JP2004347110A - ２つのギアトレーンを有する負荷感応式シフト伝動装置および該伝動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのギアトレーンを備えた負荷感応式シフト伝動装置において、エンジンブレーキ時のシフトダウンに際してドライブトレーン振動が引き起こされないよう構成することにある。
【解決手段】２つのギアトレーンＡ，Ｂが設けられており、各ギアトレーンＡ，Ｂに１つの摩擦クラッチ４，５が割り当てられている。各ギアトレーンＡ，Ｂはトルク伝達のための出力軸と結合可能である。ドライブシャフトと結合されているアクティブなギアトレーンＡ，Ｂの摩擦クラッチ４，５により伝達されるクラッチトルクを求める装置が設けられており、クラッチトルクが閾値を下回っていればこの装置によりアクティブな変速段が抜かれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、２つのギアトレーンが設けられており、各ギアトレーンに１つの摩擦クラッチが割り当てられており、各ギアトレーンはトルク伝達のための出力軸と結合可能である負荷感応式シフト伝動装置、ならびに２つのギアトレーンを有する負荷感応式シフト伝動装置のエンジンブレーキ時のシフトダウンを制御する方法に関する。

上述の負荷感応式シフト伝動装置ないしはパワーシフトトランスミッションLastschaltgetriebeは、自動車において用いるために設けられ２つのギアトレーンを備えた伝動装置である。この場合、シフト過程中の個々のギアトレーンの操作ならびに摩擦クラッチの操作を、電気機械式および／または液圧式のアクチュエータによって行うことができる。この種のツインクラッチギアの特別な実施形態として挙げられるのはいわゆるパラレルシフト伝動装置（ＰＳＧ Parallelschaltgetriebe）であり、これによれば個々の変速段が２つの部分伝動装置すなわち上述の２つのギアトレーンに配置されており、各ギアトレーンはトルク結合のため固有の摩擦クラッチを有している。

このようなパラレルシフト伝動装置は、シフト過程中に牽引力が途切れるのを避けるため負荷感応式にシフト可能ないしはパワーシフト可能であり、つまりこの伝動装置の場合、負荷のない部分伝動装置において変速段がまえもって選択され、その間、他方の変速段によってトルクが伝達される。本来のシフト過程すなわちある変速段から次の変速段への切れ目ない移行ないしはフェードオーバを行おうとするときには、アクティブなギアトレーンに割り当てられた摩擦クラッチから非アクティブなギアトレーンに割り当てられた摩擦クラッチへとトルクが切れ目なく移行されていく。

このようなパラレルシフト伝動装置はこれと結合された原動機ないしは駆動エンジンの燃費節約の点で、遊星歯車を備えた有段自動変速機を使用するよりも大きな利点が得られる。その理由は、有段自動変速機は一般に複数のクラッチもしくはブレーキベルトをもっており、それらによって摩擦ひいては出力損失が引き起こされるからである。

しかしパラレルシフト伝動装置の場合、乾式クラッチとしても実装可能な目下トルクのない部分伝動装置のクラッチは、その部分伝動装置において変速段のプリセレクトも行われていないかぎりはスリップを発生させない。

このようなパラレルシフト伝動装置に対する要求プロフィルは有段自動変速機の要求プロフィルに広範囲にわたり相応し、つまりこの種のパラレルシフト伝動装置を装備した車両によって、遊星歯車を装備した車両の走行快適性に相応する走行快適性が与えられるようにしなければならない。

上述のようにパラレルシフト伝動装置は負荷感応式にシフト可能であり、このことはこれを備えた車両の牽引動作中のシフトについてもエンジンブレーキ動作中のシフトについてもあてはまる。

この種の伝動装置を装備した自動車のドライバが感じる走行快適性の重要な判定基準は、ごく一般的に振動問題の回避である。車両を駆動部の領域で振動技術的に考察した場合、原動機−伝動装置のドライブトレーンの連鎖領域で発生する振動が、ドライバの感じる走行快適性の低下につながる可能性がある。したがってドライバはおそらく変速段切替過程中の急激な動きを走行快適性を損なうものとみなすことになるし、同様にドライブトレーンにおいて発生する振動も走行快適性に関してマイナス要素として判断することになる。

