JP2020502528A - 自動車の質量を決定する方法 - Google Patents

Abstract

自動車の停止状態から発進プロセスを制御するために、自動車の質量を暫定的に決定する方法において、自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報に応じて、また自動車の停止状態においてかけられたパーキングロックを解除するために必要な力に応じて、自動車の質量を決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の停止状態から発進プロセスを制御するために、自動車の質量を暫定的に決定する方法に関する。さらに本発明は、方法を実行するよう構成された制御装置及び対応するコンピュータプログラム製品に関する。

自動車の停止状態から自動車の発進プロセスを最適に制御するためには、自動車の質量を知ることが必要である。これは、特に、例えばトラックである商用車の場合のように、車両質量が大きく変動する自動車の場合に重要である。自動車の車両質量が既知である場合にのみ、発進ギヤを正しく選択することができる。

例えば商用車のような自動車は、通常、センサを備えていない。そのため、センサの助けによって、車両質量を測定技術的に検出することができず、計算によって車両質量を決定する必要がある。そこで、ドイツ特許出願公開第１０ ２００７ ０１５ ３５６Ａ１号からは、走行中に動的な車両質量値を検出し、制御装置の非初期化の際に、それをデータメモリに記憶させる方法が既知である。自動車、例えばトラックの停止状態の間は、その質量が荷物の積み込み及び／又は積み下ろしによって大きく変化する可能性がある。そのため、ドイツ特許出願公開第１０ ２００７ ０１５ ３５６Ａ１号によれば、制御装置の初期化の際に、自動車のリヤアクスルの軸荷重を検出し、そこから静的な車両質量値を決定する。そして、決定された質量値が所定の許容範囲を超えて互いに乖離している場合、静的に決定された車両質量値を、発進プロセスの制御のために関連する車両質量値として使用する。

ドイツ特許出願公開第１０ ２００７ ０１５ ３５６Ａ１号

このような背景を鑑みて、本発明の課題は、自動車の質量を暫定的に決定する新規な方法を提供することである。さらに、方法を実行するための、対応する制御装置及びコンピュータプログラム製品が提供される。

方法に関する技術的観点から、この課題は、請求項１の上位概念に基づき、その記載の特徴に関連して解決される。さらに、制御装置及びコンピュータプログラム製品は、更なる独立請求項の主題である。有利な発展実施形態は、従属請求項及び以下の記載の主題である。

本発明により、自動車の停止状態から発進プロセスを制御するために、自動車、特に商用車の質量を暫定的に決定する方法を提案する。

提示した課題を解決するために、自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報に応じて、また自動車の停止状態においてかけられたパーキングロックを解除するために必要な力に応じて、自動車の質量を決定する。

本発明は以下の知識に基づくものである。パーキングロックがロックされた状態において、つまりパーキングロックのロック爪が形状結合的にパーキングロックギヤの歯溝に係合している際に、パーキングロックの係止要素は、ロック爪と、パーキングロックのガイドプレートとの間にクランプされ、ロック爪がパーキングロックギヤの歯溝から押し出されるのを防止する。自動車の駆動輪によって出力側で変速機に作用するトルクは、ロック爪で支持される。

車両を傾斜して、つまり登坂路又は降坂路において駐車させる場合、パーキングロックギヤがトルクで付勢される。トルクは、車両に作用する下り坂での推進力から発生する。この推進力は、出力側でドライブトレインに導かれる。パーキングロックで変速機出力軸をブロックすることによって、駆動輪とパーキングロックとの間のドライブトレインが緊締される。ドライブトレインの緊締は、走行路の傾斜が増すにつれて増大する。

緊締の高さ自体は、車両端部での制動トルクに左右される。制動トルクは、下り坂での推進力に左右される。下り坂での推進力自体は、走行路の傾斜及び車両の重量に左右される。

ドライブトレインにおける緊締によって、ねじりモーメントがパーキングロックギヤに存在する。このねじりモーメントが、パーキングロックギヤとロック爪との噛み合いを介して、ロック爪を係止要素へと押し付ける力を発生させる。ねじりモーメントが大きいほど、係止要素に作用する力がより大きくなる。その結果、パーキングロックを解除するために必要な力も、より大きくなる。

