(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主変速機と、副変速機である高速Ｈ、低速Ｌ、ニュートラルＮのポジションを有するスプリッタとを組み合わせて多段変速を可能に構成し、各変速機には変速のためのアクチュエータを取り付け、これらアクチュエータを駆動してギア段切替えを行う変速制御部を設けた車両の変速制御装置において、前記スプリッタのアクチュエータとして、シリンダに電磁バルブで構成されるＳＨ用バルブ、ＳＬ用バルブ、ＳＮ用バルブを接続し、前記ＳＬ用バルブのみオンさせると前記スプリッタが低速Ｌのポジションに移動して保持され、前記ＳＮ用バルブのみオンさせると前記スプリッタが高速Ｈのポジションに移動して保持され、前記ＳＮ用バルブと前記ＳＨ用バルブをオンさせると前記スプリッタがニュートラルＮのポジションに移動して保持されるよう構成し、
前記変速制御部は、前記電磁バルブ毎に配置され、その電磁バルブの作動不良を検出する作動不良検出手段を有し、前記スプリッタの変速を伴う前記主変速機の変速を行う場合においては、前記主変速機のギア抜きが完了するまで前記スプリッタをニュートラルＮのポジションに保持すると共に当該ニュートラルＮのポジションに保持されている状態で前記作動不良検出手段により前記スプリッタのアクチュエータのいずれかの電磁バルブについて作動不良が検出されたときには、現在のギア段から前記作動不良が検出された電磁バルブの作動を伴うギア段への切替えを禁止すると共に、作動不良の判定結果に基づいて、前記ＳＬ用バルブをオンすることによる前記ニュートラルＮのポジションに保持されている状態からの切替えと前記ＳＨ用バルブをオフすることによる前記ニュートラルＮのポジションに保持されている状態からの切替えとのいずれかを実行することを特徴とする車両の変速制御装置。
【請求項２】
前記変速制御部は、前記スプリッタを高速Ｈまたは低速Ｌのいずれか一方のポジションに固定させた状態とし、スキップシフトによる変速を行うことを特徴とする請求項１記載の車両の変速制御装置。
【請求項３】
前記変速制御部は、設定発進段が前記スキップシフト段に該当しない場合には、低いギア段の内、設定発進段に一番近いギア段を発進段とすることを特徴とする請求項２記載の車両の変速制御装置。
【請求項４】
前記主変速機と副変速機に、もうひとつの副変速機として高速Ｈ、低速Ｌのポジションを有するレンジを組み合わせたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両の変速制御装置。
【請求項５】
前記変速制御部は、前記レンジのアクチュエータが作動不良である場合に、前記レンジの作動を伴うギア段への切替えを禁止し、前記スプリッタまたは前記主変速機による変速を行うことを特徴とする請求項４記載の車両の変速制御装置。
【請求項６】
前記変速制御部は、設定発進段が前記レンジの作動を伴う禁止されたギア段に該当する場合には、前記レンジがＨのポジションにあるときは一番低いギア段を発進段とし、前記レンジがＬのポジションにあるときは一番高いギア段を発進段とすることを特徴とする請求項５記載の車両の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機の変速をアクチュエータで行う車両の変速制御装置に係り、特に、アクチュエータ故障時の変速制御をバックアップする車両の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタヘッドにトレーラを連結する形式の大型のトラックなどでは、トレーラに荷を満載している場合、トレーラが空の場合、トラクタヘッド単体の場合などで、総重量負荷が大きく異なるが、どの場合の運転でも良好なエンジン状態を保ちつつ快適運転を行うために、普通の荷台付きトラックよりも変速段数をかなり多くしてある。例えば、４段変速が可能な主変速機の前段・後段に、副変速機として比較的変速比の小さい２段変速のスプリッタと比較的変速比の大きい２段変速のレンジとを挿入し、これらスプリッタ、主変速機、レンジの組み合わせにより、総合で１６段変速が可能な構成としたものがある。このように多段変速を採用することにより、広い速度範囲にわたり良好なエンジン状態が得られるギア段選択を可能にすると共に無理のない加減速を行うことができる。
【０００３】
ギア段の切替えは、コンピュータ等からなる変速制御部を介しアクチュエータで行われるが、そのシフトチェンジ操作は、変速制御部が自動で行う自動変速操作と、マニュアルチェンジ操作とが可能である。チェンジレバーは、安定位置であるＤポジション（＝Ｈポジション）から瞬時的に前傾・後傾させることが可能に構成されており、マニュアルチェンジの場合、チェンジレバーをＨポジションから前傾させるとシフトアップ操作、後傾させるとシフトダウン操作が運転者の要求として変速制御部に認識される。そして、変速制御部が現在のギア段をそれより高速（または低速）のギア段に切り替える。このシフトアップ操作（またはシフトダウン操作）を繰り返すことで現状のギア段より順次高い（または低い）ギア段に変速できる。チェンジレバーがＨポジションに保持されていれば、現状のギア段が維持される。自動変速の場合、チェンジレバーは操作することなくＤポジションのままで、変速制御部がエンジン状態や車速を考慮して最適のギア段を選択し、変速を実行する。自動変速の場合でも、運転者がチェンジレバーをＤポジションから前傾、後傾させると、変速制御部は現在選択しているギア段からのシフトアップ・シフトダウンを受けつけるようになっている。
