JPH0659790B2 - 自動トランスミツシヨン装置 - Google Patents

自動トランスミツシヨン装置

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JPH0659790B2
JPH0659790B2 JP60202492A JP20249285A JPH0659790B2 JP H0659790 B2 JPH0659790 B2 JP H0659790B2 JP 60202492 A JP60202492 A JP 60202492A JP 20249285 A JP20249285 A JP 20249285A JP H0659790 B2 JPH0659790 B2 JP H0659790B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動式機械的トランスミッションのような、
複数の歯車減衰比を与える自動式パワートランスミッシ
ョン、及びそのための自動トランスミッション装置に関
し、特に、スロットル制御型のエンジンと自動トランス
ミッションを備え、車両又は出力軸速度、入力軸又はエ
ンジンの速度、スロットル位置等々のような測定又は計
算の一方又は双方によって求められたパラメータに基づ
いて歯車選択とシフト決定がなされそして実行される自
動トランスミッション装置に関し、さらに、より詳細に
は、操縦者によって選択可能であり、高い抵抗作動のた
めの作動モードを有していて、高い駆動比へのアップシ
フトは、もし、現在のスロットル位置のようなある選定
されたスロットル位置において、シフト後に期待される
エンジンの出力パワーがシフト前のエンジンの出力パワ
ーと少なくとも等しいなら、その時にのみ生じるように
した自動トランスミッション装置に関する。
（従来の技術） かみ合いクラッチを利用した自動式機械型と摩擦クラッ
チを利用した遊星歯車型の自動トランスミッションを用
いることは、両方の場合ともそのための制御装置と同様
に、従来から良く知られている。歯車選択及びシフト決
定が、車両速度、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、スロットルの全押下（即ち、“キックダウ
ン”）、ブレーキ機構の作動、現在係合中の歯車比、等
々の何らかの測定又は計算のいずれか一方又は双方で求
められたパラメータに基づいてなされるような自動トラ
ンスミッション用電気的制御装置は従来技術として知ら
れている。かかる車両用自動トランスミッション制御装
置の例は、米国特許第4,361,060号；同第4,073,203号；
同第4,253,348号；同第4,038,889号；同第4,226,295
号；同第3,776,048号；同第4,208,929号；同第4,039,06
1号、同第3,974,720号及び同第3,942,393号の各明細書
に記載されているので、ここではこれらの全明細書は文
献名を挙げるに留めておく。
（発明が解決しようとする問題点） 上記の自動トランスミッション制御装置、及び同様の装
置は、検出されたパラメータの観点で燃料経済と車両性
能のいずれか一方又は双方を最適にしようとする所望の
歯車比を選定しそして次にこの選定した歯車比へのシフ
トを命令することによって自動トランスミッションを制
御するには有効であるが、一つ又は複数のパターン（普
通にはシフトポイント曲線とも称される）を発生するの
に利用される予め定められたプログラムは、最良でも、
燃料効率操作と所望の車両性能操作との妥協であり、オ
フロードの高ローリング抵抗車両動作のための操縦者選
択可能な自動モードを提供しない、或いはオフロードの
作動モードのための、所定のスロットル位置に対してエ
ンジンパワー出力がアップシフト後に、アップシフト前
のエンジンパワー出力に少なくとも等しいということを
確実にするシフトパターンを提供しない、のいずれか又
は双方の理由のために、かかる制御装置は全体的に容認
できるものでは必らずしもなかった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、操縦者が選択したオフロード又は高抵抗車両作動状
態を検知し、これによって発生したシフトパターンを修
正する自動トランスミッション用の新規で且つ改良され
た自動トランスミッション装置を提供することが本発明
の一つの目的であり、 本発明の他の目的は、操縦者が選択可能なオフロード又
は高抵抗作動モードを有していて、もしエンジンの、現
在の出力軸速度とスロットル位置の下での、次段の高い
駆動比における出力パワーが、現在係合中の駆動比での
出力パワーに少なくとも等しい場合のみにアップシフト
が生じるような改良された自動トランスミッション装置
を提供することである。
（問題点を解決するための手段） 本発明による第１の発明は、スロットル制御型のエンジ
ン、操縦者作動式のスロットル制御手段、操縦者作動式
の作動モード選択手段、及び前記エンジンに作動的に連
結されたトランスミッション入力軸とトランスミッショ
ン出力軸との間で、選択的に係合可能な複数個の歯車比
組合せを有するトランスミッションを有していて、さら
に前記スロットル制御手段の位置を表わす入力信号、前
