JPH07167276A - 駆動系統トルクの検出に基づく変速機の制御装置およびその方法 - Google Patents

駆動系統トルクの検出に基づく変速機の制御装置およびその方法

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JPH07167276A
JPH07167276A JP6290504A JP29050494A JPH07167276A JP H07167276 A JPH07167276 A JP H07167276A JP 6290504 A JP6290504 A JP 6290504A JP 29050494 A JP29050494 A JP 29050494A JP H07167276 A JPH07167276 A JP H07167276A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】駆動系統トルクの相、大きさ、あるいはその変
動値の検出に基づく変速機の制御装置およびその方法を
提供すること。 【構成】車両の自動機械式変速機のための制御装置及び
その方法が提供されており、制御装置は、入力軸速度
（ＩＳ）を表す入力信号を出力軸速度を表す入力に連結
歯車比を掛けた積（ＯＳ・ＧＲ）と比較して、駆動系統
トルクの相、大きさまたはその変動を表す値を決定し、
変速装置のシフト決定及びシフト実行を向上させる。こ
のため、駆動系統トルクトランスジューサを必要としな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用の自動化または
半自動化された機械式変速装置、特に駆動系統トルクト
ランスジューサを用いないで変速装置を制御できるよう
に駆動系統トルク相、大きさ及び／または駆動系統トル
クの大きさの変化を感知するための、車両用の全自動化
または半自動化された機械式変速装置用の制御装置／方
法に関するものである。
【０００２】さらに言えば、本発明の好適な実施例は、
入力軸速度（ＩＳ）、出力軸速度（ＯＳ）及び連結歯車
比（ＧＲ）を表すパラメータの値を検出して駆動系統ト
ルク相及び／または駆動系統トルクの大きさ及び／また
は駆動系統トルクの大きさの変化を表す値を決定するこ
とによって、シフト決定及び／またはシフト実行を向上
させる自動機械式変速機の制御装置／方法に関するもの
である。
【０００３】
【従来の技術】スロットルの開度すなわちスロットル位
置、車速、エンジン速度、変速軸速度等を感知し、それ
らに従って車両変速機を自動的にシフトする（重量形ト
ラック等の重量形車両及び自動車の両方のための）全自
動変速装置が従来より公知である。
【０００４】このような全自動チェンジギヤ変速装置
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
が得られるようにする自動変速機と共に、電子及び／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
なわち噛み合い）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する自動機械
式変速機を含んでいる。こ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。
【０００５】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
が手動選択した変速比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。このような半自動変速装置の例として、米国特許第
4,425,620 号、第4,631,679 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。
【０００６】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
自動シフト実行システム／方法も提案されている。この
ようなシステムは、例えば米国特許第5,053,959 号、第
5,053,961 号、第5,053,962 号、第5,063,511 号、第5,
050,079 号、第5,081,588 号、第5,089,962 号及び第5,
105,357 号に記載されており、それらの開示内容は参考
として本説明に含まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記全自動または半自
動変速装置の自動シフト選択及び／またはシフト実行
は、好ましくは駆動系統トルクトランスジューサ等を設
けることに伴って追加される複雑さ及びコストを生じな
いで駆動系統トルクの相及び／または大きさに関する情
報を入手できれば、向上するであろう。
【０００８】このような事情に鑑みて、本発明は、駆動
系統トルクトランスジューサを必要としないで、車両の
駆動系統トルクの相および大きさ、さらには車両の駆動
系統トルク大きさの変動値の検出に基づく変速機の制御
装置およびその方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的は、
入力軸速度（ＩＳ）、出力軸速度（ＯＳ）及び連結歯車
