JP4665072B2 - パラレルシフト伝動装置をブースト運転下でアップシフトする方法 - Google Patents

Description

本発明は、その都度１つのクラッチを介して駆動機関の駆動軸に連結可能な２つの入力軸と、種々異なる変速ギヤセットを介して相対回動不能に入力軸に係合可能な１つの出力軸と、一方の入力軸に相対回動不能に結合可能な、駆動機関の駆動モーメントを助成するブーストモーメントを放出するための少なくとも１つの電気機械とを備えたパラレルシフト伝動装置をアップシフトする方法に関する。

図３には、最近の自動車で使用されるような、所属の制御装置を備えたパラレルシフト伝動装置（Ｐａｒａｌｌｅｌｓｃｈａｌｔｇｅｔｒｉｅｂｅ）の原理図が示されている。

駆動軸１２、例えば内燃機関のような駆動機関１４のクランク軸は駆動歯車１６を介して相対回動不能に第１のクラッチＫ１および第２のクラッチＫ２の入力側に係合されている。クラッチＫ１の出力側は相対回動不能に第１の入力軸１８に結合されている。第２のクラッチＫ２の出力側は相対回動不能に第２の入力軸２０に結合されている。入力軸１８には、変速ギヤ１，３，５およびＲが支承されている。入力軸２０には、変速ギヤ４，６が支承されている。さらに、入力軸２０には、変速ギヤ２が相対回動不能に結合されている。変速ギヤ１，３，４，６は、相対回動不能に出力軸２２に結合された歯車と噛み合う。変速ギヤ２，５は、回動可能に出力軸２２に支承された歯車と噛み合う。変速ギヤＲは中間歯車２４を介して、相対回動不能に出力軸２２に結合された歯車に回転係合する。連結装置２４，２６，２８，３０の助けを借りて、その都度の変速ギヤもしくは歯車は所属の軸と同期可能であり、相対回動不能に連結可能である。その結果、駆動軸１２と出力軸２２との間に、閉鎖されたクラッチＫ１またはＫ２次第で、種々異なる変速段がシフト可能である。個々の変速ギヤに付与された符号もしくはアルファベットＲは、その都度の入力軸が出力軸に相対回動不能に連結されて、所属のクラッチが閉鎖された場合にシフトされている、その都度の変速段を表示している。例えば、クラッチＫ１を閉鎖し、連結装置２４を用いて変速ギヤ１を相対回動不能に入力軸１８に連結した場合、第１の変速段、つまり１速がシフトされている。その際、クラッチＫ２が開放されているのは自明である。

入力軸２０には、相対回動不能にまたは図示されていない付加的なクラッチを介して、例えばスタータ／ジェネレータとして運転可能な電気機械３２のロータが結合されている。

図示の伝動装置を制御するために、電子式の制御装置３４が役立つ。電子式の制御装置３４の入力部は、駆動機関１４の運転状態を検出するためのセンサ３６と、パラレルシフト伝動装置の運転状態を検出するためのセンサ３８と、セレクトレバー４０の位置を検出するためのセンサ４０と、アクセルペダル４６の位置を検出するためのセンサ４４とに接続されている。

所属のプログラムメモリおよびデータメモリを備えたマイクロプロセッサを有する、電子式の制御装置３４の出力部は、駆動機関１４の管路調節装置を操作するためのアクチュエータ４６と、クラッチＫ１およびＫ２を操作するためのアクチュエータ４８と、連結装置２４，２６，２８，３０を操作するためのアクチュエータ５０と、電気機械３２と電気的なエネルギ蓄え器５４との間のエネルギ流を制御するための制御ユニット５２とに接続されている。

