JP2014119052A - レンジ式変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】好ましくない変速段へのダウンシフトを抑制する。
【解決手段】手動変速される主変速機に対して、エアシリンダ３４４により低速又は高速に変速される副変速機が連結されたレンジ式変速機は、制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されているときに、エアシリンダ３４４の低速側作動室３４４Ａに作動流体を供給する第１の流路７００に切り替える一方、制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されていないときに、エアシリンダ３４４の高速側作動室３４４Ｂに作動流体を供給する第２の流路７２０に切り替える流路切替弁４０８と、制御ポート４０４Ｂへの制御流体の供給通路４０６に配設されて制御流体の供給を制御する切替レバー４２０と、供給通路４０６を開閉する開閉弁４０８と、を有する。そして、コントロールユニット９００は、副変速機の出力軸の回転速度が所定値より大きいときに、供給通路４０６を閉じるように開閉弁４０８を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンジ式変速機の制御装置に関する。

大型車両においては、Ｈ型のシフトパターンを有する手動式の主変速機に加え、シフトレバーに付設された切替レバー（スイッチ）によって、主変速機と直列に連結された副変速機（レンジ）を作動流体で高速又は低速に切り替えるレンジ式変速機が搭載される場合がある。レンジ式変速機では、シフトレバーを適切に操作せずに、そこに付設された切替レバーによって副変速機を高速から低速に切り替えると、例えば、減速比が大きくなってエンジンがオーバレブしてしまうおそれがある。このため、特開２００１−２９５９１９号公報（特許文献１）に記載されるように、切替レバーの操作状態を示す電気信号に応じて、好ましくない変速段へのダウンシフトを抑制する技術が提案されている。

特開２００１−２９５９１９号公報

しかしながら、副変速機を作動流体で切り替えるレンジ式変速機では、シフトレバーに付設された切替レバーは副変速機への作動流体の供給経路を切り替えるだけであるので、切替レバーの操作状態を電気的に検出するセンサが必ずしも必要ではない。切替レバーの操作状態を検出するセンサが取り付けられていない場合には、切替レバーの操作状態を把握できないことから、その電気信号によって好ましくない変速段へのダウンシフトを抑制することができない。

そこで、本発明は、副変速機を操作する切替レバーの操作状態を把握できなくとも、好ましくない変速段へのダウンシフトを抑制できるレンジ式変速機の制御装置を提供することを目的とする。

提案技術の一形態に係るレンジ式変速機は、シフトレバーにより手動変速される主変速機に対して、アクチュエータの作動室に供給される作動流体により低速又は高速に変速される副変速機が連結されている。また、レンジ式変速機の制御装置は、制御ポートに制御流体が供給されているときに、副変速機を低速に切り替えるアクチュエータの低速側作動室に作動流体を供給する第１の流路に切り替える一方、制御ポートに制御流体が供給されていないときに、副変速機を高速に切り替えるアクチュエータの高速側作動室に作動流体を供給する第２の流路に切り替える流路切替弁と、流路切替弁の制御ポートへの制御流体の供給通路に配設され、制御ポートへの制御流体の供給を制御する切替レバーと、制御流体の供給通路を開閉する遠隔操作可能な開閉弁と、を有する。そして、レンジ式変速機の制御装置は、副変速機の出力軸の回転速度が所定値より大きいときに、制御流体の供給通路を閉じるように開閉弁を制御する。

提案技術の他の形態に係るレンジ式変速機は、シフトレバーにより手動変速される主変速機に対して、アクチュエータの作動室に供給される作動流体により低速又は高速に変速される副変速機が連結されている。また、レンジ式変速機の制御装置は、制御ポートに制御流体が供給されていないときに、副変速機を低速に切り替えるアクチュエータの低速側作動室に作動流体を供給する第１の流路に切り替える一方、制御ポートに制御流体が供給されているときに、副変速機を高速に切り替えるアクチュエータの高速側作動室に作動流体を供給する第２の流路に切り替える流路切替弁と、流路切替弁の制御ポートへの制御流体の供給を制御する切替レバーと、切替レバーをバイパスして流路切替弁の制御ポートに制御流体を供給する制御流体の供給通路を開閉する遠隔操作可能な開閉弁と、を有する。そして、レンジ式変速機の制御装置は、副変速機の出力軸の回転速度が所定値より大きいときに、制御流体の供給通路を開くように開閉弁を制御する。

