JP2008501896A - 自動化手動変速機の制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動化手動変速機の変速比変更過程中における制御方法に関する。この方法においては、新速度段に対する同期回転数（ＳＤ）が、変速機に結合可能なエンジンの無負荷回転数（ＬＤ）より低く、且つ、変速機入力回転数（ＧＥＤ）が同期回転数（ＳＤ）を含む所定の稼働回転数帯域（Ｆ）に到達したときに、新速度段を入れるための噛合アクチュエータが稼動される。このような形式のシフト過程を、従来に比べて快適に実現されるように改善するために、当該シフト過程が、従来通常のダウンシフトモードと異なり、アップシフトモードで実施されるようにする。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に記載の自動化手動変速機の制御方法に関する。

自動化手動変速機（Automated Manual Transmission）は相当以前から各種自動車に利用されている。そのような車両の場合、公知のように、特に、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチ（発進クラッチとシフトクラッチの少なくもと一方）の作動、シフトパターン溝（シフトゲート）の選択、変速機速度段の出し入れは、圧力媒体作動式アクチュエータにより実現されている。そのアクチュエータは、通常、ピストン・シリンダ装置として形成されている。しかしそれに対して、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチだけが、あるいは速度段を選択し出し入れするために用いる変速機構成要素だけが補助力で作動される自動車も知られている。

速度段の出し入れのために必要な変速機構成要素は、公知のように、変速機軸上に速度段固有の遊び歯車のそばに軸方向に移動可能に配置されたシフトスリーブのような連結手段である。或る速度段を入れるために、少なくとも１個のそのような連結手段が、対応した遊び歯車の方向にアクチュエータにより移動され、その遊び歯車に固く結合され、そのようにして、最終的に遊び歯車と変速機軸との相対回転不能な動力伝達結合が形成される。速度段断接はかかる連結手段の逆向き作動によって行われる。

上述のアクチュエータの作動は、変速機制御装置により、例えば走行状態、シフト状態、運転者の連結指令・シフト指令に対する所望遂行についての情報を処理する制御・調整プログラムによって制御される。

乗用車で利用されている自動化手動変速機において、通常、その都度の遊び歯車および別個の同期リングにおける摩擦面の形をした制動作用同期装置が利用されている。その同期リングは、遊び歯車と上述の軸方向に移動可能な連結手段との間に配置されている。相互に接近および離隔できる摩擦面によって、シフト過程中、これらの摩擦面の摩擦接触によって、変速機軸の回転数と変速機軸上に回転可能に配置された新速度段用遊び歯車の回転数一致が達成できる。

これに対して、トラックにおいては通常、正に上述した同期装置が存在せず、比較的単純に構成されたかみ合いクラッチを利用している自動化手動変速機が採用されている。それでも、かかる自動変速機は、変速機の所定の変速比に対して存在する遊び歯車を、この遊び歯車に付属された変速機軸の回転数に合わせるために、公知のように変速機ブレーキを利用している。この変速機ブレーキの制動作用によって、例えば変速機入力軸が、アップシフト過程中に上述の回転数一致が達成されるまで減速される。

かかる変速機における変速比変更過程に対して、通常、所望の新しい変速比と車速によって与えられる目標回転数あるいは同期回転数ＳＤが、上述の同期手段によって正確に達成される必要はない。むしろ、変速機入力回転数が大体において同期回転数ＳＤと同じにすることが普通である。その同期回転数値はいわゆる稼働（噛合わせ）回転数帯域の中に入り、その稼働回転数帯域の上限ＦＯと下限ＦＵは、同期回転数ＳＤの幾分上に、ないし幾分下に位置している。

自動化手動変速機の作動中、状況のために、例えば車両静止直前における発進段シフト時に、同期回転数ＳＤないし新速度段に対して要求される回転数帯域Ｆが、車両エンジンの無負荷（アイドリング）回転数ＬＤより下に位置する、ことになる。かかる状態は図２に示されている。

かかるシフトは、図２に応じて、通常、ダウンシフトとして実施され、その場合、変速機入力軸の回転数が、クラッチの部分係合ないし完全係合において、エンジンの無負荷回転数ＬＤの下に位置する回転数帯域Ｆに達するまで案内される。

シフト過程、即ち、変速機制御装置の噛合アクチュエータを作動するための信号の発信は、公知の変速機制御方法の場合、変速機入力回転数ＧＥＤが小さな回転数値から到来して上述の稼働回転数帯域Ｆの下限値ＦＵに達する時点ｔ＿１で発せられる。

