JP2010520980A - マニュアルトランスミッションの出力回転数を求める方法 - Google Patents

Abstract

本発明は自動車マニュアルトランスミッションの出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を求める方法に関する。そのために本発明に基づきシフト操作時にこれまでのギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されていない期間に出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を計算し、計算した出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）をトランスミッション入力軸の回転数（Ｎ＿ＥＧ）のトランスミッション出力軸の回転数への適応の制御のために使用するか、または計算した出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）をセンサで検出した出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）の値の妥当性確認のために利用する。

Description

本発明は請求項１の上位概念に基づく、自動車のマニュアルトランスミッションの変速比変更操作の制御のためのマニュアルトランスミッション出力回転数を求める方法に関する。

周知のように自動化マニュアルトランスミッションは、変速比変更操作を行うために制御装置により制御されるシフト及びセレクトアクチュエータを有する。このようなギヤシフト及びセレクト操作をなるべく迅速に、かつ車両乗員にとって快適に制御するために、制御装置はトランスミッション入力軸及びトランスミッション出力軸の回転数に関する正確な認識を必要とする。このことは特にシフト用つめを備えた非同期自動化マニュアルトランスミッションに当てはまる。この場合ダウンシフト操作を行うには、車両の駆動機関を調節することによってトランスミッション入力軸の回転数を所定の目標回転数に引き上げ、アップシフトの場合はトランスミッションブレーキによってトランスミッション入力軸を所定の目標回転数に減速しなければならない。その場合それぞれの目標回転数は現在の車速及びシフトすべき新しいトランスミッション変速比に依存する。この回転数調整は、車両駆動機関とトランスミッションの間のメインクラッチが切断され、これまでのギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されてない期間に行われ、その際トランスミッションは中立位置にある。

上記の回転数の検出は通常、回転数センサによって行われる。このような回転数センサは狭いトランスミッションケースの中でトランスミッション入力軸又はトランスミッション出力軸の区域に独自の取り付けスペースを必要とする。しかもトランスミッションへのセンサの取り付けはその製造コストを必要とする。さらに、トランスミッション出力軸に回転数センサを備えたトランスミッションでは、誤った回転数値をトランスミッションの制御から排除するために、センサの回転数値の妥当性を検査できることが望ましい。

こうした背景のもとで本発明の根底にあるのは、トランスミッション出力軸の回転数センサを廃止した場合にも、その回転数を十分な精度で計算し、トランスミッションの変速比変更の制御のために利用することができる方法を提示するという課題である。さらにこの方法は、トランスミッション出力軸の回転数の測定のためにセンサを備えたトランスミッションで、測定された回転数値の正しさを検査するのに適していなければならない。

この課題の解決策は主請求項の特徴により明かであり、本方法の有利な改良が従属請求項に見られる。

本発明の根底にあるのは、シフト操作時にこれまでのギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されていない期間でも、トランスミッションの出力回転数をトランスミッション入力回転数、これまでのトランスミッション変速比及び補正値から十分な精度で計算することができるという認識である。

周知のように、ギヤが挿入されているときに、トランスミッション出力軸回転数Ｎ＿ＡＢは式Ｎ＿ＡＢ＝Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇによりトランスミッション入力回転数Ｎ＿ＥＧと現在のトランスミッション変速比Ｕ＿Ｇの商から決定される。原則としてこの式はトランスミッションがシフト操作時に中立位置にあって、これまでのギヤが外され、新しいギヤにまだ挿入されず、トルクを伝達しないときも利用することができる。但しトランスミッションのシフト時にトランスミッション出力回転数に作用する影響要因を補正のために考慮することによって、式を補完しなければならない。

主請求項の特徴によれば、本発明は、自動車のマニュアルトランスミッションの変速比変更操作の制御のためのマニュアルトランスミッション出力回転数の決定方法に関する。この方法において、シフト操作時にこれまでのギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されていない期間に上記の出力回転数を計算し、計算された出力回転数をトランスミッション入力軸（又はトランスミッション出力の手前で入力軸と伝動結合された他のトランスミッション軸）の回転数のトランスミッション出力軸の回転数への適応の制御のために使用するか、あるいは計算された出力回転数をセンサで検出した出力回転数値の妥当性確認のために利用するものとする。

