(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機とブレーキペダルにより作動させられるブレーキとを備える機械において、前記機械の前記変速機の作動を制御する方法であって、
（Ａ）前記ブレーキペダルの作動範囲に、シフトダウンモードとブレーキモードとを設定し、前記シフトダウンモードの少なくとも一部と前記ブレーキモードとに重なる範囲にニュートラル化モードを設定し、
（Ｂ）前記シフトダウンモードのためのシフトダウン閾値を、前記変速機のギヤ段ごとに、それぞれのギヤ段における前記エンジン又は前記機械の作動速度範囲内の低い側の速度に対応する値として設定し、
（Ｃ）前記機械の走行中に、ブレーキペダル位置、機械の速度、機械のエンジン回転速度、現在の変速機作動ギヤ、及び、最低段作動ギヤに関するデータを取得し、
（Ｄ）ペダル位置がシフトダウンモードにあると判断されたとき、
（Ｄ−１）前記シフトダウン閾値を用いて、前記機械の速度又は前記機械のエンジン回転速度が前記シフトダウン閾値よりも小さく、前記変速機作動ギヤが前記最低段作動ギヤでない場合、前記変速機をシフトダウンし、
（Ｄ−２）前記ペダル位置がニュートラル化モードにある場合、現在用いられている前記シフトダウン閾値をニュートラル化閾値として用いるか、或いは別に設定したニュートラル化閾値を用い、前記機械の速度又は前記エンジン速度が該ニュートラル化閾値よりも小さく、前記変速機が前記最低段作動ギヤにある場合、前記変速機をニュートラル化する
段階を含み、
（Ｅ）前記変速機がニュートラルになるまで、段階（Ａ）から段階（Ｄ）までを繰り返す、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
エンジンと変速機とブレーキペダルにより作動させられるブレーキとを備える機械において、前記機械の前記変速機の作動を制御する方法であって、
（Ａ）前記ブレーキペダルの作動範囲に、シフトダウンモードとブレーキモードとを設定し、前記シフトダウンモードの少なくとも一部と前記ブレーキモードとに重なる範囲又は前記ブレーキモードのみに重なる範囲にニュートラル化モードを設定し、
（Ｂ）前記シフトダウンモードのためのシフトダウン閾値を、前記変速機のギヤ段ごとに、それぞれのギヤ段における前記エンジン又は前記機械の作動速度範囲のうちの低い側の速度に対応する値として設定し、
（Ｃ）前記ブレーキモードのためのブレーキ閾値を、前記変速機のギヤ段ごとに、それぞれのギヤ段における前記エンジン又は前記機械の作動速度範囲のうちの高い側の速度に対応する値として設定し、
（Ｄ）前記機械の走行中に、ブレーキペダル位置、機械の速度、機械のエンジン回転速度、現在の変速機作動ギヤ、及び、最低段作動ギヤに関するデータを取得し、
（Ｅ）ペダル位置がシフトダウンモードにあると判断されたとき、
（Ｅ−１）前記シフトダウン閾値を用いて、前記機械の速度又は前記機械のエンジン回転速度が対応する前記シフトダウン閾値よりも小さく、前記変速機作動ギヤが前記最低段作動ギヤでない場合、前記変速機をシフトダウンし、
（Ｆ）前記ペダル位置がブレーキモードにあると判断されたとき、
（Ｆ−１）前記ブレーキ閾値を用いて、前記機械の速度又は前記機械のエンジン回転速度が対応する前記ブレーキ閾値よりも小さく、前記変速機作動ギヤが前記最低段作動ギヤでない場合、前記変速機をシフトダウンし、
（Ｇ）前記ペダル位置がニュートラル化モードにあると判断されたとき、
（Ｇ−１）前記ペダル位置が前記シフトダウンモードにある場合、現在用いられている前記シフトダウン閾値をニュートラル化閾値として用いるか、或いは別に設定したニュートラル化閾値を用い、前記機械の速度又は前記機械のエンジン速度が対応する該ニュートラル化閾値よりも小さく、前記変速機が前記最低段作動ギヤにある場合、前記変速機をニュートラル化し、
（Ｇ−２）前記ペダル位置が前記ブレーキモードにある場合、現在用いられている前記ブレーキ閾値をニュートラル化閾値として用いるか、或いは別に設定したニュートラル化閾値を用い、前記機械の速度又は前記機械のエンジン速度が対応する該ニュートラル化閾値よりも小さく、前記変速機が前記最低段作動ギヤにある場合、前記変速機をニュートラル化し、
（Ｈ）前記変速機がニュートラルになるまで、段階（Ａ）から段階（Ｇ）までを繰り返す、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記変速機がニュートラルになった状態で、
（Ｉ）現在位置と最大踏み込みの踏み込み位置（ＭＤＤＰ）とを含むペダル位置に関するデータを取得する段階と、
