JP4779531B2

JP4779531B2 - 自動変速装置

Info

Publication number: JP4779531B2
Application number: JP2005277605A
Authority: JP
Inventors: 伸之西村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: JP2007085507A

Description

本発明は、変速機を車両が失速しない範囲で最も低燃費で走行可能なギア段へと自動変速する自動変速装置に関するものである。

変速機を自動的に変速する自動変速装置において、変速機のギア段を、車両が失速しない範囲で最も燃料消費率が小さいと判断されるギア段へと変速する低燃費モードと称される変速制御を実行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この低燃費モードの変速制御内容の概略を図６を用いて説明する。

図６中横軸がエンジン回転速度であり、縦軸が正味平均有効圧力Ｐｍｅ（エンジントルクに相当）である。図６中実線Ａで示す線図はエンジンの等燃費線図（燃料消費率マップ）であり、同一ライン上であれば燃料消費率ＳＦＣが同じであることを意味している。また、この等燃費線図Ａにおいて、内側のラインに近づくほど燃料消費率が低く、逆に外側のラインに近づくほど燃料消費率が高くなる。点線Ｂで示すラインは、エンジンの最大トルク線図である。

低燃費モードでは、車両の運転状態に基づいて、現在の運転状態を維持するために最低限必要な馬力（つまり現在の状態で定常走行するために必要なエンジン出力）を決定し、その等馬力線図Ｃを作成する。定常走行に必要な馬力は、走行条件（路面の勾配など）やアクセル開度、つまりエンジン負荷に応じて変化する。

今、変速機のギア段がＮ段で、エンジン回転速度がＲ（Ｎ）で走行しているとする。すると、まず、現ギア段Ｎで現在の運転状態を維持するために最低限必要となる必要トルクＴ（Ｎ）が算出され、その必要トルクＴ（Ｎ）とエンジン回転速度Ｒ（Ｎ）とに基づいて等馬力線図Ｃが作成される。なお、図６において、エンジン回転速度Ｒ及びエンジントルクＴの括弧内の記号は対応するギア段を示している。

次に、現在のエンジン回転速度Ｒ（Ｎ）と変速機の各ギア段のギア比とに基づいて、変速機の各ギア段毎に変速後の仮想エンジン回転速度を決定し、その仮想エンジン回転速度と等馬力線図Ｃとに基づいて、各ギア段毎に、変速後現在のエンジン出力を維持するために必要となる必要トルクを決定する。つまり、図６において、変速機を現ギア段Ｎから１段シフトアップした後の仮想エンジン回転速度がＲ（Ｎ＋１）であり、そのＮ＋１段で現在のエンジン出力を維持するために必要なトルクはＴ（Ｎ＋１）である。また、変速機を現ギア段Ｎから２段シフトアップした後の仮想エンジン回転速度がＲ（Ｎ＋２）であり、Ｎ＋２段で現在のエンジン出力を維持するために必要なトルクはＴ（Ｎ＋２）である。なお、図６では、現ギア段ＮからＮ＋２段までしか示されていないが、変速機の全てのギア段に対して変速後の仮想エンジン回転速度Ｒと必要トルクＴとが決定される。そして、その仮想エンジン回転速度Ｒ及び必要トルクＴと等燃費線図Ａとに基づいて、変速機の各ギア段毎に燃料消費率が決定される。

次に、必要トルクＴが、エンジンの最大トルクＢ以下であるギア段のみを選択可能なギア段として決定する。これは、必要トルクＴがエンジンの最大トルクＢよりも大きいギア段に変速すると、変速後に車両が失速してしまうからである。そして、選択可能なギア段のなかで、最も燃料消費率の低いギア段を目標ギア段として選定し、変速機をその目標ギア段へ変速する。

図６の例では、選択可能なギア段として、現ギア段Ｎと、現ギアよりも一つ高いギア段Ｎ＋１が決定され、両者の燃料消費率が比較される。ここでは、現ギア段ＮよりもＮ＋１段の方が燃料消費率が低いので、変速機がＮ＋１段にシフトアップされることになる。

このように、低燃費モードでは、変速機を最もエンジンの燃料消費率が低いギア段に変速することで、車両の低燃費化を図っている。

特開平１１−０８２０８４号公報

しかしながら、上述の低燃費制御では、例えば、車両が坂路を降坂するときに、ドライバーの意図しないシフトアップが行われてしまい、ドライバーのシフトフィーリングが悪化してしまう懸念があった。