第１の代替方法によれば、シフト期間中におそらく実際に存在し、コスト節約のためにこれに関する回転数センサが廃止されていなければ測定することができるトランスミッション出力軸の回転数値がシフト時に計算される。この計算された出力回転数値は次にトランスミッションシフトの制御のために、例えばアップシフト操作の場合はトランスミッション入力軸の回転数を同期回転数に減速するために、またダウンシフト操作の場合は同期回転数に高めるために、使用される。

第２の代替方法によれば、計算されたトランスミッション出力回転数はセンサで測定した出力回転数値の妥当性を検査するために使用される。

発明の別の特徴によれば、シフト時の出力回転数の計算のために使用する補正値Ｆをシフトの開始の前に決定するものとする。この補正値Ｆ、Ｆ_Ｋａｌは、現在の運転状況がトランスミッション出力回転数の時間的変化に影響するか否か、またそれはどの程度かを示す。その場合補正値Ｆ、Ｆ_Ｋａｌ はシフト開始前の実際のトランスミッション出力回転数及び／又はその時間的経過を考慮することができる。また補正値Ｆ、Ｆ_Ｋａｌ は回転数差又は無次元の比率である。

トランスミッション出力回転数Ｎ＿ＡＢの計算による決定はトランスミッション制御装置でとりわけ次の方法段階により行われる。
ａ）シフトの直前のトランスミッション入力回転数Ｎ＿ＥＧの検出、
ｂ）シフトの前に最後に利用したトランスミッション変速比Ｕ＿Ｇの検出、
ｃ）補正値Ｆが比率であるならば式Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＊Ｆにより、
補正値Ｆが回転数差であるならば式Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＋Ｆによる、シフト開始後の出力回転数の計算。

本方法をさらに発展させて、比率としての補正値Ｆは、検出された運転状況データから車速がシフト操作時におそらく一定であると推論されるならば“１”の値を有し、検出された運転状況データから車速がシフト操作時におそらく増加すると推論されるならば“＞１”の値を有し、検出された運転状況データから車速がシフト操作時におそらく減少すると推論されるならば、“＜１”の値を有するものとする。

本発明に基づく方法の別の改良によれば、補正値Ｆの値は車両の動的走行抵抗によって決定される。例えば、補正値Ｆの値は、シフト前の走行方向の現在の車道の勾配により、現在の車両重量により、走行方向の現在の車速により、及び／又はシフト前の走行方向の及び／又は走行方向を横切る方向の現在の車両加速度により、決定される。

本発明に基づく方法の第２の具体的な構成によれば、トランスミッション出力回転数の計算による決定のために、トランスミッションのシフト時にマニュアルトランスミッションの出力回転数を次の方法段階により決定するものとする。即ち
−車速を少なくとも間接的に指示するが、トランスミッションのシフトプロセスの制御に直接使用するにはあまりに不正確な回転数値を測定し、
−車速を少なくとも間接的に示す回転数値を、トランスミッション出力回転数の決定のためにあらかじめ定めた補正値Ｆ_Ｋａｌで補正する。

本発明に基づく方法のこの第２の具体的な構成をさらに発展させて、トランスミッションシフトの前、即ちギヤが連結されているときの補正値Ｆ_Ｋａｌの決定のために実際のトランスミッション入力回転数を検出し、続いて実際のトランスミッション出力回転数の決定のために、測定された入力回転数を最後に利用した変速比で割り、次に車速を少なくとも間接的に指示する回転数値に、トランスミッション出力軸と、車速を少なくとも間接的に指示する回転数値が測定される回転可能な車両部品との間の変速比を特徴づけ（変速比値＝ゼロより小または大）るかあるいは変速比を特徴づけない（変速比値＝１）変速比値を掛け、次に補正値Ｆ_Ｋａｌを形成するために、実際の出力回転数値と、変速比補正済みの車速を少なくとも間接的に指示する回転数値との比を求め、或いはこれらの２つの回転数値の差を作るものとする。

この変法をさらに改良して、車速を少なくとも間接的に指示する回転数値は、少なくとも１個の車輪の回転数又は車両データバス系（ＣＡＮバス）から読み出される走行速度のタコメータ信号とすることができる。

本発明に基づく方法は、とりわけ自動化マニュアルトランスミッションの制御のために利用することができる。その場合、トランスミッション出力軸にある回転数センサの測定値の妥当性又は正しさを検査するために、或いはトランスミッション出力回転数の検出のためのセンサに完全に取って代わるために、本方法を利用することができる。

