JP4286149B2 - ツインクラッチ式トランスミッションにおけるギアシフト実施方法 - Google Patents

Description

本発明は、そのつど１つのクラッチを介してエンジンに接合される少なくとも２つの変速機入力軸を有するツインクラッチ式トランスミッションにおけるギアシフト実施のための方法に関している。

車両に関する技術分野からは、ツインクラッチ式トランスミッションが公知である。このツインクラッチ式トランスミッションは、有利には２つの変速機入力軸を有しており、それらはそのつど１つのクラッチを介してエンジンシャフトに接合される。このツインクラッチ式トランスミッションでは、所定のギアシフティング実施方法を用いることによって、動力の伝達を中断することなく（トラクションが途切れることなく）１つの変速段から一段上若しくは下の変速段へギアチェンジすることができる。

本発明の課題は、ツインクラッチ式トランスミッションにおけるギアシフティング実施方法において、できるだけ快適なオーバーラップシフティングが実施できるように改善を行うことである。

この課題は、そのつど１つのクラッチを介してエンジンに接合される少なくとも２つの変速機入力軸を有するツインクラッチ式トランスミッションにおけるギアシフティングの実施のための方法において、ギアチェンジの要求を識別した後で、目下、トルクを伝達している変速機入力軸に割当てられているクラッチを、スリップ限界まで開き、その際にドライバに望まれている車両加速を達成するために、エンジントルクをシフティングのタイプに応じてコントロールするようにして解決される。

従って本発明によるシフティングストラテジの目的は、一方の変速機入力軸から他方の変速機入力軸への快適な切換えを可能にさせることにある。このシフティングの快適性は、ギアシフティング中の一様な車両加速によってプラスに作用する。このことは、ドライバが望む加速ないしは所望のホイールトルクにおける突発的で急激な変動を有利な形で回避させることを意味する。

提案された方法のもとでは、有利には、２つのスリップ/噛合移行経過が実現される。例えば、クラッチ解除する側のクラッチが開かれる１つの移行部と、新たに導入される側のクラッチが閉じられるさらなる移行部とが設けられてもよい。エンジントルクは、クラッチにおいて均一なスリップ/噛合い移行経過を保証すべく増減に対して積極的に用いられる。それにより、エンジン回転数はギアシフト中のクラッチスリップ状態の達成と新たな変速機入力軸の回転数に対するエンジン同期化の改善を図るために制御できる。これにより、本発明による方法を用いれば、迅速でかつ快適なシフトチェンジが特にＥＳＧ−ツインクラッチ式トランスミッションにおいて可能となる。このことは特にクラッチとエンジントルクの適切なコントロールによって達成され得る。

本発明の有利な構成例によれば、ドライバによって望まれている車両加速度の達成のために付加的なトルクが利用可能である。有利にはＥモータ等のトルクが用いられてもよい。それによりトランスミッショントルクにおけるトルク制御が、有利にはギアシフティング中の新たな変速機入力軸におけるＥモータトルクの積極的利用によって支援される。特に有利には、本発明による方法において、Ｅモーターのトルクのコントロールのもとで、所要の車両加速度が、所定の車両特性量及び/又は変速機特性量に依存して定められる。このトルクコントロールのもとでは、Ｅモータの目標トルクが算出される。算出されたＥモータの目標トルクは、目標トルクが例えば所定の最小ないし最大限界値内にある場合には利用できる。

さらに別の有利な実施例によれば、Ｅモータのトルクが不十分であった場合に、例えばクラッチのうちの一方が付加的に次のようにコントロールされる。すなわちドライバの希望の車両加速度を達成するようにコントロールされる。

本発明の別の実施例によれば、ギアシフトのタイプとツインクラッチ式トランスミッションの負荷のタイプがシフティング直前に確定される。このシフティングタイプの確定は、ギアチェンジをシフトのタイプに依存して最適化させるために、有利には本発明による方法によって実施される。しかしながらシフトタイプの確定をシフティングストラテジに依存することなく別個の方法として適用することも可能である。それにより、本発明による方法のもとでは、変速機内の動力伝達の確定、特にツインクラッチ式トランスミッション内の動力伝達の確定が可能となる。この方法を提案されたツインクラッチシフトストラテジの枠内で適用するならば、ギアチェンジにおける快適性がさらに改善される。

それに従ってツインクラッチ式トランスミッション内の動力伝達の確定に対しては、変速機においてトラクション動作状態なのかエンジンブレーキ動作状態なのかを求めることのできる種々の方法が挙げられる。有利には、ツインクラッチ式トランスミッションのもとでは３つの状況が観察され、それらに基づいてドライブトレーン内の動力伝達の確定が可能となる。トラクション動作状態とエンジンブレーキ動作状態の推定は、有利にはギアシフトの直前に、つまりクラッチ切換えの開始前に実施される。それにより、得られる結果が有利な形態で可及的に更新される。またこの推定は、その他の適切な時点で実施することも可能である。

