JP2010506103A - 変速機におけるギア挿入時の歯と歯の衝突状態を除去するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、変速機におけるギア挿入時の歯と歯の衝突状態ＺａＺを除去するための方法に関する。歯と歯の衝突状態を克服するために変速機の駆動軸を回転させるトルクを印加する際、走行クラッチを繊細に調整しようとしても、そのために必要な出力及び所望の出力の関係上、限界がある。このことは、不快に感じられる車両の揺れや、関与する形状結合部材の、明らかに耳障りなロック音、及び、これらの部材の、望ましくない機械的負荷を引き起こす恐れがある。このような場合に、本発明に係る方法は解決策を提供し、ここでは、歯と歯の衝突状態の発生には無関係に、各切り替え工程において、変速機の駆動軸へのわずかな所定のトルク伝達を可能にし、このトルクが、標準装備されていることの多い制動ブレーキによって受け止められる。変速機ブレーキは、寸法がかなり小さいので、歯と歯の衝突状態が生じた際、変速機の駆動軸における、量と時間特性に応じて所望されるトルク特性を、より迅速かつ精密に調整することが可能であり、こうして、歯と歯の衝突状態の解消を明らかに改良することが可能である。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、変速機におけるギア挿入時の歯と歯の衝突状態を除去するための方法に関する。

複数のギアを具備する変速機は、少なくとも１つの駆動軸を有し、この駆動軸は、自動車の場合、通常、内燃機関によって駆動される。内燃機関は、しばしば乾式摩擦クラッチとして構成された切り替え可能な走行クラッチを介して変速機の駆動軸に接続されている。変速機の駆動軸は、例えば差動装置を介して、車両の、駆動可能な車輪に接続されている。エンジンは、比較的わずかな回転数範囲でしか駆動することができないので、変速機は、所定の車両走行速度において、あるいは、変速機の所定の駆動軸回転数において、エンジンができる限り好適な動作点で作動できるように駆動軸回転数を調整するために用いられる。

例えば無段可変変速機のようなある種の特殊形式の場合を除いて、乗用車用の通常の変速機は、駆動軸及び出力軸の他に少なくとも２つ、大抵の場合、４つから７つの固定ギアレシオ又はギアを有し、その際、ほとんど常に、回転方向の逆転を伴う後進ギアが備えられている。貨物自動車の場合、さらに多くのギアを具備する変速機も用いられる。

この場合、個々のギアの切り替えは、所定の歯車対（又は歯付きベルトディスクのような同等の伝達手段）をトルクフロー内へと切り替え接続することによって行われ、その間、他の歯車対は、トルク伝達に有効に関与して回転することはない。このために、所定の歯車を摺動可能ではあるが相対回動不能（drehfest）にシャフト上に配置しておき、付設のギアを入れる際に、他の歯車と噛み合うように摺動させることが可能である。あるいは、これらの歯車は、それらに付設された歯車と常時係合させることができ、この場合、歯車と歯車を支持するシャフトとの間におけるトルクの伝達を、例えば切り替え可能なドッグクラッチを介して、フリーランと相対回動不能な伝達との間で切り替えることができる。

どちらの場合にも、特に車両が静止している際、及び、従って出力軸が静止している際に、噛み合わされる歯車の２つの歯の端面、又は、閉じられるドッグクラッチの爪の端面のそれぞれ凸状の部分が、互いにぶつかり合って、これにより、所望のギアに切り替えることができないということが生じる可能性がある。

このいわゆる歯と歯の衝突状態を解消するために、歯車の端面あるいは爪の端面を面取りして、これにより、歯と歯の衝突状態において、作用している軸方向の力から、径方向のねじれ力成分を得て、歯車又は爪がきれいに係合するように少なくとも１つの歯車あるいは爪を回転させることが公知である。しかし、これには、かなりの製造コストが伴う。

さらに、さまざまな装置及び方法を用いて、関与する歯車又は爪の同期を、回転数差によって係合を促進するように調整することが公知である。しかし、このアプローチの有効性は、同時に端面の面取りを行わない場合には限界がある。なぜなら、端面が接触する際、端面の摩擦によって、それに相応する制動トルクが生じ、この制動トルクがまた歯と歯の衝突状態を助長するからである。この場合、確かに、申し分のない切り替えを促進することができるが、切り替え速度を不本意に低く設定したくない場合には、こうした切り替えはただ条件付きでしか保証されない。従って、生じた歯と歯の衝突状態を可能な限り迅速に再びどのようにして解消できるのかについて、既にさまざまな提案が行われている。

