JP2000081130A - 車両用複式変速装置およびそのシフト制御方法 - Google Patents

車両用複式変速装置およびそのシフト制御方法

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JP2000081130A
JP2000081130A JP11254254A JP25425499A JP2000081130A JP 2000081130 A JP2000081130 A JP 2000081130A JP 11254254 A JP11254254 A JP 11254254A JP 25425499 A JP25425499 A JP 25425499A JP 2000081130 A JP2000081130 A JP 2000081130A
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shift
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動操作されるシフトレバーを有する同期主
変速部を有する車両用複式変速機において、シフト性を
改善する。 【解決手段】 手動操作されるシフトレバー31およびコ
ントローラ48によってシフトされる同期主変速部16A を
有し、コンピュータによって補助された車両用スプリッ
タ型複式同期変速機16において、手動シフト性を改善す
るシフト制御である。スプリッタ補助変速部16E には、
３位置アクチュエータ46が設けられており、主変速部16
A のニュートラルへのシフトが検知されたとき、スプリ
ッタニュートラル位置へ指令して、主変速部16A の同期
に必要な力を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スプリッタ（小減
速比）型複式変速機を含む車両用コントローラ補助手動
シフト同期変速システムに関する。このシステムは、主
変速部のニュートラルへのシフトまたはシフト要求意志
を検知して、自動的にスプリッタ部をニュートラルへシ
フトして、同期された主変速部が目標ギヤ比に比較的低
い同期力で、したがって、運転者の比較的簡単な労力で
係合できるようにする。主変速部の目標ギヤ比へのシフ
トの完了を検知して、スプリッタ部が適当なスプリッタ
比に係合される。
【０００２】より具体的には、本発明の好適な実施形態
では、大型車両用スプリッタまたはスプリッタ−レンジ
（大減速比）結合型複式同期変速機には、運転者によっ
てシンクロナイザに過大な力を作用させる必要なく、前
進主変速部の動的なシフトを手動で実行するためのコン
トローラおよびアクチュエータが設けられる。好適な実
施形態では、主変速部のシフトは、手動スロットルまた
はレバー操作によるマスタクラッチ操作を必要とせず、
自動エンジン制御によってニュートラルへのシフトのた
めのトルクブレーキおよび／または目標ギヤ比の係合の
ための同期を実行する。
【０００３】
【従来の技術】レンジ、スプリッタおよびレンジ／スプ
リッタ結合型の複式手動機械式変速機は、大型車両にお
いて広く利用されており、また、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5,642,64
3 号に参照されるように、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。一般的に、このような変速機は、手動シフトレバ
ーによって直接または遠隔的にシフトされる主変速部お
よびこれに直列に連結される１またはそれ以上の補助変
速部を含んでいる。これらの補助変速部は、ほとんど
が、１またはそれ以上のマスタスイッチの手動操作に応
答して、一般的に空気圧、油圧、機械および電気的に作
動される従属アクチュエータによってシフトされる。こ
のようなシステムのためのシフト制御は、米国特許第4,
455,883 号、第4,550,627 号、第4,899,607 号、第4,92
0,815 号、第4,974,468 号、第5,000,060 号、第5,272,
931 号、第5,281,902 号、第5,222,404 号、第5,350,56
1 号および第5,737,696 号に参照され、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】これらを利用する３位置スプリッタアクチ
ュエータおよび変速システムは、米国特許第5,651,291
号および第5,661,998 号に開示されており、これらの開
示内容は、参考として本説明に含まれる。
【０００５】マイクロプロセッサベースの電子制御ユニ
ット（ＥＣＵ）が様々なシステム作動状態を表す入力信
号を受信し、これらを論理規則に従って処理して、１ま
たはそれ以上のシステムアクチュエータへの指令出力信
号を発信する全自動または一部自動化された変速システ
ムは、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5,58
2,069 号、第5,582,558 号、第5,620,392 号、第5,651,
292 号、第5,679,096 号、第5,682,790 号および第5,73
5,771 号に参照されるように、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。
【０００６】同期変速機および／または変速部およびそ
の同期ジョークラッチアセンブリは、米国特許第4,989,
