JP4875388B2 - 自動変速機の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動変速機の変速制御装置において特に旋回時の変速制御に関する。

自動変速機を搭載する車両において、車両が旋回状態であることを判定し、旋回状態であると判定されたとき変速マップを切り替えて不要なアップシフトを防止することで駆動力を確保する技術が特許文献１に記載されている。
特開平９−１９６１６０号公報

上記従来の技術を適用すると、２速以上で旋回状態に突入した場合、２速以上で旋回走行することになるので旋回状態が終了して直進状態へと移行した後の加速性能が低い。

また、旋回状態であると判定されると変速段を１段ダウンシフトする技術が知られている。しかし、旋回状態であると判定されると直ちにダウンシフトするので車両の駆動トルクの変化によって走行性が悪化する可能性がある。

本発明は、旋回状態であると判定されたとき走行性の悪化を防止しながら旋回終了後の加速性能を向上させることを目的とする。

本発明の自動変速機の変速制御装置は、車輪の回転速度を検出し、自動変速機のファイナルギアの回転速度に基づいて車輪の回転速度を推定し、推定された車輪回転速度が検出された車輪回転速度と同期して変化するとき、車両が直進状態であると判定し、車両が直進状態でないと判定され、車両の減速度が所定減速度より高く、前後の車輪の回転速度差及び左右の車輪の回転速度差の少なくとも一方がそれぞれの所定値より大きい状態が所定時間継続したとき、車両がＵターン状態であると判定し、車両がＵターン状態であると判定されたとき、自動変速機の変速比をロー側に補正する。

本発明によれば、車両がＵターン状態となってから所定時間経過した後に自動変速機の変速比をロー側へ補正するので、Ｕターン状態から直進走行状態に移行する前に加速のための駆動力を得ることができ、Ｕターン後に変速が開始された場合の加速のもたつきを防止して、立ち上がりからスムーズな加速を行うことができる。また、推定された車輪回転速度が検出された車輪回転速度と同期して変化するとき、車両が直進状態であると判定するので、タイヤの摩耗や空気圧の差によって動半径が変化して回転速度が等しくならない場合であっても精度よくＵターン状態であることを判定することができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本実施形態における自動変速機の変速制御装置を示す概略構成図である。

エンジン１の駆動力は自動変速機２（ＡＴ）及びディファレンシャルギア３を介して駆動輪１０、１１へと伝達される。

自動変速機２は入力軸がエンジン１に連結され、入力軸の回転速度を変速して出力する。自動変速機２はそれぞれ変速比の異なる複数の変速段を有しており、各変速段は車速及びアクセルペダル操作量センサ４によって検出されるアクセルペダル操作量に基づいて選択される。

ＡＴ車速センサ５（車輪回転速度推定手段）は自動変速機２内に設けられ、自動変速機２のファイナルギアの回転速度を検出して車速を推定する。車輪回転速度センサ６（車輪回転速度検出手段）は各車輪８〜１１の近傍に設けられ、各車輪８〜１１の回転速度を検出する。なお、車輪回転速度センサ６は、本発明のために設ける必要はなくＡＢＳの制御を行うために設けられるものを用いればよい。

コントローラ７は、アクセルペダル操作量センサ４によって検出されるアクセルペダル操作量、ＡＴ車速センサ５から送信される車速及び車輪回転速度センサ６から送信される各車輪８〜１１の回転速度に基づいて自動変速機２の変速段を切替制御する。なお、コントローラ７は自動変速機２の内部に備えるようにしてもよい。

以下、コントローラ７で行う制御について図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２は、本実施形態における自動変速機の変速制御装置の制御を示すフローチャートである。本制御は、車両２０がＵターン状態となってからＵターンが終了するまでに変速制御を行うものであり、Ｕターンとは一時停止を必要としない特に道幅の広い道路を走行中に行われる転回のことである。

ステップＳ１では、ＡＴ車速センサ５によって検出される車速を読み込む。

ステップＳ２では、車輪回転速度センサ６によって検出される各車輪８〜１１の回転速度を読み込む。

ステップＳ３（直進状態判定手段）では、車両２０が直進状態か否かを判定する。直進状態であればステップＳ４へ進み、直進状態でなければ処理を終了する。ここで、図３、図４を用いて車両２０が直進状態であるか否かを判定する方法について説明する。図３、図４は各車輪８〜１１及びファイナルギアの回転速度の変化を示すタイムチャートであり、図３は直進時、図４は旋回走行時を示す。