記エンジンの回転速度を表わす入力信号及び、前記出力
軸の回転速度を表わす入力信号を含む複数個の入力信号
を受け取る手段を有する中央処理装置を有してなり、該
処理装置は前記入力信号をプログラムに従って処理して
入力信号の所与の組合せに対して予め定められた歯車比
を提供すると共に、出力信号を発生してそれによりトラ
ンスミッション装置を前記プログラムに従って作動させ
る手段と、前記トランスミッションと関連していて前記
処理装置からの前記出力信号に応答して前記歯車比の組
合せの中の一つの係合を行なうように前記トランスミッ
ションを作動させるのに有効な手段とを含んでいる、車
両用自動トランスミッション装置において、前記入力信
号は、さらに少なくとも二つの選択可能な前進車両作動
モードのうちの一つを操縦者が選択したことを表わす入
力信号を含んでおり、前記選択可能な前進作動モードの
一つにおける前記プログラムは、現在のスロットル位置
及び出力軸速度でのエンジン速度において、次段の高い
歯車比におけるエンジンの出力パワーが現在のエンジン
出力パワー以上のとき、前記トランスミッションを次段
の高い歯車比へアップシフトさせる出力信号を発生する
のに有効であるとしたことを特徴とするものである。
本発明による第２の発明は、スロットル制御型のエンジ
ン、縦者作動式のスロットル制御手段、操縦者作動式の
作動モード選択手段、及び前記エンジンに作動的に連結
されたトランスミッション入力軸とトランスミッション
出力軸との間で、選択的に係合可能な複数個の歯車比組
合せを有するトランスミッションを有していて、さらに
前記スロットル制御手段の位置を表わす入力信号、前記
エンジンの回転速度を表わす入力信号及び、前記出力軸
の回転速度を表わす入力信号を含む複数個の入力信号を
受け取る手段を有する中央処理装置を有してなり、該処
理装置は、前記入力信号をプログラムに従って処理して
入力信号の所与の組合せに対して予め定められた歯車比
を提供すると共に、出力信号を発生してそれによりトラ
ンスミッション装置を前記プログラムに従って作動させ
る手段と、前記トランスミッションと関連していて前記
処理装置からの前記出力信号に応答して前記歯車比の組
合せの中の一つの係合を行なうように、前記トランスミ
ッションを作動させるのに有効な手段とを含んでいる、
車両用自動トランスミッション装置において、前記入力
信号は、さらに少なくとも二つの選択可能な前進車両作
動モードのうちの一つを操縦者が選択したことを表わす
入力信号を含んでおり、前記選択可能な前進作動モード
の一つにおける前記プログラムは、エンジンの出力パワ
ーが、次段の高い歯車比において、そして最大スロット
ル位置及び現在の出力軸速度におけるエンジンの出力パ
ワー以下であるようなエンジン速度においてのみ、前記
トランスミッションを次段の高い歯車比へアップシフト
させる出力信号を発生するのに有効であるというもので
ある。
（作用） 本発明によれば、従来技術の欠点は、エンジン速度、出
力軸速度、及びスロットル位置を含む測定と計算のいず
れか一方又は両方で求められたパラメータに基づいて歯
車選択及びシフト決定がなされ且つ実行され、そしてシ
フトパターンを与える予め定められたプログラムが操縦
者選択の高抵抗車両作動状態を認識し、そして発生した
シフトパターンを修正し、従ってかかる作動状態の間で
も最適の車両性能を提供するという自動式機械的トラン
スミッションのような、自動トランスミッションのため
の制御装置、好ましくは電子式又はマイクロプロセッサ
のいずれか一方又は両方に基づく制御装置を提供するこ
とによって、克服又は最小限に抑えることができる。
上記のことは、検知又は算出されたエンジン速度及びス
ロットル位置に基づいてシフトパターンを発生する中央
処理装置を含み、そしてシフトパターン、少なくともア
ップシフトが命令されるシフト線が、操縦者が高抵抗車
両作動状態に対して自動モードでの作動を望んでいるこ
とを検知する処理装置に応答して修正されるようなトラ
ンスミッション制御装置を提供することによって成就さ
れる。
出願人は、車両重積載下、急傾斜面上、砂又は泥中、等
々のような、車両運動に対する高抵抗時の適正な作動に
は、所与のスロットル設定に対して、アップシフト後の
エンジンパワー出力がアップシフト前のエンジンパワー
出力に少なくとも同程度に大きいことを必要とすると決
定した。従って、選択可能な高抵抗（“オフロード”）
作動モードにおいては、処理装置は、検知されたスロッ
トル位置及び出力軸速度（即ち、車両速度）に対して
は、エンジン出力パワーが次段の高い歯車比において、
そして同じスロットル設定と出力軸速度とで、エンジン
の出力パワー以下か又は等しいようなエンジン速度にお
いてのみ、アップシフトを命令することになる。
これに代えて、処理装置は、次段の高い歯車比において
そして同じスロットル位置と出力軸速度におけるエンジ
ン出力パワーを決定し、そして予め定めた出力パワーが
アップシフト前のエンジン出力パワーに少なくとも等し
くなるまでアップシフトを命令しない、公式又は参照用
テーブルのような、手段を設けてもよい。
このように、選択可能な高抵抗又はオフロード作動モー
ドにおいては、トランスミッションは、エンジンが次段
の高い歯車比においてそして同じスロットル位置で、車
