JPH0623024B2 - 車両用電磁式クラツチのクラツチトルク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、車両においてエンジンと変速機の間に伝動系
に装備される電磁式クラッチのクラッチトルク制御装置
に関し、特にアクセル開放時の低いクラッチトルクから
アクセル踏込み時の高いクラッチトルクへの切換え過渡
特性に関する。

【従来の技術】

この種の電磁式クラッチ付車両では、クラッチ電流によ
りクラッチトルクを任意に制御することができ、これに
より発進および変速時に変速操作等に連動して自動的に
クラッチの解放および係合を行うことで、繁雑なクラッ
チペダル操作が不要になる。そこで、かかる原理に基づ
く２ペダルシステムのオートクラッチ車が既に出現して
おり、更に、上記発進および変速時等のクラッチトルク
制御に関して本件出願人により多数の出願がなされてい
る。 このうちで、特にアクセルの踏込みの有無との関係でク
ラッチトルクを制御するものとして、例えば特開昭５７
−１５０２４号，特開昭５７−３０６２４号の各公報に
記載された先行技術が知られている。前者はアクセル開
放状態で設定車速に達した場合のクラッチトルクの制御
に関するものであり、後者は変速時においてアクセル踏
込みの有無との関係でクラッチトルクを制御するもので
本発明の対象とするものとは異なる。

【発明が解決しようとする課題】

ところで上記先行技術の特開昭５７−３０６２４号公報
にも示されるように、設定車速以上での車両走行中には
クラッチトルクがアクセルの踏込みの有無に関係なく常
に直結電流によりエンジントルクより大きい値にロック
アップされている。そのため、アクセル開放時に駆動系
において生じ易い不規則で急激なトルク変動がそのまま
伝わることになって好ましくない。またアクセル開放の
エンジン回転の低い状態で大きい直結電流を供給する必
要上、電力消費が大きくなる。 そこで、第５図に示すように設定車速以上の直結ゾーン
において、アクセル踏込み時には従来と同様にクラッチ
トルクを高い設定値Ｔ_２に定めるが、アクセル開放時に
はエンジンブレーキが効く程度の低い設定値Ｔ_１に低下
して、上述のトルク変動を吸収し、電力消費も少なくす
ることが試みられている。 ここで、アクセル開放から踏込み時にクラッチトルクを
図示のようにステップ状に変化させるとこのときエンジ
ントルクの立上りに比べてクラッチトルクの立上りの方
が早いため、エンジンの吹上りが悪く、ひどい場合は息
付きを生じる恐れがある。またクラッチトルクが急激に
増大してクラッチのロックアップを行うので、このとき
大きいショックを伴う。 本発明は、このようにアクセル踏込みの有無に応じて２
種類のクラッチトルクを定め、アクセル踏込み時に低い
クラッチトルクから高いクラッチトルクに切換える過渡
時の問題点に鑑み、アクセル踏込み時にエンジンの吹上
りを良くし且つクラッチの伝達ロスを抑えながら急激な
クラッチトルクの変化に伴うショックを緩和するように
した車両用電磁式クラッチのクラッチトルク制御装置を
提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため、本発明は、上述したようにエ
ンジン出力側の駆動系に配置されている車両用電磁式ク
ラッチを、設定車速以上で、アクセル踏込み時はエンジ
ントルクより大きい高設定値のクラッチトルクでロック
アップし、アクセル開放時は所定の低い低設定値のクラ
ッチトルクに制御する電磁式クラッチのクラッチトルク
制御装置において、次の手段を採用した。 すなわちアクセルの踏込み動作を検出するアクセルスイ
ッチと、所定のアクセル開度以上で動作するアクセル開
度スイッチと、設定車速以上で動作する車速スイッチと
の各信号を入力信号として該信号によりクラッチトルク
を制御するトルク制御手段を有し、トルク制御手段は、
アクセル開放状態からのアクセル踏込時にアクセルスイ
ッチの信号に伴いクラッチトルクを前記ロックアップト
ルクの高設定値より一時急低下させる手段と、その後、
アクセル開度スイッチの信号に応じ、アクセル開度に応
じて異なる上昇率でクラッチトルクを高設定値まで立上
がるように上昇制御させる手段とを有することを特徴と
する。

