JPS60168924A - 車輌変速器の制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車輌エンジンの出力軸に連結された入力部材と
、複数の歯数比を有する歯車箱の入力に連結された出力
部材と、クラッチ操作を制υｌ１ｒＪる動力作動装置と
を有する車輌用クラッチに用いられるクラッチ作動シリ
ンダを含む該動力作動装置を制御する制御システムに関
する。

適当な時に信号を与え歯車箱内で異った歯数比が選択さ
れるようになし、いわゆる「自動変速機」と同等の機能
を実現するよう制御システムを設削することは公知であ
る。この方式の変速機は従来の流体結合ないしトルクコ
ンバータを用いて自動変速機に対し効率が通常の手動変
速機のものとｆｊｔじである点て右利である。−力木１
１１！式の喰速機にＪＩＪる問題はクラッチの係合をて
きる１、：ＩＪ　ｉ’Ｊｊ　１’かに、かつ滑らかに行
なわけることにある。

従来の技術 車輌が停止１払態から動い（いる間クララ１係含を遂行
りる多くの制御システムか知られＣいる。

これら既知のシステムは、クララＪを、Ｉンシン回転数
、エンジン加速用ス［−］ットルペダルの４ＣＩ　’Ｊ
Ｒ。

あるいは車輌速度の単一の関数としで制御する。

既知のシステムは操作条件が限られた範囲内にある場合
は満定な作動を示ずが通常の車輌使用にあたって受１ノ
るような広範囲の作動条４！１にあつ′（はどれも能力
不足を￥リ−る。例えばあるシステムではクラッチの係
合状態を変化させてエンジン回転数を制御しようと覆る
。エンジンが圧縮点火エンジンで燃料供給系統に［Ａ−
シスピ調速器調速器が設置されていれば調速器もエンジ
ン回転数を制御しようとするのでクラッチ制御システム
と調速器の間にあつれきが生ずる。ざらに通常スロット
ルペタ゛ルの位置はエンジンにより発生されているトル
クの値を示すものと仮定されているがこの仮定は「オー
ルスピード」調速器（゛は正しくない。

多くの公知のシステムは運転当にとっては許容できるク
ラッチ制御を与える〜ｂのの、クラッチのすべる時間が
良く、加熱やクラッチの急速な摩耗を引き起１゜ 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は車輛で便利な型式の車輌変速システムの
ための制御システムを提供するにある。

問題点を解決するための手段 本発明は少なくとも２つの明確に異った段階にわたるク
ラッチの係合を実行すべく該シリンダに流体の導入を可
能にする第１のバルブ手段と、７１輌の運動についての
要求を感知し該第１のバルブ手段を作動させて該シリン
ダに流体の導入を許しクラッチの係合を行わせる第１の
手段と、所定のクラッチ係合の実行を感知し第１の作動
段階の完了を指示する感知手段とよりなり、クラッチ係
合過程においてクラッチが制御された状態で係合するよ
うに該バルブ手段が作動する次の段階が続く。

本発明の特徴は、さらに、この次の段階で誤差をＦ、比
例定数をに、エンジン回転数をＮ１時間を王として、式
Ｅ−ＫｄＮ／ｄＴで表わされる誤差Ｅを最小化するよう
クラッチが制御されることに有り、制御システムはＦが
負になった場合流体の該シリンダからの脱出を訂ツ第２
のバルブ手段を含んでいる。

本発明の特徴は、さらに、上記法の段階で流体をシリン
ダへエンジンの加速に対応して複数の一定の導入速度の
うちの１つで導入することにある。

本発明の特徴は、さらに、クラッチ操作の最終段階にお
いてクラッチの入力及び出力部材の速度が大略同等であ
る場合シリンダが完全充填されるように第１のバルブ手
段が作動されることにある。

クラッチ係合は４段階にて行なわれるが状況によっては
どれかの段階は用いられない。第１の段階はクラッチ板
の完全な非係合状態からクラッチがちょうどトルクを伝
達し始める位置への移動である。この段階は車輌が静止
状態から発進する場合は必ず用いられる。

