JP2003130093A - 自動変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】走行中の強いブレーキ動作により、駆動輪が一
時的にロックされたとき、エンジンの停止を回避するた
めに、自動変速装置には、ブレーキ動作にともないクラ
ッチを自動的に解放状態に制御するが、そのあと、解放
状態に制御されたクラッチを車両の状況に応じて接合状
態に戻すための適正な制御論理を提供する。 【解決手段】強いブレーキ動作が実行された後にクラッ
チが自動的に解放状態に制御されたら、車両が停止する
か走行をつづけるかを制御回路が識別して、クラッチを
接合状態に戻すためにそれぞれ異なる制御を実行する。
走行をつづけることが識別されたときには、ブレーキ状
態が解除されたことを条件に、クラッチを自動的に接合
状態に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、自動車に搭載さ
れ、クラッチおよび変速機をプログラム制御回路が発生
する制御信号にしたがって機械的な制御を実行する自動
変速装置の改良に関する。本発明は、走行中の車両に強
いブレーキ動作が実行されたときの制御論理に関する。
とくに、ブレーキ動作に伴いエンジン回転速度が低下し
たときに、エンジンが停止することを回避するためにク
ラッチを一時的に解放状態に制御し、つづく走行状態に
応じてクラッチを再度接合状態に戻すための制御論理の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型または中型の自動車には、機械式の
自動変速装置を装備したものが広く普及している。機械
式の自動変速装置は、機械的なクラッチ板を備えたクラ
ッチと、ギヤ比が異なる複数のギヤの一つを選択するこ
とによりギヤ比を変更する機械的な変速機とを備え、さ
らにこのクラッチおよび変速機を電気信号により制御す
る電気機械手段を設け、車速情報、エンジンの回転情報
および運転操作その他を入力情報として、この電気機械
手段を制御する電気信号を発生するプログラム制御回路
を備えた構成のものである。その多くは、運転者は発進
時にはクラッチ・ペダルを踏み発進ギヤを操作選択し、
クラッチ・ペダルを緩やかに解放させる運転操作を行う
が、車両の走行中には原則として車速、アクセル・ペダ
ルの操作入力およびエンジン負荷の情報にしたがって、
クラッチ操作および変速機のギヤシフトが、プログラム
制御回路の制御により自動的に実行されるように構成さ
れている。

【０００３】このような機械式自動変速装置では、運転
者は走行中にクラッチ・ペダルを操作しない習慣になっ
ているから、走行中に強力なブレーキ動作が実行されて
も、クラッチは接合状態のままになることがある。この
ときには、車輪の回転速度がいちじるしく低下した状態
がエンジン出力軸に伝わり、エンジンが回転を停止して
しまう。これを回避するために、ブレーキ動作に伴いエ
ンジン回転速度（あるいはクラッチ回転速度）が所定値
を下回る状態が検出されると、運転操作にかかわらず自
動的に、クラッチを解放状態に制御する自動変速装置が
普及することになった。そしてこのような制御を行う装
置の多くは、自動的にクラッチが解放状態とされた後に
は、運転者がクラッチ・ペダルを操作することによりこ
の状態をリセットするまで、クラッチは解放状態に維持
されるように構成されている。

【０００４】このような装置では、走行中に自動的な制
御によりクラッチが解放状態にされたことを運転者が気
づかない場合がある。この場合には、クラッチが解放さ
れたまま長時間走行を続けるようなことが起こりえる。
これは車両が不安定な状態が長時間続くとともに、その
後の運転操作で運転者の認識と異なる運転操作が実行さ
れる可能性があるなど好ましいことではない。これを回
避するために、一部の市販されている車両では、走行中
にクラッチが自動的に解放されていても、運転者がクラ
ッチ・ペダルを踏むなどのリセット操作を行わなくと
も、ブレーキ信号が解除されたときに所定以上の車速が
あることなどを条件に、自動的にクラッチを接合状態に
戻すように制御される装置が知られている（特開平10-2
38617号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者は、自動変
速装置が円滑な動作および安定な動作を行うことができ
る合理的な設計を目指して、さまざまに試験を繰り返し
た。その中で、走行中に自動変速装置の制御によりクラ
ッチが自動的に解放された後で、運転者がその状態をリ
セットするためにクラッチ・ペダルを踏むなどの操作を
行わないときに、上記のように、所定以上の車速がある
かを判定するだけでクラッチを接合状態に戻す制御は必
ずしも十分でないことがわかった。

