JPH1073157A - 変速装置の制御方法およびその装置 - Google Patents

変速装置の制御方法およびその装置

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JPH1073157A
JPH1073157A JP9112254A JP11225497A JPH1073157A JP H1073157 A JPH1073157 A JP H1073157A JP 9112254 A JP9112254 A JP 9112254A JP 11225497 A JP11225497 A JP 11225497A JP H1073157 A JPH1073157 A JP H1073157A
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speed
gear ratio
value
engine
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JP9112254A
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Thomas Alan Genise
アラン ジェニーズ トーマス
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Eaton Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動変速装置において、変速機の入出力軸速
度および目標ギヤ比に基づいて、エンジンの同期作動に
よって誤認することなく係合完了を判断する。 【解決手段】 変速機12の入力軸18にマスタクラッチ 1
04を介してエンジン 102を連結し、システムコントロー
ラ 146によって、変速機12の出力軸速度OSおよびエンジ
ン 102のスロットル開度THL 等に基づいて、アクチュエ
ータ56， 116および 102を制御して、変速機12を自動的
にシフトする。目標ギヤ比GRT に係合するとき、エンジ
ン速度ES（＝入力軸速度IS）を真の同期速度OS・GRT か
ら第１オフセット値Ｘだけ外れるように調整する（ES＝
IS＝OS・GRT ±Ｘ）。そして、入力軸速度IS（＝ES）が
所定時間にわたって真の同期速度OS・GRT から第２オフ
セット値Ｙ（Ｙ＜Ｘ）の範囲内にあるならば（OS・GRT
−Ｙ≦IS≦OS・GRT ＋Ｙ）、目標ギヤ比に係合したこと
を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも部分的
に自動化された機械式変速装置の制御方法および制御装
置に関するものである。特に、本発明の好適な実施形態
では、エンジン速度制御を用いて目標ギヤ比の係合のた
めの同期状態を生じさせる変速装置において、変速機の
係合および非係合（ニュートラル）状態を判断するため
に入力軸（エンジン）速度および出力軸速度等の速度信
号を利用するようにした機械式変速装置の制御論理が提
供される。
【０００２】
【従来の技術】いわゆる「ダブル−Ｈ」形制御を用いた
レンジ（大減速比）形複式機械式変速機は、シフトレバ
ーの移動によってレンジシフトが自動的に選択されて、
運転者がボタンまたはレバーを用いてレンジ切換を選択
する必要がないものであり、米国特許第３，４２９，２
０２号、第４，５６１，３２５号、第４，４５５，８８
３号、第４，６６３，７２５号及び第４，９４４，１９
７号に記載されているように、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】スプリッタ（小減速比）／レンジ複合形の
複式機械式変速機は、重量形車両に広範に使用されてお
り、米国特許第４，７５４，６６５号、第４，９４４，
１９７号、第５，１９３，４１０号及び第５，３９０，
５６１号に記載されてい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。
【０００４】複式機械式変速機用の半自動シフト実行装
置は、最高ギヤ比グループへの手動シフト時に、その最
高ギヤ比グループ内だけの自動シフトを行うもので、従
来技術において公知であり、米国特許第４，７２２，２
４８号及び第５，０３８，６２７号に記載されており、
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。機械式変速機用の半自動シフト実行装置は、運転者
がトルク遮断及び同期状態の達成の両方またはいずれか
一方を手動で行う必要があるもので、従来技術において
知られ、米国特許第５，０５３，９６１号に記載されて
おり、この特許の開示内容は参考として本説明に含まれ
る。
【０００５】エンジンディザー等のエンジン燃料制御を
利用して、マスタークラッチの操作を必要としないでニ
ュートラルへシフトするための非トルクロック状態を発
生するようにした、少なくとも一部自動化されたシステ
ムが従来技術において知られ、米国特許第４，８５０，
２３６号及び第５，１０５，３５７号に開示されてお
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。
【０００６】マスタークラッチの係合状態においてエン
ジンへの燃料供給によって入力軸の回転速度を制御する
ようにした部分的に自動化された機械式変速装置は、米
国特許第４，３６０，０６５号、第５，３３５，５６６
号および第５，２７２，９３９号に記載されているよう
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。
【０００７】開示内容が参考として本説明に含まれる米
国特許第５，４３５，２１２号には、各レバー位置に対
して自動スプリッタシフトを備え、これによって「（２
＋１）×（２）×（２）」形１０速複式変速機を５速自
動変速機の容易さで運転することができる半自動シフト
実行システムが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】開示されている上記装
置は、入力軸速度(IS)および出力軸速度(OS)を表す入力
信号または記憶値および目標ギヤ比(GRT) を表す数値の
みに基づいては、目標ギヤ比の係合と、目標ギヤ比に係
合するためにエンジンによってなされた同期状態とを識
