JP4821016B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチの断接、半接を行うクラッチ用アクチュエータを制御するクラッチ制御装置に関し、特に、クラッチ装置およびその付随する装置の故障状態を検出可能なクラッチ制御装置に関する。

従来、既存のマニュアルトランスミッションにアクチュエータを取り付け、運転者の意思若しくは車両状態により一連の変速操作（クラッチの断接、ギヤシフト、セレクト）を自動的に行うシステムが知られている。こうしたシステムでは、エンジンのクランクシャフトと一体的に回転するフライホイール及びフライホイールに対向するクラッチディスクを有する摩擦クラッチと、クラッチディスクを変位させるアクチュエータとを備え、アクチュエータを駆動制御してクラッチディスクとフライホイールとの係合状態を変化させるクラッチ制御装置を有する。従来のクラッチ制御装置において、クラッチディスクとクラッチディスクとの係合状態を変化させるときに要する荷重の変化量に基づき、クラッチディスクの摩耗量を推定するものが開示されている（特許文献１参照）。このクラッチ制御装置では、クラッチ摩耗量を推定する際、クラッチディスクとホイールとの係合状態を通常の制御ゲインと切り替えた制御ゲインを用いて変化させて、目標値への追従性やロバスト性を考慮した通常の制御ゲインの流用による、荷重の変化量の推定精度の低減を回避している。

特開２００４−６０７２８号公報

しかしながら、特許文献１のクラッチ制御装置では、停車中しかクラッチ摩耗量を計測することができない。つまり、通常の制御ゲインと切り替えた制御ゲインを用いた特別なクラッチ制御が必要なため、ドライバの意図しないクラッチ操作が必要となり、クラッチの特性変化を常時監視できない。仮に、走行制御中にクラッチ摩耗量の推定を実施した場合、ドライバが意図しないクラッチ断制御が行われるため、無用のショックを発生する可能性があり、快適な運転を妨げるおそれがある。

本発明の主な課題は、通常のクラッチ制御を行いながらクラッチの摩耗や装置の故障を検出できるようにすることである。

本発明の一視点においては、駆動源の出力軸と一体的に回転するホイール及び該ホイールに対向し変速機の入力軸と一体的に回転するクラッチディスクを有する摩擦クラッチと、前記クラッチディスクを変位させるアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータのストロークを調整して前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を変化させ前記駆動源と前記変速機との間のトルク伝達を制御するクラッチ制御装置において、前記アクチュエータに入力される電流とストローク量の特性の関係を示す伝達関数に基づいて、前記アクチュエータの実ストローク量から前記アクチュエータに入力された推定電流を計算し、前記推定電流と実際に前記アクチュエータに供給される指示電流との差分となる補正指示電流から前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を変化させるときに要する前記アクチュエータの前記実ストローク量に対応する指示電流を算出する外乱オブザーバと、前記外乱オブザーバからの出力信号に基づいて前記摩擦クラッチの故障状態を検出する故障検出部と、を備えることを特徴とする。

本発明の前記クラッチ制御装置において、前記伝達関数は、Ａ、Ｂを定数とし、かつ、ｓをラプラス演算子とする関数Ａ／（ｓ＋Ｂ）ｓであることが好ましい。

本発明の前記クラッチ制御装置において、前記故障検出部は、前記外乱オブザーバからの前記出力信号の上限値、または下限値が、所定値を超えたときに、前記クラッチディスクが摩耗故障の状態であることを検出し、前記クラッチディスクの交換を促す警告を実行することが好ましい。

本発明の前記クラッチ制御装置において、前記故障検出部は、前記クラッチディスクと前記ホイールの係合状態を、断から係合に、または、係合から断に変化するときの前記外乱オブザーバからの前記出力信号の最大値または最小値が、所定の範囲を越えたときに、前記摩擦クラッチや、これに付随する装置の故障状態を検出し、それらの修理を促す警告を実行することが好ましい。

本発明によれば、外乱オブザーバからの出力を利用することで、通常のクラッチ制御を行いながら故障検出ができ、通常の走行中でも、車両が停止するごとに摩耗故障検出できる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置を含むシステムの構成を示した模式図である。図２は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置によって制御される摩擦クラッチ、アクチュエータ及び油圧シリンダの構成を模式的に示した断面図である。図３は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置のプログラムによって実現される回路図である。

クラッチ制御装置５０は、エンジン１と変速機２との間に配設される摩擦クラッチ２０を制御する装置である（図１参照）。クラッチ制御装置５０は、摩擦クラッチ２０を操作するアクチュエータ３０を含んで構成されている。

