(57)【要約】  複数のギヤ比（１５、１７）を有したトランスミッションであって、ギヤ比と選択的に係合させるセレクタ手段（１３）と、駆動源からトランスミッションに駆動力を選択的に伝達させるクラッチ手段（２）と、クラッチトルクリミットをコントロールさせるコントロールシステムとをさらに有しており、コントロールシステムはセレクタ手段が非係合状態のギヤ比を選択する前にクラッチトルクリミット値を自動調整するようにアレンジされており、非係合状態のギヤ比がセレクタ手段で係合されているときにトルクが所定値を超えればクラッチの入力側と出力側との間で相対的回転移動させるトランスミッションが開示されている。【選択図】図１ｄ
2007527484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のギヤ比を有したトランスミッションであって、ギヤ比と選択的に係合させるセレクタ手段と、駆動源からトランスミッションに駆動力を選択的に伝達させるクラッチ手段と、クラッチトルクリミットをコントロールさせるコントロールシステムとをさらに有しており、該コントロールシステムはセレクタ手段が非係合状態のギヤ比を選択する前にクラッチトルクリミット値を自動調整するようにアレンジされており、前記非係合状態のギヤ比がセレクタ手段で係合されているときにトルクが所定値を超えればクラッチの入力側と出力側との間で相対的回転移動させることを特徴とするトランスミッション。
【請求項２】
クラッチ手段の操作状況を検出するようにアレンジされたセンサーと、クラッチトルクリミットをコントロールさせるアクチュエータとを含んでおり、利用時には、非係合状態のギヤ比を選択する前にセンサーが所定の操作状況を検出するまでアクチュエータはクラッチトルクリミットを減少させることを特徴とする請求項１記載のトランスミッション。
【請求項３】
クラッチ手段は新ギヤ比が選択されたときにクラッチトルクリミットを増加させるようにアレンジされていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランスミッション。
【請求項４】
コントロールシステムは、セレクタ手段が非係合状態のギヤ比を選択する前にクラッチの入力側と出力側がスリップするまでクラッチトルクリミットを減少させるようにアレンジされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項５】
クラッチの入力側と出力側との間のスリップを検出するようにアレンジされたセンサー手段を含んでおり、クラッチトルクリミットをコントロールさせるアクチュエータは、センサー手段が非係合状態のギヤ比を選択する前にクラッチの入力側と出力側の間でスリップを検出するまでクラッチトルクリミットを減少させることを特徴とする請求項４記載のトランスミッション。
【請求項６】
クラッチ手段は新ギヤ比が選択されたときにクラッチトルクリミットを増加させるようにアレンジされていることを特徴とする請求項４または５に記載のトランスミッション。
【請求項７】
駆動源の速度とトルクをコントロールさせる手段を含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項８】
駆動源の速度とトルクをコントロールさせる手段は、セレクタ構造体が新ギヤ比と係合したときにエンジン出力を調整するようにアレンジされたエンジンコントロール装置であることを特徴とする請求項７記載のトランスミッション。
【請求項９】
駆動源の速度とトルクをコントロールさせる手段は、新ギヤ比が選択されたときトランスミッションの出力トルクをコントロールするように駆動源の速度とトルクを増加または減少させるようにアレンジされていることを特徴とする請求項７または８に記載のトランスミッション。
【請求項１０】
セレクタ手段のポジションを検出させる手段を内蔵していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１１】
ギヤホイールとセレクタ手段の相対回転ポジションを検出させる手段と、検出された回転ポジションに従ってセレクタ手段でギヤホイールの係合をコントロールさせる手段とを含んでいることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１２】
クラッチ手段はクラッチ、トルクコンバータ、またはクラッチと組み合わされたトルクコンバータであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１３】
非係合状態のギヤ比が選択される前のトランスミッション内のトルクを測定または予測して記録させる手段と、新ギヤ比が選択された後のトランスミッション内のトルクを予測させる手段とを含んでいることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１４】
シフトコントロール手順の完了時の目標トルクを予測し、目標トルクが達成され、クラッチとスロットル条件がシフトの刺激に先立った条件にリセットされるまで所定のグラジエントでそのトルクレベルに接近させる手段を含んでいることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１５】
クラッチは、最終目標トルクが達成され、スロットルコントロールのみが使用されてその後にその目標トルクに到達する前にシフトの刺激に先立った条件に復帰されることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１６】
コントロールシステムは、トランスミッション内のトルクによって変形される少なくとも１つの静止部材または構造体内にトランスミッション内のトルクで引き起こされる変形を測定させる手段と、トランスミッション内のトルクをコントロールする手段とを含んでおり、コントロールシステムは変形を測定し、測定された変形と、ギヤ比間の知られた関係に基づいてトランスミッション内のトルクを調整するようにアレンジされていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項１７】
知られた関係は一次的であり、測定された変形に対応する値は倍率で調整されることを特徴とする請求項１６記載のトランスミッション。
【請求項１８】
コントロールシステムは測定された変形に従ってトランスミッション内のトルクの変動速度をコントロールさせるようにアレンジされていることを特徴とする請求項１６または１７に記載のトランスミッション。
【請求項１９】
トランスミッション内のトルクをコントロールさせる手段はクラッチ手段を含んでいることを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項２０】
トランスミッション内のトルクをコントロールさせる手段は駆動源の速度をコントロールさせる手段を含んでいることを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項２１】
コントロールシステムはトランスミッション内のトルク強度を計算させる手段を含んでいることを特徴とする請求項１６から２０のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項２２】
変形を測定させる手段は少なくとも１つのロードセルを含み、好適には複数のロードセルを含んでいることを特徴とする請求項１６から２１のいずれかに記載のトランスミッション。
【請求項２３】
