JP4388832B2 - クラッチトルクを適応させるための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチにより伝達可能なトルクと、クラッチの操作装置を制御するための制御量との間の、電子制御装置にファイルされた関係を適応させる（Adaptieren）ための方法および装置に関する。この場合、クラッチは、該クラッチと、無段可変の変速比を有する伝動装置との間に配置された、所定の出力量を発生させるためのトルク検出装置を備えた自動化された車両パワートレーンに含まれており、前記出力量から、クラッチにより伝達されたトルクが算出可能である。

自動化された車両パワートレーン、特に無段可変の伝動装置、たとえば円錐形プーリ式巻掛け伝動装置を備えた、自動化された車両パワートレーンは、このような車両パワートレーンを用いて可能となる乗り心地利益と、達成可能となる消費量低減とに基づき、ますます重要となりつつある。

図１には、このような車両パワートレーンのブロック回路図が示されている。

符号２は内燃機関を示している。この内燃機関２はクラッチ４を介して円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６の第１のプーリセットＳＳ１に結合されている。円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６の第１のプーリセットＳＳ１と第２のプーリセットＳＳ２との間では、巻掛け手段８が循環する。各円錐形プーリセットを形成する円錐形プーリ（正確に云えばプーリ半部）の間の間隔を互いに逆向きに変えることによって、巻掛け手段８により媒介される、円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６の入力軸１０と出力軸１２との間の変速比が変化する。クラッチ４と第１のプーリセットＳＳ１との間には、トルク検出装置１４が配置されている。このトルク検出装置１４はクラッチにより伝達されたトルクを検出して、ハイドロリック式の出口管路１６内に、クラッチ出力軸９で有効となるトルクに関連したハイドロリック圧ｐ_ＭＦを発生させる。

このようなトルク検出装置１４は、たとえば刊行物「Tagungsband zum sechsten LuK-Kolloquium」（１９９８年）の第１６１頁〜第１７４頁の「Anforderungen an das Anpresssystem」に記載されている。このようなトルク検出装置１４はクラッチ４のクラッチ出力軸９に相対回動不能に結合された構成部分と、入力軸１０に相対回動不能に結合された構成部分とを有している。両構成部分は成形面と、これらの成形面の間に配置された転動体とを備えて形成されており、この場合、トルクが増大すると、成形面同士の間の間隔もしくは構成部分同士の間の間隔が変化し、これにより圧力媒体圧で負荷された流出開口の大きさが変化するので、この流出開口の上流側で分岐したハイドロリック出口管路１６内には、クラッチ４により伝達されるトルクが増大するにつれて増大してゆく圧力ｐ_ＭＦが形成される。

この圧力ｐ_ＭＦは直接に円錐形プーリ対もしくは円錐形プーリセットＳＳ１，ＳＳ２に供給されるので、この圧力はトルクに関連した押圧力を生ぜしめ、この押圧力によって円錐形プーリセットＳＳ１，ＳＳ２は巻掛け手段８に押圧される。

円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６を調節するためには、調節装置２０が設けられている。この調節装置２０は円錐形プーリ対ＳＳ１，ＳＳ２を付加的に調節圧ｐ_ｖで負荷するので、円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６の変速比が調節される。

クラッチ４を操作するためには、たとえばハイドロリック式に作動する操作装置２２が設けられている。

前記システムを制御するためには、マイクロプロセッサと所属のメモリとを備えた電子制御装置２４が設けられている。この電子制御装置２４の入力側２６はパワートレーンの重要な運転パラメータ、たとえばエンジン回転数、負荷作動部材もしくはロードアクチュエータ（Laststellglied）の位置、アクセルペダルの位置、種々異なる軸の回転数を検出するためのセンサおよび圧力ｐ_ＭＦを検出するためのセンサ２８に接続されており、電子制御装置２４の出力側２７は種々異なるアクチュエータ、たとえば調節装置２０、操作装置２２、内燃機関２の負荷作動部材等を制御する。

トルク検出装置１４と、このトルク検出装置１４により形成される、トルクに関連した圧力ｐ_ＭＦとを用いて得られる利点は次の点に認められる。すなわち、円錐形プーリと巻掛け手段との間の押圧力が、クラッチ出力軸に存在する目下のトルクに対応するようになり、これにより電子押圧装置を備えたシステムの場合にトルク検出の不確実性に基づき発生する過剰押圧が回避される。

