JPH06174064A - シフト制御方法および装置 - Google Patents

シフト制御方法および装置

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JPH06174064A
JPH06174064A JP5191702A JP19170293A JPH06174064A JP H06174064 A JPH06174064 A JP H06174064A JP 5191702 A JP5191702 A JP 5191702A JP 19170293 A JP19170293 A JP 19170293A JP H06174064 A JPH06174064 A JP H06174064A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】選択されたシフトが受入可能であるかを決定し
て、実現可能なシフトだけを開始させるシフト制御方法
／装置を提供すること。 【構成】現在の車両作動状態において目標歯車比への選
択されたアップシフトが実現可能(208) か不可能(210)
かを決定して、実現不可能な選択アップシフトの開始を
禁止する、少なくとも一部自動化された機械式変速装置
(10)用の制御装置／方法が提供されている。アップシフ
トは目標歯車比における有効駆動ホィールトルク(206)
が現在の車両作動状態のアップシフト後に最小受入可能
な車両加速度を維持するのに十分であるならばアップシ
フトは実行される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも一部自動化
されている車両機械式変速装置のシフト動作を制御する
ための制御方法及び装置に関するものである。特に、本
発明は、機械式自動変速機用のシフト制御方法／装置に
関するもので、選択されたアップシフトをうまく完了で
きる確率を現在の車両作動状態に基づいて評価して、実
現可能なシフトだけを開始する。この実現可能なアップ
シフトは存在する車両作動状態において目標歯車比にア
ップシフトすることであり、最大有効エンジントルクが
少なくとも予め決められた最小車両加速度をもたらす。
【０００２】
【従来の技術】重量形トラック等の重量形車両及び自動
車の両方に対して、スロットルの開度すなわち位置、変
速機軸速度、車両速度、エンジン速度等を感知し、それ
らに従って車両変速機を自動的にシフトする全自動変速
装置が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させることによ
って選択歯車比が得られるようにした自動変速機と共
に、電子、油圧及び／または空気圧論理及びアクチュエ
ータを用いて機械式（すなわち確動）クラッチの連結及
び切り離しを行うことによって所望の歯車比が得られる
ようにした機械式自動変速機が含まれる。そのような変
速機の例が、米国特許第3,961,546 号、第4,081,065 号
及び第4,361,060 号に示されており、それらの特許の開
示内容は参考として本説明に含まれる。
【０００３】エンジン燃料供給量、スロットル位置、エ
ンジン、入力軸、出力軸及び／または車両の各速度を感
知して、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る
ことによって運転者による手動選択歯車比の変更をほぼ
全自動式に実行する電子制御装置を用いた半自動変速装
置が従来より公知である。そのような半自動機械式変速
装置の例として、米国特許第4,425,620 号、第4,631,67
9 号及び第4,648,290 号があり、それらの開示内容は参
考として本説明に含まれる。
【０００４】このような半自動機械式変速装置は、全自
動変速装置よりは幾分低価格であること、低速作動の場
合には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が不必要であることから非常に
よく受け入れられているが、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用
意、設置及び維持が必要であるので、用途によっては費
用が掛かりすぎることがある。
【０００５】一部自動化変速装置の変更形では、手動だ
けで制御されるエンジンスロットル手段及び／または手
動だけで制御されるマスタークラッチを備えた車両に用
いられる機械式変速装置のための半自動シフト実行装置
／方法を用いる。この装置は一般的に、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、比の変更または自動的
事前選択モードでの作動を運転者が選択できるように
し、またアップシフト、ダウンシフトまたはニュートラ
ルへのシフトの自動的事前選択の表示を行うための制御
／表示パネルまたは制御盤を設けている。変速機入力及
び出力軸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ことによって、(i) 同期
状態が存在するか、(ii)自動事前選択モードでは現在の
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
あるかを決定して、コマンド出力信号を変速機アクチュ
エータへ送ってそれがコマンド出力信号に従って変速機
をシフトさせることができるようにする電子制御装置
（ＥＣＵ）が設けられている。
【０００６】一定の状態では、予期されない及び／また
は望ましくないシフトを避けるために、自動事前選択シ
フトの事前選択及び／または実行が禁止される。運転者
がシフト禁止手段を解除できるようにする手段、例えば
手動でクラッチペダルを押圧する等の手段を設けること
が好ましい。自動的に事前選択されたシフトの実行を禁
