KR20120087060A

KR20120087060A - 자동화 수동 변속기의 제어 방법

Info

Publication number: KR20120087060A
Application number: KR1020110043110A
Authority: KR
Inventors: 마리안 프라이스너; 위르겐 벤츠
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-08-06
Also published as: US8439801B2; KR101801981B1; DE102011018316A1; DE102011018316B4; US20120196722A1

Abstract

본 발명은 크랭크축과 자동화 변속기를 구비한 내연기관을 갖는 자동차에서 파워 트레인을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 자동화 변속기는 각각 삽입 및 배출될 수 있는 기어단들과, 변속기 입력축과, 구동 휠들을 구동하는 변속기 출력축과, 상기 크랭크축과 변속기 입력축을 분리 가능하게 연결하는 자동 구동 마찰 클러치와, 파워 트레인의 제어를 위한 제어 유닛을 포함한다. 특히 시프팅 충격 및 소음과 관련하여 이러한 유형의 자동차의 주행 쾌적성을 향상시키기 위해, 마찰 클러치가 열린 후 변속기 입력축과 변속기 출력축 사이의 스타팅 기어의 변속비로부터 도출되는 변속기 입력축 목표 회전수보다 변속기 입력축 회전수가 더 높을 때, 변속기 입력축 회전수와 스타팅 기어의 변속기 출력축 회전수의 동기화가 시작됨으로써, 자동차의 코스팅 모드에서 자동차가 정지하기 전에 스타팅 기어가 넣어진다.

Description

자동화 수동 변속기의 제어 방법 {METHOD FOR CONTROLLING AN AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 특징들을 갖는 방법에 관한 것이다.

내연기관을 구비한 파워 트레인과, 마찰 클러치에 의해 분리 가능한 자동화 변속기, 예컨대 자동화 수동 변속기 또는 각각 하나의 마찰 클러치에 의해 내연기관과 연결될 수 있는 (부분 변속기라고도 지칭되는) 2개의 부분 파워 트레인을 구비한 더블 클러치 변속기를 포함하는 자동차에서는, 바람직하게 멈추기 전에 신속한 재시동 또는 주행 지속이 가능하도록 스타팅 기어, 예컨대 1단 또는 2단 기어가 넣어진다. 이 경우, 스타팅 기어의 시프팅은 주로 코스팅 다운시프트(coasting downshift)로서 실시되므로, 주행 쾌적성을 저하시키는 시프팅 충격 및 시프팅 소음이 발생할 수 있다.

이러한 악영향을 줄이기 위해, 자동차가 매우 느려진 시점 또는 이미 정지한 시점에 다운시프팅이 수행될 수 있다. 이러한 상황에서 예컨대 다시 신속히 출발해야 하는 경우(의도 변화), 지연된 다운시프팅으로 인해 스타팅 과정이 지연될 수 있다. 선택적으로 시프팅 자체가 지연될 수 있기 때문에, 스타팅 기어가 더 작은 동기화력 및 그와 더불어 더 적은 시프팅 충격 및 소음을 수반하여 동기화될 수 있다. 이는 바람직하지 못한 방식으로 시프팅을 지연시킨다.

또한, 마찰 클러치가 닫히면 내연기관의 크랭크축의 회전수가 증가하여 시프팅 포인트가 변경되는 스타팅 기어의 동기화 방법이 가능하다. 이 경우, 운전자에게 익숙치 않은, 정지 시 내연기관의 회전수가 증가하는 파워 트레인 거동이 발생한다. 또한, 연료 소비량이 증가한다. 여기서 다소 통상적이지 않은 거동(정지 시 엔진 회전수의 증가) 및 연료 소비량 증가는 바람직하지 않다.

따라서 본 발명의 과제는, 특히 자동차의 정지 전 스타팅 기어의 쾌적한 동기화와 관련하여 자동화 더블 클러치 변속기를 구비한 파워 트레인의 제어 방법을 개선하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법을 통해 해결된다.

청구항들에 언급되는 "자동차의 정지 전"이라는 문구는 반드시 실제로 차량이 정지하게 된다는 의미는 아니다. 차량이 정지 상태에 이르기까지 또는 아직 정지하기 전까지, 즉 사실상 정지 전까지 저속 주행하게 될 수도 있고, 주행 상황 또는 운전자에 의한 요청에 따라 스타팅 기어에서 재시동될 수도 있다.

