JP3430352B2 - 変速機制御装置 - Google Patents

変速機制御装置

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JP3430352B2 JP03043896A JP3043896A JP3430352B2 JP 3430352 B2 JP3430352 B2 JP 3430352B2 JP 03043896 A JP03043896 A JP 03043896A JP 3043896 A JP3043896 A JP 3043896A JP 3430352 B2 JP3430352 B2 JP 3430352B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧−機械式変速
機のシフト制御装置に関し、特に、種々の条件を感知す
るマイクロコントローラによって制御される、静水圧ユ
ニットの変動変位構成部と組クラッチとを有する、油圧
−機械式変速機のシフト制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧−機械式変速機の制御装置は公知で
ある。油圧−機械式変速機は、広い範囲のトルクおよび
速度にわたって、比率を連続的に変化させる能力を有し
ている。そのため、出力部すなわちエンジンにおける車
両運転特性を改善することができる。例えば、変速機制
御装置を使用することによって、最大加速力、最適燃
費、または出力側速度の制御を得ることができる。従来
の変速機制御装置は、一般に多数の油圧論理弁を使用し
て、制御を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の上記装置は、油
圧−機械式変速機を制御することができるものの、融通
性に欠け、コスト高であり、かつ構造が複雑であるとい
う欠点を有している。
【０００４】本発明の第１の特徴は、ユーザーの要求に
最もよく適するように連続的に変化する変速機を制御し
うる油圧−機械式変速機の制御装置を提供することにあ
る。
【０００５】本発明の第２の特徴は、エンジン、変速機
および負荷装置を一体化した、油圧−機械式変速機の制
御装置を提供することにある。
【０００６】本発明の第３の特徴は、マイクロコントロ
ーラを使用し、エンジン、運転者、変速機および負荷か
らの信号を受信して制御するようにした油圧−機械式変
速機の制御装置を提供することにある。
【０００７】本発明の第４の特徴は、変速機に連結され
た複数のクラッチを制御するようにした油圧−機械式変
速機の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は，上記の技術的
な課題を解決するために成されたもので、車両システム
に付力するエンジンを備え；入力部材と出力部材を有す
る静水圧ユニットを備え；そして、その入力部材と出力
部材は、各々所定の時間のスピードを有し；該静水圧ユ
ニットは、複数の運転位置のある斜板を有し、その運転
位置は、入力部材スピードに対する出力部材スピードの
比率を決めるものであり；該静水圧ユニットに運転可能
に連結された複数のクラッチを有し；各々のクラッチに
は、係合位置と離脱位置があり；エンジンスピード、付
力必要量及び斜板位置を含む複数の運転条件を検出する
ための、変速制御システムに運転可能に結合された複数
の検出装置を備え；そして、該検出装置に運転可能に結
合され、複数の運転条件に基づいて、複数のクラッチの
係合、離脱並びにエンジンスピードを制御するマイクロ
コントローラを備え、そして、該マイクロコントローラ
は、種々の制限特性を補償するように、車両システムを
制御することを特徴とする車両システムのための油圧−
機械式変速制御システムを提供する。そして、その車両
システムの変速システムの制御方法を提供する。
【０００９】本発明の前記した以外の特徴は、添付図面
を参照して行う以下の説明から明らかとなると思う。
【００１０】
【実施例】次に、添付図面を参照して本発明の好適実施
例の詳細を説明する。ただし、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、本発明の主旨及び適用範囲内におけ
る全ての変形例、改良例および等価例を含むものとす
る。
【００１１】図１は、エンジン（１２）、連続可変変速
