JPH1047099A - 車両用の半自動シフト実行装置 - Google Patents

車両用の半自動シフト実行装置

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JPH1047099A
JPH1047099A JP9107297A JP10729797A JPH1047099A JP H1047099 A JPH1047099 A JP H1047099A JP 9107297 A JP9107297 A JP 9107297A JP 10729797 A JP10729797 A JP 10729797A JP H1047099 A JPH1047099 A JP H1047099A
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JP
Japan
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transmission
shift
engine
neutral
driver
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JP9107297A
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Ronald Keith Markyvech
キース マーキベック ロナルド
Thomas Alan Genise
アラン ジェニーズ トーマス
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Original Assignee
Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的単純で低価格な複式変速機用の半自動シ
フト実行装置を提供すること。 【解決手段】シフトレバー(57)によって選択的に位置決
めされるジョークラッチにより選択的に連結及び切離し
が行われるギア比を備えた手動シフト形変速機(10)用の
半自動シフト実行装置(100) であって、変速機をニュー
トラルへシフトしようとする運転者の意志を表す状態を
感知し、ニュートラルへシフトしようとする運転者の意
志を表す状態を感知した時、入力軸と出力軸との間のト
ルク伝達を最小限に抑えるようにエンジンへの燃料供給
を自動的に行うための手段を有する。これにより変速機
のニュートラル状態及び目標ギア比を感知して、エンジ
ン(102) が目標ギア比に連結するための同期速度に自動
的に達するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レバーシフト形の
機械式変速機、好ましくはレンジ及びスプリッタ、また
はいずれか一方の形式の複式変速機の半自動シフトを行
うための半自動シフト実行装置に関する。特に、本発明
の好適な実施例では、スプリッタ/レンジ複合形複式変
速機が、ニュートラルへのシフトを行うためのトルクの
遮断及び目標ギア比に連結するための同期の両方または
いずれか一方を生じさせるために、自動スプリッタシフ
ト動作を伴う前進レバーシフト動作、及び自動エンジン
制御のための制御部及びアクチュエータを備えている。
また、コントローラは、運転者がニュートラルへシフト
しようとすることを感知する手段を備え、トルク伝達を
最小限に押え、そしてスプリッタシフトを開始すること
の両方またはいずれか一方を行うためにエンジンへの燃
料供給を制御するように応答できる。また、手動操作の
シフト意志スイッチを使用することもできる。
【0002】
【従来の技術】いわゆる「二重H」形制御部を用いた複
式レンジ形機械式変速機は、シフトレバーの移動によっ
てレンジシフトが自動的に選択されて、運転者がボタン
またはレバーを用いてレンジ変化を選択する必要がない
ものであり、米国特許第3,429,202号、第4,
561,325号、第4,455,883号、第4,6
63,725号及び第4,944,197号に記載され
ているように、従来よりよく知られており、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。
【0003】スプリッタ/レンジ複合形の複式機械式変
速機は、重量形車両に広範に使用されており、米国特許
第4,754,665号、第4,944,197号、第
5,193,410号及び第5,390,561号に記
載されているように従来より非常によく知られており、
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。
【0004】複式機械式変速機用の半自動シフト実行装
置は、最高ギア比群への手動シフト時に、その最高群内
だけの自動シフトを行うもので、従来より知られてお
り、米国特許第4,722,248号及び第5,03
8,627号に記載されており、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。機械式変速機用の半
自動シフト実行装置は、運転者がトルク遮断及び同期状
態の達成の両方またはいずれか一方を手動で行う必要が
あるもので、従来より知られており、米国特許第5,0
53,961号に記載されており、この特許の開示内容
は参考として本説明に含まれる。
【0005】エンジンディザー等のエンジン燃料制御を
利用して、マスタークラッチの操作を必要としないでニ
ュートラルへシフトするための非トルクロック状態を発
生するようにした、少なくとも一部自動化されたシステ
ムが従来より知られており、米国特許第4,850,2
36号及び第5,105,357号に開示されており、
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。
【0006】開示内容が参考として本説明に含まれる米
国特許第5,435,212号には、各レバー位置に対
して自動スプリッタシフトを備えて、これによって
