(57)【要約】  本発明は、エンジンとトランスミッションの間でエンジンの出力軸の回転数とトランスミッションの出力軸の回転数により変速比を決定する、エンジン、後置のクラッチ及びこれに続くトランスミッションを有する自動車ドライブトレインの変速比の決定方法において、トランスミッションに後置されたドライブトレインの車両部品の変速比を決定するために、別の段階、即ち  −  自動車の瞬時速度の値の決定、並びに  −  トランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び自動車の瞬時速度の値の演算装置による処理を有する方法に関する。
2008509362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとトランスミッションの間でエンジンの出力軸の回転数とトランスミッションの出力軸の回転数により変速比を決定する、エンジン、後置のクラッチ及びこれに続くトランスミッションを有する自動車ドライブトレインの変速比の決定方法において、
トランスミッションに後置されたドライブトレインの車両部品の変速比を決定するために、上記方法が更に以下の段階、即ち
−  自動車の瞬時速度の値の決定、並びに
−  トランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び自動車の瞬時速度の値の演算装置による処理
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
演算装置がトランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値と車速の値の逆数との積を算出することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
瞬時車速が最小値を超えるときだけ、方法が実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
トランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び／又は瞬時車速の値をそれぞれ異なるクロックレートで検出することを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
最低のクロックレートで検出される値の変化があるときだけ、演算装置が値の処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
出力軸の瞬時回転数の加速の値が所定の値を超えないときだけ、演算装置が値の処理を行うことを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
決定された変速比が所定の許容値を超えないようになるまで、演算装置が値の処理を繰り返すことを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
演算装置が計算値の代わりに代替値を決定することを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に基づく自動車のドライブトレインの変速比の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のドライブトレインで駆動機関にクラッチ及びトランスミッションを駆動技術的に後置することは周知である。トランスミッションはとりわけエンジン回転数及びエンジントルクを変換する機能を有する。この変換によって、十分に高い駆動トルク又は駆動力で所望の車速に相当する回転数及びトルクが車両の被駆動輪に生じる。
【０００３】
トルク及び回転数の変換は、トランスミッションで種々の変速比をセットすることによって得られる。エンジンの出力軸又はトランスミッションの入力軸の回転数ｎｍとトランスミッションの出力軸の回転数ｎｗｇを互いに比較することによって、当該の変速比が決定される。エンジンの出力軸又はトランスミッションの入力軸とトランスミッションの出力軸の間の変速比は式ｉ１＝ｎｗｇ／ｎｍにより定義される。トランスミッションの出力軸の回転数ｎｗｇが既知であり、駆動輪に至るドライブトレインに、回転数に影響するその他の部品がなければ、少なくとも１つの車両駆動輪の回転数はトランスミッションの出力軸の回転数で決まる。
【０００４】
ところが車両の実用寿命の過程で、トランスミッションに後置された部品が実際の変速比に影響するような事態が生じることがある。例えば自動車の増設又は改造の際にこれまで使用された後車軸に採用されたのと異なる変速比のアクスルディファレンシャルを有する後車軸を取り付ける場合に、これが起こる。
【０００５】
