JP2001349423A - 機械式自動変速システムのシフト制御方法および制御装置 - Google Patents

機械式自動変速システムのシフト制御方法および制御装置

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JP2001349423A
JP2001349423A JP2001110009A JP2001110009A JP2001349423A JP 2001349423 A JP2001349423 A JP 2001349423A JP 2001110009 A JP2001110009 A JP 2001110009A JP 2001110009 A JP2001110009 A JP 2001110009A JP 2001349423 A JP2001349423 A JP 2001349423A
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shift
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thl
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Daniel Paul Janecke
ポール ジャネック ダニエル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アップシフト及びダウンシフトの制御論理を含
む新規な改良された機械式自動変速システムのシフト制
御方法および制御装置を提供すること。 【解決手段】本発明のシフト制御方法および制御装置
は、自動変速システムにおいて、望まないシフトを防止
することであり、システムの作動状態を感知し、(d／d
t)THL＜REFであるかを判定し、そうであれば、現在のTH
Lに基づくシフト指令を許可し、一方、否であれば、現
在のTHLに基づくシフト指令を禁止する。このシフトの
開始は、スロットル位置THLがほぼ安定した状態値に達
成するまで（｜d／dt(THL)｜＜REF1 ０）禁止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用機械式自動
変速システムのための改良されたシフト論理に関する。
具体的には、本発明は、望まれないアップシフトの発生
を最小限にするために、少なくとも特定のアップシフト
が、ほぼ安定したスロットル状態においてのみ指令され
る論理規則を有する制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】全自動または一部自動化された車両用機
械式変速システムは、米国特許第４３６１０６０号、第
４５９５９８６号、第４６４８２９０号、第４８５０２
３６号、第５１０９７２１号、第５３９３２７６号、第
５４０９４３２号、第５４２５２８４号、第５７６１６
２８号、および第５９３８７１１号に参照されるよう
に、従来技術において公知であり、これらの特許の開示
内容は、参考として本説明に含まれる。このような自動
シフトモードを有する変速装置は、一般的に、しばしば
スロットル位置（要求）とエンジン出力軸速度すなわち
車両速度のグラフ上にグラフ化されて表されるシフト点
プロフィールすなわちシフトスケジュールに基づいてシ
フトを決定する。ハンチング防止等の目的で車両性能を
修正するために検出された様々な車両運転状態を考慮し
て、これらのシフトプロフィールを一時的に修正するこ
とが知られている。このようなシフト論理の例は、米国
特許第４３６１０６０号、第４５５１８０２号、第４８
５２００６号、第４９１６９７９号、第５０５３９６３
号、第５４０６８６１号、および第５９３８７１１号を
参照することができ、これらの特許の開示内容は、参考
として本説明に含まれる。
【０００３】従来技術のシフト論理によって対処されな
い問題は、車両運転者が急にスロットル要求位置を変更
したときに、しばしば生じる望まれないシフト操作に関
係している。
【０００４】従来の要求に基づくシフト点アルゴリズム
は、一般的に瞬間的な要求を利用してシフト点速度を決
定する。安定した状態または要求が非常にゆっくり変化
する場合、これは、運転者の要求に応じてシフトする論
理を与える。しかしながら、要求が比較的速く変化して
いる（通常スロットルペダル位置で表わされる）場合に
は、この方法は、運転者が行なう動作に追従しないシフ
トを発生させる。
【０００５】一例（米国特許出願番号第０９／１４５３
１６号を参照）では、特定の要求に関して運転者がスロ
ットルを操作中であるがアップシフト点に達しておら
ず、その後、スロットルが解放されると、０％へ向かっ
て移行する際に、従来のシフト方法ではアップシフトが
実行される。この場合、運転者は、スローダウンを意図
しているのであろうが、システムはアップシフトされ
る。その他の場合では、運転者がスロットルを解放し、
その後、スロットル操作した場合、要求の増大によって
アップシフトが誘発される。この運転者は、より大きな
