JPH0674332A - 動力伝達装置の前進／後進シフト機構用のサーボ制御装置 - Google Patents

動力伝達装置の前進／後進シフト機構用のサーボ制御装置

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JPH0674332A
JPH0674332A JP3258034A JP25803491A JPH0674332A JP H0674332 A JPH0674332 A JP H0674332A JP 3258034 A JP3258034 A JP 3258034A JP 25803491 A JP25803491 A JP 25803491A JP H0674332 A JPH0674332 A JP H0674332A
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fluid
fluid chamber
reverse
pressure
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JP3258034A
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James K Mainquist
ジェームズ・ケヴィン・メインクイスト
Larry T Nitz
ラリー・セオドア・ニッツ
Robert C Downs
ロバート・チャールズ・ダウンズ
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Original Assignee
Saturn Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくとも１つの車両動作パラメータが所定
の敷居値よりも高い時には、前進から後進へのシフトの
切り換えを不可能とする前進／後進サーボ制御装置を提
供する。 【構成】 本前進／後進サーボ制御装置１０は、ハウジ
ング１２とピストン１６との間に配設される圧縮バネ１
８を備えている。このバネは、ピストンを押圧してシフ
トフォーク３０を第１の位置まで動かすと共に、ピスト
ンをハウジングの中に位置させて第１の流体室３６と第
２の流体室４２との間の流体連通を封止する。また、ラ
イン圧力が第１の流体室に選択的に接続可能になされて
いる。このライン圧力は、ピストンをバネに抗して動か
すには不十分である低い圧力レベルと、ピストンをバネ
に抗して動かして上記両流体室の間に流体連通を確立す
るに十分な高い圧力レベルとに制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサーボ機構に関し、より
詳細には、動力伝達装置のシフトの前進比及び後進比の
間での切り換えを制御するためのサーボ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動シフト切り換え動力伝達装置とし
て、カウンタシャフト型の動力伝達装置を使用すること
が多くなっている。そのような動力伝達装置は周知のよ
うに、シンクロナイザ型のクラッチを流体作動型のクラ
ッチで置き換えた手動操作によりシフトされる動力伝達
装置に構造的にはほぼ類似している。このような装置に
おいて残っている機械的なクラッチは一般に、前進又は
後進操作の際に用いられ、最低速の前進比ギアと出力軸
との間、及び後進比ギアとこれにかみ合うアイドラとの
間の駆動連結を確立する。また、これらクラッチは一般
に、シンクロナイザを備えていないドグ型のクラッチす
なわちジョークラッチである。従って、ギア及びシャフ
トが同一の速度で回転するかあるいは両方共に静止して
いることがある程度重要である。従来技術の一例が米国
特許第３，５５７，９１８号明細書に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、少な
くとも１つの車両の動作パラメータが所定の敷居値より
も高い時には、前進から後進へのシフトの切り換えを不
可能とする改善された前進／後進サーボ制御装置を提供
することである。
【０００４】本発明の他の目的は、２段階の面積を有す
るピストンを備え、その一方の面積は、少なくとも２つ
の圧力レベルに制御されるライン圧力に流体連通し、そ
の第１の圧力レベルは上記ピストンを動かすには十分で
