JP7232248B2 - 車両用ローンチコントロール方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のトランスミッションの分野に関する。具体的には、本発明は、車両の始動または発進イベント中に車両のトランスミッションを制御する方法である。

歴史的に、車両の始動または発進イベントには、車両のスムーズな発進を確保するために、車両の運転者がアクセルペダル、ブレーキペダル、およびマニュアルのトランスミッション車両ではクラッチペダルの操作のバランスをとる必要があった。自動車技術の発展により、特にブレーキおよびクラッチ機能の制御はある程度自動化されており、電子コントローラがブレーキおよびクラッチ機能の側面を制御して車両の運転者を支援する。これは特に、運転者がブレーキペダルの踏み込みを止めた後でさえも車両のブレーキがかけられ続ける「ヒルスタート」技術の開発に当てはまる。これにより、車両が傾斜を後方に転がり落ちることはなく、ブレーキを介して印加されるブレーキトルクと一致するローンチクラッチトルクが印加されているとコントローラが判定するまで、ブレーキがかけられ続ける。

「ヒルスタート」技術は、マニュアルまたはオートマチックトランスミッションを備えた車両で使用可能であるが、例えば、トラック、バス、並びに、ダンプトラックおよび作業機械等の様々なオフ・ハイウェイ車両のような重量車（ＨＤＶ）にとって特に有益である。これらのＨＤＶは通常、ブレーキホールド機能だけでなくクラッチ機能も制御する１つ以上のコントローラを備えている。そのような自動化された構成の欠点の１つに、ブレーキの解放およびローンチクラッチの係合が適切に調整されない場合に、ブレーキおよび／またはトランスミッション部品に不必要な摩耗が生じ得る点が挙げられる。

特許文献１は、車両用の始動制御方法に関する。この方法では、協調的に、コントローラによりブレーキトルクを低減し、ローンチクラッチトルクを増加させて、ブレーキおよびローンチクラッチのトルクの組み合わせが、車両を現在の位置に保持するために必要な保持トルクと一致するようにする。このような調整により、前述の部品の摩耗が確実に減少する。しかしながら、開示された方法は、ローンチクラッチの完全な係合を監視および保証するための何らかのステップを含まない故に、加速トルクが印加された後、ローンチクラッチが不所望に摩耗する可能性が依然としてある。

特許文献２は、請求項１のプリアンブルに記載されている特徴を有する車両用の制御システムを開示している。

米国特許第８２３９１０７（Ｂ２）号明細書 欧州特許出願公開第２０１４５２６（Ａ１）号明細書

本発明の目的は、特許文献１に開示されているような既知の制御方法に伴う、これらの欠点を取り除くまたは軽減することである。

本発明によれば、アクセル、ブレーキおよび無段変速機（ＣＶＴ）を有する車両用のローンチコントロール方法が提供される。この方法は、（ｉ）車両のブレーキペダルを押すことによって車両の運転者が設定したブレーキトルクと、（ｉｉ）車両を静止位置に保持するために必要な保持トルクとを決定するステップを含む。この方法は、運転者がブレーキペダルを解放したことも判定する。ＣＶＴのローンチクラッチを係合している間にブレーキが解放され、ここで、ローンチクラッチは、ブレーキトルクとクラッチのクラッチトルクとの合計が保持トルクと同等に維持されるように、第１の圧力ランプ速度でクラッチ係合圧力を増加させることによって係合される。アクセルを介して運転者によって要求される加速トルクが決定される。クラッチ係合圧力は、クラッチトルクが加速トルクによって増大されるように、ブレーキトルクが実質的にゼロであると判定されると、第２の圧力ランプ速度で増大される。固定された最小圧力ランプ速度が記憶され、ここで、最小圧力ランプ速度は、クラッチ係合圧力を最大係合圧力に向けて増加させる。現在の圧力ランプ速度が最小圧力ランプ速度と比較され、現在の圧力ランプ速度が最小圧力ランプ速度よりも小さい場合、クラッチ係合圧力は最小圧力ランプ速度に切り替えられる。

次に、本発明の好ましい実施形態を、単なる例示として、以下の図面を参照して説明する。

車両のドライブトレインおよび関連する運転者制御の概略図である。 図１の車両のドライブトレインに適用されるローンチコントロール方法における様々なステップを示すフローチャートである。 図２のローンチコントロール方法が適用されたときの、ブレーキおよびローンチクラッチ圧力のコマンドプロファイルを示すグラフである。