円錐形プーリの表面と巻掛け手段８との間の所定の摩擦係数において、滑りを阻止するために必要となる最小押圧力Ｆは、トルクＴと共にほぼ線状に増大する。この場合、変速比が増大するにつれて（アンダドライブ）、所要押圧力は増大する。安全性の理由から、たとえば摩擦係数変動を補償するために、実際の押圧力は前記最小押圧力よりも少しだけ大きく設定されていなければならない。これによって滑りが確実に阻止される。他方において、摩耗やハイドロリックシステムのエネルギ消費を招く、不必要に高い力を回避するために押圧力は不必要に大きく設定されないことが望ましい。

したがって、トルクに比例した圧力ｐ_ＭＦを提供し、ひいてはトルクに対して比例した押圧力をも提供するトルク検出装置１４を用いると、変速比ｉ_ｖａｒの減少時に不必要に大きくなる押圧力しか達成され得ない。

このことは図２に示されている。

曲線Ｉは最大許容トルクＴ_１における所要の最小押圧力を表している。図２の線図から明らかであるように、この最小押圧力は円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６の変速比ｉ_ｖａｒが減少する（アンダドライブからオーバドライブへの変速）につれて低下する。トルクにしか関連していない出力圧Ｐ_ＭＦを有するトルク検出装置１４は、最大許容トルクＴ_１の際に圧力ｐ_ＭＦにより形成される押圧力Ｆが円錐形プーリ式巻掛け伝動装置６の最大可能な変速比（この例では約２．５）において所要の最小押圧力よりも２５％だけ高くなるように設計されていなければならない。圧力ｐ_ＭＦは変速比ｉ_ｖａｒには関連していないので、圧力ｐ_ＭＦに関しては、圧力ｐ_ＭＦと変速比ｉ_ｖａｒとの関係を示す水平な直線Ａ_１が生ぜしめられる。

曲線ＩＩおよび曲線Ａ_２は、同様に最大許容トルクの２５％に相当するトルクＴ_２に関する特性を示している。

変速比ｉ_ｖａｒの減少時にますます不必要に高くなる押圧力を実際の需要に一層良好に適合させることができるようにするためには、トルク検出装置を２段式に形成することが知られている。すなわち、圧力ｐ_ＭＦをトルクに関連させる比例定数（Proportionalitaetskonstante）を、たとえば変速比ｉ_ｖａｒ＝１のときに切り換えることが知られている。これにより、より弱い押付け圧が生ぜしめられ、ひいてはより小さな押付け力Ｂ_１も生ぜしめられる。こうして、より小さな力を用いて、つまりハイドロリックシステムの、相応して僅かなエネルギ消費を用いるだけで作業することができる。

規定の変速比ｉ_ｖａｒにおいて行われる、圧力ｐ_ＭＦとトルクとの関係の切換は、たとえばトルク検出装置内部の圧力で負荷される面の大きさを、第１のプーリセットＳＳ１の可動プーリの規定の位置において（図示の例では変速比１に相当する位置において）飛躍的に増大させることにより行われる。

前記パワートレーンを申し分なくかつ快適に作動させるための別の重要な前提条件は、クラッチ４の正確な制御にある。特に始動時、あるいはまたシフト時にも、クラッチは、ジャークなしではあるがスポーティな走行のために十分なグリップを有する（packend）運転を実現するために、当該クラッチにより伝達可能となるトルクがパワートレーンの運転パラメータに関連した目標トルクに正確に対応するように制御可能でなければならない。このためには、電子制御装置２４において、たとえば操作装置２２に供給された制御量の各値、たとえば電流値または電圧値に、クラッチ４により伝達可能なトルクの目標値を対応させる特性線がファイルされている。