本発明によれば、切替レバーを操作して副変速機を低速に切り替えようとしても、アクチュエータの作動状態が変化しないことから、副変速機を操作する切替レバーの操作状態が把握できなくても、好ましくない変速段へのダウンシフトを抑制することができる。

レンジ式変速機及びその制御装置の概要図である。 レンジ切替レバー付きシフトレバーの説明図である。 レンジ切替レバー付きシフトレバーのＨ型シフトパターンの説明図である。 レンジ式変速機の制御装置の一例を示す詳細説明図である。 レンジ式変速機の制御プログラムの一例を示すフローチャートである。 副変速機の低速への変速を抑制する方法の説明図である。 レンジ式変速機の制御装置の他の例を示す詳細説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、レンジ式変速機及びその制御装置の概要を示す。
エンジン１００の出力軸には、摩擦式のクラッチ２００を介して、レンジ式変速機３００が連結されている。

クラッチ２００は、例えば、図示しないクラッチペダル又はエアアクチュエータなどにより円盤状の摩擦係合要素が断接し、エンジン１００の回転駆動力を伝達又は遮断する機械要素である。

レンジ式変速機３００は、シフトレバー４００により手動変速される主変速機３２０と、主変速機３２０の出力軸に連結されたレンジなどの副変速機３４０と、を含む。シフトレバー４００は、機械的なリンク機構５００を介して、主変速機３２０の変速装置３２２に接続されている。副変速機３４０は、エアリザーバ６００から供給される高圧エアにより副変速機３４０の変速装置３４２のエアシリンダ（アクチュエータ）を作動させて、主変速機３２０の各変速段を低速又は高速に切り替える。このため、シフトレバー４００には、エアリザーバ６００から供給される高圧エアを、副変速機３４０を低速に変速するエアシリンダの低速側作動室に供給する第１の流路７００、又は、副変速機３４０を高速に変速するエアシリンダの高速側作動室に供給する第２の流路７２０に選択的に切り替える切替レバー４２０が付設されている。シフトレバー４００に切替レバー４２０を付設することで、例えば、車両運転者はシフトレバー４００から手を離さずに、切替レバー４２０を操作することができる。

なお、以下の一例においては、図２に示すように、切替レバー４２０を操作位置ＨＩまで操作すると副変速機３４０が高速に切り替えられ、切替レバー４２０を操作位置ＬＯまで操作すると副変速機３４０が低速に切り替えられるものとする。

主変速機３２０が６段変速の場合、切替レバー４２０を操作位置ＬＯまで操作した状態では、レンジ式変速機３００は、図３に示すように、低速側の１速〜６速に切り替えられる。一方、切替レバー４２０を操作位置ＨＩまで操作した状態では、レンジ式変速機３００は、図３に示すように、高速側の７速から１２速に切り替えられる。なお、図中の「Ｒ１」及び「Ｒ２」は、後退段が低速又は高速に切り替えられることを示す。

このような変速を実現するために、シフトレバー４００及び副変速機３４０には、図４に示すような制御回路が組み込まれている。即ち、エアリザーバ６００から供給される高圧エアは、第１の配管４０２を介して流路切換弁４０４の入力ポート４０４Ａに供給されると共に、第２の配管４０６（制御流体の供給通路）を介して流路切換弁４０４の制御ポート４０４Ｂに供給される。第２の配管４０６には、高圧エアの流通方向に沿って、切替レバー４２０により作動する開閉弁（図示せず）、常開式の電磁開閉弁４０８がこの順番で配設される。流路切換弁４０４は、制御ポート４０４Ｂに制御流体（高圧エア）が供給されている場合、入力ポート４０４Ａに供給された高圧エアを第１の出力ポート４０４Ｃから第１の流路７００に出力する。また、流路切換弁４０４は、制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されていない場合（大気開放の場合）、入力ポート４０４Ａに供給された高圧エアを第２の出力ポート４０４Ｄから第２の流路７２０に出力する。そして、第１の流路７００の先端は、副変速機３４０を低速に切り替えるエアシリンダ３４４の低速側作動室３４４Ａに連通接続され、第２の流路７２０の先端は、副変速機３４０を高速に切り替えるエアシリンダ３４４の高速側作動室３４４Ｂに連通接続される。

