JP3564643B2 - 自動クラッチコントローラ用の摩擦クラッチの接触点を決定する方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動クラッチ制御装置、特に自動クラッチコントローラにおいて初期トルク伝達を行うためのクラッチ位置の決定に関するものである。
【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関心が増大してきている。乗用車及び軽トラックに自動変速機を用いることは公知である。このような車両の一般的な自動変速機は、エンジン軸と駆動ホィールとの間の最終駆動比を選択するために流体トルクコンバータ及び油圧作動式歯車を用いている。
【0003】
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が、エンジンから駆動軸への動力の伝達効率を低下させ、それに伴って手動変速機の熟練した操作に較べて燃料経済性及び動力が完全に低下することは知られている。車両の作動効率が低下することから、このような油圧自動変速機は大型モータトラックではあまり広まっていない。
【0004】
油圧自動変速機を用いた時に効率損失が生じる理由の1つに、流体トルクコンバータに生じる損失がある。一般的な流体トルクコンバータは、すべてのモードですべりを生じ、従ってトルク及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及び出力軸間を直結させるロックアップトルクコンバータを提供することが公知である。この技術は、連結時には十分なトルク伝達効率を与えるが、低速では効率の利得がまったくない。
【0005】
自動作動式摩擦クラッチに代えることによって、油圧トルクコンバータに伴う非効率をなくすことが提案されている。この代案では、油圧トルクコンバータを用いた時には見られなかった問題が生じる。使用された摩擦クラッチは、初期クラッチ連結の前に大きな移動を示す。この初期クラッチ連結点は接触点と呼ばれる。
【0006】
接触点以前のクラッチ連結では、クラッチを介して実質的なトルクを伝達することができない。好ましくは、クラッチコントローラは、接触点をそれの制御アルゴリズムのゼロ位置として用いる。接触点以前には実質的な制御トルク伝達を行うことができないので、クラッチコントローラは、クラッチ連結制御時にクラッチをこの点へ迅速に前進させるのが好ましい。
【0007】
このため、クラッチ接触点を高い信頼性で自動的に決定する方法を含む摩擦クラッチの自動クラッチ作動を提供することが好都合であろう。この要件を満たす1つの提案が、本発明の譲受人に譲渡されている「自動クラッチコントローラ用の接触点識別」と題する米国特許出願番号07/815,501に示されている。それによれば、接触点が正確に識別されるが、かなりの時間が必要である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情に鑑みて、本発明は、自動クラッチ作動コントローラによって制御されたクラッチの接触点を迅速にかつ高い信頼性で決定する方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の方法は、エンジンと、摩擦クラッチと、ニュートラル位置を備えた多速度変速機と、入力軸ブレーキと、多速度変速機の出力部に連結された少なくとも1つのトラクションホィールと、自動クラッチコントローラとを含む結合体に用いられる。
【0010】
本発明は、変速機がニュートラルにあり、入力軸ブレーキが掛けられている状態で、エンジンのアイドリング中に接触点を決定する。この入力軸ブレーキは、通常はアップシフト中に速度を一致させるために変速機入力軸速度を減速するために使用される。入力軸ブレーキの制動トルクは、エンジンのアイドリングトルクの約5%である。接触点は、エンジンの始動毎に、決定すなわち更新される。
【0011】
車両が初めて作動している場合、またはその他の理由で接触点についての予備知識がない場合、接触点決定が2ステップで行われる。各ステップで、クラッチ作動コントローラは、測定された変速機入力速度がアイドル速度より低い基準速度に一致するように、クラッチを連結する。好適な実施例では、基準速度はアイドル速度の40%〜60%である。
【0012】
第1ステップでは、入力速度が基準速度に一致するまで、クラッチを閉鎖方向へ迅速に前進させることによって、接触点の近似を迅速に決定する。システム応答に限界があるため、これは所望の接触点よりも高い近似(完全連結側に近い)を発生しやすい。次に、クラッチを完全に解放して、近似接触点よりオフセット量だけ低い位置へ迅速に移動させてから、再び変速機入力速度と基準速度とが一致するようにゆっくり押し付ける。この時のクラッチ連結度が、以降のクラッチ作動制御に使用される接触点である。
【0013】
ほとんどの場合、接触点は先行の作動ですでに決定されて、コンピュータメモリに記憶されている。クラッチの摩耗や温度変化等の要因のため、接触点が変化することがあり、従って記憶接触点は始動毎に更新される。クラッチは、記憶接触点より下方にずれた位置へ移動してから、変速機入力速度が基準速度に達するまで徐々に前進する。その場合に識別された新しい接触点は更新接触点として使用でき、記憶値と新しい値とを混合して、更新接触点が決定される。
【0014】
本発明は、特に接触点の履歴が既知であれば、はるかに速い。
本発明の上記及び他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
【0015】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。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の概略図である。自動車には、動力源としてエンジン10が設けられている。本発明に最も適した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。
【0016】
一般的に足作動式ペダルであるスロットル11が、スロットルフィルタ12を介してエンジン10の作動を制御する。スロットルフィルタ12は、スロットル11による段階的スロットル増加を受け取った時にランプスロットル信号を送ることによって、エンジン10へ送られるスロットル信号をろ過する。
【0017】
