JP3924530B2

JP3924530B2 - トランスミッション制御システム

Info

Publication number: JP3924530B2
Application number: JP2002367299A
Authority: JP
Inventors: リーチェスロバート
Original assignee: NMHG Oregon Inc
Current assignee: NMHG Oregon Inc
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: JP2005195175A; US6684148B2; ES2346042T3; DE60237855D1; ATE482859T1; EP1371513B1; US20030233186A1; EP1902920B1; EP1371513A3; ES2351533T3; ATE472451T1; JP2004019944A; EP1902920A1; JP4554351B2; US20040088099A1; EP1371513A2; DE60236852D1; US6950737B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の速度を制御する方法およびトランスミッション制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
クラッチパックブレーキ(Clutch pack braking)は、車両のブレーキ（制動）に関する確立された方法であって、トランスミッションシステムの複数のクラッチパックを用いて、車両を減速したりブレーキをかけることをいう。クラッチパックブレーキは、通常、一方のクラッチパックをスリップさせるとともに、もう一方のクラッチパックをロックすることによって行われる。また、この手法は、すべてのエネルギーをスリップしている方のクラッチパックに集中させる。両方のクラッチパックがスリップすると、両方のクラッチパックで予測できないスリップ状態を引き起こす可能性がある。しかも、スロットルをある程度開いた状態でブレーキをかけようとすると、クラッチパックブレーキは、トランスミッションシステムのトルクコンバータタービンを逆方向に回転させるとともにエンジンを過負荷にすることにより、車両のエンジンをエンストさせる可能性がある。従って、車両操作者は、現在のところ、高速で走行する車両を停止させるためには、ブレーキペダルを使用しなくてはならない。
【０００３】
また、低速ではトルクコンバータ損失量が大きいため、パワーシフトトランスミッションにおいてエネルギーを浪費する。これは、通常、車両が最大の押動力（pushing force）を発生させている時に起こる。このエネルギー損失はエンジン動力の１００％にまでなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術に関連したこれらの問題ならびにその他の問題に対処するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
トランスミッションシステムは、エンジン速度を低下させた後、同時に２つのクラッチパックをスリップさせることにより、トルクコンバータのタービン速度を制御する中央制御装置（CPU）を有している。このCPUは、車両操作者によってなされる特定のスロットル開度の要求にかかわらず、エンジン速度をアイドリング状態まで低下させる。そして、CPUは、ブレーキング（制動）の間、２つのクラッチパックの間で最適なエネルギー配分が得られるように、クラッチパック作動圧力を制御する。ブレーキングのエネルギーを２つのクラッチパックで配分することにより、従来のクラッチパックを、高速での車両の方向反転や高速での車両のブレーキングに使用することができる。
【０００６】
前記トランスミッションシステムの他の側面は、高牽引力状態(high Draw Bar Pull condition)の間のエネルギー損失を低減させることである。エンジン速度は、低速時においてエネルギーピークを削るように調整される。また、別のトランスミッションギアによる減速比を用いることで、トルクコンバータでの発熱を少なくすると同時に、損失した押動力を元に戻す。ラジエーター式の空油冷却システムは、車両が負荷を押し動かす時に発生した余剰熱を取り除き、車両の通常の許容押動時間を延長する。
【０００７】
本発明の前述した並びにその他の目的、特徴および利益は、添付の図面を参照して記載された以下の本発明の好適な実施形態の詳細な説明からより容易に明らかとなるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、油圧式トルクコンバータ１５を介してエンジン１２に接続されたパワーシフトトランスミッション１４を有する車両１０の一部を示している。このトランスミッション１４の出力軸３８は、車輪３９を駆動する駆動車軸３４に連結されている。このパワーシフトトランスミッション１４は、例えば、フォークリフトトラックに使用される。しかしながら、前記トランスミッション１４は、その他の種類の車両にも使用することができる。
【０００９】
このトランスミッション１４の前進クラッチパック（FWD）５４および後進クラッチパック（REV）５６の動作は、様々な車両パラメータに従って中央制御装置（CPU）４０により制御される。トランスミッション１４の制御バルブ１６は、それら２つのクラッチパック５４および５６を作動させる流体圧力を制御する。
【００１０】