본 명세서의 범주에서 목표 회전수는, 스타팅 기어의 변속비 또는 변속기 출력 회전수로부터 계산되는 회전수를 의미한다.

본 명세서의 범주에서 초과 목표 입력축 회전수는, 스타팅 기어의 목표 회전수와 오프셋 값의 합을 의미한다.

즉, 상기 과제는, 각각 삽입 및 배출될 수 있는 기어단들과, 변속기 입력축(8, 10)과, 상기 변속기 입력축을 크랭크축과 분리 가능하게 연결하는 자동 구동 마찰 클러치(K1, K2)를 포함하는 제1 및 제2 자동화 부분 변속기(22, 24)와; 구동 휠들을 구동하는 변속기 출력축(12)과; 파워 트레인의 제어를 위한 제어 유닛(26);을 포함하는 자동화 더블 클러치 변속기 및 크랭크축(6)을 구비한 내연기관을 포함하는 자동차에서 파워 트레인을 제어하기 위한 방법에 있어서, 자동차의 코스팅 모드에서 자동차가 정지하기 전에 제2 부분 변속기의 일 기어단으로부터 제1 부분 변속기의 스타팅 기어단으로의 시프팅이 실시되며(즉, 제2 부분 변속기가 스타팅 기어단을 포함하지 않으며), 이때 제2 부분 변속기의 기어단은 스타팅 기어단보다 더 높은 기어단이며, 하기의 단계들을 거쳐 제1 부분 변속기에서 스타팅 기어단이 넣어지는 방법을 통해 해결된다.

A 제1 부분 변속기에서 임의의 기어가 넣어지면, 제1 부분 변속기에서 넣어진 기어가 배출됨으로써 제1 부분 변속기에서 어떠한 기어도 넣어지지 않는 단계.

B 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히는 단계.

C 제2 부분 변속기의 마찰 클러치가 열리는 단계.

D 내연기관에 의해 크랭크축의 회전수가 초과 목표 입력축 회전수에 도달하는 단계.

E 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 열리는 단계.

F 시프팅 액추에이터에 의해 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수가 변속기 출력축 회전수와 동기화됨으로써 스타팅 기어가 동기화되는 단계.

본 발명의 착상에 따라, 스타팅 기어(예컨대 1단 기어 또는 2단 기어)가 "위"로부터 동기화되는 경우, 즉 동기화 이전의 변속기 입력축 회전수가 변속기 입력축의 동기화된 회전수, 즉 목표 회전수보다 더 큰 경우에 시프팅 충격이 덜 발생하는 점이 확인된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 상기 단계들은 시간 순서(A, B, C, D, E, F)로 실행된다.

본 발명의 또 다른 2개의 바람직한 실시예에서, 상기 단계들은 시간 순서(A, C, B, D, E, F 또는 C, A, B, D, E, F)로 실행된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 단계 B와 C가 동시에 실행된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 단계 D에서 크랭크축의 회전수가 내연기관에 의해 초과 목표 입력축 회전수에 도달되지 않고, 상기 초과 목표 입력축 회전수가 내연기관의 크랭크축 회전수로 감소할 때까지 단계 D에서 대기했다가 단계 E가 시작된다. 이 경우, 크랭크축 회전수는 일반적으로 내연기관의 공회전 회전수이다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 스타팅 기어는 1단 기어이고, 제2 부분 변속기 내 기어는 2단 기어이다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 스타팅 기어는 2단 기어이고, 제2 부분 변속기 내 기어는 3단 기어이다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 초과 목표 입력축 회전수는 스타팅 기어의 변속비와 변속기 출력 회전수로부터 계산된 스타팅 기어의 목표 회전수와 오프셋을 합산하여 산출된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 상기 오프셋은 200rpm 미만, 바람직하게는 50 내지 100rpm이다.