はない大きさであり、また第２の圧力レベルは上記ピス
トンを動かすに十分な大きさであり、更に、上記ライン
圧力のレベルは、所定の敷居値が存在するまでは該ライ
ン圧力を低い圧力レベルに維持する車両の動作パラメー
タによって制御されるように構成された、改善された前
進／後進サーボ制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の前進／後進サー
ボ制御装置は、ハウジング手段とピストンとの間に配設
され、上記ピストンを押圧してシフトフォークを第１の
位置まで動かすと共に上記ピストンを上記ハウジング手
段の中に位置させて第１の流体室が第２の流体室に流体
連通するのを封止するバネ手段と、上記ピストンを上記
バネ手段に抗して動かすには不十分である第１の圧力レ
ベルに制御され、また上記ピストンを上記バネ手段に抗
して動かして上記シフトフォークを第２の位置まで動か
し上記第１及び第２の流体室の間に流体連通を確立する
に十分な第２の圧力レベルに制御される流体圧を提供す
るように、上記第１の流体室に選択的に接続可能な流体
圧源手段とを備えて成り、上記第１の圧力レベルは、上
記ピストン及びシフトフォークを上記第２の位置に維持
するに十分な大きさになされる。
【０００６】本発明は、伝動軸と後進ギアとの間の機械
的なクラッチが係合する前に、これら伝動軸と後進ギア
部材との間に最小の速度差が存在することを確実にする
制御装置及び機械的な前進／後進クラッチ機構を提供す
る。
【０００７】シフト制御機構は、機械的なクラッチの一
部と作動可能に連結されてクラッチのシフトの切り換え
を行うためのサーボ部材を備えている。このサーボはピ
ストンを備え、該ピストンはハウジングと協働して２つ
の流体室を提供し、これら２つの流体室は選択的に制御
された流体連通状態に置かれる。
【０００８】前進選択位置においては、上記流体室はそ
の接続を断たれ、また後進選択位置においては、上記流
体室は相互に接続される。サーボは、バネによって上記
前進選択位置に押圧され、該バネは、一方の流体室の中
の流体圧が所望の敷居値レベルよりも高くなる前に、上
記ピストンが上記後進選択位置へ移動することに抵抗す
るに十分な予圧縮力を有している。
【０００９】上記流体室へ供給される流体圧は、マイク
ロプロセッサ及びライン圧力調整装置を備える電気油圧
式の制御装置により提供されるのが好ましい。マイクロ
プロセッサは、エンジン速度、エンジントルク及び車両
速度を含む種々の車両パラメータを評価する。これらの
パラメータは、マイクロプロセッサにより評価され、こ
れにより、信号のデューティサイクルに従って動力伝達
装置の油圧要素に対するライン圧力を制御するパルス幅
変調型のソレノイド弁に与えられる電圧信号を確立す
る。
【００１０】例えばエンジン速度がある値よりも高くま
た前進から後進へのシフトがオペレータにより命令され
ている場合には、ライン圧力は、上記ピストンを上記バ
ネに抗して運動させるには十分ではない。従って、前進
／後進シフトが起こらず、また一般的な決まりとして、
動力伝達装置は、種々の摩擦クラッチを排圧することに
よりニュートラル（中立位置）の状態となる。
【００１１】マイクロプロセッサは、周知のように、動
作パラメータ及び作動の要求を監視し、これにより、例
えば車両速度が敷居値よりも低い値まで低下すると、ラ
イン圧力を、このライン圧力がサーボピストンを上記後
進選択位置へ動かすに十分なように増加させ、従って伝
動軸を後進ギアに選択的に噛み合わせる。後進選択位置
が達成された後には、２つの流体室が流体的に相互に接
続され、また第２の流体室の中の流体圧が摩擦クラッチ
及び制御弁に導かれて摩擦クラッチの係合を達成するか
あるいは達成されていなければこれを係合させ、これに
より動力伝達装置を後進駆動作用の状態にする。
【００１２】
【実施例】本発明をその実施例について以下に図面を参
照して説明する。
【００１３】図面、特に図１及び図２、を参照すると、
符号１０によりその全体を指示されていて以下において
はサーボ１０と呼称する前進／後進型のサーボ制御装置
が示されており、このサーボ１０は、ケーシングすなわ
ちハウジング１２と、端部カバー１４と、ピストン１６
と、圧縮バネ１８とを備えている。ピストン１６は、ハ
ウジング１２の中に摺動可能に配設されていると共に、
ハウジング１２と端部カバー１４との間で圧縮されてい
