JPH11255003A - 車両用変速装置の制御方法 - Google Patents

車両用変速装置の制御方法

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JPH11255003A
JPH11255003A JP10364195A JP36419598A JPH11255003A JP H11255003 A JPH11255003 A JP H11255003A JP 10364195 A JP10364195 A JP 10364195A JP 36419598 A JP36419598 A JP 36419598A JP H11255003 A JPH11255003 A JP H11255003A
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engine brake
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transmission
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Ronald Keith Markyvech
キース マーキィベック ロナルド
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Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アップシフト中のエンジンブレーキを自動的
に制御する制御方法を提供すること。 【解決手段】 少なくとも部分的に自動化された車両用
変速装置(10)のエンジンブレーキ(50)補助アッ
プシフトを制御する制御方法であって、所望のエンジン
ブレーキのターンオフ反応時間(TREACTION)を表す値
を、補助アップシフトを完了する直前に検知されたエン
ジン減速度(dES/dt)の関数として修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮ブレーキ等の
エンジンリターダ或は減速装置を備えたエンジンを有す
る形式の車両用全自動或は半自動機械式変速装置のシフ
ト操作を制御する制御システム/方法に関する。特に、
本発明は、迅速かつスムーズなアップシフト操作を達成
するために、リターダ或は減速装置を不作動にするため
の最適な時間を効果的に決定する上述した形式の制御シ
ステム/方法に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用全自動または半自動機械式変速装
置は、米国特許第4,361,060号、第4,59
5,986号、第4,648,290号、第4,72
2,248号、第5,050,427号、第5,13
6,897号、第5,335,566号及び第5,58
2,558号に開示されているように従来周知の技術で
あり、これらの開示内容は本発明に参照される。
【0003】このような車両用全自動または半自動機械
式変速装置は、マイクロプロセッサベースのコントロー
ラを備えており、所定の出力軸速度及び目標変速ギア比
に対して変速機の入力軸を実質的に同期する速度で回転
させて、エンジン燃料供給操作及び/またはエンジンブ
レーキ操作或は入力軸ブレーキ操作を含む、選択された
変速機シフトを実行するか、補助する種々のコントロー
ラへ指令出力信号を発信する。
【0004】エンジンブレーキは、一般に、“エンジン
圧縮ブレーキ”或は“排気ブレーキ”と呼ばれており、
重量車両には“ジェークブレーキ”装置が備えられてい
る。一般的に、これらの装置は手動操作されるが、1
つ、2つ或は3つのシリンダ列の作動を手動で選択して
減速操作を可変としており、また、最近では、アップシ
フト中にもっと迅速に同期させるために、エンジン速度
/入力軸速度を素早く遅らせて車両を減速させるために
使用されている。自動的に作動されるエンジンブレーキ
を使用する車両用自動機械式変速装置の例は、米国特許
第4,933,850号、第5,042,327号、第
5,409,432号及び第5,425,689号に開
示されており、これらの開示内容は本発明に参照され
る。
