JP4953230B2 - クラッチ制御装置およびその試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載するクラッチ制御装置が良好に作動しているかの試験を行う方法、およびそのための装置に関する。とくに車載の電池を電源とする電動機の動力を利用して油圧を発生し、その油圧によりクラッチを開閉制御する形態のクラッチ装置の試験に関する。本発明は、車両の走行開始前に自動的に、あるいは操作により行うクラッチ制御装置の動作確認試験に関する。

大型車両についても自動変速装置を装備することが望まれ、さまざまな形態の装置が開発され実用化されている。このためのクラッチの開閉制御装置として、自動制御によるとともに運転者の操作により自動制御をオーバライドすることができる装置が普及している。このような装置として、クラッチの開閉制御のための動力に油圧を利用し、その油圧を電動機の回転力を利用して発生する装置が多く用いられるようになった。そしてこのような装置に利用される電動機は、油圧系に利用される他の機械装置に比べて、機構が複雑であるとともに、電動機に起因する故障の可能性が考えられることから、本願発明者らが設計する装置では、油圧を発生させる電動機を二重化することを検討した。

このため油圧の発生源として電動機２個をその回転軸を直結して利用する形態とする。そして一方の電動機に何らかの故障が発生してその電動機が出力を発生しなくなっても、その電動機は空転状態で追従回転させる形態として、他方の故障のない電動機の出力により必要最低限の油圧出力を発生することが可能になるようにする。さらに、故障が発生したときには警報を発生して保守検査を促すとともに、これがただちに運転不能となる故障にならないように設計した。

特開２００２−１９２９９１（ルーク・ラメレン） 特開２００３−１３９２４２（日野） 特開２００３−２５４３５６（トヨタ）

このように、二個の電動機の出力軸を直結する設計は電動機を二重化するための設計として優れている。しかし、出力軸が定常的に連結された二つの電動機のうち、その一方が正常な動力出力を発生しなくなったことを簡単に試験検出することが困難である。すなわち二重化した電動機の給電通路にそれぞれに電流検出回路を挿入すると、この回路の分コストがかかると共に、この電流検出回路が新たな故障原因になる可能性がある。さらにこの二つの電動機の回転出力は、クラッチを開閉制御するための油圧発生動力として利用されるのであるから、原則として車両の走行中あるいは運用中に試験を行うことはできない。かりに変速装置がニュートラル状態にあり、エンジンが回転している停車中に試験を実行するように設定しても、試験のためにクラッチを開閉制御するための時間は数秒を要するから、この試験の実行中に何らかの運転操作が行われることがあることを配慮することが必要になる。

このような試験を運転操作と交錯しないように、運転者の操作により行うことも考えられる。しかし、めったに発生しない故障について、その故障があるか否かを運転者がひんぱんに操作して試験を実行するものとすることは不合理である。すなわち二重化された電動機の一方が出力を発生していない状態になったら、運転者の操作を待つことなく自動的に警報を表示すべきである。

本発明はこのような背景に行われたものであって、クラッチの開閉動作のための油圧を発生する電動機が二重化された構造の装置について、この二つの電動機がそれぞれ所定の出力を発生しているか否かを試験するための装置および方法を提供することを目的とする。本発明は、上記試験を運転者の操作に頼ることなく、自動的に起動して試験を実行することができる装置および方法を提供することを目的とする。本発明は、上記試験を車両の走行状態あるいは運転操作の状況と矛盾することなく、しかも適当な頻度で実行することができる装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の第一は装置の発明であって、自動制御またはクラッチ・ペダル（３）の踏込みに応じて回転力を発生する電動機（１）と、この電動機の回転力により流体圧（油圧または空気圧）を発生するシリンダ（４）と、この流体圧によりクラッチ（１０）を開閉制御する手段（７，８，９）とを備え、前記電動機が二重化（１，２）されたクラッチ制御装置において、変速装置（１１）がニュートラル位置にありクラッチ（１０）が接状態にあるときに試験モードを設定する手段を設け、この試験モードでは、前記二重化された電動機の片方ずつについて給電する手段と、それぞれその電動機の負荷の小さい範囲でそれぞれの電動機の作動試験を実行する手段（８，９）を設けたことを特徴とする。前記負荷の小さい範囲は、実質的にクラッチの遊びの領域とすることができる。上記括弧内の符号は理解を助けるために記載するもので、それぞれ実施例に記載の図面参照数字である。