変形を測定させる手段は少なくとも１つの歪計を含んでいることを特徴とする請求項１６から２２のいずれかに記載のトランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はギヤ比の選択をコントロールするコントロールシステムを有したトランスミッションに関する。本発明はＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１９７６で説明されたタイプのトランスミッション装置や、ＰＣＴ／ＩＢ２００４／００２９４６と同時に出願された国際出願のトランスミッションのトルク測定装置と方法で使用が可能である。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の従来型シングルクラッチシンクロメッシュトランスミッション装置では、新ギヤへの切り替え前にクラッチを操作してエンジンやモータ等のパワー源からトランスミッションを切り離すことが必要である。新ギヤとの係合を試みるときにパワーが切断されていなければシンクロメッシュは新ギヤホイールと係合できず、トランスミッションにダメージを与え、トランスミッション内にトルクスパイクを発生させるリスクを負わなければならない。なぜなら、ほとんどの場合、エンジンの速度は新ギヤの速度とマッチしないからである。通常のギヤ装置を備え、エンジンで作動する自動車等の乗り物では新ギヤ比の選択には完了までに０．５秒から１秒を要する。よって、例えば、高ギヤが選択されると、時間的遅延でエンジンは速度を落とし（自身の慣性による）、クラッチがエンジンとトランスミッションとを再連結させる前に新ギヤの速度にさらに緊密にマッチし、パワーが再適用されるときに発生するトルクスパイクの可能性を減少させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１９７６で教示されているもののように新ギヤ比の選択がパワー妨害を介さずにほぼ瞬時にできるトランスミッション装置では、特定のシフト条件で新ギヤが係合すると大きなトルクスパイクが発生し得る。このトルクスパイクはショック波を発生させてトランスミッション内を伝播させ、自動車の乗員に音と振動でショックを与える。このショック波はノッキングを起こし、トランスミッション部材にダメージを与え、故障の原因となる。それでも、パワーが実質的連続的に伝達されるために高効率で経済的であり、排気ガスが少なく、車の性能を高める理由でそのようなトランスミッションは利用価値が高い。
【０００４】
コントロールシステムを上手に操作するには、トランスミッション内に作動状況を検知する手段を組み入れることが重要である。例えば、トランスミッション内のトルクをコントロールすることができるコントロール装置の操作にはトランスミッション内のトルクの大きさと方向とを測定または計算することが望ましいであろう。トルクを測定する１方法は、トランスミッションの出力シャフトの知られた２ポイント間で発生する捩量を測定するためにシャフトにトルクセンサーを搭載させることである。トルクセンサーは非常に高価であるため実際にはほとんど利用されない。別な弱点は、センサーがシャフトに搭載されているため、信号がセンサーからプロセッサに無線器で送られなければならず、あるいは、接触ブラシをシャフト周囲に搭載しなければならないことである。接触ブラシを使用したトルクセンサーの設置は困難である。また接触ブラシは使用により磨耗し、測定が不正確になったり、故障する。
【０００５】
従って、本発明はトルクスパイクの問題を緩和させるギヤ比の選択をコントロールするためにコントロールシステムを有したトランスミッションを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１特徴によれば、複数のギヤ比、複数のギヤ比と選択的に係合するセレクタ手段、トランスミッションに駆動源からの駆動力を選択的に伝達するクラッチ手段、並びにクラッチトルクリミットをコントロールするためのコントロールシステムを有したトランスミッションが提供される。このコントロールシステムはセレクタ手段が非係合ギヤ比を選択する前にクラッチトルクリミット値を自動的に調整するように設計されており、その非係合ギヤ比がセレクタ手段で係合されたときにトルクが所定値を超過するとクラッチの入力側と出力側との間で相対的回転移動させる。
【０００７】
クラッチトルクリミットとは、与えられた作動条件でクラッチがトランスミションに伝達するように設計されているトルク量である。クラッチトルクリミット値はクラッチの入力側と出力側の操作セッティングをコントロールすることで調整できる。
【０００８】
有利には、コントロールシステムはクラッチ手段の作動状態を検出するように設計されたセンサーと、クラッチトルクリミットをコントロールするためのアクチュエータとを含んでおり、使用の際に、非係合ギヤ比を選択する前にセンサーが所定の作動状態を検出するまでアクチュエータはクラッチトルクリミットを減少させる。例えば、アクチュエータはトランスミッションに伝達されるトルク量をコントロールするためにクラッチ係合部材間の力をコントロールするように設計できる。
【０００９】
有利には、クラッチ手段は新ギヤ比が選択されるとクラッチトルクリミットを増加させるように設計されている。
【００１０】
好適には、コントロールシステムはセレクタ手段が非係合ギヤ比を選択する前にクラッチの入力側と出力側がスリップするまでクラッチトルクリミットを減少させるように設計されている。
【００１１】
好適には、センサー手段はクラッチの入力側と出力側との間でスリップを検出するように設計されており、クラッチトルクリミットをコントロールするアクチュエータは、非係合ギヤ比を選択する前にクラッチの入力側と出力側との間のスリップをセンサー手段が検出するまでクラッチトルクリミットを減少させる。好適には、クラッチ手段は新ギヤ比が選択されたときクラッチトルクリミットを増加させるように設計されている。
【００１２】
有利には、コントロールシステムは駆動源の速度とトルクをコントロールする手段を含む。好適には、そのコントロール手段はエンジンコントロールユニットであり、セレクタ構造体が新ギヤ比と係合するときエンジン出力を調整するように設計されている。
【００１３】
有利には、そのコントロール手段は、新ギヤ比が選択されるとトランスミッションの出力トルクをコントロールする駆動源の速度とトルクを増加または減少させるように設計されている。
【００１４】
好適には、コントロールシステムはトランスミッション内のセレクタ手段のポジションを検出する手段を含んでいる。
【００１５】
好適には、コントロールシステムはギヤホイールとセレクタ手段の相対回転ポジションを検出する手段と、検出された回転ポジションに従ってセレクタ手段によりギヤホイールの係合をコントロールする手段とを含んでいる。
【００１６】
好適には、クラッチ手段はクラッチ、トルクコンバータまたはクラッチと組み合わされたトルクコンバータである。
【００１７】
好適には、コントロールシステムは、非係合ギヤ比が選択される前にトランスミッションのトルクを測定または予測して記録する手段と、新ギヤ比が選択された後にトランスミッション内のトルクを予測する手段とを含んでいる。
【００１８】
好適には、コントロールシステムはシフトコントロールシーケンスの完了で目標トルクを予想し、その目標トルクに達するまで所定のグラジエントでトルクレベルに接近する手段を含み、クラッチとスロットル条件はシフトに先立ってその条件にリセットされる。
【００１９】
好適には、最終の目的トルクが達成される前にシフトに先立ってクラッチがその条件に復帰するようにアレンジされ、そのときからスロットルコントロールだけが使用されて目標トルクが達成される。
【００２０】
有利には、コントロールシステムはトランスミッション内の少なくとも１つの静止部材または静止構造体内のトルクにより引き起こされる変形を測定する手段と、トランスミッションのトルクをコントロールする手段を含む。このコントロールシステムはその変形を測定し、測定された変形とギヤ比間の知られた関係に基づいてトランスミッションのトルクを調整するように設計されている。
【００２１】
好適には、その知られた関係は実質的に一次関数であり、測定された変形に対応する数値は倍率で調整される。
【００２２】
好適には、変形を測定する手段は部材または構造体の捩れ変形量を測定する。
【００２３】
有利には、変形の測定手段はトランスミッションのトルクの方向を決定する。
【００２４】
好適には、その部材または構造体はトランスミッションベアリング、ケーシング、支持部材、架台または架台ボルトである。好適には、ケーシングはギヤボックスケーシングまたはテールシフトケーシングである。
【００２５】
好適には、変形測定手段は少なくとも１つのロードセルを含んでおり、好適には複数のロードセルを含んでいる。１実施例では変形測定手段は長軸を有したケーシングに搭載され、ケーシングはトランスミッションのトルクが長軸周囲でケーシングを捩れ変形させるように設計されている。好適には、第１ロードセルと第２のロードセルがケーシングに搭載され、ケーシングの変形が第１ロードセルと第２のロードセルで異なる出力を発生させるようになっている。好適には、それらロードセルはホイートストンブリッジ回路にアレンジされている。
【００２６】
１実施例では変形測定手段は部材または構造体の歪量を測定する。変形測定手段は少なくとも１つの歪計を含んでいる。好適には、その歪計はホイートストンブリッジ回路にアレンジされている。
