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JP2018189148A - クラッチ制御装置 - Google Patents

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JP2018189148A
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clutch control
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torque
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太治 井上
Taiji Inoue
太治 井上
孝輔 南波
Kosuke Namba
孝輔 南波
準平 松田
Jumpei Matsuda
準平 松田
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Abstract

【課題】クラッチで発生する摩擦熱を抑制しつつ、クラッチ制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習することができるクラッチ制御装置を提供すること。【解決手段】駆動源に流体継手を介して接続された油圧式クラッチのクラッチ制御装置であって、前記クラッチの出力側が停止させられた状態において、所定のクラッチ制御油圧で前記クラッチを作動させた際の、前記流体継手のトルク伝達量に関連する情報が入力される入力部と、前記所定のクラッチ制御油圧に関連する情報と、前記トルク伝達量に関連する情報とに基づいて、前記クラッチにおけるクラッチ制御油圧に関連する情報とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する制御部と、を備えるクラッチ制御装置。【選択図】図5

Description

本発明は、クラッチ制御装置に関する。
従来、油圧作動式のクラッチにおけるクラッチ制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習するクラッチ制御装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1では、クラッチを滑らせることでクラッチの伝達トルクを測定している。
特開2016−217439号公報
しかしながら、特許文献1に記載のクラッチ制御装置では、クラッチ制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する際に、クラッチを滑らせているため、クラッチで摩擦熱が発生するという問題があった。
本発明の目的は、クラッチで発生する摩擦熱を抑制しつつ、クラッチ制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習することができるクラッチ制御装置を提供することである。
本発明に係るクラッチ制御装置は、駆動源に流体継手を介して接続された油圧式クラッチのクラッチ制御装置であって、前記クラッチの出力側が停止させられた状態において、所定のクラッチ制御油圧で前記クラッチを作動させた際の、前記流体継手のトルク伝達量に関連する情報が入力される入力部と、前記所定のクラッチ制御油圧に関連する情報と、前記トルク伝達量に関連する情報とに基づいて、前記クラッチにおけるクラッチ制御油圧に関する情報とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する制御部と、を備える。
本発明に係るクラッチ制御装置によれば、クラッチで発生する摩擦熱を抑制しつつ、クラッチ制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習することができる。
本発明に係るクラッチ制御装置が搭載された車両の全体構成を示すスケルトン図 制御装置および周辺の構成要素を示すブロック図 リニアソレノイドの駆動電流とクラッチ制御油圧との関係を示す特性マップ 制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係の一例を示す図 学習処理の全体の流れを示すフローチャート 学習処理の流れを示すフローチャート 流体継手における速度比と容量係数との関係の一例を示す図