初めに直進判定について図３を参照しながら説明する。車両２０が直進しているとき、理論的にはファイナルギア及び各車輪８〜１１の回転速度は全て等しくなるが、実際にはタイヤの磨耗や空気圧の差によって動半径が変化し、各車輪８〜１１間の動半径の比に応じた回転速度差が生じる場合がある。そこでファイナルギアの回転速度を基準として、各車輪８〜１１の回転速度がファイナルギアの回転速度と同期して変化するとき、車両２０は直進中であると判定する。すなわち、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてファイナルギアの回転速度が変化するが、各車輪８〜１１の回転速度もこれに追従して変化しており、このような場合は各車輪間に回転速度差が生じていても直進中であると判定することができる。

次に旋回判定について図４を参照しながら説明する。車両２０が旋回するとき、車速が一定であっても各車輪８〜１１の回転速度は旋回中心から遠い車輪ほど高くなり、この傾向は旋回半径が小さいほど顕著となる。一方、ファイナルギアの回転速度は旋回半径にかかわらず車速のみに依存する。そこで、ファイナルギアの回転速度と各車輪８〜１１の回転速度との差が直進時に比べて変化したとき、車両２０が旋回中であると判定することができる。すなわち図４において、直進している車両２０は、時刻ｔ１において旋回半径が徐々に小さくなり始め、時刻ｔ２において旋回半径が一定となり、時刻ｔ３において旋回半径が大きくなり始め、時刻ｔ４において旋回を終了して直進状態へと戻る。

図２に戻ってステップＳ４（Ｕターン状態判定手段）では、車両２０の減速度が所定減速度より大きいか否かを判定する。減速度が所定減速度より大きければステップＳ５へ進み、所定減速度以下であれば処理を終了する。減速度は所定時間における車速の減少率であり、所定時間は所望の判定精度が確保できる範囲内で設定される。また、所定減速度は車両２０が直進状態から減速してＵターン状態へ移行するための減速を行ったか否かを判断できる程度の値に設定され、この値は予め実験などによって求めておく。

ステップＳ５では、自動変速機２の変速段が２速であるか否かを判定する。２速であればステップＳ６へ進み、２速以外であれば処理を終了する。

ステップＳ６では、各車輪８〜１１間の回転速度差がそれぞれの所定値より大きいか否かを判定する。各車輪８〜１１間の回転速度差がそれぞれの所定値より大きければステップＳ７へ進み、所定値以下であれば処理を終了する。各車輪８〜１１間の回転速度差とは、例えば車両２０が左旋回しているとき、前輪の内輪９と外輪８との回転速度差、後輪の内輪１１と外輪１０との回転速度差、内輪の前輪９と後輪１１との回転速度差、及び外輪の前輪８と後輪１０との回転速度差である。

ここで、各車輪８〜１１の回転速度差と車両２０の旋回半径の関係について図５のテーブルを用いて説明する。例えば左旋回しているとき、図５に示すように前輪の内輪９と外輪８との回転速度差、後輪の内輪１１と外輪１０との回転速度差、内輪の前輪９と後輪１１との回転速度差、及び外輪の前輪８と後輪１０との回転速度差のうちの一つについて回転速度差が分かれば、そのときの車両２０の旋回半径が推定できる（旋回半径推定手段）。したがって、車両２０がＵターン状態であるときの車両２０の旋回半径の最大値Ｒｍａｘを予め設定しておくことで旋回半径が最大値Ｒｍａｘ以下となるような回転速度差を各車輪８〜１１間で求めることができる。この回転速度差のそれぞれの最大値ΔＮ１〜ΔＮ４を前述のそれぞれの所定値とすることで、車両２０のＵターン状態を判定することができる。

図２に戻ってステップＳ７（Ｕターン終了時間演算手段）では、車速及び車両２０の旋回半径に基づいてＵターン状態が終了するまでに要する時間を推定する。ここで、旋回経路の距離は旋回半径から求め、旋回経路の距離を車速で除算することで旋回終了までに要する時間を推定する。

ステップＳ８では、カウンタ値ｃｏｕｎｔをゼロにリセットする。

ステップＳ９では、ＡＴ車速センサ５によって検出される車速を読み込む。

ステップＳ１０では、車輪回転速度センサ６によって検出される各車輪８〜１１の回転速度を読み込む。

ステップＳ１１（Ｕターン状態判定手段）では、各車輪８〜１１間の回転速度差がそれぞれの所定値より大きいか否かを判定する。各車輪８〜１１間の回転速度差がそれぞれの所定値より大きければステップＳ１２へ進み、所定値以下であれば処理を終了する。

