JPH1038038A - 車両用パワートレーン装置およびそれに利用する歯車変速機 - Google Patents

車両用パワートレーン装置およびそれに利用する歯車変速機

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JPH1038038A
JPH1038038A JP9089288A JP8928897A JPH1038038A JP H1038038 A JPH1038038 A JP H1038038A JP 9089288 A JP9089288 A JP 9089288A JP 8928897 A JP8928897 A JP 8928897A JP H1038038 A JPH1038038 A JP H1038038A
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transmission
gear ratio
engine
torque
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JP9089288A
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Alan Charles Stine
チャールズ スティン アラン
Brian P Coe
パトリック コー ブライアン
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Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーバードライブ型変速機を含む車両用パワ
ートレーン装置において、オーバードライブおよび直結
ギヤ比の入力トルクを大きくする。 【解決手段】 パワートレーン装置 100は、主変速部12
および補助変速部14を備えた複式歯車変速機 100の入力
軸16に、クラッチＣを介してトルク制御エンジンＥが連
結され、出力軸 122にプロペラ軸PSを介して駆動車軸DA
が連結されている。変速機 100は、オーバードライブお
よび直結ギヤ比を有しており、オーバードライブギヤ比
を形成するギヤグループを強化して、その最大許容入力
トルクを高める。直結ギヤ比は、入出力軸16， 122間が
ギヤを介さず主軸28A を介して直結されるので、本来的
に大きな許容入力トルクを有している。センサ 200によ
って係合ギヤ位置を関知し、オーバードライブおよび直
結ギヤ比に対して、他の低段ギヤ比におけるエンジンＥ
の最大出力トルクを低く制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トルク制御エンジ
ンおよびオーバードライブ型歯車変速機等の歯車変速機
を含む車両パワートレーン装置におけるエンジン出力ト
ルク（すなわち、フライホィールトルク）の制御方法／
制御装置およびそれに利用される歯車変速機に関するも
のである。特に、本発明は、トルク制御エンジンと、直
結ギヤ比および少なくとも１つのオーバードライブギヤ
比を有し、かつ、高トルク容量オーバードライブギヤを
有するオーバードライブ型変速機、または、直結ギヤ比
に隣接するギヤ比が高トルク容量ギヤを有する直結型変
速機と、現在の係合ギヤ比を感知して、直結ギヤ比およ
び高トルク容量ギヤ比の下段のギヤ比に対しては低い値
となり、直結ギヤ比および高トルク容量ギヤ比に対して
は高い値となるように、エンジン出力トルクを制限する
指令出力信号を出力するコントローラとを含むパワート
レーン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大型車両用の直結型およびオーバードラ
イブ型（すなわち、少なくとも１つのギヤ比は、入力軸
回転速度の出力軸回転速度に対する比が１：１より小さ
い）歯車変速機は、米国特許第3,105,395 号、第3,799,
002 号、第4,754,665 号および4,944,197 号に参照され
るように、従来技術において公知であり、これらの特許
の開示内容は、参考として本説明に含まれる。
【０００３】出力トルクが制御されるまたは制御可能な
内燃エンジンも公知である。このようなエンジンは、電
気的に制御することができ、マイクロプロセッサベース
の専用エンジンコントローラを設けてもよく、および／
または、SAE J-1922、SAE J-1939および／またはISO 11
898 等の工業規格プロトコルに適合する車載データリン
クに接続してもよい。このようなエンジンは、米国特許
第5,393,276 号および第5,401,223 号に参照することが
でき、これらの特許の開示内容は、参考として本説明に
含まれる。このようなエンジンは、一般に、出力トルク
が制御され、および／または、出力トルクが最大エンジ
ントルクより小さい値に制限される少なくとも１つの作
動モードを有している。例えば、SAE J-1939は、(1) 運
転者のペダル設定に追従する、(2) エンジン速度を制御