発明をさらに明かにするために、次に２つの実施例を説明する。

トランスミッション出力軸又はこれと伝動結合された他の軸に回転数センサを設けてない非同期かみ合いシフト型自動化マニュアルトランスミッションでアップシフト操作を行うものとする。周知の制御プロセスは次のように行われる。即ちまず車両駆動機関とトランスミッションの間のメインクラッチが切断され、これまでのギヤが外される。続いて制御装置により制御されるトランスミッションブレーキによってトランスミッション入力軸の回転数を、新しいギヤの変速比を含めてトランスミッション入力回転数がトランスミッション出力回転数に対してほぼ同期するまで、新しい高いギヤのための目標回転数に減速する。これが行われると、新しいギヤのかみ合い結合よってトランスミッション入力軸とトランスミッション出力軸の間でトランスミッションの動力伝達結合が成立するから、トランスミッションによりトルクを伝達することができる。続いてメインクラッチが再び締結される。

従って、目標回転数に至るまでトランスミッション入力軸を減速するためのトランスミッションブレーキの制御は、現在のトランスミッション出力回転数Ｎ＿ＡＢに決定的に依存する。本発明は、トランスミッション入力軸のこの目標回転数を最適に調整するために、シフト操作時にこれまでのギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されていない期間に現在の出力回転数Ｎ＿ＡＢを計算し、計算されたトランスミッション出力回転数をトランスミッション入力軸の回転数Ｎ＿ＥＧ（又はトランスミッション出力の手前でトランスミッション入力軸と伝動結合された別のトランスミッション軸の回転数）のトランスミッション出力軸の回転数Ｎ＿ＡＢへの適応の制御のために使用する。

これによって、トランスミッション出力軸の回転数センサを利用しなくても、ギヤチェンジ又はトランスミッション入力軸の目標回転数への減速を制御できることが特に有利である。

トランスミッション出力回転数の計算による決定は次のように行われる。即ち、まずギヤが挿入されているときに、トランスミッションの入力回転数Ｎ＿ＥＧがトランスミッション入力軸の回転数センサによって測定される。続いて、最後に利用したトランスミッション変速比Ｕ＿Ｇを制御装置が確かめ、補正値Ｆを決定する。この補正値はシフト時のトランスミッション出力回転数の計算式に加算項又は乗算項として含まれる。次にシフト時に、冒頭ですでに説明した式
Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＊Ｆ、又は
Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＋Ｆ
によりトランスミッション出力回転数Ｎ＿ＡＢを計算する。その場合補正値Ｆは、現在の運転状況がシフト操作時のトランスミッション出力回転数Ｎ＿ＡＢの時間的変化に影響するか否か、またそれはどの程度かを示す。

検出された運転状況データから、シフト操作時に車速が一定であると推論されるならば、比率として形成された補正値Ｆに“１”の値を割り当てることができる。アップシフト時にトランスミッションがニュートラルにシフトされる短時間の間に車速又はトランスミッション出力回転数はおそらく変化しないと想定されるから、このような場合に補正値Ｆはトランスミッション出力回転数の計算値に影響しない。

別の運転状況では、検出された運転状況データからシフト操作時に車速がおそらく増加すると推論されるならば、比率として形成された補正値に“Ｆ＞１”の値を割り当てることができる。このような車速の増加は、例えば車両が急な下り勾配の車道にあって、慣性に基づき加速される場合に生じる。車速の増加の結果、トランスミッション出力軸と車輪の間のかみ合い伝動結合により、トランスミッション出力軸の回転数も上記のシフト操作時に増加する。補正値Ｆに“＞１”の値を掛けることは、こうした事情を考慮している。

それぞれの運転状況に適した補正値Ｆの値は、記憶された試験走行の結果を保存する制御装置に記憶された表から読み出すことができる。別の変法によれば、補正値Ｆは現時点でその都度モデルに従って計算される。

検出された運転状況データから、車速がシフト操作時におそらく減少すると推論されるならば、この記憶された表から“Ｆ＜１”の値を有する補正値を取り出し又はモデルに従って計算することができる。これは例えば、車両が大きな昇り勾配の車道で移動し、慣性に基づき減速される場合である。その際“Ｆ＜１”の具体的な補正値はやはり上記の運転状況又は車道の具体的な勾配に依存し、上記の式Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＊Ｆで乗算項として働き、アップシフト開始時期に対して決定されたトランスミッション出力回転数Ｎ＿ＡＢを多かれ少なかれ減少する。

