JP2022011922A - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速操作の際、ダイレクトなシフトフィーリングを運転者に与えることができ、旋回中に車両の挙動に影響を与えにくい車両の変速制御装置を提供する。【解決手段】車両の変速制御装置１８において、検出部２０は、車両の横加速度を検出する。変速制御部４０は、運転者の変速操作に応じて自動変速機の変速段を変更する。変速速度制御部４２は、第１モードにおいて、変速制御部４０による変速段の変速速度を第１速度Ｖ１に制御し、第２モードにおいて、検出された横加速度が閾値未満である場合、変速速度を第１速度Ｖ１より高い第２速度に制御し、検出された横加速度が閾値以上である場合、変速速度を第２速度より低く制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、運転者によるシフト操作に応じて変速制御を行う車両の変速制御装置に関する。

特許文献１は、スポーツモードでは、運転者のアクセルワークに対する出力トルクのレスポンスが非スポーツモードよりもよい車両を開示する。

特開２０１９－１２６１８２号公報

運転者によるシフトレバーなどのシフト操作に応じて、無段変速機の変速段を予め定められた複数の変速段の１つに１段ずつアップシフトまたはダウンシフトする変速制御が知られている。この変速制御は、シーケンシャルシフトともよばれる。スポーツモードでは、シーケンシャルシフトによる変速のレスポンスを通常モードより向上させ、変速による加速度変化をより大きく発生させることで、ダイレクトなシフトフィーリングを運転者に与える制御が考えられる。しかし、車両の旋回中に大きな加速度変化を発生させると、車両の挙動に影響を及ぼす可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、変速操作の際、ダイレクトなシフトフィーリングを運転者に与えることができ、旋回中に車両の挙動に影響を与えにくい車両の変速制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両の変速制御装置は、車両の横加速度を検出する検出部と、運転者の変速操作に応じて自動変速機の変速段を変更する変速制御部と、第１モードにおいて、前記変速制御部による変速段の変速速度を第１速度に制御し、第２モードにおいて、検出された横加速度が閾値未満である場合、前記変速速度を前記第１速度より高い第２速度に制御し、検出された横加速度が閾値以上である場合、前記変速速度を前記第２速度より低く制御する変速速度制御部と、を備える。

本発明によれば、変速操作の際、ダイレクトなシフトフィーリングを運転者に与えることができ、旋回中に車両の挙動に影響を与えにくい車両の変速制御装置を提供できる。

実施の形態の変速システムの概略的な構成を示す図である。 シフト装置の斜視図である。 実施の形態のスポーツモードにおける変速速度と左右加速度または前後加速度の関係を示す図である。 図１の変速システムにおいて、スポーツモードで変速段「３」から変速段「４」にシーケンシャルシフト操作が行われた場合のプライマリプーリの回転数と前方向加速度の一例を示す図である。 図１の変速制御装置の変速制御処理を示すフローチャートである。

図１は、実施の形態の変速システム１の概略的な構成を示す。変速システム１は、車両に搭載される。変速システム１は、エンジン１０、トルクコンバータ１２、無段変速機１４、油圧制御装置１６、変速制御装置１８、検出部２０、エンジン回転数センサ２２、車速センサ２４、アクセル開度センサ２６、第１回転数センサ２８、第２回転数センサ３０、シフト位置センサ３２およびスポーツスイッチ３４を備える。

トルクコンバータ１２は、周知の構成を有し、エンジン１０の駆動力を無段変速機１４に伝達する。無段変速機１４は、周知の構成を有するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）であり、トルクコンバータ１２を介して供給されたエンジン１０の駆動力を無段階に変速して出力軸へ伝達する。出力軸に伝達された駆動力で車輪が駆動される。無段変速機１４は、自動変速機ともよべる。

図示は省略するが、無段変速機１４は、金属ベルトと一対のプーリとを備え、油圧制御装置１６から供給される油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的な無段階の変速を実現するよう構成されている。入力軸に取り付けられた入力側のプライマリプーリおよび出力軸に取り付けられた出力側のセカンダリプーリに無端金属ベルトが巻き掛けられている。プライマリプーリおよびセカンダリプーリは、溝幅を無段階に変更可能な１対のシーブをそれぞれ備える。この溝幅を油圧によって変化させることで、プライマリプーリおよびセカンダリプーリそれぞれに対する無端金属ベルトの巻き掛け半径を変更し、これにより入力軸と出力軸との回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。

