JP2017532247A - 自動車を動作させるための方法および装置並びに自動車 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動ユニット（２）と、被駆動ユニット（３）と、それらの間に配置されかつトルクを伝達するために設けられたクラッチ（４）とを備えた自動車（１）を動作させるための方法に関する。本発明によれば、検出ユニット（５）を用いて、駆動ユニット（２）の動作状態が検出され、オーバーランニングモードが検出された場合に、制御ユニット（６）を用いて、クラッチスリップ量と、その結果として生じた伝達可能なトルクとが、自動車（１）の速度に依存して制御される。本発明はさらに、自動車（１）を動作させるための装置（８）およびそのような装置（８）を備えた自動車（１）に関する。

Description

本発明は、自動車を動作させるための方法および装置に関する。本発明はさらに、このような装置を含む自動車に関する。

従来技術では自動車の走行中に、この自動車の運動が、オーバーランニングモード（エンジンブレーキモード／惰行モード）で行われているかどうかが、つまり動力伝達が複数のホイール側から伝達されているか、またはトラクションモードのようにこれとは逆であるかを検出することが公知である。オーバーランニング段階は、例えばアクセルペダルの位置に基づいて検出可能である。自動車運転者がアクセルペダルをもはや操作していない場合には、一次駆動部による能動的な推進力はもはや形成されず、この自動車は、オーバーランカットオフの動作モードに切り替わる。例えば内燃機関のオーバーランカットオフとは、制御による燃料供給の中断であり、クラッチは解除されず、クランクシャフトの回転数は、駆動側の回転数に相応し、それと共に被駆動側の入力回転数に比例している。原理的に生じ得る微細なスリップに基づいて僅かな回転数差が生じるが、これについては簡素化の理由から以下の説明では無視することにする。一次駆動部のクランクシャフトがまだ十分な回転数で回転していることにより、相応の要求が自動車運転者によって例えばアクセルペダルを介して与えられた場合に、比較的迅速に、再び推進力を提供することが可能である。

国際出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／００４６６６号の明細書（ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／００４６６６）には、中継装置を介して自動車の接地要素に連結されている、駆動部のシャフトを回転させるために用いられる、駆動部を備えた自動車の方法が記載されており、ここでは中継装置を介して操作量を変化させることにより、駆動部と中継装置との間で異なるトルクが伝達可能であり、その場合自動車の走行中に、当該自動車の運動が、オーバーランニングモードで行われているかどうかが検出され、このことが当てはまる場合には、操作量の自動的な設定によって、駆動部のシャフトの回転数が低減される。

本発明の基礎をなす課題は、自動車を動作させるための従来技術よりも改善された方法と、自動車を動作させるための従来技術よりも改善された装置と、改善された自動車とを提供することである。

上記課題は本発明により、方法については請求項１に記載した特徴的構成により、装置については請求項７に記載した特徴的構成により、および自動車については請求項８に記載した特徴的構成により、解決される。

本発明の有利な構成は、従属請求項の態様である。

駆動ユニットと、被駆動ユニットと、これらの間に配置されかつトルクを伝達するために設けられたクラッチとを備えた自動車を動作させるためのこの方法は、本発明によれば、検出ユニットを用いて、駆動ユニットの動作状態が検出され、オーバーランニングモードが検出された場合に、制御ユニットを用いて、クラッチスリップ量と、その結果として生じる伝達可能なトルクとが、自動車の速度に依存して制御される点で優れている。

本発明に係る方法の利点は、自動車の予め設定された速度が、オーバーランニングモードにおいて、制御ユニットを用いて、従来技術よりも長く維持されることにある。自動車の運動エネルギーのより良好な利用と、特に高い燃料節約とが有利にもたらされる。

クラッチとは、自動車のパワートレインにおいて、駆動ユニットと被駆動ユニットとの間の可変の連結部材として配置されている機械的要素であり、特に摩擦クラッチまたはオートマチックコンバータと理解されたい。