比（ＧＲ）を表す入力信号を受け取るコントローラを設
けた車両用自動変速装置、好ましくは自動機械式変速装
置では、入力軸速度（ＩＳ）を出力軸速度に現在の連結
歯車比を掛けた積（ＯＳ・ＧＲ）と比較することによっ
て達成される。
【００１０】平坦な舗装道路を定常状態で走行する場合
を除いて、車両は走行する時に一般的に常に少なくとも
わずかに加速または減速しており、これは、駆動系統が
常に両方向へ巻き上げるか、巻き戻していることを意味
している。駆動系統トルクの「相」を表す値は、これら
の非定常状態では、ＩＳをＯＳ・ＧＲの積と比較するこ
とによって感知できる。ＩＳ＞ＯＳ・ＧＲの場合、これ
はエンジンが車両を駆動していることを表し、駆動系統
トルクが「正」であると見なされる。ＩＳ＜ＯＳ・ＧＲ
の場合、車両駆動ホィールがエンジンを駆動しているこ
とを表し、駆動系統トルクが「負」であると見なされ
る。入力軸速度と出力軸速度に歯車比を掛けた積との差
の大きさ（すなわち絶対値）｜ＩＳ−（０Ｓ・ＧＲ）｜
が、駆動系統トルクの大きさを表す一方、入力軸速度と
出力軸速度に連結歯車比を掛けた積との差の大きさの変
化率 d／dt(|IS−(OS・GR)|) が、駆動系統トルクの大き
さの変化率を表している。
【００１１】駆動系統トルクトランスジューサを必要と
しないで一般的に入手できるＩＳ、ＯＳ及びＧＲ信号か
ら得られる上記駆動系統トルク相及び／または大きさ情
報を用いて、車両用の全自動または半自動化された機械
式変速装置のシフト決定及び／またはシフト実行を向上
させることができる。
【００１２】例えば、連結比からニュートラルへのシフ
トが好ましくは、または必ずマスタークラッチを切り離
さないで行われる装置では、駆動系統トルクの相がまも
なく逆転すること、またはそれの大きさの減少を予想非
トルクのロック状態の表示として感知した時だけ、シフ
トアクチュエータに対する力を開始または増加させるこ
とができる。さらなる例として、車両の加速中（ d／dt
(OS)＞０）にエンジンが車両を減速させる（すなわち負
の駆動系統トルク相）場合、それは車両がエンジンブレ
ーキを掛けた状態で下り坂を走行中であり、アップシフ
トが望ましくないことを表している。
【００１３】入力軸速度と出力軸速度に連結歯車比を掛
けた積との差を駆動系統トルク相及び／または駆動トル
クの大きさの表示として利用することによって、駆動系
統トルクトランスジューサを必要としないで自動機械式
変速装置のシフト決定及びシフト実行を向上させること
ができる。
【００１４】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。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
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。
【００１６】「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
機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。
【００１７】「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ず、また比較的大きい容量
の摩擦手段をクラッチ手段と共に使用して、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
た噛み合いクラッチによって選択歯車を軸に回転できな
いよう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。
【００１８】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。
【００１９】図１は、本発明の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を備えており、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。
【００２０】エンジンＥは、手動または自動操作される
スロットル装置23によって燃料スロットル制御され、マ
スタークラッチＣはクラッチペダル（図示せず）によっ
て手動操作されるか、クラッチアクチュエータ等によっ
て自動制御される。従来から公知のように、一般的にク
ラッチペダルのオーバートラベルによって手動操作され
る入力軸ブレーキＢを設けることによってアップシフト
の迅速化を図ることが好ましい。
【００２１】複式機械式変速機10と同様な変速機は公知
であって、米国特許第3,105,395 号、第3,283,613 号、
第4,735,109 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。エンジンの回転速度を感知して、それ
を表す信号を発生するセンサ11を設けてもよい。
【００２２】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の径方向に向き合
う位置に配置されている。
