JPH05157162A - 自動機械式変速装置の制御方法及びその装置 - Google Patents

自動機械式変速装置の制御方法及びその装置

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JPH05157162A
JPH05157162A JP4144833A JP14483392A JPH05157162A JP H05157162 A JPH05157162 A JP H05157162A JP 4144833 A JP4144833 A JP 4144833A JP 14483392 A JP14483392 A JP 14483392A JP H05157162 A JPH05157162 A JP H05157162A
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torque converter
gear
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engine
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクコンバータのスリップを基礎として、
動力ダウンシフト状態において目標歯車を選択する制御
論理規則を提供する。 【構成】 動力ダウンシフトの必要性を感知し、これに
応答して、トルクコンバータのスリップ、スロットルの
設定、車両減速率及び現在の連結歯車比の関数としてシ
フトすべき目標歯車を決定する。これにより、単段又は
多段の飛び越しダウンシフトを行い、トルク遮断時間を
最短とし、自動機械式変速装置のシフトの操作を円滑に
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、好ましくは、エンジン
と、トルクコンバータと、ロックアップ／切断クラッチ
アセンブリと、動力シンクロナイザアセンブリと、機械
式変速機とを設けた形式の自動機械式変速装置の作動を
制御するための制御装置及び制御方法に関するものであ
る。
【０００２】特に、本発明は、動力によるダウンシフト
時において、目標歯車の選択を、トルクコンバータのス
リップ、車両の減速率、スロットル位置及び現在の連結
歯車比を含む幾つかのパラメータの関数として行う、上
記の自動変速装置の制御装置／方法に関するものであ
る。
【従来の技術】
【０００３】複式レンジ、スプリッタまたはレンジース
プリッタ組み合わせ形の機械式変速装置は従来より公知
であって、例えば米国特許第４，７８８，８８９号、第
４，７５４，６６５号及び第４，７３５，１０９号に記
載されている。
【０００４】機械式変速機及び制御装置と、それらを自
動的にシフトする、通常は感知された入力及び所定の論
理規則に従って電子的に制御されたアクチュエータとを
有している自動機械式変速装置が公知である。そのよう
な装置の例が、米国特許第４，６４８，２９０号、第
４，５９５，９８６号、第４，５２７，４４７号、４，
７１１，１４１号、第４，７９２，９０１号、第４，３
６１，０６０号、第４，１４０，０３１号及び第４，０
８１，０６５号に記載されている。そのような装置は、
「自動機械式変速機制御装置(AUTOMATED MECHANICAL TR
ANSMISSION CONTROLS)」と題するＳＡＥ論文Ｎｏ．８３
１７７６にも記載されている。
【０００５】自動変速機用の故障許容論理ルーチンが公
知であり、例えば米国特許第４，９２２，４２５号、第
４，８４９，８９９号及び第４，８９９，２７９号に記
載されている。
【０００６】駆動エンジン及び機械式チェンジギヤ変速
機間に駆動的に介在させたトルクコンバータ及び／また
はトルクコンバータバイパスまたはロックアップ装置を
設けた自動変速装置も公知であって、例えば米国特許第
３，５９３，５９６号、第４，２６１，２１６号、第
４，２７１，７２４号、第４，３５１，２０５号及び第
４，３７５，１７１号に記載されている。
【０００７】動力シンクロナイザ装置、すなわちエンジ
ン速度に無関係に入力軸の制動及び加速を行い、エンジ
ン速度を操作しないで変速機ジョークラッチ部材を同期
化する装置を用いた自動機械式変速装置が従来より公知
である。そのような装置は、例えば米国特許第３，４７
８，８５１号、第４，０２３，４４３号、第４，１４
０，０３１号及び第４，６１４，１２６号に記載されて
いる。
【０００８】動力シンクロナイザを設けており、さらに
駆動エンジン及び変速機入力軸間に駆動的に介在させた
トルクコンバータ及びトルクコンバータロックアップ／
切断クラッチアセンブリを設けた自動機械式変速装置が
公知である。そのような装置の例が、米国特許第４，７
８４，０１９号及び第４，８６０，８６１号と、「イー
トン・クリーマット(Eaton Creemat) （コンバータで改
善された電子制御形自動変速機）(CONVERTER ENHANCED
ELECTRONICALLY MANAGED AUTOMATIC TRANSMISSION)」と
題するＳＡＥ論文Ｎｏ．８８１３０とに記載されいる。
【０００９】そのような変速装置は、手動操作用の変速
機の構造と同一かほぼ同一の構造の機械式チェンジギヤ
変速機を用いた自動機械式変速装置であり、車両始動に
対してトルクコンバータの利点を与え、高い車速／歯車
比でエンジンと変速機との間を非スリップ状態で連結で
きる利点を与えると共に、変速機確動ジョークラッチを
比較的迅速に同期化することができる。手動変速装置に
用いられるものと同じかほぼ同じ機械式チェンジギヤ変
速機に基づいた自動機械式変速装置の提供によって、製