する、(3) エンジン出力トルクを制御する、および、
(4) エンジン速度および出力トルクを制限する、という
４つのエンジン燃料供給モードを提供する。
【０００４】また、経済性の理由から、パワートレーン
装置、特に、変速機を保護するために、オーバードライ
ブ型変速機および最大トルクを制限するように制御され
た高最大トルクエンジンを含むパワートレーン装置を利
用することも知られている。
【０００５】低段のギヤ比またはギヤ比グループは手動
シフトされ、高段の２つのギヤ比は自動的にシフトされ
る変速機は、米国特許第4,722,248 号、第5,038,627 号
および第5,435,212 号に参照されるように、従来技術に
おいて知られており、これらの特許の開示内容は、参考
として本説明に含まれる。
【０００６】また、直結ギヤ比を有する変速機を含むパ
ワートレーン装置において、変速機が直結ギヤ比にある
ときには、トルクは、噛み合ったギヤの歯を横切ること
なく、または、副軸を介することなく、入力軸から出力
軸へ伝達されるので、変速機への損傷の危険なしに、よ
り大きなエンジントルクを長時間にわたって許容するこ
とができることも解っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直結ギ
ヤ比において、より高い、または、制限されないエンジ
ン出力トルクが許容されることは、直結型変速機の利点
であるが、低いギヤ比（直結ギヤ比）においてよりも、
高いギヤ比（すなわち、オーバードライブギヤ比）にお
いて、より小さいエンジントルクを利用し、このような
エンジントルクが駆動特性を乱すことから、(i) オーバ
ードライブ型変速機、または、(ii)高段の２つのギヤ比
が自動的に作動される変速機を有するパワートレーン装
置にとっては、充分に満足できることではない。
【０００８】したがって、本発明は、オーバードライブ
型または直結型変速機を含み、少なくとも高段２つのギ
ヤ比において、パワートレーン装置への損傷なしに、よ
り大きなエンジントルクを許容することができる新規な
改良された車両用パワートレーン装置を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、トルク
制御エンジンと、高段２つまたは３つの前進ギヤ比のう
ちの１つが直結ギヤ比で、これらのうちの他の全ての非
直結ギヤ比のギヤが、より低段のギヤ比のギヤに対し
て、トルク容量が強化されたオーバードライブ型または
直結型変速機と、係合ギヤ比を表す信号を含む入力信号
を受信し、エンジン出力トルクを制御する出力信号を出
力して、エンジンに対して、高段２つ以上の高いギヤ比
において、より低いギヤ比においてよりも、大きな出力
トルクを許容するコントローラとを備えた車両用パワー
トレーン装置を提供することによって、従来技術の欠点
が最小限となり、または、解消される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の上記の目的、他の目的お
よび利点は、添付図面に関連する好適な実施形態の説明
を読むことによって明らかになるであろう。
【００１１】以下の詳細な説明において、特定の用語
は、便宜的にのみ使用されており、限定するものではな
い。「上方」、「下方」、「右方」および「左方」とい
う用語は、図面上で参照される方向を示している。「前
方」および「後方」という用語は、それぞれ、通常どお
りに車両に取付けられた変速機の前端側および後端側を
指しており、図１に示す変速機では、左側および右側と
なっている。「内方」および「外方」という用語は、そ
れぞれ、当該装置または示された部品の幾何学的中心へ
向かう方向および離れる方向を指している。上述の用語
は、明確に言及された用語、その派生語および類義語を
含む。
【００１２】「複式変速機」という用語は、互いに直列
に連結された多段前進速主変速部と多段補助変速部とを
有し、主変速部で選択された減速ギヤ比をさらに補助変
速部で選択された減速ギヤ比と組み合わせることができ
る多段歯車変速機を表すために使用されている。「アッ
プシフト」という用語は、ここでは、より低速のギヤ比
からより高速のギヤ比へのシフトを意味するものとして
使用されている。「ダウンシフト」という用語は、ここ
では、より高速のギヤ比からより低速のギヤ比へのシフ
トを意味するものとして使用されている。「ロースピー
ドギヤ」または「ローギヤ」という用語は、ここでは、
当該変速機において、比較的低速前進運転のために利用
されるギヤ（すなわち、入力軸速度に対する出力軸速度
の減速比が高いギヤの組合せ）を表すものとして使用さ
れる。
【００１３】「同期クラッチアセンブリ」および同様の
意味の用語は、噛み合いクラッチによって、選択された
ギアを軸に共転するように結合させるために用いられ、
クラッチの噛み合いが、クラッチの部材がほぼ同期回転
するまで阻止されるようにしたクラッチアセンブリを示
しており、これは、比較的大容量の摩擦手段がクラッチ
