JPH09210092A - 自動クラッチの滑りモード制御方法および装置 - Google Patents

自動クラッチの滑りモード制御方法および装置

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JPH09210092A
JPH09210092A JP9020599A JP2059997A JPH09210092A JP H09210092 A JPH09210092 A JP H09210092A JP 9020599 A JP9020599 A JP 9020599A JP 2059997 A JP2059997 A JP 2059997A JP H09210092 A JPH09210092 A JP H09210092A
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clutch
signal
slip
throttle
controller
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James Melvin Slicker
メルビン スリッカー ジェームス
Kwok Wah Chan
ワー チャン クォック
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Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチ連結に対する振動応答を減少させ
ることができる車両用の自動クラッチのコントローラお
よび方法を提供する。 【解決手段】 自動クラッチコントローラは、クラッチ
アクチュエータを制御するクラッチ作動信号を発生す
る。クラッチ連結信号は、振動応答のほぼ逆のモデルを
用いて測定変速機入力速度をエンジン速度に漸近的に接
近させるようにして、摩擦クラッチを連結させる。コン
トローラは、スロットル位置及びエンジン速度の関数と
して滑り基準値信号を発生し、それを実際の滑り値と比
較する。コントローラは、滑り値と滑り基準値との差に
応答するＰＩＤ制御器68と、それから得られたＰＩＤ信
号を処理するプレフィルタ70と、車両パラメータの変動
に対するシステム閉ループ感度を低下させることにより
個々の車両または車種に合わせて細かく設定する必要性
が少ないように構成された補償器74とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動クラッチコン
トローラに関し、特に自動車の発進に対する振動応答を
低減させる閉ループ自動クラッチ制御および方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の駆動系統の制御、特に大
型トラックの駆動系統の制御の自動化を進めることに対
する興味が増大してきている。乗用車や軽トラックに自
動変速機を用いることは公知である。このような車両の
自動変速機は一般的に、流体トルクコンバータおよび油
圧作動式歯車を用いてエンジン軸と駆動ホィールとの間
の最終駆動比を選択している。この歯車選択は、エンジ
ン速度、車両速度等に基づいて行われる。このような自
動変速機においては、エンジンから駆動軸への動力の伝
達効率を低下させ、また、それに伴って、手動変速機の
熟練した操作と較べて、燃料経済性および動力が極端に
低下することがよく知られている。車両の作動効率が低
下することから、そのような油圧自動変速機は大型トラ
ックではあまり広範に使用されていなかった。
【０００３】油圧自動変速機を用いた場合に作動効率の
損失が生じる理由の１つは、流体トルクコンバータに損
失が生じるからである。一般的な流体トルクコンバータ
は、すべてのモードで滑りを生じ、その結果、トルクお
よび動力の損失が発生する。一定のエンジン速度以上で
は変速機の入力軸と出力軸との間を直結するロックアッ
プトルクコンバータを備えることが公知である。この技
術は、連結時に相応のトルク変速効率を与えるが、低速
では効率の利得がまったくない。
【０００４】一方、自動作動式摩擦クラッチを代用する
ことによって、流体トルクコンバータに固有の非効率性
をなくすことが提案されてきた。この代案では、油圧ト
ルクコンバータを用いる場合には見られなかった別の問
題が生じる。自動車の機械式駆動系統は一般的に、変速
機と車両のトラクションホィールとの間の駆動系統にか
なりのねじりコンプライアンスを示す。このねじりコン
プライアンスは、変速機とディファレンシャルとの間の
駆動軸、あるいはディファレンシャルと従動ホィールと
の間の車軸に見られるであろう。独立した設計基準は、
この駆動系統に大きなねじりコンプライアンスが示され
ることを促進させる、すなわち必然的に発生する場合が
多い。大きなねじりコンプライアンスが自動車の駆動系
統に存在することによって、クラッチ連結に対する振動
応答が発生する。これらの振動応答は、車両の駆動系統
の部品や他の部品にさらに大きな摩耗を生じさせる可能
性がある。また、これらの振動応答によって、車室の不
快な振動を発生させる可能性がある。
【０００５】クラッチ連結に対する駆動系統の振動応答
は、主に変速機の入力速度、すなわちクラッチ速度のエ
ンジン速度に接近する仕方によって決まる。これらの速
度が滑らかに、例えば減衰指数関数によって接近する場
合、クラッチをロックアップする際に過度のトルクが加
わることはない。これらの速度が急激に接近する場合に
