(57)【要約】      （修正有）【課題】それぞれがエンジンのようなトルク入力部からのトルクを異なるギア比へ伝達するために係合される複数のクラッチ摩擦要素のセットを使っている変速機システムを提供する。【解決手段】クラッチ摩擦要素の各セットは、同時に作動して、混合されたギア比を駆動系に提供する。クラッチ要素の係合を変化させることによって、各摩擦要素のセットと連結しているギア比へ伝達されるトルクの割合を変化させ、中間の有効ギア比が展開される。この有効ギア比は、車両及び／又はエンジンセンサのような外部刺激に反応して、各クラッチ摩擦要素のセットの係合の度合いを変化させ、それによって各要素のセットがその連結しているギア比へ伝達するトルクの割合を変えることによって、増減させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動システムのための、外部刺激に反応するクラッチシステムにおいて、
トルクを、トルク入力源から、駆動系と動作可能に関係している複数の変速機ギア比要素へ伝達するために可逆的に係合可能な、複数の独立して作動可能なクラッチ摩擦要素組立体であって、少なくとも第１及び第２の摩擦要素組立体は、１速及び２速の変速機ギア比と動作可能に関係しており、前記変速機ギア比は、前記各摩擦要素組立体によって伝達されるトルクを組み合わせて、有効ギア比出力を駆動系に提供するように配置されている、クラッチ摩擦要素組立体を備えており、
前記各摩擦要素組立体は、外部刺激に反応して、前記第１及び第２の変速機ギア比によって画定された範囲内で駆動系への有効ギア比出力を作り出せるだけのトルクの量を、各摩擦要素組立体を通して、その関係付けられた変速機ギア比要素へ同時に伝達することを信号送信するために配置されている制御システムと連通している、クラッチシステム。  
【請求項２】
前記被駆動システムは自動車システムであり、前記制御システムは前記外部刺激を提供する１つ又は複数のセンサと連通しており、前記センサは、前記自動車システムの状態を示すデータを提供するために配置されている、請求項１に記載のクラッチシステム。
【請求項３】
前記制御システムには、１つ又は複数の制御基準でプログラム可能なプロセッサーが設けられ、前記摩擦要素組立体及び前記センサと連通しており、前記プロセッサーは、前記センサからのデータに応えて、前記各摩擦要素組立体を通して前記制御基準を満たす有効ギア比出力を提供できるだけのトルク伝達量を決定しかつ信号送信することができる、請求項２に記載のクラッチシステム。
【請求項４】
前記センサは、前記自動車システムの速度、前記自動車システムの加速度、前記自動車システムの負荷、前記摩擦要素組立体へのトルク入力、前記摩擦要素組立体によるトルク伝達、前記駆動系へのギア比出力、及び車両運転者の指示、の内の１つ又はそれ以上を表す刺激を提供するために配置されている、請求項３に記載のクラッチシステム。
【請求項５】
前記プロセッサーは、前記制御基準によって確立された所定の加速度率を維持するのに必要な、前記各摩擦要素組立体からのトルク伝達を決定し、前記センサからのデータに応えて、前記各摩擦要素組立体からのトルク伝達を調整して、前記所定の加速度率を提供することができる、請求項３に記載のクラッチシステム。
【請求項６】
前記各摩擦要素組立体は、前記トルク入力源から前記変速機ギア比へトルクを伝達するために可逆的に係合可能な複数の摩擦要素を有しており、前記各変速機ギア比は、他のギアシステムのギア比とは異なるギア比を有するギアシステムを備えており、前記駆動系への前記有効ギア比出力は、前記変速機ギアシステムからトルクを受け取るために係合されている出力軸によって伝達される、請求項２に記載のクラッチシステム。
【請求項７】
前記自動車システムは自動車であり、前記トルク入力と前記制御基準は、前記トルク入力を所定の範囲内に維持する有効ギア比を使って、前記自動車を所望の始動速度で発進させるのに効果的である、請求項６に記載のクラッチシステム。
【請求項８】
前記自動車システムは自動車であり、前記トルク入力と前記制御基準は、前記自動車の車輪速度を所定の範囲内に維持する有効ギア比を使って、前記自動車を所望の始動速度で発進させるのに効果的である、請求項６に記載のクラッチシステム。
【請求項９】
前記自動車システムは自動車であり、駆動系に掛かる負荷を示すために少なくとも１つのセンサが配置されており、前記プロセッサーは、前記駆動系の負荷に応じて有効ギア比を調整し、前記自動車を自動車の運転者が選択した加速度率で発進させるのに効果的である、請求項６に記載のクラッチシステム。
【請求項１０】
前記各摩擦要素組立体は流体アクチュエータシステムと流体連通しており、前記流体アクチュエータシステムは、前記各摩擦要素組立体へ流体圧力を加えることにより前記各摩擦要素組立体の係合を制御し、前記アクチュエータは、前記制御器システムから、前記各摩擦要素組立体を介するトルクの伝達を指示する制御信号を受信するように配置されており、前記各摩擦要素組立体によって伝達されるトルクの量は、前記流体アクチュエータによって加えられる流体圧力によって決められ、前記有効ギア比は、出力軸を介して前記駆動系へ伝達され、
前記プロセッサーは、前記１速ギアを係合させて前記第１の摩擦要素組立体からトルク出力を受け取り、同時に２速ギア要素を係合させて前記第２の摩擦要素組立体からトルクを受け取るための制御信号を有しており、前記出力軸へ伝達されるトルクと前記ギア比は、所定の加速度率を提供するのに有効な出力軸の速度を提供するのに効果的である、請求項６に記載のクラッチシステム。
【請求項１２】
外部刺激に反応して中心軸線の回りで回転する自動車のクラッチシステムにおいて、
それぞれがトルクをトルク入力部から出力軸へ伝達するように配置されている複数のディスク組合せと、
前記各ディスク組合せに付帯する圧力チャンバであって、前記各圧力チャンバは流体供給部と圧力ピストンを有しており、前記圧力ピストンは、前記圧力チャンバが前記流体供給部によって加圧されると、前記ディスク組合せと可逆的に係合して作動させ、トルクを前記トルク入力部から前記出力軸へ伝達するように配置されている圧力チャンバと、
前記各圧力ピストンに付帯する釣合チャンバであって、流体供給部を有しており、前記圧力ピストンに対して、クラッチ組立体の回転から生じる遠心力によって誘起される第１の圧力チャンバ内の流体圧力と反対に、補償する流体圧力を加えるよう配置されている釣合チャンバと、を備えており、
前記各釣合チャンバは流体供給部と流体連通しており、前記流体供給部は、前記遠心力によって誘起される第１のチャンバ内の流体圧力を相殺する釣合チャンバ内の補償流体圧力を維持するのに効果的な、低流量状況下で前記釣合チャンバへの重力で支援される流れを提供するよう配置されており、
前記各ディスク組合せは、前記各ディスク組合せを通して関係する各変速機ギア比要素へ同時的に伝達されるトルクの量を信号送信するために配置されている制御システムと連通しており、前記各ディスク組合せを通して伝達されるトルクの量は、前記外部刺激に応えて駆動系への有効ギア比出力を作り出せる量であり、前記有効ギア比は、前記１速及び２速の変速機ギア比によって画定される範囲内にある、クラッチシステム。
【請求項１３】
前記クラッチシステムは自動車用であり、前記制御システムは、前記外部刺激を提供する１つ又は複数のセンサと連通しており、前記センサは、自動車システムの状態を示すデータを提供するように配置されており、前記制御システムには、１つ又は複数の制御基準でプログラム可能なプロセッサーが備えられており、
前記プロセッサーは前記ディスク組合せ及び前記センサと連通しており、前記プロセッサーは、前記センサからのデータに応えて制御基準を満たす有効ギア比出力を提供できるだけの、前記各ディスク組合せを通して伝達されるトルクの量を決めて信号送信することができる、請求項１２に記載のクラッチシステム。
【請求項１４】
システム外部の刺激に反応して被駆動システム用のクラッチシステムを作動させるための方法において、
トルクをトルク入力源から、駆動系と作動的に関係している複数の変速機ギア比へ伝達するために可逆的に係合可能な、複数の独立して作動可能なクラッチ摩擦要素組立体を提供するステップと、
１速及び２速の変速機ギア比と作動可能に関係している少なくとも第１及び第２の摩擦要素組立体を提供するステップであって、前記変速機ギア比は、前記各摩擦要素組立体によって伝達されるトルクを組み合わせて有効ギア比出力を駆動系に提供するために配置されている、摩擦要素組立体を提供するステップと、
