(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の最低エンジン速度（ＥＳMIN）及び最大エンジン速度（ＥＳMAX）を有する燃料スロットル制御エンジン（Ｅ）と、複数の選択可能なギヤ比を有する多段変速機械式歯車変速機（１０）と、前記エンジンと前記変速機との間に駆動的に配置されたマスタ摩擦クラッチ（Ｃ）と、エンジン回転速度を表す第１入力信号（ＥＳ；ＩＳ）を供給する第１センサ（１１；９８）と、車両速度（ＶＳ）を表す第２入力信号（ＯＳ）を供給する第２センサ（１００）と、前記変速機のシフトを制御する変速機アクチュエータ（１１２、７０、９６）とを備えた機械式歯車変速システムの選択されたシフトの実行を制御する制御装置（１０４）であって、
現在の係合変速ギヤ比又はニュートラルから、選択された目標ギヤ比へのアップシフト又はダウンシフトを選択して、該選択を表す第３入力信号を供給するための手段（１２０、１２２、１２４、１０６）と、
前記第１、第２及び第３入力信号を受信し、これらを所定の論理規則に従って処理して、コマンド出力信号を発信するための中央処理装置（１０６）とを含み、
前記中央処理装置は、
（ｉ）現在の係合ギヤ比又はニュートラルから、選択された目標ギヤ比へのシフトの選択及び（ｉｉ）変速機のニュートラル状態の確認に応答して、
（ｉ）その時の車両速度を初期車両速度（ＶＳi）として検出及び記憶し、（ｉｉ）その後、前記変速機のほぼ同期状態を検出し、（ｉｉｉ）その後、前記変速機が選択された目標ギヤ比にシフトされ得るように前記シフトアクチュエータにコマンド出力信号を発信し、
また、前記第１入力信号と、選択された目標ギヤ比及び前記第２入力信号の関数として決定される基準範囲とを比較することによって前記変速機のほぼ同期状態を検出する手段を含み、
さらに、前記中央処理装置は、
（ｉ）現在の係合ギヤ比又はニュートラルから、選択された目標ギヤ比へのシフトの選択、（ｉｉ）変速機のニュートラル状態の確認及び（ｉｉｉ）その後の前記変速機のほぼ同期状態の検出がないことに応答して、
（ａ）現在の車両速度（ＶＳc）を、（ｉ）基準車両速度（ＶＳREF）又は（ｉｉ）前記初期車両速度と所定の最大許容速度変化との和（ＶＳi＋ΔＶＳMAX）の大きい方と比較して、
（ｂ）現在の車両速度が、前記基準車両速度又は前記和の大きい方以上であるとき、前記変速機を、前記第２入力信号と前記最小及び最大エンジン速度との関数として決定される強制係合ギヤ比（ＧＲFE）に直ちに係合させる手段を備えていることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記強制係合ギヤ比は、前記第１入力信号と独立して決定されることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記基準車両速度は、約３０ＭＰＨ（４８．２７ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記最大許容速度変化（ΔＶＳMAX）は、約６〜１２ＭＰＨ（９．６５〜１９．３１ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記最大許容速度変化（ΔＶＳMAX）は、約６〜１２ＭＰＨ（９．６５〜１９．３１ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記基準車両速度又は前記和の大きい方より第２の値だけ小さい車両速度（２０４）で、警報を出す手段を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第２の値は、約３ＭＰＨ（４．８３ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
所定の最低エンジン速度（ＥＳMIN）及び最大エンジン速度（ＥＳMAX）を有する燃料スロットル制御エンジン（Ｅ）と、複数の選択可能なギヤ比を有する多段変速機械式歯車変速機（１０）と、前記エンジンと前記変速機との間に駆動的に配置されたマスタ摩擦クラッチ（Ｃ）と、エンジン回転速度を表す第１入力信号（ＥＳ；ＩＳ）を供給する第１センサ（１１；９８）と、車両速度（ＶＳ）を表す第２入力信号（ＯＳ）を供給する第２センサ（１００）と、前記変速機のシフトを制御する変速機アクチュエータ（１１２、７０、９６）と、現在の係合変速ギヤ比又はニュートラルから、選択された目標ギヤ比へのアップシフト又はダウンシフトを選択して、該選択を表す第３入力信号を供給するための手段（１２０、１２２、１２４、１０６）と、前記第１、第２及び第３入力信号を受信し、これらを所定の論理規則に従って処理して、コマンド出力信号を発信するための中央処理装置（１０６）とを備えた機械式歯車変速システムの選択されたシフトの実行を制御する方法であって、
前記中央処理装置は、
（ｉ）現在の係合ギヤ比又はニュートラルから、選択された目標ギヤ比へのシフトの選択及び（ｉｉ）変速機のニュートラル状態の確認に応答して、