自動車を動かすために、駆動ユニットが必要であり、この駆動ユニットは、少なくとも１つの一次駆動部を含んでおり、この一次駆動部は例えば内燃機関であり、シャフト、例えばクランクシャフトを回転させるように構成されている。駆動ユニットを用いてシャフトを介して形成されたトルクを合目的に利用できるようにするために、トルクは、動力伝達方向で見て駆動ユニットの後方に配置されたクラッチを用いて、被駆動ユニットに伝達される。それにより、被駆動ユニットは、動力伝達方向で見てクラッチの後方に配置され、クラッチの後方に配置されるすべての構成部材、例えば変速機、複数の被駆動シャフトおよび複数のホイールを含む。

動作状態、オーバーランカットオフは、駆動ユニットへの燃料供給の制御による中断として説明される。例えばこの場合、アクセルペダルは操作されず、被駆動ユニットの１つのギヤがセレクトされ、それによって駆動ユニットはアイドリング状態にはならない。この駆動ユニットはエネルギーを生成せず、その代わりにこの駆動ユニットはエネルギーを受け入れる。被駆動ユニットのフライホイールマスに基づいて、この駆動ユニットは燃料を消費することなく駆動される。オーバーランカットオフは出力損失をもたらす。なぜなら駆動ユニットの内部摩擦と内部圧縮とによって被駆動ユニットが制動されるからである。この出力損失は、エンジンブレーキを表す。

このオーバーランカットオフの代替手段として、従来技術においては、オーバーランニング中にクラッチを解除し、駆動ユニットをアイドリング状態で動作させることが公知である。この場合の駆動ユニットは、運動エネルギーを受け入れず、しかも駆動ユニットは、アイドリング動作状態で燃料を消費する。この従来技術に対して、本発明に係る方法によれば、クラッチは完全には解除されず、その場合自動車は、従来技術より長い間、オーバーランニングモードで動作され、燃料は消費されない。

さらに従来技術では、オーバーランニングモード中にクラッチを解除し、駆動ユニットをスイッチオフすることも可能である。これにより駆動ユニットによって、燃料を消費することも、運動エネルギーを受け入れることもない。駆動ユニットがスイッチオフされた場合には、例えばブレーキブースタ、ステアリング支援装置および／または空調コンプレッサなどの補器類は、別個のエネルギー源から供給される。さらに加速に対してはこの場合、駆動ユニットの新たな始動過程が必要とされ、この新たな始動過程は、加速の開始を大幅に遅らせる。それに対して、本発明に係る方法は特に、駆動ユニットが動作を維持し、さらに補器類がこの駆動ユニットからオーバーランニングモード中も継続的に供給を受け、この駆動ユニットは加速のために再始動される必要がなく、この場合はそれにもかかわらずオーバーランニングモードに基づいて燃料が消費されないという利点を有する。

本発明に係る方法の可能な構成では、制御ユニットを用いて、クラッチスリップ量が０％から１００％未満の間の動作領域に設定される。ここでのクラッチスリップ量とは、一次駆動側のシャフトの回転数と、被駆動側の入力回転数、例えば変速機の入力回転数とから得られる差分を指す。１００％のクラッチスリップ量は、オーバーランカットオフ中はあり得ない。なぜならば１００％に達した段階で駆動ユニットは、アイドリング動作状態に移行し、そこではこの駆動ユニットが被駆動ユニットから切り離されるからである。好ましくは制御ユニットにより、伝達可能なトルクを調節して、エンジンブレーキの効果に影響を及ぼすことが可能である。

本発明に係る方法の一改善構成では、制御ユニットを用いて、自動車の速度が、予め設定された目標速度に等しいかまたは予め設定された目標速度付近の所定の範囲内に維持されるようにクラッチスリップ量が制御される。これにより、オーバーランニングモードにおいてこの自動車の予め設定された目標速度をより長く維持することができる。すなわちこの自動車は、予め設定された目標速度でより長くオーバーランニングモードで動作することができる。その結果好ましくは特に高い燃料節約効果が得られる。

