(57)【要約】      （修正有）【課題】クラッチ装置のための油圧作動システム、特に自動車用の自動クラッチ制御システムの改善に資する。【解決手段】本システムは、容積式ポンプ（１８）と当該ポンプを回転駆動する電気モーター（１７）とを備える電動ポンプユニットと、当該ポンプから発する液体のための油圧シリンダレシーバーとを含む。本システムは、ポンプ（１８）を回転駆動させるための駆動モーター（１７）の回転速度を制御するための回転速度制御装置と、シリンダのピストン（２０）の位置を制御するための閉ループ制御システムに組み込まれた、シリンダレシーバー（１０）のピストン（２０）の位置を検出するためのセンサ（２２）と、を含むことを特徴とする。本発明は自動車において使用され得る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチ装置のための油圧作動システム、特に自動車のためのシステムであって、容積式ポンプ（１８）と該ポンプを回転駆動する電気駆動モーター（１７）とを備える電動ポンプユニットと、該ポンプから発する液体のための油圧シリンダレシーバー（１０）とを含むシステムにおいて、前記ポンプ（１８）を回転駆動させるための前記電気駆動モーター（１７）の回転速度を制御するための回転速度制御装置と、シリンダのピストンの位置を制御するための閉ループ制御システムに組み込まれ、前記モーター（１７）の当該回転速度制御装置の一部である、前記シリンダレシーバー（１０）のピストン（２０）の位置を検出するためのセンサ（２２）とを含むことを特徴とする油圧作動システム。
【請求項２】
前記センサによって送られる、前記電気モーターの測定された速度（ｗ）の値と、前記シリンダ（１０）のピストンの位置（ｘ）の値とが適用され、車両関連データに基づいて設定点速度（ｗｄ）を確立する電子計算機（２４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電子計算機（２４）が、該電子計算機によって確立された設定点位置の値（ｘｄ）と、前記シリンダレシーバーのピストンの測定された位置（ｘ）の値及び前記電気モーター（１７）の測定された速度（ｗ）の値と、が適用される補正装置（３１）を含み、該補正装置がモーターの設定点速度（ｗｄ）を確立することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
狭窄部（２１）が前記シリンダレシーバー（１０）をバイパスするように設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記狭窄部（２１）と、前記シリンダレシーバー（１０）と直列である開閉バルブ（３３）とを含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記狭窄部（２１）と直列に取付けられた開閉バルブ（３５）と、前記シリンダを分離するための一方向（逆止）バルブ（３６）とを含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記狭窄部（２１）のバイパスを構成し、一方で電動ポンプを負荷なしで作動させることができる四方バルブ（３９）を含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記狭窄部（２１）と直列に取り付けられ、前記ポンプによって供給される液体の圧力によって制御されるシーケンスバルブ（４１）を含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記電動ポンプが一方向性または二方向性であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクラッチ装置のための油圧作動システムであって、特に自動車用のシステムに係り、本システムは、容積式ポンプと当該ポンプを回転駆動する電気駆動モーターとを備える電動ポンプユニットと、ポンプから発する液体のための油圧シリンダレシーバーとに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなタイプのシステムは公知であり、特に内燃機関を備えた陸上交通車両に使用され、エンジンの速度を車両の速度に調整するためのマニュアル・トランスミッション・ギアボックスとクラッチ装置とを含む。