(57)【要約】自動マスタクラッチ（２０/３９）を備える、自動機械式変速システム（１０）の制御に関する。車両の操作状態（５４）を感知するシステムコントローラ（４６）を用いて、最も適切なシフト操作を行うために、マスタクラッチを係合させたまま行われるダイナミックシフト操作と、マスタクラッチの係合を解除した後、再度係合させるように行われるダイナミックシフト操作のうちのいずれかを行うように命令する。
2004523705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動マスタクラッチ用のオペレータ（３９）とシステムコントローラ（４６）を有する車両用の自動機械式変速システム（１０）であって、選択されている変速比から目的の変速比までダイナミックシフト操作を行う際、前記システムコントローラ（４６）は、（i）マスタクラッチを係合させたまま行うシフトシーケンスと、（ii）マスタクラッチの係合を解除した後、再度係合させることを含むシフトシーケンスのいずれかが最も効果的であるかを評価しかつ実行するのに効果的なコントロールロジックを用いることを特徴とするシステム。
【請求項２】
車両用の自動機械式変速システム（１０）のダイナミックシフト操作を制御するための方法であって、前記システム（１０）はマスタ摩擦クラッチ（２０）を介して多段変速を行う機械式変速機（１２）の入力軸（２８）に動力を伝えるエンジン（１８）を有し、この際、前記変速機は出力軸（３０）と、ポジティブ・ジョークラッチを用いて係合と解除を行う少なくとも２つの変速比を有し、前記システム（１０）はエンジンへの燃料供給を制御するエンジンコントローラ（３８）と、前記マスタ摩擦クラッチの係合と解除の制御を行うためのクラッチオペレータ（３９）と、システムコントローラ（４６）を有し、この際、前記システムコントローラ（４６）はエンジン速度（ＥＳ）、入力軸速度（ＩＳ）、出力軸速度（ＯＳ）、運転者によって操作されるスロットル設定（ＴＨＬ）、マスタ摩擦クラッチの係合状態（Ｃ）、選択されている変速比（ＧＲ）及び目的の変速比（ＧＲT）を示す信号のうちの少なくともいずれか一つを含む入力信号（５４）を受信し、ロジックルールに従って前記入力信号を処理して、前記エンジンコントローラと前記クラッチオペレータを含むシステムアクチュエータに対して出力信号（５６）を送信し、さらに、前記方法は、前記選択されている変速比から前記目的の変速比まで前記変速機のダイナミックシフト操作を行うための要求事項を決定する際、
前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比から前記目的の変速比までシフト操作することが望ましいかを、感知されたシステムの操作状態の関数として決定し、
前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比から前記目的の変速比までシフト操作することが望ましい場合には、前記マスタ摩擦クラッチの係合の解除を要求しないシーケンスにより、前記選択されている変速比から前記目的の変速比までシフト操作を行うように命令し、かつ、
前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比から前記目的の変速比までシフト操作することが望ましくない場合には、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除した後、再度係合させることを要求するシーケンスにより、前記選択されている変速比から前記目的の変速比までシフト操作を行うように命令するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項３】
前記感知されたシステムの操作状態は、（i）現在選択されている変速比（ＧＲ）、（ii）目的の変速比（ＧＲT）、（iii）車両が進行している所での傾斜角度の決定値、（iv）車両速度（ｄＯＳ/ｄｔ）及び（v）車両重量を示す値のうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
車両用の自動機械式変速システム（１０）に用いられるダイナミックシフト操作の制御方法であって、前記システム（１０）はマスタ摩擦クラッチ（２０）を介して多段変速を行う機械式変速機（１２）の入力軸（２８）に動力を伝えるエンジン（１８）を有し、この際、前記変速機は出力軸（３０）と、ポジティブ・ジョークラッチを用いて係合と解除を行う少なくとも２つの変速比とを有し、前記システム（１０）はエンジンへの燃料供給を制御するエンジンコントローラ（３８）を有し、さらに前記マスタ摩擦クラッチの係合と解除の制御を行うためのクラッチオペレータ（３９）と、システムコントローラ（４６）を有し、この際、前記システムコントローラ（４６）はエンジン速度（ＥＳ）、入力軸速度（ＩＳ）、出力軸速度（ＯＳ）、運転者によって操作されるスロットル設定（ＴＨＬ）、マスタ摩擦クラッチの係合状態（Ｃ）、選択されている変速比（ＧＲ）及び目的の変速比（ＧＲT）を示す信号のうちの少なくともいずれか一つを含む入力信号（５４）を受信し、ロジックルールに従って前記入力信号を処理して、前記エンジンコントローラと前記クラッチオペレータを含むシステムアクチュエータに対して出力信号（５６）を送信し、さらに、前記方法は、前記選択されている変速比から前記目的の変速比まで前記変速機のダイナミックシフト操作を行うための要求事項を決定する際、
前記選択されている変速比から前記目的の変速比まで前記シフト操作を行うために、（i）マスタクラッチを係合させたまま行うシフトシーケンスと、（ii）マスタクラッチの係合の解除と再度の係合を含むシフトシーケンスのいずれかが最も効果的であるかを決定しかつ実行させることを特徴とする方法。
【請求項５】