706 号、第5,738,195 号および第5,738,196 号に参照さ
れるように、従来技術において公知であり、これらの開
示内容は参考として本説明に含まれる。
【０００７】その開示内容が参考として本説明に含まれ
る米国特許第4,527,446 号は、それぞれのシフト中に主
変速部が自動的に主変速部ニュートラルにシフトされる
ブロック型全自動変速機を開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】中型および大型車両用
の従来技術の同期変速機は、シンクロナイザを作動させ
るために過度の力が必要で、同期ジョークラッチアセン
ブリが大きく、高価になり、あるいは、複雑で高価にな
り、シンクロナイザが過度に摩耗しやすく、および／ま
たは、シフト補助機構が必要であるため、全体として満
足できものではなかった。
【０００９】したがって、本発明は、手動操作シフトレ
バーによってシフトされる同期主変速部を有する同期ス
プリッタ型複式機械式変速機のシフトの改善を補助する
ＥＣＵ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】本発明の好適な実施形態
は、同期主変速部が手動操作シフトレバーによってシフ
トされ、エンジンが燃料制御され、および／または、補
助変速部が少なくとも部分的にＥＣＵによって制御され
てシフトを向上させるようにしたコンピュータ補助複式
機械式変速システムに関係する。このＥＣＵは、スプリ
ッタスイッチおよび／またはレンジスイッチ、シフトレ
バーの位置および／または位置の変化率、係合されたギ
ヤ比、エンジン速度、出力軸速度、クラッチ状態および
／またはスロットルペダル位置等のシステム作動パラメ
ータを表す検知され、あるいは、計算された入力信号を
利用して、３位置スプリッタシフトアクチュエータ制御
によって、好ましくは、エンジンへの燃料供給制御およ
び／またはレンジシフトアクチュエータの作動制御によ
っても、シフトを補助する。
【００１１】本発明によれば、複数の入力信号を利用し
て、主変速部の手動シフトが開始されたのを決定し、ス
プリッタ部のスプリッタ部ニュートラルへのシフトを自
動的に実行する論理規則すなわちアルゴリズムを含む制
御方法／システムを提供することによって、従来技術の
欠点が最小化または解消される。これは、主変速部のシ
ンクロナイザ摩擦部材によって制御される回転要素の慣
性を減少させることになり、主変速部を相当に小さなト
ルクで同期させることができる。これによって、主変速
部に比較的小さく、簡単で安価なシンクロナイザを使用
することができるとともに、運転者による面倒な労力を
必要とすることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の上記目的、他の目的およ
び利点は、添付図面に関連する以下の好適な実施形態の
説明を読むことによって明らかになる。
【００１３】本発明のシフト制御に利用するのに特に好
適なコンピュータによって補助された（すなわち、マイ
クロプロセッサベースのコントローラによって補助され
た）車両用複式機械式変速システム10（車両用複式変速
装置）が図１ないし図３に参照することができる。
【００１４】システム10は、通常のトラクタ／セミトレ
ーラ車両のトラクタ等の大型車両において一般的に利用
される形式のもので、エンジン、一般的にはディーゼル
エンジン12、クラッチハウジングに収容されるマスタ摩
擦クラッチ14、多段速度複式変速機16および駆動車軸ア
センブリ（図示せず）を含む。変速機16は、駆動車軸ア
センブリを駆動するために自在継手24によって車両駆動
軸22に駆動連結される出力軸20を含む。変速機16は、シ
フトレバーアセンブリ30のシフトタワーが直接取付けら
れた変速機ハウジング内に収容されている。本システム
は、キャブオーバーエンジン形式の車両に使用される遠
隔的に取付けられたシフトレバーにも同様に適用するこ
とができる。
【００１５】図２は、手動操作シフトレバーによってシ
フトされるレンジ／スプリッタ結合型複式変速機の手動
シフトのためのシフトパターンを示している。簡単にい
えばは、シフトレバー31（シフトセレクタ）は、係合す
べき特定のギヤ比を選択するために横方向すなわちＸ−
Ｘ方向に移動可能で、かつ、様々なギヤ比を選択的に係
合および離脱するために前後方向すなわちＹ−Ｙ方向に
移動可能である。このシフトパターンは、従来技術にお
いて公知のように、自動レンジシフト機能および自動的
なスプリッタシフトの選択および実行を含んでもよい。
この形式のシフト機構およびシフトパターンを利用する
手動変速機は、従来技術において公知であり、前述の米
国特許第5,000,060 号および第5,390,561 号に詳細を参
照することができる。
【００１６】一般的に、シフトレバーアセンブリ30は、
従来技術において公知であり、前述の米国特許第4,455,
883 号、第4,550,627 号、第4,920,815 号および第5,27
2,931 号に示されるように、シフトフィンガ（図示せ
ず）のようなものを含み、これが、多重レールシフトバ
ーハウジングアセンブリまたは単一シフト軸アセンブリ
等のシフト機構32へ下方に延びている。
【００１７】自動レンジシフト機能においては、シフト
レバーがシフトパターンの中間区間（３／４−５／６）
と右側区間（７／８−９／10）との間の切換領域に移動
して、点ARと交差したとき、機械的または電気的なレン
ジスイッチが作動し、または、位置センサによってこれ
が検出されて、レンジシフトが自動的に実行される。