油圧クラッチ制御は、車両のドライバーによって操作されるペダルにより作動される油圧シリンダトランスミッタと、ペダルに何の操作もなされない場合はクラッチを閉状態に維持するためのスプリング状のクラッチ・ダイヤフラムに、力を加えるための油圧シリンダレシーバーとを含む。この場合軸受荷重は、エンジンにより供給される全トルクを伝達するために決定される。自動クラッチ作動システムの組み立ては、特に電気システムにおけるものは公知である。これらのシステムにおいて、ダイヤフラムの変位を決定し条件付けるシリンダレシーバーに移送される液体の容積は、１つ又は２つ以上の制御されたバルブによって調整され制御される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、公知の自動クラッチ制御システムの改善に資することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を達成するための本発明による制御システムは、ポンプを回転駆動させるための駆動モーターの回転速度を制御するための回転速度制御装置と、シリンダのピストンの位置を制御するための閉ループ制御システムに組み込まれたシリンダレシーバーのピストンの位置を検出するためのセンサと、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本発明の複数の実施形態を説明する。実施例として、添付した図面を参照し、以下の説明のための記載により、本発明がより良く理解され、かつ本発明の他の目的、特徴、詳細、利点などがさらに明白になるであろう。
【図１】先行技術において開示された、電気的に制御される油圧クラッチ作動システムの概略図。
【図２】クラッチ・ダイヤフラムに加えられた圧縮力ＥＣと、シリンダレシーバーと乾式タイプクラッチ・レリーズ軸受のピストンのストロークｘとの関係を示すダイアグラム。
【図３】本発明による油圧クラッチ作動システムの第１の実施形態の概略図。
【図４】本発明によるシステムを制御するための制御ループの概略図。
【図５】図４のシステムの電子計算機の概略図。
【図６】本発明によるシステムの他の実施形態の概略図。
【図７】本発明によるシステムのまた他の実施形態の概略図。
【図８】本発明によるシステムのさらに他の実施形態の概略図。
【図９】シリンダのピストンの位置ｘｄとクラッチ再接続時の時間ｔとの間の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、図１に示したタイプの電気的に制御された油圧クラッチ作動システムへの本発明の適用に関連して、以下に説明する。この図において、各引用符号は以下のものを示す。１はエンジン、２はエンジンフライホイール、３はトランスミッション・ギアボックス５のシャフト。６はクラッチ・ディスク、７はクラッチ・ダイヤフラム、８はクラッチ・ハウジングをそれぞれ示す。１０は油圧シリンダ及び油圧シリンダレシーバーとクラッチ・レリーズ軸受、１２はクラッチ・アクチュエータをそれぞれ示し、クラッチ・アクチュエータ１２はコネクション１３によって、シリンダ１０に液体を供給する電動ポンプにより形成される。
【０００７】
アクチュエータを制御するものとして、１４はクラッチ・ペダルを示し、クラッチ・ペダル１４は、電気的接続１５によりアクチュエータ１２にペダルの位置の信号を送るペダル位置を検出するためのセンサを備える。
【０００８】
電動ポンプユニットは、図３〜８に示したとおり、電気モーター１７と電気モーター１７により回転駆動される容積式ポンプ１８を含む。図において２０で示されるシリンダのピストンの、クラッチの接続時の位置と断絶時の位置との間でのピストンの変位を確保するために、ポンプは加圧された液体を油圧シリンダ１０に送るように設計されている。スプリング状のダイヤフラムは、ペダルに作用がなされなければ、クラッチを接続された状態で維持する。この場合、軸受荷重は、エンジンにより生成される全トルクを伝達するために決定される。
【０００９】
図２は、ダイヤフラムの圧縮力と油圧シリンダ１０のピストンのストローク、すなわちシリンダレシーバーにおける圧力、との間の関係を示す。前進方向と後退方向との間にヒステレシスが存在し、クラッチ切断力はクラッチ再接続力より大きいことに注意を払うべきである。そのため、シリンダレシーバーにおける、すなわちクラッチ作動シリンダ内の圧力から伝達されるダイヤフラムの圧縮力を制御することが可能である。