機（１４）および負荷（１６）を一体化した可変変速機
制御装置（１０）のブロック線図である。この装置（１
０）は、さらに、燃料制御部（１８）および以下に説明
する比率ガバナー部（２０）を含んでいる。図１に示す
各要素は、制御信号によって連係されている。変速機制
御装置（１０）は、種々の発生源から得られる制御信号
を使用して、変速機（１４）を制御する。また図１に示
すような装置を、連続可変変速機を装備した車両に使用
することによって、ユーザーの要求に最も適するよう
に、変速機を制御することができる。
【００１２】図２は、変速機制御装置（１０）自体を示
す。マイクロコントローラ（２２）は、エンジン（１
２）、運転者、変速機（１４）および負荷（１６）を含
む車両から、種々の信号を受信する。これらの信号に
は、エンジンブレーキ信号（２４）、エンジン速度信号
（２６）、範囲選択信号（２８）、動力要求信号（３
０）、斜板位置信号（３２）、出力速度信号（３４）お
よびシステム圧力信号（３６）が含まれる。
【００１３】出力速度に対する入力速度の比率を制御す
るため、マイクロコントローラ（２２）は、種々の入力
信号に基づいて、可変変速機の斜板の位置を操作すると
ともに、これらの信号を利用して、多数のクラッチを制
御する。図２には、３つのクラッチ（３８）（４０）
（４２）を示してあるが、制御しうるクラッチの数に限
定はない。
【００１４】マイクロコントローラ（２２）は、次の要
領で変速比を制御する。図２に示すように、マイクロコ
ントローラ（２２）は、比例型４方向弁（４６）に第１
組の制御信号（４４）を送る。この４方向弁（４６）
は、弁における２つの作動孔を交互に加圧し排気する役
目をする。これらの２つの孔は、両端部が制御サーボ
（５０）に連結された１対の油圧ライン（４８）に、油
圧的に連結されている。
【００１５】制御サーボ（５０）は、ロッド（５４）に
よって、公知の静水圧ユニットの可動斜板に連結された
ピストン（５２）を有している。この静水圧ユニット
は、エンジン（１２）等の原動機に連結された入力シャ
フトと、負荷に連結された出力シャフトとを有してい
る。
【００１６】出力シャフトに対する入力シャフトの速度
比は、可動斜板の位置によって制御される。その結果、
静水圧ユニットの出力速度に対する入力速度の比率は、
サーボ（５０）のピストン（５２）に印加される圧力に
よって制御される。また、ピストン（５２）に印加され
る圧力は、マイクロコントローラ（２２）によって制御
される比例型４方向弁（４６）によって制御される。こ
のようにして、マイクロコントローラ（２２）は、静水
圧ユニットの比率を制御する。
【００１７】クラッチ（３８）（４０）（４２）は、同
様の要領で、マイクロコントローラ（２２）によって制
御される。図２に示すように、マイクロコントローラ
（２２）は、それぞれが各信号クラッチに対応する３方
向弁（６０）に、第２組の制御信号（５８）を送る。各
３方向弁（６０）は、油圧ライン（６２）によってクラ
ッチに連結された作動孔を交互に加圧排気する。また、
油圧ライン（６２）は、クラッチ（３８）（４０）（４
２）の係合離脱を制御する。このようにして、マイクロ
コントローラ（２２）は、クラッチを制御することがで
きる。
【００１８】マイクロコントローラ（２２）の制御論理
機能については、２つのグループに分けることができ
る。第１グループの機能は、動力および速度を制御する
ことであり、第２グループの機能は、内部クラッチを制
御することである。
【００１９】図３は、変速機の出入力に作用する比率ガ
バナー論理関数のブロック線図である。比率ガバナー
（２０）の機能は、変速機（１４）の出力速度に対する
入力速度の比率を制御することであるが、これは、可変
変速機の斜板の位置を変えることによって行われる。
【００２０】比率ガバナー（２０）への入力信号には、
通常車両の運転者によって制御される４位置スイッチで
ある走行範囲選択信号が含まれる。運転者は、車両特性
に応じて、位置（Ｒ），（Ｎ），（Ｄ）または（Ｄ１）
のいずれかを選択できる。例えば、位置（Ｄ１）を選択
すると、変速比は、出力速度範囲の下方部に限定され
て、最大圧力（出力トルク）は上がる。変速機の入出力
シャフトには、エンジン速度信号（２６）（入力）およ
び出力速度信号（３４）が発生する。速度信号は、磁気
センサを備えるパルスピックアップを使用することによ
って発生させるようにするのが好ましい。