別することができないので、特定の用途においては完全
に満足できるものではなかった。このことにより、位置
センサ等のセンサの追加または制御ルーチンの追加を必
要とした。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、入出力軸速度を表す信号を利用して、エンジンの
同期作動に起因して誤認することなく、目標ギヤ比の係
合を確認することができる機械式自動変速装置の制御論
理を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所与の
出力軸速度に対して、エンジンが入力軸を目標ギヤ比の
係合のための同期速度（ES＝IS＝OS・GRT ±Ｘ なお、
マスタークラッチの係合時には、エンジン速度は入力軸
速度に等しい（ES＝IS））で回転させることによって、
目標ギヤ比の係合のための同期を行う形式の機械式自動
変速装置の制御論理であって、入力軸速度および出力軸
速度の関数として、目標ギヤ比の係合を判断する制御論
理が提供される。
【００１１】上記のことは、マスタークラッチが係合さ
れていて変速機がニュートラルにあるとき、目標ギヤ比
に係合するため、エンジン速度がオフセット速度に等し
くなるようにエンジンに燃料を供給し、目標ギヤ比に係
合するための真の同期速度から、約±60RPM 好ましくは
約−60RPM である第１オフセット値（Ｘ）だけ外れるよ
うにするのに対して（ES＝IS＝OS・GRT ＋Ｘ）、入力軸
速度が所定時間にわたって真の同期速度から、第１オフ
セット値より小さい約20RPM である第２オフセット値
（Ｙ：｜Ｙ｜＜｜Ｘ｜）の範囲内にあるならば（（OS・
GRT −Ｙ）≦IS≦（OS・GRT ＋Ｙ））、目標ギヤ比に係
合したことが判断されるようにした制御論理を利用する
ことによって達成される。
【００１２】したがって、本発明の制御論理を利用する
ことによって、入出力軸速度を表す信号を利用して、エ
ンジンの同期作動に起因して誤認することなく、目標ギ
ヤ比の係合を確認することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の上記及び他の目的及び利
点は、添付の図面に関連させた好適な発明の実施の形態
の以下の説明を読めば、明らかになるであろう。
【００１４】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、限定するものではな
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。「前方」及び
「後方」は、それぞれ通常通りに車両に取り付けたとき
の変速機の前端側及び後端側を示しており、図１におい
て、それぞれ変速機の左側及び右側である。「内方」及
び「外方」は、当該装置または示された部品の構造中心
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、上記用語及びその派生語及び類似
語に適用される。
【００１５】「複式変速機」は、主変速部と補助動力伝
達ユニット、例えば補助変速部とを直列に接続すること
によって、主変速部で選択された減速ギア比をさらに補
助変速部で選択された減速ギア比と組み合わせることが
できるようにした歯車変速機を表すために用いられてい
る。ここで使用されている「アップシフト」は、低速ギ
ア比から高速ギア比へのシフト動作のことであり、ここ
で使用されている「ダウンシフト」は、高速ギア比から
低速ギア比へのシフト動作のことである。
【００１６】図１及び図２は、本発明に係る半自動シフ
ト実行制御方法及びその装置により制御するのに特に適
したレンジ／スプリッタ結合形複式変速機１０を示して
いる。変速機１０は、主変速部１２をレンジ形及びスプ
リッタ形両方のギヤを備えた補助変速部１４と直列に接
続して構成されている。一般的に、変速機１０は、単一
の組み立て式ハウジング１６内に収容されており、常時
連結しているが選択的に切り離される摩擦マスタークラ
ッチを介してディーゼルエンジン等の原動機によって駆
動される入力軸１８を備えている。
【００１７】主変速部１２では、入力軸１８に少なくと
も１つの副軸アセンブリ２２を駆動する入力歯車２０が
取り付けられている。好ましくは、公知であって開示内
容が参考として本説明に含まれている米国特許第３，１
０５，３９５号及び第３，３３５，６１６号に示されて
いるように、入力歯車２０は複数のほぼ同一の主部副軸
アセンブリ２２をほぼ同一回転速度で同時に駆動する。
【００１８】主部副軸アセンブリ２２の各々は、ハウジ
ング１６内に軸受２６及び２８によって支持されている
主部副軸２４を有しており、主部副軸歯車３０、３２、
３４、３６及び３８がそれに固着されている。複数の主
部駆動歯車すなわち主軸歯車４０、４２及び４４に、変
速機主軸４６が挿通されており、公知のように摺動クラ
ッチカラー４８及び５０（ジョークラッチ）によって一
度に１つが主軸４６に選択的にクラッチ連結されてそれ
と共転できるようになっている。
【００１９】クラッチカラー４８は、また、入力歯車２
０を主軸４６にクラッチ連結して入力軸１８と主軸４６
との間を直結するためにも使用できる。好ましくは、主
部主軸歯車の各々に主軸４６が挿通され、対応の副軸歯
車群と常時噛み合い係合して、それらによって浮動支持
されるようにし、その取り付け手段及びそれから得られ
る特別な利点は、上記米国特許第３，１０５，３９５号
及び第３，３３５，６１６号に詳細に説明されている。
【００２０】一般的に、クラッチカラー４８及び５０
は、シフトバーハウジングアセンブリ５６に連動したシ
フトフォークまたはヨーク５２及び５４によってそれぞ
れ軸方向に位置決めされ、シフトバーハウジングアセン
ブリ５６は、公知のように多重シフトレールまたは単シ
フト軸形にすることができ、シフトレバー５７で手動制
御される。クラッチカラー４８及び５０は、好適な実施
形態では、公知の非同期複動形ジョークラッチ形式であ
る。
【００２１】主部主軸歯車４４は後退歯車であって、従
来形の中間アイドラ歯車５７（図２を参照）を介して副
軸歯車３８と常時噛み合い係合している。主部副軸歯車
３２は、動力取出装置等に動力を供給できるように設け
られている。ジョークラッチ４８及び５０は３位置クラ
ッチであって、図示の中央の軸方向非変位非連結位置、
