(57)【要約】  多変速部のノンシンクロ式の主変速部における変速時の自動車のドライブトレインの操作方法。本発明は、駆動機械によって同期が行われる、ノンシンクロ式の変速部において変速を行う方法に基づく。本発明の目的は、駆動機械の非常時運転においても目標のギヤ段に係合することが可能である方法を提供することである。本発明によれば、以下の：クラッチ（１２）が開放されるステップ；後部に取り付けられた変速部（１９）においてニュートラルポジションが設定されるステップ；目標のギヤ段が係合されるステップ、後部に取り付けられた変速部（１９）において駆動位置が設定されるステップ、及びクラッチ（１２）が少なくとも部分的に閉鎖されるステップが行われる。自動車において使用される。
2008537584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−駆動機械（１４）と、
−外力によって作動され、ノンシンクロ式の主変速部（１８）とシンクロ式の後部に取り付けられた変速部（１９）を有する変速機（１０）と、
−外力によって作動され、前記駆動機械（１４）と前記変速機（１０）との間に配置されるクラッチ（１２）と、
−前記駆動機械（１４）、前記変速機（１０）及び前記クラッチ（１２）を作動する制御装置（４９）と、
を有し、前記駆動機械（１４）の通常モードで、前記主変速部（１８）における最初のギヤ段から目標のギヤ段へシフトする場合には、前記目標のギヤ段の同期回転速度への変速機のインプットシャフト（１１）の同期が前記駆動機械（１４）によって行われる、自動車のドライブトレインの操作方法において、
前記駆動機械（１４）の非常時モードにおいて前記目標のギヤ段に係合するために、
−前記クラッチ（１２）を開放するステップと、
−前記後部に取り付けられた変速部（１９）においてニュートラルポジションを設定するステップと、
−前記目標のギヤ段に係合するステップと、
−前記後部に取り付けられた変速部（１９）において駆動位置を設定するステップと、
−前記クラッチ（１２）を少なくとも部分的に閉鎖するステップと
が行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御装置（４９）が、自動車の速度に応じて、前記主変速部（１８）における前記目標のギヤ段と、前記後部に取り付けられた変速部（１９）において前記設定されるべき駆動位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御装置（４９）が、路面特性に応じて、前記主変速部（１８）における前記目標のギヤ段と、前記後部に取り付けられた変速部（１９）において前記設定されるべき駆動位置を決定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
−前記変速機（１０）が前部に取り付けられた変速部（１７）を有し、
−前記制御装置（４９）が、前記自動車の速度に応じて前記前部に取り付けられた変速部（１７）において設定されるべき駆動位置を決定し、
−前記クラッチ（１２）の閉鎖前に、前記前部に取り付けられた変速部（１７）における前記駆動位置が設定される
ことを特徴とする請求項２あるいは３に記載の方法。
【請求項５】
前記制御装置（４９）が、前記自動車の現在の速度において、前記変速機のインプットシャフト（１１）の回転速度が確定可能な回転速度範囲にあるように、前記前部に取り付けられた変速部（１７）において係合されるべき前記駆動位置、及び／又は前記主変速部（１８）における前記目標のギヤ段、及び／又は前記後部に取り付けられた変速部（１９）において係合されるべき前記駆動位置を決定することを特徴とする請求項２、３あるいは４に記載の方法。
【請求項６】
前記制御装置（４９）が、前記駆動機械（１４）の駆動力が必要とされない段階において、前記主変速部（１８）においてニュートラルポジションを設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記駆動機械（１４）の一定の回転速度が、前記駆動機械（１４）の前記非常時モードにおいて設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記回転速度が、１１５０〜１２５０ｒｐｍであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の自動車のドライブトレイン（駆動伝達系）の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、駆動機械と、外力によって作動され、ノンシンクロ式の主変速部及びシンクロ式の後部に取り付けられた変速部を有する変速機とを有する自動車の操作方法が説明されている。駆動機械と変速機との間には、外力によって作動されるクラッチが配置される。主変速部において最初のギヤ段から目標のギヤ段へのシフトを行う場合に、変速機のインプットシャフトの回転速度を適合させる必要があること、すなわちいわゆる目標のギヤ段の同期回転速度への同期は、駆動機械によって行われる。ここで、目標のギヤ段の同期回転速度とは、目標のギヤ段を選択した時に自動車の現在速度において生成される変速機のインプットシャフトの回転速度のことである。