造、保管及びメンテナンスコストの削減が達成される。
必要に応じて、ソレノイド等によって自動制御できるシ
フト機構が変速機に追加される。そのようなシフト機構
の例が、例えば前述の米国特許第４，３６１，０６０号
及び第４，８９９，６０７号、及び米国特許第４，８７
３，８８１号、第４，７２２，２３７号及び第４，４４
５，３９３号に記載されている。上記米国特許第４，６
１４，１２６号、第３，４７８，８５１号または第４，
０２３，４４３号に開示されている動力シンクロナイザ
機構も、変速機確動ジョークラッチを同期化させるため
に付け加えられる。
【００１０】トルクコンバータを駆動エンジンと変速機
との間に駆動介在させる。トルクコンバータで駆動され
る部材すなわちタービンを変速機入力軸に連結するた
め、及びトルクコンバータ入力部すなわちインペラ（す
なわちエンジン出力部）を変速機入力軸に連結するた
め、それぞれ第１及び第２の独立的に作動する個別のク
ラッチ、好ましくは摩擦クラッチを有するトルクコンバ
ータロックアップ及び切断クラッチ構造体が設けられて
いる。
【００１１】第１クラッチが連結し、第２クラッチが切
り離されている時だけ、トルクコンバータがエンジン及
び変速機間に駆動連結されるようになっている。第２ク
ラッチが連結している場合、トルクコンバータはロック
アップされる、すなわちタービンがエンジンによって直
接的に駆動される。第１クラッチと同時に第２クラッチ
も連結している場合はいつも、変速機がエンジンによっ
て直接的に駆動される。
【００１２】第２カップリングの状態に無関係に第１カ
ップリングが切り離されている時、変速機入力軸はエン
ジントルクから切断され、またトルクコンバータの慣性
及び第２カップリングの慣性からも切断されるため、ジ
ョークラッチは簡単に切り離されて、入力軸に作用する
慣性が比較的低いことから動力シンクロナイザ機構が迅
速に作用でき、また停止中及び走行状態の車両で選択歯
車を事前連結することができる。
【００１３】運転者によるスロットルペダルの設定に無
関係に所望のエンジン速度が得られるようにエンジンへ
の供給燃料を調節できるようにする電子式及び他のエン
ジン燃料制御装置が従来より公知である。そのような装
置は、例えば前述の米国特許第４，０８１，０６５号、
第４，３６１，０６０号及び第４，７９２，９０１号、
及びＳＡＥ Ｊ１９２２電子エンジン制御基準及び関連
のＳＡＥ Ｊ１７０８、Ｊ１５８７及びＪ１８４３基準
に記載されている。
【００１４】シフト時にトルクを遮断しなければならな
い手動機械式変速機をもととした上記の変速装置におい
て、変速装置の第１の目的は、特に動力ダウンシフト状
態の場合、トルク遮断時間を最短にすることである。し
たがって、制御計画としては、不必要な追加のシフトを
最少にして、変速機の飛び越し動力ダウンシフトを可能
とするように、シフト前に適正な歯車比（即ち、目標歯
車）を決定することである。
【００１５】飛び越しダウンシフト論理規則ルーティン
を有する自動機械式変速装置は、米国特許第４，５７
６，０６５号、第４，８５２，００６号及び第４、９１
６、９７９号、及びＳ．Ａ．Ｅ論文ＮＯ．８３１７７６
に記載され公知である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の目的は、動力シンクロナイザ、エンジンと
機械式変速機との間に駆動的に介装されたトルクコンバ
ータを用い、さらに、改良されたトルクコンバータロッ
クアップ及び切断クラッチ構造体を用いた新規な改善さ
れた自動機械式自動機械式変速装置を提供することであ
る。
【００１７】本発明の他の目的は、少なくとも部分的に
感知されたトルクコンバータのスリップ（ＴＣS ）を基
礎として、動力ダウンシフト状態において目標歯車を選
択する制御論理規則を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】及び
【作用】上記目的を達成するため、本発明は、測定され
たトルクコンバータのスリップを基準として、単段又は
多段飛び越し動力ダウンシフトを含むダウンシフト時の
適正な歯車比を決定し、不必要な追加のシフトを最少化
しトルクの遮断時間を最短化する制御計画を有する上記
の形式の自動機械式変速装置を備えており、詳しくはそ
の制御方法として、動力ダウンシフトの必要性を感知
し、この必要性の感知に応答して、トルクコンバータの
スリップ、スロットルの設定、車両減速率及び現在の連
結歯車比の関数としてシフトすべき目標歯車を決定する
ことを特徴とする。
【００１９】これは、好ましくは機械式チェンジギヤ変
速機をベースにして、自動制御に適したシフト機構、前
述の米国特許第４，６１４，１２６号に記載されている
ような動力シンクロナイザ機構、駆動エンジン及び変速
機間に駆動介在させたトルクコンバータ、トルクコンバ
ータロックアップ及び切断クラッチ構造体を追加した自
動機械式変速装置において、このトルクコンバータにお
けるスリップを測定できる手段を備えることにより達成
することができる。トルクコンバータにおけるスリップ
度は適用されたエンジントルクに直接合致し、この適用
されたトルクは、動力ダウンシフト時の適正目標歯車の
決定に際しパラメータとして用いられ、これにより変速
機の単段または多段の飛び越しダウンシフトが可能とな
る。
【００２０】トルクコンバータ（ＴＣ）の固有の特性に
より、適用エンジントルクはトルクコンバータのスリッ
プに比例する。また、トルクコンバータのスリップ（Ｔ
ＣS）は、次の式により定められる。； ＴＣS ＝ ＴＣ入力速度 − ＴＣ出力速度
【００２１】トルクコンバータの性能を説明する従来か
らの定数のひとつは、容量係数（Ｋ）と呼ばれ、次の式
