JPH05202777A - 自動変速装置の制御方法およびその装置 - Google Patents

自動変速装置の制御方法およびその装置

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JPH05202777A JP4139755A JP13975592A JPH05202777A JP H05202777 A JPH05202777 A JP H05202777A JP 4139755 A JP4139755 A JP 4139755A JP 13975592 A JP13975592 A JP 13975592A JP H05202777 A JPH05202777 A JP H05202777A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動力伝達系統トルクを所定の最大値に制限で
きるようにエンジン速度を制御すること。 【構成】 最大所望出力軸トルク（ＯＳmax トルク）を
決定し、最大エンジン速度（ＥＳmax)を、(i) 最大所望
出力軸トルク、(ii)感知された入力軸速度、(iii) 連結
歯車による機械的歯車比、(iv)トルクコンバータのトル
ク比、及び (v)トルクコンバータ容量係数（Ｋ係数）の
関数として決定する。これによりエンジンへの燃料供給
を制御して動力伝達系統トルクを所定の最大値までに制
限してエンジン速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、好ましくは燃料制御形
エンジンと、所望のエンジン回転速度が得られるように
所定の方法でエンジンへ燃料を供給する、ＳＡＥ（自動
車技術者協会）Ｊ１９２２電子エンジン制御装置等のス
ロットルオーバライド装置と、トルクコンバータと、好
ましくはロックアップ／切断クラッチアセンブリと、機
械式変速機とを設けた形式の自動機械式変速装置の作動
を制御するための制御装置及び制御方法に関するもので
ある。
【０００２】特に、本発明は、低速歯車比において動力
伝達系統トルクを制限できるようにエンジン速度を制御
することによってトルクコンバータのスリップが制御さ
れる自動変速装置用の制御装置／方法に関するものであ
る。
【０００３】
【従来の技術】複式レンジ、スプリッタまたはレンジ−
スプリッタ組合せ形の機械式変速装置は従来より公知で
あって、例えば米国特許第４，７８８，８８９号、第
４，７５４，６６５号及び第４，７３５，１０９号に記
載されている。
【０００４】機械式変速機及び制御装置と、それらを自
動的にシフトする、通常は感知された入力及び所定の論
理規則に従って電子的に制御されたアクチュエータとを
有している自動機械式変速装置は公知である。そのよう
な装置の例が、米国特許第４，６４８，２９０号、第
４，５９５，９８６号、第４，５２７，４４７号、４，
７１１，１４１号、第４，６４２，７７１号、第４，７
９２，９０１号、第４，３６１，０６０号、第４，１４
０，０３１号及び第４，０８１，０６５号に記載されて
いる。
【０００５】このような装置は、「自動機械式変速機制
御装置(AUTOMATED MECHANICAL TRANSMISSION CONTROL
S)」と題するＳＡＥ論文Ｎｏ．８３１７７６にも記載さ
れている。また、自動変速機用の故障許容論理ルーチン
が公知であり、例えば米国特許第４，９２２，４２５
号、第４，８４９，８９９号及び第４，８９９，２７９
号に記載されている。
【０００６】駆動エンジン及び機械式チェンジギヤ変速
機間に駆動的に介在させたトルクコンバータ及び／また
はトルクコンバータバイパスまたはロックアップ装置を
設けた自動変速装置も公知であって、例えば米国特許第
３，５９３，５９６号、第４，２６１，２１６号、第
４，２７１，７２４号、第４，３５１，２０５号及び第
４，３７５，１７１号に記載されている。
【０００７】動力シンクロナイザ装置、すなわちエンジ
ン速度に無関係に入力軸の制動及び加速を行い、エンジ
ン速度を操作しないで変速機ジョークラッチ部材を同期
化する装置を用いた自動機械式変速装置が従来より公知
である。そのような装置は、例えば米国特許第３，４７
８，８５１号、第４，０２３，４４３号、第４，１４
０，０３１号及び第４，６１４，１２６号に記載されて
いる。
【０００８】動力シンクロナイザを設けており、さらに
駆動エンジン及び変速機入力軸間に駆動的に介在させた
トルクコンバータ及びトルクコンバータロックアップ／
切断クラッチアセンブリを設けた自動機械式変速装置が
公知である。そのような装置の例が、米国特許第４，７
８４，０１９号及び第４，８６０，８６１号と、「イー
トン・クリーマット(Eaton Creemat) （コンバータで改
善された電子制御形自動変速機）(CONVERTER ENHANCED
ELECTRONICALLY MANAGED AUTOMATIC TRANSMISSION)」と
題するＳＡＥ論文Ｎｏ．８８１３０とに記載されてい
る。
【０００９】このような変速装置は、手動操作用の変速
機の構造と同一かほぼ同一の構造の機械式チェンジギヤ
変速機を用いた自動機械式変速装置であり、車両始動に
対してトルクコンバータの利点を与え、高い車速／歯車
比でエンジンと変速機との間を非スリップ状態で連結で
きる利点を与えると共に、変速機確動ジョークラッチを
比較的迅速に同期化することができる。
【００１０】手動変速装置に用いられるものと同じかほ
ぼ同じ機械式チェンジギヤ変速機に基づいた自動機械式
変速装置の提供によって、製造、保管及びメンテナンス
コストの削減が達成される。必要に応じて、ソレノイド
等によって自動制御できるシフト機構が変速機に追加さ
れる。このようなシフト機構の例が、例えば前述の米国
特許第４，３６１，０６０号及び第４，８９９，６０７
号、及び米国特許第４，８７３，８８１号、第４，７２
２，２３７号及び第４，４４５，３９３号に記載されて
いる。上記米国特許第４，６１４，１２６号、第３，４
７８，８５１号または第４，０２３，４４３号に開示さ