油圧制御装置１６は、変速制御装置１８の制御にしたがって無段変速機１４に供給する油圧を制御する。

変速制御装置１８は、油圧制御装置１６を介して、車両の運転状態に基づいて無段変速機１４の変速比を制御する。変速制御装置１８は、車両の運転状態を検出する検出部２０、エンジン回転数センサ２２、車速センサ２４、アクセル開度センサ２６、第１回転数センサ２８、第２回転数センサ３０、シフト位置センサ３２およびスポーツスイッチ３４のそれぞれから検出値を受信する。変速制御装置１８は、受信した各検出値に基づいて無段変速機１４の変速比を制御する。

検出部２０は、車両に設けられた加速度センサ３８を含み、車両の前後方向の加速度と左右方向の加速度（以下、横加速度ともよぶ）を検出する。

第１回転数センサ２８は、無段変速機１４のプライマリプーリの回転数を検出する。第２回転数センサ３０は、無段変速機１４のセカンダリプーリの回転数を検出する。

図２は、シフト装置８０の斜視図である。シフト装置８０は、車両の運転席の近傍、たとえばセンターコンソールに配置される。シフト装置８０にはシフトレバー８２が変位操作可能に設けられている。シフト装置８０には、リバース（Ｒ）位置、ニュートラル（Ｎ）位置、ドライブ（Ｄ）位置、および、シーケンシャル（Ｓ）位置が設定されており、運転者が所望の変速位置へシフトレバー８２を変位させることができる。シフト位置センサ３２は、これらリバース（Ｒ）位置、ニュートラル（Ｎ）位置、ドライブ（Ｄ）位置、シーケンシャル（Ｓ）位置、後述する「＋」位置、「－」位置のいずれにシフトレバー８２が位置しているか検出する。

シフトレバー８２がドライブ（Ｄ）位置に操作された場合、自動変速モードに設定され、無段変速動作が行われる。

シフトレバー８２がシーケンシャル（Ｓ）位置に操作された場合、手動変速モードに設定され、有段変速動作が行われる。つまり、変速比が段階的に制御される。手動変速モードは、有段変速モードまたはシーケンシャルシフトモードともよべる。シーケンシャル（Ｓ）位置の前後には「＋」位置と「－」位置が設けられている。「＋」位置は、マニュアルアップシフトの際にシフトレバー８２が操作される位置であり、「－」位置は、マニュアルダウンシフトの際にシフトレバー８２が操作される位置である。シフトレバー８２がシーケンシャル（Ｓ）位置にあるとき、シフトレバー８２がシーケンシャル（Ｓ）位置を中立位置として「＋」位置または「－」位置に操作されると、無段変速機１４の変速段がアップまたはダウンされる。この操作をシーケンシャルシフト操作とよぶ。具体的には、「＋」位置への１回の操作ごとに変速段が１段ずつアップされる。一方、「－」位置への１回の操作ごとに変速段が１段ずつダウンされる。つまり、変速制御装置１８は、運転者のシーケンシャルシフト操作に応じて、無段変速機１４の変速段を予め定められた複数の変速段の１つに１段ずつアップシフトまたはダウンシフトする。

図１に戻る。スポーツスイッチ３４は、車両の運転席の近傍に設けられ、運転者の操作によりオンまたはオフに切り替えられる。スポーツスイッチ３４がオフの場合、車両の走行モードが通常モードに設定される。通常モードは第１モードに相当する。スポーツスイッチ３４がオンの場合、走行モードがスポーツモードに設定される。スポーツモードは第２モードに相当する。スポーツモードでは、アクセル操作に対してエンジン出力の応答性を通常モードより高め、かつ、シーケンシャルシフト操作に対して変速のレスポンスを通常モードより高める。これにより、運転者はスポーツ走行を楽しむことができる。

変速制御装置１８は、変速制御部４０と変速速度制御部４２を有する。変速制御装置１８は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成される。変速制御装置１８の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。変速制御装置１８は、ハードウェア資源としてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有する。ＲＯＭは、ソフトウェア資源として各種制御プログラム、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等を記憶している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。

