JPH04316762A - 車輌用自動機械式変速システムの制御方法 - Google Patents

車輌用自動機械式変速システムの制御方法

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JPH04316762A
JPH04316762A JP3018498A JP1849891A JPH04316762A JP H04316762 A JPH04316762 A JP H04316762A JP 3018498 A JP3018498 A JP 3018498A JP 1849891 A JP1849891 A JP 1849891A JP H04316762 A JPH04316762 A JP H04316762A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動/半自動の機械
式変速機(即ち「AMT」)と同様の複数のギア減速比
を提供する自動/半自動動力変速機とそのための制御シ
ステム及び方法に関わるものである。特に、この発明は
、車両あるいは変速機出力軸の速度、エンジン速度、ス
ロットル位置、スロットル位置の変化率、車両及び(も
しくは)エンジン速度の変化率等、測定され、かつ(も
しくは)計算されたパラメータに基づいてギヤ選択及び
シフト決定がなされ、かつ(もしくは)実行される自動
/半自動の機械変速システムのための制御装置と方法に
関わるものである。より詳細にいえば、この発明はギヤ
内の故障(即ち変速機が係合しないかまたは制御論理に
よって指定された変速比以外の比で係合すること)の検
出ならびにそれに対する許容誤差を含め、1個のAMT
システムを調整するための制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】噛み合いクラッチを使用した自動機械式
、および摩擦式クラッチを使用した遊星歯車式の2つの
種類の自動変速機は、それらの制御システムとともに先
行技術として一般に知られている。車両速度(または変
速機出力軸速度)、変速機入力軸速度、エンジン速度、
車両速度の変化率、エンジン速度の変化率、スロットル
位置、スロットル位置の変化率、スロットルの完全引下
げ(いわゆる「キックダウン」)、ブレーキ機構の作動
、現在のギヤ比等、特定の測定及び(もしくは)計算さ
れたパラメータに基いたギヤ選択とシフト決定とがなさ
れる自動変速機装置のための離散的論理回路及び(もし
くは)ソフトウェア制御のマイクロプロセッサを使用し
た電気制御システムも、先行技術において知られている
ものである。このような車両用自動/半自動変速機の制
御システムの例は、米国特許明細書4,361,060
; 4,595,986; 4,756,065; 4
,648,290; 4,569,255:; 4,5
51,802; 4,527,447; 4,425,
620; 4,463,427; 4,081,065
; 4,073,203; 4,253,348; 4
,038,889;4,226,295; 3,776
,048; 4,208,929; 4,039,06
1; 3,974,720; 3,478,851; 
3,942,393 の各号において提示されており、
以上の各号特許の開示は、ここに包含されている。
【0003】特に停止状態からの車両の発進の間にAM
Tシステムの車両マスタークラッチの噛み合わせを自動
的に調整するための自動制御システム/サブシステムは
先行技術において知られており、米国特許明細書4,0
81,065;4,401,200; 4,413,7
14;4,432,445; 4,509,625; 
4,576,263の各号において提示されており、以
上の各号特許の開示は、ここに包含されている。
【0004】前記に言及した自動/半自動変速機制御シ
ステム、特に米国特許明細書4,081,065; 4
,361,060; 4,595,986; 4,57
6,065; 4,569,255; 4,648,2
90; 4,576,263 の各号において説明され
ているシステム及びこれらに類似したシステムは、ほと
んどすべての条件下において車両の自動/半自動変速機
システムの作動制御に有効であるが、ある種の条件下に
おいては、意図せざるギヤ外れや不適正なギアの噛み合
