JP2001263472A

JP2001263472A - 車両の自動変速装置

Info

Publication number: JP2001263472A
Application number: JP2000079335A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nishimura; 伸之西村; Masafumi Taki; 雅文瀧
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP4284820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レンジギヤのシフトダウンを伴う変速機全体
のシフトダウンのとき、全体の変速時間を短縮する。【解決手段】少なくともメインギヤ及びその出力側に
位置するレンジギヤと、これらメインギヤ及びレンジギ
ヤの変速制御を実行する変速制御手段とを備え、上記メ
インギヤが機械的なシンクロ機構を有さず、そのメイン
ギヤの変速の際に所定のシンクロ制御を実行するもので
あって、上記シンクロ制御が、シフトアップ時のカウン
タシャフトブレーキ制御又はシフトダウン時のダブルク
ラッチ制御を含むものであり、上記レンジギヤのシフト
ダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのとき、レンジ
ギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に行
うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にトラクタ等の
大型車両に適用される車両の自動変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近ではドライバの負担を軽減するた
め、トラクタやトラック等の大型車両においても自動変
速装置を採用する例が多く見られる。このような大型車
両では、メインギヤの他に、副変速機としてのスプリッ
タ及びレンジギヤを有する多段変速機が装備される。こ
の場合、部品数及びコストの低減を図るため、メインギ
ヤから機械的シンクロ機構を省略し、代わりにシンクロ
制御なるものを行ってギヤインの際の同期を図ることが
考えられる。ここでシンクロ制御とは、主に、シフトア
ップのときはカウンタシャフトブレーキ制御を行うこと
であり、シフトダウンのときはダブルクラッチ制御を行
うことである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シフトダウ
ンのとき、レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ
制御とを両方実行するときがある。このときこれらの順
番を適当に定めないと全体の変速時間を徒に長くしてし
まう。

【０００４】即ち、レンジギヤはハイ・ロー間のギヤ比
が比較的大きいので、そのシフトダウンは比較的時間を
要する。またダブルクラッチ制御も同様である。よって
これらを順番に行っていたのでは全体の変速時間が長く
なってしまう。

【０００５】そこで、本発明の目的は、レンジギヤのシ
フトダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのとき、全
体の変速時間を短縮化することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車両の自動
変速装置は、少なくともメインギヤ及びその出力側に位
置するレンジギヤを含む変速機と、これらメインギヤ及
びレンジギヤの変速を制御するコントローラと、変速を
実行する変速制御手段とを備え、上記メインギヤが機械
的なシンクロ機構を有さず、そのメインギヤの変速の際
に所定のシンクロ制御を実行するものであって、上記シ
ンクロ制御が、変速機全体をシフトアップするときのカ
ウンタシャフトブレーキ制御及び変速機全体をシフトダ
ウンするときのダブルクラッチ制御を含むものであり、
上記レンジギヤのシフトダウンを伴う変速のとき、レン
ジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に
行うようにしたものである。

【０００７】ここで、上記レンジギヤが機械的なシンク
ロ機構を有し、ハイ又はローに切換可能で、且つハイ・
ロー間で比較的大きく減速比が異なってもよい。

【０００８】また、上記レンジギヤのシフトアップのと
きには、上記レンジギヤの変速後、上記シンクロ制御を
実行してもよい。

【０００９】また、上記変速機が、上記メインギヤの入
力側に位置されたスプリッタを含んでもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１１】図１に本実施形態に係る車両の自動変速装
置を示す。ここでは車両がトレーラを牽引するトラクタ
であり、エンジンがディーゼルエンジンである。図示す
るように、エンジン１にクラッチ２を介して変速機３が
取り付けられ、変速機３のアウトプットシャフト４（図
２参照）が図示しないプロペラシャフトに連結されて後
輪（図示せず）を駆動するようになっている。エンジン
１はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６によっ
て電子制御される。即ち、ＥＣＵ６は、エンジン回転セ
ンサ７とアクセル開度センサ８との出力から現在のエン
ジン回転速度及びエンジン負荷を読取り、主にこれらに
基づいて燃料噴射ポンプ１ａを制御し、燃料噴射時期及
び燃料噴射量を制御する。

【００１２】一方、変速中は、アクセル開度センサ８に
よって検知される実アクセル開度と無関係にＥＣＵ６自
らが加工した疑似アクセル開度なるものに基づいてエン
ジン制御を実行する。これは特に後述するダブルクラッ
チ制御において必要である。

【００１３】図２に示すように、エンジンのクランク軸
にフライホイール１ｂが取り付けられ、フライホイール
１ｂの外周にリングギヤ１ｃが形成され、リングギヤ１
ｃの歯が通過する度にエンジン回転センサ７がパルスを
出力し、ＥＣＵ６が単位時間当たりのパルス数をカウン
トしてエンジン回転数を算出する。

【００１４】図１に示すように、ここではクラッチ２と
変速機３とがトランスミッションコントロールユニット
（ＴＭＣＵ）９の制御信号に基づいて自動制御される。
即ちかかる自動変速装置には自動クラッチ装置と自動変
速機とが備えられる。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いに
バスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能であ
る。

