JPH10205552A - 車両用自動クラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両が発進不能な時には即座に電磁クラッチ
を保護し、発進可能な時には発進駆動力を確保できる車
両用自動クラッチの制御装置を提供する。 【解決手段】 連続ストール判断手段４０は、シフトポ
ジション、エンジン回転数、スロットル開度、車速に関
する特定の条件が所定時間以上継続して満たされると連
続ストール状態と判断する。すると、クラッチ保護手段
５０は、車両が発進する際の車速の高低によって車両が
発進可能か発進不能かを判断し、発進不能時にはクラッ
チ保護制御の開始を早めてクラッチを保護するととも
に、発進可能時にはクラッチ保護制御の開始を遅らせて
エンジン回転数を高めに維持し、発進駆動力を確保す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のエンジンが
発生する駆動力を変速機に伝達するとともに、その係合
状態を電気的に制御可能な車両用自動クラッチの制御装
置に関し、より詳しくは車両が発進する際のスリップに
よって自動クラッチが発熱し、その機能が低下しないよ
うに自動クラッチを保護する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のエンジンが発生する駆動力
を変速機に対して伝達するために種々のクラッチが用い
られているが、これらのクラッチのなかにはその係合状
態を電気的に制御できる自動クラッチがある。この自動
クラッチの一つに電磁クラッチがあるが、この電磁クラ
ッチは、通電するクラッチ電流の大小によってその係合
状態を正確に制御できるという優れた特性を有し、エン
ジンとベルト式無段変速機式とを接続するクラッチとし
て好適に用いられている。

【０００３】ところで、車両が発進する際には、車両が
滑らかに発進できるように電磁クラッチを半係合状態と
してスリップさせるとともに、車速が所定の値に到達し
た後に電磁クラッチを完全係合状態とする発進制御が行
われる。しかしながら、車両が急な坂道で発進する際や
段差を乗り越えながら発進する際等には、エンジン回転
数がストール回転数に達した状態で電磁クラッチがスリ
ップする高負荷状態となる。そして、この高負荷状態が
長く継続すると電磁クラッチは次第に発熱して伝達可能
トルクが低下するので、発進時の動力性能が低下した
り、最悪の場合にはクラッチ電流を通電するコイルが焼
損したりするおそれがある。

【０００４】そこで、高負荷状態におけるクラッチの焼
け防止を目的とした自動車用クラッチの制御方法が、特
開平６−１１７４５８号公報に記載されている。この従
来技術においては、( １) ブレーキが踏まれず、( ２)
アクセルペダルは踏まれており、( ３) 車両は停止状態
にあり、（４）電磁クラッチがスリップ状態にある、と
いう４つの条件が満たされると、電磁クラッチの係合状
態を制御する励磁電流を増加させて電磁クラッチを完全
係合状態とし、スリップを防止して電磁クラッチを保護
するようにされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、坂道発進時に車両の後退を防止
するべく運転者が左足でブレーキペダルを踏むと、電磁
クラッチを完全係合状態とする制御が行われず、高負荷
状態が継続することになる。また、上述した従来技術に
おいては、車両が発進不能な場合と発進可能な場合とを
区別しておらず、前記４条件が成立すると即座に電磁ク
ラッチが完全係合状態となるので、エンジン回転数が低
下して発進駆動力が不足したり、発進ショックが発生し
たりする。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上述した従来技
術が有する問題点を解消し、車両が発進不能な時には即
座に電磁クラッチを保護する制御を開始できるととも
に、車両が発進可能な時には発進駆動力を確保すること
ができる車両用自動クラッチの制御装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用自動クラ
ッチの制御装置は、車両発進時に自動クラッチが高負荷
状態にあるか否かを判断する判断手段と、この判断手段
によって自動クラッチが高負荷状態にあると判断された
ときにクラッチ電流を制御して自動クラッチを完全係合
状態とするクラッチ保護手段とを備える。そして、前記
クラッチ保護手段は、車両が発進を開始した時点から自
動クラッチを完全係合とする時点までの時間の長短を、
車両の発進時の車速に基づいて制御する。好ましくは、
前記クラッチ保護手段は、車両発進時の車速がゼロであ
る場合の前記時間の長さを、それ以外の場合の前記時間
の長さより短縮する。また、前記判断手段は、エンジン
の出力が所定の出力以上であるとともにエンジンの回転
数が所定の回転数以上であり、かつ車速が所定の速度以
下である状態が所定時間以上継続したときに、自動クラ
ッチが高負荷状態にあると判断する。

