JP4426051B2 - 車両の自動変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にトラクタ等の大型車両に適用される車両の自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近ではドライバの負担を軽減するため、トラクタやトラック等の大型車両においても自動変速装置を採用する例が多く見られる。このような大型車両では、メインギヤの他に、副変速機としてのスプリッタ及びレンジギヤを有する多段変速機が装備される。この場合、部品数及びコストの低減を図るため、メインギヤから機械的シンクロ機構を省略し、代わりにシンクロ制御なるものを行ってギヤインの際の同期を図ることが考えられる。ここでシンクロ制御とは、主に、シフトアップのときはカウンタシャフトブレーキ制御を行うことであり、シフトダウンのときはダブルクラッチ制御を行うことである。また、シンクロ状態とは、次回変速先の目標メインギヤ段において、ドグギヤ回転とスリーブ回転とが略一致していることをいう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シフトアップのときとシフトダウンのときとではギヤイン可能な回転差（＝ドグギヤ回転とスリーブ回転との差）の幅及び絶対値が異なる。また、目標メインギヤ段が高いか低いかによっても同様である。従って、回転差を単に同一の値と比較してギヤインの可否を判断しても、ときに条件が厳しすぎて制御が難しくなったり、ときに条件が甘すぎてギヤ鳴り、ギヤイン不能などの不具合が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、シンクロ制御の際のギヤイン可否判断を最適に行うことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の自動変速装置は、機械的なシンクロ機構を有しないメインギヤおよびカウンタシャフトを含む変速機と、該変速機の変速制御を実行する変速制御手段とを備え、上記メインギヤの変速の際に所定のシンクロ制御を実行するものにあって、目標メインギヤ段におけるドグギヤ回転を検出するためのドグギヤ回転検出手段と、スリーブ回転を検出するためのスリーブ回転検出手段と、これらドグギヤ回転及びスリーブ回転の大小を比較し、その大小に応じた異なるマップと上記ドグギヤ回転から上記スリーブ回転を減じて得られた回転差とからギヤインの可否を判断するギヤイン判定手段と、湿式多板ブレーキにより上記カウンタシャフトを制動するカウンタシャフトブレーキ制御手段とを備え、上記マップは、各目標メインギヤ段においてギヤイン可能な上記回転差の最大値であるギヤイン許可回転が各々予め入力された第一のマップと、各目標メインギヤ段においてギヤイン可能な上記回転差の最小値であるギヤイン許可回転が各々予め入力された第二のマップとからなり、上記ギヤイン判定手段は、（ドグギヤ回転）＞（スリーブ回転）のとき、上記回転差を上記第一のマップのギヤイン許可回転と比較し、（回転差）≦（第一のマップのギヤイン許可回転）のときギヤイン可能と判断し、且つ、（ドグギヤ回転）≦（スリーブ回転）のとき、上記回転差を上記第二のマップのギヤイン許可回転と比較し、（回転差）≧（第二のマップのギヤイン許可回転）のときギヤイン可能と判断し、上記ギヤイン判定手段によりギヤイン不可と判断されたとき、（ドグギヤ回転）＞（スリーブ回転＋第一のマップのギヤイン許可回転）＞（スリーブ回転）なら、（スリーブ回転）＝（ドグギヤ回転）となるドグギヤ回転に対応する上記カウンタシャフトの回転数を目標値として上記カウンタシャフトブレーキ制御手段を実行するものである。
【０００８】
また、上記ギヤイン判定手段によりギヤイン不可と判断されたとき、（ドグギヤ回転）≦（スリーブ回転）なら所定のダブルクラッチ制御を実行するのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１に本実施形態に係る車両の自動変速装置を示す。ここでは車両がトレーラを牽引するトラクタであり、エンジンがディーゼルエンジンである。図示するように、エンジン１にクラッチ２を介して変速機３が取り付けられ、変速機３のアウトプットシャフト４（図２参照）が図示しないプロペラシャフトに連結されて後輪（図示せず）を駆動するようになっている。エンジン１はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６によって電子制御される。即ち、ＥＣＵ６は、エンジン回転センサ７とアクセル開度センサ８との出力から現在のエンジン回転速度及びエンジン負荷を読取り、主にこれらに基づいて燃料噴射ポンプ１ａを制御し、燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する。
【００１１】
一方、変速中は、アクセル開度センサ８によって検知される実アクセル開度と無関係にＥＣＵ６自らが加工した疑似アクセル開度なるものに基づいてエンジン制御を実行する。これは特に後述するダブルクラッチ制御において必要である。
【００１２】
図２に示すように、エンジンのクランク軸にフライホイール１ｂが取り付けられ、フライホイール１ｂの外周にリングギヤ１ｃが形成され、リングギヤ１ｃの歯が通過する度にエンジン回転センサ７がパルスを出力し、ＥＣＵ６が単位時間当たりのパルス数をカウントしてエンジン回転数を算出する。
【００１３】
図１に示すように、ここではクラッチ２と変速機３とがトランスミッションコントロールユニット（ＴＭＣＵ）９の制御信号に基づいて自動制御される。即ちかかる自動変速装置には自動クラッチ装置と自動変速機とが備えられる。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いにバスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能である。
【００１４】
図１、図２、図３に示すように、クラッチ２は機械式摩擦クラッチであり、入力側をなすフライホイール１ｂ、出力側をなすドリブンプレート２ａ、及びドリブンプレート２ａをフライホイール１ｂに摩擦接触或いは離反させるプレッシャプレート２ｂから構成される。そしてクラッチ２は、クラッチブースタ（クラッチアクチュエータ）１０によりプレッシャプレート２ｂを軸方向に操作し、基本的には自動断接され、ドライバの負担を軽減し得るものとなっている。一方、微低速バックに際しての微妙なクラッチワークや、非常時のクラッチ急断等を可能とするため、ここではクラッチペダル１１によるマニュアル断接も可能となっている。所謂セレクティブオートクラッチの構成である。クラッチ位置（即ちプレッシャプレート２ｂの位置）を検知するためのクラッチストロークセンサ１４と、クラッチペダル１１の位置を検知するためのクラッチペダルストロークセンサ１６とが設けられ、それぞれＴＭＣＵ９に接続される。
【００１５】
図３に分かりやすく示すが、クラッチブースタ１０は実線で示す二系統の空圧通路ａ，ｂを通じてエアタンク５に接続され、エアタンク５から供給される空圧で作動する。一方の通路ａがクラッチ自動断接用、他方の通路ｂがクラッチマニュアル断接用である。一方の通路ａが二股状に分岐され、そのうちの一方に自動断接用の電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２が直列に設けられ、他方に非常用の電磁弁ＭＶＣＥが設けられる。分岐合流部にダブルチェックバルブＤＣＶ１が設けられる。他方の通路ｂに、クラッチブースタ１０に付設される油圧作動弁１２が設けられる。両通路ａ，ｂの合流部にもダブルチェックバルブＤＣＶ２が設けられる。ダブルチェックバルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２は差圧作動型の三方弁である。
【００１６】
上記電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２，ＭＶＣＥはＴＭＣＵ９によりON/OFF制御され、ONのとき上流側を下流側に連通し、OFF のとき上流側を遮断して下流側を大気開放する。まず自動側を説明すると、電磁弁ＭＶＣ１は単にイグニッションキーのON/OFFに合わせてON/OFFされるだけである。イグニッションキーOFF 、つまり停車中はOFF となり、エアタンク５からの空圧を遮断する。電磁弁ＭＶＣ２は比例制御弁で、供給又は排出エア量を自由にコントロールできる。これはクラッチの断接速度制御を行うためである。電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２がともにONだとエアタンク５の空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２をそれぞれ切り換えてクラッチブースタ１０に供給される。これによりクラッチが分断される。クラッチを接続するときはＭＶＣ２のみがOFF され、これによりクラッチブースタ１０の空圧がＭＶＣ２から排出されてクラッチが接続される。
【００１７】
ところでもし仮にクラッチ分断中に電磁弁ＭＶＣ１又はＭＶＣ２に異常が生じ、いずれかがOFF となると、ドライバの意思に反してクラッチが急接されてしまう。そこでこのような異常がＴＭＣＵ９の異常診断回路で検知されたら、即座に電磁弁ＭＶＣＥをONする。すると電磁弁ＭＶＣＥを通過した空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ１を逆に切り換えてクラッチブースタ１０に供給され、クラッチ分断状態が維持され、クラッチ急接が防止される。
【００１８】
次にマニュアル側を説明する。クラッチペダル１１の踏込み・戻し操作に応じてマスタシリンダ１３から油圧が給排され、この油圧が破線で示す油圧通路１３ａを介して油圧作動弁１２に供給される。これによって油圧作動弁１２が開閉され、クラッチブースタ１０への空圧の給排が行われ、クラッチ２のマニュアル断接が実行される。油圧作動弁１２が開くと、これを通過した空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ２を切り換えてクラッチブースタ１０に至る。
【００１９】
図２に詳細に示すように、変速機３は基本的に常時噛み合い式の多段変速機で、前進１６段、後進２段に変速可能である。変速機３はメインギヤ１８と、その入力側及び出力側にそれぞれ副変速機としてのスプリッタ１７及びレンジギヤ１９を備える。そして、インプットシャフト１５に伝達されてきたエンジン動力をスプリッタ１７、メインギヤ１８、レンジギヤ１９へと順に送ってアウトプットシャフト４に出力する。
【００２０】
変速機３を自動変速すべくギヤシフトユニットＧＳＵが設けられ、これはスプリッタ１７、メインギヤ１８、レンジギヤ１９それぞれの変速を担当するスプリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレンジアクチュエータ２２から構成される。これらアクチュエータもクラッチブースタ１０同様空圧作動され、ＴＭＣＵ９によって制御される。各ギヤ１７，１８，１９の現在ポジションはギヤポジションスイッチ２３（図１参照）で検知される。カウンタシャフト３２の回転速度がカウンタシャフト回転センサ２６で検知され、アウトプットシャフト４の回転速度がアウトプットシャフト回転センサ２８で検知される。これら検知信号はＴＭＣＵ９に送られる。
