(57)【要約】      （修正有）【課題】安定的にプリチャージ制御可能な電磁クラッチの制御装置を提供すること。【解決手段】ピストンにストローク力を付与する電磁力発生部と前記電磁力発生部の電流を制御するコントローラと第1回転要素と前記第2回転要素の相対回転数を検出する相対回転数検出手段と前記コントローラに設けられ、前記湿式摩擦締結要素の締結指令に基づいて所定の一定電流を所定時間流すことで前記ピストンをストロークさせるプリチャージ制御部とを備え、前記プリチャージ制御部は、前記締結指令を受けたときの相対回転数が属する領域に応じた電流値を前記所定の一定電流として決定し、かつ、前記相対回転数に対して線形な関係を有する設定時間に基づいて、前記指令時相対回転数に対応する前記設定時間を前記所定時間として決定することとした。【選択図】図６
2017161033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのストロークにより第1回転要素と第2回転要素とを締結する湿式摩擦締結要素と、
前記ピストンにストローク力を付与する電磁力発生部と、
前記電磁力発生部の電流を制御するコントローラと、
前記第1回転要素と前記第2回転要素の相対回転数を検出する相対回転数検出手段と、
前記コントローラに設けられ、前記湿式摩擦締結要素の締結指令に基づいて所定の一定電流を所定時間流すことで前記ピストンをストロークさせるプリチャージ制御部と、
を備え、
前記プリチャージ制御部は、前記締結指令を受けたときの指令時相対回転数が第１相対回転数領域内か、該第１相対回転数領域よりも高回転側の第２相対回転数領域内かを判断し、前記指令時相対回転数が属する領域に応じた電流値を前記所定の一定電流として決定し、かつ、前記第1相対回転数領域及び前記第2相対回転数領域内に予め設定され前記相対回転数に対して線形な関係を有する設定時間に基づいて、前記指令時相対回転数に対応する前記設定時間を前記所定時間として決定することを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記電流値は、前記指令時相対回転数が前記第２相対回転数領域内の場合よりも、前記第１相対回転数領域内の場合のほうが大きいことを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁クラッチの制御装置において、
前記所定時間は、前記指令時相対回転数が属する領域内において前記指令時相対回転数が低いほど長く設定することを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁力により締結・解放を行う電磁クラッチの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、電磁クラッチの締結にあたり、ピストンをストロークさせてクラッチのクリアランスを詰める所謂プリチャージ制御を行い、その後、必要な締結力に応じた電磁力を発生させる電磁クラッチの制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２７７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、プリチャージ制御では、一定電流値を所定時間付与することで所望のストロークを行う。しかしながら、ストローク位置に対する電磁力が非線形的に変化するため、ストローク開始時のストローク位置によっては安定的にストロークさせることが困難であった。
本発明は上記課題に着目してなされたもので、プリチャージ制御によりピストンを安定的にストロークさせることが可能な電磁クラッチの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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の電磁クラッチの制御装置では、ピストンのストロークにより第1回転要素と第2回転要素とを締結する湿式摩擦締結要素と、前記ピストンにストローク力を付与する電磁力発生部と、前記電磁力発生部の電流を制御するコントローラと、前記第1回転要素と前記第2回転要素の相対回転数を検出する相対回転数検出手段と、前記コントローラに設けられ、前記湿式摩擦締結要素の締結指令に基づいて所定の一定電流を所定時間流すことで前記ピストンをストロークさせるプリチャージ制御部と、を備え、前記プリチャージ制御部は、前記締結指令を受けたときの指令時相対回転数が第１相対回