エンジン10は、エンジン軸15にトルクを発生する。エンジン速度センサ13が、エンジン軸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検出場所は、エンジンのフライホィールにすることもできる。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。
【0018】
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及び可動プレート23が設けられている。固定プレート21は、エンジンのフライホィールとして具体化される。摩擦クラッチ20は、固定プレート21及び可動プレート23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には一対の固定及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には多数対のこのようなプレートを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。
【0019】
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62は、初期連結点64より前の連結範囲で最初にゼロである。クラッチ連結の増加に伴って、クラッチトルクが単調に上昇する。接触点66は、小さい一定の制動トルクに打ち勝って変速機入力軸を基準速度に駆動することができるようにする連結度として選択される。
【0020】
図2に示されている例では、クラッチトルクは最初はゆっくり上昇するが、その後は急激に上昇して、点68で完全連結した時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。これによって、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すべりを伴わないで伝達することができる。
【0021】
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、クラッチアクチュエータ27が可動プレート23に結合されている。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にすることができ、また位置または圧力制御形のものにすることができる。クラッチアクチュエータ27は、本説明に記載された制御原理を実行できるようにプログラムされたマイクロプロセッサを含むことが好ましい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。
【0022】
本発明の好適な実施例によれば、クラッチアクチュエータ27は、閉ループコントローラである。クラッチアクチュエータ27は、クラッチ連結度を制御することによって、クラッチ位置センサ29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。接触点の決定には、好ましくはクラッチ位置センサ29からの測定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応じ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。
【0023】
変速機入力速度センサ31が変速機入力軸25の回転速度を感知し、この入力軸が変速機30の入力部である。変速機30は、変速機シフトコントローラ33の制御を受けながら駆動軸35に選択可能な駆動比を与える。駆動軸35はディファレンシャル40に連結されている。変速機出力速度センサ37が駆動軸35の回転速度を感知する。変速機入力速度センサ31及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、これらにはそれぞれのホィール51〜54が連結されている。
【0024】
変速機シフトコントローラ33は、スロットル11、エンジン速度センサ13、変速機入力速度センサ31及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の制御を行う歯車選択信号と、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。好ましくは、変速機シフトコントローラ33は、変速機30によって与えられた最終歯車比をスロットル設定、エンジン速度、変速機入力速度及び変速機出力速度に応じて変化させる。
【0025】
変速機シフトコントローラ33は、摩擦クラッチ20を連結すべきか切り離すべきかに応じて、それぞれ連結及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、選択歯車に応じた係数組の取り消しが可能となる。
【0026】
変速機シフトコントローラ33は、好ましくはアップシフト中に短時間だけ入力軸ブレーキ28を係合させる。これによって変速機入力軸25の回転速度が遅くなって、より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。本発明の接触点の決定には、好ましくは以下に説明するようにして入力軸ブレーキ28が用いられる。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、これ以上の説明は行わない。
【0027】
クラッチ作動コントローラ60は、可動プレート23の位置を制御するためにクラッチ連結信号をクラッチアクチュエータ27へ送る。これは、クラッチ20によって伝達されたトルク量を図2のクラッチトルク/位置曲線62に従って制御する。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に制御されて作動する。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った時、切り離し位置から少なくとも部分的連結または完全連結位置への可動プレート23の移動を制御する。クラッチ連結信号は、所望クラッチ位置を表示するものとする。
【0028】
クラッチアクチュエータ27は、好ましくはクラッチ位置センサ29からの測定クラッチ位置を用いてこの所望位置への可動プレート23の移動を制御する閉ループ制御システムを含んでいる。また、クラッチ連結信号で所望クラッチ圧力を表し、クラッチアクチュエータ27がこの所望圧力への閉ループ制御を行うことも実現可能である。車両によっては、クラッチアクチュエータ27を開ループで作動させることも実現可能である。クラッチアクチュエータ27の正確な詳細は、本発明にとって決定的なものではないのでこれ以上は説明しない。
【0029】