【００２３】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、44、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、5
2、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。
【００２４】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、公知の作動非同期式複
動形ジョークラッチ形式にすることができる。
【００２５】シフトハウジングすなわちアクチュエータ
70は、電気モータまた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4,676,115 号、第4,873,881 号及び
第4,899,607 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。
【００２６】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と常
時噛み合っている。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または「クリー
パ」歯車と見なす必要があることに注意されたい。
【００２７】従って、主変速部12は、５段階の前進速度
を備えているが、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。米国特許第4,754,665 号及び
第4,974,468 号に示されているように、同様な変速機が
10、13、16または18段階の前進速度を備えている。
【００２８】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。
【００２９】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、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。
【００３０】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の低レンジ作動用に歯車86を
主軸28に、あるいは直接または高レンジ作動用に歯車88
を主軸28にクラッチ連結できるようにしている。
【００３１】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／または第4,614,12
6 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。
【００３２】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、本発明
は単式の変速機にも、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適用可能であるこ
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。
【００３３】ここで使用する「駆動系統」には、エンジ
ン出力軸20、車両マスタークラッチＣ、入力軸16、主軸
28を含む内部変速軸及び歯車、及び出力軸90が含まれ
る。
【００３４】図２には、本発明の機械式変速装置のため
の半自動シフト実行制御装置104 が概略的に示されてい
る。制御装置104 には、上記の機械式変速装置10に加え
て、エンジン速度センサ11、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 から入力信号を受け取る電子制御装置10
6 、好ましくはマイクロプロセッサベースのものが含ま
れている。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。
【００３５】好ましくは、ノイズを最小限に抑えるため
に検出された生の速度信号をろ過して、例えばろ過速度
値Ｙ（Ｎ）＝ＳＫ１・Ｙ（ｎ−１）＋ＳＫ２・Ｘ（Ｎ）
とする。但し、 Ｘ（Ｎ）＝生の速度値 ＳＫ１ ＝指数関数（−ＷＴ） ＳＫ２ ＝１−ＳＫ１ Ｗ ＝角速度 Ｔ ＝時間長さ 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 へ指令出力信号を送る。この形式のＥＣ
Ｕは公知であり、例えば米国特許第4,595,986 号に記載
されており、その開示内容は参考として本説明に含まれ
る。
【００３６】運転者操作及び表示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（すなわちアップシフ
トまたはダウンシフト）またはニュートラルへのシフト
を手動で選択する手動すなわちホールド作動モードを選
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。
【００３７】操作盤108 は、３つの表示ライト114 、11
6 及び118 を備えており、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できる。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 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。
