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JPH05185864A - 自動機械式変速装置のシフト方法およびその制御装置 - Google Patents

自動機械式変速装置のシフト方法およびその制御装置

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Publication number
JPH05185864A
JPH05185864A JP4144835A JP14483592A JPH05185864A JP H05185864 A JPH05185864 A JP H05185864A JP 4144835 A JP4144835 A JP 4144835A JP 14483592 A JP14483592 A JP 14483592A JP H05185864 A JPH05185864 A JP H05185864A
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JP
Japan
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transmission
engine
auxiliary
clutch
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4144835A
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English (en)
Inventor
Mark David Boardman
ディビッド ボードマン マーク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Corp filed Critical Eaton Corp
Publication of JPH05185864A publication Critical patent/JPH05185864A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複式パワーダウンシフトにより、シフト完了
に必要とされる時間を最小にすること。 【構成】 複式ダウンシフトの必要性を感知し、この感
知に応答して、エンジンへ供給される燃料を減少させ、
非確動カップリングを切り離し、主部をニュートラルへ
シフトし、次に補助部をダウンシフトし、補助部がシフ
トしている間、主部をニュートラルに保持し、非確動カ
ップリングを再連結し、エンジンへ燃料を再供給するこ
とによって、主部の前記部材の回転を目標回転速度に向
けて加速する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、好ましくはエンジン、
トルクコンバータ、ロックアップ／切断クラッチアセン
ブリ、複合機械式変速機、および動力シンクロナイザを
設けた形式の自動機械式変速装置の作動を制御するため
の制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】特に、本発明では、複式動力ダウンシフト
に必要とされる時間はマスタークラッチまたは切断クラ
ッチを連結し、さらに補助部のダウンシフト中に、エン
ジンの入力軸速度あるいは目標（同期）速度を用いるこ
とより、複式動力ダウンシフトに必要とされる時間を最
小化した自動変速装置のための制御装置／方法に関する
ものである。
【０００３】
【従来の技術】複式レンジ、スプリッタまたはレンジ−
スプリッタ組合せ形の機械式変速装置は従来より公知で
あって、例えば米国特許第４，７８８，８８９号、第
４，７５４，６６５号及び第４，７３５，１０９号に記
載されている。
【０００４】機械式変速機及び制御装置と、それらを自
動的にシフトする、通常は感知された入力及び所定の論
理規則に従って電子的に制御されたアクチュエータとを
有している自動機械式変速装置は公知である。そのよう
な装置の例が、米国特許第４，６４８，２９０号、第
４，５９５，９８６号、第４，５２７，４４７号、４，
７１１，１４１号、第４，６４２，７７１号、第４，７
９２，９０１号、第４，３６１，０６０号、第４，１４
０，０３１号及び第４，０８１，０６５号に記載されて
いる。
【０００５】このような装置は、「自動機械式変速機制
御装置(AUTOMATED MECHANICAL TRANSMISSION CONTROL
S)」と題するＳＡＥ論文Ｎｏ．８３１７７６にも記載さ
れている。また、自動変速機用の故障許容論理ルーチン
が公知であり、例えば米国特許第４，９２２，４２５
号、第４，８４９，８９９号及び第４，８９９，２７９
号に記載されている。
【０００６】駆動エンジン及び機械式チェンジギヤ変速
機間に駆動的に介在させたトルクコンバータ及び／また
はトルクコンバータバイパスまたはロックアップ装置を
設けた自動変速装置も公知であって、例えば米国特許第
３，５９３，５９６号、第４，２６１，２１６号、第
４，２７１，７２４号、第４，３５１，２０５号及び第
４，３７５，１７１号に記載されている。
【０００７】動力シンクロナイザ装置、すなわちエンジ
ン速度に無関係に入力軸の制動及び加速を行い、エンジ
ン速度を操作しないで変速機ジョークラッチ部材を同期
化する装置を用いた自動機械式変速装置が従来より公知
である。そのような装置は、例えば米国特許第３，４７
８，８５１号、第４，０２３，４４３号、第４，１４
０，０３１号及び第４，６１４，１２６号に記載されて
いる。
【０００８】動力シンクロナイザを設けており、さらに
駆動エンジン及び変速機入力軸間に駆動的に介在させた
トルクコンバータ及びトルクコンバータロックアップ／
切断クラッチアセンブリを設けた自動機械式変速装置が
公知である。そのような装置の例が、米国特許第４，７
８４，０１９号及び第４，８６０，８６１号と、「イー
