技術 自動化された変速機もしくは自動変速機の非常運転時における発進切り替え部材の制御システム

0001

本発明は、電子式変速機制御装置を備えた自動車用の自動化された変速機もしくは自動変速機における電気油圧式又は電気空圧式に操作可能な発進切り替え部材用の制御システムであって、発進切り替え部材が電子式変速機制御装置の故障の場合に非常運転で油圧式もしくは空圧式に切り替え可能である形式のものに関する。

0002

自動化された自動車用変速機、並びに発進部材が摩擦クラッチとして構成された自動変速機が広く知られている。通例ではこの種の発進切り替え部材は電気油圧式、電気空圧式又は電気機械式にも操作され、その際には発進切り替え部材の操作機構のアクチュエータが変速機の電子式変速機制御装置を介して制御される。一般に自動車の発進時の高度のシフト快適性を実現するために、変速機の発進切り替え部材は、切り替え部材自体の回転数及び伝達すべきトルクを考慮して、相応に設計されて変速機の電子制御装置内に編入された制御方法を介して調整される。

0003

変速機の電子制御装置が故障した場合には自動車の発進過程に問題が生ずる。発進切り替え部材をもはや調整された状態へ導くことができないので、発進切り替え部材の程度の差はあれ衝撃的な締結に伴って自動車を駆動する内燃エンジンがストップしてしまうことにもなる。

0004

この問題を解決するために例えば無段自動変速機「ホンダ　マルチマチック（Ｈｏｎｄａ　Ｍｕｌｔｉｍａｔｉｃ）」においては、電気油圧式に操作可能な発進クラッチの油圧制御装置が知られており、この公知例の場合、発進クラッチの必要に応じた締結にとって最少限必要な変速機入力回転数の情報が、変速機内に組み込まれた１つのピトー管を介して油圧式に特定される。この回転数比例の圧力は、変速機の非常運転時にもっぱら油圧式に働く電気油圧式の変速機制御装置の相応に構成された制御導管を介して導かれる。この場合、発進切り替え部材を指向制御する電気油圧式の変速機制御装置の制御弁は、発進切り替え部材が非常運転時に代用として回転数制御を受けて切り替え可能であるように構成されている。しかしながら、油圧式回転数センサーとしてのピトー管を含む発進クラッチの制御装置全体が相応に高価となる。

0005

電気油圧式に操作可能な発進クラッチを内蔵した別の自動変速機「アウディ　マルチトロニック（ＡＵＤＩ　Ｍｕｌｔｉｔｒｏｎｉｃ）」によれば、発進クラッチの高価な制御装置が省略されるが、その結果として自動車は電子式変速機制御装置が故障した場合には力接続なしのままとなる。

0006

本発明の課題は、電子式変速機制御装置を備えた自動車用の自動化された変速機もしくは自動変速機における電気油圧式又は電気空圧式に操作可能な発進切り替え部材用の制御システムにおいて、発進切り替え部材が電子式変速機制御装置の故障の際にも変速機の非常運転によって付加的なセンサー機構なしに快適に切り替え可能であるようにすることである。

0007

このような課題を本発明は請求項１中に示す特徴事項による制御システムによって解決した。請求項２以降に有利な実施態様が示されている。

0008

本発明は、変速機の発進切り替え部材が電子式変速機制御装置を介して電気油圧式又は電気空圧式に操作される形式の公知の自動車用の自動化された変速機又は自動変速機から出発している。発進切り替え部材は、変速機内に一体集成されたクラッチ又はブレーキとして構成することができる。しかし、この発進切り替え部材を別個の構成部材とすることもでき、この場合には動力伝達系の駆動エンジンと変速機入力軸との間又は変速機出力軸と車軸との間に力の流れ方向に沿って配置される。変速機の正常運転時には電子式変速機制御装置が相応の構成の発進アクチュエータを介して発進切り替え部材の電気油圧式もしくは電気空圧式の制御機構を制御又は調整する。電子式変速機制御装置の故障の場合には変速機の非常運転として発進切り替え部材の油圧式もしくは空圧式の制御可能性が与えられている。

