JP5401560B2 - 自動化車両マスタークラッチの解放を制御する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して、自動化車両マスタークラッチの解放を制御する方法及び装置に関する。

本発明はまた、全て上記方法を実行するためのコンピュータで使用される、コンピュータプログラム、コンピュータプログラム製品及びコンピュータの記憶媒体にも関する。

陸上トラック及びバス等の大型商用車は、プログラムされたルーチンに基づくオートマチックメカニカルトランスミッション（自動機械式変速機：ＡＭＴ）を使用することが知られている。ＡＭＴにより、特別に設計されたルーチンを用いてギヤが選択及びシフトされる。トランスミッション制御装置は、様々なギヤ比を係合又は離脱するために上記ＡＭＴのギヤボックス内の様々な連結を制御するように構成できる。一部又は全てのギヤシフトにおいて、上記ＡＭＴに含まれ、推進装置と上記ギヤボックスの間に配設されたマスタークラッチは、ギヤシフト中に上記推進装置から上記ギヤボックスを外す。上記マスタークラッチは、薄板型である場合、前に係合していたギヤ比と選択された次に係合されるギヤ比との間の回転速度差の一部又は全てを同期させるために使用することもできる。上記推進装置は、上記ＡＭＴの出力駆動軸に駆動接続された車輪を駆動する。推進装置、ＡＭＴ、駆動軸及び被駆動車輪は、上記車両の動力伝達装置（ドライブトレイン）を形成する。

上記マスタークラッチが係合し、上記推進装置が一定の正トルクで上記被駆動車輪を駆動している時、動力伝達装置の駆動軸はねじりばねのように一定量ねじられる。従って、上記正トルクに応じた一定の角変形が存在する。マスタークラッチが突然急に解放された場合、駆動軸は振動し始める。そのような振動は、ギヤボックス内の駆動軸及び歯車が互いに対して動くことになるので、ギヤボックス内の次のギヤ比の素早い係合を困難にする。そのような振動は、車両走行の快適さに悪影響を及ぼす。この振動の問題は、低車速且つ高ギヤ比（低速ギヤ）の時に特に問題がある。そのため、ギヤシフトに関連したそのような動力伝達装置の振動を回避するための既知の解決方法は、上記推進装置によって生じた出力トルクを所定のトルク減少アルゴリズムに従って減少させることである。従って、出力トルクが上記動力伝達装置において一定速度で約ゼロトルクまで減少させられた後、マスタークラッチを解放できる。この既知の解決方法は功を奏しているが、上記推進装置によって生じた出力トルクを制御された方法で減少させるのに余分な時間がかかる。上記の余分な時間は、例えば、比較的急な上り坂を上っている間のシフトアップ時の重荷重車両状態中、良好なシフトアップの実行を可能にするために重要な意味を持つ場合がある。

シフト時間を削減するための既知の方法は、特許文献１に開示されている。ここでは、マスタークラッチが急に解放されて振動が始まる。振動による一次軸の角速度が、一次軸が次のギヤの係合を実行すると仮定しなければならない角速度に比較的近づくまで減少すると、上記次のギヤが係合する。この解決方法は非常に敏速で、振動は減少するが、トランスミッションの摩耗は増加するため、耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、特により敏速なシフトアップを達成するための、ギヤシフト時間の削減に関する。本発明は、更に、車両の快適さの向上と長い耐久性の保証に関する。

米国特許第６，８４７，８７８号明細書

本発明の目的は、敏速で、満足のいく車両の快適さであり、トランスミッションの長い耐久性が保証された、マスタークラッチを解放するための改良された方法及び装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の車両の動力伝達装置内に配設された自動化車両マスタークラッチの解放を制御する方法によって対処される。本発明の第１の態様によれば、車両の推進装置と段階ギヤ式トランスミッションの間の車両の動力伝達装置内に配設された自動化車両マスタークラッチの解放を制御する方法が提供される。上記方法は、
−マスタークラッチ解放手順の開始に先立って、正又は負である、上記推進装置の第１出力トルクを決定するステップと、
−少なくとも上記第１出力トルクに応じて、上記第１出力トルクよりもゼロトルクに近い、上記推進装置の第２出力トルクを計算するステップと、
−急に上記推進装置の出力トルクを上記第１出力トルクから上記第２出力トルクに変更することによって、上記動力伝達装置の駆動軸内で振動を開始することにより上記マスタークラッチ解放手順を開始するステップと、
−上記振動が第１振動転換点に達した時に上記マスタークラッチを解放するステップとを含む（含むが必ずしもこれに制限されるものではない）。