衝突の解消のためには、関与する歯車又は関与する爪が相対的に回転することが必要である。独自の駆動装置を用いる非常に高コストの解決手段以外に、ここでは、駆動軸又は出力軸の少なくとも１つを回転させることによって、同時にまた、状況によっては、関与する歯車又は関与する爪の接触圧力を除去又は少なくとも低減しながら、この相対的な回転を生じさせることが当然考えられる。車両が静止している場合、及び、従って変速機の出力軸が静止している場合にも、これを確実に実現する必要があり、また、歯と歯の衝突状態を解消するために車両を制動することは望ましくないので、このために、好ましくは、変速機の駆動軸のねじれが生じ、それと同時に又はその直後に新たな切り替えの試みが実施される程度に、走行クラッチが閉じられる。

この場合、問題は、駆動軸を所望通りに正又は負に加速するために走行クラッチによって伝達されるトルクが、複数のパラメータに依存しているという点である。これらのパラメータは、とりわけ車両の走行速度及びそれに依存する変速機出力軸の回転数、モータ出力軸の回転数及びモータの動作点、入れるべきギア及び特に変速機オイルの粘度であり、また、変速機オイルの粘度は、該オイルの種類、鮮度及び特に変速機オイル温度に依存する。

従って、可能なあらゆる条件又は実際によくある条件の下で、変速機における歯と歯の衝突状態を解消できるように、歯と歯の衝突状態を解消するために駆動軸に高いトルクを要求する不利な条件においても、このトルクを少なくとも実現できる程度に、通例通りに走行クラッチを閉じなければならない。しかし、この結果、歯と歯の衝突状態をより解消しやすい場合にもかなり大きなトルクがかかり、そして、解消に不必要なトルクによって車両に生じるノッキングが、乗員にとって耳障りで、かつ、しばしば衝撃が感じられるほどであり、また、ぶつかり合う爪又は歯には非常に負荷がかかる。

特許文献１によって公知である方法では、検査装置が、歯と歯の衝突状態を検出し、それに応じて走行クラッチの位置を、歯と歯の衝突状態が解消されるまでの、又は、中断基準が満たされるまでの時間にわたって変動させる。より詳細には、異なった走行クラッチ位置によるさまざまな試みが実施され、その際、走行クラッチの状態は、比較的小さな変位から始まり、時間的な中断を伴いながらさらに閉状態の方向へと変位される。これにより、解消しやすい歯と歯の衝突状態は、走行クラッチによって伝達されるわずかなトルクで解消することができ、前述の望ましくない作用を概ね回避できる。別形態では、例えば変速機オイル温度などの所定のパラメータを検出して評価することで、必要に応じて、歯と歯の衝突状態の解消のために適した走行クラッチ位置に、より迅速に調整できるようにすることが想定されている。この方法は、前述の方法に比べて確かに改善されているが、しかし、この公知の技術上の解決手段も十分に満足の行くものではない。

これの主な原因は、走行クラッチが駆動モータの最大出力を伝達するように設計されており、このことによって、歯と歯の衝突状態を解消するために、所望のかなり小さなトルクを伝達できるように走行クラッチを厳密に位置決めすることが非常に困難になるからである。また、走行クラッチは、使用時間中に相当の摩耗を被っており、この摩耗についても、クラッチの動作温度のような、短時間に変化するパラメータと同様に考慮すべきである。クラッチの動作温度は、熱膨張によって、ここで関連する変位範囲において、クラッチ特性の、非常に有意な変化を引き起こす可能性がある。

さらに、摩擦部材の接触圧力とそれによって伝達可能なトルクとの比は、摩擦面温度の変化によって、また、例えば過熱によるガラス化、摩擦面の汚れなどによって変化することがある。最後に、走行クラッチの変位機構は、必然的に、走行モードで必要とされる全変位行程を考慮して構成されており、これにより、比較的わずかなトルク伝達をここで関連する範囲において精密に変位させるために、高コストの、従って高価かつ潜在的に不具合の生じやすい、クラッチ位置のフィードバック制御が必要となるか、あるいは、位置決め精度が、少なくともここで関連する目的のためにはかなり低くなってしまう。

また、歯と歯の衝突状態が検出された場合、まず、走行クラッチが所望の値に調整され、同時にまた、モータの回転数及びトルクが調整されるべきであり、及び／又は、走行クラッチの基準位置を求める際に考慮されるべきである。このことは、確かに短時間ではあっても、歯と歯の衝突状態を解消するために複数回の試みが必要である場合には、乗員にとって明確に知覚でき、不快に感じられる時間を必然的に伴う。

米国特許第６７６９５２３号明細書

このような背景の下、本発明の課題は、好適には非同期式変速機におけるギア挿入時の歯と歯の衝突状態を除去するための方法であって、歯と歯の衝突状態をわずかな構造コストを追加することで迅速かつ確実に解消できるようにし、その際、従来技術の上述の短所を回避又は少なくとも最小限にするための方法を提示することである。