すでに述べたように、補正値Ｆによって多くの様々な運転状況、即ち車道の勾配のほかに例えば車両の現在の動的走行抵抗、現在の車両重量、現在の車速及び／又はすべての空間軸での現在の車両加速度もしくはアップシフトの開始直前のトランスミッション入力軸又はトランスミッション出力軸の回転数勾配を考慮することができる。

第２の変法では、トランスミッション出力回転数の計算が同じく、シフト操作時に、即ち前のギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されていない時点で行われる。

しかしこの変法では、トランスミッション出力回転数Ｎ＿ＡＢの決定のために、車両で他の目的のため、例えばＡＢＳ又はトラクションコントロールシステムの制御目的のために測定され、トランスミッションの変速比制御操作の制御のためにはあまりに不正確であり及び／又は単位時間当たりに十分な頻度で提供されない回転数値をまず測定するようになっている。しかしこの回転数値は少なくとも間接的に車速に依存し、例えば車輪の回転数を指示することができる。

少なくとも間接的に車速を指示する回転数値がトランスミッションの制御装置により例えば車両のＣＡＮバスシステムから読み出された後、実際の出力回転数Ｎ＿ＡＢの決定のためにあらかじめ定めた補正値でこの回転数値を補正して、現在のトランスミッション出力回転数を決定する。その場合、補正値は、単独の記憶された数値に過ぎないか、又は制御装置に記憶された表から例えば他の補正値に応じて読み出されたものであり、トランスミッション出力回転数の計算のために利用される。

本方法の具体的な構成によれば、ギヤシフトの前、即ち挿入したギヤで補正値を決定するために、実際のトランスミッション出力回転数と、周知のようにあまりに不正確な別の回転数値から計算されたトランスミッション出力回転数との偏差又は商を作り、ギヤシフト時のトランスミッション出力回転数の決定のために補正値として考慮する。

その場合、本発明に基づき、トランスミッションシフトの前、即ちギヤが連結されているときの補正値を決定するために、まずトランスミッションの入力回転数Ｎ＿ＥＧを検出し、続いてトランスミッションの実際の出力回転数Ｎ＿ＡＢの決定のために、測定された入力回転数Ｎ＿ＥＧを最後に利用した変速比Ｕ＿Ｇで割り、次に車速を少なくとも間接的に指示する回転数値に、トランスミッション出力軸と、車速を指示する回転数値が測定される回転可能な車両部品（例えば車輪）との間の変速比を特徴づけ（変速比値＝ゼロより小または大）るかまたは変速比を特徴づけない（変速比値＝１）回転数値を掛け、次に補正値Ｆ_Ｋａｌを形成するために、実際の出力回転数値Ｎ＿ＡＢと変速比補正済みの車速を少なくとも間接的に指示する回転数値との比を求めるか、あるいは補正値Ｆ_Ｋａｌをこれらの２つの回転数値の回転数差として形成する。

ここで紹介した２つの代替的方法、即ちトランスミッション出力軸に回転数センサを備えていないドライブトレインのためのシフト時のトランスミッション出力回転数の計算及びトランスミッション出力軸の回転数センサによる値の妥当性確認のためのシフト時のトランスミッション出力回転数の計算を、共に同じトランスミッション制御装置に記憶することが好ましい。

トランスミッション出力軸に回転数センサを備えていないドライブトレインを有する車両で、トランスミッション出力回転数は計算によって、従属請求項が示すように十分に良好な品質で決定される。トランスミッション出力軸に回転数センサがあるドライブトレインを有する車両では、トランスミッション出力回転数がセンサにより検出され、かつ同じく計算により決定される（求められる）。この変法はトランスミッション出力回転数の測定値の正しさを絶えず検査する可能性を開くものである。測定された回転数値と計算により決定された回転数値が所定の限度を超えて食い違うときは、回転数測定の技術的欠陥を推定することができる。

Claims (18)