は、過渡のトルクが駆動系統に伝達されるため、車両駆
動系統に振動応答が発生する。以下の特許は、本発明の
譲受人に譲渡されており、本発明を部分的に導く先行技
術を示している。「自動クラッチ用の閉ループ発進およ
び徐行制御」と題する米国特許第５，２９３，３１６号
は、滑らかな連結を行うようにクラッチ作動を制御する
ことによってクラッチ連結中の駆動系統のコンプライア
ンスによるねじり振動を最小限に抑える、あるいはなく
すことを教示している。ここに挙げる以下の特許出願
は、制御のロバスト(robust)性をより向上させるために
改良したものである。「ロバストアルゴリズムを備えた
自動クラッチ用の閉ループ発進および徐行の制御」と題
する米国特許第５，２７５，２６７号は、同じ問題に取
り組んでおり、システム過渡応答を整形するためにプレ
フィルタを設けて、個々の車両または車種に合わせて細
かく特定化する必要性を軽減している。「ロバスト自動
クラッチの制御方法および装置」と題する米国特許第
５，４０３，２４９号は同じシステムに基づいており、
一定の状態では強引なクラッチ連結によってエンジンに
過負荷を加えることによりエンジン速度を低下させ、さ
らにエンジンの停止を避けるようにクラッチの急降下
（急連結）の可能性をなくすことによって、ロバスト性
をさらに向上させている。上記明細書に開示されている
システムには、滑り積分器が、実際には２つの積分器が
直列に設けられているが、これらは内部ループ変動に対
して過敏となる可能性を備えているので、状況によって
は制御が困難となる。良好な制御およびロバスト性の向
上は、「ＰＩＤ調整を伴ったロバスト自動クラッチの制
御方法および装置」と題する米国特許第５，４３９，４
２８号に開示されている改良によって得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】「クラッチモード制御
論理」と題する米国特許第５，３７８，２１１号に記載
されている論理では、制御の作動が発進モードか、徐行
モードか、ロックアップモードか、または他のモードか
を決定する。発進および徐行の両モードでは、トルク伝
達を制御するためにクラッチの滑りが必要である。上記
特許に示されている初期の開発技術のいずれにおいて
も、システムはクラッチの滑りを２つの明瞭に異なった
モードで制御しており、徐行と発進との間の変化が運転
者に明らかである。
【０００７】本発明は、発進モードおよび徐行モードの
代わりに使用する単一滑りモードを提供することによっ
て、従来技術を改良する。徐行の滑らかさおよび応答性
を向上させ、また熱放散を低くして寿命を長くするため
にクラッチの滑りを抑えるとき、これが達成される。本
発明は、上述の先行技術に基づいたものであり、さらに
ロバスト性を向上させたものである。このロバスト性に
よって、トラックの種類や積載量範囲に合わせて個別に
調整することなく広範囲の重量形トラックに適用できる
変速機の大量生産が可能になる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る自動クラッ
チコントローラは、動力源と、摩擦クラッチと、トルク
入力部に対して振動応答を示すねじりコンプライアンス
を有する摩擦クラッチに連結された少なくとも１つの慣
性負荷トラクションホィールとを含む組み合わせ体に使
用されるものである。自動クラッチコントローラは、変
速機シフトコントローラと共に使用されるのが好まし
い。本発明の自動クラッチコントローラは、車両の始動
中のクラッチ連結を滑らかにして、クラッチ連結に対す
る振動応答を最小限に抑えることができる。本発明の自
動クラッチコントローラは大型トラックに有用である。
【０００９】自動クラッチコントローラは、エンジン速
度センサと変速機入力速度センサとから入力を受け取
る。変速機入力速度センサは、摩擦クラッチの出力であ
る変速機の入力部の回転速度を感知する。自動クラッチ
コントローラは、クラッチアクチュエータを完全切り離
し位置と完全連結位置との間で制御するクラッチ連結信
号を発生する。このクラッチ連結信号は、変速機入力速
度が基準速度に漸近するようにして摩擦クラッチを連結
させる。これによって、慣性負荷トラクションホィール
のトルク入力に対する振動応答を最小限に抑えることが
できる。
【００１０】車両の発進すなわち通常の始動中において
は、変速機は始動歯車（第１速または第２速）へ作動
し、制御は滑りモードに留まっている。クラッチ連結信
号は、変速機入力速度がエンジン速度に漸近するように
クラッチの滑りを制御する。
【００１１】完全にクラッチが連結され、アップシフト
が発生したとき、制御は、クラッチを滑らせないために
十分なクラッチ圧力を加えるロックアップモードに変わ
る。モード制御論理は、アップシフトが発生するまでロ
ックアップモードを保持するため、始動歯車に入ってい
るときにロックアップへの、またはロックアップからの
モード変更を回避することができる。スロットルの設定
およびエンジン速度が低い徐行作動中は、低速で操縦で
きるようにスロットル位置に対する車両応答を制御する
ためにクラッチ滑りが利用される。滑りモードはこれも
同様に制御する。
【００１２】滑りモードでは、滑り基準値がスロットル
値とエンジン速度との関数として算出される。滑り基準
値は、０％のスロットル値ではエンジン速度と等しく、
４０％のスロットル値でゼロになるまで漸減する。変速
機入力速度をエンジン速度から引いて滑り値を決定し、