各摩擦要素組立体を通して、その関係付けられた各変速機ギア比へ同時に伝達するトルクの量を信号送信するために配置されている制御システムを各摩擦要素組立体に提供するステップと、
外部刺激に反応して、前記第１及び第２の変速機ギア比によって画定された範囲内で駆動系への有効ギア比出力を作り出すために、前記組立体を通して伝達すべきトルクの量を示す信号を、前記各摩擦要素組立体に提供するステップと、を含む方法。
【請求項１５】
前記被駆動システムは自動車システムであり、前記制御器には、前記外部刺激を供給する１つ又は複数のセンサが備えられており、前記センサは、前記自動車システムの状態を示すデータを供給するために配置されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御システムには、前記摩擦要素組立体及び前記センサと連通しているプログラム可能なプロセッサーが備えられており、前記プロセッサーには１つ又は複数のアルゴリズムと制御基準が備えられており、前記アルゴリズムは、前記センサからのデータに応えて前記制御基準を満たす有効ギア比出力を提供できるだけの、前記各摩擦要素組立体を通して伝達されるトルクの量を決定することができ、前記制御システムは、前記摩擦要素組立体に必要なトルクを伝達するための信号を送信する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アルゴリズムは、前記制御基準によって確立された所定の加速度率を維持するのに必要な、前記各摩擦要素組立体からのトルク伝達を決定し、かつ前記センサからのデータに応えて前記所定の加速度率を提供するための、前記各摩擦要素組立体からのトルク伝達を調整することができる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
車両を所定の車輪速度で発進させる方法において、
有効ギア比出力を駆動系に供給して車両を加速するために、複数の独立して作動可能な摩擦要素組立体と、複数のギア比要素とを有している変速機システムを提供するステップと、
発進時に、大部分のトルクを前記駆動系に伝達するために、所定のギア比を有している１速ギア要素に連結している、前記変速機システム内の第１の摩擦要素組立体を係合させるステップと、
発進時に、小部分のトルクを前記駆動系に伝達するために、所定のギア比よりも低いギア比を有している２速ギア要素に連結している、前記変速機システム内の第２の摩擦要素組立体を係合させるステップと、
前記１速ギア比よりも小さく前記２速ギア比よりも大きい、駆動系へのトルク伝達の有効ギア比を提供するステップと、
前記有効ギア比を変化させて、自動車を運転者又は制御システムにより決められた所望の速度で加速するステップと、から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、自動車のマルチクラッチ変速機に用いられるような、２つ又はそれ以上のクラッチシステムを使用するパワートレインの変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
或る型式のパワートレイン変速機は、多重クラッチシステムを使用して、エンジン又はモーターのような入力源からギアボックス又はギアシフト機構へトルクを伝達し、次いでそのギアシフト機構は、トルクと回転速度を駆動系に伝達する。そのような多重クラッチシステムは、手動変速機、補助装置付手動変速機又は自動変速機に使用することができる。多重クラッチシステムの１つの型式は、自動車に用いられているようなデュアルクラッチ変速機である。デュアルクラッチ変速機には、通常、エンジンから単一のトルク入力が供給され、それをクラッチが、クラッチから出て変換機のギアボックスへ至る一対の軸の内の１つへ伝達する。
【０００３】
トルク入力は、クラッチディスクの組合せのような、一対の選択的に係合可能で押圧可能なクラッチ摩擦要素のセットを通して出力軸へ伝達される。そのようなデュアルクラッチシステムの１つの例は、第１及び第２のクラッチ摩擦要素又はクラッチ組合せを有しており、ディスク組合せが使用されている場合、各組合せは、一組の駆動ディスクと一組の被駆動ディスクを有している。駆動ディスクは、トルク入力部に動作可能に接続されており、被駆動ディスクは、出力軸の１つに動作可能に接続されている。ギアボックス内で、出力軸は、異なるギアセットにトルクを提供し、駆動系に異なるギア比を提供する。
【０００４】
そのようなシステムでは、一方のクラッチ組合せ／出力軸は変速機内の偶数番号のギア比要素にトルクを提供し、他方の軸は奇数番号のギア比要素及び後退ギアにトルクを提供することができる。別の多重クラッチシステムは、通常、多重クラッチ摩擦要素と同様の配列であり、事前に選択された出力軸／ギア比の組み合わせにトルクを伝達する。
【０００５】
クラッチ摩擦要素を選択的に作動させることによって、運転者又は作動システムは、駆動要素と被駆動要素を摩擦係合させて、選択されているギア比要素へトルクを伝達することができる。トルク伝達の量は、駆動及び被駆動摩擦要素が係合している度合いと、エンジン速度と、その他の関連要因に依って決まる。一方の摩擦要素のセットが係合している間、他方のセットは作動していないので、変速機内で追加のギア比を選択して、作動していないクラッチ摩擦要素に接続されている出力軸に係合させることができる。ギアシフトは、作動している摩擦要素のセットを係合解除し、既に新しいギアと係合されている選択されて作動していないセットを作動させることによって達成される。従って、新しく選択されたギア比へシフトするのに必要な時間を低減することができ、クラッチの係合と係合解除の中断を低減することができ、より円滑なギアシフトを達成することができる。
【０００６】
「湿式」クラッチシステムでは、オイル、変速機の流体又は他の潤滑流体の安定した流れもクラッチを通して維持される。潤滑流体は、供給通路とクラッチ摩擦要素を通って流れ、摩擦要素、シール及び他の可動部品を潤滑する。この流体の流れは、摩擦要素の摩擦による磨耗を減じ、更に、クラッチと摩擦要素を冷却するのに重要な役割を果たす。
【０００７】
多くの多重クラッチシステムは、摩擦要素のセット、例えばクラッチディスク組合せを、互いに半径方向に配置している。別のシステムでは、クラッチ摩擦要素のセットは、クラッチ機構の回転の主軸に沿って、互いに平行に配置されている。クラッチ摩擦要素のセットの数、空間の都合、効率の都合次第で、別の配置を用いることもできる。
【０００８】
多くのマルチクラッチシステムでは、クラッチ出力軸は、互いに同心に配置されている。デュアルクラッチシステムにおけるそのような配置の１つの例では、一方のクラッチディスク組合せに接続されている第１の内側のクラッチ出力軸が、他方のクラッチディスク組合せに接続されている中空の第２の外側のクラッチ出力軸の中に配置される構造となっている。第１又は第２のクラッチ組合せの何れを選択的に作動させるかにより、例えば、エンジン駆動軸からのトルク入力が、内側又は外側の出力軸のうちの一方に送られる。
【０００９】
そのようなシステムでは、各クラッチ組合せは、半径方向に伸張する環状のピストンによって油圧で作動させることができる。ピストンは、クラッチ支持体に近接する位置から、その各クラッチ組合せの外側のクラッチプレートへと伸張することが多い。ピストンは、環状シリンダ及び／又はクラッチの内側壁と共に各ピストンの圧力チャンバを画定する。流体（一般的には変速機のオイル）の流れが圧力チャンバ、従ってピストンの１つに加えられると、ピストンは、クラッチ組合せのディスクを圧縮して摩擦係合できるだけの力でクラッチ組合せに接触する。従って、このようなシステムでは、１つの組合せが係合しているときは、他の組合せは非作動状態にあり、シフトは、可能な限り迅速に行われる別個の事象である。
【００１０】
マイクロプロセッサー制御器は、クラッチシステムを、単独で、又は変速機の特定のギア比の選択を指示する制御器、エンジン制御器などのような１つ又は複数の他の制御器と協働で、作動させるのに頻繁に用いられている。例えば、マイクロプロセッサー制御器は、ディスク組合せへの圧力の印加、冷却及び潤滑流体のディスク組合せへの供給、ギアボックス内のギアシフトなどを指示するのに使用される。
【００１１】