両荷重を牽引することができなければアップシフトされ
ない。
（実施例） 以下本発明の実施例を、図面に基づいて説明すると、第
１図には、摩擦式マスタークラッチ１４を介して、ディ
ーゼルエンジンとして良く知られたようなスロットル制
御型エンジン１２によって駆動される自動式の多速度歯
車変速トランスミッション１０が概略的に図示されてい
る。自動式トランスミッション１０の出力部は、従来技
術において良く知られているようなドライブアクスルの
ディファレンシャル、トランスファーケース等のような
適当な車両部品に対する駆動連結に採用された出力軸１
６である。上記の動力列の部品は、幾つかの機器によっ
て作動され且つモニタされるが、これら機器については
各々を後でより詳細に記述することにする。これらの機
器には、操縦者の制御による車両スロットル又は他の燃
料スロットル装置の位置を検出するスロットル位置又は
スロットル開口のモニタ組立体１８、エンジンの回転速
度を検出するエンジン速度センサ２０、クラッチ１４を
係合及び係合離脱させるクラッチオペレータ２２、トラ
ンスミッション入力軸の速度センサ２４、トランスミッ
ション１０を選定された歯車比へシフトさせるトランス
ミッションオペレータ２６、及びトランスミッション出
力軸の速度センサ２８が含まれる。
上記の機器は、中央処理装置３０への情報の供給と中央
処理装置３０からの命令を受入れのいずれか一方又は双
方を行なう。中央処理装置３０には、好ましくはマイク
ロプロセッサをベースとしたアナログ式とデジタル式の
いずれか又は両方式の電子的計算と論理との回路が含ま
れるが、この回路の詳細な形状及び構造は本発明の何ら
一部も形成しない。中央処理装置はまた、操縦者が車両
の後進（Ｒ）、中立（Ｎ）、オンハイウェイ前進駆動
（Ｄ）又はオフロード前進駆動（Ｄ１）の作動モードを
選択する手段であるシフト制御組立体３２からの情報を
受け入れもする。選択可能なＤ１位置を設けるのに代え
て、別個にオンハイウェイ／オフロードのセレクタスイ
ッチを設けてもよい。電源（図示せず）又は圧力流体源
（図示せず）のいずれか一方又は双方が、種々の検出、
作動又は処理装置に対する、電気的又は空気圧による駆
動力を提供する。上記の型式の駆動列の部品及びそれら
のための制御は従来技術において知られておりそして上
記の米国特許第3,776,048号；同第4,038,889号；同第4,
226,295号及び同第4,361,060号の各明細書を参照するこ
とによってより詳細に理解することができる。
知られているように、中央処理装置３０は、センサ１８
からは現在のスロットル位置を表わす入力を、センサ２
０からは現在のエンジン速度を表わす入力を、センサ２
４からは現在のトランスミッション入力軸速度を表わす
入力を、センサ２８からは現在のトランスミッション出
力軸速度を表わす入力を、そしてセンサ３２からは車両
の操縦者又は運転者によって選択された作動モードを表
わす入力を直接受け入れる。これらの直接入力に加え
て、中央処理装置３０には、センサ２０からの入力信号
を微分してエンジンの加速度を表わす算術信号を与える
回路、センサ２４及び２８からの入力信号を比較して現
在係合している歯車比を計算する手段、現在係合してい
る歯車比をセンサ２８からの信号と比較して、算出され
たエンジン速度を与える回路手段、及びスロットルの全
絞り又は全開を検出する手段を設けてもよい。中央処理
装置はまた、ある種の入力又は算出情報のどちらか又は
双方を記憶するためのメモリ手段及び予め定められた事
象が生じた時にメモリ手段をクリアするための手段とを
含んでもよい。加えて、中央処理装置は、既知の割合で
減衰し、そして予め定められた事柄が生じた時にリセッ
トされる所定の時間間隔を計るキャパシタのような同期
装置を含んでもよい。上記の機能を与える特定の回路は
従来技術で知られており、その例は、前述の米国特許第
4,361,060号明細書を参照することで見ることができ
る。
もちろん、装置がロックアップしているとする（マスタ
ークラッチは辷りを生じていない）と、入力軸の速度と
エンジンの速度とは等しい。加えて、エンジン（又は入
力軸）速度、出力軸速度及び現在係合中の駆動比のうち
任意の二つを表わす入力信号を与えると、処理装置はこ
れらパラメータの三つ全てを検出又は計算することがで
きる。さらに、既知の駆動列を仮定すると、出力軸速度
は車両速度を表わすことになりそしてまた逆も成立する
であろう。
中央処理装置３０に組み入れられたメモリ手段は、直前
のシフトの方向（即ち、アップシフト又はダウンシフ
ト）、スロットルの位置、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ができる。メモリ手段
は、エンジン又は車両の速度が予め定められた限界を越
えること、スロットルの全開、予め定められた限界を越
える操縦者のスロットル設定、ギアチェンジの発生等の
特別の事象が発生した時にリセットするようにしてよ
い。
センサ18,20,24及び28は、これらセンサによってモニタ
されるパラメータに比例するアナログ又はデジタル信号
を発生するものであれば、任意の既知の型式又は構造の
ものでよい。同様に、オペレータ22及び26は、処理装置
30からの命令信号に応答して作動を実行するものであれ