（Ｊ）前記現在位置が前記ＭＤＤＰを超える場合、ＭＤＤＰを前記現在位置に再設定し、段階（Ｆ）を繰り返す段階と、
（Ｋ）前記ペダル位置が前記最大踏み込みの踏み込み位置から予め定められた閾値の量だけ動いた場合、前記変速機を係合させて、機械が動くことを可能にする段階と、
（Ｌ）制御を自動変速機制御装置に戻す段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
エンジンと変速機とブレーキペダルにより作動させられるブレーキとを備える機械の前記変速機の作動を制御するための、コンピュータ・ハードウェアとソフトウエア命令とを含む、コンピュータ化されたシステムであって、前記ソフトウエア命令は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載した方法の各段階を実行するする命令を含むものであることを特徴とするシステム。
【請求項５】
エンジンと変速機とブレーキペダルにより作動させられるブレーキとを備える機械の前記変速機の作動を制御するソフトウエアを含むコンピュータ読取可能媒体であって、前記ソフトウエアは、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載した方法の各段階を実行するする命令を含むものであることを特徴とする媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと電子制御式変速機を持つ機械に関し、より詳細には、変速機制御のための装置、方法、及び、製品に関し、更に詳細には、ブレーキ作動中の変速機制御のための装置、方法、及び、製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非限定的な例としてホイールローダ、モータ・グレーダなどを含む重機のブレーキシステムは通常、ブレーキ作動中に変速機をニュートラルにシフトする機構を含む。
市販されている機械のほとんどにおいて、ブレーキの適用に付随するニュートラライザの機能は、ブレーキペダルがある量ほど押された時に閉じる電気近接スイッチを準備することにより達成される。この電気信号は、変速機をニュートラルにシフトするために変速機制御によって使用される。ペダルを離すと近接スイッチが開き、変速機制御は再度変速機を係合させる。変速機が再度係合するまでには、ブレーキは離されている。例えば、ここに参照文献として取り入れる１９７６年１２月２１日にブレ−クに付与された米国特許第３，９９８，１１１号を参照され度い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなニュートラライザ制御の１つの欠点は、粗末な寸動能力しかもたらさないことで、操作手にとって、トルク・コンバータに逆らうことなく、ゆっくりとした滑らかな機械動作を達成することは容易でない。その結果、操作手によっては、全ての使用状態で標準装備のニュートラライザ不能化スイッチを使用し、ニュートラライザの機能を切ることが知られている。これは、操作手が変速機とギヤとの係合した状態でブレーキを適用してトルクコンバータに逆らって機械を作動することになるため、ブレーキ使用寿命の短縮、駆動軸オイル温度の上昇、差動および最終駆動ギヤおよびベアリングの寿命の短縮の可能性、燃費の増加、及び、動力伝達系の熱負荷の増加をもたらす。
【０００４】
上記の欠点の幾つかを克服する努力の結果、市販されている数種類の機械は、様々な使用状況に適応させるために、操作手が選択可能なニュートラライザ作動モードを含む。これらの選択可能モードは通常、２つまたは３つの別個のブレーキペダル位置を準備し、その位置で変速機は、ニュートラルにシフトされ、再度係合される。しかしこれらは、部分的な解決法でしかなく、なぜなら、使用状況に対して適正なモードが選択される必要があり、そして適正モードにおいても、その使用例の全状況に対して適切な作動を常に与えるとは限らない。
従って本発明は、上記の問題の１つまたはそれ以上を解決することを意図するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様において、ブレーキ作動中に機械の変速機を作動するためのニュートラル化の方法が提供される。本方法は、ブレーキペダル位置、機械の速度、機械のエンジン回転速度、現在の変速機作動ギヤ、及び、最低作動ギヤに関するデータを取得する段階を含む。本方法はまた、ペダル位置がシフトダウンかブレーキ・モードにあるかに基づきシフトダウン閾値を設定する段階を含む。本方法は更にまた、機械の速度、及び、機械のエンジン回転速度がシフトダウン閾値よりも低ければ、そして変速機作動ギヤが最低作動ギヤになければ、変速機をシフトダウンする段階も含む。本方法は更に、ペダル位置がニュートラル化モードにあり、速度がニュートラル化閾値速度よりも低く、変速機が最低作動ギヤにあれば、変速機をニュートラル化する段階もまた含む。最後に本方法は、変速機がニュートラルになるまで上記段階を繰り返す段階を含む。
