JP5680098B2 - デュアルクラッチ変速機を制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車におけるデュアルクラッチ変速機を制御するための方法であって、デュアルクラッチ変速機は、夫々多数のギア段を有する２つの部分パワートレインを備えており、この部分パワートレインは、夫々摩擦クラッチにより内燃機関のクランクシャフトに結合可能であり、摩擦クラッチの一方の第１の摩擦クラッチは、この第１の摩擦クラッチに対応配置された第１の部分パワートレインにモーメントを伝達し、他方の第２の摩擦クラッチは、場合によっては、他方の第２の部分パワートレインに極めて小さいモーメントを伝達し、両部分パワートレインは共通のディファレンシャルを有している。

デュアルクラッチ変速機は、量産車両において公知であり、夫々多数のギア段を備える別体の部分変速機として設計されている、２つの部分パワートレインを有する。これらの部分パワートレインに対して夫々摩擦クラッチが対応配置されている。これらの摩擦クラッチは、調節可能なモーメントを、内燃機関のクランクシャフトから、各部分パワートレインに伝達する。デュアルクラッチを制御するための方法を、摩擦クラッチ、及び走行状況に応じて、第１の作動している部分パワートレインにおけるギア段にギアが入れられていて、自動車が発進するように、デュアルクラッチ変速機のギア段を選択することにより制御する。第２の作動していない部分パワートレインにおいて、適切な走行状況において係合しているギア段の後に続くギア段が、予め選択されかつ係合している。次いで、作動している摩擦クラッチを開放し、かつ開放されていた摩擦クラッチをこれと同時に接続することで作動させることにより、ギアシフトは摩擦クラッチの噛合いにより行われ、これによりギアシフトは、駆動力が遮断されることなく実施することができる。

部分パワートレインは、出力側においてディファレンシャルで統一される。このディファレンシャルは、駆動モーメントを、例えばサイドシャフトを介して自動車のホイールに伝達する。部分パワートレインには夫々、遊び、例えばディファレンシャル、ギアホイール対等のバックラッシュが存在するので、作動している部分パワートレインを介して伝達されるモーメントの迅速な変更時、例えば発進過程、荷重変動等の際には、走行快適性に影響を与える、例えば荷重変動の衝撃といった接触衝撃が発生する。この構成において、特に低いギア段、つまり高い減速比のギア段において、大きな円周方向バックラッシュが生じるので、摩擦クラッチが低いギア段、例えば第１ギア段において、部分パワートレインを相応に勢いよく動かす（aufziehen）ことがある、ということが分かった。これによりディファレンシャルにおける接触衝撃は、低い減速比を備えたギア段、例えば第６ギア段に入れられている場合よりも著しく強烈になる。

したがって本発明の目的は、作動している部分パワートレインの接触挙動を改良する手段を備えた、デュアルクラッチ変速機を制御する方法を提供することである。

上記目的は、夫々多数のギア段を有する２つの部分パワートレインを備えており、これらの部分パワートレインが、夫々摩擦クラッチにより内燃機関のクランクシャフトに結合可能である、自動車におけるデュアルクラッチ変速機を制御するための方法によって達成される。この構成において夫々、摩擦クラッチの一方の第１の摩擦クラッチは、この第１の摩擦クラッチに対応配置された第１の部分パワートレインにモーメントを伝達し、他方の第２の摩擦クラッチは、場合によっては、他方の第２の部分パワートレインに極めて少ないモーメントを伝達し、これら両部分パワートレインは共通のディファレンシャルを有している。伝達される小さなモーメントの範囲におけるモーメント変動時、及び第１の部分パワートレインにおいて、高い減速比を備えたギア段にギアが入っている場合に、第２の部分パワートレインにおいては、低い減速比を備えたギア段にギアが入っており、このギア段を介してプリロードモーメントが供給される。

作動していない部分パワートレインにおいて、大きい又は高いギア段にギアを入れることにより、部分パワートレインはプリロードモーメントによって負荷することができる。この構成において有利には、高いギア段の低い変速比に基づき、摩擦クラッチの小さな円周方向バックラッシュがあるので、例えばディファレンシャルの歯列に所定の遊びがある場合、衝突モーメントは小さいままである。さらに、自動車の迅速な発進をモーメントの衝撃なくもたらすために、ディファレンシャルの互いに接する歯列において、発進ギア段に、必要な大きさでモーメントを負荷することができることにより、プリロードモーメントは比較的静かに、モーメント変更前に既に、例えば発進中に発生し得る。

プリロードモーメントは、高いギア段にギアが入れられた場合に、第２の摩擦クラッチの部分的な接続により使用することができる。この構成において、例えばエンジンブレーキ状態（Schubzustand）にあるディファレンシャルが、再び駆動方向（Zugrichtung）に設定することができる。この構成において、例えば、エンジンブレーキモードから駆動モードへの変更のための円周方向バックラッシュが獲得され、かつ駆動モードにおいてディファレンシャルの歯面の接触が起きるが、所望の程度を越える自動車の発進又はクリープは生じない程度に小さなプリロードモーメントが加えられる。感知可能な衝撃の騒音又は瞬間的なモーメントのリスクは、それ自体、既に高いギア段の低い変速比により回避される。

