JP2002013628A

JP2002013628A - 変速制御装置

Info

Publication number: JP2002013628A
Application number: JP2000196797A
Authority: JP
Inventors: Koji Harada; 浩二原田; Takehiro Ohashi; 武浩大橋
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の負荷変化を変速制御に反映させて実際
の走行状態に応じた最適な変速を実現し得るようにした
変速制御装置を提供する。【解決手段】エンジン回転数又は車速とアクセル開度
とによる二次元マップを変速制御マップとして変速タイ
ミングを制御する変速制御装置に関し、車両質量を検出
する車両質量算出部（車両質量検出手段）３と、路面勾
配を検出する路面勾配算出部（路面勾配検出手段）４
と、車両質量及び路面勾配に基づき変速制御マップのシ
フトアップ線及びシフトダウン線の基本線に対する補正
量を算出するマップ補正量算出部（マップ補正量算出手
段）５と、該マップ補正量算出部５からの補正量に基づ
き変速制御マップのシフトアップ線及びシフトダウン線
を適宜に補正して自動変速作動を制御する自動変速制御
部（自動変速制御手段）６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トレーラを牽引するトラクタや
大型トラックのように車両質量（負荷）が大きく変動す
るような車両の変速機では、変速段を高速側と低速側と
を切り替えるための副変速機が設けられており、例え
ば、荷物を積載して走行するような高負荷時に、副変速
機を低速段側に切り替えることにより駆動輪に伝達され
る駆動トルクの増大を図り、空車状態で走行するような
低負荷時には、副変速機を高速段側に切り替えることに
より燃費の向上を図り得るようにしてある。

【０００３】このような副変速機付きの多段変速機にお
いては、手動変速機の場合と同様の機械式のクラッチ
と、このクラッチを断接するクラッチ用アクチュエータ
と、ギヤのシフト位置を切り換えるシフト用アクチュエ
ータと、ギヤのセレクト位置を切り換えるセレクト用ア
クチュエータとを備え、主として走行中にクラッチペダ
ルを踏むことなく変速シフトを行なえるようにした機械
式の自動変速装置（若しくは適宜にマニュアルモードに
切替え可能な半自動変速装置）が既に開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おけるこの種の自動変速装置においては、車速とアクセ
ル開度とによる二次元マップを制御マップとして目標変
速段及び変速タイミングを一義的に設定するようにして
いたため、このような変速制御に車両の負荷変化が十分
に反映されないという不具合があり、自動変速されたギ
ヤと実際の走行状態とが適切にマッチしないことが多か
った。

【０００５】例えば、積荷などで車両質量が通常より重
くなっている状態で勾配の大きな坂道を登坂する場合、
運転者はアクセルペダルを深く踏み込んで車両を走行さ
せることになるが、前方に遅い車両がつまってしまった
ような時に減速のためにアクセルペダルを浅い踏み込み
位置に戻すと、登坂走行であるにも拘らずシフトアップ
してパワー不足を招き、車速を維持するために再びアク
セルペダルを深く踏み込むと、今度は元の変速段にシフ
トダウンしてしまうといった無駄な変速が増える虞れが
あった。

【０００６】本発明は上述の実情に鑑みて成したもの
で、車両の負荷変化を変速制御に反映させて実際の走行
状態に応じた最適な変速を実現し得るようにした変速制
御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジン回転
数又は車速とアクセル開度とによる二次元マップを変速
制御マップとして変速タイミングを制御する変速制御装
置において、車両質量を検出する車両質量検出手段と、
路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、前記車両質量
検出手段及び路面勾配検出手段で検出した車両質量及び
路面勾配に基づき変速制御マップのシフトアップ線及び
シフトダウン線の基本線に対する補正量を算出するマッ
プ補正量算出手段と、該マップ補正量算出手段からの補
正量に基づき変速制御マップのシフトアップ線及びシフ
トダウン線を適宜に補正して自動変速作動を制御する自
動変速制御手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】而して、このようにすれば、車両質量検出
手段及び路面勾配検出手段で検出される車両質量及び路
面勾配に基づきマップ補正量算出手段にて変速制御マッ
プのシフトアップ線及びシフトダウン線の基本線に対す
る補正量が算出され、この補正量に基づき自動変速制御
手段により変速制御マップのシフトアップ線及びシフト
ダウン線が適宜に補正されて自動変速の作動が制御され
るので、車両質量や路面勾配による車両の負荷変化に応
じ変速タイミングが変更されて無駄な変速が回避される
ことになる。