（自動変速モード）
自動変速モードでは、変速制御部４０は、アクセル開度センサ２６で検出されたアクセル開度と、車速センサ２４で検出された車速から、運転者が必要とする目標エンジン出力を決定して、目標エンジン出力をエンジン１０の最適燃費線上で実現できるようにプライマリプーリの目標回転数を決定する。変速制御部４０は、第１回転数センサ２８で検出されたプライマリプーリの回転数が目標回転数になるように、油圧制御装置１６を制御して無段階の変速を実行する。

エンジン１０を制御する図示しないＥＣＵは、目標エンジン出力とエンジン回転数により目標エンジントルクを決定し、スロットル開度を制御する。このような制御が行われるので、無段変速機１４を搭載した車両では、エンジン出力を効率的に引き出すことが可能で、燃費および走行性能の向上を図ることが可能な変速動作を実現できる。

（手動変速モード）
変速制御部４０は、手動変速モードで用いられる変速段ごとのプライマリプーリの回転数と車速の関係を示す変速マップを保持している。変速制御部４０は、シフト位置センサ３２でアップシフト操作またはダウンシフト操作が検出された場合、車速センサ２４で検出された車速と変速マップにもとづいてプライマリプーリの第１目標回転数を設定する。変速制御部４０は、第１回転数センサ２８で検出されたプライマリプーリの回転数が第１目標回転数になるように、油圧制御装置１６を制御して変速段を切り替える変速を実行する。

変速速度制御部４２は、シフト位置センサ３２でアップシフト操作またはダウンシフト操作が検出された場合、走行モード、および、スポーツモードでは検出部２０で検出された加速度に基づいて、変速段の変速速度を制御する。

変速速度は、ある変速段から別の変速段への変速制御中の変速比の変化速度である。つまり、変速速度は、単位時間あたりの変速比の変化量である。変速速度を高くするほど、変速中の車両の加速度の変化が大きくなり、運転者に対して与える変速感を強調できる。そのため、基本的にはスポーツモードでは通常モードよりも変速速度を高くする。変速速度の制御の詳細は後述する。

変速速度制御部４２は、アップシフト操作またはダウンシフト操作が検出された場合、走行モードが通常モードであれば、変速速度を予め定められた第１速度Ｖ１に制御する。第１速度Ｖ１は、変速中に加速度変化がほとんど発生しない値に設定される。通常モードでは、運転者は変速による加速度変化を体感し難い。

図３は、実施の形態のスポーツモードにおける変速速度と左右加速度または前後加速度の関係を示す。変速速度制御部４２は、走行モードがスポーツモードであり、検出された左右加速度が第１閾値Ｔｈ１未満であり、かつ、検出された前後加速度が第２閾値Ｔｈ２未満である場合、変速速度を予め定められた第２速度Ｖ２に制御する。第２速度Ｖ２は、第１速度Ｖ１より高い。第２速度Ｖ２は、通常モードと比べて変速中に加速度変化が大きく発生する値に設定される。そのため、運転者は変速による加速度変化を体感できる。

変速速度制御部４２は、走行モードがスポーツモードであり、検出された左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合、変速速度を第２速度Ｖ２より低く制御する。この場合の変速速度は、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１より大きいほど低くなる。

スポーツ走行中の車両は、カーブで旋回中、タイヤのグリップ限界に近い状態である可能性がある。この状態で運転者がシーケンシャルシフト操作を行った場合、第２速度Ｖ２の変速速度で比較的大きな加速度変化を発生させると仮定すると、既述のように車両の挙動に影響を及ぼす可能性がある。そこで、変速速度を第２速度Ｖ２より低く制御することで、加速度の時間変化率が所定値以内に制御され、旋回中に車両の挙動に影響を与えにくくできる。

また、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１より大きい範囲では、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１に近いほど、変速速度は第２速度Ｖ２に近づき、加速度変化を大きく発生させることができ、旋回中の車両挙動の安定性とダイレクトなシフトフィーリングを両立させることができる。

変速速度制御部４２は、走行モードがスポーツモードであり、検出された前後加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である場合、変速速度を第２速度Ｖ２より低く制御する。この場合の変速速度は、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２より大きいほど低くなる。

