JP2009079757A - 油圧式車両クラッチ機構及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの精確な制御、油圧機構部品の連続冷却性能、２つの別々の油圧回路を使用する場合のラテラルトルク制御、車両クラッチの重量及びコスト低減、及び他の車両機能と特性を提供する。
【解決手段】車両クラッチ組立体用油圧機構は、クラッチへ供給される油圧を調整するポンプ３０及びパージ弁３２を備える。ポンプ３０での油圧は、クラッチの運転圧よりも大きい値に設定可能である。最適であり、制御可能であり、及び／又は、所定の運転圧をクラッチ１０，１２へ供給できるよう、パージ弁３２は油圧機構から油圧をパージするよう構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両クラッチアクチュエータに関し、特に湿式多板クラッチ用油圧制御クラッチアクチュエータ及びその関連方法などの、車両駆動列から車両の車輪へトルクを伝達する装置及び車両駆動部品へトルクを伝達する方法に関する。

既存の車両駆動力伝達機構は、車両駆動列／トランスミッションを介してエンジンから車両の車輪へトルクを送達する。車両のオンデマンド又はユーザ作動四輪駆動モード用のトルク伝達機構では、後輪差動装置にクラッチ機構を組み込むことによりエンジン・トランスミッションからの動力を前輪と後輪の間で選択的に分配することが可能である。

ユーザ制御式動力伝達装置の一例が特許文献１に記載されている。推進軸からのトルクは、速度制御装置及び左右１組のトルク可変伝達クラッチを介して１組の後輪車軸へ伝達される。各トルク可変伝達クラッチはクラッチケースに収納され、クラッチ作動機構により相互に押圧される内側及び外側摩擦板又は円板を多数組含む。これらの組の円板が接合すると、共通軸により供給されたトルクが車輪の駆動軸へ伝達される。これらの板のクラッチ作動機構は、クラッチ機構の内側及び外側板の組を相互に押圧するために使用される押圧部材とともにピストンを制御する電磁式アクチュエータを含むことがある。しかしながら、典型的には、特許文献２に記載するような油圧制御ピストン式作動機構が使用されている。
米国特許第５，１３５，０７１号 米国特許第６，８４８，５５５号

また、四輪駆動機構においてトルクを可変とするオンデマンド型トルク伝達機構を提供し管理する概念も近年実施されている。そのような機構は、すべての天候及び道路状態において優れた車両安定性及びコントロール性を付与することが知られている。更に、トルク可変四輪駆動機構は、しばしば、従来の四輪駆動機構が有する、重量、騒音、性能、設計の能力限界に関する欠点を最小化する。特許文献３は、車両駆動列に組み込まれるオンデマンド型トルク可変伝達機構を開示する。多くの場合車輪のスリップだけに反応する従来のオンデマンド型四輪駆動機構とは異なり、従来のトルク可変管理機構は、車輪スリップを待たずに半又は全四輪駆動モードを始動する。その代りに、乾燥した道路状態及び滑りやすい道路状態の両方での制御及び牽引を向上するために、車両が加速する時はいつでもトルクを積極的に後輪に送達する。車輪のスリップが検出されると、トルク可変管理機構が車輪スリップ量に比例した追加のトルクを後輪へ配分するよう構成することもできる。前記機構は、エンジン、ブレーキ、及びスロットル機構のセンサにより車両の動的状態を連続してモニターし、最高のコントロール性を与えるよう前後のトルク分配を調整することができる。
米国特許第７，０２１，４４５号

任意の時間に最適な牽引及び安定性を提供するためのトルク分配の適切なレベルを決定するために、（複雑なアルゴリズムを使用した）中央コンピュータ制御動力制御ユニット（ＰＣＵ）が使用されている。システムの要求に応じて推進軸からトルクを受け取る電気制御湿式クラッチのセットを用いた電子リア差動装置機構によりトルクを後輪に送達してもよい。

オンデマンド型クラッチ機構の電気クラッチ作動は、現在、オンデマンド型クラッチ機構の作動の極めて一般的なモードである。近年、クラッチの油圧式作動も試みられている。しかしながら、油圧式クラッチ作動技術の発展と、既に認識されている機構の限界への対処が必要とされている。例えば、これまでは、現行の油圧式クラッチ機構の冷却能力と共に、サイズ、重量、及び電力消費量に対する要求のため、現在の機構はかさばるとともに高価であり、動力特性、反応時間特性、冷却性能、コントロールの限界や、重量への考慮等の点でも不都合な面がみられた。

本発明の１つの特徴によれば、クラッチ機構用油圧式アクチュエータは、電子制御ユニットにより制御される電気ポンプ及びパージ弁を備える。ポンプからの出力油圧はクラッチの運転圧よりも大きく設定され、パージ弁はクラッチの運転圧の精確な制御が維持されるよう供給ラインから油圧を選択的にパージするように制御される。本発明によれば、クラッチの制御に必要な圧力調整用油圧部品の数が最小となる。１つの実施例では、油圧回路は単一のポンプと単一の弁により構成される。

本発明の別の１つの特徴によれば、被動部及び駆動部を有する少なくとも２つのクラッチと；前記被動部を前記駆動部に係合させて各前記クラッチを作動するよう構成されており、運転油圧が供給されると前記被動部を対応する前記駆動部に移動係合させるよう構成された少なくとも２つのピストンと、出力油圧を供給するよう構成された少なくとも２つのポンプと、それぞれが前記ポンプの１つとそれに対応する前記ピストンの１つの間に設置されてそれらと並列に接続された少なくとも２つのパージ弁と、第１の前記ピストンと第１の前記パージ弁との間に直接接続されて油圧の変化がラインに沿って実質的にない第１油圧ラインと、第２の前記ピストンと第２の前記パージ弁との間に直接接続されて油圧の変化がラインに沿って実質的にない第２油圧ラインとを備えた油圧機構と；前記ポンプ及び前記パージ弁を制御して、対応する前記ピストンへ所望油圧を供与するよう構成されたコントローラと；を備えた、車両駆動列から車両の複数の車輪へトルクを伝達する装置が提供される。