この滑り値を滑り基準値から引いて滑り誤差を決定す
る。その値は、米国特許第５，４３９，４２８号の制御
ループの後にパターン化された内部制御ループに入力さ
れて、クラッチ連結信号を発生する。制御ループは補償
器を備えており、この補償器は、予想振動数の範囲内の
ノッチ頻度が入れられた３次ノッチフィルタを設けるこ
とによって改良されている。この３次フィルタは、車両
間の駆動系統の高および低減衰レベルの双方の融通性を
向上させる。
【００１３】滑りモード時に高速となった場合、エンジ
ンをペダル要求量に応答したトルク要求モードで作動さ
せることによって、良好な制御が得られる。エンジンの
トルクおよび速度が高くなることによって、ペダル要求
量の増加が付随する。一定のスロットル値では、クラッ
チ滑りはほぼ一定に保持される。エンジン速度を高くす
るが滑りを低く維持すると、徐行に対する車両速度が高
速になる。
【００１４】本発明の上記および他の利点は、同一部分
を同一の参照番号で示した添付の図面を参照した以下に
詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の自動クラッチコ
ントローラを含む自動車の駆動系統を概略的に示してい
る。自動車には、動力源としてエンジン１０が設けられ
ている。本発明が最も適している形式の大型トラックの
場合、エンジン１０をディーゼル内燃機関にすることが
できる。アクセルペダル１１は、スロットルフィルタ１
２を介してエンジン１０の作動を制御する。一般的に、
このようなエンジンへのトルク制御の入力は、空気供給
量を制御するスロットル値であるが、燃料供給量等の別
の制御パラメータを代わりに用いることもできる。いず
れにしても、スロットルフィルタ１２は、アクセルペダ
ル１１に応答してエンジンへトルク制御信号を送るため
に使用される。スロットルフィルタ１２は、クラッチ作
動コントローラ６０の一部であって、場合によってアク
セルペダル１１の信号を低レベル値に制限してエンジン
１０へ送られるスロットル信号をろ過する。エンジン１
０は、エンジンシャフト１５にトルクを発生させる。エ
ンジン速度センサ１３は、エンジンシャフト１５の回転
速度を検出する。エンジン速度センサによる実際の回転
速度は、エンジンのフライホィールで検出することがで
きる。エンジン速度センサ１３は、磁気センサによって
歯の回転が検出される多数歯付きホィールであることが
好ましい。
【００１６】摩擦クラッチ２０には、完全または部分連
結することができる固定プレート２１および可動プレー
ト２３が設けられている。固定プレート２１としては、
エンジンのフライホィールとすることができる。摩擦ク
ラッチ２０は、固定プレート２１および可動プレート２
３間の連結度に応じて、トルクをエンジン軸１５から変
速機入力軸２５へ伝達する。図１には１対の固定および
可動プレートが図示されているだけであるが、クラッチ
２０にはこのようなプレートを多数対設けることもでき
ることは当業者には理解されるであろう。
【００１７】一般的なトルク対クラッチ位置の関数が図
２に示されている。クラッチトルク／位置曲線８０は、
最初の連結範囲の初期接触点８１より前まではゼロとな
っている。クラッチ連結の増加に伴って、クラッチトル
クは単調に上昇する。図２に示されている例では、クラ
ッチトルクは、最初にゆっくり上昇し、その後急激に上
昇して、点８２で完全連結したときに最大クラッチトル
クに達する。一般的なクラッチ構造では、完全連結時の
最大クラッチトルクが最大エンジントルクの約１．５倍
であることが求められる。これにより、クラッチ２０は
エンジン１０によって発生した最大トルクを滑りを伴わ
ないで伝達することができる。
【００１８】クラッチ２０を切り離し状態から部分連結
を介して完全連結まで制御するため、可動プレート２３
にはクラッチアクチュエータ２７が結合されている。ク
ラッチアクチュエータ２７は、電気式、油圧式または空
気圧式アクチュエータとすることができ、また位置また
は圧力制御形とすることができる。クラッチアクチュエ
ータ２７は、クラッチ作動コントローラ６０からのクラ
ッチ連結信号に従ってクラッチ連結度を制御する。クラ
ッチアクチュエータ２７は、クラッチ位置センサ２８か
らの測定クラッチ位置をクラッチ連結信号に従わせるこ
とができるようにクラッチ連結度を制御する閉ループ装
置である。接触点の決定には、好ましくはクラッチ位置
センサ２８により測定されたクラッチ位置が用いられ
る。クラッチアクチュエータ２７が所望のクラッチ圧力
に対応したクラッチ作動信号によって圧力制御され、ク
ラッチ圧力センサによって測定されたクラッチ圧力フィ
ードバックを用いることができることは、当業者には理
解されるであろう。
【００１９】変速機入力速度センサ３１は、変速機入力
軸２５の回転速度を、したがって変速機３０の入力を感
知する。変速機３０は、変速機シフトコントローラ３３
の制御下で駆動軸３５に選択可能な駆動比を与える。駆
動軸３５はデファレンシャル４０に連結されている。変
速機出力速度センサ３７は、駆動軸３５の回転速度を感
知する。変速機入力速度センサ３１および変速機出力速
度センサ３７は、エンジン速度センサ１３と同じ構造で
あることが好ましい。自動車が大型トラックである場
合、ディファレンシャル４０は４本の車軸４１〜４４を
駆動し、これらはそれぞれのホィール５１〜５４に連結
されている。
【００２０】変速機シフトコントローラ３３は、ペダル
１１、エンジン速度センサ１３、車両ブレーキ１４ペダ
