JP4472690B2 - 自動車の自動伝動装置のクラッチの伝達可能なトルクを検出する方法 - Google Patents

Description

この発明は、自動車の自動伝動装置、特に自動変速機のクラッチの伝達可能なトルクを検出する方法に関し、エンジン軸からのトルクがクラッチによって伝動装置入力軸へ伝達でき、伝動装置が少なくとも一つのギア段，特に複数のギア段と伝動装置内の一つのギア段を係合する及び／又は離脱する少なくとも一つの同期化装置とを有し、伝動装置、クラッチ及び／又はエンジン回転数の切換を制御する制御装置が設けられ、エンジン軸と伝動装置入力軸の回転数が測定される。

先行技術では、自動車の自動伝動装置のクラッチの伝達可能なトルクを検出する種々の方法が知られている。それで、ドイツ特許出願公開第１９９３１１６０号明細書（特許文献１）には、クラッチ特性曲線勾配を適用してクラッチ依存の回転数勾配を決定する方法が記載されている。ここに記載された方法の場合には、二重クラッチ伝動装置の自由伝動装置入力軸の二つの軸勾配ｄｎ／ｄｔが検出される。一方では、負荷されない、即ち完全に開かれたクラッチの下の第一軸勾配、即ち伝動装置入力軸の軸勾配が、他方では、容易に設置されたクラッチを備える第二軸勾配が検出される。軸勾配の比較から、最終的には、クラッチ特性曲線が適切に適用される。同期化装置、特に同期部材或いは同期リングによって、公知の方法では、適切な軸勾配ｄｎ／ｄｔを検出できるために、自由伝動装置入力軸と回転するエンジン軸の間の回転数差が実現される。

この公知方法は最適には形成されていない、と言うのは、クラッチから伝達されるトルクがこれにより最適に検出されることができないからである。クラッチモーメントの基準としてそれぞれ二つの回転数勾配ｄｎ／ｄｔがまず最初に一回で検出されるにちがいないから、測定方法は所定時間を請求項に採用する。そのために、制御費用は比較的高く、それにより経費がかかる。
ドイツ特許公開第１９９３１１６０号明細書

それ故に、この発明の課題は、制御費用が減少され、クラッチから伝達されるトルクが比較的に簡単な種類や形式に既にシステム内に存在する制御成分により検出されることができるように、前記方法を構成して形成することである。

前記課題は、同期化装置によって一つのギア段が伝動装置内で予め同期化され、即ち同期化装置が特定同期化力を作用されるけれども、ギア段が設定されることはなく、そのときに現実の同期化力を考慮してエンジン軸の回転数と伝動装置入力軸の回転数を比較して、クラッチから伝達するトルクが決定されることによって、解決される。

それ故に、まず第一に、この発明による方法では、既に、どっちみち、伝動装置内に設けられた同期化装置を所謂「モーメント・センサー」として使用する原理が基礎とされている。それで、この発明による方法によると、既に存在する成分、即ち既に存在する同期化装置によりクラッチから伝達されるトルクが適切に検出されることができ、それによってここで描かれた方法には今まで通例としたものと全く別の原理が基礎とされており、それは次に詳細に説明される。

伝動装置並びにクラッチの切換を制御するために、或いはエンジンを制御するために、適切な電気式及び／又は電子式構成ユニットを有する制御装置が設けられている。この制御装置には、それぞれの軸の回転数、さらにエンジン軸の回転数並びに伝動装置入力軸の回転数が入力されている。この制御装置は制御装置に供給された入力データに基づいて伝動装置の内部の適切な制御経過を並びに同期化力とクラッチの係合及び／又は離脱を含めた適切な同期化装置を制御する。換言すれば、制御装置によって一方では特定のその都度の同期化力が同期化装置に設定されることができ、並びにクラッチ自体にも特定クラッチ調整力が実現され得る。適切な同期化力或いは調整力は液圧回路と適切な液圧作動可能なアクチュエータによって或いは適切な電気式作動可能なアクチュエータによって実現できる。