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から切り離し信号を受け取った時、クラッチ20のランプアウト切り離しのための所定の開ループクラッチ切り離し信号を発生するのが好ましい。クラッチ20のこの所定の開ループ切り離しに対しては、不都合な振動応答は予期されない。
【0030】
クラッチ作動コントローラ60の制御機能は、接触点66と完全連結位置との間のクラッチ位置だけに必要である。接触点66に対応するもの以下のクラッチ連結では、クラッチ20がほぼ切り離されているため、トルク伝達がわずかにすぎない。
【0031】
本発明は、接触点66に対応したクラッチ位置の検出方法である。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は好ましくは迅速にクラッチ20を接触点66に対応した点へ前進させる。これは、接触点66にクラッチ連結制御のゼロ点を設定する。その後は、クラッチ作動コントローラ60の制御機能によってクラッチ連結が制御される。
【0032】
接触点の決定は、変速機30をニュートラルに入れて、入力軸ブレーキ28をかけることによって行われる。概念的には、エンジン10のアイドリング中、クラッチ20は、完全切り離し状態で開始して、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、漸進的に連結される。図2の点66に対応するこのクラッチ連結度がクラッチ20を介してトルクを伝達して、入力軸ブレーキ28のわずかな制動トルクに打ち勝つことができるようにする。
【0033】
システム応答の遅れによってクラッチ移動が基準を超えないようにするため、クラッチ連結は低速度で進行させなければならず、決定を行うために長い時間が必要である。ここでは、最初に近似接触点を決定し、その近似接触点のすぐ下の点から比較的低速度で漸進的な連結を開始して、低い連結速度でありながら、入力速度がその目標値に正確に、また迅速に達するようにすることによって、この問題に取り組んでいる。
【0034】
接触点決定プロセスは、適当な初期状態を設定することで開始される。これらの初期状態には、エンジン10のアイドリング、変速機30がニュートラルにあること、及び入力軸ブレーキ28がかかっていることが含まれる。入力軸ブレーキ28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の回転速度に釣り合うように働く。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。
【0035】
入力軸ブレーキ28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だけでよい。設定または選択すべき別の初期状態は、基準速度である。この基準速度は、エンジンアイドル速度の約40%〜60%に相当すべきであり、コンピュータのメモリに組み込んだパラメータにすることができる。接触点の決定にはエンジン10のアイドル中にクラッチが滑ることを必要とするため、この基準速度はエンジンのアイドル速度より小さくなければならない。
【0036】
図3及び図4は、クラッチ20に対して接触点66を決定するための2つの方法をクラッチ位置曲線によって示している。コントローラ60が接触点についての履歴データを蓄積していない場合、図3の2ステップ方法が用いられるのに対して、接触点がすでに近似的に既知である場合、図4の単一ステップ方法が用いられる。
【0037】
図3によれば、感知される変速機入力速度が基準速度に達するまで、比較的高い第1押し出し速度(R1)でクラッチを漸進的に連結することによって、近似接触点(TPA)が決定される。近似接触点(TPA)の測定を迅速化するため、高速率の第1押し出し速度(R1)が選択される。実際にシステムの有限応答によって、変速機速度が高速率の第1押し出し速度(R1)で基準速度を超える。このため、接触点の正確な値が近似接触点(TPA)の値より低くなることが要求される。
【0038】
第1ステップは、クラッチを完全切り離し位置へ戻すことによって終了する。第2ステップでは、クラッチを近似接触点からオフセット値△1だけ低い位置、すなわち(TPA)−△1の位置へ迅速に移動させてから、クラッチを第2押し出し速度(R2)でゆっくり連結させる。クラッチ移動率が低いため、変速機入力速度が基準速度に達する接触点(TP)が正確に決定される。特定の移動率は、それぞれの用例に応じて決定される。少なくとも1つの用例では、第2押し出し速度(R2)が第1押し出し速度(R1)の約1/4であることが望ましいことがわかっている。
【0039】
図4は、先行車両作動から得られた接触点値(TPold )を利用した時に接触点を決定する単一ステップを示している。(TPold )の値は、接触点の現在値に非常に接近していることが予想されるので、(TPold )から小さいオフセット値△2だけ低い位置、すなわち(TPold )−△2の位置からクラッチ連結移動を開始することができる。(TPold )の正確さの確信が(TPA)の場合よりも高いため、オフセット値△2は、第1方法に使用されたオフセット値△1より小さい。
【0040】
その始動点から、クラッチは、入力速度が基準速度に一致するまで、第3押し出し速度(R3)でゆっくり連結されて新しい接触点(TPnew )を決定する。この(TP)の新しい値を現在値として使用することができるが、フィルタ機能を望む場合は、(TP)の現在値を(TPold )及び(TPnew )の関数、例えば(TP)=0.25(TPnew )+0.75(TPold )にすることもできる。それから、接触点を徐々に変化させることができる。第2押し出し速度(R2)に等しいクラッチ押し付け率の第3押し出し速度(R3)が好ましいが、別の低速率を利用することもできる。
【0041】
接触点を決定するプロセスは、クラッチ作動コントローラ60の制御機能のサブセットであることが好ましい。特に、このプロセスは、プログラム命令を組み込んだメモリを備えたマイクロプロセッサによって実行するのが好ましい。
【0042】
図5〜図7のフローチャートは、必要な決定を行うために使用できる形式のプログラムを示している。フローチャートの各ステップに参照番号が付けられており、以下に角括弧に入れた番号〈nn〉を対応の参照番号に関連させながら、機能を説明する。
【0043】
図5で、接触点識別のためのプログラムが開始される。変速機入力軸に入力軸ブレーキをかけることがコマンドされ<70>、基準速度がエンジンアイドル速度より小さい値として選択される<72>。接触点の先行値が既知である場合<74>、更新ルーチンに入り<76>、そうでない場合は新接触点IDルーチンに入る<78>。
