(57)【要約】【課題】動力伝達系統の保護を図りながら半クラッチ状態とする頻度を低減してクラッチの寿命を向上させることのできるクラッチ制御装置を提供する。【解決手段】クラッチ制御装置１０はクラッチ１２と、クラッチアクチュエータ１４と、クラッチペダルポジション検出手段２２と、ステアリング角度検出手段２０と、クラッチアクチュエータ１４を制御するクラッチコントロールＥＣＵ１６とを備える。クラッチペダルが踏込み状態から戻される際、クラッチコントロールＥＣＵ１６は、ステアリング角度が閾値以上というステップＳ１の条件、および、クラッチペダルの戻り速度が閾値以上というステップＳ６の条件を少なくとも２つの条件とし、クラッチ１２の係合速度がクラッチペダルの動作に対応する速度よりも遅くなるようにクラッチアクチュエータ１４を制御する。【選択図】図２
2019105304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転を手動変速機に対して断続するクラッチと、
前記クラッチの操作をするアクチュエータと、
運転者により踏込み操作されるクラッチペダルと、
前記クラッチペダルの踏込み量を検出するクラッチペダルポジション検出手段と、
ステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、
前記クラッチペダルポジション検出手段および前記ステアリング角度検出手段から供給される信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備えるクラッチ制御装置であって、
前記クラッチペダルが踏込み状態から戻される際、前記制御部は、前記ステアリング角度検出手段の信号から判断される前記ステアリング角度が閾値以上という第１条件、および、前記クラッチペダルポジション検出手段の信号から判断される前記クラッチペダルの戻り速度が閾値以上という第２条件を少なくとも２つの条件とし、前記クラッチの係合速度が前記クラッチペダルの動作に対応する速度よりも遅くなるように前記アクチュエータを制御することを特徴とするクラッチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの回転を手動変速機に対して断続するクラッチと、クラッチの操作をするアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御部とを備えるクラッチ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機には自動変速機および手動変速機がある。手動変速機は機敏な操作性を求める運転者による需要があり開発が進められている。エンジンと手動変速機との間には動力伝達の断続を行うクラッチが設けられる。運転者はクラッチ・シフト操作をする際にクラッチペダルを踏むことによりクラッチを解放状態にしておき、シフト操作後にクラッチペダルをやや戻して一度半クラッチ状態にしてから、クラッチペダルを完全に戻してクラッチを完全係合状態にする。
【０００３】
クラッチペダルによりクラッチを操作する方式としては、ロッド式、ワイヤ式および油圧式が多いが、近時の電子制御技術の発展にともなって車両においても多くの箇所で自動制御方式が導入されており、特許文献１にはクラッチペダルの操作量をセンサで検出し、この信号に基づいてコントローラがアクチュエータを介してクラッチの操作をするシステムが開示されている。
【０００４】
運転者がクラッチペダルを踏み外してしまったときのように、クラッチペダルが急速に戻されると、クラッチの係合も急となり過渡的に大きなトルクが発生して動力伝達系統に急激かつ過大な負荷を与えてしまう。そこで特許文献１では、クラッチ前後の回転数差が閾値以上であり、かつクラッチペダルの踏み戻し速度が閾値以上であるときには、アクチュエータを制御することによってクラッチの係合動作中のトルクを抑制することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２においては、動力伝達系統を保護するため、ドライブシャフトジョイント角度が所定角度以上であり、かつ運転者に急発進または急加速の意図があると推定される場合にエンジンの出力トルクを抑制することが提案されている。ドライブシャフトジョイント角度はステアリング角度に基づいて判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７６８９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２０７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の装置では、クラッチ前後の回転数差が大きいときにはクラッチの急係合による過大トルクを抑制するが、過大トルクを抑制するためには半クラッチ状態となり、半クラッチの頻度と時間が増えてしまいクラッチの寿命が低下する懸念がある。
【０００８】
