JPH04296249A - 選択シフトを実行する制御装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも部分的に自
動化された自動車の機械的変速装置のための制御装置／
制御方法、より特定すれば、入力軸など制御対象である
動力伝達軸の速度が前記軸の同期速度として選択された
範囲にあり、かつ出力軸や主軸など別の動力伝達軸に関
する感知速度に同期する範囲にある場合に、シフトをニ
ュートラル位置から選択されたギヤ比に変更する、もし
くはそのような変更を許容するところの、少なくとも部
分的に自動化された機械的変速装置に関するものである
。

【０００２】より明確に特定すれば、本発明は、静止状
態からの発進時に、噛み合いクラッチの噛み合わせが開
始／許容される際の制御対象たる軸の回転速度の範囲も
しくは「ウィンドウ」が、駆動中の軸に用いられている
範囲もしくはウィンドウよりかなり大きく、かつ（もし
くは）入力軸がモニターされ、慣性式自動ブレーキ／入
力軸ブレーキの動作が不適当な場合及び（もしくは）主
クラッチの噛み合い不良により生じた入力軸の引きずり
（ドラッグ）があった場合にはその旨が表示され、かつ
、以上のような状態が感知された場合に、前記のクラッ
チの噛み合わせが開始／許容された際の入力軸速度の範
囲もしくはウィンドウを、駆動中（すなわち走行中）の
ギヤ変更に用いられている速度より相当大きな値になる
よう変更することを可能にするような、少なくとも部分
的に自動化された自動車の機械的変速装置に関するもの
である。

【０００３】

【従来の技術】スロットルの開度もしくは位置、車両速
度、エンジン速度等を感知し、かつそれに従って車両の
変速を行うような完全自動変速装置は、重量トラックの
ような重量車両についても、乗用車についても、先行技
術においてよく知られているものである。前記のような
完全自動ギヤ変更式変速装置の中には、加圧流体を用い
て、複数の部品と他の部品もしくは路面を摩擦によって
噛み合わせ、選択されたギヤ比を実現するものもあり、
電力及び（もしくは）空気圧の作用とアクチュエータを
用いて、機械的なクラッチ（すなわち噛み合いクラッチ
）を噛み合わせたり外したりすることにより、理想的な
ギヤ比を得るものもある。以上のような変速装置の例と
しては、米国特許３，９６１，５４６　号、４，０８１
，０６５　号、４，３６１，０６５　号を参照されたい
。これらの特許の開示は参考のためここに包含されてい
る。

【０００４】以上に述べたような完全自動ギヤ変更式変
速装置は許容限度を超えた費用がかかる可能性がある。 特に、通常大量販売の対象とならない最大級の重量車両
の場合、そうした傾向が強い。そのうえ、前述のような
自動ギヤ変更式変速装置で圧力液体及び（もしくは）ト
ルク変換装置を用いたものは、入力軸と出力軸の間で力
が発散してしまうため、あまり大きな効果を期待できな
いことが多い。

【０００５】スロットルの位置、エンジン、入力軸、出
力軸及び（もしくは）車両の速度を感知する電子制御ユ
ニットを用い、燃料スロットル手段、ギヤ変換手段及び
（もしくは）主クラッチ操作手段を自動的に制御して、
運転者（オペレータ）が手動で選択したギヤ比の変換を
実質上全自動的に実行するような半自動式変速装置は、
先行技術において既に知られている。このような半自動
式変速装置の例としては、米国特許４，４２５，６２０
　号、４，６３１，６７９　号、４，６４８，２９０　
号を参照されたい。これらの特許の開示は参考のためこ
こに包含されている。

【０００６】上述したような半自動式機械的変速装置は
、全自動式変速装置に比較して安価で、低速走行中のク
ラッチを手動で制御することが可能であり、かつ（もし
くは）走行中のギヤ比の自動選択が必要とされないため
、非常に広く普及しているが、主クラッチ及び（もしく
は）燃料スロットル手段のアクチュエータなど比較的多
数の感知手段と自動制御可能なアクチュエータの設置・
維持が必要となるようなアプリケーションにおいては、
やはり許容限度以上の費用を要することがある。

【０００７】エンジンスロットル手段と主クラッチを手
動のみによって制御する自動車用機械的変速システム半
自動シフト実行装置／方法により部分的に自動化された
変速装置があり、これらの装置は、アップシフト、ダウ
ンシフト、ニュートラルシフトの選択を運転者が行うこ
とを可能にする制御／表示パネルもしくはコンソール、
入力軸及び出力軸の速度や手動選択シフトに関する指示
信号の入力を受け、これを所定の論理規則に従って処理
して命令信号を出力する電子制御ユニット、出力された
命令信号に従って動力伝達のシフト変換を行うアクチュ
エータなどを備えている。

【０００８】制御／表示機器により、運転者は、より高
いギヤ比、より低いギヤ比、ニュートラルギヤへのシフ
ト変換を行うことができる。制御／表示機器は、現在の
動力伝達状況とともに、選択されているが未だ実行され
ていないシフトをも併せて表示することが望ましい。運
転者が手動により同期状態を設定すると、選択されたシ
フトが自動的に実行される。部分的に自動化された自動
車用機械的変速装置であって、上記とは別の種類のもの
が米国特許４，６７６，１１５　号明細書に示されてい
る。この特許の開示は参考のためここに包含されている
が、入出力軸の速度の表示値を感知し、実質的な同期状
態が感知されるまで噛み合いクラッチの噛み合わせを実
行させないようにするものである。

