JP2000145936A - ギヤ比の変更時間を短縮する制御方法と制御装置及びその記録媒体 - Google Patents

ギヤ比の変更時間を短縮する制御方法と制御装置及びその記録媒体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】変速機においてギヤ比の変更を完了するために
要する時間を短縮する方法及び装置を提供すること。 【解決手段】ギヤ比の変更時間を短縮するために、動力
伝達システムは、エンジン側と変速機側にそれぞれ少な
くとも１つの独立して制御可能な減速装置32,38を有
し、アップシフト中にエンジン速度及び／又は変速機入
力軸速度の減速率を増加するように選択的に作動する。
エンジン側減速装置は、エンジンブレーキを含み、エン
ジン負荷を増加するための種々のエンジン用付属部品を
作動させてエンジン負荷を増加させる。変速機側減速装
置は、入力軸ブレーキまたはドライブライン・リターダ
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子制御エンジン及び
変速装置において、ギヤチェンジ（ギヤ比の変更）を完
了するために要する時間を短縮する装置及び方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】電子的高度化変速装置は従来技術におい
て開発されており、例えば、米国特許第4,361,060 号、
第4,595,986 号、第4,648,290 号、第4,722,248 号及び
第5,050,427 号に記載されており、これらの特許の開示
内容は参考文献として本説明に含まれる。このような変
速装置は、エンジンの融通性及びトルク増加を高めるこ
とによって多くの用途に使用するべく様々なギヤ比を提
供するために用いられてきた。最も一般的な用例とし
て、ＭＶＭＡクラス７及びクラス８のトラクタ・セミト
レーラ車両があるが、自動車や固定の動力装置の動力伝
達系列等の他の用途にも用いることができる。
【０００３】ところで、多段ギヤ比変速機とエンジンと
を含む動力伝達システムを制御するため、マイクロプロ
セッサを含む電子制御モジュールを用いることが多い。
このマイクロプロセッサ技術の絶え間ない進歩によっ
て、エンジン及び多段ギヤ比変速機の作動に対する制御
の正確度が高まり、かつ、正確に制御し得る範囲が広く
なった。上記電子制御モジュールは、様々なセンサから
データを収集して、現在の作動状態に適したコマンドを
発生することによってエンジン及び変速機を制御する。
エンジンの制御内容には、燃料の調整、エンジン付属品
の作動、またはエンジンブレーキまたは駆動ライン制動
装置の作動の操作を含むことができる。変速機の制御に
は、現在のギヤ比の切り離し及び新しい目標ギヤ比の連
結または入力軸ブレーキの作動を含めて、適当なギヤ比
の選択を含むことができる。
【０００４】効果的なギヤ比の変更によって、燃料経済
性が改善され、車両のドライバビリティが向上する。重
荷重車両で急坂を登る場合などの一定の厳しい状況下で
は、車両が運動量を失ってシフトを完了する時機を逃し
てしまうことがないように、迅速なギヤ比の変更が必要
とされる。通常の走行状態では、運転者は高速道路にお
いて必要な走行速度に達するまでに、１５回以上のギヤ
シフトを行わなければならないであろう。上記従来例で
は、ギヤ比の変更の際のロスが蓄積して、相当な時間の
浪費を余儀なくされる。このため、ギヤ比の変更すなわ
ちシフトを完了するために必要な時間を短縮することが
望ましい。
【０００５】典型的なギヤ比の変更には多くのステップ
が含まれる。第１に、運転者がエンジンから変速機を介
して駆動ラインまでのトルク伝達を中断しなければなら
ない。これは、エンジンと変速機とを摩擦連結させてい
るマスタークラッチを切り離すことによって行うことが
できる。マスタークラッチは、運転者、電子制御モジュ
ールあるいはその両方によって始動される適当なコマン
ド信号に応じて調整用アクチュエータにより制御され
る。同様に、連結及び切り離しのみの状態を有する単純
な（個別式の「ダム(dumb)型」）アクチュエータが用い
られる。あるいは、スロットルを急激に減少させる「ス
ロットルディップ(throttle dip)」を実行することによ
っても行うことができる。トルク伝達を中断すると、現
在のギヤ比における連結が切り離され、変速機はニュー
トラル状態になる。
【０００６】典型的なギヤ比の変更の次のステップで
は、目標ギヤ比を選択する。この目標ギヤ比は、順番で
次に使用可能なギヤ比を選択してもよいが、現在の作動
状態に応じて多段階の使用可能なギヤ比を飛び越す、い
わゆるスキップシフトを実行することもできる。そし
て、目標ギヤに連結する前に、変速機入力軸を現在の出
力軸速度、及び、目標ギヤ比に対してほぼ同期した速度
（これを、入力軸の同期速度と云う。）で回転させなけ
ればならない。マスタークラッチが連結している時に
は、エンジン及び変速機が連結されているので、エンジ
ン速度を制御することによって入力軸速度を制御しても
よい。
【０００７】同期速度を実現するため、エンジン速度を
高くしたり（ダウンシフトの場合）、低く（アップシフ
トの場合）してもよい。入力軸ブレーキ（慣性ブレーキ
またはクラッチブレーキとしても知られている）を装備
した変速機では、マスタークラッチを切り離し、入力軸
ブレーキを掛けることによって入力軸速度を減速しても
よい。しかし、ギヤ比の変更時間を短縮できるだけの十
分な能力を備えた入力軸ブレーキは、変速装置のコスト
とともに、構造を複雑にしてしまい、満足できる作動を
行うためには各部の動作に正確な順序付けをする必要が
あるため、多くの変速機は上記装置の中でも簡単な形式
のものを用いているだけである。
【０００８】入力軸ブレーキを設けていない変速機の場
合、アップシフト時でマスタークラッチが連結している
状態では、エンジン速度が所望の同期速度に自然に減衰
するまで、入力軸の同期速度を得ることができない。エ
ンジンがより効率的になるほど、内部摩擦ロスが減少す
る結果、エンジンの自然減衰率が相当に低くなる。その