感知されたシステムの操作状態の関数として、シフトシーケンスにおいて、前記選択されている変速比（ＧＲ）から前記目的の変速比（ＧＲT）までシフト操作を行う際に、前記マスタ摩擦クラッチの係合の解除を求めないことが望ましいかを決定するためのルールを前記ロジックルールに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
マスタ摩擦クラッチ（２０）と、電子データリンク（ＤＬ）と通信可能なシステムコントローラ（４６）とを有する自動機械式変速システムであって、前記システムコントローラは選択されている変速比から目的の変速比までダイナミックシフト操作を行うために、（i）マスタクラッチを係合させたまま行うシフトシーケンスと、（ii）マスタクラッチの係合の解除と再度の係合とを含むシーケンスのいずれかが最も効果的であるのかを決定し、実行するロジックルールを有することを特徴とするシステム。
【請求項７】
車両用の自動機械式変速システム（１０）に用いる自動アップシフト操作の制御方法であって、前記システム（１０）は燃料制御型のエンジン（１８）と、多段変速を行う機械式変速機（１２）と、マスタ摩擦クラッチ（２０）と、コントローラ（４６）を有し、該コントローラ（４６）はエンジン速度（ＥＳ）、エンジントルク、前記変速機の選択されている変速比（ＧＲ）、運転者によって操作されるスロットル設定（ＴＨＬ）及び車両速度（ＯＳ）を示す信号の１つまたはこれ以上を含む入力信号（５４）を受信し、ロジックルールに従って前記入力信号を処理して、前記変速機のシフト操作を効果的にするために用いられる前記変速機のアクチュエータ（５２）と、前記マスタ摩擦クラッチの係合及び解除を効果的にするために用いられるクラッチアクチュエータ（３９）とを含む前記変速機のシステムアクチュエータに対して出力信号（５６）を送信し、この際、前記方法は、
（i）感知された車両の操作状態に基いて、予め定められた状態が満たされたときに限り、目的の変速比（ＧＲT）までのアップシフト操作が可能であると判断する、アップシフト操作の可能性の基準を定め、
（ii）前記選択されている変速比（ＧＲ）からアップシフト操作を行うのに必要な要求事項を感知した際、シーケンスにおいて、
（a）前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行う（ＧＲT＝ＧＲ＋１）ことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（b）前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除してアップシフト操作を一度行うことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除しながら前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（C）前記選択されている変速比を噛合させたままにするステップを有することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められたエンジン速度より上方で、実質的な同期状態が可能となることを要求事項として有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（i）の基準は、前記目的の変速比で噛合したとき、少なくとも予め定められた車両の最小加速度（ｄＯＳ/ｄｔ）で車両が走行できることを要求事項として有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められた時間の最大範囲内で前記目的の変速比までアップシフト操作を完了できることを要求事項として有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
車両用の自動機械式変速システム（１０）に用いる自動アップシフト操作の制御方法であって、前記システム（１０）は燃料制御型のエンジン（１８）と、入力軸の減速装置（ＥＣＢ／２９）と、多段変速を行う機械式変速機（１２）と、マスタ摩擦クラッチ（２０）と、コントローラ（４６）を有し、該コントローラ（４６）はエンジン速度（ＥＳ）、エンジントルク、前記変速機の選択されている変速比（ＧＲ）、運転者によって操作されるスロットル設定（ＴＨＬ）及び車両速度（ＯＳ）を示す信号の１つまたはこれ以上を含む入力信号（５４）を受信し、ロジックルールに従って前記入力信号を処理して、前記変速機のシフト操作を効果的にするために用いられる前記変速機のアクチュエータ（５２）と、前記入力軸の減速装置を効果的に操作するために用いられる前記入力軸の減速装置のアクチュエータと、前記マスタ摩擦クラッチの係合及び解除を効果的にするために用いられるクラッチアクチュエータ（３９）とを含む前記変速機のシステムアクチュエータに対して出力信号（５６）を送信し、この際、前記方法は、
（i）目的の変速比（ＧＲT）までのアップシフト操作が可能であると判断する、アップシフト操作の可能性の基準を定め、
（ii）前記選択されている変速比（ＧＲ）からアップシフト操作を行うのに必要な要求事項を感知した際、シーケンスにおいて、
