JP3901851B2 - Clutch control device - Google Patents

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JP3901851B2
JP3901851B2 JP20679998A JP20679998A JP3901851B2 JP 3901851 B2 JP3901851 B2 JP 3901851B2 JP 20679998 A JP20679998 A JP 20679998A JP 20679998 A JP20679998 A JP 20679998A JP 3901851 B2 JP3901851 B2 JP 3901851B2
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冨士男 籾山
清明 宮崎
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  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車に利用する。本発明は、機械式の自動クラッチを使用する車両に利用する。本発明は、車両の発進時にクラッチ板押圧を自動制御する方法および装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
機械式クラッチを使用し、車両の発進時にそのクラッチ板押圧をプログラム制御回路により自動制御する装置が知られている。従来技術の一つは、エンジン回転速度とクラッチ板回転速度との差が、あらかじめプログラムされた制御マップにしたがって時間の経過とともに減少するように、制御回路により演算し、その演算出力に基づいて液圧によりクラッチ板位置を制御するものである(特開平4−337159号公報)。この制御マップをさらに工夫し、回転速度の差の変化率をもとに制御を行い、伝達関数モデルに基づく演算を行うもの(特開平7−305763号公報)などが知られている。これらの装置では、いずれもその制御系にはPID(比例・積分・微分)制御回路により目標値に対する誤差を最小とする自動制御が用いられる。
【0003】
このような装置を装備した車両では、運転者は発進時、変速時などに、その都度クラッチペダルを踏む必要がなく、クラッチ板の押圧制御は自動的に行われる。運転席にクラッチペダルが設けられている車両でも、そのクラッチペダルは非常用であり、通常の運転では使用する必要がない。運転者はクラッチペダルのわずらわしい操作から解放されてスムーズな運転を行うことができる。
【0004】
しかし、大型車両など積載量に応じてクラッチの使用条件が大きく変化する車両では、クラッチ制御系に何らかの原因により外乱が発生すると、クラッチの接合制御が円滑でなくなることがある。このときいわゆる「しゃくり」など乗り心地のよくない現象が現れることがある。これまでのクラッチ制御装置では、積荷の変化に伴うクラッチの使用頻度の変化、クラッチ温度の変化、経年変化、その他使用条件の変化を含め、あらゆる場面でこのような乗り心地のよくない現象を皆無にするには至っていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、クラッチの接合制御が円滑でなくなる場合について、さまざまな角度から詳しく検討した。そして、クラッチ板の摩擦係数が、クラッチの使用に伴い変化する現象に着目した。そして、クラッチ板の摩擦係数は、クラッチ板が滑っている半クラッチの期間にもかなり大きく変動することが観測された。クラッチ板の摩擦係数が何らかの原因により変化すると、それに伴い制御パラメタが変動して制御系が一時的に乱れて、しゃくりなどの現象が発生することが突き止められた。
【0006】
これを抑圧するために、クラッチ板の摩擦係数が変動を小さくすることも考えられるが、クラッチ板の摩擦係数の変動の原因は複雑であり、簡単に制御することができないこともわかった。
【0007】
また、このような摩擦係数の変動に対応するために、クラッチ制御の応答を緩やかにする、すなわち制御感度を低くしてその影響を小さくすることも考えられるが、これはクラッチの反応の鈍い装置となってしまい、運転者には好まれない装置となる。
【0008】
本発明はこのような背景に行われたものであって、クラッチ板の摩擦係数が変化しても、それがクラッチ制御に直接影響を与えることがない制御論理を提供することを目的とする。本発明は、クラッチ板の摩擦係数が変化しても、それを制御系の中で吸収して、クラッチ制御を円滑に行うことができる方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、使用条件によりクラッチ板の温度その他が急激に変化し、それに応じてクラッチ板の摩擦係数が変動しても、クラッチ制御を円滑に行うことができる方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、応答の早い運転操作に対して快適な制御を行うことができる装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、機械式自動クラッチを使用する車両に備えられたクラッチの摩擦係数が変化しても、その変化を自動的に吸収してクラッチ制御を円滑に行い、応答の速い運転操作に対して快適な制御を行うことを特徴とする。
【0010】
すなわち、本発明は、変速機に発進ギヤが設定され、ブレーキ圧力がp1 (大)からp2 (小)に変化したときにクラッチ・レリース・レバー位置を前進させる手段を備えたクラッチ制御装置において、車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー位置をモデルとして記憶する手段と、前記前進させる手段は、このモデルを参照して前進速度を加減する手段を含み、車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー位置を検出して前記モデルを更新する手段とを含むことを特徴とする。
【0011】
前記ブレーキ圧力がp1 (大)からp2 (小)に変化した直後から、燃料供給量をアイソクロナス制御により調節する手段を含み、前記前進速度を加減する手段は、車両がクリープを開始した時点からその前進速度を大幅に低減させる(例:約10分の1に低下させる)手段を含むことが望ましい。
【0012】
変速機に発進ギヤが設定され、ブレーキペダルが解放されたことを検出したときに、アクセルペダルの操作量にしたがってエンジンに対する燃料供給量を調節しながらクラッチ・レリース・レバーの位置を前進させクラッチ板の押圧を制御する。
【0013】
この制御は、車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー位置をあらかじめモデルとして記憶しておき、ブレーキ圧力がp1 (大)からp2 (小)に変化したときに、このモデルを参照してクラッチ・レリース・レバーの位置を加減することにより行う。
