JP4567104B2 - 自動車のｃｖｔを制御するための装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は、請求項１ないし９の上位概念に記載された、自動車において無段階に変速比を調整することのできる変速機の制御装置および制御方法に関する。
ディスク−ベルト式要素（例えば推力伝達ベルトまたはチェーン）を有する公知の無段階調整可能な変速機（ＣＶＴ）を有する自動車では、円錐ディスク（プーリー）の推力伝達ベルトに対する押圧力を適切な手段により調整し、伝達すべきトルクが伝達できるようにしなければならない。押圧力が過度に小さいと、ディスク−ベルト式要素とプーリーとの間に過度に高いスリップが生じ、このことは損傷につながる。押圧力が例えばスリップを回避するのに絶対に必要なものより大きいと、変速機の効率が低下し、このこともまた不必要に大きな燃料消費につながる。従って押圧力を次のように選択すると有利である。すなわち最大で伝達可能なトルクが瞬時に伝達すべきトルクよりも僅かにおおきくなるような押圧力を選択すると有利である。しかしそれでもディスク−ベルト式要素に大きなスリップが生じると、ディスク−ベルト式要素の相対運動を安定ないしは停止し、損傷を回避するための手段を取らなければならない。
ＥＰ−Ａ１０４５１８８７から公知の従来のＣＶＴ制御では、変速機入力トルクが機関から出力されるトルクと変換器増幅率から検出される。このトルクからベルト張力が計算され、この張力からトルクの確実な伝達を可能にする押圧力が生じる。ここでは通常、かなり大きな安全性リザーブが考慮され、そのため比較的に大きな燃料消費が生じてしまう。それでもなお、許容できない大きなスリップが発生すると、一般的には押圧力、ひいてはベルト張力が高められる。しかしベルト張力調整の液圧系システムおよび機械系システムの時定数によって、ここで過度のスリップに応答できる速度が制限される。
ＥＰ−Ｂ１０４４６４９７（ＵＳ５０９８３４５９）から、ベルトの最大スリップの超過を保護するための装置が公知である。ここではクラッチが、駆動トルクが小さい場合には常にベルトよりもスリップするように制御される。ベルトに生じるスリップに対する応答についてはここには記載されていない。
ベルトスリップの検出は、多種多様の構成で公知である。例えばＤＥ−ＯＳ４４１１６２８によれば、ディスク−ベルト式要素の速度が検出される。さらにベルトスリップはセンサにより検出され、このセンサは同時に円錐ディスクペアの軸方向運動とこのペアの回転速度を検出する。先行のドイツ特許願１９６３８２７７．７から、スリップ検出のために少なくとも２つのセンサユニットを設け、このセンサユニットをディスク−ベルト式手段の領域と、駆動側と被駆動側との間に配置する。
本発明の課題は、変速機の損傷を確実に回避するため過度のスリップの際に効率的に作用する手段を提供することである。
この課題は、請求項１および９の構成によって解決される。
発明の利点
すでに述べたように、本発明は自動車において変速比が無段階で調整可能な変速機の制御から出発する。ここで変速機は、駆動トルクが調整可能な駆動ユニットと共に自動車の駆動系に配置され、駆動側と被駆動側と、駆動側および被駆動側との間で機械的作用結合を行うための作用手段を有する。さらに、前記作用手段と駆動側および／または被駆動側との間のスリップを表すスリップ量を検出するための検出手段が設けられている。スリップ量の所定値に応答して、所定の手段が開始される。本発明の要点は前記手段として、
駆動系に配置されたクラッチの制御、および／または
変速比の変化、および／または
駆動ユニットの出力トルクの変化を行う。とりわけここでは、前記手段をスリップ回避のために開始することが考えられる。
本発明の有利な構成ではさらなる手段として、駆動側および／または被駆動側と作用手段との間の押圧力をスリップが低減されるように変化する。
本願明細書では、３つないし４つの介入手段によりどのようにして、ディスク−ベルト式要素のスリップが検知された際にディスク−ベルト式要素の滑りを停止し、生じるスリップを甘受できる程度に安定できるかを説明する。本発明は、本発明では前記の手段を個別に、または整合されたストラテジーで実行することができる。ディスク−ベルト式要素の滑りにつながるようなそれぞれの状況に依存して、前もって定められたストラテジーに従って本発明の手段が同時に、または短い時間順序で選択される。このことは常に、識別されたスリップができるだけ早く抑圧され、かつ運転者が当該手段の作用によって混乱しないように行われる。車両の装備バリエーションによっては、前記手段のすべてを実行できない場合もある得る。