本発明の一実施形態によれば、上記方法は、上記第１出力トルクに関連する上記第２出力トルクの量が、駆動軸の角変形及び上記駆動軸内の角変形速度が上記第１振動転換点においてほぼゼロであるようになっていることを更に含む。

本発明の更なる実施形態によれば、上記方法は、上記第１出力トルク及び上記推進装置の慣性に応じて上記第２出力トルクを計算するステップを更に含む。本発明の更なる発展的な実施形態によれば、上記方法は、更に車両走行抵抗にも応じて上記第２出力トルクを計算するステップを更に含む。

本発明の別の実施形態によれば、上記方法は、以下の式に従って上記第２出力トルクを計算するステップを更に含む。
Ｔ_１＝Ｔ_０／２−（Ｉ _ｐｒｏ ×ｉ_ｔｏｔ×ｇ×α）／（２×ｒ_ｔｙｒｅ）（含まれる様々なパラメータは以下で説明する）

上記目的は、添付の装置クレームにおいて定義したように、自動化車両マスタークラッチ、トランスミッション及び駆動軸を介して被駆動車輪に駆動接続された推進装置を含む車両の動力伝達装置によっても対処される。少なくとも１つの制御装置は、上記車両マスタークラッチの係合と解放及び上記推進装置の出力トルクを制御するように構成される。上記少なくとも１つの制御装置は、上述の本発明の実施形態のうちの１つのステップを実行するように構成される。

添付図面は、現在開示されている発明の態様を様々に図示している。図示した実施形態は、例示でしかなく、保護に対する制限としての機能を果たすわけではないことを理解されたい。しかしながら、図面は、明細書の開示の一部を構成し、それによって特許発明に貢献すると共に、特許発明を支援する。

本発明の１つの例示的な実施形態による動力伝達装置を含む車両の概略図を示す。 図１に示す動力伝達装置の更なる概略図を示す。 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明に従って推進装置のトルク及びマスタークラッチの位置がどのように制御されるかを説明する図を示す。更に、推進装置の回転速度が上記マスタークラッチの解放中にどのように変化するかを示している。 コンピュータ環境に適用された本発明の実施形態を示す。

図１は、車両の動力伝達装置１を概略的に示す。車輪５は、マスタークラッチ３、段階ギヤ式トランスミッション４及びプロペラ軸８を介して、推進装置２によって既知の方法で駆動される。トランスミッションは、手動（マニュアル）トランスミッションであっても、自動化手動トランスミッション（ＡＭＴ）であってもよい。上記推進装置は、燃焼機関であっても、又は燃焼機関と電動機／発電機の組み合わせ、いわゆるハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）であってもよい。

制御装置７は、推進装置２とそのトルク出力を制御するように構成される。上記制御装置は、更に、上記推進装置２の回転速度、上記トランスミッション４の入出力軸の回転速度、トランスミッション内の選択されたギヤ、例えばアクセルペダルによる運転者入力等の様々な入力信号に従って既知の方法で、マスタークラッチ３及び選択的に自動化トランスミッション４を制御するように構成される。上記制御装置７は、代替的な実施形態では、例えばネットワークを介して接続された２つ又は複数の制御装置からなっていてもよい。上記制御機能は、上記制御装置間で分割できる。上記マスタークラッチは、１つ又は複数の円板（薄板）を備えた乾式又は湿式円板クラッチであってもよい。

図２は動力伝達装置２１を示しており、図１の動力伝達装置１の更なる概略図である。図２のＴ_ｐｒｏは、その慣性モーメントで上記推進装置２によって生じたトルクを示す。推進装置２の慣性モーメントは、Ｉ_ｐｒｏで示される。上記マスタークラッチ３は、図２において２３で示される。トルクは、上記トランスミッション内のギヤ比Ｉ_ｔｏｔを介して上記マスタークラッチによって駆動軸２８に伝達され、駆動軸は上記トルクによってねじりばねのようにねじられる（角変形）。動力伝達装置の他端では、被駆動車輪６、その結果として動力伝達装置が、並進車両移動による全車両質量Ｉ_ｖｅｈの慣性モーメントによって影響を受ける。Ｉ_ｖｅｈは、車両の走行抵抗に含まれるパラメータである。全車両走行抵抗は、トルクＴ_ｒｅｓとして表すことができる。道路の傾斜（以下の式ではαで表される）は、Ｔ_ｒｅｓの大きさに大きな影響を与える。

