JP2004176735A

JP2004176735A - 変速機の制御装置，制御方法

Info

Publication number: JP2004176735A
Application number: JP2002340233A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kayano; 光男萱野; Toshimichi Minowa; 利道箕輪; Takashi Okada; 隆岡田; Tatsuya Ochi; 辰哉越智; Hiroshi Sakamoto; 博史坂本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】一定条件における自動クラッチの作動位置と駆動モータの負荷トルクとの予め記憶された関係を用いる制御では、自動クラッチの係合ショックを生じたり或いはエンジンの吹け上がりを生じたりするおそれがあった。
【解決手段】かかる目的を達成するため、位置指令発生手段と第１位置制御手段と第２位置制御手段とモータ状態検出手段とクラッチ状態検出手段と切換手段を備え、前記位置指令発生手段からの指令位置と前記モータ状態検出手段からのモータ状態信号と前記クラッチ状態検出手段のクラッチ状態信号に応じて、前記第１位置制御手段と前記第２位置制御手段を切換えて前記モータを制御するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車，産業車両等の制御装置および制御方法に関する。詳細には、モータのトルクを歯車などのメカ機構でクラッチ移動方向の力に変換してクラッチ板を移動し、クラッチ板の位置を制御する制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用自動クラッチの制御装置として特開平５−２０２９５４号公報記載のようなものがある。この技術は自動クラッチの作動位置と駆動モータの負荷トルクとの予め記憶された関係を用いて、駆動モータによりクラッチ作動位置を目標位置に追従するようにフィードバック制御し、モータの電流を制御するようにしたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２０２９５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記制御方法は、一定条件における自動クラッチの作動位置と駆動モータの負荷トルクとの予め記憶された関係を用いているため、自動クラッチの速度が変わった場合、モータ電流に過不足が生じて自動クラッチの作動位置が目標位置よりも行き過ぎたり或いは目標位置に到達できなかったりする場合があり、これにより、自動クラッチの係合ショックを生じたり或いはエンジンの吹け上がりを生じたりする虞があった。
【０００５】
本発明の目的は、操作機構を電気式のアクチュエータで自動操作するようにした自動変速機の制御装置において、様々な運転条件に対してクラッチの係合ショックを生じたりせず或いはエンジンの吹け上がりを生じたりしない自動車および自動変速機の制御装置を提供することにある。また、車両の振動を押さえた乗り心地の良い走行が出来る自動車および自動変速機の制御装置を提供することにある。また、運転者の操作に対して応答性が良い走行が出来る自動車および自動変速機の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、モータのトルクを歯車などのメカ機構でクラッチ移動方向の力に変換してクラッチ板を移動し、クラッチ板の位置を制御する制御装置において、位置指令発生手段と第１位置制御手段と第２位置制御手段とモータ状態検出手段とクラッチ状態検出手段と切換手段を備え、前記位置指令発生手段からの指令位置と前記モータ状態検出手段からのモータ状態信号と前記クラッチ状態検出手段のクラッチ状態信号に応じて、前記第１位置制御手段と前記第２位置制御手段を切換えて前記モータを制御するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【０００８】
先ず、本発明の第１の実施例を示す。図１は本発明の一実施例のブロック図である。一般的に、位置指令生成手段１，第１位置制御手段２，第２位置制御手段３，切換手段６は制御装置Ｃ／Ｕ内に存在する機能である。勿論、これと異なる構成を採ることもできる。
【０００９】
位置指令生成手段１は自動車の発進，変速，加速などの運転状態を考慮し、クラッチ位置指令を算出する。クラッチ９の実際の位置が、このクラッチ指令位置となるように第１位置制御手段２と第２位置制御手段３でモータ７への指令を算出する。この指令の算出にはモータ状態検出手段４とクラッチ状態検出手段５からの信号を用いる。モータ状態検出手段４とクラッチ状態検出手段５は、モータ７，メカ機構８，クラッチ９からモータ速度，モータ電流，モータ位置，トルク伝達効率，クラッチ速度，クラッチ位置などを検出する。切換手段６では第１位置制御手段２と第２位置制御手段３で算出したモータ指令のどちらをモータに出力するかを決める。この決め方の詳細は後述する。この決定を行うのにモータ状態検出手段４とクラッチ状態検出手段５からの信号を用いる。
