JP3953518B2 - 自動変速機のための安全システム - Google Patents

Description

本発明は、変速操作の外部で実際の速度段が監視され、故障に原因する徴候が現れると予備段に切換えられる自動変速機のための安全システムに関する。
電気油圧式自動変速機において安全を脅かす事態を避けるために、変速機の正常な機能を監視するのは一般に慣用のことである。センサから送られる入力信号、電磁操作部、電子変速機制御装置が監視され、変速に関与するカップリングとブレーキがフィードバック量を介して監視される。この点に関連して、故障の場合に自動変速機が最高段に変速する安全システムが欧州特許第０３１６３５８号公報により知られている。この場合電子装置が完全に停止しても自動変速機が５速に変速するように、電磁操作部と油圧追従すべり弁が配設されている。
またドイツ特許第２７００５４８号公報によって自動変速機のための安全システムが知られている。この安全システムは故障が生じたときに、電磁弁を遮断することによって、最高段からのチェンジダウンを防止する。
上述の先行技術は、短時間の故障が直ちに最高段への変速又は最高段の保持をもたらすという欠点がある。実際にこのことは、例えば極端な場合に１速から５速への変速が行われることを意味する。
そこで本発明は、短期的故障を識別し、適宜に柔軟に反応する安全システムを自動変速機のために提供することを課題とする。
この課題は本発明に基づき次のようにして解決される。即ち変速操作の外部で実際の速度段が測定される変速機入力又は出力回転数から監視され、所定の時間のあいだ存在する速度段監視の故障が徴候と解釈され、徴候が現れると安全システムが正常機能を中止するのである。正常機能を中止することによって、変速機は実際の段から予備段に切換える。この場合徴候が１速ないし４速で現れるならば、予備段は次に高い段に相当する。徴候が５速で現れるならば、予備段は次に低い段に相当する。
この解決策は大きな段飛躍が回避されるという利点をもたらす。例えば２速で徴候が現れると、変速機は３速に切換える。これによって軸やカップリングの不要に高い負荷が回避され、同時に車両のなるべく長い運転性能が保証される。
もう一つの利点は、故障に基づく最高速運転が回避されることである。なぜならこれは法規により排気ガス関連の故障として届け出なければならないからである。
本発明の一実施態様では、各段ごとに徴候カウンタがあることが提案される。徴候が存在すると計数状態が１だけ増加される。計数状態が限界値を超えると、非常運転プログラムが作動される。この解決策は持続的に損傷しているカップリングが識別されるという利点をもたらす。
別の実施態様では計数状態が初めの４つの段の１つの限界値を超えるときは、非常運転段が５速に相当し、計数状態が５速の限界値を超えるときは、非常運転段が４速に相当することが提案される。この場合変速操作が逐次に圧力変調により行われる。計数状態が例えば２速の限界値を超えると３速への移行、次いで４速への移行、そして最後に５速への移行が行われる。
図面の実施例を示す。
図１は自動変速機の系統図、
図２は連結の論理関係の表、
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄはプログラム流れ図、
図４は信号状態図
図５は信号状態図、
図６は信号状態図を示す。
図１は自動変速機の系統図を示す。自動変速機は流体伝動コンバータ３とカップリング／ブレーキＡないしＦを備えた本来の機械部分、油圧制御装置２１及び電子制御装置１３からなる。自動変速機は駆動装置１とりわけ内燃機関により駆動軸２を介して駆動される。駆動軸２は流体伝動コンバータ３のポンプ羽根車４に回転不能に固着されている。周知のように流体伝動コンバータ３はポンプ羽根車４、タービン羽根車５及び案内羽根６からなる。流体伝動コンバータと並列にコンバータカップリング７が配設されている。コンバータカップリング７とタービン羽根車５はタービン軸８に通じている。コンバータカップリング７が作動されると、タービン軸８は駆動軸２と同じ回転数を有する。自動変速機の機械部分は逐次配列された３個の遊星歯車装置９ないし１１、３個のカップリングＡ、Ｂ及びＣ、ブレーキＤ、Ｅ１、Ｅ２及びＦ及び２個のフリーホイールからなる。変速機出力軸１２により駆動が行われる。変速機出力軸１２は図示しない差動装置に通じている。差動装置は２個の半車軸を介して車両の駆動輪を駆動する。適当なカップリング／ブレーキ組合わせにより速度段が選択される。速度段と連結の論理関係との相互関係は図２で明らかである。本発明を更に理解する上で機械部分は重要でないから、詳しい説明は差し控える。
