(57)【要約】摩擦力結合式に入力と出力との間でトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための方法では、トルク伝達能力に影響を及ぼす操作量を変調し、構成群の入力量を検出し、構成群の出力量を検出し、入力量および出力量を相関計算にかけて、相関値を算出し、算出された相関値と予め規定された相関目標値との間の差を求め、この差が、予め規定された閾値を上回ると、操作量を、差を縮める方向で変更する。有利には、検出される量は、構成群の入力回転数および出力回転数である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦力結合式に入力と出力との間でトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための方法であって、
トルク伝達能力に影響を及ぼす操作量を変調し、
構成群の出力量を検出し、
出力量を相関計算にかけて、相関値を算出し、
算出された相関値と予め規定された相関目標値との間の差を求め、この差が、予め規定された閾値を上回ると、操作量を、差を縮める方向で変更する
方法において、
構成群の入力量および出力量を検出し、
相関計算で入力量と出力量との間の相関値を算定する
ことを特徴とする、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群のトルク伝達能力を調整するための方法。
【請求項２】
入力量および出力量をその都度、その間に操作量が変調される１つの共通の時間内に検出して、そのようにして検出した値を相関計算に算入する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
検出した量を相関計算前にフィルタリングする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
相関目標値および／または閾値が、構成群を含むパワートレインの運転量に依存する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
構成群の入力回転数および出力回転数を検出する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するためのシステムにおいて、構成群のトルク伝達能力を決定する操作量を調節するための調節装置と、操作量を変調するための変調装置と、構成群の入力量を検出するためのセンサと、構成群の出力量を検出するためのセンサと、プロセッサおよび記憶装置を備えた電子式の制御装置とが設けられており、該電子式の制御装置が、請求項１記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群のトルク伝達能力を調整するためのシステム。
【請求項７】
トルクを伝達する構成群が、無段式に調節可能な円錐円盤式巻掛け伝動装置である、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
摩擦力結合式に入力と出力との間でトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための方法において、該方法では、
トルク伝達能力に影響を及ぼす操作量に変調信号を印加し、
構成群の、出力と、変調信号の印加との間で検出される少なくとも２つの測定量信号を処理し、
少なくとも２つの測定量を相関計算にかけて、相関値を算出し、
相関値を、操作量を修正するために使用する
ことを特徴とする、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群のトルク伝達能力を調整するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦力結合式（ｒｅｉｂｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）にトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
自動車のパワートレイン内に含まれる、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群、例えばクラッチ、オートマチック式の伝動装置のコンバータ内のロックアップクラッチ、巻掛け手段により作動する、連続的に可変の変速比を備えた伝動装置（ＣＶＴ伝動装置、摩擦車伝動装置）、またはブレーキのような構成群はますます自動化され、もしくは独自のアクチュエータにより操作される。その都度の構成群により摩擦力結合式に伝達可能なトルクの制御および調整もしくは開ループ制御および閉ループ制御は、アクチュエータの負担を取り除くためと、少ないエネルギ消費および高い制御精度もしくは調整精度の理由から、できる限り僅かであるべきであるが、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群の急速な摩耗または損傷に至る継続的な滑りが回避される程度の大きさであるべきである。