【０００４】
１６段変速機能を持つとはいっても、常に初速段１ｓｔから最高速段１６ｔｈまで幅広く使用するわけではなく、前記した重量負荷や運転状況に応じて適宜選択することができる。例えば、トレーラ連結の場合の発進時には、荷が相当に重ければ１ｓｔ、２ｎｄ等の極低速段を選択することになるが、荷がさほど重くなければやや高い４ｔｈ乃至６ｔｈの準低速段を選択するのが一般的である。準低速段でも無理なくかつ十分に加速して快適な発進を行うことができるだけでなく、極低速段で発進してから、順次シフトアップする場合に比べてクラッチ断接の頻度が減るので、クラッチ摩耗を少なくして寿命を延ばすことができる。トレーラ非連結の場合は９ｔｈなどのさらに高い中速段を選択したほうが快適な発進を行うことができる。
【０００５】
また、シフトアップ・シフトダウンについても、現在のギア段から順次１段高い（または低い）ギア段に切り替えなければ円滑な変速ができないというわけではなく、現在のギア段より２段以上高いまたは低いギア段に切り替えることも可能である（これをスキップシフトという）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ギア段の切替えがアクチュエータで行われる車両においては、アクチュエータが駆動指令どおりに作動することが重要である。アクチュエータになんらかの不良があって作動しない場合、変速制御部がアクチュエータを駆動しても、目的とするギア段の組み合わせの通りに実際の変速機のギアが入るとは限らない。このため、ギア段切替えが円滑にできなくなったり、その時の車速や運転状況に合わせて選んだはずのギア段に切り替わらず、走行の快適さが損なわれてしまう。
【０００７】
車両は、アクチュエータが故障であっても、とりあえず走行できることが望ましく、従って、変速制御装置にはアクチュエータ故障時のバックアップ機能を備えるのが好ましい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、アクチュエータ故障時の変速制御をバックアップする車両の変速制御装置を提供することにある。
【０００９】
【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は、主変速機と、副変速機である高速Ｈ、低速Ｌ、ニュートラルＮのポジションを有するスプリッタとを組み合わせて多段変速を可能に構成し、各変速機には変速のためのアクチュエータを取り付け、これらアクチュエータを駆動してギア段切替えを行う変速制御部を設けた車両の変速制御装置において、前記スプリッタのアクチュエータとして、シリンダに電磁バルブで構成されるＳＨ用バルブ、ＳＬ用バルブ、ＳＮ用バルブを接続し、前記ＳＬ用バルブのみオンさせると前記スプリッタが低速Ｌのポジションに移動して保持され、前記ＳＮ用バルブのみオンさせると前記スプリッタが高速Ｈのポジションに移動して保持され、前記ＳＮ用バルブと前記ＳＨ用バルブをオンさせると前記スプリッタがニュートラルＮのポジションに移動して保持されるよう構成し、前記変速制御部は、前記電磁バルブ毎に配置され、その電磁バルブの作動不良を検出する作動不良検出手段を有し、前記スプリッタの変速を伴う前記主変速機の変速を行う場合においては、前記主変速機のギア抜きが完了するまで前記スプリッタをニュートラルＮのポジションに保持すると共に当該ニュートラルＮのポジションに保持されている状態で前記作動不良検出手段により前記スプリッタのアクチュエータのいずれかの電磁バルブについて作動不良が検出されたときには、現在のギア段から前記作動不良が検出された電磁バルブの作動を伴うギア段への切替えを禁止すると共に、作動不良の判定結果に基づいて、前記ＳＬ用バルブをオンすることによる前記ニュートラルＮのポジションに保持されている状態からの切替えと前記ＳＨ用バルブをオフすることによる前記ニュートラルＮのポジションに保持されている状態からの切替えとのいずれかを実行するものである。
【００１０】
前記変速制御部は、前記スプリッタを高速Ｈまたは低速Ｌのいずれか一方のポジションに固定させた状態とし、スキップシフトによる変速を行ってもよい。
【００１１】
前記変速制御部は、設定発進段が前記スキップシフト段に該当しない場合には、低いギア段の内、設定発進段に一番近いギア段を発進段としてもよい。
【００１２】
前記主変速機と副変速機に、もうひとつの副変速機として高速Ｈ、低速Ｌのポジションを有するレンジを組み合わせてもよい。
【００１３】
前記変速制御部は、前記レンジのアクチュエータが作動不良である場合に、前記レンジの作動を伴うギア段への切替えを禁止し、前記スプリッタまたは前記主変速機による変速を行ってもよい。
【００１４】
前記変速制御部は、設定発進段が前記レンジの作動を伴う禁止されたギア段に該当する場合には、前記レンジがＨのポジションにあるときは一番低いギア段を発進段とし、前記レンジがＬのポジションにあるときは一番高いギア段を発進段としてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
本発明に係る変速制御装置は、複数の変速機を組み合わせて多段変速を可能に構成し、各変速機には変速のためにストロークするアクチュエータを取り付け、これらアクチュエータを駆動してギア段切替えを行う変速制御部を設けたものであり、通常時にはマニュアル変速或いは自動変速によって全てのギア段が選択可能であるが、アクチュエータ故障時には選択可能なギア段が制約される。その制約は、変速機の形態や故障時ストローク位置に応じて異なる。図１にはニュートラルポジションのない変速機に関する故障時バックアップ処理の実施形態を、図２及び図９にはニュートラルポジションを有する変速機に関する故障時バックアップ処理の実施形態を、また、図３には故障自己診断処理の実施形態を示す。
