| 【発明の名称】 |
車両用電磁クラッチの締結力制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】出田 康文
【氏名】小林 昌之
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| 【目的】 |
車両の伝動系に挿入された電磁クラッチの締結力を、車両発進中の段差乗り越え時、過不足なく適切に制御する。 |
| 【構成】 |
電磁クラッチ１０は、コイル１７への電流ｉに応じた締結力でクランクシャフト１１および変速機入力軸１２間を駆動結合する。コントローラ２０はセンサ２１，２２およびスイッチ２３，２４からの入力情報により後発進モード領域であると判別する時、電磁クラッチ１０の締結力を前発進時における締結力よりも大きくなるよう電流ｉを決定してコイル１７へ出力する。よって、前輪駆動力は、前発進時よりも後発進時の方が大きくされ、前輪が段差を乗り越える時に後発進時の方が前発進時よりも大きな前輪駆動力を必要とする事実に符合し、段差を乗り越える後発進時における段差乗り越え性能の低下を回避し得る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジン回転を電磁クラッチおよび変速機を介し前輪に伝達することで前後進走行を行う前輪駆動車両において、前記変速機を後進走行状態にした発進走行を検知する後発進検知手段と、該手段により後発進が検知される間、前記電磁クラッチの締結力を、変速機が前進走行状態にされた前発進時の締結力よりも大きくする後発進用電磁クラッチ締結力制御手段とを設けたことを特徴とする車両用電磁クラッチの締結力制御装置。
【請求項２】 エンジン回転を電磁クラッチおよび変速機を介し後輪に伝達することで前後進走行を行う後輪駆動車両において、前記変速機を前進走行状態にした発進走行を検知する前発進検知手段と、該手段により前発進が検知される間、前記電磁クラッチの締結力を、変速機が後進走行状態にされた後発進時の締結力よりも大きくする前発進用電磁クラッチ締結力制御手段とを設けたことを特徴とする車両用電磁クラッチの締結力制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両用電磁クラッチの締結力、特に車両の発進時における締結力を、過不足なく適切に制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用電磁クラッチは、変速機と共に車両の伝動系に挿入され、当該変速機とでエンジン回転を車輪に伝達することにより、変速機の投入変速段に応じ車両を前後進走行させる。
【０００３】かかる車両用電磁クラッチの締結力制御に当たっては従来、例えば特開昭６２−２３１８４０号公報に開示されているように、エンジン回転数、車速、アクセルペダルの釈放または踏み込み、自動変速機の選択レンジから、現在の走行状態に最適な電磁クラッチ制御モードを選択し、このモードに沿って電磁クラッチを締結力制御するのが常套であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来、後発進時における電磁クラッチの締結力（伝達トルク）についてはこれを、図５にａで示すように前発進時における締結力ｂよりも小さくするか、大きくてもせいぜい前発進時における締結力ｂと同じ程度にするのが普通であり、以下の問題が生ずることを確かめた。
【０００５】図６は、前輪駆動車両１の前輪２が突起３を乗り越えて後発進する場合の状態を、また図７は、同じ前輪駆動車両１の前輪２が突起３を乗り越えて前発進する場合の状態をそれぞれ示す。これらの図において、車体重心Ｇに作用する車体重量をＷ、後輪４の荷重をＡ、前輪２の荷重をＢとすると、Ｗ＝Ａ＋Ｂで表される。ここで車体重心Ｇの周りにおける車両１のモーメントを考察するに、後輪荷重Ａによる車体重心Ｇ周りのモーメントは、車体重心Ｇから後輪接地点に至る距離をＬR とすると、図６および図７のいづれにおいてもＡ×ＬR で表される。これに対し、前輪荷重Ｂによる車体重心Ｇ周りのモーメントは、図６の場合、車体重心Ｇから前輪２および突起３間の接点に至る距離をＬ1 とすると、Ｂ×Ｌ1 で表され、図７の場合、車体重心Ｇから前輪２および突起３間の接点に至る距離をＬ2 とすると、Ｂ×Ｌ2 で表される。