特に後者の理由から大抵の場合において、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成部分の、相互の過剰な押し付けが実施される。過剰な押し付けは一般に、構成部分の摩耗、永久歪み現象、温度影響、または粘性に起因する特性値変化が、意図しない滑りに至ることがないようにとの理由からも実施される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４４０６１号明細書から公知の、摩擦力結合式にトルクを伝達する２つの構成部分の滑り状態を認識する可能性から、本願の請求項１の上位概念は出発する。付着限界もしくは滑動限界を認識するために、摩擦力結合式の係合状態にある両構成部分の押し付け力を決定する、ここでは圧力媒体により運転される操作エレメントに、変調信号により重畳された操作圧力が供給される。操作圧力の経過は伝動装置被駆動軸回転数に相関させられる。操作圧力は、予め規定された相関値を上回るか下回るかに応じて後調整される。この既に公知の方法の特徴は、変調された圧力の検出のためのセンサが設けられていなければならず、相関計算が複雑な移相により困難になり得る点にある。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５９４７０号明細書から公知の、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群の運転を制御するための方法では、入力構成部分と出力構成部分の回転数変動が互いに相関される。これらの回転数変動は、トルク伝達能力に影響を及ぼす量の変調により惹起されていない。この方法の特徴は一般的には、例えばエンジン回転数に依存して、幅広い周波数範囲に及ぶ点にあり、このことは例えばフーリエ解析による相関分析を困難にする。
【０００５】
本発明の課題は、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための、上位概念を成す方法およびシステムを改良して、簡単な構成可能性でもって、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群の運転状態の制御を可能にし、不要に高い操作力が、構成群の、摩擦力結合式の係合状態にある構成部分に作用することがないような方法およびシステムを提供することである。
【０００６】
本発明は、摩擦力結合式に入力と出力との間でトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための方法であって、
−トルク伝達能力に影響を及ぼす操作量を変調し、
−構成群の出力量を検出し、
−出力量を相関計算にかけて、相関値を算出し、
−算出された相関値と予め規定された相関目標値との間の差を求め、この差が、予め規定された閾値を上回ると、操作量を、差を縮める方向で変更する
方法において
−構成群の入力量および出力量を検出し、
−相関計算で入力量と出力量との間の相関値を算定する
ことを特徴とする方法により解決される。
【０００７】
本発明による方法が有する利点は、検出された両値の間でアクションとリアクションの同等性に基づき移相を相関計算において考慮する必要がほぼなくなる点にあり、このことは評価を著しく簡単化する。さらに、起動制御信号の変調を測定する別個のセンサが設けられている必要がなくなる。伝動装置の入力量および出力量として、例えば入力モーメントおよび出力モーメント、入力回転数および出力回転数、およびそこから導き出される、時間的な導関数のような変量などが検出もしくは使用されることができる。
【０００８】
摩擦力結合式に入力と出力との間でトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するための方法に関して、トルク伝達の質または量を監視する入力量、例えば巻掛け手段を円錐円盤セットに押し付けるための圧力信号に、変調信号を印可し、その際に、少なくとも２つの測定量を信号応答として変調信号の印加と構成群の出力との間で検出し、少なくとも２つの測定量を互いに相関させると、特に有利である。その結果としての修正値は入力量の修正のために援用される。測定量は例えば、圧力センサにより提供され適当にフィルタリングのような評価を行われることができる測定量であることができるし、かつ／または例えばＣＶＴ伝動装置の入力軸および出力軸の回転数差から構成され得る滑り成分であることができ、その際場合によっては、測定量を求めている最中に現れる、変速比の変更が考慮される。このようにして、構成群からの２つの情報源の評価により、１つの測定量が、制御ループから直接導き出された基準量として援用されることができる。特に、測定量と変調信号との間に、時間的に遅延された信号応答を伴う位相関係が存在している場合に、変調信号を発する信号発生器により直接的に導き出される基準信号に対して、修正値の改善が達成され得る。
【０００９】
本発明の別のアイデアによれば、構成群の入力回転数および出力回転数を検出することにより、適当な回転数センサが大抵の場合いずれにしても設けられていることから、特別なセンサを必要としないという付加的な利点が得られる。
