JP3555651B2 - 変速機のシフトダウン制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機のシフトダウン制御装置に関し、特に、車両用多段式自動変速機のシフトダウン制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
重量物積載状態での走行や登坂走行といった高負荷状態での運転頻度が高い車両たとえば大型トラックやトラクタなどには、例えば７段を越える多数の変速段を備えた多段式変速機が搭載されることが多い。そして、多段式自動変速機での自動変速は、一般には、トルクコンバータ付きの小型車用自動変速機の場合と同様、車速とアクセル開度とに応じて予め定めたシフトマップに基づいて実施される。この様な自動変速において、シフト前の変速段とシフト後の変速段との間の変速段を飛び越して変速を行ういわゆる飛び越しシフトを実施することがある。
【０００３】
例えば、特開昭６３−２０３９５０号に記載された自動変速方法では、車両走行速度またはエンジン回転速度がシフトダウンの変速点に達したときの車両減速度が維持された場合における次段のシフトダウンの変速点に達するまでの滞在時間が、次段への変速を開始してから更に次段への変速が可能となる最短時間よりも長ければ次段にシフトダウンする一方、滞在時間が最短時間よりも短ければ１段の飛び越しシフトダウンを行うようにしている。この様なシフトダウン制御では、シフトダウンが促進されるので、高負荷状態での車両走行性能が向上したり、降坂路でのエンジンブレーキの効きが良くなる等の利点が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
その一方で、上記の自動変速方法では、飛び越しシフトダウン時の車両減速度が過大になり易く、特にバスなどの乗客の乗車フィーリングを損なうことがある。また、エンジン回転数が低下しないうちに飛び越しシフトダウンが実施されて、変速装置の耐久性低下や変速フィーリングの悪化を招くことがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、シフトダウン時の乗車フィーリングや変速装置の耐久性や変速フィーリングを向上できる、変速機のシフトダウン制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の請求項１に記載のシフトダウン制御装置は、変速機の現変速段が、アクセル開度および車速から決定される目標変速段よりも高速段であるときに目標変速段へのシフトダウンを指示する変速指示手段を備え、現変速段と目標変速段との段数差が設定段数未満であれば、段数差が設定段数以上となるまで所定時間にわたり現変速段を保持するように指示する一方、現変速段と目標変速段との段数差が設定段数以上であれば、目標変速段へのシフトダウンを指示することを特徴とする。
【０００７】
上記構成のシフトダウン制御装置によれば、一般に車両走行条件が大きく変化する場合に要請される設定段数以上の段数差のシフトダウンを一度にまとめて行え、車両走行条件の大きな変化すなわちエンジン負荷の大きな変化に即応した自動変速が可能になって車両運転性能が向上すると共に、シフトダウンを１段毎に実施する場合に比べてシフトダウン実施回数を大幅に低減でき、従って、乗車フィーリングや変速機の耐久性および変速フィーリングが向上する。なお、この様な多数段の飛び越しシフトダウンは、一般には高車速側で行われるので、シフトダウン時の車両減速度が過大になるおそれは少ない。
【０００８】
一方、目標変速段と現変速段との段数差が小さい飛び越しシフトダウンは、低車速域で要請されることが多く、低速段からより低速段への飛び越しシフトダウンの実施時に過大な車両減速度が生じることがある。そこで、本発明では、目標変速段と現変速段との段数差が設定段数未満であれば、現変速段を所定時間にわたって保持して、段数差が小さい飛び越しシフトダウンを抑制するようにしている。この様に現変速段が保持されている間に車速ひいてはエンジン回転数が徐々に低下するので、現変速段を所定時間にわたり保持した後で、段数差の小さい飛び越しシフトダウンが実施された場合には、シフトダウン時の車両減速度が過大になるおそれは少なくなる。このため、特にバスなどの乗員の乗車フィーリングが向上する。また、複数回のシフトダウンをまとめて行うこととシフトダウン実施時点までにエンジン回転数が相当程度低下していることとが相まって、変速機の耐久性や変速フィーリングが向上する。また、現変速段の保持中、所定時間が経過する前に目標変速段が現変速段よりも設定段数以上大きくなれば所定時間の経過を待たずに目標変速段へのシフトダウンが行われ、これにより、車両走行条件変化に即応した自動変速が行われる。なお、段数差の小さい飛び越しシフトダウンは、段数差の大きい飛び越しシフトダウンの場合に比べて車両走行条件の変化が比較的小さい場合に要請されることが多いので、この様なシフトダウンの実施が遅れても車両運転性能が阻害されるおそれは少ない。