したがって、自動車の停止状態においてかけられたパーキングロックを解除するために必要な力は、自動車に作用する下り坂での推進力と関連する。結果的に、パーキングロックを解除するために必要な力を介して、下り坂での推進力を推定することができる。

車両質量を暫定的に決定するためには、最終的に、自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜に関する情報も必要である。例えば傾斜情報は、例えば車両側に配置された傾斜センサとして、又は車両側に配置された加速度センサとして構成することができるセンサ装置を介して、取得できる。代替的に又は追加的に、ナビゲーション装置を介して傾斜情報を取得することができる。自動車が現在、どの傾斜に存在しているかを決定するために、自動車の位置データを決定し、ナビゲーション装置に記憶された地盤データ又は地形データのような地図データと比較できる。

下り坂での推進力と関連する、パーキングロックを解除するために必要な力、また自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報が既知であるために、結果的に、車両質量を決定することができる。

パーキングロックは、通常、対応する運転者の要望に従ってかけられ、また解除される。このために運転者は、例えば、セレクタレバーを対応するセレクタレバー位置に移動する。パーキングロックの解除は、例えばパーキングロックセンサを用いて検出できる。

本発明による車両質量を暫定的に決定する方法によって、自動車、特にトラックの車両質量が、車両の停止状態の間に、例えば荷物の積み込み又は積み下ろしによって変化したかどうかを、確実に決定できる。このようにして決定した暫定的な車両質量によって、例えば発進ギヤをより正確に選択できるため、最終的には、パーキングロックを解除した後の発進プロセスをより正確に制御することができる。発進ギヤをより正確に決定することによって、発進の際のギヤ変更が回避される。これによって、一方では摩耗が低減され、他方では走行快適性が向上される。自動車の走行中に決定した車両質量値は、本発明による方法を介して静的に決定した車両質量値よりも正確である。そのため、静的に決定した車両質量値を、発進プロセスを実行した後に、走行中に決定した動的な車両質量値によって調整する又は上書きすることが有利である。

自動車のパーキングロックを解除するために必要な力に応じて、自動車の質量を決定するために、パーキングロックを解除するたびごとに、車両質量を決定する。これによって、それぞれの発進プロセスに適した発進ギヤ、又は適したシフト特性ライン若しくは特性フィールドを、決定可能である。代替的に、自動車を新たにスタートさせた後に、又は例えば変速機制御装置である制御装置の初期化の際に、車両質量を決定できる。また、自動車の停止状態フェーズの持続時間も考慮できる。自動車の停止状態フェーズが予設定可能な持続時間よりも長い場合にのみ、車両質量の決定を実行する。これによって、自動車の荷物の積み込み又は積み下ろしのために、ある程度の時間が必要であることを考慮できる。その際、予設定可能な持続時間が超えられなかった場合には、積み込みプロセス又は積み下ろしプロセスが行われておらず、その結果、車両質量を新たに決定する必要がない、と推定される。

パーキングロックを作動させるパーキングロックアクチュエータは、ピストンシリンダユニットとして構成されてよい。ピストンシリンダユニットを、パーキングロックを解除するために圧力媒体で付勢する。この場合、ピストンシリンダユニットは、油圧式又は空気圧式のピストンシリンダユニットとして構成されてよく、それに応じて油圧媒体又は空気圧媒体で付勢される。ハウジングに固定されたシリンダ内に変位可能に配置されたピストンを、パーキングロックを解除するために圧力で付勢する。パーキングロックを解除するために必要な空気圧的又は油圧的圧力に応じて、既知のように、圧力で付勢されたピストン面を介して、パーキングロックを解除するために必要な力を決定できる。