【0044】
新接触点IDルーチン78が図6に示されている。クラッチを高速率の第1押し出し速度(R1)で押し付けることがコマンドされる<80>。基準速度が得られるまで、変速機入力速度を基準速度と繰り返し比較する<82>。次に、クラッチ位置を読み取って<84>、近似接触点(TPA)をクラッチ位置に等しく設定する<86>。次に、クラッチを解放し<88>、続いてオフセット値△1だけ低い位置(TPA)へ移動させる<90>。
【0045】
その位置から、クラッチは低速率の第2押し出し速度(R2)で漸進的に連結する<92>。変速機入力速度を再び基準速度と比較して<94>、その速度が得られた時にクラッチ位置を読み取る<96>。そのクラッチ位置の値が(TP)に指定され<98>、それがメモリに記憶され<100>、最終的に入力軸ブレーキが解除される<102>。これによって、接触点(TP)が初めて決定される。
【0046】
図7は、更新接触点IDルーチン76を示している。この場合、(TP)の値がすでにマイクロプロセッサのメモリに入っている。その値が(TPold )に指定される<110>。クラッチは、(TPold )−△2の位置へ迅速に移動するように作動され<112>、その後は第3押し出し速度(R3)でゆっくり連結される<114>。変速機入力速度を基準速度と比較して<116>、基準速度が得られた時、クラッチ位置を読み取る<118>。
【0047】
このクラッチ位置が(TPnew )に指定され<120>、接触点の現在値が、(TPold )及び(TPnew )の関数として計算される<122>。必要に応じて、(TP)を(TPnew )に等しく設定することができる。(TP)の値を記憶して<124>、入力軸ブレーキを解除する<126>ことによって、接触点の決定が完了する。
【0048】
クラッチ作動フィードバックがクラッチ位置によるものとして説明しているが、その代わりにクラッチ圧力を用いることもできる。
【0049】
本発明の好適な実施例は制限的なものではなく、発明の排他的特徴は請求項によって定義される。
【0050】
本発明の方法によるアルゴリズムは、エンジンがアイドリング中で、変速機がニュートラルにあり、入力軸ブレーキがかけられている時に、始動時に接触点を決定するもので、測定された変速機入力速度が、アイドル速度の40〜60%であることが好ましい基準速度信号に一致するように、クラッチ作動コントローラが徐々にクラッチを連結させ、作動が十分に低速であれば、接触点である制動トルクに一致した小さいトルクのクラッチ連結度を確実に与える。また、接触点についての先行知識がない場合、クラッチを高速率で押し付けて、近似接触点を決定してから、クラッチをその近似接触点より低い位置において、再び低速率で押し付けて、接触点がより正確に得られるようにし、一方、接触点についての先行知識がある場合、クラッチを前の接触点のすぐ下に位置させて、低速率で押し付けることによって、新しい接触点を決定する。この新旧の接触点を結合させて、更新接触点を決定する。
【0051】
【発明の効果】
このように、本発明の方法によれば、迅速であると共に正確にクラッチ接触点を決定するための技術を提供できる。また、接触点が既知でも未知であっても、全プロセスが従来システムの時間の、先行接触点がわかっていない場合には半分の時間内に、先行接触点が既知である場合には1/5の時間内で完了することができる。入力軸ブレーキ、センサ及びマイクロプロセッサはすべて変速機シフト中のクラッチ制御に使用されているので、既存の装置を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクラッチ作動コントローラを含む車両駆動系統の概略図である。
【図2】クラッチ連結及びクラッチトルク間の典型的な関係を示すグラフである。
【図3】本発明に従って接触点値が予めわかっていない場合に使用される2ステッププロセスによる接触点決定を説明するクラッチ位置のグラフ図である。
【図4】本発明に従って接触点値が予めわかっている場合に使用される接触点決定を説明するクラッチ位置のグラフ図である。
【図5】本発明に従って接触点を決定する方法における接触点識別のためのプログラムを示すフローチャートである。
【図6】本発明に係る新接触点IDルーチンを示すフローチャートである。
【図7】本発明に係る更新接触点IDルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 エンジン
20 摩擦クラッチ
25 変速機入力軸
30 変速機
60 クラッチ作動コントローラ
【産業上の利用分野】
本発明は、自動クラッチ制御装置、特に自動クラッチコントローラにおいて初期トルク伝達を行うためのクラッチ位置の決定に関するものである。
【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関心が増大してきている。乗用車及び軽トラックに自動変速機を用いることは公知である。このような車両の一般的な自動変速機は、エンジン軸と駆動ホィールとの間の最終駆動比を選択するために流体トルクコンバータ及び油圧作動式歯車を用いている。
【0003】
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が、エンジンから駆動軸への動力の伝達効率を低下させ、それに伴って手動変速機の熟練した操作に較べて燃料経済性及び動力が完全に低下することは知られている。車両の作動効率が低下することから、このような油圧自動変速機は大型モータトラックではあまり広まっていない。
【0004】
油圧自動変速機を用いた時に効率損失が生じる理由の1つに、流体トルクコンバータに生じる損失がある。一般的な流体トルクコンバータは、すべてのモードですべりを生じ、従ってトルク及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及び出力軸間を直結させるロックアップトルクコンバータを提供することが公知である。この技術は、連結時には十分なトルク伝達効率を与えるが、低速では効率の利得がまったくない。
【0005】
自動作動式摩擦クラッチに代えることによって、油圧トルクコンバータに伴う非効率をなくすことが提案されている。この代案では、油圧トルクコンバータを用いた時には見られなかった問題が生じる。使用された摩擦クラッチは、初期クラッチ連結の前に大きな移動を示す。この初期クラッチ連結点は接触点と呼ばれる。
【0006】