【０００９】
請求項２に記載のシフトダウン制御装置では、現変速段と目標変速段との段数差が所定時間にわたって設定段数未満であれば、変速指示手段は、目標変速段へのシフトダウンを指示する。
【００１０】
この好適態様によれば、例えば、所定時間以上の時間をおいて１段のシフトダウン（飛び越しシフトダウンではない通常のシフトダウン）が要請された場合、すなわち、典型的には緩やかな車両減速が行われている場合に、この要請に応じて１段のシフトダウンが即座に実施され、車両走行状態に適合した変速段が確立される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態によるシフトダウン制御装置を有する自動変速機について説明する。
【００１２】
図１に示すように、例えばディーゼルエンジンであるエンジン１の出力軸２は、クラッチ装置１０を介して歯車式変速機３０に接続され、変速機３０の出力軸３１は、図示しないバスやトラック、トラクタ等の車両の駆動輪に連結されている。
【００１３】
エンジン１に設けられた燃料噴射ポンプ４は、エンジン出力軸２に連結されたポンプ入力軸（図示略）を有しエンジン１により駆動されてエンジンへの燃料供給を行うもので、この噴射ポンプ４には、コントロールラック（図示せず）の作動を制御して噴射ポンプ４からエンジン１への燃料噴射量を調節する電子ガバナ５が接続されている。エンジンコントロールユニット１０２を介して、電子ガバナ５は、図示しないコンピュータ、メモリ、インタフェースなどからなる電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００に接続されている。
【００１４】
エンジンコントロールユニット１０２は、エンジン１を総合的に駆動制御するもので、このユニット１０２には、ＥＣＵ１００の他、アクセルペダル８の踏込量をアクセル開度θＡＣＣとして検出するアクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）９やエンジン回転センサ６が接続されている。エンジンコントロールユニット１０２は、例えば、通常運転時において、アクセル開度情報θＡＣＣおよびエンジン回転速度Ｎｅに応じたラック位置信号を電子ガバナ５に供給してコントロールラックを作動させ、エンジン１への燃料供給量ひいてはエンジン回転速度Ｎｅを増減制御するようになっている。
【００１５】
エンジン回転センサ６は、ポンプ入力軸近傍に付設されており、検出したポンプ入力軸の回転数に基づいてエンジン出力軸２の回転数をエンジン回転速度Ｎｅとして検出するように構成されている。このエンジン回転センサ６は、エンジンコントロールユニット１０２のみならずＥＣＵ１００にも接続されている。
【００１６】
クラッチ装置１０は、フライホイール１２にクラッチ板１４をプレッシャスプリング１６により圧接させてクラッチ接続状態とする一方、フライホイール１２からクラッチ板１４を離間させることでクラッチ切断状態を確立する通常の機械摩擦式クラッチの動作を、自動で実施可能としたものである。
【００１７】
詳しくは、クラッチ板１４には、クラッチ断接用アクチュエータとして機能するエアシリンダユニット１８がアウタレバー１４ａを介して接続されており、このエアシリンダユニット１８は、エア通路２４を介してエアタンク２６に接続されている。さらに、エア通路２４には、ＥＣＵ１００に電気的に接続された三方電磁弁２８が介装されている。従って、この三方電磁弁２８がＥＣＵ１００からの信号供給に応じて開弁すると、エア通路２４を介してエアタンク２６からのエアがエアシリンダユニット１８に供給され、エアシリンダユニット１８内のピストン（図示略）によりアウタレバー１４ａを介してクラッチ板１４をフライホイール１２から離間する方向へ移動させて、クラッチを自動的に断状態にする。一方、三方電磁弁２８が大気開放されてエアシリンダユニット１８が非作動化されると、クラッチ板１４はプレッシャスプリング１６によってフライホイール１２に圧接状態とされ、クラッチ装置１０は接続状態に保持される。なお、この自動によるクラッチの断接は、変速機３０の自動変速に合わせて実施される。