るバネ１８により図１に示す位置に向けて右方向に押圧
されている。
【００１４】ピストン１６は、円周方向に延在する３つ
の面２０、２２、２４を有している。円周方向の面２０
は、ハウジング１２に形成された孔２６に摺動可能かつ
封止的に係合されていると共に、ピストンロッド２８の
ための外側面を形成しており、該ピストンロッド２８
は、ネジ付きの固定具３２によりこのピストンロッドに
固定されたシフトフォーク３０を有している。円周方向
の面２２は、ハウジング１２に形成された面３４に封止
的に係合すると共に、この面と協働して第１の流体室３
６を画成している。円周方向の面２４は、この面上に配
設されたシール部材３８を有しており、該シール部材
は、ハウジング１２に形成された面４０と協働して第２
の流体室４２及び第３の流体室４４を画成している。第
２の流体室４２は、第１の流体室３６とピストン１６の
同一の側部に形成され、第３の流体室４４はピストン１
６の反対側に配設されている。
【００１５】円周方向の面２２は、半径方向の通路４
６、軸方向の通路４８及び他の半径方向の通路５０に流
体連通している。半径方向の通路５０は、図１に示す位
置においては排出するように開放され、従ってこの通路
５０は、第２の流体室４２の流体圧を排出する。
【００１６】図２に示す位置においては、半径方向の通
路５０は、円周方向の面２０と孔２６との間の封止的な
係合により封止されている。事実、半径方向の通路５０
は、円周方向の面２２が移動して面３４との封止的な係
合から脱すると、大気から閉止されるように配設されて
いる。
【００１７】シフトフォーク３０は、スプライン付きの
内周５４を有する環状のクラッチスリーブ５２に作動可
能に連結されている。スプライン付きの内周５４は、ク
ラッチハブ５８のスプライン付きの外周５６に連続的に
かみ合うようになされており、一方上記クラッチハブ
は、スプライン結合部６０を介して伝動軸６２に駆動可
能に連結されている。
【００１８】クラッチスリーブ５２のスプライン付きの
内周５４もまた、図１に示すように前進ギア６６に形成
されたスプライン６４に、また図２に示すように後進ギ
ア７０に形成されたスプライン６８に、それぞれ選択的
に係合可能である。前進及び後進ギア６６および７０
は、それぞれの軸受部材７２および７４によって、伝動
軸６２上でそれぞれ回転可能に支持されている。
【００１９】上述の記載から、前進ギア６６は、サーボ
１０が図１に示す前進選択位置にある時に、伝動軸６２
に駆動可能に連結されることは明らかであろう。またこ
の位置においては、後進ギア７０が伝動軸６２上で自由
に回転可能であることも明らかであろう。また同様に、
サーボ１０が図２に示す後進選択位置へ動いた時には、
後進ギア７０が伝動軸６２に駆動可能に連結され、一方
前進ギア６６が伝動軸６２上で自由に回転可能であるこ
とも明らかであろう。それぞれの前進及び後進ギア６６
および７０及びクラッチハブ５８は、スリーブ軸８０と
軸受８２との間にそれぞれ配設された一対のスラスト軸
受７６および７８によって、伝動軸６２上でのそれぞれ
の軸方向位置へ制御される。
【００２０】第１の流体室３６は、通常のシフト制御装
置８６から選択的な信号を受ける後進シフト信号通路８
４に流体連通している。第２の流体室４２は、一方向弁
すなわち逆止弁９０を介してクラッチ弁通路９２に流体
連通するクラッチ充填通路８８に流体連通している。ク
ラッチ弁通路９２は選択的に加圧可能であって、通常の
流体作動型の摩擦クラッチ９４の係合を制御する。摩擦
クラッチ９４の中の流体圧は、通常のパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）型ののソレノイド弁９６により制御される。逆止
弁９０は、前進選択位置が確立されている時には、クラ
ッチ弁通路９２からの流体の流れを阻止してピストンロ
ッド２８の通路を介して排圧する。従って、摩擦クラッ
チ９４は前進比に対して用いることもできる。
【００２１】第３の流体室４４は、圧力通路９８に流体
連通しており、該圧力通路は、シフト制御装置８６及び
少なくとも第１のすなわち最も低い前進速度伝達作用に
よって加圧される。シフト制御装置８６は、通常の容積
式のポンプ１０２によって供給されるライン圧力調整弁
１００からの流体圧を受ける。ライン圧力調整弁１００