ダイナミックな振動過程はパラレルシフト伝動装置の場合には変速段切替時に発生し、したがってたとえばエンジンブレーキ動作中に第２速から第１速へシフトダウンされるときにも発生し、つまりたとえば赤信号を指示している信号機の手前で車両が惰行しているときに発生する。

車両で実施された試験において判明したのは、回避すべきこの種のドライブトレーン振動はエンジンブレーキ時のシフトダウンに際して同期化の衝撃の結果として発生する可能性があることである。

これまで述べたことから出発して本発明の課題は、冒頭で述べた形式の２つのギアトレーンを備えた負荷感応式シフト伝動装置において、エンジンブレーキ時のシフトダウンに際してドライブトレーン振動が引き起こされないよう構成することにある。さらに本発明の課題は、２つのギアトレーンを有する負荷感応式シフト伝動装置におけるエンジンブレーキ時のシフトダウンを制御する方法を提供することにある。

本発明によればこの課題は、出力軸と結合されているアクティブなギアトレーンの摩擦クラッチにより伝達されるクラッチトルクを求める装置が設けられており、クラッチトルクが閾値を下回っていれば該装置によりアクティブな変速段が抜かれることを特徴とする負荷感応式シフト伝動装置により解決される。

さらに上記の課題は、ａ）アクティブなギアトレーンで入れられている変速段よりも低い変速段を非アクティブなギアトレーンにおいて入れるべきであることを検出するステップと、ｂ）アクティブなギアトレーンに割り当てられているクラッチの伝達トルクを求めるステップと、ｃ）アクティブなギアトレーンがニュートラルポジションにあるか否かを判定するステップと、ｄ）前記のステップｂ）とステップｃ）の結果に依存して、アクティブなギアトレーンをニュートラルポジションに移行させるため伝動装置制御部へ信号を送出するステップと、ｅ）前記ステップｃ）の結果に依存して、非アクティブなギアトレーンにおいて低い変速段に入れるため伝動装置制御部へ信号を送出するステップを有することを特徴とする、２つのギアトレーンを有する負荷感応式シフト伝動装置のエンジンブレーキ時のシフトダウンを制御する方法により解決される。

本発明によれば２つのギアトレーンを備えた負荷感応式シフト伝動装置において、各ギアトレーンに１つの摩擦クラッチが割り当てられており、これらのギアトレーンを交互に、該ギアトレーンを備えた車両のドライブトレーンへおよびドライブトレーンからエンジントルクを伝達するための出力軸と結合可能であるように構成されている。そして本発明による負荷感応式シフト伝動装置には、出力軸と結合されたアクティブなギアトレーンの摩擦クラッチにより伝達されるクラッチトルクを求める装置が設けられており、クラッチトルクが閾値を下回っているときにはこの装置によりアクティブな変速段が抜かれる。

つまり換言すれば、たとえばパラレルシフト伝動装置として構成された本発明による負荷感応式シフト伝動装置は、アクティブなクラッチにより伝達されるクラッチトルクを求めることができる装置を有しており、求められたクラッチトルクがたとえば実験的に求められた車両固有のクラッチトルク閾値よりも小さければ、この装置はアクティブな変速段を抜く準備をすることができる。

本発明に従って構成された装置により、クラッチトルクがたとえば約１５Ｎｍの値よりも小さいと判定されたならば、この装置は伝動装置制御部に対し、アクティブなギアトレーンにおいて係合状態にある変速段を抜いてニュートラルポジションにする信号を送出する。このようにすれば、これまで非アクティブであったギアトレーンにおいて新たな変速段たとえば低い変速段に入れられたときに同期化の衝撃によって発生する可能性のあるドライブトレーン振動が引き起こされる前に、ドライブトレーンを開放できるようになる。