ば任意の既知の電気的、空気的又は電気−空気的な型式
のものでよい。センサ18はまた、同期シフト状態を達成
するために、エンジンへの燃料供給を変更するオペレー
タとしてもよい。
中央処理装置の一つの目的は、プログラム及び現在又は
記憶されたパラメータに従って、トランスミッションが
作動すべき最適の歯車比を選択すること、そしてもし必
要であれば現在又は記憶中の、いずれか一方又は両方の
情報に基づいて選定された最適の歯車比に、ギアチェン
ジ又はシフトを命令することである。
中央処理装置のプログラム又は理論規則の主たる目的
は、シフトパターン、又は第３図に示されているような
シフトポイント曲線を発生させることである。中央処理
装置によって発生されるシフトポイント曲線は、トラン
スミッションが現在得ている歯車比を維持すべきか、次
の高い歯車比へアップシフトすべきか又は次の低い歯車
比へダウンシフトすべきかを決定するであろう。シフト
ポイント曲線は、現在の又は記憶された情報に基づいて
作用する予め定められたプログラムによって決定され、
そして通常は、最も燃料効率の良さそうな歯車比におけ
る作動と車両の最適性能特性を与える歯車比における作
動との間の妥協を与えるように選択される。第３図にグ
ラフ的に図示されたシフトポイント曲線は、燃料消費率
として表わされる（同様にしばしば最大スロットル位置
のパーセントで表示される）スロットル位置と、エンジ
ン速度との両方の関数である。エンジン速度は直接に検
出してもよいが、好ましくは、駆動烈のロックアップ状
態におけるエンジン速度に対応しそして出力軸速度に、
従来技術において知られているようにシフト変遷中は変
化することのない、適当な歯車比を掛け合わすことによ
って決定される、計算上のエンジン速度である。
入力軸速度、出力軸速度、車両速度等のような他の検出
された又は算出された被監視速度は、第３図に表わされ
たシフトポイント曲線におけるエンジン速度の代わりに
用いてよいことが理解されるであろう。
自動トランスミッション１０は自動式の機械型式のもの
が好ましい。表１には、典型的な前進１６速度−後進２
速度の自動式トランスミッションにおける出力軸速度に
対する入力軸速度の比が表示されている。前進の速度ス
テップ又は速度割りは全て約２０パーセント（２０％）
に等しいことに気付くであろう。表示のために、全ての
前進速度ステップ、即ち変速比変化は、等しいと考えら
れる。従って、アップシフト（次の高い駆動比へのシフ
ト）中に等しい車両速度（即ち一定の出力軸速度）を維
持するためには、入力軸速度（エンジン速度）は、アッ
プシフトの後はアップシフト前よりも約２０パーセント
（２０％）少なくする必要があろう。もちろん、車両速
度が一定であるとすると、ダウンシフト、即ち次の低い
駆動比へのシフトをするのであれば、その結果エンジン
速度は約２０パーセント（２０％）増加することになろ
う。
ここで用いられるように、“より高い”歯車比又は駆動
比は、出力軸速度に対する入力軸速度の比が小さい歯車
比のことである。例えば、１０番歯車は９番歯車よりも
高くそして９番歯車から１０番歯車へのシフトはアップ
シフトである。
知られているように、高荷重トラックに用いられる制御
型ディーゼルエンジンのような、特定の内燃機関に対し
ては、（スロットル位置によって定められる）各燃料消
費率毎について、エンジンが最適燃料効率状態にあるエ
ンジン速度（通常毎分当りの回転数、即ち“ＲＰＭ”で
表わされる）、又はエンジン速度の範囲がある。この最
適燃料効率作動状態は第３図の線Ａ−Ａで表わされる。
クラッチ１４と完全に係合した時のエンジン１２が回転
する速度は車両速度と、係合駆動ライン歯車比とによっ
て決定されるが、このトランスミッション比のみが、第
３図に図式的に表わされた駆動ラインにおいて、設定増
分毎に、選択的に可変であるのが通常好都合である。
第２図には、２１００ＲＰＭに制御される典型的なディ
ーゼルエンジンに対する“エンジン燃料マップ”が図示
されている。エンジン出力パワー（制動馬力）が、種々
のエンジン速度と燃料消費速度とで図示されている。線
４０，４２，４４，４６，４８，５０及び５２は、１０
０％即ち、最大スロットル位置のそれぞれ３０％，４０
％，５０％，６０％，７０％，８０％及び９０％の一定
のスロットル位置に略相当する一定の燃料消費率であ
る。線５４は１００％即ち最大スロットル位置に相当
し、その一方で線５６は燃料マップの“ガバナードルー
プ”位置を表わす。
簡単には、従来技術において良く知られているように、
支配されたＲＰＭ以上においては、エンジンへの燃料供
給は制限されて、エンジンＲＰＭが増加するがエンジン
出力パワーが減少する。見てとれるように、各々の一定
の燃料消費率に対しては、ある与えられたエンジン速度
（線Ａ−Ａ）においてエンジン出力パワーが最大とな
り、エンジン速度がこの最大出力パワーを与えるエンジ
ン速度を越えて増加すると出力パワーは減少する。
第３図は第２図に類似したエンジンマップであるが、こ
の図には、オンハイウェイ時のアップシフト線ＨＵ、オ
ンハイウェイ時のダウンシフト線ＨＯ及びオフロード時
のアップシフト線ＯＨＵが投影されている。第３図のた
めに、トランスミッション１０の全ての変速ステップは