前記課題の解決手段は、主請求項に記載の特徴によって明らかにされ、また、本発明の有利な実施態様及び別形態は、従属請求項に示されている。

本発明は、変速機の駆動軸に加えられるトルクを従来よりも迅速かつ精密に調整することができれば、歯と歯の衝突状態を従来よりも著しく迅速、丁寧かつ確実に解消できるという認識に基づいている。さらに、本発明は、有利には、変速機駆動軸への十分なトルク伝達を保証する所定の位置に走行クラッチを調整し、一方、実際に歯と歯の衝突状態を解消するために有効な、あるいは必要なトルクの定量化を、変速機駆動軸に作用する変速機ブレーキのシーケンス制御又はフィードバック制御を通じて行うことによって、この解消が実現できるという認識に基づく。

従って、本発明は、変速機におけるギア挿入時の歯と歯の衝突状態を除去するための方法を想定しており、その際、変速機は、走行クラッチ制御部によって制御される自動調整できる切り替え可能な走行クラッチを介して駆動モータによって駆動され、そして、少なくとも１つの駆動軸、出力軸、切り替え可能な形状結合部材を用いて切り替えできる少なくとも１つのギア、及び、駆動軸に作用する変速機ブレーキを有する。

以下において、変速機とは、形状結合部材の噛み合わせによって前記少なくとも１つのギアを切り替える変速機を意味するものとする。まず第一に、これらは、離散的なギアレシオを有する歯車ベースの変速機であり、相対回動不能に配置された歯車を軸上を摺動させることによって、及び／又は、位置固定的ではあるが回動可能に軸上に配置された歯車に対して相対的に切り替え爪を摺動させることによって切り替え可能である。

しかし、基本的に、本方法は、例えば、切り替え爪によって選択的に回動可能に又は相対回動不能に軸上に定置されている歯車の代わりに、結合可能な巻き掛け手段プレート（Umschlingungsmittelscheibe）が備えられている変速機にも適している。簡単に述べると、本発明は、形状結合するトルク伝達要素の突出部分が互いにぶつかり合うことによって、目標ギアの挿入が阻止される可能性がある全ての変速機に関連する。判読性を高めるために、これらの状態を、ここ及び以下において、歯と歯の衝突状態（Zahn-auf-Zahn-Stellung）という用語にまとめて表すことにする。

最後に、本発明は、歯と歯の衝突状態を検出するための検出装置を想定しており、この検出装置は、最も簡単な場合、時間監視部で構成することができ、この時間監視部は、切り替え工程の開始からギア挿入完了に関する情報のフィードバックまでの間の限界時間を超過した際、信号を出力する。この検出装置は、当然、任意の場所に、有利には既存の機構の一部分、例えば変速機制御部の一部分として設けておくことができる。その際、限界時間は、最も簡単な場合、固定された定数値であってもよい。

前記課題を解決するために、走行クラッチ制御部は、ギア挿入が間近に迫っていることを検出した際、所定のトルクを駆動モータから走行クラッチを介して変速機の駆動軸へと伝達することができる作動位置へ走行クラッチを調整することが想定されている。前記所定のトルクは、変速機ブレーキの現時点の制動トルク又は調整されるべき制動トルクと同等であるか、又はそれよりも小さい。

このようにして、変速機の駆動軸にトルクが印加され、このトルクは、変速機の駆動軸に作用する変速機ブレーキで直接的又は間接的に受け止められ、従って、最初のうち、その先の変速機へは作用していない。これは、実際にギア挿入時に歯と歯の衝突状態が生じるかどうかには無関係に行われ、走行クラッチの調整移動を早期に、従ってまた、よりゆっくりと実施することを可能にする。

これにより、同じ構造コストで、走行クラッチの位置決めをより精密に行うことが可能となる。その際、さしあたり、このためにクラッチ行程、走行クラッチアクチュエータのアクチュエータ行程、又は、走行クラッチの、もしくはアクチュエータの目標位置、調整シリンダの圧力値、又は、例えばトルクセンサによって得られた走行クラッチ出力トルクを操作量として用いるかどうかは、重要ではない。最後に挙げた変数は、当然、最も精密な変数であり、従って、少なくとも、適当なトルクセンサが車両駆動トレーンに備えられている場合に好適である。

