JPH05196135A - 車両用半自動機械式変速装置を制御する方法およびその装置 - Google Patents

車両用半自動機械式変速装置を制御する方法およびその装置

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JPH05196135A
JPH05196135A JP4271221A JP27122192A JPH05196135A JP H05196135 A JPH05196135 A JP H05196135A JP 4271221 A JP4271221 A JP 4271221A JP 27122192 A JP27122192 A JP 27122192A JP H05196135 A JPH05196135 A JP H05196135A
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shift
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Jon Allen Steeby
アレン スティービー ジョン
Stephen A Edelen
アルトン エデレン ステファン
Alan R Davis
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シフトの自動事前選択及び持続ニュートラル
への自動シフトを阻止することによって、予期されない
変速機シフトを防止すること。 【構成】 機械式変速機(10)の自動選択されたアップダ
ウンシフトを半自動的に実行する制御装置は、中央処理
装置(106) が変速機入力軸(16)及び出力軸(90)の速度(I
S,0S) を表す入力信号を受取って処理し、コマンド出力
信号を変速機アクチュエータ(112、70、96) に送って変速
機のトルク反転時にニュートラルへ自動的にシフトさせ
運転者がほぼ同期状態を発生させるまでこれを維持し
て、選択されたシフトを実行する。その方法では、入力
軸速度の関数として第１及び第２基準値(REF-UP 、REF-
DN) を計算し、出力軸加速度(dOS/dt)が第１基準値(REF
-UP)を超えた場合だけアップシフトを事前選択し、出力
軸加速度(dOS/dt)が第２基準値(REF-DN)以下である場合
だけダウンシフトを事前選択するステップを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用の半自動機械式
変速装置、特に駆動系のトルク中断またはトルク反転状
態時のニュートラルへの自動シフトも含めて事前選択さ
れたシフトの部分的な自動実行を行い、ギア比の変更が
中央処理装置によって自動的に事前選択される少なくと
も１つの自動事前選択作動モードを設けている形式の半
自動機械式変速装置に関するものである。
【０００２】さらに言えば、本発明は、運転者が選択し
た自動事前選択作動モードでは、車両速度（出力軸速
度）がほぼ一定である場合（すなわちアップシフト状態
については、出力軸加速度が第１基準値を超えておら
ず、ダウンシフト状態については、出力軸減速度が第２
基準値を超えていない場合）、シフトの自動事前選択及
び持続ニュートラルへの自動シフトを阻止することによ
って、持続変速機ニュートラルへの予期されない／望ま
れない変速機シフトを防止できるようにした、上記形式
の半自動変速装置に関するものである。
【０００３】さらに言えば、本発明は、エンジンまたは
入力軸速度が一定値間にある場合、第１及び第２基準値
がエンジンまたは入力軸速度の関数として変化する、上
記形式の半自動変速装置に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】スロットル開度または位置、車両速度、
エンジン速度等を感知して、それに従って車両変速機を
自動的にシフトする、重量形トラック等の大型車両及び
自家用車の両方のための全自動変速装置は従来より公知
である。このような全自動チェンジギヤ変速装置には、
加圧流体を利用して、１つまたは複数の部材を他の部材
または地面と摩擦係合することにより選択歯車比を得る
自動化変速機や、電子、油圧及び／または空気圧論理及
びアクチュエータを利用して機械式（すなわち確動）ク
ラッチを係脱させることによって所望の歯車比を得る自
動機械式変速機が含まれる。そのような変速機の例が、
米国特許明細書第3,961,546 号、第4,081,065 号、第4,
361,060 号及び第4,551,802 号に記載されており、これ
らの特許の開示内容は参考文献として本説明に含まれ
る。
【０００５】このような全自動チェンジギヤ変速機は、
特に最大級の重量形車両用は異常に高価になり、大容量
のものは一般に販売されていない。また、加圧流体及び
／またはトルクコンバータを用いたこれらの自動チェン
ジギヤ変速機は、入力軸及び出力軸間で動力が消失する
点で、比較的非効率的になりやすい。
【０００６】スロットル位置やエンジン、入力軸、出力
軸及び／または車両の速度を感知し、自動制御された燃
料スロットル装置、歯車シフト装置及び／またはマスタ
ークラッチ作動装置を用いて、運転者が手動で選択した
変速比変更をほぼ完全に自動的に実行する電子制御装置
を用いた半自動変速装置が公知である。このような半自
動変速装置の例が、米国特許明細書第4,425,620 号、第
4,631,679 号及び第4,648,290 号に記載されており、こ
れらの特許の開示内容は参考文献として本説明に含まれ
る。
【０００７】このような半自動機械式変速装置は、全自
動変速装置よりも幾分低価格であること、低速作動に対
して手動クラッチ制御が可能であること、及び／または
作動歯車比の自動選択を必要としないことから、十分に
容認されているが、比較的多数のセンサ及び自動制御可
能なアクチュエータ、例えばマスタークラッチ及び／ま
たは燃料スロットル装置アクチュエータの設置及び維持
が必要であるために、用途によっては高価すぎる。