【００３８】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シフト選択を行うこと
ができ、ボタンを再度押圧することによって（ボタン12
0 、124 及び126 の場合には実行前に）取り消すことが
できる。あるいは、スキップシフト用の指令としてボタ
ン120 及び124 を複数回押圧することもできる。
【００３９】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。
【００４０】後進のシフト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もできる。
【００４１】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、運転者が適宜ボ
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。
【００４２】操作盤108 の変更例が図３に示されてい
る。簡単に説明すると、モードセレクタ210 を用いて後
進（Ｒ）212 、ニュートラル（Ｎ）214 、ドライブ（自
動）（Ｄ）216 、ホールド（手動）（Ｈ）218 及びロー
（Ｌ）220 を選択することができる。モードセレクタに
は、後進インターロック解除ボタン224 とアップシフト
選択ボタン226 及びダウンシフト選択ボタン228 とを備
えたハンドル222 が設けられている。モードセレクタ21
0 の機能は、上記制御盤108 とほぼ同じである。
【００４３】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 を事前
選択する。これは、運転者が手動でエンジンへの燃料供
給量を一時的に増減させること及び／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トルクを中断ま
たは反転させることによって達成される。あるいは、自
動燃料コントローラ23を用いている場合、エンジンへの
燃料供給の操作によってトルク中断を発生させることが
できる。（米国特許第4,850,236 号を参照されたい。そ
の開示内容は参考として本説明に含まれる）。
【００４４】好ましくは、シフトアクチュエータ、シフ
トフォーク等の過度な摩耗を防止するため、非トルクロ
ック状態を表す状態が感知されるまで、ニュートラルへ
シフトするようにシフトアクチュエータを事前選択しな
いか、小さい力だけで行われるように事前選択する（米
国特許第5,105,357 号を参照されたい。その開示内容は
参考として本説明に含まれる）。
【００４５】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１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指令出力信号を
マニホルド112 へ送る。
【００４６】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。スロッ
トル操作及び／または入力軸ブレーキの使用によって運
転者または制御装置が入力軸速度を許容範囲内まで落と
すと、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指令出力信号をマニホルド11
2 に送る。
【００４７】好ましくは、アクチュエータが非常に迅速
に反応するようにして、運転者が入力軸速度を長時間に
渡って許容範囲内に維持する必要をなくす。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12
6 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、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 は継続点灯状
態になる。
【００４８】照明付き押しボタン122 を用いて、または
セレクタ210 を「Ｄ」位置へ移動させることによって選
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
トが必要かを決定して、それを事前選択する。
【００４９】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Ｅ
ＣＵ106 からの指令出力信号及び／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。運転者またはコン
トローラは、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
ドを取り消すことができる。
【００５０】本発明の駆動系統トルク相及び大きさの決
定方法に従って、トルクトランスジューサを必要としな
いで車両駆動系統トルクの相、大きさ及び／または大き
さの変化を表す値を決定することができ、そのような値
を用いて、車両の全自動または半自動機械式変速装置の
シフト決定及び／またはシフト実行を向上させることが