スポーツ走行中の車両は、たとえばコーナー進入直前のブレーキにより減速度が比較的大きく、タイヤのグリップ限界に近い状態である可能性がある。この状態で運転者がシーケンシャルシフト操作を行った場合、第２速度Ｖ２の変速速度で比較的大きな加速度変化を発生させると仮定すると、車両の挙動に影響を及ぼす可能性がある。そこで、変速速度を第２速度Ｖ２より低く制御することで、加速度の時間変化率が所定値以内に制御され、車両の挙動に影響を与えにくくできる。

また、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２より大きい範囲では、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２に近いほど、変速速度は第２速度Ｖ２に近づき、加速度変化を大きく発生させることができ、制動中の車両挙動の安定性とダイレクトなシフトフィーリングを両立させることができる。

左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上であり、かつ、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である場合、左右加速度にもとづいて設定される変速速度と、前後加速度にもとづいて設定される変速速度のうち小さい方を変速速度として採用してよい。

第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２は、同一でもよいし、異なってもよい。第１速度Ｖ１、第２速度Ｖ２、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である範囲の変速速度の傾き、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である範囲の変速速度の傾き、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２は、実験やシミュレーションにより適宜設定できる。

次に、変速システム１の動作を説明する。図４は、図１の変速システム１において、スポーツモードで変速段「３」から変速段「４」にシーケンシャルシフト操作が行われた場合のプライマリプーリの回転数と前方向加速度の一例を示す。

変速速度が第２速度Ｖ２の場合のプライマリプーリの回転数Ｎｐを実線で示し、変速速度が第２速度Ｖ２より低い第３速度Ｖ３の場合のプライマリプーリの回転数Ｎｐ’を破線で示す。プライマリプーリの回転数ＮｐとＮｐ’は、図示する範囲ではエンジン回転数とほぼ等しい。

図４の横軸は時間である。時刻ｔ１でアップシフト操作が検出され、変速段を示す信号は「３」から「４」に切り替わる。時刻ｔ１まで、プライマリプーリの回転数ＮｐとＮｐ’はほぼ一致しているとする。

時刻ｔ１以降、変速制御部４０は、車速と変速マップにもとづいて変速段「４」に対応するプライマリプーリの第１目標回転数Ｔ１を逐次導出する。プライマリプーリの第１目標回転数Ｔ１は、変速制御の終了時点でプライマリプーリの回転数Ｎｐが一致すべき回転数である。

まず、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１未満であり、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２未満であり、変速速度が第２速度Ｖ２である場合を説明する。

変速速度制御部４２は、時刻ｔ１以降、第１目標回転数Ｔ１と第２速度Ｖ２にもとづいて、変速速度が第２速度Ｖ２に近づくようにプライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２を逐次導出する。プライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２は、時間経過とともにプライマリプーリの第１目標回転数Ｔ１に近づき、時刻ｔ３で第１目標回転数Ｔ１に一致する。

プライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２は、変速比の変化中に変速速度を制御するための目標値であり、変速制御部４０は、検出されたプライマリプーリの回転数Ｎｐがプライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２に近づくように無段変速機１４を制御する。

プライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２の低下により、時刻ｔ１から遅れた時刻ｔ２を過ぎるとプライマリプーリの回転数Ｎｐが急速に低下し始める。これにより、車両の前方向加速度Ｇが増加する。よって、運転者はシフトチェンジが行われたことを体感できる。

時刻ｔ３付近で、プライマリプーリの回転数Ｎｐはプライマリプーリの第１目標回転数Ｔ１と第２目標回転数Ｔ２に一致し、変速段「４」に切り替わり、変速制御が終了する。時刻ｔ１から時刻ｔ３までが変速に要した時間である。

次に、車両が旋回中で左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上であり、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２未満であり、変速速度が第３速度Ｖ３である場合を説明する。

変速速度制御部４２は、時刻ｔ１以降、第１目標回転数Ｔ１と第３速度Ｖ３にもとづいて、変速速度が第３速度Ｖ３に近づくようにプライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２’を逐次導出する。プライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２’は、時間とともにプライマリプーリの第１目標回転数Ｔ１に近づき、時刻ｔ３より遅い時刻ｔ４で第１目標回転数Ｔ１に一致する。

プライマリプーリの第２目標回転数Ｔ２’の低下により、時刻ｔ２から遅れてプライマリプーリの回転数Ｎｐ’が回転数Ｎｐよりも緩やかに低下し始める。そのため、前方向加速度Ｇ’は実質的に一定である。よって、旋回中に車両の挙動に影響を与えにくくできる。