【０００８】従来技術の多くの欠点は、手動または部分
的自動制御式エンジンスロットル手段及び手動のみで制
御されるマスタークラッチを備えた車両用機械式変速装
置の、先行の半自動シフト実行システムによって解決ま
たは軽減されている。このシステムは、シフトが手動で
事前選択される手動事前選択モード、及び半自動的に実
施されるべきシフトが自動的に事前選択される少なくと
も１つの作動モードを備えており、自動事前選択モード
での作動を運転者が選択するために使用されかつアップ
シフト、ダウンシフトまたはニュートラルへのシフトの
自動事前選択を表示する、制御／ディスプレイパネルま
たは操作盤を備えることが好ましい。変速機入力軸及び
出力軸の速度を表す入力信号を受け取って、それらを所
定の論理規則に従って処理する電子制御装置（ＥＣＵ）
を設けることによって、自動事前選択モードにおいて現
在の連結比からのアップシフトまたはダウンシフトが必
要であるかを決定し、コマンド出力信号を変速機アクチ
ュエータへ送って、そのコマンド出力信号に従って変速
機をシフトできるようにしている。
【０００９】制御／ディスプレイ装置は、変速機の現在
の状態と共に、選択されているがまだ実行されていない
シフトを表示し、好ましくは運転者が高い変速比、低い
変速比またはニュートラルへのシフトを選択／事前選択
できるようにする。制御装置は、手動または自動的に事
前選択されたシフトをキャンセルできるようにすること
も好ましい。
【００１０】手動及び自動事前選択モードの両方におい
て、変速比の変更が手動または自動的に事前選択された
時、変速機は、駆動系のトルク中断または反転時にニュ
ートラルへシフトするように自動的に付勢または押し付
けられて、次に運転者が手動でほぼ同期状態を発生させ
た時だけ選択比へシフトする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来形の制御によれ
ば、手動または自動的に事前選択された変速機シフトの
部分的な自動実行を行う車両用半自動機械式変速装置を
制御する装置／方法があるが、これは、スロットルまた
はクラッチアクチュエータを必要とせず、２つの速度信
号入力だけを必要とするものであった。それゆえ、比較
的安定した車両運転状態が長期間続いた後、すなわち車
両速度がほぼ一定であるか、所定比率以下で変化してい
る時に、変速機をニュートラルへ自動シフトさせてニュ
ートラルに維持する自動事前選択が行われることは、運
転者にとって望ましくない、予期しない及び／またはび
っくりすることであることから、この装置は十分に満足
できるものではなかった。これは、丘の頂上に登る時や
道路の凹凸のショック等によって発生する不意のトルク
中断時に発生するという問題点もある。
【００１２】このような事情に鑑みて、本発明は、自動
的に選択された変速機シフトの部分的な自動実行を行う
車両用半自動機械式変速装置の従来形制御装置／方法に
おける、ニュートラルへの予期しない／望ましくないシ
フトが行われてニュートラルに維持されるという問題点
を軽減または解決するとともに、自動クラッチアクチュ
ータを必要せず２つ以上の速度信号入力だけを使用する
制御方法および装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】および
【作用】上記目的を達成するため、本発明の制御方法(2
00) は、入力軸速度の関数として第１及び第２基準値(R
EF-UP 、REF-DN) を計算する段階と、出力軸加速度(dOS
/dt)が第１基準値(REF-UP)を超えた場合だけアップシフ
トを事前選択し、出力軸加速度(dOS/dt)が第２基準値(R
EF-DN)以下である場合だけダウンシフトを事前選択する
段階とを有している。第１及び第２基準値は、入力軸速
度の範囲(150〜154 、152 〜160)においてその値に伴っ
て変化する。
【００１４】車両（出力軸）速度を監視して、車両速度
がほぼ一定であるか所定比率以下で変化している場合、
制御は現在の連結変速比からのアップシフト及びダウン
シフトを自動的に事前選択できないようになっている。
その比率すなわち基準出力軸加速度／減速度は、入力軸
速度の範囲内で、現在の入力軸速度の関数であることが
好ましい。
【００１５】また、機械式変速機(10)の自動選択された
アップシフト及びダウンシフトを半自動的に実行するた
めの制御装置(104) は、中央処理装置(106) が変速機入
力軸(16)及び出力軸(90)の速度(IS,0S) を表す入力信号
を受け取って、論理規則に従って処理して、コマンド出
力信号を変速機アクチュエータ(112、70、96) に送り、変
速機の自然発生的または手動によるトルク反転時にニュ
ートラルへ自動的にシフトさせて、運転者がほぼ同期状
態を発生させるまでニュートラルに維持することによっ
て、選択されたシフトを実行できるようにしている。
【００１６】本発明の上記及び他の目的及び利点は、添
付の図面を参照した好適な実施例についての以下の詳細
な説明から明らかになるであろう。
【００１７】
【実施例】便宜上、以下の説明では特定の用語を用いて
いるが、参考としてであって、制限的なものではない。
「上方」、「下方」、「右方」及び「左方」は、参照し
ている図面上での方向を示している。「前方」及び「後
方」とは、変速機を車両に通常に取り付けた場合のそれ
ぞれ変速機の前端部及び後端部のことであり、それぞれ
図１に示されている変速機の左側及び右側である。「内
向き」及び「外向き」は、それぞれ装置及びその部品の
構造中心に向かう方向及びそれから離れる方向のことで
ある。上記定義は、以上に挙げた言葉、その派生語及び
同様の意味を持つ言葉に適用される。
【００１８】「複式変速機」とは、多前進速度主変速部
と多速度補助変速部とを直列に接続することによって、
主変速部で選択された減速が、さらに補助変速部で選択
された減速と組み合わされるようにした変速機を表して
いる。「同期クラッチアセンブリ」及び同様な意味の言