【００１０】
別の課題は、摩擦力結合式にトルクを伝達する構成群、特に自動車のパワートレイン内の構成群のトルク伝達能力を調整するためのシステムにおいて、構成群のトルク伝達能力を決定する操作量を調節するための調節装置と、操作量を変調するための変調装置と、構成群の入力量を検出するためのセンサと、構成群の出力量を検出するためのセンサと、プロセッサおよび記憶装置を備えた電子式の制御装置とが設けられており、該電子式の制御装置が、本発明による方法を実施するように構成されていることを特徴とするシステムにより解決される。
【００１１】
トルクを伝達する構成群は、上述の通り、極めて多様な種類であることができる。有利には、本発明は円錐円盤式巻掛け伝動装置のために使用されることができる。
【００１２】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１３】
図１によれば自動車はエンジン２を有しており、エンジン２はクラッチ４と伝動装置６とを介してカルダン軸８に結合されている。カルダン軸はディファレンシャル１０を介して駆動軸１２を駆動し、駆動軸１２は相対回動不能に後輪１４に結合されている。前輪１６は図示の例では駆動されていない。
【００１４】
自体公知の形式でマイクロプロセッサと、付随する記憶装置とを備えた電子式の制御装置１８はセンサに接続されている入力部２０を有している。センサとして例えば、伝動装置入力軸の回転数を検出するためのセンサ２２、スロットルバルブセンサ２４、エンジン回転数センサ２６、カルダン軸回転数センサ２８，および場合によってはその他諸々のセンサが設けられている。
【００１５】
制御装置１８の出力部はクラッチ操作装置３２、伝動装置操作装置３４に接続されており、並びに場合によってはスロットルバルブ調節装置のようなパワートレインの別のアクチュエータなどにも接続されている。
【００１６】
伝動装置６は図示の例ではＣＶＴ伝動装置であって、ＣＶＴ伝動装置の操作装置３４は液圧式に起動制御される。
【００１７】
図２には概略的に、図１に示したクラッチおよび伝動装置の主要な構成要素が示されている。エンジンのクランク軸に相対回動不能に結合された駆動軸３６はクラッチ４および前後進切替機構（Ｗｅｎｄｅｓａｔｚ）３８を介してＣＶＴ伝動装置６の第１の円錐円盤対（コニカルプーリ対）４０を駆動する。第１の円錐円盤対４０は巻掛け手段４４を介して第２の円錐円盤対４２に結合されている。巻掛け手段４４は各円錐円盤対４０，４２に摩擦力結合式に係合している。被駆動軸４６を介して、第２の円錐円盤対４２は、図２の例では直接的に伝動装置に配置されたディファレンシャルを駆動し、ディファレンシャルは図示の例では前輪を駆動する。
【００１８】
クラッチおよび伝動装置を制御するのに液圧系統４８が役立ち、液圧系統４８にはポンプ５０により圧力が供給される。
【００１９】
円錐円盤を巻掛け手段に押し付けることは液圧式に実施されるが、例えば電動モータ、ばね、遠心力等を用いて異なる形式で実施されてもよい。重要なのは、押し付け力もしくは圧着力の少なくとも一部が調節部材により自由に制御可能であることである。液圧式の押し付け制御の、２つの変化実施例が図３および図４に示されている。
【００２０】
図３の場合、弁Ａは、第２の円錐円盤対４２に作用する圧力を制御する。弁Ｂは、第１の円錐円盤対４０に作用する圧力を制御する。これにより、弁Ａにより押し付け力が制御可能である一方で、弁Ｂと協働して変速比の調節が実施される。弁Ａは、例えば適当な論理回路を介して制御される電磁式の起動制御部により自由に制御可能である。
【００２１】
図４に示した実施形態の場合、押し付けは、弁Ｃと、液圧−機械式のトルクフィーラ５２との組合せにより制御される。弁Ｃは自由に制御可能であり、トルクフィーラ５２は、作用しているトルクに関連して圧力を制御する。これにより、押し付け圧力の一部は自由に制御可能であって、その他の部分はトルクに関連して制御可能である。円錐円盤対の調節は、弁Ｄを用いて差圧を円錐円盤対４０と円錐円盤対４２との間に生ぜしめることにより実施される。
【００２２】
伝動装置制御のための測定量は例えば、スロットルバルブセンサ２４の出力信号または、エンジンにより放出されるモーメントを推量させる別の測定量または制御量である。
【００２３】
これまで述べた構成部分および装置は自体公知であって、それゆえ、その構造およびその機能についてこれ以上詳しく述べることはしない。
【００２４】
円錐円盤対を巻掛け手段４４に当て付ける、図３の弁Ａもしくは図４の弁Ｃにより制御される押し付け圧力は、巻掛け手段４４と円錐円盤対との間の滑りが回避されている程度の低さにあるべきであって、不要に高くあるべきではない。押し付け圧力は通常、制御装置１８内にファイルされた特性マップに応じて前制御されている。押し付け圧力は、その他の運転パラメータに応じて付加的に、繊細に制御もしくは調整されていることができる。
【００２５】
図５には方法のフローチャートが示されており、このフローチャートに基づき、図３の弁Ａもしくは図４の弁Ｃを適当な形式で付加的に起動制御することができ、ひいては、制御装置１８内に記憶された弁調節の、誤差を伴う前制御値が修正されることができる。
