(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ（２０４）が係合スリーブ（２０６）に接続され、かつ、前記係合スリーブ（２０６）が、トランスミッションのギアシフトを実行するために、ギアホイール非係合位置とギアホイール係合位置との間で軸方向に変位可能であり、かつ、非同期ギアシフトを行うように構成された車両用トランスミッション（２０２）の前記アクチュエータ（２０４）を制御する方法であって、
前記係合スリーブ（２０６）が前記ギアホイール係合位置に到達するための全期間（３１０）よりも短い第１の所定期間（３０６）中に、前記ギアホイール非係合位置から前記ギアホイール係合位置に向けて前記係合スリーブ（２０６）の遷移動作を開始するために前記アクチュエータ（２０４）を作動させるステップ（Ｓ１）と、
前記第１の所定期間（３０６）の持続後に開始される第２の所定期間（３０８）中に、前記係合スリーブ（２０６）が前記ギアホイール係合位置に到達したか否かを判断するステップ（Ｓ２）と、
前記係合スリーブ（２０６）が前記第２の所定期間（３０８）中に前記ギアホイール係合位置に到達することができなかったと判断された場合には、第３の所定期間（３１２）中に前記アクチュエータ（２０４）を作動させるステップ（Ｓ３）と、
前記係合スリーブが所定の最大許容期間（３１８）中に前記ギアホイール係合位置に到達することができなかった場合に、前記係合スリーブが前記ギアホイール係合位置に到達したということが判断されるまで前記アクチュエータを作動させる連続的なステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記係合スリーブが前記所定の最大許容期間（３１８）中に前記ギアホイール係合位置に到達することができなかった場合に、係合対象のギアホイールに対して、軸方向に延びる幾何学的軸を中心に前記係合スリーブを回転するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記係合スリーブ（２０６）の歯は、接続されるギアホイール（２２２）の歯と衝突するとき、前記第１の所定期間が終了する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記係合スリーブに接続されたシフトロッド（２１８）を含む空気圧シリンダである、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記空気圧シリンダは、前記空気圧シリンダと圧力供給タンク（２３０）との間で流体連通するように構成された少なくとも１つの弁（２３２、２３４）を用いて制御される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記空気圧シリンダを作動させるための期間は、圧縮空気が前記圧力供給タンク（２３０）から前記空気圧シリンダに供給されるように、前記少なくとも１つの弁を開弁状態に設定することによって制御される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
コンピュータプログラムがコンピュータで作動されるときに、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のステップを実行するためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
【請求項８】
コンピュータプログラムがコンピュータで作動されるときに、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のステップを実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体。
【請求項９】
ギアホイール非係合位置とギアホイール係合位置との間で軸方向に変位可能な係合スリーブ（２０６）に接続されたアクチュエータ（２０４）を備えて非同期ギアシフトを行うように構成された車両用トランスミッション（２０２）に、接続可能な制御ユニット（２４０）であって、
前記係合スリーブが前記ギアホイール係合位置に到達するための全期間よりも短い第１の所定期間中に、前記ギアホイール非係合位置から前記ギアホイール係合位置に向けて前記係合スリーブの遷移動作を開始するために前記アクチュエータを作動させ、かつ、
前記第１の所定期間の持続後に開始される第２の所定期間中に、前記係合スリーブが前記ギアホイール係合位置に到達したか否かを判断し、かつ、
前記第２の所定期間中に前記係合スリーブが前記ギアホイール係合位置に到達することができなかったと判断された場合には、第３の所定期間中に前記アクチュエータを作動させ、かつ、