【０００３】
駆動機械が完全に機能していない場合には、すなわち、非常時モードにおいては、同期を確実に行うことができない。主変速部はノンシンクロ式の変速部として供されるので、最初のギヤ段の係合が解除されるが、目標のギヤ段に係合できない危険性がある。それゆえ、駆動機械と駆動される車輪との間の駆動接続がなくなる。それゆえ、自動車の加速又は減速のいずれにも駆動機械を利用できない。
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第０  ６７６  ５６６  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これとは対照的に、本発明の目的は、より確実に目標のギヤ段に係合できるドライブトレインの操作方法を提案することである。本発明によれば、請求項１に記載の方法によって目的は達成できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
駆動機械の非常時モードが制御装置によって確認された場合には、まずクラッチが開放され、それにより駆動機械が変速機から切り離される。続いて後部に取り付けられた変速部が、ニュートラルポジションに置かれて、変速機と駆動される車輪との間の駆動接続が遮断される。後部に取り付けられた変速部は、変速比の異なる少なくとも２つの駆動位置を有し、そこでトルクを伝達する。前記後部に取り付けられた変速部を、例えばいわゆるレンジ変速部又はスプリッタ変速部として供することができる。ギヤ段を変更する変速部として供される主変速部は、それにより入力駆動と出力駆動双方から切り離され、入力駆動又は出力駆動のどちらにおいてもトルクは支援を受けることができない。次のステップにおいて、目標のギヤ段が、主変速部における適切なアクチュエータを作動することによって、係合される。
【０００７】
主変速部が、駆動入力と駆動出力に接続される場合、変速要素、例えば摺動スリーブと、目標のギヤ段の遊動歯車との間に回転速度の差がないか、あるいは差が小さい場合にのみ、目標のギヤ段が係合され得る。回転速度の差が過度に大きい場合には、変速要素と遊動歯車との間で、かみ合い接続によって両者を接続させることができない。
【０００８】
駆動入力と駆動出力への接続を切り離した後、変速要素と遊動歯車の回転速度の調節中は、大きな回転質量体はもはや加速されることがないので、追加の同期装置がなくても回転速度の調節とこれに続く目標のギヤ段の係合が可能となる。目標のギヤ段の係合後、駆動位置が再び後部に取り付けられた変速部において設定され、すなわち出力駆動に接続され、クラッチが少なくとも部分的に閉鎖される。後部に取り付けられた変速部における駆動位置の設定は、とりわけクラッチの閉鎖前に行われる。しかしながらこの設定はクラッチの閉鎖後にも行うことができる。
【０００９】
これにより、駆動機械の非常時モードにおいても、主変速部における目標のギヤ段への係合を確実にする。それゆえ駆動機械を使用して、自動車を加速及び減速することができる。それにより、車両が駆動されずに転がるだけで移動することが可能であるセーフティクリティカルな状況が発生するのを回避できる。
【００１０】
後部に取り付けられた変速部を有する変速機が、とりわけ商用車において使用される。商用車においては、非常に高い操舵力が必要であり、それゆえ操舵補助のない商用車の制御は非常に難しい。駆動機械に、もはや回転速度がない場合には、駆動機械によって駆動され、操舵補助に必要な操舵補助ポンプがもはや駆動されない。本発明による方法によれば、自動車が走行している限り、駆動機械は強制的に回転させられ、それゆえ操舵補助ポンプも確実に操作可能にすることができる。これにより、駆動機械の不具合時にも自動車の信頼できる操作を可能とする。操舵補助ポンプを確実に操作させることができない場合には、追加の操舵補助ポンプを設ける必要があり、それは、少なくとも間接的に車輪によって駆動されることが必要となるであろう。これは、追加費用及び設置スペースが必要となる。