（a）前記入力軸の減速装置を使用することなく、かつ前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行う（ＧＲT＝ＧＲ＋１）ことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記入力軸の減速装置を使用することなく、かつ前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（b）前記入力軸の減速装置を使用して、かつ前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行うことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記入力軸の減速装置を使用して、かつ前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（C）マスタ摩擦クラッチの係合を解除してアップシフト操作を一度行うことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除しながら前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（d）前記選択されている変速比を噛合させたままにするステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記入力軸の減速装置はエンジンブレーキ（ＥＣＢ）であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められたエンジン速度より上方で、実質的な同期状態が可能となることを要求事項として有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（i）の基準は、前記目的の変速比で噛合したとき、少なくとも予め定められた車両の最小加速度（ｄＯＳ/ｄｔ）で車両が走行できることを要求事項として有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められた時間の最大範囲内で前記目的の変速比までアップシフト操作を完了できることを要求事項として有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
車両用の自動機械式変速システム（１０）であって、該システム（１０）は燃料制御型のエンジン（１８）と、多段変速を行う機械式変速機（１２）と、マスタ摩擦クラッチ（２０）と、コントローラ（４６）とを有し、該コントローラ（４６）はエンジン速度（ＥＳ）、エンジントルク、前記変速機の選択されている変速比（ＧＲ）、運転者によって操作されるスロットル設定（ＴＨＬ）及び車両速度（ＯＳ）を示す信号の１つまたはこれ以上を含む入力信号（５４）を受信し、ロジックルールに従って前記入力信号を処理して、前記変速機のシフト操作を効果的にするために用いられる前記変速機のアクチュエータ（５２）と、前記マスタ摩擦クラッチの係合及び解除を効果的にするために用いられるクラッチアクチュエータ（３９）とを含む前記変速機のシステムアクチュエータに対して出力信号（５６）を送信し、この際、前記システムは、
（i）感知された車両の操作状態に基いて、予め定められた状態が満たされたときに限り、目的の変速比（ＧＲT）までのアップシフト操作が可能であると判断する、アップシフト操作の可能性の基準を適用し、
（ii）前記選択されている変速比（ＧＲ）からダイナミックアップシフト操作を行うのに必要な要求事項を感知した際、シーケンスにおいて、
（a）前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行う（ＧＲTARGET＝ＧＲ＋１）ことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（b）前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除してアップシフト操作を一度行うことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除しながら前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（C）前記選択されている変速比を噛合させたままにするのに効果的なルールを前記ロジックルールに備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められたエンジン速度より上方で、実質的な同期状態が可能となることを要求事項として有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ステップ（i）の基準は、前記目的の変速比で噛合したとき、少なくとも予め定められた車両の最小加速度（ｄＯＳ/ｄｔ）で車両が走行できることを要求事項として有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められた時間の最大範囲内で前記目的の変速比までアップシフト操作を完了できることを要求事項として有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムはさらに前記コントローラからの命令用の出力信号によって操作可能なエンジンブレーキ（ＥＣＢ）を有し、かつ、さらに前記ステップ（ii）（ａ）の後、
（C）前記マスタクラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行うことが不可能な場合、次に、前記エンジンブレーキを使用し、かつ前記マスタクラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行うことが可能であると判断した場合、可能であれば、前記エンジンブレーキを使用し、かつ前記マスタクラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うことを命令し、そうでなければ、前記ステップ（ii）（ｂ）に移るように命令するロジックルールを有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