具体的には、車両がエキゾーストブレーキを効かせて坂路を下っているときに、ドライバーが、一時的にエキゾーストブレーキを切りたいと思いアクセルペダルを踏み込むことがある。その場合に、上述した低燃費制御では、エキゾーストブレーキが切られるだけでなく、アクセルペダルが踏み込まれることで、定常走行に必要な馬力が変化したと判断されて、シフトアップが行われてしまう場合がある。そのシフトアップにより、車両は、高速ギア段で降坂することになる。

このため、エキゾーストブレーキを再度効かせたとき（次にアクセルペダルをＯＦＦしたとき）には、アクセルペダルを踏み込む前に比べてエキゾーストブレーキの効きが悪くなり、サービスブレーキの使用またはシフトダウンを行わなければならなくなってしまう。つまり、降坂中の車速のコントロールが困難になってしまう。

このように、上述の低燃費制御では、降坂中にドライバー意思に反するシフトアップが行われ、その結果、ドライバーのシフトフィーリングが悪化してしまう可能性があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低燃費を実現しつつ、良好なシフトフィーリングを供することができる自動変速装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断される目標ギア段に変速機を変速させる基本変速制御手段を備えた自動変速装置であって、アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、第二所定開度以上で第三所定開度より小さく、かつ現ギア段が、所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ上記基本変速制御手段が判断した目標ギア段が、現ギア段より高速側のギア段であり、かつエンジン回転速度が所定回転速度より大きいときには、上記基本変速制御手段によるシフトアップを禁止すると共に、上記変速機を一段だけシフトアップする変速禁止手段を備えたものである。

好ましくは、アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、上記第二所定開度より小さく設定された第一所定開度より小さく、かつ現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であるときには、上記変速禁止手段が、上記基本変速制御手段による変速を禁止するものである。

好ましくは、アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、上記第二所定開度より小さく設定された第一所定開度以上で上記第二所定開度より小さく、かつ現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であり、かつエンジン回転速度が所定回転速度より大きいときには、上記変速禁止手段が、上記基本変速制御手段による変速を禁止するものである。

好ましくは、アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、上記第二所定開度以上で上記第三所定開度より小さく、かつ現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ上記基本変速制御手段が判断した目標ギア段が、現ギア段より高速側のギア段であり、かつエンジン回転速度が上記所定回転速度以下のときには、上記変速禁止手段が、上記基本変速制御手段によるシフトアップを禁止するものである。

好ましくは、アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、現ギア段が、上記所定ギア段もしくは上記所定ギア段より低速側のギア段であるときか、または、現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であっても、アクセル開度が、上記第三所定開度以上であるときには、上記変速禁止手段による変速禁止を解除すると共に、上記基本変速制御手段による変速を実行するものである。

本発明によれば、低燃費を実現しつつ、良好なシフトフィーリングを供することができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に基づき、本実施形態に係る車両の自動変速装置の概略構造を説明する。

本実施形態の自動変速装置は、トラック等の車両に搭載されるディーゼルエンジン１にクラッチ２を介して連結された多段変速機３を自動変速するものである。

エンジン１はエンジン制御手段（ＥＣＵ）６によって制御される。ＥＣＵ６は基本的には、エンジン１の回転速度を検出するエンジン回転センサ７と、アクセルペダル５（アクセル）の開度を検出するアクセル開度センサ８との検出値からエンジンの運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）を読取り、そのエンジン運転状態に基づいてエンジン１の燃料噴射時期及び燃料噴射量（エンジン出力）等を制御する。

クラッチ２及び変速機３は、ＴＭＣＵ９によって自動制御される。ＥＣＵ６とＴＭＣＵ９とは互いにバスケーブル等を介して接続され、相互に連絡可能となっている。

クラッチ２にはクラッチアクチュエータ１０が設けられ、ＴＭＣＵ９はこのクラッチアクチュエータ１０に信号を出力し、クラッチアクチュエータ１０を介してクラッチ２を断接制御する。なお、本実施形態では、クラッチ２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。クラッチ２には、クラッチプレート（図示せず）の位置を検出するためのクラッチストロークセンサ１４が設けられ、クラッチストロークセンサ１４の検出値はＥＣＵ６及びＴＭＣＵ９に送信される。

また、変速機３にはギアシフトユニット（ＧＳＵ）１２が設けられ、ＴＭＣＵ９はこのＧＳＵ１２に信号を出力し、ＧＳＵ１２を介して変速機３を変速制御する。変速機３には、そのギアポジションを検出するためのギアポジションセンサ２３が設けられ、そのギアポジションセンサ２３の検出値がＴＭＣＵ９に送信される。また、変速機３には、その出力軸２２（図参照）の回転速度を検出するためのアウトプットシャフトセンサ２８が設けられ、そのアウトプットシャフトセンサ２８の検出値がＴＭＣＵ９に送信される。ＴＭＣＵ９は、アウトプットシャフトセンサ２８の検出値に基づいて車速を算出する。