【０００６】ところで当然、モーメントアーム長Ｌ1 およびＬ2 は、Ｌ1 ＜Ｌ2 の関係にあるから、Ｂ×Ｌ1 ＜Ｂ×Ｌ2 となる。このことは、同じ前輪荷重Ｂに抗して前輪２が突起３を乗り越えるにも、図６のような後発進時の方が、図７のような前発進時よりも、大きな車輪（前輪）駆動力を必要とすることを意味する。
【０００７】なお、後輪駆動車両である場合、後発進の場合におけるモーメントアーム長と、前発進の場合におけるモーメントアーム長との関係が逆転するため当然ながら、上記した前輪駆動車両の場合とは逆に、前発進時の方が後発進時よりも大きな車輪（後輪）駆動力を必要とすること勿論である。
【０００８】それにもかかわらず前者の前輪駆動車両において、前輪駆動力の決定に直接的に関与する電磁クラッチの締結力を決定するに際し、従来のように後発進時における電磁クラッチの締結力を、せいぜい前発進時における締結力と同じ程度にするというのでは、後発進時において、特に突起（段差）を乗り越える場合に、電磁クラッチの締結力が不足するのを免れず、これが滑って発熱するし、前輪駆動力不足から突起（段差）の乗り越え性能の低下を否めない。
【０００９】ここで図８は、電磁クラッチを介しエンジン回転を入力される自動変速機を搭載した前輪駆動車両が前輪において段差を乗り越えつつ、前発進および後発進する場合における、段差乗り越え回数と、電磁クラッチのコイル温度変化との関係を表した実験結果を示す。この図において、Ｄ0 は自動変速機を前進走行（Ｄ）レンジにした前発進時のコイル温度変化特性を示し、ＲH ，ＲL は自動変速機を後進走行（Ｒ）レンジにした後発進時のコイル温度変化特性を示す。そして、ＲH は電磁クラッチの締結力を大きくしている場合の特性であり、ＲL は電磁クラッチの締結力を小さくしている場合の特性である。図８から明らかなように、前輪駆動車両においては電磁クラッチの発熱に関しても、前発進時より後発進時の方が不利であって、電磁クラッチのコイル温度が早期に限界コイル温度に達し、電磁クラッチの焼損を招き易い。
【００１０】本発明は、図８における、電磁クラッチの締結力を大きくした場合の特性ＲHと、電磁クラッチの締結力を小さくした場合の特性ＲL との比較から明らかなように、前輪駆動車両の後発進時における突起（段差）乗り越え性能および焼損に関する上記の問題を、後発進時における電磁クラッチの締結力を増大することで解消し得るとの観点から、この着想を具体化したものである。
【００１１】本発明は更に、後輪駆動車両の場合、前発進時と後発進時とで段差の乗り越えに要する車輪（後輪）駆動力が前述したように、前輪駆動車両の場合と逆になる事実に鑑み、前発進時における電磁クラッチの締結力を増大することで、後輪駆動車両において生ずる同様の問題を解消することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前者の目的のため第１発明による車両用電磁クラッチの締結力制御装置は、図１（ａ）に概念を示すように、エンジン回転を電磁クラッチおよび変速機を介し前輪に伝達することで前後進走行を行う前輪駆動車両において、前記変速機を後進走行状態にした発進走行を検知する後発進検知手段と、該手段により後発進が検知される間、前記電磁クラッチの締結力を、変速機が前進走行状態にされた前発進時の締結力よりも大きくする後発進用電磁クラッチ締結力制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１３】後者の目的のため第２発明による車両用電磁クラッチの締結力制御装置は、図１（ｂ）に概念を示すように、エンジン回転を電磁クラッチおよび変速機を介し後輪に伝達することで前後進走行を行う後輪駆動車両において、前記変速機を前進走行状態にした発進走行を検知する前発進検知手段と、該手段により前発進が検知される間、前記電磁クラッチの締結力を、変速機が後進走行状態にされた後発進時の締結力よりも大きくする前発進用電磁クラッチ締結力制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】第１発明においては、エンジン回転が電磁クラッチおよび変速機を介し前輪に伝達され、変速機の状態に応じて前輪駆動車両は前進走行または後進走行することができる。