とりわけ手段として、
クラッチの開放が行われるようにクラッチを制御する、および／または
正のスリップ量に応答して変速比が増大するように、また負のスリップ量に応答して変速比が低下するように変速比を変化する、および／または
正のスリップ量に応答して出力トルクが低下するように、また負のスリップ量に応答して出力トルクが上昇するように駆動ユニットの出力トルクを変化する。
さらに有利には、
クラッチの制御程度、および／または
変速比の変化程度、および／または
駆動ユニットの出力トルクの変化程度、および／または
押圧力の変化程度を、検出されたスリップ量の大きさに依存させる。
本発明の別の有利な構成では、クラッチ開放制御と同時にまたは時間的に後で、変速比変化、および／または駆動ユニットの瞬時の出力トルク変化、および／または押圧力変化を次のように行う。すなわち、変速機により最大で伝達可能なトルクの値が駆動ユニットの瞬時出力トルクの値よりも大きくなるように変化する。このようにして、クラッチの伝達可能な最大トルクを増大することによって（クラッチを閉じる）、クラッチスリップを再び低減することができる。
すでに述べたように変速機はディスク−ベルト式変速機とすることができ、駆動側および／または被駆動側は少なくとも１つの軸方向運動する要素を有し、この要素は実質的に円錐ディスクの形態を有する。作用手段として少なくとも１つのベルト、有利には推力伝達ベルト、またはＶ字形ベルトまたはチェーンが駆動側と被駆動側となるディスクペア間に張られる。
本発明の別の有利な構成は従属請求項に記載されており、以下の実施例に示されている。
図面
図１は、公知の押圧力制御を行うＣＶＴの概略図、
図２は、実施例のブロック回路図である。
実施例
本発明を以下、実施例に基づき詳細に説明する。
図１には、ＣＶＴ変速機の公知の構造が断面図で示されている。スロットルバルブ２により内燃機関１から出力される機関トルクＭmを制御することができる。スロットルバルブ２は例えば機械的または電気的にアクセルペダル（図示せず）と接続されている。内燃機関１は通常、クラッチおよび／またはコンバータ３によってＣＶＴ変速機４の駆動側（一次側）に結合される。ＣＶＴ変速機４の被駆動側（二次側）は後置接続されたトランスミッション（図示せず）を介して車両の車輪と結合されている。ＣＶＴ変速機は一次側および二次側に軸方向に運動するそれぞれ１つの円錐ディスク５と６を有する。変速比を調整するために、オイル室７と８で相応の一次側圧Ｐpと二次側圧Ｐsが形成される。調整量、一次側圧Ｐpと二次側圧Ｐsを適切に選択することにより次のことが保証されなければならない。
１．変速比ｉが一次側回転数Ｎpと二次側回転数Ｎsとの所望の比に相応する。
２．力伝達する推力伝達ベルト９（ないしはチェーン、ベルト）が十分に強くディスクに押圧され、推力伝達ベルト９の滑りが阻止される。
上記の点１は電子式液圧変速比制御部または一次側回転数制御部１０により実現される。点２に対してはベルト張力制御部１１が使用される。
変速比制御およびベルト張力制御のために、機関１とＣＶＴ変速機４には回転数センサ１２，１３，１４が設けられており、これらセンサは機関回転数Ｍm、一次側回転数Ｎp、および二次側回転数Ｎsを検出する。
頻繁に使用され、図１に示されたマスタ・スレーブ原理では、二次側圧Ｐsがベルト張力の調整に用いられ、一側側圧Ｐpが変速比ないし一次側回転数の調整に用いられる。択一的に可能なパートナー原理では、ベルト張力制御が一次側圧と二次側圧の両方を制御する。
一般的に、ベルト張力制御に対しては圧力量ＰBの形態の調整信号が使用される。文献からベルト張力制御のための複数の方法が公知であるが、すべては類似の形態で動作する。
図１には参照符号１８によりセンサが示されており、このセンサはベルト９の速度Ｖbを検出する。ブロック２４では、ベルト速度Ｖb、一次側および二次側回転数Ｎp、Ｎsから、瞬時のベルトスリップＳが冒頭に述べたＤＥ−ＯＳ４４１１６２８に記載のように検出される。しかしスリップ検出は、本発明の思想を逸脱することなしに他の手段でも行うことができる。
図２には、スリップ回避のための４つの介入手段が示されている。参照番号２７，２８および２９により、所属の機関制御部２２を備えた駆動機関２７、所属のクラッチ制御部２３を備えたクラッチ２８，並びにすでに説明したスリップ検出部２４、ベルト張力制御部２５および変速比制御部２６を備えたＣＶＴ変速機２９が示されている。