【0014】
クリープ時におけるエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバーの位置は、クラッチ板の摩耗、発熱などその他の条件によって変化する。そのためにクラッチが半クラッチ状態になりクリープが開始されたときに、エンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー位置を検出し、あらかじめ記憶したモデルを基準として更新し補正を行い、この更新したモデルを参照してそのときの状態に応じた制御を行う。
【0015】
これにより、クラッチ板の摩擦係数が変化しても、その変化がクラッチ制御に直接影響を与えないようにすることができ、かつ応答の速い運転操作に対して快適な制御を行うことができる。
【0016】
クラッチ板の摩擦係数が変化してもクラッチ制御に直接影響が与えられないのは次の制御論理による。すなわち、クラッチ以降の駆動系(たとえばプロペラ軸)のトルクτはエンジンの駆動トルクが一定であるときには、クラッチ板の摩擦係数をμ、クラッチ板の押圧力をfとするとき、
τ = kμf (kは比例定数)
なる関係がある。したがって、クラッチが滑っていて車両が発進するまでのクラッチ制御の最も重要な期間にわたり、トルクτが一定になるように制御系をフィードバック制御することにより、かりに摩擦係数μに時間的な変動が生じても、それに応じて押圧力fが反比例して制御されるから、全体として安定な制御を行うことができる。
【0017】
駆動系(たとえばプロペラ軸)のトルクτをリアルタイムで計測するには、車両モデルを用いて、エンジン回転速度とクラッチ回転速度との差からこのトルクτを推定演算する。
【0018】
エンジンをアイソクロナス制御することにより、エンジンは(回転速度一定ではなく)駆動トルク一定となるように制御される。したがって、上式はエンジンの回転速度の広範囲にわたり成立する。
【0019】
クラッチが滑る制御の微妙な期間を過ぎ車両が発進したときには、クラッチ板の押圧力を時間の経過とともに大きくして、車両の加速特性を良くする。
【0020】
また、ブレーキペダルが解放された後に、アクセルペダルの踏込みが行われない場合には、駆動トルク一定のクラッチ制御に入ることなく、車両をクリープ速度に維持するようにクラッチ制御を行う。
【0021】
アイソクロナス制御モードは、ブレーキペダルが解放されブレーキ圧力がp1 (大)からp2 (小)に変化した直後に設定し、クラッチ以降の駆動力系のトルクを検出して、検出したトルクが所定値を示した後に車速が所定値に達するまで、そのトルクを維持するようにクラッチ板の押圧力を制御する。
【0022】
すなわち、アイソクロナス制御モードが設定されると、アクセルペダルが操作されたときに、内燃機関の回転速度がまだある値以下の低回転速度領域にあるときは、燃料供給量が急速に増大されあらかじめ定められた目標とする回転速度が維持される。この回転速度の維持により内燃機関のトルクが所定値に達したときに、クラッチ板の押圧力を増加させ半クラッチ状態にする。半クラッチ状態では内燃機関に負荷がかかり回転速度は低下して車速は所定値以下を示すが、アイソクロナス制御が実行されているので、自動的に燃料の供給量が増大され所定トルクが維持される。
【0023】
車速が所定値に達するまでの半クラッチ状態にあるときは、このようにしてクラッチ板の押圧力を制御し所定のトルクを維持し、車速が所定値に達したときにクラッチ板を完全にミートさせる。
【0024】
駆動力伝達系のトルクは、前述したように、クラッチ板の摩擦係数(μ)およびクラッチ板の押圧力(f)により求められる。したがって摩擦係数(μ)に変動があっても、クラッチ板の押圧力(f)を制御することによって所定トルクを維持することができる。
【0025】
アイソクロナス制御により燃料噴射量が急速に増大する時点、すなわち車両がクリープを開始した時点からは、クラッチ・レリース・レバーの前進速度(送り速度)を低下させる。例えば初期速度の10分の1にする。これによりクラッチ板の回転開始時における僅かな回転速度のときのクラッチ・レリース・レバー位置とそのときの燃料噴射量とを確実に検出することができ、クラッチ制御に有効な制御情報とすることができる。
【0026】
このように、駆動力伝達系のトルクを一定に維持する制御をクラッチ板の押圧力を変えることによって行うことにより、クラッチ板の摩擦係数が温度その他の要因により変化しても制御系の中で吸収することが可能となり、クラッチ制御を円滑に行うことができるとともに、アクセルペダルが踏込まれない場合には、自動的にアイソクロナス制御によるエンジン回転の制御が行われるので、運転者はクラッチペダルおよびアクセルペダルを微妙に操作することなく、運転操作を円滑に行うことができる。さらに、応答の速い運転操作に対して快適な制御を行うことができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
【0028】
【実施例】
次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明実施例装置の要部の構成を示すブロック図である。
【0029】
本発明実施例装置は、制御回路1と、この制御回路1の制御にしたがってクラッチ20の押圧を加減するクラッチ押圧手段2とが備えられる。
【0030】
制御回路1には、クラッチ20に対する押圧力の制御を行うクラッチ制御手段7と、電子ガバナ23を介してエンジン回転速度がある値以下に低下したときに燃料噴射装置24への燃料供給量を急速に増大させ目標回転速度を維持するように制御するアイソクロナス制御手段8と、車両モデルを対象としてエンジン26の回転速度およびクラッチ20の回転速度との差(クラッチ滑り速度)からクラッチ20以降の駆動力伝達系のトルク(τ)を推定演算し、この推定演算されたトルク(τ)が所定値(τ1 )に達した後、車速(V)が所定値(V1 )に達するまで、そのトルク(τ)を所定値(τ1 )に維持するようにクラッチ板への押圧力を演算設定するオブザーバ9と、アクチュエータ5を駆動し変速機25を制御する変速機制御手段6とが備えられる。
【0031】
オブザーバ9には、車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー27の位置をモデルとして記憶する手段と、車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー27の位置をクラッチ位置検出センサ18の出力から検出しモデルを更新する手段とが含まれる。
【0032】