（ｉ）その時の車両速度を初期車両速度（ＶＳi）として検出及び記憶し、（ｉｉ）その後、前記変速機のほぼ同期状態を検出し、（ｉｉｉ）その後、前記変速機が選択された目標ギヤ比にシフトされ得るように前記シフトアクチュエータにコマンド出力信号を発信し、
また、前記第１入力信号と、選択された目標ギヤ比及び前記第２入力信号の関数として決定される基準範囲とを比較することによって前記変速機のほぼ同期状態を検出する手段を含んでおり、
（ｉ）現在の係合ギヤ比又はニュートラルから、選択された目標ギヤ比へのシフトの選択、（ｉｉ）変速機のニュートラル状態の確認及び（ｉｉｉ）その後の前記変速機のほぼ同期状態の検出がないことに応答して、
（ａ）現在の車両速度（ＶＳc）を、（ｉ）基準車両速度（ＶＳREF）又は（ｉｉ）前記初期車両速度と所定の最大許容速度変化との和（ＶＳi＋ΔＶＳMAX）の大きい方と比較して、
（ｂ）現在の車両速度が、前記基準車両速度又は前記和の大きい方以上であるとき、前記変速機を、前記第２入力信号と前記最小及び最大エンジン速度との関数として決定される強制係合ギヤ比（ＧＲFE）に直ちに係合させることを特徴とする制御方法。
【請求項９】
前記強制係合ギヤ比は、前記第１入力信号と独立して決定されることを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記基準車両速度は、約３０ＭＰＨ（４８．２７ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項８又は９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記最大許容速度変化（ΔＶＳMAX）は、約６〜１２ＭＰＨ（９．６５〜１９．３１ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項８又は９に記載の制御方法。
【請求項１２】
前記最大許容速度変化（ΔＶＳMAX）は、約６〜１２ＭＰＨ（９．６５〜１９．３１ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。
【請求項１３】
前記基準車両速度又は前記和の大きい方より第２の値だけ小さい車両速度（２０４）で、警報を出すことを特徴とする請求項８又は９に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記第２の値は、約３ＭＰＨ（４．８３ｋｍ／ｈ）であることを特徴とする請求項１３に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の自動又は一部自動の機械的トランスミッションシステム、特に、機械的トランスミッションギア比の手動的、又は自動的に選択された変速又はシフテイングの一部自動実施を提供するタイプの、一部自動の機械的トランスミッションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットルの開度又は位置、車両速度、エンジン速度等を検知して、それに従って車両トランスミッション（変速機）を自動的にシフトする、重量用トラックのような重量用車両及び自動車の両方のための全自動トランスミッションシステムは、従来周知である。このような全自動変更ギアトランスミッションシステムは、加圧流体が、選択されたギア比を達成するために、１つ以上の部材を他の部材又はグラウンドに、摩擦結合する自動化トランスミッション、並びに所望のギア比を達成するために機械的（すなわち、噛合い）クラッチを噛み合わせたり、噛み合わせを外したりするために電子及び／又は流体論理及びアクチュエータを使用する自動化機械的トランスミッションを含む。このようなトランスミッションの例は、米国特許第３，９６１，５４６号明細書、米国特許第４，０８１，０６５号明細書及び米国特許第４，３６１，０６０号明細書に記載されている。これらの全ての開示は、本書に組み入れられている。
【０００３】
このような全自動変速ギアトランスミッションが、特に、一般的に大量に売られていない最大重量用車両にとって高価であることは許容できないことである。そのうえ、加圧流体及び／又はトルクコンバータを使用するこれらの自動変速ギアトランスミッションは、その入力軸及び出力軸間で消費される出力に関して比較的、非効率である傾向がある。
スロットル位置、エンジン、入力軸、出力軸、及び／又は車両速度を検知し、かつ操作者が手動で選択したトランスミッション比の変更を実質的に全自動で実施するために、自動的に制御された燃料スロットル装置、ギアシフチング装置及び／又はマスタクラッチ作動装置を使用する電子制御ユニットを利用する半自動トランスミッションシステムは、従来公知である。このような半自動トランスミッションシステムの例は、米国特許第４，４２５，６２０  号明細書、米国特許第４，６３１，６７９  号明細書及び米国特許第４、６４８，２９０  号明細書に記載されている。これらの開示は本書に組み入れられている。
【０００４】