ギア挿入のそれに続く行程において歯と歯の衝突状態が生じない場合には、ここまで説明してきた方法によって、確かにある程度の制動トルクが駆動モータに生成され、走行クラッチ及び変速機ブレーキに従来技術の場合よりも幾分高い負荷が加わる。しかし、この負荷は、駆動モータに要求される通常の出力及び例えば通常の走行開始段階に生じる走行クラッチに対する負荷に比べて、無視し得る程度に小さな値である。また、このような負荷状態は、特に歯と歯の衝突状態が生じない場合には非常に短時間しか継続せず、従って、駆動モータのエネルギー消費の増大も、走行クラッチに対する負荷も、実験室条件の下では温度上昇及び摩耗という形で計測可能であるかもしれないが、実際には無視することができる。

本発明に係る方法によって、歯と歯の衝突状態が生じる場合、所定のトルクが変速機の駆動軸に印加され、このトルクは、変速機ブレーキの制動作用の低減によって、簡単、迅速かつ比較的精密に作用させることができ、また、大きさ及び時間特性の点で変化させることが可能である。

この場合の主要な利点は、変速機ブレーキの寸法が、通例、走行クラッチよりも少なくとも一桁低く採られていることであり、これにより、走行クラッチは、構造コストが同程度である場合、ここで関連する負荷範囲において、さらに非常に高い精度で調整でき、また、慣性質量が非常に小さくなるために、それぞれ所望の値に、より迅速に調整できる。さらに、自動変速機の場合、大抵、駆動軸に直接的又は間接的に作用する変速機ブレーキが、付属する駆動部と共に備えられている。これにより、多くの場合、ここで提示される方法を実装するための追加的な構造コストはほぼゼロになり、追加的な純然たるソフトウエア制御を介して、本方法を既存の制御機器に実装することができる。

本発明の別形態では、検出装置が、歯と歯の衝突状態を検出した際に変速機ブレーキを調整するための信号を生成して出力することが可能であり、この信号によって、直接的又は間接的に変速機ブレーキの制動作用が低減される。その際、検出装置がこれらの信号を、直接、変速機ブレーキのアクチュエータの制御信号として出力するか、あるいは、例えば、歯と歯の衝突状態の存続に関する信号のみを変速機制御機器に出力して、変速機制御機器が変速機ブレーキの制御に関する他の計算を引き受けるか、ということは重要ではない。

本方法の他の別形態では、走行クラッチ制御部が、ギア挿入が間近に迫っていることを検出した際、走行クラッチによって変速機の駆動軸へ伝達されるトルクの直接的又は間接的な調整を引き起こす。このトルクは、求められた、又は読み出された、歯と歯の衝突状態の解消のために最大必要とされるトルクと同等であるか、又はそれよりも大きい。

このことは、不利な条件下でも、変速機の駆動軸に印加されるトルクが、歯と歯の衝突状態を解消するために十分である可能性が高いという利点、また、歯と歯の衝突状態の解消が困難な場合に、時間コストが比較的大きな、走行クラッチ位置の後調節を行う必要がないという利点を有する。

しかしもう一方で、本方法の他の別形態では、望ましくは、走行クラッチ制御部が、ギア挿入が間近に迫っていることを検出した際、走行クラッチによって変速機の駆動軸へ伝達されるトルクの直接的又は間接的な調整を引き起こし、このトルクが、求められた、又は読み出された、歯と歯の衝突状態の解消のために最大所望されるトルクと同等であるか、又はそれよりも小さい。

歯と歯の衝突状態を解消するために最大所望されるトルクは、実際には、主に、歯と歯の衝突状態を解消するために必要な一定のトルク以上であると、係合する形状結合部材が互いに強く衝突し合うことが予想されるので、制限される。この衝突によって、一方では、関連する構成部材又はその他の構成部材もまた損傷する恐れがあり、また他方では、乗員にとっても揺れの形か、少なくとも好ましくない雑音の形で認識できる。

走行クラッチによって変速機の駆動軸へ伝達されるトルクに関する上限と下限とを組み合わせることによって、好適な場合、走行クラッチによって伝達すべきトルクの調整に関するトルク範囲が明らかとなり、このトルク範囲は、例えば変速機オイル温度とそれぞれの目標ギアとに全く基づいて求めることができる。しかし、大抵の場合、前述の変動幅内の固定値を選択するだけで十分であろう。

歯と歯の衝突状態を解消するために最大所望されるトルクが、不利な条件下で必要とされるトルクよりも小さいという不都合な場合には、最大トルクを最大所望されるトルクに制限することが有意義であり、また、例外的なケースとして、最大所望されるトルクが歯と歯の衝突状態を解消するのに不十分である場合、代替の解決手段、例えば別のギアへ中間時に切り替えるといった解決手段を提供することが有意義である。

