JP3883578B2 - 切換要素の充填過程を自動的に整合する方法 - Google Patents

Description

本発明は、液圧式ないし電子式に個々に制御される切換要素の充填過程・接触過程を自動的に整合する方法に関する。
シリンダ室内を移動して多板ディスクに接触する切換ピストンを有した、液圧作動式切換要素を備える自動変速機において切換を実施するために、初めは多少空気が詰まっているシリンダ室に、切換ピストンが多板ディスクに限定して接触する前に油を充填しなければならない。この切換要素の充填・接触過程は通常、急速充填段階と充填平衡段階とに分けられている。急速充填段階において、ほとんど完全にあるいは部分的に空転する切換要素に油が充填され、続く充填平衡段階において切換ピストンが僅かな荷重をもって多板ディスクに限定して接触する。
一般に広い経験から、この過程の精度および特に精確に整合された接触圧力が、切換品質に大きな影響を与えることが知られている。
実際上、変速機を整合する際に再三にわたり、充填過程の整合パラメータが必要な製造公差のために変速機ごとに異なるという問題があることが分かっている。その上、その公差は時間と共に老化および摩耗によって変化するので、充填過程の整合パラメータも時間に左右される。
空転ないし部分的に空転するシリンダ室に油を充填するために使用する急速充填段階において、例えば製造上必要な空隙の公差、すなわち多板ディスクまでの切換ピストンのストロークが製造公差と並んで外乱と見なされる。空隙が例えば多板ディスクの摩耗によって増加したとき、追加的な必要油量を確保し接触過程を精確に実施するために、急速充填段階の時間を延長しなければならない。
従来実際上知られている方法では、或る型式の変速機を一様に整合することは望み通りには行えない。
必要な充填平衡圧力も同様に、一連のパラメータに関係している。すなわち、円板ばねを利用する場合に、例えば円板ばねのこわさが増大するにつれて、および切換ピストンの摩擦が増大するにつれて、切換ピストンを精確に多板ディスクに接触させるために充填平衡圧力を高めねばならない。
圧力調整器の偏差も切換品質を悪化する。そのため、充填後に切換ピストンにこれを多板ディスクに接触させるために必要な小さな荷重を与えるべく、圧力調整器の偏差に応じて充填平衡圧力を補正する必要がある。
したがって、ある型式の変速機を一様に整合した場合には、必然的に切換品質が落ちてしまう。
ヨーロッパ特許第０４３５３７７号明細書には、切換要素ないし液圧作動式の押込み形（einruckenden）およびかけ外し形（ausruckenden）のトルク伝達装置を備えた自動変速機において、その入力軸と出力軸との速度比を、低い速度比から高い速度比に切り換える方法が記載されている。その液圧作動式切換要素の充填・接触過程において、時間的な圧力経過は適合シェーマ（図式）によって変速機条件に合わされる。
このためにまず、スロットル弁が閉じられている場合、かけ外し形トルク伝達装置は、その運転圧力が切換前ないし変更前に減少されることによりかみ合いが外され、押込み形トルク伝達装置は、予め規定された充填サイクルにわたって押込み・指令圧力が利用されることによってかみ合いを外される。その押込み・指令圧力は初期値に設定され、続いて調整サイクルにおいて、押込み形トルク伝達装置の前進的作用を生じさせるために閉ループで調整される。この調整サイクル中における予め決められた値を越えての押込み・指令圧力の増大発生あるいは押込み形トルク伝達装置の適正な充填は、速度変化を測定することによって検出される。この検出に応じて、初押込み・指令圧力の値に関係する第１の記憶パラメータがこの初押込み・指令圧力を高めるために調整されるか、あるいは充填サイクルの長さに関係する第２の記憶パラメータを充填サイクルを延長するために調整しなければならない。
上述したこの方法は、切換品質が解析され、充填の際における圧力および時間に関する必要な適合性が計算され、次の切換の基礎とされ、これによって切換品質が最適にされるという利点を有する。