等しいか、又は実質的に等しいとされ、そしてこのため
各駆動比に対して別々のアップシフト又はダウンシフト
のいずれか一方又は双方は必要でない。もちろん、単一
のシフトポイント曲線はトランスミッションの全ての歯
車比に対して利用してもよいし或いは各々の現在係合中
の歯車比に対して別個のシフト線を発生させてもよいこ
とが理解されるであろう。一般に、歯車間の変速比割り
又はステップの段差を大きくすればする程、各々の現在
係合中の歯車比に対して別のシフトポイント曲線を得る
のがより望ましいことになる。
オンハイウェイ時又はオーバーハイウェイの作動状態、
即ち車両運動に対する抵抗が比較的小さい状態において
は、運転者は前進作動のハイウェイ又は“Ｄ”モードを
選択する。簡単に述べると、オンハイウェイを選択した
作動状態に対しては、ダウンシフト線ＨＯとアップシフ
ト線ＨＵとによって境界づけられる空間内では、ギアチ
ェンジは何ら必要でなく、アップシフト線ＨＵの右にお
ける又は該線ＨＵの右へ至る作動状態に対しては次段の
高い歯車比へのアップシフトが必要でありそしてダウン
シフト線ＨＤの左における又は該線ＨＤの左への領域に
おける作動状態に対しては次段の低い歯車比へのダウン
シフトが必要である。
燃料効率を最大にするには、トランスミッションをでき
るだけ迅速に且つ頻繁にシフトしてエンジン速度を最大
燃料効率線Ａ−Ａにできるだけ接近した状態に維持すべ
きである。このことは、適正な歯車比に対して速度関連
のハンチング（不規則なエンジン速度）を防止するため
に最小のヒステリシスを少なくとも維持しつつ、アップ
シフト線ＨＵとダウンシフト線ＨＤとを最大燃料効率線
Ａ−Ａにできるだけ接近させることによって達成するこ
とができる。
所望の歯車比を選択する際に関心を持つべき別の事、即
ち何時、シフトポイント曲線を発生させるか、は車両性
能である。車両性能は、少なくとも所与の変速比におけ
る加速能力と過度の頻度で行なわれるアップシフトとダ
ウンシフト、即ちわずらわしいシフト動作の回避として
定義することができる。一般に、最適化された車両性能
では、アップシフト線とダウンシフト線とは最適燃料効
率線Ａ−Ａから比較的離れていることが必要である。
燃料経済を最大にすることと、車両効率を最大にするこ
ととはしばしば相反するものであることがわかるであろ
う。このため、アップシフト線とダウンシフト線、ＨＵ
及びＨＯをシフトポイント曲線に乗せることは、燃料効
率と車両性能との間の最適な妥協点を得ようとする一つ
の試みである。現在又は記憶された情報の下でプログラ
ムに従って作動する中央処理装置３０によって決定され
るように、燃料効率と車両性能の相対重要性は作動状態
が異なると変化するので、アップシフト線とダウンシフ
ト線とは静的なものではなく動的なものであるのが好ま
しい。ダイナミックに移動するシフト線は知られてお
り、前述の米国特許第4,361,060号に詳細に論じられて
いる。典型的には、シフト線は、直前のシフトの方向、
車両の加速度、エンジンの加速度、スロットル位置の変
化率、車両ブレーキの作動等というような現在のと記憶
されたのとのいずれか一方又は双方の情報に応答して移
動する。
シフトポイント曲線はエンジン速度と同様にスロットル
位置に依存していることを理解するのが重要である。セ
レクタ３２の操作によって車両の作動のうち、後進、中
立、又は一つの前進走行モードを選択する以外に、トラ
ンスミッションへの操縦者の唯一の入力は、スロットル
ペダルか、又は場合によるがその他の燃料制御装置の操
作である。従って、シフト曲線を設定し、そしてスロッ
トル位置に部分的に応答してシフト曲線を修正すること
によって、トランスミッションが作動すべき最適の歯車
比を決定した時には、中央処理装置によって操縦者の所
望するところが明らかにされる。
ここで用いられている用語“スロットル”は、車両の操
縦者がエンジンに供給しようと欲する燃料の量をその操
縦者が指示する装置又は機構を意味する。普通、操縦者
は最大燃料供給量の零パーセント（スロットル閉）から
１００パーセント（スロットル全開）まで変わり得るど
の燃料量にも選択できる。制御される実際の機器はキャ
ブレータ、燃料噴射器そして燃料噴射ラック等としても
よい。ここで用いられるスロットル位置、これはガバナ
ーに従属していて、燃料消費率を決定するのであるが、
ここでは最大燃料供給量の百分率として表わされた、操
縦者の選択によるエンジンへの希望燃料供給量を意味す
る。これは、ディーゼルエンジンについての“ミニーマ
ックス”又は自動車型ガバナーの象徴である。
オンハイウェイシフト曲線、ＨＯ及びＨＵは、ある論理
規則に従って中央処理装置３０によって移動されるよう
に、燃料効率と車両性能との間に最適な動的妥協点を与
えるのに非常に望ましいものであるが、オンハイウェイ
アップシフト曲線は、ある種のオフロードの車両作動状
態にとっては理想的に適しているわけではない。急傾斜
（１５％を越える）、重い車両積載、砂、泥、雪等の中
での操作のような車両運動に対する抵抗が高いある種の
状態の下では、ＨＵ曲線に従ったアップシフト動作を行
なっても望ましい車両操作が得られない。
抵抗の高いある状態の下で作動する時に、もし、アップ
シフトの結果として、新しく係合した駆動比におけるエ