ピストンシリンダユニットを、例えば目標圧力設定で付勢できる。目標圧力設定は、階段状又はランプ状に高める。目標圧力設定を階段状に高める際に、目標圧力設定の階段の増分を低く選択することが有利である。なぜなら、これによって、パーキングロックを解除するために必要な圧力、及び従ってパーキングロックを解除するために必要な力を、より正確に決定できるためである。その結果、車両質量をも、より正確に決定することができる。パーキングロックを解除するために必要な圧力を更に正確に決定するために、ランプ状の目標圧力設定でピストンシリンダユニットを付勢することができる。これによって、パーキングロックを解除するために必要な力、及び従って車両質量をも、更により正確に決定できる。これによって、より正確に車両質量を推定することで、自動車の質量を更により正確に初期化可能であるため、発進プロセスを更により正確に制御可能である。

代替的な一実施形態において、パーキングロックアクチュエータは電気アクチュエータとして構成されてよい。電気アクチュエータを用いて発生された、パーキングロック機構に対する力は、電流量に比例し、極めて正確に調整することができる。したがって、電気アクチュエータを作動させる電流量を介して、パーキングロックを解除するために必要な力を、極めて正確に推定することができる。これによって、同様に、車両質量を正確に推定可能である。

本発明は更に、本発明による方法を実行するよう構成された制御装置に関する。制御装置は、本発明による手段を実行するよう機能する手段を備える。これらの手段は、ハードウエア側の手段及びソフトウエア側の手段である。ハードウエア側の手段は、本発明による方法の実行に関与するドライブトレインの部品アセンブリと、データを交換するための、データインタフェースである。このために制御装置は、決定に関連するデータを記録するために又は制御命令を転送するために、必要なセンサとも、又必要に応じて他の制御装置、例えばナビゲーション装置とも、接続されている。自動車が存在する、現在の走行路の勾配を取り込む傾斜センサ又は加速度センサは、例えば、制御装置に統合されていてもよい。制御装置は、例えば変速機制御装置として構成することができる。さらに、制御装置のハードウエア側の手段は、データを処理するプロセッサ、及び必要に応じてデータを保存するメモリである。ソフトウエア側の手段は、本発明による発明を実行するプログラムモジュールである。

本発明による解決策は、コンピュータプログラム製品としても具体化できる。コンピュータプログラム製品は、制御装置のプロセッサ上で作動する際に、関連する本発明の主題である方法のステップを実行するように、ソフトウエア側でプロセッサを導く。これに関連して、コンピュータ可読媒体も本発明の主題に属する。コンピュータ可読媒体上に、上述のコンピュータプログラム製品が読み出し可能な状態で保存されている。

本発明は、独立請求項またはそれに従属する請求項の特徴の、特定の組合せに限定されるものではない。さらに個々の特徴が、請求項から、本発明の好適な実施形態に関する以下の記載から、又は間接的に図面から明らかである限り、それらの個々の特徴を互いに組み合わせる可能性が生じる。請求項において符号を使用して図面を参照する記載は、請求項の保護の範囲を限定するものではない。

本発明を、添付の図面を参照して、以下に例示的に詳説する。

自動車のパーキングロックの概略図である。 パーキングロックアクチュエータを制御する第１圧力推移を示すグラフである。 パーキングロックアクチュエータを制御する第２圧力推移を示すグラフである。

図１に示す自動車用のパーキングロックは、ロック爪１及び係止要素３を備える。ロック爪１が、図示されていない変速機の出力部と接続された、この図では詳細には示さないパーキングロックギヤと、係合し又は係合を解除する。係止要素３が、例示的にパーキングディスクとして構成された作動ディスク７への連結ロッド４上に、軸方向で変位可能に配置されている。係止要素３は、この場合、例示的に係止コーンとして構成されている。しかしながら係止要素３は、対応するローラ要素によっても実現されうる。パーキングロックのロック状態において、つまりロック爪１が形状結合的にパーキングロックギヤの歯溝に係合している際に、係止要素３は、ロック爪１と、詳細には図示しない変速機ハウジングと接続されたガイドプレート２との間にクランプされ、ロック爪１がパーキングロックギヤの歯溝から押し出されるのを防止する。この場合係止コーン３は、連結ロッド４上で、ここでは例示的にコイルスプリングとして形成されたばね要素５によって張力を与えられ、軸方向に付勢される。これに対して、連結ロッド４上にストッパ６が配置されている。コイルスプリング５は、ストッパ６に対して軸方向に支持される。このようにして、係止コーン３を軸方向で、ロック爪１及びガイドプレート２に対して付勢する。パーキングロックがかかると、ロック爪１は、係止要素３によってパーキングロックギヤに対して押し付けられる。この場合、ロック爪１が、歯溝に当たると、歯溝と係合し、出力部をロックする。これに対して、ロック爪１がパーキングロックギヤの歯に当たると、ばね要素５によってロック爪１が付勢される。そのため、出力部が回転すると、付勢力の助けによって、パーキングロックギヤの次の歯溝に、ロック爪１が係合する。

