JPH0643852B2 - 車両用電磁クラッチの制御方法 - Google Patents

車両用電磁クラッチの制御方法

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JPH0643852B2
JPH0643852B2 JP60048967A JP4896785A JPH0643852B2 JP H0643852 B2 JPH0643852 B2 JP H0643852B2 JP 60048967 A JP60048967 A JP 60048967A JP 4896785 A JP4896785 A JP 4896785A JP H0643852 B2 JPH0643852 B2 JP H0643852B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、車両用電磁クラッチの制御方法に関し、特に
電磁クラッチの係合過程におけるトルクを調節する制御
技術に関するものである。
従来技術 車両のエンジンから駆動輪に至る動力伝達径路に介挿さ
れるクラッチの一種に磁粉式電磁クラッチがある。斯る
磁粉式電磁クラッチはその励磁コイルに供給される励磁
電流に対応した大きさの伝達トルクが得られるため、マ
イクロコンピュータ等の制御手段を用いることによって
流体クラッチと同様の滑らかな係合が熟練を要すること
なく自動的に得られ、しかも走行中の滑りがないため、
摩擦クラッチを用いた場合と同等の燃費が得られる。こ
のような磁粉式電磁クラッチの半クラッチ制御に際して
は、係合を円滑にして車両発進時の運転性を高め、しか
も係合時の入力側回転速度を抑制して燃料消費効率を高
めるために、たとえば次式(1),(2)に示すような種々の
制御式が考え出されている。
Tcl=K(θ,N)(Ne−Nid1)・・・(1) 但し、Tclは伝達トルク、Kはフィードバックゲイ
ン、θはスロットル弁開度、Nは目標ミート回転速
度、Neはエンジン回転速度、Nidlはアイドル回転
速度である。
Tcl=Te(θ,Ne)+k(Ne−N) +k∫(Ne−N)dt・・・・(2) 但し、Teはエンジンの出力トルク、kは比例制御定
数、kは積分制御定数である。
上記制御式(1)を用いれば、特願昭59−133491
号に詳しく記載されているように、所定の範囲内では任
意のスロットル弁開度に対して所望のミート回転速度が
得られる。換言すれば、スロットル弁開度に拘わらず、
電磁クラッチは一定の目標ミート回転速度Nが維持さ
れるよう半クラッチ作動する。制御式(2)には過渡応答
性を向上させるためにエンジン出力トルクの瞬時値Te
に対応した項が設けられる他にミート回転速度のフィー
ドバック制御項として第2,第3項が設けられており、
目標ミート回転速度と実際のエンジン回転速度Neとが
近似するようにフィードバック制御される。すなわち、
この場合においてもスロットル弁開度に拘わらず所定の
目標ミート回転速度Nが半クラッチ制御において得ら
れるのである。したがって、前記制御式(1),(2)等を用
いればスロットル弁開度に拘わらず好適な半クラッチ制
御が得られる。
また、特開昭60−23639号公報、特開昭60−3
7425号公報などに記載されているように、目標ミー
ト回転速度をスロットル弁開度に応じて決定するように
した磁粉式電磁クラッチの制御装置が提案されている。
これによれば、アクセルペダルの踏み込み量が大きくな
る程、目標ミート回転速度が高くされて発進時の駆動力
が高められるので、前記のように一定の目標ミート回転
速度を用いる場合に比較して、車両の発進時の運転性が
改善される。
発明が解決すべき課題 ところで、上記の従来の制御方法によれば、スロットル
弁開度に対して目標ミート回転速度が一義的に決まるた
め、運転性を重視する運転者にとっては発進加速性が充
分ではなく、また経済性を重視する運転性にとっては燃
料消費率が充分ではない場合があり、運転者の望む発進
時の加速応答性が必ずしも得られない場合があった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、運転者の走行性選択操作に応
じて発進時の加速応答性が得られる電磁クラッチの制御
方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところ
は、電磁クラッチを備えた車両の発進時に、入力側回転
速度が目標ミート回転速度となるようにその電磁クラッ
チに供給する励磁電流を制御するに際し、前記目標ミー
ト回転速度を、予め定められた関係から前記車両のスロ
ットル弁開度に関連する値またはスロットル弁開度の変
化速度に関係する値に基づいて決定し、車両の走行性を
選択する走行性選択スイッチの操作に応答して前記目標
ミート回転速度を補正することにある。