また、クラッチ制御手段7には、変速機25に発進ギヤが設定され、かつ図外のブレーキペダルが解放されてブレーキ圧力(p)が大きな値(p1 )から小さい値(p2 )に変化したときにクラッチ・レリース・レバー27の位置を前進させる手段と、ブレーキ圧力(p)が(p1 )から(p2 )に変化した直後から燃料噴射装置24への燃料供給量をアイソクロナス制御手段8の制御により調節する手段と、ブレーキペダルが解放された後に図外のアクセルペダルの操作量にしたがって燃料噴射装置24に対する燃料供給量を調節するとともにクラッチ板押圧を制御する手段とが備えられる。
【0033】
前記クラッチ・レリース・レバー27の位置を前進させる手段には、車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー27の位置が記憶された前記モデルを参照して前進速度を加減する手段が含まれ、この前進速度を加減する手段には、車両がクリープを開始した時点から前進速度を大幅に(例えば初期値の約10分の1に)低減させる手段が含まれる。
【0034】
さらに、前記クラッチ板押圧を制御する手段には、オブザーバ9により推定演算されたトルク(τ)が所定値(τ1 )に達するまで、そのトルク(τ)を所定値(τ1 )に維持するようにクラッチ板押圧を制御する手段が含まれる。
【0035】
クラッチ制御手段7には、クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出センサ11、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキ・センサ12、アクセルペダルの操作を検出するアクセル・センサ13、変速機25のギヤ位置を検出するギヤ位置センサ14、エンジン26の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ15、路面勾配を検出する勾配センサ16、車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサ17、クラッチ板の位置を検出するクラッチ位置検出センサ18、クラッチの回転速度を検出するクラッチ回転速度センサ19、車両の重量を検出する荷重センサ31、および過給圧力を検出する過給圧センサ32の出力が接続される。
【0036】
クラッチ押圧手段2は、油圧源10と、この油圧源10からの圧油の供給によりクラッチ20のクラッチ板に主押圧力を付与する油圧シリンダ3と、クラッチ板に補助的押圧力を付与するステップ・モータ4とにより構成される。
【0037】
クラッチ制御手段7からは、ステップ・モータ4および油圧源10に制御信号が送出され、クラッチ20の押圧力が調節される。
【0038】
次に、このように構成された本発明実施例装置によるクラッチ制御動作について説明する。
【0039】
クラッチ制御手段7は、ギヤ位置センサ14の出力により変速機25に発進ギヤが設定されたことを検出し、ブレーキ・センサ12の出力によりブレーキペダルが解放されたことを検出すると、アクセルペダルの操作量にしたがって電子ガバナ23を制御して、燃料噴射装置24からエンジン26に供給する燃料を調節しながらクラッチ20のクラッチ板押圧を制御する。
【0040】
このクラッチ板押圧制御は、クラッチ制御手段7がエンジン回転速度センサ15およびクラッチ回転速度センサ19の出力を取込み、エンジン回転速度(N)とクラッチ回転速度(C)との差(クラッチの滑り速度)からクラッチ20以降の駆動力系のトルク(τ)を推定演算し、そのトルク(τ)が所定値(τ1 )に達した後には、そのトルク(τ1 )を維持するようにクラッチ板押圧を制御する。すなわち、車速(V)が所定値(V1 )になるまでプロペラ軸22に伝達されるトルク(τ)を所定値(τ1 )に維持し、車速(V)が所定値(V1 )を越えたときには時間(t)の経過にしたがってクラッチ板押圧を大きく制御する。
【0041】
ブレーキペダルが解放された後のアクセルペダルの操作量(S)が所定値(S1 )以下になったときには、トルク(τ)による制御を禁止し、車速がクリープ速度(VC )に維持されるようにクラッチ板押圧を制御する。
【0042】
ここで、本発明の特徴とするところのクラッチ制御動作について説明する。図2は本発明実施例装置によるクラッチ制御動作の流れを示すフローチャートである。
【0043】
クラッチ制御手段7は、ギヤ位置センサ14から取込んだ出力が発進ギヤに設定されていることを示しているときに、車輪回転速度センサ17の出力を取込み車速(V)を検出する。車速(V)が零を示していれば、ブレーキセンサ12の出力(p)を取込み、ブレーキペダルの踏込が緩められて、あらかじめ定められた大きな値(p1 )から小さい値(p2 )に変化したことが示されると、アイソクロナス制御手段8によるアイソクロナス制御モードを設定する。
【0044】
このアイソクロナス制御モードが設定されると、アイソクロナス制御手段8が図3に示すアイソクロナス制御曲線にしたがってエンジン26への燃料噴射を行う。通常の制御モードでは細い実線で示す曲線にしたがって燃料供給が行われるが、アイソクロナス制御モードでは、車速がきわめて低速の状態でエンジン回転速度が例えば同図中のxまで低下したときに、太い実線で示すように燃料の供給量を急速に増大させ、目標回転速度を維持する制御を行う。
【0045】
この、アイソクロナス制御モードでは、勾配センサ16の出力を取込み、その出力が示す上り勾配の大きさ、例えば、図4に太線で示すように、3%、6%、10%、……に応じて設定された特性曲線にしたがって燃料噴射を制御することができる。これは、坂道発進補助装置が装備されている車両では、この制御ソフトウェアを兼用することにより実施することができる。
【0046】
クラッチ制御手段7は、このアイソクロナス制御モードを設定すると、クラッチ押圧手段2の油圧源10およびステップ・モータ4に制御信号を送出し、油圧シリンダ3およびステップ・モータ4によりクラッチ・レリース・レバー27を前進させ、クラッチ20のクラッチ板押圧を開始する。このクラッチ・レリース・レバー27の前進速度は、車両がクリープを開始した時点のエンジン26のトルクおよびクラッチ・レリース・レバー27の位置が記憶されたモデルを参照して加減される。
【0047】
クラッチ制御手段7は、クラッチ・レリース・レバー27の前進開始にともなって、燃料噴射装置24から燃料噴射量(Q)を検出し、その燃料噴射量(Q)が所定量(Q1 )を越えていれば、さらに加速が行われているものとして、モデルを参照してクラッチ・レリース・レバー27を前進させクラッチ板を押圧する。
【0048】
ここで、クラッチ制御手段7は、車輪回転速度センサ17の出力を取込み、その出力値から現在の車速(V)を演算し所定値(V1 )を越えているか否かを判定する。所定値(V1 )を越えていれば、クラッチ・レリース・レバー27をその前進位置で一時的に固定する。この時点ではクリープが開始された状態にあるので、この時点でのクラッチ・レリース・レバー27の位置によりモデルをモデル更新手段により更新する。
【0049】