クラッチの部分係合時ないし完全係合時、変速機入力回転数ＧＥＤの勾配がほとんど影響されず、比較的急勾配であるので、具体的な噛合過程、即ち、速度段固有の遊び歯車と対応した変速機軸との固い結合は、上述した連結手段によって通常、変速機入力回転数ＧＥＤが、回転数オーバーシュートという意味で、回転数帯域Ｆの回転数上限値ＦＯを既に超過したときにはじめて行われる。かかる状態において、比較的大きな回転数差が存在し、このために、当該遊び歯車と対応した変速機軸との固い結合時に、シフト快適性が損なわれる。速度段の具体的な噛合を容易にするためおよびシフト快適性を改善するために、クラッチの解除は、たいていは遅れて行われるか、全く行われない。

本発明の課題は、快適なシフト過程が特に、新速度段に対する噛合に関する同期回転数がエンジンの無負荷回転数より小さいときに実施される、自動化手動変速機の制御方法を提供することにある。

この課題は請求項１に記載の特徴によって解決され、本発明の有利な実施態様と発展形態は従属請求項に記載されている。

本発明は、新速度段に対する同期回転数が変速機に結合可能なエンジンの無負荷回転数より低いシフト過程時におけるシフト快適性が、変速機入力回転数が、従来普通であるように回転数値を上昇させてではなく、大きな回転数値から到来して新速度段に対する同期回転数に案内される、ことによってかなり改善される、という考えに基づいている。その技術的背景は、そのような高い回転数レベルにおいてクラッチを解除し回転数が低下する際、回転数勾配が容易に制御でき、従って、クラッチの部分係合ないし完全係合における回転数加速の場合よりもシフト過程に対して有利であることにある。

これに応じて、本発明は、自動化手動変速機の変速比変更過程中における制御方法であって、新速度段に対する同期回転数が、変速機に結合可能なエンジンの無負荷回転数より低く、且つ、変速機入力回転数が同期回転数を含む所定の稼働回転数帯域に到達したときに、新速度段を入れるための噛合アクチュエータが稼動される制御方法から出発している。上述の課題を解決するために、シフト過程が、従来通常のダウンシフトモードと異なり、アップシフトモードで実施される、ことを企図している。

このシフト過程の制御によって、エンジン回転数ないしクラッチの部分係合時における変速機入力軸の回転数が、さしあたり比較的高い回転数勾配で増大され、それに続いて、同期回転数まで制御されて制動されるので、変速機入力回転数が快適に、および事情によっては従来よりも速く、新速度段に対する同期回転数と同じにできる。

これは例えば、変速機制御装置による相応した制御指令の発信に関して、この運転状態において噛合アクチュエータが、変速機入力回転数が高い変速機入力回転数から到来して稼働回転数帯域の回転数上限値に達したときにはじめて稼動されるようにさせる。

これは、本発明の有利な実施態様において、変速機入力回転数が、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチ（発進クラッチとシフトクラッチの少なくもと一方）の部分係合時ないし完全係合時に、エンジンの回転増大によって稼働回転数帯域の回転数上限値を超えるまで高められ、それからクラッチが解除され、最終的に、変速機入力回転数が同期回転数まで減速されることを意味する。

本発明の他の実施態様において、変速機入力回転数が稼働回転数帯域の回転数上限値を超え且つエンジン無負荷回転数に達する前に、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチが解除されることを企図している。

また、変速比変更過程を時間的にできるだけ短くするために特に、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチの解除直後に、変速機入力軸に間接的にあるいは直に制動作用する変速機ブレーキが稼動されることを企図する。その場合、変速機ブレーキは少なくとも、変速機入力回転数が高い値から到来して回転数帯域の回転数上限値に達するまで稼動し続ける。

しかし他の実施態様において、変速機ブレーキが少なくとも、変速機制御装置によって、変速機入力回転数が同期回転数に達するまで、調整して制動運転し続けることも企図できる。

変速機ブレーキが少なくとも、変速機入力回転数が所定の回転数勾配値あるいは実測回転数値に由来して同期回転数に達するまで、調整して稼動し続けることも本発明の実施態様に含まれる。

しかし、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチの解除並びに変速機ブレーキの作動が時間的に重なって行われるようにすることもでき、これにより、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチがはじめ一部しか解除されていないとき、既に変速機ブレーキが稼動される。

さらに、変速機ブレーキが、シフト過程を大きなシフト快適性で実現可能な変速機入力回転数勾配が発生されるように制動運転されることが特に有利である。

また、変速機入力回転数が高い値から到来して稼働回転数帯域の回転数上限値あるいは同期回転数に達したとき、速度段を切り換えるための信号が発せられることも本発明の対象である。