変速機の全体の能力は、幾つかの点で評価される。幾つかの因子は、トルク伝達効率、シフト時間、クラッチ及び／又はギアの耐久性及び持続性、シフト効率及び持続時間、燃料節減能力などのような客観的測定値に関係する。シフトノイズ、シフトの忙しさ（即ち、所与の時間／条件に対するシフト回数）、シフトタイミング、シフト剛性などのような他の要因は、もっと主観的である。手動変速機では、これらの考察の多くが、運転者の直接制御に委ねられる。自動変速機と半自動変速機では、シフトタイミング、シフトの忙しさなどの要因は、制御器システムと、ギア比と、変速機内の他の機械又は電子機械システムに委ねられる。
【００１２】
これらの因子の均衡を取るのは、特定の設計基準と、コストに関わる配慮と、変速機の機能と作動に無関係な基準を満たすのに必要な妥協に帰着する。例えば、自動変速機は、１速又は２速ギアを使う車両の発進時に適切な負荷負担能力を提供し、４速、５速又は６速ギアで高速巡航能力を提供するために、比較的広いギア比を要求することができる。
【００１３】
ギア比の範囲が同等な標準的手動変速機と或る種の半手動変速機は、比較的低い車両速度で、特に車両が停止状態又は立ち上がり速度に近い速度から発進するとき、望ましくない急速なシフトをしばしば要求する。この望ましくない「シフトの素早さ」は、そのような範囲のギア比を有するデュアルクラッチ変速機にもある。更に、そのような望ましくない「シフトの素早さ」は、手動変速機をデュアルクラッチ自動変速機又は他の自動変速機に置き換える際に発生する。
【００１４】
従って、多くのマルチクラッチシステムでは、トレーラーを牽引するような重い負荷条件下で必要なギア比は、無負荷条件下では必要ないが、それでも、変速機の作動要求を満たすために用いられる。例えば、車両が発進、又は停止状態から出発するときに、ギア比の高い１速ギアが短い時間、通常は数秒間だけ必要とされ、次に変速機は、通常は次の高位のギア比にシフトされる。負荷が掛かっている車両（例えば荷物又はトレーラーを引っ張っることによる）が非常に低速で移動していて急速な加速が必要になった場合には、同様のシフトが起こる。
【００１５】
そのような状態は、特に、変速機制御器が負荷又は速度の変化を感知して、１速ギアと２速又は高位のギアとの間でシフトを繰り返し要求する場合、望ましくない「忙がしい」シフトルーチンを作り出しかねない。そのようなシフト動作により誘起されて生じるノイズと振動は、多くの場合望ましくない。
【００１６】
この問題に取り組む１つの対策は、車両の出発又は発進状態、及び駆動系に大きいトルク伝達が必要な同様の状態で、より高位のギア（より低いギア比）を使うことであった。しかしながら、この対策は、特に、駆動系の負荷条件とトルクの必要性が変動する場合、及び車両／動力伝達機構の負荷がそれらのギア比ではエンジンのストール又は損傷を引き起こす場合のような、多くの状態に適さない。
【００１７】
特定の駆動条件に上手く合致していないギア比、即ち、１速又は２速ギアの高いギア比を使用することで生じる作動上の非効率性は、結果的に、燃料経済性、変速機及び／又は動力伝達機構の耐久性などにおいて望ましくない損失を生じかねない。例えば、発進時及びその後の不必要に高いギア比は、所望の加速度又は速度上昇を実現するのに過剰なエンジン速度を使用することになる。同様に、特定の負荷及び車両条件に対して低すぎるギア比を使用すると、エンジンが非効率になり、燃料効率の低下と潜在的なエンジン損傷を引き起こす恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、複数のクラッチ摩擦要素のセットを使用している新しい改良型の変速機システムを提供しており、各クラッチ摩擦要素のセットは、エンジンのようなトルク入力部から異なるギア比へトルクを伝達するために係合される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
クラッチ摩擦要素のセットは、同時に作動され、混合されたギア比を駆動系に提供するよう調整される。混合された有効ギア比は、クラッチ摩擦要素のセットを非固定的な制御されたすべり接続として使用することによって作り出される。クラッチ要素の係合を変動させて、各摩擦要素のセットと関係付けられたギア比へ伝達されるトルクの割合を変えることによって、有効ギア比を作り出す。この有効ギア比は、各クラッチ摩擦要素のセットの係合の程度を調整して、各要素のセットによりその関係付けられたギア比に伝達されるトルクの割合を調整することによって、増減することができる。
【００２０】
別の態様では、本発明は、センサから制御器への１つ又は複数のフィードバックループを使用して、複数のクラッチ組合せ摩擦要素の組み合わせによって生成される有効ギア比に連続的に調整できるようにする制御システム及び方法を提供する。この態様では、制御器は、１つ又は複数のマイクロプロセッサー又はその等価物を使用して、複数のクラッチ−ギア比により提供される有効ギア比を指定された条件を満たすために上げるべきか下げるべきかを判定する基準として、運転者の指示、車両速度、エンジン速度、アクセルの位置、変速機負荷、車輪速度及び車両の負荷のようなセンサ入力を監視する。
【００２１】
本発明の更に別の態様では、制御システムは、クラッチの温度、車輪のスピン、エンジンの温度などの安全基準だけでなく、加速の範囲、車両速度率、エンジン速度、加速度率などのようなシステムの態様の作動に関わる好適な基準を使ってプログラムされる。プロセッサーは、（スロットル位置のような）運転者からの入力と、そのようなシステムの態様を監視するセンサからのデータとを使って、クラッチ摩擦要素への制御信号を調整して、各摩擦要素のセットからのトルクの流れを、従って、並行して作動している各摩擦要素のセットと係合している２つのギア比からの正味又は有効出力速度比を増減することができる。燃料効率、駆動系によるトルク出力、発進からの加速度などを最適化する基準のような別の基準を用いて、混合クラッチ組合せの出力によって作られる有効ギア比を求めてもよい。
【００２２】
本発明のシステム及び方法は、別の態様では、停止状態又は低速運動状態からの車両の発進を最適化するように、自動車製品に用いられ得る。この態様では、システムは、比較的高いギア比を有する１速ギアと関係付けられた第１セットのクラッチ摩擦要素と、低いギア比と関係付けられた第２セットのクラッチ摩擦要素とを係合する。トルクをデュアルクラッチへ供給するため、通常はエンジン速度が上げられる。第１クラッチが部分的に係合され、トルク入力の大部分、例えば６０％が伝達され、第２クラッチが部分的に係合され、入力されたトルクの小部分、例えば入力の４０％が伝達され、駆動系への混合ギア比、又は有効ギア比が作られる。
【００２３】
従って、有効ギア比は、１速ギア比よりも低くて２速ギア比よりも高く、各クラッチからの入力割合を増減することによって、有効ギア比を増減することができる。車両は、このように作られた有効ギア比を使って、発進状態から、運転者又は制御システムによって決められた割合で加速される。
【００２４】
加速が続くと、制御器は、より低い有効ギア比の第１のクラッチの係合に対し、その関係しているギア比要素へのトルクの流れを低減するよう要求し、第２のクラッチ組合せの係合に２速ギア比要素へのトルクの流れを変更するよう要求する。車両が、１速ギア比に適している速度を上回る速度に加速されると、第１のクラッチと１速ギア比は係合解除される。次に３速ギア比が選択され、より高い速度での次のギアシフトに備えて、第１のクラッチ組合せと関係付けられる。
【００２５】
従って、車両の負荷が低いと、車両は、最小数のギアシフトで迅速且つ効率的に加速され、そのようなシフトは、他のシステムよりも円滑で「忙しく」はない。高負荷状態下では、本発明のシステム及び方法は、軽負荷のときよりもゆっくり減じられ、より多くのトルクを駆動系に伝達する比較的高いギア比を提供する。
【００２６】
別の態様では、本発明は、複数のクラッチ摩擦要素組立体と連通している少なくとも１つの制御器を有する動力伝達機構の変速機のためのクラッチシステムを提供する。そのようなクラッチ組立体の例は、エンジンの駆動軸又はトルクコンバータのような入力源からトルクを受け取り、複数のギア比要素にトルクを伝達するのに適している摩擦ディスク組合せ、又は他のそのような摩擦要素組立体である。制御器は、出力軸と係合可能な１つ又は複数のギア（それぞれが異なるギア比を有している）の組み合わせであるギア比要素とも連通している。ギア比要素は、更に、クラッチ出力軸のような、対応するクラッチ摩擦要素組立体の１つからのトルク出力部と係合可能である。