【０００９】先行技術においては、部分的に自動化され
た自動車用機械的変速装置は、静止状態からの発進時に
おいて同期状態を感知もしくは予測するに当たって、装
置自身が同期とみなす範囲（レンジ）もしくは「帯域」
を備えており、これを「ウィンドウ」と称する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような先行技術に
おいて知られている装置は全面的に完全なものとはいえ
ない。トラックのような車両がゼロもしくはゼロに近い
ような速度範囲にある場合、入力軸速度がゼロもしくは
ゼロに近くなるような範囲に「ウィンドウ」が設定され
てしまうからである。運転者が発進ギヤを指示する場合
には、まずギヤを選択してからクラッチを最低の位置に
まで押し下げてクラッチの噛み合わせを外し、入力ブレ
ーキを作動させて変速装置の入力軸を止めることになる
。入力ブレーキが適正に作動しない場合、ならびに（も
しくは）クラッチの圧力プレートにひずみがある場合、
入力軸は異常な減速率で減速され、発進ギヤ（低速逆進
ギヤ比）の噛み合わせが行われないような、もしくは許
容されないような状態が生じることがある。

【００１１】さらに、静止状態からの車両発進にあたっ
て入力軸が停止している時に発進ギヤが噛み合ったとし
ても、運転者は噛み合いギヤの噛み合わせについて正の
フィードバックを受けることができない。

【００１２】このような事情に鑑みて、本発明の目的は
、先行技術に見られる欠点を最小限に抑え、あるいは克
服した自動車の静止発進操作を改善するための制御装置
および制御方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも部
分的に自動化された自動車用機械的変速装置を用いる。 この変速装置は、車両が静止状態から発進する場合、停
止している車両が許容可能な発進ギヤにシフトされる際
に、問題となる噛み合いクラッチ部品の噛み合わせを開
始もしくは許容するにあたって装置の制御装置が許容限
度内とみなす入力軸の範囲もしくはウィンドウが、走行
時のシフトについて用いられる範囲もしくはウィンドウ
に比例して変換され、慣性ブレーキもしくは入力ブレー
キがうまく（あるいはまったく）作動しない場合やクラ
ッチの圧力プレートにゆがみや調整不良、ドラッギング
がある場合でも発進ギヤが比較的速やかに噛み合い、か
つ（あるいは）車両の運転者に対して現在のクラッチの
噛み合い状況に関する適当な正のフィードバックが与え
られるようになっている。

【００１４】前記のような特徴は、ニュートラルな状態
にある発進ギヤを車両の主クラッチに噛み合わせる意図
もしくは指示を感知する際に作用する補完的なアルゴリ
ズムやサブルーチンを用いることによって実現される。 より明確に言えば、許容可能な発進ギヤが意図もしくは
指示され、車両速度表示により車両が停止状態にあるこ
とが示され、変速ギヤがニュートラルな位置にある場合
、入力軸の回転速度がモニターされ、その減速率が測定
される。減速率が所定の標準値を超えると、慣性ブレー
キもしくは入力ブレーキが作動し、かつそれらが適正に
機能していること、クラッチの調整もしくはドラッギン
グが許容限度を超えていないことが表示される。

【００１５】以上のような状況においては、本発明のひ
とつの実施例においては、同期のためのウィンドウは正
常値（通常は３０ＲＰＭ　前後）に保たれる。しかし、
感知された入力軸の減速率が所定の標準値より低かった
場合、同期範囲もしくはウィンドウは「減衰モード値」
に変換され、減速率が再び所定の標準値より大きくなる
までその値のまま保たれる。

【００１６】通常、同期範囲もしくはウィンドウの減衰
モード値は４００ＲＰＭ前後で、正常な同期範囲もしく
はウィンドウよりもかなり大きく、その１０倍以上の値
となる。 減衰モードの範囲もしくはウィンドウによって規定され
る程度の非同期状態においては、クラッチを噛み合わせ
はかなり苛酷なものになるが、経験上、このような噛み
合わせも許容可能であることがわかっている。

【００１７】さらに改良された点として、静止状態から
の発進時におけるニュートラル位置からの発進ギヤの噛
み合わせは、運転者に対して軽い「親指の感触」や「ク
ランク（ゴツンという音）」のようなフィードバックを
与えることにより改善することができる。これらのフィ
ードバックは、ギヤの一定の噛み合わせによる変速を操
作するのに従来から用いられているレバーにより、ギヤ
が噛み合った際に受けるフィードバックとほぼ同じもの
である。

【００１８】

【作用】このため、静止状態からの発進においては、静
止発進に対して適用される同期範囲もしくはウィンドウ
を、通常走行時のシフト範囲（およそ３０ＲＰＭ　）よ
りかなり大きく設定することになる。より明確に言えば
、静止発進時の範囲もしくはウィンドウをおよそ　１０
０〜２００　ＲＰＭ　前後に設定すれば、入力ブレーキ
または重力ブレーキの作動状態に関わらず発進ギヤをゼ
ロに近い値より大きな特定の入力速度に噛み合わせるこ
とができ、ギヤが噛み合った折に運転者に対する正のフ
ィードバックとして軽い感触やクランク音を与えること
ができる。このフィードバックは、ギヤの噛み合いが完
了したことを知らせるものであり、テスト結果が示すと
ころによれば、通常の重量車両の運転者に対して肯定的
かつ快適な感覚を与えるものである。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 以下の説明においては単に便宜のためだけに使用される
用語がいくつかあり、これらは限定的なものではない。

【００２０】「上方」「下方」「右方向」「左方向」等
の言葉は、説明に該当する図中における方向を表すもの
とする。「前方」「後方」の語は、それぞれ、従来通り
の方法で車両に設置された変速装置のフロントエンドと
リアエンドを指すものとし、図１に示されている通り、
変速装置の左右の側からはやや離れている。「内側に」
「外側に」の語は、それぞれ、機器の幾何学的な中心な
らびに指定された部分に対する方向を示すものとする。 前述した便宜上使用される用語の中には、以上に示した
語の他にそれから派生する語や、それと同様の意味を持
つ語も含まれる。