できる。入力軸速度、出力軸速度及び現在の連結歯車比
を表す信号を受け取る制御装置を設けた形式の自動機械
式変速装置では、入力またはセンサを追加する必要がな
い。
【００５１】平坦な舗装道路を定常状態で走行する場合
を除いて、車両は走行する時に一般的に常に少なくとも
わずかに加速または減速しており、これは、駆動系統が
常に両方向へ、すなわち、正転または逆転方向にトルク
が作用することを意味している。駆動系統の巻き上げ
は、駆動系統の歯車の歯、クラッチ歯及びスプライン歯
のバックラッシュが取り除かれた時や、軸及び歯車が弾
性的にねじれ変形した時の駆動系統トルクの相の変化で
発生する。これらのトルクの巻き上げ及び巻き戻し期間
中、入力軸の回転速度（ＩＳ）は出力軸速度に現在の連
結比を掛けた積（ＯＳ・ＧＲ）からわずかに（重量形ト
ラックの駆動系統で約10ＲＰＭ）変化する。ＩＳと積Ｏ
Ｓ・ＧＲとの差の大きさが故障基準値（約25ＲＰＭ）を
超えた場合、これはセンサ故障を表し、本発明のトルク
検出手順が中断される。
【００５２】駆動系統トルクの「相」は、これらの非定
常状態では、ＩＳをＯＳ・ＧＲの積と比較することによ
って感知できる。ＩＳ＞ＯＳ・ＧＲの場合、これはエン
ジンが車両を駆動していることを表し、駆動系統トルク
が「正」であると見なされる。ＩＳ＜ＯＳ・ＧＲの場
合、車両駆動ホィールがエンジンを駆動していることを
表し、駆動系統トルクが「負」であると見なされる。入
力軸速度と出力軸速度に歯車比を掛けた積との差の大き
さ｜ＩＳ−（０Ｓ・ＧＲ）｜が、駆動系統トルクの大き
さを表す一方、入力軸速度と出力軸速度に歯車比を掛け
た積との差の大きさの変化率 d／dt(|IS−(OS・GR)|)
が、駆動系統トルクの大きさの変化率を表している。
【００５３】駆動系統トルクトランスジューサを必要と
しないで一般的に入手できるＩＳ、ＯＳ及びＧＲ入力信
号から決定される上記駆動系統トルク相及び／または大
きさ情報を好都合に用いて、車両用の全自動または半自
動化された機械式変速装置のシフト決定及び／またはシ
フト実行を向上させることができる。
【００５４】例えば、連結比からニュートラルへのシフ
トが好ましくは、または必ずマスタークラッチを切り離
さないで行われるシステムでは、駆動系統トルクの相が
まもなく逆転すること、またはそれの大きさの減少を予
測非トルクロック状態の表示として感知した時だけ、シ
フトアクチュエータに対する力を開始または増加させる
ことができる。さらなる例として、車両の加速中（ d／
dt(OS)＞０）にエンジンが車両を減速させる（すなわち
負の駆動系統トルク相）場合、それは車両がエンジンブ
レーキを掛けた状態で下り坂を走行中であり、アップシ
フトが望ましくないことを表している。
【００５５】入力軸速度と出力軸速度に連結歯車比を掛
けた積との差を駆動系統トルク相及び／または駆動トル
クの大きさの表示として利用することによって、駆動系
統トルクトランスジューサを必要としないで自動機械式
変速装置のシフト決定及びシフト実行を向上させること
ができる。図４は、本発明の論理手順すなわちサブルー
チンをフローチャートで示している。
【００５６】図５、図６、及び図７は、車両の様々な作
動状態における入力軸速度（ＩＳ）対出力軸速度に歯車
比の数を掛けた積（ＯＳ・ＧＲ）の典型的なグラフであ
る。図５は、第４歯車で加速中の車両を示している。１
つの小さい例外があるだけで、ＩＳ＞（ＯＳ・ＧＲ）が
「正」の駆動系統トルク相を正確に示していることがわ
かる。
【００５７】図６は、第６歯車でほぼ一定速度にある車
両を示している。平均してＩＳ＝（ＯＳ・ＧＲ）は
「正」または「負」の駆動系統トルク相がないことを正
確に示していることがわかる。
【００５８】図７は、第３から第４歯車比へのアップシ
フトを示している。アップシフトを行うため、エンジン
への燃料供給が低減され、それによって駆動系統のトル
ク相が、「正」のエンジンが車両を駆動する状態からゼ
ロを通って、「負」の車両がエンジンを駆動する状態へ
移行する。
【００５９】移行点は、速度逆転点を感知することによ
って検出される。移行点は、ゼロトルク点の前に発生す
る。従って、シフトアクチュエータの摩耗を最小限に抑
えるため、速度逆転（駆動系統トルク相の変化）を感知
するまで、ニュートラルへのシフトまたはニュートラル
への全力シフトが開始されない。
【００６０】もちろん、ＩＳとＯＳ・ＧＲとの差が所定
の大きさ、例えば25ＲＰＭを超えた場合、それは速度セ
ンサまたは比センサの故障を表し、駆動系統トルク相決
定処理を停止する（米国特許第4,849,899 号を参照され
たい。その開示内容は参考として本説明に含まれる）。
【００６１】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。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、車両の自動機械式変速
機のための制御装置およびその方法により、入力軸速度
（ＩＳ）を表す入力信号を出力軸速度を表す入力に連結
歯車比を掛けた積（ＯＳ・ＧＲ）と比較して、駆動系統
トルクの相、大きさ及びその変動を表す値を決定するの
で、変速装置のシフト決定及びシフト実行を向上させる
ことができる。
