JPH11336885A - 車両変速システムにおけるレンジ部シフトの制御方法及びその制御装置 - Google Patents

車両変速システムにおけるレンジ部シフトの制御方法及びその制御装置

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JPH11336885A
JPH11336885A JP11095067A JP9506799A JPH11336885A JP H11336885 A JPH11336885 A JP H11336885A JP 11095067 A JP11095067 A JP 11095067A JP 9506799 A JP9506799 A JP 9506799A JP H11336885 A JPH11336885 A JP H11336885A
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shift
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transmission
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Sharon Lynn Gualtieri
リン ガルティエリ シャロン
David Leonard Wadas
レオナルド ワダス デビッド
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Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＥＣＵ支援によってレンジシフト操作を向上さ
せた、車両変速システムの制御方法、その制御装置及び
プログラム製品を提供すること。 【解決手段】車両複式変速機が、手動操作のシフトレバ
ー31によってシフトされる主変速部16A と、シフトパタ
ーンの所定の作動点を通過するシフトレバーを感知する
レンジ部シフトレバーの作動に応答してシフトされるレ
ンジ部16B とを有する。主変速部がレンジシフトの完了
前に連結されている場合、目標ギア比に連結するための
同期速度となるようにエンジンに燃料を供給し、レンジ
部の同期クラッチに不当な摩耗または損傷を与えない
で、レンジ部シフトを完了させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複動同期型の噛み
合いクラッチを選択的に位置決めるレンジ部アクチュエ
ータによってシフトされる、レバー操作の主変速部とレ
ンジ部を有する複式変速機において、そのレンジ部のシ
フトを制御するための制御装置及びその方法に関する。
特に、本発明は、マイクロプロセッサベースのコントロ
ーラを有して、レンジ部シフトアクチュエータとエンジ
ン燃料コントローラの両方またはいずれか一方の操作を
制御する、レバーシフト型で部分的に自動化された変速
システムにおけるレンジ部のシフト制御に関する。
【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、第５，６７６，０１７
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４，４５
５，８８３号、第４，５５０，６２７号、第４，８９
９，６０７号、第４，９２０，８１５号、第４，９７
４，４６８号、第５，０００，０６０号、第５，２７
２，９３１号、第５，２８１，９０２号、第５，２２
２，４０４号および第５，３０５，５６１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
速システムが、米国特許第４，３６１，０６０号、第
４，５９３，５８０号、第４，５９５，９８６号、第
４，８５０，２３６号、第５，４３５，２１２号、第
５，５８２，０６９号、５，５８２，５５８号、第５，
６２０，３９２号、第５，６５１，２９２号、第５，６
７９，０９６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】複動同期型クラッチを有するレンジ部にお
いて、不適当なレンジシフトによって同期装置に対して
不当な摩耗及び／または損傷を生じる。レンジ部は、基
準の車両速度よりも大きくなる時点で高レンジから低レ
ンジにシフトされるか、または、主変速部が複式シフト
におけるレンジ部よりも前に連結する場合に、同期装置
の摩擦表面に不当な摩耗及び／または損傷が起こる。こ
れらの問題及び従来技術で提案された解決法は、米国特
許第５，２２２，４０４号、第５，２６３，３７９号、
第５，１９９，３１２号、第５，１９３，４１０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。
【０００５】従来の装置は、レンジクラッチがある環境
下において、連結した時点での連結力を制限することに
よってレンジ部の同期装置を保護しているが、この結果
では、迅速な操作と完全なレンジ部シフトの両方または
いずれか一方を満足することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て本発明は、ＥＣＵ支援によってシフト操作を向上させ
た、車両変速システムにおけるレンジ部シフトの制御方
法、その制御装置及びプログラム製品を提供することを
目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施の形
態は、主変速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
的複式変速システムを含む。
【０００８】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、連結ギア比、エンジン回転速度、出力軸速度、
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。
【０００９】本発明によれば、車両の作動状態を感知し
て許容できないレンジ部のダウンシフトを防止し、ある