【００１７】
本発明を適用するに好適な車種として、トラクタヘッドにトレーラを連結し、多段変速を採用したデイーゼルエンジン車両を例にとる。以下、その車両の要部を説明する。
【００１８】
図４に示されるように、変速制御装置を含むエンジン駆動系は、クラッチ５０４（図５に示す）を介してエンジンに結合された多段変速機構４０１、多段変速機構４０１のアクチュエータを構成する空圧シリンダ系４０２、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ４０３、多段変速機構４０１の出力軸の回転数を制御用の車速信号として検出するアウトプット回転センサ４０４、多段変速機構４０１のギア段切替えを制御する変速制御部とクラッチを制御するクラッチ制御部とを構成するコントローラ（多段Ｔ／Ｍコントロールユニット）４０５、アクセルペダルの踏み込み量から要求アクセル開度を検出するアクセルセンサ４０６、運転者の変速操作をコントローラ４０５に伝えるチェンジレバー４０７、変速操作における自動変速／マニュアル変速を選択するＡ／Ｍ切換スイッチ（図示せず）、非常時等の特別な場合にギア段を強制的に設定する非常用変速スイッチ４０８、マニュアル断接を可能とするクラッチペダル４０９、現在選択されているギア段を数字で表示する集合計器コンソール内のギア表示部４１０、エンジンに制御アクセル開度や燃料噴射時期を指令するエンジン制御部を構成するコントローラＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４１１、クラッチの断接用アクチュエータ４１２、その断接用アクチュエータ４１２の位置検出に使用するストロークセンサ（図示せず）、ブレーキペダルの軽い踏み込みを検出するブレーキセンサ（図示せず）、トラクタヘッドの後部に設けられてトレーラブレーキランプ点灯信号をトレーラに伝達するトレーラソケット（図示せず）、車両にトレーラが連結されているか否かを検出するトレーラ検出器（図示せず）、などを備えている。コントローラ４０５は、エンジン回転センサ４０３、アウトプット回転センサ４０４、その他からの運転状態を示す信号を入力し、内蔵されたシフトアップマップおよびシフトダウンマップ等のデータを読み出すと共に、多重タイマ割り込みにより数十ｍｓ等の時間間隔で各種の処理を実行することができる。コントローラ４０５とコントローラＥＣＥ４１１とはバスケーブル等により接続されており、相互に連絡可能である。チェンジレバー２０７は、後進（Ｒ）、ニュートラル  （Ｎ）、ドライブ（Ｄ）またはホールド（Ｈ）の安定ポジションと、シフトアップ操作要求（ＵＰ）、シフトダウン操作（ＤＯＷＮ）の瞬時的ポジションとを有し、レバー頂部に自動変速／マニュアル変速を切り替えるＡ／Ｍ切換スイッチを配置したものである。
【００１９】
多段変速機構及び空圧シリンダ系の詳細を図５に示す。
【００２０】
多段変速機構４０１は、４段変速が可能な主変速機５０１の前段に比較的変速比の小さい２段変速のスプリッタ（副変速機）５０２を挿入し、主変速機５０１の後段に比較的変速比の大きい２段変速のレンジ（副変速機）５０３を挿入したものである。スプリッタ５０２は、高速（Ｈ）、低速（Ｌ）、ニュートラルの３ポジションを有し、図４の断接用アクチュエータ４１２を作動させて断・接させたとき、クラッチ５０４内のドリブンプレートが取り出したインプットシャフト５０５の回転を、スプリッタ５０２がＬ側のときは主変速機５０１の４ｔｈギアのドグギア５１５と一体のメインギア５１８に常時噛合するカウンタギア５１７を介し、スプリッタ５０２がＨ側のときはスプリッタギアに常時噛合するカウンタギアを介し、カウンタシャフト５０６にＬまたはＨの変速比で伝達するかまたは遮断するものである。
【００２１】
主変速機（メインギア段）５０１は、１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄ、４ｔｈ、Ｒｅｖの各メインギア及びニュートラルの６ポジションを有し、スプリッタ５０２がＬ側のときインプットシャフト５０５の回転を４ｔｈのメインギア５１８を介し、また、スプリッタ５０２がＨ側のときは、インプットギアとインプットカウンタギアを介して取り込み、カウンタシャフト５０６と一体の複数のカウンタギア５１７に常時噛合するメインギア５１８と一体の複数のドグギア５１５に対し、適宜のスリーブ５１６を空圧シリンダ系４０２の作動によりスライドさせることにより、いずれかのドグギア５１５の回転を前進４段に変速、または反転してメインシャフト５０７に取り込むかまたは遮断することができる。
【００２２】
レンジ５０３は、遊星歯車機構の中心に位置するサンギア５０８をメインシャフト５０７に固定し、サンギア５０８の外側に位置するプラネタリギア５０９を同軸保持するキャリア５１０をアウトプットシャフト５１１に固定して構成され、プラネタリギア５０９の外側に位置するリングギア５１２の結合をハウジング側のスプライン５１９またはアウトプットシャフト５１１側のスプライン５２０に切り換えることでメインシャフト５０７の回転をアウトプットシャフト５１１にＬまたはＨの変速比で伝達することができる。