前記係合スリーブが所定の最大許容期間（３１８）中に前記ギアホイール係合位置に到達することができなかった場合に、前記係合スリーブが前記ギアホイール係合位置に到達したということが判断されるまで前記アクチュエータを作動させるように構成された、制御ユニット（２４０）。
【請求項１０】
前記車両用トランスミッションは、さらに、前記アクチュエータと流体連通して構成される少なくとも１つの弁（２３２、２３４）を含み、前記制御ユニットは、前記少なくとも１つの弁に接続され、前記弁を開弁状態又は閉弁状態に設定して制御するように構成される、請求項９に記載の制御ユニット（２４０）。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の制御ユニットを含む、車両用トランスミッション。
【請求項１２】
前記車両用トランスミッションは自動変速マニュアルトランスミッションである、請求項１１に記載の車両用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、車両用トランスミッションのアクチュエータを制御する方法に関する。また、本発明は、対応するコンピュータプログラム、コンピュータ可読媒体、制御ユニット及び車両用トランスミッションに関する。本発明は、車両、特に、例えばトラック又は作業機械のような重量車（heavy duty vehicle）に適用可能である。本発明は主にトラックに関連して説明されるが、本発明は、当然のことながら、例えば乗用車やバス等のような、その他の種類の車両にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トラックやバス等の重量車で使用されるトランスミッションのような車両用トランスミッションに関しては、多くの場合、自動変速マニュアルトランスミッション（automated manual transmission）が利用される。自動変速マニュアルトランスミッションは、特定の時間でのギア変更が自動的に実行されるように、ギアを自動的に変更する。ギアが同期されるとき、すなわち、係合スリーブとその係合対象のギアとの間の相対速度がほぼ０であるときに、ギアシフトを実行することは一般的であり、よく知られている。しかしながら、用途（application）によっては、非同期ギアシフトが生じることがあり、これらの用途においては、動的負荷を低減するだけでなく、不要なノイズの低減を達成するようにギアシフトを制御することは大変重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術による解決方法では、係合スリーブがギアホイールに向かう方向に押し込まれて係合するように、係合スリーブに力を加えることによって、車両用トランスミッションにおける非同期ギアシフトを実行している。係合スリーブはその後、ギアホイールに到達して係合され、これによってギアシフトが生じる。しかしながら、ギアシフトのための本方法は、係合スリーブがその軸方向で係合されるギアに衝突するとき、高い動的負荷及び不必要なノイズの原因になることが多い。動的負荷は、非常に過酷な場合には、ギアボックス部品の耐久性の低下を招くだけでなく、動的負荷に起因した衝撃荷重によるギアボックスの電気機器に悪影響を与え得る。
【０００４】
したがって、車両用トランスミッションにおける非同期ギアシフトを実行するための方法として、付随する動的負荷を減少させて、トランスミッション部品の耐久性を向上させるものを提供する必要がある。
【０００５】
本発明は、車両用トランスミッションにおいてギアシフトを実行する際に、動的負荷や不必要なノイズを低減する方法を提供することを目的とする。本目的は、請求項１に記載された、車両用トランスミッションのアクチュエータを制御するための方法によって、少なくとも部分的に達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、車両用トランスミッションのアクチュエータを制御する方法が提供される。アクチュエータは係合スリーブに接続され、係合スリーブは、トランスミッションのギアシフトを実行するために、車両用トランスミッションのギアホイールに係合されないギアホイール非係合位置（gear wheel disengaging position）とギアホイールに係合されるギアホイール係合位置（gear wheel engaging postion）との間で軸方向に変位可能である。そして、本方法は、係合スリーブがギアホイール係合位置に到達するための全期間よりも短い第１の所定期間中に、ギアホイール非係合位置からギアホイール係合位置に向けて係合スリーブの遷移動作（transitional movement）を開始するためにアクチュエータを作動させるステップと、第１の所定期間の持続後に開始される第２の所定期間中に、係合スリーブがギアホイール係合位置に到達したか否かを判断するステップと、係合スリーブが第２の所定期間中にギアホイール係合位置に到達することができなかったと判断された場合には、第３の所定期間中にアクチュエータを作動させるステップと、を含む。
