JP3264931B2 - 自動変速機の制御方法 - Google Patents

自動変速機の制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、走行中にセンサ信号を受ける電子制御ユニ
ットによって制御されるクラッチを有する自動車におけ
る自動変速機の制御方法に関するものである。
自動変速機においては、ある１つの変速特性を正また
は負の方向に超過すると変速が開始される。変速特性は
例えば自動車速度とスロットルバルブの位置との関数で
ある。通常、ドライバは、例えば、３つの変速プログラ
ムのうちから押しボタンスイッチによって選択すること
ができる。
ドイツ特許出願公開第3922051号明細書は自動変速機
の制御方法を開示している。この文献には、実際の自動
車パラメータが第１パラメータ「走行動作」を決定する
方法が記載されている。実際の自動車パラメータは、エ
ンジン速度、スロットルバルブ位置、斜行加速度、自動
車速度およびこれから誘導される縦方向加速度または縦
方向減速度である。走行動作は、５つの変速プログラム
のうちから１つのプログラムを選択する。ここでは特定
の走行状態が考慮されていないことが欠点である。
本発明の課題は、特定の走行状態に対して可変的に反
応する自動変速機の制御方法を提供することにある。
この課題は本発明によれば、センサ信号から、ギヤ選
択動作の重みづけされた値、過剰エンジントルクの重み
づけされた値、曲率半径の重みづけされた値、およびブ
レーキ動作の重みづけされた値から決定される、走行動
作を表す第１パラメータを決定するステップと、市街地
走行状態、トレーラー走行状態、および山道走行状態を
含む評価表から決定される、走行状態を表す第２パラメ
ータを決定するステップと、第１パラメータおよび第２
パラメータに基づいて、複数の可能変速プログラムの中
から１つの変速プログラムを選択するステップと、自動
車の始動操作、自動車のブレーキ操作、および自動車の
負荷切替のそれぞれの回数を積算し、積算値を生成する
ステップと、積算値が最小下限値ゼロに達するまで積算
値を周期的に減少させるステップと、積算値が第１限界
値を超えるやいなや走行状態を市街地走行状態に説明す
るステップとを備えることを特徴とする。こうすること
により、曲線路におけるアップシフトまたは安全臨界の
ダウンシフトを有効に防止することができる。
高いギヤ選択動作は、よりよい加速挙動を達成し、ま
たはエンジンのブレーキ作用を使いきるために意図的に
手動で変速点に作用するドライバを特徴づけるものであ
る。高い過剰エンジントルクはスポーツドライバの１つ
の型を特徴づける。エンジントルク過剰度は、エンジン
トルクと抵抗力に打ち勝つために必要なトルクとの差異
から生じる。ブレーキ動作は、ドライバが加速も制動も
しない時間間隔全体を説明する。この時間間隔はドラフ
トからスラストへの変換と共に始まり、ブレーキ動作の
実施と共に終了する。長い時間間隔は穏やかな運転態様
を特徴づける。短い時間間隔はスポーツドライバを特徴
づける。
本発明の実施態様においては、変速プログラムの選択
が第２パラメータに依存して実施される。これらの第２
パラメータは走行状態全体、すなわち市街地走行状態、
山道走行状態およびトレーラ走行状態から設定される。
市街地走行に際しては、高性能エンジンは必ずしもエ
ンジン性能全部を必要とするわけではない。それ自体が
パラメータとしての市街地走行は燃料消費率すなわち燃
費が適正化される利点を有する。これは例えば、自動車
が第２ギヤで発進することによって達成される。従って
自動変速機のクリープ傾向も低減される。消費率低下の
他の手段はシリンダ切り離しである。
先行技術の方法においては、単に走行抵抗の増大のみ
が認識されている。山道走行やトレーラ走行における走
行抵抗の識別は、相異なる変速プログラムによってこれ
に対応できるという利点を示す。山道走行においては、
変速機は、より高い自動車速度で隣接上位のギヤにシフ
トする。このようにして、小負荷設定における振り子シ
フトが避けられる。一定負荷位置の設定に際してアップ
シフト後にエンジンの駆動力が自動車の抵抗力全体より
も低ければ振り子シフトが生じる。自動車はもはや加速
されず自動車速度が低下する。ダウンシフトにより変速
特性が超過するまで、この自動車速度は低下する。変速
機は次の低いギヤ位置にシフトする。このギヤ位置にお
ける駆動力が自動車抵抗力より大であるので、自動車は
再び加速される。アップシフトに対して変速特性が再び