れている動力シンクロナイザ機構も、変速機確動ジョー
クラッチを同期化させるために付け加えられる。
【００１１】トルクコンバータを駆動エンジンと変速機
との間に駆動介在させる。トルクコンバータで駆動され
る部材すなわちタービンを変速機入力軸に連結するた
め、及びトルクコンバータ入力部すなわちインペラ（す
なわちエンジン出力部）を変速機入力軸に連結するた
め、それぞれ第１及び第２の独立的に作動する個別のク
ラッチ、好ましくは摩擦クラッチを有するトルクコンバ
ータロックアップ及び切断クラッチ構造体が設けられて
いる。
【００１２】第１クラッチが連結し、第２クラッチが切
り離されている時だけ、トルクコンバータがエンジン及
び変速機間に駆動連結されるようになっている。第２ク
ラッチが連結している場合、トルクコンバータはロック
アップされる、すなわちタービンがエンジンによって直
接的に駆動される。第１クラッチと同時に第２クラッチ
も連結している場合はいつも、変速機がエンジンによっ
て直接的に駆動される。
【００１３】第２カップリングの状態に無関係に第１カ
ップリングが切り離されている時、変速機入力軸はエン
ジントルクから切断され、またトルクコンバータの慣性
及び第２カップリングの慣性からも切断されるため、ジ
ョークラッチは簡単に切り離されて、入力軸に作用する
慣性が比較的低いことから動力シンクロナイザ機構が迅
速に作用でき、また停止中及び走行状態の車両で選択歯
車を事前連結することができる。
【００１４】運転者によるスロットルペダルの設定に無
関係に所望のエンジン速度が得られるようにエンジンへ
の供給燃料を調節できるようにする電子式及び他のエン
ジン燃料制御装置が従来より公知である。このような装
置は、例えば前述の米国特許第４，０８１，０６５号、
第４，３６１，０６０号及び第４，７９２，９０１号、
及びＳＡＥ Ｊ１９２２電子エンジン制御基準及び関連
のＳＡＥ Ｊ１７０８、Ｊ１５８７及びＪ１８４３基準
に記載されている。
【００１５】トルクコンバータのスリップを感知して、
オンーオフ形スロットルディップ制御装置を用いること
によって動力伝達系統トルクを制御する試みが公知であ
る。これらの装置は、制御が不正確であり、それらの装
置によって車両動力伝達系列全体に不快なジャーキング
が発生することから、満足できるものではなかった。一
般的にトルク比が非常に高いトルクコンバータを備えた
上記形式の自動変速装置では、このような装置が変速機
出力軸に発生しうる過剰に高い動力伝達系統トルクを制
限することが望ましい。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、動力シンクロナイザ、トルクコンバータ
を備え、出力軸（動力伝達系統）トルクを所定の最大値
に制限できるようにエンジン速度を制御する自動変速装
置の制御方法およびその装置を提供することを目的とし
ている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、機械式チェンジギヤ変速機をベースにし
て、自動制御に適したシフト機構、前述の米国特許第
４，６１４，１２６号に記載されているような動力シン
クロナイザ機構、トルクコンバータ、エンジン燃料制御
装置、及び前述の米国特許第４，７８４，０１９号及び
第４，８６０，８６１号に記載されている形式のトルク
コンバータロックアップ及び切断クラッチ構造体を追加
した自動機械式変速装置をそなえており、その制御方法
として、最大所望出力軸トルク（ＯＳmax トルク）を決
定する段階と、(i) 最大所望出力軸トルク、(ii)感知さ
れた入力軸速度、(iii) 連結歯車による機械的歯車比、
(iv)トルクコンバータのトルク比、及び (v)トルクコン
バータ容量係数（Ｋ係数）の関数として最大エンジン速
度（ＥＳmax)を決定する段階とを有していることを特徴
とする。
【００１８】好ましくは、例えばＳＡＥ Ｊ１９２２電
子エンジン制御装置を使用するなどして、エンジンへの
燃料供給を制御することによってエンジン速度を制御す
る。
【００１９】
【作用】これにより、エンジン速度を歯車比、トルクコ
ンバータスリップ及びトルクコンバータのトルク比の関
数として制限することによって出力軸トルクを所定の最
大値に制限する制御を行う。本発明によれば、車両の動
力伝達系統に加えられるトルク（すなわち変速機出力軸
トルク）を所定最大値に制限するため、動力伝達系統ト
ルクは、エンジン速度（ＥＳ）を入力軸速度（ＩＳ）、
最大出力軸トルク（ＯＳmax トルク）、連結した変速機
歯車の機械的歯車比（歯車比）及びトルクコンバータ
（２０）の定数（トルク比、Ｋ係数）の関数として決定
される最大値（ＥＳmax ）までに制限できるようにエン
ジン（１６）へ燃料を供給する。この制御は、機械的歯
車比が非常に高く、トルクコンバータが通常は非ロック
アップ状態または非バイパス状態で作動する低速歯車比
において特に有益である。
【００２０】したがって、本発明は、低速歯車比におい
て動力伝達系統トルクを制限できるようにエンジン速度
を制御することによってトルクコンバータのスリップが
制御される。
【００２１】
【実施例】以下の説明において、便宜上一定の用語を用
いるが、それらは参考にすぎず、制限的なものではな
い。「上方」「下方」「右方向」及び「左方向」は、参
照している図面上での方向を示している。「内向き」及
び「外向き」は、装置または指定部品の構造中心に対し
てそれぞれ向かう方向及び離れる方向を示している。以
上の定義は、上記用語及びそれの派生語及び類似語に適
用される。
【００２２】本発明によるトルクコンバータロックアッ
プ及び切断クラッチアセンブリ１０及びそれを用いた自
動機械式変速装置１２が、図１、２及び３に概略的に示
されている。ここで言う「自動機械式変速装置」とは、
少なくともスロットル装置制御形ヒートエンジン１６、
多速ジョークラッチ形チェンジギヤ変速機１４、マスタ
ー摩擦クラッチ等の非確動継手装置、及び／またはエン
ジンと変速機との間に配置された流体継手１０／２０、