本発明のもう１つの特徴によれば、第１被動部及び第１駆動部を有する第１クラッチと；第２被動部及び第２駆動部を有する第２クラッチと；前記第１被動部を前記第１駆動部に係合させ、さらに前記第２被動部を前記第２駆動部に独立して選択的に係合させて前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを独立して選択的に作動するよう構成されており、第１運転油圧の供給時に前記第１被動部を前記第１駆動部に移動係合させて前記第１クラッチを作動するよう構成された第１ピストンと、第２運転油圧の供給時に前記第２被動部を前記第２駆動部に移動係合させて前記第２クラッチを作動するよう構成された第２ピストンと、第１出力油圧を供給するよう構成された第１ポンプと、第２出力油圧を供給するよう構成された第２ポンプと、前記第１ポンプ及び前記第１ピストンと並列に接続された第１パージ弁と、前記第２ポンプ及び前記第２ピストンと並列に接続された第２パージ弁と、前記第１ポンプと前記第１パージ弁との間に接続された第１ポンプ油圧ラインと、前記第１パージ弁と前記第１ピストンとの間に接続された第１ピストン油圧ラインとを備え、前記第１クラッチの作動時は油圧流体の第１ポンプ圧は前記第１ポンプから前記第１パージ弁まで前記第１ポンプ油圧ライン全長に沿って略同一であるよう構成され、前記第１クラッチの作動時は油圧流体の第１ピストン圧は前記第１パージ弁から前記第１ピストンまで前記第１ピストン油圧ラインの全長に沿って略同一であるよう構成された油圧機構と；前記第１ポンプ及び前記第１パージ弁の少なくとも１つと前記第２ポンプ及び前記第２パージ弁の少なくとも１つを別々に独立して制御して、第１所望油圧を前記第１ピストンに、第２所望油圧を前記第２ピストンにそれぞれ与えるよう構成されたコントローラと；を備えた、車両駆動列から車両の少なくとも２つの車輪へトルクを伝達する装置が提供される。

本発明のもう１つの特徴によれば、作動時には車両動力ユニットから第１車両車輪へトルクを伝達するよう構成された第１車両クラッチを提供すること；作動時には前記車両動力ユニットから第２車両車輪へトルクを伝達するよう構成された第２車両クラッチを提供すること；油圧流体を含み、前記油圧流体に作用して第１ポンプ油圧を出力するよう構成された第１ポンプが第１ポンプラインにより第１パージ弁に接続され、前記油圧流体の第１運転圧が作用すると前記第１車両クラッチを作動するよう構成された第１ピストンに前記第１パージ弁が第１ピストンラインにより接続されている、第１油圧回路を提供すること；油圧流体を含み、前記油圧流体に作用して第２ポンプ油圧を出力するよう構成された第２ポンプが第２ポンプラインにより第２パージ弁に接続され、前記油圧流体の第２運転圧が作用すると前記第２車両クラッチを作動するよう構成された第２ピストンに前記第２パージ弁が第２ピストンラインにより接続されている、第２油圧回路を提供すること；前記第１パージ弁を開弁して前記第１ピストンラインにおける油圧を前記第１ピストンの前記運転油圧に略等しくすることにより、アキュムレータを使用することなく、前記第１ピストンラインにおける油圧を制御すること；前記第２パージ弁を開弁して前記第２ピストンラインにおける油圧を前記第２ピストンの前記運転油圧に略等しくすることにより、アキュムレータを使用することなく、前記第２ピストンラインにおける油圧を制御すること；を備えた少なくとも２つの車両駆動部品へトルクを伝達する方法が提供される。

上記の特徴により、車両クラッチ組立体の油圧機構は、クラッチの精確な制御、油圧機構部品の連続冷却能、２つの別々の油圧回路を使用する際のラテラルトルク制御、車両クラッチの重量及びコスト削減、更に他の車両機能及び特性を提供するよう構成できる。

次に、本発明を、添付の図面を参照して、単に例として示す装置及び方法の実施例により更に詳細に説明する。

図１は、本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構の実施例の模式図である。図２は、本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構の別の実施例の模式図である。図３は、図１の油圧式車両クラッチ機構のプロセスフローを示すフロー図である。図４は、本発明の原理に従って作製した直接駆動機構及びパージ弁機構の、時間に関するトルク指令信号、油圧、及びポンプ制御信号を示す１組の比較チャートである。図５は、本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構の他の実施例の模式図である。

図１は、本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構１の実施例の油圧回路模式図を示す。機構１は、別々の油圧流体ラインにより１組の湿式多板摩擦クラッチ１０，１２に接続されているポンプ３０を備えることができる。ソレノイド弁３２などのパージ弁が、クラッチ１０，１２へ送達される油圧の調整に使用できる。本開示の一実施例では、クラッチ１０，１２は、車両のリア差動装置機構に一体化された１組のトルク可変伝達クラッチでもよい。締結時にクラッチ１０，１２は推進軸から車両の後輪へトルクを伝達する。以下により詳細に説明するように、各クラッチ１０，１２に送達される流体圧の量を変化させることにより、トルク伝達量を変化させることができる。クラッチ１０，１２は、左側車輪とリア差動装置の間及び右側車輪とリア差動装置の間にそれぞれ１つずつ配置するなど、リア差動装置の両側に配置することができる。他の実施例では、少なくとも１つのクラッチセットをエンジン・動力プラントとリア差動装置の間で駆動軸に配置して、後輪を駆動することができる。