超過されるまで自動車は加速する。このようなギヤ間の
振り子シフトは不愉快な感じを与える。トレーラ走行に
際しては、アップシフト特性とダウンシフト特性の間の
ヒステリシスが増大される。この場合、一方では、これ
によって加速挙動が改善され、他方ではロウギヤへのシ
フト後にトレーラの滑動作用が低減される利点がある。
本発明の他の実施態様においては、走行状態としての
市街地走行、山道走行およびトレーラ走行が評価表の入
力を成す。この評価表によって第２パラメータが確定さ
れる。これは同時に２つの走行状態が生じる場合にその
一方が優先されるという利点を示す。例えば同時にトレ
ーラ走行を伴なう市街地走行の場合、トレーラ走行状態
が第２パラメータとして設定される。
本発明のさらに他の実施態様において、走行ペダルを
完全に踏んでキックダウンスイッチを押すことにより、
性能指向変速プログラムへの移行が生じるものとして提
案されている。これは、最高変速点を有する変速プログ
ラムに切り替えられるので、このような移行が絶対的に
生じる。他の可能性は段階的移行、例えば２段階移行で
ある。
両パラメータによる１つの変速プログラムの選択によ
って求められた変速点の制御と共に、変速頻度を低減さ
せることも好ましいことである。
これは、スロットルバルブの変化率が負であり、かつ
合計値が設定値を超過していれば、次の上位のギヤ位置
へのシフトが実施されないことによって達成される。駆
動走行が認識された後に第１時間間隔が経過するまでは
シフトが実行されない。同様にカーブ走行の認識に際し
てアップギヤは生じない。曲率半径が第１設定値を超え
るとカーブ走行状態が設定される。曲率半径は、例えば
４ホイールの回転数（回転速度）の差異、またはスティ
アリング・アングルから計算される。パラメータが第２
設定値を下回ると、カーブ走行がリセットされる。第２
時間間隔の経過後に、アップギヤが許可される。
本発明の他の実施態様によれば、変速機は山道走行に
際してギヤを隣接下位のギヤ位置にシフトする。これは
ドライバが選択レバーによってローギヤを手動で選択す
る必要がなく、エンジンのブレーキ作用が使用される利
点がある。スロットルバルブ信号がゼロまたはほぼゼロ
であって、ブレーキ作用が実施されておらず、また実際
の自動車加速が第１時点t1と第２時点t2において設定値
より大であれば、山道走行状態が設定される。この設定
値はエンジン速度と実際ギヤとの関数である。設定値は
平地での惰行走行に際して自動車の減速を示し、例えば
テストによって見出される。ドライバによってブレーキ
がかけられた合計値が設定値を超えると隣接下位のギヤ
位置へのダウンシフトが行われる。この合計値は次の２
つの加算項から得られる。第１加算項は時点t1における
実際自動車加速度マイナス時点t1における設定値として
得られる差分から得られる。同様に第２加算項は時点t2
における実際自動車加速度マイナス時点t2における設定
値として得られる差分から計算される。さらにこれらの
加算項を重みづけすることが提案される。ドライバがア
クセルペダルを踏み、またスロットルバルブ値が設定値
より例えば10％大であれば、合計値から定期的に一定量
が減算される。この減算量は相互に重みづけされた２つ
の加算項から計算される。第１加算項は時点t3における
実際自動車加速度マイナス時点t3における設定値として
得られる差分から得られる。同様に第２加算項は時点t4
における実際自動車加速度マイナス時点t4における設定
値として得られる差分から計算される。合計値が限界値
を下回ると、計算値はゼロにリセットされ、最初の選択
レバー位置に戻される。こうして山道走行状態がリセッ
トされる。
本発明のさらに他の実施態様によれば、ブレーキ減速
が設定値を超えるとダウンシフトが行われる。この設定
値は一方ではギヤに依存し、他方では減速時間の関数で
ある。減速時間は、スロットルバルブがゼロまたはほぼ
ゼロになった後に開始し、ブレーキ作用が実施された時
に終了する。従って、エンジンブレーキ効果に基づく短
時間減速の必要が満たされ、またカーブから出る際にカ
ーブ末端において加速できる利点がある。
添付図面は本発明による制御方法の実施例を説明する
ためのものである。
添付図面において、 第１図は自動変速機のシステム構成図である。
第２図は変速特性線図の選択に関するブロックダイヤ
グラムである。
第３図は、トレーラ走行状態および山道走行状態を説
明するためのダイヤグラムである。
第４図は評価図表の一例である。さらに、 第５図は変速特性の一例を示す図表である。