しかしこの公知の方法の場合、最適な切換快適性を得るために、すべての走行条件において学習段階が必要であるという欠点がある。従って、新しい変速機の場合、変速機を交換した後あるいは変速機を修理した後において、この公知の整合方法を利用した場合、切換品質ははじめは害されている。
この関係においてヨーロッパ特許第０４３５３７４号明細書およびヨーロッパ特許第０４３５３７８号明細書における適合方法も挙げられるが、これらも、学習過程が必要であることから、パラメータの最適化がかなり遅れて過程（プロセス）に作用するという欠点を有する。
したがって、本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法を、最適な切換品質を保証するために、各変速機に対して独立して個々の切換要素の充填がはじめから最適なパラメータで行われるように成就することにある。
この課題は請求の範囲第１項に記載の手段によって解決される。
本発明に基づく方法は、充填・接触過程を決定するパラメータ、すなわち急速充填時間、急速充填圧力、充填平衡時間および充填平衡圧力が、各変速機に対して独立して、各構造部品の公差に応じて、変速機の運転開始時に精確に設定されるという利点を有する。これによって各変速機に対して即座の最適な切換品質が保証される。
比較的大きな公差を有する変速機の場合も、本発明に基づく方法によれば、充填過程を問題なしに最適化することができる。
さらに、本発明に基づく方法の原理によれば、敏感で経費のかかる調整形負荷受取りの代わりに、制御形負荷受取りが行える。
本発明の他の利点は、従属請求の範囲および以下図を参照して説明する実施例から理解できる。
図１は充填段階における時間に関する圧力経過を示した線図、
図２は最適な充填平衡圧力を得るための圧力調整器・電流ないし理論的圧力経過の先行条件（Vorgabe）を示した線図、
図３は最適な急速充填時間を得るための圧力調整器・電流ないし理論的圧力経過の先行条件（Vorgabe）を示した線図である。
以下図１から図３を参照して、液圧作動式切換要素の充填過程を自動的に整合する方法を説明する。この方法は専ら、変速機制御装置において既に知られている圧力調整器・電流、時間および種々の回転数のような大きさを基礎としている。
切換要素の充填過程は、それぞれ四つのパラメータ、すなわち急速充填時間Ｔ_SF、急速充填圧力ｐ_SF、充填平衡時間Ｔ_FA、充填平衡圧力ｐ_FAで表される。
液圧作動式切換要素の充填・接触過程は、まず急速充填段階ＳＦＰで開始され、これに続いて充填平衡段階ＦＡＰが行われる。充填平衡段階の終わりに圧力上昇段階ＤＡＰが続き、これは図から理解できるように時間につれて増大する圧力勾配として表されている。
図１には、一般的に公知の充填段階が、時間に関する圧力経過の形で示されている。その場合、急速充填段階ＳＦＰの始めに急速充填圧力ｐ_SFが与えられ、これは全急速充填段階Ｔ_SF中で少なくともほぼ一定に保たれる。急速充填段階ＳＦＰの終わりに圧力経過曲線は段落的に急落し、充填平衡圧力ｐ_FAが続き、これは充填平衡時間Ｔ_FAに応じた全充填平衡段階ＦＡＰの間にわたって一定している。充填平衡段階ＦＡＰの終わりに圧力上昇段階ＤＡＰにおいて圧力が一定して上昇し、その充填平衡段階ＦＡＰからの圧力上昇段階ＤＡＰへの移行は回転数変化によって特徴づけられる。
したがって、最適にはそれぞれの切換要素は充填平衡段階ＦＡＰの終わりに充填される。製造上の公差のために、シリンダ室が急速充填段階ＳＦＰ中に、あるいは充填平衡段階ＦＡＰの早い時期にすでに充填され終えたとき、あるいは充填過程が圧力上昇段階中にはじめて終了したとき、突然切換過程が実施され、これは全般的に不快に感じられる。
切換要素の充填が充填平衡段階の終わりに完了されるように切換過程を最適化するために、急速充填時間ＴSF、急速充填圧力ｐ_SF、充填平衡時間Ｔ_FA、充填平衡圧力ｐ_FAが最適化されねばならない。このために、上述の四つのパラメータのうちの二つが、残りの二つのパラメータに対して最適な値ｐ_FA最適、Ｔ_FA最適、ｐ_SF最適、Ｔ_SF最適を決定できるようにするために、予め設定される。
次に、最適な充填平衡圧力ｐ_FA、および急速充填時間Ｔ_SFを得るための最適化方法について説明する。
