JP2002508050A - 自動車の変速方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車の機械的有段ギアボックス６のクラッチを解除することなく自動的に変速する時に、ギアボックス出力軸３６の速度が検出され、ギアの中立位置への解除直後に起きる速度変化が、速度変化の機能としてエンジンのための所定のゼロトルクレベルの調節に帰結する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の変速方法 技術分野 この発明は、請求項１の前提部分に記載の、機械的有段ギアボックスにおける 自動変速方法に関する。 技術の状況 機械的有段ギアボックスにおける自動変速は、関連するギアの接触点で伝達さ れるトルクを減少させるように調整されるためのエンジンから送られるトルクを 必要とする。ギア非係合時には、ギアボックスのギアの間の接触点にはトルクの 無い状態となることが望ましい、しかし、ギア接触点におけるトルクを測定する ことは、実際上不可能であるので、トルク調節は、エンジンから送られるトルク を調節することによって間接的に行なわざるを得ない。 スウェーデン国特許ＳＥ,Ｃ,９４０１６５３−２は、変速が円盤状クラッチの 開放なしに行なわれる解決方法に言及している。この場合には、変速は、変速中 のギアボックスにかかる負荷を軽くすることを意図するゼロトルクレベルにエン ジントルクを調節することの後に行なうようになっている。この段階では、エン ジンが調節されるトルクは、エンジン、その慣性モーメント、その慣性トルクな どに関する利用可能なデータに基づいて計算される。調節されるトルクは、何ら かの動力解除がなされたか否かに依存する。 この方法の欠点は、トルクの直接的な測定が出来ないことと、測定がエンジン の予想的な動きに基づいていることである。従って、調節されたトルクが正しい か否かはわからないのである。エンジンの製造およびさまざまな駆動回路要素は 、異なる特徴を有する個々の自動車における公差の違いに影響する。たとえ、新 しいときに、エンジンの活動が正確に予期され得たとしても、その特徴は、時間 およびエンジン磨耗に応じて変化するであろう。このことは、時間に応じて調節 されるエンジントルクがエンジンが新しいときのものと同じにはならないであろ うことを意味している。このことは、言いかえれば、変速が困難になることおよ び ／またはある状況では許容できない程に遅らせられることを意味している。制御 システムにおける振動は、一定の同期速度を与える燃料の量を正しく決定するこ とができるように要求される非常に長い時間を必要とするかもしれない。 スウェーデン特許ＳＥ,Ｃ,９６００４５４−４は、上記の点を改良することを 目的とする解決策に言及している。この目的のために、調節されたゼロトルクが 正しいかどうかを確かめるために、各変速毎に測定が行なわれる。もし、正しく ないと、連続するギア解除の前に、エンジンがより正しいゼロトルク値で調節さ れるように、検出された間違ったトルクが、元々のゼロトルク値を正しくするの に使われる。測定の間、変化しない燃料供給に伴うエンジン速度における変化量 が、ギアの係合解除後のある測定期間の問に、中立位置のギアボックスと共に登 録される。測定期間の長さとエンジンの慣性モーメントを知ることは、対応する トルクの偏り、すなわち、トルクの量の測定を提供する、これにより、適用され るゼロトルクの値はギアの非係合がギアボックスのトルクの無い状態で起きるよ うに調節することを必要とする。訂正されたトルクレベルは、正しいギア非係合 が起きる時に決定する計算の基礎として使われる。 この方法の欠点は、測定に比較的長時間、すなわち約０．５秒以上必要なこと であり、これにより、合計の変速時間が不利益になってしまう。特に、高い負荷 で急な上り坂を運転しているときには、変速時にあまり失速しなくて済むように 変速時間ができるだけ短いことが望ましい。 経験によれば、エンジン設計の技術的な理由により、新しいエンジンシステム の制御において、供給される燃料の量と変速時の低負荷で得られるトルクの間の 簡単な適合を得ることは困難であることがわかっていた。