トン・クリーマット(Eaton Creemat) （コンバータで改
善された電子制御形自動変速機）(CONVERTER ENHANCED
ELECTRONICALLY MANAGED AUTOMATIC TRANSMISSION)」と
題するＳＡＥ論文Ｎｏ．８８１３０とに記載されてい
る。
【０００９】このような変速装置は、手動操作用の変速
機の構造と同一かほぼ同一の構造の機械式チェンジギヤ
変速機を用いた自動機械式変速装置であり、車両始動に
対してトルクコンバータの利点を与え、高い車速／歯車
比でエンジンと変速機との間を非スリップ状態で連結で
きる利点を与えると共に、変速機確動ジョークラッチを
比較的迅速に同期化することができる。
【００１０】手動変速装置に用いられるものと同じかほ
ぼ同じ機械式チェンジギヤ変速機に基づいた自動機械式
変速装置の提供によって、製造、保管及びメンテナンス
コストの削減が達成される。必要に応じて、ソレノイド
等によって自動制御できるシフト機構が変速機に追加さ
れる。このようなシフト機構の例が、例えば前述の米国
特許第４，３６１，０６０号及び第４，８９９，６０７
号、及び米国特許第４，８７３，８８１号、第４，７２
２，２３７号及び第４，４４５，３９３号に記載されて
いる。上記米国特許第４，６１４，１２６号、第３，４
７８，８５１号または第４，０２３，４４３号に開示さ
れている動力シンクロナイザ機構も、変速機確動ジョー
クラッチを同期化させるために付け加えられる。
【００１１】トルクコンバータを駆動エンジンと変速機
との間に駆動介在させる。トルクコンバータで駆動され
る部材すなわちタービンを変速機入力軸に連結するた
め、及びトルクコンバータ入力部すなわちインペラ（す
なわちエンジン出力部）を変速機入力軸に連結するた
め、それぞれ第１及び第２の独立的に作動する個別のク
ラッチ、好ましくは摩擦クラッチを有するトルクコンバ
ータロックアップ及び切断クラッチ構造体が設けられて
いる。
【００１２】第１クラッチが連結し、第２クラッチが切
り離されている時だけ、トルクコンバータがエンジン及
び変速機間に駆動連結されるようになっている。第２ク
ラッチが連結している場合、トルクコンバータはロック
アップされる、すなわちタービンがエンジンによって直
接的に駆動される。第１クラッチと同時に第２クラッチ
も連結している場合はいつも、変速機がエンジンによっ
て直接的に駆動される。
【００１３】第２カップリングの状態に無関係に第１カ
ップリングが切り離されている時、変速機入力軸はエン
ジントルクから切断され、またトルクコンバータの慣性
及び第２カップリングの慣性からも切断されるため、ジ
ョークラッチは簡単に切り離されて、入力軸に作用する
慣性が比較的低いことから動力シンクロナイザ機構が迅
速に作用でき、また停止中及び走行状態の車両で選択歯
車を事前連結することができる。
【００１４】運転者によるスロットルペダルの設定に無
関係に所望のエンジン速度が得られるようにエンジンへ
の供給燃料を調節できるようにする電子式及び他のエン
ジン燃料制御装置が従来より公知である。このような装
置は、例えば前述の米国特許第４，０８１，０６５号、
第４，３６１，０６０号及び第４，７９２，９０１号、
及びＳＡＥ Ｊ１９２２電子エンジン制御基準及び関連
のＳＡＥ Ｊ１７０８、Ｊ１５８７及びＪ１８４３基準
に記載されている。
【００１５】上記の自動変速装置、すなわちシフト中に
トルクブレーキを要求する変速機では、同様に実行する
のに必要とされる時間を最小化する複式動力ダウンシフ
トのためのシフトシーケンスを提供することが重要であ
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、上記自動機械式変速装置において、この
ようなシフトを完了するために必要とされる時間を最小
にする複式パワーダウンシフトを有することにより、従
来の欠点を克服もしくは最小化することである。自動変
速装置の制御方法およびその装置を提供することを目的
としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の自動機械式変速装置は、機械式チェンジギ
ヤ変速機をベースにして、自動制御に適したシフト機
構、前述の米国特許第４，６１４，１２６号に記載され
ているような動力シンクロナイザ機構、トルクコンバー
タ、トルクコンバータロックアップ及び切断クラッチ構
造体を含み、このクラッチ構造体はトルクコンバータで
駆動される部材すなわちタービンを変速機入力軸に連結
するため、及びトルクコンバータ入力部すなわちインペ
ラ（すなわちエンジン出力）を変速機入力軸に連結する
ため、それぞれ第１及び第２の独立的に作動する個別の
クラッチ、好ましくは摩擦クラッチを有しており、その
制御装置／制御方法として、複式パワーダウンシフト中
に、エンジンおよびクラッチはダブルクラッチ操作が用
いられ、補助部がシフトされる間に入力軸を目標速度に
まで持ち上げるように構成されている。
【００１８】このシフト方法は、複式ダウンシフトの必
要性を感知する段階と、複式ダウンシフトの必要性の感
知に応答して、エンジンへ供給される燃料を減少させ、
非確動カップリングを切り離し、主部をニュートラルへ
シフトする段階と、次に補助部をダウンシフトする段階
と、補助部がシフトしている間、主部をニュートラルに
保持し、非確動カップリングを再連結し、エンジンへ燃
料を再供給することによって、主部の前記部材の回転を
目標回転速度に向けて加速する段階とを有していること
を特徴とする。
【００１９】
【作用】これにより、エンジン速度を歯車比、トルクコ
ンバータスリップ及びトルクコンバータのトルク比の関
数として制限することによって出力軸トルクを所定の最
大値に制限する制御を行う。本発明によれば、車両の動
力伝達系統に加えられるトルク（すなわち変速機出力軸
トルク）を所定最大値に制限するため、動力伝達系統ト
ルクは、エンジン速度（ＥＳ）を入力軸速度（ＩＳ）、
