(57)【要約】【課題】ツインクラッチ伝動装置において、安全上クリティカルでありかつドライブトレインの耐用年数に作用を及ぼす状況を、低コストでしかも煩雑になることなく回避ないしは低減する。【解決手段】駆動ユニットと、それぞれ摩擦クラッチを介してこの駆動ユニットと結合可能であってそれぞれ複数の変速段をもつ２つのサブトランスミッションが設けられている。各変速段に対し、この変速段に対応づけられたトランスミッション入力軸の所定の最大回転数が決定される。その際、大きい方の変速比と小さい方の変速比を用いて２つのサブトランスミッションに同時に変速段を投入すべきときに、大きい方の変速比をもつ変速段によるトランスミッション入力軸の回転数が制限される。【選択図】図１
2006052851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのサブトランスミッションを備えた自動車用ツインクラッチ伝動装置において、
前記少なくとも２つのサブトランスミッションはそれぞれ、駆動ユニットの駆動軸と摩擦クラッチを介して結合可能なトランスミッション入力軸と、該トランスミッション入力軸と駆動軸との間で切り替え可能な複数の変速段とから成り、
各変速段に対し、該変速段に対応づけられたトランスミッション入力軸の所定の最大回転数が決定され、
大きい方の変速比と小さい方の変速比を用いて前記２つのサブトランスミッションに同時に変速段を投入すべきときに、前記大きい方の変速比をもつ変速段によるトランスミッション入力軸の回転数が制限されることを特徴とする、
自動車用ツインクラッチ伝動装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記回転数が前記大きい方の変速比をもつ変速段の最大回転数に制限されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、大きい方の変速比をもつ変速段によるトランスミッション入力軸に対応づけられていないトランスミッション入力軸における変速段シフトの選択が、前記大きい方の変速段の変速比に依存して制限されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、投入されている変速段に対応づけられている摩擦クラッチが閉じられると前記大きい方の変速比をもつ変速段最大回転数を超えてしまうことになる変速段は、前記最大回転数到達前にはずされることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、投入すべき変速段に対応づけられている摩擦クラッチが閉じられると前記大きい方の変速比をもつ変速段最大回転数を超えてしまうことになる変速段は投入されないことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項３記載の装置において、投入すべき変速段に対応づけられている摩擦クラッチが閉じられると前記大きい方の変速比をもつ変速段最大回転数を超えてしまうことになる変速段は、高い方の回転数をもつ変速段の最大回転数が超えないよう制御装置により制御すべき駆動ユニットの回転数が制御される、という条件のもとで投入されることを特徴とする装置。
【請求項７】
少なくとも２つのサブトランスミッションを備えた自動車におけるツインクラッチ伝動装置の作動方法において、
前記少なくとも２つのサブトランスミッションはそれぞれ、駆動ユニットの駆動軸と摩擦クラッチを介して結合可能なトランスミッション入力軸と、該トランスミッション入力軸と駆動軸との間で切り替え可能な複数の変速段とから成り、
各変速段に対し、該変速段に対応づけられたトランスミッション入力軸の所定の最大回転数を決定し、
大きい方の変速比と小さい方の変速比を用いて前記２つのサブトランスミッションに同時に変速段を投入すべきときに、前記大きい方の変速比をもつ変速段によるトランスミッション入力軸の回転数を制限することを特徴とする、
ツインクラッチ伝動装置の作動方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、緊急動作に使用し、１つのサブトランスミッションにおいて変速段をはずすことができないときに該緊急動作をアクティブにすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つサブトランスミッションを備えた自動車用のツインクラッチ伝動装置ないしはパラレルシフト伝動装置に関する。この場合、各サブトランスミッションにはそれぞれ１つの摩擦クラッチとトランスミッション入力軸が設けられており、この入力軸は切換可能な複数の変速比を用いて両方のサブトランスミッションに共通の１つのトランスミッション出力軸と接続することができる。
【背景技術】
【０００２】