本発明のさらなる実施例によれば、変速機の負荷状態を求めるために、例示的に３つの可能な手法が提案される。

本発明の改善実施例によれば、一方のクラッチが開かれ、他方のクラッチはスリップ状態か摩擦結合状態である状態が観察される。このケースでは、例えば動力伝達中のクラッチのクラッチトルクの線形的な降下によってクラッチが既にスリップ状態にない場合にはスリップ状態にもたらされる。クラッチのスリップフェーズの開始時点では、ドライブトレーンがトラクション動作状態の負荷のもとにおかれているのか、それともエンジンブレーキ動作状態の負荷のもとにおかれているのかが決定される。動力伝達中のクラッチにおけるスリップ量が正の値で、それと共にエンジン速度ωengが目下の変速機入力軸ω_{ｉｎｐｕｔｓｈａｆｔ}の速度よりも大であるならば、トラクション動作状態の負荷が存在している。それに対して負のスリップ量ならば、変速機はエンジンブレーキ動作状態の負荷のもとにおかれている。それに従って以下の条件が成立する。
トラクション動作状態の負荷：ω_ｅｎｇ≧ω_{ｉｎｐｓｈａｆｔ}（正のスリップ量）
エンジンブレーキ動作状態の負荷：ω_ｅｎｇ＜ω_{ｉｎｐｓｈａｆｔ}（負のスリップ量）

前述したトラクション動作状態とエンジンブレーキ動作状態を確定するための手法によれば、有利には、ツインクラッチギアシフトに対して適切なギアシフトストラテジ（トラクション動作状態シフトアップ、エンジンブレーキ動作状態シフトアップ、トラクション動作状態シフトダウン、エンジンブレーキ動作状態シフトダウン）を用いることが可能である。このようにすれば、トラクション動作状態からエンジンブレーキ動作状態への不要な切換え、若しくはエンジンブレーキ動作状態からトラクション動作状態への不要な切換えが回避され、さらにドライバの快適性反応によって変速機の遊びの実施も避けられる。これは、ドライバーの快適性の反応にマイナスの影響を及ぼしかねない。従って快適性の影響は、予め設定されたツインクラッチストラテジによって最小化される。

スリップ限界値の評価ないしは計算に対しては、車両の走行抵抗のデータＴ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}ないしは車両外部モーメントのデータＴ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}が必要である。従ってここで提案されるさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの可及的に簡単で正確な車両外部モーメントの検出のための方法がツインクラッチ式トランスミッションのもとで示される。

これらのストラテジの置換に対しては、特にツインクラッチ式トランスミッションにおける車両外部モーメントＴ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}の検出が必要である。それにより、車両に影響を及ぼす外部モーメント、例えば空気抵抗、道路とタイヤの間の摩擦抵抗、道路の勾配（上り坂/下り坂走行中の車両の重力）、及び/又は車両ブレーキの操作などが考慮される。

例えばクラッチＡが摩擦結合され、クラッチＢは開かれているかスリップしている場合には、車両外部モーメントＴ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}は、以下の式から求められる：

本発明の別の実施例によれば、第１のクラッチＡが摩擦結合され、第２のクラッチは有利には解離されている状態も観察される。この状況では、クラッチＡの伝達クラッチモメントの線形的な低下によって、当該クラッチがスリップ状態にもたらされる。特にクラッチＡの摩擦結合状態からスリップ状態への移行の後で、車両の外部モーメントが検出される。この車両外部モーメントは、スリップ状態から摩擦結合状態への移行の後で検出されてもよい。この第２の手法では、車両の外部モーメントが以下の式に従って得られる、

ここで提案されているツインクラッチ式トランスミッションにおける車両外部モーメント検出のためのストラテジでは、特別な利点があり、それによってクラッチのスリップ限界値の計算が可能となり、本発明によるギアシフト実施方法の変速機制御での実行が簡単な手法で可能となる。

車両外部モーメントＴ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}の検出方法を、提案されたギアシフトストラテジに依存させずに用いることも可能である。

本発明によるギアシフト実施方法において、本発明の別の実施例によれば、以下に述べるような特に４つの主要なシフト状況に区別される。すなわち
−トラクション動作状態でのシフトアップ（以下トラクション動作状態シフトアップと称する）：正のトルクを伴ったシフトアップ、この正のトルクはエンジンから出力軸トルクに伝達される（シフトアップの通常形態）。
−エンジンブレーキ動作状態でのシフトアップ（以下エンジンブレーキ動作状態シフトアップと称する）：負のトルクを伴ったシフトアップ、この負のトルクはエンジンから出力軸トルクに伝達される。この負のトルクは、車両にエンジンブレーキをかける（例えば下り坂走行中の加速後のシフトアップ）
−トラクション動作状態でのシフトダウン（以下トラクション動作状態シフトダウンと称する）：正のトルクを伴ったシフトダウン、この正のトルクは、エンジンから出力側に伝達される。それによりエンジンが車両を牽引する（例えばキックダウンなど）
−エンジンブレーキ動作状態でのシフトダウン（以下エンジンブレーキ動作状態シフトダウンと称する）：負のトルクを伴ったシフトダウン、この負のトルクはエンジンから出力側に伝達される。それにより車両にエンジンブレーキがかかる（シフトダウンの通常形態）。

本発明による方法では、そのつど存在するシフトタイプに応じて異なるギアシフトストラテジが利用される。

本発明の有利な実施例によれば、例えばトラクション動作状態でのシフトアップ若しくはトラクション動作状態シフトアップの際に、クラッチスリップ余裕度が形成され、さらにエンジン回転数を、先の開始変速段に対応する変速機入力軸回転数以上に維持するために、エンジントルクが高められる。それにより、例えば先の開始変速段に割当てられたクラッチが一定のランプ関数のもとで解離され、目標変速段に割当てられた新たなクラッチは、同じランプ関数のもとで閉じられる。この場合エンジントルクは、最小値まで低減される。それにより、エンジン回転数は目標変速段に対応する新たな変速機入力軸の回転数と同期化され、Ｅモータのトルクは、ドライバによって望まれている車両加速度を達成すべくコントロールされる。

