离合器控制系统

技术领域

以下的公开涉及用于定时地使始终连结的离合器断开的控制系统，尤其涉及能够抑制用于维持离合器的状态的能源消耗的控制系统。

背景技术

旋转机械经常由于各种目的而利用离合器。例如在抗滑差速器中，在半轴齿轮与外壳之间隔着摩擦离合器，通过使其动作而限制输出齿轮之间的差动。在不允许滑动的情况下，利用如爪形离合器那样的咬合离合器。利用爪形离合器的旋转机械的一个例子是定时地禁止差动的锁止差速器。

在这些例子中，在稳定状态下离合器断开，根据需要利用致动器驱动离合器，使其连结。

专利文献1、2公开了关联的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利申请公开WO2019/111294A1

专利文献2：日本专利申请公开2011-099460号

发明内容

发明要解决的问题

在上述装置中，能够成为只在比较有限的情况下向致动器接通电力的结构，能够抑制能源消耗。但是，在特定的装置中，为了确保安全等的目的，需要维持为在稳定状态下连结离合器的状态。如果因此而使致动器持续运转，则无法避免相当程度的能源消耗。通过始终向离合器施加比较强的作用力，也能够防止意外的断开，但致动器必须在对抗该强力的作用力的同时驱动离合器，因此能源效率还是存在问题。

为了解决这些问题而提出了以下公开的系统。

解决问题的方案

根据一个方面，对连结第一旋转体和第二旋转体的离合器进行控制的系统具备：施力单元，其始终对上述离合器向连结的方向施力；致动器，其向断开的方向驱动上述离合器；通电装置，其为了向上述致动器通电而进行电连接；控制器单元，其与上述通电装置电连接而进行控制，并且构成为：在即使允许断开的条件成立可仍检测出上述离合器的连结时，使上述通电装置向上述致动器输出第一电流值，在允许断开的条件成立并检测出上述离合器的断开时，使上述通电装置输出低于上述第一电流值的第二电流值。

优选地，控制系统还具备：检测装置，其为了检测上述离合器是连结状态还是断开状态并上述控制器单元输入，与上述控制器单元电连接，上述检测装置是选自在构造上与上述离合器连结的开关、对离合器的部件接近的情况进行检测的非接触传感器、测定对上述致动器接通的电流值的电流传感器、以及检测上述第一旋转体或上述第二旋转体的速度的速度传感器中的任意一个以上。另外，优选地，上述致动器具备：螺线管，其与接通的电流对应地产生磁通；柱塞，其被上述磁通吸引，向断开的方向驱动上述离合器，上述施力单元具备：弹簧，其对上述离合器向连结的方向施力。或者，优选地，上述控制器单元进一步构成为：具备对检测出断开后的时间进行计数的单元，在上述时间没有达到设定值的期间，使上述通电装置维持上述第一电流值。更优选地，上述控制器单元进一步构成为：在使上述通电装置输出高于上述第一电流值高的第三电流值后，输出上述第一电流值。

发明效果

在操作离合器的过程中，只在需要大的驱动力的阶段向致动器流过大的电流，因此提供能源效率高的定时驱动的控制系统。

附图说明

图1是本实施方式的控制系统的示意图。

图2是应用控制系统的锁止差速器的截面图。

图3是应用控制系统的自激差速器的截面图。

图4是示意地表示基于一个例子的电流值变化的图表。

图5是示意地表示基于另一个例子的电流值变化的图表。

图6是基于一个例子的电流值控制的流程图。

图7是基于另一个例子进行高电流施加的情况下的流程图的一部分。

图8是基于另一个例子进行高电流施加的情况下的流程图的另一部分。

附图标记说明

1：第一旋转体；3：第二旋转体；5：离合器；7：施力单元；9：致动器；11：控制器单元；13：通电装置；15：开关；17A：速度传感器；17B：速度传感器；19：指示器；20：末级驱动器；30：自激差速器；Ad：断开状态；C：旋转轴；Md：断开方向；Rc：连结请求；Rd：断开请求。