次いで、燃料噴射装置24、エンジン回転速度センサ15および過給圧センサ32の出力から燃料噴射量(Q)、エンジン回転速度(N)および過給圧力(P)を検出する。この検出値を用いて現在のエンジン・トルク(τ)を演算し、演算したエンジン・トルク(τ)を用いてモデル更新手段によりモデルを更新するとともに、クラッチ・レリース・レバー27を終端まで移動させる。
【0050】
クラッチ・レリース・レバー27の前進速度は、クラッチ板の押圧が開始されクリープ状態になった時点からその速度を大幅に低減する。例えば初期値の約10分の1になるように低下させる。これにより、クリープ状態での僅かなクラッチ・レリース・レバー27の移動量とそのときの燃料噴射量とを確実に検出することができ、クラッチ制御に有効な制御情報とすることができる。
【0051】
図5は本発明実施例装置によるモデル更新を説明する図である。横軸にはクラッチ・レリース・レバー27の前進距離(x)が示され、縦軸にはエンジン・トルク(τ)が示されている。エンジン・トルク(τ)が大きな値(τ1 )のときには、クラッチ・レリース・レバー27の前進距離(x)が小さい値(x1 )でありクラッチ板の押圧力(f)が小さくても所定のトルク伝達を行うことができる。エンジン・トルク(τ)が小さい値(τ2 )のときには、クラッチ・レリース・レバー27の前進距離(x)を大きくして(x2 )の位置にすることによりそのトルク(τ2 )を伝達することができる。
【0052】
この特性が初期の段階では実線で示されているものとすると、クラッチ板の摩擦係数が変動して滑り易くなった場合には、破線で示すようにその値が変化する。すなわち、同じエンジン・トルク(τ)を伝達するのにクラッチ・レリース・レバー27の前進位置が初期値よりも大きくなる。
【0053】
クラッチ板の摩擦係数は条件変化によって常時変動する。そのために、あらかじめ実線で示すような初期モデルを設定しこれを記憶しておき、この初期モデルに基づいてクリープ開始点を推定し、その条件変化を取込み実状にあったデータに基づきモデルの更新を行うことにより、精度の高いクラッチ制御を行うことができる。
【0054】
次に、図6を参照して本発明実施例装置により行われるクラッチ制御動作について説明する。
【0055】
クラッチ制御手段7は、ギヤ位置センサ14の出力により変速機25に発進ギヤが設定されたことを検出し、ブレーキ・センサ12の出力によりブレーキ圧力が大きい値(p1 )から小さい値(p2 )に変化したときに、図6(a)に示すように、アクセルペダルが操作されると、その操作量にしたがってクラッチ板が押圧され、その押圧ストロークが(L1 )の位置に達したときに、図6(b)に示すようにプロペラ軸22に伝達されるトルク(τ)が増加する。押圧ストローク(L)が(L2 )になったときに、クラッチ20は半クラッチ状態となる。このトルク(τ)の増加に応じてエンジン回転速度(N)は図6(c)に示すように低下する。
【0056】
クラッチ20が半クラッチ状態になると、クラッチ板の摩擦によって発熱を伴い摩擦係数(μ)が低下し滑りを生じる。この滑りによりクラッチ板の押圧力(f)が一定のままであれば伝達すべきトルク(τ)は小さくなる。クラッチ制御手段7はこのトルクの変化を取込み、そのトルクが所定値(τ1 )を維持するように制御する。
【0057】
プロペラ軸22のトルクτは、エンジン26の駆動トルクが一定であるときには、クラッチ板の摩擦係数をμ、クラッチ板の押圧力をfとするとき、
τ = kμf (kは比例定数)
の関係がある。
【0058】
したがって、摩擦係数μが変動したときには、その値に応じて前述した制御動作によりクラッチ板の押圧力fを変化させてトルク(τ)を一定に維持することができる。このクラッチ板押圧制御はクラッチ温度検出センサ11の出力を取込み、温度変化に応じた押圧力の制御を行うことができる。
【0059】
押圧ストロークがL3 に達しクラッチ20が完全ミート状態になると、プロペラ軸22とディファレンシャル・ギヤ21とが直結され、トルク(τ)の上昇にともなって車両速度が増大し走行状態となる。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、使用条件によりクラッチ板の摩擦係数が変化しても、アイソクロナス制御を行うことにより、その変化を制御系の中で吸収し、クラッチの断接制御を円滑に行い、「しゃくり」などによる乗り心地を悪くする現象をなくすことができる。また、アクセルペダルが踏込まれない場合には、自動的にアイソクロナス制御によるエンジン回転の制御が行われるから、運転者はクラッチペダルおよびアクセルペダルを微妙に操作することなく、運転操作を円滑に行うことができる。さらに、応答の早い運転操作に対して快適な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例装置の要部の構成を示すブロック図。
【図2】本発明実施例装置によるクラッチ制御動作の流れを示すフローチャート。
【図3】本発明実施例装置にかかわるアイソクロナス制御曲線および通常制御曲線を示す図。
【図4】本発明実施例装置にかかわる車両勾配に対応させたアイソクロナス制御曲線および通常制御曲線を示す図。
【図5】本発明実施例装置によるモデル更新を説明する図。
【図6】(a)は本発明実施例装置の制御によるクラッチ板押圧方向のストロークの変化を示す図、(b)はプロペラ軸トルクの変化を示す図、(c)はエンジン回転速度および車両速度の変化を示す図。
【符号の説明】
1 制御回路
2 クラッチ押圧手段
3 油圧シリンダ
4 ステップ・モータ
5 アクチュエータ
6 変速機制御手段
7 クラッチ制御手段
8 アイソクロナス制御手段
9 オブザーバ
10 油圧源
11 クラッチ温度検出センサ
12 ブレーキ・センサ
13 アクセル・センサ
14 ギヤ位置センサ
15 エンジン回転速度センサ
16 勾配センサ
17 車輪回転速度センサ
18 クラッチ位置検出センサ
19 クラッチ回転速度センサ
20 クラッチ
21 ディファレンシャル・ギヤ
22 プロペラ軸(回転駆動軸)
23 電子ガバナ
24 燃料噴射装置
25 変速機
26 エンジン
27 クラッチ・レリース・レバー
31 荷重センサ
32 過給圧センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used in automobiles. The present invention is applied to a vehicle using a mechanical automatic clutch. The present invention relates to an improved method and apparatus for automatically controlling clutch plate pressing when a vehicle starts.