【００２７】
各ギア比要素は、係合時には、クラッチ摩擦要素組立体から、駆動軸のような駆動出力部、駆動系又は他の被駆動部組立体へのトルク経路を形成する。この態様では、本システムは、更に、トルク入力を示す信号をクラッチ摩擦要素組立体に提供する少なくとも１つのトルク入力センサを含んでいる。そのようなセンサには、例えば、エンジン速度センサ、スロットルセンサ、アクセルペダル位置センサ又は他のセンサが含まれる。この態様で、本システムは、更に、車両速度又は車輪速度センサのような被駆動部組立体の速度を示す信号を提供する１つの速度センサを含んでいる。
【００２８】
制御器のマイクロプロセッサーは、ギア比要素へ制御信号を提供する。そのような制御信号は、１つ又は複数のギア比要素を、クラッチ摩擦要素組立体からのトルク出力部及び駆動系への変速機出力部と選択的に係合させる。従って、１つの例では、変速機制御システムは、１速ギアを、第１のクラッチ組立体からの出力軸及び駆動系への変速機出力軸と係合させる。制御システムは、更に、２速ギアを、第２のクラッチ組立体からの出力軸及び変速機出力軸と係合させる。
【００２９】
更に、制御器は、第１及び第２のクラッチ摩擦要素のセットに信号を送り、摩擦要素組立体の各セットの係合を制御して、クラッチ組立体によって伝達されるトルクの量を制御する。クラッチ制御システムは、制御器に統合されていてもよいし、制御器と共に作動する別の電子及び流体制御システムの一部であってもよい。運転者又は他の制御器からの刺激、即ちクラッチ制御器の信号を、電子的に、又は流体圧力の変化によって受け取ると、第１及び第２クラッチ摩擦要素が係合し、必要な混合変速機ギア比出力を提供できるだけのトルクの量を、１速ギア比要素及び２速ギア比要素にそれぞれ伝達する。制御器は、センサからの入力を監視し、そのフィードバックに基づいて、各クラッチ摩擦要素のセットからのトルク出力を調整し、必要に応じて出力を増減し、所望のギア比出力及び／又は加速度率を獲得又は維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明するが、各図は必ずしも同じ縮尺でない。場合によっては、図面に示す実際の構造の詳細において、本発明を理解するのに必要ではないものは省略している。図面は、本発明の例を判り易く説明するために提供したものであり、本発明は、ここに論じている具体的な例及び態様に必ずしも限定されるものではない。
【００３１】
自動車のパワートレインシステム１０に関する本発明の１つの例を、図１のブロック図に示している。このシステムでは、本例では自動車のエンジンであるトルク入力源１２が、トルクを、駆動軸、トルク変換器、減衰システム又は他の伝達システムを通してマルチクラッチシステム１４へ供給する。電気モーター、ハイブリッド式の電気モーターと内燃機関のシステムなど、別のトルク入力源を使用してもよい。
【００３２】
本明細書で「ギア比」という場合、一般的に、使用している文脈で別に指定していない限り、システム又はシステム要素のトルク及び／又は速度の出力に対するシステム又はシステム要素の入力トルク及び／又は速度のことである。例えば、変速機のギア比又は変速機のギア比出力は、変速機のギア又は変速機システムの出力に対するクラッチ及び変速機システムへのエンジントルク入力のことである。
【００３３】
この例では、マルチクラッチシステム１４は、第１のクラッチ組合せ１６と第２のクラッチ組合せ１８を備えている。図１、２に示すように、クラッチ組合せ１６及び１８は、通常、入力源１２からのトルクを受け取る、独立して作動可能な駆動ディスクの組立体である。駆動ディスクは被駆動ディスクと係合し、トルクを、クラッチシステム１４から、出力軸のようなクラッチ出力部を通して変速機２０への伝達する。本発明のこの態様では、各クラッチ組合せ１６及び１８に、変速機２０への別々の出力軸が備えられている。
【００３４】
図２に示すように、変速機２０には、一連のギア比要素が備えられており、各ギアは、通常、それぞれ異なる減速ギア比又はトルク出力比を提供する。各ギア比要素は、一般的には駆動系２４への駆動軸である変速機出力部２２と係合して、トルク入力部１２から変速機出力部２２へのトルク経路を形成することができる。変速機の出力を受け取る駆動系２４は、車両又は他の組立体の運動を駆動する。変速機２０に含まれている減速比及び／又はトルク出力比の範囲は、変速機２０用に選択された具体的なギア又はギア要素によって決まる。
【００３５】
図１、２に示す例では、第１ディスク組合せ１６からの出力は、第１セットのギア比要素２６と連結されている。この例では、ギア比は、１速ギア比２６ａ、３速ギア比２６ｂ及び５速ギア比２６ｃである。第２ディスク組合せ１８からの出力は、第２セットのギア比要素２８で、２速ギア比２８ａ、４速ギア比２８ｂ、６速ギア比２８ｃ及び後退ギア比２８ｄと連結されている。通常、１速ギア２６ａの減速比は他のギア要素比と比べて比較的高く、大きな出力及び／又はトルクを低速で駆動系２４へ提供する。通常、６速ギア比２８ｃはギア比が最も低く、低いエンジン速度で駆動系を高速で作動させることができる。この作動状態では、車速が高いときに大きな燃料効率と同様の利点を獲得できる。
【００３６】
各ギア要素への減速比の配分は、具体的な用途で決まる。一般的には高負荷条件に直面する車両又はシステムでは、１速ギア比は、４速及び５速ギア比より相当高い。同様に、低負荷、又は他の条件が許せば、減速比は、もっと小さな範囲になる。
【００３７】
クラッチシステム１４と変速機システム２０は、様々なセンサからの信号と運転者からの制御入力とが提供される制御システム３０によって制御される。制御器は、これらの信号と所定の基準に基づいて、制御信号をクラッチシステム１４と変速機２０に供給する。制御システムは、通常、ソフトウェアの指示を受け取って実行するのに適しており、且つソフトウェアが使用するセンサデータを受信して記憶するのに適しているプログラム可能なマイクロプロセッサとメモリ記憶装置を有している。
【００３８】
場合によっては、電気、流体又は電子機械制御システムのような、入力信号を受信し、応答出力信号をクラッチシステム１４及び変速機システム２０へ供給することができる他の制御システムを使用してもよい。制御システム３０は、更に、特定の用例においては他の作動システムから独立している個別のシステムでもよいし、他の機能を同様に実行する作動システムに組み込まれているサブシステムであってもよい。
【００３９】
図１、２に示す例では、制御システム３０には、本発明１０を使う自動車の或る作動を示すデータを提供する１つ又は複数のセンサから、センサ信号が提供される。図１に例示するように、これには、車両の速度、加速度及び／又は負荷のような車両の状態を示すセンサ３２、エンジンのトルク又は速度のような車両の状態を示すセンサ３４、クラッチの位置、係合、温度などのような車両の状態を示すセンサ３６、変速機及びギア比要素の状態及び／又は選択３８、駆動系の速度、負荷などのような車両の状態を示すセンサ４０、及びスロットル位置又はアクセルペダル位置のような車両の状態を示すセンサ４２が含まれる。更に、制御システムは、運転者指示の供給源から信号データを受信し、車両運転者によるギア比選択を表すインジケーターのようなインジケーター４６からギア比選択を受信する。
【００４０】
本発明の或る態様では、制御システム３０は、複数のセンサ及びインジケーター３４乃至４６から受信した信号を処理し、適切なアルゴリズムを適用して、制御信号を、油圧電気機械式又は他の制御装置を含むクラッチアクチュエータシステム４８へ送る。この例では、クラッチアクチュエータシステム４８は、流体リザーバとポンプ（図示せず）を有している流体圧力送出システムと、加圧流体の流れをクラッチシステム１４へ送る制御弁５０、５２、５４とを含んでいる。図１に示すように、弁５０、５２からの流体の流れの圧力は、各クラッチ組合せ１６、１８の係合、部分係合及び／又は係合解除を行う。弁５４は、クラッチ組合せ内の釣合チャンバへの流体の流れと、クラッチ組合せ１６、１８を通る潤滑及び冷却経路への流体の流れを制御する。
【００４１】
制御システム３０は、更に、制御信号を変速機アクチュエータ５６へ供給し、アクチュエータ５６は、ギア比要素２６、２８を、クラッチ組合せ１６、１８からの出力部及び駆動系２４への駆動軸となる変速機出力部２２と係合させる。変速機アクチュエータ５６及び変速機２０は、協働して、１つのギア比要素２６又は２８を、クラッチ組合せ１６又は１８の一方からの出力部と、そして変速機出力部２２と係合させる。変速機アクチュエータ５６及び変速機２０は、別のギア比要素を、他方のクラッチ組合せからの出力部及び変速機出力部２２と同時に係合させることができる。