【００２１】「複合変速」という語は、多段前進速度式
の主変速部とやはり多段速度式の補助変速部とを連結し
、それによって主変速部における選択された減速比と補
助変速部における減速比とが複合して働くような速度変
化もしくはギヤ変速を示すものとする。「同期クラッチ
アセンブリ」及びその同義語は、選択されたギヤを回転
によらずに歯車クラッチを用いて軸に伝え、クラッチの
構成部材が、それとともに使用されている比較的大きな
摩擦を提供する手段において実質的に同期し、かつ、同
期の状態が、前記のクラッチ構成部材ならびにそれと連
動して回転するすべての部材を実質的に同期速度で回転
させるのに充分な程度に達するまでは、クラッチの噛み
合いを不可能にするような、クラッチアセンブリをいう
。

【００２２】本書において用いられる「アップシフト」
の語は、より低速のギヤ比からより高速のギヤ比にシフ
トすることを意味する。同じく本文中で用いられる「ダ
ウンシフト」の語は、より高速のギヤ比からより低速の
ギヤ比にシフトすることを意味する。本書で用いられて
いる「低速ギヤ」、「ローギヤ」及び（もしくは）「１
速ギヤ」の語は、すべて、変速装置もしくは変速部が最
低の前進速度で作動する際に採用されるギヤ比、すなわ
ち変速装置の入力軸に対して最も大きなギヤ比の減少幅
を持つ１組のギヤをいう。　　シフトの際の「選択され
た方向」とは、特定のギヤ比からの単一または複合的な
アップシフトもしくはダウンシフトの選択をいう。

【００２３】図１及び図３を見ると、本発明による制御
に最も適した部分的に自動化された機械的な複合変速装
置が示されている。複合変速装置１０には、多速度式主
変速部１２と、それに直列に連結されたレンジタイプの
補助変速部１４がある。変速装置１０はハウジングＨの
内部に設置され、ディーゼルエンジンＥ等の原動力によ
り作動する入力軸を含んでいる。ディーゼルエンジンの
原動力の伝達は、普段は噛み合っているが選択的に噛み
合いを外すことが可能な摩擦式主クラッチＣを通じてな
され、主クラッチＣは、エンジンのクランク軸２０に連
動する形で連結された入力部または駆動部１８と、変速
装置の入力軸１６に固定されて回転する駆動部２２とを
備えている。

【００２４】エンジンＥの燃料スロットルは、手動制御
のスロットル手段（図示されていない）によって制御さ
れ、主クラッチはクラッチペダル（図示されていない）
等によって手動制御される。入力軸ブレーキＢはクラッ
チペダルのオーバトラベルによって作動するもので、先
行技術においてよく知られている通り、より迅速なアッ
プシフトが可能なものであることが望ましい。

【００２５】機械的変速装置１０に類似した変速装置は
先行技術においては周知のものであり、米国特許３，１
０５，６３９　号、３，２８３，６１３　号、４，７５
４，６６５　号明細書を参照することによって、これら
を評価することができる。これらの特許の開示は、参考
のためここに包含されている。

【００２６】主変速部１２においては、入力軸１６は入
力ギヤ２４を動かし、ほぼ同一な手段を持つ複数の副軸
アセンブリ２６、２６Ａ　を同一な回転速度に同期して
作動させる。 実質的に同一な２つの副軸アセンブリは、主軸２８の向
かい合った側に相対する形で配置され、主軸２８は一般
に入力軸１６と同軸をなして配置されている。それぞれ
の副軸アセンブリには、ハウジングＨ内のベアリング３
２及び３４に支えられた副軸３０がある。ハウジングは
概略図においては一部しか示されていない。

【００２７】各副軸には、同一編成の副軸ギヤ３８，４
０，４２，４４，４６，４８　を備えており、これらの
ギヤは軸に固定され、軸とともに回転する。主軸周辺に
は複数の主軸ギヤ５０，５２，５４，５６，５８があっ
て、そのうちの１個が選択されて主軸２８に噛み合い、
先行技術において知られているごとく、クラッチカラー
（クラッチ・レリーズ・ベアリング取付用カラー）６０
，６２，６４のスライドにより、前記軸にともに回転す
る。クラッチカラー６０は、入力ギヤ２４を主軸２８に
噛み合わせる際にも用いることができ、それにより入力
軸１６と主軸２８の間には直接的な駆動関係が与えられ
る。

【００２８】先行技術においてよく知られている通り、
通常、クラッチカラー６０，６２，６４はシフトハウジ
ングアセンブリ７０に結合されたシフトフォークによっ
て軸方向に配置されている。クラッチカラー６０，６２
，６４は、先行技術において知られているような、同期
していない二重作動式噛み合いクラッチタイプのもので
あってもよい。

【００２９】シフトハウジングもしくはアクチュエータ
７０は、圧縮空気などの加圧された流体によって作動し
、米国特許４，４５５，３９３　号、４，５５５，９５
９　号、４，７２２，２３７　号明細書に示されている
ような制御ユニットにより自動制御することが可能であ
る。前記の特許の開示は参考のためここに包含されてい
る。

【００３０】主軸ギヤ５８はリバースギヤであり、在来
型の中間アイドルギヤ（図示されていない）によって副
軸ギヤ４８と連続的に整合する形で噛み合っている。ま
た、主変速部１２は選択可能な５種類の前進速度比を提
供している。このうち最低の前進速度比は、名目的には
主軸ドライブギヤ５６と主軸２８とを連動可能な形で連
結することにより得られるものであるが、減速比があま
りに高いため、発進困難な状況で自動車を発進させるた
めにのみ用いられるローギヤもしくは「クリーパー（這
うような）」ギヤと看做すべき場合が多く、通常は高い
変速範囲では用いられない。従って、種変速部１２は５
種類の前進速度比を提供しているにも関わらず、一般に
「４プラス１」主変速と言われている。補助変速部１４
の変速と複合するのは４種類の前進速度のみだからであ
る。

【００３１】噛み合いクラッチ６０，６２，６４は３位
置クラッチで、シフトレバー７２の操作により、中心の
位置、図示されているような噛み合いから外れた位置、
右方向ないし左方向に全面的に噛み合った位置のいずれ
の位置にでも設定することが可能である。周知のごとく
、クラッチ６０，６２，６４のうち特定の時点において
作動するものはひとつだけであり、主変速部の連動手段
（図示されていない）により、他のクラッチはニュート
ラルな状態のままロックされる。