それ故に、自動化された手動変速機が設けられている所謂「３リットル自動車」の場合にも、ここに記載された、自動車の特定走行状況においてクラッチから伝達するトルクを使用された「モーメント・センサー」としての同期化装置によって測定できる方法によって行われる。これは、この自動車の所謂推力運転に適用される、この際に特に推力運転で適切な燃料が節約される、即ち自動車の推力運転でギアが伝動装置に設定できず、自動車が−駆動モーメントを駆動軸へ伝達することなしに−進行する。

この発明による方法を好ましい種類と形式に構成して実現する種々の可能性がある。このために、特許請求項１の後に配置された請求項に示唆されている。

次に、この発明の好ましい実施例は、後続する図面や付属する詳細な説明に基づいて詳細に説明される。図面では、図１が適切な個々の成分を備える自動化された手動変速機を概略的に簡略化した表現で示す。

次に、この発明による方法は、詳細に説明される：
図１は、個別には図示されていない自動車の自動伝動装置１を概略的表現で示す。ここに図示された伝動装置１は自動化された手動変速機１ａとして形成され、特に−ここに図示されるように−所謂「３リットル自動車」に使用される。

図１において、ここで自動化された手動変速機１ａとクラッチ２並びにエンジンＭを良く認識すべきである。トルクはエンジンの回転の際にエンジン軸３からクラッチ２によって伝動装置入力軸４へ伝達できる。ここで図示された自動化された手動変速機１ａは複数のギア段、即ち第一ギア段Ｚ１、第二ギア段Ｚ２、第三ギア段Ｚ３、第四ギア段Ｚ４と第五ギア段Ｚ５を有する。それぞれ一つのギア段Ｚ１ーＺ５は二つの別のここで詳細に図示されていない歯車によって形成され、その内の一つのギアがそれぞれ伝動装置入力軸４に、一つの他のギアが伝動装置出力軸５に配置されている。

ここで、伝動装置出力軸５は動力を軸７或いは車輪８と９へ伝達する軸駆動部６と有効に連結されている。

さらに、複数の同期化装置Ｓ１−Ｓ３は伝動装置１内に設けられている。それで、同期化装置Ｓ１によって第一ギア段Ｚ１或いは第二ギア段Ｚ２が設置される、或いは第二同期化装置Ｓ２によって第三ギア段Ｚ３或いは第四ギア段Ｚ４が設置され、この場合に最後に第三同期化装置Ｓ３によって第五ギア段Ｚ５が挿入できる。ここで図示された同期化装置Ｓ１−Ｓ３は通常形式に実現され、さらに適切な同期リング或いは同期部材と適切な移動スリーブ・ユニットを有する。個別の同期化装置Ｓ１−Ｓ３はそれぞれに適切に制御でき、それは適切な矢印Ａによって図示されている。

例えば第一同期化装置Ｓ１が右へ押圧されるならば、動力がエンジンＭからエンジン軸３を介して、特に拘束されたクラッチ２を介して伝動装置入力軸４へ、そして第二ギア段Ｚ２を介して伝動装置出力軸５へ、この軸から軸駆動部６へ或いは最終的に車輪８と９に伝わる。

さらに、図１から、制御装置１０が設けられ、信号導線１１を介してエンジンＭ並びにクラッチ２と同期化装置Ｓ１−Ｓ３用のアクチュエータと適切に有効に接続されていることが明である。適切なアクチュエータはここでは個々に図示されていない。さらに、制御装置１０は適切な別の信号導線１１を介して適切な回転数センサーと有効に接続され、即ち特に第一回転数センサー１２と第二回転数センサー１３と有効に接続されれている。この場合に第一回転数センサー１２はエンジン軸３の回転数を測定し、第二回転数センサー１３は伝動装置入力軸４の回転数を測定する。この制御装置１０がこの発明の方法の適切な制御を実現するからには、その制御装置は電気及び／又は電子構成ユニット、特にマイクロプロセッサを有する。