本実施例の説明においては、クラッチ１０に関する説明は、クラッチ１２についても同様に該当する。クラッチ１０は、一連の外側摩擦板１３（駆動部）及び内側摩擦板１５（被動部）を備えてもよい。車輪の駆動軸１６は内側板１５に接続する。摩擦板１３，１５は、クラッチケース１０ｃ内の潤滑液（例えば、油圧油など）に浸漬することができる。外側摩擦板１３は、例えば遊星歯車機構に連結される共通軸に接続してもよい。あるいは、推進軸及びハイポイド歯車を併用して外側摩擦板１３を駆動するように構成することができる。ハイポイド歯車は、曲がり歯傘歯車と似た構造であるが、交差しない非平行軸同士を接続するように設計される（例えば、推進軸を外側摩擦板１３の軸に接続する）。このようにして、車両動力ユニット（例えば、内燃機関、電気モータ、など）からの入力により外側摩擦板１３を駆動できる。例えば、車両動力ユニットは、駆動軸と車両トランスミッションとに接続されるリア差動装置を備え得る車両駆動列により、外側摩擦板１３へ動力を供給できる。もちろん、車両駆動列にフロント差動装置を設けて、車両の前輪に動力を供給することも可能である。

作動装置１８を使用して、クラッチ１０を作動することができる。図１に示すように、作動装置１８は、油圧式ピストン１８ｂに接続される押圧部材１８ａを備える。油圧式ピストン１８ｂが油圧流体により変位すると、押圧部材１８ａが外側板１３を押圧して内側板１５と係合させ、ねじりのある状態で板１３，１５を連結する。それによって、トルクが動力ユニット及び駆動列からクラッチ１０を介して駆動軸１６へ伝達される。作動装置１８は、チャンバ１８ｄを画成するシリンダ１８ｃを備える。油圧式ピストン１８ｂは、チャンバ１８ｄ内へ導入された油圧により、チャンバ１８ｄ内で変位する。油圧は、第２ピストンライン１０ａを通してピストンチャンバ１８ｄへ供給される。

油圧は、第１、第２ピストン／チャンバ１９ｂ，ｄ，１８ｂ，ｄにそれぞれ接続された第１、第２ピストンライン１２ａ，１０ａに接続されたポンプライン２０によってクラッチ１０，１２に送達することができる。ポンプ３０及びモータ３６は、弁３２と共に作用して、ポンプライン２０にスタンバイポンプ圧Ｐ１及びアクティブポンプ圧Ｐ３を発生するよう構成できる。しかしながら、スタンバイポンプ圧Ｐ１の発生は必須ではない。例えば、ポンプ及びモータは、機構がアクティブポンプ圧Ｐ３を必要としない時は、単に冷却等のために油圧流体を循環させることができる。更に、必要でない時は、ポンプ及びモータのパワーをオフとすることができ、機構はそれ自身の冷却及び／又は潤滑を行う加圧流体流を提供しない。ソレノイド３２などのパージ弁は、ポンプ３０から送達された流体の一部を分流させて、第１、第２ピストンライン１２ａ，１０ａに供給される油圧を減少するよう構成することができる。例えば、弁入力ライン２２により、弁３２を供給ライン２０に接続することができる。そして、弁出力ライン２４は、弁３２を通過した流体をリザーバ３４へ誘導する。このように、弁３２はポンプ３０及び作動装置と「並列に」接続しているとみなすことができる。パイロットライン３７を弁３２に設けて、弁３２にフィードバック通路を提供することが可能である。更に、弁３２は、フィードバックライン３７からの圧力と、ＥＣＵ４０からの信号を受信して生成したソレノイド推力とを均衡させるバランス弁として作用するよう構成することができる。弁入力ライン２２及びパイロットライン３７は、弁３２をポンプ３０及び作動装置１８，１９と並列に接続させる通路ラインとみなすことができる。このように、ポンプ３０は、弁３２の位置にかかわらず、作動装置１８，１９を作動する。弁３２は、作動装置１８，１９が受ける圧力を制御するために使用することができるが、特に作動装置１８，１９のオン・オフを行うものではない。

弁３２の下流にある油圧流体の圧力であって、第１、第２ピストン／チャンバ１９ｂ，ｄ，１８ｂ，ｄにおいて得られる圧力であるピストン圧Ｐ２を検出するために、圧力センサ３８を機構において使用することができる。ポンプ３０は、弁３２により供給ライン２０から除去された油圧流体と還流ライン２６を介してクラッチケース１０ｃ，１２ｃから還流した油圧流体とを受け取るリザーバ３４から油圧流体を汲み上げる。ポンプ３０吸入口とリザーバ３４との間にフィルタ３９を配置して、油圧回路を通して再送する前に油圧流体を洗浄することができる。更に、所望ならば、オイル又は他の冷却流体を別々にクラッチ１０及び／又はクラッチ１２へ供給するよう構成された別の冷却／潤滑ポンプを設けてもよい。