【００１０】
図２に図１のモータ７，メカ機構８，クラッチ９をエンジンと変速機の間に適用した場合の構成図を示す。９００は変速機のフロントケースであり、９０１はフライホイールである。フライホイール９０１は図示しないエンジンの出力軸に直結している。９０２はクラッチ・ディスクであり、９０３はクラッチ・ディスク９０２をフライホイール９０１に押し付けるためのプレッシャー・プレートである。プレッシャー・プレート９０３はスプリング９０５によって図中左向きに押されている。この力によってクラッチ・ディスク９０２とフライホイール９０１は常時接しており、クラッチ・ディスク９０２は入力軸９０４と直結しているので、フライホイール９０１のトルクが入力軸９０４に伝達される。伝達は、９０１−９０２−９０４というように行われる。クラッチ・ディスク９０２の押し付け力を調節することによって図示しないエンジンの出力軸から入力軸９０４への動力伝達を断続する構成としている。
【００１１】
７００はモータであり、８００はウォームギヤ、８０１はウォームホイール、８０２はクラッチ・ロッドである。ウォームギヤ８００とウォームホイール８０１とは、８００が主動で８０１が従動の関係にある。実用上は８０１が主動となることは無く、所謂セルフロックの関係にある。従って、クラッチ・ロッド８０２のストロークが正確に制御可能となる。また、９０７はクラッチ・レリーズ・フォーク、９０６はクラッチ・レリーズ・ベアリングである。各センサ１００１
（例えば図１では４，５）からモータ速度，モータ電流，モータ位置，トルク伝達効率，クラッチ速度，クラッチ位置などを検出し、コントロールユニット１０００で、これに応じてモータ７００を制御することによりクラッチの押し付け力を制御する動作を実現する。
【００１２】
モータ７００によってウォームギヤ８００にトルクがかかり、ウォームホイール８０１にトルクが伝わり、クラッチ・ロッド８０２に図の矢印方向の力が加えられると、クラッチ・レリーズ・フォーク９０７→クラッチ・レリーズ・ベアリング９０６の順に図の矢印方向の力が伝達する。すると、支点９０８によってスプリング９０５とプレッシャー・プレート９０３とが接している部分に図の右向き矢印方向に力が発生する。よって、スプリング９０５がプレッシャー・プレート９０３を押す力が弱められ、プレッシャー・プレート９０３がクラッチ・ディスク９０２に与える弾力を抑え、クラッチ・ディスク９０２の押し付け力（以下、クラッチ押し付け力という）を制御することができる。また、フライ・ホイール９０１とクラッチ・ディスク９０２を切り離すこともできる。切り離したときにはクラッチ押し付け力＝０となる。スプリング９０５は図５のような特性を有しているので、解放させていくときと締結させていくときとで、特性を考慮してモータの制御を行えば、より精度の高い制御が可能となる。このクラッチの動作の方向性を考慮して、後述する図３，図４等のように補正値を切り替えること等を行う。
【００１３】
第１補正値と第２補正値の加算を切換え、モータを制御する制御ブロック図の一例を図３に示し、同様にモータを制御するフローチャートの一例を図４に示す。
【００１４】
先ず、図３について説明する。自動車の発進，変速，加速などの運転状態を考慮し、クラッチ９の目標位置である指令位置Ｐｃｎｄが算出される。指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める。現在位置Ｐｃｕｒは、例えばスプリング９０５とプレッシャー・プレート９０３とが接している部分のストロークと考えればよい。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器２００でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄを求める。この制御器２００はＰＩＤ制御器である。また、第１補正演算手段２０１と第２補正値演算手段３００は現在位置Ｐｃｕｒと位置偏差ｄＰｃより、第１補正値Ｍｃｏｒｓ，第２補正値Ｍｃｏｒｄを求める。第１補正値は静止摩擦係数に関するもの、第２補正値は動摩擦係数に関するものであり、詳細は後述する。補正条件検出手段６００では指令位置Ｐｃｎｄと現在位置Ｐｃｕｒより第１補正値Ｍｃｏｒｓと第２補正値Ｍｃｏｒｄの切換えを行い、モータ補正値Ｍｃｏｒとする。そして、ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄとモータ補正値Ｍｃｏｒを加算し、モータ指令値Ｍｃｎｄとし、モータ７へ出力し、メカ機構８を介し、クラッチ９を制御する。
【００１５】
次に、図４について説明する。第１補正値と第２補正値の加算を切換え、モータを制御するフローチャートの一例を示す。このプログラムはコントロールユニット１０００のマイクロコンピュータで実行される。２［ｍｓ］等の一定の間隔でＳ２０００がサブルーチンコールされ、実行される。Ｓ２００１で指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める点は前述の通りである。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器２００でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄを求める。
