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JPH07106689B2 - 自動機械式伝動システムの制御方法 - Google Patents
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JPH07106689B2 - 自動機械式伝動システムの制御方法 - Google Patents

自動機械式伝動システムの制御方法

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JPH07106689B2
JPH07106689B2 JP62107946A JP10794687A JPH07106689B2 JP H07106689 B2 JPH07106689 B2 JP H07106689B2 JP 62107946 A JP62107946 A JP 62107946A JP 10794687 A JP10794687 A JP 10794687A JP H07106689 B2 JPH07106689 B2 JP H07106689B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、複数のギア減速比を提供する自動動力伝動
装置、たとえば自動機械式伝動装置（すなわち、“AM
T"）に関し、かつそのための制御システムおよび方法に
関する。特に、この発明は自動機械式伝動システムであ
って、そのギア選択およびシフト決定が測定または計算
されたパラメータ、たとえば車両または伝動装置出力シ
ャフト速度、伝動装置入力シャフト速度、エンジン速
度、スロットル位置、スロットル位置変化率、車両およ
び／またはエンジン速度の変化率特に基づいて実施およ
び／または達成されるようにした前述自動機械式伝動シ
ステムのための制御システムおよび方法に関する。特に
この発明は、伝動装置のギア変換操作の完了後のマスタ
ークラッチの再係合中の、マスタークラッチおよびエン
ジンへの燃料供給量の制御を包含するAMTシステムの制
御方法に関する。
（従来の技術） かみ合いクラッチを利用する自動機械式タイプおよび摩
擦クラッチを利用する遊星ギアタイプの自動伝動装置の
利用は、従来からその制御システムとして良く知られて
いる。自動伝動装置のための別々のロジック回路および
／またはソフトウェア制御されるマイクロプロセッサを
利用すると共に、そのギア選択およびシフト決定を所定
の測定および／または計算されたパラメータ、たとえば
車両速度（または伝動装置出力シャフト速度）、伝動装
置入力シャフト速度、エンジン速度、車両速度変化率、
エンジン速度変化率、スロットル位置、スロットル位置
変化率、スロットル完全押下げ（すなわち、“キックダ
ウン”）、ブレーキ機構の作動、現係合ギア比、特に基
づいて実施するようにした電子制御システムは従来技術
において知られている。この種の車両用自動／半自動伝
動制御システムの例は米国特許第4,361,060号、4,551,8
02号、4,527,447号、4,425,620号、4,463,427号、4,08
1,065号、4,073,203号、4,253,348号、4,038,889号、4,
226,295号、3,776,048号、4,208,929号、4,039,061号、
3,974,720号、3,478,851号、および3,942,393号明細書
に示されており、その開示内容はすべてここに参考のた
めに包含されている。
（発明が解決しようとする問題点） AMTシステムの車両マスタークラッチの係合および離脱
を自動的に制御する自動制御システム／サブシステム
は、米国特許第4,081,065号、第4,401,200号、第4,413,
714号、第4,432,445号、第4,509,625号および第4,576,2
63号明細書に示されるように従来から知られており、こ
れらの開示内容はここに参考のために包含されている。
前述の自動／半自動伝動装置制御システムは、ほとんど
の条件下において車両マスタークラッチを制御するもの
であるが、ある条件下において、エンジンへの燃料供給
がスロットルペダルの調整位置（以下、セッティングと
も云う）に対応するようになっている場合には、エンジ
ンをコントロールする（すなわち、エンジンの所望回転
速度を上回る不適当な高速回転を防止する）ために必要
とされるだけの素早い係合、および／または、許容範囲
内の円滑なクラッチ係合がなされない。
したがって、この発明の目的は自動機械式伝動システム
の新規で改良された制御方法であって、伝動装置のギア
変換操作後のクラッチ再係合の感知および確認、クラッ
チ操作により最小にされるべきエラー値の計算、そし