上述のように、機構１の油圧部品を、クラッチ１０，１２及びリア差動装置を備える車両のリアケーシングと一体化してもよい。この開示による油圧式アクチュエータに使用され得る比較的少数の部品パーツにより、様々な運転状況においてクラッチ１０，１２の精確なオンデマンド制御を保持する能力を失わずに、クラッチアクチュエータの複雑さ、重量、及びパッケージング要件を緩和することが可能である。更に、油圧式アクチュエータ機構が、クラッチにカム又は追加の摩擦板を必要とすることなく、クラッチによる短期間での高トルク荷重の伝達に影響を与えることができることがわかった。ある実施例では、油圧式アクチュエータ機構は、クラッチ１０，１２（及びピストン１８，１９）に１ＭＰａの最大運転圧を生成するように構成することができる。しかしながら、ポンプの設計によれば、３ＭＰａ以上の運転圧を容易に許容するよう再構成することが可能である。ここで、圧力ＥＭクラッチは、１０００ｋｇｆ以上に比較して、例えば３００〜３５０ｋｇｆなどの、油圧式クラッチが生成可能な力よりも小さな力で作動することを理解されたい。

図１の破線は、種々の油圧部品の制御ラインを示す。例えば、弁３２は、追加の又は別の駆動力を車輪に供給するようクラッチ１０，１２を作動すべき時に信号を送る電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０により制御することが可能である。ポンプのモータ３６は、ＥＣＵ４０から送られる指令により制御されるポンプ制御ユニット（ＰＣＵ）４２により制御可能である。図１にはＥＣＵ４０とＰＣＵ４２とがそれぞれ別のものとして示されているが、これらのコントローラは、単一のＥＣＵに統合されてもよいことが理解されるであろう。また、ＰＣＵ４２は、油圧式アクチュエータと同一又は異なる場所に配置してもよい。ある実施例では、ポンプ３０は定容量型電気ポンプでもよい。モータ３６はブラシレス直流モータでもよく、弁３２は二位置双方向リニアソレノイド弁でもよい。ＥＣＵ４０の指示により、弁３２を全開位置、全閉位置、又は中間位置で作動して、クラッチ１０，１２により伝達されるトルク量に関して十分な制御を行うことができる。更に、弁の位置を、ＥＣＵ４０により提供された指令信号及び油圧の組合せに依存させることも可能である。

図１の油圧機構１には、通常クラッチ１０，１２を作動するのに必要な油圧を貯蔵するために使用されるアキュムレータが無いことに注意されたい。その代わりに、クラッチの作動が必要であるとＥＣＵ４０が決定すると、制御信号がモータ３６に送付され、出力ポンプ圧Ｐ３をクラッチ１０，１２の所望の運転圧よりも大きくてもよい値まで増加させる。出力圧Ｐ３は、クラッチ１０，１２の作動中、トルク荷重要件に従って更に調整することができる。油圧機構１は、ピストンで得られる油圧を調節するたった２つの油圧部品、すなわちポンプ３０及び弁３２だけを備えていてもよいことに言及しておく。このように、重量削減及びクラッチ全体のサイズの減少を実現させる、多大に簡素化した油圧式アクチュエータの設計が可能である。機構は、バランスが取れている時Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３であるよう、本来は静的であるように構成することができる。

図２は、２つのポンプ３０ａ，３０ｂが設けられて、別々に独立して制御可能な２つの油圧回路２９ａ，２９ｂ内で油圧流体を循環させる、油圧式車両クラッチ機構の他の実施例の模式図である。別々の回路２９ａ，２９ｂにより各クラッチ１０，１２を独立して選択的に制御することが可能となり、車両の２つの別々の駆動輪は、独立して選択的に駆動される。このように、図２に示す機構を使用して、車両安定性制御及び高精度運転スリップ制御が達成される。例えば、前記機構を車両用リア差動装置に設置した車両がカーブを曲がるとき、追加のトルクを適切に選択された（通常は外側の）駆動輪に付与することで、より優れた操縦性が提供される。トルク量およびその付与は、加速量、操舵角、ブレーキ量、サスペンション位置、車軸間速度差、駆動トルク、車両速度、ヨーモーメント等を含むいくつかの因子に基づいて、ＥＣＵ４０及び／又はＰＣＵ４２により決定することが可能である。

第１回路２９ａは、ソレノイド弁３２ａなどの第１パージ弁に第１ポンプライン２０ａにより接続される第１ポンプ３０ａを備えてもよい。第１弁３２ａは、第１ピストンライン１２ａにより第１クラッチ１２に接続してもよい。圧力センサ３８を第１ピストンライン１２ａに沿った位置に配置し、その圧力Ｐ２を監視し、ＥＣＵ４０へ通報することが可能である。クラッチ１２の作動が所望されるとＥＣＵ４０が決定すると、ＥＣＵ４０はＰＣＵ４２を介してモータ３６へ信号を送り、モータ３６に第１ポンプ３０ａからのポンプ出力を増加させることができる。増加したポンプ出力は、第１ポンプライン２０ａの圧力を、スタンバイ圧力Ｐ１（又は、無圧力）からアクティブ圧力Ｐ３へ増加させる。アクティブ圧力Ｐ３は、クラッチ１２の所望の運転圧よりも大きい。その後、ピストンライン１２ａの圧力をクラッチ１２の所望運転圧に略等しいＰ２に保持するように、ＥＣＵ４０は弁３２ａを制御して油圧流体を第１ポンプライン２０ａから分流させる。第１ポンプ３０ａにより出力される流速や圧力がより高いにもかかわらず、ピストン１９ｂで得られる圧力Ｐ２が急速に上昇し、超過や変動をほとんど生じることなくスムーズにクラッチ／ピストン運転圧に到達するように、弁３２ａの制御が本質的に動的であってもよい。所望ならば、弁３２ａにパイロットライン３７ａを設けて、弁３２ａへのフィードバック通路を提供してもよい。作動直後において、機構は本質的に動的であるが、バランスに達した時Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３であるよう、機構を本来静的であるように構成することが可能である。

