JP3797220B2 - 車両の自動変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の自動変速装置に係り、特に、車両の定速走行を実現する定速走行制御装置（所謂オートクルーズシステム）を備えた車両の自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近ではドライバの負担を軽減するため、トラクタや大型トラック等の比較的大型の車両においても自動クラッチや自動変速機を採用する例が多く見られ、また、アクセル操作無しに一定速での走行を実現するため、定速走行制御装置を装備する例も多く見られる。
【０００３】
これらの協調制御を実行する場合、ドライバにより任意に定められた設定車速に対し実車速が一定値以上下回ったとき、自動変速機をシフトダウン制御するのがよい。これにより、登坂路等で駆動輪トルクが不足し実車速が設定車速に対し徐々に落ち込んでいくような場合でも、シフトダウンにより高い駆動輪トルクが得られ、車両を加速して実車速を設定車速付近に即座に復帰させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、大型車両においても燃費の向上を目的としてファイナルギヤの減速比が小さくなる傾向にあり、定速走行制御（オートクルーズ）中のエンジン回転数も低くなる傾向にある。従って、平坦路等それ程高い駆動輪トルクを必要としない場合は問題ないものの、登坂路等に差し掛かって比較的高い駆動輪トルクが必要になったとき、シフトダウンの車速条件が成立する前に、実車速の低下に伴ってエンジン回転数が著しく低下してしまい、現ギヤ段保持のまま半ば強制的に、燃料噴射量を増加してエンジントルクを増加し、車両を加速させようとする制御が行われてしまう。この場合、所謂エンジンノッキングのようなものが発生し、加速フィーリングが著しく悪いという問題がある。
【０００５】
そこで、以上の問題点に鑑みて本発明は創案され、その目的は、定速走行制御中にエンジン回転数が著しく低下した場合に、良好な加速フィーリングを持って車両を加速することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両の自動変速装置は、実車速を設定車速に一致させるようにエンジンの燃料噴射量を制御することにより定速走行制御を実行する定速走行制御手段と、該定速走行制御手段による定速走行制御中にエンジン回転数が、車両の運転状況からみて十分な駆動輪トルクが得られないような所定回転数未満に落ち込んだとき、変速機のシフトダウン制御を実行するシフトダウン制御手段とを備え、該シフトダウン制御手段は、上記定速走行制御中に、実車速と設定車速との差に基づいて定められる定速走行制御用目標燃料噴射量と、アクセル開度とエンジン回転数から定められる通常の目標燃料噴射量とのいずれか大きい方が所定のしきい値を越えたことを条件に、上記変速機のシフトダウン制御を実行するものである。
【０００７】
ここで、上記シフトダウン制御手段は、シフトダウン後のエンジン回転数を予測演算してその値が所定値以下であるとき、上記変速機のシフトダウン制御を実行するものであってもよい。
【０００８】
また、上記所定回転数が、上記エンジンのアイドル回転数より若干高い回転数に設定されていてもよい。
【０００９】
また、上記しきい値が、上記シフトダウン制御を実行するか否かを決定する際のエンジン回転数における最大燃料噴射量の所定％であってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１に本実施形態に係る車両の自動変速装置を示す。ここでは車両がトレーラを牽引するトラクタであり、エンジン１が電子ガバナ１ｄを備えたディーゼルエンジンとなっている。図示するように、エンジン１にクラッチ２を介して変速機３が取り付けられ、変速機３の出力軸４（図２参照）がプロペラシャフト（図示せず）等を介して駆動輪である後輪（図示せず）に連結される。エンジン１はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６によって電子制御される。即ち、ＥＣＵ６は、主にエンジン回転センサ７とアクセル開度センサ８とによって検知されるエンジン回転数とアクセル開度との値に基づき、図８のマップに従って目標燃料噴射量を算出し、この目標燃料噴射量と等しい量の燃料噴射が実際に行われるように、燃料噴射ポンプ１ａの電子ガバナ１ｄを制御する。
【００１２】
図２に示すように、エンジンのクランク軸にフライホイール１ｂが取り付けられ、フライホイール１ｂの外周にリングギヤ１ｃが形成され、リングギヤ１ｃの歯が通過する度にエンジン回転センサ７がパルスを出力し、ＥＣＵ６が単位時間当たりのパルス数をカウントしてエンジン回転数を算出する。
【００１３】
