JPS621136B2 - - Google Patents

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JPS621136B2
JPS621136B2 JP54055881A JP5588179A JPS621136B2 JP S621136 B2 JPS621136 B2 JP S621136B2 JP 54055881 A JP54055881 A JP 54055881A JP 5588179 A JP5588179 A JP 5588179A JP S621136 B2 JPS621136 B2 JP S621136B2
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JP
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gear
transmission
speed
ratio
gear ratio
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Hiroshi Sugimoto
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS621136B2 publication Critical patent/JPS621136B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車等の車輛の動力伝達系に組込
まれる変速装置に係り、特に詳細には燃料経済性
の改善を行なえる改良された副変速装置付車輛用
変速装置に係り、またその運転方法に係る。
近年、自動車等の車輛に於いて、燃料経済性の
改善を行なうことは重要な課題になつている。自
動車の燃料経済性、特に走行燃費を改善する一つ
の方策として、必要な運転性を確保した上でエン
ジンが低い回転数で運転されるように変速装置を
改善することが知られている。このことに関し、
手動式変速装置を有する自動車に於いては、手動
式変速装置の変速段の多段化及び各変速段のギア
比(入力回転数/出力回転数)を小さくすること
が行なわれている。特に、一般の乗用車に於いて
は、オーバドライブの最高速段を有する五段変速
装置が普及しているが、しかしまだ六段変速装置
などそれ以上の多段変速装置はほとんど用いられ
ていない。これは、あまり変速装置の変速段を多
くすると、変速操作が煩わしいものになり、また
運転者に高度の運転技術を要求するようになるか
らである。また、変速装置の多段化は変速装置を
大型化する不具合を生じる。
また乗用車の変速装置として、手動式の多段変
速装置とは別に高速段と低速段、多くの場合、オ
ーバドライブ段(増速段)と直結段との間で切換
えられる二段切換式の副変速装置を有するものが
知られている。かかる副変速装置付車輛用変速装
置に於いては、副変速装置が手動式変速装置の各
変速段に於いて切換えられれば、変速段が手動式
変速装置の二倍になり、例えば手動式変速装置が
四段変速装置の場合には八段になり、変速装置を
さほど大きくすることなく多段の変速装置を具現
することができる。しかし、かかる副変速装置付
車輛用変速装置が有効に作動するためには手動式
変速装置の変速操作に加えて副変速装置の変速操
作が行なわれる必要があり、このため副変速装置
の変速操作も手にて行なわれるよう副変速装置が
構成されていると、運転者に対する負担が大きく
なる。また、運転者の意志によつてその時のエン
ジンや車輛の運転状態に応じて手動式変速装置の
切換と副変速装置の切換を各々適切に行なうこと
は相当難しく、やはり高度の運転技術を必要とす
る。
また、副変速装置付車輛用変速装置は、四段変
速装置と副変速装置とを組み合わせたものが一般
的であるが、四段変速装置が最高速段で副変速装
置がオーバドライブ段にある時の全体のギア比
は、一般走行時の運転性を損わないよう、せいぜ
い一般的な五段変速装置の最高速段に於けるギア
比と同程度の値に設定されている。
本発明は副変速装置付車輛用変速装置の副変速
装置を車速及びエンジン回転数のいずれか一方と
エンジン負荷の平衡関係に応じた最適運転変速線
図に従つてその低速段と高速段との間で自動的に
