JPH11325225A - 車両変速装置を制御する方法および制御システム - Google Patents

車両変速装置を制御する方法および制御システム

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JPH11325225A
JPH11325225A JP11095070A JP9507099A JPH11325225A JP H11325225 A JPH11325225 A JP H11325225A JP 11095070 A JP11095070 A JP 11095070A JP 9507099 A JP9507099 A JP 9507099A JP H11325225 A JPH11325225 A JP H11325225A
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JP
Japan
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splitter
transmission
engine
clutch
shift
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JP11095070A
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English (en)
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David Leonard Wadas
レオナルド ワダス デビッド
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】トラクタ等のディーゼルエンジンで、小さな力
でスプリッタクラッチの連結を行う。 【解決手段】 変速機16は主部16Aと補助部16B
からなり、主軸82は主軸クラッチ84、86とスプリ
ッタクラッチ(両面非同期)88を有し、主部副軸アセ
ンブリ94は、2つの補助部副軸アセンブリ114を有
し、それぞれは歯車118、120、172を支持する副軸116を
有する。スプリッタクラッチ88は歯車124または126を
選択的にクラッチ連結し、2位置同期レンジクラッチ13
0は歯車126または128を出力軸20に選択的にクラッチ連
結する。シフトは電子制御ユニット(ECU)を用い
て、エンジン回転速度、入力軸回転速度、出力軸回転速
度、スロットル位置等をセンサで検知して、その信号を
論理規則で処理し、スプリッタの切り離し要求の有無を
判断して、スプリッタに加える力を加減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の種々の操作
状態での連結及び切り離し中のスプリッタジョークラッ
チの適応力の制御に関する。適応制御は、全自動または
一部自動式車両変速装置や、コントローラ支援の手動シ
フト変速機のレンジ部または好ましくはスプリッタ部に
使用することができる。
【0002】
【従来の技術】レンジ形、スプリッタ形およびレンジ/
スプリッタ複合形またはそのいずれかの複式手動シフト
機械的変速機は重量形車両で広く使用されており、米国
特許第4,754,665号、第5,272,929
号、第5,370,013号、第5,390,561
号、第5,546,823号、第5,609,062号
および第5,642,643号を参照すればわかるよう
に、従来技術で周知であり、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。一般的に、そのような変
速機は、手動シフトレバーで直接的または遠隔式にシフ
トされる主部と、それに直列に接続された1つまたは複
数の補助部とを備えている。補助部は、一般的に1つま
たは複数のマスタースイッチの手動操作に応答して空気
圧式、油圧式、機械式および電気式またはそのいずれか
で作動するスレーブアクチュエータによってシフトされ
る場合が最も多かった。そのような装置のシフト制御
は、米国特許第4,455,883号、第4,550,
627号、第4,899,607号、第4,920,8
15号、第4,974,468号、第5,000,06
0号、第5,272,931号、第5,281,902
号、第5,222,404号および第5,305,56
1号を参照すればわかり、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】マイクロプロセッサをベースにした電子制
御ユニット(ECU)が様々な装置作動状態を表す入力
信号を受け取り、それを論理規則に従って処理すること
によって1つまたは複数の装置アクチュエータにコマン
ド出力信号を送るようにした全自動または一部自動式変
速装置が、米国特許第4,361,060号、第4,5
93,580号、第4,595,986号、第4,85
0,236号、第5,435,212号、第5,58
2,069号、5,582,558号、第5,620,
392号、第5,651,292号、第5,679,0
96号および第5,682,790号を参照すればわか
るように、従来技術で周知であり、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】可変力が補助部と連結するのに使用される
システムは、レンジ部あるいはスプリッタ部同期装置に
通常使用され、米国特許第5,186,066号、第5,
193,410号、第5,199,314号、および第5,
224,392号に参考として開示されるように従来技
術で周知であり、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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】例えば、摩耗を最小に
するためにスプリッタクラッチは通常、比較的小さな力
で解除されるが、検知された同期状態での連結は、急速
に完全なジョークラッチ連結を行えるように、比較的、
大きな力を要する。本発明は、車両の作動状態を考慮し
て、迅速で信頼できるスプリッタシフト動作と、磨耗を
弱め、衝撃のないシフト動作との最適妥協を与えるよう
に、連結及び切り離し中のスプリッタクラッチへ作用す
る力を適応調整するスプリッタジョークラッチ制御を行
うことによって、従来技術の欠点を最小限に抑えるもの
である。従って、本発明の目的は、機械的複式変速機の
スプリッタシフトに対してECU支援を行うことによ