パーキングディスク７は、パーキングロックアクチュエータ８と接続する。図１のパーキングロックアクチュエータ８は、ピストンシリンダユニットとして構成されている。パーキングロックを解除するために、パーキングロックアクチュエータ８を圧力で付勢する。この場合、ピストンシリンダユニットは油圧式又は空気圧式のピストンシリンダユニットとして構成されてよく、それに応じて油圧媒体又は空気圧媒体で付勢される。

このために、圧力が圧力媒体供給ライン１３からパーキングロックアクチュエータ８のシリンダ９へと導かれるよう、電磁弁１２によって制御される。これによって、パーキングロックアクチュエータ８のピストン１０が、シリンダ９内で軸方向に移動される。そして、パーキングディスク７及び連結ロッド４を介してパーキングロックアクチュエータ８のピストンロッドと接続する、ロック爪１とガイドプレート２との間の係止要素３が、引き出される。

パーキングロックをかけるには、シリンダ９への圧力を電磁弁１２によって遮断し、圧力媒体を、排出ライン１４を介してシリンダチャンバから圧力媒体シンク１５へと排出させる。パーキングロックアクチュエータ８又はパーキングロックアクチュエータ８のピストン１０は、ばね要素によって、ロック位置に付勢される。これによって、パーキングロックは、圧力の無い状態では、ブレーキがかけられた位置に移動される。そのため、変速機出力軸がブロックされる。パーキングロックを付勢するばね要素は、例えば圧縮ばね１１として構成されてよい。圧縮ばね１１が、パーキングロックアクチュエータ８のシリンダ９内に配置され、対応する力を、パーキングロックアクチュエータ８のピストン１０に及ぼす。図１に示すばね要素１１に対して代替的又は追加的に、図示されていない、パーキングディスク７における脚ばねによって、パーキングロックを付勢することもできる。付勢された脚ばねによって、パーキングロックアクチュエータ８のピストン１０が「パーキング」方向に移動され、パーキングロックがかかる。パーキングロックを付勢するそのような脚ばねは、よく知られている。

電磁弁１２は、制御装置１６と接続し、セレクタレバー位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄに応じて制御される。セレクタレバーがセレクタレバー位置Ｒ、Ｎ又はＤにあると、電磁弁１２が通電され、パーキングロックアクチュエータ８が圧力で付勢される。これによって、パーキングロックが解除へと導かれる。これに対して、セレクタレバーがＰ位置にあると、電磁弁１２は通電されず、係止要素３によってパーキングロックがかかる。

パーキングロックのかかっている状態において、つまりロック爪１が形状結合的にパーキングロックギヤの歯溝に係合している際に、パーキングロックの係止要素３は、ロック爪１と、パーキングロックのガイドプレート２との間にクランプされている。駆動輪によって出力側で変速機に作用するトルクは、ロック爪１で支持され、ドライブトレインが緊締される。

これによって存在するパーキングロックギヤにおけるねじりモーメントが、パーキングロックギヤとロック爪１との噛み合いを介して、ロック爪１を係止要素３へと押し付ける力を発生させる。ねじりモーメントが大きいほど、係止要素３に作用する力がより大きくなる。したがって、パーキングロックを解除するために必要な力も、又はパーキングロックを解除するためにパーキングロックアクチュエータ８において必要な力も、より大きくなる。