部材と共に用いられて、クラッチ係合が開始されると、
クラッチ部材およびそれらと共に回転するすべての部材
をほぼ同期速度で回転させることができるようになって
いる。
【００１４】図１ないし図３を参照すると、前述の米国
特許第4,754,665 号に記載された形式の前進18段オーバ
ードライブ型複式変速機10を含む大型車両用パワートレ
ーン装置 100が示されている。オーバードライブ型変速
機10は、３ギヤ層４速スプリッタ（小減速比）／レンジ
（大減速比）結合型補助変速部14に直列に連結された主
変速部12を含んでいる。
【００１５】一般に、変速機10は、単一のハウジング内
に収容され、ディーゼルエンジンＥ等の原動機によって
通常結合され選択的に離脱可能な摩擦マスタクラッチＣ
を介して駆動される入力軸16を含んでいる。マスタクラ
ッチＣは、エンジンクランク軸20に駆動連結される駆動
部分18および変速機入力軸16に共転するように固定され
た被駆動部分22を有している。
【００１６】エンジンＥは、トルク制御エンジンであ
り、好ましくは、SAE J-1922、SAE J-1939、ISO 11898
その他の同様な工業規格プロトコルを利用する形式の電
子データリンクDLに接続されるエンジンコントローラEC
を有する電子制御エンジンである。このエンジンコント
ローラECは、少なくとも１つの作動モードにおいて、入
力信号の設定値を最大エンジントルクよりも小さくし
て、エンジントルクを制限するようにエンジンへの燃料
供給を制御する。
【００１７】主変速部12では、入力軸16は、入力ギヤ24
を支持するとともに、複数のほぼ同一の主部副軸アセン
ブリ26，26A を実質的に同一回転速度で駆動する。図示
された変速機10では、２つのほぼ同一の主部副軸アセン
ブリ26，26A が主軸28A の直径方向の両側に設けられて
おり、主軸28A は、入力軸16に対して軸方向にほぼ整合
されている。各主部副軸26，26A は、一部分のみが概略
的に示されたハウジングＨに軸受32，34によって支持さ
れた主部副軸30を備えている。各主部副軸30には、同一
グループの主部副軸ギヤ38、40、42、44、46および48
が、共転するように固定されて設けられている。
【００１８】当該技術において公知のように、複数の主
部駆動ギヤすなわち主軸ギヤ50、52、54、56および58に
は、主軸28A が挿通されており、それらは、摺動クラッ
チカラー60、62および64によって、選択的に１度に１つ
が主軸28A に共転するようにクラッチ結合できるように
なっている。クラッチカラー60は、入力ギヤ24を主軸28
A にクラッチ結合して、入力軸16と主軸28A との間に直
結駆動関係を得るために利用することもできる。
【００１９】好ましくは、各主部主軸ギヤは、主軸28A
を囲み、関連する副軸ギヤグループに、常時噛み合い係
合して浮動支持され、この支持手段およびこれらによる
特別な利点は、米国特許第3,105,395 号および第3,335,
616 号に詳細に説明されており、これらの特許の開示内
容は参考として本説明に含まれる。当該技術において公
知のように、一般に、クラッチカラー60、62および64
は、シフトバーハウジングアセンブリ（図示せず）に関
連するシフトフォーク（図示せず）によって軸方向に位
置決めされる。クラッチカラー60、62および64は、公知
の非同期複動ジョークラッチ形式のものである。
【００２０】本発明は、多重同一副軸、浮動主軸および
浮動主軸ギヤ形式の公知の商業的に成功した変速機を利
用するものとして示され、また、本発明の補助変速部
は、特にそのような変速機構造に好適なものであるが、
本発明の利点は、単一副軸形式の変速機、すなわち、多
重同一副軸形式でない変速機にも同様に適用することが
できることがわかる。
【００２１】主部主軸ギヤ58は、後退ギヤであり、通常
の中間アイドラギヤ（図示せず）によって副軸ギヤ58に
常時噛み合い係合している。主変速部12は、５段階の選
択可能な前進ギヤ比が与えられているが、最も低い前進
ギヤ比、すなわち、主軸駆動ギヤ56を主軸28A に駆動連
結することによって得られるギヤ比は、減速比が非常に
大きいことが多いため、厳しい状態での車両の始動だけ
に使用され、高レンジでは通常使用されず、また、低レ
ンジにおいてはスプリット（分割）されない低速または
「クリーパ（徐行）」ギヤと見なすべきであることに注
意されたい。従って、図示された主変速部12には、５段
階の前進ギヤ比が与えられているが、前進ギヤ比の４つ
だけが補助変速部14と組み合わされるので、通常「４＋
１」主部と呼ばれている。
【００２２】ジョークラッチ60、62および64は、３位置
クラッチであって、図示されている中央の非結合位置、
最右方結合位置または最左方結合位置に位置決めするこ
とができる。
【００２３】補助変速部14は、２つのほぼ同一の補助部
副軸アセンブリ 104および104Aを含んでおり、これら
は、それぞれ３つの補助部副軸ギヤ 112、 114および 1