り、従来技術を改良することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施形態
は、主部を手動操作式シフトレバーでシフトすると共に
エンジンに燃料を供給することと、シフト動作を向上さ
せるようにECUによって少なくとも部分的に制御され
たアクチュエータで補助部をシフトすることとの両方ま
たはいずれか一方を行うコンピュータ支援の機械的複式
変速装置に関する。ECUは、スプリッタスイッチおよ
びレンジスイッチの両方またはいずれか一方の作動、シ
フトレバーの位置およびその位置の変化率の両方または
いずれか一方、連結歯車比、エンジン回転速度、エンジ
ン回転速度の変化率、出力軸速度、出力軸速度の変化
率、クラッチ状態およびスロットルペダル位置の両方ま
たはそのいずれか一方等の装置の作動パラメータを表す
感知および計算の両方またはそのいずれか一方で得た入
力を使用して、エンジンの燃料供給とレンジおよびスプ
リッタの両方またはいずれか一方のシフトアクチュエー
タの作動との両方またはいずれか一方を制御することに
よってシフト動作を支援する。本発明によれば、車両の
作動状態を考慮して、迅速で信頼できるスプリッタシフ
ト動作と、磨耗を弱め、衝撃のないシフト動作との最適
妥協を与えるように、連結及び切り離し中のスプリッタ
クラッチへ作用する力を適応調整するスプリッタジョー
クラッチ制御を行うことによって、従来技術の欠点が最
小限に抑えられるか、解決される。
【0007】好適な実施形態では、コントローラ支援の
手動シフト変速機の3位置スプリッタクラッチ(米国特
許第5,651,292号を参照)のスプリッタシフト
中の制御が、スプリッタクラッチの連結を命令する同期
ウインドウを時間に関するエンジン速度の変化率(d/
dt(ES))および車両速度の変化率(d/dt(O
S))の両方の関数として変化させることによって行わ
れる。好適な実施形態では、主部およびスプリッタ部の
両方が連結していない時、同期状態に関係なくスプリッ
タを連結させる。車両の減速度が車両減速基準値より小
さい場合(すなわち、d/dt(OS)>REF1
?)、オフセットすなわち同期ウインドウは良好なシフ
トが得られるように選択されたデフォルト値のままであ
る。しかし、車両の減速度が大きい場合(すなわち、d
/dt(OS)<REF1 ?)で、エンジンの減速度が
少なくとも基準値である場合(すなわち、d/dt(E
S)<REF2 ?)には車両減速度の関数として、エン
ジンの減速度が比較的低い場合(すなわち、d/dt
(ES)>REF2 ?)には車両の減速度およびエンジ
ンの減速度の両方の関数として同期窓が開かれる(すな
わち、オフセットを増加させる)。この制御技術によっ
て、運転者は平坦地と急な坂路で同じシフト技術を
(「フローティングシフト」さえも)使用することがで
きる。
【0008】好適な実施形態では、スプリッタアクチュ
エータは、油圧源に常時あるいは選択的に結合され、及
び/あるいは排出されるチャンバーを有する両側ピスト
ンである。パルス幅変調制御はピストンに作用する油圧
の最適圧を変化させるために用いられ、検知される車両
操作条件の関数としてスプリッタクラッチの連結及び切
り離し中の適応力を制御して変化させる。例えば、摩耗
を最小にするためにスプリッタクラッチは通常、比較的
小さな力で解除されるが、検知された同期状態での連結
は、急速に完全なジョークラッチ連結を行えるように、
比較的、大きな力を要する。従って、本発明の目的は、
機械的複式変速機のスプリッタシフト向上に対してEC
U支援を行うことである。本発明の上記および他の目的
および利点は、添付の図面を参照した好適な実施形態の
以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の適応スプリッタジョーク
ラッチ連結制御を使用するのに特に適したコンピュータ
支援(すなわち、マイクロプロセッサをベースにしたコ
ントローラ支援)の車両複式機械的変速装置10が、図
1ないし図8に示されている。システム装置10は、ト
ラクタ/セミトレーラ車両の一般的なトラクタ等の重量
形車両に一般的に使用されている形式のものであって、
エンジン、一般的にはディーゼルエンジン12と、クラ
ッチハウジング内に収納されているマスター摩擦クラッ
チ14と、多速度複式変速機16と、駆動車軸アセンブ
リ(図示せず)とを備えている。変速機16は、自在接
手24で車両の駆動軸22に駆動連結されて駆動車軸ア
センブリを駆動する出力軸20を備えている。変速機1
6は、シフトレバーアセンブリ30のシフトタワーを直
接的に取り付けた変速機ハウジング内に収容されてい
る。本装置は、キャブオーバー形の車両に使用されてい
るような遠隔取り付け形のシフトレバーにも等しく適用
することができる。
【0010】図2は、手動操作式シフトレバーによって
シフトするレンジ/スプリッタ複合形の複式変速機の支
援手動シフト用のシフトパターンを示している。簡単に
説明すると、シフトレバー31は、左右すなわちX−X
方向に移動して連結すべき特定の比を選択すると共に、
前後すなわちY−Y方向に移動して様々な比の選択的な
連結および切り離しを行うことができる。従来技術で周
知のように、シフトパターンは自動レンジシフト機能を
備えて、スプリッタシフトの自動的な選択および実行の
両方またはいずれか一方を行うことができる。この形式
のシフト機構およびシフトパターンを使用した手動変速
機は従来技術で周知であり、上記米国特許第5,00
0,060号および第5,390,561号を参照すれ
ばさらに詳細に理解できるであろう。従来技術で周知で
あり、上記米国特許第4,455,883号、第4,5
50,627号、第4,920,815号および第5,
272,931号に示されているように、一般的にシフ
トレバーアセンブリ30は、多レールシフトバーハウジ
ングアセンブリや単一シフト軸アセンブリ等のシフト機
構32内へ下向きに延出したシフトフィンガ等(図示せ
ず)を備えている。
【0011】自動レンジシフト機能では、シフトレバー
がシフトパターンの中間変速域(3/4−5/6)と右
側の変速域(7/8−9/10)の間の切換領域を移動
する時、それは点ARを横切るが、このことが機械式ま
たは電気式レンジスイッチを作動させるか、位置センサ
で感知されることによって、レンジシフトの自動実行が
行われる。主部16Aと補助部16Bを直列に接続して
なる変速機16のシフト動作は、図1ないし図6に示さ
れている車両変速装置10によって一部自動的に実行/