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。
まず、図1を参照して、本実施形態に係る車両1の全体構成について説明する。
車両1は、駆動源10と、流体継手20と、第1クラッチ30、第2クラッチ40および変速部50からなるデュアルクラッチトランスミッション(DCT)2とを備えている。そして、DCT2の出力側に、不図示のプロペラシャフト、デファレンシャルおよびドライブシャフトを介して、駆動輪が動力伝達可能に連結されている。
駆動源10は、例えばディーゼルエンジンである。なお、駆動源10は、ガソリンエンジン、電動機等でも構わない。なお、本実施形態では、駆動源10がディーゼルエンジンであるとして説明を行う。以下の説明において、駆動源10をエンジン10と呼ぶことがある。
エンジン10の出力回転数(以下、「回転数NE」という。)および出力トルクは、アクセル開度センサ101によって検出されるアクセルペダルのアクセル開度Accに基づいて制御される。エンジン10の出力軸11には、エンジン10の回転数NEを検出するエンジン回転数センサ102が設けられている。
流体継手20は、エンジン10の出力軸11に接続されたポンプ21と、ポンプ21に対して対向配置され、第1クラッチ30および第2クラッチ40の入力側に接続されたタービン22と、ポンプ21とタービン22とを直結するロックアップクラッチ23とを備える。
流体継手20は、車両1の発進時に用いられるものであり、車両1の発進時以外では、ロックアップクラッチ23によりポンプ21及びタービン22が直結される。流体継手20のタービン軸24には、タービン22の回転数NTを検出するタービン回転数センサ103が設けられている。
第1クラッチ30は、複数の入力側クラッチ板31および複数の出力側クラッチ板32を有する油圧作動式の湿式多板クラッチである。入力側クラッチ板31は、流体継手20のタービン軸24と一体回転する。出力側クラッチ板32は、変速部50の第1入力軸51と一体回転する。
第1クラッチ30は、不図示のリターンスプリングによって断方向に付勢されており、ピストン33の作動油室に制御油圧が供給されることでピストン33が移動して、入力側クラッチ板31および出力側クラッチ板32を圧接することで接とされる。第1クラッチ30が接とされることで、エンジン10の動力が第1入力軸51に伝達される。第1クラッチ30の断接は、制御装置3によって制御される。
第2クラッチ40は、第1クラッチ30の内周側に設けられている。なお、本実施形態では、第2クラッチ40が第1クラッチ30の内周側に設けられているものを例に挙げて説明を行うが、第1クラッチ30および第2クラッチ40の配置関係はこれに限定されない。具体的には、例えば、第2クラッチ40を、第1クラッチ30の外周側、前側または後側に配置するようにしてもよい。第2クラッチ40は、複数の入力側クラッチ板41および複数の出力側クラッチ板42を有する油圧作動式の湿式多板クラッチである。入力側クラッチ板41は、流体継手20のタービン軸24と一体回転する。出力側クラッチ板42は、変速部50の第2入力軸52と一体回転する。
第2クラッチ40は、不図示のリターンスプリングによって断方向に付勢されており、ピストン43の作動油室に制御油圧が供給されることでピストン43が移動して、入力側クラッチ板41および出力側クラッチ板42を圧接することで接とされる。第2クラッチ40が接とされることで、エンジン10の動力が第2入力軸52に伝達される。第2クラッチ40の断接は、制御装置3によって制御される。
変速部50は、第1クラッチ30の出力側に接続された第1入力軸51と、第2クラッチ40の出力側に接続された第2入力軸52とを備えている。また、変速部50は、第1入力軸51および第2入力軸52と平行に配置された副軸53と、第1入力軸51および第2入力軸52と同軸上に配置された出力軸54とを備えている。また、出力軸54の後端側には、車両1の速度Vを検出する車速センサ104が設けられている。
第1入力軸51は円筒状の軸であり、第2入力軸52を取り囲むように、第2入力軸52に対して相対回転可能に設けられている。第1入力軸51には、第1入力ギヤ61aが固定されている。第1入力ギヤ61aは、副軸53に固定された第1副ギヤ63aと噛合している。