摩擦クラッチ２０は、主な構成要素として、フライホイール２１と、クラッチカバー２２と、クラッチディスク２３と、プレッシャプレート２４と、ダイヤフラムスプリング２５と、レリーズベアリング２６と、内側ハウジング１２と、外側ハウジング１３と、環状ピストン１５と、スプリング１６と、を備えている（図２参照）。

フライホイール２１は、鋳鉄製の円板であり、エンジン（図１の１）のクランクシャフト１０にボルト固定されており、クランクシャフト１０と一体的に回転するようになっている。

クラッチカバー２２は、略円筒形状であって、円筒部２２ａと、円筒部２２ａの内周側に形成されたフランジ部２２ｂと、円筒部２２ａの内周縁に周方向に等間隔で形成された複数の支点形成部２２ｃとを有する。クラッチカバー２２は、円筒部２２ａの外周部にてフライホイール２１にボルト固定されており、フライホイール２１と一体的に回転するようになっている。

クラッチディスク２３は、エンジン（図１の１）の動力を変速機（図１の２）に伝達する摩擦板である。クラッチディスク２３は、フライホイール２１とプレッシャプレート２４との間に配設され、中央部にて変速機（図１の２）の入力軸１７とスプライン係合し、変速機（図１の２）の入力軸１７に対して軸方向に移動可能になっている。クラッチディスク２３の外周部の両面には、摩擦材からなるクラッチフェーシング２３ａ、２３ｂがリベットにより張り付け固定されている。クラッチディスク２３は、エンジン（図１の１）のトルク変動を緩衝する機能を有する。

プレッシャプレート２４は、クラッチディスク２３をフライホイール２１側に押圧してフライホイール２１との間に挟み込み、クラッチディスク２３をフライホイール２１と摩擦係合させて一体的に回転させるものである。プレッシャプレート２４は、クラッチカバー２２の回転に伴って回転するように、ストラップ２４ａによりクラッチカバー２２と連結されている。

ストラップ２４ａは、積層された複数枚の薄い板ばね材から構成されていて、その一端がリベットによりクラッチカバー２２の外周部に固定されるとともに、その他端がリベットによりプレッシャプレート２４の外周部に設けられた突起部に固定されている。これにより、ストラップ２４ａは、プレッシャプレート２４がフライホイール２１から離間し得るように、プレッシャプレート２４に対して軸方向の付勢力を付与している。

ダイヤフラムスプリング２５は、クラッチカバー２２の円筒部２２ａの内周に沿って放射状に配置された複数の弾発性の板材（以下、「レバー部材２５ａ」と称する。）から構成されている。各レバー部材２５ａは、クラッチカバー２２の支点形成部２２ｃに、各レバー部材２５ａの軸方向両側に配置された一対のリング状の支点部材２５ｂ、２５ｃを介して挟持されている。レバー部材２５ａは、外端部がプレッシャプレート２４をフライホイール２１側に押圧するように作用するとともに、内端部がレリーズベアリング２６を図２の右側に押圧するように作用する。レバー部材２５ａは、内端部がレリーズベアリング２６によってフライホイール２１側に押付けられることで、クラッチカバー２２に対し支点部材２５ｂ、２５ｃを支点としたピボット運動を行い、外端部がプレッシャプレート２４から離れるように動作する。このような動作により、クラッチディスク２３とフライホイール２１との摩擦係合及びその解除の操作を行うことができる。

レリーズベアリング２６は、環状ピストン１５のクラッチディスク２３側の先端部にて取り付けられている。レリーズベアリング２６の内輪は、環状ピストン１５に固定された非回転輪である。レリーズベアリング２６の外輪は、スプリング１６のばね力によってダイヤフラムスプリング２５に常時接合しており、ダイヤフラムスプリング２５と一体的に回転する。

内側ハウジング１２は、環状（ドラム状、筒状）の部材であり、変速機（図１の２）の入力軸１７を包囲するように配設されている。内側ハウジング１２は、シリンダ室の一部である。

外側ハウジング１３は、所定間隔をおいて内側ハウジング１２を包囲するように配され、シリンダ室の一部となる。外側ハウジング１３は、油圧ハウジング４３から油路２７を介して供給された圧油の通路となるポートを有する。

環状ピストン１５は、内側ハウジング１２と外側ハウジング１３の間にて、環状の油室１４の油圧により変速機（図１の２）の入力軸１７の軸方向（図１の左右方向）に摺動可能に作動する部材である。環状ピストン１５は、外側ハウジング１３に収容されていない部位にレリーズベアリング２６が取り付けられている。環状ピストン１５は、油室１４側の端部近傍でシールされている。