わせ状態が論理的に正確に感知されず、かつ(もしくは
)そのような状態に対する適切な対応がなされないこと
がある。
【0005】特に、自動/半自動の複数速度機械式変速
機において選択された特定のギヤ比による噛み合いが指
示された場合、実際の噛み合い状態の確認は、特定のシ
フトレール(3速/4速シフトレール)、シフトピスト
ン、シフトフォーク等の軸移動を感知する1個もしくは
複数のソレノイドの感知作用によってなされる場合がし
ばしばある。位置センサの故障、シフト結合部分の過度
の変形もしくは間隙もしくは故障などが生じる可能性が
あるため、選択されたギヤ比が所定の噛み合わせを実現
していない場合や、ドライブライン(動力変速機系統)
の状態によって「完全なギヤの外れ」が起こった場合に
、望ましい程度の確実性をもって感知を行うことが不可
能になる。選択されたギヤ比の噛み合わせが実現してい
ない場合、もしくは少なくともギヤ比のうちの一つが実
現していない場合、特に積載重量の大きなトラックが斜
面を下っている際などには、非常に好ましくない状態が
生じる可能性がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の目的は、ギヤ決定上の故障の感知機能と感
知されたギヤ決定上の故障が許容する範囲での作動指令
機能を備えて、先行技術の欠点を克服し、あるいは最小
限に抑えるようにした自動/半自動の変速システムの制
御方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、請求項1ないし10に記載するように、少
なくとも現在のギヤ比の入力信号表示、車両速度、変速
機入力シフト速度等の測定及び(もしくは)計算された
パラメータに基づいてギヤ選択とシフト決定がなされ、
かつ実施される自動/半自動機械式変速システムを構成
する。
【0008】各種入力信号が処理されると、ギヤ内故障
信号及び(もしくは)ギヤ内の状態に関する制御装置の
判断が提供され、そのようなギヤ内故障表示の許容誤差
内での作動のための論理規則が提供される。
【0009】概説すれば、各種センサは特定のギヤ比に
おける作動状態を示し、かつ(もしくは)制御論理が変
速機が所定のギヤ比において作動していると判断した時
点で、自動的または半自動的に制御される変速機が作動
しないか、制御論理によって指定された特定のギヤ比に
おいて作動しない場合、ギヤ内に故障状態が存在するも
のと推定される。故に、感知された入力情報に基づいて
、システムの制御装置が制御対象の変速システムは完全
に7速ギヤにおいて作動していると判断したにも関わら
ず変速機が正常にかみ合っていないか、6速・5速ある
いは8速ギヤにおいて作動している場合、制御装置によ
ってギヤ内に故障状態が存在するものと判断される。
【0010】前記の機能は、中央処理ユニットを含む変
速機制御システムを備えることによって達成される。中
央処理ユニットは、あらかじめ定められている論理規則
もしくはプログラムに従って自らが感知もしくは計算し
たパラメータに基づいてシフトパターン(すなわちシフ
ト・ポイント)を作り出すものである。この事前に定め
られた論理規則もしくはプログラムに従って各種入力信
号が処理されるのであるが、これらの論理規則あるいは
プログラムには制御装置の判断したギヤ内状態が正しい
か否かを確認するサブルーチンが含まれており、これが
制御対象である変速機の現在の噛み合い状態を判定する
ための一連の論理規則を提供し、かつ、感知されたギヤ
決定上の故障の許容誤差内において変速機に対する最良
の制御を行うための指令を提供する。
【0011】
【作用】車両が走行中であり(すなわち、出力軸速度、
OSが基準値よりも大きい)かつ変速機が既知のギヤ比
(GR)において作動していると推論される場合、前記
の機能は、入力軸(IS)と出力軸の速度を測定し、I
S=OS*GRの関係を判定することによって達成され
る。IS=OS*GRであれば、許容誤差内の値であり
、ギヤ内状態の判断は正しいとみなされる。IS=OS
*GRが成り立たないとすれば、それは(i)制御対象
の変速機が作動していないか(ii)制御対象の変速機
が正確なギヤ比で作動していないかのいずれかである。
【0012】上述した状態は2つとも故障であるが、ギ
ヤ外れの状態の方が一層問題であると考えられる。IS
がOS*GRに等しくないと感知された場合、IS=O