제1 부분 변속기의 변속기 입력축의 회전수 증가는, 계산된 목표 회전수보다 변속기 입력축 회전수가 여전히 더 높은 경우 동기화가 시작될 때까지 현재의 슬립 토크가 극복되는 방식으로 실시된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 초과 목표 입력축 회전수에 도달하는 즉시 또는 도달한 후에 단계 E가 실행된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 단계 E에서 제1 부분 변속기의 마찰 클러치는 부분적으로만 열린다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 단계 E 이후 또는 초과 목표 입력축 회전수의 도달 시 크랭크축의 회전수가 다시 감소한다. 이로써, 연료가 절약될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 스타팅 기어의 동기화 시 제2 부분 변속기의 마찰 클러치가 완전히 열려 있다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 단계 E에서 제1 부분 변속기의 마찰 클러치는 부분적으로만 열리고, 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면 동기화가 실시되며, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 상기 마찰 클러치를 통해 전달되는 토크에 의해 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수가 초과 목표 입력축 회전수보다 높게 유지된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 단계 E에서 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 부분적으로만 열리고, 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면 동기화가 실시되며, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 상기 마찰 클러치를 통해 전달되는 토크에 의해 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수가 초과 목표 입력축 회전수로 유지된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 단계 E에서 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 부분적으로만 열리고, 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면 동기화가 실시되며, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 상기 마찰 클러치를 통해 전달되는 토크에 의해 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수보다 높게 유지된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수는 크랭크축 회전수의 조절에 의한 과잉 증가 후, 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 일정한 목표 회전수로 유지되고, 상기 상수 값에서 동기화가 수행된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수는 크랭크축 회전수의 조절에 의한 과잉 증가 후, 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 초과 목표 입력축 회전 상수로 유지되고, 상기 상수 값에서 동기화가 수행된다.

상기 과제는, 각각 삽입 및 배출된 기어단들과, 변속기 입력축과, 상기 변속기 입력축을 크랭크축과 분리 가능하게 연결하는 자동 구동 마찰 클러치를 포함하는 제1 및 제2 자동화 부분 변속기와; 구동 휠들을 구동하는 변속기 출력축과; 파워 트레인의 제어를 위한 제어 유닛;을 포함하는 자동화 더블 클러치 변속기 및 크랭크축을 구비한 내연기관을 포함하는 자동차에서 파워 트레인을 제어하기 위한 방법과 관련하여, 자동차의 코스팅 모드에서 자동차가 정지하기 전에 제2 부분 변속기의 일 기어단으로부터 제1 부분 변속기의 스타팅 기어단으로의 시프팅이 실시되고(즉, 제2 부분 변속기가 스타팅 기어단을 포함하지 않으며), 이때 제2 부분 변속기의 기어단은 스타팅 기어단보다 더 높은 기어단이며, 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 열린 후 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수가 제1 부분 변속기의 변속기 입력축과 변속기 출력축 사이의 스타팅 기어의 변속비로부터 도출되는, 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 목표 회전수보다 임의의 오프셋만큼 더 높을 때, 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수와 스타팅 기어의 변속기 출력축 회전수의 동기화가 시작됨으로써 제1 부분 변속기에서 스타팅 기어가 넣어지며, 이때 제1 부분 변속기의 변속기 입력축의 가속을 위해 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히고, 목표 회전수와 오프셋의 합산을 통해 내연기관의 크랭크축 회전수가 증가하고 나서 동기화가 실시되는 방법에 의해서도 해결된다.

본 발명의 사상에 따라, 스타팅 기어(예컨대 1단 기어 또는 2단 기어)가 "위"로부터 동기화되는 경우, 즉 동기화 이전의 변속기 입력축 회전수가 변속기 입력축의 동기화된 회전수, 즉 목표 회전수보다 더 큰 경우에 시프팅 충격이 덜 발생하는 점이 확인된다.

본 발명의 한 바람직한 실시예에서는, 기어 입력축 회전수가 목표 회전수와 오프셋의 합산을 초과하면 마찰 클러치가 다시 열린다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 마찰 클러치가 열리면 크랭크축 회전수가 다시 감소한다. 이로써, 연료가 절약될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면 동기화가 실시되며, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 상기 마찰 클러치를 통해 전달되는 토크에 의해 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수와 오프셋의 합산보다 높게 유지된다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 변속기 입력축 회전수는 크랭크축 회전수의 조절에 의한 과잉 증가 후 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면, 동기화가 진행됨에 따라 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로 감소할 때까지 목표 회전수와 오프셋의 합산으로부터 산출되는 상수 값으로 유지되고, 상기 상수 값에서 동기화가 수행된다.