【００１５】図１、図２、図３に示すように、クラッチ
２は機械式摩擦クラッチであり、入力側をなすフライホ
イール１ｂ、出力側をなすドリブンプレート２ａ、及び
ドリブンプレート２ａをフライホイール１ａに摩擦接触
或いは離反させるプレッシャプレート２ｂから構成され
る。そしてクラッチ２は、クラッチブースタ（クラッチ
アクチュエータ）１０によりプレッシャプレート２ｂを
軸方向に操作し、基本的には自動断接され、ドライバの
負担を軽減し得るものとなっている。一方、微低速バッ
クに際しての微妙なクラッチワークや、非常時のクラッ
チ急断等を可能とするため、ここではクラッチペダル１
１によるマニュアル断接も可能となっている。所謂セレ
クティブオートクラッチの構成である。クラッチ位置
（即ちプレッシャプレート２ｂの位置）を検知するため
のクラッチストロークセンサ１４と、クラッチペダル１
１の位置を検知するためのクラッチペダルストロークセ
ンサ１６とが設けられ、それぞれＴＭＣＵ９に接続され
る。

【００１６】図３に分かりやすく示すが、クラッチブー
スタ１０は実線で示す二系統の空圧通路ａ，ｂを通じて
エアタンク５に接続され、エアタンク５から供給される
空圧で作動する。一方の通路ａがクラッチ自動断接用、
他方の通路ｂがクラッチマニュアル断接用である。一方
の通路ａが二股状に分岐され、そのうちの一方に自動断
接用の電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２が直列に設けられ、他
方に非常用の電磁弁ＭＶＣＥが設けられる。分岐合流部
にダブルチェックバルブＤＣＶ１が設けられる。他方の
通路ｂに、クラッチブースタ１０に付設される油圧作動
弁１２が設けられる。両通路ａ，ｂの合流部にもダブル
チェックバルブＤＣＶ２が設けられる。ダブルチェック
バルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２は差圧作動型の三方弁であ
る。

【００１７】上記電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２，ＭＶＣＥ
はＴＭＣＵ９によりON/OFF制御され、ONのとき上流側を
下流側に連通し、OFF のとき上流側を遮断して下流側を
大気開放する。まず自動側を説明すると、電磁弁ＭＶＣ
１は単にイグニッションキーのON/OFFに合わせてON/OFF
されるだけである。イグニッションキーOFF 、つまり停
車中はOFF となり、エアタンク５からの空圧を遮断す
る。電磁弁ＭＶＣ２は比例制御弁で、供給又は排出エア
量を自由にコントロールできる。これはクラッチの断接
速度制御を行うためである。電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２
がともにONだとエアタンク５の空圧がダブルチェックバ
ルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２をそれぞれ切り換えてクラッチ
ブースタ１０に供給される。これによりクラッチが分断
される。クラッチを接続するときはＭＶＣ２のみがOFF
され、これによりクラッチブースタ１０の空圧がＭＶＣ
２から排出されてクラッチが接続される。

【００１８】ところでもし仮にクラッチ分断中に電磁弁
ＭＶＣ１又はＭＶＣ２に異常が生じ、いずれかがOFF と
なると、ドライバの意思に反してクラッチが急接されて
しまう。そこでこのような異常がＴＭＣＵ９の異常診断
回路で検知されたら、即座に電磁弁ＭＶＣＥをONする。
すると電磁弁ＭＶＣＥを通過した空圧がダブルチェック
バルブＤＣＶ１を逆に切り換えてクラッチブースタ１０
に供給され、クラッチ分断状態が維持され、クラッチ急
接が防止される。

【００１９】次にマニュアル側を説明する。クラッチペ
ダル１１の踏込み・戻し操作に応じてマスタシリンダ１
３から油圧が給排され、この油圧が破線で示す油圧通路
１３ａを介して油圧作動弁１２に供給される。これによ
って油圧作動弁１２が開閉され、クラッチブースタ１０
への空圧の給排が行われ、クラッチ２のマニュアル断接
が実行される。油圧作動弁１２が開くと、これを通過し
た空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ２を切り換えてク
ラッチブースタ１０に至る。

【００２０】図２に詳細に示すように、変速機３は基本
的に常時噛み合い式の多段変速機で、前進１６段、後進
２段に変速可能である。変速機３はメインギヤ１８と、
その入力側及び出力側にそれぞれ副変速機としてのスプ
リッタ１７及びレンジギヤ１９を備える。そして、イン
プットシャフト１５に伝達されてきたエンジン動力をス
プリッタ１７、メインギヤ１８、レンジギヤ１９へと順
に送ってアウトプットシャフト４に出力する。

【００２１】変速機３を自動変速すべくギヤシフトユニ
ットＧＳＵが設けられ、これはスプリッタ１７、メイン
ギヤ１８、レンジギヤ１９それぞれの変速を担当するス
プリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２
１及びレンジアクチュエータ２２から構成される。これ
らアクチュエータもクラッチブースタ１０同様空圧作動
され、ＴＭＣＵ９によって制御される。各ギヤ１７，１
８，１９の現在ポジションはギヤポジションスイッチ２
３（図１参照）で検知される。カウンタシャフト３２の
回転速度がカウンタシャフト回転センサ２６で検知さ
れ、アウトプットシャフト４の回転速度がアウトプット
シャフト回転センサ２８で検知される。これら検知信号
はＴＭＣＵ９に送られる。

