JP2006521519A

JP2006521519A - クラッチの係合を制御するためのシステムと方法

Info

Publication number: JP2006521519A
Application number: JP2006506007A
Authority: JP
Inventors: フォウラー，ポール，マーティン; ホエラー，ロバート，スタンリー; スティービー，ジョン，アレン; スタシック，アンソニー; ハワーデン，ジェフリー，フィリップ
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2006-09-21
Also published as: BRPI0407006A; KR101258283B1; US7491152B2; WO2004085868A1; GB2399870A; EP1606529B1; GB0306762D0; KR20050109949A; US20060247094A1; EP1606529A1; CN1723353A; CN100439740C

Abstract

【課題】スロットルの操作パラメーターに応じて、自動車のマスタークラッチを係合する方法と制御システムを提供する。
【解決手段】
この方法は、スロットルの操作パラメーター値を決定し、これに基いてクラッチ16の操作モードを設定するステップを含む。この方法は、上記パラメーター値をしきい値と比較して、この比較に基いてクラッチ16の操作モードを設定するステップを含んでいてもよい。制御システムは、スロットル16の操作パラメーター値に相当する信号を受取るマイクロプロセッサを含む。マイクロプロセッサは、このパラメーター値に基いて、又は、選択的にこのパラメーター値としきい値との比較に基いて、クラッチ16の操作モードを設定する。

Description

本発明は、変速機のマスタークラッチの係合と離脱を自動的に制御するためのクラッチ制御に関し、より具体的には、スロットルの使用に応じて、変速機のマスタークラッチの係合を制御するクラッチ制御に関する。

自動の機械変速システムと、このマスタークラッチの自動の制御は、従来技術において公知であって、例えば、特許文献１、２、３、４、５及び６の開示例を参照することができるが、これら特許文献の開示内容は、本明細書に参考として包含されるものとする。

簡単に説明すると、このような自動の機械変速システムでは、エンジンへの燃料の供給、マスタークラッチの係合と離脱、変速機のシフト操作及び入力又は出力軸ブレーキのような、他の装置の操作を含む様々な駆動ラインの操作は、所定の計測、感知、及び／又は計算された入力パラメーターに基く制御システムによって自動制御されている。典型的に、この入力パラメーターには、エンジン速度、スロットル位置、変速機の入力及び／又は出力軸の速度、自動車の速度、係合されているギアのレシオ、ブレーキの使用や同様物が含まれる。尚、用語スロットル位置は、エンジンへの燃料の供給を制御するため、運転手によって制御される任意の装置の位置や設定を意味するために用いられている。

自動の機械変速機を備えた自動車内の、自動のクラッチ制御について特にみてみると、通常の操作の間、停車や非常に遅い速度の操作から発進する時、所定の入力パラメーターに従って、エンジン速度をアイドル速度よりも高い設定値に保ったり、及び／又は滑らかな発進を得るために、マスター摩擦クラッチは完全に離脱された状態と完全に係合された状態の間で調整される、つまり、部分的に係合される。このマスタークラッチの係合の方法は、一般に、全てのタイプのスロットルの使用時に、品質の高く、安定したクラッチの係合を提供している。しかしながら、特に、急な坂で自動車を発進させる時や、運転手や制御システムによって他の荒い運転が求められる時のように、クラッチの滑らかで、安定した係合は、全ての状況下で必要とされているわけではない。
米国特許第３，４７８，８５１号公報米国特許第３，７５２，２８４号公報米国特許第４，０１９，６１４号公報米国特許第４，０３８，８８９号公報米国特許第４，０８１，０６５号公報米国特許第４，３６１，０６１号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、スロットルの操作パラメーターに応じて、マスタークラッチの係合を制御するように、自動車のマスタークラッチの係合を制御するためのクラッチの制御システムと方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る方法では、スロットルの操作パラメーター値を決定して、このスロットルの操作パラメーター値に基いてクラッチの操作モードを設定するステップを含む。また、この方法では、スロットルの操作パラメーター値をしきい値と比較させるステップと、この比較ステップに基いてクラッチの操作モードを設定するステップを含むことができる。

また、本発明に係る他の実施形態の方法では、少なくとも一つの自動車の操作状態を決定して、この自動車の操作状態を所定の限界と比較するステップを含む。そして、自動車の操作状態を所定の限界と比較するステップに基いて、クラッチの操作モードを設定する。