【００２３】
カウンタシャフト５０６には、回転を制動するカウンタシャフトブレーキ５１３と、回転数を検出するカウンタシャフト回転センサ５１４とが設けられている。メインシャフト５０７上には、カウンタシャフト５０６に一体のカウンタギア５１７に常時噛合するメインギア５１８と一体の複数のドグギア５１５と、メインシャフト５０７に一体の複数のスリーブ５１６とが設けられている。
【００２４】
空圧シリンダ系は、３つの電磁バルブ５３１，５３２，５３３でストローク制御されるスプリッタ用シリンダ５３０と、３つの電磁バルブ５４１，５４２，５４３でストローク制御されるセレクト用シリンダ５４０と、２つの電磁バルブ５５１，５５２でストローク制御されるスリーブシフト用シリンダ５５０と、２つの電磁バルブ５６１，５６２でストローク制御されるレンジ用シリンダ５６０と、１つの電磁バルブ５７１でオンオフ制御されるカウンタシャフトブレーキ５１３とを有し、これらの電磁バルブをコントローラ４０５によって制御し、組み合わせ動作させて、多段変速機構４０１の各部を切り替えるようになっている。５８０はエア源である。
【００２５】
スプリッタ用シリンダ５３０は、シリンダ基底部に電磁バルブ５３１（以下、ＭＶＨという）、シリンダ胴部に電磁バルブ５３２（ＭＶＦ）、シリンダ頭頂部に電磁バルブ５３３（ＭＶＧ）をそれぞれ接続し、シリンダ胴部には両側にロッド５３４，５３５を備えたヘッド５３６を収容し、シリンダ基底部にはロッドを持たない単体ヘッド５３７を収容したものである。
【００２６】
ＭＶＦのみ動作させると、ヘッド５３６がシリンダ頭頂部方向（図の右側）に移動するので、ロッド５３５に連結されたスプリッタ５０２内のスプリッタスリーブがＬポジションに移動する。ＭＶＧのみ動作させると、ヘッド５３６がシリンダ基底部方向（図の左側）に移動するので、前記スプリッタスリーブがＨポジションに移動する。ＭＶＧとＭＶＨとを動作させると、単体ヘッド５３７がシリンダ胴部方向に移動するので、ヘッド５３６のシリンダ基底部方向への移動はロッド５３４が単体ヘッド５３７に規制されて中間位置で止まり、スプリッタスリーブはニュートラルポジションに止まることになる。
【００２７】
セレクト用シリンダ５４０は、シリンダ基底部に電磁バルブ５４１（ＭＶＥ）、シリンダ胴部に電磁バルブ５４２（ＭＶＤ）、シリンダ頭頂部に電磁バルブ５４３（ＭＶＣ）をそれぞれ接続し、シリンダ胴部には両側にロッド５４４，５４５を備えたヘッド５４６を収容し、シリンダ基底部にはロッドを持たない単体ヘッド５４７を収容したものである。
【００２８】
ＭＶＤのみ動作させると、ヘッド５４６がシリンダ頭頂部方向（図の下側）に移動するので、ロッド５４５に連結されたセレクタ５９１がＮ３ポジションのシフタ５９２まで移動する。Ｎ３ポジションでは主変速機５０１を３ｒｄか４ｔｈにギア入れすることができる。ＭＶＣのみ動作させると、ヘッド５４６がシリンダ基底部方向（図の上側）に移動するので、セレクタ５９１がＮ１ポジションのシフタ５９３まで移動する。Ｎ１ポジションでは主変速機５０１をＲｅｖにギア入れすることができる。ＭＶＣとＭＶＥとを動作させると、単体ヘッド５４７がシリンダ胴部方向に移動するので、ヘッド５４６はシリンダ基底部方向への移動が単体ヘッド５４７によりロッド５４４が規制されるため中間位置で止まり、セレクタ５９１がＮ２ポジションのシフタ５９４の位置に止まる。Ｎ２ポジションでは主変速機５０１を１ｓｔか２ｎｄにギア入れすることができる。
【００２９】
スリーブシフト用シリンダ５５０は、シリンダ頭頂部に電磁バルブ５５１（ＭＶＢ）、シリンダ基底部に電磁バルブ５５２（ＭＶＡ）をそれぞれ接続し、シリンダ胴部にロッド５５３を備えたヘッド５５４を収容したものである。
【００３０】
ＭＶＡのみ動作させると、ヘッド５５４がシリンダ頭頂部方向（図の左側）に移動するので、ロッド５５３に連結されたセレクタ５９１がシフタ５９２，５９３，５９４からなるシフタ群のＲｅｖ，２ｎｄ，４ｔｈ側に移動する。ＭＶＢのみ動作させると、ヘッド５５４がシリンダ基底部方向（図の右側）に移動するので、ロッド５５３に連結されたセレクタ５９１がシフタ群の１ｓｔ，３ｒｄ側に移動する。ＭＶＡとＭＶＢとを動作させると、ヘッド５５４は中立状態となり、セレクタ５９１は中立状態となる。
【００３１】
各シフタ５９２，５９３，５９４は主変速機５０１の該当段のスリーブ５１６に連結されているので、セレクト用シリンダ５４０によりセレクタ５９１をＮ１，Ｎ２，Ｎ３のいずれかのポジションに移動させ、スリーブシフト用シリンダ５５０によりセレクタ５９１を移動させると、所望のスリーブ５１６を所望のドグギア５１５に嵌合させて主変速機５０１を前進４段及び後進段に変速することができる。また、セレクタ５９１を中立状態とすることで主変速機５０１をニュートラルにすることができる。
【００３２】
レンジ用シリンダ５６０は、シリンダ頭頂部に電磁バルブ５６１（ＭＶＩ）、シリンダ基底部に電磁バルブ５６２（ＭＶＪ）をそれぞれ接続し、シリンダ胴部にロッド５６３を備えたヘッド５６４を収容したものである。
【００３３】
ＭＶＩのみ動作させると、ヘッド５６４がシリンダ基底部方向（図の右側）に移動するので、ロッド５６３に連結されたレンジ５０３内のレンジスリーブがＨポジションに移動する。ＭＶＪのみ動作させると、ヘッド５６４がシリンダ頭頂部方向（図の左側）に移動するので、レンジスリーブがＬポジションに移動する。
【００３４】