スプリング１６は、レリーズベアリング２６をダイヤフラムスプリング２５側に付勢する環状の部材である。

アクチュエータ３０は、出力ロッド３１を進退移動によりストロークさせてクラッチディスク２３のフライホイール２１に対する係合状態を変化させるための力を、間接的にダイヤフラムスプリング２５に付与する。アクチュエータ３０は、電動モータ３２と、ハウジング３３と、回転軸３４と、ウォームホイール部材３５と、歯車部材３６と、アシストスプリング３７と、を有する。アクチュエータ３０には、出力ロッド３１の先端部の進退移動によって油室１４の油圧を制御する油圧シリンダ４０が組み付けられている。

電動モータ３２は、直流駆動の動力源であり、クラッチ制御装置（図１の５０）からの給電により回転軸３４を正逆両方向に回転駆動する。

ハウジング３３は、出力ロッド３１、回転軸３４、ウォームホイール部材３５、歯車部材３６、及びアシストスプリング３７を収容する片開きハウジングである。ハウジング３３は、車両の適宜箇所に固定され、電動モータ３２を支持する。ハウジング３３は、電動モータ３２の回転軸３４が図２において左上方向に突出している。ハウジング３３は、軸部３５ｂを回転可能に支持する。ハウジング３３は、軸部３６ｂを回転可能に支持する。ハウジング３３には、シート部材３７ｂを回動可能に支持する支持ピン３３ａが取り付けられている。ハウジング３３には、出力ロッド３１の先端部付近に形成された開口部に油圧ハウジング４３が取り付けられている。ハウジング３３には、収容部を覆うハウジングカバー（図示せず）が取り付けられる。ハウジング３３は、所定の部位において、歯車部材３６の回転を規制する規制壁３３ｂを有する。

回転軸３４は、電動モータ３２によって駆動回転するすべり歯車減速機構の一部を構成する回転軸であり、ハウジング３３内に収容されている。回転軸３４の基端部及び先端部は、それぞれハウジング３３に軸支されている。回転軸３４の軸線方向略中間部には、ウォームホイール部材３５のホイール部３５ａと噛み合うウォーム部３４ａが形成されている。

ウォームホイール部材３５は、回転軸３４に噛合連結されたすべり歯車減速機構と、歯車部３６ａと噛合連結された歯車減速機構と、の両方の機構の一部を構成する回転部材であり、ハウジング３３内に収容されている。ウォームホイール部材３５は、ホイール部３５ａと、軸部３５ｂと、歯車部３５ｃと、を有する。ホイール部３５ａは、回転軸３４に噛合連結されるすべり歯車減速機構の一部を構成する。ホイール部３５ａは、軸部３５ｂに対し相対回転不能に固定されている。軸部３５ｂは、ホイール部３５ａと歯車部３５ｃの回転軸となる部分であり、一端が回転可能にハウジング３３に取り付けられており、他端が回転可能にハウジングカバー（図示せず；ハウジング３３と組合せ可能なもの）に取り付けられている。軸部３５ｂには、歯車部３５ｃが形成されている。歯車部３５ｃは、歯車部材３６の歯車部３６ａと噛み合う歯車減速機構の一部を構成し、軸部３５ｂを介してホイール部３５ａと同軸並列に一体に回転する。歯車部３５ｃの外周部には、例えば、平歯車、はすば歯車、やまば歯車が形成されている。歯車部３５ｃは、ホイール部３５ａ及び歯車部３６ａの回転半径よりも小さく構成されている。

なお、すべり歯車減速機構は、実施形態１では、回転軸３４のウォーム部３４ａと、ウォームホイール部材３５のホイール部３５ａとがすべり可能に噛み合ったウォーム減速機構であるが、ウォームと冠歯車がすべり可能に噛み合ったすべり歯車減速機構、ウォームとかさ歯車がすべり可能に噛み合ったすべり歯車減速機構などであってもよい。