ドライブトレインの変速比の変化の別の原因は、切換え段が変更された切換え式パワートランスファである。トランスミッションとアクスルディファレンシャルの間に挿設されるパワートランスファは、複数の車軸を同時に駆動するために使用することができる。パワートランスファのもう一つの任務は、常時四輪駆動車のアクスルディファレンシャル間で回転数の等化を得るか、又は駆動輪の間のスリップの差が大きすぎる場合に回転数の等化を阻止することである。またオフロード車又は商用車で変速比範囲を拡張するために、パワートランスファが使用される。その場合ドライブトレインの変速比がどの程度影響されるかが正確にわからないことがある。
【０００６】
トランスミッションに後置されたドライブトレインの部品で変速比が変更されるもう一つの原因は、駆動輪によるものである。車輪の交換を行い、その際前に使用した車輪と異なる直径の車輪を使用すると、前に使用した車輪と比較して変化したころがり距離が生じるので、異なる車速が発生する。直径の変化は、例えば駆動力の改善のために走行時の空気圧を低下させることによっても起こる。車両の実用寿命の間にタイヤ摩耗が起こり、時がたつにつれて車輪直径が減少する。これらの影響の結果、変速比が部分的にあるいは全く不明になり、運転戦略、トランスミッション制御及びクラッチ制御のための信号量がまったく存在しないかあるいは誤った信号量しか存在しないことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした背景のもとで本発明の根底にあるのは、車両の全寿命にわたり運転戦略、クラッチ制御及びトランスミッション制御を最適に、かつ少ない費用で調整できる方法を決定するという課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決策は主請求項の特徴により明らかであり、発明の有利な実施態様及び改良が従属請求項に見られる。
【０００９】
本発明の根底には、被駆動輪に至るまでトランスミッションに後置されたドライブトレインの部品の個別の変速比を妥当な費用で決定することはできないという認識がある。そこで本発明に基づき、トランスミッションに後置された部品の総変速比を決定するというやり方に切り換える。
【００１０】
それによれば、本発明は、エンジンとトランスミッションの間でエンジンの出力軸の瞬時回転数とトランスミッションの出力軸の瞬時回転数によって変速比を決定する、エンジン、後置のクラッチ及びそれに後置したトランスミッションを有する自動車ドライブトレインの変速比の決定方法から出発する。
【００１１】
さらに本方法は、トランスミッションに後置されたドライブトレインの車両部品の変速比を決定するために、更なる段階、即ち自動車の瞬時速度の値の決定並びにトランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び自動車の瞬時速度の値の演算装置による処理を有する構成になっている。
【００１２】
さらに演算装置がトランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値と車速の値の逆数との積を算出するように構成することが好ましい。こうすればトランスミッションに後置された部品の総変速比の値を動的車輪直径に応じて算出することができるから好都合である。この量は監視可能な期間のあいだ一定であるから、被駆動輪の速度センサ又はトランスミッションの出力軸の回転数センサの故障を置き換えることができる。
【００１３】
また瞬時車速が最小値を超えるときだけ、本方法が実行されるように構成することが好ましい。これで変速比の決定の不確かさ又は誤差範囲が小さくなるので好都合である。
【００１４】
またトランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び／又は瞬時車速の値がそれぞれ異なるクロックレートで検出されるように構成することができる。こうして異なる時点でそれぞれ現在の測定値を与えるセンサ及び測定値記録計を使用できるので好都合である。
【００１５】
さらに最低のクロックレートで検出される値の変化が現れたときだけ、演算装置が上記の値の処理を行うならば好都合であると判断される。こうして全体として現在値を表す測定値だけが変速比の決定に含まれるから好都合である。異なる時点に異なる事象で検出された測定値が変速比の計算に使用されることが、こうして回避される。
【００１６】
また出力軸の瞬時回転数の加速の値が所定の値を超えないときだけ、演算装置が値の処理を行うように構成することができる。こうすれば発進時にドライブトレインに現れる機械的変形（いわゆるワインドアップ効果）が、変速比の決定で些細な外乱として作用するにすぎないので好都合である。
【００１７】
発明の別の変法によれば、決定された変速比が所定の許容値を超えないようになるまで、演算装置が上記の値の処理を繰り返すように構成することができる。決定された変速比で僅かな測定誤差しかないものだけがトランスミッション制御、クラッチ制御及び運転戦略のための信号量として使用されるから好都合である。
【００１８】