は通常の弁であって、通常のパルス幅変調（ＰＷＭ）さ
れるソレノイド弁１０４により制御され、シフト制御装
置８６に接続された通路１０６の中に制御された圧力レ
ベルを確立する。
【００２２】パルス幅変調型のソレノイド弁９６および
１０４は、通常のマイクロプロセッサ又はディジタルコ
ンピュータ１０８により制御される。マイクロプロセッ
サ１０８は、車両速度１１０、エンジン速度１１２、エ
ンジントルク１１４および動作温度１１６等の入力信号
を受けることができる。マイクロプロセッサ１０８によ
り実行されるべきプログラムによっては、他の車両パラ
メータをマイクロプロセッサ１０８に入力することがで
きることは明らかである。
【００２３】周知のように、マイクロプロセッサ１０８
は、そのプログラムに応じた出力信号と、パルス幅変調
型のソレノイド弁１０４および９６及び種々の出力信号
１１８で示されるシフト制御機能を制御するために用い
ることができる入力信号とを提供することができる。
【００２４】マイクロプロセッサ１０８は、ライン圧力
調整弁１００を制御し、通路１０６の中に、また従って
後進シフト信号通路８４の中に、少なくとも２つの別個
の圧力レベルを確立することができる。一例として、通
路８４の中の圧力レベルを、例えば４５０ｋｐａ（キロ
パスカル）の低いレベル及び例えば９００ｋｐａの高い
レベルで制御することができる。この低いレベルにおい
ては、流体室３６の中の流体圧はバネ１８の予圧縮力に
打ち勝つには十分ではなく、従ってサーボ１０は図１に
示す前進選択位置に留まっている。しかしながら、後進
シフト信号通路８４の中の圧力レベルが高いレベルにな
ると、流体室３６の中の流体圧は、サーボ１０を図１の
前進選択位置から図２の後進位置へ動かすに十分なもの
となる。
【００２５】円周方向の面２２が面３４を越えると、流
体室３６の中の流体は、室４２の中の流体に接続すると
共に、クラッチ充填通路及びクラッチ弁通路８８、９２
を介して摩擦クラッチ９４に接続する。摩擦クラッチ９
４は一方、パルス幅変調型のソレノイド弁９６により確
立される圧力レベルにおいて、選択的に係合される。円
周方向の面２２が面３４を越えまた第１及び第２の流体
室３６および４２が相互に接続されると、第１及び第２
の流体室３６および４２の複合した面積が低い圧力レベ
ルにおいてバネ１８の力に対抗するに十分なものとなる
ために、後進シフト信号通路８４の中の流体圧を、必要
に応じて低いレベルまで減少させることができる。
【００２６】後進シフト信号通路８４の中の圧力レベル
は、オペレータが前進から後進へのシフトを命令すなわ
ち要求した場合に、ある種の車両パラメータが所定の敷
居値にあるかあるいはそれよりも低くない限りこの命令
が実行されないように制御される。マイクロプロセッサ
１０８は、そのプログラムに従って作動して通路１０
６、また従って後進シフト信号通路８４、の中に圧力レ
ベルを確立する。
【００２７】マイクロプロセッサ１０８のためのアルゴ
リズムのプロセスが図３乃至図６に示されており、この
プロセスはある程度自明である。図３に示すように、マ
イクロプロセッサはスタートすなわち開始（ステップ２
００）における初期化プロセスを通過するが、このステ
ップにおいては装置内において必要とされるパラメータ
における種々の定数を確立する。次にマイクロプロセッ
サ１０８は、入力信号を評価しすなわち入力信号に問い
合わせ（ステップ２０２）、種々の動作パラメータを計
算する（ステップ２０４）。
【００２８】マイクロプロセッサ１０８は次に、比率変
化を要求しているであろうオペレータのどんな命令をも
評価する（ステップ２０６）。これらの命令の評価の後
に、マイクロプロセッサ１０８は、作動しているクラッ
チに対する圧力レベルを確立し（ステップ２０８）、次
に所望のパルス幅変調型のソレノイド弁９６、１０４を
付勢することによりこれらの圧力レベルを供給する（ス
テップ２１０）。このプロセスは通常の割り込みベース
で繰り返される。
【００２９】ステップ２０６においてオペレータにより
シフト命令が出されていれば、マイクロプロセッサ１０
８は図４に示すプログラムステップに従い、このステッ
プにおいて、シフト命令が前進から後進への命令である
か否かを決定する。この操作においては、シフトが進行
中であるか否かを決定し（ステップ２１２）、もしシフ
トが進行中でなければ、要求されているギアが実際に使
