(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン側に連結されるドライブプレートと、トランスミッション側に連結されるドリブンプレートとをオイルが充填されたハウジング内に収容して湿式多板クラッチを構成し、その湿式多板クラッチを介して上記エンジンの動力を上記トランスミッションに伝達するようにした車両の動力伝達装置において、上記クラッチのドライブプレート側回転数を検出するための第１の検出手段と、上記クラッチのドリブンプレート側回転数を検出するための第２の検出手段と、上記トランスミッションの変速時にクラッチ分断開始信号を発生する信号発生手段と、上記信号発生手段からクラッチ分断開始信号を受け取ったとき、上記ドライブプレートと上記ドリブンプレートとの分断を開始し、上記第１及び第２の検出手段の出力に基づき算出される両プレートの回転数差が所定値に達したとき、上記クラッチの分断が終了したと判断して上記トランスミッションの変速動作を開始させるための制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記クラッチの両プレートの分断を開始するときに、回転が落ち込もうとするドリブンプレートにつられて、オイルを介しドライブプレートの回転が連れ回されて落ち込まないよう、そのドライブプレートに連結されるエンジンの回転を上記クラッチ分断開始信号を受け取ったときの回転に保持して上記ドライブプレートの回転を維持し、両プレートの回転数差が所定値に達する時間を早めたことを特徴とする車両の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの動力をトランスミッションに伝達するものとして油圧制御式の湿式多板クラッチが知られている。これは図５に示すように、クラッチハウジング１１６内に収められた複数のクラッチプレート、即ちドライブプレート１１４及びドリブンプレート１１１を、クラッチピストン１２０で互いに押し付け、クラッチ締結力を得るものである。クラッチピストン１２０には油圧通路１１９を通じ、矢示の如く適当な値に制御された油圧が供給される。一方、油圧排出時にはクラッチピストン１２０がリターンスプリング１２１で押し戻され、これによってクラッチプレートの押付力がなくなりクラッチが分断される。
【０００３】
クラッチハウジング１１６はクラッチの入力側をなし、その入力軸１１８がエンジンのクランクシャフト（図示せず）に連結されてエンジンの動力を得るようになっている。一方、クラッチハウジング１１６内に相対回転自在に出力軸１１３が挿通され、これはクラッチの出力側をなしてトランスミッションのインプットシャフト（図示せず）に連結される。クラッチハウジング１１６にドライブプレート１１４が取り付けられ、出力軸１１３にクラッチホルダ１１２を介してドリブンプレート１１１が取り付けられる。各クラッチプレートの取り付けはスプラインを介して行われる。
【０００４】
図６は油圧供給装置を示す。オイルポンプ１２５はエンジンに駆動されてオイルタンク１２６のオイルを吸入し、クラッチピストン１２０及びクラッチ潤滑系に向けて吐出する。この途中でオイルは可変絞り弁１２７，１２８によって流量・圧力が制御される。クラッチピストン１２０へのオイル供給・排出は電磁切替弁１２９によって切り替えられる。なお１３０はリリーフ弁である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、湿式多板クラッチのクラッチプレートは前記クラッチ潤滑系に含まれ、オイルが供給されるようになっている。これはクラッチ接続時に発生する摩擦熱をオイルによって逃がすためである。このためクラッチプレートにはオイルの粘性による引き摺りが多少なりとも生ずる。
【０００６】
一方、クラッチの油圧制御に際してはクラッチの断接を検知する必要があり、一般には、図６に示すようにクラッチピストン１２０と電磁切替弁１２９との間の油圧を油圧センサ１３１で検出したり、図示しないが、クラッチ入出力側回転数差をエンジン回転センサとトランスミッションのインプットシャフト回転センサとを用いて検出したりして、クラッチの断接検知を行っている。
【０００７】
ここで、クラッチの制御レスポンスは油温に大きく影響される。例えばエンジン始動時（とりわけ低温始動時）はオイルが低温・高粘度なので、クラッチプレートの引き摺りが大きくなること、油圧回路、バルブ内の圧力損失も増えることから、制御レスポンスが悪化する。即ち、湿式多板クラッチではクラッチの特に断検知を正確に行い難い問題がある。
【０００８】
この対策として、前者の油圧検出による方法では、クラッチピストン近傍の油圧を検出することが考えられるが、図５に示したように、回転するクラッチハウジングに油圧センサを取り付けるのは実際上不可能である。よって後者の回転数差を検出する方法が一般に多く用いられている。