接触点以前のクラッチ連結では、クラッチを介して実質的なトルクを伝達することができない。好ましくは、クラッチコントローラは、接触点をそれの制御アルゴリズムのゼロ位置として用いる。接触点以前には実質的な制御トルク伝達を行うことができないので、クラッチコントローラは、クラッチ連結制御時にクラッチをこの点へ迅速に前進させるのが好ましい。
【0007】
このため、クラッチ接触点を高い信頼性で自動的に決定する方法を含む摩擦クラッチの自動クラッチ作動を提供することが好都合であろう。この要件を満たす1つの提案が、本発明の譲受人に譲渡されている「自動クラッチコントローラ用の接触点識別」と題する米国特許出願番号07/815,501に示されている。それによれば、接触点が正確に識別されるが、かなりの時間が必要である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情に鑑みて、本発明は、自動クラッチ作動コントローラによって制御されたクラッチの接触点を迅速にかつ高い信頼性で決定する方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の方法は、エンジンと、摩擦クラッチと、ニュートラル位置を備えた多速度変速機と、入力軸ブレーキと、多速度変速機の出力部に連結された少なくとも1つのトラクションホィールと、自動クラッチコントローラとを含む結合体に用いられる。
【0010】
本発明は、変速機がニュートラルにあり、入力軸ブレーキが掛けられている状態で、エンジンのアイドリング中に接触点を決定する。この入力軸ブレーキは、通常はアップシフト中に速度を一致させるために変速機入力軸速度を減速するために使用される。入力軸ブレーキの制動トルクは、エンジンのアイドリングトルクの約5%である。接触点は、エンジンの始動毎に、決定すなわち更新される。
【0011】
車両が初めて作動している場合、またはその他の理由で接触点についての予備知識がない場合、接触点決定が2ステップで行われる。各ステップで、クラッチ作動コントローラは、測定された変速機入力速度がアイドル速度より低い基準速度に一致するように、クラッチを連結する。好適な実施例では、基準速度はアイドル速度の40%〜60%である。
【0012】
第1ステップでは、入力速度が基準速度に一致するまで、クラッチを閉鎖方向へ迅速に前進させることによって、接触点の近似を迅速に決定する。システム応答に限界があるため、これは所望の接触点よりも高い近似(完全連結側に近い)を発生しやすい。次に、クラッチを完全に解放して、近似接触点よりオフセット量だけ低い位置へ迅速に移動させてから、再び変速機入力速度と基準速度とが一致するようにゆっくり押し付ける。この時のクラッチ連結度が、以降のクラッチ作動制御に使用される接触点である。
【0013】
ほとんどの場合、接触点は先行の作動ですでに決定されて、コンピュータメモリに記憶されている。クラッチの摩耗や温度変化等の要因のため、接触点が変化することがあり、従って記憶接触点は始動毎に更新される。クラッチは、記憶接触点より下方にずれた位置へ移動してから、変速機入力速度が基準速度に達するまで徐々に前進する。その場合に識別された新しい接触点は更新接触点として使用でき、記憶値と新しい値とを混合して、更新接触点が決定される。
【0014】
本発明は、特に接触点の履歴が既知であれば、はるかに速い。
本発明の上記及び他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
【0015】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。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の概略図である。自動車には、動力源としてエンジン10が設けられている。本発明に最も適した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。
【0016】
一般的に足作動式ペダルであるスロットル11が、スロットルフィルタ12を介してエンジン10の作動を制御する。スロットルフィルタ12は、スロットル11による段階的スロットル増加を受け取った時にランプスロットル信号を送ることによって、エンジン10へ送られるスロットル信号をろ過する。
【0017】
エンジン10は、エンジン軸15にトルクを発生する。エンジン速度センサ13が、エンジン軸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検出場所は、エンジンのフライホィールにすることもできる。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。
【0018】
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及び可動プレート23が設けられている。固定プレート21は、エンジンのフライホィールとして具体化される。摩擦クラッチ20は、固定プレート21及び可動プレート23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には一対の固定及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には多数対のこのようなプレートを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。
【0019】
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62は、初期連結点64より前の連結範囲で最初にゼロである。クラッチ連結の増加に伴って、クラッチトルクが単調に上昇する。接触点66は、小さい一定の制動トルクに打ち勝って変速機入力軸を基準速度に駆動することができるようにする連結度として選択される。
【0020】
図2に示されている例では、クラッチトルクは最初はゆっくり上昇するが、その後は急激に上昇して、点68で完全連結した時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。これによって、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すべりを伴わないで伝達することができる。
【0021】