作用および発明の効果 このようにすれば、目標ミート回転速度が車両のスロッ
トル弁開度に関連する値またはスロットル弁開度の変化
速度に関係する値に基づいて決定され、車両の走行性を
選択する走行性選択スイッチの操作に応答してその目標
ミート回転速度が補正されるので、運転者の走行性選択
操作に応じて発進時の加速応答性が得られるのである。
すなわち、運転性を重視する運転者は走行性選択スイッ
チによってパワー走行を選択することにより充分な発進
加速性が得られるが、経済性を重視する運転者は走行性
選択スイッチによって経済走行を選択することにより緩
やかな発進加速性が得られるとともに燃料消費効率も得
られるのである。
また、前記目標ミート回転速度はエンジン出力低下に応
じて増量補正される。たとえば、冷間時のエンジンにお
いては同じ回転速度でも出力トルクが小さいので、この
ような増量補正により暖機状態における場合と同様の運
転性が得られる。
また、前記目標ミート回転速度は好適には車両の走行抵
抗の変化に応じて補正される。車両の走行抵抗は路面の
傾斜による勾配抵抗、車両重量等による加速抵抗、路面
摩擦係数等によるころがり抵抗、ハンドル切り角等によ
って変化し、エンジン出力が一定であってもそのような
走行抵抗の変化に応じて運転性が変化するので、このよ
うな補正により走行抵抗の変化が存在しても平地発進時
や、空車発進時、舗装路面発進時等と同様に好適な運転
性が得られるのである。
ここで、ミート回転速度とは、磁粉式電磁クラッチの半
クラッチ制御において、その磁粉式電磁クラッチの入力
側回転速度が略一定値で持続する現象があり、そのよう
な一定値をミート回転速度というのである。そして、磁
粉式電磁クラッチの入力側がエンジンと直結されている
と仮定すると、エンジンのクランクシャフトの運動方程
式は次式(3)の如く表される。この(3)式において、磁粉
式電 Ie=Te−Tcl ・・・・・(3) 但し、Iはフライホイールを含むクランクシャフトの慣
性モーメント、eはエンジンの回転加速度、Teはエ
ンジンの出力トルク、Tclは磁粉式電磁クラッチの伝
達トルクである。
磁クラッチの係合時にはエンジン回転速度Neが一定と
なり、e0となるので、Te=Tclとなり、その
ときのスロットル弁開度およびミート回転速度で決まる
エンジントルクが伝達されることになる。その故、半ク
ラッチ状態においてミート回転速度を制御することは伝
達トルクTclを制御することに他ならない。
実施例 以下、本発明の一適用例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図において、エンジン10のクランク軸12と図示
しないトランスミッションの入力軸14との間に磁粉式
電磁クラッチ16が設けられている。その磁粉式電磁ク
ラッチ16は、第2図に示すように、クランク軸12の
軸端に固定されたフライホイール18を入力側に備え、
そのフライホイール18は円環状のヨーク20を備えて
いる。ヨーク20の中心部には円環状の励磁コイル22
が埋設されており、その励磁コイル22にはヨーク20
とともに回転するスリップリング24を介して図示しな
い給電ブラシから励磁電流が供給されるようになってい
る。ヨーク20の内側にはロータ26がベアリング28
を介して第一のラビリンス部材30により回転可能に支
持されている。この第一のラビリンス部材30はヨーク
20の一方の端面に固定されており、それにはヨーク2
0の内周面とロータ26の外周面との間に形成されたギ
ャップに磁気力によって充填されるべき磁粉をシールす
るための環状突起32が固定されている。この環状突起
32とヨーク20の他方の端面に設けられた第二ラビリ
ンス部材34とによって略密閉された環状空間が形成さ
れ、磁粉の洩れが防止されている。この磁粉は、励磁コ
イル22に流される励磁電流に従って磁界が形成される
とヨーク20の内周面とロータ26の外周面との間のギ
ャップ内に充填され、第3図に示す特性に従ってクラン
ク軸12のトルクを入力軸14に伝達する。この入力軸
14はその軸端においてハブ36とスプライン嵌合され
ており、そのハブ36は係合ショックを吸収するための
ダンパ38を介してロータ26と連結されている。な
お、入力軸14に伝達された駆動力は無段変速機または
有段変速機にて構成されるトランスミッション、差動装
置等を経て車両の駆動論に伝達されるようになってい
る。
第1図に戻って、エンジン10の吸気配管に設けられた
スロットル弁には、そのスロットル弁の開度θを検出す
るスロットルセンサ42が設けられている。そのスロッ
トルセンサ42は運転者が要求する要求出力検出手段を
構成するものであり、運転者の意志の反映であるスロッ
トル弁開度θを表わすスロットル信号Sθがコントロー
ラ44内のA/D変換器46に供給される。また、エン
ジン10に付帯して設けられたイグナイタ48からは、
