JPH07167280A - 変速装置のシフト制御方法およびその装置 - Google Patents
変速装置のシフト制御方法およびその装置Info
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Abstract
クラッチを連結させること。 【構成】機械式自動変速装置のシフト制御方法及び装置
で、X及びYがそれぞれゼロより大きく、合計同期域
(X+Y)が、目標比の数値GRt の関数fGRt及び
最小値(X+Y)min のうちの大きい方である場合にジ
ョークラッチ連結のための(複式アップシフト以外のシ
フト用の)同期域が次式で定まる。 (OS・GRt )+X≧ISe >(OS・GRt )−Y この式が成立するとき、コマンド出力信号をアクチュエ
ータへ送って、目標歯車比GRt に対応した噛み合いク
ラッチ部材の連結を開始させる。
Description
た車両用機械式変速装置における噛み合いジョークラッ
チの連結を制御する装置および方法に関するものであ
る。特に、本発明は、最小値に達するまでは目標歯車比
の数値の関数である、同期域(同期ウインドー)と呼ば
れる真の同期速度範囲内に入力軸速度があることが予想
される時、変速機ジョークラッチを連結させるか、連結
するように押し付ける、自動化した車両用機械式変速装
置用の制御装置/方法に関するものである。
両等の車両用の全自動または半自動機械式変速装置は公
知であり、米国特許第4,361,060 号、第4,595,986 号、
第4,614,126 号、第4,648,290 号、第4,676,115 号第4,
784,019 号、第4,874,881 号、第4,899,607 号、第5,05
0,427 号及び第5,136,897 号に記載されており、これら
の開示内容は参考として本説明に含まれる。
は一般的にセンサを利用して、駆動モードまたはシフト
選択、スロットルペダル位置、現在の連結比、及びエン
ジン、入力軸及び/または出力軸の速度等の情報をコン
トローラへ送っていた。一般的にマイクロプロセッサベ
ースのコントローラが、これらの入力を所定の論理規則
に従って処理して、様々なアクチュータ、例えばエンジ
ン燃料供給装置、マスタークラッチオペレータ及び/ま
たは変速機シフトアクチュエータへコマンド出力信号を
送った。一般的にエンジン燃料供給操作、入力軸または
エンジンブレーキ及び/または動力シンクロナイザが、
入力軸及びそれに関連した歯車機構を出力軸回転速度に
ほぼ同期した回転速度で目標歯車比で回転させるために
用いられていた。
考えて、入力軸速度(IS) が同期域に、すなわち出力
軸速度に目標歯車比の数値を掛けた積(OS・GRt )
±許容値(一般的に約±40RPM )に接近すると、目標比
ジョークラッチ部材が初期連結した時に予想入力軸速度
(ISe )が許容範囲に入ると予想して、目標歯車比に
対応したジョークラッチが連結するように命じられた。
ローラは、ほぼ満足できるもので、十分に同期したジョ
ークラッチ連結を行うことができたが、低速比(高い減
速比率)では、同期域が必要以上に狭くなって、同期を
得ることが必要以上に困難または時間がかかるようにな
っていた。
て、本発明の目的は、従来よりも低速比でより迅速かつ
簡単にジョークラッチを連結させる、または連結するよ
うに作動する車両用機械式自動変速装置の制御装置/方
法を提供することである。
GRt =目標歯車比における減速率の数値、X≧0、Y
≧0、X+Y= GRt の関数または最小値(X+Y)
min のうちの大きい方の値、が成り立つ時、アップシフ
ト及びダウンシフトの両方に対してジョークラッチを連
結させようにした、車両用全自動または半機械式自動変
速装置を提供することによって、従来技術の欠点を解決
または最小限に抑えることができる。
シフトに関連しており、例えば米国特許第5,052,535 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。
は、最小値(X+Y)min 、例えば30RPM に達するまで
は、目標歯車比の減速率の数値に伴って変化する。
複式変速機の場合であり、これは米国特許第5,193,410
に記載されており、その開示内容が参考として本説明に
含まれているが、その場合には複式レンジアップシフト
で、レンジ部シンクロナイザの適正な作動を確保するた
め、目標歯車比の主部ジョークラッチに連結できるよう
に変速機を付勢することによって、Kを正回転速度とし
た場合に(OS・GR)>IS≧(OS・GR)−Kと
なるようにして、シフト特性の調整が図られる。
の考えられる例外が理解されるであろう。
付の図面を参照した好適な実施例についての以下の説明
を読めば明らかになるであろう。
用いるが、それらは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、それぞれ装置またはその一部分の構造中心に向かう