ここで考察するドライブトレーン振動は殊にエンジンブレーキ時のシフトダウンにおいて引き起こされる可能性があることが判明しているので、本発明によれば上述の装置は、エンジンブレーキ時のシフトダウンを通報する信号を受信するために伝動装置制御部と機能的に接続されており、そのような信号によって上述の装置はクラッチトルク捕捉を開始することができる。つまり換言すれば、本発明に従い構成された上述の装置を用いてクラッチトルクを継続的に監視する必要はなく、伝動装置制御部がエンジンブレーキ時のシフトダウンをトリガしようとし、それに従い上述の装置がアクティブなクラッチのクラッチトルクを監視しようとしたときにはじめて、この装置がクラッチトルク捕捉のためにアクティブにされる。

伝動装置制御部と上述の装置との間にフィードバック経路を設けることができ、これによれば、アクティブなクラッチにおいて求められたクラッチトルクがたとえば１５Ｎｍという前述の閾値を下回るとただちに、上述の装置が伝動装置制御部へ信号を送出してアクティブな変速段を抜くように構成されている。

本発明の１つの実施形態によれば、負荷感応式シフト伝動装置の設けられた車両のドライブトレーンにおける振動も検出するよう上述の装置を構成することができる。本発明のこの実施形態によれば上述の装置は、車両ドライブトレーンにおいて快適性を損なう振動をまだ自身が検出しないかぎりは、アクティブな変速段を抜く信号が伝動装置制御部へ送出される前、アクティブなクラッチにより伝達されるクラッチトルクに関してたとえば１５Ｎｍという先に挙げた閾値よりもさらに低い閾値を許容することができる。

本発明の１つの実施形態によれば上述の装置はクラッチトルク閾値を車両固有に求めるようにも構成されており、このクラッチトルク閾値はそれを下回るとドライブトレーン振動が発生するような閾値である。このようにして本発明に従い構成された装置の適応特性が実現され、その際、閾値を車両の個々の走行状況に依存させて整合させることができ、それによって状況に即した閾値を設定することができる。

既述のように車両テスト走行によって判明したのは、車両の惰行時にエンジンブレーキ時のシフトダウンにおいて第２速から第１速へシフトダウンされたときに同期化による衝撃に起因して、走行快適性を損なうドライブトレーン振動が発生する可能性のあることである。

このような現象に対する対策として本発明によれば、２つのギアトレーンを有する負荷感応式シフト伝動装置のエンジンブレーキ時のシフトダウンを制御する方法において、以下の複数のステップが設けられている。

本発明の方法によれば第１のステップにおいて、アクティブなギアトレーンにおいて目下係合状態にある変速段よりも低い変速段を非アクティブなギアトレーンにおいて入れるべきであること、つまりたとえば第２速から第１速へシフトダウンを行うべきであることが検出される。

次のステップにおいて、アクティブなギアトレーンに割り当てられたクラッチのクラッチトルクが求められ、このことはたとえば上述の装置によって行うことができる。

その後、たとえば伝動装置制御部がその間に電気機械式アクチュエータまたは液圧式アクチュエータ（伝動装置調整部材）にアクティブな変速段を抜く命令を与えたことなどから、方法の実行開始時点ではアクティブであったギアトレーンがすでにニュートラルポジションにあるか否かが判定される。

ついで次のステップにおいて、アクティブなギアトレーンに割り当てられたクラッチのクラッチトルク捕捉と、アクティブなまたは以前にアクティブであったギアトレーンの変速ポジションに依存して、変速トレーンをニュートラルポジションに移行させる信号が伝動装置制御部へ送出される。

最後に次のステップにおいて、変速ポジションの判定に依存して伝動装置制御部へ信号が送出されて、以前は非アクティブであったギアトレーンにおいて低い変速段が入れられる。