変速機３を変速する際には、ＴＭＣＵ９はまずクラッチアクチュエータ１０に信号を出力してクラッチ２を断し、次いでＧＳＵ１２に信号を出力して変速機３のギア抜き・ギアインを実行し、その後クラッチ２を接続する。なお、本実施形態では、変速機３はシフトチェンジ手段２９によるマニュアル変速もできるようになっている。

本実施形態の自動変速装置は、車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断される目標ギア段に変速機３を変速させる基本変速制御手段と、その基本変速制御手段による変速を、アクセル開度に基づき禁止する変速禁止手段とを備える。本実施形態では、上記ＴＭＣＵ９が、基本変速制御手段と変速禁止手段との両方をなす。

ＴＭＣＵ９は、基本的には、「背景技術」の欄で説明したような低燃費モードと称される変速制御（以下、通常制御という）を実行するが、アクセルペダル５がＯＦＦになった状態から再びアクセル操作が行われた際に、その踏み込み量が所定値よりも小さい場合には、シフトアップまたはシフトダウンを行わないようにしている。詳しくは後述するが、ＴＭＣＵ９は、上記通常制御によるシフトアップまたはシフトダウンを行うか否かを判断するに際して、再アクセル操作時のアクセル開度を四つの領域（第一所定開度未満、第一所定開度以上第二所定開度未満、第二所定開度以上第三所定開度未満、第三所定開度以上）に区分する。

また、ＴＭＣＵ９は、現ギア段が、所定ギア段よりも高速側のギア段である場合にのみ、変速禁止制御を実行するようにしている。これは、現ギア段が所定ギア段であるか、もしくは所定ギア段より低速側のギア段の場合に変速を禁止すると、通常走行時にエンストなどの支障が生じる虞があるからである。

以下に、ＴＭＣＵ９による変速禁止制御の概略を説明する。

本実施形態のＴＭＣＵ９は、アクセルペダル５が戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、第一所定開度より小さく、かつ現ギア段が、所定ギア段より高速側のギア段であるときには、上記基本変速制御手段によるシフトアップを禁止する。つまり、この場合には、ＴＭＣＵ９は、上記通常制御によるシフトアップを行わない。

この第一所定開度は、例えば、ドライバーが加速以外の目的でアクセルペダル５を踏み込んだと判断される開度で、降坂時にエキゾーストブレーキを切るためだけに踏み込んだときの開度が考えられる。そこで、アクセル開度が、第一所定開度より小さい場合には、シフトアップを禁止するようにしている。

次に、アクセルペダル５が戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、第一所定開度以上で第二所定開度より小さく、かつ現ギア段が、所定ギア段より高速側のギア段であり、かつエンジン回転速度が第一所定回転速度より大きいときには、ＴＭＣＵ９は、上記基本変速制御手段による変速を禁止する。つまり、この場合には、ＴＭＣＵ９は、上記通常制御による変速を行わない。

アクセル開度が、第一所定開度以上で第二所定開度より小さい場合には、ドライバーが加速のためにアクセルペダル５を踏み込んだのか否かを判断し難い。そこで、基本的には、変速を禁止して現状を維持するようにし、ドライバーのシフトフィーリングを損ねないようにしている。ただし、車両が降坂路以外を通常走行していると考えられるような場合、具体的には、エンジン回転速度が第一所定回転速度以下の場合には、低燃費やエンスト防止などを考慮して、通常制御による変速制御を実行するようにしている。

次に、アクセルペダル５が戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、第二所定開度以上で第三所定開度より小さく、かつ現ギア段が、所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ上記基本変速制御手段が判断した目標ギア段が、現ギア段より高速側のギア段であり、かつエンジン回転速度が第二所定回転速度より大きいときには、ＴＭＣＵ９は、上記基本変速制御手段によるシフトアップを禁止すると共に、上記変速機３を一段だけシフトアップする。