第2入力軸52は、第1入力軸51を貫通して後方へ延びている。第2入力軸52には、第2入力ギヤ62aが固定されている。第2入力ギヤ62aは、副軸53に固定された第2副ギヤ63bと噛合している。なお、本実施形態では、第1クラッチ30および第1入力軸51が外周側、第2クラッチ40および第2入力軸52が内周側に設けられているものを例に挙げて説明を行うが、これに限定されない。具体的には、例えば、第1クラッチ30および第1入力軸51を内周側、第2クラッチ40および第2入力軸52を外周側に配置するようにしてもよい。
出力軸54には、副軸53に固定された第3副ギヤ63cと噛合する第1出力ギヤ64aが、出力軸54に対して相対回転可能に設けられている。また、出力軸54には、副軸53に固定された第4副ギヤ63dと噛合する第2出力ギヤ64bが、出力軸54に対して相対回転可能に設けられている。
また、出力軸54には、副軸53に固定された第5副ギヤ63eと噛合する第3出力ギヤ64cが、出力軸54に対して相対回転可能に設けられている。また、出力軸54には、副軸53に固定された第6副ギヤ63fと噛合する第4出力ギヤ64dが、出力軸54に対して相対回転可能に設けられている。なお、第4出力ギヤ64dは、本発明における「高速ギヤ」(後述する)に相当する。
また、出力軸54には、第1連結機構71が設けられている。第1連結機構71は、不図示のギヤシフトアクチュエータによってスリーブ71aを軸方向(図1の左右方向)に移動させることによって、第1出力ギヤ64aおよび第2出力ギヤ64bを選択的に出力軸54と一体回転させる。
また、出力軸54には、第2連結機構72が設けられている。第2連結機構72は、不図示のギヤシフトアクチュエータによってスリーブ72aを軸方向に移動させることによって、第3出力ギヤ64cおよび第4出力ギヤ64dを選択的に出力軸54と一体回転させる。
制御装置3は、アクセル開度Acc、車速V等に基づいて、DCT2の変速段を決定するとともに、エンジン10の制御、第1クラッチ30の断接制御、第2クラッチ40の断接制御、変速部50の変速制御等の各種制御を行う。
次に、図2を参照して、制御装置3および周辺の構成要素について説明する。
制御装置3には、アクセル開度Accを検出するアクセル開度センサ101からの信号と、車速Vを検出する車速センサ104からの信号とが入力される。また、制御装置3には、エンジン10の回転数NEを検出するエンジン回転数センサ102からの信号と、流体継手20のタービン22の回転数NTを検出するタービン回転数センサ103からの信号とが入力される。なお、回転数NEは、本発明における「流体継手の入力側の回転数」に相当し、回転数NTは「流体継手の出力側の回転数」に相当する。
制御装置3は、記憶部3aおよび伝達トルク学習部3bを機能要素として備える。なお、本実施形態では、記憶部3aおよび伝達トルク学習部3bを、制御装置3に含まれるものとして説明するが、記憶部3aおよび伝達トルク学習部3bは、制御装置3とは別体のハードウェアに設けることもできる。
記憶部3aには、変速制御に関する各種情報が記憶されている。制御装置3は、アクセル開度センサ101および車速センサ104からの信号と、記憶部3aに記憶された各種情報とに基づいて、変速段を決定し、この変速段を実現するように、第1クラッチ30、第2クラッチ40および変速部50に制御信号を出力する。
制御装置3は、第1クラッチ30のピストン33の作動油室に供給する制御油圧を、不図示のリニアソレノイドによって制御することで、第1クラッチ30の伝達トルクを調整する。また、制御装置3は、第2クラッチ40のピストン43の作動油室に供給する制御油圧を、不図示のリニアソレノイドによって制御することで、第2クラッチ40の伝達トルクを調整する。
リニアソレノイドの駆動電流と、制御油圧との間には、図3の特性マップに示すような関係が存在する。記憶部3aには、図3に示す特性マップが記憶されている。なお、このような特性マップは、実験により求められたものである。
また、制御油圧と、クラッチ伝達トルクとの間の関係は、下式(1)に示す一次線形式として規定されている。なお、式(1)におけるゲイン値およびオフセット値については後述する。
クラッチ伝達トルク=ゲイン値×制御油圧+オフセット値・・・(1)