【００２１】
この自動変速機ではマニュアルモードが設定され、ドライバのシフトチェンジ操作に基づくマニュアル変速が可能である。この場合、図１に示すように、クラッチ２の断接制御及び変速機３の変速制御は運転席に設けられたシフトレバー装置２９からの変速指示信号を合図に行われる。即ち、ドライバが、シフトレバー装置２９のシフトレバー２９ａをシフト操作すると、シフトレバー装置２９に内蔵されたシフトスイッチが作動（ON）し、変速指示信号がＴＭＣＵ９に送られ、これを基にＴＭＣＵ９はクラッチブースタ１０、スプリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレンジアクチュエータ２２を適宜作動させ、一連の変速操作（クラッチ断→ギヤ抜き→ギヤ入れ→クラッチ接）を実行する。そしてＴＭＣＵ９は現在のシフト段をモニター３１に表示する。
【００２２】
図示するシフトレバー装置２９において、Ｒはリバース、Ｎはニュートラル、Ｄはドライブ、ＵＰはシフトアップ、ＤＯＷＮはシフトダウンをそれぞれ意味する。シフトスイッチはこれら各ポジションに応じた信号を出力する。また運転席に、変速モードを自動とマニュアルに切り換えるモードスイッチ２４と、変速を１段ずつ行うか段飛ばしで行うかを切り換えるスキップスイッチ２５とが設けられる。
【００２３】
自動変速モードのとき、シフトレバー２９ａをＤレンジに入れておけば車速に応じて自動的に変速が行われる。またこの自動変速モードでも、ドライバがシフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作すれば、マニュアルでのシフトアップ又はシフトダウンが可能である。この自動変速モードにおいて、スキップスイッチ２５がOFF （通常モード）なら、シフトレバー２９ａの１回のＵＰ又はＤＯＷＮの操作により、変速は１段ずつ行われる。これはトレーラ牽引時等、積載荷重が比較的大きいときに有効である。またスキップスイッチ２５がON（スキップモード）なら変速は１段飛ばしで行われる。これはトレーラを牽引してないときや荷が軽いときなどに有効である。
【００２４】
一方、マニュアル変速モードのときは、変速は完全にドライバの意思に従う。シフトレバー２９ａがＤレンジのときは変速は行われず、現在ギヤが保持され、ドライバの積極的な意思でシフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作したときのみ、シフトアップ又はシフトダウンが可能である。このときも前記同様、スキップスイッチ２５がOFF なら１回の操作につき変速は１段ずつ行われ、スキップスイッチ２５がONなら変速は１段飛ばしで行われる。このモードではＤレンジは現ギヤ段を保持するＨ（ホールド）レンジとなる。
【００２５】
なお、運転席に非常用変速スイッチ２７が設けられ、ＧＳＵの電磁弁等が故障したときはスイッチ２７の手動切換により変速できるようになっている。
【００２６】
図２に示すように、変速機３にあっては、インプットシャフト１５、メインシャフト３３及びアウトプットシャフト４が同軸上に配置され、カウンタシャフト３２がそれらの下方に平行配置される。インプットシャフト１５がクラッチ２のドリブンプレート２ａに接続され、インプットシャフト１５とメインシャフト３３とが相対回転可能に支持される。
【００２７】
まずスプリッタ１７とメインギヤ１８の構成を説明する。インプットシャフト１５にインプットギヤＳＨが回転可能に取り付けられる。またメインシャフト３３にも前方から順にギヤＭ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１，ＭＲが回転可能に取り付けられる。ＭＲを除くギヤＳＨ，Ｍ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１は、それぞれカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣＨ，Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１に常時噛合される。ギヤＭＲはアイドルリバースギヤＩＲに常時噛合され、アイドルリバースギヤＩＲはカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣＲに常時噛合される。
【００２８】
インプットシャフト１５及びメインシャフト３３に取り付けられた各ギヤＳＨ，Ｍ４…に、当該ギヤを選択し得るようドグギヤ３６が一体的に設けられ、これらドグギヤ３６に隣接してインプットシャフト１５及びメインシャフト３３に第１〜第４ハブ３７〜４０が固設される。第１〜第４ハブ３７〜４０には第１〜第４スリーブ４２〜４５が嵌合される。ドグギヤ３６及び第１〜第４ハブ３７〜４０の外周部と、第１〜第４スリーブ４２〜４５の内周部とにスプラインが形成されており、第１〜第４スリーブ４２〜４５は第１〜第４ハブ３７〜４０に常時係合してインプットシャフト１５又はメインシャフト３３と同時回転すると共に、前後にスライド移動してドグギヤ３６に対し選択的に係合・離脱する。この係合・離脱によりギヤイン・ギヤ抜きが行われる。第１スリーブ４２の移動をスプリッタアクチュエータ２０で行い、第２〜第４スリーブ４３〜４５の移動をメインアクチュエータ２１で行う。
【００２９】
このように、スプリッタ１７とメインギヤ１８とは各アクチュエータ２０，２１によって自動変速され得る常時噛み合い式の構成とされる。特に、スプリッタ１７のスプライン部には通常の機械的なシンクロ機構が存在するものの、メインギヤ１８の各スプライン部にはシンクロ機構が存在しない。このため、後述のシンクロ制御なるものを行ってドグギヤ回転とスリーブ回転とを同期させ、シンクロ機構なしで変速できるようにしている。ここではメインギヤ１８以外にスプリッタ１７にもニュートラルポジションが設けられ、所謂ガラ音対策がなされている（特願平11-319915 号参照）。
【００３０】
次にレンジギヤ１９の構成を説明する。レンジギヤ１９は遊星歯車機構３４を採用しており、ハイ・ローいずれかのポジションに切り替えることができる。遊星歯車機構３４は、メインシャフト３３の最後端に固設されたサンギヤ６５と、その外周に噛合される複数のプラネタリギヤ６６と、プラネタリギヤ６６の外周に噛合される内歯を有したリングギヤ６７とからなる。各プラネタリギヤ６６は共通のキャリア６８に回転可能に支持され、キャリア６８はアウトプットシャフト４に連結される。リングギヤ６７は管部６９を一体的に有し、管部６９はアウトプットシャフト４の外周に相対回転可能に嵌め込まれてアウトプットシャフト４とともに二重軸を構成する。
【００３１】
第５ハブ４１が管部６９に一体的に設けられる。また第５ハブ４１の後方に隣接して、アウトプットシャフト４にアウトプットシャフトドグギヤ７０が一体的に設けられる。第５ハブ４１の前方に隣接して、ミッションケース側に固定ドグギヤ７１が設けられる。第５ハブ４１の外周に第５スリーブ４６が嵌合される。これら第５ハブ４１、アウトプットシャフトドグギヤ７０、固定ドグギヤ７１及び第５スリーブ４６にも前記同様にスプラインが形成され、第５スリーブ４６が第５ハブ４１に常時係合すると共に、前後にスライド移動してアウトプットシャフトドグギヤ７０又は固定ドグギヤ７１に対し選択的に係合・離脱する。第５スリーブ４６の移動がレンジアクチュエータ２２で行われる。レンジギヤ１９のスプライン部には機械的なシンクロ機構が存在する。
【００３２】
第５スリーブ４６が前方に移動するとこれが固定ドグギヤ７１に係合し、第５ハブ４１と固定ドグギヤ７１とが連結される。これによりリングギヤ６７がミッションケース側に固定され、アウトプットシャフト４が１より大きい比較的大きな減速比（ここでは4.5 ）で回転駆動されるようになる。これがローのポジションである。
【００３３】
一方、第５スリーブ４６が後方に移動するとこれがアウトプットシャフトドグギヤ７０に係合し、第５ハブ４１とアウトプットシャフトドグギヤ７０とが連結される。これによりリングギヤ６７とキャリア６８とが互いに固定され、アウトプットシャフト４が１の減速比で直結駆動されるようになる。これがハイのポジションである。このようにかかるレンジギヤ１９ではハイ・ロー間の減速比が比較的大きく異なる。
【００３４】
結局、この変速機３では、前進側において、スプリッタ１７でハイ・ローの２段、メインギヤ１８で４段、レンジギヤ１９でハイ・ローの２段に変速可能であり、計２×４×２＝１６段に変速することができる。また後進側では、スプリッタ１７のみでハイ・ローを切り替えて２段に変速することができる。
【００３５】
次に、各アクチュエータ２０，２１，２２について説明する。これらアクチュエータはエアタンク５の空圧で作動する空圧シリンダと、空圧シリンダへの空圧の給排を切り替える電磁弁とで構成される。そしてこれら電磁弁がＴＭＣＵ９で選択的に切り替えられ、空圧シリンダを選択的に作動させるようになっている。
【００３６】
スプリッタアクチュエータ２０は、ダブルピストンを有した空圧シリンダ４７と三つの電磁弁ＭＶＨ，ＭＶＦ，ＭＶＧとで構成される。スプリッタ１７をニュートラルにするときはＭＶＨ／ＯＮ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をハイにするときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をローにするときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＮ，ＭＶＧ／ＯＦＦとされる。
【００３７】
メインアクチュエータ２１は、ダブルピストンを有しセレクト側の動作を担当する空圧シリンダ４８と、シングルピストンを有しシフト側の動作を担当する空圧シリンダ４９とを備える。各空圧シリンダ４８及び４９に対し複数ずつ電磁弁ＭＶＣ，ＭＶＤ，ＭＶＥ及びＭＶＢ，ＭＶＡが設けられる。
【００３８】
セレクト側空圧シリンダ４８は、ＭＶＣ／ＯＦＦ，ＭＶＤ／ＯＮ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の下方に移動し、メインギヤの３ｒｄ、４ｔｈ又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／ＯＮのとき中立となり、メインギヤの１ｓｔ、２ｎｄ又はＮ２を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の上方に移動し、メインギヤのＲｅｖ又はＮ１を選択可能とする。
【００３９】
シフト側空圧シリンダ４９は、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶＢ／ＯＮのとき中立となり、メインギヤのＮ１、Ｎ２又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶＢ／ＯＦＦのとき図の左側に移動し、メインギヤの２ｎｄ，４ｔｈ又はＲｅｖを選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＦＦ，ＭＶＢ／ＯＮのとき図の右側に移動し、メインギヤの１ｓｔ又は３ｒｄを選択可能とする。