図示の装置の構造および機能は自体公知であり、それゆえ、細部の説明は省略する。

内燃機関として形成された駆動機関１４を始動するために、例えばクラッチＫ１が開放され、クラッチＫ２が閉鎖される。入力軸２０と出力軸２２との間に、相対回動不能な結合は存在しない。その結果、駆動機関１４は電気機械３２の助けを借りて始動されることができる。駆動機関１４が回るとすぐに、第１の変速段が連結装置２４の助けを借りて入れられる。その結果、クラッチＫ１の閉鎖により、発進されることができる。第１の変速段は動力学的理由から、既に駆動機関１４のスタート前に入れられてもよい。クラッチＫ１はオプショナルに駆動機関１４のスタート前またはスタート中に既に、クリープモーメントまたは発進モーメントが伝動装置に伝達される程度に閉鎖されることができる。その後、電気機械３２により放出されるモーメントがゼロにされる。その結果、第２の変速段が連結装置３０の助けを借りて入れられることができ、クラッチＫ１の開放およびクラッチＫ２の同時的な閉鎖により、１速から２速へとシフトされることができる。車両が制動されるべき場合、車両の運動エネルギは出力軸２２から、その都度合目的な経路を介して入力軸２０、ひいては電気機械３２に伝達されることができる。この場合、電気機械３２はジェネレータとして作動し、エネルギ蓄え器５４を充電する。

電気機械３２は、駆動機関１４の始動およびジェネレータとして制動エネルギの回生のために使用され得るばかりでなく、付加的に、駆動機関１４により生ぜしめられるトルクを助成するためにも使用され得る。クラッチＫ２が閉鎖されている場合（変速段２，４，６がシフトされている場合）に、電気機械の付加的な駆動モーメントが直接、トルクを伝達する入力軸２０に導入される（トルク伝達経路は太い実線で記入されている）。

変速段１，３，５がシフトされている場合、すなわち、駆動機関１４の駆動モーメントが入力軸１８を介して出力軸２２に伝達される場合（細い破線）には、クラッチＫ２の開放時に、変速段２，４，６のいずれかが入れられていることができ、電気機械３２のブーストモーメントが、入れられた変速段を介して出力軸２２に伝達されることができる。

パラレルシフト伝動装置の場合、クラッチＫ１およびクラッチＫ２の、重複して行われる逆向きの操作により実施される、本来の変速段シフトもしくは変速段チェンジの前に、その都度開放されたクラッチに割り当てられた入力軸に、所定の戦略に応じて、変速段が前選択されるもしくは入れられるまたはニュートラルにシフトされる。その際、新しい変速段への同期は、ドライバがこれを感じることなく実施される。図示の例では相対回動不能に入力軸２０に結合されている電気機械３２は図示の例で、偶数の変速段を同期するもしくは入れるために、クラッチＫ２の開放時に制御ユニット３２によりその都度、モーメントを放出しないように、または入れられていた変速段を外した後に新しい前選択変速段への同期を助成するように起動制御されねばならない。この同期は完全に電気機械により請け負われることもできる。その結果、この伝動装置入力軸には、同期装置が省略され得る。全負荷ブースト運転時、すなわち電気機械３２によってそのブーストモーメントにより駆動機関１４の駆動モーメントが助成される、車両のフルの加速時に、このことは変速段チェンジ中に、車両の、乗員にとって不快な加速途切れにつながる。

したがって本発明の課題は、ブースト運転下でのパラレルシフト伝動装置のアップシフト時の加速途切れを回避する可能性を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の方法では、電気機械により生ぜしめられるブーストモーメントを、駆動機関の回転数が、旧い変速段から新しいより高い変速段へのシフト時に低下する期間中に、少なくともほぼ、駆動機関の回転数低下の結果生ぜしめられるモーメントにより代替するようにした。

本発明による方法の、有利な実施形態は以下のステップ、すなわち
ａ）旧い変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを出発値からほぼゼロに下降させ、
ｂ）実質的に同時に、新しい一段上の変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを、ほぼゼロから、ほぼ前記出発値まで上昇させ、
ｃ）ステップａ）の開始前に電気機械により放出されていたブーストモーメントをステップａ）およびステップｂ）の間維持し、
ｄ）新しい一段上の変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを、前記出発値を超える高さに上昇させ、
ｅ）実質的に同時に、ブーストモーメントをほぼゼロに下降させ、
ｆ）新しい一段上の変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを、ほぼ前記出発値まで下降させ、
ｇ）実質的に同時に、ブーストモーメントをほぼ当初の値にまで上昇させる
方法ステップを有する。