電子制御装置１３は入力量１８ないし２０に応じて油圧制御装置２１を介して適当な速度段を選択する。油圧制御装置２１には電磁操作部がある。電子制御装置１３についてはマイクロコントローラ１４、記憶装置１５、機能ブロック、操作部制御１６及び機能ブロック、計算１７が極めて簡素化した形でブロックとして示されている。記憶装置１５には変速機関連データが格納されている。変速機関連データは例えばプログラム及びデータ並びに診断データである。記憶装置１５は通常電気消去可能プログラマブル読出し専用記憶装置、消去可能プログラマブル読取り専用記憶装置又はバッファ付き読取り専用記憶装置として構成される。機能ブロック、計算１７では変速過程に関連するデータが計算される。機能ブロック、操作部制御１６は油圧制御装置２１にある操作部の制御のために使用される。電子制御装置１３に入力量２０が接続されている。入力量２０は例えばスロットルの信号、内燃機関が送出するトルクの信号、内燃機関の回転数及びエンジン及び自動変速機の圧油の温度である。通常これらのデータは内燃機関を制御するエンジン制御装置から供給される。エンジン制御装置は図１に示さない。電子制御装置１３はその他の入力量としてタービン軸の回転数１８及び変速機出力回転数１９を受領する。
図３Ａは安全システムのプログラム流れ図の一部を示す。プログラム流れ図は速度段監視問合せ、参照符号２２で始まる。速度段監視は下記の定義により実際の段、例えば２速を検査する。
ｎＴ（ｔ）−ｎＡＢ（ｔ）・ｉ＜限界値
ｎＴ：タービン回転数
ｎＡＢ：変速機出力回転数
ｉ：実際の段の変速比
問合せの結果、故障がないことが明らかになれば、プログラムは点Ａに戻る。故障があれば、問合せ２３で徴候があるかどうかが検査される。故障が所定の時間、例えば５０ｍｓのあいだ不断に存在したときは、徴候が現れている。徴候のその他の検査条件は次の通りである。
−マイクロコントローラ１４のリセット後の時間＞限界値
−変速終了後の時間段階が経過している
−変速機油温＞限界値
−変速レバー位置がＤ、４、３、２又は１である
−変速機出力回転数＞限界値（ｎＡＢ（ｔ）＞限界値）
−タービン回転数＞限界値（ｎＴ（ｔ）＞限界値）
故障とは、例えば回転数信号の電磁故障パルス、回転数センサの停止、汚れによる油圧追従すべり弁の不作動のことである。徴候がなければ機能ブロック２４が続く。機能ブロック２４では、ある速度段に戻り、徴候が識別されないとき、この段に配属されたカウンタがゼロにセットされる。次いで点Ａへの復帰。問合せ２３での検査の結果、徴候があることが明らかになれば、機能ブロック２５で徴候カウンタの計数状態が１だけ増加される。各段ごとに独自の徴候カウンタがある。問合せ２６で、徴候カウンタ例えば２速の徴候カウンタの計数状態が限界値例えば３以上であるか否かが検査される。問合せの結果、計数状態が限界値以上であることが明らかになれば、プログラムが点Ｂへ分岐する。分岐点Ｂは図３Ｂに関連して説明するサブプログラムの始点である。計数状態が限界値より小さければ、機能ブロック２７が続く。機能ブロック２７は自動変速機に正常機能を中止させ、予備段に変速させる。予備段は次表で明らかである。

表で明らかなように、自動変速機は例えば２速から予備段としての３速に変速する。機能ブロック２８は予備段を保持させる。問合せ２９で、運転者の希望が予備段以上であるか否かが検査される。運転者の希望とは、例えばアクセルペダル位置による運転者の内燃機関に対する出力要求のことである。このようにして運転者が、徴候が識別された時点より多くアクセルペダルを操作するときは肯定の問合せが生じる。肯定の問合せの場合は、プログラムが点Ｃへ分岐する。分岐点Ｃは図３Ｃに関連して説明する。