JP3625868B2

JP3625868B2 - 自動車におけるギヤの検出方法とその装置およびコンバータ増幅度の検出方法とその装置

Info

Publication number: JP3625868B2
Application number: JP24024894A
Authority: JP
Inventors: クヌート・フランツケ; オリーヴァー・ヨアヒム
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: GB9419790D0; GB2284641B; US5562569A; GB2284641A; DE4333822A1; CH691275A5; JPH07180764A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車におけるギヤの検出方法とその装置、およびそれを使用したコンバータ増幅度の検出方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には一般に、駆動ユニット（エンジン）と駆動車輪との間に配置された変速機が設けられている。この場合、このタイプの変速機は複数の変速比段を有している。変速機のそれぞれ係合された変速比段を知ることは、自動車の多くの閉ループおよび／または開ループの制御装置のための入力変数として必ず必要である。
【０００３】
このような閉ループないし開ループ制御装置として、駆動滑り制御装置（ＡＳＲ）が挙げられる。このタイプの駆動滑り制御装置は、走行挙動を最適化するための重要な手段として、従来から種々の実施態様が知られている。滑りを制御することにより、過剰トルクの結果としての自動車の駆動車輪の滑り回転が閉ループないし開ループ制御される。この場合、ＡＳＲの基本概念は、ブロッキングされた車輪と同様な滑り回転車輪が横滑り力を与えることなく、これにより、とくに後輪駆動車両の場合に滑り回転車輪が安定性を失うことがないということに基づいている。駆動滑り制御に対しては、駆動車輪における力およびトルクを計算するために、エンジンと駆動車輪との間のトルク増幅度を知ることが有利である。これにより、変速機の係合されたギヤ段とは無関係に、車輪フォースないし車輪滑りに比例する車輪トルクが求められ、かつそれに影響を与えることができる。
【０００４】
ハンド切換変速機を有する自動車においては、係合されたギヤ段Ｇ_iは、平均駆動車輪速度Ｖ_wheelおよびエンジン回転速度Ｎ_motから求めることができる。このために、図２に示す従来技術と同様に、比Ｎ_mot／Ｖ_wheelが形成され、かつ個々のギヤ段Ｇ_iおよびＧ_jに対して適用される境界しきい値Ｓ_ijと比較することにより、実際に係合されているギヤ段Ｇが求められる。境界しきい値Ｓ_ijは、この場合、駆動トレーン内の振動によりもたらされる上記比の振動が許容されるように適用される。個々のギヤ段Ｇには、このとき差動変速比を含む変速機の実際の機械的変速比が割り当てられる。これにより、車輪トルク、車輪フォースないし車輪滑りが求められ、かつそれに影響が与えられる。
【０００５】
自動的に切換を行う自動変速機を有する自動車の場合、エンジンと駆動車輪との間の結合は、機械式ギヤ段によるほかにトルクコンバータにより決定される。このコンバータは、一方ではエンジンの回転速度と自動切換えにおける変速機入力との間の差を補償し、他方でこのコンバータは、その入／出力回転速度比に応じて、変速機に入る前にエンジントルクを増幅する。トルクコンバータを有する自動変速機の場合、平均駆動車輪速度とエンジン回転速度との間の比は理論的にそれぞれ任意の値をとることができるので、上記の瞬間変速比の決定方法は使用することができない。
【０００６】
たとえば「ボッシュ技術報告，第７巻（１９８３年）第４号，ページ１６０−１６６」から既知のように、電子式変速機制御装置を有する変速装置においては、変速機の実際に係合された変速比に関する情報が、電子式変速機制御装置とＡＳＲ制御装置との間の電子式インタフェースを介してＡＳＲ制御装置に供給される。しかしながら、この方法においては、インタフェースが必要なので高価となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
