JP2006503234A - とりわけツインクラッチであるクラッチを制御するためのトランスミッション及び方法 - Google Patents

とりわけツインクラッチであるクラッチを制御するためのトランスミッション及び方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、トルク中断のないトランスミッションのクラッチ、とりわけパラレルトランスミッションのツインクラッチを制御する方法に関するものであり、この方法は各クラッチのその時々の基礎トルク特性マップに依存して、クラッチ制御のための共通のトルク特性マップを作成することを特徴としている。本発明はまた、この方法を実行するための、ツインクラッチを備えた車両向けのトルク中断のないトランスミッション、とりわけパラレルトランスミッションにも関するものであり、このトランスミッションは各クラッチのその時々の基礎トルク特性マップに依存して、ツインクラッチ制御のための共通のトルク特性マップを作成する少なくとも1つの制御装置を有していることを特徴としている。

Description

本発明は、トランスミッションと、トルク中断のないトランスミッションのクラッチ、とりわけパラレルトランスミッションのツインクラッチを制御する方法とに関する。
車両技術から、トランスミッションと、トランスミッションのクラッチを制御する方法とは十分に周知である。例えば、車両では、2つの部分トランスミッションによって結合されたツインクラッチを有するツインクラッチトランスミッション又はパラレルトランスミッションのようなトルク中断のないトランスミッションが使用される。
1つのクラッチカバーに2つの部分クラッチが設けられたツインクラッチのシミュレーションにおいて、トルク制御の際に明らかな誘導妨害が生じる可能性があることが示されている。
本発明の課題は、したがって、冒頭に述べたトランスミッションと、トルク中断のないトランスミッションのクラッチ、とりわけパラレルトランスミッションのツインクラッチを制御する方法とにおいて、クラッチトルクの適切な制御を行うことによって特にツインクラッチの誘導妨害を防止することである。
本発明の課題は、トルク中断のないトランスミッションのクラッチ、とりわけパラレルトランスミッションのツインクラッチを制御する方法において、各クラッチのその時々の基礎トルク特性マップに依存して、クラッチ制御のための共通のトルク特性マップを作成することにより解決される。
以下に、本発明にしたがって、2つの部分クラッチのためのトルク特性マップを提供するさまざまな手法を示す。いずれの場合においても、基礎特性マップと呼ばれる個々のクラッチの特性マップが基礎となる。これらの特性マップは、例えば他方の部分クラッチがトルクを伝達していないときの一方のクラッチのアクチュエータ位置にわたるクラッチトルク曲線上の一連のノードによって示すことができる。
本発明の発展形態の枠内では、基礎特性マップ(MRO1(Pos1)及びMRO2(Pos2))を、例えば、発進時に及びギアシフトの際の同期化フェーズのあいだに、有利には別個に適応化するようにすることができる。
次の実施形態によれば、2つの部分クラッチのその時々の特性マップに対する要求として、例えば下記の要求を挙げることができる。
特性マップと実際のクラッチトルクとの間のずれはできるだけ小さくなくてはならない。例えば、10Nmよりも小さくなければならない。さらに、特性マップは有利には、摩擦係数の変化、摩耗及び再調整などのような種々のパラメータに起因するクラッチ特性の変化に適応させることができなければならない。その上また、通常動作モードのあいだ特性マップを適応化しなければならない。特性マップの適応化の頻度が高ければ高いほど、結果はより良くなる。
本発明による方法では、さまざまな仕方で誘導妨害を考慮することができる。一例を挙げれば、誘導妨害は例えば適切なトルク制御によって防ぐことができる。その際、例えば、それぞれ他方のクラッチのトルクに依存してクラッチトルクの変化を直接考慮することができる。
本発明の別の発展形態では、有利には複数の誘導妨害パラメータを適応化することができる。これらのパラメータを求めるために、例えば、クラッチトルクの計算値と測定された実際のクラッチトルクとを互いに比較することができる。しかしその際、有利には、両方のクラッチがトルクを伝達する位置がつねに使用される。というのも、その他の位置では、誘導妨害が生じないからである。
