JP4588273B2 - 油圧機械式トランスミッションの油圧ユニットの出力速度を決定するための装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ユニットを持つ油圧機械式トランスミッションに関し、更に詳細には、油圧ユニットの実出力速度を決定するための方法及び手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧機械式トランスミッションの制御装置が油圧ユニットに対し、様々な入力要因に基づいて所与の出力速度を指令する。適正に制御するため、制御装置に油圧ユニットの実出力速度をフィードバックする必要がある。これは、従来、ハイドロユニット出力シャフト又はこのハイドロユニット出力シャフトによって駆動されるギヤに設けられた指向性ホール効果センサ及び磁気リングを使用することによって行われてきた。この方法の一つの欠点は、指向性ホール効果センサ及び磁気リングが比較的高価であるということである。別の欠点は、油圧ユニットがほぼゼロストロークにある場合にハイドロユニット出力速度が低く、速度パルスの周波数もまた低いということである。従って、ハイドロユニット出力速度を計測するための更新速度が低い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、指向性ホール効果速度センサの使用と関連した上述の欠点を解決することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のトランスミッションは、二つの比較的安価な非指向性可変リラクタンス速度センサをトランスミッションの異なるギヤで使用し、油圧ユニット出力の速度及び方向を正確に決定する。一方のセンサは、油圧ユニットのハイドロユニット出力に設けられ、ハイドロユニット出力速度を直接計測する。他方のセンサは、トランスミッションの遊星キャリヤに設けられ、ハイドロユニット出力速度を間接的に計測する。ハイドロユニット出力速度は、現在のエンジン速度及び周知のトランスミッションギヤ比に基づいて計算されなければならない。油圧ユニットが停止しているとき又はゆっくりとした速度で回転しているとき、キャリヤは比較的速い速度で回転する。更に、キャリヤが停止しているとき又はゆっくりとした速度で回転しているとき、油圧ユニット出力シャフトは比較的速い速度で回転する。比較的速い方の実速度を計測しているセンサが、ハイドロユニット出力速度を決定するのに使用されるセンサである。二つの計測速度が互いに比較的近い移行期間がある。この移行期間では、二つのセンサによって決定されたハイドロユニット出力速度を平均し、制御装置は平均値をハイドロユニット出力速度として使用する。
【０００５】
実速度計測値が高い方のセンサを使用することによって、速度計測の周波数は、２５０Ｈｚと等しいか或いはそれ以上である。その結果、閉ループ速度制御を行うため、速度を４ｍｓ毎に新たに且つ正確に計測できる。可変リラクタンスセンサは安価であり、締まり嵌めした磁気リングを使用する必要なしに、トランスミッション内の現存のギヤを計測できる。更に、油圧ユニット速度を計測するために二つのセンサを設けることにより、制御装置によってエラーをチェックでき、機内診断できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の油圧機械式トランスミッションを図１に示し、これに参照番号１０が附してある。トランスミッション１０は、出力シャフト１４を持つエンジン１２によって駆動されるようになっている。トランスミッションは、油圧ユニットを更に含み、このユニットは、可変速ポンプ１６及びこのポンプによって駆動されるモータ１８を含む。エンジン出力シャフト１４は、ギヤＮ２及びＮ１を通して油圧ポンプ１６を駆動する。
【０００７】
トランスミッションは、遊星ギヤ組２４及び２６を持つ遊星システム２０を含む。遊星ギヤ組は、二つの遊星ギヤ組の一体の遊星ギヤＰ１及びＰ２の夫々を支持する共通の遊星キャリヤ２８を有する。遊星ギヤＰ２と噛み合う単一のリングギヤＲ２が設けられている。エンジン出力シャフト１４は、更に、第１遊星ギヤ組２４の太陽ギヤＳ１を駆動する。第２遊星ギヤ組２６は太陽ギヤＳ２を有する。
