JP2007508555A

JP2007508555A - 変速機軸のトルクを判定するための方法および装置

Info

Publication number: JP2007508555A
Application number: JP2006534619A
Authority: JP
Inventors: カール‐フリッツ、ハインツェルマン
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2007-04-05
Also published as: EP1673603A1; US20060225520A1; US7360458B2; DE10347494A1; WO2005038421A1; BRPI0415286A

Abstract

本発明は、変速機軸のトルクを判定するための方法および装置に関する。本方法および本装置によって、一定した変速比において１つの第１変速機軸（２、１９）の回転数と１つの第２変速機軸（３、２２）の回転数が周期的に測定され、第１変速機軸（２、１９）に第１トルクが印加され、第２変速機軸（３、２２）に第２トルクが印加され、第２変速機軸（３、２２）が第１変速機軸（２、１９）によって直接駆動され、または歯車（５、６、７、８；２０、２１）を介して間接的に駆動される。それに加えて、これら両方の回転数から商が計算され、引き続き記憶され、実際の商が先行測定の商と比較され、実際の測定の商と先行測定の商との間に差があるとき第１変速機軸（２、１９）のトルク変化が推定される。

Description

本発明は、請求項１もしくは請求項１１の前文に係る変速機軸のトルクを判定するための方法および装置に関する。

走行戦略と自動切換変速機の変速変更経過とを最適化するために実際のエンジンまたは変速機入力トルクに関する情報を利用することは変速機の専門家には一般に公知である。ふつうこの実際のトルクはクランク軸または変速機入力軸の回転数とアクセルペダル位置とを考慮して判定され、それらを利用して、評価兼制御機器に記憶されたトルク特性曲線から、クランク軸もしくは変速機入力軸の実際のトルク値を読み取ることができる。

リターダ、つまり車両の無摩耗常用ブレーキでは、その制動トルクは技術の現状によれば例えば制動圧力とやはり制御兼調節機器に記憶された特性曲線とに依存して調整される。しかしリターダの制動作用の調節はこのような制動作用測定を基には十分に可能でない。

この技術の現状から出発して、本発明の課題は、変速機の入力トルクの変化またはリターダの制動トルクを迅速かつ簡単に判定することのできる方法および装置を提供することである。

この課題の解決は、方法に関しては請求項１の特徴から得られ、装置に関しては請求項１１の特徴から得られる。本発明の有利な諸展開および諸構成は従属請求項から読み取ることができる。

変速機変速比が一定かつ入力トルクが一定のとき変速機入力軸の回転数と変速機出力軸の回転数は相互に固定関係にあるとの認識が本発明の根底にある。この関係が変化する限り、それは変速比が維持される場合変速機入力トルクの変化を示唆する。この変化値は入力トルクの判定に利用することができる。

この関連を承知して本発明により提案される方法では、一定した変速比において１つの第１変速機軸および１つの第２変速機軸の回転数が周期的に測定され、第１変速機軸に第１トルクが印加され、第２変速機軸に第２トルクが印加され、第２変速機軸が第１変速機軸によって直接駆動され、または歯車を介して間接的に駆動される。それに加えて、これら両方の回転数から商が計算され、引き続き記憶され、実際の商が先行測定の商と比較され、実際の測定の商と先行測定の商との間に差があるとき第１変速機軸のトルク変化が推定される。

この変化値はそれ自体既に変速機内の変速変更過程の制御および調節に利用することができる。しかし本発明の好ましい１構成によれば、商の差から変速機軸の入力トルクが求められる。

それに加えて本発明の他の１構成において、両方の変速機軸の回転数がセンサで求められ、これらのセンサが回転数に関係した電気パルスを発生する。変速機変速比が一定しトルクが変化する場合、両方の変速機軸の回転数センサの測定された電気パルスから、伝達されるトルクとトルクを伝達する変速機部材の弾性とに比例したパルスの移相または角度変位を求め、かつ入力トルクの特性量として評価することができる。

好ましくは内燃機関のトルクが求められるのではあるが、変速機技術におけるなお別の応用事例も有意義である。例えばリターダの制動トルクを求め、この値をリターダの制御および調節に利用することもできる。

原動機械、例えば内燃機関のトルクを求めねばならない限り、本発明の知識において考慮に値するのは、駆動エンジンまたは変速機入力軸（第１変速機軸）の回転数と変速機出力軸（第２変速機軸）の回転数とを前記トルクまたはトルク変化の判定に利用することである。

リターダの制動トルクが確認されねばならない限り、主に、リターダに付設された２つの変速機軸の回転数が測定される。

さらに前記方法で変速機内の牽引トルクまたは惰行トルクも求めることができる。

最後に指摘しておくなら、本発明に係る方法は単独で、または単数または複数のその構成または展開態様と合せて、前置群付きまたはなしの自動切換変速機または半自動切換変速機でトルクを判定するのに使用することができる。