図１に示すように、ここではクラッチ２と変速機３とがトランスミッションコントロールユニット（ＴＭＣＵ）９の制御信号に基づいて自動制御される。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いにバスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能である。
【００１４】
図１、図２、図３に示すように、クラッチ２は機械式摩擦クラッチであり、入力側をなすフライホイール１ｂ、出力側をなすドリブンプレート２ａ、及びドリブンプレート２ａをフライホイール１ａに押圧接触又は離反させるプレッシャプレート２ｂから構成される。そしてクラッチ２は、クラッチブースタ１０によりプレッシャプレート２ｂを軸方向に操作し、基本的には自動断接され、ドライバの負担を軽減し得るものとなっている。一方、微低速バックに際しての微妙なクラッチワークや、非常時のクラッチ急断を可能とするため、ここではクラッチペダル１１によるマニュアル断接も可能となっている。所謂セレクティブオートクラッチの構成である。クラッチ自体のストローク（即ちプレッシャプレート２ｂの位置）を検知するクラッチストロークセンサ１４と、クラッチペダル１１の踏込みストロークを検知するクラッチペダルストロークセンサ１６とが設けられ、それぞれＴＭＣＵ９に接続される。
【００１５】
図３に示すように、クラッチブースタ１０は実線で示す二系統の空圧通路ａ，ｂを通じてエアタンク５に接続され、エアタンク５から供給される空圧で作動する。一方の通路ａがクラッチ自動断接用、他方の通路ｂがクラッチマニュアル断接用である。一方の通路ａが二股状に分岐され、そのうちの一方に自動断接用の電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２が直列に設けられ、他方に非常用の電磁弁ＭＶＣＥが設けられる。分岐合流部にダブルチェックバルブＤＣＶ１が設けられる。他方の通路ｂに、クラッチブースタ１０に付設される油圧作動弁１２が設けられる。両通路ａ，ｂの合流部にもダブルチェックバルブＤＣＶ２が設けられる。ダブルチェックバルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２は差圧作動型の三方弁である。
【００１６】
上記電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２，ＭＶＣＥはＴＭＣＵ９によりON/OFF制御され、ONのとき上流側を下流側に連通し、OFF のとき上流側を遮断して下流側を大気開放する。まず自動側を説明すると、電磁弁ＭＶＣ１は単にイグニッションキーのON/OFFに合わせてON/OFFされるだけである。イグニッションキーOFF 、つまり停車中はOFF となり、エアタンク５からの空圧を遮断する。電磁弁ＭＶＣ２は比例制御弁で、供給又は排出エア量を自由にコントロールできる。これはクラッチの断接速度制御を行うためである。電磁弁ＭＶＣ１，ＭＶＣ２がともにONだとエアタンク５の空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ１，ＤＣＶ２をそれぞれ切り換えてクラッチブースタ１０に供給される。これによりクラッチが分断される。クラッチを接続するときはＭＶＣ２のみがOFF され、これによりクラッチブースタ１０の空圧がＭＶＣ２から排出されてクラッチが接続される。
【００１７】
ところでもし仮にクラッチ分断中に電磁弁ＭＶＣ１又はＭＶＣ２に異常が生じ、いずれかがOFF となると、ドライバの意思に反してクラッチが急接されてしまう。そこでこのような異常がＴＭＣＵ９の異常診断回路で検知されたら、即座に電磁弁ＭＶＣＥをONする。すると電磁弁ＭＶＣＥを通過した空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ１を逆に切り換えてクラッチブースタ１０に供給され、クラッチ分断状態が維持され、クラッチ急接が防止される。
【００１８】
次にマニュアル側を説明する。クラッチペダル１１の踏込み・戻し操作に応じてマスタシリンダ１３から油圧が給排され、この油圧が破線で示す油圧通路１３ａを介して油圧作動弁１２に供給される。これによって油圧作動弁１２が開閉され、クラッチブースタ１０への空圧の給排が行われ、クラッチ２のマニュアル断接が実行される。油圧作動弁１２が開くと、これを通過した空圧がダブルチェックバルブＤＣＶ２を切り換えてクラッチブースタ１０に至る。なお、クラッチの自動断接とマニュアル断接とが干渉した場合はマニュアル断接を優先させるようになっている。
【００１９】
図２に詳細に示すように、変速機３は基本的に常時噛み合い式のいわゆる多段変速機となっており、前進１６段、後進２段に変速可能である。また変速機３自体は手動変速機と同様の構成をなす。変速機３は入力側と出力側とにそれぞれ副変速機としてのスプリッタ１７及びレンジギヤ１９を備え、これらの間にメインギヤ段１８を備えている。そして、入力軸１５に伝達されてきたエンジン動力をスプリッタ１７、メインギヤ段１８、レンジギヤ１９へと順に送って出力軸４に出力する。