CPU４０は、出力軸３８の回転速度および方向を示す車両速度センサ２００から車両速度および方向信号１８を受信する。また、コンバータ速度信号２０は、トルクコンバータ速度センサ２０２から生じ、トルクコンバータ１５の出力軸１７（図２）の回転速度を示している。エンジン速度信号３０は、エンジン速度センサ２０４から生じ、前記エンジン１２の出力軸１３（図２）がどの程度速く回転しているかを示している。エンジンガバナ制御信号３２は、エンジン１２の速度を制御するスロットルバルブ２０６を制御している。トランスミッション温度信号２８は、温度センサ２０８から生じ、トルクコンバータ１５またはトランスミッション１４のトランスミッション流体の温度を示している。
【００１１】
前記CPU４０は、ブレーキペダル４３のブレーキセンサ２１０からブレーキペダル位置信号４２を受信する。また、アクセルペダル位置信号４４は、アクセルペダル５０の位置センサ２１２から受信される。このアクセルペダル位置は、スロットル値、加速値または減速値とも言える。前進／後進方向信号４６は、方向レバー（ペダル）５２によって生成され、車両操作者が車両１０に対して選択した方向が前進か後進かを示している。内蔵または外付けメモリ４８は、様々なブレーキング動作を行うために用いられるクラッチパック圧力値や他の制御パラメータを特定するマッピングされたパラメータを格納している。
【００１２】
図２は、１速のパワーシフトトランスミッションのさらに詳細な図を示している。トルクコンバータ１５は、インペラポンプ２１４と、タービン２１６とを有している。軸１３は、インペラポンプ２１４から延出しており、エンジン１２のクランクシャフトに連結されている。軸１７は、タービン２１６から延出しており、トランスミッション１４の入力側と連結されている。トルクコンバータ１５は、出力軸１７の負荷に応じて、入力軸１３の速度に対する出力軸１７の速度の比を連続的に変化させる。
【００１３】
前進クラッチ５４および後進クラッチ５６は、前進ギア２１および後進ギア２３を介して、入力軸１７をそれぞれ選択的に出力軸３８と係合（締結）させたり切り離したりする。そのクラッチ５４や５６の係合力（締結力）は、オイルチャンバ５４Cおよび５６Cの油圧をそれぞれ変化させることにより制御される。その油圧は、CPU４０（図１）により制御される制御バルブ１６によって制御される。ある実施形態において、クラッチ５４および５６は、湿式多板油圧式クラッチである。
【００１４】
どちらのクラッチ圧ともゼロの場合、クラッチ５４および５６は、出力軸３８と入力軸１７との接続を解除する。どちらか一方のクラッチパックに対するクラッチ圧が最大の場合、相当するクラッチパックは前記係合力（締結力）を最大にする（ロックする）。クラッチパック圧がゼロから最大値の間の場合、相当するクラッチパックは部分的に係合する。この部分的に係合した状態をクラッチパックスリップ状態(clutch pack slipping)と言う。図１のFWD−１信号２４は、前進低速クラッチ５４の油圧を制御する。図１のREV−１信号２２は、後進クラッチ５６の油圧を制御する。
【００１５】
車両１０が、前進ギア２１で前進方向に高速移動している場合、前記前進クラッチ５４は部分的に係合しており（ロックされていない）、後進クラッチ５６と前進クラッチ５４は油圧式ブレーキとして動作する。また、車両１０が、前記後進ギア２３で後進している場合、後進クラッチ５６は部分的に係合しており（ロックされていない）、前進クラッチ５４と後進クラッチ５６は油圧式ブレーキとして機能する。
【００１６】
図３には、２速パワーシフトトランスミッションが示されており、それは２つの前進ギア１９および２１と、１つの後進ギア２３とを有している。第２の前進湿式多板油圧式クラッチ５７は、前進高速ギア１９を介して、入力軸１７を選択的に出力軸３８に係合（締結）したり切り離したりする。
【００１７】
車両１０が高速ギア１９で前進方向に高速移動している場合は、高速前進クラッチ５７が部分的に係合しており（ロックされていない）、低速前進クラッチ５４と高速前進クラッチ５７は油圧式ブレーキとして動作する。また、車両１０がより遅い速度で前進している場合は、前進低速クラッチ５４が部分的に係合しており（ロックされていない）、後進クラッチ５６と低速前進クラッチ５４は油圧式ブレーキとして機能する。車両１０が後進している場合は、前記後進クラッチ５６が係合しており（ロックされていない）、前進低速クラッチ５４と後進クラッチ５６は油圧式ブレーキとして機能する。
【００１８】
図２に示した１速パワーシフトトランスミッション、図３に示した多速パワーシフトトランスミッションまたはその他のギアの組み合わせは、図１に示したトランスミッション制御システムと共に使用することにより、以下に述べるブレーキ操作や強力な牽引操作を行うことができる。
（動力反転(power reversal)中のクラッチパックエネルギーの分配）
動力反転とは、動いている車両の方向をある方向からその反対の方向に変えることを言う。図４において、ライン７０は、トランスミッション１４からの出力軸３８の回転速度を表している。これは、車両１０の速度に比例する。ライン７２は、エンジン１２からの出力軸１３の回転速度を表している。ライン７４は、トルクコンバータ１５の出力軸１７の回転速度を表している。
【００１９】
この動力反転については、図２に示した１速のトランスミッションに基づいて、以下で説明する。しかしながら、上述したように、動力反転動作は、図３に示した多速トランスミッションまたはその他の多速トランスミッションシステムを使用することもできる。
【００２０】