以上の空圧シリンダ系の各電磁バルブを組み合わせてオンオフすることにより、多段変速機構４０１を前進１６段（図８参照）及び後進２段に切り替えることができると共に、スプリッタニュートラル及び主変速機ニュートラルの２つのニュートラル状態を得ることができる。
【００３５】
次に、クラッチを作動させるアクチュエータ系を図６に示す。
【００３６】
このアクチュエータ系は、断接用アクチュエータ４１２を構成するクラッチブースタ６０１、このクラッチブースタ６０１に空圧でストローク量を与える比例バルブ６０２、この比例バルブ６０２の上流で空気供給を遮断するオンオフバルブ６０３、クラッチを強制的に完断する非常用バルブ６０４、クラッチブースタ６０１のリレーピストン６０５を油圧で駆動するクラッチペダル４０９などからなる。６１１はエア源、６１２はダブルチェックバルブである。クラッチブースタ６０１は、供給された空気量に比例して部材６０６をストロークさせるもので、この部材６０６がクラッチ５０４のプレッシャープレートに連結されている。
【００３７】
コントローラ４０５は、車両のキースイッチにより主電源が投入されたときにオンオフバルブ６０３をオンにして比例バルブ６０２への空気供給を可能にする。主電源が切られたときには、オンオフバルブ６０３をオフにして比例バルブ６０２からの空気抜けによるエア源６１１の圧力低下を防止する。クラッチ断接の際には、コントローラ４０５より比例バルブ６０２に制御電流を与える。比例バルブ６０２は電流に比例した空気圧をクラッチブースタ６０１に供給するので、クラッチ完接から完断までの任意のクラッチ位置が電流で制御できることになる。従って、半クラッチ等の繊細な制御もコントローラ４０５によるクラッチ位置制御で行うことができる。非常用バルブ６０４は、クラッチ５０４を急速に完断することができ、車両の異常時に飛び出しを防止するために使用される。非常用バルブ６０４のオンオフはコントローラ４０５から指令する他に、図示しない非常用スイッチよって手動操作することもできる。クラッチペダル４０９が踏まれた場合には、油圧によって部材６０６がストロークされると同時に、リレーピストン６０５が駆動されてクラッチブースタ６０１にエアーが供給され、部材６０６のストロークが支援される。
【００３８】
多段変速機構４０１の動作を説明する。
【００３９】
自動変速の場合、コントローラ４０５によりアクセル開度と制御系の車速とでシフトアップマップまたはシフトダウンマップ（図示せず）が参照され、最適なギア段に目標ギア段が設定されると、断接用アクチュエータ４１２によりクラッチ５０４が開放され、スプリッタ５０２、主変速機５０１、レンジ５０３がそれぞれ前述のように空圧シリンダ系４０２によって位置制御されることにより、目標ギア段への切替えが行われ、そのギア入れ完了後、クラッチ５０４が接続されるように制御される。マニュアル変速の場合は、運転者のチェンジレバー４０７の前傾によるシフトアップ操作または後傾によるシフトダウン操作をコントローラが認識して現在のギア段より高速または低速の目標ギア段が設定され、ギア段切替えが行われる。クラッチの断接及びギア段切替えの動作は、自動変速でもマニュアル変速でも同じであり、以下に説明する。
【００４０】
図７は、主変速機５０１、スプリッ５０２、レンジ５０３のそれぞれで行われる動作を時間的順序に沿って表したものである。四角枠内は動作内容を枠右上はその動作に入る条件を示す。多段変速機構４０１の変速動作が開始され、同時に断接用アクチュエータ４１２によりクラッチ開放が開始される。クラッチストロークセンサによりクラッチ５０４が半クラッチ直前まで開き始めたことが検出されると、主変速機５０１ではスリーブシフト用シリンダ５５０によるギア抜きが開始される。また、目標ギア段が現在のギア段からスプリッタ変速を要する場合には、主変速機５０１のギア抜きと並行してスプリッタ５０２においてもスプリッタ用シリンダ５３０を作動させてニュートラル位置へのギア抜きが開始される。
【００４１】
主変速機側では、主変速機５０１のギア抜きが完了しニュートラルになったことを条件に、セレクト用シリンダ５４０による主変速機５０１のセレクトが開始される。同時に、目標ギア段がレンジ３０３の変速を要する場合には、レンジ用シリンダ５６０によりレンジ５０３がＨ側からＬ側へまたはＬ側からＨ側へ切り替えられる。
【００４２】
一方、スプリッタ側では、ストロークセンサ（図示せず）の信号により、クラッチ５０４が完全に開放されたことが検出されるか、またはギアポジションセンサ（図示せず）の信号により、主変速機５０１のギア抜きが完了したことが検出されたことを条件に、スプリッタ用シリンダ５３０により側ＨまたはＬ側へのギア入れが実行される。スプリッタ５０２には図示しないがメカニカルなシンクロ機構が設けられているため、インプットシャフト５０５の回転数とスプリッタ５０２のＨまたはＬのドグギアの回転数とが同期され、円滑なスリーブの移動によるギア入れが達成される。なお、目標ギア段が現在のギア段からスプリッタ変速のみで可能な場合には、この段階で切り替えが完了する。
【００４３】
スプリッタ５０２のギア入れが終了し、レンジ５０３の切り替えが終了した時点で、主変速機５０１のギア抜きが完了していることを条件に、ドグギア回転制御手段による電子シンクロ制御が開始される。
【００４４】