て、エラー値が所定値を越える場合はエンジンへの燃料
供給量の増大の防止を行なうようにした制御方法を提供
することである。
（問題点を解決するための手段） この発明において、自動／半自動機械式伝動システムの
ための制御システム、好ましくは電子制御システムおよ
び制御方法を提供することにより従来技術の欠点が克服
または最少化されており、そこではクラッチ係合、スロ
ットルセッティング、ギア選択およびシフト決定が、エ
ンジン速度の変化率、入力シャフト速度の変化率および
スロットル位置を表示する入力信号を包含する測定また
は計算されたパラメータに基づいて実施または達成され
るようになっている。他の入力／パラメータ、たとえ
ば、伝動装置入力シャフト速度、伝動装置出力シャフト
速度、スロットル位置変化率、マスタークラッチ状態、
現係合ギア比、車両ブレーキの適用等を表示する信号
も、AMTシステムの制御の決定を行なうために利用でき
る。
種々の入力信号が処理される所定ロジックルールまたは
プログラムには、伝動装置のギア変換操作の完了を検出
し、入力シャフト速度の変化率、エンジン速度の変化率
およびストットル位置の関数であるエラー値（Ｅ）を計
算し、エラー値（Ｅ）の値を最小に維持するようにクラ
ッチを操作し、そしてエラー値（Ｅ）が所定基準値を越
えた場合は、エラー値（Ｅ）が基準値を越えている間、
エンジンへの燃料供給量がさらに増大することを防止す
る方法が包含されている。
制御方法は、（Ｅ）が次式により表わされるエラー値
（Ｅ）を最小にするように動作させることが好ましい： Ｅ＝K1＋（K2＊Ａ）＋（K3＊dN/dt）＋（K4 *dIS/dt） ここで、K1＝加重ファクター、 K2＝加重ファクター、 Ａ＝スロットル位置の非線型関数、 K3＝加重ファクター、 Ｎ＝エンジン速度、 dN/dt＝エンジン加速度、 K4＝加重ファクター、 IS＝入力シャフト速度、 dIS/dt＝入力シャフト加速度、そして Ｅ＝エラー、 もしエラー（Ｅ）が正の値ならば、アクチュエータはク
ラッチを係合させる。もしエラー値（Ｅ）が負の値なら
ば、アクチュエータはクラッチを離脱させる。
この制御式は、伝動装置のギア変換またはシフトの完了
後にクラッチが係合されるべき時点においてのみ有効で
ある。
（実施例） 第１図は、スロットル制御されるエンジン14、たとえば
良く知られるジーゼルエンジンにより摩擦カップリング
であるマスタークラッチ16を介して駆動される自動多段
速度ギア変換型複合伝動装置12を包含する自動機械式伝
動システム10を示している。エンジンブレーキ、たとえ
ばエンジン14の回転速度を減速する排気ブレーキ17、お
よび／またはマスタークラッチ16の離脱により入力シャ
フトに減速力を適用するための入力シャフトブレーキ18
を、通常知られるように設けることができる。自動伝動
装置12の出力は通常知られるように駆動車軸のディファ
レンシャル、トランスファケース等のような適切な車両
要素に駆動連結される出力シャフト20である。
前述の動力伝動列要素は、詳細は後述する複数の装置に
より作動されると共にモニターされるようになってい
る。これらの装置には、操作者により制御されるスロッ
トルまたは他の燃料スロットル装置24の位置を感知する
スロットル位置またはスロットル開度モニター装置22、
エンジン14に供給される燃料量を制御する燃料制御装置
26、エンジンの回転速度を感知するエンジン速度センサ
28、クラッチ16を係合および離脱すると共に、クラッチ
の状態に関する情報を供給するクラッチオペレータ30、
入力ブレーキオペレータ31、伝動装置入力シャフト速度
センサ32、伝動装置12を選択されたギア比にシフトさせ
ると共に、伝動装置の現在状態を表示する信号を発信す
る伝動装置オペレータ34および伝動装置出力シャフト速
度センサ36が包含されている。車両ブレーキモニター38
は、車両ブレーキペダル40の作動を感知する。
前述の装置は中央処理ユニットまたは制御装置42へ情報
を送信し、そこから指令を受信するようになっている。
中央処理ユニット42はアナログまたはデジタル電子計算
機およびロジック回路を包含しており、その特定の配置
および構造はこの発明の一部を構成するものではない。
中央処理ユニット42はシフト制御装置44からも情報を受
信するようになっており、このシフト制御装置44により
車両操作者は車両の後退（Ｒ）、中立（Ｎ）、または前
進駆動（Ｄ）モードを選択することができる。電動力供
給源（図示しない）または圧力流体供給源（図示しな
い）が、種々の感知、作動または処理ユニットに電気ま
たは空気圧動力を提供するようになっている。故障表示
装置または警報装置（または過誤表示装置）46は特定の
故障の確認を表示し、あるいは非確認故障の存在を単に