「(2+1)×(2)×(2)」形複式10速変速機を
5速自動変速機の容易さで駆動することができる半自動
シフト実行システムが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】開示されている上記の
シフト実行装置は、レバーシフトのためにスプリッタ制
御部及びスロットル及びマスタークラッチまたはそのい
ずれかを運転者が操作する必要が多分あったので、一定
の用途では完全には満足できるものではなかった。
【0008】従って、本発明の目的は、比較的単純で低
価格であって、単純な乗用車の同期手動変速機と同様に
して駆動される、機械式変速機、好ましくはスプリッタ
型またはスプリッタ/レンジ複合形の複式変速機用の改
良形半自動シフト実行装置を提供することである。
【0009】本発明によれば、従来技術の特徴の多くを
新しいやり方で利用することによって、機械式変速機
の、好ましくは複式機械式変速機の効率を保持し、比較
的低価格のセンサ、アクチュエータ及び制御装置を装備
することができると共に、運転者がシフト決定の多くを
行うことができ、また一般的な乗用車の単純な同期形手
動変速機の容易さで変速機をシフトできるようにする多
段速度形の、好ましくは複式変速装置用の半自動シフト
実行装置を提供できる。
【0010】
【課題を解決するための手段】これを達成するため、発
明の形態では、比較的単純で低価格の制御装置、センサ
及びアクチュエータを備えており、手動のスプリッタシ
フト選択やマスタークラッチ操作を必要としないで、自
動エンジン制御部がトルクの遮断及び目標ギア比に対応
した同期を行うようにして、前進主部ギア比シフト(す
なわちレバーシフト)を手動で実行すると共に、各前進
主部ギア比に対応した前進スプリッタ単独シフトを全自
動化する変速機、好ましくはスプリッタ形複式機械式変
速機用の制御装置及びその方法が提供されている。好ま
しくは、スプリッタ/レンジ複合形複式変速機を制御し
ようとする場合、市販の「二重H」形制御装置で知られ
ているように、シフトレバー移動によってレンジシフト
が自動的に選択されるようにする。
【0011】好適な発明の形態では、必要なスプリッタ
シフトの事前選択を行うと共にトルクロック状態(トル
クを受けてギアがかみ合った状態)を解除または最小限
に抑えるようにエンジンへの燃料供給を制御するため、
運転者が現在の連結比からニュートラルへ、さらにそれ
から目標ギア比へシフトしようとする時を感知するため
にシフト意志センサを用いることができる。このシフト
意志センサは、手動操作式ボタンまたはスイッチあるい
はシフトレバーまたはシフトノブの動きを感知するセン
サとすることができる。
【0012】本発明の上記及び他の目的及び利点は、添
付の図面に関連させた好適な発明の形態の以下の説明を
読めば、明らかになるであろう。
【0013】
【発明の実施の形態】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
においてそれぞれ変速機の左側及び右側である。「内
方」及び「外方」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。
【0014】「複式変速機」は、主変速部と補助動力伝
達系統、例えば補助変速部とを直列に接続することによ
って、主変速部で選択された減速ギア比をさらに補助変
速部で選択された減速ギア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。ここで使用されている「アップシ
フト」は、低速ギア比から高速ギア比へのシフト動作の
ことであり、ここで使用されている「ダウンシフト」
は、高速ギア比から低速ギア比へのシフト動作のことで
ある。
【0015】図1及び図2は、本発明の半自動シフト実
行制御装置及びその方法により制御するのに特に適した
レンジ/スプリッタ複合形複式変速機10を示してい
る。変速機10は、主変速部12をレンジ形及びスプリ
ッタ形両方の歯車装置を備えた補助変速部14と直列に
接続して構成されている。一般的に、変速機10は、単
一の組み立て式ハウジング16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
ラッチを介してディーゼルエンジン等の原動機によって
駆動される入力軸18を設けている。
【0016】主変速部12では、入力軸18に少なくと
も1つの副軸アセンブリ22を駆動する入力歯車20が
取り付けられている。好ましくは、公知であって、開示
内容が参考として本説明に含まれている米国特許第3,
105,395号及び第3,335,616号に示され
ているように、入力歯車20は複数のほぼ同一の主部副
軸アセンブリをほぼ同一回転速度で同時に駆動する。
【0017】主部副軸アセンブリの各々は、ハウジング
16内に軸受26及び28によって支持されている主部
副軸24を有しており、主部副軸歯車30、32、3
4、36及び38がそれに固着されている。複数の主部
駆動すなわち主軸歯車40、42及び44が変速機主軸
46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48及び50によって一度に1つが主
軸46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。
【0018】クラッチカラー48はまた、入力歯車20
を主軸46にクラッチ連結して入力軸18と主軸46と
の間を直結するためにも使用できる。好ましくは、主部
主軸歯車の各々は主軸46を取り囲んで設けられ、対応
の副軸歯車群と継続的に噛み合い係合してそれらによっ
て浮動支持されるようにし、その取り付け手段及びそれ
から得られる特別な利点は、上記米国特許第3,10
5,395号及び第3,335,616号に詳細に説明
されている。
【0019】一般的に、クラッチカラー48及び50
は、シフトバーハウジングアセンブリ56に連動したシ
フトフォークまたはヨーク52及び54によってそれぞ