【作用】

このように構成していると、アクセル踏込みの有無に応
じてクラッチトルクが２種類設定される場合の、アクセ
ル開放から踏込み時に、一瞬クラッチトルクがロックア
ップトルクの高い設定値より一時急低下した後、その後
徐々に上昇するように制御されるので、クラッチトルク
の立上りが遅延されてエンジンの吹上りが良くなる。 また、クラッチトルクが上述のように低い状態から徐々
に増大することで、トルク変化が滑らかになってショッ
クが緩和される。 更に、アクセル踏込み時にアクセル開度との関係でクラ
ッチトルクの立上り特性が変化され、アクセル開度の大
きいほど早く立上るのでクラッチの伝達ロスおよび発熱
を抑えることができ、加速性も良くなる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の一実施例を具体的に説明
する。第１図において、本発明が適用される電磁式クラ
ッチを含む伝動系について説明すると、符号１は電磁粉
式クラッチ、２は無段変速機であり、無段変速機２は大
別すると、入力側から前後進の切換部３、プーリ比変換
部４及び終減速部５が伝動構成されて成る。そして、ク
ラッチハウジング６の一方に電磁粉式クラッチ１が収容
され、そのクラッチハウジング６の他方と、そこに接合
されるメインケース７、更にメインケース７のクラッチ
ハウジング６と反対の側に接合されるサイドケース８の
内部に無段変速機２の切換部３、プーリ比変換部４及び
終減速部５が組付けられている。 電磁粉式クラッチ１は、エンジンからのクランク軸10に
ドライブプレート11を介して一体結合するリング状のド
ライブメンバ12、変速機入力軸13に回転方向に一体的に
スプライン結合するディスク状のドリブンメンバ14を有
する。そして、ドリブンメンバ14の外周部側にコイル15
が内蔵されて両メンバ12,14の間に円周の長いギャップ1
6が形成され、このギャツプ16はその内側の電磁粉を有
するパウダ室17と連通している。また、コイル15を具備
するドリブンメンバ14のハブ部のスリップリング18には
給電用ブラシ19が摺接し、スリップリング18から更にド
リブンメンバ14内部を通りコイル15に結線されてクラッ
チ電流回路が構成されている。 こうして、コイル15にクラッチ電流を流すと、ギャップ
16を介してドライブ及びトリブンメンバ12,14の間に生
じる磁力線により、そのギャップ16に電磁粉が鎖状に結
合して集積し、これによる結合力でドライブメンバ12に
対しドリブンメンバ14が滑りながら一体結合して、クラ
ッチ接続状態になる。一方、クラッチ電流をカットする
と、電磁粉によるドライブ及びトリブンメンバ12,14の
結合力が消失してクラッチ切断状態になる。そして、こ
の場合のクラッチ電流の制御を無段変速機２の切換部３
の操作に連動して行うようにすれば、Ｐ（パーキング）
又はＮ（ニュートラル）レンジから前進のＤ（ドライ
ブ），Ｄ_ｓ（スポーティドライブ）又は後退のＲ（リバ
ース）レンジへの切換時に自動的にクラッチ１が接断し
て、クラッチペダル操作が不要になる。 次いで無段変速機２において、切換部３は上記クラッチ
１からの入力軸13とこれに同軸上に配置された主軸20と
の間に設けられる。即ち、入力軸13に前進被係合側を兼
ねた後進ドライブ用のギヤ21が形成され、主軸20には後
進被係合側のギヤ22が回転自在に嵌合してあり、これら
のギヤ21,22が軸23で支持されたカウンタギヤ24、軸25
で支持されたアイドラギヤ26を介して噛合い構成され
る。そして、主軸20とギヤ21及び22との間に切換機構27
が設けられる。ここで、常時噛合っている上記ギヤ21,2
4,26,22はクラッチ１のコイル15を有するドリブンメン
バ14に連結しており、クラッチ切断時のこの部分の慣性
マスが比較的大きい点に対応して、切換機構27は主軸20
のハブ28にスプライン嵌合するスリーブ29が、シンクロ
機構30,31を介して各ギヤ21,22に噛合い結合するように
構成されている。 これにより、Ｐ又はＮレンジの中立位置では切換機構27
のスリーブ29がハブ28とのみ嵌合して、主軸20が入力軸
13から切離される。次いでスリーブ29をシンクロ機構30
を介してギヤ21側に噛合わすと、入力軸13に対し主軸20
が直結してＤ又はＤ_ｓレンジの前進状態になる。一方、
スリーブ29を逆にシンクロ機構31を介してギヤ22側に噛
合わせると、入力軸13はギヤ21,24,26,22を介し主軸20
に連結され、エンジン動力が減速逆転してＲレンジの後
進状態になる。 プーリ比変換部４は、上記主軸20に対し副軸35が平行配
置され、これらの両軸20,35にそれぞれ主プーリ36、副
プーリ37が設けられ、且つ両プーリ36,37の間にエンド
レスの駆動ベルト34が掛け渡してある。プーリ36,37は
いずれも２分割に構成され、一方のプーリ半体36a,37a
に対し、他方のプーリ半体36b,37bがプーリ間隔を可変
にすべく移動可能にされ、可動側プーリ半体36b,37bに
はそれ自体ピストンを兼ねた油圧サーボ装置38,39が付
設され、更に副プーリ37の可動側プーリ半体37bにはプ
ーリ間隔を狭くする方向にスプリング40が付設されてい
る。 また、油圧制御系として作動源のオイルポンプ41が主プ
ーリ36の隣りに設置される。このオイルポンプ41は高圧
用のギヤポンプであり、ポンプ駆動軸42が主プーリ36、
主軸20及び入力軸13の内部を貫通してクランク軸10に直
結し、エンジン運転中常に油圧を生じるようになってい
る。そして、このオイルポンプ41の油圧を制御して各油
圧サーボ装置38,39に給排油し、主プーリ36と副プーリ3
