| 【発明の名称】 |
動力車用セパレートクラッチの閉鎖過程を調整するための制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】ヴォルフガング ネーゼ
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| 【目的】 |
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| 【構成】 |
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【特許請求の範囲】
【請求項１】 動力車用セパレートクラッチの閉鎖過程を調整して、従動側のクラッチ要素と駆動側のクラッチ要素の回転数の差を自動的に解消させるための、及び（または）、駆動回転数を検出する検出手段と、セパレートクラッチの少なくとも一つのクラッチ要素を軸線方向に位置調整するための位置調整手段とを用いて、セパレートクラッチの開放過程を調整するための制御装置において、前記位置調整手段が演算ユニットを有し、該演算ユニットにより、駆動回転数（ｎ）の目標変化特性に依存してクラッチ伝動モーメント（Ｍdk）の調整を実施可能であることを特徴とする制御装置。
【請求項２】 動力車用セパレートクラッチの閉鎖過程を調整して、従動側のクラッチ要素と駆動側のクラッチ要素の回転数の差を自動的に解消させるための、及び（または）、駆動回転数を検出する検出手段と、セパレートクラッチの少なくとも一つのクラッチ要素を軸線方向に位置調整するための位置調整手段とを用いて、セパレートクラッチの開放過程を調整するための制御装置において、前記位置調整手段が演算ユニットを有し、該演算ユニットにより、閉鎖過程（ｔ0からｔXまで）の開始時における駆動回転数（ｎ）の変化特性が駆動側のトルク（ＭdMot）の実際的な寄与により影響されないようにクラッチ伝動モーメント（Ｍdk）の制御または調整を実施可能であることを特徴とする制御装置。
【請求項３】 動力車用セパレートクラッチの閉鎖過程を調整して、従動側のクラッチ要素と駆動側のクラッチ要素の回転数の差を自動的に解消させるための、及び（または）、駆動回転数を検出する検出手段と、セパレートクラッチの少なくとも一つのクラッチ要素を軸線方向に位置調整するための位置調整手段とを用いて、セパレートクラッチの開放過程を調整するための制御装置において、駆動側のトルク（ＭdMot）を制御及び（または）調整するための手段が設けられていること、前記位置調整手段と駆動側のトルク（ＭdMot）を制御及び（または）調整するための前記手段とが演算ユニットを有し、該演算ユニットにより、駆動回転数（ｎ）を上昇させる場合にはクラッチ伝動モーメント（Ｍdk）が駆動側のトルク（ＭdMot）よりも小さいように、及びその逆の関係になるように、クラッチ伝動モーメント（Ｍdk）及び（または）駆動側のトルク（ＭdMot）の制御または調整を実施可能であることを特徴とする制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力車用セパレートクラッチ( Trennkupplung )の閉鎖過程を調整して、従動側のクラッチ要素と駆動側のクラッチ要素の回転数の差を自動的に解消させるための、及び（または）、駆動回転数を検出する検出手段と、セパレートクラッチの少なくとも一つのクラッチ要素を軸線方向に位置調整するための位置調整手段とを用いて、セパレートクラッチの開放過程を調整するための制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動クラッチ操作するためのこの種の制御装置は、例えばドイツ特許公開第４０２６８５９号公報から知られている。この公知の制御装置では、センサを用いて駆動回転数、即ち駆動側またはエンジン側のクラッチ要素の回転数と、従動回転数、即ち従動側またはトランスミッション側のクラッチ要素の回転数とが検出される。クラッチ制御装置は、少なくとも一つのクラッチ要素を軸線方向に操作して、セパレートクラッチの断続を行なう。特にトランスミッションにおいてギヤの切換えが行なわれている間はセパレートクラッチは開放されており、よって新たにギヤを入れた後では、クラッチ要素の駆動回転数と従動回転数とは異なっている。