最右側連結位置または最左側連結位置に位置決めされる
ことができる。
【００２２】補助変速部１４は、主変速部１２と直列に
接続され、上記米国特許第４，７５４，６６５号及び第
５，３９０，５６１号に記載されているような３層４速
スプリッタ／レンジ結合形のものである。主軸４６が補
助部１４内へ延出して、変速機の後端部から延出してい
る出力軸５８の内側端部内に軸支されている。
【００２３】補助変速部１４には、それぞれがハウジン
グ１６内に軸受６４及び６６によって支持されて、３つ
の補助部副軸歯車６８、７０及び７２を共転可能に固定
支持している補助部副軸６２を有している複数のほぼ同
一の補助部副軸アセンブリ６０（図２を参照）が設けら
れている。
【００２４】補助副軸歯車６８は、補助部スプリッタ歯
車７４と常時噛み合ってそれを支持している。補助副軸
歯車７０は、主軸４６の内側端部に同軸上で隣接する出
力軸５８の端部を挿通させるように設けられた補助部ス
プリッタ／レンジ歯車７６と常時噛み合ってそれを支持
している。補助副軸歯車は、出力軸５８を挿通させるよ
うに設けられた補助部レンジ歯車７８と常時噛み合って
それを支持している。
【００２５】従って、補助部副軸歯車６８及びスプリッ
タ歯車７４が、スプリッタ／レンジ結合形補助変速部１
４の第１歯車層すなわち歯車群を形成し、補助部副軸歯
車７０及びスプリッタ／レンジ歯車７６が第２歯車層を
形成し、補助部副軸歯車７２及びレンジ歯車７８が第３
歯車層を形成している。
【００２６】スプリッタ歯車７４またはスプリッタ／レ
ンジ歯車７６を主軸４６に選択的に連結するために摺動
両面ジョークラッチカラー８０が用いられているのに対
して、スプリッタ／レンジ歯車７６またはレンジ歯車７
８を出力軸５８に選択的に連結するために２位置同期ク
ラッチアセンブリ８２が用いられている。
【００２７】複動形ジョークラッチカラー８０の構造及
び機能は、主変速部１２に用いられている摺動クラッチ
カラー４８及び５０の構造及び機能とほぼ同一であり、
また複動形同期クラッチアセンブリ８２の機能は、通常
の形式の複動形同期クラッチアセンブリの構造及び機能
とほぼ同一であり、それらの例が米国特許第４，４６
２，４８９号、第４，１２５，１７９号及び第２，６６
７，９５５号に記載されており、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。図示の同期クラッチ
アセンブリ８２は、上記米国特許第４，４６２，４８９
号に記載されているピン形のものである。
【００２８】スプリッタジョークラッチ８０は、それぞ
れ歯車７６または歯車７４を主軸４６に連結するための
最右側または最左側位置に選択的に位置決めされる両面
すなわち複動形クラッチアセンブリである。従来技術で
は、スプリッタジョークラッチ８０は、公知のようにシ
フトノブ上の（ボタン等の）運転者選択スイッチによっ
て作動可能な２位置ピストンアクチュエータ８６によっ
て制御されるシフトフォーク８４によって軸方向に位置
決めされる。
【００２９】２位置同期クラッチアセンブリ８２も、そ
れぞれ歯車７８または７６を出力軸５８に選択的にクラ
ッチ連結するために最右側または最左側位置に選択的に
位置決めされる２位置クラッチである。クラッチアセン
ブリ８２は、２位置ピストン装置９０によって作動され
るシフトフォーク８８によって位置決めされ、ピストン
装置９０の作動及び制御については以下に詳細に説明す
る。
【００３０】図１ないし図３を参照すればわかるよう
に、スプリッタクラッチ８０及びレンジクラッチ８２の
両方をその軸方向前方及び後方位置に選択的に軸方向位
置決めすることによって、４種類の出力軸回転速度に対
する主軸回転速度の比を得ることができる。従って、補
助変速部１４はレンジ／スプリッタ結合形の３層補助部
であり、４種類の選択可能な速度、すなわち入力（主軸
４６）及び出力（出力軸５８）間の駆動比を与える。主
部１２は１つの後退速度と３つの潜在的に選択可能な前
進速度とを備えている。
【００３１】しかし、選択可能な主部前進ギア比の１
つ、すなわち主軸歯車４２に対応した低速ギア比は高レ
ンジでは使用されない。このため、変速機１０は「（２
＋１）×（２×２）」形変速機と呼ぶのが適当であり、
低速ギア比を分割することが望ましいか実用的であるか
に応じて、９または１０段階の選択可能な前進速度比が
得られる。レンジクラッチであるクラッチ８２は同期ク
ラッチでなければならないが、スプリッタクラッチであ
る複動形クラッチカラー８０は同期させる必要がない。
【００３２】上記米国特許第４，９４４，１９７号に開
示されているように、従来技術によれば、主部ギア比は
シフトレバーによって手動で選択、実行され、スプリッ
タシフトは、シフトレバーに設けられているかシフトノ
ブに組み込まれていることが多い手動セレクタレバーま
たはボタンの作動によって手動で選択され、遠隔２位置
アクチュエータによって実行される。
【００３３】レンジシフトは、遠隔２位置アクチュエー
タによって手動または自動的に選択、実行される。個別
のレンジ制御ボタン／レバーを設けるか、図３に示され
ているように、レバー作動式「ダブル−Ｈ」形制御を用
いてもよい。この形式のレンジ及びスプリッタアクチュ
エータ及び制御は、従来技術において公知で、例えば米
国特許第４，７８８，８８９号に記載されており、その
開示内容は参考として本説明に含まれる。
【００３４】変速機１０のシフト用の従来形シフトパタ
ーンが、図３に概略的に示されている。各ギヤレバー位
置での上下方向の区分がスプリッタシフトを表している
のに対して、Ｈパターンの３／４及び５／６区間からＨ
パターンの７／８及び９／１０区間への水平方向移動
が、変速機の低レンジから高レンジへのシフトを表して
いる。前述したように、従来技術では、スプリッタシフ
ト動作は通常通りに車両運転者が操作するスプリッタボ
タン等、一般的にはシフトレバーノブに設けられている
ボタンによって行われる。
【００３５】レンジクラッチシフトアセンブリの作動
は、図３に示されているようなシフトパターンの中央区
間と最右側区間との間でのギヤシフトレバーの移動に自
動的に応答する。一般形式のレンジシフト装置は従来技
術において公知であり、例えば上記米国特許第３，４２
９，２０２号、第４，４５５，８８３号、第４，５６