支援される。主部16Aは入力軸26を備えており、こ
れはマスタークラッチ14によって車両エンジン12の
駆動すなわちクランク軸28に作動連結されており、補
助部16Bの出力軸20は、一般的に駆動軸22によっ
て車両の駆動輪に作動連結されている。補助部16Bは
スプリッタ形、好ましくは米国特許第4,754,66
5号および第5,390,561号に示されているよう
に、レンジ/スプリッタ複合形である。
【0012】主変速部16から得られる変速比は、主部
16Aの特定の所望変速比に連結できるように定められ
たシフトパターンに従ってシフトレバー31を手動で位
置決めすることによって手動で選択することができる。
本装置は、エンジン回転速度(ES)を感知するセンサ
33と、入力軸回転速度(IS)を感知するセンサ34
と、出力軸回転速度(OS)を感知するセンサ35とを
備えており、センサはそれらを表す信号を発生する。周
知のように、既知の歯車比でクラッチ14が完全に噛み
合い(すなわち、滑りがなく)、変速機が連結している
状態では、ES=IS=OS・GRである(米国特許第
4,361,060号を参照)。従って、クラッチ14
が連結している時、エンジン回転速度と入力軸速度は等
しいと考えられ、センサ34は必要ない。入力軸速度セ
ンサ34を省いて、センサで、またはデータリンク(D
L)を介して感知されたエンジン速度(ES)を代用し
てもよい。
【0013】エンジン12は電子制御され、SAEJ−
1922、SAEJ−1939、ISO11898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36を備えてい
る。スロットル位置(運転者要求)は、シフト点の選択
や他の制御論理における望ましいパラメータである。別
体のスロットル位置センサ38を設けるか、スロットル
位置(THL)をデータリンクから感知してもよい。総
エンジントルク(TEG)およびベースエンジン摩擦トル
ク(TBEF )もデータリンクで得ることができる。手動
クラッチペダル40がマスタークラッチ14を制御し、
センサ42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。エンジン回転速度と入力軸速
度の両方を得ることができる場合、これらを比較するこ
とによってクラッチの状態を決定してもよい。ECU4
8からのコマンド(命令)出力信号に従ってレンジクラ
ッチおよびスプリッタ部クラッチを作動させるために、
レンジシフトアクチュエータおよびスプリッタアクチュ
エータ46を含む補助部アクチュエータ44が設けられ
ている。シフトレバー31は、スプリッタシフトを開始
しようとする運転者の意志を感知するスプリッタ選択ス
イッチ52を含むノブ50を備えている。
【0014】システム10は、個別に点灯して選択可能
な連結位置の各々を表すディスプレイ素子56、58、
60、62、64および66を有する6位置シフトパタ
ーンのグラフィック表示部を含む運転者ディプレイユニ
ット54を備えている。好ましくは、シフトパターンデ
ィスプレイ素子の各半分(すなわち、58Aおよび58
B)を個別に点灯可能にすることによって、ディスプレ
イで連結比に対応したレバーおよびスプリッタ位置を運
転者に知らせることができるようにする。本システム
は、制御ユニットすなわちECU48を、好ましくは開
示内容が参考として本説明に含まれる米国特許第4,5
95,986号、第4,361,065号および第5,
335,566号に示されているような形式のマイクロ
プロセッサをベースにした制御ユニットを備えており、
これは入力信号68を受け取ってそれを所定の論理規則
に従って処理することによって、コマンド出力信号70
を装置のアクチュエータに、例えばスプリッタ部アクチ
ュエータ46、エンジンコントローラ36、レンジシフ
トアクチュエータおよび/またはディスプレイユニット
54に送ることができる。個別のシステムコントローラ
を用いるか、電子データリンクで通信するエンジンコン
トローラECU36を用いてもよい。
【0015】米国特許第5,651,292号(この開
示内容は参考として本説明に含まれる)および(本出願
の譲受人に譲渡されている)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に、スプ
リッタアクチュエータ46は好ましくは3位置装置であ
って、選択可能かつ維持可能なスプリッタ部をニュート
ラルにすることができる。あるいは、スプリッタクラッ
チが中間の非連結位置にある時にスプリッタアクチュエ
ータを不作動化することによって、近似スプリッタニュ
ートラルを得ることもできる。10前進速レンジ/スプ
リッタ複合形変速機16の構造が図3に概略的に示され
ている。この一般形式の変速機は、上記米国特許第5,
000,060号、第5,370,013号および第
5,390,561号に開示されている。変速機16
は、主部16Aおよび補助部16Bを備えており、それ
らは共にハウジング内に収容されており、このハウジン
グは、クラッチハウジングで形成できる前端部壁16C
と後端部壁16Dとを備えているが、(この特定の実施
例では)中間壁はない。
【0016】入力軸26に入力歯車76が共転可能に固
定されており、入力軸に設けられて後向きに開口してい
るポケットに出力軸20の小径延長部分がはまってい
る。非摩擦ブッシュ等をポケットすなわち止まり穴内に
設けてもよい。入力軸26の後端部は前端部壁16C内
の軸受78で支持されているのに対して、出力軸20の
後端部は後端部壁16D内の軸受アセンブリ80で支持
されている。主軸クラッチ84および86と主軸スプリ
ッタクラッチ88とを支持している主軸82はほぼ管状
本体から成り、これの外表面に外側スプラインが付けら
れ、出力軸20を通す貫通穴が軸方向に延在している。
クラッチ84および86のシフト用にそれぞれシフトフ
ォーク90および92が設けられている(図5)。主軸
82は、入力軸26および出力軸20に対して独立的に
回転可能であり、好ましくはそれらに対して一定の半径
方向移動が自在である。
【0017】主部16Aは、2つのほぼ同一の主部副軸
アセンブリ94を備えており、その各々は、副軸歯車9
8、100、102、104および106を固定した主
部副軸96を有している。歯車対98、100、10
2、104および106は、それぞれ入力歯車76、主
軸歯車108および110、および後退主軸歯車112
と噛み合ったアイドラ(図示せず)と常時噛み合ってい
る。主部副軸96は補助部内へ後向きに延出しており、