変速機軸のトルクを判定するための装置は、センサ線路を介して変速機のセンサからトルク上重要な測定信号を検出して評価する１つの評価兼制御機器を備えている。このため、評価兼制御機器は２つの変速機軸に配置される２つの回転数センサと接続されており、第１変速機軸に第１トルクが印加され、第２変速機軸に第２トルクが印加される。

検出された測定値を評価するために、評価兼制御機器は１測定サイクルの検出された回転数測定値から回転数商を求める１つの計算領域を有する。さらに、回転数測定値および／または回転数商を記憶するための１つのデータ記憶装置が設けられている。これに加えて評価兼制御機器は、最終測定サイクルの商をその前の測定サイクルの商と比較することのできる１つの比較領域を有する。さらに、評価兼制御機器は商比較に基づいてトルク変化の存在を確認することのできる１つの決定領域を備えている。

最後に、求めたトルク変化から、一方の変速機軸に印加される第１トルク（入力トルク）を確認可能な１つの判定領域を評価兼制御機器が有すると、有利であると見做される。

求めた情報に基づいてこの評価兼制御機器は結局、変速機内の変速変更過程を実行するための制御命令を発生することができる。

本方法および本発明に係る装置の動作様式を明確にするために明細書に図面が添付されている。

従って、本方法は例えば図１に示す種類の副軸変速機１において利用可能であり、そこでは変速機入力軸２と変速機出力軸３が互いに同軸で変速機ケース内に配置されている。これら両方の軸と軸線平行に変速機内に１つの副軸４があり、副軸の駆動歯車６は変速機入力軸２上の被動歯車５によって駆動可能である。

さらに副軸４上に固定歯車７が配置されており、これらの固定歯車は特定の前進変速段変速比を実現するために遊動歯車８とかみ合っており、これらの遊動歯車は変速機出力軸３上で回転可能に支承されている。遊動歯車８を交互に制動しかつ変速機出力軸３と相対回転不能に結合するために、この変速機出力軸上にそれ自体公知の同期兼連結手段９が軸線方向摺動可能かつ相対回転不能に配置されている。

変速機入力軸２に印加される入力トルクの変化を確認するために変速機１に配置された１つの装置に１つの評価兼制御機器１４が付属しており、この評価兼制御機器は最も単純な場合変速機の制御兼調節機器と同一である。この評価兼制御機器１４はセンサ線路１５、１６を介して回転数センサ１２、１３と接続され、また制御線路１７を介してここには図示しないアクチュエータと接続されている。アクチュエータは、それ自体周知の如くに互いに選択的に軸線方向で変速機出力軸３上を摺動可能、但し相対回転不能な、同期兼連結手段９の摺動スリーブを操作する。

図２と図３が示すように、回転数センサ１２、１３は、変速機入力軸２もしくは変速機出力軸３上に相対回転不能に固着される回転数検出歯車１０、１１と協動する。これら回転数検出歯車１０、１１の歯はセンサ１２、１３の脇を回るときセンサ内に電気パルスを発生し、電気パルスは上記の如くに評価兼制御機器１４に送られる。

変速機変速比が変わることなく一定する場合、変速機入力軸２の回転数と変速機出力軸３の回転数は周知の如くに一定した相互関係にある。この関係値（つまり変速機入力回転数と変速機出力回転数との間の商）は、評価兼制御機器１４によって求められかつ記憶される。引き続き、後続の１測定サイクルにおいて再度変速機入力軸２の回転数と変速機出力軸３の回転数が求められ、これらの値から第２の商が判定される。引き続き実際の商と先行する商とを比較したとき偏差が確認される限り、これは変速機入力トルクが変化したことを意味する。

切換変速機において変速機入力軸は一般に被伝達トルクに影響することなく駆動エンジンの駆動軸もしくは内燃機関のクランク軸と結合されているので、確認された入力トルクの変化は内燃機関のトルク変化と解釈することができる。

入力トルクのこの変化は、図２と図３が明らかとするように、変速機によって伝達されるべきトルクに比例しかつトルク伝達変速機部材の弾性に依存した測定信号の移相または角度変位αが確認可能であることによって、変速機軸２、３のセンサ１２、１３の測定信号推移に反映する。

上記測定用の始動トルクを念頭に置き、移相または角度変位αを利用して、もしくは先に述べた商比較によって、まず入力トルクの変化値を、次に実際の入力トルクＭｅを計算することができる。この関係が図４に曲線推移２６によって例示的に示してある。

エンジントルクまたは変速機入力トルクの判定と並んで、上記方法および付属する装置はリターダの実際の制動トルクの判定を可能にする。そのようなリターダ１８が例示的に図５に略示してあり、ここでは具体的にはいわゆる二次リターダである。

このリターダ１８では変速機出力軸１９が固定歯車２０を担持し、この固定歯車はリターダ軸２２上の固定歯車２１とかみ合っている。このリターダ軸２２はそれ自体周知の如くに流体力学式制動機構のロータ２３を担持しており、この制動機構は付設されたステータ２４と流体工学式に協動する。