葉は、選択された歯車を確動クラッチによって非回転可
能状態で軸に連結するために使用されるクラッチアセン
ブリであって、前記クラッチの連結を試みても、クラッ
チの部材がほぼ同期回転するまでは阻止され、比較的大
容量の摩擦手段がクラッチ部材と共に使用されて、クラ
ッチの連結開始時にクラッチ部材及びそれと共転する全
ての部材をほぼ同期速度で回転させることができるよう
にしたクラッチアセンブリを表している。
【００１９】本説明で使用される「アップシフト」と
は、低い速度歯車比から高い速度歯車比へシフトするこ
とである。「ダウンシフト」とは、高い速度歯車比から
低い速度歯車比へシフトすることである。ここで使用さ
れる「低速歯車」、「最下速歯車」及び／または「第１
歯車」はすべて、変速機または変速部において最下前進
速作動に使用される歯車比、すなわち変速機の入力軸に
対する減速比が最も高い歯車組のことである。
【００２０】シフトの「選択された方向」とは、特定の
歯車比からの単段または多段のアップシフトまたはダウ
ンシフトの選択に関するものである。
【００２１】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の改良式半自動機械式変速システム
によって部分的に自動化した形式のレンジ形複式変速機
10を示している。
【００２２】複式変速機10では、多速度主変速部12がレ
ンジ形補助変速部14と直列に接続されている。変速機10
はハウジングＨ内に収容され、ディーゼルエンジンＥ等
の原動機によって駆動される入力軸16を含んでおり、こ
の入力軸はエ軸20に駆動連結された入力すなわち駆動部
18及び変速機入力軸16に回転可能に取り付けられた従動
部22を備えている、常時連結しているが選択的に切り離
される摩擦マスタークラッチＣを介して駆動される。
【００２３】エンジンＥは、手動制御形スロットル装置
（図示せず）によって燃料絞り制御され、マスタークラ
ッチＣはクラッチペダル（図示せず）等によって手動制
御される。エンジンＥは、最高及び最低定格速度等の特
徴が既知であることが好ましい。公知のように、アップ
シフトを迅速化するため、クラッチペダルのオーバトラ
ベル踏み込みによって作動させる入力軸ブレーキＢを設
けることが好ましい。この機械式変速機に類似した変速
機は従来から公知であり、例えば米国特許明細書第3,10
5,395 号、第3,283,613 号及び第4,754,665 号に記載さ
れており、これらの特許の開示内容は参考文献として本
説明に含まれる。
【００２４】主変速部12では、ほぼ同一の複数の副軸ア
センブリ26及び26Ａをほぼ同一速度で同時に駆動するた
めの入力歯車24が入力軸16に取り付けられている。２つ
のほぼ同一の副軸アセンブリが、入力軸16とほぼ同軸的
に整合させた主軸28の直径方向に向き合った両側に配置
されている。
【００２５】各副軸アセンブリは、ハウジングＨ内に軸
受32及び34によって支持された副軸30を有しており、図
面にはその一部だけが概略的に示されている。各副軸に
は、同一群の副軸歯車38、40、42、44、46及び48がそれ
と共転可能に取り付けられている。複数の主軸歯車50、
52、54、56及び58が主軸28を包囲しており、従来から公
知のように滑りクラッチカラー60、62及び64によって一
度に１つずつ主軸28に選択的に連結してそれと共転する
ようになっている。クラッチカラー60は、入力歯車24を
主軸28に連結することによって入力軸16及び主軸28間を
直結するためにも利用できる。
【００２６】一般的に、クラッチカラー60、62及び64
は、公知のようにシフトハウジングアセンブリ70に連動
させたシフトフォークによって軸方向に位置決めされ
る。クラッチカラー60、62及び64は、公知の動作非同期
複動式ジョークラッチ形にすることができる。
【００２７】シフトハウジングまたはアクチュエータ70
は、圧縮空気などの圧縮流体で作動され、例えば米国特
許明細書第4,445,393 号、第4,555,959 号、第4,361,06
0 号、第4,722,237 号及び第2,931,237 号に記載されて
いるような制御装置によって自動的に制御できる形式で
あって、これらの特許の開示内容は参考文献として本説
明に含まれる。
【００２８】主軸歯車58は後退歯車であって、従来形の
中間アイドラ歯車（図示せず）によって副軸歯車48と常
時噛み合っている。主変速部12は選択可能な前進５速度
比を備えているが、最下前進速度比、すなわち主軸駆動
歯車56を主軸28に駆動連結することによって得られる速
度比は非常に歯車減速比が高く、厳しい条件下での車両
の始動だけに用いられる低速すなわち「クリーパ」歯車
であると考える必要があり、高い変速範囲では一般的に
使用されない。従って、主変速部12は前進５速を備えて
いるが、前進速のうちの４つだけを併用の補助レンジ変
速部14と組み合わされるため、一般的には「４プラス
１」主変速部と呼ばれる。
【００２９】ジョークラッチ60、62及び64は、アクチュ
エータ70によって図示の中央の非連結位置、最右側連結
位置及び最左側連結位置に位置決めされることから、３
位置クラッチである。公知のように、一度にクラッチ6
0、62及び64のうちの１つだけが所定時に連結可能であ
り、他のクラッチをニュートラル状態にロックできるよ
うに主変速部インターロック手段（図示せず）が設けら
れている。
【００３０】補助変速レンジ部14にはほぼ同一の２つの
補助副軸アセンブリ74、74Ａが設けられ、各々はハウジ
ングＨ内に軸受78及び80によって支持されている補助副
軸76を有し、さらに２つの補助部副軸歯車82及び84がそ
れと共転可能に支持されている。補助副軸歯車82はレン
ジ／出力歯車86と常時噛み合ってそれを支持しているの
に対して、補助副軸歯車84は変速機出力軸90に固定され
ている出力歯車88と常時噛み合っている。
【００３１】シフトフォーク（図示せず）及びレンジ部
シフトアクチュエータアセンブリ96によって軸方向に位