동기화 시, 예컨대 시프팅 액추에이터에 의해 시프팅 슬리브가 축방향으로 이동되는데, 이때 동기화 장치의 마찰 장치들이 스타팅 기어의 변속비를 고려하여 변속기 입력축 및 변속기 출력축의 회전수들을 연속으로 감소시킴으로써, 스타팅 기어의 아이들러 기어와 종속 샤프트 사이의 클러치가 형상 결합부를 형성할 수 있다. 아직 움직이고 있는 자동차로 인한 변속기 출력축 회전수에 기초하여, 상응하는 변속기 입력축 회전수가 목표 회전수로서 제공된다. 이 경우, 변속기 입력축, 변속기 출력축 및 크랭크축의 회전수는 지속적으로 직접 검출되거나 센서들에 의해 간접적으로 검출되며, 파워 트레인의 제어를 위한 제어 유닛, 예컨대 내연기관을 제어하는 엔진 제어 장치에 의해, 그리고 CAN 버스를 통해 상기 엔진 제어 장치와 연결되어 자동화 변속기 및 마찰 클러치들을 제어하며 내연기관, 마찰 클러치 및 변속기의 제어 변수들을 계산하는 변속기 제어 장치에 의해 처리된다.

회전수를 목표 회전수보다 높게 조정하기 위해 반드시 내연기관을 통해 기어 입력축이 가속되어야 할 필요는 없다. 오히려 종래와 다른 파워 트레인, 예컨대 전기 기계를 구비한 하이브리드 파워 트레인 및/또는 플라이휠 장치 및/또는 비압축식으로 시프팅되는 내연기관을 구비한 파워 트레인에서는 변속기 입력축의 가속을 위한 운동 에너지가 전기 기계, 회전 플라이휠 매스 또는 기타 비연소 방식으로 회전하는 크랭크축에 의해 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 장점들 및 바람직한 실시예들은 하기의 도면들 및 도면들의 설명을 참조한다.

도 1은 이미 공지되어 있는 더블 클러치 변속기의 블록회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 시간 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 시간 그래프이다.

도 1에 따르면, 이미 공지되어 있는 더블 클러치 변속기 또는 병렬형 변속기(PSG)는 예컨대 내연기관에 의해 구동되는 구동축(6)을 포함하며, 이 구동축은 선택적으로 2개의 입력축(8, 10)과 회전 불가능하게 연결될 수 있다. 구동축(6)으로부터 입력축들(8, 10)로의 토크 흐름은 각각 하나의 클러치(K1, K2)를 통해 선택적으로 제어될 수 있다. 입력축(8)과 출력축(12) 사이에는 휠 쌍들(도면에는 그 중 하나만 도시되어 있음)을 통해 상이한 변속비들이 시프팅될 수 있다. 입력축(10)과 출력축(12) 사이에도 마찬가지로 상이한 휠 쌍들(도면에는 그 중 하나만 도시되어 있음)이 시프팅될 수 있다. 클러치들(K1, K2)의 작동을 위해 액추에이터들(14, 16)이 제공된다. 휠 쌍들의 스위칭을 위해, 예컨대 출력축(12)과 계속 회전 불가능하게 연결되어 있는 각각의 휠과 맞물리는, 입력축(8 또는 10)에 배치된 휠과, 각각의 입력축(8 또는 10) 사이의 회전 불가능한 연결을 형성하기 위해, 예컨대 각각 하나의 시프팅 액추에이터 및 하나의 셀렉팅 액추에이터를 포함할 수 있는 액추에이터들(18, 20)이 제공된다. 종합해보면, 입력축(8)과 출력축(12) 그리고 입력축(10)과 출력축(12)이 더블 클러치 변속기의 각각 하나의 부분 변속기(22 또는 24)를 형성한다.

액추에이터들(14, 16, 18, 20)의 구동을 위해 마이크로프로세서 및 종속 프로그램/데이터 메모리를 포함하는 전자 제어 장치(26)가 사용되며, 전자 제어 장치의 출력부들은 각각 액추에이터들 중 하나를 구동하고, 제어 장치의 입력부들(28)은 구동축(6) 및 입력축(8, 10)의 회전수를 검출하는 센서들(30, 32, 34)과, 차량 파워 트레인의 구동 파라미터들을 검출하기 위한 또 다른 센서들, 예컨대 구동된 차량 휠들의 회전수를 검출하기 위한 센서와, 변속기 셀렉터 레버의 위치를 검출하기 위한 센서와, 가속 페달의 위치를 검출하기 위한 센서 등과 연결된다. 도시된 제어 장치(26)는 버스 시스템을 통해 차량의 다른 제어 유닛들, 예컨대 엔진의 파워 액추에이터를 제어하는 엔진 제어 유닛과 연결될 수 있다. 액추에이터들은 예컨대 전동기에 의해 구동되는 레버 액추에이터로서 형성될 수 있으며, 이때 각 전동기의 회전수는 (도시되지 않은) 증분식 카운터에 의해 검출된다.