転数領域内か、該第１相対回転数領域よりも高回転側の第２相対回転数領域内かを判断し、前記指令時相対回転数が属する領域に応じた電流値を前記所定の一定電流として決定し、かつ、前記第1相対回転数領域及び前記第2相対回転数領域内に予め設定され前記相対回転数に対して線形な関係を有する設定時間に基づいて、前記指令時相対回転数に対応する前記設定時間を前記所定時間として決定することとした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明者は鋭意検討の結果、締結指令時のストローク位置と相対回転数との間に相関関係があることを見出したため、相対回転数に基づいて適切なストローク位置を推定でき、この推定されたストローク位置に応じて適切なプリチャージ制御を行うことで、ピストンを安定的にストロークさせることができる。また、相対回転数領域を相対回転数に応じて複数に分割し、相対回転数領域毎に予め設定された設定時間を相対回転数に対して線形な関係としたため、変速機コントローラの演算負荷やデータ容量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の電磁クラッチの制御装置を備えた車両のシステム図である。
【図２】実施例１の電磁クラッチを表す概略断面図である。
【図３】実施例１の電磁クラッチ制御部における締結制御処理を表すフローチャートである。
【図４】実施例１の電磁クラッチ制御部による締結制御を表すタイムチャートである。
【図５】実施例１の電磁クラッチにおけるクリアランスと電磁力の関係を表す特性図である。
【図６】実施例１のプリチャージ制御における電流値と時間の関係を表すPTマップである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例１〕
図１は実施例１の電磁クラッチの制御装置を備えた車両のシステム図である。エンジン1と変速機3との間には、電磁力により締結する電磁クラッチ2を有する。エンジン1から出力されたトルクは、電磁クラッチ2及び変速機3を介して駆動輪4に伝達される。エンジン1は、エンジンコントローラ10によってスロットル開度や燃料噴射量が制御される。電磁クラッチ2及び変速機3は、変速機コントローラ20により締結状態及び変速状態が制御される。変速機3は、自動変速機であってもよいし、手動変速機であってもよく、特に限定しない。変速機コントローラ20は、電磁クラッチ2の入力側回転数を検出する入力回転数センサ5からの信号と、電磁クラッチ2の出力側回転数を検出する出力回転数センサ6からの信号とを受信すると共に、エンジンコントローラ10とCAN通信線を介して情報を送受信し、各種情報を共有する。尚、入力軸回転数センサ5はエンジン回転数から検出してもよく、特に限定しない。変速機コントローラ20内には、電磁クラッチ制御部を有する。電磁クラッチ制御部は、電磁クラッチ2に対する各種指令に基づいて電磁クラッチ2の締結状態を制御する。
【０００９】
図２は実施例１の電磁クラッチを表す概略断面図である。電磁クラッチ2は湿式多板クラッチであり、エンジン1と接続された入力軸21（Inputとも記載する。）と、変速機3と接続された出力軸22（Outputとも記載する。）と、入力軸21と一体に回転する複数のドライブ側クラッチプレート21aと、出力軸22と一体に回転する複数のドリブン側クラッチプレート22aと、電磁力を発生させるコイル24及びヨーク25と、ドライブ側クラッチプレート21a及びドリブン側クラッチプレート22aの両方を押圧し、締結力を発生させるピストン23と、を有する。ピストン23はアーマチュアを備えており、コイル24の通電によりヨーク25から発生する電磁力によって吸引されることでストロークすると共に、押圧力を発生する。
【００１０】
図２（ａ）は、電磁クラッチ2が解放状態（以下、OFF状態とも記載する。）となり、ピストン23が解放側に位置する場合の図、図２（ｂ）は、電磁クラッチ2が締結状態（以下、ON状態とも記載する。）となり、ピストン23が締結側に位置する場合の図である。OFF状態からON状態に移行する際の区間が、プリチャージ制御によりピストン23をストロークするための区間であるプリチャージ区間である。
【００１１】
図３は実施例１の電磁クラッチ制御部における締結制御処理を表すフローチャートである。
ステップS1では、要求トルク指令及び締結速度指令（以下、締結指令とも記載する。）を受信する。
ステップS2では、入力回転数センサ5及び出力回転数センサ6により検出された回転数の相対回転数を演算する。