【００６３】また、本発明によれば、駆動系統トルクト
ランスジューサ等を必要としないので、装置の構成を簡
素化して組立を容易にすることができる。
【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】本発明の機械式変速装置のための半自動シフト
実行システムの概略図である。
【図３】図２の変速装置のための別のドライバ制御装置
の立面図である。
【図４】本発明のフローチャートである。
【図５】車両の様々な走行状態における入力軸速度（Ｉ
Ｓ）対出力軸速度に歯車比を掛けた積（ＯＳ・ＧＲ）の
グラフである。
【図６】図５に関連した、第６歯車でほぼ一定速度にあ
る作動状態におけるグラフである。
【図７】図５に関連した、第３速から第４速へのアップ
シフトの状態におけるグラフである。
【符号の説明】
10 多段速度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

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料スロットル制御形エンジン(E) と、
    入力軸(16)及び出力軸(90)を備え、複数の選択的に連結
    可能な歯車比(GR)を有する多段速度チェンジギヤ変速機
    (10)と、エンジンと変速機間に駆動的に介在している非
    噛み合いカップリング(C) と、入力軸回転速度を表す第
    １入力信号(IS)を発生する第１センサ(98)と、出力軸回
    転速度を表す第２入力信号(OS)を発生する第２センサ(1
    00) と、連結歯車比(GR)を決定する手段 (70／110)と、
    変速機のシフトを制御する変速機アクチュエータ(112、7
    0、96) と、前記第１及び第２入力信号を受け取って、そ
    れら及び前記歯車比の決定値を所定の論理規則に従って
    処理することによって指令出力信号を発生する中央処理
    装置(106) とを有する車両用の自動チェンジギヤ変速装
    置を制御するための制御装置であって、 前記中央処理装置が、 入力軸速度(IS)を表す前記入力信号を出力軸速度を表す
    前記入力信号に前記決定された現在の連結歯車比を掛け
    た積(OS・GR) と比較して比較結果を決定し、前記比較結
    果(IS ＞OS・GR 、IS＝OS・GR またはIS＜OS・GR)に基づい
    て前記変速装置を制御する手段を含むことを特徴とする
    制御装置。
  2. 【請求項２】 比較結果の決定は、入力軸回転速度を表
    す入力信号と前記積との差の絶対値｜IS−OS・GR ｜の決
    定を含むことを特徴とする請求項１の制御装置。
  3. 【請求項３】 比較結果の決定は、前記差の変化率(d／
    dt（｜IS−OS・GR ｜）) の決定を含むことを特徴とする
    請求項２の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記差の絶対値が第１基準値(REF1)を超
    えた場合、変速装置を制御する手段は、システム故障を
    宣言することを特徴とする請求項２の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記第１基準値は、約25RPM であること
    を特徴とする請求項４の制御装置。
  6. 【請求項６】 燃料スロットル制御形エンジン(E) と、
    入力軸(16)及び出力軸(90)を備え、複数の選択的に連結
    可能な歯車比(GR)を設けている多段速度チェンジギヤ変
    速機(10)と、エンジンと変速機間に介在する非噛み合い
    カップリング(C) と、入力軸回転速度を表す第１入力信
    号(IS)を発生する第１センサ(98)と、出力軸回転速度を
    表す第２入力信号(OS)を発生する第２センサ(100) と、
    連結歯車比(GR)を表す第３入力信号を発生する手段 (70
    ／110)と、変速機のシフトを制御する変速機アクチュエ
    ータ(112、70、96) 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、現在の連結歯車比からのアップシフ
    ト及びダウンシフトを選択して指令出力信号を発生する
    中央処理装置(106) とを有する車両用の自動機械式チェ
    ンジギヤ変速装置を制御するための制御装置(104) であ
    って、 前記中央処理装置が、 車両加速度を表す値(d／dt(OS)) を決定する手段と、 入力軸速度(IS)を表す前記入力信号を、出力軸速度を表
    す前記入力信号に現在の連結歯車比を表す前記入力信号
    を掛けた積(OS・GR) と比較する手段と、 車両加速度が正(d／dt(OS)＞0)で、かつ入力軸速度を表
    す値が前記積より小さい (IS ＜ OS・GR) 場合、アップ
    シフトを禁止する手段とを含むことを特徴とする制御装
    置。
  7. 【請求項７】 燃料スロットル制御形エンジン(E) と、
    入力軸(16)及び出力軸(90)を備え、複数の選択的に連結
    可能な歯車比を設けている多段速度チェンジギヤ機械式
