(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両加減速中にデュアルクラッチトランスミッション（１０）内の第１のギアから第２のギアにシフトするための方法であって、
前記デュアルクラッチトランスミッションが、
エンジン（１１）と駆動輪（４）との間でトルクが伝達されるように係合され、活動状態である第１のギアであって、前記第１のギアが第１の摩擦クラッチによって前記エンジンから切り離し可能であり、前記第１の摩擦クラッチが閉鎖されている第１のギアと、
前記エンジン（１１）と前記駆動輪（４）との間でトルクが伝達されないように切り離され、非活動状態である係合すべき第２のギアであって、前記第２のギアが第２の摩擦クラッチによって前記エンジンから切り離し可能であり、前記第２の摩擦クラッチが開放されている第２のギアと、
非活動状態である前記第１のギア又は前記第２のギアのうちの１つのギアのシャフト（２１）に駆動式に接続された電動モータ（４１）と、
を含み、
前記方法が、
係合状態の非活動ギアになるように前記第２のギアを係合するステップと、
エンジントルクが前記第２のギアを介して前記駆動輪に伝達されるように本質的に同時に前記第１の摩擦クラッチを開放して前記第２の摩擦クラッチを閉鎖し、それにより前記第１のギアが係合状態かつ非活動状態になり、前記第２のギアが係合状態かつ活動状態になるステップと、
前記非活動ギアのツースクラッチ（３５）によって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように前記電動モータ（４１）を制御するステップと、
それにより前記第１のギアが切り離し状態かつ非活動状態になるように前記ツースクラッチ（３５）を切り離すことにより前記第１のギアを切り離すステップと、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記電動モータ（４１）の現在の加減速レベルと、前記電動モータ（４１）の少なくとも１つの慣性モーメント値とを使用することにより、前記電動モータ（４１）によって提供すべき前記補償トルクを計算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電動モータ（４１）に駆動式に接続された伝動軸の現在の加減速レベルと、前記伝動軸の慣性モーメント値も使用することにより、前記電動モータ（４１）によって提供すべき前記補償トルクを計算するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記係合状態の非活動ギアの前記ツースクラッチに回転式に接続され、前記非活動ギアのギアホイールの上流に位置するそれぞれのコンポーネントの現在の加減速レベル及び慣性モーメント値から得られる全トルクを使用することにより、前記電動モータ（４１）によって提供すべき前記補償トルクを計算するステップを含む、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記非活動ギアの前記ツースクラッチに回転式に接続されたコンポーネントの負荷独立トルク損失を考慮に入れて、前記電動モータ（４１）によって提供すべき前記補償トルクを計算するステップを含む、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記非活動ギアの前記コンポーネントの現在の角速度を考慮に入れて、前記非活動ギアの前記負荷独立トルク損失を決定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
現在のトランスミッションオイル温度を考慮に入れて、前記非活動ギアの前記負荷独立トルク損失を決定するステップを含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
データマップ（４６）から前記非活動ギアの現在の負荷独立トルク損失を取得するステップを含む、請求項５乃至７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記車両（５）の実際のトランスミッション試験体上で非活動ギアの負荷独立トルク損失を測定することによる値で前記データマップ（４６）のデータを充填及び／又は置換するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電動モータ（４１）の現在の加減速レベルを決定するステップを含む、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
所定のシーケンスに応じて徐々に増加する補償トルクを提供するように前記電動モータ（４１）を制御するステップを含む、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記徐々に増加する補償トルクが、段階的に増加する補償トルク又は線形若しくは非線形で連続的に増加する補償トルクを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記係合状態の非活動ギアを切り離すステップが、前記非活動ギア上の推定及び／又は測定トルクが所定のトルク範囲内である場合、又は前記非活動ギア上の推定及び／又は測定トルクが実質的にゼロである場合、又は前記補償トルクを提供するように前記電動モータ（４１）が制御されてから特定の時間が経過した場合、又は前記補償トルクを提供するように前記電動モータ（４１）を制御する前若しくは同時に、切り離し力を加えるようにツースクラッチ作動メカニズム（４８）を制御することを含む、請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記デュアルクラッチトランスミッション（１０）は、前記電動モータ（４１）と内燃機関（１１）との間の前記トランスミッション内にプラネタリトランスミッションコンポーネントが存在しない、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記補償トルクが、加速中には前記電動モータ（４１）の回転方向に加えられ、減速中には前記電動モータ（４１）の回転方向とは反対に加えられる、請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記非活動ギアの前記ツースクラッチの切り離し後に、係合すべき次の非活動ギアのツースクラッチの回転部分同士の相対速度が係合に適応するように前記電動モータ（４１）を制御するステップを更に含む、請求項１乃至１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記電動モータ（４１）の出力軸のトルクを測定するためのトルクセンサを備えた、請求項１乃至１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
プログラムがコンピュータ上で実行されるときに請求項１乃至１７のいずれか１つの前記ステップを実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム。
【請求項１９】
プログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに請求項１乃至１７のいずれか１つの前記ステップを実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
デュアルクラッチトランスミッションの電動モータを制御するための電子制御ユニット（４０）であって、請求項１乃至１７のいずれか１つの前記方法の前記ステップを実行するように構成された電子制御ユニット（４０）。
【請求項２１】
複数のギアであって、それぞれのギアが活動状態及び非活動状態と係合状態及び切り離し状態とを有する、複数のギアと、
それぞれが少なくとも１つのギアホイールとそれぞれ第１及び第２のクラッチとを保持する、第１及び第２のトランスミッション中間軸と、
少なくとも２つの更なるギアホイールを保持するトランスミッション出力軸であって、それぞれの更なるギアホイールが前記第１及び前記第２のトランスミッション中間軸の前記少なくとも１つのギアホイールのそれぞれ１つと係合する、トランスミッション出力軸と、
前記第１のトランスミッション中間軸上の第１のツースクラッチ及び前記第２のトランスミッション中間軸上の第２のツースクラッチであって、それぞれのツースクラッチが前記複数のギアのうちの１つのギアを選択的に係合して切り離すためのものであり、それぞれのギアが前記少なくとも１つのギアホイール及び前記少なくとも１つの更なるギアホイールのうちのそれぞれ１つと、前記第１及び前記第２のトランスミッション中間軸のうちのそれぞれ１つと、前記トランスミッション出力軸からなる、第１及び第２のツースクラッチと、
前記第１のトランスミッション中間軸に駆動式に接続された電動モータ（４１）と、
車両加減速モードで、エンジンと駆動輪との間でトルクが伝達される前記複数のギアのうちの係合状態の活動ギア、切り離すべき前記複数のギアのうちの係合状態の非活動ギア、及び前記非活動ギアのシャフトに駆動式に接続された前記電動モータ（４１）により、前記非活動ギアの前記ツースクラッチによって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように前記電動モータ（４１）を制御し、前記係合状態の非活動ギアを切り離すために構成された電子制御ユニット（４０）と、
を含み、
前記第１及び前記第２のクラッチが摩擦クラッチであり、
前記電動モータ（４１）が前記複数のギアのうちの前記ギアの１つを介して前記第２のトランスミッション中間軸に駆動式に接続されることを特徴とする、車両のデュアルクラッチトランスミッション（１０）。
【請求項２２】