【００４０】
レンジアクチュエータ２２は、シングルピストンを有した空圧シリンダ５０と二つの電磁弁ＭＶＩ，ＭＶＪとで構成される。空圧シリンダ５０は、ＭＶＩ／ＯＮ，ＭＶＪ／ＯＦＦのとき図の右側に移動し、レンジギヤをハイとし、ＭＶＩ／ＯＦＦ，ＭＶＪ／ＯＮのとき図の左側に移動し、レンジギヤをローとする。
【００４１】
ところで、後述するシンクロ制御に際してカウンタシャフト３２を制動するため、カウンタシャフト３２にはカウンタシャフトブレーキ２７が設けられる。カウンタシャフトブレーキ２７は湿式多板ブレーキであって、エアタンク５の空圧で作動する。この空圧の給排を切り替えるため電磁弁ＭＶ ＢＲＫが設けられる。電磁弁ＭＶ ＢＲＫがＯＮのときカウンタシャフトブレーキ２７に空圧が供給され、カウンタシャフトブレーキ２７が作動状態となる。電磁弁ＭＶ ＢＲＫがＯＦＦのときにはカウンタシャフトブレーキ２７から空圧が排出され、カウンタシャフトブレーキ２７が非作動となる。
【００４２】
次に、自動変速制御の内容を説明する。ＴＭＣＵ９には図４に示すシフトアップマップと図５に示すシフトダウンマップとがメモリされており、ＴＭＣＵ９は、自動変速モードのとき、これらマップに従って自動変速を実行する。例えば図４のシフトアップマップにおいて、ギヤ段ｎ（ｎは１から１５までの整数）からｎ＋１へのシフトアップ線図がアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）との関数で決められている。そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）とからただ１点が定まる。車両加速中は、車輪に連結されたアウトプットシャフト４の回転が次第に増加していく。そこで通常の自動変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段ずつシフトアップを行うこととなる。このときスキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつシフトアップを行う。
【００４３】
図５のシフトダウンマップにおいても同様に、ギヤ段ｎ＋１（ｎは１から１５までの整数）からｎへのシフトダウン線図がアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）との関数で決められている。そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）とからただ１点が定まる。車両減速中はアウトプットシャフト４の回転が次第に減少していくので、通常の自動変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段ずつシフトダウンを行う。スキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつシフトダウンする。
【００４４】
一方、マニュアルモードのときは、これらマップと無関係にドライバが自由にシフトアップ・ダウンを行える。通常モードなら１回のシフトチェンジ操作で１段変速でき、スキップモードなら１回のシフトチェンジ操作で２段変速できる。
【００４５】
なおＴＭＣＵ９は、アウトプットシャフト回転センサ２８により検知される現在のアウトプットシャフト回転の値から現在の車速を換算し、これをスピードメータに表示する。つまり車速がアウトプットシャフト回転から間接的に検知され、アウトプットシャフト回転と車速とは比例関係にある。
【００４６】
次に、シンクロ制御の内容を説明する。
【００４７】
図６、図７に示すように、ＴＭＣＵ９には、スプリッタ１７及びメインギヤ１８における各ギヤの歯数ＺSH，Ｚ1 〜Ｚ4 ，ＺR ，ＺCH，ＺC1〜ＺC4，ＺCRと、レンジギヤ１９におけるハイ・ローの減速比とが予め記憶されている。そこでＴＭＣＵ９は、メインギヤ１８のギヤ歯数と、カウンタシャフト回転センサ２６によって検知されるカウンタシャフト回転(rpm) とに基づき、次回変速先となるメインギヤ１８のギヤ段（目標メインギヤ段）におけるドグギヤ回転(rpm) を算出する。またＴＭＣＵ９は、次回変速先となるレンジギヤ１９のギヤ段（目標レンジギヤ段）の減速比と、アウトプットシャフト回転センサ２８によって検知されるアウトプットシャフト回転(rpm) とに基づき、メインギヤ１８におけるスリーブ回転(rpm) を算出する。
【００４８】
図７の表の左欄において、左端に記載された「１ｓｔ」、「２ｎｄ」…「Ｒｅｖ」の語は目標メインギヤ段を示している。また括弧内の「１ｓｔ」、「２ｎｄ」…の語は各目標メインギヤ段が担当する変速機全体としての目標ギヤ段を示している。例えば、メインギヤ１８の「１ｓｔ」（ギヤＭ１）が担当する変速機全体のギヤ段は「１ｓｔ」、「２ｎｄ」、「９ｔｈ」、「１０ｔｈ」である。括弧内の語は最初の二つと後の二つとがレンジギヤ１９のロー・ハイで切り分けられる。例えばメインギヤ「１ｓｔ」だと「１ｓｔ」、「２ｎｄ」がレンジギヤロー、「９ｔｈ」、「１０ｔｈ」がレンジギヤハイである。そして最初の二つ又は後の二つの中において、先と後とがスプリッタ１７のロー・ハイで切り分けられる。例えばメインギヤ「１ｓｔ」でレンジギヤローだと、スプリッタローで変速機は「１ｓｔ」、スプリッタハイで変速機は「２ｎｄ」となる。またメインギヤ「１ｓｔ」でレンジギヤハイだと、スプリッタローで変速機は「９ｔｈ」、スプリッタハイで変速機は「１０ｔｈ」となる。目標メインギヤ段の「２ｎｄ」、「３ｒｄ」、「４ｔｈ」についても同様である。
【００４９】
目標メインギヤ段「Ｒｅｖ」ではレンジギヤ１９による切り分けは行われず、スプリッタ１７のみで切り分けがなされる。スプリッタハイでリバース「ｈｉｇｈ」、スプリッタローでリバース「ｌｏｗ」となる。
【００５０】
図７の表の右欄はドグギヤ回転(rpm) の算出式を示している。例えば目標メインギヤ段「１ｓｔ」だと、カウンタシャフト回転センサ２６による検出値（カウンタシャフト回転(rpm) ）に、ギヤ比ＺC1／Ｚ1 を乗じた値が、ギヤＭ１に固設されたドグギヤ３６の回転即ちドグギヤ回転(rpm) となる。目標メインギヤ段 「Ｒｅｖ」では、カウンタシャフト回転(rpm) にギヤ比ＣRev （ここでは0.45）を乗じた値がドグギヤ回転(rpm) となる。
【００５１】
一方、図７の下段は、メインギヤ１８のスリーブ４３、４４、４５の回転即ちスリーブ回転(rpm) の算出式を示している。次回変速先の目標レンジギヤ段がHighのときは、減速比が１なので、アウトプットシャフト回転センサ２８の検出値（アウトプットシャフト回転(rpm) ）がそのままスリーブ回転(rpm) となる。また目標レンジギヤ段がLow のときは、減速比がＣRG＝4.5 なので、アウトプットシャフト回転(rpm) に減速比ＣRGを乗じた値がスリーブ回転(rpm) となる。
【００５２】
シンクロ制御では、これらドグギヤ回転とスリーブ回転とをギヤイン可能な範囲内に近付ける制御を行う。具体的には回転差ΔＮ＝（ドグギヤ回転−スリーブ回転）を計算し、この値をギヤイン可能な範囲に入れる制御を行う。シフトアップでは、通常ギヤイン直前でドグギヤ回転＞スリーブ回転となっているので、カウンタシャフトブレーキ（以下ＣＳＢという）制御を行い、ドグギヤ回転を下げる。逆に、シフトダウンでは、通常ギヤイン直前でドグギヤ回転＜スリーブ回転となっているので、ダブルクラッチ制御を行い、ドグギヤ回転を上げる。
【００５３】
ダブルクラッチ制御は以下の如きである。図８に示すように、時刻ｔ1 で変速指示信号があった場合、まずクラッチ断し、ギヤ抜きを行う。ギヤ抜きは、クラッチが切れ始めた直後の位置、言い換えれば半クラッチ領域に入った直後の位置ｐ1 で開始する。エンジン制御は、クラッチ位置がｐ1 となった時点から、実アクセル開度から離れた疑似アクセル開度に基づく制御に移行する。このときエンジン回転は、カウンタシャフトを加速させるのに十分で、且つ目標メインギヤ段においてドグギヤ回転をスリーブ回転に略一致させることができるような回転（目標エンジン回転）まで上昇され、この回転に達すると回転が一定に保持される。
【００５４】
ギヤ抜き後、クラッチが一瞬接続され、これによりドグギヤ回転がギヤイン可能な回転まで上昇する。この直後クラッチが再び断され、ギヤインが実行される。ギヤインは、クラッチ切り終わり直前となる位置、言い換えれば半クラッチ領域から抜け出る直前の位置ｐ2 から開始される。ギヤイン終了後、直ちにクラッチが再接続され、クラッチが完接されるとダブルクラッチ制御が終了し、エンジン及びカウンタシャフト回転が実アクセル開度に従った回転に移行する。
【００５５】
ところで、変速機全体のシフトダウンのとき、レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを両方実行するときがある。図７の表でいえば９ｔｈ→７ｔｈ、９ｔｈ→８ｔｈ、１０ｔｈ→８ｔｈの場合である。このときこれらの順番を適当に定めないと全体の変速時間を徒に長くしてしまう。
【００５６】
即ち、レンジギヤはハイ・ロー間の減速比が比較的大きく異なるので、機械的シンクロ機構を有していてもシフトダウンに時間がかかる。またダブルクラッチ制御も、ギヤ抜き・ギヤイン間で一回クラッチをつなぎ、回転合わせするので、比較的時間がかかる。よってこれらを順番に行っていたのでは全体の変速時間が長くなる。
【００５７】
そこで、本装置では、レンジギヤのシフトダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのとき、レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に行い、全体の変速時間を短縮するようにしている。以下これについて説明する。
【００５８】
本装置では、レンジギヤのシフトダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのときと、そうでないときとで変速パターンを分けている。図９はこの変速パターン判別のためのプログラムを示す。変速指示があるとＴＭＣＵ９はまずステップ１０１でレンジギヤの変速の有無を判断する。レンジギヤ変速無のときはステップ１０４に進んで変速Ａパターンを選択する。変速Ａパターンとは図１０のチャートに従って変速するパターンのことで、通常の変速パターンである。レンジギヤ変速有のときはステップ１０２に進んでその変速がシフトダウン（Ｈ→Ｌ）か否かを判断する。シフトアップならステップ１０４に進んで変速Ａパターンを選択し、シフトダウンならステップ１０３に進んで変速Ｂパターンを選択する。変速Ｂパターンとは図１１のチャートに従って変速するパターンのことで、比較的特殊なケースにおいて行われる変速パターンである。
【００５９】
図１０、図１１においては、図の上方から下方に向かう時間軸があり、横並びに示されている項目は同時ないし同時期に行うことを示している。例えば図１０でステップ２０１とステップ２０２とは同時に行う。
【００６０】