【０００６】
本発明の別の態様においては、一旦変速機がニュートラル化された時、その作動の寸動方法が提供される。この寸動方法は、上記ニュートラル化の方法と共に、または独立に作動させることができる。この寸動方法は、現在位置と最大踏み込みの踏み込み位置（ＭＤＤＰ）とを含む、ペダル位置に関するデータを取得するデータ取得段階を含む。次にもし現在位置がＭＤＤＰを超える場合、前記方法は、ＭＤＤＰを現在位置に再設定する段階と、データ取得段階を繰り返す段階とを含む。前記方法は次に、ペダル位置が最大踏み込みの踏み込み位置から閾値量ほど離れるまで移動した場合、変速機を係合させて、機械移動を可能にする段階とを含む。本方法は次に、もしブレーキペダルが完全に離れていない場合、データ取得段階を繰り返す段階を含む。本方法は最後に、制御を自動変速機制御装置に戻す段階を含む。
【０００７】
本発明の別の形態において、ブレーキ作動中に機械の変速機を作動するためのコンピュータ化システムが提供される。システムは、上記の通り、ニュートラル化、及び／又は、寸動の方法を実行するハードウェアとソフトウェアとを含む。本発明の更に別の態様において、ブレーキ作動中の機械の変速機を作動するためのソフトウェアを含むコンピュータ読取可能媒体が準備される。ソフトウェアは上記の通り、ニュートラル化、及び／又は、寸動の方法を実行するのに適する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
最初に図１を参照すると、本発明の変速機ニュートラライザ１０、ブレーキペダル２１、ブレーキ２０、ブレーキペダル位置指示器２３、エンジン回転速度計３０、速度計４０、変速機制御装置５１、及び、変速機５０を示す概略表示図が提示されている。
本発明においてブレーキペダル２１は、従来技術において公知であるが、ブレーキ２０を働かせるために作動する。変速機５０は通常、変速機制御装置５１により制御される自動変速機であり、両方とも従来技術において公知である。
変速機ニュートラライザ１０は、マイクロプロセッサやコンピュータなど、本発明の方法を実行可能で適切な任意の制御装置である。
変速機ニュートラライザ１０は、ブレーキペダル位置に関してブレーキペダル位置インジケータ２３などのセンサーから、エンジンの回転数毎分に関してはエンジン回転速度計３０から、機械の速度に関しては速度計４０から、及び、変速機が作動している現在のギヤと可能な限り最低の作動ギヤとに関しては変速機制御装置５１から入力を受信し、その入力に基づいて変速機制御装置５１へ適切な命令を準備する（命令は勿論、直接変速機５０にもたらすことができる）。
【０００９】
ここで図２を参照すると、図示のごとく踏み込まれていない位置φ0にあるブレーキペダル２１が示されている。ここで図３を参照すると、ブレーキペダル２１の作動モードが示されている。シフトダウンモードとブレーキモードとは互に排他的であり、一方、ニュートラル化モードは、シフトダウンモードおよびブレーキモードの１つかまたは両方と共存できることに注意する必要がある。詳細に言えば、ブレーキペダル２１が少なくともｄ1の距離ほど位置または角度φ1（φ0から測って）を越えた位置まで押し下げられると、ブレーキペダルは、変速機シフトダウンモードに入り、ｄ2の距離ほど位置または角度φ2（φ0から測って）を越えた位置まで押し下げられると、ブレーキペダルはまた、変速機ニュートラル化モード（シフトダウンモードと共存する）も含み、そして、ｄ3の距離ほど位置または角度φ3（φ0から測って）を越えた位置まで押し下げられると、ブレーキペダルは、シフトダウンモードから離れてブレーキモードに入る（ニュートラル化モードがなお作動したままで）。位置つまり角度φ1およびφ2は、都合の良いように選択できる。例えば、多くの場合において（通常、意図的ではないが）、φ0とφ1との間には「あそび」または「不動作時間」がある。位置または角度φ2は、位置または角度φ3より大きいか、または小さいかの何れかであるように、望む通り選択できる。位置または角度φ3は、ブレーキが係合し始める実際の角度または位置に対応する。無論、位置または角度φ3を通過すると、ブレーキは係合している。
【００１０】