このような半自動機械的トランスミッションシステムは、低速動作に対しては手動クラッチを可能にし、かつ／又は動作ギア比の自動選択を必要とせず、全自動トランスミッションシステムよりも幾分高価でないので、確実に受け入れられている一方、これらは、比較的多数のセンサ及び準備され、設置されかつ維持される必要があるマスタクラッチ及び／又は燃料スロットル装置のアクチュエータ等の自動的に制御可能なアクチュエータのような特定の装備のためにあまりにも高価である。
【０００５】
手動のみで制御されるエンジンスロットル装置、及び手動のみで制御されるマスタクラッチを有する車両で使用するための機械的トランスミッションシステム用半自動シフト実施システム／方法が提案された。このようなシステムは、米国特許第５，０５３，９５９  号明細書、米国特許第５，０５３，９６１  号明細書、米国特許第５，０５３，９６２  号明細書、米国特許第５，０６３，５１１  号明細書、米国特許第５，０５０，０７９  号明細書、米国特許第５，０８１，５８８  号明細書、米国特許第５，０８９，９６２  号明細書及び米国特許第５，１０５，３５７  号明細書に記載されている。これらの開示は本書に組み入れられている。
【０００６】
これらのシステムは、ニュートラルへのアップシフト、ダウンシフト又はシフトの操作者の選択のための制御／表示パネル又はコンソール、噛み合わされたギア比、トランスミッション・インプットシャフト、メインシャフト及び／又はアウトプットシャフト速度を示す信号及び手動で選択されたシフトを示す信号を入力信号として受け取り、コマンド出力信号を発するために所定の論理規則に従って処理する電子制御ユニット（ＥＣＵ）及びコマンド出力信号に従ってトランスミッションをシフチングするためのトランスミッションアクチュエータを含んでいる。制御／表示装置は、一般的に操作者が高い比、低い比又はニュートラルへのシフトを選択／予選択することを可能にし、選択されているがまだ実施されていないシフト並びにトランスミッションの現在の状態を表示する。
【０００７】
このような自動化及び半自動化されたシステムに関して、特に、制御装置が目標ギヤ比の係合を許可又は指令する前に、トランスミッションを同期状態（通常、“同期ウィンドウ”と呼ばれる）の許容範囲内とすることを操作者に要求する一部又は半自動機械的トランスミッションは、シフトの質を向上させるために、この許容範囲が比較的狭い帯域（バンド）に設定されており、その結果、操作者がその帯域を逃して、ニュートラルに留まった状態となり、これは、通常、非常に望ましくないことである。
前述の米国特許第５，０６３，５１１号明細書の制御によれば、選択されたシフトが所与の時間内に実施されないならば、制御論理は、操作者がこのシフトを見落とした（実行し損なった）と仮定し、操作者の努力が選択されたシフトの実施に帰着するであろう確率を高める荒っぽいシフトを可能にするためにバンド又は範囲を拡大する。
【０００８】
前述の米国特許第５，０６３，５５１号明細書の実行し損なったシフトの回復システム／方法は、ニュートラルから望ましい目標比への実行し損なったシフト復旧（回復）の確率を相当に高める一方、選択された望ましい目標比へのシフトは達成されないままである。
前述され、許可された同時係属特許出願第０７／９９３，３３２の制御によれば、前述の米国特許第５，０６３，５５１号明細書の実行し損なったシフト復旧方法／システムのための代替物及び／又はシフト復旧方法／システムに対する追加を提供する実行し損なったシフト復旧方法／システムが提供される。その実行し損なったシフト復旧方法／システムによれば、ニュートラルから望ましい目標比へのシフトが、実質的に同期状態を達成しようとして失敗した結果、所与の時間内に実施されなかったならば、システム制御は現エンジン及び車両速度の関数として実行し損なったシフトの復旧目標比を決定し、次にその比の噛み合わせを実施しようと試みる。実行し損なったシフトの復旧目標比（ＧＲMSR）は、現車両速度及びマスタクラッチロックアップ状態で、計算されたエンジン速度（ＥＳCAL＝ＯＳCURRENT×ＧＲMSR）が許容エンジン速度の範囲（ＥＳMIN＜ＥＳCAL＜ＥMAX）内にあり、［ＥＳCURRENT−ＥＳCAL］の絶対値を最小にするように選択される。
【０００９】
上述の２つの実行し損なったシフトの回復方法の各々又は組合わせは、多くの状況で有効である一方、これらは、ニュートラル状態でシフトを完了しようとしている間、車両速度又は車両速度の変化ではなく、ニュートラル状態の時間に基づいて実行されるため、完全に満足できるものではない。また、従来の方法は、幾分かの同期状態がトランスミッションギア比の噛み合わせために存在することを必要とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、前述の２つの実行し損なったシフトの復旧方法／システムの一方又は両方に代る、又は、これらを補助する実行し損なったシフトから復旧するための強制的な係合方法が提供される。