燃料の与えられた量は 、意図されるエンジントルクに常に帰結するとは限らないので、所望のゼロトル クを設定することは、連続的な問題のある変速と共に信頼できないものとなる。 ギア非係合時に優勢となるゼロトルクは、主に、快適を妨害するものとして認 識されており、これにより、振動が駆動ラインに創られる。この振動は、次のギ アが係合され得る前の時間遅れを引き起こす。エンジンのゼロトルクは、主に、 その内部摩擦に依存しており、従って、磨耗、温度およびエンジン回転数のよう な要素によって変化するのである。ゼロトルクの決定および訂正は、自動車の全 体寿命の間利用可能であるように規則的な間隔で実施される。 発明の目的 本発明の目的は、ギアボックスに伝達されるトルクが変速時にゼロになること を、従来よりも信頼性高く保証することができるようにすることである。更なる 目的は、一つのギアの非係合と、次のギアの係合の間の時間を短縮することであ る。 発明の説明 上記した目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴を有する本発明によっ て達成される。本発明によって採用される解決策は、従来よりも高い精度でエン ジントルク調節を実施することを可能にする。この解決策はさらに、ある一つの ギアの非係合と次のギアの係合の間に必要とされる時間を短縮することを可能と する。 本発明による方法は、特に、高負荷で上り坂を運転しているときの、信頼性の 高い早い変速を達成することを可能とする。 本発明を差別化するその他の特徴は、添付図面を参照した実施例の以下の説明 によって示される。 図面の説明 図１は、自動車の機械的有段ギアボックスのための変速装置の概略構成を示す 。 図２および図３は、エンジントルクがそれぞれ低すぎるときと高すぎるときの ギア非係合中の機能としてのギアボックス出力軸の速度を概略的に示す。 実施例の説明 図１は、自動車の機械的ギアボックスにおけるコンピューター制御変速を監視 し制御する変速装置を示している。この装置の構造および作用は、上述したスウ ェーデン特許ＳＥ,Ｃ,９４０１６５３−２およびＳＥ,Ｃ,９６００４５４−４に 記載された装置のものとほぼ対応するので、本発明を理解するのに必要な要素だ けを示した。 自動車は、エンジン２、好適にはディーゼルエンジンによって駆動される。こ のエンジン２は、クラッチ４、機械的有段ギアボックス６、プロペラシャフト８ 、ファイナルギア１０およびドライブシャフト１２を介して自動車の駆動輪１４ に 連結されている。この実施例において、クラッチ４は、低速時および発車および 停車時に手動で操作されるようになっている。自動車が動いている間の変速時に は、クラッチ４は、手動でも自動でも操作されないようになっており、変速は係 合され、エンジン２とギアボックス６の間の駆動力伝達連結部として作用するク ラッチによって引き起こされる。 この変速装置は、変速時には、エンジン速度とエンジントルクを調節すること によって一部には変速を行ない、また、一部にはギアボックスのサーボを作用さ せることによって作動中のギアを非係合にし次のギアを係合するように作用する 。 変速中に係合したままのクラッチ４は、変速が機械的有段ギアボックスにおけ る最短の可能なトルク切断とギアのトルクの無い非係合と、次のギアの係合時の 良好な速度同期とを引き起こすように、厳密なエンジン制御要求をなされる。 変速装置は、マイクロコンピューターを備えさまざまなラインによって装置の さまざまな要素に接続された制御装置１６を内蔵している。これらの接続は、図 １に矢印で示されているようにさまざまな信号を伝達するために用いられる。制 御装置１６は、さらに、２方向接続を有しており、これにより、制御装置は、多 くの制御装置に対して、多くのリンクを介して、図１に双方向矢印で示されてい るように、出力信号を送りまた入力信号を受信するようになっている。それ自身 さまざまなセンサー（ここでは図示していない）に接続されているエンジンの燃 料噴射装置２０に対して、制御装置１６は、エンジン速度に関する情報をリンク １８を介して受信する。制御装置１６は、さらに、燃料噴射量に基づいて実際に 決定されるエンジントルクに関する対応する情報を、リンク１８を介して受信す る。燃料噴射装置２０は、エンジンのインジェクターに供給される燃料の量をリ ンク２２を介して調節する。