歯車部材３６は、歯車部３５ｃと噛合連結された歯車減速機構の一部を構成する略扇状の回転部材であり、ハウジング３３内に収容されている。歯車部材３６は、歯車部３６ａと、軸部３６ｂと、支持ピン３６ｃと、支持ピン３６ｄと、を有する。歯車部３６ａは、ウォームホイール部材３５の歯車部３５ｃと噛み合う歯車減速機構の一部を構成し、軸部３６ｂに対して相対回転不能に取り付けられている。歯車部３６ａに外周部には、例えば、平歯車、はすば歯車、やまば歯車が形成されている。歯車部３６ａは、歯車部３５ｃの回転半径よりも大きく構成されている。歯車部３６ａには、中間部分に出力ロッド３１を回転可能に支持する支持ピン３６ｃが取り付けられている。歯車部３５ｃには、中間部分であって支持ピン３６ｃと抵触しない部分にシート部材３７ａを回転可能に支持する支持ピン３６ｄが取り付けられている。軸部３６ｂは、歯車部３６ａの回転軸となる部分であり、一端が回転可能にハウジング３３に取り付けられており、他端が回転可能にハウジングカバー（図示せず；ハウジング３３と組合せ可能なもの）に取り付けられている。

なお、歯車減速機構は、実施形態１では、歯車部材３６の歯車部３６ａと、ウォームホイール部材３５の歯車部３５ｃの噛み合いによる一段構成のものであるが、さらに減速する必要がある場合は歯車部材３６と同様な歯車部材を追加して多段化してもよい。

アシストスプリング３７は、出力ロッド３１のストロークを助勢するコイルスプリングであり、両端部にシート部材３７ａ、３７ｂが配されている。シート部材３７ａは、支持ピン３３ａに対して回動可能に支持されている。シート部材３７ｂは、支持ピン３６ｄに対して回動可能に支持されている。アシストスプリング３７は、歯車部材３６が回転すると、歯車部材３６に連動して撓み量や傾きが変動する。

ストロークセンサ（図１の３８）は、歯車部材３６の揺動角度を検知して出力ロッド３１のストロークを検出するセンサであり、アクチュエータ３０に固定されている。

油圧シリンダ４０は、出力ロッド３１の先端部の進退移動によって動作するようにアクチュエータ３０に組み付けられている。油圧シリンダ４０がストロークすることで、油路２７を通じて油室１４の油圧が変化し、環状ピストン１５及びレリーズベアリング２６がストロークし、ダイヤフラムスプリング２５の姿勢が変化し、プレッシャプレート２４がストロークし、フライホイール２１とクラッチディスク２３の係合圧が変化し、エンジン（図１の１）から変速機（図１の２）への伝達トルクが調整される。油圧シリンダ４０は、油圧ハウジング４３と、シリンダ部材４４と、ピストン部材４５と、シート部材４６と、スプリング４７と、を有する。

油圧ハウジング４３は、油圧制御機構を構成する部品であり、出力ロッド３１の先端部付近に形成されたハウジング３３の開口部に取り付けられている。油圧ハウジング４３の内部は、ピストン部材４５とシート部材４６がスライド可能に円筒状に形成された油室４３ａを有する。油室４３ａには、作動油が充填されている。油室４３ａ内の作動油は、ピストン部材４５とシート部材４６が押し込まれることで、ポート部４３ｂと油路２７を介してレリーズベアリング２６側の油室１４に供給され、環状ピストン１５を介してレリーズベアリング２６をダイヤフラムスプリング２５側に押し付けてクラッチを切断するように作用する。

シリンダ部材４４は、出力ロッド３１の先端部付近に形成されたハウジング３３の開口部から油圧ハウジング４３にかけて配された円筒状の部材である。シリンダ部材４４の内側には、出力ロッド３１が延在しており、出力ロッド３１の先端部にてピストン部材４５が摺動可能に配されている。

ピストン部材４５は、シリンダ部材４４内にて摺動可能な部材である。ピストン部材４５は、スプリング４７によってシート部材４６を介して出力ロッド３１側に付勢されており、出力ロッド３１の動作によってシリンダ部材４４内を摺動する。ピストン部材４５とハウジング３３の間には、油室４３ａ内の作動油が外部に漏れないようにするためのシール部材が配設されている。ピストン部材４５の内周には、シート部材４６が配設されている。

シート部材４６は、ピストン部材４５に対するスプリング４７の付勢を受ける部材であり、ピストン部材４５とスプリング４７の間に配されている。

スプリング４７は、シート部材４６を介してピストン部材４５を出力ロッド３１側に付勢するためのコイルスプリングである。

クラッチ制御装置５０は、摩擦クラッチ２０を制御することで、エンジン１から変速機２に伝達されるトルクを調整する装置である（図１参照）。クラッチ制御装置５０は、プログラムに基づいて制御、記憶及び通信を行うコンピュータ機能を有する。クラッチ制御装置５０は、プログラム、データベース及びマップ等を記憶する。

