トランスミッションシフトダウン制御システム
選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションを有する、機械用のパワートレインを提供する。パワートレインは、シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサも有する。さらに、パワートレインは、少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラを有する。コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になる。さらに、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、トランスミッション制御システムに関し、特にトランスミッションシフトダウン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばホイールローダ、ブルドーザ、バックホー、ダンプトラックおよび他の重機等の機械を用いて、多くの作業が行われる。これら作業を有効に行うために、機械には、１つまたは複数の地面係合装置または作業器具にトランスミッションを介して著しいトルクを提供するエンジンが必要である。多くの場合、これら機械は、所定の組合せで選択的に係合する複数のギアを有するオートマチックトランスミッションを利用して、所望の出力ギア比をもたらす。
【０００３】
環境によっては、シフトダウン手続きが必要な場合がある。さらに、シフトダウン手続き中に出力ギア比をスキップする方が、各出力ギア比を通してシフトダウンするより効率的である場合がある。従来のオートマチックトランスミッションは、こうした環境を、操作者（オペレータ）の入力、検知された機械状態および環境状態の組合せに依ることによって確定する。シフトダウン動作中に出力ギア比をスキップするべきか否かを判断する時、トランスミッション制御システムは、機械状態および環境状態をアルゴリズム、マップ、チャートおよび／またはグラフと比較する。しかしながら、制御システムは、操作者、機械および環境からデータを受け取りかつそれを解釈しなければならず、それには一定の時間が必要であるため、シフトダウン中に出力ギア比をスキップするか否かを判断することが、シフトダウンが必要な状態である瞬間とシフトダウン機能が実際に発生する瞬間との間の望ましくない遅延の要因となる可能性がある。
【０００４】
２００３年４月２２日にＣｈｈａｙａ他に発行された（特許文献１）（‘３０１特許）は、シフトダウンが必要な状態である瞬間とシフトが実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができる方法を開示している。（特許文献１）に開示されているシステムは、運転者が行うトルク要求を連続的に監視し格納する。このシステムは、格納されたトルク要求データを用いて、運転者の運転スタイルが攻撃的であるかまたは慎重であるかを判断する。運転者が攻撃的である場合、より頻度が高く、より高速でかつより高いトルク変動が必要である可能性がある。運転者が慎重である場合、より頻度が低く、より低速でかつより低いトルク変動が必要である可能性がある。車両が運転される際、トランスミッション制御システムは、運転者の運転スタイルに基づいて運転者のギアをシフトする必要性を予測する。特に、制御システムは、運転者の運転スタイルの必要性を満たす特定の状況に対し、その状況が実際に発生する前に、最適なトランスミッション出力ギア比を予測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５５３，３０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（特許文献１）が開示するシステムは、シフトダウン手続きが必要な状態である瞬間とシフトが実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができるが、その使用は限られている可能性がある。特に、システムは、現状況に対して最適なトランスミッション出力ギア比を予測する時、操作者の運転スタイルに焦点を合わせる。しかしながら、機械状態および環境状態により、操作者の運転スタイルとは無関係に、シフトダウン手続き中に出力ギア比をスキップすることが必要となる場合がある。こうした状況では、（特許文献１）のシステムは、シフトダウン手続きが必要な瞬間とシフトが実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができない可能性がある。
【０００７】
開示するシステムは、上述した問題のうちの１つまたは複数の克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、本開示は、選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションを有する、機械用のパワートレインに関する。さらに、パワートレインは、シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサも有する。パワートレインは、少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラをさらに有する。コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になる。さらに、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である。
【０００９】
本開示の別の態様と一貫して、トランスミッションを動作させる方法を提供する。本方法は、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要のある現状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するステップを含む。さらに、本方法は、少なくとも１つの現状態を、先のシフトダウン事象中に発生した少なくとも１つの先の状態と比較するステップを含む。本方法は、比較に応じて複数のギアを第１モードまたは第２モードのいずれかで選択的に係合させるステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】作業現場における機械の概略図である。
【図２】図１の機械で使用する例示的な開示するオペレータステーションの絵図である。
【図３】図１の機械で使用する例示的な開示するパワートレインである。
【図４】図３に示すパワートレインのトランスミッションを動作させる例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、協働して作業を達成する複数のシステムおよび構成要素を有する例示的な機械１０を示す。機械１０が行う作業は、採掘、建設、農業、輸送、発電、または本技術分野において既知である他の任意の産業等、特定の産業に関連することができる。たとえば、機械１０は、図１に示すホイールローダ、バス、ハイウェイホールトラック、または本技術分野において既知である他の任意のタイプの可動機械等の可動機械を具現化することができる。機械１０は、オペレータステーション１２、作業器具１４および１つまたは複数の牽引装置１６を有することができる。
【００１２】
図１を参照すると、材料の山２０に近づいている機械１０が示されている。山２０は、作業器具１４内に積載され別の場所に降ろされる種々の材料のうちの任意のものを含むことができる。たとえば、山２０は、砂利、砂、泥等を含むことができる。機械１０がその動作の過程の間に積載すべき材料の山にはさまざまな種類があり得ることが考えられる。
【００１３】
図２に示すように、オペレータステーション１２は、機械操作者から所望の機械走行操作を示す入力を受け取る装置を有することができる。特に、オペレータステーション１２は、オペレータシート２４に近接して配置された１つまたは複数のオペレータインタフェース装置２２を有することができる。オペレータインタフェース装置２２は、所望の機械操作を示す信号を生成することにより機械１０の移動を開始しかつ／または調節することができる。一実施形態では、オペレータインタフェース装置２２は、左フットペダル２６、右フットペダル２８およびギアスキップスイッチ３０を有することができる。操作者は、左フットペダル２６および／または右フットペダル２８を操作する（すなわち、左フットペダル２６および／または右フットペダル２８をニュートラル位置から変位させる）と、対応する機械走行移動を予期しかつそれをもたらすことができる。さらに、操作者は、ギアスキップスイッチ３０を係合位置まで移動させると、たとえば、シフトダウン事象中に選択された出力ギア比を無効にすることができるギアスキップモード等、対応するトランスミッション動作モードをもたらすことができる。望ましい場合、機械１０の走行制御のために、オペレータステーション１２内に、たとえば、ジョイスティック、レバー、スイッチ、ノブ、ホイールおよび本技術分野において既知である他の装置等、フットペダル以外のオペレータインタフェース装置を設けることができることが考えられる。オペレータインタフェース装置２２は２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有してもよく、その場合、各ギアスキップスイッチ３０は、特定の出力ギア比を無効にすることに対応し得ることがさらに考えられる。別法として、ギアスキップスイッチ３０を省略し得ることが考えられる。
