WO2004041581A1

WO2004041581A1 - 機械式変速機の変速制御方法及び装置

Info

Publication number: WO2004041581A1
Application number: PCT/JP2003/014180
Authority: WO
Inventors: Kouichi Ikeya; Kazunobu Eritate; Toshikuni Shirasawa
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corporation
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2004-05-21
Also published as: KR20050061602A; US20060047395A1; JP2004155387A; CN100497058C; DE10393681T5; JP4099653B2; CN1711183A

Abstract

ギヤ抜きによるショックなく変速時間を短くすることのできる機械式変速機の変速制御方法及びその装置が提供される。変速制御装置は、機械式変速機の変速要求があるとき、摩擦クラッチにおける伝達トルクが値０又はその近傍となるよう、内燃機関の生ずる機関トルクを制御する機関トルク制御手段と(S10)、機関トルク制御手段により機関トルクが制御され、伝達トルクが値０又はその近傍となったとき、機械式変速機の変速を許容する変速許容手段と(S12)、変速許容手段により変速が許容されると、クラッチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れを行う変速実行手段(S16)とを備えている。

Description

明細書機械式変速機の変速制御方法及び装置技術分野

本発明は、機械式変速機の変速制御方法及び装置に係り、詳しくは、摩擦クラツチの断接操作なく変速を行う技術に関する。背景技術

車両用の変速機として、変速切換操作を自動化した変速機が多用されているが、バスやトラック等の大型車にあっては、駆動トルクの伝達量が大きいため、トルクコンバ一夕ではその駆動トルクを充分に伝達するのが困難であり、例えば手動式機械式変速機の変速切換操作を自動化した構成の機械式変速機が採用されている。

この機械式変速機は、ギヤ抜きとギヤ入れとが自動的に実施されて変速が達成されるよう構成されており、摩擦クラッチについても、変速或いは車両の停止に合わせて自動的に断接操作されるように構成されている。

しかしながら、機械式変速機において変速に合わせて自動的に摩擦クラッチを制御する場合、半クラッチ状態での微妙な制御が困難であり、故に摩擦クラッチを切断して駆動力が車輪に伝達されなくなる時間が長くなり、変速を実施している時間が長く感じられるという問題がある。

一方、変速機の嚙み合いクラッチを離脱させる際に併せて内燃機関への燃料供給を反復して増減するようにし、これにより嚙み合いクラッチの離脱に十分なように伝達トルクの遮断を行う技術が考案されている（例えば、特開平 1— 1 6 4 6 3 3号（特許第 2 8 8 7 4 8 1号）公報を参照。以下、特許文献 1という）。上記特許文献 1を考慮すれば、機械式変速機において摩擦クラツチを切断することなく変速を達成することが可能となる。

しかしながら、上記特許文献 1では、嚙み合いクラッチを離脱させる方向に付勢しながら同時に内燃機関への燃料供給を増減するようにしており、嚙み合いクラッチの離脱、即ちギヤ抜きがどの時点で行われるのかは明確となっていない。つまり、上記特許文献 1では、ギヤ抜きのタイミングが一定ではなく、燃料供給の増減により変動する内燃機関の機関トルク次第では、伝達トルクが完全に遮断されていないような状況であってもギヤ抜きが行われてしまう場合が多いと考えられる。

このように、伝達トルクが完全に遮断されていないような状況でギヤ抜きが行われることになると、伝達トルクが比較的高い場合には、ギヤ抜きによるショックが発生し、乗員が違和感を感じることになり好ましいことではない。発明の開示

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ギヤ抜きによるショックなく変速時間を短くすることのできる機械式変速機の変速制御方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動的に多段階に変速して車輪に伝達可能な機械式変速機の変速制御方法において、機械式変速機の変速要求に応じて、摩擦クラッチにおける伝達トルクが値 0 又はその近傍となるよう、内燃機関の生ずる機関トルクを制御する工程（a ) と、前記工程 ( a) により機関トルクが制御されて伝達トルクが値 0又はその近傍となったとき、機械式変速機の変速を許容する工程（b ) と、前記工程（b ) により変速が許容されると、クラッチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れを行う工程（c ) とを備えたことを特徴とする。

本発明の変速制御方法によれば、変速要求に応じて機関トルクが制御され、その結果、摩擦クラッチにおける伝達トルクが値 0又はその近傍となると、クラッチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れが行われるので、ギヤ抜きによるショックが発生することもなく変速が短時間で達成される。

本発明において、前記工程（C ) は、クラッチを接続した状態のままギヤ抜きを行った後、内燃機関の機関回転速度を変更する副工程（c l ) と、機関回転速度が変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度と略同期すると、クラッチを接続した状態のまま変速後のギヤ段へのギヤ入れを行う副工程 ( c 2 ) とを含むものでよい。この好適態様では、ギヤ抜きが行われると、機関回転速度が変更されて変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度と同期させられ、回転速度差のない状態でクラツチの断接操作なくギヤ入れがスムーズに実施される。

また、本発明の変速制御方法は、摩擦クラッチを自動的に断接可能に構成してなる機械式変速機に適用可能であり、前記工程（C ) において、ギヤ抜き指令を行った後、ギヤ抜きが実行されないときには、摩擦クラッチを自動的に切断してギヤ抜き及びギヤ入れを行うことができる。この好適態様では、ギヤ抜き指令を行ってもギヤ抜きが実行されなければ、摩擦クラッチを切断した状態でギヤ抜き及びギヤ入れが確実に行われ、変速が確実に実行される。