【００１６】
Ｓ２００２で位置偏差ｄＰｃが所定偏差ｃｄＰｃ以上か否かを考慮する。所定偏差ｃｄＰｃ＝０とおくとすると、クラッチを解放させていくときと締結させていくときとで摩擦トルクに影響が出ることを考慮するとすることができる。ここで第１補正値Ｍｃｏｒｓを演算する。
【００１７】
次に、Ｓ２００３でクラッチ速度Ｖｃが所定速度ｃＶｃ以下か否かを判定する。静止摩擦の影響を考慮するか否かを決定するためである。クラッチ速度Ｖｃはクラッチ位置Ｐｃｕｒの微分により求める。Ｓ２００３の条件が成立していれば、Ｓ２００４で第２補正値Ｍｃｏｒｄを演算し、第１補正値Ｍｃｏｒｓに之を乗じてモータ補正値Ｍｃｏｒとする。Ｓ２００３の条件が成立していない場合は、第１補正値Ｍｃｏｒｓを其のままモータ補正値Ｍｃｏｒとする。
【００１８】
Ｓ２００５でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄにモータ補正値Ｍｃｏｒを加算し、モータ指令値Ｍｃｎｄとする。Ｓ２００６でモータ指令値Ｍｃｎｄを出力する。
【００１９】
図５に第１補正演算手段２０１の詳細なブロック図を示す。第１補正演算手段２０１では静止摩擦による摩擦トルクの補正を行う。クラッチのばね反力特性は、ばねの形やそれに付属する機構により変わるが、図２で示した機構では図５ａのような特性を示す。このクラッチばね反力は歯車の摩擦に大きく関わっており、図５ｂのように摩擦トルクの特性も同じような特性を示す。クラッチの移動方向により摩擦トルクはプラス・マイナスが変わる。よってこの摩擦トルクを打ち消すような補正を行わなければいけないので、第１補正演算手段２０１には図５ｃに示すような現在位置Ｐｃｕｒとモータ電流のマップをコントロールユニット１０００のマイクロコンピュータに記憶しておき、位置偏差ｄＰｃから動作方向を求め、現在位置Ｐｃｕｒからモータ電流をマップ検索し、第１補正値Ｍｃｏｒｓとして出力する。
【００２０】
図６に第２補正演算手段３００の詳細なブロック図を示す。第２補正演算手段３００では動摩擦による摩擦トルクの補正を行う。摩擦係数はクラッチ速度Ｖｃが遅い時は大きく、クラッチ速度Ｖｃが速い時は小さい。よって、クラッチ速度Ｖｃにより摩擦トルクも変わってくる。これらを考慮してクラッチ速度Ｖｃにより補正係数ｋｃｏｒｄを求め、図５で説明した第１補正値Ｍｃｏｒｓに補正係数ｋｃｏｒｄを乗じて第２補正値Ｍｃｏｒｄとする。なお、第２補正演算手段３００の一例として、第２補正演算手段３００内には、第１補正演算手段２０１と同じものが配設されている。
【００２１】
図７に、図３で示した補正制御を行った場合と行わない場合のタイムチャートを示す。実線が補正制御有り、点線が補正制御無しの場合である。位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順にストロークが大きくなるものとする。
【００２２】
時刻ｔ１で位置Ｂから位置Ｄへ指令位置Ｐｃｎｄが変わった場合に対して、
ＰＩＤ制御器２００のＰＩＤゲインを調整したとすると、（ａ）では制御有りでも制御無しでも応答性は殆ど変わらず、時刻ｔ２で収束する。これは、適度なストロークの位置制御であれば、応答性は殆ど悪化しないことを示している。更に言えば、応答性が悪化しないようなストロークの位置制御が在り得るということである。
【００２３】
しかし、（ｂ）のように位置Ａから位置Ｄへ指令位置Ｐｃｎｄが変わった場合、即ち（ａ）に比してストロークが大きな制御においては、制御無しでは（ａ）と同様のゲインでは摩擦トルクに対して初期のモータ指令値Ｍｃｎｄが大きすぎるためオーバーシュートし、時刻ｔ３（＞ｔ２）で収束する。また、（ｃ）の位置Ｃから位置Ｄへ指令位置Ｐｃｎｄが変わった場合、即ち（ａ）に比してストロークが小さな制御においては、制御無しでは（ａ）と同様のゲインでは摩擦トルクに対して初期のモータ指令値Ｍｃｎｄが小さすぎるため最初は動かず、遅れて、その後はオーバーシュートし、時刻ｔ４（＞ｔ３）で収束する。
【００２４】
一方制御有りでは、（ｂ），（ｃ）何れの場合もクラッチ速度（静止摩擦，動摩擦）を考慮して補正を行うので、常に安定した応答が得られる。
【００２５】
以上のような技術を用いることで、クラッチ・ロッド８０２のストロークを正確に制御することが可能となり、延いてはクラッチ押し付け力を正確に制御することが可能となる。また、摩擦の影響を小さくし、クラッチを素早く指令位置に追従させることが出来る。よって、クラッチ押し付け力が過度・過少となることが防止できるので燃費の点でも有利であり、また、様々な運転条件に対してクラッチの係合ショックを生じ難くし、或いはエンジンの吹け上がりを生じ難くし、車両の振動を押さえた乗り心地の良い走行が出来る。
【００２６】
これを図８のような自動変速機を搭載した自動車の制御に用いることを考える。先ず図８，図９を用いて変速機の変速特性を説明し、次に図１０を用いて上記技術の適用について説明する。