【００２２】この自動変速機ではマニュアルモードが設
定され、ドライバのシフトチェンジ操作に基づくマニュ
アル変速が可能である。この場合、図１に示すように、
クラッチ２の断接制御及び変速機３の変速制御は運転席
に設けられたシフトレバー装置２９からの変速指示信号
を合図に行われる。即ち、ドライバが、シフトレバー装
置２９のシフトレバー２９ａをシフト操作すると、シフ
トレバー装置２９に内蔵されたシフトスイッチが作動
（ON）し、変速指示信号がＴＭＣＵ９に送られ、これを
基にＴＭＣＵ９はクラッチブースタ１０、スプリッタア
クチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレン
ジアクチュエータ２２を適宜作動させ、一連の変速操作
（クラッチ断→ギヤ抜き→ギヤ入れ→クラッチ接）を実
行する。そしてＴＭＣＵ９は現在のシフト段をモニター
３１に表示する。

【００２３】図示するシフトレバー装置２９において、
Ｒはリバース、Ｎはニュートラル、Ｄはドライブ、ＵＰ
はシフトアップ、ＤＯＷＮはシフトダウンをそれぞれ意
味する。シフトスイッチはこれら各ポジションに応じた
信号を出力する。また運転席に、変速モードを自動とマ
ニュアルに切り換えるモードスイッチ２４と、変速を１
段ずつ行うか段飛ばしで行うかを切り換えるスキップス
イッチ２５とが設けられる。

【００２４】自動変速モードのとき、シフトレバー２９
ａをＤレンジに入れておけば車速に応じて自動的に変速
が行われる。またこの自動変速モードでも、ドライバが
シフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作すれば、
マニュアルでのシフトアップ又はシフトダウンが可能で
ある。この自動変速モードにおいて、スキップスイッチ
２５がOFF （通常モード）なら、シフトレバー２９ａの
１回のＵＰ又はＤＯＷＮの操作により、変速は１段ずつ
行われる。これはトレーラ牽引時等、積載荷重が比較的
大きいときに有効である。またスキップスイッチ２５が
ON（スキップモード）なら変速は１段飛ばしで行われ
る。これはトレーラを牽引してないときや荷が軽いとき
などに有効である。

【００２５】一方、マニュアル変速モードのときは、変
速は完全にドライバの意思に従う。シフトレバー２９ａ
がＤレンジのときは変速は行われず、現在ギヤが保持さ
れ、ドライバの積極的な意思でシフトレバー２９ａをＵ
Ｐ又はＤＯＷＮに操作したときのみ、シフトアップ又は
シフトダウンが可能である。このときも前記同様、スキ
ップスイッチ２５がOFF なら１回の操作につき変速は１
段ずつ行われ、スキップスイッチ２５がONなら変速は１
段飛ばしで行われる。このモードではＤレンジは現ギヤ
段を保持するＨ（ホールド）レンジとなる。

【００２６】なお、運転席に非常用変速スイッチ２７が
設けられ、ＧＳＵの電磁弁等が故障したときはスイッチ
２７の手動切換により変速できるようになっている。

【００２７】図２に示すように、変速機３にあっては、
インプットシャフト１５、メインシャフト３３及びアウ
トプットシャフト４が同軸上に配置され、カウンタシャ
フト３２がそれらの下方に平行配置される。インプット
シャフト１５がクラッチ２のドリブンプレート２ａに接
続され、インプットシャフト１５とメインシャフト３３
とが相対回転可能に支持される。

【００２８】まずスプリッタ１７とメインギヤ１８の構
成を説明する。インプットシャフト１５にインプットギ
ヤＳＨが回転可能に取り付けられる。またメインシャフ
ト３３にも前方から順にギヤＭ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１，
ＭＲが回転可能に取り付けられる。ＭＲを除くギヤＳ
Ｈ，Ｍ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１は、それぞれカウンタシャ
フト３２に固設されたカウンタギヤＣＨ，Ｃ４，Ｃ３，
Ｃ２，Ｃ１に常時噛合される。ギヤＭＲはアイドルリバ
ースギヤＩＲに常時噛合され、アイドルリバースギヤＩ
Ｒはカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣ
Ｒに常時噛合される。

【００２９】インプットシャフト１５及びメインシャフ
ト３３に取り付けられた各ギヤＳＨ，Ｍ４…に、当該ギ
ヤを選択し得るようドグギヤ３６が一体的に設けられ、
これらドグギヤ３６に隣接してインプットシャフト１５
及びメインシャフト３３に第１〜第４ハブ３７〜４０が
固設される。第１〜第４ハブ３７〜４０には第１〜第４
スリーブ４２〜４５が嵌合される。ドグギヤ３６及び第
１〜第４ハブ３７〜４０の外周部と、第１〜第４スリー
ブ４２〜４５の内周部とにスプラインが形成されてお
り、第１〜第４スリーブ４２〜４５は第１〜第４ハブ３
７〜４０に常時係合してインプットシャフト１５又はメ
インシャフト３３と同時回転すると共に、前後にスライ
ド移動してドグギヤ３６に対し選択的に係合・離脱す
る。この係合・離脱によりギヤイン・ギヤ抜きが行われ
る。第１スリーブ４２の移動をスプリッタアクチュエー
タ２０で行い、第２〜第４スリーブ４３〜４５の移動を
メインアクチュエータ２１で行う。

【００３０】このように、スプリッタ１７とメインギヤ
１８とは各アクチュエータ２０，２１によって自動変速
され得る常時噛み合い式の構成とされる。特に、スプリ
ッタ１７のスプライン部には通常の機械的なシンクロ機
構が存在するものの、メインギヤ１８の各スプライン部
にはシンクロ機構が存在しない。このため、後述のシン
クロ制御なるものを行ってドグギヤ回転とスリーブ回転
とを同期させ、シンクロ機構なしで変速できるようにし
ている。ここではメインギヤ１８以外にスプリッタ１７
にもニュートラルポジションが設けられ、所謂ガラ音対
策がなされている（特願平11-319915 号参照）。