本発明の強制噛み合わせ方法／システムによると、選択された目標ギア比へのシフト中、（トランスミッション出力軸速度ＯＳによって示されているような）車両の初期速度（ＶＳi）は、ニュートラルの初期確認時に検知され、選択された目標ギア比（ＧＲT）を噛み合わせるためのほぼ同期状態を待つ。その後、時間とは独立に現車両速度（ＶＳC）が、（ｉ）基準速度（約３０ＭＰＨ）又は（ｉｉ）初期速度＋所定の最大許容速度変化の和（ＶＳi＋△ＶＳMAX）の大きい方を越えるならば、論理は、現車両速度（ＶＳC）及び許容エンジン速度の関数として、強制噛み合わせギア比（ＧＲFE）を選択し、そのための同期状態の有無にかかわらずその比ＧＲFEを噛み合わされるようにする。
【００１１】
最大許容速度変化（△ＶＳMAX）を約６ＭＰＨ〜１２ＭＰＨ（９．６５〜１９．３１ｋｍ／ｈ）としたとき、満足な動作が達成され、この値は、固定することができ、又は、初期車両速度及び／又は目標ギヤ比によって変化させることもできる。また、強制噛み合わせ後にアップシフトすることの即時の要求を防止するために、１以上のギア比が現車両速度で許容エンジン速度（ＥＳ＝ＯＳ＊ＧＲ）を提供するならば、高速比より低い比が強制噛み合わせギア比（ＧＲＦＥ）として選択され、又は代わりのものとして現エンジン速度との同期に最も近い比が選択される。
上記の方法は、強制噛み合わせを不必要に頻繁に実行することなく、強制噛み合わせを必要とする山岳地域における惰性（フリーホイーリング）の降坂のような状況を迅速かつ正確に検出するために見出された。強制噛み合わせの潜在的に荒っぽくかつ有害な性質のため、勿論、出来る限り、その不必要な発生を最少にすることが望ましい。
【００１２】
前述の強制噛み合わせ戦略を提供することによって、好ましくは、あまり荒っぽくない見落とされたシフト戦略に加えて、選択された目標ギア比の噛み合わせに同期を達成しようとの試み中、フリーホイーリングになる下り坂を続けることの非常に望ましくない状態が検出され、かつ幾分荒っぽく応答される。
本発明のこの目的及び利点並びに他の目的及び利点は、図面と共に行われた好ましい実施例の詳細な説明によって明らかになる。
【００１３】
【実施例】
いくらかの専門用語は、参照のみのために便利なため下記の説明で使用され、制限されない。用語“複合トランスミッション”は、速度の変更又は伝達ギアの変更を示すために用いられ、連続して接続される複数の前進速度用主トランスミッション部、及び複数の速度補助トランスミッション部を有し、それによって、主トランスミッション部の選択された減速ギアは、補助トランスミッション部の他の選択された減速ギアによって複合される。“同期クラッチアセンブリ”及び同様な意味の用語は、確実クラッチの手段によって選択されたギアを軸に非回転結合するために使用されるクラッチアッセンブリを示し、上記クラッチ部材が、このクラッチ部材と共に使用される比較的大きい能力の摩擦装置で実質的に同期回転し、かつクラッチの噛み合わせ始動の際、クラッチ部材及びそれと共に回転する全ての部材を実質的に同期回転させるのに十分になるまで、上記クラッチの試みられた噛み合わせがなされない。
【００１４】
ここで使用される用語“アップシフト”は、低速ギア比から高速ギア比へのシフチングを意味する。ここで使用される“ダウンシフト”は高速ギア比から低速ギア比へのシフチングを意味する。ここで使用される“低速ギア”、”低ギア”及び／又は第１のギア”は、トランスミッションまたはトランスミッション部、すなわち、このトランスミッションの入力軸に対して最高減速比を有するギアセットで最低前進速度動作のために使用されるギア比を全て示している。
エンジン速度を示す信号は、エンジン速度センサからの信号、入力軸速度センサからの信号及び出力軸信号並びにギア比信号を含んであり、それらは（ＥＳ＝ＯＳ×ＧＲ）及び／又は推定エンジン速度を計算するために使用される。
【００１５】
図１を参照すると、本発明の半自動機械的トランスミッションシステムによって、一部自動化された種類のレンジタイプの複合トランスミッション１０が示されている。複合トランスミッション１０は、レンジタイプの補助部１４に連続して接続される複数の速度の主トランスミッション部１２を備えている。トランスミッション１０は、ハウジングＨ内に収容され、選択的に非結合時にディ−ゼルエンジンＥのような原動機によって駆動される入力軸１６を含み、常態ではかみ合わされた摩擦マスタクラッチＣはエンジン・クランクシャフト２０及びトランスミッション入力軸１６に回転できるように固定されている駆動部２２に駆動結合されている入力部又は駆動部１８を有している。
エンジンＥは、手動的又は自動的に制御されたスロットル装置（図示せず）によって制御される燃料スロットルで、マスタクラッチＣは、クラッチペダル（図示せず）によって手動的に制御され、あるいはクラッチアクチュエータ等によって自動的に制御される。通常、クラッチペダルのオーバトラベルによって作動される入力軸ブレーキＢは、従来、周知であるような迅速なアップシフチングを与えるように提供されることが好ましい。
【００１６】
