JP3638541B2 - 動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力車両のパワートレインにおける利用トルクの変化を検出するステップと、利用トルクの変化により生じる負荷変動振動の周期を測定するステップとを含む、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法に関するものである。
さらに本発明は、動力車両のパワートレインにおける利用トルクの変化を検出する手段と、利用トルクの変化により生じる負荷変動振動の周期を測定する手段とを備えた、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のパワートレインにおいては、種々の走行状態で変動性の伝動トルクが発生する。車両または動力車両の走行状態が変化すると、たとえば加速が行なわれると、車両エンジンによって発生する駆動トルクを変化させる必要がある。動力車両のパワートレインは異なる重量と弾性を持っているので、上記トルク変化或いは負荷変動により、動力車両のパワートレインが励起されて、負荷変動振動が発生する。負荷変動振動は共振によって発生するもので、特にシステム全体の固有振動数が最低のときに発生する。これは、車両エンジンから駆動輪に至るまでのパワートレイン全体が連結されたときである。
【０００３】
負荷変動振動が発生する典型的なケースは、伝動トルクまたは駆動トルクが極めて短時間で変動するような走行状態のときである。この種の典型的な走行状態は、たとえばクラッチを連結したときの負荷変動、始動時またはギヤ切換え時の同期導入後のトルクジャンプ、或いはデュアルモードフライホイール（ZMS）を備えたエンジンのスタート時の最初の点火である。
【０００４】
従来の技術では、負荷変動振動を解消または抑止するためにさまざまな解決法が考えられた。
１つの公知の解決法では、特にゆっくりとトルクを変化させる。この場合、単位時間あたりにパワートレインに作用するトルクの変化は所定の値以下に維持されるので、このトルク変化から生じる振動の振幅も小さく、パワートレイン内に設けられているダンパー要素がこの振動を十分に緩衝させることができる。しかしながら、この解決法は、車両の反応が緩慢で、かなりの動的ロスを生じさせるのが欠点である。
【０００５】
このため、ドイツ連邦共和国特許第１９５３６３２０C２号公報では、トルクを段階的に変化させることが提案されている。この場合、望ましいトルク変化を検出し、トルク変化が多段階で行なわれるようにアクチュエーターを制御して利用トルクを変化させる。第１の段階に対し時間的に遅らして第２の段階を設定するので、段階的トルク変動により発生する種々の振動が相互に弱めあう干渉により解消する。しかしながら、この公知の方法では、段階的なトルク変動をあまり正確に制御できない場合が多いという問題がある。同様のことは、伝動トルクの経過を制御するようにしたクラッチアクチュエーターに対しても言える。さらにこの種のシステムは使い勝手が悪く、特に高い構造コストでしか実現できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、パワートレインの負荷変動振動を効果的に回避または抑止できる方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法においては、利用トルクが変化し始めたときに、負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせる付加的なトルクパルスを発生させ、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置においては、パワートレインに連結されているトルクパルス発生装置と、負荷変動が始まったときにトルクパルスを作用させる論理装置であって、トルクパルスが負荷変動振動の周期の半分継続し、且つ負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせるようにトルクパルスを制御する前記論理装置とを有することを特徴とするものである（請求項１６）。
【０００９】
また、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御プログラムにおいては、トルクパルスを発生させるための制御信号を生じさせるプログラムステップを含み、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であり、且つトルクパルスが負荷変動振動とは逆方向の振動を生じさせることを特徴とするものである（請求項２０）。
【００１０】
さらに、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御装置においては、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えた制御プログラムが設けられていることを特徴とするものである（請求項２２）。
【００１１】
本発明の他の有利な構成、観点、詳細は従属項、以下の説明、および図面から明らかである。本発明による方法と関連して説明する利点と特徴は装置に対しても適用され、その逆も然りである。
本発明による、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法においては、利用トルクが変化し始めたときに、負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせる付加的なトルクパルスを発生させ、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であるので、車両に動的ロスが発生することなく、負荷変動振動が効果的に抑止される。利用トルクとは、たとえば内燃機関や電動機のような駆動装置によって発生する駆動トルクである。他方利用トルクは、たとえば動力車両のパワートレイン内に配置されるクラッチによって発生する伝動トルクであってもよい。
【００１２】
トルクパルスの高さが、利用トルクの高さの半分の範囲であるのが有利である。この構成は、負荷変動振動の特に効果的な抑止を可能にするために最適である。付加的なトルクパルスを、負荷変動開始時に論理装置により発生させるのが有利である。
【００１３】
付加的なトルクパルスは原動機、特に高速制御可能な電動機により発生させる。この種の電動機は、たとえば始動発電機の形態で車両のパワートレインに設けられるが、付加的なトルクパルスを動力車両のスターターによって発生させてもよい。これにより付加的な構成要素、コスト、重量が軽減される。
【００１４】
本発明の他の構成によれば、付加的なトルクパルスはたとえばブレーキ装置を介してエンジンケースまたは高速回転する回転体へ伝動される。高速回転体にはたとえばブレーキエネルギーが蓄積されていてよい。
トルクパルスを制御するため、エンジンを制御する電子制御システムからのトルク情報を使用する。トルクパルスの制御は、たとえばエンジンの回転数の変化に基づいて行われる。
【００１５】
本発明による方法の有利な構成によれば、トルクパルスを動力車両のエンジンに発生させる。デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの場合には、トルクパルスを、デュアルモードフライホイールの第１次部分（入力側）または第２次部分（出力側）に発生させる。第１次部分に発生させると、トルクパルスの作用が特に効果的であり、すなわち、トルクパルスは負荷変動を生じさせるトルクまたは平均エンジントルクの近くで作用するので、仮に振動が残っていてもわずかである。
【００１６】
負の値を持つ最初の第１のトルクパルスの後に、正の値を持つ他のトルクパルスを発生させるのが有利である。これにより負荷変動の経過がさらに改善される。
始動時またはギヤ切換え時にトルクパルスを同期時点で投入するのが有利である。
【００１７】
付加的なトルクパルスを、エンジントルクの利用トルクが最初に上昇したときにエンジントルクに対して逆方向に投入し、特にデュアルモードフライホイールを備えたエンジンの始動時に投入するのが有利である。また、最初の第１の付加的なトルクパルスの後に第２の付加的なトルクパルスを発生させ、その際第２のトルクパルスを最初の第１のトルクパルスよりも１周期遅れて投入するようにしてもよい。或いは、３つのトルクパルスを連続的に発生させ、その際中間のトルクパルスを他の２つのトルクパルスに対し逆方向に指向させるようにしてもよい。これにより振動抑止効果が一層向上する。
【００１８】