【００３２】補助変速部１４には、ほぼ同一な手段を持
つ２個の補助副軸アセンブリ７４、７４Ａを同一な回転
速度に同期して作動させる。それぞれの補助副軸アセン
ブリには、ハウジングＨ内のベアリング７８及び８０に
支えられた補助副軸７６があり、軸に設置された補助部
副軸ギヤ８２及び８４が軸に伴って回転するようになっ
ている。補助部副軸ギヤ８４が変速出力軸に固定された
出力ギヤ８８と連動するのに対して、もう一方の補助部
副軸ギヤ８２は常に補助部のレンジ／出力ギヤ８６と整
合して動く。

【００３３】同期した２位噛み合いクラッチアセンブリ
９２はシフトフォークにより軸方向に配置され、補助変
速部（レンジシフト部）のシフトアクチュエータアセン
ブリ９６により、複合変速装置１０が低い変速範囲（ロ
ーレンジ）で作動する際にはギヤ８６が主軸２８に噛み
合わされ、直接の、もしくは高い変速範囲（ハイレンジ
）で作動する際にはギヤ８８が主軸に噛み合うようにな
っている。複合レンジタイプの変速装置の「シフトパタ
ーン」を図で示したものが図２である。

【００３４】レンジシフト部アクチュエータ９６として
は、米国特許３，５４８，５４６　、４，４４０，０３
７、４，６１４，１２６　号明細書において示されてい
るものを採用することができる。以上の特許の開示は参
考のためここに包含されている。

【００３５】レンジタイプの補助部１４は、平歯車もし
くははすば歯車を用いた２つの速度範囲を持つセクショ
ンとして図示されているが、本発明は、単式変速装置に
も、スプリッタ／レンジタイプの補助部及び（もしくは
）遊星歯車を用いた３つ以上の速度範囲を持つ複合レン
ジタイプの変速装置にも適用できるものと理解されたい
。また、クラッチ６０，６２，６４のうち１個もしくは
複数のクラッチを、同期した噛み合いクラッチとして、
変速部１２及び（もしくは）１４　を単一副軸式にする
こともできる。

【００３６】変速装置１０の半自動シフト実行操作を行
うため、入力軸速度感知装置及び出力軸速度感知装置１
００　が使用される。出力軸の速度感知装置１００　の
代わりに、補助部の副軸ギヤ８２の回転速度を感知する
別の感知装置１０２　を用いることもできる。ギヤ８２
の回転速度は、当然のことながら、主軸２８の回転速度
の既知の関数であり、クラッチ９２が既知の位置におい
て噛み合っている場合には、出力軸の回転速度の関数と
しても表される。

【００３７】本発明による機械的変速装置のための半自
動シフト実行制御装置１０４　を図示したものが図２で
ある。制御装置１０４　には、以上に説明した機械的変
速装置１０に加えて、入力軸速度感知装置９８、出力軸
速度感知装置１００　８あるいはこれに代わる主軸速度
感知装置１０２　）、駆動制御コンソール１０８　から
の信号入力を受信する電子制御ユニット１０６　（でき
ればマイクロプロセッサを用いたもの）を備えている。 制御ユニット１０６　は、補助部の位置感知装置１１０
　からの入力を受信することもできる。

【００３８】制御ユニットは予め設定された論理規則に
従って入力を処理し、主変速部のアクチュエータ７０及
び補助部のアクチュエータ９６を制御する変速装置のオ
ペレータ（ソレノイドマニホルド１１２　等）ならびに
ドライバー用制御コンソールに向けて命令出力信号を発
信する。

【００３９】ドライバー用制御コンソールにより、運転
者は、現在のギヤ比から特定方向のシフト変化またはニ
ュートラルシフトを手動で選択し、または予め選択され
た半自動作動モードを選択することができる。また、上
記の制御コンソールは表示ディスプレーを備えており、
現在の作動モード（自動シフト選択モードまたは手動モ
ード）、現在の変速状態（前進、逆進、ニュートラル）
、予め選択されているがまだ実行されていないギヤ比変
換もしくはシフト（アップシフト、ダウンシフト、ニュ
ートラルシフト）等を運転者に知らせることができる。

【００４０】コンソール１０８　には３つの表示灯１１
４，１１６，１１８　があり、これらが点滅して変速装
置が前進、ニュートラル、逆進のいずれの状態にあるか
を表示する。さらに、コンソールは照明付きの押しボタ
ン１２０，１２２，１２４　を備えており、これらのボ
タンによって、運転者はアップシフト、自動設定モード
、ダウンシフトをそれぞれ選択することができる。押し
ボタン１２６　は、シフトをニュートラルにする場合に
用いる。

【００４１】ボタン１２０，１２２，１２４，１２６　
を押すことによってなされた選択を（ボタン１２０，１
２４，１２６　の場合はシフトが実行される前に）取り
消すには、ボタンを再度押せばよい。あるいは、ボタン
１２０及び１２４　を数回押すことによって、「飛び越
しシフト（ｓｋｉｐ　ｓｈｉｆｔ）」が指示されるよう
にしてもよい。当然ながら、上記のボタン及び照明付き
ボタンに代わる別の選択手段、例えばトグルスイッチ／
トグルスイッチと照明灯の組合せその他の表示手段を採
用することも可能である。逆進を選択するための個別の
ボタンまたはスイッチを設けてもよいし、または逆進は
ニュートラルからダウンシフトへの移行によって行うこ
ともできる。また、逆進からのアップシフトもしくはロ
ーからのダウンシフトによってニュートラルを選択する
こともできる。

【００４２】装置操作中にアップシフト及びダウンシフ
トを手動で選択する場合、運転者は１２０　もしくは１
２４　のいずれか適当な方のボタンを押すことになる。 選択されたシフトが実行されるか、その選択が取り消さ
れるまでの間、選択されたボタンが点灯する。