ライン７８は、車両の選択された方向に対応するクラッチパック５４または５６の一方にかけられる油圧の大きさを表している。例えば、現在の車両１０の進行方向が前進方向の時に車両操作者が反対方向に後進することを選んだ場合、REVクラッチパック５６が前記ライン７８で表される選択されたクラッチパックとなる。一方、現在の車両１０の進行方向が後進方向の時に車両操作者が前進方向に車両を走行させることを選んだ場合、FWDクラッチパック５４が前記ライン７８で表される選択されたクラッチパックとなる。その選択されたクラッチパックはブレーキングパックということもできる。ライン８０は、前記選択されたクラッチパックと反対の回転方向に作動するもう一方のクラッチパック５４または５６（もう一方のクラッチパック）によってかけられる圧力を表している。
【００２１】
車両操作者は、前記方向レバー（ペダル）５２（図１）を現在の車両の進行方向と反対の方向に相当する位置に切り替えることにより、動力反転を開始する。動力反転要求が開始されると、CPU４０は、前記エンジンガバナ信号３２（図１）を制御することにより、エンジン速度７２をアイドリング状態にする。そして、選択されたクラッチパック圧７８がかかり、選択されたクラッチパックをスリップさせる。（以下、クラッチパック圧を、単に「パック圧」とも言う。）
初期のクラッチパック圧７８は、アクセルペダル５０の位置に応じてCPU４０により選択される。例えば、アクセルペダル５０を一杯に踏み込んだ場合（最大車速）、前記選択されたクラッチパックにより高い初期圧力７８がかかるようにしてもよい。また、アクセルペダル５０を少しだけ踏み込んだ場合は、前記選択されたクラッチパックに当初は低い圧力７８がかかるようにしてもよい。
【００２２】
選択されたクラッチパック圧７８は、ゾーン７３において、最初に高い圧力値まで上げられて、コンバータ速度７４を急速に低下させる。そして、この選択されたクラッチパック圧７８は、ゾーン７５において、比較的一定の値に維持される。
【００２３】
現在の車両の進行方向（反転前）に対応するクラッチパックに対するもう一方のクラッチパック圧８０は、まずゾーン７１で下げられる。そして、このもう一方のクラッチパック圧８０はゾーン７３で上げられる。このもう一方のクラッチパック圧８０は、トルクコンバータタービン速度７４を比較的一定の低い値に維持するように、ゾーン７５において電子的に調整される。
【００２４】
この電子式調整は、CPU４０がトルクコンバータ速度７４を繰り返し測定し、その後でもう一方のクラッチパック圧８０を上昇または低下させ、トルクコンバータ速度７４をゾーン７５において比較的一定の低い値に維持することを意味している。また、その代わりに、クラッチパック圧７８および８０を車両の種々の動的状態においてあらかじめ得られた実験データから決められた値に設定することもできる。それらのクラッチパック圧力値はメモリ４８に記憶されている。
【００２５】
エンジン速度７２およびトルクコンバータ速度７４は、ゾーン７５において、両方ともCPU４０によって低い値に下げられる。エンジン速度７２は、アイドリング状態まで下げられ、トルクコンバータ速度７４（コンバータ出力軸１７の速度）は、エンジンのアイドリング速度より低い値に下げられる。ある例では、エンジンの空転速度は、エンジンの最大毎分回転数の約４０％であり、ゾーン７５におけるコンバータ速度７４は、エンジンの最大毎分回転数の約２０％である。
【００２６】
ゾーン７５における低速エンジン速度７２と低速トルクコンバータ出力速度７４との組み合わせにより、クラッチパック５４および５６は、ブレーキングエネルギー（制動エネルギー）を分配する圧力で両方ともスリップすることができる。
【００２７】
上述したように、前記２つのクラッチパック５４および５６にかかる実際の圧力は、あらかじめ設定されてメモリ４８（図１）に記憶かつマップされた複数のパラメータに従って、CPU４０が選択することもできる。
【００２８】
一方、CPU４０は、比例積分微分方式（PID）の閉ループを用いることができる。この閉ループスキームでは、CPU４０は、あらかじめプログラムされた目標コンバータ速度７４をロードする。次に、CPU４０は、もう一方のクラッチパック圧８０を動的にリアルタイムで変化させ、ゾーン７５における目標コンバータ速度７４を取得し、そしてそれを維持する。例えば、コンバータ速度７４がゾーン７５に示した値よりも下がった場合、CPU４０はもう一方のクラッチパック圧８０を上昇させるようにしてもよい。反対に、もしコンバータ速度７４がゾーン７５に示した値より上昇した場合は、CPU４０はもう一方のクラッチパック圧８０を低下させるようにしてもよい。
【００２９】
図５は、図１、図２または図３に示したトランスミッションを用いて、どのように動力反転が行われるかをさらに詳細に示している。図１ないし図３において、車両操作者は、ブロック１００で車両の進行方向を変えることを決定する。これは、例えば、車両操作者が前進／後進スイッチ５２（図１）を動かした際にCPU４０に指示される。この方向転換はいかなる車両速度でも要求することができる。CPU４０は、ブロック１０２において、初期の車両速度と進行方向を確認する。その車両速度が１マイル／時（ｍｐｈ）のような相当に小さい値を下回る場合、制御は後述するブロック１２２へ移行する。
【００３０】
車両速度が所定の値を上回る場合、CPUは、ブロック１０４において、車両操作者によって選択された方向と現在の車両の進行方向とを比較する。これは図１の方向センサ信号４６と車両速度および方向信号１８とを比較することにより行われる。ブロック１０５において、現在の車両の進行方向が車両操作者の選択した方向と同じとされた場合、CPU４０はブロック１００に戻る。車両操作者によって選択された方向が現在の車両の進行方向と反対の場合、CPU４０は、ブロック１０６において動力反転制御モードを開始する。
【００３１】