により定められ、 Ｋ ＝ ＴＣS ／（入力トルク）＾．５ 従って、 入力トルク ＝ （ＴＣS ＾２）／Ｋ となる。
【００２２】動力ダウンシフトの開始時に、目標歯車
は、ＴＣS 、車両減速率、現在の歯車比及び運転者のス
ロットル要求量から求められる。これらの４つの車両状
態は、４次元マトリクスのパラメータであり、各パラメ
ータの値が大きくなるつれて飛び越し動力ダウンシフト
の可能性を大きくするものである。
【００２３】
【実施例】以下の説明において、便宜上一定の用語を用
いるが、それらは参考にすぎず、制限的なものではな
い。「上方」「下方」「右方向」及び「左方向」は、参
照している図面上での方向を示している。「内向き」及
び「外向き」は、装置または指定部品の構造中心に対し
てそれぞれ向かう方向及び離れる方向を示している。以
上の定義は、上記用語及びそれの派生語及び類似語に適
用される。
【００２４】また、ここにおける「低歯車比」又は「低
駆動比」は、入力軸速度の出力軸速度に対する高い比を
有する歯車又は駆動比を示している。例えば、第２歯車
は第３歯車より低く、そして、第３歯車から第２歯車へ
のシフトはダウンシフトである。同様に、第３歯車から
直接第１歯車へのシフトは飛び越しダウンシフトであっ
て、ひとつの比（即ち、第２速）が飛び越されている。
第４速から第１速への直接のシフトは多段飛び越しダウ
ンシフトであって、２つの比（即ち、第３及び第２）が
飛び越されている。「動力ダウンシフト」は、少なくと
も部分的に（しばしば全部）にスロットルペダルが踏圧
されて生じるダウンシフトである。
【００２５】本発明によるトルクコンバータロックアッ
プ及び切断クラッチアセンブリ１０及びそれを用いた自
動機械式変速装置１２が、図１、２及び３に概略的に示
されている。ここで言う「自動機械式変速装置」とは、
少なくともスロットル装置制御形ヒートエンジン１６、
多速ジョークラッチ形チェンジギヤ変速器１４、マスタ
ー摩擦クラッチ等の非確動継手装置、及び／またはエン
ジンと変速器との間に配置された流体継手１０／２０、
及びこれらを自動的に制御する制御ユニット５０を有し
ている装置のことである。そのような装置にはもちろ
ん、制御ユニットへ入力信号を送信及び／またはそれか
ら出力信号を受信するセンサ及び／またはアクチュエー
タが設けられている。
【００２６】本発明は、特に、トルクコンバータ及びト
ルクコンバータロックアップ／切断クラッチを有する変
速装置に好適であり、一方、トルクコンバータロックア
ップ、バイパス及び／又は切断クラッチを設けていない
変速装置に組み合わせて用いることもできる。
【００２７】本発明の自動機械式変速装置１２は、重量
形トラック等の陸上車両に使用するためのものである
が、そのような用途に制限されることはない。図示の自
動機械式変速装置１２には、流体継手またはトルクコン
バータアセンブリ２０を介してプライムムーバスロット
ル装置制御形エンジン１６（例えばディーゼルエンジ
ン）によって駆動される自動多速機械式チェンジギヤ変
速機１４が設けられている。自動変速機１４の出力部
は、公知のように車両の適当な動力伝達系統の部材、例
えば駆動車軸のディファレンシャル、トランスファーケ
ース等に駆動連結される出力軸２２である。
【００２８】以下に詳細に説明するように、トルクコン
バータロックアップ／切断クラッチアセンブリ１０に
は、独立的に連結可能な２つの個別のクラッチ、好まし
くは摩擦クラッチが、すなわちトルクコンバータ切断ク
ラッチ２４及びトルクコンバータロックアップまたはバ
イパスクラッチ２６が設けられている。変速機１４に
は、変速機操作機構２８が設けられ、これは好ましくは
前述の米国特許第４，４４５，３９３号に記載されてい
る形式の加圧流体作動式シフトアセンブリである。変速
機にはさらに動力シンクロナイザアセンブリ３０を設け
ることが好ましく、これは前述の米国特許第３，４７
８，８５１号、第４，０２３，４４３号または第４，６
１４，１２６号に記載されている形式のものでよい。
【００２９】本発明は、動力シンクロナイザを用いない
自動機械式変速装置に用いることもできる。
【００３０】上記の動力伝達系列部材は、それぞれにつ
いて以下に詳細に説明する公知の幾つかの装置の作用を
受けてそれらによって監視される。これらの装置には、
運転者が操作する車両スロットルペダルまたは他の燃料
絞り装置の位置を感知するスロットル位置監視アセンブ
リ３２、エンジンへの燃料供給を制御するスロットル制
御装置３４、エンジンの回転速度を感知するエンジン速
度センサアセンブリ３６、トルクコンバータ切断及びロ
ックアップクラッチを作動させるトルクコンバータ切断
クラッチ及びロックアップクラッチオペレータ４０、変
速機入力軸速度センサ４２、変速機出力軸速度センサ４
４、変速機シフト機構２８の作動を制御する変速機シフ
ト機構オペレータ４６、及び／または動力シンクロナイ
ザ機構３０の作動を制御する動力シンクロナイザ機構ア
クチュエータ４８が含まれる。
【００３１】スロットル制御装置３４は、運転者のスロ
ットルペダルの設定位置に無関係に、エンジンに供給さ
れる燃料を設定値または変更可能な値まで減少（ディッ
プ）する単なるオーバーライド装置でよい。上記のＳＡ
Ｅ Ｊ１９２２または同様な基準に合った電子エンジン
制御装置の場合、所望のエンジン速度の達成及び／また
は維持を行うために必要に応じてエンジンへの燃料供給
を変化させることができる。
【００３２】上記装置は、電子中央処理装置（ＥＣＵ）
５０へ情報を供給及び／またはそれからコマンドを受け
取る。中央処理装置すなわちコントローラ５０は、デジ
タルマイクロプロセッサをベースにしていることが好ま
