JP5263105B2

JP5263105B2 - 車両用自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JP5263105B2
Application number: JP2009220865A
Authority: JP
Inventors: 幸司西江; 隆未三浦
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011069434A

Description

本発明は、旋回中において所望の変速動作が得られる車両用自動変速機の制御装置に関する。

車両用自動変速機は、記憶装置等に予め所定の変速パターンを記憶させておき、車両の走行速度、またはエンジン回転数と、運転者によるアクセル操作などに基づき、記憶されている変速パターンに従い、適宜変速を行うようになっている。例えば、アクセル開度を一定にした状態で走行速度が所定の速度に達すると、一段上の変速段にアップシフトしたり、走行速度を一定にした状態でアクセルを深く踏み込んだりすると、一段下の変速段にダウンシフトする。

一方、車両が直進状態と旋回状態とでは、同じ走行速度やアクセル開度であっても、運転者は異なる変速パターンを望むことがある。そこで、車両に横加速度検出手段を設け、車両が旋回しているときにかかる横加速度（車両の幅方向に作用する加速度）を検出し、横加速度がある閾値以上になると変速を禁止する制御（横加速度対応制御）が知られている。

特開２００４−３４７０３２号公報

しかしながら、路面の摩擦係数μ（路面μ）が異なると、たとえ同じ横加速度で旋回している場合であっても、変速を禁止したい場合とそうでない場合があるため、前記の横加速度対応制御では、様々な路面μに対応できる閾値を設定することはできない。

なぜなら、摩擦係数μが小さい路面（低μ路）では、タイヤグリップ力の限界が低く、変速による駆動力変化によって車両挙動が乱されることがあるため、横加速度が比較的小さくても、運転者は変速しないことを望むのに対し、摩擦係数μが大きい路面（高μ路）では、タイヤグリップ力に十分余裕があり、横加速度がある程度大きい状態で変速しても車両挙動を乱されることがなく、運転者は通常の変速パターンどおりの変速を望むためである。

つまり、横加速度対応制御で運転者の変速要求を満たすため、低μ路走行を想定し、変速を禁止と判定する横加速度の閾値を小さくすると、高μ路では必要以上に変速を禁止することとなり、高μ路走行を想定し、変速を禁止と判定する横加速度の閾値を大きくすると、低μ路では満足に変速を禁止できないといったように、トレードオフが生じてしまうのである。

上記の課題を解決するために、本発明は、車両用自動変速機の制御装置を次のように構成した。

車両は、車両の前後方向に沿った前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、車両の幅方向に沿った横加速度を検出する横加速度検出手段とを具えている。制御装置は、推定横加速度算出手段と、横加速度偏差算出手段を具えている。推定横加速度算出手段は、ハンドル操舵角と車速から推定横加速度を算出する。横加速度偏差算出手段は、推定横加速度と横加速度の差から横加速度偏差を算出する。つまり、横加速度偏差とは、横加速度の推定値と実測値のずれの大きさ（偏差）である。

記憶装置には、前後加速度と横加速度とに基づいて変速禁止を判定する変速禁止領域が記憶されている。例えば、変速禁止領域は、縦軸に前後加速度の値を配し、横軸に横加速度の値を配したグラフ上に、横加速度の関数として記憶されている。この場合、横加速度の関数によって形成された境界線により、グラフに変速禁止領域と変速非禁止領域が区画形成される。尚、変速禁止領域は、関数でなく数値情報として記憶装置に記憶させてもよい。

制御装置は、加速度検出手段が検出した前後加速度の値と横加速度の値とからなる加速度状態が、変速禁止領域内であるか否かにより、アップシフトを禁止するか否かを判断する。

更に、制御装置は、変速禁止領域補正手段を具えている。変速禁止領域補正手段は、変速禁止領域と変速非禁止領域とを区画する境界線（変速禁止曲線）を、前後加速度方向に沿って正負いずれかの方向へ平行移動させる。これにより、アップシフトが禁止される領域が補正され、補正された変速禁止領域を用いてアップシフトを禁止するか否かを判断する。

変速禁止領域補正手段は、横加速度偏差の絶対値に応じて変速禁止領域を補正することとした。また変速禁止領域補正手段は、エンジン回転数に応じて変速禁止領域を補正することとした。更に、変速禁止領域補正手段は、ハンドル操舵角速度の絶対値に応じて変速禁止領域を補正することとした。

