JPH11230337A - 半自動自動車変速機を切換える方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 総合切換え時間を、したがって切換えの間に
生じる力の流れの中断を短縮することができる、半自動
自動車変速機を切換える方法を提供する。 【解決手段】 自動車、とくに商用車のための電子制御
される半自動変速機（３）を切換える方法を提案する。
変速段切換えを開始するために、運転者は、切換え命令
発生器（７）を操作し、かつ同時にペダル（６）により
クラッチ（２）を切離す。それから変速機（３）におい
て外部力援助により、電子装置（８）から選択された新
しい変速段が挿入される。変速段切換えを行なった後
に、帰還通知装置（９）を介して運転者に、再びクラッ
チ（２）を閉じてもよいことが通知される。総合切換え
過程を加速するため又は切換え過程の間の力の流れの中
断を短縮するために、帰還通知装置（９）は、すでに電
子装置（８）が変速機（３）の同期過程の始めを確認し
たときに、制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速段切換えを開
始する切換え命令発生器、クラッチ、及び行なわれた変
速段切換えを運転者に帰還通知する帰還通知装置を有す
る、自動車のためのマイクロプロセッサを含む電子装置
によって制御される半自動変速機を切換える方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半自動とは、まだ切換え過程の間に運転
者が操作しなければならないクラッチペダルを有するク
ラッチが存在する変速機を表わす。このような変速機に
おいて、変速段表示装置が設けられており、この変速段
表示装置上に切換え電子装置によって計算された挿入さ
れた変速段が表示されることは、通常である。運転者
は、新しい変速段を挿入したい場合、この運転者は、切
換え命令発生器のレバーを操作し、この切換え命令発生
器は、切換え希望を電子装置に転送する。切換え電子装
置は、所望の変速段を計算し、この変速段が、変速段表
示装置上に点滅して表示される。同時に運転者は、クラ
ッチペダルを操作してクラッチを切離さなければならな
い。それから前記の電子装置によって、一般に弁が切換
えられ、これらの弁は、圧力媒体貯蔵部に接続されてお
り、かつ作業シリンダを介して変速機における切換えス
リーブを移動して、所望の増速−又は減速切換えを実行
するようにする。

【０００３】この切換え過程が終了するとすぐに、電子
装置によって帰還通知装置が制御され、この帰還通知装
置によって運転者は、変速機において行なわれた切換え
に注意を向けさせられる。これに続いて運転者は、クラ
ッチペダルを介してクラッチを再び連結しなければなら
ない。帰還通知装置は、光学的、音響的又は触覚的に構
成することができる。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３００７
９５３号明細書によれば、外部力により操作される変速
機のための変速段切換えが公知である。これは、切換え
命令発生器を有し、この切換え命令発生器のレバーは、
運転者によってまず係止位置に動かすことができる。そ
れにより変速段切換えが開始される。これが完了すると
すぐに、切換えレバーは、係止位置から係止ピンによっ
て釈放され、かつそれからさらに最終位置にまで揺動す
ることができる。変速段切換えのこの“触覚的な”帰還
通知によって、運転者に、光学的又は音響的な信号によ
って気を散らせることなく、彼が今やクラッチを再び挿
入してもよいことが知らされる。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許第３３２９８０２号
明細書によれは、さらに同期化された変速機のための切
換え装置が公知であり、ここではシフトスリーブ又はこ
れらに結合された操作シリンダ又はリンクの運動は、行
程信号発生器によって検出される。

【０００６】総合時間は、クラッチを再挿入するための
運転者の異なった長さの反応時間を一緒に含めるので、
変速段切換えのために必要な比較的長い総合時間は、公
知の装置において不利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、総合
切換え時間を、したがって切換えの間に生じる力の流れ
の中断を短縮することができる、半自動自動車変速機を
切換える方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求の
範囲第１項に含まれた本発明によって次のようにして解
決される。すなわち 帰還通知が、すでに変速機の同期
過程の始めに送出される。特許請求の範囲従属請求項
は、有利な変形を含んでいる。

【０００９】本発明によれば、変速段切換えの総合切換
え期間をかなり短縮し、かつ運転者の反応能力に無関係
にすることが可能である。従来の技術とは相違して、帰
還通知信号は、変速段切換えを行なった際に初めてでは
なく、すでにそれより早く同期化を始める際に送出され
る。車両における力の流れの中断のこれにより行なわれ
る短縮は、下り坂又は上り坂における走行の際にとくに
望ましく作用する。なぜならここでは、切換え休止期間
の間の車両の速度はあまり変化しないからである。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明を図面により詳細に説
明する。