本発明による動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置は、パワートレインに連結されているトルクパルス発生装置と、負荷変動が始まったときにトルクパルスを作用させる論理装置であって、トルクパルスが負荷変動振動の周期の半分継続し、且つ負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせるようにトルクパルスを制御する前記論理装置とを有することを特徴としているので、特に正確な制御が行なわれ、負荷変動振動が特に効果的に抑止される。
【００１９】
たとえば、トルクパルス発生装置は、内燃機関に連結されている電動機である。
トルクパルス発生装置は、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの場合、デュアルモードフライホイールの第１次部分（入力側）および（または）第２次部分（出力側）に連結されているのが有利である。
【００２０】
論理装置は、上記方法を制御するために構成されているのが有利である。
本発明の他の観点によれば、データキャリアにファイルされ、或いはネットワークで使用可能で、制御装置に負荷可能な、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御プログラムであって、動力車両のパワートレインにおける利用トルク信号を検出するステップと、利用トルクの変化によって生じる負荷変動振動の周期を測定するステップとを含む前記制御プログラムにおいて、トルクパルスを発生させるための制御信号を生じさせるプログラムステップを含み、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であり、且つトルクパルスが負荷変動振動とは逆方向の振動を生じさせる前記制御プログラムが提供される。本発明は、データキャリアのようなコンピュータプログラム製品においても実現される。
【００２１】
有利には、制御プログラムは、前記方法を実施するためのプログラムステップを含んでいるのがよい。
本発明の他の観点によれば、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御装置において、前記方法を実施するためのプログラムコード手段を備えた制御プログラムが設けられている制御装置が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１は負荷変動時の走行状態、すなわちクラッチが閉じたときのパワートレインのブロック図である。エンジン１または内燃機関はトランスミッション２に連結され、トランスミッション２は車両４の車輪３に連結され、車輪３を駆動する。エンジン１とトランスミッション２の間には、公知のねじれ振動ダンパー５が接続されている。電動機６は、付加的なトルクパルスを外部から付与するために用いる。電動機６はエンジン１に連結されている。
【００２３】
図２のaは、負荷変動時の走行状態に対する本発明の他の実施形態を示すもので、この実施形態ではエンジンはデュアルモードフライホイールを備えている。デュアルモードフライホイールには第１次部分７a（入力側）と第２次部分７b（出力側）とが設けられている。トランスミッション２と車輪３と車両４とは図１のブロック図の構成と同様に構成されている。ここに図示したパワートレインでは、電動機６が第２次部分７bに連結されて、トルクパルスを付与する。
【００２４】
図２のbは、本発明の他の実施形態として、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンを有するパワートレインを示すものである。このパワートレインは図２のaに図示したものと同様に構成されているが、電動機６は第１次部分７aに連結されている。
【００２５】
図３のaとbは、デュアルモードフライホイールのないエンジンを備えたパワートレイン（図１を参照）における負荷変動時の回転数とトルクを示すグラフである。ここに図示した例では付加的なトルクパルスは発生されない。平均エンジントルクMは０．２秒以内で１００Nmへ上昇する。これにより負荷変動振動が発生する。この負荷変動振動をクラッチトルクKとエンジン回転数Nとで示した。
【００２６】
図４のaとbは、本発明による方法における、同じ負荷変動に対する回転数の挙動とトルクの挙動とを示したものである。エンジントルクMの変化と同時に電動機６により付加的なトルクパルスIを発生させる（図１）。付加的なトルクパルスの値は−５０Nmであり、すなわち発生した平均エンジントルクMの半分の大きさであり、且つ方向が逆である。付加的なトルクパルスIの継続時間は負荷変動振動の周期の半分に相当している。トルクパルスを制御するため、たとえばエンジンを制御する電子制御システムからのトルク情報を使用する。或いは、回転数の変化からトルクパルスの制御を行なってもよい。負荷変動振動の周期はたとえば車両状態データから検出することができる。この点に関しては冒頭で取り上げたドイツ連邦共和国特許第１９５３６３２０C２号公報に記載されており、本明細書にこれを引用して、取り入れることにする。
【００２７】
付加的に発生させたトルクパルスの結果として、クラッチトルクKはその最大値まで上昇し、エンジン回転数Nにはもはや振動は含まれない。
図５のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの回転数とトルクを負荷変動時の走行状態において示したグラフであるが（図２のa）、付加的なトルクパルスは発生させていない。破線は平均トルクMを示すもので、短時間のうちに１００Nmへ上昇している。これによりデュアルモードフライホイールのねじれダンパー内のトルクTと、トランスミッション入力軸のトルクGとは負荷変動振動を蒙る。点火周波数により励起される動的エンジントルクDはグラフでは非常に小さく保たれているが、これはエンジントルクが負荷変動に影響しないからである。影響すると、グラフは乱雑なものになる。図２のaに図示したような、デュアルモードフライホイールの第２次部分に連結されている電動機６からは、ここに図示した状態においては付加的なトルクパルスは伝動されない。回転数においては、第１次回転数Ｐにおいても、第２次回転数Sおよび仮定の平均エンジン回転数ｎにおいても、動的エンジントルクに対し著しい負荷変動振動が認められる。
【００２８】
図６のaとbは、エンジンがデュアルモードフライホイールを備え、図２のaのように第２次部分７bに電動機を連結させた場合において、トルクパルスを発生させることにより負荷変動振動がいかに減少するかを示したものである。負荷変動の発生とともに、或いは平均エンジントルクMの変化と同時に付加的なトルクパルスIを発生させる。トルクパルスIは平均エンジントルクMに対し負の方向或いは逆の方向に指向し、その継続時間は実質的に負荷変動振動の周期の半分である。付加的なトルクパルスIを発生させることにより、回転数とトルクで認められる負荷変動振動が著しく減少することがわかる。
【００２９】
図７のaとbは、正のトルクを持った第２のパルスにより負荷変動挙動がさらに改善されることを示している。この場合もデュアルモードフライホイールを備えたエンジンに対する負荷変動過程の状況を示したものである。この場合、電動機６は第２次部分７bに連結されている（図２のa）。平均エンジントルクMが上昇し始めると同時に、これに対して逆方向のトルクパルスIを電動機６（図２のa）によって発生させる。第１のトルクパルスI１に引き続いて第２の正のトルクパルスI２を発生させる。これにより回転数とトルクにおける前記振動はさらに低減される。
【００３０】
図８のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンに対する負荷変動時の回転数とトルクの変化を示したもので、電動機６は第１次部分７aに連結されている（図２のb）。トルクパルスIの大きさは、第２次部分にトルクインパルIを発生させた図６のbおよび図７のbの場合に比べて小さい。図８のbによれば、トルクパルスIは第１次部分７aに発生させるので、トルクパルスIは負荷変動を生じさせるトルクまたは平均エンジントルクMにより近いところで作用する。これにより、回転数およびトルクに残っている振動は第２次部分７bを介して発生させる場合よりも少ない。すなわち、この実施形態によれば、トルクパルスIの作用はより効果的である。
【００３１】
次に、始動時またはギヤ切換え時の走行状態について説明する。このため図９ないし図１５のbを参照する。