本発明の次の実施形態では、有利にはクラッチに非常に非対称的な負荷がかけられたときにパラメータα及びβが求められるようにすることができる。その一方で、パラメータα及びβを求めるには、両方のクラッチがスリップ状態でトルクを伝達していなければならない。
パラメータα及びβの算出は例えば次の式に従って行うことができる:
Figure 2006503234
システム特性のゆえに、2つのクラッチがスリップ状態にあるときには、伝達されたクラッチトルクの和だけが測定される。それゆえ、α及びβも和としてのみ求められる。これは例えば以下のようにして行うことができる:
Figure 2006503234
この和は有利には
Figure 2006503234
によって個々のパラメータに分けられることが示されている。
以下では、パラメータα及びβの適応化の実行を説明する。その際、まず、それぞれ他方のクラッチの誘導妨害による接触点シフトを考察する。
誘導妨害のゆえに、第2の部分トランスミッションのクラッチがトルクを伝達しているときに、第1の部分トランスミッションのクラッチにおける接触点は負の方向にシフトする。この接触点の位置は第1の部分トランスミッションのクラッチのトルクの計算に使用することができる。実際のトルクと、さらに第2の部分トランスミッションのクラッチにおけるトルクも既知である。したがって、パラメータαを計算することができる。パラメータβを求めるには、「役割を交換した」方法を実行することができる。
本発明による方法では、アクチュエータ位置は有利には目標トルクから計算することができる。アクチュエータ位置からトルクをモデリングする他に、目標トルクからアクチュエータ位置を求めることも必要とされることがありうる。その際、好適には第1のステップにおいて基礎トルク(MRO1及びMRO2)が計算され、この基礎トルクから逆基礎特性マップを介して位置を求めることができる。
さらに、本発明による方法では、誘導妨害は適切な接触点シフト又はそれと同等のものによって考慮することができる。ここで、個々のクラッチのトルク特性マップの変化は両方の部分クラッチの接触点のシフトによって容易に引き起こされると仮定してよい。それゆえ、ここでは特性マップの計算のために単純に基礎特性マップがシフトされる:このシフトは例えばそれぞれ他方のクラッチにおけるトルクに比例して行うことができる。また、別様のシフトを実行することも考えられる。
比例係数としてはA及びAが使用される。第1のステップでは、トルク計算を反復して改善することができる:
Figure 2006503234
その際、結果が明らかに改善されるにはすでに2回目の反復で十分である。遅くとも4回目の反復の後には、計算されたトルクのほんのわずかな変化しか確認されない。適応化のためには、単純にそれぞれ他方のクラッチに起因する接触点シフトを求めるだけでよい。
Figure 2006503234
次の発展形態によれば、通常の接触点適応において、例えば第1の部分トランスミッションのクラッチが接続されている間、エンジンのアイドリングトルクを観察することができる。しかしその際、ツインクラッチのそれぞれ他方の部分クラッチはトルクを伝達しない。 しかしながら、第2の部分トランスミッションのクラッチがニュートラル状態にある又はこの状態に入れられることは可能である。そうすれば、これに関連した他方のクラッチも接続することができる。適応化された基礎特性マップ(MRO2(Pos2))を介して、第2の部分トランスミッションのクラッチのトルクは既知である。
今や、例えば内燃機関のアイドリングトルクの観察によって、接触点位置を求めることができる。このことは、発進に用いられるクラッチ、例えば第1の部分トランスミッションのクラッチにとっては問題ない。というのも、このクラッチのギアは入ったままであるからである。発進に用いられない第2の部分トランスミッションのクラッチの接触点シフトを求めるには、発進プロセスが開始する前に、発進のためのクラッチを接続解除し、ギアを入れることができる。