１，３２５号及び第４，６６３，７２５号を参照すれば
わかるであろう。
【００３６】図３において、変速機がほぼ等しい段間比
を有することが望ましいとすると、主変速部の段間比は
ほぼ等しく、スプリッタ段間比は主変速部の段間比の平
方根にほぼ等しく、かつ、レンジ段間比は、両レンジで
発生する主変速部の段数をＮとしたとき（すなわち
「（２＋１）×（２×２）」変速機１０ではＮ＝２）、
主変速部の段間比のＮ乗にほぼ等しくなければならな
い。
【００３７】所望の理想ギア比を与えて、これらのギア
比に近似したギヤ比が得られるように各ギヤを選択す
る。上記の例では、スプリッタの段間比が約３３．３％
であるのに対して、レンジの段間比は約３１６％であ
り、１．７８の平方根が約１．３３で、１．７８の２乗
（すなわちＮ＝２）が約３．１６であるから、これは約
７８％の段間比を有する「２＋１」主変速部にほぼ適し
ている。
【００３８】運転者が図３に示されているようなシフト
パターンの最右側区間へギヤレバーを移動させる以外に
は制御装置を作動させる必要がない変速機１０のレンジ
部のシフトを達成するため、シフトフォーク８８を移動
させるようにピストンアセンブリ９０に設けられている
スレーブ弁９２へ信号を送るレンジ制御弁アセンブリが
設けられている。
【００３９】本発明によれば、変速機１０の少なくとも
前進シフトは、図４に示されている車両用半自動変速装
置１００によって半自動的に実行される。本発明のシフ
ト制御方法及びその制御装置によって制御された、主部
１２を補助部１４に連結している複式変速機１０が、図
４に示されている。主部１２は、マスタークラッチ１０
４で車両エンジン１０２の駆動軸すなわちクランク軸に
作動連結された入力軸１８を備えており、補助部１４の
出力軸５８が、一般的に駆動軸によって、車両の駆動輪
（図示せず）に作動連結されている。
【００４０】主変速部１２から得られる変速ギア比は、
所望の主部１２の特定の変速ギア比に係合できるように
所定のシフトパターンに従ってシフトレバー５７を位置
決めすることによって、手動で選択することができる。
以下に説明するように、マスタークラッチ１０４の操作
及び手動による同期化は必要ない。
【００４１】好ましくは、本装置にシフト意志を感知す
る手段を設けて、トルクロック状態を最小限に抑えるか
解除する処置を自動的にとることによって、主部連結ギ
ヤ比から主部ニュートラルへのシフトを容易にすると共
に、さらに、トルク遮断及びニュートラルへのシフトが
行われたときに、必要なスプリッタシフトを事前選択し
て迅速に完了できるようにする。
【００４２】装置１００は、それぞれエンジン回転速度
（ES）、入力軸回転速度（IS）及び出力軸回転速度（O
S）を感知してそれらを表す信号を発生するセンサ１０
６、１０８及び１１０を備えている。エンジン１０２
は、電子制御することができ、ＳＡＥ（米国自動車技術
者協会）Ｊ−１９２２、ＳＡＥ Ｊ−１９３９、ISＯ
（国際標準化機構）１１８９８等の工業規格プロトコル
に基づいて作動する電子データリンク（ＤＬ）で通信す
る電子コントローラ１１２を備えている。スロットル位
置（運転者の要求）は、シフト点の選択及び他の制御論
理の望ましいパラメータである。個別のスロットル位置
センサ１１３を設けてもよいが、スロットル位置（ＴＨ
Ｌ）をデータリンクから感知してもよい。
【００４３】手動クラッチペダル１１５がマスタークラ
ッチ１０４を制御し、センサ１１４がクラッチの連結ま
たは切り離し状態を表す信号（ＣＬ）を発生する。マス
タークラッチ１０４の状態は、エンジン速度を入力軸速
度と比較することによって感知することもできる。コマ
ンド出力信号に従ってスプリッタクラッチ８２を作動さ
せるためのスプリッタアクチュエータ１１６が設けられ
ている。
【００４４】シフトレバー５７には、シフトしようとす
る運転者の意志を感知する感知手段またはボタン１２０
を備えたノブ１１８が設けられている。センサ１２２
が、ニュートラルへシフトしようとする運転者の意志の
有無の感知結果を表す信号（ＩＴＳ）を発生する。ＳＡ
Ｅ資料第８４０３０７号を参照すればわかるように、シ
フトレバーの動きを感知する様々な他のセンサを用いる
ことができる。
【００４５】運転者操作ディスプレイユニット１２４
が、６位置シフトパターンを図形表示しており、個別に
点灯できるボタンまたは他のディスプレイ素子１２６、
１２８、１３０、１３２、１３４及び１３６が各々の選
択可能な連結位置を表している。このユニットは、ま
た、停止からの始動時のスプリッタ位置選択用に高低の
スプリッタレンジの選択を行うトグル形制御部に接続さ
れたボタン１３８を備えている。その選択は、ランプ１
４２または１４４で表示される。
【００４６】本装置には、入力信号を受け取って所定の
論理規則に従って処理することによって、コマンド出力
信号１５０をシステムアクチュエータへ、例えばスプリ
ッタ部アクチュエータ１１６、エンジンコントローラ１
１２及びディスプレイユニット１２４へ送る制御装置１
４６（ＥＣＵ、システムコントローラ）が、好ましくは
米国特許第４，５９５，９８６号および第４，３６１，
０６５号に示されている形式のマイクロプロセッサベー
スの制御装置が設けられており、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。個別のシステムコン
トローラ１４６を設けてもよいが、電子データリンクで
通信するエンジンコントローラ１１２を用いることもで
きる。
【００４７】スプリッタアクチュエータ１１６は、２位
置装置か、同時係属中の米国特許出願第０８／５９７，
３０４号に示されているような３位置装置にすることが
でき、選択及び維持が可能なスプリッタ部ニュートラル
を与える。
【００４８】第３速から第４速、第４速から第３速等の
前進動的スプリッタ単独シフトは、運転者の介入を伴わ
ないで自動的に実行される。例えば、３位置スプリッタ
アクチュエータであるとすると、スプリッタシフトが必
要であることが感知されると、ＥＣＵ１４６は、アクチ
ュエータ１１６へアクチュエータをニュートラル方向へ
付勢するコマンドを、またエンジンコントローラ１１２
へトルクを最小限に抑えるか、遮断するコマンドを送
る。
【００４９】スプリッタニュートラルが感知されるとす
ぐに、エンジンは、現在の出力軸速度での目標ギア比に
