(57)【要約】【課題】車両が具備する種々既存のセンサにて摩擦クラッチの滑り量を推定することにより、当該摩擦クラッチの交換時期を客観的に把握し得るとともに、製造コストが嵩んでしまうのを抑制することができるクラッチの滑り量推定装置を提供する。【解決手段】車両に配設された摩擦クラッチの滑り量を推定するためのクラッチの滑り量推定装置であって、車両のエンジンから摩擦クラッチまでの間の入力系に配設されて当該入力系の回転数に関するパラメータを得る入力側センサの検出値と、当該摩擦クラッチから車輪までの間の出力系に配設されて当該出力系の回転数に関するパラメータを得る出力側センサの検出値とから、当該摩擦クラッチの回転差を算出してその滑り量を推定する推定手段４を具備したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に配設された摩擦クラッチの滑り量を推定するためのクラッチの滑り量推定装置であって、
車両のエンジンから前記摩擦クラッチまでの間の入力系に配設されて当該入力系の回転数に関するパラメータを得る入力側センサの検出値と、当該摩擦クラッチから車輪までの間の出力系に配設されて当該出力系の回転数に関するパラメータを得る出力側センサの検出値とから、当該摩擦クラッチの回転差を算出してその滑り量を推定する推定手段を具備したことを特徴とするクラッチの滑り量推定装置。
【請求項２】
前記推定手段により推定された摩擦クラッチの滑り量に基づき、当該摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたことを判定する判定手段を具備したことを特徴とする請求項１記載のクラッチの滑り量推定装置。
【請求項３】
前記判定手段により摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、警告手段により運転者に対して警告し得ることを特徴とする請求項２記載のクラッチの滑り量推定装置。
【請求項４】
前記判定手段により摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、記憶手段により当該判定を記憶することを特徴とする請求項２又は請求項３記載のクラッチの滑り量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が具備する摩擦クラッチの滑り量を推定するためのクラッチの滑り量推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二輪車や自動車などの車両には、通常、エンジンから駆動系への動力の伝達を断続するためのクラッチが配設されている。かかるクラッチは、その構造及び形態により摩擦クラッチと、流体クラッチと、電磁クラッチとに主に分類され、このうち摩擦クラッチは、使用過程において摩耗して滑りを生じ、動力の断続が良好に行われなくなってしまうことから、所定のトルク伝達能力（摩耗量など）を超えると交換が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０６−２２１３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来より、運転者が当該摩擦クラッチの滑りを感覚的に認識することにより摩擦クラッチの交換時期が把握されていたため、摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容範囲を超えるか否かを客観的に把握することができないという問題があった。然るに、摩擦クラッチを非接触センサなどで直接監視し、そのトルク伝達能力を検出することも考えられるが、その場合、新たにセンサ類を配設する必要があるため、製造コストが嵩んでしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車両が具備する種々既存のセンサにて摩擦クラッチの滑り量を推定することにより、当該摩擦クラッチの交換時期を客観的に把握し得るとともに、製造コストが嵩んでしまうのを抑制することができるクラッチの滑り量推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、車両に配設された摩擦クラッチの滑り量を推定するためのクラッチの滑り量推定装置であって、車両のエンジンから前記摩擦クラッチまでの間の入力系に配設されて当該入力系の回転数に関するパラメータを得る入力側センサの検出値と、当該摩擦クラッチから車輪までの間の出力系に配設されて当該出力系の回転数に関するパラメータを得る出力側センサの検出値とから、当該摩擦クラッチの回転差を算出してその滑り量を推定する推定手段を具備したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のクラッチの滑り量推定装置において、前記推定手段により推定された摩擦クラッチの滑り量に基づき、当該摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたことを判定する判定手段を具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のクラッチの滑り量推定装置において、前記判定手段により摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、警告手段により運転者に対して警告し得ることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３記載のクラッチの滑り量推定装置において、前記判定手段により摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、記憶手段により当該判定を記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、車両のエンジンから前記摩擦クラッチまでの間の入力系に配設された入力側センサの検出値と、当該摩擦クラッチから車輪までの間の出力系に配設された出力側センサの検出値とから、当該摩擦クラッチの回転差を算出してその滑り量を推定する推定手段を具備したので、入力側センサ及び出力側センサを車両が具備する既存のものを使用して摩擦クラッチの滑り量を推定することができる。
【００１０】
従って、車両が具備する種々既存のセンサにて摩擦クラッチの滑り量を推定することにより、当該摩擦クラッチの交換時期を客観的に把握し得るとともに、摩擦クラッチのトルク伝達能力を監視する別個のセンサ類を不要とし、製造コストが嵩んでしまうのを抑制することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、推定手段により推定された摩擦クラッチの滑り量に基づき、当該摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたことを判定する判定手段を具備したので、運転者の感覚だけでは摩擦クラッチを交換すべきか否かが把握できない場合でも、確実に摩擦クラッチの交換の必要性を把握することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、判定手段により摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、警告手段により運転者に対して警告し得るので、摩擦クラッチの交換の必要性をより確実に且つ早期に把握することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、判定手段により摩擦クラッチのトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、記憶手段により当該判定を記憶するので、車両のメンテナンス時などで摩擦クラッチの交換の必要性を容易に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るクラッチの滑り量推定装置は、例えば多板手動タイプの摩擦クラッチを具備した二輪車における摩擦クラッチの滑り量を推定するためのもので、図１に示すように、ＥＣＵ１（エンジンコントロールユニット）内に形成された推定手段４及び判定手段５と、入力側センサ２と、出力側センサ３と、警告手段としての警告灯６と、ＥＣＵ１内に形成された記憶手段８とから主に構成されている。
【００１５】
入力側センサ２は、車両のエンジンから摩擦クラッチ１２（図２参照）までの間の入力系に配設されされて当該入力系の回転数に関するパラメータを得るための既存の各種センサから成り、例えばエンジンの回転数（Ｎｅ）検出センサなどから構成される。即ち、入力側センサ２は、図２に示すように、車両の摩擦クラッチ１２に対して、エンジン側（入力系）に配設されたエンジン９、クランクシャフト１０、駆動側の摩擦材を含む系１１などの回転数に関する所望パラメータを検出し、その検出値をＥＣＵ１に出力し得るよう構成されたものである。
【００１６】
出力側センサ３は、摩擦クラッチ１２から車輪までの間の出力系に配設されて当該出力系の回転数に関するパラメータを得るための既存の各種センサから成り、例えばカウンター軸回転数（Ｎｃ）、車輪回転数（Ｎｔ）などの各種パラメータを検出するセンサ類で構成される。即ち、出力側センサ３は、図２に示すように、車両の摩擦クラッチ１２に対して、車輪側（出力系）に配設された変速ギア１３、変速ギア１３を構成するメインシャフト１３ａ及びカウンターシャフト１３ｂ、チェーン１４、車輪１５などの回転数に関する所望パラメータを検出し、その検出値をＥＣＵ１に出力し得るよう構成されたものである。
【００１７】
尚、ＥＣＵ１には、既存の他の各種センサ（エンジン及び車体に配設された各種センサ）で検出されたパラメータ（スロットル開度（θ）、或いはインテークマニホルドの負圧（インマニ負圧）、吸入空気量又はギヤポジションなど各種パラメータ）も出力されるよう構成されている。
【００１８】