いは、主変速部がレンジ部より前に連結している場合
に、所望のレンジ部シフトが有効な方法で完了できるよ
うに、エンジンの燃料を制御してレンジ部シフト時に同
期装置の不当な摩耗や損傷を抑え、あるいは最小限にす
ることができるコンピュータ支援の機械的複式変速シス
テムのためのレンジ部のシフト制御を備えることによっ
て従来技術の欠点が最小限に抑えられるか、解決され
る。
【００１０】これは、主変速部の連結がレンジ部の連結
よりも前になされ、レンジ部シフトに十分な力を作用さ
せながらエンジン速度を同期速度に合わせる場合に、エ
ンジンの燃料供給（好ましくはＳＡＥＪ−１９２２また
はＪ−１９３９データリンク等のデータリンク上で）を
制御することによって完了する。
【００１１】従って、本発明の目的は、手動で操作され
るシフトレバーによってシフトされる主変速部を有する
機械的複式変速機において、ＥＣＵ支援によって向上し
たシフト操作を提供することである。
【００１２】さらに、本発明の目的は、ここで説明する
車両変速システムにおける改良されたレンジ部のシフト
制御を提供することである。
【００１３】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の形態の以下の説
明を読めば明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の適応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システム１０が、図１ない
し図６に示されている。
【００１５】車両変速システム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。
【００１６】変速機１６は、自在継手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１６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。本システムは、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。
【００１７】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。
【００１８】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５，０００，０６０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。
【００１９】従来技術で周知であり、上記米国特許第
４，４５５，８８３号、第４，５５０，６２７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。
【００２０】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。
【００２１】本発明は、上述した米国特許第５，２２
２，４０４号において説明されているように、シフトレ
バー位置に独立して手動で操作されるレンジ部シフトセ
レクタスイッチを用いる形式の変速システムに適用可能
である。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
ている車両変速システム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２４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４，７５４，６
６５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。
【００２２】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。
【００２３】本システムは、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、既知のギア比でクラッチ
１４が噛み合い（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る。入力軸速度センサ３２
を省いて、センサで、またはデータリンク（ＤＬ）を介
して感知されたエンジン速度（ＥＳ）を代用してもよ
い。
【００２４】エンジン１２は、ＳＡＥＪ−１９２２、Ｓ
ＡＥＪ−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を備えて電子制御され
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。
【００２５】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。ＥＣＵ４８からのコマンド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。
【００２６】車両変速システム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５
６、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５８Ｂ）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。
【００２７】本システムは、制御ユニットすなわちＥＣ
Ｕ４８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４，５９５，９８６号、第４，３６
１，０６５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、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ディスプ
レイユニット５４またはそのいずれかに送ることができ
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。