【００２０】
変速機３を自動変速すべくギヤシフトユニットＧＳＵが設けられ、これはスプリッタ１７、メインギヤ段１８、レンジギヤ１９それぞれの変速を担当するスプリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレンジアクチュエータ２２から構成される。これらアクチュエータもクラッチブースタ１０同様空圧作動され、ＴＭＣＵ９によって制御される。変速機３の現ギヤ段はギヤポジションスイッチ２３（図１参照）によって検知される。カウンタシャフト３２の回転速度がカウンタシャフト回転センサ２６で検知され、出力軸４の回転速度が出力軸回転センサ２８で検知される。これら検知信号はＴＭＣＵ９に送られる。
【００２１】
この自動変速機ではマニュアルモードが設定され、ドライバのシフトチェンジ操作に基づくマニュアル変速も可能となっている。この場合、図１に示すように、クラッチ２の断接制御及び変速機３の変速制御は運転席に設けられたシフトレバー装置２９からの信号を合図に行われる。即ち、シフトレバー装置２９には、シフトレバー２９ａのマニュアル操作に応じて信号を出力するシフトスイッチ（図示せず）が内蔵されており、ドライバがシフトレバー２９ａをシフト操作すると、信号がＴＭＣＵ９に送られ、これを基にＴＭＣＵ９はクラッチブースタ１０、スプリッタアクチュエータ２０、メインアクチュエータ２１及びレンジアクチュエータ２２を適宜作動させ、一連の変速操作を実行する。なおＴＭＣＵ９は現ギヤ段をモニター３１に表示する。このようにマニュアルモードに限って言えば、かかる自動変速機は、シフトスイッチの出力信号に基づいてＴＭＣＵ９により変速制御される遠隔操作型の手動変速機となっている。つまりシフトケーブル等機械的連結手段を介すことなく、アクチュエータにより、ドライバの指示段に手動変速機を自動変速するものとなっている。
【００２２】
図１に示すシフトレバー装置２９において、Ｒはリバース、Ｎはニュートラル、Ｄはドライブ、ＵＰはシフトアップ、ＤＯＷＮはシフトダウンをそれぞれ意味し、各ポジションにシフトレバー２９ａが操作されると、それらポジションに応じた信号が出力される。また運転席に、変速モードを自動とマニュアルに切り換えるモードスイッチ２４と、変速を１段ずつ行うか１段飛ばしで行うかを切り換えるスキップスイッチ２５とが設けられる。
【００２３】
自動変速モードのとき、シフトレバー２９ａをＤレンジに入れておけば車速等に応じて自動的に変速が行われる。またこの自動変速モードでも、ドライバがシフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作すれば、マニュアルでのシフトアップ又はシフトダウンが可能である。この自動変速モードにおいて、スキップスイッチ２５がOFF （通常モード）なら変速は１段ずつ行われる。これはトレーラ牽引時等、積載荷重が比較的大きいときに有効である。またスキップスイッチ２５がON（スキップモード）なら変速は１段飛ばしで行われる。これはトレーラを牽引してないときや荷が軽いときなどに有効である。
【００２４】
一方、マニュアル変速モードのときは、変速は完全にドライバの意思に従う。シフトレバー２９ａがＤレンジのときは変速は行われず、現在ギヤが保持され、ドライバの積極的な意思でシフトレバー２９ａをＵＰ又はＤＯＷＮに操作したときのみ、シフトアップ又はシフトダウンがなされる。このときも前記同様、スキップスイッチ２５がOFF なら変速は１段ずつ行われ、スキップスイッチ２５がONなら変速は１段飛ばしで行われる。
【００２５】
なお、運転席に非常用変速スイッチ２７が設けられ、ＧＳＵの電磁弁等が故障したときはスイッチ２７の手動切換により変速できるようになっている。
【００２６】
図２に示すように、変速機３にあっては、入力軸１５、メインシャフト３３及び出力軸４が同軸上に配置され、カウンタシャフト３２がそれらの下方に平行配置される。入力軸１５がクラッチ２のドリブンプレート２ａに接続され、入力軸１５とメインシャフト３３とが相対回転可能に支持される。
【００２７】
まずスプリッタ１７とメインギヤ段１８の構成を説明する。入力軸１５にスプリットハイギヤＳＨが回転可能に取り付けられる。またメインシャフト３３にも前方から順にメインギヤＭ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１，ＭＲが回転可能に取り付けられる。ＭＲを除くギヤＳＨ，Ｍ４，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ１は、それぞれカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣＨ，Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１に常時噛合される。ギヤＭＲはアイドルリバースギヤＩＲに常時噛合され、アイドルリバースギヤＩＲはカウンタシャフト３２に固設されたカウンタギヤＣＲに常時噛合される。