自動車の目標速度は、本発明に係る方法の別の改善構成では、速度制御装置の速度設定ユニットを用いて設定される。これにより、ユーザーフレンドリーな操作が可能になり、自動車運転者は、自動車の有利な速度を設定し、付加的な動作ステップが本発明に係る方法によって実行される。この本発明に係る方法により、自動車運転者は、自動車の運動エネルギーを最適に利用し、それによって燃料を節約しながら自動車を動作させることが可能になる。

本発明に係る方法の別の改善構成では、制御ユニットと検出ユニットの間でデータ交換が実施されることが想定される。それにより、好ましくは本発明に係る方法に関するデータの伝送と、検出ユニットによる制御ユニットの機能の監視が可能になる。

本発明に係る方法のさらなる構成では、ステップバイステップで制御されるオーバーランニング制御装置は、制御可能なクラッチスリップ量によって、オーバーランニング制御装置の前記ステップが、特にギヤチェンジにおいて、補償されるように支援されることが想定される。この場合本発明に係る方法は、自動車のギヤを次のように制御する。すなわちギヤとそれに伴う駆動ユニットの高い回転数とがオーバーランニングモードにおいて選択されて維持されるように制御する。これはオーバーランニングモード以外では、変速機制御ユニットは、ギヤの慣用的な言い方ではシフトアップ方向へギヤチェンジを実施するにも関わらず行われる。それにより、下り坂のケースにおいて、自動車の速度上昇をエンジンブレーキを用いて減速させることが可能になる。この場合は例えばギヤの慣用的な言い方ではシフトダウン方向へのギヤチェンジが実施され、駆動ユニットのより高い回転数が得られ、この場合より大きな出力損失が形成される。制御ユニットを用いることにより、エンジンブレーキとして用いられるより大きな出力損失が、自動車の常用ブレーキ装置の負担を軽減するようにクラッチスリップ量を制御することが可能となり、この場合自動車の速度は、予め設定された速度値以下に低減されることも、あるいは予め設定された速度値以上に増加されることもない。ここではシフトダウン方向への複数のギヤのギヤチェンジが可能であり、この場合各ギヤは、個別にセレクト可能であるかまたは複数のギヤを飛び越すこと、例えば４速から直接２速へのシフトダウンが可能である。駆動ユニットの最大回転数は、ここでは機械的な過負荷を避けるために上回ることは許されない。

本発明に係る方法の別の構成では、ステップバイステップで制御されるオーバーランニング制御装置は、制御可能なクラッチスリップ量がオーバーランニング制御装置の前記ステップを、特にギヤチェンジにおいて、次のような場合にのみ補償するように支援される。すなわち変速機制御ユニットを用いて、ギヤを維持するための信号が、駆動ユニットの安全機能を損なうことなしで、例えば機械的過負荷なしで、制御ユニットに伝送される場合にのみである。それにより、制御ユニットの変速機制御ユニットが上位に配置される。それにより好ましくは、駆動ユニットに関連する安全機能の維持が保証される。

駆動ユニットと、被駆動ユニットと、これらの間に配置されかつトルクを伝達するために設けられたクラッチとを備えた自動車を動作させるためのこの装置は、本発明によれば、駆動ユニットの動作状態を検出するための検出ユニットと、オーバーランニングモードが検出された場合にクラッチスリップ量と、その結果として生じる伝達可能なトルクとを変更するための制御ユニットとが設けられている点で優れている。クラッチスリップ量を制御することにより、好ましくは自動車を、従来技術よりも長くオーバーランニングモードに維持し、特に高い燃料節約を得ることが可能になる。

本発明に係る装置の改善構成では、検出ユニットが、例えば駆動ユニットの動作状態を検出するように設計される。さらに検出ユニットを用いて、自動車に関連する異なる信号を検出することが可能になる。例えばこの検出ユニットは、駆動ユニットへの負荷要求および／または自動車の速度を検出する駆動制御ユニットとして構成されている。好ましくはこの検出ユニットは、制御ユニットの機能の監視を実施することができる。

以下では本発明の実施例を、図面に基づきより詳細に説明する。

可能な実施例の概略的ブロック図 本発明に係る方法の実施例を使用して車道区分を走行中の、車道区分の高度プロフィールと、対応する車道勾配と、自動車特有のパラメータとを略示した図