図１は、本発明のローンチコントロール方法が適用され得る車両のドライブトレインおよび関連する運転者制御を概略的な形態で示している。しかしながら、本発明の方法は、本明細書に示されている特定のドライブトレイン構成だけに適用されることを意図していないことを理解されたい。例えば、ドライブトレインの無段変速機（ＣＶＴ）は、本明細書に記載されているＣＶＴとは異なるレイアウトおよび駆動経路を有し得る。同様に、ドライブトレインおよび運転者制御の特定の構成要素は、本明細書に記載のローンチコントロール方法に関係しない故に、明確性を確保するため省略されている場合があることを理解されたい。

ドライブトレインは、例えば、内燃機関または電気モータであり得る原動機１を備える。原動機１は、トランスミッション入力シャフト２によってＣＶＴ３に接続されている。ＣＶＴは、車両の副動輪５に接続されるトランスミッション出力シャフト４も備える。車両の車輪は、車両に制動力を印加するための少なくとも１つのブレーキ７を含む。図示の実施形態では、副動輪５はそれぞれブレーキ７を有する。

入力シャフト２は、入力シャフト２に平行に配置されたバリエータ入力シャフト１０上に載置された第１のサテライトギア８と噛み合う入力ギア６を備える。入力シャフト１０は、全体的に１２で示されるハイドロメカニカルバリエータを駆動する。バリエータ１２は、入力シャフト１０によって駆動される容量可変ポンプ１４を備える。ポンプ１４は、既知のタイプの制御要素または回転斜板１６を有し、一対の油圧ライン２０、２２によって油圧モータ１８に流体接続されている。モータ１８は、バリエータ出力ギア２６を備えるバリエータ出力シャフト２４に接続される。副軸２８は、バリエータシャフト１０、２４に平行に配置されており、出力ギア２６と噛み合う第１の副軸ギア３０と、サミングトランスミッション（summing transmission）３４の第１のサンギア３６と噛み合う第２の副軸ギア３２とを有する。

サミングトランスミッションまたはディファレンシャルトランスミッション３４は、第１および第２の遊星ギアセット３８、４８を含む。第１の遊星３８の第１のリングギア４０および第２の遊星４８の第２の遊星キャリア４９は、入力シャフト２の回転がこれら２つの要素も回転させるように、入力シャフト２に接続されている。第１の遊星３８の第１の遊星キャリア３９および第２の遊星４８の第２のリングギア５０は、低速またはローンチクラッチ５２の形態の、第１の摩擦シフト要素の入力側に接続されている。第２の遊星４８の第２のサンギア４６は、別の摩擦シフト要素である第１の高速クラッチ５６の入力側に接続されている。中間シャフト５８は、第１の低速クラッチ５２および第１の高速クラッチ５６の出力側に接続されている。中間シャフト５８は、入力および出力シャフト２、４と同軸である。

第１の低速および高速クラッチ５２、５６は、トランスミッション３４、６０が互いに同軸になるように、サミングトランスミッション３４を出力またはレンジトランスミッション６０に選択的に接続する。クラッチ５２、５６はどちらも、サミングトランスミッション３４と出力トランスミッション６０との間に画定された接続空間に配置されている。上述したように、低速および高速クラッチ５２、５６のそれぞれの入力側は、サミングトランスミッション３４の少なくとも１つの要素に接続される。第１の低速および高速クラッチ５２、５６のそれぞれの出力側は、トランスミッション入力および出力シャフト２、４と同軸である中間シャフト５８に接続される。出力トランスミッション６０は、第３および第４の遊星ギアセット６４、７４を含み、そのそれぞれの第３および第４のサンギア６２、７２は両方とも中間シャフト５８に接続される。第３の遊星６４の第３の遊星キャリア６５は、リバースギア８０に接続されており、これは、本明細書ではドッグクラッチ８２の形態をとる、連動式シフト要素を介して係合することができる。

第１の低速および高速クラッチ５２、５６は、中間シャフト５８に選択的に接続されると共に、更に別の摩擦シフト要素である第２の高速クラッチ８４の入力側にも選択的に接続される。第２の高速クラッチ８４は、第１の低速および高速クラッチ５２、５６との接続スペースに位置し、第３の遊星キャリア６５に接続される出力側を有する。従って、第２の高速クラッチ８４が係合されると、第３の遊星６４の第３のサンギアおよび遊星ギアが一緒にロックされ、一体となって回転する。