ンジン出力パワーがアップシフト前のエンジン出力パワ
ーよりも小さいと、車両の慣性が比較的大きいために車
両は急速に減速又はエンジンが失速することになるであ
ろう。
この問題を軽減するために、操縦者はオフロードの作動
モード（Ｄ１）を選択することができる。オフロードの
作動モードでは、アップシフトは第３図に見えるオフロ
ードアップシフトポイント線ＯＨＵに従って行なわれ、
オフロードアップシフト線ＯＨＵは、現在の車両速度
（即ち、一定の出力軸速度）と現在のスロットル位置
（即ち、一定の燃料消費率）において現在係合中の駆動
比からのアップシフト後（即ち、現在の駆動比における
出力軸速度に対する入力軸速度の比で割った、次段の高
い駆動比における出力軸速度に対する入力軸速度の比が
現在のエンジン速度に乗算されたのに等しいエンジン速
度で）のエンジンの出力パワーは、現在のエンジン出力
パワーに等しいか又は大きく、好ましくは少なくとも１
０パーセント（１０％）大きい。
例を挙げると、第３図を参照して、操作が６０％スロッ
トル（線４６の燃料消費率）で第１４速駆動比にあると
すると、アップシフトは、エンジン速度が約２２５０Ｒ
ＰＭで１３０制動馬力のエンジン出力パワーの時に生じ
るであろう。車両速度とスロットル位置が一定であると
すると、アップシフト後、即ち第１５速駆動比でのエン
ジン速度は： （２２５０ＲＰＭ）×（第１５速変速比／第１４速変速
比） 即ち ２２５０ＲＰＭ×（１．００／１．２０） 即ち １８７５ＲＰＭとなる。
これからわかるように、スロットル位置６０％でエンジ
ン速度が１８７５ＲＰＭの時には、エンジン出力パワー
は約１６２制動馬力であり、スロットル位置が一定の時
にはエンジンはアップシフト後には車両を動かし続ける
ことが確実になる。たとえ、車両がシフト操作中に１０
％速度を落とす、即ちエンジン速度がアップシフト後に
約１６９０ＲＰＭに等しくなるとしても、エンジン出力
パワーはアップシフト後には約１６５制動馬力に等しく
なるであろう。
オフロードアップシフト曲線ＯＨＵの選定は、車両速度
とスロットル位置が一定であるとすると、アップシフト
後のエンジン出力パワーが所与のパーセント（少なくと
も１０％が好ましい）だけ現在係合中の駆動比における
エンジン出力パワーを上回るように行なわれる。オフハ
イウェイアップシフト曲線ＯＨＵの選定は、また、スロ
ットル位置が一定でそしてアップシフト中の車両速度の
減少が所与のもの（少なくとも１０％が好ましい）とす
ると、アップシフト後のエンジン出力パワーは、現在係
合中の駆動比における現在のエンジン出力パワーに少な
くとも等しいように行なわれる。
これとは別に、オフハイウエイ作動モードＤ１を運転者
が選択した場合には、現在のエンジン速度で、かつ最大
スロットル位置としたときのエンジンの出力パワーが、
次段の高い歯車比におけるエンジン速度で、かつ最大ス
ロットル位置（線５４及び５６を参照）としたときのエ
ンジンの出力パワー以下となるようなエンジン速度にお
いてのみ、トランスミッションを次段の高い歯車比へア
ップシフトする出力信号を発生させるように制御する。
これにより、たとえば、変速比割合が等しく２０％であ
るとして、エンジン速度が２２００RPMの時に、最大ス
ロットル位置でのエンジンの出力パワーは約２１５制動
馬力であり、その一方で、次段の高い歯車比へのアップ
シフト後で、その時の出力軸速度（エンジン速度）が１
８５０RPMの時に、最大スロットル位置でのエンジンの
出力パワーは約２２５制動馬力であるので、エンジンの
出力パワーが、次段の高い歯車比、すなわちアップシフ
ト後のエンジンの出力パワー以下となり、エンジン速度
が２２００RPMのときにはアップシフトができることに
なる。
理解されるように、オフロードアップシフト曲線ＯＨＵ
は、前述の論理規則の組合せによって発生することがで
きる。
従って、操縦者の選択したオフロード作動モードでは、
もしエンジンが次段の高い駆動比での同じ（又は最大値
と同程度に）スロットル設定で車両に動力を与えること
ができなければ、アップシフト曲線ＯＨＵによれば、ア
ップシフトがなされないことが確実である。
高抵抗状態で作動するには同様に、低い歯車比で始動す
ることが必要であろう。典型的には、“Ｄ”においては
車両は第５速歯車で始動するが、“Ｄ１”においては、
車両は第１速歯車で始動されるであろう。
クラッチオペレータ２２は中央処理装置によって始動す
るのが好ましく、そして米国特許第4,081,065号明細書
に記載されているようにマスタクラッチ１４と係合及び
係合離脱を行なってよいが、ここでは文献名だけを挙げ
ておく。トランスミッション１０は米国特許第3,478,85
1号明細書に記載されているような加速器又はブレーキ
機構の如き同期手段を含んでもよいが、これについても
ここでは文献名だけを挙げておく。トランスミッション
１０は、必らずというわけではないが、米国特許第3,10
5,395号明細書に見られるようなツインカウンタシャフ
ト型のものが好ましいが、これについてもここでは文献
名を挙げるに留めておく。
本発明をある程度詳細に記述してきたが、冒頭の特許請
求の範囲に記載されたような本発明の精神及び範囲から
逸脱しなければ種々の変更が可能であることが理解され