最後に、演算装置が計算値の代わりに代替値を決定するように構成することが好ましい。例えば決定された変速比が最小変速比値を下回る場合にこのような代替値が使用され、トランスミッション制御、クラッチ制御及び運転戦略が技術的に明らかに無意味な値に基づくことがないので好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施例及び明細書に添付した図面に基づいて発明を説明する。
【００２０】
図１で明らかなように、自動車のドライブトレインはエンジン１、駆動技術的に後置されたクラッチ２及び後置のトランスミッション３を有する。エンジン１の出力軸は回転数ｎｍを有する。クラッチ２が切断されていなければ、回転数ｎｍはクラッチ２によりトランスミッション３に伝達される。そこでトルク変換及び回転数変換が行われるから、トランスミッション３の出力軸は回転数ｎｗｇで回転する。
【００２１】
エンジンとトランスミッションの間の変速比は周知のように式ｉ１＝ｎｍ／ｎｗｇによって計算される。トランスミッション３の出力軸の回転数は、ドライブトレインから場合によって存在するパワートランスファ４へ、そこからアクスルディファレンシャル５へ転送される。そこで動力の流れが９０°方向変換され、車両の縦軸を横切って配置された駆動軸６が駆動される。駆動軸６の末端に車両の車輪７が配置されている。
【００２２】
発明の一実施形態によれば、車輪７で瞬時車速が測定され、回転数ｎｗｇにより相対変速比を次式により決定することができる。
ｉ２／ｄｄｙｎ＝π・ｎｗｇ／ｖ・・・（１）
【００２３】
ここで、ｉ２はトランスミッション３の出力軸から被駆動輪７に至るまでの変速比、ｄｄｙｎは車輪７の動的車輪直径、ｎｗｇはトランスミッションの出力軸の回転数、ｖは車輪７の速度である。ｉ２によって、トランスミッション３と車輪７の間にある部品のすべての個別変速比を包含する総変速比が表示される。図１でこのドライブトレイン範囲を破線で示した。式（１）により決定される相対変速比が分かれば、次の問題が解決される。
【００２４】
ａ）速度センサの故障又はドライブトレインの回転数センサの故障：比ｉ２／ｄｄｙｎは監視可能な期間のあいだ一定であるから、速度センサ又は回転数センサの値が突然欠落することがあっても、これを計算することができる。
【００２５】
ｂ）パワートランスファの未知の変速段：動的車輪直径ｄｄｙｎが分かれば、検出された車速ｖ及びトランスミッション３の検出された回転数ｎｗｇで変速比ｉ２が決定される。またアクスルディファレンシャル５の変速比が分かれば、これからパワートランスファ４の変速段が明らかになる。
【００２６】
ｃ）未知の動的車輪直径：変速比ｉ２、トランスミッション３の出力軸の回転数ｎｗｇ及び車速ｖが分かれば、動的車輪直径が決定される。車両の実用寿命の間に車輪交換が行われ、又はタイヤが摩耗し、又は空気圧が低下すると、式（１）により決定することができる車輪の動的直径が変化する。
【００２７】
変速比ｉ２の決定の際に測定誤差又は測定量の検出誤差が、変速段に関して誤りが生じるほど大きくならないように注意しなければならない。次例は図２に関連してこのことを明らかにするものである。
【００２８】
切換え式パワートランスファが第１の変速比１：０．９の切換え段と第２の変速比１：１．１の切換え段を有するとして、測定量が誤りなしに測定されるならば、これらの変速比は互いにはっきり区別することができる。ところが実際にはどの測定信号にも測定誤差が伴う。
【００２９】
±１０％の不確かさで変速比が知られているとしよう。このため図２の表に示す値の下限ＵＧ及び上限ＯＧを有する誤差範囲が生じる。１：０．９の第１の変速比で＋１０％の不確かさは０．９９の上限をもたらし、−１０％の不確かさで下限ＵＧ＝０．８１となる。第２の変速比１：１．１の次の切換え段で±１０％の不確かさは１．２１の上限ＯＧと０．９９の下限ＵＧをもたらす。こうして第１の変速比１：０．９の場合の上限ＯＧは第２の変速比１：１．１の場合の下限ＵＧに等しいことが明らかになる。±１０％の不確かさによって、切換え式パワートランスファで変速比が１：０．９であるか１：１．１であるかを明確に決定できないことになる。変速比の決定の不確かさが著しく引き下げられ、例えばそれが±５％にすぎなければ、このような事態は回避される。
【００３０】
変速比の決定の不確かさは系統誤差に原因する可能性がある。とりわけ駆動輪のスリップ、車速又はトランスミッション３の出力軸の回転数の決定の際の異なるクロックレート及び自動車の発進時の後車軸のワインドアップ効果が挙げられる。例えば信号検出のクロックレートの相違を考慮すれば、変速比の決定の不確かさが最小化される。
【００３１】
図３に一例として、センサ１(Sensor1)又はセンサ２(Sensor2)に属する信号曲線を示す。センサ１では信号が比較的高いクロックレートで検出されるが、センサ２では低いクロックレートが使用される。図示の例でセンサ１はセンサ２の２倍のクロックレートを有する。
【００３２】