ブロック２１“スリップ制御介入”により、ディスク−ベルト式要素の識別された過度のスリップＳに応答して、ディスク−ベルト式要素の滑りを低減するための個々の作用が同調され、スリップを停止し、ないしは甘受できる程度に安定される。ディスク−ベルト式要素９の滑りに至るようなそれぞれの状況に依存して、前もって決められたストラテジーに従い、ここに示された手段が同時にまたは短い時間順序で選択される。これは常に、識別されたスリップができるだけ迅速に抑圧され、しかも運転者が当該手段による作用により混乱しないように行われる。
車両の装備バリエーションによっては、これら手段をすべて実行できない場合もある。
ベルト張力の上昇（ブロック２５）：
スリップ識別部２１が過度に大きなスリップＳを識別すると、ディスク−ベルト式要素の張力を上昇させ、高められた押圧力によってスリップＳが甘受できる程度に低減される。上昇ΔＦは識別されたスリップＳの符号には依存しないで行われる。
特に有利には、ディスク−ベルト式要素９の付加的張力の大きさΔＦを識別されたスリップＳの大きさに依存して選択する。ここでは、ディスク−ベルト式要素とプーリーとの間で静止摩擦から滑り摩擦へ移行するから、スリップが上昇する際にスリップを回避するためには押圧力を強く増大しなければならないことが考えられる。従って付加的ベルト張力ΔＦが、識別されたスリップＳに線形に依存しないのが有利である。すでに述べたように、液圧系および機械系システムの時定数によってここで応答できる速度は制限される。
変速比調整（ブロック２６）：
スリップ識別部２４がスリップＳの上昇を識別すると、無段階変速機の変速比ｉが調整され、幾何的変速比が回転数変速比に再び相応するようにされる。
正のスリップが識別された場合、このことはスリップ介入が正の付加的変速比Δｉを要求する、すなわち介入しない場合よりも大きな変速比を要求することを意味する。反対に負のスリップＳが識別された場合、負の付加的変速比Δｉが要求され、変速機の変速比ｉは低減される。
特に有利には、付加的変速比Δｉの大きさは識別されたスリップＳに依存して選択される。
現在通例のＣＶＴ構造において、この介入は正のスリップの際に特に適する。機関トルクＭmがもはや伝達できなくなる正のスリップでは、機関回転数が大きく上昇する。押圧力を液圧的に上昇させる付加的なポンプ搬送出力を必要とせずに、付加的変速比Δｉはオイルを一次側プーリーから排出することにより実現される。しかしこの手段は、後で説明する機関トルクの低減的介入（ブロック２２）と組み合わせるべきである。
機関でのトルク介入（ブロック２２，２７）：
スリップ識別部２１がスリップＳの上昇を識別すると、機関２７から出力されるトルクＭmが変化され、変速機により伝達すべきトルクが最大伝達可能トルクＭmaxに適合される。これによりスリップが甘受できる程度に低減される。
正のスリップ、すなわち変速機入力側回転数Ｎpが幾何的変速比による回転数よりも高い場合には、機関２７から出力されるトルクＮmを低減しなければならない（付加的トルクΔＭmは負である）。このためには、公知の駆動スリップ制御（ＡＳＲ）で使用されるすべての介入手段を利用することができる。これは例えば、電子式機関出力制御を備えないガソリンエンジンの場合は点火角の制御介入である。電子式機関制御を装備した機関の場合、単純にトルク低減が求められる。いずれの場合でも、スリップ介入ΔＭmは負の付加的トルクを要求する。
機関２７の引っ張りトルクの値が変速機により伝達可能な最大トルクＭmaxの値より大きければ、変速機入力側回転数Ｎpは幾何的変速比による回転数よりも低くなければならない。この場合、負のベルトスリップが存在し、機関２７の引っ張りトルクを低減しなければならない。このために現在公知の機関引っ張りトルク制御（ＭＳＲ）で使用されるすべての介入手段を用いることができる。電子式機関出力制御を装備した機関では、単純にトルクの上昇が要求される。このことは、スリップ介入制御は負のスリップの場合、正の付加的トルクΔＭmを要求することを意味する。
特に有利には両方の場合で、機関２７での付加的トルクΔＭmの大きさを、識別されたスリップの量Ｓに依存して選択する。この制御介入は比較的に小さい時定数を特徴とし、従ってこの出願で提案された他の手段を支援するように適用すべきである。
クラッチ介入制御（ブロック２３，２８）：
車両が例えば電子式に制御可能なクラッチ２８を有していれば、ディスク−ベルト式要素９のスリップＳが変速機で識別された場合、クラッチ２８の最大伝達可能トルクＭk,maxを低減することができる。これによりディスク−ベルト式要素９ではなくクラッチ２８にスリップが発生する。このことの利点は、クラッチ２８はその構造の点で、所定時間の間、大きなスリップに損傷することなく耐え得るように設計されているからである。