【０００８】
トランスミッションは、二つのクラッチ、即ち低速クラッチＣＬ及び高速クラッチＣＨを含む。クラッチＣＬは、ギヤＮ５及びＮ６を通してキャリヤ２８をディファレンシャル駆動シャフト４２に連結するように係合できる。クラッチＣＨは、ギヤＮ５及びＮ６を通して太陽ギヤＳ２をディファレンシャル駆動シャフト４２に連結するように係合できる。トランスミッションは、リングギヤＲ３、遊星ギヤＰ３、及び太陽ギヤＳ３を持つ後退油圧ギヤ組３０を更に含む。ブレーキＢＲを係合させてリングギヤＲ３の回転を停止し、二つのクラッチを係合解除したとき、Ｓ３が逆方向に回転し、これによって駆動シャフト４２の回転方向を変える。
【０００９】
トランスミッションは、トランスミッション１０を作動するために油圧制御装置４６と連通した電子式制御装置４４を含む。油圧制御装置は、油圧可変ユニット１６の出力を制御するため、並びにトランスミッションのクラッチＣＬ、ＣＨ、及びブレーキＢＲの係合及び係合解除を行うために使用される。制御装置４４は、更に、エンジン１２及びトランスミッション１０の制御を調和させるため、エンジンの電子式制御ユニット４８と連通している。トランスミッション制御装置４４は、とりわけ、太陽ギヤＳ１の速度であるエンジンの速度に関する入力をエンジンの電子式制御ユニット４８から受け入れる。
【００１０】
電子式制御装置４４は、ギヤＮ４を駆動するハイドロユニット出力シャフト５０の速度を指令する。トランスミッションを制御するため、閉ループ速度制御システムを設けることが必要であり、このシステムでは、ハイドロユニット出力シャフト５０の速度を制御装置４４に提供する。
【００１１】
第１可変リラクタンス速度センサ５８が、ハイドロユニット出力によってギヤＮ３及びＮ４を通して駆動されるリングギヤＲ２の速度を計測する。Ｒ２の速度は、ハイドロユニット出力速度と正比例する。別の態様では、ハイドロユニット出力シャフトに設けられたギヤＮ４の速度を計測するため、センサ５８を配置できる。センサ５８は、ハイドロユニット出力速度を直接計測する。
【００１２】
第２可変リラクタンス速度センサ６０が、遊星キャリヤ２８の速度を計測する。これは、電子式制御装置４４がハイドロユニット出力速度をキャリヤ速度及び太陽ギヤＳ１の速度から計算しなければならないため、ハイドロユニット出力速度の間接的計測である。ハイドロユニット出力速度は、以下の等式から計算される。
ハイドロ速度＝｛（［（Ｐ２＊Ｓ１）＋（Ｐ１＊Ｒ２）＊［キャリヤの速度］−［Ｐ２＊Ｓ１（速度Ｓ１）］）／（Ｐ１＊Ｒ２）｝＊｛−Ｎ４／Ｎ３｝
ここで、Ｐ１、Ｓ１等は夫々のギヤに設けられた歯の数を表す。結果的に得られた値は正負いずれかであり、かくしてハイドロユニット出力の回転方向を示す。この等式は、ハイドロユニット出力速度がリングギヤＲ２に設けられたセンサ５８によって決定される場合でも、ハイドロ出力の方向を決定するためにいつでも使用できる。
【００１３】
図２を参照すると、キャリヤの速度及びリングギヤＲ２の速度が車輛の対地速度に関して示してある。わかるように、キャリヤ速度及びリングギヤ速度のいずれも、同じ対地速度で、ゼロ又はほぼゼロでない。二つのうちの一方が、常に、ハイドロユニット出力に対する必要な計測周波数を与えるのに十分速い速度で回転している。二つのセンサ５８、６０のうちのいずれのセンサが計測を行っていようと、最も速い実速度は、被計測ハイドロユニット出力速度を決定するのに使用されたセンサである。実際にセンサによって計測された二つの速度が近く、互いに１０％以内である場合には、二つのセンサの両方によって決定されたハイドロユニット出力速度を互いに平均化する。平均値を制御装置がハイドロユニット出力速度として使用する。
【００１４】
指向性ホール効果センサの代わりに二つの磁気センサを使用することによって、油圧ユニットを停止した場合又はほぼ停止した場合でも、速度計測の周波数は常に２５０Ｈｚ以上である。
【００１５】