しいが、それの特定の形状及び構造は本発明を構成して
いない。中央処理装置５０は、運転者が車両の後進
（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）またはいくつかの前進ドラ
イブ（Ｄ、ＤL ）作動モードを選択できるようにするシ
フト制御またはモードセレクタアセンブリ５２からも情
報を受け取る。一般的に、Ｄ作動モードは舗装道路走行
用であり、ＤL 作動モードはオフロード走行用である。
【００３３】一般的に、本装置には、センサ及び／また
はアクチュエータの故障を感知して反応する様々なセン
サ、回路及び／または論理ルーチンが設けられている。
【００３４】公知のように、中央処理装置５０は様々な
センサ及び／または作動装置から入力を受け取る。これ
らの直接的入力部に加えて、入力信号を微分して様々な
監視装置の変化率を表す計算信号を発生する回路及び／
または論理装置、入力信号を比較する手段、及び／また
は一定の入力信号を、例えば最終シフトの方向を記憶す
るメモリ手段、及び所定の事象の発生時にメモリを消去
する手段が中央処理装置５０に設けられている。上記機
能を実施できる特定の回路は従来から公知であり、その
一例が前述の米国特許第４，３６１，０６０号及び第
４，５９５，９８６号、及び／または第２０回輸送電子
工学国際会議と題するＩＥＥＥ／ＳＡＥ合同会議の議事
録公報である「機械式変速機の自動化(THE AUTOMATION
OF MECHANICAL TRANSMISSIONS)」と題する技術論文、Ｉ
ＥＥＥカタログＮｏ．８４ＣＨ１９８８ー５に記載され
ている。
【００３５】電子制御ユニット、特にマイクロプロセッ
サベースのＥＣＵの作動／機能で公知であるように、ハ
ード配線された個別の論理装置または単一の論理装置に
よって制御システム論理規則（すなわちソフトウェア）
のそれぞれの部分すなわちサブルーチンに基づいて様々
な論理機能が実行される。
【００３６】エンジン１６及び自動チェンジギヤ変速機
１４間に駆動介在させたトルクコンバータ２０及びトル
クコンバータロックアップ及び切断クラッチアセンブリ
１０の詳細な概略図が図１に示されている。トルクコン
バータアセンブリ２０は、シュラウド（覆い）５８を介
してエンジン出力部すなわちクランク軸５６によって駆
動されるインペラ５４と、インペラによって油圧駆動さ
れるタービン６０と、ハウジング６４に接地されている
軸６８に取り付けられた一方向ローラクラッチ６６を介
してハウジング６４に接地されるステータまたはランナ
ー６２とを有している。
【００３７】シュラウド５８はまた、トルクコンバータ
の加圧、変速機の潤滑、変速機シフト機構２８及び／ま
たは動力シンクロナイザ機構３０の選択的な加圧、及び
／または切断クラッチ２４及びバイパスクラッチ２６の
作動を行うポンプ７０を駆動する。ポンプ７０は公知の
構造にすることができ、例えば公知の三日月形歯車ポン
プでもよい。
【００３８】変速機１４の入力軸７２は、トルクコンバ
ータ２０及び／またはロックアップ及び切断クラッチア
センブリ１０を介してエンジン１６によって駆動され
る。変速機入力軸７２には、連結部材７４がそれと共転
可能に取り付けられている。連結部材７４には、トルク
コンバータ切断クラッチ２４に対応した部分７６と、入
力軸と連動するようにスプラインが付けられている第２
ハブ部分７８とが設けられている。
【００３９】簡単に説明すると、以下に詳細に説明する
ように、ロックアップクラッチ２６の連結、切り離しに
無関係に、トルクコンバータ切断クラッチ２４を連結ま
たは切り離すことによって、トルクコンバータタービン
６０及びロックアップクラッチ２６に対応した連結部材
７９を連結部材７４の部分７６を介して変速機入力軸７
２に対して摩擦的に連結または切り離すことができる。
切断クラッチ２４の連結、切り離しに無関係に、トルク
コンバータロックアップクラッチ２６を摩擦的に連結ま
たは切り離すことによって、エンジンクランク軸５６及
びそれによって駆動されるシュラウド５８を連結部材７
９に摩擦係合させることができる。
【００４０】トルクコンバータロックアップクラッチ２
６が連結すると、トルクコンバータ切断クラッチ２４の
連結、切り離し状態に無関係に、エンジンクランク軸５
６がシュラウド５８を介して直接的に連結部材７９と摩
擦連結するため、トルクコンバータ２０をロックアップ
させて、切断クラッチ２４が連結している場合には変速
機１４をエンジン１６から直接的に駆動する有効ロック
アップが得られる。また、トルクコンバータロックアッ
プ速度以上の速度では、クラッチ２４の切り離しによっ
て連結部材７９の慣性が入力軸７２から切断されるの
で、シフト時にロックアップクラッチ２６の連結及び切
り離しを行う必要がない。
【００４１】トルクコンバータバイパスまたはロックア
ップクラッチ２６が切り離されており、トルクコンバー
タ切断クラッチが連結している場合、公知のように変速
機１４はトルクコンバータ流体継手を介してエンジン１
６によって駆動される。ロックアップクラッチ２６の状
態に無関係にトルクコンバータ切断クラッチ２４が切り
離されている場合、変速機入力軸７２は、エンジンから
供給される駆動トルクまたはトルクコンバータ、エンジ
ン及びクラッチ２６によって供給される慣性ドラグから
駆動的に切り離されている。
【００４２】変速機入力軸７２をエンジン、クラッチ２
６及び／またはトルクコンバータの慣性影響から切断す
ることによって、クラッチ２６及び／またはトルクコン
バータは、入力軸７２及びそれに駆動連結している全て
の変速機歯車の回転速度を変速機動力シンクロナイザ機
構３０によって迅速に加速または減速させて、変速機の