止すべき状態には、比較的高速または比較的低速の車両
速度、車両ブレーキ及び／またはリターダの作動、及び
／または燃料スロットルがアイドル位置にある状態が含
まれる。
【０００７】制御／表示装置によって、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
トが表示され、また好ましくは運転者が高い段側の比、
低い段側の比またはニュートラルへのシフトを手動で選
択／事前選択することができるようにする。制御装置
は、手動または自動で事前選択されたシフトを取り消す
ことができることが好ましい。
【０００８】この一般形式の変速機は、米国特許第5,05
0,079 号、第5,053,959 号、第5,053,961 号、第5,053,
962 号、第5,063,511 号、第5,081,588 号、第5,089,96
2 号及び第5,089,965 号に開示されており、それらの開
示内容は参考として本説明に含まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の自動、半自動及
び／または一部自動シフト実行形車両用機械式変速装置
はそれの意図に合わせた用途には適しているが、車両の
作動状態によって完了できない試験的シフトがたびたび
開始されるため、全面的には満足できない。これは特
に、機械式自動変速機のアップシフトに問題があり、車
両が特に大きな抵抗及びエンジンに対して作動している
時、目標歯車比において、変速機が間近のダウンシフト
により続くアップシフトのサイクルを引き起こすときに
好ましくないハンチング現象をもたらす車両速度を維持
しかつ加速することはできない。
【００１０】このような事情に鑑みて従来技術の欠点を
最小限に抑えるか解決するために、本発明は、現在の連
結比から目標歯車比へのアップシフトが自動または手動
で選択されたことを感知した時、現在感知された車両の
作動状態に基づいて、選択されたシフトが実現可能また
は受入可能であるかを決定して、すなわち、目標歯車比
における駆動ホィールに加えられる有効なエンジントル
クが少なくとも予め決められた最小の車両加速度を与え
るのに十分であると決定して、実現可能なシフトだけを
開始させる、少なくとも一部自動化された車両用機械式
変速装置のためのシフト制御方法／装置を提供すること
を目的としている。
【００１１】
【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、アップシフト後に最小の受入可能な車両
加速度 (Ａ0)を決定し、現在の連結比から目標歯車比へ
のシフトの望ましさを決定し、少なくとも現在の連結比
と、(i) 現在のエンジントルク及び(ii)現在の車両加速
度を表す前記入力信号との関数として、現在の車両作動
状態において少なくとも前記最小の車両加速度 (Ａ0)を
維持するための予想駆動ホィールトルク (Ｔ0)を決定
し、(i) 現在の車両作動状態において前記最小の車両加
速度 (Ａ0)を維持するための予想駆動ホィールトルク
(Ｔ0)、(ii)選択された目標歯車比及び(iii) 前記目標
歯車比における駆動ホィールへの予想される最大有効ト
ルクの関数として、選択されたシフトを実行した場合に
目標歯車比の連結による受入状態を達成することが実現
可能か不可能かを決定し、た目標歯車比の連結による受
入状態を達成することが実現可能であると決定された時
だけ選択シフトを開始させる、各工程とを有しているこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】一部の機械式自動変速装置は、一定の条件下で
は（すなわち登坂時、ローギヤシフト時等）開始した一
部のシフトを受け入れて実行することができないと批判
されている。
【００１３】しかし、変速装置はあらゆる条件下におい
て全部のシフトを実行できる必要はない。現在の車両作
動状態において、目標歯車比への作動を受け入れること
ができない、通常アップシフトのとき、単に完了できな
いシフトを開始しないように判断できる能力が必要なだ
けである。
【００１４】本発明によれば、シフトの開始前に変速機
制御装置がシフト可能性について簡単な受動テストを行
う。このテストでは、運転者が気づかない程度にスロッ
トル量をわずかに瞬間的に変化させて、その反応を観察
する。反応に基づいて、シフト実現可能性が判断され、
実現不可能なアップシフトの要求は変更または取り消し
が行われる。
【００１５】合計車両重量ＣＶＷが大きく変動する車両
においてこれを達成するため、シフト制御装置が設けら
れ、この制御装置は、現在の連結比から目標歯車比（一
般的にエンジン燃料供給量、スロットル位置、エンジン
速度、車両速度及び／または現在の連結比の関数とし
て）へのアップシフトが選択された時、自動的にエンジ
ンの燃料供給量を短時間だけわずかに減少（約10％）さ
せ、車両加速度の変化を感知し、駆動ホィールでのトル
クを予測して、予め決められた最小の車両加速度を維持
し、この値と目標歯車比の予想最大有効トルクと比較
し、もし提案されたシフトが実現可能（受入可能）なシ
フトであるか（すなわち、最小の受入可能な車両加速度
が現在の車両作動状態において目標歯車比に達成させる
ことができるか）を決定する。提案のシフト（一般的に
アップシフト）が実現可能でない場合、シフト要求が変
更（すなわちスキップシフト要求を単段シフトに変更）
されるか、所定時間（例えば10秒間）は取り消される。
【００１６】バス、自走クレーン等のほぼ一定の総重量
（ＧＣＷ）の車両の場合、エンジントルクまたはエンジ
ントルクを表すパラメータを感知する、SAE （自動車技
術者協会） J 1922 プロトコルに定義されているような
電子データリンクを車両が装備していると仮定して、現
在の連結比から目標歯車比へのアップシフトが望まれて