出力を要求していたはずであるが、やはり、システムは
アップシフトされる。これら両方の場合、適当に維持す
なわちアップシフトしないことによって、より運転しや
すい状態となったであろうときにでも、要求レベルの移
行に応答してシステムのアップシフトが実行されてしま
う。
【０００６】悪い路面上を車両が走行する結果、運転者
の意志を変更したり、あるいはスロットルペダルの変動
が起こる場合に、シフトが必要とされるかまたは一時的
な要求中にシフトを開始するかを決定することは望まし
いことではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、アップシフト及びダウンシフトの制御論理を含
む新規な改良された機械式自動変速システムのシフト制
御方法および制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、改良さ
れたアップシフトおよびダウンシフトの制御論理を含む
新規な改良された自動変速ギヤシフト制御が提供され
る。具体的には、本発明の改良された機械式自動変速シ
ステムは、(i)エンジン、入力軸および出力軸のうちの
少なくとも１つの回転速度を表す第１入力信号および(i
i)運転者が要求したエンジンへの燃料供給を表す第２入
力信号を含む複数の入力信号を受信し、該入力信号を論
理規則にしたがって処理して、システムアクチュエータ
に指令出力信号を発信するコントローラとを備え、論理
規則は、前記第２信号の所定検出値において、前記第１
信号が、前記所定検出値に対する前記アップシフト基準
値を越える場合にアップシフトを指令し、同様に、前記
第１信号が、前記所定検出値に対するダウンシフト基準
値よりも小さい場合にダウンシフトを指令する。このシ
ステムのシフト制御方法は、前記第２信号の所定検出値
がほぼ安定状態になったか否かを決定し、前記第２信号
がほぼ安定状態にならない場合、変速機シフトを生じさ
せる指令出力信号を禁止することを特徴とする。
【０００９】これは、通常利用されるアップシフトスケ
ジュールおよび／またはシフト論理が修正されて、望ま
れないシフトを防止するようにした論理規則を提供する
ことによって達成される。特に、シフトは、運転者によ
るスロットルペダル設定位置が比較的安定する（｜d／d
t(THL)｜＜REF1 ０）まで指令されない。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の上記目的、他の目的およ
び利点は、添付図面に関連する以下の好適な実施形態の
説明を読むことによって明確になる。
【００１１】図１は、本発明のアップシフト制御論理を
利用する少なくとも一部自動化された機械式変速システ
ム１２を含む車両パワートレーン１０を示す。パワート
レーン１０は、内燃エンジン１４（ガソリンまたはディ
ーゼルエンジン等）、マスタクラッチ１６、機械式変速
機１８およびプロペラシャフト２１によって駆動される
ドライブアクスルアセンブリ２０を含んでいる。本発明
は、中型および大型車両に特に適しているが、これに限
定されるわけではない。
【００１２】変速機１８は、通常の５速、６速、７速、
９速、１０速、１２速またはそれ以上の前進速のものと
することができる。このような変速機の例は、米国特許
第４３７３４０３号、第４７５４６６５号および第５３
９０５６１号に参照することができ、これらの特許の開
示内容は参考として本説明に含まれる。
【００１３】自動変速システム１２は、好ましくは、様
々な入力信号２４を受信し、これらを論理規則に従って
処理して、様々なシステムアクチュエータに指令出力信
号２６を発信するマイクロプロセッサベースのコントロ
ーラ２２を含んでいる。この形式のコントローラは、前
述の米国特許第４３６００６０号および第４５９５９８
６号に参照されるように公知である。
【００１４】スロットル位置センサ２８は、運転者によ
るスロットル設定位置すなわち要求レベルを表す信号TH
L （第２入力信号）を提供し、シフトセレクタ３０は、
選択された変速機作動モードおよび／または現在の係合
ギヤ比のアップまたはダウンシフトの要求を表す信号GR
S を提供し、また、速度センサ３２，３４，３６は、エ
ンジンクランク軸３８、変速機入力軸４０および変速機
出力軸４２の回転速度をそれぞれ表す信号ES,IS,OS（第
１入力信号）を提供する。好ましくは、スロットルペダ
ル位置すなわち運転者の要求の時間に関する変化率を表
す値 d／dt(THL) をこれらのセンサが検出またはコント
ローラが計算する。
【００１５】エンジンの速度またはトルクを制御するた
めにエンジンコントローラ４４が設けられ、マスタクラ
ッチの作動を制御するためにクラッチアクチュエータ４
６が設けられ、また、変速機のシフトを制御するために
変速機オペレータ４８が設けられている。
【００１６】ＥＣＵ２２は、エンジンコントローラ４４
と一体または別個に設けることができる。様々なコント
ローラ、センサおよび／またはアクチュエータは、例え