【００２７】
好適には、トランスミッションシステムは第１回転シャフト及び第２回転シャフトと、その一方から駆動力を他方のシャフトに伝達する手段とを含んでおり、第１シャフトにそれぞれ回転式に搭載され、その上に形成された駆動形態を有した第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールを含んでいる。さらに、第１シャフトと第１ギヤホイールとの間と第１シャフトと第２ギヤホイールとの間で選択的にトルクを伝達するセレクタ構造体を含んでいる。セレクタ構造体はアクチュエータ構造体と、互いに独立的に第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールと係合及び脱係合するように移動する第１セットの係合部材及び第２セットの係合部材を含んでおり、セレクタ構造体は駆動力が伝達されるとき第１セット及び第２セットの係合部材の一方が係合状態のギヤホイールと駆動式に係合し、他方のセットの係合部材が非ロード状態となるようにアレンジされる。アクチュエータ構造体は非ロード状態のセットの係合部材を非係合状態のギヤホイールと駆動式に係合するように移動させ、ギヤチェンジを実行させるように設計されている。
【００２８】
セレクタ構造体は制動力が伝達されると、第１セットの係合部材が駆動式に係合状態のギヤホイールと係合し、第２セットの係合部材が非ロード状態となり、駆動力が伝達されると、第２セットの係合部材が係合状態のギヤホイールと駆動式に係合し、第２セットの係合部材は非ロード状態となるようにアレンジできる。
【００２９】
アクチュエータ構造体はロード状態のセットの係合部材を、ロード状態の係合部材を係合状態のギヤホイールから脱係合しないで、係合状態のギヤホイールから非係合状態のギヤホイール側に押圧するようにアレンジできる。
【００３０】
第１セット及び第２セットの係合部材は使用時に第１シャフトと共に回転するように設計できる。好適には、第１シャフトは入力シャフトであり、第２シャフトは出力シャフトであり、駆動力は入力シャフトから出力シャフトに伝達される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下において本発明の１実施例を添付の図面を利用して例示としてのみ解説する。
【００３２】
図１ａは本発明に従ったトランスミッションシステムの一般的アレンジを示す斜視図である。図１ｂは図１ａのトランスミッションの外側ケーシングの断面図である。図１ｃは本発明に従ったコントロールシステムの概略図である。図１ｄは第１ギヤから第２ギヤへのギヤチェンジに対するトルクと時間のグラフである。
【００３３】
図１ａと図１ｂは自動車等の車両で使用するように設計されたトランスミッションシステムを示し、図１ｃはギヤ比の選択をコントロールするコントロールシステムの概略図である。このトランスミッションシステムは第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５を搭載した出力シャフト１と、第３ギヤホイール９と第４ギヤホイール１１を搭載した入力シャフト７と、セレクタ構造体１３とを含んでいる。第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５は出力シャフト１に回転式に搭載されており、第３ギヤホイール９と第４ギヤホイール１１は入力シャフト７と一体的に形成されており、共回転するようにロックされている。第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５は第３ギヤホイール９と第４ギヤホイール１１とそれぞれ螺合されている。それらは入力シャフトと一体的に形成され、第１ギヤホイールペア１５と第２ギヤホイールペア１７を形成する。入力シャフト７は第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６を有したクラッチ２と連結されている。第１クラッチプレート４は第１シャフト８によってエンジン１０の出力部に連結され、第２クラッチプレート６は第５ギヤホイール１４を介して入力シャフト７へ第２シャフト１２で連結されている。第５ギヤホイール１４は第２シャフト１２と共回転するようにロックされている。この形態はクラッチ２がエンジンからの駆動力を選択的にトランスミッションの出力シャフト１に入力シャフト７と第１ギヤホイールペア１５及び第２ギヤホイールペア１７を介して適用できるようにアレンジされている。
【００３４】
第１センサー１６と第２センサー１８はクラッチ２内に設置されており、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６の回転速度を測定する。第１センサー１６と第２センサー１８はホール効果式センサーであるが、光センサーやギヤホイール速度測定装置のごとき他の種類のセンサーでも構わない。第１センサー１６と第２センサー１８はコントロールシステムの操作をコントロールするコンピュータプロセッサ２０に接続されている。オプションで、第３センサー１８ｂが使用でき、エンジンの出力シャフトの回転速度を測定する。クラッチ２は圧力を制御するアクチュエータ２２を含み、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間の摩擦量、すなわちエンジン１０からトランスミッションに伝達されるトルクをコントロールする。
【００３５】
アクチュエータ２２はコンピュータプロセッサ２０から受信した信号で電子的にコントロールされ、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間の圧力を増減し、第１クラッチプレートと第２クラッチプレートを同速度で回転（完全係合）させるか、相互に移動させる（滑り状態）。コンピュータプロセッサ２０は、速度の変化を検出したり、どのギヤ比が係合しているか、及びそれぞれのギヤホイールの歯数等のトランスミッションの知られた特徴を基にして、エンジンの出力シャフトの計測速度からクラッチ２の滑りを検出できる。同様に、コンピュータプロセッサ２０はクラッチの両側の速度センサーを比較することでクラッチの滑りを検出できる。プロセッサ２０はクラッチの出力側の速度センサー（ギヤボクス入力速度）及びギヤボックス出力速度を読み取ることでどのギヤが係合されているか決定できる。
【００３６】
コンピュータプロセッサ２０はエンジン１０の速度とトルクをコントロールするためスロットルコントロール機構２４にも接続されている。スロットルコントロール機構２４は、エンジンのドライバーによるコントロールを選択的に覆すように設計されたスロットルポット機構であり、コントロールシステムにエンジンのトルク出力をさらに厳密にコントロールさせ、急速ギヤ係合時に目的とするギヤボックスの出力トルク勾配の維持を助ける。コンピュータプロセッサ２０からスロットルポット２４へ送られる信号は、受信したコントロール信号に従ってエンジン速度またはトルクを増加あるいは減少させることができ、第１シャフト８と第１クラッチプレート４の回転速度をコントロールする。エンジン１０の速度はコンピュータプロセッサ２０にその出力部が接続された従来型センサーを使用して測定される。
【００３７】
セレクタ構造体１３が新ギヤ比と係合したときに発生するトルクスパイクの影響は許容範囲内にまで減少させることができる。すなわち、セレクタ構造体１３が新ギヤホイールと係合してトランスミッションにトルクスパイクを発生させると、クラッチプレートをスリップさせる（クラッチプレート間の相対的回転移動）プレートとの完全脱係合状態にすることなく、新ギヤ比が選択される前に第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間で圧力を減少させることで乗用者に感じられないレベルにまで減少させられる。好適には、クラッチプレート４と６との間の圧力は、ギヤチェンジが開始された直後のスリップの開始で減少される。例えば、ギヤスティック２６を移動させる運転手による手動式、あるいは所定のエンジン速度が測定された後で新ギヤが係合される前にコントロールシステムによって自動的にスリップ開始される。新ギヤホイールに係合するセレクタ構造体１３により発生するトルクスパイクは低減される。なぜなら、クラッチプレートはトルクスパイクによる追加ロードを受領する前にスリップ開始しているため、クラッチプレート４と６との間には急速なスリップ状態が提供されるからである。これで新ギヤ比の速度にマッチさせるよう、エンジン１０にその速度を調整させる時間が提供される。
