JP4014704B2 - トランスミッションのシフト点を変更するための制御システム及び制御システムの操作方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はトランスミッションを制御するための制御システムに関し、特に、オートマチックモード(自動モード)におけるトランスミッションの部分スロットルシフトのシフト点を変更するための制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
制御システムはマニュアル操作及びオートマチック操作の両方を許容するために使用される。オートマチック操作においては、制御システムはエンジン速度のフルスロットル位置に基づいた予めプログラムされたシフト点を使用してトランスミッションを自動的にシフトする。
【0003】
シフト点は広い範囲の状態に渡って働くように設定されているが、ある場合においては騒音を減少しスムーズな操作を達成するために部分的スロットル位置に基づいたシフト点を提供することが有用となる。
【0004】
軽負荷状態の作業機械又は道路上を走行中の作業機械にとっては、低いエンジン速度でギアをアップシフトすることがより効率的である。従来のシステムでは、シフト点はスロットル位置センサーの入力に基づいて変更されていた。
【0005】
スロットル位置センサーは信頼性に欠けるものであり、エンジン速度が低過ぎる場合にもシフト点の変更を許すことがあり、機械の効率及び操作に影響を及ぼしている。
【0006】
本発明は上述した問題の1つ或いはそれ以上を克服せんとするものである。
【0007】
【発明の開示】
本発明の1つの側面においては、制御システムはエンジンとトルクコンバータ付きのトランスミッションを有する機械に使用されるのに適合している。
【0008】
制御システムはトランスミッションのシフトを制御するために使用され、トランスミッションの実際のギアを示す第1入力信号と、エンジン速度を示す第2入力信号と、トルクコンバータの出力速度を示す第3入力信号と、最小エンジン速度の設定を示す第4入力信号を含んでいる。各入力信号を受け取り、予め定めた関係に応じて機械とトランスミッションギアとの間の関係を調整するコントローラが設けられている。
【0009】
本発明の他の側面においては、エンジンとトルクコンバータ付きのトランスミッションを有する機械に関連した制御システムの操作方法が提供される。制御システムの操作方法は、実際のギア信号を検出し、エンジン速度信号を検出し、トルクコンバータの出力速度信号を検出し、最小エンジン速度を検出し、エンジン速度を所定の最小エンジン速度に落とすのに応じて、トランスミッションのシフト点を調整し、検出した各信号を比較してトランスミッションがいつアップシフトされるか、ダウンシフトされるか或いは変更されないかを決定し、決定された作動を実行するためにトランスミッションに信号を供給する各ステップを含んでいる。
【0010】
本発明は、オートマチックモードのときにトランスミッションのシフト点の変更を許容する制御システムを提供する。シフト点は実際のギア、エンジン速度信号及びトルクコンバータの出力速度信号を使用して変更され、機械の作動を実行中の仕事のタイプに応じて調整し、機械の性能を向上する。これらの信号は機械の他の機能のために設けられており、シフト点を変更するために使用可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1を参照すると、制御システム10は入力部分12と、マイクロプロセッサ14のようなコントローラと、出力部分16を含んでいる。制御システム10は、トランスミッションのシフト点を制御するために、エンジンとトルクコンバータ付きのトランスミッションを有する機械に使用されるように適合している。
【0012】
入力部分12はエンジン速度信号20と、トルクコンバータの出力速度信号22と、制御システムの作動がマニュアルモードか、自動フルスロットルモードか、自動部分スロットルモードかを示すモード信号24と、機械が前進方向或いは後進方向で作動しているかを示す方向信号26と、トップギア選択信号28と、最小エンジン速度信号30を含んでいる。最小エンジン速度信号30は、最小エンジン速度の設定を変えるために調整可能である。
【0013】
コントローラ14は自動シフトモジュール32と、トランスミッションソレノイド制御モジュール34を含んでいる。自動シフトモジュール32は入力信号20,22,30を受け取り、トランスミッションソレノイド制御モジュール34は入力信号24,26,28を受け取って、受け取った入力信号に対するトランスミッションのシフトを制御する。
【0014】