及びこれらを自動的に制御する制御ユニット５０を有し
ている装置のことである。そのような装置にはもちろ
ん、制御ユニットへ入力信号を送信及び／またはそれか
ら出力信号を受信するセンサ及び／またはアクチュエー
タが設けられている。
【００２３】本発明は、トルクコンバータロックアップ
／切断クラッチを設けていないトルクコンバータを備え
た変速装置に組み合わせて用いることもできる。本発明
の自動機械式変速装置１２は、重量形トラック等の陸上
車両に使用するためのものであるが、そのような用途に
制限されることはない。
【００２４】示の自動機械式変速装置１２には、流体継
手またはトルクコンバータアセンブリ２０を介してエン
ジンスロットル制御形エンジン１６（例えばディーゼル
エンジン）によって駆動される自動多速機械式チェンジ
ギヤ変速機１４が設けられている。自動変速機１４の出
力部は、公知のように車両の適当な動力伝達系統の部
材、例えば駆動車軸のディファレンシャル、トランスフ
ァーケース等に駆動連結される出力軸２２である。
【００２５】以下に詳細に説明するように、トルクコン
バータロックアップ／切断クラッチアセンブリ１０に
は、独立的に連結可能な２つの個別のクラッチ、好まし
くは摩擦クラッチが、すなわちトルクコンバータ切断ク
ラッチ２４及びトルクコンバータロックアップまたはバ
イパスクラッチ２６が設けられている。変速機１４に
は、変速機操作機構２８が設けられ、これは好ましくは
前述の米国特許第４，４４５，３９３号に記載されてい
る形式の加圧流体作動式シフトアセンブリである。変速
機にはさらに動力シンクロナイザアセンブリ３０を設け
ることが好ましく、これは前述の米国特許第３，４７
８，８５１号、第４，０２３，４４３号または第４，６
１４，１２６号に記載されている形式のものでよい。
【００２６】本発明は、動力シンクロナイザを用いない
自動機械式変速装置に用いることもできる。
【００２７】上記の動力伝達系列部材は、それぞれにつ
いて以下に詳細に説明する公知の幾つかの装置の作用を
受けてそれらによって監視される。これらの装置には、
運転者が操作する車両スロットルペダルまたは他の燃料
絞り装置の位置を感知するスロットル位置監視アセンブ
リ３２、エンジンへの燃料供給を制御するスロットル制
御装置３４、エンジンの回転速度を感知するエンジン速
度センサアセンブリ３６、トルクコンバータ切断及びロ
ックアップクラッチを作動させるトルクコンバータ切断
クラッチ及びロックアップクラッチオペレータ４０、変
速機入力軸速度センサ４２、シフトフォーク一センサア
センブリ４３、変速機出力軸速度センサ４４、変速機シ
フト機構２８の作動を制御する変速機シフト機構オペレ
ータ４６、及び／または動力シンクロナイザ機構３０の
作動を制御する動力シンクロナイザ機構アクチュエータ
４８が含まれる。
【００２８】スロットル制御装置３４は、コントローラ
から送られたコマンド出力信号に応答して、運転者が定
めたスロットルペダルの位置に無関係に所定レベルまた
は可変レベルの燃料をエンジンへ供給する。上記のＳＡ
Ｅ Ｊ１９２２または同様な基準に合った電子エンジン
制御装置の場合、所望のエンジン速度の達成及び／また
は維持を行うために必要に応じてエンジンへの燃料供給
を変化させることができる。
【００２９】上記装置は、電子中央処理装置（ＥＣＵ）
５０へ情報を供給及び／またはそれからコマンドを受け
取る。中央処理装置すなわちコントローラ５０は、デジ
タルマイクロプロセッサをベースにしていることが好ま
しいが、それの特定の形状及び構造は本発明を構成して
いない。中央処理装置５０は、運転者が車両の後進
（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）またはいくつかの前進ドラ
イブ（Ｄ、ＤL ）作動モードを選択できるようにするシ
フト制御またはモードセレクタアセンブリ５２からも情
報を受け取る。一般的に、Ｄ作動モードは舗装道路走行
用であり、ＤL 作動モードはオフロード走行用である。
【００３０】一般的に、本装置には、センサ及び／また
はアクチュエータの故障を感知して反応する様々なセン
サ、回路及び／または論理ルーチンが設けられている。
【００３１】公知のように、中央処理装置５０は様々な
センサ及び／または作動装置から入力を受け取る。これ
らの直接的入力部に加えて、入力信号を微分して様々な
監視装置の変化率を表す計算信号を発生する回路及び／
または論理装置、入力信号を比較する手段、及び／また
は一定の入力信号を、例えば最終シフトの方向を記憶す
るメモリ手段、及び所定の事象の発生時にメモリを消去
する手段が中央処理装置５０に設けられている。上記機
能を実施できる特定の回路は従来から公知であり、その
一例が前述の米国特許第４，３６１，０６０号及び第
４，５９５，９８６号、及び／または第２０回輸送電子
工学国際会議と題するＩＥＥＥ／ＳＡＥ合同会議の議事
録公報である「機械式変速機の自動化(THE AUTOMATION
OF MECHANICAL TRANSMISSIONS)」と題する技術論文、Ｉ
ＥＥＥカタログＮｏ．８４ＣＨ１９８８ー５に記載され
ている。
【００３２】電子制御ユニット、特にマイクロプロセッ
サベースのＥＣＵの作動／機能で公知であるように、ハ
ード配線された個別の論理装置または単一の論理装置に
よって制御システム論理規則（すなわちソフトウェア）
のそれぞれの部分すなわちサブルーチンに基づいて様々
な論理機能が実行される。
【００３３】エンジン１６及び自動チェンジギヤ変速機
１４間に駆動介在させたトルクコンバータ２０及びトル
クコンバータロックアップ及び切断クラッチアセンブリ
１０の詳細な概略図が図１に示されている。トルクコン
バータアセンブリ２０は、シュラウド（覆い）５８を介
してエンジン出力部すなわちクランク軸５６によって駆
動されるインペラ５４と、インペラによって油圧駆動さ
れるタービン６０と、ハウジング６４に接地されている
軸６８に取り付けられた一方向ローラクラッチ６６を介