変速機ブレーキの解除あるいは開放のシーケンス制御又はフィードバック制御に関して有利であるのは、検出装置が、歯と歯の衝突状態を検出した際に変速機ブレーキを調整するための信号を生成して出力し、この信号によって、直接的又は間接的に変速機ブレーキの制動作用が低減される場合であり、その際、制動作用は、まず所定の第１の時間に第１の量だけ低減され、かつ、検出装置が歯と歯の衝突状態の存続を検出した場合、制動作用は、時間の経過と共にさらに低減される。

この場合、例えば、一方において動作中に生じる歯と歯の衝突状態のかなりの部分を解消できるように、かつ、もう一方において、歯と歯の衝突状態を伴う形状結合部分に作用するトルクが、歯と歯の衝突状態を除去する際、車両の運転者又は乗員にとって知覚できないほど、又はほとんど知覚できないほどわずかとなるように、前記第１の量の選択は行われる。その際、車両の設計に応じて、例えば、サスペンションが硬い車両、高排気量の車両、スポーツ走行用の車両に対しては、経済的な運転や快適な走行用に設計されている車両よりも、変速機ブレーキの解除のための値をかなり高く設定することができる。

その際、検出装置が時間の経過と共に一定の増加率で変速機ブレーキを解除するとき、歯と歯の衝突状態の生じる頻度は高いが、それを解消することが容易である場合には、それぞれの状況に比較的精確に合致した変速機ブレーキの開放を実施でき、一方、歯と歯の衝突状態の生じる頻度は低いが、それを解消することが困難な場合には、変速機ブレーキを開放するための十分な値に比較的迅速に到達するという利点がある。

また、ある種の場合、検出装置が、時間が経過するにつれて増加率を低減しながら変速機ブレーキを開放することも有意義であり得る。このようにすることで、変速機ブレーキを開放する際、最初のうち増加率が高いので、歯と歯の衝突状態の多くを比較的迅速に解消することができ、一方、歯と歯の衝突状態を解消することが非常に困難である場合には、変速機ブレーキの制動作用をさらに低減することが、より緩慢に行われ、このことは、特に乗員に知覚できる雑音や振動などの作用、並びに構成要素に対する負荷の点で好都合である。

さらに、前述の２つの特徴を組み合わせることも可能であり、特に好都合であることが多い。まず、変速機ブレーキを開放するための調整行程量が選択されるが、この量は、生じる歯と歯の衝突状態のかなりの割合を解消できる量であり、その際、運転者は衝突の解消を感知することはなく、また、この解消が、関連する構成要素に対する有意な負荷となることはない。次に、変速機ブレーキの開放の調整行程量は、運転者又は乗員が不快に感じる現象に至らない範囲において、比較的高い増加率で、及び／又は、増加率を上昇させながら増大される。このようにして、まだ解消されていない歯と歯の衝突状態の大部分も解消することができる。

しかし、歯と歯の衝突状態がさらに存続するような場合には、変速機ブレーキをさらに開放する量が、ただわずかな増加率で、及び／又は、増加率を低減しながら増大される。なぜなら、これは、乗員にとって、解消の現象が、振動及び雑音として明らかに知覚できる範囲であり、また、関与する構成要素に対して部分的にかなり大きい負荷となる恐れのある範囲だからである。従って、その際、負荷を最小限にすることが、歯と歯の衝突状態を解消する速度よりも優先することが容認される。

本方法の他の別形態では、検出装置が、歯と歯の衝突状態を検出した際、変速機ブレーキを調整するための信号を生成して出力し、この信号に基づいて、変速機ブレーキが断続的に開閉される。変速機ブレーキの制動作用を増減することよって、しばしば、変速機ブレーキの開放が緩慢かつ連続的である場合よりも小さなトルクを印加する際に、存在する歯と歯の衝突状態を解消することができる。当然ながら、この別形態を前述の諸態様と組み合わせることは特に有利である。

検出装置が、変速機ブレーキの開放の調整行程量及び／又は時間特性を運転者の要請に従って変更できる場合、運転者の各要請に精密に合わせることが可能となる。このことは、例えば、必要に応じて設けられている切り替えスイッチを起動することで、これらの値をスポーツ走行用あるいは快適走行用に自動的に変更することによって、あるいは、運転者が、又は工場において制御機器をプログラミングすることでこれらの値を調整できるように構成することによって実現できる。

また、検出装置が、変速機ブレーキを調整する際、挿入すべきギア及び／又は変速機温度及び／又は変速機オイル温度を考慮することも有利である。この場合、変速機ブレーキを開放する最初の調整行程量は、例えば、測定された、又は他の方法で得られた、又は推定された変速機オイル温度が低い場合には増大され、変速機オイル温度が高い場合には低減される。ある種の目標ギアの場合に、他の目標ギアの場合よりも、歯と歯の衝突状態を解消することが平均的に困難であることが明らかである場合、このことも同様に適宜考慮することができる。