【００１４】
作業器具１４（図１参照）は、特定の作業を行うために用いられる任意の装置を含むことができる。たとえば、作業器具１４は、バケット、フォーク機構、ブレード、ショベル、リッパ、ダンプベッド、ブルーム、スノーブロワ、推進装置、切断装置、把持装置、または本技術分野において既知である他の任意の作業遂行装置を含むことができる。作業器具１４を、直接ピボットを介して、リンクシステムを介して、１つまたは複数の液圧シリンダを介して、または他の任意の適切な方法で機械１０に連結することができる。作業器具１４を、本技術分野において既知である任意の方法で、機械１０に対して枢動させ、回転させ、摺動させ、搖動させ、持ち上げまたは移動させるように構成することができる。
【００１５】
牽引装置１６は、機械１０の両側（一方の側のみ示す）に配置された車輪を具現化することができる。別法として、牽引装置１６は、無限軌道、ベルトまたは他の既知の牽引装置を含むことができる。機械１０上の車輪の任意の組合せを駆動しかつ／または操舵することができることが考えられる。
【００１６】
図３に示すように、パワートレイン１８は、動力を発生し牽引装置１６に伝達するように構成された一体型パッケージであり得る。特に、パワートレイン１８は、動力を発生するように動作可能な動力源３２と、トルクコンバータ３４と、動力を受け取り、それを有用な方法で牽引装置１６（図１参照）に伝達するように接続されたトランスミッションユニット３６と、１つまたは複数のセンサ３８と、１つまたは複数の入力に応じてトランスミッションユニット３６の動作を調節するように構成されたコントローラ４０とを有することができる。
【００１７】
動力源３２は、協働して機械的出力または電気的出力を生成する複数のサブシステムを有する内燃機関を有することができる。本開示の目的で、動力源３２を、４ストロークディーゼルエンジンとして示し説明する。しかしながら、当業者は、動力源３２が、たとえばガソリンまたは気体燃料エンジン等、他の任意のタイプの内燃機関であり得ることを理解するであろう。動力源３２に含まれるサブシステムには、たとえば、燃料系、吸気系、排気系、潤滑系、冷却系または他の任意の適切な系統があり得る。
【００１８】
トルクコンバータ３４は、動力源３２をトランスミッションユニット３６に結合するように構成された油圧機械装置であり得る。特に、トルクコンバータ３４は、動力源３２の出力とトランスミッションユニット３６の入力との間で加圧流体を流すことにより、トランスミッションユニット３６を駆動することができ、一方で、動力源３２が依然として、トランスミッションユニット３６とは無関係に幾分か回転することができるようにする。この構成において、トルクコンバータ３４は、動力源３２の出力回転とトランスミッションユニット３６の入力回転との間のスリップを可能にするかまたは阻止することにより、動力源３２とトランスミッションユニット３６との間で移送されるトルクを選択的に吸収しかつ増大させることができる。
【００１９】
トランスミッションユニット３６は、動力源３２からの動力を牽引装置１６に伝達するように相互作用する多数の構成要素を有することができる。特に、トランスミッションユニット３６は、ニュートラル出力ギア比、複数の前進出力ギア比、後退出力ギア比および１つまたは複数のクラッチ４２を有する多段速度双方向機械式トランスミッションであり得る。所望の出力ギア比をもたらすために、クラッチ４２をギア４４の所定の組合せと係合するように選択的に作動させてもよい。トランスミッションユニット２０はオートマチックタイプのトランスミッションであってもよく、シフトは、動力源速度、選択された最大出力ギア比およびシフトマップに基づくことが考えられる。トランスミッションユニット３６の出力を、出力シャフト４６を介して牽引装置１６に接続し、それを回転駆動するように構成することができ、それにより機械１０を推進させる。
【００２０】
トランスミッションユニット３６を、少なくとも部分的に、左フットペダル２６および右フットペダル２８によって制御することができる。すなわち、左フットペダル２６および右フットペダル２８は、操作者によって操作されると、たとえば所望のトルク出力および／または所望の速度制限等、所望の被駆動要素の出力を示す電気信号を提供することができる。たとえば、左フットペダル２６および右フットペダル２８は、最大位置を有し、位置の範囲を通して最大位置まで移動可能であり得る。左フットペダル２６および右フットペダル２８の各々に関連して、それぞれその変位位置を検知し、変位位置に応じた対応する信号を生成するセンサ４８および５０を設けることができる。センサ４８および５０は、たとえばスイッチまたはポテンショメータ等、フットペダル２６および２８の変位を検知することができるいかなるセンサであってもよい。センサ４８および５０からの変位信号を、コントローラ４０を通してトランスミッションユニット３６に向けることにより、クラッチ４２およびギア４４を制御することができる。
【００２１】
センサ３８を、機械１０全体に配置することができ、シフトダウン事象を行っている時に出力ギア比をスキップするべき時を確定するために有用であり得る、機械状態および環境要因を示す、さまざまなパラメータを検知するように構成することができる。こうした状態および要因には、機械１０のグローバル位置、機械１０が走行している可能性のある地面の傾斜、作業器具１４の位置、作業器具１４の状態（すなわち、作業器具１４が荷を運搬しているか否か）、操作者の識別、またはギアスキップモードで動作するか否かを判断する時に有用であり得る他の任意の状態があり得る。さらに、センサは、たとえば磁気ピックアップタイプセンサ、近接センサ、ＧＰＳ受信機、または上述した状態および要因を検知することができる他の任意のタイプの検知装置等、いかなるタイプの検知装置であってもよい。センサ３８が生成する信号を、連続的に、周期的に、またはコントローラ４０によって要求された時にのみ送信してもよい。
【００２２】
コントローラ４０を、デフォルトモードまたはギアスキップモードのいずれかで動作するように構成することができ、コントローラ４０は、さまざまな受信信号に応じてトランスミッションユニット３６の動作を制御する単一のマイクロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサを具現化してもよい。多数の市販のマイクロプロセッサを、コントローラ４０の機能を実行するように構成することができる。コントローラ４０は、多数の機械機能を制御することができる汎用機械マイクロプロセッサを容易に具現化することができることが理解されるべきである。コントローラ４０は、メモリ、補助記憶装置、プロセッサ、およびアプリケーションを実行する他の任意のコンポーネントを有することができる。電源回路、信号調整回路、ソレノイドドライバ回路および他のタイプの回路等、他のさまざまな回路を、コントローラ４０に関連付けることができる。
【００２３】
デフォルトモードで動作している時、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６に対し、いかなる出力ギア比も無効にすることなくシフトダウン事象を行わせることができる。たとえば、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６が第３出力ギア比で動作している時にシフトダウン要求を受け取る場合がある。コントローラ４０は、デフォルトモードで動作している時、トランスミッションユニット３６に対し、第１出力ギア比にシフトダウンする前に第３出力ギア比から第２出力ギア比までシフトダウンさせることができる。操作者、機械状態および／または環境要因によってコントローラ３８がギアスキップモードで動作することにならない限り、コントローラ４０はデフォルトモードで動作することができることが理解されるべきである。
【００２４】
コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０および／またはセンサ３８、４８および５０から受け取った信号に応じてギアスキップモードで動作することができる。操作者は、ギアスキップスイッチ３０を作動させることによって、コントローラ４０に対しギアスキップモードで動作させることができる。さらに、現機械状態および／または環境要因が、コントローラ４０がギアスキップモードで動作していた時の先のシフトダウン事象中に存在した機械状態および／または環境要因に実質的に類似する場合、コントローラ４０はギアスキップモードで動作することができる。さらに、ギアスキップスイッチ３０およびセンサ３８、４８および５０から受け取ったこうした信号を、信号がシフトダウン事象中に受け取られかつコントローラ４０がギアスキップモードで動作している場合、コントローラ４０のメモリに格納することができる。
【００２５】