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、クラッチアクチュエータ27が可動プレート23に結合されている。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にすることができ、また位置または圧力制御形のものにすることができる。クラッチアクチュエータ27は、本説明に記載された制御原理を実行できるようにプログラムされたマイクロプロセッサを含むことが好ましい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。
【0022】
本発明の好適な実施例によれば、クラッチアクチュエータ27は、閉ループコントローラである。クラッチアクチュエータ27は、クラッチ連結度を制御することによって、クラッチ位置センサ29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。接触点の決定には、好ましくはクラッチ位置センサ29からの測定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応じ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。
【0023】
変速機入力速度センサ31が変速機入力軸25の回転速度を感知し、この入力軸が変速機30の入力部である。変速機30は、変速機シフトコントローラ33の制御を受けながら駆動軸35に選択可能な駆動比を与える。駆動軸35はディファレンシャル40に連結されている。変速機出力速度センサ37が駆動軸35の回転速度を感知する。変速機入力速度センサ31及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、これらにはそれぞれのホィール51〜54が連結されている。
【0024】
変速機シフトコントローラ33は、スロットル11、エンジン速度センサ13、変速機入力速度センサ31及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の制御を行う歯車選択信号と、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。好ましくは、変速機シフトコントローラ33は、変速機30によって与えられた最終歯車比をスロットル設定、エンジン速度、変速機入力速度及び変速機出力速度に応じて変化させる。
【0025】
変速機シフトコントローラ33は、摩擦クラッチ20を連結すべきか切り離すべきかに応じて、それぞれ連結及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、選択歯車に応じた係数組の取り消しが可能となる。
【0026】
変速機シフトコントローラ33は、好ましくはアップシフト中に短時間だけ入力軸ブレーキ28を係合させる。これによって変速機入力軸25の回転速度が遅くなって、より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。本発明の接触点の決定には、好ましくは以下に説明するようにして入力軸ブレーキ28が用いられる。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、これ以上の説明は行わない。
【0027】
クラッチ作動コントローラ60は、可動プレート23の位置を制御するためにクラッチ連結信号をクラッチアクチュエータ27へ送る。これは、クラッチ20によって伝達されたトルク量を図2のクラッチトルク/位置曲線62に従って制御する。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に制御されて作動する。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った時、切り離し位置から少なくとも部分的連結または完全連結位置への可動プレート23の移動を制御する。クラッチ連結信号は、所望クラッチ位置を表示するものとする。
【0028】
クラッチアクチュエータ27は、好ましくはクラッチ位置センサ29からの測定クラッチ位置を用いてこの所望位置への可動プレート23の移動を制御する閉ループ制御システムを含んでいる。また、クラッチ連結信号で所望クラッチ圧力を表し、クラッチアクチュエータ27がこの所望圧力への閉ループ制御を行うことも実現可能である。車両によっては、クラッチアクチュエータ27を開ループで作動させることも実現可能である。クラッチアクチュエータ27の正確な詳細は、本発明にとって決定的なものではないのでこれ以上は説明しない。
【0029】
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から切り離し信号を受け取った時、クラッチ20のランプアウト切り離しのための所定の開ループクラッチ切り離し信号を発生するのが好ましい。クラッチ20のこの所定の開ループ切り離しに対しては、不都合な振動応答は予期されない。
【0030】
クラッチ作動コントローラ60の制御機能は、接触点66と完全連結位置との間のクラッチ位置だけに必要である。接触点66に対応するもの以下のクラッチ連結では、クラッチ20がほぼ切り離されているため、トルク伝達がわずかにすぎない。
【0031】
本発明は、接触点66に対応したクラッチ位置の検出方法である。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は好ましくは迅速にクラッチ20を接触点66に対応した点へ前進させる。これは、接触点66にクラッチ連結制御のゼロ点を設定する。その後は、クラッチ作動コントローラ60の制御機能によってクラッチ連結が制御される。
【0032】
接触点の決定は、変速機30をニュートラルに入れて、入力軸ブレーキ28をかけることによって行われる。概念的には、エンジン10のアイドリング中、クラッチ20は、完全切り離し状態で開始して、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、漸進的に連結される。図2の点66に対応するこのクラッチ連結度がクラッチ20を介してトルクを伝達して、入力軸ブレーキ28のわずかな制動トルクに打ち勝つことができるようにする。
【0033】
システム応答の遅れによってクラッチ移動が基準を超えないようにするため、クラッチ連結は低速度で進行させなければならず、決定を行うために長い時間が必要である。ここでは、最初に近似接触点を決定し、その近似接触点のすぐ下の点から比較的低速度で漸進的な連結を開始して、低い連結速度でありながら、入力速度がその目標値に正確に、また迅速に達するようにすることによって、この問題に取り組んでいる。
