JP2004516999A - 動力系の制御および調整方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動装置と変速機と出力装置とを備えた車両における動力系の制御および調整方法に関する。その変速機は、旧速度段を切り離し新速度段を接続するための歯車装置に対応した制御可能なフリーホィール装置と、駆動側に配置されたクラッチとを有している。牽引シフトアップを実施するための切換信号が存在する際、駆動装置の駆動トルクが、動力系に第１振動が励起されるように、急速に減少される。続く切換時に、フリーホィール装置とこれに対応した新速度段の歯車装置との伝動結合が、動力系に第１振動に対抗する第２振動が発生されるように、突然形成される。新速度段の接続により、旧速度段の伝動結合が、牽引トルクから推進トルクへのトルク逆転に基づいて解除される。

Description

【０００１】
本発明は、駆動装置と変速機と出力装置とを備えた車両における動力系の制御および調整方法に関する。
【０００２】
独国特許出願公開第１９７３５７５９号明細書において、自動駆動装置の制御方法が知られている。その自動駆動装置は、駆動源と、結合可能な複数の歯車組を備えた変速装置と、流体主クラッチと、個々の歯車組を作動するための流体切換手段とを有している。また、その主クラッチおよび切換手段を制御するために、電子制御装置が設けられている。その場合、牽引力の中断なしに切換手段の切換を達成するために、主クラッチは滑り状態に保たれる。
【０００３】
前進段を接続するために、変速機入力軸および変速機出力軸にそれぞれ、継手要素ないし切換手段として、打込みキー装置が設けられている。これらの打込みキー装置は、変速段ないし前進段を切り換えるために油圧調整要素を介して作動される。その場合、変速機入力軸ないし変速機出力軸上におけるそれぞれ２つの遊動歯車が、変速機入力軸ないし変速機出力軸上におけるそれぞれ２つの固定歯車に結合される。
【０００４】
変速機入力軸にある中央孔の中に、プランジャが移動可能に挿入されている。このプランジャは、かみ合い継手要素として打込みキーを支持している。その打込みキーは、入力軸にある半径方向スリットを突き抜けて突出し、歯車にある長手溝と共働する。その半径方向スリットの長さは、打込みキーがプランジャを介して、第１位置から、中間無負荷回転位置（第２位置）および第３位置に、軸方向に移動することを可能にしている。その第１位置において、打込みキーは第１歯車を変速機入力軸とかみ合い結合し、第２位置において、打込みキーは変速機入力軸と歯車とのかみ合い結合を形成せず、第３位置において、新変速段の他の歯車が変速機入力軸とかみ合い結合される。
【０００５】
ある歯車から他の歯車への打込みキーの低摩擦での切換を可能にするために、短い時間間隔内における切換瞬間中に、アクセルペダルの踏込み位置と無関係に、内燃機関のスロットル弁の開度が減少される。これによって、１００分の１秒単位あるいは１０分の１秒単位で、内燃機関の駆動トルクを減少することができる。
【０００６】
しかし、上述した自動駆動装置の制御方法は、負荷時における牽引シフトアップの際、打込みキーないし切換要素が、歯車とのかみ合いから引っ張り出されねばならず、このために、大きな切換力が必要である、という欠点を有している。その切換力を減少するために、切換瞬間中に内燃機関の駆動トルクを減少することが提案されている。この場合、その処置によって、自動車の動力系が長い時間にわたって完全に負荷軽減（Ｅｎｔｌａｓｔｕｎｇ）され、このために、牽引力の落込みが生ずる。
【０００７】
本発明の課題は、牽引シフトアップが、快適な切換感覚で、迅速に且つ牽引力の中断なしに実施できるような、動力系の制御および調整方法を提供することにある。
【０００８】
この課題は本発明に基づいて、特許請求の範囲請求項１に記載の動力系の制御および調整方法によって解決される。
【０００９】
変速機の歯車装置に対応した制御可能なフリーホィール装置を介して、旧速度段が切り離され新速度段が接続されるような、本発明に基づく車両における動力系の制御および調整方法によれば、動力系の負荷軽減が有利に省かれ、これによって、牽引シフトアップ中における牽引力の中断が防止される。
【００１０】