ル、変速機入力速度センサ３１および変速機出力速度セ
ンサ３７から入力信号を受け取る。変速機シフトコント
ローラ３３は、変速機３０を制御するための歯車選択信
号と、クラッチ作動コントローラ６０へ送られるクラッ
チ連結／切り離し信号とを発生する。変速機シフトコン
トローラ３３は、スロットル設定、エンジン速度、変速
機入力速度および変速機出力速度に応じて変速機３０に
よって与えられる最終歯車比を変化させることが望まし
い。変速機シフトコントローラ３３は、摩擦クラッチ２
０を連結すべきか切り離すべきかに応じて、それぞれ連
結および切り離し信号をクラッチ作動コントローラ６０
へ送る。変速機シフトコントローラ３３はまた、歯車信
号をクラッチ作動コントローラ６０へ送る。この歯車信
号によって、選択された歯車に対応する係数の組の読み
出しが可能となる。変速機シフトコントローラ３３は、
アップシフト中に慣性ブレーキ２９を短く係合させるこ
とが好ましい。これによって変速機入力軸２５の回転速
度を遅くさせ、高い比に連結する前に駆動軸３５の速度
と一致させることができる。接触点の決定には、以下に
説明するようにして慣性ブレーキ２９を用いることが好
ましい。変速機シフトコントローラ３３は本発明の一部
を構成していないので、これ以上の説明は省略する。
【００２１】クラッチ作動コントローラ６０は、クラッ
チ連結信号をクラッチアクチュエータ２７に送り、可動
プレート２３の位置を制御する。これは、図２のクラッ
チトルク／位置曲線８０に従ってクラッチ２０によって
伝達されるトルク量を制御する。クラッチ作動コントロ
ーラ６０は、変速機シフトコントローラ３３の制御の下
で作動する。クラッチ作動コントローラ６０は、変速機
シフトコントローラ３３からの連結信号を受け取り、切
り離し位置から少なくとも部分的連結へと、または完全
連結位置へと可動プレート２３を移動させるよう制御す
る。好適な実施例では、クラッチ連結信号は、所望のク
ラッチ位置を表わすものとする。この所望の位置への可
動プレート２３の移動を制御するために、クラッチアク
チュエータ２７は、クラッチ位置センサ２８からの測定
クラッチ位置を用いる閉ループ制御システムを含んでい
ることが好ましい。また、クラッチ連結信号を所望のク
ラッチ圧力で表し、この所望の圧力への閉ループ制御を
クラッチアクチュエータ２７により行うことも実現可能
である。
【００２２】クラッチ作動コントローラ６０の機能は、
接触点８１と完全連結位置との間のクラッチ位置の制御
のみに必要である。接触点８１以下の位置でのクラッチ
連結では、クラッチ２０が完全に切り離されているた
め、トルク伝達の可能性はまったくない。変速機シフト
コントローラ３３から連結信号を受け取ると、クラッチ
作動コントローラ６０は接触点８１に対応した点にクラ
ッチ２０を迅速に前進させることが好ましい。これによ
り、クラッチ連結制御のゼロ点は接触点８１に設定され
る。クラッチが連結された後は、クラッチ作動コントロ
ーラ６０の制御機能によって制御される。
【００２３】クラッチの接触点を作動中または前もって
決定することはすでに公知である。接触点が発生するク
ラッチ位置またはクラッチ圧力を識別するテストプロセ
スによって接触点を前もって決定することが好ましい。
接触点プロセスは、「クラッチ接触点の識別」と題する
米国特許第５，３３７，８６８号および「クラッチ接触
点識別アルゴリズム」と題する米国特許第５，３９３，
２７４号に十分に開示されており、これらの特許は本発
明の譲受人に譲渡されており、参考として本説明に含ま
れる。このプロセスは、クラッチ作動コントローラ６０
の制御機能の部分集合(subset)であることが好ましい。
【００２４】接触点の決定には、変速機３０をニュート
ラルに入れて、慣性ブレーキ２９を掛けることを伴う。
慣性ブレーキ２９は、通常はアップシフト中に変速機入
力軸２５の回転速度を駆動軸３５の回転速度に一致させ
ることを助けるためのものである。シフト中はクラッチ
２０が切り離されているので、必要な制動量は非常に小
さい。慣性ブレーキ２９は、アイドリングエンジントル
クの約５％の制動トルクを発生するにすぎない。エンジ
ン１０のアイドリング中、変速機入力速度がエンジンア
イドル速度の所定割合に達するまで、クラッチ２０は徐
々に連結される。図２の点８３に対応するクラッチ連結
度は、慣性ブレーキ２９のわずかな制動トルクに打ち勝
ってクラッチ２０を介してトルクを伝達することができ
る連結度である。このクラッチ連結度から小さい一定の
オフセット量８５が差し引かれ、接触点８１が決定され
る。
【００２５】図３は、クラッチ作動コントローラ６０の
部分集合であるクラッチモード制御論理の入力および出
力を示す図である。この論理は、エンジンおよび変速機
の作動状態に従ってモードを定めるもので、クラッチの
作動制御に使用され、またスロットルフィルタの作動に
も使用される。この論理へは、センサ１３からのエンジ
ン速度（ＥS ）を表す信号、センサ３１からの入力速度
（ＩS ）を表す信号、ペダル１１からのアクセルペダル
位置を表す信号、およびクラッチ位置が所定の接触位置
に達したときに発生する接触点信号が入力される。この
論理からは、以下に述べる４モードのうちの１つが出力
される。
【００２６】接触点接近モード： ここでは、クラッチ
に接触点への移動が命令される。ペダル信号が最低閾値
を越えることにより自動モードオフ状態から抜けると
き、このモードはクラッチを閉じ始める待機状態にある