クラッチ制御装置５０は、歯車部材（図２の３６）の揺動角度を検知してロッド３１のストロークを検出するストロークセンサ３８と接続されており、その検出信号が入力される。クラッチ制御装置５０は、変速機２のシフトレバー（図示せず）が操作されたときに生じる荷重（シフトレバー荷重）を検出するシフトレバー荷重センサ（図示せず）と接続されており、その検出信号が入力される。クラッチ制御装置５０は、車速を検出する車速センサ（図示せず）と接続されており、その検出信号が入力される。クラッチ制御装置５０は、実際の変速段２を検出するギヤ位置センサ（図示せず）と接続されており、その検出信号が入力される。クラッチ制御装置５０は、変速機２の入力軸（図２の１７）の回転数を検出する変速機入力軸回転数センサ（図示せず）と接続されており、その検出信号が入力される。クラッチ制御装置５０は、エンジン制御装置（図示せず）と通信可能に接続されており、エンジン制御装置（図示せず）を介してスロットル開度センサ（図示せず）及びエンジン回転数センサ（図示せず）の情報を取得し得るようになっている。

クラッチ制御装置５０は、各センサからの検出信号に応じて、プログラム、データベース及びマップに基づき、アクチュエータ３０に指示電流を入力しストローク調整することで、摩擦クラッチ２０のフライホイール２１に対する係合状態を変化させ、エンジン１からの変速機２へのトルク伝達を制御する。クラッチ制御装置５０は、バッテリ（図示せず）からの電源を制御して電動モータ３２に順方向及び逆方向の大きさの指示電流を供給する。クラッチ制御装置５０から電動モータ３２に指示電流が供給されることで、電動モータ３２の回転をウォームホイール部材３５及び歯車部材３６を通じて減速し、歯車部材３６と回動可能に接続された出力ロッド３１を介して油圧シリンダ４０のピストン部材４５を進退移動させる（図１、図２参照）。このとき、油圧シリンダ４０の位置情報は、ストロークセンサ３８によって、クラッチ制御装置５０にフィードバックされる。

クラッチ制御装置５０は、プログラムを実行することで、図３に示すようなロジックが実現される。このロジックでは、各センサからの検出信号に応じて、プログラム、データベース及びマップに基づいて出力された目標ストローク値が入力され、目標ストローク値に基づいて所定の処理を行って指示電流を出力する。クラッチ制御装置５０は、第１補正部５１と、ＰＩＤコントローラ５２と、第２補正部５３と、計算部５４と、第３補正部５５と、フィルタ処理部５６と、故障検出部５７と、を有する。ここで、目標ストローク値とは、アクチュエータ３０でストロークさせようとする目標値であり、データベースやマップに各センサの検出信号と対応付けてられている。指示電流とは、実際に電動モータ３２に供給する電流である。

第１補正部５１は、各センサからの検出信号に応じて、プログラム、データベース及びマップに基づいて出力された目標ストローク値と、ストロークセンサ３８からフィードバックされた検出信号となる実ストローク値と、に基づいて、その差である補正ストローク値をＰＩＤコントローラ５２に向けて出力する。ここで、実ストローク値とは、ストロークセンサ３８にて検出された実際のアクチュエータ３０（歯車部材３６の揺動角度を検知して出力ロッド３１）のストローク量である。補正ストローク値とは、目標ストローク値と実ストローク値の差である。

ＰＩＤコントローラ５２は、第１補正部５１からの補正ストローク値に基づいて、目標指示電流を出力するように制御する。ここで、目標指示電流とは、アクチュエータ３０の電動モータ３２に供給しようとする電流の目標値である。

第２補正部５３は、ＰＩＤコントローラ５２からの目標指示電流と、第３補正部５５からの補正指示電流と、に基づいて、その差である指示電流をアクチュエータ３０の電動モータ３２に向けて出力する。第２補正部５３は、外乱オブザーバ５８の構成要素の一部である。

ここで、外乱オブザーバ５８は、ストロークセンサ３８からの実ストローク値に基づいて電動モータ３２に供給されている推定電流を推定し、当該推定電流に基づいて所定の情報処理を行う部分である。

計算部５４は、ストロークセンサ３８からの実ストローク値に応じて、伝達関数Ｐ（ｓ）の逆数１／Ｐ（ｓ）に基づいて、電動モータ３２に供給されている推定電流を算出し、当該推定電流を第３補正部５５に向けて出力する。計算部５４は、外乱オブザーバ５８の構成要素の一部である。