車両用の自動機械式変速システム（１０）に用いる自動アップシフト操作の制御方法であって、前記システム（１０）は燃料制御型のエンジン（１８）と、多段変速を行う機械式変速機（１２）と、マスタ摩擦クラッチ（２０）と、コントローラ（４６）を有し、該コントローラ（４６）はエンジン速度（ＥＳ）、エンジントルク、前記変速機の選択されている変速比（ＧＲ）、運転者によって操作されるスロットル設定（ＴＨＬ）及び車両速度（ＯＳ）を示す信号の１つまたはこれ以上を含む入力信号（５４）を受信し、ロジックルールに従って前記入力信号を処理して、前記変速機のシフト操作を効果的にするために用いられる前記変速機のアクチュエータ（５２）と、前記マスタ摩擦クラッチの係合及び解除を効果的にするために用いられるクラッチアクチュエータ（３９）とを含む前記変速機のシステムアクチュエータに対して出力信号（５６）を送信し、この際、前記方法は、
（i）感知された車両の操作状態に基いて、予め定められた状態が満たされたときに限り、前記マスタクラッチの係合を解除することなく目的の変速比（ＧＲT）までのアップシフト操作が可能であると判断する、アップシフトの可能性の基準を定め、
（ii）前記選択されている変速比（ＧＲ）からアップシフト操作に必要な要求事項を感知した際、シーケンスにおいて、
（a）前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなくアップシフト操作を一度行うことが可能である（ＧＲT＝ＧＲ＋１）と判断した場合、可能であれば、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令し、そうでなければ、
（b）前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除しながら前記選択されている変速比からアップシフト操作を一度行うように命令するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められたエンジン速度より上方で、実質的な同期状態が可能となることを要求事項として有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップ（i）の基準は、前記目的の変速比で噛合したとき、少なくとも予め定められた車両の最小加速度（ｄＯＳ/ｄｔ）で車両が走行できることを要求事項として有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ステップ（i）の基準は、予め定められた時間の最大範囲内で前記目的の変速比までアップシフト操作を完了できることを要求事項として有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ステップ（i）の基準では、前記マスタ摩擦クラッチの係合を解除することなく行われるアップシフト操作は、（１）特定の変速比群へのシフト操作と、（２）特定の変速比群からのシフト操作のいずれかであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステップ（i）の基準は、（１）目的の変速比（ＧＲT）と（２）選択されている変速比（ＧＲ）のいずれかと同一の関数であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２７】
前記ステップ（i）の基準は、（１）目的の変速比（ＧＲT）と（２）選択されている変速比（ＧＲ）のいずれかと同一の関数であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２８】
さらに前記ステップ（ii）（a）に先立って、
（e）前記マスタクラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からの二段階のスキップ型のシフト操作が可能である（ＧＲT＝ＧＲ＋２）と判断した場合、可能であれば、前記マスタクラッチの係合を解除することなく前記選択されている変速比からの二段階のスキップ型のシフト操作を行うように命令し、そうでなければ、前記ステップ（ii）（a）に移るステップを有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２９】
さらに前記ステップ（ii）（a）に先立って、
（e）前記マスタクラッチの係合を解除することなく、かつ前記入力軸の減速装置を使用することなく前記選択されている変速比からの二段階のスキップ型のシフト操作が可能である（ＧＲT＝ＧＲ＋２）と判断した場合、可能であれば、前記マスタクラッチの係合を解除することなく、かつ前記入力軸の減速装置を使用することなく前記選択されている変速比からの二段階のスキップ型のシフト操作を行うように命令し、そうでなければ、前記ステップ（ii）（a）に移るステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動制御型の機械式変速システム（自動機械式変速システム）に関する。より具体的には、本発明は、自動制御型のマスタ摩擦クラッチ（自動マスタクラッチ）を有する自動機械式変速システムにおいて、感知されたシステムの操作パラメータの関数として、（i）マスタクラッチの係合を解除する操作を含むシフトシーケンスと、（ii）マスタクラッチの係合を解除する操作を含まないシフトシーケンスのいずれかを選択する制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動マスタクラッチ用のオペレータを備える自動機械式変速システム（即ち、ジョークラッチを用いて変速比の係合と解除を行う変速機を有するシステム）は従来技術において公知であって、例えば、特許文献１〜７に記載の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。また、自動マスタクラッチ用のアクチュエータを備えないで、通常、車両の発進時においてのみマスタクラッチの手動操作を必要とする自動機械式変速システムも従来技術において公知であって、例えば、特許文献８〜１３に記載の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【０００３】
