JP2008530469A - 自動車における自動変速機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、セレクタレバー（７）及び／又は第１変速機制御器（８）により発せられた信号を受信できる制御ユニット（２）を有し、第１変速機制御器（８）の信号が、自動変速機（１）が手動操作できるように橋渡しできる、自動車における自動変速機（１）の制御装置及び制御方法に関する。自動車の運転中に運転者に対して、高い柔軟性のもとで僅かな燃料消費で運転できるようにするために、自動変速機（１）の手動操作が、車両が所定の限界速度より小さな速度（ｖ）を有するときしかできないようにする。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の上位概念部分に記載の自動車における自動変速機の制御装置に関する。また本発明は、本発明に基づいて形成された装置により自動変速機を制御する請求項１４に記載の制御方法に関する。

自動車における自動変速機が、全自動で、あるいは手動操作でその変速比を変更するように制御させることは既に知られている。手動操作の場合、通常、運転者はセレクタレバー（速度段選択レバー）の作動によって所望の速度段を設定できる。これは、全自動運転では運転者の側から見て満足できる車両走行特性が得られないときに有利である。

しかし、全自動運転から手動運転への切換は例えば、できるだけ少ない燃料消費を得ようとするときには不利である。特に商用車の場合、速度段の手動選択によって最良の最低燃料消費を達成するために、運転者は多くの経験と学習が必要とされる。この状況は、先の前提が与えられないとき、特に全車両事業（Fuhrparkunternehmen）に対して経済的に不利である。これに対して、車両変速機の全自動運転しか許されないとき、運転者の柔軟性は大きく制限される。これは運転者にとって不便であり、又は事業（Unternehmen）にとって経済的に不利である。

本発明の課題は、上述の問題を背景として、自動変速機を備えた車両が変速機の操縦性について大きな柔軟性（融通性）をもって僅かな燃料消費で運転できる、装置と方法を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する装置及び請求項１４に記載の特徴を有する方法によって解決され、本発明の有利な実施態様及び発展形態は従属請求項から理解できる。

本発明は、自動変速機の全自動運転が、例えば運転者の走行様式について大きな柔軟性をもって少ない燃料消費において多くの主要な状態に適用され、且つ、変速機手動操作への切換が特別な場合にしか意味がない、という認識に基づいている。その特別な場合とは、例えば所定の小さな限界速度の下回り時及び／又は特に商用車の操車時である（本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ及びＢ」ないし「Ａ又はＢ」、すなわち「ＡとＢの少なくとも一方」を意味する）。

それに応じて、本発明は、セレクタレバー及び／又は第１変速機制御器により発せられた信号を受信できる制御ユニットを有し、第１変速機制御器の信号が、自動変速機が手動操作できるように、橋渡し（ブリッジ／バイパス）できるように構成された、自動車における自動変速機の制御装置から出発している。そして、自動変速機の手動操作が、車両が所定の限界速度（しきい値）より小さな速度を有するときしかできないように構成されている。

例えば上り坂、急勾配、駐車あるいは操車の際に、かかる限界速度を下回ることがある。その場合、本発明に基づく装置は、車両の運転者に暫定的に、自動変速機の全自動運転を手動操作させる働き、即ち、自動変速機を手動で切り換えさせる働きをする。この限界速度が超過されたときには自動変速機の全自動運転しかできず、これによって、エンジン出力の効率的利用が達成される。これは特に、特別経済的走行モードに関して有利である。

また、自動変速機の手動操作は、変速機制御器あるいは変速機自体に障害が検出されたときに許される。

さらに好適には、セレクタレバーが「前進走行レンジＤ」と異なった位置をとっているときしか自動変速機の手動操作ができないようにされている。これは、前進方向において、例えばセレクタレバー位置「Ｄ」においては、まだ自動変速機の全自動運転が可能である点で有利である。これにより、自動変速機の自動プログラムにおける運転占有率がかなり高まる。前進走行運転に対する限界速度は０ｋｍ／ｈ付近であり、この実施形態において、その限界速度以下で自動変速機の手動操作が可能とされる。