ギアスキップモードで動作している時、コントローラ４０は、シフトダウン事象中に、選択された出力ギア比を無効にすることができる。たとえば、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６が第３出力ギア比で動作している時にシフトダウン要求を受け取る場合がある。コントローラ４０がギアスキップモードで動作しており、かつ第２出力ギア比が無効であるように選択されている場合、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６に対し、第３出力ギア比から第１出力ギア比に直接シフトダウンさせることができる。選択された出力ギア比を、コントローラ４０のメモリに事前プログラムすることができ、それにより、コントローラ４０は、ギアスキップモードで動作している時はいつでも特定の出力ギア比のみを無効にすることができる。たとえば、コントローラ４０が、第２出力ギア比を無効にするように事前プログラムされている場合、コントローラ４０がギアスキップモードで動作している時はいつでも、第２出力ギア比のみが無効になる唯一の出力ギア比であり得る。
【００２６】
別法として、無効にする出力ギア比を動的に選択してもよく、それにより、特定のシフトダウン事象中に任意のギアを無効にすることができる。たとえば、操作者は、第３出力ギア比および第２出力ギア比にそれぞれ対応するギアスキップスイッチ３０を作動させることにより、第３出力ギア比を第１シフトダウン事象中に無効にするように選択し、第２出力ギア比を第２シフトダウン事象中に無効にするように選択することができる。さらに、コントローラ４０は、現機械状態および環境要因が、先の第３出力ギア比の無効化中に存在した機械状態および環境要因に類似する場合に、第３出力ギア比を無効にするように選択し、現機械状態および環境要因が、先の第２出力ギア比の無効化中に存在した機械状態および環境要因に類似する場合に、第２出力ギア比を無効にするように選択することができる。
【００２７】
実施形態によっては、無効にする出力ギア比を、事前プログラムするとともに動的に選択することができることが考えられる。１つの例示的な実施形態では、オペレータインタフェース装置２２は、１つのギアスキップスイッチ３０しか有していなくてもよい。こうした実施形態では、無効にする出力ギア比を、操作者がギアスキップモードを開始する時に事前プログラムしてもよい。しかしながら、機械状態および／または機械要因によってコントローラ４０がギアスキップモードで動作し、操作者がギアスキップスイッチ３０を作動させていない場合に、コントローラ４０を、上述したように無効にする出力ギア比を動的に選択するように構成してもよい。別の例示的な実施形態では、オペレータインタフェース装置２２は、２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有していてもよい。こうした実施形態では、無効にする出力ギア比を、操作者が動的に選択してもよい。しかしながら、操作者がいかなるギアスキップスイッチ３０も作動させておらず、機械状態および／または環境要因によりコントローラがギアスキップモードで動作する場合に、コントローラ４０がいかなるシフトダウン事象中にも１つの事前プログラムされた出力ギア比のみを無効にすることができるように、選択された出力ギア比をコントローラ４０のメモリに事前プログラムしてもよい。
【００２８】
以下の項で説明する図４は、開示したシステムの実施形態を利用する機械１０の動作を示す。図４は、シフトダウン事象中にギアをスキップする必要を予期するために用いられる例示的な方法を示す。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
開示したシステムは、シフトダウンが必要な状態である瞬間とシフトダウン事象が実際に発生する瞬間との間に発生する可能性のある望ましくない遅延を低減するかまたはなくすことができる。特に、開示したシステムは、過去のシフトダウン事象中に存在した先の状態を分析し、シフトダウン事象発生を必要とする状態が発生する前に、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断することができる。出力ギア比無効の判断を、シフトダウン事象が必要な状態である瞬間より前に行うことができるため、その判断によって望ましくない遅延がもたらされるのを防止することができ、それによりこうした遅延が低減されるかまたは除去される。ここで、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断する方法について説明する。
【００３０】
図４は、シフトダウン事象中にギアをスキップすることが必要であり得る時を確定する例示的な方法を示すフローチャートを示す。方法は、ギアスキップスイッチ３０が作動されたか否かを判断することによって開始することができる（ステップ２００）。コントローラ４０は、ギアスイッチ３０からそれが作動したことを示す信号を受け取ることによって、ギアスキップスイッチ３０が作動したと判断することができる。２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有する実施形態では、コントローラ４０は、作動した特定のギアスキップスイッチ３０から信号を受け取ることにより、いずれのギアスキップスイッチ３０が作動したかを判断することができる。コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したと判断した場合（ステップ２００、Ｙｅｓ）、ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続することができる（ステップ２０２）。ギアスキップモードでは、コントローラ４０は、任意のダウンシフト時に、選択された出力ギア比を無効にすることができるようにトランスミッションユニット３６を調節することができる。オペレータインタフェース装置２２が２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有する場合、選択される出力ギア比を事前プログラムすることができる。こうした実施形態では、コントローラ４０は、任意のシフトダウン事象中にも事前プログラムされた出力ギア比のみを無効にすることができる。別法として、オペレータインタフェース装置２２が２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有する場合、操作者が、無効にする出力ギア比を動的に選択してもよい。動的選択を、ギアスキップスイッチ３０の任意の１つを作動させることによって行ってもよい。選択された出力ギア比を、シフトダウン事象中、関連するギアスキップスイッチ３０が作動しかつコントローラ４０がギアスキップモードで動作している間にのみ無効にすることができる、ということが理解されるべきである。ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続した後、ステップ２００を繰り返すことができる（すなわち、コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したか否かを判断することができる）。
【００３１】
コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動していないと判断した場合（ステップ２００、Ｎｏ）、センサ３８、４８および５０から現機械状態および環境データを受け取ることができる（ステップ２０４）。こうしたデータには、たとえば、操作者識別、機械１０のグローバル位置、作業器具１４の位置、作業器具１４の状態（すなわち、作業器具１４が荷を運搬しているか否か）、またはシフトダウン事象中に出力ギア比を無効にすべき時を確定するために有用な他の任意の機械状態および／または環境要因があり得る。
【００３２】
コントローラ４０は、センサ３８、４８および５０から現データを受け取った後、受け取ったデータをコントローラ４０のメモリに格納されているデータと比較することができる（ステップ２０６）。コントローラ４０のメモリに格納されているこうしたデータは、出力ギア比が無効になった過去のシフトダウン動作中に存在した機械状態および／または環境要因を記述することができる。コントローラ４０は、現データを格納されたデータと比較した後、現機械状態および／または環境要因により、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要があるか否かを判断することができる（ステップ２０８）。
【００３３】
コントローラ４０は、現データと格納データとを比較する時、任意の機械状態または環境要因を用いて、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断することができる。機械１０が山２０から材料を取り除くために用いられる一例では、機械１０のグローバル位置を用いて、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断することができる。機械１０が山２０に向かって走行している間、ギア４４を第３出力ギア比に設定することができる。しかしながら、作業器具１４が山２０に突き当たるとすぐに、ギア４４を第１出力ギア比に設定する必要がある可能性がある。コントローラ４０のメモリに格納されているデータは、機械１０が山２０に対して特定のグローバル位置にある時、シフトダウン事象中に第２出力ギア比を無効にすることができ、その場合、トランスミッション３６が第３出力ギア比から第１出力ギア比にシフトダウンする、ということを示すことができる。現データが、機械１０が上述した位置と実質的に類似する位置にあることを示す場合、コントローラ４０は、機械１０の位置が変化するまで、シフトダウン事象中に第２出力ギア比を無効にする必要があり得ると判断することができる。
【００３４】