最大出力軸トルク（ＯＳmax トルク）、連結した変速機
歯車の機械的歯車比（歯車比）及びトルクコンバータ
（２０）の定数（トルク比、Ｋ係数）の関数として決定
される最大値（ＥＳmax ）までに制限できるようにエン
ジン（１６）へ燃料を供給する。この制御は、機械的歯
車比が非常に高く、トルクコンバータが通常は非ロック
アップ状態または非バイパス状態で作動する低速歯車比
において特に有益である。
【００２０】したがって、本発明は、低速歯車比におい
て動力伝達系統トルクを制限できるようにエンジン速度
を制御することによってトルクコンバータのスリップが
制御される。
【００２１】
【実施例】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。「内向き」及
び「外向き」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、上記用語及びそれの派生語及び類似語に適
用される。
【００２２】本発明によるトルクコンバータロックアッ
プ及び切断クラッチアセンブリ１０及びそれを用いた自
動機械式変速装置１２が、図１、２及び３に概略的に示
されている。ここで言う「自動機械式変速装置」とは、
少なくともスロットル装置制御形ヒートエンジン１６、
多速ジョークラッチ形チェンジギヤ変速機１４、マスタ
ー摩擦クラッチ等の非確動カップリング装置、及び／ま
たはエンジンと変速機との間に配置された流体カップリ
ング１０／２０、及びこれらを自動的に制御する制御ユ
ニット５０を有している装置のことである。そのような
装置にはもちろん、制御ユニットへ入力信号を送信及び
／またはそれから出力信号を受信するセンサ及び／また
はアクチュエータが設けられている。
【００２３】本発明は、トルクコンバータロックアップ
／切断クラッチを設けていないトルクコンバータを備え
た変速装置に組み合わせて用いることもできる。本発明
の自動機械式変速装置１２は、重量形トラック等の陸上
車両に使用するためのものであるが、そのような用途に
制限されることはない。
【００２４】図示の自動機械式変速装置１２には、流体
カップリングまたはトルクコンバータアセンブリ２０を
介してスロットル制御形エンジン１６（例えばディーゼ
ルエンジン）によって駆動される自動多速機械式チェン
ジギヤ変速機１４が設けられている。自動変速機１４の
出力部は、公知のように車両の適当な動力伝達系統の部
材、例えば駆動車軸のディファレンシャル、トランスフ
ァーケース等に駆動連結される出力軸２２である。
【００２５】以下に詳細に説明するように、トルクコン
バータロックアップ／切断クラッチアセンブリ１０に
は、独立的に連結可能な２つの個別のクラッチ、好まし
くは摩擦クラッチが、すなわちトルクコンバータ切断ク
ラッチ２４及びトルクコンバータロックアップまたはバ
イパスクラッチ２６が設けられている。変速機１４に
は、変速機操作機構２８が設けられ、これは好ましくは
前述の米国特許第４，４４５，３９３号に記載されてい
る形式の加圧流体作動式シフトアセンブリである。変速
機にはさらに動力シンクロナイザアセンブリ３０を設け
ることが好ましく、これは前述の米国特許第３，４７
８，８５１号、第４，０２３，４４３号または第４，６
１４，１２６号に記載されている形式のものでよい。
【００２６】本発明は、動力シンクロナイザを用いない
自動機械式変速装置に用いることもできる。
【００２７】上記の動力伝達系列部材は、それぞれにつ
いて以下に詳細に説明する公知の幾つかの装置の作用を
受けてそれらによって監視される。これらの装置には、
運転者が操作する車両スロットルペダルまたは他の燃料
絞り装置の位置を感知するスロットル位置監視アセンブ
リ３２、エンジンへの燃料供給を制御するスロットル制
御装置３４、エンジンの回転速度を感知するエンジン速
度センサアセンブリ３６、トルクコンバータ切断及びロ
ックアップクラッチを作動させるトルクコンバータ切断
クラッチ及びロックアップクラッチオペレータ４０、変
速機入力軸速度センサ４２、シフトフォーク一センサア
センブリ４３、変速機出力軸速度センサ４４、変速機シ
フト機構２８の作動を制御する変速機シフト機構オペレ
ータ４６、及び／または動力シンクロナイザ機構３０の
作動を制御する動力シンクロナイザ機構アクチュエータ
４８が含まれる。
【００２８】スロットル制御装置３４は、コントローラ
から送られたコマンド出力信号に応答して、運転者が定
めたスロットルペダルの位置に無関係に所定レベルまた
は可変レベルの燃料をエンジンへ供給する。上記のＳＡ
Ｅ Ｊ１９２２または同様な基準に合った電子制御エン
ジンにおける制御装置の場合、所望のエンジン速度の達
成及び／または維持を行うために必要に応じてエンジン
への燃料供給を変化させることができる。
【００２９】上記装置は、電子中央処理装置（ＥＣＵ）
５０へ情報を供給及び／またはそれからコマンドを受け
取る。中央処理装置すなわちコントローラ５０は、デジ
タルマイクロプロセッサをベースにしていることが好ま
しいが、それの特定の形状及び構造は本発明を構成して
いない。中央処理装置５０は、運転者が車両の後進
（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）またはいくつかの前進ドラ
イブ（Ｄ、ＤL ）作動モードを選択できるようにするシ
フト制御またはモードセレクタアセンブリ５２からも情
報を受け取る。一般的に、Ｄ作動モードは舗装道路走行
用であり、ＤL 作動モードはオフロード走行用である。
【００３０】一般的に、本装置には、センサ及び／また
はアクチュエータの故障を感知して反応する様々なセン
サ、回路及び／または論理ルーチンが設けられている。
【００３１】公知のように、中央処理装置５０は様々な
センサ及び／または作動装置から入力を受け取る。これ
らの直接的入力部に加えて、入力信号を微分して様々な
