(57)【要約】【課題】車両を加速させる際、より効率的にエンジン回転数を上昇させるとともに、エンジン回転数の過剰な上昇を防止し、クラッチの消耗を抑えることができる動力出力装置を提供する。【解決手段】動力出力装置１００は、エンジン３０と、吸入空気を圧縮する過給機４０と、吸入空気の流量を検知するエアフローセンサ４と、エンジン３０からの駆動力が伝達される変速機５と、エンジン３０と変速機５との間のクラッチ７０と、クラッチ７０の断接状態を調整する電動オイルポンプ６０と、アクセル開度センサ９０と、車速センサ１６と、ＥＣＵ１とを備え、ＥＣＵ１は、アクセル開度ｐが所定値Ｐ１以上かつ車速ｖが所定速度Ｖ１以下の時、電動オイルポンプ６０を作動させてクラッチ７０の断接状態を半クラッチ状態とし、その後、吸入空気の量ａが所定値Ａ１以上となった時、クラッチ７０の断接状態を接続状態とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンと、
前記エンジンに流入する吸入空気を圧縮する過給機と、
前記吸入空気の流量を検知するエアフローセンサと、
前記エンジンに機械的に接続され、前記エンジンからの駆動力が伝達される変速機と、
前記エンジンと前記変速機との間に設けられるクラッチと、
前記クラッチの断接状態を調整するクラッチ切替機構と、
前記車両のアクセル開度を検知するアクセル開度検知部と、
前記車両の車速を検知する車速検知部と、
前記エアフローセンサ、前記アクセル開度検知部、前記車速検知部及び前記クラッチ切替機構に電気的に接続する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記アクセル開度検知部によって検知されるアクセル開度が所定値以上かつ前記車速検知部によって検知される車速が所定速度以下の時、前記クラッチ切替機構を作動させて前記クラッチの断接状態を半クラッチ状態とし、
前記半クラッチ状態への切替後に前記エアフローセンサによって検知される前記吸入空気の量が所定値以上となった時、前記クラッチ切替機構を作動させて前記クラッチの断接状態を前記半クラッチ状態から接続状態とする動力出力装置。
【請求項２】
前記エンジンの回転数の上昇を補助するモータを、さらに備える請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記モータは前記エンジンと前記クラッチとの間に設けられる請求項２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記モータは前記クラッチと前記変速機との間に設けられる請求項２に記載の動力出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両が低速巡航を行っており、かつ車両のエンジンの回転数が低い場合においては、運転者が急に車速を加速しようとしても、エンジンの回転数はすぐには上昇し難い。特に、車両が過給機を有する場合は、過給機の回転数もすぐには上がらず、エンジンへの吸入空気も少ないためエンジンのトルクも出し難い。そのため、特許文献１には、エンジンと変速機との間に設けられるクラッチを有し、車両の駆動軸に対する出力上昇要求があった場合にこのクラッチを半クラッチ状態としてエンジンの負荷を軽減させ、エンジンの回転数を増大させる動力出力装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、クラッチの半クラッチ状態を終了させるための条件が示されていない。従ってもし、必要以上長い時間、エンジン回転数が高い状態に維持されたままクラッチの半クラッチ状態が続くと、クラッチが熱摩耗等で消耗し寿命が短くなるおそれがある。また、過給圧の値の変化については考慮されておらず、エンジンの回転数が上昇するのに伴って過給圧がどの程度充分に上昇したかが直接的に把握されていないため、エンジン回転数が過剰に上昇してしまうおそれがあるという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、車両を加速させる際、より効率的にエンジン回転数を上昇させるとともに、エンジン回転数の過剰な上昇を防止し、クラッチの消耗を抑えることができる動力出力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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明に係る動力出力装置は、車両に搭載されるエンジンと、エンジンに流入する吸入空気を圧縮する過給機と、吸入空気の流量を検知するエアフローセンサと、エンジンに機械的に接続され、エンジンからの駆動力が伝達される変速機と、エンジンと変速機との間に設けられるクラッチと、クラッチの断接状態を調整するクラッチ切替機構と、車両のアクセル開度を検知するアクセル開度検知部と、車両の車速を検知する車速検知部と、エアフローセンサ、アクセル開度検知部、車速検知部及びクラッチ切替機構に電気的に接続する制御装置とを備え、制御装置は、アクセル開度検知部によって検知されるアクセル開度が所定値以上かつ車速検知部によって検知される車速が所定速度以下の時、クラッチ切替機構を作動させてクラッチの断接状態を半クラッチ状態とし、半クラッチ状態への切替後に、エアフローセンサによって検知される吸入空気の量が所定値以上となった時、クラッチ切替機構を作動させてクラッチの断接状態を半クラッチ状態から接続状態とする。
【０００７】
また、この発明に係る動力出力装置は、エンジンの回転数の上昇を補助するモータを、さらに備えてもよい。
【０００８】
さらに、モータはエンジンとクラッチとの間に設けられてもよい。
また、モータはクラッチと変速機との間に設けられてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る動力出力装置によれば、車両を加速させる際、より効率的にエンジン回転数を上昇させるとともに、エンジン回転数の過剰な上昇を防止し、クラッチの消耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る動力出力装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す動力出力装置のクラッチの断接状態を制御する構造を示す図である。
【図３】図１に示す動力出力装置のクラッチの制御をフローチャートで示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る動力出力装置のクラッチの断接状態を制御する構造を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る動力出力装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態に係る動力出力装置１００を図１に示す。
図１に示すように、車両に搭載されるエンジン３０には、排気ガスが流通する排気通路２及び吸入空気が流通する吸気通路３が接続されている。排気通路２には、過給機４０のタービン部４２が設けられている。一方、吸気通路３には、過給機４０のコンプレッサ部４１が設けられている。過給機４０において、コンプレッサ部４１とタービン部４２とは一体的に接続し、排気ガスの圧力によってタービン部４２が回転駆動されるとともにコンプレッサ部４１も回転する。すなわち、過給機４０はエンジン３０の排気ガスのエネルギーによって駆動されて吸入空気を圧縮する。また、吸気通路３において、過給機４０の下流かつエンジン３０の上流には、過給機４０のコンプレッサ部４１で圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ８０が設けられている。また、過給機４０のコンプレッサ部４１の上流には、吸入空気の流量を検知するエアフローセンサ４が設けられている。
【００１２】
また、動力出力装置１００は、エンジン３０の駆動力が車両の駆動軸６に伝達される動力伝達経路１７を有している。動力伝達経路１７では、エンジン３０側から電動モータ７、クラッチ７０、変速機５及び駆動軸６が順次機械的に接続されている。すなわち、エンジン３０とクラッチ７０との間に電動モータ７が設けられている。
電動モータ７は、エンジン３０の出力軸３０ａに一体回転可能に設けられる回転子７ａと、回転子７ａの外側に固定して設けられる固定子７ｂとを有している。回転子７ａと固定子７ｂとの間には回転磁界が発生し、この回転磁界によるトルクによってエンジン３０の回転がアシストされる。すなわち、電動モータ７はエンジン３０の回転数の上昇を補助している。
【００１３】
クラッチ７０は、エンジン３０側に配置されてエンジン３０の出力軸３０ａに機械的に接続するフライホイール７０ａと、変速機５及び駆動軸６に機械的に接続されるクラッチディスク７０ｂとを有する。フライホイール７０ａとクラッチディスク７０ｂとが接触し合い、摩擦によって互いに一体回転可能となるように接触し合っている時は、クラッチ７０は接続状態にあり、エンジン３０及び電動モータ７の駆動力はクラッチ７０を介して変速機５及び駆動軸６に伝達される。一方、フライホイール７０ａとクラッチディスク７０ｂとが引き離されると、クラッチ７０は切断状態となり、エンジン３０及び電動モータ７の駆動力は変速機５及び駆動軸６に伝達されなくなる。さらに、フライホイール７０ａとクラッチディスク７０ｂとが滑りながら接続されている状態を半クラッチ状態といい、エンジン３０及び電動モータ７の駆動力の一部が変速機５及び駆動軸６に伝達される。