【００３８】
クラッチ２はベルハウジングとして普通に知られる第１ケーシング３２内に収容され、トランスミッションはギヤボックスケーシングとして知られる第２ケーシング３４内に収容される。ベルハウジング３２は錐台筒状部材で成り、ギヤボックスケーシング３４は方形断面形状を有した筒状部材で成る。第１エンドプレート３６と第２エンドプレート３８はそれぞれボルトでギヤボックスケーシング３４に取り付けられる。エンドプレート３６とエンドプレート３８はギヤボックスケーシング３４から取り外しでき、メンテナンスを容易にする。ベルハウジング３２はボルト（図示せず）によって第１エンドプレート３６に固定される。第１エンドプレート３６は貫通穴４０を有し、第２シャフト１２は第２クラッチプレート６から貫通穴４０へと延びており、ギヤボックスケーシング３４に入る。第１シャフト８はギヤボックスケーシング内でベアリング４２に支持され、ギヤボックスケーシングと相対的に回転運動する。ベアリング４２は第１エンドプレート３６内にフィットするように押圧されている。
【００３９】
入力シャフト７は２つのベアリング４４で支持され、ギヤボックス３４と相対的に回転運動する。ベアリング４４は第１エンドプレート３６と第２エンドプレート３８内にフィットするように押圧されている。
【００４０】
第２エンドプレート３８は貫通穴４８を有し、出力シャフト１は貫通穴４８を通ってテールシャフトケーショングと呼ばれる第３ケーシング５０内に延び入る。出力シャフト１はギヤボックスケーシング３４と相対的に回転運動するように第２エンドプレート３８に押圧されたベアリング５２で支持される。このテールシャフトケーシング５０は第２エンドプレートに溶接されたスリーブ５２で第２エンドプレート３８に固定されている。テールシャフトケーシング５２は出力シャフト１と共軸にアレンジされた閉鎖端部５４を有した筒状管を含んでいる。テールシャフトケーシング５０の端部には穴５６が存在し、出力シャフト１はテールシャフトケーシング５０と穴５６を通って延び、差動歯車（図示せず）と連結する。出力シャフト１はベアリング５８でテールシャフトケーシング５０に対して相対的に回転運動する。
【００４１】
第１ロードセル６２及び第２ロードセル６４を支持する剛質の支持構造体６０はテールシャフトケーシングの下側に搭載されている。支持構造体６０はテールシャフトケーシングの長軸すなわち出力シャフト１に垂直に搭載されている。ロードセル６２と６４はシャシバー（図示せず）上に提供される。これはシャシの横断方向で延びるシャシの構造部材であるが、シャシバーには取り付けられていない。
【００４２】
出力シャフト１がトランスミッション装置を介してエンジン１０で駆動されると、トルクは入力シャフト７と出力シャフト１から、ベアリング４２、４４、５２、５８、ギヤケーシング３４、第１エンドプレート３６、第２エンドプレート３８及びテールシャフトケーシング５０を含んだロードパスに沿って伝達される。入力シャフト７と出力シャフト１のトルクはベアリング４２、４４、５２、５８、ギヤケーシング３４、第１エンドプレート３６、第２エンドプレート３８及びテールシャフトケーシング５０を変形させる。変形の程度は出力シャフト１のトルクの大きさに比例し、測定される変形程度はギヤ比間の選択時にトランスミッションに適用されるトルク量のコントロールに利用できる。トルクの方向性は重要である。なぜなら、それはエンジン、車両またはトランスミッションが加速状態であるか減速状態（制動）であるかを示すからである。
【００４３】
本実施例ではトランスミッションのトルクの大きさと方向は図１ｂのロードセル構成で測定される。トルクがテールシャフトケーシング５０に伝達されると、ケーシングは捩れて変形する。支持構造体６０はテールシャフトケーシング５０と共に捩れ、第１ロードセル６２または第２ロードセル６４にシャシバーへの力を増加させ、他方のロードセルにシャシバーへのロードを減少させる。読み取り値はロードセル６２と６４から得られる。第１ロードセル６２と第２ロードセル６４からの読み取り値の差はテールシャフトケーシング５０の変形量、すなわちトランスミッションのトルクの大きさに比例する。トルクの方向は第１ロードセル６２と第２ロードセル６４のどちらが大きな読み取り値を有するか判定して決定される。
【００４４】
テールシャフトケーシング５０は、異なるギヤ比がセレクタ機構１３と係合すると出力シャフト１の所定トルクに対する異なる量で変形する。これは、ギヤホイールのシャフト１と７に沿った異なる相対的ポジションのためであり、ギヤホイールの物理的特性、例えば大きさ、形状、材料、歯形状等々のためである。従って、異なるギヤ比がセレクタ機構によって係合されるとき発生する測定値を比較したとき測定される変形値の調整が必要である。さもないと、等しい測定値は出力シャフト１の異なるトルク値に関連付けられるであろう。
【００４５】
セレクタ構造体１３が異なるギヤ比、例えば第１ギヤ比１５と第２ギヤ比１７と係合するときのテールシャフトケーシング５０で引き起こされた変形量間の関係は知られており、トランスミッションのトルク量はテールシャフトケーシング５０の変形の測定でコントロールでき、あるいは、回転できるトランスミッション部材を支持または収容する部材または構造体でコントロールできる。典型的には、その関係は実質的に一次的であり、第１ギヤ比１５が係合したときの測定変形量は、第２ギヤ比１７が係合したときに測定された変形と比較するために、倍率を掛けることができる。実施例によってはその関係は非一次的である。
【００４６】
ギヤ比の選択時にコントロールシステムが適用すべき正しい関係を知ることが必要である。複数の選択肢がある場合、すなわち、複数の関係が異なるギヤ比間に存在するとき、コントロールシステムは測定された変形量を調整するために、セレクタ構造体１３のポジションを知り、係合する現在のギヤ比、新たに選択されたギヤ比及びそれらギヤ比間の関係を特定できる必要がある。このことはポジションセンサー７０で可能である。ポジションセンサー７０はホール効果センサー、メカニカルスイッチ、または光学スイッチでよい。センサー７０はコンピュータプロセッサ２０に接続され、プロセッサにバーセットのポジション、すなわち、どのギヤが係合しているかを正確に伝える。さらに、セレクタロッド３５の作用をコントロールする追加手段を提供し、ギヤチェンジが実行されたことを確認する手段を提供する。
【００４７】
非係合ギヤ比が選択されると、トランスミッションのトルク量は変化し、選択されたギヤ比で決定される。例えば、低速ギヤ（例：車の第１ギヤ）は高速ギヤ（例：車の第２ギヤ）の選択よりもトランスミッション内でさらに大きなトルクを発生させる。新ギヤ比が選択されると、トランスミッション内のトルクは旧ギヤ比で決定されたものから新ギヤ比で決定されたものに調整しなければならない。スムーズなギヤチェンジを提供するためにトランスミッション内のトルクの増加または減少をコントロールすることが望ましい。
【００４８】
これはギヤチェンジ開始直後で選択が行われる前、及び新ギヤ比が選択された後にテールシャフトケーシング５０の変形を測定することで達成される。コントロールシステムは２つのギヤ比間の知られた関係を利用して、測定された変形を調整する。第１ロードセル６２と第２ロードセル６４はコンピュータプロセッサ２０に接続されている。コンピュータプロセッサはトランスミッション内のトルクの大きさをテールシャフトケーシング５０の変形量をモニターし、クラッチプレート４と６との間の圧力をクラッチアクチュエータ２２でコントロールし、エンジン速度とトルクをスロットルポット２４でコントロールして、トルクを例えば所定のレートによる制御下で増加または減少させてコントロールし、スムーズなギヤチェンジを提供する。このコントロールシステムはトルクを選択値の所定の許容範囲内に維持することができる。
【００４９】
新ギヤ比が係合されたとき発生するトルクスパイクの影響を、コントロールシステムはトルクをギヤチェンジ以前のレベルに調整することで最小化し、新ギヤ比に対する目的トルクへのトルクグラジエントに従わせる。
【００５０】