電子シンクロ制御では、ドグギア５１５の回転数がスリーブ５１６の回転数より所定値以上高いときには、カウンタシャフトブレーキ制御を行う。即ち、電磁バルブ５７１をオンにすることによりカウンタシャフトブレーキ５１３をオンにしてドグギア５１５の回転数を下げる。ドグギア５１５の回転数がスリーブ５１６の回転数より所定値以上低いときには、ダブルクラッチ制御及びエンジン制御を行う。即ち、クラッチ５０４を一時的に接続してエンジン回転をインプットシャフト５０５に伝え、インプットシャフト５０５の回転数を高めてドグギ５１５の回転数を高める。このような電子シンクロ制御により、ドグギア５１５の回転数とスリーブ５１６の回転数との差を予め設定した許容値以内に制御することができる。
【００４５】
ドグギア５１５の回転数は、カウンタシャフト回転センサ５１４の出力から計算される。主変速機５０１に複数あるドグギア５１５のうち、切替えの目標となっているギア段のドグギア５１５の回転数を得るには、当該ギア段のカウンタギア５１７とメインギア５１８との歯数比をカウンタシャフト回転数に掛ける。また、スリーブ５１６の回転数は、アウトプット回転センサ４０４の出力から計算される。レンジ５０３がＨ側であればアウトプットシャフト回転数をそのままスリーブ回転数とし、レンジ５０３がＬ側であればアウトプットシャフト回転数にＬ段の歯数比を掛けてスリーブ回転数とする。このスリーブ回転数が変速目標となっているギア段の回転数となる。
【００４６】
主変速機５０１のセレクトが終了し、電子シンクロ制御において回転数差が許容値以内に達していれば、クラッチ５０４が完全に開放されていることを確認した上で、スリーブシフト用シリンダ５５０による主変速機５０１のシフト（ギア入れ）が実行される。ドグギア５１５の回転数とスリーブ５１６の回転数との差が許容値以内であるため、円滑なギア入れが達成される。この後、オートクラッチ制御によりクラッチ５０４が接続される。
【００４７】
次に、ニュートラルポジションのない変速機であるレンジ５０３のアクチュエータ、即ち、レンジ用シリンダ５６０の作動不良が検出されたときの変速制御装置の動作を説明する。既に説明したようにレンジ用シリンダ５６０は２つの電磁バルブ５６１（ＭＶＩ），５６２（ＭＶＪ）でストロークされるが、これら電磁バルブの故障によってストローク等の作動不良が生じることがある。各電磁バルブの故障は後述の故障自己診断処理によって検出されているものとする。以下、ＭＶＩはＨ用バルブ、ＭＶＪはＬ用バルブと呼ぶ。
【００４８】
図１に示されるように、Ｈ用バルブが故障かどうかを判定する（Ｓ１１）。Ｈ用バルブが故障であれば、禁止ギア段決定処理Ｓ１３に移行する。Ｈ用バルブが故障でなければ、Ｌ用バルブが故障かどうかを判定する（Ｓ１２）。Ｌ用バルブが故障であれば、禁止ギア段決定処理に移行する。Ｌ用バルブが故障でなければ、電磁バルブは両方とも健全であり、本処理を終了する。
【００４９】
禁止ギア段決定処理Ｓ１３では、現レンジをチェックする。現レンジはギア段切り替え動作の終了後にステータスとして記憶しておいてもよいし、多段変速機構４０１内にギア位置検出スイッチを設けておき、このスイッチを読み取るようにしてもよい。現レンジがＨのときは、１ｓｔ〜８ｔｈへの切替えを禁止する。図８に示されるように、１ｓｔ〜８ｔｈはレンジがＬであるため、現レンジがＨであると、１ｓｔ〜８ｔｈへ切り替えるためにはレンジ用シリンダ５６０による変速が伴うことになる。Ｈ用バルブ又はＬ用バルブが故障のときにレンジ用シリンダ５６０による変速を行うのは好ましくないので、禁止する。９ｔｈ〜１６ｔｈはレンジがＨであるため、現レンジがＨであれば、レンジ用シリンダ５６０による変速を行うことなく切り替えることができるので、禁止しない。一方、現レンジがＬのときは、９ｔｈ〜１６ｔｈへの切替えを禁止し、１ｓｔ〜８ｔｈへの切替えは禁止しない。
【００５０】
このように、Ｈ用バルブ又はＬ用バルブが故障のためにレンジ用シリンダ５６０の作動が健全でないと判断されるときには、作動不良以外の残りのアクチュエータを作動させ、レンジのＨ側またはＬ側の一方に固定させた状態とし、スプリッタまたはメインギア段による変速を行うことにより、現レンジが維持される条件でギア段切替えを行うようにしたので、とりあえず現レンジを使って車両を走行させることが可能になる。禁止ギア段決定処理Ｓ１３では、発進ギア段の訂正も行う。
【００５１】
制御系が正常時には、本発明の変速制御装置は、車両が発進するときに、現ギア段から予め設定された発進ギア段へ切り替えるが、その際、車両にトレーラが連結されていれば、準低速段を発進ギア段とし、車両にトレーラが連結されていなければ中速段を発進ギア段とする。また、変速制御装置が選択した発進ギア段を運転者がシフトアップ操作（またはシフトダウン操作）によって変更した場合にはその発進ギア段を学習して次回の発進ギア段とすることもできる。ここでは連結時４ｔｈ、非連結時９ｔｈの発進ギア段が設定されているものとする。
【００５２】
しかし、レンジ用シリンダ５６０が健全でないと判断されるときには、発進に際しても、現レンジが維持される条件でギア段切替えを行うのが望ましい。よって、１ｓｔ〜８ｔｈへの切替えが禁止されているときには、９ｔｈ以上に限定され、トレーラ非連結の場合は、もともとの設定どおり９ｔｈを発進ギア段とし、１２ｔｈまでは許容される。トレーラ連結の場合においても禁止されないギア段で最も４ｔｈに近い９ｔｈを発進ギア段とするので、結局、９ｔｈを発進ギア段とすることになる。
【００５３】
また、９ｔｈ〜１６ｔｈへの切替えが禁止されているときには、８ｔｈ以下に限定されるため、トレーラが連結されていない場合、禁止されないギア段で最も９ｔｈに近い８ｔｈが発進ギア段に限定される。トレーラが連結されている場合は、もともと設定されている発進ギア段のままで問題なく、４ｔｈが基本発進ギア段となる。