自動シフトモジュール32は“オフスロットル”モジュール36と、“非オフスロットル”モジュール38と、反ハンチングモジュール40を含んでいる。アップシフト、ダウンシフト或いはノーシフトが必要かを示すために、信号42が自動シフトモジュール32からトランスミッションソレノイド制御モジュール34に供給される。
【0015】
トランスミッションソレノイド制御モジュール34は、トランスミッションの実際のギアが何であるかを示すために信号44を自動シフトモジュール32に供給する。
【0016】
モジュール36,38はそれぞれ2つが各ギア用、1つがアップシフト用、1つがダウンシフト用の複数のルックアップテーブル45を含んでいる。各ルックアップテーブルは類似しており、特定のギアに関連した異なる値を有しているのみである。
【0017】
自動シフトモジュール32は、自動モードのときにトランスミッションのシフトを制御するために、複数のルックアップテーブルと関連した後述するロジック(論理)を使用する。
【0018】
出力部分16は、自動モードのときにトランスミッションのシフトを制御するために、トランスミッションソレノイド制御モジュール34からトランスミッションの図示しないソレノイドに供給される複数の信号50を含んでいる。
【0019】
図2及び図3を参照すると、コントローラ14は制御ロジック(論理)70を含んでおり、入力信号20,22,30と内部信号44を受け取って、これらの入力に基づいて処理を実行する。
【0020】
制御ロジック70は“オフスロットル”モジュール36内の図2に示された第1制御ロジック72と、“非オフスロットル”モジュール38内の図3に示された第2制御ロジック74から構成されている。
【0021】
第2ロジック74は、図4にライン80で示されているように、最小エンジン速度設定の一方の側である第1分岐76と、最小エンジン速度設定の他方の側である第2分岐78を有している。どのルックアップテーブルを使用するかは実際のギア信号44に依存する。論理機能中においてただ1つのルックアップテーブルのみを説明する。
【0022】
図2を参照すると、論理ブロック81が制御論理72又は74が使用されるか否かを決定する。もしトルクコンバータの出力速度をエンジン速度で割った比が1.2以上である場合、或いは変化率が負の大きな数以下である場合には、制御論理72が使用される。
【0023】
もし上述した2つの場合のいずれかが当てはまるならば、制御論理72が使用されて信号が実際のギアに関連したシフトテーブル45の1つに供給される。もし上述した2つの場合のいずれも当てはまらない場合には、信号84が図3に示される制御論理74に供給される。
【0024】
シフトテーブル45はエンジン速度信号20と実際のギア信号44を受け取り、トルクコンバータの出力速度を計算して論理ブロック86に信号85を送出する。
【0025】
論理ブロック86は計算されたトルクコンバータの出力速度信号85と実際のトルクコンバータの出力速度信号22を受け取り、実際のトルクコンバータの出力速度から計算されたトルクコンバータの出力速度を引いたものが0以上か否かを決定する。もし0以上の場合には、シフトを行う必要はない。もし0より小さい場合には、信号88が論理ブロック90に供給される。
【0026】
論理ブロック90は信号88とエンジン速度制限信号92を受け取り、エンジン速度から制限エンジン速度を引いたものが0以上か否かを決定する。もし0以上の場合にはダウンシフトが要求される。もし0より小さい場合には、シフトを行う必要はない。
【0027】
図3を参照すると、論理ブロック100は“非オフスロットル”状態を示す信号84と、エンジン速度信号20と、最小エンジン速度信号30を受け取る。論理ブロック100においては、最小エンジン速度信号30がエンジン速度信号20から引かれる。
【0028】
もしその結果が0以上の場合には、信号102が第1分岐76中のアップシフトルックアップテーブル45に供給される。もし結果が0より小さい場合には、信号104が第2分岐78中のアップシフトルックアップテーブル45aに供給される。
【0029】
第1分岐76中のアップシフトルックアップテーブル45は、実際のギア信号44と、エンジン速度信号20と、信号102を受け取る。受け取られた信号はトルクコンバータの出力速度を計算するために使用され、計算された速度を示す信号106が論理ブロック108に供給される。
【0030】
論理ブロック108においては、計算されたトルクコンバータの出力速度信号106が実際のトルクコンバータの出力速度信号22から差し引かれる。もし計算結果が0以上の場合には、信号109がソレノイド制御モジュール34に供給されてトランスミッションをアップシフトする。
【0031】
もし計算結果が0より小さい場合には、信号110がダウンシフトルックテーブル45bに供給される。ダウンシフトルックテーブル45bは信号110を受け取り、入力を再吟味して計算されたトルクコンバータの出力速度信号112を論理ブロック114に送出する。