第１図はエンジン１と駆動軸２によって連結された自
動変速機３を示すものである。この自動変速機３は図示
されていないクラッチを有する。このクラッチは図示さ
れていない電磁弁によって駆動され、この電磁弁は油圧
制御装置４の中に格納されている。同様に油圧制御装置
４の中に、図示されていない電磁圧力コントローラが配
置されている。電磁弁と電磁圧力コントローラは電子制
御装置５によって制御される。電子制御装置５は、入力
部、出力部、メモリおよびプロセッサなど、マイクロプ
ロセッサシステムの通常部品を含む。電子制御装置５に
対する入力は自動車速度信号６、スロットルバルブ信号
７、エンジン速度信号８、エンジントルク信号９または
エンジントルクを計算するための信号、例えばインジェ
クションタイミイング、４輪回転速度信号10、スティア
リングアングル信号11、停止ライトスイッチまたはブレ
ーキ圧スイッチからのブレーキ信号12、ギヤ選択スイッ
チ信号13および図示されていないキックダウンスイッチ
信号である。
第２図には、変速特性線図31の選択に関するブロック
ダイヤグラムを示す。変速特性線図31は、走行動作を表
す第１パラメータK1、および走行状態を表す第２パラメ
ータK2の２つのパラメータから選択される。パラメータ
K1のための入力信号は、エンジン速度信号８、エンジン
トルク信号９、４輪回転速度信号10、ブレーキ信号12、
ギヤ選択スイッチ信号13である。エンジン速度信号８は
ディジタルフィルタ14を通される。このフィルタ14を通
されたエンジン速度信号８は特性線図19を介してギヤに
依存して重みをつけられ第１値W1に変換される。エンジ
ントルク信号９はディジタルフィルタ15を通され、特性
線図20を介して重みづけされた第２値W2を決定する。４
輪回転速度信号10から減算によって曲率半径が計算され
る。また曲率半径はスティアリングアングル信号11から
も計算することもできる。この曲率半径はディジタルフ
ィルタ16を通されて、特性線図21を介して重みづけら
れ、第３値W3に変換される。ブレーキ信号12がブレーキ
動作のタイミングを決定するために用いられる。このタ
イミングは駆動走行から惰行走行へと自動車の加速チェ
ンジと共に開始される。そして、このタイミングはドラ
イバがブレーキをかけ停止ライト信号が出され、または
ブレーキ圧が所定値を超えると終了する。
ブレーキ信号はディジタルフィルタ17を通される。デ
ジタルフィルタ17の出力値は特性線図22によって重みづ
けされ、第４値W4に変換される。ギヤ選択スイッチ信号
13は積算器18に導入される。この積算値18の中では、ギ
ヤチェンジの回数が積算される。積算器18の内容は周期
的に減少させられる。例えば、一定値を減算するか、ま
たは計数された値に１より小さい係数を乗算することに
よって減少させられる。この計算結果は特性線図23によ
って重みづけされ、値W5に変換される。
値W1ないし値W5の大きさは０ないし１の範囲内にあ
る。関数ブロック24の中でこれらの値の中から最大値が
選定され、次にフィルタ25を通される。フィルタ25の出
力値は０ないし１の範囲内の値である。特性線26によっ
て、これらの値に対して走行動作を表す第１パラメータ
K1が与えられる。パラメータK1は１ないし５の間の大き
さをとることができる。その低い値は燃料消費率最適化
走行状態を意味し、その高い値は高性能（高出力）走行
状態を意味する。特性曲線26はヒステリシス曲線であ
る。これにより、入力値の僅少な変動に際してパラメー
タK1が絶えず前後に変化することが避けられる。
第２パラメータK2のための入力値は、市街地走行状態
27、トレーラ走行状態28および山道走行状態29のいずれ
かを示す走行状態である。市街地走行状態27の入力条件
は、自動車速度が他方の村落中の法定速度制限以下にあ
ることである。この速度範囲のもとで、始動操作、ブレ
ーキ操作および負荷切替の回数が計数される。負荷切替
は自動車の駆動走行から惰行走行への、またはその逆の
加速の切替である。積算値が第１限界値を超えると、市
街地走行状態27が設定される。オーバーフローに対する
防護策として、積算値が周期的に減少される。この減少
は例えば一定値を減算したり、または計数値に１より小
さい係数を乗じたりすることによって実施される。積算
値が第２限界値を下まわるやいなや、市街地走行状態27
がリセットされる。トレーラ走行状態28および山道走行
状態29は第３図に関連して説明する。
３つの走行状態27ないし29は評価表30への入力値であ