レンジギヤのシフトダウンを伴わない変速Ａパターンについて。図１０に示すように、まず、メインギヤ変速有のときはステップ２０１に進んでメインギヤ抜きを行う。このときスプリッタの変速も有るときは、ステップ２０２に進んでスプリッタのギヤ抜き（シフト抜き）を行う。このときの条件はクラッチ位置がｐ1 より断側にあることである。なおこれを「クラッチ位置＞ｐ1 」と表示する。勿論、メインギヤ又はスプリッタの一方しか変速しない場合は両ステップのうち一方が省略される。なおレンジギヤのみの変速の場合は無い。図７の表に示すように、一気に７段飛ばし（ex.2nd→10th）になってしまうからである。
【００６１】
次に、ステップ２０３、２０４、２０５を同時に行う。ステップ２０３では次にギヤインするギヤＭ１，Ｍ２…に合わせてメインギヤのセレクトを行う。条件はメインギヤがニュートラルにあることである。ステップ２０４では、レンジギヤの変速があるときは、そのギヤ抜きとギヤインとを同時に行う。これは図２に示したようにレンジアクチュエータ２２の構造上、抜きとインとが同時に行われてしまうからである。このときの条件はクラッチ位置がｐ2 より断側にあるか （「クラッチ位置＞ｐ2 」と表示する）、又はメインギヤがニュートラルであることである。ステップ２０５ではスプリッタのギヤイン（シフトイン）を行う。条件はステップ２０４と同様クラッチ位置＞ｐ2 又はメインギヤ＝Ｎである。これによりエンジン動力がカウンタシャフト３２まで伝達可能となり、ダブルクラッチ制御可能となる。なお、スプリッタのみの変速の場合はここで変速完了となる。
【００６２】
ステップ２０６ではシンクロ制御を実行する。ここでの条件はメインギヤがＮで、且つスプリッタとレンジギヤとがシフト完了していることである。ドグギヤ回転−スリーブ回転＞Ｍ1 （設定値）のとき、即ちシフトアップのときは、カウンタシャフトブレーキ制御を行い、ドグギヤ回転をスリーブ回転付近まで下げる。一方、ドグギヤ回転−スリーブ回転＜Ｍ2 （設定値）のときは、ダブルクラッチ制御を行い、ドグギヤ回転をスリーブ回転付近まで上げる。
【００６３】
こうしてメインギヤの同期を終えたらステップ２０７に進んでメインギヤをギヤインする。ここでの条件は、メインギヤがセレクト完了しており（ステップ２０３）、目標カウンタシャフト回転と現カウンタシャフト回転との差の絶対値がギヤイン可能な値α以下であり、且つクラッチ位置＞ｐ2 となっていることである。以上により変速Ａパターンを終了する。
【００６４】
次に、レンジギヤのシフトダウンを伴う変速Ｂパターンについて。図１１に示すように、ここではメインギヤの変速は必須なので（図７参照）、ステップ３０２に進んでメインギヤ抜きを行う。条件はステップ２０１同様クラッチ位置＞ｐ1 である。このときスプリッタの変速も有るときは、ステップ３０２に先立ってステップ３０１でスプリッタをギヤ抜きし、ステップ３０２と同時にステップ３０３でスプリッタをギヤインする。ステップ３０１、３０３の実行条件はステップ２０２、２０５と同じである。
【００６５】
次に、ステップ３０４、３０５及び３０６を同時に行う。ステップ３０４ではステップ２０３同様メインギヤをセレクトする。ステップ３０５ではステップ２０４同様、レンジギヤのギヤ抜き及びギヤイン即ちシフトダウンを行う。ステップ３０６ではステップ２０６同様シンクロ制御を行う。
【００６６】
こうしてこれらステップを終えたら、ステップ３０７でステップ２０７同様メインギヤをギヤインし、変速Ｂパターンを終了する。
【００６７】
このように、ここでは比較的長時間を要するレンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に行ってしまうので、全体の変速時間を短縮することができる。
【００６８】
ところで、上記変速Ａ，Ｂパターンにおいてはステップ２０６，３０６でシンクロ制御の必要の有無を判断している。このときシフトアップ（ＣＳＢ制御）のときとシフトダウン（ダブルクラッチ制御）のときとではギヤイン可能となる回転差ΔＮの幅及び値が異なる。また、目標メインギヤ段が高いか低いかによっても同様である。従って、回転差ΔＮを単に同一の値と比較してギヤインの可否を判断したのでは、ときに条件が厳しすぎて制御が難しくなったり、ときに条件が甘すぎてギヤ鳴り、ギヤイン不能などの不具合が生じる。
【００６９】
そこで、本装置では、ドグギヤ回転及びスリーブ回転の大小に応じて異なるマップを使用し、これらマップからギヤインの可否を判断して、シンクロ制御の際のギヤイン可否判断を最適に行うようにした。以下これについて説明する。
【００７０】
図１２はマップ選択のためのフロー、図１３はギヤイン許可マップＡ及びＢを示す。図１２のフローはシンクロ制御に際し、ＴＭＣＵ９によって所定の制御時間（ex.32ms ）毎に繰り返し実行される。
【００７１】
図１２について。ＴＭＣＵ９はまず最初のステップ４０１でスリーブ回転(rpm) を図７下段の算出式に基づいて算出する。なお目標メインギヤ段がいずれでもスリーブ回転の値は同じである。次に、ステップ４０２で、目標メインギヤ段におけるドグギヤ回転(rpm) を図７上段の表内の算出式に基づいて算出する。このようにここではカウンタシャフト回転及びアウトプットシャフト回転の値からそれぞれ間接的にドグギヤ回転及びスリーブ回転を検出するようにしている。
【００７２】
次に、ステップ４０３で、これらドグギヤ回転とスリーブ回転との大小を比較する。ドグギヤ回転＞スリーブ回転のときはステップ４０４に進んでマップＡからギヤイン可否判断を行う。これはＣＳＢ制御を要するか否かを判断するのと同じである。一方、ドグギヤ回転≦スリーブ回転（実質的にはドグギヤ回転＜スリーブ回転）のときはステップ４０５に進んでマップＢからギヤイン可否判断を行う。これはダブルクラッチ制御を要するか否かを判断するのと同じである。以上により本フローを終了する。
【００７３】
次に図１３について。この図では便宜上マップＡとマップＢとを併記してある。○がマップＡ、△がマップＢの値を示す。○，△の値がそれぞれ図１０、図１１のステップ２０６，３０６におけるギヤイン許可回転Ｍ1 ，Ｍ2 の値となる。○，△の各数値は図１４の通り。
【００７４】
ある目標メインギヤ段において、回転差ΔＮ＝（ドグギヤ回転）−（スリーブ回転）が○と△との範囲内（○及び△の数値自体を含む）であれば、ギヤインを許可する。つまりこのときは図１０、図１１においてステップ２０６，３０６からステップ２０７，３０７に移行し、ステップ２０７，３０７で「（目標カウンタシャフト回転−現カウンタシャフト回転）の絶対値がα以下」という条件が満たされる。つまりこの「…α以下」という条件は、回転差ΔＮが○と△との範囲内に入っていることと同じである。
【００７５】
ここで目標カウンタシャフト回転の求め方を説明すると、まず現在のアウトプットシャフト回転から図７下段の換算式によりスリーブ回転を求め、これに変速機全体としての目標ギヤ段のギヤ比を掛けて目標エンジン回転を算出する。そしてこの目標エンジン回転と、目標ギヤ段におけるスプリッタのハイ・ローとに基づき、以下の換算式により目標カウンタシャフト回転を求める。
【００７６】
ＮC ＝（ＺSH／ＺCH）×ＮE （スプリッタハイ時）
ＮC ＝（Ｚ4 ／ＺC4）×ＮE （スプリッタロー時）
ただしＮE ：エンジン回転、ＮC ：カウンタシャフト回転
この目標カウンタシャフト回転に現カウンタシャフト回転（＝カウンタシャフト回転センサによる検出値）を合わせるようにすれば、目標メインギヤ段において自ずとドグギヤ回転がスリーブ回転に合致し、シンクロが達成される。αは結局○又は△の値の絶対値となる。
【００７７】
一方、図１３において、回転差ΔＮが○より大きい値のときはギヤイン不可、ＣＳＢ制御となり、回転差ΔＮが△より小さい値のときはギヤイン不可、ダブルクラッチ制御となる。こうして各メインギヤ段毎に最適なギヤイン可否判断が行えることとなる。
【００７８】
ここで、マップＡにおいては○の値がメインギヤ段が高くなるにつれ順次増大され、マップＢにおいては、△の値が、低速側（Ｒｅｖ，１，２）ではゼロ、高速側では負の値とされている。このような傾向は主にドグ歯形状に起因しており、慣性が影響している。マップから分かるように、低速段ほどギヤイン可能な回転幅は狭く、高速段ほどギヤイン可能な回転幅は広くなっている。本制御によればこのようなメインギヤの特性を考慮し、制御の甘厳を各メインギヤ段毎に最適に決定できる。
【００７９】
なお、本実施形態では、マップＡ、Ｂがそれぞれ本発明の「第一のマップ」、「第二のマップ」をなし、カウンタシャフト回転センサ２６、アウトプットシャフト回転センサ２８がそれぞれ本発明の「ドグギヤ回転検出手段」、「スリーブ回転検出手段」をなす。また本実施形態ではＴＭＣＵ９が本発明の「ギヤイン判定手段」をなす。
【００８０】
以上、本発明の実施形態は上述のものに限られない。例えば本発明を適用する車両はトラクタに限られない。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、シンクロ制御に際しギヤイン可否判断を最適に行えるという優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る車両の自動変速装置を示す構成図である。
【図２】自動変速機を示す構成図である。
【図３】自動クラッチ装置を示す構成図である。
【図４】シフトアップマップである。
【図５】シフトダウンマップである。
【図６】変速機内の各ギヤの歯数を示す。
【図７】ドグギヤ回転及びスリーブ回転の算出式を示す。
【図８】ダブルクラッチ制御の内容を示すタイムチャートである。
【図９】変速パターン判別プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】変速Ａパターンの内容を示すフローチャートである。
【図１１】変速Ｂパターンの内容を示すフローチャートである。
【図１２】マップ選択のためのフローチャートである。
【図１３】ギヤイン許可マップを示す。
【図１４】ギヤイン許可マップの各数値を示す。
【符号の説明】
２ クラッチ
３ 変速機
６ エンジンコントロールユニット
９ トランスミッションコントロールユニット
１０ クラッチブースタ
１７ スプリッタ
１８ メインギヤ
１９ レンジギヤ
２０ スプリッタアクチュエータ
２１ メインアクチュエータ
２２ レンジアクチュエータ
２６ カウンタシャフト回転センサ
２７ カウンタシャフトブレーキ
２８ アウトプットシャフト回転センサ
Ｍ1 ，Ｍ2 ギヤイン許可回転
ΔＮ 回転差