本発明にかかる制御装置によれば自動変速機は、変速禁止領域が、変速禁止領域補正手段によって、補正される。変速禁止領域を、横加速度偏差の絶対値の大きさに応じて、アップシフトし難くなるよう補正すれば、路面μが小さいほど、操舵に対して車両が追従し難くなるので、横加速度の推定値と実測値のずれの大きさ、つまり横加速度偏差の値は大きくなり、たとえ横加速度が小さくてもアップシフトを禁止することができる。一方、路面μが大きければ、操舵に対して車両が追従し易く、横加速度偏差の値は小さいので、不必要にアップシフトを禁止されることがない。これにより、路面μの大小に依らず、車両が旋回している最中に、運転者が望まないアップシフトが行われず、円滑に走行することができる。

また、変速禁止領域を、エンジン回転数の上昇に応じて、アップシフトし易くなるよう補正すれば、エンジン回転数が過度に高い場合には、たとえ横加速度が大きくても速やかにアップシフトし、所望の変速段で走行できる。

更に、変速禁止領域を、ハンドル操舵角速度の絶対値の大きさに応じて、アップシフトし難くなるよう補正すれば、Ｓ字コーナーのコーナー切り返し部分で、横加速度が左右反転し、その値が０となった場合でも、切り返している間は、ハンドルの操舵角速度が大きいので、アップシフトすることなく走行できる。

本発明にかかる自動変速機の制御装置を備えた車両の一実施形態を示す構成図である。補正前の変速禁止曲線を示すグラフである。補正後の変速禁止曲線を示すグラフである。補正後の変速禁止曲線を示すグラフである。走行路を示す平面図である。走行路を示す平面図である。各検出手段が検出した結果を示すグラフである。各検出手段が検出した結果を示すグラフである。

本発明にかかる車両用自動変速機の制御装置の一実施形態について、図を参照して説明する。

図１に、車両用自動変速機を搭載した車両の概略構成を示す。

車両１０は、図１に示すように、エンジン１２と、自動変速機１４と、トランスファー１６と、各車輪１８と、リヤデフ２４と、自動変速機１４を制御する変速制御装置２０と、トランスファー１６およびリヤデフ２４を制御する４ＷＤ制御装置２２などを備えて構成されている。車両１０は、エンジン前置きで、全輪駆動タイプの車両である。

自動変速機１４は、前進段に６速、後進段に１速の計７速の変速段をもつ、横置きエンジン用のツインクラッチ式自動変速機である。自動変速機１４は、エンジン１２の車幅方向側方に設けられている。自動変速機１４は、トランスファー１６に連結し、トランスファー１６からは、左右に前輪駆動軸３０が延び、前輪の車輪１８に連結している。またトランスファー１６は、プロペラシャフト３４を介してリヤデフ２４に連結している。リヤデフ２４からは、左右にそれぞれ後輪駆動軸３２が延び、後輪の車輪１８に連結している。尚、自動変速機１４および車両１０の駆動機構は、上記形式に限るものではない。

各車輪１８の近傍には、車輪速を検出する車輪速検出手段３６がそれぞれ設けられている。各車輪速検出手段３６は、各車輪の回転数を検出し、４ＷＤ制御装置２２に送出する。４ＷＤ制御装置２２は、各車輪速検出手段３６が検出した各車輪１８の回転数から車両１０の走行速度を算出する。

ハンドル２６には、ハンドル操舵検出手段２８が設けられている。ハンドル操舵検出手段２８は、ハンドル２６を操作したときの操舵角、および操舵角速度を検出し、それらの検出値を４ＷＤ制御装置２２に送出する。

また車両１０には、横加速度検出手段４０、および前後加速度検出手段４２が具えられている。横加速度検出手段４０は、車両１０の幅方向に沿って生じる加速度を検出する加速度検出手段である。横加速度検出手段４０は、検出した横加速度の値を４ＷＤ制御装置２２に送出する。

前後加速度検出手段４２は、車両１０の進行方向に沿って生じる加速度を検出する加速度検出手段である。前後加速度検出手段４２は、検出した前後加速度の値を４ＷＤ制御装置２２に送出する。

変速制御装置２０は、従来と同様の変速制御システムを具えている。変速制御装置２０は、車両１０の走行速度またはエンジン１２の回転数と、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み状態などに基づき、記憶されている変速パターンに従い、自動変速機１４に変速動作を適宜行わせる。ただし、４ＷＤ制御装置２２から変速禁止要求があった場合は、アップシフトを行わせない。