請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の前記方法を実行するように構成された、請求項２１に記載の車両のデュアルクラッチトランスミッション（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両加減速中にデュアルクラッチトランスミッション（ｄｕａｌ  ｃｌｕｔｃｈ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）内の第１のギアから第２のギアにシフトするための方法であって、伝動軸に駆動式（ｄｒｉｖｉｎｇｌｙ）に接続された電動モータを有するデュアルクラッチトランスミッション内の非活動ギア（ｉｎａｃｔｉｖｅ  ｇｅａｒ）のツースクラッチ（ｔｏｏｔｈ  ｃｌｕｔｃｈ）を切り離すことを含む方法に関する。また、本開示は、車両の伝動軸に駆動式に接続された電動モータを備えたデュアルクラッチトランスミッションにも関する。
【０００２】
この方法及びデュアルクラッチトランスミッションは、トラック又はバスなどの多用途車、ホイールローダ又は連接運搬車などの建設車両、あるいは自動車、オートバイ、鉄道車両などの任意のその他のタイプの車両におけるトランスミッションに使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
車両の内燃機関、電動モータ、及びデュアルクラッチトランスミッションを含むハイブリッド電気自動車の動力伝達系は、例えば米国特許出願公開第２０１４／０１７１２５９号明細書により、従来技術で知られている。しかしながら、動力伝達系のドライバビリティに関して依然として改良の余地がある。欧州特許出願公開第１８２６４６２号明細書では、最初に閉鎖された直結ギアを開放し、最初に開放されていた直結ギアを閉鎖する前に、最初に使用されたギアが離脱して切り離し状態かつ非活動状態になる。このトランスミッションは２つの噛み合いクラッチを有する。更に、ギアチェンジモータユニットは更なる１組のギアホイールを介してそれぞれの中間軸に接続され、そのギアホイールは含まれるギアのうちの任意の１つの一部をなすものではない。他のデュアルクラッチトランスミッションは米国特許出願公開第２０１３／２６７３６７号明細書及び国際公開第２０１４／００３６５９号パンフレットに開示されており、そのいずれでもそれぞれのトランスミッションはプラネタリギアセットと組み合わされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この項は、本開示の一般的な概要を提供するものであり、その範囲全体又はその特徴のすべてを包括的に開示するものではない。
【０００５】
従来技術のハイブリッド電気自動車の動力伝達系設計の具体的な問題は、電動モータのロータの質量が比較的大きいことである。この質量によりロータの慣性モーメントが比較的大きくなり、その慣性モーメントは一般に、それに取り付けられた任意のギアホイールを含むデュアルクラッチトランスミッションの個々の伝動軸の全慣性モーメントをはるかに超えるものである。「慣性モーメント」という用語は本明細書では回転慣性を指す。
【０００６】
その伝動軸に取り付けられた電動モータを含むデュアルクラッチトランスミッションの動的挙動は、電動モータなしのデュアルクラッチトランスミッションの挙動とは非常に異なるものである。
【０００７】
動的挙動のこの変化は、非常に高い車両加減速中など、伝動軸の非常に高い加速レベル中に特に顕著である。高い車両加速は典型的に、おそらく車両の低負荷状態及び／又は下り坂の道路区分とも組み合わせて、高いエンジントルクが運転者から要求された場合に発生するが、これに限定されない。高い車両減速は典型的に、車両のブレーキがかけられた場合及び／又は運転中に上り坂の道路区分を走行している場合に発生するが、これに限定されない。
【０００８】
デュアルクラッチトランスミッションには、車両の運転中に、一般に、第１のギア比で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を駆動式に接続する１つの活動ギア（ａｃｔｉｖｅ  ｇｅａｒ）と、将来係合状態になるように準備され、第２のギア比で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を駆動式に接続するために配置された１つの非活動ギアとが存在する。速度伝達比の変化を提供するなどのために、第２のギア比は第１のギア比より大きいか又は小さいものにすることができる。活動ギアと非活動ギアとの選択は、一方のクラッチが活動ギアに駆動式に接続され、他方のクラッチが非活動ギアに駆動式に接続される、デュアルクラッチの選択的制御によって実行される。
【０００９】
ギアチェンジ後、即ち、第１のギア比に関連するクラッチの切断及び第２のギア比に関連するクラッチの接続が本質的に同時に行われた後、第１のギア比が最初に特定の期間の間、保持される。次に必要なギア比は、もう一度第１のギア比である場合もあれば、第１のギア比及び第２のギア比のどちらとも異なる第３のギア比である場合もある。特定の期間後にトランスミッション電子制御ユニットが、第１のギア比に関連する現在の非活動ギアを第３のギア比を有するギアに変更すると決定した場合、切り離し力（ｄｉｓｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒｃｅ）を加えるように関連のツースクラッチ作動メカニズムを制御することにより、現在係合状態の非活動ギアが切り離される。
【００１０】
現在係合状態の非活動ギアを切り離すために必要な切り離し力は、とりわけ、ツースクラッチによって現在伝達されているトルクに依存する。比較的高い車両加減速レベルの特定の問題の１つは、現在係合状態の非活動ギアのシャフトに電動モータが駆動式に接続された場合に比較的高いトルクが必要であることである。電動モータのロータは現在係合状態の非活動ギアのシャフトに駆動式に接続され、ロータの質量は典型的に比較的大きい。ロータの慣性モーメントはロータの質量及び質量分布に依存し、剛体の慣性モーメントは所望の角加速度に必要なトルクを決定するので、比較的高い車両加減速レベルを有する運転状況中に比較的高いトルクがツースクラッチによって伝達される。
【００１１】
具体的には、電動モータが受動的である状況、即ち、出力トルクを提供するように制御されていない状況では、電動モータのロータの質量が比較的大きいことにより、ツースクラッチはロータに現在の角加速度を提供するために比較的大きいトルクを伝達することが要求される。
【００１２】
ツースクラッチによって伝達されるトルクが比較的高いことにより、例えば、ツースクラッチ作動メカニズムの容量の制限のために、最大可用ギア切り離し力を超えるギア切り離し力が必要になる可能性がある。その結果、ツースクラッチ作動メカニズムは、高い車両加減速レベル中に、必要な切り離し量が大きいために、一時的に非活動ギアを切り離すことができなくなる可能性がある。故に次の非活動ギアの係合が遅延される可能性があり、次のギアチェンジも遅延状態になる。その結果として、動力伝達系のドライバビリティに関する改良が望ましい。
【００１３】
本開示の一目的は、車両加減速中にデュアルクラッチトランスミッション内の非活動ギアのツースクラッチを切り離すための方法であって、前述の問題が少なくとも部分的に回避される方法を提供することにある。この目的は請求項１の特徴によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
具体的には、この目的は、車両加減速中にデュアルクラッチトランスミッション内の非活動ギアのツースクラッチを切り離すための方法であって、
このデュアルクラッチトランスミッションが、
エンジンと駆動輪（ｄｒｉｖｅｎ  ｗｈｅｅｌ）との間でトルクが伝達される係合状態の活動ギアと、
切り離すべき係合状態の非活動ギアと、
非活動ギアのシャフトに駆動式に接続された電動モータと、
を含み、
この方法が、
非活動ギアのツースクラッチによって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルク（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｌ  ｔｏｒｑｕｅ）を提供するように電動モータを制御するステップと、
係合状態の非活動ギアを切り離すステップと、
を含む方法により達成される。
【００１５】
非活動ギアのツースクラッチによって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように電動モータを制御することにより、ツースクラッチ作動メカニズムによって提供すべき必要な切り離し力も減少するか又は実質的に除去され、それにより高い車両加減速の状況でも係合状態の非活動ギアを適切に切り離すことが可能になる。従って、この解決策はギアチェンジにおける望ましくない遅延を防止し、動力伝達系のドライバビリティの改良が達成される。
【００１６】
また、本開示のこの目的は、車両のデュアルクラッチトランスミッションであって、前述の問題が少なくとも部分的に回避されるデュアルクラッチトランスミッションを提供することにもある。この目的は独立製品請求項の特徴によって達成される。
【００１７】
具体的には、この目的は、車両加減速中にデュアルクラッチトランスミッション（１０）内の第１のギアから第２のギアにシフトするための方法であって、
このデュアルクラッチトランスミッションが、
エンジン（１１）と駆動輪（４）との間でトルクが伝達されるように係合され、活動状態である第１のギアであって、第１のギアが第１の摩擦クラッチによってエンジンから切り離し可能であり、第１の摩擦クラッチが閉鎖されている第１のギアと、
エンジン（１１）と駆動輪（４）との間でトルクが伝達されないように切り離され、非活動状態である係合すべき第２のギアであって、第２のギアが第２の摩擦クラッチによってエンジンから切り離し可能であり、第２の摩擦クラッチが解放されている第２のギアと、
非活動状態である第１のギア又は第２のギアのうちの１つのギアのシャフト（２１）に駆動式に接続された電動モータ（４１）と、
を含み、
この方法が、
係合状態の非活動ギアになるように第２のギアを係合するステップと、