0009

本発明はさらに、変速機及びその電子式変速機制御装置を、自動車の電圧網及び別の集成装置、特に自動車を駆動する内燃エンジンの電子式エンジン制御装置、並びにブレーキ系、例えば電子式ブレーキ制御装置へ電気的に接続することから出発している。この場合、発進切り替え部材の制御又は調整にとって重要な他の自動車制御装置の信号、例えばエンジン回転数、エンジントルク又はドライバーの出力要求は、例えばデータバスシステム（例えばＣＡＮ）を介して、又は慣例のように固定された電気配線を介して電子式変速機制御装置へ伝送される。

0010

本発明によれば、発進切り替え部材用の制御システムは、発進切り替え部材の油圧式もしくは空圧式の操作機構に属する１つの電気制御可能な非常用切り替え弁並びにこの非常用切り替え弁を指向制御する変速機から独立した１つの電子制御モジュールを備えている。

0011

本発明の有利な実施態様によれば、電気制御可能な非常用切り替え弁は変速機の油圧式もしくは空圧式の制御装置内に一体集成されている。別の有利な実施態様によれば、変速機から独立した電子制御モジュールが自動車の駆動エンジンの電子式エンジン制御装置内に一体集成されている。

0012

電子式変速機制御装置の故障の場合、発進切り替え部材は本発明によれば非常用切り替え弁の電気制御機構を介して変速機から独立した電子制御モジュールによって切り替えることができる。このような電子式変速機制御装置の故障は例えば非常用ビット（「電子式変速機制御装置故障」）を有効にセットすることによって電子式変速機制御装置自体に表示させるか、又は変速機制御装置の伝送情報（「電子式変速機制御装置有効」）の欠如により変速機から独立した電子制御モジュールによって認識させることができる。

0013

ドライバーの発進要求は、変速機から独立した制御モジュールが自動車内に得られた信号を評価することによって認識される。この場合、信号は車載のセンサーと他の制御装置、例えばエンジン制御装置及びブレーキ制御装置との両方又はその一方から例えばデータバスを介して変速機から独立した制御モジュールへ供用される。最も簡単な実施態様の場合、停止状態からのブレーキ解除並びにそれに続くか又は同時の加速ペダル操作が発進要求として解釈される。これに相当する信号は例えばブレーキランプ信号又はブレーキ圧力、加速ペダル角又はエンジン目標トルク、車輪回転数又は車速である。ブレーキ装置側から単にブレーキランプ信号が供用されるだけの場合に、ブレーキが実際に解除されたかどうかを変速機から独立した制御モジュールから確認するにはブレーキ信号を論理的に車速と関連付けると効果的である。

0014

変速機から独立した制御モジュールがドライバーの発進要求を認識すると、非常用切り替え弁が電気的に制御される。この非常用切り替え弁自体は、発進切り替え部材の油圧式もしくは空圧式の操作機構の発進切り替え部材へ作用する圧力通路を開放制御し、これによって、それまで開放されていた発進切り替え部材は油圧式もしくは空圧式に締結される。

0015

この制御システムの有利な実施態様の場合、発進切り替え弁は非常用切り替え弁が制御された際に絞りを介して圧力を負荷される。非常用切り替え弁の切り替えは、発進切り替え部材の操作機構内に、ランプ状の圧力発生から圧力系に制約される最大圧力、即ち単に例えば歯車ポンプを介して供給される系内圧及び絞りによるだけで決定される最大圧力までの圧力上昇を発生させる。なお、この種の絞り系に適宜に公知のばねもしくは体積ダンパ系を組み合わせることは当業者にとって容易である。

0016

もちろん、変速機内の力伝達のために変速機のコンセプトに応じて必要であるならば、非常用切り替え弁によって多数の切り替え弁を同時にか又は時間をずらして操作することもできる。また、制御システムを、電子式変速機制御装置の故障時にも選択的に前進発進又は後進発進ができるように構成することができる。