特にバックギヤリングの際に有効に作動する前記公知の制御装置では、クラッチ要素を回転数に適合させるため、例えば駆動装置としての内燃機関のスロットルバルブの調整により駆動回転数を制御して、セパレートクラッチの閉鎖直前に駆動回転数を従動回転数よりも常に高く設定している。これにより、セパレートクラッチが閉鎖される瞬間に駆動側のクラッチ要素が制動され、よって駆動装置自体が制動される。従ってこの公知の制御装置の場合、セパレートクラッチが完全に閉鎖された時点では、従動側の回転数と駆動側の回転数の間に差が存在し、著しい加速ショックが生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、少なくとも部分的に開放または閉鎖されるセパレートクラッチの閉鎖過程及び（または）開放過程の間に最大限の快適性が達成されるように、冒頭で述べた種類の制御装置を改良することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、請求項１によれば、セパレートクラッチの少なくとも一つのクラッチ要素を軸線方向に位置調整するための位置調整手段が演算ユニットを有し、該演算ユニットにより、駆動回転数の目標変化特性に依存してクラッチ伝動モーメントの調整を実施可能であることを特徴とするものである。
【０００５】本発明によれば、クラッチ要素を軸線方向に位置調整させるための手段が演算ユニットを有している。この演算ユニットにより、駆動回転数の目標変化特性に依存してクラッチ伝動モーメントの調整を行なうことができる。
【０００６】本発明の技術思想は、クラッチ要素の閉鎖過程及び（または）開放過程における最高の快適性は、クラッチ伝動モーメントの調整により達成されるということにある。このために最も適しているのは、クラッチ伝動モーメントのその都度の実際変化特性と比較しながら、クラッチ伝動モーメントの目標変化特性に依存して調整を行なうことであろう。しかしながら、一つの実際変化特性を作成するためにクラッチ伝動モーメントの測定を行なうことはあまりにも面倒でコスト高になるので、本発明によれば、調整は簡単に検出できる量、即ち例えば内燃機関の回転数に等しい駆動側のクラッチ要素の回転数に依存して行なわれる。この駆動回転数に依存して調整を行なうことの利点は、回転体の慣性モーメントを考慮して、トルクと回転数変化とが簡単に物理学的に関連づけられることにある。次の一般式から出発する。
Ｍ＝２π・Ｊ・ｄｎ／ｄｔここでＪは回転体の慣性モーメントである。
【０００７】駆動回転数は、まず第１に、「駆動」系に作用する全トルクに依存している。「駆動」系に作用する全トルクは、取り出されるエネルギーとしてのクラッチ伝動モーメントを除いた、供給エネルギーとしての駆動側のトルクから成る。しかしながら、供給エネルギーとしての駆動側のトルクは、簡略化のために、少なくとも一時的に所定の値に一定に保持されるのが好ましく、一方クラッチ伝動モーメントの調整は、駆動回転数の目標変化特性だけに依存して行なわれる。これにより、セパレートクラッチの快適な閉鎖過程及び（または）開放過程のための付加的なハードウェアを必要とすることなく、簡単な調整方法が可能になる。
【０００８】請求項２によれば、クラッチ要素を軸線方向に位置調整するための手段は演算ユニットを有し、この演算ユニットにより、クラッチ伝動モーメントの制御または調整を次のように行なうことができ、即ち閉鎖過程開始時の駆動回転数の変化が、駆動側のトルクの実際的な( positiv )寄与によって、好ましくは所定の時間影響されないように行なうことができる。
【０００９】特に、所定の時間（この時間は、所定の駆動回転数値に達することによっても定義することができる）、供給エネルギーとしての駆動側のトルクは一定に保持されるばかりでなく、駆動回転数の変化に影響しないように小さな値に保持される。好ましくは、駆動側のトルクがクラッチ伝動モーメントに関して負の値に一定に保持されることである。この負の値は、通常はギヤチェンジの際のモーメントの減少によって設定される。従って、本発明によれば、例えばセパレートクラッチの閉鎖過程の際、従動側のクラッチ要素と駆動側のクラッチ要素との回転数の差の解消は、もっぱらクラッチ伝動要素の適宜な調整によって行なわれる。これにより、特に閉鎖過程の開始時に調和的な加速度変化特性が達成される。このような調和的な加速度変化特性は、クラッチ伝動モーメントと駆動側のトルクとを同時に調整または制御する方法においてはクラッチとトランスミッションと駆動装置とが複雑に協働するのでほとんど達成不可能である。従って、快適性の向上が特に簡単に達成される。