この種の伝動装置ないしはトランスミッションの構造ならびにその動作については、たとえばDE 101 02 028 A1から知られている。この種のツインクラッチトランスミッションの場合には一般的に、駆動ユニットからトランスミッション出力軸へ、ひいてはディファレンシャルを介して駆動輪へトルクが伝達され、その際、一方のサブトランスミッションにおいてトランスミッション入力軸とトランスミッション出力軸との間の変速段が切り換えられ、このトランスミッション入力軸に対応づけられている摩擦クラッチが駆動ユニットの駆動軸と接続される。他方のトランスミッション入力軸においては通常、このトランスミッション入力軸に対応づけられている摩擦クラッチが開放されているときにすでに、切換後に車両を駆動させる変速段にすでに切り換えられている。この場合、切り換えはオーバラップした切り換えとして実行され、その際、現時点のトルクを伝達しているクラッチが漸次開放されていく一方で、他方の摩擦クラッチが閉じられる。さらに有利となる可能性があるのは、たとえば始動過程中、両方のサブトランスミッションの変速段が双方ともに投入されている状態で１つのパワー分岐を介して自動車を駆動することであり、この場合、駆動軸と変速機入力軸との間で生じる差分回転数がそれぞれ異なることから、両方のクラッチのうち少なくとも一方がスリップしながら駆動される。
【０００３】
２つのトランスミッション入力軸双方ともに変速段が投入されていると、車両の安全性にとって不都合な状況が発生する可能性があり、たとえばこれは一方のトランスミッション入力軸の回転数が不適切であるときに駆動されることによって発生する可能性がある。さらにこの場合、たとえばトランスミッション、クラッチまたは駆動ユニットなどのようなドライブトレイン構成部材が損傷したりそれらの耐用年数が短くなったりしてしまう可能性もある。
【特許文献１】DE 101 02 028 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、ツインクラッチ伝動装置において、安全上クリティカルでありかつドライブトレインの耐用年数に作用を及ぼす状況を回避ないしは低減することにある。さらに本発明の課題は、この種の状況を回避または低減するための相応の方法を提供することにある。また、このような課題を低コストでしかも煩雑にならずに解決したい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によればこの課題は、少なくとも２つのサブトランスミッションはそれぞれ、駆動ユニットの駆動軸と摩擦クラッチを介して結合可能なトランスミッション入力軸と、該トランスミッション入力軸と駆動軸との間で切り替え可能な複数の変速段とから成り、各変速段に対し、該変速段に対応づけられたトランスミッション入力軸の所定の最大回転数が決定され、大きい方の変速比と小さい方の変速比を用いて前記２つのサブトランスミッションに同時に変速段を投入すべきときに、前記大きい方の変速比をもつ変速段によるトランスミッション入力軸の回転数が制限されることにより解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
すでに述べたとおり、少なくとも２つのサブトランスミッションを備えた本発明によるツインクラッチ伝動装置の場合、各サブトランスミッションは、駆動ユニットの駆動軸と摩擦クラッチを介して結合可能なトランスミッション入力軸から成る。ここで駆動ユニットを、電動機のようなハイブリッドコンポーネントの付加的な支援を受けるまたは受けない内燃機関とすることができる。さらに各サブトランスミッションは複数の変速段を有しており、これらの変速段はトランスミッション入力軸と両方のサブトランスミッションに共通の１つのトランスミッション出力軸との間で切換可能である。その際、各変速段ごとに、この変速段に対応づけられているトランスミッション入力軸についてまえもって設定可能な最大回転数が与えられ、２つのサブトランスミッションの双方において大きい方の変速比をもつ変速段と小さい方の比をもつ変速段を同時に投入すべき場合、またはそれらの変速段が同時に投入されている場合、変速比が大きい方の変速段によるトランスミッション入力軸の回転数が制限される。
【０００７】
この場合、乾式の摩擦クラッチまたは液浴において駆動される湿式の摩擦クラッチをツインクラッチトランスミッションに設けることができ、このような摩擦クラッチは、機械的なクラッチ作動機構を用いて電気的に、あるいはそれらの摩擦クラッチの間に接続されたハイドロスタティックなクラッチ作動機構を用いて電気的に操作されるかまたは、スレーブシリンダに作用を及ぼし圧力供給機構によりすでに設定され弁により制御される圧力を用いてハイドロリックに操作される。なお、操作部材による負荷が行われていないときに開放状態にあるいわゆる押圧閉鎖型クラッチが安全性の点できわめて良好であることが判明した。なぜならば、操作部材が故障しても両方のクラッチが同時にトルクを伝達してしまう可能性がないからである。とはいうものの、特別な実施形態に関してやはり有利であると判明したのは、操作部材による負荷が行われていないときに閉鎖状態にあるいわゆる押圧開放型クラッチを利用すること、あるいは押圧閉鎖型クラッチと押圧開放型クラッチの組み合わせを利用することである。
【０００８】