S*(GR±1)もしくはIS=OS*(GR±2)が
正しいか否かを感知することによって、近接するギヤ比
で(すなわちGR±1もしくはGR±2)装置がかみ合
っているかどうかが論理によって判断される。もしこれ
らの式が正しいのであれば、変速機は新たなシフト変化
を行うことができなくなり、操作者にシステムの故障が
通報される。
【0013】所定の値に近接した比にかみ合っていない
場合、変速機にギヤ外れが生じた、すなわち装置がかみ
合っていないものとみなされ、許容範囲内のギヤ比に変
速機を噛み合わせることが再優先事項となる。この機能
を達成するために、OS(感知されたOS変化率によっ
て修正されることがある)を(GR+N)倍する。式中
のGRにはギヤ比ならびにそれよりも高い比率及び低い
比率が代入され、目標とするギヤ比(GRt )、すな
わちOS×GRt が許容されるエンジン速度に等しく
なる値をを見いだす。目標とするギヤ比(GRt)にお
いて噛み合わせが完成する、それ以上のシフト変化が不
能になり、操作者に対してシステムの故障が通報される
【0014】エンジン速度の信号表示、スロットル位置
、スロットル位置の変化率、マスタークラッチの状態等
、前記以外の入力/パラメータも、AMTシステムの制
御上の判断に利用できる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 図1は、衆知のディーゼルエンジンのようなスロットル
制御エンジン14を用い、摩擦式マスタークラッチ16
を通じて駆動される自動多変速ギヤ変速機12を含んだ
自動機械式変速システム10を図説したものである。エ
ンジン14の回転速度を緩めるためには排気ブレーキ1
7のようなエンジン圧縮ブレーキ及び(もしくは)入力
軸ブレーキ18を用いる。入力軸ブレーキは、マスター
クラッチ16がかみ合っていない時に変速機の入力軸に
遅延された力を及ぼすもので、この技術分野においては
周知のものといえよう。自動変速機12の出力は、駆動
車軸の差動歯車装置、トランスファ・ケース等の適当な
車両構成部品と連動させるために用いられる出力軸20
であり、先行技術においては周知のものである。
【0016】エンジン圧縮ブレーキの名でも知られてい
る排気ブレーキは、いくつかの装置に作動し、かつ(も
しくは)いくつかの装置によってモニターされる。それ
ぞれの装置については以下にその詳細を述べる。これら
の装置の中には、操作者による車両のスロットルあるい
はその他の燃料スロットル装置24を感知するスロット
ル位置またはスロットル開放監視アセンブリ22、エン
ジンに供給される燃料の量を調整する燃料制御装置26
、エンジン14の回転速度(RS)を感知するエンジン
速度センサ、クラッチを噛み合わせたり外したり、また
クラッチの状態に関する情報を提供したりするクラッチ
操作装置30、入力軸ブレーキ操作装置31、変速機1
2を選択されたギヤ比にシフトし、またより理想的な場
合には現在作動しているギヤ比に関する信号表示を行う
変速機操作装置34、変速機入力軸速度(IS)のセン
サ32及び変速機出力軸速度(OS)のセンサ36等が
ある。車両ブレーキ監視装置38は車両ブレーキペダル
40の作動を感知するものである。システムの故障の発
生及び(もしくは)確認を行う故障表示装置41が設け
られていてもよい。
【0017】以上に示した装置は、中央処理ユニットも
しくは制御装置42に対して情報を提供し、かつ(もし
くは)中央処理ユニットもしくは制御装置からの指令を
受け取るものである。中央処理ユニット42はアナログ
式及び(もしくは)デジタル式の電子計算機能と論理回
路を備えてもよく、この論理回路の特定の構成と構造は
、特許請求の対象たる発明の一部をなしてはいない。 中央処理ユニット42は、また、シフト制御アセンブリ
44からの情報を受け取るが、シフト制御装置によって
、車両の操作者は逆進(R)、ニュートラル(N)、前
進(D)といった車両操作モードを選択することができ
る。電源(図示されていない)もしくは圧力流体供給源
(図示されていない)により電力及び(もしくは)空気
圧が各種センサ、操作ユニットならびに(もしくは)処
理ユニットに供給される。そのための駆動部品及び制御
装置は上述したような種類のもので、先行技術において
周知のものであり、前に挙げた米国特許明細書4,59