同期化装置Ｓ１−Ｓ３とクラッチ２は適切に電気的に及び／又は液圧的に作動できる。それ故に、クラッチ２の作動並びに同期化装置Ｓ１−Ｓ３の挿入離脱過程の実現、つまりそれぞれのクラッチ調整力或いは同期化力はここで液圧的又は電気的アクチュエータによって調整できる。適切な同期化力の調整するために、制御装置１０は適切な信号、つまり適切な同期化調整値を送り、或いはクラッチ調整力を実現するために、適切なクラッチ調整値を送る。クラッチ調整力或いは同期化力を実現するために、特に液圧回路が実現されるか、或いは電気的制御可能なアクチュエータが使用されるかは、それぞれの使用形態に依存する。

前記欠点は、同期化装置によってギア段が伝動装置１内で予め同期化される、即ち同期化装置が所定同期化力を作用されるが、しかしギア段が挿入されることがなく、そして現実の同期化力の考慮の下でエンジン軸３と伝動装置入力軸４の回転数の比較によってクラッチ２から伝達するトルクが決定されることによって回避される。特にここで例えば同期化装置Ｓ１によってギア段Ｚ２が伝動装置１内で予め同期化される。ギア段Ｚ１が予め同期化される、或いは他の同期化装置Ｓ２とＳ３によって他のギア段Ｚ３−Ｚ５が予め同期化されることが考慮できる。これは、事情によっては特に自動車の現実のエンジン回転数或いは走行速度に依存している。それ故に、次に、この発明は例として実質的に特に作動すべき同期化装置のために説明されるべきである。換言すれば、同期化装置Ｓ１−Ｓ３の一つが「モーメントセンサー」として使用され、特にそれぞれの同期化装置Ｓ１−Ｓ３の適切な同期部材或いは同期リングは「モーメントセンサー」として使用される。

このための方法は次になお詳細に説明される：制御装置１０にはエンジン軸３の現実の回転数或いは伝動装置入力軸４の回転数の適切なデータが存在する。自動車の減速運転（Schubbetrieb）において特に自動車のクラッチ２が完全に開放され、伝動装置１内で空転が実現され、つまり同様に伝動装置１内でギア段Ｚ１−Ｚ５が挿入されない、つまり同期化装置Ｓ１−Ｓ３が特にその中立状態を有する。自動車が帆走し、つまり駆動モーメントを車輪８と９に印加しない。

自動車のこの運転相では、所定ギア、例えば第二ギア段Ｚ２が同期化装置Ｓ１によって予め同期化される。同時にエンジン軸３と伝動装置入力軸４の回転数が、つまり同期化装置Ｓ１の作動中に測定され、つまり同期化装置Ｓ１の同期化力がギア段Ｚ２の方向に増加される間中に測定される。換言すれば、単に予め同期化される、同様に挿入されないギア段Ｚ２の方向への同期化装置Ｓ１の挿入中に、エンジン軸３と伝動装置入力軸４の回転数が互いに比較される。ここでクラッチ２のような特に湿式回転クラッチにおいて存在するドラッグトルクに基づいて、完全に開放されたクラッチ２の際に−伝動装置入力軸４はエンジン軸３から適切に離脱され、その回転数差が増加される。同期化装置Ｓ１が所定増加する同期化力を作用されるときに、いつかあるときには、所定時点にエンジン軸３の回転数が伝動装置入力軸４の回転数から外れる。換言すれば、エンジン軸３と伝動装置入力軸４の回転数がこの所定時点に適切にかなり相違している。この時点には、同期化装置Ｓ１の現実の同期化力Ｆ₁ が確保される。

制御装置１０に存在するデータに基づいて、伝動装置１の公知の幾何学データに基づいて並びに−液圧制御では−公知の圧力に基づいて或いは−電気制御では−電気アクチュエータの公知の適切な制御／調整に基づいて、制御装置１０は同期化装置Ｓ１のこの時点に検出された同期化力Ｆ₁ に基づいてクラッチ２によって伝達する現実のドラッグトルクを検出されるか、或いは算出される。