摩耗または別のパラメータの変化に基づき、目標値に対応する制御量を用いた操作装置２２の制御時に生じる実際値が変化し得るか、または摩耗またはクラッチ４における変化が、目標トルクと、実際に存在するクラッチトルクとの間に差を生ぜしめるので、クラッチトルクもしくは制御量とクラッチトルクとの間の関係は変化に適応（adaptieren）されなければならないか、もしくは変化に合わせて更新（aktualisieren）されなければならない。このことは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５１９４６号明細書に記載されているように、トルク検出装置１４の出口における圧力ｐ_ＭＦから、クラッチ４により目下伝達されている実際トルクＴ_１を次の関係式：
Ｔ_１＝ｃ×ｐ_ＭＦ
により算出することによって行われる。この場合、ｃはパラメータであり、このパラメータは単段式のトルク検出装置の場合には伝動装置の変速比領域全体にわたって１つの一定の値を有し、かつトルク検出装置の２段式の構成の場合には２つの値を有しており、両値の間では、予め規定された変速比において切換が行われる。単段式のトルク検出装置の場合でも、２段式のトルク検出装置の場合でも、このパラメータは大きな変速比領域にわたって一定となるので、この適応方法の場合に正確な変速比を知ることは必要にならない。変速比が規定の領域内に留まることが確保されるだけでよい。

クラッチトルクの適応は、クラッチ４により実際に伝達されたトルクを電子制御装置２４において、センサ２８により検出されかつ電子制御装置２４に供給された圧力ｐ_ＭＦに基づき上記関係式から算出し、そして電子制御装置２４にファイルされているクラッチ目標トルクと比較することにより簡単に行うことができる。この場合、クラッチ目標トルクに相応して操作装置２２が制御される。トルク検出装置１４により常時検出されている、目下伝達されたトルクＴ_１と、操作装置２２により調節された目標トルクＴ_２とが互いに異なっていると、制御量と目標トルクとの間の関係は、両トルクの一致もしくは近似が与えられるように補正される。もちろん、このような適応は特定の運転状態、たとえばクラッチ４がスリップした状態においてしか可能にならない。なぜならば、このような場合にしか、クラッチにより伝達可能となる、操作装置２２により制御されるトルクが、トルク検出装置１４により検出される、実際に伝達されたトルクに相当しないからである。

さらに開発されたトルク検出装置、たとえばハイドロリック式の無段式のトルクセンサは、目下伝達されたトルクＴ_１と圧力ｐ_ＭＦとの間の関係を表すパラメータｃが変速比ｉ_ｖａｒと共にほぼ連続的に変化して、図２に示した段曲線ＡＢが、押圧力に関して約２５％（安全マージン）だけ、その都度必要となる最小押圧力曲線よりも上に位置するように形成されている。トルク検出装置のこのような無段式の構成では、クラッチトルクの適応はもはや簡単には可能でなくなる。なぜならば、関係式Ｔ_１＝ｃ×ｐ_ＭＦ（ただしｃ＝一定もしくはほぼ一定）が（２段式のトルクセンサの）広い変速比領域にわたってはもはや成立しなくなるか、もしくは永久的な変速比関係が考慮されなければならないからである。クラッチトルクのこれまでの適応の１つの構成特徴は車両停止状態であったので、車両停止状態における運転点では（ホイール回転数から変速比を求める場合には）無段変速機の変速比は未知となる。したがって、変速比に関連した比例定数を算出することができなくなる。この理由から、前記方法の場合には、有利には適応の前および適応の間に、ジオメトリ的（幾何学的）に一義的な変速比が調節され、これにより、場合によっては算出不能ではあるが、しかしそれにもかかわらずジオメトリ的に提供されているこのような変速比から、比例定数を算出することができる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５１９４６号明細書 「Tagungsband zum sechsten LuK-Kolloquium」（１９９８年）の第１６１頁〜第１７４頁

本発明の課題は、トルク検出装置において、検出されたトルクと、形成された圧力ｐ_ＭＦとの間の関係の無段階の変化によって変化に対する適応が可能となるような、クラッチトルクを適応させるための方法および装置を提供することである。