【００１０】請求項３によれば、駆動側のトルクを制御または調整するための手段も設けられている。クラッチ伝動モーメント及び（または）駆動側のトルクの制御または調整は次のように行なわれ、即ち駆動回転数の変化特性を上昇すべきときはクラッチ伝動モーメントが駆動側のトルクよりも小さく、そして駆動回転数の変化特性を下降すべきときはクラッチ伝動モーメントが駆動側のトルクよりも大きいように行なわれる。
【００１１】このような本発明の技術思想は、特に快適性にたいする要求が高い場合、例えばセパレートクラッチの閉鎖過程を、駆動回転数の再振動( Nachschwingen )を犠牲にして前記回転数の差を解消している間に行なうことができるという点にある。この場合の前提は、乗員にたいしては、クラッチをゆっくり閉鎖することによって、加速度に依存した快適性を著しく向上させることができ、一方、駆動回転数を短時間でわずかに上昇させれば、わずかな音響的な障害を生じさせるにすぎないという点にある。従って本発明によれば、駆動回転数変化特性において勾配の符号を変化させることが許される。これは、勾配の符号の変化に適合させて、クラッチ伝動モーメント及び（または）駆動側のトルクの制御または調整を、好ましくは駆動回転数の所定の目標変化特性に依存して行なうためである。これにより、セパレートクラッチの閉鎖過程及び（または）開放過程の間に最高の快適性が極めて簡単に達成される。
【００１２】なお本発明は、請求項１，２，３に記載の対象の任意の組合せをも含むものである。従って本発明の有利な構成は、請求項１と２，１と３，２と３，１と３，或いは１と２と３の組合せに関わる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。本発明による制御装置は、図１と図２にシフトアップを例にとって図示されている。図１の上のグラフにおいて、縦軸はトルクＭdで、横軸は時間ｔである。クラッチ伝動モーメントＭdkの変化と、駆動側のトルクＭdMotの変化が図示されている。中央のグラフは駆動回転数ｎと時間ｔの関係を示すもので、下のグラフはクラッチの状態と時間との関係を示す。
【００１４】時点ｔO＝０において既にギヤシフト過程が行なわれており、新しいギヤに入っている。従って、開放されているクラッチの閉鎖過程を始めることができる。中央のグラフに示すように、閉鎖過程の開始時から所定の時点ｔXまでは、駆動回転数ｎの目標変化特性に依存してクラッチ伝動モーメントＭdkの調整が行なわれるに過ぎない。駆動側のトルクＭdMotは、時点ｔOから時点ｔXまでは、ギヤチェンジの際に設定された負のトルク値Ｍd2に一定に維持される。一定値Ｍd2をもった駆動側のトルクＭdMotは、時点ｔXまでは駆動回転数ｎの変化にたいして実際的な寄与をしない。時間ｔX−ｔOは、時点ｔXで駆動回転数値ｎ2＋ｎoffsetが達成されるように決められる。駆動回転数値ｎ2は、シフトアップ後のトランスミッション側のクラッチ要素の新たな従動回転数に対応している。この場合、従動側のクラッチ要素と駆動側のクラッチ要素との回転数の差を解消するためには、駆動回転数を値ｎ2−ｎ1だけ減少させねばならない。
【００１５】駆動回転数の差ｎoffsetの値は、クラッチの噛み合いによって時点ｔXとｔ1の間に生じる回転数の降下に対応している。この値ｎoffsetは、新に入れられたギヤ、加速度、または走行抵抗に依存して算出され、適合させることができる。時点ｔ0からｔXまでに駆動回転数ｎの目標変化特性に達するために必要なクラッチ伝動モーメントＭdkは、値ｎ1からｎ2までの駆動回転数ｎの目標変化特性に応じて次の式に基づいて算出される。
Ｍd＝＋ＭdMot−Ｍdk＝２πＪ・ｄｎ／ｄｔこの場合ＭdMotは、一定値であるＭd2を有している。クラッチ伝動モーメントＭdkを調整するため、上記の式を駆動回転数ｎに関して解き、これにより、現時点のクラッチ伝動モーメントＭdkから得られる駆動回転数ｎの実際変化特性を検出する。
【００１６】簡単のため、図１にはクラッチ伝動モーメントＭdkのランプ状の変化と、例えば演算プログラムの走査周期に対応する、あらかじめ与えられる時間ｄｔとを選定した。この簡単化により、時点ｔXにたいして、及び現在調整されるべきクラッチ伝動モーメントＭdk（ｔ−ｄｔ／２）にたいして、並びにこれから得られる時点ｔでの駆動回転数ｎ（ｔ）にたいしてそれぞれ次の式が得られる。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】