この動力反転制御モードでは、CPU４０が、ブロック１０８において、図１の電子式ガバナ制御信号３２を使用してエンジン速度をアイドリング状態まで下げる。そして、CPU４０は、ブロック１１０において、アクセルペダル５０に対するスロットル位置（スロットル開度）（Ｘ％）をモニタする。CPU４０は、そのスロットル位置X％を使用して、動力反転のための減速比を決定する。アクセルペダル５０の踏み込みが大きいほど（高速状態）、CPU４０はより早く車両を減速する必要がある。従って、CPU４０は、選択されたクラッチパックに対してより大きな選択されたクラッチパック圧７８をかけてもよい。反対に、アクセルペダル５０の踏み込みが少ないほど（低速状態）、CPU４０はよりゆっくりと車両を減速させる必要がある。
【００３２】
ブロック１１２では、選択された方向のクラッチパックに対する圧力を、特定されたアクセル位置（X％）と対応するマップ値まで上昇させる。CPU４０は、ブロック１１４において、アクセルペダル位置（X％）に対応するマップ値に従って、もう一方のクラッチパックに対する圧力を下げる。これは、図４において、時間ゾーン７１および７３におけるクラッチパック圧７８および８０によって示されている。
【００３３】
CPU４０は、ブロック１１６および１１８において、時間ゾーン７５におけるもう一方のクラッチパック圧８０を調整することにより、クラッチパック５４とクラッチパック５６とで車両制動エネルギーを分配させる。ゾーン７５では、トルクコンバータタービン速度７４は車両速度７０よりも遅い。したがって、もう一方のクラッチパック（現在の車両の進行方向）がゾーン７５においてスリップすることにより、選択されたクラッチパック（現在の車両の進行方向と反対）がエンジンをエンストさせるのを防止すると同時に車両の制動に貢献する。
【００３４】
タービン速度７４は、車両が時間８２付近でほぼ停止するまで、ゾーン７５ではゼロに近い値に維持される。ブロック１２０において、斜面では、クラッチパック５４および５６の温度を制限してもよい。この温度は、CPUがいつクラッチパック圧力を下げて車両操作者に常用ブレーキ（図示せず）を用いた制御をさせるべきかを決定するためのエネルギー計算を使用することにより制限される。
【００３５】
CPU４０は、ブロック１２２において車両速度７０が１ｍｐｈより遅くなると、ブロック１２４において加速モードに入る。逆方向加速モードは、図４において時間ライン８２の右側の複数のラインによって表されている。加速モードでは、CPU４０は、マップ値に従って、もう一方のクラッチパック圧８０を下げる。また、CPU４０は、選択されたクラッチパック圧７８を上昇させる。エンジン速度７２は、アクセルペダル５０の検知位置およびマップされた加速比に応じて上昇する。そして、CPU40は、ブロック１２６において、車両操作者からの新しい加速要求または減速要求に対して待機する。
（アクセルブレーキ(accelerator Braking)中のクラッチパックエネルギー分配）
アクセルブレーキ中のクラッチパックエネルギー分配とは、車両を停止させる際に２つのクラッチパックに停止エネルギーを分散させることを言う。ある例では、アクセルブレーキは、車両操作者がアクセルペダル５０（図１）を離した時に、自動的に車両を停止させるために２つのクラッチパックを使用する。
【００３６】
図６は、CPU４０がどのようにアクセルブレーキを制御するかを示している。図６における制御機構は、図４に示された動力反転の制御機構といくつかの点を除いてほぼ同じである。アクセルブレーキは、車両が停止した後に自動的に反対方向に車両を加速しない。その代わり、アクセルブレーキは車両速度７０が時間８２の時点においてゼロに近づいた後、ホールディング状態（待機状態）に移行する。その他の異なる点としては、エンジン速度がアイドリング状態まで減速した後にアクセルペダルをさらに上方向に放すと、ブレーキングのレベルが増すことである。
【００３７】
図６におけるもう一方のクラッチパック圧７８は、現在の車両の進行方向と反対方向に対応するクラッチパックの圧力のことを言う。図６における選択されたクラッチパック圧８０は、現在の車両の進行方向に対応するクラッチパックの圧力のことを言う。例えば、車両の進行方向が前進方向であると、選択されたクラッチパック圧８０はFWDクラッチパック５４にかけられ、もう一方のクラッチパック圧７８はREVクラッチパック５６にかけられる。また、車両の進行方向が後進方向であると、選択されたクラッチパック圧８０は、REVクラッチパック５６にかけられ、もう一方のクラッチパック圧７８はFWDクラッチパック５４にかけられる。
【００３８】
アクセルブレーキについて、図２に示した１速のトランスミッションに基づいて説明したが、図３に示したものと同様の多速トランスミッションを用いることも可能である。
【００３９】
図１ないし図３、および図６において、車両操作者はエンジン速度７２をアイドリング状態にもっていくことで車両の速度を落とす。これは、ある例では、車両操作者がアクセルペダル５０（図１）を離すことにより行われる。CPU４０は、車両操作者が車両を減速しようとしてエンジン速度をアイドリング状態まで低下させたことを検知する。ある例では、これはアクセルペダル５０の位置をモニタすることにより行われる。車両操作者がアクセルペダル５０をエンジンのアイドリング位置以上に上げると、CPU４０は自動アクセルブレーキを開始する。当然のことながら、他の種類の装置も使用でき、CPU４０により検知することが可能である。
【００４０】
