JP3682101B2 - 変速比切り替えのための切替時間を求める方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有段変速機をシミュレートする無段変速機における変速比切り替えのための切替時間を求める方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許公告第４１２０５４０号公報から、運転者によってじかに制御できる有段変速段がシミュレートされるように無段変速機を制御することが知られている。この目的で制御装置は、この制御装置内で求められた目標変速比ｕｅｓｏｌｌが変速機において設定調整されるよう、無段変速機において圧力比を調整する。目標変速比ｕｅｓｏｌｌは、制御装置内で運転者の切替要求に依存して求められる。このようにして要求される目標変速比の変更は跳躍的には行えず、変速機の負荷を考慮しながら、さらにとりわけ運転者に対し心地よい切替快適性が得られるように、所定の切替時間にわたり行われる。
【０００３】
自家用車に用いられる自動的に切り換えられる有段変速機の場合には通常、遊星歯車装置により構成されており、この場合、圧力の加えられるクラッチとブレーキにより所定の変速比に切り替えることができる。この場合も変速比の切り替えは急激に行えず、つまり一方ではこれまでの変速比で操作されたクラッチとブレーキによる圧力減少と、他方ではこれから投入される変速段において操作されるクラッチとブレーキによる圧力形成を急激に行うことはできず、技術的な理由ならびに快適性に基づく理由から、所定の切替期間にわたって変速比の切り替えを行わなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、切替快適性が運転者の快適感覚に適合されるように切替時間を設定することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および利点】
本発明によればこの課題は、変速比の切り替えと切替方向に依存して基本切替時間を求めるステップと、変速比切替時に生じる変速機の入力回転数の変化に依存して回転数ファクタを求めるステップと、変速機の負荷信号に依存して負荷ファクタを求めるステップと、基本切替時間 、負荷ファクタおよび回転数ファクタから切替時間を求めるステップを有することにより解決される。
【０００６】
これにより有利には、変速比切替に重要な影響を及ぼすすべての入力量が考慮される。上述のステップにより殊に、切替状態（出発変速比と目標変速比たとえば第４変速比から第５変速比への切り替え）ならびに切替方向（第４変速比から第５変速比への切り替えと第５変速比から第４変速比への切り替えとを区別）が切替快適性に重要な影響を及ぼすことが考慮される。この影響は、各切り替えおよび各切替方向ごとに切替時間を別個に求めることで考慮される。
【０００７】
この場合、回転数ファクタによって、変速比切り替えにより引き起こされる変速機入力回転数の変化が考慮される。このような回転数変化は、変速機の入力側における回転質量体に対しても変速機に前置接続された駆動機関の回転質量体に対しても作用を及ぼすので、このことでこの質量体の回転エネルギーの変化に起因する切替快適性に対する影響の成分が考慮される。したがって、入力回転数の変化が大きくなるにつれて、回転ファクタひいては切替時間も上昇する。
【０００８】
さらに負荷ファクタにより、変速機入力側に加わる負荷が考慮される。負荷が小さいときには、ソフトでありいっそう目立たない切替過程が望まれ、これによって殊に、切替快適性に対する高い要求に添うことになる。これに対して負荷が大きいときには加速の要求が前面にでてくることになり、これを満たすために回転エネルギーも利用できる。この場合、快適性の要求は背景に退くので、結果としてハードな切り替えも許されることになる。この理由から、負荷が小さくなるにつれて負荷ファクタが高まり切替時間が長くなる。設計に応じて、著しく高い負荷のときに負荷ファクタが負の値に達するように構成することができ、このようにして回転エネルギーを利用するために回転数ファクタを阻止するようになる。
【０００９】
この方法を実施するために提案されたプログラミング可能な制御部の形式の装置を用いることによって、この方法の使用が著しく簡単かつ有利なコストで実現可能である。
【００１０】
従属請求項には本発明の有利な実施形態が記載されている。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、基本切替時間は付加的に車両状態（牽引またはエンジンブレーキ動作）に依存して求められる。これにより、運転者にとって切替快適性は大きさや経過特性だけでなく切替衝撃の作用方向によっても影響が及ぼされることが考慮される。この実施形態は、エンジンブレーキ動作のもとでの切替衝撃は、牽引動作のもとでの切替衝撃よりも心地よくないと感じることに基づいている。これは一方では、運転者は牽引動作時にはエンジンブレーキ動作時よりも良好にそのシートによって支持されていることによる。他方では、加速時つまり牽引動作のもとにおいては、切替衝撃は加速にとって必要なものとして、あるいはそれどころかスポーツ走行スタイルのしるしとして受け入れられているのに対し、エンジンブレーキ動作のもとでの減速時には切替衝撃はむしろ減速の中断という印象を引き起こし、したがって心地よくないと感じられる。