参照符号２９の検査の結果、運転者の希望が予備段と不等であるか又はそれより小さいことが明らかになれば、続いて参照符号３０で、変速機出力回転数及びスロットル情報が限界値より小さいか否か（ＤＫＩ（ｔ）＜限界値及び／又はｎＡＢ（ｔ）＜限界値）が検査される。限界値は、実際に惰行又はスラストドライブ操作が含まれるように設計されている。肯定の応答でプログラムがプログラム点Ｄへ分岐する。この点Ｄは図３Ｄに関連して説明する。問合せが否定であれば、参照符号３１により運転位置がＮ、Ｐ又はＲであるかの問合せが続く。運転位置とは変速レバーの位置のことである。問合せが否定でなければ、流れ図は分岐して運転者の希望の問合せ、参照符号２９に戻る。肯定の問合せ結果の場合は、次に機能ブロック３２が続く。機能ブロック３２で電子変速機制御装置が正常機能に戻ることが確定される。次いでプログラムはプログラム点Ａへ分岐し、ループが閉じる。
図３Ｂは分岐点Ｂ以降のプログラム部分を示す。速度段に関係するカウンタの計数状態が限界値以上である（Ｎ（ｉ）＞限界値）ことが問合せ２６で確認されるならば、このプログラム部分が実行される。このプログラム部分は参照符号３３で、４速の徴候カウンタの計数状態が限界値を超えているか否かの問合せで始まる。肯定の問合せでプログラムは機能ブロック３４へ分岐する。機能ブロック３４では特別プログラムが作動される。この特別プログラムで、５速でも徴候が認められるか否かが検査される。認められる場合は、４速と５速の間で何回も往復することを防止するために、非常プログラムが直ちに作動される。非常プログラムを作動すると、同時に電子制御装置の診断、参照符号３５への故障の記入が行われる。
否定の問合せでプログラムは１速ないし４速の計数状態を超えたか否かの問合せ、参照符号３６へ分岐する。否定の結果で非常プログラムが作動され、自動変速機が４速に変速する、参照符号３７。１速ないし４速の計数状態を超えたときは、プログラムが機能ブロック３８へ分岐し、ここで非常プログラムが作動され、自動変速機が５速に変速する。変速操作は逐次に圧力変調により進行する。このことは、例えば２速の計数状態を超えたならば、変速機が３速に、次いで４速に、そして最後に５速に変速することを意味する。圧力変調とは、段の移行が最大圧で行われないことを意味する。その後プログラムは電子制御装置の診断への故障の記入を行う機能ブロック３９を通る。故障の記入でこのプログラム部分は終了する。
図３Ｃは、運転者の希望が予備段より大きい場合に実行されるプログラム部分を示す。このプログラム部分は参照符号４０で、時間段階Ｔ１が限界値より大きいか否かの問合せで始まる。条件が満たされなければ、待ちループ４１を通る。肯定の問合せで、即に時間Ｔ１を超えているときは、機能ブロック４２で予備段がゼロにセットされる。その上でプログラムが分岐点Ｅへ分岐する、図３Ａを参照。
図３Ｄは、変速機出力回転数もスロットル情報も限界値より小さい場合に（ＤＫＩ（ｔ）＜限界値及びｎＡＢ（ｔ）＜限界値）実行されるプログラム部分を示す。プログラム部分は、時間段階Ｔ２が限界値より大きいか否かの問合せ、参照符号４３で始まる。限界値より大きくなければ、待ちループ４４を通る。肯定の問合せ結果の場合は、機能ブロック４５で予備段がゼロにセットされる。その上でプログラムは分岐点Ｅへ分岐する、図３Ａを参照。
図４は幾つかの状態量の信号時間曲線を示す。参照符号４６はスキャンパルスを示す。スキャンパルス４６は一定であり、例えば１０ｍｓである。個別パルスの時間的長さ、参照符号４７はマイクロコントローラ１４が速度段監視の検査のために必要とする期間に相当する。ｔ０ないしｔ６の範囲で参照符号４８は故障が現れる場合を示す。参照符号４９は徴候の信号曲線を示す。参照符号５０は速度段、この場合は２速及び３速を示す。参照符号５１は正常機能の状態を示し、ここでレベル１は、正常機能が働いており、故障が認められなかったことを意味する。レベル０は正常機能が不作動であって、予備段が出力されることを意味する。参照符号５２は運転者の希望の、考えられる経過を示す。この場合レベルは要求される段に相当する。参照符号５３は２速の徴候カウンタの計数状態、参照符号５４は３速の徴候カウンタの計数状態を示す。