【００２８】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。
【００２９】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５，３９０，５６
１号に開示されている。
【００３０】変速機１６は、主部１６Ａおよび補助部１
６Ｂ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１１６Ｄとを備えて
いるが、（この特定の実施形態では）中間壁はない。
【００３１】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。
【００３２】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６）。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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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１１６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１３
０が出力軸２０に固定されて、それに歯車１２６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。
【００３６】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。
【００３７】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）と、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）。
【００３８】２位置同期レンジクラッチアセンブリ１３
０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１
２６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。
【００３９】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ギア比の１つ、すなわ
ち主軸歯車１１０に伴った低速ギア比は、高いレンジで
は使用されない。このため、変速機１６は「（２＋１）
×（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。
【００４０】変速機１６のスプリッタシフトは、通常、
シフトレバーノブに設けられているボタン、即ち、車両
運転者が作動させるスプリッタボタン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。この代わりに、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。
【００４１】レンジ部の同期装置を保護するために、適
切に実行されたレンジ部シフトは、(a) 主変速部をニュ
ートラルにシフトすることによって切り離し、(b) レン
ジ部シフトを開始してこれを完了し、(c) レンジ部シフ
トが完了した後で、主変速部を適当なギア比で係合す
る、手順を行う必要がある。
【００４２】従来技術で知られているように、レンジク
ランチの損傷は、「レンジ部の同期装置の焼きつき」と
呼ばれるが、これは、(a) 主変速部がレンジアップシフ
トの完了前に係合する場合、(b) 主変速部がレンジダウ
ンシフトの完了前に係合する場合、あるいは、(c) レン
ジダウンシフトが非常に高い車両速度で行われる場合、
の３つの状況において最もよく発生する傾向にある。以
下で説明するように、本発明のレンジシフト制御は、こ
のような発生状況下での損傷を最小限に抑えるかあるい
は排除し、また、許容されるレンジシフトを迅速にかつ
信頼できる形で完了すために有効である。
【００４３】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。
【００４４】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[0.05 〜 0.15cm]）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。
【００４５】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１４
０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５，６８２，７９０
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。
【００４６】好ましくは、スプリッタクラッチアクチュ
エータ１４２は、供給圧力の、パルス幅変調等による可
変力を加えることができる。切り離し時および同期状態
が確認されない時の両方またはいずれか一方では、全力
より小さい力を使用してもよい。
【００４７】コントローラ（ＥＣＵ）４８は論理規則を
含み、主変速部が連結している場合、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
ギア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に等しいかあるいはそれ以
下であると予想される（ＩＳ−（ＯＳ・ＧＲ））＝誤差
≦基準値（ＲＥＦ）。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タイミン
グ調整が行われる。
【００４８】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な同期ウインドウ(synchronous
window)（すなわち、ＩＳ＝（ＯＳ・ＧＲ）±６０ＲＰ
Ｍ）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＜ＲＥＦ）場