16を共転するように固定して支持し、軸受 108および 1
10によってハウジングＨに支持された補助部副軸 106を
備えている。補助部副軸ギヤ 112は、主軸28A を挿通さ
せた補助部スプリッタギヤ 118に常時噛み合って、これ
を支持している。補助部副軸ギヤ 114は、主軸28A の端
部と同軸上で隣接する出力軸 122の端部が挿入された補
助部スプリッタ／レンジギヤ 120に常時噛み合って、こ
れを支持している。補助部副軸ギヤ 116は、出力軸 122
が挿通された補助部レンジギヤ 124に常時噛み合って、
これを支持している。したがって、補助部副軸ギヤ 112
とスプリッタギヤ 118とが第１ギヤ層を形成し、補助部
副軸ギヤ 114とスプリッタ／レンジギヤ 120とが第２ギ
ヤ層を形成し、また、補助部副軸ギヤ 116とレンジギヤ
124とが第３ギヤ層を形成しており、すなわち、これら
が、スプリッタ／レンジ結合型補助変速部14のギヤグル
ープを形成している。
【００２４】２位置摺動ジョークラッチカラー 126は、
スプリッタギヤ 118またはスプリッタ／レンジギヤ 120
を選択的に主軸28A に結合させるために利用されるのに
対して、２位置同期クラッチアセンブリ 128は、スプリ
ッタ／レンジギヤ 120またはレンジギヤ 124を出力軸 1
22に選択的に結合させるために利用される。複動摺動ジ
ョークラッチカラー 126の構造および機能は、従来の変
速機に関連して利用される２位置非同期摺動クラッチカ
ラーの構造および機能と実質的に同一であるのに対し
て、複動同期クラッチアセンブリ 128の構造および機能
は、従来の変速機に関連して利用される２位置同期クラ
ッチアセンブリの構造および機能と実質的に同一であ
る。このような同期クラッチアセンブリは、従来技術に
おいて公知であり、例えば米国特許第4,462,489 号、第
4,125,179 号および第2,667,955 号に参照することがで
き、これらの特許の開示内容は、参考として本説明に含
まれる。
【００２５】補助変速部14の好適な実施形態の詳細な構
造が図２および図３に示されている。図２および図３を
参照すると、補助変速部14内に延ばされた主軸28A の後
方端部には、外側スプライン 130が設けられており、こ
の外側スプライン 130は、クラッチカラー 126上に設け
られた内側スプライン 132と係合して、クラッチカラー
126を主軸28A に回転方向に結合させるとともに、これ
らの間の軸方向の移動を許容している。クラッチカラー
126には、ギヤ 118， 120に設けられたクラッチ歯 13
8， 140に、それぞれ選択的に軸方向において結合する
クラッチ歯 134，136が設けられている。また、クラッ
チカラー 126には、シフトフォーク 142を受けるための
溝 141が設けられている。
【００２６】ギヤ 118は、主軸28A が挿通され、主軸28
A に対して通常、回転自在となっており、また、リテー
ナ 144によって主軸28A に対して軸方向に保持されてい
る。クラッチ歯 136， 138には、主軸28A の軸方向に対
して約35°傾斜されたテーパ状表面 146， 148が設けら
れ、米国特許第3,265,173 号に詳細に記載されているよ
うに、これらが非同期結合を防止し、また、同期回転を
生じさせるのに役立つ優れた相互作用を提供しており、
この特許の開示内容は参考として本発明に含まれる。ク
ラッチ歯 136および 140には、同様の相補のテーパ状表
面が設けられている。
【００２７】スプリッタ／レンジギヤ 120は、出力軸 1
22の内側端部 150に、一対のスラスト軸受 152によって
回転可能に支持されているのに対して、レンジギヤ 124
は、出力軸 122が挿通され、スラストワッシャ 154， 1
56によって出力軸 122に軸方向に保持されている。２位
置複動同期クラッチアセンブリ 128が、軸方向において
ギヤ 120とギヤ 124との間に配置され、外側スプライン
158および内側スプライン 160によって出力軸 122に回
転方向に固定されている。多くの公知の同期噛み合いク
ラッチ構造は、本発明の補助変速部に適用することがで
きる。図示の同期クラッチアセンブリ 128は、米国特許
第4,462,489 号に記載されたピン形式のものであり、こ
の特許の開示内容は、参考として本説明に含まれる。
【００２８】簡単に説明すれば、同期クラッチアセンブ
リ 128は、ギヤ 120， 124にそれぞれ支持されたクラッ
チ歯 170， 172に、それぞれ軸方向において結合するク
ラッチ歯 166， 168を支持し、シフトフォーク 164によ
って軸方向に位置決めされる摺動ジョークラッチ部材 1
62を含んでいる。ギヤ 120， 124は、それぞれ円錐摩擦
面 174， 176を形成しており、こららがそれぞれ対応す
る同期クラッチアセンブリの摩擦リング 182， 184にそ
れぞれ支持された円錐摩擦面 178， 180に摩擦係合す
る。ブロッカピン 186， 188は、それぞれ摩擦リング 1