自動車の停止状態においてかけられたパーキングロックを解除するために必要な力は、自動車に作用する下り坂での推進力と関連するため、結果的に、パーキングロックを解除するために必要な力を介して、下り坂での推進力を推定することができる。

自動車の又は自動車が存在する走行路の現在の傾斜は、傾斜を決定する装置を介して決定できる。装置は、例えば傾斜センサ若しくは加速度センサとして、又はナビゲーション装置として構成されている。

下り坂での推進力に関連する、パーキングロックを解除するために必要な力を介して、また自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報を介して、結果的に、車両質量を決定することができる。

図２は、パーキングロックを解除すべき場合に、ピストンシリンダユニットとして構成されたパーキングロックアクチュエータ８を制御する目標圧力設定の第１推移を示す。セレクタレバーが、セレクタレバー位置Ｐから出て他のセレクタレバー位置Ｒ、Ｎ又はＤに移動されると、電磁弁１２は制御装置１６によって通電され、目標圧力設定に従って、パーキングロックアクチュエータ８に圧力が供給される。

まず、パーキングロックアクチュエータ８のピストン１０を、第１予設定可能持続時間ｔ_１の間、自動車が平地にあり、積載されていない場合にパーキングロックを確実に解除するために必要な、第１圧力値ｐ_{ｓｔａｒｔ}で付勢する。この圧力値は、最大圧力値ｐ_ｍａｘを著しく下回り、例えば３バールと５バールとの間の範囲とすることができる。持続時間ｔ_１は、例えば、目標圧力設定に従ってパーキングロックアクチュエータ８のシリンダ９内で圧力を構築可能であるように、設定できる。パーキングロックアクチュエータ８のシリンダ９内で構築され、ピストン１０に作用する圧力が、ロック爪１とガイドプレート２との間の係止要素３を引き出すために不十分である場合には、目標圧力設定に従って、シリンダ９内の圧力を第２持続時間ｔ_２に亘ってランプ状に高める。圧力ランプは、例えば勾配設定を介して、又は目標値設定を介して実現することができる。

パーキングロックが解除されるまで又は最大圧力値ｐ_ｍａｘに達するまで、目標圧力設定を圧力ランプに従って高める。パーキングロックの解除は、パーキングロックセンサを用いて検出できる。最大圧力値ｐ_ｍａｘは、自動車が完全に積載されて１５％を超える坂道にある際に、パーキングロックを解除するのに十分であるような圧力値とすることが、好適である。この最大圧力値ｐ_ｍａｘは、例えば１５バールと１８バールとの間の範囲とすることができる。

ランプ状の目標圧力設定によって、パーキングロックを解除するために必要な圧力を、及び従ってパーキングロックを解除するために必要な力を、極めて正確に決定することができる。その結果、車両質量も、比較的正確に決定することができる。これによって、発進プロセスのために適切な発進ギヤ又は適切なシフト特性ラインを選択可能である。

図３は、パーキングロックを解除すべき場合に、ピストンシリンダユニットとして構成されたパーキングロックアクチュエータを制御する目標圧力設定の第２推移を示す。セレクタレバーが、セレクタレバー位置Ｐから出て他のセレクタレバー位置Ｒ、Ｎ又はＤに移動されると、この場合でも、電磁弁１２は制御装置１６によって通電され、目標圧力設定に従って、パーキングロックアクチュエータ８に圧力が供給される。