0017

変速機から独立した制御モジュールは、同期点が場合により許容値を考慮して発進切り替え部材の締結過程の最後に達した後に、自動車が再び停止されるべきかどうかを監視する。駆動エンジンがストップしてしまうのを避けるためには発進切り替え部材が適時に解除されねばならない。従って、有利な実施態様においては、非常用切り替え弁が変速機から独立した制御モジュールによって車速限界又はエンジン回転数限界を下回った時に電気的に再び遮断される。

0018

迅速な繰り返し切り替えの場合又は低気温時における制御システムの機能性は非常用切り替え弁における相応に大きな排出横断面を介して保証することができる。

0019

安全上の理由から、以上述べた発進切り替え部材用の制御システムは、非常用切り替え弁が所定の走行位置でのみ、即ち発進切り替え部材が締結された状態で車の走行方向に相応する走行位置でのみ、常に電気的に制御可能であるように構成されると効果的である。このような制御システムを、発進クラッチの油圧式もしくは空圧式操作のためにポジション選択機構とポジション切り替え弁（「セレクタースプール」）との間に機械的な作用結合部を有している変速機に採用した場合、非常用切り替え弁を現有の油圧式もしくは空圧式のポジション弁に作用結合させることができる。ポジション選択機構と発進クラッチの油圧式もしくは空圧式の操作機構との間に純電気的な作用結合部を有している変速機にこのような制御システムを採用する場合には、ドライバーによって要求される走行方向を車側で、有利には純電気的にポジション選択機構を介して確認して、変速機から独立した制御モジュールへ伝送する必要がある。

0020

本発明の一実施態様においては、発進切り替え部材用の制御システムが、電圧の遮断時に電気操作可能な非常用切り替え弁によって圧力通路を発進切り替え部材を油圧式もしくは空圧式に操作するために開放できるように構成される。この実施態様の場合、要するに電子式変速機制御装置が非常用切り替え弁の指向制御に関して同じ優先性を有する。要するに、電子式変速機制御装置が機能正常である限り、変速機から独立した制御モジュールの制御信号に誤りがあっても発進切り替え部材の不都合な締結につながることはない。

0021

本発明の別の実施態様によれば、電子式変速機制御装置が故障した際の発進切り替え部材の締結がエンジン側で作用させる処置によって支援されるように構成される。この場合、変速機から独立した制御モジュールによって、発進切り替え部材の締結過程中エンジン回転数グラジエントに関する上方及び下方の許容値が特に実際のエンジン回転数、実際の車速及びドライバーから与えられた負荷の関数として算出される。この算出された限界値を上回るか又は下回ると、変速機から独立した制御モジュールが、算出された限界値範囲内の値に合わせたエンジン側の処置、例えばトルク制限処置によってエンジン回転数を調整させる。このようにして、一面では発進切り替え部材の高過ぎる差動回転数、ひいては高過ぎる摩擦作用を避けることができ、他面ではエンジン回転数の大幅過ぎる抑制、ひいてはシフト快適性の劣化並びに発進切り替え部材の高過ぎる摩擦出力を避けることができる。

0022

変速機及び発進切り替え部材の保護機能として、変速機から独立した制御モジュールが働いている場合に有効であるエンジントルク及びエンジン回転数グラジエント及び車速又はこれらのいずれかを制限するようにしてもよい。この種のエンジン側の処置もまた当業者によって効果的な組み合わせが容易に可能である。

0023

図１から図４までには、変速機制御部の機能経過に対して変速機から独立した制御モジュールを編入するための例として、制御モジュール内の機能経過が示されている。図１から図４までの各図には代表的な機能経過のスタート線図の個々のブロック線図が示されており、この機能経過に従って車の発進過程が変速機から独立した制御モジュールによって電子式変速機制御装置の故障時に制御される。