制御装置3は、上記式(1)に基づいて、所望のクラッチ伝達トルクが得られるような制御油圧を算出する。また、制御装置3は、図3の特性マップを参照して、所望のクラッチ伝達トルクが得られる制御油圧に対応するリニアソレノイドの駆動電流を算出する。そして、制御装置3は、所望のクラッチ伝達トルクを得るために、リニアソレノイドの駆動電流を制御するのである。
記憶部3aには、複数の駆動電流(例えば、第1の駆動電流Iおよび第2の駆動電流I)と、これら複数の駆動電流を印加することにより得られる複数のクラッチ伝達トルク(例えば、第1のクラッチ伝達トルクTおよび第2のクラッチ伝達トルクT)との組み合わせが記憶されている。例えば、記憶部3aには、(I、T)および(I、T)が記憶されている。
制御装置3は、記憶部3aに記憶されている駆動電流およびその駆動電流を印加することにより得られるクラッチ伝達トルクから、その駆動電流に対応する制御油圧およびその制御油圧に対応するクラッチ伝達トルクを算出する。例えば、制御装置3は、(P、T)および(P、T)を算出する。
続いて、制御装置3は、複数の制御油圧およびその制御油圧に対応するクラッチ伝達トルクを用いて、式(1)を決定する。例えば、制御装置3は、(P、T)および(P、T)から、式(1)を決定する。具体的には、式(1)におけるゲイン値およびオフセット値を決定する。
このようにして、制御装置3は、記憶部3aに記憶されている複数の駆動電流と、これら複数の駆動電流を印加することにより得られる複数のクラッチ伝達トルクとの組み合わせから、式(1)を決定し、式(1)を用いて、所望のクラッチ伝達トルクを得るための駆動電流を算出するのである。
本実施形態では、伝達トルク学習部3bにおいて、各リニアソレノイドの駆動電流と、その駆動電流を印加することにより得られるクラッチ伝達トルクとを学習する。そして、記憶部3aに記憶されている駆動電流およびクラッチ伝達トルクを、学習によって得られた新たな駆動電流およびクラッチ伝達トルクに書き換える(更新する)ように構成されている。
なお、以下の説明では、駆動電流と、その駆動電流を印加することにより得られるクラッチ伝達トルクとの組み合わせを学習することを、「駆動電流とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する」ということがある。
本発明は、上述の学習を行う際のクラッチ伝達トルクの算出方法に特徴を有している。詳細については後述するが、本発明では、流体継手の後段に配置されたクラッチの出力側を停止させた状態でクラッチをスリップさせ、その際の流体継手の速度比に基づいて、クラッチ伝達トルクを算出する。
次に、図5のフローチャートを参照して、リニアソレノイドの駆動電流とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する具体的な手順について説明する。図5の処理は、例えば、エンジン10の運転中であって、車両1が停止している場合に、所定の制御周期で実行される。
まず、ステップS1で、制御装置3は、学習開始条件を満たしているか否かを判定する。この判断は、例えば、シフトポジション、車速および乗員の学習操作を検出することにより行うことができる。具体的には、例えば、シフトポジションがパーキング位置にあり、車速Vがゼロであり、運転席に設けられた学習開始スイッチがオンである場合に、学習開始条件を満たしていると判断することができる。
なお、本実施形態では、以下の各ステップの実行中にも、シフトポジション、車速および乗員の学習操作を常に監視するようにしており、運転者の発進しようという意図を検出した場合(例えば、シフトポジションがパーキング位置以外となった場合)には、すぐに学習処理が終了される。
学習開始条件を満たしていない場合(ステップS1:NO)、ステップS1の処理を繰り返す。一方、学習開始条件を満たす場合(ステップS1:YES)、処理はステップS2へ進む。
ステップS2で、制御装置3は、変速部50に高速ギヤ段へのギヤ入れを行わせる。これにより、第1クラッチ30および第2クラッチ40の出力側を固定する。ギヤ入れを高速ギヤ段で行うのは、変速部50に駆動源10からのトルクが伝達された場合に、出力軸54へ伝達されるトルクをできるだけ小さくしておくことで、学習中の車両の飛び出しを確実に防止するためである。また、この時点では、シフトポジションがパーキング位置にあるため、第1クラッチ30および第2クラッチ40はともに開放されている。