次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。

図１には、パラレルシフト伝動装置を備えたドライブトレーンを概略的に示した図である。原動機１により車両２の駆動に必要とされるトルクが与えられ、このトルクは参照符号３で略示されているパラレルシフト伝動装置に入力結合される。パラレルシフト伝動装置は２つのギアトレーンを有しており、図１ではこれらに参照符号ＡとＢが付されている。これら両方のギアトレーンＡ，Ｂは、エンジンから到来する駆動トルク（もしくはエンジンブレーキトルク）を個々のギアトレーンへ入力結合するためにそれぞれ固有の摩擦クラッチ４，５を有している。図１に示されているパラレルシフト伝動装置３のポジションでは、ギアトレーンＢがアクティブなポジションにありギアトレーンＡが非アクティブなポジションにある。

さて、ここでエンジンブレーキ時のシフトダウンたとえば第２速から第１速へのシフトダウンを行おうとする場合、つまりはクラッチ５からクラッチ４へクラッチトルクを切れ目なく移行させようとする場合、非アクティブなギアトレーンＡにおいて変速段がまえもって選択され、この目的でギアトレーンＡ上に略示されている同期化装置６を介して噛み合い過程が実行される。

ここで判明したのは、このような同期化によって望ましくないドライブトレーン振動が生じる可能性のあることであり、これはクラッチ５から伝達されるクラッチトルクが約１５Ｎｍよりも小さい非常に低い値をとっているときであり、つまりクラッチがごく僅かなトルクしか伝達していないかまたはすでに開かれおり、かつアクティブなギアトレーンＢ上に参照符号７としておかれている変速段がまだ係合状態にあるときである。

この問題を解消する目的で本発明による負荷感応式シフト伝動装置は以下のような装置を有している。すなわちこの装置によれば、摩擦クラッチ５から伝達されるクラッチトルクを求めることができ、クラッチトルクがたとえば１５Ｎｍあるいはそれよりも低いクラッチトルク閾値（これは実験により車両固有に求めることができる）を下回ったときには、アクティブな変速段７を抜くようにする。

その際に実行される個々の実行ステップについて、次に図２を参照しながら説明する。はじめに第１のステップＳ１において、非アクティブなギアトレーンＡにおいて変速段を入れるべきか否かが判定され、つまり変速段切替を実行すべきか否かが判定される。この説明で前提とするのは、変速段切換過程はエンジンブレーキ時のシフトダウンであること、図１によるパラレルシフト伝動装置３は一例として第２の変速段にあること（部分伝動装置またはギアトレーンＢがアクティブ）、さらに第１の変速段（部分伝動装置またはギアトレーンＡ）へのエンジンブレーキ時のシフトダウンを行おうとしていること、この目的でクラッチ５からクラッチ４への切れ目のない移行ないしはフェードオーバが行われることである。

ステップＳ１において実行される検査の結果、そのような変速段切替を行うべきであると判定されたならば、ステップＳ２において、部分伝動装置Ｂのクラッチ５により伝達されているクラッチトルクがたとえば１５Ｎｍの限界値よりも小さいか否かが検査される。

この検査の結果、クラッチ５がすでに開いているかまたはスリップ状態にあり、もはやごく僅かなクラッチトルクしか伝達していないと判明したならば、次のステップＳ３において、変速段７が係合状態にあるかまたは部分伝動装置Ｂがすでにニュートラルポジションに入っているか否かが検査される。この検査において、部分伝動装置７がすでに開かれていると判定されれば、ステップＳ４において新たな目標変速段を部分伝動装置Ａに入れることができる。クラッチ５から伝達されるトルクがクラッチトルク閾値よりもまだ大きければ、同様にこの手順をステップＳ２からステップ４へダイレクトにジャンプさせ、ただちに伝動装置制御部に対し、新たな目標変速段（図示の実施例では第１の変速段）に入れる指示を送出することができる。

しかしステップＳ３において、部分伝動装置Ｂがまだニュートラルポジションではなく、かつクラッチ５が目標値よりも少しだけ小さいトルクを伝達している（ステップＳ２参照）と判定されたならば、次のステップＳ５において伝動装置制御部に対し、部分伝動装置Ｂをニュートラルポジションに移すよう、つまり変速段７を抜くよう指示が送出される。