【0034】
接触点決定プロセスは、適当な初期状態を設定することで開始される。これらの初期状態には、エンジン10のアイドリング、変速機30がニュートラルにあること、及び入力軸ブレーキ28がかかっていることが含まれる。入力軸ブレーキ28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の回転速度に釣り合うように働く。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。
【0035】
入力軸ブレーキ28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だけでよい。設定または選択すべき別の初期状態は、基準速度である。この基準速度は、エンジンアイドル速度の約40%〜60%に相当すべきであり、コンピュータのメモリに組み込んだパラメータにすることができる。接触点の決定にはエンジン10のアイドル中にクラッチが滑ることを必要とするため、この基準速度はエンジンのアイドル速度より小さくなければならない。
【0036】
図3及び図4は、クラッチ20に対して接触点66を決定するための2つの方法をクラッチ位置曲線によって示している。コントローラ60が接触点についての履歴データを蓄積していない場合、図3の2ステップ方法が用いられるのに対して、接触点がすでに近似的に既知である場合、図4の単一ステップ方法が用いられる。
【0037】
図3によれば、感知される変速機入力速度が基準速度に達するまで、比較的高い第1押し出し速度(R1)でクラッチを漸進的に連結することによって、近似接触点(TPA)が決定される。近似接触点(TPA)の測定を迅速化するため、高速率の第1押し出し速度(R1)が選択される。実際にシステムの有限応答によって、変速機速度が高速率の第1押し出し速度(R1)で基準速度を超える。このため、接触点の正確な値が近似接触点(TPA)の値より低くなることが要求される。
【0038】
第1ステップは、クラッチを完全切り離し位置へ戻すことによって終了する。第2ステップでは、クラッチを近似接触点からオフセット値△1だけ低い位置、すなわち(TPA)−△1の位置へ迅速に移動させてから、クラッチを第2押し出し速度(R2)でゆっくり連結させる。クラッチ移動率が低いため、変速機入力速度が基準速度に達する接触点(TP)が正確に決定される。特定の移動率は、それぞれの用例に応じて決定される。少なくとも1つの用例では、第2押し出し速度(R2)が第1押し出し速度(R1)の約1/4であることが望ましいことがわかっている。
【0039】
図4は、先行車両作動から得られた接触点値(TPold )を利用した時に接触点を決定する単一ステップを示している。(TPold )の値は、接触点の現在値に非常に接近していることが予想されるので、(TPold )から小さいオフセット値△2だけ低い位置、すなわち(TPold )−△2の位置からクラッチ連結移動を開始することができる。(TPold )の正確さの確信が(TPA)の場合よりも高いため、オフセット値△2は、第1方法に使用されたオフセット値△1より小さい。
【0040】
その始動点から、クラッチは、入力速度が基準速度に一致するまで、第3押し出し速度(R3)でゆっくり連結されて新しい接触点(TPnew )を決定する。この(TP)の新しい値を現在値として使用することができるが、フィルタ機能を望む場合は、(TP)の現在値を(TPold )及び(TPnew )の関数、例えば(TP)=0.25(TPnew )+0.75(TPold )にすることもできる。それから、接触点を徐々に変化させることができる。第2押し出し速度(R2)に等しいクラッチ押し付け率の第3押し出し速度(R3)が好ましいが、別の低速率を利用することもできる。
【0041】
接触点を決定するプロセスは、クラッチ作動コントローラ60の制御機能のサブセットであることが好ましい。特に、このプロセスは、プログラム命令を組み込んだメモリを備えたマイクロプロセッサによって実行するのが好ましい。
【0042】
図5〜図7のフローチャートは、必要な決定を行うために使用できる形式のプログラムを示している。フローチャートの各ステップに参照番号が付けられており、以下に角括弧に入れた番号〈nn〉を対応の参照番号に関連させながら、機能を説明する。
【0043】
図5で、接触点識別のためのプログラムが開始される。変速機入力軸に入力軸ブレーキをかけることがコマンドされ<70>、基準速度がエンジンアイドル速度より小さい値として選択される<72>。接触点の先行値が既知である場合<74>、更新ルーチンに入り<76>、そうでない場合は新接触点IDルーチンに入る<78>。
【0044】
新接触点IDルーチン78が図6に示されている。クラッチを高速率の第1押し出し速度(R1)で押し付けることがコマンドされる<80>。基準速度が得られるまで、変速機入力速度を基準速度と繰り返し比較する<82>。次に、クラッチ位置を読み取って<84>、近似接触点(TPA)をクラッチ位置に等しく設定する<86>。次に、クラッチを解放し<88>、続いてオフセット値△1だけ低い位置(TPA)へ移動させる<90>。
【0045】
その位置から、クラッチは低速率の第2押し出し速度(R2)で漸進的に連結する<92>。変速機入力速度を再び基準速度と比較して<94>、その速度が得られた時にクラッチ位置を読み取る<96>。そのクラッチ位置の値が(TP)に指定され<98>、それがメモリに記憶され<100>、最終的に入力軸ブレーキが解除される<102>。これによって、接触点(TP)が初めて決定される。
【0046】
図7は、更新接触点IDルーチン76を示している。この場合、(TP)の値がすでにマイクロプロセッサのメモリに入っている。その値が(TPold )に指定される<110>。クラッチは、(TPold )−△2の位置へ迅速に移動するように作動され<112>、その後は第3押し出し速度(R3)でゆっくり連結される<114>。変速機入力速度を基準速度と比較して<116>、基準速度が得られた時、クラッチ位置を読み取る<118>。
【0047】
このクラッチ位置が(TPnew )に指定され<120>、接触点の現在値が、(TPold )及び(TPnew )の関数として計算される<122>。必要に応じて、(TP)を(TPnew )に等しく設定することができる。(TP)の値を記憶して<124>、入力軸ブレーキを解除する<126>ことによって、接触点の決定が完了する。
【0048】
クラッチ作動フィードバックがクラッチ位置によるものとして説明しているが、その代わりにクラッチ圧力を用いることもできる。