れ軸方向に位置決めされ、シフトバーハウジングアセン
ブリ56は、公知のように多重シフトレールまたは単シ
フト軸形にすることができ、シフトレバー57で手動制
御される。クラッチカラー48及び50は、好適な発明
の形態では、公知の非同期複動形ジョークラッチ形式で
ある。
【0020】主部主軸歯車44は後進歯車であって、従
来形の中間アイドラ歯車57(図2を参照)を介して副
軸歯車38と継続的に噛み合い係合している。主部副軸
歯車32が動力取り出し装置等に動力を供給できるよう
に設けられている。ジョークラッチ48及び50は3位
置クラッチであって、図示の中央の軸方向不変位非連結
位置、最右側連結位置または最左側連結位置に位置決め
されることができる。
【0021】補助変速部14は、主変速部12と直列に
接続され、上記米国特許第4,754,665号及び第
5,390,561号に記載されているような3層4速
スプリッタ/レンジ複合形のものである。主軸46が補
助部14内へ延出して、変速機の後端部から延出してい
る出力軸58の内側端部内に軸支されている。
【0022】補助変速部14には、それぞれがハウジン
グ16内に軸受64及び66によって支持されて、3つ
の補助部副軸歯車68、70及び72を共転可能に固定
支持している補助部副軸62を有している複数のほぼ同
一の補助部副軸アセンブリ60(図2を参照)が設けら
れている。
【0023】補助副軸歯車68は、補助部スプリッタ歯
車74と常時噛み合ってそれを支持している。補助副軸
歯車70は、主軸46の同軸的内側端部に隣接側の出力
軸58の端部を取り囲むように設けられた補助部スプリ
ッタ/レンジ歯車76と常時噛み合ってそれを支持して
いる。補助副軸歯車は、出力軸58を取り囲むように設
けられた補助部レンジ歯車78と常時噛み合ってそれを
支持している。
【0024】従って、補助部副軸歯車68及びスプリッ
タ歯車74が、スプリッタ/レンジ複合形補助変速部1
4の第1歯車層すなわち歯車群を形成し、補助部副軸歯
車70及びスプリッタ/レンジ歯車76が第2歯車層を
形成し、補助部副軸歯車72及びレンジ歯車78が第3
歯車層を形成している。
【0025】スプリッタ歯車74またはスプリッタ/レ
ンジ歯車76を主軸46に選択的に連結するために滑り
両面ジョークラッチカラー80が用いられているのに対
して、スプリッタ/レンジ歯車76またはレンジ歯車7
8を出力軸58に選択的に連結するために2位置同期ク
ラッチアセンブリ82が用いられている。
【0026】複動形ジョークラッチカラー80の構造及
び機能は、主変速部12に用いられている滑りクラッチ
カラー48及び50の構造及び機能とほぼ同一であり、
また複動形同期クラッチアセンブリ82の機能は、従来
形複動形同期クラッチアセンブリの構造及び機能とほぼ
同一であり、それらの例が米国特許第4,462,48
9号、第4,125,179号及び第2,667,95
5号に記載されており、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。図示の同期クラッチアセンブ
リ82は、上記米国特許第4,462,489号に記載
されているピン形のものである。
【0027】スプリッタジョークラッチ80は、それぞ
れ歯車76または歯車74を主軸46に連結するための
最右側または最左側位置に選択的に位置決めされる両面
すなわち複動形クラッチアセンブリである。従来技術で
は、スプリッタジョークラッチ80は、公知のようにシ
フトノブ上の(ボタン等の)運転者選択スイッチによっ
て作動可能な2位置ピストンアクチュエータ86によっ
て制御されるシフトフォーク84によって軸方向に位置
決めされる。
【0028】2位置同期クラッチアセンブリ82も、そ
れぞれ歯車78または76を出力軸58に選択的にクラ
ッチ連結するために最右側または最左側位置に選択的に
位置決めされる2位置クラッチである。クラッチアセン
ブリ82は、2位置ピストン装置90によって作動され
るシフトフォーク88によって位置決めされ、ピストン
装置90の作動及び制御については以下に詳細に説明す
る。
【0029】図1ないし図3を参照すればわかるよう
に、スプリッタクラッチ80及びレンジクラッチ82の
両方をその軸方向前方及び後方位置に選択的に軸方向位
置決めすることによって、4種類の出力軸回転速度に対
する主軸回転速度の比を得ることができる。従って、補
助変速部14はレンジ/スプリッタ複合形の3層補助部
であり、4種類の選択可能な速度、すなわち入力(主軸
46)及び出力(出力軸58)間の駆動比を与える。主
部12は1つの後進速度と3つの潜在的に選択可能な前
進速度とを備えている。
【0030】しかし、選択可能な主部前進ギア比の1
つ、すなわち主軸歯車42に対応した低速ギア比は高い
レンジでは使用されない。このため、変速機10は
「(2+1)×(2×2)」形変速機と呼ぶのが適当で
あり、低速ギア比を分割することが望ましか、実現可能
かに応じて、9または10段階の選択可能な前進速度比
が得られる。レンジクラッチであるクラッチ82は同期
クラッチでなければならないが、スプリッタクラッチで
ある複動形クラッチカラー80は同期させる必要がな
い。
【0031】上記米国特許第4,944,197号に開
示されているように、従来技術によれば、主部ギア比は
シフトレバーによって手動で選択、実行され、スプリッ
タシフトは、シフトレバーに設けられているかシフトノ
ブに組み込まれていることが多い手動セレクタレバーま
たはボタンの作動によって手動で選択され、遠隔2位置
アクチュエータによって実行される。
【0032】レンジシフトは、遠隔2位置アクチュエー
タによって手動または自動的に選択、実行される。個別
のレンジ制御ボタン/レバーを設けるか、図3に示され
ているように、レバー作動式「二重H」形制御部を用い
てもよい。この形式のレンジ及びスプリッタアクチュエ
ータ及び制御部は、従来より公知で、例えば米国特許第
