JP2008544162A - 自動車の停止時において自動車の流体式トルクコンバーター付きの自動変速機を切り替えるための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車が走行状態から停止する際において、自動車の流体式トルクコンバーター（６）付きの自動変速機（８）を切り替えるための方法に関しており、特定の予め設定された停止条件であれば、前記自動変速機（８）は自動的にNBモード（ニュートラル・スタンバイモード）に切り替わるというものである。車両停止後に初めてスタンバイモードに切り替わることによって生じる欠点、つまり、例えばトルクコンバーターの牽引トルク運転による高（悪）燃費、スタンバイモードに切り替わる際の解放ショック、あるいは、スタンバイモードに切り替わった後での上り勾配での車両の意図せぬ後ずさり、などの欠点を回避するために、本発明に従って、前記自動変速機（８）は、予め設定された停止条件のとき、まだ走行状態にある間に、スタンバイモードすなわちニュートラルポジションに切り替わる。

Description

本発明は、自動車が走行状態から停止する際において、自動車の流体式トルクコンバーター付き自動変速機を切り替えるための方法に関するもので、特定の予め設定された停止条件であれば、ギヤが自動的にスタンバイモードに切り替わる、というものに関している。

これまで公知の、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に示された種類の自動変速機は、停止プロセスにおいて、固定されたギヤのままである。これは、車両エンジンと駆動ホイールとの間の駆動結合が、車両が停止するまで存在し続けること、を意味する。特定の予め設定された時間（例えば停止後２秒）の経過後に、引き続き停止条件が存在する場合、すなわち、例えば、アクセルペダルが操作されずに車両が停止している場合、ギヤはスタンバイモードに切り替えられる。このスタンバイモードでは、ギヤは、極く僅かなトルクしか伝達し得ない状態にある。

この種の自動変速機を備えた自動車の停止プロセスでは、以下の走行状態が経験される。

車両を減速させる際、場合によっては、流体式トルクコンバーターをブリッジ（ueberbrueckende）している機械式クラッチが解除され、その結果、駆動装置内のトルクが再びトルクコンバーターを介して伝達される。まず始めに、トルクコンバーターが惰力運転（Schubmomentenbetrieb）となり、そのとき、まだ高速で走行する車両の駆動ホイールによって、トルクがトルクコンバーターを介してアイドリング回転するエンジンに伝達される。車両の速度がさらに減速すると、ギヤを介して駆動ホイールと結合されているコンバータータービンの回転数が、エンジンと結合されているコンバーターポンプの回転数とほぼ同じになるポイントに達する。この回転数同一の領域では、駆動装置はトルクフリーになる。

車両がさらに減速されて、それによってコンバータータービンの回転数がさらに減少すると、トルクコンバーターは牽引トルク運転（Zugmomentenbetrieb）になる。つまり、アイドリング回転数に調整されているエンジンが、トルクコンバーターとギヤとを介してトルクを駆動ホイールに伝達する。この駆動ホイールが、サービスブレーキ（常用ブレーキ）によって制動されなければならない。この領域では、一般に、ギヤのシフトダウン、例えば第２速から第１速へのシフトダウン（ＲＳ ２−１）が実行され、そのとき、牽引トルクは再び低下する。車両がさらに減速されると、牽引トルクは再び大きくなる。その結果、車両は、アイドリング状態のエンジンからもたらされトルクコンバーターによって伝達される牽引トルクに対して、サービスブレーキを用いて再び強力に制動されなければならない。これは、少なからぬ、そして非効率の燃費を意味する。

トルクコンバーター内に導入されるトルクは、100%損失出力（熱）に変換される。これは、前述の走行状態において同時に発生する不都合な冷却条件では、トランスミッション内の減少するオイル流量、冷却装置内の減少する冷却水の流量、そして減少するファンの出力のために、問題となり得る。

もう一つの問題は、牽引トルク運転においてエンジンからトルクコンバーターとギヤとを介して駆動ホイールに伝達されるトルクのために、駆動軸の制動能力がより小さくなり、その結果、その駆動軸がそれぞれ他の軸をロックする傾向があることである。