この大きな利点は、新変速段ないし制御可能なフリーホィール装置と新速度段の歯車装置との伝動結合が急激に形成され、その場合、活動中の旧速度段ないしこの旧速度段に対応された制御可能なフリーホィール装置と旧速度段の変速段を形成する歯車装置との伝動結合が、ほぼ同時に解除される、ということから生ずる。この処置に基づいて、動力系における力束は、本来切換中において有利に中断されず、牽引力中断が簡単に防止される。
【００１１】
本発明に基づく方法のもう１つの利点は、切換過程中に動力系に生ずる望ましくない振動が防止されることにある。そのような（望ましくない）第２振動は、例えば新速度段の衝撃的なあるいは突然の接続によって生ずる。これは、変速機入力側の回転質量が、新速度段のフリーホィール装置を介してほぼ急激に、相応した回転数差で連結されるからである。それによって、かなりの衝撃が生じ、変速機入力側および出力側の部品が大きく負荷される。
【００１２】
この振動を減少するために、動力系の制御および調整方法の経過中に、駆動装置の駆動トルクが新速度段の接続前に、急速に減少されることを提案する。これによって有利に、動力系に第１振動が発生され、この第１振動が、その第１振動後にはじめて生ずる第２振動に対抗して作用する。駆動トルクの減少は、出力装置内に含まれるばねおよび回転質量に基づいて、まずは、出力装置にほんの僅かな動力軽減しか生ぜず、少ししてから、出力装置に減衰された振動の励起を生じさせる。新速度段の接続およびこれによって発生される第２振動によって、相反する両振動が小さくなり、これによって、大きな切換快適性が得られ、動力系の部品負荷が減少される。
【００１３】
これによって有利に、新速度段の接続によって生ずる動力系におけるトルクの過剰な上昇が、駆動装置の駆動トルクを早期に減少することによって防止され、切換によって励起された動力系ないし揺動する出力トルクが、短い時間内に、新速度段の一定した値に調整される。
【００１４】
本発明の他の利点および発展形態は、特許請求の範囲請求項および以下の図を参照して原理的に説明した実施例から理解できる。
【００１５】
本発明に基づく車両における動力系の制御および調整方法の作用を、図１および図２に示された牽引シフトアップの切換過程中における出力トルクＭ＿ａｂの経過を参照して明らかにする。その場合、図２には、図１と異なり、本発明に基づく方法を利用した場合の経過が示されている。
【００１６】
図１には、牽引シフトアップの際における旧速度段から新速度段への切換過程中に、本発明に基づく方法を利用しない場合に生ずるような、車両ないし自動車の動力系の出力装置における出力トルクＭ＿ａｂの経過が示されている。その図示された出力トルクＭ＿ａｂの経過は、動力系における駆動装置の駆動トルクの減少なしに実施される。図１において、出力トルクＭ＿ａｂないしその経過が時間ｔに関して記され、動力系の変速機において旧速度段の実際変速比が形成されている第１範囲Ｔ１において、ほぼ一定した値を有している。出力トルクＭ＿ａｂが急に上昇する時点Ｔ２において、新速度段の変速比が急激に調整され、これは、出力装置の加速を生じさせ、出力トルクＭ＿ａｂの増大を生じさせる。新速度段の接続によって発生された動力系における振動は、時間と共に、新速度段における出力トルクＭ＿ａｂの変速比と等価的な値が生ずるまで、減衰される。
【００１７】
図２に示された切換過程中における出力トルクＭ＿ａｂの経過は、図３に概略的に示された駆動系１が基礎となっている。この駆動系１は、旧速度段を切り離し新速度段を接続するための歯車装置６Ａ〜６Ｅに対応した制御可能なフリーホィール装置７Ａ〜７Ｃと、駆動側に配置されたクラッチ５とを有している。そのフリーホィール装置７Ａ〜７Ｃはそれぞれ、切換スリーブ９Ａ、９Ｂ、９Ｃと、歯車装置６Ａ〜６Ｅの２つの遊動歯車１４、１５、１６と切換スリーブ９Ａ、９Ｂ、９Ｃとの間に配置されたクラッチディスク１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂとで形成されている。動力系１において、変速機３の軸方向に移動可能に案内されている切換スリーブ９Ａ、９Ｂ、９Ｃの軸方向位置との関係で、フリーホィール装置７Ａ〜７Ｃを介して、「牽引トルク」及び／又は「牽引トルク及び推進トルク」を、駆動装置２から変速機３および変速機出力軸１７を介して、出力装置４に導くことができる。
【００１８】