【００４２】
この様に、制御器３０は、一方のクラッチ組合せ及びギア比要素の組み合わせが作動していない状態で、他方のクラッチ組合せ及びギア比要素を作動させて、トルクをエンジン１２から駆動系２４へ伝達するように指示することができる。ギアシフトが必要な場合、第１のクラッチ組合せ／ギア比要素を係合解除して、第２のクラッチ組合せ／ギア比要素を係合することができる。代わりに、制御器３０は、各クラッチ組合せ１６及び１８を同時に係合させて、係合しているギア比要素２６及び２８の両方を通してトルクを伝達するように指示することもできる。
【００４３】
ギア比要素２６と２８へ伝達されるトルクの割合は、各クラッチ組合せ１６と１８の係合の度合いによって決まる。クラッチ組合せ１６及び１８を部分係合させることによって、制御器３０は、各クラッチ組合せ１６、１８内のスリップの量を調整できるので、制御器３０が、各クラッチ組合せによって各ギア比要素２６、２８へ伝達されるトルクの百分率と、変速機２０の有効ギア比出力を変更できるようになっている。従って、センサ及び車両運転者からの入力信号に基づいて、制御器３０は、ギア比要素及び／又は駆動系２４へのトルク出力を、本例の１速ギアのような最高のギア比から、本例の２速ギアのような次に選択される低いギア比までの混合される範囲に亘って指示することができる。
【００４４】
中間の有効ギア比は、クラッチ組合せ１６及び１８の部分的な同時係合によって提供される。中間比は、例えば１６の、高い方のギア比と連結されているクラッチ組合せの係合を減じ、例えば１８の、低い方のギア比と連結されているクラッチ組合せの係合を増すことによって、下げることができる。
【００４５】
制御システム３０は、更に、エンジン速度を反映するセンサ入力の視点からクラッチ組合せの係合の量を調整する。クラッチ１４へのトルク入力の量は、エンジン速度に依って決まり、組み合わせられるクラッチ組合せ１６及び１８が変速機２０へ伝達するのに使用できるトルクの量に影響を与える。更に、高い方のギア比要素と係合しているクラッチ組合せの回転速度がエンジン速度と同期化すると、制御器は、通常、そのクラッチ組合せを係合解除し、全てのトルク伝達を第２クラッチ組合せ及び低い方のギア比へシフトする。そのステップでのシフトは、車両速度が上がるにつれて、第１のクラッチ組合せ／高い方のギア比への傾向を減らし、そのシステムに抵抗又は制動動作を作り出す。
【００４６】
図３は、マルチクラッチシステムの一例を示しており、この態様は、本発明に使用するのに適しているデュアルクラッチシステム１１０である。このシステムでは、クラッチ組合せの係合は、クラッチアクチュエータ４８へのクラッチ制御システム３０の信号に従って増減する。更に、デュアルクラッチ１１０は、半径方向に配置された複数のクラッチ組合せを有している。マルチクラッチシステムは、平行な複数のクラッチ組合せでも、別の型式のマルチクラッチ配置でもよい。
【００４７】
デュアルクラッチ１１０は、第１の外側クラッチディスク組合せ１１２と第２の内側クラッチディスク組合せ１１４とを備えている。クラッチは、エンジン牽引軸（ｅｎｇｉｎｅ  ｄｒａｆｔ  ｓｈａｆｔ）、フライホイール、トルクコンバータ又は他のエンジン駆動入力部（図示せず）からトルク入力を受け取る駆動入力ハブ１１６を含んでいる。この例では、駆動入力ハブ１１６は、トルク入力源を外側ハウジング１２０に連結するスプライン１１８を含んでおり、外側ハウジング１２０は、第１のクラッチディスク組合せ１１２及び第２クラッチディスク組合せ１１４の駆動ディスクに作動的に接続されている。
【００４８】
第１のクラッチ出力スプライン１２２は、第１の外側ディスク組合せ１１２の被駆動ディスクに連動され、第２のクラッチ出力スプライン１２４は、第２の内側ディスク組合せ１１４の被駆動ディスクに連動されている。代表的構造では、第２の出力スプライン１２４は、第１の外側駆動軸に固定され、第２の内側ディスク組合せ１１４が作動するとき、ギア比要素２６のような事前選択されているギア比要素に駆動トルクを供給する。同様に、第１の出力スプライン１２２は、代表的には第１駆動軸内に配置されている第２駆動軸に固定されている。第２の内側牽引軸は、駆動トルクを、第１の外側クラッチ組合せ１１２から、他のギア比要素２８のような通常は相補的ギア比要素に伝達するように作動的に配置されている。
【００４９】
従って、第１のディスク組合せ１１２及び第２のディスク組合せは、制御器３０から制御信号を受信すると選択的に作動して、トルクを、変速機２０内の１つ又は複数のギア比要素２６又は２８へ伝達する。図３に示す例では、第１のディスク組合せ１１２と第２のディスク組合せ１１４は、複数の相互係合クラッチディスクを備えている。第１の外側ディスク組合せ１１２は、駆動ディスク支持体１３２内に取り付けられている駆動クラッチディスク１３０を含んでいる。第１のディスク組合せ１１２は、更に、駆動ディスク１３０の間に配置され、被駆動ディスク支持体１３６上に取り付けられている被駆動ディスク１３４を含んでいる。外側駆動ディスク１３０及び外側被駆動ディスク１３４は、圧力が端部駆動ディスク１３０ａに加えられると、通常は固定されている端部ディスク１３０ｂを除き、可逆的に、圧縮方向に（通常は１つ又は複数のキー溝に沿って）可動になっている。
【００５０】
同様に、第２の内側ディスク組合せ１１４は、駆動ディスク支持体１４０内に取り付けられている駆動クラッチディスク１３８を含んでいる。第２のディスク組合せ１１４は、更に、駆動ディスク１４０の間に配置され、被駆動ディスク支持体１４４上に取り付けられている被駆動ディスク１４２を含んでいる。内側駆動ディスク１３８及び内側被駆動ディスク１４２は、同様に、圧力が端部駆動ディスク１３８ａに加えられると、可逆的に、圧縮方向に（通常は１つ又は複数のキー溝に沿って）可動になっている。
【００５１】
外側ディスク組合せの駆動ディスク支持体１３２は、一方の端部が外側ハウジング１２０に固定されている第１の外側ディスク組合せの駆動プレート１４６に取り付けられている。外側ディスク組合せ駆動プレート１４６の反対側の端部は、クラッチ支持ハブ１４８に固定されている。外側組合せ被駆動ディスク支持体１３６は、一方の端部が外側ディスク組合せの被駆動プレート１５０に取り付けられ、外側組合せ被駆動プレート１５０は、その反対側の端部に外側組合せの出力軸スプライン１２２を有している。同様に、内側駆動ディスク支持体１４０は、内側組合せの駆動プレート１５２の一方の端部に取り付けられている。内側組合せの駆動プレート１５２は、反対側の端部がクラッチ支持ハブ１４８に固定されている。内側被駆動ディスク支持体１４４は、内側被駆動プレート１５４の一方の端部に取り付けられており、内側被駆動プレート１５４は、反対側の端部が出力軸スプライン１２４に固定されている。
【００５２】
従って、クラッチが作動している状態では、駆動トルクは、ハブ１１６及び外側ハウジング１２０を通して外側駆動プレート１４６へ伝達され、更に第１の駆動ディスク１３０とクラッチハブ１４８へ伝達される。クラッチハブ１４８は、更に、駆動トルクを内側組合せの駆動プレート１５２へ伝達し、更に内側組合せの駆動ディスク１３８へ伝達する。
【００５３】
ディスク組合せ１１２及び１１４を作動させるために、第１の外側組合せ１１２には、第１の係合解除位置から端部駆動ディスク１３０ａと係合する第２の位置へ選択的に移動させることができる第１の外側ピストン１５６が設けられている。係合すると、外側ピストン１５６は、外側クラッチの駆動ディスク１３０と被駆動ディスク１３４を共にに徐々に押圧し、駆動トルクを駆動ディスク１３０から被駆動ディスク１３４へ徐々に伝達する。これにより、駆動トルクは、外側組合せの被駆動プレート１５０によって、外側出力軸スプライン１２２とそれに対応するクラッチ出力軸へ伝達される。駆動ディスク１３０と被駆動ディスク１３４を部分的に係合させることによって、先に述べた混合有効ギア比を作り出すことができる。
【００５４】