また、自動変速機の手動操作が、セレクタレバーが「前進走行レンジＤ」及び／又は「後進走行レンジＲ」と異なった位置をとっているときしかできない、ようにされている。これによって、変速機の全自動運転は、セレクタレバーの前進方向位置及び後進方向位置において与えられる。速度段の手動切換は、車両の停止状態においてだけ、あるいは障害が存在するときだけしか許されない。従って、自動変速機の自動プログラムの「Ｄ」と「Ｒ」における利用占有率は１００％である。

また好適には、装置が自動変速機に対する少なくとも１個のデータ領域及び／又は制御プログラムを保持した記憶装置を有し、この記憶装置が、第１変速機制御器に対して相対的に低い燃料消費による車両操作が達成できるように設けられているようにされる。これは、かかるデータ領域及び／又はシフトプログラムが柔軟にプログラミングされ、その都度の走行状態ないし車両構成に適合されるので有利である。

さら好適には、装置がキックダウン・スイッチの作動により引き起こされた信号を処理しないようにされる。通常、キックダウン・スイッチの作動時には、自動変速機が低速段が採用されるように制御され、これは一般に高い燃料消費を伴う。キックダウン・スイッチの信号が本発明に基づく装置により無視されることにより、自動変速機を備えた車両の燃料消費最良運転が達成される。

また、セレクタレバーを後進走行レンジ「Ｒ」に位置した際、車両が複数の後進段のうちの特定の後進段だけでしか作動できないようにされる。例えば商用車の自動変速機が複数の後進段を有しているとき、本発明のこの実施形態は、例えば常に最高速後進段が選択されることが、車両の燃料消費最良運転に関して有利である。難しい操車状況が存在するとき、運転者は、限界速度のしきい値を下回ることで、自動モード制御を超えて、例えば最低速後進段に手動で入れることもできる。

また、本発明に基づく装置によって有利には、少なくとも第２変速機制御器の信号が受信でき、その変速機制御器の信号が、自動変速機が車両速度ないしセレクタレバー位置とは無関係に手動操作可能となるように橋渡しできるようにされる。これによって障害時に速度段を選択する際に十分な柔軟性を許す第２変速機制御器が利用されるので有利である。このような場合、何らの制限もなく、従って、車両は、あらゆる速度段及びエンジンの全回転数範囲において、速度段の手動選択での運転できる。

また、第１変速機制御器の信号あるいは第２変速機制御器の信号からの選択が行える、ことが有利である。これは、自動変速機を備えた車両の運転が、第１変速機制御器あるいは第２変速機制御器で択一的にできるので、意味がある。

また、第１変速機制御器の信号あるいは第２変速機制御器の信号からの選択がスイッチによって実施できる、ようにされる。これは、運転者が例えばセレクタレバーによって、走行状態、車両の負荷状態あるいは他のパラメータに応じて、手動でその都度適当な変速機制御器を選択することができるので、有利である。

本発明における変速機制御器は、その都度のハードウエア・ユニットから成るか、その都度のソフトウエア・機能で形成される。即ち、それぞれ択一的運転モードを含む２個以上の変速機制御器が利用される。

また好適には、この装置が商用車の自動変速機を制御するために形成されている、ようにされる。これは、商用車が非常に大きな運転出力を有し、車両の燃料消費最良運転が顕著な経済的利点を伴うので、有利である。

本発明はさらに、上述したような装置によって自動車における自動変速機を制御する方法に関する。

以下図に示した実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、変速機制御器の構成品である本発明に基づく制御装置の実施形態を概略的に示している。自動変速機１は動作制御モジュール３を有する制御ユニット２によって制御される。動作制御モジュール３によって、切換弁を介して、液圧式や空気圧式の切換素子あるいは電動式、電気機械式、電磁式の調整要素あるいは変速機の多板クラッチやブレーキのような切換要素が作動され、これにより、変速機の変速比変更が行われる。