【００３１】次にレンジギヤ１９の構成を説明する。レ
ンジギヤ１９は遊星歯車機構３４を採用しており、ハイ
・ローいずれかのポジションに切り替えることができ
る。遊星歯車機構３４は、メインシャフト３３の最後端
に固設されたサンギヤ６５と、その外周に噛合される複
数のプラネタリギヤ６６と、プラネタリギヤ６６の外周
に噛合される内歯を有したリングギヤ６７とからなる。
各プラネタリギヤ６６は共通のキャリア６８に回転可能
に支持され、キャリア６８はアウトプットシャフト４に
連結される。リングギヤ６７は管部６９を一体的に有
し、管部６９はアウトプットシャフト４の外周に相対回
転可能に嵌め込まれてアウトプットシャフト４とともに
二重軸を構成する。

【００３２】第５ハブ４１が管部６９に一体的に設けら
れる。また第５ハブ４１の後方に隣接して、アウトプッ
トシャフト４にアウトプットシャフトドグギヤ７０が一
体的に設けられる。第５ハブ４１の前方に隣接して、ミ
ッションケース側に固定ドグギヤ７１が設けられる。第
５ハブ４１の外周に第５スリーブ４６が嵌合される。こ
れら第５ハブ４１、アウトプットシャフトドグギヤ７
０、固定ドグギヤ７１及び第５スリーブ４６にも前記同
様にスプラインが形成され、第５スリーブ４６が第５ハ
ブ４１に常時係合すると共に、前後にスライド移動して
アウトプットシャフトドグギヤ７０又は固定ドグギヤ７
１に対し選択的に係合・離脱する。第５スリーブ４６の
移動がレンジアクチュエータ２２で行われる。レンジギ
ヤ１９のスプライン部には機械的なシンクロ機構が存在
する。

【００３３】第５スリーブ４６が前方に移動するとこれ
が固定ドグギヤ７１に係合し、第５ハブ４１と固定ドグ
ギヤ７１とが連結される。これによりリングギヤ６７が
ミッションケース側に固定され、アウトプットシャフト
４が１より大きい比較的大きな減速比（ここでは4.5 ）
で回転駆動されるようになる。これがローのポジション
である。

【００３４】一方、第５スリーブ４６が後方に移動する
とこれがアウトプットシャフトドグギヤ７０に係合し、
第５ハブ４１とアウトプットシャフトドグギヤ７０とが
連結される。これによりリングギヤ６７とキャリア６８
とが互いに固定され、アウトプットシャフト４が１の減
速比で直結駆動されるようになる。これがハイのポジシ
ョンである。このようにかかるレンジギヤ１９ではハイ
・ロー間の減速比が比較的大きく異なる。

【００３５】結局、この変速機３では、前進側におい
て、スプリッタ１７でハイ・ローの２段、メインギヤ１
８で４段、レンジギヤ１９でハイ・ローの２段に変速可
能であり、計２×４×２＝１６段に変速することができ
る。また後進側では、スプリッタ１７のみでハイ・ロー
を切り替えて２段に変速することができる。

【００３６】次に、各アクチュエータ２０，２１，２２
について説明する。これらアクチュエータはエアタンク
５の空圧で作動する空圧シリンダと、空圧シリンダへの
空圧の給排を切り替える電磁弁とで構成される。そして
これら電磁弁がＴＭＣＵ９で選択的に切り替えられ、空
圧シリンダを選択的に作動させるようになっている。

【００３７】スプリッタアクチュエータ２０は、ダブル
ピストンを有した空圧シリンダ４７と三つの電磁弁ＭＶ
Ｈ，ＭＶＦ，ＭＶＧとで構成される。スプリッタ１７を
ニュートラルにするときはＭＶＨ／ＯＮ，ＭＶＦ／ＯＦ
Ｆ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をハイにす
るときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／Ｏ
Ｎとされる。スプリッタ１７をローにするときはＭＶＨ
／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＮ，ＭＶＧ／ＯＦＦとされる。

【００３８】メインアクチュエータ２１は、ダブルピス
トンを有しセレクト側の動作を担当する空圧シリンダ４
８と、シングルピストンを有しシフト側の動作を担当す
る空圧シリンダ４９とを備える。各空圧シリンダに対し
三つずつ電磁弁ＭＶＣ，ＭＶＤ，ＭＶＥ及びＭＶＢ，Ｍ
ＶＡが設けられる。

【００３９】セレクト側空圧シリンダ４８は、ＭＶＣ／
ＯＦＦ，ＭＶＤ／ＯＮ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の下方
に移動し、メインギヤの３ｒｄ、４ｔｈ又はＮ３を選択
可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／Ｏ
Ｎのとき中立となり、メインギヤの１ｓｔ、２ｎｄ又は
Ｎ２を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，
ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の上方に移動し、メインギヤの
Ｒｅｖ又はＮ１を選択可能とする。

【００４０】シフト側空圧シリンダ４９は、ＭＶＡ／Ｏ
Ｎ，ＭＶＢ／ＯＮのとき中立となり、メインギヤのＮ
１、Ｎ２又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶ
Ｂ／ＯＦＦのとき図の左側に移動し、メインギヤの２ｎ
ｄ，４ｔｈ又はＲｅｖを選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＦ
Ｆ，ＭＶＢ／ＯＮのとき図の右側に移動し、メインギヤ
の１ｓｔ又は３ｒｄを選択可能とする。