【０００９】
しかし、この方法によっても次のような問題がある。即ち、この方法では、エンジン回転数とインプットシャフト回転数との差が一定以上になったとき、クラッチがきれていると判断するが、前述の引き摺り効果のため、クラッチプレートの押付力がないにも拘らず連れ回りし、回転数差の増大が遅れ、クラッチ断検知が遅れることがある。
【００１０】
よってこれを補償するため、油圧検出を併用し、油圧が低下して一定時間経過したらクラッチ断と判断したり、高油温時にクラッチ断開始から回転数差が一定以上となるまでの時間をギヤ断毎に学習しておき、この値を低油温時に参照するなどの方法を採用しているが、いずれも根本的な解決策とはならない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジン側に連結されるドライブプレートと、トランスミッション側に連結されるドリブンプレートとをオイルが充填されたハウジング内に収容して湿式多板クラッチを構成し、その湿式多板クラッチを介して上記エンジンの動力を上記トランスミッションに伝達するようにした車両の動力伝達装置において、上記クラッチのドライブプレート側回転数を検出するための第１の検出手段と、上記クラッチのドリブンプレート側回転数を検出するための第２の検出手段と、上記トランスミッションの変速時にクラッチ分断開始信号を発生する信号発生手段と、上記信号発生手段からクラッチ分断開始信号を受け取ったとき、上記ドライブプレートと上記ドリブンプレートとの分断を開始し、上記第１及び第２の検出手段の出力に基づき算出される両プレートの回転数差が所定値に達したとき、上記クラッチの分断が終了したと判断して上記トランスミッションの変速動作を開始させるための制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記クラッチの両プレートの分断を開始するときに、回転が落ち込もうとするドリブンプレートにつられて、オイルを介しドライブプレートの回転が連れ回されて落ち込まないよう、そのドライブプレートに連結されるエンジンの回転を上記クラッチ分断開始信号を受け取ったときの回転に保持して上記ドライブプレートの回転を維持し、両プレートの回転数差が所定値に達する時間を早めたものである。
【００１２】
これによれば、エンジン回転が強制的に保持されるので、連れ回りが防止され、これによりクラッチ断検知を早めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る動力伝達装置の全体構成図である。図示するように、かかる装置においては、エンジン７６とトランスミッション(T/M) ７５との間にクラッチトルコンユニット５０が設けられている。クラッチトルコンユニット５０は、後に詳述するが、油圧制御式湿式多板クラッチとトルクコンバータとを直列に組み合わせ、同一のハウジング内に収めたものである。トランスミッション７５は、それ自体マニュアルトランスミッションであるが、ここではアクチュエータ（ギヤシフトユニット、ＧＳＵ）８４と組み合わされて、自動変速をなし得る構成がされている。
【００１５】
アクチュエータ８４は、コントロールユニット７９による電磁弁８５の切り換えでエア供給手段８６からエアが適宜供給されることで作動し、変速操作を実行するようになっている。エア供給手段８６は、エンジンコンプレッサ８７に連結されたエアタンク８８と、リリーフバルブ８９を介設したエアパイプ９０とで成り、エアパイプ８８の先端がアクチュエータ８４の電磁弁８５に連結されている。エアタンク８８にはコントロールユニット７９に結線された圧力スイッチ９１が設けられている。
【００１６】
このほかトランスミッション７５には車速センサ９２及びインプットシャフト回転センサ９３が設けられ、それぞれコントロールユニット７９に結線されている。またコントロールユニット７９の入力側にはアクセルセンサ９４、チェンジレバー９５、全段シフトが可能な非常用手動スイッチ９６が接続され、出力側にはギヤ表示灯９７や警告灯９８が接続されている。またこのコントロールユニット７９に併設されて信号をやりとりするコントロールユニット102 が備えられ、エンジン回転センサ103 等の検出値に基づいて燃料噴射ポンプ104 の電子ガバナ105 を制御するようになっている。
【００１７】