自動車におけるギヤの検出を簡単にすることが本発明の課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動ユニットと、コンバータを介して前記駆動ユニットに作動可能に結合しかつその変速比を自動的に変化させる変速機とを有し、それにより、自動車の少なくとも２つの車輪が駆動される。本発明によりギヤを検出するために、駆動車輪の平均車輪速度ないし平均車輪回転速度が検出されおよび／または求められ、また駆動ユニットの出力回転速度が検出される。さらに、駆動ユニットの出力回転速度と、平均車輪速度ないし平均車輪回転速度との比を表わす値（変数）が形成される。この値は、次いで少なくとも２つのしきい値と比較され、ここで、比較の結果から変速機のシフトアップ動作またはシフトダウン動作が推定される。シフトアップ動作またはシフトダウン動作を知ることにより、この比較の前に設定された変速比に基づいて、実際に設定されている変速比が推定される。
【０００９】
駆動車輪の平均車輪速度ないし平均車輪回転速度と、駆動ユニットの出力回転速度とは駆動滑り制御に必要とされるので、これらの信号は、一般に車両の駆動滑りを制御する制御装置に存在している。これにより、ＡＳＲ制御装置と電子式変速機制御装置との間の上記インタフェースは必要ではない。
【００１０】
本発明によれば、従来技術（図２）と異なり、自動変速機の各ギヤ段に対して、エンジン回転速度の平均車輪速度に対する比のための固定ギヤ比が利用されないで、駆動車輪速度および実際のギヤ段に基づいて、シフトアップ上方切換ないしシフトダウンに関する境界比が形成されるように設計される。
【００１１】
しきい値は、比較の前に設定された変速比の関数であることがとくに好ましい。
さらに、比較の前に設定された変速比に基づき、一方のしきい値を下回ったときに瞬間変速比としてその次に小さい変速比が検出され、また他方のしきい値を上回ったときにその次に大きい変速比が検出されるように設計してもよい。
【００１２】
シフトアップ動作またはシフトダウン動作を検出した後に、この検出の前の実際のギヤ段が有効に求められる。
駆動滑り制御の範囲において車輪に作用する駆動トルクに影響を与えるために、このトルクをできるだけ正確に知ることが必要である。この場合、実際のギヤにより与えられる変速機による実際のトルク増幅度の他に、コンバータのトルク増幅度を求めることが必要である。
【００１３】
したがって、本発明によるギヤの検出方法を使用してコンバータの増幅度を求めることがとくに有利である。これは、駆動車輪の平均車輪速度ないし平均車輪回転速度が検出されおよび／または求められることにより行われる。さらに、駆動ユニットの出力回転速度が検出され、かつ本発明により求められた実際に設定されたギヤと、駆動車輪の平均車輪速度ないし平均車輪回転速度と組み合わせて、実際のコンバータ増幅度が推定される。
【００１４】
駆動車輪の平均車輪速度ないし平均車輪回転速度と、実際に設定されたギヤとに基づき、コンバータの出力回転速度が推定され、そして駆動ユニットの出力回転速度とコンバータの出力回転速度との比から、実際のコンバータ増幅度が求められることは有利である。
【００１５】
上記のように、本発明による方法はとくに駆動滑り制御装置ＡＳＲに利用される。
さらに、本発明による方法を実行するための装置もまた本発明の対象である。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明の実施例を説明するブロック系統図を示し、ここで、駆動ユニット（エンジン）１０１は、コンバータ・ユニット１０２にエンジン回転速度Ｎ_motおよびエンジントルクＭ_motを伝達する。コンバータ・ユニット１０２の出力側には、変速機１０３の入力回転速度Ｎ_Eおよび変速機１０３の入力トルクＭ_Eが存在する。変速機１０３の出力側には、変速機の出力回転速度Ｎ_outputないし車両の駆動車輪１０４を駆動する変速機の出力トルクＭ_outputが示されている。センサ１１および１２は、エンジン回転速度Ｎ_motおよび平均車輪速度Ｖ_wheelをそれぞれ検出する。これらの両方の値は評価ユニット１３に供給される。評価ユニット１３の機能は図５により説明する。評価ユニット１３の出力側に信号Ｇ_iが発生し、信号Ｇ_iは、変速機１０３の実際に係合された変速比を示している。第２の評価ユニット１４に、信号Ｇ_iのほかに、エンジン回転速度Ｎ_motおよび平均車輪速度Ｖ_wheelが供給されると、その出力側にコンバータの瞬間トルク増幅度を表わす信号Ｖ_Wが発生し、信号Ｖ_WはＡＳＲ制御装置１５に供給される。第２の評価ユニット１４の機能は図６から理解される。