４ＷＤ制御装置２２は、トランスファー１６およびリヤデフ２４を制御する。また、アップシフトが不要となる旋回状態を検出し、その検出結果に基づき変速制御装置２０に変速禁止要求を送出する、変速禁止要求手段（図示せず）を具えている。次に、４ＷＤ制御装置２２における、車両旋回中の変速（アップシフト）禁止制御について説明する。

まず、変速禁止制御における基本的な動作を説明する。４ＷＤ制御装置２２は、記憶手段２５を具え、記憶手段２５に横加速度の値と前後加速度の値とからなる変速禁止曲線が記憶されている。図２に、変速禁止曲線Ｆを示す。変速禁止曲線Ｆは、縦軸を前後加速度の値とし、横軸を横加速度の値としたグラフ上に、横加速度の関数として記憶されている。なお、グラフの縦軸は、原点を境にして上方が正の加速度であり、下方は負の加速度、つまり減速度となっている。横軸は、原点を境にして右方（正の領域）が左旋回時、左方（負の領域）が右旋回時の加速度となっている。

変速禁止曲線Ｆは、横加速の関数によって形成された曲線（折れ線）であり、図に示すように縦軸を中心とした左右対称のほぼＶ字状で、Ｖ字で挟まれた狭い角度の領域内がアップシフトを禁止しない領域であり、それ以外の領域がアップシフトを禁止する領域となっている。

したがって、前後加速度が０で停止中でない状態、つまり定速で車両１０が走行しているとすると、横加速度の値が、左右のＡ点の値（正負いずれかの値）を超えると、変速禁止領域に入り、アップシフトが禁止される。

一方、車両１０の前後加速度が負の値、つまり減速状態となると、境界値の幅は狭まり、アップシフトが禁止される横加速度の値が小さくなる。そして、前後加速度がＢ点の値を下回ると、横加速度の値にかかわらず常にアップシフトが禁止される状態となる。これは、減速度が大きければ、運転者は再加速に備えてダウンシフトすることを望むので、少なくともアップシフトする必要はないためである。

逆に、前後加速度が正の値、つまり加速状態となると、境界値の幅は広がり、アップシフトが禁止される横加速度の値が大きくなる。そして、前後加速度が十分大きくなると、横加速度の値にかかわらず、常にアップシフトが禁止されない状態となる。これは、前後加速度が大きいということは、それだけアクセル開度も大きいことを意味し、アクセル開度が大きいほど、通常の変速パターンによる変速でもエンジンが高回転になるまでアップシフトしないので、あえてアップシフトを禁止する必要がないためである。

このように、横加速度だけでなく前後加速度も組み合わせて車両の旋回状態を判断することにより、運転者の要求に合わせて、コーナー進入時はいち早くアップシフトを禁止し、コーナー脱出時は加速（前後加速度）と旋回（横加速度）の度合いに応じて適切なタイミングでアップシフトさせる（アップシフトの禁止を解除する）ことができる。なぜなら、一般的に旋回走行する際は、減速しながら（前後加速度が小さい状態で）コーナーに進入し、加速しながら（前後加速度が大きい状態で）コーナーを脱出するものなので、このコーナー進入時と脱出時の前後加速度の違いに着目すれば、アップシフトを禁止する横加速度の値を別々に設定することができるからである。

更に４ＷＤ制御装置２２は、変速禁止領域補正手段２３と推定横加速度算出手段２７と横加速度偏差算出手段２９を具え、上記変速禁止曲線を補正し、補正された変速禁止曲線を用いてアップシフトを禁止するか否かを判定する。次に、横加速度偏差を用いて変速禁止曲線を補正する変速禁止領域補正手段について説明する。

推定横加速度検出手段２７は、車両１０の走行速度と、ハンドル操舵検出手段２８が検出したハンドル操舵角を変数とする推定横加速度算出式から推定横加速度を算出する。この推定横加速度は、タイヤグリップ力に十分余裕があれば、横加速度検出手段４０に検出される横加速度の値とほぼ一致する。

横加速度偏差算出手段２９は、推定横加速度算出手段２７が算出した推定横加速度の値と、横加速度検出手段４０が検出した横加速度の値との差から横加速度偏差を算出する。

変速禁止領域補正手段２３は、求められた横加速度偏差の絶対値の増加に応じて、変速禁止曲線を、前後加速度の正の向きに平行移動させる。すると、横加速度検出手段４０および前後加速度検出手段４２で検出された横加速度と前後加速度の値が、補正前の変速禁止曲線では、変速非禁止領域に含まれるとしても、変速禁止曲線を補正することで、変速禁止領域に含むことができる。尚、横加速度偏差の絶対値の増加量と変速禁止曲線の移動量との関係は、適宜設定する。