結果、ギヤ比の変更を完了するための時間がそれに対応
して長くなる。このため、現在の連結ギヤの切り離し後
に短時間で同期速度が得られるようにアップシフト中の
エンジン減速率を増加させることが望ましい。マスター
クラッチが、あるギヤ比の変更時に切り離されていると
き、エンジン速度及び入力軸速度は、それぞれの慣性に
基づく異なる比率で減速しそうになる。それゆえ、現在
の作動状態に基づくギヤ比の変更時間を短くするため
に、エンジン速度及び入力軸速度の減速率を共同して制
御することが望ましい。これは、エンジン回転、変速機
入力軸回転、あるいはこれらの両方を減速させることに
より行うことができる。
【０００９】同様に、ギヤ比の変更中、入力軸またはエ
ンジンに連結されるどの装置または構成部品も、ギヤ比
の変更時間を改善するために作動を遅らせることができ
る。同様に、動力同期装置は、燃料を増加させてエンジ
ン速度を上昇するとともに入力軸速度を上昇させ、ダウ
ンシフト時のギヤ比の変更時間を減少するために利用す
ることもできる。エンジンに可変制動力を与えるために
よく用いられる装置がエンジンブレーキである。最も一
般的なエンジンブレーキは、エンジン圧縮ブレーキか、
排気ブレーキであろう。これらの装置は従来より公知で
あり、重量形車両には一般的に用いられている。エンジ
ンブレーキを用いた車両用自動機械式変速装置の例が、
米国特許第4,933,850 号及び第5,042,327 号に記載され
ており、これらの開示内容は参考文献として本説明に含
まれる。
【００１０】エンジン圧縮ブレーキは、一般的に手動操
作されて、１、２または３列のシリンダの弁タイミング
を変更することによってエンジンの回転に抵抗する可変
制動力を与える。これは、クランク軸の回転に抵抗する
圧縮力をシリンダ内に発生する。排気ブレーキは、エン
ジンからの排気流を規制することによって、同様にエン
ジンの回転に抵抗する可変制動力を与える。排気ブレー
キの方が使用コストは低いが、エンジン圧縮ブレーキほ
どの応答性及び融通性が得られない。
【００１１】従来より長い坂を下る時に、ドライブライ
ンに抵抗トルクを与えることによって車両の常用ブレー
キを補助するために、前記エンジンブレーキが用いられ
る。これらの状況でエンジンブレーキを手動操作できる
ことは、欠くことができないであろう。最近では、ギヤ
比の変更に必要な時間を短縮するためにエンジンブレー
キが手動操作されている。この用途では、エンジンブレ
ーキを手動操作する結果、エンジンブレーキを掛けたり
解除するタイミングが不適当であることによって車両ド
ライブラインに大きなトルクの乱れが生じることが多
い。これは車両のドライバビリティを低下させ、また動
力伝達システムを構成する部材の寿命に悪影響を与える
であろう。さらに、適切な操作は運転者の腕と経験に依
存するところが大きい。ドライブラインのリターダは、
単独でまたは上述のブレーキ装置と共に使用することが
できる。ドライブラインのリターダは、一般的に空気圧
作動、油圧作動、あるいは電磁気作動が一般的であり、
ドライブライン上で一般的に駆動軸、あるいは後輪駆動
車両の支え軸に制動力を付与するように作動する。
【００１２】
【発明が解決しょうとする課題】前述のように、従来の
電子制御動力伝達システムにおいては、ギヤ比の変更の
際の非効率性が蓄積して、相当な時間の浪費を余儀なく
される。このため、ギヤ比の変更すなわちシフトを完了
するために必要な時間を短縮することが困難であった。
【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、手動、半自動または全
自動変速機においてギヤ比の変更を完了するために要す
る時間を短縮する方法及び装置を提供することにある。
また、前述のように適切な操作に熟練を要するエンジン
ブレーキを併用してギヤ比の変更を行い、エンジンの回
転に作用する制動力を増大させることによって同期速度
を得るために必要な時間を短縮する装置を提供すること
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、各請求項に記載の構成を有し、機械式動
力伝達システムにおけるギヤ比の変更時間を短縮する制
御装置が提供されている。この制御装置は、マスター摩
擦クラッチによって機械式変速機に選択的に連結される
エンジンを含む。マスタークラッチアクチュエータは、
コマンド信号に応じてマスタークラッチを選択的に連結
及び切り離しを行う。制御装置は、また、エンジン速
度、出力軸速度及び変速機のニュートラルギヤ状態に対
して選択的に付加される入力軸速度を決定するためのを
受け取って、エンジン、変速機、クラッチアクチュエー
タ、及び関連する付属部品に対してコマンド信号を発生
するための電子制御ユニットを含んでいる。変速機は、
変速機入力軸と変速機出力軸の間で選択的に連結可能な
複数のギヤ比の組み合わせ、及びニュートラル状態を含
んでいる。
【００１５】制御装置は、変速機において現在のギヤ比
の切り離し後で目標ギヤ比の連結を実行する前に生じる
ニュートラルギヤ状態を感知するセンサを用いている。
また、ニュートラル状態は、変速機の入力速度及び出力
速度に基づいて決定することができる。さらに、制御装
置は、電子制御ユニットからのコマンドに応えて制動ト
ルクを加える装置を備えている。この制動トルクは、マ
スタークラッチのエンジン側減速装置と、マスタークラ
ッチの変速機側減速装置の少なくとも１つまたは両方を
制御することにより加えられ、目標速度が目標ギヤ比の
連結を実行する時点での同期速度に基づくように、減速
率を高め、かつギヤ比の変更時間を短縮することができ
る。
【００１６】少なくとも１つの本装置及びこれと同様な
装置に使用する方法も提供されている。この方法は、変
速機入力軸と変速機出力軸との間で選択的に連結可能な
複数のギヤ比の組み合わせ及びニュートラルギヤ状態を
有する機械式変速機にマスタークラッチを介して選択的
に連結されるエンジンを含み、さらに、現在の作動条件
を決定するための複数の入力信号を受取り、少なくとも
１つのエンジン側および／または変速機側の減速装置を
制御するためにコマンド信号を発生する。さらに、この