【００１７】
既に従来技術の評価で説明した図２は、ハンド切換変速機におけるギヤを求める方法を示している。ここで、平均駆動車輪速度Ｖ_wheelおよびエンジン回転速度Ｎ_motの信号から係合されたギヤ段が求められ、比Ｎ_mot／Ｖ_wheelが形成される。個々のギヤ段に対して適用される境界しきい値Ｓ_ijと比較することにより、それぞれの比から変速機の係合されたギヤ段を一義的に求めることができる。前記のように、自動変速機を有する車両においては、エンジン１０１と駆動車輪１０４との間の結合は、機械式変速機段１０３による他に、さらにトルク・コンバータ１０２により決定される。前記のように、トルク・コンバータ１０２は、一方で、エンジン回転速度Ｎ_motと自動切換えにおける変速機入力回転速度Ｎ_Eとの間の差を補償し、他方で、回転速度比Ｎ_E／Ｎ_motの関数として、トルクＭ_motを変速機の入力トルクＭ_Eに増幅する。
【００１８】
比Ｎ_mot／Ｎ_E、したがって比Ｎ_mot／Ｖ_wheelもまた、理論的にそれぞれ任意の値をとることができるので、ハンド切換変速機に関して説明したギヤの検出方法は必要ない。変速機１０３の第１の変速比Ｇにおいてもまた、比Ｎ_mot／Ｖ_wheelが求められ、比Ｎ_mot／Ｖ_wheelは、それぞれ１つだけ低いないし高いギヤ段においてもまた発生することがある。しかしながら、かなり離れたギヤ段に割り当てられた比Ｎ_mot／Ｖ_wheelは発生しない。
【００１９】
本発明により、各ギヤ段Ｇに対して固定の境界比Ｓ_ij（図２）が使用されないので、駆動車輪速度Ｖ_wheelおよび実際のギヤ段Ｇの関数である、シフトアップないしシフトダウンのための２つの境界比Ｓ_upおよびＳ_downがそれぞれ形成される。
【００２０】
図４において、これらの境界比は、実際のギヤＧに対して平均車輪速度Ｖ_wheelの関数としてプロットされている。この場合、あらかじめギヤ段Ｇが設定されているときに境界線Ｓ_downを上回ると、ギヤ段「Ｇ−１」（シフトダウン動作）が検出される。あらかじめギヤ段Ｇが設定されているときに境界線Ｓ_upを下回ると、ギヤ段「Ｇ＋１」（シフトアップ動作）が検出される。平均車輪速度Ｖ_wheelの代わりに、変速機出力回転速度Ｎ_outputを選択してもよいことは当然である。
【００２１】
ここで、この方法を図５の流れ図により説明する。
初期化ステップ４２において、変速機の現在係合されている変速比を表わす値Ｇが値０にセットされる。ステップ４３において、エンジン回転速度および平均車輪速度を表わす信号Ｎ_motおよびＶ_wheelが読み取られる。次のステップ４４において、比Ｎ_mot／Ｖ_wheelが形成され、これにより、図４に示す特性曲線から、上限および下限しきい値Ｓ_upおよびＳ_downが読み取られる。これらのしきい値は、前記のように実際に設定されたギヤの関数である。このギヤは、値Ｇにより表わされ、またこの実施例においては、前記のように１回目にはＧ＝０に初期化されている。比較ステップ４６および４７において、ステップ４４で形成された比Ｎ_mot／Ｖ_wheelがしきい値Ｓ_upおよびＳ_downと比較される。比Ｎ_mot／Ｖ_wheelがしきい値Ｓ_upを下回ると、ステップ４９においてギヤ設定を表わす値Ｇが１段高く設定される（Ｇ＝Ｇ＋１）。この場合、シフトアップ動作が検出されている。ステップ４７において、比Ｎ_mot／Ｖ_wheelが第２のしきい値Ｓ_downを上回っていることが確定された場合、ステップ４８において、値Ｇが１だけ減少される（Ｇ＝Ｇ−１）。この場合、シフトダウン動作が検出されている。
【００２２】
図５に示したシーケンスは、それぞれの実際の値Ｇを有する車両の運転中、常に反復して実行される。これにより、値Ｇを読み取ることにより、変速機１０３の実際に設定された変速比に到達する。この場合、値Ｇは値０（たとえば、アイドル運転）と最大減速比Ｇ_maxとの間に存在し、条件０≦Ｇ≦Ｇ_max を満足する。
【００２３】