84， 182に回転方向に固定され、摺動部材 162に設けら
れたブロッカ開口 190と相互に作用して、従来技術にお
いて公知のように、ブロック機能を提供する。また、同
期クラッチアセンブリ 128は、クラッチ結合動作の開始
時に円錐摩擦表面の初期係合を提供する複数のスプリン
グピン（図示せず）を含むこともできる。
【００２９】出力軸 122は、軸受 192によってハウジン
グＨに支持され、そこからヨーク部材Ｙ等の連結部が延
びており、駆動車軸DA等の差動装置へのプロペラ軸PSを
駆動する自在継手の一部を形成している。また、出力軸
122は、スピードメータギヤ194および／または様々な
感知要素（図示せず）を支持することもできる。
【００３０】スプリッタクラッチ 126およびレンジクラ
ッチ 128の両方をその軸方向に前後に位置決めすること
によって、４つの異なる出力軸に対する主軸の回転比を
得ることができる。したがって、補助変速部14は、入出
力間（主軸28A と出力軸 122との間）で、選択可能な４
速すなわち４つの駆動比を提供する３層のレンジ／スプ
リッタ結合型補助変速部である。複式変速機10におい
て、主変速部12は、後退および潜在的に選択可能な前進
５速を提供する。しかしながら、選択可能な主変速部の
前進ギヤ比の１つ（ギヤ56）は、高レンジにおいては利
用されないクリーパ（徐行）または低速ギヤである。こ
のため、変速機10は、この低速ギヤ比の分割の望ましさ
および実用性から、正確には選択可能な前進17速または
18速を提供する「（４＋１）×２×２」形式の変速機と
して表される。
【００３１】レンジクラッチ 128は、同期クラッチとさ
れるべきなのに対して、複動スプリッタクラッチカラー
126は、同期されることを要求されない。もちろん、カ
ラー126によって形成されるクラッチの一方または両方
を同期形式とすることもできる。変速機10のシフトパタ
ーンが図４に概略的に示されており、ここでは、垂直方
向の区分がレンジシフトを示すのに対して、水平方向の
区分がスプリッタシフトを示している。なお、図４およ
び図５中、RHI は後退（高レンジ）、RLO は後退（低レ
ンジ）、LOおよびLO LO は低速ギヤを示す。
【００３２】図５は、変速機10の選択可能な様々な前進
ギヤ比を得るための様々なギヤの係合を示している。図
５では、スプリッタギヤが直結ギヤ比およびオーバード
ライブギヤ比を提供する補助変速部を示している。スプ
リッタがアンダードライブギヤ比および直結ギヤ比を提
供する変速機においては、オーバードライブが可能であ
るとすれば、主変速部がオーバードライブギヤ比を選択
可能となっている。
【００３３】上記の例は、「オーバードライブ」型変速
機を示している。変速機の技術において知られているよ
うに、本実施形態の補助変速部を利用して、スプリッタ
ギヤセットとスプリッタ／レンジギヤセットとを逆に
し、および／または、スプリッタクラッチ 126の作動順
序を逆にすることによって、「直結」型変速機を得るこ
とができる。このような変速機では、例えば、上述のも
のと同様のスプリッタ段間比を提供するが、レンジ段間
比がやや小さくなる。もちろん、補助部の様々なギヤの
歯数を修正することにより、適切なレンジおよびスプリ
ッタ段間比を得ることができる。
【００３４】直結（１：１）駆動ギヤ比（すなわち、第
15速ギヤ比）において作動しているとき、クラッチ60
は、主軸28A を入力軸16／入力ギヤ24に直接連結させ、
クラッチ 126は、スプリッタ／レンジギヤ 120を主軸28
A に直接連結させ、また、クラッチ 128は、スプリッタ
／レンジギヤ 120を出力軸 122に直接連結させる。した
がって、全トルクは、噛み合ったギヤの歯によって伝達
されることなく、入力軸16から主軸28A へ、さらに、出
力軸 122へ直接伝達される。
【００３５】オーバードライブギヤ比、すなわち、第16
速ギヤ比においては、直結ギヤ比の場合と同様に、クラ
ッチ60は、主軸28A を入力軸16／入力ギヤ24に直接連結
させる。補助変速部において、クラッチ 126は、スプリ
ッタギヤ 118を主軸28A に連結させ、また、クラッチ 1
28は、スプリッタ／レンジギヤ 120を出力軸 122に連結
させる。したがって、オーバードライブギヤ比において
は、補助変速部のトルクは、ギヤ 118からギヤ 112へ、
ギヤ 112から補助部副軸 106へ、補助部副軸 106からギ
ヤ 114へ、ギヤ 114からギヤ 120へ、そして、ギヤ 120
から出力軸 122への伝達経路に従う。このことは、ギヤ
118とギヤ 112との噛み合ったギヤ歯を横切り、また、
ギヤ 114とギヤ 120との噛み合ったギヤ歯を横切るトル
ク伝達を意味する。
【００３６】歯車変速機技術において知られているよう
に、入力トルク容量（すなわち、変速機の使用率および
期待寿命を損なうことなく、入力軸に加えることができ
るトルク）は、一般に、個々の噛み合ったギヤセットの
トルク容量によって制限され、このトルク容量は、噛み