本発明の別の実施例によれば、エンジンブレーキ動作状態でのシフトアップもしくはエンジンブレーキ動作状態シフトアップの際に、エンジントルクが最小値まで低減される。それによりエンジン回転数が新たな変速機入力軸の回転数に同期化される。その後で車両加速度は、先行のクラッチによってコントロールされる。エンジン回転数が新たな軸の回転数以下に低下した場合には、先のクラッチは一定のランプ関数のもとで開かれ、新たなクラッチは閉じられる。最後にＥモーターのモーメントは、ドライバーによって要求された車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

本発明による方法のもとでは、トラクション動作状態におけるシフトダウンないしはトラクション動作状態シフトダウンの際に、エンジン回転数と新たな変速機入力軸回転数との同期化を図るためにエンジントルクが高められる。車両加速度は、先のクラッチによってコントロールされる。エンジン回転数が新たな軸の回転数以上に上昇する場合、先のクラッチは一定のランプ関数のもとで開かれ、新たなクラッチは閉じられる。最後にＥモーターのモーメントは、ドライバーによって要求された車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

本発明のさらに別の実施例によれば、エンジンブレーキ動作状態でのシフトダウンもしくはエンジンブレーキ動作状態シフトダウンの際に、エンジントルクが最小値まで低減される。それによりスリップ余裕度が形成され、エンジン回転数は先の変速機入力軸の回転数以下に維持される。さらに例えば先のクラッチは、一定のランプ関数のもとで解離され、新たなクラッチは同じランプ関数のもとで閉じられる。それに伴ってエンジントルクは、エンジン回転数を新たな変速機入力軸の回転数と同期化させるべく高められる。最後にＥモーターのモーメントは、ドライバーによって要求された車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

前述した個々のシフトタイプに対するギアシフトストラテジは、提案されているギアシフト実施方法の特にシフト快適性に関するさらなる向上のために、種々の変更を加えることも可能であるし、任意に相互に組み合わせることももちろん可能である。

さらに有利な利点や構成は従属請求項に記載されると共に以下の明細書でも図面に基づき詳細に説明される。この場合、
図１は、ツインクラッチ式トランスミッションを備えた車両のドライブトレーンの概略的なモデルを示した図であり、
図２は、本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うトラクション動作状態シフトアップのシミュレーションを表わした図であり、
図３は、本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うエンジンブレーキ動作状態シフトアップのシミュレーションを表わした図であり、
図４は、本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うトラクション動作状態シフトダウンのシミュレーションを表わした図であり、
図５は、本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うエンジンブレーキ動作状態シフトダウンのシミュレーションを表わした図であり、
図６は、本発明による方法のフローチャートを表わした図であり、
図７は、Ｅモータのコントロールのフローチャートを表わした図であり、
図８は、生じ得るトラクション動作状態−エンジンブレーキ動作状態の推定のためのフローチャートであり、
図９は、生じ得る車両外部モーメントの推定のためのフローチャートである。

図１には、ツインクラッチ式トランスミッションを備えた車両のドライブトレーンの概略的なモデルが示されている。このモデルに基づいて本発明による方法を説明する。このモデルは、慣性モーメントＪ_ｅｎｇに等しいモーメントと、総エンジントルクＴ_ｅｎｇを有する内燃機関からなっている。第１の変速機入力軸は、第１のクラッチを介してエンジンと接続され、それにより最大トルクＴ_ｃｌＡが伝達され、また変速比ｉ_Ａを持つ第１の変速段と出力軸にも接続されている。。第２の変速機入力軸も同じように、第２のクラッチを介してエンジンと接続され、それにより最大トルクＴ_ｃｌＢが伝達され、また出力軸とも変速比ｉ_Ｂを持つ第２の変速段を介して接続される。さらに慣性モーメントＪ_{ｅｍｏｔｏｒ}と、モーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}を有する電気モータが設けられており、このモータは変速比ｉ_ｅｍを介して第２の変速機入力軸に永久的に係合される。出力軸ないしアウトプットシャフトは、車両の慣性モーメントＪ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}によってエンジンと接続する。この慣性モーメントＪ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}は走行抵抗Ｔ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}の影響を受ける。このモデルでは以下の簡素化が図られている。すなわち、
−２つの変速機入力軸において変速段が予め選択される、すなわち変速段の同期化はシミュレートされない
−エンジン、電気モータ、クラッチの動特性は、線形なものとして受入れられ、応答通知前の無駄時間は存在しないものとする、すなわちモーメントの変化は、要求の直後に開始され、要求されたモーメントに対して一定した所定の勾配を有する、エンジンのリアル動特性は、ギアシフトストラテジにおいて有意な作用を生じさせる
−ドライブトレーンにおける遊びは当該モデルでは考慮しない
−ドライブトレーにおける減衰と弾性も当該モデルでは考慮しない。