ここで、クラッチ７０の接続状態、切断状態及び半クラッチ状態を、クラッチ７０の断接状態とする。
なお、クラッチ７０には、クラッチペダル２０及び電動オイルポンプ６０が機械的に接続されている。ここで、電動オイルポンプ６０は、クラッチ切替機構を構成する。
【００１４】
また、クラッチ７０のクラッチディスク７０ｂに接続される変速機５には、さらに駆動軸６が機械的に接続される。また、変速機５には、車両の車速を検知する車速センサ１６が設けられている。
ここで、車速センサ１６は、車速検知部を構成する。
【００１５】
エアフローセンサ４、車速センサ１６及び電動オイルポンプ６０には、ＥＣＵ１が電気的に接続されている。またさらに、ＥＣＵ１には車両のアクセル開度を検知するアクセル開度センサ９０が電気的に接続される。
ここで、ＥＣＵ１は制御装置を構成する。また、アクセル開度センサ９０はアクセル開度検知部を構成する。
【００１６】
次に、クラッチ７０の断接状態を制御する構造を、図２を参照して説明する。
運転者が踏み込んで操作するクラッチペダル２０には、ロッド２１の一端が接続されている。また、ロッド２１の他端はクラッチマスタシリンダ５１に取り付けられる。そして、クラッチマスタシリンダ５１の上にはリザーブタンク５２が接続されている。クラッチマスタシリンダ５１の内部及びリザーブタンク５２の内部にはオイルが充填される。さらに、クラッチマスタシリンダ５１には、オイル配管５５の一端が接続される。そして、オイル配管５５の他端はスレーブシリンダ７３を介してレリーズフォーク７１に接続されている。レリーズフォーク７１には、クラッチ７０のクラッチカバー７２が隣接している。また、リザーブタンク５２には第一オイル分岐管５３ａの一端が接続されており、第一オイル分岐管５３ａの他端には電動オイルポンプ６０が接続される。さらに、電動オイルポンプ６０には第二オイル分岐管５３ｂの一端が接続され、第二オイル分岐管５３ｂの他端は分岐点５４を介してオイル配管５５に合流する。
【００１７】
通常、クラッチ７０が接続状態にある時に運転者がクラッチペダル２０を踏み込むと、ロッド２１はクラッチマスタシリンダ５１の内部に押し込められるように矢印方向に移動し、クラッチマスタシリンダ５１の内部で油圧が発生する。そして、クラッチマスタシリンダ５１に発生した油圧は、オイル配管５５を介して伝達され、オイル配管５５の端部に設けられたスレーブシリンダ７３がレリーズフォーク７１を矢印の方向に作動させる。これにより、クラッチ７０のクラッチカバー７２にレリーズフォーク７１が押し付けられる。このように、クラッチカバー７２にレリーズフォーク７１が押す力を加えると、図１のフライホイール７０ａとクラッチディスク７０ｂとは互いに引き離されるように移動する。従って、運転者がクラッチペダル２０を踏み込むことにより、クラッチ７０の断接状態は接続状態から半クラッチ状態又は切断状態に移行する。
一方、運転者のクラッチペダル２０の踏み込みが弱くなり、レリーズフォーク７１に伝達される油圧が小さくなる場合は、クラッチ７０のフライホイール７０ａとクラッチディスク７０ｂとは互いに接続される方向に作動する。そのため、クラッチ７０の断接状態は半クラッチ状態又は切断状態から接続状態に移行する。
【００１８】
次に、クラッチ７０が接続状態である場合に、運転者のクラッチペダル２０の踏み込みに依らずに、ＥＣＵ１によってクラッチ７０の断接状態を自動制御する方法について説明する。
まずは、ＥＣＵ１は電動オイルポンプ６０を作動させる。これにより、リザーブタンク５２に充填されているオイルが第一オイル分岐管５３ａ及ぶ第二オイル分岐管５３ｂを介して分岐点５４からオイル配管５５に流入する。そして、オイル配管５５に油圧が発生し、レリーズフォーク７１に力が伝達されて作動される。従って、この場合も、運転者がクラッチペダル２０を踏み込んだ場合と同様に、クラッチ７０の断接状態は接続状態から半クラッチ状態又は切断状態に移行する。
【００１９】
図３を参照して、ＥＣＵ１によるクラッチ７０の断接状態の自動制御について説明する。
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１は、車速センサ１６によって検知される車速ｖが所定速度Ｖ１以下か否かを判定する。車速ｖが所定の速度Ｖ１よりも大きい場合は、制御を終了する。一方、車速ｖが所定の速度Ｖ１以下である場合、制御はステップＳ２に移行する。
なお、車両が所定の速度Ｖ１以下で走行している場合は、車両が低速巡航している状態であり、この状態の時に運転者がアクセルを踏み込んでもエンジン３０の回転数の増加が遅く、素早く加速し難いものとする。
【００２０】