具体的には、例えば車両１０が高μ路を旋回走行していて、このときの横加速度と前後加速度の値が、図２に示すＰ点に有ったとする。補正前の変速禁止曲線においてＰ点は、変速非禁止領域に含まれるため、アップシフトは禁止されない。これは、Ｐ点のように横加速度が比較的小さい領域では、高μ路であればタイヤグリップ力に十分余裕があり、変速による駆動力変化によって車両挙動を乱されることが無く、また車両は加速状態にあるので、運転者は通常の変速パターンどおりにアップシフトすることを望むためである。

しかしながら、同じＰ点における走行状態であっても、圧雪路や氷上路などの低μ路を走行していた場合、運転者はアップシフトしないことを望む。これは、Ｐ点のように横加速度が比較的小さい領域であっても、低μ路ではタイヤグリップ力の限界が低く、変速による駆動力変化によって車両挙動が乱されることがあるためである。

そこで、路面μが小さいほど、その値が大きく算出されやすい横加速度偏差に応じて、図３に示すように、Ｐ点が変速禁止領域内に含まれるように変速禁止曲線を補正することで、アップシフトを禁止することができる。なぜなら、横加速度偏差は、タイヤグリップ力の限界に近づくほど、操舵に対して車両が追従し難くなるので、その値が大きくなり、路面μが小さければ、タイヤグリップ力の限界（車両の出し得る最大横加速度）も低いので、たとえ横加速度が小さくても横加速度偏差が大きくなるため、補正後の変速禁止曲線によってアップシフトを禁止することができるからである。

また、路面μが大きければ横加速度が小さい領域では、タイヤのグリップ力に十分余裕があり、推定横加速度と横加速度の値は、ほぼ一致するので横加速度偏差は小さく、変速禁止曲線はほとんど補正されないため、不必要にアップシフトを禁止してしまうことがない。

図５に、走行路の一例を示す。走行路５０は、圧雪路（低μ路）で、車両１０は図の矢印の方向に走行し、各黒丸の地点で、数字に示した変速段に変速している。

図７に、走行路５０を横加速度対応制御によって変速制御させて走行したときの計測結果を示す。図７は、横軸に時間を示し、上から順に、横加速度と前後加速度の変化を示し、その下に変速段を示し、変速段の下に変速（アップシフト）禁止要求のオン／オフを示している。

更に横加速度と前後加速度のグラフにおいて、実線で示す折れ線ｄは、横加速度検出手段４０で検出された横加速度の値、点線で示す折れ線ｅは、前後加速度検出手段４２で検出された前後加速度の値を表している。

このときの横加速度対応制御は、高μ路走行を想定し、変速禁止と判定する横加速度の閾値は、比較的大きな値に設定してある。したがって、低μ路でタイヤグリップ限界が低く、車両の発生し得る横加速度の最大値が小さい走行路５０を走行すると、図７の変速禁止要求は常にオフを示しており、まったくアップシフトを禁止できていないことが分かる。

図８に、走行路５０を本発明にかかる制御装置によって変速制御させて走行したときの計測結果を示す。図８において、二点鎖線で示す折れ線ｆは、推定横加速度算出手段２７が算出した推定横加速度の値を表している。つまり、推定横加速度を示す折れ線ｆと横加速度を示す折れ線ｄとのずれの大きさが、横加速度偏差の値の大きさを意味する。尚、推定横加速度の上下の大きな値は図示を省略している。このグラフからは、横加速度と前後加速度の値については図７のグラフと大きな差が見られないが、横加速度偏差の値が大きくなる箇所が現れる。するとアップシフト禁止曲線が、前後加速度の正の向きに平行移動し、横加速度と前後加速度の値に変化がなくとも変速禁止がオンになることが多くなり、変速アップシフトする回数が減少する。図６に走行時の変速の様子を示す。図６における変速回数は、図５の横加速度対応制御の場合の変速回数に比較して減少していることがわかる。

また、変速禁止曲線をエンジン１２の回転数に応じて補正させてもよい。この場合、エンジン１２の回転数の増加に応じて、図４に示すように変速禁止曲線を前後加速度の負の向きに平行移動させる。すると、変速非禁止領域が拡大するので、横加速度が大きくてもアップシフトし易くなる。例えば、図２においてＲ点の加速度状態は、変速禁止領域であるが、図４では変速禁止曲線が、前後加速度の負の方向に移動しているため、Ｒ点は変速非禁止領域に含まれる。これにより、例えばコーナー脱出に際して車両１０が加速している状態で、エンジン１２の回転数が過度に上昇する前に、アップシフトがなされる。

