JP4519834B2 - 自動変速機のクラッチの作用点を決定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部分に記載の、非シンクロメッシュ式後進段付き自動変速機においてクラッチの作用点を決定する方法に関する。

本発明に基づく方法は、それに応じて、クラッチ機能と変速機切換機能が自動化されている自動変速機に利用され、この自動変速機は自動車に採用される。そのような自動変速機は、シフト選択溝およびシフト切換溝を選択するための作動装置を利用している。その作動装置によって、シフトレバーないしセレクトレバーの作動が、変速機における相応した切換過程ないし選択過程に変換される。

また、変速機に駆動技術的に結合された切換クラッチおよび発進クラッチに対するもう１つの作動装置が存在している。その作動装置は、速度段の締結過程時に、クラッチを解放および係合するために運転される。上述したそれらの作動装置は、液圧式、空気圧式ないし電気式に作動されるように形成されている。

さらに、そのようなクラッチないし作動装置に、クラッチ位置ないしクラッチ変位調整距離を検出するためのセンサが配置されている。そのセンサによって、クラッチおよび／又はクラッチ作動装置の可動部品の位置ないし変位調整距離が検出される。

また、そのような変速機は電子制御・調整装置を利用している。その電子制御・調整装置は、一般にマイクロコンピュータとして形成され、センサ配線ないし制御配線を介して、上述のセンサおよび作動装置に接続され、且つ好適には、エンジン制御装置とデータ交換する。

そのような自動変速機は、とりわけ、クラッチがトルク伝達をしっかり開始するまで係合する位置であるクラッチ位置を、制御・調整装置ができるだけ正確に検出するときに、良好な切換快適性を呈する。

このクラッチ位置、ないしはこのクラッチ位置に対して予め定められた間隔を隔てたクラッチ位置を、以下において作用点とも呼ぶ。このクラッチ位置は、クラッチ部品の熱膨張ないしクラッチライニングの摩耗によって、短期間で、あるいは長期間のうちに変化する。従って、運転中、ないしは、クラッチないし車両の寿命期間中、作用点を連続して監視すること、および場合によっては、クラッチ制御をその変化に応じて整合させることが必要である。

作用点を決定するために、多くの方式が提案されている。しかし本発明では、本発明における別の観点から、エンジン関係量を測定するようなセンサを目的に則して省こうとしているので、変速機入力回転数センサが必要とされるような方法は顧慮されない。

例えば独国特許出願公開第１９６３００１４号明細書に記載された方法は、そのような変速機入力回転数センサなしで済まされている。その公知の方法の場合、クラッチを入れることによる作用点は、車両が停止された状態で、変速段が締結され、ブレーキが作動されて、エンジントルクが観察されることによって決定される。クラッチの係合によって、エンジン回転数は低下させられる。その結果、無負荷回転数調整器による制御によって、エンジントルクが著しく増大される。クラッチ係合時において、エンジントルクが予め規定されたエンジントルクしきい値を超過するようなクラッチ行程中の点が、作用点として認識され、制御装置に記憶される。

さらに、国際公開第０１／９８６７９号パンフレットで、クラッチがゆっくり係合することによってクリープトルクが発生される方法が知られている。そのためにクリープ過程中、エンジントルクが連続して監視される。エンジントルクの明白な変化が観察されたクラッチ行程点が、実際の作用点（実作用点）として決定される。

これらの公知の方法は、車両のエンジンに関係するセンサ信号を基礎としている。従って、これらの方法はその信号の精度に左右され、そのために、実際に完全に満足できる結果が得られない。むしろ、クラッチ関係量ないし変速機関係量により作用点の決定が行われることが望ましい。

本発明の課題は、クラッチの作用点を決定する精度を改善するために、非エンジン関係（エンジンとは無関係な）センサ情報を見い出すことにある。

この課題の解決策は請求項１に記載され、本発明の有利な実施態様および発展形態は従属請求項に記載されている。

従って、本発明に基づいて、作用点決定を改善するため、並びにエンジン関係センサ情報の利用を回避するために、クラッチによって伝達されるトルクが、シフトスリーブのスプラインギヤ歯と後進段歯車のクラッチ体のスプラインギヤ歯との歯端面どうしの当接状態においてシフトスリーブのスプラインギヤ歯を後進段歯車のクラッチ体のスプラインギヤ歯に対して相対移動するために十分な大きさであるクラッチ係合行程中の点として、作用点が決定される、ようにされている。その歯端面どうしの当接状態は、通常、車両の停止中に生ずる。