してハウジング６４に接地されるステータまたはランナ
ー６２とを有している。
【００３４】シュラウド５８はまた、トルクコンバータ
の加圧、変速機の潤滑、変速機シフト機構２８及び／ま
たは動力シンクロナイザ機構３０の選択的な加圧、及び
／または切断クラッチ２４及びバイパスクラッチ２６の
作動を行うポンプ７０を駆動する。ポンプ７０は公知の
構造にすることができ、例えば公知の三日月形歯車ポン
プでもよい。
【００３５】変速機１４の入力軸７２は、トルクコンバ
ータ２０及び／またはロックアップ及び切断クラッチア
センブリ１０を介してエンジン１６によって駆動され
る。変速機入力軸７２には、連結部材７４がそれと共転
可能に取り付けられている。連結部材７４には、トルク
コンバータ切断クラッチ２４に対応した部分７６と、入
力軸と連動するようにスプラインが付けられている第２
ハブ部分７８とが設けられている。
【００３６】簡単に説明すると、以下に詳細に説明する
ように、ロックアップクラッチ２６の連結、切り離しに
無関係に、トルクコンバータ切断クラッチ２４を連結ま
たは切り離すことによって、トルクコンバータタービン
６０及びロックアップクラッチ２６に対応した連結部材
７９を連結部材７４の部分７６を介して変速機入力軸７
２に対して摩擦的に連結または切り離すことができる。
切断クラッチ２４の連結、切り離しに無関係に、トルク
コンバータロックアップクラッチ２６を摩擦的に連結ま
たは切り離すことによって、エンジンクランク軸５６及
びそれによって駆動されるシュラウド５８を連結部材７
９に摩擦係合させることができる。
【００３７】トルクコンバータロックアップクラッチ２
６が連結すると、トルクコンバータ切断クラッチ２４の
連結、切り離し状態に無関係に、エンジンクランク軸５
６がシュラウド５８を介して直接的に連結部材７９と摩
擦連結するため、トルクコンバータ２０をロックアップ
させて、切断クラッチ２４が連結している場合には変速
機１４をエンジン１６から直接的に駆動する有効ロック
アップが得られる。また、トルクコンバータロックアッ
プ速度以上の速度では、クラッチ２４の切り離しによっ
て連結部材７９の慣性が入力軸７２から切断されるの
で、シフト時にロックアップクラッチ２６の連結及び切
り離しを行う必要がない。
【００３８】トルクコンバータバイパスまたはロックア
ップクラッチ２６が切り離されており、トルクコンバー
タ切断クラッチが連結している場合、公知のように変速
機１４はトルクコンバータ流体継手を介してエンジン１
６によって駆動される。ロックアップクラッチ２６の状
態に無関係にトルクコンバータ切断クラッチ２４が切り
離されている場合、変速機入力軸７２は、エンジンから
供給される駆動トルクまたはトルクコンバータ、エンジ
ン及びクラッチ２６によって供給される慣性ドラグから
駆動的に切り離されている。
【００３９】変速機入力軸７２をエンジン、クラッチ２
６及び／またはトルクコンバータの慣性影響から切断す
ることによって、クラッチ２６及び／またはトルクコン
バータは、入力軸７２及びそれに駆動連結している全て
の変速機歯車の回転速度を変速機動力シンクロナイザ機
構３０によって迅速に加速または減速させて、変速機の
ダウンシフトまたはアップシフト時に同期を迅速に達成
できるようにすると共に、動力シンクロナイザ３０が入
力軸７２を制御エンジン速度よりも高速の回転速度で回
転させることを可能にする。
【００４０】モードセレクタがドライブまたはオフロー
ドドライブモードである状態で車両が停止している時、
切断クラッチ２４が連結し、ロックアップクラッチ２６
が切り離されて、公知の利点を備えたトルクコンバータ
始動が得られる。所定の車両速度及び／または歯車比以
上では、トルクコンバータ作動の利点が不必要になり、
駆動エンジンと変速機との間の直接駆動の効率を高める
必要がある。
【００４１】これらの状態では、トルクコンバータロッ
クアップクラッチ２６が連結状態に維持されて、切断ク
ラッチ２４が連結している時には変速機入力軸７２がエ
ンジンからトルクコンバータシュラウド５８及び連結部
材７９を介して直接的に駆動される。
【００４２】前述したように、先に連結していた歯車か
らニュートラルにシフトするためにクラッチ２４を切り
離して、動力シンクロナイザ３０が連結すべき歯車のジ
ョークラッチ部材を同期させて、連結すべき歯車の同期
したジョークラッチを連結させることができるようにす
る。
【００４３】所望の歯車比の選択及びトルクコンバータ
切断またはロックアップクラッチの必要な連結または切
り離しの選択は、様々なクラッチ及び変速機オペレータ
へのコマンド信号の発信と共に、公知のようにして中央
処理装置５０によって実行され、例えば前述の米国特許
第４，３６１，０６０号及び第４，５９５，９８６号に
詳細に記載されている。
【００４４】複合形変速機１４が図３に詳細に示されて
おり、これは主部副軸９０が補助部副軸９２と同軸的に
配列されている形式である。変速機１４は、比較的標準
的な設計であり、主部９４及び補助部９６のそれぞれの
副軸の一方だけが図示されているが、２副軸形であるこ
とが好ましい。主部及び補助部の副軸を同軸配列したそ
のような変速機の例が、例えば米国特許第３，１０５，
３９５号及び第３，１３８，９６５号に記載されてい
る。
【００４５】変速機１４の入力軸７２に部材７８が共転
可能に固定されており、またそれには入力歯車９８が非
回転状態で取り付けられている。主部副軸９０は主軸１
００とほぼ平行であり、副軸歯車１０２、１０４、１０
６、１０８、１１０及び１１２がそれと共転可能に固定
されている。比歯車とも呼ばれる複数の主軸歯車１１
４、１１６、１１８及び１２０が主軸を包囲しており、
一度に１つが両側確動ジョークラッチカラー１２２、１
２４及び１２６によって主軸に選択的にクラッチ連結可
能である。ジョークラッチカラー１２２はまた、入力軸
７２を直接的に主軸１００にクラッチ連結する一方、ク
ラッチカラー１２６は後進主軸歯車１２８を主軸にクラ
ッチ連結する。
【００４６】主軸歯車１１４、１１６、１１８及び１２