【００４１】レンジアクチュエータ２２は、シングルピ
ストンを有した空圧シリンダ５０と二つの電磁弁ＭＶ
Ｉ，ＭＶＪとで構成される。空圧シリンダ５０は、ＭＶ
Ｉ／ＯＮ，ＭＶＪ／ＯＦＦのとき図の右側に移動し、レ
ンジギヤをハイとし、ＭＶＩ／ＯＦＦ，ＭＶＪ／ＯＮの
とき図の左側に移動し、レンジギヤをローとする。

【００４２】ところで、後述するシンクロ制御に際して
カウンタシャフト３２を制動するため、カウンタシャフ
ト３２にはカウンタシャフトブレーキ２７が設けられ
る。カウンタシャフトブレーキ２７は湿式多板ブレーキ
であって、エアタンク５の空圧で作動する。この空圧の
給排を切り替えるため電磁弁ＭＶＢＲＫが設けられ
る。電磁弁ＭＶＢＲＫがＯＮのときカウンタシャフト
ブレーキ２７に空圧が供給され、カウンタシャフトブレ
ーキ２７が作動状態となる。電磁弁ＭＶＢＲＫがＯＦ
Ｆのときにはカウンタシャフトブレーキ２７から空圧が
排出され、カウンタシャフトブレーキ２７が非作動とな
る。

【００４３】次に、自動変速制御の内容を説明する。Ｔ
ＭＣＵ９には図４に示すシフトアップマップと図５に示
すシフトダウンマップとがメモリされており、ＴＭＣＵ
９は、自動変速モードのとき、これらマップに従って自
動変速を実行する。例えば図４のシフトアップマップに
おいて、ギヤ段ｎ（ｎは１から１５までの整数）からｎ
＋１へのシフトアップ線図がアクセル開度（％）とアウ
トプットシャフト回転（rpm ）との関数で決められてい
る。そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）とア
ウトプットシャフト回転（rpm ）とからただ１点が定ま
る。車両加速中は、車輪に連結されたアウトプットシャ
フト４の回転が次第に増加していく。そこで通常の自動
変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段
ずつシフトアップを行うこととなる。このときスキップ
モードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつ
シフトアップを行う。

【００４４】図５のシフトダウンマップにおいても同様
に、ギヤ段ｎ＋１（ｎは１から１５までの整数）からｎ
へのシフトダウン線図がアクセル開度（％）とアウトプ
ットシャフト回転（rpm ）との関数で決められている。
そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）とアウト
プットシャフト回転（rpm ）とからただ１点が定まる。
車両減速中はアウトプットシャフト４の回転が次第に減
少していくので、通常の自動変速モードでは、現在の１
点が各線図を越える度に１段ずつシフトダウンを行う。
スキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして
２段ずつシフトダウンする。

【００４５】一方、マニュアルモードのときは、これら
マップと無関係にドライバが自由にシフトアップ・ダウ
ンを行える。通常モードなら１回のシフトチェンジ操作
で１段変速でき、スキップモードなら１回のシフトチェ
ンジ操作で２段変速できる。

【００４６】なおＴＭＣＵ９は、アウトプットシャフト
回転センサ２８により検知される現在のアウトプットシ
ャフト回転の値から現在の車速を換算し、これをスピー
ドメータに表示する。つまり車速がアウトプットシャフ
ト回転から間接的に検知され、アウトプットシャフト回
転と車速とは比例関係にある。

【００４７】次に、シンクロ制御の内容を説明する。

【００４８】図６、図７に示すように、ＴＭＣＵ９に
は、スプリッタ１７及びメインギヤ１８における各ギヤ
の歯数Ｚ_SH，Ｚ₁〜Ｚ₄，Ｚ_R，Ｚ_CH，Ｚ_C1〜Ｚ_C4，Ｚ
_CRと、レンジギヤ１９におけるハイ・ローの減速比とが
予め記憶されている。そこでＴＭＣＵ９は、メインギヤ
１８のギヤ歯数と、カウンタシャフト回転センサ２６に
よって検知されるカウンタシャフト回転(rpm) とに基づ
き、次回変速先となるメインギヤ１８のギヤ段（目標メ
インギヤ段）におけるドグギヤ回転(rpm) を算出する。
またＴＭＣＵ９は、次回変速先となるレンジギヤ１９の
ギヤ段（目標レンジギヤ段）の減速比と、アウトプット
シャフト回転センサ２８によって検知されるアウトプッ
トシャフト回転(rpm) とに基づき、メインギヤ１８にお
けるスリーブ回転(rpm) を算出する。