用されているギアであるか否かを決定する（ステップ２
１４）。もしシフトが進行中であれば、図４の残りのル
ーチンは実行されないままである。もしシフトが進行中
でなければ、ステップ２１６において、要求されている
ギアの読みをリセットし、シフト進行中のフラグを設定
し、更にタイマをクリアする。次に、又はステップ２１
２においてシフトが進行中であると判断された場合に
は、後進へのシフトが要求されているか否かを決定する
（ステップ２１８）。その結果がノーであれば、ステッ
プ２２０において論理及び制御シーケンスをアップシフ
ト／ダウンシフトした後の図４の残りのルーチンは実行
されないままである。前進／後進命令が存在する場合に
は、マイクロプロセッサは、図４に示す制御ステップを
実行する（ステップ２２２）。
【００３０】図５に示すように、マイクロプロセッサ１
０８は車両速度を評価し、この速度が事実敷居値よりも
低いか否かを決定する（ステップ２２４）。車両速度が
敷居値よりも高い場合には、マイクロプロセッサは、後
進禁止フラグを設定し（ステップ２２６）、また動力伝
達装置の中をニュートラル状態にすべき命令を出す（ス
テップ２２８）。
【００３１】マイクロプロセッサ１０８は次に、図６に
示す命令を実行し、後進禁止フラグが設定されていると
ステップ２３０で判断した場合には、パルス幅変調型の
ソレノイド弁９６を、これがゼロ又は排圧レベルを確立
するように設定し（ステップ２３２）、またパルス幅変
調型のソレノイド弁１０４を、これが通路１０６に低い
圧力レベルを確立するように設定する（ステップ２３
４）。マイクロプロセッサ１０８は、図３に示すステッ
プを完了し、次にシステムの再評価を行う。
【００３２】オペレータが前進／後進シフトを命令して
おり（ステップ２１８）かつ車両速度が敷居値よりも低
い速度まで低下していれば（ステップ２２４）、マイク
ロプロセッサ１０８は図５に示すステップを実行し、こ
のステップにおいては、方向（後進方向）フラグを設定
し（ステップ２３６）、後進禁止フラグをクリアし（ス
テップ２３８）、更に後進シフトに対する命令を設定す
る（ステップ２４０）。この状態において、マイクロプ
ロセッサ１０８は、図６に示すノーマルクラッチ圧力制
御（ステップ２４２）及びライン圧力（ステップ２４
４）のステップを評価し、これにより高い圧力レベルが
通路１０６及び後進シフト信号通路８４の中に確立され
る。マイクロプロセッサ１０８は次に、パルス幅変調型
のソレノイド弁９６および１０４のデューティサイクル
を、前進から後進へのシフトが生じるように然るべく調
節する。
【００３３】作用に関する上述の議論および説明から、
クラッチスリーブ５２と後進ギア７０との間のスプライ
ン結合は、前進から後進へシフトする際に過大な衝撃荷
重を受けることがなく、その理由はサーボ１０がそのよ
うなシフトの切り替えを適正な車両パラメータが存在す
るまで阻止するためであることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】伝動装置機構及びサーボ制御装置の一部を断面
で示すと共に電気油圧式制御機構を概略的に示す図面で
ある。
【図２】図１と同様な図面であるが、シフト制御機構が
反対の位置にある状態を示している。
【図３】流体圧及び動力伝達装置のシフト制御機能を制
御するために用いられるマイクロプロセッサの作動シー
ケンスの一部のブロックダイアグラムである。
【図４】流体圧及び動力伝達装置のシフト制御機能を制
御するために用いられるマイクロプロセッサの作動シー
ケンスの一部のブロックダイアグラムである。
【図５】流体圧及び動力伝達装置のシフト制御機能を制
御するために用いられるマイクロプロセッサの作動シー
ケンスの一部のブロックダイアグラムである。
【図６】流体圧及び動力伝達装置のシフト制御機能を制
御するために用いられるマイクロプロセッサの作動シー
ケンスの一部のブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
１０ サーボ制御装置 １２、１４ ハウ
ジング手段 １６ 流体作動型のピストン １８ バネ手段 ２０、２２、２４ 円周方向の面 ２８ ピストンロ
ッド ３０ シフトフォーク ３６ 第１の流体
室 ４２ 第２の流体室 ４４ 第３の流体
室 ５２、５８ クラッチ手段 ６２ 伝動軸 ６６ 前進ギア ７０ 後進ギア ９４ 摩擦クラッチ １００ ライン圧