さらに、すでに説明したように、車両停止後に引き続き停止条件が存在する場合、ギヤは、予め設定された時間が経過した後に初めて、スタンバイモードに切り替えられる。例えば車両が上り勾配で停止すると、運転者は、ブレーキペダルへの圧力を減らそうとしがちである。なぜなら、車両はまず、少なくとも部分的に、エンジンから駆動ホイールに伝達される駆動トルクによって保持されるからである。ここで、ギヤがスタンバイモードに切り替えられると、これは、一つには、運転者が不快に感じる解放ショックのために気づくことが可能である。さらに、駆動装置がトルクフリー（トルクレス）になるので、運転者は、車両の転がりを防ぐために、場合によっては、より強くブレーキを操作しなければならない。

こうした背景に基いて、本発明には、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に述べられた種類の方法であって、その方法を用いることにより、停止プロセス中および停止状態での非効率な燃費や冷却問題に関する欠点、さらには、解放ショックや上り勾配での後ずさりに関する欠点が回避される、という方法を創出するという課題がある。

この課題の解決は、主たる請求項の特徴から明らかになり、一方、本発明の有利な形態や更なる形態は、下位請求項から読み取ることができる。

本発明には、停止意思が確認できる場合においては、エンジンと駆動ホイールとの間の駆動結合が引き続き存在することは、不必要なだけでなく不利益でもあり、前述の欠点の原因と考えられ得る、という認識がある。

それ故に、本発明は、走行状態から車両が停止する場合において、流体式トルクコンバーターを装備した自動車の自動変速機を切り替えるための方法であって、特定の予め設定された停止条件が存在するとき、ギヤが自動的にスタンバイモードに切り替わる、という方法を前提としている。

提示された前記課題を解決するために、特定の予め設定された停止条件が存在する場合、まだ走行状態である間にギヤがスタンバイモードに切り替わる、ということが考慮される。

この停止条件というのは、例えば、運転者が取る特定の行動から運転者の停止意思が認識できて車両が減速されるとき、である。この場合、ギヤはスタンバイモードに切り替わり、駆動装置はトルクの伝達にとっては遮断される。

駆動装置の遮断により、車両の減速段階の間でも停止中においても、サービスブレーキを使用して相殺する必要があるほどの有意な牽引トルクは発生しない。従って、その限りでは、非効率的な燃費も生じない。さらに、停止後において、解放ショック及びトルク変動が発生しない。

停止プロセスの際にトルクが駆動ホイールに伝達されないことにより、運転者によってもたらされる制動圧は、駆動ホイールにも他の各ホイール対にも均等に伝達される。その結果、駆動ホイールでの制動能力の減少を心配する必要がない。

もう一つの利点は、停止プロセスの際に場合によって発生する冷却問題を増大する可能性がある損失熱が、トルクコンバーター内で発生しないことである。

本発明に従う方法の好ましい実施形態では、予め設定された停止条件とは、以下を含むことが考慮されている。
ａ）アクセルペダルが操作されていない。
ｂ）サービスブレーキが操作されている。

これら条件は、明らかに、運転者の停止意思を特徴づけている。

スタンバイモードへの切り替えは、本発明の好ましい実施形態によると、コンバータータービンの回転数がコンバーターポンプの回転数以下に低下したときに、行われる。この状態では、上述したように、回避されるべき牽引トルク運転の条件が生じる。

スタンバイモードへの切り替えは、コンバータータービンの回転数がコンバーターポンプの回転数よりも、下１００から２００ｒｐｍの間だけ下方、より好ましくは約１５０ｒｐｍだけ下方、のときに行われることが好ましい。この状態は、明らかに、回転数同一で差のないトルクの状態の下方であり、その結果、この状態は確実に検知することができる。

自動変速機がリターダー装置を装備している、または、リターダー装置と結合されているという場合、本発明のもう一つの実施形態に従えば、スタンバイモードに切り替わる前に、リターダー装置が自動的に遮断され、その結果、制動プロセスは、明確に、運転者によって操作されるサービスブレーキを介してのみ行われる。このリターダー装置は、好ましくは、ギヤを介して駆動ホイールと結合されているコンバータータービンの回転数がエンジンと結合されているコンバーターポンプの回転数よりも下方に低下すると、直ぐに遮断される。