例えば、駆動輪が地面に接していない整備架台に載せられた車両の場合には、接触点適応の場合と同じように、入力軸回転数センサを使用せずに接触点シフトを求めることができる。このために、内燃機関が回転(アイドリング)しているとき、及び両方の部分トランスミッションにおいてギアが入っているときに、まず第1の部分トランスミッションのクラッチが高い摩擦トルクで接続される。これにより、車輪は回転を始める。第2の部分トランスミッションのクラッチが慎重に接続されると、トルク伝達の際にトランスミッションに歪みが生じ、この歪みが内燃機関を制動するように作用する。したがって、接触点適応のときのようにエンジンのアイドリングトルクで接触点を知ることができる。この方法は例えば製造プラントにおける生産ラインの終端で有利に使用することができる。
本発明の発展形態によれば、接触点シフトを求めるために少なくとも1つの入力軸回転数センサを使用することも可能である。使用しているトランスミッションに入力軸回転数センサが存在している場合、例えば、スリップコントロールの際に、接触点のシフトを求めるためにこれを使用することができる。
このために、例えば第1の部分トランスミッションのあるギアで走行しており、相応するクラッチが既知のトルクを伝達している間、他方の第2の部分トランスミッションはニュートラルに接続される。他方のクラッチを接続するときには、入力軸回転数センサにおいてクラッチの接続を検出することができ、したがって接触点のシフトを求めることができる。
さらに、本発明による方法では、スリップコントロールを備えたシステムにおけるベースの初期化を行うことができる。一方のクラッチにおける伝達可能トルクの変化は他方のクラッチにおけるトルクに影響を与えるので、この影響はスリップコントロールを備えたシステムにおいて直接利用することができる。例えば、第1の部分トランスミッションのクラッチで走行しているとき、他方のクラッチをニュートラルに入れることができる。こうして、そのあと他方のクラッチを接続することができる。この他方のクラッチの接続は第1の部分トランスミッションのクラッチの特性曲線のシフトをもたらす。この特性線のシフトはスリップコントロールにより補償される。このシフトは正確に接触点のシフトに対応している。
つぎに、誘導妨害における摩擦係数の考慮について説明する。
クラッチ特性曲線のモデリングはさらに改善することができる。現実に即せば、他方のクラッチの特性曲線の変化に対して責任があるのは、一方のクラッチのトルクではなく、クラッチカバーの支持力である。したがって、誘導妨害パラメータA及びAは個々のクラッチの摩擦係数(p,p)に応じて変化する。
=const. 及び A=const.
しかしながら、これらの関係式は、クラッチ操作力の変化を介して誘導妨害に作用を及ぼすクラッチのスリップによる影響は考慮していない。それにもかかわらず、摩擦係数の短期的な変化は誘導妨害パラメータに関して以下のように考慮されうる。
Figure 2006503234
これにより、誘導妨害パラメータ適応間の時間を調整することができる。誘導妨害の際に接触点シフトによりクラッチの少なくとも1つの摩擦係数を考慮することで、本発明による方法を全体的にさらに改善することができる。
誘導妨害を考慮するさまざまな方法を比較すると、接触点シフトによりクロスオーバーを行う方法の方が操作の点で明らかに簡単であることが見て取れる。このことは、2つ又はただ1つの付加的パラメータしか適応化しなくてもよいことからも既に分かることである。さらに、両方のクラッチが比較的大きなトルクを伝達する状況においては、適応化は必要ない。また、目標トルクから目標位置を計算する方が明らかに簡単である。他方では、直接的なトルク制御による誘導妨害の記述の方がより一般性がある。
本発明による戦略は一般にクラッチカバーが1つだけのツインクラッチを備えたPSGシステムにおいて使用することができる。ツインクラッチでは、両方のクラッチの間の機械的結合をつねに計算に入れておかなければならない。おそらく、クロスオーバーのときのクラッチトルクの正確なモデリングは不要である。というのも、クロスオーバーはクラッチトルクの変化に気付くにはあまりに短すぎるからである。その一方で、この変化を適切に補償することも可能である。