方法は、現在のギヤ比の切り離し後で目標ギヤ比の連結
を実行する前に生じるニュートラルギヤ状態を感知し、
エンジンの減速を高め、ギヤ比の変更時間を短縮するよ
うに、マスタークラッチが切り離されかつエンジン速度
が目標速度を越えている間に、１つまたはそれ以上の減
速装置を自動的に作動させる信号を発生させることを特
徴としている。本発明の上記及び他の目的、特徴及び利
点は、添付の図面を参照した本発明の好適な実施例につ
いての以下の詳細な説明を読めば、当業者であれば容易
に理解できるであろう。
【００１７】
【作用】現在のギヤ比の切り離し後で目標ギヤ比の連結
を実行する前に生じるニュートラルギヤ状態を感知し、
マスター摩擦クラッチが連結している間、エンジンの減
速を高め、前記ギヤ比の変更時間を短縮できるように、
エンジン速度が目標ギヤ比の連結を実行する同期速度を
超えている時にエンジンに制動トルクを付与することに
より、エンジン速度が所望の同期速度に減速するまでの
所要時間を短縮する。さらに、本発明においては、前記
制動トルクを付与するために、エンジン制動装置、入力
軸ブレーキ、及び、冷却ファン、空気コンプレッサ、油
圧ポンプ、空調コンプレッサ及びオルタネータ等のエン
ジン付属品を用い、制動力の調整を行う。
【００１８】
【実施例】図１は、車両の動力伝達(powertrain)システ
ム１０を概略的に示している。本システムには、マスタ
ー摩擦クラッチ（マスタークラッチ）１８を介して多ギ
ヤチェンジ変速機１６の入力軸１４に選択的に連結され
る内燃機関１２が設けられている。このエンジン１２
は、点火式燃焼機関及び点火式スパークエンジンを含む
多くの形式の内燃機関のいずれでもよい。マスタークラ
ッチ１８には、エンジン１２のクランク軸２２に取り付
けられた駆動部材２０と、入力軸１４に取り付けられた
従動部材２４とが設けられている。本発明の記述全体に
用いられるが、エンジン側、即ち、上流側という言葉
は、図１示すように、駆動部材２０の左側の装置または
構成部品を表すものであり、同様に、変速機側、即ち、
下流側の装置または構成部品は、図１に示すように従動
部材２４の右側に配置されるものを表している。マスタ
ークラッチ１８が連結すると、エンジン１２で発生した
トルクのほとんどすべてが、駆動部材２０及び従動部材
２４を介して変速機１６に伝達される。
【００１９】変速機１６の出力軸２６は、ディファレン
シャル、駆動車軸、トランスファーケース等の適当な駆
動ライン部材（特に、図示せず）に連結される。動力伝
達システム１０には、エンジン付属品である一般的なラ
ジエータ等の熱交換器２８、電気制御可能な冷却ファン
３０、及び、エンジンブレーキ３２等の１つまたはそれ
以上のエンジン側減速装置を設けることもできる。他の
エンジン側の制動力を選択的に与える付属品として、パ
ワーステアリング用の油圧ポンプまたは他の油圧装置、
運転室温度調節用の空調コンプレッサ、電力を供給する
オルタネータ、及び、変速機入力軸ブレーキ３８等の１
つまたはそれ以上の変速機側減速装置を含む空気圧作動
式装置またはシステムを駆動する空気コンプレッサ３４
及び圧縮空気貯蔵タンク３６を設けることができる。
【００２０】動力伝達システム１０には、複数のセンサ
と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０によって決定され
たようにシステムの制御を行うアクチュエータが多数設
けられている。様々なセンサが現在の作動状態を表す情
報を入力手段４２を介してＥＣＵ４０へ送る。ＥＣＵ４
０は、コンピュータの読み出し可能な記憶媒体に記憶さ
れている所定の一連の命令(instructions)を実行する際
に、この情報を利用して、コマンド信号を発生する。コ
ンピュータの読み出し可能な記憶媒体は、従来良く知ら
れた多数の装置によって実行できるもので、ＲＡＭ、Ｒ
ＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等に限定さ
れるものではない。コマンド信号は、出力手段４４を介
して様々なアクチュエータへ送られる。
【００２１】ＥＣＵ４０に接続されている幾つかの代表
的なセンサとして、エンジン速度（ＥＳ）を表すクラン
ク軸センサ４６、変速機入力軸速度（ＩＳ）を表す入力
軸速度センサ４８、及び変速機出力軸速度（ＯＳ）を表
す出力軸速度センサ５０がある。他のセンサとして、ス
ロットルペダル５４の位置を表すスロットル位置センサ
５２、車両常用ブレーキを掛けるブレーキペダル５６の
状態を表すブレーキ作動センサ５８、及び変速機１６の
後進（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）またはドライブ（Ｄ）
のギヤを選択するためのギヤ選択インジケータ６０があ
る。幾つかの用例では、さらにアップシフトまたはダウ
ンシフトの要求を表すギヤセレクタを追加して設けてい
る。以下に説明するように、一定の作動状態においてエ
ンジンブレーキを手動操作できるようにするための手動
エンジンブレーキセレクタ６２が設けられている。
【００２２】動力伝達システム１０にはさらに、ＥＣＵ
４０に接続する多数のアクチュエータが設けられてい
る。アクチュエータは、ＥＣＵ４０から出力手段４４を
介してコマンドを受け取る。好ましくは、標準プロトコ
ル、例えば、SAE J1922 またはSAE J1939 がアクチュエ
ータ及びセンサに用いられる。アクチュエータはまた、
入力手段４２を介してＥＣＵ４０にフィードバックを行
って、閉ループ制御装置を実行できるようにしてもよ
い。一般的なアクチュエータには、エンジン１２へ送ら
れる燃料の量を調整する燃料コントローラ７０と、マス
タークラッチ１８の連結及び切り離しを行うクラッチア
クチュエータ７２とが含まれる。クラッチアクチュエー
タ７２は、駆動部材２０および従動部材２４の連結及び
切り離しを調整して実行するための位置フィードバック
センサを含むこともできる。あるいはまた、クラッチア
クチュエータ７２は、ＥＣＵ４０からのコマンド信号に
応じて連結または切り離しされる、単一の、即ち小型ア