置決めされる２位置同期ジョークラッチアセンブリ92が
設けられ、複式変速機10の低レンジ作動用に歯車86を主
軸28に連結するか、直接すなわち高レンジ作動用に歯車
88を主軸28に連結する。複式レンジ形変速機10の「シフ
トパターン」が概略的に図２に示されている。
【００３２】レンジ部アクチュエータ96は、もちろん米
国特許明細書第3,648,546 号、第4,440,037 号及び第4,
614,126 号に記載されている形式のものでよく、これら
の特許の開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００３３】レンジ形補助部14は平歯車またははすば歯
車を用いた２速度変速部として図示されているが、本発
明は、３つ以上の選択可能なレンジ比を備えたスプリッ
タ／レンジ複合形補助部及び／または遊星形歯車装置を
用いたレンジ形変速機にも適用可能である。また、クラ
ッチ60、62及び64のうちのいずれか１つまたは複数を同
期ジョークラッチ形にしたり、変速部12及び／または14
を単一副軸形にしてもよい。
【００３４】手動事前選択作動モード及び自動事前選択
作動モードを設け、変速機10の半自動シフト実行作動を
行うため、入力軸速度センサ及び出力軸速度センサ100
が用いられている。出力軸速度センサ100 の代わりに、
補助部副軸歯車82の回転速度を感知するセンサ102 を用
いてもよい。もちろん、歯車82の回転速度は主軸28の回
転速度の既知関数であり、またクラッチ92が既知位置で
連結している場合、出力軸90の回転速度の関数である。
運転状態では、クラッチＣが滑らない時、入力軸16の速
度がエンジンＥの速度と同じになる。
【００３５】本発明の機械式変速装置用の手動及び自動
事前選択及び半自動シフト実行制御装置104 が、図３に
概略的に示されている。制御装置104 には、上記の機械
式変速機10に加えて、好ましくはマイクロプロセッサベ
ースの電子制御装置（ＥＣＵ）106 が設けられて、入力
軸速度センサ98、出力軸速度センサ100 （または主軸速
度センサ102 ）及び運転者操作盤108 からの入力信号を
受け取る。ＥＣＵ106は、補助部位置センサ110 からも
入力を受け取ることができる。
【００３６】ＥＣＵは、入力を所定の論理規則に従って
処理することによって、主部アクチュエータ70及び補助
部アクチュエータ96を制御するソレノイドマニホールド
112等の変速機作動子及び運転者操作盤108 へコマンド
出力信号を送ることができる。この形式のＥＣＵは公知
であって、例えば米国特許明細書第4,595,986 号に記載
されており、この特許の開示内容は参考文献として本説
明に含まれる。
【００３７】好適な実施例では、運転者操作盤によっ
て、運転者はある方向のシフトまたは現在の連結比から
ニュートラルへのシフトを手動選択するか、または半自
動事前選択作動モードを選択することができ、また現在
の作動モード（シフトの自動または手動事前選択）、現
在の変速機作動状態（前進、後退、ニュートラル）及び
事前選択されているがまだ実行されていない変速比の変
更すなわちシフト（アップシフト、ダウンシフトまたは
ニュートラルへのシフト）を運転者に知らせる表示が行
われる。
【００３８】操作盤108 には３つの表示ライト114 、11
6 及び118 が設けられており、点灯することによって変
速機がそれぞれ前進、ニュートラルまたは後退状態にあ
ることを表示する。操作盤にはさらに３つの選択的に点
灯する押しボタン120 、122及び124 が設けられてお
り、これらによって運転者がそれぞれアップシフト、自
動事前選択モードまたはダウンシフトを選択することが
できる。押しボタン126は、ニュートラルへのシフトを
選択するためのものである。
【００３９】ボタン120 、122 、124 または126 の１つ
を押すことによって選択が行われ、（ボタン120 、124
及び126 の場合には）ボタンを再度押せば、キャンセル
される。変更例として、ボタン120 及び124 の多重押圧
をスキップシフトのコマンドとして使用することもでき
る。もちろん、ボタン及び点灯式ボタンを他の選択手段
に、例えばトグルスイッチ及び／またはトグルスイッチ
及びライト、または他の表示部材に代えることも可能で
ある。後退の選択用に別のボタンまたはスイッチを設け
てもよいが、後退をニュートラルからのダウンシフトと
して選択してもよい。また、ニュートラルを後退からの
アップシフトまたは低速からのダウンシフトとして選択
してもよい。
【００４０】作用を説明すると、手動でアップシフト及
びダウンシフトを選択するためには、運転者が適宜ボタ
ン120 または124 を押す。選択されたボタンは、選択さ
れたシフトが実行されるまで、またはその選択がキャン
セルされるまで、点灯している。
【００４１】変更例として、所定のエンジン速度で（例
えば1700RPM 以上で）アップシフトボタンが点灯し、ボ
タンを押してアップシフトが選択されるまで、点灯した
ままとなるようにしてもよい。
【００４２】選択されたシフトを実行するため、主変速
部12をニュートラルにシフトさせるようにアクチュエー
タ70を付勢できるように、マニホールド112 が事前選択
される。これは一般的に、車両の駆動列に自然発生する
トルク反転によるか、運転者が手動でエンジンへの燃料
供給を瞬間的に減少及び／または増加及び／またはマス
タークラッチＣを手動で切り離すことによって発生させ
たトルク反転によって達成される。
【００４３】変速機をニュートラルへシフトさせ、ニュ
ートラルであることがＥＣＵによって証明される（一定
期間、例えば1.5 秒間ニュートラルが感知される）と、
ニュートラル状態の表示ボタン116 が点灯する。選択さ
れたシフトが複合シフトである場合、すなわち図２に示
されている第４速から第５速へのシフトのように主部12
及びレンジ部14の両方のシフトである場合、フロントボ
ックスでニュートラルが感知された後、補助部アクチュ