【０００８】すなわち、本発明によれば、車両が発進す
る際の車速が例えばゼロである場合には、クラッチ保護
手段は車両が発進不能状態にあると判断し、早めにクラ
ッチを完全係合状態としてクラッチを保護する。これに
対して、車速がゼロでない場合には車両が発進可能であ
ると判断し、クラッチを半係合状態に維持してエンジン
回転数を高めに保ち、発進駆動力を確保する。

【０００９】また、本発明によれば、特定の条件が所定
時間以上継続したときに、判断手段が自動クラッチは高
負荷状態にあると判断するので、車両が発進する際の状
態の変化に追従した高度なクラッチ制御が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による車両用自動ク
ラッチの制御装置の一実施形態を、図１乃至図５を参照
して詳細に説明する。ここで、図１は本発明を適用した
車両の駆動系を模式的に示した図、図２は図１中に示し
た変速機電子制御ユニットのブロック図、図３は図２中
に示した連続ストール判断手段の作動を説明するフロー
チャート図、図４は図２中に示したクラッチ保護制御手
段の作動を説明するフローチャート図、図５は本発明の
車両用自動クラッチ制御装置によって制御されるクラッ
チ電流と車速およびエンジン回転数の関係を模式的に示
したグラフ図である。

【００１１】本実施形態の車両用自動クラッチの制御装
置は、エンジンとベルト式無段変速機との間に介装され
る電磁粉式クラッチを制御するものである。すなわち、
図１に示したように、エンジン１が発生する駆動力は、
電磁粉式クラッチ２を介してベルト式無段変速機３に伝
達される。この電磁粉式クラッチ２は公知のもので、電
磁コイル２ａに通電するクラッチ電流の大きさを制御す
ることによって、クラッチの係合度合いを制御できるよ
うにされている。前記ベルト式無段変速機３もまた公知
のもので、前後進切換用の歯車機構４と、プライマリプ
ーリ５とセカンダリプーリ６、およびこれらのプーリ
５，６間に巻き回された無端状ベルト７とを有してい
る。そして、プライマリプーリ５およびセカンダリプー
リ６の有効径を油圧制御によって変化させることによ
り、変速比を変える構成とされている。そして、前記ベ
ルト式無段変速機３によって変速された駆動力は、ディ
ファレンシャルギヤ８を介して、左右一対の駆動輪９に
伝達される。

【００１２】一方、前記エンジン１の作動を制御するた
めにエンジン電子制御ユニット１０が設けられている。
このエンジン電子制御ユニット１０は、エンジン１のス
ロットル開度や燃料噴射量、若しくは点火時期等を制御
することにより、エンジン１が発生する駆動トルクの大
きさを変化できるようになっている。

【００１３】また、前記ベルト式無段変速機３の作動を
制御するために、変速機電子制御ユニット２０が設けら
れている。そして、この変速機電子制御ユニット２０に
よって制御される変速機油圧制御機構２１からプライマ
リプーリ５およびセカンダリプーリ６に制御油圧を供給
し、これらのプーリ５，６の有効径を変化させてベルト
式無段変速機３の変速比を変える構成とされている。ま
た、変速機電子制御ユニット２０には、エンジン１に取
り付けられたエンジン回転数センサ２２およびスロット
ル開度センサ２３、さらにセカンダリプーリ６の回転数
を検出するセカンダリプーリ回転数センサ２４と、アク
セルペダルＡが踏込まれているか開放されているかを検
出するアクセルペダルスイッチ２５、およびシフトレバ
ーＳのシフト位置を検出するシフトポジションセンサ２
６がそれぞれ接続されている。