変速の間、制御装置１６は、燃料噴射装置２０に、 エンジン２０が所望のトルクに調節されるように信号を提供する。 制御装置１６は、エンジンの温度センサーから、エンジン温度を示す信号すな わち実際上はエンジン冷却液の温度を示す信号をライン２４を介して受信する。 センサー２６は、制御装置１６に、何らかの動力の低下がエンジンに余分の負荷 を作用したり与えたりしているかどうかに関する情報を、ライン２８を介して提 供する。 制御装置１６は、サーボを駆動してギアを係合したり非係合にしたりするギア ボックス６のさまざまなソレノイドバルブに、リンク３０を介して接続されてい る。このリンク３０は、制御装置１６にギアボックス６の作動状態を示しどのギ アが係合されているかを示す信号、また、変速中には変速段を示す変速信号を提 供するためにも使われる。 制御装置１６は、ギアボックス出力軸３６の速度センサー３４から出力軸に関 する情報を、ライン３２を介して受信する。制御装置１６はまた、その他の自動 車操作制御装置（図示せず）、例えば、ギアセレクター、アクセルペダル、ブレ ーキペダル、遅角装置などに接続されている。これらの制御装置は、従来と同じ ように作動し、本発明の方法を差別化しないので、それらに関する更なる記載は 省略する。 運転者が自動位置を選択すれば、変速操作は完全に自動的に行なわれ、もし運 転者が手動位置を選択すれば、手動で行なわれる。変速が制御装置によって自動 的に行なわれるか、運転者によって手動で行なわれるかに関わりなく、作動され るべきクラッチ４なしに制御装置１６によって行なわれる。 変速をスムーズに行なうために、一般に、まず、エンジントルクをギアボック スにおけるゼロトルクに相当するレベルに減じることが望ましく、これにより、 中立位置が到達され得る。新しいギアに変更するためには、その後エンジン回転 数は、プロペラシャフトの回転数、すなわち、ギアボックス出力軸の回転数に適 合するように調節される。その後、エンジントルクは、運転者によって所望のレ ベルに増加させられる。 間違ったトルク状態で行なわれた変速、すなわち、所定のゼロトルクレベルが 間違っていた場合の変速は、主に、快適さを妨害するものと認識され、駆動ライ ンに振動が起きる。振動が小さくなるまで次のギアが係合されないので、この振 動は、変速時間が長くなる原因となる。これはまた、自動車のぐいという動きを 引き起こし、これは、運転者を妨害し、ギアボックスのような機械的要素の不要 な磨耗を引き起こす。 本発明が言及する変速装置の態様では、変速の始めにおいて、エンジントルク が、所定のトルクプロファイルに従って減じられる。中立位置へのギアの解除は 、 実際のギア解除がギアボックスへ伝達されるトルクがゼロになるときに起こるよ うに選択されたときに始められる。このゼロトルクレベルが、作動条件や磨耗な どの変化の結果として幾分変わることは知られている。 本発明によれば、ギア解除時のギアボックスの出力軸３６の速度を学習するこ とによって、調節されるのに必要とされるゼロトルクレベルをいかにするかを良 好に理解することができるということが発見された。 図２は、エンジンのゼロトルクが遅すぎるときに時間ｔ₀で中立位置にギアが 解除される状態を示している。その結果、ギアボックス出力軸３６の速度ｎが自 動車の速度に対応する値になる前に、最初に増加する、すなわち、正の振幅にな る。曲線上のｔ₀とｔ₁の間の第一の振動のための時間Δｔは、非常に短く、ほぼ ２０ミリ秒程度である。従って、ギアボックス出力軸速度の変化を学習すること は、ギア解除時の高精度の測定を必要とする。 図３は、エンジンのゼロトルクが早すぎるときに時間ｔ₀で中立位置にギアが 解除される対照的な状態を示している。この場合、結果として、ギアボックス出 力軸３６の速度ｎが自動車の速度に対応する値になる前に、最初に減少する、す なわち、負の振幅になる。曲線上のｔ₀とｔ₁の間の第一の振動のための時間Δｔ は、前述の場合と同じ大きさ（ほぼ２０ミリ秒程度）である。 従って、速度変化が最初に正の振幅であるか負の振幅であるかを確認すること は、変速時に加えられるエンジンのゼロトルクが低すぎるかあるいは高すぎるか を確認することを可能にするということになる。