好適にはそのために、手順の第１段階において、クラッチが解放される制御方法が利用されている。次の段階において、制御・調整装置で制御されて、シンクロメッシュ式前進段が、変速機の入力軸ないし副軸の回転数が零ないしほぼ零に制動されるまでの間にわたって締結される。次いで、後進段歯車に付設された後進段シフトスリーブが、このシフトスリーブが後進段クラッチ体に機械的に当たるか、後進段クラッチ体にかみ合い結合するまで、変速機軸上を軸方向に移動される。

次の段階において、制御・調整装置によって、後進段シフトスリーブが後進段クラッチ体にかみ合って後進段が締結されたか否が調査される。これが当てはまるとき、作用点決定はこの手順経過では決定されず、これによって、その手順は終了されるか、後進段の解除後に再始動される。

後進段が締結されておらず、歯端面どうしの当接状態においてシフトスリーブのスプラインギヤ歯端面が後進段歯車のクラッチ体のスプラインギヤ歯端面に当たっているとき、制御・調整装置に記憶された推定作用点、ないしは最後に測定された作用点まで、クラッチの係合が行われる。

続いて実施された調査で、後進段シフトスリーブが後進段クラッチ体にかみ合って後進段が締結されたことが確認されたとき、この作用点、ないしその作用点までのクラッチの変位調整距離が制御・調整装置に記憶され、将来行われるクラッチ作動過程および作用点決定過程に対して用意される。

しかし、後進段がまだ締結されていないときは、作用点が見い出されるまで、クラッチの一層の係合移動と、それと並行して後進段が締結されたか否かの調査が行われる。

この作用点決定方法は、意にかなうよう、車両の停止中およびエンジンの運転中に実施される。また、本発明の有利な実施態様において、この作用点決定時におけるクラッチの係合は連続的には行われず、小刻みのステップで行われ、それらのステップ間に所定の時間が存在している（すなわち、漸増的に変位するように断続的に行われる）。このようなクラッチの漸増的変位によって、特に、後進段クラッチ体に後進段シフトスリーブが当たる歯端面どうしの当接状態の段階において、クラッチ作動装置の比較的小さな２つの送りステップ間で、クラッチによってしっかり伝達されるトルクが、シフトスリーブを後進段クラッチ体に向けて、それらのスプラインギヤ歯が互いに突き当たらずに、後進段が締結されるまで移動するために十分であるか否かが、調査される。その場合、クラッチ係合ステップの長さは、作用点の決定精度を左右する大きさである。

この方法は、意にかなうよう、制御・調整装置に、変速機選択装置ないし変速機切換装置におけるセンサから、変速機が無負荷運転ないし運転段Ｎ（中立）に切り換えねばならないことが伝えられたとき、あるいは変速機が既に無負荷運転位置にあるときに、実施される。そのような条件において、クラッチは、変速機の無負荷位置に導く作動過程時に、上述したようにそれに直ぐに続いてクラッチ作用点の決定を実施するために、解放されたまま変わらない。

他の実施態様において、作用点決定が、各後進段締結過程時に、又は周期的ないし非周期的な間隔で、具体的な後進段締結過程の実施とは無関係に実施されるようにされる。そのために必要な時間は、一般に後進走行状態のはじめに存在する。そのように形成された車両の運転者は、後進走行時に、ともかくゆっくり且つ正確な運転・切換過程ないしクラッチ作動過程に調整するからである。

作用点決定の規則的な実施は、常にクラッチの実作用点が認識され、そのようにして特に迅速に且つ快適にクラッチが切り換えられる、という利点を有する。その場合、周期的な作用点決定は、好適には、所定の時間間隔ないし走行距離間隔で行われ、その周期長さは例えばクラッチ摩耗経験値から生ずる。