エータ96にレンジシフトを完了させるためのコマンド出
力信号がＥＣＵからマニホールド112 へ送られる。
【００４４】レンジ補助部が適当な比に連結されると、
ＥＣＵは、感知した出力軸（車両）速度及び連結すべき
ギア比に基づいて入力軸速度の可能範囲または帯域を計
算または他の方法で決定して更新し続け、これによって
連結すべき比の十分に同期した連結が得られる。運転者
がスロットル操作及び／または入力軸ブレーキを利用し
て、入力軸速度を許容範囲内で減速すると、ＥＣＵ106
は、アクチュエータ70が連結すべき主部比を連結するこ
とができるようにするコマンド出力信号をマニホールド
112 へ送る。好ましくは、アクチュエータが非常に迅速
に応答して、運転者が長期間に渡って入力軸速度を許容
範囲内に維持しなくてもよいようにする。
【００４５】変速機ニュートラルへのシフトを選択する
ためには、選択ボタン126 を押す。ニュートラルが得ら
れたことをＥＣＵが確認するまで表示ライト116 が点滅
し、ＥＣＵがそれを確認した時点から、変速機がニュー
トラルにある間、ライト116は継続的点灯状態になる。
【００４６】点灯式押しボタン122 を用いて選択された
自動事前選択作動モードでは、ＥＣＵは、記憶されてい
る論理規則、現在の連結比（これは入力軸速度を出力軸
速度と比較することによって計算できる）及び出力軸ま
たは車両速度に基づいて、アップシフトまたはダウンシ
フトが必要であるかを決定して、それを事前選択する。
【００４７】アップシフトまたはダウンシフトが事前選
択され、ＥＣＵ106 からのコマンド出力信号によって半
自動的に実行されることを、点灯式押しボタン120 また
は点灯式押しボタン124 の点滅及び／または可聴シフト
警告信号の発生によって運転者に知らせる。運転者は、
上記の自動事前選択シフトの半自動的実行を開始する
か、押しボタン122 を押して自動モード及びそれによっ
て事前選択されたシフトをキャンセルすることができ
る。
【００４８】変更例として、ニュートラル状態表示ライ
ト116 をなくして、ニュートラル選択押しボタン126 を
点灯式押しボタンに代えてもよい。
【００４９】図４は、変更例の運転者操作表示盤130 を
示している。ジョイスティック132は中央位置から弾性
付勢力に逆らって移動可能であり、それぞれ図示のよう
に上下左右に移動させることによってアップシフト、ダ
ウンシフト、ニュートラルへのシフトまたは自動事前選
択モードを選択することができる。表示ライト134 及び
136 が点灯することによって、それぞれアップシフト及
びダウンシフトが事前選択されたことを表示する。表示
ライト138 及び140 が点灯することによって、それぞれ
車両の前進及び後退作動モードが表示される。表示ライ
ト142 は、継続的点灯によって変速機がニュートラル状
態にあることを表示し、点滅によって事前選択されてい
るがまた確認されていないニュートラル状態を表示す
る。表示ライト144 の点灯によって、装置104 が自動事
前選択作動モードで作動していることが表示される。
【００５０】制御装置(104) が、自動事前選択作動モー
ドにある時に、車両速度（出力軸速度）が比較的一定で
あるか、少なくとも所定比率で変化していない間にアッ
プシフトまたはダウンシフトを事前選択できるようにな
っている場合、運転者は表示盤に注意していないと思わ
れ、ギヤチェンジの不意の自動事前選択及び自然発生的
な車両の駆動列のトルク反転から生じる持続ニュートラ
ルへの自動シフトは予期されず、また望ましくないもの
であり、不快感及び／または車両性能の低下を生じるで
あろう。
【００５１】上記の半自動シフト実行制御装置の自動事
前選択作動モードで作動している時に持続ニュートラル
への不意の／予期しないシフトの発生を減少及び／また
はなくすため、本発明の改良形制御方法／装置が提供さ
れている。
【００５２】図５及び図６は、本発明の改良形制御シス
テム200 のフローチャート及びグラフ図を示している。
装置104 が自動事前選択作動モードにある場合、現在の
車両（出力軸）速度(OS)及び入力軸速度(IS)が出力軸速
度の変化率(dOS/dt)と共に感知される。もちろん、駆動
列ロックアップ状態では、ISはエンジン速度(ES)に等し
く、OSは監視中の変速装置に対して既知の関係にあるも
のとする。
【００５３】２つの可変基準値が、入力軸速度の関数と
して計算される。第１基準REF-UPは、アップシフトの自
動事前選択を行うためにはdOS/dtが超えなければならな
い値である。第２基準REF-DNは、ダウンシフトの自動事
前選択を行うためにはdOS/dt以上でなければならない値
である。入力軸速度のある範囲内では、REF-UPはISの値
の増加に伴って減少し、REF-DNもISの値の増加に伴って
減少する。
【００５４】感知された入力軸速度ISを最小アップシフ
トRPM150と比較して、アップシフトを決定すべきかが判
断され、最大ダウンシフトRPM152と比較して、ダウンシ
フトを決定すべきかが判断される。
【００５５】アップシフトを決定する、すなわち入力軸
速度(IS)が最小アップシフトRPM （典型的な重量形トラ
ックディーゼルエンジンの場合は約1600RPM ）を超える
場合、現在の出力軸加速度(dOS/dt)をREF-UPと比較し
て、アップシフトの自動事前選択を許容すべきかが判断
される。
【００５６】ダウンシフトを決定する、すなわち入力軸
速度(IS)が最大ダウンシフトRPM （典型的な重量形トラ
ックディーゼルエンジンの場合は約1300RPM ）以下の場
合、現在の出力軸加速度／減速度(dOS/dt)をREF-DNと比
較して、ダウンシフトの自動事前選択を許容すべきかが
判断される。
【００５７】REF-DNからREF-UPまでの範囲から出た出力
軸加速度及び／または減速度は、運転者がシフトの自動
事前選択が行われることを予期する車両運転状態で発生
する。
【００５８】図６において、最小アップシフトRPM150に