この課題を解決するために本発明の方法では、クラッチと無段可変の変速比を有する伝動装置との間に配置された、検出されたトルクと、目下の伝動装置変速比とに関連した出力量を発生させるためのトルク検出装置を備えた、自動化された車両パワートレーンに配置されているクラッチにより伝達可能なトルクと、クラッチの操作装置を制御するための制御量との間の、電子制御装置にファイルされた関係を適応させるための方法において、目下の伝動装置変速比と前記出力量の値とから、クラッチにより伝達されたトルクを算出し、クラッチの伝達可能なトルクと伝達されたトルクとが等しくなるクラッチの操作状態において、伝達されたトルクを前記制御量に、更新された伝達可能なトルクとして対応させるようにした。

本発明による方法は、関係式Ｔ_１＝ｃ（ｉ_ｖａｒ）×ｐ_ＭＦから出発する。この場合、パラメータｃは伝動装置の変速比に関連していて、たとえば図２に示した関係で言えば、伝動装置変速比もしくは無段変速機変速比ｉ_ｖａｒが減少するにつれて、たとえば２５％の十分な安全マージンを持って所要の最小押圧力への良好な適合が可能となるように増大する。

本発明による方法では、適応時に伝動装置の目下の変速比が既知であることにより、トルク検出装置の出力量、たとえば電流、ハイドロリック圧またはその他の物理的な量から、関係式Ｔ_１＝ｃ（ｉ_ｖａｒ）×ｐ_ＭＦ（この場合、ｐ_ＭＦが出力量を表す）につき、クラッチにより目下伝達されたトルクを算出することができる。クラッチが、クラッチにより伝達されたトルクが操作装置２２に供給された制御量、たとえば所定の電流に一義的に関連する状態にある場合、または電流の変化によりクラッチがこのような状態、たとえばスリップ状態にもたらされる場合に、調節されるべき目標トルクＴ_Ｓの量は検出された実際トルクＴ_Ｉと比較され、目標値と実際値との間に偏差が生じている場合には電子制御装置２４にファイルされたパラメータの相応する補正が実施されるので、前記制御量と目標トルクとの間の関係は変化に適応される。クラッチがスリップ状態にあるかどうかは、たとえば原動機もしくはエンジンがその負荷作動部材の一定の位置において、操作装置２２に供給された制御量の変化時に回転数変化と共に反応することにより求められ得る。クラッチのスリップ状態はエンジン出力軸回転数とクラッチ出力軸回転数との間の回転数差に基づいても算出され得る。この場合、無段変速機には各回転数を検出するために必要となるセンサがたいてい存在している。

前記適応はもちろんパワートレーンの全ての運転状態において可能となるわけではなく、たとえば最大可能なトルクで走行したい場合には前記適応は不可能となる。なぜならば、その場合にはクラッチが開放され得ないからである。

適応が行われる際の伝動装置変速比が伝動装置の最大可能な変速比であると有利である。なぜならば、このような最大可能な変速比は電子制御装置２４にとっては既知の量であるからである。伝動装置は種々様々な状態で、たとえば車両の中程度の制動後ないしほぼ停止に近い状態にまで、または一般に低い速度を有する緩慢な制動過程において、最大可能な変速比に合わせて調節される。変速比制御のためには、アンダドライブおよびオーバドライブにおける各限界変速比を知ることが必要となる。これらの量は相応する学習方法により求めることができる。伝動装置の最大可能な変速比（アンダドライブストッパ）はこの理由から既知であると前提され得るので、伝動装置のこの状態は確実に検知され得る。

伝動装置がその最大可能な変速比の状態となる場合に行われる適応を、車両の停止状態またはクリープ状態で実施することが有利である。

無段の変速比調節を行う伝動装置は種々様々な構造を有していてよく、たとえば摩擦車伝動装置として形成されていてよい。伝動装置が円錐形プーリ式巻掛け伝動装置である場合には、出力側の円錐形プーリ対（ＳＳ２）を適応の開始前および適応の間に、巻掛け手段を押圧するための高められた圧力で負荷することにより、できるだけ短い変速（kuerzestmoeglich. Uebersetzung）を確保することが有利である。これにより、伝動装置がその最大可能な変速比の状態から離脱しなくなることを確保することができる。