【数３】
調整されるべきクラッチ伝動モーメントＭdkには、完全に開放されたクラッチ（図面中の“開”）と完全に閉じたクラッチ（図面中の“閉”）との間における、クラッチ要素の軸線方向での調整位置が対応している。時点ｔXで回転数がほぼｎ2＋ｎoffsetに達すると、駆動側のトルクＭdMotは時点ｔ1まで連続的に上昇し始める。時点ｔ1で駆動側のトルクＭdMotは現在のクラッチ伝動モーメントＭdk＝Ｍd1の値に達する。時間ｔ1−ｔXの間、現在のクラッチ伝動モーメントＭdkが値Ｍd1に一定に保持されるのが有利である。即ちクラッチの位置は、この時間内では、時点ｔXで設定された位置に保持される。値Ｍd1は、例えば駆動装置が内燃機関の場合、点火角度遅延調整( Zuendwinkelspaetverstellung )によって生じさせることができる最小の駆動側トルクに対応するように選定される。時点ｔ1以後の変化は、図２の実施例に図示される。
【００２０】図１では、例えばクラッチの閉鎖過程でアクセルペダル角の増大の形でドライバーが高出力を要求した場合のクラッチ伝動モーメントＭdk、駆動側のトルクＭdMot、駆動回転数ｎ、及びクラッチの位置をそれぞれ薄い線で示した。このような場合には、太い線で示した本実施例の場合と同じ処置が取られる。ただし、変化の勾配はすべて大きくなっている。このようにして、快適性にたいする要求もスポーツ性にたいする要求も満たすことができる。
【００２１】図２において、時点ｔ0から時点ｔ1までのすべての変化は、図１において時点ｔ0またはｔ0’から時点ｔ1またはｔ1’までの変化に対応している。図１及び図２の下のグラフからわかるように、時点ｔ1では、クラッチは完全な閉鎖状態からまだかなり隔たっている。例えば、クラッチ伝動モーメントＭdkの急勾配によってクラッチを可能な限り迅速に閉鎖させることができよう。しかしながら図２には、クラッチをできるだけソフトに閉鎖させるために、回転数の差を解消した後に閉鎖過程を延長させる必要があるような、快適性に関し最適な変化特性が図示されている。このため、駆動回転数ｎの変化における再振動は、最大許容駆動回転数ｎmaxまで許される。従って時点ｔ1からｔ3までは、駆動回転数ｎの変化が最大許容駆動回転数ｎmaxまでもう一度上昇する必要がある。この駆動回転数の上昇段階の間に、クラッチ伝動モーメントＭdkは駆動側のトルクＭdMotよりも低く保持される。駆動回転数の変化の勾配の転換に対応して、時点ｔ2での転換点において、クラッチ伝動モーメントＭdkの勾配も変更させるのが好ましい。時点ｔ3では、駆動回転数ｎの目標変化特性は、最大許容駆動回転数ｎmaxで値０の勾配を持っている。この時点ｔ3で、クラッチ伝動モーメントＭdkと駆動側のトルクＭdMotはトルク値Ｍd4に等しい。
【００２２】時点ｔ3と時点ｔ5の間では、駆動回転数ｎが降下する必要がある。この時間範囲では、本発明によれば、クラッチ伝動モーメントＭdkは駆動側のトルクＭdMotよりも大きく設定される。時点ｔ5で再び、ほぼ駆動回転数値ｎ2＋ｎoffsetに達し、その結果時間ｔ6−ｔ5の間にクラッチが完全に閉鎖される。クラッチが再び完全に閉鎖される時点ｔ6からは、クラッチ伝動モーメントＭdkの値は駆動側のトルクＭdMotの値に等しい。図１と図２の下のグラフにはそれぞれ、設定されたクラッチ伝動モーメントＭdkに対応するクラッチ位置の比例変化が図示されている。
【００２３】こごて補足しておくと、上記実施例では二つのランプ状の曲線変化だけが図示されているが、連続的な様式の任意の曲線変化でもよい。しかしながらランプ状の変化は、トルク値及び駆動回転数値の演算モデルにおいて簡略化を想定するためには特に有利である。
【００２４】補足的に、時点ｔXでの二つの例外を指摘しておく。時点ｔXでは、種々の影響により、値ｎ2と値ｎ2＋ｎoffsetの間にある駆動回転数値ｎか、或いは値ｎ2よりも低い駆動回転数値ｎに達することがある。後者の場合には、まず駆動側のトルクを少なくともクラッチ伝動モーメントＭdkの現在値へ上昇させる。その後で、また前者の場合にも、まず駆動側のトルクＭdMotを（クラッチ伝動モーメントが上昇しても）、クラッチ伝動モーメントよりも大きく保持することによって、駆動回転数ｎの上昇が達成される。その後の処置は図２の実施例に対応しており、駆動回転数の所望の上昇または降下が行なわれる。