牽引シフトアップを実施するための切換信号が存在する際、まず駆動装置の駆動トルクが、動力系１に第１振動が励起されるように、急速に減少される。
【００１９】
続く切換過程において、関連するフリーホィール装置７Ａ〜７Ｃとこれに対応した新速度段の歯車装置との伝動結合が、動力系１に第１振動に対抗する第２振動が発生されるように、突然ないし急激に形成される。また、旧速度段の伝動結合は、新速度段の接続による牽引トルクから推進トルクへのトルク逆転に基づいて解除される。この処置において、出力装置４に、図２に示されているような出力トルクＭ＿ａｂないし出力トルクＭ＿ａｂの経過が生ずる。
【００２０】
その新速度段の接続時点は、励起された第１振動、発生された第２振動がほぼ相殺ないし相互消滅するように、設定されている。その新速度段の接続時点は、好適には、駆動トルクの減少後および最初の負荷変動前に設定されている。
【００２１】
図２における出力トルク経過に基づいて、まず、出力トルクＭ＿ａｂが一定値を有する第１区間が符号Ｔ３を付して示され、この第１区間は、動力系１の通常走行運転範囲を表している。それに続いて、出力トルクＭ＿ａｂ経過の他の範囲Ｔ４において、出力トルクＭ＿ａｂが減少し、この出力トルクＭ＿ａｂ低下は、駆動装置２の駆動トルクの減少によって引き起こされる。
【００２２】
出力トルク経過の最小値Ｔ５に到達する前に、新速度段の衝撃的な接続が行われる。その場合、関連するフリーホィール装置とこれに対応した新速度段の歯車装置との伝動結合が、かみ合い結合で形成される。新速度段の接続によって、動力系１の出力装置４が加速され、これによって、図２における出力トルクＭ＿ａｂ経過の第２区間Ｔ６において、出力トルクＭ＿ａｂ値が点Ｔ７まで上昇し、そして、第３区間Ｔ８に応じて、新速度段の変速比と等価的な出力トルクＭ＿ａｂの値に向かう。その場合、変速機入力軸１９は制動される。
【００２３】
切換信号が存在し、新速度段が接続される前、駆動側に配置されたクラッチ５の伝達容量が次のように調整される。即ち、クラッチ５にかかる駆動装置２の実駆動トルクが、出力装置４に伝達され、クラッチ５が全く、ないしは、ほんの僅かしか滑りを有していないように調整される。
【００２４】
更に、シフトアップ切換を実施するための切換指令が存在する際、１つのフリーホィール装置７Ａ〜７Ｃとこれに対応した旧速度段の歯車装置６Ａ〜６Ｅとの伝動結合は、作用する牽引トルクがこの伝動結合を介して駆動装置２から動力系１の出力装置に伝達され、この伝動結合に推進トルクがかかるや否や、旧速度段の伝動結合が解除されるように、制御される。
【００２５】
そのために、変速機３のフリーホィール装置７Ａ〜７Ｃは、それが牽引トルクおよび推進トルクを伝達するような構造形状を有している。その場合、旧速度段に付属されたフリーホィール装置は、切換時、特に牽引シフトアップの際に、それが牽引トルクだけを伝達し、トルクが推進トルクに逆転された際、対応した歯車装置とのかみ合い伝動結合から、急速に且つ瞬間的に切り離されるように制御される。そのようなトルクの逆転は、新速度段の接続によって生じ、その新速度段の衝撃的な接続と同時に、ないしは新速度段の接続後に直ちに、伝動結合が解除される。
【００２６】
そのために、フリーホィール装置に対応した歯車装置、ないしは、その歯車装置に配置されて或る速度段のかみ合い伝動結合を作る部品が、推進トルクがかかった際にフリーホィール装置を急激に歯車装置とのかみ合いから外させる「はねつけ面」を有している、ことを提案する。
【００２７】
フリーホィール装置７Ａ〜７Ｃおよびこれに対応した歯車装置６Ａ〜６Ｅないしこれらの両者間に形成される伝動結合の上述した形態によって、旧速度段の変速比から新速度段の変速比への瞬間的ないし衝撃的な変換が、動力系１における全負荷時において、極めて急速に実施できる。
【００２８】
駆動装置２の駆動トルクの減少は、駆動装置２がオットーエンジンとして形成されている場合、点火作用を介して実現され、これによって、駆動トルクの望ましい急速な減少が実施できる。駆動装置２がディーゼルエンジンとして形成されている場合、駆動トルクの減少は、好適には、燃料噴射の絞りを介して、必要な短い時間内に簡単に実現される。
【００２９】