ダウンシフトまたはアップシフト時に同期を迅速に達成
できるようにすると共に、動力シンクロナイザ３０が入
力軸７２を制御エンジン速度よりも高速の回転速度で回
転させることができるようにする。
【００４３】モードセレクタがドライブまたはオフロー
ドドライブモードである状態で車両が停止している時、
切断クラッチ２４が連結し、ロックアップクラッチ２６
が切り離されて、公知の利点を備えたトルクコンバータ
始動が得られる。所定の車両速度及び／または歯車比以
上では、トルクコンバータ作動の利点が不必要になり、
駆動エンジンと変速機との間の直接駆動の効率を高める
必要がある。
【００４４】これらの状態では、トルクコンバータロッ
クアップクラッチ２６が連結状態に維持されて、切断ク
ラッチ２４が連結している時には変速機入力軸７２がエ
ンジンからトルクコンバータシュラウド５８及び連結部
材７９を介して直接的に駆動される。
【００４５】前述したように、先に連結していた歯車か
らニュートラルにシフトするためにクラッチ２４を切り
離して、動力シンクロナイザ３０が連結すべき歯車のジ
ョークラッチ部材を同期させて、連結すべき歯車の同期
したジョークラッチを連結させることができるようにす
る。
【００４６】所望の歯車比の選択及びトルクコンバータ
切断またはロックアップクラッチの必要な連結または切
り離しの選択は、様々なクラッチ及び変速機オペレータ
へのコマンド信号の発信と共に、公知のようにして中央
処理装置５０によって実行され、例えば前述の米国特許
第４，３６１，０６０号及び第４，５９５，９８６号に
詳細に記載されている。
【００４７】複合形変速機１４が図３に詳細に示されて
おり、これは主部副軸９０が補助部副軸９２と同軸的に
配列されている形式である。変速機１４は、比較的標準
的な設計であり、主部９４及び補助部９６のそれぞれの
副軸の一方だけが図示されているが、２副軸形であるこ
とが好ましい。主部及び補助部の副軸を同軸配列したそ
のような変速機の例が、例えば米国特許第３，１０５，
３９５号及び第３，１３８，９６５号に記載されてい
る。
【００４８】変速機１４の入力軸７２に部材７８が共転
可能に固定されており、またそれには入力歯車９８が非
回転状態で取り付けられている。主部副軸９０は主軸１
００とほぼ平行であり、副軸歯車１０２、１０４、１０
６、１０８、１１０及び１１２がそれと共転可能に固定
されている。比歯車とも呼ばれる複数の主軸歯車１１
４、１１６、１１８及び１２０が主軸を包囲しており、
一度に１つが両側確動ジョークラッチカラー１２２、１
２４及び１２６によって主軸に選択的にクラッチ連結可
能である。ジョークラッチカラー１２２はまた、入力軸
７２を直接的に主軸１００にクラッチ連結する一方、ク
ラッチカラー１２６は後進主軸歯車１２８を主軸にクラ
ッチ連結する。
【００４９】主軸歯車１１４、１１６、１１８及び１２
０は主軸を取り囲んでおり、対応対の副軸歯車１０４、
１０６、１０８及び１１０と継続的に噛み合い係合し
て、好ましくはそれらによって支持されており、この取
り付け手段及びそれから得られる特別な利点は、前述の
米国特許出願第３，１０５，３９５号及び第３，３３
５，６１６号に詳細に説明されている。後進主軸歯車１
２８は、従来形の中間アイドラ歯車（図示せず）を介し
て副軸歯車１１２と継続的に噛み合い係合している。最
も前方の副軸歯車１０２は入力歯車９８と継続的に噛み
合い係合しており、入力歯車９８が回転駆動される時に
はいつも、入力歯車９８によって駆動されて副軸９０を
回転させる。
【００５０】クラッチカラー１２２に設けられた確動ジ
ョークラッチ歯９８ｂ及び１１４ｂがそれぞれクラッチ
歯９８ａ及び１１４ａと噛み合うことによって、それぞ
れ確動ジョークラッチ９８ｃ及び１１４ｃを形成する。
クラッチカラー１２４に設けられた確動ジョークラッチ
歯１１６ｂ及び１１８ｂがそれぞれクラッチ歯１１６ａ
及び１１８ａと噛み合うことによって、それぞれ確動ジ
ョークラッチ１１６ｃ及び１１８ｃを形成する。ジョー
クラッチカラー１２６に設けられたジョークラッチ歯１
２０ｂ及び１２８ｂがそれぞれジョークラッチ歯１２０
ａ及び１２８ａと噛み合うことによって、それぞれ確動
ジョークラッチ１２０ｃ及び１２８ｃを形成する。
【００５１】従来から公知のように、クラッチカラーの
各々は、直接的または間接的に主軸にスプライン連結し
て、それと共転可能であると共にそれに対して軸方向移
動できるようにすることが好ましい。クラッチカラーに
対する他の取り付け手段も公知であり、それらは本発明
の範囲に含まれるものである。クラッチカラー１２２、
１２４及び１２６の各々には、それぞれシフトフォーク
またはシフトヨーク１３０、１３２及び１３４を受け取
る手段が設けられており、これにより、アクチュエータ
２８によって一度に１つのクラッチカラーを図３に示さ
れている位置から軸方向移動させることができる。
【００５２】補助変速部９６には、好ましくは入力軸７
２及び主軸１００と同軸的な出力軸２２が設けられて、
軸受によって変速機ハウジング内に回転可能に支持され
ている。補助部には、軸受によって変速機ハウジング内
に回転可能に支持されている補助部副軸９２も設けられ
ている。主軸１００と共転可能に補助部駆動歯車１３６
が固定されている。
【００５３】補助部副軸９２には、それと共転可能に補
助部副軸歯車１３８及び１４０が取り付けられている。
補助部副軸歯車１３８は補助部入力歯車１３６と常時噛
み合っている一方、補助部副軸歯車１４０は、出力軸２
２を包囲している出力歯車１４２と常時噛み合ってい
る。
【００５４】従来形の個別に同期するジョークラッチ構
造の同期化クラッチ構造体１４４を用いることによっ