具体实施方式

以下参照附图说明几个示例的实施方式。

参照图1，本实施方式的控制系统适合于对始终连结第一旋转体1和第二旋转体3的(常闭)形式的离合器5进行控制。当然，也能够应用于始终断开的(常开)形式的离合器。

可以对离合器5应用如多片离合器、锥形离合器那样的摩擦离合器，但通常应用如爪形离合器那样的咬合离合器。离合器的一方的部件在轴方向上不可动，但另一方的部件在箭头Md那样的轴方向上可动。如弹簧那样的施力单元7与可动的离合器部件弹性地连结，始终向与箭头Md相反的方向施力，因此离合器5始终连结。另外，所涉及的可动部件连接有适当的致动器9，当被致动器9驱动时离合器5断开。

致动器9是通过电力的接通而向轴方向驱动柱塞等的、例如螺线管、液压装置、气压装置、电动机和凸轮机构等。例如，致动器9具备与接通的电流对应地产生磁通的螺线管、被磁通吸引而将离合器5向断开的方向驱动的柱塞。施力单元7既可以直接与离合器部件抵接，或者也可以与致动器9的柱塞抵接。或者，致动器9也可以不具备独立的柱塞而直接驱动离合器部件，或者还可以是致动器9自身移动而驱动离合器5，在这些情况下，施力单元7对离合器部件和致动器9中的任意一个施力。

所涉及的系统的用途例如是图2所示的内置了只定时地发挥作用的差速器的末级驱动器20。在该装置中，第一旋转体1是外壳，第二旋转体3是与车轴连接的半轴齿轮，且围绕共通的旋转轴C旋转。所涉及的装置具有与锁止差速器类似的构造，但离合器5通过施力单元7而始终连结，在稳定时左右的车轴不产生差动。离合器5只在向致动器9接通电力时断开，差速齿轮发挥作用，在左右的车轴之间允许差动。

其他用途例如是图3所示的只定时地切断转矩传递的形式的自激差速器30。在该装置中，第一旋转体1是外罩，第二旋转体3是内罩，围绕共通的旋转轴C旋转。内罩具备一体的离合器齿，或者与具备离合器齿的离合器部件结合，和与其对应的可动离合器部件的组合构成离合器5，离合器5通过施力单元7始终连结。在图示的例子中，内罩在轴方向上不可动，但也可以代替它而内罩可动，由施力单元7和致动器9对其进行操作。与之咬合的离合器齿也可以与外罩结合，或者与之形成为一体。由于在稳定时离合器5连结，因此输入到外罩的转矩传递到内罩，经由差速器分配到左右的车轴。离合器5只在向致动器9接通电力时断开，内罩从外罩脱离，即转矩不传递到车轴。例如在半时四驱车中利用这样的装置。

此外，在图2、3中的任意一个实施方式中，除了施力单元7以外，虽然不是必须的，但也可以还具备将离合器部件向与之相反的方向施力的另一个施力单元8。致动器9的负担、特别是将咬合的离合器齿拉开需要大的推力，因此有助于减轻该阶段的负担，并由此减小能源消耗。

本实施方式的控制系统的用途并不限于这些，应该还能够应用于需要只定时地进行断开(或定时地连结)的、例如换挡装置那样的任意的旋转机械。

返回而参照图1，为了控制致动器9，控制系统具备控制器单元11。控制器单元11可以是通过专用的硬件资源进行动作的面向特定用途的电子电路，但也能够适当地利用与软件协作而进行动作的计算机芯片。另外，作为后者的例子，能够列举车辆为了控制其各部而具备的电子控制装置(ECU)、或与之等价的设备，另外也可以经由控制器局域网(CAN)通信总线将其与其他ECU相互连接起来。