合わされたギヤセットまたはギヤ層が、期待時間にわた
って歯への損傷（クラッキング、ピッチング等）なく噛
み合って、伝達することができるトルクの大きさによっ
て定義される。
【００３７】平歯車およびはすば歯車のトルク容量は、
特殊材料を使用する（すなわち、一般的にギヤに使用さ
れるSAE 8620、SAE 4120またはSAE 8622SAE の代わりに
SAE4817、SAE 8627またはSAE 9310を使用する）こと、
歯幅FWを大きくすること、特殊熱処理を利用すること、
特殊表面処理（ショットピーニング、ＣＢＮ研削、Fitz
erホーニング等）を利用すること、および／または、特
殊コーティング（米国特許第4,716,083 号に参照される
カーボン−ボロンコーティング、なお、この特許の開示
内容は、参考として本説明に含まれる）を利用すること
によって、高める、すなわち、増大させることができ
る。個々に、または、組合せて使用されるこれらの技術
には、限界があり、ギヤおよびそれを利用した変速機の
製造の困難性およびコストの増大をともなう。例えば、
許容できる変速機の軸方向長さが決まっているとして、
１つのギヤ層の歯幅の増大は、結果として、他のギヤ層
の歯幅を狭くすることになる。
【００３８】さらに、高トルク容量ギヤを利用していて
も、低速ギヤ比において見込まれるトルク伝達負荷は、
なおその低速ギヤ比における入力トルクを制限すること
を要求することがある。
【００３９】本発明によれば、大容量トルク制御エンジ
ンが、低速経済性のために低速運転し、また、直結ギヤ
比および他の高ギヤ比においては大出力トルクレベルで
運転できるようにしたオーバードライブ型または直結型
変速機を含むパワートレーン装置 100が提供される。
【００４０】図１の実施形態において、変速機10は、少
なくとも１つのトルク容量増大技術によって、オーバー
ドライブギヤ比（すなわち、第１噛み合いギヤグループ
を形成するギヤ 118、 112、 114および 120）のトルク
容量を高めるように修正されており、このトルク容量増
大技術は、全てのまたは殆どの非オーバードライブギヤ
（第２噛み合いギヤグループ）には利用されていない。
変速機10が直結型変速機の場合には、最高ギヤ比の次に
高い第15速のギヤ比（図５参照）が、ギヤ 118、 112、
114および 120を用いてトルクを伝達することが注目さ
れる。
【００４１】直結型変速機の場合には、少なくとも、直
結ギヤ比のすぐ下のギヤ比に用いられるギヤが強化され
ることになる。ここで用いられる「高段ギヤ比」という
用語は、オーバードライブ型変速機においては、直結ギ
ヤ比およびオーバードライブギヤ比を表し、また、直結
型変速機においては、直結ギヤ比およびそのすぐ下のギ
ヤ比を表している。
【００４２】パワートレーン装置 100は、さらに、ジョ
ークラッチ位置を感知するセンサ 200（感知手段）また
は少なくとも１の速度センサ 202， 204等のセンサを含
んでおり、これらのセンサは、係合ギヤ比を表す入力信
号 206（GR，OS，IS，ES）を処理ユニット 208へ提供
し、処理ユニット 208は、これらを処理して、係合ギヤ
比を判断し、そして、指令出力信号 210をエンジンコン
トローラECへ出力して、前記高段ギヤ比においては、よ
り低い低段ギヤ比において許容される第１最大許容エン
ジントルクMT1 よりも大きい第２最大許容エンジントル
クMT2 を許容するようにエンジンを制御させる。コント
ローラ 208は、エンジンコントローラECの一部として形
成することもできる。図６に、パワートレーン装置 100
の作動のフローチャートを示す。
【００４３】単式（非複式）変速機および／またはレン
ジ型複式変速機において、オーバードライブギヤ比のギ
ヤおよび／または直結型変速機における直結ギヤ比の下
のギヤ比のギヤは、通常、入力ギヤ層および最大ピッチ
直径の副軸ギヤを用いるギヤ層を必要とすることにな
る。
【００４４】本発明は、高段２段以上のギヤ比のシフト
は、エンジンコントローラからの指令出力信号によって
自動制御されるのに対して、より低い低段のギヤ比は、
ギヤ比グループ間またはギヤ比間の手動シフトを必要と
する「トップ−２」形式の装置において、特に有益であ
る。このような変速装置は、上述の米国特許第4,722,24
8 号、第5,038,627 号および第5,435,212 号に参照する
ことができる。例えば、図１および図２を参照して、２
または３位置アクチュエータ 220は、シフトフォーク 1
42を作動させてスプリッタクラッチ 126を制御すること
ができる。アクチュエータ 220は、高段ギヤ比において
は、もっぱらコントローラ 208によって専ら自動制御さ
れるが、低段のギヤ比においては、手動スイッチ等によ
って作動される。
【００４５】以上に本発明をある程度特定化して説明し
たが、この好適な実施形態は例示に過ぎず、また、特許
請求の範囲の請求項に記載された本発明の技術的思想か