あるいは、第１ポンプ３０ａにより生成された出力圧を、クラッチ１２の可能な所望運転圧の全範囲を提供するのに十分高い圧力に維持するならば、圧力Ｐ２の制御は、弁３２ａの制御だけによって達成できる。そのような構成では、ポンプはスタンバイ圧力Ｐ１を提供する必要がなく、すなわち、ポンプは、クラッチ１２のいずれの可能な所望運転圧よりも高いアクティブ圧力Ｐ３を出力するだけであろう。そのような機構は、より応答性がよく制御が容易であり得るが、ある種のエネルギー損失や部品の磨耗特性は望ましいものではないかもしれない。このように、ＥＣＵ４０は、様々な操作パラメータ、ユーザ選択等に拠って、モータ３６及び第１弁３２ａの１つ又は両方を制御するようにプログラムすることが可能である。

第２回路２９ｂは、ソレノイド弁３２ｂなどの第２パージ弁に第２ポンプライン２０ｂにより接続される第２ポンプ３０ｂを備えることが可能である。第２弁３２ｂは、第２ピストンライン１０ｂにより第２クラッチ１０に接続可能である。圧力センサ３８を、第２ピストンライン１０ｂに沿った位置に配置して、その圧力Ｐ５を監視し、ＥＣＵ４０へ通報することが可能である。クラッチ１０の作動が所望されるとＥＣＵ４０が決定すると、ＥＣＵ４０はＰＣＵ４２を介してモータ３６へ信号を送り、モータ３６に第２ポンプ３０ｂからのポンプ出力を増加させることができる。増加したポンプ出力は、第２ポンプライン２０ｂの圧力をスタンバイ圧力Ｐ４（又は、無圧力）からアクティブ圧力Ｐ６へ増加させる。アクティブ圧力Ｐ６は、第２クラッチ１０の所望運転圧よりも大きくてもよい。その後、ピストンライン１０ｂの圧力をクラッチ１０の所望運転圧と略等しいＰ５に維持するように、ＥＣＵ４０は第２弁３２ｂを制御して油圧流体を第２ポンプライン２０ｂから分流させる。第２ポンプ３０ｂにより出力される流速や圧力がより高いにもかかわらず、ピストン１８ｂで得られる圧力Ｐ５が急速に上昇し、超過や変動をほとんど生じることなくスムーズにクラッチ／ピストン運転圧に到達するように、弁３２ｂの制御が本質的に動的であってもよい。所望ならば、弁３２ｂにパイロットライン３７ｂを設けて、弁３２ｂへのフィードバック通路を提供してもよい。

第１回路２９ａと同じく、第１ポンプ３０ａにより生成される出力圧を、第２クラッチ１０の可能な所望運転圧の全範囲を提供するのに十分高い圧力に維持するならば、第２回路２９ｂは、弁３２ｂの制御だけで圧力Ｐ５の制御を達成できる。

第１クラッチ１２及び第２クラッチ１０は、それぞれ別々の油圧回路２９ａ，２９ｂを使用して操作されるので、各クラッチは互いに別々に独立して制御することが可能である。駆動軸１６が車両の後輪に接続される場合、別々の独立した制御によりユーザが車両におけるラテラルトルク分配の制御だけでなく、操舵アシスト、運転安定機能、直接ヨー制御等を行うことを可能とする。もちろん、クラッチ１０，１２が車輪の他の組合せに作用する場合にも、これらの特徴を実現することが可能であろう。

図３は、ＥＣＵ４０を油圧機構１全体の制御に使用できる、図１の油圧式車両クラッチ機構のプロセスフローを示すフロー図である。１つの又は複数のクラッチが作動不要である（追加の又は別の車両駆動源が不要である）とＥＣＵ４０が決定すると、出力ポンプ回転数を所定レベル（ゼロを含む）に維持するようＥＣＵ４０はＰＣＵ４２へ信号を送る。それにより、関連するスタンバイ圧力がポンプから出力されるが、それはポンプの所定回転数がゼロならばゼロである。１つの又は複数のクラッチの作動が必要であるとＥＣＵ４０が決定すると、ポンプ３０出力流速を増加してクラッチ１０，１２が特定の／所望の伝達トルクを出力するのに必要な運転圧より高いポテンシャルの圧力Ｐ３を達成するよう、ＥＣＵ４０からＰＣＵ４２へ信号が送られる。その後、ＥＣＵ４０は、圧力センサ３８によって下流のピストンライン２０で検出された圧力Ｐ２を読み込む。その後、圧力センサ３８からの圧力の読取値に従って、パージ速度を全閉（ノーパージ）から全開（フルパージ）あるいはおそらくそれらの間のどれかの値（部分パージ）へ変化するよう、ＥＣＵ４０は弁３２へ信号を送る。ピストンライン２０の圧力Ｐ２がクラッチ１０及び／又はクラッチ１２の所望の運転圧Ｐｏに等しい場合、弁３２中の流速は維持される。圧力Ｐ２が運転圧Ｐｏを超過し始めたら、弁３２中の流速を増加させ、圧力Ｐ２を減少してＰｏに維持する。逆に、圧力Ｐ２が運転圧Ｐｏ以下に減少し始めたら、弁３２中の流速を減少させてＰｏに維持する。更に、ＥＣＵ４０は、弁３２を制御することにより（フロー自体ではなく）圧力Ｐ２を制御するが、弁３２はリニア圧力制御弁（例えば、フロー制御弁ではない）として構成してもよい。