このリターダ１８によって発生される制動トルクを判定するために変速機出力軸１９とリターダ軸２２とに回転数検出歯車２７、２８が固着されており、これらの歯車が回転数センサ２５、２９と協動する。これらの回転数センサ２５、２９は図１に示すようにセンサ線路１５、１６を介して評価兼制御機器１４と接続されており、この評価兼制御機器において回転数センサ２５、２９の測定値の評価が行われる。

この構造によって、変速機出力軸１９に対するリターダ１８の制動作用を求め、リターダの制動性能の調節用に利用することが可能である。これは周知の如くにリターダ１８のロータ２３とステータ２４との間の油空間を適切に充填することによって行われる。

変速機入力トルクを求めるための測定系を有する副軸変速機を示す。変速機入力軸の回転数センサ用検出歯車を示す。変速機出力軸の回転数センサ用検出歯車を示す。入力トルクＭｅと移相または角度変位αとの関係を示す線図である。２つの回転数センサを有する二次リターダを示す。

符号の説明

１副軸変速機
２変速機入力軸
３変速機出力軸
４副軸
５被動歯車
６駆動歯車
７固定歯車
８遊動歯車
９同期兼連結手段
１０回転数検出歯車
１１回転数検出歯車
１２回転数センサ
１３回転数センサ
１４評価兼制御機器
１５センサ線路
１６センサ線路
１７制御線路
１８二次リターダ
１９変速機出力軸
２０変速機出力軸上の固定歯車
２１リターダ軸上の固定歯車
２２リターダ軸２３リターダのロータ
２４リターダのステータ
２５リターダ軸上の回転数センサ
２６機能推移Ｍｅ＝ｆ（α）
２７回転数検出歯車
２８回転数検出歯車
Ｍｅ入力トルク
α 移相または角度変位

Claims

変速機軸のトルクを判定するための方法において、一定した変速比において１つの第１変速機軸（２、１９）および１つの第２変速機軸（３、２２）の回転数が周期的に測定され、第１変速機軸（２、１９）に第１トルクが印加され、第２変速機軸（３、２２）に第２トルクが印加され、第２変速機軸（３、２２）が第１変速機軸（２、１９）によって直接駆動され、または歯車（５、６、７、８；２０、２１）を介して間接的に駆動され、これら両方の回転数から商が計算され、引き続き記憶され、実際の商が先行測定の商と比較され、実際の測定の商と先行測定の商との間に差があるとき第１変速機軸（２、１９）のトルク変化が推定されることを特徴とする方法。
商の差から第１変速機軸（２、１９）のトルクが求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
両方の変速機軸（２、３；１９、２２）の回転数が回転数センサ（１２、１３；２５、２９）で求められ、これらの回転数センサが回転数に関係した電気パルスを発生することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
両方の変速機軸の回転数センサ（１２、１３；２５、２９）の測定された電気パルスから、伝達されたトルクとトルクを伝達する変速機部材の弾性とに比例したパルスの移相または角度変位（α）が求められ、かつ入力トルクの特性量として評価されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
駆動エンジンまたは変速機入力軸（２）の回転数と変速機出力軸（３）の回転数が測定されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
内燃機関のトルクが求められることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
リターダ（１８）の制動トルクが求められることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
リターダ（１８）に付設された２つの変速機軸（１９、２２）の回転数が測定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
変速機内の牽引トルクまたは惰行トルクが求められることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
本方法が、前置群付きまたはなしの自動切換変速機または半自動切換変速機でトルクを判定するのに使用されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
変速機軸のトルクを判定するための装置であって、センサ線路（１５、１６）を介して変速機のセンサからトルク上重要な測定信号を検出して評価することのできる１つの評価兼制御機器（１４）を有するものにおいて、評価兼制御機器（１４）が、２つの変速機軸（２、３；１９、２２）に配置される２つの回転数センサ（１２、１３；２５、２９）と接続されており、第１変速機軸（２；１９）に第１トルクが印加され、第２変速機軸（３；２３）に第２トルクが印加され、評価兼制御機器（１４）が、１測定サイクルの検出された回転数測定値から回転数商を求める１つの計算領域を有し、評価兼制御機器（１４）が、回転数測定値および／または回転数商を記憶するための１つのデータ記憶装置を備えており、評価兼制御機器（１４）が、最終測定サイクルの商をその前の測定サイクルの商と比較することのできる１つの比較領域を有し、評価兼制御機器（１４）が、商比較に基づいてトルク変化の存在を確認することのできる１つの決定領域を備えており、評価兼制御機器（１４）が、この情報を利用して、変速機内で変速変更過程を実行するための制御命令を発生できることを特徴とする装置。
評価兼制御機器（１４）が、求めたトルク変化から、第１変速機軸（２；１９）に印加される第１トルクを確認可能な１つの判定領域を有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。