第２の段階は車輌を操作中、上り勾配からの発進の場合
のみ用いられる。この段階ではクラッチスリップが訂さ
れる。この段階のクラッチ係合制御は比例定数をに、エ
ンジン回転数をＮ、制御システムが最小化しようとして
いる誤差をＥ２時間をＴとして式Ｅ＝Ｋｄ　Ｎ／　ｄＴ
に従う。

第３の段階は車輌が上り勾配上で発進する場合第２段階
に続くものである。車輌操作中は第３段階と後述する第
４段階とは使用されない。第３段階ではクラッチ板は複
ｖｉ設【〕られ１＝低速度のｍ−）で係合するが、実際
の速さはエンジン回転数が最大トルク回転数を越え又は
アイドリング回転数以下に落ちようとした際に何加され
る限界のあるエンジンの加速によって決まる。第３段階
はある秤の作動条件、例えば平地１−での通常の車輌発
進又は車輌が下り坂にさしかかった場合などで・は第１
段階に続くことができる。

第４段階はクラッチの入力及び出力ＦｉＸ＋４　ｈ’　
Ｗしい回転数に達した時第３段階に続き、この状態では
クラッチは完全に係合している。

本発明になるクラッチ制御の例を図面を参照しながら説
明する。

車輌の変速器は車輌駆動輪に連結した出力軸１１と乾式
クラッチ板１３の出力部材に連結した入力軸１２とを有
づ−る複数の歯数比をＶ−ｉ　？ｌる歯車箱１０よりな
る。クラッチの入力部祠は１４　Ｆ示す車輌エンジンの
クランク軸に接続されている。

［ンジン１４の特別な例は燃料系統１５を有するディー
げルエンジンである。燃料系統の制御部材は巾輌ス［コ
ツ１〜ル制御機構１６に接続される。

クラッチ１３Ｉま菖通車柄のクラッチ制御ペダルへ接続
される解放レバーを有する従来の型式のものである。今
の場合はただし解放レバー１７はシリンダ１９内に岡か
れたピストン１８に連結され、ピストンはシリンダ１９
内に圧力がない場合クラッチが係合からはずれる位置に
はね２０によって（＝１勢されている。源２１からの圧
縮空気がシリンダ１９へ第１のバルブ手段をなす一対の
電磁作動バルブ２２．２３の一方又は他方を介して導入
される。各バルブは直列に制限器を有する。バルブ２２
にイ」随づる制限器はバルブ２３に付随する制限器より
も近い速さでシリンダ１９への空気導入を許す。シリン
ダ１９からの空気流出はバルブ２４．２５．２６よりな
る第２のバルブ手段により制御され、流出した空気は適
宜排気口へど流される。バルブ２４．２５．２６もまた
各々付随した制限器を有し、バルブ２４は遅速の空気流
出を、バルブ２６の前行は急速４ｒ空気流出を許し、バ
ルブ２５の前行はバルブ２４Ｊ、りは魚ｊ＊Ｃあるがバ
ルブ２６より遅い空気流出を誇り。各バルブに付随Ｊる
制限器のサイズは必要な速さと振動のない正確な応答を
与えるべく非常にン１意深く選ばむ（Ｊればならない。

バルブのコイルへの電流（Ｊマイク］コブロセツリ２７
によって制御され、電界効果トランジスタを利用したイ
ンク−フェース２８がマイクロプロセッサとバルブの出
力間に設（Ｊられている。

