JP2791698B2 - 車両用自動クラッチの制御装置 - Google Patents

車両用自動クラッチの制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の駆動系に設けられてクラッチトルク
を電子制御する自動クラッチの制御装置に関し、詳しく
は、発進時のクラッチトルクのクラッチ温度による補正
に関するものである。
〔従来の技術〕
この種の車両用自動クラッチを、例えば電磁クラッチ
を対象としたものに関して、本件出願人により既に多数
提案されている。その大部分は、発進時等の過渡状態,
クラッチ直結後の定常状態において、アクセルペダルや
シフトレバ−の操作,走行条件,エンジン状態等との関
係でクラッチトルクを最適制御し、更にマニュアル変速
機またはベルト式無段変速機との組合わせにおいてそれ
に適した制御を行うものである。
ここで、発進制御について述べると、クラッチ電流等
のパラメータは、基本的にはエンジン回転数の上昇に応
じて制御して常に適正にスリップ制御する。また、惰行
状態での再発進時の初期にクラッチトルクが不足して過
渡のスリップが生じたり、エンジンの吹上りを招くこと
を防止するため、クラッチ電流の初期値を車速の各走行
状態に応じて定めることが提案されている。
ところでかかる発進時のスリップ制御では、これが繰
返して行われると発熱量が増大し、特に電磁クラッチで
は焼損の原因になる。従って、発進制御では、クラッチ
発熱の状態を常に監視し、上述のようなエンジン回転数
の上昇,車速によるクラッチ電流の制御において、更に
クラッチ温度により補正して発熱量の増大を積極的に抑
えることが必要である。
そこで従来、上記発進時のクラッチ温度による制御に
関しては、例えば特開昭56−131430号公報の先行技術が
ある。ここで、クラッチ温度が設定値以上に高くなる
と、クラッチトルクの立上りを変更してセカンド発進時
にはエンストさせ、発進不能にすることが示されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記先行技術のものにあっては、例えばベ
ルト式無段変速機のように常に最大変速比の低速段で発
進するものには適用できない。また、発進不能にするこ
とは好ましくなく、クラッチ温度の上昇状態を判断し
て、常に発進を確保しながらクラッチ発熱を抑えるよう
に制御することが望まれる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、エンジン回転数の上昇と車速とによ
るクラッチ電流の発進制御系において、クラッチ温度に
よりクラッチ電流を適切に補正してクラッチ発熱を抑え
ることが可能な車両用自動クラッチの制御装置を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、発進
モードでのクラッチトルクの初期値を車速に応じて可変
に設定するとともに上記クラッチトルクを、エンジン回
転数の上昇に応じて増大するように制御する発進モード
電流設定手段を有する制御系において、上記発進モード
電流設定手段はクラッチトルクの初期値を、クラッチ温
度に対して増大関数で設定するものである。
〔作用〕
上記構成に基づき、発進時にはクラッチトルクが、エ
ンジン回転数の上昇により補正されて増大し、スリップ
しながら滑らかにクラッチ係合し、惰行状態からの発進
では、車速に応じてクラッチトルクの初期値のレベルが
高くなって、過渡のスリップ等が防止される。また、ク
ラッチ温度が高くなると、この場合も上述のクラッチト
ルクの初期値のレベルが高くなるように補正されてスリ
ップを低減することで、クラッチ発熱を効果的に抑える
ようになる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、電磁クラッチにベルト式無段変速機
を組合わせた駆動系の全体構成について説明する。エン
ジン1は、電磁粉式クラッチ2,前後進切換装置3を介し
て無段変速機4に連結し、無段変速機4から1組のリダ
クションギヤ5,出力軸6,ディファレンシャルギヤ7およ
び車軸8を介して駆動軸9に伝動構成される。
電磁粉式クラッチ2は、エンジンクランク軸10にドラ
イブメンバ2aを、入力軸11にクラッチコイル2cを具備し
たドリブンメンバ2bを有する。そしてクラッチコイル2c
に流れるクラッチ電流により、ドライブメンバ2aとドリ