CPU４０は、時間ゾーン７１において、選択されたクラッチパック圧８０を低下させる。そして、アクセルペダル５０の検知位置に応じた特定の値で、クラッチパック圧７８および８０がかけられる。このクラッチパック圧７８および８０は、アクセルペダル５０がエンジンのアイドリング位置から若干高い位置に移動した時の低い圧力設定（スローブレーキング）から、アクセルペダル５０が完全に上がって開放された時の高い圧力設定（フルブレーキング）まで変化させることができる。
【００４１】
例えば、車両操作者は、アクセルペダル５０を完全に踏み込んだ加速位置から３分の２の位置に戻したとする。これは、図１において、アクセルペダル５０がX％＝０の位置からエンジンのアイドリング位置５１まで移動していることにより表されている。図６において、CPU４０は、エンジンのアイドリング位置５１より若干高いペダル位置に対しては、比較的低い圧力設定値７８および８０を設定するようにしてもよい。また、その代わりに、車両操作者は、アクセルペダル５０を完全に離すことによりフルブレーキング（X％＝１００）を開始するようにしてもよい。この場合、CPU４０は、車両をより早く停止させるため、より高いクラッチパック圧７８および８０を使用するようにしてもよい。
【００４２】
ゾーン７５において、コンバータ速度７４がゼロに近い速度まで低下した後、トルクコンバータ速度７４をほぼ一定の低い値に維持するために、図６の選択されたクラッチパック圧力８０は、CPU４０によりPID調整される。クラッチパック圧７８および８０の設定に実験による値を使用することによっても、同様な効果を得ることができる。
【００４３】
ゾーン７５において、エンジン速度７２をアイドリング状態にし、トルクコンバータ速度７４を前記アイドリング状態のエンジン速度７２よりも低い値に調整すると、クラッチパック５４および５６は、両方とも、最適な制動エネルギー分配となるようにスリップすることができる。
【００４４】
ゾーン７５においてクラッチパック５４または５６のいずれか一方だけを調整してもよいことを理解すべきである。例えば、図４に示した動力反転制動の間、選択されたクラッチパック圧７８を、ゾーン７５において、タービン速度７４を一定の低い速度に維持するために調整することも可能である。同様に、アクセルブレーキの間、図６のもう一方のクラッチパック圧７８をゾーン７５において調整するようにしてもよい。しかし、手法としては、図４の動力反転の場合はもう一方のクラッチパック圧８０を調整し、また図６のアクセルブレーキの場合は選択されたクラッチパック圧８０を調整することが好ましい。
【００４５】
図７は、アクセルブレーキがどのように行われるかをさらに詳細に示している。図６および図７において、車両操作者がある特定の距離すなわち角度（X%）以上にアクセルペダル５０を上げると、CPU４０はアクセルブレーキモードに入る。車両操作者が中間くらいの距離（角度）にアクセルペダル５０を上げると、車両はエンジンアイドリングモードに入る。車両操作者がアクセルペダルをそのエンジンアイドリング位置よりも低くなるようにある距離（角度）を踏み込むと、車両は加速する。
【００４６】
CPU４０は、ブロック１３０において、車両操作者が車両速度を減速したいかどうか（ブレーキモードかどうか）を確認する。車両速度が１ｍｐｈのようなある極小さい値を下回る場合、CPUは後で詳述するブロック１４６へ移行する。ブロック１３２において、車両速度が前記最小速度と同等かそれ以上の場合、CPU４０は、ブロック１３４においてアクセルペダル位置を確認する。ブロック１３５において、ペダル位置がある所定の距離（角度）X％開放されていない場合（例えば、上述した図１のエンジンアイドリング位置５１の場合）、CPU４０はブロック１３０へ戻り、アクセルブレーキモードは開始されない。
【００４７】
車両操作者が、所定の距離（角度）Ｘ％以上アクセルペダル５０を上げ、かつエンジン速度７２が低速のアイドリング状態の値の場合、CPU４０はブロック１３６においてアクセルブレーキモードに入る。
【００４８】
このアクセルブレーキモードでは、CPU４０はゾーン７１および７３において、もう一方のクラッチパック圧７８を上昇させる。そのもう一方のクラッチパック圧７８は、現在の車両の進行方向と反対の方向に対応するクラッチパックにかけられる。このもう一方のクラッチパック圧７８は、ゾーン７３において選択されたクラッチパック圧８０を上回るマップ値まで上昇させる。
【００４９】
CPU４０は、ブロック１３８において、アクセルブレーキのための減速比を決定するために、アクセルペダル５０の位置や他のスロットル手段をモニタする。アクセルペダルがエンジンアイドリング位置より下で小さな角度になっている場合には（すなわち、大きく踏み込まれている場合には）、車両が直ぐに減速するようにしてもよい。また、アクセルペダルがエンジンアイドリング位置よりも下で大きな角度になっている場合には（すなわち、少しだけ踏み込まれている場合には）、車両がゆっくりと減速するようにしてもよい。
【００５０】
ブロック１４０において、CPU４０は、選択されたクラッチパック圧８０を、図６のゾーン７１に示すように予め検出されたペダル位置X％にマップされた値まで低下させる。ブロック１４２では、前記選択されたクラッチパック圧８０は上げられ、タービン速度７４をゾーン７５においてゼロ付近に維持するように調整される。この調整により、ブロック１４４において制動エネルギーが分配される。
【００５１】
コンバータ速度７４は、ブロック１４６において、車両がほぼ停止するまでゾーン７５（図６）においてゼロに近い値に維持される。ブロック１４６において、車両速度が１ｍｐｈより遅くなると、CPU４０はブロック１４８でホールドモードに入る。このホールドモードの間、もう一方のクラッチパック圧７８および選択されたクラッチパック圧８０は、ブロック１５０において、車両を静止位置に保持するように制御される。これは、車両停止時間８２の後に一定の値のままである一方のクラッチパック圧７８と、停止時間８２の後に一方のクラッチパック圧７８を上回る値になっている選択されたクラッチパック圧８０とにより示されている。コンバータ速度７４は、停止時間８２の後は、ゼロか、あるいは一定した非常に小さい値にとどまる。