【0049】
本発明の好適な実施例は制限的なものではなく、発明の排他的特徴は請求項によって定義される。
【0050】
本発明の方法によるアルゴリズムは、エンジンがアイドリング中で、変速機がニュートラルにあり、入力軸ブレーキがかけられている時に、始動時に接触点を決定するもので、測定された変速機入力速度が、アイドル速度の40〜60%であることが好ましい基準速度信号に一致するように、クラッチ作動コントローラが徐々にクラッチを連結させ、作動が十分に低速であれば、接触点である制動トルクに一致した小さいトルクのクラッチ連結度を確実に与える。また、接触点についての先行知識がない場合、クラッチを高速率で押し付けて、近似接触点を決定してから、クラッチをその近似接触点より低い位置において、再び低速率で押し付けて、接触点がより正確に得られるようにし、一方、接触点についての先行知識がある場合、クラッチを前の接触点のすぐ下に位置させて、低速率で押し付けることによって、新しい接触点を決定する。この新旧の接触点を結合させて、更新接触点を決定する。
【0051】
【発明の効果】
このように、本発明の方法によれば、迅速であると共に正確にクラッチ接触点を決定するための技術を提供できる。また、接触点が既知でも未知であっても、全プロセスが従来システムの時間の、先行接触点がわかっていない場合には半分の時間内に、先行接触点が既知である場合には1/5の時間内で完了することができる。入力軸ブレーキ、センサ及びマイクロプロセッサはすべて変速機シフト中のクラッチ制御に使用されているので、既存の装置を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクラッチ作動コントローラを含む車両駆動系統の概略図である。
【図2】クラッチ連結及びクラッチトルク間の典型的な関係を示すグラフである。
【図3】本発明に従って接触点値が予めわかっていない場合に使用される2ステッププロセスによる接触点決定を説明するクラッチ位置のグラフ図である。
【図4】本発明に従って接触点値が予めわかっている場合に使用される接触点決定を説明するクラッチ位置のグラフ図である。
【図5】本発明に従って接触点を決定する方法における接触点識別のためのプログラムを示すフローチャートである。
【図6】本発明に係る新接触点IDルーチンを示すフローチャートである。
【図7】本発明に係る更新接触点IDルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 エンジン
20 摩擦クラッチ
25 変速機入力軸
30 変速機
60 クラッチ作動コントローラ
Claims (9)
- 所定のアイドル速度を備えた動力源(10)と、動力源(10)から変速機入力軸(25)へトルクを制御可能に伝達する摩擦クラッチ(20)と、出力軸(35)を有し、かつニュートラル位置を備えた多速度変速機(30)と、この変速機の前記出力軸(35)に連結された少なくとも1つのトラクションホィール (51〜54)と、クラッチの連結度を制御する自動クラッチコントローラ(60)との組み合わせにおいて、摩擦クラッチ(20)の接触点を決定する方法であって、
アイドル速度で動力源(10)を作動させるステップと、
変速機(30)のニュートラル位置を選択するステップと、
所定の制動トルクを変速機入力軸(25)に加えるステップ<70>と、
アイドル速度より低い基準速度を選択するステップ<72>と、
変速機入力軸(25)の回転速度を感知するステップと、
比較的高い第1押し付け速度( R1 )で摩擦クラッチ(20)を押し付けるステップ<80>と、
変速機入力速度が基準速度に達した時、所望の接触点と異なる1つの近似接触点である第1クラッチ連結度(TPA)を感知するステップ<84>と、
前記第1クラッチ連結度( TPA )をクラッチ位置に設定するステップ< 86 >と、
前記摩擦クラッチ( 20 )を完全切り離し位置に解放して、クラッチ連結度を第1クラッチ連結度(TPA)から第1オフセット量(Δ1)だけ変化させるステップ<88>と、
前記第1押し付け速度(R1)より低い第2押し付け速度(R2)で前記摩擦クラッチ(20)を押し付けるステップ<92>と、
前記第2押し付け速度(R2)で押し付け中に変速機入力速度が基準速度に達した時、クラッチ接触点(TP)を感知するステップ<96>と、を有していることを特徴とする方法。 - クラッチ接触点(TP)を感知するステップは、変速機入力速度が基準速度に達した時、クラッチ連結度を感知することを含んでいる請求項1の方法。
- クラッチ連結度を感知するステップは、摩擦クラッチ(20)の圧力を測定することを含み、
接触点(TP)は、変速機速度が基準速度に達した時に感知されるクラッチ圧力であることを特徴とする請求項2の方法。 - クラッチ連結度を感知するステップは、摩擦クラッチ(20)の位置を測定することを含み、
接触点(TP)は、変速機速度が基準速度に達した時に感知されるクラッチ位置であることを特徴とする請求項2の方法。 - 第2押し付け速度(R2)は、第1押し付け速度(R1)の1/4程度で、これによって接触点(TP)が正確に確かめられることを特徴とする請求項2の方法。
- クラッチ接触点を記憶するステップ<100>と、
以降の作動中に接触点を更新するステップとを有しており、
この更新ステップは、
摩擦クラッチ(20)を、第1オフセット量(Δ1)より小さい第2オフセット量(Δ2)だけ、記憶接触点(TPold)より低いクラッチ連結度に押し付けるステップ<112>と、
摩擦クラッチを第1押し付け速度(R1)より低い第3押し付け速度(R3)で押し付けるステップ<114>と、
第3押し付け速度(R3)で押し付け中に変速機入力速度が基準速度に達した時、新しいクラッチ接触点(TPnew)を感知するステップ<120>と、
感知した新しい接触点(TPnew)に基づいて更新クラッチ接触点(TP)を決定するステップと、を有していることを特徴とする請求項1の方法。 - 第3押し付け速度(R3)は、第2押し付け速度(R2)に等しいことを特徴とする請求項6の方法。
- 更新クラッチ接触点(TP)を決定するステップは、新しい接触点(TPnew)に等しい更新接触点(TP)を設定することを含んでいる請求項6の方法。
- 更新クラッチ接触点(TP)を決定するステップは、記憶クラッチ接触点(TPold)と新しいクラッチ接触点(TPnew)とを混合して更新クラッチ接触点(TP)を計算することを含んでいる請求項6の方法。
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