クチュエータであってもよい。ＥＣＵ４０からのコマン
ドは、他のコントローラを介してアクチュエータへ送る
こともできる。例えば、燃料コントローラ７０を用い
て、ＥＣＵ４０によって要求された時にエンジンブレー
キ３２を作動させることができる。変速機オペレータ７
４を用いて変速機１６のギヤ比を変更することによっ
て、選択された目標ギヤ比を得ることができる。変速機
オペレータ７４はまた、変速機の現在の連結ギヤまたは
ニュートラルギヤ状態を表す信号を発生する。
【００２３】現在の作動状態に関する情報をＥＣＵ４０
に送るために、本発明の特許請求の範囲内において多く
の公知の形式のいずれのセンサを用いることもできる。
同様に、本発明を実現するために公知の電気、油圧、空
気圧及びそれらを組み合わせたアクチュエータを用いる
ことができる。上記形式の変速装置用の制御装置及びア
クチュエータは、米国特許第4,959,986 号、第4,576,06
5 号及び第4,445,393号に詳細に記載されており、それ
らの開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００２４】本発明の作動は、３種類のアップシフト中
の各部の回転速度をグラフ表示している図２(a) 〜図２
(c) を参照すれば、さらによく理解されるであろう。
【００２５】図２(a) は、マスタークラッチ１８が切り
離されかつ制動力を用いていない場合に図１の動力伝達
システム１０が実行するアップシフトを示すグラフであ
る。現在のギヤが切り離され、変速機１６が、変速機オ
ペレータ７４によって、または、変速機の入力軸速度及
び出力軸速度の比較によって示されるように、ニュート
ラルギヤ状態にあるときの時間ｔa において、アップシ
フトを開始する。また、時間ｔa において、燃料コント
ローラ７０によるエンジンへの燃料供給が停止される。
マスタークラッチ１８が切り離されているので、入力軸
１４はクランク軸２２と連結していない。
【００２６】図に示すように、入力軸速度（ＩＳ）とエ
ンジン速度（ＥＳ）は、エンジン速度よりも早く低下す
る入力軸速度に従って、相対回転イナーシャに相当する
比率で減少する。入力軸速度は、変速機がニュートラル
から時間ｔb で選択されたギア比にシフトされる目標速
度（好ましくは、同期速度）に達するまで減少する。目
標ギヤ比をＧＲT とした場合、ＩＳ＝ＯＳ・ＧＲT の時
に同期速度が得られる。クラッチアクチュエータは、時
間ｔc でマスタークラッチの連結が始まり、エンジン速
度、入力軸速度、及び出力軸速度が同一（このとき、図
では目標ギヤ比が1.00であると仮定する）となる時間ｔ
d で完了する。時間ｔe において、燃料コントローラ７
０によるエンジン１２への燃料供給が再開され、アップ
シフトが完了する。
【００２７】図２(b) は、マスタークラッチが連結して
いない場合のアップシフトを表すグラフです。この図
は、マスタークラッチが切り離された場合の変速機側減
速装置と、エンジン側減速装置の制御が独立しているこ
とを示す。アップシフトは、時間ｔa で始まり、この
時、クラッチアクチュエータは、マスタークラッチを切
り離す。入力軸速度とエンジン速度は、これらに対応す
る構成部品はもはや連結していないので異なる速度で減
速する。エンジン側減速装置は、時間ｔb で加えられ
る。この作用により、減速率が第２の減速率に増加す
る。変速機側減速装置は、時間ｔc で変速機の入力軸の
減速率が増加するように制動力が加えられる。エンジン
側と変速機側の減速装置の制御が独立しているので、こ
れらの制動力は、車両の特定の作動状態に従う命令で加
えられる。例えば、マスタークラッチが一旦切り離され
ると、下流側の減速装置または複数の減速装置が上流型
の減速装置または複数の減速装置に前もって、同時に、
あるいはその後に続いて、加えることができる。入力軸
速度は、目標ギヤ比が時間ｔd で連結する時点で目標速
度、好ましくは同期速度に近づく。クラッチアクチュエ
ータは、マスタークラッチに時間ｔe で連結する。燃料
は、時間ｔf でエンジンに戻され、アップシフトが完了
する。
【００２８】図２(c) は、マスタークラッチ１８が連結
している場合の、動力伝達システム１０によって実行さ
れるアップシフトを示すグラフであり、この場合、エン
ジンブレーキ３２等の少なくとも１つの自動的に制御さ
れたエンジン側減速装置と、慣性ブレーキ３８等の少な
くとも１つの自動的に制御された変速機側減速装置を組
み合わせて用いている。時間ｔa において、現在のギヤ
が切り離され、エンジン１２への燃料供給が停止され
て、ＥＳがその自然減衰率で減少し始める。時間ｔb
で、ニュートラルギヤ状態が示される時、ＥＣＵ４０が
エンジンブレーキ３２等の上流側減速装置に制動力を加
えるためのコマンド信号を発生する。エンジン側減速装
置は、第１ファクターまたは第１量だけ、エンジン速度
ＥＳの減衰率を高めるように作動する。下流側、即ち、
変速機側減速装置は、同期速度が時間ｔd で達成される
ように時間ｔc での減速率を更に増加するように自動的
に制動力が加えられる。ＥＣＵ４０からのコマンド信号
に応じて、時間ｔd で変速機オペレータ７４によって目
標ギヤ比が連結する。ＥＣＵ４０からのコマンドに応え
て燃料コントローラ７０は供給燃料を増加させるので、
時間ｔe でエンジン１２の出力が回復する。以上によっ
てアップシフトが完了する。もちろん、変速機ギヤの連
結及び切り離しを運転者の操作で行うようにしておくこ
とも可能であり、本発明の範囲に入る。ギヤ連結を手動
操作で行う場合、時間ｔd で燃料コントローラ７０を作
動させて、目標ギヤが手動で連結されたことを変速機オ
ペレータ７４が表示するまで、ＥＳ及びＩＳを同期速度
に維持できるようにする。
【００２９】図１に示されているように、エンジンブレ
ーキ３２はエンジンブレーキセレクタ６２に接続されて
おり、これによって、長い坂を下る時にエンジンブレー
キ３２を手動操作することができる。一般的に、ＥＳが
アイドル速度より高く、スロットルペダル５４が完全に
解放されている時、エンジンブレーキが作動する。エン
ジンブレーキセレクタ６２は、運転者がアップシフト中