【００１４】また、前記変速機電子制御ユニット２０
は、図２に示したように、電磁粉式クラッチ２の作動を
制御する際の制御モードを判定する制御モード判断手段
３１を有している。この制御モード判断手段３１は、前
述した各センサから得られるエンジン回転数、セカンダ
リプーリ回転数（車速）、アクセルペダルＡの作動状態
（踏込または開放）、シフトポジションの各信号と、図
示されない制御マップとに基づいて、逆励磁モード、発
進モード、ドラッグモード、直結モード、開放モードの
いずれかの制御モードの一つを選択する。

【００１５】さらに、変速機電子制御ユニット２０は、
前記制御モード判断手段３１によって選択された制御モ
ードに応じて、電磁式クラッチ２に通電するクラッチ電
流の特性を設定する、逆励磁モード電流設定手段３２、
発進モード電流設定手段３３、ドラッグモード電流設定
手段３４、直結モード電流設定手段３５、開放モード電
流設定手段３６を有している。そして、これらの電流設
定手段によって特性が設定されたクラッチ電流は、クラ
ッチ電流制御手段３７、クラッチ電流補正手段３８を介
して電磁粉式クラッチ２に通電される。なお、各制御モ
ードの内容と、前記制御モード判断手段３１、前記各電
流設定手段３２，３３，３４，３５，３６、およびクラ
ッチ電流制御手段３７の動作については、本願出願人の
先願である特開平３−１４０６３５号公報等に詳述され
ているので、ここでは説明を省略する。

【００１６】次に、本実施形態の特徴部分について説明
すると、前記変速機電子制御ユニット２０は、車両が発
進する際にエンジン１の回転数がストール回転数に保た
れるとともに電磁粉式クラッチ３がスリップ状態に保た
れる、いわゆるストール状態が連続していることを判断
する連続ストール判断手段４０と、連続ストールと判断
されたときに電磁粉式クラッチ２に通電するクラッチ電
流を増加させて電磁粉式クラッチ２を完全係合状態と
し、電磁粉式クラッチ２を保護するクラッチ保護手段５
０とを備えている。

【００１７】前記連続ストール判断手段４０は、前述し
たエンジン回転数センサ２２から得られるエンジン回転
数と、スロットル開度センサ２３から得られるスロット
ル開度と、セカンダリプーリ回転数センサ２４から得ら
れる車速と、シフトポジションセンサ２６から得られる
シフトポジション情報とに基づいて、連続ストール状態
にあるか否かを判断する。この判断の手順を図３に示し
たフローチャート図を参照して説明する。連続ストール
判断手段４０は、車両が停止した後に前記アクセルペダ
ルスイッチ２５が再びオンとなり、ドライバーが車両を
発進させようとしていることが確認されると、まずステ
ップ（以下Ｓと表す）１においてシフトポジションが走
行レンジ、すなわちニュートラルおよびパーキング以外
のポジションにあるか否かを判定する。そして判定結果
がＹＥＳの場合にはＳ２に進み、エンジン回転数が所定
回転数以上、すなわちストール回転数に達しているか否
かを判定する。次いで、判定結果がＹＥＳの場合にはＳ
３に進み、スロットル開度が所定の開度以上、すなわち
ドライバーが車両を発進させようとしているか否かを判
定する。さらに判定結果がＹＥＳの場合にはＳ４に進
み、車速が所定値以下であるか否かを判定する。

【００１８】Ｓ１からＳ４までの各ステップにおける判
定結果がすべてＹＥＳである場合にはＳ５に進み、変数
ＴＩＭＥＲのカウント値を一つ減じた後、連続ストール
判断ルーチンを終了する。これに対して、Ｓ１からＳ４
までの各ステップのいずれかにおいてＮＯの判定結果が
得られた場合には、Ｓ６に進んで前記変数ＴＩＭＥＲ
に、後述する特定ａＴ２より大きい特定値Ｔ１を代入
し、連続ストール判断ルーチンを終了する。そして、こ
の連続ストール判断ルーチンを所定の時間間隔ごとに繰
り返して行い、前記変数ＴＩＭＥＲのカウント値が後述
する特定値Ｔ２より小さくなった時に、連続ストール状
態が一定時間以上継続していると判断する。