次に、図３（ａ）〜３（ｃ）を通して本発明を更に説明する。図にまたがる破線の２つの垂直線は補助線である。図３（ｂ）の破線の２つの水平線もまた補助線である。図３（ａ）は、マスタークラッチ解放手順中に上記推進装置２によって生じたトルクＴ_ｐｒｏがどのように変更されるかを示す。本発明の一実施形態によれば、上記制御装置７は、上記マスタークラッチが係合された時、上記推進装置２によって生じた第１出力トルクＴ_０を決定するようにプログラムされる。この第１出力トルクは、マスタークラッチ解放手順の開始の直前に登録される。

図３（ｂ）は、マスタークラッチの係合状態を示す。０％は、マスタークラッチが完全に係合していることを意味し、１００％は、マスタークラッチが完全に解放されていることを意味する。上記第１出力トルクＴ_０は、本明細書では詳細に説明しない既知の方法に従って測定又は推定できる。上記第１出力トルクＴ_０は正又は負であってよく、これは推進装置２が車両を駆動又は制動できることを意味する。上り坂の勾配では、推進装置は、車速を維持又は車両を加速するために正の出力トルクを生成する。下り坂の勾配では、推進装置は、車両を制動又は車速を維持するように制御できる。上記車両が水平な道路を走行する場合、上記第１出力トルクＴ_０は、車両が加速又は減速されているかに応じて、同じく正又は負であってよい。図３（ａ）は、正のトルクを示しており、ここでは車両は上り坂の勾配を走行している。時点ｔ_ｙの前で車両が下り坂の勾配を走行している場合の負のトルクは、ほとんどの場合時間軸に関して鏡反転することになる。ｔ_ｙ後のトルクレベルは同じになる。

上記第１出力トルクＴ_０が決定されると、制御装置は第２出力トルクＴ_１を計算するようにプログラムされる。上記計算は、少なくとも上記第１出力トルクＴ_０に応じて実行される。本発明によれば、上記第２出力トルクＴ_１は、上記第１出力トルクＴ_０よりもゼロトルクに近づくような方法で計算される。上記第１及び第２出力トルクが決定されると、上記制御装置７は、上記動力伝達装置１（又は２１）の駆動軸８（又は２８）の振動を開始することによって、時点ｔ_ｘにおいて上記マスタークラッチ解放手順を開始するようにプログラムされる。上記振動は、出力トルクＴ_ｐｒｏが急に上記第１出力トルクＴ_０から上記第２出力トルクＴ_１に変更されるように、推進装置２を制御する制御装置７によって開始される。図３（ａ）に示すように、曲線はＴ_０からＴ_１への非常に敏速な変更を表している。出力トルクＴ_ｐｒｏが変更されるとすぐに、駆動軸は、新たなトルクレベル（この場合はＴ_１である）の「周辺で」振動を開始する。Ｔ_ｄｓで印を付けられた曲線は、駆動軸のトルクと、このトルクが第２出力トルクＴ_１の周辺でどのように振動するかを示している。振動は、少なくとも車両が非常に急な上向き勾配又は下向き勾配を走行していない場合、図３（ａ）に示すようにＴ_０とＴ_１との差にほぼ対応する第１振動に関する振幅を有することになる（詳細な説明は以下の式を参照のこと）。本発明によれば、上記制御装置は、上記振動が第１振動転換点に達した時に上記マスタークラッチを解放するようにプログラムされる。この転換点は、時点ｔ_ｙにおいて発生する。図３（ｂ）は、マスタークラッチの解放がｔ_ｙの少し（Δｔ）前に開始されたことを表している。Δｔは、マスタークラッチが滑り始める、マスタークラッチのクラッチ位置ｘ_ｓｌｉｐによって決まる。Δｔは非常に短く、マスタークラッチは、上記転換点が発生した後に少しのトルクも伝達しないように、この時点ｔ_ｙでできるだけ速く１００％まで解放される。この転換点でマスタークラッチを解放する利点は、Ｔ_ｄｓがゼロに近いことであり、これは駆動軸の角変形及び角変形速度ｄ／ｄｔ（Ｔ_ｄｓ）がゼロ又はゼロの近くになることも意味している。