マイクロプロレツ１）２７は歯車箱１０の歯数比の選択
も制御するが、本明細書は歯数選択に際したクラッチ制
御にのみ関するのでこれは言及し４１い。

前述の制御式はエンジンの回！／、数項を含み、従って
マイクロプロセッサにはエンジン上へ設ｆ１られた回転
数交換器２９よりの信号がうえられる。

変換器２９はエンジン回転数に直接依存Ｊる１連のパル
スをある周波数で発する型のものが便利である。

マイクロプロセッサへはまｌζ巾輌のスロットルペダル
１６の状態を指示しまた車輌にブレーキが加えられたか
どうかを指示する信号が変換器３２゜３３にリイれぞれ
５えられる。さらに変換ｉ！１ｉ３４は歯車箱入力軸の
回転数を指示する信号をマイクロ１０ヒツリへ供給する
。

マイクロプロセッサ２７はメモリ３０を有し、さらに運
転者が車輌の操作を必要とする際に閉成されるスイッチ
３１を有する。スイッチ３１は第１段あるいは逆転歯車
が選ばれた場合のみ閉じることができる。

実施例 エンジンが停止しているものとして本システムの動作を
説明する。この状態ではクラッチとの係合を完全に解除
Ｊる方向にばね２０がピストン１８を付勢している。マ
イクロプロセッサに接続された変速器制御器３５の一部
を形成する変速器選択レバーは中立又は始動の位置にて
エンジンの始動を可能にし、始動後には圧縮空気が源２
１から利用可能となる。またシリンダ１９は圧縮空気を
得てクラッチを係６合させ、歯車箱の入力（１１１２及
びそれに伴い駆動される歯車箱のいずれかの＋ｉ４成部
材が回転させられる描成とされている。変速器制御器が
駆動位置へ動かされると発進に適し）こ歯数比が歯車箱
にて選ばれる。これは最低の歯数比、すなわち車輌迷電
に対して最大のエンジン回転数を与える状態であるかも
知れないし又より高い歯数比であるかも知れない。しか
し選択がなされる前にバルブ２２．２３のどちらかが問
いて圧縮空気がシリンダへ）９人され、続いＣ閉じられ
バルブ２６が開いてシリンダ１９内のｒ＋縮空気を速か
に放出しなければならない。これにＪ、リフラッチの係
合は解かれ前記の歯数比による係合が１１能になる。バ
ルブ２６に付随Ｊ−る制限器の太ささはシリンダ１つか
らのできるだけ速かな空気流出を許すものでなければな
らないが同時に減衰効果を与えてピストン及びそれに連
結される部材の振動を回避できるように選ばれな（）れ
ばならない。

適当な歯数比が選択されると運転者はス■］ツ１〜ルペ
ダルを押し下げ二［ンジンの回転数を１げろが、これを
示１信号が変換器３２かへ与えられタラップ操作の第１
段階が開始できるように２ｚる。運転者がス【ｌットル
を押し下げるや否やクラッチは可能７ｊ最小の１〜ルク
を伝達する点で係合し、この係合がなされると第２ある
いは第３段階のいずれかの段階がブレーキ又は操作スイ
ッチの状態に応じＣ作動可能になる。

クラッチによりトルクが伝達された際歯車箱入力軸の動
きを発信する変換器３４を使って第１段階の係合の完了
が感知される。変換器３４によりりえられる信号は回転
数及び加速について吟味され所定の回転数あるいは加速
が検知されるとクラッチ係合の第２又は第３段階が開始
される。歯車箱の入力軸の回転数及び加速の検知ではク
ラッチの望ましくない所望以上のトルク伝達が起る。そ
こぐ本発明ではシリンダ１９内の流体圧を感圧変換素子
３６を用いて監視し所定の入力軸回転数又は加速が達成
された時点のシリンダ内圧を測定Ｊるようにしている。