伝動装置の構造を以下のように構成することもできる。すなわち、小さい構造スペースを満たすために１つもしくは複数のトランスミッション入力軸それ自体が分割されているかまたは中空軸構造で構成されており、その際、複数の軸の１つが少なくとも部分的に第２の軸を同心円状に取り囲み、有利には個々の変速段がフローティングギヤ（遊転ギヤ）と固定ギヤをもつ複数の変速段歯車ペアから成り、ここで独立歯車は対応するトランスミッション作動機構を介してそれを担持する軸と回転不動に接続可能であり、それによってこの変速段のシフトが実行される。この場合、トランスミッション作動機構はＨ型シフトパターンデザインでまたはシフトドラムデザインとして変速段を操作することができ、その際、トランスミッション作動機構を１つまたは２つの電動モータを用いて電気的に、または調整シリンダを用いて液圧式に駆動することができる。さらに有利であると判明したのは、トランスミッション全体の変速比を、それらが両方のサブトランスミッションを介して交互に配分されるように設定することである。それらの変速段に対し変速比とともに減少する自然数を割り当てるならば、たとえば奇数の割り当てられた変速段が第１のサブトランスミッションに配置され、偶数の割り当てられた変速段が第２のサブトランスミッションに配置される。有利であるのは、２つのサブトランスミッションの一方に後退段を設けることである。ここで留意したいのは、変速段の変速比は、たとえば歯車ペアにおいてトランスミッション入力軸の歯車における歯の個数とトランスミッション出力軸の歯の個数との商によって、増速比が高まるにつれて減少していき、つまり高速領域に対しては小さい変速比が設定され、それよりも低い速度ならびに始動過程についてはいっそう大きい変速比が設定されることである。
【０００９】
この種のトランスミッションにおいて２つの変速段が同時に投入された状態となっている場合、たとえばトランスミッション作動機構の故障または歯車がかみあって挟まってしまったことに起因して、あるいは２つの変速段を用いた始動時またはまえもって選択された能動的な変速段で走行するときに、このような状態となっている場合、両方の摩擦クラッチのうち一方が開放されれば、引き続き走行が可能である。それゆえ一方のサブトランスミッションの変速段がもはやはずせないケースにおいて有利であるのは、それに対応づけられている摩擦クラッチを開放し、同じトランスミッション入力軸への２つの変速段の間のシフト過程中の牽引力が途切れるだけで、車両を駆動させることである。このようにして投入すべき変速段の変速比が、他方のトランスミッション入力軸においてまだ投入されている変速段の変速比よりも小さい場合、本発明によればまだ動作中のサブトランスミッションにおけるトランスミッション入力軸の回転数が制限され、この場合、動作していないサブトランスミッションにおいて投入される変速段の変速比が比較的大きいことに起因してドライブトレインの損傷が引き起こされることがない程度まで、回転数の制限が行われる。たとえば回転数が高すぎる場合、故障したサブトランスミッションのクラッチ板が割れて損傷が引き起こされるおそれがあるし、あるいはトランスミッション入力軸の支承部材が損傷してしまうおそれがある。
【００１０】
本発明の着想によれば、故障したトランスミッションのこのようなトランスミッション入力軸回転数を制限するために、まだ動作中のサブトランスミッションにおいて投入すべき変速段の選択に制限を加えることができる。駆動ユニット制御に対する介入操作が望ましくないのであれば殊に、このようなやり方を有利なものとすることができる。ここで判明したのは、他方のトランスミッション入力軸において変速比ｉ（Ｄ）をもつ変速段がまだ投入されているときに、損傷のリスクなくまだシフト可能な変速比についてまだ許容される変速比ｉ（ｍａｘ）に対する選択を、次式１に従い推定できることである：
【００１１】
【数１】
2006052851.tif 000003
【００１２】
ただしＮ（ｍａｘ，Ａ）は駆動ユニットの最大回転数を表し、たとえば内燃機関が回転数限界に入っているときの回転数を表し、Ｎ（ｍａｘ，Ｋ）はトランスミッション入力軸の最大駆動回転数を表し、たとえば耐破損性の測定においてクラッチ板に対し許可されている許容回転数を表す。なお、これらの値は当業者の裁量に従いまえもって与えることができ、そのような値を耐用期間にわたって制御装置により整合させることができるのは自明である。
【００１３】
本発明のさらに別の着想によれば、依然として動作可能なサブトランスミッションに対しすべての変速段の投入について許可を与えるように構成することができ、その場合には駆動ユニットの回転数を制限して、投入されているたとえば挟まっているトランスミッション変速段によりサブトランスミッションにおいて許容されない回転数が発生しないよう、制限を加えることができる。ここで判明したのは、１つの実施例においてドライブトレインの故障または損傷を回避する目的で駆動ユニットＮの最大許容回転数Ｎ（ｍａｘ，Ａ，ｌ）を、次式２に従い有利なやり方で制限できることである：
【００１４】
【数２】
2006052851.tif 000004
【００１５】