図３（ｃ）は、角変形速度ｄ／ｄｔ（Ｔ_ｄｓ）が、時点ｔ_ｘにおける出力トルクＴ_ｐｒｏの急な変更後に駆動軸内でどのように変化するかを示している。まず、駆動軸のトルクがＴ_１に等しくなると、ｄ／ｄｔ（Ｔ_ｄｓ）は減少して最低速度に達する。その後、ｄ／ｄｔ（Ｔ_ｄｓ）は増加して、第１振動転換点（時点ｔ_ｙ）において再びゼロに達する。時点ｔ_ｘの前と時点ｔ_ｙの後、ｄ／ｄｔ（Ｔ_ｄｓ）はゼロである。本発明の一実施形態によれば、上記制御装置は、駆動軸の角変形及び上記駆動軸内の角変形速度が上記振動転換点においてほぼゼロであるように、上記第１出力トルクＴ_０に関連して上記第２出力トルクＴ_１を計算するようにプログラムすることができる。マスタークラッチが解放された時にＴ_ｄｓ及びｄ／ｄｔ（Ｔ_ｄｓ）がゼロにより近ければ近いほど、より良好に振動を終了できる。

マスタークラッチがそのような動力伝達装置の状態の下で解放されると、駆動軸は時点ｔ_ｙにおいてＴ_ｄｓがゼロである位置まで振動するので、上記振動は「殺される」。本発明の手順に従って上記マスタークラッチを解放することにより、振動を発生させないために所定のトルク勾配が使用された従来技術と比べて、マスタークラッチ解放手順の開始から動力伝達装置の解放までの時間が短くなる。従って、耐久性を維持しながら全体のギヤシフト時間を短縮できる。更に、本発明の手順によって、より良好な快適さとより簡単なギヤシフトが達成される。

推進装置によって生じた出力トルクＴ_ｐｒｏは、開示のケースでは、例えば、上記推進装置が燃焼機関である場合にアイドル速度を維持するのに十分なトルクレベルまで下がって、時点ｔ_ｙにおいてもう一度変更される。上記推進装置が電動機である場合、トルクは、ゼロ、又は一定の回転速度を維持できるトルクまで変更することができる。この第２のトルク変更は、推進装置がトランスミッション及び駆動軸から解放されているため、推進装置の回転速度の乱調を避けるために必要である。

本発明の更なる実施形態によれば、上記制御装置は、上記第１出力トルクＴ_０と上記推進装置の慣性Ｉ_ｐｒｏに応じて上記第２出力トルクＴ_１を計算するようにプログラムされる。本発明の更なる発展的な実施形態によれば、上記制御装置は、更に、例えば道路傾斜α、回転抵抗及び空気抵抗を含む、車両走行抵抗にも応じて上記第２出力トルクＴ_１を計算するようにプログラムされる。道路傾斜は、通常、全車両走行抵抗に最も影響を及ぼすパラメータである。従って、車両走行抵抗を表すもっとも簡単な方法は、道路傾斜のみを使用することである。

本発明の別の実施形態によれば、上記第２出力トルクＴ_１を計算するために所定の式を使用できる。
Ｔ_１＝Ｔ_０／２−（Ｉ_ｐｒｏ×ｉ_ｔｏｔ×ｇ×α）／（２×ｒ_ｔｙｒｅ）
Ｔ_０＝ステップ前の慣性でのエンジントルク［Ｎｍ］
Ｔ_１＝ステップ後の慣性でのエンジントルク［Ｎｍ］
Ｉ_ｐｒｏ＝エンジン慣性［ｋｇｍ^２］
ｉ_ｔｏｔ＝合計比［ｌ］
ｇ＝重力定数［ｍ／ｓ^２］
α＝道路傾斜で表される車両抵抗［ｍ］
ｒ_ｔｙｒｅ＝被駆動車輪のタイヤ半径［ｌ］

見てわかるように、開示の式では道路傾斜のみが車両走行抵抗を表すのに使用されている。他の実施形態では、上記式のαは、例えば、前述の回転抵抗及び空気抵抗等の車両走行抵抗に影響を及ぼすその他のパラメータも含むように変更できる。見てわかるように、開示の式では、車両が上り坂の勾配を走行している場合、αは正になり、その結果としてＴ_１は、トルクが正トルクである場合はＴ_０の半分よりも小さくなり、通常はそうあるべきである。車両が下り坂の勾配を走行し、トルク及びαが負である場合、Ｔ_１は結果的にＴ_０の半分よりも依然として小さくなるが、トルク軸のマイナス側（鏡反転）である。