本発明に係る本方法の他の別形態は、歯と歯の衝突状態を解消した後の走行クラッチの特性、又は、歯と歯の衝突状態が生じなかった場合の走行クラッチの特性に関する。検出装置が、目標ギアの、結合すべき変速機主要部が支障なく係合することを検出した際、信号を出力し、この信号に基づいて、クラッチ制御部が、事前調整された値にまで走行クラッチを開放するとき、本方法によって生じた、駆動モータ及び走行クラッチに対するわずかではあるが追加的な負荷が、できる限り迅速に取り除かれる。

もちろん、同時にまた、変速機ブレーキの制動作用も適宜低減し、これにより、駆動される車両の車輪に生じるトルクを作用させないようにすることが有意義である。しかし、ここでは、変速機ブレーキのブレーキラインが比較的わずかであることを考慮すると、大抵の場合、変速機ブレーキの制動作用を取り消すための比較的簡単な制御部で十分である。

また、検出装置が、目標ギアの、結合すべき変速機構成要素の係合を検出した際、信号を出力し、この信号に基づいて、走行クラッチによって加えられたトルクが変速機ブレーキの制動作用を通じて概ね相殺される場合も有利である。従って、最適には、走行クラッチは、ギアが入った後に開放され、そして、走行クラッチのこの開放のために必要とされる時間、ずっと素早く制御できる変速機ブレーキが、まだ印加されているトルクを即座に相殺するために作動される。走行クラッチが有意なトルクをもはや変速機に伝達しなくなるとすぐに、変速機ブレーキも再び開放される。

これにより、確かに、走行車両における切り替え工程の際に、短時間、ある程度の、しかし実際には知覚できない程度の、又はいずれにせよほとんど知覚できない程度の制動作用が車両に及ぶが、しかし、その代わりに、静止状態から切り替え工程を行う際に、走行クラッチを介して加えられる駆動トルクが、変速機ブレーキの受け取る制動トルクよりも小さくなり、車両が意図せずに動き出すこと、あるいは運転者が意図している以上の速度で動き出すことが確実に回避される。当然ながら、この場合も、さらに別のパラメータ、例えば目標ギア、車両の走行速度などを考慮して、総合特性をさらに最適化することが可能である。

本発明について、実施例を用いてさらに説明する。そのために、２つの図を含む図面が添付されている。

走行車両におけるギア挿入時の走行クラッチの状態、変速機ブレーキ及びその他のパラメータの時間特性を示す。 非走行車両におけるギア挿入時の走行クラッチの状態、変速機ブレーキ及びその他のパラメータの時間特性を示す。

本発明に係る方法は、冒頭で言及した特許文献１の図１及び図２によって広く知られているような駆動トレーンを具備する自動車で用いることができる。その際、車両の駆動モータは、走行クラッチを介して変速機に接続されている。さらに、この駆動トレーンには変速機ブレーキが備えられており、これを用いて、少なくとも変速機の入力軸を制動することができる。走行クラッチ及び変速機ブレーキの動作の制御、並びに、ギアシフトに必要である加圧手段起動可能な変速機アクチュエータの動作の制御は電子制御機器が担う。

この電子制御機器は、変速機における歯車あるいは結合手段が付設された歯車の歯と歯の衝突状態を検出するための検出装置としても働き、これに関連する評価プログラムを具備し、このために必要なセンサに接続されている。さらに、この制御機器には、歯と歯の衝突状態を解消するための制御プログラムが格納されており、本発明に係る方法に従って機能する。

図１は、走行車両におけるギア挿入時の走行クラッチの状態、変速機ブレーキ及びその他のパラメータの時間特性を示す。さらに詳細には、図面の一番上にある第１の座標軸には時間軸に対する走行クラッチの状態がプロットされており、その下に位置するｎ＿Ｇｅと付された座標軸には時間軸に対する変速機駆動軸の回転数が示されており、以下、第３の座標軸には変速機の切り替え状態が、その下の第４の座標軸には変速機内における関与する歯車あるいは結合手段のシフト行程が、最後に一番下の「検出」と記された座標軸にはいわゆる検出装置の状態がプロットされている。この検出装置は、好ましくは、前記電子制御機器におけるソフトウエアモジュールである。時間軸は、それぞれ同じスケールで示されており、従って、特別にマーキングされた時点ｔ０からｔ６は、全ての座標軸に共通の絶対時間である。

