JP4221871B2 - 車両の変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギア段の切替えをアクチュエータで行う車両の変速装置に係り、特に、発進操作を快適にする車両の変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単体でも走行可能な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段変速が可能なメインギアの前段・後段に、比較的変速比の小さい２段変速のスプリッタギアと比較的変速比の大きい２段変速のレンジギアとを挿入し、これらスプリッタギア、メインギア、レンジギア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、コントローラ（コンピュータ）を介しアクチュエータで行われるが、そのチェンジ操作は、コンピュータ制御によるオートマチック操作と、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コンピュータに認識される。そして、コンピュータ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。オートマチックチェンジの場合、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、コンピュータ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、実行する。
【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。１ｓｔ、２ｎｄ等の極低速段は、坂道発進などで確実な発進が必要なとき、気圧が低い高地などでエンジントルクが不足なとき、車庫入れ等の微速で精密な運転が必要なときなど、運転状況に応じて使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の１６段変速機能を持つ大型トラックを円滑に発進させるには、発進ギア段を重量負荷や運転状況に応じて適宜選択しなくてはならない。しかし、前記したチェンジレバーでは、シフトアップかシフトダウンの操作しかできないので、初期値を最低速段１ｓｔとし、この１ｓｔからチェンジレバーの繰り返し操作で発進ギア段を選択することになる。このため、発進の都度にチェンジレバーの繰り返し操作が必要になり、操作が煩わしいと共に時間もかかり、運転の快適さが損なわれる。
【０００６】
この問題の解決策として、特開平７−６３２５２号には、車両の発進を車速から判定するとそのときの発進段を次回の発進指定段として記憶することにより、次回の発進時にはシフトアップ・シフトダウン操作なしに発進指定段にギア段が選択されることが示されている。この技術では、車速がゼロから立ち上がることを記憶のトリガ条件としているため、発進の都度にそのときの発進段が次回の発進指定段として記憶されることになる。しかし、運転状況はいつも同じとは限らず、坂道発進などのようにときたま特異な発進ギア段の選択を余儀なくされることがある。このように、いつもと異なるギア段で発進した場合でも、そのギア段が次回発進の初期値となるので、運転状況が平常に戻った次回発進の際に、本来望んでいるギア段とは異なるギア段が設定されてしまう。これは運転者が意図しなかった発進ギア段変更であり、運転の快適さが損なわれる。
【０００７】
また、前述のように、トレーラ連結時とトレーラ非連結時とで適切な発進ギア段が大きく異なる。従って、トレーラを連結して最初に発進しようとした場合に、直前のトレーラ非連結時に記憶した発進ギア段が呼び出されてしまうと、発進には不適切なものになってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発進操作を快適にする多段変速車の変速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、チェンジレバーによるシフトアップ・シフトダウンの操作に応じコントローラがギア段切替え用のアクチュエータを制御してギア段を選択する車両の変速装置において、車速に基づいて車両停止と判断した後に、ブレーキペダルが踏まれていない状況から踏まれたとき、アクセルペダルが踏まれておらず、いずれかのギア段が選択されていれば、その選択されたギア段を発進ギア段として記憶し、その記憶したギア段を爾後の発進ギア段選択の初期値とする学習機能を備えたものである。
【００１０】
前記学習機能は、車両が所定時間以上停止していることを条件に発進ギア段を記憶してもよい。
【００１１】
前記学習機能は、車両にトレーラが連結されているか否かを検出し、トレーラ連結時の発進ギア段とトレーラ非連結時の発進ギア段とを区別して記憶してもよい。
【００１２】
予め設定された発進ギア段の上限値を有し、シフトアップ操作による発進時の目標ギア段が前記上限値を超えるときには、ギア段切替えを禁止してもよい。
【００１３】
【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。
【００１４】