【００１９】すなわち、本実施形態における連続ストー
ルの判断手法は、前述した従来技術と異なり、ブレーキ
ペダルが踏まれているか否かを判断条件から取り除いて
いるので、坂道発進時にドライバーが左足でブレーキペ
ダルを踏んだ状態でも連続ストール状態を判断すること
ができる。また、車速を判断条件に取り込んでいるの
で、車両が発進不能であるか発進可能であるかの区別を
反映させた、より高度なクラッチ制御を行うことができ
る。さらに、連続ストール状態が所定時間継続している
ことを判断条件に取り込んでいるので、車両が発進する
際の状態の変化に追従するより高度なクラッチ制御が可
能となる。

【００２０】次に、前記クラッチ保護手段５０の動作に
ついて、図４に示したフローチャート図を参照して説明
する。前記クラッチ保護手段５０は、まずＳ１１におい
て車速がゼロであるか否かを判定する。判定結果がＹＥ
Ｓの場合、すなわち車速がゼロである場合には車両が発
進不能状態にあるとみなしてＳ１２に進み、前記変数Ｔ
ＩＭＥＲのカウント値が特定値Ｔ２より小さいか否かを
判定する。判定結果がＹＥＳの場合は所定時間連続スト
ールが継続している場合であるから、Ｓ１４に進みＦＬ
ＡＧをセットする。

【００２１】これに対して、前記Ｓ１１において車速が
ゼロではなく、たとえ微速であっても車両が前進してい
ることが確認された場合には発進可能状態にあるとみな
してＳ１４に進み、変数ＴＩＭＥＲのカウント値がゼロ
であるか否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合は所
定時間連続ストールが継続している場合であるから、Ｓ
１３に進んでＦＬＡＧをセットする。しかしながら、判
定結果がＮＯである場合にはＳ１３をバイパスしてＳ１
５に進み、ＦＬＡＧをセットしない。

【００２２】続いて、Ｓ１５においてスロットルが全閉
とされているか否かを、またＳ１６において車速が所定
値以下であるか否かを、さらにＳ１７においてシフトポ
ジションが走行レンジにあるか否かをそれぞれ判定す
る。Ｓ１５においてスロットルが全閉と判定される場
合、およびＳ１７においてシフトポジションが走行レン
ジにないことが確認された場合は、車両のドライバーが
発進を中止した場合であるからＳ１８に進んでＦＬＡＧ
をリセットする。また、Ｓ１６において車速が所定値以
下でない場合は、車両が発進に成功した場合であるか
ら、やはりＳ１８に進んでＦＬＡＧをリセットする。な
お、ドライバーが車両を発進させようとしているのか否
かを判別できるならば、スロットル開度に代えて、吸入
管負圧やアクセルペダルの踏み込み量、若しくは燃料噴
射量等を用いることができる。

【００２３】そして、Ｓ１９においてＦＬＡＧがセット
されていることが確認されると、Ｓ２０に進んでクラッ
チ保護制御が開始される。これに対して、ＦＬＡＧがセ
ットされていない場合にはＳ２１に進み、通常制御が継
続される。

【００２４】次に、前記クラッチ保護制御手段５０が行
うクラッチ保護制御について、図５に示したグラフを参
照して説明する。図５は横軸に時間の経過を、縦軸にク
ラッチ電流、車速、エンジン回転数の変化をそれぞれ表
したグラフである。まず、時刻Ｔ０までは車両はアイド
リング状態にあり、変速機電子制御ユニット２０は電磁
粉式クラッチ２にアイドリング時電流Ｉｉを給電し、エ
ンジン電子制御ユニット１０はエンジン回転数をアイド
リング回転数Ｎｉに保つ。そして、時刻Ｔ０において車
両のドライバーがアクセルペダルを踏み込み、アクセル
ペダルスイッチ２５がオンとなると、電磁粉式クラッチ
２に給電されるクラッチ電流はクラッチを半係合状態と
する電流値Ｉｓに、またエンジン回転数は発進時ストー
ル回転数Ｎｓにそれぞれ増加する。