【０００６】とくに、車両のブレーキ装置にＡＢＳ（An
ti-lock Breaking System)を備えている場合には、ＡＢ
Ｓが作動するまでの間に、一時的な車輪のロック状態は
しばしば発生することがある。これにクラッチの制御が
応動して、クラッチが自動的に解放されることがある。
このような場合に、車輪回転により検出される車速のみ
の判定では不十分な場合がある。すなわち、車輪回転速
度が低下したのは、ＡＢＳ が作動するまでの一時的な
車輪のロック状態であるのか、運転者が意志をもって停
止させようとした後に、路面勾配その他の状況により車
速が一時的に復帰した状態であるのかは判別ができな
い。試験の中で、運転者は車両を停止させるつもりであ
るにもかかわらず、クラッチが自動的に接合状態に戻さ
れることが経験された。これは危険な状況をまねく場合
が考えられる。

【０００７】さらに、ブレーキ信号が解除された後も車
輪が路面にたいしてスリップ状態になっている場合があ
る。この場合には、みかけ上の車速（車輪の回転速度）
によりクラッチを接合状態に戻すと、エンジン回転と対
地速度とが対応しなくなり、つづく車両の走行状態が不
安定になることも経験された。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、操作性および安全性の優れた機械式の自動変速
装置を提供することを目的とする。本発明はＡＢＳを装
備した車両に適する自動変速装置を提供することを目的
とする。とくに、走行中の強いブレーキ動作にともな
い、車輪が一時的にロック状態になり、エンジンがこれ
に連携して停止してしまうことを回避するために、クラ
ッチ・ペダルの操作が行われなくとも自動的にクラッチ
を解放状態に制御される装置であって、その後の動作に
ついて、操作性および安全性を改良した自動変速装置を
提供することを目的とする。さらに具体的には、本発明
は、自動的に制御されてクラッチが解放されていること
を運転者が長時間にわたり認識することなく、車両が走
行を続けるようなことを回避する制御手段を提供するこ
とを目的とする。本発明は、自動的な動作によりクラッ
チが解放されたことを運転者が認識している場合にも、
これを認識していない場合にも、適正にクラッチを接合
状態に戻すことができる自動変速装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、走行中のブレ
ーキ動作に伴うエンジン停止を回避するために、エンジ
ンの回転状態（またはクラッチの回転状態）を検出し
て、クラッチが自動的に解放状態に制御された後の制御
に係るものであって、ブレーキ動作の直後に、車両が運
転操作により停止するのか走行を続けるのかを識別し、
これにより以降の動作を区別することを最大の特徴とす
る。そして車両が停止することが識別される場合には、
クラッチ・ペダルが操作されるのを待って、クラッチ制
御をクラッチ・ペダルの操作に追従する状態に切り替え
る。車両が走行を続けることが識別される場合には、車
輪の停止があったとしてもこれはＡＢＳの作動による一
時的なものであるとして、ブレーキ動作が終了したこ
と、所定以上の高速度で走行していることを条件に、運
転者によるクラッチ・ペダルの操作がなくとも、クラッ
チを自動的に接合状態に戻すことを特徴とする。ブレー
キ動作が終了したことは、ブレーキの制御信号が消滅し
たことだけでなく、ブレーキがロック状態になっていな
いことを検出する手段を含む構成とすることができる。
この場合に、かりにブレーキ動作が終了していなくと
も、クラッチ・ペダルが操作されたなら、これは運転者
のリセット操作であるとして、クラッチをクラッチ・ペ
ダルの操作に追従させる状態に制御する。