【００２７】
斯様な変速機は、変速中にも駆動軸トルクを０にすることなく変速制御を行うものである（図９下段）。発進クラッチとは別途設けたアシスト機構（例えば、摩擦クラッチやシンクロメッシュ）によって変速中の駆動軸トルクを補填する仕組みである。ここで変速とは、例えば１速から２速というようにギヤが現在走行中に用いているギヤから別のギヤに変わること、１速ギヤを介したトルク伝達経路（第一のトルク伝達経路）から２速ギヤを介したトルク伝達経路へとトルク伝達経路（第二のトルク伝達経路）を変更することをいう。従って変速中とは、例えば、１速通常走行状態において１速のギヤの係合が解放された（≡変速開始）後２速のギヤに締結され（≡変速終了して）２速通常走行状態になるまでの間をいうことになる。斯様な変速機においては、変速中は発進クラッチを制御することなく、専らアシスト機構を制御することによって変速が行われる。
【００２８】
このような変速機の一例である図８を用いて、１速運転状態から２速運転状態に変速段を変更（変速）するときのアシスト機構１０ａの制御について説明する。このアシスト機構１０ａの制御は、歯車式変速機を制御するために図示しない制御装置からの指示に基づいて各アクチュエータを制御することにより実行する。
【００２９】
図８ａは、エンジン１ａの駆動力で走行している状態で車両を加速しようとした場合の１速運転状態の説明図であり、図の点線矢印はトルクの伝達経路（第一のトルク伝達経路）を示している。一例として、発進クラッチ４ａを連結し、ドッグクラッチ（ハブ１７ａ）をギヤ１８ａと連結した場合を想定する。この状態では、エンジン１ａのトルクは、発進クラッチ４ａ，入力軸８ａ，ギヤ７ａ，ギヤ１８ａを介して出力軸２０ａに伝達される。このとき、アシスト機構１０ａは解放状態となっている。
【００３０】
変速指令生成手段（図示しない制御装置）により変速指令Ｓｓが出力されると、図８ｂに示すようにドッグクラッチ（ハブ１７ａ）を解放状態にしてギヤ１８ａと出力軸２０ａの連結を解放する。それと同時に前述のモータ７，７００等を制御してアシスト機構１０ａを押付けて連結することにより、エンジン１ａのトルクを出力軸３ａから発進クラッチ４ａ，入力軸８ａ，ギヤ５ａ，ギヤ９ａ，アシスト機構１０ａを介して出力軸２０ａに伝達するようにする。このようにアシスト機構１０ａの押付け力によりエンジン１ａのトルクを車軸２２ａに伝達して車両の駆動トルク（駆動軸トルク）にすると、ギヤ５ａ，ギヤ９ａが使用されて変速比が小さくなるために、エンジン１ａの負荷が大きくなって回転数が低下し、出力軸２０ａと入力軸８ａの変速比が１速の変速比より２速の変速比（小さくなる方向）に近づいてくる。
【００３１】
ここで、入力軸８ａと出力軸２０ａの変速比が２速の変速比になると、図８ｃに示すように、ドッグクラッチ（ハブ１７ａ）をギヤ１１ａに連結させてギヤ１１ａと出力軸２０ａとを連結する。この連結が完了すると同時にモータ７，７００等を制御してアシスト機構１０ａの押付け力を解放することにより、１速から２速への変速を完了する。この２速運転状態では、エンジン１ａのトルクの伝達経路はエンジン１ａの出力軸３ａ，発進クラッチ４ａ，入力軸８ａ，ギヤ６ａ，ギヤ１１ａ，ハブ１７ａ，出力軸２０ａの順となる。
【００３２】
以上のように、変速時には１速状態を解放することにより中立状態となるが、このときアシスト機構１０ａとギヤ５ａ，９ａによりエンジン１ａのトルクを車軸２２ａに伝達するようにしているために、この変速中のトルク低下を補填することができる。
【００３３】
図９に変速中のトルク変化の状態を示す。図９の一番上の図は、アシスト機構１０ａがない場合のエンジン１ａから車輪へ伝達されるトルク（駆動軸トルク）を示している（トルク１）。時刻ａにて変速が開始され、即ち，ドッグクラッチ（ハブ１７ａ）を解放状態にしてギヤ１８ａと出力軸２０ａの連結を解放して、時刻ｂにて変速が終了し、即ち、ドッグクラッチ（ハブ１７ａ）をギヤ１１ａに連結させてギヤ１１ａと出力軸２０ａとを連結する。この結果、時刻ａから時刻ｂの間では、トルク伝達が出来ないため、駆動軸トルクの中断が発生している（トルク１）。
【００３４】
次に、図９の上から２番目の図は、アシスト機構１０ａによって伝達されるトルク（トルク２）を示している。アシスト機構１０ａは、時刻ａにて変速が開始されると滑った状態でトルク伝達を開始し、時刻ａから時刻ｂまでトルク伝達を行う。時刻ｂでは変速が終了するので、アシスト機構１０ａはトルク伝達を行わないため、アシスト機構１０ａの伝達トルクも０になる。
【００３５】
次の図９の上から３番目に図９の上から１番目と２番目のトルク伝達が実行された場合の最終的な車両の駆動軸トルクを示している（トルク３）。車両の駆動トルク（駆動軸トルク）は、噛合い式クラッチによる伝達トルク（トルク１）とアシスト機構１０ａによる伝達トルク（トルク２）の和となるので、図９に示すように噛合い式クラッチでは伝達できない変速中のトルクは、アシスト機構１０ａによって実現され、変速中のトルク中断を無くし滑らかなトルク伝達が実現できる（トルク３）。
【００３６】