【０００７】
「ギアホイール非係合位置」という表現は、以下、及び明細書の全体にわたって、ギアシフトを実行する際に、係合スリーブが係合対象の所望のギアホイールと最終的に噛合接続していないときの係合スリーブの位置として解釈されるべきである。したがって、ギアホイール非係合位置は、係合スリーブがいかなるギアホイールとも接続されていない状態の位置、すなわち中立位置であり得る。あるいは、ギアホイール非係合位置は、係合スリーブがギアホイールに噛合接続された状態の位置であり得るが、このギアホイールはギアシフトの実行が完了した後に係合されるギアホイールではない。例えば、第１ギアから第２ギアにギアシフトを実行する場合、係合スリーブは、ギアシフトが開始される前の初期状態では、第１のギアホイールに噛合接続された状態であってもよい。ギアシフトが後に開始・実行されたとき、係合スリーブは、第２のギアホイールに噛合接続された状態となる。よって、この例示的なシナリオにおいては、係合スリーブ自体がギアホイールへの係合位置にあっても、係合スリーブと第１のギアホイールとの間の噛合接続は、ギアホイール非係合位置として解釈すべきである。同様に、上記の例示的なシナリオによれば、ギアホイール係合位置は、係合スリーブが第２のギアホイールと最終的に噛合接続したとき、すなわち、ギアシフトが実行され完了したときの位置として解釈されるべきである。
【０００８】
さらに、第１の所定期間及び第２の所定期間は、２つの別の期間として解釈されるべきであり、第２の所定の期間は、第１の所定の期間が終了した後に開始される期間として解釈されるべきである。したがって、アクチュエータは第２の所定期間中は作動されないと理解すべきである。このためアクチュエータは、第２の所定期間中に、係合を解除し、又は停止される。各所定期間の持続時間は、車両の特定の用途又は必要条件によって異なり得るということも理解すべきである。例えば、車両用トランスミッションが、通常の動作温度に達する前に本方法を実行する場合に比べ、通常の動作温度で動作した場合には、第１の所定期間は、より短い持続時間となり得る。外気温度は、第１の所定期間の持続時間に影響を与える別のパラメータである。
【０００９】
また、さらに、既に入手可能なトランスミッションのセンサは、係合スリーブが係合位置にあるか否かを判断するために利用され得る。
【００１０】
本発明は、ギアホイール係合位置に向けてアクチュエータが遷移動作を開始するために、短い第１の所定期間でアクチュエータを作動させれば、係合スリーブをギアホイール係合位置へ移動させるのに十分であるという知見に基づいている。しかしながら、係合スリーブの歯が、例えば、第２の所定期間中に、係合対象のギアホイールの歯と衝突した場合には、係合スリーブに加わってこれを係合位置に移動させる力は、最終的に、係合スリーブの歯がもはやギアホイールの歯と接触していないときでも係合スリーブを十分に係合することができない限界にまで低減してしまう。そのため、本発明は、係合スリーブが第２の所定期間中にギアホイール係合位置に到達していなかったと判断された場合には、軸方向力が係合スリーブに加えられて係合スリーブが係合できるように、アクチュエータをさらに作動すべきであるという知見にも基づいている。
【００１１】
本発明の利点としては、係合スリーブの歯が、係合対象のギアホイールの歯と軸方向で衝突するときの動的負荷が、、係合スリーブの非係合位置から係合位置へ全行程の間でアクチュエータを作動させるのと比較して、低減されることにある。例示的実施形態によると、本方法は、係合スリーブが所定の最大許容期間中にギアホイール係合位置に到達することができなかった場合に、係合スリーブがギアホイール係合位置に到達したということが判断されるまで、アクチュエータを作動させる連続的なステップをさらに含む。
【００１２】
これにより、アクチュエータは、十分に係合するまで係合スリーブに力を加え、妥当な制限時間でギアシフトを実行する。作動パルスをさらに供給しても、過剰期間（excessive time period）が経過するまでにギアシフトを完了しないと判断された場合には、強制的にギアシフトがなされるという利点がある。しかし、上記の第３の所定期間の後であって所定の最大許容期間が経過する前に、作動パルスをアクチュエータにさらに供給し得ることは容易に理解されるはずである。
【００１３】
例示的実施形態によると、本方法は、さらに、係合スリーブが所定の最大許容期間中にギアホイール係合位置に到達できない場合に、係合対象のギアホイールに対して軸方向に延びる幾何学的軸を中心に係合スリーブを回転するステップを含み得る。
【００１４】
