JPH0533805Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は車両の自動変速装置の改良に関す
る。

（従来の技術） 近年、運転者の疲労を軽減するためエンジンと
変速機との間にトルクコンバータを介在させるこ
とにより変速操作を自動的に行う自動変速機を搭
載する車両が多くなつているが、トルクコンバー
タは流体継ぎ手であることから機械的クラツチと
比してどうしても出力伝達効率が悪く、燃費向上
の点からは不利である。

そこで、操作の容易さだけでなく燃費向上をも
図るため、従来のトランスミツシヨンと機械的ク
ラツチを用い、運転者がクラツチやトランスミツ
シヨンの操作を行うのではなく、これらを電子制
御により自動的に変速操作を行わせるようにした
自動変速装置が本出願人により提案されている
（たとえば実願昭60−44579号参照）。

第５図はその制御動作を示す流れ図であり、基
本的な動作はトルクコンバータを使用する自動変
速装置の操作と異なるところはない。

また、トランスミツシヨンには噛合わせるギヤ
の回転速度を速やかに一致させるシンクロメツシ
ユ機構が採用されるが、基本的には噛合わせるギ
ヤを所定の相対回転速度差の範囲（同期可能領
域）に収めることができれば、シンクロメツシユ
機構がなくともギヤ鳴り等を招かずに噛み合わせ
ることができる。

そこで、この装置ではコストダウンを図るた
め、構造の複雑なシンクロメツシユ機構を省略
し、噛合わせるギヤの回転速度を検出して両者が
同期可能領域（シンクロ領域）にはいつた時点で
ギヤセツトを行わせている。

たとえば、シフトアツプ時には、第６図に示す
ように、加速により車速Ｖが上昇して変速が必要
であると判別されると、20〜22にて燃料噴射ポン
プのコントロールレバーを無負荷位置に戻すと同
時に機械式クラツチを切り、トランスミツシヨン
をニユートラル位置にセツトする。なお、第６図
は第５図のステツプ８で行なわれるシフトアツプ
制御の動作を示す流れ図である。

その後23では直ぐにクラツチを接続する。これ
は、手動変速ではギヤシフトを完了した後にクラ
ツチを接続するのが普通であるが、その間エンジ
ン出力はリヤアクスルに伝達されず、エンジン回
転の低下が大きいと、クラツチ接続時にこの低下
したエンジン回転を引き上げる力が駆動系に大き
な負荷として作用し変速シヨツクを招く。そこ
で、この変速シヨツクの軽減と、さらに変速所要
時間の短縮を目的として、トランスミツシヨンを
ニユートラル位置にセツトする間以外はクラツチ
をエンジン出力軸に接続しておくのである。

24ではメインシヤフト上を遊転するメインギヤ
のギヤ回転速度Ngを検出し、Ngが低下して25で
Ng≦Nsyc＋ΔNになると、Ngがシンクロ領域に
あると判別して、メインギヤとメインシヤフトを
噛合わせるギヤセツトを開始し、ギヤセツト完了
後に27にてコントロールレバーを元の位置に復帰
させる。

ここに、Nsycはリヤアクセルに連結するメイ
ンシヤフトの回転速度、ΔNはこのNsycに対し
ギヤ鳴り等生ぜずに同期噛合わせることのできる
範囲として設定される許容範囲であり、Nsyc＋
ΔNがシンクロ領域の上限値を与える。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、車両が停止しているかまたはそれに
近い車速状態でトランスミツシヨンをニユートラ
ル位置から低速段（１速、２速、後退）にギヤセ
ツトする場合には、低速のメインシヤフトに噛合
わせるメインギヤの回転を低下させなければなら
ないが、ギヤ比の大きい低速段では、このギヤの
慣性力が大きく、メインギヤ回転が自然に低下す
るのを待つのでは、その間変速操作がなされず、
シフトチエンジ操作に長時間を要する。