【0005】従来技術として良く知られているように、
エンジン圧縮ブレーキは、通常油圧で、エンジンバルブ
タイミング/ポートタイミングを効果的に変化させて、
比較的大きな圧縮力及び抵抗を、エンジンの回転、並び
に車軸、駆動軸、変速機及びマスタークラッチを介して
作動している駆動輪の回転に作用させる。
【0006】エンジンの回転を選択的に遅らせる他の装
置や技術も良く知られている。例えば、空気調整装置等
のエンジンで駆動される補機の負荷を増加させることに
よって、エンジン減速度が増加される。ここで使用され
ている“エンジンブレーキ”という用語は、このような
装置及び/または技術、並びにより一般的なエンジンブ
レーキを含む技術を包含するものである。
【0007】従来の手動的に及び/または自動的に作動
されるエンジンブレーキを有する形式の自動機械式変速
装置では、エンジンブレーキ補助アップシフトはあらく
かつ不意になりがちであり、全体的に満足できるもので
はなかったし、及び/または所望するほど迅速ではなか
った。
【0008】前述の米国特許第5,409,432号の
エンジンブレーキを備えた自動機械式変速装置の制御シ
ステム/方法によれば、比較的スムーズで、高品質の迅
速なアップシフトを提供できるので、従来技術の欠点を
いくらか克服できる。アップシフト中にエンジンブレー
キを自動的に作動させることによって、エンジンブレー
キは、シフトの開始では、最小減速トルクを働かせるよ
うに、次に、最大減速トルク値に達するまでは、なだら
かに増加する減速トルクを働かせるように、そして、エ
ンジン回転速度(ES)と入力軸回転速度(IS)が、
出力軸速度と目標変速ギア比の数値との積(OS*GR
T )に等しくなる既定の同期速度(約80〜100RP
M)の範囲内になることを検知すると、減速トルクをな
だらかに減少させるように、システムコントローラによ
って作動される。好適には、コントローラは、アクチュ
エータの応答時間、現在のエンジン速度値及び現在の出
力軸速度値、及び/またはそれらの変化率を考慮して、
これらの事象を開始する。
【0009】いくつかの或は全てのアップシフトを補助
するために自動的に制御されるエンジンブレーキを利用
する、上述した及び他のシステムに伴う問題は、エンジ
ンブレーキ装置を停止させる時を決定するために、一定
のオフセットポイント或は停止ポイントを利用している
ことである。シフト中に、停止が早過ぎた場合は、変速
機の入力軸及び関連する歯車装置が所望するように迅速
に減速されないため、アップシフトは非常に長くなって
しまう。また、シフト中に、停止が遅過ぎた場合は、入
力軸及び歯車装置は、なだらかに連結させるためにはあ
まりにも急激に減速されてしまい、及び/または、目標
変速ギア比に連結することが困難になったり、不可能に
なる速度まで減速されてしまう。
【0010】アップシフト操作を補助するエンジンリタ
ーダを使用することに関連する問題は、これらの装置の
応答時間が比較的長くなりがちであるため(100−5
00ミリセコンド)、装置を停止させるための指令は、
装置を停止させるための実際の最適な時間を数百ミリセ
コンドで予測しなければならない。また、車両形式(圧
縮ブレーキに有効な2或は3のシリンダ列)及び/また
は作動状態によって、車両のリターダの作動を大きく変
動させることになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、なだ
らかな、高品質で、かつ迅速なアップシフトをさせるた
めに、アップシフト中のエンジンブレーキを自動的に制
御する、エンジンブレーキ或は他のエンジンリターダを
備えた自動機械式変速装置用の新規で改善された制御方
法を提供することである。本発明の他の目的及び利点
は、添付した図面に関連する好適な実施の形態の説明を
読むことによって明らかになる。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、従来技
術の欠点は、アップシフトを補助するエンジンリターダ
の一部、或は全部の動作を監視して、停止ポイントのオ
フセット値を実時間測定に基づいて調整する制御システ
ム/方法を提供することによって、最小にされるか、或
は克服される。好適な実施の形態では、上述したこと