監視装置の変化率を表す計算信号を発生する回路及び／
または論理装置、入力信号を比較する手段、及び／また
は一定の入力信号を、例えば最終シフトの方向を記憶す
るメモリ手段、及び所定の事象の発生時にメモリを消去
する手段が中央処理装置５０に設けられている。上記機
能を実施できる特定の回路は従来から公知であり、その
一例が前述の米国特許第４，３６１，０６０号及び第
４，５９５，９８６号、及び／または第２０回輸送電子
工学国際会議と題するＩＥＥＥ／ＳＡＥ合同会議の議事
録公報である「機械式変速機の自動化(THE AUTOMATION
OF MECHANICAL TRANSMISSIONS)」と題する技術論文、Ｉ
ＥＥＥカタログＮｏ．８４ＣＨ１９８８ー５に記載され
ている。
【００３２】電子制御ユニット、特にマイクロプロセッ
サベースのＥＣＵの作動／機能で公知であるように、ハ
ード配線された個別の論理装置または単一の論理装置に
よって制御システム論理規則（すなわちソフトウェア）
のそれぞれの部分すなわちサブルーチンに基づいて様々
な論理機能が実行される。
【００３３】エンジン１６及び自動チェンジギヤ変速機
１４間に駆動介在させたトルクコンバータ２０及びトル
クコンバータロックアップ及び切断クラッチアセンブリ
１０の詳細な概略図が図１に示されている。トルクコン
バータアセンブリ２０は、シュラウド（覆い）５８を介
してエンジン出力部すなわちクランク軸５６によって駆
動されるインペラ５４と、インペラによって油圧駆動さ
れるタービン６０と、ハウジング６４に接地されている
軸６８に取り付けられた一方向ローラクラッチ６６を介
してハウジング６４に接地されるステータまたはランナ
ー６２とを有している。
【００３４】シュラウド５８はまた、トルクコンバータ
の加圧、変速機の潤滑、変速機シフト機構２８及び／ま
たは動力シンクロナイザ機構３０の選択的な加圧、及び
／または切断クラッチ２４及びバイパスクラッチ２６の
作動を行うポンプ７０を駆動する。ポンプ７０は公知の
構造にすることができ、例えば公知の三日月形歯車ポン
プでもよい。
【００３５】変速機１４の入力軸７２は、トルクコンバ
ータ２０及び／またはロックアップ及び切断クラッチア
センブリ１０を介してエンジン１６によって駆動され
る。変速機入力軸７２には、連結部材７４がそれと共転
可能に取り付けられている。連結部材７４には、トルク
コンバータ切断クラッチ２４に対応した部分７６と、入
力軸と連動するようにスプラインが付けられている第２
ハブ部分７８とが設けられている。
【００３６】以下に詳細に説明するように、トルクコン
バータ切断クラッチ２４は、ロックアップクラッチ２６
の連結、切り離しに無関係にトルクコンバータタービン
６０及びロックアップクラッチ２６に対応した連結部材
７９を連結部材７４の部分７６を介して変速機入力軸７
２に対して摩擦的に連結または切り離すことができる。
切断クラッチ２４の連結、切り離しに無関係に、トルク
コンバータロックアップクラッチ２６を摩擦的に連結ま
たは切り離すことによって、エンジンクランク軸５６及
びそれによって駆動されるシュラウド５８を連結部材７
９に摩擦係合させることができる。
【００３７】トルクコンバータロックアップクラッチ２
６が連結すると、トルクコンバータ切断クラッチ２４の
連結、切り離し状態に無関係に、エンジンクランク軸５
６がシュラウド５８を介して直接的に連結部材７９と摩
擦連結するため、トルクコンバータ２０をロックアップ
させて、切断クラッチ２４が連結している場合には変速
機１４をエンジン１６から直接的に駆動する有効ロック
アップが得られる。また、トルクコンバータロックアッ
プ速度以上の速度では、クラッチ２４の切り離しによっ
て連結部材７９の慣性が入力軸７２から切断されるの
で、シフト時にロックアップクラッチ２６の連結及び切
り離しを行う必要がない。
【００３８】トルクコンバータバイパスまたはロックア
ップクラッチ２６が切り離されており、トルクコンバー
タ切断クラッチが連結している場合、公知のように変速
機１４はトルクコンバータ流体カップリングを介してエ
ンジン１６によって駆動される。ロックアップクラッチ
２６の状態に無関係にトルクコンバータ切断クラッチ２
４が切り離されている場合、変速機入力軸７２は、エン
ジンから供給される駆動トルクまたはトルクコンバー
タ、エンジン及びクラッチ２６によって供給される慣性
ドラグから駆動的に切り離されている。
【００３９】変速機入力軸７２をエンジン、クラッチ２
６及び／またはトルクコンバータの慣性影響から切断す
ることによって、クラッチ２６及び／またはトルクコン
バータは、入力軸７２及びそれに駆動連結している全て
の変速機歯車の回転速度を変速機動力シンクロナイザ機
構３０によって迅速に加速または減速させて、変速機の
ダウンシフトまたはアップシフト時に同期を迅速に達成
できるようにすると共に、動力シンクロナイザ３０が入
力軸７２を制御エンジン速度よりも高速の回転速度で回
転させることを可能にする。
【００４０】モードセレクタがドライブまたはオフロー
ドドライブモードである状態で車両が停止している時、
切断クラッチ２４が連結し、ロックアップクラッチ２６
が切り離されて、公知の利点を備えたトルクコンバータ
始動が得られる。所定の車両速度及び／または歯車比以
上では、トルクコンバータ作動の利点が不必要になり、
駆動エンジンと変速機との間の直接駆動の効率を高める
必要がある。
【００４１】これらの状態では、トルクコンバータロッ
クアップクラッチ２６が連結状態に維持されて、切断ク
ラッチ２４が連結している時には変速機入力軸７２がエ
ンジンからトルクコンバータシュラウド５８及び連結部
材７９を介して直接的に駆動される。
【００４２】前述したように、先に連結していた歯車か
らニュートラルにシフトするためにクラッチ２４を切り
離して、動力シンクロナイザ３０が連結すべき歯車のジ
ョークラッチ部材を同期させて、連結すべき歯車の同期
したジョークラッチを連結させることができるようにす