そこで、メインギヤに噛合つているカウンタシ
ヤフトにギヤブレーキを設け、低速段へのシフト
チエンジ操作時にはメインギヤを強制的にメイン
シヤフトの回転速度まで低下させることにより、
低速段へのギヤセツト操作時間の短縮を図つてい
る。

しかし、このギヤブレーキは、指定シフト位置
が低速段にあることを判別したときには、そのと
きのエンジン状態とは関係なく、一律に作動され
るので、エンジン冷間始動直後等ギヤオイルの粘
度が高くギヤ回転が重いときにギヤブレーキが作
動すると、メインギヤに対する必要以上のブレー
キ力となつて作用し、このブレーキ力によりメイ
ンギヤの回転落下速度が大きくなりメインギヤが
瞬時に停止してしまう。このため、メインシヤフ
トとの噛合を１度で行わせるのが困難で、低速段
へのギヤセツトに時間がかかることとなつてい
た。

そこで、この考案は低温始動時にあつても、低
速段へのギヤセツト操作時間の短縮を図る自動変
速装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 第１図はこの考案の構成を明示する全体構成図
である。

図中３３はエンジン３７の回転を制御するエン
ジン制御手段、３４は機械式クラツチ３８を断続
するクラツチ断続手段、３５はトランスミツシヨ
ン３９のギヤシフトを行うギヤシフト手段、また
３６は低速段へのシフト操作時にメインギヤ回転
を強制的に減速させるギヤブレーキ４０を駆動す
るブレーキ駆動手段である。

３１は変速操作制御手段で、運転状態から変速
域に入つたことを判別する判定手段３２からの、
この変速域の判定信号に基づいて、エンジン回転
制御手段３３、クラツチ断続手段３４、ギヤシフ
ト手段３５、ブレーキ駆動手段３６を介し、エン
ジン３７の回転を低下させクラツチ３８を切断す
るとともに、低速段へのシフト時にはメインギヤ
回転を減速させ、所定のギヤ位置へギヤシフトさ
せる。

この考案は、こうして構成される自動変速装置
に、次の構成要素を付加して構成する。すなわ
ち、ギヤシフト手段３５の駆動対象は１速、２
速、後退の低速段のギヤシフト機構３９Ｂと、３
速以上の中高速段のギヤシフト機構３９Ａからな
るが、このうち低速段のギヤシフト機構３９Ｂに
のみシンクロメツシユ機構３９Ｃを設ける。

（作用） シンクロメツシユ機構は、噛合わせるギヤ間に
ギヤ鳴り等生ぜずに噛合わせることのできる相対
回転速度範囲（シンクロ領域）を越えた回転速度
差があつても、摩擦力を利用して回転速度差をシ
ンクロ領域に収めて同期作用を行い変速を円滑に
するものであり、言い替えるとシンクロ領域を拡
大することができるものである。

このため、メインギヤの回転速度が十分に高い
位置からギヤセツト操作を開始しても、シンクロ
メツシユ機構により円滑に同期作用を行わせるこ
とがきる。従つて、低温発進時等において、ギヤ
回転の重い状態でギヤブレーキが作動すると、メ
インギヤの回転速度の落下が激しくなるが、メイ
ンギヤの回転速度が十分に高い位置からギヤセツ
ト操作が開始され、このシンクロメツシユ機構に
より確実に同期作用を行わせることができるの
で、低速段への変速操作にかかる所要時間を短縮
することができる。

また、シンクロメツシユ機構の採用によりシン
クロ領域の限界値を厳密に設定しなくともよくな
り、制御内容を簡略化することができる。

（実施例） 第２図はデイーゼルエンジンに適用したこの考
案の一実施例の機械的構成を示す概略図、第３図
は同じくブロツク構成図である。この例では、燃
料噴射ポンプ４１、機械式クラツチ４２、トラン
スミツシヨン４３にこれらの作動状態を検出する
各種検出手段とこれらを駆動するアクチユエータ
を設け、これら検出手段からの信号に基づいてマ
イクロコンピユータから構成されるコントロール
ユニツト６０がアクチユエータを制御して自動変
速を実現するものである。