出力シャフト１のトルクを、従来型トルクセンサーによってキャリブレーションの目的のみで測定された測定変形量でキャリブレート処理することも可能である。従って、測定変形量と出力シャフト１に作用するトルク強度との間に知られた関係が存在する。しかし、コントロールシステムがスムーズなギヤチェンジを獲得するためには不要である。なぜなら、トルクの絶対量のコントロールではなく、トルクの変化レートの維持及び／又はコントロールのみが必要だからである。それはクラッチ圧力とスロットルをコントロールシステムが調整するときのテールシャフトケーシング５０の変形量のモニターで達成できる。
【００５１】
回転駆動力は第１ギヤホイールペア１５または第２ギヤホイールペア１７を介して入力シャフト７から出力シャフト１へ伝達される。ギヤホイールペアの選択はセレクタ構造体１３のポジションで決定される。セレクタ構造体１３は、それぞれ第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５の上に位置する第１群の駆動構造１９と第２群の駆動構造２１と係合する。
【００５２】
駆動構造体はそれぞれドグ群を含んでいる。第１ドグ群１９は第１ギヤホイール３の一面に位置する。好適にはドグは第１ギヤホイールと一体的に形成されるが、必須ではない。第１ドグ群１９は３つのドグをギヤ面の周辺に均等に含んでいる。すなわち、ドグペアの中心間の角度は約１２０°である（図３参照）。第２ドグ群２１は３つのドグを含んでおり、第２ギヤホイールの一面に同様にアレンジされている。３つのドグが使用される。なぜなら、このアレンジで大きな係合窓が提供されるからである。係合窓はドグ間のスペースであり、セレクタ構造体１３を受領する。大きな係合窓は駆動力を伝達する前にセレクタ構造体にギヤホイール３と５とを完全係合させる大きな機会を提供する。もし、セレクタ構造体１３が一部のみの係合時にギヤホイールを駆動するとドグが破損したり、セレクタ構造体が破損したりする。
【００５３】
第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５はローラベアリング２３と２５上の出力シャフト１上で間隔を開けて搭載され、第１ドグ群と第２ドグ群を含んだ面が対面するようにアレンジされる。
【００５４】
セレクタ構造体１３は第１セットの係合バー２７及び第２セットの係合バー２９と、フォーク構造体３３の形態のアクチュエータ構造体３１とセレクタロッド３５を含む。
【００５５】
第１セットの係合バー２７と第２セットの係合バー２９は第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５との間で出力シャフト１上に搭載されている。図２で示すように、第１セットの係合バー２７は第１接続リング３７に、例えば、グラブスクリューで取り付けられた３本のバー２８を含んでいる。第１接続リング３７は固定的にバー２８を保持する。バー２８は第１接続リング３７の内側周囲に均等に配置され、それらのベース部を内側に向け、バー２８を実質的に平行にアレンジしている。第２セットの係合バー２９は第２接続リング２９で、同様に固定的に保持される３本のバー３０を含んでいる。
【００５６】
第１係合バーセット２７と第２係合バーセット２９は第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５との間で出力シャフト１に搭載されている。係合バーセット２７と２９は出力シャフト１と共に回転するようにアレンジされているが、アクチュエータ構造体３１のスイッチ動作に反応してシャフトに沿って軸方向にスライドできる。これを実現するため、出力シャフト１は、それぞれの係合バー２８と３０がそのベース部に相補形態を有した状態で、その曲面に形成された６つのキー溝４１を含んでいる。バーセット２７と２９は、特定セットのバーが交互キー溝４１内に配置され、バーセット２７と２９が出力シャフト１に沿って移動できるようにアレンジされている。各バーセット２７と２９はユニットとして移動し、各バーセットは互いに独立的に動くことができる。第１バーセット２７と第２バーセット２９との間で相対的な動きがあると、第２接続リング３９は第１バーセット２７の上でスライドし、第１接続リング３７は第２バーセット２９の上でスライドする。
【００５７】
第１バーセット２７内の各バー２８は、第１ギヤホイール３に取り付けられた第１ドグ群１９と係合するようにアレンジされた第１エンド２８ａと、第２ギヤホイール５の上の第２ドグ群２１と係合するようにアレンジされた第２エンド２８ｂとを有している。第１エンド２８ａと第２エンド２８ｂは典型的には同一形状であるが、左右対称であり、第１エンド２８ａは第１ギヤホイール３の減速時に第１ドグ群１９と係合するようにアレンジされており、第２エンド２８ｂは第２ギヤホイール５の加速時に第２ドグ群２１と係合するようにアレンジされている。第２バーセット２９の各バー３０は同様にアレンジされている。但し、第１エンド３０ａは第１ギヤホイール３の加速時に第１ドグ群１９と係合し、第２エンド３０ｂは第２ギヤホイール５の減速時に第２ドグ群２１と係合するようにアレンジされている。
【００５８】
第１係合バーセット２７と第２係合バーセット２９が係合するとき、ギヤが加速状態あるいは減速状態のいずれであってもギヤホイール駆動力は入力シャフト７から出力シャフト１に伝達される。
【００５９】
各バーの第１エンドと第２エンド２８ａ、３０ａ、２８ｂ、３０ｂはドグ１９、２１と係合する垂直面４３と、係合面４３の方向で傾斜するランプ４５とを含み、バー２８、３０をドグ１９、２１から確実に脱係合させ、トランスミッションがロックされないようにしている。第１バーセット２７と第２バーセット２９が図２のように重ねられていると、第１バーセット２７の第１エンド２８ａのドグ係合面４３は第２バーセット２９の第１エンド３０ａのドグ係合面４３に隣接する。第１バーセット２７と第２バーセット２９がギヤと完全係合しているとき、ドグは各隣接係合面ペア４３間に位置する。好適には、ドグ１９と２１とバーのエンドの寸法は、ギヤが加速から減速またはその反対に移動するとき、加速バーの係合面４３と減速バーの係合面４３との間でドグの移動がほとんど発生しないようにさせ、ギヤのバックラッシュを確実に防止させる。
【００６０】
好適には、ロード状態の領域の大きな放射距離による大きなカンチレバー効果を防止するため、バーは出力シャフト１に近接するように設計されており、構造的損傷の可能性を減少させている。
【００６１】
アクチュエータ構造体３１はフォーク構造体３３がセレクタロッド３５に搭載され、セレクタロッドが出力シャフト１に平行で隣接して提供されるようにアレンジされている。フォーク構造体３３はフォーク４６と、出力シャフト１の周囲に搭載された第１環状ディスクスプリング４７と第２環状ディスクスプリング４９を含む（図１ａ参照）。第１ディスクスプリング４７と第２ディスクスプリング４９は３本のアームを有しており、各アームはスプリングの一部周囲で延びる第１部分と放射状に内側に延びる第２部分とを有している（図４参照）。
【００６２】
フォーク４６は第１ディスクスプリング４７と係合するようにアレンジされた第１曲部材ペア５１を有している。曲部材５１は第１ディスクスプリング４７が曲部材５１間で出力シャフト１と共に回転でき、出力シャフト１に平行なフォーク４６の軸方向移動で曲部材５１を移動させ、第１ディスクスプリング４７が自由に動ければ第１ディスクスプリング４７をシャフトに沿って軸方向に動かし、あるいは、第１ディスクスプリング４７が動けなければ第１ディスクスプリング４７を押圧してフォーク４６と同一方向に動かすようにアレンジされている。フォーク４６は同様に第２ディスクスプリング４９と係合して作用を及ぼすようにアレンジされた第２曲部材ペア５３を有している。
【００６３】
第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５に対するフォーク４６のポジションはセレクタロッド３５の軸方向の移動で調整できる。
【００６４】
第１ディスクスプリング４７の内側エッジは第１バーセット２７のバー２８に固定されており、第２ディスクスプリング４９の内側エッジは第２バーセット２９のバー３０に固定されている。フォーク４６が動いてディスクスプリング４７、４９を移動またはローディングすると、係合バーセット２７、２９は同様に移動され、または移動するように押圧される。
【００６５】
トランスミッションはマニュアルギヤシフトとしてアレンジできる。そこではギヤはギヤスティックを所定のポジション間で移動させて選択される（図１ｂ参照）。半自動トランスミッションではドライバーは電子スイッチを制御することでギヤチェンジを開始する。例えば、ステアリングホイールに隣接して搭載されたパドルを制御する。全自動式ではコントロールシステムはエンジン速度やトルク等の所定の条件に従ってトランスミッションシステムにギヤチェンジさせる。