合、エンジンの減速度が比較的低い（ｄＥＳ／ｄｔ＞Ｒ
ＥＦ）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。
【００４９】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。
【００５０】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。
【００５１】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。一対のコイル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
表す一対の信号（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。
【００５２】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１８０、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。
【００５３】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。
【００５４】本発明によれば、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ギア比に対応したジョ
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、運転者が目標ギア比へのスプ
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。
【００５５】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、車両変速システム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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】本発明のレンジシフト制御は、図７及び図
８におけるフローチャート図に示されている。レンジ部
のアップシフト中（即ち、図２に見られるように、自動
レンジシフトの開始点ＡＲを横切る低レンジから高レン
ジへのシフト）、主変速部の連結（即ち、クラッチ８４
が歯車１０８または歯車７６に連結する。）が、高レン
ジ比の連結（即ち、クラッチ１３０が歯車１２６に連結
する。）を完了する前に感知される場合、エンジンは、
ほぼ同期エンジン速度と高い状態のレンジシフトを続行
するように燃料を供給する。これにより、同期クラッチ
の迅速な連結を確実にしかつ摩擦円錐面の摩耗を最小限
にすることができる。
【００６０】レンジ部のダウンシフト中、車両速度が非
常に高いためにシフトを完了できない場合、レンジ部の
ダウンシフトは、許容されず、レンジは高レンジの状態
に保持される。例えば、最高エンジン速度（ＥＳmax ）
が、出力軸速度に最高の低レンジ比のギア比を掛けたも
のよりも小さい場合（即ち、ＥＳmax ＜ＯＳ・ＧＲ
6）、車両速度は、レンジ部のダウンシフトを行うには
あまり高過ぎる。レンジ部のダウンシフトが許容し得る
場合（ＥＳmax ≧ＯＳ・ＧＲ6 ）、変速システムは、
(a) 主変速部がレンジ部よりも前に連結しているか、ま
た、(b) レンジ部の連結が、かなり同期位置からかなり
ずれた状態（ＥＳ＝（ＯＳ・ＧＲt ）±Ｘ）で起こるか
を決定し、これらの状態が共にある場合、その時、コン
トローラが燃料を制御して、エンジン速度が現在の車両
速度における目標ギア比に連結するための同期値（ＥＳ
＝（ＥＳ・ＧＲt ）±Ｙ）となるようにする。
【００６１】従って、このようにして、レンジ部の同期
クラッチアセンブリに対して不当な摩耗や損傷を発生し
ないように保護するコンピュータ支援のレバーシフト型
変速システム用の新規な改良型レンジシフト制御が提供
されていることがわかるであろう。
【００６２】以上に本発明をある程度特定化して説明し
てきたが、好適な実施形態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システムの概略図
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
な数値ギア比を示す図である。
【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の変速システムで使用される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の変速システムに使用されるシフト軸位置
センサ機構の概略図である。
【図６】図５のセンサ機構におけるシフト軸位置の関係
を示す図である。
【図７】本発明の制御におけるアップシフトのフローチ
ャートである。
【図８】本発明の制御におけるダウンシフトのフローチ
ャートである。
【符号の説明】
１０ 車両変速システム １２ エンジン １４ クラッチ １６ 複式変速機 １６Ａ 主変速部 ２０ 出力軸 ３０ シフトレバーアセンブリ ３１ シフトレバー ＥＳ エンジン回転速度 ＯＳ 出力軸回転速度 ４８ 制御ユニット ５２ スプリッタスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:44 (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デビッド レオナルド ワダス アメリカ合衆国 ミシガン 49004 カラ マズー ウイローブルック ドライブ 6300

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両変速システムが、燃料制御形エンジ
    ンと；このエンジンにより制御されかつ主変速部が高レ
    ンジ比と低レンジ比を有するレンジ部に直列に連結され
    る複式変速機と；前記レンジ部をシフトするレンジ部シ