に制動レベルを選択できるように構成して、ＥＣＵ４０
から信号を受け取った時に０、１、２または３列のシリ
ンダでエンジンブレーキを作動させるようにすることも
できる。エンジンブレーキの作動を多段比のアップシフ
トだけ、または許容可能なアップシフトを達成するため
に必要なエンジン速度減衰率が所定の閾値を超えている
時だけに制限することもできる。これらの技術によっ
て、エンジンブレーキの使用から生じる装置各部の摩耗
及び亀裂破損（引き裂き）を最小限に抑えることができ
る。
【００３０】前述したように、エンジンブレーキは、圧
縮ブレーキでも排気ブレーキでもよい。従来形エンジン
ブレーキに加えて、本発明は、エンジン付属品を制御す
ることによって、別形態のエンジン側減速装置に制動力
を加える動作を行う。冷却ファン３０、空気コンプレッ
サ３４、または他の油圧ポンプ、空調コンプレッサ、オ
ルタネータ等の装置（図示せず）等の付属品を選択的に
作動することによって、それぞれエンジン１２に対する
負荷を増減して、エンジン速度の減衰率を変化させるこ
とができる。さらに、マスタークラッチを連結した状態
で、ＥＣＵ４０で制御されている入力軸ブレーキ３８等
の変速機側減速装置に制動力を掛けることによって、エ
ンジン１２の減衰率を高めることができる追加制動力を
与えることもできる。上記及び図面に示したように、エ
ンジン側及び変速機側の減速装置の独立した制御によ
り、単独であるいは上記装置を組み合わせて、特定の装
置の作動状態に応じて可変制動力を発生することができ
る。
【００３１】エンジン圧縮ブレーキまたは慣性ブレーキ
等の様々な減速装置は、アップシフトに必要な合計時間
に対する応答時間が非常に長いので、ニュートラルギヤ
状態を感知する前にこれらの装置を作動させてもよい。
例えば、図４では、時間ｔaから時間ｔb までの間の経
過時間を短縮またはなくすため、時間ｔa 前に減速装置
を作動させてもよい。正確な作動時間は、使用している
それぞれの制動装置の応答時間及び現在のギヤが切り離
されることを確認する装置の細かな構成によって決ま
る。この方法は、減速装置が作動した時に燃料供給の停
止状態となるエンジンの場合に特に好都合である。燃料
供給を停止状態にすることで、変速機を介したトルク移
送を中断し現在のギヤを切り離すことができるスロット
ルディップ(throttle dip)機能が得られる。
【００３２】減速装置の動作を何時解除するかを決定す
る際に、応答時間も考慮される。本発明では、ＥＳが同
期範囲内、すなわち同期速度から約４０RPM の範囲内に
ある時、自然エンジン速度減衰率から減速装置の作動を
解除するのに適当な時間を予想する。
【００３３】ＩＳの目標速度が、例えば、エンジンアイ
ドル速度より２００RPM 高く設定した基準値（エンジン
アイドル基準値と云う）より低い場合には、例えばマス
タークラッチを切り離して入力軸ブレーキを作動させる
等の、別の同期化方法を実行する必要がある。これが発
生する状況の一例としては、ＯＳがほぼゼロであり、同
期速度がエンジンアイドル基準速度より低い静止状態に
おけるシフトを達成する時等が考えられる。
【００３４】本発明は、様々な作動状態に対応するため
の様々な汎用性を備えている。減速装置が（応答時間の
変動によって）その予想連結時より早く連結した場合、
現在のギヤの切り離し中はクラッチオペレータ７２がマ
スタークラッチ１８を切り離して、シフトがうまく進行
できるようにする。同期化が達成されていない場合、Ｅ
ＣＵ４０は他の代替制御シーケンスを開始する。例え
ば、従来のエンジンブレーキにエンジン付属品の負荷及
び入力軸ブレーキ３８の作動を組み合わせることによっ
てエンジン制動を増加させることができる。
【００３５】一般的に、入力軸ブレーキは、マスターク
ラッチの切り離し時に変速機の入力軸を減速するために
用いられる。このため、従来の入力軸ブレーキは、一定
限度の回転慣性を減速しうるだけの容量を有する構造で
あり、マスタークラッチ１８が連結した状態等では、入
力軸ブレーキを掛けることはできない。従って、本発明
における使用に堪えるためには、入力軸ブレーキ３８と
しては、大容量入力軸ブレーキが必要であろう。これに
よって、入力軸ブレーキ３８は、エンジン１２、クラン
ク軸２２及びマスタークラッチ１８によって発生する回
転慣性に対応することができ、マスタークラッチ１８が
まだ連結中でも入力軸ブレーキ３８を掛けることができ
るようになる。
【００３６】図３は、本発明に沿ってギヤ比の変更時間
を短縮する方法を説明するフローチャートである。この
方法は、単に記載を容易にするために従来のシーケンス
によるフローチャートで示されていることが当業者であ
れば良くわかるであろう。このシーケンスは、本発明の
特徴および利点を達成するために必ずしも必要ではな
い。種々のステップが本発明の技術的思想から逸脱しな
いで、異なる順番でまたは同時に実行される。同様に、
種々のステップは、ハードウエア、ソフトウエアまたは
これらの組み合わせによって実行することができる。ス
テップ８０で、ＥＣＵは、装置に設けた様々なセンサ及
びアクチュエータから各部の作動速度や作動状況等の情
報を集めて、ＥＳ、ＩＳ、ＯＳ及びエンジンブレーキ用
の制限値を得る。アップシフトを運転者が要求するか、
ＥＣＵによって表示されると、ステップ８２からステッ
プ８４へ処理が進む。あるいはまた、アップシフトが要
求されない場合は、処理はステップ８０へ戻される。
【００３７】図３に示されているように、ステップ８４
でクラッチアクチュエータが制御される。上述のよう
に、クラッチアクチュエータは、マスタークラッチを単
純に連結または切り離す「簡易型のアクチュエータ」、
あるいは、連結及び切り離しを調整するより高度のアク
チュエータであってもよい。同様に、本発明の特定の実
施形態によれば、クラッチアクチュエータの制御は、ブ
ロック８４によって示され、マスタークラッチを連結状
態を維持することを含んでいる。
【００３８】ステップ８６は、現在の連結ギヤが切り離
され、適当な目標ギヤが選択される。現在の連結ギヤが
切り離されると、変速機はニュートラルギヤ状態にな