切換快適性を一層向上するために、所定のトルク範囲において全切換過程中にクラッチ５の伝達容量が、新速度段を接続する際にクラッチ５が滑りなし状態ないし小さな滑り状態から滑り状態に移行するように、調整される。これによって、第１、第２の両振動が減衰され、変速機３と駆動装置２との同期過程が、クラッチ５の伝達容量の調整によって行なえる。また、その滑るクラッチ５によって、新速度段の接続時に制動される変速機入力軸１９が、駆動装置２に制動トルクを伝えることがないようにできる。そのような制動トルクの伝達は走行快適性を害してしまうのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
エンジン操作なしの切換経過中における出力トルク経過の概略線図。
【図２】
エンジン操作下での切換過程中における出力トルク経過の概略線図。
【図３】
動力分割切換要素が変速機の駆動側に配置されているような、動力系に配置される変速機の歯車組を備えた動力系の概略図。
【符号の説明】
１ 動力系
２ 駆動装置
３ 変速機
４ 出力装置
５ クラッチ
６Ａ〜６Ｅ 歯車組
７Ａ〜７Ｃ フリーホィール
９Ａ〜９Ｃ 切換スリーブ
１０Ａ、１０Ｂ クラッチディスク
１１Ａ、１１Ｂ クラッチディスク
１２Ａ、１２Ｂ クラッチディスク
１４〜１６ 遊動歯車
１７ 変速機出力軸
１９ 変速機入力軸
Ｍ＿ａｂ 出力トルク
ｔ 時間
Ｔ１ 駆動トルク経過の第１範囲
Ｔ２ 出力トルクの経過点
Ｔ３ 出力トルク経過の第１区間
Ｔ４ 出力トルク経過の他の範囲
Ｔ５ 出力トルク経過の最小値
Ｔ６ 出力トルク経過の第２区間
Ｔ７ 出力トルクの経過点
Ｔ８ 出力トルク経過の第３区間

Claims (8)

1. 駆動装置（２）と変速機（３）と出力装置（４）とを備えた車両における動力系（１）の制御および調整方法において、
   変速機（３）が、旧速度段を切り離し新速度段を接続するための歯車装置（６Ａ〜６Ｅ）に対応した制御可能なフリーホィール装置（７Ａ〜７Ｃ）と、駆動側に配置されたクラッチ（５）とを有し、牽引シフトアップを実施するための切換信号が存在する際、駆動装置（２）の駆動トルクが、動力系（１）に第１振動が励起されるように、急速に減少され、続く切換時に、フリーホィール装置とこれに対応した新速度段の歯車装置との伝動結合が、動力系（１）に第１振動に対抗する第２振動が発生されるように急激に形成され、旧速度段の伝動結合が、新速度段の接続による牽引トルクから推進トルクへのトルク逆転に基づいて解除される、ことを特徴とする動力系の制御および調整方法。
2. 新速度段の接続時点は、振動が少なくともほぼ相殺されるように設定されている、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 切換信号が存在する際、クラッチ（５）の伝達容量は、クラッチ（５）にかかる駆動装置（２）の実駆動トルクが出力装置に伝達されるように調整され、その場合、クラッチ（５）が少なくともほぼ滑りなしの状態を有している、ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 切換信号が存在する際、フリーホィール装置とこれに対応した旧速度段の歯車装置との伝動結合は、作用する牽引トルクがこの伝動結合を介して伝達され、推進トルクがかかるや否や、旧速度段の伝動結合が解除されるように、制御される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. 駆動装置がオットーエンジンとして形成され、駆動トルクの減少が点火作用を介して実現される、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
6. 駆動装置がディーゼルエンジンとして形成され、駆動トルクの減少が、燃料噴射の絞りを介して実現される、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
7. 新速度段の伝動結合が、出力装置（４）が加速され且つ変速機入力軸（１９）が制動されるよう、急激に形成される、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
8. 所定のトルク範囲において、切換過程中にクラッチ（５）の伝達容量は、新速度段を接続する際にクラッチ（５）がほとんど滑りのない状態から滑り状態に移行するように、調整される、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。