その後端部は直接的または間接的にハウジング後端部壁
16D内に支持されている。変速機16の補助部16B
は、2つのほぼ同一の補助部副軸アセンブリ114を備
えており、その各々は、補助部副軸歯車118、120
および122を共転可能に支持している補助部副軸11
6を有している。補助部副軸歯車対118、120およ
び122は、それぞれスプリッタ歯車124、スプリッ
タ/レンジ歯車126およびレンジ歯車128と常時噛
み合っている。スプリッタクラッチ88が主軸82に固
定されて、それに歯車124または126を選択的にク
ラッチ連結することができるのに対して、同期レンジク
ラッチ130が出力軸20に固定されて、それに歯車1
26または歯車128を選択的にクラッチ連結すること
ができる。
【0018】補助部副軸116はほぼ管状であって、主
部副軸96の後方延出部がはまる貫通穴が設けられてい
る。補助部副軸116を主部副軸96上に回転可能に支
持するため、軸受またはブッシュが設けられている。ス
プリッタジョークラッチ88は両面非同期クラッチアセ
ンブリであって、それぞれ歯車126または歯車124
を主軸82に連結するための最右方または最左方位置
か、いずれの歯車124または126も主軸にクラッチ
連結されない中間位置に選択的に位置決めすることがで
きる。スプリッタジョークラッチ88は、従来技術で周
知のように運転者選択スイッチ(シフトノブのボタン
等)の操作を検知するECU48からの制御信号に応答
するピストンアクチュエータ等の3位置アクチュエータ
によって制御されたシフトフォーク98によって軸方向
に位置決めされる(米国特許第5,661,998号を
参照)。2位置同期レンジクラッチアセンブリ130
は、最右方または最左方位置のいずれかに選択的に位置
決めされることによってそれぞれ歯車128または12
6のいずれかを出力軸20に選択的にクラッチ連結する
ことができる2位置クラッチである。クラッチアセンブ
リ130は、2位置ピストン装置によって作動させるシ
フトフォーク(図示せず)で位置決めされる。ピストン
アクチュエータの代わりに、機能的に同等のアクチュエ
ータ、例えばボールスクリュー機構やボールランプ機構
等を用いてもよい。
【0019】スプリッタクラッチ88およびレンジクラ
ッチ130の両方をその軸方向前方および後方位置にお
いて選択的に軸方向に位置決めすることによって、出力
軸回転速度に対する主軸回転速度の比を4種類、得るこ
とができる。従って、補助変速部16Bは、入力(主軸
82)および出力(出力軸20)間に選択可能な4種類
の速度すなわち駆動比を与えるレンジ/スプリッタ複合
形の3層補助部である。主部16Aは後退速度と3段階
の潜在的に選択可能な前進速度とを備えている。しか
し、これらの選択可能な主部前進歯車比の1つ、すなわ
ち主軸歯車110に伴った低速歯車比は、高いレンジで
は使用されない。このため、変速機16は「(2+1)
x(2x2)」形変速機と呼ぶのが適当であり、低速歯
車比を分割する要望および実現性に応じて、9または1
0段階の選択可能な前進速度比を与える。変速機16の
スプリッタシフトは、一般的にシフトレバーノブに設け
られているボタンである、車両運転者が作動させるスプ
リッタボタン(スプリッタ選択スイッチ)52等による
開始に応じて行われるが、レンジクラッチシフトアセン
ブリの作動は、図2に示されているように、歯車シフト
レバーがシフトパターンの中央脚部および右側脚部間を
移動するのに自動的に応答する。あるいは、スプリッタ
シフトを自動化してもよい(米国特許第5,435,2
12号を参照)。この一般形式のレンジシフト装置は従
来技術で周知であり、上記米国特許第3,429,20
2号、第4,455,883号、第4,561,325
号および第4,663,725号を参照すればわかるで
あろう。
【0020】本発明は、中間壁を備えていない複式変速
機の実施例で説明されているが、本発明は、上記米国特
許第4,754,665号、第5,193,410号お
よび第5,368,145号に示されている形式の変速
機にも等しく適用することができる。特に手動変速機の
従来の技術では、スプリッタクラッチを2位置アクチュ
エータで作動させており、従って、非常に荒っぽいスプ
リッタシフト動作を防止するために比較的小さいバック
ラッシ(約3.6インチピッチ径のクラッチの場合、約
0.008〜0.012インチ)を設けていた。一般的
に、上記バックラッシで通常の連結力の場合、約60R
PMを超える入力軸同期誤差では、クラッチ歯はラチェ
ット(ratchet) すなわち「振動音」(buzz) を生じて、
クラッチ連結が得られないであろう。周知のように(開
示内容が参考として本説明に含まれる米国特許第5,0
52,535号を参照)、噛み合いクラッチが適正に連
結する(すなわち、十分なクラッチ歯の貫入が生じる)
許容相対回転速度は、クラッチ装置内の全有効バックラ
ッシに正比例した関数である。クラッチ連結が可能な最
大許容非同期状態は、容認できる最も荒っぽいクラッチ
連結を考慮して選択される。
【0021】特に重量形車両用の非同期噛み合いクラッ
チ構造を用いたチェンジギヤ変速機では、ある全バック
ラッシ(すなわち、ある最大限に許容できる荒っぽさを
有するクラッチ連結)で、クラッチ部材が連結する非同
期状態の範囲が一定条件において望ましい範囲より狭く
なり、シフトが困難になることが多い。本発明によれ
ば、特に上記米国特許第5,651,292号にさらに
十分に説明されているように、スプリッタクラッチ88
とスプリッタ歯車124およびスプリッタ/レンジ歯車
126とに設けられた相互噛み合いクラッチ歯は比較的
大きいバックラッシ(3.6インチピッチ径のクラッチ
の場合、約0.020〜0.060インチ)を有してお
り、これによって、全力状態での試行スプリッタシフト
のほとんどすべてを完了することができる。
【0022】スプリッタクラッチ88は、ピストンアク
チュエータアセンブリ142(図4を参照)のピストン
ロッド140に取り付けられたシフトフォーク98で移
動させられる。アクチュエータアセンブリ142は従来
の3位置アクチュエータ(開示内容が参考として本説明
に含まれる米国特許第5,054,591号を参照)
か、選択的に加圧および排気される室144のパルス幅
変調を利用してシフトフォークの3つのスプリッタ位置
(L、N、H)を得るようにした、米国特許第5,68
2,790号または第5,661,998号(これらの
開示内容は参考として本説明に含まれる)に記載されて
いる形式のアクチュエータにすることができる。また、