特許文献２に記載の装置では自動変速機を備える車両を考慮しており、手動変速機の場合にはエンジンの出力トルクを抑制してもクラッチを急係合すると動力伝達系統に加わるトルクは抑制されない。なぜならクラッチ急係合による過大トルクの発生は、エンジン出力よりもむしろエンジンの回転慣性、すなわち慣性モーメントや回転数による影響が大きいためである。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、動力伝達系統の保護を図りながら半クラッチ状態とする頻度を低減してクラッチの寿命を向上させることのできるクラッチ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるクラッチ制御装置は、エンジンの回転を手動変速機に対して断続するクラッチと、前記クラッチの操作をするアクチュエータと、運転者により踏込み操作されるクラッチペダルと、前記クラッチペダルの踏込み量を検出するクラッチペダルポジション検出手段と、ステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、前記クラッチペダルポジション検出手段および前記ステアリング角度検出手段から供給される信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部と、を備えるクラッチ制御装置であって、前記クラッチペダルが踏込み状態から戻される際、前記制御部は、前記ステアリング角度検出手段の信号から判断される前記ステアリング角度が閾値以上という第１条件、および、前記クラッチペダルポジション検出手段の信号から判断される前記クラッチペダルの戻り速度が閾値以上という第２条件を少なくとも２つの条件とし、前記クラッチの係合速度が前記クラッチペダルの動作に対応する速度よりも遅くなるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるクラッチ制御装置では、ステアリング角度検出手段の信号から判断されるステアリング角度が閾値よりも大きいという第１条件、および、クラッチペダルポジション検出手段の信号から判断されるクラッチペダルの戻り速度が閾値よりも大きいという第２条件を少なくとも２つの条件とし、クラッチの係合速度がクラッチペダルの動作に対応する速度よりも遅くなるようにアクチュエータを制御する。これにより、動力伝達系統の保護を図りながら半クラッチ状態とする頻度を低減してクラッチの寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態であるクラッチ制御装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、クラッチ制御装置におけるクラッチコントロールＥＣＵで実行される処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ステアリング角度に対するドライブシャフト強度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるクラッチ制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態であるクラッチ制御装置１０を示すブロック図である。クラッチ制御装置１０は手動変速機を備える車両に搭載される装置である。図示を省略するが、車両には一般的な構成のエンジン、手動変速機、シフトノブ、ハンドル、クラッチペダル、アクセルペダル、ブレーキペダルが設けられている。エンジンと手動変速機との間には動力伝達の断続を行うクラッチ１２が設けられる。手動変速機は、クラッチペダルの踏み込み操作によりクラッチ１２が解放状態となったときにシフトノブを操作することにより、１速〜６速および後退のいずれかに切り換えられる。シフト操作後にクラッチペダルをやや戻して一度半クラッチ状態にしてからクラッチペダルを完全に戻してクラッチを完全係合状態にする。
【００１５】
クラッチ制御装置１０は、クラッチ１２と、クラッチ１２の操作をするクラッチアクチュエータ（アクチュエータ）１４と、クラッチアクチュエータ１４を操作するクラッチコントロールＥＣＵ（制御部）１６とを有する。クラッチアクチュエータ１４は例えばモータ式であり、十分に高速動作可能なもので、歯車機構やワイヤ等の伝達機構を介してクラッチ１２の操作をする。クラッチ制御装置１０はいわゆるクラッチバイワイヤ方式でクラッチ１２を制御するものであるが、例えば油圧式でもよい。
【００１６】
クラッチコントロールＥＣＵ１６はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックアップＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと、入出力インターフェースとを備えている。クラッチコントロールＥＣＵ１６は、例えば、ＣＰＵ等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。
【００１７】