次に図１０を用いて図１乃至図７で説明した技術の適用について説明する。図１０ａは、変速時の制御状態を示すタイムチャートである。縦軸には以下のような（Ａ）乃至（Ｇ）を、横軸には時間をとっている。
（Ａ）は変速指令Ｓｓ、
（Ｂ）はドッグクラッチ位置に相当するシフトレバー位置Ｉｉ、
（Ｃ）は入出力軸回転数比Ｒｃｈ、
（Ｄ）はスロットル開度θ、
（Ｅ）はクラッチ１０のトルクＴｃ、
（Ｆ）は出力軸２０のトルクＴｏｕｔ、
（Ｇ）は発進クラッチ４のトルクＴｃ＿ＳＴＡである。
【００３７】
図１０ａのｄ点でドッグクラッチが連結する際（変速終了の際）、制御誤差および機差などの影響により、（Ｃ）で示される入出力軸回転数比Ｒｃｈが２速の変速比Ｒ２と合っていない場合には、ＲｃｈとＲ２との偏差分に基づくエンジン１ａのイナーシャトルクにより（Ｆ）の実線で示されるように振動的なトルク変動（軸振動）が発生する。このとき、発進クラッチ４ａは連結している状態となっている。エンジン１ａのイナーシャをＩｅ、回転数をＮｅ、トルクをＴｅとすると、入力軸８ａに伝達されるトルクＴｉｎは以下の式で示される。
【００３８】
Ｔｉｎ＝Ｔｅ−Ｉｅ・（ｄ／ｄｔ）Ｎｅ
入出力軸回転数比Ｒｃｈが２速の変速比Ｒ２と合っていない場合には、エンジン１ａの回転数Ｎｅが急激に変化するので、上記イナーシャトルクＩｅ・（ｄ／ｄｔ）Ｎｅが増大し、Ｔｉｎが急激に変化するため、イナーシャトルクによるトルク変動（軸振動）が発生する。或いは、駆動軸トルクにデルタ関数的な衝撃トルクが発生するようなことも考えられる。
【００３９】
そこで変速指令生成手段（例えば図示しない制御装置）から出力される変速指令Ｓｓに基づいて、図１０ａの（Ｇ）で示されるように発進クラッチ４ａの押付け力を調整し、発進クラッチトルクＴｃ＿ＳＴＡをＴｃ＿ＳＴＡ＿Ｏｎ（締結）から、Ｔｃ＿ＳＴＡ＿Ｓｌｉｐ（滑り）まで低下させる。このときの発進クラッチ制御は、駆動力を伝達できるだけの大きな押し付け力が必要であるとともに、駆動軸トルクの振動を逃がすことができるような小さな押し付け力でなければならず、その押し付け力制御は指令値に対して正確で且つクリティカルな応答が求められる（アンダーやオーバーでは不可）。例えば、図１０ｂに示したτ_ｓとτ_ｐとの間が狭く、τ_ｐ／τ_ｓ＝１．１であるような場合でも、図１乃至図７で説明した技術を用いることにより、τ_ｓとτ_ｐとの間である破線の位置にクラッチ押し付け力を制御することができる。このように発進クラッチの押し付け力を正確な位置まで（正確な押し付け力まで）緩める制御を行うことで、通常のトルクτ_ｓに対しては之を伝達し、大きな軸トルクτ_ｐの発生に対しては発進クラッチ４ａを滑らせることにより、ドッグクラッチ締結時における、エンジン１ａの回転数Ｎｅの変化を軽減し、駆動軸トルクの振動や衝撃を逃がすことができる。なお、上記発進クラッチ４ａの制御は図の（Ｇ）における破線で示されるように、（ａ）点から開始しても良い。
【００４０】
また、一般的に変速時間は短い方が好ましいが、アシスト機構を素早く締結すると駆動軸トルクが振動する虞がある。即ち、図９における時刻ａと時刻ｂとを近づけていくとトルク２はパルス状になり、更に近づければデルタ関数状になる。このときには、アシスト機構が例え摩擦クラッチであったとしても駆動軸トルクに振動や衝撃が発生する。従って、上記と同様に発進クラッチを緩める制御を行えば、変速時間を極めて短くすることができ、延いては変速ショックを感じない程度に、変速時間を短くすることができる。上記のように発進クラッチの素早い位置制御が可能であることから、変速時間を短くすることが可能となり、乗り心地を向上させることが可能となる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施例を示す。
【００４２】
ここで図３に戻って、第１補正値演算手段２０１を第３補正値演算手段２０３に、第２補正値演算手段３００を０に置き換えたものを考える。また、図４に戻って、上記図３の修正版に対応するフローチャートの一例を考えると、Ｓ２００２が「・・・？第３補正値Ｍｃｏｒｓｄ演算モータ補正値Ｍｃｏｒ＝Ｍｃｏｒｓｄ」となり、Ｓ２００３とＳ２００４は削除される。
【００４３】
先ず、修正した図３について、自動車の発進，変速，加速などの運転状態を考慮し、クラッチ９の目標位置である指令位置Ｐｃｎｄが算出される。指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器２０２でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄを求める。この制御器２０２はＰＩＤ制御器である。また、第３補正演算手段２０３は現在位置Ｐｃｕｒと位置偏差ｄＰｃより、第３補正値Ｍｃｏｒｓｄを求める。補正条件検出手段６０１では指令位置Ｐｃｎｄと現在位置Ｐｃｕｒより第３補正値Ｍｃｏｒｓｄの切換えを行い、モータ補正値Ｍｃｏｒとする。そして、ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄとモータ補正値Ｍｃｏｒを加算し、モータ指令値Ｍｃｎｄとし、モータ７へ出力し、メカ機構８を介し、クラッチ９を制御する。
【００４４】