【００１０】
本発明の独自性は応用制御の原理に存する。液体静力学システムまたはパイロット動作型バルブによってシリンダレシーバー１０に移送される液体の容積を制御するかわりに、圧力は、図３、４、６〜８において２１として示される狭窄部の通過による圧力降下により生成される。この場合、圧力の変動は狭窄部を通過する流れに依拠する。圧力の調整と制御、それ故にダイヤフラム７に伝達される圧縮力の調整と制御は、電動ポンプの速度、すなわちポンプ１８を回転駆動する電気モーター１７の速度を制御することによって得られる。
【００１１】
一方、ピストン２０の位置を検出するためのセンサ２２が、油圧シリンダに装着され、シリンダのピストンのストロークｘを調整可能にする閉ループサーボ制御システムに統合される。
【００１２】
図４は、電気モーター１７の速度に基づいて、シリンダのピストンの位置を制御するための構成要素の連鎖を説明するものである。図に示したとおり、モーターが電子計算機２４により制御されており、２６で示され、ＣＡＮとして知られる車両ネットワークによって、車両に関連したデータ、例えばクラッチ・ペダルの位置、車両の速度、エンジンの速度、エンジンのトルクと加速度などが、電子計算機２４に適用されるということである。シリンダのピストンのストロークに関連した情報、すなわち、センサ２２により測定された位置ｘもまた、リンク２８によって電子計算機２４に適用される。
【００１３】
エンジンの出力軸の速度ｗは、リンク２９によって電子計算機に対し示される。これらのすべてのデータに基いて、電子計算機は、モーターの設定点速度ｗｄの値を生成する。この目的のため、図５に示したとおり、補正装置３１が、電子計算機２４内に設けられる。
【００１４】
この図５は、電子計算機の入力と出力を表すダイアグラムを示す。図において見られるとおり、電子計算機２４は、車両に関連したデータに基づき、図５において２７として示したアルゴリズムを使用することによって、シリンダレシーバー１０のピストン２０の設定点位置ｘｄを確立する。設定点位置の値は補正装置３１に適用され、補正装置３１はまた、リンク２８によって、センサ２２によって測定されたシリンダレシーバー１０のピストン２０の位置ｘの値を受け取り、リンク２９によって、電気モーター１７の測定された速度ｗの値を受け取る。次いで補正装置は、電動ポンプのすなわち電気モーター１７の設定点速度ｗｄを確立する。
【００１５】
設定点位置ｘｄは、ＣＡＮネットワーク上で入手可能な車両に関連したデータに基づいた計算アルゴリズムを使用することにより、補正装置の上流で決定される。
【００１６】
特定の２つのケースを検討する必要がある。
１）ドライバーのクラッチ・ペダルに対する操作による、クラッチの切断と再接続操作
クラッチ切断の場合でもクラッチ再接続の場合でも、設定点位置ｘｄは、クラッチ・ペダルの位置に正比例する。
２）自動的操作の例、特に車両をフリーホイールモードに設定する場合
２−１  自動的クラッチの切断
この状態に入るための条件は以下のとおりである。
ドライバーがブレーキ・ペダル、アクセル・ペダル、クラッチ・ペダルに何の操作も行っておらず、かつエンジンの速度を考慮する。この機能的特徴はセカンド以上のギアレシオに適用可能である。
この場合は、設定点位置スケールｘｄが適用され、ｘｄは直接的に０から、最大限のクラッチ切断ストロークに対応するｘｄマックスに到達する。
２−２  自動的クラッチの再接続
自動的クラッチ切断から抜け出すための条件は以下のとおりである。
ドライバーがブレーキ・ペダル、アクセル・ペダル、クラッチ・ペダルに何らかの操作を行い、かつ車両の速度を考慮する。さらに、例えば下り坂の場合のように、車両の前後加速度が決定されるならば、エンジンブレーキの作用を利用するために、クラッチ再接続が自動的に実行される。
【００１７】
所定の設定点位置プロファイルｘｄは、このようにして、例えば図９で示されるように、クラッチ再接続操作の開始時に適用される。図９は、クラッチ再接続プロセスにおける時間ｔの関数として、下り坂でのシリンダのピストン２０の位置ｘｄの軌跡を描くグラフである。
【００１８】