図９は、デュアルモードフライホイールを設けていないエンジンを備えたパワートレインを、始動時またはギヤ切換え時の走行状態において図示したものである。エンジン１とトランスミッション２の間にはクラッチディスク８があり、クラッチ伝動トルク９が作用する。ねじれダンパー５はクラッチディスク８とトランスミッション２の間で作用する。エンジン１には電動機６が連結されている。
【００３２】
図１１のaとbは、上記構成における、始動時の回転数とトルクを示したものである。図１１のaにおいて、トランスミッション入力部における回転数NＧＥとトランスミッション出力部における回転数NＧＡとの回転数比は、第１速での伝動率に相当している。図１１のbのグラフは、エンジントルクMと、クラッチトルクKと、トランスミッションSynまたは同期装置におけるトルクを示したものである。約１秒後のスリップ範囲では、クラッチトルクKはエンジントルクMよりも高く、エンジンプレッシングが生じる。同期化以前にエンジンプレッシングが生じると、同期化以後の平均クラッチトルクKにおいてトルクジャンプを増大させる。トルクジャンプは、回転数およびトルクの経過において著しい負荷変動振動を生じさせる。
【００３３】
図１２のaとbには、本発明にしたがってトルクパルスを発生させることにより負荷変動振動がいかに減少するかが図示されている。この場合、負荷変動振動の半分の継続時間を持つただ１つのトルクパルスＩを電動機６（図９）により発生させる。トルクパルスIは同期時点で投入し、これにより負荷変動振動を減少させる。トルクパルスIは内燃機関またはエンジン１に作用するので、クラッチには減少して送られる。この減少を補償するため、トルクパルスIを増大させ、その結果クラッチに作用するトルクパルスはクラッチにおけるトルクジャンプの半分に相当するようになる。結果として、回転数およびトルクにおける負荷変動振動が著しく減少する。
【００３４】
図１３のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたパワートレインの、始動時における回転数とトルクを示したもので、電動機６は第２次部分７bに連結されている。これに対応するパワートレインのブロック構成図は図１０のaに図示されている。ねじれダンパー５は第１次部分７aと第２次部分７bの間で作用し、第２次部分７bとクラッチディスク８の間ではクラッチ伝動トルク９が作用する。
【００３５】
図１３のAとBに図示した回転数またはトルクでは付加的なトルクパルスは作用しない。図１３のbには、エンジントルクM、クラッチトルクK、トランスミッションにおけるトルクSynに加えて、デュアルモードフライホイールにおけるねじれダンパートルクTが図示されている。トルクジャンプの高さを決定する慣性モーメントは、第１次慣性モーメントと第２次慣性モーメントの和である。ここで使用したシミュレーションモデルにおけるこの値はデュアルモードフライホイールのないシミュレーションモデルにおけるエンジン慣性モーメント（フライホイールと押圧板を含む）よりも高いので、より高いトルクジャンプが生じ、よって負荷変動トルクの振動はより強くなる。
【００３６】
これに対し、図１４のaとbは、第２次部分７bに接続されている電動機６（図１０のa）を用いてトルクパルスIを発生させることにより、負荷変動振動が強く減少することを示している。ここではトルクジャンプとトルクパルスの両方が第２次部分７bに作用するので、負荷変動振動の抑制は特に効果的である。
【００３７】
図１５のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンに対する回転数とエンジントルクの経過を示すもので、電動機６は第１次部分７aに連結されている。始動時またはギヤ切換え時の走行状態におけるこの実施形態のブロック構成図は図１０のaに図示されている。この場合も、負荷変動振動を減少させるため、第１次部分７aに連結された電動機６により付加的なトルクパルスIを発生させる。しかし、トルクジャンプとトルクパルスは異なる慣性モーメントに作用するので、負荷変動振動の抑制効果はいくぶん小さい。
【００３８】
次に、エンジンスタートの状態を説明する。このため、図１６のaないし図２１のbを参照する。
デュアルモードフライホイールのないエンジンの場合、この状態では負荷変動振動は生じない。
図１６のaは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンにおける、エンジンスタート状態でのパワートレインのブロック構成図を示している。電動機６は第１次部分７aに連結されている。第２次部分７bはトランスミッション２に連結されている。第１次部分７aと第２次部分７bの間にはねじりダンパー５が設けられている。図１７のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたこのシステムに対するエンジンスタートを示している。システムの固有振動数は、スターター回転数での点火周波数をかろうじて上回っている。すでに第２点火を行なった後で、固有振動数範囲をはるかに上回っている。第１点火とともにエンジンは平均エンジントルクMと、点火周波数によるより高い動的トルクMＤを発生させる。固有振動数は、平均エンジントルクMの急激な上昇と最大で２つの点火パルスにより励起される。すなわち、点火周波数で制御されるトルク経過によって特に効果的に減少させることができるような典型的な共振は存在しない。
【００３９】
図１８のaとbは、本発明による方法をこのケースに適用した例を示している。エンジントルクMが最小に上昇するときにトルクパルスIを投入する。トルクパルスIはエンジントルクMの上昇方向とは逆の方向に指向している。トルクパルスIのパルス継続時間は、固有振動数の周期の半分に相当している。トルクパルスIは、図１６のaに示したように電動機６により第１次部分７aにもたらされる。回転数の変化またはトルクの変化における振動は著しく減少している。
【００４０】
図１９のaとbに記載の回転数とトルクは、図１８のaとbのそれに十分対応しているが、ここでは２つのトルクパルスI１とＩ２を順次発生させる。第２のトルクパルスＩ２は第１のトルクパルスI１の開始に引き続いて負荷変動振動が１周期経過した後に発生せしめる。これにより、回転数とトルクの負荷変動振動はさらに良好に減少する。
【００４１】
図２０のaとbは、負荷変動振動に対する３つのトルクパルスI１、Ｉ２、Ｉ３の作用を示している。平均エンジントルクMが上昇するに伴って第１のトルクパルスI１を投入する。この第１のトルクパルスI１は負の値を持ち、周期の半分だけ継続する。この第１のトルクパルスI１が終了した直後に第２のトルクパルスI２を発生させる。この第２のトルクパルスI２は正の値を持っている。第２のトルクパルスI２に引き続きすぐに第３のトルクパルスI３を投入する。この第３のトルクパルスI３も負の値である。これら３つのトルクパルスI１、Ｉ２、Ｉ３はすべて負荷変動振動の周期の半分の継続時間を持っている。負荷変動振動は著しく減少し、たとえば第２次部分の回転数Sおよびねじれダンパーに印加されるトルクTが特によくわかる。
【００４２】
図２１のaとbは、第２次部分７bに連結された電動機による負荷変動振動の減少を、エンジンスタート時の状態において示したものである。対応するブロック構成図が図１６のbに図示されている。平均エンジントルクMの上昇に伴って第１のトルクパルスI１を投入する。トルクパルスの高さはほぼ平均エンジントルクMのパルス高さの半分に相当している。トルクパルスの時間は周期の半分である。第１のトルクパルスI１を投入後の１周期に第２のトルクパルスI２を投入する。そのパルス高さはちょうど第１のトルクパルスI１のパルス高さと同じであり、ねじれ振動の周期の半分の間継続する。第１次部分の回転数Pおよび第２次部分の回転数Sと、平均回転数nとから、負荷変動振動の減少が明らかになる。特に、ねじれダンパーに印加される振動またはトルクTの振幅も減少している。
【００４３】
総括すると、本発明においては、逆位相振動を生じさせるトルクパルスを外側から発生させることにより、負荷変動振動が著しく減少する。これにより、図面に図示したシミュレーションモデルが示すように、システム全体は負荷変動後振動しないか、振動してもわずかである。上記の実施形態では、クラッチが閉じている場合の負荷変動時の典型的な走行状態に関し、本発明を、始動時または切換え時の同期投入後のトルクジャンプ、およびデュアルモードフライホイールを備えたシステムにおけるエンジンスタート時の最初の点火について説明したが、このような典型例以外にも、本発明による方法を適用できる他の状態も可能である。トルクパルスの発生は、高速制御可能な電動機、たとえばスターター、始動発電機等を備えたシステムにおいて特に大きなコストを要せずに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デュアルモードフライホイールを設けていないエンジンを備えたパワートレインの、クラッチが閉じているときのブロック構成図である。