自動マスタクラッチ用のアクチュエータを備えない従来技術の自動機械式変速システムでは、車両用のマスタクラッチの係合の解除を求めない、自動のダイナミックシフト操作用のシフトシーケンスを、必要に応じて使用していた。典型的に、エンジンへの燃料供給を制御することで、トルクロックを解除して、前に選択されていた変速比をニュートラルに移して、そして目的の変速比を得るためにエンジンを実質的に同期した速度で回転させるが、この際、マスタクラッチを係合させたままにする。この種のシステムの例として、例えば、特許文献８、９、１４〜１７に記載の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【０００４】
また、自動マスタクラッチ用のアクチュエータを有する従来技術の自動機械式変速システムでは、マスタクラッチの係合の解除と再度の係合を行わなくてもシフト操作が許容され、または好ましく行うことができるとしても、そのことに係らず、少なくともシフト操作毎に一度、マスタクラッチの係合の解除と再度の係合を行うように、全ダイナミックシフト操作用のシフト計画（ストラテジー）またはシフトシーケンスを行う傾向があった。
【特許文献１】
米国特許明細書第４，０８１，０６５号公報
【特許文献２】
米国特許明細書第４，３６１，０６０号公報
【特許文献３】
米国特許明細書第４，６４８，２９０号公報
【特許文献４】
米国特許明細書第４，９３６，４２８号公報
【特許文献５】
米国特許明細書第５，９６０，９１６号公報
【特許文献６】
米国特許明細書第５，９４７，８４７号公報
【特許文献７】
米国特許明細書第５，６３４，８６７号公報
【特許文献８】
米国特許明細書第６，１４５，３９９号公報
【特許文献９】
米国特許明細書第５，５８２，５５８号公報
【特許文献１０】
米国特許明細書第６，１４６，３１０号公報
【特許文献１１】
米国特許明細書第５，２７２，９３９号公報
【特許文献１２】
米国特許明細書第５，３３５，５６６号公報
【特許文献１３】
米国特許明細書第５，４２５，６８９号公報
【特許文献１４】
米国特許明細書第４，８５０，２６３号公報
【特許文献１５】
米国特許明細書第５，８２０，１０４号公報
【特許文献１６】
米国特許明細書第４，５９３，５８０号公報
【特許文献１７】
米国特許明細書第６，１２６，５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、上記従来技術の自動機械式変速システムに係る短所を最小にするため、自動マスタクラッチ用のオペレータを備える自動機械式変速システムにおいて、シフト操作ごとに、選択されている変速比から目的の変速比までダイナミックシフト操作を行う際に、感知された車両用の操作状態の関数として、（i）マスタクラッチを係合させたまま行うシフト計画と、（ii）マスタクラッチの係合の解除と再度の係合とを含むシフト計画のいずれかが最も適切であるかを決定するように制御を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明の目的は、選択されている変速比から目的の変速比までダイナミックシフト操作を行う際、（i）マスタクラッチを係合させたまま行うシフトシーケンスと、（ii）マスタクラッチの係合の解除と再度の係合とを含むシフトシーケンスのいずれかが最も効果的であるかを評価し、実行する、新規でかつ向上された、自動マスタクラッチ用のオペレータを備えた自動機械式変速システムとこの制御方法を提供することである。
【０００７】
本発明に係る様々な特徴と長所は、当業者であれば、添付する図面とともに、後述する発明の実施の形態の説明を参照することで明らかになるものと思料する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るシフトシーケンスの選択の制御手段を備えた、車両用の自動制御型のドライブトレインシステム（または機械式変速システム）１０を示す略図である。図示したシステム１０では、歯車変速機１２は自動制御によりシフト操作される主変速部１４と、これと直列連結されるスプリッタタイプの補助変速部１６とを有し、自動マスタクラッチ２０を介して、例えば、従来公知のガソリンエンジンやディーゼルエンジンのようなエンジン１８と連結されて動力が伝達されるようにしている。好ましくは、補助変速部１６は３層からなり、４段変速を行うスプリッタタイプ及び／またはレンジタイプの複合型であって、この変速機の例として、米国特許明細書第４，７５４，６６５号及び米国特許明細書第５，３９０，５６１号の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【０００９】
エンジン１８はクランクシャフト２２を備え、この一端をマスタクラッチ２０の駆動部２４と連結させている。通常、マスタクラッチ２０の駆動部２４は変速機の入力軸２８と連結した被駆動部２６に対して摩擦係合する。変速機の出力軸３０は補助変速部１６から延出して、ドライブアクスル（駆動軸）３１や他の同様物を介して、車両の駆動車輪に動力を伝達するように連結されている。図示した実施の形態では、変速機１２は（２＋１）×（２）×（２）型の変速機であって、９または１０の選択可能な前進用の変速比を有する。このような一般的なタイプの変速機は従来技術において公知であって、本発明の出願人であるイートンコーポレーションでは、登録商標「Super-10」とともに係る機械を販売しており、この詳細については、例えば、米国特許明細書第６，０１５，３６６号、米国特許明細書第５，９７４，９０６号及び米国特許明細書第５，９７４，３５４号の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【００１０】