警報するようになっている。前述のタイプの駆動力伝動
列要素およびその制御装置は従来から知られていると共
に、前述米国特許第4,361,060号、3,776,048号、4,038,
889号および4,226,295号明細書に詳細に示されている。
センサ22、28、32、36、38および44はこれらによりモニ
ター処理されたパラメータに比例するアナログまたはデ
ジタル信号を発信する任意のタイプまたは構造のものに
することができる。同様に、オペレータ17、18、26、30
および34は処理ユニット42からの指令信号に応答して作
動を達成する任意の電気的、空気圧的または電気空気式
タイプのものとすることができる。燃料制御装置26は通
常、操作者のスロットル24のセッティングにしたがって
エンジン14へ燃料を供給するが、アップまたはダウンシ
フト中に伝動装置を同期させるため、制御ユニット42か
らの指令にしたがってより少量（燃料ディップ）または
より多量（燃料ブースト）の燃料を供給するようになっ
ている。もし、燃料ディップまたは燃料ブースト操作の
完了時点で、燃料制御装置26のセッティング“FC"がス
ロットル24のセッティング“TP"と相違するならば、燃
料制御装置はスロットルセッティングに適合するよう
に、適切に増減される。スロットルセッティングの観点
から燃料制御装置を調整する制御システムの一つは一例
として、米国特許第4,493,228号号明細書に示されてお
り、その開示内容はここに参考のために包含されてい
る。
中央処理ユニット42の目的は、プログラム（すなわち、
所定ロジックルール）および現行または記憶パラメータ
にしたがって、伝動装置が作動すべき最適ギア比を選択
し、かつ必要ならば、現行または記憶情報に基づいて選
択された最適ギア比にギア変換またはシフトを指令する
ことである。
中央処理ユニット42により達成されるべき種々の機能、
およびその達成のための良好な方法は、1984年10月10日
出願の許可された米国特許出願第659,114号明細書、お
よび1983年11月発行の、ソサイエテイー・オブ・オート
モーティブ・エンジニアズSAE論文第831776号に詳細に
示されており、その開示内容はここに参考のために包含
される。
完全自動AMTシステム10が図示されているが、この発明
は、システムが運転者により選択されたギア変換を自動
的に達成する半自動AMTシステムに適用することもでき
る。
AMTシステムの伝動装置ギアシフトモード作動後のクラ
ッチ再係合に関して、第１図および第2A図に示す。燃料
制御装置26およびクラッチオペレータ30は下記の通り制
御される。制御装置、またはマイクロプロセッサをベー
スにしたものが好ましい中央処理ユニット42が、最小に
されるべきエラー値（Ｅ）を計算する。
Ｅ＝K1＋（K2＊Ａ）＋（K3＊dN/dt）＋（K4 *dIS/dt） ここで、K1＝加重ファクター、 K2＝加重ファクター、 Ａ＝所望クラッチ係合特性をもたらすように調整された
スロットル位置の非線型関数で、たとえば、０％〜約50
％スロットルにおいては、この信号は０に等しく、それ
からある最大値まで総体的に線型に増大する。
K3＝加重ファクター、 Ｎ＝エンジン速度を表示する信号、 dN/dt＝エンジン速度の変化率を表示する信号、 K4＝加重ファクター、 IS＝入力シャフト速度を表示する信号、 dIS/dt＝入力シャフト速度の変化率を表示する信号、 Ｅ＝エラー もしエラー（Ｅ）が正の値ならば、アクチュエータはク
ラッチを係合させる。もしエラー値（Ｅ）が負の値なら
ば、アクチュエータはクラッチを離脱させる。
加重ファクターK1，K2，K3およびK4は車両またはAMTシ
ステムパラメータの観点から選択されるが、K2およびK3
は正の値であり、その理由は、より高いＡの値が、クラ
ッチの係合量の増大なくしては得られないエンジンへの
燃料供給の増量という操作者の要求を表し（すなわ
ち、このとき運転者は加速することを望んでいるので、
クラッチは素早く係合完了するべきである。また、も
し、クラッチの係合量を増大しないでエンジンへの燃料
供給量を増加すると、エンジンにかかる負荷が小さいの
で、エンジンは不適当な高速回転をしてしまう。）、同
時に、より高いdN/dt、すなわちエンジン加速度は、エ
ンジンの高速回転を防止するために素早いクラッチの係
合が要求されることを表しているからである。K4は負の
値であり、その理由は、入力シャフトが急速に加速され
ることにより走行ラインに生ずる振動を防止する必要性
から、比較的ゆっくりとしたクラッチ係合が求められる
からである。
クラッチの再係合が行なわれる間、スロットルペダル位
置センサ22からの入力信号が、スロットルペダル24の位