【００１１】図１に、補助力操作される電子制御される
変速機３を有する自動車の駆動系列全体のブロック図
が、概略的に示されている。機関Ｍ１にディスククラッ
チ２が接続されており、このディスククラッチは、変速
機３の入力軸１７に結合されている。入力軸１７は、周
知のように定常的に噛み合いにある複数の歯車を介し
て、変速機出力軸（１８）を駆動する。これは、通常の
差動歯車Ｄ４に接続されている。

【００１２】入力軸１７の歯車は、シフトスリーブ１
５、１６を介して任意にこれに連結することができる。
そのために操作要素１２、１３が使われ、これらの操作
要素は、電磁弁及び作業シリンダからなる。前記の電磁
弁によって、（図示しない）貯蔵容器から出る圧力媒体
は、シフトスリーブ１５、１６のシフトのために利用す
ることができる。圧力媒体として、例えば圧縮空気を使
用することができる。

【００１３】機関１は、運転者によってアクセルペダル
５を介して、かつクラッチ２は、クラッチペダル６を介
して制御することができる。変速段の選択のために、運
転者は、切換え命令発生器７を操作することができる。
これによりあらかじめ選択された変速段は、マイクロプ
ロセッサー制御部μＰを含む電子装置８に通知される。
それから電子装置８は、変速段を切換えるために相応す
る操作要素１２、１３を制御する。シフトスリーブ１
５、１６のシフト運動は、行程センサ１４によって検出
され、かつ電子装置８に帰還通知される。さらに変速機
入力軸１７の回転速度も、回転速度センサ１０、１１を
介して電子装置８に通知される。別の回転速度センサ２
０は、変速機出力軸１８の回転速度を検出する。

【００１４】電子装置８が、シフトスリーブ１５、１６
のための行程センサ１４によって、意図して変速段切換
えが行なわれたことを検出するとすぐに、帰還通知信号
が、帰還通知装置９に送られる。この帰還通知装置は、
図示したように、光学的であるが、音響的又は触覚的に
構成することができる。運転者は、制御された帰還通知
装置９から、変速機３において内部変速段切換えが行な
われたことを認識し、かつそれからクラッチペダル６を
離すことによってクラッチ２を再び閉じることができ
る。

【００１５】種々の構造様式の変速機３に対して変速段
切換え制御の電子装置８を利用できるようにするため
に、周知のように第１の始動の際、又は動作の間に、習
得過程によってプログラムにより電子装置８内において
行程信号発生器１４の位置信号を校正する。

【００１６】図２の線図において、例として切換え過程
が示されており、しかも中立から第４変速段への切換え
過程が、時間ｔに関して示されている。車両は、その前
に第３変速段において走行している。明らかなように、
変速機入力軸の回転速度ＮＥは、切換えによってそれよ
り低い値に低下する。車両速度（図示せず）は、切換え
操作の間にほぼ一定である。

【００１７】シフトスリーブ１５又は１６の行程Ｓは、
切換えの始めｔ１に、時点ｔ２において摺動位置に達
し、かつ本来の同期過程が始まるまで、まず上昇する。
この時点以後、行程Ｓはなおほとんど変化しない。同期
化は、時点ｔ３の少し前に終了している。この時、変速
機入力軸と新しい変速段の歯車との回転速度は同じにな
っている。この時、入力軸と歯車は、係止つめによって
形状的に結合することができる。このことは、時点ｔ３
の直前におけるシフトスリーブ１５又は１６の行程Ｓの
もう一度の上昇において認めることができる。

【００１８】この時、本発明により変速過程全体を加速
するために、すでに時点ｔ２において、当該の行程セン
サ１４の信号を評価することによって、同期化が始まっ
たことが認識される。すでにこの時点に、帰還通知装置
９を制御することができる。それにより運転者は、クラ
ッチの再挿入を一層早く始めることができる。