また、本発明に係る制御システムでは、スロットルの操作パラメーター値と対応する信号を受け取るようにマイクロプロセッサを含む。このマイクロプロセッサは、スロットルの操作パラメーター値に基いて、又は選択的に、スロットルの操作パラメーター値としきい値との比較に基いて、クラッチの操作モードを設定する。本発明に係る他の実施形態では、マイクロプロセッサは、自動車の操作状態を決定し、この自動車の操作状態を所定の限界と比較させる。そして、マイクロプロセッサは、自動車の操作状態と所定の限界との比較に基いて、クラッチの操作モードを設定する。

本明細書に添付された図を参照しながら、以下の発明を実施するための最良の形態に関する明細書の記載を理解することで、当該技術分野における通常の知識を有する者ならば、本発明に関する様々なさらなる特徴が明らかになるであろう。

添付した図を参照すると、図１には、自動車に用いるための、少なくとも部分的に自動化された、機械変速システム１０が概略的に示されている。この自動変速システム１０には、燃料制御されたエンジン１２（例えば、ディーゼルエンジンや他の同様物）と、多段変速型で、変速用にギアを用いた変速機１４と、さらに、これらエンジンと変速機の入力軸１８の間で駆動可能なように介在されるマスタークラッチ１６（例えば、摩擦マスタークラッチ）が含まれている。変速機１４は、主変速部をスプリッター及び／又はレンジ型の補助部と直列に接続させた複合型でもよい。特に、このタイプの変速機は、典型的に複数の前進速度を備えるヘビーデューティー車に利用されている。このような変速機の例として、米国特許第５，３９０，５６１号と第５，７３７，９７８号公報の開示例を参照することができるが、これら開示内容は、本明細書に参考として包含されるものとする。また、変速機の出力軸２０は、変速機１４から外側に延びて、自動車の駆動軸２２と駆動可能なように接続されるが、通常、プロップ軸２４を用いて接続される。

マスタークラッチ１６には、エンジンのクランク軸／フライホィールと接続される駆動部１６Ａと、変速機の入力軸１８と接続されて、駆動部１６Ａと摩擦式に係合する被駆動部１６Ｂが含まれる。この例として、米国特許第５，６３４，５４１号と第５，４５０，９３４号と第５，９０８，１００号公報の開示例を参照することができるが、これら開示内容は、本明細書に参考として包含されるものとする。また、従来公知なように、より素早いアップシフトを行うために、入力軸１８の回転速度を選択的に減少させるアップシフトブレーキ２６（これはまた、入力軸ブレーキ又は慣性ブレーキとしても知られている）を用いていてもよい。

また、マイクロプロセッサに基く電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）２８を備えて、入力信号３０を受け取るとともに、所定の論理規則に従ってこの入力信号を処理して、様々なシステムアクチュエーターや同様物に対して指令用の出力信号３２を発信させるようにする。このタイプのマイクロプロセッサに基く制御器は従来公知であって、例えば、米国特許第４，５９５，９８６号公報の開示例を参照することができるが、この開示内容は、本明細書に参考として包含されるものとする。

システム１０は、回転速度センサ３４を含み、エンジンの回転速度を感知して、この速度を示す出力信号（ＥＳ）を提供させ、また、回転速度センサ３６を含み、入力軸１８の回転速度を感知して、この速度を示す出力信号（ＩＳ）を提供させ、また、トルクセンサ３７を含み、入力軸１８のトルクを感知して、出力信号（ＩＴ）を提供させ、また、回転速度センサ３８を含み、出力軸２０の回転速度を感知して、この速度を示す出力信号（ＯＳ）を提供させる。また、センサ４０を含み、スロットルペダルの操作パラメーターを感知して、このパラメーターを示す出力信号（ＴＨＬ）を提供させる。また、シフトコントロールコンソール４２を含んで、運転手が変速システムの操作モードを選択できるようにするとともに、この操作モードを示す出力信号（ＧＲ_T）を提供させるようにしてもよい。また、システム１０は、センサ４４と４６を含んで、夫々、自動車のフットブレーキ（又はサービスブレーキとしても参照される）とエンジンブレーキの操作を感知して、夫々、これらブレーキを示す信号ＦＢとＥＢを提供させるようにしてもよい。

マスタークラッチ１６は、ＥＣＵ２８からの指令用の出力信号３２に応答するクラッチアクチュエーター５０（オートクラッチ）によって制御されている。又は、クラッチペダル４８のマニュアル操作に優先されるように、制御用の出力信号に応答するアクチュエーターを備えていてもよい。クラッチ１６の係合と離脱（つまり、“非係合”）の状態は、位置センサ１６Ｃによって感知されてもよく、又は、エンジン（ＥＳ）と入力軸（ＩＳ）の速度の比較から決定されてもよい。