ら逸脱することなく形状および詳細について多くの変更
を行うことができることが解る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るオーバードライブ型
変速機を利用した車両用パワートレーン装置の概略図で
ある。
【図２】図１の変速機の補助変速部のスプリッタ部を示
す縦断面図である。
【図３】図１の変速機の補助変速部のレンジ／スプリッ
タ部を示す縦断面図である。
【図４】図１の変速機のシフトパターンを示す概略図で
ある。
【図５】図１のオーバードライブ型変速機の各段の減速
比および関連するクラッチ位置を示す図表である。
【図６】図１のパワートレーン装置の制御を概略的に示
すフローチャートである。
【符号の説明】
10 変速機 16 入力軸 100 車両用パワートレーン装置 122 出力軸 200 センサ 208 コントローラ Ｅ エンジン EC エンジンコントローラ
フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ブライアン パトリック コー アメリカ合衆国 ミシガン 49002 ポー テージ ターンベリー コート 7494

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力軸および出力軸を有し、直結ギヤ比
    および他の高ギヤ比を含む２つの高段ギヤ比と、これら
    のギヤ比より低い複数の低段ギヤ比とを備えた多段歯車
    変速機であって、 前記他の高ギヤ比において、前記入力軸から前記出力軸
    へトルクを伝達するために利用される第１噛み合いギヤ
    グループと、 前記他の高ギヤ比において、前記入力軸から前記出力軸
    へトルクを伝達するために利用されない第２噛み合いギ
    ヤグループとを備え、 前記第１噛み合いギヤグループの全てのギヤは、前記２
    つの高段ギヤ比における変速機入力トルク容量が前記低
    段ギヤ比においてよりも大きくなるトルク容量を有して
    いることを特徴とする歯車変速機。
  2. 【請求項２】 スプリッタ型複式変速機であって、前記
    第１噛み合いギヤグループは、スプリッタギヤのみによ
    って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
    歯車変速機。
  3. 【請求項３】 入力軸および出力軸を有し、直結ギヤ比
    と、少なくとも１つのオーバードライブギヤ比と、これ
    らのギヤ比より低い複数の低段ギヤ比とを備えた多段歯
    車変速機であって、 前記少なくとも１つのオーバードライブギヤ比におい
    て、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達するため
    に利用される第１噛み合いギヤグループと、 前記少なくとも１つのオーバードライブギヤ比におい
    て、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達するため
    に利用されない第２噛み合いギヤグループとを備え、 前記第１噛み合いギヤグループの全てのギヤは、直結お
    よびオーバドライブギヤ比における変速機入力トルク容
    量が前記低段ギヤ比においてよりも大きくなるトルク容
    量を有していることを特徴とする歯車変速機。
  4. 【請求項４】 スプリッタ型複式変速機であって、前記
    第１噛み合いギヤグループは、スプリッタギヤのみによ
    って形成されていることを特徴とする請求項３に記載の
    歯車変速機。
  5. 【請求項５】 内燃エンジンと、 該エンジンへの燃料供給を制御し、エンジン制御指令信
    号に従ってエンジン出力トルクを制限する少なくとも１
    つの作動モードを有するエンジン制御手段と、 前記エンジンによって駆動される入力軸および出力軸を
    有し、直結ギヤ比および他の高ギヤ比を含む２つの高段
    ギヤ比と、これらのギヤ比より低い複数の低段ギヤ比と
    を備えた多段歯車変速機であって、前記他の高ギヤ比に
    おいて、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝達する
    ために利用される第１噛み合いギヤグループと、前記他
    の高ギヤ比において、前記入力軸から前記出力軸へトル
    クを伝達するために利用されない第２噛み合いギヤグル
    ープとを備え、前記第１噛み合いギヤグループの全ての
    ギヤは、前記直結および他の高ギヤ比における変速機入
    力トルク容量が前記低段ギヤ比においてよりも大きくな
    るトルク容量を有している歯車変速機と、 変速機係合ギヤ比を表す入力信号を提供する感知手段
    と、 前記入力信号を受信し、これを所定の論理規則に従って
    処理して、前記エンジン制御指令信号を含む指令出力信
    号を発信して、前記低段ギヤ比におけるエンジンの最大