【０００９】また、本発明におけるマップ補正量算出手
段は、車両質量に応じて決められている勾配敷居値によ
りシフトアップ線及びシフトダウン線の補正パターンを
選定し、その選ばれた補正パターンに則して補正量を算
出するように構成されていることが好ましく、更には、
現行の変速制御マップに指示している補正量と新たに算
出された補正量とが不一致であるか否かを判定し、両者
の不一致状態が所定時間継続した時に限り補正量を出力
するように構成されていることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００１１】図１〜図６は本発明を実施する形態の一例
を示すもので、図１に示す如く、本形態例に示す変速制
御装置は、演算を行うためのコンピュータ装置から成る
制御装置内に、以下に詳述する如き加速度算出部１、駆
動力算出部２、車両質量算出部３、路面勾配算出部４、
マップ補正量算出部５、自動変速制御部６を備えて構成
されている。

【００１２】即ち、加速度算出部１は、車両に実装され
ているプロペラシャフト回転センサ７からのシャフト回
転数情報を入力して車速に換算し且つ該車速を時間微分
することにより加速度αを時々刻々算出するようになっ
ている。

【００１３】また、駆動力算出部２においては、エンジ
ン制御コンピュータ８（ＥＣＵ：Electronic Control U
nit）からの燃料噴射量情報とエンジン回転数情報とに
基づきエンジントルクＴを算出し、このエンジントルク
Ｔを下記の関係式（１）

【数１】Ｆ＝（Ｔ×ηm×ｉ_T/M×ｉ_dif）／Ｒ_TIRE…（１）に代入して車両の駆動力を算出するようになっている。

【００１４】尚、関係式（１）におけるηmは機械効
率、ｉ_T/Mはギヤレシオ、ｉ_difはデフレシオ、Ｒ_TIREは
タイヤ径を夫々示しており、これらは予め判っている数
値ばかりであるので、駆動力算出部２内に全て入力済み
となっているが、このうちのギヤレシオｉ_T/Mについて
は、車両に実装されているギヤ位置スイッチ９からのギ
ヤ位置情報により適切な段数のものを選択して代入する
ようにしてある。

【００１５】そして、車両質量算出部３においては、ギ
ヤ位置スイッチ９からのギヤ位置情報と、クラッチスト
ロークセンサ１０からのクラッチストローク情報とによ
り変速時を認識し、その変速時における変速前の加速度
α₁及び変速中の減速度α₀を前記加速度算出部１から取
り込み且つ変速前の駆動力Ｆ₁を前記駆動力算出部２か
ら取り込んで下記の関係式（２）

【数２】Ｗ＝Ｆ₁／（α₁−α₀）…（２）に代入することにより車両質量Ｗを算出するようにして
ある。

【００１６】ここで、この関係式（２）は、変速前の運
動方程式と変速中の運動方程式との連立方程式を解くこ
とにより得られたものであり、より具体的に述べると、
変速前の運動方程式が下記の関係式（３）

【数３】Ｆ₁−Ｒ＝Ｗ×α₁…（３）として表されるのに対し、クラッチ断により実質的な駆
動力が喪失する変速中の運動方程式は下記の関係式
（４）

【数４】−Ｒ＝Ｗ×α₀…（４）として表されるので、関係式（３）−関係式（４）によ
り先の関係式（２）が得られるので、ここに変速前の駆
動力Ｆ₁、変速前の加速度α₁、変速中の減速度α ₀を代
入すれば、車両質量Ｗを推定することが可能となるので
ある。

【００１７】また、車両質量算出部３においては、車両
質量Ｗに関する過去ｎ回分の算出値を積算し、その合計
値をｎ＋１で除算することにより平均化して車両質量Ｗ
のメモリ値を更新していくようにしてある。

【００１８】ここで、初期設定時には、適当な初期値が
設定されるようにしてあり、初期設定から第一回目の変
速時には、この初期値と最初の算出値とが積算されて
「２（ｎ＋１）」で除算されるようにしてある。

【００１９】尚、車両がトレーラを牽引するトラクタで
ある場合には、トレーラが連結されていることを示すト
レーラピックアップ信号の有無により異なる初期値を設
定（例えばトレーラピックアップ信号ＯＮの時に５０
ｔ、ＯＦＦの時に１０ｔなどとして設定）しておくこと
が好ましい。