エンジントルクが第２のギアを介して駆動輪に伝達されるように本質的に同時に第１の摩擦クラッチを開放して第２の摩擦クラッチを閉鎖し、それにより第１のギアが係合状態かつ非活動状態になり、第２のギアが係合状態かつ活動状態になるステップと、
非活動ギアのツースクラッチ（３５）によって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように電動モータ（４１）を制御するステップと、
それにより第１のギアが切り離し状態かつ非活動状態になるようにツースクラッチ（３５）を切り離すことにより第１のギアを切り離すステップと、
を含む方法により達成される。
【００１８】
更なる利点は、従属請求項の特徴の１つ又は複数を実装することにより達成される。
【００１９】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、電動モータの現在の加減速レベルと、電動モータの少なくとも１つの慣性モーメント値とを使用することにより、電動モータによって提供すべき補償トルクを計算するステップを更に含む。補償トルクを計算することにより、ギア事前選択の急速な変更を可能にするために適切なトルクを直ちに加えることができる。
【００２０】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、電動モータに駆動式に接続された伝動軸の現在の加減速レベルと、伝動軸の慣性モーメント値も使用することにより、電動モータによって提供すべき補償トルクを計算するステップを更に含む。伝動軸の慣性モーメントも含むことにより、より正確な補償トルクが提供される。
【００２１】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、現在の加減速レベルと、係合状態の非活動ギアのツースクラッチに回転式（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌｙ）に接続され、ツースクラッチの上流に位置するそれぞれのコンポーネントの慣性モーメント値とから得られる全トルクを使用することにより、電動モータによって提供すべき補償トルクを計算するステップを更に含む。それぞれのコンポーネントの慣性モーメントを含むことにより、より正確な補償トルクが提供される。
【００２２】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、非活動ギアの上流のコンポーネントの負荷独立トルク損失（ｌｏａｄ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｔｏｒｑｕｅ  ｌｏｓｓ）を考慮に入れて、電動モータによって提供すべき補償トルクを計算するステップを更に含む。負荷独立トルク損失も含むことにより、特に低温トランスミッションオイル条件中に、より正確な補償トルクの計算が可能になる。
【００２３】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、非活動ギアの上流のコンポーネントの現在の角速度を考慮に入れて、非活動ギアの上流のコンポーネントの負荷独立トルク損失を決定するステップを更に含む。上流のコンポーネントの速度も含むことにより、より正確な補償トルクが提供される。
【００２４】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、現在のトランスミッションオイル温度を考慮に入れて、非活動ギアの負荷独立トルク損失を決定するステップを更に含む。トランスミッションオイル温度も含むことにより、より正確な補償トルクが提供される。
【００２５】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、データマップから非活動ギアの現在の負荷独立トルク損失を取得するステップを含む。この手法は、現在の負荷独立トルク損失に関するデータの迅速な取得を可能にする。また、必要な場合にデータマップを更新することも可能である。
【００２６】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、車両の実際のトランスミッション試験体（ｓｐｅｃｉｍｅｎ）上で非活動ギアの負荷独立トルク損失を測定することによる値でデータマップのデータを充填及び／又は置換するステップを含む。この手法は、１組のデュアルクラッチトランスミッション内の変動を考慮に入れた非常に独特のデータマップを提供する。
【００２７】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、電動モータの現在の加減速レベルを決定するステップを更に含む。これは、電動モータのシャフト上の角位置センサにより実施することができる。
【００２８】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、所定のシーケンスに応じて徐々に増加する補償トルクを提供するように電動モータを制御するステップを含む。この手法は、電動モータを使用してツースクラッチの切り離しを改善するための複雑ではなく容易に実現可能な解決策を提供する。
【００２９】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、徐々に増加する補償トルクは、段階的に増加する補償トルク又は線形若しくは非線形で連続的に増加する補償トルクを含む。この手法は、デュアルクラッチトランスミッションの任意のコンポーネントの回転速度及び慣性モーメントを把握せずに、電動モータが比較的迅速に必要な出力トルクを提供することを可能にする。
【００３０】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、係合状態の非活動ギアを切り離すステップは、非活動ギア上の推定及び／又は測定トルクが所定のトルク範囲内である場合、又は非活動ギア上の推定及び／又は測定トルクが実質的にゼロである場合、又は補償トルクを提供するように電動モータが制御されてから特定の時間が経過した場合、又は補償トルクを提供するように電動モータを制御する前若しくは同時に、切り離し力を加えるようにツースクラッチ作動メカニズムを制御することを含む。
【００３１】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、デュアルクラッチトランスミッションには、電動モータと内燃機関との間のトランスミッション内にプラネタリトランスミッションコンポーネント（ｐｌａｎｅｔａｒｙ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）が存在しない。
【００３２】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、補償トルクは、加速中には電動モータの回転方向に加えられ、減速中には電動モータの回転方向とは反対に加えられる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態例によれば、この方法は、非活動ギアのツースクラッチの切り離し後に、係合すべき次の非活動ギアのツースクラッチの回転部分同士の相対速度が係合に適応するように電動モータを制御するステップを更に含む。次のギアの同期プロセスを改善するために電動モータを使用することにより、一般に、同期がより高速になり、任意の機械的同期装置の摩耗が低減される。
【００３４】
本開示のいくつかの実施形態例によれば、電動モータの出力軸のトルクを測定するためのトルクセンサが備えられる。
【００３５】
本開示の更なる一目的は、プログラムがコンピュータ上で実行されるときに上記の方法を実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム、プログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに上記の方法を実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体、デュアルクラッチトランスミッションの電動モータを制御するための電子制御ユニットであって、上記の方法を実行するように構成された電子制御ユニット、並びに前述の問題が少なくとも部分的に回避される、車両の対応デュアルクラッチトランスミッションを提供することである。これらの目的は他の独立請求項の特徴によって達成される。
【００３６】
適用性の更なる分野は、本明細書に提供される説明から明らかになるであろう。
【００３７】
以下の詳細な説明では、以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】デュアルクラッチトランスミッションの非活動ギアを切り離すための開示されている方法を有するのに適した車両及びそこに実装された対応トランスミッションを概略的に示している。
【図２】第１の動作モードにおけるデュアルクラッチトランスミッションの実施形態例を概略的に示している。
【図３】第２の動作モードにおける図２の実施形態例を示している。
【図４】第３の動作モードにおける図２の実施形態例を示している。
【図５】第４の動作モードにおける図２の実施形態例を示している。
【図６】加速フェーズにおける事前選択ギアのパワーシフト及びその後の変速中の実施形態例のデュアルクラッチトランスミッションの様々なパラメータの概略表現を示している。
【図７】図６と同様であるが、次の事前選択ギアの同期のために電動モータも適用する実施形態例のデュアルクラッチトランスミッションの様々なパラメータの概略表現を示している。
【図８】減速フェーズにおける事前選択ギアのパワーシフト及びその後の変速中の実施形態例のデュアルクラッチトランスミッションの様々なパラメータの概略表現を示している。
【図９】図８と同様であるが、次の事前選択ギアの同期のために電動モータも適用する実施形態例のデュアルクラッチトランスミッションの様々なパラメータの概略表現を示している。
【図１０】デュアルクラッチトランスミッションの非活動ギアを切り離すための方法の実施形態例を示している。
【図１１】デュアルクラッチトランスミッションの非活動ギアを切り離すための方法の第１の代替実施形態例を示している。