5,986; 4,576,065; 4,569,2
55; 4,361,060; 4,226,295;
 4,038,889; 3,776,048 の各号
を参照することにより、その大要を評価することができ
よう。
【0018】センサ22,28,32,36,38,4
4には既知の種類または構造のものを用いることが可能
であり、それらの装置は自ら感知したパラメータに比例
した、また(もしくは)それらのパラメータの指標とな
るアナログ式もしくはデジタル式信号を発生させる。同
様に操作装置17,18,26,30,34としても既
知の電気式、気圧式もしくは電気−気圧式のものを用い
ることができ、これらの装置が処理ユニット42からの
指令信号に対応した操作を実行する。燃料制御装置26
は通常、操作者によるスロットル24の設定に従って燃
料をエンジン14に供給するが、制御ユニット42から
の指令に従ってスロットルが指定するよりも少ない量(
燃料低下)または多い量(燃料増加)を供給することも
ある。
【0019】以上に示したような直接入力に加えて、中
央処理ユニット42には回路及び(または)論理ルーチ
ンが備わっており、センサ28及び/もしくは36から
の入力信号を識別して、計算されたエンジンならびに(
もしくは)車両の加速度の表示信号を提示し、センサ3
1及び36からの入力信号と比較して、現在の係合ギヤ
比を計算し、また、現在の係合ギヤ比をセンサ36から
の信号と比較してエンジン速度を計算し、フルスロット
ル状態を感知し、センサ22からの信号を識別してスロ
ットル位置センサの変化率を算出することができる。
【0020】中央処理ユニット42にも、特定の入力及
び(もしくは)計算情報を記憶するための記憶装置を備
えることが可能であり、予め定められていた事態が発生
した場合に記憶装置を消去する手段を備えることもでき
る。中央処理装置42に組み込まれた記憶装置は、最後
に行われたシフトの方向(すなわち上方シフトもしくは
下方シフト)、スロットル位置、スロットル位置の変化
率、車両速度等の情報を記憶することもできる。この記
憶装置は、エンジンまたは車両の速度が予め定められて
いる限界を超えて大きく(または小さく)なるとか、ス
ロットルが一杯に作動しているとか、操作者によるスロ
ットル設定が所定の限界を超えているとか、ギヤ変化が
起こった等の、特定の事態が発生した時点でリセットす
ることができる。
【0021】既知の駆動過程を考えれば、出力速度と車
両速度は既知の方法で関連していると考えられる。また
、マスタークラッチが完全にかみ合っていると想定すれ
ば、入力軸速度とエンジン速度は等しく、前記の3つの
パラメータをすべて特定するには、入力軸/エンジン速
度、現在の係合ギヤ比及び出力軸/車両速度を示す信号
のうちいずれか2つが信号によって表示されれば充分で
ある。
【0022】中央処理ユニット42の目的は、プログラ
ム(即ち予め定められた論理規則)ならびに現在のパラ
メータ及び記憶されているパラメータに従って、変速機
12が作動するための最適なギヤ比を選択し、かつ、必
要があれば、ギヤを選択された最適ギヤ比に変更もしく
はシフトするよう命じることである。適正なギヤ比の選
択・作動に関しては、中央処理ユニット42は現在の作
動状況ならびに運転者の要求の正確な感知及び(もしく
は)予測に基づいて行うことが望ましい。
【0023】自動制御の機械式変速機においては、ギヤ
比は、シフトレールもしくはそれに類似する装置に支え
られたシフトフォークの軸方向に配置された噛み合いク
ラッチによって定められることになる。ある種の条件下
においては、ギヤ内の状態はしばしば、シフトレール/
シフトフォークも位置やその他のアクチュエータの条件
の感知結果に基づいて確認されることがある。
【0024】ひとつ以上のセンサが故障を示し、かつ(
もしくは)シフトレールが変形その他の損傷を蒙るとい
う事態が発生した場合、制御装置がギヤ内状態の探知を
誤り、その誤った探知結果に対応した不適当な処置をと
ることが考えられる。例えば、クラッチが噛み合った状
態から外れてその反動でシフトフォークが変形し、ギヤ
が「かみ合っていない」ということも考えられる。この
ような状況は、、感知された軸速度の値をもとに、ギヤ
内状態を確認するために継続的なチェックがなされなけ
れば、位置センサのみからの情報によっては感知するこ