対応した入力軸速度(IS)と定格最大RPM154（典型的な重
量形トラックディーゼルエンジンの場合は一般的に約18
00RPM ）との間では、REF-UPの値が、事前選択された最
大アップ加速度値156 から最小アップ加速度値158 まで
減少する。定格最大RPM154以上のIS値では、REF-UPの値
は最小アップ加速度値158 のままである。１つの代表例
として、最大及び最小アップ加速度値156 及び158 の値
は、それぞれ約30RPM/秒及び10RPM/秒である。
【００５９】最大ダウンシフトRPM152に対応した入力軸
速度(IS)と一般的に約1050RPM の定格最小RPM160との間
では、REF-DNの値が、事前選択された最小ダウン加速度
値（最大減速度に対応する）162 から最大ダウン加速度
値（最小減速度に対応する）164 まで増加する。最小RP
M160以下のIS値では、REF-DNの値は最大ダウン加速度値
164 のままである。１つの代表例として、最小及び最大
ダウン加速度値162 及び164 の値は、それぞれ約-20RPM
/sec及び-80RPM/secである。
【００６０】車両速度の変化の絶対値が高いほど、シフ
トが早く（アップシフトに対しては低いISで、ダウンシ
フトに対しては高いISで）自動事前選択されるようにす
ることによって、制御をある程度は負荷感知式にするこ
とができる。
【００６１】
【発明の効果】本発明は、自動及び好ましくは手動事前
選択作動モードを備え、ＥＣＵ、操作盤、変速機シフト
アクチュータ及び２つの速度入力を車両機械式変速機に
加えるだけで、機械式変速機用の半自動シフト実行制御
装置を比較的簡単な構成で低価格のものを提供できる。
【００６２】また、本発明は、少なくとも１つの自動事
前選択作動モードで、トルク中断またはトルク反転時の
ニュートラルへの自動シフトも含めて事前選択されたシ
フトの部分的な自動実行を行い、ギア比の変更が中央処
理装置によって自動的に事前選択され、シフトの自動事
前選択及び持続ニュートラルへの自動シフトを阻止する
ことによって、変速機のニュートラルへの予期されない
シフトを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部分的に自動化された車両機械式
変速装置の概略図である。
【図２】図１の変速装置のシフトパターンの概略図であ
る。
【図３】本発明の機械式変速装置用の自動事前選択及び
半自動シフト実行制御装置の概略図である。
【図４】図３の装置用の変更形操作盤の概略図である。
【図５】本発明に係る制御装置／方法の概略を示すフロ
ーチャートである。
【図６】本発明に係る制御装置／方法のグラフ説明図で
ある。
【符号の説明】
10 機械式変速機 16 変速機入力軸 70、96、112 変速機アクチュエータ 90 変速機出力軸 98 入力軸速度センサ 100 出力軸速度センサ 106 中央処理装置（ＥＣＵ） 120 、122 、124/132 押しボタン 150 最小アップシフト入力軸速度値 152 最大ダウンシフト入力軸速度値 154 定格最大入力軸速度値 160 定格最小入力軸速度値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファン アルトン エデレン アメリカ合衆国 ミシガン 49015 バト ル クリーク レイクショアー ドライブ 293 (72)発明者 アラン リチャード デイビス アメリカ合衆国 ミシガン 49080 プレ インウエル マーシュ ロード 649

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 既知の特性を備えた燃料スロットル制御
    式エンジン(E) と、多速度チェンジギヤ機械式変速機(1
    0)と、エンジンと変速機との間に駆動介在させた手動制
    御式マスター摩擦クラッチ(C) と、変速機入力軸(16)の
    回転速度を表す第１入力信号を発生する第１センサ(98)
    と、少なくとも一定の変速機作動状態における変速機出
    力軸(90)の回転速度を表す第２入力信号(OS)を発生する
    第２センサ(100) と、変速機のシフトを制御する非手動
    制御式変速機アクチュエータ(112、70、96) と、少なくと
    も自動事前選択作動モードの手動選択に用いられ、この
    選択モードを表すモード入力信号を発生するモードセレ
    クタ(108) と、前記入力信号を受け取って、それらを所
    定の論理規則に従って処理することによってコマンド出
    力信号を発生する中央処理装置(106) とを有しており、
    前記中央処理装置には、現在の連結比からの変速機シフ
    トの自動事前選択に応答して、変速機をニュートラルへ
    シフトさせるためのコマンド出力信号を前記アクチュエ
    ータへ自動的に送る手段が設けられている車両用半自動
    機械式変速装置を制御する方法(200) であって、 前記エンジンの前記既知特性の関数として、最小アップ
    シフト入力軸速度値(150) 、定格最大入力軸速度値(15
    4) 、最大ダウンシフト入力軸速度値(152) 及び定格最
    小入力軸速度値(160) を事前決定する段階と、 前記中央処理装置が前記自動事前選択作動モードで作動
    中であれば、前記入力軸の回転速度(IS)、前記出力軸の
    回転速度(OS)及び前記出力軸の回転加速度(dOS/dt)を感
    知する段階と、 前記最小アップシフト入力軸速度値(150) から前記定格
    最大入力軸速度値(154) までの入力軸速度の範囲で減少
    する第１基準値(REF-UP)と、前記最大ダウンシフト入力
    軸速度値(152) から前記定格最小入力軸速度値(160) ま
    での入力軸速度の範囲で増加する第２基準値(REF-DN)と
    を計算する段階と、 感知された入力軸速度が前記最小アップシフト入力軸速