切換え、しかも特に一般走行時の走行燃費の改善
を行なえ、且つ最高走行時の加速性の確保と走行
燃費の改善を行なえる、改良された副変速装置付
車輛用変速装置を提供することを目的としてい
る。
かかる目的は、本発明によれば、手動操作によ
り複数の変速段の間で切換えられる主変速装置と
自動操作により低速段と高速段との間で切換えら
れる副変速装置とが直列に接続されてなる変速機
構が構成と、車速及びエンジン回転数のいずれか
一方とエンジン負荷の間の平衡関係に応じて前記
副変速装置の切換を自動的に制御する制御装置と
を含み、前記副変速装置の高速段のギア比Rhと
低速段のギア比Rlの比Rs=Rh/Rlの値が前記主
変速装置の最高速段のギア比Rnと最高速段より
一段低速側の変速段のギア比Ro-1との比Rm=
Rn/Ro-1の値より小さいことを特徴とする副変
速装置付車輛用変速装置によつて達成される。
かかる構成によれば、手動式変速装置が最高速
段より一段低速側の変速段にあり、副変速装置が
高速段にある時の全体のギア比は、手動式変速装
置が最高速段にあり、副変速装置が低速段にある
時の全体のギア比より小さくなる。従つて、一般
走行時等に於いて、手動式変速装置が最高速段よ
り一段低速側の変速段にあり、副変速装置が低速
段にある状態に於いて、充分加速し、アクセルペ
ダルの踏込を緩めると、制御装置の働きにより副
変速装置が自動的に低速段より高速段に切換わ
り、この時の全体のギア比は上述の如く手動式変
速装置が最高速段にあり副変速装置が低速段にあ
る時の全体のギア比より小さくなつているから、
加速力は若干劣るようになるが燃費は改善され
る。尚、必要に応じてアクセルペダルを踏込め
ば、副変速装置は自動的に低速段にキツクダウン
されるから加速フイーリングが損われることがな
く、このような多少のギア比の低下は許容され
る。
尚、手動式変速装置が最高速段より二段低速側
の変速段から最高速段より一段低速側の変速段に
シフトアツプされた時これと同時に副変速装置が
高速段に切換わると、全体のギア比の変化が大き
くなり過ぎ運転性が損われるので、前記制御装置
は上述の如きシフトアツプ時に副変速装置がその
シフトアツプと実質的に同時に高速段に切換わる
ことを禁止する禁止装置を含んでいることが好ま
しい。
一般の市街地走行に於いて、オーバドライブ段
を含む五段式手動変速装置でもそのオーバドライ
ブ段が用いられないような場合、本発明による変
速装置に於いては、手動式変速装置をそれの最高
速段より一段低速側の変速段に切換えたままで、
アクセルペダルの操作だけで、副変速装置の切換
が行なわれる。このため、五段式手動変速装置の
第三速及び第四速を手動変速する運転に対し、非
常にイージードライブ化され、また手動式変速装
置が最高速段より一段低速側の低速段にあつて副
変速装置が高速段にある時の全体のギア比が五段
式手動変速装置の第四速のギア比より小さいた
め、それに比して燃費がよくなる。
最高道路や郊外など比較的高速で走行できる場
合、手動式変速装置を最高速段に切換えておく
と、道路条件に応じて副変速装置がその低速段と
高速段との間で自動的に切換わり、ほとんど変速
操作の必要がない。この場合も、アクセルペダル
の踏込に伴つてキツクダウンが行なわれるから、
手動式変速装置が最高速段にあり且つ副変速装置
が高速段にある時の全体のギア比を従来の一般的
なオーバドライブ段に於けるギア比より多少小さ
くすることが可能になり、少なくとも加速力を必
要としない時には常に副変速装置が高速段に切換
わるため、燃料経済性に関して非常に有利にな
る。これに対し、従来のオーバドライブ段を含む
五段式手動変速装置では第四速と第五速との間で
運転者は適宜に変速操作を行なわなければなら
ず、つい面倒がつて第四速のまま走ることが多く
なると、燃費が悪くなる。
本発明による変速装置に於けるギア比の設定に
於けるもう一つの特徴は、手動式変速装置が最高
速段にあつて副変速装置が低速段にある時の全体
のギア比を一般的な五段式変速装置の第四速のギ
ア比と同じ値にしたことである。
このことにより、いわゆる第四速段相当で必要
な加速力は通常の五段式手動式変速装置に於ける
それと同等のものを得ることができ、更にあまり
気を使うことなく燃費が良い運転が自動的に行な