ここで、伝達関数Ｐ（ｓ）は、アクチュエータ３０のストロークセンサ３８で検出した実ストローク値を変数とする関数である。伝達関数Ｐ（ｓ）は、例えば、数式１のようにすることができる。

数式１に係る伝達関数Ｐ（ｓ）は、積分項を含んでいるため、無限時間経過後に偏差が０となる理想的なモデルを示している。実際のアクチュエータ３０は、伝達関数Ｐ（ｓ）とは異なり、クラッチカバー２２の反力や、摩擦抵抗のため、その差が外乱オブザーバ５８の出力（第３補正部５５の補正指示電流値）に現れる。また、クラッチカバー２２の反力は、クラッチディスク２３の摩耗量によって変化するため、外乱オブザーバ５８の出力から、クラッチディスク２３の摩耗故障を検出することができる。

第３補正部５５は、計算部５４からの推定電流値と、第２補正部５３からの指示電流と、に基づいて、その差である補正指示電流値を第２補正部５３及びフィルタ処理部５６に向けて出力する。第３補正部５５は、外乱オブザーバ５８の構成要素の一部である。

フィルタ処理部５６は、第３補正部５５（外乱オブザーバ５８）からの補正指示電流値をフィルタ処理（一般的な１次フィルタ）でノイズ除去を行い、ノイズ除去された補正指示電流値を故障検出部５７に向けて出力する。

故障検出部５７は、フィルタ処理部５６からの補正指示電流値に基づいて、クラッチの摩耗や故障検出を行う。故障検出部５７は、補正指示電流値が正常な範囲にあるかを判定し、正常な範囲にない場合はダイアグランプ（図示せず）を点灯する等により警報させる。なお、故障検出部５７の詳細な動作については、後述する。

次に、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置の動作について説明する。

クラッチ制御装置の摩擦故障検出動作について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置の摩擦故障検出動作を模式的に示したフローチャートである。図５は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置がアクチュエータに対しランプ応答入力したときのストローク波形を模式的に示したグラフである。図６は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置における図５に対応する外乱オブザーバの出力波形を模式的に示したグラフである。

まず、クラッチ制御装置５０は、クラッチ制御（通常制御）を行う（ステップＡ１）。

次に、クラッチ制御装置５０は、クラッチ制御を行っている際に、故障検出部５７にて、外乱オブザーバ５８の出力信号（ノイズ除去された補正指示電流値）が所定値Ａ以下にあるか否かを判定する（ステップＡ２）。所定値Ａ以下にない場合（ステップＡ２のＮＯ）、正常であると考えられるため、ステップＡ２に戻る。

ここで、所定値Ａは、実験から求めたクラッチディスク２３の摩耗故障を示す値を用いている。例えば、図５のようにアクチュエータ３０をランプ応答（ランプ関数の入力に対する伝達関数の応答）入力したときに、図６のように外乱オブザーバ５８の出力信号（ノイズ除去された補正指示電流値）は、新品ディスクと摩耗ディスクの場合では出力値が異なる。そのため、図６に示した所定値Ａには、実験から求めたクラッチディスク２３の摩耗故障を示す値を用いている。

所定値Ａ以下にある場合（ステップＡ２のＹＥＳ）、クラッチディスク２３の摩耗が進んでいると考えられるため、クラッチ制御装置５０は、ダイアグランプ（図示せず）を点灯する等により警報させる（ステップＡ３）。その後、ステップＡ２に戻る。ここでの警報は、クラッチ交換を指示するものであり、ダイアグランブの点灯や、ダイアグ情報をＥＥＰＲＯＭに保存するなどの手段で実施される。

以上により、外乱オブザーバ５８の出力と、故障検出部５７の判定により、クラッチを制御する計算過程で算出される値を用いて、クラッチディスク２３の摩耗故障検出を行うことが可能になる。

クラッチ制御装置の故障検出動作（摩耗故障以外の故障検出動作）について図面を用いて説明する。図７は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置の故障検出動作を模式的に示したフローチャートである。図８は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置が車両を停車するためにクラッチを断にする際のストローク波形を模式的に示したグラフである。図９は、本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置における図８に対応する外乱オブザーバの出力波形を模式的に示したグラフである。