また制御ユニット２は、この実施形態の場合、２つの切換位置間で切り換えられるスイッチ４を有している。スイッチ４は機械式あるいは例えばソフトウエアにより電子式に切り換えられ、このスイッチ４は例えばキーによって作動され、このキーは外部から例えば運転者によりキースイッチで回転される。そのスイッチはソフトウエア・スイッチとしても形成できる。スイッチ４によって、制御ユニット２の入力端（ポート）５が操作される。

入力端５に変速機制御器８が接続され、この変速機制御器８はスイッチ６によって制御ユニット２に接続され、あるいは制御ユニット２から切り離される。この実施形態において、スイッチ６の位置はセレクタレバー７の位置に依存し、そのセレクタレバー７によって、自動変速機の自動的に選択すべき速度段の粗い（大まかな）予選択が行われる。セレクタレバー７が例えば位置「Ｄ（ドライブレンジ）」に在るとき、車両の前進方向への走行が可能である。セレクタレバー位置「Ｒ（リバースレンジ）」の場合、自動変速機１は後進走行しか行われないように切り換えられる。

スイッチ６の位置の他のパラメータは車両速度ｖである。その速度ｖが所定の限界値（しきい値）より大きいとき、第１変速機制御器８が接続される。これに対して、限界値以下の場合、自動変速機１が第１変速機制御器８によって制御されるだけでなく、運転者の要望に応じて速度段手動セレクタ９によって作動されることが許される。スイッチ６は機械的あるいは電子式に形成され、後者の場合、例えばソフトウエアによって切り換えできる。

この装置はまた記憶装置１０を有し、この記憶装置１０に、自動変速機の制御指令に対するシフトプログラム及び／又はデータ領域が記憶されている。そのシフトプログラム及び／又はデータ領域は、車両の運転が比較的少ない燃料消費で達成できるように形成される。速度段の手動選択の際、そのデータ領域は考慮されない。

本発明に基づく装置の他の実施形態において、第１変速機制御器８はキックダウン・スイッチ１１にも接続できる。例えば追越し操縦を開始するためにアクセルぺダルを完全に踏み込んだとき（キックダウン時）、できる限り１段あるいは数段のダウンシフトが行われる。その際に入れられた速度段は、車両の加速挙動を改善するために、例えばエンジン最高回転数まで走行能力を上げる。燃料消費最適運転ができるようにしようとするとき、キックダウン・スイッチ１１の信号は第１変速機制御器８により考慮されない。しかし本発明の他の形態において、走行様式の高い柔軟性を得るために、キックダウン・スイッチ１１の信号が受けられる。

図１から理解できるように、制御ユニット２の入力端（ポート）１２に接続するために、スイッチ４は他方の位置にも変位できる。入力端１２に第２変速機制御器１４が接続され、この第２変速機制御器１４は、唯一の有用な変速機制御器であるか、第１変速機制御器８の代用として利用される。第２変速機制御器１４の場合も第１変速機制御器８の場合のように、速度段の自動選択から手動選択への転換が可能である。

第２変速機制御器１４から速度段手動セレクタ１５への切換は、例えば選択レバー１３によって行われる。その選択レバー１３は、いつでもあらゆる走行状態及びあらゆる運転様式において作動でき、これにより、自動変速制御から速度段手動選択への変速機の運転変更は常に実行できる。第２変速機制御器１４は車両における標準装備品として設けられ、第１変速機制御器８並びにその記憶装置１０は追加的に設けられる。

図２ａと図２ｂにそれぞれ、車両の自動変速機を制御する方法の実施形態が設定される、流れ図ないし系統図が示されている。図２ａと図２ｂにおける各手順ステップは丸印で囲まれた数字で示されている。以下の説明においてそれらのステップはそれぞれ頭に記号「Ｓ」を付ける。

例えば車両・点火装置の投入によって例えば変速機制御器の電圧供給源が接続されることにより、制御手順が開始される。ステップＳ１において、例えばキースイッチによって外部接続（Verschaltung）が構成されているか否かが検査される。これが当てはまるとき、例えば電圧レベルのような外部信号が読み取られる。