このため、電磁開閉弁４０８の非作動状態においては、シフトレバー４００に付設された切替レバー４２０を操作位置ＬＯまで操作すると、流路切換弁４０４の制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給され、エアリザーバ６００の高圧エアが第１の配管４０２及び第１の流路７００を介してエアシリンダ３４４の低速側作動室３４４Ａに供給される。一方、シフトレバー４００に付設された切替レバー４２０を操作位置ＨＩまで操作すると、流路切換弁４０４の制御ポート４０４Ｂが大気開放され、エアリザーバ６００の高圧エアが第１の配管４０２及び第２の流路７２０を介してエアシリンダ３４４の高速側作動室３４４Ｂに供給される。そして、エアシリンダ３４４の低速側作動室３４４Ａに高圧エアが供給されると、副変速機３４０が低速に切り替えられ、エアシリンダ３４４の高速側作動室３４４Ｂに高圧エアが供給されると、副変速機３４０が高速に切り替えられる。

レンジ式変速機３００の制御系として、主変速機３２０の変速装置３２２には、主変速機３２０の変速状態を検出すべく、例えば、主変速機３２０がニュートラルに変速されているときにＯＮ信号を出力するニュートラルスイッチ８００が取り付けられている。副変速機３４０の変速装置３４２には、副変速機３４０の変速状態を検出すべく、例えば、副変速機３４０が低速に変速されているときにＯＮ信号を出力するレンジロースイッチ８２０が取り付けられている。クラッチ２００には、クラッチ２００の断接状態を検出すべく、例えば、クラッチ２００が切断されたときにＯＮ信号を出力するクラッチスイッチ８４０が取り付けられている。さらに、副変速機３４０には、その出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ８６０が取り付けられている。

ここで、ニュートラルスイッチ８００、レンジロースイッチ８２０、クラッチスイッチ８４０及び回転速度センサ８６０が、夫々、第２の変速状態検出手段、第１の変速状態検出手段、断接状態検出手段及び回転速度検出手段の一例として挙げられる。

ニュートラルスイッチ８００、レンジロースイッチ８２０、クラッチスイッチ８４０及び回転速度センサ８６０の各出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット９００に入力されている。そして、コントロールユニット９００は、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに格納された制御プログラムを実行することで、ニュートラルスイッチ８００、レンジロースイッチ８２０、クラッチスイッチ８４０及び回転速度センサ８６０からの各信号に応じて、副変速機３４０の高速から低速への切り替えを抑制すべく、電磁開閉弁４０８を電子制御する。

図５は、エンジン１００が稼働したことを契機として、コントロールユニット９００が所定時間ごとに繰り返し実行する制御プログラムの一例を示す。なお、コントロールユニット９００が制御プログラムを実行することで、制御手段の一例が実現される。

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、コントロールユニット９００が、回転速度センサ８６０から副変速機３４０の出力軸の回転速度を読み込み、これが所定値より大きいか否かを判定する。ここで、所定値は、副変速機３４０を低速に切り替えるとエンジン１００がオーバレブするか否かを判定するための閾値であって、例えば、エンジン１００の許容上限回転速度、レンジ式変速機３００の減速比などを考慮して適宜決定することができる。そして、コントロールユニット９００は、回転速度が所定値より大きいと判定すれば処理をステップ２へと進める一方（Ｙｅｓ）、回転速度が所定値以下であれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ２では、コントロールユニット９００が、レンジロースイッチ８２０の出力信号を読み込み、これがＯＦＦであるか否かを介して、副変速機３４０が高速に変速されているか否かを判定する。そして、コントロールユニット９００は、副変速機３４０が高速に変速されていると判定すれば処理をステップ３へと進める一方（Ｙｅｓ）、副変速機３４０が高速に変速されていないと判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ３では、コントロールユニット９００が、ニュートラルスイッチ８００の出力信号を読み込み、これがＯＮであるか否かを介して、主変速機３２０がニュートラルに変速されているか否かを判定する。そして、コントロールユニット９００は、主変速機３２０がニュートラルに変速されていると判定すれば処理をステップ５へと進める一方（Ｙｅｓ）、主変速機３２０がニュートラルに変速されていないと判定すれば処理をステップ４へと進める（Ｎｏ）。