室144に供給される加圧流体のパルス幅変調は、スプ
リッタクラッチ88の適応力を制御するのに用いられて
よい。加圧流体及び排出のバルブ調節のパルス幅変調制
御は周知の制御技術である。アクチュエータの他のタイ
プが、スプリッタクラッチ88の適応力制御に用いられ
てよい。
【0023】装置10において、スプリッタスイッチ5
2は、ECU48で制御された状態でスプリッタシフト
を開始しようとする運転者の意志を表す。ECU48は
論理規則を含み、主部が連結している場合、これに基づ
いてスプリッタニュートラルから選択目標スプリッタ比
へのシフトが開始されるため、適当な運転者燃料制御を
含む通常状態では、同期誤差(入力軸回転速度から出力
軸の回転速度と変速機目標歯車比との積を引いたもの)
は、滑らかな高品質シフトを与えるように選択された値
以下であると予想される((IS−(OS・GR))=
誤差≦基準値)。感知/予想軸速度、軸加速度/減速度
およびアクチュエータの反応時間に関して時期調整が行
われる。周知のように、自動化された油圧、空気圧また
は機械式ジョークラッチ連結装置は、シフト衝撃を伴わ
ないクラッチ連結と迅速なシフトの実行との妥協である
クラッチ連結を実行するように調整されなければならな
い。クラッチが正確に同期状態にある時だけで連結する
場合、運転者はクラッチが連結するまで待ちきれずに燃
料を再度加えるであろう。この方法も、坂路や、車両が
急速に減速したり、エンジンがゆっくり減速する状態で
は、シフトができないであろう。同期から大きく離れた
状態でクラッチが連結する場合、運転者はクラッチ連結
時に発生する「シフト衝撃」またはジャークについて不
平を言う。
【0024】本発明によれば、一定の状況において論理
規則は、シフト品質を犠牲にしてでも好適すなわちデフ
ォルト同期ウインドウ(すなわち、IS=(OS・G
R)±60RPM)を拡げてスプリッタシフトを得られ
るようにしなければならない作動状態を認識する。これ
らの状況は一般的にアップシフトに関連しており、シフ
ト完了時の予想エンジン回転速度が望ましくない低さに
なると思われる低いエンジン回転速度でシフトを試行す
る場合、出力軸の減速度が比較的高い(dOS/dt<
REF1 )場合、エンジンの減速度が比較的低い(dE
S/dt>REF2 )場合、および同期誤差の絶対値が
許容速度で正常値に接近していない場合、またはそのい
ずれかの場合を含む。
【0025】本発明の好適な実施例では、主部が連結し
ている時のスプリッタシフトの完了(すなわち、中央の
ニュートラル位置から目標スプリッタ比へのシフト)
は、入力軸回転速度(IS)が同期ウインドウに入って
いるか、そのように予想される(すなわち、((OS・
GRT )+オフセット1 )>IS>((OS・GRT )
−オフセット2 ))である時に命令される。ここで両オ
フセットが等しいとすると、これは(IS=((OS・
GRT )±オフセット)と書くことができる。理想的な
作動状態では、オフセットは、許容できるシフト品質お
よびシフトの迅速さを与える予定の省略最小値である。
上記の例では、省略オフセットは±60RPMであっ
て、120RPMのデフォルト同期ウインドウ幅が得ら
れた。
【0026】3位置スプリッタアクチュエータを用いる
と共にスプリッタクラッチバックラッシを大きくする
と、非常に広範囲の非同期状態においてスプリッタクラ
ッチ連結が可能であるが、通常は(シフト品質および他
の理由から)望ましくない。本発明のジョークラッチ制
御によれば、スプリッタアップシフトの場合、「スプリ
ッタニュートラル」にある時、ECUは(dOS/dt
で表される)車両減速度を、デフォルト同期ウインドウ
で迅速かつ「衝撃のない」確実なシフトが得られる最大
車両加速度を表すように選択された基準値(REF1 )
と比較する。車両減速度がこの基準値を超えている場
合、さらに確実な(幾分荒っぽくなるが)スプリッタシ
フトを与えるために同期ウインドウを拡げなければなら
ない。それを超えていない場合、デフォルト同期ウイン
ドウは十分に迅速で確実なシフトを与えることができ
る。車両減速度が基準値を超えている場合、エンジン減
速度をエンジン減速度基準値(REF2 )と比較して、
エンジンが少なくとも予想値(一般的に重量形ディーゼ
ルトラックエンジンの場合は約−450RPMから−6
00RPM)で減速中であるかを決定する。エンジンが
許容状態で減速中である場合、同期ウインドウのオフセ
ットを車両減速度の関数として決定される量だけ増加さ
せる。しかし、車両減速度が大きく、エンジン減速度が
低い(dES/dt>REF2 )場合、同期ウインドウ
のオフセットは、(i)車両減速度の関数として決定さ
れる量と、(ii)エンジン減速度の関数として決定さ
れる量との合計として決定される量を増加させる。
【0027】3−4や5−6シフトのようなスプリッタ
だけのアップシフトの場合、上記のように適当なスプリ
ッタクラッチを連結することによってシフトが完了す
る。2−3や4−5や8−9シフトのような主部および
スプリッタ部複合形のアップシフト(「複式シフト」と
も呼ばれる)の場合の好適なシフト技法として、運転者
が(セレクタ52を用いて)適当なスプリッタ位置を事
前に選択し、(マスタークラッチ14およびスロットル
制御の両方またはいずれか一方を用いて)トルクを遮断
してから、シフトレバーを用いてニュートラルにシフト
する一方、スロットルおよびエンジンブレーキの両方ま
たはいずれか一方を用いて目標歯車比(GRT )に連結
するための同期入力速度を生じる。運転者が自分の車両
を最大限に制御できるようにするため、スプリッタが主
部に「勝つ」(すなわち、主部より先に連結する)こと
が好ましい。主部がニュートラルにあることが感知され
た場合、好ましくは同期状態の有無に関係なくスプリッ
タが連結し、運転者はおそらくECU燃料制御の支援を
受けながらシフトを完了することができる。しかし、運
転者がスプリッタ部に勝つようにシフトレバーを使用し
た場合、同期状態が感知されるまで、あるいは主クラッ
チ14がたぶん切り離されることが決定されるまで、ス
プリッタクラッチはニュートラルまたは切り離し位置に
保持され、それから適当なスプリッタクラッチに連結す
ることによってシフトが完了する。
【0028】コンピュータ支援の手動シフト変速機にお
けるスプリッタシフトの制御について本発明のジョーク
ラッチ連結制御を説明してきたが、これは変速機の主部
およびレンジ部の両方またはいずれか一方のシフトにも
適用できる。シフトレバー31またはそれによって制御