この方法を実施するために、急速充填圧力ｐ_SFおよび充填平衡時間Ｔ_FAが予め設定されることが前提とされる。
さらに目的に適って、限界モデル試験において最適化すべきパラメータｐ_FA、Ｔ_SFに対する上限値および下限値が認識される。この限界値は最大公差あるいは最小公差を有する変速機を試験して経験的に求められ、最悪の切換品質の極限値を表す。それぞれのパラメータの下限値はｐ_FA最小、Ｔ_FA最小、ｐ_SF最小、Ｔ_SF最小で表され、経験的に求められたパラメータの上限値はｐ_FA最大、Ｔ_FA最大、ｐ_SF最大、Ｔ_SF最大で表される。
この方法を実施するための別の前提条件は、その充填パラメータを決定しようとする切換要素が、それぞれ個々に液圧式ないし電気式に制御できることにある。したがって、各切換要素は固有の公差を有し、またそれぞれ最適に調整されねばならないので、それぞれの切換要素の個々の制御性も前提条件とされる。
さらにこの切換要素の係合の際に、切換要素に明白に対応でき測定できる回転数変化が生ずるに違いない。充填平衡段階ＦＡＰから圧力上昇段階ＤＡＰへの移行点におけるこの回転数変化の開始は、回転数の平均値からの偏差によって、あるいは回転数勾配の発生によって、あるいはこれらの組合せによって検出される。例えばエンジン回転数が一定しているとき、系統圧力は一定している。いま圧力が変化したとき、切換要素にこれに明らかに関連した回転数変化が生じているに違いない。このために回転数および圧力調整器は常に監視されねばならない。
また別の前提条件として、急速充填圧力ｐ_SFの値が充填平衡圧力ｐ_FAよりどの位高くなっているかが確認されている。これらの両圧力の差は予備試験を参考にして求められ、この実施例においては１バールに設定されている。
この方法を実施するための別の前提条件として、同様に予備試験により、切換要素の充填平衡時間がどの位の長さでなければならないかが確認されている。この実施例において、その充填平衡時間Ｔ_FAは１５０ｍｓに決められている。
本発明の最適化方法を実施するために、まず変速機温度が規定されたレベルにされる。それから変速機は、調整すべき切換要素の係合の際に測定可能な回転数変化が生ずるような状態に置かれる。そのために例えば別の切換要素が係合され、調整すべき切換要素の係合の際に変速機内で拘束（ロック）が生ずるかあるいは変速機構成要素が高速回転されるような運転経過が入れられる。係合されていた切換要素の解除によって、調整すべき切換要素の片側が規定された出力回転数にされる。この切換要素の反対側で回転数が測定できねばならず、この側には予設定圧力が作用している。
さらにエンジン回転数は、切換要素の充填の際に系統圧力の影響が排除されるほどに高められる。このためにエンジン回転数は例えば１５００ｒｐｍを超える値にされる。
図２においていまや、充填平衡圧力ｐ_FAを得るために、実際の切換の場合のような圧力調整器のヒステリシスを生じさせるために、約４０ｍｓの非常に短い急速充填段階ＳＦＰを有する、理論的な圧力経過ないし圧力調整器・電流が予設定される。急速充填圧力ｐ_SFは充填平衡圧力ｐ_FAより１バールだけ高くなければならない。充填平衡段階ＦＡＰに対して３秒の長い時間が与えられている。最適化すべき充填平衡圧力ｐ_FAの高さは可変状態にある。
圧力勾配ないし圧力上昇段階ＤＡＰは、切換の際における最大圧力勾配に応じて３０バール／秒の勾配を有している。
最適な充填平衡圧力ｐ_FA最適を得るために、図２における予設定された圧力調整器・電流に応じて圧力調整器が制御される。
まず充填平衡圧力ないしそれに対応する電流に対して、予め経験的に求められた下限値ｐ_FA最小よりも小さな初期値ｐ_FAａが設定される。そしてこの場合、圧力上昇段階ＤＡＰないし圧力調整器・電流勾配の開始後に、回転数変化が生ずるに違いない。もし充填平衡段階ＦＡＰから圧力上昇段階ＤＡＰに移行する際、ないしは圧力上昇段階ＤＡＰの開始後に回転数変化が生じないとき、切換要素あるいはその制御装置は故障している。