方向、及びそれから離れる方向を示している。この用語
定義には、上記の語句、その派生語、及び同様な意味の
語句が含まれる。
多速度補助変速部とを直列に接続して、主変速部で選択
された歯車減速をさらに補助変速部で選択された歯車減
速と組み合わせることができるようにした変速すなわち
チェンジギヤ伝達装置を表すために用いられている。
味の言葉は、クラッチの部材と共に使用された、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比較
的大きい容量の摩擦手段において、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
ようにした噛み合い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。
は、低速歯車比から高速歯車比へシフトすることであ
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シフトすることである。
のに特に適した形式の車両用機械式自動変速装置10が、
図1及び図2に概略的に示されている。全自動及び半自
動化された機械式変速装置は従来より公知であり、例え
ば上記米国特許第4,361,060号、第4,595,986 号、第4,6
14,126 号、第4,648,290 号、第4,676,115 号第4,784,0
19 号、第5,053,961 号及び第5,136,897 号に記載され
ている。
用機械式自動変速装置10には、摩擦マスタークラッチC
等のカップリングを介して公知のディーゼルエンジン等
の燃料制御形エンジンEによって駆動される自動化多速
度チェンジギヤ変速機11が設けられている。自動化変速
機11の出力部は、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の適当な車両部材に駆動連結される
出力軸90であり、公知である。
擦クラッチCの駆動プレート18を駆動し、そのプレート
は変速機11の入力軸16を駆動する従動プレート22と摩擦
係合可能である。
する幾つかの装置の作用を受け、それによって監視され
る。これらの装置には、運転者操作式スロットル装置
(THL)の運転者設定位置を感知するスロットルペダ
ル位置またはスロットル開度モニターアセンブリ21と、
エンジンEへの燃料供給量を制御する燃料制御装置23
と、エンジンの回転速度(ES)を感知するエンジン速
度センサ25と、マスタークラッチCの連結及び切り離し
を行い、またクラッチの状態に関する情報を発生するク
ラッチオペレータ27と、変速機入力軸16の回転速度を感
知する入力軸速度センサ98と、変速機11を選択歯車比へ
シフトさせ、また歯車ニュートラル状態及び/または現
在の連結歯車比を表す信号を発生する変速機オペレータ
29と、出力軸90の回転速度を感知する出力軸速度センサ
100 とが含まれている。
の形式でもよく、例えば上記米国特許第4,874,881 号及
び第4,899,607 号に示されている。
ントローラ31へ送り、それからコマンド信号を受け取
る。中央処理装置31には、従来より公知のアナログ及び
/またはデジタル電子計算器及び論理回路が含まれる。
好ましくは、中央処理装置はマイクロプロセッサベース
であり、その一例が上記米国特許第4,595,986 号に記載
されている。
進(R)、ニュートラル(N)または前進(D)作動モ
ードを選択できるシフト制御アセンブリ33からも情報を
受け取る。電源(図示せず)及び/または加圧流体源
(図示せず)が、電力及び/または空気圧力を様々な感
知、作動及び/または処理装置へ送る。
置は公知であり、米国特許第4,959,986 号、第4,576,06
5 号及び第4,445,393 号に詳細に記載されており、それ
らの開示内容は参考として本説明に含まれる。
は、それらによって監視されたパラメータに比例したア
ナログまたはデジタル信号を発生する構造の公知の形式
のものにすることができる。同様に、オペレータ23、27
及び29は、中央処理装置31からのコマンド出力信号に応
じた作動を実施する公知の電気、空気圧または電気空気
式のものにすることができる。
て、少なくともセンサ23、25及び/または98からの入力
信号を微分してエンジン、変速機入力軸及び/または変
速機出力軸の回転加速率及び/または減速率を表す計算
信号を発生する回路を備えることができる。また、中央
処理装置31には、センサ98及び100 からの入力信号を比
較して、変速機11が特定の歯車比に連結していることを
確認及び認識できるようにする回路及び論理規則等を設
けることもできる。
すればわかるであろう。複式変速機11では、多速度主変
速部12がレンジ形補助部14に直列に連結されている。変