[0002]
[Prior art]
There is known a device that uses a mechanical clutch and automatically controls the clutch plate pressing by a program control circuit when the vehicle starts. One of the prior arts is to calculate by a control circuit so that the difference between the engine speed and the clutch plate speed decreases with the passage of time according to a pre-programmed control map. The clutch plate position is controlled by pressure (Japanese Patent Laid-Open No. 4-337159). There is known a device that further devise this control map, performs control based on the change rate of the difference in rotational speed, and performs an operation based on a transfer function model (Japanese Patent Laid-Open No. 7-305763). In these apparatuses, automatic control that minimizes an error with respect to a target value by a PID (proportional / integral / derivative) control circuit is used for the control system.
[0003]
In a vehicle equipped with such a device, the driver does not need to step on the clutch pedal each time the vehicle starts or shifts, and the clutch plate pressing control is automatically performed. Even in a vehicle in which a clutch pedal is provided in the driver's seat, the clutch pedal is an emergency and need not be used in normal driving. The driver is released from the troublesome operation of the clutch pedal and can perform a smooth driving.
[0004]
However, in a vehicle such as a large vehicle in which the use condition of the clutch changes greatly according to the loading amount, if a disturbance occurs in the clutch control system for some reason, the clutch engagement control may not be smooth. At this time, a phenomenon of uncomfortable riding, such as so-called “shakuri”, may appear. With conventional clutch control devices, there is no such uncomfortable phenomenon in every situation, including changes in the frequency of use of the clutch due to changes in the load, changes in the clutch temperature, changes over time, and changes in other usage conditions. It has not reached to.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors of the present application have examined in detail from various angles the case where the clutch engagement control is not smooth. Then, attention was paid to a phenomenon in which the friction coefficient of the clutch plate changes as the clutch is used. It was observed that the friction coefficient of the clutch plate fluctuated considerably even during the half-clutch period in which the clutch plate was slipping. It was found that when the friction coefficient of the clutch plate changes for some reason, the control parameters fluctuate accordingly, the control system is temporarily disturbed, and a phenomenon such as sneezing occurs.
[0006]
In order to suppress this, it is conceivable that the friction coefficient of the clutch plate is reduced, but the cause of the fluctuation of the friction coefficient of the clutch plate is complicated and cannot be easily controlled.
[0007]
In order to cope with such fluctuations in the friction coefficient, it is conceivable that the response of the clutch control is moderated, that is, the effect is reduced by lowering the control sensitivity. Thus, the device is not preferred by the driver.
[0008]
The present invention has been carried out against this background, and it is an object of the present invention to provide a control logic that does not directly affect the clutch control even if the friction coefficient of the clutch plate changes. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus that can smoothly perform clutch control by absorbing the friction coefficient of a clutch plate even in a control system. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of smoothly performing clutch control even when the temperature of the clutch plate or the like changes suddenly according to use conditions and the friction coefficient of the clutch plate fluctuates accordingly. And An object of this invention is to provide the apparatus which can perform comfortable control with respect to the driving operation with a quick response.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Even if the friction coefficient of a clutch provided in a vehicle that uses a mechanical automatic clutch changes, the present invention automatically absorbs the change and smoothly performs clutch control, and responds to a fast-response driving operation. It is characterized by comfortable control.
[0010]
That is, the present invention provides a clutch control device having means for advancing the clutch release lever position when a starting gear is set in the transmission and the brake pressure changes from p 1 (large) to p 2 (small). The means for storing the engine torque and the clutch release lever position when the vehicle starts creeping as a model and the means for moving forward include means for adjusting the forward speed with reference to the model, Means for detecting the engine torque and clutch release lever position at the start of creep and updating the model.
[0011]
Immediately after the brake pressure changes from p 1 (large) to p 2 (small), the means for adjusting the fuel supply amount by isochronous control includes the means for adjusting the forward speed when the vehicle starts creeping. It is desirable to include a means for greatly reducing the forward speed (e.g., reducing it to about 1/10).
[0012]
When it is detected that the transmission gear is set and the brake pedal is released, the clutch release lever is moved forward while adjusting the amount of fuel supplied to the engine according to the amount of operation of the accelerator pedal. To control the pressing.
[0013]
This control stores the engine torque and clutch release lever position when the vehicle starts creeping as a model in advance, and when the brake pressure changes from p 1 (large) to p 2 (small). By referring to this model, the position of the clutch release lever is adjusted.
[0014]
The engine torque and the position of the clutch release lever during creep change depending on other conditions such as wear of the clutch plate and heat generation. Therefore, when the clutch enters the half-clutch state and creep starts, the engine torque and clutch release lever position are detected, updated based on the pre-stored model, corrected, and the updated model is referenced. Then, control according to the state at that time is performed.
[0015]
As a result, even if the friction coefficient of the clutch plate changes, it is possible to prevent the change from directly affecting the clutch control, and it is possible to perform comfortable control with respect to a driving operation having a quick response.
[0016]
Even if the friction coefficient of the clutch plate changes, the clutch control is not directly affected by the following control logic. That is, when the engine drive torque is constant, the torque τ of the drive system after the clutch (for example, the propeller shaft), when the friction coefficient of the clutch plate is μ and the pressing force of the clutch plate is f,
τ = kμf (k is a proportional constant)
There is a relationship. Therefore, the friction coefficient μ varies with time by feedback control of the control system so that the torque τ remains constant over the most important period of clutch control from when the clutch slips until the vehicle starts. However, since the pressing force f is controlled in inverse proportion to this, stable control can be performed as a whole.
