JPH08326890A - スプリットトルク変速機用の制御システム - Google Patents

スプリットトルク変速機用の制御システム

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JPH08326890A
JPH08326890A JP8136407A JP13640796A JPH08326890A JP H08326890 A JPH08326890 A JP H08326890A JP 8136407 A JP8136407 A JP 8136407A JP 13640796 A JP13640796 A JP 13640796A JP H08326890 A JPH08326890 A JP H08326890A
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speed
transmission
signal
range
output
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JP8136407A
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Alan R Coutant
アール クータント アラン
Michael G Cronin
ジー クローニン マイケル
Jerry D Marr
ディー マー ジェリー
Sanjay Rajagopalan
ラジャゴパラン サンジェイ
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Original Assignee
Caterpillar Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプリットトルク変速機用の制御システムを
提供する。 【解決手段】 スプリットトルク変速機を制御する制御
システムが開示される。該制御システムは変速機制御を
使用し、エンジン速度センサ、変速機出力速度センサ、
モータ速度センサ、速度入力機構、方向制御機構、及び
レンジセレクタ機構を備える。マイクロプロセッサは、
速度センサ、速度入力機構、及び方向制御機構からの入
力に応じて変速機を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、スプリットト
ルク変速システムに関する。より詳細には、スプリット
トルク変速機の滑らかでかつ効率的な作動を制御する制
御システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術】周知のシステムにおいて、スプリットトル
ク変速機制御は、オペレータの入力を修正するためのフ
ィードバックをシステムに対して行わない開ループシス
テムである。したがって、オペレータの入力が変速機の
作動を制御し、システムチェンジを行うべき状況のと
き、該入力は、修正されたり、変更されたりしない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多くの場合に、エンジ
ンがラグダウンし始めたり、オペレータの快適性のため
に、オペレータの入力を自動的に修正したり、又は変更
したりすることが望ましい。エンジンから変速機出力シ
ャフトに戻されるパワーの量を求めたり、変速機を通る
最適なトルク通路を求めるために、オペレータの入力を
修正したり、制御したりすることは、さらに有益であ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、静油圧型変速機と、エンジンに駆動式に接続された
機械的変速機とを有するスプリットトルク変速機の制御
方法を提供する。該方法は、エンジンの速度、静油圧型
変速機の出力速度、及び機械的変速機の出力速度を監視
する段階を備える。該方法はまた、速度ペダルの位置、
レンジセレクタレバーの位置、及び方向制御レバーの位
置を監視し、監視した速度、速度ペダルの位置、レンジ
セレクタレバーの位置、及び方向制御レバーの位置に応
じて静油圧型変速機及び機械的変速機を制御する段階を
備える。本発明は、無段変速機を備えるように静油圧型
変速機及び機械的変速機の作動を制御するために、変速
機の種々の速度及びオペレータの入力を監視し、エンジ