ギアホイール係合位置に係合スリーブを位置決めするためのさらなる対策が提供されるという利点がある。これにより、係合スリーブが、係合スリーブの歯の端が係合対象のギアホイールの歯の端に接触する位置で動きがとれない（stack）場合には、係合対象のギアホイールと係合スリーブとの相対回転は、係合スリーブがさらにギアホイール係合位置に移動するのを可能にし得る。これは、係合スリーブが係合するまで、アクチュエータを作動させる上記の例示的実施形態と有利に組み合わせられ得る。
【００１５】
例示的実施形態によると、係合スリーブの歯が、接続されるギアホイールの歯と衝突するとき、第１の所定期間が終了し得る。
【００１６】
これにより、明確に定義された所定期間が設けられる。また、係合スリーブの歯がその係合スリーブの係合対象であるギアホイールの歯と衝突するまでアクチュエータを作動させることで、係合スリーブの歯がギアホイールの基部（root）に合った後に、係合スリーブをギアホイール係合位置へさらに移動させるのに十分な作動パルスを供給してよい。
【００１７】
例示的実施形態によると、アクチュエータは、係合スリーブに接続されたシフトロッドを含む空気圧シリンダであり得る。
【００１８】
空気圧シリンダは、取り扱いが容易であり、トランスミッションが設けられた車両において既に利用可能な空気／ガス圧力供給タンクを利用できる。アクチュエータのその他の種類は、例えば油圧アクチュエータ又は電気制御式アクチュエータのようなものが当然、考えられ得る。
【００１９】
例示的実施形態によると、空気圧シリンダは、空気圧シリンダと空気圧供給タンクとの間で流体連通するように構成された少なくとも１つの弁を用いて制御され得る。
【００２０】
「流体連通」という表現は、空気／ガスを用いた連通を含むものと理解されるべきである。したがって、「流体連通」という表現は、空気圧シリンダと空気圧供給タンクとの間の空気／ガスの連通を含むべきである。
【００２１】
弁は、制御が容易であり、したがって、アクチュエータが作動／停止されるように弁の開閉を判断する制御ユニットに接続可能であることが有益である。
【００２２】
例示的実施形態によると、空気圧シリンダを作動させるための期間は、圧縮空気が空気圧供給タンクから空気圧シリンダに供給されるように、少なくとも１つの弁を開弁状態に設定することによって制御され得る。
【００２３】
例示的実施形態によると、トランスミッションのギアシフトは、非同期ギアシフトであり得る。
【００２４】
非同期ギアシフトは、係合スリーブの回転速度が係合スリーブの係合対象であるギアホイールの回転速度と同期しない場合のギアシフトとして解釈されるべきではない。非同期ギアシフトの利点は、例えば従来のシンクロメッシュユニットが必要でないため、同期ギアシフトの構成に比べ必要とされる部品が少ないということである。また、一般に、部品の重量が低い。このため、非同期ギアは、同期ギアシフトの構成よりも廉価である。
【００２５】
本発明の第２の態様によると、プログラムがコンピュータで実行される場合に、本発明の第１の態様に関連する上記のステップのいずれかを実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムが提供される。実施例によると、コンピュータは組込み型のリアルタイムシステムであり得る。
【００２６】
本発明の第３の態様によると、コンピュータプログラムがコンピュータで実行される場合に、本発明の第１の態様に関連する上記のステップのいずれかを実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体が提供される。実施例によると、コンピュータは組込み型のリアルタイムシステムであり得る。
【００２７】
本発明の第４の態様によると、係合スリーブに接続されたアクチュエータを含む車両用トランスミッションに接続可能な制御ユニットが提供される。係合スリーブは、車両用トランスミッションのギアホイール非係合位置とギアホイール係合位置との間で軸方向に変位可能である。制御ユニットは、係合スリーブがギアホイール係合位置に到達するための全期間よりも短い第１の所定期間中に、ギアホイール非係合位置からギアホイール係合位置に向けて係合スリーブの遷移動作を開始するためにアクチュエータを作動させ、第１の所定期間の持続後に開始される第２の所定期間中に、係合スリーブがギアホイール係合位置に到達したか否かを判断し、第２の所定期間中に係合スリーブがギアホイール係合位置に到達することができなかったと判断された場合には、第３の所定期間中にアクチュエータを作動させるように構成される。
【００２８】
例示的実施形態によると、車両用トランスミッションは、さらに、アクチュエータと流体連通して構成される少なくとも１つの弁を含んでよく、制御ユニットは、少なくとも１つの弁に接続され、弁を開弁状態又は閉弁状態に設定して制御するように構成される。
【００２９】
本発明の第５の態様によると、本発明の第４の態様に関して記載される制御ユニットを含む車両用トランスミッションが提供される。例示的実施形態によると、トランスミッションは自動変速マニュアルトランスミッションであり得る。