推定手段４は、ＥＣＵ１に入力された入力側センサ２の検出値と、出力側センサ３の検出値とから、摩擦クラッチ１２の回転差（摩擦クラッチが具備する駆動側の摩擦材と従動側の摩擦材との回転差）を算出してその滑り量を推定するものである。例えば、エンジン回転数（Ｎｅ）、カウンター軸回転数（Ｎｃ）、メインシャフト軸（クラッチ出力軸）回転数（Ｎｏ）、車輪回転数（Ｎｔ）、ミッションレシオ（Ｒｍ）、プライマリレシオ（ギア比）（Ｒｐ）、２次減速レシオ（チェーン）（Ｒ２）をパラメータとして検出したとき、摩擦クラッチ１２の回転差（滑り量）は、以下の演算式にて算出される。但し、ミッションレシオ（Ｒｍ）、プライマリレシオ（ギア比）（Ｒｐ）、２次減速レシオ（チェーン）（Ｒ２）は、既知のパラメータであり、その他のパラメータがリアルタイムでＥＣＵ１に入力されることとなる。
【００１９】
クラッチ入力回転数＝Ｎｅ／Ｒｐ
クラッチ出力回転数＝Ｎｏ＝Ｎｃ×Ｒｍ＝Ｎｔ×Ｒ２×Ｒｍ
であることから、摩擦材１２の回転差（滑り量）は、以下の何れの演算式によっても算出されることとなる。
摩擦クラッチ１２の回転差（滑り量）＝（クラッチ入力回転数−クラッチ出力回転数）＝Ｎｅ／Ｒｐ−Ｎｏ＝Ｎｅ／Ｒｐ−Ｎｃ×Ｒｍ＝Ｎｅ／Ｒｐ−Ｎｔ×Ｒ２×Ｒｍ…（１）
【００２０】
尚、上記演算式によって得られる摩擦クラッチ１２の滑り量は、車両が加速中である場合であり、減速中においては、以下の演算式にて摩擦クラッチ１２の回転差（滑り量）を算出することができる。
摩擦クラッチ１２の回転差（滑り量）＝（クラッチ出力回転数−クラッチ入力回転数）＝Ｎｏ−Ｎｅ／Ｒｐ＝Ｎｃ×Ｒｍ−Ｎｅ／Ｒｐ＝Ｎｔ×Ｒ２×Ｒｍ−Ｎｅ／Ｒｐ…（２）
【００２１】
判定手段５は、推定手段４により推定された摩擦クラッチ１２の滑り量に基づき、当該摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値（寿命となるトルク伝達能力）を超えたことを判定するものである。例えば、クラッチスイッチがないものの場合、図３で示すように、横軸をクラッチ軸トルク（Ｔｃ）、縦軸を推定手段４で推定された滑り量（回転差）とした場合のグラフに基づき、継続してクラッチ滑り領域に該当する場合は、摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定するとともに、半クラッチ領域では、摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えていない（半クラッチ状態である）と判定するよう構成されている。
【００２２】
尚、クラッチスイッチがある場合は、検知領域において常にクラッチ接続状態であるため、図４で示すようになグラフに基づき、継続してクラッチ滑り領域に該当する場合は、摩耗クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定される。また、減速中においては、図５で示すような横軸をエンジン回転数（Ｎｅ）としたグラフに基づき、継続してクラッチ滑り領域に該当する場合は、摩耗クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定される。尚、同図のグラフに示す検知領域のラインは、実験により予め設定されたものである。
【００２３】
警告灯６は、例えばメータパネルに配設されたＬＥＤ等から成り、判定手段５により摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、点灯又は点滅して運転者に対して警告し得るものである。かかる警告灯６に代えて、他の形態のもの（ブザー等を鳴らして警告するもの、或いは文字や図柄を表示させることにより警告するもの等）としてもよい。これにより、摩擦クラッチの交換の必要性をより確実に且つ早期に把握することができる。
【００２４】
故障診断機７は、メンテナンス時などにおいてＥＣＵ１と接続され、如何なる故障があったのかを把握するためのもので、接続状態にてＥＣＵ１内の記憶手段８で故障の種類をコードとして記憶されたものを読み込んで表示等し得るものである。しかして、判定手段５により摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されたことを条件として、その判定をコードとして記憶手段８にて記憶可能とされている。これにより、車両のメンテナンス時などで摩擦クラッチ１２の交換の必要性を容易に把握することができる。
【００２５】
次に、上記実施形態に係るクラッチの滑り量推定装置における制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、減速燃料カット中（スロットル全閉で燃料カット中の減速中）か否かが判定され（Ｓ１）、減速燃料カット中でない（即ち、エンジン正トルクである）場合は、クラッチ軸トルクが推定される（Ｓ２）。かかるクラッチ軸トルクの推定は、図７に示すような３次元グラフ（3次元マップ）に基づいて求めることができる。
【００２６】