る。
【００４３】所望の歯車比の選択及びトルクコンバータ
切断またはロックアップクラッチの必要な連結または切
り離しの選択は、様々なクラッチ及び変速機オペレータ
へのコマンド信号の発信と共に、公知のようにして中央
処理装置５０によって実行されるもので、例えば前述の
米国特許第４，３６１，０６０号及び第４，５９５，９
８６号に詳細に記載されている。
【００４４】複合形変速機１４が図３に詳細に示されて
おり、これは主部副軸９０が補助部副軸９２と同軸的に
配列されている形式である。変速機１４は、比較的標準
的な設計であり、主部９４及び補助部９６のそれぞれの
副軸の一方だけが図示されているが、２副軸形であるこ
とが好ましい。主部及び補助部の副軸を同軸配列したそ
のような変速機の例が、例えば米国特許第３，１０５，
３９５号及び第３，１３８，９６５号に記載されてい
る。
【００４５】変速機１４の入力軸７２に部材７８が共転
可能に固定されており、またそれには入力歯車９８が非
回転状態で取り付けられている。主部副軸９０は主軸１
００とほぼ平行であり、副軸歯車１０２、１０４、１０
６、１０８、１１０及び１１２がそれと共転可能に固定
されている。比歯車とも呼ばれる複数の主軸歯車１１
４、１１６、１１８及び１２０が主軸を包囲しており、
一度に１つが両側確動ジョークラッチカラー１２２、１
２４及び１２６によって主軸に選択的にクラッチ連結可
能である。ジョークラッチカラー１２２はまた、入力軸
７２を直接的に主軸１００にクラッチ連結する一方、ク
ラッチカラー１２６は後進主軸歯車１２８を主軸にクラ
ッチ連結する。
【００４６】主軸歯車１１４、１１６、１１８及び１２
０は主軸を取り囲んでおり、対応対の副軸歯車１０４、
１０６、１０８及び１１０と継続的に噛み合い係合し
て、好ましくはそれらによって支持されており、この取
付け手段及びそれから得られる特別な利点は、前述の米
国特許出願第３，１０５，３９５号及び第３，３３５，
６１６号に詳細に説明されている。後進主軸歯車１２８
は、従来形の中間アイドラ歯車（図示せず）を介して副
軸歯車１１２と継続的に噛み合い係合している。最も前
方の副軸歯車１０２は入力歯車９８と継続的に噛み合い
係合しており、入力歯車９８が回転駆動される時にはい
つも、入力歯車９８によって駆動されて副軸９０を回転
させる。
【００４７】クラッチカラー１２２に設けられた確動ジ
ョークラッチ歯９８ｂ及び１１４ｂがそれぞれクラッチ
歯９８ａ及び１１４ａと噛み合うことによって、それぞ
れ確動ジョークラッチ９８ｃ及び１１４ｃを形成する。
クラッチカラー１２４に設けられた確動ジョークラッチ
歯１１６ｂ及び１１８ｂがそれぞれクラッチ歯１１６ａ
及び１１８ａと噛み合うことによって、それぞれ確動ジ
ョークラッチ１１６ｃ及び１１８ｃを形成する。ジョー
クラッチカラー１２６に設けられたジョークラッチ歯１
２０ｂ及び１２８ｂがそれぞれジョークラッチ歯１２０
ａ及び１２８ａと噛み合うことによって、それぞれ確動
ジョークラッチ１２０ｃ及び１２８ｃを形成する。
【００４８】従来から公知のように、クラッチカラーの
各々は、直接的または間接的に主軸にスプライン連結し
て、それと共転可能であると共にそれに対して軸方向移
動できるようにすることが好ましい。クラッチカラーに
対する他の取付け手段も公知であり、それらは本発明の
範囲に含まれるものである。クラッチカラー１２２、１
２４及び１２６の各々には、それぞれシフトフォークま
たはシフトヨーク１３０、１３２及び１３４を受け取る
手段が設けられており、これにより、アクチュエータ２
８によって一度に１つのクラッチカラーを図３に示され
ている位置から軸方向移動させることができる。
【００４９】補助変速部９６には、好ましくは入力軸７
２及び主軸１００と同軸的な出力軸２２が設けられて、
軸受によって変速機ハウジング内に回転可能に支持され
ている。補助部には、軸受によって変速機ハウジング内
に回転可能に支持されている補助部副軸９２も設けられ
ている。主軸１００と共転可能に補助部駆動歯車１３６
が固定されている。
【００５０】補助部副軸９２には、それと共転可能に補
助部副軸歯車１３８及び１４０が取付けられている。補
助部副軸歯車１３８は補助部入力歯車１３６と常時噛み
合っている一方、補助部副軸歯車１４０は、出力軸２２
を包囲している出力歯車１４２と常時噛み合っている。
【００５１】従来形の個別に同期するジョークラッチ構
造の同期化クラッチ構造体１４４を用いることによっ
て、主軸１００及び補助駆動歯車１３６を直接的に出力
軸２２に選択的にクラッチ連結して、主軸と出力軸との
間を直接駆動連結するか、出力歯車１４２を出力軸２２
にクラッチ連結して、公知のようにして主軸１００から
副軸９２を介して出力軸２２を減速駆動することができ
る。同期化クラッチ構造体１４４は、アクチュエータ２
８が軸方向移動させるシフトフォーク１４６によって制
御される。
【００５２】変速機１４は、補助部の比段階が、全ての
範囲に見られる主部比の合計比範囲よりも大きいレンジ
形式である。そのような変速機は公知であり、例えば米
国特許第４，７５４，６６５号に記載されている。
【００５３】動力シンクロナイザアセンブリ３０には、
駆動エンジン１６の回転速度には無関係に出力軸２２に
よって駆動される遊星加速歯車組が設けられており、選
択的に作動して、入力軸７２によって駆動される変速機
部材の回転速度を加速することによって、連結すべき歯
車比に対応したジョークラッチ部材を同期回転させるこ
とができる。動力シンクロナイザアセンブリ３０には、
入力軸によって駆動される変速機部材を減速する手段も
備えることが好ましい。入力軸によって駆動される変速
機部材の減速は、中央処理装置５０に制御されることが
望ましい入力軸及び／またはエンジン制動装置によって
行うこともできる。
【００５４】動力シンクロナイザアセンブリ３０は、直
接的または間接的に出力軸２２によって駆動される車両