変速機１４は、ＥＣＵ２８からの出力信号に応答したり、及び／又は、この選択された位置を示す入力信号をＥＣＵ２８に送るように、変速用のアクチュエーター５２を備えていてもよい。このタイプのシフト機構は、所謂Ｘ−Ｙシフタータイプと呼ばれることがあり、従来技術において公知であって、この例として、米国特許第５，３０５，２４０号と第５，２１９，３９１号公報の開示例を参照することができるが、これら開示内容は、本明細書に参考として包含されるものとする。アクチュエーター５２は、変速機１４の主及び／又は補助部をシフトさせてもよい。

エンジンの燃料供給は、好ましくは、ＥＣＵ２８から指令信号を受け取ったり、及び／又は、ＥＣＵ２８に入力信号を提供する、電子エンジン制御器５４によって制御される。好ましくは、エンジン制御器５４は、インダストリースタンダードデータリンクＤＬと接続されるが、これは、例えば、ＳＡＥＪ１９２２、ＳＡＥＪ１９３９及び／又はＩＳＯ１１８９８のような、従来公知のインダストリープロトコルに従うものとする。ＥＣＵ２８は、エンジン制御器５４内に含まれていてもよい。

さらに、ＥＣＵ２８は、一つ又は複数の出力信号ＴＨＬを受け取るように、スロットルセンサ４０と電気的に接続される。出力信号ＴＨＬは、一つ又は複数のスロットル操作パラメーターと対応し、これには、スロットル位置、スロットルの使用の割合、スロットルの使用の加速度が含まれるが、これらに限定される必要はない。説明を容易にするため、以下に述べるクラッチ１６の係合の制御方法では、スロットルの使用の割合に応答するものとする。尚、本発明は、スロットルセンサ４０から信号を受け取るようなＥＣＵ２８に限定されず、本発明は、例えばエンジン制御器５４のような、エンジン１２の所望の燃料供給率を決定することができる任意の部品から信号を受け取るＥＣＵ２８を用いて実施されてもよい。

図２を参照すると、スロットルセンサ４０からの出力信号ＴＨＬに基いて、クラッチ１６の係合を制御するための方法がフローチャート形式で示されている。まず、本発明に係る方法は、ステップ（Ｓ２．１）から開始する。次に、ＥＣＵ２８は、例えば、スロットルの使用の割合のような、スロットルの操作パラメーター値に相当する出力信号ＴＨＬをスロットルセンサ４０から受け取り（Ｓ２．２）、そして、このスロットルの操作パラメーター値がＥＣＵ２８内にプログラムされているベースラインしきい値よりも大きいか否か判断する（Ｓ２．３）。このしきい値は、“最小のアグレッシブな”クラッチ操作モードに相当し、この実施形態では、最も高い品質のクラッチの係合の割合に基く。この最も高い品質のクラッチの係合の割合は、典型的に、自動車を滑らかに発進させるために、通常の自動の機械変速システムに用いられている。そして、問題とされるスロットルの操作パラメーター値がベースラインしきい値よりも小さい場合や、実質的に等しい場合や、又は、出力信号ＴＨＬが得られない場合には、ＥＣＵ２８は、クラッチの係合を最小のアグレッシブな操作モードに設定して、最も高い品質のクラッチの係合の割合に従ってクラッチ１６を係合させる（Ｓ２．４）。

しかしながら、問題とされるスロットルの操作パラメーターがベースラインしきい値よりも大きい場合には、ＥＣＵ２８は、問題とされるスロットルの操作パラメーターが所定のしきい値Ｘよりも大きいか否か判断する（Ｓ２．５）。そして、問題とされるスロットルの操作パラメーター値が所定のしきい値Ｘよりも小さいが、ベースラインしきい値よりも大きい場合には、ＥＣＵ２８は、上記最小のアグレッシブな操作モードと比べて、よりアグレッシブな所定の操作モードに従ってクラッチ１６を係合させる（Ｓ２．６）。

スロットルの操作パラメーター値をしきい値と比較させて、この比較ステップに従ってクラッチの操作モードを設定するプロセスは、スロットルの操作パラメーター値が最大の所定のしきい値と比較されるまで、所定の回数で繰り返される（Ｓ２．７）。そして、問題とされるスロットルの操作パラメーター値が最大の所定のしきい値よりも小さいが、この前に比較されたしきい値よりも大きい場合には、ＥＣＵ２８は、前の操作モードと比べてよりアグレッシブな、所定の操作モードに従ってクラッチ１６を係合させる（Ｓ２．８）。しかしながら、問題とされるスロットルの操作パラメーターが最大のしきい値よりも大きい場合には、ＥＣＵ２８は、クラッチ１６を最もアグレッシブな操作モードに設定するが、これは、この実施形態では、最もアグレッシブな係合の割合に従ってクラッチ１６を係合させることに基く（Ｓ２．９）。この制御方法は、ステップ（Ｓ２．１０）で終了する。