本発明の変速制御方法において、前記工程（a ) で、内燃機関から摩擦クラッチまでの第 1の運動方程式と摩擦クラツチから車輪までと車両のアクスルシャフ卜上における第 2の運動方程式に基づいて伝達トルクが値 0又はその近傍となるような変更後の機関トルクを求め、この変更後の機関トルクを指示し、変更後の機関トルクが生じるように内燃機関を制御するようにしても良い。更に、アクスルシャフト上における機関回転角加速度がアクスルシャフト上におけるアクスルシャフト回転角加速度と等しいとの条件下で前記第 1及び第 2の運動方程式を変形し、前記変形後の第 1及び第 2の運動方程式に基づいて伝達トルクが値 0となるような変更後の機関トルクを求めても良い。そして、摩擦クラッチがフライホィールとこれに離接可能なクラッチ板とを有する好適態様では、内燃機関からフライホイールまでの運動方程式を前記第 1の運動方程式として用い、クラッチ板から車輪までと車両のアクスルシャフト上における運動方程式を前記第 2の運動方程式として用いることができる。

また、前記工程（a ) において、前記変更後の機関トルクを指示してから所定期間が経過したときに伝達トルクが値 0又はその近傍になったとみなすようにしても良い。

内燃機関は燃料噴射量を調節するコントロールラックを有した燃料噴射ポンプユニットを含むもので良く、この好適態様では、前記工程（a ) において、コントロールラックを制御して機関トルクを制御することができ、また、前記工程 ( b ) において、コントロールラック位置に基づいて伝達トルクが値 0又はその近傍になつたか否かを判別することができる。

内燃機関は補助ブレーキを有するもので良く、この好適態様では、前記副工程

( c 1 ) において、内燃機関の機関回転速度が、前記ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を含む所定回転速度範囲の上限値を上回っている場合に、補助ブレーキを作動させることができる。

また、前記副工程（C 1 ) において、前記ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を内燃機関の特性に応じて補正するようにしても良い。

更に、変速要求により機械式変速機における高速段から低速段への変速が要求された場合、前記工程（C ) において、ギヤ入れを開始してから所定期間が経過した後に機関トルクの復帰を指示するようにしても良い。

上記目的を達成するため、本発明の機械式変速機の変速制御装置では、内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動的に多段階に変速して車輪に伝達可能な機械式変速機の変速制御装置において、前記機械式変速機の変速要求があるとき、前記摩擦クラツチにおける伝達トルクが値 0又はその近傍となるよう、前記内燃機関の生ずる機関トルクを制御する機関トルク制御手段と、前記機関トルク制御手段により機関トルクが制御され、前記伝達トルクが値 0又はその近傍となったとき、前記機械式変速機の変速を許容する変速許容手段と、前記変速許容手段により変速が許容されると、前記クラッチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れを行う変速実行手段とを備えたことを特徴としている。

従って、機械式変速機の変速要求があるときには、摩擦クラッチにおける伝達トルクが値 0又はその近傍となるように、機関トルク制御手段によって内燃機関の生ずる機関トルクが制御され、伝達トルクが値 0又はその近傍となると、変速許容手段により変速が許容されて変速実行手段によりクラツチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れが行われる。

これにより、伝達トルクが確実に値 0又はその近傍となったときに、クラッチの断接操作なくギヤ抜きが行われることになり、ギヤ抜きによるショックが発生することもなく変速が変速時間短く速やかに達成される。

また、本発明の機械式変速機の変速制御装置は、さらに、前記内燃機関の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度を検出するギヤ回転速度検出手段とを有するもので良い。この好適態様において、前記変速実行手段は、前記クラッチを接続した状態のままギヤ抜きを行つた後、前記内燃機関の機関回転速度を変更し、該機関回転速度が変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度と略同期すると、前記クラッチを接続した状態のまま該変速後のギヤ段へのギヤ入れを行う。

上記好適態様では、ギヤ抜きが行われると、内燃機関の機関回転速度が変更されて変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度と同期させられ、回転速度差のない状態でクラッチの断接操作なくギヤ入れがスムーズに実施される。

また、本発明の機械式変速機の変速制御装置では、前記摩擦クラッチを自動的に断接可能に構成しても良い。この好適態様において、前記変速実行手段は、ギャ抜き指令を行った後、ギヤ抜きが実行されないときには、前記摩擦クラッチを自動的に切断してギヤ抜き及びギヤ入れを行う。

上記好適態様では、変速実行手段がギヤ抜き指令を行ってもギヤ抜きが実行されないような場合には、摩擦クラツチを切断した状態でギヤ抜き及びギヤ入れが確実に行われ、変速が確実に実行される。

本発明の変速制御装置において、摩擦クラッチはフライホイールとこれに離接可能なクラッチ板とを有するもので良く、この好適態様では、機関トルク制御手段は、内燃機関からフライホイ一ルまでの第 1の運動方程式とクラッチ板から車輪までと車両のアクスルシャフト上における第 2の運動方程式に基づいて伝達トルクが値 0又はその近傍となるような変更後の機関トルクを求め、変更後の機関トルクが生じるように内燃機関を制御することができる。

また、内燃機関は燃料噴射量を調節するコント口一ルラックを有した燃料噴射ポンプユニットを含むもので良く、この好適態様では、機関トルク制御手段は、コント口一ルラックを制御して機関トルクを制御することができる。

そして、内燃機関は補助ブレーキを有するもので良く、この好適態様では、変速実行手段は、内燃機関の機関回転速度が、ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を含む所定回転速度範囲の上限値を上回っている場合に、補助ブレーキを作動させる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係る機械式変速機の変速制御装置が適用される車両（バス等）の駆動系の概略構成図、

第 2図は、本発明の第 1実施例に係るクラツチレスシフト制御の制御ルーチンを示すフローチャートの一部、

第 3図は、第 2図に続く、本発明に係るクラッチレスシフト制御の制御ルーチンを示すフローチャートの残部、

第 4図は、第 2図の Ne—FZB制御の制御ルーチンを示すフローチャート、第 5図は、第 3図に続く、本発明に係るクラッチレスシフト制御の制御ルーチンを示すフローチャートの残部、および