ステップＳ２において、ＥＣＵ１は、アクセル開度センサ９０によって検知されるアクセル開度ｐが所定値Ｐ１以上か否かを判定する。アクセル開度ｐが所定値Ｐ１未満である場合は、制御を終了する。一方、アクセル開度ｐが所定値Ｐ１以上の場合、ＥＣＵ１は、ステップＳ３においてクラッチ７０の断接状態を電動オイルポンプ６０の自動制御によって半クラッチ状態とする。そして、ステップＳ４において、ＥＣＵ１は、エアフローセンサ４によって検出される吸入空気の流量ａが所定値Ａ１以上か否かを判定する。吸入空気の流量ａが所定値Ａ１未満であれば、再びステップＳ３において、クラッチ７０は半クラッチ状態を維持される。一方、吸入空気の流量ａが所定値Ａ１以上であれば制御は終了する。
なお、アクセル開度ｐが所定値Ｐ１以上であれば、運転者に加速の意思があると判断される。
また、吸入空気の流量ａが所定値Ａ１以上であれば、エンジン３０の回転数が充分に上昇し、過給圧も充分に確保されている状態であると判断される。
【００２１】
以上より、この実施の形態１に係る動力出力装置１００では、エンジン３０の回転数が上がりにくい低速巡航の状態で車両が走行しており、かつ運転者に加速の意思がある場合に、ＥＣＵ１がエンジン３０と変速機５との間のクラッチ７０を半クラッチ状態とする。これにより、運転者が自らクラッチペダル２０を踏んだり、シフトダウン制御を手動で行ったりしなくても自動的にエンジン３０にかかる負荷が小さくなり、迅速にエンジン回転数が上昇するため、車両の車速が効率よく加速される。
また、ＥＣＵ１は、吸気通路３を流通する吸入空気の流量ａが所定値Ａ１以上になった時に、クラッチ７０の断接状態を半クラッチ状態から接続状態に移行させ、クラッチ７０の断接状態の制御を終了する。そのため、エンジン３０の回転数が十分に上昇し、過給機４０による充分な過給圧が得られていると判断される適切なタイミングで、クラッチ７０の半クラッチ状態を終了させることができる。従って、エンジン３０の回転数の過度な上昇を防止することができる。また、クラッチ７０の半クラッチ状態時における過度な摩耗を防ぎ、クラッチ７０の消耗を抑えることができる。
【００２２】
さらに、吸気通路３を流通する吸入空気の流量ａはエアフローセンサ４によって検知される。ここで、従来のようにエンジン回転数を検出して過給圧を確認する方法では、エンジン回転数が増加した場合であっても、排気ガスの流量が増加したに過ぎないのか、又は過給圧が上昇したのかが不明な状態でクラッチ７０が接続状態となってしまう場合がある。一方、吸入空気の流量ａを直接エアフローセンサ４によって検知する場合は、過給が効いていることを確実に確認することができる。
【００２３】
また、エンジン３０とクラッチ７０との間には電動モータ７が設けられている。すなわち動力伝達経路１７において、クラッチ７０のエンジン３０側に電動モータ７が設けられているため、電動モータ７のトルクは出力軸３０ａを介してエンジン３０に直接的に伝達される。従って、エンジン３０の回転数は電動モータ７に補助されて、より迅速に上昇する。
【００２４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る動力出力装置２００は、図１に示す動力出力装置１００において、クラッチ７０の断接状態を制御する部材を、電動オイルポンプ６０からワイヤ調整部材２５０に置き換えたものである。図４を参照して、クラッチ７０の断接状態を制御する構造について説明する。なお、図１〜３の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
まず、図４（ｉ）に示すように、クラッチペダル２０とレリーズフォーク７１との間には、ワイヤ２５５が設けられている。ワイヤ２５５は第一ワイヤ２５５ａと第二ワイヤ２５５ｂとを有する。第一ワイヤ２５５ａと第二ワイヤ２５５ｂとは、ワイヤ調整部材２５０を介して接続している。
ここで、ワイヤ調整部材２５０はクラッチ切替機構を構成する。
【００２５】
クラッチ７０が接続状態の時、運転者がクラッチペダル２０を踏み込んだ場合、ワイヤ２５５は矢印のように引っ張られるように移動する。これにより、レリーズフォーク７１は支点７１ａを中心にクラッチカバー７２に押し付けられる方向に回転する、これによって、クラッチ７０のクラッチディスク７０ｂはフライホイール７０ａから離れるように移動し、クラッチ７０の断接状態は、接続状態から半クラッチ状態又は切断状態に移行する。一方、運転者がクラッチペダル２０を戻す方向に動かすと、ワイヤ２５５及びレリーズフォーク７１は、クラッチペダル２０を踏み込んだ場合とは逆の方向に移動し、クラッチ７０のクラッチディスク７０ｂもフライホイール７０ａに押し付けられる方向に移動する。これにより、クラッチ７０の断接状態は、半クラッチ状態又は切断状態から接続状態に移行する。