エンジン始動後に変速装置がニュートラル位置にあり、エンジンがアイドリング状態にあるときに前記試験モードを自動的に起動する手段、および前記試験モードを運転席からの操作により起動する手段を設けることができる。前記試験を実行した結果から、二重化された電動機の一方について異常が検出されるときには、警報（走行禁止ではなく整備を要求する警報）を発生する手段を備えた構成とすることができる。

本発明の第二は試験方法の発明であって、クラッチの開閉制御用油圧（または空気圧）を電動機の回転力により発生するとともに、その電動機が二重化された形態のクラッチ制御装置の試験方法であって、この電動機の通電試験および前記油圧（または空気圧）の発生試験をこの電動機の一方ずつについてその電動機の負荷の小さい範囲で（自動的に）実行し、所定時間内に油圧発生用シリンダが指示した位置に移動しないときに警報を発生することを特徴とする。前記通電試験をエンジンの始動後の暖機運転中に自動的に実行することができる。

本発明により、運転者が意識しなくとも試験が適正な頻度で適正に実行されるとともに、この試験は実質的に運転操作と矛盾して実行されることはない。また二重化された装置の一方に異常があれば自動的に警報されるから、運転者が試験を意識する必要がない。その必要があるときには運転席からの操作により試験を起動することができる。

図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。この装置は電動機１および２が発生する回転動力により油圧発生用のシリンダ５から油圧を発生し、この油圧によりクラッチ・ブースタ６を制御する装置である。クラッチ・ブースタ６はエア・タンク７から供給される空気圧を利用して、クラッチ１０を機械的に変位させて、図外のエンジンから変速装置１１への動力伝達を開閉制御する。また運転席に設けられたクラッチ・ペダル３を運転者が踏み込むことにより、シリンダ４が油圧を発生して、クラッチ・ブースタ６の動作に割り込み制御することができるように構成されている。

モータ駆動回路９はプログラム制御回路８の制御にしたがって、第一の電動機１または第二の電動機２を個別に、それぞれ給電極性を転換することにより正方向または逆方向に回転駆動させることができる。制御回路８はプログラム制御回路であり、変速制御およびクラッチの開閉制御を行う。プログラム制御回路には、車両の走行状態にしたがってさまざまな信号が入力信号として取込まれるが、それらの表示は本発明の説明に直接関係がないので図示を省略し、ここには入力信号の一つとして運転席に設けられた試験スイッチの入力のみを表示する。

第一の電動機１および第二の電動機２はそれぞれ独立した直流電動機である。この実施例装置ではこの二つの電動機１および２は同一特性の電動機である。そしてこの二つの電動機１および２の出力軸は機械的にかつ固定的に連結されるとともに、その連結位置にウオーム歯車が装着されている。そのウオーム歯車に噛み合う歯車により一つのピストンが駆動される。そしてそのピストンにより、リザーバタンクから供給されるオイルを加圧して、これをクラッチ・ブースタ６に供給するように構成されている。その構造はよく知られた構造であるのでさらに詳しい説明を省略する。

図２は上記クラッチ・ブースタ６のストロークと油圧発生用シリンダ５のストロークとの関係を示す図である。すなわちこのクラッチ・ブースタの制御ストロークにはいわゆる「アソビ（遊び）」が設けてあり、クラッチ・ブースタ６のストロークが小さい領域では、クラッチにその変位が伝達されないように構成されている。