另外，作为其内置或外部的元件，控制器单元11具备与电池连接而能够可控制地供给电流的通电装置13。通电装置13与致动器9电连接，在控制器单元11的控制下向致动器9输出电流。

控制系统还具备检测离合器5的离合的适当的单元。其一个例子是在构造上与可动离合器部件连结的开关15，其与控制器单元11直接或间接地电连接，通知检测结果。或者，开关15也可以在构造上与离合器5不连结，例如能够利用非接触地对离合器部件的任意一个接近的情况进行检测的非接触传感器。作为非接触传感器，可以示例为利用高频震荡检测金属的接近的传感器、静电电容型的传感器，但并不限于这些。

另一例子是分别检测旋转体1、3的转速的速度传感器17A、17B，它们也直接或间接与控制器单元11电连接。例如，通过对速度传感器17A、17B的检测值进行比较，控制器单元11能够判断离合器5是否断开了。或者，代替它们，既可以根据流过致动器9的电流值的变化或电阻变化来判断，或者也可以根据润滑油的温度推定粘度并进行判断。判断既可以由控制器单元11自主地进行，也可以通过其他ECU进行。既可以基于一个单元进行判断，也可以基于2个以上的单元进行判断。

另外，控制系统也可以具备与控制器单元11连接的指示器19，其例如可以设置在车辆的控制台。

通电装置13例如按照图4所示的曲线向致动器9输出电流。即，在稳定时，通电装置13实质上不输出电流，但如果有了断开请求Rd，则为了使离合器5断开而输出充分的高电流。接着，如果检测出离合器5成为断开状态Ad，则施力单元7输出更低的电流。该电流值是对于对抗施力单元7的作用力而维持断开状态来说充分的程度，相比于用于使离合器5断开的电流值来说相当低。通电装置13直到有连结请求Rc为止维持该低电流值。如果有了连结请求Rc，则电流的输出实质上停止，离合器5通过施力单元7恢复为连结状态。

在此，也可以在检测出成为断开状态Ad后，也不马上降低电流值，而将电流值维持一定的时间。在切实地进行断开的动作这一点上，该控制是有利的。

或者，也可以如图5所示那样，进行如下控制，即，在紧接着断开请求Rd之后，通电装置13输出更高电流。这不仅有助于更切实地进行离合器5的断开，还有助于提早断开，其结果是还有助于消耗电力的降低。在很短的一定时间、特别是输出高电流之后，输出与图4的情况同等程度的高电流，如果检测出断开状态Ad，则进一步降低电流值。也可以与上述同样地，在检测出断开状态Ad后，将电流值维持一定的时间，然后降低电流值。

控制器单元11例如通过依照图6所示的算法进行动作，而实现上述的电流曲线。以下的算法能够只通过控制器单元11执行，但或者也可以与其他ECU协作来执行。

控制器单元11首先判断允许断开的条件是否成立(步骤S1)。通过控制器单元11接收断开请求Rd，该条件能够成立。请求Rd有时基于驾驶员的开关操作、或基于来自其他ECU的通信。或者，控制器单元11自主地与其他一个以上的条件对应地进行判断。

在条件不成立的情况下，控制器单元11不向通电装置13输出电流，而维持非通电的状态(步骤S3)。另外，在连接有指示器19的情况下，例如将其熄灭(步骤S5)。

在条件成立的情况下，接着，控制器单元11判断离合器5是否连结(步骤S7)。如已经说明的那样，该判断基于从在构造上与离合器5连结的开关15、对可动离合器部件接近的情况进行检测的非接触传感器、测定向致动器9接通的电流值的电流传感器、以及速度传感器17A、17B中选择出的任意一个以上。

控制器单元11可以具备用于对经过时间进行计数的单元，其例如是软件上的计数器，或者也可以利用用于控制器单元11进行动作的基础时钟或独立的其他时钟。在检测出连结的情况下，计数器被清零(复位为0)(步骤S9)。