て、主軸１００及び補助駆動歯車１３６を直接的に出力
軸２２に選択的にクラッチ連結して、主軸と出力軸との
間を直接駆動連結するか、出力歯車１４２を出力軸２２
にクラッチ連結して、公知のようにして主軸１００から
副軸９２を介して出力軸２２を減速駆動することができ
る。同期化クラッチ構造体１４４は、アクチュエータ２
８が軸方向移動させるシフトフォーク１４６によって制
御される。
【００５５】変速機１４は、補助部の比段階が、全ての
範囲に見られる主部比の合計比範囲よりも大きいレンジ
形式である。そのような変速機は公知であり、例えば米
国特許第４，７５４，６６５号に記載されており、その
開示内容は引例として本説明に含まれる。
【００５６】動力シンクロナイザアセンブリ３０には、
駆動エンジン１６の回転速度には無関係に出力軸２２に
よって駆動される遊星加速歯車組が設けられており、選
択的に作動して、入力軸７２によって駆動される変速機
部材の回転速度を加速することによって、連結すべき歯
車比に対応したジョークラッチ部材を同期回転させるこ
とができるようにする。動力シンクロナイザアセンブリ
３０には、入力軸によって駆動される変速機部材を減速
する手段も設けることが好ましい。入力軸によって駆動
される変速機部材の減速は、中央処理装置５０によって
制御することが好ましい入力軸及び／またはエンジン制
動装置によって行うこともできる。
【００５７】動力シンクロナイザアセンブリ３０は、直
接的または間接的に出力軸２２によって駆動される車両
通し歯車１４２によって駆動されるようになっており、
このため、補助部が係合していない時には動力シンクロ
ナイザは主部副軸９０を加速することができない。
【００５８】動力シンクロナイザアセンブリ３０の構造
及び作用の詳細は、前述の米国特許第４，６１４，１２
６号に詳細に記載されている。
【００５９】装置１２の変速機１４の単段のシフトを行
うシフトシーケンスが図４に示されている。第２速から
第３速へのシフト（すなわち単段のアップシフト）が必
要であるとＥＣＵ５０が決定したとすると、ＥＣＵはス
ロットルペダル３２の位置に無関係に燃料コントローラ
３４によってエンジンへの燃料供給を減少させる（すな
わち下方傾斜させる）。エンジンへの燃料供給が減少し
ている間、切断クラッチ（またはマスタークラッチ）２
４が切り離されて、主部９４をニュートラルへシフトさ
せる。
【００６０】エンジンへの燃料供給減少、切断クラッチ
の切り離し及び主部の切り離しが行われる時、動力シン
クロナイザが作動して、主軸歯車（本例では第３速主軸
歯車１１４）を出力軸速度及び補助部９６の比によって
決定された目標速度すなわち主軸１００に対してほぼ同
期した速度で回転させる。出力軸速度はセンサ４４で感
知されるのに対して、それぞれの主軸歯車の速度は、セ
ンサ４２で感知された入力軸７２の速度の既知倍数であ
る。
【００６１】主部の切り離し後ではいつでもレール選択
機能を実施でき、動力シンクロナイザが連結歯車を目標
速度に近づけていくと、新しい比に主部を再連結する時
に達する。もちろん、アップシフトでは、動力シンクロ
ナイザは通常は入力軸及び関連歯車の速度を減速する必
要がある。
【００６２】適当な主部比に連結した時、切断クラッチ
が再連結され、エンジンに燃料が再供給される。
【００６３】一般的に、単段のシフトは約０．７０〜
０．８０秒で、切断（すなわちトルク遮断）時間は約
０．５０秒である。
【００６４】急勾配を重荷重車両で登らなければならな
い道路状態では、単段のシフトダウンを車両が実施する
のに不十分な場合が多い。急勾配では、車両が急激に減
速する一方で、車両の走行及び／または加速に必要なト
ルクが急激に増加する。そのような状態では、単段だけ
でダウンシフトするシフト論理では、単段のダウンシフ
トを頻繁に繰り返すことが必要になるが、これは好まし
いものではなく、歯車切り離し時間に対する歯車連結時
間の比が所望以下になり（すなわちトルク遮断時間が最
短にならない）、及び／または最大トルクを与える許容
比を選択できない。
【００６５】変速装置１２は、手動機械式変速機１４か
ら引き出されたものであるから、シフト時にトルクを遮
断しなければならない。本発明の制御装置の第１の目的
は、このトルク遮断期間を最短にすることである。従っ
て、制御戦略としては、シフトを実行する前に、不必要
な追加シフトを最小限に抑えることができる適当な歯車
比（すなわち目標歯車）を決定しなければならない。
【００６６】本装置には、トルクコンバータにおけるス
リップを、例えば切断クラッチ２４が完全に連結してい
ると仮定した時にエンジン速度から入力軸速度を減じた
値の関数として（（ＴＣS ）＝ＥＳ−ＩＳ）測定または
決定することができる手段が設けられている。トルクコ
ンバータでのスリップ度は、適用エンジントルクと直接
的に合致する。この適用トルク測定値が、動力ダウンシ
フト時の適当な歯車を決定する際のパラメータとして利
用され、これによって変速機の飛び越しダウンシフトが
生じることがある。
【００６７】本装置１２の作動がトルクコンバータモー
ドで、すなわちトルクコンバータ２０がクラッチ２６に
よってロックアップまたはバイパスされていない状態で
あっって、トルクコンバータ（ＴＣ）の固有の特性に依
存すると仮定すると、適用エンジントルクはトルクコン
バータでのスリップに比例する。
【００６８】トルクコンバータでのスリップ（ＴＣS ）
は、式： ＴＣS ＝ＴＣ入力速度 − ＴＣ出力速度 で定められ、ＴＣ出力速度は、クラッチ２４が連結して
いるとしてエンジン速度から入力軸速度を減じた値とし
て測定される。
【００６９】トルクコンバータの性能を説明する公知の