【００３０】
本発明の第２、第３、第４及び第５の態様の効果及び特徴は、本発明の第１の態様に関連して上述したものと同様である。
【００３１】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲及び以下の説明によって明らかになる。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に説明される実施形態以外のものとすることができる。
【００３２】
上記は、本発明の追加の対象物、特徴及び利点とともに、以下の本発明の例示的実施形態の例示的及び非限定的な詳細な説明を通してより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の例示的実施形態による方法を利用する車両用トランスミッションを備えたトラックの側面図である。
【図２】本発明の例示的実施形態によるアクチュエータ及び車両用トランスミッションの一部を示す模式図である。
【図３】本発明によるギアチェンジの各シナリオの例示的実施形態を示す。
【図４】本発明の例示的実施形態よる方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
ここで、本発明の例示的実施形態が示された添付図面を参照して、以下において本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、他の異なる形態で実施されてもよい。本発明は、本明細書で説明される実施形態に限定されると解釈してはならず、むしろ、これらの実施形態は網羅性（thoroughness）及び完全性（completeness）のために提供される。なお、説明の全体を通して、同様の符号は、同様の要素について言及しているものとする。
【００３５】
図１を特に参照すると、車両１には、本発明によるトランスミッション１００が備えられている。図１に示された車両１はトラックであるが、以下において詳述するように、本発明のトランスミッション及びそのアクチュエータを制御するための関連する方法はトラックに特に適する。
【００３６】
図２を参照すると、車両用トランスミッション２０２の一部が示されており、この車両用トランスミッション２０２は、係合スリーブ２０６を制御するためのアクチュエータ２０４に接続されている。アクチュエータ２０４は、理解を容易にするために断面図で示してある。より具体的には、車両用トランスミッション２０２は、車両用エンジン（図示省略）に接続されたトランスミッションの入力軸２０８を備える。トランスミッションの入力軸２０８は、互いに噛合接続された一対のギアホイール２１２，２１４を用いて、トランスミッション中間軸２１０に接続される。さらに、トランスミッションの中間軸２１０は、互いに噛合接続された別の一対のギアホイールを用いて、トランスミッションの主軸２１６に連結される。図２は、トランスミッションの中間軸２１０を介してトランスミッションの主軸２１６に接続されるトランスミッションの入力軸２０８を示しているが、例えば、トランスミッションの入力軸２０８とトランスミッションの主軸２１６との間を直接接続するような他の代替的な構成は、当然考えられる。また、車両用トランスミッション２０２は、代替的な構成として、２つの入力軸を備えてもよい。
【００３７】
さらに、図２に示した構成では、アクチュエータ２０４が設けられ、アクチュエータ２０４は、例示的な本実施形態では、複動空気圧シリンダ（double acting pneumatic cylinder）形式の空気圧アクチュエータである。アクチュエータ２０４はシフトロッド２１８を備え、このシフトロッド２１８は、アクチュエータ２０４をピストン側２３６とピストンロッド側２３８に分けるシール部材２１９を有する。シフトロッド２１８及びシール部材２１９は、アクチュエータ２０４内で往復するように構成される。シフトロッド２１８は、シフトヨーク２２０に接続される。シフトヨーク２２０は、係合スリーブ２０６と係合するように構成され、これにより、係合スリーブ２０６を主軸２１６の第１のギアホイール２２２に接続されて、第１のギアホイール２２２が主軸２１６に機械的に接続されるようにしている。より具体的には、第１のギアホイール２２２と主軸２１６との間には軸受（図示省略）が配置され、第１のギアホイール２２２の係合が解除されたときに、第１のギアホイール２２２と主軸２１６との間で力やトルクが伝達されないようになっている。アクチュエータ２０４又はアクチュエータ２０４のシフトロッド２１８は、係合スリーブ２０６を軸方向に変位させることができ、これにより、第１のギアホイール２２２が主軸２１６に接続されて、第１のギアホイール２２２と主軸２１６との間で力やトルクが伝達される。