JP2004116689A - 発進クラッチのクリープ力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中立レンジから走行レンジへの切換に伴い、クラッチを素早くクリープ状態に移行させ、かつエンジン停止を防止できる発進クラッチのクリープ力制御方法を提供する。
【解決手段】走行レンジでかつアイドリング状態のとき、発進クラッチを断状態から第１の係合速度で係合させながら、現時点のエンジン回転数とこのエンジン回転数の変化率とから、所定時間後の予想エンジン回転数を演算する。予想エンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数以下の場合に、発進クラッチを所定量だけ断方向に戻し、その後、第１の係合速度より遅い第２の係合速度でエンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数に近づくように発進クラッチの係合力を制御する。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンおよび変速機と組み合わせて使用され、係合力を自在に可変できる発進クラッチのクリープ力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平７−１４５８３４号公報
一般に、トルクコンバータを備えた自動変速機の場合、極めて滑らかな発進ができる反面、走行レンジのアイドリング状態で、引きずりトルクのために出力軸に回転力が伝わる、所謂クリープ現象を起こす。通常のアイドリング時にはクリープ力が小さいので問題にならないが、アイドルアップ時にはクリープ力が大きくなり、アクセルペダルを踏み込まないのに車両が前進してしまうという問題がある。
【０００３】
このようなトルクコンバータの問題を解消するものとして、油圧クラッチや乾式クラッチなどの係合力を自在に可変できるクラッチを発進クラッチとして用いたものが提案されている。このような発進クラッチを用いた車両において、クリープ力を発生させる場合、ＮレンジからＤレンジへシフトした場合にできるだけ速やかにクリープ力を発生させたい。例えば、図１のＡのクラッチ特性の場合、ストロークＸａまでクラッチを素早く係合させれば、最適なクリープ力Ｔｔｇが得られる。しかし、クラッチの伝達トルクとストロークの関係は温度等によってＢまたはＣのように変化する。例えばＣのように特性が変化した場合に、Ｘａまでクラッチを素早く係合させると、Ｔａｃの伝達トルクが発生し、エンジン停止や過大なショックなどの問題が発生する。これを回避するため、従来は最適と思われるストロークＸａの手前からフィードバック制御を行いながら非常にゆっくりとクラッチを係合させており、クリープ力発生までの時間が長くかかるという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、クラッチを高速で押し付け、変速機への入力回転数が所定回転数に達した位置を近似接触点とし、そこから少しクラッチ解放側の位置に戻し、その位置から再びクラッチを低速で押し付けて接触点を決定する制御方法が開示されている。
ところが、上述の接触点をクリープ制御の開始点に応用すると、次のような問題が発生する。すなわち、クラッチの係合力を制御するアクチュエータには作動遅れが必ずあるので、クリープ制御を開始するエンジン回転数をクリープ目標エンジン回転数に近い値に設定すると、クラッチを高速で押し付けた際、アクチュエータの作動遅れなどによりエンジン停止に至る恐れがある。そのため、クリープ制御を開始するエンジン回転数をクリープ目標エンジン回転数に比べてかなり高くしなければならないが、クリープ制御を開始するエンジン回転数を高くし過ぎると、逆に目標クリープ力を発生させるのに時間がかかるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、クラッチを素早くクリープ状態に移行させることができ、かつエンジン停止などの不具合を解消できる発進クラッチのクリープ力制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、エンジンおよび変速機と組み合わせて使用され、係合力を自在に可変できる発進クラッチのクリープ力制御方法であって、走行レンジでかつアイドリング状態であることを判定する工程と、走行レンジでかつアイドリング状態のとき、発進クラッチを断状態から第１の係合速度で係合させる工程と、第１の係合速度で係合させながら、現時点のエンジン回転数とこのエンジン回転数の変化率とから、所定時間後の予想エンジン回転数を演算する工程と、上記予想エンジン回転数が設定値以下の場合に、発進クラッチを所定量だけ断方向に戻す工程と、発進クラッチを所定量だけ断方向に戻した後、第１の係合速度より遅い第２の係合速度でエンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数に近づくように発進クラッチの係合力を制御する工程と、を含む発進クラッチのクリープ力制御方法を提供する。
【０００７】