【００６６】
コントロールシステムを使用して車が加速（シフトアップ）しているときの高ギヤ（セカンドギヤホイールペア１７）の選択プロセスと、車が減速しているときの低ギヤ（ファーストギヤホイールペア１５）の選択プロセス（シフトダウン）を図面５ａから図５ｆ（各セットから１つのバーの相対ポジションによる第１バーセット２７と第２バーセット２９の動きを示す概略図）及び図１ａから図１ｃと図６から図９を利用して解説する。
【００６７】
図５ｃは第１ギヤホイール３が完全に係合しているときの状態を示す。すなわち、バー２８、３０は第１ドグ群１９と重ねられている。セレクタロッド３５はフォーク４６が第１バーセット２７と第２バーセット２９を第１ギヤホイール３との係合状態に維持する位置に配置される。従って、駆動力は、減速時には第１バーセット２７によって、加速時には第２バーセット２９によって第１ギヤホイールペア１５を介して出力シャフト１に伝達される。
【００６８】
第１ギヤホイールペア１５を使用して（図５ｃの矢印Ｂ方向に回転する第１ギヤホイール３を）加速するとき、第１バーセット２７のバーの係合面４３はロード状態になく、第２バーセット２９のバーの係合面４３はロード状態にある。ユーザまたはコントロールシステムが第２ギヤホイールペア１７の選択を開始すると、コンピュータプロセッサは第１ロードセル６２と第２ロードセル６４から測定値を取り、その測定値を比較する。第２ロードセル６４で測定された値が第１ロードセル６２で測定された値よりも大きければ、エンジンは加速していることと、ギヤチェンジが可能であることをコントロールシステムに知らせる。プロセッサ２０は信号をクラッチアクチュエータ２２に送り、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間の圧力を調整する。各クラッチプレートの回転速度はクラッチプレートセンサー１６、１８で測定される。クラッチプレートが完全係合状態であれば、センサー１６、１８は同一速度で回転していることを示す。クラッチプレート４、６間の圧力が減少すると、クラッチ２で伝達されるトルクは第１プレート４と第２プレート６との間の摩擦に打ち克ち、第１プレート４と第２プレート６を相対的に動かす（スリップＢの開始、図７参照）。コンピュータプロセッサ２０は、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間に回転速度の測定差が存在するときスリップの開始を検出する。プロセッサ２０はアクチュエータ２２にその圧力（”スリップ圧”）を維持するよう命令する。
【００６９】
コンピュータプロセッサ２０がシフト前の変形を測定した後、プロセッサ２０はロードセル６２、６４からの測定値がそれで調整される量を計算し、新ギヤ比（異なる軸ポジション、ギヤ径、各ギヤ比のためにモーメント力が変化するので、シフト時に出力トルクが維持されても、各ギヤ比はロードセル６２、６４内に異なる値を読み取らせる）が係合するとき、トランスミッションのトルク値をシフト前のトルクに合わせる。新ギヤ比の係合で、これが第１目的値になる。
【００７０】
プロセッサ２０はコントロール信号を送り、セレクタロッド３５を起動させ、フォーク４６を第１ディスクスプリング４７に作用させ、第１バーセット２７のバーを出力シャフト１のキー溝４１に沿って軸方向にスライドさせ、それらバーを第１ギヤホイール３から脱係合させる（図５ｄ参照）。
【００７１】
フォーク４６は第２ディスクスプリング４９にも作用し、第２バーセット２９のバーを押圧し、第２ギヤホイール５の方向に移動させる。しかし、第２バーセット２９のバーはロード状態であるため、すなわち、第１ギヤホイール３を駆動しているため、第１ギヤホイール３から脱係合することができず、第２バーセット２９のバーは静止状態に残される。
【００７２】
第１バーセット２７のバーが出力シャフト１に沿って軸方向にスライドすると、係合面４３は第２ギヤホイール５の第２ドグ群２１（図５ｅ参照）と係合する。これで第２ギヤホイール５の回転は出力シャフト１の回転にほぼ瞬時にロックされ、トランスミッションにトルクスパイクを発生させる。トルクスパイクは第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間にスリップ状態を発生させる。なぜなら、クラッチプレート４、６はスリップ圧で維持されるからである。よって、トルクスパイクのエネルギーを減衰させる。同時に、コンピュータプロセッサ２０はテールシャフトケーシング５０内の変形量を測定し、コントロール信号をクラッチアクチュエータ２２とスロットルポット２４とに送り、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間の圧力を調整し、エンジン１０の速度とトルクを調整して、ロードセル６２、６４で測定された変形に、例えば、所定のレートで、制御しながら新ギヤ比の最終目的値となるように調整させる。コントロールシステムは、クラッチ２を全圧に復帰させることを優先させ、クラッチ磨耗を制限し、最終目的値が達成されるまで目的ロードセル値を超えることなく、エンジン速度とトルクとを調整して目的を達成させる。クラッチ２が完全係合すると、新ギヤ比の最終目的値が達成されるまで、目的ロードセル値を超えることなく、スロットルのコントロールは可能な限り素早くドライバーに戻される。そこで、スロットルはドライバーコントロールに戻され、クラッチは全ギヤ圧に戻される。
【００７３】
第１バーセット２７のバーは第２ギヤホイール５を図５eの矢印Ｃの方向に駆動開始し、エネルギーは出力シャフト１から入力シャフト７まで第２ギヤホイールペア１７を介して伝達される。第２バーセット２９のバーのローディングは停止され、第１ドグ群１９から自由に脱係合される。第２ディスクスプリング４９はフォーク４６で押圧されるので、第２バーセット２９のバーは出力シャフト１のキー溝４１に沿って軸方向にスライドし、第１ギヤホイール３を出力シャフト１から完全に切り離す。第２バーセット２９のバーは、第２ギヤホイール５と係合するまで出力シャフト１のキー溝４１に沿ってスライドし、第２ギヤホイール５の出力シャフト１との係合を完成させる（図５ｆ参照）。ギヤホイールペアのこの選択方法はトルクの妨害を取り除く。なぜなら、第２ギヤホイールペア１７は第１ホイールペア１５が脱係合する前に係合し、瞬時に第１ギヤホイールペア１５と第２ギヤホイールペア１７が同時的に係合するからである。
【００７４】
ギヤホイールが第１バーセット２７及び第２バーセット２９の両方と係合すると、減速と加速を切り替えるときバックラッシュをほとんど発生させずにギヤホイールペアを使用して加速と減速ができる。バックラッシュは、加速から減速、あるいはその反対にドグが移動するとき、加速バーの係合面４３から減速バーの係合面４３へドグが移動する際に経験するモーション消失である。通常のドグタイプトランスミッションシステムは約３０度のバックラッシュを有する。本発明による典型的な車のトランスミッションシステムは４度以下のバックラッシュを有する。
【００７５】
バックラッシュはギヤシフト時の係合バーとドグとの間の間隙を最小にすることで軽減される。すなわち、ドグと係合バーとの間の間隙（図５ｂのＡ参照）である。その間隙は０．５ｍｍから０．０３ｍｍであり、典型的には０．２ｍｍ以下である。バックラッシュは保持角の関数でもある。すなわち、係合面４３の角度であり、ドグの係合面のアンダーカットの角度と同じである。維持角はドグと係合面４３との間の相対移動が存在するかどうかに影響する。維持角が小さければ小さいほどバックラッシュは小さい。維持角は典型的には２．５から１５度であり、好適には１５度である。
【００７６】
減速時の第２ギヤホイールペア１７から第１ギヤホイールペア１５への移動は同様に行われる。
【００７７】