エンジン10に対する点火パルスに対応した点火信号S
Iがコントローラ44内のI/F回路50に供給され
る。I/F回路50は点火信号SIをエンジン回転速度
Neを算出するための点火周期Tigに変換する。コン
トローラ44はECUと称される所謂マイクロコンピュ
ータにて構成され、CPU52,ROM54,RAM5
6を備えている。CPU52はRAM56の一時記憶機
能を利用しつつROM54に予め記憶されたプログラム
に従って信号処理を実行し、D/A変換器58を介して
制御電圧Vclを増幅器60に供給する。増幅器60は
制御電圧Vclに対応した電圧を励磁コイル22に印加
し、励磁コイル22に励磁電流Iclが流される。この
励磁電流Iclは励磁コイル22の巻線抵抗が略一定で
あるので制御電圧Vclに対応した値である。しかし、
この増幅器60に替えて制御電圧Vclに対応した励磁
電流Iclを励磁コイル22のインピーダンスの変化に
拘わらず電流フィードバックによって流す定電流回路を
設けても良い。
そして、コントローラ44のデータバスラインには目標
ミート回転速度設定器62が接続されている。その目標
ミート回転速度設定器62には、走行性選択スイッチ6
4、エンジン温度センサ66、ハンドル切り角センサ6
8、路面勾配センサ70、車両重量センサ72、路面摩
擦センサ74からの出力信号が供給されるようになって
いる。走行性選択スイッチ64は、経済走行、通常走
行、パワー走行等の走行性が図示しない操作体の操作に
より切り換えられるものであり、選択された走行性を表
わす信号を出力する。エンジン温度センサ66はエンジ
ン10の温度、たとえばその冷却水温度を検出するもの
であり、その温度を表わす信号を出力する。ハンドル切
り角センサ68は車両のハンドルの切り角を検出するも
のであり、ハンドル切り角を表わす信号を出力する。路
面勾配センサ70は車両が位置している路面の勾配を検
出するものであり、その勾配を表わす信号を出力する。
車両重量センサ72は、たとえば車両のサスペンション
に設けられて車両の積載重量を検出するものであり、そ
の重量を表わす信号を出力する。路面摩擦センサ74は
舗装路、砂利路、雪道路、雨天路等の路面の摩擦係数を
検出し、その摩擦係数を表わす信号を出力する。前記目
標ミート回転速度設定器62は所謂CPUにて構成され
ており、前記ROM54に予め記憶されたプログラムに
従って供給された信号を処理し、目標ミート回転速度N
を決定する。
以下、本実施例の作動を説明する。
まず、第4図のステップS1が実行され、エンジン10
のアイドル回転速度Nidlが所定のアルゴリズムの実
行により学習されて記憶される。次に、ステップS2が
実行され、アクセル操作が為されているか否か、換言す
れば図示しないステップにより既に読み込まれたスロッ
トル弁開度θが予め定められた一定の小さな値よりも大
きいか否かがスロットル信号Sθに基づいて判断され
る。アクセル操作が為されていないと判断されたときに
はステップS3が実行されて、制御すべき伝達トルクT
clを零に設定する。しかし、アクセル操作が為されて
いると判断された場合には、ステップS4が実行されて
目標ミート回転速度Nが読み込まれる。この目標ミー
ト回転速度Nは目標ミート回転速度設定器62におい
て逐次決定されている。
目標ミート回転速度設定器62においては、たとえば第
5図に示す目標ミート回転速度決定ルーチンが繰り返し
実行される。すなわち、ステップSW1において、スロ
ットル弁開度θがスロットル信号Sθに基づいて読み込
まれるとともに、ステップSW2においてフラグの内容
が「1」であるか否かが判断される。このフラグFは車
両の一回の発進操作において、スロットル弁開度の変化
速度が算出されたことを表わすものであり、図示しな
いステップにより一回の発進操作終了毎にリセットされ
る。通常、発進操作直後にはスロットル弁開度変化速度
が算出されておらずフラグFの内容が「0」であるの
で、ステップSW3およびSW4が実行される。ステッ
プSW3においては、カウンタIの内容に「1」が加算
されるとともにステップSW4においてはそのカウンタ
Iの内容が予め定められた一定の値αに到達したか否か
が判断される。このαはたとえば100msec程度に
相当するものであり、車両の一回の発進操作においてス
ロットル弁開度変化速度を算出するための時間スパン
に相当する。発進操作直後においては、カウンタIの内
容がαに到達しないのでステップSW5が実行されて制
御すべき伝達トルクTclが「0」に設定される。しか
し、カウンタIの内容がαに到達した場合にはステップ
SW6が実行されて、そのときのスロットル弁開度θと
そのときまでの経過時間(αに相当する時間スパン約1
00msec)からスロットル弁開度変化速度が算出
され、かつ記憶されるとともにフラグFが「1」に設定
される。