る。ＥＳがアイドル基準値を超えていることがステップ
８６で決定されると、エンジン速度ＥＳがブロック９０
で示される同期ウインドウ内にあるかどうかを決定する
ためのテストが実行される。ところが、エンジン速度Ｅ
Ｓがアイドル速度より低い場合、ステップ１０２によ
り、前述の汎用性を含む代替制御が開始される。同期ウ
インドウ内の速度が得られていない場合、ステップ９６
で適当な減速装置の選択により制動力が加えられる。こ
の選択されたエンジン側および／または変速機側の減速
装置は、ブロック９８で示すように独立に制御されて、
関連する構成部品の減速率を増加するために制動トルク
を付加する。例えば、このステップには、エンジン圧縮
ブレーキの作動、入力軸ブレーキの作動、エンジン付属
品負荷の増大または前述のこれらの組み合わせが含まれ
る。
【００３９】さらに、図３において、ＥＳと同期速度と
の接近率がステップ１００で判定される。接近率が現在
の作動状態に対して満足できるものであれば、処理がス
テップ８６へ進む。そうでない場合、代替制御がステッ
プ１０２によって実行される。同期速度ウインドウがス
テップ９０によって決定されるように達成されると、制
動トルクは、ステップ９２で取り除かれ、ステップ９４
で目標ギヤが連結してアップシフトが完了する。
【００４０】以上に本発明の好適な実施例を説明した
が、それは、もちろん、可能な全ての形式を説明するも
のではない。ここで使用した言葉は、本発明を制限する
ものではなく、発明の特許請求の範囲から逸脱すること
なく、種々の変更を加えることができることは理解され
るであろう。
【００４１】
【発明の効果】本発明では、エンジン制動装置、入力軸
ブレーキ、及び、冷却ファン、空気コンプレッサ、油圧
ポンプ、空調コンプレッサ及びオルタネータ等のエンジ
ン付属品を効果的に用いて、エンジンに付与する制動力
を適宜調整し、動力伝達システムのギヤ比の変更を、車
両の走行状態に応じて最短時間で完了することができ
る。また、上記制動力の付与を電子制御により行ってい
るので、エンジンブレーキを掛けたり解除するタイミン
グが不適当であることによって車両駆動システム統に大
きなトルクの乱れが生じることもなく、車両のドライバ
ビリティを向上させ、また動力伝達システムを構成する
部材の耐久性も向上する。さらに、運転者の腕と経験に
依存することもなく、誰でも最適な操作を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機械式変速機、エンジン側（上流
側）減速装置及び変速機側（下流側）減速装置を含む動
力伝達システムの概略図である。
【図２】２(a) は、マスタークラッチが切り離され、減
速装置による補助を受けない一般的なアップシフトを説
明するグラフであり、２(b) は、本発明に従うマスター
クラッチが切り離された場合の、エンジン側及び変速機
側の減速装置の作動を説明する補助を受けたアップシフ
トを表すグラフであり、２(c) は、本発明に従うマスタ
ークラッチが連結された場合の、エンジン側及び変速機
側の減速装置の作動を説明する補助を受けたアップシフ
トを表すグラフである。
【図３】本発明に従う減速装置を用いてギア比の変更時
間を短縮する方法を説明するためのフローチャート図で
ある。
【符号の説明】
１０ 動力伝達システム １２ エンジン １４ 変速機入力軸 １６ 変速機 ２６ 変速機出力軸 ３２ エンジンブレーキ ３８ 入力軸ブレーキ ４０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） ４２ 入力手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月１８日（１９９９．１１．
１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】典型的なギヤ比の変更には多くのステップ
が含まれる。第１に、運転者がエンジンから変速機を介
して駆動ラインまでのトルク伝達を中断しなければなら
ない。これは、エンジンと変速機とを摩擦連結させてい
るマスタークラッチを切り離すことによって行うことが
できる。マスタークラッチは、運転者、電子制御モジュ
ールあるいはその両方によって始動される適当なコマン
ド信号に応じて調整用アクチュエータにより制御され
る。同様に、連結及び切り離しのみの状態を有する単純
な（個別式の「ダム(dumb)型」）アクチュエータが用い
られる。あるいは、スロットルを急激に減少させる「ス
ロットルディップ(throttle dip)」を実行することによ
っても行うことができる。スロットルディップとは、ス
ロットルを瞬間的に増加させて、次に急激に減少させる
ことで、ドライブ側の構成要素に負のトルクを生じさ
せ、クラッチを用いることなくギヤが切り離されること
である。トルク伝達を中断すると、現在のギヤ比におけ
る連結が切り離され、変速機はニュートラル状態にな
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】図２(a) は、マスタークラッチ１８が切り
離されかつ制動力を用いていない場合に図１の動力伝達
システム１０が実行するアップシフトを示すグラフであ
る。現在のギヤが切り離され、変速機１６が、変速機オ
ペレータ７４によって、または、変速機の入力軸速度及
び出力軸速度の比較によって示されるように、ニュート
ラルギヤ状態にあるときの時間ｔa において、アップシ
フトを開始する。また、時間ｔa において、燃料コント
ローラ７０によるエンジンへの燃料供給が停止されてア
イドル状態となる。マスタークラッチ１８が切り離され
ているので、入力軸１４はクランク軸２２と連結してい
ない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】図２(c) は、マスタークラッチ１８が連結
している場合の、動力伝達システム１０によって実行さ
れるアップシフトを示すグラフであり、この場合、エン
ジンブレーキ３２等の少なくとも１つの自動的に制御さ
れたエンジン側減速装置と、慣性ブレーキ３８等の少な
くとも１つの自動的に制御された変速機側減速装置を組