本発明の課題はまた、とりわけ上記方法を実行するためのツインクラッチを備えた車両向けのトルク中断のないトランスミッション、とりわけパラレルトランスミッションによっても解決される。ただし、このトランスミッションには、各クラッチのその時々の基礎トルク特性マップに依存して、ツインクラッチ制御のための共通のトルク特性マップを作成する少なくとも1つの制御装置が設けられている。
その他の利点及び有利な実施形態は従属請求項と以下に説明する図面とから明らかとなる。本発明のただ1つの図は、以下により詳細に説明するさまざまなパラメータを求めるためのトルク図内の領域の概観を示している。
本発明によれば、両方の部分クラッチに関するトルク特性マップを作成するための2つの手法が示される。双方の場合とも、以下で基礎特性マップと呼ばれる個々のクラッチの特性マップを基礎として使用する。
有利には、第1の部分トランスミッションの部分クラッチに関する特性マップテーブル
Figure 2006503234
と第2の部分トランスミッションの部分クラッチに関する特性マップテーブル
Figure 2006503234
とから、好適には線形補間により、与えられたアクチュエータ位置(Pos1及びPos2)からクラッチトルクを計算する関数
RO1(Pos1) 及び MRO2(Pos2)
を定めることができる。
これらのテーブルは、要求されたトルクから必要とされるアクチュエータ位置
(M1) 及び L(M2)
を計算するためにも同じように利用することができる。
基礎特性マップ(MRO1(Pos1)及びMRO2(Pos2))は、発進時に及びギアシフトの際の同期化フェーズのあいだに、有利には別個に適応化される。
誘導妨害は2つの異なる仕方で考慮される。
1つには、誘導妨害をトルク制御により考慮することができる。この場合、クラッチトルクの変化は他方のクラッチにおけるトルクに依存して直接考慮することができる。計算されたトルク(M(Pos1,Pos2)及びM(Pos1,Pos2))に関して、
Figure 2006503234
が得られる。そのあとでさらに、4つの誘導妨害パラメータα,α,β及びβを適応化することができる。これらのパラメータを求めるために、クラッチトルクの計算値(M(Pos1,Pos2)及びM(Pos1,Pos2))と測定された実際のクラッチトルク(MR1(Pos1,Pos2)及びMR2(Pos1,Pos2))が比較される。しかしその際、両方のクラッチがトルクを伝達する位置がつねに使用されなければならない。というのも、その他の位置では、誘導妨害が生じないからである。
以下では、接触点シフトを求めるための方法も論じる。例えば、総トルクの低減は好適にはオーバーラップギアシフトの開始時と終了時に行う。総トルクは、両方のクラッチがスリップ状態にある場合には、エンジントルクが既知であればエンジンの回転数変化から求めることができる。
+M=(1−α)MRO2(Pos2)+(1−β)MRO1(Pos1)
RO2(Pos2)>>MRO1(Pos1)の場合、これは例えば2→1のオーバーラップの開始時又は1→2のオーバーラップの終了時に生じるが、この場合には、項βRO1(Pos1)は無視してよい。測定された総トルク
R1(Pos1,Pos2)+MR2(Pos1,Pos2)
を計算されたトルクと同一視すれば、
+M=MRO1(Pos1)+MRO2(Pos2)−αRO2(Pos2)
が得られる。これから誘導妨害パラメータαが得られる:
Figure 2006503234
βの量も同様にして求めることができる。
さらに、和α+βも求められる。ここでも、両方のクラッチの総トルクが評価されなければならない。実際、総トルクはオーバーラップの中間において決定的に重要である。総トルクは、両方のクラッチがスリップ状態にある場合には、エンジントルクが既知であればエンジンの回転数変化から求めることができる。求められたパラメータはトルク図を基にして図示されている。
以下では、目標トルクからアクチュエータ位置を計算する。アクチュエータ位置からトルクをモデリングする他に、目標トルクからアクチュエータ位置を求めることも必要である。その際、好適には第1のステップにおいて基礎トルク(MRO1及びMRO2)を計算し、この基礎トルクから逆基礎特性マップを介して位置を求めることができる。
次の式
A=αβ+α;B=β−α+αβ−1及びC=Mβ+M
から
Figure 2006503234
が得られる。必要とされるアクチュエータ位置はこれらから特性マップ関数L()及びL()を介して計算することができる。