【００４３】以上のやり方に代わるものとして、特定の
エンジン速度（例えば１７００ＲＰＭ　以上）において
はアップシフトボタンの照明が点灯し、そのボタンが押
され、アップシフトが選択されるまで点灯し続けるよう
にすることもできる。

【００４４】選択されたシフトを実行するため、マニホ
ルド１１２　は、アクチュエータ７０をバイアスして主
変速部１２をニュートラルにシフトするように予め設定
されている。運転者が手動によって、エンジンに供給さ
れる燃料を徐々に増減し、かつ（もしくは）主クラッチ
Ｃの噛み合わせを手動で外して、逆方向へのトルクをか
けることによって、シフトが完了する。

【００４５】変速装置がニュートラルにシフトされ、制
御ユニットによりそれが確認されると（ニュートラルの
状態が感知されるのは一定の時間、例えば１．５　秒間
である）、ニュートラル状態を示す表示ボタン１１６　
が点灯する。図２に示されている４速から５速へのシフ
トのように、選択されたシフトが複合シフトである場合
、すなわち主変速部１２とレンジシフト部１４との双方
のシフトが複合して行われる場合には、制御ユニットは
マニホルド１１２　に対して命令出力信号を発し、ニュ
ートラル状態がフロントボックスにおいて感知された後
に補助部のアクチュエータ９６がレンジシフトを完了す
るようにする。

【００４６】補助レンジシフト部１４が適正なギヤ比に
おいて作動している場合、制御ユニットは、計算その他
の方法を用いて、シフト可能な入力軸速度の範囲または
帯域を決定し、常にその値を更新する。シフト可能な入
力軸速度の範囲または帯域とは、感知された出力軸（車
両）速度及び次にシフトすべきギヤ比に基づいた「ウィ
ンドウ」のことであり、それが決定されることによって
許容限度内の同期的なギヤ比が実現されることになる。

【００４７】シフト操作を良好にするため、図示されて
いるような重量車両の変速装置については、走行中（す
なわち車両の移動中）のシフトのための標準的なウィン
ドウもしくは範囲をおよそ±２５から±３５ＲＰＭ　に
設定する。運転者が、スロットルの操作及び（もしくは
）入力軸ブレーキの使用により、入力軸速度を許容範囲
内にまで落とすと、制御ユニット１０６　がマニホルド
１１２　に向けて命令出力信号を発し、アクチュエータ
７０が主変速部のギヤ比を実行するようにする。

【００４８】できれば、運転者が入力軸速度を許容範囲
内に長時間維持する必要がないよう、アクチュエータは
非常に迅速に反応することが望ましい。ニュートラルへ
のシフトを選択するためには、選択ボタン１２６　を押
す。 すると、制御ユニットがニュートラルな状態が得られた
ことを確認するまでの間に表示灯１１６　が点滅し、そ
れが確認された時点からニュートラル状態が継続してい
る間を通して表示灯１１６　は点灯し続ける。

【００４９】操作を自動設定モードで行う場合、点灯し
ている押しボタン１２２　を用いて選択がなされ、制御
ユニットは記憶されている論理規則、現在のギヤ比（こ
れは、入力軸速度を出力軸速度と比較して計算すること
によって求めることもできる）と出力軸速度に基づいて
、アップシフトまたはダウンシフトの必要性を判断し、
必要に応じていずれかのシフトを予め選択する。アップ
シフトまたはダウンシフトが予め選択されたことが運転
者に知らされ、制御ユニットから発信された命令出力信
号により自動的にシフトが実行され、それによって押し
ボタン１２０　もしくは１２４　が点滅し、かつ（もし
くは）音声によりシフト変更信号が発せられる。運転者
は、上述したようなやり方で自動設定シフトを半自動的
に実行させてもよいし、押しボタン１２２　により自動
モードを解除することもできる。

【００５０】以上のようなやり方の代わりに、ニュート
ラル状態表示灯１１６を排除し、ニュートラル選択ボタ
ン１２６　を照明付きの押しボタンに変えてもよい。

【００５１】本発明は、上述したように部分的に自動化
された以下のようなシステムに適したものである。運転
者が （ａ）　現在のギヤ比での噛み合わせを外すために逆方
向のトルクをかける、（ｂ）選択された主変速部のギヤ
比を得るためにほぼ同期した回転を生ぜしめる、という
操作を行うことによって、手動または自動により予め選
択されたシフトを実行し、システムは自動スロットル制
御装置またはマスタークラッチアクチュエータなしに作
動することができる。

【００５２】ただし、本発明の適用が上記のようなシス
テムのみに限定されるわけではない。例えば、本発明は
、前に挙げた米国特許４，６７６，１１５　号に示され
ているようなタイプのシステムにも使用できる。

【００５３】このシステムは、同期状態が感知されるま
で選択されたギヤ比へのシフトが禁止もしくは抑止され
るものである。半自動式もしくは部分的に自動化された
機械的変速システムで、制御装置が目的のギヤ比への移
行を許容あるいは指示する前に、運転者または制御装置
が許容範囲内の同期状態で変速が行われるよう設定する
必要があるシステムの場合、特に静止発信時においては
シフトをより良好に行うためにその範囲が比較的狭い帯
域において設定され、あまりに狭い帯域内の変速を得る
のは困難であるため、ニュートラルな状態を保持する時
間が長くなるのではないかという懸念がある。ニュート
ラルな状態にシフトを停滞させるのは、一般に非常に好
ましくないことである。

【００５４】通常、このようなタイプの半自動式機械的
変速装置は、ひとつの変速軸（普通は入力軸）が所定の
同期速度範囲またはウィンドウに該当する値（普通は±
３０ＲＰＭ　）をとった場合にギヤの噛み合いが許容ま
たは惹起される。ここでいう同期速度とは、前記の変速
軸が、他の軸（普通は出力軸に関連した軸）について感
知された速度について選択されたギヤ比になる速度をい
う。例えば、出力軸の速度が１０００ＲＰＭ　のとき、
入力軸を２対１（２：１）のギヤ比にするための同期速
度は２０００ＲＰＭ　である。範囲が±３０ＲＰＭ　で
出力軸の速度が１０００ＲＰＭ　の場合、ニュートラル
から２：１のギヤ比へのシフトは、入力軸速度が１９７
０ＲＰＭ　から２０３０ＲＰＭ　の範囲にあるときにの
み許容もしくは惹起される。