本発明に係る変速装置は、チェンジレバーによるシフトアップ・シフトダウンの操作に応じコンピュータがギア段切替え用のアクチュエータを制御してギア段を選択する車両の変速装置であって、さらに、図１に示した学習機能と図２に示した発進ギア段の上限機能とを備える。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。また、この車両は、クラッチの断接についてもコンピュータを介しアクチュエータで行うオートクラッチ機構を備え、さらにそのオートクラッチ機構にクラッチペダルによるマニュアル断接系を挿入したものである。以下、要部を説明する。
【００１５】
変速装置を含むエンジン駆動系は、図３に示されるように、クラッチ（図示せず）を介してエンジン３０１に結合された多段変速機構３０２、多段変速機構３０２のアクチュエータを構成する空圧シリンダ系３０３、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ３０４、多段変速機構３０２の出力軸の回転数を車速情報として検出するアウトプット回転センサ３０５、変速に関わる制御ロジックを実行するコンピュータ（多段Ｔ／Ｍコントロールユニット）３０６、アクセルペダルの踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセルセンサ３０７、運転者の変速操作要求をコンピュータに伝えるチェンジレバー３０８、チェンジ操作のオートマチック／マニュアルを指定するＡ／Ｍ切換スイッチ、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３０９、マニュアル断接系を操作するクラッチペダル３１０、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）、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３１１などを備えている。３１２は、点火等のエンジンに関わる制御ロジックを実行するコンピュータ（エンジンコントロールユニット）である。チェンジレバー３０８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Ａ／Ｍ切換スイッチを配置したものである。
【００１６】
多段変速機構及び空圧シリンダ系の詳細を図４に示す。
【００１７】
多段変速機構は、４段変速が可能なメインギア４０１の前段に比較的変速比の小さい２段変速のスプリッタギア４０２を挿入し、メインギア４０１の後段に比較的変速比の大きい２段変速のレンジギア４０３を挿入したものである。スプリッタギア４０２は、高速ギア（Ｈ）、低速ギア（Ｌ）、ニュートラルの３ポジションを有し、クラッチ４０４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４０５の回転をカウンタシャフト４０６にＨまたはＬの変速比で伝達するかまたは遮断することができる。メインギア４０１は、１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄ、４ｔｈ、Ｒｅｖ、ニュートラルの６ポジションを有し、カウンタシャフト４０６の回転を前進４段の変速比または反転してメインシャフト４０７に取り込むかまたは遮断することができる。レンジギア４０３は、遊星歯車機構４０８の中心に位置するサンギアをメインシャフト４０７に固定し、サンギアの外側に位置するプラネタリギアを同軸保持するキャリアをアウトプットシャフト４０９に固定したもので、プラネタリギアの外側に位置するリングギアの結合相手を変えることでメインシャフト４０７の回転をアウトプットシャフト４０９にＨまたはＬの変速比で伝達することができる。
【００１８】
４１０はカウンタシャフトブレーキであり、４１１はカウンタシャフト回転センサである。これらは、メインシャフト４０７上のドグギアの回転とスリーブの回転とを同期させるために使用される。即ち、メカニカルなシンクロ機構をなくした電子シンクロ制御において、アウトプット回転センサ３０５の出力から計算されたスリーブ回転数に対してカウンタシャフト回転センサ４１１の出力から計算されたドグギアの回転数が高い時に、カウンタシャフトブレーキ４１０をオンにしてドグギアの回転数を下げ、互いの回転数が一致した瞬間にスリーブを噛合させることができる。
【００１９】
空圧シリンダ系は、３つの電磁バルブでストローク制御されるスプリッタ用シリンダ４１２と、３つの電磁バルブでストローク制御されるセレクト用シリンダ４１３と、２つの電磁バルブでストローク制御されるスリーブシフト用シリンダ４１４と、２つの電磁バルブでストローク制御されるレンジ用シリンダ４１５と、１つの電磁バルブでオンオフ制御されるカウンタシャフトブレーキ４１０とを有し、これらの電磁バルブを組み合わせ動作させて、多段変速機構の各部を切り替えるようになっている。４１６はエア源である。
【００２０】
図５に、スプリッタギア４０２、メインギア４０１、レンジギア４０３の組み合わせの一例を示す。メインギア４０１をその４段のうちの１ｓｔとし、レンジギア４０３をＬとし、スプリッタギア４０２をＬ、Ｈに切り替えることにより、１６段のうちの１ｓｔ、２ｎｄが実現される。また、メインギア４０１をその４段のうちの１ｓｔとし、レンジギア４０３をＨとし、スプリッタギア４０２をＬ、Ｈに切り替えることにより、１６段のうちの９ｔｈ、１０ｔｈが実現される。他は図示しないが、メインギア４０１の異なる段を使用することで、総合１６段のうちの１ｓｔから１６ｔｈまでを実現することができる。