いると決定された時、現在のエンジントルク及び車両加
速度を感知し、それからコントローラが、現在の車両作
動状態の目標歯車比において要求されるエンジントルク
を評価し、最小の受入可能な車両加速度を維持する。次
に、上記の論理を用いて提案のシフトが実現可能である
かを決定する処理に進む。
【００１７】従って、少なくとも一部自動化された車両
用機械式変速装置が与えられ、事前選択状態下におい
て、選択されたシフト、通常アップシフト、実現不可能
とみなされたシフトの開始を禁止することができる。
【００１８】
【実施例】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の詳細な説明を読めば明
らかになるであろう。
【００１９】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。「前方」及び
「後方」は、それぞれ従来通りに車両に取り付けた時の
変速機の前及び後端部を示しており、図１において変速
機の左側及び右側である。「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、
上記用語及びその派生語及び類似語に適用される。
【００２０】「複式変速機」は、多段前進速度主変速部
と多段速度補助変速部とを直列に接続して、主変速部で
選択された歯車減速比をさらに補助変速部で選択された
歯車減速比と組み合わせることができるようにした変速
またはチェンジギヤ伝達装置を表すために用いられてい
る。「同期クラッチアセンブリ」及び同様な意味の言葉
は、クラッチの部材がほぼ同期回転するまでそのクラッ
チの連結が試みられない確動クラッチによって選択歯車
を軸に非回転式に連結するために用いられるクラッチア
センブリを示している。比較的大きい容量の摩擦手段が
クラッチ手段と共に用いられて、クラッチ連結の開始時
にクラッチ部材及びそれと共転するすべての部材をほぼ
同期速度で回転させることができるようにしている。
【００２１】ここで使用されている「アップシフト」
は、低速歯車比から高速歯車比へのシフト動作のことで
ある。ここで使用されている「ダウンシフト」は、高速
歯車比から低速歯車比へのシフト動作のことである。こ
こで使用されている「低速歯車」、「ロー歯車」及び／
または「第１歯車」はすべて、変速機または変速部の最
低前進速度作動に用いられる歯車比、すなわち変速機の
入力軸に対して最高の減速比を有する歯車組のことであ
る。
【００２２】シフト動作の「選択方向」は、特定の歯車
比からの単段または多段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。
【００２３】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の自動事前選択モードを備えた半自
動機械式変速装置によって一部自動化された形式のレン
ジ形複式変速機10を示している。複式変速機10は、多段
速度主変速部12をレンジ形補助部14と直列に接続して構
成されている。変速機10は、ハウジングＨ内に収容され
ており、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を設けており、マス
タークラッチＣの入力すなわち駆動部18はエンジンクラ
ンク軸20に駆動連結され、従動部22は変速機入力軸16に
回転可能に固着されている。
【００２４】エンジンＥは、好ましくは電子的に燃料ス
ロットル制御され、SAE J 1922プロトコルに定義されて
いる形式の電子データリンクＤＬに連結されており、マ
スタークラッチＣはクラッチペダル（図示せず）等によ
って手動操作される。従来から公知のように、クラッチ
ペダルの手動でのオーバートラベル押圧によって作動す
る入力軸ブレーキ（図示せず）を設けることによって手
動アップシフトの迅速化を図ることができる。
【００２５】機械式変速機10に類似した変速機は公知で
あって、米国特許第3,105,395 号、第3,283,613 号及び
第4,754,665 号を参照すれば理解されるであろう。これ
らの特許の開示内容は参考として本説明に含まれる。
【００２６】図示の形式の一部自動化された車両用機械
式変速装置は、上記米国特許第5,050,079 号、第5,053,
959 号、第5,053,961 号、第5,053,962 号、第5,063,51
1 号及び第5,089,965 号を参照すればわかるであろう。
【００２７】本発明の制御方法／装置は図で示された形
式の機械式自動変速装置に特に有用性があるが、本発明
がこのような用途に制限されることはない。
【００２８】主変速部12では、入力軸16に入力歯車24が
取り付けられて、複数のほぼ同一の副軸アセンブリ26及
び26Ａをほぼ同一回転速度で同時に駆動できるようにな
っている。２つのほぼ同一の副軸アセンブリは、入力軸
16にほぼ同軸的に整合している主軸28の直径方向に向き
合う両側に配置されている。副軸アセンブリの各々は、
一部分だけが概略的に図示されているハウジングＨ内に
軸受32及び34によって支持されている副軸30を有してい
る。副軸の各々には、同一群の副軸歯車38、40、42、4
4、46及び48がそれと共転可能に固着されている。複数
の主軸歯車50、52、54、56及び58が主軸28を取り囲むよ
うに設けられており、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つが主軸28に選択的にク
ラッチ連結されてそれと共転できるようになっている。
クラッチカラー60はまた、入力歯車24を主軸28にクラッ
チ連結して入力軸16と主軸28との間を直結するためにも
使用できる。
【００２９】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