Ｓ２１０２でクラッチ速度Ｖｃが所定速度ｃＶｃ以下かつ位置偏差ｄＰｃが所定偏差ｃｄＰｃ以上かを判定する。即ち、ストロークが殆ど動いていないか、動いているか判定する。クラッチ速度Ｖｃはクラッチ位置Ｐｃｕｒの微分により求める。Ｓ２１０２の条件が成立していれば、Ｓ２１０３で第３補正値Ｍｃｏｒｓｄを演算し、モータ補正値Ｍｃｏｒとし、Ｓ２１０４でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄにモータ補正値Ｍｃｏｒを加算し、モータ指令値Ｍｃｎｄとする。条件が成立していなければＳ２１０５でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄをモータ指令値Ｍｃｎｄとする。Ｓ２１０６でモータ指令値Ｍｃｎｄを出力する。
【００４５】
次に、修正した図４について説明する。第１補正値と第２補正値の加算を切換え、モータを制御するフローチャートの一例を示す。このプログラムはコントロールユニット１０００のマイクロコンピュータで実行される。２［ｍｓ］等の一定の間隔でＳ２１００がサブルーチンコールされ、実行される。
【００４６】
Ｓ２１０１で指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める点は前述の通りである。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器２０２でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄを求める。
【００４７】
Ｓ２１０２で位置偏差ｄＰｃが所定偏差ｃｄＰｃ以上か否かを考慮する。所定偏差ｃｄＰｃ＝０とおくとすると、クラッチを解放させていくときと締結させていくときとで摩擦トルクに影響が出ることを考慮するとすることができる。ここで第３補正値Ｍｃｏｒｓを演算する。
【００４８】
本実施例では第一の実施例と比較してＳ２００３とＳ２００４が削除されているので、一見すると静止摩擦，動摩擦の差異を考慮することなくクラッチ押し付け力を制御することとなるが、第３補正値が静止摩擦と動摩擦での摩擦トルクを考慮している。Ｓ２１０５でＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄにモータ補正値Ｍｃｏｒを加算し、モータ指令値Ｍｃｎｄとする。Ｓ２００６でモータ指令値Ｍｃｎｄを出力する。
【００４９】
図６の破線を用いて第３補正演算手段２０３の詳細なブロック図を示す。なお、第３補正演算手段２０３の一例として、第３補正演算手段３００内には、第１補正演算手段２０１と同じものが配設されている。第３補正値Ｍｃｏｒｓｄは、第１補正演算手段２０１の第１補正値Ｍｃｏｒｓに対して補正係数ｋｃｏｒｄ１を乗じることにより得ることとする。この第３補正値は静止摩擦と動摩擦での摩擦トルクの差分である。よって、動摩擦の摩擦トルクに対する制御はＰＩＤ制御器２０２で行う。第一の実施例におけるＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄが固定であるのに対し、本実施例ではＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄを可変とする。
【００５０】
次に、本発明の第３の実施例を示す。
【００５１】
図１１にＰＩＤ制御器を切換え、モータを制御する制御ブロック図の一例を示す。自動車の発進，変速，加速などの運転状態を考慮し、クラッチ９の目標位置である指令位置Ｐｃｎｄが算出される。指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器２０４で第１ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｓを求め、制御器３０１で第２ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｄを求める。この制御器２０４，３０１はＰＩＤ制御器である。補正条件検出手段６０２では指令位置Ｐｃｎｄと現在位置Ｐｃｕｒより第１ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｓと第２ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｄの切換えを行い、モータ指令値Ｍｃｎｄとし、モータ７へ出力し、メカ機構８を介し、クラッチ９を制御する。
【００５２】