【００５２】
車両が斜面にある場合、CPU４０は、ブロック１５２において、非常に遅い速度（徐行速度）で車両を進ませることができる。これは車両操作者に車両のサイドブレーキが作動状態になっていないことを知らせる。そして、ブロック１５４において、CPUは、移動、方向転換、寸動などの車両操作者からの新たなアクセル要求を待つ。
【００５３】
動力反転およびアクセルブレーキは、減速している間、コンバータタービン速度７４を低いレベルに維持することにより、クラッチパック５４および５６の両方へ停止エネルギーを分配する。これにより、アクセルペダル５０および従来のクラッチパックだけを使用して、車両を急速に減速し停止させることができる。車両は、流体力学によるトランスミッション（パワーシフトトランスミッション）を用いた現在可能なものよりも、より簡単に停止することができる。
【００５４】
もう一方のクラッチパック圧７８および選択されたクラッチパック圧８０の値および車両を制動するために使用されるコンバータ速度の値７４は、車両の大きさ、車両が運搬する負荷、または車両に使用されているタイヤの種類等のその他の物理的パラメータに応じて変えることができる。例えば、比較的軽い負荷の場合は、ある特定の速度で車両を減速させるのに、両方のクラッチパックにほとんどクラッチパック圧力が要求されないようにしてもよい。一方、大きな車両や負荷の大きい車両に対しては、CPU４０は大きなクラッチパック圧７８および８０を選択することができる。
【００５５】
このように、図４および図６におけるクラッチパック圧７８および８０は、様々な車両動作パラメータに対して比較的一定の減速比７０を維持するために変化させることが可能である。CPU４０は、モニタされた車両の減速比に従って、クラッチパック圧を自動的に変化させることができる。また、CPU４０は、車両状態の変化にかかわらず比較的一定の減速比を維持するためにクラッチパック圧を変化させる。
【００５６】
また、クラッチパック圧は、予め決定した上で、メモリに記憶させることもできる。そして、CPUは個々の車両の状態に対応したパラメータを使用する。例えば、CPUは、重量センサ（図示せず）により検知された負荷重量に対応した圧力パラメータの特定のセットを使用することも可能である。
【００５７】
いずれの手法も、車両の種類や車両の負荷に関係なく、車両操作者が同じアクセルペダル位置を使用して停止および動力反転を相対的に同じ速度で行うことを可能にする。
【００５８】
図２に示した１速パワーシフトトランスミッション、図３に示した２速トランスミッションまたは３速以上のパワーシフトトランスミッションは、それぞれ、エネルギー散逸を両方のクラッチパックで分配するために、上述したものと同じ制御スキームを使用することができる。圧力マップおよびタービン速度マップの変更が必要な場合もある。多速トランスミッションでは、前進ギアを組み合わせて使用することにより、１速トランスミッションで使用されるのと同様の基本技術を用いて、前進および後進パックを利用するのと同様の方法で制動することが可能である。
（強い牽引力状態の間の押動および牽引）
前記トランスミッションシステムは、より効率的に負荷を押動したり牽引したりする（バージングする）能力も有している。これにより、車両が押動したり牽引したりする間の発熱の低減および低燃料消費が可能となり、しかも過熱を防止するとともに従来のパワーシフトトランスミッション以上の負荷押動および牽引能力を得ることが可能となる。
【００５９】
図３および図８において、牽引性能曲線１８２は、前進方向でトランスミッション１４において第１の前進ギア２１の組が係合した時の車両１０の車両速度と牽引力（DBP）の関係を示している。このDBPは、基本的には、車両の押動能力または牽引能力の大きさのことである。牽引性能曲線１８０は、トランスミッション１４において第２の高速ギア１９の組が係合した時の車両速度とDBPの関係を示している。曲線１８４は、車両エンジン速度を表している。
【００６０】
一例では、縦線１９０は、速度約３ｍｐｈ（時速４．８ｋｍ）を表しており、縦線１９２は速度約５ｍｐｈ（時速８．０ｋｍ）を表している。１９０および１９２の２つの線は一例であって、実際の速度は色々なトランスミッションシステムによって変えることができる。
【００６１】
トランスミッションにおいて牽引性能曲線１８０で示される前進（高速）ギア１９が係合した状態では、車両がトルク限界DBP１に近づくにつれて車両は減速する。また、車両がトルク限界DBP１に近づくにつれて、エンジンによって生じた動力の多くがトルクコンバータ１５において熱に変換される。このトルク限界DBP１は、例えば、車両が急勾配の斜面で重負荷を押動したり牽引したりする時に起こる可能性がある。この余計なエネルギーは浪費され、トランスミッションシステムを傷める可能性がある。
【００６２】
低速ギア牽引性能曲線１８２は、図３に示された第２の前進（低速）ギア２１に切り替えることにより得られる。この低速ギア２１は低速で高いDBPを発揮することが可能であるが、最終的にはトルク限界DBP２に到達する。同様に、エンジンがトルク限界DBP２に近づくにつれて、エンジンによって生じた多くのエネルギーがトルクコンバータ１５において熱に変換される。
【００６３】