4,788,889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。
【0033】変速機10のシフト用の従来形シフトパタ
ーンが、図3に概略的に示されている。各歯車レバー位
置での上下方向の分割がスプリッタシフトを表している
のに対して、Hパターンの3/4及び5/6の縦線から
Hパターンの7/8及び9/10の縦線への水平方向移
動が、変速機の低レンジから高レンジへのシフトを表し
ている。前述したように、従来技術では、スプリッタシ
フト動作は通常通りに車両運転者が操作するスプリッタ
ボタン等、一般的にはシフトレバーノブに設けられてい
るボタンによって行われる。
【0034】レンジクラッチシフトアセンブリの作動
は、図3に示されているようなシフトパターンの中央縦
線と最右側縦線との間での歯車シフトレバーの移動に自
動的に応答する。一般形式のレンジシフト装置は従来よ
り公知であり、例えば上記米国特許第3,429,20
2号、第4,455,883号、第4,561,325
号及び第4,663,725号を参照すればわかるであ
ろう。
【0035】図3において、変速機がほぼ等しいギア比
ステップ(段間比)を有することが望ましいとすると、
主変速部の段間比はほぼ等しく、スプリッタ段間比は主
変速部の段間比の平方根にほぼ等しく、またレンジ段間
比は、両レンジで発生する主変速部の段数をN(すなわ
ち(2+1)×(2×2)変速機10ではN=2)とし
た時に主変速部の段間比のN乗にほぼ等しくなければな
らない。
【0036】所望の理想ギア比を与えて、これらのギア
比に近い歯車装置を選択する。上記例では、スプリッタ
の段間比が約33.3%であるのに対して、レンジの段
間比は約316%であり、1.78の平方根が約1.3
3で、1.78の2乗(すなわちN=2)が約3.16
であるから、これは一般的に約78%の段間比を有する
「2+1」主変速部に適している。
【0037】運転者が図3に示されているようなシフト
パターンの最右側縦線へ歯車レバーを移動させる以外に
は制御装置を作動させる必要がない変速機1のレンジ部
のシフトを達成するため、シフトフォーク88を移動さ
せるようにピストンアセンブリ90に設けられているス
レーブ弁92へ信号を送るレンジ制御弁アセンブリが設
けられている。
【0038】本発明によれば、変速機10の少なくとも
前進シフトは、図4に示されている車両用半自動変速装
置100によって半自動的に実行される。本発明のシフ
ト制御装置及びその方法によって制御された、主部12
を補助部14に連結している複式変速機10が、図4に
示されている。主部12は、マスタークラッチ104で
車両エンジン102の駆動またはクランク軸に作動連結
された入力軸18を備えており、補助部14の出力軸5
8が、一般的に駆動軸によって、車両の駆動輪(図示せ
ず)に作動連結されている。
【0039】主変速部12から得られる変速ギア比は、
所望の主部12の特定の変速ギア比に連結できるように
所定のシフトパターンに従ってシフトレバー57を位置
決めすることによって、手動で選択することができる。
以下に説明するように、マスタークラッチ104の操作
及び手動同期化は必要ない。
【0040】好ましくは、本装置にシフト意志を感知す
る手段を設けて、トルクロック状態を最小限に抑えるか
解除する処置を自動的に取ることによって、主部連結比
から主部ニュートラルへのシフトを容易にすると共に、
さらにトルク遮断及びニュートラルへのシフトが行われ
た時に必要なスプリッタシフトを事前選択して迅速に完
了できるようにする。
【0041】装置100は、それぞれエンジン回転速度
(ES)、入力軸回転速度(IS)及び出力軸回転速度
(OS)を感知してそれらを表す信号を発生するセンサ
106、108及び110を備えている。エンジン10
2は、電子制御することができ、SAE(米国自動車技
術者協会)J−1922、SAE J−1939、IS
O(国際標準化機構)11898等の工業規格プロトコ
ルに基づいて作動する電子データリンク(DL)で通信
する電子コントローラ112を備えている。スロットル
位置(運転者の要求)は、シフト点の選択及び他の制御
論理の望ましいパラメータである。個別のスロットル位
置センサ113を設けてもよいが、スロットル位置(T
HL)をデータリンクから感知してもよい。
【0042】手動クラッチペダル115がマスタークラ
ッチを制御し、センサ114がクラッチの連結または切
り離し状態を表す信号(CL)を発生する。エンジン速
度を入力軸速度と比較することによってマスタークラッ
チの状態を決定することもできる。コマンド出力信号に
従ってスプリッタクラッチ82を作動させるためのスプ
リッタアクチュエータ116が設けられている。
【0043】シフトレバー57には、シフトしようとす
る運転者の意志を感知する感知手段またはボタン120
を備えたノブ118が設けられている。センサ122
が、ニュートラルへシフトしようとする運転者の意志の
有無の感知結果を表す信号(ITS)を発生する。SA
E資料第840307号を参照すればわかるように、シ
フトレバーの動きを感知する様々な他のセンサを用いる
ことができる。
【0044】運転者操作ディスプレイ装置124が、6
位置シフトパターンを図形表示しており、個別に点灯で
きるボタンまたは他のディスプレイ素子126、12
8、130、132、134及び136が各々の選択可
能な連結位置を表している。本装置はまた、停止からの
始動時のスプリッタ位置選択用に高低のスプリッタレン
ジの選択を行うトグル形制御装置に接続されたボタン1
38を備えている。その選択は、ライト142または1
44で表示される。
【0045】本装置には、入力信号を受け取って所定の
論理規則に従って処理することによって、コマンド出力
信号150をシステムアクチュエータへ、例えばスプリ
ッタ部アクチュエータ116、エンジンコントローラ1
12及びディスプレイ装置124へ送る制御装置146
が、好ましくは米国特許第4,595,986号、第