別の例では、コントローラ４０のメモリに格納されたデータは、特定の操作者が機械１０を操作する時はいつでも、すべてのシフトダウン事象中に第３出力ギア比を無効にすることができることを示してもよい。したがって、現データが、上述した操作者が機械１０を操作していることを示す場合、コントローラ４０は、シフトダウン事象中に第３出力ギア比を無効にする必要があり得ると判断することができる。
【００３５】
コントローラ４０は、現機械状態および／または環境要因により、シフトダウン事象中に出力ギア比を使用停止にする必要があると判断した場合（ステップ２０８、Ｙｅｓ）、ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続することができる（ステップ２１０）。ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続した後、ステップ２００を繰り返すことができる（すなわち、コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したか否かを判断することができる）。コントローラ４０は、現機械状態および／または環境要因により、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要がないと判断した場合（ステップ２０８、Ｎｏ）、デフォルトモードでの動作を開始するかまたは継続することができる（ステップ２１２）。デフォルトモードでは、シフトダウン事象中にいかなる出力ギア比も決して無効にならない。デフォルトモードでの動作が開始するかまたは継続した後、ステップ２００を繰り返すことができる（すなわち、コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したか否かを判断することができる）。
【００３６】
開示したシステムは、将来のシフトダウン事象によって特定の出力ギア比を無効にする必要があり得る時を予測することができる。特に、コントローラは、シフトダウン事象に先立って、操作者入力、機械データおよび／または環境データに応じて、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要があり得ると判断することができる。シフトダウン事象に先立って出力ギア比無効の判断を行うことができるため、その判断により、シフトダウン事象を必要とする状態である瞬間とシフトダウン事象が実際に発生する瞬間との間の望ましくない遅延がもたらされるのを防止することができ、それにより遅延が低減するかまたは除去される。さらに、判断が操作者入力、機械データおよび／または環境データに基づくことにより、開示したシステムが、シフトダウン事象を必要とする状態である瞬間とシフトダウン事象が実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができる、状況の多様性を増大させることができる。
【００３７】
当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、開示したシステムにおいてさまざまな変更および変形を行うことができることが明らかとなろう。他の実施形態が、本明細書で開示した明細事項を考慮することにより当業者には明らかとなろう。明細事項および例は、単に例示するものとしてみなされるべきであり、真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示される、ということが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、トランスミッション制御システムに関し、特にトランスミッションシフトダウン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばホイールローダ、ブルドーザ、バックホー、ダンプトラックおよび他の重機等の機械を用いて、多くの作業が行われる。これら作業を有効に行うために、機械には、１つまたは複数の地面係合装置または作業器具にトランスミッションを介して著しいトルクを提供するエンジンが必要である。多くの場合、これら機械は、所定の組合せで選択的に係合する複数のギアを有するオートマチックトランスミッションを利用して、所望の出力ギア比をもたらす。
【０００３】
環境によっては、シフトダウン手続きが必要な場合がある。さらに、シフトダウン手続き中に出力ギア比をスキップする方が、各出力ギア比を通してシフトダウンするより効率的である場合がある。従来のオートマチックトランスミッションは、こうした環境を、操作者（オペレータ）の入力、検知された機械状態および環境状態の組合せに依ることによって確定する。シフトダウン動作中に出力ギア比をスキップするべきか否かを判断する時、トランスミッション制御システムは、機械状態および環境状態をアルゴリズム、マップ、チャートおよび／またはグラフと比較する。しかしながら、制御システムは、操作者、機械および環境からデータを受け取りかつそれを解釈しなければならず、それには一定の時間が必要であるため、シフトダウン中に出力ギア比をスキップするか否かを判断することが、シフトダウンが必要な状態である瞬間とシフトダウン機能が実際に発生する瞬間との間の望ましくない遅延の要因となる可能性がある。
【０００４】
２００３年４月２２日にＣｈｈａｙａ他に発行された（特許文献１）（‘３０１特許）は、シフトダウンが必要な状態である瞬間とシフトが実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができる方法を開示している。（特許文献１）に開示されているシステムは、運転者が行うトルク要求を連続的に監視し格納する。このシステムは、格納されたトルク要求データを用いて、運転者の運転スタイルが攻撃的であるかまたは慎重であるかを判断する。運転者が攻撃的である場合、より頻度が高く、より高速でかつより高いトルク変動が必要である可能性がある。運転者が慎重である場合、より頻度が低く、より低速でかつより低いトルク変動が必要である可能性がある。車両が運転される際、トランスミッション制御システムは、運転者の運転スタイルに基づいて運転者のギアをシフトする必要性を予測する。特に、制御システムは、運転者の運転スタイルの必要性を満たす特定の状況に対し、その状況が実際に発生する前に、最適なトランスミッション出力ギア比を予測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５５３，３０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（特許文献１）が開示するシステムは、シフトダウン手続きが必要な状態である瞬間とシフトが実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができるが、その使用は限られている可能性がある。特に、システムは、現状況に対して最適なトランスミッション出力ギア比を予測する時、操作者の運転スタイルに焦点を合わせる。しかしながら、機械状態および環境状態により、操作者の運転スタイルとは無関係に、シフトダウン手続き中に出力ギア比をスキップすることが必要となる場合がある。こうした状況では、（特許文献１）のシステムは、シフトダウン手続きが必要な瞬間とシフトが実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができない可能性がある。
【０００７】
開示するシステムは、上述した問題のうちの１つまたは複数の克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、本開示は、選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションを有する、機械用のパワートレインに関する。さらに、パワートレインは、シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサも有する。パワートレインは、少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラをさらに有する。コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になる。さらに、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である。
【０００９】
本開示の別の態様と一貫して、トランスミッションを動作させる方法を提供する。本方法は、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要のある現状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するステップを含む。さらに、本方法は、少なくとも１つの現状態を、先のシフトダウン事象中に発生した少なくとも１つの先の状態と比較するステップを含む。本方法は、比較に応じて複数のギアを第１モードまたは第２モードのいずれかで選択的に係合させるステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】作業現場における機械の概略図である。
【図２】図１の機械で使用する例示的な開示するオペレータステーションの絵図である。
【図３】図１の機械で使用する例示的な開示するパワートレインである。