されるシフト機構32の位置を位置センサ装置で感知す
ることができる。様々な位置感知アセンブリが従来技術
で周知であるが、本出願の譲受人に譲渡されており、開
示内容が参考として本説明に含まれる許可済みの米国特
許出願第08/695,052号に好適な形式が示され
ている。図5および図6を参照すると、シフト機構32
は、シフトレバー31のX−X移動に応じて回転可能で
あると共にシフトレバー31のY−Y移動に応じて軸方
向に移動可能である軸162を有する単一シフト軸装置
160として示されている。この形式の機構は、上記の
米国特許第4,920,815号に詳細に記載されてい
る。
【0029】シフト軸162は、それと共に選択的に軸
方向移動する主部シフトフォーク90および92と、シ
フトフィンガ等を受けるシフトブロック部材164とを
支持している。1対のコイル166および168が、図
2に示されているシフトパターンに対する軸162の、
従ってシフトレバー31の軸方向および回転方向位置を
表す1対の信号(集合的にGR)を発生する。好ましく
は、位置変化率(dGR/dt)も決定して、装置10
のシフトを向上させるために使用することもできる。例
えば、図2において、シフトレバー位置を感知できれ
ば、低レンジと高レンジとの間のシフトの必要な開始を
感知するための点ARの固定スイッチ等が必要なくな
る。さらに、物理的スイッチは必要なくなるので、レン
ジシフトを命令するシフトパターン位置を、例えば点1
80、182または184に変更して、様々な作動状態
における装置の性能を向上させることができる。
【0030】第1速ないし第4速にある場合、高レンジ
へのシフトはありそうになく、レンジシフトが誤って作
動するのを防止するため、自動レンジシフト開始点を
(予想シフトレバー経路から離れた)位置184へ移動
させてもよい。高エンジン速度の第6速にある場合、高
レンジへのシフトが考えられるので、自動レンジ開始点
を位置180へ移動させることによって、レンジシフト
を迅速に開始することができる。本発明の好適な実施例
によれば、運転者は、自分のスロットルペダルの作動で
は現在の目標比に対応したスプリッタジョークラッチを
連結させることができないことが現在の車両作動状態か
ら明らかでなければ、エンジンの燃料供給を制御するこ
とができる。運転者のスロットルペダルの設定を含む作
動状態から、運転者が目標比へのスプリッタシフトを完
了できることがわかれば、運転者のスロットル設定に従
ってエンジンに燃料が供給される。そうでない場合、自
動エンジン燃料供給が行われる。好ましいことであるが
スプリッタ部が主部より先に連結した場合、運転者は主
部を連結することによってシフトを完了するためのエン
ジン燃料供給を完全に制御していることができる。
【0031】主変速部16Aの連結状態(すなわち、連
結またはニュートラル)は、装置10にとって重要な制
御パラメータである。例えば、主部のニュートラルが感
知された場合、スプリッタは、同期状態の有無に関係な
く、全力連結を命令されるであろう。また、スプリッタ
がニュートラルである間に主部が連結した場合、実質的
な同期が感知されるまで、装置はスプリッタを連結させ
ないで、必要に応じて自動燃料制御を開始するであろ
う。もちろん、主部ニュートラルおよび連結状態の両方
またはいずれか一方の誤った決定を防止するか、最小限
に抑えることが重要である。
【0032】図2において、中間線200からの垂直変
位の第1の狭い帯域202と第2の広い帯域204を利
用して、主部がニュートラルにあるか否かを決定するこ
とができる。変速機主部が主部ニュートラルにあること
が確認されていない場合、ニュートラル確認帯域は狭い
方の帯域202である。これによって、主部のニュート
ラル状態を表明する前に、主部16Aが真にニュートラ
ルにあることを確認できる。変速機主部16Aがニュー
トラルにあることが確認されている場合、ニュートラル
確認帯域は広い方の帯域204である。これによって、
主部ジョークラッチのニュートラルまたはレーキング(r
aking)の単なる行き過ぎを主部連結状態と誤って解釈す
ることがないようにすることができる。点206でシフ
トレバーを感知することは、常に主部ニュートラルとし
て解釈され、点208でシフトレバーを感知すること
は、常に主部連結として解釈される。しかし、点210
でシフトレバーが感知された場合、これがニュートラル
または連結状態であるという先の決定を変更することは
ない。主部16Aの現在の連結またはニュートラル状態
以外の、またはそれに追加される車両作動状態を利用し
てニュートラル感知帯域の幅を変更してもよい。
【0033】好ましい実施形態では、スプリッタは複式
シフト中、通常、主部より前に連結するようにシフトロ
ジックは計測する。主部が切り離される場合、スプリッ
タは同期条件にかまわずに連結させられる。主部が連結
されるとき(運転者がスプリッタに打ち勝ってすべての
スプリッタのみがシフトし、それらの複式のみがシフト
する)、操作してスプリッタシフトを完了したときの
み、また、運転者が燃料制御をほとんど行わない場合の
み、ECUは燃料制御につながれる。好ましい実施形態
では、複式シフトにおいてスプリッタが運転者に打ち勝
つならば、運転者は主部を連結することによってシフト
を完了するための燃料制御を自ら行っている。
【0034】図7及び図8において、本発明のスプリッ
タの連結及び切り離しについてフローチャートが示され
ている。先ず、エンジン回転速度(ES)、入力軸回転
速度(IS)、出力軸回転速度(OS)、主部が連結あ
るいは切り離される状態を表わす信号(GR)、目標歯
車比(GRT)、マスタクラッチの連結または切り離し
の状態を表わす信号(CL)、運転者のエンジン燃料要
求を表わすスロットル位置(THL)をそれぞれ感知
し、その内の必要なデータによって制御ユニットは論理
規則に従ってスプリッタの切り離し要求があるか否かを
判定する。ECUは切り離しの要求があれば、小さい力
でスプリッタをニュートラルにすることが命令され、ス
プリッタがニュートラルにならなければ、大きい力でス
プリッタを連結する命令が出される。切り離しの要求が
ないときは、スプリッタがニュートラルの状態かどうか
が判断され、そうであれば、大きい力でスプリッタを連
結する。スプリッタがニュートラルでなければ、信号が
切り離されている状態をあらわしているかどうかをみ
て、切り離されていることを表わしていれば、中ぐらい
の力でスプリッタを連結する命令が出される。信号が切
り離されている状態を示していないときは、ES=(O