【００２１】この種のパルスピックアップの一例として
は、サワ・サンドストライド（Sauer-Sundstrand ）社
製のKPP BLN ９５−９０４５−１型がある。これは、電
源電圧を受け、かつ磁化リングの速度に応答して、デジ
タルパルス信号を出力するものである。
【００２２】動力要求信号（３０）は、エンジン出力に
対する運転者のコマンドである。この信号については、
エンジン燃料制御装置に連結されたホール効果回転位置
センサ、またはエンジンに電子ガバナーが装備されてい
る場合は、電気的に直結することにより、発生させるこ
とができる。
【００２３】この種の回転位置センサとしては、サワ・
サンドストライド（Sauer-Sundstrand）社製の、部品番
号MCX103B,D BLN-９５−９０４０−１型があり、制御ハ
ンドル、ペダル、スロットル等に連結することができ
る。装置の圧力信号（３６）は、静水圧変速機（１４）
の正負作動孔に設けた電子変換器で感知することができ
る。斜板位置信号（３２）は、可変ユニット変速機構成
体に一体的に組み込まれたセンサによって発生させられ
る。前記の回転位置センサまたはこれに類似するもの
を、斜板位置センサとして使用できる。エンジンブレー
キ信号（２４）は、類似の要領で感知される。
【００２４】図３に示すように、比率ガバナー（２０）
は、制御装置から、動力要求信号（３０）、エンジン速
度信号（２６）、出力速度信号（３４）、圧力信号（３
６）、エンジンブレーキ信号（２４）、斜板位置信号
（３２）および範囲選択信号（２８）を含む入力信号を
受信する。その目的は、車両の限界運転特性に従って、
斜板を位置決めすることにある。
【００２５】限界運転特性については、次に示す数種の
中の１つとすることができる。第１運転特性は、車両の
始動中および低接地速度時におけるエンジン速度と馬力
とを限定するものである。この場合、エンジン速度につ
いては、エンジン（１２）に配送される燃料の量を制限
することによって、斜板位置および装置の圧力の関数と
して制御できるが、これは、ネットワーク信号といった
エンジンと変速機との間の２方向信号によって達成でき
る。
【００２６】第２限界運転特性は、低接地速度時におけ
る装置の圧力を最高値に限定するものであるが、これ
は、圧力測定および斜板位置を圧力制御モードで調整す
る閉ループ制御によって達成される。
【００２７】第３特性は、最適燃費でエンジンを作動さ
せるものである。これは、変速比を、要求される動力が
供給された場合に限って、選択されたエンジン動力要求
に見合う値とマッチする値として、エンジン速度を調整
することによって達成される。
【００２８】第４限界運転特性は、例えば巡航制御を用
いて、最小燃費または最高効率を保ちつつ、車両速度を
限定するべく、変速機の最高出力速度を制御するもので
ある。これは、要求される入力を、運転者が選択した限
界出力速度とマッチする値にオーバーライドする出力速
度センサとコントローラによって達成される。
【００２９】第５限界運転特性は、ある運転条件下にお
いて、連続的に変化する出力に関係なく、その他の機能
を働かせるべく、エンジン速度を最も良く一定速度にで
きるものである。
【００３０】第６限定運転特性は、エンジンに、車両を
減速するブレーキ能力を持たせるものである。エンジン
ブレーキがかかっていると、連続可変変速機の入出力速
度比を変えることによって、燃料を要することなく、エ
ンジン速度を上げることができる。
【００３１】前記のようにまた図２に示すように、変速
比は斜板位置によって設定される。この斜板位置は、比
例型４方向弁（４６）によって制御される。マイクロコ
ントローラ（２２）は、４方向弁（４６）を作動させ、
前記の限界運転特性に従って比率を設定する。斜板制御
アルゴリズムは、高速時における斜板の位置決めと精度
とを安定化させるべく、システム圧力と斜板位置とのフ
ィードバックを含むことができる。
【００３２】通常の走行中は、運転者は加速ペダルを使
用して要求される動力を決定する。要求される動力は、
特定の走行条件を満たすべく運転者によって調整される
か、または加速時あるいは、一定の高速度で運転中は、
変速機によって調整される。
【００３３】エンジンブレーキがかかっている場合は、
ペダルを使用することによって、エンジンに減速動力を
与えるための燃料を要することなく、エンジン速度を上