ただしｉ（ａ）は、問題のないサブトランスミッションにおいて投入すべきもしくは投入されている変速段の変速比を表し、ｉ（Ｄ）は上述の通り、故障している変速段の変速比を表し、さらにＮ（ｍａｘ，Ｋ）は上述の通り、故障したサブトランスミッションのトランスミッション入力軸において損傷なく許容されるべき最大回転数を表す。なお、自明であるが、変速段の選択もしくは回転数制限の選択に関するこのような制約は、２つの変速段が投入される車両始動時の過程についても同様に、サブトランスミッションにおける両方のクラッチのうち一方が動かなくなってしまう状態になったときにただちに適用される。その際、大きい方の変速比をもつ変速段も同様に許容されないほど回転数が高まってしまう可能性があり、したがって相応に駆動ユニットの回転数を制限することができ、および／または始動過程にあたり駆動ユニットの回転数ベルトが回転数限界まで利用される場合に、すでにまえもって始動変速比の選択が決定される。
【００１６】
大きい方の変速比をもつ変速段が投入されているサブトランスミッションの回転数を制限するためのこれまで説明してきた２つの可能性を、有利には相互に組み合わせることができる。その際、両方のやり方のいずれを適用するのかについての選択を、ドライバの特性ないしはドライバの挙動もしくは自動車の動作特性をベースとすることのできるパラメータに依存させることができる。このような選択をたとえば、ドライバが変速段を手動で設定するスポーツモード、変速段が自動化されて投入される快適走行モード、キックダウン信号、車両の制動状態、冷却水温度もしくはエンジンオイル温度、走行路特性、走行路の傾斜および／またはその他の特性に従って行うことができる。
【００１７】
次に、図面を参照しながら本発明による方法の１つの実施例について詳しく説明する。
【実施例】
【００１８】
本発明による方法１はスタート条件ステップ２ならびにそれに続く分岐ステップ３から始まり、この分岐ステップ３において、トランスミッション制御の誤動作が生じているか否かが検出される。この種の誤動作として挙げられるのは、たとえばシフトフィンガあるいは他のコンポーネントの破損であって、その結果、投入されている変速段をもはやはずすことができなくなってしい、あるいは変速段を投入したりはずしたりするための末端操作部材がひっかかって動かなくなってしまう可能性も挙げることができ、その結果、変速段を投入したりはずしたりするために設けられているトランスミッション作動機構によっても変速段をもはやはずすことができなくなってしまう。誤動作が生じていないならば、このルーチンはただちに終了する。たとえばトランスミッション作動機構からトランスミッション制御の役割を担う制御装置への応答通報の評価などを介して実現される誤動作の検出が発生すると、後続の問い合わせステップ４において、投入されている変速段がはずされたか否かがチェックされる。はずされるべき変速段がはずされると、このルーチンは終了する。変速段が依然として投入されたままであるか否かについては、ドライブトレインのセンサ信号を評価することによって突き止めることができる。たとえば駆動ユニットの回転数および／またはトルクおよび／または一方のトランスミッション入力軸の回転数を評価することができ、その際、クラッチのトルク伝達特性ならびに変速段が投入されているときに変速段入力回転数に関する情報から得られる少なくとも１つの車輪回転数を、評価に利用することができる。これらのデータから、はずすべき変速段が依然として投入されていることに妥当性があることが判明したならば、後続の分岐ステップ５において、変速段が投入されたままであることでトランスミッション入力軸に生じる過度に高い回転数を制限するための適切なルーチンが決定される。この選択を、車両パラメータまたはドライバ固有の特性に依存して下すことができ、その際、それ相応の判定基準に対し（確定的ではないものとしてすでに説明したように）制御記号Ｆを割り当てることができ、これに依存してそのつど１つのルーチンが選び出される。たとえばＦ＝０であればルーチン１ａへの分岐が行われ、このルーチンによればステップ６において、車両の前進に適しており以降で制限を受けない変速段が投入される。ステップ７においてこの変速段の変速比に依存して、たとえば先に挙げた条件のもとで上述の式２を使用しながら、駆動ユニットのための回転数制限が決定され、この回転数制限であれば、故障した変速段によってトランスミッション入力軸の回転数が高すぎてもドライブトレインがまだ損傷を受けることはない。続くステップ８において、ステップ７で求められた回転数制限が回転数制御用の制御装置へ引き渡される。その後、ルーチン１ａが終了する。駆動ユニットの制御は、回転数制限を遵守するためにそれに応じて補正される。制御記号Ｆ＝１がセットされてルーチン１ｂが選択されたケースでは、ステップ９においてたとえば上述の式１に基づき最大許容変速比が求められる。ステップ１０において走行状況に従い、ステップ９で求められたような変速比をもつ変速段が投入される。その後、ルーチン１ｂが終了する。なお、それ相応の車両においてはルーチン１ａだけまたはルーチン１ｂだけしか使用されないようルーチン１を実現できることは自明である。また、特別に構成された実施例において、最大許容変速比と駆動ユニット回転数とが制限されるよう、両方のルーチン１ａ，１ｂのいずれも適用できることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による方法を示すフローチャート
【図１】
2006052851.tif 000005