し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、公知の非同期複動作動
形ジョークラッチ形式にすることができる。
【００３０】シフトハウジングすなわちアクチュエータ
70は、圧縮空気等の圧縮流体によって作動され、米国特
許第4,445,393 号、第4,555,959 号、第4,361,060 号、
第4,722,237 号、第4,873,881 号、第4,928,544 号及び
第2,931,237 号を参照すれば明らかになる制御装置によ
って自動的に制御可能な形式のものであって、これらの
特許の開示内容は参考として本説明に含まれる。
【００３１】主軸歯車58は後進歯車であって、従来形の
中間アイドラ歯車（図示せず）を介して副軸歯車48と継
続的に噛み合っている。また、主変速部12には５段階の
選択可能な前進速度比が設けられているが、最も低い前
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減速比が非常に高い
ため、厳しい状態での車両の始動だけに使用され、高い
変速レンジでは一般的に使用されないローギア（クリー
パギア）と見なす必要がある場合が多いことにも注意さ
れたい。従って、主変速部12には５段階前進速度が設け
られているが、前進速度の４つだけが併用の補助レンジ
変速部14と組み合わされるので、一般的には「４＋１」
主部と呼ばれている。
【００３２】ジョークラッチ60、62及び64は３位置クラ
ッチであって、アクチュエータ70によって図示の中央非
連結位置、最右側連結位置または最左側連結位置に位置
決めされる。公知のように、クラッチ60、62及び64の１
つだけが一度に連結可能であって、その他のクラッチを
ニュートラル状態にロックするために主部インターロッ
ク手段（図示せず）が設けられている。
【００３３】補助変速レンジ部14には２つのほぼ同一の
補助副軸アセンブリ74及び74Ａが設けられており、その
各々は、ハウジングＨ内の軸受78及び80によって支持さ
れている補助副軸76を有しており、それに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。
補助部副軸歯車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、補助部副軸歯車84
は出力歯車88と常時噛み合っている。
【００３４】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
設けられて、複式変速機10の直接または高レンジ作動用
に歯車86を主軸28に、あるいは低レンジ作動用に歯車88
を出力軸90にクラッチ連結できるようになっている。複
式レンジ形変速機10の「シフトパターン」が図２に概略
的に示されている。レンジ部アクチュエータ96は、米国
特許第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、それらの開示内
容は参考として本説明に含まれる。
【００３５】レンジ形補助部14は、直歯またはらせん形
の歯車を用いた２速部として図示されているが、３つ以
上の選択可能なレンジ比及び／または遊星形歯車を備え
たスプリッタ／レンジ結合形補助部を用いたレンジ形変
速機にも本発明を適用できることを理解されたい。ま
た、クラッチ60、62及び64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、また変速部12及び／または
14を単一副軸形にすることもできる。
【００３６】自動事前選択作動モードを設けて変速機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 を用いることもできる。歯車82の
回転速度は、もちろん主軸28の回転速度の既知関数であ
り、またクラッチ92が既知位置に連結している場合に
は、出力軸90の回転速度の関数である。
【００３７】本発明の機械式変速装置のための自動事前
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。上記の機械式変速装置10に加えて、制
御装置104 には入力軸速度センサ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10
8 から、さらにスロットルペダルＰ位置センサ152 か
ら、データリンクＤＬを介してエンジンＥから入力信号
を受け取る電子制御装置106 、好ましくはマイクロプロ
セッサベースのものが含まれる。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。
【００３８】ＥＣＵは、参考として開示内容が本説明に
含まれる米国特許第4,595,986 号に記載されている形式
のものでよい。ＥＣＵは所定の論理規則に従って入力を
処理して、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ルド112 等の変速機
オペレータや運転者操作盤108 へ、またデータリンクＤ
Ｌを介してエンジンＥへコマンド出力信号を送る。
【００３９】好適な実施例では、運転者操作盤によって
運転者は現在の連結比からある方向のシフトまたはニュ
ートラルへのシフトを手動で選択するか、半自動事前選
択作動モードを選択することができ、現在の作動モード
（シフト動作の自動または手動事前選択）、現在の変速
機作動状態（前進、後進またはニュートラル）及び事前
選択されているがまだ実行されていない歯車比変更すな
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なわれ
る。