【００１１】
例えば駆動機械のセンサ又はアクチュエータが故障の信号を発生する場合に、制御装置は駆動機械の非常時モードを確認できる。例えば出力トルクの変化等、駆動機械が要求に対して不適切に反応したり、あるいは制御装置と駆動機械との間の信号接続が遮断されたりする場合にも、非常時モードの確認が可能である。
【００１２】
制御装置が追加の制御装置と信号接続し、追加の制御装置へ設定値を送ることにより、制御装置はまた、駆動機械、変速機及び／又はクラッチを間接的に作動することができる。そして、その設定値により前記追加の制御装置が駆動機械、変速機及び／又はクラッチを作動させる。
【００１３】
本発明の一実施形態においては、制御装置は、自動車の速度に応じて、主変速部における目標のギヤ段、及び後部に取り付けられた変速部において設定されるべき駆動位置を決定する。制御装置自体によって、例えば変速機の出力における回転速度から、自動車の速度を決定できる。その代わりに、自動車の追加の制御装置によって速度を決定し、ドライブトレインの制御装置に伝えることができる。
【００１４】
主変速部において係合されたギヤ段及び後部に取り付けられた変速部において設定された駆動位置は、変速機の全体的な変速比を決定する。自動車の所定速度において、変速機の変速比の選択によって、変速機のインプットシャフトの回転速度を決定できる。駆動機械の回転速度がまだ変化し得る場合、例えば駆動機械が完全に休止中である場合には、駆動機械の回転速度をこのように特定することもできる。駆動機械が一定の回転速度に設定されている場合、それによってクラッチにおける速度差は、最小値に設定され得る。それゆえ変速機のインプットシャフトの回転速度を現在の状況に最適な値に設定できる。
【００１５】
本発明の一実施形態においては、制御装置は、路面特性に応じて、主変速部における目標のギヤ段、及び後部に取り付けられた変速部において設定されるべき駆動位置を決定する。路面特性には、例えば上り勾配又は路面のカーブの曲率などがあり得る。特性は、例えば勾配センサ、長手方向加速度センサ、横方向加速度センサ、又は操舵角センサ等の適切なセンサによって測定され得るか、あるいは当業者に公知の方法によって、例えば加速度、駆動機械の出力トルク及び変速機の変速比等の自動車の操作変数を使用して推定され得る。自動車の前方にある路面の特性を組み込むことも可能である。前記特性は、例えば車載のデジタルの市街地図から読み出すか、又はカメラによって検出することができる。
【００１６】
よって、現在の運転状況に対する、変速機の最適な変速比を決定することが可能となる。例えば、下り勾配が検出された場合には、比較的低い変速比、それゆえ変速機のインプットシャフトの高めの回転速度が設定可能であり、それにより駆動機械の制動効果を増大できる。同様に、低めの変速比はカーブ前、又は上り勾配前に設定されて、それにより駆動機械の駆動力の程度を十分なものとする。
【００１７】
本発明の一実施形態においては、制御装置は、駆動機械の駆動力が必要とされない段階において、主変速部においてニュートラルポジションを設定し、それにより、駆動機械と駆動される車輪との間の駆動接続を遮断する。それゆえ、前記状況においては、駆動機械による制動作用がなくても自動車は転がって移動することができる。この段階は、例えば、アクセルペダル又はエンジン制動用の操作装置によって車両運転者が予め設定する駆動機械の要求トルクがおよそゼロの範囲にある場合に、識別できる。そのような機能を使用するときには、最初のギヤ段の係合解除と目標のギヤ段の係合との間に、数秒間の時間間隔がある。それゆえ、前記時間間隔内に駆動機械が非常時モードに切り替わる危険性は、継続的に行われる変速に関して、非常に高い。それゆえ、このような機能の使用時に目標のギヤ段を確実に係合できることが、特に重要である。
【００１８】
本発明のさらなる利点は、説明及び図面から明らかになる。本発明の例示的な実施形態は、図面において単純化した形態で示され、以下の説明において、詳細が説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示すように、変速機１０は、外力によって作動されるクラッチ１２によって駆動機械１４のアウトプットシャフト１３に結合され得る変速機のインプットシャフト１１を有し、このアウトプットシャフトは、変速機のインプットシャフト１１と同軸に配置される。クラッチ１２は、制御装置４９によって作動される制御要素（図示せず）によって開閉され得る。駆動機械１４は、制御装置１６によって作動される。駆動機械１４の回転速度と出力トルクを作動によって設定できる。制御装置４９は、駆動機械１４の回転速度と出力トルクの設定値を制御装置１６に送り、次に制御装置１６が前記設定値を実行する。それによって制御装置４９は駆動機械１４を作動させる。制御装置４９はまた、車両運転者が変速機１０における変速を開始できる操作ユニット５６に信号接続されている。