さらにまた、その作用点決定方法は、制御・調整装置に、他の変速比変更過程についての要件がセンサ情報によって伝えられたとき、直ちに中断される。このようにして、運転者ないし運転挙動によって実際に要求される切換過程は、不必要に遅延されない。なお、作用点決定方法は目立たずに作動し、これによって、そのように形成された車両の運転者はその方法の実施に気づかない。

以下図に示した実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。
ここに示された本発明の実施形態の場合、非シンクロメッシュ式後進段を利用している自動変速機においてクラッチ作用点の決定が行われる、ことから出発している。そのような変速機の構成は、決して特異ではなく普通である。なぜならば、係合過程および解除過程が自動的に進行する変速機においては正に、速度段切換過程が、後進段用の同期装置に対する追加的製造費が問題なしに省けるように繊細に制御して進行されるからである。

非シンクロメッシュ式後進段の変速機側かみ合わせは、通常、その切換過程に関与する変速機部品間における不快な切換騒音を伴う衝撃的な回転数整合を回避するために、変速機出力軸および／又は変速機副軸が停止した状態で行われる。

図１に示されているように、後進段のそのような変速機側かみ合わせの際、通常、変速機軸上に回転可能に支持された後進段歯車（後進段遊び歯車）が、シフトスリーブ１によって変速機軸に回り止め結合される。そのシフトスリーブ１は変速機軸上に相対回転不能に且つ軸方向に移動可能に配置されている。

後進段遊び歯車をシフトスリーブ１に機械的に結合するために、それらの変速機部品は、互いにかみ合って相対回り止め結合を生ずるかみ合いクラッチ体を利用している。

そのような変速機の場合、変速機側において非シンクロメッシュ式後進段がかみ合わされるようにしようとするとき、シフトスリーブ１は矢印５の方向へ後進段歯車のクラッチ体２に向けて、所定の操作力Ｆ_Ｓｙｎで移動される。シフトスリーブ１のスプラインギヤ歯３および後進段歯車におけるクラッチ体２のスプラインギヤ歯４は、しばしば、図１に示された歯端面どうしの当接状態となる。

そのような状態において、後進段の変速機側かみ合わせは、それまで解放されていたクラッチが部分的に係合されることによって行われ、これによって、場合によってはシフトスリーブ１と後進段歯車が配置される変速機軸にトルクが与えられる。そのトルクによって発生される変位力が、当接し合っているスプラインギヤ歯２、４における摩擦力Ｆ_Ｒｅｉｂより大きいとき、シフトスリーブ１のスプラインギヤ歯３が、後進段歯車のクラッチ体２のスプラインギヤ歯４に対して相対回転される。

図２に示されているように、シフトスリーブ１のかみ合わせ力５が小さい場合、スプラインギヤ歯２、４をその歯端面どうしの当接状態から解放するために回転させ、最終的にかみ合わさせるために、比較的小さなクラッチトルクでも十分に足りる。このかみ合わせ過程は適当なセンサによって検出され、制御・調整装置に伝えられる。

この関係は、上述したスプラインギヤ歯の歯端面どうしの当接状態を解放するために十分であるような大きな引き離しトルクが伝達されるクラッチ位置として、クラッチの作用点が定義される、ことを明らかにさせている。

この引き離しトルクの調査ないしクラッチ作用点の調査は、図３によって一目瞭然にされている。この図には、作用点決定過程時におけるクラッチ係合位置６の時間的経過が示されている。この場合、後進段の変速機側かみ合わせの際、車両の内燃機関が運転され、車両が停止状態に置かれていることが前提とされている。

その第１段階において、クラッチが解放され、変速機入力軸および／又は変速機の副軸が（それ自体公知の同期装置部品による）シンクロメッシュ式１速段の変速機側かみ合わせによって、停止状態まで制動される。続いて、後進段歯車に付設されたシフトスリーブ１が、小さな力で変速機軸上を軸方向に移動され、後進段歯車のクラッチ体２に当てられる。