図４は、直接駆動機構及び本発明の原理に準じて作成したパージ弁機構の時間に対する、トルク指令信号、油圧、及びポンプ制御信号を示す比較チャートのセットを示している。直接駆動機構を表すラインを比較のために示しており、ポンプがピストン／クラッチ機構に直接接続され、パージ弁がその間に配置されていない機構に対応する。そのような場合、油圧チャートに示すように、ポンプがＥＣＵから油圧回路における油圧流体の圧力を増加するよう信号を受信した場合、圧力の精確な制御は困難である。初めに、圧力は通常、所望の運転圧を超えて上昇し、その後、所望の運転圧よりかなり低い圧力に過度に制御／減少され、所望の運転圧で安定する前にいくつかの補正作用／変動が行われる。これとは対照的に、この回路にパージ弁を使用すると、油圧チャートに示すように、油圧が最初に所望の運転圧に到達するのに多少長くかかるが、この最初の到達後の圧力変動はとても小さく、従って高精度制御が達成される。これは、パージ弁が、ポンプの生成した最初のエネルギー／圧力急上昇を制御して、さもなければ油圧回路に最初に存在するであろう大きな圧力変動を取り除くために達成されると考えられている。

オイルポンプとクラッチだけからなる油圧回路車両クラッチ機構の使用により簡素で軽量な機構が提供される。しかしながら、図４にみられるように、（モータ制御機構が精確に制御されている時でさえ）制御精度が不足している。この機構にパージ弁を使用することにより、重量、サイズ、あるいはコストをそれ程増加することなく所望の制御精度が提供される。左右のトルク分配を含む機構（例えば、図３に示す機構）と一緒に使用した場合、パージ弁を備えた機構の使用により、重量、サイズ、コストを更に低減する特性を与える。それに加えて、クラッチ推力を増加することができるため、本発明は機構の重量だけでなくクラッチ構造体それ自体のサイズ（及び重量）の低減を可能とする。

図５に示すように、多重回路装置は、２つの回路ポンプ３０ａ，３０ｂにそれぞれ電力を供給するよう、一緒にあるいは別々に制御され得る２つの別々のモータ３６ａ，３６ｂを備えることができる。したがって、所望であれば回路全体を停止することが可能である。油圧回路２９ａ，２９ｂをそれぞれ別々に制御し、また１つのＥＣＵが故障し停止しなくてはならない場合に冗長にバックアップを与えるために、２つのＥＣＵ４０ａ，４０ｂを設けることも可能である。更に、モータ３６ａ及びポンプ３０ａの両方をモータ３６ｂ及びポンプ３０ｂとは異なる時間及び異なる速度で作動させることができ、いずれかの回路に異なる操作特性を選択的に提供する。

本発明のいくつかの実施例を上述したが、本発明は、その要旨を逸脱せずに他の多くの方法で実施、構成することが可能であることを理解されたい。例えば、前記パージ弁は可変式リニアソレノイド弁として記載されているが、本発明の要旨を逸脱せずに他の形式の弁を使用することも可能である。例えば、ソレノイド弁の代わりに、空気圧式弁や油圧式弁を使用することも可能である。更に、サーボ式弁、ばね式弁、デューティ制御式弁、他のリニア及びノンリニアソレノイド弁などの他の電子制御式弁を使用することも可能である。ポンプに関しては、オイルポンプなどをはじめとする、通常の油圧流体ポンプが使用可能である。各ポンプにそれぞれモータを使用してもよく、あるいは（図２の実施例に示すように）単一のモータを２つ以上のポンプの駆動に使用してもよい。しかしながら、単一のモータを使用する場合は、各油圧回路の油圧のそれぞれの動的制御は、パージ弁を可変とすることによってのみ達成可能である。モータは、電気モータ、空気圧式モータ、油圧式モータ、あるいは他の形式の動力ユニットとすることができる。部品のいずれかを、ＥＣＵ４０又は他の制御機構により積極的に制御するよう構成することが可能である。

クラッチは、前輪同士、後輪同士、前後輪、全車輪などいかなる組合せで使用することも可能である。油圧回路の様々な部品を接続する油圧ラインは、弁、クラッチ、ポンプなどに取付具により付設される別々のラインであってもよい。他の例では、油圧ラインは、フロント又はリア差動装置、トランスミッションなどの既存の車両駆動列構造体に内蔵させてもよい。そのような場合には、ラインは、差動装置、トランスミッション又は他の構造体のケーシングに直接機械加工又は成型可能である。

更に、クラッチは、多板湿式クラッチの一種である必要はない。例えば、遠心式クラッチ、ダイヤフラム式クラッチ、油圧式クラッチ／粘性クラッチ、単板クラッチ、及び他の形式のクラッチを、要旨を逸脱することなく本発明の機構に組み込むことが可能である。

上記に詳細に説明したように、ポンプライン２０における圧力Ｐ１又はＰ３（スタンバイ圧又はアクティブ圧のどちらを供給するかに依存する）はその全長に沿って略同一である。更に、ピストンライン１０ａにおける圧力Ｐ２はその全長に沿って略同一である。各油圧回路ラインにおける損失水頭、摩擦損失などによるある程度の小さな変動はあるものの、これらのラインにおいて圧力はそれぞれ略同一であるとみなされるということに留意すべきである。油圧流体に作用するかそれから作用を受けてその油圧流体の圧力を変化させるよう構成されている作用構造によって、油圧回路の任意部分における圧力が実質的に変化する。これらの作用構造には、ポンプ、弁、ピストン／シリンダ、タービン、ベーン、アキュムレータ、レギュレータ、切替弁、熱交換器、などが含まれるがそれらに限定されるものではない。