クラッチ１２はクランクシャフト１２ａと、フライホイール１２ｂと、クラッチディスク１２ｃと、プレッシャープレート１２ｄと、ダイアフラムスプリング１２ｅと、レリーズベアリング１２ｆと、出力シャフト１２ｇとを有する。フライホイール１２ｂはクランクシャフト１２ａに一体的に設けられている。クランクシャフト１２ａはエンジンに接続され、出力シャフト１２ｇは手動変速機の入力側に接続されている。レリーズベアリング１２ｆはクラッチアクチュエータ１４の作用下に出力シャフト１２ｇに嵌合しながら軸方向に沿って変位する。レリーズベアリング１２ｆが軸方向に変位することにともなって、ダイアフラムスプリング１２ｅを介してプレッシャープレート１２ｄが変位する。クラッチディスク１２ｃはプレッシャープレート１２ｄとフライホイール１２ｂとの間に設けられており、プレッシャープレート１２ｄから押圧されることによってフライホイール１２ｂと一体的に回転し、内径側のスプライン１２ｈを介して出力シャフト１２ｇを回転させる。
【００１８】
クラッチ制御装置１０は、さらにクラッチポジション検出手段１８と、アクチュエータポジション検出手段１９と、ステアリング角度検出手段２０と、クラッチペダルポジション検出手段２２と、アクセルペダルポジション検出手段２４と、ブレーキペダルポジション検出手段２６と、ギヤポジション検出手段２８と、変速機入力回転数検出手段３０と、エンジン回転数検出手段３２と、車速検出手段３４とを有する。
【００１９】
クラッチポジション検出手段１８はクラッチ１２におけるレリーズベアリング１２ｆの変位量を検出する。この信号によりクラッチ１２の係合状態が判断可能になる。アクチュエータポジション検出手段１９はクラッチアクチュエータ１４における駆動手段の変位量を検出する。この信号はフィードバック信号としてクラッチアクチュエータ１４の制御に用いることができる。ステアリング角度検出手段２０は運転者のハンドル操作によるステアリング角度を検出する。クラッチペダルポジション検出手段２２は運転者によるクラッチペダルの踏み込み量を検出する。この信号はクラッチコントロールＥＣＵ１６で処理をすることによりクラッチペダルの踏み込み速度、踏み戻し速度の算出に利用可能である。
【００２０】
アクセルペダルポジション検出手段２４は運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキペダルポジション検出手段２６は運転者によるブレーキペダルの踏み込み量を検出する。ギヤポジション検出手段２８は手動変速機のギヤポジションが１速〜６速および後退のいずれであるかを検出する。変速機入力回転数検出手段３０は手動変速機の入力軸の回転数を検出する。これはクラッチ１２の出力シャフト１２ｇの回転数に等しい。エンジン回転数検出手段３２はエンジン回転数を検出する。これはクラッチ１２のクランクシャフト１２ａの回転数に等しい。車速検出手段３４は車両の車速を検出する。これらの各検出手段は検出信号をクラッチコントロールＥＣＵ１６に供給する。
【００２１】
次に、クラッチコントロールＥＣＵ１６によるクラッチアクチュエータ１４の制御内容について図２を参照しながら説明する。図２に示す処理はクラッチペダルポジション検出手段２２の信号に基づいて実行され、クラッチペダルが踏み込まれてクラッチ１２が解放状態となったときに開始され、クラッチペダルが踏み戻されてクラッチ１２が係合状態となったときに完了する。
【００２２】
まず、ステップＳ１（第１条件）において、ステアリング角度検出手段２０から供給されるステアリング角度を調べ、ステアリング角度が閾値以上であるときにはステップＳ３へ移り、閾値未満であるときにはステップＳ２へ移る。この閾値は、例えばステアリング角度の最大値（図３のＭａｘ）を基準として１／２（ハンドル角でいえば、左右最大３回転の場合には１回転半）に設定される。図３に示すように、ステアリング角度の増加にともなってドライブシャフト強度は低下する傾向がある。具体的には、ドライブシャフト強度はステアリング角度の最大値を基準として１／２までの領域では漸減するが、１／２を超える領域では急減する。そこで、クラッチ制御装置１０ではこの値を閾値として処理を分けることによりドライブシャフトの保護を図っている。なお、図３ではステアリング角度について左右旋回方向のうち一方だけを示しているが、他方についても同様である。
【００２３】
図２に戻り、ステップＳ２においてはクラッチ１２の係合をクラッチペダルの動作に対応する速度となるような通常の処理で行う。すなわち、クラッチペダルポジション検出手段２２の信号に基づいて、その時点のクラッチペダルのポジションに対してクラッチ１２のレリーズベアリング１２ｆが比例的に変位するようにクラッチアクチュエータ１４を制御する。例えば、クラッチペダルの踏み込み量が最大であるときはレリーズベアリング１２ｆの変位量も最大であり、クラッチペダルの踏み込み量が０であるときにはレリーズベアリング１２ｆの変位量が最小となるように比例的に制御を行う。この場合、レリーズベアリング１２ｆの変位位置および速度はクラッチペダルの踏み戻し位置および速度に比例することになる。ステップＳ２の後、図２に示す処理を終了する。
【００２４】
ステップＳ３において、車速検出手段３４から供給される車速を調べ、車速と閾値のＸｋｍ／ｈとを比較する。車速がＸｋｍ／ｈ以下であるときにはステップＳ４へ移り、Ｘｋｍ／ｈを超えるときにはステップＳ２へ移る。車速は後退時のマイナス値も考慮して絶対値比較とする。
【００２５】
ステップＳ４において、ギヤポジション検出手段２８から供給される信号に基づいて手動変速機のギヤポジションが１速〜６速および後退のいずれであるかを調べる。ギヤポジションが減速比の大きい１速または後退であるときにはステップＳ５へ移り、減速比の小さい２速〜６速であるときにはステップＳ２へ移る。