ステップ４では、コントロールユニット９００が、クラッチスイッチ８４０の出力信号を読み込み、これがＯＮであるか否かを介して、クラッチ２００が切断されているか否かを判定する。そして、コントロールユニット９００は、クラッチ２００が切断されていると判定すれば処理をステップ５へと進める一方（Ｙｅｓ）、クラッチ２００が切断されていないと判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ５では、コントロールユニット９００が、電磁開閉弁４０８を作動させる。従って、流路切替弁４０４の制御ポート４０４Ｂへの制御流体の供給が遮断されることから、シフトレバー４００に併設された切替レバー４２０を操作位置ＬＯまで操作しても、副変速機３４０を低速に変速するエアシリンダ３４４の低速側作動室３４４Ａに高圧エアが供給されず、副変速機３４０の高速から低速への切り替えを抑制することができる。

かかるレンジ式変速機３００の変速制御によれば、副変速機３４０の出力軸の回転速度が所定値より大、副変速機３４０が高速に変速、かつ、主変速機３２０がニュートラルに変速又はクラッチ２００が切断されている場合、図６に示すように、電磁開閉弁４０８が作動する。このため、シフトレバー４００の切替レバー４２０を操作位置ＬＯまで操作しても、流路切替弁４０４の制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されることがなく、副変速機３４０の高速から低速への切り替えを抑制することができる。よって、副変速機３４０を操作する切替レバー４２０の操作状態を把握できなくとも、好ましくない変速段へのダウンシフトを抑制できる。

レンジ式変速機３００の変速制御において、副変速機３４０の出力軸の回転速度が所定値より大であるときに、電磁開閉弁４０８を作動させて、副変速機３４０の低速への切り替えを抑制するようにしてもよい。なお、この条件に加えて、副変速機３４０が高速に変速されているか否か、主変速機３２０がニュートラルに変速されているか否か、クラッチ２００が切断されているか否かを判定することで、電磁開閉弁４０８の作動頻度が低減し、例えば、これを作動させる電力を抑制することができる。また、副変速機３４０の出力軸の回転速度に代えて、例えば、これに関連する車速などを使用することもできる。

クラッチ２００が切断されているか否かを判定することによって、電磁開閉弁４０８の作動速度が遅い場合にも、副変速機３４０が低速に切り替えられることを高精度に抑制することができる。即ち、電磁開閉弁４０８の作動速度が遅い場合には、副変速機３４０の出力軸の回転速度が所定値より大きくなった直後に、切替レバー４２０を操作位置ＬＯまで操作すると、流路切替弁４０４の制御ポート４０４Ｂへの制御流体の供給を遮断するまでにある程度の時間を要するため、副変速機３４０が低速に切り替わってしまうおそれがある。しかし、レンジ式変速機３００の変速に先立って、クラッチペダルが踏み込まれるという運転特性を加味することで、電磁開閉弁４０８の作動速度の如何にかかわらず、副変速機３４０が低速に切り替えられることを高精度に抑制することができる。

流路切替弁４０４の作動特性が逆の場合、即ち、制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されていないとき、入力ポート４０４Ａに供給された高圧エアを第１の出力ポート４０４Ｃから出力し、制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されているとき、入力ポート４０４Ａに供給された高圧エアを第２の出力ポート４０４Ｄから出力する場合には、次のようにすればよい。即ち、図７に示すように、シフトレバー４００に付設された切替レバー４２０をバイパスして、エアリザーバ６００から流路切替弁４０４の制御ポート４０４Ｂに制御流体を供給する第３の配管４１０（制御流体の供給通路）を開閉する、常閉式の電磁開閉弁４０８を配設する。

そして、副変速機３４０の低速への切り替えを抑制する場合には、先の実施形態と同様に、電磁開閉弁４０８を作動させ、シフトレバー４００の切替レバー４２０の操作状態にかかわらず、流路切替弁４０４の制御ポート４０４Ｂに制御流体が供給されるようにすればよい。なお、この作用及び効果は、先の実施形態と同様であるので、その説明は省略するものとする。必要があれば、先の説明を参照されたい。