すなわち、最適化すべきパラメータに応じて、上述の実施例と無関係に、それぞれ経験的に求められた下限値ｐ_FA最小、Ｔ_FA最小、ｐ_SF最小、Ｔ_SF最小よりも、目的に適って小さな初期値ｐ_FAａ、Ｔ_FAａ、ｐ_SFａ、Ｔ_SFａが予設定されるが、これは最適化方法を実施するための必然的な前提条件ではない。
図２における充填平衡圧力ｐ_FAの最適化を参考にして、まず充填平衡圧力の初期値ｐ_FAａが０．１〜０．２バールの間隔でステップ的に高められ、その場合、回転数変化は次第に早く生ずる。まず初めは、回転数変化は圧力上昇段階ＤＡＰ中にないし圧力調整器・電流勾配中に生じ、これは設定された充填平衡圧力ｐ_FAがまだ低すぎることを意味する。所定の充填平衡圧力ｐ_FA最適において、回転数変化は圧力上昇段階ＤＡＰの開始時あるいはその前に、圧力調整器・電流勾配の採用前に生ずる。その充填平衡圧力は、回転数変化が圧力上昇段階の開始時あるいはその前にはじめて生じたときの圧力である。
求められた最適な充填平衡圧力ｐ_FA最適が、充填平衡圧力ｐ_FAに対する予め経験的に求められた上限値ｐ_FA最大を超えているとき、切換要素あるいはその制御装置は恐らく故障しており、いずれにしても許容公差外にある。
同様のことは全般的に、その都度求められた最適なパラメータｐ_FA最適、Ｔ_FA最適、ｐ_SF最適、Ｔ_SF最適が、それらの経験的に求められた上限値ｐ_FA最大、Ｔ_FA最大、ｐ_SF最大、Ｔ_SF最大を超えているときに当てはまる。
予め設定したパラメータ急速充填圧力ｐ_SFと充填平衡時間Ｔ_FA並びに求められた最適な充填平衡圧力ｐ_FAに対して、いまや最適な急速充填時間Ｔ_SFが求められる。
このため図３に基づいて、可変時間の急速充填段階ＳＦＰ、充填平衡圧力ｐ_FAより１バールだけ高い急速充填圧力ｐ_SF、充填平衡時間が例えば１５０ｍｓである充填平衡段階Ｔ_FA、および切換の際の最大圧力勾配に相応した３０バール／秒の勾配の圧力勾配を有する圧力上昇段階をした理論的な圧力経過ないし圧力調整器・電流が予め設定される。
予め与えられたパラメータｐ_SF、Ｔ_FAおよび求められた最適な充填平衡圧力ｐ_FA最適によって、まず経験的に求められた下限値Ｔ_SF最小よりも目的に適って小さい初期値Ｔ_SFａが設定される。いまや圧力上昇段階の開始後に回転数変化が生じねばならず、そうでない場合には切換要素あるいは制御装置は故障している。
最適な充填平衡圧力ｐ_FA最適を上述したように求める方式に類似して、急速充填時間Ｔ_SFに対する値が間隔を隔ててステップ的に高められ、その場合回転数変化は次第に早く生ずる。その回転数変化はまず初めは圧力上昇段階中に生じ、これは設定された急速充填時間Ｔ_SFがまだ短すぎることを意味する。所定の急速充填時間Ｔ_SFにおいて、回転数変化は圧力上昇段階ＤＡＰの開始と同時にないしはそれとほぼ同時に生じ、従って切換要素に対する最適な充填平衡時間を表す。
求められた最適な急速充填時間Ｔ_SFが予め経験的に求められた上限値Ｔ_SF最大より大きいとき、切換要素あるいは制御装置は恐らく故障しており、いずれの場合も許容公差外にあると見なされる。
上述の方法に類似して、急速充填時間Ｔ_SFおよび充填平衡圧力ｐ_FAの代わりに、もちろん別のパラメータ、すなわち急速充填圧力ｐ_SFおよび充填平衡時間Ｔ_FAを最適化することもできる。
走行車を検査する際に、この本発明の方法は目的に適って変速機の出力軸を拘束ないし停止して実施される。したがってこの本発明の方法は、ベルトコンベヤにおいて変速機を製造する際に、その製造直後に変速機試験台上で採用でき、かつまた工場において乗用車を検査する際にも採用できる。
他の実施態様においてこの方法はもちろん、例えば走行中に変速機の出力軸を回転した状態でも実施できる。

Claims (10)

1. 充填・接触過程が時間的な圧力経過に応じて急速充填段階（ＳＦＰ）、充填平衡段階（ＦＡＰ）および圧力上昇段階（ＤＡＰ）によって行われ、
   パラメータとして少なくとも急速充填時間（Ｔ_SF）、急速充填圧力（ｐ_SF）、充填平衡時間（Ｔ_FA）および充填平衡圧力（ｐ_FA）が関与されている液圧式に作動され液圧式ないし電子式に個々に制御される切換要素の充填・接触過程を自動的に整合する方法において、