０は主軸を取り囲んでおり、対応対の副軸歯車１０４、
１０６、１０８及び１１０と継続的に噛み合い係合し
て、好ましくはそれらによって支持されており、この取
付け手段及びそれから得られる特別な利点は、前述の米
国特許出願第３，１０５，３９５号及び第３，３３５，
６１６号に詳細に説明されている。後進主軸歯車１２８
は、従来形の中間アイドラ歯車（図示せず）を介して副
軸歯車１１２と継続的に噛み合い係合している。最も前
方の副軸歯車１０２は入力歯車９８と継続的に噛み合い
係合しており、入力歯車９８が回転駆動される時にはい
つも、入力歯車９８によって駆動されて副軸９０を回転
させる。
【００４７】クラッチカラー１２２に設けられた確動ジ
ョークラッチ歯９８ｂ及び１１４ｂがそれぞれクラッチ
歯９８ａ及び１１４ａと噛み合うことによって、それぞ
れ確動ジョークラッチ９８ｃ及び１１４ｃを形成する。
クラッチカラー１２４に設けられた確動ジョークラッチ
歯１１６ｂ及び１１８ｂがそれぞれクラッチ歯１１６ａ
及び１１８ａと噛み合うことによって、それぞれ確動ジ
ョークラッチ１１６ｃ及び１１８ｃを形成する。ジョー
クラッチカラー１２６に設けられたジョークラッチ歯１
２０ｂ及び１２８ｂがそれぞれジョークラッチ歯１２０
ａ及び１２８ａと噛み合うことによって、それぞれ確動
ジョークラッチ１２０ｃ及び１２８ｃを形成する。
【００４８】従来から公知のように、クラッチカラーの
各々は、直接的または間接的に主軸にスプライン連結し
て、それと共転可能であると共にそれに対して軸方向移
動できるようにすることが好ましい。クラッチカラーに
対する他の取付け手段も公知であり、それらは本発明の
範囲に含まれるものである。クラッチカラー１２２、１
２４及び１２６の各々には、それぞれシフトフォークま
たはシフトヨーク１３０、１３２及び１３４を受け取る
手段が設けられており、これにより、アクチュエータ２
８によって一度に１つのクラッチカラーを図３に示され
ている位置から軸方向移動させることができる。
【００４９】補助変速部９６には、好ましくは入力軸７
２及び主軸１００と同軸的な出力軸２２が設けられて、
軸受によって変速機ハウジング内に回転可能に支持され
ている。補助部には、軸受によって変速機ハウジング内
に回転可能に支持されている補助部副軸９２も設けられ
ている。主軸１００と共転可能に補助部駆動歯車１３６
が固定されている。
【００５０】補助部副軸９２には、それと共転可能に補
助部副軸歯車１３８及び１４０が取付けられている。補
助部副軸歯車１３８は補助部入力歯車１３６と常時噛み
合っている一方、補助部副軸歯車１４０は、出力軸２２
を包囲している出力歯車１４２と常時噛み合っている。
【００５１】従来形の個別に同期するジョークラッチ構
造の同期化クラッチ構造体１４４を用いることによっ
て、主軸１００及び補助駆動歯車１３６を直接的に出力
軸２２に選択的にクラッチ連結して、主軸と出力軸との
間を直接駆動連結するか、出力歯車１４２を出力軸２２
にクラッチ連結して、公知のようにして主軸１００から
副軸９２を介して出力軸２２を減速駆動することができ
る。同期化クラッチ構造体１４４は、アクチュエータ２
８が軸方向移動させるシフトフォーク１４６によって制
御される。
【００５２】変速機１４は、補助部の比段階が、全ての
範囲に見られる主部比の合計比範囲よりも大きいレンジ
形式である。そのような変速機は公知であり、例えば米
国特許第４，７５４，６６５号に記載されている。
【００５３】動力シンクロナイザアセンブリ３０には、
駆動エンジン１６の回転速度には無関係に出力軸２２に
よって駆動される遊星加速歯車組が設けられており、選
択的に作動して、入力軸７２によって駆動される変速機
部材の回転速度を加速することによって、連結すべき歯
車比に対応したジョークラッチ部材を同期回転させるこ
とができる。動力シンクロナイザアセンブリ３０には、
入力軸によって駆動される変速機部材を減速する手段も
備えることが好ましい。入力軸によって駆動される変速
機部材の減速は、中央処理装置５０に制御されることが
望ましい入力軸及び／またはエンジン制動装置によって
行うこともできる。
【００５４】動力シンクロナイザアセンブリ３０は、直
接的または間接的に出力軸２２によって駆動される車両
通し歯車１４２によって駆動されるようになっており、
このため、補助部が係合していない時には動力シンクロ
ナイザは主部副軸９０を加速することができない。
【００５５】動力シンクロナイザアセンブリ３０の構造
及び作用の詳細は、前述の米国特許第４，６１４，１２
６号に詳細に記載されている。
【００５６】装置１２の変速機１４の単段のシフトを行
うシフトシーケンスが図４に示されている。第２速から
第３速へのシフト（すなわち単段のアップシフト）が必
要であるとＥＣＵ５０が決定したとすると、ＥＣＵはス
ロットルペダル３２の位置に無関係に燃料コントローラ
３４によってエンジンへの燃料供給を減少させる（すな
わち下方傾斜させる）。エンジンへの燃料供給が減少し
ている間、切断クラッチ（またはマスタークラッチ）２
４が切り離されて、主部９４をニュートラルへシフトさ
せる。
【００５７】エンジンへの燃料供給減少、切断クラッチ
の切り離し及び主部の切り離しが行われる時、動力シン
クロナイザが作動して、主軸歯車（本例では第３速主軸
歯車１１４）を出力軸速度及び補助部９６の比によって
決定された目標速度すなわち主軸１００に対してほぼ同
期した速度で回転させる。出力軸速度はセンサ４４で感
知されるのに対して、それぞれの主軸歯車の速度は、セ
ンサ４２で感知された入力軸７２の速度の既知倍数であ
る。
【００５８】主部の切り離し後ではいつでもレール選択
機能を実施でき、動力シンクロナイザが連結歯車を目標
速度に近づけていくと、新しい比に主部を再連結する時
に達する。もちろん、アップシフトでは、動力シンクロ
ナイザは通常は入力軸及び関連歯車の速度を減速する必
要がある。
【００５９】適当な主部比に連結した時、切断クラッチ
が再連結され、エンジンに燃料が再供給される。