【図２】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分（ａの図）または第１次部分（ｂの図）に連結された電動機とを備えたエンジンを有するパワートレインの、クラッチが閉じているときのブロック構成図である。
【図３】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールがないエンジンにおける負荷変動時の走行状態での回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図４】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を適用したケースに対する図３のaとbに対応するグラフである。
【図５】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分に連結された電動機とを備えたエンジンにおける負荷変動時の走行状態での回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図６】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を適用したケースに対する図５のaとbに対応するグラフである。
【図７】ａとｂはそれぞれトルクパルスを発生させた場合の図６のaとbに対応するグラフである。
【図８】ａとｂはそれぞれ電動機が第１次部分に連結されている場合の図６のaとbに対応するグラフである。
【図９】デュアルモードフライホイールを設けていないエンジンに対する始動時またはギヤ切換え場のパワートレインのブロック構成図である。
【図１０】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分（ａの図）または第１次部分（ｂの図）に連結された電動機とを備えたエンジンにおける始動時またはギヤ切換え時の走行状態に対する図９に対応するブロック構成図である。
【図１１】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールがないエンジンにおける始動時またはギヤ切換え時の走行状態に対する回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図１２】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を実施した場合の図１１のaとbに対応するグラフである。
【図１３】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分に連結された電動機とを備えたエンジンにおける始動時またはギヤ切換え時の走行状態に対する回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図１４】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を適用したケースに対する図１３のaとbに対応するグラフである。
【図１５】ａとｂはそれぞれ電動機が第１次部分に連結されている場合の図１４のaとbに対応するグラフである。
【図１６】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第１次部分に連結された電動機（ａの図）または第２次部分に連結された電動機（ｂの図）とを備えたエンジンにおけるエンジンスタート時の走行状態に対するパワートレインのブロック構成図である。
【図１７】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第１次部分に連結された電動機とを備えたエンジンにおけるエンジンスタート時の走行状態に対する回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図１８】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を実施した場合の図１７のaとbに対応するグラフである。
【図１９】ａとｂはそれぞれ２つのトルクパルスを発生させた場合の図１８のaとbに対応するグラフである。
【図２０】ａとｂはそれぞれ３つのトルクパルスを発生させた場合の図１９のaとbに対応するグラフである。
【図２１】ａとｂはそれぞれ電動機が第２次部分に連結され且つ２つのトルクパルスを発生させた場合の図２０のaとbに対応するグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ トランスミッション
３ 車輪
４ 車両
５ ねじれ振動ダンパー
６ 電動機
７a 第１次部分
７b 第２次部分
８ クラッチディスク
９ クラッチ伝動トルク
D 動的エンジントルク
G トランスミッション入力軸のトルク
I トルクパルス
K クラッチトルク
M 平均エンジントルク
MＤ 動的トルク
ｎ 仮定の平均エンジン回転数
N エンジン回転数
NＧＡ トランスミッション出力部における回転数
NＧＥ トランスミッション入力部における回転数
Ｐ 第１次部分の回転数
S 第２次部分の回転数
Syn トランスミッションにおけるトルク
T ねじれダンパー内のトルク
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力車両のパワートレインにおける利用トルクの変化を検出するステップと、利用トルクの変化により生じる負荷変動振動の周期を測定するステップとを含む、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法に関するものである。
さらに本発明は、動力車両のパワートレインにおける利用トルクの変化を検出する手段と、利用トルクの変化により生じる負荷変動振動の周期を測定する手段とを備えた、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のパワートレインにおいては、種々の走行状態で変動性の伝動トルクが発生する。車両または動力車両の走行状態が変化すると、たとえば加速が行なわれると、車両エンジンによって発生する駆動トルクを変化させる必要がある。動力車両のパワートレインは異なる重量と弾性を持っているので、上記トルク変化或いは負荷変動により、動力車両のパワートレインが励起されて、負荷変動振動が発生する。負荷変動振動は共振によって発生するもので、特にシステム全体の固有振動数が最低のときに発生する。これは、車両エンジンから駆動輪に至るまでのパワートレイン全体が連結されたときである。
【０００３】
負荷変動振動が発生する典型的なケースは、伝動トルクまたは駆動トルクが極めて短時間で変動するような走行状態のときである。この種の典型的な走行状態は、たとえばクラッチを連結したときの負荷変動、始動時またはギヤ切換え時の同期導入後のトルクジャンプ、或いはデュアルモードフライホイール（ZMS）を備えたエンジンのスタート時の最初の点火である。
【０００４】
従来の技術では、負荷変動振動を解消または抑止するためにさまざまな解決法が考えられた。
１つの公知の解決法では、特にゆっくりとトルクを変化させる。この場合、単位時間あたりにパワートレインに作用するトルクの変化は所定の値以下に維持されるので、このトルク変化から生じる振動の振幅も小さく、パワートレイン内に設けられているダンパー要素がこの振動を十分に緩衝させることができる。しかしながら、この解決法は、車両の反応が緩慢で、かなりの動的ロスを生じさせるのが欠点である。
【０００５】
このため、ドイツ連邦共和国特許第１９５３６３２０C２号公報では、トルクを段階的に変化させることが提案されている。この場合、望ましいトルク変化を検出し、トルク変化が多段階で行なわれるようにアクチュエーターを制御して利用トルクを変化させる。第１の段階に対し時間的に遅らして第２の段階を設定するので、段階的トルク変動により発生する種々の振動が相互に弱めあう干渉により解消する。しかしながら、この公知の方法では、段階的なトルク変動をあまり正確に制御できない場合が多いという問題がある。同様のことは、伝動トルクの経過を制御するようにしたクラッチアクチュエーターに対しても言える。さらにこの種のシステムは使い勝手が悪く、特に高い構造コストでしか実現できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、パワートレインの負荷変動振動を効果的に回避または抑止できる方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法においては、利用トルクが変化し始めたときに、負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせる付加的なトルクパルスを発生させ、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置においては、パワートレインに連結されているトルクパルス発生装置と、負荷変動が始まったときにトルクパルスを作用させる論理装置であって、トルクパルスが負荷変動振動の周期の半分継続し、且つ負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせるようにトルクパルスを制御する前記論理装置とを有することを特徴とするものである（請求項１６）。