【図４】図３に示すパワートレインのトランスミッションを動作させる例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、協働して作業を達成する複数のシステムおよび構成要素を有する例示的な機械１０を示す。機械１０が行う作業は、採掘、建設、農業、輸送、発電、または本技術分野において既知である他の任意の産業等、特定の産業に関連することができる。たとえば、機械１０は、図１に示すホイールローダ、バス、ハイウェイホールトラック、または本技術分野において既知である他の任意のタイプの可動機械等の可動機械を具現化することができる。機械１０は、オペレータステーション１２、作業器具１４および１つまたは複数の牽引装置１６を有することができる。
【００１２】
図１を参照すると、材料の山２０に近づいている機械１０が示されている。山２０は、作業器具１４内に積載され別の場所に降ろされる種々の材料のうちの任意のものを含むことができる。たとえば、山２０は、砂利、砂、泥等を含むことができる。機械１０がその動作の過程の間に積載すべき材料の山にはさまざまな種類があり得ることが考えられる。
【００１３】
図２に示すように、オペレータステーション１２は、機械操作者から所望の機械走行操作を示す入力を受け取る装置を有することができる。特に、オペレータステーション１２は、オペレータシート２４に近接して配置された１つまたは複数のオペレータインタフェース装置２２を有することができる。オペレータインタフェース装置２２は、所望の機械操作を示す信号を生成することにより機械１０の移動を開始しかつ／または調節することができる。一実施形態では、オペレータインタフェース装置２２は、左フットペダル２６、右フットペダル２８およびギアスキップスイッチ３０を有することができる。操作者は、左フットペダル２６および／または右フットペダル２８を操作する（すなわち、左フットペダル２６および／または右フットペダル２８をニュートラル位置から変位させる）と、対応する機械走行移動を予期しかつそれをもたらすことができる。さらに、操作者は、ギアスキップスイッチ３０を係合位置まで移動させると、たとえば、シフトダウン事象中に選択された出力ギア比を無効にすることができるギアスキップモード等、対応するトランスミッション動作モードをもたらすことができる。望ましい場合、機械１０の走行制御のために、オペレータステーション１２内に、たとえば、ジョイスティック、レバー、スイッチ、ノブ、ホイールおよび本技術分野において既知である他の装置等、フットペダル以外のオペレータインタフェース装置を設けることができることが考えられる。オペレータインタフェース装置２２は２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有してもよく、その場合、各ギアスキップスイッチ３０は、特定の出力ギア比を無効にすることに対応し得ることがさらに考えられる。別法として、ギアスキップスイッチ３０を省略し得ることが考えられる。
【００１４】
作業器具１４（図１参照）は、特定の作業を行うために用いられる任意の装置を含むことができる。たとえば、作業器具１４は、バケット、フォーク機構、ブレード、ショベル、リッパ、ダンプベッド、ブルーム、スノーブロワ、推進装置、切断装置、把持装置、または本技術分野において既知である他の任意の作業遂行装置を含むことができる。作業器具１４を、直接ピボットを介して、リンクシステムを介して、１つまたは複数の液圧シリンダを介して、または他の任意の適切な方法で機械１０に連結することができる。作業器具１４を、本技術分野において既知である任意の方法で、機械１０に対して枢動させ、回転させ、摺動させ、搖動させ、持ち上げまたは移動させるように構成することができる。
【００１５】
牽引装置１６は、機械１０の両側（一方の側のみ示す）に配置された車輪を具現化することができる。別法として、牽引装置１６は、無限軌道、ベルトまたは他の既知の牽引装置を含むことができる。機械１０上の車輪の任意の組合せを駆動しかつ／または操舵することができることが考えられる。
【００１６】
図３に示すように、パワートレイン１８は、動力を発生し牽引装置１６に伝達するように構成された一体型パッケージであり得る。特に、パワートレイン１８は、動力を発生するように動作可能な動力源３２と、トルクコンバータ３４と、動力を受け取り、それを有用な方法で牽引装置１６（図１参照）に伝達するように接続されたトランスミッションユニット３６と、１つまたは複数のセンサ３８と、１つまたは複数の入力に応じてトランスミッションユニット３６の動作を調節するように構成されたコントローラ４０とを有することができる。
【００１７】
動力源３２は、協働して機械的出力または電気的出力を生成する複数のサブシステムを有する内燃機関を有することができる。本開示の目的で、動力源３２を、４ストロークディーゼルエンジンとして示し説明する。しかしながら、当業者は、動力源３２が、たとえばガソリンまたは気体燃料エンジン等、他の任意のタイプの内燃機関であり得ることを理解するであろう。動力源３２に含まれるサブシステムには、たとえば、燃料系、吸気系、排気系、潤滑系、冷却系または他の任意の適切な系統があり得る。
【００１８】
トルクコンバータ３４は、動力源３２をトランスミッションユニット３６に結合するように構成された油圧機械装置であり得る。特に、トルクコンバータ３４は、動力源３２の出力とトランスミッションユニット３６の入力との間で加圧流体を流すことにより、トランスミッションユニット３６を駆動することができ、一方で、動力源３２が依然として、トランスミッションユニット３６とは無関係に幾分か回転することができるようにする。この構成において、トルクコンバータ３４は、動力源３２の出力回転とトランスミッションユニット３６の入力回転との間のスリップを可能にするかまたは阻止することにより、動力源３２とトランスミッションユニット３６との間で移送されるトルクを選択的に吸収しかつ増大させることができる。
【００１９】
トランスミッションユニット３６は、動力源３２からの動力を牽引装置１６に伝達するように相互作用する多数の構成要素を有することができる。特に、トランスミッションユニット３６は、ニュートラル出力ギア比、複数の前進出力ギア比、後退出力ギア比および１つまたは複数のクラッチ４２を有する多段速度双方向機械式トランスミッションであり得る。所望の出力ギア比をもたらすために、クラッチ４２をギア４４の所定の組合せと係合するように選択的に作動させてもよい。トランスミッションユニット２０はオートマチックタイプのトランスミッションであってもよく、シフトは、動力源速度、選択された最大出力ギア比およびシフトマップに基づくことが考えられる。トランスミッションユニット３６の出力を、出力シャフト４６を介して牽引装置１６に接続し、それを回転駆動するように構成することができ、それにより機械１０を推進させる。
【００２０】
トランスミッションユニット３６を、少なくとも部分的に、左フットペダル２６および右フットペダル２８によって制御することができる。すなわち、左フットペダル２６および右フットペダル２８は、操作者によって操作されると、たとえば所望のトルク出力および／または所望の速度制限等、所望の被駆動要素の出力を示す電気信号を提供することができる。たとえば、左フットペダル２６および右フットペダル２８は、最大位置を有し、位置の範囲を通して最大位置まで移動可能であり得る。左フットペダル２６および右フットペダル２８の各々に関連して、それぞれその変位位置を検知し、変位位置に応じた対応する信号を生成するセンサ４８および５０を設けることができる。センサ４８および５０は、たとえばスイッチまたはポテンショメータ等、フットペダル２６および２８の変位を検知することができるいかなるセンサであってもよい。センサ４８および５０からの変位信号を、コントローラ４０を通してトランスミッションユニット３６に向けることにより、クラッチ４２およびギア４４を制御することができる。
【００２１】
センサ３８を、機械１０全体に配置することができ、シフトダウン事象を行っている時に出力ギア比をスキップするべき時を確定するために有用であり得る、機械状態および環境要因を示す、さまざまなパラメータを検知するように構成することができる。こうした状態および要因には、機械１０のグローバル位置、機械１０が走行している可能性のある地面の傾斜、作業器具１４の位置、作業器具１４の状態（すなわち、作業器具１４が荷を運搬しているか否か）、操作者の識別、またはギアスキップモードで動作するか否かを判断する時に有用であり得る他の任意の状態があり得る。さらに、センサは、たとえば磁気ピックアップタイプセンサ、近接センサ、ＧＰＳ受信機、または上述した状態および要因を検知することができる他の任意のタイプの検知装置等、いかなるタイプの検知装置であってもよい。センサ３８が生成する信号を、連続的に、周期的に、またはコントローラ４０によって要求された時にのみ送信してもよい。
【００２２】
コントローラ４０を、デフォルトモードまたはギアスキップモードのいずれかで動作するように構成することができ、コントローラ４０は、さまざまな受信信号に応じてトランスミッションユニット３６の動作を制御する単一のマイクロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサを具現化してもよい。多数の市販のマイクロプロセッサを、コントローラ４０の機能を実行するように構成することができる。コントローラ４０は、多数の機械機能を制御することができる汎用機械マイクロプロセッサを容易に具現化することができることが理解されるべきである。コントローラ４０は、メモリ、補助記憶装置、プロセッサ、およびアプリケーションを実行する他の任意のコンポーネントを有することができる。電源回路、信号調整回路、ソレノイドドライバ回路および他のタイプの回路等、他のさまざまな回路を、コントローラ４０に関連付けることができる。