が、接触点にはまだ達していない。クラッチがすでに連
結している場合には、連結度を接触点まで減少させる。
このモードでは、エンジン制御信号は発生しない。
【００２７】滑りモード： 接触点に達し、ペダル信号
が最低レベル（３％）より高く、変速機が始動歯車に噛
み合っているときに、このモードとなる。ペダルが閾
値、例えば４０％より低い状態の徐行中の場合には、入
力速度がエンジン速度の割合に滑らかに近づき、クラッ
チが滑って低速に車両操縦ができるようにクラッチ連結
が制御される。ペダル位置が閾値より高い発進状態の場
合、入力速度をエンジン速度まで滑らかに高めることが
できるようにエンジン速度に応じた速度で連結するよう
に、クラッチが制御される。
【００２８】ロックアップモード： このモードには、
始動歯車（第１速または第２速）からのアップシフトと
きに、スリップモードから入る。このモードでは、クラ
ッチ制御信号がクラッチを完全連結させる。エンジン速
度およびペダル信号が 低くなったときおよび／または
車両ブレーキが掛けられたときだけ、このモードから抜
ける。このモードはスロットルフィルタ機能を終了さ
せ、制御信号はペダル信号と等しくなる。
【００２９】自動モードオフ： クラッチコントローラ
が自動モードにあるときに、上記４モードのうちの１つ
が働く。このような自動作動がないときに、自動モード
オフが働く。一般的に、ペダル信号がゼロかそれに近く
なるか、またはエンジン速度がアイドルリングに近くな
る。この状態では制御信号はまったく出力されず、クラ
ッチに完全切り離しが命令される。
【００３０】図４のバブル図はクラッチモード制御論理
を示している。特定のエンジン／変速機の組み合わせに
適用できる例として、具体的な数字が図中に示されてい
る。他の用例では別の数字が適している。各数字は、フ
ルスケールすなわち表示されたパラメータの最大値に対
する小数で示した割合である。例えば、エンジンのアイ
ドリング速度は２５％すなわち０．２５である。アイド
リングより高い一定速度を表すために０．２７の値が選
択されており、０．１８８より低いエンジン速度は停止
状態に近づいている。また、低いスロットル信号が意図
的なものであることを確なものとするため、システムに
は３％すなわち０．０３より低いペダル値をゼロ信号と
して処理させることが必要である。
【００３１】図４のバブル図には、自動モードオフ状態
で入る。ペダル信号ＰＥＤが０．０３を超える時、接触
点接近モードが作動する。接触点接近モードにある時
に、ペダル信号ＰＥＤが０．０３より低くなり、ブレー
キが掛けられると、モードは自動モードオフに戻る。接
触点ＴＰに到達し、ペダル信号ＰＥＤが３％より大きく
なるまで、接触点接近モードから動作が発生することは
なく、そのような状態となった時には滑りモードが作動
する。ペダル信号ＰＥＤが３％より低くなると、接触点
接近モードに戻る。エンジン速度ＥＳが停止状態に近い
（ＥＳ＜０．１８８）か、またはブレーキが掛けられ
て、ペダル信号ＰＥＤが０．０３より低い場合、論理は
自動モードオフに戻る。クラッチがうまく連結した場
合、変速機が第２速以上の歯車へシフトしてれば、ロッ
クアップモードに入る。変速機が第１速または第２速歯
車に戻らなければ、コントローラはロックアップモード
を維持し、変速機が第１速または第２速歯車に戻れば、
ロックアップモードから滑りモードに戻る。ペダルが解
放されて、エンジン速度が「アイドリングを越える」点
より低くなるのに加えてブレーキ信号が存在する場合、
コントローラは自動モードオフへ進める。
【００３２】図５は、クラッチ作動コントローラ６０の
制御機能を概略的に示している。図１にも示されている
ように、クラッチ作動コントローラ６０は、スロットル
１１からスロットル信号を、エンジン速度センサ１３か
らエンジン速度信号を、変速機入力速度センサ３１から
変速機入力速度信号を受け取る。図５に示されてたクラ
ッチ作動コントローラ６０は、クラッチアクチュエータ
２７へ送られて摩擦クラッチ２０を作動させるためのク
ラッチ連結信号を発生する。クラッチ作動の度合いは、
スロットル設定、エンジン速度および車両特性と協働し
て、変速機入力速度センサ３１で感知されてクラッチ作
動コントローラ６０へ送られる変速機入力速度を決定す
る。従って、図５に概略的に示されている制御は、閉ル
ープシステムである。
【００３３】クラッチ作動コントローラ６０は、マイク
ロコントローラ回路によって実現されることが好まし
い。エンジン速度、変速機入力速度およびスロットル設
定に対応した入力はデジタル形式でなければならない。
好ましくは、これらの入力信号を、マイクロコントロー
ラの作動速度と調和して、所望の制御を行うのに十分な
速度でサンプリングする。前述したように、エンジン速
度、変速機入力速度および変速機出力速度は、歯の回転
を磁気センサで検出する多数歯付きホィールによって検
出するのが好ましい。磁気センサによって検出されるパ
ルス列は、所定の間隔で計数される。それぞれのカウン
ト値は測定される速度と正比例する。適正に制御するた
め、車両が後退する場合には変速機入力速度信号の符号
がマイナスとならなければならない。入力軸２５の回転
方向を検出する何らかの方法が必要とされる。そのよう
な方向感知は公知であり、これ以上は詳細に説明しな
い。スロットル設定値は、電位差計等のアナログセンサ
によって検出されるのが好ましい。このアナログスロッ
トル信号は、マイクロコントローラが使用できるよう