この方法の以降の経過においてステップＳ３で実行される検査は、部分伝動装置Ｂがニュートラルポジションにあるか否かを判定するために用いられ、それに基づきステップＳ３からステップＳ４へ手順が分岐し、部分伝動装置Ａにおいて新たな目標変速段ここでは第１速が入れられ、つまり新たな目標変速段がこれによってまえもって選択される。

本発明に従い構成された負荷感応式シフト伝動装置は、アクティブなギアトレーンに割り当てられたクラッチのクラッチトルクを監視することによって、そのクラッチトルクがドライブトレーン振動を引き起こしやすいたとえば１５Ｎｍという低い閾値を下回っているか否かを判定できる。この条件が満たされているならば、この装置から伝動装置制御部へ信号を送出して、まだアクティブな変速段を抜き、それによってアクティブなギアトレーンの質量を低減し、ドライブトレーン振動を引き起こす傾向を小さくする。

パラレルシフト伝動装置およびドライブトレーンのモデルを簡単に示した図である。

本発明による方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 車両
４，５ 摩擦クラッチ
６，７ 変速段
Ａ，Ｂ ギアトレーン

Claims (6)

1. ２つのギアトレーン（Ａ，Ｂ）が設けられており、各ギアトレーン（Ａ，Ｂ）に１つの摩擦クラッチ（４，５）が割り当てられており、各ギアトレーン（Ａ，Ｂ）はトルク伝達のための出力軸と結合可能である負荷感応式シフト伝動装置において、
   前記出力軸と結合されているアクティブなギアトレーン（Ａ，Ｂ）の摩擦クラッチ（４，５）により伝達されるクラッチトルクを求める装置が設けられており、クラッチトルクが閾値を下回っていれば該装置によりアクティブな変速段が抜かれることを特徴とする負荷感応式シフト伝動装置。
2. 前記装置は信号を受信するため伝動装置制御部と機能的に結合されており、該伝動装置制御部はエンジンブレーキ時のシフトダウンをシグナリングし、前記装置は該シグナリングによりクラッチトルク捕捉を開始する、請求項１記載の負荷感応式シフト伝動装置。
3. 前記装置はアクティブな変速段を抜くための信号を伝動装置制御部へ送出する、請求項１または２記載の負荷感応式シフト伝動装置。
4. 前記装置はシフト伝動装置の設けられた車両のドライブトレーンにおける振動を検出する、請求項１から３のいずれか１項記載の負荷感応式シフト伝動装置。
5. 前記装置はクラッチトルク閾値を車両固有に求め、該閾値をトルクが下回るとドライブトレーンに振動が発生する、請求項４記載の負荷感応式シフト伝動装置。
6. ２つのギアトレーン（Ａ；Ｂ）を有する負荷感応式シフト伝動装置（３）のエンジンブレーキ時のシフトダウンを制御する方法において、
   ａ）アクティブなギアトレーン（ギアトレーンＢ）で入れられている変速段よりも低い変速段を非アクティブなギアトレーン（ギアトレーンＡ）において入れるべきであることを検出するステップと、
   ｂ）アクティブなギアトレーン（Ｂ）に割り当てられているクラッチの伝達トルクを求めるステップと、
   ｃ）アクティブなギアトレーン（Ｂ）がニュートラルポジションにあるか否かを判定するステップと、
   ｄ）前記のステップｂ）とステップｃ）の結果に依存して、アクティブなギアトレーン（Ｂ）をニュートラルポジションに移行させるため伝動装置制御部へ信号を送出するステップと、
   ｅ）前記ステップｃ）の結果に依存して、非アクティブなギアトレーン（Ａ）において低い変速段に入れるため伝動装置制御部へ信号を送出するステップ、
   を有することを特徴とする、
   負荷感応式シフト伝動装置のエンジンブレーキ時のシフトダウンを制御する方法。

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