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にトラクタ等の大型車両に適用される車両の自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近ではドライバの負担を軽減するため、トラクタやトラック等の大型車両においても自動変速装置を採用する例が多く見られる。このような大型車両では、メインギヤの他に、副変速機としてのスプリッタ及びレンジギヤを有する多段変速機が装備される。この場合、部品数及びコストの低減を図るため、メインギヤから機械的シンクロ機構を省略し、代わりにシンクロ制御なるものを行ってギヤインの際の同期を図ることが考えられる。ここでシンクロ制御とは、主に、シフトアップのときはカウンタシャフトブレーキ制御を行うことであり、シフトダウンのときはダブルクラッチ制御を行うことである。また、シンクロ状態とは、次回変速先の目標メインギヤ段において、ドグギヤ回転とスリーブ回転とが略一致していることをいう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シフトアップのときとシフトダウンのときとではギヤイン可能な回転差（＝ドグギヤ回転とスリーブ回転との差）の幅及び絶対値が異なる。また、目標メインギヤ段が高いか低いかによっても同様である。従って、回転差を単に同一の値と比較してギヤインの可否を判断しても、ときに条件が厳しすぎて制御が難しくなったり、ときに条件が甘すぎてギヤ鳴り、ギヤイン不能などの不具合が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、シンクロ制御の際のギヤイン可否判断を最適に行うことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の自動変速装置は、機械的なシンクロ機構を有しないメインギヤおよびカウンタシャフトを含む変速機と、該変速機の変速制御を実行する変速制御手段とを備え、上記メインギヤの変速の際に所定のシンクロ制御を実行するものにあって、目標メインギヤ段におけるドグギヤ回転を検出するためのドグギヤ回転検出手段と、スリーブ回転を検出するためのスリーブ回転検出手段と、これらドグギヤ回転及びスリーブ回転の大小を比較し、その大小に応じた異なるマップと上記ドグギヤ回転から上記スリーブ回転を減じて得られた回転差とからギヤインの可否を判断するギヤイン判定手段と、湿式多板ブレーキにより上記カウンタシャフトを制動するカウンタシャフトブレーキ制御手段とを備え、上記マップは、各目標メインギヤ段においてギヤイン可能な上記回転差の最大値であるギヤイン許可回転が各々予め入力された第一のマップと、各目標メインギヤ段においてギヤイン可能な上記回転差の最小値であるギヤイン許可回転が各々予め入力された第二のマップとからなり、上記ギヤイン判定手段は、（ドグギヤ回転）＞（スリーブ回転）のとき、上記回転差を上記第一のマップのギヤイン許可回転と比較し、（回転差）≦（第一のマップのギヤイン許可回転）のときギヤイン可能と判断し、且つ、（ドグギヤ回転）≦（スリーブ回転）のとき、上記回転差を上記第二のマップのギヤイン許可回転と比較し、（回転差）≧（第二のマップのギヤイン許可回転）のときギヤイン可能と判断し、上記ギヤイン判定手段によりギヤイン不可と判断されたとき、（ドグギヤ回転）＞（スリーブ回転＋第一のマップのギヤイン許可回転）＞（スリーブ回転）なら、（スリーブ回転）＝（ドグギヤ回転）となるドグギヤ回転に対応する上記カウンタシャフトの回転数を目標値として上記カウンタシャフトブレーキ制御手段を実行するものである。
【０００８】
また、上記ギヤイン判定手段によりギヤイン不可と判断されたとき、（ドグギヤ回転）≦（スリーブ回転）なら所定のダブルクラッチ制御を実行するのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１に本実施形態に係る車両の自動変速装置を示す。ここでは車両がトレーラを牽引するトラクタであり、エンジンがディーゼルエンジンである。図示するように、エンジン１にクラッチ２を介して変速機３が取り付けられ、変速機３のアウトプットシャフト４（図２参照）が図示しないプロペラシャフトに連結されて後輪（図示せず）を駆動するようになっている。エンジン１はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６によって電子制御される。即ち、ＥＣＵ６は、エンジン回転センサ７とアクセル開度センサ８との出力から現在のエンジン回転速度及びエンジン負荷を読取り、主にこれらに基づいて燃料噴射ポンプ１ａを制御し、燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する。
【００１１】
一方、変速中は、アクセル開度センサ８によって検知される実アクセル開度と無関係にＥＣＵ６自らが加工した疑似アクセル開度なるものに基づいてエンジン制御を実行する。これは特に後述するダブルクラッチ制御において必要である。
【００１２】
図２に示すように、エンジンのクランク軸にフライホイール１ｂが取り付けられ、フライホイール１ｂの外周にリングギヤ１ｃが形成され、リングギヤ１ｃの歯が通過する度にエンジン回転センサ７がパルスを出力し、ＥＣＵ６が単位時間当たりのパルス数をカウントしてエンジン回転数を算出する。
【００１３】
図１に示すように、ここではクラッチ２と変速機３とがトランスミッションコントロールユニット（ＴＭＣＵ）９の制御信号に基づいて自動制御される。即ちかかる自動変速装置には自動クラッチ装置と自動変速機とが備えられる。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いにバスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能である。
【００１４】
図１、図２、図３に示すように、クラッチ２は機械式摩擦クラッチであり、入力側をなすフライホイール１ｂ、出力側をなすドリブンプレート２ａ、及びドリブンプレート２ａをフライホイール１ｂに摩擦接触或いは離反させるプレッシャプレート２ｂから構成される。そしてクラッチ２は、クラッチブースタ（クラッチアクチュエータ）１０によりプレッシャプレート２ｂを軸方向に操作し、基本的には自動断接され、ドライバの負担を軽減し得るものとなっている。一方、微低速バックに際しての微妙なクラッチワークや、非常時のクラッチ急断等を可能とするため、ここではクラッチペダル１１によるマニュアル断接も可能となっている。所謂セレクティブオートクラッチの構成である。クラッチ位置（即ちプレッシャプレート２ｂの位置）を検知するためのクラッチストロークセンサ１４と、クラッチペダル１１の位置を検知するためのクラッチペダルストロークセンサ１６とが設けられ、それぞれＴＭＣＵ９に接続される。
【００１５】
図３に分かりやすく示すが、クラッチブースタ１０は実線で示す二系統の空圧通路ａ，ｂを通じてエアタンク５に接続され、エアタンク５から供給される空圧で作動する。一方の通路ａがクラッチ自動断接用、他方の通路ｂがクラッチマニュアル断接用である。一方の通路ａが二股状に分岐され、そのうちの一方に自動断接用の電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２が直列に設けられ、他方に非常用の電磁弁ＭＶＣＥが設けられる。分岐合流部にダブルチェックバルブＤＣＶ１が設けられる。他方の通路ｂに、クラッチブースタ１０に付設される油圧作動弁１２が設けられる。両通路ａ，ｂの合流部にもダブルチェックバルブＤＣＶ２が設けられる。ダブルチェックバルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２は差圧作動型の三方弁である。
【００１６】
上記電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２，ＭＶＣＥはＴＭＣＵ９によりON/OFF制御され、ONのとき上流側を下流側に連通し、OFF のとき上流側を遮断して下流側を大気開放する。まず自動側を説明すると、電磁弁ＭＶＣ１は単にイグニッションキーのON/OFFに合わせてON/OFFされるだけである。イグニッションキーOFF 、つまり停車中はOFF となり、エアタンク５からの空圧を遮断する。電磁弁ＭＶＣ２は比例制御弁で、供給又は排出エア量を自由にコントロールできる。これはクラッチの断接速度制御を行うためである。電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２がともにONだとエアタンク５の空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２をそれぞれ切り換えてクラッチブースタ１０に供給される。これによりクラッチが分断される。クラッチを接続するときはＭＶＣ２のみがOFF され、これによりクラッチブースタ１０の空圧がＭＶＣ２から排出されてクラッチが接続される。
【００１７】
ところでもし仮にクラッチ分断中に電磁弁ＭＶＣ１又はＭＶＣ２に異常が生じ、いずれかがOFF となると、ドライバの意思に反してクラッチが急接されてしまう。そこでこのような異常がＴＭＣＵ９の異常診断回路で検知されたら、即座に電磁弁ＭＶＣＥをONする。すると電磁弁ＭＶＣＥを通過した空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ１を逆に切り換えてクラッチブースタ１０に供給され、クラッチ分断状態が維持され、クラッチ急接が防止される。
【００１８】
次にマニュアル側を説明する。クラッチペダル１１の踏込み・戻し操作に応じてマスタシリンダ１３から油圧が給排され、この油圧が破線で示す油圧通路１３ａを介して油圧作動弁１２に供給される。これによって油圧作動弁１２が開閉され、クラッチブースタ１０への空圧の給排が行われ、クラッチ２のマニュアル断接が実行される。油圧作動弁１２が開くと、これを通過した空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ２を切り換えてクラッチブースタ１０に至る。
【００１９】
図２に詳細に示すように、変速機３は基本的に常時噛み合い式の多段変速機で、前進１６段、後進２段に変速可能である。変速機３はメインギヤ１８と、その入力側及び出力側にそれぞれ副変速機としてのスプリッタ１７及びレンジギヤ１９を備える。そして、インプットシャフト１５に伝達されてきたエンジン動力をスプリッタ１７、メインギヤ１８、レンジギヤ１９へと順に送ってアウトプットシャフト４に出力する。
【００２０】
変速機３を自動変速すべくギヤシフトユニットＧＳＵが設けられ、これはスプリッタ１７、メインギヤ１８、レンジギヤ１９それぞれの変速を担当するスプリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレンジアクチュエータ２２から構成される。これらアクチュエータもクラッチブースタ１０同様空圧作動され、ＴＭＣＵ９によって制御される。各ギヤ１７，１８，１９の現在ポジションはギヤポジションスイッチ２３（図１参照）で検知される。カウンタシャフト３２の回転速度がカウンタシャフト回転センサ２６で検知され、アウトプットシャフト４の回転速度がアウトプットシャフト回転センサ２８で検知される。これら検知信号はＴＭＣＵ９に送られる。
【００２１】
この自動変速機ではマニュアルモードが設定され、ドライバのシフトチェンジ操作に基づくマニュアル変速が可能である。この場合、図１に示すように、クラッチ２の断接制御及び変速機３の変速制御は運転席に設けられたシフトレバー装置２９からの変速指示信号を合図に行われる。即ち、ドライバが、シフトレバー装置２９のシフトレバー２９ａをシフト操作すると、シフトレバー装置２９に内蔵されたシフトスイッチが作動（ON）し、変速指示信号がＴＭＣＵ９に送られ、これを基にＴＭＣＵ９はクラッチブースタ１０、スプリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレンジアクチュエータ２２を適宜作動させ、一連の変速操作（クラッチ断→ギヤ抜き→ギヤ入れ→クラッチ接）を実行する。そしてＴＭＣＵ９は現在のシフト段をモニター３１に表示する。