【００１９】目的に合うように電子装置８は、誤りに対
する安全性を高めるために、常に行程値の数を評価し、
しかも同期装置の行程センサ１４のほぼ１０の値を評価
する。その際、それぞれいちばん古い値が落とされ、い
ちばん新しい値が付け加えられる。電子装置による行程
センサの位置の時間的なサンプリングは、目的に合うよ
うに５ｍｓ−ラスタで行なわれる。この時、安全のため
に評価された行程値の平均値形成が行なわれる。この
時、この平均値は、次に続く平均値と比較され、かつこ
のようにして勾配が形成される。平均化された行程値の
勾配から、時点ｔ２に同期過程の始めが認識される。帰
還通知装置９は、平均化された行程値の前記の勾配が、
固定の閾値を上回ったとき、すなわち行程Ｓが、まだ所
定の小さな速度でしか上昇していないときに、すでに電
子装置８によって制御される。このことは、時点ｔ２の
直後の場合である。

【００２０】運転者が、クラッチをあまりに早く閉じな
いようにするために、目的に合うように経験的にほぼＴ
２＝３００ｍｓである運転者の最小反応時間を考慮する
ことができる。したがってこの時、帰還通知装置９は、
目的に合うように時点ｔ２の後に第１に時間Ｔ３だけ遅
れて時点ｔ２’に制御される（図２参照）。遅延時間Ｔ
３は、Ｔ２とＴ３の和がどのような場合にも時点ｔ３の
後にあるように、決められている。時間Ｔ３は、次のよ
うに計算することができ：

【００２１】

【数３】

【００２２】その際、Ｔ１は、同期過程の総合期間であ
る（以下参照）。

【００２３】遅延時間Ｔ３の長さを、変速機の温度及び
／又は変速段ジャンプの様式に依存するようにすること
は、さらに目的に合っているとわかった。なぜならこれ
らのデータは、変速段切換えの長さＴ１に影響を及ぼす
からである。

【００２４】シフトスリーブ１５、１６のシフトを認識
する行程センサ１４は、種々の位置に取付けることがで
きる。かくして直接スリーブの行程を評価することがで
きるが、操作要素１２、１３における操作装置（作業シ
リンダのピストン）の行程を検出することもできる。最
後に行程センサは、結合リンクに取付けることもでき
る。

【００２５】同期過程の始めは、その代わりに変速機入
力軸１７の回転速度ＮＥの変化から認識することもでき
る。図２から明らかなように、時点ｔ２、すなわち同期
化の始めにおける変速機入力軸の回転速度ＮＥは、はっ
きりした折れ曲がりを示している。これは、シフトスリ
ーブに対して前に説明したものと同様に、評価すること
ができる。

【００２６】同期化の始めの両方の印は、すなわちシフ
トスリーブ１５、１６の行程経過及び変速機入力軸１７
の入力回転速度ＮＥの折れ曲がりは、目的に合うように
組合わせて電子装置８によって評価することもできる。

【００２７】同期過程のありそうな期間Ｔ１は、ｔ２と
ｔ３の間の範囲における変速機入力軸回転速度の勾配か
ら、すでに早期に計算することができる。このことは、
次の式にしたがって行なわれ：

【００２８】

【数１】

【００２９】その際、 ＮＡ＝変速機出力軸１８の回転速度（変速機入力軸に関
する） ＮＥ＝変速機入力軸１７の回転速度 ΔＮＥ／Δｔ＝ｔ２とｔ３の間の回転速度ＮＥの勾配

【００３０】Ｔ１の値は、典型的にほぼ５００ｍｓであ
る。このようにして変速段切換えのありそうなそれぞれ
のそれぞれの期間が、すでにＮＥの折れ曲がり点の直後
（時点ｔ２）に計算されたとすると、信号発生器９を制
御するための時点ｔ２’は、さらに正確に３００ｍｓの
運転者の典型的な最小の反応時間Ｔ２の経過後に、変速
機における切換えがすでに完了している（時点ｔ３）よ
うに配置することができる。

【００３１】この時、ｔ２’に対する時点は、次のよう
に計算され：

【００３２】

【数２】

【００３３】その際、 ｔ２＝ＮＥ又はＳの折れ曲がりの時点 Ｔ１＝同期過程の期間 Ｔ２＝運転者の最小反応時間

【図面の簡単な説明】

【図１】電子的に制御され補助力によって操作される変
速機を有する自動車の駆動系列の概略的なブロック図で
ある。

【図２】切換え過程の間における時間ｔに関する変速機
の入力軸回転速度ＮＥと同期装置のシフトスリーブの行
程Ｓの線図である。

【符号の説明】 １ 機関 ２ ディスククラッチ ３ 変速機 ７ 切換え命令発生器 ８ 電子装置 ９ 帰還通知装置 １５ シフトスリーブ １６ シフトスリーブ １７ 変速機入力軸