ここで、個々のギヤ段には、変速機１０３の固定の機械式変速比Ｇ_iを割り当てることができる。変速機の変速比Ｇ_iおよび平均車輪速度Ｖ_wheelを知ることにより、ここでさらに変速機の入力回転速度Ｎ_Eを求めることができる。コンバータ増幅度Ｖ_Wは、比Ｎ_mot／Ｎ_E（コンバータ入／出力回転速度）から、離散プロットの特性曲線（図３）を参照して、コンバータ出力トルクＭ_Eおよびエンジン・トルクＭ_motの比として求めることができる。
【００２４】
この方法の流れ図が図６に示されている。開始ステップ５１の後に、ステップ５２において、エンジンの回転速度Ｎ_mot、平均車輪速度Ｖ_wheelおよび変速機の瞬間変速比Ｇ_iが読み取られる。この場合、変速機の瞬間変速比Ｇ_iは図５により決定される。ステップ５３において、変速機の入力回転速度Ｎ_Eが、平均車輪速度と実際の変速機の変速比との掛算により形成される（Ｎ_E＝Ｖ_wheel・Ｇ_i）。さらにステップ５４において、比Ｎ_E／Ｎ_mot（変速機の入力回転速度／エンジンの回転速度）が形成される。次にステップ５５において、コンバータ特性曲線（図３）に基づき、トルクコンバータ増幅度Ｖ_Wが求められ、トルクコンバータ増幅度Ｖ_Wは、変速機入力トルクＭ_EのエンジントルクＭ_motに対する比である。終了ステップ５６の後、図６に示したシーケンスを再び実行することができる。
【００２５】
コンバータ増幅度Ｖ_Wを知ることは、これにより、エンジン／コンバータ／変速機／差動装置の全体トレーンのトルク増幅が決定されるので、駆動滑り制御のためにきわめて重要である。
【００２６】
本発明のとくに簡単な実施態様において、図４に示した境界線は、第１および第２の変速機ギヤの間の切換動作にのみ使用される。他のギヤ段に対してはさらに、ハンド切換変速機の場合と同様に固定境界比が使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック系統図である。
【図２】従来技術によるハンド切換変速機における方法を示す。
【図３】コンバータの滑りに対するコンバータのトルク増幅度の線図である。
【図４】２つの比較しきい値を示す線図である。
【図５】評価ユニット１３におけるシーケンスの流れ図である。
【図６】第２の評価ユニット１４のシーケンスの流れ図である。
【符号の説明】
１１、１２センサ
１３評価ユニット
１４第２の評価ユニット
１５駆動滑り制御装置
１０１駆動ユニット（エンジン）
１０２コンバータ・ユニット
１０３変速機
１０４駆動車輪
Ｇ係合ギヤ
Ｇ_i 変速比
Ｍ_E 変速機の入力トルク
Ｍ_mot 駆動ユニット（エンジン）のトルク
Ｍ_output 変速機の出力トルク
Ｎ_E 変速機の入力回転速度
Ｎ_mot 駆動ユニット（エンジン）の回転速度
Ｎ_output 変速機の出力回転速度
Ｓ_down，Ｓ_up しきい値
Ｖ_wheel 平均車輪速度

Claims

駆動ユニット（１０１）と、コンバータ（１０２）を介して前記駆動ユニットに結合され且つその変速比を自動的に変化させる変速機（１０３）とを有し、それによって自動車の少なくとも１つの車軸の少なくとも１つの車輪（１０４）が駆動される自動車におけるギヤの検出方法であって、
駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度を検出し又は求めるステップと、
駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）を検出するステップと、
駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）と、平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度との比を表わす値（Ｎ_mot／Ｖ_wheel）を形成するステップと、前記値（Ｎ_mot／Ｖ_wheel）と、少なくとも２つのしきい値（Ｓ_up，Ｓ_down）との比較を行うステップと、
前記比較の結果から、変速機（１０３）のシフトアップ動作またはシフトダウン動作を推定し、且つ前記比較の前に設定された変速比に基づいて、実際に設定されている変速比（Ｇ_i）を推定するステップと、
を含む自動車におけるギヤの検出方法。
しきい値（Ｓ_up，Ｓ_down）が、前記比較の前に設定された変速比の関数であることを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