通し歯車１４２によって駆動されるようになっており、
このため、補助部が係合していない時には動力シンクロ
ナイザは主部副軸９０を加速することができない。
【００５５】動力シンクロナイザアセンブリ３０の構造
及び作用の詳細は、前述の米国特許第４，６１４，１２
６号に詳細に記載されている。
【００５６】装置１２の変速機１４の単段のシフトを行
うシフトシーケンスが図４に示されている。第２速から
第３速へのシフト（すなわち単段のアップシフト）が必
要であるとＥＣＵ５０が決定したとすると、ＥＣＵはス
ロットルペダル３２の位置に無関係に燃料コントローラ
３４によってエンジンへの燃料供給を減少させる（すな
わち下方傾斜させる）。エンジンへの燃料供給が減少し
ている間、切断クラッチ（またはマスタークラッチ）２
４が切り離されて、主部９４をニュートラルへシフトさ
せる。
【００５７】エンジンへの燃料供給減少、切断クラッチ
の切り離し及び主部の切り離しが行われる時、動力シン
クロナイザが作動して、主軸歯車（本例では第３速主軸
歯車１１４）を出力軸速度及び補助部９６の比によって
決定された目標速度すなわち主軸１００に対してほぼ同
期した速度で回転させる。出力軸速度はセンサ４４で感
知されるのに対して、それぞれの主軸歯車の速度は、セ
ンサ４２で感知された入力軸７２の速度の既知倍数であ
る。
【００５８】主部の切り離し後ではいつでもレール選択
機能を実施でき、動力シンクロナイザが連結歯車を目標
速度に近づけていくと、新しい比に主部を再連結する時
に達する。もちろん、アップシフトでは、動力シンクロ
ナイザは通常は入力軸及び関連歯車の速度を減速する必
要がある。
【００５９】適当な主部比に連結した時、切断クラッチ
が再連結され、エンジンに燃料が再供給される。
【００６０】一般的に、単段のシフトは約０．７０〜
０．８０秒で、切断（すなわちトルク遮断）時間は約
０．５０秒である。ー図示の形式のレンジ形複式変速機
１４では、主部及び補助部の両方をシフトする複式シフ
ト、一般的に低速比の第１〜第８前進段及び後進段（図
６を参照）備えた図示の変速機１４での第４−第５アッ
プシフトまたは第５−第４ダウンシフトは、特に複雑及
び／または時間のかかるシフトであろう。これは、動力
シンクロナイザ３０が補助部の連結時にしか作動できな
いことから、複式シフトの補助部のシフト部分と同時に
主部を同期させるように動力シンクロナイザ３０を利用
できないからである。
【００６１】さらに、公知のように、補助部の同期ジョ
ークラッチ１４４を保護するため、補助部のシフト中は
主部９４をニュートラルに保持しなければならず、この
ことは例えば米国特許第４，９７４，４７４号に記載さ
れている。
【００６２】変速装置１２の複式シフトを達成するため
に若干長い時間がかかることは通常は問題にならない
が、動力ダウンシフトをできるだけ迅速に達成すること
は問題となる。
【００６３】動力ダウンシフトは、運転者が車両エンジ
ンの回転速度を増加させることによってそのエンジンの
効率／動力を増加させることを要求する時に行われるダ
ウンシフトである。動力ダウンシフトは一般的に、スロ
ットル設定が比較的高い基準値を超えること、及び／ま
たはトルクコンバータスリップ（エンジン速度−入力軸
速度）が基準値を超えることによって感知される。動力
ダウンシフトは、例えば急な上り坂で大きい負荷を引き
上げる時に行われ、従ってシフト及びトルク遮断時間を
最短にすることが重要となる。
【００６４】ダウンシフトは、高い速度比から低い速度
比へのシフト、例えば第７速から第６速へのシフトであ
る。
【００６５】本発明によれば、複式ダウンシフトシーケ
ンス、特に複式動力ダウンシフトシーケンスが与えられ
るので、上記の自動機械式変速装置１２をダウンシフト
するために必要な時間を最短にすることができる。
【００６６】本発明の動力ダウンシフトシーケンスが図
５に示されている。ＥＣＵ５０が第５速から第４速への
複式動力ダウンシフト（すなわち補助部９６で出力軸２
２に対して歯車１３６を切り離して歯車１４２を連結
し、主部９４で主軸１００に対して歯車１１８を切り離
して歯車９８を連結すること）が必要であると決定した
とすると、ＥＣＵがエンジンへの燃料供給を抑え、切断
クラッチを切り離し、主部を切り離すことは、単式のシ
フトシーケンスの場合と同じである。
【００６７】エンジンへの燃料供給を抑え、切断クラッ
チを切り離し、主部をニュートラルへシフトすると、Ｅ
ＣＵは次にレンジ部すなわち補助部９６をシフトさせる
が、これによって、補助部のシフトが完了するまで、動
力シンクロナイザ３０が作動不能となる。補助部のシフ
ト完了時に主部をシフトさせるために必要な時間を最短
にするため、補助部のシフト中に主部をシフトに備えて
調整する。すなわち、主部がニュートラルに保持されて
いる間に、切り離されていたマスタークラッチが再連結
し、エンジンへ燃料が再供給されて、エンジン及び入力
軸の速度が目標速度まで上げられるか、それに維持され
る。
【００６８】補助部のシフト完了時に、クラッチが切り
離され、必要に応じて動力シンクロナイザを利用して、
歯車９８を主軸１００とほぼ同期した目標速度で回転さ
せてから、上記単式シフトシーケンスに従って複式シフ
トの主部シフトが実施される。
【００６９】補助部のシフト完了後に歯車を加速する動
力シンクロナイザに頼るだけでなく、入力軸及び関連の
歯車を目標速度まで加速することによる主部の事前調整
を含む上記動力ダウンシフトシーケンスを用いることに
よって、動力ダウンシフトを達成するために必要な時間
を３０％も短縮できることがわかった。
【００７０】例えば、図５に示されている複式動力ダウ
ンシフトは約１．３０〜１．４５秒で完了でき、切断時
間は約１．０〜１．１５秒である。
【００７１】主部の再連結時に予想される回転速度の標
準減衰を考慮して、入力軸／連結する比歯車の目標速度
は、同期速度よりもわずかに高い速度にすればよい。