【００２８】
入力軸１５及びメインシャフト３３に取り付けられた各ギヤＳＨ，Ｍ４…に、当該ギヤを選択し得るようスプライン３６が一体的に設けられ、これらスプライン３６に隣接して入力軸１５及びメインシャフト３３に第１〜第４スプライン３７〜４０が固設される。第１〜第４スプライン３７〜４０に常時係合して第１〜第４スリーブ４２〜４５が前後（シフト方向）にスライド可能に設けられる。第１〜第４スリーブ４２〜４５を適宜選択してスライド移動させ、ギヤ側スプライン３６と係合・離脱させることによりギヤ入れ・ギヤ抜きを行える。第１スリーブ４２の移動をスプリッタアクチュエータ２０で行い、第２〜第４スリーブ４３〜４５の移動をメインアクチュエータ２１で行う。
【００２９】
このように、スプリッタ１７とメインギヤ段１８とは各アクチュエータ２０，２１によって自動変速され得る常時噛み合い式の構成とされる。特に、スプリッタ１７のスプライン部には通常の機械的なシンクロ機構が存在するものの、メインギヤ段１８のスプライン部にはシンクロ機構が存在しない。このため、メインギヤ段１８の変速を行うときにはシンクロ制御なるものを行ってエンジン回転とギヤ速度とを調速し、シンクロ機構なしで同期できるようになっている。ここではメインギヤ段１８以外にスプリッタ１７にもニュートラルポジションが設けられ、所謂ガラ音対策がなされている（特願平11-319915 号参照）。
【００３０】
次にレンジギヤ１９の構成を説明する。レンジギヤ１９は遊星歯車機構３４を採用しており、ハイ・ローいずれかのポジションに切り替えることができる。遊星歯車機構３４は、メインシャフト３３の最後端に固設されたサンギヤ６５と、その外周に噛合される複数のプラネタリギヤ６６と、プラネタリギヤ６６の外周に噛合される内歯を有したリングギヤ６７とからなる。各プラネタリギヤ６６は共通のキャリア６８に回転可能に支持され、キャリア６８は出力軸４に連結される。リングギヤ６７は管部６９を一体的に有し、管部６９は出力軸４の外周に相対回転可能に嵌め込まれて出力軸４とともに二重軸を構成する。
【００３１】
第５スプライン４１が管部６９に一体的に設けられる。また第５スプライン４１の後方に隣接して、出力軸４に出力軸スプライン７０が一体的に設けられる。第５スプライン４１の前方に隣接して、ミッションケース側に固定された固定スプライン７１が設けられる。第５スプライン４１に常時係合して第５スリーブ４６が前後スライド可能に設けられる。第５スリーブ４６の移動がレンジアクチュエータ２２で行われる。レンジギヤ１９の各スプライン部にはシンクロ機構が存在する。
【００３２】
第５スリーブ４６が前方に移動するとこれが固定スプライン７１に係合し、第５スプライン４１と固定スプライン７１とが連結される。これによりリングギヤ６７がミッションケース側に固定され、出力軸４が１より大きい減速比で回転駆動されるようになる。これがローのポジションである。
【００３３】
一方、第５スリーブ４６が後方に移動するとこれが出力軸スプライン７０に係合し、第５スプライン４１と出力軸スプライン７０とが連結される。これによりリングギヤ６７とキャリア６８とが互いに固定され、出力軸４が１の減速比で直結駆動されるようになる。これがハイのポジションである。
【００３４】
このように、この変速機３では、前進側において、スプリッタ１７でハイ・ローの２段、メインギヤ段１８で４段、レンジギヤ１９でハイ・ローの２段に変速可能であり、計２×４×２＝１６段に変速することができる。また後進側では、スプリッタ１７のみでハイ・ローを切り替えて２段に変速することができる。
【００３５】
次に、各アクチュエータ２０，２１，２２について説明する。これらアクチュエータはエアタンク５の空圧で作動する空圧シリンダと、空圧シリンダへの空圧の給排を切り替える電磁弁とで構成される。そしてこれら電磁弁がＴＭＣＵ９で選択的に切り替えられ、空圧シリンダを選択的に作動させるようになっている。
【００３６】
スプリッタアクチュエータ２０は、ダブルピストンを有した空圧シリンダ４７と三つの電磁弁ＭＶＨ，ＭＶＦ，ＭＶＧとで構成される。スプリッタ１７をニュートラルにするときはＭＶＨ／ＯＮ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をハイにするときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＦＦ，ＭＶＧ／ＯＮとされる。スプリッタ１７をローにするときはＭＶＨ／ＯＦＦ，ＭＶＦ／ＯＮ，ＭＶＧ／ＯＦＦとされる。
【００３７】
メインアクチュエータ２１は、ダブルピストンを有しセレクト側の動作を担当する空圧シリンダ４８と、シングルピストンを有しシフト側の動作を担当する空圧シリンダ４９とを備える。各空圧シリンダに対し三つずつ電磁弁ＭＶＣ，ＭＶＤ，ＭＶＥ及びＭＶＢ，ＭＶＡが設けられる。
【００３８】