【００１５】この前輪駆動車両において、後発進検知手段は上記変速機を後進走行状態にした発進走行を検知し、この後発進が検知される間、後発進用電磁クラッチ締結力制御手段は上記電磁クラッチの締結力を、変速機が前進走行状態にされた前発進時の締結力よりも大きくする。
【００１６】よって、電磁クラッチの締結力により決定される前輪駆動力は、前発進時よりも後発進時の方が大きくされることとなり、前輪駆動車両の場合、駆動車輪である前輪が段差を乗り越える時、後発進時の方が前発進時よりも大きな前輪駆動力を必要とするという前記の事実に符合し、後発進時において、特に段差を乗り越える場合に、前輪駆動力（電磁クラッチの締結力）が不足するということがなくなり、前輪駆動車両の後発進時における段差乗り越え性能の低下を回避することができるし、また電磁クラッチが滑って焼損するという問題をも解消することができる。
【００１７】第２発明においては、エンジン回転が電磁クラッチおよび変速機を介し後輪に伝達され、変速機の状態に応じて後輪駆動車両は前進走行または後進走行することができる。
【００１８】この後輪駆動車両において、前発進検知手段は上記変速機を前進走行状態にした発進走行を検知し、この前発進が検知される間、前発進用電磁クラッチ締結力制御手段は上記電磁クラッチの締結力を、変速機が後進走行状態にされた後発進時の締結力よりも大きくする。
【００１９】よって、電磁クラッチの締結力により決定される後輪駆動力は、後発進時よりも前発進時の方が大きくされることとなり、後輪駆動車両の場合、駆動車輪である後輪が段差を乗り越える時、前発進時の方が後発進時よりも大きな後輪駆動力を必要とするという前記の事実に符合し、前発進時において、特に段差を乗り越える場合に、後輪駆動力（電磁クラッチの締結力）が不足するということがなくなり、後輪駆動車両の前発進時における段差乗り越え性能の低下を回避することができるし、また電磁クラッチが滑って焼損するという問題をも解消することができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図２は、本発明装置により締結力を制御すべき電磁クラッチの制御システムを例示し、本例において電磁クラッチ１０は、自動変速機を搭載した前輪駆動車両のエンジン（エンジンクランクシャフトのみを１１で示す）と、自動変速機（変速機入力軸のみを１２で示す）との間に介在させて用いるものとする。
【００２１】電磁クラッチ１０は、エンジンクラッチシャフト１１と共に回転するドライブメンバ１３と、変速機入力軸１２にトーショナルダンパ１４を介して駆動結合したドリブンメンバ１５とを、主たる構成要素として具える。そしてドライブメンバ１３は、内周面がドリブンメンバ１５の外周面との間に僅かな隙間１６をもって当該ドリブンメンバ外周面を包套するよう配置し、この僅かな隙間１６内に電磁粉を介在させる。更にドライブメンバ１３内には、その円周方向に延在させてコイル１７を収納する。
【００２２】かかる電磁クラッチ１０によれば、コイル１７に電流ｉを通じた時に発生する電磁力により隙間１６における電磁粉が鎖状に結合され、この鎖状に結合された電磁粉を介してドライブメンバ１３およびドリブンメンバ１５間での、つまりエンジンクランクシャフト１１および変速機入力軸１２間での動力伝達が行われる。ここで、ドライブメンバ１３およびドリブンメンバ１５間の結合力、つまり電磁クラッチ１０の締結力（伝達トルク）は、コイル１７への電流値ｉに比例し、この電流ｉを断つ時ドライブメンバ１３およびドリブンメンバ１５間の結合を遮断することができる。