時点ｔ０において、自動走行クラッチ及び変速機ブレーキを具備する乗用車の自動非同期変速機では第２のギアが入っており、車両が４０ｋｍ／ｈの速度で前進する。その際、走行クラッチは閉じられている。変速機駆動軸の回転数は、走行速度と選択されたギアのギアレシオとで決まり、ｔ０の時点には、走行クラッチは閉じられているので、駆動モータの回転数に一致する。変速機ブレーキは起動されておらず、ここで注目する第３の走行ギアの歯車は、ニュートラルの状態にあり、歯車はトルクを伝達しない。

時点ｔ１において、第３のギアへのギアシフトが開始される。そのためにこの時点から走行クラッチが開放され、時点ｔ２において、ＺＡＺＬと表記された、本発明に係る歯と歯の分離状態に至る。残りのパラメータは、ｔ１からｔ２までの間、一定のままであり、その際、当然、通常通りにモータ制御部が燃料噴射量を低減して、駆動モータを所望の回転数に調整する。

時点ｔ２において、所望の歯と歯の分離状態への走行クラッチの開放は完了しており、駆動モータは、ほとんど開放された走行クラッチを介して、走行クラッチの駆動側と出力側との間の回転数の差に従って、わずかなトルクを変速機の駆動軸に伝達する。同時にまた、時点ｔ２から変速機ブレーキがオンに切り替えられ、これにより、変速機の駆動軸の回転数が低下し、さらに、ある程度のわずかなトルクが、駆動モータから走行クラッチを介して変速機の駆動軸に伝達され、このトルクは、変速機ブレーキに受け止められる。

時点ｔ３において、切り替え工程自体が始まり、検出機構が、切り替え工程が所定の時間内に成功裏に完了されるかどうかを監視する。その直後に目標ギアの歯車は噛み合っていて、これにより、ギアシフトは、変速機側において概ね完了されている必要がある。

しかし、この例では、図１のシフト行程に関する図から分かるように、歯と歯の衝突状態ＺａＺが生じ、これが、検出装置によって検出される。検出装置は、ｔ３からｔ４までの一定の待ち時間の後、時点ｔ４において変速機ブレーキの解除（切り替え状態＝０）を引き起こし、これにより、走行クラッチが供給したトルクは、変速機ブレーキに受け止められず、その結果、変速機の駆動軸に作用する。これにより、変速機入力軸を回転することで、歯と歯の衝突状態を、短時間の後、解消することができる。このことは、一方では、シフト行程のグラフから明らかであり、他方では、時点ｔ４からｔ５までの間における変速機の駆動軸の加速から明らかである。ここでは、変速機駆動軸の回転数は、簡明に表現するために誇張的に大きく示されている。

歯と歯の衝突状態ＺａＺの分離が検出装置又は変速機制御部によって時点ｔ５において検出されると即座に、走行クラッチは、事前に設定された値にまで開放され、その際、走行クラッチを介したトルクの伝達は、実質上もはや行われない。同時にまた、変速機ブレーキは、時点ｔ６までもう一度起動され（切り替え状態＝１）、これにより、走行クラッチを完全に開放するために必要とされる時間において、変速機駆動軸にまだ印加されているトルクが、車両の加速として知覚されることが防止される。

時点ｔ６において、シフト行程は、変速機側において完了しており（ギア挿入済み＝ＧＥ）、変速機入力軸は静止している（ｎ＿Ｇｅ＝０）。車両は、いつでも、走行クラッチを閉じること、かつ、駆動モータを適宜制御することによって、選択された新しいギアで駆動することができる。

図２では、図１と同じパラメータをプロットすることで、車両の非走行状態からギアを入れる際の工程が示されている。時点ｔ０から時点ｔ１まで、走行クラッチは開放されている。変速機の駆動軸は静止していて、変速機ブレーキは解除されており、そして、ここで関連する第１のギアの歯車あるいは結合手段はニュートラル状態にあって、トルクを伝達することはできない。しかし、その際、車両が停止したほぼ直後に、それまで入っていたギア（ＧＥ）を抜くことは可能である。しかし、これは他の歯車のことであるので、この図では、この工程は破線で示されている。

時点ｔ１において、第１のギアの挿入が始まる。このために、走行クラッチが、その歯と歯の分離状態ＺＡＺＬにされ、検出装置が、目標ギアが所定の時間内に入れられるかどうかを監視し始める。同時にまた、変速機ブレーキを閉じる動作が行われ、これにより、発生して、駆動モータから走行クラッチを介して変速機の駆動軸に作用するトルクが受け止められる。時点ｔ２において、走行クラッチの位置決めは完了されており、噛み合わせるべき歯車あるいは結合手段は、歯と歯の衝突状態ＺａＺにある。