第３および第４の遊星６４、７４の第３および第４のリングギア６６、７６は、互いに接続され、かつ第２の低速クラッチまたはブレーキ要素９０に接続される。第２の低速クラッチ９０が係合されると、第３および第４のリングギア６６、７６の回転が阻止される。第４の遊星７４の第４の遊星キャリア７５は、出力シャフト４に接続されている。

ドライブトレインを制御するための運転者制御および制御コンポーネントも図１に示されている。コントローラまたは電子制御ユニット１００は、好ましくはソレノイド弁である制御弁１０２と連通している。この制御弁１０２は、その係合および解放のために、流体リザーバ１０６からローンチクラッチ５２への油圧流体の流れを制御する。コントローラ１００も、その適用および解放のために少なくとも１つのブレーキ７と通信している。

コントローラは、タイマーおよびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができ、第２のリングギア５０および出力シャフト４の回転速度をそれぞれ測定する第１および第２の速度センサ１１０、１１２と通信することもできる。

車両運転者制御は、アクセルペダル１５０およびブレーキペダル１６０を含む。両ペダル１５０、１６０は、コントローラにより、運転者がいつペダルを踏んだか、および、少なくともブレーキペダルの場合に、運転者がペダル上に印加した圧力を決定することができるように、コントローラ１００と通信するセンサ（図示せず）を有する。

次に、特に図２を参照して、上記のような車両用のローンチコントロール方法について説明する。この方法は、コントローラにより、車両が静止しており、かつブレーキペダルが車両の運転者によって踏み込まれていることを判定する開始ステップ２００から始まる。その後の最初のステップは、コントローラにより、ブレーキペダルを踏んでいる車両の運転者が設定したブレーキトルクと、車両を静止位置に保持するために必要な保持トルクとを決定するプロセスステップ２０２である。この保持トルクは、コントローラに通信される勾配および／またはペイロード情報に基づいて計算されてもよい。判定ステップ２０４では、コントローラにより、１つ以上のブレーキペダルセンサを介して、運転者がブレーキペダルを解放したか否かをチェックする。そうでない場合、本方法は、ブレーキペダルの解放を監視し続ける。ブレーキペダルが解放されている場合、本方法はプロセスステップ２０６に進み、ここで、ＣＶＴの第１の低速クラッチまたはローンチクラッチが係合されるのと同時に、車両のブレーキが解放される。

ローンチクラッチは、第１の圧力ランプ速度でクラッチ係合圧力を増加させることにより係合される。換言すると、クラッチ係合圧力は、ステップ２０６を通して第１の速度で増加する。この第１のランプ速度により、車両のロールバック応答と、負荷に応答するエンジンの能力とのバランスをとる。そうすることで、コントローラにより、ブレーキトルクとクラッチのクラッチトルクとの合計が保持トルクに等しい状態を維持することで、ブレーキが解放されても車両が静止した状態を維持する。クラッチ係合圧力は、必要に応じてクラッチを作動させるために流体リザーバから流体を解放するクラッチ制御弁を介して、コントローラによって制御される。

このブレーキおよびローンチクラッチ調整ステップ２０６に続いて、コントローラは、判定ステップ２０８にて、加速トルク要求が保持トルクより大きい場合に、加速トルクがアクセルペダルを介して運転者によって要求されたか否かを判定する。そうでない場合、ブレーキおよびローンチクラッチ調整ステップ２０６が継続する。しかしながら、加速トルクが要求された場合、コントローラは、プロセスステップ２１０にて、クラッチ制御弁に調整を命令し、引いては、第２の圧力ランプ速度でクラッチ係合圧力を増加させる。しかしながら、コントローラは、ブレーキトルクが実質的にゼロである、または、換言するとブレーキが完全に解放されたと判断した場合にのみ、このステップを実行する。従って、クラッチトルクは、プロセスステップ２１０によって加速トルクにより増加される。

任意に、この時点で、本方法はトランスミッション速度比較判定ステップ２１２に進むことができる。判定ステップ２１２において、コントローラは、第２のリングギアおよびＣＶＴの出力シャフト上の速度センサを介して、ローンチクラッチに対する入力および出力の速度が、所定の速度で速度差ゼロに向けて収束しているか否かを判定することができる。第２のセンサは出力シャフト上にあるが、コントローラは、ローンチクラッチの出力速度を出力シャフト速度から既知の方法で計算することができるようにプログラムされている。