対応した同期エンジン速度になるように命令される（ES
＝IS＝OS・GRT ±Ｅ Ｅは誤差）。クラッチのバッティ
ングを防止するため、反応時間及び軸速度及び加速度を
考慮して、同期がわずかに外れた状態で連結が発生する
ようにタイミングが調節される。この形式の自動スプリ
ッタシフトは、上記米国特許第４，７２２，２４８号及
び第５，４３５，２１２号に示されている。
【００５０】変速機１０の連結及びニュートラル（連結
していない）状態は、入力軸／出力軸回転速度と既知の
各ギヤ比とを一定時間にわたって比較することによって
感知することができる（IS／OS＝GRi ±Ｙ？ i ＝１〜
１０）。入力軸及び出力軸速度による論理の代わりに、
または、それに加えて、位置センサを用いることができ
る。
【００５１】目標ギア比に連結するために同期させると
き、バッティングのない円滑なジョークラッチ連結を達
成するために、エンジンは、真の同期速度（ESsynchro
＝（OS・GRT ）、好ましくは、ESsynchro ＝（OS・GR
T ）−45RPM ）より、第１オフセット値Ｘだけ、すなわ
ち、約30〜100RPM（好ましくは約40〜60RPM 、さらに好
ましくは約60RPM ）だけ高いか低い（好ましくは低い）
速度に達してそれを維持するように指示される。目標ギ
ア比の連結を確認するため、本装置では、入力速度（IS
＝（OS・GRT ）±20RPM ）が、出力軸速度(OS)と目標ギ
ア比(GRT) の数値の積のプラス・マイナス第２オフセッ
ト値Ｙ、すなわち、約10〜30RPM （好ましくは約10〜20
RPM 、さらに好ましくは約20RPM ）に、一定時間、約 1
00〜 400ミリ秒間にわたって、等しくなることを探索す
る。なお、好ましくは、第１オフセット値Ｘの絶対値
は、正の第２オフセット値Ｙの２倍以上とするとよい
（｜Ｘ｜≧２Ｙ）。
【００５２】図10に概略的に示す上記論理は、入力軸速
度および出力軸速度に基づいて、エンジンの同期作動に
よる誤った読み取りの可能性を最小限にして、変速機の
連結状態を判断することができる。また、所定時間の
間、感知された入力軸速度が、出力軸速度(OS)に各ギヤ
比(GRT) の数値を乗じたそれぞれの積から、第１オフセ
ット値の絶対値より小さい正の第３オフセット値（Ｚ＜
｜Ｘ｜）を減じた差以上であり、かつ、出力軸速度(OS)
に各ギヤ比(GRT) の数値を乗じたそれぞれの積に、正の
第３オフセット値（Ｚ）を加えた和以下であるとき
（((OS・GRT)−Ｚ）≦IS≦((OS・GRT)＋Ｚ））、すべて
のギヤ比が離脱したこと、すなわちニュートラル状態を
判断することができる。
【００５３】偶数ギヤ比（すなわち高スプリッタ比）で
あり、所定のエンジン速度／入力軸速度（例えば、約2,
100RPMに調速されたディーゼルエンジンの場合は約1,37
5RPM）を越えるとき、レバーアップシフト（自動スプリ
ッタダウンシフトを伴う）が適当であって、運転者によ
って要求された場合、本装置は、それを半自動的に実行
する。
【００５４】同様に、奇数ギヤ比（すなわち低スプリッ
タ比）であり、所定のエンジン速度（例えば、同じエン
ジンの場合は約1,350RPM）より低いとき、レバーダウン
シフト（自動スプリッタアップシフトを伴う）が適当で
あって、運転者によって要求された場合、本装置は、そ
れを半自動的に実行する。
【００５５】図５は、自動スプリッタシフト点及び適当
なレバーシフト点を説明している。スプリッタシフトは
自動的に実行されるが、スプリッタシフトを伴うレバー
シフトは、運転者の開始操作及び主部ジョークラッチの
作動を必要とすることに注意されたい。
【００５６】ディスプレイユニット１２４は、現在の連
結ギヤ比レバー位置と、もしあれば、現在の適当なレバ
ーシフトのレバー位置とを運転者に知らせる。１つの発
明の実施形態では、現在の連結ギヤ比のレバー位置を継
続して点灯するボタンで示す一方、適切なレバーシフト
のレバー位置を点滅するボタンで示すことができる。
【００５７】第４速ギヤに連結しており、入力軸速度が
1,525RPMであるとすると、３／４ボタン１３０が継続し
て点灯して、第３または第４速ギヤが連結していること
を表示し、第５速へのアップシフトが適切であるので、
５／６ボタン１３２が点滅する。運転者は、第４速のま
まにすることを選択するか、第５速へのシフトが望まし
いと決定することができる。
【００５８】運転者がレバーをニュートラルへ移動さ
せ、マスタークラッチが連結してニュートラルが確認さ
れると、３／４ボタンが消灯する一方、適当なスプリッ
タシフト（本例では、スプリッタ高からスプリッタ低へ
のスプリッタシフト）が完了したとき、コントローラ１
４６はエンジン及び入力軸速度をそれの同期値に接近さ
せるコマンドをエンジンコントローラへ送る。同期状態
が存在することが確認されたとき、運転者はクラッチを
使用することなく、５／６レバー位置へ容易にシフトす
ることができる。第５速に連結していることが確認され
た時、５／６ボタン１３２が継続的に点灯する。
【００５９】好ましくは、シフトノブ１１８に、運転者
が自分にレバーシフトシーケンスを開始する意志がある
ことを表示できるようにするセンサまたはシフト意志ボ
タン１２０を設ける。シフト意志信号(ITS) を受け取っ
たとき、コントローラ１４６は、コマンドを発信してス
ロットル操作によってトルクロックを解除し、また、必
要なスプリッタシフトを事前選択する。
【００６０】これによって、運転者がスロットル操作ま
たはクラッチの切り離しを行うことなく、連結ギヤ比
（第４速）からニュートラルへ簡単にシフトできると共
に、迅速なスプリッタシフトを行うことができる。クラ
ッチの切り離しを必要としないでトルクロックを解除す
るためのエンジン操作は、上記米国特許第４，８５０，
２３６号及び第５，１０５，３５７号に詳細に記載され
ている。
【００６１】ニュートラルにあるとき、通常は運転者は
目標ギア比へいつシフトすべきかのリズム感を持つよう
になるであろう。あるいは、本装置は、目標レバー位置
へレバーを移動させることができるまで、エンジン速度
が同期作動している時またはそれに接近している時を運
転者に知らせるようにしてもよい。これは、音声アラー
ム、個別の「シフトＯＫ」ランプ、及び単純に目標レバ
ー位置ボタンの点滅頻度を変化させることによるか、そ
のいずれかによって行うことができる。