    変速機(10)と、エンジンと変速機間に介在している非噛
    み合いカップリング(C) と、入力軸回転速度を表す第１
    入力信号(IS)を発生する第１センサ(98)と、出力軸回転
    速度を表す第２入力信号(OS)を発生する第２センサ(10
    0) と、現在の連結変速比を表す第３信号を発生する第
    ３センサ手段 (70／110)と、変速機のシフトを制御する
    自動制御の変速機アクチュエータ(112、70、96) 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、現在の
    連結歯車比からのアップシフト及びダウンシフトを選
    択、実行して、回転速度が車両エンジンの回転速度で決
    定される第１クラッチ部材(80、82、84)及び回転速度が車
    速で決定される第２クラッチ部材(86、88、90)を各々が有
    している噛み合いクラッチのうちの第１の噛み合いクラ
    ッチを切り離してから第２噛み合いクラッチを連結する
    シーケンスによって前記アップシフト及びダウンシフト
    を実行する指令出力信号を発生する中央処理装置(106)
    とを有しており、前記変速機アクチュエータが、前記第
    １噛み合いクラッチを切り離すために最大力を加える第
    １作動モードを有している、機械式チェンジギヤ変速装
    置の選択されたシフトを少なくとも部分的に自動的に実
    行するための制御装置(104) であって、 現在の連結比からの変速機シフトの選択を感知した時、 (i) 非ジョークラッチトルクのロック状態を表す状態の
    有無を、前記第１入力信号と前記第２入力信号に現在の
    連結歯車比を掛けた積との差の値｜IS−OS・GR｜の関数
    として決定し、 (ii)非ジョークラッチトルクのロック状態を表す前記状
    態が存在すると判定されるまで、前記現在の連結変速比
    を前記第１作動モードで切り離すための指令出力信号を
    前記変速機アクチュエータへ送ることを禁止する論理規
    則を有していることを特徴とする制御装置。
  8. 【請求項８】 前記差の絶対値が第１基準値より小さい
    （｜IS−OS・GR ｜＜REF1）場合、非ジョークラッチトル
    クのロック状態を表す状態が存在すると判定することを
    特徴とする請求項７の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記差の絶対値の変化率が、負の値の第
    ２基準値より小さい(d／dt（｜IS−OS・GR ｜）＜REF2＜
    0 ）場合、非ジョークラッチトルクのロック状態を表す
    状態が存在すると判定することを特徴とする請求項７の
    制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記差が正の値から負の値へ変化する
    場合、非ジョークラッチトルクのロック状態を表す状態
    が存在すると判定することを特徴とする請求項７の制御
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記非噛み合いカップリングはマスタ
    ー摩擦クラッチであることを特徴とする請求項７ないし
    請求項10のいずれかに記載の制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記連結歯車比の決定手段は、変速機
    アクチュエータ位置センサを有していることを特徴とす
    る請求項７ないし請求項10のいずれかに記載の制御装
    置。
  13. 【請求項１３】 燃料スロットル制御形エンジン(E)
    と、入力軸(16)及び出力軸(90)を備え、複数の選択的に
    連結可能な歯車比(GR)を有する多段速度チェンジギヤ変
    速機(10)と、エンジンと変速機間に介在している非噛み
    合いカップリング(C) と、入力軸回転速度を表す第１入
    力信号(IS)を発生する第１センサ(98)と、出力軸回転速
    度を表す第２入力信号(OS)を発生する第２センサ(100)
    と、連結歯車比(GR)を決定する手段 (70／110)と、変速
    機のシフトを制御する変速機アクチュエータ(112、70、9
    6) と、前記第１及び第２入力信号を受け取って、それ
    ら及び前記歯車比の決定値を所定の論理規則に従って処
    理することによって指令出力信号を発生する中央処理装
    置(106) とを有する車両用の自動チェンジギヤ変速装置
    を制御するための制御方法であって、 入力軸速度(IS)を表す前記入力信号を、出力軸速度を表
    す前記入力信号に前記決定された現在の連結歯車比を掛
    けた積(OS・GR) と比較して比較結果を決定し、前記比較
    結果(IS ＞OS・GR 、IS＝OS・GR またはIS＜OS・GR)に基づ
    いて前記変速装置を制御する、各ステップを有すること
    を特徴とする制御方法。
  14. 【請求項１４】 比較結果の決定は、入力軸回転速度を
    表す前記入力信号と前記積との差の絶対値｜IS−OS・GR