速度が所定の速度で速度差ゼロに向けて収束している場合、これは、ローンチクラッチが所望の通りに完全に係合した位置に移動していることを示している。この場合、プロセスは、クラッチ係合圧力がコントローラによって現在のレベルに保持される、クラッチ圧力保持プロセスステップ２１４に移動することができる。ステップ２１２により、速度が所望の速度で収束していないと判定されると、コントローラは制御弁を再び調整することにより、プロセスステップ２１６にて、クラッチ係合圧力を第３の圧力ランプ速度で再び増加させる。

本方法に速度比較ステップ２１２が含まれるか否かに関係なく、本方法は、ローンチクラッチのための記憶された最小クラッチランプ速度データ２１８を含む。この最小ランプ速度は、ローンチクラッチの圧力が最大係合圧力に向けて増加し、ローンチクラッチの完全な係合を保証するデフォルトの速度である。任意の速度比較ステップ２１２の有無にかかわらず、ステップ２１０でクラッチ係合圧力が第２のランプ速度で増加された後、判定ステップ２２０は、現在の圧力ランプ速度を記憶された最小ランプ速度と比較する。現在の（即ち、第２または第３の）圧力ランプ速度が（現在の圧力がステップ２１４で一定に保持されている故に）ゼロまたは最小圧力ランプ速度未満である場合、コントローラはランプ速度をプロセスステップ２２２にて最小ランプ速度に切り替える。現在の圧力ランプ速度が最小速度よりも大きい場合、本方法は、プロセスステップ２２４にて、係合圧力がそのより高い速度で増加し続けることを可能にする。本方法は、ローンチクラッチが完全に係合されているとコントローラが判断するまで、クラッチ係合圧力を現在のまたは最小のレベルにて増加させることを可能にし、この時点で、本方法は終了ステップ２２６を使用するであろう。クラッチの完全な係合は、クラッチの入力速度および出力速度が実質的に同じであると判断することによって確立され得る。

本方法は、発進制御中に２つのイベントのいずれかが発生した場合にトランスミッションをニュートラル状態にする一対のオーバーライド判定ステップも使用することができる。それらのうちの第１のステップは判定ステップ２２８であり、ここではコントローラにより、ローンチクラッチの完全な係合を完了するための所定の期間を超過したか否かを監視する。そうでない場合、ローンチプロセスは継続することができるが、時間が超過した場合、プロセスステップ２３０にて、トランスミッションをニュートラル状態に設定し、プロセスはステップ２３２にて終了する。同様に、関連するセンサを介して、ローンチイベント中に運転者がブレーキペダルを踏んだか否かをコントローラにより常に監視する、判定ステップ２３４が採用される。再度、これが検出された場合、コントローラは、プロセスステップ２３６にてトランスミッションをニュートラル状態にし、ステップ２３８にてプロセスを終了する。

ローンチコントロール方法で使用され得るコマンドプロファイルを図３に示しており、ここでは、ブレーキ圧力およびクラッチ係合圧力の経時的な変化が示されている。プロファイルは、ローンチプロセスの５つのフェーズＡ～Ｅに分割されている。ブレーキが解除されたときに車両を静止状態に維持するために必要な例示的な保持トルクＨと、アクセルペダルを介した車両の運転者からのトルク要求に基づく例示的な運転者トルクしきい値Ｏとがプロファイルに示されている。プロファイルに示されている圧力の変動と同様に、ブレーキおよびクラッチトルクが変動することが認識されよう。

フェーズＡ、または「充填」フェーズは、図２に示すプロセスのステップ２００および２０２に対応する。このフェーズの間、ブレーキをオンに保つために印加されるブレーキ圧力ＢＰは一定であり、ブレーキがなくとも車両を保持するのに必要な保持トルクＨが決定される。フェーズＡの終わりに、運転者がブレーキペダルを解放したことが確認されるため、ブレーキ圧力ＢＰが徐々に低下して、ブレーキが徐々に解放される。同時に、コントローラにより、生成されたブレーキトルクとクラッチトルクの合計が保持トルクＨに等しい状態を維持しつつ、ローンチクラッチ係合圧力ＣＰを増加させる。このフェーズＢ、または「グレード」フェーズは、プロセスのクラッチおよびブレーキ圧力調整ステップ２０６を示す。