速機11は、ハウジングH内に収容されて、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は、エ
ンジンクランク軸20に駆動連結される入力すなわち駆動
部18と、変速機入力軸16に固定されて共転する従動部22
を有している。
シフトを行うことを可能にするCPU31で操作される入
力軸ブレーキBを設けることが好ましい。
り、例えば米国特許第3,105,395 号、第3,283,613 号、
第4,754,665 号及び第5,193,410 号に記載されており、
これらの開示内容は参考として本説明に含まれる。
備えて、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
ぼ同軸的に配置された主軸28の径方向に対向する位置に
配置されている。
で軸受32、34によって支持されている副軸30を有してお
り、その一部分だけが概略的に図示されている。副軸の
各々には、同一群の副軸歯車38、40、42、44、46及び48
が固定されてともに回転することができる。
軸28を取り囲むように回転自在に設けられており、公知
のようにすべりジョークラッチカラー60、62及び64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
れと共転する。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。
は、公知のようにアクチュエータ27に連結したシフトフ
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、公知の非同期複動形ジョークラッチ
形式にすることができる。
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率が非常に高いた
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すなわち「クリ
ーパ」歯車と見なす必要がある場合が多いことに注意さ
れたい。
が設けられているが、前進速度のうちの4段階だけが、
共に使用されている補助レンジ変速部14と組み合わされ
るので、一般的に「4+1」主変速部と呼ばれている。
ッチであって、アクチュエータ27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、一度にクラッチ60、62及び
64のうちの1つだけが連結可能であり、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。
の補助副軸アセンブリ74、74Aが設けられており、その
各々は、ハウジングH内で軸受78、80によって支持され
ている副軸76を有しており、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に固定された出力歯車88と常時噛み合っている。
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、複式変速機10の低レンジ作動用に歯車86を主軸28
に、あるいは直結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設けられている。
ル歯車機構を用いた2速度部として図示されているが、
本発明は、スプリッタまたはスプリッタ/レンジ結合形
補助部を用いた複式変速機、選択可能なレンジ比が3つ
以上あるもの、及び/または遊星形歯車機構を用いたも
のにも適用可能である。また、クラッチ60、62または64
のいずれか1つまたは複数が同期ジョークラッチ形式で
あり、変速部12及び/または14が単一副軸形でもよい。
自動化された形式の大型車用機械式チェンジギヤ変速機
に用いられる典型的なジョークラッチ構造を示してい
る。
主軸28を取り囲んで半径方向に浮動した状態で設けられ
て、スペーサ部材102 によって主軸28に対して所定の軸
方向位置に維持されており、これは米国特許第3,894,62
1 号及び第4,949,589 号にさらに詳細に記載されてお
り、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。
径表面に設けられた外側スプライン106 とすべり係合す
る内側スプライン104 が設けられている。クラッチカラ
ー62及び64は、それぞれシフトアクチュエータ27によっ
て制御されるシフトフォーク108 及び110 によって主軸
28上で軸方向の位置決めが行われる。シフトカラー62に
は、主軸歯車54に設けられたジョークラッチ歯114 と選
択的に噛み合うジョークラッチ歯112 が設けられてい
る。シフトカラー64には、主軸歯車56に設けられたジョ
ークラッチ歯118 と選択的に噛み合うジョークラッチ歯
116 が設けられている。
連結するため、主軸歯車54が主軸28及びそれと共転して
いるクラッチカラー62の回転速度にほぼ等しい回転速度