4,361,065号及び第5,335,566号に示
されている形式のマイクロプロセッサベースの制御装置
が設けられており、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。個別のシステムコントローラ14
6を設けてもよいが、電子データリンクで通信するエン
ジンコントローラ112を用いることもできる。
【0046】スプリッタアクチュエータ116は、2位
置装置か、同時係属中の米国特許出願第08/597,
304号に示されているような3位置装置にすることが
でき、選択及び維持が可能なスプリッタ部ニュートラル
を与える。
【0047】3速から4速、4速から3速等の前進動的
スプリッタ単独シフトは、運転者の介入を伴わないで自
動的に実行される。例えば、3位置スプリッタアクチュ
エータであるとすると、スプリッタシフトが必要である
ことが感知されると、ECU146は、アクチュエータ
116へアクチュエータをニュートラルの方へ偏らせる
コマンドを、またエンジンコントローラ112へトルク
を最小限に抑えるか、遮断するコマンドを送る。
【0048】スプリッタニュートラルが感知されるとす
ぐに、エンジンは、現在の出力軸速度での目標ギア比に
対応した同期エンジン速度になるように命令される(E
S=IS=OS・GRt±誤差)。クラッチの突き合わ
せを防止するため、反応時間及び軸速度及び加速度を考
慮して、同期がわずかに外れた状態で連結が発生するよ
うにタイミングが調節される。この形式の自動スプリッ
タシフトは、上記米国特許第4,722,248号及び
第5,435,212号に示されている。
【0049】変速機10の連結及びニュートラル(連結
していない)状態は、入力軸/出力軸回転速度を既知の
ギア比(IS/OS=GRi ±Y? i =1〜10)と
一定期間にわたって比較することによって感知すること
ができる。入力軸及び出力軸速度論理の代わり、または
それに加えて、位置センサを用いることができる。
【0050】目標ギア比に連結するために同期する時、
突き合わせのない高品質のジョークラッチ連結を達成す
るために、エンジンは、真の同期速度(ESsynchro =
(OS×GRt)−45RPM)より約30〜100R
PM(好ましくは約60RPM)だけ高いか低い(好ま
しくは低い)速度に達してそれを維持するように指示さ
れる。目標ギア比の連結を確認するため、本システムで
は、出力軸速度と目標ギア比の数値の積プラス・マイナ
ス約10〜30RPM(IS=(OS・GRt)±20
RPM)に一定期間、約100〜400ミリ秒間にわた
って等しい入力速度を探す。
【0051】上記論理によって、同期しているエンジン
に起因する誤った連結感知の可能性を最小限に押えなが
ら、変速機の連結及びニュートラル状態を入力及び出力
軸速度に基づいて決定することができる。
【0052】偶数比の時(すなわち高いスプリッタ比の
時)で、所定のエンジン速度/入力軸速度(例えば、約
2,100RPMに調節されたディーゼルエンジンの場
合は約1,375RPM)を越える時、レバーアップシ
フト(自動スプリッタダウンシフトを伴う)が適当であ
り、本システムは、運転者によって要求された場合、そ
れを半自動的に実行する。
【0053】同様に、奇数比(すなわち低いスプリッタ
比の時)で、所定のエンジン速度(例えば、同じエンジ
ンの場合は約1,350RPM)より低い時、レバーダ
ウンシフト(自動スプリッタアップシフトを伴う)が適
当であり、本システムは、運転者によって要求された場
合、それを半自動的に実行する。
【0054】図5は、自動スプリッタシフト点及び適当
なレバーシフト点を説明している。スプリッタシフトは
自動的に実行されるが、スプリッタシフトを伴うレバー
シフトは、運転者の開始及び主部ジョークラッチの操作
を必要とすることに注意されたい。
【0055】ディスプレイ装置124は、現在の連結比
レバー位置と、もしあれば、現在の適当なレバーシフト
のレバー位置とを運転者に知らせる。1つの発明の形態
では、現在の連結比のレバー位置を継続点灯ボタンで示
す一方、適当なレバーシフトのレバー位置を点滅ボタン
で示すことができる。
【0056】第4速歯車に連結しており、入力軸速度が
1,525RPMであるとすると、3/4ボタン130
が継続点灯して、第3または第4速歯車が連結している
ことを表示し、第5速へのアップシフトが適当であるの
で、5/6ボタン132が点滅する。運転者は、第4速
のままにすることを選択するか、第5速へのシフトが望
ましいと決定することができる。
【0057】運転者がレバーをニュートラルへ移動さ
せ、マスタークラッチが連結してニュートラルが確認さ
れると、3/4ボタンが消灯する一方、適当なスプリッ
タシフト(本例では、スプリッタ高からスプリッタ低へ
のスプリッタシフト)が完了した時、コントローラ14
6はエンジン及び入力軸速度をそれの同期値に接近させ
るコマンドをエンジンコントローラへ送る。同期状態が
存在することが確認された時、運転者はクラッチを使用
することなく、5/6レバー位置へ容易にシフトするこ
とができる。第5速に連結していることが確認された
時、5/6ボタン132が継続的に点灯する。
【0058】好ましくは、シフトノブ118に、運転者
が自分にレバーシフトシーケンスを開始する意志がある
ことを表示できるようにするセンサまたはシフト意志ボ
タン120を設ける。シフト意志信号(ITS)を受け
取った時、コントローラ146は、スロットル操作によ
ってトルクロックを解除するように、また必要なスプリ
ッタシフトを事前選択するようにコマンドを送る。
【0059】これによって、運転者がスロットル操作ま
たはクラッチの切り離しを行うことなく、連結比(第4
速)からニュートラルへ簡単にシフトできると共に、迅
速なスプリッタシフトを行うことができる。クラッチの
切り離しを必要としないでトルクロックを解除するため
のエンジン操作は、上記米国特許第4,850,236
号及び第5,105,357号に詳細に記載されてい