は、補助シフトが完了する時、或は完了する直前にエン
ジンまたは入力軸の加速度を検知することによって達成
される。加速度が参照値より大きい場合(即ち、減速度
が低過ぎる)は、リターダのターンオフは早過ぎるため
オフセット時間は減少される。加速度が参照値より小さ
い場合(即ち、減速度が高すぎる)は、リターダのター
ンオフは遅過ぎるためオフセット時間は増加される。最
適なオフセット値のオーバーシュートを防止するため
に、オフセット値をデクリメント及びインクリメントす
ると、比較的小さい値となる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1には、周知のディーゼルエン
ジンなどの燃料制御エンジン14によって、マスター摩
擦クラッチ16等の非噛合連結を介して駆動される自動
多段チェンジギア変速機12を備えた車両用自動機械式
変速装置10が示されている。自動変速機12の出力は
出力軸18であり、従来周知のように、駆動軸、伝動ケ
ース等の差動装置のような車両構成部材に駆動連結され
ている。
【0014】エンジン14のクランク軸20は、マスタ
ー摩擦クラッチ16の駆動プレート22を駆動してお
り、該駆動プレートは変速機12の入力軸26を駆動す
る従動プレート24に摩擦係合されている。
【0015】上述した駆動系構成部材は、以下に簡単に
説明するように、いくつかの装置によって監視され及び
/または制御されて作動される。これらの装置は、オペ
レータが制御するスロットル装置30のオペレータセッ
ト位置を検知するスロットルペダル位置或はスロットル
開モニタ組立体28、オペレータによるブレーキペダル
34の操作を検知するオペレータブレーキ作動モニタ組
立体32、及びオペレータが選択する車両のリバース
(R)、ニュートラル(N)或は前進駆動(D)作動モ
ードのシフト制御モニタ組立体36を含んでいる。ま
た、これらの装置は、エンジン14に供給される燃料量
を制御する燃料制御装置38、エンジンの回転速度を検
知するエンジン速度センサ40、マスタークラッチ16
を連結しかつ連結解除すると共に、クラッチ状態に関す
る情報を供給するクラッチオペレータ42、変速機の入
力軸26の回転速度を検知する入力軸速度センサ44、
変速機12を、選択された変速ギア比に効果的にシフト
させると共に、ギアニュートラル位置及び/または現在
の変速ギア比を示す信号を供給する変速機オペレータ4
6、及び出力軸の回転速度を検知する出力軸速度センサ
48を含んでいる。エンジンブレーキ50は、エンジン
14の回転速度を選択的に遅らせるために装備されてお
り、手動で操作されるエンジンブレーキオペレータ52
は、車両の運転室に備えられており、オペレータ(同様
に、システムコントローラ)が選択的にエンジンブレー
キを作動させる。好適には、エンジン14は電気的に制
御されており、SEAJ1939等の周知のプロトコル
に従うデータベースに情報を供給し、またデータベース
からの指令信号を受信するようにされている。
【0016】上述した形式の駆動部の構成部材及びその
制御は従来周知であり、米国特許第4、959、986
号、第4、576、065号及び第4、445、393
号に、詳細に開示されており、その開示内容は本発明に
参照される。センサは、監視するパラメータに比例する
アナログ及び/またはデジタル信号を発生する周知の形
式のものでよい。同様に、オペレータは、指令出力信号
に応じて作動を実行する、周知の電気的、油圧的、空気
圧的或はそれらを組合せた形式のものでよい。
【0017】上述の各装置は中央処理装置或は制御装置
54へ情報を供給し、及び/または中央処理装置或は制
御装置から指令出力信号を受信する。中央処理装置54
は、周知のアナログ及び/またはデジタル電子計算機及
び論理回路を含んでもよい。電源(図示しない)及び/
または圧力流体源(図示しない)により、電気的及び/
または流体的パワーを種々のセンサユニット及び/また
は作動ユニット及び/または処理ユニットへ供給してい
る。
【0018】直接入力に加えて、中央処理装置54に、
各センサからの入力信号を微分する回路を装備させて、
各入力信号の変化率を表す信号を供給してもよい。
【0019】上述の米国特許第4、595、986号に