複合機械的トランスミッション１０と同様なトランスミッションは、従来、周知で、米国特許第３，１０５，３９５  号明細書、米国特許第３，２８３，６１３  号明細書、米国特許４，７３５，１０９  号明細書及び米国特許４，７５４，６６５  号明細書を参照することによって高く評価される。これらの開示は、本書に組み入れられている。センサ１１は、エンジンの回転速度を検知し、かつそれを示す信号を提供するために設けられている。
主トランスミッション部１２では、入力軸１６は、実質的に同一回転速度で複数の実質的に同一のカウンタ・シャフトアセンブリ２６及び２６Ａ  を駆動するための入力ギア２４を支持する。２つの実質的に同一のカウンタシャフトが、入力軸１６と一般的に同軸上に整列される出力軸２８の全く相容れない反対側に設けられている。カウンタ・シャフトアセンブリのそれぞれは、その一部が概略的に示されているハウジングＨにベアリング３２及び３４に支持されているカウンタ・シャフト３０を備えている。カウンタ・シャフトのそれぞれは、それと共に回転するために固定されている同一グル−プのカウンタ・シャフトベアリング３８、４０、４２、４４、４６及び４８が設けられている。複数の出力軸５０、５２、５４、５６及び５８は、出力軸２８を取り囲み、従来周知であるようなクラッチカラー６０、６２及び６４をスライドすることによってそれと共に回転するため出力軸２８に一度に一回、選択的にクラッチ可能である。クラッチカラー６０はまた、入力軸１６と出力軸２８間に直接駆動関係を与えるために出力軸２８に入力ギア２４をクラッチするために使用される。
【００１７】
一般に、クラッチカラー６０、６２及び６４は、従来周知であるようなシャフトハウジング・アセンブリ７０に関連するシフトフォークによって軸方向に位置決めされる。クラッチカラー６０、６２及び６４は、周知のダブルアクティングジョ−クラッチ型のものでよい。
シフトハウジング又はアクチュエータ７０は、電動機または圧縮空気のような圧縮流体によって作動され、米国特許第４，４４５，３９３  号明細書、米国特許第４，５５５，９５９  号明細書、米国特許第４，３６１，０６０  号明細書、米国特許第４，６７６，１１５  号明細書、米国特許第４，８７３，８８１  号明細書及び米国特許第４，８９９，６０７  号明細書に記載されているような制御ユニットによって自動的に制御可能であるタイプのものでよい。これらの明細書の開示は、本書に組み入れられている。
【００１８】
出力軸ギア５８は、リバースギアで、従来の中間アイドラギア（図示せず）の手段によってカウンタ・シャフトギア４８に連続的に噛み合っている。主トランスミッション部１２は、５つの選択可能な前進速度比、最低速度比、すなわちこれは出力軸２８に出力軸駆動ギア５６を駆動するように接続することによって提供されることが、しばしば高ギア減速比である最低速度比を提供する一方、それは、厳しい条件の下で車両の始動ためだけに使用され、通常の高トランスミッションレンジで使用されない低ギア、すなわち“クリーパー”ギアが考察されなければならないことにまた注目されるべきである。したがって、主トランスミッション部１２は、５つの前進速度を提供する一方、それは、４つの前進速度だけがそれと共に使用される補助レンジトランスミッション部１４によって複合されるような“４＋１”主部と通常称される。同様なトランスミッションは、米国特許第４，７５４，６６５  号明細書及び米国特許第４，９７４，４６８  号明細書に記載されているように１０、１３、１６又は１８の前進速度を提供する。
【００１９】
ジョ−クラッチ６０、６２及び６４は、それが図示されているように中心にあり、噛み合わされていない位置、又はアクチュエータ７０の手段によって完全に右方向に噛みわわされたか又は完全に左方向に噛み合わされた位置に位置決めされる３位置クラッチである。周知であるように、クラッチ６０、６２及び６４のただ一つが所与時に噛み合い可能であり、主部インターロック手段（図示せず）は他のクラッチをニュートラル状態にロックするために設けられている。
補助トランスミッションレンジ部１４は、２つの実質的に同一の補助カウンタシャフトアセンブリ７４及び７４Ａ  を含んでおり、そのそれぞれは、ハウジングＨで軸受け７８及び８０によって支持される補助カウンタシャフト７８を備え、それと共に回転するために２つの補助部のカウンタシャフトギア８２及び８４を支持する。補助カウンタシャフトギア６２は、常に噛み合わされていて、レンジ／出力ギア８６を支持する一方、補助部のカウンタシャフト８４は、トランスミッション出力軸９０に固定されている出力ギア８８に常に噛み合わされる。
【００２０】
シャフトフォーク（図示せず）及びレンジ部のシフテングアクチュエータ・アセンブリ９６の手段によって軸方向に位置決めされている２位置の同期ジョ−クラッチアセンブリ９２は、複合トランスミッション１０の直接又は高レンジ動作ための出力軸２８にギア８８をかみ合わせるか、あるいは低レンジ動作のために主軸２８にギア８６をかみあわせるか、どちらか一方のために設けられている。