続くステップS3で、制御装置3は、高速ギヤ段へのギヤ入れが完了したか否かを判定する。ギヤ入れ完了の判断は、例えば、シフトアクチュエータの位置を検出することで行うことができる。
ギヤ入れが完了していない場合(ステップS3:NO)、ステップS3の処理を繰り返す。一方、ギヤ入れが完了した場合(ステップS3:YES)、処理はステップS4へ進む。
ステップS4で、制御装置3は、第1クラッチ30の第1学習目標値T11をセットする。学習目標値とは、学習を行うクラッチ伝達トルクのことであり、ゼロから学習可能最大トルク(=変速部50の許容トルク)までの任意の値を取り得る。
続くステップS5で、制御装置3は、ステップS4でセットした第1学習目標値T11での学習を行う。学習処理の詳細については後述する。
続くステップS6で、制御装置3は、第1クラッチ30の第2学習目標値T12をセットする。第2学習目標値T12としては、ステップS4でセットされた第1学習目標値T11とは異なる値が設定される。続くステップS7で、制御装置3は、ステップS6でセットした第2学習目標値T12での学習を行う。
続くステップS8で、制御装置3は、第2クラッチ40の第1学習目標値T21をセットする。本実施形態では、第2クラッチ40の第1学習目標値T21として、ステップS4でセットした第1クラッチ30の第1学習目標値T11と同じ値が設定される。続くステップS9で、制御装置3は、ステップS8でセットした第1学習目標値T21での学習を行う。
続くステップS10で、制御装置3は、第2クラッチ40の第2学習目標値T22をセットする。本実施形態では、第2クラッチ40の第2学習目標値T22として、ステップS6でセットした第1クラッチ30の第2学習目標値T21と同じ値が設定される。続くステップS11で、制御装置3は、ステップS10でセットした第2学習目標値T22での学習を行う。
続くステップS12で、制御装置3は、ステップS5、S7、S9およびS11で学習した結果を記憶部3aに記憶する。具体的には、制御装置3は、各クラッチの各学習目標値における駆動電流およびクラッチ伝達トルクを、記憶部3aに記憶されている駆動電流およびクラッチ伝達トルクに上書きして更新する。
次に、図6を参照して、ステップS5、S7、S9およびS11で行われる学習処理について詳細に説明する。
学習処理が開始すると、まず、ステップS21で、制御装置3は、エンジン10に対してアイドルアップを指示する。アイドルアップにおいて目標となるエンジン回転数NEは、以下のようにして決定される。
記憶部3aには、流体継手20の速度比e(ポンプ21の回転数(=エンジン回転数NE)に対するタービン22の回転数NTの比)と、流体継手20の容量係数cとの関係を表すマップが記憶されている。この関係は、流体継手ごとに決まる既定値である。図7に、流体継手における速度比eと容量係数cとの関係を表すマップの一例を示す。
また、流体継手20のトルク伝達量Tt(すなわち、タービントルク)は、容量係数cと、エンジン回転数NEを用いて、次式(2)によって求められる。
Tt=c・NE ・・・(2)
クラッチの出力側が停止している状態で、流体継手20のトルク伝達量Ttは、クラッチのクラッチ伝達トルクTclと等しい(Tcl=Tt)。したがって、エンジン回転数NEと、タービン回転数NTとから、クラッチ伝達トルクTclを求めることができる。
逆に、学習処理における学習目標値Tおよびタービン回転数NTが決まれば、エンジン回転数NEが決まることになる。そのため、制御装置3は、学習目標値Tおよびタービン回転数NTに基づいてエンジン10の目標回転数NEを決定する。
続くステップS22で、制御装置3は、駆動電流を制御して、流体継手20のトルク伝達量(すなわちクラッチ伝達トルク)を学習目標値Tに一致させる。
具体的には、駆動電流を制御して、タービン22の回転数を学習目標値Tに対応するタービン回転数NTに一致させる。
流体継手20のトルク伝達量が学習目標値Tに達したら(流体継手20の速度比eが学習目標値Tに相当する速度比になったら)、そのときの駆動電流Iを記憶する(ステップS23)。