さらに、適切な接触点シフトによって誘導妨害を考慮することもできる。その場合には、個々のクラッチのトルク特性マップの変化は単純に両方の部分クラッチの接触点のシフトに起因すると仮定してよい。それゆえ、ここでは特性マップの計算のために単純に基礎特性マップがシフトされる。シフトは例えばそれぞれ他方のクラッチにおけるトルクに比例して行うことができる。また、別様なシフトを行うことも考えられる。
特性マップの計算は単純に基礎特性マップMRO1(Pos1)及びMRO2(Pos2)をシフトすることによって行うことができる。
=MRO1(Pos1−ΔTP1)及びM=MRO2(Pos2−ΔTP2)
ここで、比例によって次式が成り立つ:
Figure 2006503234
しかし、モデリングのための実際トルクMR1(Pos1,Pos2)及びMR2(Pos1,Pos2)が既知でないため、まずは
Figure 2006503234
から始める。ここで、A及びAは比例係数である。この第1のステップから始めて、トルク計算を反復して改善することができる:
Figure 2006503234
その際、結果が明らかに改善されるにはすでに2回目の反復で十分である。遅くとも4回目の反復の後には、計算されたトルクのほんのわずかな変化しか確認されない。適応化のためには、単純にそれぞれ他方のクラッチに起因する接触点シフトを求めるだけでよい。
Figure 2006503234
さらに、アクチュエータ位置からのクラッチトルクの計算を説明する。ここで、以下の量があらかじめ与えられているとしてよい:
アクチュエータ位置: Pos1 Pos2
特性マップ関数: MRO1() MRO2()
誘導妨害パラメータ: A
求めるべきは次の量である:
クラッチトルク: M
計算は第1のステップ1として次式を含む:
Figure 2006503234
そのあと、1回目の反復1が続く:
Figure 2006503234
場合によってはさらなる反復が続く:
Figure 2006503234
有利には、この方法は1つ又は2つの反復ステップで十分な精度が得られるような良好な収束性を有している。この反復ステップから、基礎特性マップの4つ又は6つの補間計算が得られる。
2つのクラッチが両方ともトルクを伝達しているのではない場合には、アクティブなクラッチにおけるトルクの計算には1つの補間計算を実行するだけで十分である。
さらに、目標トルクからのアクチュエータ位置の計算を説明する。ここで、以下の量があらかじめ与えられているとしてよい:
目標トルク: M
特性マップ関数: L() L()
誘導妨害パラメータ: A
そして、アクチュエータ位置
Pos1 Pos2
を求める。
計算は次のように行うことができる:
Pos1=L(M)+A 及び Pos1=L(M)+A
ここでは、基礎特性マップの補間計算は2つしか必要ない。
パラメータを求めるためのトルク図内の領域を示す。

Claims (27)

  1. トルク中断のないトランスミッションのクラッチ、とりわけパラレルトランスミッションのツインクラッチを制御する方法において、
    各クラッチのその時々の基礎トルク特性マップに依存して、クラッチ制御のための共通のトルク特性マップを作成することを特徴とする、クラッチを制御する方法。
  2. 各々の基礎トルク特性マップにおいて、クラッチのアクチュエータ位置にわたるクラッチトルク曲線上の複数のノードを用いて、所定のアクチュエータ位置からクラッチトルクを計算するための及び要求されたトルクから必要とされるアクチュエータ位置を決定するための関数を線形補間により求める、請求項1記載の方法。
  3. 発進時に及び/又はギアシフトの際の同期化フェーズのあいだに、各々の基礎トルク特性マップを適応化する、請求項1又は2記載の方法。
  4. 前記共通の特性マップにおいて、ツインクラッチのクラッチに関して摩擦係数の変化、摩耗及び/又は再調整のような種々のパラメータによるクラッチ特性の変化を考慮する、請求項1から3のいずれか1項記載の方法。
  5. トルク制御によりクラッチ制御の誘導妨害を考慮する、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