【０００９】
また、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御プログラムにおいては、トルクパルスを発生させるための制御信号を生じさせるプログラムステップを含み、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であり、且つトルクパルスが負荷変動振動とは逆方向の振動を生じさせることを特徴とするものである（請求項２０）。
【００１０】
さらに、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御装置においては、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えた制御プログラムが設けられていることを特徴とするものである（請求項２２）。
【００１１】
本発明の他の有利な構成、観点、詳細は従属項、以下の説明、および図面から明らかである。本発明による方法と関連して説明する利点と特徴は装置に対しても適用され、その逆も然りである。
本発明による、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法においては、利用トルクが変化し始めたときに、負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせる付加的なトルクパルスを発生させ、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であるので、車両に動的ロスが発生することなく、負荷変動振動が効果的に抑止される。利用トルクとは、たとえば内燃機関や電動機のような駆動装置によって発生する駆動トルクである。他方利用トルクは、たとえば動力車両のパワートレイン内に配置されるクラッチによって発生する伝動トルクであってもよい。
【００１２】
トルクパルスの高さが、利用トルクの高さの半分の範囲であるのが有利である。この構成は、負荷変動振動の特に効果的な抑止を可能にするために最適である。付加的なトルクパルスを、負荷変動開始時に論理装置により発生させるのが有利である。
【００１３】
付加的なトルクパルスは原動機、特に高速制御可能な電動機により発生させる。この種の電動機は、たとえば始動発電機の形態で車両のパワートレインに設けられるが、付加的なトルクパルスを動力車両のスターターによって発生させてもよい。これにより付加的な構成要素、コスト、重量が軽減される。
【００１４】
本発明の他の構成によれば、付加的なトルクパルスはたとえばブレーキ装置を介してエンジンケースまたは高速回転する回転体へ伝動される。高速回転体にはたとえばブレーキエネルギーが蓄積されていてよい。
トルクパルスを制御するため、エンジンを制御する電子制御システムからのトルク情報を使用する。トルクパルスの制御は、たとえばエンジンの回転数の変化に基づいて行われる。
【００１５】
本発明による方法の有利な構成によれば、トルクパルスを動力車両のエンジンに発生させる。デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの場合には、トルクパルスを、デュアルモードフライホイールの第１次部分（入力側）または第２次部分（出力側）に発生させる。第１次部分に発生させると、トルクパルスの作用が特に効果的であり、すなわち、トルクパルスは負荷変動を生じさせるトルクまたは平均エンジントルクの近くで作用するので、仮に振動が残っていてもわずかである。
【００１６】
負の値を持つ最初の第１のトルクパルスの後に、正の値を持つ他のトルクパルスを発生させるのが有利である。これにより負荷変動の経過がさらに改善される。
始動時またはギヤ切換え時にトルクパルスを同期時点で投入するのが有利である。
【００１７】
付加的なトルクパルスを、エンジントルクの利用トルクが最初に上昇したときにエンジントルクに対して逆方向に投入し、特にデュアルモードフライホイールを備えたエンジンの始動時に投入するのが有利である。また、最初の第１の付加的なトルクパルスの後に第２の付加的なトルクパルスを発生させ、その際第２のトルクパルスを最初の第１のトルクパルスよりも１周期遅れて投入するようにしてもよい。或いは、３つのトルクパルスを連続的に発生させ、その際中間のトルクパルスを他の２つのトルクパルスに対し逆方向に指向させるようにしてもよい。これにより振動抑止効果が一層向上する。
【００１８】
本発明による動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置は、パワートレインに連結されているトルクパルス発生装置と、負荷変動が始まったときにトルクパルスを作用させる論理装置であって、トルクパルスが負荷変動振動の周期の半分継続し、且つ負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせるようにトルクパルスを制御する前記論理装置とを有することを特徴としているので、特に正確な制御が行なわれ、負荷変動振動が特に効果的に抑止される。
【００１９】
たとえば、トルクパルス発生装置は、内燃機関に連結されている電動機である。
トルクパルス発生装置は、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの場合、デュアルモードフライホイールの第１次部分（入力側）および（または）第２次部分（出力側）に連結されているのが有利である。
【００２０】
論理装置は、上記方法を制御するために構成されているのが有利である。
本発明の他の観点によれば、データキャリアにファイルされ、或いはネットワークで使用可能で、制御装置に負荷可能な、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御プログラムであって、動力車両のパワートレインにおける利用トルク信号を検出するステップと、利用トルクの変化によって生じる負荷変動振動の周期を測定するステップとを含む前記制御プログラムにおいて、トルクパルスを発生させるための制御信号を生じさせるプログラムステップを含み、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であり、且つトルクパルスが負荷変動振動とは逆方向の振動を生じさせる前記制御プログラムが提供される。本発明は、データキャリアのようなコンピュータプログラム製品においても実現される。
【００２１】
有利には、制御プログラムは、前記方法を実施するためのプログラムステップを含んでいるのがよい。
本発明の他の観点によれば、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御装置において、前記方法を実施するためのプログラムコード手段を備えた制御プログラムが設けられている制御装置が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１は負荷変動時の走行状態、すなわちクラッチが閉じたときのパワートレインのブロック図である。エンジン１または内燃機関はトランスミッション２に連結され、トランスミッション２は車両４の車輪３に連結され、車輪３を駆動する。エンジン１とトランスミッション２の間には、公知のねじれ振動ダンパー５が接続されている。電動機６は、付加的なトルクパルスを外部から付与するために用いる。電動機６はエンジン１に連結されている。
【００２３】
図２のaは、負荷変動時の走行状態に対する本発明の他の実施形態を示すもので、この実施形態ではエンジンはデュアルモードフライホイールを備えている。デュアルモードフライホイールには第１次部分７a（入力側）と第２次部分７b（出力側）とが設けられている。トランスミッション２と車輪３と車両４とは図１のブロック図の構成と同様に構成されている。ここに図示したパワートレインでは、電動機６が第２次部分７bに連結されて、トルクパルスを付与する。