【００２３】
デフォルトモードで動作している時、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６に対し、いかなる出力ギア比も無効にすることなくシフトダウン事象を行わせることができる。たとえば、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６が第３出力ギア比で動作している時にシフトダウン要求を受け取る場合がある。コントローラ４０は、デフォルトモードで動作している時、トランスミッションユニット３６に対し、第１出力ギア比にシフトダウンする前に第３出力ギア比から第２出力ギア比までシフトダウンさせることができる。操作者、機械状態および／または環境要因によってコントローラ３８がギアスキップモードで動作することにならない限り、コントローラ４０はデフォルトモードで動作することができることが理解されるべきである。
【００２４】
コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０および／またはセンサ３８、４８および５０から受け取った信号に応じてギアスキップモードで動作することができる。操作者は、ギアスキップスイッチ３０を作動させることによって、コントローラ４０に対しギアスキップモードで動作させることができる。さらに、現機械状態および／または環境要因が、コントローラ４０がギアスキップモードで動作していた時の先のシフトダウン事象中に存在した機械状態および／または環境要因に実質的に類似する場合、コントローラ４０はギアスキップモードで動作することができる。さらに、ギアスキップスイッチ３０およびセンサ３８、４８および５０から受け取ったこうした信号を、信号がシフトダウン事象中に受け取られかつコントローラ４０がギアスキップモードで動作している場合、コントローラ４０のメモリに格納することができる。
【００２５】
ギアスキップモードで動作している時、コントローラ４０は、シフトダウン事象中に、選択された出力ギア比を無効にすることができる。たとえば、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６が第３出力ギア比で動作している時にシフトダウン要求を受け取る場合がある。コントローラ４０がギアスキップモードで動作しており、かつ第２出力ギア比が無効であるように選択されている場合、コントローラ４０は、トランスミッションユニット３６に対し、第３出力ギア比から第１出力ギア比に直接シフトダウンさせることができる。選択された出力ギア比を、コントローラ４０のメモリに事前プログラムすることができ、それにより、コントローラ４０は、ギアスキップモードで動作している時はいつでも特定の出力ギア比のみを無効にすることができる。たとえば、コントローラ４０が、第２出力ギア比を無効にするように事前プログラムされている場合、コントローラ４０がギアスキップモードで動作している時はいつでも、第２出力ギア比のみが無効になる唯一の出力ギア比であり得る。
【００２６】
別法として、無効にする出力ギア比を動的に選択してもよく、それにより、特定のシフトダウン事象中に任意のギアを無効にすることができる。たとえば、操作者は、第３出力ギア比および第２出力ギア比にそれぞれ対応するギアスキップスイッチ３０を作動させることにより、第３出力ギア比を第１シフトダウン事象中に無効にするように選択し、第２出力ギア比を第２シフトダウン事象中に無効にするように選択することができる。さらに、コントローラ４０は、現機械状態および環境要因が、先の第３出力ギア比の無効化中に存在した機械状態および環境要因に類似する場合に、第３出力ギア比を無効にするように選択し、現機械状態および環境要因が、先の第２出力ギア比の無効化中に存在した機械状態および環境要因に類似する場合に、第２出力ギア比を無効にするように選択することができる。
【００２７】
実施形態によっては、無効にする出力ギア比を、事前プログラムするとともに動的に選択することができることが考えられる。１つの例示的な実施形態では、オペレータインタフェース装置２２は、１つのギアスキップスイッチ３０しか有していなくてもよい。こうした実施形態では、無効にする出力ギア比を、操作者がギアスキップモードを開始する時に事前プログラムしてもよい。しかしながら、機械状態および／または機械要因によってコントローラ４０がギアスキップモードで動作し、操作者がギアスキップスイッチ３０を作動させていない場合に、コントローラ４０を、上述したように無効にする出力ギア比を動的に選択するように構成してもよい。別の例示的な実施形態では、オペレータインタフェース装置２２は、２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有していてもよい。こうした実施形態では、無効にする出力ギア比を、操作者が動的に選択してもよい。しかしながら、操作者がいかなるギアスキップスイッチ３０も作動させておらず、機械状態および／または環境要因によりコントローラがギアスキップモードで動作する場合に、コントローラ４０がいかなるシフトダウン事象中にも１つの事前プログラムされた出力ギア比のみを無効にすることができるように、選択された出力ギア比をコントローラ４０のメモリに事前プログラムしてもよい。
【００２８】
以下の項で説明する図４は、開示したシステムの実施形態を利用する機械１０の動作を示す。図４は、シフトダウン事象中にギアをスキップする必要を予期するために用いられる例示的な方法を示す。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
開示したシステムは、シフトダウンが必要な状態である瞬間とシフトダウン事象が実際に発生する瞬間との間に発生する可能性のある望ましくない遅延を低減するかまたはなくすことができる。特に、開示したシステムは、過去のシフトダウン事象中に存在した先の状態を分析し、シフトダウン事象発生を必要とする状態が発生する前に、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断することができる。出力ギア比無効の判断を、シフトダウン事象が必要な状態である瞬間より前に行うことができるため、その判断によって望ましくない遅延がもたらされるのを防止することができ、それによりこうした遅延が低減されるかまたは除去される。ここで、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断する方法について説明する。
【００３０】
図４は、シフトダウン事象中にギアをスキップすることが必要であり得る時を確定する例示的な方法を示すフローチャートを示す。方法は、ギアスキップスイッチ３０が作動されたか否かを判断することによって開始することができる（ステップ２００）。コントローラ４０は、ギアスイッチ３０からそれが作動したことを示す信号を受け取ることによって、ギアスキップスイッチ３０が作動したと判断することができる。２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有する実施形態では、コントローラ４０は、作動した特定のギアスキップスイッチ３０から信号を受け取ることにより、いずれのギアスキップスイッチ３０が作動したかを判断することができる。コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したと判断した場合（ステップ２００、Ｙｅｓ）、ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続することができる（ステップ２０２）。ギアスキップモードでは、コントローラ４０は、任意のダウンシフト時に、選択された出力ギア比を無効にすることができるようにトランスミッションユニット３６を調節することができる。オペレータインタフェース装置２２が２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有する場合、選択される出力ギア比を事前プログラムすることができる。こうした実施形態では、コントローラ４０は、任意のシフトダウン事象中にも事前プログラムされた出力ギア比のみを無効にすることができる。別法として、オペレータインタフェース装置２２が２つ以上のギアスキップスイッチ３０を有する場合、操作者が、無効にする出力ギア比を動的に選択してもよい。動的選択を、ギアスキップスイッチ３０の任意の１つを作動させることによって行ってもよい。選択された出力ギア比を、シフトダウン事象中、関連するギアスキップスイッチ３０が作動しかつコントローラ４０がギアスキップモードで動作している間にのみ無効にすることができる、ということが理解されるべきである。ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続した後、ステップ２００を繰り返すことができる（すなわち、コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したか否かを判断することができる）。
【００３１】
コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動していないと判断した場合（ステップ２００、Ｎｏ）、センサ３８、４８および５０から現機械状態および環境データを受け取ることができる（ステップ２０４）。こうしたデータには、たとえば、操作者識別、機械１０のグローバル位置、作業器具１４の位置、作業器具１４の状態（すなわち、作業器具１４が荷を運搬しているか否か）、またはシフトダウン事象中に出力ギア比を無効にすべき時を確定するために有用な他の任意の機械状態および／または環境要因があり得る。
【００３２】
コントローラ４０は、センサ３８、４８および５０から現データを受け取った後、受け取ったデータをコントローラ４０のメモリに格納されているデータと比較することができる（ステップ２０６）。コントローラ４０のメモリに格納されているこうしたデータは、出力ギア比が無効になった過去のシフトダウン動作中に存在した機械状態および／または環境要因を記述することができる。コントローラ４０は、現データを格納されたデータと比較した後、現機械状態および／または環境要因により、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要があるか否かを判断することができる（ステップ２０８）。
【００３３】
コントローラ４０は、現データと格納データとを比較する時、任意の機械状態または環境要因を用いて、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断することができる。機械１０が山２０から材料を取り除くために用いられる一例では、機械１０のグローバル位置を用いて、出力ギア比を無効にするべきか否かを判断することができる。機械１０が山２０に向かって走行している間、ギア４４を第３出力ギア比に設定することができる。しかしながら、作業器具１４が山２０に突き当たるとすぐに、ギア４４を第１出力ギア比に設定する必要がある可能性がある。コントローラ４０のメモリに格納されているデータは、機械１０が山２０に対して特定のグローバル位置にある時、シフトダウン事象中に第２出力ギア比を無効にすることができ、その場合、トランスミッション３６が第３出力ギア比から第１出力ギア比にシフトダウンする、ということを示すことができる。現データが、機械１０が上述した位置と実質的に類似する位置にあることを示す場合、コントローラ４０は、機械１０の位置が変化するまで、シフトダウン事象中に第２出力ギア比を無効にする必要があり得ると判断することができる。
【００３４】
別の例では、コントローラ４０のメモリに格納されたデータは、特定の操作者が機械１０を操作する時はいつでも、すべてのシフトダウン事象中に第３出力ギア比を無効にすることができることを示してもよい。したがって、現データが、上述した操作者が機械１０を操作していることを示す場合、コントローラ４０は、シフトダウン事象中に第３出力ギア比を無効にする必要があり得ると判断することができる。
【００３５】
コントローラ４０は、現機械状態および／または環境要因により、シフトダウン事象中に出力ギア比を使用停止にする必要があると判断した場合（ステップ２０８、Ｙｅｓ）、ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続することができる（ステップ２１０）。ギアスキップモードでの動作を開始するかまたは継続した後、ステップ２００を繰り返すことができる（すなわち、コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したか否かを判断することができる）。コントローラ４０は、現機械状態および／または環境要因により、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要がないと判断した場合（ステップ２０８、Ｎｏ）、デフォルトモードでの動作を開始するかまたは継続することができる（ステップ２１２）。デフォルトモードでは、シフトダウン事象中にいかなる出力ギア比も決して無効にならない。デフォルトモードでの動作が開始するかまたは継続した後、ステップ２００を繰り返すことができる（すなわち、コントローラ４０は、ギアスキップスイッチ３０が作動したか否かを判断することができる）。
【００３６】
開示したシステムは、将来のシフトダウン事象によって特定の出力ギア比を無効にする必要があり得る時を予測することができる。特に、コントローラは、シフトダウン事象に先立って、操作者入力、機械データおよび／または環境データに応じて、シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要があり得ると判断することができる。シフトダウン事象に先立って出力ギア比無効の判断を行うことができるため、その判断により、シフトダウン事象を必要とする状態である瞬間とシフトダウン事象が実際に発生する瞬間との間の望ましくない遅延がもたらされるのを防止することができ、それにより遅延が低減するかまたは除去される。さらに、判断が操作者入力、機械データおよび／または環境データに基づくことにより、開示したシステムが、シフトダウン事象を必要とする状態である瞬間とシフトダウン事象が実際に発生する瞬間との間の遅延を低減することができる、状況の多様性を増大させることができる。
【００３７】
当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、開示したシステムにおいてさまざまな変更および変形を行うことができることが明らかとなろう。他の実施形態が、本明細書で開示した明細事項を考慮することにより当業者には明らかとなろう。明細事項および例は、単に例示するものとしてみなされるべきであり、真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示される、ということが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械用のパワートレインであって、
選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションと、
シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラであって、コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になり、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である、コントローラと、
を具備するパワートレイン。
【請求項２】
コントローラが、少なくとも１つのセンサから受け取る現データおよび格納データに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
【請求項３】
コントローラが、現データが格納データと実質的に類似する時、トランスミッションを第１モードに調節するように構成される、請求項２に記載のパワートレイン。
【請求項４】
現データおよび格納データが、機械データおよび／または環境データを含む、請求項３に記載のパワートレイン。
【請求項５】
コントローラが、トランスミッションを第１モードに調節する時、すべてのシフトダウン事象中、同じ所定出力ギア比を無効にするように構成される、請求項４に記載のパワートレイン。
【請求項６】
コントローラが、トランスミッションを第１モードに調節する時、任意のシフトダウン事象中、出力ギア比のうちの任意のものを無効にするように構成される、請求項４に記載のパワートレイン。
【請求項７】
少なくとも１つの操作者入力装置をさらに有し、コントローラが、少なくとも１つの操作者入力装置から受け取る信号に応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
【請求項８】
トランスミッションを動作させる方法であって、
シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要のある現状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するステップと、
少なくとも１つの現状態を、先のシフトダウン事象中に発生する少なくとも１つの先の状態と比較するステップと、
比較に応じて複数のギアを第１モードまたは第２モードのいずれかで選択的に係合させるステップと、
を含む方法。
【請求項９】
複数のギアの選択的係合が第１モードで発生する時、シフトダウン事象中に出力ギア比のうちの少なくとも１つを無効にするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数のギアの選択的係合が第２モードで発生する時、シフトダウン事象中にすべての出力ギア比が有効である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの現状態が少なくとも１つの先の状態と実質的に類似する時、複数のギアを第１モードで選択的に係合させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数のギアの選択的係合が第１モードで発生する時、すべてのシフトダウン事象中に同じ所定の出力ギア比を無効にするステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数のギアの選択的係合が第１モードで発生する時、任意のシフトダウン事象中に出力ギア比のうちの任意のものを無効にするステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする要求を示す操作者入力を受け取るステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