図２から図５には、本発明による方法ないしはシフトストラテジが種々異なるシフトタイプのもとでＥモータの支援と共に表わされている。ここではそれぞれ３つのダイヤグラムが相互に示されており、この場合上方のダイヤグラムにはエンジンの回転数と第１の変速機入力軸及び第２の変速機入力軸並びにクラッチスリップが時間軸上で示されている。真ん中のダイヤグラムには、第１のクラッチのクラッチトルクＴ_ｃｌＡと、第２のクラッチのクラッチトルクＴ_ｃｌＢと、エンジントルクＴ_ｅｎｇ及びＥモータのモーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}が時間軸上で示されれており、ここでは様々な走行状態１〜１１が示されている（走行状態１“開始”、走行状態２“軸Ａによる走行”、走行状態３“シフトアップ準備”、走行状態４“軸Ｂへのトルク伝達”、走行状態５“シフトアップの終了”、走行状態６“軸Ｂによる走行”、走行状態７“シフトダウンの準備”、走行状態８“軸Ａへのトルク伝達”、走行状態９“シフトダウンの終了”、走行状態１０“アイドリング”、走行状態１１“その他”）。それに対して下方のダイヤグラムでは、車両の速度並びに車両の加速度が時間軸上に示されている。この場合注意すべき点は、クラッチ及びエンジンのトルク勾配（トルクランプ）が高められ新たなクラッチがフェーズ３の間より高いモーメントを有している場合には、ギアシフトが迅速に実施されることである。

図２では、トラクション状態シフトアップが示されている。この場合被駆動側における牽引トルクは、先行の変速機入力軸から新たな変速機入力軸へのトルク伝達の全期間に亘ってほぼ維持され続けるべきである。このことは、先行の変速機入力軸の回転数以上のエンジン回転数の上昇によって達成される。このような状況においては、先行のクラッチが車両加速度低減のために解離され、新たなクラッチは、車両加速度の増加のためにつながれる。このリアクションは、相互に打ち消される。Ｅモータのモーメントは、車両加速度の設定もしくはコントロールのために用いられる。

先行のクラッチのトルクは、スリップ限界まで低減され、その後でエンジントルクＴ_ｅｎｇが、先行のクラッチがスリップするまで高められる。このエンジントルクＴ_ｅｎｇは、ドライバによって望まれている車両加速度に関して、エンジン回転数が先行の変速機入力軸の回転数を超え続けるように制御される。先行のクラッチによって伝達されたトルクは、一定の勾配を介して値０まで低減される。それに対して、新たなクラッチによって伝達されるトルクは、同じ勾配でもってスリップ限界までか若しくはそれを僅かに上回るまで高められる。ＥモータのモーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、ドライバの所望の車両加速度が達成されるように制御される。先行のクラッチ解除されたクラッチにおけるトルクが値０になった場合には、エンジン同期を促進すべくエンジントルクＴ_ｅｎｇが最小トルクまで低減される。新たなクラッチは、スリップ限界値まで若しくはそれを僅かに上回るまで制御される。その場合車両加速度はＥモータによってさらに調整可能である。エンジン回転数が新たな変速機入力軸の回転数とほとんど同期化した場合には、エンジントルクＴ_ｅｎｇがドライバの所望エンジントルクの間近まで高められ、それによってスリップ状態から摩擦結合状態までの連続的でかつなめらかな移行経過が達成される。車両加速度は、その後もＥモータによって引き続きコントロール可能である。

図３には本発明によるシフトストラテジによるＥモータの支援を伴うエンジンブレーキ動作状態シフティングが示されている。この場合注意すべき点は、加速経過におけるピークがシミュレーション過程の数値的作用であり、従って車両のもとで推定されていないことである。

エンジンブレーキ動作状態のトルクは、先行の変速機入力軸から新たな変速機入力軸への総トルク伝達の間は被駆動側において維持され続けるべきである。このことは通常は、エンジン回転数の、新たな変速機入力軸回転数以下への低減によって達成される。その他の場合には、先のクラッチの開放と新たなクラッチの閉成は車両加速度の上昇につながる。しかしながらそれに対しては、ＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}の支援によって対処し得る。その場合は、エンジン回転数が新たな変速機入力軸の回転数以下になる前に、トルク伝達が実施され得る。このケースでは、新たなクラッチがエンジン回転数の同期を支援し、シフトは有意に加速される。

先行のクラッチトルクは、スリップ限界まで低減され、その後で、先のクラッチがスリップするまでエンジントルクＴ_ｅｎｇが低減される。それにより、エンジントルクＴ_ｅｎｇは、最小値に低減される。この場合は先のクラッチの伝達トルクが一定の勾配を介して０まで低減され、それに対して新たなクラッチの伝達トルクは、同じ勾配でもってスリップ限界まで高められるか、若しくは僅かにそれを上回るまで高められる。この場合ＥモータのモーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、車両ドライバの所望の車両加速度が達成されるように制御される。新たなクラッチは、スリップ限界までかまたはそれを僅かに上回るまでコントロールされる。この場合車両加速度はＥモータを用いてエンジン同期が達成されるまでさらに制御可能である。このエンジントルクＴ_ｅｎｇは、エンジン回転数が新たな変速機入力軸回転数とほぼ同期している場合に、連続的なスリップ−摩擦結合移行経過を達成するために、ドライバの所望のエンジントルクを僅かに下回るまで高められる。その後で車両加速度は、Ｅモータによって引き続きコントロール可能である。

図４には、Ｅモータの支援を伴うトラクション動作状態シフトダウンのシミュレーションが示されている。この場合留意すべき点は、クラッチと、エンジンのトルク勾配が高められ、並びに新たなクラッチがフェーズ３の間の高められたモーメントを取る場合には、ギアシフトが迅速に実施可能なことである。