클러치의 기능에 있어서, 클러치에 의해 각각 전달될 수 있는 토크가 중요하며, 이 토크는 제어 장치(26)의 메모리 내에 특성곡선으로서 저장되고, 이 특성곡선에는 클러치 액추에이터, 예컨대 클러치 레버의 위치에 따라 전달 가능한 클러치 토크가 제시되어 있다. 마모 등에 의해 클러치의 기능 상태가 변할 경우, 상기 특성 곡선은 적응 프로세스에 의해 업데이트되어야 하며, 이를 위해 예컨대 주행 모드에서의 클러치의 접촉점이 검사되고, 경우에 따라 발생하는 클러치 특성의 변동들이 적응되어야 한다.

도 1에 도시된 더블 클러치 변속기의 경우, 클러치가 열려 있는 각각의 부분 변속기(22 또는 24)에서 각각 하나의 기어단이 넣어질 수 있는 한편, 클러치가 닫혀 있는 각각의 (활성) 부분 변속기에 의해 변속기의 유효 변속비가 결정된다. 부분 변속기(22)에서 예컨대 하나의 기어단이 넣어지고 클러치(K1)가 닫히면, 상기 기어단은 구동축(6)과 출력축(12) 사이의 변속을 위해 작용한다. 이와 동시에, 다른 부분 변속기(24)에서는 새로 시프팅될 기어단이 넣어질 수 있다. 변속기가 현재 넣어진 기어단으로부터 새로 넣어진 기어단으로 시프팅되면 클러치(K1)는 열려야 하고, 구동축(6)과 출력축(12) 사이에 구동력이 차단되지 않는 연결이 형성되도록 하기 위해 클러치(K2)는 오버랩 방식으로 닫혀야 한다. 클러치(K2)가 토크 전달을 수행할 경우, 만일 하나 이상의 클러치(K1, K2)에서 동시에 슬립이 발생하지 않는다면, 변속기는 변속비의 과잉 결정에 의해 파손될 것이다. 그러므로 두 클러치(K1, K2)가 동시에 그들의 접촉점을 지나서까지 닫혀 있다면, -여기서 접촉점이란 점차 폐쇄가 진행되면서 클러치가 토크를 전달하기 시작하는 지점이라 정의됨(접촉점에서는 기껏해야 수 뉴턴미터의 토크가 전달됨)- 적어도 일시적으로 슬립 상태가 형성되며, 이 슬립 상태에서는 상기 두 클러치(K1, K2) 중 적어도 하나가 슬립된다.

본 명세서의 범주에서 부분 변속기와 부분 파워 트레인이라는 용어는 동의어로서 사용된다.

이제 두 도면(도 2 및 도 3)을 토대로 본 발명을 더 상세히 설명한다. 상기 도면들에는 더블 클러치 변속기를 구비한 자동차의 정지 전에 스타팅 기어를 넣기 위한 시프팅 과정 동안의 시간에 걸친 상이한 작동 변수들을 포함하는 그래프가 도시되어 있다. 하기에 기술되는 시프팅 과정은 스타팅 기어(1)에 의한 2-1 시프팅, 즉 스타팅 기어인 1단 기어에 의한, 2단 기어로부터 1단 기어로의 시프팅 및 스타팅 기어(2)에 의한 3-2 시프팅, 즉 스타팅 기어인 2단 기어에 의한, 3단 기어로부터 2단 기어로의 시프팅일 수 있다. 본 명세서의 범주에서 기어와 기어단이라는 용어는 동의어로서 사용된다.