【００７２】従って、上記形式の自動機械式変速装置用
の制御方法／制御装置により、複式ダウンシフト、特に
複式動力ダウンシフトを完了するのに必要な時間を短縮
できる。
【００７３】好適な実施例の上記説明は一例にすぎず、
本発明の範囲内において様々な変更を加えることができ
ることを理解されたい。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、補助部のシフト完了後
に歯車を加速する動力シンクロナイザに頼るだけでな
く、入力軸及び関連の歯車を目標速度まで加速すること
による主部の事前調整を含む上記動力ダウンシフトシー
ケンスを用いることによって、複式ダウンシフト、特に
複式動力ダウンシフトを完了するのに必要な時間を短縮
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトルクコンバータ及びトルクコンバー
タ切断及びバイパスクラッチ構造を示す概略図である。
【図２】本発明の自動機械式変速装置の概略図である。
【図３】本発明の自動機械式変速装置の部分断面図であ
る。
【図４】図２の変速機での典型的なシフトシーケンスの
グラフ図である。
【図５】図２に対する本発明の複式パワーダウンシフト
用のシフトシーケンスグラフ図である。
【図６】図３の変速機の場合のシフトパターンの記号説
明図である。
【符号の説明】
１０ カップリング １２ 変速装置 １４ 変速機 １６ エンジン ２０ トルクコンバータ ２４ 切断クラッチ ３０ 動力シンクロナイザ ３２ スロットル制御装置 ３４ 燃料制御装置 ５０ 中央処理装置 ５４ インペラ ６０ タービン ７２ 変速機入力軸 ９４ 主部 ９６ 補助部

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多段歯車比の主部（９４）を多段歯車比
    の補助部（９６）と直列に接続した複式の機械式変速機
    （１４）と、燃料制御形エンジン（１６）と、エンジン
    及び前記変速機の入力軸（７２）間に駆動介在させた非
    確動カップリング（１０）と、運転者設定形スロットル
    制御装置（３２）と、スロットル制御装置の設定に無関
    係にエンジンへ供給される燃料を少なくとも減少させる
    スロットルオーバライド装置（３４）と、主部が切り離
    され、補助部が連結している時に前記入力軸と回転可能
    に連動する主部の部材を同期させる動力シンクロナイザ
    アセンブリ（３０）と、変速装置の状態を表す入力信号
    を受け取って、論理規則に従ってそれらを処理して、複
    数の装置アクチュエータへコマンド出力信号を送る中央
    制御ユニット（５０）とを有している形式の自動機械式
    変速装置（１２）をシフトするための方法であって、 複式ダウンシフトの必要性を感知する段階と、 複式ダウンシフトの必要性の感知に応答して、エンジン
    へ供給される燃料を減少させ、非確動カップリングを切
    り離し、主部をニュートラルへシフトする段階と、 次に補助部をダウンシフトする段階と、 補助部がシフトしている間、主部をニュートラルに保持
    し、非確動カップリングを再連結し、エンジンへ燃料を
    再供給することによって、主部の前記部材の回転を目標
    回転速度に向けて加速する段階とを有していることを特
    徴とする自動機械式変速装置のシフト方法。
  2. 【請求項２】 さらに、補助部がシフトを完了した後
    に、前記非確動カップリングを再び切り離し、必要に応
    じて前記動力シンクロナイザを作動させることによって
    前記部材を前記目標速度で回転させ、さらに、前記主部
    を選択された歯車比へシフトして、前記非確動カップリ
    ングを連結し、そして、前記スロットル制御装置の設定
    に従って燃料をエンジンへ供給することを特徴とする請
    求項１の方法。
  3. 【請求項３】 複式ダウンシフトの必要性を感知する段
    階は、複式動力ダウンシフトの必要性を感知することを
    含んでいる請求項１または２の方法。
  4. 【請求項４】 前記感知段階は、前記スロットル制御装
    置の設定が第１基準値を越えていることを感知すること
    を含んでいる請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 前記感知段階は、感知されたエンジン速
    度から感知された入力軸速度を減じた差が第２基準値を
    越えていることを感知することを含んでいる請求項３の
    方法。
  6. 【請求項６】 前記変速機はレンジ形複式変速機である
    ことを特徴とする請求項１または２の方法。
  7. 【請求項７】 前記補助部（９６）は同期ジョークラッ
    チ（１４４）を備えることを特徴とする請求項１，２，
    ６のいずれかの方法。
  8. 【請求項８】 前記カップリングは、トルクコンバータ
    （２０）及び摩擦トルクコンバータ切断クラッチ（２
    ４）を含んでいる請求項１ないし３の方法。
  9. 【請求項９】 前記感知段階は、トルクコンバータのス
    リップが第２基準値を越えていることを感知することを
    含んでいる請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 前記動力シンクロナイザ（３０）は、
    前記変速機の出力軸（２２）によって駆動される部材を
    含んでいる請求項１，２，３，７，８のいずれかの方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記制御ユニットは、マイクロプロセ
    ッサベースの電子制御ユニットからなっている請求項１
    または２の方法。
  12. 【請求項１２】 前記変速機（１４）は、出力軸（２
    ２）と、前記補助部が連結している時に前記出力軸に駆