時刻ｔ４付近で、プライマリプーリの回転数Ｎｐ’はプライマリプーリの第１目標回転数Ｔ１と第２目標回転数Ｔ２’に一致し、変速段「４」に切り替わり、変速制御が終了する。時刻ｔ１から時刻ｔ４までが変速に要した時間である。変速速度が低いとは、変速に要した時間が長いともいえる。時刻ｔ４以降、プライマリプーリの回転数ＮｐとＮｐ’はほぼ一致している。

図５は、図１の変速制御装置１８の変速制御処理を示すフローチャートである。この処理は、手動変速モードで繰り返し実行される。シーケンシャルシフト操作がなければ（Ｓ１０のＮ）、Ｓ１０に戻る。シーケンシャルシフト操作がある場合（Ｓ１０のＹ）、スポーツスイッチ３４がオンであり（Ｓ１２のＹ）、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１より小さく、かつ、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２より小さければ（Ｓ１４のＹ）、変速制御部４０は、第２速度Ｖ２の変速速度で変速制御を実行し（Ｓ１６）、プライマリプーリの回転数が第１目標回転数に達することで変速制御を終了し（Ｓ１８）、処理を終了する。

Ｓ１４で左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上であるか、または、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２以上であれば（Ｓ１４のＮ）、変速制御部４０は、加速度に応じた第２速度Ｖ２より低い変速速度で変速制御を実行し（Ｓ２０）、Ｓ１８に移る。

Ｓ１２でスポーツスイッチ３４がオンでない場合（Ｓ１２のＮ）、変速制御部４０は、第１速度Ｖ１の変速速度で変速制御を実行し（Ｓ２２）、Ｓ１８に移る。

実施の形態によれば、スポーツモードにおいて、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１未満である場合、シーケンシャルシフト操作に応じた変速段の変速速度を第１速度Ｖ１より高い第２速度Ｖ２に制御するので、通常モードよりもダイレクトなシフトフィーリングを運転者に与えることができる。

また、スポーツモードにおいて、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合、変速速度を第２速度Ｖ２より低く制御するので、車両の旋回時に、変速による加速度変化を抑制でき、車両の挙動に影響を与えにくくできる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば実施の形態では、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１より大きいほど変速速度は低く、前後加速度が第２閾値Ｔｈ２より大きいほど変速速度は低いが、左右加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合と前後加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である場合の変速速度は、第２速度Ｖ２より低い一定値でもよい。この一定値は、通常モードの第１速度Ｖ１と等しくてもよい。この変形例では、制御を簡素化できる。

検出部２０は前後加速度を検出せず、前後加速度を変速速度の制御に用いなくてもよい。この場合、制御を簡素化できる。

変速速度制御部４２は、検出部２０で検出された左右加速度と前後加速度を合成し、合成された加速度が閾値未満である場合、変速速度を第２速度Ｖ２に制御し、合成された加速度が閾値以上である場合、変速速度を第２速度Ｖ２より低く制御してもよい。この場合、変速システム１の構成の自由度を向上できる。

無段変速機１４はベルト式のものに限らず、例えばトロイダル式の無段変速機であってもよい。

実施の形態ではセンターコンソールに備えられたシフトレバー８２によって手動変速モードでの変速操作が行われるが、ステアリングにシフトレバーが配置されたパドルシフトタイプのシフト装置によって手動変速モードでの変速操作が行われてもよい。

１…変速システム、１４…無段変速機、１８…変速制御装置、２０…検出部、２２…エンジン回転数センサ、２４…車速センサ、２６…アクセル開度センサ、２８…第１回転数センサ、３０…第２回転数センサ、３２…シフト位置センサ、３４…スポーツスイッチ、３８…加速度センサ、４０…変速制御部、４２…変速速度制御部。

Claims (1)

1. 車両の横加速度を検出する検出部と、
   運転者の変速操作に応じて自動変速機の変速段を変更する変速制御部と、
   第１モードにおいて、前記変速制御部による変速段の変速速度を第１速度に制御し、第２モードにおいて、検出された横加速度が閾値未満である場合、前記変速速度を前記第１速度より高い第２速度に制御し、検出された横加速度が閾値以上である場合、前記変速速度を前記第２速度より低く制御する変速速度制御部と、
   を備えることを特徴とする車両の変速制御装置。

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