【００１８】補助変速部16B に直列に連結された同期主
変速部16A を有する変速機16のシフトは、図１ないし図
３に示すされる車両用変速システム10によって半自動的
に実行／補助される。主変速部16A は、入力軸26を含
み、入力軸26は、マスタクラッチ14によって車両エンジ
ン12の駆動軸すなわちクランク軸28に作動的に連結され
ており、また、補助変速部16B の出力軸20は、一般的に
は駆動軸24によって車両の駆動車輪に作動的に連結され
ている。この補助変速部16B は、スプリッタ型であり、
好ましくは米国特許第4,754,665 号および第5,390,561
号に記載されるようにレンジ／スプリッタ結合型であ
る。
【００１９】主変速部16A から利用可能な変速ギヤ比
は、主変速部16A の特定の所望変速ギヤ比の係合のため
に規定されたシフトパターンに従ったシフトレバー31の
手動位置決めによって手動的に選択することができる。
【００２０】本システムは、エンジン回転速度(ES)を検
知するためのセンサ31A 、入力軸回転速度(IS)を検知す
るためのセンサ32A および出力軸回転速度(OS)を検知す
るためのセンサ34を含み、これらを表す信号を提供する
ことができる。クラッチ14が結合されて（すなわち、滑
りがない）、変速機が既知のギヤ比に係合されていると
き、ES＝IS＝OS＊GRであることがわかっている（米国特
許第4,361,060 号参照）。したがって、クラッチ14が結
合されてれば、エンジン速度と入力軸速度とは等しいと
みなすことができる。入力軸速度センサ32A は、省略す
ることができ、その代わりに、センサまたはデータリン
ク(DL)によって検出されたエンジン速度(ES)を用いるこ
とができる。
【００２１】エンジン12は、電気的に制御されており、
例えばSAEJ-1922 、SAEJ-1939 およびISO 11898 のよう
な工業規格プロトコルの下で作動する電子データリンク
(DL)に接続する電子コントローラ48を含む。スロット位
置（運転者に要求される）は、シフト点および他の制御
論理の選択のために望ましいパラメータである。スロッ
トル位置(THL) は、別個のスロットル位置センサ38（運
転者設定燃料スロットル要求装置）によってを得ること
ができ、または、データリンクから検出することもでき
る。グロスエンジントルク(TEG) およびベースエンジン
摩擦トルク(TBE F)も、データリンク上で利用することが
できる。
【００２２】手動クラッチペダル40は、マスタクラッチ
14を制御し、また、センサ42は、クラッチの係合および
離脱状態を表す信号(CL)を提供する。クラッチの状態
は、両信号が利用可能ならば、エンジン速度と入力軸速
度を比較することによって判断することもできる。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（制御手段）を含む補助変速部アクチュエータ44
は、ＥＣＵ48からの指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設け
られている。シフトレバー31は、運転者によるスプリッ
タおよび／または複合シフト開始の要求を検知するスプ
リッタ選択スイッチ52を含むノブ50を有している。
【００２３】システム10は、選択可能な係合位置をそれ
ぞれ表示する個々に点燈可能な表示要素56，58，60，6
2，64，66による６位置のシフトパターンのグラフィッ
ク表示を有する表示ユニット54を含んでいる。好ましく
は、それぞれのシフトパタン表示要素の半分（すなわ
ち、58A ，58B ）が個々に点燈可能で、係合されたギヤ
比のレバーおよびスプリッタ位置を運転者に知らせる表
示を可能とする。
【００２４】本システムは、コントロールユニットすな
わちＥＣＵ48を含み、好ましくは、ＥＣＵ48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4,361,065 号および第5,335,566 号に記載された
形式のマイクロプロセッサベースのコントロールユニッ
トで、入力信号68を受信し、これを所定の論理規則に従
って処理して、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
／または表示ユニット54等のシステムアクチュエータへ
指令出力信号を発信する。別個のシステムコントローラ
を利用し、または、電子データリンクに接続するエンジ
ン制御ＥＣＵ36を利用することもできる。
【００２５】前述の米国特許第5,651,292 号および第5,
661,998 号に参照されるように、スプリッタアクチュエ
ータ46は、好ましくは、３位置装置であり、スプリッタ
部ニュートラルの選択および維持を可能とする。代わり
に、スプリッタクラッチが中間の非結合位置にあると
き、スプリッタアクチュエータを停止することによって
「疑似」スプリッタニュートラルを得ることもできる。
【００２６】前進10速レンジ／スプリッタ結合型同期変
速機16の構造は、図３に概略的に示されている。この一
般的な形式の変速機は、前述の米国特許第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。
【００２７】変速機16は、同期主変速部16A および補助
変速部16B を含み、これらは共にハウジング内に収容さ
れており、ハウジングは、クラッチハウジングによって
形成される前端壁16C および後端壁16D を含むが、（こ