相互に対応する部分は、すべての図において同じ参照符号が付されている。

図１には、自動車１のブロック回路図並びに本発明に係る装置８の一実施形態が示されている。自動車１には、トルクを形成するための駆動ユニット２と、形成されたトルクを駆動のために利用する被駆動ユニット３と、駆動ユニット２から被駆動ユニット３にトルクを伝達するためのクラッチ４とが含まれている。装置８には、駆動ユニット２の動作状態を検出するための検出ユニット５と、クラッチスリップ量を制御するための制御ユニット６と、図２により詳細に示されている、自動車１の速度ｖを設定するための速度制御装置７とが含まれている。

制御ユニット６を用いて、オーバーランニングモードにおいて、クラッチスリップ量は、自動車１の速度ｖが、自動車１の予め設定された目標速度に相応するかまたはこの目標速度付近の予め設定された範囲内に維持されるように制御される。

制御ユニット６を用いて、クラッチスリップ量は、０％から１００％未満の間の動作範囲に設定され、それによって、伝達可能なトルクの調整が可能になる。

自動車１の目標速度は、速度制御装置７の速度設定ユニットを用いて設定される。

制御ユニット６と検出ユニット５との間ではデータ交換が実施され、そのため本発明に係る方法に関連する複数の情報、例えば自動車１の速度ｖを、制御ユニット６と検出ユニット５との間で伝送することが可能である。

図示されていないさらなる実施例では、自動車１は、少なくとも１つの内燃機関を含む駆動ユニット２によって駆動され、トルクが、クラッチ４と、変速機、複数の被駆動軸および複数のホイールを含む被駆動ユニット３とを用いて伝達される。自動車１には、アクセルペダルが設けられており、このアクセルペダルの操作のもとで、燃料が内燃機関に噴射される。クラッチ４は、本発明によれば制御可能であり、伝達すべきトルクは、それ以外の複数の条件が同じ場合に可変に制御することができる。自動車運転者は、速度制御装置７を用いて、自動車１の速度ｖを設定し、アクセルペダルはもはや操作されない。走行の経過において、自動車１が傾斜部分を下って走行する場合、自動車１は、オーバーランカットオフの動作状態に切り替わり、この動作状態は検出ユニット５によって検出される。オーバーランカットオフの期間中、駆動ユニット２は駆動され、推進力は形成されない。エネルギーの損失が、まず駆動ユニット２および被駆動ユニット３における摩擦によって形成され、エンジンブレーキが作用して自動車１が制動され、この場合は自動車１がまず速度ｖを失う。自動車１の予め設定された速度ｖを維持するために、制御ユニット６を用いてクラッチスリップ量が次のように制御される。すなわちクラッチ４が完全には接続されず、それによって自動車１が、オーバーランカットオフによる従来の減速の場合よりも弱く制動されるように制御される。それにより制御ユニット６は、動作範囲内で自動車１の速度ｖを、予め設定された範囲内で延長して維持することができ、この場合従来技術とは異なって、自動車１の運動エネルギーがより良好に利用され、特に高い燃料節約が可能になる。

装置８により、次のことが可能になる。すなわちステップバイステップで制御されるオーバーランニング制御装置は、制御可能なクラッチスリップ量によって、オーバーランニング制御装置の前記ステップが、特にギヤチェンジにおいて、補償されるように支援されることが可能になる。

自動車１、貨物自動車は、大きな総重量で山を下って走行し、オーバーランカットオフ状態におかれる。この大きな総重量に基づき、まず自動車１の速度ｖが増大する。常用ブレーキ装置の過熱と制動力の低下に対処するために、本発明に係る方法によって、ステップバイステップで制御されるオーバーランニング制御装置の前記ステップが補償される。自動車１の予め設定された速度ｖを上回る場合には、図２により詳細に示された変速機のギヤＧの、慣用的な言い方ではシフトダウン方向へのギヤチェンジが実施され、それによって同様に図２に示されたより高いエンジン回転数ｎ１が得られ、この場合駆動ユニット２のより大きな出力損失およびより高い制動作用が形成される。