0024

図１に示されているように、変速機とは独立の制御モジュールの第１の機能モジュール「導入」においてまず、変速機の正常運転中に発進切り替え部材を制御又は調整する電子式変速機制御装置が機能しているかどうか検査される。このため、変速機から独立した制御モジュールは電子式変速機制御装置の制御ビットＮＯＴＬＡＵＦ（非常運転）に質問する。この場合、電子式変速機制御装置はこの制御ビットＮＯＴＬＡＵＦを機能障害時に有効に働かせることができる。また、変速機から独立した制御モジュールが変速機の正常運転中に電子式変速機制御装置から伝送される誤り信号を制御ビットＮＯＴＬＡＵＦとして認識するようにしてもよい。条件ＮＯＴＬＡＵＦが満たされれば、変速機から独立した制御モジュールの機能経過中に制御ビットＮＯＴ＿Ｇが「オン」にされて、場合により設けられている一般的な変速機保護機能がスタートされる。この種の保護機能は変速機が非常運転中である間は有効に働く。代表的な変速機保護機能としては発進切り替え部材から伝達されるエンジントルクＭ＿ｍｏｔの永続的制限、エンジン回転数グラジエントｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔの永続的制限又は車速ｖ＿Ｆｚｇの永続的制限があり、これらは例えば実際の回転数比νもしくは発進切り替え部材の実際のスリップの関数としても用いられる。このようにしてプログラムはプログラムステップ１から続行される。条件ＮＯＴＬＡＵＦが満たされない場合は、変速機から独立した制御モジュールの機能経過中に制御ビットＮＯＴ＿Ｇが「オフ」にされて直接プログラムステップ１から続行される。

0025

この図１によっても理解されるように、機能モジュール「導入」を呼び出すプログラムステップ４が、機能モジュール「導入」を、発進モーメント切り替え部材を指向制御するための閉じられた機能経過内へ編入する。このプログラムステップ４については図４の枠内で後述する。

0026

次に、図２に従って切り替え過程の同期回転数に達するまで発進切り替え部材を閉鎖させるための別の機能経過を説明する。プログラムステップ１は変速機から独立した制御モジュールの機能モジュール「導入」から機能モジュール「発進切り替え部材締結」への移行を表している。機能モジュール「発進切り替え部材締結」の内部ではまず、制御ビットＮＯＴ＿Ｇがセットされているかどうか検査される。制御ビットＮＯＴ＿Ｇが値「オン」を与えられてない場合には、機能モジュール「発進切り替え部材締結」から直ちに抜け、プログラムはプログラムステップ３から続行される。このプログラムステップ３については図４に従って後述する。制御ビットＮＯＴ＿Ｇが値「オン」を与えられた場合、変速機から独立した制御モジュールが発進切り替え部材用の同期点の算出をスタートする。この場合に同期回転数、即ち発進切り替え部材が締結された際に発進切り替え部材の出力部に適合すべき同期回転数ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎは、公知のようにエンジン回転数ｎ＿ｍｏｔ及び変速機の被動回転数ｎ＿ａｂもしくは車速を介して、非常運転における変速機もしくはドライブトレインの公知の変速比ｉ＿ｎｏｔを考慮して算出することができる。変速機の非常プログラムが多くの異なる（公知の）変速段ｉ＿ｇａｎｇ＿ｎｏｔにわたって用意されているならば、これらの変速段を相応に考慮することができ、その場合には例えば正常運転から非常運転への移行の際の実際に有効な非常プログラム変速比を実際の車速に関連して認識することができる。また、例えば動力伝達方向で見て発進切り替え部材の前後における実際の回転数を決定する際の不正確さを考慮に入れるために、あるいは、状態「発進切り替え部材締結完了」用の追加安全策として、同期回転数ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎの算出の際に所定の許容差を考慮するとよい。もちろん、同期回転数ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎは絶えず変速機の変動する被動回転数ｎ＿ａｂもしくは車速ｖ＿Ｆｚｇにわたって追従される。

0027

同期点の算出の開始と共に、変速機から独立した制御モジュールは通例の油圧式又は空圧式の操作機構に属する電気操作可能な非常用切り替え弁を電気的に指向制御する。この非常用切り替え弁への通電の結果、発進切り替え部材はその油圧式もしくは空圧式の操作機構、例えば公知の油圧式もしくは空圧式の絞り制御機構又は体積型ダンパ制御機構を介して締結される。