【００２６】
制御装置が、例えばパワートレイン全体の所定の運転量に関連して、適当な時間窓５０を求めると、弁Ａもしくは弁Ｃの、例えば電動モータにより決定される操作量が変調器５２により変調され、その際、変調振幅は弁の調節可能性もしくはその都度の操作量に比べて小さい。
【００２７】
ステップ５４では、センサ２２により伝動装置入力回転数が検出される。同時にステップ５６では、センサ２８によりカルダン軸回転数が検出され、カルダン軸回転数は、伝動装置の既知の変速比に基づいて直接的に伝動装置出力回転数へと換算されることができる。有利なのは、センサ２８がカルダン軸に配置されているのではなく、センサ２２が直接的に伝動装置入力軸の回転数を検出するのと同様に、センサ２８が直接的に伝動装置出力軸の回転数を検出する場合であって、それというのは、そうすることによって測定結果に、伝動装置の出力軸とカルダン軸との間の振動する質量および柔らかさによる誤謬が生じる恐れが存在しないからである。
【００２８】
フィルタステップ５８，６０では、時間窓がアクティブである間に測定されて制御装置１８の適当な記憶装置内に記憶される、入力回転数および出力回転数の時間的な経過がフィルタリング、例えば低域通過フィルタ、帯域通過フィルタおよび／または広域通過フィルタを介した濾波を受けて、その後、ステップ６２では相関計算に供与されて、相関計算において、フィルタリングされた信号経過間の相関関係が求められる。算出された相関値は、ステップ６４で別のフィルタリングを受けた後に、ステップ６６で調整器に供給され、調整器内で、計算された相関値は、制御装置１８内に記憶された相関目標値６７と比較される。ステップ６６では調整器により、相関目標値と算出された相関実際値との間のズレに対応する修正値が生ぜしめられ、ステップ６８で、円錐円盤間の押し付け圧力を制御する弁の位置の変更に至る。
【００２９】
図５に示されているように、本発明による方法は連続的に進行することができるので、サーボ弁のためのアクチュエータの一定の調節後に、新たなサイクルが遂行される。
【００３０】
変調器５２は連続的に運転されていることができ、かつ弁の位置を決定する、時間的に緩慢に変化する操作量に変調振動を重畳する。択一的に、変調と、しかるべき本発明による方法とは、弁、もしくは円錐円盤の押し付け圧力を特に精密に制御することが重要である、予め設定された時間窓でのみ進行してもよい。
【００３１】
相関値の評価下で実施する弁の調節は増分式に実施可能、すなわち相関実際値と相関目標値との間のズレの大きさとは無関係に複数のステップで実施可能であり、これらのステップは、ズレが閾値を下回るまで実施される。調整は比例的または別の戦略に従って実施されてもよい。
【００３２】
本発明による方法は多様な形で変更することができる。例えば入力回転数および出力回転数の代わりに、伝動装置の入力トルクおよび出力トルクが求められて、図５を参照しながら説明した相関計算と同様の相関計算のために援用されることができる。回転数を検出することが有する利点というのは、大抵の場合いずれにしても設けられているセンサを用いて処理することができる点にある。回転数またはトルクを検出する代わりに、その時間的な変化を検出または算出して、相関計算の基礎にしてもよい。
【００３３】
相関計算のために、あらゆる適当なアルゴリズムが使用可能であって、アルゴリズムにより、２つの測定量の間の時間的な関係が定量化され得る。
【００３４】
制御装置１８内に記憶されている相関目標値はダイナミックであることができる。すなわち相関目標値は、パワートレイン全体の運転パラメータ、例えばパワートレインが事情によっては、突然スリップする車輪を介してもたらされるトルク変動から保護されているべき、滑りやすい路面を走行しているかどうか、つまり伝動装置の滑りひいては押し付け圧力が減じられていることができるかどうかなどに依存することができる。本発明による方法は、適当なセンサ装備により、クラッチ、または摩擦力でトルクを伝達するその他の装置、例えばブレーキを制御するためにも使用されることができる。
【００３５】
本発明により、例えば以下の励振メカニズムが使用されることができる。すなわち、
−エンジン励振：エンジンはその不等な運動に基づき励振源を成す。
−伝達容量の変調：例えばクラッチまたは伝動装置の円錐円盤セットのような、出力を伝達する構成部分は、伝達容量に影響を及ぼすことができる操作量（例えば押し付け力）を有している。操作量信号に周期的な関数が重畳されると、伝達容量が変調されることができる。
−不等に変速する入力段：不等に作業する入力段に基づいてやはりトルク変調／回転数変調が生ぜしめられることができる。励振周波数は回転数に依存している。
【００３６】
本発明により、信号として例えば以下の変量が使用され得る。すなわち、
−入力回転数（またはこれから導き出される変量、例えば回転加速度）
−出力回転数（またはこれから導き出される変量、例えば回転加速度）
−駆動モーメント
−被駆動モーメント
−伝達容量の変調のための操作量
−入力回転数および出力回転数の差
−入力回転数および出力回転数の比。
【００３７】