【００２０】
変速機１０は、いわゆる３つの変速部として供される。スプリッタ変速部１７として前部に取り付けられた変速部が、変速機のインプットシャフト１１に回転固定式に接続されるように構成される。スプリッタ変速部１７の下流に接続されているのは主変速部１８であり、主変速部は、レンジ変速部１９として後部に取り付けられた変速部に隣接される。主変速部１８は、ノンシンクロ式のギヤ段を変更する変速部として供される。それゆえ前記主変速部１８は、ギヤ段全てに対して同期装置を有しているわけではない。
【００２１】
スプリッタ変速部１７によって、変速機のインプットシャフト１１は、２つの異なる歯車対２０、２１によって、変速機のインプットシャフト１１と平行に配置されるカウンターシャフト２２に操作可能に接続され得る。歯車対２０、２１は、変速比が異なる。主変速部１８の３速ギヤ段、２速ギヤ段及び１速ギヤ段用の固定歯車２３、２４、２５が、カウンターシャフト２２の上に回転固定式に配置される。固定歯車２３、２４、２５はそれぞれ、関連する遊動歯車２６、２７、２８とかみ合い、これらの遊動歯車は、変速機のインプットシャフト１１と同軸に配置されるメインシャフト２９の上に回転式に取り付けられる。遊動歯車２６は、摺動スリーブ３０によってメインシャフト２９に回転固定式に接続され、遊動歯車２７及び２８は、摺動スリーブ３１によってメインシャフト２９に回転固定式に接続され得る。主変速部の４速ギヤ段は、メインシャフト２９が摺動スリーブ３０によってスプリッタ変速部１７に回転固定式に接続されることによって、実現される。遊動歯車２６、２７、２８とスプリッタ変速部１７のメインシャフト２９への接続は、接続されるべき要素の回転速度がほぼ同一である時にのみ可能である。回転速度のアライメントは、駆動機械１４によって駆動機械１４の通常モードにおいて行われる。
【００２２】
主変速部１８の下流に接続されているのは、遊星歯車装置式に設計されたレンジ変速部１９である。レンジ変速部１９によって２つの異なる変速比をもたらすことができる。それゆえ変速機１０は、合計１６個の変速ギヤ段を有する。
【００２３】
レンジ変速部１９の第１の駆動位置において、リングギヤ５１が、ブレーキ５０によってハウジング（図示せず）に対して固定して保持され得るので、メインシャフト２９に接続されるサンギヤ５２と、遊星歯車５３とによって、ウェブ５４が駆動される。ウェブ５４は、変速機のアウトプットシャフト３５に接続される。第２の駆動位置において、リングギヤ５１は、伝動クラッチ５５によってウェブ５４に接続され得るので、サンギヤ５２、ウェブ５４及びリングギヤ５１が、まとまって回転する。ブレーキ５０と伝動クラッチ５５は摺動スリーブ３６によって作動され得るので、レンジ変速部１９のシンクロナイザとして動作する。ブレーキ機構５０も伝動クラッチ５５も作動されない場合には、メインシャフト２９と変速機のアウトプットシャフト３５との間の駆動接続はない。レンジ変速部１９はこの場合ニュートラルポジションにある。
【００２４】
メインシャフト２９に対して同軸に配置される変速機のアウトプットシャフト３５から駆動インプットシャフトによって駆動機械１４の変換されたトルク及び回転速度が、それ自体が公知の方法で２つの駆動アウトプットシャフトを介して駆動車輪（図示せず）にトルクを伝達するアクスルギヤに伝達される。
【００２５】
制御装置４９によって作動される制御要素（図示せず）によって、摺動スリーブ３０、３１、３６、３９及び４１が作動され、それにより、異なるギヤ段が係合及び解除され得る。主変速部１８の摺動スリーブ３０、３１及び３９が、どの遊動歯車にも回転固定式に接続されていない場合、主変速部１８はニュートラルポジションにある。それゆえ、変速機のインプットシャフト１１と変速機のアウトプットシャフト３５との間に駆動接続はない。
【００２６】
図２は、主変速部１８における変速のプロセスを示す。ブロック６０において、変速は開始する。変速は、車両運転者か制御装置４９のどちらかによって開始され得る。制御装置４９は、例えば駆動機械１４の回転速度の制限値を超えるか、又はそれを下回る場合に変速を開始することができる。前記制御装置４９はまた、駆動機械１４の要求トルクがおよそゼロの範囲にある場合に変速を開始できる。