7のプーリ間隔を逆の関係に変化して、駆動ベルト34の
プーリ36,37におけるプーリ比を無段階に変換し、無段
変速した動力を副軸35に出力する。 終減速部５は、上記プーリ変換部４の高速段側最小プー
リ比が例えば、0.5と非常に小さく、このため副軸35の
回転数が大きい点に鑑み、副軸35に対し１組の中間減速
ギヤ43を介して出力側44が連結される。そして、この出
力軸44のドライブギヤ45にファイナルギヤ46が噛合い、
ファイナルギヤ46から差動機構47を介して左右の駆動輪
の車軸48,49に伝動構成される。 次いで、第２図において上記電磁粉式クラッチのクラッ
チトルク制御系について説明すると、アクセルの踏込み
を検出するアクセルスイッチ50が開放時オンしてＬレベ
ルを出力し、踏込み時オフしてＨレベルを出力するよう
にされ、車速スイッチ51が設定車速以上でオンしてＬレ
ベルを出力するようになっている。そして、発進制御系
として、車速スイッチ51と発進制御回路52（特願昭５７
−１７８０２２号）が制御回路53でＡＮＤゲート54，Ｏ
Ｒゲート55，駆動用トランジスタ56を介してクラッチコ
イル15側に接続してある。またアクセルスイッチ50と矩
形波発振器57がＮＯＲゲート58を介してＯＲゲート59に
接続し、アクセルスイッチ50はインバータ60を介して基
準電圧発生回路61に接続し、この発生回路61と三角波発
振器62が比較器63に接続し、比較器63の出力側とアクセ
ルスイッチ50がＡＮＤゲート64を介して上記ＯＲゲート
59に接続してある。さらに、このＯＲゲート59および車
速スイッチ51からのインバータ65がＡＮＤゲート66を介
してＯＲゲート55に接続してある。 上記基準電圧発生回路61は、入力側のインバータ60によ
り、アクセル開放時トランジスタ67をオンしてコンデン
サ68を放電して基準電圧を低い値に定め、アクセル踏込
み時はトランジスタ67をオフしてコンデンサ68を充電し
て基準電圧を徐々に上昇し、三角波のピーク値以上の値
に一定化する。また、この基準電圧発生回路61における
コンデンサ68の電流側には、所定のアクセル開度以上で
オンするアクセル開度スイッチ69がトランジスタ70を介
して接続され、コンデンサの充電速さ、即ち基準電圧の
上昇率を変化するようになっている。 このように構成されたクラッチトルク制御装置の動作を
第２図および第３図を用いて説明すると、先ず設定車速
以下では車速スイッチ51の出力がＨレベルになること
で、発進制御回路52の信号がＡＮＤゲート54，ＯＲゲー
ト55を介してトランジスタ56に入力し、これによりクラ
ッチコイル15のクラッチ電流と共にクラッチトルクは発
進信号で制御されて、エンジン回転に比例して滑らかに
増大する。そして、設定車速に達すると車速スイッチ51
の出力がＬレベルに切換わるため、ＡＮＤゲート54の出
力もＬレベルになって、上述の発進制御モードは解除さ
れて直結モードとなる。このときアクセルが開放されて
いると、アクセルスイッチ50の出力は第３図(a)のよう
にＬレベルであり、このため矩形波発振器57のパルス信
号がＮＯＲゲート58を経て(b)に示すようになり、更に
ＯＲゲート59の出力(g)となり、更に、ＡＮＤゲート6
6，ＯＲゲート55を経てそのままトランジスタ56に入力
する。そこで、上記パルス信号のデューティ比に応じた
クラッチ電流が流れて、アクセル開放時のクラッチトル
クは第４図の_１で示すように所定の低い値Ｔ_１に設定
され、電力の節約，トルク変動の吸収等の効果を得る。 一方、上記アクセル開放から踏込まれると、アクセルス
イッチ50の出力は(a)のようにＨレベルに切換わり、Ｎ
ＯＲゲート58の出力は(b)のようにパルス信号が消えて
Ｌレベルになる。また、インバータ60により基準電圧発
生回路61からの基準電圧が上昇するが、この場合にアク
セル開度が設定値以下でそのスイッチ69がオフしている
と、コンデンサ68は単一の電源で充電されることから、
基準電圧は(c)の実線のように低い上昇率となり、これ
と三角波発振器62の三角波が(c)，(d)のように比較器63
で比較される。この結果(e)の実線のようにデューティ
比が最初は上述の矩形波より小さく、その後徐々に大き
くなり、最後は最大の１になるように変化する信号が出
力する。そして、この信号がＡＮＤゲート64を経てＯＲ
ゲート59の出力となり、上述のようにトランジスタ56に
入力してクラッチ電流を制御する。そこで、クラッチト
ルクはアクセル踏込み時に一瞬第４図の_２で示すよう
にロックアップトルクＴ_２の1/3以下に低下し、その後
クラッチ電流のデューティ比が増すことで第４図の_３
で示すように徐々に増大する。そして最後はクラッチ電
流のデューティ比が１になることで、クラッチトルクは
第４図の_４で示すように高い値Ｔ_２に設定されてクラ
ッチのロックアップを行う。 これに対し、上記アクセル踏込み時のアクセル開度が設
定値以上に大きい場合は、アクセル開度スイッチ69がオ
ンするため、基準電圧発生回路61でトランジスタ70のオ
ンによりコンデンサ68は複数の電源で速く充電され、こ
のため基準電圧は(c)の破線のように上昇率が高くな
る。これに伴い、比較器63の出力信号のデューティ比の
増加割合も(e)の破線のように大きくなって、クラッチ
トルクは第４図の_５で示すように上述の_３に比べて
大きい上昇率で立上り、クラッチ１は早目に係合するこ
とになる。 なお、アクセル開度に応じたクラッチトルクの立上り特
性は、更に細分化して行うことも可能である。また、制
御回路53の動作をマイコンを用いてソフト的に処理し得
ることは勿論である。