【００５５】前述したような部分的に自動化されたシス
テム、特に運転者が手動によって実質的な同期状態を生
ぜしめなければならないようなシステムにおいては、静
止発進の操作に懸念が生じる。入力軸速度をアイドリン
グ（ディーゼルエンジンの場合には通常　６００〜７０
０ＲＰＭ）から前記の範囲の値まで挙げなければならず
、それには許容限度以上の長い時間がかかり、かつ（も
しくは）入力軸のブレーキが作動していないか、作動不
能になっている場合や、主クラッチに歪みその他の損傷
があって完全に噛み合わせを解除することができない場
合には前記のような大きな速度変化は実行不能となる可
能性がある。また発進時において、ニュートラルから発
進ギヤ比への移行の際に、運転者には充分なフィードバ
ックが与えられない。

【００５６】本発明による静止発進時の噛み合いクラッ
チ制御装置／制御方法をフローチャートで示したものが
図４である。

【００５７】制御手続の開始時において、入力軸速度（
ＩＳ）と出力軸速度（ＯＳ）の現在値が感知される。 その後、当該静止発進制御方法にとって適当な条件が現
に存在しているかどうかが判定されるが、この判定は以
下の４つの条件をすべて判断して行う。（ｉ）車両が停
止状態にあるか？（ｉｉ）主クラッチが外れているか？
（ｉｉｉ　）減速比はニュートラルになっているか？（
ｉｖ）許容可能な発進ギヤが選択されているか？車両が
実質的に停止しているかどうかの判断は、出力軸速度を
比較的小さな車両速度に相当する標準値と比較すること
によって行う。通常、出力軸速度により示される車両の
移動速度が時速２マイル以下の場合には車両は停止して
いるものとみなされる。図１及び図３に示したような変
速制御装置は主クラッチの位置感知装置を備えていない
ため、このような装置においては、主クラッチが外れて
いるかどうかの判断は、入力軸速度をエンジンのアイド
リング時の入力軸速度の値よりやや小さい標準値と比較
して行う。通常、既知の一般的なディーゼルエンジンの
場合、アイドリング速度は　６００〜７００ＲＰＭで、
入力軸速度がおよそ５００ＲＰＭ以下である場合には主
クラッチが外れているものとみなされる。

【００５８】上述の静止発進制御方法を可能にする条件
の１つ以上が欠けている場合、制御装置が同期とみなす
入力軸速度の範囲もしくは帯域は、走行時のシフトのた
めに用いられる範囲もしくはウィンドウに設定され、あ
るいはこの範囲もしくはウィンドウのまま保留される。 通常、前に述べた図１及び図３に示されているようなタ
イプの変速装置においては、この範囲は真の同期速度か
ら正負いずれかにおよそ３０ＲＰＭ　ずれた程度（つま
り±３０ＲＰＭ　）である。

【００５９】上述の静止発進制御方法を可能にする条件
がすべて存在している場合、制御装置は入力軸速度の変
化律を感知して、入力軸が充分な減速比を示しているか
どうかを判断する。入力軸の減速比が所定の値より小さ
い場合、入力軸ブレーキの作動不良が表示されるか、入
力軸ブレーキそれ自体及び（もしくは）主クラッチにこ
れに類似したひずみが生じているために入力軸が充分に
ドラッグされていない旨が表示される。入力軸の減速が
充分な水準にある場合、すなわち入力軸速度の微分値が
標準減速比よりも小さい場合、同期範囲もしくは帯域は
静止発進用の値に設定される。

【００６０】通常、静止発進時の範囲またはウィンドウ
の値はおよそ±　１００〜２００ＲＰＭであり、これに
より同期状態がいくぶん容易に得られるようになる。ま
た、クラッチが噛み合った時点で「親指への軽い感触」
や「クランク音」が発生し、運転者に対して発進ギヤが
噛み合ったことを充分に伝える。車両が停止状態にあり
、かつ変速装置がちょうど適当な同期状態にある場合、
運転者にはクラッチが噛み合ったことを示すフィードバ
ックが与えられないことに注意されたい。前に説明した
図１に示されているようなタイプの変速装置の場合、標
準減速比の値はおよそ毎秒−４００ＲＰＭである。

【００６１】減速比が許容範囲内にない場合、同期ウィ
ンドウは減衰モード値に設定される。通常、減衰モード
値は±４００ＲＰＭであり、この値はウィンドウの静止
発進値よりもかなり大きい。入力軸速度がおよそ４００
ＲＰＭのときに静止発進状態から発進ギヤへのシフトを
許容するのは幾分荒っぽいやり方であるが、かろうじて
許容限界内に収まる操作であって変速装置の構成部品に
重大な損傷を与えることはないことがわかっている。

【００６２】図１に示した９速変速装置の場合、許容可
能な発進ギヤはふつう１速または２速であるが、逆進ギ
ヤも許容可能な発進ギヤとみなすことができる。

【００６３】本発明による静止発進時のクラッチ噛み合
い制御方法／制御装置では、入力ブレーキ及び（もしく
は）慣性ブレーキはまったく必要ない。ただし、入力ブ
レーキ及び（もしくは）慣性ブレーキを用いるのであれ
ば、それは非常に望ましいことといえる。これらのブレ
ーキにより、ニュートラルな停止状態からのギヤの噛み
合わせがより迅速かつ円滑に実行できるからであり、ま
た、エンジン速度の減衰律に関わらず、速やかなアップ
シフトが可能になるためである。本発明による制御方法
は、前進ギヤからニュートラル・逆進ギヤへの移行及び
その逆の移行をいっそう容易にするものである。車両が
停止し、主クラッチが外れている場合でも、ギヤの噛み
合いがほとんど瞬時に行われるからである。