ここで図４を参照すると、ブレーキペダル２１は、無段階に可能な位置の１つにおいて示されている。特に、ブレーキペダル２１は、距離Ｄpほど位置または角度φp（φ0から測って）まで踏み込まれており、φ1より大きくφ3より小さいシフトダウンモードにある。ブレーキペダル２１は、位置または角度φpがφ2より小さいため、ニュートラル化モードでもない。
【００１１】
ここで図５を参照すると、ブレーキ作動中の変速機制御の方法１００を描いた流れ図が示されている。本発明の方法は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、又は、他のプログラム可能制御装置を利用して最も良く実行される。本発明の方法を組み込んだソフトウェアは、例えば非限定的な例としてテープ、ディスク、ハードドライブ、ランダム・アクセス・メモリ、ROM、及び、コンパクト・ディスクを含む如何なる適切なコンピュータ読取可能媒体に、又は、ダウンロードのためのインターネットサイトに記憶することができる。
方法１００の開始時に、信号１０１がブレーキペダル位置指示器２３から受信される。段階１０２において、ペダル位置φp、機械地上速度Ｖ、エンジン回転速度ＲＰＭ、及び、現在および最低作動ギヤは、ブレーキペダル位置指示器２３、エンジン回転速度計３０、速度計４０、変速機制御装置５１から受信される。
【００１２】
次にブレーキペダル２１が、φ1＜φp≦φ3であるシフトダウンモードにあるかどうかを判断するための決定段階１１０に作動の流れが行く。決定段階１１０でノーである場合、すなわち、ブレーキペダル２１がシフトダウンモードにない場合、以下に説明される決定段階１２０に作動の流れは行く。
決定段階１１０でイエスである場合、すなわち、ブレーキペダル２１がシフトダウンモードにある場合、閾値としてシフトダウン閾値を割り当てるために決定段階１１２に作動の流れは行く。これらのシフトダウン閾値は通常、如何なる特定のギヤにおいてもその速度範囲の低い側でシフトダウンするように選択される（一般に速度範囲の高い側でシフトダウンするよう選択されるブレーキ閾値とは反対に）。作動制御は次に、以下に説明される決定段階１３０へ流れる。
【００１３】
決定段階１２０は、ブレーキペダル２１が、φp≧φ3であるブレーキモードにあるかどうかを判断する。決定段階１２０でノーである場合、すなわち、ブレーキペダル２１がブレーキモードにない場合、以下に説明される決定段階１４０へ作動の流れは行く。
決定段階１２０でイエスである場合、すなわち、ブレーキペダル２１がブレーキモードにある場合、作動の流れは決定段階１２２に行き、閾値としてブレーキ閾値を割り当てる。これらのブレーキ閾値は通常、ブレーキを補助するためにより早い速度で、より積極的なシフトダウンをもたらすために選択される。これらの閾値は通常、作動ギヤに左右される。作動制御は次に、以下に説明される決定段階１３０へ流れる。
【００１４】
決定段階１３０は、速度Ｖとエンジン回転速度ＲＰＭとが選択された閾値より小さいかどうか（シフトダウンまたはブレーキ閾値の何れか）、及び、シフトダウンがなお可能どうか（すなわち、ＧがＬより大きいかどうか）を判断する。例えば、ある市販機械は、操作手が最大範囲外のギヤモードを選択できるような変速機モードを持つ。そのような場合、４速自動変速に対してギヤ範囲２−４または２−３を選択することが可能であり、この時、最低ギヤはセカンドギヤであろう。もし決定段階１３０でノーならば、すなわち、閾値の量がなお超過する場合、以下に説明される決定段階１４０に作動の流れは行く。
もし決定段階１３０がイエスであれば、すなわち、速度ＶとエンジンＲＰＭとが閾値の下であれば、作動の流れは、シフトダウン命令を発生する段階１３１に行く。作動の流れは、以下に説明される決定段階１４０に行く。決定段階１４０は、ブレーキペダル２１が、φp≧φ2であるニュートラル化モードにあるかどうかを判断する。もし決定段階１２０がノーであれば、すなわち、ブレーキペダル２１がニュートラル化モードにない場合、作動の流れは段階１０２に戻り、ペダル位置φp、機械地上速度Ｖ、エンジン回転速度ＲＰＭ、及び、現在および最低作動ギヤに関する更新値を取得する。
【００１５】
もし決定段階１４０がイエスであれば、すなわち、ブレーキペダル２１がニュートラル化モードにある場合、作動制御は決定段階１４２に行き、速度がある特定の閾値速度より小さいか、及び、現在のギヤが最低作動ギヤかどうかの両方を判断する（現在選択されているシフトダウンまたはブレーキ閾値が利用されるか、又は、独立なニュートラル化閾値が利用される）。もし決定段階１４２がノーであれば、作動の流れは段階１０２に戻り、ペダル位置φp、機械地上速度Ｖ、エンジン回転速度ＲＰＭ、及び、現在および最低作動ギヤに関する更新値を取得する。