ステップS3では、要求トルク指令及び締結速度指令を受信したときの相対回転数（以下、指令時相対回転数）に応じたプリチャージ区間の電流値P及び時間Tを、変速機コントローラ20に記憶された図6に示すPTマップを参照して決定し、プリチャージ制御を開始する。PTマップの詳細については後述する。
ステップS31では、ステップS3において決定された電流値Pを出力する。
ステップS4では、プリチャージ制御が終了したか否かを判断し、プリチャージ制御中のときはステップS31に戻って電流値Pを出力し、プリチャージ制御が終了したときはステップS5に進む。プリチャージ制御の終了は、時間Tによるタイマ管理等で行う。
ステップS5では、要求トルク指令に応じた電流値H及び締結速度指令に応じた電流傾きΔLに基づいて電流値を決定する。
ステップS6では、ステップS5において決定された電流値Hを出力する。
【００１２】
図４は実施例１の電磁クラッチ制御部による締結制御を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、要求トルク指令及び締結トルク指令を受信すると、プリチャージ制御が開始される。このとき、ステップS3において指令時相対回転数に基づいて決定された電流値Pと時間Tによりプリチャージ制御が行われる。よって、ピストン23がストロークを開始し、ガタ詰めが行われる。
時刻ｔ２において、時間Tが経過し、プリチャージ制御が終了すると、一旦電流値を下げ、ステップS5において決定された電流値Hに向けて、電流傾きΔLにより電流値が上昇する。
時刻ｔ３において、電流値がHに到達すると、その電流値Hを継続的に出力し、要求トルク指令に応じたトルク容量を発生させる。
【００１３】
ここで、プリチャージ制御における電流値Pと時間Tの決定方法について説明する。プリチャージ制御を行う際、ピストン23の位置は常に一定ではなく、ある程度のバラツキを持つ。ヨーク25とピストン23の間の距離をクリアランスclrとしたとき、クリアランスclrに対する電磁力の大きさは、非線形関係を有する。図５は実施例１の電磁クラッチにおけるクリアランスclrと電磁力の関係を表す特性図である。例えば、図５のP1の特性は、電流値P1を付与したときのクリアランスclrと電磁力との関係を表す。仮に、全てのクリアランスclrにおいて締結指令時に電流値P1を付与した場合、クリアランスclrが近いと、極めて大きな電磁力を発生させてしまい、急激にピストン23を移動させることで、締結ショックを招くという問題がある。一方、締結ショックを回避するために、全てのクリアランスclrにおいて締結時指令時に電流値P3を付与した場合、クリアランスclrが大きいと、極めて低い電磁力しか発生させることしかできず、ピストン23を適切に移動することができないため、締結できない、あるいは締結遅れを招くという問題がある。そこで、実施例１では、クリアランスclrを３つの領域に分け、それぞれの領域においてクリアランスclrに対する電磁力の特性が比較的線形な関係（図５中の太い点線参照）を持つ電流値P1,P2,P3（P1＞P2＞P3）を設定することとした。
【００１４】
ここで、締結指令時のクリアランスclrをどのように推定するかが問題となる。本発明者が鋭意検討した結果、クリアランスclrと相対回転数との間には相関関係があることを見出した。例えば、エンジン始動後の車両停止時では、エンジン1と接続された入力軸21はエンジン1と一緒に回転しており、出力軸22は停止している。湿式多板クラッチのように、クラッチプレートの間に流体が介在した状態で相対回転が生じると、各クラッチプレートの間に負圧が発生する。この負圧によってピストン23をON状態側に引き込む現象があることを見出した。言い換えると、この現象によって締結指令時のピストン23の位置が推定できる。具体的には、指令時相対回転数が高いほどクリアランスclrは狭く、指令時相対回転数が低いほどクリアランスclrは広くなる傾向があることが分かった。
【００１５】