図３を参照すると、図２で示した本発明の実施形態に係るクラッチ１６の係合方法がグラフィカルに示されている。図３の上方には、例示的に４つのスロットルの使用の割合（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）がグラフィカルに示されている。また、図３の下方には、例示的に４つのクラッチの係合の割合（ａ、ｂ、ｃ及びｄ）がグラフィカルに示されている。スロットルのライトな使用は、線Ｄによって示されている。また、スロットルのヘビーな使用は、線Ａによって示されている。説明上、スロットルのライトな使用の結果、ＥＣＵ２８はクラッチ１６を最小のアグレッシブな操作モードに設定するが、これは、最小のアグレッシブなクラッチの係合の割合（線ｄ）に相当する。反対に、スロットルのヘビーな使用の結果、ＥＣＵ２８はクラッチ１６を最大のアグレッシブな操作モードに設定するが、これは、最大のアグレッシブなクラッチの係合の割合（線ａ）に相当する。

図４を参照すると、本発明に係る制御方法の他の実施形態が示されている。この実施形態では、スロットルペダルが押し下げられることで、スロットルの操作パラメーター値の直接的な関数として、クラッチの操作モードを決定している。この場合、説明が異なり、問題とされるスロットルの操作パラメーター値は上述したようなしきい値と比較されず、むしろ、クラッチの操作モードは、問題とされるスロットルの操作パラメーター値のその時の値の直接的な関数の相関（functional correlation）となる。この結果、クラッチの操作モードには無限の数があり得るが、これは、上述した、図３に示したクラッチの操作モードでは有限な数であったのと相違する。例えば、図４の上方には、例示的に４つのスロットルの使用の割合（Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺ）が示されている。また、図４の下方には、例示的に４つのクラッチの係合の割合（ｗ、ｘ、ｙ及びｚ）が示されているが、これらは夫々、曲線Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺの各々の直接的な関数の相関である。

図５を参照すると、本発明に係るさらに他の実施形態が示されている。この実施形態では、ＥＣＵ２８がクラッチ１６のよりアグレッシブな係合の必要性を判断した時に限り、クラッチの係合の割合が修正されている。何らかの自動車の操作状況下、例えば、比較的に急な斜面で自動車を発進させたり、又は比較的に大きな荷物を運搬するような場合には、クラッチに過度な磨耗や損傷が生じることを防ぐように、クラッチ１６をアグレッシブに係合させることが望ましいことがある。この実施形態では、本発明に係る方法は、ステップ（Ｓ３．１）から開始する。次に、ＥＣＵ２８は、自動車の操作状況が所定の限界又はしきいを超えているか判断する（Ｓ３．２）。例を挙げると、自動車の操作状況は、坂の上で自動車を駐車させるときの自動車の相対的な傾斜でもよく、また、所定の限界は１０°の傾斜でもよい。問題とされる自動車の操作状況が所定の限界よりも低かったり、又は実質的に等しい場合には、ＥＣＵ２８は、上述したようにクラッチの係合を最小のアグレッシブな操作モードに設定させる（Ｓ３．３）。

しかしながら、所定の限界を超えるときは、ＥＣＵ２８はクラッチの係合をよりアグレッシブな操作モードに設定する（Ｓ３．４）。これによりアグレッシブな操作モードでは、ＥＣＵ２８は、先のよりアグレッシブな操作モードよりもクラッチの係合の割合をより早い割合となるようにクラッチ１６を係合させ、この結果、クラッチのスリップの時間とクラッチ１６内に蓄積される熱の量を最小にさせる。アグレッシブな操作モードを決定することは、問題とされるスロットルの操作パラメーター値を特定のしきい値の所定の数と比較することで行ったり、又は、問題とされるスロットルの操作パラメーター値を用いてその時のクラッチの係合の割合を関数的に相関させることで行ってもよく（Ｓ３．５）、これらコンセプトの双方とも既に上で説明されている。この制御方法は、ステップ（Ｓ３．６）で終了する。

以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は、本明細書で上述し、添付した図に示した実施形態に限定されず、これらは単に、本発明を実施する上で最良の形態を例示的に示したものであることを理解されたい。また、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的な思想の範囲内で、本発明に何らかの修正や変更を加えることは可能であると思料するが、このような修正や変更は、本発明の技術的な思想の範囲内であって、添付した特許請求の範囲内に含まれることを理解されたい。