とができない。
【0025】従って、この発明のAMT制御は、ギヤ内
状態が正しいかどうかを制御装置が判断し、正しくなか
った場合には制御対象である変速機の現在の作動状況を
判断するための一連の論理規則を提供し、また感知され
たギヤ決定上の故障の許容誤差内において変速機の最良
の制御を行うための一連の指令を提供できるようなサブ
ルーチンを使用している。
【0026】先述した米国特許明細書4,595,98
6 号に示されているように、アクチュエータ26,3
0,34が指令出力信号に対応するのに必要な時間内に
、サブルーチンを一部に含んだアルゴリズムを、最低1
度、できれば最低2度実行することが望ましい。
【0027】図2に示されている通り、車両が移動中で
あり(すなわち、出力軸速度、OSが基準値よりも大き
い)かつ変速機が既知のギヤ比(GR)において作動し
ていると推論される場合、前記の機能は、入力軸(IS
)と出力軸の速度を測定し、IS=OS*GRの関係を
判定することによって達成される。IS=OS*GRで
あれば、許容誤差内の値であり、ギヤ内状態の判断が正
しいとみなされる。IS=OS*GRが成り立たないと
すれば、それは(i)制御対象の変速機が作動していな
いか(ii)制御対象の変速機が正確なギヤ比で作動し
ていないかのいずれかである。
【0028】上述した状態は2つとも故障であるが、ギ
ヤ外れの状態の方が一層問題であると考えられる。IS
がOS*GRに等しくないと感知された場合、IS=O
S*(GR±1もしくはIS=OS*(GR±2が正し
いか否かを感知することによって、近接するギヤ比で(
すなわちGR±1もしくはGR±2装置がかみ合ってい
るかどうかが論理によって判断される。もしこれらの式
が正しいのであれば、変速機は新たなシフト変化を行う
ことができなくなり、操作者にシステムの故障が通報さ
れる。
【0029】所定の値に近接した比にかみ合っていない
場合、変速機にギヤ外れが生じた、すなわち装置がかみ
合っていないものとみなされ、許容範囲内のギヤ比に変
速機を噛み合わせることが再優先事項となる。この機能
を達成するために、OS(感知されたOS変化率によっ
て修正されることがある)を(GR+N)倍する。式中
のGRにはギヤ比ならびにそれよりも高い比率及び低い
比率が代入され、目標とするギヤ比(GRt )、すな
わち(OS×GRt )が許容されるエンジン速度に等
しくなる値をを見いだす。目標とするギヤ比GRt に
おいて噛み合わせが完成する、それ以上のシフト変化が
不能になり、操作者に対してシステムの故障が通報され
る。
【0030】従って、この発明が示した制御もしくは制
御方法によって、予め定められた論理規則が提供され、
AMTシステム10の中央処理ユニット42が利用可能
な入力パラメータを処理してギヤ内においてギヤ決定上
の故障が実際に存在するか否かを判断できるようになり
、もしそのような状態が感知された場合には、状況に照
らして適当な処置を命じることができるものと考えられ
る。
【0031】本発明は、ある程度詳細にわたって説明さ
れているが、本書において特許請求対象とした発明の精
神と目的とを逸脱することなく、各種の変更が可能であ
ろうと思われる。
【0032】
【発明の効果】本発明の制御方法によれば、ギヤ内状態
が正しいかどうかを制御装置が判断し、正しくなかった
場合には制御対象である変速機の現在の作動状況を判断
するための一連の論理規則を与えて、感知されたギヤ決
定上の故障の許容誤差内において変速機の最良の制御を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明による自動機械式変速機の制
御システムの構成要素とその相互接続を示した図である
【図2】図2は、この発明による方法を実施するための
望ましい方法を、フローチャートの形で示した図である
【符合の説明】
12…変速機 14…エンジン 16…マスタークラッチ 24…燃料スロットル 26…燃料制御装置 30…クラッチ操作装置 28,32,36,38,44…センサ42…制御装置 IS…入力軸速度 OS…出力軸速度 GR…ギヤ比

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  乗員操作式スロットル、スロットル制
    御エンジン、変速入力軸と変速出力軸との間で選択的に