第 6図は、本発明の第 2実施例に係るクラッチレスシフト制御の制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。

第 1図には、本発明に係る機械式変速機の変速制御装置の適用される車両（バス等）の駆動系の全体構成が示されている。以下、第 1図に基づき、本発明に係る機械式変速機の変速制御装置を含む車両の駆動系の構成を説明する。

同図に示すように、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという） 1には、 '燃料を供給するための燃料噴射ポンプユニット（以下、噴射ポンプという） 6が設けられている。この噴射ポンプ 6は、ポンプ入力軸（図示せず）を介して伝達されるエンジン 1の出力によりポンプを作動させ、燃料を噴射する装置である。この噴射ポンプ 6には、燃料噴射量を調節するためのコントロールラック（図示せず）が備えられており、さらに、コント口一ルラックのラック位置（コント口一ルラック位置） S RCを検出するラック位置センサ 9が設けられている。また、ポンプ入力軸近傍には、ポンプ入力軸の回転数を検出し、この回転数に基づきェンジン出力軸 2の回転数、即ちエンジン回転速度 Neを検出するエンジン回転センサ（機関回転速度検出手段） 8が付設されている。

エンジン 1からは、エンジン出力軸 2が延びており、このエンジン出力軸 2は、クラッチ装置 3を介して歯車式変速機（以下、単に変速機という） 4の入力軸 2 0に接続されている。これにより、エンジン 1の出力がクラッチ装置 3を介して変速機 4に伝達され、該変速機 4において変速が実施される。変速機 4は、後退段の他に例えば前進 5段の変速段（1速段〜 5速段）を有した機械式変速機であり、自動変速のみならず手動変速も可能である。そして、クラッチ装置 3は、変速機 4が車両の停止発進時において自動的に断接制御されるように構成されている。なお、クラッチ装置 3は、後述するように自動変速される際に自動的に断接制御される場合もある。クラッチ装置 3は、フライホイール 1 0にクラッチ板 1 2をプレツシヤスプリング 1 1により圧接させて接続状態とする一方、フライホイール 1 0からクラッチ板 1 2を離間させることで切断状態とするような通常の機械摩擦式クラッチの操作を自動で実施可能としたものである。つまり、クラッチ板 1 2は、ァゥタレバー 1 2 aを介してクラッチ断接用のクラッチァクチユエ一夕、即ちクラッチァクチユエ一夕 1 6によって自動操作可能である。

詳しくは、クラッチァクチユエ一夕 1 6には、エア供給通路であるエア通路 3 0を介してエアタンク 3 4が接続されている。従って、エア通路 3 0を介してェァタンク 3 4から作動エアが供給されることにより、クラッチァクチユエ一夕 1 6が自動的に作動する。これにより、クラッチ板 1 2が移動し、クラッチ装置 3 が自動的に断接操作されることになる。

実際には、エア通路 3 0には電子コントロールユニット（E C U) 8 0からの信号に応じて駆動し、作動エアの流通と遮断とを行う電空比例制御弁 3 1が介装されており、駆動信号が E C U 8 0から電空比例制御弁 3 1に供給されると該電空比例制御弁 3 1を介して作動エアがエアタンク 3 4からクラッチァクチユエ一タ 1 6に供給されてクラッチァクチユエ一夕 1 6が作動し、クラッチ装置 3が切断状態とされる。一方、駆動信号の供給が停止されると、エアタンク 3 4からクラッチァクチユエ一夕 1 6への作動エアの供給が遮断されるとともにクラッチァクチユエ一夕 1 6内の作動エアが大気中に排出され、プレツシヤスプリング 1 1 の作用によりクラッチ装置 3が接続状態とされる。

なお、クラッチァクチユエ一夕 1 6には、クラッチ板 1 2の移動量、即ちクラツチストローク量を検出するクラッチストロークセンサ 1 7が取付けられている。チェンジレバー 6 0は、変速機 4のセレクトレバーであり、 N (ニュートラル）レンジ、 R (リバース）レンジ及び自動変速モードに相当する D (ドライブ）レンジが設けられている。

チェンジレバ一 6 0には、各レンジ位置を検出するセレクト位置センサ 6 2が設けられており、このセレクト位置センサ 6 2は E C U 8 0に接続されている。一方で、 E C U 8 0は、変速機 4のギヤの嚙み合い、即ちギヤ位置を切換えるためのギヤシフトユニット 6 4に接続されている。従って、セレクト位置センサ 6 2から位置信号が E C U 8 0に供給されると、該位置信号に応じて E C U 8 0からギヤシフトユニット 6 4に駆動信号が出力されることになり、これによりギヤシフトュニット 6 4が作動して変速機 4のギヤ位置が選択された所望のセレクトレンジに切換えられる。そして、セレクト位置が Dレンジである場合にあっては、詳細は後述するように、車両の運転状態に応じて自動変速制御が実施され、該自動変速制御に基づいてギヤ位置が切換えられることになる。

ギヤシフトユニット 6 4は、 E C U 8 0からの作動信号により作動する電磁弁 6 6と、変速機 4内のシフトフォ一ク (図示せず) を作動させるパワーシリンダ (図示せず）とを有している。そして、該パワーシリンダは、上記電磁弁 6 6、エア通路 6 7を介して前述のエア通路 3 0に接続されている。つまり、上記電磁弁 6 6に E C U 8 0から作動信号が与えられると、電磁弁 6 6が作動信号に応じて開閉弁することになり、パワーシリンダがエアタンク 3 4からの作動エアの供給によって作動する。これにより、変速機 4のギヤの嚙み合い状態が例えば遊転ギヤを介して適宜変更される。なお、ここでは電磁弁 6 6を一つのみ示したが、実際にはシフトフォークは複数からなり、該複数のシフトフォークに対応して複数のパワーシリンダが設けられており、電磁弁 6 6も該複数のパワーシリンダに対応して複数設けられている。