【００２５】図３は、クラッチの開放過程を示している。上のグラフには、クラッチ伝動モーメントＭdkと駆動側のトルクＭdMotの変化が図示されている。中央のグラフには駆動回転数ｎと時間ｔの関係が図示され、下のグラフにはクラッチの状態と時間ｔの関係が図示されている。
【００２６】時点ｔ0＝０で、クラッチを開放するための切換え命令が、例えばギヤチェンジという形で行われる。その結果、閉鎖されていたクラッチ（閉）の開放過程が始まる。開放過程の開始時にたとえば点火角度遅延調整またはシリンダフェードアウト( Zylinderausblendung )により駆動側のトルクＭdMotを低減させる。時点Ａまでは駆動側のトルクＭdMotはクラッチ伝動モーメントＭdkの下にあり、最大限低減せしめられる。クラッチ伝動モーメントＭdkが駆動側のトルクＭdMotの値に転換される時点Ａまでは、クラッチは既にわずかに開いており、この開き具合は負荷に依存している。
【００２７】時点Ａと、所定の時間ｔ1だけ経過した時点Ｂの間では、駆動側のトルクＭdMotはクラッチ伝動モーメントＭdkの上にあり、時点Ａで達した値に一定に保持される。これにより、駆動回転数ｎが従動側のトランスミッション初期回転数ｎKにたいして上昇する。駆動側に運動エネルギーを発生させ、時点ＢとＣの間で再びこの運動エネルギを衰退させることにより、最適な快適性が得られる。
【００２８】時点ＡとＢの間でのクラッチ伝動モーメントＭdkの変化は、駆動回転数ｎの所望の変化特性に依存して調整され、或いはクラッチの所定の開放経過に依存して制御される。クラッチ伝動モーメントＭdkの変化を次のように調整及び（または）制御するのが有利であり、即ち時点Ｂで目標の開き度Ｋsoll及び（または）駆動回転数ｎの変化の最大値が達成されるように調整及び（または）制御するのが有利である。時点ＡとＢの間では駆動側のトルクＭdMotがそれ以上低減せしめられないにもかかわらず、クラッチ伝動モーメントＭdkの非常に平坦な変化が可能であり、よって最高の快適性が達成される。
【００２９】時点Ｂからは、クラッチの開放過程及び駆動回転数ｎの変化は、もはや駆動側のトルクＭdMotの実際的な寄与により影響されない。時点ＡとＢの間で発生した運動エネルギーは再び衰退せしめられる。これにより、時点ＢとＣの間ではさらに平坦なクラッチ伝動モーメントＭdkの変化が可能であり、これにより、クラッチが完全に開いた状態（開放）への、極めて緩速で快適な移行が得られる。時点ＢとＣの間では、駆動側のトルクＭdMotは再びクラッチ伝動モーメントＭdkの下にあり、よって駆動回転数ｎは低下する。これにより、駆動回転数ｎ＝ｎmotを再び従動側のトランスミッション初期回転数ｎKに接近させることができる。
【００３０】以上説明した実施例により、動力車用セパレートクラッチの閉鎖過程及び（または）開放過程に関し最高の快適性が簡単に且つ低コストで提供される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００９６７１
【氏名又は名称】バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＹＥＲＩＳＣＨＥ ＭＯＴＯＲＥＮ ＷＥＲＫＥ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
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| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）３月１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 武久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平８−２４７１６８ |
| 【公開日】 |
平成８年（１９９６）９月２４日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−４５００３ |
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