【0032】
論理ブロック114においては、計算されたトルクコンバータの出力速度信号112が実際のトルクコンバータの出力速度信号22から差し引かれる。もし計算結果が0以上の場合には、シフト必要なしを示す信号116がモジュール34に供給される。
【0033】
もし計算結果が0より小さい場合には、信号118が論理ブロック120に送出される。論理ブロック120においては、エンジン速度制限信号92が実際のエンジン速度信号20から差し引かれる。
【0034】
もし計算結果が0以上の場合には、シフト必要なしを示す信号122がモジュール34に供給される。もし計算結果が0より小さい場合には、信号124がモジュール34に供給されてダウンシフトを行う。
【0035】
第2分岐78中のアップシフトルックアップテーブル45aは現在のギア信号44と、最小エンジン速度信号30と、信号104を受け取る。受け取られた信号はトルクコンバータの出力速度信号130を計算するために使用され、計算されたトルクコンバータの出力速度信号130が論理ブロック132に送出される。
【0036】
論理ブロック132においては、計算されたトルクコンバータの出力速度信号130が実際のトルクコンバータの出力速度信号22から差し引かれる。もし計算結果が0以上の場合には、信号134がモジュール34に供給されてトランスミッションをアップシフトする。
【0037】
もし計算結果が0より小さい場合には、信号136がダウンシフトルックアップテーブル45cに送出される。ダウンシフトルックアップテーブル45cは入力信号を受け取りこれを再吟味して、計算されたトルクコンバータの出力速度信号138を論理ブロック140に送出する。
【0038】
論理ブロック140においては、計算されたトルクコンバータの出力速度信号138が実際のトルクコンバータの出力速度信号22から差し引かれる。もし計算結果が0より小さい場合には、シフト必要なしを示す信号142がモジュール34に供給される。もし計算結果が0以上の場合には、信号144がモジュール34に供給されてトランスミッションをダウンシフトする。
【0039】
図4を参照すると、“非オフスロットル”モード中でどのシフト論理が使用されるかを示すためにチャート150が使用される。チャート150は最小エンジン速度信号30がライン80で示されるように変更されると、ダウンシフト領域、変更なし領域及びアップシフト領域がどのように変化するかを示している。
【0040】
ライン80がエンジン速度軸152に沿って移動すると、領域が変化する。チャート150は“非オフスロットル”モード中の数多くの状態でのアップシフト、ダウンシフト及び変更なしの領域を形成するライン155,156を含んでいる。
【0041】
最小エンジン速度ライン80を移動して最小エンジン速度設定を変更すると、制御論理70及びシフト機能が変化する。制御論理70の第1分岐76が図4のライン80の右側で使用され、第2分岐78がライン80の左側で使用される。
【0042】
ダウンシフトが要求されるか或いはアップシフトが禁止される前に、エンジン速度をどの程度低くできるかを制限するために、オペレータはエンジン速度軸152に沿って最小エンジン速度ライン80を変更可能である。
【0043】
このチャートは数多くの機械の使用の仕方についてのシフト点の選択を決定するために、制御がトルクコンバータの出力速度とエンジン速度の入力だけを必要とすることを示している。制御はこれらの入力のみで可変シフト点を提供可能である。
【0044】
図5を参照すると、チャート160は多くの領域を有する“オフスロットル”モード中でどのようなシフト論理が使用されるのかを示すために使用される。チャート160はエンジン速度軸162及びトルクコンバータの出力速度軸163に沿ってどのようにダウンシフト領域及びシフトなし領域が変化するのかを示している。
【0045】
ライン164は過剰なトルクコンバータの出力速度を示しており、ライン166は過剰なエンジン速度を示している。これらのライン164,166より上の領域では、部品寿命及び機械の制御に影響するためアップシフトが要求される。
【0046】
変更なし領域では、現在のギアにおいて次に高いギアよりも大きな減速容量が得られるので、従来のアップシフト速度でアップシフトを行うのは望ましくない。
【0047】
もしトルクコンバータの出力速度が通常のフルスロットルのダウシフト点以下に落ちたとすると、部分スロットルのシフト点で減速の増加を提供するためにダウンシフトを行うように制御される。
【0048】
チャート150,160のどちらを使用するかを決定するために、“非オフスロットル”及び“オフスロットル”モードが必要とされるが、制御論理はどちらのモードが使用されるかを決定するために、速度歴データ或いは他の同様なデータを使用する。制御が機能するためにはスロットルセンサは必要とされない。