ンから変速機出力シャフトに戻されるパワーの量を求め
る方法を提供する。該制御装置はまた、適切なクラッチ
を係合したり、解放したりすることにより最適なトルク
を決定する。
【０００５】
【実施例】変速機システム１０を、エンジン１２を有す
る機械（図示せず）で使用するものとして示す。スプリ
ットトルク変速機システム１０は、機械的変速機１４、
静油圧型変速機１６、マイクロプロセッサ１８、感知装
置２０、及びコマンド入力装置２２を備える。作業系２
４が、最終駆動シャフト２６によってスプリットトルク
変速機１０に接続される。機械的変速機１４に組み合わ
されたクラッチ制御装置２８が、ギア装置３０を介して
エンジン１２と作動式に接続される。機械的変速機１４
は、ギア装置３０を介してエンジン１２と、またモータ
出力シャフト３４を介して静油圧型変速機１６との両方
に作動式に接続した合成遊星装置３２を備える。合成遊
星装置３２の出力は、最終駆動シャフト２６に接続され
る。機械的変速機１４はまた、指向性高速クラッチ３
６、３８、及び低速クラッチ４０を備える。クラッチ制
御装置２８は、パイロットポンプ４２のような加圧パイ
ロット流体の源とマイクロプロセッサ１８とに接続し、
マイクロプロセッサ１８から電気信号を受けることに応
じて作動し、個々の速度クラッチ３６、３８、及び４０
の係合と解放とを制御する。
【０００６】静油圧型変速機１６に組み合わされた静油
圧制御装置４４は、ポンプ入力駆動シャフト４６を介し
てエンジン１２に作動式に接続される。静油圧型変速機
１６は、可変変位量ポンプ４８、ポンプ変位量制御装置
５０、導管５４、５６によって可変変位量ポンプ４８に
流体連通する可変変位量モータ５２、及びモータ変位量
制御装置５８を備える。静油圧制御装置４４は、パイロ
ットポンプ４２とマイクロプロセッサ１８とに接続さ
れ、マイクロプロセッサ１８から電気信号を受けること
に応じて作動し、個々のポンプの運動とモータ変位量制
御装置５０、５８とを制御する。コマンド入力装置２２
は、最大速度位置から零速度位置に移動可能な速度ペダ
ル６２を有する速度入力機構６０、中立位置から前進位
置又は後退位置に選択式に移動可能な方向制御レバー６
６を有する方向制御機構６４、及び第一位置と第四位置
との間で選択式に移動可能な速度レバー７０を有する速
度範囲制御機構６８を備える。範囲歩進ボタン７２及び
範囲戻しボタン７４が備えられ、それぞれの範囲におい
て最大許容速度を修正する。感知装置２０は、エンジン
１２及びポンプ入力シャフト４６の速度を感知しそれを
表す電気信号をマイクロプロセッサ１８に送るように作
動する第一速度センサ７６を備える。第二速度センサ７
８は、モータ出力シャフト３４の速度を感知しそれを表
す電気信号をマイクロプロセッサ１８に送るように作動
する。第三速度センサ８０は、最終駆動シャフト２６の
速度を感知しそれを表す電気信号をマイクロプロセッサ
１８に送るように作動する。
【０００７】図１、２を参照すると、マイクロプロセッ
サ１８での変速機制御の原理体系を９０で示す。機械の
鍵が入れられると、変速機制御９０のパワーアップ遅延
がモジュール９２で生じる。この段階では、パワーはス
タートスイッチから受けられるが、低レベルハードウェ
ア自己診断がエラーフリーになるまで変速機の作動は遅
れる。誤差が検出されると、オペレータはパワースイッ
チを切り、全てのプロセスが終了する。誤差が検出され
ないと、方向制御レバー６６が中立位置にないときで
も、パワーアップ状態に到達することができる。しか
し、方向制御レバー６６が中立位置へと移動されるまで
変速機を作動することができない。必要なチェックが遂
行された後に、パワーアップコマンドが、中立状態モニ
タであるモジュール９３に送られる。オペレータが方向
制御レバー６６を中立位置から移動するまで、変速比は
０のままである。モジュール９３はまた、機械が始動開
始のときに「真」のニュートラル状態であることを保証
する。レバーがニュートラルの状態で方向制御レバー６
６から入力を受けると、ニュートラルに対する信号だけ
が到達でき、モータ速度が０の状態で信号が受け取られ
る。信号が、モジュール９４として示される静油圧制御
装置４４に送られ、モータの回転を停止し、信号がモジ
ュール９５として示されるクラッチ制御装置２８に送ら