フロントページの続き (72)発明者 ウヴエ・ヴインケルホルツ ドイツ連邦共和国ハノーヴアー・エーリツ ヒシユトラーセ１

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速段切換えを開始する切換え命令発生
   器（７）、クラッチ（２）、及び行なわれた変速段切換
   えを運転者に帰還通知する帰還通知装置（９）を有す
   る、自動車のためのマイクロプロセッサ（μＰ）を含む
   電子装置（８）によって制御される半自動変速機（３）
   を切換える方法において、帰還通知が、すでに変速機
   （３）の同期過程の始めに送出されることを特徴とす
   る、自動車のためのマイクロプロセッサ（μＰ）を含む
   電子装置（８）によって制御される半自動変速機（３）
   を切換える方法。
2. 【請求項２】 同期過程の始めが、電子装置（８）によ
   って、変速機（３）の同期のために使われるシフトスリ
   ーブ（１５又は１６）の行程経過（ｓ）から認識される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 電子装置（８）が、定常的に同期装置の
   時間的に互いに連続する行程値（ｓ）の数を評価し、そ
   の際、それぞれもっとも古い値が落とされ、かつもっと
   も新しい行程が加えられることを特徴とする、請求項１
   又は２記載にの方法。
4. 【請求項４】 評価が、５ミリ秒−ラスタにおいて行な
   われ、かつ評価される行程値（ｓ）の数が、ほぼ１０で
   あることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 評価される行程値（ｓ）の平均値形成が
   行なわれることを特徴とする、請求項３又は４に記載の
   方法。
6. 【請求項６】 電子装置（８）が、平均化された行程値
   （ｓ）の勾配から、同期過程の始めを認識することを特
   徴とする、請求項３ないし５の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 平均化された行程値（ｓ）の勾配が、固
   定の閾値を上回り、かつ遅延時間（Ｔ３）が経過したと
   き、帰還通知装置（９）が、電子装置（８）によって制
   御されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 遅延時間（Ｔ３）が、運転者の最小反応
   時間（Ｔ２）を考慮していることを特徴とする、請求項
   ７に記載の方法。
9. 【請求項９】 遅延時間（Ｔ３）の長さが、追加的に変
   速機温度及び／又は変速段ジャンプの様式に依存するよ
   うにされることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 同期過程の時間的な経過が、電子装置
    （８）によって、変速機入力軸（１７）の回転速度（Ｎ
    Ｅ）の変化から認識されることを特徴とする、請求項１
    に記載の方法。
11. 【請求項１１】 回転速度（ＮＥ）の勾配が形成され、
    かつこれから同期過程のそれぞれの期間（Ｔ１）が計算
    されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 同期過程の期間（Ｔ１）が、次のよう
    に計算され： 【数１】 その際、 ＮＡ＝変速機出力軸（１８）の回転速度（変速機入力軸
    に関する） ＮＥ＝変速機入力軸（１７）の回転速度 ΔＮＥ／Δｔ＝ｔ２とｔ３の間の回転速度ＮＥの勾配 を表わすことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 信号発生器（９）の制御のための時点
    （ｔ２’）が、次のように計算され： 【数２】 その際、 ｔ２＝ＮＥ又はＳの折れ曲がりの時点 Ｔ１＝同期過程の期間 Ｔ２＝運転者の最小反応時間 を表わすことを特徴とする、請求項１−１２の１つに記
    載の方法。
14. 【請求項１４】 同期過程を認識するために、シフトス
    リーブ（１５，１６）に又はその操作装置（１２，１
    ３）に、行程センサ（１４）が取付けられていることを
    特徴とする、請求項１ないし１３の１つに記載の方法を
    適用する変速機制御。
15. 【請求項１５】 変速機入力軸（１７）及び変速機出力
    軸（１８）の回転速度（ＮＥ，ＮＡ）が、センサ（１
    １，２０）によって検出可能であることを特徴とする、
    請求項１４に記載の変速機制御。
16. 【請求項１６】 帰還通知装置（９）が、光学的、音響
    的又は触覚的に構成されていることを特徴とする、請求
    項１４に記載の変速機制御。