続くステップSW7においては、現在のスロットル弁開
度θとステップSW6において求めたスロットル弁開度
変化速度から目標ミート回転速度Nが予め求められ
た関係から決定される。第6図はステップSW7におい
て用いられる予め求められた関係の例を示しており、デ
ータマップの形態で予めROM54に記憶されている。
データマップのデータ間において直線補間等の手段を用
いて適宜目標ミート回転速度Nが求められる。なお、
第6図に示す関係は予め関数式の形態にてROM54に
記憶され、その関数式を用いて目標ミート回転速度N
が算出されても良い。
ステップSW8においては各補正値がそれぞれ決定され
る。走行性に対応した補正値ΔN は例えば第7図に
示す予め定められた関係から走行性選択スイッチ64の
切換状態に従って決定される。これにより、パワー走行
に切り換えられたときには補正値ΔN が大きくされ
るので発進加速性が大幅に改善される一方、走行性選択
スイッチ64がエコノミ走行に切り換えられたときには
補正値ΔN が小さくされて、経済性の高い発進走行
が得られる。エンジン水温に相当する補正値ΔN
たとえば第8図に示す予め定められた関係から求められ
る。これにより充分な出力が得られない冷間時ほど補正
値ΔN が高められて発進時の運転性が暖気時と同様
に維持される。ハンドル切り角に対応した補正値ΔN
は第9図に示す予め定められた関係から求められる。
これにより、ハンドル切り角が大きくなるに伴って走行
抵抗が大きくなるほど補正値ΔN が大きくされ、た
とえばハンドルを一杯に切って発進するときでも、エン
ジン10が停止することを防止できる。路面勾配に対応
した補正値ΔN は第10図に示す関係に基づいて路
面勾配(tanθ)が正の方向へ大きくなるほぼ正の方
向に大きくされ、逆に負の方向に大きくなるほど大きな
負の値とされる。これにより路面勾配に起因する走行抵
抗の変化によっても平坦路と同様の必要かつ充分なエン
ジン出力が得られ、路面勾配に拘わらず好適な運転性が
確保される。車両重量に対応する補正値ΔN は第1
1図に示す関係に基づいて車両重量が大きくなるほど大
きくされる。これによって車両重量が大きくなって発進
加速性の低下が予測される場合ほど補正値ΔN が大
きくされて、発進時の運転性が空車時と同様に確保され
る。さらに、路面摩擦抵抗に対応する補正値ΔN μ
例えば第12図に示す予め定められた関係から求められ
る。第12図の関係においては、路面摩擦係数μが小さ
くなるほぼ補正値ΔN μが負の値とされるので、雪
道、砂利道、雨天等により濡れた路面等の摩擦係数が小
さい路面では、伝達トルクが極力小さくされて、車両発
進時のスリップが防止される。このとき、路面摩擦係数
μが小さいほど目標ミート回転速度Nが小さくされる
が、この下限値はアイドル回転速度Nidlで規制され
る。
ステップSW9においては次式(4)に従って総補正値 が決定される。
但し、δはエンジン10の固定トルクTe、目標ミート
回転速度N、スロットル弁開度θ、所望の伝達トルク
Tclまたは定数時の関数であり、負ないし正の値であ
る。
そして、ステップSW10が実行されて前回のサイクル
において決定された目標ミート回転速度Nに今回のサ
イクルのステップSW9において決定された総補正値 が加えられることにより、目標ミート回転速度Nが更
新される。そして、以上のステップSW1、SW2、S
W7乃至SW10の繰返しにより目標ミート回転速度N
が逐次決定されるのである。
第4図に戻って、ステップS5においては既に読み込ま
れたスロットル弁開度θとステップS4において読み込
まれた目標ミート回転速度Nとから予め求められた関
係に基づいてゲインKが算出される。その関係は、たと
えば第13図に示すものであり、データマップあるいは
関数の形態で予めROM54に記憶されている。そし
て、ステップS6が実行されて、実際のエンジン回転速
度Neが読み込まれるとともにステップS7において制
御すべき伝達トルクTclの値が制御式に基づいて決定
される。この制御式は、たとえば前記(1)式に示すもの
である。次いで、ステップS8が実行されて前記第3図
に示す関係からステップS7において求められた伝達ト
ルクTclを得るための制御電圧Vclが決定され、ス
テップS9においてその制御電圧Vclが出力される。
そして、以上のステップが繰り返し実行されることによ
り、磁粉式電磁クラッチ16の伝達トルクが逐次制御さ
れる。
このように、本実施例によれば、磁粉式電磁クラッチ1
6の係合制御に際して、目標ミート回転速度Nが車両
のスロットル弁開度またはスロットル弁開度の変化速
度θに基づいて決定され、車両の走行性を選択する走行
性選択スイッチ64の操作に応答して上記目標ミート回
転速度Nが補正されるので、運転者の走行性選択操作
に応じて発進時の加速応答性が得られるのである。すな