図２に示したシフトヨーク２２０は、さらに、第１のギアホイール２２２と第２のギアホイール２２４との間で係合スリーブ２０６を軸方向に移動させるように構成され、これにより、第１のギアホイール２２２及び第２のギアホイール２２４と主軸２１６とを係合させたり、第１のギアホイール２２２及び第２のギアホイール２２４と主軸２１６との係合を解除したりする。また、シフトヨーク２２０は、第１のギアホイール２２２及び第２のギアホイール２２４のいずれも主軸２１６に機械的に接続されないように、第１のギアホイール２２２と第２のギアホイール２２４との間の中立位置で係合スリーブ２０６を位置決めすることが可能である。図２は単一のアクチュエータ２０４を示しているが、主軸２１６の残りの係合スリーブ２２６，２２８もまた、ギアシフトを実行するために、それぞれのアクチュエータに接続されることは容易に理解される。
【００３８】
また、アクチュエータ２０４は、圧力供給タンク２３０に接続されている。圧力供給タンク２３０は、例示的実施形態では、圧縮空気を含む空気タンクである。より具体的には、アクチュエータ２０４は、第１の弁２３２と第２の弁２３４を介して圧力供給タンク２３０と流体連通する。第１の弁２３２は、圧力供給タンク２３０とアクチュエータ２０４のピストン側２３６との間で流体連通して構成され、一方、第２の弁２３４は、圧力供給タンク２３０とアクチュエータ２０４のピストンロッド側２３８との間で流体連通して構成される。また、弁２３２，２３４は、弁２３２，２３４の作動及び停止を制御する制御ユニット２４０に接続されている。制御ユニット２４０は、アクチュエータ２０４のピストン側２３６若しくはアクチュエータ２０４のピストンロッド側２３８のいずれに圧縮空気を提供すべきであるか、あるいは、アクチュエータ２０４に圧縮されたガスを全く提供すべきでないかを判断する。図２に示されている第１の弁２３２及び第２の弁２３４は、例えば電気制御式ソレノイドのような電気制御弁であり、制御ユニット２４０に電気的に接続されている。しかしながら、例えば、ばね又は作動液等を用いて作動される機械式制御弁のような、その他の種類の弁も当然考えられる。また、圧力供給タンクは、具体的な用途によっては、その他の種類のガスを当然含有し得る。さらに、アクチュエータが、例えば油圧アクチュエータである場合には、圧力供給タンクは、空気の代わりに圧縮された作動液を含み得る。
【００３９】
以下において、アクチュエータの機能を説明する。制御ユニットが第１の弁２３２を作動し、同時に第２の弁２３４を停止すると、圧縮空気は圧力供給タンク２３０からアクチュエータ２０４のピストン側２３６へと移動する。これにより、シフトロッド２１８及びシール部材２１９は、アクチュエータのピストンロッド側２３８へ向かう方向へ、アクチュエータ２０４内で軸方向に変位する。これにより、ピストン側２３６の体積が増大し、一方、ピストンロッド側２３８の体積が減少する。制御ユニット２４０が第１の弁２３２を作動すると、シフトヨーク２２０は係合スリーブ２０６を第１のギアホイール２２２に向けて移動させる。結果的に、係合スリーブ２０６は、第１のギアホイール２２２が主軸２１６に機械的に連結されるように、係合された位置に設けられる。
【００４０】
その後、第１のギアホイール２２２と主軸２１６との係合を解除するべきであると判断された場合、制御ユニット２４０は、第２の弁２３４を作動し、第１の弁２３２を停止する。これにより、圧縮されたガスは、圧力供給タンク２３０からアクチュエータ２０４のピストンロッド側２３８へと提供され、シフトロッド２１８及びシール部材２１９は、アクチュエータ２０４のピストン側２３６に向かって、アクチュエータ２０４内で軸方向に変位する。アクチュエータ２０４のピストン側２３６に事前に供給されている空気は、例えば、車両用トランスミッション２０２の周囲環境へと放出される。アクチュエータ２０４のピストン側２３６から放出される空気は、車両用トランスミッション２０２の周囲環境への放出に代えて、タンク又は収集容器等のようなものに供給することができる。
【００４１】
シフトロッド２１８及びシール部材２１９が、アクチュエータ２０４のピストン側２３６に向けて移動する場合には、係合スリーブは、第１のギアホイール２２２のギアホイール係合位置から、第１のギアホイールがもはや係合スリーブを介して主軸に機械的に連結されていないギアホイール非係合位置へと変位する。
【００４２】
ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、本発明の方法の使用によるギアチェンジのシナリオの２つの例示的実施形態が示されている。まず、図３（ａ）に関連して説明すると、図３（ａ）は、係合スリーブ２０６が、比較的滑らかにギアホイール係合位置に設けられる場合の例示的実施形態を示す。すなわち、この例示的実施形態では、制御ユニット２４０が、係合スリーブ２０６をギアホイール係合位置に位置決めするために弁２３２，２３４のうち一方を作動した後に、係合スリーブ２０６は、係合スリーブの歯とその係合スリーブが接続されるギアホイールの歯とが衝突した後に比較的短時間で係合位置へ位置決めされる。一方、図３（ｂ）が示す例示的実施形態では、係合処理において、係合スリーブ２０６は、係合スリーブの歯とその係合スリーブが接続されるギアホイールの歯とが衝突した後に比較的長時間でギアホイール係合位置に位置決めされる。したがって、図３（ｂ）は、わずかに速度が遅い係合処理を示している一方で、図３（ａ）は迅速な係合処理を示している。