【００６２】あるいは、開示内容が参考として本説明に
含まれる米国特許第４，０２３，４４３号に記載されて
いるように、運転者への報告は、適当な同期状態が存在
するようになるまで、シフト動作の防止または禁止を含
むようにしてもよい。また、３／４レバー位置ボタン１
３０等の位置ボタン全体を点灯する代わりに、各ギア比
に対して個別制御した照明付きボタン等（すなわち２つ
の後退及び１０の前進速比の各々に対して個別に制御さ
れたディスプレイ素子）を設けてもよい。
【００６３】シフトの完了及びそれが確認されたとき、
燃料供給の制御は運転者に戻される。クラッチペダル１
１５は、停止からの始動操作以外での使用を意図してい
ない。シフト作動中にクラッチを手動で切り離した場
合、スロットル制御は直ちに運転者に戻される。
【００６４】出力速度（OS）を常に監視して、シフトシ
ーケンス中に速度変化によって「最良ギヤ」が変更され
た場合、点滅ボタンによって新しい「最良ギヤ」が表示
されてそのための同期がなされる。
【００６５】シフト意志センサがない場合、（第４速か
ら第５速へのシフト等の）レバーシフトを行うには、運
転者が３／４レバー位置からニュートラルへシフトし、
そのときに、クラッチ１０４が連結していれば、コント
ローラは必要なスプリッタダウンシフトを開始して、第
５速目標ギア比に連結するための同期エンジン及び入力
軸速度（ES＝IS＝（OS・3.16±Ｘ）を生じるようにエン
ジン１０２に燃料を供給する。第５速ギヤの連結及びそ
れが確認されたとき、５／６ボタンが継続的に点灯し、
燃料供給制御が運転者に戻される。多くの運転状態で
は、ニュートラルへシフトするために、スロットル及び
マスタークラッチの両方またはいずれか一方を運転者が
操作する必要がある。
【００６６】連結される側と連結する側のクラッチ歯の
速度差を制御または感知するために同様な論理を使用す
ることができる。この場合、クラッチ４８及び５０は、
出力軸速度(OS)に目標ギア比(GRT) における補助部ギア
比(GRAT)を乗じた積（OS・GR AT）で回転しているのに対
して、歯車に固定されたクラッチ部材は、入力軸速度(I
S)を目標ギア比(GRT) における主部ギア比(GRMT)で除し
た商（IS／GRMT）で回転している。例えば、補助部が適
当に連結されているものとして、主部クラッチの前後に
60RPM の差を生じるためには、エンジン速度及び入力軸
速度がES＝IS＝((OS・GRAT）−60）・GRMTになるように
する。
【００６７】自動変速装置１００のシフト制御を概略的
に示すフローチャートを図６ないし図９に示す。
【００６８】本発明の制御方法及びその装置の特徴の多
くは、様々な形式の変速機に適用することができるが、
本発明は、所与の前進ギヤ比段数に対して使用されるレ
バーシフト数が最小限であることから、スプリッタ形変
速機または自動レンジシフトを特徴とするスプリッタ／
レンジ結合形変速機（米国特許第５，０００，０６０号
を参照されたい。この特許の開示内容は参考として本説
明に含まれる）に特に適している。好ましくは、レバー
シフトが適切でない場合、シフト意志信号は作動されな
い。
【００６９】装置１００の全体または一部が故障した場
合、変速機１０は徐行退避モードにおいて、段間比が広
い前進２速、３速または５速変速機として運転されるこ
とができる。
【００７０】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を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレンジ／スプリッタ
結合形複式変速機の縦断面図である。
【図２】図１の変速機の補助変速部の副軸部分を拡大し
て示す断面図である。
【図３】図１の変速機のシフトパターンおよび変速比を
示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半自動シフト実行変
速装置を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る変速装置のシフト点
論理を説明するグラフ図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る変速装置のシフト制
御を概略的に示すフローチャートである。
【図７】図６のＢ部分からのサブルーチンを示すフロー
チャートである。
【図８】図６のＡ部分からのサブルーチンを示すフロー
チャートである。
【図９】図７のＣ部分からのサブルーチンを示すフロー
チャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る変速装置の制御論
理を概略的に示すグラフ図である。
【符号の説明】
10 変速機 18 入力軸 48,50 クラッチカラー 58 出力軸 112 エンジンコントローラ 146 制御装置 ES エンジン速度 IS 入力軸速度 OS 出力軸速度 GRT 目標ギヤ比 Ｘ 第１オフセット値 Ｙ 第２オフセット値
───────────────────────────────────────────────────── 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 (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御可能なエンジンによって駆動される
    入力軸と、既知の数値を有する選択ギヤ比に選択的に係
    合および離脱するために選択的に係合および離脱可能な
    複数のジョークラッチとを有する機械式変速機と、 入力軸回転速度(IS)および出力軸回転速度(OS)を表す信
    号を提供する検出手段と、 該入出力軸回転速度を表す信号を含む入力信号を受信
    し、それらを所定の論理規則に従って処理して、前記エ
    ンジンの回転速度を制御するエンジンコントローラを含
    むシステムアクチュエータへコマンド出力信号を出力す
    るシステムコントローラとを備えた少なくとも部分的に
    自動化された変速装置の制御方法であって、 前記入力軸速度(IS)が、(i) 前記出力軸速度(OS)に目標
    ギヤ比(GRT) の数値を乗じた積に、(ii)第１オフセット
    値（Ｘ）を加えた和に等しくなるように、前記エンジン