まず、検出手段として運転状態を検出する手段
が必要であり、この運転状態は、エンジン負荷、
セレクトレバーの入つている位置、クラツチ断続
状態、トランスミツシヨンの実際のシフト位置並
びに車速から判別することができる。このため、
アクセルペダル４５には、エンジン負荷としての
アクセルペダル４５の踏み角（アクセル開度）を
検出するアクセル開度センサ５０が、シフトタワ
ー４８には、セレクトレバー４９の位置を検出す
るセレクタ位置センサ５１が、機械式クラツチ４
２にはクラツチのストローク量を検出するクラツ
チストロークセンサ５４が、トランスミツシヨン
４３には、実際のシフト位置を検出するシフト位
置センサ５８と、プロペラシヤフト４４を介して
リヤアクスルに連結するメインシヤフトの回転速
度を検出するメインシヤフト回転センサ５６がそ
れぞれ設けられる。なお、メインシヤフト回転速
度は車速に比例するので、メインシヤフト回転速
度センサ５６が車速センサとして機能する。

また、トランスミツシヨン４３の制御対象は具
体的にはギヤシフト機構であり、この考案の要部
は、このギヤシフト機構のうち１速、２速、後退
の低速段のみにシンクロメツシユ機構を設けたと
ころにある。この場合、シンクロメツシユ機構に
は種々のタイプがあるがいずれであつてもよい。

なお、３速以上のギヤシフト機構にはシンクロ
メツシユ機構は設けられておらず、このため３速
以上の中高速段へのギヤセツト操作では、噛合わ
せるギヤの同期は、メインシヤフト上を遊転する
メインギヤの回転速度Ngがメインシヤフトの回
転速度Nsycに対して設けたシンクロ領域に入る
とギヤシフト機構を駆動して行うので、メインギ
ヤ回転速度Ngを検出する必要がある。この場合、
メインギヤはエンジン出力を伝達するカウンタシ
ヤフトと同期噛合しているので、カウンタシヤフ
トの回転速度はメインギヤの回転速度Ngに等し
く、このため、カウンタシヤフト回転センサ５７
が設けられている。

次に、これらの検出手段に対し、コントロール
ユニツト６０の制御対象であるアクチユエータと
して、燃料噴射ポンプ４１には、コントロールレ
バーを要求に応じて駆動するとともに、エンジン
回転と要求回転とを一致させるためにエンジン回
転を制御するガバナ制御装置５３が、クラツチ４
２には、クラツチを断続するクラツチアクチユエ
ータ５５が、トランスミツシヨン４３には、ギヤ
シフト機構を駆動してギヤセツトを行うギヤシフ
トアクチユエータ５９とメインギヤを駆動するカ
ウンタシヤフトを強制的に減速させるカウンタシ
ヤフトブレーキ７０が、それぞれ設けられてい
る。

これらアクチユエータを制御するコントロール
ユニツト６０は、シンクロ判定回路６２と、変速
操作制御手段を構成するトランスミツシヨン制御
回路６４、エンジン制御回路６３、クラツチ断続
制御回路６５、ブレーキ制御回路６６、シフトチ
エンジ制御回路６１とからなつている。

ここに、シンクロ判定回路６２は、メインシヤ
フト回転センサ５６とカウンタシヤフト回転セン
サ５７からの回転速度信号に基づいてメインシヤ
フト回転速度Nsycに対し所定値上下した回転速
度範囲を同期可能領域として判定する。

また、シフトチエンジ制御回路６１は、運転状
態検出手段としてのアクセル開度センサ５０等と
車速検出手段としてのメインシヤフト回転センサ
５６からの信号並びにシンクロ判定回路６２から
の信号に基づいて、変速時には制御回路６３〜６
６に変速制御信号を出力する。この制御信号によ
りガバナ制御装置５３、クラツチアクチユエータ
５５が駆動してエンジン回転を低下させクラツチ
を切断するとともに、低速段へのシフト時にはカ
ウンタシヤフトブレーキ７０、ギヤシフトアクチ
ユエータ５９が駆動してメインギヤ回転を減速さ
せ、所定のギヤ位置へギヤシフトさせる。