Ｔ_０からＴ_１への急な変更は、動力伝達装置の剛性及び固有振動数と無関係であることに留意されたい。

上記本発明のマスタークラッチ解放手順は、一実施形態によれば、クラッチを解放する必要がある時はいつでも、例えば、シフト時間を削減するあらゆる可能性が重要な場合がある、特にシフトアップに関連して実行できる。上記本発明のマスタークラッチ解放手順は、下り坂の勾配でのシフトダウン又はシフトアップ、上り坂の勾配でのシフトダウン、或いは水平な道路でのギヤシフトにも使用できる。上記本発明のマスタークラッチ解放手順は、マスタークラッチは解放しなければならないが、ギヤシフトは実行されない状況においても使用できる。本発明の更なる実施形態では、上記トランスミッション制御装置７は、重荷重車両状態中に重荷重車両状態が存在する時のみ、例えば重荷重の下、比較的急な上り坂を上っている間のシフトアップ中に、上記本発明のマスタークラッチ解放手順を実行するようにプログラムすることができる。

図４は、本発明の一態様による装置５００を示しており、不揮発性メモリ５２０、プロセッサ５１０及びリード／ライトメモリ５６０を備えている。メモリ５２０は、装置５００を制御するためのコンピュータプログラムが格納される、第１メモリ部分５３０を有する。装置５００を制御するためのメモリ部分５３０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であってよい。装置５００は、例えば、トランスミッション制御装置７等の制御装置に封入できる。データ処理装置５１０は、マイクロコンピュータを備えてもよい。

メモリ５２０はまた、上記マスタークラッチを制御するためのプログラムが格納される、第２メモリ部分５４０を有する。代替的な実施形態では、上記マスタークラッチを制御するためのプログラムは、フラッシュメモリデバイス等の別個の不揮発性コンピュータ記憶媒体５５０に格納される。プログラムは、実行可能な形式又は圧縮状態で格納できる。

以下において、データ処理装置５１０が特定の機能を実行することが記載されているので、データ処理装置５１０が、不揮発性記録媒体５５０に格納されたプログラムの特定の部分を実行することは明らかであろう。

データ処理装置５１０は、データバス５１４を介してメモリ５５０と通信するように構成される。データ処理装置５１０はまた、データバス５１２を介してメモリ５２０と通信するように構成される。更に、データ処理装置５１０は、データバス５１１を介してメモリ５６０と通信するように構成される。データ処理装置５１０はまた、データバス５１５を介してデータポート５９０と通信するように構成される。

上述の方法は、メモリ５４０に格納されたプログラム又は不揮発性記録媒体５５０に格納されたプログラムをデータ処理装置５１０が実行することによって、実施できる。

Claims (6)

1. 車両の推進装置（２）と段階ギヤ式トランスミッション（４）の間の車両の動力伝達装置（１，２１）内に配設された自動化車両マスタークラッチ（３，２３）の解放を制御する方法であって、
   −マスタークラッチ解放手順の開始に先立って、正又は負である、前記推進装置の第１出力トルク（Ｔ_０）を決定するステップと、
   −少なくとも前記第１出力トルク（Ｔ_０）に応じて、前記第１出力トルクよりもゼロトルクに近い、前記推進装置の第２出力トルク（Ｔ_１）を計算するステップと、
   −急に前記推進装置の出力トルクを前記第１出力トルクから前記第２出力トルクに変更することによって、前記動力伝達装置の駆動軸（８，２８）内で振動を開始することにより前記マスタークラッチ解放手順を開始するステップと、
   −前記振動が第１振動転換点に達した時に前記マスタークラッチを解放するステップと、
   −前記第１出力トルク及び前記推進装置の慣性（Ｉ _ｐｒｏ ）に応じて前記第２出力トルクを計算するステップを更に含む方法。
2. 更に車両走行抵抗（α）に応じて前記第２出力トルクを計算するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 自動化車両マスタークラッチ（３，２３）、トランスミッション（４）及び駆動軸（８，２８）を介して被駆動車輪（６）に駆動接続された推進装置（２）を含み、少なくとも１つの制御装置（７）は、前記車両マスタークラッチの係合と解放及び前記推進装置の出力トルク（Ｔ_ｐｒｏ）を制御するように構成された車両の動力伝達装置（１，２１）であって、前記少なくとも１つの制御装置は、請求項１または２に記載のステップを実行するように構成される動力伝達装置（１，２１）。
4. コンピュータ上で実行される時に、請求項１または２に記載の全ての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。
5. コンピュータ上で実行される時に、請求項１または２に記載の全てのステップを実行するためのプログラムコードを含む、コンピュータ可読媒体上に格納されたコンピュータプログラム製品。
6. 請求項１または２に記載の方法を実行するためのコンピュータ可読プログラムコードを含む、コンピュータ環境に使用されるコンピュータメモリ（５２０）又は不揮発性データ記憶媒体（５５０）等の記憶媒体。

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