経過は次の通りである。時点ｔ０で速度段監視のためのプログラムの実行が始まる。このプログラムの実行の間に、例えば故障があることが確認される。故障信号４８はゼロから１に移行する。故障が所定の時間のあいだ不断に存在するならば、故障は徴候とみなされる。図４では所定の時間として５つのスキャンパルスが記載されている。こうして時点ｔ５で徴候の信号４９がゼロから１に交替する。徴候が認められた後、図３Ａで説明したように、計数状態が限界値を超えているか否かが検査される。本例では２速の計数状態、参照符号５３がゼロであることを前提とした。こうして徴候の認識により２速の徴候カウンタの計数状態が１だけ増加される。計数状態が限界値、例えば３にまだ達していないか又は超えていないから、予備段が作動される。このことは、自動変速機が２速から３速に変速することを意味する。図４ではこれが期間ｔ５ないしｔ６のあいだに行われる。同時に予備段の作動により正常機能、参照符号５１が中止される。即ちレベルが１からゼロへ交替する。
運転者が時点ｔ８でアクセルペダルを操作し、このため２−３速アップシフト特性曲線を超えると仮定する。参照符号５２にこの運転者の希望を示す。図３Ａのプログラム流れ図によれば運転者の希望が予備段に等しいか又はそれより大きいから、ある時間Ｔ１のあいだ待ってから予備段がゼロにセットされ、自動変速機が正常機能に復帰する。運転者の希望と正常機能のレベル変化、参照符号５１とのあいだのこの時間的遅れが期間ｔ５ないしｔ１０に示されている。上述の例では、自動変速機が３速に変速した後、３速で故障又は徴候が認められなかったことを前提とした。このことは３速の徴候カウンタの定常な経過によって示される、参照符号５４。
図５は予備機能から正常機能への別の復帰方式を示す。時間範囲ｔ０ないしｔ５でスキャンパルス４６、故障４８、徴候４９、速度段５０、正常機能５１、２速の徴候カウンタ、参照符号５３及び３速の徴候カウンタ、参照符号５４の信号の経過は図４の経過に相当する。さらにスロットル情報ＤＫＩ、参照符号５５の信号曲線及び車両速度の信号曲線、参照符号５６を記録した。スロットル情報の信号値は全閉及び全開に相当する０ないし１００％のあいだを推移する。車両速度は停止及び最大可能な車両速度に相当する０ないし１００％のあいだを推移する。
時点ｔ５で徴候が認められる。２速の徴候カウンタは１だけ増加される。２速の徴候カウンタは限界値に到達又は超過しないから、予備段、この場合は３速に変速される。変速と同時に正常機能、参照符号５１がレベルを変更する。そこで本例では運転者が時点ｔ８の後にアクセルペダルを釈放し、このためスロットル情報ＤＫＩが初期の値からゼロに戻ることを前提とする。期間ｔ５ないしｔ９にスロットル情報は限界値Ａを下回る。同時に車両速度が減少する。時点ｔ９で車両速度は限界値Ｂを下回る。２つの限界値を下回った後、所定の時間Ｔ２のあいだ待つ。時間段階Ｔ２の経過の後に予備段がゼロにセットされるから、正常機能がゼロから１に交替する。自動変速機は正常機能に戻る。本例ではやはり予備段即ち３速で故障が起こらないことを前提とした。このようにして３速の徴候カウンタはゼロの定常なレベルを有する。
徴候が認められた後に計数状態が限界値に到達し又はこれを超過する場合を図６に示す。時間範囲ｔ０ないしｔ５でスキャンパルス４６、故障４８及び徴候４９の信号曲線は図４及び５の信号曲線に相当する。そのほか自動変速機のゼロないし５の速度段、参照符号５７及び非常プログラムの状態信号、参照符号５８を記録した。本例では２速の徴候カウンタ初期値２を有することを前提とする、参照符号５３。時点ｔ５で徴候が認められる。その結果２速の徴候カウンタが１だけ増加される。それによって２速の徴候カウンタは限界値３に到達する。そこで３Ａ及び３Ｂの図の説明により、どの段で計数状態が限界値を超えたかが検査される。これが２速であったから、５速の非常プログラムが作動される。このことは非常プログラムの信号曲線で明らかである、参照符号５８。そこで自動変速機が２速から３速に（期間ｔ５ないしｔ７）、次に４速に（期間ｔ７ないしｔ９）、そして最後に５速に（期間ｔ９ないしｔ１０）変速する。
こうして段の移行は逐次に圧力変調により経過する。これは、変速操作が最大圧で行われないことを意味する。時点ｔ１０の後に診断への故障の記入が行われる。
参照符号
１ 駆動装置
２ 駆動軸
３ 流体伝動コンバータ
４ ポンプ羽根車