【００２１】
トレーラ検出器は、図６のように構成される。トレーラ連結時にはブレーキペダルを踏んだ時にトレーラ後部のブレーキランプを点灯させなければならないので、トラクタヘッドからトレーラにトレーラブレーキランプ点灯信号６０１を伝達する必要があり、このためにトラクタヘッド後部にトレーラソケット６０２が設けられている。トレーラ側のプラグ６０３をトレーラソケット６０２に連結すると、トレーラブレーキランプ点灯信号６０１がトレーラのブレーキランプ６０４に到達するようになる。このとき、トレーラブレーキランプ点灯信号６０１を出力しているコンピュータ３０６（または別体の各種ランプ制御用のコンピュータ）内に設けられているトレーラ検出器はブレーキランプ点灯信号６０１の電圧低下または電流に基づいてトレーラが連結されているか否かを検出する。
【００２２】
トレーラ検出器は、図７のように構成することもできる。即ち、トレーラ連結機構がトラクタヘッド側機構部７０１に図示しないトレーラ側機構部を嵌装するように構成されているので、トラクタヘッド側機構部７０１にトレーラ側機構部を検出する接点式または光学式のスイッチ７０２を取り付け、このスイッチ７０２のオンオフをコンピュータ３０６（または別体の各種スイッチ読取り用のコンピュータ）に設けられているトレーラ検出器で検出して連結を判定する。
【００２３】
次に、図１の学習機能を詳しく説明する。
【００２４】
まず、アウトプット回転センサ３０５により車速＝０ｋｍ／ｈかどうか判定する。これは、車両が停止中かどうかを確認するもので、車両が停止中でなければ、発進ギア段の選択とは無関係な制御状態であるから、学習は行わない。車両が停止中であれば、発進準備の制御状態の可能性があるから、以下へ進む。
【００２５】
次いで、ブレーキセンサの信号からブレーキペダルが踏まれているかどうか判定する。ブレーキペダルが踏まれていなければ学習は行わない。ただし、ここではブレーキによる制動が開始されるのを見ているのではなく、運転者が発進ギア段の学習を望んでいるということを確認しているのである。即ち、ブレーキセンサの信号は学習要求である。ブレーキセンサを使用せずに、学習スイッチを設け、運転者が学習スイッチをオンにしているときだけ学習するようにしてもよいが、ブレーキセンサを使用すれば部品が増えない。
【００２６】
次いで、アクセル開度＝０％かどうか判定する。これは、アクセルペダルが踏まれていないかどうかを確認するもので、車速＝０ｋｍ／ｈかつブレーキセンサ信号オンであるのにアクセルペダルが踏まれているということは、平常でない運転状況、例えば、坂道発進時の付勢中といった場合が考えられるので、学習は行わない。アクセルペダルが踏まれていなければ、以下へ進む。
【００２７】
次いで、車両が停止してから予め設定した設定値以上時間が経過したかどうか判定する。設定値は、例えば、１．５秒とする。これは、一時停止ライン、踏切等で一時停止をしたときなどは、発進ギア段を学習しなおす必要がないからである。車両が停止してから設定値以上時間が経過していれば、発進準備の制御状態の可能性があるから、以下へ進む。ただし、赤信号、右折、横断歩道などで設定値以上の停止が見込まれるときは、ブレーキペダルを開放するか、チェンジレバーをニュートラルに倒すなどの操作により不要な学習は回避される。また、駐車の目的で車両を停止させたときは、速やかにブレーキペダルの開放、チェンジレバーのニュートラル操作を行うことで不要な学習は回避される。一方、設定値以上の停止の後に、それまでとは異なる発進ギア段を学習させたいときには、前記したようにブレーキペダルを軽く踏んで学習要求を行うことになる。
【００２８】
次いで、多段変速機構の総合のギアがニュートラルでないかどうか判定する。総合のギアがニュートラルのときは、発進準備の制御状態ではないから、学習は行わない。総合のギアがニュートラルでなければ、いずれかのギア段が選択されていることになるので、そのギア段を発進ギア段として記憶してよいことになる。なお、ニュートラルの判定の代わりに、アクチュエータがギア段切替えの動作中であるか否かを判定してもよい。アクチュエータがギア段切替えの動作を終了していれば、発進ギア段の選択が確定していることが確認できる。
【００２９】
以上の条件が揃えば発進ギア段を学習する。結局、車両が停止中で、ブレーキペダルが踏まれており、アクセルペダルが踏まれておらず、車両停止時間が設定値以上経過しており、総合のギアがニュートラルでないとき学習が行われる。これにより、運転者が発進ギア段の学習を望んでいるときのみ学習が行われ、平常でない運転状況での発進ギア段や平常であっても学習を望まない発進ギア段については、学習が行われなくなり、発進ギア段選択の初期値が運転者の意図どおりになるので運転が快適になる。なお、登坂車線等で渋滞している場合などには、発進時にアクセルペダルを踏む前にブレーキペダルを踏むことで学習が行われるので、爾後は坂道発進に適した発進ギア段が自動選択されることになる。
【００３０】