【図１２】デュアルクラッチトランスミッションの非活動ギアを切り離すための方法の第２の代替実施形態例を示している。
【図１３】デュアルクラッチトランスミッションの非活動ギアを切り離すための方法の第３の代替実施形態例を示している。
【図１４】デュアルクラッチトランスミッションの代替実施形態例を概略的に示している。
【図１５】デュアルクラッチトランスミッションの更なる代替実施形態例を概略的に示している。
【図１６】デュアルクラッチトランスミッションの更なる実施形態例を概略的に示している。
【図１７】デュアルクラッチトランスミッションの更なる実施形態例を概略的に示している。
【図１８】デュアルクラッチトランスミッションを制御するための電子制御ユニットの実施形態例を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本開示を制限するためではなく本開示を例示するために添付図面に関連して本開示の様々な態様について以下に説明するが、添付図面では同様の名称は同様の要素を示しており、記載されている諸態様の変形は具体的に示されている実施形態に限定されず、本開示のその他の変形にも適用可能である。
【００４０】
本開示は、動力源から駆動輪に推進動力を伝達するためのデュアルクラッチトランスミッションを制御するための方法並びにそのデュアルクラッチトランスミッション自体に関する。図面の図１に関しては、デュアルクラッチトランスミッションは、例えば、運転室６、１対の前輪７、駆動輪として機能する２対の後輪４、及びトレーラ（図示せず）に接続されるための連結装置９を有する大型又は小型トラック５に含めることができる。
【００４１】
図２は、図１の車両の４つの前進ギア１、２、３、４のみを有するデュアルクラッチトランスミッション１０の単純化した実施形態例の概略図を示している。内燃機関などの動力源１１はデュアルクラッチトランスミッション１０のトランスミッション入力軸１２に接続され、デュアルクラッチトランスミッション１０のトランスミッション出力軸１３は後車軸差動装置１４及び２つの駆動軸１５を介して後輪４に駆動式に接続される。
【００４２】
デュアルクラッチトランスミッション１０は、それぞれ第１の中間軸２１又は第２の中間軸２２を介して推進動力を選択的に伝達するための第１の摩擦クラッチ１９及び第２の摩擦クラッチ２０を含む。第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０は、デュアルクラッチトランスミッション１０の偶数段ギア２、４が第２の摩擦クラッチ２０に関連付けられ、デュアルクラッチトランスミッション１０の奇数段ギア１、３が第１の摩擦クラッチ１９に関連付けられるように交互に係合されるように電子制御ユニット４０により制御される。
【００４３】
共通入力ギアホイール２３はトランスミッション入力軸１２に回転式に固定される。第１の入力ギアホイール２４は共通入力ギアホイール２３と噛み合い、第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７に回転式に固定される。第２の入力ギアホイール２５も共通入力ギアホイール２３と噛み合い、第２の摩擦クラッチ２０の入力軸１８に回転式に固定される。
【００４４】
第１の中間軸２１は第１のルースギアホイール（ｌｏｏｓｅ  ｇｅａｒｗｈｅｅｌ）３１及び第３のルースギアホイール３３を保持し、第１及び第３のルースギアホイール３１、３３のいずれか一方は第１のツースクラッチ３５により第１の中間軸２１に選択的に回転式にロックすることができる。第２の中間軸２２は第２のルースギアホイール３２及び第４のルースギアホイール３４を保持し、第２又は第４のルースギアホイール３２、３４のいずれか一方は第２のツースクラッチ３６により第２の中間軸２２に選択的に回転式にロックすることができる。第１及び第２のツースクラッチ３５、３６の作動位置は、電子制御ユニット４０によって制御されるツースクラッチ作動メカニズムによって制御される。
【００４５】
トランスミッション出力軸１３は、トランスミッション出力軸１３に回転式に固定され、第１及び第２のルースギアホイール３１、３２の両方と噛み合う第１の共通出力ギアホイール３７を保持する。トランスミッション出力軸１３は、トランスミッション出力軸１３に回転式に固定され、第３及び第４のルースギアホイール３３、３４の両方と噛み合う第２の共通出力ギアホイール３８を更に保持する。
【００４６】
自動又は半自動ギアシフトは、電子制御ユニット４０がツースクラッチ作動メカニズムを介して第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０の係合位置並びに第１及び第２のツースクラッチ３５、３６の作動位置を制御することにより実行される。
【００４７】
電動モータ４１は第１の中間軸２１に駆動式に接続される。電動モータ４１は、同期又は非同期電動モータにすることができ、駆動モード次第で発電機としても使用することができる。電動モータは、トランスミッションハウジング４２の外面に取り付けられる場合もあれば、ハウジング４２内に統合される場合もある。バッテリ及び／又はキャパシタなどの電気貯蔵システム４３は、電気貯蔵システムからの電気エネルギで電動モータを駆動するか、又は電動モータ４１により電気エネルギを発生し、発生した電気エネルギを電気貯蔵システム４３に貯蔵するために、導電ワイヤを介して電動モータに接続することができる。内燃機関などの動力源１１と、デュアルクラッチトランスミッション１０のシャフトと一体化された電動モータとの組み合わせは、ハイブリッド電気動力伝達系を提供する。
【００４８】
パワー電子ユニット４４は、電流レベル及び電圧レベルを制御するために電動モータ４１と電気貯蔵システム４３との間の電気経路内に設けることができる。パワー電子ユニット４４は、電動モータ４１の出力トルクをデュアルクラッチトランスミッションの残りの部分の動作モードと同期させるために電子制御ユニット４０からの命令を受け取ることができる。
【００４９】
デュアルクラッチトランスミッションの利点の一例は、ギアシフトシーケンス中に非中断動力伝達を提供する可能性である。一方の摩擦クラッチの閉鎖と本質的に同時に他方の摩擦クラッチを開放することにより、非中断動力伝達が達成され、第１及び第２の摩擦クラッチは油圧コンバータの省略により低燃費を提供する。
【００５０】
デュアルクラッチトランスミッションの機能性について、図２〜図５に関連して以下に概略的に例示し説明する。図２では、第１の摩擦クラッチ１９は完全に閉鎖され、第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７から第１の中間軸２１にトルクを伝達し、第２の摩擦クラッチ２０は開放される。
【００５１】
また、第１のツースクラッチ３５は、第１のルースギアホイール３１を第１の中間軸２１と回転式に接続する位置に設定される。第１のツースクラッチ３５のこの設定により、第１のギアが係合し、即ち、トランスミッション入力軸１２とトランスミッション出力軸１３との間に最低ギア比のギアが得られる。第２のツースクラッチ３６は、第２のルースギアホイール３２を第２の中間軸２２と回転式に接続する位置を得るように制御される。第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０並びに第１及び第２のツースクラッチ３５、３６のこの設定は典型的に低速駆動モードで使用され、デュアルクラッチトランスミッションは、第１のルースギアホイール３１が第１の摩擦クラッチ１９を介してトランスミッション出力軸１３にトルクを伝達する第１のギアから、第２のルースギアホイール３２が第２の摩擦クラッチ２０を介してトランスミッション出力軸１３にトルクを伝達する第２のギアにギアシフトするために準備される。デュアルクラッチトランスミッション１０のこの制御状態では、第１のギアは活動ギア、即ち、動力源１１から駆動輪４に推進トルクを伝達するギアであり、第２のギアは係合状態であるが非活動のギア、即ち、動力源１１から駆動輪４に推進トルクを伝達しないギアである。
【００５２】
図３は、第１の摩擦クラッチが切り離し状態になっており、第２の摩擦クラッチが係合状態になっている、デュアルクラッチトランスミッションの設定を示している。それにより、トランスミッションは第１のギアから第２のギアにギアシフトしている。おそらく電子制御ユニット４０は、例えば、運転者のアクセルペダルの作動位置を示す出力信号をセンサ４５から受け取ることにより電子制御ユニット４０に入力された所望の車両減速度又は所望の突然の高レベル車両加速のために、第１のギアにシフトバックすると決定するので、第１及び第２のツースクラッチ３５、３６の作動位置はこれまで変更されていない。デュアルクラッチトランスミッション１０のこの制御状態では、第１のギアは係合状態の非活動ギア、即ち、動力源１１から駆動輪４に推進トルクを伝達しないギアであり、第２のギアは係合状態の活動ギア、即ち、動力源１１から駆動輪４に推進トルクを伝達するギアである。
【００５３】
図４及び図５には、非活動ギアを第１のギアから第３のギアにシフトするステップが示されている。このシフトは、現在係合状態の非活動ギアを切り離し、その後、新しい非活動ギアを係合することによって実行される。具体的には、このシフトは、第１のルースギアホイール３１がもう一度第１の中間軸２１に対して自由に回転し、その後、代わりに第３のルースギアホイール３３を第１の中間軸２１に回転式に固定できるようになるように第１のツースクラッチ３５を移動することによって実行される。図４では、ツースクラッチ３５は、第１及び第３のルースギアホイール３１、３３の両方が第１の中間軸２１に対して自由に回転できる位置に移動され、図５では、ツースクラッチ３５は、第３のルースギアホイール３３が第１の中間軸２１と係合状態になっており、即ち、回転式に固定されているように更に移動されている。第１のルースギアホイール３１は第１の中間軸２１から切り離されたままである。第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０の係合状態は変更されない。図５に示されているデュアルクラッチトランスミッション１０の制御状態では、第２のギアは係合状態の活動ギアのままであるが、この時点で第３のギアは非活動ギアである。その結果として、デュアルクラッチトランスミッション１０は第２のギアから第３のギアへのギアシフトを可能にするために準備されており、このギアシフトは、単に第２の摩擦クラッチ２０を切り離し、実質的に同時に第１の摩擦クラッチ１９を係合することにより実行することができる。