即ち、Ｘ軸をエンジン回転数（ｒｐｍ）、Ｙ軸をスロットル開度（ｄｅｇ）、Ｚ軸をエンジン推定軸トルク（Ｎｍ）とした特性値を予め計測しておき、図７の３次元マップを得ておく。尚、図７のグラフにおけるＹ軸のスロットル開度に代えて、インマニ負圧又は吸入空気量としてもよい。
【００２７】
これにより、エンジン推定軸トルク（Ｔｅ）を推定することができるので、エンジン９から摩擦クラッチ１２までの伝達効率（ε）、プライマリレシオ（Ｒｐ）とした場合、クラッチ軸トルクは、以下の演算式にて算出される。尚、これら伝達効率（ε）、プライマリレシオ（Ｒｐ）は、既知のパラメータである。
クラッチ軸トルク（Ｔｃ）＝Ｔｅ×Ｒｐ×ε
【００２８】
次に、エンジン正トルク検知適正条件か否か（即ち、クラッチの滑り量を推定するのに好ましい条件か否か）が判定され（Ｓ３）、検知条件である場合はＳ４に進むとともに、検知条件でない場合はＳ１に戻る。このときの検知条件は、摩擦クラッチ１２の滑り量を精度よく推定すべき条件であり、例えば以下の条件が挙げられる。
【００２９】
エンジン回転数が２０００〜５０００（ｒｐｍ）、車速が５０ｋｍ／ｈ以下、スロットル開度が５ｄｅｇより大きく且つ全開以下、エンジン水温が５０℃以上、エンジン始動後経過時間が２００ｓｅｃ以上、吸入空気温度が０℃以上、（クラッチスイッチ付のものである場合）クラッチスイッチがクラッチ接続状態、クラッチ入力回転数が３０００ｒｐｍ以上、インマニ負圧が所定範囲内、吸入空気量が所定範囲内であることの各条件を全て満たしたことを条件とする。
【００３０】
Ｓ４では、推定手段４にて既述した演算式（１）を用いて摩擦クラッチ１２におけるクラッチ滑り量が推定され、その推定されたクラッチ滑り量に基づき、判定手段５にて当該摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたことを判定する（Ｓ５）。かかるＳ５にて、摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されると、Ｓ６へ進み、警告灯６による警告、又は記憶手段８に対する故障コード（トルク伝達能力の劣化）の書き込みがなされることとなる。
【００３１】
一方、Ｓ１にて減速燃料カット中である（即ち、エンジン負トルクである）場合は、Ｓ７へ進み、減速中検知適正条件か否かが判定され、検知条件である場合はＳ８へ進むとともに、検知条件でない場合はＳ１へ戻る。このときの検知条件は、エンジン正トルク検知適正条件と同様、摩擦クラッチ１２の滑り量を精度よく推定すべき条件であり、例えば以下の条件が挙げられる。
【００３２】
エンジン回転数が２０００〜５０００（ｒｐｍ）、車速が３０ｋｍ／ｈ以上、スロットル開度が全閉、エンジン水温が５０℃以上、エンジン始動後経過時間が２００ｓｅｃ以上、吸入空気温度が０℃以上、（クラッチスイッチ付のものである場合）クラッチスイッチがクラッチ接続状態、気圧（大気圧）が４６０ｍｍＨｇ以上であることの各条件を全て満たしたことを条件とする。
【００３３】
Ｓ８では、推定手段４にて既述した演算式（２）を用いて摩擦クラッチ１２におけるクラッチ滑り量が推定され、その推定されたクラッチ滑り量に基づき、判定手段５にて当該摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたことを判定する（Ｓ９）。かかるＳ９にて、摩耗クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたと判定されると、Ｓ６へ進み、警告灯６による警告、又は記憶手段８に対する故障コード（摩擦クラッチの寿命）の書き込みがなされることとなる。
【００３４】
上記の如き本実施形態によれば、入力側センサ２及び出力側センサ３を車両が具備する既存のものを使用して摩擦クラッチ１２の滑り量を推定することができるので、当該摩擦クラッチ１２の交換時期を客観的に把握し得るとともに、摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力を監視する別個のセンサ類を不要とし、製造コストが嵩んでしまうのを抑制することができる。即ち、本実施形態によれば、既存の車両におけるＥＣＵ１のプログラムを単に書き換えすることにより、摩耗クラッチ１２の滑り量を推定することができるのである。
【００３５】
また、推定手段４により推定された摩擦クラッチ１２の滑り量に基づき、当該摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたことを判定する判定手段５を具備したので、滑り量だけでは摩擦クラッチ１２を交換すべきか否かが把握できないユーザでも、確実に摩擦クラッチ１２の交換の必要性を把握することができる。
【００３６】
ところで、減速中（燃料カット中）において、上記実施形態においては、横軸をエンジン回転数（Ｎｅ）、縦軸を摩擦クラッチ１２の滑り量とした図５で示すグラフに基づき、摩擦クラッチ１２のトルク伝達能力が許容値を超えたか否かが判定されているが、これに代えて、エンジン回転数（Ｎｅ）からエンジン軸トルク（Ｔｅ）を求めた後、クラッチ軸トルク（Ｔｃ）を演算にて求め、当該クラッチ軸トルク（Ｔｃ）から滑り量を推定するよう構成してもよい。