【００２２】
図示するシフトレバー装置２９において、Ｒはリバース、Ｎはニュートラル、Ｄはドライブ、ＵＰはシフトアップ、ＤＯＷＮはシフトダウンをそれぞれ意味する。シフトスイッチはこれら各ポジションに応じた信号を出力する。また運転席に、変速モードを自動とマニュアルに切り換えるモードスイッチ２４と、変速を１段ずつ行うか段飛ばしで行うかを切り換えるスキップスイッチ２５とが設けられる。
【００２３】
自動変速モードのとき、シフトレバー２９ａをＤレンジに入れておけば車速に応じて自動的に変速が行われる。またこの自動変速モードでも、ドライバがシフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作すれば、マニュアルでのシフトアップ又はシフトダウンが可能である。この自動変速モードにおいて、スキップスイッチ２５がOFF （通常モード）なら、シフトレバー２９ａの１回のＵＰ又はＤＯＷＮの操作により、変速は１段ずつ行われる。これはトレーラ牽引時等、積載荷重が比較的大きいときに有効である。またスキップスイッチ２５がON（スキップモード）なら変速は１段飛ばしで行われる。これはトレーラを牽引してないときや荷が軽いときなどに有効である。
【００２４】
一方、マニュアル変速モードのときは、変速は完全にドライバの意思に従う。シフトレバー２９ａがＤレンジのときは変速は行われず、現在ギヤが保持され、ドライバの積極的な意思でシフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作したときのみ、シフトアップ又はシフトダウンが可能である。このときも前記同様、スキップスイッチ２５がOFF なら１回の操作につき変速は１段ずつ行われ、スキップスイッチ２５がONなら変速は１段飛ばしで行われる。このモードではＤレンジは現ギヤ段を保持するＨ（ホールド）レンジとなる。
【００２５】
なお、運転席に非常用変速スイッチ２７が設けられ、ＧＳＵの電磁弁等が故障したときはスイッチ２７の手動切換により変速できるようになっている。
【００２６】
図２に示すように、変速機３にあっては、インプットシャフト１５、メインシャフト３３及びアウトプットシャフト４が同軸上に配置され、カウンタシャフト３２がそれらの下方に平行配置される。インプットシャフト１５がクラッチ２のドリブンプレート２ａに接続され、インプットシャフト１５とメインシャフト３３とが相対回転可能に支持される。
【００２７】
まずスプリッタ１７とメインギヤ１８の構成を説明する。インプットシャフト１５にインプットギヤＳＨが回転可能に取り付けられる。またメインシャフト３３にも前方から順にギヤＭ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１，ＭＲが回転可能に取り付けられる。ＭＲを除くギヤＳＨ，Ｍ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１は、それぞれカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣＨ，Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１に常時噛合される。ギヤＭＲはアイドルリバースギヤＩＲに常時噛合され、アイドルリバースギヤＩＲはカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣＲに常時噛合される。
【００２８】
インプットシャフト１５及びメインシャフト３３に取り付けられた各ギヤＳＨ，Ｍ４…に、当該ギヤを選択し得るようドグギヤ３６が一体的に設けられ、これらドグギヤ３６に隣接してインプットシャフト１５及びメインシャフト３３に第１〜第４ハブ３７〜４０が固設される。第１〜第４ハブ３７〜４０には第１〜第４スリーブ４２〜４５が嵌合される。ドグギヤ３６及び第１〜第４ハブ３７〜４０の外周部と、第１〜第４スリーブ４２〜４５の内周部とにスプラインが形成されており、第１〜第４スリーブ４２〜４５は第１〜第４ハブ３７〜４０に常時係合してインプットシャフト１５又はメインシャフト３３と同時回転すると共に、前後にスライド移動してドグギヤ３６に対し選択的に係合・離脱する。この係合・離脱によりギヤイン・ギヤ抜きが行われる。第１スリーブ４２の移動をスプリッタアクチュエータ２０で行い、第２〜第４スリーブ４３〜４５の移動をメインアクチュエータ２１で行う。
【００２９】
このように、スプリッタ１７とメインギヤ１８とは各アクチュエータ２０，２１によって自動変速され得る常時噛み合い式の構成とされる。特に、スプリッタ１７のスプライン部には通常の機械的なシンクロ機構が存在するものの、メインギヤ１８の各スプライン部にはシンクロ機構が存在しない。このため、後述のシンクロ制御なるものを行ってドグギヤ回転とスリーブ回転とを同期させ、シンクロ機構なしで変速できるようにしている。ここではメインギヤ１８以外にスプリッタ１７にもニュートラルポジションが設けられ、所謂ガラ音対策がなされている（特願平11-319915 号参照）。
【００３０】
次にレンジギヤ１９の構成を説明する。レンジギヤ１９は遊星歯車機構３４を採用しており、ハイ・ローいずれかのポジションに切り替えることができる。遊星歯車機構３４は、メインシャフト３３の最後端に固設されたサンギヤ６５と、その外周に噛合される複数のプラネタリギヤ６６と、プラネタリギヤ６６の外周に噛合される内歯を有したリングギヤ６７とからなる。各プラネタリギヤ６６は共通のキャリア６８に回転可能に支持され、キャリア６８はアウトプットシャフト４に連結される。リングギヤ６７は管部６９を一体的に有し、管部６９はアウトプットシャフト４の外周に相対回転可能に嵌め込まれてアウトプットシャフト４とともに二重軸を構成する。
【００３１】
第５ハブ４１が管部６９に一体的に設けられる。また第５ハブ４１の後方に隣接して、アウトプットシャフト４にアウトプットシャフトドグギヤ７０が一体的に設けられる。第５ハブ４１の前方に隣接して、ミッションケース側に固定ドグギヤ７１が設けられる。第５ハブ４１の外周に第５スリーブ４６が嵌合される。これら第５ハブ４１、アウトプットシャフトドグギヤ７０、固定ドグギヤ７１及び第５スリーブ４６にも前記同様にスプラインが形成され、第５スリーブ４６が第５ハブ４１に常時係合すると共に、前後にスライド移動してアウトプットシャフトドグギヤ７０又は固定ドグギヤ７１に対し選択的に係合・離脱する。第５スリーブ４６の移動がレンジアクチュエータ２２で行われる。レンジギヤ１９のスプライン部には機械的なシンクロ機構が存在する。
【００３２】
第５スリーブ４６が前方に移動するとこれが固定ドグギヤ７１に係合し、第５ハブ４１と固定ドグギヤ７１とが連結される。これによりリングギヤ６７がミッションケース側に固定され、アウトプットシャフト４が１より大きい比較的大きな減速比（ここでは4.5 ）で回転駆動されるようになる。これがローのポジションである。
【００３３】
一方、第５スリーブ４６が後方に移動するとこれがアウトプットシャフトドグギヤ７０に係合し、第５ハブ４１とアウトプットシャフトドグギヤ７０とが連結される。これによりリングギヤ６７とキャリア６８とが互いに固定され、アウトプットシャフト４が１の減速比で直結駆動されるようになる。これがハイのポジションである。このようにかかるレンジギヤ１９ではハイ・ロー間の減速比が比較的大きく異なる。
【００３４】
結局、この変速機３では、前進側において、スプリッタ１７でハイ・ローの２段、メインギヤ１８で４段、レンジギヤ１９でハイ・ローの２段に変速可能であり、計２×４×２＝１６段に変速することができる。また後進側では、スプリッタ１７のみでハイ・ローを切り替えて２段に変速することができる。
【００３５】
次に、各アクチュエータ２０，２１，２２について説明する。これらアクチュエータはエアタンク５の空圧で作動する空圧シリンダと、空圧シリンダへの空圧の給排を切り替える電磁弁とで構成される。そしてこれら電磁弁がＴＭＣＵ９で選択的に切り替えられ、空圧シリンダを選択的に作動させるようになっている。
【００３６】
スプリッタアクチュエータ２０は、ダブルピストンを有した空圧シリンダ４７と三つの電磁弁ＭＶＨ，ＭＶＦ，ＭＶＧとで構成される。スプリッタ１７をニュートラルにするときはＭＶＨ／ＯＮ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をハイにするときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をローにするときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＮ，ＭＶＧ／ＯＦＦとされる。
【００３７】
メインアクチュエータ２１は、ダブルピストンを有しセレクト側の動作を担当する空圧シリンダ４８と、シングルピストンを有しシフト側の動作を担当する空圧シリンダ４９とを備える。各空圧シリンダ４８及び４９に対し複数ずつ電磁弁ＭＶＣ，ＭＶＤ，ＭＶＥ及びＭＶＢ，ＭＶＡが設けられる。
【００３８】
セレクト側空圧シリンダ４８は、ＭＶＣ／ＯＦＦ，ＭＶＤ／ＯＮ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の下方に移動し、メインギヤの３ｒｄ、４ｔｈ又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／ＯＮのとき中立となり、メインギヤの１ｓｔ、２ｎｄ又はＮ２を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の上方に移動し、メインギヤのＲｅｖ又はＮ１を選択可能とする。
【００３９】
シフト側空圧シリンダ４９は、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶＢ／ＯＮのとき中立となり、メインギヤのＮ１、Ｎ２又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶＢ／ＯＦＦのとき図の左側に移動し、メインギヤの２ｎｄ，４ｔｈ又はＲｅｖを選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＦＦ，ＭＶＢ／ＯＮのとき図の右側に移動し、メインギヤの１ｓｔ又は３ｒｄを選択可能とする。
【００４０】
レンジアクチュエータ２２は、シングルピストンを有した空圧シリンダ５０と二つの電磁弁ＭＶＩ，ＭＶＪとで構成される。空圧シリンダ５０は、ＭＶＩ／ＯＮ，ＭＶＪ／ＯＦＦのとき図の右側に移動し、レンジギヤをハイとし、ＭＶＩ／ＯＦＦ，ＭＶＪ／ＯＮのとき図の左側に移動し、レンジギヤをローとする。
【００４１】
ところで、後述するシンクロ制御に際してカウンタシャフト３２を制動するため、カウンタシャフト３２にはカウンタシャフトブレーキ２７が設けられる。カウンタシャフトブレーキ２７は湿式多板ブレーキであって、エアタンク５の空圧で作動する。この空圧の給排を切り替えるため電磁弁ＭＶ ＢＲＫが設けられる。電磁弁ＭＶ ＢＲＫがＯＮのときカウンタシャフトブレーキ２７に空圧が供給され、カウンタシャフトブレーキ２７が作動状態となる。電磁弁ＭＶ ＢＲＫがＯＦＦのときにはカウンタシャフトブレーキ２７から空圧が排出され、カウンタシャフトブレーキ２７が非作動となる。
【００４２】
