０の伝達トルク（クラッチトルク）とバルブ電流の関係を示すクラッチ特性を推定する。特性推定部９７は、クラッチ特性として、伝達トルクとバルブ電流の関係を示す特性マップを更新する。

図３は、特性マップの更新方法の一例を説明するための模式図である。特性マップは、少なくとも伝達トルクを示す軸を含む複数軸で規定されたマップである。ここでは、図３に示すように、特性マップの横軸は、クラッチ装置２０の伝達トルクであり、縦軸は、クラッチ装置２０の第１油圧室２２ｄ及び第２油圧室２６ｄに供給される油の温度（以下、油温度）である。油温度は、前述したエンジン１０の定速期間中に検出センサ８０によって検出された温度である。特性マップは、伝達トルク及び油温度に応じたバルブ電流を示している。なお、特性マップは、３軸以上で規定されたマップであってもよい。また、縦軸が油温度であることとしたが、これに限定されない。

ここでは、電流補正部９６がバルブ電流を補正した際の伝達トルクＴａ及び油温度ｔａは、図３の点Ａのときの値であるものとする。特性推定部９７は、点Ａのときのバルブ電流から、点Ａの周囲の点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４におけるバルブ電流を推定する。例えば、特性推定部９７は、伝達トルクＴ１及び油温度ｔ１である点Ｂ１のバルブ電流を推定する。上記のように、特性推定部９７は、特性マップにおいて、一の伝達トルクに対して電流補正部９６による補正後のバルブ電流（点Ａのバルブ電流）から、他の伝達トルクに対応するバルブ電流（点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４のバルブ電流）を推定する。

点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、特性マップにおいて予め伝達トルク及び油温度が設定されていた格子点であり、点Ａは、特性マップにおいて予め伝達トルク及び温度が設定されていなかった格子点である。例えば、特性推定部９７は、公知の正規化ＬＭＳ（Least Mean Square）法により、点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４におけるバルブ電流を推定する。すなわち、特性推定部９７は、一の伝達トルクに対して電流補正部９６による補正後のバルブ電流から、特性マップの予め設定された格子点におけるバルブ電流を推定する。

特性推定部９７は、特性マップの点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４以外の格子点に対しても、同様にバルブ電流を推定する。これにより、特性マップ全体のバルブ電流が、完成する。なお、特性マップにおいて点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に対応するバルブ電流が既に存在する場合には、特性推定部９７は、点Ａのバルブ電流から推定したバルブ電流に変更する。これにより、最適なバルブ電流に更新できる。

＜特性マップの更新の流れ＞
制御装置９０が実行する特性マップの更新の流れについて、図４を参照しながら説明する。

図４は、特性マップの更新処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートは、変速機３０が変速を行うところから開始される。

まず、制御装置９０は、イナーシャフェーズに移行したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２でイナーシャフェーズに移行したと判定された場合には（Ｙｅｓ）、回転制御部９４は、エンジン１０の回転速度を定速にする（ステップＳ１０４）。

次に、トルク取得部９５は、エンジン１０の回転速度の定速期間中の発生トルクであるエンジントルク（具体的には、発生トルクを平均した発生平均トルク）と、定速期間中のドライバ要求トルク（具体的には、ドライブ要求トルクを平均したドライバ要求平均トルク）とを取得する（ステップＳ１０６）。

次に、電流補正部９６は、発生平均トルクからドライバ要求平均トルクを引き算したトルク差が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０８でトルク差が閾値以上であると判定された場合には（Ｙｅｓ）、電流補正部９６は、第１電磁バルブ７６及び第２電磁バルブ７８のバルブ電流を、トルク差に基づいて補正する（ステップＳ１１０）。一方で、ステップＳ１０８でトルク差が閾値未満であると判定された場合には（Ｎｏ）、電流補正部９６は、バルブ電流を補正しない。

バルブ電流が補正されると、特性推定部９７は、伝達トルクとバルブ電流の関係を示す特性マップを更新する（ステップＳ１１２）。例えば、特性推定部９７は、図３に示すように、補正した一の伝達トルクに対応するバルブ電流から、他の伝達トルクに対応するバルブ電流を推定して、特性マップを更新する。
上述した特性マップの更新処理は、その後、変速機３０が変速すると再度行われる。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の制御装置９０は、変速機３０のイナーシャフェーズにおけるエンジン１０の定速期間中の発生平均トルク及びドライバ要求平均トルクの差が閾値以上である場合には、バルブ電流を補正する。そして、制御装置９０は、補正したバルブ電流を用いて、クラッチ装置２０の伝達トルクとバルブ電流の関係を示す特性マップを更新する。
上記のように特性マップを更新することで、伝達トルクとバルブ電流の関係を高精度に求められる。特に、バルブ電流と伝達トルクの関係は非線形の傾向を示すが、上記のように更新された特性マップを用いることで、クラッチ装置２０の制御精度が向上して、変速ショックを効果的に防止できる。

なお、上記では、クラッチ装置２０がデュアルクラッチ装置であることとしたが、これに限定されない。例えば、クラッチ装置２０は、シングルクラッチ装置であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ エンジン
２０ クラッチ装置
３０ 変速機
７６ 第１電磁バルブ
７８ 第２電磁バルブ
９０ 制御装置
９５ トルク取得部
９６ 電流補正部
９７ 特性推定部

Claims (4)

1. 動力源の回転動力を変速機に伝達するクラッチ装置の特性を推定する推定装置であって、
   前記変速機の変速進行過程のイナーシャフェーズにおける前記動力源の回転速度が一定である定速期間中の前記動力源の発生トルクを平均した発生平均トルクと、ドライバの要求に基づくトルクであるドライバ要求トルクとを取得するトルク取得部と、
   前記トルク取得部が取得した前記発生平均トルク及び前記ドライバ要求トルクのトルク差が閾値以上である場合に、前記クラッチ装置の伝達トルクを調整する油圧を制御するバルブに通電するバルブ電流を、前記トルク差に基づいて補正する電流補正部と、
   前記電流補正部が補正した前記バルブ電流を用いて、前記伝達トルクと前記バルブ電流の関係を示すクラッチ特性を推定する特性推定部と、
   を備える、推定装置。
2. 前記特性推定部は、前記伝達トルクと前記バルブ電流の関係を示す特性マップにおいて、一の伝達トルクに対して前記電流補正部による補正後の前記バルブ電流から、他の伝達トルクに対応するバルブ電流を推定する、
   請求項１に記載の推定装置。
3. 前記特性マップは、少なくとも前記伝達トルクを示す軸を含む複数軸で規定されたマップであり、
   前記特性推定部は、一の伝達トルクに対して前記電流補正部による補正後の前記バルブ電流から、前記特性マップにおいて予め定められた複数の格子点での前記バルブ電流を推定する、
   請求項２に記載の推定装置。
4. 動力源の回転動力を変速機に伝達するクラッチ装置の特性を推定する推定方法であって、
   前記変速機の変速進行過程のイナーシャフェーズにおける前記動力源の回転速度が一定である定速期間中の前記動力源の発生トルクを平均した発生平均トルクと、ドライバの要求に基づくトルクであるドライバ要求トルクとを取得するステップと、
   前記トルク取得部が取得した前記発生平均トルク及び前記ドライバ要求トルクのトルク差が閾値以上である場合に、前記クラッチ装置の伝達トルクを調整する油圧を制御するバルブに通電するバルブ電流を、前記トルク差に基づいて補正するステップと、
   補正した前記バルブ電流を参照して、前記伝達トルクと前記バルブ電流の関係を示すクラッチ特性を推定するステップと、
   を有する、推定方法。
   
   

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