なお、この例は、発進時のクラツチ操作だけは
手動で行うことができるように、クラツチペダル
４６が踏み込まれるとONとなるクラツチペダル
スイツチ６７と、アクセルペダル４５のアクセル
開度を直接燃料噴射ポンプ４１のコントロールレ
バーに伝える切換装置６８とが設けられている。

また、６９は実際のシフト位置を示すシフト位
置表示ランプである。

第４図はコントロールユニツト６０にて行なわ
れる発進時の動作を説明する流れ図であり、この
流れ図に基づいてシフトアツプ制御を説明する。
図中の番号は処理番号を示す。

車両の発進は手動操作にて始まる。これは、発
進時には半クラツチ状態を用いることが必要であ
り、この半クラツチ状態を自動的に行わせること
も可能であるが、特に輸送用トラツクでは載荷状
態にマツチングした半クラツチでは空荷状態のと
きに不必要に時間がかかる印象を与え、機敏な運
転性を得ることができない。そこで、発進時だけ
は手動操作としているのである。

この発進操作はクラツチペダルスイツチ６７が
ONとなることから判別され、運転者が指定した
シフト段に応じて82以下の自動変速操作が開始さ
れる（80，81）。

先に、ギヤセツト操作の概要を述べると、８３
がシンクロ判定回路６２の機能を有する部分であ
り、シフトアツプのときは、メインギヤの回転速
度NgがNg≦Nlである場合に同期噛合可能であ
ると判別され、84にてギヤシフト機構を駆動して
のギヤセツトを行わせるセツト信号が出力され
る。ここに、Nlはシンクロ領域の上限値を与え
ている。

この考案の要部はNlを高く設定することがで
きるところにある。これは１速、２速、後退の低
速段にのみシンクロメツシユ機構が設けられるか
ら可能となるのであり、３速以上のシフト段では
シンクロメツシユ機構が設けられないので、こう
した高速段へのギヤセツト操作では、前述したよ
うに、そのときのメインシヤフト回転速度Nsyc
に対しギヤ鳴り等生ぜずに同期噛合させることの
できるシンクロ領域の上限値はNsyc＋ΔN（＜
Nl）である。

従つて、シンクロメツシユ機構のないシフト段
でNgがNlとなつたときにギヤセツト信号を出力
しても、噛合うギヤの相対速度差が大きすぎるこ
とから、ギヤ鳴りを生じあるいは噛合わせること
ができず極端な場合には歯の損傷を招くことにも
なる。

これに対し、シンクロメツシユ機構を設けてあ
るシフト段によれば、大きな相対速度差があつて
も、摩擦力によりこの相対速度差は強制的に小さ
くされギヤ鳴り等生ずることなく同期噛合が確実
に行われる。なお、Nlはシフト段毎に個別に設
定することが好ましい。

従つて、メインギヤの回転速度が十分高い位置
からギヤセツト操作を開始することにより、低温
発進時等において、ギヤブレーキが作動してメイ
ンギヤの回転速度が激しく落下しても、シンクロ
メツシユ機構を介して確実に同期作用を行わせる
ことができる。この結果、１度のギヤセツト操作
で必ずギヤを噛合わせることができ、低速段への
変速操作にかかる所要時間を短縮することができ
る。

また、シンクロメツシユ機構のないシフト段で
は、同期作用を行わせる時間を最大限としてギヤ
セツトを確実に行わせるとともに、なるたけ早期
にギヤセツトを終了させるためにも、シンクロ領
域の上限値Nsyc＋ΔNにてギヤセツト操作を開
始することが得策であり、これらのギヤセツト操
作ではNsycを正確に算出する等制御動作を確実
に実行させることが要求される。