更に、変速禁止曲線をハンドル２６の操舵角速度に応じて補正させてもよい。この場合、ハンドル２６の操舵角速度の絶対値の増加に応じて変速禁止曲線を、前後加速度の正の向きに平行移動させる。すると、図３に示すように変速禁止領域が拡大するので、横加速度が小さくてもアップシフトし難くなる。これにより、Ｓ字コーナーの切り返し部分で、横加速度が左右反転し、その値が０となった場合でも、切り返している間は、ハンドル２６の操舵角速度が大きいので、かかる箇所でアップシフトすることなく走行できる。

尚、本発明では、変速禁止曲線を横加速度の関数として記憶したが、変速禁止曲線を数値として記憶手段２５に記憶させてもよい。また、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本発明は、車両用自動変速機の制御装置に利用できる。

１０…車両
１２…エンジン
１４…自動変速機
２０…変速制御装置
２２…４ＷＤ制御装置
２３…変速禁止領域補正手段
２６…ハンドル
２５…記憶手段
２７…推定横加速度算出手段
２８…ハンドル操舵検出手段
２９…横加速度偏差算出手段
３６…車輪速検出手段
４０…横加速度検出手段
４２…前後加速度検出手段
５０…走行路
Ｆ…変速禁止曲線

Claims

車両の前後方向に生じる加速度である前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、
前記車両の幅方向に生じる加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記車両に設けられたハンドルの操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、
前記車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
前記ハンドルの操舵角速度を検出するハンドル操舵角速度検出手段と、
前記ハンドル操舵角検出手段が検出したハンドルの操舵角と前記走行速度検出手段が検出した車両の走行速度とから推定横加速度を算出する推定横加速度算出手段と、
前記推定横加速度算出手段で算出された推定横加速度の値と、前記横加速度検出手段が検出した横加速度の値との差からなる横加速度偏差を算出する横加速度偏差算出手段と、
前後加速度と横加速度とに基づいて変速禁止を判定する変速禁止領域を記憶する記憶手段と、
前記車両の前後加速度と横加速度が前記変速禁止領域内にあると判定された場合に自動変速機の変速を禁止する変速禁止手段と、
前記横加速度偏差算出手段が算出した横加速度偏差に基づき、前記記憶手段に記憶されている前記変速禁止領域を、前記前後加速度の正負いずれかの方向に移動させる変速禁止領域補正手段と、を備えて構成し、
更に、前記変速禁止領域補正手段は、前記変速禁止領域を、前記横加速度偏差に加えて前記ハンドル操舵角速度検出手段が検出したハンドル操舵角速度の値に応じて補正すること、を特徴とする車両用自動変速機の制御装置。
車両の前後方向に生じる加速度である前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、
前記車両の幅方向に生じる加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記車両に設けられたハンドルの操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、
前記車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
前記車両に搭載されたエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記ハンドルの操舵角速度を検出するハンドル操舵角速度検出手段と、
前記ハンドル操舵角検出手段が検出したハンドルの操舵角と前記走行速度検出手段が検出した車両の走行速度とから推定横加速度を算出する推定横加速度算出手段と、
前記推定横加速度算出手段で算出された推定横加速度の値と、前記横加速度検出手段が検出した横加速度の値との差からなる横加速度偏差を算出する横加速度偏差算出手段と、
前後加速度と横加速度とに基づいて変速禁止を判定する変速禁止領域を記憶する記憶手段と、
前記車両の前後加速度と横加速度が前記変速禁止領域内にあると判定された場合に自動変速機の変速を禁止する変速禁止手段と、
前記横加速度偏差算出手段が算出した横加速度偏差に基づき、前記記憶手段に記憶されている前記変速禁止領域を、前記前後加速度の正負いずれかの方向に移動させる変速禁止領域補正手段と、を備えて構成し、
更に、前記変速禁止領域補正手段は、前記変速禁止領域を、前記横加速度偏差に加えて前記エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数の値、および前記ハンドル操舵角速度検出手段が算出したハンドルの操舵角速度の値に応じて補正すること、を特徴とする車両用自動変速機の制御装置。
前記変速禁止は、自動変速機のアップシフトを禁止すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の車両用自動変速機の制御装置。