に、アナログ／デジタル変換器によってデジタル化され
る。マイクロコントローラは、図５に示されているプロ
セスを公知のようにして離散形差分方程式によって実行
する。従って、図５に示されている制御プロセスは、独
立したハードウェアというよりも、本発明を具現するマ
イクロプロセッサのプログラムの仕方を示したものと見
なされるべきである。十分な能力を持ち、適正にプログ
ラムされているならば、同じマイクロコントローラがク
ラッチ作動コントローラ60および変速機シフトコントロ
ーラ３３の両方の機能を果たすことが可能である。イン
テル社製の８０Ｃ１９６型のマイクロコントローラは、
このように機能するための十分な計算能力を備えている
と考えられる。
【００３４】滑り基準値発生器６２は、スロットル信号
を受け取り、０％のスロットル値でエンジン速度ＥS の
１００％に等しく、４０％のスロットル値でエンジン速
度の０％になるまで漸減する図６に示された関数に従っ
て滑り基準値信号を発生させる。直線的な減少が適当で
あることがわかっているが、他の関数を使用することも
できる。このように、滑り基準値は、エンジン速度およ
びスロットル位置の両方の関数である。代数加算器６４
により入力速度をエンジン速度から引いて滑り信号を計
算し、代数加算器６６によりこの滑り信号を滑り基準信
号から引いて滑り誤差信号を決定する。制御の他の部分
は、米国特許第５，４３９，４２８号のものと同様であ
り、これは先に引用しており、参考として本説明に含ま
れる。滑り誤差信号は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）制
御器(regulator) ６８へ送られる。この制御器は制御方
法論では公知であり、様々な形式を取ることができる。
本例では、ＰＩ制御器を代わりに使用して、微分項をな
くすことができる。ＰＩＤ制御器の出力はプレフィルタ
７０へ送られる。代数加算器７２は、プレフィルタの出
力と変速機の入力速度との差を計算する。この差は補償
器７４へ送られる。補償器７４は、トルク入力に対する
車両のねじり振動応答のほぼ逆のモデルを含んでおり、
３次ノッチフィルタを備えている。補償器７４は、車両
の駆動系統の伝達関数の変動によるクラッチ作動コント
ローラ６０の閉ループ応答の変動を減少できるように選
択された利得対周波数の関数を含み、特に低周波数で利
得を増加さて、システムのロバスト性を向上させる。
【００３５】エンジン速度微分信号によってクラッチ連
結信号内にフィードフォワード信号が与えられる。微分
補償器または加速度補償器７８は、エンジン速度の変化
率に応じた微分信号を発生するが、小さいエンジン減速
による急激な減少を防止することできるように低域通過
フィルタ７６でろ過される。このエンジン速度微分信号
と積分器８０から発生したその積分信号は、代数加算器
８２に送られる。代数加算器８２は、補償器７４の出力
と、加速度補償器７８からのエンジン速度微分信号と、
積分器８０からの積分信号とを合計して、クラッチ連結
信号を発生する。クラッチアクチュエータ２７は、この
クラッチ連結信号を用いて、クラッチの連結度を制御す
る。
【００３６】フィードフォワード信号は、エンジン速度
が加速している時のクラッチ作動コントローラ６０の応
答を向上させることができる。エンジン速度が加速して
いる状態では、フィードフォワード信号によって、エン
ジン加速率に比例した迅速なクラッチ２０の連結が行わ
れる。駆動系統トルクが安定する前は、スロットル全開
状態でエンジン速度が急激に上昇する可能性がある。そ
の理由は、このフィードフォワード応答を備えていない
クラッチ作動コントローラ６０の応答速度が、ピークエ
ンジン応答速度に較べて低いからである。このフィード
フォワード応答を備えていれば、急激なエンジン加速に
よって備えていない場合よりも迅速なクラッチ連結が得
られる。さらにクラッチが連結することは、エンジンか
らのトルクをさらに必要とするため、エンジン速度の上
昇を抑制するのに役立つ。エンジン速度が一定値に達す
ると、微分項がゼロまで減少し、積分器８０が、エンジ
ン速度を抑制するために必要なクラッチ連結を保持す
る。次に、制御機構の他の部分が、変速機入力速度を基
準速度に漸近的に収束させるように機能する。
【００３７】この改良形制御アルゴリズムは、米国特許
第５，４３９，４２８号に開示されているすべての利点
に加えて、さらに幾つかの利点を備えている。滑り基準
値信号は、非常に低いスロットル位置において大きなク
ラッチの滑りを可能にするが、スロットル値の増加に伴
って、クラッチの滑りを急激に減少させる。最終的な結
果として、作動が滑らかになるだけでなく、正味滑り値
が減少して、クラッチの寿命が向上し、熱放散が低くな
る。アルゴリズムをうまく変化させるため、様々なタイ
プの重量形トラックの輸送可能性を極めて高めることが
できることがわかっている。補償器に２次フィルタの代
わりに使用されている３次フィルタは、駆動系統の振動
を除去するのに効果的であると共に、ロバスト性だけで
なく車両間の駆動系統の高および低減衰レベルの双方の
融通性(transportability)を向上させる。この改良形ク
ラッチ制御は、特に米国特許第５，４０３，２４９号に
開示されているような凍結論理機能(freeze logic feat
ure)と共に使用するのに適している。
【００３８】従来システムからモード論理を変えてアッ
プシフトの前のロックアップを避けることによって、徐