しかしながらこの場合、目標圧力設定はランプ状の推移をとらない。むしろ、目標圧力設定を階段状に高める。まず、パーキングロックアクチュエータ８のピストン１０を、第１予設定可能持続時間ｔ_３の間、自動車が平地にあり、積載されていない場合にパーキングロックを確実に解除するために必要な、第１圧力値ｐ_{ｓｔａｒｔ}で付勢する。この圧力値は、最大圧力値ｐ_ｍａｘを著しく下回り、例えば３バールと５バールとの間の範囲とすることができる。持続時間ｔ_３は、例えば、目標圧力設定に従ってパーキングロックアクチュエータ８のシリンダ９内で圧力を構築可能であるように設定できる。パーキングロックアクチュエータ８のシリンダ９内で構築され、ピストン１０に作用する圧力が、ロック爪１とガイドプレート２との間の係止要素３を引き出すために不十分である場合には、パーキングロックが解除されるまで又は最大圧力値ｐ_ｍａｘに達するまで、目標圧力設定に従って、シリンダ９内の圧力を階段状に高める。第１圧力値ｐ_{ｓｔａｒｔ}と最大圧力値ｐ_ｍａｘとの間にある圧力値ｐ_２、ｐ_ｎは、予設定可能持続時間ｔ_４、ｔ_５に亘って維持され、これら目標圧力設定でのパーキングロックの解除を可能にする。最大圧力値ｐ_ｍａｘは、自動車が完全に積載されて１５％を超える坂道にある際に、パーキングロックを解除するのに十分であるような圧力値とすることが、好適である。この最大圧力値ｐ_ｍａｘは、この場合でも、例えば１５バールと１８バールとの間の範囲とすることができる。

目標圧力設定を階段状に高める際に、目標圧力設定の階段の増分ｐ_{ｓｔａｒｔ}‐ｐ_２、ｐ_２‐ｐ_ｎを低く選択することが有利である。目標圧力設定における階段の増分ｐ_{ｓｔａｒｔ}‐ｐ_２、ｐ_２‐ｐ_ｎを低く選択するほど、パーキングロックを解除するために必要な圧力、及び結果的にパーキングロックを解除するために必要な力を、より正確に決定できる。これによって、自動車の質量をも、より正確に決定可能である。

１ ロック爪
２ ガイドプレート
３ 係止要素
４ 連結ロッド
５ ばね要素
６ ストッパ
７ パーキングディスク
８ パーキングロックアクチュエータ
９ シリンダ
１０ ピストン
１１ ばね要素
１２ 切換弁
１３ 圧力媒体供給ライン
１４ 排出ライン
１５ 圧力媒体シンク
１６ 制御装置

Claims (9)

1. 自動車の停止状態から発進プロセスを制御するために、自動車の質量を暫定的に決定する方法であって、自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報に応じて、また自動車の停止状態においてかけられたパーキングロックを解除するために必要な力に応じて、自動車の質量を決定することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、自動車の停止状態時間が予設定可能な持続時間を超えた場合に、パーキングロックを解除するたびごとに、自動車を新たにスタートさせた後にパーキングロックを解除する際に、制御装置の初期化の際にパーキングロックを解除する際に、又はパーキングロックを解除する際に、自動車の質量を決定する方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、ピストンシリンダユニットとして構成されたパーキングロックアクチュエータ（８）を、パーキングロックを解除するために圧力媒体で付勢する際に、パーキングロックを解除するために必要な圧力に応じて、前記ピストンシリンダユニットにおける圧力で付勢されたピストン面を介して、パーキングロックを解除するために必要な力を決定することを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、パーキングロックアクチュエータ（８）として構成された前記ピストンシリンダユニットを、階段状又はランプ状の目標圧力設定で付勢することを特徴とする方法。
5. 請求項１又は２に記載の方法であって、電気アクチュエータとして構成されたパーキングロックアクチュエータに、パーキングロックを解除するために電流が流れる際に、電流量に応じて、パーキングロックを解除するために必要な力を決定することを特徴とする方法。
6. 請求項１〜５の少なくとも何れか一項に記載の方法であって、自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報を、車両側に配置された傾斜センサとして、又は車両側に配置された加速度センサとして構成されたセンサ装置を介して決定することを特徴とする方法。
7. 請求項１〜６の少なくとも何れか一項に記載の方法であって、自動車の又は自動車が存在する走行路の傾斜情報を、ナビゲーション装置を用いて決定することを特徴とする方法。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の、自動車の質量を暫定的に決定する方法を実行するよう構成された、自動車の制御装置（１６）。
9. コンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で、又は対応する演算ユニット上で、特に請求項８に記載の制御装置（１６）上で実行される際に、請求項１〜７の何れか一項に記載の、自動車の質量を暫定的に決定する方法を実行するために、コンピュータ可読媒体上に保存されたプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム製品。

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