    フトアクチュエータと；前記主変速部をシフトする手動
    操作のセレクタと；前記レンジ部に選択的にシフトする
    レンジ部シフトセレクタと；前記エンジンの燃料を制御
    する燃料コントローラと；(i) 車両速度、(ii)エンジン
    回転速度、(iii) 前記主変速部の係合状態、(iv)前記レ
    ンジ部の係合状態、(v) 前記レンジ部シフトセレクタの
    操作のうちの１つまたはそれ以上を示す信号を含む入力
    信号を受取り、所定の論理規則に従って前記入力信号を
    処理して車両動作状態を決定し、さらに、前記レンジ部
    シフトアクチュエータと前記燃料コントローラの１つ以
    上を含むシステムアクチュエータに出力信号を出力する
    システムコントローラとを含んでいる、この車両変速シ
    ステムにおけるレンジ部のシフトを制御する方法であっ
    て、 レンジ部のシフトが開始された場合に、前記主変速部と
    前記レンジ部の連結連結状態を決定し、 前記主変速部が連結し、前記レンジ部が連結していない
    場合、前記連結した主変速部に対応する目標ギア比を決
    定し、さらに、前記燃料コントローラが、前記エンジン
    に燃料を供給し、エンジン回転速度が、前記目標ギア比
    （ＥＳ＝（ＯＳ・ＧＲt ）±Ｙ）に連結するためのエン
    ジン同期速度にほぼ等しくなるようにして、前記レンジ
    部のシフトを完了させる、各ステップを有することを特
    徴とする制御方法。
  2. 【請求項２】 前記変速機は、変速機出力速度に対する
    変速機入力速度における最小ギア比の値（ＧＲ6 ）を有
    するギア比(6) を含んでいる複数のローレンジ比(1,2,
    3,4,5,6) を定めており、前記制御方法は、さらに、 レンジ部のダウンシフト中に最大許容エンジン速度（Ｅ
    Ｓmax ）を決定し、 レンジ部のダウンシフト選択を示す前記レンジ部シフト
    セレクタからの信号を感知して、現在の車両速度（ＯＳ
    ・ＧＲ6 ）での変速機出力速度に対する変速機入力速度
    の最小ギア比を有する前記ローレンジ比における予想エ
    ンジン速度を決定し、 前記予想エンジン速度と前記最大許容エンジン速度を比
    較し（ＥＳmax ＞ＯＳ・ＧＲ6 ）、 さらに、前記予想エンジン速度が前記最大許容エンジン
    速度を越える場合、前記レンジ部を前記高レンジ比の連
    結に維持させるようにする、各ステップを有することを
    特徴とする請求項１記載の制御方法。
  3. 【請求項３】 前記シフトセレクタは、決められたシフ
    トパターンに従って前記主変速部をシフトする手動で操
    作されるシフトレバーであることを特徴とする請求項１
    記載の制御方法。
  4. 【請求項４】 前記シフトセレクタは、決められたシフ
    トパターンに従って前記主変速部をシフトする手動で操
    作されるシフトレバーであることを特徴とする請求項２
    記載の制御方法。
  5. 【請求項５】 前記レンジ部セレクタは、手動で操作さ
    れるスイッチであることを特徴とする請求項１記載の制
    御方法。
  6. 【請求項６】 前記レンジ部セレクタスイッチは、前記
    シフトパターンにおけるシフトレバーの位置に基づいて
    操作されることを特徴とする請求項３記載の制御方法。
  7. 【請求項７】 前記レンジ部セレクタスイッチは、前記
    シフトパターンにおけるシフトレバーの位置に基づいて
    操作されることを特徴とする請求項４記載の制御方法。
  8. 【請求項８】 レンジ比は、複動同期噛み合いクラッチ
    によって連結・切り離しを行うことを特徴とする請求項
    １記載の制御方法。
  9. 【請求項９】 レンジ比は、複動同期噛み合いクラッチ
    によって連結・切り離しを行うことを特徴とする請求項
    ２記載の制御方法。
  10. 【請求項１０】 レンジ比は、複動同期噛み合いクラッ
    チによって連結・切り離しを行うことを特徴とする請求
    項６記載の制御方法。
  11. 【請求項１１】 車両変速システムが、燃料制御形エン
    ジンと；このエンジンにより制御されかつ主変速部が高
    レンジ比と低レンジ比を有するレンジ部に直列に連結さ
    れる複式変速機と；前記レンジ部をシフトするレンジ部
    シフトアクチュエータと；前記主変速部をシフトする手
    動操作のセレクタと；前記レンジ部に選択的にシフトす
    るレンジ部シフトセレクタと；前記エンジンの燃料を制
    御する燃料コントローラと；(i) 車両速度、(ii)エンジ
    ン回転速度、(iii) 前記主変速部の連結状態、(iv)前記
    レンジ部の連結状態、(v) 前記レンジ部シフトセレクタ
    の操作のうちの１つまたはそれ以上を示す信号を含む入
    力信号を受取り、所定の論理規則に従って前記入力信号
    を処理して車両動作状態を決定し、さらに、前記レンジ
    部シフトアクチュエータと前記燃料コントローラの１つ
    以上を含むシステムアクチュエータに出力信号を出力す
    るシステムコントローラとを含んでいる、この車両変速
    システムにおけるレンジ部のシフトを制御する制御装置
    であって、 レンジ部のシフトが開始された場合に、前記主変速部と
    前記レンジ部の連結状態を決定するための手段と、 前記主変速部が連結し、前記レンジ部が連結していない
    場合、前記連結した主変速部に対応する目標ギア比を決
    定し、さらに、前記燃料コントローラが、前記エンジン
    に燃料を供給し、エンジン回転速度が、前記目標ギア比
    （ＥＳ＝（ＯＳ・ＧＲt ）±Ｙ）に連結するためのエン
    ジン同期速度にほぼ等しくなるようにして、前記レンジ
    部のシフトを完了させるための手段とを含むことを特徴
    とする制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記変速機は、変速機出力速度に対す