【００５４】
図２〜図５の実施形態例においてデュアルクラッチトランスミッションの第１の中間軸２１に駆動式に接続されて示されている電動モータ４１は、ハイブリッド電気動力伝達系によって推進トルクを発生するために電気エネルギを使用できるようにする。電気的に発生された推進トルクは、単一の動力源として使用するか又は内燃機関と組み合わせて使用することができる。電動モータ４１は追加的に又は代替的に車両にブレーキをかけるための発電機として使用することができる。
【００５５】
電動モータ４１は、固定されたステータと、デュアルクラッチトランスミッション１０のシャフトに駆動式に接続された回転可能なロータとを含む。ロータは通常、比較的大きい質量を有し、この質量はロータが接続されているシャフトの質量を超える可能性がある。その結果として、シャフト及び電動モータアセンブリの慣性モーメントは、電動モータ及びシャフトのサイズ次第で、電動モータなしの対応シャフトの慣性モーメントとは著しく異なる可能性がある。
【００５６】
Ｔ＝Ｊ＊αであるので、シャフト及び電動モータアセンブリの大きい慣性モーメントによる結果の１つはアセンブリの速度を変更するためのトルク要件の増加であり、ここでＴはトルクであり、Ｊは慣性モーメントであり、αはロータの角加速度である。ツースクラッチを切り離すために必要な力はツースクラッチによって現在伝達されているトルクによって決まるので、ロータの角加速度が非常に高いという特定の状況では、この現象は、非活動ギアのシャフトにトルクを現在伝達しているツースクラッチによって伝達されるトルクが比較的大きいためにデュアルクラッチトランスミッションの非活動ギアのツースクラッチの適切な切り離しを妨げる可能性がある。高トルク伝達レベルでは、ツースクラッチを切り離すために高い切り離し力を必要とする。例えば、ロータの非常に高い角加速度は、比較的高レベルの車両加減速の時間中に発生する可能性がある。比較的高い車両加速の一例は、特に低重量の貨物及び／又は下り坂の道路区分と組み合わせて、高レベルのエンジン出力を使用する加速である。比較的高い車両減速の一例は、比較的高レベルの車両制動又は車両を減速させる比較的急峻な道路区分である上り坂での走行である。
【００５７】
非活動ギアの切り離しは上記の図３及び図４に関連して例示され記載されているが、非活動の第１のギア上の第１のツースクラッチ３５は、その後、非活動の第３のギアと係合するために切り離さなければならない（図５）。車両が非常に高い加速を呈し、トランスミッションが図３に示されているモードである場合、電子制御ユニット４０は特定の時点で非活動の第１のギアを切り離すように第１のツースクラッチ３５を制御し、その後、第２のギアから第３のギアへの将来のパワーシフトを準備する目的で、代わりに非活動の第３のギアを係合するように第１のツースクラッチ３５を制御するであろう。電動モータのシャフト及びロータを加速するために第１のツースクラッチ３５を介して第１の中間軸２１に伝達されるトルクが比較的大きいために、この特定の運転状況は、第１のツースクラッチ３５が第１の非活動ギアから切り離されるのを妨げる可能性がある。その結果、第３の非活動ギアは係合することができず、第２のギアから第３のギアへの計画的なパワーシフトが遅延する可能性があり、車両加速の一時的な停止が発生することになる。車両加速性能が低減され、全体的な車両挙動が不調和になるので、これは望ましくない。
【００５８】
本開示はこの特定の問題に対する解決策を提示する。この解決策は、非活動ギアのツースクラッチによって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように電動モータを制御することを含む。ツースクラッチによって伝達されるトルクが減少するか又は実質的に除去されると、係合状態の非活動ギアは容易に切り離すことができる。その結果として、本開示は、電動モータによってもたらされたギアシフト問題が電動モータの適切な制御によって実際に解決されるという解決策を提供する。
【００５９】
次に、図２〜図５に関連して上述したギアシフトシーケンスについて、デュアルクラッチトランスミッションのいくつかのコンポーネントの回転速度及びトルクに関して図６に関連して説明する。簡単にするため、内燃機関１１は一定の出力トルクを送り出すものと想定されている。図６では、時間ｔ１では車両は第１のギアで加速し、デュアルクラッチトランスミッションは図２に対応するモードにあり、第２のギアが事前選択されている。内燃機関回転数６２が増加し、第１の摩擦クラッチ１９が係合され、第１の中間軸２１の回転速度６１が比例して増加する。係合状態の第１の摩擦クラッチ１９によって伝達されたトルク６３は一定であり、高レベルでは、切り離された第２の摩擦クラッチ２０によって伝達されたトルク６６はゼロである。従って、電動モータ４１によって発生され、回転摩擦及び磁気損失によって引き起こされたトルク６４は負である。このトルクは比較的低いレベルを有するが、回転速度の増加により増加する。
【００６０】
第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は本質的に、第１の摩擦クラッチ１９によって伝達されるトルク６３から、それぞれの慣性モーメントを考慮に入れて第１の中間軸２１及び電動モータ４１を加速することによって引き起こされるトルク損失、第１の中間軸２１の回転摩擦損失によって引き起こされるトルク損失、並びに電動モータ４１内の回転摩擦及び磁気損失によって引き起こされるトルク６４を引いたものに対応する。この関係の例は、（ＪＥＭ＋ＪＣＳ１）ｄω／ｄｔ＝ＭＦＣ１−ＭＴＣ１＋ＭＥＭ＿Ｄｒａｇ−ＭＣＳ１＿Ｄｒａｇという式から得られ、ここでＪＥＭは電動モータ４１の慣性モーメントであり、ＪＣＳ１は第１の中間軸２１全体の慣性モーメントであり、ｄω／ｄｔは現在の角加速度であり、ＭＦＣ１は第１の摩擦クラッチ１９上のトルクであり、ＭＴＣ１は第１のツースクラッチ３５上のトルクであり、ＭＥＭ＿Ｄｒａｇは電動モータ４１内の回転摩擦及び磁気損失によって引き起こされるトルク損失であり、ＭＣＳ１＿Ｄｒａｇは第１の中間軸２１全体の回転摩擦損失によって引き起こされるトルク損失である。デュアルクラッチトランスミッションのトルク関係のこの数学モデルは一実施形態例に対応するものであり、これより多少詳細で正確な数学表現を達成するために多くの変形を行ってもよい。
【００６１】
第１の中間軸２１全体はシャフト自体を指すが、シャフトに固定されたギアホイール、第１の中間軸２１に接続された第１の摩擦クラッチ１９の一部、第１の中間軸２１に回転式に固定された第１のツースクラッチ３５の一部など、シャフトに回転式に接続され、第１のツースクラッチ３５を介して加速される任意の追加のコンポーネントも含む。より多くのギアを有するデュアルクラッチトランスミッションの実施形態例では、第１の中間軸２１全体は、シャフトに回転式に固定されたギアホイール並びにギアホイールと噛み合う他のギアホイールを更に含むことができる。実際に、第１の中間軸２１全体という用語は本明細書では、係合状態の非活動ギアのツースクラッチに回転式に接続され、非活動ギアのギアホイールの上流に位置するすべてのコンポーネント、即ち、車両加速中に、第１の中間軸２１が非活動である状態で、第１のツースクラッチ３５を介して伝達されたトルクを介して加速されるすべてのコンポーネントを指す。
【００６２】
図３の実施形態例では、係合状態の非活動ギアのツースクラッチに回転式に接続され、非活動で事前選択された第１のギアの第１のルースギアホイール３１の上流に位置するすべてのコンポーネントは、第１の中間軸２１に回転式に固定された第１のツースクラッチ３５の一部、第１の中間軸２１に回転式に固定された第１の摩擦クラッチ１９の一部、電動モータ４１のロータ、及びコンポーネントのいずれかに回転式に固定されたベアリングの任意の一部である。
【００６３】
時間ｔ２では、電子制御ユニット４０は、第１のギアから第２のギアへのパワーシフトを開始するように第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０を制御する。これは、第１の摩擦クラッチ１９の切り離しと第２の摩擦クラッチ２０の係合を実質的に同時に行うことを伴う。その結果として、第１の摩擦クラッチ１９によって伝達されるトルク６３はゼロに向かって減少し始め、第２の摩擦クラッチ２０によって伝達されるトルク６６は増加し始める。第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は本質的に第１の摩擦クラッチ１９によって伝達されるトルク６３に対応するので、このトルクも減少し始める。内燃機関回転数６２は増加し続け、第１の中間軸２１の回転速度６１は比例して増加する。
【００６４】
時間ｔ３では、パワーシフトは終了し、ギアシフトは完了する。エンジン回転数６２は依然として第２の中間軸２２の速度よりかなり高いので、第２の摩擦クラッチ２０は依然としてスリップしている。第２の摩擦クラッチ２０によって伝達される高いトルクは緩やかに適応し、即ち、第２の摩擦クラッチ２０の入力軸１８が第２の中間軸２２の速度と等しくなる速度に向かってエンジン回転数６２を減少させる。第１のツースクラッチ３５が依然として係合状態であり、第１のギアが依然として事前選択されているので、第１の中間軸２１の回転速度６１は増加し続ける。係合状態の第１の摩擦クラッチ１９によって伝達されるトルク６３はこの時点でゼロである。第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は本質的に、第１の中間軸２１及び電動モータ４１のロータを加速するため並びに特定の回転摩擦及び磁気損失を克服するために必要なトルクに対応する。