セレクト側空圧シリンダ４８は、ＭＶＣ／ＯＦＦ，ＭＶＤ／ＯＮ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の下方に移動し、メインギヤの３ｒｄ、４ｔｈ又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／ＯＮのとき図示の如き中立となり、メインギヤの１ｓｔ、２ｎｄ又はＮ２を選択可能とし、ＭＶＣ／ＯＮ，ＭＶＤ／ＯＦＦ，ＭＶＥ／ＯＦＦのとき図の上方に移動し、メインギヤのＲｅｖ又はＮ１を選択可能とする。
【００３９】
シフト側空圧シリンダ４９は、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶＢ／ＯＮのとき中立となり、メインギヤのＮ１、Ｎ２又はＮ３を選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＮ，ＭＶＢ／ＯＦＦのとき図の左側に移動し、メインギヤの２ｎｄ，４ｔｈ又はＲｅｖを選択可能とし、ＭＶＡ／ＯＦＦ，ＭＶＢ／ＯＮのとき図の右側に移動し、メインギヤの１ｓｔ又は３ｒｄを選択可能とする。
【００４０】
レンジアクチュエータ２２は、シングルピストンを有した空圧シリンダ５０と二つの電磁弁ＭＶＩ，ＭＶＪとで構成される。空圧シリンダ５０は、ＭＶＩ／ＯＮ，ＭＶＪ／ＯＦＦのとき図の右側に移動し、レンジギヤをハイとし、ＭＶＩ／ＯＦＦ，ＭＶＪ／ＯＮのとき図の左側に移動し、レンジギヤをローとする。
【００４１】
ところで、上記シンクロ制御に際してカウンタシャフト３２を制動するため、カウンタシャフト３２にはカウンタシャフトブレーキ２７が設けられる。カウンタシャフトブレーキ２７は湿式多板ブレーキであって、エアタンク５の空圧で作動する。この空圧の給排を切り替えるため電磁弁ＭＶ ＢＲＫが設けられる。電磁弁ＭＶ ＢＲＫがＯＮのときカウンタシャフトブレーキ２７に空圧が供給され、カウンタシャフトブレーキ２７が作動状態となる。電磁弁ＭＶ ＢＲＫがＯＦＦのときにはカウンタシャフトブレーキ２７から空圧が排出され、カウンタシャフトブレーキ２７が非作動となる。
【００４２】
次に、自動変速制御の内容を説明する。ＴＭＣＵ９には図４に示すシフトアップマップと図５に示すシフトダウンマップとがメモリされており、ＴＭＣＵ９は、自動変速モードの場合において、これらマップに従って自動変速を実行する。例えば図４のシフトアップマップにおいて、ギヤ段ｎ（ｎは１から１５までの整数）からｎ＋１へのシフトアップ線図がアクセル開度（％）と出力軸（アウトプットシャフト）回転数（rpm ）との関数で決められている。そしてマップ上では現在のアクセル開度（％）と出力軸回転数（rpm ）とからただ１点が定まる。車両加速中は、駆動輪に連結された出力軸４の回転数が次第に増加していく。そこで通常の自動変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段ずつシフトアップを行うこととなる。このときスキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつシフトアップを行う。
【００４３】
図５のシフトダウンマップにおいても同様に、ギヤ段ｎ＋１（ｎは１から１５までの整数）からｎへのシフトダウン線図がアクセル開度（％）と出力軸回転数（rpm ）との関数で決められている。そしてマップ上では現在のアクセル開度 （％）と出力軸回転数（rpm ）とからただ１点が定まる。車両減速中は出力軸４の回転数が次第に減少していくので、通常の自動変速モードでは、現在の１点が各線図を越える度に１段ずつシフトダウンを行う。スキップモードであれば線図を交互に１本ずつ飛ばして２段ずつシフトダウンする。
【００４４】
一方、マニュアルモードのときは、これらマップと無関係にドライバが自由にシフトアップ・ダウンを行える。通常モードなら１回のシフトチェンジ操作で１段変速でき、スキップモードなら１回のシフトチェンジ操作で２段変速できる。
【００４５】
現在のアクセル開度はアクセル開度センサ８により検知され、現在の出力軸回転数は出力軸回転センサ２８により検知される。特に、ＴＭＣＵ９は、現在の出力軸回転数の値から現在の車速を換算し、これをスピードメータに表示する。つまり車速が出力軸回転数から間接的に検知され、出力軸回転数と車速とは相互に対応している。
【００４６】
次に、本装置には車両の定速走行を実現するための定速走行制御装置が装備されている。ここでは制御を司るクルーズコントローラ６ａがＥＣＵ６と兼用される。
【００４７】
まず定速走行制御の基本制御の内容を図１０により説明する。ドライバにより設定車速が設定されると、この設定車速に実車速が一致するようにエンジンの燃料噴射量が制御される。
【００４８】