置を表示する入力信号、TPを制御ユニット42へ送信す
る。制御ユニットは入力信号TPを燃料制御装置26への指
令出力信号FCと比較し、通常状態において（第2B図参
照）、もし必要ならばFCの大きさを増減して、燃料制御
装置26が操作者の指令にしたがって燃料をエンジン14へ
供給するようになっている。
しかしながら、エラー値Ｅの値が所定基準値REFを越え
るような場合には、装置の許容する制御（可能な）範囲
内で、エンジンの加速度および／または運転者の燃料に
関する要求が、入力シャフトの加速度に対し高い値に達
している状態を示しており、もし、TPの値がFCの値より
大きいとしても、エンジン14への燃料供給量が増加され
ないことにより、エンジンを高速回転（すなわち、許容
範囲を超えるエンジン速度）および／または許容範囲を
超える粗雑なクラッチ係合を行わないことが要求され
る。（第2A図および第2C図参照）。あるいは、エンジン
14への燃料供給量はFCに等しいかそれより大きいTPにか
かわらず、実際には少し減少される。
エラー信号Ｅの大きさが基準値REFより小さい時点では
（第2A図および第2B図参照）、クラッチ16はエンジン14
を制御することができると共に、エンジン14への燃料供
給量はFCがTPに等しくなるまで増大され得る。
AMTシステム10は、マイクロプロセッサをベースにした
制御装置42、およびソフトウェアモードまたはアルゴリ
ズムとして実施される方法および操作を利用するものと
して説明されたが、これら操作が別のハードウェア要素
を備えた電子／流体ロジック回路において実施され得る
ことも明らかであろう。
クラッチオペレータ30は好ましくは中央処理ユニット42
により制御されると共に、総体的に前述米国特許第4,08
1,065号明細書に示されるようにマスタークラッチを係
合および離脱するようになっている。伝動装置12は同期
装置、たとえばここに参考のために包含される米国特許
第3,478,851号明細書に示されるような、加速装置また
はブレーキ機構を包含することができる。伝動装置12
は、ここに参考のために包含される米国特許第3,105,39
5号明細書に示されるようなツインカウンタシャフト型
のものにすることが好ましいが、必ずしもそうする必要
はない。
この発明はある程度の特別性をもって説明されたが、こ
の発明の範囲内で種々の修正が可能であることは明らか
であろう。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、伝動装置のギア変
換操作後のクラッチ再係合の感知および確認、クラッチ
操作により最小にされるべきエラー値の計算、そしてエ
ラー値が所定値を越える場合はエンジンへの燃料供給量
の増大を防止するようにしたので、エンジンが所望回転
速度より高い速度で望ましくない状態にて疾走すること
を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の自動機械式伝動装置制御システムの
要素および連結構成の概略図、第2A〜2B図はこの発明の
方法を実施する好ましい工程を示すフローチャート図で
ある。 10…自動機械式伝動システム、12…伝動装置、14…スロ
ットル制御されるエンジン、16…摩擦カップリング、20
…伝動装置出力シャフト、28…エンジン速度入力信号、
32…入力シャフト速度入力信号、34…伝動装置ギア係合
装置、42…中央処理ユニット、TP…スロットルペダル入
力信号

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】操作者により作動されるスロットルペダ
    ル、スロットル制御されるエンジン、伝動装置入力シャ
    フトおよび伝動装置出力シャフト間に、選択的に係合さ
    れ得る複数の組み合わせギア比を有すると共に、前記伝
    動装置入力シャフトが選択的に係合および離脱可能な摩
    擦カップリングにより、前記エンジンに作動的に連結さ
    れている伝動装置を備えた装置のための車両用自動機械
    式伝動システムの制御方法であって、 前記自動機械式伝動システムが、情報処理ユニットであ
    って、エンジンの回転速度を表示する信号、操作者のス
    ロットルペダルのセッティングを表示する信号、および
    入力シャフトの回転速度を表示する信号、を包含する複
    数の入力信号を受信する装置を備えると共に、前記入力
    信号をプログラムにしたがって処理し、前記伝動システ
    ムを前記プログラムにしたがって動作させる出力信号を
    発信する装置と、前記伝動システムに関連してこのシス
    テムにより、前記処理ユニットからの前記出力信号に応