【００４３】
先ず、本発明の実施形態によるギアシフトのシナリオを示した図３（ａ）を参照する。グラフのｘ軸は、係合工程における経過時間すなわちギアシフトにおける時間であり、一方、ｙ軸は、弁２３２，２３４のうち一方の作動レベル３０４の他、係合スリーブ２０６の位置３０２である。図３（ａ）に示されたギアチェンジのシナリオは、第１の弁２３２及び第２の弁２３４のうちいずれか一方の作動に適用可能であるが、以下は本発明の理解を簡単にするために、第１の弁２３２の作動及び停止についてのみ言及すると理解すべきである。
【００４４】
時刻Ｔ０では、第１の弁２３２が作動される。すなわち、第１の弁２３２は開弁状態に設定され、圧力供給タンク２３０からの圧縮空気はアクチュエータ２０４のピストン側２３６へと供給される。このため、時刻Ｔ０で、第１の弁２３２が作動レベル３０４で作動される。さらに、時刻Ｔ１において、シフトロッド２１８、シフトヨーク２２０及び係合スリーブ２０６は、係合対象のギアホイールに向かって、すなわち、ギアホイール係合位置に向かって軸方向に移動を開始する。シフトロッド２１８、シフトヨーク２２０及び係合スリーブ２０６は、係合スリーブ２０６の歯がその係合スリーブと接続されるギアホイールの歯に衝突する（時刻Ｔ２で発生するものとして示される）まで、係合対象のホイールに向けて継続的に移動する。また、時刻Ｔ２では、制御ユニット２４０は、圧縮空気がさらにアクチュエータ２０４のピストン側２３６に供給されないように、第１の弁２３２を停止する。これにより、アクチュエータ２０４は、第１の所定期間３０６の期間中、作動される。しかしながら、係合スリーブは、制御ユニット２４０が第１の弁２３２を停止するのと同時に、係合対象のギアホイールと衝突する（collide）位置に必ずしも到達している必要がないと理解すべきである。したがって、制御ユニットが第１の弁２３２を停止する時刻Ｔ２は、係合スリーブの歯とギアホイールの歯とが衝突する前又は後であってもよい。時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との間、係合スリーブ２０６の速度は略０であり、ギアホイール係合位置に向けて係合スリーブをさらに移動させるための力は、アクチュエータがもはや作動していないため減少する。時刻Ｔ３では、係合スリーブ２０６の歯は、もはやギアホイールの歯と接触していない。これにより、係合スリーブ２０６は、そのギアホイール係合位置に向けて継続して移動することができ、これは時刻Ｔ４で実行される。したがって、時刻Ｔ４で、係合スリーブがギアホイールの係合位置に位置決めされて、ギアシフトが完了する。係合スリーブは、第１の所定期間３０６の持続後に開始された、第２の所定期間３０８の期間内にギアホイール係合位置に到達する。係合スリーブは、３１０として表示された合計時間中に、ギアホイールの係合位置に達する。
【００４５】
係合スリーブの歯がギアホイールの歯と衝突する時刻Ｔ２から、係合スリーブがギアホイール係合位置に向けて継続して移動する時刻Ｔ３まで、比較的短時間であるため、ギアシフトの手順を完了するためには、第１の所定期間中にアクチュエータに加えられる力で十分である。
【００４６】
理想的なシフトの手順中、すなわち、係合スリーブの歯とその係合スリーブが接続されるギアホイールの歯との間に衝突がないとき、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３は、同一の時間であり、すなわち、一致する。
【００４７】
ここで、本発明の実施形態による別のギアシフトのシナリオを示した図３（ｂ）を参照する。ｘ軸及びｙ軸は、図３（ａ）に関連して前述したパラメータと同じものを表す。さらに、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの時間ステップは、図３（ａ）に関連して前述したものと同様である。したがって、アクチュエータが作動される時刻Ｔ２では、第１の所定期間３０６が経過し、係合スリーブの歯がギアホイールの歯と衝突する。第２の所定期間３０８の持続後、係合スリーブ２０６はギアホイール係合位置に到達していないと判断される。これにより、アクチュエータ２０４をさらに作動させる必要があると判断して、シフトロッド２１８に力を加えることで、シフトロッドが係合スリーブをギアホイール係合位置に向けてさらに移動させることができるようにする。