伝動装置がその最大可能な変速比の状態にあることを保証するための別の手段は、たとえば電子制御装置２４の構成要素であってよい伝動装置制御ユニットにおいて、適応の前および適応の間、最大可能な変速比よりも大きな変速比に相当する変速比目標値を作動もしくは活性化（aktivieren）させることにある。これによって、伝動装置が適応の前に信頼性良くリミットストッパにまで調節され、かつ適応の間はこのリミットストッパに留まることが達成される。

伝動装置が適応時にその最大可能な変速比の状態にあることを確保するためのさらに別の手段は、適応の前および適応の間、高められた伝動装置入力目標回転数を活性化させ、これにより変速比調節装置により伝動装置を最大可能な変速比領域へ調節し、かつこの領域に保持することにある。

トルク検出装置の出力信号がハイドロリック媒体圧である場合（記載した例の場合のように）、監視装置が設けられていると有利である。ハイドロリック媒体圧にトルクとは無関係の影響が与えられている場合には、この監視装置によって適応が阻止可能となる。監視装置は電子制御装置に含まれていると有利であり、そして付加的に補正装置を有していてよい。この補正装置を用いて、ハイドロリック媒体圧の、トルクとは無関係の圧力成分が補正されるので、正確な適応が可能となる。

本発明による方法の前で述べた実施態様は有利である。なぜならば、トルク検出装置の出口におけるハイドロリック媒体圧ｐ_ＭＦは特定の運転状態においては、ハイドロリックシステムの、トルク検出装置の下流側に位置するコンポーネントに生じる背圧（Rueckstaudruck）の影響を受ける恐れがあるからである。電子制御装置２４には、このような背圧の数学的モデルを組み込むことができるので、背圧は圧力ｐ_ＭＦからの伝達されたトルクの算出時に考慮され得る。圧力ｐ_ＭＦからの実際トルクＴ_１の算出は、圧力ｐ_ＭＦが背圧によって決定されていない場合にしか許容されない。

伝動装置の、最大可能な変速比とは異なる変速比における適応は、この変速比が実際に算出され得る場合にしか行われないことが有利である。

出力信号がハイドロリック媒体圧である場合、伝動装置の、最大可能な変速比とは異なる変速比における適応は、大きく開放されたクラッチにおいて測定されたハイドロリック媒体圧値が、目標クラッチトルクに合わせて調節されたクラッチにおいて測定された値よりも下にある場合にしか行われないことが有利である。これにより、算出のために考慮された圧力ｐ_ＭＦへの背圧の影響が全く存在しない場合または少しだけしか存在しない場合にしか適応が行われなくなることを確保することができる。

本発明の課題の、このことに関連した部分を解決する装置の構成では、自動化された車両パワートレーンにおけるクラッチの伝達可能なトルクを適応させるための装置であって、クラッチを介して、無段可変の変速比を有する伝動装置に結合された原動機と、伝動装置の入力トルクを検出するためのトルク検出装置とが設けられていて、該トルク検出装置が、トルクと伝動装置変速比とに関連した出力量を発生させるようになっている形式のものにおいて、当該装置が、クラッチ操作装置を制御するための電子制御装置を有しており、該電子制御装置に、クラッチにより伝達可能な目標トルクを制御量に関連して表す特性線がファイルされており、前記電子制御装置が、前で述べた方法のうちの１つに相応して前記特性線を適応させるために形成されている。

本発明は、種々様々なトルク検出装置および連続的に調節可能な変速比を有する伝動装置のために使用され得る。

車両パワートレーンのブロック回路図である。

押圧力と伝動装置変速比との関係を示す線図である。

符号の説明

２ 内燃機関
４ クラッチ
６ 円錐形プーリ式巻掛け伝動装置
８ 巻掛け手段
９ クラッチ出力軸
１０ 入力軸
１２ 出力軸
１４ トルク検出装置
１６ 出口管路
２０ 調節装置
２２ 操作装置
２４ 電子制御装置
２６ 入力側
２７ 出力側
２８ センサ

Claims (10)