在检测出连结的情况下(在步骤S7中是)，控制器单元11使通电装置13向致动器9输出对于使离合器5断开来说充分的电流(步骤S11)。另外，在连接有指示器19的情况下，例如通过使其闪烁(步骤S13)，由此向驾驶员通知动作状态。

在检测出断开的情况下(在步骤S7中否)，控制器单元11使通电装置13输出低于上述高电流值的电流值(步骤S25)。

如已经说明的那样，能够采用以下的控制，即，在检测出断开后，也将电流值维持一定的时间。在该结构中，检测出断开(在步骤S7中否)，然后控制器单元11判断被计数器记录的经过时间是否达到设定值(步骤S21)。在没有达到设定值的情况下(在步骤S21中否)，增加计数器的数值(步骤S31)，维持高电流(步骤S33)。

在经过时间达到设定值的情况下(在步骤S21中是)，控制器单元11保持计数器的数值(步骤S23)，使通电装置13输出低于上述高电流值的电流值(步骤S25)。

在任意的情况下，在连接有指示器19的情况下，例如都使其点亮(步骤S27)，由此向驾驶员通知动作状态。

控制器单元11通过重复执行上述算法，实现图4所示的电流曲线。

在通电装置13输出低电流值而维持断开时，只在输出了断开请求Rd(在步骤S1中是)时，控制返回到步骤S25，因此维持保持电流。即使意外地进行了连结(在步骤S7中是)，输出也切换为高电流值(步骤S11)，因此保证了离合器5再次成为断开状态。在输出了连结请求Rc时(在步骤S1中否)，控制转移到步骤S3，因此输出被截止，离合器5通过施力单元7连结。

在要实现图5所示的电流曲线的情况下，如下这样对算法进行变形。在该情况下，控制器单元11可以具备用于判断是否允许特别高的电流的单元，其例如是软件上的标志。

参照图7，在步骤S11中，判断是否设置了(是1)允许特别高的电流的标志(步骤S41)。在允许标志是1时(在步骤S41中是)，控制器单元11使通电装置13向致动器9输出特别高的电流(步骤S43)，增加计数器的数值(步骤S45)。接着，在经过时间达到设定值的情况下(在步骤S47中是)，控制器单元11将允许标志复位为0(步骤S49)，在没有达到设定值的情况下(在步骤S47中否)，维持允许标志(步骤S51)。

在允许标志是0时(在步骤S41中否)，控制器单元11使通电装置13输出已经说明的对于使离合器5断开来说充分的电流(步骤S53)，增加计数器的数值(步骤S55)。接着，在经过时间达到设定值的情况下(在步骤S57中是)，控制器单元11将允许标志设置为1(步骤S59)，在没有达到设定值的情况下(在步骤S57中否)，维持允许标志(步骤S51)。

另外，向图6中的附图标记a插入以下的步骤。即，参照图8，控制器单元11在高电流允许标志是1时(在步骤S63中是)，使控制转移到以下的步骤，但在0时(在步骤S63中否)，在增加了计数器的数值(步骤S65)的基础上，判断经过时间是否达到了设定值(步骤S67)。在经过时间达到了设定值的情况下(在步骤S67中是)，控制器单元11将允许标志置位为1(步骤S69)，在没有达到设定值的情况下(在步骤S67中否)，维持允许标志(步骤S71)，使控制转移到下一个步骤。

根据该变形的算法，如图6所示，在紧接着断开请求Rd后的一定时间，通电装置13输出特别高电力，由此提早离合器5的断开。

在任意的实施方式中，控制系统可以在各阶段向致动器提供最适合的电流，由此，离合器能够进行尽快的响应，另外能够抑制电力消耗。

说明了几个实施方式，但能够根据上述公开内容进行实施方式的修改乃至变形。

产业上的可利用性

提供响应优越、能源效率好的定时驱动的离合器控制系统。