【００４０】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、それらが点灯することに
よって変速機10がそれぞれ前進駆動、ニュートラルまた
は後進駆動状態にあることを表示する。操作盤にはさら
に、運転者がアップシフト、自動事前選択モードまたは
ダウンシフトを選択できるようにする、選択的に点灯す
る３つの押しボタン120 、122 及び124 も設けられてい
る。押しボタン126 によってニュートラルへのシフトを
選択することができる。
【００４１】ボタン120 、122 、124 または126 のいず
れか１つを押圧することによって選択を行うことがで
き、ボタンを再度押圧することによって（ボタン120 、
124 及び126 の場合には実行前に）取り消されるように
してもよい。あるいは、スキップシフト用のコマンドと
してボタン120 及び124 を複数回押圧するように使用し
てもよい。もちろん、ボタン及び照明付きボタンを他の
選択手段、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で
きる。後進の選択用に個別のボタンまたはスイッチを設
けてもよいが、ニュートラルからのダウンシフトとして
後進を選択してもよい。また、ニュートラルは後進から
のアップシフトまたはローからのダウンシフトとして選
択することができる。
【００４２】作用を説明すると、手動でアップシフトま
たはダウンシフトを選択するためには、運転者が適当な
ボタン120 または124 を押圧する。すると、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
選択が取り消されるまで点灯する。
【００４３】あるいは、あるエンジン速度（例えば1700
RPM 以上）でアップシフトボタンが点灯して、ボタンを
押圧してアップシフトが選択されるまで点灯し続けるよ
うにしてもよい。
【００４４】選択されたシフトを実行するためには、ア
クチュエータ70を付勢して主変速部12をニュートラルに
シフトさせることができるようにマニホルド112 が事前
選択される。これは、運転者またはＥＣＵコントローラ
が手動で瞬間的にエンジンへの燃料供給量を増減させる
こと及び／またはマスタークラッチＣを手動または自動
的に切り離すことによってトルクを反転させることによ
って達成される。変速機がニュートラルへシフトし、ニ
ュートラルがＥＣＵによって確認される（ニュートラル
が所定時間、例えば1.5 秒間感知される）と、ニュート
ラル状態表示ボタン116 が点灯する。選択したシフトが
複式シフトである場合、すなわち主部12及びレンジ部14
の両方のシフト、例えば図２において第４速から第５速
へのシフトである場合、ＥＣＵは、ニュートラルがフロ
ントボックス内で感知された後に補助部アクチュエータ
96がレンジシフトを完了できるようにするコマンド出力
信号をマニホルド112 へ送る。
【００４５】レンジ補助部が適当な比に連結した時、Ｅ
ＣＵは感知された出力軸（車両）速度及び連結すべき比
に基づいて入力軸速度の使用可能範囲または帯域を計算
もしくは他の方法で決定して更新し続け、これによって
連結すべき比の許容できる同期連結が得られる。運転者
またはＥＣＵがスロットル操作によって入力軸速度を許
容範囲内まで低下させた時、ＥＣＵ106 はアクチュエー
タ70が連結すべき主部比を連結できるようにするコマン
ド出力信号をマニホルド112 に送る。
【００４６】照明付き押しボタン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）出力軸また
は車両速度及び／またはスロットルペダル位置に基づい
て、アップシフトまたはダウンシフトが必要かを決定し
て、それを事前選択する。アップシフトまたはダウンシ
フトが事前選択されて半自動的に実行されることが、照
明付き押しボタン120 または照明付き押しボタン124 を
点滅させるＥＣＵ106 からのコマンド出力信号及び／ま
たは可聴シフト警報信号によって運転者に知らされる。
運転者は、上記のような自動事前選択シフトの半自動実
行を開始するか、押しボタン122 を押圧して自動モード
及びそれによって事前選択されたシフトを取り消すこと
ができる。
【００４７】車両の作動状態によっては、自動的または
手動で選択されたシフトが完了できない場合、あるいは
完了しても受け入れられない場合がある。これらの状態
には一般的に、車両の積み荷が重い時及び／または泥
道、急坂の登り及び／または強い向かい風の中等の大き
い抵抗を受けながら走行している時のアップシフトが含
まれる。このような状態において、簡単なまたはスキッ
プ−アップシフト後に、目標歯車比における駆動ホィー
ルに有効なトルクが少なくとも車両速度を維持するのに
不十分であることがあり、車両はスローダウンし、ただ
ちにダウンシフトに続く好ましくない急速なアップシフ
ト（すなわち、ハンチング）が起こる。
【００４８】図示の機械式自動変速装置のアップシフト
のシーケンスが図６にグラフで示されている。線200
は、アップシフト点202 以前の駆動ホィールでの有効な
最大トルクを表す。点204 での目標歯車比にアップシフ
トを完了させた後、駆動ホィールへの有効な最大トルク
は線206 で表される。
【００４９】低い負荷状態において車両速度（すなわち
ゼロ加速度）を維持するために必要とするトルクは、線
208 で表され、高い負荷状態において、車両速度を維持
するために必要とするトルクは、線210 で表される。
【００５０】一般的に重量形トラックのデイーゼルエン
ジン（1000ポンド・フィート）と駆動車軸（4.11:1.0
比) において、駆動ホィールに有効なトルクは、1.89:1
の第６ギアで約7768ポンド・フィートとなり、1:1.37の
第７ギアでは約5631ポンド・フィートとなり、また1:1.