アクセル開度が、第二所定開度以上で第三所定開度より小さい場合にも、上述した第一所定開度以上で第二所定開度より小さい場合と同様に、ドライバーが加速のためにアクセルペダル５を踏み込んだのか否かを判断し難い。しかし、上述の場合と比べるとアクセル開度が大きいので、ドライバーが加速を意図してアクセルを踏み込んだ可能性が高い（車両が平坦路などを通常走行中である可能性が高い）。そこで、さらに通常制御による変速指示とエンジン回転速度とによりドライバーの加速意思を判断する。具体的には、エンジン回転速度が第二所定回転速度よりも大きく、かつ通常制御でシフトアップ指示がある場合には、ドライバーが加速を意図している可能性が高いと判断する。その場合、シフトアップを行うが、通常制御の指示通り複数段のシフトアップを行った場合に、もし、シフトアップがドライバーの意思に反するとシフトフィーリングを大きく損ねることになる。そこで、本実施形態では、そのようなリスクを最小にすべく、一段だけシフトアップを行う。

一方、後述するように、通常制御でシフトアップ指示があっても、エンジン回転数が第二所定回転速度以下のときには、ドライバーに加速意思がない可能性が高い（例えば、車両が降坂走行している可能性が高い）ので、変速を禁止して現ギア段を維持する。つまり、アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、そのアクセル開度が、第二所定開度以上で第三所定開度より小さく、かつ現ギア段が、所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ上記基本変速制御手段が判断した目標ギア段が、現ギア段より高速側のギア段であり、かつエンジン回転速度が第二所定回転速度以下のときには、ＴＭＣＵ９は、上記基本変速制御手段による変速を禁止する。

また、アクセルペダル５が戻された状態から踏み込まれた際に、現ギア段が、上記所定ギア段もしくは上記所定ギア段より低速側のギア段であるときか、または、現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であっても、アクセル開度が、第三所定開度以上であるときには、ＴＭＣＵ９は、上記基本変速制御手段による変速を禁止せず、上記基本変速制御手段による変速を許容する。つまり、この場合には、ＴＭＣＵ９は、基本変速制御手段として通常制御を行う。

以上のように、本実施形態では、再アクセル操作時に、アクセル開度に基づいて通常制御によるシフトアップまたはシフトダウンを行うか否かを判断することで、平坦路などの通常走行時には低燃費を実現することができ、かつ坂路の降坂走行時には良好なシフトフィーリングを得ることができる。

次に、図２から図５に基づき、本実施形態の自動変速装置による変速制御の一例を説明する。

まず、図２のフローチャートを用いて、詳細な制御内容を説明する。

ステップＳ２０では、ギアポジションセンサ２３により検出された現ギア段が所定ギア段（図例では５段であり、図２において設定値１）より高速側のギア段であるか否かを判断する。

ステップＳ２０で、所定ギア段より高速側のギア段であると判断された場合、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、アクセル開度センサ８により検出されたアクセル開度（図２においてＡ）が、第一所定開度（図例では５％であり、図２において設定値２）より小さいか否かを判断する。ステップＳ２１で、アクセル開度が第一所定開度より小さいと判断された場合、ステップＳ２２で、アクセルＯＦＦフラグをＯＮに設定した後、ステップＳ２３でアクセルモード０を実行する。図３に示すように、そのアクセルモード０では、ステップＳ３０でシフトアップが禁止される。なお、アクセルＯＦＦフラグの値は、ステップＳ２２または後述するステップＳ２８で設定後、次にステップＳ２８またはステップＳ２２で変更されるまで、同じ値に維持される。

図２に戻り、一方、ステップＳ２１で、アクセル開度が第一所定開度以上と判断された場合には、ステップＳ２４で、さらにアクセル開度が第二所定開度（図例では２０％であり、図２において設定値３）より小さいか否かを判断する。ステップＳ２４で、アクセル開度が第二所定開度より小さいと判断された場合、ステップＳ２５で後述するアクセルモード１を実行する。

一方、ステップＳ２４で、アクセル開度が第二所定開度以上と判断された場合には、ステップＳ２６で、さらにアクセル開度が第三所定開度（図例では４０％であり、図２において設定値４）より小さいか否かを判断する。ステップＳ２６で、アクセル開度が第三所定開度より小さいと判断された場合、ステップＳ２７で後述するアクセルモード２を実行する。

一方、ステップＳ２６で、アクセル開度が第三所定開度以上と判断された場合、または、ステップＳ２０で現ギア段が所定ギア段より高速側のギア段でないと判断された場合には、ステップＳ２８で、アクセルＯＦＦフラグにＯＦＦを設定する。その後、ステップＳ２９で、アクセルモード３として、上述した通常制御（低燃費モード制御）を実行する。