図２はクラッチトルコンユニット５０を示す詳細図である。クラッチトルコンユニット５０はメインクラッチ５２とトルクコンバータ５３とを組み合わせて主に構成されている。メインクラッチ５２は油圧制御式湿式多板クラッチの構成がなされている。ここではトルクコンバータ５３をロックするためのロックアップクラッチ７１も設けられ、ロックアップクラッチ７１も前記同様に油圧制御式湿式多板クラッチの構成が採られている。これらの関係としては、後に理解されるが、エンジン側から順にトルクコンバータ５３とメインクラッチ５２とが直列関係にあり、トルクコンバータ５３とロックアップクラッチ７１とが並列関係にある。以下、これらの構成を具体的に説明する。
【００１８】
図２において、５４はエンジン動力が入力される入力軸である。入力軸５４にはフロントカバー６７及びトルクコンバータハウジング６８が一体的に結合されている。一方、トルクコンバータ５３は三要素の翼車によって構成され、トルクコンバータハウジング６８と一体で回転するポンプ部５８と、ポンプ部５８に対向するタービン部５９と、固定系にワンウェイクラッチ６０を介して設けられたステータ部６１とで成る。よってトルクコンバータ５３においては、入力軸５４が回転されるとポンプ部５８が回転し、これが作動流体としてのオイルを入力軸５４回りに循環させ、タービン部５９を回転駆動し、タービン部５９からトルクを発生させる。そしてオイルには、この入力軸５４回りの循環の他、ポンプ部５８、タービン部５９、ステータ部６１を順に通るような直交方向の循環も与えられる。なお、トルクコンバータ５３はメインクラッチ５２よりもトランスミッション７５側に配置されている。
【００１９】
一方、フロントカバー６７及びトルクコンバータハウジング６８で囲まれた空間内では、互いに結合されたメインクラッチホルダ６４及びメインクラッチピストンアウターホルダ６５が、軸受６３及びクラッチホルダ６２を介して、出力軸５６にその軸回りを回転自在に支持されている。出力軸５６は入力軸５４と同軸に配置され、図外の右側の部分でトランスミッション７５のインプットシャフトに連結される。クラッチホルダ６２は出力軸５６にスプライン（図示せず）を介して相対回転不可に取り付けられる。メインクラッチピストンアウターホルダ６５は、フロントカバー６７の内面上を摺動回転可能であり、軸方向には移動不可である。トルクコンバータ５３のタービン部５９はメインクラッチホルダ６４に剛に結合されるため、これによってタービン部５９は出力軸５６回りを回転できることとなる。
【００２０】
このタービン部５９即ちトルクコンバータ５３の出力側と、出力軸５６とを断接するのがメインクラッチ５２である。即ちメインクラッチ５２は、メインクラッチホルダ６４にスプラインを介して軸方向移動自在に取り付けられた複数のドライブプレート５５と、クラッチホルダ６２にスプラインを介して軸方向移動自在に取り付けられた複数のドリブンプレート５７とを有する。これらプレート５５，５７は互い違いに重なるよう配置されている。メインクラッチピストンアウターホルダ６５にはシリンダ室６６が形成され、シリンダ室６６にはメインクラッチピストン５１が軸方向移動自在に収容されている。よってシリンダ室６６に油圧供給を行い、メインクラッチピストン５１をプレート５５，５７側に移動させることで、プレート５５，５７同士を摩擦接触させ、メインクラッチ５２を締結状態にすることができる。そしてトルクコンバータ５３の出力側と出力軸５６とを接続することができるようになる。
【００２１】
一方、メインクラッチ５２の径方向外側には、同様に構成されたロックアップクラッチ７１が配設されている。このロックアップクラッチ７１は、トルクコンバータ５３のポンプ部５８とタービン部５９とを直結するためのものである。即ち、ロックアップクラッチ７１は、トルクコンバータハウジング６８にスプラインを介して軸方向移動自在に設けられた複数のドライブプレート７３と、メインクラッチホルダ６４にスプラインを介して軸方向移動自在に設けられたドリブンプレート７２とを有する。フロントカバー６７のシリンダ室９９にはロックアップクラッチ用ピストン７４が軸方向移動自在に収容されている。よってこのピストン７４に油圧を付与することで、プレート７３，７２同士を摩擦接触させてロックアップクラッチ７１を締結状態にし、トルクコンバータ５３をロックできるようになる。
【００２２】
ここで、トルクコンバータ５３のトランスミッション側には、トルクコンバータハウジング６８と連動するオイルポンプ（図示せず）が設けられており、ここで発生した油圧が図６に示したような油圧供給装置によって所定値に制御された後、各シリンダ室６６，９９に送られることで所望のクラッチ締結力が発生する。なお図１に、各シリンダ室６６，９９に対し油圧の給排を切り替える電磁切替弁を７７，７８で示す。
【００２３】