【００６５】
時間ｔ４では、第２の摩擦クラッチ２０は最終的にスリップするのを停止しており、エンジン回転数６２はもう一度、低レベルから増加し始める。第１のツースクラッチ３５が依然として係合状態であり、第１のギアが依然として事前選択されているので、第１の中間軸２１の回転速度６１は増加し続ける。
【００６６】
時間ｔ５では、電子制御ユニット４０は第１のギアから第３のギアへ、非活動ギアのギア事前選択の変速を開始する。この変速は、図３〜図５のシーケンスに示されているように第１のルースギアホイール３１から第３のルースギアホイール３３への第１のツースクラッチの係合のシフトに対応する。しかしながら、第１の中間軸２１及び電動モータ４１の現在の角加速度が比較的高いために、第１のツースクラッチ３５によって現在伝達されているトルク６５は重大である。その結果として、ツースクラッチ作動メカニズムは、このレベルのトルク伝達において第１のツースクラッチ３５内の摩擦接触力を克服するために十分な切り離し力を発生できなくなる可能性がある。従って、電子制御ユニット４０は、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５を一時的に実質的に除去するための補償トルク６４を提供するように電動モータを制御する。
【００６７】
時間ｔ６では、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は実質的にゼロであり、第１のツースクラッチ３５は第１のルースギアホイール３１から切り離される。
【００６８】
時間ｔ７あたりでは、切り離しを確認すると、補償トルク６４が取り消され、第３のギアの事前選択が開始される。時間ｔ７後に電動モータ４１によって発生されるトルク６４は回転摩擦及び磁気損失によってもう一度負になり、その値は回転速度が同様であるために時間ｔ５の値にほぼ対応する。
【００６９】
第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の速度がエンジン回転数６２の低減により大幅に減少したｔ３〜ｔ４の期間内に第１の中間軸２１の回転速度６１は増加したので、時間ｔ７では、第１の中間軸２１の回転速度６１は第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の速度よりかなり高い。相対速度の比較的大きい偏差は、従来の同期装置（図示せず）により図６の実施形態例では除去されている。
【００７０】
同期装置は、例えば、第１のツースクラッチ３５上の係合面がそれぞれの相対回転速度を同期させるために第３のルースギアホイール３３上の対応係合面と係合し、その後、第３のギアを事前選択するために第１のツースクラッチ３５が第３のルースギアホイール３３と係合できるようにすることにより、実施することができる。代替的に、中央同期装置を使用してもよい。
【００７１】
時間ｔ８では、この時点で第３のギアが事前選択されているので、第１の中間軸２１の回転速度６１は第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の速度より低くなっている。ｔ７〜ｔ８の期間は非活動ギアの同期期間である。電動モータ４１によって発生された負のトルク６４は、電動モータ４１の回転速度の低減により同期期間中に減少する。同期期間中に第１のツースクラッチ３５によって伝達されたトルク６５は、それぞれの回転速度が減少するにつれて、第１の中間軸２１及び電動モータ４１の回転運動エネルギの減少レベルによって引き起こされた第１の中間軸及び電動モータ４１からトランスミッション出力軸１３への推進トルクの供給により正になる。時間ｔ８では、第１の中間軸２１及び電動モータ４１の回転速度をもう一度増加するためにトルクが必要になると、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５はもう一度負になる。
【００７２】
電動モータ４１は更に、ギア事前選択の変速中に同期プロセスを改善するためにも使用することができる。これは、第１のツースクラッチ３５の回転部分同士の相対速度が第３のルースギアホイール３３との係合に適応するように第１の中間軸２１の速度６１を制御するために、同期期間中に電動モータ４１の出力トルクを能動的に制御することによって実行される。このような制御プロセスは図７に概略的に示されており、これはその他の点では図６に関連して説明したプロセスと正確に対応する。
【００７３】
図７に示されている同期プロセスでは、時間ｔ７〜ｔ８中に電動モータ４１によって発生されるトルク６４は、その回転速度６１を迅速に低減する目的で第１の中間軸２１に制御された負の出力トルクが加えられたことに起因する。それにより、第１のツースクラッチ３５の回転部分同士の相対速度は第３のルースギアホイール３３との係合に迅速に適応する。回転速度６１のこの迅速な低減は、図７の時間ｔ７〜ｔ８間の回転速度曲線の比較的急峻な勾配によって示されている。同期プロセス中に第１の中間軸２１の速度を制御するために電動モータ４１を使用することにより、追加の同期手段が不要になるか又は追加の機械的同期手段の必要性が少なくとも低減される。図７では、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５が同期プロセス中にゼロになるように、電動モータ４１のみが同期に使用される。
【００７４】
時間ｔ８では、第１の中間軸２１の回転速度６１は第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の速度より低くなっており、第３のギアが事前選択されている。第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は同期プロセス中にゼロになる。第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５がもう一度負になり、エンジン回転速度６２の増加と調和して第１の中間軸２１及び電動モータ４１の回転速度を増加するために必要なトルクに対応する値になるように、電動モータ４１からの制御された負の出力トルクは停止される。
【００７５】
図６及び図７では、図２〜図５に関連して上述したギアシフトシーケンスの２つの代替実施形態について車両加速フェーズに関して説明した。次に、図８及び図９に関連して、車両減速フェーズ中のギアシフトシーケンスの２つの同様の代替実施形態について説明する。減速シーケンスは、図５に描写されているトランスミッションモードで、即ち、活動ギアとしての第２のギアと、非活動事前選択ギアである第３のギアにより始まる。
【００７６】
図８では、時間Ｔ１では車両が傾きなしの道路区分上を走行するものと想定されている。第２のギアが活動状態であり、第３のギアが事前選択されているものと想定する。内燃機関回転速度６２、第１の中間軸２１の回転速度６１、第２の摩擦クラッチ２０によって伝達されるトルク６６、回転摩擦損失により引き起こされた電動モータ４１によって発生されるトルク６４、及び第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５というパラメータはすべて一定である。内燃機関１１によって送り出されるトルクも一定である。
【００７７】
時間Ｔ２では、車両は比較的急峻な上り坂の道路区分に入る。この事象は、エンジン１１が上り坂を走行する車両の速度を維持しようとするときの推進負荷の突然の増加により、係合状態の第２の摩擦クラッチ２０によって伝達されるトルク６６の突然の増加を引き起こす。しかしながら、図８の例では、このエンジン出力の増加は一定の車速を維持するには不十分であり、その結果として、エンジンの回転速度６２は低下し始める。これに対応して第１の中間軸２１の回転速度６１は、図５に示されているように第１のツースクラッチ３５が第３のルースギアホイールと係合している限り、エンジン回転速度６１と第１の中間軸２１との固定された回転接続により低下する。
【００７８】
第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は、第１の中間軸２１及び電動モータ４０の現在の角減速が比較的大きいために、時間Ｔ２で増加する。第１の中間軸２１及び電動モータ４０の現在の角減速は、回転摩擦及び磁気損失によってもたらされた自然減速より大きい。トルク６５の増加は、現在の角減速レベルで第１の中間軸２１及び電動モータ４１を減速するのに必要な余分なトルクに対応する。
【００７９】
時間Ｔ３では、電子制御ユニット４０は、第３のギアから第１のギアへの非活動ギアのギア事前選択の変速を開始する。この変速は、図５〜図３のシーケンスに示されているように第３のルースギアホイール３３から第１のルースギアホイール３１への第１のツースクラッチの係合のシフトに対応する。しかしながら、時間Ｔ３で第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は、第１の中間軸２１及び電動モータ４０の現在の角減速が比較的大きいことにより重大である。その結果として、ツースクラッチ作動メカニズムは、このレベルのトルク伝達で第１のツースクラッチ３５内の摩擦接触力を克服するために十分な切り離し力を発生できなくなる可能性がある。従って、電子制御ユニット４０は、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５を一時的に実質的に除去するための補償トルク６４を提供するように電動モータ４１を制御する。
【００８０】
時間Ｔ４では、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は実質的にゼロであり、第１のツースクラッチ３５は第３のルースギアホイール３３から切り離される。第１のツースクラッチ３５が切り離されると直ちに、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は正確にゼロになる。しかしながら、電動モータ４１からの負の補償トルクにより、第１の中間軸２１の回転速度６１は以前とほぼ同じレベルでの減速を保持することになる。