【００２０】また、車両質量算出部３にて算出された車
両質量Ｗが所定範囲、例えば１０ｔ〜５０ｔの範囲から
外れた場合には、計算誤差が大であるとみなして当該検
出値を除外することを基本とするが、初期設定から車両
質量Ｗの算出を１０回以上繰り返した後は、車両質量Ｗ
のメモリ値に対し±５０％の範囲を外れる車両質量Ｗの
算出値を除外するようにしてある。

【００２１】そして、電源投入時（車両がトレーラを牽
引するトラクタである場合にはトレーラピックアップ信
号の変化が１秒以上継続した時も含む）に初期設定に戻
るようになっているが、車両停止が５分以上継続した場
合には、今までの車両質量Ｗの平均値である最終的なメ
モリ値を初期値として新たに平均計算をやり直すように
なっている。

【００２２】更に、路面勾配算出部４には、前記車両質
量算出部３にて算出された車両質量Ｗと、前記加速度算
出部１にて時々刻々算出されている現在の加速度αと、
前記駆動力算出部２にて時々刻々算出されている現在の
駆動力Ｆが夫々入力されるようになっており、先に説明
した運動方程式を走行抵抗Ｒを求める形に変形した下記
の関係式（５）

【数５】Ｒ＝Ｆ−（Ｗ×α）…（５）により走行抵抗Ｒを算出し、次いで、この走行抵抗Ｒを
下記の関係式（６）

【数６】Ｒ＝（μrＷ＋μcＳＶ2 ＋Ｗｓｉｎθ）…（６）に代入して勾配抵抗Ｗｓｉｎθを求め、この勾配抵抗Ｗ
ｓｉｎθを更に車両質量Ｗで除算して路面勾配ｓｉｎθ
を算出するようにしてある。

【００２３】即ち、Ｗを車両質量、μrをころがり抵抗
係数、μcを引きずり係数、Ｓを車両断面積、Ｖを車
速、θを水平面に対する路面の傾斜角度とする時に、走
行抵抗Ｒは、ころがり抵抗μrＷと、風圧抵抗μcＳＶ2
と、勾配抵抗Ｗｓｉｎθとの合算の抵抗としてみなすこ
とができるので、走行抵抗Ｒから車輪のころがり抵抗μ
rＷ及び風圧抵抗μcＳＶ2を引けば、勾配抵抗Ｗｓｉｎ
θを求めることが可能となる。

【００２４】尚、図１中には特に明示していないが、前
記路面勾配算出部４には、運転状態を把握するための各
種の情報を入力させるようにしておき、下記の〜車両停止変速動作中マニュアルクラッチ断（半自動変速装置で特に発進時
や停止時のためにマニュアルクラッチを残したタイプの
車両の場合）フットブレーキ作動中リターダ作動中の運転状態を除く車両走行中に路面勾配ｓｉｎθを時々
刻々算出させ、例えば過去１０回（極めて短時間のうち
に繰り返された算出回数）の算出値を平均化して路面勾
配ｓｉｎθのメモリ値を更新するようにしてある。

【００２５】更に、マップ補正量算出部５には、前記車
両質量算出部３にて算出された車両質量Ｗと、前記路面
勾配算出部４にて算出された路面勾配ｓｉｎθとが夫々
入力されるようになっており、これら車両質量Ｗ及び路
面勾配ｓｉｎθに基づき変速制御マップのシフトアップ
線及びシフトダウン線の基本線に対する補正量を算出す
るようにしてある。

【００２６】また、自動変速制御部６は、図示しない機
械式の自動変速装置（若しくは適宜にマニュアルモード
に切替え可能な半自動変速装置）の実質的な自動変速作
動、即ち、シフト用アクチュエータ及びセレクト用アク
チュエータの作動を制御するものであり、この自動変速
制御部６には、前記マップ補正量算出部５にて算出され
た補正量が入力されるようになっており、この補正量に
基づき変速制御マップのシフトアップ線及びシフトダウ
ン線が適宜に補正されるようになっている。

【００２７】即ち、この自動変速制御部６に保持されて
いる変速制御マップは、例えば、図２に一例を示す如き
ものであり、縦軸をアクセル開度とし且つ横軸をエンジ
ン回転数として、以下に詳述するシフトアップ線及びシ
フトダウン線を設定しており、このシフトアップ線とシ
フトダウン線とに挟まれた領域からシフトアップ線を越
えて右側の領域に移行した時にシフトアップし、シフト
ダウン線を越えて左側の領域に移行した時にシフトダウ
ンするように設定されている。