尚、入力軸２８の回転速度を選択的に減速させるため、慣性ブレーキ（慣性式自動ブレーキ）や入力軸ブレーキ２９を備えてもよい。また、入力軸の減速装置として、エンジンにエンジン・コンプレッション・ブレーキＥＣＢのようなエンジンブレーキ装置を備えていてもよい。
【００１１】
さらに、変速システム１０はエンジンの回転速度（ＥＳ）を感知する回転速度センサ３２と、入力軸の回転速度（ＩＳ）を感知する回転速度センサ３４と、出力軸の回転速度（ＯＳ）を感知する回転速度センサ３６を備えて、これらに該当する信号を夫々出力するようにしている。さらに、スロットルペダルの変位を感知し、これに該当する信号（ＴＨＬ）を出力するセンサ３７を備える。通常、この信号は燃料のスロットル変位のパーセンテージ（０％〜１００％）を示す。また、エンジン１８は電子的に制御されてもよく、例えば、ＳＡＥ Ｊ-１９２２、ＳＡＥ Ｊ-１９３９またはＩＳＯ１１８９８等のようなインダストリー・スタンダード・プロトコルに従った電子データリンクＤＬを介して情報を伝達する電子制御器（コントローラ）３８を備えていてもよい。また、従来技術において公知なように、従来通りに係合するマスタクラッチ２０の係合と解除を選択的に行えるように、自動制御型のアクチュエータ３９を備えてもよい。また、クラッチの状態を感知して、これに該当する信号Ｃを出力するように、センサ２０Ａを備えていてもよい。
【００１２】
クラッチコントローラ３９は、例えば、ピストン操作型の装置や、ボールランプ操作型の装置のような従来技術において公知なものから任意に構成されてもよい。この例として、特許文献１、特許文献２、米国特許明細書第４，８６５，１７３号、米国特許明細書第５，９６４，３３０号及び米国特許明細書第６，０２２，２９５号の開示例を挙げることができる。
【００１３】
また、変速機のシフト操作（変速操作）を制御するため、シフトアクチュエータ４０が備えられる。好ましくは、シフトアクチュエータ４０はＸ−Ｙシフトアクチュエータであって、例えば、米国特許明細書第５，４８１，１７０号、米国特許明細書第５，２８１，９０２号、米国特許明細書第４，８９９，６０９号及び第４，８２１，５９０号の開示例に記載されたタイプでもよい。好ましくは、アクチュエータ４０は位置センサ４０Ａを備えて、シフト部材のＸ−Ｙ位置を感知して、これに該当する信号を出力できるようにする。Ｘ−Ｙ位置センサは従来技術において公知であって、この例として、米国特許明細書第５，７４３，１４３号、米国特許明細書第５，８９４，７５８号、米国特許明細書第５，９５０，４９１号及び米国特許明細書第５，９１１，７８７号の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【００１４】
シフトセレクタ（またはシフト操作用のコンソール）４２は、運転者によって選択された、選択可能なモード（変速比）を示す信号ＧＲT（またはＧＲTARGET）を出力する。また、システム１０はコントロールユニットを備えるが、好ましくは、米国特許明細書第４，５９５，９８６号、米国特許明細書第４，３６１，０６５号及び特許文献１２の開示例に記載されたタイプのマイクロプロセッサを有するコントロールユニット（またはシステムコントローラ）４６を備える。そして、入力信号の受信と、予め定められたロジックルールに従った処理と、命令用の出力信号５６の出力とを行って、例えば、エンジンコントローラ３８、クラッチアクチュエータ３９、補助変速部のシフトアクチュエータ４０や他の同様物のようなシステムアクチュエータに対して出力信号を送信する。この際、コントロールユニット４６はタイミング用のサーキット又はクロックを備えていてもよい。
【００１５】
図１Ａは、変速比の係合や解除を行うのに用いる典型的なジョークラッチ（またはポジティブ・ジョークラッチ）のアセンブリ７０を示しており、例えば、変速機の主軸である、軸７４に対して、ギア７２の選択的な係合や、解除を行うことを示している。簡単に説明すると、ジョークラッチのメンバ（構成要素）７６は、軸方向移動と、軸と一体の回転移動とが可能なように、軸７４に対してスプライン係続されている。また、ジョークラッチメンバ７６は外側にクラッチ操作用の歯７８を備えて、ギア７２の内径側のボアに形成された内側のクラッチ操作用の歯８０と噛合するように構成されている。このジョークラッチメンバ７６はシフトフォーク（図示せず）や同様物を利用して、軸方向に位置決めされている。尚、通常、シフトフォークはシフトレール、シフトシャフト、ボールランプ又はボールスクリュー、ピストン、または他の同様に機能する部材を用いて軸方向に位置決めされている。
【００１６】
当業者には公知なように、特に重量車のような車両用の歯車変速機に用いられるジョークラッチの係合を外すためには、係合されたジョークラッチに生じるトルクロックを解放する必要がある。但し、マスタクラッチ２０を開口させることが望ましくない場合には、エンジンに燃料を供給してゼロドライブライントルクが得られるようにするか、またはトルクを逆方向に作用させて、ゼロドライブライントルクが得られるように相殺させるかの双方またはいずれかを行うことでトルクロックを解放することができる。
【００１７】
現在選択されている変速比をニュートラルに移して、そして目的の変速比に移すことが望ましいと判断すると、車両用のマスタ摩擦クラッチを係合させたまま、自動制御による燃料制御を開始して、ジョークラッチのトルクを減少させて係合を外すことを可能にする、完全に、または部分的に自動制御された機械変速システムは従来技術において公知であって、例えば、米国特許明細書第４，８５０，２３６号、特許文献１５、特許文献９、米国特許明細書第５，７３５，７７１号、米国特許明細書第５，７７５，６３９号、米国特許明細書第６，０１５，３６６号及び特許文献１７の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。これらのシステムには、実質的にゼロドライブライントルクが得られるようにエンジンに燃料を供給するシステムと、トルクを逆方向に作用させるシステムとが含まれており、この例として、米国特許明細書第４，８５０，２３６号の開示例を挙げることができる。これらのシステムでは、ニュートラルの状態を感知すると、マスタクラッチを係合させたまま、目的の変速比で係合するために、同期状態を生じさせるように定められた速度でエンジンを回転させている。