の特定の実施形態においては）中間壁を含まない。
【００２８】入力軸26は、これと共転するように固定さ
れた入力ギヤ76を支持している。主軸82は、同期主軸ク
ラッチ84，86および主軸スプリッタクラッチ88を支持し
ている。シフトフォーク（図示せず）が、クラッチ84，
86をシフトするために設けられて、シフトアセンブリ32
に作用するシフトレバー31によって制御される。主軸82
は、入力軸26および出力軸20に対して独立して回転可能
であり、好ましくは、これらに対してある程度径方向に
移動自在となっている。
【００２９】主変速部16A は、各々が副軸ギヤ98， 10
0， 102， 104， 106を固定して支持する主変速部副軸9
6からなる２つのほぼ等しい主変速部副軸アセンブリ94
を含んでいる。ギヤ対偶98， 100， 102， 104および 1
06は、それぞれ入力ギヤ76、主軸ギヤ 108， 110および
後退主軸ギヤ 112に噛み合うアイドラギヤ（図示せず）
に常時噛み合わされている。副軸ギヤ 100は、ＰＴＯ等
を駆動するために設けられている
【００３０】変速機16の補助変速部16B は、スプリッタ
部16E およびレンジ部16F を含んでいる。補助変速部16
B は、各々が補助変速部副軸ギヤ 118， 120および 122
を共転するように支持する補助変速部副軸 116を含む２
つのほぼ等しい補助変速部副軸アセンブリ 114を含んで
いる。補助変速部副軸ギヤ対偶 118， 120および 122
（第１、第２および第３補助部副軸ギヤ）は、それぞれ
スプリッタギヤ 124、スプリッタ／レンジギヤ 126およ
びレンジギヤ 128に常時噛み合わされている。スプリッ
タクラッチ88は、主軸82に固定されて、ギヤ 124または
126を選択的に主軸82にクラッチ結合するのに対して、
同期レンジクラッチ 130は、出力軸20に固定されて、ギ
ヤ 126またはギヤ 128を選択的に出力軸20にクラッチ結
合する。
【００３１】スプリッタジョークラッチ88は、ギヤ 126
またはギヤ 124をそれぞれ主軸に結合させるために右側
（第２位置）または左側（第１位置）に選択的に位置決
めすることができ、また、中間位置（第３位置）ではギ
ヤ 126またはギヤ 124のいずれも主軸にクラッチ結合し
ない複動非同期クラッチアセンブリである。スプリッタ
ジョークラッチ88は、例えばシフトノブ上のボタンのよ
うな運転者選択スイッチ、また、従来技術において公知
のように、ＥＣＵ48からの信号（米国特許第5,661,998
号参照）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るシフトフォーク98に
よって軸方向に位置決めされる。スプリッタジョークラ
ッチ88を３位置アクチュエータによって第１位置、第２
位置および中間位置に位置決めすることによって、スプ
リッタ補助変速部16E を第１スプリッタギヤ比（ロ
ー）、第２スプリッタギヤ比（ハイ）およびスプリッタ
−ニュートラル（Ｎ）に選択的に切り換えることができ
る。
【００３２】２位置同期レンジクラッチアセンブリ 130
は、ギヤ 128または 126をそれぞれ出力軸20に選択的に
クラッチ結合するために、その右側位置（第２位置）ま
たは左側位置（第１位置）に選択的に位置決めすること
ができる２位置クラッチである。クラッチアセンブリ 1
30は、２位置ピストン装置によって作動されるシフトフ
ォーク（図示せず）によって位置決めされる。いずれの
ピストンアクチュエータも、ボールスクリュ機構、ボー
ルランプ機構等の機能的に同等のアクチュエータによっ
て置換えることもできる。
【００３３】スプリッタクラッチ88およびレンジクラッ
チ 130の両方の選択的な前後軸方向の位置決めによっ
て、主軸回転と出力軸回転との４つの異なる比を得るこ
とができる。したがって、補助変速部16B は、その入力
（主軸82）と出力（出力軸20）との間で４つの選択可能
な速度比すなわち駆動比を提供するレンジおよびスプリ
ッタ結合型の３層補助変速部である。しかしながら、選
択可能な主変速部前進ギヤ比の１つは、主軸ギヤ 110に
関連する低速ギヤ比であり、ハイレンジでは利用されな
い。このため、変速機16は、その低速ギヤ比を分割する
ことの望ましさおよび実用性から、正確には、９速また
は10速の選択可能な前進速を提供する「（２＋１）×
（２×２）」形式として表される。
【００３４】変速機16のスプリッタシフトは、通常シフ
トレバーノブに配置されるスプリッタボタン52等の運転
者の操作に応答して開始されて達成されるのに対して、
レンジクラッチシフトアセンブリの作動は、図２に示さ
れるように、シフトパターンの中央区間と右側区間との
間のギヤシフトレバーの移動に応答して自動的になされ
る。代わりに、スプリッタシフトが自動的になされるよ
うにすることもできる（米国特許第5,435,212 号参
照）。この一般的な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、前述の米国特許第3,429,202
号、第4,455,883 号、第4,561,325 号および第4,663,72
5 号に参照することができる。
【００３５】本発明の更なる変形例においては、シフト
ノブは、センサ、あるいは、運転者がレバーシフト手順
を開始する要求を表すシフト要求ボタンを含むことがで
きる。シフト要求信号を受信すると、コントローラは、
エンジンコントローラに指令を発信して、燃料操作によ
ってトルクロックを解除し、また、場合によっては、補