同様に、第２の内側組合せ１１４には、係合解除位置から、端部の内側駆動ディスク１３８ａと係合する位置へ選択的に移動させることができる第２の内側ピストン１５８が設けられている。内側ピストン１５８は、駆動ディスク１３８と被駆動ディスク１４２を共にに徐々に押圧し、駆動トルクを駆動ディスク１３８から被駆動ディスク１４２へ伝達し、更に、内側被駆動プレート１５４と出力軸スプライン１２４へ伝達し、そのスプラインを介して出力軸が取り付けられている。
【００５５】
外側ピストン１５６は、更に、第１の外側加圧チャンバ１６０を第１外側圧力釣合即ち補償チャンバ１６２から分離している。第１の外側プレートばね１６６は、外側釣合チャンバ１６２内に配置され、外側ピストン１５６と係合している。第１のプレートばね１６４は、外側ピストン１５６を、その係合位置から係合解除位置へと付勢する。
【００５６】
内側ピストン１５８も、第２の内側加圧チャンバ１６８を第２の内側圧力釣合即ち補償チャンバ１７０から分離している。内側圧力補償チャンバ１７０内には、ばねキャリア１７６内の１つ又は複数のコイルばねが配置されている。コイルばね１７６は、内側ピストン１５８を、内側クラッチ組合せ１１４と係合している位置から係合解除位置へと付勢する。
【００５７】
第１の外側クラッチ組合せのピストン１５６は、加圧チャンバ１６０内に流体圧力を加えることによって、係合解除位置から、第１の外側ディスク組合せ１１２と係合し、これを押圧する位置へ動かされる。図１と関連付けて更に論じられているように、オイルポンプから弁５０を操作している制御器の方向への流体の流れを増すことによって、流体圧力が供給される。加圧チャンバ１６０には、ばね１６６の付勢力に打ち勝ち、ピストン１５６を動かしてディスク組合せ加圧プレート１３０ａと係合させるまで、チャンバ内の流体圧力を増大させるだけの流体が供給される。ディスク組合せ１１２を押圧して、所望量のトルクが駆動ディスク１３０から被駆動ディスク１３４へ伝達されるようにするため、追加の流体が圧力チャンバ１６０に供給される。
【００５８】
同様に、第２の内側ピストン１５８は、オイルポンプ、弁５２及び制御器システム３０から第２の内側加圧チャンバ１６８への流体の供給によって動作される。内側加圧チャンバ１６８には、チャンバ内の流体圧力を上げコイルばね組立体１７６の付勢力に打ち勝つだけの流体が供給される。流体の圧力は、第２の内側ピストン１５８が動かされて内側ディスク組合せの加圧プレート１３８ａと係合するまで上げられ、ディスク組合せ１１４を圧縮して、内側組合せの駆動ディスク１３８から内側組合せ被駆動ディスク１４２へ所望量のトルクを伝達する。
【００５９】
更に、第１の釣合チャンバ１６２及び第２の釣合チャンバ１７０には、それぞれ、外側加圧チャンバ１６０及び内側加圧チャンバ１６８内の流体に掛かる遠心力から生まれる、加圧チャンバ１６０及び１６８内に生じる圧力を相殺できるだけの流体の流れが供給される。各釣合チャンバ１６２及び１７０内に十分な量の流体を維持することによって、加圧チャンバ１６０及び１６８内の遠心力によってに生じる流体圧力は、釣合チャンバ１６２及び１７０内に誘起される流体圧力によって相殺される。
【００６０】
この例では、クラッチ１１０は、固定支持ハブ１８６回りに回転し、支持ハブ１８６とクラッチ出力軸（図示せず）の間には、流体分配スリーブ１８８が配置されている。加圧チャンバ１６０及び１６８、釣合チャンバ１６２及び１７０、及び冷却及び潤滑経路への流体の流れは、オイルポンプ及び弁システム４８と連通しているスリーブ１８８と制御器システム３０を通って流れる。流体は、分配スリーブ１８８内の１つ又は複数の流体通路を通り、流体供給用のクラッチ１４６と支持ハブ１８６内のポートを通って、加圧チャンバと釣合チャンバへ流れる。
【００６１】
図４は、本発明の制御システムと方法を実施する簡単なアルゴリズム２００の一例の流れ図である。アルゴリズム２００のこの例で実施される各ステップは、通常、制御システム３０のプロセッサーで実行され、クラッチ及び変速機システムの全体の作動に用いられる演算とアルゴリズムの一部だけを示している。或る適用例では、マルチクラッチシステムの作動に関するアルゴリズム又はその等価物の幾つかの態様は、別の制御システム及び／又はプロセッサーで実行され、適切な信号、データ又は他の情報が、本発明のシステムの構成要素の制御システムへ伝えられるようになっている。
【００６２】
この例では、アルゴリズムは、限定するわけではないが、エンジン速度及び／又はトルク３４、車両速度、車両負荷、車輪速度及び／又は加速度３２、スロットル位置及び／又はアクセルペダル位置４２、クラッチスリップ、クラッチ出力軸回転速度、温度、及び／又はトルク出力３６、変速機のギア比選択、トルク出力及び／又は出力軸回転速度３８、運転者の指示及び／又はギア比選択インジケーター４６、及び本発明の具体的適用例に必要な他の入力の内の１つ又はそれ以上を表すセンサのようなシステムセンサ及びインジケーターからの入力信号を確認する最初のステップ２０２を含んでいる。
【００６３】
この態様では、入力信号は、ステップ２０４において、各クラッチ組立体の所望のトルク出力、即ち、運転者の指示に従いかつ所定の制御基準を満たすのに必要な変速機の所望のトルク出力を求めるのに用いられる。所定の基準は、例えば、変速機で使用できるギア比；車両又は被駆動システムの負荷、タイヤサイズ、差動装置のギア比、及び他の同様な車両固有の特性；マルチクラッチシステムと付帯する変速機とによって提供される所望の範囲の有効ギア比；所望の加速曲線及びシフトタイミング特性図（ｐｒｏｆｉｌｅ）；所望のエンジン速度範囲及び燃料消費特性図；システムによって生成される所望の駆動系トルク曲線；最高エンジン速度、クラッチ、変速機及び差動装置の温度、車輪のスピンなどのような安全基準；性能、効率、安全性及び駆動特性に関する具体的なシステムの効果的な作動を決定する際に有用な他の基準を表している。
【００６４】
例えば、或る態様では、ステップ２０４の制御基準は、車両負荷、タイヤサイズ、最適エンジン速度範囲、ギア比、最適有効ギア比の範囲、最適車輪速度、燃料効率を最大にするのに適している最適駆動系出力のような因子を含んでいる。更に、これらの基準は、特定の運転様式に最適な「シフト特性」を提供するように、即ち、車両の発進時及び他の作動ステップにおいてシフト数を最大又は最小化するように設計されている。同様に、制御基準は、発進時に非常に有効なギア比のような追加的目標に取り組み、高い車両負荷条件下で駆動系から高いトルク出力を提供するよう設計されている。
【００６５】
制御基準は、異なる作動条件下で実施される可変の標準を組み入れることができる。例えば、システムが車両の負荷、路面状況又は運転者の指示の変更を検知すると、制御基準は、異なる有効ギア比の範囲又は有効ギア比の変更を実行する。この態様では、制御基準は、エンジン速度が事前選択されている限界を超えるまで、比較的高い有効ギア比によって発進時の「スポーティ」な高い加速率のような所望の駆動特性を作り、その後、低い有効ギア比を実行するように設計されている。積載条件下では、制御基準は、低いエンジン速度で大きな変速機トルク出力を作り出すよう、有効ギア比の変更を指示する。十分な車両速度に達すると、有効ギア比を下げて、燃料経済性を良くする。
【００６６】
この例のアルゴリズムの次のステップ２０６で、必要なクラッチの状態は、入力信号と制御基準の比較２０４の結果から求められる。この例では、クラッチの状態は、発進（即ち、停止からの車両又はシステムの出発）、シフト（即ち、個別のギア比へのシフト）、巡航（即ち、所望の車両及び／又は車輪速度の維持）、係合解除（即ち、クラッチを通さずにトルクを伝達）及び駐車（即ち、車両の停止及び／又は駐車ギアが係合されている）である。
【００６７】
ステップ２０８で、発進状態と判定されると、ステップ２１０で、必要なギア比要素が、各クラッチ出力軸又はクラッチから変速機２０への他の出力部と係合され、クラッチ摩擦要素の各セットが制御基準を満たす有効ギア比を作るためのトルク伝達容量が求められる。ステップ２１０では、更に、クラッチ摩擦要素の各セットに、それらを各ギア比要素に対して所望のトルクを伝達するのに必要な程度まで係合させるための制御信号が送られる。結果として、それらは所望の有効ギア比／変速機及び駆動系へトルクを伝達する。
【００６８】
この例の次のステップ２１２では、上記センサ及び運転者インジケーターからの入力信号が、制御基準が満たされているか否か判定するために監視される。基準が満たされていなければ、ステップ２０４、２０６、２０８が繰り返される。
【００６９】