定数の１つは容量係数（Ｋ）と呼ばれ、式： Ｋ＝ （ＴＣS ）／（入力トルク）^.5 で定められ、従って、 入力トルク＝ （ＴＣS ^ 2 ）／Ｋ となる。
【００７０】動力ダウンシフトの開始時に、目標歯車が
ＴＣS 、車両減速率、現在の歯車比及び運転者のスロッ
トル要求量から算出される。これらの４つの車両状態
は、四次元マトリックスのパラメータであり、各パラメ
ータの値が増加すると、飛び越しダウンシフトの可能性
が大きくなる。
【００７１】現在の歯車は、変速機がシフトする前の比
であり、車両減速率は、シフト前の車両速度（一般的に
出力軸速度（ＯＳ）として感知される）の負の変化率で
あり、スロットル要求量は、運転者からのエンジンスロ
ットル要求量（センサ３２）であり、目標歯車は、シフ
ト後に必要な歯車である。
【００７２】本発明の四次元制御計画マトリクスが図６
に記号で示されている。
【００７３】トルクコンバータモードは一般的に、図５
に示されているように第１、第２、第３及び第４速等の
低い歯車比である。一般的に、第１速からローへのダウ
ンシフトは、運転者が手動で要求する場合だけに実施さ
れ、従って第１速からの自動ダウンシフトは行われず、
第２速歯車からのダウンシフトは第１速歯車比へのダウ
ンシフトに制限される。
【００７４】第３歯車では、（ｉ）トルクコンバータス
リップが比較的高い（すなわち（ＴＣS ）＞ＲＥ
ＦS1）、（ｉｉ）スロットル全開、及び（ｉｉｉ）車両
減速率が中〜高（すなわちｄＯＳ／ｄｔ＞ＲＥＦD1）の
動力ダウンシフト状態において、第３速歯車から第１速
歯車への飛び越し動力ダウンシフトがＥＣＵ５０によっ
て命令される。
【００７５】第４速歯車では、（ｉ）トルクコンバータ
スリップが中または高（すなわち（ＴＣS ）＞ＲＥ
ＦS2）、（ｉｉ）スロットル中〜全開、及び（ｉｉｉ）
車両減速率が中〜高の動力ダウンシフト状態において、
第４速歯車から第２速歯車への飛び越し動力ダウンシフ
トが命令され、またスロットル全開で車両減速率が高い
場合（すなわちｄＯＳ／ｄｔ＞ＲＥＦD2、但しＲＥＦD2
＞ＲＥＦD1）、第４速歯車から第１速歯車への２段飛び
越し動力ダウンシフトがＥＣＵ５０によって命令され
る。
【００７６】従って、特に低速（すなわち機械的利益が
高い）比での動力ダウンシフト時に自動機械式変速装置
においてトルク中断又は遮断時間を最短にするための、
少なくとも感知されたトルクコンバータスリップに部分
的に基づいている制御計画が提供されていることがわか
る。
【００７７】好適な実施例の上記説明は一例にすぎず、
本発明の範囲内において様々な変更を加えることができ
ることを理解されたい。
【００７８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、機械式
変速機と、燃料制御形エンジンと、流体トルクコンバー
タと、運転者設定形スロットル制御装置と、中央制御ユ
ニットとを備えた自動機械式変速装置において、動力ダ
ウンシフトの必要性を感知し、この必要性の感知に応答
して、トルクコンバータのスリップ、運転者によるスロ
ットル制御装置の設定、車両減速率及び現在の連結歯車
比の関数としてシフトすべき目標歯車を決定することに
よりシフトを行うため単段又は多段の飛び越しダウンシ
フトが可能となる。
【００７９】これにより、シフト時のトルク遮断時間を
最短にすることができ、重荷重車両の急勾配道路走行時
等において、従来行われていた単段のダウンシフトの頻
繁な繰り返しを不必要とすることができ、スムーズな走
行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトルクコンバータ及びトルクコンバー
タ切断及びバイパスクラッチ構造を示す概略図である。
【図２】本発明の自動機械式変速装置の概略図である。
【図３】本発明の自動機械式変速装置の部分断面図であ
る。
【図４】図２の変速機での典型的なシフトシーケンスの
グラフ図である。
【図５】図３の変速機の場合のシフトパターンの記号説
明図である。
【図６】本発明による制御論理を象徴的に示した制御マ
トリクス表である。
【符号の説明】
１２ 変速装置 １４ 変速機 １６ エンジン ２０ トルクコンバータ ３２ スロットル制御装置 ３４ 燃料制御装置 ５０ 中央処理装置 ５４ インペラ ６０ タービン ７２ 変速機入力軸

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機械式変速機（１４）と、燃料制御形エ
    ンジン（１６）と、容量係数（Ｋ係数）が既知である、
    エンジン及び変速機間に駆動介在させた流体トルクコン
    バータと、運転者設定形スロットル制御装置（３２）
    と、（ｉ）トルクコンバータでのスリップ（ＴＣS ）、
    （ｉｉ）運転者によるスロットル制御装置の設定（ＴＨ
    Ｌ）、（ｉｉｉ）車両減速率（ｄＯＳ／ｄｔ）及び（ｉ
    ｖ）現在連結している歯車比を表す信号を含む変速装置
    の状態を表す入力信号を受け取って、論理規則に従って
    それらを処理して、複数の装置アクチュエータへコマン
    ド出力信号を送る中央制御ユニット（５０）とを有して
    いる形式の車両用自動機械式変速装置（１２）をシフト
    する方法であって、 動力ダウンシフトの必要性を感知し、 動力ダウンシフトの必要性の感知に応答して、トルクコ
    ンバータのスリップ、スロットルの設定、車両減速率及
    び現在の連結歯車比の関数としてシフトすべき目標歯車
    を決定することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 現在の連結比が少なくとも第３速であ