ブンメンバ2bとの間のギャップに電磁粉を鎖状に結合し
て集積し、これによる結合力でクラッチ接断およびクラ
ッチトルクを可変制御する。
前後進切換装置3は、入力軸11と変速機主軸12との間
にギヤとハブやスリーブにより同期噛合式に構成されて
おり、少なくとも入力軸11を主軸12に直結する前進位置
と、入力軸11の回転を逆転して主軸12に伝達する後退位
置とを有する。
無段変速機4は、主軸12とそれに平行配置された副軸
13とを有し、主軸12にはプライマリシリンダ14aを備え
たプーリ間隔可変のプライマリプーリ14が、副軸13には
同様にセカンダリシリンダ15aを備えたセカンダリプー
リ15が設けられる。また、プライマリプーリ14,セカン
ダリプーリ15には駆動ベルト16が巻付けられ、プライマ
リシリンダ14a,セカンダリシリンダ15aは油圧制御回路1
7に連通構成される。そしてセカンダリシリンダ15aには
伝達トルクに応じたライン圧を供給してプーリ押付力を
付与し、プライマリシリンダ14aのプライマリ圧により
駆動ベルト16のプライマリプーリ14,セカンダリプーリ1
5に対する巻付け径の比率を変えて無段階に変速制御す
るように構成されている。
次いで、電磁粉式クラッチ2と無段変速機4の電子制
御系について説明する。エンジン1のエンジン回転数セ
ンサ19,無段変速機4のプライマリプーリ回転数センサ2
1,セカンダプーリ回転数センサ22を有する。また、操作
系のシフトレバー25は、前後進切換装置3に機械的に結
合しており、リバース(R),ドライブ(D),スポー
ティドライブ(Ds)の各レンジを検出するシフト位置セ
ンサ26を有する。更に、アクセルペダル27にはアクセル
踏込み状態を検出するアクセルスイッチ28を有し、スロ
ットル弁側にスロットル開度センサ29を有する。
そして、上記スイッチおよびセンサの種々の信号は、
電子制御ユニット20に入力し、マイコン等を使用してソ
フト的に処理される。そして電子制御ユニット20から出
力するクラッチ制御信号が電磁粉式クラッチ2に、変速
制御信号およびライン圧制御信号が無段変速機4の油圧
制御回路17に入力して、各制御動作を行うようになって
いる。
第2図において、制御ユニット20の主に電磁クラッチ
制御系について説明する。
先ず、プライマリプーリ回転数センサ21,セカンダリ
プーリ回転数センサ22,スロットル開度センサ29のプラ
イマリプーリ回転数Np,セカンダリプーリ回転数Nsおよ
びスロットル開度θの各信号は、変速速度制御部30に入
力し、変速速度di/dtに応じた制御信号を出力する。ま
た、エンジン回転数センサ19のエンジン回転数Ne,スロ
ットル開度θ,変速制御部30からの実変速比i(Ns/N
p)の信号は、ライン圧制御部31に入力し、目標ライン
圧に応じた制御信号を出力する。そしてこれらの制御信
号は、無段変速機4の油圧制御回路17に入力して、所定
のライン圧に制御すると共に変速制御する。
電磁クラッチ制御系においては、エンジン回転数セン
サ19のエンジン回転数Ne,セカンダリプーリ回転数セン
サ22のセカンダリプーリ回転数Nsに応じた車速V,シフト
位置センサ26の各シフト位置,アクセルスイッチ28のア
クセル踏込み有無の信号が入力するモード判定手段32を
有する。そして例えばNe<300rpmのエンジン停止,Ne≧3
00rpmのエンジン運転を判断し、エンジン運転でのP,Nレ
ンジの場合、D,DsまたはRの走行レンジでのアクセル踏
込みの有無,車速との関係で、第3図に示した各モード
を判断する。このモード判定の信号は、逆励磁モード電
流設定手段33,発進モード電流設定手段34,ドラッグモー
ド電流設定手段35,直結モード電流設定手段36,解放モー
ド電流設定手段37に入力する。
逆励磁モード電流設定手段33は、エンジン停止および
P,Nレンジの場合に逆励磁モード判定され、通常とは逆
向きの微小な逆励磁電流−IRを設定する。そしてこの逆
励磁電流−IRを、クラッチ電流制御手段38を介して電磁
粉式クラッチ2に流し、電磁粉式クラッチ2の残留磁気
を除いて完全に解放する。
発進モード電流設定手段34は、走行レンジでのアクセ
ル踏込みで設定車速(第3図中V3またはV4)以下の場合
に発進モード判定される。そして発進時のクラッチ電流
Icを、エンジン回転数Ne,車速Vとの関係で定めて出力
する。