このことは、次の変速のための ゼロトルクを増加したり減少したりすること、すなわち、次の変速の前にゼロト ルクを更新するための基礎となる。 この速度曲線の出現に関する必要な情報は、ほぼ５０ミリ秒より長くする必要 の無い測定時間で得られることがわかっている。なぜなら、この曲線上の最初の 振動だけが、その間隔内の短い期間で十分であることが実際に重要であり経験さ れているからである。 速度振幅の大きさは、ゼロトルク誤差の大きさに関係しており、要求されるト ルク補正の基礎を小さい振幅と小さいトルク誤差で与えることができる。 実際に簡単であるとされる方法は、速度変化が観察されると、所望の方向に所 定のトルク補正を適用し、各々の連続する変速において、制御装置が速度変化が 許容できるほど小さくなるゼロトルクを探し出すことができるようにする。比較 的少しの変速の後で、制御装置は、通常、特定の作動状態に関連する値マトリッ クスで自然に実行される、所望の更新を達成する。なぜなら、異なる作動状態、 すなわち、エンジンに負荷をかけるある種の追加の装置の作動と共にあるいはそ の作動なしに、異なる作動状態に帰結するからである。 本発明の方法の重要な利点は、ギア解除の後、ゼロトルクが更新を必要として いるかおよびどのような更新が必用かについて、非常に早く確認することを可能 にすることである。このことは、実際に、ギア解除の後エンジン速度を次のギア のための適切な値に調節することを即座に開始することが可能であることを意味 している。変速がより早く行われ自動車が変速の間にそれほど多くは失速しない で済むので、このことは、上り坂を高負荷で運転しているときに特に有用である 。 言いかえれば、変速の間の一定の期間に、エンジンが中立位置のギアボックス で推定されるゼロトルク負荷でいかに作動するかを学習することができるように するために、変速を遅らせることがもはや必用ではない。 更なる利点は、ゼロトルクレベルがエンジンの所望の測定を実行するのに十分 な長さを維持するような低レベルでエンジンの燃料供給を続ける必要なく、ゼロ トルク負荷が変更される方法の信頼できる提示を得ることができるということで ある。このことは、特に、変更されたゼロトルクの十分な精度を確保することが 特に燃料装置の油圧減少のために著しく困難であることになるということを、実 際に発見した。このような困難は、本発明によれば、もはや必要ではない長く続 くゼロトルクでの測定によって避けられる。 採用された解決策は、自動ギアボックスよりも箸しく安価でまたより効率的で ある簡単な機械的ギアボックスで、信頼できる滑らかな変速を可能にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 自動車の機械的有段ギアボックスのクラッチを解除することなく自動的 に変速する方法であって、制御装置が、エンジンによって供給されるトルクを中 立位置へのギアの解除が起きる所定のゼロトルクレベルに調節することによって 、変速時のギアボックスで伝達されるトルクを減少させ、所定のゼロトルクレベ ルと実際のゼロトルクレベルの間に差があれば変速の間にゼロトルクレベルの補 正が起きるようにされた方法において、ギアボックス出力軸（３６）の速度（ｎ ）が検出され、作動ギアの中立位置への解除（ｔ₀）直後の所定の短い時間の間 の速度変化が、速度変化の機能として所定のゼロトルクレベルの調節に帰結する ようにされたことを特徴とする方法。 ２． 速度増加が、ゼロトルクレベルを上昇させることを特徴とする請求項１ に記載の方法。 ３． 速度減少が、ゼロトルクレベルと減少させることを特徴とする請求項１ または請求項２に記載に方法。 ４． 所定の時間が、５０ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１から請 求項３のいずれか１項に記載の方法。 ５． ゼロトルクの補正が、速度変化の振幅に比例することを特徴とする請求 項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。 ６． 異なるギアの係合のためのエンジン速度の適用が、前のギアの解除時に 開始することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。