【００２４】
図２のbは、本発明の他の実施形態として、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンを有するパワートレインを示すものである。このパワートレインは図２のaに図示したものと同様に構成されているが、電動機６は第１次部分７aに連結されている。
【００２５】
図３のaとbは、デュアルモードフライホイールのないエンジンを備えたパワートレイン（図１を参照）における負荷変動時の回転数とトルクを示すグラフである。ここに図示した例では付加的なトルクパルスは発生されない。平均エンジントルクMは０．２秒以内で１００Nmへ上昇する。これにより負荷変動振動が発生する。この負荷変動振動をクラッチトルクKとエンジン回転数Nとで示した。
【００２６】
図４のaとbは、本発明による方法における、同じ負荷変動に対する回転数の挙動とトルクの挙動とを示したものである。エンジントルクMの変化と同時に電動機６により付加的なトルクパルスIを発生させる（図１）。付加的なトルクパルスの値は−５０Nmであり、すなわち発生した平均エンジントルクMの半分の大きさであり、且つ方向が逆である。付加的なトルクパルスIの継続時間は負荷変動振動の周期の半分に相当している。トルクパルスを制御するため、たとえばエンジンを制御する電子制御システムからのトルク情報を使用する。或いは、回転数の変化からトルクパルスの制御を行なってもよい。負荷変動振動の周期はたとえば車両状態データから検出することができる。この点に関しては冒頭で取り上げたドイツ連邦共和国特許第１９５３６３２０C２号公報に記載されており、本明細書にこれを引用して、取り入れることにする。
【００２７】
付加的に発生させたトルクパルスの結果として、クラッチトルクKはその最大値まで上昇し、エンジン回転数Nにはもはや振動は含まれない。
図５のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの回転数とトルクを負荷変動時の走行状態において示したグラフであるが（図２のa）、付加的なトルクパルスは発生させていない。破線は平均トルクMを示すもので、短時間のうちに１００Nmへ上昇している。これによりデュアルモードフライホイールのねじれダンパー内のトルクTと、トランスミッション入力軸のトルクGとは負荷変動振動を蒙る。点火周波数により励起される動的エンジントルクDはグラフでは非常に小さく保たれているが、これはエンジントルクが負荷変動に影響しないからである。影響すると、グラフは乱雑なものになる。図２のaに図示したような、デュアルモードフライホイールの第２次部分に連結されている電動機６からは、ここに図示した状態においては付加的なトルクパルスは伝動されない。回転数においては、第１次回転数Ｐにおいても、第２次回転数Sおよび仮定の平均エンジン回転数ｎにおいても、動的エンジントルクに対し著しい負荷変動振動が認められる。
【００２８】
図６のaとbは、エンジンがデュアルモードフライホイールを備え、図２のaのように第２次部分７bに電動機を連結させた場合において、トルクパルスを発生させることにより負荷変動振動がいかに減少するかを示したものである。負荷変動の発生とともに、或いは平均エンジントルクMの変化と同時に付加的なトルクパルスIを発生させる。トルクパルスIは平均エンジントルクMに対し負の方向或いは逆の方向に指向し、その継続時間は実質的に負荷変動振動の周期の半分である。付加的なトルクパルスIを発生させることにより、回転数とトルクで認められる負荷変動振動が著しく減少することがわかる。
【００２９】
図７のaとbは、正のトルクを持った第２のパルスにより負荷変動挙動がさらに改善されることを示している。この場合もデュアルモードフライホイールを備えたエンジンに対する負荷変動過程の状況を示したものである。この場合、電動機６は第２次部分７bに連結されている（図２のa）。平均エンジントルクMが上昇し始めると同時に、これに対して逆方向のトルクパルスIを電動機６（図２のa）によって発生させる。第１のトルクパルスI１に引き続いて第２の正のトルクパルスI２を発生させる。これにより回転数とトルクにおける前記振動はさらに低減される。
【００３０】
図８のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンに対する負荷変動時の回転数とトルクの変化を示したもので、電動機６は第１次部分７aに連結されている（図２のb）。トルクパルスIの大きさは、第２次部分にトルクインパルIを発生させた図６のbおよび図７のbの場合に比べて小さい。図８のbによれば、トルクパルスIは第１次部分７aに発生させるので、トルクパルスIは負荷変動を生じさせるトルクまたは平均エンジントルクMにより近いところで作用する。これにより、回転数およびトルクに残っている振動は第２次部分７bを介して発生させる場合よりも少ない。すなわち、この実施形態によれば、トルクパルスIの作用はより効果的である。
【００３１】
次に、始動時またはギヤ切換え時の走行状態について説明する。このため図９ないし図１５のbを参照する。
図９は、デュアルモードフライホイールを設けていないエンジンを備えたパワートレインを、始動時またはギヤ切換え時の走行状態において図示したものである。エンジン１とトランスミッション２の間にはクラッチディスク８があり、クラッチ伝動トルク９が作用する。ねじれダンパー５はクラッチディスク８とトランスミッション２の間で作用する。エンジン１には電動機６が連結されている。
【００３２】
図１１のaとbは、上記構成における、始動時の回転数とトルクを示したものである。図１１のaにおいて、トランスミッション入力部における回転数NＧＥとトランスミッション出力部における回転数NＧＡとの回転数比は、第１速での伝動率に相当している。図１１のbのグラフは、エンジントルクMと、クラッチトルクKと、トランスミッションSynまたは同期装置におけるトルクを示したものである。約１秒後のスリップ範囲では、クラッチトルクKはエンジントルクMよりも高く、エンジンプレッシングが生じる。同期化以前にエンジンプレッシングが生じると、同期化以後の平均クラッチトルクKにおいてトルクジャンプを増大させる。トルクジャンプは、回転数およびトルクの経過において著しい負荷変動振動を生じさせる。
【００３３】
図１２のaとbには、本発明にしたがってトルクパルスを発生させることにより負荷変動振動がいかに減少するかが図示されている。この場合、負荷変動振動の半分の継続時間を持つただ１つのトルクパルスＩを電動機６（図９）により発生させる。トルクパルスIは同期時点で投入し、これにより負荷変動振動を減少させる。トルクパルスIは内燃機関またはエンジン１に作用するので、クラッチには減少して送られる。この減少を補償するため、トルクパルスIを増大させ、その結果クラッチに作用するトルクパルスはクラッチにおけるトルクジャンプの半分に相当するようになる。結果として、回転数およびトルクにおける負荷変動振動が著しく減少する。
【００３４】
図１３のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたパワートレインの、始動時における回転数とトルクを示したもので、電動機６は第２次部分７bに連結されている。これに対応するパワートレインのブロック構成図は図１０のaに図示されている。ねじれダンパー５は第１次部分７aと第２次部分７bの間で作用し、第２次部分７bとクラッチディスク８の間ではクラッチ伝動トルク９が作用する。
【００３５】
図１３のAとBに図示した回転数またはトルクでは付加的なトルクパルスは作用しない。図１３のbには、エンジントルクM、クラッチトルクK、トランスミッションにおけるトルクSynに加えて、デュアルモードフライホイールにおけるねじれダンパートルクTが図示されている。トルクジャンプの高さを決定する慣性モーメントは、第１次慣性モーメントと第２次慣性モーメントの和である。ここで使用したシミュレーションモデルにおけるこの値はデュアルモードフライホイールのないシミュレーションモデルにおけるエンジン慣性モーメント（フライホイールと押圧板を含む）よりも高いので、より高いトルクジャンプが生じ、よって負荷変動トルクの振動はより強くなる。
【００３６】
これに対し、図１４のaとbは、第２次部分７bに接続されている電動機６（図１０のa）を用いてトルクパルスIを発生させることにより、負荷変動振動が強く減少することを示している。ここではトルクジャンプとトルクパルスの両方が第２次部分７bに作用するので、負荷変動振動の抑制は特に効果的である。