われる。
以下に添付の図を用いて本発明を実施例につい
て詳細に説明する。
添付の第1図は本発明による副変速装置付車輛
用変速装置の一つの実施例を示すスケルトン図で
ある。第1図に於いて、1はエンジンの一部を示
しており、このエンジンが出力する回転動力はク
ラツチ装置2を経て変速機3の入力軸4に伝達さ
れるようになつている。変速機3は、そのケース
5内に、同期噛合式の前進四段後進一段の主変速
装置(手動式変速装置)6と、遊星歯車式の二段
切換式の副変速装置21とを含んでいる。
前記入力軸4は前記ケース5内に回転自在に支
持されており、その一端部に固定されたギア7を
有している。ケース5は前記入力軸4の図にて下
方にカウンタ軸8を、又前記入力軸4の軸線と同
一軸線上にドライブ軸9を各々回転自在に支持し
ている。前記カウンタ軸8は互に歯数が異なつた
五つのカウンタギア10,11,12,13,1
4を各々一体的に有しており、このうち前記カウ
ンタギア10は前記ギア7に常時噛合い、前記入
力軸4より前記カウンタ軸8に回転力を伝達する
ようになつている。前記ドライブ軸9は、サード
スピードギア15と、セカンドスピードギア16
と、フアーストスピードギア17とを各々回転自
在に担持しており、前記サードスピードギア15
は前記カウンタギア11に、前記セカンドスピー
ドギア16は前記カウンタギア12に、前記フア
ーストスピードギア17は前記カウンタギア13
に各々常時噛合い、常時カウンタ軸8より回転力
を伝達されるようになつている。前記ギア7と前
記サードスピードギア15との間には第三速―第
四速シンクロナイザ18が、又前記セカンドスピ
ードギア16と前記フアーストスピードギア17
との間には第一速―第二速シンクロナイザ19が
各々設けられている。シンクロナイザはボルグワ
ーナー式シンクロナイザなど、周知のものであつ
てよく、前記三速―四速シンクロナイザ18のハ
ブスリーブが図にて左方に移動した時には前記入
力軸4と前記ドライブ軸9とが連結されて第四速
が達成され、前記三速―四速シンクロナイザ18
のハブスリーブが図にて右方に移動した時にはサ
ードスピードギア15が前記ドライブ軸9に連結
されて第三速が達成され、又前記第一速―第二速
シンクロナイザ19のハブスリーブが図にて左方
に移動した時には前記セカンドスピードギア16
が前記ドライブ軸9に連結されて第二速が達成さ
れ、前記第一速―第二速シンクロナイザ19のハ
ブスリーブが図にて右方に移動した時には前記フ
アーストスピードギア17が前記ドライブ軸9に
連結されて第一速が達成される。前記第一速―第
二速シンクロナイザ19はそのハブスリーブにリ
バースギア20を有しており、このリバースギア
20と前記カウンタギア14にはリバースアイド
ラギア20′が選択的に噛合うようになつてお
り、この噛合いが行われている時、後進段が達成
される。前記シンクロナイザ18,19及びリバ
ースアイドラギアの切換は、図には示されていな
いマニユアルシフトレバーによつてそれ自身周知
の態様にて行われるようになつている。
前記副変速装置21は、前記ドライブ軸9に回
転自在に担持されているサンギア22と、前記ド
ライブ軸9に固定連結されたプラネタリキヤリア
23に各々回転自在に担持され前記サンギア22
に噛合う複数個のプラネタリピニオン24と、前
記プラネタリピニオン24の各々に噛合うリング
ギア25とを有しており、前記リングギア25は
ワンウエイクラツチ26を介して前記ドライブ軸
9に連結されていると共に出力軸27の一端部に
固定連結されている。
前記ワンウエイクラツチ26は前記ドライブ軸
9が前記リングギア25の回転数を越えて回転し
ようとすると係合状態になり、前記両者を連結す
るように構成されている。また、前記サンギア2
2はクラツチデイスク28を一体的に有してお
り、このクラツチデイスク28は一方に於いては
前記ケース5に固定されたブレーキリング29と
共働して前記サンギア22の回転を選択的に制動
するブレーキ装置30を構成し、他方に於いては
前記リングギア25と共働して前記サンギア22
と前記リングギア25とを選択的に連結するクラ
ツチ装置31を構成するようになつている。前記
クラツチデイスク28は図には示されていないば