ステップＳ１２では、自動変速機２の変速段が１速であるか否かを判定する。１速であれば処理を終了し、１速以外であればステップＳ１３へ進む。本ステップにおいて変速段が１速であれば、車両２０が直進状態へ移行したときに加速のもたつきが生じることはないので、変速制御を行う必要がなく処理を終了する。

ステップＳ１３では、前回処理時のカウンタ値ｃｏｕｎｔに１を加算する。なお、カウンタ値ｃｏｕｎｔの初期値はゼロである。

ステップＳ１４（Ｕターン状態判定手段）では、カウンタ値ｃｏｕｎｔが所定カウンタ値ｃｏｕｎｔＡより大きいか否かを判定する。カウンタ値ｃｏｕｎｔが所定カウンタ値ｃｏｕｎｔＡより大きければステップＳ１５へ進み、所定カウンタ値ｃｏｕｎｔＡ以下であればステップＳ９へ戻る。所定カウンタ値ｃｏｕｎｔＡは、ステップＳ７において推定されたＵターン状態が終了するまでに要する時間に基づいて、車両２０がＵターンを終了するまでに変速段がダウンシフトされるように旋回経路の例えば７割を走行したと判断できる程度の時間が経過するように設定される。

ステップＳ１５（変速比制御手段）では、変速マップを通常時変速マップからＵターン時変速マップへ切り替える。ここで、図６は通常時変速マップ、図７はＵターン時変速マップを示す。図７に示す通りＵターン時変速マップは通常時変速マップと比べて１→２変速線及び１←２変速線がハイ側に補正されている。

ステップＳ１６では、自動変速機２の変速段が２速であるか否かを判定する。２速であればステップＳ１７へ進み、２速以外であれば再度ステップＳ１６を実行する。ここで、ステップＳ１５におけるＵターン時変速マップへの切替によって変速段は１速へとシフトする。そこで、本ステップでは１速から２速へシフトアップしたか否かを判定する。

ステップＳ１７では、変速マップをＵターン時変速マップから通常時変速マップへ切り替える。

次に図８を参照しながら本実施形態の作用について説明する。図８（ａ）は本実施形態における自動変速機の変速制御装置の車輪回転速度、車速、カウンタ値、及び変速段の変化を示すタイムチャートである。図８（ｂ）は車両２０がＵターンを行う様子を模式的に示す概略図である。なお、図８（ａ）、（ｂ）の時刻は対応している。

車両２０が直進しながらＵターン地点の手前で減速中、時刻ｔ１において車速の低下によって変速段が３速から２速へとダウンシフトされ、時刻ｔ２において旋回を始めると各車輪８〜１１の回転速度に差が生じる。なお、本実施形態では左旋回を想定しているので、旋回中心から遠い左後輪１１、左前輪９、右後輪１０及び右前輪８の順に回転速度が高くなる。

これにより各車輪８〜１１間の回転速度差がそれぞれ所定値より高くなるとカウンタ値が加算されていき、時刻ｔ３においてカウンタ値がｃｏｕｎｔＡに達すると変速マップがＵターン時変速マップに切り替えられる。このとき、変速マップが切り替えられることで１←２変速線がハイ側へ補正されるので変速段は１速へダウンシフトされる。

その後、車両２０は直進状態へと移行して加速され、時刻ｔ４において変速段が２速へとアップシフトされると、変速マップが通常時変速マップに切り替えられる。

以上のように本実施形態では、車両２０の減速度が所定減速度より高く、各車輪８〜１１間の回転速度差が所定値より大きい状態が所定時間継続したとき、自動変速機２の変速マップをＵターン時変速マップへ切り替える、すなわち車両がＵターン状態となってから所定時間経過した後に自動変速機の変速比をロー側へ補正するので、Ｕターン状態となった直後にダウンシフトすることによる走行性の悪化を防止できるとともに、Ｕターン状態が終了するまでにダウンシフトを完了して加速性能を向上させることができる。

また、各車輪８〜１１間の回転速度差に基づいて車両２０の旋回半径を推定し、旋回半径が最大値Ｒｍａｘ以下となるとき、各車輪８〜１１の回転速度差が所定値より大きいと判定するので、旋回半径に基づいてＵターン状態を判定することができる。これにより、自動変速機２の変速マップをＵターン時変速マップへ切り替えることで、Ｕターン状態となった直後にダウンシフトすることによる走行性の悪化を防止できるとともに、Ｕターン状態が終了するまでにダウンシフトを完了して加速性能を向上させることができる。