有利には、ステップｅ）とステップｆ）との間で、旧い変速段に割り当てられた入力軸と、出力軸との間に、２段上の変速段を入れる。

さらに、ステップｆ）およびステップｇ）の終了後、駆動機関の回転数が、旧い変速段に相応した回転数から、その次の高さの変速段に相応した回転数へと落とされていると有利である。

本発明による有利な実施形態では、クラッチをステップｄ）でスリップ運転する。クラッチをステップｄ）で、かつ電気機械をステップｅ）で、駆動機関の回転数の低下の結果生ぜしめられる駆動モーメントと、電気機械の、その都度のブーストモーメントとの合計がほぼ一定であるように運転すると有利である。

以下に図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

以下に、本発明による、図３に示した装置の使用時における、２速から３速への、同時的なブーストモーメントを伴うアップシフトについて説明する。

図１および図２にはそれぞれ、横座標に時間経過が表示されている。図示の時間窓は例えば１／２秒よりも短い。図１の縦座標には、トルクが表示されている。図示の範囲は例えば０Ｎｍ〜２００Ｎｍに及ぶ。図２の縦座標には、回転数が表示されている。図示の範囲は例えば０ｍｉｎ^−１〜５０００ｍｉｎ^−１に及ぶ。Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶにより、種々異なる方法ステップが経過する、シフトの種々異なる期間が示されている。

まず、車両が２速で、全負荷運転中の駆動機関１４と、電気機械３２の付加的なブーストモーメントとにより加速されると仮定する。その際、クラッチＫ２（図３）は閉鎖されており、四角形により示された曲線Ａ（図１）に基づき、期間Ｉの左側で、出発値に相当するモーメントを伝達する。このモーメントの大きさは、クラッチＫ２が少なくとも実質的にスリップなしに運転される程度である。クラッチＫ１は、三角形で示された曲線Ｂに基づき、ほぼ０のモーメントを伝達する、すなわち開放されている。電気機械３２は曲線Ｃに基づき、ブーストモーメントを伴って運転される。ブーストモーメントは駆動機関１４の駆動モーメントに対して付加的に車両を駆動し、かつ加速する。シフトプロセスが開始する期間Ｉで、クラッチＫ２のモーメントをほぼゼロに下降させ、実質的に同時に、クラッチＫ１により伝達されるモーメント（曲線Ｂ）をほぼ出発値まで上昇させることにより、駆動軸２０から入力軸１８、さらに入力軸１８から、連結装置２４の助けを借りて相対回動不能に入力軸１８に連結された３速の変速ギヤを介して出力軸２２へのトルク伝達の切換が実施される。電気機械のブーストモーメントは期間Ｉにおいて実質的に不変に維持される（曲線Ｃ）。

続いての期間ＩＩにおいて、クラッチＫ１により伝達可能なトルクは曲線Ｂに基づき、出発値を超える高さに上昇させられる。その際、クラッチＫ１は有利にはまだスリップ期間にある。この超過上昇により、クラッチＫ１は、駆動機関１４によって、新しい変速段に相応した回転数へと駆動機関１４を制動した結果生ぜしめられる、付加的な駆動モーメントを伝達することができる。その結果、電気機械３２のブーストモーメントは期間ＩＩにおいて、加速途切れが起こることなしに、ほぼゼロに減じられることができる。

続いての期間ＩＩＩの間、すなわち、駆動機関１４が、３速へのシフトの結果として、さらに制動され、その結果、ブーストモーメントの欠如が補償される期間ＩＩＩの間、電気機械はトルクを提供しないか、または次の前選択変速段の同期を助成するもしくは同期装置がない場合には同期を実施する。その結果、４速の変速ギヤが連結装置２８により入れられることができる。その際、入力軸２０は、４速に相応したより低い回転数に制動される。