ね装置によつて図にて右方に向かうばね力を及ぼ
されており、かかるばね力の作用によつて前記ク
ラツチ装置31が連結状態とされるようになつて
いる。また前記クラツチデイスク28は前記ばね
装置の作用に抗してこれを図にて左方へ駆動する
図には示されていない油圧装置が係合しており、
この油圧装置を制御するソレノイド装置32(第
3図参照)に通電が行われると、前記クラツチデ
イスク28は前記ばね装置の作用に抗して図にて
左方へ駆動され、前記ブレーキ装置30が係合さ
れるようになつている。ソレノイド装置32に通
電が行われ、ブレーキ装置30が係合されている
時にはサンギア22が固定され、この時ドライブ
軸9の回転動力はプラネタリキヤリア23よりプ
ラネタリピニオン24、リングギア25を経てそ
の回転数を増大されて出力軸27へ伝達される。
これに対し前記ソレノイド装置32に通電が行わ
れず、ばね装置によつてクラツチ装置31が連結
状態とされている時にはサンギア22とリングギ
ア25とが連結され、遊星歯車機構はロツクされ
た状態にあり、ドライブ軸9の回転動力は回転速
度を変えることなくそのまま出力軸27へ伝達さ
れる。
前記手動式変速装置6の第一速〜第四速の各変
速段のギア比は第2図に示されている如く、一般
的な五段式手動変速装置の第一速〜第四速のギア
比と同様の値にされている。また、前記副変速装
置21の直結段(低速段)のギア比Rl(この値
は1である)と増速段(高速段)のギア比Rhの
比Rs=Rh/Rlの値が前記手動式変速装置6の最
高速段、即ち第四速のギア比Rn(この値は1で
ある)と最高速段より一段低速側の変速段、即ち
第三速のギア比Ro-1との比Rm=Rn/Ro-1の値
より小さくされている。従つて、手動式変速装置
3が第三速にあり副変速装置21が増速段にある
時の全体のギア比は手動式変速装置6が第四速に
あつて副変速装置21が直結段にある時の全体の
ギア比より小さくなつており、そのギア比は一般
的な五段式手動変速装置に於ける第四速と第五速
(オーバドライブ段)との間の中間的な値にされ
ている。即ち、手動式変速装置6が第三速にあつ
て副変速装置21が増速段にある時にはその時の
全体のギア比は1以下になり、いわゆるオーバド
ライブになる。
第3図は副変速装置21の切換を行なう制御装
置の一つの実施例を示すブロツク線図である。切
換制御装置はコンピユータ50を有しており、こ
のコンピユータ50は、車速センサ51と、スロ
ツトル開度センサ52と、シフトポジシヨンセン
サ53の各々が発生する信号を与えられ、それら
に基づき前記ソレノイド装置32の通電制御を行
う様になつている。
前記車速センサ51は、図には示されていない
が、車速に比例した回転速度にて回転するマグネ
ツトロータとリードスイツチとを含み、パルス信
号を発生する様になつている。車速センサ51が
発生したパルス信号はゲート信号としてゲート・
カウンタ回路55に入力される。前記ゲート・カ
ウンタ回路55はクロツク発生回路56よりクロ
ツク信号を与えられており、前記ゲート信号の一
サイクル中に於るクロツクパルスをカウントし、
そのカウント結果を入力ポート57より所定の時
期にコモンバス58を経て中央処理ユニツト(以
下CPUと称する)59へ出力する様になつてい
る。スロツトル開度センサ52はエンジン1の図
示されていない吸気系に設けられたスロツトルバ
ルブの開閉に応答する可変抵抗器によつて構成さ
れており、スロツトル開度に応じて変化するアナ
ログ信号(電圧信号)を発生する様になつてい
る。スロツトル開度センサ52が発生したアナロ
グ信号はA/D変換器60に入力される。A/D
変換器60はクロツク発生回路56よりクロツク
信号を与えられ、これに基づき前記アナログ信号
をデジタル信号に変換する様になつている。A/
D変換器60が発生するデジタル信号は入力ポー
ト61より所定の時期にコモンバス58を経て前
記CPU59に入力される様になつている。シフ
トポジシヨンセンサ53は、手動式変速装置の変
速段が第三速にある時のみ入・出力ポート62に
“0”信号を出力する第三速検出用スイツチ53
tと、前記手動式変速装置の変速段が第四速にあ
る時のみ前記入・出力ポート62に“0”信号を
出力する第四速検出用スイツチ53fとを含んで