レンジ部のアクチュエータ９６は、米国特許第３，６４８，５４６  号明細書、米国特許第４，４４０，０３７  号明細書及び米国特許第４，６１４，１２６  号明細書に示されているようなタイプのものである。これらの明細書の開示は本書に組み入れられている。
レンジタイプの補助部１４は、平歯車又ははすば歯車を使用する２速度部として示されているけれども、本発明はまた３つ以上の選択可能なレンジ比を有し、かつ／又は遊星歯車のギアリングを有する、結合されたスプリッタ／レンジタイプの補助部を使用する簡単なトランスミッション及び、レンジタイプトランスミッションに適用可能であることが理解される。また、任意の１つ以上のクラッチ６０、６２  又は６４は、同期ジョ−クラッチタイプのものでよいし、トランスミッション部１２及び／又は１４は単一のカウンタシャフトタイプのものでよい。
本発明の機械的トランスミッションシステムための半自動シフト実施制御装置１０４  は、図２に概略的に示されている。前述の機械的トランスミッションシステム１０に加えて制御装置１０４  は、エンジン速度センサ１１、入力軸速度センサ９８、出力軸速度センサ１００  （又は、代わりのものとして出力軸速度センサ１０２  ）及びドライバ制御コンソール１０８  からの信号を受け取るための、好ましくはマイクロプロセッサである電子制御ユニット１０６  を含む。ＥＣＵ１０６  はまた、補助部の位置センサ１１０  からの入力を受け取る。
【００２１】
ＥＣＵは、主部アクチュエータ７０及び補助部アクチュエータ９６を制御するソレノイドマニホルド１１２  のような、トランスミッション操作者及びドライバ制御コンソール１０８  にコマンド出力信号を発するために、所定の論理規則に従って入力を処理するために有効である。この種のＥＣＵは、米国特許第４，５９５，９８６  号明細書に記載されてるように従来周知である。この明細書の開示は、本書に組み入れられている。
ドライバコンソール及びディスプレイコンソールは、操作者が所与の方向（すなわち、アップシフト又はダウンシフト）、又は現在の噛み合わせ比からニュートラルにシフトを手動的に選択するためにマニュアル又はホールド動作モードを選択し、又は半自動プリセレクト動作モードを選択することを可能にし、操作者に現動作モード（自動、あるいは手動シフト）、現在のトランスミッション動作状況（前進、逆進又はニュートラル）、及び予め選択されるがまだ実施されていない任意のギア比の変更又はシフト（アップシフト、ダウンシフト又はニュートラルへのシフト）を知らせるためのディスプレイを提供する。
【００２２】
コンソール１０８  は、トランスミッション１０がそれぞれ前進駆動状態、ニュートラル又は後進駆動状態であることを示すために点灯される３つの指示灯１１４  １１６  、１１８  を含んでいる。コンソールはまた、操作者がアップシフト、自動予選択モード又はダウンシフトをそれぞれ選択することを可能にする３つの選択的に点灯されるプッシュボタン１２０  、１２２  及び１２４  を含んでいる。プッシュボタン１２６  は、シフトをニュートラルに選択することを可能にする。
プッシュボタン１２０  、１２２  、１２４  又は１２６  の任意のひとつを押下することによって選択が行われ、（プッシュボタン１２０  、１２４  又は１２６  の場合の実行に先立って）プッシュボタンを再押下することによって選択が取り消される。代わりのものとして、プッシュボタン１２０及び１２４を何回も押下することがスキップシフトのためのコマンドとして使用される。勿論、プッシュボタン及び点灯されたプッシュボタンは、トグルスイッチ及び／又はトグルスイッチ及び光又は他の指示部材のような他の選択装置によって代替され得る。後進の選択のための別々のプッシュボタン又はスイッチが設けられるか又は後進がニュートラルからダウンシフトとして選択される。また、ニュートラルはリバースからアップシフトとして選択されるか又はローからのダウンシフトとして選択されてよい。
【００２３】
動作においては、アップシフト及びダウンシフトを手動的に選択するために、操作者は、プッシュボタン１２０  又は１２４  のいずれかを適当に押下する。選択されたプッシュボタンは、選択されたシフトが実施されるか又は選択が取り消されるまで、点灯される。
制御コンソール１０８  に代わるものが図３に示されている。一般的に、モードセレクタ２１０  が、リバース（Ｒ）２１２  、ニュートラル（Ｎ）２１４  、ドライブ（オートマティック）（Ｄ）２１６  、ホールド（マニュアル）（Ｈ）２１８  及びロー（Ｌ）２２０  をそれぞれ選択するために使用される。モードセレクタは、逆インターロック解放ボタン２２４  及びアップシフト選択ボタン２２６  並びにダウンシフト選択ボタン２２８  を有するハンドル２２２  を含む。モードセレクタ２１０  の機能は前述のコンソール１０８  実質的に同一である。
【００２４】