げることができる。このペダルは、従来のホイールブレ
ーキへの一連の連結部を備える通常のブレーキペダルと
することができる。
【００３４】図４は、入力部、出力部および論理経路を
含むクラッチ選択装置の論理ブロック線図である。図４
に示すエンジン速度信号（２６）、動力要求信号（３
０）および斜板位置信号（３２）は、図３に示した前記
のものと同一である。また、比率ガバナー（２０）も、
図３に示した前記のものと同一である。図４は、３モー
ド油圧−機械式変速機用のクラッチ選択装置を示すもの
であるが、論理図は、いかなる数のモードにも適用でき
る。
【００３５】公知の静水圧変速機（１４）の斜板は、ニ
ュートラル変位位置のいずれかの側においても、２つの
最大変位位置のいずれかに向けて２方向に移動できるよ
うになっている。車両速度が変わるにつれ、斜板は、一
方の最大変位位置に到達するまでその位置を変える。そ
の時、シフト信号が始動し、クラッチ選択をして、トル
クおよび速度範囲を拡張できるようにする。
【００３６】クラッチ選択処理は、円滑であり、かつ走
行、制動、アップシフトおよびダウンシフト等の条件下
において、連続定格を許すものでなければならない。斜
板角度をシフト中に変えることによって、異なる動力条
件下におけるシフト円滑度を改善できる。適切なクラッ
チ選択は、変速比、エンジン速度およびエンジン動力に
関する知識に左右される。クラッチの操作のシーケンス
によって、同等の角度シフトを好適に行うことができ
る。
【００３７】図４に示すように、シフト格付け箱（６
４）は、次のように、エンジン速度信号（２６）および
比率ガバナー（２０）に基づいて、クラッチ選択箱（６
６）を作動させる。シフトを開始して完了するには、数
通りの格付けが必要である。
【００３８】第１に、アップシフトは、低動力低速時に
おける厄介な再シフトを防止するべく、最低エンジン速
度で格付けしなければならない。ただし、ダウンシフト
は格付けされない。
【００３９】第２に、アップシフトは、動力要求信号が
要求するものと同等、もしくはそれ以上のエンジン速度
で行われなければならない。同様に、ダウンシフト時
は、エンジン速度を動力要求信号以下にしなければなら
ない。これには、再シフトに備えてエンジン速度を有意
的に変化させる必要があり、その結果、ヒステリシス効
果が得られ、動力を所望方向に確実に連続的に流すこと
ができる。ちなみに、これは、走行または運行中に、斜
板が一方の最大変位位置に到達した時に起こる。
【００４０】第３に、クラッチを正しい順序で入れたり
切ったりしなければならない。
【００４１】第４に、作動状態のクラッチの部分加圧を
斟酌した測定時間経過後に、クラッチを切らなければな
らない。
【００４２】斜板角度がシフトし始め、格付け条件が満
たされると、一方のクラッチは加圧され、他方は開放さ
れる。クラッチの切り換え後、静水圧ユニットを通る動
力流は逆転し、比率ガバナーは、制御論理を可変変速機
に入れ替える。このようにすると、シフトの度に斜板を
対抗する最大変位位置に移動させなくても良い。その
後、変速機（１４）は、斜板位置が反対方向の最大変位
位置に到達し、次のシフト信号が開始されるまで、その
比率を変更し続ける。
【００４３】このシフトシーケンスは、シーケンスが逆
転し、格付け条件が異なることを除いて、ダウンシフト
中においても類似の要領で作動する。アップシフトとダ
ウンシフトとは、走行中であるか、惰力運転中である
か、または制動中であるかによって適応される。
【００４４】以上、本発明の好適実施例を説明した。ま
た、特定の用語を使用したが、これらは、総称的または
記述的意味で使用しただけであり、限定的なものではな
い。請求の範囲に限定された本発明の主旨および適用範
囲を逸脱することなく、状況に応じて、構成要素の形状
および比率を変えたり、等価の要素と置き換えたりする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン、変速機置および負荷を一体化した、
連続的に変化する変速機制御装置を示すブロック線図で
ある。
【図２】変速機制御装置のブロック線図である。
【図３】比率ガバナー論理関数のブロック線図である。
【図４】入力部、出力部および論理経路を示すシフト選
択装置のブロック線図である。
【符号の説明】