即ち、図９に示すように、実車速Ｖｒと設定車速Ｖｓとの差Ｖｒ−Ｖｓが計算され、この差に基づき、比例項と積分ゲインとが各々に対応したマップ等から求められ、比例項×差と、積分ゲイン×差の積算値との和Ｖｔにより、図８に示したマップとは別のマップから、定速走行制御用目標燃料噴射量（以下「クルーズＱ」という）が算出される。このクルーズＱに等しい燃料噴射が実際に行われるように電子ガバナ１ｄが制御される。このようなクルーズＱの算出は所定時間（例えば32msec）毎に繰り返し行われる。
【００４９】
一方、定速走行制御中にも図８に示したマップにより通常通り目標燃料噴射量が計算されている。そしてこの値（「アクセルＱ」という）がクルーズＱを上回った場合はアクセルＱが最終的な目標燃料噴射量となる。アクセルＱとクルーズＱのいずれか大きい方が最終的な目標燃料噴射量となるのである。定速走行制御中は通常はアクセルが踏み込まれていないのでクルーズＱに基づく制御となるが、ドライバが加速しようとしてアクセルを踏み込んだ場合、アクセルＱがクルーズＱを上回ればアクセルＱに基づく制御となる。
【００５０】
そして、図１０に示すように、定速走行制御中に登坂路に差し掛かるなどして実車速が設定車速に対し所定値以上下回ったら、変速機の１段のシフトダウン制御を行う。最初のシフトダウン条件は、設定車速Ｖｓ＞（実車速Ｖｒ＋所定値Ｖｓｄ１（ここでは３km/h））が成立することである。このシフトダウンによってより大きな駆動輪トルクが得られるので、通常は実車速が上昇していく。そしてシフトアップ条件：設定車速Ｖｓ≦（実車速Ｖｒ＋所定値Ｖｓｕ（ここでは0.5km/h））が成立したら変速機の１段のシフトアップ制御を行い、変速機を車速設定時の元のギヤ段に戻す。
【００５１】
なお、最初のシフトダウンによっても駆動輪トルクが不足し、さらに実車速が落ち込んでいくような場合、次のシフトダウン条件：設定車速Ｖｓ＞（実車速Ｖｒ＋所定値Ｖｓｄ２（ここでは８km/h））が成立したら、さらなる変速機の１段のシフトダウン制御を行う。このように、実車速と設定車速との速度差に基づき変速機の自動シフトダウン・シフトアップを行うものである。
【００５２】
このような定速走行制御中の変速制御は変速モードが自動変速モードのとき行われ、マニュアルモードのときは行われない。また、スキップモードであっても通常モードであっても、シフトダウン・アップは１段ずつ行われる。
【００５３】
なお、定速走行制御中は図４，図５のマップを用いず、専ら実車速と設定車速との差に基づいてシフトダウン・アップを行っている。これは、図４，図５のマップを用いると変速点（マップの各線図）の近傍で車速が設定されたときに、僅かの車速変化でシフトダウンが行われてしまい、フィーリングが良くないからである。特に本実施形態ではギヤ段が多段であり、段間差が小さく、変速点近傍で車速設定される可能性が通常のギヤ段数の車両より高いので、このような方法が好適である。
【００５４】
次に、図６に定速走行制御装置の構成を示す。定速走行制御装置８０はＥＣＵ６（クルーズコントローラ６ａ）と、これに接続される各スイッチ８１〜８５及び各ランプ８１ａ，８１ｂで構成される。
【００５５】
８１はメインスイッチで、これがドライバによりＯＮされることで定速走行制御スタンバイ状態となり、運転室のメインランプ８１ａが点灯される。なおスタンバイ状態の解除はメインスイッチ８１のＯＦＦ又はキースイッチのＯＦＦにより行われ、解除と同時にメインランプ８１ａが消灯される。８２はセットスイッチで、これがドライバによりＯＮされると同時に設定車速が設定され、定速走行制御開始となり、運転室のセットランプ８２ａが点灯される。８３はキャンセルスイッチで、これがドライバによりＯＮされると定速走行制御解除となる。定速走行制御解除と同時にセットランプ８２ａが消灯される。８４はコーストスイッチで、これがドライバによりＯＮされている間はクルーズＱ＝０となり、車両が惰行状態となる。この状態からドライバによりコーストスイッチ８５がＯＦＦされると、その時の実車速が新たな設定車速として更新設定される。８５はリジュームスイッチで、これがドライバによりＯＮされると、設定車速がセットスイッチＯＮ時の最初の値に復帰される。
【００５６】
なお、周知のように、定速走行制御の解除は、他にもメインスイッチ８１のＯＦＦ、ブレーキペダルの踏み込み（ブレーキスイッチＯＮ）、又はクラッチペダル１１の踏み込み（クラッチペダルストロークセンサ１６の値が所定値以上）によって行われる。
【００５７】
ところで、定速走行制御中に登坂路等に差し掛かって最初のシフトダウン条件：設定車速Ｖｓ＞（実車速Ｖｒ＋所定値Ｖｓｄ１）が成立する前に、エンジン回転数が車両の運転状況からみて十分な駆動輪トルクを得られないような回転数まで落ち込んでしまうと、現ギヤ段保持のままクルーズＱを増加して半ば強制的に車両を加速させようとする制御が行われてしまうため、所謂エンジンノッキングのようなものが発生し、加速フィーリングが著しく悪いという問題がある。
【００５８】
そこで、これを防止するため本実施形態では以下のシフトダウン制御を実行するようにしている。
【００５９】