【００１０】本発明の装置では、車両が運転操作により
停止するか否かは、車速または車速の変化率を観測して
識別する。車速が十分に小さく、その状態が所定時間に
わたり継続する場合や、車速の変化率（減速率）が所定
範囲内である場合は、通常のブレーキ動作として車両は
停止するものと識別するように設定される。

【００１１】この構成により、クラッチは運転者の意思
にしたがって制御されるとともに、運転者が自動的なク
ラッチ切断が実行されたことを適正に認識していない場
合にも、クラッチは自動的に接合状態に戻されて安全サ
イドに制御される。さらに運転者によるクラッチのリセ
ット操作も有効に作動する。

【００１２】すなわち本発明は、エンジン（１）と、こ
のエンジンの出力軸に連結されたクラッチ（２）と、こ
のクラッチの出力軸に連結された変速機（３）と、前記
クラッチ（２）を電気信号に応じて機械的に制御する手
段（４、５）と、前記変速機（３）を電気信号に応じて
機械的に制御する手段（６）と、前記エンジンの回転速
度情報、車速情報およびアクセル・ペダルの操作量を入
力として前記二つの電気信号を発生する制御回路（７）
とを備え、前記制御回路（７）は、ブレーキ信号を入力
情報としてブレーキ動作に同期してクラッチの回転速度
（またはエンジンの回転速度）が設定された閾値（ｎ₁
/min、毎分ｎ₁ )以下になったときにクラッチを自動的
に切断状態にする第一制御手段を含む自動変速装置にお
いて、前記制御回路は、上記切断状態に制御した後に車
速が第一の閾値(ｖ₁ )を下回る状態が所定時間継続しま
たは車速の減速率が所定値より小さいことを第一の条件
として、クラッチ・ペダルの運転操作を待って、クラッ
チ制御をクラッチ・ペダルの運転操作に追従する状態に
切り替える第二制御手段を含むことを特徴とする。

【００１３】前記制御回路（７）は、上記切断状態に制
御した後に前記第一の条件が成立しないときに、ブレー
キ信号が解除されおよびまたは車速が第二の閾値（ｖ₂
≧ｖ ₁ ）を越えることを第二の条件に、クラッチを自動
的に接合状態に戻す第三制御手段を含む構成とすること
ができる。この第二の条件には、ブレーキ動作による車
輪のロック状態が解除されていることをその条件として
含む構成とすることが望ましい。このブレーキ動作によ
る車輪のロック状態が解除されていることは、直接にブ
レーキ動作を監視する装置を設ける構成とすることがで
きるし、上で説明した第一の条件の一つである車速の減
速率が小さいことから検出するように構成することがで
きる。

【００１４】さらに、前記制御回路（７）は、前記第二
の条件が成立しないときに、クラッチ・ペダルの運転操
作を待ってクラッチをクラッチ・ペダルの操作に追従す
る状態に切り替える第三制御手段を含む構成とすること
が望ましい。

【００１５】この構成により、クラッチが自動的に解放
され、これを運転者が長時間にわたり認識することな
く、車両が走行を続けるようなことを回避することがで
きるとともに、運転操作により車両を停止させるとき
に、運転者の意志に反してクラッチが接合されるような
現象を回避することができる。

【００１６】上記括弧内の数字はあとから説明する実施
例装置の図面参照数字である。これは本発明の構成を理
解しやすいように付すものであって、本発明の構成を実
施例装置に限定して理解するためのものではない。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明実施例について図面を用い
て説明する。図１は本発明実施例装置のハードウエア・
ブロック構成図である。この装置は、エンジン１と、こ
のエンジン１の出力軸に連結されたクラッチ２と、この
クラッチ２の出力軸に連結された変速機３とを備えた機
械装置を制御するための装置である。このクラッチ２を
電気信号に応じて機械的に制御する手段として、クラッ
チ制御電磁弁４およびクラッチ・ブースタ５を含む空気
圧制御手段を備える。また変速機３を電気信号に応じて
機械的に制御する手段として、空気圧により変速ギヤの
組み合わせを変更する変速ユニット６を備える。