S*GRT)±OFFSETを判断して、イエスなら大
きい力でスプリッタを連結する命令が出され、ノーのと
きはスプリッタをニュートラルの状態に維持する命令が
出される。
【0035】好ましい実施例では、図7と図8のフロー
チャートで説明されるように、スプリッタシフトの予備
選択に関して、スプリッタアクチュエータは、スプリッ
タ(および/あるいは主部)ニュートラルが検知される
まで、比較的小さな力でスプリッタニュートラルにシフ
トするためにプリチャージされる。ニュートラル検知
後、(1)同期状態が主部連結であると検知される、あ
るいは(2)主部ニュートラルが検知されるとき、スプ
リッタクラッチは比較的、大きな力で適切なスプリッタ
比で連結することを命令される。
【0036】もし、マスタクラッチスイッチ42が、マ
スタクラッチ14が切り離されることを示すなら、ある
いは同期が確実に得られないなら、アクチュエータは中
ぐらいの力でスプリッタクラッチ88に連結させられ
る。中ぐらいの力は、また、スプリッタを連結するのに
使われるが、そのとき、同期を決定すること、またスプ
リッタへの連結同期状態が完了しない場合、運転者に知
らせるために「ラッキング」あるいは「ラチェッティン
グ」をクラッチに起こすような適切な情報を与えること
を、装置は保証するものではない。したがって、新し
い、かつ改良されたスプリッタジョークラッチ連結制御
がなされることがわかる。以上に本発明をある程度特定
化して説明してきたが、好適な実施例の説明は例示にす
ぎず、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形
式および詳細に様々な変更を加える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】本発明の適応ジョークラッチ連結制御を好都合
に利用したECU支援複式機械的変速装置の概略図であ
る。
【図2】図1の変速機用のシフトパターンおよび代表的
な数値比を示す図である。
【図3】図1の複式機械的変速機の構造の概略図であ
る。
【図4】図1の変速装置で使用される3位置スプリッタ
アクチュエータの概略図である。
【図5】図1の装置に使用されるシフト機構におけるシ
フトフォークのシフトの関係を示す図である。
【図6】図1の装置に使用されるシフト機構におけるシ
フトレバーの移動とコイルとの関係を示す図である。
【図7】本発明の制御のフローチャートである。
【図8】図7に続く本発明の制御のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
12 ディーゼルエンジン 14 マスタ摩擦クラッチ 16 複式変速機 16A 主部 16B 補助部 20 出力軸 31 シフトレバー 33 エンジン回転速度(ES)感知センサ 34 入力軸回転速度(IS)感知センサ 35 出力軸回転速度(OS)センサ 48 ECU(電子制御ユニット) 82 主軸 84、86 主軸クラッチ 94 主部副軸アセンブリ 114 補助部副軸アセンブリ 130 2位置同期レンジクラッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Eaton Center,Clevel and,Ohio 44114,U.S.A.

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標歯車比(GRT )へのアップシフト
    を完了するためにスプリッタ変速部の連結を試行する間
    において、燃料制御形エンジンと、コマンド信号に応じ
    てエンジンへの燃料供給を制御するエンジンコントロー
    ラと、マスタ摩擦クラッチを介して前記エンジンによっ
    て駆動される入力軸と出力軸とを有すると共に、出力軸
    回転速度に対する入力軸回転速度の様々な比(IS/O
    S)を与えるように選択的に連結および切り離しが行わ
    れる複数の歯車比を定めるスプリッタ変速部と直列に結
    合される主変速部を含むスプリッタ形機械式チェンジギ
    ヤ変速機とを備えており、上記スプリッタ変速部は2つ
    のスプリッタ部歯車比を定め、噛み合いジョークラッチ
    部材の一方の第1及び第2の組を切り離すことによって
    シフトされて、噛み合いジョークラッチ部材の他方の第
    1及び第2の組を連結し、さらに、コマンド信号に応じ
    て前記噛み合いジョークラッチ部材の連結および切り離
    しを制御する可変力スプリッタシフトアクチュエータ
    と、(i)エンジン回転速度(ES)、(ii)入力軸
    回転速度(IS)、(iii)出力軸回転速度(O
    S)、(iv)マスタクラッチの連結あるいは切り離し
    される状態(CL)、および(v)主部の連結あるいは
    切り離しされる状態(GR)の内の少なくとも2つを含
    む車両作動状態を表す入力信号を受け取り、それを論理
    規則に従って処理することによって少なくとも前記スプ
    リッタシフトアクチュエータにコマンド信号を送る制御
    ユニットとを備えている車両変速装置を制御する方法で
    あって、 (a)第1の力でかみ合いジョークラッチの上記第1及
    び第2の組の一方の連結を切り離すために上記スプリッ
    タアクチュエータに命令すること、 (b)上記主変速部と上記スプリッタ変速部とのうちの
    少なくとも1つの切り離しを決定すること、 (c)(i)主変速部の切り離しと、(ii)実質的に
    上記目標歯車比で連結されている同期状態とのうちの1
    つを検知して、前記第1の力より大きな第2の力で噛み
    合いクラッチの前記他方の第1及び第2の組に噛み合う
    ように、前記スプリッタシフトアクチュエータに命令す
    ることを特徴とする車両変速装置を制御する方法。
  2. 【請求項2】ステップ(b)の後、(i)上記マスタク
    ラッチの切り離しと(ii)上記目標歯車比で連結する
    ための実質的同期状態を確認するための情報のないこと
    のうちの1つを検知して、上記第1の力より大きいが、
    上記第2の力より小さい第3の力で、上記噛み合いジョ
    ークラッチの上記他方の第1及び第2の組の連結を命令
    することを特徴とする請求項1記載の車両変速装置を制
    御する方法。
  3. 【請求項3】 前記制御ユニットは、マイクロプロセッ
    サをベースにしており、業界承認のプロトコル(SAE