シフトスリーブ１がクラッチ体２のスプラインギヤ歯に、歯端面どうしの当接状態を生ずることなしにかみ合う限りにおいて、その過程はクラッチの作用点の決定なしに終了される。しかし、後進段がそのスプラインギヤ歯３、４の歯端面どうしの当接状態のために締結させられないとき、図３においてクラッチは、第１段階において、予め規定され制御・調整装置に記憶された変位調整距離で定められている距離だけ、係合方向に移動される。

このクラッチの係合は、好適には、段階的に行われる。これによって、正しく調整されて伝達されるトルクが、クラッチ体スプラインギヤ歯３、４をその歯端面どうしの当接状態から引き離すために十分であるか否かを適当なセンサによって検出するために十分な時間が、クラッチを係合させる作動手段の各係合方向移動ステップ間に生じる。その切り離しトルクが十分となるや否や、クラッチ体スプラインギヤ歯３、４は相対移動され、シフトスリーブ１のスプラインギヤ歯３がクラッチ体２のスプラインギヤ歯４間に挿入される。この時点で形成されたクラッチ係合位置は、クラッチの探索された実作用点である。

図３に明らかに示されているように、個々の場合においてクラッチ係合移動距離の漸増調整のために、実作用点Ａ_Ｔが確定作用点Ａ_Ｆから僅かにずれ、また、クラッチ体のスプラインギヤ歯の歯端面どうしの当接状態の実解放点と確定解放点との間に、時間差Δｔが存在する。しかし、作用点決定の際にしばしば生ずるこのずれは、従来公知の手段で得られる精度に比べて無視できるほど小さい。

図３並びに図４におけるフローチャートに示されたクラッチの作用点を決定するための過程は、好適には、後進段が運転者ないし制御・調整装置によってはっきり選定される必要がないように実施される。むしろ制御・調整装置は、作用点を決定するそのような過程を常に、車両が好適には停止状態にあり、変速機が無負荷位置ないし中立位置に切り換えられているとき、運転者に気づかれずに実施できる。

図４のフローチャートに明らかに示されているように、第１段階１０において、その後の第２段階２０において変速機入力軸ないし変速機副軸を制動するためにシンクロメッシュ式速度段を締結し、続いてそれを再び解除するために、クラッチが解放される。

次いで、第３段階３０において、後進段シフトスリーブ１が後進段歯車のクラッチ体２に当たるまで、あるいはクラッチ体２のスプラインギヤ歯にかみ合うまで、後進段シフトスリーブ１が変速機軸上を移動される。

次の段階４０において、シフトスリーブ１が後進段クラッチ体２とかみ合って、後進段が締結されたか否かが調査される。後進段が締結されたとき、作用点決定が終了されるか（段階９０）、あるいは場合によっては、シフトスリーブ１の後退移動によって後進段を解除した後（段階１００）、クラッチがあらためて解放され、作用点決定過程が段階１０であらためて実施される。

これに対して、後進段が締結されていないとき、シフトスリーブ１およびクラッチ体２のスプラインギヤ歯３、４が互いに当接し合い、これによって、次の段階５０において、予め決められた予想作用点までのクラッチの係合移動が行われる。

段階６０で実施された後進段の非締結についての調査結果が、後進段がまだ締結されていないことを示したとき、クラッチの更なる係合移動が行われ（段階７０）、続いてあらためて上述の締結状態の調査が行われる（段階６０）。

段階６０において、シフトスリーブ１がクラッチ体２にかみ合って後進段が締結されたことが確認されたとき、段階８０において、作用点、ないしその作用点までのクラッチの変位調整距離が制御・調整装置に記憶される。続いて、作用点決定が終了されるか（段階９０）、あるいは場合によっては、シフトスリーブ１の後退移動によって後進段を解除した後（段階１００）、クラッチが段階１０において解放され、作用点決定過程があらためて実施される。