【００８１】
時間Ｔ５あたりでは、切り離しを確認すると、補償トルク６４が取り消され、第１のギアの事前選択が開始される。時間Ｔ５後に電動モータ４１によって発生されるトルク６４は、回転摩擦及び磁気損失によって引き起こされ、第１の中間軸２１の回転速度６１に依存する。時間Ｔ５では、第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の回転速度がエンジン回転速度６２の低減により著しく減少したＴ２〜Ｔ４の期間に第１の中間軸２１の回転速度６１が減少したので、第１の中間軸２１の回転速度６１は第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の回転速度よりかなり低くなる。相対速度の比較的大きい偏差は、従来の機械的同期装置（図示せず）により図８の実施形態例では除去されている。
【００８２】
機械的同期装置は、例えば、第１のツースクラッチ３５上の係合面がそれぞれの相対回転速度を同期させるために第１のルースギアホイール３１上の対応係合面と係合し、その後、第１のギアを事前選択するために第１のツースクラッチ３５が第１のルースギアホイール３１と係合できるようにすることにより、実施することができる。代替的に、中央機械的同期装置を使用してもよい。
【００８３】
時間Ｔ６では、第１の中間軸２１の回転速度６１は第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の回転速度より大きくなっており、第１のギアは第１のツースクラッチ３５と第１のルースギアホイール３１との係合により事前選択状態になる。時間Ｔ５〜Ｔ６の期間は係合状態になるための非活動ギアの同期期間である。同期期間中に第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は、第１の中間軸２１の回転速度６１を増速するために内燃機関からのトルクを必要とすることにより負になる。時間Ｔ６では、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は、単にそれぞれの回転摩擦及び磁気損失によってもたらされるそれぞれの自然減速レベルより速くそれぞれの回転速度が減少するにつれて、第１の中間軸及び電動モータ４０の回転運動エネルギの減少レベルによって引き起こされた第１の中間軸及び電動モータ４１からトランスミッション出力軸１３への推進トルクの供給により、もう一度正になる。
【００８４】
電動モータ４１は更に、車両減速中のギア事前選択の変速中に同期プロセスを改善するためにも使用することができる。これは、第１のツースクラッチ３５の回転部分同士の相対速度が第１のルースギアホイール３１との係合に適応するように第１の中間軸２１の回転速度６１を制御するために、同期期間中に電動モータ４１の出力トルクを能動的に制御することによって実行される。このような制御プロセスは図９に概略的に示されており、これはその他の点では図８に関連して説明したプロセスと正確に対応する。
【００８５】
図９に示されている同期プロセスでは、時間Ｔ５〜Ｔ６中に電動モータ４１によって発生されるトルク６４は、その回転速度６１を迅速に増加する目的で第１の中間軸２１に制御された正の出力トルクが加えられたことに起因する。それにより、第１のツースクラッチ３５の回転部分同士の相対速度は第１のルースギアホイール３１との係合に迅速に適応する。回転速度６１のこの迅速な増加は、図９の時間Ｔ５〜Ｔ６間の回転速度曲線の比較的急峻な勾配によって示されている。同期プロセス中に第１の中間軸２１の回転速度を制御するために電動モータ４１を使用することにより、追加の同期手段が不要になるか又は追加の機械的同期手段の必要性が少なくとも低減される。図９では、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５が同期プロセス中にゼロになるように、電動モータ４１のみが同期に使用される。
【００８６】
時間Ｔ６では、第１の中間軸２１の回転速度６１は第１の摩擦クラッチ１９の入力軸１７の回転速度より大きくなっており、第１のギアは第１のツースクラッチ３５と第１のルースギアホイール３１との係合により事前選択状態になる。第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５は同期プロセス中にゼロになる。時間Ｔ６では、第１のツースクラッチ３５によって伝達されるトルク６５がもう一度正になり、エンジン回転速度６２の減少と調和して第１の中間軸２１及び電動モータ４１の回転速度を減少させるために必要なトルクに対応する値になるように、電動モータ４１からの制御された負の出力トルクは停止される。
【００８７】
車両加減速中にデュアルクラッチトランスミッション１０内の非活動ギアのツースクラッチを切り離すための方法は図１０に関連して概略的に説明することができ、同図はこの方法の主要ステップを含むフローチャートを示している。デュアルクラッチトランスミッション１０は、エンジン１１と駆動輪４との間でトルクが伝達される係合状態の活動ギアと、切り離すべき係合状態の非活動ギアと、非活動ギアのシャフト２１に駆動式に接続された電動モータ４１とを含む。この方法は、非活動ギアのツースクラッチ３５によって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように電動モータ４１を制御するステップ１０３と、係合状態の非活動ギアを切り離すその後のステップ１０４とを含む。新しい事前選択ギアの同期プロセスの改善のために、ツースクラッチ３５の速度を次のギアに適応させるために電動モータ４１を制御する任意選択の更なるステップ１０５を含んでもよい。
【００８８】
提供すべき補償トルクの適切なレベルを決定するための手段及び補償トルクが経時的に提供される方式は多様な目的に応じて変化する可能性があり、これを実行するための多様な実施形態例が可能である。例えば、所定のシーケンスに応じて徐々に増加する補償トルクを提供するように電動モータを制御することができる。この徐々に増加する補償トルクは、例えば、段階的に増加する補償トルク又は線形若しくは非線形で連続的に増加する補償トルクを含むことができる。また、補償トルクを提供するための他のタイプの所定のシーケンスも可能である。例えば、直接的な例の１つは、トルクセンサにより電動モータの出力軸又は代表的なコンポーネントのトルクを測定するために提供されるトルクセンサの出力信号を読み取ることと、出力信号に基づいて補償トルクを制御することである。
【００８９】
更に代替的に図１１に関連して説明すると、補償トルクを提供するステップ１０３の前に、電動モータ４１によって提供すべき補償トルクを計算するステップ１０２を実行してもよい。
【００９０】
電動モータ４１によって提供すべき補償トルクの計算はいくつかの代替方式で実行することができる。例えば、図１２に関連して説明すると、電動モータ４１によって提供すべき補償トルクを計算するステップ１０２の前に、電動モータ４１又は電動モータ４１に直接的又は間接的に回転式に接続されたシャフトの加減速レベルを決定するステップ１０１を実行してもよい。電動モータ４１又は電動モータ４１に直接的又は間接的に回転式に接続されたシャフトの加減速レベルが分かっている場合、電動モータ４１の現在の加減速レベルと電動モータ４１の少なくとも１つの慣性モーメント値とを使用して、適切な補償トルクのための妥当な値を計算することができる。多くの場合、慣性モーメントは関連の中間軸の慣性モーメントをはるかに超えることになるので、電動モータ４１の慣性モーメントは妥当な補償トルクを計算するのに十分である可能性がある。
【００９１】
しかしながら、適切な補償トルクのより正確な値が望ましい場合、及び／又は電動モータ４１の慣性モーメントが関連の中間軸の慣性モーメントをはるかに超えるわけではない場合、電動モータによって提供すべき補償トルクを計算するステップ１０２は、電動モータに駆動式に接続された伝動軸の現在の加減速レベル及び伝動軸の慣性モーメント値の使用も伴う可能性がある。
【００９２】
電動モータによって提供すべき補償トルクを計算するステップは更に、係合状態の非活動ギアのツースクラッチに回転式に接続され、その非活動ギアのギアホイールの上流に位置するそれぞれのコンポーネントの現在の加減速レベル及び慣性モーメント値に基づいてもよい。それにより、それぞれ図６及び図８の時間ｔ６及びＴ４においてツースクラッチによって伝達されるトルクに影響を及ぼすすべてのコンポーネントを高い正確さで決定することができる。
【００９３】
図１３に関連して説明すると、加減速レベルを決定するステップ１０１の前に、非活動ギアから切り離すべきツースクラッチの上流の回転部分の負荷独立トルク損失を決定するステップ１００を実行してもよい。電動モータによって提供すべき補償トルクを計算し、更に非活動ギアの負荷独立トルク損失を考慮に入れることにより、適切な補償トルクについてより正確な推定値が得られる。負荷独立トルク損失は本明細書では、例えばベアリングにおける回転摩擦損失の結果発生し、デュアルクラッチトランスミッション内の回転コンポーネントと潤滑油との間の相互作用によるトルク損失を指す。非活動ギアの回転部分の負荷独立トルク損失も考慮に入れることにより、更により正確な補償トルクの計算が可能になる。
【００９４】
この例の場合、回転摩擦損失は角速度に依存するので、非活動ギアの回転部分の負荷独立トルク損失を決定するために非活動ギアのコンポーネントの現在の角速度も考慮に入れることは有利である可能性がある。
【００９５】
また、この例の場合、回転摩擦損失はトランスミッションオイル温度に依存するので、非活動ギアの回転部分の負荷独立トルク損失を決定するために現在のトランスミッションオイル温度も考慮に入れることは有利である可能性がある。
【００９６】