クラッチ再接続の最初の初期フェーズの後、ｘｄの値が急速に減少することが観察される。次いで、中間フェーズにおいてこの値は比較的に低い割合で減少し、その後急速な減少に戻る。この中間フェーズは中間地点で、ＫＰとして示されるキス・ポイント（接触ポイント）を実質的に含む臨界フェーズを構成する。中間フェーズの間において、値が低い比率で減少することにより、クラッチ再接続がドライバーにとって透明（意識されないもの）となるが、つまりこの低い比率での減少は、この移行操作がスムーズに、かつ運転の妨げとならないように起こり、ドライバーにこの移行操作の影響を感じさせないようにするため選択されている。
【００１９】
このプロファイルは、ＣＡＮネットワークにより入手可能となる車両関連データの初期条件に基づいて定義される。その車両関連データは、例えば、車両の速度、クラッチ・ペダルの位置、アクセル・ペダルの位置、ブレーキ・ペダル踏込の検出、マスター・シリンダの圧力、エンジン・トルク、エンジンの速度、車両の前後加速度、ニュートラル・ポジションの検出、スロープ・センサなどである。次いで初期プロファイルは、動的に（計算の各ステップにおいて）設定点位置ｘｄの初期軌跡を修正する補正係数テーブルを使用し、車両関連データの進行する変化に基づいて、リアルタイムで補正される。
【００２０】
これらの補正係数の値は、車両におけるテストを行なって、経験的に決定される。これらの値は、上述したように、自動クラッチ再接続操作がドライバーにとって「透明」となるために、すなわち、ドライバーの邪魔とならないように、調整される。
【００２１】
以下に示すのは、これまでに説明したシステムをモデリングするために使用される物理方程式のリストである。方程式（１）は流量の保存のための方程式を示し、ここでＱｐはポンプの流量、Ｑｖはシリンダレシーバー１０の流量、Ｑｒは狭窄部２１を通過する流量である。
【数１】
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【００２２】
狭窄部２１を通過する流量は、方程式（２）で与えられ、ここでＣｒは狭窄部の流量係数、Ｓｒは狭窄部の断面積、Ｐはポンプの出口での圧力、ρは液体の密度である。
【数２】
2018024421.tif 000004
【００２３】
シリンダレシーバー１０における流量は方程式（３）によって示され、ここでｘはシリンダレシーバーのピストンの測定された位置であり、Ｓｖはシリンダの断面積である。
【数３】
2018024421.tif 000005
【００２４】
ポンプの流量の方程式は、方程式（４）によって示される。
【数４】
2018024421.tif 000006
ここでＣｙはポンプの容量であり、Ｒｖはポンプの容積効率であり、ｗは電動ポンプの回転速度である。
【００２５】
方程式（５）は力学の基本原理を与えるもので、他の色々な力の前のシリンダのピストンの慣性力は無視する。
【数５】
2018024421.tif 000007
図２に従って、ここでＦ（ｘ）は、シリンダレシーバー１０のピストンに加えられるクラッチ・ダイヤフラムの圧縮力であり、シリンダレシーバー１０のピストンの位置ｘによって定義されるストロークに依存する。
【００２６】
これらの方程式（１）〜（５）すべてを組み合わせることによって、下記のシリンダレシーバーのピストンの位置のダイナミクスを記述する微分方程式（６）が得られる。
【数６】
2018024421.tif 000008
【００２７】
この結果として下記のような等価方程式（７）が得られ、ここでｘは出力変数であり、Ｋは定数である。
【数７】
2018024421.tif 000009
【００２８】
出力ｘが測定され、変数ｗが制御されれば、本システムはこのようにして観測可能であり、制御可能である。
【００２９】
位置ｘは次いで望ましい軌跡、すなわち、時間依存設定点軌跡ｘｄに向けて収束する。この機能を効果的に実施するために、「非線形状態フィードバック」タイプの補正装置３１が導入され、図５によれば、ｗは電動ポンプの測定される速度、ｘはシリンダレシーバーのピストンの測定される位置、ｘｄはシリンダレシーバー１０のピストン２０の設定点位置、ｗｄは出力設定点、すなわち、電動ポンプの設定点速度である。
【００３０】
以下、図３及び図６〜８に基づいて、本発明によるシステムのいくつかの実施形態を説明する。
【００３１】