さらに、車速及び車両２０の旋回半径に基づいて車両２０がＵターンを終了するまでに要する時間を推定し、車両２０がＵターンを終了するまでに変速段がダウンシフトされるように所定カウンタ値ｃｏｕｎｔＡを設定するので、Ｕターン状態が終了するまでにダウンシフトを確実に完了して加速性能を向上させることができる。

さらに、車輪回転速度センサ６によって検出される各車輪８〜１１の回転速度が、ＡＴ車速センサ５によって検出される自動変速機２のファイナルギアの回転速度と同期して変化するとき、車両２０が直進状態であると判定し、Ｕターン状態か否かの判定を行わないので、タイヤの磨耗や空気圧の差によって動半径が変化して回転速度が等しくならない場合であっても各車輪８〜１１の回転速度差に基づいて正確にＵターン状態であることを判定することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

例えば、本実施形態では自動変速機として有段ＡＴを用いているが、無段変速機などを用いても同様の作用効果を得ることができる。

本実施形態における自動変速機の変速制御装置を示す概略構成図である。 本実施形態における自動変速機の変速制御装置の制御を示すフローチャートである。 直進時における各車輪及びファイナルギアの回転速度の変化を示すタイムチャートである。 旋回走行時における各車輪及びファイナルギアの回転速度の変化を示すタイムチャートである。 各車輪の回転速度差と旋回半径との関係を示すマップである。 通常時の変速マップである。 Ｕターン時の変速マップである。 本実施形態における自動変速機の変速制御装置の作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ ディファレンシャルギア
４ アクセルペダル操作量センサ
５ ＡＴ車速センサ
６ 車輪回転速度センサ
７ コントローラ
８ 右前輪
９ 左前輪
１０ 右後輪
１１ 左後輪
２０ 車両

Claims (5)

1. 車速及びアクセルペダル操作量に基づいて変速比を制御する自動変速機の変速制御装置において、
   車輪の回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、
   前記自動変速機のファイナルギアの回転速度に基づいて前記車輪の回転速度を推定する車輪回転速度推定手段と、
   前記推定された車輪回転速度が前記検出された車輪回転速度と同期して変化するとき、車両が直進状態であると判定する直進状態判定手段と、
   前記車両が直進状態でないと判定され、車両の減速度が所定減速度より高く、前後の車輪の回転速度差及び左右の車輪の回転速度差の少なくとも一方がそれぞれの所定値より大きい状態が所定時間継続したとき、前記車両がＵターン状態であると判定するＵターン状態判定手段と、
   前記車両がＵターン状態であると判定されたとき、前記自動変速機の変速比をロー側に補正する変速比制御手段と、
   を備えることを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
2. 前記回転速度差に基づいて前記車両の旋回半径を推定する旋回半径推定手段をさらに備え、
   前記Ｕターン状態判定手段は、前記車両の減速度が所定減速度より高く、前記車両の旋回半径が所定半径より小さいとき、前記車両がＵターン状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の変速制御装置。
3. 前記車速及び前記旋回半径に基づいて前記車両がＵターンを終了するまでに要する時間を演算するＵターン終了時間演算手段をさらに備え、
   前記所定時間は前記車両がＵターンを終了するまでに前記自動変速機の補正が完了するように設定されることを特徴とする請求項２に記載の自動変速機の変速制御装置。
4. 車輪の回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、
   自動変速機のファイナルギアの回転速度に基づいて前記車輪の回転速度を推定する車輪回転速度推定手段と、
   前記推定された車輪回転速度が前記検出された車輪回転速度と同期して変化するとき、車両が直進状態であると判定する直進状態判定手段と、
   前記車両が直進状態でないと判定され、車両の減速度が所定減速度より高く、前後の車輪の回転速度差及び左右の車輪の回転速度差の少なくとも一方がそれぞれの所定値より大きい状態が所定時間継続したとき、前記車両がＵターン状態であると判定するＵターン状態判定手段を備えることを特徴とする車両のＵターン状態判定装置。
5. 前記回転速度差に基づいて前記車両の旋回半径を推定する旋回半径推定手段をさらに備え、
   前記Ｕターン状態判定手段は、前記車両の減速度が所定減速度より高く、前記車両の旋回半径が所定半径より小さいとき、前記車両がＵターン状態であると判定することを特徴とする請求項４に記載の車両のＵターン状態判定装置。

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