期間ＩＩＩの終了後、期間ＩＶにおいて、クラッチＫ１により伝達可能なモーメントはほぼ、駆動機関１４によって一定の回転数時に全負荷下で生ぜしめられるモーメントに相応した出発値に下降され、電気機械３２はやはり、ブーストモーメントを生ぜしめるように起動制御される。その結果、期間ＩＶの終了後、車両は３速で、４速が既に入れられたもしくは前選択された状態で、電気機械５４の付加的なブーストモーメント下において、クラッチＫ１が少なくともほぼスリップのない状態でさらに加速する。

図２には、駆動機関１４の回転数が曲線Ｆに基づき、期間Ｉの末から、期間ＩＶのほぼ中盤にかけて連続的に、２速から３速へのシフトに応じて減少し、「旧い」入力軸２０の回転数が曲線Ｄに基づき、期間ＩＩＩにおいて、連結装置２８により第４の変速段を同期するもしくは入れることにより、２速に相応した変速比から、４速に相応した変速比に減少し、かつ入力軸１８（および出力軸２２）の回転数が実質的に一定であることが示されている。

要するに、前記方法により、ブースト助成を伴う全負荷アップシフトが達成される。しかも、全負荷アップシフト時に、加速途切れが起こることはなく、その終了時には、２段上の変速段が、スムーズな次のシフトのために既に前選択されている。

前記方法は図示の例では、奇数の変速段へのアップシフトに該当する。偶数の変速段へのアップシフトのために、前記方法は、両入力軸１８，２０がその都度１つの電気機械に連結されていることを必要とするにすぎない。

前記方法が、構造の詳細な点で図示のパラレルシフト伝動装置とは異なるパラレルシフト伝動装置にも適用可能であることは自明である。その点に関して、パラレルシフト伝動装置の構造および単数または複数の電気機械の接続は、電気機械のブーストモーメントを、駆動機関の回転数がクラッチの同時的な逆向きの操作による旧い変速段から新しいより高い変速段への重複シフト時に低下する期間中、少なくともほぼ、駆動機関の回転数低下の結果生ぜしめられるモーメントにより置き換えることができ、これにより加速途切れを回避することができるようになっているだけでよい。駆動機関の回転数低下中に、電気機械のブーストモーメントが少なくともほぼゼロにされ得ることにより、新しい変速段を同期するもしくはこれを入れることができる。

本出願で提出した特許請求の範囲の請求項は記述提案であって、別の請求項の申請を断念するものではない。本出願人は明細書および／または図面に開示されているに過ぎない別の特徴組み合わせについて特許を申請する権利を留保する。

従属請求項に用いた引用は、各従属請求項の特徴による独立請求項の対象の別の構成を意味し、引用した従属請求項の特徴の組み合わせのための独立した対象保護を得ることを断念することを意味するものではない。

従属請求項の対象は優先権主張日の時点での公知先行技術に関して独立した固有の発明を成し得るので、本出願人はこれらの従属請求項の対象を独立請求項の対象とすることを留保する。さらに、これらの従属請求項の対象は、先行する従属請求項の対象とは別個の独立した構成を有する独立した発明をも含んでいる場合がある。

本発明は明細書に記載した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の枠内で数多くの変化と変更とが可能であり、特に明細書全般および実施例ならびに請求の範囲に記述されかつ図面に示された特徴もしくは部材または方法段階と関連した個々の特徴の組み合わせまたは変更により、当業者にとって課題解決に関して推察可能であり、かつ組み合わされた特徴によって新しい対象または新しい方法段階もしくは方法段階順序をもたらすようなヴァリエーション、部材および組み合わせおよび／または材料が、製造法、試験法および作業法に関しても考えられる。