変速機 4のギヤシフトュニット 6 4近傍には、各変速段を検出するギヤ位置センサ 6 8が付設されて E C U 8 0に電気的に接続されており、このギヤ位置センサ 6 8からは E C U 8 0に向けて現在のギヤ位置信号、即ち変速段信号が出力される。

アクセルペダル 7 0にはアクセル開度センサ 7 2が備えられており、やはり E C U 8 0に電気的に接続されている。このアクセル開度センサ 7 2からは、ァクセルペダル 70の踏込量、即ちアクセル開度情報 0 accが出力される。

また、変速機 4の出力軸 76には、出力軸 76の回転速度を検出し出力する回転速度センサ 78が設けられており、この回転速度センサ 78もやはり ECU 8 0に電気的に接続されている。そして、回転速度センサ 78からの情報に基づき、 ECU 80において車速 Vが演算される。

第 1図中符号 82は、 ECU80とは別に設けられたエンジンコントロールュニットを示している。エンジンコントロールユニット 82は、噴射ポンプ 6内の電子ガバナ（図示せず）に対し、各センサからの情報やアクセル開度情報 0acc 等に応じた E C U 80からの信号を供給する装置であり、エンジン 1の駆動制御を行うものである。即ち、エンジンコントロールユニット 82から電子ガバナに指令信号が供給されると、コントロールラックが作動して燃料の増減操作が実施され、エンジントルク Te或いはエンジン回転速度 Neの増減が制御される。なお、上記ラック位置センサ 9及びエンジン回転センサ 8からの検出情報は該ェンジンコントロールュニット 82を介して ECU 80に供給される。

また、エンジン 1の排気マ二ホールド 7から延びる排気管 50には排気ブレーキ 52が設けられている。排気ブレーキ 52は、バタフライバルブ 54から構成されるとともに ECU80に接続されており、 ECU80からの指令に基づきバ夕フライバルブ 54を閉操作することで排気流量を調節可能に構成されている。これにより、エンジン出力及びエンジン回転速度 Neが減操作され、車両に制動力が付与される。

ECU80は、マイクロコンピュータ（CPU) 、メモリ及び入力出力信号処理を行うインタフェイス等で構成されており、該 ECU 80の入力側インタフエイスには、上述したように、クラッチストロークセンサ 17、セレクト位置センサ 62、ギヤ位置センサ 68、アクセル開度センサ 72、回転速度センサ 78及びエンジンコントロールュニット 82等がそれぞれ接続されている。

一方、 ECU80の出力側インタフェイスには、上述したように電磁弁 66、エンジンコントロールュニット 82、クラッチァクチユエ一夕 16及び排気ブレーキ 52等の他、警告ランプ 83が接続されている。

以下、このように構成された本発明の機械式変速機の変速制御装置の変速制御について説明する。

先ず、第 1実施例について説明する。

第 2図乃至第 5図を参照すると、本発明に係るクラッチレスシフト制御の制御ルーチンがフロ一チャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。

第 2図のステップ S 10では、 ECU 80からの変速指令に基づき、エンジントルク Teの変更指示を行う（機関トルク制御手段）。詳しくは、ここでは、クラッチ装置 3における伝達トルク、即ちフライホイール 10とクラッチ板 12間のクラッチトルク Telが値 0又はその近傍となるようにエンジン 1を制御し、ェンジントルク Teを変更する。

具体的には、変更すべきエンジントルク Teは、エンジン 1からフライホイ一ル 10までの運動方程式（式 (1)) 、クラッチ板 12から車輪までと車両のァクスルシャフト上における運動方程式（式 (2)) に基づき、クラッチトルク Telが例えば値 0となるよう以下のように求められる。

(Te - Tel) · if if= Ie · it² · if² · d²0e/dt ² …ひ）

Tel - it■ if- (W +sin +λ AV²) R 7?

= (W/g - R²+ (Iw + (If+ If it²) · if²) ) · d²0 ax/d t ² 〜(2) ここに、各パラメ一夕は次の通りである。

g：重力加速度

77 ：動力伝達効率

：転がり抵抗係数

λ ：空気抵抗係数

I e：エンジン入力軸回転部分慣性モ一メント It:変速機慣性モーメント

I f：デフ入力軸回転部分慣性モーメント

I _w：車軸及び同一回転部分慣性モーメント

i t：変速機ギヤ比

if:デフギヤ比

W：車両重量

A：前面投影面積

R：車輪半径

Te：エンジントルク（変速機入力軸上）

Tel:クラッチトルク（変速機入力軸上）

V：車速

d² Θ e/d t ²：エンジン回転角加速度（アクスルシャフト上）

d² Θ ax/d t ²：アクスルシャフト回転角加速度（アクスルシャフト上）ここで、クラッチトルク Telが例えば値 0となるようにすると、 d²0e/dt ² = d²0ax/dt ²であることから、上記式 (1)、（2)は次式 (3)、（4)のように変形できる。

Te - it' if= I 1 · d²0e/dt ² -(3)

- (W ( +sin +λ AV²) R T?= (12+ 13) · d²0e/dt ² …( ここに、 II、 12、 I 3は、それぞれ I 1= I e · it² ' if² (エンジン慣性）、 12= (Iw+ ( I f + 11 · it²) · if²) (回転部分慣性）、 l3=W/g - R ² (車両重量相当慣性）である。

これより、 d²0e/dt ²を消去すると、エンジントルク Teが次式 (5)のように求まる。

Te= (一 (W (β+sme) +λ AV²) R 7] Ζ ( it · if) )

• I 1/ (12+ 13) ·'·(5)