助変速部アクチュエータに指令を発信して、必要なスプ
リッタシフトを予め選択する。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離脱を行うことなく、
係合ギヤ比からニュートラルへ簡単にシフトすることが
できる。クラッチの離脱を必要とすることなく、エンジ
ン制御によってトルクロックを解除することは、前述の
米国特許第4,850,236 号および第5,105,357 号に詳述さ
れている。
【００３６】本発明は、中間壁を有していない複式変速
機の実施形態において示されているが、本発明は、前述
の米国特許第4,754,665 号、第5,193,410 号および第5,
368,145 号に示される形式の変速機にも同様に適用する
ことができる。
【００３７】本発明の図示の実施形態および前述の米国
特許第5,651,292 号に全て記述されているように、スプ
リッタクラッチ88、スプリッタギヤ 124およびスプリッ
タ／レンジギヤ 126に設けられた相互係合クラッチ歯
は、比較的大きなバックラッシを有しており（すなわ
ち、3.6inch(91.44mm)ピッチ直径のクラッチでバックラ
ッシ約0.020 〜0.060inch(0.508 〜1.524mm)）、これ
は、殆ど試行されることがない最大力の下でのスプリッ
タシフトを完了することを想定している。
【００３８】クラッチ88は、ピストンアクチュエータア
センブリ44のピストンロッドに取付けられたシフトフォ
ーク98によって移動される。アクチュエータアセンブリ
44は、通常の３位置ピストンアクチュエータ（その開示
内容が参考として本説明に含まれる米国特許第5,054,59
1 号参照、 ）、または、選択的に加圧および排出される
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）を達成する米国特許第
5,682,790 号および第5,661,998 号（その開示内容が参
考として本説明に含まれる）に記載された形式のアクチ
ュエータとすることができる。
【００３９】好ましくは、スプリッタクラッチアクチュ
エータ44は、供給圧力にパルス幅変調等による可変力を
付与することができる。離脱時および／または同期状態
が確認できないときは、最大力より小さい力が利用され
る。
【００４０】好適な実施形態では、コントローラ48に
は、主変速部が係合されているとき、運転者による適当
な燃料制御を含み、同期エラー値（出力軸回転速度と変
速機目標ギヤ比との積を入力軸回転速度から減じた値に
等しい）が円滑で高質なシフトを与えるために選択され
た値以下（IS−OS＊GR＝ERROR ≦REF ）であると見込ま
れる通常状態の下で、スプリッタニュートラルから選択
された目標スプリッタギヤ比へのシフトを開始する論理
規則が設けられている。このタイミングは、検知／見込
軸速度、軸加速度／減速度およびアクチュエータ応答時
間を考慮して完了される。
【００４１】ある状態においては、この論理規則は、シ
フトの質を犠牲にしてまで、好ましい同期範囲(synchro
nous window)（すなわち、IS＝OS＊GR±60RPM ）を拡張
してスプリッタシフトを達成する作動状態を認容する。
この状態は、通常、アップシフトに関係し、シフト完了
によって見込エンジン速度が望ましくない低速となる低
エンジン速度でシフトが試行される場合、出力軸の減速
度が比較的高い場合（ｄOS／ｄｔ＜REF ）、エンジンの
減速度が比較的低い場合（ｄES／ｄｔ＞REF ）、および
／または、同期エラー値の絶対値が、許容速度おける通
常値に接近していかない場合を含む。
【００４２】シフトレバー31の位置、すなわち、これに
よって制御されるシフト機構32の位置は、位置センサ装
置によって検知することができる。様々な位置検知アセ
ンブリが従来技術において公知であり、好ましい形式の
ものが本出願の譲受人に譲渡された米国特許第5,743,14
3 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。
【００４３】このセンサは、図２に示されるシフトパタ
ーンに関して、シフトレバー31の位置を表す信号GRを提
供する。好ましくは、位置の変化率（ｄGR／ｄｔ）も決
定されて、システム10のシフト改善のために利用され
る。
【００４４】例えば、図２を参照して、シフトレバー位
置が検知できれば、点ARに固定されたスイッチよってロ
ーレンジとハイレンジとの間のシフトの開始の要求を検
知する必要性は解消される。さらに、物理的なスイッチ
は、もはや必要とせず、レンジシフトが指令されるシフ
トパターン位置は、点 180， 182および 184のように、
様々な状態下でシステムの性能を向上させるように、変
化させることができる。
【００４５】第１速ないし第４速にある場合は、ハイレ
ンジへのシフトの可能性が低く、自動レンジシフト開始
点は、（予想されるシフトレバー経路から離れた）位置
184へ移動して、不注意によるレンジシフトの作動を防
止する。エンジンが高速度で第６速にある場合は、ハイ
レンジへのシフトの可能性が高く、自動レンジシフトの
開始点は、より迅速にレンジシフトを開始できる位置 1
80へ移動する。
【００４６】本発明の好適な実施形態によれば、現在の
車両運転状態が、スロットルペダルの運転者による操作
が現在の目標ギヤ比に対してジョークラッチを係合でき
ないことを示していない限り、運転者は、エンジンへの
燃料供給を制御することができる。運転者によるスロッ