選択シフトを実施するために、マニホルド１１２は、主トランスミッション部１２をニュートラルにシフトさせるためにアクチュエータ７０が偏倚されるように予め選択される。これは、エンジンへの燃料供給を手動的に一瞬減少させたりかつ／又は増加させたり、かつ／又は手動的にマスタクラッチＣの噛み合わせを放すことによって、操作者がブレーキトルクを発生させ又は後進をさせることで達成される。トランスミッションはニュートラルにシフトされるので、ニュートラルはＥＣＵ（１．５秒のような時間の間、検知されるニュートラル）によって確かめられ、ニュートラル状態指示ボタン１１６が点灯される。選択されたシフトが複合シフト、すなわち図１に示されるような第４番目速度から第５番目速度へのシフトのような主部１２及びレンジ部１４の両方のシフトであるならば、ニュートラルがフロントボックスで検知された後、レンジシフトを補助部のアクチュエータ９６により完了させるためにＥＣＵは、マニホルド１１２  にコマンド出力信号を発する。
【００２５】
レンジ補助部が適正比で噛み合わされる場合、ＥＣＵは計算するか又はそうでなく決定し、かつ検出された出力軸（車両）速度及び噛み合わされるべきギア比（許容同期噛み合わせを生じる噛み合わされるべき比率）に基づいた入力軸速度の可能なレンジ又はバンドを更新し続ける。操作者又は制御ユニットが、スロットル操作及び／又は入力軸ブレーキの使用によって、入力軸速度を許容範囲に入るようにすると、ＥＣＵ１０６  は、アクチュエータ７０を噛み合わされるべき主部の比率に噛み合うようにするためにマニホルド１１２  にコマンド出力信号を発する。好ましくは、アクチュエータが、操作者が延長時間の許容範囲内に入力軸速度を保持する必要がなく非常に迅速に応答する。シフトをトランスミッション・ニュートラルにするように選択するために、選択ボタンが１２６  が押される。ニュートラルが、トランスミッションがニュートラルのままである間、指示灯１１６  連続的に点灯される状態をとる時点でニュートラルが得られることを、、ＥＣＵが確認するまで指示灯１１６は点滅する。
【００２６】
制御アルゴリズムでは、目標ギアの噛み合わせのためにコマンド出力信号の発することは、許容同期点内に手動的にもたらされるトランスミッション（入力軸）に依存する。この同期点は、通常、ゼロＲＰＭの誤差のまわりに中心があるＲＰＭ（エラーバンド）の範囲である［すなわち、入力軸速度が（出力軸速度×目標ギア比の数値）に等しい場合、ＩＳ＝ＯＳ×ＧＲＴ  ］。制御電子回路は、入力軸速度がエラーバンドに入ることを検知する場合、それは、目標ギアを噛み合わせられるようにするマニホルド１１２  のソレノイドを働かせるだろう。エラーバンドは、各ギア比に対して最良のシフト特性を与えるために選択される。これらのエラーバンドは目標ギアの関数としてインデックスされるテーブルの形でソフトウェアで通常記憶される。これらのテーブルが最良のシフト特性に対して設定される場合、このバンドは、目標ギアが噛み合わせられる時の“クランキング”を最少化するように小さくされねばならない。小さいエラーバンドで、ドライバが正しい同期点にトランスミッションをもってくることはより困難であり、ドライバーはそれを全くミスし、かつニュートラルで終える。
【００２７】
前述の米国特許第５，０６３，５１１  号明細書は、ニュートラルが検知された後（１秒）、短時間、第２のテーブルセットにアクセスする見落とされたシフトの回復アルゴリズムを備えている。正規のシフトでは、１秒はドライバーがトランスミッションを同期点にもってくるのに十分な時間である。ニュートラル状態が許容時間以上の間、存在した場合、アルゴリズムは、ドライバーがシフトを見落とし、新しいテーブルセットを呼び出すものと仮定する。この第２のテーブルセットは、ドライバーの努力がニュートラル状態に残る代わりに目標ギアの噛み合わせを生ずるするであろう確率を高める荒っぽいシフトを可能にするためにエラーバンドを開く。
【００２８】
点灯されたプッシュボタン１２２  の使用又はセレクタ２１０  を“Ｄ”位置に移動することによって選択された自動予選択動作モードでは、記憶された論理規則、（検知され、かつ／又は入力軸速度と出力軸速度とを比較することによって計算された位置である）現在の噛み合わせ比及びアウトプットシャフト速度に基づいて、ＥＣＵは、アップシフト又はダウンシフトが必要とされるかどうかを判定し、かつ同様に予選択する。操作者は、アップシフト又はダウンシフトが予め選択され、点灯されたプッシュボタン１２０  又は点灯されたプッシュボタン１２４  のいずれかを点滅させるか、かつ／又は可聴シフト警告信号を出すようにする、ＥＣＵ１０６  からのコマンド出力信号によって半自動的に実施される。操作者が前述のように自動的に予め選択されたシフトの半自動実施を始動するか又はプッシュボタン１２２  の押下による自動モードを取り消す。
【００２９】
前述され、許可された同時係属の米国特許出願第０７／９９３，３３２号の見落とされたシフト復旧システム／方法によれば、ニュートラルから望ましい目標比へのシフトがほぼ同期状態を達成するために失敗の結果として、所与の時間内に実施されないならば、このシステム制御は現エンジン及び車両速度の関数として見落とされたシフト復旧目標比を決定し、次にその比の噛み合わせを実施しようと試みる。時間間隔は、所望の目標比に噛み合わせしようとする最初の試みから測定され、前述の米国特許第５，０６３，５５７  号明細書の見落とされたシフト復旧方法／システムの試みが不成功に終わった後のみ発生する。