種々のトルクの時間的経過を示す、アップシフトのフローチャートである。

種々の回転数の時間的経過を示す図である。

電気機械および制御装置を備えたパラレルシフト伝動装置の、「背景技術」で説明した自体公知の構造を示す図である。

符号の説明

１ 変速ギヤ、 ２ 変速ギヤ、 ３ 変速ギヤ、 ４ 変速ギヤ、 ５ 変速ギヤ、 ６ 変速ギヤ、 Ｒ 変速ギヤ、 １２ 駆動軸、 １４ 駆動機関、 １６ 駆動歯車、 １８ 入力軸、 ２０ 入力軸、 ２２ 出力軸、 ２４ 連結装置、 ２６ 連結装置、 ２８ 連結装置、 ３０ 連結装置、 ３２ 電気機械、 ３４ 電子式の制御装置、 ３６ センサ、 ３８ センサ、 ４０ センサ、 ４２ セレクトレバー、 ４４ センサ、 ４６ アクチュエータ、 ４８ アクチュエータ、 ５０ アクチュエータ、 ５２ 制御ユニット、 ５４ エネルギ蓄え器

Claims (7)

1. それぞれ１つのクラッチ（Ｋ１，Ｋ２）を介して駆動機関の駆動軸（１２）に連結可能な２つの入力軸（１８，２０）と、種々異なる変速ギヤセットを介して相対回動不能に入力軸に係合可能な１つの出力軸（２２）と、少なくとも一方の入力軸に相対回動不能に結合可能な、駆動機関の駆動モーメントを助成するブーストモーメントを放出するための少なくとも１つの電気機械（３２）とを備えたパラレルシフト伝動装置をブースト運転下でアップシフトする方法であって、駆動機関（１４）の回転数が、旧い変速段から新しいより高い変速段へのシフト時に低下する期間中に、電気機械（３２）により放出されるブーストモーメントに代えて、アップシフトに伴う駆動機関の回転数低下の結果生ぜしめられるモーメントを、前記新しいより高い変速段に割り当てられたクラッチのスリップ運転により出力軸（２２）に伝達する、パラレルシフト伝動装置をブースト運転下でアップシフトする方法において、
   以下のステップ：
   ａ）旧い変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを出発値からゼロに下降させ、
   ｂ）同時に、新しい一段上の変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントをゼロから前記出発値まで上昇させ、
   ｃ）ステップａ）の開始前に電気機械により放出されていたブーストモーメントをステップａ）およびステップｂ）の間維持し、
   ｄ）新しい一段上の変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを、前記出発値を超える高さに上昇させ、
   ｅ）同時に、ブーストモーメントをゼロに下降させ、
   ｆ）新しい一段上の変速段に割り当てられたクラッチにより伝達されるモーメントを前記出発値まで下降させ、
   ｇ）同時に、ブーストモーメントを当初の値にまで上昇させる
   を実施することを特徴とする、パラレルシフト伝動装置をブースト運転下でアップシフトする方法。
2. ステップｅ）とステップｆ）との間で、旧い変速段に割り当てられた入力軸と、出力軸との間に、２段上の変速段を入れる、請求項１記載の方法。
3. ステップｆ）およびステップｇ）を、２段上の変速段を入れた後に開始する、請求項２記載の方法。
4. クラッチをステップｄ）でスリップ運転する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. クラッチをステップｄ）で、かつ電気機械をステップｅ）で、駆動機関の回転数の低下の結果生ぜしめられる駆動モーメントと、電気機械の、その都度のブーストモーメントとの合計が一定であるように運転する、請求項４記載の方法。
6. 変速段のシフト中に伝動装置入力回転数を伝動装置出力回転数に同期するために、同期装置が設けられており、該同期装置が同期プロセス中電気機械により助成されるようになっており、そのために、電気機械が、両回転数の同調を容易にするトルクを加える、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 変速段のシフト中に伝動装置入力回転数を伝動装置出力回転数に同期するために、電気機械が、両回転数を同調するためのトルクを加える、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

Images