択一的又は付加的には、プリロードモーメントの供給は、少なくとも部分的に、第２の部分パワートレインと有効に結合されている電気機械によって供給することができる。この構成において、場合によっては、作動していない部分パワートレインに対して電気機械を接続するために設けられている分離クラッチを、少なくとも部分的に接続することができ、電気機械を相応に、プリロードモーメントを提供するために通電することができる。

上記措置、つまり作動していない摩擦クラッチの接続、及び／又は電気機械の通電が必要なとき、つまり、モーメントの飛躍又はモーメントの変更を予期することができると、上記方法を実施するためには単に所定の値を検出するだけでよい。簡単に又は全く検知できない、摩擦クラッチ又はディファレンシャルに加えられるモーメントを検知することなく、使用したいプリロードモーメントの大きさは可変に、かつデュアルクラッチ変速機のモーメント状況に基づいて設定することができるので、プリロードモーメントの制御及び負荷を、簡単に実施することができる。

プリロードモーメントを加えるための典型的な使用領域として、特に低いギア段を備えた作動している部分パワートレインに発進モーメントを加える前に、ディファレンシャルがエンジンブレーキ方向に負荷されていると、自動車の発進状況が明らかになった。このような状態は、特にモーメントの回動方向変更中、例えば平坦な道路における後進走行の後の自動車の発進中、又は傾斜路における発進時にディファレンシャルに発生する。さらに上記状態は、例えばストップアンドゴーにおいて起こることがある。自動車が惰行運転（Segelbetrieb）において運転されると、つまり摩擦クラッチが開放した状態で運転されると、摩擦クラッチの係合時に、部分パワートレインは、エンジンブレーキモードにあるディファレンシャルがモーメント反転を被る場合、大きな減速比のギア段を備えた部分パワートレイン、つまり第１又は第２のギア段は、モーメント衝撃を惹起することがある。本発明によれば、上記状況において、作動していない部分パワートレインの摩擦クラッチは、低いギア段を備えた作動している部分パワートレインの摩擦クラッチより先に、大きなギア段にギアが入っている場合に、例えば第６ギア段において軽く接触し、ディファレンシャルの歯列は駆動方向において当接するので、作動している部分パワートレインによるトルクの伝達に際し、歯列の円周方向バックラッシュが既に用い尽くされている。この構成において、高いギア段の低い変速比に基づき、作動していない摩擦クラッチの小さな円周方向バックラッシュにより、ディファレンシャルの円周方向バックラッシュの切換えが比較的静かに可能になる。この構成において、プリロードモーメントが加えられる場合、つまり低い減速比を備えたギア段にギアが入っている状態で作動していない第２の部分パワートレインの変速機入力軸の回転数が、内燃機関のアイドリング回転数よりも小さい場合、特に有利であることが分かった。

プリロードモーメントを提供するために電気機械を使用する場合、プリロードモーメントは、電気機械の通電により、自動車の発進時の後進ギア段との、逆方向での接触衝撃といった負荷変動の衝撃を回避することができる。後進ギア段において、ディファレンシャルにおける後進走行方向に存在する円周方向バックラッシュは解消される。対応する自動車において上記電気機械が設けられていない場合、後進ギア段を有する部分パワートレインの摩擦クラッチは、後進ギア段にギアが入っている状態で駆動モーメントによって負荷することができる。これにより、摩擦クラッチのデザインに基づき又はクラッチアクチュエータの適切な制御により、小さなモーメントを、後進ギア段を備えた部分パワートレインの摩擦クラッチを介して伝達するように摩擦クラッチの間隙を減じることができる。後進ギア段は、後進ギア段にギアを入れた後に、ディファレンシャルにおける円周方向バックラッシュを解消する。

デュアルクラッチ変速機を備えたパワートレインを示す概略図である。

図面に基づいて本発明を説明する。

具体的には示していない内燃機関のクランクシャフト２を備えたパワートレイン１を図示する。クランクシャフト２は、組み立てられてデュアルクラッチ３を形成する摩擦クラッチ４，５の運転状態に応じて、モーメントを部分パワートレイン８，９の変速機入力軸６，７に伝達する。部分パワートレイン８，９は、ディファレンシャル１０において組み合わされる。クランクシャフト２から、部分パワートレイン８，９により形成されているデュアルクラッチ変速機１１へ入力されるトルクは、ディファレンシャル１０から複数のサイドシャフト１２に、このサイドシャフト１２と有効に結合されているホイールを駆動するために伝達される。サイドシャフト１２は１つしか図示していない。