도 2는 스타팅 기어의 시프팅 과정 동안 시간(t)에 걸쳐 공통 시간축을 갖는 부분 그래프들(I, II, III, IV)로 구성된다. 부분 그래프(I)에는 스타팅 기어의 부분 변속기 내에서 기어들을 시프팅할 수 있는 시프팅 액추에이터의 시프팅 트래블[s(SA)]이 개략적으로 도시되어 있다. 부분 그래프(II)에는 시간(t)에 걸쳐 회전수(n)가 도시되어 있으며, 여기서 실선으로 도시된 곡선[n(Mot)]은 내연기관의 크랭크축의 회전수를 나타내고, 일점쇄선으로 도시된 곡선[n(1Tgt)]은 변속기 출력축 회전수로부터 계산된 스타팅 기어의 목표 회전수를 나타내며, 점선으로 도시된 곡선[n(1)]은 스타팅 기어의 실제 변속기 입력축 회전수를 나타내며, 파선 곡선[n(2)]은 스타팅 기어를 포함하지 않는 부분 변속기의 실제 변속기 입력 회전수를 나타낸다. 부분 그래프(III)에는 시간(t)에 걸쳐 토크(M)가 도시되어 있다. 여기서 실선으로 도시된 곡선[M(Mot)]은 내연기관의 크랭크축에 인가되는, 내연기관에 의한 토크 간섭(torque intervention)이 증가되는 토크를 나타내고, 일점쇄선 곡선[M(FW)]은 내연기관에 의한 토크 간섭이 증가되지 않는, 내연기관의 토크를 나타낸다. 부분 그래프(IV)에는 두 관련 클러치의 마찰 토크(M)가 도시되어 있다. 점선 곡선[M(K1)]은 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 클러치의 마찰 토크를 나타내고, 파선 곡선[M(K2)]은 스타팅 기어에 종속되지 않은 부분 파워 트레인의 클러치의 마찰 토크를 나타낸다.

부분 그래프들(I, II, III, IV)의 개요로부터, 자동차 정지 전 스타팅 클러치를 넣기 위한 본 발명에 따른 시프팅 시퀀스는 하기와 같음을 알 수 있다. 즉, 시점 t(N)에서 시프팅 액추에이터에 의해 스타팅 기어의 샤프트 상에서 하나의 기어(예컨대 1단 스타팅 기어에 의한 2-1 시프팅의 경우에는 3단 기어)가 배출되어 있거나 배출될 경우, 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 클러치가 부분적으로 닫힐 수 있다. 이로써, 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 입력축이 내연기관에 연결된다. 시점 t(1)에서 주행 상황에 따라 변속기 출력축 회전수가 감소하는 경우, 즉 차량 속도가 감소하는 경우 기어 선택 제어장치에 의해 스타팅 기어가 요청되면, 스타팅 기어에 종속되지 않은 부분 파워 트레인의 클러치가 열린다. 시점 t(2)에서 스타팅 기어에 종속되지 않은 부분 파워 트레인의 클러치가 열리며, 내연기관의 크랭크축의 회전수는 내연기관에 의한 증가된 토크 간섭에 의해 초과 목표 입력축 회전수의 방향으로 이동될 수 있으며, 초과 목표 입력축 회전수는 스타팅 기어의 계산된 목표 회전수와 추가 오프셋[n(Offs)]으로부터 도출된다. 이때, 오프셋[n(Offs)]은 예컨대 차량의 감속에 기초하여 그리고/또는 마찰 클러치들 및/또는 시프팅 액추에이터의 동특성에 기초하여 200rpm 미만으로, 바람직하게는 50 내지 100rpm의 범위 내에서 선택된다. 시점 t(3)에서는 상기 초과 목표 입력축 회전수에 도달하고, 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 클러치가 열리며, 토크 간섭의 증가가 종료된다. 시프팅 액추에이터는 이제 스타팅 기어의 변속기 입력축 회전수와 스타팅 기어의 계산된 목표 회전수 사이에 잔존하는 회전수 편차의 동기화를 시작하며, 이 동기화는 시점 t(4)에서 종결된다. 이어서 주행 상황 또는 운전자에 의한 요청에 따라, 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 클러치는 차량의 코스팅을 위해 열려 있거나, 스타팅 기어에서의 재시동을 위해 닫힐 수 있다.

도 3에는 도 2와 유사한 시프팅 시퀀스가 도시되어 있다. 공통 시간축(t)을 갖는 부분 그래프들(I-IV)은 동일한 신호들을 포함하고 있다. 다만, 스타팅 기어의 샤프트 상에서 기어가 배출된 다음, 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 클러치가 부분적으로 닫히는 시점[t(N)]이 더 늦은 시점으로 변위되었고, 그 결과 곡선[n(1)]의 거동이 그에 상응하게 변화한다.

시점 "t(N)"은 시점 "t(1)"의 앞 또는 뒤에 놓일 수도 있고, 시점 "t(1)"과 동일할 수도 있다. 그러나 시점 "t(N)"은 항상 시점 t(3)의 앞에 놓인다.