0 の第８ギアで約4110ポンド・フィートである。
【００５１】本発明のアップシフト制御方法／装置によ
れば、選択されたアップシフトについて受入可能か不可
能かを決定する評価がその開始前に行われ、受入不可能
な選択は変更されるか、取り消される。受入可能なシフ
トは、存在する車両作動状態において目標歯車比におけ
る少なくとも予め決められた最小車両加速度を許容する
シフトである。本発明の制御装置／方法によるアップシ
フトシーケンスが図５にフローチャートで概略的に説明
されている。
【００５２】総重量（ＧＣＷ）すなわち車両、燃料、
（あれば）積み荷、（あれば）乗客及び運転者の合計重
量が大きく変動する車両の場合、以上を達成するための
手順は以下の通りである。アップシフト（単段またはス
キップ）が装置コントローラによって選択されたことが
感知されると、ＥＣＵ106 はエンジンへの燃料供給量を
瞬間的にわずかに減少させることによってエンジントル
クの既知の瞬間微量減少を発生させるコマンドをデータ
リンクＤＬで送り出す。例えば、エンジントルクの10％
を１秒間以内で減少させれば十分であり、運転者にはわ
からない（気づかない）であろう。この時間中、車両
（出力軸）加速度の変化が感知される。この情報から、
装置は受入可能な最小の車両加速度（通常ゼロ加速度）
を達成するための駆動ホィールトルクがどのようなもの
であるか、すなわち線208 または210の値を決定するこ
とができる。
【００５３】この情報と、エンジントルクおよび駆動歯
車比率すなわち線200 および206 等の現在値または学習
値に基づいて、ＥＣＵは現在の車両作動状態で装置が提
案のシフトをうまくかつ完全に受入可能であるかどうか
を決定する。この情報に基づいて、制御装置は(i) 提案
のシフトを実行するためのコマンド信号を発生するか、
(ii)提案のシフトを変更させる（一般的にスキップアッ
プシフトよりもむしろ単段アップシフトを命令する）
か、(iii) 所定時間（例えば約10秒間）はシフト要求を
取り消し／禁止することができる。
【００５４】要約すると、車両のゼロ加速度で必要とさ
れるホィールトルクはほぼ次の関係で表される。
【００５５】Ｔo ＝Ｔi −（ＣＷＡi) 但し、Ｔi ＝ 車両加速度ｉでの駆動ホィールトルク Ｃ ＝ 定数 Ａi ＝ トルク設定ｉでの車両加速度 Ｗ ＝ 車両総重量 車両総重量Ｗ及び定数Ｃの値は、エンジントルクの瞬間
減少中に車両加速度の対応変化を決定することによって
決定される。
【００５６】上記関係から次の式が得られる。
【００５７】Ｔ ＝ Ｃ1 Ｗ＋Ｃ2 Ｖ2 ＋Ｃ3 ＧＷ＋Ｃ
4 Ｗ／ｇ（Ａ） 但し、Ｔ ＝ エンジントルク Ｗ ＝ 車両総重量 Ｖ ＝ 車両速度 Ｇ ＝ 勾配に比例した係数 Ａ ＝ 現在の加速度 Ｃi ＝ 駆動列及び連結歯車比に関連した定数であり、
さらにＣi Ｗ は、転がり抵抗に打ち勝つために駆動ホ
ィールに送られるエンジントルクを表し、Ｃ2 Ｖ2 は、
空力抵抗に打ち勝つために駆動ホィールに送られるエン
ジントルクを表し、Ｃ3 ＧＷは、登坂抵抗に打ち勝つた
めに駆動ホィールに送られるエンジントルクを表し、Ｃ
4(Ｗ／ｇ）Ａは、加速度Ａを得るために駆動ホィールに
送られるエンジントルクを表している。
【００５８】エンジントルクのＴ1 からＴ2 への変化は
次のように表される。
【００５９】Ｔ1 −Ｔ2 ＝Ｃ1(Ｗ−Ｗ) ＋Ｃ2(Ｖ2 1−Ｖ
2 2）＋Ｃ3 Ｇ（Ｗ−Ｗ）＋Ｃ4(Ｗ／ｇ)(Ａ1 −Ａ2) Ｗ−Ｗ＝０、Ｖ2 1−Ｖ2 2＝０（Ｖ1 はＶ2 にほぼ等し
い）、Ｃ＝Ｃ4 ／ｇであることを考えると、上記関係は
次のように書き換えられる。
【００６０】Ｔ1 −Ｔ2 ＝ＣＷ (Ａ1 −Ａ2)、または （Ｔ1 −Ｔ2 ）／ (Ａ1 −Ａ2) ＝ ＣＷ Ａ2 をゼロ加速度に設定すると、 Ｔ1 −Ｔ2 ＝ ＣＷ（Ａ1) Ｔ2 ＝Ｔ1 −（ＣＷＡ1) バスのように車両総重量が既知のほぼ一定値である場
合、ＣＷの値を事前決定して記憶することができ、この
ため現在のエンジントルク（Ｔ1)及び車両加速度（Ａ1)
を感知してＴ0 ＝Ｔ1 −（ＣＷＡ1)を解くことによっ
て、現在の作動状態でのゼロ車両加速度での駆動ホィー
ルトルクを決定することができる。
【００６１】変更形の運転者制御及び表示盤130 が図４
に示されている。ジョイスティック132 がその中心位置
から弾性バイアスに抵抗しながら移動して、図示のよう
にそれぞれ上下左右への移動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ま
たはダウンシフトが事前選択されたことを表示できる。
表示ライト138 及び140 が点灯することによって、それ
ぞれ車両の前進または後進作動モードが表示される。表
示ライト142 は、安定的に点灯することによって変速機
のニュートラル状態を表示し、点滅することによって事
前選択されているがまだ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 が点灯することによっ
て、装置104 が自動事前選択作動モードで作動中である
ことが表示される。
【００６２】従って、変速機シフトアクチュエータ(112
/70/96) 、電子エンジン制御装置及びデータリンクＤＬ
と２つの速度入力を車両用機械式変速装置に加えるだけ