前記比較の前に設定された変速比に基づき、一方のしきい値（Ｓ_down）を下回ったときに瞬間変速比としてその次に小さい変速比、即ちシフトダウン動作が検出され、且つ他方のしきい値（Ｓ_up）を上回ったときに瞬間変速比としてその次に大きい変速比、即ちシフトアップ動作が検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の検出方法。
前記シフトアップ動作または前記シフトダウン動作が検出されたときに、この検出の前の実際のギヤ段（Ｇ_i）が求められることを特徴とする請求項３に記載の検出方法。
請求項１に記載の自動車におけるギヤの検出方法を使用したコンバータ増幅度の検出方法において、
駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度を検出し又は求めるステップと、
駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）を検出するステップと、
請求項１に記載のギヤの検出方法に従って実際に係合されているギヤと、駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度と、駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）とから、実際のコンバータ増幅度（Ｖ_W）を推定するステップと、
を含むことを特徴とするコンバータ増幅度の検出方法。
駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_rad）ないし平均車輪回転速度と実際に設定されているギヤ（Ｇ_i）とに基づき、コンバータ（１０２）の出力回転速度が推定され、且つ、駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）とコンバータ（１０２）の出力回転速度との比から、実際のコンバータ増幅度（Ｖ_W）が推定されることを特徴とする請求項５に記載の検出方法。
求められた実際に設定された変速比（Ｇ_i）および求められた実際のコンバータ増幅度（Ｖ_W）の少なくともいずれかが、駆動滑り制御（ＡＳＲ，１５）に使用されることを特徴とする請求項１または５の検出方法。
駆動ユニット（１０１）と、コンバータ（１０２）を介して前記駆動ユニットに結合され且つその変速比を自動的に変化させる変速機（１０３）とを有し、それによって自動車の少なくとも１つの車軸の少なくとも１つの車輪（１０４）が駆動される自動車におけるギヤの検出装置において、
駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度を検出し又は求める第１の手段（１２）と、
駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）を検出する第２の手段（１１）と、
駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）と、平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度との比を表わす値（Ｎ_mot／Ｖ_wheel）を形成し、前記値（Ｎ_mot／Ｖ_wheel）を少なくとも２つのしきい値（Ｓ_up，Ｓ_down）と比較し、その比較の結果から、変速機（１０３）のシフトアップ動作またはシフトダウン動作を推定し、且つ前記比較の前に設定された変速比に基づいて、実際に設定されている変速比（Ｇ_i）を推定する第３の手段（１３）と、
を備えたことを特徴とする自動車におけるギヤの検出装置。
請求項８に記載の自動車におけるギヤの検出装置を使用したコンバータ増幅度の検出装置において、
駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度を検出し又は求める第１の手段（１２）と、
駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）を検出する第２の手段（１１）と、
請求項８に記載のギヤの検出装置に従って実際に係合されているギヤと、駆動された車輪（１０４）の平均車輪速度（Ｖ_wheel）ないし平均車輪回転速度と、駆動ユニット（１０１）の出力回転速度（Ｎ_mot）とから、実際のコンバータ増幅度（Ｖ_W）を推定する第４の手段（１４）と、
を備えたことを特徴とするコンバータ増幅度の検出装置。