【００４９】図７の表の左欄において、左端に記載され
た「１ｓｔ」、「２ｎｄ」…「Ｒｅｖ」の語は目標メイ
ンギヤ段を示している。また括弧内の「１ｓｔ」、「２
ｎｄ」…の語は各目標メインギヤ段が担当する変速機全
体としての目標ギヤ段を示している。例えば、メインギ
ヤ１８の「１ｓｔ」（ギヤＭ１）が担当する変速機全体
のギヤ段は「１ｓｔ」、「２ｎｄ」、「９ｔｈ」、「１
０ｔｈ」である。括弧内の語は最初の二つと後の二つと
がレンジギヤ１９のロー・ハイで切り分けられる。例え
ばメインギヤ「１ｓｔ」だと「１ｓｔ」、「２ｎｄ」が
レンジギヤロー、「９ｔｈ」、「１０ｔｈ」がレンジギ
ヤハイである。そして最初の二つ又は後の二つの中にお
いて、先と後とがスプリッタ１７のロー・ハイで切り分
けられる。例えばメインギヤ「１ｓｔ」でレンジギヤロ
ーだと、スプリッタローで変速機は「１ｓｔ」、スプリ
ッタハイで変速機は「２ｎｄ」となる。またメインギヤ
「１ｓｔ」でレンジギヤハイだと、スプリッタローで変
速機は「９ｔｈ」、スプリッタハイで変速機は「１０ｔ
ｈ」となる。目標メインギヤ段の「２ｎｄ」、「３ｒ
ｄ」、「４ｔｈ」についても同様である。

【００５０】目標メインギヤ段「Ｒｅｖ」ではレンジギ
ヤ１９による切り分けは行われず、スプリッタ１７のみ
で切り分けがなされる。スプリッタハイでリバース「ｈ
ｉｇｈ」、スプリッタローでリバース「ｌｏｗ」とな
る。

【００５１】図７の表の右欄はドグギヤ回転(rpm) の算
出式を示している。例えば目標メインギヤ段「１ｓｔ」
だと、カウンタシャフト回転センサ２６による検出値
（カウンタシャフト回転(rpm) ）に、ギヤ比Ｚ_C1／Ｚ₁
を乗じた値が、ギヤＭ１に固設されたドグギヤ３６の回
転即ちドグギヤ回転(rpm) となる。目標メインギヤ段
「Ｒｅｖ」では、カウンタシャフト回転(rpm) に減速比
Ｃ_Revを乗じた値がドグギヤ回転(rpm) となる。

【００５２】一方、図７の下段は、メインギヤ１８のス
リーブ４３、４４、４５の回転即ちスリーブ回転(rpm)
の算出式を示している。次回変速先の目標レンジギヤ段
がHighのときは、減速比が１なので、アウトプットシャ
フト回転センサ２８の検出値（アウトプットシャフト回
転(rpm) ）がそのままスリーブ回転(rpm) となる。また
目標レンジギヤ段がLow のときは、減速比がＣ_RG＝4.5
なので、アウトプットシャフト回転(rpm) に減速比Ｃ_RG
を乗じた値がスリーブ回転(rpm) となる。

【００５３】シンクロ制御では、これらドグギヤ回転と
スリーブ回転とをギヤイン可能な範囲内に近付ける制御
を行う。具体的には回転差Δ＝（ドグギヤ回転−スリー
ブ回転）を計算し、この値をギヤイン可能な範囲に入れ
る制御を行う。シフトアップでは、通常ギヤイン直前で
ドグギヤ回転＞スリーブ回転となっているので、カウン
タシャフトブレーキ（以下ＣＳＢという）制御を行い、
ドグギヤ回転を下げる。逆に、シフトダウンでは、通常
ギヤイン直前でドグギヤ回転＜スリーブ回転となってい
るので、ダブルクラッチ制御を行い、ドグギヤ回転を上
げる。

【００５４】ダブルクラッチ制御は以下の如きである。
図８に示すように、時刻ｔ₁で変速指示信号があった場
合、まずクラッチ断し、ギヤ抜きを行う。ギヤ抜きは、
クラッチが切れ始めた直後の位置、言い換えれば半クラ
ッチ領域に入った直後の位置ｐ₁で開始する。エンジン
制御は、クラッチ位置がｐ₁となった時点から、実アク
セル開度から離れた疑似アクセル開度に基づく制御に移
行される。このときエンジン回転は、カウンタシャフト
を加速させるのに十分で、且つ目標メインギヤ段におい
てドグギヤ回転をスリーブ回転に略一致させることがで
きるような回転まで上昇され、この回転に達すると回転
が一定に保持される。

【００５５】ギヤ抜き後、クラッチが一瞬接続され、こ
れによりドグギヤ回転がギヤイン可能な回転まで上昇す
る。この直後クラッチが再び断され、ギヤインが実行さ
れる。ギヤインは、クラッチ切り終わり直前となる位
置、言い換えれば半クラッチ領域から抜け出る直前の位
置ｐ₂から開始される。ギヤイン終了後、直ちにクラッ
チが再接続され、クラッチが完接されるとダブルクラッ
チ制御が終了し、エンジン及びカウンタシャフト回転が
実アクセル開度に従った回転に移行する。

【００５６】ところで、変速機全体のシフトダウンのと
き、レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御と
を両方実行するときがある。図７の表でいえば９ｔｈ→
７ｔｈ、９ｔｈ→８ｔｈ、１０ｔｈ→８ｔｈの場合であ
る。このときこれらの順番を適当に定めないと全体の変
速時間を徒に長くしてしまう。

【００５７】即ち、レンジギヤはハイ・ロー間の減速比
が比較的大きく異なるので、機械的シンクロ機構を有し
ていてもシフトダウンに時間がかかる。またダブルクラ
ッチ制御も、ギヤ抜き・ギヤイン間で一回クラッチをつ
なぎ、回転合わせするので、比較的時間がかかる。よっ
てこれらを順番に行っていたのでは全体の変速時間が長
くなる。

【００５８】そこで、本装置では、レンジギヤのシフト
ダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのとき、レンジ
ギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に行
い、全体の変速時間を短縮するようにしている。以下こ
れについて説明する。