ステップＳ２において、この電圧レベルの高さが検査される。電圧レベルが予め設定された位置「全車両バージョン（Fuhrparkversion）」に相当するとき、制御ユニットが特に商用車ないし全車両事業（Fuhrparkunternehmen）の要件に合わされた変速機制御器の信号を処理する、ことを報せる。ステップＳ２において電圧レベルが全車両バージョンの選択に対する規定に相当しないとき、相応したマーカー「フラグ」がリセットされ、これにより、全車両バージョンに応じた運転が許されない（ステップＳ３）。

その結果、ステップＳ４において、全車両バージョンの特性を有していない変速機制御器が利用される。これは、例えば図１における第２変速機制御器１４のような通常の変速機制御器であり、この制御装置の場合、セレクタレバー７の位置あるいは車両速度ｖに依存しない（これらとは無関係に）速度段の手動選択が可能である。ステップＳ２において電圧レベルが全車両バージョンの選択に対する規定に相当するとき、次の手順ステップとしてステップＳ５（下記参照）が行われる。

ステップＳ１において、外部接続が設定されていないことが確認されたとき、まず、通常の変速制御プログラムへの戻し切換は行われない。そしてステップＳ５において、エンド・オブ・ライン設定（コンフィグレーション）が存在するか否かが検査される。工場における変速機生産中あるいは車両生産中に生産ライン終端で、エンド・オブ・ライン（ＥＯＬ）プログラミングにおいて、必要なプログラムが変速機ないし車両の重要な制御装置に読み込まれる。車両プログラミングの追加的な変更あるいは拡張は、許容自動化によってしか実施できない。

かかるＥＯＬ・プログラミングにおける設定が活動（実行）されているとき、ステップＳ６において、適当な許容プログラムツールを介して、記憶装置ＥＥＰＲＯＭにおける相応したセルがプログラミングされる。このＥＥＰＲＯＭに有効な設定値が存在するとき、ステップＳ７において、その設定値が他のプログラム決定に関与される。ＥＯＬ・プログラミングに対する設定が活動されていないとき、及び／又は、ＥＥＰＲＯＭにおける相応したセルがプログラミングされていないとき、変速機制御器の他のデータ領域からデータが読み取られる（ステップＳ８）。

ステップＳ９において、それぞれのデータ領域に由来するデータが全車両バージョンが設定されているか否かが検査される。これが当てはまらないとき、ステップＳ３に戻され、このステップＳ３において、全車両バージョンに対するマーカーがリセットされる。続いて、通常の変速機制御器、図１において第２変速機制御器１４に戻される。全車両バージョンが設定されているとき、ステップ１０において、全車両バージョンに対するマーカーがセットされる。これによって、全車両バージョンに対して考慮されたシフトプログラム及び／又はデータを採用することが許される。

燃料消費に関して機能「全車両バージョン」を最大限利用し尽くすために、この実施形態においていまや、変速機制御器の燃料消費最良データ領域への自動転換が行われる（ステップＳ１１）。

ステップＳ１２において、キックダウン機能（運転者によるアクセルぺダルの完全踏込み時におけるダウンシフト要求）が許されるか（ステップＳ１３）、あるいは許されないか（ステップＳ１４）が検査される。キックダウン機能が許されないとき、車両の燃料消費最良継続運転が可能である。

続いて、セレクタレバー７がどの位置にあるかが検査される。セレクタレバー７が位置「前進走行レンジ」（例えば「Ｄ」）にあるとき、基本的に、自動変速機に対する自動運転が行われる。これによって、運転者による手動操作ないし速度段入れ替えは、全車両バージョンの場合に排除される（ステップＳ１５参照）。セレクタレバーが「後進走行レンジ」に対する位置「Ｒ」にあるとき、或る実施形態において、多段後進段を有する商用車変速機の特別な後進段が選択される。この後進段は、例えば次に高い後進段あるいは次に低い後進段である（ステップＳ１６）。