み合わせて用いている。時間ｔa において、現在のギヤ
が切り離され、エンジン１２への燃料供給が停止されて
（アイドル状態）、ＥＳがその自然減衰率で減少し始め
る。時間ｔb で、ニュートラルギヤ状態が示される時、
ＥＣＵ４０がエンジンブレーキ３２等の上流側減速装置
に制動力を加えるためのコマンド信号を発生する。エン
ジン側減速装置は、第１ファクターまたは第１量だけ、
エンジン速度ＥＳの減衰率を高めるように作動する。下
流側、即ち、変速機側減速装置は、同期速度が時間ｔd
で達成されるように時間ｔc での減速率を更に増加する
ように自動的に制動力が加えられる。ＥＣＵ４０からの
コマンド信号に応じて、時間ｔd で変速機オペレータ７
４によって目標ギヤ比が連結する。ＥＣＵ４０からのコ
マンドに応えて燃料コントローラ７０は供給燃料を増加
させるので、時間ｔ e でエンジン１２の出力が回復す
る。以上によってアップシフトが完了する。もちろん、
変速機ギヤの連結及び切り離しを運転者の操作で行うよ
うにしておくことも可能であり、本発明の範囲に入る。
ギヤ連結を手動操作で行う場合、時間ｔ d で燃料コント
ローラ７０を作動させて、目標ギヤが手動で連結された
ことを変速機オペレータ７４が表示するまで、ＥＳ及び
ＩＳを同期速度に維持できるようにする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── 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 (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】変速機入力軸(14)と変速機出力軸(26)との
    間で選択的に連結可能な複数のギヤ比の組み合わせ及び
    ニュートラルギヤ状態を有する機械式変速機（16）にマ
    スタークラッチ（Ｃ）を介して選択的に連結されるエン
    ジン(12)を含み、さらに、現在の作動条件を決定するた
    めの複数の入力信号を受取ってコマンド信号を発生する
    ための電子制御ユニット(40)と、前記マスタークラッチ
    に対して上流側と下流側にそれぞれ少なくとも１つ配置
    されて、各々が前記電子制御ユニットに接続されている
    減速装置(32,38) とを備えている、機械式動力伝達シス
    テム(10)におけるギヤ比の変更時間を短縮する制御方法
    であって、 現在のギヤ比の切り離し後で目標ギヤ比の連結を実行す
    る前に生じるニュートラルギヤ状態(88,90,92)を感知
    し、 エンジンの減速を高め、ギヤ比の変更時間を短縮するよ
    うに、前記エンジン速度が、ある目標速度を越えている
    間に、前記少なくとも１つの上流側減速装置(32,34) と
    前記少なくとも１つの下流側減速装置(38)に、それぞれ
    独立に付与する信号(96,98) を発生する、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】少なくとも１つの上流側減速装置は、電子
    制御ユニット(40)によって選択的に作動可能なエンジン
    ブレーキを含み、前記少なくとも１つの下流側減速装置
    は、慣性ブレーキを含んでおり、前記信号(96,98) を発
    生するステップは、前記ギヤ比の変更時間を短縮するた
    めに前記慣性ブレーキと組み合わせてエンジンブレーキ
    を作動させる信号を発生することを含んでいる請求項１
    記載の制御方法。
  3. 【請求項３】複数の入力信号(42)は、少なくとも変速機
    入力速度と、変速機出力速度を示しており、ニュートラ
    ルギヤ状態を感知するステップは、前記変速機の入力速
    度と出力速度に基づいてニュートラルギヤ状態(80)を決
    定することを含んでいる請求項１記載の制御方法。
  4. 【請求項４】複数の入力信号(42)は、エンジン速度を示
    し、さらに、 エンジン速度が同期速度に接近する時点での接近率(10
    0) を監視し、 この接近率に基づいて前記少なくとも１つの上流側減速
    装置と前記少なくとも１つの下流側減速装置により加え
    る制動力を制御する、各ステップをさらに含むことを特
    徴とする請求項１記載の制御方法。
  5. 【請求項５】前記電子制御ユニット(40)に接続したクラ
    ッチアクチュエータ(72)を含んでおり、さらに、現在の
    ギヤ比を切り離す前にマスタークラッチ（Ｃ）を切り離
    すように、前記クラッチアクチュエータ(72)を制御する
    ステップを含むことを特徴とする請求項１記載の制御方
    法。
  6. 【請求項６】信号を発生させるステップは、上流側減速
    装置(32,34) を制御する第１信号と、下流側減速装置(3
    8)を制御する第２信号を含み、第１，第２信号は、ほぼ
    同時に発生することを特徴とする請求項１記載の制御方
    法。
  7. 【請求項７】信号を発生させるステップは、上流側減速
    装置(32,34) を制御する第１信号と、下流側減速装置(3
    8)を制御する第２信号を含み、第１，第２信号は、順次
    発生することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  8. 【請求項８】前記電子制御ユニット(40)に接続したクラ
    ッチアクチュエータ(72)を含んでおり、さらに、ギヤ比
    の変更中、マスタークラッチ（Ｃ）の連結を維持するよ
    うに、前記クラッチアクチュエータ(72)を制御するステ
    ップを含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  9. 【請求項９】前記目標速度は、ほぼ同期状態であること
    を特徴とする請求項１記載の制御方法。
  10. 【請求項１０】変速機入力軸(14)と変速機出力軸(26)と
    の間を選択的に連結可能な複数のギヤ比の組み合わせ及