変速比ｉ２の決定に関連して、例えばセンサ１はトランスミッション３の回転数センサ、センサ２は車輪７の速度センサを表すとしよう。本発明に基づき変速比ｉ２の計算でどの信号を使用するかを決めるために、センサ２の信号変化が低いクロックレートで現れる場合だけ変速比ｉ２の計算が行われるようにすることができる（図３の“Ａ”及びそこに記載された事象棒グラフを参照）。その結果、２つのセンサ１及び２により新たに検出された信号があるときだけ、変速比が計算されることとなる。事象が変化し、これが一方のセンサによって他方のセンサより早期に認識されるならば、比較的高い系統誤差を伴う変速比が決定される。
【００３３】
発進の際に全ホイールサスペンションの機械的変形及びねじれ、いわゆる「ワインドアップ効果」が起こる。本発明に基づく変速比の決定は、ワインドアップ効果が測定信号に無視し得る程度の歪みをしかもたらさないようになるまで、延期することができる。これは例えばトランスミッションの出力軸の瞬時回転数の加速の変化の値ｄｎｗｇ／ｄｔ３が所定の値を超えないことによって達成される。
【００３４】
変速比ｉ２の決定の際に系統誤差を減少するもう一つのやり方が図４に関連して明らかである。それによれば計算の結果が先行の計算の結果と比較して所定の許容値Ｔを超えないようになるまで、式（１）による計算を繰り返すのである。別の手法は、最小変速比を下回ったときに、こうして決定された値の代わりに代替値Ｅｍｉｎを使用するものである。このことは最大可能な変速比を超える場合にも同じく当てはまる。この場合は代替値Ｅｍａｘが選ばれる（図４を参照）。
【００３５】
これらの手法を考慮すれば、変速比の決定の際に系統誤差が減少される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】自動車ドライブトレインの平面概略図を示す。
【図２】発明の一実施形態による変速比の決定の際の誤計算の説明のための図を示す。
【図３】発明の別の実施形態による変速比の決定の説明のための概略図を示す。
【図４】発明の別の実施形態による変速比の決定の説明のための概略図を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン
２  クラッチ
３  トランスミッション
４  パワートランスファ
５  アクスルディファレンシャル
６  後車軸
７  後輪
ｉ１  エンジンとトランスミッションの間の変速比
ｉ２  トランスミッションと被駆動輪の間の変速比
ｎｍ  エンジンの回転数
ｎｗｇ  トランスミッションの回転数
ｖ  校正済み車速
ｄｄｙｎ  動的車輪直径
Ｅｍｉｎ  最小代替値
Ｅｍａｘ  最大代替値
Ｔ  許容値
Ａ  計算事象
【図１】
2008509362.tif 000003
【図２】
2008509362.tif 000004
【図３】
2008509362.tif 000005
【図４】
2008509362.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月2日(2006.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとトランスミッションの間でエンジンの出力軸の回転数とトランスミッションの出力軸の回転数により変速比を決定し、その際トランスミッションに後置されたドライブトレインの車両部品の変速比を決定するために、更に以下の段階、即ち
−  自動車の瞬時速度の値の決定、並びに
−  トランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び自動車の瞬時速度の値の演算装置による処理
を有する、エンジン、後置のクラッチ及びこれに続くトランスミッションを有する自動車ドライブトレインの変速比の決定方法において、
トランスミッションの出力軸の瞬時回転数の値及び／又は瞬時車速の値をそれぞれ異なるクロックレートで検出し、最低のクロックレートで検出される値の変化があるときだけ、演算装置が値の処理を行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
出力軸の瞬時回転数の加速の値が所定の値を超えないときだけ、演算装置が値の処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
決定された変速比が所定の許容値を超えないようになるまで、演算装置が値の処理を繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
瞬時車速が最小値を超えるときだけ、方法を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
演算装置が計算値の代わりに代替値を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2008509362.tif 000007
2008509362.tif 000008
2008509362.tif 000009
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