【００５９】本装置では、レンジギヤのシフトダウンを
伴う変速機全体のシフトダウンのときと、そうでないと
きとで変速パターンを分けている。図９はこの変速パタ
ーン判別のためのプログラムを示す。変速指示があると
ＴＭＣＵ９はまずステップ１０１でレンジギヤの変速の
有無を判断する。レンジギヤ変速無のときはステップ１
０４に進んで変速Ａパターンを選択する。変速Ａパター
ンとは図１０のチャートに従って変速するパターンのこ
とで、通常の変速パターンである。レンジギヤ変速有の
ときはステップ１０２に進んでその変速がシフトダウン
（Ｈ→Ｌ）か否かを判断する。シフトアップならステッ
プ１０４に進んで変速Ａパターンを選択し、シフトダウ
ンならステップ１０３に進んで変速Ｂパターンを選択す
る。変速Ｂパターンとは図１１のチャートに従って変速
するパターンのことで、比較的特殊なケースにおいて行
われる変速パターンである。

【００６０】図１０、図１１においては、図の上方から
下方に向かう時間軸があり、横並びに示されている項目
は同時ないし同時期に行うことを示している。例えば図
１０でステップ２０１とステップ２０２とは同時に行
う。

【００６１】レンジギヤのシフトダウンを伴わない変速
Ａパターンについて。図１０に示すように、まず、メイ
ンギヤ変速有のときはステップ２０１に進んでメインギ
ヤ抜きを行う。このときスプリッタの変速も有るとき
は、ステップ２０２に進んでスプリッタのギヤ抜き（シ
フト抜き）を行う。このときの条件はクラッチ位置がｐ
₁より断側にあることである。なおこれを「クラッチ位
置＞ｐ₁」と表示する。勿論、メインギヤ又はスプリッ
タの一方しか変速しない場合は両ステップのうち一方が
省略される。なおレンジギヤのみの変速の場合は無い。
図７の表に示すように、一気に７段飛ばし（ex.2nd→10
th）になってしまうからである。

【００６２】次に、ステップ２０３、２０４、２０５を
同時に行う。ステップ２０３では次にギヤインするギヤ
Ｍ１，Ｍ２…に合わせてメインギヤのセレクトを行う。
条件はメインギヤがニュートラルにあることである。ス
テップ２０４では、レンジギヤの変速があるときは、そ
のギヤ抜きとギヤインとを同時に行う。これは図２に示
したようにレンジアクチュエータ２２の構造上、抜きと
インとが同時に行われてしまうからである。このときの
条件はクラッチ位置がｐ₂より断側にあるか（「クラッ
チ位置＞ｐ₂」と表示する）、又はメインギヤがニュー
トラルであることである。ステップ２０５ではスプリッ
タのギヤイン（シフトイン）を行う。条件はステップ２
０４と同様クラッチ位置＞ｐ₂又はメインギヤ＝Ｎであ
る。これによりエンジン動力がカウンタシャフト３２ま
で伝達可能となり、ダブルクラッチ制御可能となる。な
お、スプリッタのみの変速の場合はここで変速完了とな
る。

【００６３】ステップ２０６ではシンクロ制御を実行す
る。ここでの条件はメインギヤがＮで、且つスプリッタ
とレンジギヤとがシフト完了していることである。ドグ
ギヤ回転−スリーブ回転＞Ｍ₁（Ｍ₁は正の設定値）の
とき、即ちシフトアップのときは、カウンタシャフトブ
レーキ制御を行い、ドグギヤ回転をスリーブ回転付近ま
で下げる。一方、ドグギヤ回転−スリーブ回転＜−Ｍ₂
（Ｍ₂は正の設定値）のときは、ダブルクラッチ制御を
行い、ドグギヤ回転をスリーブ回転付近まで上げる。

【００６４】こうしてメインギヤの同期を終えたらステ
ップ２０７に進んでメインギヤをギヤインする。ここで
の条件は、メインギヤがセレクト完了しており（ステッ
プ２０３）、目標カウンタシャフト回転と現カウンタシ
ャフト回転との差の絶対値がギヤイン可能な値α以下で
あり、且つクラッチ位置＞ｐ₂となっていることであ
る。以上により変速Ａパターンを終了する。

【００６５】次に、レンジギヤのシフトダウンを伴う変
速Ｂパターンについて。図１１に示すように、ここでは
メインギヤの変速は必須なので（図７参照）、ステップ
３０２に進んでメインギヤ抜きを行う。条件はステップ
２０１同様クラッチ位置＞ｐ₁である。このときスプリ
ッタの変速も有るときは、ステップ３０２に先立ってス
テップ３０１でスプリッタをギヤ抜きし、ステップ３０
２と同時にステップ３０３でスプリッタをギヤインす
る。ステップ３０１、３０３の実行条件はステップ２０
２、２０５と同じである。

【００６６】次に、ステップ３０４、３０５及び３０６
を同時に行う。ステップ３０４ではステップ２０３同様
メインギヤをセレクトする。ステップ３０５ではステッ
プ２０４同様、レンジギヤのギヤ抜き及びギヤイン即ち
シフトダウンを行う。ステップ３０６ではステップ２０
６同様シンクロ制御を行う。

【００６７】こうしてこれらステップを終えたら、ステ
ップ３０７でステップ２０７同様メインギヤをギヤイン
し、変速Ｂパターンを終了する。

【００６８】このように、ここでは比較的長時間を要す
るレンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを
同時に行ってしまうので、全体の変速時間を短縮するこ
とができる。