れ、全てのクラッチを解放する。全ての入力が決定され
修正された後、機械がニュートラルであることを示す信
号がオペレータの要求を解読するモジュール９６に送ら
れる。
【０００８】モジュール９６は、速度ペダル６２、速度
レンジレバー７０、及び方向制御レバー６６からの位置
入力によって示されるようなオペレータの意図した変速
比、モジュール９７からの現在の変速比信号、及びレン
ジセレクタ表９８及び速度レンジモディファーであるモ
ジュール１００からの修正されたオペレータの速度レン
ジゲインを算出する。モジュール９７は、変速機出力速
度、モータ速度、及びエンジン速度のような３つの入力
信号を受け、後に述べるようなモジュール９６と他の３
つのモジュールに現在の変速比を出力する。モジュール
１００は、オペレータにレンジセレクタ表９８内の表記
入を変えることによって、速度範囲制御機構６８の感度
を選択する選択肢を与える。表記入が速度レンジレバー
ゲインを決定し、順に速度ペダル６２の感度を制御す
る。速度範囲制御機構６８は、４つの位置を有し、それ
ぞれが速度ペダル６２に対する感度の増加に相当する。
機械は、オペレータがレンジ歩進ボタン７２又はレンジ
戻しボタン７４を押し込むことにより修正できるよう
な、初期値レンジセレクタ表９８を有する。同時に両方
のボタンを押し込むことにより、表の値は初期値に戻
る。表記入は、モジュール１００から、速度レンジゲイ
ン信号をモジュール９６に送るレンジセレクタ表９８へ
と送られる。モジュール９６は、ファジィ速度不足及び
速度超過制御装置であるモジュール１０２にペダルゲイ
ン信号を送る。
【０００９】モジュール１０４が、エンジンスロットル
信号を受け、モジュール１０６に送られる選択されたエ
ンジン速度信号を算出する。モジュール１０６は、選択
されたエンジン速度信号と、実際のエンジン速度信号と
を受け、入ってくる２つの信号間の差を算出し、モジュ
ール１０２に出力として信号を送る。モジュール１０２
は、入力信号を修正し、誤差を算出するモジュール１０
８に速度不足／速度超過信号を送る。モジュール１０８
はまた、モジュール９７から現在の変速比信号を受け
る。２つの入力は、オペレータが望む機械制御である。
快適性、安全性及び機械の安定性の予測から求められる
現在の機械状態のもとでの最大許容変化率を備える比率
表１１０と入力が比較される。オペレータの入力が比率
表の所定の範囲内でないとき、モジュール１０８は信号
を修正する。信号が比率表の所定の範囲内のとき、修正
の必要はなく、ポンプ及びモータを制御するモジュール
９４に信号を送る。モジュール１１２は、モジュール９
７からの現在の変速比信号と現在のクラッチ信号とを受
け、モジュール９４とクラッチシフトスケジューラであ
るモジュール１１４とに現在のモード信号を送る。モジ
ュール１１４はまた、モジュール９７からの現在の変速
比信号、クラッチシフトデータ表１１６からのシフトポ
イント信号、現在のクラッチ信号、及びクラッチスリッ
プを計算するモジュール１２０からクラッチスリップ信
号を受ける。モジュール１１４は、どのクラッチを解放
するか、どのクラッチを係合させるか、及びどのクラッ
チを係合を見越して待機状態とするか、を求め、これら
の作動が完備される必要がある時期を求め、滑らかなク
ラッチチェンジを保証し、クラッチ制御モジュール９５
に信号を送り、クラッチ待機作動が開始する時期、クラ
ッチ解放が開始する時期、及びクラッチ係合が開始する
時期を厳密に示す。
【００１０】クラッチスリップモジュール１２０は、モ
ータ速度信号、変速機出力速度信号、及びエンジン速度
信号を受け、クラッチスリップ信号を計算する。クラッ
チスリップ信号が、ポンプ／モータ制御モジュール９４
及びクラッチシフトスケジューラモジュール１１４に送
られる。モジュール９４は、ポンプアクチュエータであ
るモジュール１２２に目標ポンプストローク信号を送
り、ポンプをストロークする時期及び方法を示す。又、
モジュール９４は、モータアクチュエータであるモジュ
ール１２４に目標モータストローク信号を送り、モータ
をストロークする時期及び方法を示す。モジュール９４
はまた、ポンプストロークの際に最大ストロークでモー
タを保持するモジュール１２６にストロークされた信号
であるポンプを送る。モジュール１２２、１２４は、モ