【００１８】
また、エアシリンダユニット１８には、クラッチペダル２０の作動に連動して油圧を発生する油圧マスタシリンダ２２が油路２２ａを介して接続されている。従って、クラッチペダル２０が踏まれて油圧マスタシリンダ２２からの作動油が油路２２ａを介してエアシリンダユニット１８側に供給されると、エアシリンダユニット１８内のピストンがクラッチ板１４をクラッチ断方向へ移動させる。即ち、クラッチ装置１０は、自動のみならず手動操作可能にされている。
【００１９】
歯車式変速機３０は、通常の手動変速機と同様の構造を有した多段変速機であり、例えば、後退段の他に前進７段の変速段（１速段〜７速段）を有している。この変速機３０には、変速段を自動切換えするためのギヤシフトユニット３２が設けられている。つまり、この変速機３０は機械式自動変速機として構成されている。
【００２０】
ギヤシフトユニット３２は、変速機３０内の複数のシフトフォーク（図示せず）をそれぞれ作動させる複数のパワーシリンダ（図示せず）を有しており、これらのパワーシリンダは、エア通路３４を介してエア通路２４に接続されている。さらに、各パワーシリンダとエア通路３４との間にはＥＣＵ１００からの作動信号により作動する電磁弁（図示せず）がそれぞれ設けられている。従って、ＥＣＵ１００から所要の電磁弁に作動信号が与えられると、作動信号に対応したパワーシリンダが作動して、作動信号に対応したシフトフォークがエアタンク２６からの高圧作動エアの供給に応じて作動し、変速機３０のギヤの噛み合いが自動で変更される。
【００２１】
また、変速機３０には、現在の変速段を検出する変速段センサ（変速段検出手段）３５が設けられ、変速機出力軸３１には、その回転速度に基づいて車速Ｖを検出する車速センサ（車速検出手段）３９が付設されている。
【００２２】
チェンジレバー３６は、変速機３０のレンジ位置を切換操作するセレクトレバーであり、パーキングレンジ、後退レンジ、ニュートラルレンジ及びドライブ（Ｄ）レンジ間で切換操作可能とされている。チェンジレバー３６の手動操作後のレンジ位置がレンジ位置選択スイッチ３８により検出されて、この検出信号がＥＣＵ１００に供給されると、ＥＣＵ１００からの駆動信号によりギヤシフトユニット３２の所要の電磁弁が作動し、変速機３０は、そのギヤ位置が選択レンジ位置に合致するように切換操作される。但し、Ｄレンジが選択されている場合には、車速Ｖとアクセル開度θＡＣＣとに応じてＥＣＵ１００による自動変速制御が行われる。
【００２３】
この自動変速制御では、車速Ｖおよびアクセル開度θＡＣＣに基づいて目標変速段が決定され、この目標変速段が現在の変速段と比較される。そして、目標変速段が現変速段と異なる場合には、シフト信号がギヤシフトユニット３２の各電磁弁に与えられる。すなわち、ＥＣＵ１００は、アクセル開度および車速から目標変速段を決定する変速段決定手段の機能と、現変速段と目標変速段とが異なるときに目標変速段へのシフトダウンまたはシフトアップを指示する変速指示手段の機能とを奏し、後述の変速制御とくにシフトダウン制御を実施する変速制御装置とくにシフトダウン制御装置の主要部を構成している。
【００２４】
上記の自動変速制御の開始と同時に三方電磁弁２８に駆動信号が供給され、エアシリンダユニット１８が作動してクラッチ装置１０が切断状態とされ、円滑な自動変速を可能にする。また、自動変速の完了時には、三方電磁弁２８に供給されていた駆動信号が断たれて三方電磁弁２８は閉弁され、クラッチ装置１０が接続状態とされる。なお、自動変速制御に応じて電子ガバナ５もエンジンコントロールユニット１０２によって制御され、変速時の燃料供給量が調節される。
【００２５】
以下、ＥＣＵ１００により実施される変速制御をさらに説明する。
【００２６】
ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転中、図２および図３に示す変速制御ルーチンを所定周期で実行する。この変速制御ルーチンにおいて、アクセル開度センサ９、車速センサ３９および変速段センサ３５からアクセル開度θＡＣＣ、車速Ｖおよび現変速段がＥＣＵ１００にそれぞれ読み込まれ（図２のステップＳ２）、次に、アクセル開度θＡＣＣおよび車速Ｖの関数として各シフト線を規定してなるシフトマップ（図示略）に基づき、ステップＳ２で読み込まれたアクセル開度θＡＣＣおよび車速Ｖに応じた目標変速段が決定される（ステップＳ４）。次に、ステップＳ２において読み込まれた現変速段がステップＳ４で決定された目標変速段と異なるか否かが判別される（ステップＳ６）。この判別結果が否定、すなわち、現変速段が目標変速段と同一であれば、自動変速は不要であると判断され、現変速段が維持される（図３のステップＳ２２）。