さらに本発明では、車両にトレーラが連結されているか否かを検出し、トレーラ連結時の発進ギア段とトレーラ非連結時の発進ギア段とを区別して記憶する。このようにして記憶した発進ギア段は、次回の発進時に呼び出されてギア段選択の初期値に使用されるが、トレーラを連結して発進するときには、トレーラ連結時用に記憶した発進ギア段が呼び出され、トレーラを連結しないで発進するときには、トレーラ非連結時用に記憶した発進ギア段が呼び出されるので、不適切な発進ギア段が選択されることがなくなる。また、その連結／非連結をトレーラ検出器で検出するようにしたので、運転者はトレーラの連結／非連結を意識する必要がなく、スイッチ操作等によってトレーラの連結／非連結を指定する必要もなくなり、運転者の負担が軽減され、判断ミスもなくなる。
【００３１】
次に、図２の発進ギア段上限機能を詳しく説明する。
【００３２】
まず、アウトプット回転センサ３０５により車速＝０ｋｍ／ｈかどうか判定する。車両が停止中でなければ発進ギア段の選択とは無関係な制御状態であるから、当該上限機能は働かせない。
【００３３】
次いで、変速要求が有るかどうかをシフトアップ・シフトダウン操作の有無で判定する。チェンジレバーによるシフトアップ・シフトダウンの操作がなされず、ホールド（Ｈ）ポジションが維持されているときには、当該上限機能は働かせない。
【００３４】
次いで、トレーラ連結時とトレーラ非連結時とで異なる上限値を用意する。上限値は、多段変速機構の各部に極端な負荷がかからないで発進できる値であり、例えば、トレーラ連結時が６ｔｈ、トレーラ非連結時９ｔｈというように、予め設定しておくことができる。
【００３５】
次いで、変速要求によって生じている目標ギア段を上限値と比較する。目標ギア段が上限値よりも小さいか等しければ、アクチュエータによるギア段切替えを許可する。目標ギア段が上限値よりも大きければギア段切替えを禁止する。
【００３６】
発進ギア段上限機能を用いたことにより、図示しないアクチュエータ制御機能が実行されたときに、ギア段切替えが許可であればアクチュエータが動作して多段変速機構で実際に目標ギア段が選択される。ギア段切替えが禁止であれば、アクチュエータが動作せず、現ギア段が維持される。あるいは、上限値より小さいギア段が選択されるようにしてもよい。従って、運転者がいたずらに高速段発進を試みたり、誤ってシフトアップ操作を多く行った場合でも、クラッチ、ギア等に無理な負荷がかかるような発進ギア段が選択されることがなくなる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３８】
（１）実際に発進に使用したギア段が爾後の発進ギア段選択の初期値として学習されるので、発進時のチェンジレバー操作が簡素化されると共に、ブレーキペダルが踏まれたときのみ学習が行われるので、運転者の意図が反映され運転が快適になる。
【００３９】
（２）トレーラ連結時とトレーラ非連結時とで発進ギア段を区別して記憶するので、連結状態を変更した場合でも、現在の連結状態に応じた初期値が呼び出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す発進ギア段学習機能の流れ図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す発進ギア段上限機能の流れ図である。
【図３】本発明の変速装置を搭載したエンジン駆動系の構成図である。
【図４】本発明の変速装置を適用する多段変速機構及び空圧シリンダ系の構成図である。
【図５】多段変速機構のギア組み合わせ図である。
【図６】本発明に用いるトレーラ検出器の構成図である。
【図７】本発明に用いるトレーラ検出器の構成図である。
【符号の説明】
３０２ 多段変速機構
３０６ コンピュータ（コントローラ）
３０７ アクセルセンサ
３０８ チェンジレバー

Claims (4)

1. チェンジレバーによるシフトアップ・シフトダウンの操作に応じコントローラがギア段切替え用のアクチュエータを制御してギア段を選択する車両の変速装置において、車速に基づいて車両停止と判断した後に、ブレーキペダルが踏まれていない状況から踏まれたとき、アクセルペダルが踏まれておらず、いずれかのギア段が選択されていれば、その選択されたギア段を発進ギア段として記憶し、その記憶したギア段を爾後の発進ギア段選択の初期値とする学習機能を備えたことを特徴とする車両の変速装置
2. 前記学習機能は、車両が所定時間以上停止していることを条件に発進ギア段を記憶することを特徴とする請求項１記載の車両の変速装置。
3. 前記学習機能は、車両にトレーラが連結されているか否かを検出し、トレーラ連結時の発進ギア段とトレーラ非連結時の発進ギア段とを区別して記憶することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の変速装置。
4. 予め設定された発進ギア段の上限値を有し、シフトアップ操作による発進時の目標ギア段が前記上限値を超えるときには、ギア段切替えを禁止する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装置。

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