    動連結される主軸（１００）とを含み、前記部材には、
    前記補助部が連結している時に確動クラッチ（９８Ｃ、
    １１４Ｃ、１１６Ｃ及び１１８Ｃ）によって前記主軸に
    一度に１つずつ選択的にクラッチ連結して、前記入力軸
    （７２）と出力軸（２２）との間に駆動関係を確立する
    主軸歯車（９８、１１４、１１６及び１１８）が設けら
    れており、前記目標速度は、感知された出力軸速度かつ
    選択された補助部の歯車比での予想主軸速度に対して同
    期した連結主軸歯車の回転速度にほぼ等しいことを特徴
    とする請求項１，２，３，６，７，８，１０のいずれか
    の方法。
  13. 【請求項１３】 多段歯車比の主部（９４）を多段歯車
    比の補助部（９６）と直列に接続した複式の機械式変速
    機（１４）と、燃料制御形エンジン（１６）と、エンジ
    ン及び前記変速機の入力軸（７２）間に駆動介在させた
    非確動カップリング（１０）と、運転者設定形スロット
    ル制御装置（３２）と、スロットル制御装置の設定に無
    関係にエンジンへ供給される燃料を少なくとも減少させ
    るスロットルオーバライド装置（３４）と、主部が切り
    離され、補助部が連結している時に前記入力軸と回転可
    能に連動する主部の部材を同期させる動力シンクロナイ
    ザアセンブリ（３０）と、変速装置の状態を表す入力信
    号を受け取って、論理規則に従ってそれらを処理して、
    複数の装置アクチュエータへコマンド出力信号を送る中
    央制御ユニット（５０）とを有している形式の自動機械
    式変速装置（１２）をシフトするための制御装置であっ
    て、前記論理規則が、複式ダウンシフトの必要性の感知
    に応答して、 (i) エンジンへ供給される燃料を減少させ、(ii)非確動
    カップリングを切り離し、(iii) 主部をニュートラルへ
    シフトする規則と、 次に補助部をダウンシフトする規則と、 補助部がシフトしている間、(i) 主部をニュートラルに
    保持し、(ii)非確動カップリングを再連結し、(iii) エ
    ンジンへ燃料を再供給することによって、主部の前記部
    材の回転を目標回転速度に向けて加速する規則とを含ん
    でいる制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記論理規則はさらに、補助部がシフ
    トを完了した後に、(i) 前記非確動カップリングを再び
    切り離す規則と、(ii)必要に応じて前記動力シンクロナ
    イザを作動させることによって前記部材を前記目標速度
    で回転させる規則と、(iii) 前記主部を選択比へシフト
    する規則と、(iv)前記非確動カップリングを連結する規
    則と、(v) 前記スロットル制御装置の設定に従って燃料
    をエンジンへ供給する規則とを含んでいる請求項１３の
    制御装置。
  15. 【請求項１５】 複式ダウンシフトの必要性を感知する
    規則は、複式動力ダウンシフトの必要性を感知すること
    を含む請求項１３または１４の制御装置。
  16. 【請求項１６】 前記感知規則は、前記スロットル制御
    装置の設定が第１基準値を越えていることを感知するこ
    とである請求項１５の制御装置。
  17. 【請求項１７】 前記感知規則は、感知されたエンジン
    速度から感知された入力軸速度を減じた差が第２基準値
    を越えていることを感知することを含む請求項１５の制
    御装置。
  18. 【請求項１８】 前記変速機はレンジ形複式変速機であ
    ることを特徴とする請求項１３または１４の制御装置。
  19. 【請求項１９】 前記補助部（９６）に同期ジョークラ
    ッチ（１４４）を備えることを特徴とする請求項１３，
    １４，１８のいずれかの制御装置。
  20. 【請求項２０】 前記カップリングは、トルクコンバー
    タ（２０）及び摩擦トルクコンバータ切断クラッチ（２
    ４）を含んでいる請求項１３ないし１５のいずれかの制
    御装置。
  21. 【請求項２１】 前記感知段階は、トルクコンバータの
    スリップが第２基準値を越えていることを感知すること
    を含む請求項２０の制御装置。
  22. 【請求項２２】 前記動力シンクロナイザ（３０）は、
    前記変速機の出力軸（２２）によって駆動される部材を
    含んでいる請求項１３ないし１５のいずれかの制御装
    置。
  23. 【請求項２３】 前記制御ユニットは、マイクロプロセ
    ッサベースの電子制御ユニットを含んでいる請求項１３
    または１４の制御装置。
  24. 【請求項２４】 前記変速機（１４）は、出力軸（２
    ２）と、前記補助部が連結している時に前記出力軸に駆
    動連結される主軸（１００）とを含み、前記部材には、
    前記補助部が連結している時に確動クラッチ（９８Ｃ、
    １１４Ｃ、１１６Ｃ及び１１８Ｃ）によって前記主軸に
    一度に１つずつ選択的にクラッチ連結して、前記入力軸
    （７２）と出力軸（２２）との間に駆動関係を確立する
    主軸歯車（９８、１１４、１１６及び１１８）が設けら
    れており、前記目標速度は、感知された出力軸速度かつ
    選択された補助部の歯車比での予想主軸速度に対して同
    期した連結主軸歯車の回転速度にほぼ等しいことを特徴
    とする請求項１３ないし１５のいずれかの制御装置。
JP4144835A 1991-05-09 1992-05-11 自動機械式変速装置のシフト方法およびその制御装置 Pending JPH05185864A (ja)

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