力調整弁 １０２ ポンプ １０８ マイクロ
プロセッサ １１０ 車両速度 １１２ エンジン
速度 １１４ エンジントルク １１６ 動作温度
フロントページの続き (72)発明者 ロバート・チャールズ・ダウンズ アメリカ合衆国ミシガン州48462，オート ンヴィル，エッジウッド・ドライブ 1155

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 伝動軸（６２）と、前進ギア（６６）
    と、後進ギア（７０）と、前記前進ギアを前記伝動軸に
    連結するための第１の位置及び前記後進ギアを前記伝動
    軸に連結するための第２の位置へ運動可能なシフトフォ
    ーク（３０）を含むクラッチ手段（５２、５８）と、前
    記第１及び第２の位置の間の前記シフトフォークの運動
    を制御するための流体作動型のピストン（１６）と、該
    ピストンを包囲すると共にこのピストンと協働し、ピス
    トンの一方の側の第１の流体室（３６）及び前記ピスト
    ンの前記一方の側の第２の流体室（４２）を形成するハ
    ウジング手段（１２、１４）とを備えるシフト機構に用
    いられる前進／後進サーボ制御装置であって、前記ハウ
    ジング手段と前記ピストンとの間に配設され、前記ピス
    トンを押圧して前記シフトフォークを前記第１の位置ま
    で動かすと共に前記ピストンを前記ハウジング手段の中
    に位置させて前記第１の流体室の前記第２の流体室との
    流体連通を封止するバネ手段（１８）と、前記ピストン
    を前記バネ手段に抗して動かすには不十分である第１の
    圧力レベルに制御され、また前記ピストンを前記バネ手
    段に抗して動かして前記シフトフォークを前記第２の位
    置まで動かし前記第１及び第２の流体室の間に流体連通
    を確立するに十分な第２の圧力レベルに制御される流体
    圧を提供するように、前記第１の流体室に選択的に接続
    可能な流体圧源手段（１００、１０２）とを備えて成
    り、前記第１の圧力レベルは、前記ピストン及びシフト
    フォークを前記第２の位置に維持するに十分であること
    を特徴とする前進／後進サーボ制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の前進／後進サーボ制御装置に
    おいて、後進比を確立するための流体作動型のクラッチ
    手段（９４）を更に備え、前記第２の流体室（４２）は
    前記流体作動型のクラッチ手段に流体連通しており、前
    記流体作動型のクラッチ手段が、前記第１の流体室（３
    ６）から前記第２の流体室を介して供給される流体圧に
    よって係合されることを特徴とする前進／後進サーボ制
    御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２の前進／後進サーボ制御
    装置において、前記ハウジング手段（１２、１４）は、
    前記ピストン（１６）と協働して前記第１及び第２の流
    体室（３６、４２）とは反対側の前記ピストンの側に第
    ３の流体室（４４）を形成し、また前記流体圧源手段は
    前記第３の流体室に選択的に接続可能であって該第３の
    流体室に制御された圧力を提供し、これにより前記バネ
    手段（１８）が前記ピストン及びシフトフォーク（３
    ０）を前記第１の位置へ動かすことを補助することを特
    徴とする前進／後進サーボ制御装置。
JP3258034A 1990-10-05 1991-10-04 動力伝達装置の前進／後進シフト機構用のサーボ制御装置 Pending JPH0674332A (ja)

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EP0478968A3 (en) 1992-12-23
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CA2043634C (en) 1994-10-04
KR940001995B1 (ko) 1994-03-12

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