ディファレンシャル１０は、例えば１°の円周方向バックラッシュを有する。この円周方向バックラッシュは、高い減速比ｉ（Ｉ）を備えた部分パワートレイン８におけるギア段Ｉにギアが入った場合に増大する。例えばＩ（Ｄ）＝４のディファレンシャル１０の変速比、及びｉ（Ｉ）のギア段Ｉの変速比に基づくと、ディファレンシャル１０の円周方向バックラッシュは、係数１６だけ増大する。つまり、ディファレンシャル１０における１°の円周方向バックラッシュは、結果的に摩擦クラッチ４における１６°の円周方向バックラッシュにつながることを意味する。例えばディファレンシャルの歯面が予めエンジンブレーキ状態に位置決めされているので、特に円周方向バックラッシュが最大である場合に摩擦クラッチ４は、変速機入力軸６へのモーメントの初期の伝達時に、ディファレンシャル１０の歯列において接触衝撃をもたらす。このことは結果として、摩擦クラッチ４へ発進モーメントを加える際に、摩擦クラッチ４は、その円周方向バックラッシュだけほぼ妨げられることなく加速することができ、接触衝撃は相応に急激なものとなる。比較的小さな発進モーメントの付加は発進を遅らせ、かつ、発進のために調節するモーメントは十分に分かっていないか、又は簡単には調節することはできないので、比較的小さな発進モーメントの付加は調量しづらい。

上記接触衝撃を回避するために、部分パワートレイン９の摩擦クラッチ５は、ギア段ＶＩにギアが入っている場合に、部分的に接続される。比較的小さな減速比、例えばＩ（ＶＩ）＝０．５の結果、ディファレンシャル１０の変速比が同じ場合、円周方向バックラッシュは、単に２°であるので、同じ発進モーメントにおいて、極めて小さな接触衝撃がもたらされる。さらに、例えば摩擦クラッチ４，５が前後して操作され、かつ摩擦クラッチ５は少ししか操作されないことにより、部分パワートレイン９を介してのモーメントは、部分パワートレイン８を介して伝達されるモーメントより前に迅速に伝達することができ、結果的に少ない。これにより、接触衝撃は専ら部分パワートレイン９を介して補償され、有利にはもはや認識され得ない。

１ パワートレイン
２ クランクシャフト
３ デュアルクラッチ
４ 摩擦クラッチ
５ 摩擦クラッチ
６ 変速機入力軸
７ 変速機入力軸
８ 部分パワートレイン
９ 部分パワートレイン
１０ ディファレンシャル
１１ デュアルクラッチ変速機
１２ サイドシャフト
Ｉ ギア段
ＶＩ ギア段

Claims (7)

1. 自動車におけるデュアルクラッチ変速機（１１）を制御するための方法であって、
   前記デュアルクラッチ変速機（１１）は、夫々多数のギア段（Ｉ，ＶＩ）を有する２つの部分パワートレイン（８，９）を備えており、該部分パワートレイン（８，９）は、夫々摩擦クラッチ（４，５）により内燃機関のクランクシャフト（２）に結合可能であり、
   前記摩擦クラッチ（４，５）の一方の第１の摩擦クラッチ（４，５）は、該第１の摩擦クラッチ（４，５）に対応配置された第１の部分パワートレイン（８，９）にモーメントを伝達し、他方の第２の摩擦クラッチ（５，４）は、他方の第２の部分パワートレイン（９，８）にモーメントを伝達し、
   前記両部分パワートレイン（８，９）は共通のディファレンシャル（１０）を有している、自動車におけるデュアルクラッチ変速機を制御するための方法において、
   前記ディファレンシャル（１０）の歯列が、駆動方向とは逆方向において当接した状態から駆動方向において当接した状態に回動する場合でかつ前記第１の部分パワートレイン（８，９）において高い減速比を備えた低ギア段（Ｉ）にギアが入れられた状態の場合、前記第２の部分パワートレイン（９，８）において、前記第１の部分パワートレイン（８，９）よりも低い減速比を備えた高ギア段（ＶＩ）にギアを入れ、前記第１の摩擦クラッチ（４）を締結するよりも先に、無視できる程度のモーメントを伝達するように前記第２の摩擦クラッチ（５）を締結することにより、前記高ギア段（ＶＩ）を介して、前記ディファレンシャル（１０）の歯列を駆動方向において当接させるプリロードモーメントを前記ディファレンシャル（１０）に供給することを特徴とする、自動車におけるデュアルクラッチ変速機を制御するための方法。
2. 前記プリロードモーメントの少なくとも一部分を、分離クラッチを介して前記第２の部分パワートレイン（９，８）に結合されている電気機械によって供給することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記プリロードモーメントを、自動車の発進前若しくは発進中、又は傾斜路における発進時に加えることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記プリロードモーメントを、前記自動車の惰行過程の後のギア入れ時に加えることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
5. 低い減速比を備えた前記高ギア段（ＶＩ）にギアが入れられた状態で、前記第２の部分パワートレイン（９，８）の変速機入力軸（７）の回転数が、前記内燃機関のアイドリング回転数よりも小さい場合に、プリロードモーメントを加えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の方法。
6. 後進ギア段を有する前記部分パワートレイン（８，９）の摩擦クラッチ（４，５）を、前記後進ギア段にギアが入れられた場合に、駆動モーメントでもって負荷することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載の方法。
7. 前記後進ギア段を有する前記部分パワートレイン（８，９）の摩擦クラッチ（４，５）は、前記他方の摩擦クラッチに比べて減じられた間隙を有することを特徴とする、請求項６記載の方法。

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