る。
【0060】ニュートラルにある時、通常は運転者は目
標ギア比へいつシフトすべきかのリズム感を持つように
なるであろう。あるいは、本システムが、エンジン速度
が目標レバー位置へレバーを移動させることができるま
で同期しているか、それに接近している時を運転者に知
らせるようにしてもよい。これは、音声アラーム、個別
の「シフト良し」ライト、及び単純に目標レバー位置ボ
タンの点滅頻度を変化させることによるか、そのいずれ
かによって行うことができる。
【0061】あるいは、開示内容が参考として本説明に
含まれる米国特許第4,023,443号に記載されて
いるように、運転者への連絡は、適当な同期状態が存在
するようになるまで、シフト動作の防止または禁止を含
むようにしてもよい。また、3/4レバー位置ボタン1
30等の位置ボタン全体を点灯する代わりに、各ギア比
に対して個別制御した照明付きボタン等(すなわち2つ
の後退及び10の前進速比の各々に対して個別に制御さ
れたディスプレイ素子)を設けてもよい。
【0062】シフトの完了及びそれの確認時に、燃料供
給の制御は運転者に戻される。クラッチペダル115
は、停止からの始動作動を除いて使用されない予定であ
る。シフト作動中にクラッチを手動で切り離した場合、
スロットル制御は直ちに運転者に戻される。
【0063】出力速度(OS)を常に監視して、シフト
シーケンス中に速度変化によって「最良歯車」が変更さ
れた場合、点滅ボタンによって新しい「最良歯車」が表
示されて同期される。
【0064】シフト意志センサがない場合、(第4速か
ら第5速へのシフト等の)レバーシフトを行うには、運
転者が3/4レバー位置からニュートラルへシフトし、
その時に、クラッチ104が連結していれば、コントロ
ーラは必要なスプリッタダウンシフトを開始して、第5
速歯車目標ギア比に連結するための同期エンジン及び入
力軸速度を生じるようにエンジン102に燃料を供給す
る(ES=IS=(OS・3.16±X)。
【0065】第5速歯車の連結及びそれの確認時に、5
/6ボタンが継続的に点灯し、燃料供給制御が運転者に
戻される。多くの作動状態では、ニュートラルへシフト
するために、スロットル及びマスタークラッチの両方ま
たはいずれか一方を運転者が操作する必要がある。
【0066】連結される側と連結する側のクラッチ歯の
速度差を制御または感知するために同様な論理を使用す
ることができる。この場合、クラッチ48及び50は、
出力軸速度に目標ギア比における補助部ギア比を掛けた
積(OS・GRat)で回転しているのに対して、歯車に
固定されたクラッチ部材は、入力軸速度に目標ギア比に
おける主部ギア比を掛けた積(OS・GRmt)で回転し
ている。例えば、補助部が適当に連結されているものと
して、連結側の主部クラッチの前後に60RPMの差を
生じるためには、エンジン速度及び入力軸速度がES=
IS=((OS・GRat)−60)/GRmtになるよう
にする。
【0067】本発明の制御装置及びその方法の特徴の多
くは様々な形式の変速機に適用することができるが、本
発明は、所定数の前進比に対して使用されるレバーシフ
トの数が最も少ないことから、スプリッタ形変速機また
は自動レンジシフト特徴を備えたスプリッタ/レンジ複
合形変速機に特に適している(米国特許第5,000,
060号を参照されたい。この特許の開示内容は参考と
して本説明に含まれる)。好ましくは、レバーシフトが
適当ではない場合、シフトを意図するための信号が作動
しないようになっている。
【0068】以上に本発明をある程度詳細に説明してき
たが、本発明の技術的思想及び請求項に記載の範囲内に
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例のレンジ/スプリッタ複合形複式変速機
の平面図である。
【図2】他の従来例のレンジ/スプリッタ複合形複式変
速機の部分拡大図である。
【図3】図1の変速機の従来形シフトパターンを示して
いる。
【図4】本発明の半自動シフト実行変速装置の好適な発
明の形態を概略的に示すブロック図である。
【図5】本発明の制御装置及びその方法のシフト点論理
を説明するグラフである。
【図6】本発明の好適な発明の形態を概略的に説明する
フローチャートである。
【図7】図6のB部分からのサブルーチンのフローチャ
ートである。
【図8】図6のA部分からのサブルーチンのフローチャ
ートである。
【図9】図7のC部分からのサブルーチンのフローチャ
ートである。
【符号の説明】
10 変速機 12 主変速部 14 補助変速部 48,50 ジョークラッチ 57 シフトレバー 100 半自動シフト実行変速装置 102 車両エンジン 104 マスタークラッチ 112 電子コントローラ 146 コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16H 63:20 (71)出願人 390033020 Eaton Center,Clevel and,Ohio 44114,U.S.A. (72)発明者 トーマス アラン ジェニーズ アメリカ合衆国 ミシガン 48128 ディ アボーンノース ラファイエット 449

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料制御形エンジンによって駆動される入
    力軸と、出力軸と、複数の駆動比とニュートラルを選択
    可能とし、選択的に連結及び切離し可能な複数のジョー
    クラッチとを備えており、該ジョークラッチが、シフト
    パターンを形成する複数の選択可能なシフトレバー位置
    を有する手動操作式シフトレバーによって選択的に位置
    決めされる、手動シフト式変速機と、 該変速機をニュートラルへシフトしようとする運転者の
    意志を表す状態を感知し、ニュートラルへシフトしよう
    とする運転者の意志を表す状態を感知した時、前記入力
    軸と出力軸との間のトルク伝達を最小限に抑えるように