この方法の−前記第一工程−によると、同期化装置によって伝動装置入力軸４の所定トルクが同期化装置と一つのギアの事前同期化によって作用され、同期化装置Ｓ１の増加する同期化力によってこのトルクはエンジン軸３の回転数が伝動装置入力軸４の回転数から外れるまで長く増加される。伝動装置１の公知の幾何学データに基づいて制御装置１０は伝動装置入力軸４に伝達する現実のトルクを検出できる、と言うのは同期化装置Ｓ１の同期化力Ｆ₁ がこの時点には公知であるからである。

この方法の−この第一工程−によって、実質的にクラッチ２によって伝達するドラッグトルクが検出される、或いは例えばピストン或いは軸受における摩擦のような僅かに存在する損失出力は適切に除去されることができる。即ち、この方法の第一工程によって特にクラッチ２のドラッグトルク（僅かな他の損失出力を含めて）が検出され、次の方法工程の公知の値として、次に説明される出力値として使用されることができる。

この方法の他の−第二−工程では、クラッチ２における現実のドラッグトルクの検出後に、今や同様に自動車の減速運転にて、無論、特に２−１０Ｎｍの実現されたクラッチ調整力の軽く閉鎖されたクラッチにおいて、そして依然として実現された空転の伝動装置１にてエンジン軸３と伝動装置入力軸４の現実の回転数が同期化装置Ｓ１の作動中、即ち所定第二同期化力Ｆ₂ 中に検出され、互いに比較される。エンジン軸３と伝動装置入力軸４の回転数が再び外れる第二挿入力Ｆ₂ は所定値だけ、つまり第一挿入力Ｆ₁ より大きい所定差ΔＦだけである。実質的にはＦ₂ ＝Ｆ₁ ＋ΔＦが適用され、第二工程では所定第二挿入力Ｆ₂ は第一挿入力Ｆ₁ の増分上昇によって値ΔＦだけ実現される。第二工程における適切な同期化力の上昇中にエンジン軸３の現実の回転数が伝動装置入力軸４の回転数は互いに比較され、これが外れるとすぐに、同期化装置Ｓ１の現実の同期化力Ｆ₂ が確保される、この際に制御装置１０はこれからクラッチ２の下特性曲線点の付近のクラッチ特性曲線の一点を検出できる。さらに、このために制御装置１０によって公知の第二同期化力Ｆ₂ に基づいて、実際に伝動装置入力軸４に印加されて同期化装置によって伝達されるトルク或いはクラッチ２に印加されるモーメントが推論される。

次に、実質的にクラッチ２の下特性曲線点が出来るだけ短時間で検出されることができる、この際に第一と第二工程は短く前後に実施され、方法の全部が所定の一時的期間に繰り返される。

最終的に、現実のドラッグトルクと適切な特性曲線点の適切な検出後にクラッチ２の特性曲線は適切に適用できるので、制御装置１０によってクラッチ２の現実の特性曲線が作成され、記憶されることができる。これは伝動装置１内部の適切な切換経過の迅速且つ正確な制御を可能とする。

伝動装置１が特に二重クラッチ伝動装置として形成されるときに、それぞれの同期化装置によって例えばエンジンＭから制御装置１０へ戻されたエンジンモーメントが検査されることができる、それは例えば他の使用例を上記使用例として図示する。同期化装置によって所定の干渉モーメント（Stoermoment ）が二重クラッチ伝動装置として形成された伝動装置の所定ギア段へ、即ち所謂自由部分伝動装置の一つのギア段へ適切に拘束されたクラッチの場合にも伝達されることができる。特に、クラッチ容量は同期化装置によって調整された干渉モーメントより大きいので、クラッチは依然として接着されたままであるか又は接着されて作動する。エンジンは同期化装置によって伝達される追加的モーメントを制御してエンジントルクの適切な変更を制御装置に伝えなければならず、その制御装置は制御を適切に管轄するか、或いはこの制御を実現する。複数の作動点の適切な再測定（Rueckmessung）の際に所定の小モーメントのためのエンジンモーメントの実際の経過が検出される。