【００１８】
所望の出力やフライホイールのトルクを得るためにエンジントルクを制御することは従来技術において公知であって、この例として、米国特許明細書第５，６２０，３９２号の開示例を挙げることができる。以下、この開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【００１９】
尚、ここでエンジントルクを示す値としての参照されるエンジントルクは、通常、グロスエンジントルクであって、この値を用いて、出力やフライホイールのトルクを算出したり、推測することができる。グロスエンジントルクとフライホイールのトルクとの関係は米国特許明細書第５，５０９，８６７号及び第５，４９０，０６３号に開示されており、以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。
【００２０】
また、例えばＳＡＥ Ｊ-１９２２、ＳＡＥ Ｊ-１９３９またはＩＳＯ１１８９８等の一連のデータリンクのような工業規格に従ったデータリンクから、１つまたはこれ以上の数のエンジントルク値が命令を受けたり、または読み込まれるようにしてもよい。
【００２１】
本発明に係る実施の形態の１つでは、マスタクラッチ２０の係合を解除することなく、選択されている変速比をニュートラルに移すことが必要であると感知されると、エンジンは、まず、感知されたシステムの操作パラメータ（オペレーティングパラメータ）に基いて決定または算出された、ゼロドライブライントルク値に相当するようにエンジントルク値を変化させるように命令される。
【００２２】
即ち、図３を参照して、運転状態（drive）１１０にてシフト操作が開始されたとすると、ゼロドライブライントルク状態に相当すると推定される計算値１１４に向って、エンジントルクは減少１１２するように命令される。同様に、惰走状態（coast）１１６にてニュートラルまでのシフト操作が開始されたとすると、上記計算値１１４に向って、エンジントルクは増加１１８するように命令される。好ましくは、曲線の勾配１１２、１１６（即ち、エンジントルクの変化率）は、係合を解除される割合と、選択されているスロットル位置ＴＨＬの双方またはいずれかに係る関数である。そして、エンジンは（時間Ｔ1にて）推定されたゼロドライブライントルク状態１２０に達すると、Ｔ時間（Ｔ2−Ｔ1）の間、この状態１２２を保つように命令される。この時間（Ｔ2−Ｔ1）の間隔は通常、約１５０〜３００ミリ秒である。そして、符号１２４に示すように、この期間が過ぎると、例えば、シフトフォークやシフトフィンガであるシフト部材の感知された速度が参照値ＲＥＦと比較される。この際、シフト部材の速度が参照値と等しいか、または超える場合（（ｄ/ｄｔ（ＳＬY-Y））＞ＲＥＦ）には、このことは、ジョークラッチの係合状態に向って、シフト部材が移動していることを示している。尚、このジョークラッチの係合状態は、トルクロックのない状態と、トルク・バンプ・ルーティーン（torque bump routine）が必要ないか又は望まれていないことを示している。このような状態では、変速機がニュートラルになったことが感知されるまで、エンジンはゼロドライブライントルク（実線１２６参照）に相当する出力トルクを生じさせ続けるように命令される。
【００２３】
一方、感知されたシフト部材の速度が参照値と等しくなく、また超えない場合（（ｄ/ｄｔ（ＳＬY-Y））＜ＲＥＦ）には、ことことは、トルクロック状態が存在する可能性と、またニュートラルが感知されるか、時間間隔が過ぎるかの双方またはいずれかに達するまで、ジョークラッチにトルク・バンプ・フューエリング・ルーティーン（破線１２８参照）を行うことを示している。尚、トルク・バンプ１２８の大きさ及び／または形状は、経時的に変化し得る。
【００２４】
さらに、本発明の実施の形態に係るシステム１０は、マスタクラッチの係合の解除や再度の係合を含まないシーケンスによるダイナミックシフト操作と、またマスタクラッチの係合を解除した後、再度係合するシーケンスによるダイナミックシフト操作のいずれかを行うことができる。
【００２５】
一方、自動クラッチアクチュエータを備えた先行技術の自動システムでは、マスタクラッチを利用して全ダイナミックシフト操作を行ったり、またはマスタクラッチを利用することなく全ダイナミックシフト操作を行う傾向があった。マスタクラッチを利用しないで行うダイナミックシフト操作は、クラッチの構成要素に磨耗を生じさせず、またマスタクラッチの係合を解除した後、再度係合させるシフト操作と比べて一般的にシフト操作の質が高いため、通常、望ましいとされている。しかしながら、例えば、ローギアを選択しているときや傾斜面上でシフト操作する場合のような、ある種の車両の操作状態では、マスタクラッチを使用することで、シフト操作時間を短縮することができ、また無理のない時間で同期状態に達することが可能になることが知られている。
【００２６】
本発明の実施の形態では、システム１０はシフト操作ごとに、現在の車両の操作状態にとって適切なダイナミックシフト計画を決定する。尚、本発明に係る好適な実施の形態では、マスタクラッチを係合させたままシフト操作することはシフト計画として好ましく、マスタクラッチの係合の解除と再度の係合を行うタイプのシフト操作を必要とする状態を感知するまで実行される。そして、このような状態が感知されると、マスタクラッチの係合の解除と再度の係合を行うシフト操作用のシーケンスが、図２のフローチャートに示すように命令される。
【００２７】