【００２７】
その後、変速制御ルーチンが繰り返し実行されている間に車両走行条件が変化して、現変速段が目標変速段と異なることがステップＳ６で判別されると、現変速段が目標変速段よりも高速段であるか否かが判定される（ステップＳ８）。そして、この判定結果が否定、すなわち、現変速段が目標変速段よりも低速段であることがステップＳ８で判別されると、現変速段から目標変速段へのシフトアップ指示が発せられ、目標変速段へのシフトアップが実行される（図３のステップＳ２４）。
【００２８】
一方、ステップＳ６において現変速段が目標変速段と異なることが判別され、次いで、現変速段が目標変速段よりも高速段であることがステップＳ８で判別された場合には、目標変速段と設定段数Ｎ（例えば２段）との和で表される変速段よりも現変速段が小さいか（低速段であるか）否かが判別される（ステップＳ１０）。この判別結果が否定、すなわち、現変速段が目標変速段と設定段数Ｎとの和に等しい変速段以上の高速段であれば、タイマリセット（ステップＳ２６）を経由して、現変速段から目標変速段へのシフトダウン指示が発せられ、目標変速段へのシフトダウンが実施される（ステップＳ２８）。
【００２９】
上記のような設定段数Ｎ以上の段数差のシフトダウン（本実施態様では２段の飛び越しシフトダウン）は一般に車両走行条件が大きく変化する場合に要請され、この様な多段の飛び越しシフトダウンを実施することにより複数回のシフトダウンを一度にまとめて行うことにより、車両走行条件変化に即応した自動変速が可能になって車両運転性能が向上すると共にシフトダウン実施回数を大幅に低減でき、乗車フィーリングや変速機の耐久性および変速フィーリングが向上する。また、この様な飛び越しシフトダウンは、一般には高車速側で行われるので、シフトダウン時の車両減速度が過大になるおそれは少ない。
【００３０】
そして、変速制御ルーチンにおいて、変速段センサ３５により検出された現変速段がステップＳ４で求めた目標変速段に等しくなり、ステップＳ２８でのシフトダウンが完了したことが検出されると、シフトダウン完了時点からの経過時間を計測するタイマ（図示略）をスタートさせる（ステップＳ３０）。
【００３１】
一方、現変速段が目標変速段よりも高速段であることがステップＳ８で判別され、次いで、現変速段が目標変速段と設定段数Ｎとの和で表される変速段よりも小さいこと（低速段であること）がステップＳ１０で判別された場合には、上記のタイマによる計時時間に基づいて、前回のシフトダウンの完了時点から所定時間ｔ秒が経過したか否かが判別される（ステップＳ１２）。
【００３２】
ステップＳ１２での判別結果が否定、すなわち、現時点から過去へ向かう時間軸でみて所定時間ｔ秒以内に前回のシフトダウンが実施されていれば、現変速段が保持される（ステップＳ２２）。一方、前回シフトダウンの完了時点から所定時間ｔ秒が既に経過しており、従って、現時点以前の所定時間ｔ秒以内にシフトダウンが行われていないことがステップＳ１２で判別された場合には、タイマをリセットし（ステップＳ２６）、次いで、現変速段から目標変速段へのシフトダウン指示が発せられて目標変速段へのシフトダウンが実施され（ステップＳ２８）、タイマが起動される（ステップＳ３０）。
【００３３】
さらに、ステップＳ１２での判定結果が否定になり、次の制御ルーチン実行サイクルのステップＳ１０での判定結果が否定となった場合には、ステップＳ２６でタイマリセットし、ステップＳ２８で目標変速段へシフトダウンする。すなわち、現変速段を保持している間において所定時間（ｔ秒間）が経過する前に、目標変速段が現変速段よりも設定段数以上大きくなったときには、所定時間の終了を待たずに目標変速段へのシフトダウンが実行される。
【００３４】