ドラッグモード電流設定手段35は、アクセル解放の走
行中において設定車速(第3図中V2またはV3)以下の場
合にドラッグモード判定され、微小のドラッグ電流Idを
定める。そしてこのドラッグ電流Idに応じてドラッグト
ルクが電磁粉式クラッチ2に生じ、ベルト,駆動系のガ
タ詰めを行って発進をスムーズに行う。
直結モード電流設定手段36は、走行レンジでの走行中
に設定車速(第3図中V3またはV4)以上になると直結モ
ード判定され、所定の高い直結電流ILを出力して電磁粉
式クラッチ2を完全係合に保つ。また、直結電流ILはス
ロットル開度θに応じて変化し、特に低負荷での節電を
行う。
解放モード電流設定手段37は、Dレンジのアクセル解
放での走行中において設定車速が所定の範囲(第3図中
V4とV2との間)の場合に解放モード判定され、零電流を
定めて、惰行性を確保する。
このような各モードによる制御状態をまとめて示す
と、第3図のようなマップになる。
そこで、上記電磁クラッチ制御系において、クラッチ
温度対策について述べると、電磁粉式クラッチ2のクラ
ッチコイル2c側にクラッチ温度検出手段39が設けられ
る。クラッチ温度検出手段39は、例えばコイルの電圧,
電流を検出することによりコイル抵抗を求め、このコイ
ル抵抗と温度係数,所定の温度のコイル抵抗を用いてク
ラッチ温度Tcを算出するのであり、このクラッチ温度Tc
が発進モードの電流設定手段34に入力してクラッチ電流
Icの特性を補正するようになっている。
第4図(a)において、発進モード電流設定手段34に
ついて詳細に述べる。先ず、電流設定手段40は、クラッ
チ電流Icをエンジン回転数Neに比例して定め、更に補正
項cによりストール回転数を変化して可変ストール制御
するもので、以下により演算する。
Ic=f(Ni), Ni=Ne・(1+c) また、モード判定の信号と車速Vとが入力する初期値
設定手段41を有し、アクセル踏込みの初回に発進電流決
定係数の初期値Coを車速Vとの関係で定める。そこで初
期値Coは、車速Vに対し第4図(b)のように増大関数
で設定されており、惰性状態での発進(再加速)時に車
速Vの増大に応じ初期値Coも増してクラッチトルクの立
上りを大きくする。
ここで、かかる可変ストール制御において初期値Co
値は、クラッチトルクの特性,即ちスリップ量に大きく
影響し、クラッチ発熱時のスリップ低下に有効に用いる
ことができる。そこで、クラッチ温度Tcも初期値設定手
段41に入力し、初期値Coをクラッチ温度Tcに対しても可
変に定める。即ち、第4図(b)のマップを用いて初期
値Coは、車速Vが零の場合も含んでクラッチ温度Tcに対
し増大関数で設定され、クラッチ温度Tcの増大に応じ初
期値Coを増してクラッチ係合を速めるようになってい
る。
上述の初期値Coと、エンジン回転数変化算出手段42の
エンジン回転数変化dNe/dtとは補正項算出手段43に入力
し、補正項Cを定める。即ち、発進の初期にはC=Co
定め、その後はエンジン回転数変化dNe/dtに基づき、Cn
=Cn−1+K・dNe/dtに定める。この補正項Cとエンジ
ン回転数Neとが電流設定手段40に入力して、既に述べた
ようにクラッチ電流Icを設定する。
次いで、かかる構成の制御装置の特に発進制御の作用
を、第5図のフローチャートと第6図の発進特性図を用
いて述べる。
先ず、D,Ds,Rの走行レンジでアクセル解放の場合は、
ステップS5からステップS6,S7に進んで車速Vがチェッ
クされ、車速VがV2,V4以下ではステップS8でドラッグ
モードによりドラッグ電流Idが流れ、このため電磁粉式
クラッチ2が解放状態で停車または惰行している。一
方、アクセル踏込み時には、ステップS5からステップS1
2に進んで車速Vがチェックされ、車速VがV4以下では
発進モード判定されてステップS13へ進む。そこで、ア
クセル踏込み後の初回ではステップS14に進み、初期値
設定手段41により車速Vとクラッチ温度Tcとの関数で初
期値Coが設定される。
即ち、停車からの発進でクラッチ温度Tcが低い場合は
Co=0であり、このため、ステップS15ないしステップS
17により初期のクラッチ電流Icはこの時のエンジン回転
数Neのみで設定され、これ以降はステップS13からステ
ップS18に進み、エンジン回転数変化dNe/dtに基づきク
ラッチ電流Icが補正される。このため、エンジン回転数