制御ユニット６は常に、エンジンブレーキによって自動車１が予め設定された速度ｖに制動される程度にだけ、クラッチ４の解除または接続を制御する。常用ブレーキ装置は、ギヤＧの補償によって支援することができ、これによって好ましくは、常用ブレーキ装置の寿命が延ばされる。

図示されていない他の実施例では、予め設定された速度ｖの変更が、この方法の動作中に実施される。

例えば自動車運転者は、速度制御装置７を用いて自動車１の速度ｖを設定し、もはやアクセルペダルを操作しない。制御ユニット６を用いたクラッチスリップ量の制御中に、自動車運転者は、予め設定された速度ｖを低減する。この方法は、ギヤチェンジを次のように補償している。すなわちこの方法のために最適なエンジンブレーキ力が、ギヤＧの切り替えによって最適な回転数範囲内で達成されるように補償している。同時にクラッチスリップ量は、次のように制御されている。すなわち、予め設定した低減された速度ｖが達成されてこれが維持されるように制御される。

図２には、車道区分の高度プロフィールｈと対応する車道の勾配α、並びに本発明に係る方法の可能な一実施例の適用のもとで当該車道区分を走行している間の自動車特有のパラメータが示されている。

この実施例を８つの線図Ｄ１〜Ｄ８を用いて説明する。ここでは線図Ｄ１〜Ｄ５は、３つの領域Ｂ１〜Ｂ３に分けられている。車道区分の第１の領域Ｂ１は、平坦部分と増加する傾斜部分を、第２の領域Ｂ２は、一定の傾斜部分を、第３の領域Ｂ３は、減少する傾斜部分と平坦部とを示している。

第１の領域Ｂ１および第２の領域Ｂ２は、第１の分離線によって分離されており、この第１の分離線は、自動車１のオーバーランニングモード開始ＳＢを表している。第２の領域Ｂ２および第３の領域Ｂ３は、第２の分離線によって分離されており、この第２の分離線は、オーバーランカットオフの終了を表しており、オーバーランニングモード出口ＳＡとも称される。

すべての線図Ｄ１〜Ｄ８は、時間ｔについてのそれぞれのｘ軸に関連付けられている。

第１の線図Ｄ１には、時間ｔに依存して高度経過ｈが表されており、ここではｙ軸の軸表示が高度ｈで表されている。自動車１は、第１の領域Ｂ１において下り坂走行し、この際に自動車運転者は、もはやアクセルペダルを操作しない。なぜならば、自動車１は、ここで下り坂重力によって加速されるからである。所望の速度ｖを上回らないようにするためには自動車１を制動しなければならない。

第２の線図Ｄ２には、時間ｔに依存して車道の勾配αが示されており、ここではｙ軸の軸表示が角度αで表されている。

第３の線図Ｄ３には、時間ｔに依存して速度ｖが示されており、ここではｙ軸の軸表示が、速度ｖで表されている。速度ｖは、この方法を用いて一定に設定される。

第４の線図Ｄ４には、時間ｔに依存してホイールトルクＭＲａｄが示されており、ここではｙ軸の軸表示が、ホイールトルクＭＲａｄで表されている。ホイールトルクＭＲａｄが、ゼロ交差に到達すると直ちに、オーバーランニングモードと速度ｖの維持とがこの方法を用いて開始される。

第５の線図Ｄ５には、時間ｔに依存してホイールトルクＭＲａｄが示されているが、エンジン成分ＭＡと常用ブレーキ成分ＢＡとに分かれており、ここではｙ軸の軸表示が、ホイールトルクＭＲａｄで表されている。自動車運転者による能動的な制動のための期間は短くなり、エンジンブレーキ力を最大限に利用するために、より高いエンジン回転数ｎ１が開始され得る。