上記のように、現変速段を所定時間ｔ秒にわたって保持すると、現変速段が保持されている間に車速ひいてはエンジン回転数が徐々に低下するので、その後のシフトダウン時の車両減速度が過大になるおそれは少なくなり、特にバスなどの乗員の乗車フィーリングが向上する。また、段数差の小さい飛び越しシフトダウンは、車両走行条件の変化が小さい場合に要請されることが多いので、この様なシフトダウンの実施が遅れても車両運転性能が阻害されるおそれは少ない。更に、緩やかな車両減速が行われている場合等では、シフトダウンの要請に応じてシフトダウンが即座に実施され、車両走行状態に適合した変速段が確立される。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、バスやトラック、トラクタ等に装備され第１速段ないし第７速段を備えた機械式自動変速機に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、各種車両に装備される種々の自動変速機に適用可能であり、例えばトルクコンバータ付きの小型乗用車用の自動変速機にも適用可能である。また、自動変速機が備える変速段数も７段に限定されず、例えば４段でも１０段でも良い。また、上記実施形態では、現変速段と目標変速段との段数差の判定における設定段数Ｎを２段としたが、自動変速機が備える変速段数や自動変速機が装備される車両の使用用途に応じて、この設定段数Ｎを２段以外の適宜の段数にすることも可能である。更に、本発明は、ファジィ変速制御付きの自動変速機にも適用可能であり、例えば、ファジィ演算実行中に本発明の変速制御を実施してファジィ変速制御を補完できる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明のシフトダウン制御装置は、現変速段が目標変速段よりも高速段であるときに目標変速段へのシフトダウンを指示する変速指示手段を備え、現変速段と目標変速段との段数差が設定段数未満であれば段数差が設定段数以上となるまで所定時間にわたる現変速段保持を指示する一方、現変速段と目標変速段との段数差が設定段数以上であれば目標変速段へのシフトダウンを指示するので、設定段数以上の段数差のシフトダウンを一度にまとめて行え、車両走行条件変化に即応した自動変速が可能になると共にシフトダウン実施回数を大幅に低減でき、乗車フィーリングや変速機の耐久性および変速フィーリングを向上できる。しかも、シフトダウン時における過大な車両減速度の発生を防止でき、特にバスなどの乗員の乗車フィーリングを向上できる。
【００３８】
請求項２に記載のシフトダウン制御装置によれば、現変速段と目標変速段との段数差が所定時間にわたって設定段数未満である状態が続いた場合に目標変速段へのシフトダウンを指示するので、緩やかな車両減速が行われている場合などにおいて、シフトダウンの要請に応じてシフトダウンを即座に実施して車両走行状態に適合した変速段を確立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるシフトダウン制御装置の主要部を構成する電子制御ユニットをこの制御ユニットの制御下で作動する機械式自動変速機を装備したエンジンと共に示す概略図である。
【図２】図１に示した電子制御ユニットにより実行される変速制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図３】変速制御ルーチンのフローチャートの残部である。
【符号の説明】
９ アクセル開度センサ
１０ クラッチ装置
３０ 機械式自動変速機
３５ 変速段センサ
３９ 車速センサ
１００ 電子制御ユニット

Claims (2)

1. アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、変速機の現変速段を検出する変速段検出手段と、前記アクセル開度手段および前記車速検出手段によりそれぞれ検出されたアクセル開度および車速から目標変速段を決定する変速段決定手段と、前記変速段検出手段により検出された前記現変速段が前記変速段決定手段により決定された前記目標変速段よりも高速段であるときに前記目標変速段へのシフトダウンを指示する変速指示手段とを有するシフトダウン制御装置において、
   前記現変速段と前記目標変速段との段数差が設定段数未満であれば、前記変速指示手段が、段数差が前記設定段数以上となるまで所定時間にわたる前記現変速段の保持を指示し、前記現変速段と前記目標変速段との段数差が前記設定段数以上であれば、前記変速指示手段が、前記目標変速段へのシフトダウンを指示することを特徴とする、変速機のシフトダウン制御装置。
2. 前記現変速段と前記目標変速段との段数差が前記所定時間にわたって前記設定段数未満であれば、前記変速指示手段が前記目標変速段へのシフトダウンを指示することを特徴とする、請求項１に記載の変速機のシフトダウン制御装置。

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