【００３０】
前述の見落とされたシフト戦略は大抵の見落とされたシフト状況を適当に解決する一方、本発明の強制噛み合わせシステム／方法は、操作者又はシステムコントローラが選択された目標ギア比の噛み合わせために同期を達成しようと試みる間、フリーホイーリング状態で険しい山の斜面を下り続ける急激に移動及び加速する車両のような状況を防止するために設けられている。
本発明の強制噛み合わせ戦略によれば、強制噛み合わせ状況を検知されはじめると、強制噛み合わせギア比ＧＲＦＥは現出力速度及びエンジン速度の許容範囲に基づいて決定され、その比は、同期状態がない可能性があるにもかかわらず直ちに噛み合わせされる。この強制噛み合わせは、潜在的に駆動装置に荒っぽく、好ましくないかかつ／又は有害な衝撃を与える。強制噛み合わせルーチンを不必要に実施する回数を最少にするだろうこのような状態を迅速にかつ確実に検出するための信頼性のあるルーチンを開発することが重要である。
【００３１】
強制噛み合わせ応答を必要とする状態は、車両がニュートラルにシフトされ、かつ目標ギア比の噛み合わせを準備している時に現車両速度（ＶＳC）と初期車両速度（ＶＳi）とを比較することによって検出され得ることが決定された。もし現車両速度が（ｉ）基準速度（約３０ＭＰＨ（４８．２７ｋｍ／ｈ））又は（ｉｉ）初期速度（ＶＳi）＋約６ＭＰＨ〜１２ＭＰＨ（９．６５〜１９．３１ｋｍ／ｈ）に等しい最大許容速度変化（△ＶＳmax）との和の大きい方に等しいか又は大きいならば、これは強制噛み合わせギア比ＧＲFEの強制噛み合わせの要求を示す。図４を参照すると、線２００は、種々の初期車両速度値を表し、一方、線２０２は、強制噛み合わせシーケンスが実施される対応する現車両速度を表す。線２０４は、可聴警報のような強制噛み合わせ警報が、操作者が目標比の噛み合わせための同期状態を形成し、かつ／又は強制噛み合わせギア比の潜在的な荒っぽい強制噛み合わせを準備しようと再び試みることを可能にするために与えられるであろう現車両速度を表している。
非常によく知られているように、９、１０、１２、１３、１６、１９又は２０の選択可能な前進ギア比（ＧＲ）を有する重量用多重速度機械的トランスミッションでは、多くの車両速度に対して、３、４又は５の比が、噛み合わせ可能であり、すなわち、現在の車両速度及びマスタクラッチ（Ｃ）ロックアップにおいて、計算されたエンジン速度（ＥＳ＝ＧＲ×ＯＳ）は、最小値（ＥＳMIN）以上であり、かつ最大値（ＥＳMAX）以下である。最小値（ＥＳMIN）は、通常およそエンジンの失速速度である一方、最大値（ＥＳMAX）は、わずかに破壊速度以下である。典型的な車両の重量用ディーゼルエンジンの場合、最小速度は通常約６００ＲＰＭで、最大速度は約２２００ＲＰＭで、望ましい範囲は約１４００〜１８００ＲＰＭである。強制噛み合わせギア比を決定する際、１以上の比が荒っぽさを最少にし、かつ即時のアップシフテングための要求を防止するために許されるような噛み合わせであるならば、最高許容速度比より低い１以上の比は強制噛み合わせ比として選択されるだろう。例を挙げると、検出された車両速度（ＯＳ）に基づいて、第６番目、第７番目、第８番目及び第９番目の速度は全て噛み合わせ可能であり、第７番目又は多分第８番目の速度であるが第９番目の速度でない速度が強制噛み合わせ比として選択されるだろう。
本発明の強制噛み合わせ制御システム／方法は、図５のフローチャートフォーマットで概略的に示されている。
本発明はある程度詳細に説明したけれども、形式及び細部への種々の変更は、特許請求の範囲に記載されているような本発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステムによって一部自動化された車両の機械的トランスミッション装置の概略図である。
【図２】本発明の機械的トランスミッションシステムための半自動シフト実施装置の概略図である。
【図３】図２のトランスミッション装置のための他のドライバ制御装置の正面図である
【図４】強制噛み合わせに対する初期車両速度及び現車両速度の概略図である。
【図５】本発明のフローチャート・フォーマットの概略図である。
【符号の説明】
１０        複合トランスミッション
１１          エンジン速度センサ
７０      アクチュエータ
９６      レンジ部アクチュエータ
９８          入力軸速度センサ
１００      出力軸速度センサ
１０６      半自動シフト実施制御装置
１１２      ソレノイドマニホルド
１２０      プッシュボタン
１２２      プッシュボタン
１２４      プッシュボタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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