【００５４】
このように、Ｈ用バルブ又はＬ用バルブが故障のためにレンジ用シリンダ５６０が健全でないと判断されたために、スプリッタまたはメインギア段による変速を行うとしたときの発進時に、設定発進段が禁止されたギア段に該当する場合、例えば、設定発進段がレンジのＬ側を使用する４ｔｈであって、レンジのＨ側のみが使用可能なときは、Ｈ側を使用する一番低いギア段（９ｔｈ）を発進段とし、例えば、設定発進段がレンジのＨ側を使用する９ｔｈであって、レンジのＬ側のみが使用可能なときは、Ｌ側を使用する一番高いギア段（８ｔｈ）を発進段とすることにより、現レンジが維持される条件で発進ギア段を選択するようにしたので、とりあえず現レンジを使って車両を発進させることが可能になる。
【００５５】
次に、ニュートラルポジションを有する変速機であるスプリッタ５０２のアクチュエータ、即ち、スプリッタ用シリンダ５３０の作動不良が検出されたときの変速制御装置の動作を説明する。既に説明したようにスプリッタ用シリンダ５３０は３つの電磁バルブ５４１，５４２，５４３により高速ギア位置からニュートラル位置を経て低速ギア位置までストロークされるが、これら電磁バルブの故障によってストローク等の作動不良が生じることがある。各電磁バルブの故障は後述の故障自己診断処理によって検出されているものとする。以下、ＭＶＨをＳＨ用バルブ、ＭＶＦをＳＬ用バルブ、ＭＶＧをＳＮ用バルブと呼ぶ。
【００５６】
図２に示されるように、ＳＨ用バルブが故障かどうかを判定する（Ｓ２１）。ＳＨ用バルブが故障であれば、禁止ギア段決定処理Ｓ９０に移行する。ＳＨ用バルブが故障でなければ、ＳＬ用バルブが故障かどうかを判定する（Ｓ２２）。ＳＬ用バルブが故障であれば、禁止ギア段決定処理Ｓ９０に移行する。ＳＬ用バルブが故障でなければ、ＳＮ用バルブが故障かどうかを判定する（Ｓ２３）。ＳＮ用バルブが故障であれば、禁止ギア段決定処理Ｓ９０に移行する。ＳＮ用バルブが故障でなければ、電磁バルブは３個とも健全であり、本処理を終了する。
【００５７】
禁止ギア段決定処理Ｓ９０では、図９に示すフローに進み以下処理される。まず、現スプリッタの位置をチェックする（Ｓ９１，Ｓ９１’）。現スプリッタはギア段切り替え動作の終了後にステータスとして記憶しておいてもよいし、多段変速機構４０１内にギア位置検出スイッチを設けておき、このスイッチを読み取るようにしてもよい。現スプリッタがＬ側のときは、偶数段への切替えを禁止する（Ｓ９２）。図８に示されるように、偶数段はスプリッタがＨ側であるため、現スプリッタがＬ側であると、偶数段へ切り替えるためにスプリッタ用シリンダ５３０による変速が伴うことになる。ＳＨ用バルブ又はＳＬ用バルブ又はＳＮ用バルブが故障のときにスプリッタ用シリンダ５３０による変速を行うのは好ましくないので禁止する。奇数段はスプリッタがＬ側であるため、現スプリッタがＬ側であればスプリッタ用シリンダ５３０による変速を行うことなく切り替えることができるので禁止しない。一方、現スプリッタがＨ側のときは、奇数段への切替えを禁止し、偶数段への切替えは禁止しない（Ｓ９３）。
【００５８】
このように、現スプリッタがＨ側かＬ側の場合は、前述のレンジのバルブ故障の場合と同様に現スプリッタが維持される条件でギア段切替えを行うようにしたので、とりあえず現スプリッタを使って車両を走行させることが可能になる。
【００５９】
現スプリッタがＨ側でもＬ側でもなくスプリッタニュートラルのときは、この状態を維持してはギア段切替えが達成されず、車両を走行させることができないので、スプリッタをＬ側かＨ側に移動させなくてはならない。そこで、ＳＬ用バルブが故障かどうかを判定する（Ｓ９４）。ＳＬ用バルブが故障のときには、スプリッタニュートラルになっていることから、ＳＬ用バルブを駆動してもオン相当にならない故障と考えられる。そこで、奇数段への切替えを禁止してＳＬ用バルブを使用しないようにする（Ｓ９６）。ＳＬ用バルブが故障でないときには、スプリッタニュートラルになっていることから、ＳＨ用バルブが駆動していない故障とは考えられず、かつＮ用バルブがどのような故障か不明のため仮にＨ用バルブを駆動してもニュートラルになる可能性があると考えられる。そこで、偶数段への切替えを禁止してＳＬ用バルブだけを使用するようにする（Ｓ９５）。
【００６０】
このように、スプリッタ用シリンダ５３０がニュートラル位置にある場合には、作動良好な方向への作動を伴うギア段への切替えは禁止せず、作動不良な方向への作動を伴うギア段への切替えのみを禁止するので、確実にギア段を切替えて走行することが可能となる。
【００６１】
以上、作動不良アクチュエータが副変速機のスプリッタ用である場合の制御内容をまとめると、作動不良以外の残りのアクチュエータを作動させ、スプリッタのＨ側またはＬ側の一方に固定させた状態とし、偶数段のみ又は奇数段のみを用いた変速、即ち、スキップシフトによる変速を行うことになる。
【００６２】
スプリッタ切替え用電磁バルブが故障のときの発進ギア段の訂正では、偶数段への切替えが禁止されているとき（Ｓ９２，Ｓ９５）、トレーラ連結の場合は禁止されないギア段で最も４ｔｈに近く低いほうの３ｒｄを発進ギア段とし、トレーラ非連結の場合はもともとの設定どおり９ｔｈを発進ギア段とする。奇数段への切替えが禁止されているとき（Ｓ９３，Ｓ９６）、トレーラ連結の場合はもともとの設定どおり４ｔｈを発進ギア段とし、トレーラ非連結の場合は禁止されないギア段で最も９ｔｈに近く低いほうの８ｔｈを発進ギア段とする。