【００２８】尚、図２は説明の便宜上から所要の変速段
についてのシフトアップ線及びシフトダウン線だけを図
示したものであり、これとは異なるエンジン回転数に対
応した位置に略同様のシフトアップ線及びシフトダウン
線が全ての変速段について設定されていることは勿論で
ある。

【００２９】そして、本形態例においては、図２中に実
線で示されているシフトアップ線Ｕ ₁及びシフトダウン
線Ｄ₁、一点鎖線で示されているシフトアップ線Ｕ₂及び
シフトダウン線Ｄ₂、二点鎖線で示されているシフトア
ップ線Ｕ₃及びシフトダウン線Ｄ₃の三組の補正パターン
を設定しており、これら三組の補正パターンのうちから
前記マップ補正量算出部５にて何れかを選定し、その選
ばれた補正パターンに則して、実線で示されているシフ
トアップ線Ｕ₁及びシフトダウン線Ｄ₁を基本線とする補
正量を算出するようにしているのである。

【００３０】ここで、補正パターンを選定するに際し、
前記マップ補正量算出部５には、図３に示す如き勾配敷
居値マトリックスがプログラムされており、路面勾配算
出部４により算出された車両質量Ｗに応じて決められて
いる勾配敷居値により、路面勾配算出部４からの現在の
路面勾配ｓｉｎθ（勾配敷居値マトリックスの表中では
ｓｉｎθを１００倍してパーセント表示としている）を
基に補正パターンを選定するようにしている。

【００３１】そして、選ばれた補正パターンに則して、
基本線であるシフトアップ線Ｕ₁及びシフトダウン線Ｄ₁
に対する具体的な補正量を算出するに際しては、前記マ
ップ補正量算出部５に、図４に示す如きマップ補正量マ
トリックスがプログラムされているので、このマップ補
正量マトリックスに基づいて、前記勾配敷居値マトリッ
クスで選定された補正パターンに対応している各変極点
ａ〜ｆ（図５に示す如きシフトアップ線及びシフトダウ
ン線のアクセル開度に対するエンジン回転数の変換ポイ
ント）の補正量、即ち、基本線であるシフトアップ線Ｕ
₁及びシフトダウン線Ｄ₁の各変極点ａ〜ｆに対する補正
パターンの各変極点ａ〜ｆのエンジン回転数増加分に相
当する補正量を読み出して出力するようになっている。

【００３２】ただし、図４のマップ補正量マトリックス
は、勾配敷居値マトリックスにて範囲分けされた所定の
車両質量Ｗのランクにおける所定の変速段についてのみ
示したものであるが、このようなマップ補正量マトリッ
クスが、勾配敷居値マトリックスの車両質量Ｗの各ラン
ク毎、及びその車両質量Ｗのランクにおける各変速段毎
に設定されているものであることは勿論である。

【００３３】尚、エンジン回転数に替えて車速を採用し
た二次元マップを変速制御マップとすることも可能であ
るが、そのような変速制御マップとした場合には、マッ
プ補正量マトリックスの補正量が、基本線であるシフト
アップ線Ｕ₁及びシフトダウン線Ｄ₁の各変極点ａ〜ｆに
対する補正パターンの各変極点ａ〜ｆの車速増加分に相
当する補正量に変更されるというだけであり、実質的な
手法に格別な違いは生じない。

【００３４】更に、マップ補正量算出部５から実際に補
正量を出力するに際しては、図６に示す如きフローチャ
ートに従い、ステップＳ１及びステップＳ２にて車両質
量Ｗ及び路面勾配ｓｉｎθが夫々認識されると、ステッ
プＳ３にて車両質量Ｗ及び路面勾配ｓｉｎθに基づき先
に説明した如き手法で補正量が算出され且つその新たに
算出された補正量が現行の変速制御マップに指示してい
る補正量と不一致であるか否かが判定され、ここで不一
致であると判定された際には、ステップＳ４へと進んで
タイマーが作動され、次いで、ステップＳ５にてタイマ
ー作動時間が２秒以上経過したか否かが判定され、ここ
でタイマー作動時間が２秒以上経過したと判定された場
合に限りステップＳ６へと進んで補正量の自動変速制御
部６への出力を行うようにしてある。

【００３５】また、ステップＳ３にて現行の補正量と新
たに算出された補正量とが不一致であると判定されなか
った場合、即ち、両補正量が一致していた場合には、現
時点での新たな補正量を出力する必要がないので、ステ
ップＳ７へと進んでタイマーがリセットされることにな
り、また、ステップＳ５にてタイマー作動時間が２秒以
上経過したことが確認されないうちにタイマーがリセッ
トされた場合には、ステップＳ６へ進むことなくフロー
チャートのスタートへと戻されてステップＳ１から再び
同様の手順が繰り返されることになる。