    トルクが前記直結および他の高ギヤ比においてよりも小
    さく制限されるようにしたパワートレーン制御手段とを
    備えていることを特徴とする車両用パワートレーン装
    置。
  6. 【請求項６】 前記エンジン制御手段およびパワートレ
    ーン制御手段は、マイクロプロセッサベースの単一のコ
    ントローラによって形成されていることを特徴とする請
    求項５に記載の車両用パワートレーン装置。
  7. 【請求項７】 前記コントローラは、前記エンジンに取
    付けられていることを特徴とする請求項６に記載の車両
    用パワートレーン装置。
  8. 【請求項８】 前記変速機は、スプリッタ型複式変速機
    であり、前記第１噛み合いギヤグループは、スプリッタ
    ギヤのみによって形成されていることを特徴とする請求
    項５に記載の車両用パワートレーン装置。
  9. 【請求項９】 前記エンジンコントローラは、前記２つ
    の高段ギヤ比間の自動シフトを制御する指令出力信号を
    発信することを特徴とする請求項５に記載の車両用パワ
    ートレーン装置。
  10. 【請求項１０】 前記変速機は、スプリッタ型複式変速
    機であり、前記第１噛み合いギヤグループは、スプリッ
    タギヤのみによって形成されていることを特徴とする請
    求項６に記載の車両用パワートレーン装置。
  11. 【請求項１１】 前記エンジンコントローラは、前記２
    つの高段ギヤ比間の自動シフトを制御する指令出力信号
    を発信することを特徴とする請求項８に記載の車両用パ
    ワートレーン装置。
  12. 【請求項１２】 内燃エンジンと、 該エンジンへの燃料供給を制御し、エンジン制御指令信
    号に従ってエンジン出力トルクを制限する少なくとも１
    つの作動モードを有するエンジン制御手段と、 前記エンジンによって駆動される入力軸および出力軸を
    有し、直結ギヤ比および少なくとも１つのオーバードラ
    イブギヤ比を備えた多段歯車変速機であって、前記少な
    くとも１つのオーバードライブギヤ比において、前記入
    力軸から前記出力軸へトルクを伝達するために利用され
    る第１噛み合いギヤグループと、オーバードライブギヤ
    比においては、前記入力軸から前記出力軸へトルクを伝
    達するために利用されない第２噛み合いギヤグループと
    を備え、前記第１噛み合いギヤグループの全てのギヤ
    は、直結およびオーバドライブギヤ比における変速機入
    力トルク容量が他のギヤ比においてよりも大きくなるト
    ルク容量を有している歯車変速機と、 変速機係合ギヤ比を表す入力信号を提供する感知手段
    と、 前記入力信号を受信し、これを所定の論理規則に従って
    処理して、前記エンジン制御指令信号を含む指令出力信
    号を発信して、前記直結ギヤ比の下のギヤ比におけるエ
    ンジンの最大トルクが前記直結およびオーバードライブ
    ギヤ比においてよりも小さく制限されるようにしたパワ
    ートレーン制御手段とを備えていることを特徴とする車
    両用パワートレーン装置。
  13. 【請求項１３】 前記エンジン制御手段およびパワート
    レーン制御手段は、マイクロプロセッサベースの単一の
    コントローラによって形成されていることを特徴とする
    請求項12に記載の車両用パワートレーン装置。
  14. 【請求項１４】 前記コントローラは、前記エンジンに
    取付けられていることを特徴とする請求項13に記載の車
    両用パワートレーン装置。
  15. 【請求項１５】 前記変速機は、スプリッタ型複式変速
    機であり、前記第１噛み合いギヤグループは、スプリッ
    タギヤのみによって形成されていることを特徴とする請
    求項12に記載の車両用パワートレーン装置。
  16. 【請求項１６】 前記エンジンコントローラは、前記直
    結およびオーバドライブギヤ比間の自動シフトを制御す
    る指令出力信号を発信することを特徴とする請求項12に
    記載の車両用パワートレーン装置。
  17. 【請求項１７】 前記エンジンコントローラは、前記直
    結およびオーバドライブギヤ比間の自動シフトを制御す
    る指令出力信号を発信することを特徴とする請求項15に
    記載の車両用パワートレーン装置。
  18. 【請求項１８】 前記エンジン制御手段およびパワート
    レーン制御手段は、マイクロプロセッサベースの単一の
    コントローラによって形成されていることを特徴とする
    請求項17に記載の車両用パワートレーン装置。
JP9089288A 1996-04-08 1997-04-08 車両用パワートレーン装置およびそれに利用する歯車変速機 Pending JPH1038038A (ja)

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