そして、このようにエンジントルク Teが求められたら、当該エンジントルク Teが得られるようにコントロールラックを制御し、燃料噴射量を変更する。次のステップ S I 2では、クラッチトルク Telが値 0 (ゼロ）又はその近傍になったか否かを判別する。ここでは、実際のエンジントルク Teが上記式 (5)から求めたエンジントルク Teに略一致したか否かを判別する。具体的には、ラック位置センサ 9からの情報に基づき、ラック位置 S RCが所望のラック位置となつたか否かを判別する。なお、トルクセンサを設け、クラッチトルク Telが値 0 (ゼロ）又はその近傍であることを直接検出するようにしてもよい。

ステップ S 1 2の判別結果が真 (Y e s ) で、ラック位置 S RCが所望のラック位置となり、クラッチトルク Telが値 0又はその近傍になったと判定された場合には、ステップ S 1 6に進む（変速許容手段）。一方、ステップ S 1 2の判別結果が偽 (N o ) で、ラック位置 S RCが所望のラック位置となっておらず、未だクラツチトルク Telが値 0又はその近傍になっていないと判定された場合には、ステップ S 1 4に進み、エンジントルク Teの変更指示から所定期間 t lが経過するまで燃料噴射量の変更を継続する。

ステップ S 1 4において、所定期間 t lは、例えばコントロールラックの応答遅れに対応する時間であり、所定期間 t l経過していれば、既にクラッチトルク Telが値 0又はその近傍になったとみなすことができる。従って、ステップ S 1 4の判別結果が真 (Y e s ) で、所定期間 t l経過したと判定された場合には、上記同様にステップ S 1 6に進む。

ステップ S 1 6では、変速機 4のギヤ抜きの指示を行う（変速実行手段）。上述したように、クラッチトルク Telが値 0又はその近傍になっていれば、フライホイール 1 0とクラッチ板 1 2間、ひいては変速機 4のギヤ間においては伝達トルクは生じておらず、クラツチ装置 3を断操作しなくてもギヤはショックなく容易に抜けるはずである。従って、ここでは、クラッチ装置 3を断操作することなくフライホイール 1 0とクラッチ板 1 2とを接続したまま、ギヤシフトュニット 6 4によってギヤ抜きを行う。

ステップ S 1 8では、ギヤが抜けたか否かを判別する。ここでは、ギヤ位置センサ 6 8からの情報に基づき、ギヤが抜けて変速機 4においてニュートラル状態が成立しているか否かを判別する。判別結果が偽 (N o ) で、ギヤが抜けていないと判定された場合には、第 3図のステップ S 3 0に進む。

ステップ S 3 0では、ギヤ抜きの指示後、所定期間 t 3が経過したか否かを判別する。ここに、所定期間 t 3は、例えばシフトフォークの応答遅れを越える時間であり、通常であれば所定期間 t 3経過するまでにギヤは抜けるはずである。従って、判別結果が偽 (N o ) で所定期間 t 3が経過するまでの間はステップ S 1 8の判別を継続してギヤが抜けるのを待つ。

一方、ステップ S 3 0の判別結果が真 (Y e s ) で、所定期間 t 3が経過したと判別された場合には、何らかの要因により、クラッチ装置 3を接続したままではギヤが抜けないような状況と考えられる。このような状況としては、例えば、上記式 (5)においてパラメータが正確ではなくエンジントルク Teが正しく求められていない場合、或いはラック位置センサ 9に異常が生じているような場合が考えられる。従って、この場合には、ステップ S 3 2に進み、クラッチァクチユエ —夕 1 6を作動させてクラッチ装置 3を自動的に断操作（自動クラッチ断）し、ステップ S 3 4に進む。

ステップ S 3 4では、クラッチ装置 3を自動的に断操作した後、所定期間 t 4 が経過したか否かを判別する。ここに、所定期間 t 4は、例えばクラッチァクチユエ一夕 1 6の応答遅れを越える時間であり、通常であれば所定期間 t 4経過するまでにクラッチ装置 3が切断状態とされ、ギヤは抜けるはずである。従って、判別結果が偽 (N o ) で所定期間 t 4が経過するまでの間はステップ S 1 8の判別を継続してギヤが抜けるのを待つ。

一方、ステップ S 3 4の判別結果が真（Y e s ) で、所定期間 t 4が経過したと判別された場合には、何らかの要因により、ギヤ抜き自体が達成できないような状況と考えられる。従って、この場合には、変速機 4が故障していると判断し、ステップ S 3 6に進み、一切の自動変速制御を中止して警告ランプ 8 3を点灯させ、故障を運転者に知らせる。

ステップ S 1 8の判別結果が真 (Y e s ) で、ギヤが抜けたと判定された場合には、ステップ S 2 0に進む。

ステップ S 2 0では、クラッチ装置 3が自動的に断操作されているか否かを判別する。判別結果が偽 (N o ) であってクラッチ装置 3が自動的に断操作されていない場合には、ステップ S 2 4に進む。一方、上記のようにクラッチ装置 3を自動的に断操作したような場合には、判別結果は真 (Y e s ) であり、この場合には、ステップ S 2 2においてクラッチ装置 3を接続操作した後、ステップ S 2 4に進む。

ステップ S 2 4では、一旦所定期間 t 2が経過するのを待ち、その後、ステツプ S 2 6において、エンジン回転速度 Neのフィードバック制御（Ne— F ZB制御）を実施する。この Ne—F/Β制御は、第 4図にサブルーチンを示すように、エンジン回転速度 Neを変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度に略同期させるものである。

Ne— FZB制御では、ステップ S 4 0において、 Ne— FZB制御の開始後、所定期間 t 5以内か否かを判別する。 Ne— F/B制御を開始した直後にあっては判別結果は真（Y e s ) であり、ステップ S 4 2に進む。

ステップ S 4 2では、エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度、即ち目標 Neの近傍にあるか否かを判別する（Ne=目標 Ne土 N1) 。なお、変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度、即ち目標 Neは、回転速度センサ