次に、図４に基づきアクセルモード１の変速制御を説明する。

ステップＳ４０では、上述したステップＳ２２またはステップＳ２８で設定されたアクセルＯＦＦフラグが、ＯＮか否かを判断し、アクセルＯＦＦフラグがＯＮであると判断された場合、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１では、エンジン回転センサ７により検出されたエンジン回転速度が第一所定回転速度（図例では１２００ｒｐｍであり、図４において設定回転値１）より大きいか否かを判断し、エンジン回転速度が第一所定回転速度より大きいと判断された場合、変速を禁止する。

一方、ステップＳ４０でアクセルＯＦＦフラグがＯＮでないと判断された場合、またはステップＳ４１でエンジン回転速度が第一所定回転速度以下と判断された場合は、通常制御を行う。

次に、図５に基づきアクセルモード２の変速制御を説明する。

ステップＳ５１では、ステップＳ２２またはステップＳ２８で設定されたアクセルＯＦＦフラグがＯＮか否かを判断し、アクセルＯＦＦフラグがＯＮであると判断した場合、ステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２では、上述した通常制御（低燃費モード制御）で、シフトアップ指示があるか否かを判断し、シフトアップ指示の場合には、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３では、エンジン回転速度が第二所定回転速度（図例では１４００ｒｐｍであり、図５において設定回転値２）より大きいか否かを判断し、エンジン回転速度が第二所定回転速度より大きい場合と判断された場合、通常制御に判断されたシフトアップの段数にかかわらず、１段だけシフトアップする。一方、ステップＳ５３で、エンジン回転速度が第二所定回転速度以下と判断された場合には、変速を禁止する。

また、ステップＳ５０でアクセルＯＦＦフラグがＯＮでないと判断された場合、またはステップＳ５１で通常制御でシフトアップ指示でないと判断された場合には、通常制御を行う。

このように、本実施形態の自動変速装置によれば、車両が坂路を降坂するときに、ドライバーの意図しないシフトアップを防止することができ、良好なシフトフィーリングを供することができる。

また、降坂時の不必要なシフトアップが防止されるので、エキゾーストブレーキの効きが悪化することなく、降坂中の車速のコントロールを容易に行うことができる。

また、平坦路などを通常走行するときには、低燃費を実現することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

本発明の一実施形態に係る自動変速装置の概略図である。変速禁止手段の制御内容を示す制御フローである。変速禁止手段の制御内容を示す制御フローである。変速禁止手段の制御内容を示す制御フローである。変速禁止手段の制御内容を示す制御フローである。低燃費モードによる変速制御を説明するための図である。

符号の説明

１エンジン
２クラッチ
３変速機
５アクセルペダル
６ＥＣＵ
７エンジン回転センサ
８アクセル開度センサ
９ＴＭＣＵ（基本変速制御手段、変速禁止手段）

Claims

車両が失速しない範囲で燃料消費率が最も小さいと判断される目標ギア段に変速機を変速させる基本変速制御手段を備えた自動変速装置であって、
アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、
そのアクセル開度が、第二所定開度以上で第三所定開度より小さく、かつ
現ギア段が、所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ
上記基本変速制御手段が判断した目標ギア段が、現ギア段より高速側のギア段であり、かつ
エンジン回転速度が所定回転速度より大きいときには、
上記基本変速制御手段によるシフトアップを禁止すると共に、上記変速機を一段だけシフトアップする変速禁止手段を備えたことを特徴とする自動変速装置。
アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、
そのアクセル開度が、上記第二所定開度より小さく設定された第一所定開度より小さく、かつ
現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であるときには、
上記変速禁止手段が、上記基本変速制御手段によるシフトアップを禁止することを特徴とする請求項１に記載の自動変速装置。
アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、
そのアクセル開度が、上記第二所定開度より小さく設定された第一所定開度以上で上記第二所定開度より小さく、かつ
現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ
エンジン回転速度が所定回転速度より大きいときには、
上記変速禁止手段が、上記基本変速制御手段による変速を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速装置。
アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、
そのアクセル開度が、上記第二所定開度以上で上記第三所定開度より小さく、かつ
現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であり、かつ
上記基本変速制御手段が判断した目標ギア段が、現ギア段より高速側のギア段であり、かつ
エンジン回転速度が上記所定回転速度以下のときには、
上記変速禁止手段が、上記基本変速制御手段による変速を禁止することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の自動変速装置。
アクセルが戻された状態から踏み込まれた際に、
現ギア段が、上記所定ギア段もしくは上記所定ギア段より低速側のギア段であるときか、
または、現ギア段が、上記所定ギア段より高速側のギア段であっても、アクセル開度が、上記第三所定開度以上であるときには、
上記変速禁止手段による変速禁止を解除すると共に、上記基本変速制御手段による変速を実行する請求項１から４いずれかに記載の自動変速装置。