トラクション動作状態のトルクは、先行の変速機入力軸から新たな変速機入力軸への総トルク伝達の間は被駆動側において維持され続けるべきである。このことは通常は、エンジン回転数の、新たな変速機入力軸回転数以上への上昇によって達成される。その他の場合には、先のクラッチの開放と新たなクラッチの閉成は車両加速度の低減につながる。しかしながらそれに対しては、ＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}の支援によって対処し得る。その場合は、エンジン回転数が新たな変速機入力軸の回転数以上になる前に、トルク伝達が実施され得る。このケースでは、新たなクラッチがエンジン回転数の同期を支援し、シフトが有意に加速される。

先行のクラッチトルクは、スリップ限界まで低減され、その後で、先のクラッチがスリップするまでエンジントルクＴ_ｅｎｇが高められる。それにより、エンジントルクＴ_ｅｎｇは、ドライバによって所望される車両加速度を超えて制御される。先のクラッチの伝達トルクは、一定の勾配を介して０まで低減され、それに対して新たなクラッチの伝達トルクは、同じ勾配でもってスリップ限界若しくは僅かにそれを上回るまで高められる。ＥモータのモーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、車両ドライバの所望の車両加速度が達成されるように制御される。新たなクラッチは、スリップ限界までかまたはそれを僅かに上回るまでコントロールされる。この場合車両加速度はＥモータを用いてエンジン同期が達成されるまで引き続き制御可能である。このエンジントルクＴ_ｅｎｇは、エンジン回転数が新たな変速機入力軸回転数とほぼ同期している場合に、連続的なスリップ−摩擦結合移行経過を達成するために、ドライバの所望のエンジントルクを僅かに下回るまで高められる。その後車両加速度は、Ｅモータによって引き続きコントロール可能である。

図５には、Ｅモータの支援を伴うエンジンブレーキ動作状態シフトが示されている。ここで留意すべき点は、このシミュレーションのもとでは、所望の車両加速度を達成するために、Ｅモータが僅かだけシフト過程を支援することである。従ってそれはほぼ０の値をとる。車両加速の際の第１のピークは、シミュレーションのもとでの数値的作用である。

エンジンブレーキ動作状態トルクは、先の変速機入力軸から新たな変速機入力軸への総トルク伝達の間は被駆動側において維持され続けるべきである。このことは通常はトルク伝達前に新たな変速機入力軸回転数を下回るまでのエンジン回転数の低減によって達成される。この状況では先行のクラッチが車両加速度を高めるために開かれ、新たなクラッチは車両加速度を低減するために閉じられる。このリアクションは、相互に打ち消し合う。ＥモータのモーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は車両加速度を設定するために若しくはコントロールするために用いられる。

先行のクラッチトルクは、スリップ限界まで低減され、その後で、先のクラッチがスリップするまでエンジントルクＴ_ｅｎｇが低減される。それにより、エンジントルクＴ_ｅｎｇは、最小値に低減される。この場合は先のクラッチの伝達トルクが一定の勾配を介して０まで低減され、それに対して新たなクラッチの伝達トルクは、同じ勾配でもってスリップ限界まで高められるか、若しくは僅かにそれを上回るまで高められる。この場合ＥモータのモーメントＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、車両ドライバの所望の車両加速度が達成されるように制御される。クラッチ解除された先行のクラッチにおけるトルクが値０を取る場合には、エンジントルクＴ_ｅｎｇはドライバによって所望されるエンジントルクを十分に越えられるだけ高められ、それによりエンジン同期が促進される。新たなクラッチは、スリップ限界までかまたはそれを僅かに上回るまでコントロールされる。この場合車両加速度はＥモータを用いてさらに制御可能である。エンジン回転数が新たな変速機入力軸の回転数とほとんど同期している場合には、連続的なスリップ−摩擦結合移行経過を達成するためにエンジントルクＴ_ｅｎｇは、ドライバに所望されたエンジントルクをちょうど上回るまで高められる。その後で車両加速度は、Ｅモータによって引き続きコントロール可能である。

図６には、本発明によるツインクラッチ式トランスミッションにおけるトラクション動作状態シフトアップ、エンジンブレーキ動作状態シフトアップ、トラクション動作状態シフトダウン、エンジンブレーキ動作状態シフトダウン毎のギアシフトの実施方法のフローチャートが示されている。ここではシフトストラテジを用いた快適なギアシフト、特にＥＳＧ変速機におけるギアシフトが、Ｅモータの支援の有無毎に提案されている。総体的には、それによって変速比チェンジに対する制御ストラテジ、有利にはＥＳＧツインクラッチ式トランスミッションにおける制御ストラテジが提案される。このストラテジの目的は、快適なクロスシフトを実施するための被駆動側トルクないしは車両加速度の制御である。この場合一次側制御手段は、Ｅモータであってもよい。ＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}の大きさが十分でない場合には、被駆動側トルクの制御のためにクラッチ等のうちの一方が用いられてもよい。

この制御ストラテジのもとでは、特に４つの異なったクロスシフトタイプが定められており、詳細には、トラクション動作状態シフトアップ、エンジンブレーキ動作状態シフトアップ、トラクション動作状態シフトダウン、エンジンブレーキ動作状態シフトダウンの４つである。これらのシフトタイプの全ては、最小の変速ショックと高い快適性のもとで実施され得る。この場合Ｅモータから十分なトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}若しくは内燃機関から十分なトルクが得られるものとする。エンジンブレーキ動作状態シフトアップとトラクション動作状態シフトダウンは、Ｅモータの投入のもとでさらに迅速かつ快適に実施され得る。その上さらに熱的負荷と摩耗を最小にするためにクラッチにおけるエネルギ関与を低減する、Ｅモータを伴ったシフトストラテジも可能である。