本発明は、添付された図面に基いて、さらに詳しく説明される。

図１は、自動変速機と流体式トルクコンバーターとを備えた、自動車の駆動装置の一部を図式的に示している。

図２は、従来技術によるシフト方法に対する、回転数と時間とのグラフを示している。

図３は、本発明に従うシフト方式に対する、図２のグラフに類似のグラフを示している。

図１に図示された駆動装置２は、車両エンジン４と、それに後置された流体式トルクコンバーター６と、このトルクコンバーターと駆動結合されリターダー１０が付随されている自動変速機８と、を有している。ギヤ・リターダーユニット８、１０は、出力軸１２を介して、ここには示されていない自動車の駆動ホイールに結合されている。リターダー１０は、公知の態様で、磨耗なしに作動する長く連続するブレーキプロセス用のパーマネントブレーキ（Dauerbremse）として用いられる。この態様では、いわゆるサービスブレーキは、大事にセーブされ、「フェード（Fading）」の危険が避けられ、その結果、サービスブレーキは常に万全の能力で使用できる。

トルクコンバーター６は、基本的に、エンジンと駆動結合された油圧ポンプ１４を有している。そのポンプ出力は、ギヤ８に駆動結合されたタービン１６によって受容され、先に送られる。

図１からさらに分るように、油圧コンバーター６は、自動的に切り替わる機械式クラッチ１８によって、連続的な走行運転の場合にコンバーターのスリップを排除するために、ブリッジされることができる。トルクコンバーター６、トランスミッション８、リターダー１０、及び、クラッチ１８は、一つの構成部品として形成され得る。

自動変速機８は、最近の自動車では、エンジンの最適な作動領域に対して動力伝達をより良く適合できるように、一般に少なくとも前進２速段以上を備えている。本件の場合では、例示的に、前進２速段の自動変速機が説明される。

図２は、回転数と時間との図表（ｎ−ｔ図）の中で、この類の従来技術による車両での停止プロセスを示している。公知の自動変速機の場合、停止プロセスの際、固定ギヤは車両が停止するまで切り替えられたままである。車両停止後に所定の予め設定された時間が経過した後で、ギヤは、引き続き停止条件が存在する場合（例えばサービスブレーキが操作されている）、スタンバイモードに切り替わる。

図２では、エンジン４ないしそれと駆動結合されている油圧ポンプ１４の回転数が曲線２０で、タービン１６の回転数が曲線２２で、駆動ホイールと結合されている出力軸１２の出力回転数が２４で、示されている。

運転者がアクセルペダルから足を放し、車両が減速し、ポイント２６で機械式クラッチ１８が解放すると、駆動装置のトルクは、ポンプ１４とタービン１６との間のスリップを許容するトルクコンバーター６を介して再び伝達される。エンジン回転数２０及びそれに固定結合されたポンプ１６の回転数は低下し、図２で水平な線で示されたアイドリング回転数で安定する。

同時に、車両が減速されると、その結果、自動変速機８を介して駆動ホイールと依然として結合されているタービン１６の回転数２２も、減少する。エンジン回転数２０がタービン回転数２２よりもまず先に減少するので、コンバーターはまず惰力運転（Schubmomentenbetrieb）で作動する、つまり、エンジンは制動されながら作用する。

ポイント２８では、エンジンとタービンとの回転数が一致する領域で、トルクコンバーター６はトルクフリー（トルクレス）になる。車両がさらに減速されて、タービン回転数２２がさらに低下すると、コンバーター６は牽引トルク運転（Zugmomentenbetrieb）になる。すなわち、アイドリングで回転するエンジン４の過剰出力が、サービスブレーキを介して、さらに制動されなければならない。この領域で、一般にシフトダウンが行われる。図２に示された例では、ポイント３０で、第２速から第１速へのシフトダウンが行われる。その結果、タービン回転数２２は、まず再び上昇して、次に再び減少する。第１速のギヤ比は、第２速のギヤ比より大きく、このことが上述の効果をさらに強力にする。

ポイント３２で、車両は停止する。その結果、出力回転数２４とタービン回転数２２とは同じくゼロになる。

予め設定された所定の時間が経過した後、図２の例では、ポイント３４で、自動変速機８はスタンバイモードに切り替わる。すなわち、駆動装置は遮断され、その結果、タービン１６は、ポンプ１４によって、ほぼエンジン回転数２０の領域の回転数２２に加速され得る。