開示されているように、中央処理装置54は、各センサ
からの各種入力信号を受信して既定の論理則に従って処
理し、各システムアクチュエータへ指令出力信号54B
を発信する。
【0020】図1に示された形式の自動機械式変速装置
では、目標変速ギア比に連結するためにジョークラッチ
部材を同期させることは、エンジン速度を選択的に増速
或は減速させることによって達成され、マスタクラッチ
が連結されると、入力軸を、出力軸速度と目標変速ギア
比の数値とを掛けた積にほぼ等しい回転速度で回転させ
る。ダウンシフトの際は、一般的に、入力軸速度を増速
させなければならないが、エンジンへの燃料供給を増加
させることによってエンジン速度は増速される。一方、
アップシフトの際は、通常、入力軸速度を減速させなけ
ればならないが、エンジンへの燃料供給を減少させるこ
とによってエンジン速度を適正な値に減速させる。しか
しながら、より迅速なアップシフト操作が要求される場
合は、エンジン圧縮ブレーキ50及び/または入力軸ブ
レーキ等のブレーキ装置を使用することによってエンジ
ンの減速率を増加させる。入力軸ブレーキは、通常、マ
スタークラッチ制御と共同するデテントスイッチを介し
てライドによって手動で操作されるが、これらは手動ク
ラッチペダルを備えた変速機に見られるだけである。エ
ンジン圧縮ブレーキは、長い坂道を下るときに車両のサ
ービスブレーキをオーバーヒートさせるような操作に対
して、車両ブレーキシステムを補うようにリターダとし
て機能して、手動操作が可能であるという利点を有して
いる。
【0021】エンジンブレーキ54は“エンジン圧縮ブ
レーキ”或は“排気ブレーキ”として良く知られてお
り、“ジェークブレーキ”として良く知られているエン
ジンブレーキは重量トラック産業において周知である。
簡単に言うと、普通これらの装置は、スイッチ52等の
オペレータコントローラで手動的に作動され、エンジン
排気バルブの位置を油圧で調整することによって、エン
ジンの回転を遅らせるトルクを効果的に作用させる。一
般に、排気ブレーキは2つの機能を提供するように使用
される。第1の機能は下り坂を走行している時のよう
に、ある状態で車両を減速させるために車両ブレーキシ
ステムを補うように利用することであり、第2の機能は
変速機のアップシフト中、特にスキップアップシフトに
おいて、排気ブレーキを使用しない通常の入力軸及び/
またはエンジンの減速よりもより迅速に入力軸の回転速
度を遅らせて、より迅速に同期を達成させるように利用
することである。一方、手動及び自動機械式変速機と共
にエンジン圧縮ブレーキを手動で使用することにより、
より迅速なアップシフト操作が可能であるが、エンジン
ブレーキ補助アップシフトはややあらくかつ不意に行わ
れがちであり全体的には満足できるものではない。
【0022】本発明によれば、図2及び図3に示すよう
に、エンジンブレーキ50は、手動操作に加えて、シス
テムコントローラ54の指令出力信号に応答して作動可
能であり、指令出力信号は、SAEJ1939プロトコ
ルに従ってデータベースを経由して供給されてもよい。
この好適な実施の形態では、本発明の制御方法/装置
は、アップシフト中のみエンジンブレーキの手動制御を
無効にして、変速機12のシフト操作を迅速で、高品質
で、かつスムーズに実行するように、設計された方法で
エンジンブレーキを効果的に作動させる。図2を参照す
ると、コントローラは、エンジン速度が“同期領域”
(OS×GRT ±40RPM)内にある時に、エンジン
ブレーキによる減速トルクを停止するようにエンジンブ
レーキを効果的に作動させる。次に、変速機アクチュエ
ータ46は、目標変速ギア比で変速機12のジョークラ
ッチ部材を連結させるように指令される。
【0023】エンジンブレーキ装置は、比較的遅い(長
い)反応時間を有する傾向があり、エンジンブレーキ装
置をターンオフさせる信号は、減速トルクを終了させる
200−300ミリセコンド前に発生させなければなら
ない。また、この反応時間(EBターンオフ反応時間;
EBTURN OFF REACYION TIME)は、種々の車両作動状態
を変化させる傾向がある。エンジンブレーキ補助アップ
シフトを概略的に示している図2を参照すると、エンジ