トラクション動作状態シフトアップの際には、スリップ余裕度の形成と、エンジン回転数を先行の変速機入力軸の回転数以上に保つためにエンジントルクＴ_ｅｎｇが高められる。その後で、先行のクラッチが一定のランプ関数のもとで解離され、新たなクラッチは同じランプ関数のもとで閉じられる。エンジントルクＴ_ｅｎｇは、エンジン回転数と目標変速段に割当てられる新たな変速機入力軸の回転数を同期化させるために最小に低減される。ＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、ドライバによって所望された車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

エンジンブレーキ動作状態シフトアップの際には、エンジン回転数を新たな変速機入力軸の回転数と同期化させるべくエンジントルクＴ_ｅｎｇが最小に低減される。その後で、車両加速度が先行のクラッチを用いてコントロールされる。エンジン回転数が新たな軸の回転数以下に低減する場合には、先行のクラッチが一定のランプ関数のもとで解離され、新たなクラッチが閉じられる。続いてＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、ドライバによって所望される車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

トラクション動作状態シフトダウンの際には、エンジン回転数と新たな変速機入力軸の回転数を同期化させるためにエンジントルクＴ_ｅｎｇが高められる。その後で車両加速度は先行のクラッチを用いて制御される。エンジン回転数が新たな軸の回転数を超えて上昇する場合には、先のクラッチが一定のランプ関数のもとで解離され、新たなクラッチは閉じられる。ＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、ドライバによって所望される車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

エンジンブレーキ動作状態シフトダウンの際には、スリップ余裕度の形成と、エンジン回転数を先行の変速機入力軸の回転数以下に保つために、エンジントルクＴ_ｅｎｇが最小に低減される。その後で、先行のクラッチが一定のランプ関数のもとで解離され、新たなクラッチは同じランプ関数のもとで閉じられる。続いてエンジントルクＴ_ｅｎｇは、エンジン回転数と新たな変速機入力軸の回転数を同期化させるために高められる。ＥモータのトルクＴ_{ｅｍｏｔｏｒ}は、ドライバによって所望される車両加速度が達成されるようにコントロールされる。

図７には、Ｅモータのトルク制御のためのフローチャートが示されている。ここでは付加的なトルクとしてドライバに所望されている車両加速度の達成のためにＥモータのトルクＴemotorが利用されている（ブロック１０１）。ＥモータのトルクＴemotorのコントロールの際には、所要の車両加速度が（ブロック１０２）所定の車両及び/又は変速機特性量に依存して（ブロック１０３）定められる。この車両及び/又は変速機特性量として例えば変速機入力軸における変速比やエンジン回転数、車両速度、あるいは車両加速度などが適用され得る。その後で車両外部モーメントＴvehicleが定められ（ブロック１０４）、続いてＥモータの目標トルクが車両及び/又は変速機特性量（ブロック１０６）に依存して算出される（ブロック１０５）。車両及び/又は変速機特性量として例えば前述した特性量（ブロック１０３）やさらに付加的にクラッチトルクＴclA、クラッチトルクＴclB、エンジン慣性質量、Ｅモータ慣性質量、車両慣性質量、クラッチ状態量などが利用できる。最後にＥモータの算出された目標トルクが予め定められた最小限界値と最大限界値の範囲内に収まっているか否かが検査される（ブロック１０７）。収まっている場合には、目標トルクが利用される（ブロック１０８）。ＥモータのトルクＴemotorが十分でない場合（ブロック１０９）には、付加的に、２つのクラッチのうちの一方が車両加速度の制御のために用いられる（ブロック１１０）。

図８には、本発明による方法のもとで用いられるトラクション動作状態/エンジンブレーキ動作状態の推定手法が示されている。

この場合はまず２つのクラッチのうちの一方が開かれているかどうかが検査される。一方のクラッチが解離されているならば、負荷状態確定のための第１のメソードが利用される。このメソードではトルクを伝達している側のクラッチのクラッチトルクの線形的な低減によって当該クラッチがスリップ状態にもたらされる。その後で正のスリップ値が存在している（＝トラクション動作状態負荷）のかそれとも負のスリップ値が存在してる（＝エンジンブレーキ動作状態負荷）のかが検査される。

２つのクラッチのどちらも摩擦結合状態にないならば、トラクション動作状態とエンジンブレーキ動作状態は次のことによって確定される。すなわち伝達されるクラッチトルクの和が正の値（トラクション動作状態）なのか負の値（エンジンブレーキ動作状態）なのかによって確定される。

また、一方のクラッチが開かれているならば、第２及び第３のメソードを使用することも可能である。しかしながら第１のメソードが、より正確な値を供給することが示されている。

図９には、車両外部モーメントを推定するためのフローチャートが示されている。ここでは異なるメソードが提案されている。

まず、２つのクラッチのうちの一方が摩擦結合されているかどうかが検査される。例えばクラッチＡが摩擦結合されており、クラッチＢはスリップ状態である場合には、車両の外部モーメントＴvehicleは、以下の式から求められる。すなわち、