일반적으로 시프팅 시퀀스는 내연기관의 토크 간섭의 증가에 의한 크랭크축의 상승 없이도 실행될 수 있다. 이 경우 운전자는, 스타팅 기어에 종속된 부분 파워 트레인의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히면, 시점 t(3)에 도달하기 위해 도 2의 시점 t(2) 또는 도 3의 시점 t(N)부터 초과 목표 입력축 회전수가 차량 감속에 의해 내연기관의 크랭크축 회전수(보통 공회전 회전수)로 감소할 때까지 대기한다.

6 구동축
8 입력축
10 입력축
12 출력축
14 액추에이터
16 액추에이터
18 액추에이터
20 액추에이터
22 부분 변속기
24 부분 변속기
26 제어장치
28 입력부들
30 센서
32 센서
34 센서
K1 클러치
K2 클러치
n(Offs) 회전수 편차
S(SA) 특성곡선
n(1Tgt) 특성곡선
n(1) 특성곡선
n(2) 특성곡선
n(Mot) 특성곡선
M(Mot) 특성곡선
M(FW) 특성곡선
M(K1) 특성곡선
M(K2) 특성곡선
I 부분 그래프
II 부분 그래프
III 부분 그래프
IV 부분 그래프
M 토크
n 회전수
s 시프팅 액추에이터의 시프팅 트래블
t 시간
t(1) 시점
t(2) 시점
t(3) 시점
t(4) 시점
t(N) 시점

Claims

각각 삽입 및 배출될 수 있는 기어단들과, 변속기 입력축(8, 10)과, 상기 변속기 입력축을 크랭크축과 분리 가능하게 연결하는 자동 구동 마찰 클러치(K1, K2)를 포함하는 제1 및 제2 자동화 부분 변속기(22, 24)와; 구동 휠들을 구동하는 변속기 출력축(12)과; 파워 트레인의 제어를 위한 제어 유닛(26);을 포함하는 자동화 더블 클러치 변속기와 크랭크축(6)을 구비한 내연기관을 갖는 자동차에서 파워 트레인을 제어하기 위한 방법에 있어서,
자동차의 코스팅 모드에서 자동차가 정지하기 전에 제2 부분 변속기의 일 기어단으로부터 제1 부분 변속기의 스타팅 기어단으로의 시프팅이 실시되며, 제2 부분 변속기의 기어단은 스타팅 기어단보다 더 높은 기어단이며, 하기의 단계들, 즉
A 제1 부분 변속기에서 임의의 기어가 넣어지면, 제1 부분 변속기에서 넣어진 기어가 배출됨으로써 제1 부분 변속기에서 어떠한 기어도 넣어지지 않는 단계와,
B 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 적어도 부분적으로 닫히는 단계와,
C 제2 부분 변속기의 마찰 클러치가 열리는 단계와,
D 내연기관에 의해 크랭크축의 회전수가 초과 목표 입력축 회전수에 도달하는 단계와,
E 제1 부분 변속기의 마찰 클러치가 열리는 단계와,
F 시프팅 액추에이터에 의해 제1 부분 변속기의 변속기 입력축 회전수가 변속기 출력축 회전수와 동기화됨으로써 스타팅 기어가 동기화되는 단계가 수행됨으로써 제1 부분 변속기에서 스타팅 기어단이 넣어지는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계들은 시간 순서(A, B, C, D, E, F)로 실행되거나, 시간 순서(A, C, B, D, E, F 또는 C, A, B, D, E, F)로 실행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 B와 C가 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 D에서, 초과 목표 입력축 회전수가 내연기관의 크랭크축 회전수로 감소할 때까지 대기했다가 단계 E가 시작되는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스타팅 기어는 1단 기어이고, 제2 부분 변속기 내 기어는 2단 기어인 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 스타팅 기어는 2단 기어이고, 제2 부분 변속기 내 기어는 3단 기어인 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 초과 목표 입력축 회전수는 스타팅 기어의 변속비와, 변속기 출력 회전수로부터 계산된 스타팅 기어의 목표 회전수와, 오프셋을 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프셋은 200rpm 미만, 바람직하게는 50 내지 100rpm인 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 E는 초과 목표 입력축 회전수에 도달하는 즉시 또는 도달한 후에 실행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 E에서 제1 부분 변속기의 마찰 클러치는 부분적으로만 열리는 것을 특징으로 하는, 자동차 파워 트레인의 제어 방법.