次に、自動変速制御の内容を説明する。ＴＭＣＵ９には図４に示すシフトアップマップと図５に示すシフトダウンマップとがメモリされており、ＴＭＣＵ９は、自動変速モードのとき、これらマップに従って自動変速を実行する。例えば図４のシフトアップマップにおいて、ギヤ段ｎ（ｎは１から１５までの整数）からｎ＋１へのシフトアップ線図がアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）との関数で決められている。そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）とからただ１点が定まる。車両加速中は、車輪に連結されたアウトプットシャフト４の回転が次第に増加していく。そこで通常の自動変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段ずつシフトアップを行うこととなる。このときスキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつシフトアップを行う。
【００４３】
図５のシフトダウンマップにおいても同様に、ギヤ段ｎ＋１（ｎは１から１５までの整数）からｎへのシフトダウン線図がアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）との関数で決められている。そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）とアウトプットシャフト回転（rpm ）とからただ１点が定まる。車両減速中はアウトプットシャフト４の回転が次第に減少していくので、通常の自動変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段ずつシフトダウンを行う。スキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつシフトダウンする。
【００４４】
一方、マニュアルモードのときは、これらマップと無関係にドライバが自由にシフトアップ・ダウンを行える。通常モードなら１回のシフトチェンジ操作で１段変速でき、スキップモードなら１回のシフトチェンジ操作で２段変速できる。
【００４５】
なおＴＭＣＵ９は、アウトプットシャフト回転センサ２８により検知される現在のアウトプットシャフト回転の値から現在の車速を換算し、これをスピードメータに表示する。つまり車速がアウトプットシャフト回転から間接的に検知され、アウトプットシャフト回転と車速とは比例関係にある。
【００４６】
次に、シンクロ制御の内容を説明する。
【００４７】
図６、図７に示すように、ＴＭＣＵ９には、スプリッタ１７及びメインギヤ１８における各ギヤの歯数ＺSH，Ｚ1 〜Ｚ4 ，ＺR ，ＺCH，ＺC1〜ＺC4，ＺCRと、レンジギヤ１９におけるハイ・ローの減速比とが予め記憶されている。そこでＴＭＣＵ９は、メインギヤ１８のギヤ歯数と、カウンタシャフト回転センサ２６によって検知されるカウンタシャフト回転(rpm) とに基づき、次回変速先となるメインギヤ１８のギヤ段（目標メインギヤ段）におけるドグギヤ回転(rpm) を算出する。またＴＭＣＵ９は、次回変速先となるレンジギヤ１９のギヤ段（目標レンジギヤ段）の減速比と、アウトプットシャフト回転センサ２８によって検知されるアウトプットシャフト回転(rpm) とに基づき、メインギヤ１８におけるスリーブ回転(rpm) を算出する。
【００４８】
図７の表の左欄において、左端に記載された「１ｓｔ」、「２ｎｄ」…「Ｒｅｖ」の語は目標メインギヤ段を示している。また括弧内の「１ｓｔ」、「２ｎｄ」…の語は各目標メインギヤ段が担当する変速機全体としての目標ギヤ段を示している。例えば、メインギヤ１８の「１ｓｔ」（ギヤＭ１）が担当する変速機全体のギヤ段は「１ｓｔ」、「２ｎｄ」、「９ｔｈ」、「１０ｔｈ」である。括弧内の語は最初の二つと後の二つとがレンジギヤ１９のロー・ハイで切り分けられる。例えばメインギヤ「１ｓｔ」だと「１ｓｔ」、「２ｎｄ」がレンジギヤロー、「９ｔｈ」、「１０ｔｈ」がレンジギヤハイである。そして最初の二つ又は後の二つの中において、先と後とがスプリッタ１７のロー・ハイで切り分けられる。例えばメインギヤ「１ｓｔ」でレンジギヤローだと、スプリッタローで変速機は「１ｓｔ」、スプリッタハイで変速機は「２ｎｄ」となる。またメインギヤ「１ｓｔ」でレンジギヤハイだと、スプリッタローで変速機は「９ｔｈ」、スプリッタハイで変速機は「１０ｔｈ」となる。目標メインギヤ段の「２ｎｄ」、「３ｒｄ」、「４ｔｈ」についても同様である。
【００４９】
目標メインギヤ段「Ｒｅｖ」ではレンジギヤ１９による切り分けは行われず、スプリッタ１７のみで切り分けがなされる。スプリッタハイでリバース「ｈｉｇｈ」、スプリッタローでリバース「ｌｏｗ」となる。
【００５０】
図７の表の右欄はドグギヤ回転(rpm) の算出式を示している。例えば目標メインギヤ段「１ｓｔ」だと、カウンタシャフト回転センサ２６による検出値（カウンタシャフト回転(rpm) ）に、ギヤ比ＺC1／Ｚ1 を乗じた値が、ギヤＭ１に固設されたドグギヤ３６の回転即ちドグギヤ回転(rpm) となる。目標メインギヤ段 「Ｒｅｖ」では、カウンタシャフト回転(rpm) にギヤ比ＣRev （ここでは0.45）を乗じた値がドグギヤ回転(rpm) となる。
【００５１】
一方、図７の下段は、メインギヤ１８のスリーブ４３、４４、４５の回転即ちスリーブ回転(rpm) の算出式を示している。次回変速先の目標レンジギヤ段がHighのときは、減速比が１なので、アウトプットシャフト回転センサ２８の検出値（アウトプットシャフト回転(rpm) ）がそのままスリーブ回転(rpm) となる。また目標レンジギヤ段がLow のときは、減速比がＣRG＝4.5 なので、アウトプットシャフト回転(rpm) に減速比ＣRGを乗じた値がスリーブ回転(rpm) となる。
【００５２】
シンクロ制御では、これらドグギヤ回転とスリーブ回転とをギヤイン可能な範囲内に近付ける制御を行う。具体的には回転差ΔＮ＝（ドグギヤ回転−スリーブ回転）を計算し、この値をギヤイン可能な範囲に入れる制御を行う。シフトアップでは、通常ギヤイン直前でドグギヤ回転＞スリーブ回転となっているので、カウンタシャフトブレーキ（以下ＣＳＢという）制御を行い、ドグギヤ回転を下げる。逆に、シフトダウンでは、通常ギヤイン直前でドグギヤ回転＜スリーブ回転となっているので、ダブルクラッチ制御を行い、ドグギヤ回転を上げる。
【００５３】
ダブルクラッチ制御は以下の如きである。図８に示すように、時刻ｔ1 で変速指示信号があった場合、まずクラッチ断し、ギヤ抜きを行う。ギヤ抜きは、クラッチが切れ始めた直後の位置、言い換えれば半クラッチ領域に入った直後の位置ｐ1 で開始する。エンジン制御は、クラッチ位置がｐ1 となった時点から、実アクセル開度から離れた疑似アクセル開度に基づく制御に移行する。このときエンジン回転は、カウンタシャフトを加速させるのに十分で、且つ目標メインギヤ段においてドグギヤ回転をスリーブ回転に略一致させることができるような回転（目標エンジン回転）まで上昇され、この回転に達すると回転が一定に保持される。
【００５４】
ギヤ抜き後、クラッチが一瞬接続され、これによりドグギヤ回転がギヤイン可能な回転まで上昇する。この直後クラッチが再び断され、ギヤインが実行される。ギヤインは、クラッチ切り終わり直前となる位置、言い換えれば半クラッチ領域から抜け出る直前の位置ｐ2 から開始される。ギヤイン終了後、直ちにクラッチが再接続され、クラッチが完接されるとダブルクラッチ制御が終了し、エンジン及びカウンタシャフト回転が実アクセル開度に従った回転に移行する。
【００５５】
ところで、変速機全体のシフトダウンのとき、レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを両方実行するときがある。図７の表でいえば９ｔｈ→７ｔｈ、９ｔｈ→８ｔｈ、１０ｔｈ→８ｔｈの場合である。このときこれらの順番を適当に定めないと全体の変速時間を徒に長くしてしまう。
【００５６】
即ち、レンジギヤはハイ・ロー間の減速比が比較的大きく異なるので、機械的シンクロ機構を有していてもシフトダウンに時間がかかる。またダブルクラッチ制御も、ギヤ抜き・ギヤイン間で一回クラッチをつなぎ、回転合わせするので、比較的時間がかかる。よってこれらを順番に行っていたのでは全体の変速時間が長くなる。
【００５７】
そこで、本装置では、レンジギヤのシフトダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのとき、レンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に行い、全体の変速時間を短縮するようにしている。以下これについて説明する。
【００５８】
本装置では、レンジギヤのシフトダウンを伴う変速機全体のシフトダウンのときと、そうでないときとで変速パターンを分けている。図９はこの変速パターン判別のためのプログラムを示す。変速指示があるとＴＭＣＵ９はまずステップ１０１でレンジギヤの変速の有無を判断する。レンジギヤ変速無のときはステップ１０４に進んで変速Ａパターンを選択する。変速Ａパターンとは図１０のチャートに従って変速するパターンのことで、通常の変速パターンである。レンジギヤ変速有のときはステップ１０２に進んでその変速がシフトダウン（Ｈ→Ｌ）か否かを判断する。シフトアップならステップ１０４に進んで変速Ａパターンを選択し、シフトダウンならステップ１０３に進んで変速Ｂパターンを選択する。変速Ｂパターンとは図１１のチャートに従って変速するパターンのことで、比較的特殊なケースにおいて行われる変速パターンである。
【００５９】
図１０、図１１においては、図の上方から下方に向かう時間軸があり、横並びに示されている項目は同時ないし同時期に行うことを示している。例えば図１０でステップ２０１とステップ２０２とは同時に行う。
【００６０】
レンジギヤのシフトダウンを伴わない変速Ａパターンについて。図１０に示すように、まず、メインギヤ変速有のときはステップ２０１に進んでメインギヤ抜きを行う。このときスプリッタの変速も有るときは、ステップ２０２に進んでスプリッタのギヤ抜き（シフト抜き）を行う。このときの条件はクラッチ位置がｐ1 より断側にあることである。なおこれを「クラッチ位置＞ｐ1 」と表示する。勿論、メインギヤ又はスプリッタの一方しか変速しない場合は両ステップのうち一方が省略される。なおレンジギヤのみの変速の場合は無い。図７の表に示すように、一気に７段飛ばし（ex.2nd→10th）になってしまうからである。
【００６１】
次に、ステップ２０３、２０４、２０５を同時に行う。ステップ２０３では次にギヤインするギヤＭ１，Ｍ２…に合わせてメインギヤのセレクトを行う。条件はメインギヤがニュートラルにあることである。ステップ２０４では、レンジギヤの変速があるときは、そのギヤ抜きとギヤインとを同時に行う。これは図２に示したようにレンジアクチュエータ２２の構造上、抜きとインとが同時に行われてしまうからである。このときの条件はクラッチ位置がｐ2 より断側にあるか （「クラッチ位置＞ｐ2 」と表示する）、又はメインギヤがニュートラルであることである。ステップ２０５ではスプリッタのギヤイン（シフトイン）を行う。条件はステップ２０４と同様クラッチ位置＞ｐ2 又はメインギヤ＝Ｎである。これによりエンジン動力がカウンタシャフト３２まで伝達可能となり、ダブルクラッチ制御可能となる。なお、スプリッタのみの変速の場合はここで変速完了となる。