図１１にかかるシフトダウン制御のフローチャートを示す。このフローはＴＭＣＵ９により所定時間（例えば32msec）毎に実行される。
【００６０】
まずＴＭＣＵ９は、ステップ１０１において、定速走行制御中であるか否かを判断する。定速走行制御中である場合はステップ１０２に進み、定速走行制御中でない場合は本フローを終える。
【００６１】
ステップ１０２では、最終的な目標燃料噴射量（クルーズＱとアクセルＱのうちいずれか大きい方）Ｑｔｆｎｌが、予め設定された所定値Ｑｓより大きいか否かを判断する。即ち、このステップ１０２では実質的に車両を加速させようとしている状態であるか否かを判断しており、所定値Ｑｓはその状態を示す最小値である。本実施形態では所定値Ｑｓをエンジン回転数毎の最大燃料噴射量（フルＱ）のＰｑ％（本実施形態では３０％）としている。
【００６２】
これをより詳しく説明すると次の通りである。図７は、エンジン回転数とその回転数毎の最大トルクとの関係を示した線図であるが、最大トルク線図（実線）上では、各回転数毎の目標燃料噴射量（アクセルＱ）がアクセル開度１００％のときの値、即ち最大燃料噴射量（フルＱ）となっている。よって制御上は、検出された実際のエンジン回転数Ｎｅから図８のマップに従ってその回転数Ｎｅにおける最大燃料噴射量を読込み、これにＰｑを乗じてしきい値Ｑｓを決定し、このしきい値Ｑｓと最終目標燃料噴射量Ｑｔｆｎｌとを比較する。そしてＱｔｆｎｌ＞Ｑｓのときは車両を加速させようとしている状態とみなしてステップ１０３に進み、Ｑｔｆｎｌ≦Ｑｓのときはそのような状態ではないとみなして本フローを終える。
【００６３】
ステップ１０３では、現ギヤ段が所定段Ｇｓより大きいか否かを判断する。本実施形態ではＧｓ＝１０速である。現ギヤ段が１０速より大きければステップ１０４に進み、現ギヤ段が１０速以下ならば本フローを終える。
【００６４】
ステップ１０４は本発明に係る最も特徴的な部分で、このステップでは、現在の実際のエンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値Ｎｅｓ未満か否かを判断している。本実施形態ではＮｅｓ＝７００（ｒｐｍ）で、アイドル回転数＝５００（ｒｐｍ）より若干高い一定の値である。Ｎｅ＜Ｎｅｓならステップ１０５に進み、Ｎｅ≧Ｎｅｓなら本フローを終える。
【００６５】
即ち、エンジン回転数がアイドリング回転数に近いＮｅｓ未満まで落ち込んでいるときは、もはや定速走行を維持するのに十分な駆動輪トルクが得られず、現ギヤ段保持のまま燃料噴射量を増加することによって車両を加速させようとすると、前述の問題が生じるので、変速機の自動シフトダウンを実行するものである。これによりエンジン回転数が高まり、十分な駆動輪トルクが得られ、良好なフィーリングを持って車両を加速することができる。
【００６６】
ステップ１０５では、シフトダウン後のエンジン回転数Ｎｅａｓｄを予測演算する。即ち、現在の出力軸４の回転数に、シフトダウン後のギヤ段における変速機全体のギヤ比を乗じて、これをシフトダウン後のエンジン回転数の予測値Ｎｅａｓｄとする。
【００６７】
次に、ステップ１０６において、この予測値Ｎｅａｓｄを所定のしきい値Ｎｅａｓｄｓと比較する。本実施形態ではＮｅａｓｄｓ＝１８００（ｒｐｍ）である。Ｎｅａｓｄ＜Ｎｅａｓｄｓのときはステップ１０７に進み、Ｎｅａｓｄ≧Ｎｅａｓｄｓのときは本フローを終える。このような判断を行っているのは、シフトダウン後のエンジン回転数があまりに高いとエンジンがオーバーラン状態となり好ましくないからである。
【００６８】
ステップ１０７では、目標ギヤ段を現ギヤ段より１速低い値に設定する。これによって本フローは終了し、この後図示しない別フローに従って実際の自動シフトダウンが実行される。
【００６９】
なお、以上のシフトダウン制御においては、ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９との間における双方向のデータ通信が適宜行われる。例えば、ステップ１０１における定速走行制御中であるか否かのデータ、ステップ１０２における最終目標燃料噴射量Ｑｔｆｎｌのデータ、及び図８のマップに基づく最大燃料噴射量のデータは、ＥＣＵ６からＴＭＣＵ９に取り込まれるものである。
【００７０】
このように、かかるシフトダウン制御によれば、車両が登坂路等に差し掛かってエンジン回転数が著しく低下したような場合には、シフトダウンの車速条件成立の有無に拘わらず即座にシフトダウンを実行できるので、半ば強制的に燃料噴射量を増加し車両を加速させようとする制御が防止され、所謂エンジンノッキングのような状態を回避することができる。こうして、良好な加速フィーリングを持って車両を加速することができる。特にこのシフトダウン制御は、ファイナルギヤの減速比が小さくなり且つ定速走行制御中のエンジン回転数が低くなる傾向にある近年の大型車両に対して非常に有効であり、逆にいえば本制御により減速比を小さくすることができるので燃費向上に貢献できる。
【００７１】