    係合可能な複数のギヤ比の組合せ機能を有する変速機を
    備え、前記変速入力軸が選択的に係合離脱可能な摩擦式
    カップリングによりエンジンに作動連結されている、車
    輌用自動機械式変速システムの制御方法であって、前記
    自動機械式変速システムは、(i)出力軸速度(OS)
    を示す入力信号、(ii)入力軸速度を示す入力信号、
    を含めた複数の入力信号を受け取る装置を有する情報処
    理ユニット(42)を備え、この処理ユニットは、出力
    信号を発生させるプログラムに従って入力信号を処理す
    る装置を備えており、それによって前記変速システムは
    プログラムに従って作動し、このシステムに組み込まれ
    た装置は、前記変速機(34)を作動させ、前記出力信
    号に応じたギヤ比の組合せの一つの係合(GR)を実施
    し、出力軸速度(OS)が予め定められている基準値よ
    りも大きく、かつ処理ユニットが、予め定められている
    既知のギヤ比に変速機が係合していると判断した場合に
    、予め定められている式 IS=OS*GR IS=入力軸の回転速度を示す入力信号表示OS=出力
    軸の回転速度を示す出力信号表示GR=予め定められて
    いる現在のギヤ比の数値減少率の限度内にあるかどうか
    を測定し、変速機が所定のギヤ比(GR)に係合してい
    ることを周期的に確認することを特徴とする制御方法。
  2. 【請求項2】  前記確認は、アクチュエータが指令出
    力信号に応答するために、十分な時間周期毎に少なくと
    も1度行われることを特徴とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】  ISがOS*GRに等しくない場合に
    おいて、ギヤ比(GR±N)が、IS=OS*(GR+
    N)の式を満たす程度にGRに近い値であると判断され
    た場合、(i)その場合には、それ以上のギヤ比変更を
    不能にして、故障を通報し、(ii)そうでない場合に
    は、下記の式を満足させる目標ギヤ比(GRt )にシ
    フトするよう命じ、 OS*GRt =ESa 「ESa 」=許容エンジン速度 その後、それ以上のシフトを不能にして、システムの故
    障を通報する、ステップを実行することを特徴とする請
    求項1の方法。
  4. 【請求項4】  ESa はOSの時間変化率の関数で
    ある請求項3の方法。
  5. 【請求項5】  ISがOS*GRに等しくない場合に
    おいて、ギヤ比(GR±N)が、IS=OS*(GR+
    N)の式を満たす程度にGRに近い値であると判断され
    た場合、(i)その場合には、それ以上のギヤ比変更を
    不能にして、故障を通報し、(ii)そうでない場合に
    は、下記の式を満足させる目標ギヤ比(GRt )にシ
    フトするよう命じ、 OS*GRt =ESa 「ESa 」=許容エンジン速度 その後、それ以上のシフトを不能にして、システムの故
    障を通報する、ステップを実行することを特徴とする請
    求項2の方法。
  6. 【請求項6】  ESa はOSの時間変化率の関数で
    ある請求項5の方法。
  7. 【請求項7】  ISがOS*GRに等しくない場合、
    下記の式を満足させる目標ギヤ比(GRt )にシフト
    するよう命じ、 OS*GRt =ESa 「ESa 」=許容エンジン速度 その後、それ以上のシフトを不能にして、システムの故
    障を通報することを特徴とする請求項1の方法。
  8. 【請求項8】  ESa はOSの時間変化率の関数で
    ある請求項5の方法。
  9. 【請求項9】  ISがOS*GRに等しくない場合、
    下記の式を満足させる目標ギヤ比(GRt )にシフト
    するよう命じ、 OS*GRt =ESa 「ESa 」=許容エンジン速度 その後、それ以上のシフトを不能にして、システムの故
    障を通報することを特徴とする請求項2の方法。
  10. 【請求項10】  ESa はOSの時間変化率の関数
    である請求項5の方法。
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