【００２６】
次に、ワイヤ調整部材２５０の構造と、ＥＣＵ１によるクラッチ７０の断接状態の自動制御との関係について説明する。
ワイヤ調整部材２５０は、略円筒形状の回転部２５９と、回転部２５９の外周に設けられる第一ギヤ２５８とを有する。回転部２５９の内側には、第一ワイヤ２５５ａの端部が係合される第一空間２５９ａと、第二ワイヤの端部が係合される第二空間２５９ｂとが形成される。第一ワイヤ２５５ａの端部は、回転部２５９の第一空間２５９ａに相対回転可能に係合している。一方、回転部２５９に係合する第二ワイヤ２５５ｂの端部には、雄ねじ山２５１が形成される。また、回転部２５９の第二空間２５９ｂの内周面にも雌ねじ山２５２が形成され、第二ワイヤ２５５ｂの雄ねじ山２５１と係合している。
【００２７】
また、第一ギヤ２５８には、ギヤ駆動モータ２５６に接続された第二ギヤ２５７が噛み合っている。また、ギヤ駆動モータ２５６には、ＥＣＵ１が電気的に接続する。ＥＣＵ１がギヤ駆動モータ２５６を駆動させ、第二ギヤ２５７を回転させると、第二ギヤ２５７に噛み合う第一ギヤ２５８を有する回転部２５９も回転する。これにより、回転部２５９の第二空間２５９ｂの雌ねじ山２５２の回転に伴って、雄ねじ山２５１を有する第二ワイヤ２５５ｂは軸方向に前後に移動する。従って、第二ワイヤ２５５ｂは、運転者によってクラッチペダル２０が踏み込まれた場合と同じ方向に移動したり、逆にクラッチペダル２０の踏み込みが弱まった場合と同じ方向に移動したりすることができる。そのため、クラッチ７０の断接状態もワイヤ調整部材２５０のギヤ駆動モータ２５６の駆動によって適宜調整される。すなわち、クラッチ切替機構であるワイヤ調整部材２５０は、クラッチ７０の断接状態を調整することができる。
【００２８】
以上より、この実施の形態２に係る動力出力装置２００では、クラッチ７０の断接状態を調整する構造としてワイヤ２５５を用い、クラッチ切替機構としてワイヤ調整部材２５０を設けることで、ＥＣＵ１がクラッチ７０の断接状態を自動制御することができる。このため、動力出力装置１００と同様に、運転者の操作に依らずにＥＣＵ１の制御によって迅速にエンジン回転数が上昇し、車両の車速が効率よく加速される。
また、動力出力装置１００と同様に、吸入空気の流量ａが所定値Ａ１以上になった時に、適切なタイミングでクラッチ７０の半クラッチ状態が終了されるため、エンジン３０の回転数の過度な上昇が防止され、クラッチ７０の消耗が抑えられる。
【００２９】
実施の形態３.
この発明の実施の形態３に係る動力出力装置３００の構成を図５に示す。なお、図１〜３の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
動力出力装置３００は、エンジン３０の駆動力が車両の駆動軸６に伝達される動力伝達経路３１７を有している。動力伝達経路３１７では、エンジン３０側からクラッチ７０、電動モータ７、変速機５及び駆動軸６が順次機械的に接続されている。すなわち、クラッチ７０と変速機５との間に電動モータ７が設けられている。
【００３０】
以上より、この実施の形態における動力出力装置３００では、クラッチ７０と変速機５との間、すなわち動力伝達経路３１７において、クラッチ７０の駆動軸６側に電動モータ７が設けられている。これにより、電動モータ７のトルクを変速機５を介して駆動軸６に直接的に伝達することができる。従って、クラッチ７０の断接状態を半クラッチ状態とすることで、エンジン３０から動力伝達経路３１７を介して伝達されるトルクが減少してしまった場合であっても、減少した分のトルクを電動モータ７０により補って駆動軸６に効率よく伝達することができる。
また、動力出力装置３００でも、動力出力装置１００又は２００と同様に、ＥＣＵ１が電動オイルポンプ６０を制御することによって、迅速に自動的にエンジン回転数を上昇させ、車両の車速を効率よく加速することができる。
また、動力出力装置１００又は２００と同様に、吸入空気の流量ａが所定値Ａ１以上になった時に、適切なタイミングでクラッチ７０の半クラッチ状態が終了されるため、クラッチ７０の摩耗が防止される。
【００３１】
１  ＥＣＵ（制御装置）、４  エアフローセンサ、５  変速機、７  電動モータ（モータ）、１６  車速センサ（車速検知部）、３０  エンジン、４０  過給機、６０  電動オイルポンプ（クラッチ切替機構）、７０  クラッチ、９０  アクセル開度センサ（アクセル開度検知部）、２５０  ワイヤ調整部材（クラッチ切替機構）、１００，２００，３００  動力出力装置。
【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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