線図Ｄ６〜Ｄ８には、第３および第４の分離線が示されており、これら分離線には、ギヤＧの切り替えを表す第４の領域Ｂ４が取り囲まれている。

第６の線図Ｄ６には、時間ｔに依存してエンジン回転数ｎ１が示されており、ここではｙ軸の軸表示が、エンジン回転数ｎ１で表されている。ギヤチェンジは、オーバーランニングモードの開始時に実施され、この場合ほぼすべてのオーバーランニングモードにわたって最大のエンジン回転数ｎ１と共に最大のエンジンブレーキ力が利用され得る。

第７の線図Ｄ７には、時間ｔに依存してクラッチ４の差分回転数ｎ２が示されており、ここではｙ軸の軸表示が、差分回転数ｎ２で表されている。シフトダウンが行われた後、エンジン回転数ｎ１は、制御されたクラッチスリップ量を介して、値ゼロの差分回転数ｎ２まで降下し、これは１つのギヤＧが完全に噛合されるまで、すなわちクラッチが完全に接続されるまで続く。差分回転数ｎ２がゼロでありかつ最大エンジン回転数ｎ１にはまだ到達しなかった場合には、次のシフトダウンが実施される。

第８の線図Ｄ８には、時間ｔに依存してギヤＧが示されており、ここではｙ軸の軸表示が、ギヤＧの段数で示されている。最大エンジン回転数ｎ１に到達した場合、差分回転数ｎ２は一定になり、もはやエンジンブレーキトルクを構築することはできない。さらに制動をしたい場合には、この自動車の別のブレーキシステム、例えば常用ブレーキを付加的に活動させなければならない。

１ 自動車
２ 駆動ユニット
３ 被駆動ユニット
４ クラッチ
５ 検出ユニット
６ 制御ユニット
７ 速度制御装置
８ 装置
Ｄ１〜Ｄ８ 線図
ＢＡ 常用ブレーキ部分
Ｂ１ 第１の領域
Ｂ２ 第２の領域
Ｂ３ 第３の領域
Ｇ ギヤ
ｈ 高度
ＭＡ エンジン成分
ＭＲａｄ ホイールトルク
ｎ１ エンジン回転数
ｎ２ 基準回転数
ＳＡ オーバーランニングモード出口
ＳＢ オーバーランニングモード開始
ｔ 時間
ｖ 速度
α 角度

Claims (8)

1. 駆動ユニット（２）と、被駆動ユニット（３）と、これらの間に配置されかつトルクを伝達するために設けられたクラッチ（４）とを備えた自動車（１）を動作させるための方法であって、
   検出ユニット（５）を用いて、前記駆動ユニット（２）の動作状態が検出され、
   オーバーランニングモードが検出された場合に、制御ユニット（６）を用いて、クラッチスリップ量と、その結果として生じる伝達可能なトルクとが前記自動車（１）の速度に依存して制御されることを特徴とする方法。
2. 前記制御ユニット（６）を用いて、前記クラッチスリップ量は、前記自動車（１）の速度が前記自動車（１）の予め設定された目標速度に等しいかまたは前記予め設定された目標速度付近の予め設定された範囲内に維持されるように、制御される、請求項１に記載の方法。
3. 前記制御ユニット（６）を用いて、前記クラッチスリップ量は、０％から１００％未満の間の動作範囲に設定される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記自動車（１）の前記目標速度は、速度制御装置（７）の速度設定ユニットを用いて設定される、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記制御ユニット（６）と前記検出ユニット（５）との間で、データ交換が実施される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. ステップバイステップで制御されるオーバーランニング制御装置は、制御可能な前記クラッチスリップ量によって、前記オーバーランニング制御装置の前記ステップが、特にギヤチェンジにおいて、補償されるように支援される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 駆動ユニット（２）と、被駆動ユニット（３）と、これらの間に配置されかつトルクを伝達するために設けられたクラッチ（４）とを備えた自動車（１）を動作させるための装置（８）であって、
   前記駆動ユニット（２）の動作状態を検出するための検出ユニット（５）と、
   オーバーランニングモードが検出された場合に、クラッチスリップ量と、その結果として生じる伝達可能なトルクとを変更するための制御ユニット（６）とが設けられていることを特徴とする装置（８）。
8. 請求項７記載の装置（８）を備えている自動車（１）。

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