   パラメータ（Ｔ_SF、ｐ_SF、Ｔ_FA、ｐ_FA）を最適化するために二つのパラメータが予設定され、
   残りの二つのパラメータに対して時間的な圧力経過内で、最適化すべき第１のパラメータの最適な値（ｐ_FA最適、Ｔ_FA最適、ｐ_SF最適、Ｔ_SF最適）が、その都度予設定された初期値（ｐ_FAａ、Ｔ_FAａ、ｐ_SFａ、Ｔ_SFａ）から出発してこの値を、圧力上昇段階（ＤＡＰ）の開始時に切換要素の回転数変化が生ずるまでステップ的に変化するようにして決定され、
   残りの最適化すべきパラメータが、最適化すべき第１のパラメータの最適な値（ｐ_FA最適、Ｔ_FA最適、ｐ_SF最適、Ｔ_SF最適）においてその都度予設定された初期値（ｐ_FAａ、Ｔ_FAａ、ｐ_SFａ、Ｔ_SFａ）から出発してこのパラメータを、圧力上昇段階（ＤＡＰ）の開始と少なくともほぼ同時に切換要素の回転数変化が生ずるまでステップ的に変化するようにして決定される、
   ことを特徴とする液圧式に作動され液圧式ないし電子式に個々に制御される切換要素の充填・接触過程を自動的に整合する方法。
2. 予設定される初期値（ｐ_FAａ、Ｔ_FAａ、ｐ_SFａ、Ｔ_SFａ）は、それぞれ経験的に求められた下限値（ｐ_FA 最小、Ｔ_FA 最小、ｐ_SF 最小、Ｔ_SF 最小）より小さく設定され、次いでステップ的に高められることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ａ） その都度最適な値（ｐ_FA最適、Ｔ_FA最適、ｐ_SF最適、Ｔ_SF最適）を得るためにパラメータ値を高めた際、圧力上昇段階（ＤＡＰ）の開始後に切換要素の回転数変化が生じないとき、および又は、
   ｂ） 求められた最適な値（ｐ_FA最適、Ｔ_FA最適、ｐ_SF最適、Ｔ_SF最適）が、それぞれ経験的に求められた公差範囲（ｐ_FA最小、Ｔ_FA最小、ｐ_SF最小、Ｔ_SF最小）の外にあるとき、切換要素あるいはその制御装置が故障しているものと認識されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. その都度の切換要素の係合の際、この切換要素に明白に対応する測定可能な切換要素の回転数変化が生ずることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. 切換要素の回転数変化がその回転数の平均値からの偏差によっておよび又はその回転数の勾配の発生によって検出されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の方法。
6. 規定された変速機温度においてパラメータ（Ｔ_SF、ｐ_SF、Ｔ_FA、ｐ_FA）が最適化されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の方法。
7. 四つのパラメータ（Ｔ_SF、ｐ_SF、Ｔ_FA、ｐ_FA）のうちの予設定される二つが経験的に求められることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の方法。
8. 急速充填圧力（ｐ_SF）が、これが充填平衡圧力（Ｐ_FA）より所定の値だけ高いように選定されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載の方法。
9. パラメータ（Ｔ_SF、ｐ_SF、Ｔ_FA、ｐ_FA）を最適化するために、切換要素と共働するエンジンの回転数が、系統圧力の影響が排除されるほどに高められることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の方法。
10. 切換要素と共働する変速機出力軸が、パラメータを最適化する間、拘束されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の方法。

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