アイドリング状態でＮレンジからＤレンジへ切り換えると、まず発進クラッチを断状態から第１の係合速度で係合させる。この係合速度は、従来のフィードバック制御による係合速度より早めの速度とするのがよい。第１の係合速度でクラッチを係合させると、エンジン回転数が低下し始める、つまり伝達トルクが上昇し始める。そこで、現時点のエンジン回転数とこのエンジン回転数の変化率（低下率）とから、所定時間後のエンジン回転数を予測する。所定時間とは、アクチュエータの作動遅れなどによるタイムラグを基準にして決定される。そして、予想エンジン回転数を設定値と比較し、予想エンジン回転数が設定値以下の場合には、そのまま第１の係合速度でクラッチを係合させると、伝達トルクが高くなり過ぎ、エンジン停止に至ると判断し、発進クラッチを所定量だけ断方向に戻す。この所定量とは、エンジン回転数の急激な低下が収まり、緩やかな変化になる量であり、学習制御などによって更新してもよい。この時点で、クラッチはクリープ状態の近傍位置まで到達している。その後、エンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数に近づくように発進クラッチの係合力を第１の係合速度より遅い第２の係合速度で制御する。したがって、クラッチの各種ばらつきや経時変化があっても、常に一定のクリープ力を発生することができる。
【０００８】
上記のように、本発明では、所定のクリープ領域までは素早く係合させ、クリープ領域に入った後はエンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数に近づくようにゆっくりと係合させるので、クリープ力発生までの所要時間を大幅に短縮することができる。
また、クラッチを第１の係合速度で係合させる際、アクチュエータの作動遅れや、クラッチの伝達トルク−ストローク特性が温度などによって変化すると、エンジン回転数が急激に低下し、エンジン停止などの不具合が発生する恐れがある。しかし、本発明ではこのようなエンジン回転数の急激な低下を、予想エンジン回転数と設定値との比較によって事前に予測しているので、エンジン停止を確実に防止することができる。
【０００９】
上記のように第１の係合速度でクラッチを係合させた際、発進クラッチを所定量だけ断方向に戻すタイミングを、予想エンジン回転数と設定値との比較によって決定しているが、その設定値としては、請求項２のようにクリープ目標エンジン回転数の近傍値とするのがよい。
このようにクリープ制御に移行するエンジン回転数が、クリープ時の目標エンジン回転数に近いため、予め設定されたクリープ状態に短時間で到達できる。
なお、設定値をクリープ目標エンジン回転数そのものとしてもよいし、クリープ目標エンジン回転数より多少高めあるいは低めの値としてもよい。設定値をクリープ目標エンジン回転数より低めの値とした方がより短時間でクリープ状態に到達できる。
【００１０】
本発明のクリープ力制御方法は、Ｎ→Ｄへの切替時以外にも、ブレーキＯＮ時に発進クラッチを断状態とするものにも適用できる。
本発明において、発進クラッチは、エンジンと変速機との間に設けてもよいし、変速機の内部に設けてもよい。前者の場合には、発進クラッチの入力回転数はエンジン回転数に等しく、後者の場合には、発進クラッチの入力回転数はエンジン回転数と変速機内部の減速比との商に等しい。いずれの場合も、発進クラッチの入力回転数をエンジン回転数から求めることができる。
本発明で使用される変速機としては、複数の摩擦係合要素を持つ自動変速機（ＡＴ）のほか、無段変速機（ＣＶＴ）であってもよいし、手動変速機をアクチュエータによって自動変速するようにした自動ＭＴであってもよい。
発進クラッチとしては、乾式クラッチ、湿式クラッチ、電磁粉クラッチなど、係合力（伝達トルク）を自在に調整可能なクラッチであれば使用可能である。このような発進クラッチの係合力を制御する方法として、乾式クラッチの場合にはストローク量を調整すればよく、湿式クラッチの場合には油圧を制御すればよい。電磁粉クラッチの場合には入力電流を制御すればよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２は本発明にかかる発進クラッチを備えた車両の駆動機構の一例を示す。
エンジン１の出力軸は発進クラッチ２を介して自動変速機３に接続され、自動変速機３の出力軸はデファレンシャル装置４を介して駆動輪５に接続されている。エンジン１には、エンジンコントローラ（ＥＧコントローラ）１０によって点火制御、燃料噴射制御が行われ、そのためにスロットル開度センサ１１、アイドルアップ検出手段１２、エンジン回転数センサ１３などから信号が入力されている。
【００１２】
発進クラッチ２には、その係合力を自在に調整するためのアクチュエータ２０が装備されており、このアクチュエータ２０は後述するトランスミッションコントローラ（ＴＭコントローラ）３０によって制御される。この実施例では、発進クラッチ２として乾式単板クラッチが用いられ、アクチュエータ２０がそのクラッチ板のストローク量を変化させることで、クラッチ係合力を調整している。
【００１３】