クラッチＡが摩擦結合され、クラッチＢが有利には開かれている場合には、伝達中のクラッチＡのクラッチトルクの線形的な低減によって当該クラッチがスリップ状態にもたらされる。特にクラッチＡの摩擦結合状態からスリップ状態への移行経過の後では、車両外部モーメントがスリップ状態から摩擦結合状態への移行経過の後で確定される。第２のメソードでは、車両外部モーメントが以下の式、

に従って得られる。２つのクラッチのうちのいずれも摩擦結合でない状態が観察される場合には、以下の式、

本願発明に伴って差し出される特許請求の範囲は、継続的な権利保護を獲得するための先例のない文言上の提案である。従って本願出願人はこれまでに明細書及び／又は図面に開示された特徴部分のみの請求は留保するものである。

従属請求項に用いられる従属関係においては各従属請求項の特徴によって独立請求項の要件のさらなる展開が示唆される。しかしながらそれらは従属関係にある従属請求項の特徴の組合わせによる独立的な対象保護の獲得の放棄を意味するものではない。

しかしながらこれらの従属請求項の対象も、先行する従属請求項の対象に依存しない構成を有する独立した発明である。

本発明は、明細書に記載された実施例に限定されるものではない。それどころか本発明の枠内では多くの変更ないし修正が可能である。特にそのような変化例、変更要素の組み合わせにおいては、例えば明細書全般にわたる個々の実施形態の組み合わせや変更、並びに請求項に記載されたあるいは図面に含まれた特徴ないし要件又は方法ステップもそれぞれ特異的な発明を呈しており、これらの特徴の組み合わせによって製造方法、検査方法、作動方法にも関係する新たな要件や方法ステップないし方法ステップシーケンスが可能である。

ツインクラッチ式トランスミッションを備えた車両のドライブトレーンの概略的なモデルを示した図 本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うトラクション動作状態シフトアップのシミュレーションを表わした図 本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うエンジンブレーキ動作状態シフトアップのシミュレーションを表わした図 本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うトラクション動作状態シフトダウンのシミュレーションを表わした図 本発明による方法の、Ｅモータの支援を伴うエンジンブレーキ動作状態シフトダウンのシミュレーションを表わした図 本発明による方法のフローチャートを表わした図 Ｅモータのコントロールのフローチャートを表わした図 生じ得るトラクション動作状態−エンジンブレーキ動作状態の推定のためのフローチャート 生じ得る車両外部モーメントの推定のためのフローチャート

Claims (20)

1. そのつど１つのクラッチを介してエンジンに接続される少なくとも２つの変速機入力軸を有するツインクラッチ式トランスミッションにおけるギアシフトの実施のための方法において、
   ギアチェンジの要求を識別した後で、目下のトルクを伝達している変速機入力軸に割当てられているクラッチを、当該クラッチのクラッチ半部が互いに滑り出し始めるスリップ限界まで解離させ、
   所望の車両加速度達成のために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）を、トラクション動作状態時シフトアップ、エンジンブレーキ動作状態時シフトアップ、トラクション動作状態時シフトダウン又はエンジンブレーキ動作状態時シフトダウンのいずれかからなるギアシフトタイプに依存してコントロールし、さらに
   所望の車両加速度達成のために、付加的なモーメントが用いられ、
   前記付加的なモーメントとして電気モータのトルク（Ｔ _{ｅｍｏｔｏｒ} ）が用いられることを特徴とする方法。
2. 電気モータのトルク（Ｔ_{ｅｍｏｔｏｒ}）のコントロールの際に、所要の車両加速度が所定の車両特性量または変速機特性量に依存して定められ、この場合前記車両特性量または変速機特性量として変速機入力軸における変速比やエンジン回転数、車両速度、車両加速度が適用可能であり、それによって、電気モータの目標トルクが算出され、前記算出された電気モータの目標トルクは、当該目標トルクが予め定められた最小限界値と最大限界値の間の範囲内にある場合に使用される、請求項１記載の方法。
3. 電気モータのトルク（Ｔ_{ｅｍｏｔｏｒ}）が所要の車両加速度に対して不十分な場合に、さらに付加的に、２つのクラッチのうちの一方のクラッチトルクを所要の車両加速度維持のために用いる、請求項１または２記載の方法。
4. ギアシフトの開始直前に、トラクション動作状態シフトアップ、エンジンブレーキ動作状態シフトアップ、トラクション動作状態シフトダウン又はエンジンブレーキ動作状態シフトダウンのいずれかである適切なギアシフトタイプが確定される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. クラッチの解離状態と、スリップ状態若しくは摩擦結合状態のもとで、トルク伝達中のクラッチのクラッチトルクを低減することによってスリップ状態にもたらし、その場合にはクラッチのスリップフェーズの開始時点で、ドライブトレーンがトラクション動作状態にあるのかエンジンブレーキ動作状態にあるのかを、トルク伝達中のクラッチにおける伝達トルクが正の値なのか負の値なのかを検査することによって区別し、それによってトラクション動作状態とエンジンブレーキ動作状態の間の不要な切換えが回避されるようにした、請求項４記載の方法。
6. トルク伝達中のクラッチにおける伝達トルクが正の値でかつエンジン速度ω_ｅｎｇが目下の変速機入力軸（ω_{ｉｎｐｓｈａｆｔ}）の速度よりも高い場合には、トラクション動作状態が存在し、トルク伝達中のクラッチにおける伝達トルクが負の値でかつエンジン速度ω_ｅｎｇが目下の変速機入力軸（ω_{ｉｎｐｓｈａｆｔ}）の速度よりも低い場合には、エンジンブレーキ動作状態が存在する、請求項５記載の方法。
7. クラッチが摩擦結合している場合に、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）が動的なエンジントルク
   