0028

次いで、続くプログラム経過において、算出された同期回転数ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎに発進切り替え部材の出力部が達しているかどうか検査される。もし達していれば機能モジュール「発進切り替え部材締結」から直ちに抜け、プログラムはプログラムステップ２から続行される。これについては図３に従って後述する。同期回転数ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎに（まだ）達してない場合、変速機から独立した制御モジュールは制御ビットＮＯＴ＿Ｍを値「オン」にする。この制御ビットＮＯＴ＿Ｍが有効である限り、つまり、値「オン」にされている限り、発進切り替え部材の締結過程を支援するための、以下に述べるエンジン側の処置も有効に作用する。変速機から独立した制御モジュールは、特にエンジン回転数ｎ＿ｍｏｔ、被動回転数ｎ＿ａｂもしくは車速ｖ＿Ｆｚｇ、加速ペダル角度もしくはスロットルバルブ開度ｄｋｉ及び発進切り替え部材における回転数比νもしくは差動回転数などの実際値の関数としての、エンジン回転数ｎ＿ｍｏｔの許容されるグラジエントｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔに関して上方及び下方の許容差値ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｏ／ｄｔ及びｄｎ＿ｍｏｔ＿ｕ／ｄｔを算出する。

0029

実際のエンジン回転数グラジエントｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔが上方許容差値ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｏ／ｄｔよりも大であるか、又は下方許容差値ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｕ／ｄｔよりも小である場合には、エンジン回転数グラジエントｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔが、適宜なエンジン側の処置によって上方及び下方の許容差値ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｏ／ｄｔ及びｄｎ＿ｍｏｔ＿ｕ／ｄｔ相互間の許容差域内の値へ規制される。この種のエンジン側の処置は例えば駆動エンジンの電子式エンジン制御装置による点火進角処置又は燃料供給処置である。次に続くプログラム経過ではプログラムループとして、プログラムステップ１の直後の機能モジュール「発進切り替え部材締結」の開始に戻され、次いで再び制御ビットＮＯＴ＿Ｇが（まだ）セットされているかどうか検査される。

0030

実際のエンジン回転数グラジエントｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔが数値的にその限度ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｏ／ｄｔ及びｄｎ＿ｍｏｔ＿ｕ／ｄｔによって規定される許容差域の範囲内にある場合、プログラムは直ちにプログラムステップ１の直後へ戻って機能モジュール「発進切り替え部材締結」の開始につながる。

0031

図３に示す機能経過は、同期回転数ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎに達した後、即ち発進切り替え部材の締結が完了した後のプログラム経過に関する例であってプログラムステップ２から開始する。発進切り替え部材が今や完全に締結されているので、場合によりあらかじめ作用しているエンジントルク制限をふたたび解除させることができ、その結果、機能モジュール「導入」内で実行される変速機保護機能の限度内での過剰負荷非常プログラムで効果的に変速機を保護するために、駆動エンジンから再びドライバーによって（通例では加速ペダル角度を介して）要求される要求トルクを供用することができる。快適性を損なわずにエンジントルク制限を解除するための１つの機能はアップ制御ランプである。次いで、制御ビットＮＯＴ＿Ｍは値「オフ」を与えられる。

0032

更に別のプログラム経過において変速機から独立した制御モジュールは機能モジュール「走行条件“停車”による解消」内において、効果的に現有のエンジン回転数センサ及び車速発信器（車輪回転数センサ）又はそのいずれかを介して、車が（再び）停車されるべきかどうか検査する。この、車が停車されるべきかどうかの検査は、エンジン回転数ｎ＿ｍｏｔもしくは車速ｖ＿Ｆｚｇに関する所定の限界値を下回らない限り、要するに現に車の走行運転がある限り続行される。このプログラム経過には、変速機の非常運転が変わらず続いていることを考慮するために、機能モジュール「導入」の開始への戻りが用意されている。これに相当するプログラムステップが４で示されている。

0033

今、実際のエンジン回転数ｎ＿ｍｏｔが所定の限界値を下回っているか又は実際の車速ｖ＿Ｆｚｇが所定の限界値を下回っている場合、変速機から独立した制御モジュールが非常切り替え弁の電気的指向制御を遮断し、これにより、油圧式もしくは空圧式に公知の形式で働く非常切り替え弁が切り替えられて発進切り替え部材の締結が解除される。解消がなされた後、続くプログラム経過内にやはり機能モジュール「導入」の開始のための戻りが用意されている。これに属するプログラムステップが同じく４で示されている。