自動変速機３は周知のように複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を備えており、これら摩擦係合要素を選択的に係合させることにより、複数の変速段を得るものであり、その内部構造は公知であるから省略する。自動変速機３の変速段はＴＭコントローラ３０によって走行状態に応じて自動的に選択される。そのため、ＴＭコントローラ３０には、車速を検出する車速センサ３１、フットブレーキの踏み込みを検出するブレーキセンサ３２、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄなどのシフトレンジを検出するシフトポジションセンサ３３、入力回転数センサ３４などから信号が入力され、これら入力信号と予め設定された変速プログラムとによって変速段を決定し、摩擦係合要素の油圧を制御する電磁弁に信号を出力している。また、ＴＭコントローラ３０はＥＧコントローラ１０とも接続され、互いの入力信号を共有している。
【００１４】
図３は、本発明にかかるクリープ力制御方法において、ＮレンジからＤレンジへ切り換えた時のクラッチストローク、エンジン回転数、エンジン回転数の変化率の時間変化を示すものである。
時刻ｔ１で変速機３をＮレンジからＤレンジへ切り換えると、発進クラッチ２のクラッチ板は初期クラッチポイントＣ１まで瞬時に移動する。そして、時刻ｔ２でクラッチポイントＣ１から第１係合速度で係合を開始する。この第１の係合速度は、従来における係合速度より早めの速度に設定されている。第１の係合速度でクラッチを係合させると、エンジン回転数が低下し始める。エンジン回転数が低下し始めるということは、伝達トルクが上昇していることを意味する。そこで、現時点のエンジン回転数Ｎｅとこのエンジン回転数の変化率ｄＮｅ／ｄｔとから、所定時間Ｔｅ後のエンジン回転数Ｎｅ＋Ｔｅ・ｄＮｅ／ｄｔを予測する。所定時間Ｔｅとしては、例えば１００ｍｓ程度に設定される。この予想エンジン回転数（Ｎｅ＋Ｔｅ・ｄＮｅ／ｄｔ）をクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇと比較し、予想エンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇより低くなった時（ｔ３）、発進クラッチ２を所定量ΔＳだけ断方向に戻す。そのまま第１の係合速度でクラッチを係合させると、エンジン停止に至ると判断したからである。発進クラッチ２が乾式クラッチの場合、上記戻し量（ストローク量）ΔＳを約１ｍｍに設定したが、学習制御などによって最適な値に更新してもよい。
【００１５】
発進クラッチ２の伝達トルク−ストローク特性は図１に示すように、温度などによって変化するので、発進クラッチ２を第１の係合速度で係合させた時のエンジン回転数Ｎｅの低下率ｄＮｅ／ｄｔも一定ではない。また、アクチュエータ２０には作動遅れがあるので、エンジン回転数Ｎｅがクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇまで低下した時点でアクチュエータ２０を作動させても、エンジン停止やショック発生といった不具合を回避できないことがある。本発明では、このような点に鑑み、現時点のエンジン回転数Ｎｅとエンジン回転数の変化率ｄＮｅ／ｄｔとから、所定時間Ｔｅ後のエンジン回転数Ｎｅ＋Ｔｅ・ｄＮｅ／ｄｔを予測しているので、温度変化やアクチュエータ２０の作動遅れがあっても、常に安定した予測を行なうことができ、エンジン停止という不具合を確実に解消できる。
なお、所定時間Ｔｅを一定値としてもよいが、エンジン回転数Ｎｅの低下率ｄＮｅ／ｄｔに応じて可変してもよい。つまり、低下率ｄＮｅ／ｄｔが大きい場合には短くし、低下率ｄＮｅ／ｄｔが小さい場合には長くしてもよい。
【００１６】
時刻ｔ３で発進クラッチ２のストロークを所定量ΔＳ戻すことによって、エンジン回転数の急激な低下が収まるので、それ以後、エンジン回転数Ｎｅがクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇに近づくように発進クラッチ２の係合力をフィードバック制御する。時刻ｔ３で発進クラッチ２は既にクリープ近傍位置まで到達しているので、クリープ力発生までの所要時間を短縮できる。また、フィードバック制御を行なうことで、クラッチ３の各種ばらつきや経時変化を解消し、常に一定のクリープ力を発生することができる。
【００１７】
次に、発進クラッチ２のクリープ力制御方法の具体例について、図４を参照して説明する。
制御がスタートすると、変速機のシフト位置が走行レンジ（Ｄ，Ｒ，Ｌなど）か、それとも非走行レンジ（ＰまたはＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。非走行レンジの場合には、発進クラッチ２を断状態とする（ステップＳ２）。走行レンジの場合には、アイドリング状態であるか否かを判定し（ステップＳ３）、非アイドリング状態であれば、すでに走行状態にあると判断し、クラッチの締結制御を実施する（ステップＳ４）。
【００１８】