まず、クラッチ制御装置５０は、クラッチ制御（通常制御）を行う（ステップＢ１）。

ステップＢ１の後、完全に断位置まで制御していない場合（ステップＢ５のＮＯ）、所定値Ｃ以下でない場合（ステップＢ７のＮＯ）、ステップＢ８の後、又は、ステップＢ９の後、クラッチ制御装置５０は、クラッチ制御を行っている際に、図７のように車両停止のためにクラッチを断制御しているか否かを判定する（ステップＢ２）。ここでの判定の際、クラッチ制御装置５０は、外乱オブザーバ５８の出力値（ノイズ除去された補正指示電流値）を取得する。クラッチを断制御していない場合（ステップＢ２のＮＯ）、ステップＢ９に進む。

クラッチを断制御している場合（ステップＢ２のＹＥＳ）、クラッチ制御装置５０は、ステップＢ２の判定の際に取得した外乱オブザーバ５８の出力の最小値（ノイズ除去された補正指示電流値）が、記録された最小値（過去に取得した出力の最小値、又は、初期化した最小値）よりも大きいか否かを判定する（ステップＢ３）。記録された最小値よりも大きくない場合（ステップＢ３のＮＯ）、ステップＢ５に進む。

記録された最小値よりも大きい場合（ステップＢ３のＹＥＳ）、クラッチ制御装置５０は、最大値をステップＢ２の判定の際に取得した外乱オブザーバ５８の出力値に更新する（ステップＢ４）。

ステップＢ４の後、又は、記録された最小値よりも大きくない場合（ステップＢ３のＮＯ）、クラッチ制御装置５０は、クラッチが完全に断位置まで制御したか否かを判定する（ステップＢ５）。完全に断位置まで制御していない場合（ステップＢ５のＮＯ）、ステップＢ２に戻る。完全に断位置まで制御した場合（ステップＢ５のＹＥＳ）、ステップＢ２の判定の際に取得した外乱オブザーバ５８の出力値が図９に示した所定値Ｂ、所定値Ｃと比較することができるので、ステップＢ６に進む。

ここで、正常なアクチュエータ３０についての外乱オブザーバ５８の出力の最小値（ノイズ除去された補正指示電流値）は、新品ディスクと摩耗ディスクの範囲内に収まる。このことから、停車時にクラッチを断にする際の外乱オブザーバ５８の出力の最小値が、所定値Ｂから所定値Ｃ（Ｃ＜Ｂ）の範囲外を算出したとき、故障とみなすことができる。

完全に断位置まで制御した場合（ステップＢ５のＹＥＳ）、クラッチ制御装置５０は、外乱オブザーバ５８の出力の最小値が所定値Ｂ以上であるか否かを判定する（ステップＢ６）。所定値Ｂ以上でない場合（ステップＢ６のＮＯ）、ステップＢ７に進む。所定値Ｂ以上である場合（ステップＢ６のＹＥＳ）、アクチュエータ３０の出力（荷重）が小さすぎ、油洩れ、エア混入、ギヤ破損などの故障が考えられるため、ステップＢ８に進む。

所定値Ｂ以上でない場合（ステップＢ６のＮＯ）、クラッチ制御装置５０は、外乱オブザーバ５８の出力の最小値が所定値Ｃ以下であるか否かを判定する（ステップＢ７）。所定値Ｃ以下でない場合（ステップＢ７のＮＯ）、ステップＢ２に戻る。所定値Ｃ以下である場合（ステップＢ７のＹＥＳ）、アクチュエータ３０の出力（荷重）が大きすぎ、クラッチの異常摩耗、油圧回路への異物混入、グリス切れなどの故障が考えられるため、ステップＢ８に進む。

所定値Ｂ以上でない場合（ステップＢ６のＮＯ）、又は、所定値Ｃ以下である場合（ステップＢ７のＹＥＳ）、クラッチ制御装置５０は、ダイアグランプ（図示せず）を点灯する等により警報させ（ステップＢ８）、ステップＢ２に戻る。ここでの警報は、クラッチ交換を指示するものであり、ダイアグランブの点灯や、ダイアグ情報をＥＥＰＲＯＭに保存するなどの手段で実施される。

クラッチを断制御していない場合（ステップＢ２のＮＯ）、クラッチ制御装置５０は、外乱オブザーバ５８の出力の最小値を初期化し（ステップＢ９）、ステップＢ２に戻る。

なお、クラッチ制御装置の故障検出動作では、クラッチを断位置にしたときの故障検出を行っているが、クラッチを係合する際にも、同様の故障検出方法が適用できる。

実施形態１によれば、外乱オブザーバ５８の出力を用いることで、通常のクラッチ制御を行いながら故障検出ができ、通常の走行中でも、車両が停止するごとに摩耗故障検出できる。