第２ギヤホイールペア１７で減速する際、第１バーセット２７のバーの係合面４３はロード状態になく、第２バーセット２９のバーの係合面４３はロード状態にある。ドライバーまたはコントロールシステムがギヤチェンジを開始して第１ギヤホイールペア１５と係合すると、プロセッサ２０はコントロール信号をクラッチアクチュエータ２２に送り、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間の圧力を調整する。クラッチプレート４、６が充分に係合すると、センサーはそれらが同速度で回転していることを示すであろう。クラッチプレート４と６との間の圧力が減少すると、クラッチにより伝達されるトルクが第１プレート４と第２プレート６との間の摩擦に打ち克ち、第１プレートと第２プレートを相対的に動かす条件が満たされる（スリップＢの開始、図７）。コンピュータプロセッサ２０は、第１クラッチプレートと第２クラッチプレートの回転速度間で相違が測定されたときにスリップの開始を検出するであろう。プロセッサはアクチュエータ２２にスリップ圧で圧力を維持するように命令する。プロセッサは第１ロードセル６２と第２ロードセル６４から測定値をとり、それらを比較する。コンピュータプロセッサ２０はテールシャフトケーシング５０の変形量とトルクの方向を記録する。
【００７８】
コンピュータプロセッサ２０がシフトに先立って変形を測定した後、プロセッサ２０は、新ギヤ比が係合されたとき、ロードセル６２、６４からの測定値がトランスミッションのトルク値にシフトの前のトルクにマッチさせる量を計算する（異なる軸ポジション、ギヤ径、及び各ギヤ比によって、モーメント力が変化するので、シフト時に出力トルクが維持されたときも各ギヤ比はロードセル６２、６４内に異なる計測値を与える）。新ギヤ比の係合で、これで第１目的値となる。
【００７９】
第１ロードセル６２で測定された値が第２ロードセル６４よりも大きければエンジン１０は減速しており、エンジンブレーキシフトが開始している。プロセッサはコントロール信号を送ってセレクタロッド３５を起動し、フォーク４６を出力シャフト１に対して軸方向にスライドさせる。フォーク４６は第１バーセット２７に取り付けられた第１ディスクスプリング４７に作用し、第１バーセット２７のバーを第１ギヤホイール３の方向で出力シャフト１に沿ってキー溝４１内を軸方向にスライドさせ、第１バーセット２７を第２ギヤホイール５から引き離す。
【００８０】
フォーク５は第２ディスクスプリング４９にも作用するが、第２バーセット２９のバーはロード状態にあるため、すなわち、第２ギヤホイールのドグ２１と駆動式に係合しているため、第２バーセット２９は静止状態である。しかし、第２ディスクスプリング４９はフォーク４６で押圧され、第２バーセット２９を第１ギヤホイール３の方向に動かす。
【００８１】
第１バーセット２７のバーがキー溝４１を軸方向にスライドするとき、バー２８は第１ギヤホイール３のドグ１９に係合する。すると、第１ギヤホイール３の回転は瞬時に出力シャフト１の回転にロックされ、トランスミッションにトルクスパイクを発生させる。トルクスパイクは第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間にスリップを発生させる。なぜなら、クラッチプレートはスリップ圧に維持されていたからである。従って、トルクスパイクのエネルギーが減衰する。同時に、コンピュータプロセッサ２０はテールシャフトケーシング５０の変形量を測定し、コントロール信号をクラッチアクチュエータ２２とスロットルポット２４に送り、第１クラッチプレート４と第２クラッチプレート６との間の圧力を調整し、エンジン１０の速度とトルクを調整してロードセル６２と６４で測定された変形を、制御された方法、たとえば所定のギヤ比で新ギヤ比に対する最終目標値に調整させる。コントロールシステムは、クラッチ２の全圧への復帰を優先させてクラッチ磨耗を限定し、エンジン速度とトルクを調整して、最終目標値が達成されるまで目標ロードセル値を超えることなくこの現象を起こす。クラッチ２が完全係合すると、スロットルのコントロールは、新ギヤ比の最終目標値が達成されるまで、目標ロードセル値セット許容度を超えずに可能な限り素早くドライバーに戻される。そこでスロットルはドライバーコントロールに戻され、クラッチは全ギヤ圧に復帰される。
【００８２】
バー２８が第１ギヤホイール３のドグ１９と係合するとき、それらは第１ギヤホイール３を駆動開始し、エネルギーを入力シャフト７から出力シャフト１に第１ギヤホイールペア１５を介して伝達する。その結果、第２バーセット２９のバーはローディングを停止する。第２ディスクスプリング４９は第２バーセット２９のバーに作用し、それを第１ギヤホイール３の方向に出力シャフト１に沿ってキー溝４１内で軸方向にスライドさせ、第２ギヤホイール５の脱係合を完了する。第２バーセット２９は、第１ギヤホイール３に係合するまで出力シャフト１に沿ってキー溝４１内でスライドし、出力シャフト１との第１ギヤホイール３の係合を完了させる。
【００８３】
もし第２ロードセル６４が第１ロードセル６２よりも高い値を有していればエンジンは加速しており、ドライバー／コントロールシステムはキックダウンギヤチェンジを実行しようとしている。すなわち、例えば車が坂を上るときにドライバーが低ギヤを選択する場合であり、車を加速するために高ギヤから低ギヤへのギヤシフトする場合である。このとき、第２バーセット２９のバーの係合面４３はロード状態にはなく、第１バーセット２７のバーの係合面がロード状態となる。この状況では、前のギヤ比が完全脱係合するまで、新ギヤと係合するのは不可能である。このことを達成するため、コンピュータプロセッサ２０は、低ギヤに係合する前にエンジンへの燃料供給を瞬時にカットし、前のギヤ比を完全脱係合させる。コントロールシステムは第２バーセット２９の係合バーを使用し、上述と同様に第１ギヤホイール３と係合する。同様に、ギヤチェンジはエンジンブレーキダウンシフトにされる。
【００８４】
図５ａはニュートラルポジションの第１バーセット２７と第２バーセット２９を示す。どちらもギヤホイールとは係合していない。図５ｂはフォーク４６の作動下で第１ギヤホイール３と係合するように移動する第１バーセットと第２バーセットを示す。ニュートラルポジションから第１ギヤホイール３との係合に移動するプロセスは加速シフトと実質的に同様である。
【００８５】
このトランスミッションシステムの使用によって改善された性能、低燃費、低排気量が実現する。なぜなら、駆動妨害が実質的に排除されるからである。また、このシステムは従来のギヤボックスよりもサイズが小さく、重量を軽減することができる。このコントロールシステムはショック波がトランスミッション全体に拡散しないようにすることでトルクスパイクの影響を減少させ、スムーズなギヤチェンジを可能にする。
【００８６】
専門家であれば理解しようが、前述の実施例の様々な変形が本発明の範囲内で可能である。例えば、複数のセレクタ構造体を、ギヤホイールの対応する数のペアと共に出力シャフトに搭載でき、出力シャフトと入力シャフトの間で多数のギヤ比を提供することができる。また、２つ以上のシャフトを有したトランスミッションシステムによって追加のギヤ比を提供することができる。
【００８７】
トルクコンバータをクラッチの代わりに、あるいはクラッチと組み合わせて利用できる。例えば、エンジンからの出力はトルクコンバータ、さらにクラッチに直列接続できる。あるいは、エンジンからの出力はトルクコンバーに直列で接続し、クラッチのネットワークと並列に接続することができる。ここでクラッチとはこれら全ての組み合せを意味する。
【００８８】
ロードセルはギヤボックスケーシングまたは回転するトランスミッション部材を支持または収容する他の部品や構造体に搭載できる。
【００８９】
図９は出力シャフト１のトルク強度の測定に使用される歪計６６とホイートストンブリッジ回路６８を示す。歪計６６はロードセルと同様に作動し、回転するトランスミッション部品を収容または支持する部材または構造体のトルクロードパスに沿った歪を測定する。それらには、例えば、ベアリングケーシング、ベアリングマウント、ギヤボックスケーシング３４、ギヤボックスケーシングエンドプレート３６、３８、エンドプレート３６、３８をギヤボックスに取り付けるボルト、及びテールシャフトケーシング５０がある。歪計６６は差動歯車にも搭載できる。
【００９０】
歪とはオリジナル寸法に対する寸法変化である。歪計６６はセメントや接着剤で、回転トランスミッション部品を収容または支持する部品または構造体へ固定的に取り付けられる。トランスミッション内においてトルクで引き起こされる部品／構造体のいかなる歪も歪計６６に歪を引き起こす。歪計６６は導電性材料を含んでいる。従って歪は電気抵抗性の変化となって現れる。この抵抗変化を測定することで歪量は決定される。抵抗の変化はホイートストンブリッジ回路６８で測定される。これは４本のアームを正方形にアレンジしている。それぞれのアームは知られた抵抗のレジスタ７０または歪計６６を含んでいる。あるいは歪計はアームの１本、２本、または４本を占めるであろう。