トルペダルの設定を含む運転状態が、運転者が目標ギヤ
比への比較的荒いシフトを含むスプリッタシフトを実行
しようとしていることを示しているとき、エンジンに
は、運転者によるスロットルの設定にしたがって燃料が
供給される。そうでなければ、一部または全てのシフト
中に自動的なエンジンへの燃料供給を行う。
【００４７】主変速部16A の係合状態（すなわち、係合
またはニュートラル）は、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、本発明のシフト論理によ
れば、主変速部のニュートラルが検知されたとき、スプ
リッタクラッチ86は、そのニュートラル位置へ指令され
る。スプリッタ部がニュートラルにあるときに主変速部
が係合された場合、本システムは、ほぼ同期が検知され
るまでスプリッタの係合を行わず、また、必要であれば
自動燃料制御を開始する。もちろん、主変速部のニュー
トラルおよび／または係合状態の誤判定を防止または最
小限にすることが重要である。
【００４８】図２を参照して、中間部分 200からの垂直
変位の狭い第１帯域 202および広い第２帯域 204は、主
変速部がニュートラルか否かの判定に利用される。変速
機の主変速部が、ニュートラルであることが確認されて
いないとき、そのニュートラル確認帯域は狭い帯域 202
とされる。これは、主変速部がニュートラル状態を示す
前に、主変速部16A が実際にニュートラルにあることを
保証する。変速機の主変速部16A がニュートラルにある
ことが確認されているとき、ニュートラル確認帯域は、
広い帯域204 とされる。これは、ニュートラルの単なる
オーバーシュートまたは主変速部のジョークラッチのひ
っかきが間違って主変速部の係合状態と判断されないこ
とを保証する。
【００４９】点 206でシフトレバーを検知することによ
って、常に、主変速部がニュートラルにあると判断さ
れ、また、点 208でシフトレバーを検知することによっ
て、常に、主変速部が係合されていると判断される。し
かしながら、シフトレバーが点210で検知されたとき、
これは、以前のニュートラルまたは係合状態の決定を変
更させない。
【００５０】他の車両運転状態に加えて、主変速部16A
の現在の係合またはニュートラル状態は、ニュートラル
検知帯域の変更に利用することができる。
【００５１】図示の変速システム10では、システムコン
トローラ48は、シフト軸位置センサおよびスプリッタス
イッチ52の位置から目標ギヤ比(GRT) を決定する。そし
て、コントローラは、主変速部またはスプリッタ部が係
合されているか（レンジシフトは無いと仮定して）、お
よび、現在の車両速度（出力軸速度OSによって表され
る）においてスプリッタの係合によって目標ギヤ比(G
RT) の係合を完了するのに必要なエンジン速度はいくら
かを決定する。運転者のエンジン燃料供給の要求（スロ
ットル位置THL ）が目標ギヤ比の係合を妨げないことが
明らかである場合は、エンジンコントローラ36は、引き
続き運転者のスロットル設定に従ってエンジンに燃料を
供給する作動モードをとる。しかしながら、所与の現在
のエンジン速度、エンジン速度の変化率および／または
車両速度の変化率、運転者の要求(THL) に従ってエンジ
ンへ燃料を供給し続けることが目標ギヤ比の係合のため
のジョークラッチの係合の完了を妨げる場合には、コン
トローラは、シフトが完了できるようにエンジンに燃料
が供給されて、運転者のスロットル位置設定が無視され
るように指令する作動モードをとる。シフトが完了する
と、スロットル復帰技術（米国特許第4,493,228 号参
照）を利用して燃料供給の制御を運転者に復帰する。
【００５２】本発明のシフトコントロールによれば、主
変速部16A におけるシフトが、主変速部をニュートラル
にシフトすることによって実行されたときはいつも、コ
ントローラ48は、スプリッタ部16E をスプリッタニュー
トラルへシフトさせる。変速機16の有利な構造によれ
ば、主変速部の背部（出力端）でレンジ部16F の前方に
配置されたスプリッタ16E を使用しているので、主軸82
は、全てのギヤおよび副軸から切り離されて、それ自身
の慣性およびクラッチ84，86，88の慣性のみを支持する
ことになる。主変速部ギヤ（76， 108， 110， 112）を
同期させるのに、その非常に低い慣性のため、主変速部
シンクロナイザ84，86の摩擦表面によって比較的低いト
ルクのみを発生させればよい。これによって、主変速部
は、シフトレバー31上で運転者が非常に小さな力をかけ
るだけで係合させることができ、シフト補助機構の必要
性を解消することができ、また、小型、簡単および安価
なシンクロナイザ84，86を使用することができる。
【００５３】主変速部16A およびスプリッタ部16E が共
にニュートラルであるから、主軸は、入力軸26および関
連するギヤ（ギヤ76,98,102,104,106,108,110,112 ）、
また、出力軸20およびそれに関連するギヤ（ギヤ118,12
0,122,124,126,128 ）から切り離されている。
【００５４】スプリッタ部が主軸82を車両の負荷から切
り離さない場合、そのシンクロナイザは、副軸、そのギ
ヤ、入力軸およびマスタクラッチ部品の慣性に打ち勝つ
ことが要求されることになる。この慣性が0.21 lb・ft／
s2(0.029kg・m／s2) 程度であるのに対して、本発明によ
れば、シンクロナイザ84，86は、主軸、主軸ワッシャお
よび主軸に支持されるシンクロナイザの一部の慣性、約