これに対し、シンクロメツシユ機構は手動変速
機に採用されているように、正確に算出したシン
クロ領域は必要とされず、多少のずれがあつて
も、噛合わせるギヤを同期させることが可能であ
り、この結果ギヤセツト操作に正確さが要求され
ることがなく、制御内容を簡略化することができ
る。

なお、85ではギヤセツトが完了したか否かを確
かめ、完了したことが判別されると、86にてギヤ
セツトを行うセツト信号をOFFとし、変速後の
シフト位置を示すシフト位置表示ランプをONと
するが、完了していなければ予めギヤセツトに要
するとされる規定時間（たとえば２秒程度）にあ
ればセツト信号をONのまま継続し、規定時間に
ギヤセツトが完了しない場合は、89にてエラー処
理へ移行する。

ここでは、デイーゼルエンジンに適用した場合
を述べたが、ガソリンエンジンに対しても同様に
適用することができる。

（考案の効果） この考案では、１速、２速、後退の低速段にの
みシンクロメツシユ機構を設けたので、メインギ
ヤの回転速度が十分高い位置からギヤセツト操作
を開始することにより、低温発進時等において、
ギヤブレーキが作動してメインギヤの回転速度が
激しく落下しても、ギヤセツトに失敗することな
く確実に同期作用を行わせることができ、これに
より、低速段への変速操作にかかる所要時間を短
縮することができる。

また、シンクロメツシユ機構によれば、シンク
ロ領域はあまり厳密ではなくても噛合うギヤを同
期させることが可能であり、この結果制御内容を
簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の構成を明示するための全体
構成図、第２図はこの考案の一実施例の機械的構
成を説明する概略図、第３図はこの実施例のブロ
ツク構成図、第４図はコントロールユニツト内で
行なわれる発進時の動作を説明する流れ図であ
る。第５図，第６図は先願の動作を説明する流れ
図である。 ３０……運転状態検出手段、３１……変速操作
制御手段、３２……判定手段、３３……エンジン
回転制御手段、３４……クラツチ断続手段、３５
……ギヤシフト手段、３６……ブレーキ駆動手
段、３７……エンジン、３８……機械式クラツ
チ、３９……トランスミツシヨン、３９Ａ……中
高速段ギヤシフト機構、３９Ｂ……低速段ギヤシ
フト機構、３９Ｃ……シンクロメツシユ機構、４
０……ギヤブレーキ、４１……燃料噴射ポンプ、
４２……クラツチ、４３……トランスミツシヨ
ン、４９……セレクタ、５０……アクセル開度セ
ンサ、５１……セレクタ位置センサ、５３……ガ
バナ制御装置、５４……クラツチストロークセン
サ、５５……クラツチアクチユエータ、５６……
メインシヤフト回転センサ、５７……カウンタシ
ヤフト回転センサ、５８……シフト位置センサ、
５９……ギヤシフトアクチユエータ、６０……コ
ントロールユニツト、６１……シフトチエンジ制
御回路、６２……シンクロ判定回路、６３……エ
ンジン制御回路、６４……トランスミツシヨン制
御回路、６５……クラツチ断続制御回路、６６…
…ブレーキ制御回路、７０……カウンタシヤフト
ブレーキ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機械式クラツチを断続するクラツチ断続手段
   と、トランスミツシヨンのギヤシフトを行うギヤ
   シフト手段と、エンジン回転を制御するエンジン
   制御手段と、運転状態から変速域に入つたことを
   判別する判定手段と、この変速域の判定信号に基
   づいてクラツチ断−ニユートラル位置へトランス
   ミツシヨンをシフト−クラツチ接続−ギヤ回転数
   とトランスミツシヨン出力回転数とが同期領域に
   入つたときにギヤシフトという順序にてギヤシフ
   トを実行するとともに、低速段へのシフト時には
   メインギヤ回転を強制的に減速させ、所定のギヤ
   位置へギヤシフトさせる変速操作制御手段を備え
   た車両の自動変速装置において、低速段にのみシ
   ンクロメツシユ機構を設けたことを特徴とする車
   両の自動変速装置。