【００３７】
より具体的には、以下の工程の如き制御が挙げられる。即ち、上記実施形態の図６のフローチャートにおけるＳ１で減速燃料カット中であると判断されると、例えばエンジン回転数が２０００〜５０００（ｒｐｍ）、車速が３０ｋｍ／ｈ以上、スロットル開度が全閉、エンジン水温が５０℃以上、エンジン始動後経過時間が２００ｓｅｃ以上、吸入空気温度が０℃以上、（クラッチスイッチ付のものである場合）クラッチスイッチがクラッチ接続状態、気圧（大気圧）が４６０ｍｍＨｇ以上であることの各条件を全て満たしているか否かが判断される。
【００３８】
上記条件が全て満たされた条件であると判断されると、図８で示す横軸がエンジン回転数（Ｎｅ）、縦軸がエンジン軸トルク（Ｔｅ）とされたグラフに基づき、検出されたエンジン回転数（Ｎｅ）からエンジン軸トルク（Ｔｅ）を求める。但し、エンジン軸トルク（Ｔｅ）は、グラフでは便宜上正の値とされているが、実際は加速中に発生するトルクとは逆方向（即ち負の値）となる。
【００３９】
上記の如く求められたエンジン軸トルク（Ｔｅ）から、上記実施形態のフローチャートにおけるＳ２と同様、クラッチ軸トルク（Ｔｃ）＝Ｔｅ×Ｒｐ×εなる演算式よりクラッチ軸トルク（Ｔｃ）を算出する。そして、図４で示す横軸がクラッチ軸トルク（Ｔｃ）、縦軸が摩擦クラッチ１２の滑り量とされたグラフに基づき、クラッチ滑り領域であるか否かが判定される。
【００４０】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図９に示すような遠心（ＣＶＴ）タイプの動力伝達経路を有する車両に適用してもよい。同図において、符号１６、１７は、Ｖベルト及び減速ギアを示している。この場合、Ｖベルト１６におけるベルトレシオ（Ｒｖ）をパラメータの一つとして、クラッチ滑り量を推定することができる。
【００４１】
例えば、クラッチ入力回転数（Ｎｉ）、クラッチ出力回転数（Ｎｏ）、車輪回転数（Ｎｔ）、減速ギアレシオ（Ｒｇ）を検出した場合、クラッチ入力回転数（Ｎｉ）＝Ｎｅ／Ｒｖ、クラッチ出力回転数（Ｎｏ）＝Ｎｔ×Ｒｇであるため、摩擦クラッチ１２の回転差（滑り量）＝（クラッチ入力回転数−クラッチ出力回転数）＝Ｎｅ／Ｒｖ−Ｎｔ×Ｒｇなる演算式により推定することができる。
【００４２】
更に、推定手段４にて推定されたクラッチ滑り量を所定の表示手段（例えば、メータパネル等に形成された表示手段）に表示させてもよい。また、本実施形態においては、二輪車に適用しているが、自動車など他の車両に適用してもよい。また更に、入力側センサ２、出力側センサ３にて検出されるパラメータは、本実施形態のものに限らず、既存の種々センサから検出されるパラメータを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
車両のエンジンから摩擦クラッチまでの間の入力系に配設されて当該入力系の回転数に関するパラメータを得る入力側センサの検出値と、当該摩擦クラッチから車輪までの間の出力系に配設されて当該出力系の回転数に関するパラメータを得る出力側センサの検出値とから、当該摩擦クラッチの回転差を算出してその滑り量を推定する推定手段を具備したクラッチの滑り量推定装置であれば、他の機能が付加されたもの等、種々形態のものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るクラッチの滑り量推定装置の全体構成を示すブロック図
【図２】同クラッチの滑り量推定装置が適用される車両の概略図
【図３】同クラッチの滑り量推定装置における判定手段が参照するためのグラフ
【図４】同クラッチの滑り量推定装置における判定手段が参照するためのグラフ（クラッチスイッチ付きの場合）
【図５】同クラッチの滑り量推定装置における判定手段が参照するためのグラフ（減速燃料カット中の場合）
【図６】同クラッチの滑り量推定装置の制御を示すフローチャート
【図７】同クラッチの滑り量推定装置により参照されるべきエンジン推定軸トルク、エンジン回転数、スロットル開度の関係を示すグラフ
【図８】他の形態の滑り量推定装置における判定手段が参照するためのグラフ（減速燃料カット中の場合）
【図９】同クラッチの滑り量推定装置が適用される更に他の形態の車両の概略図
【符号の説明】
【００４５】
１    ＥＣＵ
２    入力側センサ
３    出力側センサ
４    推定手段
５    判定手段
６    警告灯（警告手段）
７    故障診断機
８    記憶手段
９    エンジン
１０  クランクシャフト
１１  駆動側の摩擦材を含む系
１２  摩擦クラッチ
１３  変速ギア
１４  チェーン
１５  車輪
１６  Ｖベルト
１７  減速ギア
【図１】
2008057669.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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