【0049】
図6を参照すると、アップシフトとダウンシフトの間でのトランスミッションの反復を防止するための反ハンチングループ170及び関連する論理が示されている。
【0050】
反ハンチングループは制御システムが自動モードで且つアップシフトが必要なときに作動する。トランスミッションのハンチングはアップシフト後の所定の時間内にダウンシフトが起こると発生する。
【0051】
論理ブロック172においては、1つのギアから次に高いギアへトランスミッションがアップシフトされたか否かを決定する。もしトランスミッションがシフトされていないとすると、信号174がループ状に戻って再び論理ブロック172の判断を行う。
【0052】
もしトランスミッションが次に高いギアにシフトしたとすると、信号176が論理ブロック178に送出される。論理ブロック178においては、トランスミッションが次に高いギアにシフトしてから所定時間内にダウンシフトが発生したか否かがチェックされる。
【0053】
例えばΔt以内、本実施形態では15秒以内にダウンシフトが発生したとすると、信号180が論理ブロック182に送出される。もし15秒以内にトランスミッションのダウンシフトが発生しないとすると、信号183がループ状に論理ブロック172に戻される。
【0054】
論理ブロック182では部分スロットルをディスエーブルにし、一時的に予めプログラムされたフルスロットルのシフト点に復帰して、信号を論理ブロック184に送出する。
【0055】
論理ブロック184では、“問題ギア”からのアップシフト或いはハンチング周期の開始ギアからのダウンシフトが発生したか否かをチェックする。もしアップシフトが発生しないとすると、信号186がループ状に復帰する。
【0056】
もし次に高いギアより高いギアへのアップシフトが発生したとすると、信号188が論理ブロック190に送出される。論理ブロック190では一時的なアップシフトの設定をクリアし、信号192をループ状に論理ブロック172に復帰させ、再び処理ステップを行う。
【0057】
アップシフト又はダウンシフトが完了するまで、設定をクリアしてはならない。オペレータがアップシフト、ダウンシフト、又は方向変化を要求するか、或いはエンジン速度が1秒以上に渡り所定値以下になったときには、部分スロットルのシフトの設定も再びイネーブルされる。
【0058】
【産業上の利用可能性】
本発明の制御システムを使用するときには、オペレータがトランスミッションがマニュアルシフトは或いは自動シフトかを選択する。自動モードにおいては、オペレータは予めプログラムされたフルスロットルのシフト点を使用するか、或いは最小エンジン速度の設定を調整して部分スロットルのシフト点を使用するかを選択することができる。
【0059】
オペレータがマニュアルモード又は自動モードの信号24を制御する。もしオペレータが自動モードを選択したとすると、トランスミッションが選択されたトップギアを越えてアップシフトしないように、オペレータはまたトップギアの設定を選択する。
【0060】
制御システム10が自動モードにおいては、コントローラ14はエンジン速度信号20、トルクコンバータ出力速度信号22及び実際のギア信号44を受け取り、これらの信号に基づいてトランスミッションのシフトを制御する。
【0061】
受け取られた信号の関数としてシフト点を変更するために、最小エンジン速度信号30が使用される。図示しないスイッチを制御して最小エンジン速度信号30を選択することにより、オペレータはシフト点を変更する。
【0062】
コントローラ14はこれらの入力を利用してシフト点を調整し、ギアを介して自動的にシフトする。コントローラ14は実際のギア信号44を受け取り、どのルックアップテーブルが実際のギアに対応するかを決定する。
【0063】
ルックアップテーブル及び数多くの入力を使用して、これらの入力信号に基づいてコントローラはアップシフト又はダウンシフトを行う。制御ロジック70が、トランスミッションがアップシフトすべきか、ダウンシフトすべきか或いはシフトが必要でないかを決定する機能を実行する。
【0064】
もしコントローラがアップシフトが必要であると決定すると、シフトが実行され、所定の時間内にトランスミッションのダウンシフトが発生したか否かを決定するために、反ハンチングループ170が数多くの機能を実行する。
【0065】
上述したところから明らかなように、本発明の制御システムはトランスミッションのシフト点を変更するために使用可能である。シフト点は効率を改良するために変更可能であり、オペレータの好みに合わせて調整可能である。
【0066】