図３は第１の実施形態を示し、簡素な構成でそのためコストを削減できる開閉バルブ３３が、油圧サーキットにおけるポンプ１８の出力と油圧シリンダレシーバー１０との間に挿入され、ここでポンプ１８は、モーター１７によって駆動され、貯蔵部３４から液体を引き出し、シリンダ１０に加圧された液体を送り込む。この図はまた、シリンダ１０をバイパスするように取付けられた狭窄部２１を示す。この実施形態により、クラッチがオープンされたままの状態、例えばフリーホイール・フェーズにおいて、エネルギー消費が最小となることが可能となる。実際、バルブはシリンダレシーバーと直列に挿入されているので、クラッチがオープンされている場合、バルブ３３はシリンダを分離する位置となり、圧力は維持される。これは開閉タイプのバルブなので、バルブのシンプルな構造にもかかわらず、シーリングが施される。次いでモーター１７は停止され得る。
この構成は一方向バルブ（逆止バルブ）を省くのを可能とする。ポンプがもたらす過圧の危険性は、ポンプと直接にリンクされた狭窄部２１によって制限される。電子電流制限器は圧力を制限するであろう。
【００３２】
図６は本発明によるシステムの実施形態を示し、開閉バルブ３５が、シリンダレシーバーのバイパス分岐として、かつ狭窄部２１と直列に挿入される。この構成では、ポンプをシリンダレシーバーから分離するために、ポンプの出口で一方向バルブ３６を使用する必要がある。圧力逃しバルブ３７は、使用中の圧力過剰を避けるため任意に使用される。
【００３３】
図７は本発明によるシステムの実施形態を示し、四方バルブ３９が使用される。表わされた配置の中に、図３に示した状況が見られる。この構成の利点は、バルブが作動されるとき電動ポンプをアイドルモードに維持する能力であり、これによって消費を最小化しながら、クラッチに対する素早い操作が可能となる。このバルブの使用によって狭窄部をバイパスすることが可能となり、一方で電動ポンプを負荷なしで作動させることができ、さらに電動ポンプの消費を削減し、クラッチ位置制御を再起動させる場合になお良好な応答性を提供する。
【００３４】
図８に示した実施形態は、一定の圧力においてのみ開くシーケンスバルブ４１を用いたソリューションを提供する。圧力のこのレベルに達する前に、開閉バルブ３３を通過してすべての流れはシリンダレシーバーに送られる。開き時間がこのようにして削減され、クラッチのオープニングのために必要とされるパワーの最適化を可能とする。
【００３５】
以上、説明し、述べてきたアクチュエータシステムは、流体によって潤滑され冷却されるディスクからなるウエット・クラッチ技術においても使用され得る。この場合には、伝達されるトルクはディスクをクランプするために加えられる圧力に比例する。伝達されるトルクと接触圧の間のこの関係は線形であると考えられる。
【００３６】
狭窄部２１に関しては、狭窄部における圧力降下による温度の衝撃を減少させるために、薄肉構造の狭窄部を使用するのが有利である。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン
２  エンジンフライホイール
３  シャフト
５  トランスミッション・ギアボックス
６  クラッチ・ディスク
７  クラッチ・ダイヤフラム
８  クラッチ・ハウジング
１０  油圧シリンダ、油圧シリンダレシーバーとクラッチ・レリーズ軸受
１２  クラッチ・アクチュエータ
１３  コネクション
１４  クラッチ・ペダル
１５  電気的接続
１７  電気モーター
１８  容積式ポンプ
２０  ピストン
２１  狭窄部
２２  センサ
２４  電子計算機
２６  ＣＡＮネットワーク
２７  アルゴリズム
２８、２９  リンク
３１  補正装置
３３、３５  開閉バルブ
３４  貯蔵部
３６  一方向バルブ（逆止バルブ）
３７  圧力逃しバルブ
３９  四方バルブ
４１  シーケンスバルブ
ＥＣ  （ダイヤフラムの）圧縮力
ＫＰ  キス・ポイント（接触ポイント）
ｔ  （クラッチ再接続時の）時間
ｗ  速度
ｗｄ  設定点速度、出力設定点
ｘ  （ピストンの）ストローク、（ピストンの）位置
ｘｄ  （シリンダとピストンの）位置、（シリンダレシーバーのピストンの）設定点位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018024421.tif 000016
【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2018024421000001.pdf
2018024421000002.pdf
2018024421000003.pdf
2018024421000004.pdf