最後に、本発明に基づく方法は、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチが別個のアクチュエータで作動されずに遠心力により作動されるように形成されているときにも利用できる。このような場合、クラッチを係合および解除するために、エンジンの回転数が変化させられる。

以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

既に述べたように、図２は、目標回転数あるいは同期回転数ＳＤが、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチ（発進クラッチとシフトクラッチの少なくもと一方）を介して変速機に結合可能なエンジンの無負荷回転数ＬＤよりかなり低い、自動化手動変速機の変速機入力軸の回転数経過を示している。

かかる運転状態で通常利用されている制御方法は、変速比変更過程を実施するために、クラッチが完全にあるいは部分的に係合され、時点ｔ＿０からクラッチの完全係合あるいは部分係合によって、変速機入力軸の回転数ＧＥＤが図示されているように増大する、ことを計画している。その場合、車両のエンジンは無負荷回転で運転される。

変速機入力軸の回転数ＧＥＤが時点ｔ＿１で回転数帯域Ｆの回転数下限値ＦＵに達するや否や、変速機制御装置によって、噛合アクチュエータに対する信号Ｓ１が発せられる。この信号Ｓ１により、そのアクチュエータが目標速度段を入れ始める。このアクチュエータは、上述したように、例えば変速機軸上に相対回転不能に且つ軸方向に移動可能に配置されたシフトスリーブのような連結手段を移動させる。そのシフトスリーブにより、速度段固有の変速機遊び歯車が対応した変速機軸に固く（相対回転不能に）結合される。

この機械的シフト過程が或る時間を要するので、これは、回転数帯域Ｆのかなり上に位置する変速機入力回転数ＧＥＤにおいて行われる。従って、同期回転数ＳＤと変速機入力回転数ＧＥＤとの間に比較的大きな回転数差が存在し、その結果、速度段入れ替えの際に負荷が伴い、従って、快適性が悪くなる。図２から明らかなように、変速機入力回転数ＧＥＤは時点ｔ＿６ではじめて、速度段シフト過程の終了を表す同期回転数ＳＤと一致する。

図１はこれに対比して、本発明に基づく制御方法による変速機入力回転数ＧＥＤの目標回転数あるいは同期回転数への案内が、調和のとれた回転数経過で幾分速く行われる、ことを示している。これにより、非常に快適なシフト過程も実現される。

当該シフト過程は、目標回転数あるいは同期回転数が車両のエンジンの無負荷回転数より低いダウンシフトであるけれど、この変速比変更過程は本発明に基づいて、この場合にアップシフト過程であるように実施される。

詳しくは、この制御方法の場合、変速機制御装置の関連した制御信号により、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチが部分的にあるいは完全に係合され、これにより、エンジンの駆動軸から自動変速機の入力軸へのトルク伝達が可能とされる。図１から明らかなように、エンジンはこの過程において無負荷回転数ＬＤで運転される。そして、変速機入力軸を加速するために十分なトルクが用立てられる時点ｔ＿０で、変速機入力回転数ＧＥＤが比較的大きな回転数勾配で増大し始める。

いまや特に重要なことは、上述の噛合アクチュエータを作動するための制御信号Ｓ２が、図２に応じた方法の場合のように変速機入力回転数と回転数帯域Ｆの回転数下限値ＦＵとの一致時点で行われず、それより遅れて時点ｔ＿４ではじめて行われる、ことにある。

このため、変速機入力回転数ＧＥＤはまず一層増大することになる。この例において、それから時点ｔ＿２で、クラッチが関連した制御指令で解除され、これにより、変速機入力軸がさしあたり動力を受けずに減少する回転数勾配で継続回転する。クラッチの解除と時間的に重なって、あるいは図１に示されているようにクラッチの解除直後に、時点ｔ＿３で、変速機ブレーキが稼動され、その変速機入力軸への制動作用により、変速機入力回転数ＧＥＤが制御されてまず時点ｔ＿４まで減速される。

変速機入力回転数ＧＥＤが高い回転数値から到来して、この時点ｔ＿４で稼働回転数帯域Ｆの回転数上限値ＦＯに達する。このことは変速機制御装置により検出され、噛合アクチュエータへの制御信号Ｓ２の発信に対する開始時点として評価される。自動変速機における連結手段への噛合アクチュエータの作用により、変速比変更状態の具体的な入れ替え（切り換え）が実施され、続いて、前記クラッチが再び係合される。その速度段入れ替えは、図２における時点ｔ＿６よりなお前に位置する時点ｔ＿５で完了される。