ここで本発明の特徴とするところは、第一の電動機１および第二の電動機２は上述のようにその回転軸は直結されているが、モータ駆動回路９は制御回路８の制御にしたがって、二つの電動機１または２に個別に電流を給電することができるように構成されているところにある。この二つの電動機１および２は通常の動作運転時には、同時にその供給電流が断続されるが、その試験時には個別に電流が供給できるようになっている。図３にその電流供給の手順を示す。図３は横軸に時間の経過をとり、縦軸にそれぞれ第一の電動機１および第二の電動機２に指示するシリンダ位置を示す。すなわちプログラム制御回路８により試験モードが設定されたときには、はじめは第一の電動機１にクラッチ・ブースタ６の遊びの限界位置にピストンを制御するように指示し、実際にピストンが移動したことを確認できたらついでクラッチ・ブースタの接位置にピストンを制御するように指示し、実際に移動したことを確認する。確認後、今度は第二の電動機２のクラッチ・ブースタ６の遊びの限界位置にピストンを制御するよう指示し、実際にピストンが移動したことを確認できたら次いでクラッチ・ブースタの接位置にピストンを制御するよう指示し、実際に移動したことを確認する。

これにより、シリンダ５内部に設けられた油圧発生用ピストンのストロークは、図３の最下段に示すように変化する。すなわち第一の電動機１の動作により小さいストロークａまで移動し、元の位置０まで戻る。ついで第二の電動機２の動作により、同じく小さいストロークａまで移動し、元の位置０まで戻る。これにより第一の電動機１および第二の電動機２がそれぞれ動作していることを確認することができる。

このストロークａは図２に説明した遊びの領域にほぼ等しく（または遊びの領域より小さく）設定することがよい。これにより実効的にクラッチ・ブースタ６を駆動させることなくこの試験を実行することができる。このストロークａが各電動機の個別制御により発生しないときには、二つの電動機のうちの一方に故障が発生している状態であり、これを警報発生により運転者に認識させることができる。

この図３に示す本発明の試験制御は、内燃機関を始動させた後に、その温度が十分上昇する前の暖機運転中に自動的に起動するように、エンジンの制御プログラムを設定することができる。これにより走行開始前に頻繁にかつ自動的にこの試験を実行することができる。この試験は運転席に設けられた試験スイッチ１２を操作することによっても起動させることができる。この試験ストローク１２の操作により、異常が表示されたときに運転者は操作によりその異常を再度確認することができる。

本発明の構成はきわめて簡単であり、その主要部分はクラッチ制御系の制御プログラムを改造することにより実施することができる。

本発明実施例装置のブロック構成図。 本発明実施例装置の動作説明図。 本発明実施例装置の動作を説明するタイムチャート。

符号の説明

１ （第一の）電動機
２ （第二の）電動機
３ クラッチ・ペダル
４ シリンダ（油圧発生）
５ シリンダ（油圧発生）
６ クラッチ・ブースタ
７ エア・タンク
８ 制御回路
９ モータ駆動回路
１０ クラッチ
１１ 変速装置
１２ 試験スイッチ

Claims (5)

1. 電動機と、この電動機の回転力により流体圧を発生するシリンダと、この流体圧によりクラッチを開閉制御する手段とを備え、前記電動機が二重化されたクラッチ制御装置において、
   変速装置がニュートラル位置にありクラッチが接状態にあるときに試験モードを設定する手段を設け、
   この試験モードでは、前記二重化された電動機の片方ずつについて給電する手段と、クラッチの遊びの領域でそれぞれの電動機の作動試験を実行する手段を設けた
   ことを特徴とするクラッチ制御装置。
2. エンジン始動後に変速装置がニュートラル位置にあり、エンジンがアイドリング状態にあるときに前記試験モードを自動的に起動する手段、および前記試験モードを運転席からの操作により起動する手段を含む請求項１記載のクラッチ制御装置。
3. 前記試験を実行した結果から、二重化された電動機の一方について異常が検出されるときには、警報を発生する手段を備えた請求項１記載のクラッチ制御装置。
4. クラッチの開閉制御用流体圧を電動機の回転力により発生するとともに、この電動機が二重化された形態のクラッチ制御装置の試験方法であって、
   この電動機の通電試験および前記流体圧の発生試験をこの電動機の一方ずつについてクラッチの遊びの領域で実行し、所定時間内に指示した位置に移動しないときに警報を発生することを特徴とするクラッチ制御装置の試験方法。
5. 前記通電試験をエンジンの始動後の暖機運転中に自動的に実行する請求項４記載の試験方法。

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