クラッチ介入制御ΔＭkによってクラッチ２８での最大伝達可能トルクＭk,maxが低減されると、変速機入力側のトルクの値はクラッチの最大伝達可能トルクＭk,maxよりも大きくなることができない。このようにして、変速機２９の伝達すべきトルクの値を変速機２９の最大伝達可能トルクＭget,maxよりも小さくし、変速機におけるスリップを問題とならない値に制限する。
特に有利には、前に述べた３つの手段のうちの１つにより、変速機２９による最大伝達可能トルクＭget,maxの値が再び、機関出力トルクの値よりも大きくなることを確実にし、これによりクラッチの最大伝達可能トルクＭk,maxの上昇（クラッチの閉鎖）によりクラッチ２８におけるスリップを低減できるようにする。
まとめると、前記の手段は個別にもまたは組み合わせても適用することができる。とりわけ状況に依存して常に、組み合わされた制御介入を次のように実行すべきである。すなわち、運転者がスリップ制御の介入に気が付かないように実行すべきである。数百ｍｓ（５０〜５９０ｍｓ）内で再び、運転者の所望の状態が車両の駆動系で適用され、車両が不所望の加速または減速をしないようにすべきである。

Claims (6)

1. 自動車において無段階で変速比が調整可能な変速機（４）の制御装置であって、
   前記変速機は、駆動トルク（Ｍm）が調整可能な駆動ユニット（１；２７）と共に自動車の駆動系に配置されており、
   前記変速機（４）の駆動側と被駆動側との間で機械的作用結合を行う作用手段（９）を有し、
   該作用手段と前記駆動側および／または被駆動側との間のスリップを表すスリップ量（Ｓ）を検出するための検出手段（２４）と、
   前記スリップ量の所定の値に応答して所定の手段（２６）として変速比（ｉ）の変化（Δｉ）を開始する手段（２１）と、
   前記駆動側および／または被駆動側と前記作用手段との間の押圧力を、スリップが緩和されるように変化（ΔＦ）する手段（２５，２３）とが設けられている制御装置において、
   スリップ量が所定の値になることに応答して、前記駆動系に配置されたクラッチ（２８）を開放方向に制御する（ΔＭk）手段が設けられており、
   前記変速機は伝達可能な最大トルク（Ｍget,max）を有し、
   前記制御装置は、クラッチを開放方向に制御する（ΔＭk）と同時にまたは時間的に後に、前記変速比を変化（Δｉ）し、および／または前記駆動ユニットの瞬時出力トルクを変化（ΔＭm）し、および／または前記押圧力を変化（ΔＦ）し、これにより前記変速機により伝達可能な前記最大トルクの値（Ｍget,max）が前記駆動ユニットの瞬時出力トルクの値（Ｍm）よりも大きくなるようにし、
   前記変速機による伝達可能な最大トルク値（Ｍget,max）が前記駆動ユニットの瞬時出力トルクの値（Ｍm）より大きくなることに応答して、前記クラッチの開放を終了する、
   ことを特徴とする制御装置。
2. さらなる手段（２２）として、前記駆動ユニット（２７）の出力トルクを変化（ΔＭm）する、請求項１記載の制御装置。
3. 手段として、
   前記クラッチ（２８）を開放方向に制御（ΔＭk）する、および／または
   正のスリップ量に応答して変速比が上昇するように、かつ負のスリップ量に応答して変速比が低下するように前記変速比（ｉ）を変化する（Δｉ）、および／または
   正のスリップ量に応答して出力トルクが低下するように、かつ負のスリップ量に応答して出力トルクが上昇するように前記駆動ユニット（２７）の出力トルクを変化する（ΔＭm）、請求項１または２記載の制御装置。
4. クラッチ制御の程度、および／または変速比変化の程度、および／または駆動ユニットの出力トルク変化の程度、および／または押圧力変化の程度は、検出された前記スリップ量（Ｓ）の大きさに依存する、請求項１記載の制御装置。
5. 前記駆動ユニットの出力トルクの変化（ΔＭm）は、スリップ量の低減のために別の手段（クラッチ制御、および／または変速比および／または押圧力の変化）の少なくとも１つを支援するように行う、請求項１または２記載の制御装置。
6. 前記変速機（２９）は、ディスク・ベルト式変速機であり、駆動側および／または被駆動側は軸方向に運動する少なくとも１つの要素（５，６）を有し、
   当該要素は実質的に円錐ディスクの形状を有し、
   前記作用手段（９）として少なくともベルト、有利には推力伝達ベルト、またはＶ字形ベルトまたはチェーンが、駆動側と被駆動側であるディスクペアの間に張られている、請求項１記載の制御装置。

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