行中にロックアップへ移動する望ましくない結果が回避
される。このようにして、本システムでは、高スロット
ルの場合でも滑りモードにとどまる。滑りがゼロの状態
は、この滑りモードのときに存在する場合もある。この
ようにして、例えば負荷の増加等によって滑りが再開す
るが、この再開へのシフトは運転者には感じられない。
スロットル値が４０％より低い状態で滑り基準信号が発
生した時、制御基準は滑り基準値となる。しかしなが
ら、スロットル値が４０％より高い状態で滑り基準値が
ゼロである時、別個の始動すなわち発進モードを必要と
する従来のシステムの場合と同様に、エンジン速度が制
御基準となることに注意されたい。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、発進モードおよび徐行
モードの代わりに使用する単一滑りモードを提供するこ
とによって、従来技術を改良することができる。徐行の
滑らかさおよび応答性を向上させ、また熱放散を低くし
て寿命を長くするためにクラッチの滑りを抑えるとき、
これが達成される。本発明は、上述の先行技術に基づ
き、さらにロバスト性を向上させることができる。この
ロバスト性によって、トラックの種類や積載量範囲に合
わせて個別に調整することなく広範囲の重量形トラック
に適用できる変速機の大量生産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クラッチを介しエンジンによって駆動される変
速機と、本発明を実施するためのエンジンおよびクラッ
チコントローラの概略図である。
【図２】クラッチ位置の関数としてクラッチトルクを示
す曲線である。
【図３】入力および出力を示すクラッチ制御論理ブロッ
クの説明図である。
【図４】図３のクラッチ制御論理のバブル論理図であ
る。
【図５】本発明に従った自動クラッチコントローラの機
能を示すブロック図である。
【図６】本発明に従った、図５に用いられている滑り基
準値関数を説明するグラフである。
【符号の説明】
１０ エンジン １２ スロットル １３ エンジン速度センサ ２０ 摩擦クラッチ ２５ 変速機入力軸 ２７ クラッチアクチュエータ ３０ 変速機 ３１ 変速機入力速度センサ ３５ 出力軸速度センサ ６２ スリップ基準値発生器 ６８ ＰＩＤ制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 クォック ワー チャン イギリス国，ランカシャー ピーアール７ ２ワイエー，チョーレイ，ロング ミィ ードウ 40

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スロットル（１２）によって制御される
    エンジン（１０）と、エンジン（１０）に連結された入
    力軸（２５）および変速機（３０）の入力部に連結され
    た出力軸（３５）を備えた摩擦クラッチ（２０）と、ス
    ロットル信号を発生するスロットル位置センサと、エン
    ジン（１０）に連結されてエンジン速度信号を発生する
    エンジン速度センサ（１３）と、摩擦クラッチ（２０）
    の出力軸（３５）に連結されて、摩擦クラッチ（２０）
    の出力軸（３５）の回転速度に対応した変速機入力速度
    信号を発生する変速機入力速度センサ（３１）と、摩擦
    クラッチ（２０）に連結されて、クラッチ連結信号（２
    ８）に従って摩擦クラッチ（２０）の切り離し位置から
    完全連結位置までわたる連結の制御を行うクラッチアク
    チュエータ（２７）とを含む動力伝達系統における自動
    クラッチのコントローラ（６０）であって、 スロットル信号に応答して、スロットルとエンジン速度
    との関数である滑り基準値信号を発生する滑り基準値発
    生器（６２）と、 入力速度とエンジン速度と滑り基準値信号とから滑り誤
    差信号を発生する回路と、 滑り誤差信号に応答して滑り誤差を調整するＰＩＤ（比
    例・積分・微分）制御器（６８）と、 調整された滑り誤差に応答して、滑り誤差信号を最小に
    抑えることができるようにクラッチ連結信号を発生する
    制御回路とを有し、滑り基準値信号に従って滑りを制御
    することを特徴とする自動クラッチのコントローラ。
  2. 【請求項２】 滑り基準値発生器（６２）はエンジン速
    度の割合から滑り基準値信号を発生し、その割合はスロ
    ットル値の増加に伴って減少することを特徴とする請求
    項１に記載の自動クラッチのコントローラ。
  3. 【請求項３】 滑り基準値発生器（６２）は、スロット
    ル値が０％の場合にエンジン速度が１００％となり、設
    定された所定のスロットル値でエンジン速度を０％とな
    るように漸減する滑り基準値信号を発生することを特徴
    とする請求項１に記載の自動クラッチのコントローラ。
  4. 【請求項４】 滑り誤差信号を発生する回路は、エンジ
    ン速度信号と（変速機）入力速度信号との差から滑り信
    号を決定する第１代数加算器（６４）と、滑り基準値信
    号と滑り信号との差から滑り誤差信号を決定する第２代
    数加算器（６６）とを有していることを特徴とする請求
    項１に記載の自動クラッチのコントローラ。
  5. 【請求項５】 制御回路は、３次ノッチフィルタを有す
    る補償器（７４）を含むことを特徴とする請求項１に記
    載の自動クラッチのコントローラ。