   

   よりも大きいかどうかが検査され、この場合前記動的なエンジントルクは、エンジン加速とエンジン慣性モーメントの積から得られる、請求項６記載の方法。
8. エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）が、動的なエンジントルク
   

   

   よりも大きい場合には、ツインクラッチ式変速機はトラクション動作状態にあり、その場合は、閉成されているクラッチが開かれたときにエンジンの加速が生じ、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）が動的なエンジントルク
   

   

   よりも小さい場合には、ツインクラッチ式変速機はエンジンブレーキ動作状態にある、請求項７記載の方法。
9. ２つのクラッチのどちらも摩擦結合状態にない状態が観察される、請求項４記載の方法。
10. 伝達されるクラッチトルク
    

    

    が、設定されたクラッチトルク（Ｔ_clA/B）の最小限界値とクラッチのスリップ限界値
    

    

    から算出される、請求項９記載の方法。
11. トラクション動作状態においては以下の式
    

    

    が当てはまり、
    エンジンブレーキ動作状態においては以下の式
    

    

    が当てはまる、この場合、
    前記ω_{ｖｅｈｉｃｌｅ}＝車両速度、
    前記ｉ_Ａ＝第１の入力軸の変速段の変速比、
    前記ｉ_Ｂ＝第２の入力軸の変速段の変速比、
    

    

    請求項９または１０記載の方法。
12. 

    に従って求められる、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
13. 前記スリップ限界値
    

    

    の確定のために、車両の外部モーメント（Ｔ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}）が求められる、請求項１２記載の方法。
14. 摩擦結合されているクラッチとスリップ状態のクラッチのもとで車両の外部モーメント（Ｔ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}）が以下の式、
    

    

    に従って求められる、請求項１３記載の方法。
15. 車両の外部モーメント（Ｔ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}）が目下スリップ状態のクラッチと開かれているクラッチのもとで以下の式、
    

    

    に従って算出される、請求項１３記載の方法。
16. ２つのクラッチのどちらも摩擦結合状態でない場合に、車両の外部モーメント（Ｔ_{ｖｅｈｉｃｌｅ}）が目下スリップ状態のクラッチと開かれているクラッチのもとで以下の式、
    

    

    に従って算出される、請求項１３記載の方法。
17. トラクション動作状態におけるシフトアップないしはトラクション動作状態シフトアップのもとで、スリップ状態の予備量を形成し、エンジン回転数を先行する時点において初期変速段に割当てられた変速機入力軸の回転数以上に維持するために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）が高められ、
    先行する時点において初期変速段に割当てられたクラッチを一定のランプ関数でもって解離させ、目標変速段に割当てられる新たなクラッチを同じランプ関数でもって閉成させ、
    エンジン回転数を目標変速段に割当てられた新たな変速機入力軸の回転数に同期させるために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）を最小限界値まで低減させ、
    電気モータのトルク（Ｔ_{ｅｍｏｔｏｒ}）を、所望の車両加速度が達成されるようにコントロールするようにした、請求項１から１６いずれか１項記載の方法。
18. エンジンブレーキ動作状態におけるシフトアップないしはエンジンブレーキ動作状態シフトアップのもとで、エンジン回転数を新たな変速機入力軸の回転数に同期させるために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）を最小限界値まで低減させ、
    車両加速度を、閉成されているクラッチを用いてコントロールし、
    エンジン回転数が新たな入力軸の回転数以下に低下した場合に、これまでに閉成されていたクラッチを一定のランプ関数でもって解離させ、新たなクラッチを閉成させ、
    電気モータのトルク（Ｔ_{ｅｍｏｔｏｒ}）を、所望の車両加速度が達成されるようにコントロールするようにした、請求項１から１７いずれか１項記載の方法。
19. トラクション動作状態におけるシフトダウンないしはトラクション動作状態シフトダウンのもとで、エンジン回転数を新たな変速機入力軸の回転数に同期させるために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）を高め、
    車両加速度を、閉成されているクラッチを用いてコントロールし、
    エンジン回転数が新たな入力軸の回転数以上に上昇した場合に、これまでに閉成されていたクラッチを一定のランプ関数でもって解離させ、新たなクラッチを閉成させ、
    電気モータのトルク（Ｔ_{ｅｍｏｔｏｒ}）を、所望の車両加速度が達成されるようにコントロールするようにした、請求項１から１８いずれか１項記載の方法。
20. エンジンブレーキ動作状態におけるシフトダウンないしはエンジンブレーキ動作状態シフトダウンのもとで、スリップの遊びを形成し、エンジン回転数を先行の変速機入力軸の回転数以下に維持するために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）を最小限界値まで低減し、
    これまでに閉成されていたクラッチを一定のランプ関数でもって解離させ、新たなクラッチを同じランプ関数でもって閉成させ、
    エンジン回転数を新たな変速機入力軸の回転数に同期させるために、エンジントルク（Ｔ_ｅｎｇ）を高め、
    電気モータのトルク（Ｔ_{ｅｍｏｔｏｒ}）を、所望の車両加速度が達成されるようにコントロールするようにした、請求項１から１９いずれか１項記載の方法。

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