【００３７】
図１５のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンに対する回転数とエンジントルクの経過を示すもので、電動機６は第１次部分７aに連結されている。始動時またはギヤ切換え時の走行状態におけるこの実施形態のブロック構成図は図１０のaに図示されている。この場合も、負荷変動振動を減少させるため、第１次部分７aに連結された電動機６により付加的なトルクパルスIを発生させる。しかし、トルクジャンプとトルクパルスは異なる慣性モーメントに作用するので、負荷変動振動の抑制効果はいくぶん小さい。
【００３８】
次に、エンジンスタートの状態を説明する。このため、図１６のaないし図２１のbを参照する。
デュアルモードフライホイールのないエンジンの場合、この状態では負荷変動振動は生じない。
図１６のaは、デュアルモードフライホイールを備えたエンジンにおける、エンジンスタート状態でのパワートレインのブロック構成図を示している。電動機６は第１次部分７aに連結されている。第２次部分７bはトランスミッション２に連結されている。第１次部分７aと第２次部分７bの間にはねじりダンパー５が設けられている。図１７のaとbは、デュアルモードフライホイールを備えたこのシステムに対するエンジンスタートを示している。システムの固有振動数は、スターター回転数での点火周波数をかろうじて上回っている。すでに第２点火を行なった後で、固有振動数範囲をはるかに上回っている。第１点火とともにエンジンは平均エンジントルクMと、点火周波数によるより高い動的トルクMＤを発生させる。固有振動数は、平均エンジントルクMの急激な上昇と最大で２つの点火パルスにより励起される。すなわち、点火周波数で制御されるトルク経過によって特に効果的に減少させることができるような典型的な共振は存在しない。
【００３９】
図１８のaとbは、本発明による方法をこのケースに適用した例を示している。エンジントルクMが最小に上昇するときにトルクパルスIを投入する。トルクパルスIはエンジントルクMの上昇方向とは逆の方向に指向している。トルクパルスIのパルス継続時間は、固有振動数の周期の半分に相当している。トルクパルスIは、図１６のaに示したように電動機６により第１次部分７aにもたらされる。回転数の変化またはトルクの変化における振動は著しく減少している。
【００４０】
図１９のaとbに記載の回転数とトルクは、図１８のaとbのそれに十分対応しているが、ここでは２つのトルクパルスI１とＩ２を順次発生させる。第２のトルクパルスＩ２は第１のトルクパルスI１の開始に引き続いて負荷変動振動が１周期経過した後に発生せしめる。これにより、回転数とトルクの負荷変動振動はさらに良好に減少する。
【００４１】
図２０のaとbは、負荷変動振動に対する３つのトルクパルスI１、Ｉ２、Ｉ３の作用を示している。平均エンジントルクMが上昇するに伴って第１のトルクパルスI１を投入する。この第１のトルクパルスI１は負の値を持ち、周期の半分だけ継続する。この第１のトルクパルスI１が終了した直後に第２のトルクパルスI２を発生させる。この第２のトルクパルスI２は正の値を持っている。第２のトルクパルスI２に引き続きすぐに第３のトルクパルスI３を投入する。この第３のトルクパルスI３も負の値である。これら３つのトルクパルスI１、Ｉ２、Ｉ３はすべて負荷変動振動の周期の半分の継続時間を持っている。負荷変動振動は著しく減少し、たとえば第２次部分の回転数Sおよびねじれダンパーに印加されるトルクTが特によくわかる。
【００４２】
図２１のaとbは、第２次部分７bに連結された電動機による負荷変動振動の減少を、エンジンスタート時の状態において示したものである。対応するブロック構成図が図１６のbに図示されている。平均エンジントルクMの上昇に伴って第１のトルクパルスI１を投入する。トルクパルスの高さはほぼ平均エンジントルクMのパルス高さの半分に相当している。トルクパルスの時間は周期の半分である。第１のトルクパルスI１を投入後の１周期に第２のトルクパルスI２を投入する。そのパルス高さはちょうど第１のトルクパルスI１のパルス高さと同じであり、ねじれ振動の周期の半分の間継続する。第１次部分の回転数Pおよび第２次部分の回転数Sと、平均回転数nとから、負荷変動振動の減少が明らかになる。特に、ねじれダンパーに印加される振動またはトルクTの振幅も減少している。
【００４３】
総括すると、本発明においては、逆位相振動を生じさせるトルクパルスを外側から発生させることにより、負荷変動振動が著しく減少する。これにより、図面に図示したシミュレーションモデルが示すように、システム全体は負荷変動後振動しないか、振動してもわずかである。上記の実施形態では、クラッチが閉じている場合の負荷変動時の典型的な走行状態に関し、本発明を、始動時または切換え時の同期投入後のトルクジャンプ、およびデュアルモードフライホイールを備えたシステムにおけるエンジンスタート時の最初の点火について説明したが、このような典型例以外にも、本発明による方法を適用できる他の状態も可能である。トルクパルスの発生は、高速制御可能な電動機、たとえばスターター、始動発電機等を備えたシステムにおいて特に大きなコストを要せずに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デュアルモードフライホイールを設けていないエンジンを備えたパワートレインの、クラッチが閉じているときのブロック構成図である。
【図２】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分（ａの図）または第１次部分（ｂの図）に連結された電動機とを備えたエンジンを有するパワートレインの、クラッチが閉じているときのブロック構成図である。
【図３】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールがないエンジンにおける負荷変動時の走行状態での回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図４】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を適用したケースに対する図３のaとbに対応するグラフである。
【図５】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分に連結された電動機とを備えたエンジンにおける負荷変動時の走行状態での回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図６】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を適用したケースに対する図５のaとbに対応するグラフである。
【図７】ａとｂはそれぞれトルクパルスを発生させた場合の図６のaとbに対応するグラフである。
【図８】ａとｂはそれぞれ電動機が第１次部分に連結されている場合の図６のaとbに対応するグラフである。
【図９】デュアルモードフライホイールを設けていないエンジンに対する始動時またはギヤ切換え場のパワートレインのブロック構成図である。
【図１０】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分（ａの図）または第１次部分（ｂの図）に連結された電動機とを備えたエンジンにおける始動時またはギヤ切換え時の走行状態に対する図９に対応するブロック構成図である。
【図１１】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールがないエンジンにおける始動時またはギヤ切換え時の走行状態に対する回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図１２】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を実施した場合の図１１のaとbに対応するグラフである。
【図１３】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第２次部分に連結された電動機とを備えたエンジンにおける始動時またはギヤ切換え時の走行状態に対する回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図１４】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を適用したケースに対する図１３のaとbに対応するグラフである。
【図１５】ａとｂはそれぞれ電動機が第１次部分に連結されている場合の図１４のaとbに対応するグラフである。