るであろう。
（発明の効果） 以上から明らかなように、本発明に係る第１発明では、
操縦者が選択したオフロード又は高抵抗車両作動状態を
検知し、これによって発生したシフトパターンを修正す
ることができるため、 また、第２発明では、操縦者が選択可能なオフロード又
は高抵抗作動モードを有していて、もしエンジンの、現
在の出力軸速度とスロットル位置の下での、次段の高い
駆動比における出力パワーが、現在係合中の駆動比での
出力パワーに少なくとも等しい場合のみにアップシフト
が生じるようにしたので、燃料経済または車両性能のい
ずれか一方または双方を最適にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の自動式機械的トランスミッション制
御装置の部品及び相互連結の概略図である。 第２図は、種々の燃料使用速度（スロットル位置）及び
エンジン速度におけるエンジン出力を表わす、典型的な
スロットル制御、調節型ディーゼルエンジンの、通常
“エンジン燃料マップ”と称されるグラフである。 第３図は、オンハイウェイ時のアップシフトとダウンシ
フト曲線を表わしそしてその上にオフロードアップシフ
ト曲線を重ね描いた、第２図に類似したエンジン燃料マ
ップである。 １０…多速度歯車変速トランスミッション １２…スロットル制御型エンジン １４…マスタークラッチ １６…出力軸 １８…スロットル位置モニタ組立体 ２０…エンジン速度センサ ２２…クラッチオペレータ ２４…トランスミッション入力軸速度センサ ２６…トランスミッションオペレータ ２８…トランスミッション出力軸速度センサ ３０…中央処理装置 ３２…シフト制御組立体

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スロットル制御型のエンジン（１２）、操
    縦者作動式のスロットル制御手段（１８）、操縦者作動
    式の作動モード選択手段（３２）、及び前記エンジンに
    作動的に連結されたトランスミッション入力軸とトラン
    スミッション出力軸（１６）との間で、選択的に係合可
    能な複数個の歯車比組合せを有するトランスミッション
    （１０）を有していて、さらに前記スロットル制御手段
    （１８）の位置を表わす入力信号、前記エンジン（１
    ２）の回転速度を表わす入力信号及び、前記出力軸（１
    ６）の回転速度を表わす入力信号を含む複数個の入力信
    号を受け取る手段を有する中央処理装置（３０）を有し
    てなり、 該処理装置は前記入力信号をプログラムに従って処理し
    て入力信号の所与の組合せに対して予め定められた歯車
    比を提供すると共に、出力信号を発生してそれによりト
    ランスミッション装置を前記プログラムに従って作動さ
    せる手段と、前記トランスミッションと関連していて前
    記処理装置からの前記出力信号に応答して前記歯車比の
    組合せの中の一つの係合を行なうように前記トランスミ
    ッションを作動させるのに有効な手段とを含んでいる、
    車両用自動トランスミッション装置において、 前記入力信号は、さらに少なくとも二つの選択可能な前
    進車両作動モード（Ｄ，Ｄ１）のうちの一つを操縦者が
    選択したことを表わす入力信号を含んでおり、 前記選択可能な前進作動モードの一つにおける前記プロ
    グラムは、 現在のスロットル位置及び出力軸速度でのエンジン速度
    において、次段の高い歯車比におけるエンジンの出力パ
    ワーが現在のエンジンの出力パワー以上のとき、前記ト
    ランスミッションを次段の高い歯車比へアップシフトさ
    せる出力信号を発生するのに有効であるとしたことを特
    徴とする自動トランスミッション装置。
  2. 【請求項２】前記スロットル制御型のエンジンは、所定
    のエンジン速度以上で、エンジンへの燃料供給を減少さ
    せる燃料ガバナー手段を有するディーゼルエンジンであ
    る特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記選択可能な前進作動モードの一つにお
    ける前記プログラムは、エンジンの出力パワーが次段の
    高い比において、そして現在のスロットル位置と出力軸
    速度でのエンジンの出力パワーよりも所定の割合だけ小
    さいようなエンジン速度においてのみ、前記トランスミ
    ッションをアップシフトする出力信号を発生させる特許
    請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記所定の割合は、少なくとも１０％であ
    る特許請求の範囲第３項に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記選択可能な前進作動モードの一つにお
    ける前記プログラムは、次段の高い歯車比において、現
    在のスロットル位置でかつエンジン速度が現在の値の予
    め定められた割合以下であるときのエンジンの出力パワ
    ーが、現在のエンジン出力パワーと少なくとも同じ程度
    大きなエンジン速度においてのみ、前記トランスミッシ