【００９１】
ホイートストンブリッジの歪計６６の場合は、所謂クォータブリッジアレンジと呼称され、パワーラインはブリッジの対角に接続されて（図９のＡとＣ参照）、励起電圧を提供する。測定はブリッジの他の角に対して行われる（図９のＢとＤ参照）。もし歪計の抵抗が変化すれば、ブリッジの電流は変化する（Ｖ＝ＩＲ）。この変化は測定され、歪量が決定される。
【００９２】
それら部材や構造体で検出された歪の強度は出力シャフト１のトルクの強度に比例する。従って、歪計６６はロードセル６２、６４と同様にキャリブレーションできる。例えば、通常のトルクセンサーを使用することができる。もし２以上の歪計が使用されるとトルクの方向を決定することが可能である。
【００９３】
センサー７２は係合バーと、係合するギヤホイールのセットの相対的回転速度及び／又は相対的回転ポジションの測定に使用できる。これでコントロールシステムは係合バーの動きを制御でき、係合バーはギヤホイールのドグと衝突せず、ドグ間の空間に侵入してギヤホイールと係合する。これでドグと係合バーの磨耗が減少する。検出器はホール効果センサー、光センサー、または他の適当なセンサーでよく、物体の回転速度または回転ポジションを決定する。
【００９４】
エンジンの速度を制御するためにスロットルポット機構２４を使用する代わりにエンジンコントロールユニット７４が使用でき、ピストンの着火を妨害してエンジンの出力を抑える。
【００９５】
係合バーのセットのポジション及び／又は回転速度の検出のためのセンサー７０、７２に関して、ギヤホイールがエンジンコントロールユニット７４と共に使用でき、係合バーがギヤホイールの面のドグと係合するときにピストンの着火を妨害する。これで、係合バーがドグと接触するとき、トランスミッションのトルク強度を瞬時に低減させ、トランスミッション内のトルクスパイク影響を低減させる。このときのトランスミッションのトルクの大部分はトランスミッション部品の慣性による。ピストンのミスファイヤのタイミングは、センサー７０、７４で提供されたポジション及び／又は速度値に対応してコンピュータプロセッサ２０によって正確に制御される。
【００９６】
オプションで、コントローシステムはホイールスピンを防止するためにトラクションコントロール機構（図示せず）を含むことができる。
【００９７】
キー溝４１を鳩尾形状にアレンジし、バーを放射状にキー溝内に規制することができる（図１０参照）。あるいは、キー溝をスロット状またはＴ状にし、放射状にバーを規制することができる。これで大きな利点が提供される。なぜなら、第１接続リング３７と第２接続リング３９が第１バーセットと第２バーセット内でバー同士を接続する必要性が軽減されるからである。このアレンジは好適である。なぜなら、バー２８、３０の出力シャフト１に対する放射ポジションを規制する改良手段が提供され、トランスミッションシステムにさらに強力な構造一体性が提供されるからである。接続リング３７、３９は不要になるので、係合バー２８、３０の長さを減少させることができ、さらにコンパクトなトランスミッションシステムを提供できる。別のキー溝を出力シャフト１内に形成して出力シャフトに固定するように、例えばスプラインアレンジで形成することができる。
【００９８】
さらに、本発明の実施例を、全部のバー、すなわち、第１セットと第２セットのバーをアクチュエータ構造体と連結させる１つだけのディスクスプリング１４７（図１１参照）を有して使用させる。使用の際、３つのバーは第１ギヤが加速しているときにローディングされ、３つのバーはローディングされないであろう。フォークを動かしてディスクスプリングを第２ギヤ方向に押圧することはそれら３つの非ロード状態のバーを第１ギヤホイールから脱係合させ、３つのバーを係合状態に残す。それらバーが第２ギヤホイールと係合すると、残りの３つのバーは第１ギヤホイールから脱係合し、ディスクスプリングのローディング状態下で第２ギヤホイールと係合するであろう。この形態は非常にコンパクトなアレンジを提供し、小さくて軽いギヤボックスを提供する。
【００９９】
セレクタ構造体を収容する第１ギヤと第２ギヤとの間の軸方向空間は、典型的な乗用車での利用では約２ｍｍに減少させることができる。
【０１００】
図５ａは第１バーセットの各バーの最上部にある凹部２８ｃと第２バーセットからのバーの最上部にある凹部３０ｃを示す。凹部２８ｃ、３０ｃは第１バーセット２７と第２バーセット２９のバーを第１ディスクスプリング４７と第２ディスクスプリング４９のアームのそれぞれと連結させる。凹部２８ｃ、３０ｃの形状は、凹部が各スプリングアームをギヤシフト時にバー２８、３０に対して非垂直角で移動させるものである。図５ａで示す凹部２８ｃ、３０ｃは２つのディスクスプリング形態用のものである。１つのディスクスプリング１４７のみの場合には、凹部２８ｃ、３０ｃはバー２８、３０に沿ってさらに中央寄りに提供される。
【０１０１】
リングがセットのバーのポジション固定に使用されない場合、セットのバーは軸方向で互いに少量だけ動く。これは、セット内のバー間の唯一の接続が変形可能なディスクスプリングによって提供されているからである。１つのバーが各ディスクスプリングアームに取り付けられ、各アームは独立して変形でき、バー間の相対運動を許す。セット内のバーは本質的には調和して動く。
【０１０２】
各ギヤホイールのドグ数は３に限定されない。いかなる実際的な数のドグでも使用できる。２から８のドグが最も適しているであろう。同様に、バーセット内のバー数はどのような実際的な数でも構わないが、好適には１セットのバー数は１ドグ群内のドグ数と等しい。
【０１０３】
当業者であれば理解しようが、このトランスミッションシステムはセレクタ構造体と第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールが入力シャフトに搭載され、固定ギヤホイールが出力シャフトに搭載されてもよい。
【０１０４】
このトランスミッションシステムはどのような乗り物にでも使用できる。例えば、乗用車、レーシングカー、トロリー車、オートバイ、自転車、ブルドーザ、クレーン、軍用車両、飛行機、ヘリコプター、ボート、船舶、ホーバークラフト等に使用できる。このシステムは、駆動力が一方から他方に伝達されるように第１回転体と第２回転体を有するどのような機械にでも使用できる。例えば、旋盤やフライス盤に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１ａ】図１ａは本発明に従ったトランスミッションシステムの一般的アレンジを示す斜視図である。
【図１ｂ】図１ｂは図１ａのトランスミッションの外側ケーシングの断面図である。
【図１ｃ】図１ｃは本発明に従ったコントロールシステムの概略図である。
【図１ｄ】図１ｄは第１ギヤから第２ギヤへのギヤチェンジに対するトルクと時間のグラフである。
【図２】図２はセレクタ構造体の一部の斜視図である。
【図３】図３はギヤの一面のドグ群のアレンジを示す斜視図である。
【図４】図４はディスクスプリングの平面図である。
【図５】図５ａから図５ｆはセレクタ構造体の操作の概略図である。
【図６】図６は高ギヤを選択するときのコントロールシステムの操作を示す概略図である。
【図７】図７は時間に対するクラッチ圧のグラフである。
【図８】図８は低ギヤが選択されるときのコントロールシステムの操作を示す概略図である。
【図９】図９は歪計の回路図である。
【図１０】図１０は係合バーを出力シャフトに取り付ける別例を示す出力シャフトの断面図である。
【図１１】図１１は本発明の別実施例のディスクスプリングの平面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２      クラッチ手段
４、６  クラッチプレート
１０    エンジン
１３    セレクタ構造体（セレクタ手段）
１５    第１ギヤホイールペア（ギヤ比）
１６    第１センサー
１７    第２ギヤホイールペア（ギヤ比）
１８    第２センサー
１８ｂ  第３センサー
２０    コンピュータプロセッサ
２２    アクチュエータ
２４    スロットルポット
５０    テールシャフトケーシング
６６    歪計
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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