【００２３】コイル電流ｉ、つまり電磁クラッチ１０の締結力（伝達トルク）は、コントローラ２０によりこれを制御し、これがためコントローラ２０には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ２１からの信号、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２２からの信号、エンジンのスロットルバルブに連結したアクセルペダルが踏み込まれているか、開放されているかに応じて開閉するアクセルスイッチ２３からの信号、および自動変速機におけるマニュアルバルブのシフト位置が、駐車（Ｐ）レンジか、中立（Ｎ）レンジか、前進走行（Ｄ）レンジか、スポーツ走行（ＤS ）レンジか、後進走行（Ｒ）レンジの何れであるかを検知するインヒビタスイッチ２４からの信号をそれぞれ入力する。
【００２４】コントローラ２０は、これら入力情報をもとに図３の制御プログラムを実行して電磁クラッチ１０の締結力制御を行うものとする。先ずステップ３１において、上記の各種入力情報を読み込み、次いで後発進検知手段に相当するステップ３２で、図４に対応する電磁クラッチ制御マップに基づき、エンジン回転数Ｎｅ、シフト位置、アクセルペダル位置、車速ＶＳＰから、現在の運転状態が後発進モード領域であるか、それ以外のモード領域であるかを判定する。
【００２５】ここで図４における各モードを説明する。前発進モードおよび後発進モードはそれぞれ、前発進時および後発進時に、エンジン回転数Ｎｅおよびその増加率に比例してコイル電流ｉを増大させ、滑らかな車両の発進を実現するよう電磁クラッチの締結力（伝達トルク）制御を行うモードである。また直結モードは、シフト位置によって異なるが設定車速以上になる時、コイル電流ｉを、アクセルペダルの踏み込みに応じた定格電流となして、電磁クラッチを完全結合状態にするモードである。
【００２６】ドラッグモードは、シフト位置が走行（Ｄ，ＤS ，Ｒ）レンジである時、車速ＶＳＰが停車を含む７ｋｍ／ｈ以下の領域において、極く低速での走行を滑らかに行わせ得るようにするために、電磁クラッチ１０を滑り結合させるモードである。また、逆励磁モードは、Ｐ，Ｎレンジにおいて電流ｉを逆向きにすることで、コイル１７が発生する電磁力を完全に０にし、これにより電磁クラッチ１０が決して動力伝達状態になることのないようにするモードである。更に、零モードは上記の直結モードからドラッグモードへの移行をスムーズに行わせるために、コイル電流ｉを一旦０にするモードである。
【００２７】図３のステップ３２において後発進モード領域でなく、それ以外のモード領域であると判別する場合、ステップ３３，３４で、前発進モード、ドラッグモード、直結モード、逆励磁モード、零モードのいずれの領域にあるかを判定し、判定結果に対応するモードに応じた電磁クラッチ１０の締結力制御を実行する。
【００２８】ステップ３２において後発進モード領域であると判別する場合、後発進用電磁クラッチ締結力制御手段に相当するステップ３５〜３７で、以下のごとくにして本発明が狙いとする後発進モード用の電磁クラッチ締結力制御を行う。つまり先ずステップ３５において、図５に示す電磁クラッチ伝達トルク特性ｃに対応したマップから、エンジン回転数Ｎｅに応じた後発進用電磁クラッチ伝達トルクＴｃを検索により求める。なお図５には、エンジンスロットル開度をパラメータとしたエンジントルクＴｅの性能線図を併記した。次のステップ３６において、この後発進用電磁クラッチ伝達トルクＴｃを達成するための電磁クラッチ電流ｉを演算し、ステップ３７でこの電流ｉを電磁クラッチ１０のコイル１７に出力する。
【００２９】かかる制御により本例では、後発進時に電磁クラッチ１０の伝達トルクＴｃ（締結力）が、図５にｃで示す特性に沿って制御されることになるが、この特性ｃが前発進用電磁クラッチ伝達トルク特性ａよりも、総体的に伝達トルクの大きなものであることから、以下の作用効果を奏し得る。
【００３０】上記のごとく後発進時に制御される電磁クラッチ１０の締結力によれば、当該電磁クラッチ１０の締結力で決まる前輪駆動力は、前発進時よりも後発進時の方が大きくされることになる。ところで、本例における前輪駆動車両の場合、駆動車輪である前輪が段差を乗り越える時、後発進時の方が前発進時よりも大きな前輪駆動力を必要とすること前述の通りであるが、本例の上記電磁クラッチ締結力制御はこの要求に符合する。よって、後発進時において、特に段差を乗り越える場合に、前輪駆動力（電磁クラッチの締結力）が不足するということがなくなり、前輪駆動車両の後発進時における段差乗り越え性能の低下を生ずることがないし、また電磁クラッチ１０が滑って焼損するという問題を生ずることもない。