フェーズＢの終わりには、運転者がアクセルペダルを踏んだため、車両を発進および加速させることを望んでいると判断される。これは、ブレーキ圧力ＢＰおよび結果として生じるトルクが実質的にゼロになり、車両がクラッチ係合圧力ＣＰおよび結果として生じるクラッチトルクによって静止状態に保たれているときにのみ可能である。フェーズＣ、または「運転者」フェーズは、プロセスのステップ２０８および２１０をカバーしており、ここでは、クラッチ係合圧力ＣＰが第２のランプ速度で増加され、加速トルクがクラッチトルクに追加される。フェーズＣの終わりに、加速トルクは、運転者のアクセルペダルの操作によって指示される運転者トルクしきい値Ｏに達している。この時点で、プロセスの任意の速度比較ステップ２１２により、トランスミッションの入力速度および出力速度が所定の範囲内にあるか否かを確認することができる。図示のプロファイルでは、速度はまだ範囲内にないため、プロファイルのフェーズＤまたは「速度進行」フェーズにて、クラッチ圧力が第３の圧力ランプ速度で印加されている。フェーズＤの特定の時点で、速度の比較により、速度が望ましい速度で収束していると判断され、プロセスのステップ２１４のように、クラッチ圧力ＣＰが現在の値に保持される。

最後に、プロファイルのフェーズＤからフェーズＥ、または「固定速度」フェーズへの遷移は、ステップ２２０により、クラッチ圧力ランプ速度がゼロになり、最小ランプ速度ＭＲ未満であると判断したポイントを表す。従って、この時点でコントローラはランプ速度を固定の最小ランプ速度ＭＲに切り替え、クラッチ圧力を最大に増大させることによって、ローンチクラッチが完全に係合される。

本発明の方法は、ブレーキが解除された後でさえも、ブレーキおよび／またはトランスミッション部品の摩耗量を最小限に抑えつつ、車両のスムーズで応答性の高い発進を提供する。

添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、修正および改善を組み込むことができる。

Claims (6)

1. アクセル、ブレーキおよび無段変速機（ＣＶＴ）を有する車両用のローンチコントロール方法であって、
   （ｉ）車両のブレーキペダルを押すことによって車両の運転者が設定したブレーキトルクと、（ｉｉ）前記車両を静止位置に保持するために必要な保持トルクとを決定するステップと、
   運転者が前記ブレーキペダルを解放したことを判定するステップと、
   ＣＶＴのローンチクラッチを係合している間に前記ブレーキを解放するステップであって、前記ローンチクラッチは、ブレーキトルクとクラッチのクラッチトルクとの合計が保持トルクと同等に維持されるように、第１の圧力ランプ速度でクラッチ係合圧力を増加させることによって係合される、ステップと、
   前記アクセルを介して運転者によって要求される加速トルクを決定するステップと、
   前記クラッチ係合圧力は、前記クラッチトルクが前記加速トルクによって増大されるように、前記ブレーキトルクが実質的にゼロであると判定されると、第２の圧力ランプ速度で増大されるステップと、
   固定された最小圧力ランプ速度を記憶するステップであって、前記最小圧力ランプ速度は、クラッチ係合圧力を最大係合圧力に向けて増加させるステップと、
   現在の圧力ランプ速度を最小圧力ランプ速度と比較するステップと、
   前記現在の圧力ランプ速度が前記最小圧力ランプ速度よりも小さい場合、前記クラッチ係合圧力を前記最小圧力ランプ速度に切り替えるステップと、
   を含む、方法。
2. 前記係合圧力切り替えステップの前に、更に、
   前記ローンチクラッチの入力速度および出力速度が所定の速度で収束しているか否かを判定するステップと、
   前記速度が所定の速度で収束しているときに、前記クラッチ係合圧力を現在のレベルに保持するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ローンチクラッチの入力速度および出力速度が所定の速度で収束していないと判定された場合、前記方法は更に、前記クラッチ係合圧力を第３の圧力ランプ速度で増加させるステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記ローンチクラッチが完全に係合されているとの判定は、前記クラッチの入力速度および出力速度が実質的に同じであるか否かを判定することによって行われる、請求項１に記載の方法。
5. 更に、所定のシフト期間を記憶するステップと、前記ローンチクラッチが前記シフト期間内に完全に係合されない場合に前記ＣＶＴをニュートラル状態にするステップとを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 更に、
   運転者が前記ブレーキペダルの解放に続いて前記ブレーキペダルを踏んだか否かを監視するステップと、
   前記ブレーキペダルが踏まれていることが確認された場合、前記ＣＶＴをニュートラル状態にするステップと、
   を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

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