0034

図４に示す機能経過は、電子式変速機制御装置の電気的非常運転が変速機から独立した制御モジュールの発進機能が働いている間にリセットされ、要するに電子式変速機制御装置が機能的に再び正常になった場合に、制御モジュールの発進機能を迅速に終了させるための解消機能のプログラム経過に関する。図２に示されているように、この図４に示す機能モジュール「変速機非常運転のリセットによる解消」は、制御ビットＮＯＴ＿Ｇが値「オン」を与えられてない場合に、機能モジュール「発進切り替え部材締結」から呼び出される。

0035

プログラムステップ３でスタートする機能モジュール「変速機非常運転のリセットによる解消」内では変速機から独立した制御モジュールのすべての、場合により現に作用している制限機能がリセットされる。このリセットは変速機保護機能のみならず発進切り替え部材の閉鎖過程を支援する処置をも含む。エンジントルク制限の解除は車の可能な限り高度のモビリティを保証するために迅速なアップ制御ランプを介して効果的になされる。エンジン回転数グラジエントｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔ及び車速ｖ＿Ｆｚｇ又はそのいずれかの制限の解除は快適性の理由から緩慢なアップ制御ランプを介して行うこともできる。

0036

さらに、機能モジュール「変速機非常運転のリセットによる解消」内で、発進切り替え部材の非常用切り替え弁の場合にまだ作用している電気的な指向制御が遮断され、これにより発進切り替え部材の油圧式もしくは空圧式の操作機構が再び電子式変速機制御装置の完全なコントロール下となる。さらに続くプログラム経過では制御ビットＮＯＴ＿Ｍが値「オフ」を与えられ、プログラムは次いで機能モジュール「導入」の開始への戻りによって続行される。これに属するプログラムステップは図３と同様に符号４で示されている。

【図１】
変速機から独立した制御モジュールの発進機能をスタートさせるための代表的な導入機能のブロック線図。
【図２】
変速機から独立した制御モジュールの発進機能のスタート後に切り替え過程が同期回転数に達するまでの、発進切り替え部材を締結させるための代表的な機能経過を示すブロック線図。
【図３】
発進切り替え部材の切り替え過程の同期回転数に到達した後に変速機から独立した制御モジュールの発進機能を走行運転「停車」へ移行させるための代表的な機能経過のブロック線図。
【図４】
変速機から独立した制御モジュールの発進機能が働いている間に電子式変速機制御装置の電気的な非常運転がリセットされて、電子式変速機制御装置が再び正常に機能する場合に制御モジュールの発進機能を迅速に終了させるための代表的な解消機能を示すブロック線図。
【符号の説明】
ＮＯＴＬＡＵＦ　電子式変速機制御装置の制御ビット
ＮＯＴ＿Ｇ　変速機から独立した制御モジュール「電子式変速機制御装置の非常運転」の制御ビット
ＮＯＴ＿Ｍ　変速機から独立した制御モジュール「エンジン側支援機能」の制御ビット
Ｍ＿ｍｏｔ　エンジントルク
ｄｎ＿ｍｏｔ／ｄｔ　エンジン回転数グラジエント
ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｏ／ｄｔ　エンジン回転数グラジエントの上方許容値
ｄｎ＿ｍｏｔ＿ｕ／ｄｔ　エンジン回転数グラジエントの下方許容値
ｄｋｉ　加速ペダル角又はスロットルバルブ開度
ｉ＿ｇａｎｇ＿ｎｏｔ　変速機の非常運転時の多段の変速比
ｉ＿ｎｏｔ　変速機の非常運転時の変速比
ｎ＿ａｂ　被動回転数
ｎ＿ｍｏｔ　エンジン回転数
ｎ＿ｓｙｎｃｈｒｏｎ　発進切り替え部材の同期回転数
ν　発進切り替え部材における回転数比
ｖ＿Ｆｚｇ　車速