ステップ２０８において必要なクラッチ状態が発進条件でない場合、この例の次のステップ２１４は、入力信号を発進後の制御基準と比較する。そのような基準は、ステップ２０４に用いられる基準に基づく同じ基準でも、異なる基準でもよく、このステップは、更に通常は、少なくとも、それらの基準を満たすのに必要なクラッチトルク伝達と変速機ギア比範囲の判定を含んでいる。
【００７０】
次のステップ２１６で、ギア比シフトが必要であると判定されると、ステップ２１８において、必要なギアが、クラッチ摩擦要素のセットからの出力と係合させるために選択される。クラッチ摩擦要素のセットのトルク伝達容量も判定され、多くの場合、１つのギア比から次のギア比へ個別にシフトするため増減される。上記のように、次のギア比要素をアイドル状態のクラッチ摩擦要素のセットと係合させることによって、１つの作動中のギア比／クラッチから次のギア比へ迅速且つ効率的にシフトされる。
【００７１】
更に、ステップ２１８において、クラッチ組合せ出力及びギア比の混合を用いることもできる。このように、クラッチのすべり及び有効変速機トルク／ギア比出力の範囲を制御して、発進後のギア比の範囲において、駆動系のトルク及び車両速度に関し柔軟性があり連続的より大きなトルク出力を駆動系に提供することもできるし、システムの効率と駆動特性を高めることもできる。
【００７２】
次のステップ２２０において、巡航速度を所望の範囲内に維持するには、作動中のクラッチ組合せを作動中のギア比要素と係合したままにすべきか否か判定される。イエスの場合、ステップ２２２において、入力信号は所望の間隔で監視され、発進後の制御基準が満たされているか否か判定される。ノーの場合、ステップ２１４、２１６、２１８、２２０が繰り返される。
【００７３】
ステップ２１６でシフトが必要ないと判定された場合、アルゴリズムはステップ２２０へ進む。ステップ２２０で、巡航状態が要求されていないと判定された場合、ステップ２２４で、クラッチ組立体を完全に係合解除して、変速機へのトルク伝達を止めるべきか否か判定される。入力及び制御基準に基づいて、そのような判定がなされた場合、ステップ２２６でクラッチ組立体は係合解除され、２０２で開始するステップが繰り返される。
【００７４】
先に述べたように、マルチクラッチシステムからのクラッチトルク出力の制御を可能にし、有効変速機トルク出力及び回転速度の範囲を作り出すことのできる別のアルゴリズムを使用してもよい。特定のシステム用のアルゴリズムのステップは、通常、そのシステムの要件と目的に合わせて特別仕様で調整される。
【００７５】
図５ａから図５ｃのグラフは、異なる駆動条件に適合する可変有効ギア比／トルク比を提供することに関する、本発明のシステム及び方法の利点を示している。図５ａから５ｃの各図は、（毎分５００回転、即ち５００ｒｐｍで始まる）エンジン速度を、停止状態から発進する車両速度に対してプロットしている。線２５０から２５８は、手動変速機に用いられているような固定比の変速機のギアの線又は同期化された速度の線を示している。
【００７６】
各ギアの線は異なるギアを表しており、各ギアは連続的に低下する別々のギア比を有している。ギアの線は、所与のエンジン速度値に対しギアと完全に係合しているクラッチによって作り出される車両速度を表している。次のギア（より低いギア比を有する）へシフトすると、同じ対路面速度におけるエンジン速度が低下する。クラッチが係合しているときは、変速機を介するトルク比もギア比となる。従って、これらのシステムは、クラッチが係合される際に、各ギアに対して、ギアの線の左側の領域に示されているギア比とギアの線と線の間のギア比で作動する。
【００７７】
従って、１速ギアは、係合しているとき、線２５０の左側の領域に表されている５．５のギア比／トルク比を作る。同様に、線２５２の左側の領域に表されている３．３のギア比が２速ギアによって作られ、線２５４の左側の領域に表されている２．２のギア比が３速ギアによって作られ、線２５６の左側の領域に表されている１．１のギア比が４速ギアによって作られ、線２５８の左側の領域に表されている０．８のギア比が５速ギアによって作られる。
【００７８】
本発明のシステム及び方法を使うと、それぞれ線２５０及び２５２の左側の領域に表されている５．５及び３．３の２つのギア比が、先に論じたデュアルクラッチシステムで用いられる。このシステムは、図５ａから図５ｃに示されているように、車両の発進時に、有効ギア比の領域を提供する。図５ａに示している例では、本発明のシステム及び方法によって生み出される有効ギア比は、通常の負荷の下で車両を発進するのに用いられる。
【００７９】
このような車両の発進時には、所望のエンジン速度範囲は、内燃機関の作動効率及び燃料経済性の点から、約１０００乃至１５００ｒｐｍである。図５ａの例では、発進時の極めて短い期間、第１クラッチ／１速ギアが、５．５のギア比で支配的である。そのギア比は、有効ギア比が線２６０で表されている４．５に下がる速度に車両が達するまで維持される。有効ギア比が下がると、システムは、第１クラッチ／１速ギア比からの寄与を減らし、第２クラッチ／２速ギア比からの寄与を増すことによって、エンジン速度を所望の範囲内に維持できるようになる。
【００８０】
図５ａに示すように、車両速度が上がり続けると、有効ギア比は、第２クラッチ／２速ギアからの寄与を増し第１クラッチ／１速ギアからの寄与を減らし続けることによって、３．７かそれ以下に下げられる。車両速度が上がり続けると、有効ギア比は、２速の実際のギア比３．３まで下げられる。その時点で、１速ギアは係合解除され、２速ギア比で完全に伝達される。更に、３速ギア比が第１クラッチにシフトされ、次のギアシフトに備える。また、図５ａに示すように、運転者又は条件が、より迅速で低効率の発進を要求している場合は、１速ギア線に達するまで、高いエンジン速度で最高のギア比５．５が用いられ、混合された有効ギア比が用いられることは有るとしても殆ど無い。
【００８１】
図５ｂは、図５ａの２つの混合されたクラッチ／ギア比システムを、牽引状態のような高負荷状態下での駆動条件と、高性能発進のような燃料効率ではなく加速を最大にする条件に向け修正して使用する場合を示している。線２６０及び２６３で表される方策を使えば、高い方のギア比５．５の第１クラッチの寄与は、図５ａに示す方法を使う場合よりも長い時間維持される。図５ｂに示す方法は、大きい車両負荷を補償するために、駆動系に大きなトルク入力を供給し強力な加速を提供する。混合されたクラッチ／ギア比システムは、エンジン速度がより効率的な１０００−１２００ｒｐｍの範囲に戻る、より低いギア比を作り出すために使用される。
【００８２】
図５ｃは、図５ａ及び図５ｂのシステムの別の適用例を示している。この例では、発進時に駆動系へのトルクを減らして、燃料効率を最適化する節約モードを提供するか、又は車輪のスリップが懸念される状況で安全且つ効果的に発進できるようにすることが望まれている。線２６０及び２６２で表されている方策は、典型的な１０００から１５００ｒｐｍの発進エンジン速度では、混合されたクラッチ比が殆ど直ちに実施され、初期の車両加速の殆どに４．５から３．３までの有効比が提供されることを示している。更に、混合されたクラッチ／ギア比は、２０００ｒｐｍを超える相当に高いエンジン速度でも維持され、高い燃料経済性を提供し、劣悪な道路条件で駆動系に過剰なトルクが伝達されるのを低減する。
【００８３】
これらの例は、本発明のシステム及び方法を使って実行される幾つかの異なる方策を示している。多重クラッチ／ギア比の組み合わせそれぞれのトルク伝達容量を判定するのに用いられる制御基準は、図５ａから図５ｃに示している特性曲線の１つのような、単一の有効トルク／ギア比特性曲線を提供するように選択される。
【００８４】
別の方法は、特定の車両運転条件に向けて選択される、多数の有効トルク／ギア比特性曲線（ｐｒｏｆｉｌｅ）を作る制御基準を提供することである。例えば、制御基準は、制御システムを、車両負荷状態、燃料経済性指針、運転様式などに依って図５ａから図５ｃの例に示している有効トルク／ギア比特性曲線の間で変えられるように開発することもできる。特定の特性曲線の選択は、車両負荷、車輪速度、エンジン速度、変速機出力などに関するセンサデータを分析することによって判定される。
【００８５】