    ｜の決定を含むことを特徴とする請求項13の制御方法。
  15. 【請求項１５】 比較結果の決定は、前記差の変化率(d
    ／dt（｜IS−OS・GR｜）) の決定を含むことを特徴とす
    る請求項14の制御方法。
  16. 【請求項１６】 前記差の絶対値が第１基準値(REF1)を
    超えた場合、システム故障を宣言するステップをさらに
    有することを特徴とする請求項14の制御方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１基準値は約25RPM であること
    を特徴とする請求項16の制御方法。
  18. 【請求項１８】 燃料スロットル制御形エンジン(E)
    と、入力軸(16)及び出力軸(90)を備え、複数の選択的に
    連結可能な歯車比(GR)を有する多段速度チェンジギヤ変
    速機(10)と、エンジンと変速機間に介在している非噛み
    合いカップリング(C) と、入力軸回転速度を表す第１入
    力信号(IS)を発生する第１センサ(98)と、出力軸回転速
    度を表す第２入力信号(OS)を発生する第２センサ(100)
    と、連結歯車比(GR)を表す第３入力信号を発生する手段
    (70／110)と、変速機のシフトを制御する変速機アクチ
    ュエータ(112、70、96) 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、現在の連結歯車比からのアップ
    シフト及びダウンシフトを選択して指令出力信号を発生
    する中央処理装置(106) とを有する車両用の自動機械式
    チェンジギヤ変速装置を制御するための制御方法であっ
    て、 車両加速度を表す値(d／dt(OS)) を決定し、 入力軸速度(IS)を表す前記入力信号を、出力軸速度を表
    す前記入力信号に現在の連結歯車比を表す前記入力信号
    を掛けた積(OS・GR) と比較し、 車両加速度が正(d／dt(OS)＞0)で、かつ入力軸速度を表
    す値が前記積より小さい(IS ＜OS・GR)場合、アップシフ
    トを禁止する、各ステップを含むことを特徴とする制御
    方法。
  19. 【請求項１９】 燃料スロットル制御形エンジン(E)
    と、入力軸(16)及び出力軸(90)を備え、複数の選択的に
    連結可能な歯車比を有する多段速度チェンジギヤ機械式
    変速機(10)と、エンジンと変速機間に介在している非噛
    み合いカップリング(C) と、入力軸回転速度を表す第１
    入力信号(IS)を発生する第１センサ(98)と、出力軸回転
    速度を表す第２入力信号(OS)を発生する第２センサ(10
    0) と、現在の連結変速比を表す第３信号を発生する第
    ３センサ手段 (70／110)と、変速機のシフトを制御する
    自動制御の変速機アクチュエータ(112、70、96) 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、現在の
    連結歯車比からのアップシフト及びダウンシフトを選
    択、実行して、回転速度が車両エンジンの回転速度で決
    定される第１クラッチ部材(80、82、84)及び回転速度が車
    速で決定される第２クラッチ部材(86、88、90)を、各々が
    有している噛み合いクラッチのうちの第１噛み合いクラ
    ッチを切り離してから第２噛み合いクラッチを連結する
    シーケンスによって前記アップシフト及びダウンシフト
    を実行するための指令出力信号を発生する中央処理装置
    (106) とを有しており、前記変速機アクチュエータは、
    前記第１噛み合いクラッチを切り離すために最大力を加
    える第１作動モードを有する機械式チェンジギヤ変速装
    置の選択されたシフトを少なくとも部分的に自動的に実
    行するための制御方法であって、 現在の連結比からの変速機シフトの選択を感知した時、 (i) 非ジョークラッチトルクのロック状態を表す状態の
    有無を、前記第１入力信号と、前記第２入力信号に現在
    の連結歯車比を掛けた積との差の値｜IS−OS・GR ｜の関
    数として決定し、 (ii)非ジョークラッチトルクのロック状態を表す前記状
    態が存在すると決定されるまで、前記現在の連結変速比
    を前記第１作動モードで切り離すための指令出力信号を
    前記変速機アクチュエータへ送ることを禁止するステッ
    プを有している制御方法。
  20. 【請求項２０】 前記差の絶対値が第１基準値より小さ
    い（｜IS−OS・GR ｜＜REF1）場合、非ジョークラッチト
    ルクのロック状態を表す状態が存在すると判定すること
    を特徴とする請求項19の制御方法。
  21. 【請求項２１】 前記差が正の値から負の値へ変化する
    場合、非ジョークラッチトルクのロック状態を表す状態
    が存在すると判定することを特徴とする請求項19の制御
    方法。
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