以上説明したように、本実施形態に係るクラッチ制御装置によれば、駆動源に流体継手を介して油圧式のクラッチを接続し、クラッチの出力側を停止させた状態で、流体継手が所定の速度比となるようにリニアソレノイドの駆動電流を制御する。そして、駆動電流と速度比とに基づいて、駆動電流とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する。
これにより、クラッチだけでなく、流体継手でも滑りを発生させた状態で、駆動電流とクラッチ伝達トルクとの関係を学習することができる。そのため、クラッチで発生する摩擦熱を抑制しつつ、制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習することができる。
また、本実施形態に係るクラッチ制御装置によれば、第1学習目標値および第2学習目標値の2点で学習を行う。
これにより、学習を2点で行うのみで、クラッチ制御油圧とクラッチ伝達トルクとの関係を学習することができる。なお、学習を2点より多い複数点の学習目標値で行うようにしてもよい。
なお、上述の実施形態では、駆動源とクラッチとの間にロックアップクラッチ付き流体継手を介在させた構成を例に説明を行ったが、これに限定されない。具体的には、例えば、ロックアップクラッチは省略されても構わない。また、流体継手に代えて、トルクコンバータを用いてもよい。本発明の「流体継手」という記載は、流体継手およびトルクコンバータを含む動圧形の流体伝動装置を指す広い意味で用いている。
また、上述の実施形態では、第1クラッチおよび第2クラッチを有するDCTを備えるものを例に説明を行ったが、これに限定されず、駆動源とクラッチとの間に流体継手が介在していればよい。具体的には、例えば、自動機械式変速装置(AMT)でもよい。さらに、自動変速機(AT)でもよいし、無段変速機(CVT)でもよい。
本発明のクラッチ制御装置は、駆動源と変速機との間に設けられ、駆動源から変速機への駆動力の伝達を断接するクラッチに好適に用いられる。
1 車両
2 DCT
3 制御装置
10 駆動源(エンジン)
11 出力軸
20 流体継手
21 ポンプ
22 タービン
23 ロックアップクラッチ
24 タービン軸
30 第1クラッチ
31 入力側クラッチ板
32 出力側クラッチ板
33 ピストン
40 第2クラッチ
41 入力側クラッチ板
42 出力側クラッチ板
43 ピストン
50 変速部
51 第1入力軸
52 第2入力軸
53 副軸
54 出力軸
61a 第1入力ギヤ
62a 第2入力ギヤ
63a 第1副ギヤ
63b 第2副ギヤ
63c 第3副ギヤ
63d 第4副ギヤ
63e 第5副ギヤ
63f 第6副ギヤ
64a 第1出力ギヤ
64b 第2出力ギヤ
64c 第3出力ギヤ
64d 第4出力ギヤ
71 第1連結機構
71a スリーブ
72 第2連結機構
72a スリーブ
101 アクセル開度センサ
102 エンジン回転数センサ
103 タービン回転数センサ
104 車速センサ

Claims (4)

  1. 駆動源に流体継手を介して接続された油圧式クラッチのクラッチ制御装置であって、
    前記クラッチの出力側が停止させられた状態において、所定のクラッチ制御油圧で前記クラッチを作動させた際の、前記流体継手のトルク伝達量に関連する情報が入力される入力部と、
    前記所定のクラッチ制御油圧に関連する情報と、前記トルク伝達量に関連する情報とに基づいて、前記クラッチにおけるクラッチ制御油圧に関連する情報とクラッチ伝達トルクとの関係を学習する制御部と、を備える
    クラッチ制御装置。
  2. 前記クラッチ制御油圧に関連する情報は、前記クラッチ制御油圧を制御するリニアソレノイドの駆動電流であり、
    前記制御部は、所定のトルク伝達量が得られるように制御した前記リニアソレノイドの駆動電流に基づいて、前記関係を学習する、
    請求項1に記載のクラッチ制御装置。
  3. 前記制御部は、第1の駆動電流および前記第1の駆動電流に対応する第1のトルク伝達量と、第2の駆動電流および前記第2の駆動電流に対応する第2のトルク伝達量とを学習する、
    請求項2に記載のクラッチ制御装置。
  4. 前記トルク伝達量に関連する情報は、前記流体継手の入力側および出力側の回転数である、
    請求項1ないし3のいずれか一項に記載のクラッチ制御装置。
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