図６は実施例１のプリチャージ制御における電流値と時間の関係を表すPTマップである。エンジン回転数は締結指令時の状態に応じて高い場合や低い場合など種々考えられるため、指令時相対回転数も種々の状況が存在する。そこで、指令時相対回転数を上述した電流値P1,P2,P3の値を持つ三つの領域（以下、P1領域、P2領域、P3領域とも記載する。）に分け、各領域内において相対回転数に対し線形な関係を有するプリチャージON時間（設定時間）を設定した。具体的には、指令時相対回転数が高いP3領域では、締結指令時におけるクリアランスclrが狭いと推定されるため、比較的低い電流値P3を付与する。このとき、指令時相対回転数が高いほどクリアランスclrが狭いことから、このP3領域内において、プリチャージON時間は、相対回転数が高いほど短くなるように設定されており、指令時相対回転数が高いほど時間Tが短くなるように設定した。一方、指令時相対回転数が低いP1領域では、締結指令時におけるクリアランスclrが広いと推定されるため、比較的高い電流値P1を付与する。このとき、プリチャージON時間の設定については領域P3と同様である。また、領域P2においては、領域P1及び領域P3の中間的な関係となる値に設定した。これにより、安定的にピストン23をストロークさせつつクラッチプレート間をガタ詰めできる。
【００１６】
以上説明したように、実施例にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）ピストン23のストロークにより入力軸21（第1回転要素）と出力軸22（第2回転要素）とを締結する電磁クラッチ2（湿式摩擦締結要素）と、ピストン23にストローク力を付与するコイル24及びヨーク25（電磁力発生部）と、コイル24の電流を制御する変速機コントローラ20（コントローラ）と、入力軸21と出力軸22の相対回転数を検出するステップS2（相対回転数検出手段）と、変速機コントローラ20に設けられ、電磁クラッチ2の締結指令に基づいて所定の一定電流を所定時間流すことでピストン23をストロークさせるプリチャージ制御部と、を備え、締結指令を受けたときの指令時相対回転数がP1領域（第１相対回転数領域）内か、P2領域よりも高回転側のP2領域（第２相対回転数領域）内かを判断し、指令時相対回転数が属する領域に応じた電流値Pを所定の一定電流として決定し、かつ、P1領域及びP2領域内に予め設定され相対回転数に対して線形な関係を有するプリチャージON時間（設定時間）に基づいて、指令時相対回転数に対応するプリチャージON時間を時間Tとして決定する。
よって、締結指令時におけるピストン23位置が異なったとしても、安定的にピストン23をストロークさせることができる。尚、P2領域とP3領域との関係においても、P1領域とP2領域との関係と同様に設定すればよい。また、相対回転数領域を相対回転数に応じて複数に分割し、相対回転数領域毎に予め設定されたプリチャージON時間を相対回転数に対して線形な関係としたため、変速機コントローラ20の演算負荷やデータ容量を削減できる。
【００１７】
（２）電流値Pは、指令時相対回転数がP2領域内の場合よりも、P1領域内の場合のほうが大きい。よって、ストローク位置に対する電磁力の関係性がより線形な領域を使用することができ、より安定的にプリチャージ制御を実施できる。
【００１８】
（３）所定時間Tは、指令時相対回転数が属する領域内において指令時相対回転数が低いほど長く設定する。よって、ストローク位置に応じた時間を設定することが可能となり、より安定的にピストン23をストロークさせてクラッチプレート間をガタ詰めできる。
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、上記実施例に限らず、他の構成を備えた場合であっても本発明に含まれる。例えば、実施例１では相対回転数領域を3つの領域に分割して形成したが、2つの領域、もしくは4つの領域といった複数の領域に分割していた場合であっても本発明に含まれる。また、実施例１ではプリチャージON時間をPTマップ上に設定した例を示したが、線形補完演算式を設定時間であるプリチャージON時間とし、指令時相対回転数に基づいて演算することで時間Tを求めてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
1    エンジン
2    電磁クラッチ
3    変速機
4    駆動輪
5    入力回転数センサ
6    出力回転数センサ
10    エンジンコントローラ
20    変速機コントローラ
21    入力軸
21a    ドライブ側クラッチプレート
22    出力軸
22a    ドリブン側クラッチプレート
23    ピストン
24    コイル
25    ヨーク
【図１】
2017161033.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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