る。これらの入力値は評価表30によって論理的に相互に
結合される。これら３つの走行状態から評価表30に対す
る８つの入力組合わせが得られる。評価表30において
は、これらの８つの組合わせに対して、第２パラメータ
K2の可能な４つの初期状態が対応させられる。評価表30
の１つの実施態様を第４図に示す。
第３図においては、山道走行状態および／またはトレ
ーラ走行状態において走行抵抗の増大態様が相違してい
ることを示す。先行技術の方法においては単に走行抵抗
の増大のみが検出されている。定常走行状態における走
行抵抗が計算されている。走行速度が限界速度を例えば
10km/h超え、ブレーキをかけずギヤシフトのない状態で
は、定常走行状態が存在する。第１時点t1において、過
剰入力パワーが計算される。この過剰入力パワーは、エ
ンジンの実際入力パワーマイナス平地における種々の走
行抵抗の合計から成る。走行抵抗の合計は伝動抵抗、転
動抵抗、空気抵抗および加速抵抗から計算される。個々
の抵抗は自動車の固有定数と時点t1における自動車速度
６とから構成される。エンジントルクは例えばエンジン
制御用の電子制御装置５の中において真の情報として存
在することができ、あるいは計算されうる。エンジント
ルクの計算は、周知の技術に従い、電子制御装置５がエ
ンジン回転速度信号８およびインジェクション時間に比
例する信号から特性線図を介して、このトルクを計算す
ることによって実施される。時点t1における過剰入力パ
ワーは座標ａ（１）とdF（１）との交点Ａによって示さ
れる。次に第２時点t2において過剰入力パワーが同様に
計算される。これは座標ａ（２）とdF（２）との交点Ｂ
によって与える。これらの２点ＡとＢは単一の数学的相
関関係によって相互に結合される。図では直線結合が示
されている。この直線の傾斜は自動車質量と同一意義を
有する。点ａ＝０における縦座標は自動車質量×地上加
速度×自動車上昇角度のサイン（正弦）の積と同意義で
ある。
このようにして得られた係数がプロージビリティ（も
っともらしさ）に関して検査される。直線の最小勾配と
最大勾配の区域は自動車の質量によって決定される。自
動車の空重量が下限の破線32を決定する。自動車の許容
全重量プラス最大許容トレーラ荷重が上限の破線33を決
定する。点ａ＝０における最小および最大の縦座標の範
囲は自動車の登坂パワーによって決定される。ゼロ％ま
たはほとんどゼロ％の勾配は下限を成す。下限は横座標
によって形成される。自動車の最大可能登坂パワーは上
限の鎖線34を形成する。
直線傾斜から特定される質量と実際の質量との一致は
修正係数によって得られる。修正係数は２つの逐次質量
計算の比較によって得られる。走行中に質量比が変動さ
れないのであるから、これは許容される。その後、走行
運転中は（点火は「An」に等しい）自動車の登坂のみが
検査される。
第５図は、変速特性線図31が５つの可能性の中から選
択されることを示す。入力値は第１パラメータK1「走行
動作」および第２パラメータK2「走行状態」である。第
１パラメータK1は１から５までの値をとることができ
る。走行状態は市街地走行状態、定常走行状態、トレー
ラ走行状態および山道走行状態に分類される。両パラメ
ータに対応する変速特性線図31の５つの特性線図１ない
し５が燃費最適化走行態様からパワー最適化走行態様ま
でをカバーする。
符号 １ エンジン ２ 駆動軸 ３ 自動変速機 ４ 油圧制御装置 ５ 電子制御装置 ６ 自動車速度信号 ７ スロットルバルブ信号 ８ エンジン速度 ９ エンジントルク信号 10 ４輪回転速度信号 11 スティアリングアングル信号 12 ブレーキ信号 13 ギヤ選択スイッチ信号 14 ディジタルフィルタ 15 ディジタルフィルタ 16 ディジタルフィルタ 17 ディジタルフィルタ 18 積算器 19 特性線図 20 特性線図 21 特性線図 22 特性線図 23 特性線図 24 関数ブロック 25 総合フィルタ 26 特性曲線 27 市街地走行状態 28 トレーラ走行状態 29 山道走行状態 30 評価表 31 変速特性線図 32 下限（自動車の空重量） 33 上限（許容全重量＋最大許容トレーラ荷重） 34 最大可能登坂パワー K1 第１パラメータ（走行動作） K2 第２パラメータ（走行状態）