    前記エンジンへの燃料供給を自動的に行うための手段と
    を備えたことを特徴とする車両用の半自動シフト実行装
    置。
  2. 【請求項2】 前記ジョークラッチは、非同期ジョーク
    ラッチであることを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記変速機は、スプリッタ形複式変速機
    であって、前記手段は、ニュートラルへシフトしようと
    する運転者の意志を表す状態を感知した時、スプリッタ
    シフトを自動的に事前選択するようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記運転者の意志を表す状態は、運転者
    がシフトレバーを操作することからなる請求項1記載の
    装置。
  5. 【請求項5】 さらに、シフト意志スイッチを有してお
    り、前記運転者の意志を表す状態は、前記スイッチの作
    動を含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記スイッチは、前記シフトレバー上に
    配置された手動操作式ボタンを有していることを特徴と
    する請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 さらに、手動操作式スイッチを有してお
    り、前記運転者の意志を表す状態は、運転者がこのスイ
    ッチを作動することからなる請求項3記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記スイッチは、前記シフトレバー上に
    配置されたボタンを有していることを特徴とする請求項
    7記載の装置。
  9. 【請求項9】 さらに、変速機のニュートラルを感知す
    る手段を有しており、変速機のニュートラルを感知した
    時、エンジンへの燃料供給を終了させることによって、
    前記入力軸と出力軸との間のトルク伝達を最小限に抑え
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載の装置。
  10. 【請求項10】 さらに、変速機のニュートラルを感知
    する手段を有しており、変速機のニュートラルを感知し
    た時、エンジンへの燃料供給を終了させることによっ
    て、前記入力軸と出力軸との間のトルク伝達を最小限に
    抑えるようにしたことを特徴とする請求項3記載の装
    置。
  11. 【請求項11】 さらに、変速機のニュートラルを感知
    する手段を有しており、変速機のニュートラルを感知し
    た時、エンジンへの燃料供給を終了させることによっ
    て、前記入力軸と出力軸との間のトルク伝達を最小限に
    抑えるようにしたことを特徴とする請求項5記載の装
    置。
  12. 【請求項12】 さらに、変速機のニュートラルを感知
    する手段を有しており、変速機のニュートラルを感知し
    た時、エンジンへの燃料供給を終了させることによっ
    て、前記入力軸と出力軸とのトルク伝達を最小限に抑え
    るようにしたことを特徴とする請求項6記載の装置。
  13. 【請求項13】燃料制御形エンジンによって駆動される
    入力軸と、出力軸と、複数の駆動比とニュートラルを選
    択可能とし、選択的に連結及び切離し可能な複数のジョ
    ークラッチとを備えており、該ジョークラッチが、シフ
    トパターンを形成する複数の選択可能なシフトレバー位
    置を有する手動操作式シフトレバーによって選択的に位
    置決めされる、手動シフト式変速機と、 コマンド出力信号に従って前記エンジンに燃料の供給を
    行うエンジンコントローラと、 ニュートラルへシフトしようとする運転者の位置を表す
    シフト意志信号を発生する運転者作動式シフト意志スイ
    ッチと、 前記シフト意志信号を含む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、前
    記エンジンコントローラを含むシステムアクチュエータ
    へコマンド出力信号を送るコントローラとを有すること
    を特徴とする車両用の半自動シフト実行装置。
  14. 【請求項14】 前記論理規則は、前記シフト意志スイ
    ッチの運転者による作動を感知した時、前記入力軸と出
    力軸との間のトルク伝達を最小限に抑えるように前記エ
    ンジンへの燃料供給を調節する規則を含むことを特徴と
    する請求項13記載の装置。
  15. 【請求項15】 前記ジョークラッチは、非同期ジョー
    クラッチであることを特徴とする請求項13記載の装
    置。
  16. 【請求項16】 前記ジョークラッチは、非同期ジョー
    クラッチであることを特徴とする請求項14記載の装
    置。
  17. 【請求項17】 前記変速機は、スプリッタ形複式変速
    機であって、前記論理規則は、前記シフト意志スイッチ
    の運転者による作動を感知した時、スプリッタシフトを
    自動的に選択する規則を含むことを特徴とする請求項1
    3記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記変速機は、スプリッタ形複式変速
    機であって、前記論理規則は、前記シフト意志スイッチ
    の運転者による作動を感知した時、スプリッタシフトを
    自動的に開始する規則を含むことを特徴とする請求項1
    4記載の装置。
  19. 【請求項19】 さらに、前記変速機の連結及びニュー
    トラル状態を表す入力信号を発生するセンサを有してお
    り、前記論理規則は、変速機がニュートラル状態かどう
    かを決定して、前記変速機がニュートラル状態にない場
    合だけ、前記入力軸と出力軸との間のトルク伝達を最小