    ョンをアップシフトする出力信号を発生させる特許請求
    の範囲第１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】現在の出力軸速度の前記予め定められた割
    合は、９０％以下である特許請求の範囲第５項記載の装
    置。
  7. 【請求項７】前記選択可能な前進作動モードの一つにお
    ける前記プログラムは、高い抵抗の前進車両作動状態に
    対して意図されており、そして前記選択可能な前進作動
    モードの他の一つは、比較的低い抵抗の前進車両作動状
    態に対して意図されている特許請求の範囲第１、２、
    ３、５項のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】前記処理装置は、現在係合中の歯車比を検
    出または計算する手段を含んでいる特許請求の範囲第
    １、３、５、７項のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】前記トランスミッションは複数個の選択可
    能な前進歯車比を有しており、そして前記歯車比の一つ
    から前記歯車比の別の一つへの前記トランスミッション
    のシフト動作には、第１のかみ合いクラッチ組立体の係
    合の離脱と、第２のかみ合いクラッチ組立体の係合とが
    含まれる特許請求の範囲第１、３、５、７、８項のいず
    れかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】スロットル制御型のエンジン（１２）、
    操縦者作動式のスロットル制御手段（１８）、操縦者作
    動式の作動モード選択手段（３２）、及び前記エンジン
    に作動的に連結されたトランスミッション入力軸とトラ
    ンスミッション出力軸（１６）との間で、選択的に係合
    可能な複数個の歯車比組合せを有するトランスミッショ
    ン（１０）を有していて、さらに前記スロットル制御手
    段（１８）の位置を表わす入力信号、前記エンジン（１
    ２）の回転速度を表わす入力信号及び、前記出力軸（１
    ６）の回転速度を表わす入力信号を含む複数個の入力信
    号を受け取る手段を有する中央処理装置（３０）を有し
    てなり、 該処理装置は、前記入力信号をプログラムに従って処理
    して入力信号の所与の組合せに対して予め定められた歯
    車比を提供すると共に、出力信号を発生してそれにより
    トランスミッション装置を前記プログラムに従って作動
    させる手段と、前記トランスミッションと関連していて
    前記処理装置からの前記出力信号に応答して前記歯車比
    の組合せの中の一つの係合を行なうように、前記トラン
    スミッションを作動させるのに有効な手段とを含んでい
    る、車両用自動トランスミッション装置において、 前記入力信号は、さらに少なくとも二つの選択可能な前
    進車両作動モード（Ｄ，Ｄ１）のうちの一つを操縦者が
    選択したことを表わす入力信号を含んでおり、 前記選択可能な前進作動モードの一つにおける前記プロ
    グラムは、 現在のエンジン速度で、かつ最大スロットル位置とした
    ときのエンジンの出力パワーが、次段の高い歯車比にお
    けるエンジン速度で、かつ最大スロットル位置としたと
    きの出力パワー以下となるエンジン速度においてのみ、
    前記トランスミッションを次段の高い歯車比へアップシ
    フトする出力信号を発生させることを特徴とする自動ト
    ランスミッション装置。
  11. 【請求項１１】前記選択可能な前進作動モードの一つに
    おける前記プログラムは、エンジンの出力パワーおける
    前記プログラムは、エンジンの出力パワーが、次段の高
    い歯車比におけるエンジン速度で、かつ最大スロットル
    位置にしたときのエンジンの出力パワーの少なくとも所
    定の割合以下であるようなエンジン速度においてのみ、
    前記トランスミッションをアップシフトさせる出力信号
    を発生する特許請求の範囲第１１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記所定の割合は、少なくとも１０％で
    ある特許請求の範囲第１１項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記選択可能な前進作動モードの一つに
    おける前記プログラムは、次段の高い歯車比において、
    最大スロットル位置でかつエンジン速度が現在の値の予
    め定められた割合しかないときのエンジンの出力パワー
    が、現在のエンジン出力パワーと少なくとも同じ程度大
    きなエンジン速度においてのみ、前記トランスミッショ
    ンをアップシフトする特許請求の範囲第１２項に記載の
    装置。
  14. 【請求項１４】現在のエンジン速度の前記予め定められ
    た割合は、９０％以下である特許請求の範囲第１３項に
    記載の装置。
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