【００６９】ここで、変速Ａパターンでレンジギヤの変
速後にシンクロ制御を行うのは以下の理由による。即
ち、変速Ａパターンではレンジギヤがシフトアップであ
り、このときは変速機全体で必ずシフトアップとなり、
シンクロ制御はＣＳＢとなる。ＣＳＢによる同期は極め
て短時間で行えるので、このときレンジギヤのシフトア
ップを同時又は後に行ってしまうと、ＣＳＢが先に終了
し、レンジギヤのシフト終了までの間にカウンタシャフ
ト回転が落ち込み、せっかく同期した回転が狂うばかり
かダブルクラッチの必要性も生じてくるからである。

【００７０】また、シンクロ制御及びメインギヤのギヤ
インを行ってからレンジギヤをシフトアップする考え方
もあるが、一般的にこれは行えない。レンジギヤが比較
的大きな減速比の差を有するため、この順番で行うとレ
ンジギヤのシンクロ出力側からテーパコーンを介して、
シンクロ入力側からインプットシャフト１５までのギヤ
群全体を急加速しなければならず、レンジギヤのシンク
ロ機構に過負荷を掛け、レンジギヤを入れられないか又
は変速機を壊してしまうからである。

【００７１】以上の理由から、変速Ａパターンでは先に
レンジギヤの変速を行い、この後メインギヤのシンク
ロ、ギヤインを行うようにしている。

【００７２】一方、変速Ｂパターンでは、変速機全体で
必ずシフトダウンとなりシンクロ制御はダブルクラッチ
となる。レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチと
は両方時間がかかるので、同時に行うのが理想である。
ところで、ダブルクラッチはカウンタシャフト回転が維
持できるので同期が狂う心配がない。またレンジギヤの
ギヤイン前はメインギヤＮなので、レンジギヤのシンク
ロ機構が負担する負荷はメインシャフト３３及びそれに
固設されたギヤだけであり、シンクロ機構に掛かる負担
は少ない。さらに、ダブルクラッチのときはアウトプッ
トシャフト回転に単に目標ギヤ段のギヤ比を掛けるだけ
で目標エンジン回転が算出できるので、必然的に合わせ
たいエンジン回転が分かり、レンジギヤ変速の過渡状態
を無視してダブルクラッチを行っても問題ない。以上の
理由で、変速Ｂパターンではレンジギヤのシフトダウン
とシンクロ制御とを同時に行うようにした。

【００７３】以上、本発明の実施形態は上述のものに限
られない。例えば本発明を適用する車両はトラクタに限
られない。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、レンジギヤのシフトダ
ウンを伴う変速機全体のシフトダウンのとき、全体の変
速時間を短縮できるという優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る車両の自動変速装置を示す構成
図である。

【図２】自動変速機を示す構成図である。

【図３】自動クラッチ装置を示す構成図である。

【図４】シフトアップマップである。

【図５】シフトダウンマップである。

【図６】変速機内の各ギヤの歯数を示す。

【図７】ドグギヤ回転及びスリーブ回転の算出式を示
す。

【図８】ダブルクラッチ制御の内容を示すタイムチャー
トである。

【図９】変速パターン判別プログラムを示すフローチャ
ートである。

【図１０】変速Ａパターンの内容を示すフローチャート
である。

【図１１】変速Ｂパターンの内容を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

３変速機６エンジンコントロールユニット９トランスミッションコントロールユニット１０クラッチブースタ（クラッチアクチュエータ）１７スプリッタ１８メインギヤ１９レンジギヤ２０スプリッタアクチュエータ２１メインアクチュエータ２２レンジアクチュエータ２７カウンタシャフトブレーキ

フロントページの続きＦターム(参考） 3D041 AA51 AB04 AC11 AC15 AC18 AD10 AD20 AD23 AD31 AD51 AE17 AE32 3J057 BB01 GA49 GA67 GB02 GB09 GB26 GC11 GE05 HH02 JJ02 JJ04 3J552 MA04 MA17 MA21 NA05 NB01 PA20 QA26C QB02 RA03 RA06 RA12 RA27 SA27 SA29 SB09 SB10 SB38 UA03 VA70Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともメインギヤ及びその出力側に
位置するレンジギヤを含む変速機と、これらメインギヤ
及びレンジギヤの変速を制御するコントローラと、変速
を実行する変速制御手段とを備え、上記メインギヤが機
械的なシンクロ機構を有さず、そのメインギヤの変速の
際に所定のシンクロ制御を実行するものであって、上記
シンクロ制御が、変速機全体をシフトアップするときの
カウンタシャフトブレーキ制御及び変速機全体をシフト
ダウンするときのダブルクラッチ制御を含むものであ
り、上記レンジギヤのシフトダウンを伴う変速のとき、
レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同
時に行うようにしたことを特徴とする車両の自動変速装
置。
【請求項２】上記レンジギヤが機械的なシンクロ機構
を有し、ハイ又はローに切換可能で、且つハイ・ロー間
で比較的大きく減速比が異なる請求項１記載の車両の自
動変速装置。
【請求項３】上記レンジギヤのシフトアップのときに
は、上記レンジギヤの変速後、上記シンクロ制御を実行
する請求項１又は２記載の車両の自動変速装置。
【請求項４】上記変速機が、上記メインギヤの入力側
に位置されたスプリッタを含む請求項１乃至３いずれか
に記載の車両の自動変速装置。