    を回転させるように前記エンジンコントローラに命令し
    て（ES＝IS＝ (OS・GRT)＋Ｘ）、ニュートラルから目標
    ギヤ比(GRT) に係合させ、 第１所定時間の間、感知された入力軸速度が、(i) 前記
    出力軸速度(OS)に前記目標ギヤ比(GRT) の数値を乗じた
    積から、(ii)前記第１オフセット値の絶対値より小さい
    正の第２オフセット値（Ｙ＜｜Ｘ｜）を減じた差以上で
    あり、かつ、(i) 前記出力軸速度(OS)に前記目標ギヤ比
    (GRT) の数値を乗じた積に、(ii)前記正の第２オフセッ
    ト値（Ｙ）を加えた和以下であるとき（((OS・GRT)−
    Ｙ）≦IS≦((OS・GRT)＋Ｙ））、ギヤ比が係合したこと
    判断することを特徴とする変速装置の制御方法。
  2. 【請求項２】 前記第１オフセット値の絶対値は、前記
    第２オフセット値の２倍以上である（｜Ｘ｜≧２Ｙ）こ
    とを特徴とする請求項１に記載の変速装置の制御方法。
  3. 【請求項３】 前記第１オフセット値は、負の値である
    ことを特徴とする請求項１に記載の変速装置の制御方
    法。
  4. 【請求項４】 前記第１オフセット値は、負の値である
    ことを特徴とする請求項２に記載の変速装置の制御方
    法。
  5. 【請求項５】 前記第１オフセット値の絶対値は、約40
    〜60RPM であることを特徴とする請求項１に記載の変速
    装置の制御方法。
  6. 【請求項６】 前記第１オフセット値の絶対値は、約40
    〜60RPM であることを特徴とする請求項２に記載の変速
    装置の制御方法。
  7. 【請求項７】 前記第１オフセット値の絶対値は、約40
    〜60RPM であることを特徴とする請求項３に記載の変速
    装置の制御方法。
  8. 【請求項８】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミリ
    秒であることを特徴とする請求項１に記載の変速装置の
    制御方法。
  9. 【請求項９】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミリ
    秒であることを特徴とする請求項２に記載の変速装置の
    制御方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項３に記載の変速装置
    の制御方法。
  11. 【請求項１１】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項５に記載の変速装置
    の制御方法。
  12. 【請求項１２】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項１に記載の変速装置の
    制御方法。
  13. 【請求項１３】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項２に記載の変速装置の
    制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項５に記載の変速装置の
    制御方法。
  15. 【請求項１５】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項６に記載の変速装置の
    制御方法。
  16. 【請求項１６】 第１所定時間の間、感知された入力軸
    速度が、(i) 前記出力軸速度(OS)に前記各ギヤ比(GRT)
    の数値を乗じたそれぞれの積から、(ii)前記第１オフセ
    ット値の絶対値より小さい正の第３オフセット値（Ｚ＜
    ｜Ｘ｜）を減じた差以上であり、かつ、(i) 前記出力軸
    速度(OS)に前記各ギヤ比(GRT) の数値を乗じたそれぞれ
    の積に、(ii)前記正の第３オフセット値（Ｚ）を加えた
    和以下であるとき（((OS・GRT)−Ｚ）≦IS≦((OS・GRT)
    ＋Ｚ））、すべてのギヤ比が離脱したこと判断すること
    を特徴とする請求項１に記載の変速装置の制御方法。
  17. 【請求項１７】 制御可能なエンジンによって駆動され
    る入力軸と、出力軸と、既知の数値を有する選択ギヤ比
    に選択的に係合および離脱するために選択的に係合およ
    び離脱可能な複数のジョークラッチとを有する機械式変
    速機と、 入力軸回転速度(IS)および出力軸回転速度(OS)を表す信
    号を提供する検出手段と、 該入出力軸回転速度を表す信号を含む入力信号を受信
    し、それらを所定の論理規則に従って処理して、前記エ
    ンジンの回転速度を制御するエンジンコントローラを含
    むシステムアクチュエータへコマンド出力信号を出力す
    るシステムコントローラとを備えた少なくとも部分的に
    自動化された変速装置の制御装置であって、 前記論理規則は、前記入力軸速度(IS)が、(i) 前記出力
    軸速度(OS)に目標ギヤ比(GRT) の数値を乗じた積に、(i
    i)第１オフセット値（Ｘ）を加えた和に等しくなるよう
    に、前記エンジンを回転させるように前記エンジンコン
    トローラに命令することによって（ES＝IS＝ (OS・GRT)
    ＋Ｘ）、ニュートラルから目標ギヤ比(GRT) に係合さ
    せ、 第１所定時間の間、感知された入力軸速度が、(i) 前記
    出力軸速度(OS)に前記目標ギヤ比(GRT) の数値を乗じた
    積から、(ii)前記第１オフセット値の絶対値より小さい
    正の第２オフセット値（Ｙ＜｜Ｘ｜）を減じた差以上で
    あり、かつ、(i) 前記出力軸速度(OS)に前記目標ギヤ比
    (GRT) の数値を乗じた積に、(ii)前記正の第２オフセッ
    ト値（Ｙ）を加えた和以下であるとき（((OS・GRT)−
    Ｙ）≦IS≦((OS・GRT)＋Ｙ））、ギヤ比が係合したこと
    判断する規則を含んでいることを特徴とする変速装置の
    制御装置。
  18. 【請求項１８】 前記第１オフセット値の絶対値は、前
    記第２オフセット値の２倍以上である（｜Ｘ｜≧２Ｙ）