0.007 lb・ft／s2(0.000968 kg・m／s2）に打ち勝つ仕事
のみが必要なだけである。これは、シンクロナイザに要
求される仕事量を１／20ないし１／30に減少させること
になる。
【００５５】主変速部の選択ギヤ比への係合を検知した
とき、コントローラ48は、スプリッタ部16E を適当なス
プリッタギヤ比に係合させる。この適当なギヤ比は、軸
速度、検出レバー位置、および／または、アップ／ダウ
ン及び／またはスプリッタ−ハイ／スプリッタ−ローシ
フト信号を提供することができるスイッチ52からの信号
によって決定することができる。本発明に係るシフト制
御の概略を図４のフローチャートに示す。
【００５６】以上により、主変速部のシフトを同期させ
るために必要な力を減少させることができる補助された
同期スプリッタ型複式機械式変速機のための新規で改良
されたシフト制御が提供されたことがわかる。
【００５７】本発明が特定の実施形態について説明され
てきたが、この好適な実施形態の説明は、例示に過ぎ
ず、特許請求の範囲に示す本発明の技術的思想および範
囲から逸脱することなく多くの形態および詳細の変更が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御技術を有利に利用したＥＣＵ補助
同期スプリッタ型複式機械式変速システムの概略図であ
る。
【図２】図１の変速機のためのシフトパターンおよび代
表的なギヤ比の数値を示す説明図である。
【図３】図１の複式機械式変速機の構造を示す概略図で
ある。
【図４】本発明の一実施形態に係る制御のを示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
10 車両用複式変速システム 12 エンジン 16 複式機械式変速機 16A 主変速部 16E スプリッタ型補助変速部 16F レンジ型補助変速部 20 出力軸 26 入力軸 31 シフトレバー 32 シフト機構 36 エンジンコントローラ 46 スプリッタアクチュエータ 48 コントローラ 68 入力信号 70 指令出力信号 88 スプリッタクラッチ 124 スプリッタギヤ 126 スプリッタ／レンジギヤ 128 レンジギヤ 118,120,122 補助変速部副軸ギヤ
───────────────────────────────────────────────────── 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】 入力軸(26)および出力軸(20)と、シフト
    レバーによってシフトされる同期主変速部(16A) と、前
    記主変速部に直列に連結されて該主変速部と前記出力軸
    との間に配置されたスプリッタ型補助変速部(16E) とを
    有するスプリッタ型複式機械式変速機(16)と、 前記スプリッタ補助変速部を第１スプリッタギヤ比（ロ
    ー）、第２スプリッタギヤ比（ハイ）およびスプリッタ
    −ニュートラル位置（Ｎ）の選択された１つシフトさせ
    るスプリッタアクチュエータ(46)と、 入力信号(68)を受信し、これらを論理規則に従って処理
    して、前記スプリッタアクチュエータを含むシステムア
    クチュエータに指令出力信号(70)を発信するコントロー
    ラ(48,36) とを備え、 前記論理規則は、主変速部のギヤ比へのシフトおよび主
    変速部のニュートラルへのシフトを検知し、主変速部の
    ニュートラルへのシフトを検知すると、前記スプリッタ
    補助変速部をスプリッタニュートラル位置へシフトさせ
    る規則を含んでいることを特徴とする車両用複式変速装
    置。
  2. 【請求項２】 前記論理規則は、さらに、スプリッタ補
    助変速部が係合される適当なギヤ比を決定する規則と、
    主変速部のギヤ比の係合を検知したとき、前記スプリッ
    タ補助変速部の適当なギヤ比を係合させる規則とを含ん
    でいることを特徴とする請求項１に記載の車両用複式変
    速装置。
  3. 【請求項３】 シフトパターンにおける前記シフトレバ
    ー(31)の位置を表す信号(GR)を提供するセンサ(32)を含
    んでいることを特徴とする請求項１に記載の車両用複式
    変速装置。
  4. 【請求項４】 さらに、レンジ型補助変速部(16F) を備
    え、前記スプリッタ補助変速部(16E) は、前記主変速部
    (16A) と前記レンジ型補助変速部(16F) との間に配置さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の車両用複式
    変速装置。
  5. 【請求項５】 レバーシフトされる同期主変速部が補助
    変速部に直列に連結され、前記補助変速部が前記主変速
    部によって駆動される補助変速部入力軸および出力軸を
    備えた複式機械式変速装置であって、前記補助変速部
    は、 前記補助変速部入力軸および前記出力軸に対して、全て
    ほぼ同軸かつ回転可能なスプリッタギヤ、スプリッタ／
    レンジギヤおよびレンジギヤと、 ハウジングに回転可能に支持された補助変速部副軸と、
    該補助変速部副軸に共転するように固定されて前記スプ
    リッタギヤと常時噛み合わされた第１補助変速部副軸ギ
    ヤと、前記補助変速部副軸に共転するように固定されて
    前記スプリッタ／レンジギヤと常時噛み合わされた第２
    補助変速部副軸ギヤと、前記補助変速部副軸に共転する