なお、その他の実施形態として、外乱オブザーバを用いて制御されるアクチュエータの制御装置であれば、応用が可能である。

本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置を含むシステムの構成を示した模式図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置によって制御される摩擦クラッチ、アクチュエータ及び油圧シリンダの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置のプログラムによって実現される回路図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置の摩擦故障検出動作を模式的に示したフローチャートである。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置がアクチュエータに対しランプ応答入力したときのストローク波形を模式的に示したグラフである。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置における図５に対応する外乱オブザーバの出力波形を模式的に示したグラフである。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置の故障検出動作を模式的に示したフローチャートである。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置が車両を停車するためにクラッチを断にする際のストローク波形を模式的に示したグラフである。 本発明の実施形態１に係るクラッチ制御装置における図８に対応する外乱オブザーバの出力波形を模式的に示したグラフである。

符号の説明

１ エンジン
２ 変速機
１０ クランクシャフト
１１ 変速機ケース
１２ 内側ハウジング
１３ 外側ハウジング
１４ 油室
１５ 環状ピストン
１６ スプリング
１７ 入力軸
１８ ベアリング
２０ 摩擦クラッチ
２１ フライホイール
２２ クラッチカバー
２２ａ 円筒部
２２ｂ フランジ部
２２ｃ 支点形成部
２３ クラッチディスク
２３ａ、２３ｂ クラッチフェーシング
２４ プレッシャプレート
２４ａ ストラップ
２５ ダイヤフラムスプリング
２５ａ レバー部材
２５ｂ、２５ｃ 支点部材
２６ レリーズベアリング
２６ａ 力点部
２７ 油路
３０ アクチュエータ
３１ 出力ロッド
３２ 電動モータ
３３ ハウジング
３３ａ 支持ピン
３３ｂ 規制壁
３４ 回転軸
３４ａ ウォーム部
３５ ウォームホイール部材
３５ａ ホイール部
３５ｂ 軸部
３５ｃ 歯車部
３６ 歯車部材
３６ａ 歯車部
３６ｂ 軸部
３６ｃ 支持ピン
３６ｄ 支持ピン
３７ アシストスプリング
３７ａ、３７ｂ シート部材
３８ ストロークセンサ
４０ 油圧シリンダ
４３ 油圧ハウジング
４３ａ 油室
４３ｂ ポート部
４４ シリンダ部材
４５ ピストン部材
４６ シート部材
４７ スプリング
５０ クラッチ制御装置
５１ 第１補正部
５２ ＰＩＤコントローラ
５３ 第２補正部
５４ 計算部
５５ 第３補正部
５６ フィルタ処理部
５７ 故障検出部
５８ 外乱オブザーバ

Claims (4)

1. 駆動源の出力軸と一体的に回転するホイール及び該ホイールに対向し変速機の入力軸と一体的に回転するクラッチディスクを有する摩擦クラッチと、前記クラッチディスクを変位させるアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータのストロークを調整して前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を変化させ前記駆動源と前記変速機との間のトルク伝達を制御するクラッチ制御装置において、
   前記アクチュエータに入力される電流とストローク量の特性の関係を示す伝達関数に基づいて、前記アクチュエータの実ストローク量から前記アクチュエータに入力された推定電流を計算し、前記推定電流と実際に前記アクチュエータに供給される指示電流との差分となる補正指示電流から前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を変化させるときに要する前記アクチュエータの前記実ストローク量に対応する指示電流を算出する外乱オブザーバと、
   前記外乱オブザーバからの出力信号に基づいて前記摩擦クラッチの故障状態を検出する故障検出部と、
   を備えることを特徴とするクラッチ制御装置。
2. 前記伝達関数は、Ａ、Ｂを定数とし、かつ、ｓをラプラス演算子とする関数Ａ／（ｓ＋Ｂ）ｓであることを特徴とする請求項１記載のクラッチ制御装置。
3. 前記故障検出部は、前記外乱オブザーバからの前記出力信号の上限値、または下限値が、所定値を超えたときに、前記クラッチディスクが摩耗故障の状態であることを検出し、前記クラッチディスクの交換を促す警告を実行することを特徴とする請求項１又は２記載のクラッチ制御装置。
4. 前記故障検出部は、前記クラッチディスクと前記ホイールの係合状態を、断から係合に、または、係合から断に変化するときの前記外乱オブザーバからの前記出力信号の最大値または最小値が、所定の範囲を越えたときに、前記摩擦クラッチや、これに付随する装置の故障状態を検出し、それらの修理を促す警告を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のクラッチ制御装置。

Images