実質的により少ないエネルギーで、ほぼ同様のDBP曲線１８０を得ることができる。これは、図３に示した多速トランスミッションにおいて、トランスミッション１４の低速ギア２１を制限エンジン速度と合わせて使用することにより得られる。ライン１８６は、値１９０より遅い車両速度に対して高いDBP状態の間に使用された減速したエンジン速度を表している。曲線１８２で示される低速ギアに切り替えるとともに、同時にライン１８６に示すようにエンジン速度を制限することにより、車両は低速度において牽引性能曲線１８８示す。この牽引性能曲線１８８は、単一ギア動力曲線１８０とほぼ同様であるが、実質的により少ないエネルギーを使用する。
【００６４】
図９は、高トルク状態の間、車両がどのように制御されているかを詳細に示している。例えば、急勾配の斜面で負荷を移動させる場合である。ブロック１６０において、車両操作者は、フルパワーで物体を押すかあるいは牽引するかを選択する。ブロック１６２において、CPUは車両の進行方向を確認する。一例では、車両は前進方向に移動する。しかしながら、他の適用例では、車両は後進することも可能である。
【００６５】
車両が所定の速度を上回る速度で走行している場合、CPU４０はブロック１６０に戻る。本実施形態では、所定の速度は約３ｍｐｈである。ブロック１６４において、車両速度が３ｍｐｈより遅い場合は、トランスミッションは図３に示された低速ギア２１に切り替え（すでに低速ギアになっている場合もある）、CPU４０はエンジン制御モードに入る。このように、さらに低速トランスミッションギア２１を係合することにより、押動したり牽引したりしている間の熱負荷が低減する。CPUは、第２のギアを図１のFWD−２信号２６によって作動させる。
【００６６】
CPUは、ブロック１６６において、トルクコンバータスリップ速度およびトランスミッション流体温度をチェックする。このトルクコンバータスリップ速度は、図３の前記入力軸１３と出力軸１７との速度差である。前記スリップ速度またはトランスミッション流体温度は、いずれもトルクコンバータ１５において消耗されたエネルギー量を示している。
【００６７】
前記コンバータスリップ速度がある所定のｒｐｍ値（ｚ）より大きい場合、あるいは、トランスミッション流体温度がある所定値（ｙ）よりも大きい場合は、CPUはブロック１７０においてエンジン速度を低下させる。これは、図８のライン１８６で表されている。また、前記トルクコンバータスリップ速度がある所定のｒｐｍ値（ｚ）より小さく、かつトランスミッション流体温度が所定温度（ｙ）よりも小さい場合は、トルクコンバータはエネルギー制御モードを出て、ブロック１６０へ移行する。
【００６８】
CPUは、ブロック１７０において、前記トルクコンバータスリップ速度が所定のマップされているｒｐｍ値と同じになるまで、電子式ガバナ制御信号３２によりエンジン速度を制御する。ブロック１７２において、マップされた速度のｒｐｍ値は、測定されたトランスミッション流体温度に従って調整することができる。エンジン速度は、ブロック１７４において、トルクコンバータスリップ速度（ｒｐｍ）を所定値以下に保持するように調整される。これは、図８のライン１８８によって表されるエンジンDBPを制限する。
【００６９】
一方、エンジン速度設定値は、車両速度に応じて制限することができる。車両は、どちらの制御スキームでも、図８における比較的一定の牽引性能値１８８を提示する。
【００７０】
トルクコンバータ１５の油冷却回路の熱は、ブロック１７６で言及されている冷却システムの能力を上げることによりさらに低減される。これは、油圧式トランスミッションに使用されている種類と同様の空油冷ラジエータによって行うことが可能である。トルクコンバータ１５で発生した熱馬力を低減することにより、CPUはエンジン１２の押動または牽引能力を向上させる。そしてCPU４０は、ブロック１７８において、車両操作者からのさらなる押動または牽引命令を待つ。
【００７１】
上述したシステムは、一部またはすべての操作を行う専用の処理装置システムや、マイクロコントローラや、プログラム可能な論理装置や、マイクロプロセッサを使用することができる。上述した操作のあるものはソフトウエアに、その他のものはハードウエアで実行することができる。
【００７２】
便宜上、それらの操作は、いくつかの相互に関連した機能ブロックや独立したソフトウエアモジュールとして説明した。これは必ずしも必要ではないが、これらの機能ブロックまたはモジュールは、一つの論理装置、プログラムまたは操作に、明確な境界のない状態で、均等なものとして集約される場合もあり得る。とにかく、機能ブロックおよび柔軟性のあるインターフェースのソフトウエアモジュールや特徴は、それらだけで実行することができ、またハードウエアまたはソフトウエアのほかの操作と組み合わせて実行することができる。
【００７３】
本発明の好適な実施形態において本発明の動作原理を説明するともに示してきたが、そのような動作原理から逸脱することなく配置や細部の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】トランスミッションシステムの概略図である。
【図２】１速パワーシフトトランスミッションシステムのより詳細な概略図である。
【図３】前進２速・後進１速のパワーシフトトランスミッションのより詳細な概略図である。
【図４】図１ないし図３のトランスミッションシステムがどのように動力反転を行うかを示した図である。
【図５】トランスミッションシステムがどのように動力反転を行うかをより詳細に示したフローチャートである。
【図６】図１ないし図３のトランスミッションシステムがどのようにアクセルブレーキを行うかを示した図である。
【図７】トランスミッションシステムがどのようにアクセルブレーキを行うかをより詳細に示したフローチャートである。