    る変速機入力速度における最小ギア比の値（ＧＲ6 ）を
    有するギア比(6) を含んでいる複数のローレンジ比(1,
    2,3,4,5,6) を定めており、前記制御装置は、さらに、 レンジ部のダウンシフト中に最大許容エンジン速度（Ｅ
    Ｓmax ）を決定する手段と、 レンジ部のダウンシフト選択を示す前記レンジ部シフト
    セレクタからの信号を感知して、現在の車両速度（ＯＳ
    ・ＧＲ6 ）での変速機出力速度に対する変速機入力速度
    の最小ギア比を有する前記ローレンジ比における予想エ
    ンジン速度を決定するための手段と、 前記予想エンジン速度と前記最大許容エンジン速度を比
    較（ＥＳmax ＞ＯＳ・ＧＲ6 ）する手段と、 前記予想エンジン速度が前記最大許容エンジン速度を越
    える場合、前記レンジ部を高レンジ比の連結に維持させ
    るようにする手段とを備えていることを特徴とする請求
    項１１記載の制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記シフトセレクタは、決められたシ
    フトパターンに従って前記主変速部をシフトする手動で
    操作されるシフトレバーであることを特徴とする請求項
    １１記載の制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記シフトセレクタは、決められたシ
    フトパターンに従って前記主変速部をシフトする手動で
    操作されるシフトレバーであることを特徴とする請求項
    １２記載の制御装置。
  15. 【請求項１５】 前記レンジ部セレクタは、手動で操作
    されるスイッチであることを特徴とする請求項１１記載
    の制御装置。
  16. 【請求項１６】 前記レンジ部セレクタスイッチは、前
    記シフトパターンにおけるシフトレバーの位置に基づい
    て操作されることを特徴とする請求項１３記載の制御装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記レンジ部セレクタスイッチは、前
    記シフトパターンにおけるシフトレバーの位置に基づい
    て操作されることを特徴とする請求項１４記載の制御装
    置。
  18. 【請求項１８】 レンジ部は、このレンジ部のギアを連
    結及び切り離すための複動同期噛み合いクラッチを有す
    ることを特徴とする請求項１１記載の制御装置。
  19. 【請求項１９】 レンジ部は、このレンジ部のギアを連
    結及び切り離すための複動同期噛み合いクラッチを有す
    ることを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
  20. 【請求項２０】 レンジ部は、このレンジ部のギアを連
    結及び切り離すための複動同期噛み合いクラッチを有す
    ることを特徴とする請求項１６記載の制御装置。
  21. 【請求項２１】 車両変速システムが、燃料制御形エン
    ジンと；このエンジンにより制御されかつ主変速部が高
    レンジ比と低レンジ比を有するレンジ部に直列に連結さ
    れる複式変速機と；前記レンジ部をシフトするレンジ部
    シフトアクチュエータと；前記主変速部をシフトする手
    動操作のセレクタと；前記レンジ部に選択的にシフトす
    るレンジ部シフトセレクタと；前記エンジンの燃料を制
    御する燃料コントローラと；(i) 車両速度、(ii)エンジ
    ン回転速度、(iii) 前記主変速部の連結状態、(iv)前記
    レンジ部の連結状態、(v) 前記レンジ部シフトセレクタ
    の操作のうちの１つまたはそれ以上を示す信号を含む入
    力信号を受取り、所定の論理規則に従って前記入力信号
    を処理して車両動作状態を決定し、さらに、前記レンジ
    部シフトアクチュエータと前記燃料コントローラの１つ
    以上を含むシステムアクチュエータに出力信号を出力す
    る、コンピュータベースのシステムコントローラとを含
    んでいる、この車両変速システムにおけるレンジ部シフ
    トを制御するためのコンピュータプログラム製品であっ
    て、このプログラムは、 レンジ部シフトが開始された場合に、前記主変速部と前
    記レンジ部の連結状態を決定し、 前記主変速部が連結し、前記レンジ部が連結していない
    場合、前記連結した主変速部に対応する目標ギア比を決
    定し、さらに、前記燃料コントローラが、前記エンジン
    に燃料を供給し、エンジン回転速度が、前記目標ギア比
    （ＥＳ＝（ＯＳ・ＧＲt ）±Ｙ）に連結するためのエン
    ジン同期速度にほぼ等しくなるようにして、前記レンジ
    部のシフトを完了させるように論理規則を有することを
    特徴とするプログラム製品。
  22. 【請求項２２】 前記変速機は、変速機出力速度に対す
    る変速機入力速度における最小ギア比の値（ＧＲ6 ）を
    有するギア比(6) を含んでいる複数のローレンジ比(1,
    2,3,4,5,6) を定めており、前記プログラムは、さら
    に、 レンジ部のダウンシフト中に最大許容エンジン速度（Ｅ
    Ｓmax ）を決定し、 レンジ部のダウンシフト選択を示す前記レンジ部シフト
    セレクタからの信号を感知して、現在の車両速度（ＯＳ
    ・ＧＲ6 ）での変速機出力速度に対する変速機入力速度
    の最小ギア比を有する前記ローレンジ比における予想エ
    ンジン速度を決定し、 前記予想エンジン速度と前記最大許容エンジン速度を比
    較し（ＥＳmax ＞ＯＳ・ＧＲ6 ）、 前記予想エンジン速度が前記最大許容エンジン速度を越
    える場合、前記レンジ部を高レンジ比の連結に維持させ
    るように、論理規則を有することを特徴とする請求項２
    １記載のプログラム製品。
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