ば、ＳＡＥＪ−１９３９のような工業規格プロトコルに
従ったデータバスに接続してもよい。これにより、エン
ジン速度ES、変速機入力軸速度ISおよび変速機出力軸速
度OSをＥＣＵ２２によって電子データリンクから読み込
むことができる。
【００１７】適当なセンサおよびアクチュエータは、当
業者には公知であり、限定する意図はないが、これらの
例として、米国特許第４３６１０６０号、第４８３７８
８１号、第４９７４４６８号、第５１３５２１８号、第
５２７９１７２号、第５３０５２４０号、第５３２３６
６９号、第５４０８８９８号、第５４４１１３７号、第
５４４５１２６号、第５４４８４８３号および第５４８
１１７０号に参照することができる。
【００１８】公知のように、この形式の自動変速システ
ムにおいては、自動シフトモード（限定的ではない例と
して、セレクタ３０上の「Ｄ」）で作動しているとき、
アップシフトおよびダウンシフトは、図２に示される従
来技術の説明の「シフトスケジュール」すなわち「シフ
ト点プロフィール」に従って指令される。シフトスケジ
ュールすなわちその等価関数は、一般的にコントローラ
２２のメモリに記憶されている。本発明は、上段ギヤ比
のみが自動化されたこれらの変速システムにも適用する
ことができる。
【００１９】図３は、一般的な従来のシフトプロフィー
ルであり、シフト決定は、感知されたスロットル位置ま
たは要求の相関関係により決まる。良く知られるよう
に、アップシフトプロフィールとダウンシフトプロフィ
ールは、グラフを３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割する。領
域Ａでは、シフトは要求されない。領域Ｂでは、エンジ
ン速度がアップシフトプロフィール値を越え、かつアッ
プシフトが要求される。領域Ｃでは、エンジン速度がダ
ウンシフトプロフィール値よりも小さくかつダウンシフ
トが要求される。
【００２０】このシフトプロフィールの配置及び形状
は、従来良く知られているように、感知された作動状態
に従って変化することができる。
【００２１】図２は、ディーゼルエンジンおよび１０〜
１２前進速機械式変速機を有する大型車両用の一般的な
トップギヤのアップシフトのシフト点プロフィールであ
る。運転者の要求にも関連するスロットル位置は、速度
（出力軸またはエンジン回転速度等）に対してプロット
される。線分６０は、アップシフト点プロフィールであ
り、チャートをアップシフトが要求されないエリアＡお
よびアップシフトが要求されるエリアＢの２つの作動エ
リアに分割している。従来技術のアップシフト論理によ
れば、エリアＡからエリアＢへの線分６０との瞬間的な
交差によって、直ちにアップシフトが指令されることに
なる。
【００２２】この従来技術の要求に基づくシフト点アル
ゴリズムは、瞬間的な要求を利用してシフト点速度を決
定する。安定した状態または非常にゆっくりと変化する
要求の場合、これは、運転者の要求に応答して、論理シ
フトを与える。しかしながら、比較的速く変化する要求
の場合、この方法は、運転者の試みに従わないシフトを
実行する。
【００２３】米国特許出願番号第０９／１４５３１６号
の例では、特定の要求（点６２）に関して運転者がスロ
ットル操作しているがアップシフト点に達しておらず、
その後、スロットルが解放されると、要求が０％（点６
６）へ向かって移行するとき、従来のシフト方法ではア
ップシフトが実行される（点６４）。この場合、運転者
は、スローダウンを意図しているのであろうが、システ
ムはアップシフトされる。この他の場合、運転者がスロ
ットルを解放し（点６８）、その後、スロットル操作し
たとき、要求の増大によってアップシフトが実行される
（点７０）。この運転者は、より大きな出力（点７２）
を欲したのであろうが、やはり、システムはアップシフ
トされる。これら両方の場合、適当に維持すなわちアッ
プシフトしないことによって、より運転しやすい状態と
なるときにでも、要求レベルの移行に応答してシステム
のアップシフトが実行される。
【００２４】運転者が自分の意志を変える場合、および
／またはスロットル位置が変更される場合は、ラフロー
ドの悪い路面上で車両を走行する結果であり、瞬間的な
要求値が変更されるとき、望まないシフトが生じること
になる。
【００２５】このようなオーバーシフトを最小限にする
ため、本発明のシフト論理は、運転者がスロットルペダ
ルを比較的一定の安定状態に位置決めするまで、指令さ
れたアップシフトを禁止する。これは、スロットルペダ
ル位置が比較的狭い範囲の値（例えば５％以内の範囲）
で維持されること、および／または、スロットル位置の
時間に関する変化率が第１基準値（｜d／dt(THL)｜＜RE
F1 ）よりも低くなることによって検出される。これら
の状態が満たされたとき、シフト点プロフィールに関す
る現在の運転状態にしたがってシフトを指令することが
できる。
【００２６】シフト決定および／または開始を禁止する
ことは、種々の論理技術を含んでおり、非安定状態が存
在する間、制限なしでシフト論理を単純に実行しないこ