    J−1922/1939)に従った電子データリンク
    (DL)で通信するようにしたことを特徴とする請求項
    1記載の車両変速装置を制御する方法。
  4. 【請求項4】 前記変速装置は、運転者のエンジン燃料
    供給要求(THL)を表す信号を発生する運転者設定ス
    ロットル要求装置を含む制御ユニット支援の手動シフト
    変速装置であり、前記エンジンコントローラは、前記運
    転者設定燃料スロットル要求装置に従ってエンジンの燃
    料供給を行う少なくとも1つの作動モードと、要求エン
    ジン回転速度(ES)値を得られるようにエンジン燃料
    供給を行う少なくとも1つの作動モードとを有してお
    り、前記制御ユニットは、スロットル要求装置の設定を
    表す入力信号を受け取り、また前記制御ユニットは前記
    エンジンコントローラにコマンド信号を送るようにした
    ことを特徴とする請求項3記載の車両変速装置を制御す
    る方法。
  5. 【請求項5】ステップ(a)の後、(i)上記主変速部
    が切り離されていること、及び(ii)上記目標歯車比
    で連結するための同期状態を決定して、上記噛み合いジ
    ョークラッチの一方及び他方の第1及び第2の組の切り
    離しを維持することを特徴とする請求項1記載の車両変
    速装置を制御する方法。
  6. 【請求項6】 ステップ(a)の後、(i)上記主変速
    部が連結されていること、及び(ii)上記目標歯車比
    で連結するための同期状態にないことを決定して、上記
    噛み合いジョークラッチの一方及び他方の第1及び第2
    の組の切り離しを維持することを特徴とする請求項2記
    載の車両変速装置を制御する方法。
  7. 【請求項7】目標歯車比(GRT )へのアップシフトを
    完了するためにスプリッタ変速部の連結を試行する間に
    おいて、燃料制御形エンジンと、コマンド信号に応じて
    エンジンへの燃料供給を制御するエンジンコントローラ
    と、マスタ摩擦クラッチを介して前記エンジンによって
    駆動される入力軸と出力軸とを有し、前記スプリッタ変
    速部と直列に連結される主変速部を含むと共に、出力軸
    回転速度に対する入力軸回転速度の様々な比(IS/O
    S)を与えるように選択的に連結および切り離しが行わ
    れる複数の歯車比を定めるスプリッタ変速部と直列に結
    合される主変速部を含むスプリッタ形機械式チェンジギ
    ヤ変速機とを備えており、上記スプリッタ変速部は2つ
    のスプリッタ部歯車比を定め、噛み合いジョークラッチ
    部の一方の第1及び第2の組を切り離すことによってシ
    フトされて、噛み合いジョークラッチ部材の他方の第1
    及び第2の組を連結し、さらに、コマンド信号に応じて
    前記噛み合いジョークラッチ部材の連結および切り離し
    を制御する可変力スプリッタシフトアクチュエータと、
    (i)エンジン回転速度(ES)、(ii)入力軸回転
    速度(IS)、(iii)出力軸回転速度(OS)、
    (iv)マスタクラッチの連結あるいは切り離しされる
    状態(CL)、および(v)主部の連結あるいは切り離
    しされる状態(GR)の内の少なくとも2つを含む車両
    作動状態を表す入力信号を受け取り、それを論理規則に
    従って処理することによって少なくとも前記スプリッタ
    シフトアクチュエータにコマンド信号を送る制御ユニッ
    トとを備えている車両変速装置を制御する制御システム
    であって、 第1の力での噛み合いジョークラッチの上記第1及び第
    2の組のうちの一方の連結を切り離すために上記アクチ
    ュエータに命令する手段と、 上記主変速部とスプリッタ変速部の少なくとも一方の切
    り離しを決定する手段と、 (i)上記主変速部の切り離しと、(ii)上記目標歯
    車比で連結するための同期状態のうちの1つを検知し
    て、上記第1の力より大きな第2の力で、噛み合いジョ
    ークラッチの上記他方の第1及び第2の組の連結を命令
    するための手段を備えることを特徴とする車両変速装置
    を制御する制御システム。
  8. 【請求項8】(i)上記マスタクラッチの切り離しと、
    (ii)上記目標歯車比で連結するための実質的同期状
    態を確認するための情報のないことのうちの1つを検知
    して、上記第1の力より大きいが、上記第2の力より小
    さい第3の力で、上記噛み合いジョークラッチの上記他
    方の第1及び第2の組の連結を命令するための手段を有
    することを特徴とする請求項7記載の車両変速装置を制
    御する制御システム。
  9. 【請求項9】前記制御ユニットは、マイクロプロセッサ
    をベースとしており、業界承認のプロトコル(SAEJ
    −1922/1939)に従った電子データリンク(D
    L)で通信するようにしたことを特徴とする請求項7記
    載の車両変速装置を制御する制御システム。
  10. 【請求項10】前記変速装置は、運転者のエンジン燃料供
    給要求(THL)を表す信号を発生する運転者設定スロ
    ットル要求装置を含む制御ユニット支援の手動シフト変
    速装置であり、前記エンジンコントローラは、前記運転
    者設定燃料スロットル要求装置に従ってエンジンの燃料
    供給を行う少なくとも1つの作動モードと、要求エンジ
    ン回転速度(ES)値を得られるようにエンジン燃料供
    給を行う少なくとも1つの作動モードとを有しており、
    前記制御ユニットは、スロットル要求装置の設定を表す
    入力信号を受け取り、また前記制御ユニットは前記エン
    ジンコントローラにコマンド信号を送るようにしたこと
    を特徴とする請求項7記載の車両変速装置を制御する制
    御システム。
  11. 【請求項11】前記スプリッタアクチュエータは、パル
    ス幅変調制御弁によって油圧源に連結された油圧で動作
    するピストンを含むことを特徴とする請求項9記載の車
    両変速装置を制御する制御システム。
JP11095070A 1998-04-01 1999-04-01 車両変速装置を制御する方法および制御システム Withdrawn JPH11325225A (ja)

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