図１２にＰＩＤ制御器を切換え、モータを制御するフローチャートの一例を示す。このプログラムはコントロールユニット１０００のマイクロコンピュータで実行される。２［ｍｓ］等の一定の間隔でＳ２２００がサブルーチンコールされ、実行される。Ｓ２２０１でクラッチ速度Ｖｃが所定速度ｃＶｃ以下かつ位置偏差ｄＰｃが所定偏差ｃｄＰｃ以上かを判定する。クラッチ速度Ｖｃはクラッチ位置Ｐｃｕｒの微分により求める。Ｓ２２０１の条件が成立していれば、Ｓ２２０２で指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器２０４で第１ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｓを求める。Ｓ２２０３で第１ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｓをモータ指令値Ｍｃｎｄとする。Ｓ２２０１の条件が成立していなければ、Ｓ２２０４で指令位置Ｐｃｎｄからクラッチ９の現在位置Ｐｃｕｒを引き、位置偏差ｄＰｃを求める。この位置偏差ｄＰｃを用い、制御器３０１で第２ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｄを求める。Ｓ２２０５で第２ＰＩＤ制御指令値Ｍｐｉｄｄをモータ指令値Ｍｃｎｄとする。Ｓ２２０６でモータ指令値Ｍｃｎｄを出力する。
【００５３】
判定条件は前述の実施例と同じようにしても構わない。本実施例においてＳ２２０１のようにしているのは、クラッチを解放方向に操作する場合に、図１０で説明したような微妙なクラッチ操作を実現するためである。クラッチ速度Ｖｃが所定速度ｃＶｃ以下であれば静止摩擦の影響が大きく、また位置偏差ｄＰｃが所定偏差ｃｄＰｃ以下であれば即ちクラッチを解放する場合であるから前述のようにクラッチを緩める場合の微妙な制御である。トルクアシスト機構を用いるような変速機では、変速の際は通常発進クラッチを締結したままであるので、特に変速終了時に発進クラッチを緩める制御が重要となる。
【００５４】
次に、本発明の第４の実施例を示す。
【００５５】
図１３に第１補正値演算手段と第２補正値演算手段の補正値学習手段を備え、モータを制御する制御ブロック図の一例を示す。補正値学習手段２０５以外の動作は図３で説明したのと同様である。補正値学習手段２０５は現在位置Ｐｃｕｒと位置偏差ｄＰｃより、第１補正値演算手段２０１と第２補正値演算手段３００のマップを変更する。このようにすることによりクラッチの摩耗による特性変化に対応できる。また、製品出荷時の自動チューニングにも対応できる。
【００５６】
図１４に第１補正値演算手段と第２補正値演算手段の補正値学習手段を備え、モータを制御するフローチャートの一例を示す。このプログラムはコントロールユニット１０００のマイクロコンピュータで実行される。２［ｍｓ］等の一定の間隔でＳ２３００がサブルーチンコールされ、実行される。Ｓ２３０１で第１補正値演算手段から第２補正値演算手段へ切り換わって時間ｃＴｃがたったか否かを判定する。時間ｃＴｃがたっていれば、Ｓ２３０２位置偏差ｄＰｃが偏差所定値ｃｄＰｃ１以上か判定する。位置偏差ｄＰｃが偏差所定値ｃｄＰｃ１以上ならばＳ２３０３で図５，図６、及びそれらの修正版で示したモータ電流のマップを変更する。または図１１の制御ゲインを変更しても良い。
【００５７】
以上、何れの実施例においても其のようにすることによりクラッチを精度良く、かつ素早く指令位置に追従させることが出来る。よって、操作機構を電気式のアクチュエータで自動操作するようにした自動変速機の制御において、様々な運転条件に対してクラッチの係合ショックを生じたりせず或いはエンジンの吹け上がりを生じたりせず、車両の振動を押さえた乗り心地の良い走行が出来る。また応答性が良く、運転者の意図に応じた走行が出来る。また係合ショックによるアクチュエータやクラッチの劣化を防ぐことが出来る。
【００５８】
【発明の効果】
クラッチを精度良く制御することができる。また、クラッチを素早く指令位置に追従させることができる。また、変速の際のショックを生じたりせず或いはエンジンの吹け上がりを生じたりせず、車両の振動を押さえた乗り心地の良い走行ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】図１で示したモータ７，メカ機構８，クラッチ９をエンジンと変速機の間に適用した場合の構成図である。
【図３】第１補正値と第２補正値の加算を切換え、モータを制御する制御ブロック図の一例である。
【図４】図３で示した第１補正値と第２補正値の加算を切換え、モータを制御するフローチャートの一例である。
【図５】図３で示した第１補正演算手段２０１の詳細なブロック図である。
【図６】図３で示した第２補正演算手段３００の詳細なブロック図である。
【図７】図３で示した補正制御を行った場合と行わない場合のタイムチャートの一例である。
【図８】変速機及び変速の説明図。
【図９】トルクアシスト型変速の駆動軸トルクの説明図。
【図１０】発進クラッチの押し付け力を弱めることを説明する図。
【図１１】ＰＩＤ制御器を切換え、モータを制御する制御ブロック図の一例である。
【図１２】ＰＩＤ制御器を切換え、モータを制御するフローチャートの一例である。
【図１３】第１補正値演算手段と第２補正値演算手段の補正値学習手段を備え、モータを制御する制御ブロック図の一例である。
【図１４】第１補正値演算手段と第２補正値演算手段の補正値学習手段を備え、モータを制御するフローチャートの一例である。
【符号の説明】
１…位置指令生成手段、２…第１位置制御手段、３…第２位置制御手段、４…モータ状態検出手段、５…クラッチ状態検出手段、６…切換手段、７…モータ、８…メカ機構、９…クラッチ。

Claims