    びニュートラルギヤ状態を有しかつマスタークラッチ
    （Ｃ）の変速機側に配置される機械式チェンジギヤ変速
    機（16）に、マスタークラッチ（Ｃ）を介して連結され
    かつマスタークラッチのエンジン側に配置されるエンジ
    ンを含む機械式動力伝達システムにおけるギヤ比の変更
    時間を短縮する制御装置であって、 コマンド信号に応じて前記マスタークラッチ（Ｃ）の変
    速機側の少なくとも１つの回転要素(14)に減速トルクを
    与えるための少なくとも１つの変速機側減速装置(38)
    と、 コマンド信号に応じて前記マスタークラッチ（Ｃ）のエ
    ンジン側の少なくとも１つの回転要素に減速トルクを与
    えるための少なくとも１つのエンジン側減速装置(32,3
    4) と、 コマンド信号に応じて前記マスタークラッチ（Ｃ）の連
    結及び切り離しを選択的に制御するためのアクチュエー
    タ(72)と、 前記エンジン側減速装置、変速機側減速装置、及びアク
    チュエータに接続され、現在の作動条件を示す複数の入
    力信号を受取って、ニュートラルギヤ状態を感知し、さ
    らに、エンジンの減速を高め、ギヤ比の変更時間を短縮
    するように、エンジン速度が目標速度を越えている間、
    前記変速機側減速装置(38)とエンジン側減速装置(32,3
    4) の作動を独立して制御するための複数のコマンド信
    号を発生する電子制御ユニット(40)とを備えていること
    を特徴とする制御装置。
  11. 【請求項１１】少なくとも１つのエンジン側減速装置(3
    2,34) は、電子制御ユニット(40)に接続されてエンジン
    に付加的な減速トルクを与えるためのエンジンブレーキ
    (32)を含み、前記電子制御ユニットは、マスタークラッ
    チが連結し、かつギヤ比の変更時間を短縮するためにエ
    ンジン速度が目標速度を越えている間、エンジンブレー
    クを作動させる信号を発生することを特徴とする請求項
    １０の制御装置。
  12. 【請求項１２】現在のギヤ比を切り離した後で、目標ギ
    ヤ比の連結を実行する前に起こるニュートラルギヤ状態
    を示す信号を発生するために、前記電子制御ユニット(4
    0)に接続されたセンサ(74)をさらに備えていることを特
    徴とする請求項１０の制御装置。
  13. 【請求項１３】変速機入力軸(14)と変速機出力軸(26)と
    の間で選択的に連結可能な複数のギヤ比の組み合わせ及
    びニュートラルギヤ状態を有する機械式変速機（16）に
    マスタークラッチ（Ｃ）を介して選択的に連結されるエ
    ンジン(12)を含み、さらに、現在の作動条件を決定する
    ための複数の入力信号を受取ってコマンド信号を発生す
    るための電子制御ユニット(40)と、前記マスタークラッ
    チに対して上流側と下流側にそれぞれ少なくとも１つ配
    置されて、各々が前記電子制御ユニットに接続されてい
    る上流側及び下流側減速装置(32,38) とを備えている、
    機械式動力伝達システム(10)におけるギヤ比の変更時間
    を短縮するためにコンピュータにより実行可能な命令を
    表す記憶データを有するコンピュータの読み出し可能な
    記憶媒体であって、 現在のギヤ比を切り離した後で、目標ギヤ比の連結を実
    行する前に起こるニュートラルギヤ状態を示す信号を感
    知するための命令と、 エンジンの減速を高め、ギヤ比の変更時間を短縮するよ
    うに、エンジン速度が目標速度を越えている間、前記少
    なくとも１つの上流側減速装置と前記少なくとも１つの
    下流側減速装置の制動力を独立して加えるための信号を
    発生する命令とを備えていることを特徴とする記憶媒
    体。
  14. 【請求項１４】前記少なくとも１つの上流側減速装置
    は、電子制御ユニット(40)によって選択的に作動可能な
    エンジンブレーキを含み、前記少なくとも１つの下流側
    減速装置は、慣性ブレーキを含んでおり、前記コンピュ
    ータの読み出し可能な記憶媒体は、前記ギヤ比の変更時
    間を短縮するために前記慣性ブレーキと組み合わせてエ
    ンジンブレーキを作動させる信号を発生する命令を有す
    ることを特徴とする請求項１３の記憶媒体。
  15. 【請求項１５】複数の入力信号(42)は、少なくとも変速
    機入力速度（ＩＳ）、変速機出力測度ＯＳ）を示してお
    り、さらに、前記変速機入力速度と出力速度に基づくニ
    ュートラルギヤ状態を決定するための命令を含むことを
    特徴とする請求項１３の記憶媒体。
  16. 【請求項１６】エンジン速度が同期速度に接近する時点
    での接近率を監視する命令と、この接近率に基づいて前
    記少なくとも１つの上流側減速装置と前記少なくとも１
    つの下流側減速装置により加える制動力を制御する命令
    をさらに含むことを特徴とする請求項１３の記録媒体。
  17. 【請求項１７】現在のギヤ比を切り離す前にマスターク
    ラッチ（Ｃ）を切り離すように、クラッチアクチュエー
    タ(72)を制御するための命令をさらに含むことを特徴と
    する請求項１３の記憶媒体。
  18. 【請求項１８】信号を発生するための命令は、上流側減
    速装置(32)を制御する第１信号を発生するための命令
    と、下流側減速装置(38)を制御する第２信号を前記第１
    信号と同時に発生するための命令を含んでいることを特
    徴とする請求項１３記載の記憶媒体。
  19. 【請求項１９】信号を発生するための命令は、上流側減
    速装置(32)を制御する第１信号を発生するための命令
    と、下流側減速装置(38)を制御する第２信号を前記第１
    信号の次に発生するための命令を含んでいることを特徴
    とする請求項１３記載の記憶媒体。
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