副変速機３４０を低速又は高速に切り替える作動流体としては、高圧エアに限らず、油圧ポンプなどで所定圧力に調圧された油圧などであってもよい。

３００ レンジ式変速機
３２０ 主変速機
３４０ 副変速機
３４４ エアシリンダ
３４４Ａ 低速側作動室
３４４Ｂ 高速側作動室
４００ シフトレバー
４０４ 流路切替弁
４０４Ｂ 制御ポート
４０６ 第２の配管
４０８ 電磁開閉弁
４１０ 第３の配管
４２０ 切替レバー
７００ 第１の流路
７２０ 第２の流路
８００ ニュートラルスイッチ
８２０ レンジロースイッチ
８４０ クラッチスイッチ
８６０ 回転速度センサ
９００ コントロールユニット

Claims (7)

1. シフトレバーにより手動変速される主変速機に対して、アクチュエータの作動室に供給される作動流体により低速又は高速に変速される副変速機が連結されたレンジ式変速機の制御装置であって、
   制御ポートに制御流体が供給されているときに、前記副変速機を低速に切り替える前記アクチュエータの低速側作動室に作動流体を供給する第１の流路に切り替える一方、前記制御ポートに制御流体が供給されていないときに、前記副変速機を高速に切り替える前記アクチュエータの高速側作動室に作動流体を供給する第２の流路に切り替える流路切替弁と、
   前記流路切替弁の制御ポートへの制御流体の供給通路に配設され、前記制御ポートへの制御流体の供給を制御する切替レバーと、
   前記制御流体の供給通路を開閉する遠隔操作可能な開閉弁と、
   前記副変速機の出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記回転速度検出手段により検出された回転速度が所定値より大きいときに、前記制御流体の供給通路を閉じるように前記開閉弁を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンジ式変速機の制御装置。
2. 前記開閉弁は、常開式の電磁開閉弁である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンジ式変速機の制御装置。
3. シフトレバーにより手動変速される主変速機に対して、アクチュエータの作動室に供給される作動流体により低速又は高速に変速される副変速機が連結されたレンジ式変速機の制御装置であって、
   制御ポートに制御流体が供給されていないときに、前記副変速機を低速に切り替える前記アクチュエータの低速側作動室に作動流体を供給する第１の流路に切り替える一方、前記制御ポートに制御流体が供給されているときに、前記副変速機を高速に切り替える前記アクチュエータの高速側作動室に作動流体を供給する第２の流路に切り替える流路切替弁と、
   前記流路切替弁の制御ポートへの制御流体の供給を制御する切替レバーと、
   前記切替レバーをバイパスして前記流路切替弁の制御ポートに制御流体を供給する制御流体の供給通路を開閉する遠隔操作可能な開閉弁と、
   前記副変速機の出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記回転速度検出手段により検出された回転速度が所定値より大きいときに、前記制御流体の供給通路を開くように前記開閉弁を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンジ式変速機の制御装置。
4. 前記開閉弁は、常閉式の電磁開閉弁である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のレンジ式変速機の制御装置。
5. 前記副変速機の変速状態を検出する第１の変速状態検出手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記回転速度が所定値より大きいことに加え、前記第１の変速状態検出手段により前記副変速機が高速に切り替えられていることが検出されたときに、前記開閉弁により前記制御流体の供給通路を開閉する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のレンジ式変速機の制御装置。
6. 前記主変速機の変速状態を検出する第２の変速状態検出手段と、
   クラッチの断接状態を検出する断接状態検出手段と、
   の少なくとも一方を更に有し、
   前記制御手段は、前記回転速度が所定値より大きいことに加え、前記第２の変速状態検出手段により前記主変速機がニュートラルに変速されていることが検出されたとき、又は、前記断接状態検出手段により前記クラッチが切断されていることが検出されたときに、前記開閉弁により前記制御流体の供給通路を開閉する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のレンジ式変速機の制御装置。
7. 前記切替レバーは、前記シフトレバーに付設された、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のレンジ式変速機の制御装置。