【００６４】以上のようにして、上述したようにモニタ
ーされた制御対象軸の回転速度が、一般に目的とするギ
ヤ比及び別の軸についての感知速度に対する真の回転速
度の中央値をとる帯域または範囲内（すなわち同期ウィ
ンドウ）にあることが感知された場合に限り、噛み合い
クラッチの噛み合わせを許容及び（もしくは）開始する
ような、部分的に自動化された変速装置のための静止発
進時のクラッチ噛み合い制御方法／制御装置が提供され
る。制御装置は変速入力軸と変速出力軸の速度を示す入
力信号を必要とするが、主クラッチや入力軸ブレーキの
位置や状態の感知は必要ない。

【００６５】以上、本発明についてある程度詳しく説明
したが、以下に示されている本発明の趣旨と特許請求範
囲を逸脱しない範囲で、さまざまな変更を行い、細部を
修正することが可能であるものと理解されたい。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、静止状態からの発進時に、噛
み合いクラッチの噛み合わせを走行中のギヤ変更に用い
られている速度より相当大きな値になるよう変更するこ
とを可能にすることにより自動車の静止発進操作を改善
することができる。

【００６７】この変速装置は、車両が静止状態から発進
する場合、停止している車両が許容可能な発進ギヤにシ
フトされる際に、装置の制御装置が許容限度内とみなす
入力軸の範囲もしくはウィンドウが、走行時のシフトに
ついて用いられる範囲もしくはウィンドウに比例して変
換され、慣性ブレーキもしくは入力ブレーキがうまく（
あるいはまったく）作動しない場合やクラッチの圧力プ
レートにゆがみや調整不良、ドラッギングがある場合で
も発進ギヤが比較的速やかに噛み合い、しかも車両の運
転者に対して現在のクラッチの噛み合い状況に関する情
報をフィードバックして、ギヤの噛み合いが完了したこ
とを知らせるので、運転者に対して快適な感覚を与える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置により部分的に自動化された自動
車の機械的変速装置の概略図を示したものである。