1. クラッチと無段可変の変速比を有する伝動装置との間に配置された、検出されたトルクと、目下の伝動装置変速比とに関連した出力量を発生させるためのトルク検出装置を備えた、自動化された車両パワートレーンに配置されているクラッチにより伝達可能なトルクと、クラッチの操作装置を制御するための制御量との間の、電子制御装置にファイルされた関係を適応させるための方法において、目下の伝動装置変速比と前記出力量の値とから、クラッチにより伝達されたトルクを算出し、クラッチの伝達可能なトルクと伝達されたトルクとが等しくなるクラッチの操作状態において、伝達されたトルクを前記制御量に、更新された伝達可能なトルクとして対応させ、しかも出力信号がハイドロリック媒体圧であり、監視装置が設けられており、ハイドロリック媒体圧に影響を与える、トルクとは無関係の影響因子が存在する場合に前記監視装置によって適応が阻止可能であることを特徴とする、クラッチトルクを適応させるための方法。
2. クラッチと無段可変の変速比を有する伝動装置との間に配置された、検出されたトルクと、目下の伝動装置変速比とに関連した出力量を発生させるためのトルク検出装置を備えた、自動化された車両パワートレーンに配置されているクラッチにより伝達可能なトルクと、クラッチの操作装置を制御するための制御量との間の、電子制御装置にファイルされた関係を適応させるための方法において、目下の伝動装置変速比と前記出力量の値とから、クラッチにより伝達されたトルクを算出し、クラッチの伝達可能なトルクと伝達されたトルクとが等しくなるクラッチの操作状態において、伝達されたトルクを前記制御量に、更新された伝達可能なトルクとして対応させ、しかも出力信号がハイドロリック媒体圧であり、伝動装置の、最大可能な変速比とは異なる変速比では、大きく開放されたクラッチにおいて測定された出力量値が、目標クラッチトルクに調節されたクラッチにおいて測定された値よりも下にある場合にしか適応を行わないことを特徴とする、クラッチトルクを適応させるための方法。
3. 適応が行われる変速比が、伝動装置の最大可能な変速比である、請求項１または２記載の方法。
4. 適応を、車両の停止状態またはクリープ状態で行う、請求項３記載の方法。
5. 伝動装置が円錐形プーリ式巻掛け伝動装置であり、該円錐形プーリ式巻掛け伝動装置の出力側の円錐形プーリ対を適応の開始前および適応の間、巻掛け手段を押圧するための高められた圧力で負荷する、請求項３または４記載の方法。
6. 伝動装置制御ユニットで適応の開始前および適応の間、最大可能な変速比よりも大きな変速比に相当する変速比目標値を活性化する、請求項３または４記載の方法。
7. 伝動装置制御ユニットで適応の開始前および適応の間、高められた伝動装置入力目標回転数を活性化する、請求項３または４記載の方法。
8. 伝動装置の、最大可能な変速比とは異なる変速比では、この変速比が実際に算出され得る場合にしか適応を行わない、請求項１または２記載の方法。
9. 自動化された車両パワートレーンにおけるクラッチの伝達可能なトルクを適応させるための装置であって、クラッチを介して、無段可変の変速比を有する伝動装置に結合された原動機と、伝動装置の入力トルクを検出するためのトルク検出装置とが設けられていて、該トルク検出装置が、トルクと伝動装置変速比とに関連した出力量を発生させるようになっている形式のものにおいて、当該装置が、制御量によってクラッチ操作装置を制御するための電子制御装置を有しており、該電子制御装置に、クラッチにより伝達可能な目標トルクを制御量に関連して表す特性線がファイルされており、前記電子制御装置が、請求項１記載の方法に対応して前記特性線を適応させるために形成されていることを特徴とする、クラッチトルクを適応させるための装置。
10. 自動化された車両パワートレーンにおけるクラッチの伝達可能なトルクを適応させるための装置であって、クラッチを介して、無段可変の変速比を有する伝動装置に結合された原動機と、伝動装置の入力トルクを検出するためのトルク検出装置とが設けられていて、該トルク検出装置が、トルクと伝動装置変速比とに関連した出力量を発生させるようになっている形式のものにおいて、当該装置が、制御量によってクラッチ操作装置を制御するための電子制御装置を有しており、該電子制御装置に、クラッチにより伝達可能な目標トルクを制御量に関連して表す特性線がファイルされており、前記電子制御装置が、請求項２項記載の方法に対応して前記特性線を適応させるために形成されていることを特徴とする、クラッチトルクを適応させるための装置。

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