[0017]
In order to measure the torque τ of the drive system (for example, the propeller shaft) in real time, this torque τ is estimated and calculated from the difference between the engine rotational speed and the clutch rotational speed using a vehicle model.
[0018]
By performing isochronous control of the engine, the engine is controlled to have a constant driving torque (not a constant rotational speed). Therefore, the above equation is valid over a wide range of engine speeds.
[0019]
When the vehicle starts after a delicate period of control when the clutch slips, the pressing force of the clutch plate is increased with time to improve the acceleration characteristics of the vehicle.
[0020]
Further, when the accelerator pedal is not depressed after the brake pedal is released, the clutch control is performed so as to maintain the vehicle at the creep speed without entering the clutch control with a constant driving torque.
[0021]
The isochronous control mode is set immediately after the brake pedal is released and the brake pressure changes from p 1 (large) to p 2 (small), and the detected torque is detected by detecting the torque of the driving force system after the clutch. After the value is displayed, the pressing force of the clutch plate is controlled so as to maintain the torque until the vehicle speed reaches a predetermined value.
[0022]
That is, when the isochronous control mode is set, when the accelerator pedal is operated and the rotational speed of the internal combustion engine is still in a low rotational speed region below a certain value, the fuel supply amount is rapidly increased and predetermined. The set target rotational speed is maintained. When the torque of the internal combustion engine reaches a predetermined value by maintaining this rotational speed, the pressing force of the clutch plate is increased to enter the half-clutch state. In the half-clutch state, a load is applied to the internal combustion engine and the rotational speed decreases and the vehicle speed falls below a predetermined value. However, since isochronous control is executed, the fuel supply amount is automatically increased and the predetermined torque is maintained. .
[0023]
When the vehicle is in a half-clutch state until the vehicle speed reaches a predetermined value, the clutch plate pressing force is controlled in this way to maintain a predetermined torque, and when the vehicle speed reaches the predetermined value, the clutch plate is completely met. Let
[0024]
As described above, the torque of the driving force transmission system is obtained from the friction coefficient (μ) of the clutch plate and the pressing force (f) of the clutch plate. Therefore, even if the friction coefficient (μ) varies, the predetermined torque can be maintained by controlling the pressing force (f) of the clutch plate.
[0025]
The forward speed (feed speed) of the clutch release lever is reduced from the time when the fuel injection amount rapidly increases by isochronous control, that is, from the time when the vehicle starts creeping. For example, it is set to 1/10 of the initial speed. This makes it possible to reliably detect the clutch release lever position and the fuel injection amount at that time at a slight rotational speed at the start of rotation of the clutch plate, and to obtain control information effective for clutch control. it can.
[0026]
In this way, by controlling the driving force transmission system to be constant by changing the pressing force of the clutch plate, even if the friction coefficient of the clutch plate changes due to temperature or other factors, The engine can be absorbed smoothly, and the clutch control can be performed smoothly. When the accelerator pedal is not depressed, the engine rotation is automatically controlled by isochronous control. The driving operation can be smoothly performed without delicately operating the pedal. Furthermore, comfortable control can be performed with respect to a driving operation with quick response.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0028]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0029]
The apparatus according to the embodiment of the present invention includes a control circuit 1 and a clutch pressing means 2 for adjusting the pressure of the clutch 20 according to the control of the control circuit 1.
[0030]
The control circuit 1 rapidly controls the amount of fuel supplied to the fuel injection device 24 when the engine speed decreases below a certain value via the clutch control means 7 for controlling the pressing force on the clutch 20 and the electronic governor 23. And the driving force after the clutch 20 based on the difference between the rotational speed of the engine 26 and the rotational speed of the clutch 20 (clutch slip speed) for the vehicle model. The transmission system torque (τ) is estimated and calculated, and after the estimated and calculated torque (τ) reaches a predetermined value (τ 1 ), the torque is increased until the vehicle speed (V) reaches the predetermined value (V 1 ). An observer 9 for calculating and setting the pressing force on the clutch plate so as to maintain (τ) at a predetermined value (τ 1 ); transmission control means 6 for driving the actuator 5 and controlling the transmission 25; Is provided.
[0031]
The observer 9 includes means for storing the engine torque and the position of the clutch release lever 27 when the vehicle starts creeping as a model, and the engine torque and the clutch release lever when the vehicle starts creeping. Means for detecting the position 27 from the output of the clutch position detection sensor 18 and updating the model.
[0032]
The clutch control means 7 has a starting gear set in the transmission 25 and a brake pedal (not shown) is released, so that the brake pressure (p) changes from a large value (p 1 ) to a small value (p 2 ). Means for advancing the position of the clutch release lever 27 and isochronous control means for controlling the amount of fuel supplied to the fuel injection device 24 immediately after the brake pressure (p) changes from (p 1 ) to (p 2 ). 8 and a means for adjusting the fuel supply amount to the fuel injection device 24 and controlling the clutch plate pressing according to the operation amount of the accelerator pedal (not shown) after the brake pedal is released.
[0033]
The means for advancing the position of the clutch release lever 27 adjusts the forward speed by referring to the model in which the engine torque at the time when the vehicle starts creeping and the position of the clutch release lever 27 are stored. The means for adjusting the forward speed includes means for greatly reducing the forward speed (for example, about 1/10 of the initial value) from the time when the vehicle starts creeping.
[0034]
Further, the means for controlling the clutch plate pressing until torque estimated calculated by the observer 9 (tau) reaches a predetermined value (tau 1), to maintain the torque (tau) to a predetermined value (tau 1) Means for controlling the clutch plate pressing is included.
[0035]
The clutch control means 7 includes a clutch temperature detection sensor 11 that detects the temperature of the clutch, a brake sensor 12 that detects the operation of the brake pedal, an accelerator sensor 13 that detects the operation of the accelerator pedal, and the gear positions of the transmission 25. A gear position sensor 14 to detect, an engine rotation speed sensor 15 to detect the rotation speed of the engine 26, a gradient sensor 16 to detect the road surface gradient, a wheel rotation speed sensor 17 to detect the rotation speed of the wheel, and a position of the clutch plate. The clutch position detection sensor 18, the clutch rotation speed sensor 19 that detects the rotation speed of the clutch, the load sensor 31 that detects the weight of the vehicle, and the supercharging pressure sensor 32 that detects the supercharging pressure are connected.