この圧力値からあるオフセット値を差引くと第１段階の
クラッチ係合におけるクラッチ制御のＩＪｔ９を与える
いわゆる目標圧力が与えられる。オフセット値はクラッ
チにより伝達されるトルクが所望値になる目標Ｈカが得
られるよう選ばれるが、この時間にお（Ｊるトルクは回
転数あるいは加速が検知された時点で伝達されφ１ヘル
ク値よりも当然低い３．不幸にも目標圧力値（、Ｌクラ
ッチの摩耗が起こるとその時点において伝達されるトル
クが徐々に低下するたダ）に更新されな（Ｊればならな
い。この目標圧力伯の更新は確実トニ中輌がブレーキを
かりられて停止１シている場合にのみ行われるＪ：うに
しな（Ｊればならない。これは例えば歯車箱の入力軸が
回転している場合簀において正しくない更新をする可能
性を回避りるためＣある。さらに安全措置として更新操
作前のＩｆ力が所定の範囲内にあるように制限する事も
可能である。ここで述べた構成では目標圧力の更新は［
１１ｍ圧力値の増加又は減少をもたらすことができ、従
って摩耗の補償だけでなくクラッチの交換ｂ　Ｆ＋Ｑ　
打するものである。

車輌が上り勾配の坂道上にありブレーキが加えられＣい
る場合又は操作スイッチが操作されてい（！ｊ１される
。変換器２９はマイクロプロレツザヘ一連のパルスを送
りこれによりマイクロプロセッサは「ンジン回転数の変
化率を判定する。この削寥事はメモリ３０に記憶された
プログラムに基いて行われる。第２段階が始るとクラッ
チは式Ｅ＝ＫｄＮ／ｄＴに従つＣ制御される。マイクロ
プロセラ１〕は１シ（Ｘ「を算出しメモリ３０に記憶さ
れた４個の閾値と比較する。これらの閾値の内２つは正
。

２つは角Ｃある。もし誤差が最大の正の閾値Ｊ：り人な
らば、マイクロプロセッサはバルブ２３を開き、汀線空
気が急速にシリンダ１９へ導入される。

一方もし誤差値が２つの正の閾値の中間にあればパル１
２２が駆動されてシリンダ１９へ低速にて空気導入を行
う。誤差値が小さい方の正の閾値よりは小さないが小さ
い方の負の閾値よりは負でない場合全バルブは閉じたま
までシリンダ１９の内圧は一定に維持される。もし誤差
が負の閾値間にあればマイクロプロセッサ２７はバルブ
２７１を駆動じシリンダ１９がら空気を流出せしめ、誤
差がさらに負の閾値より負であればマイク］１ブ［］］
２ツザはバルブ２５を駆動してシリンダ１９がら空気を
高速で流出せしめる。クラッチ係合中に誤差信号は負値
を取り得ることにγ１意されたい。これはしかし運転者
の側の動作はｇｆ要としない。先に述べたようにバルブ
２６はシリンダ１９からの実質的に無制限の速さでの空
気流出を訂し、本バルブは停止前又は歯車箱内にも選択
された歯数比を変更する前に急速４Ｔクラツチの係合解
除が必要な場合に駆動される。

シリンダ１９の内圧が増加覆るに従いクラッチは係合し
、係合過程中エンジン回転数の変化率は常時監視され誤
差信号が締出される。エンジン回転数が増減すると誤差
信らが変化して、それが前記閾値を切るとバルブのしツ
テイングが変化しクラッチ係合の程度を適当に調節し、
さらに誤差が負の場合クラッチの部分的な係合解除を（
ｊう。

操作スイッチ３１が操作されていない場合（、二はブレ
ーキが解除され変換器３３にＪ、りそのことが指示され
ると第３段階が開始される。また係合中ブｌノーキが加
えられていない場合には第３段階が第１段階終了後直ち
に開始される。

第３段階ではシリンダ１９の内圧は第１のバルブ手段の
制御により複数設けられたうちの１つの定速度にて増加
せしめられる。バルブ２２及び２３は付随した制限器と
共に３通りの速度しか与えられないがそれ以上の速度は
バルブを間歇的に開閉りることで得られる。用いられる
速度は変換器２９より与えられる信号によりめられたエ
ンジン加速によって決る。実際にはエンジン加速が大き
ければクラッチ係合速度も速くなる。エンジン回転数が
トルク最大を与える回転数以上に−Ｌ昇づるのを防ぐこ
とが望ましく、延だエンジン回転数がアイドル速度以下
に落ちることを防ぐことは必須である。従ってこれらの
限界を越えそうな場合シリンダ内圧を変化させる適切な
手段が講じられる。