    限に抑えるようにエンジンへの燃料供給を調節する規則
    を含むことを特徴とする請求項14記載の装置。
  20. 【請求項20】 さらに、前記変速機の連結及びニュー
    トラル状態を表す入力信号を発生するセンサを有してお
    り、前記論理規則は、変速機がニュートラル状態かどう
    かを決定して、前記変速機がニュートラル状態にない場
    合だけ、前記入力軸と出力軸との間のトルク伝達を最小
    限に抑えるようにエンジンへの燃料供給を調節する規則
    を含むことを特徴とする請求項16記載の装置。
  21. 【請求項21】 さらに、前記変速機の連結及びニュー
    トラル状態を表す入力信号を発生するセンサを有してお
    り、前記論理規則は、変速機がニュートラル状態かどう
    かを決定して、前記変速機がニュートラル状態にない場
    合だけ、前記入力軸と出力軸との間のトルク伝達を最小
    限に抑えるようにエンジンへの燃料供給を調節する規則
    を含むことを特徴とする請求項17記載の装置。
  22. 【請求項22】 前記スイッチは、不作動位置へ弾性付
    勢されて前記シフトレバー上に配置されているボタンで
    あることを特徴とする請求項13記載の装置。
  23. 【請求項23】 前記スイッチは、不作動位置へ弾性付
    勢されて前記シフトレバー上に配置されているボタンで
    あることを特徴とする請求項14記載の装置。
  24. 【請求項24】 前記スイッチは、不作動位置へ弾性付
    勢されて前記シフトレバー上に配置されているボタンで
    あることを特徴とする請求項16記載の装置。
  25. 【請求項25】 前記スイッチは、不作動位置へ弾性付
    勢されて前記シフトレバー上に配置されているボタンで
    あることを特徴とする請求項17記載の装置。
  26. 【請求項26】 前記スイッチは、不作動位置へ弾性付
    勢されて前記シフトレバー上に配置されているボタンで
    あることを特徴とする請求項19記載の装置。
  27. 【請求項27】 前記エンジンは、手動制御式摩擦クラ
    ッチによって前記入力軸に駆動連結されており、さら
    に、前記摩擦クラッチの連結及び切離し状態を表す入力
    信号を発生するセンサを有しており、前記論理規則は、
    前記摩擦クラッチが連結状態か切離し状態かを決定し
    て、前記摩擦クラッチの切離し状態を感知した時、運転
    者の要求に従ってエンジンへの燃料の供給を行う規則を
    含むことを特徴とする請求項13記載の装置。
  28. 【請求項28】 前記エンジンは、手動制御式摩擦クラ
    ッチによって前記入力軸に駆動連結されており、さら
    に、前記摩擦クラッチの連結及び切離し状態を表す入力
    信号を発生するセンサを有しており、前記論理規則は、
    前記摩擦クラッチが連結状態か切離し状態かを決定し
    て、前記摩擦クラッチの切離し状態を感知した時、運転
    者の要求に従ってエンジンへの燃料の供給を行う規則を
    含むことを特徴とする請求項14記載の装置。
  29. 【請求項29】 前記エンジンは、手動制御式摩擦クラ
    ッチによって前記入力軸に駆動連結されており、さら
    に、前記摩擦クラッチの連結及び切離し状態を表す入力
    信号を発生するセンサを有しており、前記論理規則は、
    前記摩擦クラッチが連結状態か切離し状態かを決定し
    て、前記摩擦クラッチの切離し状態を感知した時、運転
    者の要求に従ってエンジンへの燃料の供給を行う規則を
    含むことを特徴とする請求項16記載の装置。
  30. 【請求項30】 前記エンジンは、手動制御式摩擦クラ
    ッチによって前記入力軸に駆動連結されており、さら
    に、前記摩擦クラッチの連結及び切離し状態を表す入力
    信号を発生するセンサを有しており、前記論理規則は、
    前記摩擦クラッチが連結状態か切離し状態かを決定し
    て、前記摩擦クラッチの切離し状態を感知した時、運転
    者の要求に従ってエンジンへの燃料の供給を行う規則を
    含むことを特徴とする請求項17記載の装置。
  31. 【請求項31】 前記エンジンは、手動制御式摩擦クラ
    ッチによって前記入力軸に駆動連結されており、さら
    に、前記摩擦クラッチの連結及び切離し状態を表す入力
    信号を発生するセンサを有しており、前記論理規則は、
    前記摩擦クラッチが連結状態か切離し状態かを決定し
    て、前記摩擦クラッチの切離し状態を感知した時、運転
    者の要求に従ってエンジンへの燃料の供給を行う規則を
    含むことを特徴とする請求項19記載の装置。
  32. 【請求項32】 前記エンジンは、手動制御式摩擦クラ
    ッチによって前記入力軸に駆動連結されており、さら
    に、前記摩擦クラッチの連結及び切離し状態を表す入力
    信号を発生するセンサを有しており、前記論理規則は、
    前記摩擦クラッチが連結状態か切離し状態かを決定し
    て、前記摩擦クラッチの切離し状態を感知した時、運転
    者の要求に従ってエンジンへの燃料の供給を行う規則を
    含むことを特徴とする請求項22記載の装置。
  33. 【請求項33】 さらに、前記エンジンに取り付けられ
    ている、メモリを備えたマイクロプロセッサベースのコ
    ンピュータを有しており、前記論理規則は前記メモリに
    記憶されていることを特徴とする請求項13記載の装
    置。
  34. 【請求項34】 さらに、前記エンジンに取り付けられ
    ている、メモリを備えたマイクロプロセッサベースのコ
    ンピュータを有しており、前記論理規則は前記メモリに
    記憶されていることを特徴とする請求項14記載の装
    置。
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