ジュール９４によって供給された目標信号に応じてソレ
ノイドを作動するポンプ／モータ斜板カムに出力する実
際の数値を算出する。モジュール９５は、クラッチシフ
トスケジューラであるモジュール１１４からの入力を翻
訳し、高速後退クラッチ作動モジュール１２８、高速前
進クラッチ作動モジュール１３０、及び低速クラッチ作
動モジュール１３２に制御コードを送る。モジュール１
２８、１３０、及び１３２が、モジュール９５から制御
コードに与えられた実際の数のクラッチ作動コマンドを
発生する。モジュール１２８、１３０、及び１３２が、
クラッチ待機、クラッチ係合、及びクラッチ解放のため
の手順を行うようにプログラムされている。
【００１１】故障時制御装置であるモジュール１３４
は、機械的、油圧的、及び電気的故障のときに、機械作
動を操作する。モジュール１３４は、全センサからの入
力と故障情報を受け、信号をモジュール９６、９４、及
び９５に送り、機械をもっと好ましい状態に置き、故障
が修正されるまで、機械作動を制限する。本発明の作動
において、パワーがモジュール９２に供給されるが、自
己診断がなされるまでパワーアップは遅延される。自己
診断がなされるとき、モジュール９３は入力を監視し、
変速機がニュートラルにあるかどうかを決定する。変速
機がニュートラルの状態で、速度ペダル６２、方向レバ
ー６６、レンジセレクタレバー７０、及びモジュール９
７からの現在の変速比からオペレータの入力を受けるモ
ジュール９６に、信号が送られる。モジュール９７は、
速度センサ７６、７８、及び８０を監視し、モジュール
９６に送られる現在の変速比を算出する。方向制御レバ
ーが移動され、走行の方向を選択する。信号が、オペレ
ータの入力を示すファジィ制御モジュール１０２に送ら
れ、適切な信号を静油圧制御装置４４、９４、及びクラ
ッチ制御装置２８、９５に送る。最初に、可変変位量ポ
ンプ４８及び可変変位量モータ５２の各々の変位量を調
整することにより、静油圧型変速機１６が機械の速度を
増大し、次いでそれぞれの速度クラッチ３６、３８、及
び４０を制御し、機械速度の増大を続ける。
【００１２】前述の観点において、スプリットトルク変
速機を制御する方法が変速機の滑らかで効率的な作動を
与えることが容易に明らかになる。システムがシステム
の状態及びオペレータの意図した入力を監視し、エンジ
ンから変速機出力シャフトに戻るパワーの量を制御し、
適切なクラッチを係合及び解放することにより最適なト
ルク通路を制御する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用するスプリットトルク変速機の概
略図である。
【図２】本発明による変速機制御装置の全作動の流れ図
である。
【図３】図２の一部を詳細に示す図である。
【図４】図２の一部を詳細に示す図である。
【図５】図２の一部を詳細に示す図である。
【符号の説明】
１０ 変速機システム １２ エンジン １４ 機械的変速機 １６ 静油圧型変速機 １８ マイクロプロセッサ ２０ 感知装置 ２２ コマンド入力装置 ２４ 作業系 ２６ 最終駆動シャフト ２８ クラッチ制御装置 ３０ ギア装置 ３２ 合成遊星装置 ３４ モータ出力シャフト ３６、３８、４０ 速度クラッチ ４２ パイロットポンプ ４４ 静油圧制御装置 ４６ ポンプ入力駆動シャフト ４８ 可変変位量ポンプ ５０ ポンプ変位量制御装置 ５４、５６ 導管 ５８ モータ変位量制御装置 ６０ 速度入力機構 ６２ 速度ペダル ６４ 方向制御機構 ６６ 方向制御レバー ６８ 速度範囲制御機構 ７０ 速度レバー ７２、７４ ボタン ７６、７８、８０ 速度センサ ９０ 変速機制御 ９２、９３、９４、９５、９６、９７、１００、１０
２、１０４、１０６、１０８、１１２、１１４、１２
０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３
２、１３４ モジュール ９８ レンジセレクタ表 １１０ 比率表 １１６ クラッチシフトデータ表