[0036]
The clutch pressing means 2 includes a hydraulic source 10, a hydraulic cylinder 3 that applies a main pressing force to the clutch plate of the clutch 20 by supply of pressure oil from the hydraulic source 10, and a step of applying an auxiliary pressing force to the clutch plate. -It is comprised with the motor 4.
[0037]
A control signal is sent from the clutch control means 7 to the step motor 4 and the hydraulic pressure source 10 to adjust the pressing force of the clutch 20.
[0038]
Next, the clutch control operation by the embodiment of the present invention configured as described above will be explained.
[0039]
When the clutch control means 7 detects that the starting gear is set in the transmission 25 based on the output of the gear position sensor 14 and detects that the brake pedal is released based on the output of the brake sensor 12, the clutch control means 7 operates the accelerator pedal. The electronic governor 23 is controlled according to the amount, and the clutch plate pressing of the clutch 20 is controlled while adjusting the fuel supplied from the fuel injection device 24 to the engine 26.
[0040]
In this clutch plate pressing control, the clutch control means 7 takes in the outputs of the engine rotational speed sensor 15 and the clutch rotational speed sensor 19, and the difference between the engine rotational speed (N) and the clutch rotational speed (C) (clutch slip speed). Is used to estimate and calculate the torque (τ) of the driving force system after the clutch 20 and after the torque (τ) reaches a predetermined value (τ 1 ), the clutch plate is pressed so as to maintain the torque (τ 1 ). To control. In other words, to maintain a predetermined value vehicle speed (V) is the torque transmitted to the propeller shaft 22 to a (V 1) (τ) to a predetermined value (tau 1), vehicle speed (V) is a predetermined value (V 1) When it exceeds, clutch plate pressing is largely controlled as time (t) elapses.
[0041]
When the operation amount (S) of the accelerator pedal after the brake pedal is released falls below a predetermined value (S 1 ), control by torque (τ) is prohibited and the vehicle speed is maintained at the creep speed (V C ). The clutch plate pressing is controlled so that
[0042]
Here, the clutch control operation, which is a feature of the present invention, will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the clutch control operation by the embodiment of the present invention.
[0043]
The clutch control means 7 captures the output of the wheel rotational speed sensor 17 and detects the vehicle speed (V) when the output captured from the gear position sensor 14 indicates that the starting gear is set. If the vehicle speed (V) indicates zero, the output (p) of the brake sensor 12 is taken and the depression of the brake pedal is loosened, so that the predetermined large value (p 1 ) is reduced to a small value (p 2 ). If it is indicated that the change has occurred, the isochronous control mode by the isochronous control means 8 is set.
[0044]
When this isochronous control mode is set, the isochronous control means 8 performs fuel injection to the engine 26 according to the isochronous control curve shown in FIG. In the normal control mode, fuel is supplied according to the curve shown by the thin solid line. In the isochronous control mode, when the vehicle speed is extremely low and the engine speed decreases to x in FIG. As shown, control is performed to rapidly increase the amount of fuel supplied and maintain the target rotational speed.
[0045]
In this isochronous control mode, the output of the gradient sensor 16 is taken in, and the magnitude of the ascending gradient indicated by the output, for example, 3%, 6%, 10%,... As shown by the thick line in FIG. The fuel injection can be controlled according to the set characteristic curve. This can be implemented by using this control software in a vehicle equipped with a slope start assist device.
[0046]
When this isochronous control mode is set, the clutch control means 7 sends a control signal to the hydraulic pressure source 10 and the step motor 4 of the clutch pressing means 2, and the clutch release lever 27 is moved by the hydraulic cylinder 3 and the step motor 4. The clutch plate 20 is started to press the clutch plate. The forward speed of the clutch release lever 27 is adjusted by referring to a model in which the torque of the engine 26 and the position of the clutch release lever 27 at the time when the vehicle starts creeping are stored.
[0047]
The clutch control means 7 detects the fuel injection amount (Q) from the fuel injection device 24 as the clutch release lever 27 starts to advance, and the fuel injection amount (Q) exceeds the predetermined amount (Q 1 ). If so, the clutch release lever 27 is advanced by referring to the model and the clutch plate is pressed, assuming that acceleration is further performed.
[0048]
Here, the clutch control means 7 takes in the output of the wheel rotation speed sensor 17, calculates the current vehicle speed (V) from the output value, and determines whether or not it exceeds a predetermined value (V 1 ). If the predetermined value (V 1 ) is exceeded, the clutch release lever 27 is temporarily fixed at its forward position. At this point in time, creep has been started, and the model is updated by the model updating means according to the position of the clutch release lever 27 at this point.
[0049]
Next, the fuel injection amount (Q), the engine rotational speed (N), and the supercharging pressure (P) are detected from the outputs of the fuel injection device 24, the engine rotational speed sensor 15 and the supercharging pressure sensor 32. The detected engine torque (τ) is calculated using the detected value, the model is updated by the model updating means using the calculated engine torque (τ), and the clutch release lever 27 is moved to the end. .
[0050]
The forward speed of the clutch release lever 27 is greatly reduced from the time when the clutch plate starts to be pressed and enters the creep state. For example, it is lowered to about 1/10 of the initial value. Thereby, a slight movement amount of the clutch release lever 27 in the creep state and the fuel injection amount at that time can be reliably detected, and control information effective for clutch control can be obtained.
[0051]
FIG. 5 is a diagram for explaining model updating by the embodiment apparatus of the present invention. The abscissa indicates the advance distance (x) of the clutch release lever 27, and the ordinate indicates the engine torque (τ). When the engine torque (τ) is a large value (τ 1 ), the predetermined distance even if the forward distance (x) of the clutch release lever 27 is a small value (x 1 ) and the clutch plate pressing force (f) is small. Torque transmission can be performed. When the engine torque (τ) is small (τ 2 ), the torque (τ 2 ) is transmitted by increasing the forward distance (x) of the clutch release lever 27 to the position (x 2 ). can do.