クラッチ係合の第３段階はクラッチの入力及び出力部材
の回転数が大略等しくなった場合完了したとみなされる
。クラッチ係合の第４段階は第３段階と続き、バルブ２
２及び２３を聞きシリンダ１９を渦たづ過程を含む。従
ってクラッチは可能な最大１〜ルクを伝達する。

実施例においてはクラッチ係合過程の第１段階の終了は
クラッチ作動シリンダ内の変換器３６により測定される
目標圧力と関係トＪりられたが、シリンダ内圧を所望条
ｆ１の指示に使うがわりに、伯の手段、例えばシリンダ
ピストン捧ど解放レバー間の枢支点に取り付Ｃプられた
ひずみゲージ３７により検出される力、あるいはビス１
ヘン１８の変位あるいはさらにピストンによって動がさ
れる関連部材のいかなるものも圧力のがわりに用いるこ
とができる。従って解放レバー１７に関連しｌこ変位変
換器３８は、ある一定の加速回転数が変換器３４により
示されこの変位の値がらＡフセットを減騨して第１段階
におけるクラッチ係合の間クラッチ制御の基準となるい
わゆる目標変位を与える場合に、クラッチ位置の検出に
用いることができる。クラッチ摩耗などに伴う更新は前
述した目標１を力碩測定の場合と同様に行われる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明になるクラッチ制御システムの系統図である
。 １０・・・複数の歯数比を有する歯車箱、１１・・・歯
車箱出力軸、１２・・・歯車箱入力軸、１３・・・クラ
ラＪ、１４・・・エンジン、１５・・・燃料系統、１６
・・・ス１」ツ１〜ルペダル、１７・・・解放レバー、
１８・・・ビストン、１９・・・シリンダ、２０・・・
ばね、２１・・・圧縮＼ 空気源、２２〜２６・・・バルブ、２７・・・マイクロ
プロセッサ、２８・・・インターフェース、２９・・・
変換器、３０・・・メモリ、３１・・・操作スイッチ、
３２〜３４・・・変換器、３５・・・変換器制御器、３
６・・・感圧変換素子、３７・・・ひずみゲージ、３８
・・・変位変換器。 特許出願人　ルーカス　インダストリーズパブリック　
リミテッド 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、ＣＩ、４　識別記号　庁内整理番号８６０　
Ｋ　４１１０２　６９４８−３Ｄ■発　明　者　スチュ
アート　イアン　イギリス国　バーホワース　−ル　グ
リーン ［相］発明者　ジョン　フィリップ　イギリス国　バー
ミルウオード　レイ　グリーンヒ ミンガム　ビー２８９エルエツクス　ホソリハル　レー
ン　お番地 ミンガム　ビー１３　９ニスアール　モズル　ロード　
５番地　フラット　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）車輌エンジンの出力軸に連結された入ツノ部材と
   、複数の歯数比を有する歯車箱の入力に連結された出力
   部材と、クラッチ操作を制御する動力作動装置とを有す
   る車輌用クラッチシステムであって、少くとも２つの明
   確に異った段階にわたるクラッチの係合を実行すべく該
   シリンダに流体の導入を可能にする第１のバルブ手段と
   、車輌の運動についての要求を感知し該第１のバルブ手
   段を作動させて該シリンダに流体の導入を許しクラッチ
   の係合を行わせる第１の手段と、所定のクラツヂ係合の
   実行を感知し第１の作動段階の完了を指示する感知手段
   とよりなり、クラッチ保合過程においてクラッチが制御
   された状態で係合するように該バルブ手段が作動づる次
   の段階が続くことを特徴とする車輌用クラッチ制御シス
   テム。 （２）該次の段階でクラッチは誤差をＦ、比例定数をに
   、エンジン回転数をＮ２時Ｕ」を王として、弐Ｅ＝Ｋｄ
   　Ｎ／　ｄＴで表わされる誤差Ｅを最小化するよう制御
   されることを特徴とし、Ｅが負になった場合流体の該シ
   リンダからの脱出を許す第２のバルブ手段を含む特許請
   求の範囲第１項記載の制御システム。 （３）流体は該次の段階で該シリンダへエンジンの加速