ある場合においては、機械の性能を改良するためにオペレータはトランスミッションを次のギアに早く且つ低いエンジン速度でシフトしたがる。トランスミッションがアップシフトとダウンシフトの間で反復せずにハンチングを防止するためにフルスロットルの設定に復帰するのを保証するために、反ハンチング制御が設けられている。
【0067】
本発明の他の側面、目的及び利益は添付図面、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を研究することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御システムの作動を制御するためのコントローラのブロック図である。
【図2】“オフスロットル”モードにおけるコントローラの自動決定機能を示すフローチャートである。
【図3】“非オフスロットル”モードにおけるコントローラの自動決定機能を示すフローチャートである。
【図4】“非オフスロットル”モードにおける最小エンジン速度が変化するときのシフト機能を示す図である。
【図5】“オフスロットル”モードにおける最小エンジン速度が変化したときのシフト機能を示す図である。
【図6】コントローラの反ハンチング機能を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 制御システム
12 入力部分
14 コントローラ
16 出力部分
32 自動シフトモジュール
34 トランスミッションソレノイド制御モジュール
36 “オフスロットル”モジュール
38 “非オフスロットル”モジュール
40 反ハンチングモジュール
Claims (13)
- エンジンと、トルクコンバータ付きのトランスミッションを有する機械に使用するのに適した、トランスミッションのシフト点を変更するための制御システムであって、
実際のトランスミッションのギアを示す第1入力信号と;
エンジン速度を示す第2入力信号と;
トルクコンバータの出力速度を示す第3入力信号と;
最小エンジン速度の設定を示す第4入力信号と;
前記各入力信号を受け取り、エンジン速度を所定の最小エンジン速度に落とすのに応じて、トランスミッションのシフト点を調整するコントローラと;
を具備したことを特徴とするトランスミッションのシフト点を変更するための制御システム。 - 前記第4入力信号はトランスミッションのシフト点を制御するためにオペレータにより調整可能であることを特徴とする請求項1記載の制御システム。
- 第1入力信号は制御システムのソレノイド制御から受け取られることを特徴とする請求項1記載の制御システム。
- 前記コントローラは実際のギア入力信号に関係した1セットのルックアップテーブルを含んでいることを特徴とする請求項1記載の制御システム。
- 前記1セットのルックアップテーブルはアップシフトに関係した第1テーブルと、ダウンシフトに関係した第2テーブルを含んでいることを特徴とする請求項4記載の制御システム。
- 制御システムがマニュアルモードである第1モードと制御システムが自動モードである第2モードとの間で切り換え可能な第5信号をさらに含んでいることを特徴とする請求項1記載の制御システム。
- 前記第5信号がマニュアルモードのときには、オペレータがトランスミッションのシフト点を制御することを特徴とする請求項6記載の制御システム。
- 前記第5信号が自動モードのときには、入力信号に応じてコントローラがトランスミッションのシフト点を制御することを特徴とする請求項6記載の制御システム。
- コントローラが、トランスミッションがアップシフトとダウンシフトとの間で行ったり来たりすることを防止する反ハンチングループを含んでいることを特徴とする請求項1記載の制御システム。
- 反ハンチングループはアップシフトの間に作動することを特徴とする請求項9記載の制御システム。
- 最大エンジン速度を制限する制御論理からの信号をさらに含んでいることを特徴とする請求項1記載の制御システム。
- エンジンと、トルクコンバータ付きのトランスミッションを有する機械に関連した制御システムの操作方法であって、
実際のギア信号を検出し;
エンジン速度信号を検出し;
トルクコンバータの出力速度信号を検出し;
最小エンジン速度を検出し;
エンジン検度を所定の最小エンジン速度に落とすのに応じて、トランスミッションのシフト点を調整し;
検出した前記信号を比較して、トランスミッションがいつアップシフトされるべきか、ダウンシフトされるべきか、或いは変更されないべきかを決定し;
決定した操作を実行するためにトランスミッションに信号を供給する;
各ステップを具備したことを特徴とする制御システムの操作方法。 - アップシフトとダウンシフトの間でのトランスミッションの行ったり来たりを防止するために、アップシフト中に反ハンチングチェックを実行するステップを含むことを特徴とする請求項12記載の方法。
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