    度値(150) を超えており、また前記出力軸の回転加速度
    (dOS/dt)が前記第１基準値(REF-UP)を超えている場合だ
    け、アップシフトを事前選択し、感知された入力軸速度
    が前記最大ダウンシフト入力軸速度値(152) 以下であ
    り、また前記出力軸の回転加速度(dOS/dt)が前記第２基
    準値(REF-DN)以下である場合だけ、ダウンシフトを事前
    選択する段階とを有していることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第１基準値は、前記定格最大入力軸
    速度値を超える入力軸速度ではほぼ一定であることを特
    徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記第２基準値は、前記定格最小入力軸
    速度値以下の入力軸速度ではほぼ一定であることを特徴
    とする請求項１または２の方法。
  4. 【請求項４】 既知の特性を備えた燃料スロットル制御
    式エンジン(E) と、多速度チェンジギヤ機械式変速機(1
    0)と、エンジンと変速機との間に駆動介在させた手動制
    御式マスター摩擦クラッチ(C) と、変速機入力軸(16)の
    回転速度を表す第１入力信号を発生する第１センサ(98)
    と、少なくとも変速機が既知歯車比に連結している状態
    における変速機出力軸(90)の回転速度を表す第２入力信
    号を発生する第２センサ(100) と、変速機のシフトを制
    御する非手動制御式変速機アクチュエータ(112、70、96)
    とを有している車両用機械式チェンジギヤ変速装置の手
    動及び自動選択シフトを半自動的に実行するための制御
    装置(104) であって、 該制御装置は、 現在の連結変速比からのアップシフトまたはダウンシフ
    ト、またはニュートラルから選択比へのシフトの手動選
    択、及び自動事前選択モードでの作動の手動選択を行
    い、前記選択を表す第３入力信号を発生する手段(120、1
    22、124/132) と、 自動事前選択モードの選択の表示、及び現在の連結変速
    比からのシフトが選択されているがまだ実行が確認され
    ていないことを表示する表示手段(120、122、124) と、 前記第１、第２及び第３入力信号を受け取って、それら
    を所定の論理規則に従って処理することによってコマン
    ド出力信号を発生する中央処理装置(106) とを有してお
    り、該中央処理装置は、 （ａ）前記エンジンの前記既知特性の関数として事前決
    定された最小アップシフト入力軸速度値(150) 、定格最
    大入力軸速度値(154) 、最大ダウンシフト入力軸速度値
    (152) 及び定格最小入力軸速度値(160) を記憶する手段
    と、 （ｂ）自動事前選択モードでの作動の手動選択に応答し
    て、(i) 自動事前選択モードが選択されていることを表
    示するためのコマンド出力信号を前記表示手段へ送り、
    (ii)現在の連結比からのシフトが望ましいかを決定し、
    望ましい場合にはそのようなシフトを選択し、(iii) 適
    宜アップシフトまたはダウンシフトが選択されたことを
    表示するためのコマンド出力信号を前記表示手段へ送る
    手段と、 （ｃ）現在の連結比からの変速機シフトの選択に応答し
    て、変速機をニュートラルにシフトするように付勢する
    ためのコマンド出力信号を前記アクチュエータへ送る手
    段と、 （ｄ）(i) 現在の連結比から選択比へのシフトの選択及
    び(ii)変速機のニュートラル状態の確認に応答して、
    (i) 変速機の手動によるおよその同期を感知し、(ii)そ
    の後で変速機を選択比へシフトさせるためのコマンド出
    力信号を前記アクチュエータへ送る手段と、 （ｅ）選択比の実行を確認して、選択シフトの表示を終
    了させるためのコマンド出力信号を前記表示手段へ送る
    手段とを有していることを特徴とする制御装置。
  5. 【請求項５】 運転者による手動装置操作を保留して、
    変速機を連結比からニュートラルへ自動的にシフトさせ
    て前記ニュートラル状態に保持する少なくとも半自動作
    動モードを備えた形式の車両用半自動機械式変速装置の
    ための制御装置であって、 エンジンの前記既知特性の関数として、最小アップシフ
    ト入力軸速度値(150)、定格最大入力軸速度値(154) 、
    最大ダウンシフト入力軸速度値(152) 及び定格最小入力
    軸速度値(160) を事前決定する手段と、 前記半自動作動モードで作動中であれば、変速機入力軸
    及び出力軸の回転速度及び変速機出力軸の回転加速度を
    感知する手段と、 入力軸速度の関数として、前記最小アップシフト入力軸
    速度値(150) から前記定格最大入力軸速度値(154) まで
    の入力軸速度の範囲で減少する第１基準値(REF-UP)と、
    前記最大ダウンシフト入力軸速度値(152) から前記定格
    最小入力軸速度値(160) までの入力軸速度の範囲で増加
    する第２基準値(REF-DN)とを計算する手段と、 感知された入力軸速度が前記最小アップシフト入力軸速
    度値(150) を超えており、また前記出力軸の回転加速度
    (dOS/dt)が前記第１基準値(REF-UP)を超えている場合だ
    け、アップシフトを事前選択し、感知された入力軸速度
    が前記最大ダウンシフト入力軸速度値(152) 以下であ
    り、また前記出力軸の回転加速度(dOS/dt)が前記第２基
    準値(REF-DN)以下である場合だけ、ダウンシフトを事前