いる。前記シフトポジシヨンセンサ53より前記
入・出力ポート62に与えられた信号は所定の時
期に前記コモンバス58を経て前記CPU59へ
入力される様になつている。
前記CPU59はクロツク発生回路56よりク
ロツク信号を与えられている。又このCPU59
は前記コモンバス58及び前記入・出力ポート6
2を経て前記A/D変換器60に変換開始信号を
出力し、又前記A/D変換器60より変換終了信
号(EOC信号)を割込み要求信号として与えら
れる様になつている。
CPU59はゼネラルレジスタ、演算回路、プ
ログラムカウンタ等を含むそれ自身周知のもので
あつてよく、メモリ装置65の制御を行うメモリ
制御ユニツト(MCU)64及び前記入力ポート
57,61、入・出力ポート62及び出力ポート
67の制御を行うデバイス制御ユニツト
(DCU)66にコントロールバス68を経て制御
指令信号を出力する様になつている。
メモリ装置65は双方向性のコモンバス58に
よつて前記CPU59に接続されている。このメ
モリ装置65はリードオンリメモリ(ROM)と
ランダムアクセスメモリ(RAM)とを含んでお
り、このうちリードオンリメモリはコンピユータ
のルーチンを決めるプログラムと演算の為の各種
係数とを記憶しており、又ランダムアクセスメモ
リは前記車速センサ51、スロツトル開度センサ
52、シフトポジシヨンセンサ53が発生した信
号、及びその他の出力信号、レジスタの退避を行
うのに用いる信号等を各々一時的に記憶する様に
なつている。
前記CPU59は車速センサ51とスロツトル
開度センサ52が発生した信号に基き手動式変速
装置の第三速と第四速の各変速段に於いて、車速
とスロツトル開度、即即ちエンジン負荷との平衡
関係に応じた最適シフト車速V3h、V3 l、
V4h、V4lを各々演算するようになつている。こ
こで、V3hは手動式変速装置の変速段が第三速に
ある時に於ける副変速装置21の最適アツプシフ
ト車速、V3 lは手動式変速装置の変速段が第三
速にある時に於ける副変速装置21の最適ダウン
シフト車速、V4hは手動式変速装置の変速段が第
四速にある時に於ける副変速装置21の最適アツ
プシフト車速、V4 lは手動式変速装置の変速段
が第四速にある時に於ける副変速装置21の最適
ダウンシフト車速である。これらの最適シフト車
速は各々下式によつて定められる。
V3h=f(θ、V) V3 l=f′(θ、V) V4h=g(θ、V) V4 l=g′(θ、V) 但し、f,f′,g,g′は各々( )内の変数の
関数であることを示し、θはスロツトル開度、V
は車速である。上述の如き最適シフト車速は例え
ば第4図に示されている如き変速線図に従つた値
になる。
前記CPU59は前記最適シフト車速と実際の
走行車速Vとの比較を行ない、V≧V3h、または
V≧V4hのとき前記コモンバス58、出力ポート
67及び増幅器69を経て前記ソレノイド装置3
2に通電指令を行ない、これに対しV<V3 lま
たはV<V4 lの時コモンバス58、出力ポート
67及び増幅器69を経て前記ソレノイド装置3
2に対する通電停止指令を行なうようになつてい
る。
第4図に示されている如き変速線図に従つて副
変速装置21の切換が行われると、所定の車速以
上で且つスロツトル開度が小さい場合には増速段
になる。ところで、一般に手動式変速装置の変速
時には、アクセルペダルの踏込を解除することに
なるので、例えば第二速から第三速にシフトアツ
プした時点では、副変速装置21は増速段にな
る。本発明による場合、手動式変速装置6が第三
速にあり、副変速装置21が増速段にある時の全
体のギア比は通常の手動式変速装置の第四速に於
けるギア比より小さくなつているので、第二速か
ら第三速増速段にいきなりシフトアツプされる
と、ギア比の変化が過大になる。このためCPU
59は、手動式変速装置が第二速から第三速にシ
フトアツプされたとき前記副変速装置がそれと同
時に増速段に切換わることを禁止する禁止装置を
含んでいる。この禁止装置の作動は車輛の運転状
態(θ、V)が第三速に於ける最適アツプシフト
変速線V3hを横切つてもう一度前記変速線V3hを
横切つたとき解除されるようになつている。
尚、手動式変速装置を第三速より第四速にシフ
トアツプする場合は、第三速の増速段から変速す