【００１８】そして、この装置はプログラム制御された
制御回路７を備える。この制御回路７は、エンジン１の
燃料ポンプ９を制御するエンジン制御回路８との間で、
制御バス１０により双方向に制御信号が連結されてい
る。エンジン回転数情報はエンジン回転センサ１１か
ら、アクセル・ペダルの操作量はアクセル・センサ１２
から、それぞれエンジン制御回路８を経由してこの制御
回路７に入力する。さらにこの制御回路７には、変速機
の入力側回転センサ１３の出力信号、変速機の出力側回
転速度を検出する車速センサ１４の出力信号、変速レバ
ーの操作信号１５、ブレーキ・ブースタ１６の状態を表
すブレーキ信号、クラッチ・ペダルのストロークを示す
クラッチ・ペダルセンサ１８の出力信号が入力する。こ
の制御回路７の制御出力は、前記クラッチ制御電磁弁４
および変速ユニット６に電気信号として送出される。

【００１９】クラッチ制御電磁弁４は制御回路７の制御
出力にしたがって、空気圧源１９からの空気圧をクラッ
チ・ブースタ５に供給し、このクラッチ・ブースタ５の
機械的駆動力により、クラッチ２が解放または接合する
ように制御される。変速ユニット６は制御回路７の制御
出力にしたがって、空気圧源１９からの空気圧を利用し
て、変速機３のギヤの組み合わせを機械的に選択制御す
る。

【００２０】さらに、制御回路７は制御バス１０により
ブレーキ制御回路２１に接続されている。ブレーキ制御
回路２１は、よく知られているＡＢＳ（Anti-lock Brea
kingSystem)の制御回路であって、ブレーキ信号１７、
および前軸後軸４輪の車輪回転センサの出力を取込み、
各車輪のブレーキ圧力電磁弁（図外）を制御する。この
ブレーキ制御回路２１は、ブレーキ操作が行われ、車輪
の一つがロック状態になると、その車輪のブレーキ圧力
を断続的に制御するものである。これにより車輪が路面
を連続的に滑るようなことがなくなり、操舵特性をよく
することができる。

【００２１】はじめに、このように構成された装置の通
常の動作を簡単に説明すると、運転者はエンジン１を始
動し、クラッチ・ペダルを踏み、変速レバー２０をドラ
イブ位置に入れると、制御回路７の制御にしたがって、
クラッチ２が切断され、変速機３が発進ギヤに設定され
る。運転者がアクセル・ペダルを踏みながら、クラッチ
・ペダルのストロークを小さくしてゆくと、クラッチ２
はクラッチ・ペダルの操作に追従して緩やかに接合状態
になる。そして、運転者が操作するアクセル・ペダルの
踏み込み量にしたがって、エンジン制御回路８は燃料ポ
ンプ９を制御してエンジン出力を上昇させる。以降運転
者は、変速レバー２０をドライブ位置に設定したまま、
クラッチ・ペダルから足を放し、アクセル・ペダルを加
減することにより、制御回路７は各入力情報にしたがっ
て演算制御を継続実行して、車速の変化に応じて路面の
状況に応じて自動的に変速機を切り替える変速動作を制
御実行する。

【００２２】この自動的な変速動作は、車速が上昇中に
は変速機がシフト・アップされるように、エンジン出力
が小さくなり車速が降下しているときには変速機がシフ
ト・ダウンされるように、そのつどクラッチ操作および
変速機の切り替え動作が実行される。変速機３の変速動
作は、このように原則として運転者の操作によらずに自
動的に実行されるが、運転者がとくに変速レバー２０を
アップ（Ｕ）またはダウン（Ｄ）に操作すれば、その運
転操作にしたがって、変速機は一段ずつシフト・アップ
またはシフト・ダウンを実行する。