【００１２】
次に、図面に示された実施例に基づき本発明について詳細に説明する。
【００１３】
【実施例】
図１には、電気液圧式に操作されるたとえばベルト式変速機における無段変速機２の制御部１のブロック図が示されている。無段変速機２は制御可能な始動クラッチ３を介して内燃機関プログラミング可能な制御部の形式の装置を用いることによって、４により駆動される。無段変速機２の出力軸５は、図示されていない車両の車輪駆動部と結合されている。
【００１４】
以下では、時間ｔとともに変化する量または関数を時間ｔの関数ｆ（ｔ）として表す。
【００１５】
制御装置６は、少なくともスロットルバルブ角度発生器７のスロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）と内燃機関４のエンジン回転数発生器８のエンジン回転数ｎｍｏｔ（ｔ）とに依存して、液圧バルブブロック９を制御する。無段変速機２と始動クラッチ３を制御するために制御装置６は別の入力量として、キックダウンスイッチ１０のキックダウン信号ｋｄ（ｔ）、アイドリングスイッチ１１のアイドリング信号ｌｌ（ｔ）、内燃機関４の空気量ないし空気質量発生器１２の空気量ないし空気質量ｍｌ（ｔ）および変速機入力回転数発生器１３の変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）、ならびに走行速度発生器１４の走行速度ｖ（ｔ）を受け取る。これに加えて制御装置６によって、非駆動車両軸における基準速度発生器１５の速度ｖｒｅｆ（ｔ）、横方向加速度発生器１６の横方向加速度ａｑ（ｔ）およびブレーキ信号発生器１７のブレーキ信号ｂ（ｔ）が捕捉検出されて処理される。
【００１６】
さらにこの制御部は通常のように、走行段Ｐ（パーキング）、Ｒ（バック）、Ｎ（ニュートラル）およびＤ（無段変速機の変速比等の自動的な設定調整）をまえもって選択するためセレクト装置１８を介して車両運転者により制御可能である。また、このセレクト装置１８の設定範囲は、変速比等の直接的なプリセットのために設けられている。
【００１７】
セレクト装置１８は走行段Ｄから第２の切換経路１９へ動かすことができ、そこにおいてセレクト装置１８はロッカスイッチとして動作し、車両運転者はシフトアップまたはシフトダウンに関して変速比を制御することができる。セレクト装置１８は、走行段信号ＦＳＴと、シフトタップまたはシフトダウンのための切替要求信号ｓｈｒとを送出する。
【００１８】
ここにおいて、そして以下の説明においても、変速比の変化に関して“シフトアップ”または“変速比の低減”という用語が用いられているが、これは入力回転数が変わらないで保持されているときに変速機の出力回転数を高めるものであり、有段変速機におけるシフトアップに相応する。これとは逆に、入力回転数が変わらないで保持されているときに変速機の出力回転数を低減するという意味で変速比の変化に関して“シフトダウン”または“変速比の増加”という用語が記載されており、これは有段変速機におけるシフトダウンに相応する。
【００１９】
前述の各量に依存して、制御装置６は信号出力側ｐｋおよび液圧バルブブロック９を介して始動クラッチ３内の液圧を制御し、さらに信号出力側ｐｅおよびｐａならびに液圧バルブブロック９を介して、変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）と変速機出力回転数（走行速度）ｖ（ｔ）との間における変速比ｕｅを制御する。この目的で液圧バルブブロック９は、始動クラッチ３および無段変速機２の対応の制御導管２０，２１，２２をポンプ２３に通じる圧力導管２４と、または液圧流体用の予備タンク２６への帰還導管２５と接続する。
【００２０】
制御装置６は図２に示されているように変速比制御部２７を有しており、これは走行アクティビティ検出機能部２８、牽引動作−エンジンブレーキ動作検出機能部２９、駆動部スリップ検出機能部３０および設定調整機能部３１と接続されている。
【００２１】
走行アクティビティ検出機能部２８は、有利にはドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２２０５１号公報に記載の方法にしたがって、車両の制御に関する運転者の走行スタイルないしは交通状況に基づく運転者の挙動を評価する量すなわち走行アクティビティＳＫ（ｔ）を求める。
【００２２】
牽引動作−エンジンブレーキ動作検出機能部２９は、スロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）とエンジン回転数ｎｍｏｔ（ｔ）とに依存して、車両が牽引動作であるかエンジンブレーキ動作であるかに関する信号ｚｓ（ｔ）を送出し、さらに駆動部スリップ検出機能部３０は、走行速度ｖ（ｔ）と速度ｖｒｅｆ（ｔ）との差から、駆動輪のスリップを表す駆動部スリップ信号ｓａｎ（ｔ）を求める。