操作者入力に応じて、複数のギアを第１モードまたは第２モードのいずれかで選択的に係合させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
機械であって、
動力を発生するように構成された動力源と、
機械を推進させるように構成された少なくとも１つの牽引装置と、
選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションと、
シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラであって、コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になり、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である、コントローラと、
を具備する機械。
【請求項１７】
コントローラが、少なくとも１つのセンサから受け取る現データおよび格納データに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードにいずれかに調節するように構成される、請求項１６に記載の機械。
【請求項１８】
コントローラが、現データが格納データと実質的に類似する時、トランスミッションを第１モードに調節するように構成される、請求項１７に記載の機械。
【請求項１９】
現データおよび格納データが、機械データおよび／または環境データを含む、請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
少なくとも１つの操作者入力装置をさらに有し、コントローラが、少なくとも１つの操作者入力装置から受け取る信号に応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成される、請求項１６に記載の機械。
【請求項１】
機械用のパワートレインであって、
選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションと、
シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラであって、コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になり、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である、コントローラと、
を具備するパワートレイン。
【請求項２】
コントローラが、少なくとも１つのセンサから受け取る現データおよび格納データに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
【請求項３】
コントローラが、現データが格納データと実質的に類似する時、トランスミッションを第１モードに調節するように構成される、請求項２に記載のパワートレイン。
【請求項４】
現データおよび格納データが、機械データおよび／または環境データを含む、請求項３に記載のパワートレイン。
【請求項５】
コントローラが、トランスミッションを第１モードに調節する時、すべてのシフトダウン事象中、同じ所定出力ギア比を無効にするように構成される、請求項４に記載のパワートレイン。
【請求項６】
コントローラが、トランスミッションを第１モードに調節する時、任意のシフトダウン事象中、出力ギア比のうちの任意のものを無効にするように構成される、請求項４に記載のパワートレイン。
【請求項７】
少なくとも１つの操作者入力装置をさらに有し、コントローラが、少なくとも１つの操作者入力装置から受け取る信号に応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成される、請求項１に記載のパワートレイン。
【請求項８】
トランスミッションを動作させる方法であって、
シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする必要のある現状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するステップと、
少なくとも１つの現状態を、先のシフトダウン事象中に発生する少なくとも１つの先の状態と比較するステップと、
比較に応じて複数のギアを第１モードまたは第２モードのいずれかで選択的に係合させるステップと、
を含む方法。
【請求項９】
複数のギアの選択的係合が第１モードで発生する時、シフトダウン事象中に出力ギア比のうちの少なくとも１つを無効にするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数のギアの選択的係合が第２モードで発生する時、シフトダウン事象中にすべての出力ギア比が有効である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの現状態が少なくとも１つの先の状態と実質的に類似する時、複数のギアを第１モードで選択的に係合させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数のギアの選択的係合が第１モードで発生する時、すべてのシフトダウン事象中に同じ所定の出力ギア比を無効にするステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数のギアの選択的係合が第１モードで発生する時、任意のシフトダウン事象中に出力ギア比のうちの任意のものを無効にするステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
シフトダウン事象中に出力ギア比を無効にする要求を示す操作者入力を受け取るステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
操作者入力に応じて、複数のギアを第１モードまたは第２モードのいずれかで選択的に係合させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
機械であって、
動力を発生するように構成された動力源と、
機械を推進させるように構成された少なくとも１つの牽引装置と、
選択的に係合する際に複数の出力比をもたらすように構成された複数のギアを有するトランスミッションと、
シフトダウン事象中に出力ギア比の無効化を必要とする状態を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成された少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つのパラメータに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成されたコントローラであって、コントローラがトランスミッションを第１モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、出力ギア比のうちの少なくとも１つが無効になり、コントローラがトランスミッションを第２モードに調節している間に発生するシフトダウン事象中は、すべての出力ギア比が有効である、コントローラと、
を具備する機械。
【請求項１７】
コントローラが、少なくとも１つのセンサから受け取る現データおよび格納データに応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードにいずれかに調節するように構成される、請求項１６に記載の機械。
【請求項１８】
コントローラが、現データが格納データと実質的に類似する時、トランスミッションを第１モードに調節するように構成される、請求項１７に記載の機械。
【請求項１９】
現データおよび格納データが、機械データおよび／または環境データを含む、請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
少なくとも１つの操作者入力装置をさらに有し、コントローラが、少なくとも１つの操作者入力装置から受け取る信号に応じて、トランスミッションを第１モードまたは第２モードのいずれかに調節するように構成される、請求項１６に記載の機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５１１２２９（Ｐ２０１１−５１１２２９Ａ）
【公表日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４５１４９（Ｐ２０１０−５４５１４９）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３２３９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９９８８４
【国際公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３２３９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９９８８４
【国際公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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