【００２３】走行中の運転者のブレーキ操作により、各
車輪にブレーキ圧力が供給されるとともに、ブレーキ信
号はブレーキ制御回路２１に伝達される。このときいず
れかの車輪に回転ロックの状態が発生すると、ブレーキ
圧力の間欠制御が実行される。これはＡＢＳの制御とし
て広く知られているので詳しい説明を省略するが、ＡＢ
Ｓは、車輪の回転ロックを検出してから作動する構成で
あるから、ＡＢＳが作動を開始する前には車輪が一時的
に回転を停止した状態を経由していることになる。

【００２４】ＡＢＳが作動すると、ブレーキ圧力が小さ
くなる瞬間があり車輪は回転状態に復帰する。これはみ
かけ上車両がいったん停止した後に動き出した状態にな
る。この間にわたりクラッチが継続的に接合された状態
にあると、エンジンの回転が一時的に停止することにな
りエンジン停止をまねくことになる。これを回避するた
めに、制御回路７は、車速センサ１３またはクラッチの
回転センサ１４からの入力情報により、回転速度の低下
を検出し、クラッチ制御電磁弁４に制御信号を送出し
て、クラッチ２を解放状態に制御する。

【００２５】このような制御が実行されたあとの制御論
理が本発明の特徴である。すなわち本発明の装置は、こ
の車輪回転の一時的な停止が、走行中のブレーキ操作に
よる一時的な車輪ロックであったのか、運転操作により
車両を停車させる操作の後に車両が動き出したものであ
るのかを識別して、状況に合わせた適正なクラッチ制御
を行うように構成したものである。車輪回転の一時的な
停止が、ＡＢＳ（または同様の装置による）ブレーキ動
作の過程における一時的な車輪ロックであったのであれ
ば、クラッチを接合状態に戻すことが合理的である。こ
れが運転者が車両を停止させようとしていたものであれ
ば、クラッチを自動的に接合状態に戻すことは適当では
ないことになる。

【００２６】図２は本発明実施例装置の要部制御フロー
チャートである。このフローチャートにしたがって、上
記のようにクラッチが自動的に解放状態に制御される様
子を説明する。車両が走行中にブレーキ操作が行われ、
エンジン回転速が閾値ｎ₁（例：６００ｒｐｍ）以下に
なり、そのときのアクセル開度がα₁ （例：５〜１５
％）であると、運転者のクラッチ操作がなくとも自動的
にクラッチを解放状態に制御する。これが上で説明した
第一制御手段による制御である。

【００２７】本発明の特徴は、この時点から実行される
制御回路７の制御論理にある。本発明の装置では、ここ
で車両が停止するのか走行を継続するのかを識別する。
これが第一の条件による判定である。すなわち、車速が
第一の閾値ｖ₁未満の状態が時間ｔ₁ にわたり継続す
る、または車速の変化率（ｄｖ／ｄｔ）が負方向に小さ
いときには車両は停止するとみなす。第一の閾値ｖ₁ は
たとえば２〜５km/h程度の値に設定される。時間ｔ₁ は
たとえば0.5〜３秒程度の値に設定される。この第一の
条件に該当する場合には車両は停車するものと識別し、
該当しない場合は車輪のロックは一時的であったものと
し、車両は停止せず走行をつづける状態にあると識別す
る。

【００２８】車両が停止すると識別した場合には、運転
者のクラッチ・ペダルの操作を待って、クラッチをクラ
ッチ・ペダルに応動させる。これが上で説明した第二制
御手段である。

【００２９】車両が走行をつづけると識別した場合に
は、ブレーキ信号が解除されかつ車輪のロック判定が解
除され、および（または）車速が第二の閾値（ｖ₂ ≧ｖ
₁ ）を越えることを条件に（第二の条件）、クラッチを
自動的に接合状態に戻す第三制御手段を実行する。この
第二の条件は、車輪のロック解除の判定が確かである場
合には第二の閾値（ｖ₂ )による判定を省くことも可能
である。