    ように固定されて前記レンジギヤと常時噛み合わされた
    第３補助変速部副軸ギヤとを有する補助変速部副軸アセ
    ンブリと、 前記補助変速部入力軸に共転するように固定されて、前
    記スプリッタギヤを前記補助変速部入力軸に結合させる
    第１位置と、前記スプリッタ／レンジギヤを前記補助変
    速部入力軸に結合させる第２位置と、前記スプリッタギ
    ヤおよび前記スプリッタ／レンジギヤを共に前記補助変
    速部入力軸から離脱させる第３位置とを有する３位置ス
    プリッタクラッチアセンブリと、 前記出力軸に共転するように固定されて、前記スプリッ
    タ／レンジギヤを前記出力軸に結合させる第１位置と、
    前記レンジギヤを前記出力軸に結合させる第２位置とを
    有する２位置レンジクラッチと、 前記スプリッタクラッチアセンブリをその３つの位置か
    ら選択された１つに独立して位置決めし、また、前記レ
    ンジクラッチアセンブリをその２つの位置から選択され
    た１つに位置決めする制御手段と、 入力信号を受信して、前記制御手段を含むシステムアク
    チュエータに指令出力信号を発信するシステムコントロ
    ーラとを備えていることを特徴とする複式機械式変速装
    置。
  6. 【請求項６】 前記システムコントローラは、前記主変
    速部の係合および非係合状態を表す入力信号を受信し
    て、前記主変速部がその非係合位置になったとき、前記
    スプリッタクラッチがその第３位置に位置決めされるよ
    うにすることを特徴とする請求項５に記載の複式機械式
    変速装置。
  7. 【請求項７】 入力軸(26)および出力軸(20)と、シフト
    レバーによってシフトされる同期主変速部(16A) と、前
    記主変速部に直列に連結されて該主変速部と前記出力軸
    との間に配置されたスプリッタ型補助変速部(16E) とを
    有するスプリッタ型複式機械式変速機(16)と、 前記スプリッタ補助変速部を第１スプリッタギヤ比（ロ
    ー）、第２スプリッタギヤ比（ハイ）およびスプリッタ
    −ニュートラル位置（Ｎ）の選択された１つシフトさせ
    るスプリッタアクチュエータ(46)と、 入力信号(68)を受信し、これらを論理規則に従って処理
    して、前記スプリッタアクチュエータを含むシステムア
    クチュエータに指令出力信号(70)を発信するコントロー
    ラ(48,36) とを備えた車両用複式変速装置のシフト制御
    方法であって、 主変速部のギヤ比へのシフトおよび主変速部のニュート
    ラルへのシフトを検知し、 主変速部のニュートラルへのシフトを検知したとき、前
    記スプリッタ補助変速部をスプリッタニュートラル位置
    へシフトさせることを特徴とするシフト制御方法。
  8. 【請求項８】 さらに、スプリッタ補助変速部が係合さ
    れる適当なギヤ比を決定し、主変速部のギヤ比の係合を
    検知したとき、前記スプリッタ補助変速部の適当なギヤ
    比を係合させることを特徴とする請求項７に記載の車両
    用複式変速装置のシフト制御方法。
  9. 【請求項９】 さらに、運転者のエンジン燃料要求(TH
    L) を表す信号を提供する運転者設定燃料スロットル要
    求装置と、燃料制御エンジンと、指令信号に応答して前
    記エンジンへの燃料の供給を制御するエンジンコントロ
    ーラとを備え、 該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に燃料が供給される少な
    くとも１つの作動モードおよび要求されるエンジン速度
    値(ES)を達成するようにエンジンに燃料が供給される少
    なくとも１つの作動モードを有しており、前記論理規則
    は、さらに、 運転者が特定の目標ギヤ比(GRT) の係合を試みているか
    どうか、前記主変速部が係合されているかどうか、およ
    び、スプリッタ補助変速部が係合されていないかどうか
    を決定し、 現在のエンジン速度およびスロットル要求装置の設定が
    前記目標ギヤ比の係合を妨げるかどうかを決定し、 現在のエンジン速度およびスロットル要求装置の設定が
    前記目標ギヤ比の係合を妨げない場合、前記運転者設定
    燃料スロットル要求装置に従って前記エンジンに燃料を
    供給するように前記エンジンコントローラに指令し、 現在のエンジン速度およびスロットル要求装置の設定が
    前記目標ギヤ比の係合を妨げる場合、前記運転者設定燃
    料スロットル要求装置に従って前記エンジンに燃料を供
    給するのを止めて、これに代えて、前記目標ギヤ比に係
    合できるように決定された要求エンジン速度値を達成す
    べく、前記エンジンに燃料を供給するように、前記エン
    ジンコントローラに指令することを特徴とする請求項１
    に記載の車両用複式変速装置。
  10. 【請求項１０】 前記コントローラは、マイクロプロセ
    ッサベースであることを特徴とする請求項９に記載の車
    両用複式変速装置。
  11. 【請求項１１】 前記コントローラは、工業認証プロト
    コル(SAE J-1922 ／1939) に適合する電子データリンク
    (DL)に接続されていることを特徴とする請求項10に記載
    の車両用複式変速装置。
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