【００６０】一般的に、単段のシフトは約０．７０〜
０．８０秒で、切断（すなわちトルク遮断）時間は約
０．５０秒である。
【００６１】上記形式の変速装置１２、特にオフロード
及び他の厳しい状況で使用される装置の場合、変速機１
４は一般的に低速比の機械的歯車比が非常に高く、トル
クコンバータ２０は一般的に高比率トルクコンバータで
ある。特にトルクコンバータが一般的にロックアップも
バイパスもされない低速／高機械的歯車比で作動する場
合、そのような装置は過大な動力伝達系統（すなわち出
力軸）トルクを発生する可能性を備えている。車両、特
に車両の動力伝達系統の損傷を防止するため、本発明の
制御装置／方法は、動力伝達系統に加えられるトルク
（すなわち出力軸２２のトルク）を所定の最大値までに
制限する論理規則を与える。
【００６２】上記形式の変速装置１２では、各連結歯車
による機械的ギア比（歯車比）と組み合わせたトルクコ
ンバータ２０でのスリップ（ＴＣs ）に基づいて、適用
動力伝達系統トルクを決定できる。この適用トルクは、
車両動力伝達系統の容量に基づいた最大値に設定され
る。ある変速機１４では、比が固定しており、従って変
動できるパラメータはトルクコンバータにおけるスリッ
プである。所定の最大動力伝達系統トルク及び変速機の
各比から計算して、変速機の各比に対して最大トルクコ
ンバータスリップ（ＴＣs ）が算出される。この最大ト
ルクコンバータスリップ値は、エンジン速度を制限する
制御パラメータとして使用される。
【００６３】自動機械式変速装置１２には、ＥＣＵ５０
からのコマンドに基づいて作動する燃料コントローラ３
４が設けられており、これによってエンジン速度をＳＡ
ＥーＪ１９２２または同様なエンジン制御連通リンク機
構を用いて制御することができる。特定の歯車にトルク
コンバータモード（非ロックアップ）で連結した時、エ
ンジン速度はその歯車に対して計算された最大許容トル
クコンバータスリップ値に制限される。変速装置は、Ｓ
ＡＥーＪ１９２２エンジン速度制御モードを用いてエン
ジン速度を入力軸回転数（RPM)と最大許容スリップ値と
の合計速度に制限するコマンドを出すことによって、エ
ンジン速度を制限する。
【００６４】動力伝達系統トルクを制御するため、所望
のエンジン速度（ＥＳ）を決定するための幾つかのパラ
メータが必要である。
【００６５】最大許容動力伝達系統トルク（ＯＳmax ト
ルク）は、車両に特有の構造的特徴の関数であって、一
定である。トルクコンバータの容量係数（Ｋ係数）及び
トルクコンバータのトルク比（トルク比）も一定であ
る。（トルク比）は、トルクコンバータ出力トルクをト
ルクコンバータ入力トルクで割った値である。
【００６６】装置１２では、変速機１４の（歯車比）
は、シフトアクチュエータ位置センサ４３の監視及び／
または入力軸速度（ＩＳ）と出力軸速度（ＯＳ）との比
較によって決定される現在の連結速度に基づいて知るこ
とができる幾つかの値のうちの１つである。トルクコン
バータスリップ（ＴＣs ）は、トルクコンバータ入力速
度からトルクコンバータ出力速度を減じた値であり、こ
れは装置１２では、切断クラッチ２４が完全に非スリッ
プ状態で連結していると仮定した場合、エンジン速度
（ＥＳ）から入力軸速度（ＩＳ）を減じた値に等しい。
【００６７】ある連結変速歯車比（歯車比）における最
大エンジン速度（ＥＳmax)を決定して、動力伝達系統ト
ルクを所定の最大値（ＯＳmax トルク）に制限するた
め、 １）最大トルクコンバータ出力トルクは、（ＯＳmax ト
ルク）／（歯車比）の値であり、 ２）最大トルクコンバータ入力トルクは、最大トルクコ
ンバータ出力トルクを（トルク比）で割った値であり、 ３）（Ｋ係数）＝（ＴＣs ）／（トルクコンバータ入力
トルク）0.5 、従って最大（ＴＣs ）は、（Ｋ係数）×
（最大トルクコンバータ入力トルク）0.5であり、 ４）（ＥＳmax)はＩＳに最大（ＴＣs ）を加えた値であ
る。
【００６８】例えば、イートン(Eaton) 社製で第１歯車
の機械的歯車比が 12.56：１であるRTO-11609b変速機１
４と、ロックフォード(Rockford)社製でトルク比が約
2.6、Ｋ係数が約52であるトルクコンバータを用いた変
速装置１２であるとする。また、その装置を搭載した車
両の所定最大動力伝達系統トルク（ＯＳmax トルク）が
17500 ポンド・フィートに決定されている。
【００６９】１）最大トルクコンバータ出力トルクは、
17500 ポンド・フィート／ 12.56＝1393ポンド・フィー
トになり、 ２）最大トルクコンバータ入力トルクは、1393ポンド・
フィート／2.6 ＝ 535ポンド・フィートになり、 ３）（第１歯車での）最大（ＴＣs ）は、52×(535)0.5
＝1203RPM であり、 ４）第１歯車での（ＥＳmax)は、ＩＳ＋1203である。
【００７０】各比に対する、または少なくとも低速比に
対する最大（ＴＣs ）が決定され、この比を超えた場
合、すなわちＥＳがＩＳ＋最大（ＴＣs ）を越えた場
合、燃料制御装置へコマンドが送られて、エンジン速度
ＥＳが感知された入力速度（ＩＳ）とその連結歯車比で
の最大（ＴＣs ）との合計かそれ以下になって維持され
るように、エンジンへの燃料供給が行われる。
【００７１】上記例では、第１歯車において 400RPM の
入力軸速度が感知され、感知されたエンジン速度（Ｅ
Ｓ）がＥＳmax 、すなわち 400RPM ＋1203RPM ＝1603RP
M を越えている場合、スロットルペダルセンサ３２の位
置に無関係にエンジンへ供給される燃料を減少させてＥ
Ｓを1603RPM までにすることができるようにするコマン
ド出力信号が、コントローラ５０からの燃料制御装置３
４へ送られる。
【００７２】従って、一般的にエンジンへの燃料供給を
制御して動力伝達係合トルクを所定の最大値までに制限
することによってエンジン速度を制御する上記形式の自
動変速装置用の制御装置／方法が与えられる。
【００７３】好適な実施例の上記説明は一例にすぎず、
本発明の範囲内において様々な変更を加えることができ