【００６２】
ステップ２０６ではシンクロ制御を実行する。ここでの条件はメインギヤがＮで、且つスプリッタとレンジギヤとがシフト完了していることである。ドグギヤ回転−スリーブ回転＞Ｍ1 （設定値）のとき、即ちシフトアップのときは、カウンタシャフトブレーキ制御を行い、ドグギヤ回転をスリーブ回転付近まで下げる。一方、ドグギヤ回転−スリーブ回転＜Ｍ2 （設定値）のときは、ダブルクラッチ制御を行い、ドグギヤ回転をスリーブ回転付近まで上げる。
【００６３】
こうしてメインギヤの同期を終えたらステップ２０７に進んでメインギヤをギヤインする。ここでの条件は、メインギヤがセレクト完了しており（ステップ２０３）、目標カウンタシャフト回転と現カウンタシャフト回転との差の絶対値がギヤイン可能な値α以下であり、且つクラッチ位置＞ｐ2 となっていることである。以上により変速Ａパターンを終了する。
【００６４】
次に、レンジギヤのシフトダウンを伴う変速Ｂパターンについて。図１１に示すように、ここではメインギヤの変速は必須なので（図７参照）、ステップ３０２に進んでメインギヤ抜きを行う。条件はステップ２０１同様クラッチ位置＞ｐ1 である。このときスプリッタの変速も有るときは、ステップ３０２に先立ってステップ３０１でスプリッタをギヤ抜きし、ステップ３０２と同時にステップ３０３でスプリッタをギヤインする。ステップ３０１、３０３の実行条件はステップ２０２、２０５と同じである。
【００６５】
次に、ステップ３０４、３０５及び３０６を同時に行う。ステップ３０４ではステップ２０３同様メインギヤをセレクトする。ステップ３０５ではステップ２０４同様、レンジギヤのギヤ抜き及びギヤイン即ちシフトダウンを行う。ステップ３０６ではステップ２０６同様シンクロ制御を行う。
【００６６】
こうしてこれらステップを終えたら、ステップ３０７でステップ２０７同様メインギヤをギヤインし、変速Ｂパターンを終了する。
【００６７】
このように、ここでは比較的長時間を要するレンジギヤのシフトダウンとダブルクラッチ制御とを同時に行ってしまうので、全体の変速時間を短縮することができる。
【００６８】
ところで、上記変速Ａ，Ｂパターンにおいてはステップ２０６，３０６でシンクロ制御の必要の有無を判断している。このときシフトアップ（ＣＳＢ制御）のときとシフトダウン（ダブルクラッチ制御）のときとではギヤイン可能となる回転差ΔＮの幅及び値が異なる。また、目標メインギヤ段が高いか低いかによっても同様である。従って、回転差ΔＮを単に同一の値と比較してギヤインの可否を判断したのでは、ときに条件が厳しすぎて制御が難しくなったり、ときに条件が甘すぎてギヤ鳴り、ギヤイン不能などの不具合が生じる。
【００６９】
そこで、本装置では、ドグギヤ回転及びスリーブ回転の大小に応じて異なるマップを使用し、これらマップからギヤインの可否を判断して、シンクロ制御の際のギヤイン可否判断を最適に行うようにした。以下これについて説明する。
【００７０】
図１２はマップ選択のためのフロー、図１３はギヤイン許可マップＡ及びＢを示す。図１２のフローはシンクロ制御に際し、ＴＭＣＵ９によって所定の制御時間（ex.32ms ）毎に繰り返し実行される。
【００７１】
図１２について。ＴＭＣＵ９はまず最初のステップ４０１でスリーブ回転(rpm) を図７下段の算出式に基づいて算出する。なお目標メインギヤ段がいずれでもスリーブ回転の値は同じである。次に、ステップ４０２で、目標メインギヤ段におけるドグギヤ回転(rpm) を図７上段の表内の算出式に基づいて算出する。このようにここではカウンタシャフト回転及びアウトプットシャフト回転の値からそれぞれ間接的にドグギヤ回転及びスリーブ回転を検出するようにしている。
【００７２】
次に、ステップ４０３で、これらドグギヤ回転とスリーブ回転との大小を比較する。ドグギヤ回転＞スリーブ回転のときはステップ４０４に進んでマップＡからギヤイン可否判断を行う。これはＣＳＢ制御を要するか否かを判断するのと同じである。一方、ドグギヤ回転≦スリーブ回転（実質的にはドグギヤ回転＜スリーブ回転）のときはステップ４０５に進んでマップＢからギヤイン可否判断を行う。これはダブルクラッチ制御を要するか否かを判断するのと同じである。以上により本フローを終了する。
【００７３】
次に図１３について。この図では便宜上マップＡとマップＢとを併記してある。○がマップＡ、△がマップＢの値を示す。○，△の値がそれぞれ図１０、図１１のステップ２０６，３０６におけるギヤイン許可回転Ｍ1 ，Ｍ2 の値となる。○，△の各数値は図１４の通り。
【００７４】
ある目標メインギヤ段において、回転差ΔＮ＝（ドグギヤ回転）−（スリーブ回転）が○と△との範囲内（○及び△の数値自体を含む）であれば、ギヤインを許可する。つまりこのときは図１０、図１１においてステップ２０６，３０６からステップ２０７，３０７に移行し、ステップ２０７，３０７で「（目標カウンタシャフト回転−現カウンタシャフト回転）の絶対値がα以下」という条件が満たされる。つまりこの「…α以下」という条件は、回転差ΔＮが○と△との範囲内に入っていることと同じである。
【００７５】
ここで目標カウンタシャフト回転の求め方を説明すると、まず現在のアウトプットシャフト回転から図７下段の換算式によりスリーブ回転を求め、これに変速機全体としての目標ギヤ段のギヤ比を掛けて目標エンジン回転を算出する。そしてこの目標エンジン回転と、目標ギヤ段におけるスプリッタのハイ・ローとに基づき、以下の換算式により目標カウンタシャフト回転を求める。
【００７６】
ＮC ＝（ＺSH／ＺCH）×ＮE （スプリッタハイ時）
ＮC ＝（Ｚ4 ／ＺC4）×ＮE （スプリッタロー時）
ただしＮE ：エンジン回転、ＮC ：カウンタシャフト回転
この目標カウンタシャフト回転に現カウンタシャフト回転（＝カウンタシャフト回転センサによる検出値）を合わせるようにすれば、目標メインギヤ段において自ずとドグギヤ回転がスリーブ回転に合致し、シンクロが達成される。αは結局○又は△の値の絶対値となる。
【００７７】
一方、図１３において、回転差ΔＮが○より大きい値のときはギヤイン不可、ＣＳＢ制御となり、回転差ΔＮが△より小さい値のときはギヤイン不可、ダブルクラッチ制御となる。こうして各メインギヤ段毎に最適なギヤイン可否判断が行えることとなる。
【００７８】
ここで、マップＡにおいては○の値がメインギヤ段が高くなるにつれ順次増大され、マップＢにおいては、△の値が、低速側（Ｒｅｖ，１，２）ではゼロ、高速側では負の値とされている。このような傾向は主にドグ歯形状に起因しており、慣性が影響している。マップから分かるように、低速段ほどギヤイン可能な回転幅は狭く、高速段ほどギヤイン可能な回転幅は広くなっている。本制御によればこのようなメインギヤの特性を考慮し、制御の甘厳を各メインギヤ段毎に最適に決定できる。
【００７９】
なお、本実施形態では、マップＡ、Ｂがそれぞれ本発明の「第一のマップ」、「第二のマップ」をなし、カウンタシャフト回転センサ２６、アウトプットシャフト回転センサ２８がそれぞれ本発明の「ドグギヤ回転検出手段」、「スリーブ回転検出手段」をなす。また本実施形態ではＴＭＣＵ９が本発明の「ギヤイン判定手段」をなす。
【００８０】
以上、本発明の実施形態は上述のものに限られない。例えば本発明を適用する車両はトラクタに限られない。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、シンクロ制御に際しギヤイン可否判断を最適に行えるという優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る車両の自動変速装置を示す構成図である。
【図２】自動変速機を示す構成図である。
【図３】自動クラッチ装置を示す構成図である。
【図４】シフトアップマップである。
【図５】シフトダウンマップである。
【図６】変速機内の各ギヤの歯数を示す。
【図７】ドグギヤ回転及びスリーブ回転の算出式を示す。
【図８】ダブルクラッチ制御の内容を示すタイムチャートである。
【図９】変速パターン判別プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】変速Ａパターンの内容を示すフローチャートである。
【図１１】変速Ｂパターンの内容を示すフローチャートである。
【図１２】マップ選択のためのフローチャートである。
【図１３】ギヤイン許可マップを示す。
【図１４】ギヤイン許可マップの各数値を示す。
【符号の説明】
２ クラッチ
３ 変速機
６ エンジンコントロールユニット
９ トランスミッションコントロールユニット
１０ クラッチブースタ
１７ スプリッタ
１８ メインギヤ
１９ レンジギヤ
２０ スプリッタアクチュエータ
２１ メインアクチュエータ
２２ レンジアクチュエータ
２６ カウンタシャフト回転センサ
２７ カウンタシャフトブレーキ
２８ アウトプットシャフト回転センサ
Ｍ1 ，Ｍ2 ギヤイン許可回転
ΔＮ 回転差
Claims (2)
- 機械的なシンクロ機構を有しないメインギヤおよびカウンタシャフトを含む変速機と、該変速機の変速制御を実行する変速制御手段とを備え、上記メインギヤの変速の際に所定のシンクロ制御を実行するものにあって、
目標メインギヤ段におけるドグギヤ回転を検出するためのドグギヤ回転検出手段と、
スリーブ回転を検出するためのスリーブ回転検出手段と、
これらドグギヤ回転及びスリーブ回転の大小を比較し、その大小に応じた異なるマップと上記ドグギヤ回転から上記スリーブ回転を減じて得られた回転差とからギヤインの可否を判断するギヤイン判定手段と、
湿式多板ブレーキにより上記カウンタシャフトを制動するカウンタシャフトブレーキ制御手段とを備え、
上記マップは、各目標メインギヤ段においてギヤイン可能な上記回転差の最大値であるギヤイン許可回転が各々予め入力された第一のマップと、各目標メインギヤ段においてギヤイン可能な上記回転差の最小値であるギヤイン許可回転が各々予め入力された第二のマップとからなり、
上記ギヤイン判定手段は、
（ドグギヤ回転）＞（スリーブ回転）のとき、上記回転差を上記第一のマップのギヤイン許可回転と比較し、（回転差）≦（第一のマップのギヤイン許可回転）のときギヤイン可能と判断し、且つ、
（ドグギヤ回転）≦（スリーブ回転）のとき、上記回転差を上記第二のマップのギヤイン許可回転と比較し、（回転差）≧（第二のマップのギヤイン許可回転）のときギヤイン可能と判断し、
上記ギヤイン判定手段によりギヤイン不可と判断されたとき、（ドグギヤ回転）＞（スリーブ回転＋第一のマップのギヤイン許可回転）＞（スリーブ回転）なら、（スリーブ回転）＝（ドグギヤ回転）となるドグギヤ回転に対応する上記カウンタシャフトの回転数を目標値として上記カウンタシャフトブレーキ制御手段を実行することを特徴とする車両の自動変速装置。 - 上記ギヤイン判定手段によりギヤイン不可と判断されたとき、（ドグギヤ回転）≦（スリーブ回転）なら所定のダブルクラッチ制御を実行する請求項１記載の車両の自動変速装置。
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