で回転している時に、クラッチカラー62を最右側へ移動
させてクラッチ歯112 をクラッチ歯114 に噛み合わせな
ければならない。
連結したままであるとすると、クラッチカラー及び主軸
28の回転速度は、レンジ部の比及び出力軸の回転速度(O
S)によって決定される。主変速部12のギヤチェンジ作業
中は、車両の対地速度、従って出力軸90の回転速度がほ
ぼ一定のままである。
比及び入力軸16の回転速度(IS)の関数である。従って、
主軸歯車の1つを連結するためのほぼ同期した状態を得
るため、エンジンEへの燃料供給の制御及び/またはア
ップシフトブレーキBの操作によって入力軸16の速度を
調整する。
を連結するために正確に同期した状態であれば、IS=
OS×GRt であり、クラッチCがすべりを生じずに完
全に連結した場合、ES=IS=OS×GRt である。
実際に、ジョークラッチ部材が所定量、例えば約20〜40
RPMだけ同期が外れていても、許容シフトを達成でき
る。従って、特定の目標歯車比に連結するするための同
期シフト帯は、IS=(OS×GRt )±20〜40 RPMに
なる。
様々なアクチュエータの反応時間は、エンジン及び/ま
たは入力軸の回転速度の変化率と同様に、既知または所
定値であった。これらのパラメータに基づいて、入力軸
がほぼ同期速度に近づくと、予想入力軸回転速度(IS
e )が出力軸速度に目標歯車比を掛けた積±所定の定数
になった時にクラッチ歯が連結すると予想して、ECU
31は様々なアクチュエータへコマンド出力信号を送っ
て、選択された目標歯車比へのシフトを開始できるよう
にした。
フローチャートに概略的に示されているように、ISe
=予想入力軸速度、0S=出力軸速度、GRt =目標歯
車比における減速率の数値、X>0、Y>0、X+Y
が、GRt の値に伴って変化するGRt の関数、及び最
小値のうちの大きい方である場合、 (OS×GRt )+X>ISe >(OS×GRt )−Y である時、ECUがジョークラッチを連結させようとす
るか、連結させるように同期域が定められている。
法を説明するフローチャートを参照しながら説明する
と、ISe は、様々なアクチュエータがCPU31からの
コマンド出力信号に応答して目標歯車比に対応したジョ
ークラッチ歯を初期連結させる時間にほぼ等しい時間が
経過した後の入力軸回転速度の予想値である。
での最も荒い許容シフトの関数として選択され、例えば
上記米国特許第5,052,535 号を参照されたい。
の値は、最小値、例えば45RPM に達するまでは、目標歯
車比の減速率の数値に伴って変化する。
19)及び45のうちの大きい方の値が取られる。表1は、
変速機の減速比率及び典型的な許容係数値を示す表であ
る。
機の第1〜第5速比では、幾分広い同期域を用いること
が望ましく、許容できる。車両の登坂時に、すなわちE
S/IS及びOSの両方が減少する時にアップシフトを
行うことができるようにするため、広い同期域が必要で
ある。さらに、それらの速度比では、減速率が大きいほ
ど、駆動系統のばね率が低くなる、すなわち弱くなるた
め、同期ジョークラッチ連結の荒さが緩和される。
複式変速機の場合であり、これは米国特許第5,193,410
に記載されており、その場合には複式レンジアップシフ
ト、例えば第5速から第6速へのアップシフト、または
第5速から第7速へのスキップアップシフトで、レンジ
部シンクロナイザの適正な作動を確保するため、目標歯
車比の主部ジョークラッチに連結できるように変速機を
付勢する(アップシフトブレーキの操作)ことによっ
て、入力軸が常に真の同期速度より低速で回転するよう
に、すなわち(OS・GR)>IS≧(OS・GR)−
Kとなるようにして、シフト特性の調整が図られる。好
適な実施例についての説明から、この考えられる例外が
理解されるであろう。
細書を読んで理解すれば、当業者であれば様々な変更を
考えることができるであろう。発明の精神の範囲内のそ
のような変更は、本発明に含まれる。
ISe >(OS・GRt )−Yの判定条件により、コマ
ンド出力信号をアクチュエータへ送って、目標歯車比
(GRt)に対応した噛み合いクラッチ部材の対の連結
を開始するので、同期速度範囲内に入力軸速度があるこ
とを予想でき、確実に同期域でクラッチの連結を行うこ
とができる。
特に適した形式の機械式自動変速装置の概略図である。
両用機械式変速装置の概略図である。
ている典型的な噛み合いジョークラッチアセンブリの部
分断面図である。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 複数の選択可能な歯車比(GR)の各々に対
応した連結及び切り離し可能な噛み合いジョー部材の対
(112,114 ; 116,118)を有し、非噛み合いカップリング
(C) によって原動機(E) に駆動連結される入力軸(16)