    ことを特徴とする請求項17に記載の変速装置の制御装
    置。
  19. 【請求項１９】 前記第１オフセット値は、負の値であ
    ることを特徴とする請求項17に記載の変速装置の制御装
    置。
  20. 【請求項２０】 前記第１オフセット値は、負の値であ
    ることを特徴とする請求項18に記載の変速装置の制御装
    置。
  21. 【請求項２１】 前記第１オフセット値の絶対値は、約
    40〜60RPM であることを特徴とする請求項17に記載の変
    速装置の制御装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１オフセット値の絶対値は、約
    40〜60RPM であることを特徴とする請求項18に記載の変
    速装置の制御装置。
  23. 【請求項２３】 前記第１オフセット値の絶対値は、約
    40〜60RPM であることを特徴とする請求項19に記載の変
    速装置の制御装置。
  24. 【請求項２４】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項20に記載の変速装置
    の制御装置。
  25. 【請求項２５】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項18に記載の変速装置
    の制御装置。
  26. 【請求項２６】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項19に記載の変速装置
    の制御装置。
  27. 【請求項２７】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項21に記載の変速装置
    の制御装置。
  28. 【請求項２８】 前記エンジンコントローラは、前記エ
    ンジンに取付けられたマイクロプロセッサベースのコン
    ピュータからなり、前記論理規則を記憶したメモリを有
    していることを特徴とする請求項17に記載の変速装置の
    制御装置。
  29. 【請求項２９】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項17に記載の変速装置の
    制御装置。
  30. 【請求項３０】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項18に記載の変速装置の
    制御装置。
  31. 【請求項３１】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項21に記載の変速装置の
    制御装置。
  32. 【請求項３２】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項22に記載の変速装置の
    制御装置。
  33. 【請求項３３】 制御可能なエンジンによって駆動され
    る入力軸と、出力軸と、既知の数値を有する選択ギヤ比
    に選択的に係合および離脱するために選択的に係合およ
    び離脱可能な複数のジョークラッチとを有する機械式変
    速機と、 入力軸回転速度(IS)および出力軸回転速度(OS)を表す信
    号を提供する検出手段と、 前記エンジンの回転速度を制御するエンジン燃料コント
    ローラと組み合わされて、少なくとも部分的に自動化さ
    れた変速装置を構成し、 前記入出力軸回転速度を表す信号を含む入力信号を受信
    し、それらを所定の論理規則に従って処理して、前記エ
    ンジン燃料コントローラを含むシステムアクチュエータ
    へコマンド出力信号を出力して、前記変速装置を制御す
    るマイクロプロセッサベースのシステムコントローラで
    あって、 前記入力軸速度(IS)が、(i) 前記出力軸速度(OS)に目標
    ギヤ比(GRT) の数値を乗じた積に、(ii)第１オフセット
    値（Ｘ）を加えた和に等しくなるように、前記エンジン
    を回転させるように前記エンジン燃料コントローラに命
    令して（ES＝IS＝ (OS・GRT)＋Ｘ）、ニュートラルから
    目標ギヤ比(GRT) に係合させ、 第１所定時間の間、感知された入力軸速度が、(i) 前記
    出力軸速度(OS)に前記目標ギヤ比(GRT) の数値を乗じた
    積から、(ii)前記第１オフセット値の絶対値より小さい
    正の第２オフセット値（Ｙ＜｜Ｘ｜）を減じた差以上で
    あり、かつ、(i) 前記出力軸速度(OS)に前記目標ギヤ比
    (GRT) の数値を乗じた積に、(ii)前記正の第２オフセッ
    ト値（Ｙ）を加えた和以下であるとき（((OS・GRT)−
    Ｙ）≦IS≦((OS・GRT)＋Ｙ））、ギヤ比が係合したこと
    判断する論理規則を記憶したメモリを有していることを
    特徴とするシステムコントローラ。
  34. 【請求項３４】 前記第１オフセット値の絶対値は、
    前記第２オフセット値の２倍以上である（｜Ｘ｜≧２
    Ｙ）ことを特徴とする請求項33に記載のシステムコント
    ローラ。
  35. 【請求項３５】 前記第１オフセット値の絶対値は、約
    40〜60RPM であることを特徴とする請求項33に記載の変
    速装置の制御装置。
  36. 【請求項３６】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項33に記載のシステム
    コントローラ。
  37. 【請求項３７】 前記第１所定時間は、約 100〜400 ミ
    リ秒であることを特徴とする請求項34に記載のシステム
    コントローラ。
  38. 【請求項３８】 前記第２オフセット値は、約10〜20RP
    M であることを特徴とする請求項35に記載のシステムコ
    ントローラ。
  39. 【請求項３９】 エンジンに取付けられたマイクロプロ
    セッサベースのエンジンコントロールユニットの一部で
    あることを特徴とする請求項33に記載のシステムコント
    ローラ。
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