５ タービン羽根車
６ 案内羽根
７ コンバータカップリング
８ タービン軸
９ 第１の遊星歯車装置
１０ 第２の遊星歯車装置
１１ 第３の遊星歯車装置
１２ 変速機出力軸
１３ 電子制御装置
１４ マイクロコントローラ
１５ 記憶装置
１６ 機能ブロック、操作部制御
１７ 機能ブロック、計算
１８ タービン回転数信号
１９ 変速機出力軸回転数信号
２０ 入力量
２１ 油圧制御装置
２２ 問合せ、速度段監視
２３ 問合せ、徴候
２４ 機能ブロック
２５ 機能ブロック
２６ 問合せ、計数状態
２７ 機能ブロック
２８ 機能ブロック
２９ 問合せ、運転者の希望
３０ 問合せ、惰行運転
３１ 問合せ、変速レバー位置
３２ 機能ブロック
３３ 問合せ、４速
３４ 機能ブロック、特別プログラム
３５ 機能ブロック、診断への記入
３６ 問合せ、１速ないし４速
３７ 機能ブロック、４速非常プログラム
３８ 機能ブロック、５速非常プログラム
３９ 機能ブロック、診断への記入
４０ 問合せ、時間段階Ｔ１
４１ 待ちループ
４２ 機能ブロック
４３ 問合せ、時間段階Ｔ２３
４４ 待ちループ
４５ 機能ブロック
４６ スキャンパルス
４７ 期間、速度段監視
４８ 信号曲線、故障
４９ 信号曲線、徴候
５０ 速度段、２速及び３速
５１ 信号曲線、正常機能
５２ 運転者の希望
５３ ２速の徴候カウンタ
５４ ３速の徴候カウンタ
５５ スロットル情報（ＤＫＩ）
５６ 車両速度（ｖ）
５７ 速度段、１速ないし５速
５８ 信号曲線、非常プログラム

Claims (5)

1. 自動変速機が流体伝動コンバータ（３）、カップリング及びブレーキ（ＡないしＦ）、油圧制御装置（２１）及び電子制御装置（１３）を具備し、電子制御装置（１３）が入力量（１８ないし２０）に応じて油圧制御装置（２１）を介してカップリング及びブレーキを制御又は調整し、カップリング／ブレーキ組合わせによって当該の速度段又は変速比（ｉ）が切換えられる、とりわけ内燃機関により駆動される自動変速機のための欠陥識別方法において、
   −電子制御装置（１３）が変速操作の外部で変速機入力回転数曲線（ｎＴ（ｔ））及び変速機出力回転数曲線（ｎＡＢ（ｔ））に基づき実際の段（ＧＵＥＷ＝ｎＴ（ｔ）−ｎＡｂ（ｔ）×ｉ）を監視し、
   −その際速度段監視に所定の時間のあいだ不断に存在する故障が欠陥と解釈され、
   −欠陥が現れると、実際の段（Ｇ）から予備段（Ｇ’）へ変速され、
   --実際の段（Ｇ）が１速（Ｇ１）、２速（Ｇ２）、３速（Ｇ３）又は４速（Ｇ４）であったならば、予備段は次に高い段（Ｇ’＝Ｇ＋１）に相当し、
   --実際の段が５速（Ｇ５）であったならば、予備段は次に低い段に相当する（Ｇ’＝Ｇ−１）
   ことを特徴とする欠陥識別方法。
2. 各段ごとに欠陥カウンタ（Ｎ（ｉ））があり、欠陥が存在するときは、計数状態が１だけ増加され、計数状態が限界値（Ｎ（ｉ）＞限界値）に到達し又は超過するときは非常運転プログラムが作動されることを特徴とする請求項１に記載の欠陥識別方法。
3. ある段から変速した後にこの段に再び戻され、かつ欠陥が現れないときは、この段の欠陥カウンタ（Ｎ（ｉ））がゼロにセットされることを特徴とす請求項２に記載の欠陥識別方法。
4. 計数状態（Ｎ（ｉ））が初めの４つの段の１つの限界値に到達又は超過するときは（Ｎ（ｉ）＞限界値、ｉ＝１....４）非常運転プログラムが５速（Ｇ５）に変速し、計数状態が５速の限界値に到達又は超過するときは（Ｎ（５）＞限界値）非常運転プログラムが４速（Ｇ４）に変速し、その際変速操作が逐次に圧力変調により行われ、非常運転プログラムの作動によって診断への記入が行われることを特徴とする請求項２に記載の欠陥識別方法。
5. −運転者の希望が予備段に相当するか又は
   −運転者が変速レバーを駐車（Ｐ）、中立（Ｎ）又は後退（Ｒ）の位置に回すか又は
   −車両速度（ｖ（ｔ））及びスロットルの信号（ＤＫＩ（ｔ））が限界値を下回るならば（ｖ（ｔ）＜限界値及びＤＫ Ｉ（ｔ）＜限界値）
   予備段（Ｇ’）が中止され、正常運転に戻されることを特徴とする請求項１に記載の欠陥識別方法。

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