7 8により検出される出力軸 7 6の回転速度とギヤ比とから容易に算出される (ギヤ回転速度検出手段）。判別結果が偽 (N o ) で、エンジン回転速度 Neが変速後の目標 Ne或いはその近傍にないと判定された場合には、ステップ S 4 4 に進む。

ステップ S 4 4では、エンジン回転速度 Neが変速後の目標 Neよりも所定値 N 2だけ大きい回転速度の範囲内であるか否かを判別する（Ne≤目標 Ne + N2) 。判別結果が偽（No) の場合には、エンジン回転速度 Neが高すぎると判断でき、この場合にはステップ S 46に進み、補助ブレーキを ONにする。具体的には、排気ブレーキ 52を閉作動させてエンジン回転速度 Neを低下させる。

一方、ステップ S 44の判別結果が真 (Ye s) の場合には、エンジン回転速度 Neはそれほど高くない状況と判断でき、この場合にはステップ S 48に進み、補助ブレーキを OFFとし、ステップ S 50に進む。

エンジン回転速度 Neを目標 Neとすべく制御する場合、エンジン 1に対してこの目標 Neをそのまま指示すると、エンジン特性によってはエンジン回転速度 Ne が目標 Neに達するのに時間を要したり、エンジン回転速度 Neと目標 Neとの間の偏差が生じたままになったりする。そこで、ステップ S 50では、目標 Ne 補正指示を行い、当該補正された目標 Neとなるようエンジン制御を行うようにする。これにより、短い時間で偏差なくエンジン回転速度 Neを目標 Neに制御することができる。

一方、上記ステップ S 42の判別結果が真（Ye s) で、エンジン回転速度 N eが変速後の目標 Ne或いはその近傍にあると判定された場合、即ちエンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Neと略同期していると判定された場合には、ステップ S 52に進んで補助ブレーキを OFFとし、ステップ S 54において、 Ne— FZB制御の開始後、所定期間 t 6が経過したか否かを判別する。

そして、ステップ S 54の判別結果が偽 (No) で、所定期間 t6が未だ経過していない間はステップ S 56において目標 Neの指示を行い、判別結果が真 (Ye s) で所定期間 t 6経過した場合、或いは、ステップ S 40の判別結果が偽（No) で所定期間 t 5が経過した場合には、 Ne— FZB制御を終了し、第 2図のステップ S 28に進む。

ステップ S 28では、改めて補助ブレーキを OFFとし、第 5図のステップ S 60に進む。

ステップ S 60では、エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Ne 或いはその近傍にあると判定されたことを受けて、ギヤシフト（ギヤ入れ）の指示を行う。エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Neと略同期していれば、クラッチ装置 3を断操作しなくてもギヤはスムーズに入るはずである。従って、ここでは、クラッチ装置 3を断操作することなくフライホイール 1 0とクラッチ板 1 2とを接続したまま、ギヤシフトユニット 6 4によってギヤシフト (ギヤ入れ）を行う。

ステップ S 6 2では、ギヤシフトが完了したか否かを判別する。ここでは、ギャ位置センサ 6 8からの情報に基づき、ギヤシフトが達成されてギヤ段が変速後のギヤ段に切り換わっているか否かを判別する。判別結果が偽 (N o ) で、ギヤシフトが達成されていないと判定された場合には、ステップ S 6 4に進み、ギヤシフトを指示した後、所定期間 t 7が経過したか否かを判別する。ここに、所定期間 t 7は、上記所定期間 t 3同様に例えばシフトフオークの応答遅れを越える時間であり、通常であれば所定期間 t 7経過するまでにギヤは入るはずである。従って、判別結果が偽 (N o ) で所定期間 t 7が経過するまでの間はステップ S 6 2の判別を継続してギヤが入るのを待つ。

一方、ステップ S 6 4の判別結果が真（Y e s ) で、所定期間 t 7が経過したと判別された場合には、何らかの要因により、ギヤシフト自体が達成できないような状況と考えられる。従って、この場合には、変速機 4が故障していると判断し、ステップ S 6 6に進み、シフト指示を中止して警告ランプ 8 3を点灯させ、故障を運転者に知らせる。

一方、ステップ S 6 2の判別結果が真（Y e s ) で、ギヤシフトが完了したと判定された場合には、ステップ S 6 8に進む。

ステップ S 6 8では、シフトダウン時である場合において、所定期間 t 8が経過したか否かを判別する。判別結果が偽（N o) の場合には、所定期間 t 8が経過するのを待つ。一方、判別結果が真 (Y e s ) の場合には、ステップ S 7 0に進む。ステップ S 7 0では、ギヤシフトが完了し、変速が問題なく実施されたことを受け、警告ランプ 8 3を消灯状態に保持する。そして、次のステップ S 7 2において、ギヤシフトが完了したことを受けて、ステップ S 1 0において変更していたエンジントルク Teの復帰指示を行い、エンジン制御を通常の制御状態に戻してエンジントルク Teを復帰させる。

シフトダウン時（キックダウンシフト以外のアクセルを踏み込んでいない状態でのシフトダウン時）には、エンジン回転速度 Neを上昇させるためにエンジントルク Teを増大させた状態にあり、この状態でギヤシフト（ギヤ入れ）を行つた後直ぐにエンジントルク Teの復帰指示を行うと、エンジントルク増大制御が停止されてエンジントルク Teが急変動することになり、ギヤが抜ける可能性がある。そこで、シフトダウン時である場合には、ステップ S 6 8において所定期間 8が経過したか否かを判別し、判別結果が真（Y e s ) で所定期間 t 8が経過した後、ステップ S 7 0を経てステップ S 7 2においてエンジントルク Teの復帰指示を行うようにする。これにより、エンジントルク Teの急変動が抑制され、ギヤ抜けが防止される。