図２に対比して図１から理解できるように、変速機入力回転数ＧＥＤは、本発明に基づく方法を利用して、極めて調和のとれた経過で、目標回転数あるいは同期回転数ＳＤに達し、これにより、公知の方法に比べて、快適なシフト過程が実現される。

発進クラッチおよび／又はシフトクラッチが別個のアクチュエータで作動されずに遠心力により作動されるように形成されている場合、本発明に基づいて、クラッチを係合および解除するために、エンジンの回転数が変化させられることを企図することができる。

同期回転数がエンジンの無負荷回転数より低いシフト過程中における本発明に基づく制御方法を利用した場合の変速機入力回転数の時間的経過の線図。 公知の制御方法を利用した場合の図１に相当した線図。

符号の説明

Ｆ 稼働回転数帯域
ＦＵ 回転数帯域の回転数下限値
ＦＯ 回転数帯域の回転数上限値
ＧＥＤ 変速機入力回転数
ＬＤ エンジンの無負荷回転数
ＭＤ エンジン回転数
ＳＤ 同期回転数
ｔ 時間
ｔ＿０ クラッチ係合時点
ｔ＿１ （従来の）噛合アクチュエータの稼動開始時点
ｔ＿２ クラッチの解除時点
ｔ＿３ 変速機ブレーキの稼動時点
ｔ＿４ 噛合アクチュエータの稼動開始時点
ｔ＿５ 回転数一致時点
ｔ＿６ 回転数一致時点
Ｓ１ （従来の）シフト信号
Ｓ２ シフト信号

Claims (12)

1. 自動化手動変速機の変速比変更過程中における制御方法であって、
   新速度段に対する同期回転数（ＳＤ）が、変速機に結合可能なエンジンの無負荷回転数（ＬＤ）より低く、且つ、変速機入力回転数（ＧＥＤ）が同期回転数（ＳＤ）を含む所定の稼働回転数帯域（Ｆ）に到達したときに、新速度段を入れるための噛合アクチュエータが稼動される制御方法において、
   シフト過程が、従来通常のダウンシフトモードと異なり、アップシフトモードで実施される、ことを特徴とする自動化手動変速機の制御方法。
2. 変速機入力回転数（ＧＥＤ）が、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチの部分係合時ないし完全係合時に、エンジンの回転増大によって稼働回転数帯域（Ｆ）の回転数上限値（ＦＯ）を超えるまで高められ、それからクラッチが解除され、最終的に、変速機入力回転数（ＧＥＤ）が同期回転数（ＳＤ）まで減速される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 変速機入力回転数（ＧＥＤ）が稼働回転数帯域（Ｆ）の回転数上限値（ＦＯ）を超え且つエンジン無負荷回転数（ＬＤ）に達する前に、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチが解除される、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 変速機入力回転数（ＧＥＤ）が高い変速機入力回転数値から到来して稼働回転数帯域（Ｆ）の回転数上限値（ＦＯ）に達したときに、噛合アクチュエータが稼動される、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. 発進クラッチおよび／又はシフトクラッチの解除後、変速機ブレーキが稼動される、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. 発進クラッチおよび／又はシフトクラッチがはじめ一部しか解除されていないとき、既に変速機ブレーキが稼動される、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
7. 変速機ブレーキが少なくとも、変速機入力回転数（ＧＥＤ）が高い値から到来して稼働回転数帯域（Ｆ）の回転数上限値（ＦＯ）に達するまで稼動し続ける、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. 変速機ブレーキが少なくとも、変速機入力回転数（ＧＥＤ）が同期回転数に達するまで調整して稼動し続ける、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. 変速機ブレーキが少なくとも、変速機入力回転数が実際回転数勾配値に由来して同期回転数に達するまで調整して稼動し続ける、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
10. 変速機ブレーキが、シフト過程を大きなシフト快適性で実現可能な変速機入力回転数勾配が発生されるように、制動運転される、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法。
11. 変速機入力回転数（ＧＥＤ）が高い値から到来して稼働回転数帯域（Ｆ）の回転数上限値（ＦＯ）あるいは同期回転数（ＳＤ）に達したとき、発進クラッチおよび／又はシフトクラッチに対して、滑り位置をとるための係合信号が発せられる、ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 発進クラッチおよび／又はシフトクラッチが別個のアクチュエータで作動されずに遠心力により作動されるように形成されているとき、クラッチを係合および解除するために、エンジンの回転数が変化させられる、ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の方法。

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