[0052]
Assuming that this characteristic is shown by a solid line in the initial stage, when the friction coefficient of the clutch plate changes and becomes slippery, the value changes as shown by a broken line. That is, the forward position of the clutch release lever 27 becomes larger than the initial value to transmit the same engine torque (τ).
[0053]
The friction coefficient of the clutch plate constantly varies with changes in conditions. For this purpose, an initial model as shown by a solid line is set and stored in advance, the creep start point is estimated based on this initial model, the condition change is taken in, and the model is updated based on the actual data. By doing so, highly accurate clutch control can be performed.
[0054]
Next, a clutch control operation performed by the embodiment apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
[0055]
The clutch control means 7 detects that the starting gear is set in the transmission 25 based on the output of the gear position sensor 14, and the brake pressure is increased from a large value (p 1 ) to a small value (p 2 ) based on the output of the brake sensor 12. 6) When the accelerator pedal is operated as shown in FIG. 6A, the clutch plate is pressed according to the operation amount, and the pressing stroke reaches the position (L 1 ). Further, as shown in FIG. 6B, the torque (τ) transmitted to the propeller shaft 22 increases. When the pressing stroke (L) becomes (L 2 ), the clutch 20 is in a half-clutch state. As the torque (τ) increases, the engine speed (N) decreases as shown in FIG.
[0056]
When the clutch 20 is in the half-clutch state, heat is generated due to friction of the clutch plate, and the friction coefficient (μ) is lowered to cause slip. If the pressing force (f) of the clutch plate remains constant due to this slip, the torque (τ) to be transmitted becomes small. The clutch control means 7 takes in the change of the torque and performs control so that the torque maintains a predetermined value (τ 1 ).
[0057]
The torque τ of the propeller shaft 22 is, when the driving torque of the engine 26 is constant, when the friction coefficient of the clutch plate is μ and the pressing force of the clutch plate is f,
τ = kμf (k is a proportional constant)
There is a relationship.
[0058]
Therefore, when the friction coefficient μ changes, the torque (τ) can be kept constant by changing the pressing force f of the clutch plate by the control operation described above according to the value. This clutch plate pressing control can take the output of the clutch temperature detection sensor 11 and control the pressing force according to the temperature change.
[0059]
When the clutch 20 pushing stroke is reached L 3 is completely meat state, a propeller shaft 22 and the differential gear 21 is directly connected, the vehicle speed is running state increases with the increase of the torque (tau).
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the friction coefficient of the clutch plate changes depending on the use conditions, the change is absorbed in the control system by performing isochronous control, and the clutch connection / disconnection control is smoothly performed. This can eliminate the phenomenon that makes the ride more uncomfortable due to “sucking”. In addition, when the accelerator pedal is not depressed, the engine rotation is automatically controlled by isochronous control, so that the driver can smoothly perform the driving operation without delicately operating the clutch pedal and the accelerator pedal. Can do. Furthermore, comfortable control can be performed for a driving operation with quick response.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a clutch control operation by the apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an isochronous control curve and a normal control curve related to the embodiment apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an isochronous control curve and a normal control curve corresponding to a vehicle gradient related to the embodiment device of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining model updating by the embodiment apparatus of the present invention;
6A is a view showing a change in stroke in the clutch plate pressing direction under the control of the embodiment device of the present invention, FIG. 6B is a view showing a change in propeller shaft torque, and FIG. The figure which shows the change of speed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control circuit 2 Clutch pressing means 3 Hydraulic cylinder 4 Step motor 5 Actuator 6 Transmission control means 7 Clutch control means 8 Isochronous control means 9 Observer 10 Hydraulic source 11 Clutch temperature detection sensor 12 Brake sensor 13 Acceleration sensor 14 Gear position Sensor 15 Engine rotation speed sensor 16 Gradient sensor 17 Wheel rotation speed sensor 18 Clutch position detection sensor 19 Clutch rotation speed sensor 20 Clutch 21 Differential gear 22 Propeller shaft (rotation drive shaft)
23 Electronic governor 24 Fuel injection device 25 Transmission 26 Engine 27 Clutch release lever 31 Load sensor 32 Supercharging pressure sensor

Claims (3)

変速機に発進ギヤが設定され、ブレーキ圧力がp1 (大)からp2 (小)に変化したときにクラッチ・レリース・レバー位置を前進させる手段を備えたクラッチ制御装置において、
車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー位置をモデルとして記憶する手段と、
前記前進させる手段は、このモデルを参照して前進速度を加減する手段を含み、
車両がクリープを開始した時点のエンジン・トルクおよびクラッチ・レリース・レバー位置を検出して前記モデルを更新する手段と
を含むことを特徴とするクラッチ制御装置。
In a clutch control device comprising means for advancing the clutch release lever position when a starting gear is set in the transmission and the brake pressure changes from p 1 (large) to p 2 (small),
Means for storing the engine torque and clutch release lever position as a model when the vehicle starts creeping;
The means for advancing includes means for adjusting the advancing speed with reference to the model,
And a means for updating the model by detecting an engine torque and a clutch release lever position when the vehicle starts creeping.
前記ブレーキ圧力がp1 (大)からp2 (小)に変化した直後から、燃料供給量をアイソクロナス制御により調節する手段を含む請求項1記載のクラッチ制御装置。The clutch control device according to claim 1, further comprising means for adjusting the fuel supply amount by isochronous control immediately after the brake pressure changes from p 1 (large) to p 2 (small). 前記前進速度を加減する手段は、車両がクリープを開始した時点からその前進速度を大幅に低減させる手段を含む請求項1記載のクラッチ制御装置。2. The clutch control device according to claim 1, wherein the means for adjusting the forward speed includes means for significantly reducing the forward speed from the time when the vehicle starts creeping.
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