（１０） 変速機制御装置 （１２） エンジン （１４） 連続可変変速機 （１６） 負荷 （１８） 燃料制御部 （２０） 比率ガバナー部 （２２） マイクロコントローラー （２４） エンジンブレーキ信号 （２６） エンジン速度信号 （２８） 範囲選択信号 （３０） 動力要求信号 （３２） 斜板位置信号 （３４） 出力速度信号 （３６） システム圧力信号 （３８）（４０）（４２） クラッチ （４４） 第１組制御信号 （４６） 比例４方向弁 （４８） 油圧ライン対 （５０） 制御サーボ （５２） ピストン （５４） ロッド （５８） 第２組制御信号 （６０） ３方向弁 （６２） 油圧ライン （６４） シフト格付け箱 （６６） クラッチ選択箱 （Ｒ）（Ｎ）（Ｄ）（Ｄ１） 位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−105066（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−279139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−102456（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−45452（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−75256（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 47/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両システムの油圧−機械式変速制御シ
    ステムであって、 （１）車両システムに付力するエンジンと、 （２）各々所定の時間のスピードを有する入力部材と出
    力部材を有する静水圧ユニットであって、該静水圧ユニ
    ットが、複数の運転位置のある斜板を有し、その運転位
    置は、入力部材スピードに対する出力部材スピードの比
    率を決めるものであり、 （３）係合位置と離脱位置とを備えていて、該静水圧ユ
    ニットに運転可能に連結された複数のクラッチと、 （４）エンジンスピード、付力必要量及び斜板位置、及
    びブレーキ及び範囲選択の少なくとも１つを含む複数の
    運転条件を検出するための、変速制御システムに運転可
    能に結合された複数の検出装置と、 （５）該検出装置に運転可能に結合され、複数の運転条
    件に基づいて、複数のクラッチの係合、離脱並びにエン
    ジンスピードを制御するマイクロコントローラとを備え
    ていて、該マイクロコントローラが、種々の制限特性を
    補償するように、車両システムを制御することを特徴と
    する車両システムの油圧−機械式変速制御システム。
  2. 【請求項２】 車両システムのための油圧−機械式変速
    システムを制御する方法であって、 （１）入力軸と出力軸を備える静水圧ユニットを供給す
    ることと、 （２）該静水圧ユニットに運転可能に結合されたエンジ
    ンを供給することと、 （３）係合位置と離脱位置を備えていて、油圧−機械式
    変速装置に運転可能に連結された複数のクラッチを供給
    することと、 （４）エンジンスピード、付力必要量、及びブレーキン
    グ及び範囲設定の少なくとも１つを含む複数の運転条件
    を検出することと、 （５）該複数の運転条件を入力し、処理するマイクロプ
    ロセッサーを供給することと、 （６）該マイクロプロセッサーにより処理された車両シ
    ステムの運転条件に基づいて、出力軸に対する入力軸の
    スピードの比率が、運転条件の所定組合わせに対 して最
    適になるように、該スピードの比率を調整することと、 （７）該マイクロプロセッサーにより処理された車両シ
    ステムの運転条件に基づいて、複数のクラッチの係合と
    離脱を選択的に制御することと、 （８）前記の出力軸に対する入力軸のスピードの比率
    が、調整されて、前記の複数のクラッチの係合と離脱
    が、車両システムの種々の制限特性を補償するように、
    制御されることを特徴とする車両システムのための油圧
    −機械式変速システムを制御する方法。
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