この際、マスタクラッチの係合の解除を行うダイナミックシフト操作を必要とする操作状態には様々なものがある。例えば、出力軸に対して入力軸の（回転速度の）レシオが高い「ローレシオ」の場合や、車両が傾斜面上を登っている場合には、傾斜角度が急だと、ゼロドライブライントルクを得るのが困難であったり、また比較的低い変速比でジョークラッチを係合させるために、実質的な同期状態を生じさせるのに十分なようにエンジンを急に減速させることが困難になりやすい。このことはエンジンブレーキＥＣＢを使用した場合にも当てはまる。このような状態では、クラッチの係合の解除を行うことで、ニュートラルまでシフト操作して、まずジョークラッチを係合させ、次にマスタクラッチを係合させるようなシフト操作用のトルクブレーキを可能にし、またマスタクラッチのスリップによって、目的の変速比（ＧＲT）で係合して、ジョークラッチをバックラッシュさせるのに、かなり大きな同期領域（ウィンドウ）を提供することができる。
【００２８】
さらに、マスタクラッチの係合を解除することで、イナーシャブレーキは入力軸に対して一層大きな減速効果を行えるため、より素早いアップシフト操作が可能になる。さらに、図３の破線１２８に示すように、トルクを逆方向に作用させて、ニュートラルまでの素早いシフト操作を行えなくして、わずかにエンジン出力トルクを生じさせて、マスタクラッチの係合の解除を手短に行うように制御されてもよい。
【００２９】
また、上述したように、ある種の操作状態では、例えばエンジン・コンプレッション・ブレーキのようなエンジンブレーキは十分に早くエンジンの減速を行うには十分でなかったり、幾分遅く反応することのいずれかまたは双方が起こる場合がある。従って、非常に早いトルクの中断や、入力軸の減速のいずれかまたは双方が求められる場合には、マスタクラッチの係合を解除するシフト計画を用いることが好ましい。
【００３０】
クラッチアクチュエータ３９は車両を停車状態から発進させるために、クラッチ２０を調整的な手段で係合させるために用いられる。また、クラッチアクチュエータ３９はマスタクラッチの係合の解除と再度の係合を行うシフトシーケンスによるダイナミックシフト操作を行うことを可能にする。このように車両を発進するのに用いられるクラッチ制御の例として、特許文献１、米国特許明細書第５，３１４，０５０号、米国特許明細書第５，４０４，３０１号、米国特許明細書第５，６３０，７１３号及び米国特許明細書第５，６４３，８６７号の開示例を挙げることができる。尚、ダイナミックシフト操作とは、通常、前進方向での、車両の移動中のシフト操作として参照され、この際クラッチは完全に係合される。マスタクラッチを利用した典型的なアップシフトシーケンスでは、（i）マスタクラッチの係合を解除してブレーキトルクを生じさせ、（ii）変速比ＧＲの係合状態をニュートラルに移すようにシフト操作し、（iii）実質的な同期速度に向けて入力軸を減速させ、（iv）目的の変速比ＧＲTに対応してジョークラッチを係合させ、そして、（v）エンジン速度の比較的大きな同期領域内で、エンジン速度を合わせるようにマスタクラッチを再度係合させるステップを有する。
【００３１】
自動機械式変速システムにおいて、特に、最も望ましい目的の変速比のシフト操作と識別の双方またはいずれかの可能性を評価するロジックは従来技術において公知であって、例えば、特許文献１１、特許文献１２、米国特許明細書第５，５３３，９４６号、米国特許明細書第６，０６６，０７１号、特許文献１０及び米国特許明細書第６，１４９，５４５号の開示例を挙げることができる。以下、これらの開示内容は、参考として本説明に含まれるものとする。先行技術の１つに関するシステムでは、マスタクラッチの係合の解除やエンジンブレーキを行うことのないスキップシフトと、次にマスタクラッチの係合の解除を行わず、しかしエンジンブレーキを行うように、シフト操作を一度行うことの可能性をシーケンス内で評価し、そして可能であれば、係る作業を開始させている（例えば、米国特許明細書第６，１４９，５４５号の開示例を参照されたい）。本発明のさらなる実施の形態では、マスタクラッチの係合の解除を行わず、しかしエンジンブレーキを行うようにシフト操作を一度行うことが可能でなければ、マスタクラッチの係合を解除して行うように、シフト操作を一度行うことの可能性を評価し、そして可能であれば、係る作業を開始させてもよい（図４Ａと図４Ｂとを参照されたい）。
【００３２】
故に、本発明の実施の形態では、新規で、向上した変速システムと、またこのシステムに用いられるシフト操作の選択用の計画（シフトシーケンス）を提供する。
【００３３】
以上、本発明に係る好適な実施の形態についてかなり具体的に説明したが、しかしながら、上述した発明を実施するための最良の形態の説明は例示的に示されたものに過ぎず、添付した請求の範囲で記載されたような、本発明の技術的な思想の範囲内で、構成や詳細に対して様々な変形を行うことは可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】自動マスタクラッチを備えた自動機械式変速システムを用いた、車両用のドライブラインを示す略図である。
【図１Ａ】ジョークラッチのアセンブリを示す略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御をフローチャート形式で示す図である。
【図３】マスタクラッチを係合させながら、シフトシーケンス時にトルクロックを解放させるために用いるのに好適なエンジン制御シーケンスを示す図である。
【図４Ａ】本発明のさらなる実施の形態に係る制御をフローチャート形式で示す図である。
【図４Ｂ】本発明のさらなる実施の形態に係る制御をフローチャート形式で示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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