1. 自動車の自動化マニュアルトランスミッションの変速比変更操作の制御のための、マニュアルトランスミッション出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を求める方法において、
   シフト操作時にこれまでのギヤが外され、新しいギヤがまだ挿入されていない期間に出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を計算し、計算した出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）をトランスミッション入力軸の回転数（Ｎ＿ＥＧ）またはトランスミッション出力の手前でトランスミッション出力軸と伝動結合された他のトランスミッション軸の回転数のトランスミッション出力軸の回転数への適応の制御のために使用するか、もしくは計算した出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）をセンサで検出した出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）の値の妥当性確認のために利用することを特徴とする方法。
2. シフトの開始の前に補正値（Ｆ、Ｆ_Ｋａｌ）を決定し、これをシフト時の出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）の計算のために使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 補正値（Ｆ）が、現在の運転状況がシフト操作時のトランスミッション出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）の時間的変化に影響するか否か、またそれはどの程度かを示すことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 補正値（Ｆ）は、シフト開始前の実際の出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）またはその時間的回転数経過が考慮されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 補正値（Ｆ、Ｆ_Ｋａｌ ）が、回転数差又は比率であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 下記の方法段階、即ち
   ａ）シフトの直前にトランスミッションの入力回転数（Ｎ＿ＥＧ）を検出し、
   ｂ）最後に利用した変速比（Ｕ＿Ｇ）を検出し、
   ｃ）シフト開始後に、補正値（Ｆ）が比率であれば式Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＊Ｆにより、補正値（Ｆ）が回転数差であれば式Ｎ＿ＡＢ＝［Ｎ＿ＥＧ／Ｕ＿Ｇ］＋Ｆにより、出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を計算する、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 検出された運転状況データからシフト操作時に車速がおそらく一定であると推論されるならば、補正値（Ｆ）が比率として“１”の値を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 検出された運転状況データからシフト操作時に車速がおそらく増加すると推論されるならば、補正値（Ｆ）が比率として“＞１”の値を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 検出された運転状況データからシフト操作時に車速がおそらく減少すると推論されるならば、補正値（Ｆ）が比率として“＜１”の値を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 補正値（Ｆ）の値が、車両の動的走行抵抗から決定されることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の方法。
11. 補正値（Ｆ）の値が、走行方向の現在の車道の勾配から決定されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 補正値（Ｆ）の値が、現在の車両重量から決定されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
13. 補正値（Ｆ）の値が、シフトの前の走行方向の現在の車速から決定されることを特徴とする請求項１０から１２のうちのいずれか一項に記載の方法。
14. 補正値（Ｆ）が、シフトの前の走行方向の車両加速度および走行方向を横切る方向の車両加速度のうちの少なくとも一方から決定されることを特徴とする請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の方法。
15. トランスミッションシフト時のマニュアルトランスミッションの出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を下記の方法段階、即ち
    −車速を少なくとも間接的に指示するが、トランスミッションシフト操作の制御のために直接使用するにはあまりに不正確な回転数値を測定し、
    −出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）の決定のためにあらかじめ定めた補正値（Ｆ_Ｋａｌ ）により、車速を少なくとも間接的に指示する回転数値を補正する、
    ことにより決定することを特徴とする請求項１、２、４および５のいずれか一項に記載の方法。
16. トランスミッションシフトの前の、即ちギヤが連結されているときの補正値（Ｆ_Ｋａｌ）を決定するために、トランスミッションの実際の入力回転数（Ｎ＿ＥＧ）を検出し、続いてトランスミッションの実際の出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）を決定するために、測定された入力回転数（Ｎ＿ＥＧ）を最後に利用した変速比（Ｕ＿Ｇ）で割り、次に車速を少なくとも間接的に指示する回転数値に、トランスミッション出力軸と車速を少なくとも間接的に指示する回転数値が測定される回転可能な車両部品との間の変速比を特徴づける（変速比値＝ゼロより小または大）かまたは変速比を特徴づけない（変速比値＝１）変速比値を掛け、次に補正値（Ｆ_Ｋａｌ）の決定のために実際の出力回転数（Ｎ＿ＡＢ）と変速比補正済みの、車速を少なくとも間接的に指示する回転数値との比を求めるかまたは補正値（Ｆ_Ｋａｌ）の決定のために、これらの２つの回転数値の間の差を計算することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 車速を少なくとも間接的に指示する回転数値が、少なくとも１個の車輪の回転数または車両データバスシステム（ＣＡＮバス）から読み出される走行速度のタコメータ信号であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
18. 自動化マニュアルトランスミッションの制御のために使用されることを特徴とする請求項１から１７のうちのいずれか一項に記載の方法。