ることが多く、この時には第4図に示されている
如き変速線図に従つて副変速装置の切換が行われ
ればよい。
上述した如き制御は車速信号に代えて第3図に
示されている如きエンジン回転数センサ71が発
生するエンジン回転数信号を用いて行われても良
く、又スロツトル開度信号に代えて第3図に示さ
れている如き吸気管負圧センサ72が発生する信
号を用いて行われても良い。
以上に於いては本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、本発明の範囲内にて種々の修正が可能
である事は当業者にとつて明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による副変速装置付車輛用変速
装置の一つの実施例を示すスケルトン図、第2図
は本発明による副変速装置と一般的な五段式手動
変速装置の各段に於けるギア比を示すグラフ、第
3図は副変速装置の切換を行う制御装置の一つの
実施例を示すブロツク線図、第4図は副変速装置
の変速線図を示すグラフである。 1〜エンジン、2〜クラツチ装置、3〜変速
機、4〜入力軸、5〜ケース、6〜主変速装置、
7〜ギア、8〜カウンタ軸、9〜ドライブ軸、1
0〜14〜カウンタギア、15〜サードスピード
ギア、16〜セカンドスピードギア、17〜フア
ーストスピードギア、18〜第三速―第四速シン
クロナイザ、19〜第一速―第二速シンクロナイ
ザ、20〜リバースギア、21〜副変速装置、2
2〜サンギア、23〜プラネタリキヤリア、24
〜プラネタリピニオン、25〜リングギア、26
〜ワンウエイクラツチ、27〜出力軸、28〜ク
ラツチデイスク、29〜ブレーキリング、30〜
ブレーキ装置、31〜クラツチ装置、32〜ソレ
ノイド装置、50〜コンピユータ、51〜車速セ
ンサ、52〜スロツトル開度センサ、53〜シフ
トポジシヨンセンサ、53t〜第三速検出用スイ
ツチ、53f〜第四速検出用スイツチ、55〜ゲ
ート・カウンタ回路、56〜クロツク発生回路、
57〜入力ポート、58〜コモンバス、59〜中
央処理ユニツト(CPU)、60〜A/D変換器、
61〜入力ポート、62〜入・出力ポート、64
〜メモリ制御ユニツト、65〜メモリ装置、66
〜デバイス制御ユニツト、67〜出力ポート、6
8〜コントロールバス、69〜増幅器、71〜エ
ンジン回転数センサ、72〜吸気管負圧センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 手動操作により複数の変速段の間で切換えら
    れる主変速装置と自動操作により低速段と高速段
    との間で切換えられる副変速装置とが直列に接続
    されてなる変速機構と、車速及びエンジン回転数
    のいずれか一方とエンジン負荷の間の平衡関係に
    応じて前記副変速装置の切換を自動的に制御する
    制御装置とを含み、前記副変速装置の高速段のギ
    ア比Rhと低速段のギア比Rlの比Rs=Rh/Rlの値
    が前記主変速装置の最高速段のギア比Rnと最高
    速段より一段低速側の変速段のギア比Ro-1との
    比Rm=Rn/Ro-1の値より小さいことを特徴と
    する副変速装置付車輌用変速装置。 2 手動操作により複数の変速段の間で切換えら
    れる主変速装置と自動操作により低速段と高速段
    との間で切換えられる副変速装置とが直列に接続
    されてなる変速機構が構成と、車速及びエンジン
    回転数のいずれか一方とエンジン負荷の間の平衡
    関係に応じて前記副変速装置の切換を自動的に制
    御する制御装置とを含み、前記副変速装置の高速
    段のギア比Rhと低速段のギア比Rlの比Rs=Rh/
    Rlの値が前記主変速装置の最高速段のギア比Rn
    と最高速段より一段低速側の変速段のギア比Ro-
    との比Rm=Rn/Ro-1の値より小さい副変速装
    置付車輌用変速装置を運転する方法にして、前記
    制御装置による前記副変速装置の切換は前記手動
    式変速装置が切換えられた瞬間より所定時間禁止
    されることを特徴とする方法。
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