更に、ＥＣＵ４０及びＰＣＵ４２は、モータの回転及び弁の作動を制御する信号を受信及び送信するものとして記述されているが、ＥＣＵ４０及びＰＣＵ４２は、流体圧、流体フロー、クラッチトルク伝達速度などの、機構において測定される他の変数を使用することによって制御（及び間接的に制御）を行うことも可能である。

本発明の要旨を、例として挙げた実施例を参照して詳細に説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更が可能であること、同等のものが用いられることは当業者には明らかであろう。上記背景技術の欄に記載した関連する技術文献のすべてを、参照することによりその全体をここに含むものとする。

本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構の実施例の模式図 本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構の別の実施例の模式図 図１の油圧式車両クラッチ機構のプロセスフローを示すフロー図 本発明の原理に従って作製した直接駆動機構及びパージ弁機構の、時間に関するトルク指令信号、油圧、及びポンプ制御信号を示す１組の比較チャート 本発明の原理に従って作製した油圧式車両クラッチ機構の他の実施例の模式図

符号の説明

１ 油圧機構
１０ 第２クラッチ
１０ａ 第２ピストンライン
１２ 第１クラッチ
１２ａ 第１ピストンライン
１８ｂ 第２ピストン
１９ｂ 第１ピストン
２０ ポンプライン
２０ａ 第１ポンプライン
２０ｂ 第２ポンプライン
２９ａ 第１油圧回路
２９ｂ 第２油圧回路
３０ ポンプ
３０ａ 第１ポンプ
３０ｂ 第２ポンプ
３２ 弁
３２ａ 第１弁
３２ｂ 第１弁
Ｐ１ スタンバイポンプ圧
Ｐ２ ピストン圧
Ｐ３ アクティブポンプ圧

Claims (22)