【００２６】
ステップＳ５において、エンジン回転数検出手段３２から供給されるエンジン回転数を調べ、閾値のＹｒｐｍと比較する。エンジン回転数がＹｒｐｍ以上であるときにはステップＳ６へ移り、Ｙｒｐｍ未満であるときにはステップＳ２へ移る。
【００２７】
ステップＳ６（第２条件）において、クラッチペダルの戻り速度を閾値であるＺｍｍ／ｓｅｃと比較する。クラッチペダルの戻り速度は、例えば図２の処理とは別のバックグラウンド処理でクラッチペダルポジション検出手段２２から供給されるクラッチポジションの信号を微分することにより得られる。クラッチペダルの戻り速度がＺｍｍ／ｓｅｃ以上であるとき（例えば、運転者がクラッチペダルを踏み外したとき）にはステップＳ７へ移り、Ｚｍｍ／ｓｅｃ未満であるときにはステップＳ２へ移る。
【００２８】
ステップＳ７において、クラッチ１２の係合速度がクラッチペダルの動作に対応する速度よりも遅くなるようにクラッチアクチュエータ１４を制御する。すなわち、ステップＳ２における通常のクラッチ係合の場合と比較して係合速度を遅くする。この場合の係合速度はドライブシャフトなどの動力伝達系統に過渡的な過大トルクが作用しない速度に抑えられ、例えば一律にＺｍｍ／ｓｅｃに相当する値で制限をかけたり、またはステアリング角度、車速、ギヤポジションおよびエンジン回転数に基づいて算出される制限値にするとよい。ステップＳ７の後、図２に示す処理を終了する。
【００２９】
このように、クラッチ制御装置１０では、ステアリング角度が最大値を基準として１／２以上であり、車速がＸｋｍ／ｈ以下であり、ギヤポジションが１速または後退であり、エンジン回転数がＹｒｐｍ以上であり、かつ、クラッチペダルの戻り速度がＺｍｍ／ｓｅｃ以上であるという全ての条件が成立した場合に、ステップＳ７でクラッチ１２の係合速度を遅くして動力伝達系統の保護を図ることができる。一方、ステアリング角度が最大値を基準として１／２未満であり、車速がＸｋｍ／ｈを超えており、ギヤポジションが２速〜６速であり、エンジン回転数がＹｒｐｍ未満であり、または、クラッチペダルの戻り速度がＺｍｍ／ｓｅｃ未満であるといういずれかの条件が成立した場合には、動力伝達系にかかる負荷は比較的小さいためステップＳ２へ移って通常にクラッチ係合を行う。したがって、ステップＳ７が実行されてクラッチ１２の係合速度を遅くすることによる半クラッチ状態となる頻度が低減してクラッチ１２の寿命を向上させることができる。
【００３０】
なお、図２に示す処理は微小時間ごとに繰り返し実行されるリアルタイム処理として実行してもよいし、クラッチペダルの踏み戻し操作中の適切なタイミングで１回または数回実行してもよい。
【００３１】
図２に示す処理をリアルタイム処理とする場合には、各分岐判断処理（ステップＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）で閾値を境として分岐結果が頻繁に変化するチャタリングを防止するためにヒステリシス特性を持たせてもよい。分岐判断処理により処理内容がステップＳ２とステップＳ７との間で移行してクラッチ１２の係合速度を変化させる場合には、急変化を防止するための移行状態を設けてもよい。設計条件により各分岐判断処理のうちいずれか１以上を省略してもよく、例えばステアリング角度検出手段２０の信号から判断されるステアリング角度が閾値以上というステップＳ１の条件、および、クラッチペダルポジション検出手段２２の信号から判断されるクラッチペダルの戻り速度が閾値以上というステップＳ６の条件を少なくとも２つの条件とし、クラッチ１２の係合速度がクラッチペダルの動作に対応する速度よりも遅くなるようにクラッチアクチュエータ１４を制御してもよい。これにより、ドライブシャフト強度が低下する領域（図３参照）で過渡的な過大トルクが発生することが防止され、ドライブシャフトの保護を図ることができる。
【００３２】
また、上記の各分岐判断処理とは別の分岐判断処理を付加してもよい。別の分岐判断処理としては、例えば、変速機入力回転数検出手段３０から供給される出力シャフト１２ｇの回転数とエンジン回転数検出手段３２から供給されるクランクシャフト１２ａの回転数との差回転数が閾値以上ということを分岐判断処理の１つとして付加してもよい。この場合、差回転数が閾値よりも小さければステップＳ２を実行させればよい。また、アクセルペダルポジション検出手段２４およびブレーキペダルポジション検出手段２６から供給されるアクセルペダルおよびブレーキペダルの状態によって加速中か減速中かを判断して付加的に処理を変更してもよい。
【００３３】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  クラッチ制御装置
１２  クラッチ
１４  クラッチアクチュエータ（アクチュエータ）
１６  クラッチコントロールＥＣＵ（制御部）
１８  クラッチポジション検出手段
２０  ステアリング角度検出手段
２２  クラッチペダルポジション検出手段
３０  変速機入力回転数検出手段
３２  エンジン回転数検出手段
３４  車速検出手段
【図１】
2019105304.tif 000003
【図２】
2019105304.tif 000004
【図３】
2019105304.tif 000005