でよい自動化機械式変速装置用の比較的簡単で低価格の
シフト実行制御装置／方法が提供されていることがわか
るであろう。これらの２つの速度入力とエンジンデータ
リンク及び運転者操作盤からの入力とを受け取って、コ
マンド出力信号をエンジン、アクチュエータ及び運転者
操作盤の表示部へ送る電子制御装置106 も設けられてい
る。この装置は、手動または自動的に事前選択されたシ
フトの現在の車両作動状態における実現可能性を自動的
に評価して、そのような提案のシフトを実行させるか、
変更または取り消させる。
【００６３】以上に本発明をある程度詳細に説明してき
たが、本発明の精神の範囲内において形式及び詳細に様
々な変更を加えることができることを理解されたい。
【００６４】
【発明の効果】本発明のアップシフト制御方法／装置に
よれば、現在の車両作動状態において目標歯車比への選
択されたアップシフトが実現可能か不可能かを決定し
て、実現不可能な選択アップシフトの開始を禁止するの
で、そのシフトの実行を開始前に評価でき、現在の車両
作動状態に合わせて選択されたアップシフト動作を制御
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置によって一部自動化された車両用
機械式変速装置の概略図である。
【図２】図１の変速機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のための自動事前選択
及び半自動シフト実行装置の概略図である。
【図４】図３の装置のための変更形操作盤の概略図であ
る。
【図５】本発明の制御方法のフローチャートである。
【図６】実現可能及び実現不可能な試行シフトの両方を
説明するアップシフト事象のグラフである。
【符号の説明】
10 多段チェンジギヤ変速機 16 変速機入力軸 70 主部アクチュエータ 90 変速機出力軸 96 補助部アクチュエータ 98 入力軸速度センサ 100 出力軸速度センサ 106 電子制御装置 112 ソレノイドマニホルド 120、124、132 押しボタン

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め決まったトルク容量を有する制御燃
    料スロットル制御形エンジン(E) と、複数の既知の歯車
    比、入力軸(16)及び車両駆動ホィールを駆動する出力軸
    (90)を備えた多段速度チェンジギヤ機械式変速機(10)
    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、車両速度を表す第２入力信
    号を発生する第２センサ(100) と、エンジントルクを表
    す入力信号を発生する第３センサ(DL)と、変速機のシフ
    トを制御するための変速機アクチュエータ(112、70、96)
    とを有する車両用機械式チェンジギヤ変速装置の少なく
    とも一部自動化された選択されたシフト実行を制御する
    制御方法であって、 アップシフト後に最小の受入可能な車両加速度 (Ａ0)を
    決定し、 現在の連結比から目標歯車比へのシフトの望ましさを決
    定し、 少なくとも現在の連結比と、(i) 現在のエンジントルク
    及び(ii)現在の車両加速度を表す前記入力信号との関数
    として、現在の車両作動状態において少なくとも前記最
    小の車両加速度 (Ａ0)を維持するための予想駆動ホィー
    ルトルク (Ｔ0)を決定し、 (i) 現在の車両作動状態において前記最小の車両加速度
    (Ａ0)を維持するための予想駆動ホィールトルク (Ｔ
    0)、(ii)選択された目標歯車比及び(iii) この目標歯車
    比における駆動ホィールへの予想される最大有効トルク
    の関数として、選択されたシフトを実行した場合に目標
    歯車比の連結による受入状態を達成することが実現可能
    か不可能かを決定し、 目標歯車比の連結による受入状態を達成することが実現
    可能であると決定された時だけ選択シフトを開始させ
    る、各工程とを有していることを特徴とする制御方法。
  2. 【請求項２】 現在の車両作動状態において少なくとも
    前記最小の車両加速度 (Ａ0)を維持するための予想駆動
    ホィールトルク (Ｔ0)を決定する工程は、 現在の連結比にある間に、エンジントルクを第１トルク
    値（Ｔ1)から第２トルク値（Ｔ2)に変化させ、 前記第１及び第２エンジントルク値の両方での車両加速
    度（Ａ1,Ａ2)を決定する工程を有していることを特徴と
    する請求項１の制御方法。
  3. 【請求項３】 エンジントルク値の変化は、前記第１ト
    ルク値の約10％以下であり、かつ約１秒以下の時間で起
    こることを特徴とする請求項２の制御方法。
  4. 【請求項４】 アップシフト後の予め決められた最小の
    受入可能な車両加速度 (Ａ0)がゼロにほぼ等しいことを
    特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方
    法。
  5. 【請求項５】 予め決まったトルク容量を有する制御燃
    料スロットル制御形エンジン(E) と、複数の既知の歯車
    比、入力軸(16)及び車両駆動ホィールを駆動する出力軸