変速機制御器においてシステム障害が認識されたとき（ステップＳ１７）、運転者による手動の操作、すなわち速度段入れ替えが許される（ステップＳ１８）。システム障害が存在しないとき、ステップＳ１９において、車両が停止しているか、あるいは車両速度ｖが所定の速度しきい値より小さいか否かが検査される。これが満たされると、同様に運転者による手動操作が許される。他の場合には、運転者による手動操作は許されない（ステップＳ２０）。

本発明による制御装置の一実施形態を示す模式図。 本発明による自動変速機制御のステップを示すフローチャート。 本発明による自動変速機制御のステップを示すフローチャート。

符号の説明

１ 自動変速機
２ 制御ユニット
３ 動作制御モジュール
４ スイッチ
５ 入力端
６ スイッチ
７ セレクタレバー
８ 第１変速機制御速度段
９ 速度段手動セレクタ
１０ 記憶装置
１１ キックダウン・スイッチ
１２ 入力端
１３ ボタン
１４ 第２変速機制御器
１５ 速度段手動セレクタ
Ｄ 前進走行レンジ
Ｒ 後進走行レンジ
ｖ 速度

Claims (16)

1. セレクタレバー（７）及び／又は第１変速機制御器（８）により発せられた信号を受信可能な制御ユニット（２）を有し、第１変速機制御器（８）の信号が、自動変速機（１）が手動操作可能となるように、橋渡しできるように構成された、自動車における自動変速機（１）の制御装置において、
   自動変速機（１）の手動操作が、車両が所定の限界速度より小さな速度（ｖ）を有するときしかできないように構成されている、ことを特徴とする自動車における自動変速機の制御装置。
2. セレクタレバー（７）が「前進走行レンジＤ」と異なる位置をとっているときしか自動変速機（１）の手動操作ができないように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 自動変速機（１）の手動操作が、セレクタレバー（７）が「前進走行レンジＤ」及び／又は「後進走行レンジＲ」と異なる位置をとっているときしかできないように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 車両が停止状態にあるとき、及び／又は、制御装置及び／又は自動変速機における障害が検出されたときしか自動変速機（１）の手動操作ができないように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 第１の変速機制御器（８）が相対的に低い燃料消費を達成可能となるように車両を操作するための制御プログラム及び／又はデータ領域を保持した記憶装置（１０）を有する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の装置。
6. キックダウン・スイッチ（１１）の作動により引き起こされた信号を処理しない、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の装置。
7. セレクタレバー（７）の位置を後進走行レンジ「Ｒ」にした際、車両が複数の後進段のうちの特定の後進段だけでしか作動できないように構成されている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の装置。
8. 当該装置によって少なくとも第２変速機制御器（１４）の信号が受信され、その変速機制御器（１４）の信号を、自動変速機（１）が車両速度（ｖ）ないしセレクタレバー位置とは無関係に手動操作作可能となるように橋渡しできる、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の装置。
9. 第１変速機制御器（８）の信号と、第２変速機制御器（１４）の信号のいずれかを選択可能となっている、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 第１変速機制御器（８）の信号と、第２変速機制御器（１４）の信号のいずれかの選択を、スイッチ（４）によって操作可能となっている、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. スイッチ（４）がキースイッチとして形成され、車両の運転室に配置されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. スイッチ（４）がプログラムスイッチとして形成され、該プログラムスイッチが、車両生産ないし変速機生産の最終段階において、あるいは顧客によって、プログラミング装置によって用途固有に切り換え可能となっている、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 商用車の自動変速機を制御するために形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の装置によって自動変速機を制御する、ことを特徴とする自動変速機の制御方法。
15. 車両が所定の限界速度より小さい速度（ｖ）で走行している場合と、制御装置及び／又は自動変速機自体に障害が検出された場合のいずれかの場合に、はじめて自動変速機の制御の自動制御から手動制御への切換が許される、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 請求項１５に記載の制御機能が、車両の使用者によって手動で、あるいはプログラミング装置によって切り換えられるスイッチ（４）の設定によって行われる、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。

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