と、車両駆動ホィールに連結する出力軸(90)を備える多
速度機械式変速機と、 入力軸回転速度(IS)及び出力軸回転速度(OS)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
理して、選択された噛み合いジョークラッチ部材の対を
選択的に連結及び切り離しする変速機アクチュエータ(2
7)を含むシステムアクチュエータ(23、27、29)へコマンド
出力信号を送る制御装置(CPU) とを備えており、 前記変速機オペレータが、前記アクチュエータがコマン
ド出力信号に応答して、選択対の噛み合いジョークラッ
チ部材を常時切り離された位置から初期噛み合い連結位
置へ移動させるために必要な時間である応答時間を備え
ている、形式の車両用機械式自動変速装置(10)のシフト
を制御する方法であって、 次式が成り立つ時、 (OS・GRt )+X≧ISe >(OS・GRt )−Y コマンド出力信号を前記アクチュエータへ送って、目標
歯車比(GRt )に対応した噛み合いクラッチ部材の対
の連結を開始することを特徴とする方法。ここで、 0S=出力軸速度(RPM) 、 GRt =目標歯車比の数値、 ISe =前記目標歯車比に対応した噛み合いクラッチ部
材の対の初期噛み合い連結時の予想入力軸速度(RPM) 、 X>0、Y>0、 X+Y= fGRt と(X+Y)min のうちの大きい方
の値、ここで、fGRt はGRt の値の増減に伴って値
が増減するGRt の関数であり、(X+Y)min は一定
の最小値である。 - 【請求項2】 (X+Y)min が約45 RPMであることを
特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項3】 (X+Y)min が約30 RPMであることを
特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項4】 多速度機械式変速機はレンジ形複式変速
機であり、複式レンジアップシフトの場合だけ、さら
に、Kを正回転速度とした場合に、 式:(OS・GRt )>ISe ≧(OS・GRt )−K である時、目標歯車比に対応した噛み合いクラッチ部材
の対の連結を開始することを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかの方法。 - 【請求項5】 複数の選択可能な歯車比(GR)の各々に対
応した連結及び切り離し可能な噛み合いジョー部材の対
(112,114 ; 116,118)を有し、非噛み合いカップリング
(C) によって原動機(E) に駆動連結される入力軸(16)
と、車両駆動ホィールに連結する出力軸(90)を備える多
速度機械式変速機と、 入力軸回転速度(IS)及び出力軸回転速度(OS)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
理して、選択された噛み合いジョークラッチ部材の対を
選択的に連結及び切り離しする変速機アクチュエータ(2
7)を含むシステムアクチュエータ(23、27、29)へコマンド
出力信号を送る制御装置(CPU) とを備えており、 前記変速機オペレータが、前記アクチュエータがコマン
ド出力信号に応答して、選択対の噛み合いジョークラッ
チ部材を常時切り離された位置から初期噛み合い連結位
置へ移動させるために必要な時間である応答時間を備え
ている、形式の車両用機械式自動変速装置(10)のシフト
を制御する制御装置であって、 次式が成り立つ時、 (OS・GRt )+X≧ISe >(OS・GRt )−Y コマンド出力信号を前記アクチュエータへ送って、目標
歯車比(GRt )に対応した噛み合いクラッチ部材の対
の連結を開始させる手段を有していることを特徴とする
装置。ここで、 0S=出力軸速度(RPM) 、 GRt =目標歯車比の数値、 ISe =前記目標歯車比に対応した噛み合いクラッチ部
材の対の初期噛み合い連結時の予想入力軸速度(RPM) 、 X>0、Y>0、 X+Y= fGRt と(X+Y)min のうちの大きい方
の値、ここで、fGRt はGRt の値の増減に伴って値
が増減するGRt の関数であり、(X+Y)min は一定
の最小値である。 - 【請求項6】 (X+Y)min が約45 RPMであることを
特徴とする請求項5の装置。 - 【請求項7】 (X+Y)min が約30 RPMであることを
特徴とする請求項5の装置方法。 - 【請求項8】 多速度機械式変速機はレンジ形複式変速
機であり、複式レンジアップシフトの場合だけ、さら
に、Kを正回転速度とした場合に、 式:(OS・GRt )>ISe ≧(OS・GRt )−K である時、目標歯車比に対応した噛み合いクラッチ部材
の対の連結を開始することを特徴とする請求項5ないし
7のいずれかの装置。
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