メインクラッチ５２、ロックアップクラッチ７１及びトルクコンバータ５３は作動流体として共通のオイルを使用している。即ち、フロントカバー６７及びトルクコンバータハウジング６８で囲まれた空間内に共通のオイルが満たされている。このオイルは図６に示したように各シリンダ室６６，９９に別系統で送られ、制御用としても使用される。このオイルの温度が低く粘性が高いと、メインクラッチ５２及びロックアップクラッチ７１においてプレート５５，５７，７２，７３同士の引き摺りが強くなる。また制御系統においてもオイルの流れが悪くなり、全体として制御レスポンスは悪化傾向となる。
【００２４】
図１において、８０は高温時のオイルを冷却するためのオイルクーラである。オイルクーラ８０は配管８１を介してクラッチトルコンユニット５０に接続される。配管８１には温度センサ８２及び圧力センサ８３が設けられ、コントロールユニット７９によって油温、油圧が管理されるようになっている。
【００２５】
この動力伝達装置には以下の利点がある。▲１▼発進時にトルクコンバータ５３を使用できるため、メインクラッチ５２の複雑な半クラッチ制御が不要になる。▲２▼変速時の接ショックをトルクコンバータ５３で吸収できる。▲３▼マニュアルトランスミッション７５を使用するため、遊星ギヤを使用するトルクコンバータ自動変速システムに比べてギヤ比選択の幅が広く懐の深いギヤ比設定が可能となる。▲４▼クラッチの長寿命化が可能となる。▲５▼自動変速機構（アクチュエータ８４）を備えたトランスミッションと組み合わせているのでＡ／Ｔとして使用できる。なお通常のマニュアルトランスミッションと組み合わせればＭ／Ｔとしての使用も可能である。▲６▼エンジン７６との結合部にトルクコンバータ５３を用いているため、駆動系の騒音や振動を低減できる。
【００２６】
次に、この動力伝達装置の作動は実際には以下のようになる。まず運転手が変速のためチェンジレバー９５を操作したとする。チェンジレバー９５は電気スイッチのようなもので、次に何速にすべきかという変速指示信号をコントロールユニット７９に向けて発するのみである。するとコントロールユニット７９はこの変速指示信号を受けて、メインクラッチ５２の分断を開始する。つまりこの変速指示信号が本発明にいうクラッチ分断開始信号となる。メインクラッチ５２の分断は、油圧供給装置の電磁切替弁７７を供給側に切替えることで行う。こうしてシリンダ室６６に油圧が送られ、メインクラッチ５２が分断される。クラッチ分断の事実はコントロールユニット７９が後述の方法で検知する。
【００２７】
この後、コントロールユニット７９は、先の変速指示信号に基づく次のギヤ段にトランスミッション７５が変速されるよう、電磁弁８５を切替える。そして変速が終了すると、油圧供給装置の電磁切替弁を排出側に切替え、シリンダ室６６の油圧を排出し、メインクラッチ５２を接続させる。こうして一連の変速操作が終了する。
【００２８】
一方、本装置ではエンジン７６が以下のように電子制御される。即ち、コントロールユニット７９は、アクセルセンサ９４の出力に基づきエンジン負荷を、エンジン回転センサ103 の出力に基づきエンジン回転数をそれぞれ読取り、主にこれらの値に基づいて目標燃料噴射量を決定する。そしてこの目標燃料噴射量に応じた所定の電力をコントロールユニット102 から出力させ、電子ガバナ105 を制御し、燃料噴射量を制御するようになっている。
【００２９】
しかし、メインクラッチ５２の分断時には、運転手のアクセルペダル踏み込み状態に拘らず独立したエンジン制御が行われる。
【００３０】
即ち、ここではメインクラッチ５２の分断時に以下の制御を行う。図３に示すように、コントロールユニット７９は、ステップ１でチェンジレバー９５から変速指示信号（クラッチ分断開始信号）を受け取ると、ステップ２でその受け取った瞬間のエンジン回転数にエンジン回転を保持するよう、エンジン制御を実行する。次のステップ３で、コントロールユニット７９は、エンジン回転センサ103 の出力からエンジン回転数Ｎｅを、インプットシャフト回転センサ９３の出力からインプットシャフト回転数Ｎｉを、それぞれ所定時間毎に読み込み、且つそれら回転数の差ΔＮを所定時間毎に算出する。そしてその回転数差ΔＮを予め記憶された設定値Ｎと比較し、ΔＮ≧Ｎとなるまでステップ２のエンジン回転保持制御を続行する。そしてΔＮ≧Ｎとなれば、ステップ４に進んでエンジン回転保持制御を解除し通常のエンジン制御に戻る。
【００３１】
次に、この制御と従来制御の比較を行う。図４は所定のギヤ段で走行中、シフトアップを行ったときのエンジン回転数とインプットシャフト回転数との変化の様子を示す。なお本制御によるエンジン回転数はＮｅ（一点鎖線）、従来制御によるエンジン回転数はＮｅｘ（破線）、インプットシャフト回転数はＮｉ（実線）で示す。ここで運転手はチェンジレバー９５の操作（この操作時をＴ1 とする）と同時にアクセルペダルを戻すのが通常なので、従来はエンジン回転数Ｎｅｘが時間Ｔ1 から一様に落ち込む。
【００３２】