したがって、第２の所定期間３０８の持続後、アクチュエータ２０４は、第３の所定期間３１２の期間中に再度作動される。これにより、さらなる力がシフトロッド２１８に加えられる。第３の所定期間の後、アクチュエータは、第４の所定期間３１４の期間中、停止される。第４の所定期間３１４の持続後、係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に到達していなかった場合には、制御ユニット２４０は、第５の所定期間３１６の期間中に、アクチュエータ２０４を再び作動させる。その後、図３（ｂ）に示される例示的実施形態によれば、係合スリーブ２０６の歯は、もはやギアホイールの歯と接触しておらず、係合スリーブ２０６は時刻Ｔ４でギアホイール係合位置に向けて継続して移動することが可能である。
【００４８】
図３（ｂ）に示される例示的実施形態では、係合スリーブは、第５の所定期間中にアクチュエータ２０４が作動された後に、ギアホイール係合位置に到達する。しかしながら、係合スリーブ２０６が所定の最大許容期間３１８中にギアホイール係合位置に到達することができない場合には、制御ユニット２４０は、係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に位置決めされるまで、アクチュエータ２０４を作動させる。したがって、ギアシフトを実行するのに長時間かかる場合には、アクチュエータ２０４の最後の作動３２０が実行される。アクチュエータの最後の作動３２０とともに、係合スリーブが接続されるギアホイールに対して係合スリーブを相対回転させて、係合スリーブとギアホイールとの間の接続をさらに容易にしてもよい。
【００４９】
所定期間中に短い作動パルスを提供する利点は、係合スリーブをギアホイール係合位置に移動させるのに十分な力を維持しつつ、本システムの動的な力が低減されることである。
【００５０】
本発明によるギアシフトを実行する方法を要約するために、図２とともに図４を参照する。
【００５１】
先ず、アクチュエータ２０４は、第１の弁２３２を開弁状態に設定することによって、第１の所定の期間３０６の期間中、作動され（Ｓ１）、これにより、圧縮ガスを圧力供給タンク２３０からアクチュエータ２０４のピストン側２３６へ移動させることを可能にする。その後、第２の所定期間３０８の期間中に、係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に位置決めされているか否かを判断する（Ｓ２）。係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に位置決めされている場合には、ギアシフトは完了し（Ｓ４）、本処理が終了する。一方、係合スリーブ２０６が、第２の所定期間３０８の持続後に、ギアホイール係合位置に位置決めされていないと判断される場合には、アクチュエータ２０４は第３の所定期間３１２の期間中、作動される（Ｓ３）。
【００５２】
第３の所定期間３１２が経過した後、第４の所定期間３１４の期間中に、係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に位置決めされているか否かが判断される（Ｓ５）。係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に位置決めされている場合には、ギアシフトは完了し（Ｓ４）、本処理が終了する。一方、係合スリーブ２０６が、第４の所定期間３１４の持続後に、ギアホイール係合位置に位置決めされていないと判断され、かつ、所定の最大許容期間３１８が経過していないと判断された場合には（Ｓ６）、第５の所定期間３１６の期間中にアクチュエータ２０４は、再度作動される。所定の最大許容期間３１８が経過した場合には、制御ユニット２４０は、係合スリーブ２０６がギアホイール係合位置に到達するまで、アクチュエータを作動させる（Ｓ７）。
【００５３】
本発明は、上記において説明され、図面に図示された実施形態に限定されず、当業者であれば添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び修正が可能であることを認識できる。例えば、弁が作動及び／又は停止される前述の期間は、一例として解釈されるべきであり、これらのタイムインスタンス（time instances）は、例えば係合スリーブの歯がギアホイールの歯と衝突する直前又は直後に行われ得る。また、本発明において、係合スリーブがその係合位置に押し込まれるまでの期間数は上述のものに限定されない。したがって、アクチュエータに作動パルスを提供する期間が多い場合や少ない場合も、本発明の範囲内にあると考えるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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