フロントページの続き (72)発明者 ヤウホ，フリーデマン ドイツ連邦共和国メッケンボイレン、ギ ンスターベック、18 (72)発明者 ライター，フリードリッヒ ドイツ連邦共和国クレスブロン、ダンツ ィゲル、ベック、６ (72)発明者 ベンデル，ペーター ドイツ連邦共和国クレスブロン、アルゲ ンシュトラーセ、33 (56)参考文献 特開 昭63−28741（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−42256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−98743（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238748（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−271155（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236055（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−285363（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293626（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−269749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−197650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−175857（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−285359（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−337157（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−107142（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−29939（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 61/10

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】運転中にセンサ信号（６〜13）を受ける電
    子制御ユニット（５）によって制御されるクラッチを有
    する自動車における自動変速機（３）の制御方法におい
    て、 前記センサ信号（６〜13）から、ギヤ選択動作の重みづ
    けされた値、過剰エンジントルクの重みづけされた値、
    曲率半径の重みづけされた値、およびブレーキ動作の重
    みづけされた値から決定される、走行動作を表す第１パ
    ラメータ（K1）を決定するステップと、 市街地走行状態（27）、トレーラ走行状態（28）、およ
    び山道走行状態（29）を含む評価表（30）から決定され
    る、走行状態を表す第２パラメータ（K2）を決定するス
    テップと、 前記第１パラメータ（K1）および第２パラメータ（K2）
    に基づいて、複数の可能変速プログラムの中から１つの
    変速プログラムを選択するステップと、 自動車の始動操作、自動車のブレーキ操作、および自動
    車の負荷切替のそれぞれの回数を積算し、積算値を生成
    するステップと、 前記積算値が最小下限値ゼロに達するまで前記積算値を
    周期的に減少させるステップと、 前記積算値が第１限界値を超えるやいなや走行状態を前
    記市街地走行状態（27）に設定するステップと を備えることを特徴とする自動車における自動変速機の
    制御方法。
  2. 【請求項２】前記積算値を周期的に減少させるステップ
    は、積算値が最小下限値ゼロに達するまで積算値から一
    定値を減算するステップからなっていることを特徴とす
    る請求項１に記載の自動変速機の制御方法。
  3. 【請求項３】前記積算値を周期的に減少させるステップ
    は、前記積算値がほぼ最小下限値ゼロに達するまで積算
    値に１より小さい係数を乗算するステップからなってい
    ることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
  4. 【請求項４】前記積算値が第２限界値を下まわるやいな
    や走行状態を前記市街地走行状態（27）にリセットする
    ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記
    載の制御方法。
  5. 【請求項５】前記山道走行状態（29）および前記トレー
    ラ走行状態（28）の間の区別のために第１区域および第
    ２区域を提供するステップをさらに備えることを特徴と
    する請求項１に記載の制御方法。
  6. 【請求項６】前記第１区域の下限（32）を自動車の重量
    として設定し、また上限（33）を自動車の許容全重量プ
    ラス最大許容トレーラ荷重として設定するステップをさ
    らに備えることを特徴とする請求項５に記載の制御方
    法。
  7. 【請求項７】前記第２区域の下限をゼロ％またはほぼゼ
    ロ％からの上昇によって設定し、上限（34）を自動車の
    最大可能登坂パワーとして設定することを特徴とする請
    求項５に記載の制御方法。
  8. 【請求項８】前記積算値が第１限界値と第２限界値の間
    の値になったとき、前記市街地走行状態が選択されるよ
    うに前記第１下限値および第２下限値を確立するステッ
    プをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制
    御方法。
  9. 【請求項９】前記第２パラメータが前記市街地走行状態
    を表すことを保証するために前記積算値を周期的に減少
    させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項
    ８に記載の制御方法。
  10. 【請求項１０】自動車速度が所定速度以下に維持されて
    いる時にのみ前記積算値を計数するステップをさらに備
    える特徴とする請求項９に記載の制御方法。
  11. 【請求項１１】エンジンパワー対自動車加速度のパワー
    バンドを確立するステップと、前記パワーバンド内に、
    前記トレーラ走行状態に対応する第１区域、および前記
    山道走行状態に対応する第２区域を決定するステップと をさらに備え、前記第１区域および第２区域はそれぞれ
    上限及び下限を持っていることを特徴とする請求項１に
    記載の制御方法。
  12. 【請求項１２】前記第１区域の下限を自動車の重量によ
    って決定し、上限を自動車の重量プラス自動車の最大許
    容トレーラー荷重によって決定するステップをさらに備
    えることを特徴とする請求項11に記載の制御方法。
  13. 【請求項１３】前記第２区域の下限をパワー出力ほぼゼ
    ロによって定義し、上限を自動車の最大可能登坂パワー
    を定義するパワー出力によって定義するステップをさら
    に備えることを特徴とする請求項11に記載の制御方法。
  14. 【請求項１４】それぞれ第１の時点および第２の時点に
    おける超過第１入力パワー値および超過第２入力パワー
    値をエンジンパワー対自動車加速度の関数として確認す
    るステップと、 前記超過第１入力パワー値および超過第２入力パワー値
    を比較し、定常走行状態にあるかどうかを決定するステ
    ップと をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の制御
    方法。
  15. 【請求項１５】エンジンの瞬間入力パワーから平地道路
    上の、伝動抵抗、転動抵抗、空気抵抗、および加速抵抗
    を含む走行抵抗の和を減算して得られる差分によって超
    過入力パワーを計算するステップをさらに備えることを
    特徴とする請求項14に記載の制御方法。
  16. 【請求項１６】前記超過第１入力パワー値および超過第
    ２入力パワー値を前記パワーバンド内に設定するステッ
    プをさらに備えることを特徴とする請求項14に記載の制
    御方法。
  17. 【請求項１７】前記超過第１入力パワー値および超過第
    ２入力パワー値を用いてパワー入力対自動車加速度を表
    す、直線を定義する一対の座標点を定義するステップを
    さらに備えることを特徴とする請求項14に記載の制御方
    法。
  18. 【請求項１８】前記直線の係数によって特殊走行状態を
    決定するステップをさらに備えることを特徴とする請求
    項17に記載の制御方法。
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