  6. 【請求項６】 スロットルがほぼ閉じているときに自動
    制御を使用禁止にする自動オフモードと、 スロットル値が最小設定値より高いときにクラッチを接
    触点（８１）に制御移動させる接触点制御モードと、 接触点（８１）が得られたときに自動制御回路を作動さ
    せて、スロットルおよびエンジン速度信号に従ってクラ
    ッチ滑り値を制御する滑りモードと、 アップシフトが発生したときに入るロックアップモード
    とを定めるモード論理回路を備えていることを特徴とす
    る請求項１に記載の自動クラッチのコントローラ。
  7. 【請求項７】 制御回路は、 調整された滑り誤差に応答して補償信号を発生する補償
    器（７４）と、 フィードフォワード回路と、 補償された信号とフィードフォワード出力とを合計して
    クラッチ連結信号を発生する手段と備えていることを特
    徴とする請求項１に記載の自動クラッチのコントロー
    ラ。
  8. 【請求項８】 フィードフォワード回路は、 エンジン速度に応答してリード信号を発生する微分補償
    器（７８）と、 リード信号に応答して積分信号を発生する積分器（８
    ０）とを備えており、リード信号および積分信号によっ
    てフィードフォワード出力を有するようにしたことを特
    徴とする請求項７に記載の自動クラッチのコントロー
    ラ。
  9. 【請求項９】 摩擦クラッチ（２０）を介して、スロッ
    トル（１２）により制御されるエンジン（１０）によっ
    て駆動される入力軸（２５）を含む歯車変速機を有し、
    また、摩擦クラッチ（２０）を作動させるためのクラッ
    チ作動コントローラ（６０）を有し、摩擦クラッチ（２
    ０）は、最初に接触してからトルク伝達を漸増させるよ
    う作動する係合可能な部材を有し、クラッチ作動コント
    ローラ（６０）は、滑りモードおよびロックアップモー
    ドを含む自動モードを有する車両における自動クラッチ
    の制御方法であって、 エンジン速度、変速機入力速度およびスロットル位置を
    測定して対応する信号を発生する段階と、 エンジンおよびスロットルの信号の関数として滑り基準
    値信号を発生する段階と、 エンジン速度と入力速度とを比較することによって滑り
    値を決定する段階と、 滑り基準値と滑り値とを比較することによって滑り誤差
    を決定する段階と、 滑り誤差を最小に抑えるようにクラッチ作動を制御する
    段階とを有していることを特徴とする自動クラッチの制
    御方法。
  10. 【請求項１０】 滑り基準値信号は、ゼロスロットル位
    置におけるエンジン速度から、スロットル値の増加に伴
    ってエンジン速度の割合が漸減して、中間のスロットル
    値でその割合がゼロになることを特徴とする請求項９に
    記載の自動クラッチの制御方法。
  11. 【請求項１１】 滑り基準値信号は、ゼロスロットル位
    置におけるエンジン速度から、スロットル値の増加に伴
    ってエンジン速度の割合が漸減して、中間のスロットル
    値でその割合がゼロになり、 滑り基準値がゼロの場合には、エンジン速度に従ってク
    ラッチの作動を制御するようにしたことを特徴とする請
    求項９に記載の自動クラッチの制御方法。
  12. 【請求項１２】 クラッチ作動を制御する段階（６０）
    は、 滑り誤差信号の比例および積分調整によって滑り誤差を
    変更する段階と、 入力速度信号と滑り誤差信号との差を変更することによ
    って滑り誤差信号を最小に抑えるようにクラッチ連結信
    号を発生する段階とを有していることを特徴とする請求
    項９に記載の自動クラッチの制御方法。
  13. 【請求項１３】 クラッチ作動を制御する段階（６０）
    は、 滑り誤差信号の比例および積分調整によって滑り誤差を
    変更する段階と、 （変速機の）入力速度信号と滑り誤差信号との差を３次
    ろ過して補償信号を発生する段階と、 エンジン速度を微分して微分信号を発生する段階と、 微分信号を積分して積分信号を発生する段階と、 補償信号、微分信号および積分信号を合計してクラッチ
    作動信号を発生する段階とからなることを特徴とする請
    求項９に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 クラッチ作動を制御する段階（６０）
    は、 滑り誤差信号の比例および積分調整によって滑り誤差を
    変更する段階と、 （変速機の）入力速度信号と変更された滑り誤差信号と
    を合計する段階と、 該段階により合計された信号を、予想振動数の範囲内に
    あるノッチ頻度が設定された３次ノッチフィルタにより
    ろ過する段階とからなることを特徴とする請求項９に記
    載の自動クラッチの制御方法。
  15. 【請求項１５】 接触点（８１）が得られた後に滑りモ
    ードに入る段階と、 歯車アップシフトが発生したときに、滑りモードから出
    てロックアップモードに入る段階とを含み、 これにより、クラッチ作動を制御する段階（６０）は、
    滑りモードにある場合にのみ滑り誤差を最小に抑えるよ
    うに制御することを特徴とする請求項９に記載の自動ク
    ラッチの制御方法。
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