ここで、本実施形態では、エンジン回転数のしきい値Ｎｅｓを、アイドル回転数（５００ｒｐｍ）付近の値、より正確にはそれより若干高い一定値（７００ｒｐｍ）に設定している。これは、エンジン回転数がそのような値となった場合は常に駆動輪トルクが不足すると考えられるからであり、またこのような一定値とすることによって簡易な制御で十分な効果が得られるからである。
【００７２】
一方、実際上は、登坂路といった路面状況の他、積載荷重、車速、風の影響などによっても駆動輪トルクが不足することが考えられる。従ってしきい値Ｎｅｓはこれらのパラメータに基づく関数とすることが可能である。
【００７３】
本発明は他にも様々な実施形態を採ることができる。例えばエンジンはディーゼル、ガソリン等の種別を問わない。ディーゼルならコモンレール式等が考えられ、ガソリンなら定速走行制御中スロットル又はアクセルアクチュエータによりスロットル開度又はアクセル開度を制御するものが考えられる。また別マップによるクルーズＱを用いず、疑似的なアクセル開度と図８に示したような通常マップとを用いて定速走行制御中の燃料噴射制御を実行するものも可能である。この場合、図１１のステップ１０２における条件を、疑似アクセル開度が所定値より大きいときとしてもよい。自動変速機も上述のものに限られず、少なくとも自動変速可能なものであれば、マニュアル変速モードの無いものやスキップモードの無いのものも可能である。車両も大型車両に限らず、小型トラック、乗用車等が可能である。上記各数値は代表例であり、適宜変更が可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、定速走行制御中にエンジン回転数が著しく低下した場合でも、良好な加速フィーリングを持って車両を加速することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る車両の自動変速装置を示す構成図である。
【図２】同スケルトン図である。
【図３】自動クラッチ装置を示す構成図である。
【図４】シフトアップマップである。
【図５】シフトダウンマップである。
【図６】定速走行制御装置の構成図である。
【図７】最終目標燃料噴射量と燃料噴射量しきい値との比較方法を示す図である。
【図８】目標燃料噴射量（アクセルＱ）算出マップである。
【図９】定速走行制御中の目標燃料噴射量（クルーズＱ）の算出方法を示すブロック図である。
【図１０】定速走行制御の基本制御の内容を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明に係るシフトダウン制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 変速機
６ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
６ａ クルーズコントローラ
７ エンジン回転センサ
８ アクセル開度センサ
９ トランスミッションコントロールユニット（ＴＭＣＵ）
２０ スプリッタアクチュエータ
２１ メインアクチュエータ
２２ レンジアクチュエータ
２８ 出力軸回転センサ
８０ 定速走行制御装置
ＧＳＵ ギヤシフトユニット
Ｖｒ 実車速
Ｖｓ 設定車速
Ｖｓｄ１、Ｖｓｄ２、Ｖｓｕ 所定値（速度差）
Ｎｅ エンジン回転数
Ｎｅｓ エンジン回転数のしきい値
Ｑｔｆｎｌ 最終目標燃料噴射量
Ｑｓ 燃料噴射量のしきい値
Ｎｅａｓｄ エンジン回転数の予測値
Ｎｅａｓｄｓ 予測値のしきい値

Claims (4)

1. 実車速を設定車速に一致させるようにエンジンの燃料噴射量を制御することにより定速走行制御を実行する定速走行制御手段と、該定速走行制御手段による定速走行制御中にエンジン回転数が、車両の運転状況からみて十分な駆動輪トルクが得られないような所定回転数未満に落ち込んだとき、変速機のシフトダウン制御を実行するシフトダウン制御手段とを備え、
   該シフトダウン制御手段は、上記定速走行制御中に、実車速と設定車速との差に基づいて定められる定速走行制御用目標燃料噴射量と、アクセル開度とエンジン回転数から定められる通常の目標燃料噴射量とのいずれか大きい方が所定のしきい値を越えたことを条件に、上記変速機のシフトダウン制御を実行するものであることを特徴とする車両の自動変速装置。
2. 上記シフトダウン制御手段は、シフトダウン後のエンジン回転数を予測演算してその値が所定値以下であるとき、上記変速機のシフトダウン制御を実行する請求項１記載の車両の自動変速装置。
3. 上記所定回転数が、上記エンジンのアイドル回転数より若干高い回転数に設定された請求項１又は２記載の車両の自動変速装置。
4. 上記しきい値が、上記シフトダウン制御を実行するか否かを決定する際のエンジン回転数における最大燃料噴射量の所定％である請求項１〜３いずれかに記載の車両の自動変速装置。

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