ンブレーキ反応時間は、この時間の値、並びにエンジン
速度(ES)の検知値或は計算値、エンジン速度の変化
率(dES/dt)、出力軸速度(OS)、出力軸速度
の変化率(dOS/dt)及び目標変速ギア比の数値に
基づいて予想され、停止ポイントは、エンジンブレーキ
をターンオフする指令が出される時に選定される。停止
ポイントが選定されると、反応時間の終了時に、エンジ
ンブレーキは停止され、ES=(OS*GRT )±40
RPMとなる。エンジンブレーキのターンオフが早過ぎ
ると(即ち、予想反応時間が実際の反応時間より大きい
場合、線部分70参照)、エンジン速度は通常の減速率
(エンジンブレーキ不作動時のdES/dt)に戻り、
ES=(OS*GRT )±40になるためには過剰の時
間がかかることとなる。エンジンブレーキのターンオフ
が遅過ぎると(即ち、実際の反応時間が予想反応時間よ
り大きい場合、線部分72参照)、エンジン速度は、E
S=(OS*GRT )±40の値を越えて急速に減少し
続けて、シフトがあらくなるか或はシフトを達成できな
くなる。
【0024】予想反応時間が実際の反応時間とほぼ同じ
である場合、予想反応時間の終了時に、検知されたエン
ジン速度の変化率は、補助なしの減速率より大きくなる
が、エンジンブレーキ作動に伴う率より小さくなる。し
たがって、検知されたエンジンの減速度(dES/d
t)と参照値とを比較することが、実際のエンジンブレ
ーキ反応時間が、予想反応時間と等しいか、大きいか、
或は小さいかどうかを示すことになる。予想反応時間後
のエンジン減速度が、第1参照値より大きいか或は等し
い場合(dES/dt>REF1 )、ここで、第1参照
値は、エンジンブレーキ補助エンジン減速率とほぼ等し
いかいくらか小さいが、実際の反応時間は予想反応時間
よりも大きくなり、予想反応時間は、オーバーシュート
を防止するように比較的に小さい既定値によってインク
リメントされる。予想反応時間後のエンジン減速度が、
第2参照値と等しいか或は小さい場合(dES/dt<
REF2 )、ここで、第2参照値は、エンジンの補助な
し減速率(エンジンブレーキ不作動時のdES/dt)
とほぼ等しいが、実際の反応時間は予想反応時間より小
さくなり、予想反応時間の値は少量デクリメントされ
る。図3には、本発明の制御装置/制御方法のフローチ
ャートが概略的に示されている。
【0025】好適には、予想反応時間(T反応;T
REACTION)はインクリメント或はデクリメントされるこ
とによって、比較的小さく、約5−20ミリセコンドに
なる。或は、反応時間は、反応時間の終了時にdES/
dtの関数として決定される可変量及び/または他のシ
ステム変数によって補正される。更に、参照値(REF
1 及びまたはREF2 )の値は、独立したエンジン減速
率等の検知されたパラメータの関数として事前に決定す
ることができ、或は変化させることができる。
【0026】本発明は、ある程度詳細に説明してきた
が、好適な実施の形態の説明は例示に過ぎず、本発明の
精神及び範囲内において、形式や詳細の多くの変更は可
能であることを理解された。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の方法/装置により好適に制御
される形式の自動機械式変速装置の概略図であり、ま
た、2シリンダ3列の6シリンダディーゼルエンジンを
概略的に示している。
【図2】図2は、エンジンブレーキ補助アップシフトの
概略図である。
【図3】図3は、本発明の制御装置/方法のフローチャ
ートの概略図である。
【符号の説明】
10 車両用機械式変速装置 12 変速機 14 エンジン 16 主摩擦クラッチ 30 スロットル装置 34 ブレーキペダル 36 シフト制御モニタ 38 エンジン制御装置 42 クラッチオペレータ 46 変速機オペレータ 50 エンジンブレーキ 52 エンジンブレーキオペレータ 54 中央処理装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F16H 59:54 63:12 (71)出願人 390033020 Eaton Center,Clevel and,Ohio 44114,U.S.A.