モータのトルクをメカ機構でクラッチ移動方向の力に変換してクラッチ板を移動し、クラッチ板の位置を制御する変速機の制御装置において、
位置指令発生手段と第１位置制御手段と第２位置制御手段とモータ状態検出手段とクラッチ状態検出手段と切換手段を備え、
前記位置指令発生手段からの指令位置と前記モータ状態検出手段からのモータ状態信号と前記クラッチ状態検出手段のクラッチ状態信号に応じて、前記第１位置制御手段と前記第２位置制御手段を切換えて前記モータを制御することを特徴とする制御装置。
請求項１記載の制御装置において、
前記モータ状態検出手段及びクラッチ状態検出手段は前記クラッチの現在位置と移動速度を検出し、前記クラッチの移動速度が所定値以上のとき、
前記第１位置制御手段により前記モータを制御することを特徴とする変速機の制御装置。
請求項１記載の制御装置において、
前記モータ状態検出手段及びクラッチ状態検出手段は前記クラッチの現在位置と移動速度を検出し、前記クラッチの移動速度が所定値以上のとき、
前記第２位置制御手段により前記モータを制御することを特徴とする変速機の制御装置。
請求項１記載の制御装置において、
前記第２位置制御手段はＰＩＤ制御器を用いた制御手段であり、前記第１位置制御手段は前記第２位置制御手段の指令値に前記クラッチの現在位置と動作方向に応じた補正値を加減算することを特徴とする変速機の制御装置。
請求項１記載の制御装置において、
前記第１位置制御手段及び第２位置制御手段はＰＩＤ制御器を用いた制御手段であり、前記ＰＩＤ制御器の指令値に前記クラッチの現在位置と動作方向に応じた補正値を加減算することを特徴とする変速機の制御装置。
請求項１記載の制御装置において、
前記第１位置制御手段及び第２位置制御手段はＰＩＤ制御器を用いた制御手段であり、前記クラッチの現在位置と動作方向に応じて前記ＰＩＤ制御器のゲインを変更することを特徴とする変速機の制御装置。
請求項４記載の制御装置において、
前記クラッチの現在位置と動作方向に応じた補正値は前記クラッチ位置に対するばね反力に基づいて決定された値とすることを特徴とする変速機の制御装置。
請求項４または５記載の制御装置において、
前記クラッチの現在位置と動作方向に応じた補正値を前記クラッチの挙動により学習する学習手段を備えることを特徴とする変速機の制御装置。
請求項１記載の制御装置において、
前記クラッチの移動速度が所定値以下かつ、前記位置指令発生手段の指令位置と現在位置の偏差が所定値以上の時、
初期にモータへ流れる電流は前記クラッチ位置に対するばね反力に比例した値とすることを特徴とする変速機の制御装置。
ギヤと噛み合いクラッチの第一の組合せによって第一の変速段で走行しているときのトルク伝達経路を、ギヤと噛み合いクラッチの第二の組合せによって第二の変速段で走行しているときのトルク伝達経路へと切換える場合において、少なくとも、ギヤと噛み合いクラッチの第一の組合せが解放されてからギヤと噛み合いクラッチの第二の組合せが締結されるまでの間、アシスト機構を用いることによってエンジン側の駆動力を車輪側へ伝達する変速機の制御装置であって、
前記エンジンと前記変速機の入力軸とのトルク伝達を断続する発進クラッチの位置を制御する位置指令発生手段と、前記位置指令発生手段への制御信号を演算する第一位置制御手段と、同第二位置制御手段と、前記発進クラッチを動かすモータのモータ状態検出手段と、前記発進クラッチの状態を検出するクラッチ状態検出手段と、前記第一位置制御手段と前記第二位置制御手段とを切換える切換手段とを備え、
前記位置指令発生手段からの指令位置と前記モータ状態検出手段からのモータ状態信号と前記クラッチ状態検出手段のクラッチ状態信号とに基づいて、前記第一位置制御手段と前記第二位置制御手段を切換えて前記モータを制御することを特徴とする制御装置。
請求項１０において、
前記アシスト機構は摩擦クラッチであることを特徴とする変速機の制御装置。
請求項１０において、
前記アシスト機構はシンクロメッシュであることを特徴とする変速機の制御装置。
モータのトルクを歯車などのメカ機構でクラッチ移動方向の力に変換して、変速中にも駆動軸トルクを生じる変速機の発進クラッチのクラッチ板、又は前記変速機に隣接する発進クラッチのクラッチ板を移動し、前記クラッチ板の位置を制御する方法において、
前記変速機は、ギヤと噛み合いクラッチの第一の組合せによって第一の変速段で走行しているときのトルク伝達経路を、ギヤと噛み合いクラッチの第二の組合せによって第二の変速段で走行しているときのトルク伝達経路へと切換える場合において、少なくとも、ギヤと噛み合いクラッチの第一の組合せが解放されてからギヤと噛み合いクラッチの第二の組合せが締結されるまでの間、アシスト機構を用いることによってエンジン側の駆動力を車輪側へ伝達する変速機であって、
前記第二の組合せに係るギヤと噛み合いクラッチとが締結する前に前記モータを制御することによって、前記発進クラッチの押し付け力を緩めることを特徴とする変速機の制御方法。
請求項１３において、
前記第二の組合せに係るギヤと噛み合いクラッチとが締結したときには、前記発進クラッチの押し付け力が前記第一の変速段で走行しているときの発進クラッチの押し付け力よりも低下していることを特徴とする変速機の制御方法。