ることを理解されたい。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したことから、本発明によれ
ば、動力伝達系統トルクが、エンジンへ燃料を制御供給
することによって制御されるが、この制御はエンジン速
度を入力軸速度、最大出力軸トルク、連結した変速機の
歯車比及びトルクコンバータの定数の関数として決定さ
れる最大値に制限することにより行われ、動力伝達系統
トルクを所定の最大値（ＯＳmax トルク）に制限するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトルクコンバータ及びトルクコンバー
タ切断及びバイパスクラッチ構造を示す概略図である。
【図２】本発明の自動機械式変速装置の概略図である。
【図３】本発明の自動機械式変速装置の部分断面図であ
る。
【図４】図２の変速機での典型的なシフトシーケンスの
グラフ図である。
【図５】図３の変速機の場合のシフトパターンの記号説
明図である。
【符号の説明】
１２ 変速装置 １４ 変速機 １６ エンジン ２０ トルクコンバータ ３２ スロットル制御装置 ３４ 燃料制御装置 ５０ 中央処理装置 ５４ インペラ ６０ タービン ７２ 変速機入力軸

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力軸（７２）及び出力軸（２２）を備え
    て該入力軸及び出力軸間の機械的歯車比による多段変速
    比を有する変速機（１４）と、燃料制御形エンジン（１
    ６）と、既知のトルク比および容量係数（Ｋ係数）を有
    して前記エンジン及び変速機間に駆動連結され、かつ前
    記エンジンと共転する入力部材（５４）及び前記変速機
    の入力軸（７２）と共転可能な出力部材（６０）を備え
    るトルクコンバータ（２０）と、運転者設定形スロット
    ル制御装置（３２）と、少なくとも１つの作動モードで
    作動して、運転者によるスロットル制御装置の設定に無
    関係に所望の回転速度で回転するようにエンジンへ燃料
    を供給する燃料制御装置（３４）と、少なくとも(i) エ
    ンジン速度（ＥＳ）、(ii)入力軸速度（ＩＳ）、及び(i
    ii) 連結歯車比（ＧＲ）を表す信号を含む変速装置の状
    態を表す入力信号を受け取って、論理規則に従ってそれ
    らを処理して、少なくとも燃料制御装置アクチュエータ
    を含む複数の装置アクチュエータへコマンド出力信号を
    送る中央制御ユニット（５０）とを有している形式の自
    動変速装置（１２）を制御する方法であって、 最大所望出力軸トルク（ＯＳmax トルク）を決定する段
    階と、 (i) 最大所望出力軸トルク、(ii)感知された入力軸速
    度、(iii) 連結歯車による機械的歯車比、(iv)トルクコ
    ンバータのトルク比、及び (v)トルクコンバータ容量係
    数（Ｋ係数）の関数として最大エンジン速度（ＥＳmax)
    を決定する段階とを有していることを特徴とする制御方
    法。
  2. 【請求項２】さらに、現在のエンジン速度を前記最大エ
    ンジン速度と比較し、さらに、前記現在のエンジン速度
    が前記最大エンジン速度を越えるとき、前記最大エンジ
    ン速度（ＥＳmax ）を越えないエンジン速度（ＥＳ）に
    なるように前記エンジンに燃料を供給するコマンド信号
    を前記燃料制御装置へ送ることを特徴とする請求項１の
    制御方法。
  3. 【請求項３】前記最大所望出力軸トルク（ＯＳmax トル
    ク）が、車両の動力伝達系統特性の関数として決定され
    る所定の定数値であることを特徴とする請求項２の制御
    方法。
  4. 【請求項４】変速機は機械式変速機であることを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれかの制御方法。
  5. 【請求項５】前記トルクコンバータ入力部材は、エンジ
    ンクランク軸（５６）に固定されて回転可能であり、前
    記トルクコンバータ出力部材は、前記装置（１２）の少
    なくとも１つの作動モードにおいて前記変速機入力軸に
    固定されて回転可能であることを特徴とする請求項１な
    いし３のいずれかの制御方法。
  6. 【請求項６】さらに、前記最大エンジン速度（ＥＳmax)
    を越えないエンジン速度（ＥＳ）になるように前記エン
    ジンに燃料を供給するコマンド信号を前記燃料制御装置
    へ送ることを特徴とする請求項１の制御方法。
  7. 【請求項７】前記最大所望出力軸トルク（ＯＳmax トル
    ク）が、車両の動力伝達系統特性の関数として決定され
    る所定の定数値であることを特徴とする請求項６の制御
    方法。
  8. 【請求項８】前記トルクコンバータ入力部材は、エンジ
    ンクランク軸（５６）に固定されて回転可能であり、前
    記トルクコンバータ出力部材は、前記装置（１２）の少
    なくとも１つの作動モードにおいて前記変速機の入力軸
    に固定されて回転可能であることを特徴とする請求項６
    または７の制御方法。
  9. 【請求項９】入力軸（７２）及び出力軸（２２）を備え
    て該入力軸及び出力軸間の機械的歯車比による多段変速
    比を有する変速機（１４）と、燃料制御形エンジン（１
    ６）と、既知のトルク比および容量係数（Ｋ係数）を有
    して前記エンジン及び変速機間に駆動連結され、かつ前
    記エンジンと共転する入力部材（５４）及び前記変速機
    の入力軸（７２）と共転可能な出力部材（６０）を備え
    る流体トルクコンバータ（２０）と、運転者設定形スロ
    ットル制御装置（３２）と、少なくとも１つの作動モー
    ドで作動して、運転者によるスロットル制御装置の設定
    に無関係に所望の回転速度で回転するようにエンジンへ