本発明に係る制御システムと方法を用いた自動の機械変速システムをブロックダイアグラム形式で概略的に示した図である。本発明の実施形態の一つに関するクラッチの制御方法をフローチャート形式で概略的に示した図である。図２に示した制御方法に従って、例示的にスロットルの使用の割合と、対応するクラッチの係合の割合をグラフィカル形式で概略的に示した図である。本発明に係る他の実施形態の制御方法に従って、例示的にスロットルの使用の割合と、対応するクラッチの係合の割合をグラフィカル形式で概略的に示した図である。本発明の他の実施形態に係るクラッチの制御方法をフローチャート形式で概略的に示した図である。

符号の説明

１０変速システム
１２エンジン
１４変速機
１６クラッチ
２８電子制御ユニット
４０スロットルセンサ

Claims

自動車のマスタークラッチの係合方法であって、
スロットルの操作パラメーター値を決定し、
前記スロットルの操作パラメーター値に基いて、クラッチ（16）の操作モードを設定する、各ステップを有することを特徴とする方法。
前記スロットルの操作パラメーター値は、スロットル位置、スロットルの使用の割合及びスロットルの使用の加速度のいずれかに相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記操作モードを設定するステップは、さらに、前記スロットルの操作パラメーター値が向上する時、アグレッシブな割合をより向上させて前記クラッチ（16）を係合させるように設定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらなるステップとして、少なくとも一つの自動車の操作状況を決定し、この自動車の操作状況を所定の限界と比較し、この比較ステップに基いて前記クラッチ（16）の操作モードを設定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車のマスタークラッチの係合方法であって、
スロットルの操作パラメーター値を決定し、
前記スロットルの操作パラメーター値をしきい値と比較し、
前記比較ステップに基いて、クラッチ（16）の操作モードを設定する、各ステップを有することを特徴とする方法。
前記スロットルの操作パラメーター値は、スロットル位置、スロットルの使用の割合及びスロットルの使用の加速度のいずれかに相当することを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が最初のしきい値よりも小さいか、又は実質的に等しい時、最小のアグレッシブな割合で前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が最初のしきい値よりも大きい時、最小のアグレッシブな割合よりも早い割合で前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が決定されない時、最小のアグレッシブな割合で前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
自動車のマスタークラッチ（16）を係合させるための制御システムであって、スロットルの操作パラメーター値に相当する信号（THL）を受け取れるように電子制御ユニット（28）を含み、この電子制御ユニット（28）は、前記スロットルの操作パラメーター値に基いて、前記クラッチ（16）の操作モードを設定することを特徴とするシステム。
前記スロットルの操作パラメーター値は、スロットル位置、スロットルの使用の割合及びスロットルの使用の加速度のいずれかに相当することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が向上する時、アグレッシブな割合をより向上させて前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記電子制御ユニット（28）は、自動車の操作状況に相当する信号を受取り、この自動車の操作状況を所定の限界と比較させて、少なくとも部分的にこの比較に基いて、前記クラッチ（16）の操作モードを設定することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
自動車のマスタークラッチ（16）を係合させるための制御システムであって、
プロセッサに基く制御器（28）と、
少なくとも一つのスロットルの操作パラメーターを感知して、このパラメーターを示す出力信号（THL）を前記制御器（28）に提供するように少なくとも一つのセンサ（40）とを有し、
前記制御器（28）は、受け取った前記出力信号（THL）に基いてスロットルの操作パラメーター値を決定し、このスロットルの操作パラメーター値をしきい値と比較して、前記スロットルの操作パラメーター値と前記しきい値との間の比較に基いて、前記自動車のマスタークラッチ（16）の操作モードを設定することを特徴とするシステム。
前記スロットルの操作パラメーター値は、スロットル位置、スロットルの使用の割合及びスロットルの使用の加速度のいずれかに相当することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が最初のしきい値よりも小さいか、又は実質的に等しい時、最小のアグレッシブな割合で前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が最初のしきい値よりも大きい時、最小のアグレッシブな割合よりも早い割合で前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
前記操作モードは、前記スロットルの操作パラメーター値が決定されない時、最小のアグレッシブな割合で前記クラッチ（16）を係合させることを含むことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
燃料制御型のエンジン、マスタークラッチ及び変速機を有する自動車に用いる、自動車のマスタークラッチの係合方法であって、
前記エンジンの所望の燃料供給の割合を決定し、
前記エンジンの所望の燃料供給の割合に基いて、前記クラッチ（16）の係合の割合を設定する、各ステップを有することを特徴とする方法。