    り、トルクコンバータスリップが第１基準値（ＲＥ
    ＦS1）超えており、スロットル設定が第２基準値（スロ
    ットル全開）を超えており、車両減速率が第３基準値よ
    りも大きい（ｄＯＳ／ｄｔ＞ＲＥＦD1）場合、飛び越し
    動力ダウンシフトが命令されることを特徴とする請求項
    １の方法。
  3. 【請求項３】 前記トルクコンバータは、前記エンジン
    （１６）によって駆動される入力部材（５４）と、前記
    変速機の入力軸（７２）を駆動する出力部材（６０）と
    を含むことを特徴とする請求項１又は２の方法。
  4. 【請求項４】 前記トルクコンバータでのスリップを表
    す前記信号は、前記エンジンの回転速度（ＥＳ）及び前
    記入力軸の回転速度（ＩＳ）を表す信号を含むことを特
    徴とする請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 さらに、トルクコンバータロックアップ
    クラッチ（２６）を有しており、前記ロックアップクラ
    ッチが連結していない場合だけ、目標歯車を前記決定が
    実施されることを特徴とする請求項１ないし４のうちい
    ずれかの方法。
  6. 【請求項６】 前記変速機が現在少なくとも第４速歯車
    に連結しており、スロットル設定が第４基準値（１００
    ％スロットル）に等しいかそれを超えており、車両減速
    率が第５基準値よりも大きく（ｄＯＳ／ｄｔ＞ＲＥＦD2
    ＞ＲＥＦD1）、前記第４基準値が前記第３基準値よりも
    大きい減速率に相当し、また前記トルクスリップが前記
    第１基準値（ＲＥＦS1）を超えている場合、多段飛び越
    しダウンシフト（第４速から第１速へ）が命令されるこ
    とを特徴とする請求項１ないし５うちいずれかの方法。
  7. 【請求項７】 機械式変速機（１４）と、燃料制御形エ
    ンジン（１６）と、容量係数（Ｋ係数）が既知である、
    エンジン及び変速機間に駆動介在させた流体トルクコン
    バータと、運転者設定形スロットル制御装置（３２）
    と、（ｉ）トルクコンバータでのスリップ（ＴＣS ）、
    （ｉｉ）運転者によるスロットル制御装置の設定（ＴＨ
    Ｌ）、（ｉｉｉ）車両減速率（ｄＯＳ／ｄｔ）及び（ｉ
    ｖ）現在の連結歯車比を表す信号を含む変速装置の状態
    を表す入力信号を受け取って、論理規則に従ってそれら
    を処理して、複数の装置アクチュエータへコマンド出力
    信号を送る中央制御ユニット（５０）とを有している形
    式の車両用自動機械式変速装置（１２）をシフトする制
    御装置であって、前記論理規則が、 動力ダウンシフトの必要性を感知する規則と、 動力ダウンシフトの必要性の感知に応答して、トルクコ
    ンバータのスリップ、スロットルの設定、車両減速率及
    び現在の連結歯車比の関数としてシフトすべき目標歯車
    を決定する規則とを有していることを特徴とする制御装
    置。
  8. 【請求項８】 前記論理規則はさらに、現在の連結比が
    少なくとも第３速であり、トルクコンバータスリップが
    第１基準値（ＲＥＦS1）を超えており、スロットル設定
    が第２基準値（スロットル全開）を超えており、車両減
    速率が第３基準値よりも大きい（ｄＯＳ／ｄｔ＞ＲＥＦ
    D1）場合、飛び越し動力ダウンシフトが命令される規則
    を有していることを特徴とする請求項７の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記トルクコンバータは、前記エンジン
    （１６）によって駆動される入力部材（５４）と、前記
    変速機の入力軸（７２）を駆動する出力部材（６０）と
    を含むことを特徴とする請求項７又は８の制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記トルクコンバータでのスリップを
    表す前記信号は、前記エンジンの回転速度（ＥＳ）及び
    前記入力軸の回転速度（ＩＳ）を表す信号を含むことを
    特徴とする請求項９の制御装置。
  11. 【請求項１１】 さらに、トルクコンバータロックアッ
    プクラッチ（２６）を有しており、前記ロックアップク
    ラッチが連結していない場合だけ、前記目標歯車の決定
    が実施されることを特徴とする請求項７ないし１０のう
    ちいずれかの制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記論理規則に基づいて、前記変速機
    が現在少なくとも第４速歯車に連結しており、スロット
    ル設定が第４基準値（１００％スロットル）に等しいか
    それを超えており、車両減速率が第５基準値よりも大き
    く（ｄＯＳ／ｄｔ＞ＲＥＦD2＞ＲＥＦD1）、前記第４基
    準値が前記第３基準値よりも大きい減速率に相当し、ま
    た前記トルクスリップが前記第１基準値（ＲＥＦS1）を
    超えている場合、多段飛び越しダウンシフト（第４速か
    ら第１速へ）が命令されることを特徴とする請求項７な
    いし１０のうちいずれかの制御装置。
JP4144833A 1991-05-09 1992-05-11 自動機械式変速装置の制御方法及びその装置 Pending JPH05157162A (ja)

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