【００２３】
これらの量ならびに、走行段信号ＦＳＴ、切替要求信号ｓｈｒ、スロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）、キックダウン信号ｋｄ（ｔ）、アイドリング信号ｌｌ（ｔ）、空気量ｍｌ（ｔ）、変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）、走行速度ｖ（ｔ）、横方向加速度ａｑ（ｔ）、ブレーキ信号ｂ（ｔ）および変速機出力回転数ｎｅ（ｔ）から、変速比制御部２７は目標変速比ｕｅｓｏｌｌおよび始動クラッチ開／閉信号ＡＫを求め、これらは設定調整機能部３１へ転送される。
【００２４】
設定調整機能部３１は、信号出力側ｐｅおよびｐａを用いることで変速機２の変速比設定部を制御し、その際、目標変速比ｕｅｓｏｌｌはできるかぎりわずかな遅延時間で、しかし目立つオーバシュートなく設定調整される。さらに、始動クラッチは始動クラッチ開／閉信号ＡＫに応じて信号出力側ｐｋを介して設定調整機能部３１により制御される。
【００２５】
自動的に変速比を選択する第１の動作モードにおいて変速比制御部２７は、入力量すなわち牽引動作／エンジンブレーキ動作信号ｚｓ（ｔ）、駆動部スリップ信号ｓａｎ（ｔ）、走行段信号ＦＳＴ、走行アクティビティＳＫ（ｔ）、スロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）、エンジン回転数ｎｍｏｔ（ｔ）、アイドリング信号ｌｌ（ｔ）、キックダウン信号ｋｄ（ｔ）、空気量信号ｍｌ（ｔ）、ブレーキ信号ｂ（ｔ）および変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）から、目標変速比ｕｅｓｏｌｌを求める。
【００２６】
運転者により制御される第２の動作モードにおいて、運転者によってじかに制御可能な有段変速機がシミュレートされる。目標変速比ｕｅｓｏｌｌは、入力量すなわち切替要求信号ｓｈｒ、変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）、スロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）および牽引動作／エンジンブレーキ動作信号ｚｓ（ｔ）から求められる。
【００２７】
変速比制御部２７は図示されていないテーブルを有しており、このテーブル内にはまえもって定められた目標変速比ｕｅｓｏｌｌ＿ｉが格納されている。まえもって定められているこれらの目標変速比ｕｅｓｏｌｌ＿ｉは、有段変速機のシミュレートに際してはこの有段変速機の１つの変速段に対応しているので、シミュレートしようとする有段変速機の変速段と同じ個数のまえもって定められた目標変速比ｕｅｓｏｌｌ＿ｉが設定されている。したがって、まえもって定められた目標変速比ｕｅｓｏｌｌ＿ｉは変速段とも呼ぶことができる。
【００２８】
図示されている実施例の場合には５速の有段変速機がシミュレートされているので、前進走行に関して、まえもって定められた目標変速比ｕｅｓｏｌｌ＿１，ｕｅｓｏｌｌ＿２，ｕｅｓｏｌｌ＿３，ｕｅｓｏｌｌ＿４およびｕｅｓｏｌｌ５がこのテーブルに格納されている。まえもって定められた目標変速比は、図式化にしたがってｕｅｓｏｌｌ＿ｉで示されており、その際、ｉは有段変速機の相応の変速段を表している。つまりｕｅｓｏｌｌ＿３は、有段変速機の第３速に対応するまえもって定められた目標変速比を表している。ｕｅｓｏｌｌ＿１からｕｅｓｏｌｌ＿５へ向かって変速段が高まるにつれて、まえもって定められた目標変速比の値はこの方向で減少する。つまり、まえもって定められた目標変速比はｕｅｓｏｌｌ＿１において最高でありｕｅｓｏｌｌ＿５において最低である。
【００２９】
切替要求信号ｓｈｒから変速比ｕｅの切り替えを得る目的で、以下のステップが必要である。すなわち、
−切替時間の設定ｔｓ
−移行特性の設定
そして切替時間ｔｓと移行特性によって、これまでの値たとえばｕｅｓｏｌｌ＿４から新たな値ｕｅｓｏｌｌ＿５への目標変速比の経過特性が求められる。
【００３０】
切替時間ｔｓは、回転数ファクタＤＦと負荷ファクタＬＦを用いることで次式にしたがって算出される。すなわち、
ts = tg(gg) * (1 + DF + LF) （式１）
DF = A(gg) * (Delta_n) / (Delta_n_max * 100) （式２）
LF = B(gg) * (MD / (Md_max * 100) （式３）
そしてこれは以下の量から算出される。すなわち、
ｇｇ：
切替形式、これは切替動作と切替方向により記述される。実例：１２__ｚは牽引動作における第１の変速比ｕｅｓｏｌｌ__１から第２の変速比ｕｅｓｏｌｌ__２への切り替えを意味する。４３__ｓは、エンジンブレーキ動作における第４の変速比ｕｅｓｏｌｌ__４から第３の目標変速比ｕｅｓｏｌｌ__３への切り替えを意味する。
【００３１】
ｔｇ（ｇｇ）：
切替形式ｇｇに対する基本時間である。
【００３２】
Ａ（ｇｇｔ）：