1. 被動部及び駆動部を有する少なくとも２つのクラッチと；
   前記被動部を前記駆動部に係合させて各前記クラッチを作動するよう構成されており、運転油圧が供給されると前記被動部を対応する前記駆動部に移動係合させるよう構成された少なくとも２つのピストンと、出力油圧を供給するよう構成された少なくとも２つのポンプと、それぞれが前記ポンプの１つとそれに対応する前記ピストンの１つの間に設置されてそれらと並列に接続された少なくとも２つのパージ弁と、第１の前記ピストンと第１の前記パージ弁との間に直接接続されて油圧の変化がラインに沿って実質的にない第１油圧ラインと、第２の前記ピストンと第２の前記パージ弁との間に直接接続されて油圧の変化がラインに沿って実質的にない第２油圧ラインとを備えた油圧機構と；
   前記ポンプ及び前記パージ弁を制御して、対応する前記ピストンへ所望油圧を供与するよう構成されたコントローラと；
   を備えた、車両駆動列から車両の複数の車輪へトルクを伝達する装置。
2. 前記パージ弁が可変式リニアソレノイド弁であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１油圧ライン及び前記第２油圧式ラインがアキュムレータに接続されないことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. 前記コントローラが、第１の前記ピストンの前記運転油圧よりも大きい第１出力圧で第１の前記ポンプを運転させる手段と、前記第１の前記ポンプの前記第１出力圧での運転時に前記油圧流体が前記第１の前記ピストンに到達する前に前記油圧流体の圧力を対応する運転油圧まで第１の前記パージ弁により低下させる手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記コントローラが、前記油圧流体により少なくとも前記装置の一部分を冷却するよう前記油圧流体が前記油圧機構内を移動し続けるように、第１の前記ピストンの非作動時に第２出力圧で第１の前記ポンプを運転させる手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
6. 前記コントローラが、前記油圧流体により少なくとも前記装置の一部分を冷却するよう前記油圧流体が前記油圧機構内を移動し続けるように、第１の前記ピストンの非作動時に第２出力圧で第１の前記ポンプを運転するよう構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 第２の前記ポンプ及び前記第２の前記パージ弁を制御して前記第２の前記ピストンに所望油圧を与えるよう構成された第２コントローラを更に備え、
   前記コントローラが、前記第１の前記ポンプ及び前記第１の前記パージ弁の少なくとも１つと前記第２の前記ポンプ及び前記第２の前記パージ弁の少なくとも１つを別々に独立して制御して、前記第１の前記ピストンへ第１所望油圧を、前記第２の前記ピストンへ第２所望油圧をそれぞれ与えるよう構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
8. 第１被動部及び第１駆動部を有する第１クラッチと；
   第２被動部及び第２駆動部を有する第２クラッチと；
   前記第１被動部を前記第１駆動部に係合させ、さらに前記第２被動部を前記第２駆動部に独立して選択的に係合させて前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを独立して選択的に作動するよう構成されており、第１運転油圧の供給時に前記第１被動部を前記第１駆動部に移動係合させて前記第１クラッチを作動するよう構成された第１ピストンと、第２運転油圧の供給時に前記第２被動部を前記第２駆動部に移動係合させて前記第２クラッチを作動するよう構成された第２ピストンと、第１出力油圧を供給するよう構成された第１ポンプと、第２出力油圧を供給するよう構成された第２ポンプと、前記第１ポンプ及び前記第１ピストンと並列に接続された第１パージ弁と、前記第２ポンプ及び前記第２ピストンと並列に接続された第２パージ弁と、前記第１ポンプと前記第１パージ弁との間に接続された第１ポンプ油圧ラインと、前記第１パージ弁と前記第１ピストンとの間に接続された第１ピストン油圧ラインとを備え、前記第１クラッチの作動時は油圧流体の第１ポンプ圧は前記第１ポンプから前記第１パージ弁まで前記第１ポンプ油圧ライン全長に沿って略同一であるよう構成され、前記第１クラッチの作動時は油圧流体の第１ピストン圧は前記第１パージ弁から前記第１ピストンまで前記第１ピストン油圧ラインの全長に沿って略同一であるよう構成された油圧機構と；
   前記第１ポンプ及び前記第１パージ弁の少なくとも１つと前記第２ポンプ及び前記第２パージ弁の少なくとも１つを別々に独立して制御して、第１所望油圧を前記第１ピストンに、第２所望油圧を前記第２ピストンにそれぞれ与えるよう構成されたコントローラと；
   を備えた、車両駆動列から車両の少なくとも２つの車輪へトルクを伝達する装置。
9. 前記第１クラッチの作動時は前記第１ピストン油圧ラインにおける油圧流体の前記ピストン圧が前記第１運転油圧と略等しいことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１クラッチの作動時は前記第１ポンプ油圧ラインにおける油圧流体の前記ポンプ圧が前記第１運転油圧より大きいことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
11. 前記第１ポンプに接続された第１モータと；
    前記第２ポンプに接続されて、前記第１モータ及び前記第１ポンプに対して独立して制御可能な第２モータと；
    を更に備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
12. 前記第１パージ弁が可変式リニアソレノイド弁であり、前記第２パージ弁が可変式リニアソレノイド弁であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
13. 前記コントローラは、前記第１クラッチの作動時に、前記第１ピストンの前記第１運転油圧より大きい使用出力ポンプ圧で前記第１ポンプを運転させる手段と、前記油圧流体が前記第１ピストンに到達する前に前記第１パージ弁により前記油圧流体の圧力を前記第１運転油圧まで低下させる手段とを備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
14. 前記コントローラは、前記油圧流体が前記油圧機構を移動し続けるように、また前記油圧流体によって少なくとも前記装置の一部分に冷却及び潤滑の少なくとも１つを施すように、前記第１クラッチの非作動時にスタンバイ出力ポンプ圧で前記第１ポンプを運転させる手段を備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
15. 前記コントローラが、前記油圧流体が前記油圧機構内を移動し続けるように、また前記油圧流体により少なくとも前記装置の一部分に冷却及び潤滑の少なくとも１つを施すように、前記第２クラッチの非作動時に前記第２ポンプを第２スタンバイ出力ポンプ圧で運転させる手段を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
16. 前記油圧機構が、油圧流体の第２ポンプ圧が前記第２ポンプから前記第２パージ弁まで前記第２ポンプ油圧ラインの全長に沿って略同一であり、さらに油圧流体の第２ピストン圧が前記第２パージ弁から前記第２ピストンまで前記第２ピストン油圧ラインの全長に沿って略同一であるよう構成されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
17. 作動時には車両動力ユニットから第１車両車輪へトルクを伝達するよう構成された第１車両クラッチを提供すること；
    作動時には前記車両動力ユニットから第２車両車輪へトルクを伝達するよう構成された第２車両クラッチを提供すること；
    油圧流体を含み、前記油圧流体に作用して第１ポンプ油圧を出力するよう構成された第１ポンプが第１ポンプラインにより第１パージ弁に接続され、前記油圧流体の第１運転圧が作用すると前記第１車両クラッチを作動するよう構成された第１ピストンに前記第１パージ弁が第１ピストンラインにより接続されている、第１油圧回路を提供すること；
    油圧流体を含み、前記油圧流体に作用して第２ポンプ油圧を出力するよう構成された第２ポンプが第２ポンプラインにより第２パージ弁に接続され、前記油圧流体の第２運転圧が作用すると前記第２車両クラッチを作動するよう構成された第２ピストンに前記第２パージ弁が第２ピストンラインにより接続されている、第２油圧回路を提供すること；
    前記第１パージ弁を開弁して前記第１ピストンラインにおける油圧を前記第１ピストンの前記運転油圧に略等しくすることにより、アキュムレータを使用することなく、前記第１ピストンラインにおける油圧を制御すること；
    前記第２パージ弁を開弁して前記第２ピストンラインにおける油圧を前記第２ピストンの前記運転油圧に略等しくすることにより、アキュムレータを使用することなく、前記第２ピストンラインにおける油圧を制御すること；
    を備えた少なくとも２つの車両駆動部品へトルクを伝達する方法。
18. 前記第１車両クラッチの作動時及び前記第１車両クラッチの非作動時の両方で、前記第１ポンプを連続して運転して前記第１油圧回路内に油圧流体を循環させ、冷却及び潤滑の少なくとも１つの供給源を提供することを更に備えることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１ポンプに接続される第１モータと前記第２ポンプに接続される第２モータを提供すること；
    前記第１モータ及び前記第２モータに別々に独立して動力を与えること；
    を更に備えることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
20. 前記第１車両クラッチ及び前記第２車両クラッチを独立して選択的に作動して、前記第２車両クラッチによる第２トルクトランスミッションと異なる前記第１車両クラッチによる第１トルクトランスミッションを提供するように、前記第１パージ弁及び前記第２パージ弁を独立して選択的に制御することを更に備えることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
21. 油圧が前記第１運転圧を超えないように前記第１ピストンラインにおける前記油圧を制御することを更に備えることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
22. 前記第１パージ弁を提供することが、前記第１ポンプ及び前記第１ピストンと並列に接続された前記第１パージ弁を提供することを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
    

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