【発明の効果】

以上の発明から明らかなように、本発明によると、電磁
式クラッチの直結ゾーンにおいてアクセル踏込みの有無
に応じてクラッチトルクが２種類設定される場合のアク
セル開放から踏込み時に、一瞬クラッチトルクがロック
アップトルクの高設定値より急低下した後、その後徐々
に上昇するように制御されるので、クラッチトルクの立
上りが遅延されてエンジンの吹上りを良くすることがで
きる。 また、クラッチトルクが上述のように低い状態から徐々
に増大することで、トルク変化が滑らかになってショッ
クを緩和することができる。 更にアクセル踏込み時にアクセル開度との関係でクラッ
チトルクの立上り特性が変化され、アクセル開度の大き
いほど早く立上るので、クラッチの伝達ロスおよび発熱
を抑えることができ、加速性も向上できる等の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される電磁式クラッチの伝動系の
一例を示す断面図、第２図は本発明による装置の一実施
例を示す回路図、第３図は各部の波形線図、第４図は本
発明によるクラッチトルクの特性線図、第５図は従来の
クラッチトルクの制御例を示す特性線図である。 １……電磁粉式クラッチ、２……無段変速機、15……ク
ラッチコイル、50……アクセルスイッチ、51……車速ス
イッチ、53……制御回路、69……アクセル開度スイッ
チ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン出力側の駆動系に配置されている
   車両用電磁式クラッチを、設定車速以上で、アクセル踏
   込み時はエンジントルクより大きい高設定値のクラッチ
   トルクでロックアップし、アクセル開放時は所定の低い
   低設定値のクラッチトルクに制御する電磁式クラッチの
   クラッチトルク制御装置において、 アクセルの踏込み動作を検出するアクセルスイッチと、
   所定のアクセル開度以上で動作するアクセル開度スイッ
   チと、設定車速以上で動作する車速スイッチとの各信号
   を入力信号として、該信号によりクラッチトルクを制御
   するトルク制御手段を有し、 上記トルク制御手段は、アクセル開放状態からのアクセ
   ル踏込時にアクセルスイッチの信号に伴いクラッチトル
   クを前記ロックアップトルクの高設定値より一時急低下
   させる手段と、その後、アクセル開度スイッチの信号に
   応じ、アクセル開度に応じて異なる上昇率でクラッチト
   ルクを高設定値まで立上がるように上昇制御させる手段
   とを有することを特徴とする車両用電磁式クラッチのク
   ラッチトルク制御装置。