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 59:42 59:68 (72)発明者 マイケル ジー クローニン アメリカ合衆国 イリノイ州 61615 ピ オーリア ウェスト マーティンデイル レーン 5739 (72)発明者 ジェリー ディー マー アメリカ合衆国 イリノイ州 61548 メ タモーラ オーク リッジ アールアール ５ (72)発明者 サンジェイ ラジャゴパラン アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピ オーリア ウェスト ヴァイキング コー ト 1707

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 静油圧型変速機と、エンジンに駆動式に
    接続した機械的変速機とを有するスプリットトルク変速
    機を制御する方法であって、 前記エンジンの速度、前記静油圧型変速機の出力速度、
    及び前記機械的変速機の出力速度を監視し、 速度ペタルの位置、レンジセレクタレバーの位置、及び
    方向制御レバーの位置を監視し、 監視された前記速度、速度ペタルの前記位置、レンジセ
    レクタレバーの前記位置、及び方向制御レバーの前記位
    置を比較し、前記変速機を制御する信号を発生し、 エンジンの前記速度、前記静油圧型変速機の出力シャフ
    トの速度、前記機械的変速機の出力シャフトの速度、速
    度ペダルの前記位置、レンジセレクタレバーの前記位
    置、及び方向制御レバーの前記位置を監視することによ
    って発生した前記信号に応じて前記静油圧型変速機及び
    前記機械的変速機を制御する、段階を備える方法。
  2. 【請求項２】 エンジンの前記速度、静油圧型変速機の
    前記出力速度、機械的変速機の前記出力速度を監視する
    段階において、前記静油圧型変速機及び前記機械的変速
    機を制御するために、現在の変速比信号を発生すること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 どのボタンを作動するかを決めるため
    に、レンジ歩進ボタン及びレンジ戻しボタンを監視し、 前記レンジボタンの作動に応じて修正した信号を算出す
    る、段階を備えることを特徴とする請求項２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記比較段階において、発生した前記信
    号がファジィ制御装置に送られるペダルゲイン信号であ
    ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 閉ループ変速機制御を用いるマイクロプ
    ロセッサを有する変速機制御システムであって、 前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、出力とし
    てエンジン速度信号を有するエンジン速度センサと、 前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、出力とし
    て変速機出力速度信号を有する変速機出力速度センサ
    と、 前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、出力とし
    てモータ速度信号を有するモータ速度センサと、 前記マイクロプロセッサと電気的に接続される所望のエ
    ンジン速度に相当する速度信号を出力信号として有する
    速度入力機構と、 前記マイクロプロセッサと電気的に接続される所望の移
    動方向に相当する方向信号を有する方向制御入力機構
    と、 前記マイクロプロセッサと電気接続する所望の速度レン
    ジに相当するレンジ信号を有するレンジセレクタ入力機
    構と、を備え、 前記マイクロプロセッサが、速度センサからの前記入力
    信号及び前記各入力機構からの入力信号の関数として変
    速機制御信号を計算することを特徴とする変速機制御シ
    ステム。
  6. 【請求項６】 前記レンジ信号を修正するレンジ歩進ボ
    タン及びレンジ戻しボタンを備えることを特徴とする請
    求項５に記載の変速機制御システム。
JP8136407A 1995-05-31 1996-05-30 スプリットトルク変速機用の制御システム Withdrawn JPH08326890A (ja)

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