なお、シフトアップ時にあっては、エンジン回転速度 Neが減少されるためにエンジントルク Teを増大することはなく、ギヤシフト（ギヤ入れ）を行った後即座にエンジントルク Teの復帰を行ってもギヤが抜けるおそれはない。従って、シフトアツプ時には、所定期間 t 8が経過するのを待つことなくステップ S 7 2 に進み、即座にエンジントルク Teの復帰指示を行うようにする。

このようにして一連のクラッチレスシフト制御が終了する。

次に、第 2実施例について説明する。

第 6図を参照すると、本発明の第 2実施例に係るクラッチレスシフト制御の制御ルーチンがフ口一チヤ一卜で示されており、以下同フローチヤ一トに基づき第 2実施例について説明する。なお、上記第 1実施例と同一部分については同一のステップ符号を付して説明を省略し、ここでは第 1実施例と異なる部分についてのみ説明する。

ステップ S I 0を経て、ステップ S 12' では、変速指令に基づきエンジントルク Teを変更してから所定期間 toが経過したか否かを判別する。つまり、ェンジントルク Teが求められ、当該エンジントルク Teが得られるようにコント口ールラックを制御して燃料噴射量を変更すると、その後所定期間 t0も経過すれば、クラッチトルク Telは値 0 (ゼロ）又はその近傍になったとみなすことができる。従って、判別結果が真（Ye s) で、所定期間 toが経過したと判定された場合には、ステップ S 16に進んでギヤ抜きの指示を行う。この場合にも、クラッチ装置 3を断操作しなくてもギヤはショックなく容易に抜けるはずである。一方、ステップ S 12' の判別結果が偽 (No) で、所定期間 tOが経過していないと判定された場合には、所定期間 tOが経過するのを待つ。

ステップ S 16以降ステップ S 24までを実行した後、ステップ S 26，では、上記第 4図の Ne— Fノ B制御に代えて簡易的な Fノ B制御を行う。

具体的には、シフトアップ時にあっては、ステップ S 26，において補助ブレーキを ONとし、ステップ S 27，において、エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Neよりも所定値 N3だけ大きい回転速度の範囲内であるか否かを判別する（Ne≤目標 Ne + N3) 。判別結果が偽 (No) の場合には、ェンジン回転速度 Neが高すぎると判断でき、この場合にはステップ S 29 ' を経てステップ S 26' に戻り、補助ブレーキを ONにし続ける。つまり、排気ブレーキ 52を閉作動させてエンジン回転速度 Neを低下させ続ける。

一方、ステップ S 27' 或いはステップ S 29' の判別結果が真（Ye s) の場合には、エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Neよりも所定値 N3だけ大きい回転速度の範囲内であり、エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Neと略同期していると判定し、補助ブレーキを OFFとし、第 3図のステップ S 30以降に進む。

このように、本発明の機械式変速機の変速制御装置では、クラッチ装置 3のクラッチトルク Telが値 0 (ゼロ）又はその近傍になるようにエンジントルク Te を上記式 (5)から求め、当該エンジントルク Teのもとで、クラッチ装置 3の断接操作なくギヤ抜きを行うようにしている。従って、ギヤ抜きによるショックの発生もなく変速時間を短く変速を速やかに達成させることができる。

さらに、ギヤ抜き後、エンジン回転速度 Neが変速後のギヤ段における目標 Ne と略同期している状態でギヤ入れを行うようにしており、これにより、併せてクラツチ装置 3の断接操作なくギヤ入れをスムーズに実施することができる。

また、式 (5)においてエンジントルク Teが正しく求められていない場合、或いはラック位置センサ 9に異常が生じているような場合には、通常通りクラッチ装置 3を切断して変速を行うようにしており、これによりギヤ抜き及びギヤ入れを確実に行うことができる。

なお、上記実施形態では、自動変速モードでの変速指令に対応してクラッチレスシフト制御を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、運転者の変速操作に応じて出力される変速指令に応じてクラッチレスシフト制御を行うようにしてもよい。この場合、運転者によってクラッチペダル操作が行われるときには、このペダル操作を優先してクラッチが断接作動されるようにすればよい。

また、上記実施形態では、エンジン形式としてディーゼルエンジンを用い、ェンジントルク Te及びエンジン回転速度 Neの制御手段として噴射ポンプ 6により燃料噴射量を制御する構成を採用するようにしたが、これらに限定されるものではなく、例えば、エンジン形式としてはガソリンエンジンであってもよく、また、吸入空気量、燃料噴射弁による燃料噴射量、点火時期等を調整することによりェンジントルク Te及びエンジン回転速度 Neを制御可能に構成するようにしてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動的に多段階に変速して車輪に伝達可能な機械式変速機の変速制御方法において、

前記機械式変速機の変速要求に応じて、前記摩擦クラッチにおける伝達トルクが値 0又はその近傍となるよう、前記内燃機関の生ずる機関トルクを制御するェ程 ) と、

前記工程（a) により機関トルクが制御されて前記伝達トルクが値 0又はその近傍となったとき、前記機械式変速機の変速を許容する工程（b ) と、

前記工程 ( b) により変速が許容されると、前記クラッチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れを行う工程（c ) とを備えたことを特徴とする。

2 . 前記工程（c ) は、前記クラッチを接続した状態のままギヤ抜きを行った後、前記内燃機関の機関回転速度を変更する副工程 ( c 1 ) と、該機関回転速度が変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度と略同期すると、前記クラッチを接続した状態のまま該変速後のギヤ段へのギヤ入れを行う副工程（c 2 ) とを含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の機械式変速機の変速制御方法。

3 . 前記摩擦クラッチを自動的に断接可能に構成してなる機械式変速機に適用され、前記工程 ( C ) において、ギヤ抜き指令を行った後、ギヤ抜きが実行されないときには、前記摩擦クラッチを自動的に切断してギヤ抜き及びギヤ入れを行うことを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の機械式変速機の変速制御方法。