本発明の更に別の態様では、車両の運転者が、好適な有効トルク／ギア比特性曲線、即ち「スポーティ」、高トルク「オフロード」、又は燃料効率の良い「経済性」運転モードを選択できるようになっている。別の態様では、運転者は、有効トルク／ギア比特性曲線の一次選択を行えるようになっている。この特性曲線は、事前選択されているエンジン速度、車輪速度、トルク出力の範囲又は他の基準に基づく最適な特性曲線と比較される。センサのデータが、所定の特性曲線外で車両が作動していることを示すと、制御システムは、車両の作動を所望の特性曲線に戻すのを支援する有効ギア比を実施する。
【００８６】
更に別の適用例では、制御システムに供給される制御基準は、例えば、或るスロットル条件に対して予測される車両速度、又はエンジン速度とギア比の値に基づいて予測される加速度、に基づいて予測される性能モデルを含んでいる。制御システムは、センサデータの変化を使って、特定の車両作動状態に対する最適レベルのクラッチ混合／有効ギア比を予想又は予測する。センサのデータが予測される状態又はモデルから逸脱すれば、システムは、変更されたシステムに最適な有効ギア比を提供する。
【００８７】
同様に、車輪のスピン、エンジン及びクラッチの温度を考慮するモデルを用いることによって、制御システムは、運転者が状況の変化に対応する前に、道路又は他の作動条件の変化に対して予測して反応し、車輪の牽引力を回復するのに必要な適切な混合クラッチ入力及び有効トルク／ギア比を実施することができる。
【００８８】
本発明のシステム及び方法の利点を、図６から図８の、時間と駆動系へのエンジン及び変速機の入力速度との関係のグラフに示している。これらの図は、車両の発進を２５秒間に亘ってシミュレートして、約２０００ｒｐｍで始まるエンジン速度の変化を線２６４で示している。これらの図は、更に、異なる組み合わせのギア比を使用している駆動系に対する変速機の回転速度の上昇を、線２６６で示している。線２６６の傾斜及びその最大値は（エンジン速度線２６４と重なっている）、指定されたスロットル／エンジン速度状態下での、そのギア比における最大車両速度を表している。
【００８９】
シミュレーションでは、車両重量は４５００ポンド；車軸比は３．４２；タイヤサイズはマイル当たり回転数６５０；発進エンジン速度は２５％のスロットルレベルで２０００ｒｐｍと仮定した。更に、シミュレーションでは、変速機ギア比を５．３１（１速ギア）、３．３５（２速ギア）、２．１６（３速ギア）、１．４１（４速ギア）、差動装置のギア比を５．２、３．２５、２．１６及び１．４３と仮定した。
【００９０】
図６は、発進が１速ギアで開始され、変速機出力がエンジン速度と同期化したとき、即ち、線２６６で示される変速機出力がエンジン速度線２６４に達して交差したときに、２速ギアにシフトされる典型的な先行技術の方策を示している。図６で分かるように、エンジン速度２６４は急速に上がり、変速機出力２６６は上昇したエンジン速度と急速に同期化する。その結果、５秒以前に少なくとも２回のシフトがあり、その５秒間に、エンジン速度に少なくとも２つの大きな増減が生じる。
【００９１】
図７は、発進が２速ギアで始まる第２の先行技術の方策を示している。この方策では、シフトは殆ど無いが、エンジン速度は低いレベルに維持され、変速機出力速度は、殆ど５秒過ぎるまでエンジン速度に近付かず、変速機出力速度は、約５秒まで図６に示すレベルに近付かない。
【００９２】
図８は、本発明のシステム及び方法の１つの適用例を示している。この例では、２つのクラッチシステム、即ち１速ギアと係合している第１のシステムと２速ギアと係合している第２システムの出力を発進時に使用する。変速機出力２６６、即ち、車両の加速度は、図７の場合よりも相当急速に上がり、５秒より遙か前に最大値に達する。
【００９３】
本発明のシステム及び方法の利点は、図９の表にも表されている。図６から図８に示されているシミュレーションから集めたデータを使えば、本発明の混合されたトルク／ギア比の方策は、２つの先行技術の方法の何れよりも、停止状態から毎時２０マイルまでの迅速な加速を生み出している。これは、図６に示している方法の２回のシフトではなく、１回だけのシフトで達成され、２速ギアで発進する図７の方法よりも１６％以上速い。
【００９４】
更に、図８に示した本発明の方法は、図６と図７に示した方法のどちらよりも、毎時２０マイルに達するのに使用する燃料が少なくて済む。混合されたトルク／ギア比の方法は、図７に示した方法と比べて、消費される燃料を１５％以上低減できた。同様の結果は、発進のシミュレーションで、１００フィートに達するのに使用される時間と燃料のデータに示されている。
【００９５】
この様に、本発明では、複数のギア比と係合しているマルチクラッチを使用し、クラッチを選択的に係合して可変混合トルク／ギア比出力を駆動系に提供することによって、駆動特性、燃料経済性及び他の作動基準に利点をもたらす柔軟性のあるクラッチ及び変速機システムを実現している。本発明は、様々な車両の発進及び作動条件、所望のパラメーター及び作動方策にも適合できる。
【００９６】
以上、本発明を、好適な材料及び状態を示す或る特定の説明的事例に関連付けて説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではない旨理解頂きたい。むしろ、これまで説明してきた本発明の範囲内にある全ての代替案、修正案及び等価物は、特許請求の範囲に述べる事柄の範囲内にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の変速機システムを示すブロック図であり、クラッチ制御システムと、エンジンのようなトルク供給源からデュアルクラッチと変速機を通って駆動系に至るトルク伝達を表している。
【図２】図１に示すシステムのクラッチ、変速機及び駆動系の関係の一例を概略的に示しており、そのようなシステムにおけるデュアルクラッチ組立体と手動、半自動及び自動変速機との間の作動的関係を表している。
【図３】図２のシステムに使用できるデュアルクラッチ組立体の一例の部分側断面図である。
【図４】図１に示す本発明のクラッチ制御器の或る態様の作動を制御するための簡単なアルゴリズムを示す流れ図である。
【図５】図５Ａから５Ｃは、異なるクラッチシステムのエンジン速度対車両速度のグラフであり、有効ギア比を作り出すためのクラッチトルクの混合の変化を表している。
【図６】１速ギア比を使用し２速ギア比へシフトする従来の方策を使って、停止状態から２５％スロットルで発進する２５秒間の加速を、コンピューターシミュレーションを使って生成した、エンジン及び変速機出力のｒｐｍ（毎分回転数）のグラフである。
【図７】図５で使用している２速ギア比で発進し３速ギア比へシフトする従来の方策を使って、停止状態から２５％スロットルで発進する２５秒間の加速を、図５のグラフで使用しているコンピューターシミュレーションを使って生成した、エンジン及び変速機出力のｒｐｍ（毎分回転数）のグラフである。
【図８】１速ギア比と２速ギア比を混合して中間の有効ギア比を作る本発明のシステムを使って、停止状態から２５％スロットルで発進する２５秒間の加速を、図５のグラフで使用しているコンピューターシミュレーションを使って生成した、エンジン及び変速機出力のｒｐｍ（毎分回転数）のグラフである。
【図９】図６から図８のシミュレーションの結果に関する、毎時０マイルから毎時２０マイルまで加速するのに要する時間、毎時０マイルから毎時２０マイルまで加速するのに消費する燃料、１００フィート進むのに要する時間、１００フィート進むのに要する燃料、及び１００フィート進むのに要するシフト数という変数を比較した表である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  動力伝達システム                    １２  トルク入力源
１４、１１０  クラッチシステム
１６、１８、１１２、１１４  ディスク組合せ
２０  変速機                              ２２  変速機出力部
２４  駆動系                              ２６、２８  ギア比要素要素
３０  制御システム、制御器
３４〜４６  センサ、インジケータ          ４８、５６  アクチュエータ
１５６、１５８  ピストン
１６０、１６８  圧力チャンバ              １６２、１７０  釣合チャンバ
【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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【外国語明細書】
2005164028000001.pdf