【００３１】なお上述の例では、前輪駆動車両の電磁クラッチにおいて好ましい締結力制御態様を提案したが、後輪駆動車両の電磁クラッチについても、同様の考え方により好ましい締結力制御態様を提案することができる。
【００３２】但し後輪駆動車両においては、前輪駆動車両の場合と逆に、駆動車輪である後輪が段差を乗り越える時、前発進時の方が後発進時よりも大きな後輪駆動力を必要とするという前記の事実に照らして、以下の構成とする。即ち、図示せざる前発進検知手段および前発進用電磁クラッチ締結力制御手段を設け、前者の前発進検知手段で、自動変速機を前進走行レンジにした発進走行、つまり前発進が検知される時、前発進用電磁クラッチ締結力制御手段により、電磁クラッチの締結力を後発進時の締結力よりも大きくする構成にする。
【００３３】かように前発進時に制御される電磁クラッチの締結力によれば、当該電磁クラッチの締結力により決定される後輪駆動力は、後発進時よりも前発進時の方が大きくされることになる。ところで、本例における後輪駆動車両の場合、駆動車輪である後輪が段差を乗り越える時、前発進時の方が後発進時よりも大きな後輪駆動力を必要とすること前述の通りであるが、上記した電磁クラッチの締結力制御はこの要求に符合する。よって、前発進時において、特に段差を乗り越える場合に、後輪駆動力（電磁クラッチの締結力）が不足するということがなくなり、後輪駆動車両の前発進時における段差乗り越え性能の低下を生ずることがないし、また電磁クラッチが滑って焼損するという問題を生ずることもない。
【００３４】
【発明の効果】かくして第１発明による車両用電磁クラッチの締結力制御装置によれば、請求項１に記載のごとく、前輪駆動車両において、後発進時に電磁クラッチの締結力を、前発進時の締結力よりも大きくする構成にしたから、電磁クラッチの締結力により決定される前輪駆動力は、前発進時よりも後発進時の方が大きくされることとなり、前輪駆動車両の場合、駆動車輪である前輪が段差を乗り越える時、後発進時の方が前発進時よりも大きな前輪駆動力を必要とするという前記の事実に符合し、後発進時において、特に段差を乗り越える場合に、前輪駆動力（電磁クラッチの締結力）が不足するということがなくなり、前輪駆動車両の後発進時における段差乗り越え性能の低下を回避することができるし、また電磁クラッチが滑って焼損するという問題をも解消することができる。
【００３５】また第２発明による車両用電磁クラッチの締結力制御装置によれば、請求項２に記載のごとく、後輪駆動車両において、前発進時時に電磁クラッチの締結力を、後発進時の締結力よりも大きくする構成にしたから、電磁クラッチの締結力により決定される後輪駆動力は、後発進時よりも前発進時の方が大きくされることとなり、後輪駆動車両の場合、駆動車輪である後輪が段差を乗り越える時、前発進時の方が後発進時よりも大きな後輪駆動力を必要とするという前記の事実に符合し、前発進時において、特に段差を乗り越える場合に、後輪駆動力（電磁クラッチの締結力）が不足するということがなくなり、後輪駆動車両の前発進時における段差乗り越え性能の低下を回避することができるし、また電磁クラッチが滑って焼損するという問題をも解消することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成７年（１９９５）３月１０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 暁秀 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開平８−２４７１７８ |
| 【公開日】 |
平成８年（１９９６）９月２４日 |
| 【出願番号】 |
特願平７−５１０００ |
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