更に代替的に、非活動ギアの現在の負荷独立トルク損失は単純にデータマップ４６から収集することができる。マップ４６自体のデータは、車両の実際のトランスミッション試験体上の非活動ギアの負荷独立トルク損失を測定することによって得られた値で充填及び／又は置換することができる。これは、例えば、シャフトが高い回転速度から自由に減速できるようにし、角減速を記録することにより実行することができる。その場合、これは、オイル温度に基づいて負荷独立トルク損失もマッピングするために異なるトランスミッションオイル温度について実行してもよい。電動モータの負荷独立トルク損失は、第１の中間軸及び電動モータアセンブリの自由減速を測定し、これをシャフトから切り離された電動モータを有するシャフトの負荷独立トルク損失と比較することにより決定することができる。
【００９７】
マップ４６のデータは、好ましくは一般的なデータマップ４６に基づいて、それぞれのデュアルクラッチトランスミッションにおいて個別に生成／置換することができる。代替的に、マップ４６のデータは１つの試験体について測定することによって生成してもよく、そのマップ４６はその後、データの置換なしにすべての生産トランスミッションについて使用してもよい。
【００９８】
これまで、本開示は、図２〜図５に示されているデュアルクラッチトランスミッション１０のレイアウト実施形態の単一例を含んできた。しかしながら、デュアルクラッチトランスミッション１０のレイアウトについて多くの変形が可能である。
【００９９】
例えば、デュアルクラッチトランスミッションレイアウトの１つの代替実施形態例は図１４に概略的に示されている。ここでは、唯一の相違点は、第１の中間軸２１への電動モータ４１の回転接続に関係するものである。図２〜図５に示されているように電動モータ４１を第１の中間軸２１に直接的に接続する代わりに、電動モータ４１は中間ギアを介して第１の中間軸２１に接続され、その中間ギアは、電動モータ４１のシャフトに接続された第１のギアホイール８１と、第１の中間軸２１に回転式に固定され、第１のギアホイール８１と噛み合っている第２のギアホイール８０とを含む。この例では、第１の中間軸２１と電動モータ４１は異なる回転速度を有する可能性があり、これは好ましくは第１の中間軸２１及び電動モータ４１の慣性モーメントに基づいて補償トルクを計算するときに考慮に入れなければならないものである。
【０１００】
デュアルクラッチトランスミッションレイアウトのもう１つの代替実施形態例は図１５に概略的に示されている。ここでは、電動モータ４１は、ツースクラッチ又は摩擦クラッチなどの追加のクラッチ８２を介して第１の中間軸２１に接続される。それにより、電動モータ４１はより長い期間又はより短い期間の間、第１の中間軸２１から切り離すことができる。電動モータ４１を切り離すと、結果的に電動モータ４１における回転摩擦及び磁気損失が除去される。電動モータを係合すると、追加の推進源及び／又は制動エネルギの再生として電動モータ４１を使用することにより燃料効率の改善が可能になる。
【０１０１】
非活動ギアのツースクラッチ３５によって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように電動モータ４１を制御するという本発明の概念は、係合状態の非活動ギアの切り離し中であってしかも比較的高い加減速フェーズ中に第１のツースクラッチ３５の確実な動作を可能にする。従って、係合状態の非活動ギアの切り離しプロセスにおいて第１のツースクラッチ３５の動作の前に電動モータ４１を切り離す必要がないので、本発明の概念は追加のクラッチ８２として比較的遅いが費用効果の高いツースクラッチの使用も可能にする。
【０１０２】
また、特にツースクラッチが追加のクラッチ８２として使用される場合並びに摩擦クラッチが追加のクラッチ８２として使用される場合も、追加のクラッチ８２の係合前に電動モータ４１の回転速度を第１の中間軸２１の回転速度と同期させるように電動モータ４１を有利に制御することができる。それにより、追加のクラッチ８２の係合プロセスが単純化される。
【０１０３】
更に、特にツースクラッチが追加のクラッチ８２として使用される場合、比較的高い加減速フェーズ中に追加のツースクラッチの確実な切り離しを単純化するために、追加のツースクラッチ８２によって伝達されるトルクを一時的に減少させるか又は実質的に除去するための補償トルクを提供するように電動モータ４１を有利に制御することができる。特定のレベルのトルクを伝達するツースクラッチを切り離すことは問題があると判明する可能性があり、補償トルクを加えることにより、追加のクラッチ８２の切り離しを単純化することができる。
【０１０４】
デュアルクラッチトランスミッションレイアウトの更にもう１つの代替実施形態例は図１６に概略的に示されている。ここでは、第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０が同軸に配置され、それぞれの摩擦クラッチ１９、２０は個々の入力ギアホイール２３ａ、２３ｂに接続され、第１の入力ギアホイール２３ａは第１の入力ギアホイール２４と噛み合い、第２の入力ギアホイール２３ｂは第２の入力ギアホイール２５と噛み合う。第１及び第２の中間軸２１、２２はここでは平行に配置されるが、同軸ではない。電動モータ４１は第１の中間軸２１に接続される。
【０１０５】
デュアルクラッチトランスミッションレイアウトの更にもう１つの代替実施形態例は図１７に概略的に示されている。ここでは、第１及び第２の摩擦クラッチ１９、２０が同軸に配置され、それぞれの摩擦クラッチ１９、２０は個々の入力ギアホイール２３ａ、２３ｂに接続され、第１の入力ギアホイール２３ａは第１の入力ギアホイール２４と噛み合い、第２の入力ギアホイール２３ｂは第２の入力ギアホイール２５と噛み合う。このレイアウト例は単一の中間軸２１を含み、第１及び第２の入力ギアホイール２４、２５は同軸に配置され、第１の入力ギアホイール２４はルースギアホイールである。電動モータ４１は単一の中間軸２１に接続される。
【０１０６】
本開示の概念の範囲内では、デュアルクラッチトランスミッションの多くの更なるレイアウト例が可能であり、特により多くの前進ギアと少なくとも１つの後進ギアを備えたより複雑なトランスミッションレイアウトが可能である。図２〜図５及び図１４〜図１７の実施形態例は、電動モータからの補償トルクを使用するツースクラッチの切り離しの基本的機能性の理解を単純化するためのトランスミッションレイアウトの単純化した概略例に過ぎない。例えば、独国特許出願公開第１０２００８０５１９８９号明細書において電動モータが中間軸１３ａ又は１３ｃに接続される場合、本開示の概念を有利に適用することができる。
【０１０７】
不必要に複雑なギアを回避するために、デュアルクラッチトランスミッションは、電動モータと内燃機関との間のトランスミッション内にプラネタリトランスミッションコンポーネントが存在しない。
【０１０８】
本発明は、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体、及びデュアルクラッチトランスミッション１０を制御するための電子制御ユニット４０にも関する。図１８は、不揮発性メモリ９２０と、データ処理装置９１０と、読み書きメモリ９６０とを含む電子制御ユニット４０のレイアウト例を示している。データ処理装置９１０は例えばマイクロプロセッサにすることができる。
【０１０９】
メモリ９２０は第１のメモリ部９３０と第２のメモリ部９４０とを有することができる。第１のメモリ部９３０は、デュアルクラッチトランスミッション１０を制御するためのコンピュータプログラムをそこに記憶することができる。デュアルクラッチトランスミッション１０を制御するための第１のメモリ部９３０内のコンピュータプログラムはオペレーティングシステムにすることができる。第２のメモリ部９４０は特許請求の範囲の方法を実行するためのプログラムをそこに記憶することができる。代替実施形態では、特許請求の範囲の方法を実行するためのプログラムは、例えば、ＣＤ又は交換可能な半導体メモリなど、データ用の個別の不揮発性記憶媒体９５０に記憶してもよい。このプログラムは実行可能な形式で又は圧縮された状態で記憶することができる。データ処理装置９１０が特定の機能を実行することが以下に明記される場合、データ処理装置９１０が第２のメモリ部９４０に記憶されたプログラムの特定の部分又は不揮発性記憶媒体９５０に記憶されたプログラムの特定の部分を実行していることが明白でなければならない。
【０１１０】
データ処理装置９１０はデータバス９１４を介して記憶媒体９５０と通信するように構成されている。また、データ処理装置９１０はデータバス９１２を介してメモリ９２０と通信するようにも構成されている。また、データ処理装置９１０はデータバス９１１を介して読み書きメモリ９６０と通信するように構成されている。データ処理装置９１０はデータバス９１５の使用によるデータポート９９０と通信するようにも構成されている。本発明に記載の方法は、データ処理装置がメモリ９４０に記憶されているプログラム又は不揮発性記憶媒体９５０に記憶されているプログラムを実行することにより、データ処理装置９１０によって実行することができる。
【０１１１】
電子制御ユニット４０の概略レイアウト例は単に電子制御ユニット４０の単一の実施形態例を表しており、当業者であれば、レイアウトに関する多くの変形が特許請求の範囲内で可能であることを理解するであろう。
【０１１２】
特許請求の範囲で述べられている参照符号は、特許請求の範囲によって保護される事柄の範囲を制限するものと見なすべきではなく、その単独の機能は特許請求の範囲を理解しやすくすることである。
【０１１３】
非活動シャフトという用語は本明細書では、デュアルクラッチに接続されるが、開放クラッチにより主要推進エンジンから現在切り離されている伝動軸を指し、活動シャフトという用語は本明細書では、デュアルクラッチに接続されるが、閉鎖クラッチにより主要推進エンジンに現在駆動式に接続されている伝動軸を指す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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