    燃料を供給する燃料制御装置（３４）と、少なくとも
    (i) エンジン速度（ＥＳ）、(ii)入力軸速度（ＩＳ）及
    び(iii)連結歯車比（ＧＲ）を表す信号を含む変速装置
    の状態を表す入力信号を受け取って、論理規則に従って
    それらを処理して、少なくとも燃料制御装置アクチュエ
    ータを含む複数の装置アクチュエータへコマンド出力信
    号を送る電子マイクロプロセッサベースの中央制御ユニ
    ット（５０）とを有している形式の車両用自動変速装置
    （１２）において車両動力伝達系統に加えられる動力伝
    達系統トルクを所定の最大値（ＯＳmax トルク）に制限
    する方法であって、 最大エンジン速度（ＥＳmax)を次式により決定すること
    を特徴とする制御方法。 ＥＳmax ＝ＩＳ＋（Ｋ係数）×［｛（ＯＳmax トルク）
    ／（歯車比）｝／（トルク比）］0.5 ただし、 ＩＳ＝現在の入力軸速度、 Ｋ係数＝トルクコンバータの容量係数 ＯＳmax トルク＝変速機出力軸に加えられる所定の最大
    動力伝達系統トルク 歯車比＝現在連結している歯車の機械的歯車比 トルク比＝トルクコンバータのトルク比
  10. 【請求項１０】さらに、現在のエンジン速度を前記最大
    エンジン速度と比較し、 前記現在のエンジン速度が最大エンジン速度を越えてい
    る場合、前記最大エンジン速度（ＥＳmax)を越えないエ
    ンジン速度（ＥＳ）になるように前記エンジンに燃料を
    供給するコマンド信号を前記燃料制御装置へ出力するこ
    とを特徴とする請求項９の制御方法。
  11. 【請求項１１】さらに、前記最大エンジン速度（ＥＳma
    x)を越えないエンジン速度（ＥＳ）になるように、前記
    エンジンに燃料を供給するコマンド信号を前記燃料制御
    装置へ出力することを特徴とする請求項９の制御方法。
  12. 【請求項１２】前記最大所望出力軸トルク（ＯＳmax ト
    ルク）が、車両の動力伝達系統特性の関数として決定さ
    れる所定の定数値であることを特徴とする請求項１０ま
    たは１１の制御方法。
  13. 【請求項１３】前記トルクコンバータ入力部材は、エン
    ジンクランク軸（５６）に固定されて回転可能であり、
    前記トルクコンバータ出力部材は、前記装置（１２）の
    少なくとも１つの作動モードにおいて前記変速機の入力
    軸に固定されて回転可能であることを特徴とする請求項
    ９ないし１２のいずれかの制御方法。
  14. 【請求項１４】入力軸（７２）及び出力軸（２２）を備
    えて該入力軸及び出力軸間の機械的歯車比による多段変
    速比を有する変速機（１４）と、燃料制御形エンジン
    （１６）と、既知のトルク比および容量係数（Ｋ係数）
    を有して前記エンジン及び変速機間に駆動連結され、か
    つ前記エンジンと共転する入力部材（５４）及び前記変
    速機の入力軸（７２）と共転可能な出力部材（６０）を
    備えるトルクコンバータ（２０）と、運転者設定形スロ
    ットル制御装置（３２）と、少なくとも１つの作動モー
    ドで作動して、運転者によるスロットル制御装置の設定
    に無関係に所望の回転速度で回転するようにエンジンへ
    燃料を供給する燃料制御装置（３４）と、少なくとも
    (i) エンジン速度（ＥＳ）、(ii)入力軸速度（ＩＳ）及
    び(iii) 連結歯車比（ＧＲ）を表す信号を含む変速装置
    の状態を表す入力信号を受け取って、論理規則に従って
    それらを処理して、少なくとも燃料制御装置アクチュエ
    ータを含む複数の装置アクチュエータへコマンド出力信
    号を送る中央制御ユニット（５０）とを有している形式
    の自動変速装置（１２）を制御する制御装置であって、 最大所望出力軸トルク（ＯＳmax トルク）を決定する規
    則と、 (i) 最大所望出力軸トルク、(ii)感知された入力軸速
    度、(iii) 連結歯車による機械的歯車比（歯車比）、(i
    v)トルクコンバータのトルク比（トルク比）及び(v) ト
    ルクコンバータ容量係数（Ｋ係数）の関数として最大エ
    ンジン速度（ＥＳmax)を決定する規則とを有しているこ
    とを特徴とする制御装置。
  15. 【請求項１５】さらに、現在のエンジン速度を前記最大
    エンジン速度と比較する規則と、前記現在のエンジン速
    度が前記最大エンジン速度を超えている場合、前記最大
    エンジン速度（ＥＳmax)を越えないエンジン速度（Ｅ
    Ｓ）になるように前記エンジンに燃料を供給するコマン
    ド信号を前記燃料制御装置へ出力する規則とを有してい
    ることを特徴とする請求項１４の制御装置。
  16. 【請求項１６】さらに、前記最大エンジン速度（ＥＳma
    x)を越えないエンジン速度（ＥＳ）になるように前記エ
    ンジンに燃料を供給するコマンド信号を前記燃料制御装
    置へ出力する規則を有していることを特徴とする請求項
    １４の制御装置。
  17. 【請求項１７】前記最大所望出力軸トルク（ＯＳmax ト
    ルク）が、車両の動力伝達系統特性の関数として決定さ
    れる所定の定数値であることを特徴とする請求項１５の
    制御装置。
  18. 【請求項１８】変速機は機械式変速機であることを特徴
    とする請求項１４ないし１７のいずれかの制御装置。
  19. 【請求項１９】前記トルクコンバータ入力部材は、エン
    ジンクランク軸（５６）に固定されて回転可能であり、
    前記トルクコンバータ出力部材は、前記装置（１２）の
    少なくとも１つの作動モードにおいて前記変速機入力軸
    に固定されて回転可能であることを特徴とする請求項１
    ４ないし１７のいずれかの制御装置。
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