【００２７】
ブロック６１において、最初のギヤ段の遊動歯車の関連摺動スリーブへの接続が切断されることによって、最初のギヤ段の係合が解除される。最初のギヤ段の係合解除後は、主変速部１８はニュートラルポジションにある。
【００２８】
質問ブロック６２において、目標のギヤ段が係合されるべきかどうかが確認される。この質問は、駆動機械１４用の低要求トルクのために最初のギヤ段が何時係合が解除されたかに関係する。そういう場合にあるならば、要求トルクが現在、特定可能な範囲外にあるかどうかが確認される。そうでない場合、ニュートラルポジションはさらに維持され、質問ブロック６２が繰り返される。他の全て場合においては、プロセスは質問ブロック６３に進む。
【００２９】
質問ブロック６３において、駆動機械１４の非常時モードが存在するかどうかが確認される。ここで、例えば駆動機械１４の制御要素又はセンサに異常があるかどうかが確認される。制御装置４９と制御装置１６との間及び制御装置１６と駆動機械１４との間の信号接続が正しく機能しているかどうかも確認される。
【００３０】
故障がない場合には、次にブロック６４において、駆動機械１４は、変速機のインプットシャフト１１の回転速度が目標のギヤ段の同期回転速度に調整されるように作動される。次に、ブロック６５において、目標のギヤ段が係合されて、変速はブロック６６において終了する。
【００３１】
故障が検出される場合には、すなわち駆動機械１４が非常時モードにある場合には、ブロック６７において、駆動機械１４は一定の回転速度を生成するように作動される。回転速度は１１５０〜１２５０ｒｐｍの範囲内、すなわち例えば１２００ｒｐｍにある。
【００３２】
次のブロック６８において、クラッチ１２が開放される。次に、ブロック６９において、レンジ変速部１９がニュートラルポジションに置かれる。
【００３３】
次のブロック７０において、主変速部１８において係合されるべき目標のギヤ段、及びスプリッタ変速部１７とレンジ変速部１９において設定されるべき駆動位置が決定される。このようにするために、変速機１０の全１６個のギヤ段の変速比が全て制御装置４９に記憶される。自動車の速度に由来する変速機のアウトプットシャフト３５の回転速度を使用して、制御装置４９は個々のギヤ段において生成されるであろう回転速度を計算する。さらに制御装置４９に記憶されているのは、変速機のインプットシャフト１１の回転速度が変速後にあるべき回転速度範囲である。前記範囲は、自動車の速度、又は駆動機械１４の故障の種類による。次に制御装置４９は、回転速度が回転速度範囲内となるであろうギヤ段を決定するために確認する。制御装置４９は、前記ギヤ段のうちの１つを選択して、それにより主変速部１８の目標のギヤ段、及びスプリッタ変速部１７とレンジ変速部１９の駆動位置を特定する。
【００３４】
対象となっているギヤ段の１つの選択あるいは回転速度範囲はまた、路面の上り勾配又は下り勾配にも左右される場合がある。上り勾配が確認される場合には、例えば対象となっているギヤ段の最低速のものが選択され、回転速度範囲が、高い回転速度の方向へ移行する。
【００３５】
主変速部１８における目標のギヤ段の特定後、ブロック７１において前記目標のギヤ段は係合され、かつ適切であればスプリッタ変速部１７の駆動位置が変更される。次に、ブロック７２において、ブロック７３においてクラッチ１２が閉鎖される前にレンジ変速部１９の駆動位置が設定される。
【００３６】
それゆえ変速は、同様にブロック６６において終了する。
【００３７】
上述の目標のギヤ段と駆動位置の決定に代わるものとして、変速機のインプットシャフト１１の回転速度に対する所望の回転速度が特定され、そこから変速機１０の所望の変速比が計算されることも可能である。次に、どのギヤ段が前記所望の変速比に最も近いか確認される。そして前記ギヤ段が選択される。上述の回転速度範囲と同じように、所望の回転速度も同様に変わることがある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】自動車のドライブトレインを示す。
【図２】主変速部における変速のフロー図を示す。
【図１】
2008537584.tif 000003
【図２】
2008537584.tif 000004
【国際調査報告】
2008537584.tif 000005
2008537584.tif 000006
2008537584.tif 000007
2008537584.tif 000008