とを含み、アップシフトプロフィールをさらに右側に移
動し、かつダウンシフトプロフィールをさらに左側に移
動する。そして、現在の作動状態の下で、受入可能な比
は、現在係合するギア比であることが決定される。
【００２７】図４は、本発明のシフト論理修正を示すフ
ローチャート図である。この図では、最初、ＴＨＬの変
化および／または(d／dt)ＴＨＬを含む、システムの作
動状態を感知し、(d／dt)ＴＨＬ＜ＲＥＦであるかを判
定し、そうであれば、現在のＴＨＬに基づくシフト指令
を許可し、一方、否であれば、現在のＴＨＬに基づくシ
フト指令を禁止する。
【００２８】従って、アップシフトのための新規で改良
された制御システムの方法が提供される。
【００２９】本発明を特定の実施形態について説明して
きたが、この好適な実施形態の説明は、例示に過ぎず、
また、特許請求の範囲の請求項に記載した範囲内におい
て形状および詳細の多くの変更が可能なことが理解され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御論理を利用した少なくとも一部自
動化された車両用機械式変速システムの概略図である。
【図２】従来技術の欠点を示す通常のグラフ化されたシ
フトスケジュールの概略図である。
【図３】一般的な従来のシフトプロフィールの概略図で
ある。
【図４】本発明のシフト制御論理の概略を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
１２ 自動変速システム １４ エンジン １８ 変速機 ２２ コントローラ ２４ 入力信号 ２６ 指令出力信号 ２８ スロットル位置センサ ４０ 入力軸 ４２ 出力軸 ４４ エンジンコントローラ ４６ クラッチアクチュエータ ４８ 変速機オペレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. Ｆターム(参考） 3J552 MA01 NA04 NB01 PA19 RB25 SB09 SB10 TB02 TB11 VA32W VA37W VA66Z VA76W VC01W VC03W VC04W

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料制御エンジンと、車両運転者が要求し
    たエンジンへの燃料供給を表す信号を与えるための手動
    制御装置と、前記エンジンによって駆動される入力軸お
    よび出力軸を備えかつ入力軸回転速度と出力軸回転速度
    との複数の選択可能な速度比を有する歯車変速機と、
    (i)前記エンジン、前記入力軸および前記出力軸のうち
    の少なくとも１つの回転速度を表す第１入力信号および
    (ii)運転者が要求したエンジンへの燃料供給を表す第２
    入力信号を含む複数の入力信号を受信し、該入力信号を
    論理規則にしたがって処理して、システムアクチュエー
    タに指令出力信号を発信するコントローラとを備え、前
    記論理規則は、前記第２信号の所定検出値において、前
    記第１信号が、前記所定検出値に対する前記アップシフ
    ト基準値を越える場合にアップシフトを指令し、同様
    に、前記第１信号が、前記所定検出値に対するダウンシ
    フト基準値よりも小さい場合にダウンシフトを指令す
    る、車両用機械式自動変速システムにおけるシフト制御
    方法であって、 前記第２信号の所定検出値がほぼ安定状態になったか否
    かを決定し、 前記第２信号がほぼ安定状態にならない場合、変速機シ
    フトを生じさせる指令出力信号を禁止することを特徴と
    するシフト制御方法。
  2. 【請求項２】前記第２信号の値のほぼ安定状態は、該値
    の時間に関する変化率が第１基準値よりも小さい場合
    （｜d／dt(THL)｜＜REF1 ）に達成されたと決定するこ
    とを特徴とする請求項１記載のシフト制御方法。
  3. 【請求項３】第１基準値は、約ゼロ（（REF1）＝０）で
    あることを特徴とする請求項２記載のシフト制御方法。
  4. 【請求項４】前記第２信号の値のほぼ安定状態は、該値
    の変化が第２基準値よりも小さい場合（｜(THLN−THL
    N-1)｜＜REF2 ）に達成されたと決定することを特徴と
    する請求項１記載のシフト制御方法。
  5. 【請求項５】前記第２基準値は、前記第２信号の値の５
    ％よりも小さい（０.０５（THLN)＞REF2 ）ことを特徴
    とする請求項４記載のシフト制御方法。
  6. 【請求項６】前記コントローラは、マイクロプロセッサ
    仕様であることを特徴とする請求項１記載のシフト制御
    方法。
  7. 【請求項７】前記第１信号は、出力軸回転速度を表すこ
    とを特徴とする請求項１記載のシフト制御方法。
  8. 【請求項８】前記第１信号は、エンジン回転速度を表す
    ことを特徴とする請求項１記載のシフト制御方法。
  9. 【請求項９】前記第１信号は、前記コントローラによっ