この方法はここで実質的に同期化装置Ｓ１によって記載されたにもかかわらず、方法は他の同期化装置Ｓ２とＳ３、或いは別のここで図示されていない同期化装置によって実施されることができる。それぞれのギアが伝動装置内で設定され、つまりそれぞれのギアが単に「予め同期化される」ことなしに、それぞれの同期化装置が実質的に「モーメントセンサー」として使用され、つまり同期化装置が同期化力Ｆを作用されることが重要である。エンジン軸３と伝動装置入力軸４の回転数が互いから外れる、つまり互いに同一でなく且つ「異なって回転する」モーメントにおいて、制御装置１０はこの時点に伝達された所定同期化力Ｆ₁ 或いはＦ₂ に基づいて−最終的に−クラッチ２に印加されるモーメントを推論できる、或いはこれを検出できる。

個別には図示されていない自動車の自動伝動装置を概略的表現で示す。

符号の説明

１．．．．．伝動装置
１ａ．．．．自動化された手動変速機
２．．．．．クラッチ
３．．．．．エンジン軸
４．．．．．伝動装置入力軸
５．．．．．伝動装置出力軸
６．．．．．軸駆動部
７．．．．．軸
８．．．．．車輪
９．．．．．車輪
１０．．．．．制御装置
１１．．．．．信号導線
１２．．．．．第一回転数センサー
１３．．．．．第二回転数センサー
Ｆ₁ ．．．．．第一同期化力
Ｆ₂ ．．．．．第二同期化力
Ｍ．．．．．．エンジン
Ｚ１−Ｚ５．．ギア段
Ｓ１−Ｓ３．．同期化装置
Ａ．．．．．．矢印

Claims (7)

1. エンジン軸（３）からのトルクがクラッチ（２）によって伝動装置入力軸（４）へ伝達でき、伝動装置（１）が少なくとも一つのギア段（Ｚ１），特に複数のギア段（Ｚ１ーＺ５）と伝動装置（１）内の一つのギア段（Ｚ１）を係合する及び／又は離脱する少なくとも一つの同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）とを有し、伝動装置（１）、クラッチ（２）及び／又はエンジン回転数の切換を制御する制御装置（１０）が設けられ、エンジン軸（３）と伝動装置入力軸（４）の回転数が測定される、自動車の自動伝動装置（１）の自動変速機（１ａ）のクラッチ（２）の伝達可能なトルクを検出する方法において、同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）によって一つのギア段（Ｚ１ーＺ５）が伝動装置（１）内で予め同期化され、即ち同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）は特定同期化力（Ｆ_１，Ｆ_２）を作用されるけれども、ギア段（Ｚ１−Ｚ５）が設定されることはなく、そのときに現実の同期化力（Ｆ_１，Ｆ_２）を考慮してエンジン軸（３）の回転数と伝動装置入力軸（４）の回転数を比較して、クラッチ（２）から伝達するトルクが決定されることを特徴とする方法。
2. 自動車の減速運転では、さらに完全に開いたクラッチ（２）と伝動装置（１）内で実現された空転では、エンジン軸（３）と伝動装置入力軸（４）の現実の回転数は同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の作動中に、即ち進入力（Ｆ）の増加中に検出されて互いに比較されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. エンジン軸（３）の現実の回転数が伝動装置入力軸（４）の回転数に対して異なっている時点において、同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の現実の第一同期化力（Ｆ_１）が確認され、これからクラッチ（２）によって伝達された現実のドラックトルクが検出されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 別の工程にて−現実のドラックトルクの検出後に−自動車の減速運転では、しかし軽く拘束されたクラッチ（２）と伝動装置（１）内で実現された空転では、エンジン軸（３）と伝動装置入力軸（４）の現実の回転数は同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の作動中に、即ち同期化力（Ｆ）の増加中に検出されて互いに比較され、エンジン軸（３）の現実の回転数が伝動装置入力軸（４）の回転数に対して異なっている時点において、同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の現実の第二進入力（Ｆ_２）が確認されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. クラッチ（２）の下特性曲線が第二進入力（Ｆ_２）によって検出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 現実のドラックトルクと現実の適切な特性曲線点の適切な検出後にクラッチ特性曲線が適切に適用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 伝動装置（１）は二重クラッチ伝動装置として形成され、同期化装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）によって僅かなエンジンモーメントの経過が検査されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。

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