切替形式ｇｇに対する回転数ファクタである。
【００３３】
Ｂ（ｇｇ）：
切替形式ｇｇに対する負荷ファクタである。
【００３４】
Ｄｅｌｔａ__ｎ：
切替動作と変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）に依存する変速比切替時の変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）のまえもって算出された変化である。
【００３５】
Ｄｅｌｔａ__n__ｍａｘ：
変速比の切り替えを行うときの変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）の最大可能な変化である。
【００３６】
Ｍｄ：
変速機２の入力トルクである。
【００３７】
Ｍｄ__ｍａｘ：
変速機２の最大入力トルクである。
【００３８】
切替時間ｔを算出する前にまずはじめに、上述の量を求める必要がある。図３にはこのために必要なステップがフローチャートの形式で示されている。ステップ３２においてまずはじめに、１次的な入力量すなわち牽引動作／エンジンブレーキ動作ｚｓ（ｔ），スロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ），変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）および切替要求信号ｓｈｒが求められる。次にステップ３３において、これらから２次的な量として、スロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）に依存する入力トルクＭｄ，目下設定調整されている変速比ｕｅと切替要求信号ｓｈｒから切替動作ｇｇ、さらに切替動作ｇｇと変速機入力回転数ｎｅ（ｔ）から変速機入力回転数の変化Ｄｅｌｔａ__ｎが求められる。これらの２次的な入力量を用いることで、ステップ３４においてテーブルから、基本切替時間ｔｇ（ｇｇ），回転数ファクタＡ（ｇｇ）および負荷ファクタＢ（ｇｇ）が求められる。最後にステップ３５において、式１にしたがって切替時間ｔｓが求められる。
【００３９】
これまでにすでに得られた値によって、今までの目標変速比ｕｅｓｏｌｌ１、新たな目標変速比ｕｅｓｏｌｌ２および切替時間ｔｓについて、第２のステップにおいて移行特性曲線を用いることで、目標変速比ｕｅｓｏｌｌの時間経過特性を求めることができ、設定調整機能部３１と変速機２におけるバルブブロック９を設定調整することができる。
【００４０】
上述の実施例中に記載された方法は有利には、マイクロコンピュータの設けられたプログラミング可能な制御部におけるプログラムの形式で実現される。このプログラムは、２つの量の対応づけ（たとえばスロットルバルブ位置ａｌｐｈａ（ｔ）と入力回転数Ｍｄ（ｔ）との対応付け）は、テーブル形式または関数関係により表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御部を備えた無段変速機の概略図である。
【図２】変速比制御部の概略ブロック図である。
【図３】切替時間を求めるためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御部
２ 変速機
３ 始動クラッチ
４ 内燃機関
６ 制御装置
９ 液圧バルブブロック
２７ 変速比制御部
２８ 走行アクティビティ検出機能部
２９ 牽引動作−エンジンブレーキ動作検出機能部
３０ 駆動スリップ検出機能部
３１ 設定調整機能部

Claims (6)

1. 有段変速機をシミュレートする無段変速機（２）における変速比切り替えのための切替時間（ｔｓ）を求める方法において、
   変速比の切り替えと切替方向（ｇｇ）に依存して基本切替時間（ｔｇ）を求めるステップと、
   変速比切替時に生じる変速機（２）の入力回転数（ｎｅ（ｔ））の変化に依存して回転数ファクタを求めるステップと、
   変速機（２）の負荷信号（Ａｌｐｈａ（ｔ））に依存して負荷ファクタを求めるステップと、
   基本切替時間（ｔｇ）、負荷ファクタおよび回転数ファクタから切替時間（ｔｓ）を求めるステップを有することを特徴とする、
   変速比切り替えのための切替時間を求める方法。
2. 前記基本切替時間（ｔｇ）を付加的に車両状態（牽引動作／エンジンブレーキ動作（ｚｓ（ｔ）））に依存して求める、請求項１記載の方法。
3. 車両状態−牽引動作時の前記基本切替時間（ｔｇ）を車両状態−エンジンブレーキ動作時よりも小さく選定する、請求項２記載の方法。
4. 当該方法プロセスを表すプログラムを有するプログラミング可能な制御装置が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
5. ２つの量相互間の対応づけのためのプログラムはテーブルを用いる、請求項４記載の方法。
6. ２つの量相互間の対応づけのためのプログラムは関数関係を用いる、請求項４記載の方法。

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