    て電子データリンクから読み込まれることを特徴とする
    請求項１記載のシフト制御方法。
  10. 【請求項１０】スロットル制御エンジンと、運転者操作
    スロットル制御手段と、入出力軸間で選択的に係合可能
    な複数のギヤ比の組合せを有し、前記入力軸が前記エン
    ジンに連結して作動可能になる変速機と、 (i)前記スロ
    ットル制御手段の位置を表す入力信号および(ii)前記エ
    ンジンの回転速度を表す入力信号を含む複数の入力信号
    を受信する手段、並びに、入力信号の所定の組合せに対
    して所定のギヤ比を与えるプログラムに従って前記入力
    信号を処理して出力信号を発生させ、これにより変速シ
    ステムを前記プログラムに従って作動させるための情報
    処理ユニットと、前記変速機に関連して、前記情報処理
    ユニットからの前記出力信号に応答して前記ギヤ比の組
    合せの１つに係合させるべく前記変速機を作動させるア
    クチュエータとを備えた自動変速システムの制御方法で
    あって、 前記スロットル制御手段の位置を表す前記入力信号値に
    ついての安定状態の有無を検出し、 前記スロットル制御手段の位置を表す前記入力信号値に
    ついての安定状態が無いとき、シフト操作を開始するた
    めの出力信号の発生を禁止するように前記プログラムを
    修正することを特徴とする自動変速システムの制御方
    法。
  11. 【請求項１１】前記スロットル制御手段の位置を表す前
    記入力信号の時間に関する変化率を決定し、 該変化率を基準値と比較し、 前記基準値が前記変化率を越えているならば、前記入力
    信号値についての安定状態があることを決定する、各ス
    テップをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の
    制御方法。
  12. 【請求項１２】燃料制御エンジン(14)と、要求されるエ
    ンジンへの燃料供給を表す信号を与えるための手動制御
    装置(28)と、前記エンジンによって駆動される入力軸(4
    0)および出力軸(42)を備えかつ入力軸回転速度と出力軸
    回転速度との複数の選択可能な速度比を有する歯車変速
    機(18)と、(i)前記エンジン、前記入力軸および前記出
    力軸のうちの少なくとも１つの回転速度を表す第１入力
    信号(ES,IS,OS)および(ii)運転者が要求したエンジンへ
    の燃料供給を表す第２入力信号(THL) を含む複数の入力
    信号(24)を受信し、該入力信号を論理規則にしたがって
    処理して、システムアクチュエータ(44、46、48)に指令
    出力信号(26)を発信するコントローラ(22)とを備え、前
    記論理規則は、前記第２信号の所定検出値において、前
    記第１信号が、前記所定検出値に対して、前記アップシ
    フト基準値を越えるか、またはダウンシフト基準値より
    も小さい場合に、アップシフトを指令し、また、前記第
    １信号が、前記所定検出値に対して、ダウンシフト基準
    値よりも小さい場合にダウンシフトを指令する、車両用
    機械式自動変速システム(12)のアップシフト制御装置で
    あって、 前記第２信号の値がほぼ安定状態になったか否かを決定
    し、 前記第２信号の値がほぼ安定状態にならないとき、シフ
    トを生じさせる指令出力信号を禁止することを特徴とす
    る制御装置。
  13. 【請求項１３】前記第２信号の値のほぼ安定状態は、該
    値の時間に関する変化率が第１基準値よりも小さくなっ
    たとき（｜d／dt(THL)｜＜REF1 ）に決定されることを
    特徴とする請求項１２記載の制御装置。
  14. 【請求項１４】第１基準値は、約ゼロ（（RE F1）＝
    ０）であることを特徴とする請求項１３記載の制御装
    置。
  15. 【請求項１５】前記第２信号の値のほぼ安定状態は、該
    値の変化が第２基準値よりも小さい場合（｜(THLN−THL
    N-1)｜＜REF2 )に達成されたと決定することを特徴とす
    る請求項１２記載のアップシフト制御装置。
  16. 【請求項１６】前記第２基準値は、前記第２信号の値の
    ５％よりも小さい（０.０５（THLN)＞REF2 ）ことを特
    徴とする請求項１５記載の制御装置。
  17. 【請求項１７】自動変速システムにおけるシフト操作を
    制御するための方法であって、(a) 手動操作で決定さ
    れる要求の変化率の値を含むシステム作動状態を決定
    し、(b) 前記変化率の絶対値が基準値を越える場合
    に、変速シフトの開始を禁止する、各ステップを含むこ
    とを特徴とするシフト制御方法。
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