ハイドロユニット出力速度の間接的計測を行うのにキャリヤを使用するのが好ましい。しかしながら、遊星ギヤ組２４によって駆動されるトランスミッションの他の構成要素をこの計測で使用できる。例えば、太陽ギヤＳ２又はＳ３の速度を計測でき、これからハイドロユニット出力速度を計算できる。いずれのエレメントを使用するのかに応じて、クラッチの滑りが複雑化要因である。これは、クラッチの滑りがハイドロユニット出力速度を計算する上での要因ではないため、キャリヤ速度が好ましいことの理由である。
【００１６】
本発明は、上文中に説明した実施例に限定されてはならないが、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧機械式トランスミッションの概略図である。
【図２】リングギヤ速度及び油圧キャリヤ速度の車輛の対地速度に対するグラフである。
【符号の説明】
１０ 油圧機械式トランスミッション １２ エンジン
１４ 出力シャフト １６ 油圧式可変速ポンプ
１８ モータ ２０ 遊星システム
２４、第１遊星ギヤ組 ２６ 第２遊星ギヤ組
２８ 遊星キャリヤ ３０ 後退油圧ギヤ組
４２ ディファレンシャル駆動シャフト ４４ 電子式制御装置
４６ 油圧制御装置
４８ エンジンの電子式制御ユニット

Claims (14)

1. エンジンによって駆動されるようになった油圧機械式トランスミッションにおいて、
   ポンプ及び、油圧ユニット出力シャフトを備えたモータを有し、油圧ユニット出力シャフト速度が可変の可変速油圧ユニット、
   第１及び第２の遊星ギヤ組を持ち、第１遊星ギヤ組はエンジンによって駆動されるようになった太陽ギヤ（Ｓ１）、遊星ギヤ（Ｐ１）及び遊星キャリヤを有し、第２遊星ギヤ組は油圧ユニット出力シャフトによって駆動されるリングギヤ（Ｒ２）、太陽ギヤ（Ｓ２）、及び遊星ギヤ（Ｐ１）と一体であり且つ遊星キャリヤによって支持された遊星ギヤ（Ｐ２）を含み、キャリヤ速度は太陽ギヤ（Ｓ１）の速度及びリングギヤ（Ｒ２）の速度の関数である、遊星システム、
   前記トランスミッションは、トランスミッション出力シャフトを駆動する太陽ギヤ（Ｓ３）、遊星キャリヤによって支持された遊星ギヤ（Ｐ３）、及び低速クラッチ（ＣＬ）及び高速クラッチ（ＣＨ）を含む一対のクラッチを備えた後退遊星ギヤ組を更に有し、前記クラッチ（ＣＬ）、（ＣＨ）は、キャリヤ又は太陽ギヤ（Ｓ２）の夫々を出力シャフトに連結するために選択的に係合可能であり、
   所望の油圧ユニット出力シャフト速度を指令する電子式トランスミッション制御装置、及び
   油圧ユニット出力シャフト速度制御装置にフィードバックを提供する一対のトランスミッション速度センサであって、対の第１センサは、油圧ユニット出力シャフトの速度を直接計測し、第２センサは、第１遊星ギヤ組が駆動するトランスミッションエレメントの速度を計測することによって油圧ユニット出力シャフトの速度を間接的に計測し、これから油圧ユニット出力シャフトの速度を太陽ギヤ（Ｓ１）の速度及びトランスミッションギヤの周知のギヤ比に基づいて決定できる、トランスミッション速度センサを含む、トランスミッション。
2. 請求項１に記載のトランスミッションにおいて、前記第２センサは、前記キャリヤの速度を計測する、トランスミッション。
3. 請求項２に記載のトランスミッションにおいて、前記油圧ユニット出力速度を、キャリヤ速度及び太陽ギヤ（Ｓ１）の速度から、等式、即ち
   ハイドロ速度＝｛（［（Ｐ２＊Ｓ１）＋（Ｐ１＊Ｒ２）＊［キャリヤの速度］−［Ｐ２＊Ｓ１＊（Ｓ１の速度）］）／（Ｐ１＊Ｒ２）｝＊｛−Ｎ４／Ｎ３｝
   によって計算し、ここでＰ１、Ｓ１、Ｒ２、Ｐ２、Ｎ３、及びＮ４は夫々のギヤの歯数を表す、トランスミッション。
4. 請求項１に記載のトランスミッションにおいて、前記第１センサはリングギヤ（Ｒ２）の速度を計測し、これから油圧ユニットの速度を周知のギヤ比によって決定する、トランスミッション。
5. エンジンによって駆動されるようになった油圧機械式トランスミッションにおいて、
   ポンプ及び、油圧ユニット出力シャフトを備えたモータを有し、油圧ユニット出力シャフト速度が可変の可変速油圧ユニット、