変化dNe/dtが比較的小さい場合は、第6図(a)のl1
ようにクラッチ電流Icがゆるやかに上昇し、スリップ量
の多い状態で滑らかにクラッチ係合する。一方、エンジ
ン回転数変化dNe/dtが大きくなると、l2,l3・・・のよ
うにクラッチ電流Icとクラッチトルクの上昇が急にな
り、ストール回転数の低い方向に可変制御され、このた
め電磁粉式クラッチ2の係合が速くなる。
次いで、惰性状態からの発進時には、ステップS14で
この時の車速Vに応じて初期値Coが設定され、ステップ
S15ないしステップS17で初期のクラッチ電流Icが初期値
Coで補正される。このため、第6図(a)の破線のよう
に初期において、クラッチ電流Icが立上り、これ以降ク
ラッチ電流Icのレベルも増大する。そこでエンジン回転
数変化dNe/dtが小さい場合でも、エンジンと車輪から回
転される電磁粉式クラッチ2のスリップが係合力の増大
で抑制され、エンジンの吹上りも防止される。
また、上述の停車からの発進においてクラッチ温度Tc
が高くなると、ステップS14でクラッチ温度Tcに応じ初
期値Coが設定される。そしてこの初期値Coにより、クラ
ッチ電流Icが初期において上述のように立上り制御され
ることで、第6図(b)のl′2,l′・・・のように
クラッチ温度Tcの上昇に応じてクラッチ電流Icのレベル
が増大する。このためクラッチ温度Tcが高くなると、電
磁粉式クラッチ2はスリップ量を減じて迅速に係合し、
スリップによる発熱の増大が抑えられるのである。な
お、惰性状態からの発進でクラッチ温度Tcが高い場合
は、車速Vとクラッチ温度Tcとにより初期値Coが更に大
きい値になって、クラッチ係合は一層迅速化される。
以上、本発明の実施例について述べたが、車速Vとク
ラッチ温度Tcに対する初期値Coの特性は第4図(b)の
マップに限定されるものではなく、また車速V,クラッチ
温度Tcに対して各別に定めてもよい。また、電磁粉式ク
ラッチ以外の自動クラッチにも同様に適用し得る。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、 車両用自動クラッチの発進制御において、クラッチ温
度の上昇に応じクラッチトルクを立上げてクラッチ係合
を速めに補正するので、クラッチの発熱を有効に抑え得
る。
さらに、クラッチトルクの立上りの初期値を車速と共
にクラッチ温度により設定するので、クラッチ温度が高
い場合はエンジン回転数変化の小さい状態でも効果的に
スリップを低減し得る。また、惰性状態からの発進の場
合も車速とクラッチ温度による初期値で、適切に発熱を
抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の車両用自動クラッチの制御装置の実施
例を示す構成図、 第2図は制御系のブロック図、 第3図はクラッチ動作状態のマップを示す図、 第4図(a)は本発明の要部のブロック図,(b)は初
期値のマップを示す図、 第5図はクラッチ制御の作用のフローチャート図、 第6図(a),(b)はクラッチ電流の特性図である。 2……電磁粉式クラッチ、20……制御ユニット、34……
発進モード電流設定手段、39……クラッチ温度検出手
段、41……初期値設定手段、43……補正項算出手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−131430(JP,A) 特開 昭57−37022(JP,A) 特開 昭63−6226(JP,A) 特開 昭62−23834(JP,A) 特開 昭63−96325(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16D 37/02 F16D 48/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発進モードでのクラッチトルクの初期値を
    車速に応じて可変に設定するとともに上記クラッチトル
    クを、エンジン回転数の上昇に応じて増大するように制
    御する発進モード電流設定手段を有する制御系におい
    て、 上記発進モード電流設定手段はクラッチトルクの初期値
    を、クラッチ温度に対して増大関数で設定することを特
    徴とする車両用自動クラッチの制御装置。
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