   に対応して複数の一定の導入速度のうらの１つで導入さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の制御システム。 （４）　クラッチ操作の＠終段階においてクラッチの入
   力及び出力部材の速度が大略同等である場合にシリンダ
   が完全充填されるように該第１のバルブ手段が作動され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１　Ｉｆｆ又は第
   ２項記載の制御システム。 （５）　該感知手段はクラッチ出力部拐の回転を示す信
   号を供給する第１の変換器を含むことを１４徴どする４
   Ｆ７許晶求の範囲第１項記載の制御システム。 ＦＢ）　該感知手段は該シリンダ内の流体圧に応答する
   第２の変換器と、第１及び第２の変換器よりの信号に応
   答して目標圧力の初期値を決定する処理手段とを有し、
   該目標圧力が得られたこと力Ｃ後続づるクラッチ係合順
   序におけるクラッチ係合の第１段階の完了を表わすもの
   として用いられる特許請求の範囲第５項記載の制御シス
   テム。 （７）該感知手段はシリンダ中のピストンの変位に応答
   する第２の変換器と第１及び第２の変換器よりの信号に
   応答して目標変位の初期値を決定する処理手段とを有し
   、該目標変位が得られたことが後続するクラッチ係合順
   序におけるクラッチ係合の第１段階の完了を表わすもの
   として用いられる特許請求の範囲第５項記載の制御シス
   テム。 （８）該処理手段は該第１の変換器より与えられた信号
   がクラッチ出力部材の回転速度あるいは加速に関する特
   別な値が得られたことを示した時点における第１の圧力
   又は変位を決定し、さらに第１の該圧力又は変位よりＡ
   フセツ］〜圧力又は変位を差し引き目標圧力又は変位を
   １ｑることを特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７
   項記載の制御システム。 （９）　該目標圧力又は変位は適当な明間毎にクラッチ
   操作パラメータの変動を勘案１べく更新されることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項記載の制御システム。 （１０）車輌のブレーキ設定に応＠する第３の変換器を
   更に有し、該目標圧力又は変イ◇の更新が車輌にブレー
   キが加えられた場合のみなされるようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第９項記載の制御システム。 （１１）該第３の変換器からの信号がクラッチ係合の該
   次の段階の性質を判定するのに用いられる特許請求の範
   囲第１０項記載の制御システム。 〈１２）車輌にブレーキが加えられている場合、該シス
   テムが最小化すべくなしている誤差をＥ。 比例定数をに、エンジン回転数をＮ９時間をＴとして、
   式Ｅ＝Ｋｄ　Ｎ／　ｄＴに従ってクラッチをシ制御する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の制御シ
   ステム。 （１３）操作スイッチを更に有し、該スイッチが閉じら
   れると車輌に加えられたブレーキの状態によらずクラッ
   チ係合が法式に従って実行されるＪ：うにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項記載の制御システム。 （１４）車輌にブレーキが加えられていない場合又は法
   式に従ってクラッチ制御がなされた後ブレーキが解放さ
   れた場合、流体が該シリンダへとエンジンの加速状態に
   応じて設定された複数の定速のうちの一つで導入される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の制御シ
   ス′Ｌム。 （１５）クラッチの入力部材と出力部材の回転速１σが
   実質的に同じになると流体が該シリンダへ導入されクラ
   ッチの係合が完全になされる特ｈ′［請求の範囲第１７
   ′１項記載の制御システム。