  6. 前記共通の特性マップにおいて、それぞれ他方のクラッチのトルクに依存してクラッチトルクの変化を直接考慮する、請求項5記載の方法。
  7. 複数の誘導妨害パラメータを適応化する、請求項5又は6記載の方法。
  8. 前記パラメータを求めるために、クラッチトルクの計算値と測定された実際のクラッチトルクとを比較する、請求項7記載の方法。
  9. クラッチに非対称的な負荷がかけられたときに前記パラメータを求める、請求項7又は8記載の方法。
  10. スリップ状態にあるクラッチの前記パラメータを求める、請求項7から9のいずれか1項記載の方法。
  11. パラメータα及びβを下記の式にしたがって求める、
    Figure 2006503234
    請求項7から10のいずれか1項記載の方法。
  12. クラッチがスリップ状態にあるときには、パラメータα及びβの和だけを求める、
    Figure 2006503234
    請求項7から11のいずれか1項記載の方法。
  13. 少なくとも1つのパラメータを適応化する、請求項7から12のいずれか1項記載の方法。
  14. クラッチがスリップ状態にあるときに、エンジントルクが既知であれば総トルクをエンジンの回転数変化から求める、請求項13記載の方法。
  15. アクチュエータ位置を目標トルクから計算する、請求項7から14のいずれか1項記載の方法。
  16. 第1のステップにおいて、基礎トルクを計算し、該基礎トルクから逆基礎特性マップを介して前記位置を求める、請求項15記載の方法。
  17. 適切に接触点をシフトすることによりクラッチ制御時の誘導妨害を考慮する、請求項1から5のいずれか1項記載の方法。
  18. 各クラッチの基礎特性マップをシフトさせる、請求項17記載の方法。
  19. 各々の基礎特性マップのシフトをそれぞれ他方のクラッチにおけるクラッチトルクに比例して実行する、請求項18記載の方法。
  20. 前記特性マップの適応化のための比例係数A及びAを下記の式にしたがって求める、
    Figure 2006503234
    請求項17から19のいずれか1項記載の方法。
  21. エンジンがアイドリング状態にあるときの接触点適応の際に、両方の部分トランスミッションにおいてギアが入れられている場合には、まず第1の部分トランスミッションのクラッチを高い摩擦トルクになるまで接続し、第2の部分トランスミッションのクラッチを接続するときには、トランスミッションに事前荷重し、エンジンのアイドリングトルクに基づいて接触点を求める、請求項17から20のいずれか1項記載の方法。
  22. 接触点シフトを求めるために少なくとも1つの入力軸回転数センサを使用する、請求項17から21のいずれか1項記載の方法。
  23. 走行状態のあいだは、パラレルトランスミッションの第1の部分トランスミッションによりトルクを伝達し、第2の部分トランスミッションはニュートラルに接続し、その際、第2の部分トランスミッションのクラッチが接続されたときには、入力軸回転数センサにおいてこのクラッチの接続を検出し、接触点のシフトを求める、請求項22記載の方法。
  24. 接触点シフトを求めるためにスリップコントロールを使用する、請求項17から23のいずれか1項記載の方法。
  25. 走行状態のあいだは、パラレルトランスミッションの第1の部分トランスミッションによりトルクを伝達し、第2の部分トランスミッションはニュートラルに接続し、その際、第2のクラッチを接続し、接触点シフトをスリップコントロールにより補償して、問題となっているシフトを求める、請求項24記載の方法。
  26. 誘導妨害の際に、接触点シフトによりクラッチの少なくとも1つの摩擦係数を考慮する、請求項17から25のいずれか1項記載の方法。
  27. とりわけ請求項1から26のいずれか1項記載の方法を実行するための、ツインクラッチを備えた車両向けのトルク中断のないトランスミッション、とりわけパラレルトランスミッションにおいて、
    各クラッチのその時々の基礎トルク特性マップに依存して、ツインクラッチ制御のための共通のトルク特性マップを作成する少なくとも1つの制御装置が設けられていることを特徴とする、トルク中断のないトランスミッション。
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