【００２５】一方、時刻Ｔ０にスタートした連続ストー
ル判断ルーチンによって電磁粉式クラッチ２が連続スト
ール状態にあると判断されると、クラッチ保護制御ルー
チンがスタートする。そして、Ｓ２０におけるクラッチ
保護制御が時刻Ｔ１から開始されると、図５に示したよ
うに電磁粉式クラッチ２に給電されるクラッチ電流はＩ
ｓからＩｃに増加して電磁粉式クラッチ２は完全係合状
態とされる。また、これに伴って発進抵抗が負荷された
エンジンの回転数はストール回転数ＮｓからＮｃに低下
する。これにより、電磁粉式クラッチ２のスリップ状態
が解消されて電磁粉式クラッチの発熱が抑制されるの
で、過熱による電磁粉式クラッチ２の機能低下や電磁コ
イル２ａの焼損等の不具合を確実に防止できる。

【００２６】そして、アクセルペダルが踏み込まれた時
刻Ｔ０からクラッチ保護制御が開始される時刻Ｔ１に至
るまでの時間、すなわち制御開始時間はセカンダリプー
リ回転数センサ２４から得られる車速の高低によって制
御される。すなわち、車速が所定の値より低くて車両が
発進不能状態にあると判断される場合には、クラッチ保
護制御ルーチンのＳ１２において参照されるＴ２の値は
大きめにセットされ、早い時点でＳ２０におけるクラッ
チ保護制御が開始される。これに対して、車速が所定の
値より高くて車両が発進可能状態にあると判断される場
合には、Ｓ１２において参照されるＴ２の値が小さめに
セットされてクラッチ保護制御の開始が遅らされ、エン
ジン回転数が高めに維持されて発進駆動力が確保され
る。

【００２７】すなわち、本実施形態における車両用自動
クラッチの制御装置は、車両が発進する際の車速の高低
によって車両が発進可能か発進不能かを判断し、発進不
能時にはクラッチ保護制御の開始を早めてクラッチを保
護するとともに、発進可能時にはクラッチ保護制御の開
始を遅らせてエンジン回転数を高めに維持し、発進駆動
力を確保することができる。

【００２８】以上、本発明による一実施形態の車両用自
動クラッチの制御装置について詳しく説明したが、本発
明は上述した実施形態によって限定されるものではな
く、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例
えば、車両が発進する際における前記ベルト式無段変速
機変速機３の減速比は最も大きい値となっているから、
車速すなわちセカンダリプーリ６の回転数と減速比とか
ら、プライマリプーリ５の回転数を知ることができる。
そして、得られたプライマリプーリ５の回転数とエンジ
ン１の回転数とから電磁粉式クラッチ２のスリップ率を
算出し、このスリップ率の値が所定値以上となっている
ことを連続ストール状態の判断条件とすれば、電磁粉式
クラッチ２の発熱量が大きい時にのみクラッチ保護制御
を行うことができる。

【００２９】さらに、図２中に点線で描いたようにプラ
イマリプーリ５の回転数を検出するプライマリプーリ回
転数センサ２７を追加すれば、プライマリプーリ５の回
転数とエンジン回転数とから電磁粉式クラッチ２のスリ
ップ量をより正確に求めることができ、連続ストールの
判断精度をさらに向上させることができる。

【００３０】なお、上述した実施形態においては、車両
用自動クラッチの一例として電磁粉式クラッチを取り上
げているが、これを電磁アクチュエータによって作動さ
せられる乾式単板クラッチ、あるいは電磁バルブによっ
てデューティ制御される油圧ピストンを備えた湿式多板
クラッチ等、他の形式の自動クラッチにも適用すること
ができることはいうまでもない。