【００３６】このように現行の補正量と新たに算出され
た補正量との不一致状態が所定時間継続した時に限り補
正量を出力するようにしている理由は、主として路面勾
配ｓｉｎθが変動し易い変数であるからであり、上り下
りが繰り返されるような道路を走行しているような場合
に、ある路面勾配ｓｉｎθに対応して変速制御マップの
シフトアップ線及びシフトダウン線を補正した時点で既
に現在の路面勾配ｓｉｎθが変化してしまっているとい
うような状況を極力回避することを目的としている。

【００３７】而して、このように構成した変速制御装置
によれば、車両質量算出部３及び路面勾配算出部４で検
出される車両質量Ｗ及び路面勾配ｓｉｎθに基づきマッ
プ補正量算出部５にて三組の補正パターンのうちから何
れかが選定され、その選ばれた補正パターンに則して、
変速制御マップの基本線であるシフトアップ線Ｕ₁及び
シフトダウン線Ｄ₁に対する補正量が算出され、この補
正量に基づき自動変速制御部６にて変速制御マップのシ
フトアップ線及びシフトダウン線が適宜に補正されて自
動変速の作動が制御されるので、車両質量Ｗや路面勾配
ｓｉｎθによる車両の負荷変化に応じ変速タイミングが
変更されて無駄な変速が回避されることになり、車両の
負荷変化を変速制御に反映させて実際の走行状態に応じ
た最適な変速を実現することができる。

【００３８】尚、本発明の変速制御装置は、上述の形態
例にのみ限定されるものではなく、車両質量検出手段及
び路面勾配検出手段には図示以外の検出方式を採用して
も良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】上記した本発明の変速制御装置によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

【００４０】（Ｉ）本発明の請求項１、２に記載の発明
によれば、車両質量や路面勾配による車両の負荷変化に
応じ変速タイミングを適切に変更して無駄な変速を回避
することができるので、車両の負荷変化を変速制御に反
映させて実際の走行状態に応じた最適な変速を実現する
ことができる。

【００４１】（ＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明に
よれば、現行の変速制御マップに指示している補正量と
新たに算出された補正量との不一致状態が所定時間継続
した時に限り補正量を自動変速制御手段へ出力するよう
にしているので、変速制御マップのシフトアップ線及び
シフトダウン線を補正した時点で既に現在の路面勾配が
変化してしまっているというような状況を極力回避する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例を示すブロック図
である。

【図２】変速制御マップの一例を示す説明図である。

【図３】勾配敷居値マトリックスの一例を示す表であ
る。

【図４】マップ補正量マトリックスの一例を示す表であ
る。

【図５】シフトアップ線及びシフトダウン線の各変極点
についての説明図である。

【図６】補正量を出力する際の手順を説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】

３車両質量算出部（車両質量検出手段）４路面勾配算出部（路面勾配検出手段）５マップ補正量算出部（マップ補正量算出手段）６自動変速制御部（自動変速制御手段）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン回転数又は車速とアクセル開度
とによる二次元マップを変速制御マップとして変速タイ
ミングを制御する変速制御装置において、車両質量を検
出する車両質量検出手段と、路面勾配を検出する路面勾
配検出手段と、前記車両質量検出手段及び路面勾配検出
手段で検出した車両質量及び路面勾配に基づき変速制御
マップのシフトアップ線及びシフトダウン線の基本線に
対する補正量を算出するマップ補正量算出手段と、該マ
ップ補正量算出手段からの補正量に基づき変速制御マッ
プのシフトアップ線及びシフトダウン線を適宜に補正し
て自動変速作動を制御する自動変速制御手段とを備えた
ことを特徴とする変速制御装置。
【請求項２】車両質量に応じて決められている勾配敷
居値によりシフトアップ線及びシフトダウン線の補正パ
ターンを選定し、その選ばれた補正パターンに則して補
正量を算出するようにマップ補正量算出手段が構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の変速制御装
置。
【請求項３】現行の変速制御マップに指示している補
正量と新たに算出された補正量とが不一致であるか否か
を判定し、両者の不一致状態が所定時間継続した時に限
り補正量を出力するようにマップ補正量算出手段が構成
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の変
速制御装置。