この作用点決定過程は周期的ないし非周期的に行われ、その場合、周期的な作用点決定は、好適には、所定の時間間隔であるいは所定の走行距離後に実施される。

好適には、そのような作用点決定過程は、車両の運転者ないし上位の変速機制御機能が他の速度段の締結を要求したとき、制御・調整装置によって中断される。

本発明に基づく作用点決定方法は、専ら変速機およびクラッチ、ないしそれらの操作手段において得られるセンサ信号で済まされる、という点で優れている。これによって、変速機の外部信号源は全く不要である。そのような外部信号源は、場合によっては狂いを生じさせ、その一連の誤差は、変速機ないしクラッチの製造業者により制御することができないのである。

さらに、本発明に基づく方法は、周囲温度および空気圧に左右されない。通常の作用点決定方法の場合、そのような量はエンジン関係測定量に影響される。

また、本発明に基づく方法により、設定点は非常に正確に決定できる。これは、シフトスリーブが後進段歯車のクラッチ体に僅かな力で当たるとき、スプラインギヤ歯の歯端面どうしの当接状態を解放するために、非常に僅かなクラッチトルクで足りるためである。クラッチの漸増的変位調整は非常に細かく段階づけられ、これによって、設定点が決定される精度が、従来の方法よりも著しく向上される。

後進段クラッチ体およびシフトスリーブのスプラインギヤ歯の歯端面どうしの当接状態における半径方向平面図。 シフトスリーブのスプラインギヤ歯における作用力の説明図。 クラッチ係合位置の時間的経過の線図。 作用点を決定する方法を実施する手順のフローチャート。

Claims (8)

1. 非シンクロメッシュ式後進段付き自動変速機のクラッチの係合行程においてクラッチがトルク伝達を開始する点（作用点）を決定する方法において、
   クラッチによって伝達されるトルクが、シフトスリーブ（１）のスプラインギヤ歯（３）と後進段歯車のクラッチ体（２）のスプラインギヤ歯（４）との歯端面どうしの当接状態においてシフトスリーブ（１）のスプラインギヤ歯（３）を後進段歯車のクラッチ体（２）のスプラインギヤ歯（４）に対して相対移動するために十分な大きさとなるクラッチ係合行程中の点として、作用点が決定され、
   以下の手順段階を含んでいる、
   ことを特徴とする自動変速機のクラッチの作用点を決定する方法：
   − クラッチを解放する（段階１０）、
   − 変速機入力軸ないし変速機副軸を制動するためにシンクロメッシュ式速度段を締結し、続いて解除する（段階２０）、
   − 後進段歯車に結合された後進段クラッチ体に当たるまで、後進段シフトスリーブを変速機軸上で移動する（段階３０）、
   − 後進段シフトスリーブが後進段クラッチ体にかみ合って後進段が締結されたか否を調査する（段階４０）、
   − 後進段が締結されたとき、作用点決定終了段階９０に移行する、
   − 後進段が締結されていないとき、クラッチを所定の作用点まで係合移動させる（段階５０）、
   − 後進段シフトスリーブが後進段クラッチ体にかみ合って後進段が締結されたか否を調査する（段階６０）、
   − 後進段がまだ締結されていないとき、クラッチをさらに係合移動させ（段階７０）、後進段締結調査段階６０に移行する、
   − 後進段が締結されたとき、クラッチ作用点ないしクラッチ作用点までの変位調整距離を記憶する（段階８０）、
   − 作用点決定を終了する（段階９０）、あるいは
   − この方法をあらためて実施するために、後進段を解除し、第１段階１０に移行する（段階１００）。
2. クラッチの係合が、少なくとも後進段締結調査段階６０において小刻みなステップで行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 車両の停止中およびエンジンの運転中に実施される、
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の方法。
4. 変速機選択装置ないし変速機切換装置におけるセンサから制御・調整装置に、変速機が無負荷運転ないし運転段（Ｎ）に切り換えねばならないことが伝えられたとき、ないし変速機が既に無負荷運転位置にあるときに、実施される、
   ことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 個々の後進段締結過程ごとに実施される、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
6. 作用点決定過程は、所定の時間間隔で、あるいは、所定の走行距離後に、周期的に実施される、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
7. 作用点決定過程は、非周期的に実施される、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
8. 作用点決定過程は、車両の運転者ないし上位の変速機制御機能が他の速度段の締結を要求したとき、制御・調整装置によって中断される、
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。

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