走行レンジでかつアイドリング状態の場合には、クリープ制御中であるか否かを判定し（ステップＳ５）、クリープ制御中であれば、エンジン回転数をクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇとなるように発進クラッチ２の係合力をフィードバック制御する（ステップＳ６）。クリープ制御中でない場合には、発進クラッチ２を第１の係合速度で係合させる（ステップＳ７）。そして、現時点のエンジン回転数Ｎｅとエンジン回転数の変化率ｄＮｅ／ｄｔとから、所定時間Ｔｅ後のエンジン回転数（Ｎｅ＋Ｔｅ・ｄＮｅ／ｄｔ）を予測し（ステップＳ８）、この予測値とクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇとを比較する（ステップＳ９）。Ｎｅ＋Ｔｅ・ｄＮｅ／ｄｔ≧Ｎｅｔｇの場合には、未だエンジン回転数が十分に低下していない、換言するとクラッチの伝達トルクが十分に上昇していないと判断し、ステップＳ７〜Ｓ９を繰り返す。ステップＳ９で、Ｎｅ＋Ｔｅ・ｄＮｅ／ｄｔ＜Ｎｅｔｇになると、クラッチを所定量ΔＳ戻し（ステップＳ１０）、エンジン回転数の急激な低下を抑える。そして、エンジン回転数Ｎｅがクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇに近づくようにフィードバック制御を実行する（ステップＳ６）。
【００１９】
図４のクリープ力制御方法では、所定時間後のエンジン回転数の予測値が所定値未満の場合にクラッチを所定量戻し、フィードバック制御へ移行するようにしたが、その判定条件として、図３に示すようにクラッチストロークが所定値Ｓｃ以下であること（係合しそうな領域であること）を加えてもよいし、エンジン回転数Ｎｅが基準値Ｎｅｓより低いという条件を加えてもよい。この基準値としては、例えばクリープ目標エンジン回転数Ｎｅｔｇより所定値（例えば８０ｒｐｍ）だけ高い値としてもよいし、Ｄレンジへの切替直前のＮレンジにおける最大エンジン回転数Ｎｅｍａｘより一定値（例えば５０ｒｐｍ）以上低い値としてもよい。このような開始条件を加えることで、クリープ状態への移行の誤判定を防止することが可能となる。
また、上記実施例では、クリープ領域に入るまではオープン制御により第１の係合速度でクラッチを係合させ、クリープ領域に入った後はフィードバック制御によって第２の係合速度でクラッチを係合させるようにしたが、係合速度を変える方法として、最初からフィードバック制御を行なうとともに、クリープ領域の前後でフィードバックゲインを変えてもよい。例えば、クリープ領域前ではゲインを大きくし、領域後ではゲインを小さくしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、クリープ領域に入るまでは第１の係合速度でクラッチを素早く係合させ、クリープ領域に入った後は第１の係合速度より遅い第２の係合速度でエンジン回転数をクリープ目標エンジン回転数に近づけるように制御したので、クリープ発生までの所要時間を大幅に短縮することができる。
また、クラッチを第１の係合速度で係合させる際、クラッチの伝達トルク−ストローク特性が温度などによって変化すると、エンジン回転数が急激に低下し、これを防止するためにアクチュエータを作動させても、アクチュエータの作動遅れでエンジン停止などの不具合が発生する恐れがあるが、本発明ではこのようなエンジン回転数の急激な低下を、エンジン回転数とその変化率とによって事前に予測しているので、アクチュエータの作動遅れや特性変化などがあってもエンジン停止を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の発進クラッチの伝達トルクとクラッチストロークとの関係を示す図である。
【図２】本発明にかかる発進クラッチを搭載した車両の一例の駆動機構図である。
【図３】本発明にかかるクリープ制御を実施した時のクラッチストローク、エンジン回転数およびエンジン回転数の変化率の時間変化図である。
【図４】本発明にかかる発進クラッチのクリープ制御の一例のフローチャート図である。
【符号の説明】
１　　　　　エンジン
２　　　　　発進クラッチ
３　　　　　変速機
２０　　　　アクチュエータ

Claims (2)

1. エンジンおよび変速機と組み合わせて使用され、係合力を自在に可変できる発進クラッチのクリープ力制御方法であって、
   走行レンジでかつアイドリング状態であることを判定する工程と、
   走行レンジでかつアイドリング状態のとき、発進クラッチを断状態から第１の係合速度で係合させる工程と、
   第１の係合速度で係合させながら、現時点のエンジン回転数とこのエンジン回転数の変化率とから、所定時間後の予想エンジン回転数を演算する工程と、
   上記予想エンジン回転数が設定値以下の場合に、発進クラッチを所定量だけ断方向に戻す工程と、
   発進クラッチを所定量だけ断方向に戻した後、第１の係合速度より遅い第２の係合速度でエンジン回転数がクリープ目標エンジン回転数に近づくように発進クラッチの係合力を制御する工程と、を含む発進クラッチのクリープ力制御方法。
2. 上記設定値をクリープ目標エンジン回転数の近傍値としたことを特徴とする請求項１に記載の発進クラッチのクリープ力制御方法。

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