一方、時間Ｔ1 でクラッチ分断が開始されるが、一般的に、実際にクラッチが切れれば、インプットシャフト回転数がエンジン回転数より落ち込むはずである。よってクラッチが切れたか否かの判断は、上述のように、エンジン回転数とインプットシャフト回転数との回転数差を設定値と比較して行っている。しかし、湿式多板クラッチではクラッチが連れ回る傾向にあるため、従来は、両回転数Ｎｅｘ，Ｎｉの落ち込み方が似ている場合、設定値Ｎ以上の回転数差ΔＮを得るのに比較的長時間ΔＴｘを要していた。つまり、クラッチプレートの押付力が解放されても、オイルの粘性によりドリブンプレートがドライブプレートに連れ回るため、実際には動力伝達できないつまりクラッチ断の状態にあるにも拘らず、クラッチ接続中と判断してしまうのである。
【００３３】
そこで、本制御においては、一点鎖線に示すように、時間Ｔ1 からエンジン回転を保持するようにしている。こうするとエンジン回転が落ち込まず、比較的短時間ΔＴで設定値Ｎ以上の回転数差ΔＮを得られ、クラッチ断を検知できる。つまり回転が落ち込もうとするドリブンプレートに対し、これからドライブプレートを引き離すように強制的にエンジン回転を保持するため、ドリブンプレートの連れ回りを防止し、早期にクラッチ分断を検知できる。こうしてクラッチの制御レスポンスの大幅な改善が図れ、一連の変速時間も短くすることができる。
【００３４】
特に本制御はクラッチ連れ回り傾向が強い低油温時、とりわけ低温始動直後において効果がある。もっとも前述のように、クラッチ断後の回転数の落ち込み方が似ている場合は高油温時にも効果がある。なおクラッチ断に要する時間は例えば大型商用車においても0.1 〜0.15秒と短いので、この時間でエンジン回転保持制御を行ったとしても、運転手はエンジンが引っ掛かったくらいにしか感じず、フィーリング上の問題は生じない。ちなみにコントロールユニット７９は、時間Ｔ1 の時のエンジン回転数を目標回転数としてエンジン回転保持制御を行うが、実際のエンジン回転数は慣性のため完全に一定とはならない。
【００３５】
以上の説明で分かるように、本装置では、メインクラッチ５２、エンジン回転センサ103 、インプットシャフト回転センサ９３、チェンジレバー９５、コントロールユニット７９がそれぞれ本発明の湿式多板クラッチ、第１の検出手段、第２の検出手段、信号発生手段、制御手段を構成している。
【００３６】
ここで、本装置ではエンジン回転数とインプットシャフト回転数を用いてクラッチ断検知を行ったが、要はクラッチの入力側と出力側の回転数を見ればよいので、他の回転数を用いることもできる。例えば、図１に示すパルスセンサ２５でフロントカバー６７の回転数を検出し、これをクラッチ入力側回転数としてもよい。また、ここでは湿式多板クラッチとしてのメインクラッチ５２にトルクコンバータ５３を組み合わせたものに適用したが、湿式多板クラッチが具備された装置ならその型式、種類は問わない。また上述の如き自動変速可能なトランスミッションでなく、通常のマニュアルトランスミッションを具備した装置にも適用可能である。
【００３７】
他にも、本発明においては他の様々な実施の形態が考えられる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以下の如き優れた効果を発揮する。
【００３９】
（１）クラッチの連れ回りを防止し、クラッチ断検知を早期に行える。
【００４０】
（２）クラッチ制御レスポンスの大幅な改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力伝達装置の全体構成図である。
【図２】クラッチトルコンユニットを示す縦断面図である。
【図３】メインクラッチ分断時の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】メインクラッチ分断時のエンジン回転数とインプットシャフト回転数との変化の様子を示すタイムチャートである。
【図５】湿式多板クラッチの縦断面図である。
【図６】油圧供給装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
５２  メインクラッチ
７５  トランスミッション
７６  エンジン
７９  コントロールユニット
９３  インプットシャフト回転センサ
９５  チェンジレバー
１０３  エンジン回転センサ
Ｎ  設定値
Ｎｅ  エンジン回転数
Ｎｉ  インプットシャフト回転数
ΔＮ  回転数差
【図１】
0004145993.tif 000002
【図２】
0004145993.tif 000003
【図３】
0004145993.tif 000004
【図４】
0004145993.tif 000005
【図５】
0004145993.tif 000006
【図６】
0004145993.tif 000007