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スロットル制御エンジン(14)と、 変速機入力軸(26)と変速機出力軸(18)との間で
    選択的に連結可能であり、入力軸回転速度と出力軸回転
    速度の数比を確定する複数の変速ギア比組合せを有する
    機械式チェンジギア変速機(12)と、 前記エンジンの回転速度(ES)や前記出力軸の回転速
    度(OS)を示す入力信号を含む複数の入力信号を受信
    する手段と、既定の論理則に従って前記入力信号を処理
    して指令出力信号(54B)を発信し、前記論理則に従
    って前記変速装置を作動させる手段とを備えた情報処理
    ユニット(54)と、 前記エンジンの回転を遅らせるトルクを供給する選択的
    に作動可能なエンジンブレーキ(50)と、 前記エンジンブレーキを選択的に作動させるためのエン
    ジンブレーキアクチュエータを含む前記指令出力信号に
    応答するアクチュエータと、を備えた、少なくとも部分
    的に自動化された車両用変速装置(10)のアップシフ
    ト操作を制御する制御方法であって、 (a)エンジン速度、エンジン速度の変化率、出力軸速
    度、及び出力軸速度の変化率を示す1つ或は1つ以上の
    値を検知すること; (b)前記エンジンブレーキアクチュエータへ指令信号
    を発信してから前記エンジンブレーキを不作動にするま
    での時間、即ち、エンジン回転に抵抗する減速トルクの
    供給を停止するために必要な時間期間を表すエンジンブ
    レーキ反応時間(TREACTION)の値を決定すること; (c)(i)目標変速ギア比(GRT )の数比、(i
    i)出力軸速度及びその変化率の1つ或は1つ以上、
    (iii)エンジン速度及びその変化率の1つ或は1つ
    以上、及び(iv)エンジンブレーキ反応時間の関数と
    して定められた時間に、前記エンジンブレーキを不作動
    にするように前記エンジンブレーキアクチュエータへ前
    記指令信号を発信すること; (d)前記エンジンブレーキアクチュエータへ指令信号
    を発信してから前記反応時間の経過後、その時のエンジ
    ン速度の変化率の最新の値(dES/dt)を検知し
    て、該エンジン速度の変化率の最新の値の関数として前
    記エンジンブレーキ反応時間を修正すること; のステップにより、変速機ニュートラル状態を検知した
    後、エンジンブレーキを作動させて目標変速ギア比(G
    T )へのエンジンブレーキ補助アップシフトを開始す
    ることを特徴とする制御方法。
  2. 【請求項2】前記変速装置は、更に、選択された変速ギ
    ア比に連結或は連結解除するために前記指令出力信号に
    応答する変速機アクチュエータを備えると共に、前記ス
    テップ(d)は、更に、前記目標変速ギア比の連結を指
    令することを含むことを特徴とする請求項1に記載の制
    御方法。
  3. 【請求項3】前記エンジンブレーキ反応時間の値は、そ
    の時のエンジン速度の変化率の最新の値が第1参照値
    (REF1 )より小さい場合は減少され、また、その時
    のエンジン速度の変化率の最新の値が第2参照値(RE
    2 )より大きい場合は増加されること、ここで、前記
    第1参照値は前記第2参照値よりも小さい(REF1
    REF2 )ことを特徴とする請求項1に記載の制御方
    法。
  4. 【請求項4】前記エンジンブレーキ反応時間の値は、そ
    の時のエンジン速度の変化率の最新の値が第1参照値
    (REF1 )より小さい場合は減少され、また、その時
    のエンジン速度の変化率の最新の値が第2参照値(RE
    2 )より大きい場合は増加されること、ここで、前記
    第1参照値は前記第2参照値よりも小さい(REF1
    REF2 )ことを特徴とする請求項2に記載の制御方
    法。
  5. 【請求項5】前記エンジンは、エンジンブレーキ作動に
    伴うエンジン速度の予想変化率及びエンジンブレーキ不
    作動に伴う別のエンジン速度の予想変化率を有すると共
    に、前記第1参照値はエンジンブレーキ作動に伴うエン
    ジン速度の予想変化率と同じであり、また、前記第2参
    照値はエンジンブレーキ不作動に伴うエンジン速度の予
    想変化率と同じであることを特徴とする請求項3に記載
    の制御方法。
  6. 【請求項6】前記エンジンは、エンジンブレーキ作動に
    伴うエンジン速度の予想変化率及びエンジンブレーキ不
    作動に伴う別のエンジン速度の予想変化率を有すると共
    に、前記第1参照値はエンジンブレーキ作動に伴うエン
    ジン速度の予想変化率と同じであり、また、前記第2参
    照値はエンジンブレーキ不作動に伴うエンジン速度の予
    想変化率と同じであることを特徴とする請求項4に記載
    の制御方法。
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