わち、運転性を重視する運転者は走行性選択スイッチ6
4によってパワー走行を選択することにより充分な発進
加速性が得られるが、経済性を重視する運転者は走行性
選択スイッチ64によって経済走行を選択することによ
り緩やかな発進加速性が得られるとともに燃料消費効率
も得られるのである。
以上、本発明の一適用例について説明したが、本発明は
その他の形態においても適用されるのである。
たとえば、前述の実施例においては伝達トルクTclを
求める制御式は前記(2)式に示すものであっても良く、
このような場合には、第4図のステップS4乃至S7に
替えて第14図のSS4乃至SS7が好適に用いられ
る。すなわち、ステップSS4においては、実際のエン
ジン回転速度Neが読み込まれるとともに、ステップS
S5において実際のエンジントルクTeが予め求められ
た関係からスロットル弁開度θおよびエンジン回転速度
Neに基づいて算出される。そして、ステップSS6に
おいて目標ミート回転速度設定器62にて決定された目
標ミーテ回転速度Nが読み込まれ、ステップS7にお
いて前記(2)式に示す制御式から実際のエンジン回転速
度Neおよび目標ミート回転速度Nに基づいて制御す
べき伝達トルクTclが算出されるのである。
また、前述の実施例においては、目標ミート回転速度N
は第6図に示す関係から求めた基本値に総補正値 を加えることにより決定されていたが、そのような補正
が行われなくても一応の効果が得られるものであり、ま
た総補正値 は走行性選択スイッチ64の操作位置に対応した補正値
ΔN 、エンジン水温に対応した補正値ΔN 、ハ
ンドル切り角に対応した補正値ΔN 、路面勾配に対
応した補正値ΔN 、車両重量に対応した補正値ΔN
、路面摩擦係数に対応した補正値ΔN μの何れか
一つ以上から重みづける等の手段を用いて決定されても
良いのである。
また、前述の実施例において、目標ミート回転速度N
を決定するに際して、スロットル弁開度θおよびその変
化速度から求められているが、何れか一方の量に基づ
いて決定されても運転者の意志が反映されることになる
ので、一応の効果が得られるのであり、また、スロット
ル弁開度に替えてアクセル操作量等の運転者の要求出力
を表わす量が用いられても良いのである。
なお、上述したのはあくまでも本発明の一適用例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変
更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される装置の一例を示すブロック
線図である。第2図は第1図の磁粉式電磁クラッチを詳
しく示す断面図である。第3図は第2図の電磁クラッチ
の伝達特性を示す図である。第4図および第5図は第1
図の装置の作動を説明するフローチャートである。第6
図は第5図のフローチャートにおいて目標ミート回転速
度を求める際に用いられる関係の一例を示す図である。
第7図乃至第12図は第5図のフローチャートにおいて
各補正値を求める際に用いられる関係をそれぞれ示す図
である。第13図は第4図のフローチャートにおいてゲ
インKを求める際に用いられる関係を示す図である。第
14図は本発明が適用される他の例の作動を説明するフ
ローチャートの要部である。 10:エンジン、16:磁粉式電磁クラッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重松 崇 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−37425(JP,A) 特開 昭60−23639(JP,A) 実開 昭61−88835(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁クラッチを備えた車両の発進時に、入
    力側回転速度が目標ミート回転速度となるように該電磁
    クラッチに供給する励磁電流を制御するに際し、 前記目標ミート回転速度を、予め定められた関係から前
    記車両のスロットル弁開度に関連する値またはスロット
    ル弁開度の変化速度に関係する値に基づいて決定し、 車両の走行性を選択する走行性選択スイッチの操作に応
    答して前記目標ミート回転速度を補正する ことを特徴とする車両用電磁クラッチの制御方法。
  2. 【請求項2】前記目標ミート回転速度は前記車両のエン
    ジンの出力低下に応じて補正されるものである特許請求
    の範囲第1項に記載の車両用電磁クラッチの制御方法。
  3. 【請求項3】前記目標ミート回転速度は前記車両の走行
    抵抗の変化に応じて補正されるものである特許請求の範
    囲第1項に記載の車両用電磁クラッチの制御方法。
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