図３に示された、本発明に従う方法では、ポイント１２６で機械式クラッチ１８が解放され、それによってトルクコンバーター６が作動する。図２の例のように、トルクコンバーター６は、ポイント１２８でコンバーターがトルクレスになって牽引トルク運転に移行するまで、惰力運転で作動する。

タービン回転数１２２が予め設定された所定の値だけエンジン回転数１２０よりも低く低下すると（図３のポイント１３０）、自動変速機８はすぐに現行のギヤから、提示されている例では第２速から、スタンバイモードに切り替わる。その結果、駆動装置は遮断され、タービン１６は駆動技術的に駆動ホイールから遮断される。リターダーがある場合、当該リターダーは遅くともこの時に遮断されていなければならない。

多かれ少なかれ抵抗なく回転するタービン１６は、ポンプ１４によって駆動される。このとき、能動的に（アクティブに）調整され制御されるスリップ（Schlupf）のお陰で、エンジンのアイドリング回転数１２０とタービン回転数１２２との間の回転数差は、わずかに存在するに過ぎない。図３でポイント１２８から右に存在する牽引トルク領域では、極めて僅かな牽引トルクだけがトルクコンバーター内に存在し、その結果、基本的に、車両を減速させるためにさらに追加の制動力を適用する必要はない。

停止条件が引き続き存在するとき、すなわち、サービスブレーキが作動しているとき、その車両は、ポイント１３２で、停止のためのサービスブレーキの操作が引き続いているので、出力回転数１２４も同様にゼロになる。つまり、解放ショックも、予期せぬ後戻りも、生じない。

第２速から減速されると、ある所定の走行速度のとき、自動変速機のシフト要素が第２速から第１速のシフト要素に切り替えられる。これにより、再発進の際、第１速が素早く利用できる。

シフト要素が切り替わる前に再び加速されると、まず始めに第２速が得られ、必要な場合に、第２速から第１速へのシフトダウン（RS2−１）が行われる。

惰力も牽引トルクもほぼない状態でスタンバイモードに移行されるので、車両の更なる減速や停止は、もっぱら運転者の行動（制動、加速）自体によって決定される。駆動装置内のトルク条件、つまり、ギヤを再び入れることによるスタンバイモードへの移行は、運転者の意思または車両の進行方向に一致する。車両が「後進」する場合、これは回転方向センサーによって認識することができるが、同様にスタンバイモードは解除される。運転者が制動すると、スタンバイモードに切り替わり、アクセルを踏むと、スタンバイモードが解除されてギヤが入れられる。

自動変速機と流体式トルクコンバーターとを備えた、自動車の駆動装置の一部を図式的に示している。 従来技術によるシフト方法に対する、回転数と時間とのグラフを示している。 本発明に従うシフト方式に対する、図２のグラフに類似のグラフを示している。

Claims (6)

1. 自動車が走行状態から停止する際において、自動車の流体式トルクコンバーター（６）付きの自動変速機を切り替えるための方法であって、
   特定の予め設定された停止条件が存在する際、ギヤ（８）は、自動的にスタンバイモードに切り替わり、
   予め設定された停止条件のとき、まだ走行状態にある間に、前記自動変速機（８）はスタンバイモードに切り替わる
   ことを特徴とする方法
2. 予め設定される停止条件とは、
   ａ）アクセルペダルが操作されていない
   ｂ）サービスブレーキが操作されている
   を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. スタンバイモードへの切り替わりは、前記トルクコンバーター（６）のタービン回転数（１２２）がポンプ回転数（エンジン回転数１２０）よりも低下しているときに、行われる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. スタンバイモードへの切り替わりは、前記タービン回転数（１２２）がポンプ回転数（エンジン回転数１２０）よりも、１００から２００ｒｐｍの間だけ下方、好ましくは約１５０ｒｐｍだけ下方、のときに、行われる
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. リターダー装置（１０）を装備した自動変速機に対しては、本質的に、遅くともスタンバイモードへの切り替わりとともに、リターダー装置（１０）が遮断される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. コンバーターのスリップ値が正（プラス）になったときに、リターダー装置（１０）が遮断される
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

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