【図１６】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第１次部分に連結された電動機（ａの図）または第２次部分に連結された電動機（ｂの図）とを備えたエンジンにおけるエンジンスタート時の走行状態に対するパワートレインのブロック構成図である。
【図１７】ａとｂはそれぞれデュアルモードフライホイールと第１次部分に連結された電動機とを備えたエンジンにおけるエンジンスタート時の走行状態に対する回転数とトルクの挙動を、本発明による方法を適用していないケースに対して説明するためのタイムチャートである。
【図１８】ａとｂはそれぞれ本発明による方法を実施した場合の図１７のaとbに対応するグラフである。
【図１９】ａとｂはそれぞれ２つのトルクパルスを発生させた場合の図１８のaとbに対応するグラフである。
【図２０】ａとｂはそれぞれ３つのトルクパルスを発生させた場合の図１９のaとbに対応するグラフである。
【図２１】ａとｂはそれぞれ電動機が第２次部分に連結され且つ２つのトルクパルスを発生させた場合の図２０のaとbに対応するグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ トランスミッション
３ 車輪
４ 車両
５ ねじれ振動ダンパー
６ 電動機
７a 第１次部分
７b 第２次部分
８ クラッチディスク
９ クラッチ伝動トルク
D 動的エンジントルク
G トランスミッション入力軸のトルク
I トルクパルス
K クラッチトルク
M 平均エンジントルク
MＤ 動的トルク
ｎ 仮定の平均エンジン回転数
N エンジン回転数
NＧＡ トランスミッション出力部における回転数
NＧＥ トランスミッション入力部における回転数
Ｐ 第１次部分の回転数
S 第２次部分の回転数
Syn トランスミッションにおけるトルク
T ねじれダンパー内のトルク
Claims (22)
- 動力車両のパワートレインにおける利用トルクの変化を検出するステップと、
利用トルクの変化により生じる負荷変動振動の周期を測定するステップと、を含む、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止方法において、
利用トルクが変化し始めたときに、負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせる付加的なトルクパルスを発生させ、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であることを特徴とする前記方法。 - トルクパルスの高さが、利用トルクの高さの半分の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 付加的なトルクパルスを、負荷変動開始時に論理装置により発生させることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 付加的なトルクパルスを原動機により発生させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
- 付加的なトルクパルスを動力車両のスターターにより発生させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
- 付加的なトルクパルスをブレーキ装置を介してエンジンケースおよび（または）回転体へ伝動させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
- トルクパルスを制御するため、エンジンを制御する電子制御システムからのトルク情報を使用することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
- トルクパルスの制御を、エンジンの回転数の変化に基づいて行うすることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
- トルクパルスを動力車両のエンジンに発生させることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
- デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの場合、トルクパルスをデュアルモードフライホイールの第１次部分および（または）第２次部分に発生させることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
- 負の値を持つ最初の第１のトルクパルスの後に、正の値を持つ他のトルクパルスを発生させることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法。
- 始動時またはギヤ切換え時にトルクパルスを同期時点で投入することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の方法。
- 付加的なトルクパルスを、エンジントルクの利用トルクが最初に上昇したときにエンジントルクに対して逆方向に投入することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の方法。
- 最初の第１の付加的なトルクパルスの後に第２の付加的なトルクパルスを発生させ、その際第２のトルクパルスを最初の第１のトルクパルスよりも１周期遅れて投入することを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の方法。
- ３つのトルクパルスを連続的に発生させ、その際中間のトルクパルスを他の２つのトルクパルスに対し逆方向に指向させることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の方法。
- 動力車両のパワートレインにおける利用トルクの変化を検出する手段と、
利用トルクの変化により生じる負荷変動振動の周期を測定する手段と、を備えた、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動抑止装置において、
パワートレインに連結されているトルクパルス発生装置（６）と、
負荷変動が始まったときにトルクパルスを作用させる論理装置であって、トルクパルスが負荷変動振動の周期の半分継続し、且つ負荷変動振動に対し逆位相の振動を生じさせるようにトルクパルスを制御する前記論理装置と、を有することを特徴とする前記装置。 - トルクパルス発生装置（６）が、内燃機関に連結されている電動機であることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
- デュアルモードフライホイールを備えたエンジンの場合、トルクパルス発生装置（６）が、デュアルモードフライホイールの第１次部分（７ a ）および（または）第２次部分（７b）に連結されていることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の装置。
- 論理装置が、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法を制御するために構成されていることを特徴とする、請求項１６から１８までのいずれか一つに記載の装置。
- データキャリアにファイルされ、或いはネットワークで使用可能で、制御装置に負荷可能な、動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御プログラムであって、
動力車両のパワートレインにおける利用トルク信号を検出するステップと、
利用トルクの変化によって生じる負荷変動振動の周期を測定するステップと、を含む前記制御プログラムにおいて、
トルクパルスを発生させるための制御信号を生じさせるプログラムステップを含み、トルクパルスの継続時間が負荷変動振動の周期のほぼ半分であり、且つトルクパルスが負荷変動振動とは逆方向の振動を生じさせることを特徴とする前記制御プログラム。 - 請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法を実施するためのプログラムステップを含んでいることを特徴とする、請求項２０に記載の制御プログラム。
- 動力車両のパワートレインにおける負荷変動振動を抑止するための制御装置において、
請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えた制御プログラムが設けられていることを特徴とする制御装置。
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