【図２】図１の動力伝達のシフトパターンを示した略図
である。

【図３】本発明の装置のための半自動シフト実行装置を
示した略図である。

【図４】本発明をフローチャートで表現したものである
。

【符号の説明】

１０　変速装置 １６　入力軸 ２０　クランク軸 ２８　主軸 ６０，６２，６４　クラッチ ７０，９６　　　アクチュエータ ９０　変速軸 ９８　入力軸速度センサ １００　　出力軸速度センサ １０４　制御装置 １０６　制御ユニット １１２　ソレノイドマニホルド １２０，１２４，１２６　　押しボタンＥ　　エンジン Ｃ　　主摩擦クラッチ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　既知のアイドリング速度を有する燃料
   スロットル制御エンジン（Ｅ）、多速度ギヤ変換の機械
   式変速装置　（１０）　、エンジンと変速装置の間に設
   置して駆動する主摩擦クラッチ（Ｃ）、変速入力軸（１
   ６）の回転速度を示す第１の入力信号を供給する第１セ
   ンサ（９８）、少なくとも特定の作動条件下において変
   速入力軸に対して独立に回転する変速軸（９０）の回転
   速度を示す第２の入力信号を供給する第２センサ（１０
   ０）、現在作動しているギヤ比もしくはニュートラルの
   ギヤ比から選択されたギヤ比へのアップシフトまたはダ
   ウンシフトを選択し、かつ、前記の選択を示す第３の入
   力信号を供給する選択手段　（１２０、１２４、１２６
   ）、変速装置のシフトを制御する変速アクチュエータ　
   （１１２、７０、９６）、および前記の第１、第２、第
   ３の入力信号を受信し、これを予め定められている論理
   規則に従って処理して、前記アクチュエータに向けて命
   令出力信号を発信する中央処理ユニット（１０６）　を
   含み、該中央処理ユニットは、第１入力信号が上限値と
   下限値によって区切られた許容範囲内にあることを感知
   し、計算により導かれた、前述の選択されたギヤ比にお
   ける前記第２入力信号の現在値に対する前記入力軸の同
   期速度に相当する前記第１入力信号の値、感知された前
   記変速装置の作動条件により決定される分離値によって
   分離された上限値及び下限値を記憶して、クラッチの噛
   み合いが可能な条件を感知する手段を備え、この可能な
   条件を感知する手段が、比較的小さい車両速度選択ギヤ
   比へのダイナミックシフトの選択を感知し、前記範囲を
   画定する比較的小さなダイナミックシフト分離値を採用
   することによってこれに対応し、かつ車両の静止発進時
   の条件から車両の発信ギヤ比の選択を感知し、前記範囲
   を画定するために前記のダイナミックシフト分離値より
   も大きな静止発進分離値を採用することによってこれに
   対応するようになっていることを特徴とする、機械式ギ
   ヤ変換変速装置の選択されたシフトの実行を制御する制
   御装置。
2. 【請求項２】　　前記第２センサが変速出力軸の回転速
   度を示す信号を供給する請求項１の制御装置。
3. 【請求項３】　　前記静止発進分離値が少なくとも前記
   ダイナミックシフト分離値の２倍以上の大きさを有する
   請求項２の制御装置。
4. 【請求項４】　　前記静止発進分離値が少なくとも前記
   ダイナミックシフト分離値の４倍以上の大きさを有する
   請求項２の制御装置。
5. 【請求項５】　　ギヤの噛み合いを可能にする条件を感
   知する前記手段が、車両の静止発進条件をもとに発進ギ
   ヤ比を選択する際にクラッチ動作の減衰を感知し、前記
   範囲を画定する前記静止発進分離値よりも大きい減衰ク
   ラッチ動作分離値を用いることによってこれに対応する
   請求項１の制御装置。
6. 【請求項６】　　前記減衰クラッチ動作分離値が、少な
   くとも前記ダイナミックシフト分離値の５倍以上の大き
   さを有する請求項５の制御装置。
7. 【請求項７】　　前記減衰クラッチ動作分離値が、少な
   くとも前記ダイナミックシフト分離値の１０倍以上の大
   きさを有する請求項５の制御装置。
8. 【請求項８】　　次の条件が感知された場合に、（ａ）
   　車両速度が比較的小さな特定値以下であること（ｂ）
   　主クラッチが噛み合わせから外れる方向に動いたこと （ｃ）　変速装置が現在ニュートラルになっていること
   前記の静止発進時の車両条件が感知されたものとなる請
   求項１〜７のいずれかの制御装置。
9. 【請求項９】　　第１入力信号が、前記入力軸が前記エ
   ンジンのアイドリング速度よりやや小さい速度で回転し
   ているときの値に相当する基準値以下である場合に、前
   記感知する手段により前記主クラッチの噛み合いが外れ
   る方向に動いたことを感知する請求項８の制御装置。
10. 【請求項１０】　　前記第１入力信号の時間に関する導
    関数を計算し、前記導関数を、主クラッチが完全に外れ
    、かつ変速入力軸ブレーキ手段が許容可能な作動を行っ
    ていた場合の前記入力軸の許容可能な減速比と比較する
    ことによって、クラッチ動作の減衰を感知する請求項５
    の制御装置。
11. 【請求項１１】　　前記第１入力信号の時間に関する導
    関数を計算し、前記導関数を、主クラッチが完全に外れ
    、かつ変速入力軸ブレーキ手段が許容可能な作動を行っ
    ていた場合の前記入力軸の許容可能な減速比と比較する
    ことによって、クラッチ動作の減衰を感知する請求項８
    または請求項９の制御装置。
12. 【請求項１２】　　既知のアイドリング速度を有する燃
    料スロットル制御エンジン、多速度ギヤ変換の機械式変
    速装置、エンジンと変速装置の間に設置して駆動する主
    摩擦クラッチ、変速入力軸の回転速度を示す第１の入力
    信号を供給する第１センサ、変速出力軸の回転速度を示
    す第２の入力信号を供給する第２センサ、　　現在作動
    しているギヤ比もしくはニュートラルのギヤ比から選択
    されたギヤ比へのアップシフトまたはダウンシフトを選
    択し、かつ、前記の選択を示す第３の入力信号を供給す
    る選択手段、変速装置のシフトを制御する変速アクチュ
    エータ、および前記の第１、第２、第３の入力信号を受
    信し、これを予め定められている論理規則に従って処理
    して、前記アクチュエータに向けて命令出力信号を発信
    する中央処理ユニットを含み、該中央処理ユニットは、
    第１入力信号の現在値が、感知された変速装置の作動条
    件により規定される分離値によって分離される上限値と
    下限値によって区切られた許容範囲内にあることを感知
    し、かつ前記入力軸が前記選択されたギヤ比における現
    在の出力軸速度に対する計算された同期速度で回転して
    いる場合に前記第１入力信号の値を記憶する、クラッチ
    の噛み合いが可能な条件を感知する手段を備え、この可
    能な条件を感知する手段が、比較的小さい車両速度選択
    ギヤ比へのダイナミックシフトの選択を感知し、前記範
    囲を画定する比較的小さなダイナミックシフト分離値を
    採用することによってこれに対応し、かつ車両の静止発
    進条件をもとに発進ギヤ比の選択を行う間にクラッチ動
    作の減衰を感知し、前記範囲を画定するために、前記の
    ダイナミックシフト分離値よりも相当に大きな減衰クラ
    ッチ動作分離値を採用することを特徴とする、機械式ギ
    ヤ変換変速装置の選択されたシフトの実行を制御する制
    御装置。
13. 【請求項１３】　　既知のアイドリング速度を有する手
    動制御式燃料スロットルのエンジン、多速度ギヤ変換の
    機械式変速装置、エンジンと変速装置の間に設置して駆
    動する主摩擦クラッチ、変速入力軸の回転速度を示す第
    １の入力信号を供給する第１センサ、変速出力軸の回転
    速度を示す第２の入力信号を供給する第２センサを備え
    た、少なくとも部分的に自動化された機械式変速装置の
    制御方法であって、前記変速入力軸の回転速度が上限値
    および下限値とによって区切られた同期範囲内にあり、
    かつ現在の出力軸速度で選択された目標ギヤ比による噛
    み合いがなされる場合の前記入力軸速度をその範囲内に
    含むときに、目標ギヤ比での噛み合いを可能にする実質
    的な同期条件を感知し、前記上限値及び下限値が、車両
    の差動条件に依存し、比較的低速の車両速度を生じさせ
    る目標ギヤ比におけるダイナミックな噛み合わせの際に
    小さいダイナミックシフト値を有する、分離値によって
    分離され、静止発進時の条件における所望の変速発進ギ
    ヤ比の噛み合わせを感知し、前記同期範囲を決めるため
    に、前記のダイナミック分離値よりも大きな静止発進分
    離値を採用することによって応答することを特徴とする
    制御方法。
14. 【請求項１４】　　前記の静止発進分離値が少なくとも
    前記のダイナミックシフト分離値の４倍以上の大きさを
    有する請求項１３の制御方法。
15. 【請求項１５】　　静止発進時の条件は、（ａ）　主ク
    ラッチが噛み合わせから外れるように動いていること、 （ｂ）　車両速度が所定の公称値より小さいこと、（ｃ
    ）　変速装置が現在ニュートラルになっていることを感
    知することにより感知されることを特徴とする請求項１
    ４の制御方法。
16. 【請求項１６】　　前記主クラッチが噛み合わせを外れ
    た状態に移行したことを感知するのは、入力軸速度の現
    在値を、前記入力軸が前記エンジンのアイドリング速度
    よりやや小さい速度で回転しているときの値に相当する
    基準値と比較することにより成されることを特徴とする
    請求項１５の制御方法。