【００６３】
このように、スプリッタ用シリンダ５３０の作動不良が検出されたためにスキップシフトによる変速を行うとしたときの発進時に、設定発進段が前記スキップシフトで変速できるスキップシフト段に該当しない場合には、その設定発進段より低いギア段の内一番近いギア段を発進段とする。
【００６４】
次に、図３の故障自己診断処理を説明する。ここで、図１０に示されるように、コントローラ４０５内には、空圧シリンダ系４０２の電磁バルブ１０１（これは各電磁バルブ５３１〜５６２に相当する）を駆動するトランジスタ１０２に並列させて電磁バルブ駆動電圧検出回路１０３が設けられているものとする。トランジスタ１０２は電源とアースの間に電磁バルブ１０１の作動コイル１０４と直列に配置されている。トランジスタ１０２を導通させると作動コイル１０４に電流が印加されて電磁バルブ１０１が作動し、シリンダの該当部位に空圧が供給される。トランジスタ１０２を開放すると電磁バルブ１０１が非作動となり、シリンダの該当部位は大気開放となる。
【００６５】
電磁バルブ駆動電圧検出回路１０３は、トランジスタ１０２の出力電圧を分圧した検出電圧が高電圧であれば電磁バルブ１０１にオフ相当電圧が印加され、検出電圧が低電圧であれば電磁バルブ１０１にオン相当電圧が印加されていると判定する。
【００６６】
故障自己診断処理では、まず、コントローラ４０５が電磁バルブを駆動している制御状態か否かを判定する（Ｓ３１）。電磁バルブをオンしている制御状態の場合、その電磁バルブにオフ相当電圧が印加されているか否かを判定する（Ｓ３２）。オフ相当電圧であれば、トランジスタか作動コイルに問題があるかもしれないので、カウンタをインクリメント（単位量だけ増加）する。オフ相当電圧でなければ、問題はないので、カウンタをデクリメント（単位量だけ減少）する。電磁バルブをオフしている制御状態の場合、その電磁バルブにオン相当電圧が印加されているか否かを判定する（Ｓ３３）。オン相当電圧でなければ、問題はないので、カウンタをデクリメントする。オン相当電圧であれば、トランジスタに問題があるかもしれないので、カウンタをインクリメントする。
【００６７】
カウンタを増減した後、カウンタが予め設定した設定値より大きいかどうか判定する（Ｓ３４）。カウンタが設定値より大きいとき、問題のある状態が続いていると考えられるので、当該電磁バルブは故障であるという診断結果を出す。カウンタが設定値より小さいときは、当該電磁バルブは健全かほぼ良好と考え、正常という診断結果を出す。このような診断を空圧シリンダ系４０２の各々の電磁バルブについて行う。
【００６８】
以上のように、コントローラ４０５の制御状態と実際の印加電圧とが整合していないかどうかを監視することにより、アクチュエータの作動不良が検出できる。なお、ここでは電磁バルブの駆動電圧を診断に利用したが、アクチュエータにストローク位置センサを取り付け、コントローラ４０５の制御状態と実際のストローク位置との整合を監視するようにしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００７０】
（１）ギアを移動させるアクチュエータにストローク不良があっても、ギアの現在位置が維持される条件でギア段切替えを行うので、確実に車両を走行させることが可能になる。
【００７１】
（２）ギアがニュートラルになっている場合は、ストロークが良好な方向にギアを移動させる条件でギア段切替えを行うので、確実に車両を走行させることが可能になる。
【００７２】
（３）設定された発進ギア段が禁止されたギア段である場合は、その発進ギア段に近くかつ禁止されないギア段を発進ギア段とするので、確実に車両を発進させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す故障時バックアップ処理の流れ図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す故障時バックアップ処理の流れ図である。
【図３】本発明の変速制御装置が行う故障自己診断処理の流れ図である。
【図４】本発明の変速制御装置を用いた車両の要部構成図である。
【図５】図４中の多段変速機構及び空圧シリンダ系の詳細構成図である。
【図６】図４の車両のクラッチアクチュエータ系の構成図である。
【図７】本発明に関係するギア段切替え処理の流れ図である。
【図８】図５の多段変速機構で１６段変速を行うギア位置組み合わせ図である。
【図９】図２の故障時バックアップ処理で使用される禁止ギア段決定処理の流れ図である。
【図１０】本発明の故障自己診断に利用が可能な電磁バルブ駆動電圧検出回路の回路図である。
【符号の説明】
４０５  コントローラ（変速制御部）
４０１  多段変速機構
５０２  スプリッタ
５０３  レンジ
５３０  スプリッタ用シリンダ
５３１  電磁バルブ（ＭＶＨ）
５３２  電磁バルブ（ＭＶＦ）
５３３  電磁バルブ（ＭＶＧ）
５６０  レンジ用シリンダ
５６１  電磁バルブ（ＭＶＩ）
５６２  電磁バルブ（ＭＶＪ）
【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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【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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