【００３１】また、エンジンと変速機との間に介装され
るクラッチに限らず、車両の駆動系に介装されるクラッ
チとして、例えばＦＦ走行と４ＷＤ走行とを切り換える
クラッチや、ディファレンシャルギヤの差動制限に用い
るクラッチに適用することもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の車両用自動クラッチの制御装置は、車両が発進する際
の車速の高低によって車両が発進可能か発進不能かを判
断するので、発進不能時にはクラッチ保護制御の開始を
早めてクラッチを保護するとともに、発進可能時にはク
ラッチ保護制御の開始を遅らせてエンジン回転数を高め
に維持し、発進駆動力を確保することができる。また、
本発明の車両用自動クラッチの制御装置は自動クラッチ
が連続ストール状態にあるか否かを判断する際に、ブレ
ーキペダルが踏まれているか否かを判断条件から取り除
いているので、坂道発進時にドライバーが左足でブレー
キペダルを踏んだ状態でも連続ストール状態を判断する
ことができる。また、車速を判断条件に取り込んでいる
ので、車両が発進不能であるか発進可能であるかの区別
を反映させた、より高度なクラッチ制御を行うことがで
きる。さらに、連続ストール状態が所定時間継続してい
ることを判断条件に取り込んでいるので、車両が発進す
る際の状態の変化に追従するより高度なクラッチ制御が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した車両の駆動系を模式的に示し
た図。

【図２】図１中に示した車両用自動クラッチの制御装置
の作動を説明するブロック図。

【図３】図２中に示した連続ストール判断手段の作動を
説明するフローチャート図。

【図４】図２中に示したクラッチ保護制御手段の作動を
説明するフローチャート図。

【図５】本発明の車両用自動クラッチ制御装置によって
制御されるクラッチ電流と車速およびエンジン回転数の
関係を示したグラフ図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 電磁粉式クラッチ ３ 変速機 ４ 前後進切換機構 ５ プライマリプーリ ６ セカンダリプーリ ７ ベルト ８ ディファレンシャルギヤ ９ 駆動輪 １０ エンジン電子制御ユニット ２０ 変速機電子制御ユニット ２１ 変速機油圧制御機構 ２２ エンジン回転数センサ ２３ スロットル開度センサ ２４ セカンダリプーリ回転数センサ ２５ アクセルペダルスイッチ ２６ シフトポジションセンサ ２７ プライマリプーリ回転数センサ ３１ 制御モード判断手段 ３２ 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 開放モード電流設定手段 ３７ クラッチ電流制御手段 ３８ クラッチ電流補正手段 ４０ 連続ストール判断手段 ５０ クラッチ保護制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンと変速機との間に介装され、かつ
   クラッチ電流によってその係合状態が制御される車両用
   自動クラッチの制御装置であって、 車両発進時に前記自動クラッチが高負荷状態にあるか否
   かを判断する判断手段と、この判断手段によって前記自
   動クラッチが高負荷状態にあると判断されたときに前記
   クラッチ電流を制御して前記自動クラッチを完全係合状
   態とするクラッチ保護手段とを備え、 前記クラッチ保護手段は、前記車両が発進を開始した時
   点から前記自動クラッチを完全係合とする時点までの時
   間の長短を、前記車両の発進時の車速に基づいて制御す
   ることを特徴とする車両用自動クラッチの制御装置。
2. 【請求項２】前記クラッチ保護手段は、前記車両の発進
   時の車速がゼロである場合の前記時間の長さを、それ以
   外の場合の前記時間の長さより短縮することを特徴とす
   る請求項１に記載の車両用自動クラッチの制御装置。
3. 【請求項３】前記判断手段は、前記エンジンの出力が所
   定の出力以上であるとともに前記エンジンの回転数が所
   定の回転数以上であり、かつ前記車速が所定の速度以下
   である状態が所定時間以上継続したときに、前記自動ク
   ラッチが高負荷状態にあると判断することを特徴とする
   請求項１または２に記載の車両用自動クラッチの制御装
   置。