【図８】車両が高い牽引力状態の間どのように制御されるかを示した図である。
【図９】車両が高い牽引力操作の間にどのように動作するかをより詳細に示したフローチャートである。

Claims

車両を減速させるために車両エンジンが減速したエンジン速度で動作している間に、第１のクラッチパックがロックするのを防止しつつ該第１のクラッチパックをスリップさせるように制御し、
前記第１のクラッチパックをスリップさせるのと同時に、第２のクラッチパックがロックするのを防止しつつ該第２のクラッチパックをスリップさせるように制御し、
前記第２のクラッチパックは、現在の車両の進行方向に対応しかつ前記第１のクラッチパックにより与えられるスリップ力とは逆のスリップ力を働かせるようになっており、前記第１のクラッチパックのスリップ力と前記第２のクラッチパックのスリップ力がともに車両の速度を減速するために使用され、かつ該第２のクラッチパックのスリップ力はトルクコンバータをほぼ一定の低い速度に維持するためにも使用されるように、前記第１のクラッチパックと前記第２のクラッチパックのスリップ力を制御することを特徴とする車両速度を制御する方法。
前記トルクコンバータが前記低い速度に達した時、前記第１のクラッチパックに対する圧力を最初に上昇させ、その後該圧力をほぼ一定の値に維持する請求項１に記載の方法。
前記第２のクラッチパックの圧力を最初に低下させ、その後該圧力を自動的に上昇または低下させて前記トルクコンバータを前記低い速度に維持する請求項１に記載の方法。
モニタされた前記トルクコンバータの出力速度に従って、前記第２のクラッチパックの圧力を変化させる請求項３に記載の方法。
所定のマップされた値に従って、前記第１および第２のクラッチパックに圧力をかける請求項３に記載の方法。
車両速度が減速したトルクコンバータ速度にほぼ達した時に、前記第２のクラッチパックの圧力を徐々にゼロまで低下させる請求項１に記載の方法。
ブレーキング状態が最初に検知された時に、前記第１のクラッチパックは、車両の進行方向と反対方向に対応しており、前記第２のクラッチパックは、車両の進行方向と同じ方向に対応している請求項１に記載の方法。
動力反転モードを識別するようになっている請求項１に記載の方法。
前記動力反転モードが識別された時に、エンジン速度を自動的にアイドリング状態まで低下させる請求項８に記載の方法。
車両速度がゼロに近づいた後に、前記第２のクラッチパックの圧力を徐々にほぼゼロまで低下させ、
車両速度がほぼゼロに達した後に、前記第１のクラッチパックの圧力を徐々に上昇させ、
車両速度がほぼゼロに達した後に、エンジン速度を徐々に上昇させる請求項８に記載の方法。
アクセル位置設定、車両速度および方向センサをモニタすることにより、ブレーキング状態に対するアクセルブレーキモードを識別する請求項１に記載の方法。
車両速度がゼロに近づくにつれて、前記第２のクラッチパックの圧力を徐々に低いレベルまで低下させ、
前記第１のクラッチパックの一定の圧力を維持しつつ、車両速度がほぼゼロに達した後に前記第２のクラッチパックの圧力を上昇させ、
車両速度がほぼゼロに達した後に、エンジンを一定のアイドリング状態の速度に維持する請求項１１記載の方法。
第１の車両の進行方向と対応する第１のクラッチパックと、
第２の車両の進行方向と対応する第２のクラッチパックと、
クラッチパックブレーキの間に、前記第１のクラッチパックおよび前記第２のクラッチパックの両方が同時にスリップするように制御し、トルクコンバータをほぼ一定の低い速度に維持しつつ前記第１のクラッチパックと前記第２のクラッチパックとの間で制動エネルギーを分配するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、スロットル位置をモニタすることにより、前記第１のクラッチパックのスリップ圧力と前記第２のクラッチパックのスリップ圧力とを同時に制御し、車両の減速率を変化させることを特徴とするブレーキシステム。
前記第１のクラッチパックと前記第２のクラッチパックは、車両の反対の進行方向に対応している請求項１３記載のブレーキシステム。
前記クラッチパックブレーキの間ほぼ一定の低いトルクコンバータ速度を維持するために、前記プロセッサによって使用されるトルクコンバータ速度センサを有する請求項１３記載のブレーキシステム。
さらに、アクセルセンサを有し、前記プロセッサは前記アクセルセンサに従って、前記第１のクラッチパックおよび前記第２のクラッチパックに圧力をかける請求項１３記載のブレーキシステム。
前記アクセルセンサが、アクセルペダルがエンジンアイドリング位置を越えて動いたことを示した時に、前記プロセッサが自動的にクラッチパックブレーキを開始する請求項１６記載のブレーキシステム。
さらに、動力反転の間にクラッチパックブレーキを開始するために使用される方向センサを有する請求項１３記載のブレーキシステム。
さらに、前記第１のクラッチパックおよび前記第２のクラッチパックを作動させるために前記プロセッサによって使用される所定のクラッチパック圧力パラメータを格納しているメモリを有する請求項１３に記載のブレーキシステム。
前記プロセッサは、検知されたアクセル値に従って、前記クラッチパック圧力パラメータを選択する請求項１９記載のブレーキシステム。
さらに、前記第１のクラッチパックと同じ車両の進行方向に対応する第３のクラッチパックを有し、前記プロセッサは、前記第１、第２および第３のクラッチパックを使用して高速において車両にブレーキをかけ、また前記プロセッサは、前記第１および第２のクラッチパックを使用して低速において車両にブレーキをかける請求項１３記載のブレーキシステム。