【００３０】第二の条件が成立しない場合には、運転者
によりクラッチ・ペダルが操作され、運転者がリセット
の意思を示したときに、クラッチ制御をクラッチ・ペダ
ルの操作に追従する状態に切り替える。これは、第三の
制御手段により自動的にクラッチを接合状態に制御する
までの間に、運転者の操作によりクラッチを接合状態に
戻す、または解放断状態に維持するという意志が示され
た場合に、この運転者の意志を優先させるための論理で
ある。

【００３１】このように、自動的な制動制御の動作によ
りクラッチが解放された場合に、その後の車両の状態お
よび運転の状態に合わせたクラッチの接合方法が選択さ
れる。したがって、クラッチを自動的に接合状態に戻す
場合にも、車両を不安定な状態にすることがなく、運転
者の意志が表示されたときにはこれを優先させる自動変
速装置を提供することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、操作性および安全性の優
れた機械式の自動変速装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例装置のハードウエアのブロック構
成図。

【図２】本発明実施例制御回路の要部動作フローチャー
ト。

【符号の説明】

１ エンジン ２ クラッチ ３ 変速機 ４ クラッチ制御電磁弁 ５ クラッチ・ブースタ ６ 変速ユニット ７ 制御回路 ８ エンジン制御回路 ９ 燃料ポンプ １０ 制御バス １１ エンジン回転センサ（クラッチのエンジン側回転
軸） １２ アクセル・センサ １３ 回転センサ（クラッチの変速機側回転軸） １４ 車速センサ １５ 変速レバー操作信号 １６ ブレーキ・ブースタ １７ ブレーキ信号 １８ クラッチ・ペダルセンサ １９ 空気圧源 ２０ 変速レバー ２１ ブレーキ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 59:44 Ｆ１６Ｈ 59:54 59:54 Ｆ１６Ｄ 25/14 ６４０Ｒ Ｆターム(参考） 3J057 AA08 BB03 EE07 GA04 GA16 GA30 GA36 GA51 GB02 GB05 GB17 GB29 GC11 GE07 HH02 JJ01 3J552 MA01 MA04 MA13 MA17 MA26 NA01 NA04 NB01 PA22 PA51 RB18 RB19 RC07 SA02 SB02 UA03 VA32W VB01W VB03W VB16W VB17W VC01W VC03W VD01W VD11W

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンと、このエンジンの出力軸に連結
   されたクラッチと、このクラッチの出力軸に連結された
   変速機と、前記クラッチを電気信号に応じて機械的に制
   御する手段と、前記変速機を電気信号に応じて機械的に
   制御する手段と、前記エンジンの回転速度情報、車速情
   報およびアクセル・ペダルの操作量を入力として前記二
   つの電気信号を発生する制御回路とを備え、 前記制御回路は、ブレーキ信号を入力情報としてブレー
   キ動作に同期してクラッチの回転速度またはエンジンの
   回転速度が設定された閾値以下になったときにクラッチ
   を自動的に切断状態にする第一制御手段を含む自動変速
   装置において、 前記制御回路は、上記切断状態に制御した後に車速が第
   一の閾値を下回る状態が所定時間継続しまたは車速の減
   速率が所定値より小さいことを第一の条件として、クラ
   ッチ・ペダルの運転操作を待って、クラッチ制御をクラ
   ッチ・ペダルの運転操作に追従する状態に切り替える第
   二制御手段を含むことを特徴とする自動変速装置。
2. 【請求項２】前記制御回路は、上記切断状態に制御した
   後に前記第一の条件が成立しないときに、ブレーキ信号
   が解除されおよびまたは車速が第二の閾値を越えること
   を第二の条件として、クラッチを接合状態に戻す第三制
   御手段を含む請求項１記載の自動変速装置。
3. 【請求項３】前記第二の条件には、ブレーキ動作による
   車輪のロック状態が解除されていることをその条件とし
   て含む請求項２記載の自動変速装置。
4. 【請求項４】前記制御回路は、前記第二条件が成立しな
   いときに、クラッチ・ペダルの運転操作を待ってクラッ
   チをクラッチ・ペダルの運転操作に追従する状態に切り
   替える第三制御手段を含む請求項２または３記載の自動
   変速装置。