    (90)を備えた多段速度チェンジギヤ機械式変速機(10)
    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、車両速度を表す第２入力信
    号を発生する第２センサ(100) と、エンジントルクを表
    す入力信号を発生する第３センサ(DL)と、変速機のシフ
    トを制御するための変速機アクチュエータ(112、70、96)
    とを有する車両用機械式チェンジギヤ変速装置の少なく
    とも一部自動化された選択されたシフト実行を制御する
    制御装置であって、 アップシフト後に予め決められた最小の受入可能な車両
    加速度 (Ａ0)を表す値を記憶する手段と、 現在の連結比から目標歯車比へのシフトの望ましさを決
    定する手段と、 少なくとも現在の連結比と、(i) 現在のエンジントルク
    及び(ii)現在の車両加速度を表す前記入力信号との関数
    として、現在の車両作動状態でかつ駆動ホィールへのエ
    ンジントルクがゼロの時に、少なくとも前記最小の車両
    加速度 (Ａ0)を維持するための予想駆動ホィールトルク
    (Ｔ0)を決定する手段と、 (i) 現在の車両作動状態において前記最小の車両加速度
    (Ａ0)を維持するための予想駆動ホィールトルク (Ｔ
    0)、(ii)選択された目標歯車比及び(iii) この目標歯車
    比における駆動ホィールへの予想される最大有効トルク
    の関数として、選択されたシフトを実行した場合に目標
    歯車比の連結による受入状態を達成することが実現可能
    か不可能かを決定する手段と、 目標歯車比の連結による受入状態を達成することが実現
    可能であると決定された時だけ選択シフトを開始させる
    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】 現在の車両作動状態におけるアップシフ
    ト後に、少なくとも前記最小の車両加速度を維持するた
    めの予想駆動ホィールトルク (Ｔ0)を決定する手段は、 エンジントルクを第１トルク値（Ｔ1)から第２トルク値
    （Ｔ2)に変化させる手段と、前記第１及び第２エンジン
    トルク値の両方での車両加速度（Ａ1,Ａ2)を決定する手
    段とを有していることを特徴とする請求項５の制御装
    置。
  7. 【請求項７】 エンジントルク値の変化は、前記第１ト
    ルク値の約10％以下であり、かつ約１秒以下の時間で起
    こることを特徴とする請求項６の制御装置。
  8. 【請求項８】 アップシフト後の予め決められた最小の
    受入可能な車両加速度 (Ａ0)がゼロにほぼ等しいことを
    特徴とする請求項７に記載の制御方法。
  9. 【請求項９】 車両速度を表す入力信号は、出力軸(90)
    の回転速度を表す信号であることを特徴とする請求項１
    の制御方法。
  10. 【請求項１０】 現在の車両作動状態において、少なく
    とも最小の受入可能なアップシフト後の車両加速度 (Ａ
    0)を維持するための予想駆動ホィールトルク(Ｔ0)は、
    式： Ｔ0 ＝Ｔ1 − (ＣＷＡi) ここで、 Ｔ1 は、車両加速度ｉに対する駆動ホィールトルクを表
    す値である。Ａi は、駆動ホィールトルク設定ｉにおけ
    る車両加速度を表す値である。Ｗ は、全体の車両重量
    を表す値である。Ｃ は、定数である。の関数として決
    定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの制
    御方法。
  11. 【請求項１１】 ＣＷが表す値は、式： (Ｔ1 −Ｔ2)/(Ａ1 −Ａ2) ここで、 Ａ2 は第２エンジントルク値での車両加速度を表す値で
    ある。Ｔ2 はＴ1 に等しくない既知の第２エンジントル
    ク値である。の関数として決定されることを特徴とする
    請求項12の制御方法。
  12. 【請求項１２】 車両速度を表す入力信号は、出力軸(9
    0)の回転速度を表す信号であることを特徴とする請求項
    ５の制御装置。
  13. 【請求項１３】 現在の車両作動状態において、少なく
    とも最小の受入可能なアップシフト後の車両加速度 (Ａ
    0)を維持するための予想駆動ホィールトルク(Ｔ0)は、
    式： Ｔ0 ＝Ｔ1 − (ＣＷＡi) ここで、 Ｔ1 は、車両加速度ｉに対する駆動ホィールトルクを表
    す値である。Ａi は、駆動ホィールトルク設定ｉにおけ
    る車両加速度を表す値である。Ｗ は、全体の車両重量
    を表す値である。Ｃ は、定数である。の関数として決
    定されることを特徴とする請求項５〜８のいずれかの制
    御装置。
  14. 【請求項１４】 ＣＷが表す値は、式： (Ｔ1 −Ｔ2)/(Ａ1 −Ａ2) ここで、 Ａ2 は第２エンジントルク値での車両加速度を表す値で
    ある。Ｔ2 はＴ1 に等しくない既知の第２エンジントル
    ク値である。の関数として決定されることを特徴とする
    請求項13の制御装置。
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