検出装置が、歯と歯の衝突状態が自ずと解消されるかどうかを一定時間見守った後、時点ｔ３において、変速機ブレーキは開放され、それに続いて、変速機の駆動軸は、走行クラッチの、印加されるわずかなトルクによって回転し始める。このトルクによって、時点ｔ４の直前に歯と歯の衝突状態ＺａＺは解消される。検出装置がこれを検出し、それに続いて、時点ｔ４において走行クラッチを開放させ、同時にまた、走行クラッチが完全に開放されるまでの短い時間、変速機ブレーキを新たにオンに切り替え（切り替え状態＝１）、これにより、変速機の駆動軸を制動して再び静止させる。走行クラッチが完全に開放され、変速機の駆動軸が制動されて静止する（ｎ＿Ｇｅ＝０）とすぐに、変速機ブレーキは再び解除される。このとき、第１のギアは入っており、走行クラッチを閉じることによって、及び、同時にまたエンジンを駆動することによって、いつでも第１のギアを利用することが可能である。

ＧＥ ギア挿入済み
Ｎ＿Ｇｅ 変速機駆動軸の回転数
ｔ 時
ＺａＺ 歯と歯の衝突状態
ＺＡＺＬ 歯と歯の分離状態

Claims (13)

1. 変速機におけるギア挿入時の歯と歯の衝突状態を除去するための方法であって、変速機が、走行クラッチ制御部によって制御される自動調整できる切り替え可能な走行クラッチを介して駆動モータによって駆動され、少なくとも１つの駆動軸、出力軸、切り替え可能な形状結合部材を用いて切り替えできるギア、及び、前記駆動軸に作用する変速機ブレーキを有し、さらに、歯と歯の衝突状態を検出するための検出装置が備えられている方法において、
   前記走行クラッチ制御部が、ギア挿入が間近に迫っていることを検出した際、所定のトルクを前記駆動モータから前記走行クラッチを介して前記変速機の前記駆動軸に伝達することができる作動位置へ前記走行クラッチを調整し、前記トルクが、前記変速機ブレーキの現時点の制動トルク又は調整されるべき制動トルクと同等であるか、又はそれよりも小さいことを特徴とする方法。
2. 前記検出装置が、歯と歯の衝突状態を検出した際に前記変速機ブレーキを調整するための信号を生成して出力することが可能であり、該信号が、直接的又は間接的に前記変速機ブレーキの制動作用を低減させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記走行クラッチ制御部が、ギア挿入が間近に迫っていることを検出した際、前記走行クラッチによって前記変速機の前記駆動軸へ伝達されるトルクの直接的又は間接的な調整を引き起こし、該トルクが、求められた、又は読み出された、歯と歯の衝突状態の解消のために最大必要とされるトルクと同等であるか、又はそれよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記走行クラッチ制御部が、ギア挿入が間近に迫っていることを検出した際、前記走行クラッチによって前記変速機の前記駆動軸へ伝達されるトルクの直接的又は間接的な調整を引き起こし、該トルクが、求められた、又は読み出された、歯と歯の衝突状態の解消のために最大所望されるトルクと同等であるか、又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記検出装置が、歯と歯の衝突状態を検出した際に前記変速機ブレーキを調整するための信号を生成して出力し、該信号が、直接的又は間接的に前記変速機ブレーキの制動作用を低減させ、その際、前記制動作用が、まず所定の第１の時間に第１の量だけ低減され、かつ、前記検出装置が歯と歯の衝突状態の存続を検出した場合、前記制動作用が、時間の経過と共にさらに低減されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記検出装置が、時間の経過と共に一定の増加率で前記変速機ブレーキを解除することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記検出装置が、時間の経過と共に増加率を上昇させながら前記変速機ブレーキを解除することを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記検出装置が、時間の経過と共に増加率を低下させながら前記変速機ブレーキを解除することを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記検出装置が、歯と歯の衝突状態を検出した際、前記変速機ブレーキを調整するための信号を生成して出力し、該信号が、前記変速機ブレーキを断続的に開閉させることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記変速機ブレーキの開放の量及び／又は時間特性が、運転者の要請に従って変更されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記検出装置が、前記変速機ブレーキを動作させる際、挿入すべきギア及び／又は変速機温度及び／又は変速機オイル温度を考慮することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記検出装置が、目標ギアの、結合すべき変速機部分の係合の開始を検出した際、信号を出力し、該信号に基づいて、前記クラッチ制御部が、事前設定された値にまで前記走行クラッチを開放させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記検出装置が、目標ギアの、結合すべき変速機部分の係合の開始を検出した際、信号を出力し、該信号に基づいて、前記走行クラッチよってさらに伝えられるトルクが前記変速機の制動作用によって概ね相殺されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。

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