    答して前記組み合わせギア比を係合させる装置とを包含
    していると共に、 前記情報処理ユニットが、伝動装置のギア変換操作後に
    摩擦カップリングの係合を感知し、伝動装置のギア変換
    操作後に摩擦カップリングを係合するとき、前記摩擦カ
    ップリングの係合量を制御する制御装置へ出力信号を発
    信する装置を備えており、前記制御装置は、前記摩擦カ
    ップリングが完全離脱状態にある第１状態と、前記摩擦
    カップリングが完全係合状態にある第２状態と、前記第
    １状態から前記第２状態への移行中である第３状態とを
    備えており、前記摩擦カップリングの係合可能な要素が
    部分的に係合される時、前記制御装置が前記第３状態に
    おいて作動して、前記エンジンの回転速度を、前記スロ
    ットルの調整位置に関して所定関係を有する値に維持す
    るのに十分な係合量で、前記カップリング要素を係合さ
    せることにより、関数Ｅ、すなわちスロットル位置、エ
    ンジン速度の変化率および入力シャフト速度の変化率の
    関数である関数Ｅを最小にするようにしたものにおい
    て、 Ｅの値を計算し、 Ｅの値を所定基準値と比較し、そして もしＥが前記基準値に等しいか、それより大きい場合
    は、スロットルペダルの調整位置にかかわらずエンジン
    への燃料供給量の増大を防止すること、 を特徴とする制御方法。
  2. 【請求項２】前記基準値は、前記摩擦カップリングの係
    合量を増大させた場合、エンジン速度が所定最大値以上
    に上昇することを許容し、かつ前記入力シャフトの振動
    は許容範囲にある状態におけるＥの値に相当している、
    特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】Ｅが前記基準値に等しいか、それより大き
    い場合はエンジンへの燃料供給量を減少するようにし
    た、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】Ｅが前記基準値に等しいか、それより大き
    い場合はエンジンへの燃料供給量を減少するようにし
    た、特許請求の範囲第２項に記載の方法。
  5. 【請求項５】Ｅの値が零より大きい場合は摩擦カップリ
    ングが係合方向に移動し、Ｅの値が零より小さい場合は
    摩擦カップリングが離脱方向に移動するようにした、特
    許請求の範囲第１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】Ｅの値が零より大きい場合は摩擦カップリ
    ングが係合方向に移動し、Ｅの値が零より小さい場合は
    摩擦カップリングが離脱方向に移動するようにした、特
    許請求の範囲第２項に記載の方法。
  7. 【請求項７】Ｅが下式で表されるようにした、特許請求
    の範囲第５項に記載の方法： Ｅ＝K1＋（K2＊Ａ）＋（K3＊dN/dt）＋（K4＊dIS/dt） ここで、K1＝加重ファクター、 K2＝加重ファクター、 Ａ＝所望の摩擦カップリング係合特性をもたらすように
    調整されたスロットル位置の非線形関数、 K3＝加重ファクター、 Ｎ＝エンジン速度を表示する信号、 dN/dt＝エンジン速度の変化率を表示する信号、 K4＝加重ファクター IS＝入力シャフト速度を表示する信号、 dIS/dt＝入力シャフト速度の変化率を表示する信号、
  8. 【請求項８】Ｅが下式で表されるようにした、特許請求
    の範囲第６項に記載の方法： Ｅ＝K1＋（K2＊Ａ）＋（K3＊dN/dt）＋（K4＊dIS/dt） ここで、K1＝加重ファクター、 K2＝加重ファクター、 Ａ＝所望の摩擦カップリング係合特性をもたらすように
    調整されたスロットル位置の非線形関数、 K3＝加重ファクター、 Ｎ＝エンジン速度を表示する信号、 dN/dt＝エンジン速度の変化率を表示する信号、 K4＝加重ファクター、 IS＝入力シャフト速度を表示する信号、 dIS/dt＝入力シャフト速度の変化率を表示する信号、
  9. 【請求項９】加重ファクターを下記のようにした、特許
    請求の範囲第７項に記載の方法： K2＝零に等しいか、それより大きい、 K3＝零に等しいか、それより大きい、 K4＝零に等しいか、それより小さい。
  10. 【請求項１０】加重ファクターを下記のようにした、特
    許請求の範囲第８項に記載の方法： K2＝零に等しいか、それより大きい、 K3＝零に等しいか、それより大きい、 K4＝零に等しいか、それより小さい。
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