決定段階１４２がイエスであれば、作動の流れは段階１４３に行き、ニュートラル化の命令を発生する。
【００１６】
ここで図６において、寸動中の変速機制御方法２００を描く流れ図が示されている。図６の方法は図５の方法と関連して説明されるが、図６の方法は、図５の方法とは独立して作動する可能性があることを理解する必要がある。一旦機械が段階２０１でニュートラルになると、作動の流れは段階２０２に行き、ブレーキペダル位置Ｐを監視する。
次に作動の流れは決定段階２０５に行き、現在のペダル位置φpが最大ペダル低下位置ＰMAXよりもより低下されているかどうかを判断する。もし決定段階２０５がイエスである場合、すなわち、現在のペダル位置が古い最も低下したペダル低下ＰMAXよりも更に押圧される場合、作動の流れは、新しいＰMAXを記憶するために段階２０８に行き、次に段階２０１に戻って再度変速機をニュートラル化する。
【００１７】
もし決定段階２０５がノーである場合、作動の流れは決定段階２１０に行き、現在のペダル位置Ｐが最大低下位置ＰMAXから「完全に離れている」かどうかを判断する。何が「完全に離れている」を構成するかは、作動状況、操作手の好み、及び、他のそういった変動要素に左右される。例えば、最大低下位置から少なくとも２°離れるペダルの動きなどである。もし決定段階２１０がノーである場合、すなわち、ブレーキペダル２１がなお低下し過ぎている場合、作動の流れは、段階２０２に戻りペダル位置を監視する。
もし決定段階２１０がイエスである場合、すなわち、ブレーキペダル２１が十分にその最大低下位置から離された場合、作動の流れは段階２１３に行き、変速機が係合するように命令する。
【００１８】
次に作動の流れは、機械が動いているかもしれない段階２１９に行き、そしてブレーキ２０を離し続けると、勿論、機械の移動をもたらす。次に作動の流れは決定段階２１８に行き、ブレーキ２０が完全に離されたかどうかを判断する。
もし決定段階２１８がイエスである場合、変速機制御は、自動変速機制御装置に戻される。
もし決定段階２１８がノーである場合、作動の流れは段階２０２に戻り、ペダル位置φpを監視する。
【００１９】
（産業上の応用可能性）
本発明は、非制限的に林業、農業、建設業、鉱業、及び、掘削業を含む、広範な産業分野で使用されている広範な車輪型、ベルト型、及び、キャタピラ型機械における使用に対して有益である。
【００２０】
本発明の例示的実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者にとって、本発明の精神と範囲とから逸脱することなく、他の様々な修正が明らかであり容易に実行可能である。従って、別記請求範囲がここに示された実施例および記載に限定されることは意図されず、むしろ請求範囲は、本発明に関係する当業者により本発明の同等形態として扱われるであろう全ての形態を含む、本発明に属する斬新で特許に値する全ての特徴を包含するものとして解釈されるように意図されている。
本発明の他の態様、対象、及び、利点は、図面、開示、及び、別記請求項を参照することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速機ニュートラライザ１０、ブレーキペダル２１、ブレーキ２０、ブレーキペダル位置指示器２３、エンジン回転速度計３０、速度計４０、変速機制御装置５１、及び、変速機５０を示す概略表示図である。
【図２】踏み込まれていない位置φ0にあるブレーキペダル２１の概略表示図である。
【図３】ブレーキペダル２１の様々な作動モードに対するペダル位置を示す概略表示図である。
【図４】ブレーキペダル２１の様々な作動モードに関する位置φpでのペダル２１を示す概略表示図である。
【図５】ブレーキ作動中の変速機制御の方法１００を示す流れ図である。
【図６】寸動中の変速機制御の方法２００を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０  制御装置／処理装置
２０  ブレーキ
２１  ブレーキペダル
２３  ブレーキペダル位置指示器
３０  回転速度計
４０  速度計
５０  変速機
５１  変速機制御装置
【図１】
0004468569.tif 000002
【図２】
0004468569.tif 000003
【図３】
0004468569.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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