   エンジンによって駆動されるようになった太陽ギヤ、油圧ユニットの油圧ユニット出力シャフトによって駆動されるリングギヤ、及び遊星キャリヤに取り付けられた遊星ギヤを含み、キャリヤ速度が太陽ギヤ速度及びリングギヤ速度の関数である、遊星システム、
   所望の油圧ユニット出力シャフト速度を指令する電子式トランスミッション制御装置、及び
   油圧ユニット出力シャフト速度制御装置にフィードバックを提供する一対のトランスミッション速度センサであって、対の第１センサは、油圧ユニット出力シャフトの速度を直接計測し、第２センサは、遊星キャリヤの速度を計測することによって油圧ユニット出力シャフトの速度を間接的に計測し、これから油圧ユニット出力シャフトの速度を現在のエンジン速度に基づいて決定できる、トランスミッション速度センサを含む、トランスミッション。
6. 請求項５に記載のトランスミッションにおいて、前記制御装置は、一対のセンサのうちの高い方の実速度を現在計測しているセンサから油圧ユニット出力シャフトの速度を決定する、トランスミッション。
7. 請求項５に記載のトランスミッションにおいて、前記制御装置は、二つのセンサのフィードバックから決定された油圧ユニット出力シャフト速度を平均することによって油圧ユニット出力シャフトの速度を決定する、トランスミッション。
8. 請求項５に記載のトランスミッションにおいて、前記制御装置は、二つのセンサが発生する速度信号が互いに所定の範囲内にある場合に二つのセンサのフィードバックから決定された油圧ユニット出力シャフト速度を平均することによって油圧ユニット出力シャフトの速度を決定する、トランスミッション。
9. 請求項５に記載のトランスミッションにおいて、前記センサは、可変リラクタンス速度センサである、トランスミッション。
10. 請求項５に記載のトランスミッションにおいて、電子式制御装置から制御入力を受け入れる油圧制御装置を更に含む、トランスミッション。
11. 請求項５に記載のトランスミッションにおいて、前記電子式制御装置は電子式エンジン制御ユニットからエンジン速度信号を受け入れる、トランスミッション。
12. 請求項４に記載のトランスミッションにおいて、前記第１センサは、油圧ユニット出力シャフトによって駆動されるギヤの速度を計測し、これから油圧ユニット出力シャフト速度を決定する、トランスミッション。
13. エンジンによって駆動されるようになった油圧機械式トランスミッションの油圧ユニット出力シャフトの実速度を決定する方法であって、前記トランスミッションは、ポンプ及び、油圧ユニット出力シャフトを備えたモータを有し、油圧ユニット出力シャフト速度が可変の可変速油圧ユニット；エンジンによって駆動されるようになった太陽ギヤ、油圧ユニットの出力シャフトによって駆動されるリングギヤ、及び遊星キャリヤに取り付けられた遊星ギヤを含み、キャリヤ速度が太陽ギヤ速度及びリングギヤ速度の関数である、遊星システム；及び所望の油圧ユニット出力シャフト速度を指令する電子式トランスミッション制御装置を含む、方法において、
    油圧ユニット出力シャフトの速度と正比例する構成要素の速度を計測するための第１センサを提供する工程であって、前記第１センサは、計測した速度を示す信号を制御装置に発生する、工程、
    遊星キャリヤの速度を計測し、遊星キャリヤの速度を示す信号を制御装置に発生し、これから油圧ユニット出力シャフト速度をエンジン速度及び遊星システムのギヤ比に基づいて決定できる、第２センサを提供する工程、及び
    高い方の実速度計測値を示す信号を発生するセンサから決定された速度を油圧ユニット出力シャフト速度として選択する工程を含む、方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、二つのセンサの実速度計測値が互いに所定範囲内にある場合、二つのセンサの信号から決定された前記油圧ユニット出力シャフト速度を平均する、方法。

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