信号は後続の処理前に例えばフィルタリング作業（例えば高域通過、帯域通過、低域通過）またはその他の処理を受けることもできる。
【００３８】
本発明により、評価方法として以下の方法が使用され得る。すなわち、
−その都度２つの異なる信号間の相互相関。相互相関は正規化されて実施されても正規化されずに実施されてもよい。同じく、種々異なる遅延時間に関して、最大でまたは最小で出現する相関係数を選出してもよい。
−上に挙げた信号の内の、その都度１つの信号のフーリエ変換。
−上に挙げた信号の内の１つの信号のフィルタリング。
−（２つの異なる信号間での）ロックイン法。この方法に関しては以下に概説する。
【００３９】
励起メカニズム、信号および評価方法から成る組合せも滑り決定にとって本発明により有利である。それにより、例えば変調として伝達容量の変更が適用され得る。評価信号として例えば回転数差および変調の操作量が役立つことができる。これにより、ロックイン原理に従った方法によって、滑りを求めることができる。
【００４０】
ロックイン原理については図６ａ〜図６ｅを参照されたい。ロックイン法は、ノイズまたは妨害信号よりも弱い信号を検知するための方法である。
【００４１】
ロックイン法の機能形式は以下の図６ａ〜図６ｅに概略的に示されている。図６ａには信号Ａが時間の関数として示されている。信号Ａは例えば伝動装置の、測定された押し付け圧力信号である。図６ｂには信号Ｂが時間の関数として示されている。信号Ｂは、第１の円盤セットおよび第２の円盤セットの回転数を測定し、引き続いて両回転数の差を取ることから得られる。
【００４２】
図６ｃには信号Ｃが時間の関数として示されている。信号Ｃは基準信号Ａから導き出される。この信号は−１と１との間の値のみを取り、押し付け圧力の基準信号の正しい「クロック」を含んでいる。信号Ｃを信号Ｂに乗算すると、基準信号の「クロック」内で回転数差の振幅は上方に「折れ曲げ」られる。このことは図６ｄに信号Ｄとして見て取れる。引き続いて低域通過フィルタを信号Ｄにかけると、平均的な振幅が得られ、これは図６ｅに信号Ｅとして見ることができる。信号Ｅの振幅はバリエータ（Ｖａｒｉａｔｏｒ）の滑り、またはクラッチまたは伝動装置のシステムの滑りに対して比例する。
【００４３】
本出願で提出した特許請求の範囲の請求項は記述提案であって、別の請求項の申請を断念するものではない。本出願人は明細書および／または図面に開示されているに過ぎない別の特徴組み合わせについて特許を申請する権利を留保する。
【００４４】
従属請求項に用いた引用は、各従属請求項の特徴による独立請求項の対象の別の構成を意味し、引用した従属請求項の特徴の組み合わせのための独立した対象保護を得ることを断念することを意味するものではない。
【００４５】
従属請求項の対象は優先権主張日の時点での公知先行技術に関して独立した固有の発明を成し得るので、本出願人はこれらの従属請求項の対象を独立請求項の対象とすることを留保する。さらに、これらの従属請求項の対象は、先行する従属請求項の対象とは別個の独立した構成を有する独立した発明をも含んでいる場合がある。
【００４６】
本発明は明細書に記載した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の枠内で数多くの変化と変更とが可能であり、特に明細書全般および実施例ならびに請求の範囲に記述されかつ図面に示された特徴もしくは部材または方法段階と関連した個々の特徴の組み合わせまたは変更により、当業者にとって課題解決に関して推察可能であり、かつ組み合わされた特徴によって新しい対象または新しい方法段階もしくは方法段階順序をもたらすようなヴァリエーション、部材および組み合わせおよび／または材料が、製造法、試験法および作業法に関しても考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】パワートレインを備えた自動車の概略図である。
【００４８】
【図２】入力側のクラッチと被駆動部とを備えたＣＶＴ伝動装置の断面図である。
【００４９】
【図３】ＣＶＴ伝動装置を制御するための液圧系統図である。
【００５０】
【図４】ＣＶＴ伝動装置を制御するための別の液圧系統図である。
【００５１】
【図５】調整アルゴリズムのフローチャートである。
【００５２】
【図６】図６ａ〜図６ｅにはそれぞれ信号Ａ〜Ｅが示されている。
【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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2004529305.tif 000025
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004529305.tif 000026
2004529305.tif 000027
【国際調査報告】
2004529305.tif 000028
2004529305.tif 000029
2004529305.tif 000030
2004529305.tif 000031
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