    選択する手段とを有していることを特徴とする制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記第１基準値は、前記定格最大入力軸
    速度値を超える入力軸速度ではほぼ一定であることを特
    徴とする請求項５の装置。
  7. 【請求項７】 前記第２基準値は、前記定格最小入力軸
    速度値以下の入力軸速度ではほぼ一定であることを特徴
    とする請求項５または６の装置。
  8. 【請求項８】 既知の特性を備えた燃料スロットル制御
    式エンジン(E) と、多速度チェンジギヤ機械式変速機(1
    0)と、エンジンと変速機との間に駆動介在させた手動制
    御式マスター摩擦クラッチ(C) と、変速機入力軸(16)の
    回転速度を表す第１入力信号を発生する第１センサ(98)
    と、少なくとも一定の変速機作動状態における変速機出
    力軸(90)の回転速度を表す第２入力信号(OS)を発生する
    第２センサ(100) と、変速機のシフトを制御する非手動
    制御式変速機アクチュエータ(112、70、96) と、少なくと
    も自動事前選択作動モードの手動選択に用いられ、前記
    選択モードを表すモード入力信号を発生するモードセレ
    クタ(108) と、前記入力信号を受け取って、それらを所
    定の論理規則に従って処理することによってコマンド出
    力信号を発生する中央処理装置(106) とを有しており、
    前記中央処理装置には、現在の連結比からの変速機シフ
    トの自動事前選択に応答して、変速機をニュートラルへ
    シフトさせるためのコマンド出力信号を前記アクチュエ
    ータへ自動的に送る手段が設けられている車両用半自動
    機械式チェンジギヤ変速装置を制御する制御方法(200)
    であって、 前記エンジンの前記既知特性の関数として、最小アップ
    シフト入力軸速度値(150) 及び定格最大入力軸速度値(1
    54) を事前決定する段階と、 前記中央処理装置が前記自動事前選択作動モードで作動
    中であれば、前記入力軸の回転速度(IS)、前記出力軸の
    回転速度(OS)及び前記出力軸の回転加速度(dOS/dt)を感
    知する段階と、 前記最小アップシフト入力軸速度値(150) から前記定格
    最大入力軸速度値(154) までの入力軸速度の範囲で減少
    する第１基準値(REF-UP)を計算する段階と、 感知された入力軸速度が前記最小アップシフト入力軸速
    度値(150) を超えており、また前記出力軸の回転加速度
    (dOS/dt)が前記第１基準値(REF-UP)を超えている場合だ
    け、アップシフトを事前選択する段階とを有しているこ
    とを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 前記第１基準値は、前記定格最大入力軸
    速度値を超える入力軸速度ではほぼ一定であることを特
    徴とする請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 既知の特性を備えた燃料スロットル制
    御式エンジン(E) と、多速度チェンジギヤ機械式変速機
    (10)と、エンジンと変速機との間に駆動介在させた手動
    制御式マスター摩擦クラッチ(C) と、変速機入力軸(16)
    の回転速度を表す第１入力信号を発生する第１センサ(9
    8)と、少なくとも一定の変速機作動状態における変速機
    出力軸(90)の回転速度を表す第２入力信号(OS)を発生す
    る第２センサ(100) と、変速機のシフトを制御する非手
    動制御式変速機アクチュエータ(112、70、96) と、少なく
    とも自動事前選択作動モードの手動選択に用いられ、前
    記選択モードを表すモード入力信号を発生するモードセ
    レクタ(108) と、前記入力信号を受け取って、それらを
    所定の論理規則に従って処理することによってコマンド
    出力信号を発生する中央処理装置(106) とを有してお
    り、前記中央処理装置には、現在の連結比からの変速機
    シフトの自動事前選択に応答して、変速機をニュートラ
    ルへシフトさせるためのコマンド出力信号を前記アクチ
    ュエータへ自動的に送る手段が設けられている車両用半
    自動機械式チェンジギヤ変速装置を制御する方法(200)
    であって、 前記エンジンの前記既知特性の関数として、最大ダウン
    シフト入力軸速度値(152) 及び定格最小入力軸速度値(1
    60) を事前決定する段階と、 前記中央処理装置が前記自動事前選択作動モードで作動
    中であれば、前記入力軸の回転速度(IS)、前記出力軸の
    回転速度(OS)及び前記出力軸の回転加速度(dOS/dt)を感
    知する段階と、 前記最大ダウンシフト入力軸速度値(152) から前記定格
    最小入力軸速度値(160) までの入力軸速度の範囲で増加
    する第２基準値(REF-DN)を計算する段階と、 感知された入力軸速度が前記最大ダウンシフト入力軸速
    度値(152) 以下であり、また前記出力軸の回転加速度(d
    OS/dt)が前記第２基準値(REF-DN)以下である場合だけ、
    ダウンシフトを事前選択する段階とを有していることを
    特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２基準値は、前記定格最小入力
    軸速度値以下の入力軸速度ではほぼ一定であることを特
    徴とする請求項10の方法。
JP4271221A 1991-09-16 1992-09-14 車両用半自動機械式変速装置を制御する方法およびその装置 Pending JPH05196135A (ja)

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