4. 前記工程（a ) において、前記内燃機関から前記摩擦クラッチまでの第 1の運動方程式と前記摩擦クラッチから車輪までと車両のアクスルシャフト上における第 2の運動方程式に基づいて前記伝達トルクが値 0又はその近傍となるような変更後の機関トルクを求め、この変更後の機関トルクを指示し、前記変更後の機関トルクが生じるように前記内燃機関を制御することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の機械式変速機の変速制御方法。

5 . 前記アクスルシャフト上における機関回転角加速度が前記アクスルシャフト上におけるアクスルシャフト回転角加速度と等しいとの条件下で前記第 1の運動方程式を変形し、前記工程（a ) において、前記変形後の第 1の運動方程式に基づいて前記伝達トルクが値 0となるような前記変更後の機関トルクを求めることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の機械式変速機の変速制御方法。

6 . 前記アクスルシャフト上における機関回転角加速度が前記アクスルシャフト上におけるアクスルシャフト回転角加速度と等しいとの条件下で前記第 2の運動方程式を変形し、前記工程（a) において、前記変形後の第 2の運動方程式に基づいて前記伝達トルクが値 0となるような前記変更後の機関トルクを求めることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の機械式変速機の変速制御方法。

7 . 前記摩擦クラッチは、フライホイールとこれに離接可能なクラッチ板とを有し、

前記内燃機関から前記フライホイールまでの運動方程式を前記第 1の運動方程式として用い、前記クラッチ板から車輪までと車両のアクスルシャフト上における運動方程式を前記第 2の運動方程式として用いることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の機械式変速機の変速制御方法。

8 . 前記工程（a) において、前記変更後の機関トルクを指示してから所定期間が経過したときに前記伝達トルクが値 0又はその近傍になつたとみなすことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の機械式変速機の変速制御方法。

9 . 前記内燃機関は、燃料噴射量を調節するコント口一ルラックを有した燃料噴射ポンプュニットを含み、

前記工程（a) において、前記コントロールラックを制御して前記機関トルクを制御することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の機械式変速機の変速制御方法。

1 0 . 前記工程（b) において、コントロールラック位置に基づいて前記伝達トルクが値 0又はその近傍になったか否かを判別することを特徴とする請求の範囲第 9項記載の機械式変速機の変速制御方法。

1 1 . 前記内燃機関は補助ブレーキを有し、

前記副工程（c 1 ) において、前記内燃機関の機関回転速度が、前記ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を含む所定回転速度範囲の上限値を上回っていれば、前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の機械式変速機の変速制御方法。

1 2 . 前記副工程（c l ) において、前記ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を前記内燃機関の特性に応じて補正することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の機械式変速機の変速制御方法。

1 3 . 前記変速要求により前記機械式変速機における高速段から低速段への変速が要求された場合、前記工程（C ) において、ギヤ入れを開始してから所定期間が経過した後に機関トルクの復帰を指示することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の機械式変速機の変速制御方法。

1 4. 前記内燃機関は補助ブレーキを有し、

前記変速要求により前記機械式変速機における低速段から高速段への変速が要求された場合、前記副工程（c l ) において、前記内燃機関の機関回転速度が、前記ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を含む所定回転速度範囲の上限値を上回っていれば前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の機械式変速機の変速制御方法。

1 5 . 内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動的に多段階に変速して車輪に伝達可能な機械式変速機の変速制御装置において、

前記機械式変速機の変速要求があるとき、前記摩擦クラツチにおける伝達トルクが値 0又はその近傍となるよう、前記内燃機関の生ずる機関トルクを制御する機関トルク制御手段と、

前記機関トルク制御手段により機関トルクが制御され、前記伝達トルクが値 0 又はその近傍となったとき、前記機械式変速機の変速を許容する変速許容手段と、前記変速許容手段により変速が許容されると、前記クラツチを接続した状態のままギヤ抜き及びギヤ入れを行う変速実行手段と、

を備えたことを特徴とする機械式変速機の変速制御装置。

1 6 . さらに、前記内燃機関の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度を検出するギヤ回転速度検出手段とを有し、前記変速実行手段は、前記クラッチを接続した状態のままギヤ抜きを行った後、前記内燃機関の機関回転速度を変更し、該機関回転速度が変速後のギヤ段におけるギヤ回転速度と略同期すると、前記クラッチを接続した状態のまま該変速後のギヤ段へのギヤ入れを行うことを特徴とする、請求の範囲第 1 5項記載の機械式変速機の変速制御装置。

1 7 . 前記摩擦クラッチは自動的に断接可能に構成され、前記変速実行手段は、ギヤ抜き指令を行った後、ギヤ抜きが実行されないときには、前記摩擦クラッチを自動的に切断してギヤ抜き及びギヤ入れを行うことを特徴とする、請求の範囲第 1 5項または第 1 6項記載の機械式変速機の変速制御装置。

1 8 . 前記摩擦クラッチは、フライホイールとこれに離接可能なクラッチ板とを有し、

前記機関トルク制御手段は、前記内燃機関から前記フライホイールまでの第 1 の運動方程式と前記クラッチ板から車輪までと車両のアクスルシャフト上における第 2の運動方程式に基づいて前記伝達トルクが値 0又はその近傍となるような変更後の機関トルクを求め、前記変更後の機関トルクが生じるように前記内燃機関を制御することを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の機械式変速機の変速制御装置。

1 9 . 前記内燃機関は、燃料噴射量を調節するコントロールラックを有した燃料噴射ポンプュニットを含み、

前記機関トルク制御手段は、前記コントロールラックを制御して前記機関トルクを制御することを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の機械式変速機の変速制御装置。

2 0 . 前記内燃機関は補助ブレーキを有し、

前記変速実行手段は、前記内燃機関の機関回転速度が、前記ギヤ回転速度に対応する目標機関回転速度を含む所定回転速度範囲の上限値を上回っていれば、前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の機械式変速機の変速制御方法。