JP5333773B2 - 機械式自動変速装置の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、機械式自動変速装置の制御システムに関し、詳しくは、シフトアップ時の内燃機関の回転数を制御する技術に関する。

従来、バスやトラック等の大型車両において運転者の負担を軽減すべく、変速時の運転者によるクラッチ操作の排除、或いは、車両の走行状況に応じて自動的にギヤ段を選択する機械式自動変速装置が用いられている。
しかしながら、機械式自動変速装置は、小型の乗用車等に用いられ、内燃機関と遊星歯車式変速機との間にトルクコンバータ等の流体継手を介在させ変速時に遊星歯車式変速機のギヤ段選択をするものではなく、内燃機関と歯車式変速機との間に摩擦クラッチを介在させ、変速時に摩擦クラッチを遮断し内燃機関と歯車式変速機との動力を遮断し、歯車式変速機のギヤ段を選択し、摩擦クラッチを連結するものである。

そのため、摩擦クラッチを用いた機械式自動変速装置では、ギヤ段選択後の摩擦クラッチ連結時に内燃機関と機械式自動変速機との回転数差によりショック（変速ショック）が発生することが知られている。
この様なことから、フライホイールに内燃機関の回転数を減速させるブレーキ手段を設け、変速時に内燃機関の回転数を機械式自動変速機の回転数と同期可能領域まで減速させ、変速ショックを緩和する車両の機械式自動変速装置が開発されている（特許文献１）。

また、ギヤ段により排気ブレーキ、リターダ及び圧縮開放式エンジンブレーキ等の補助ブレーキを選択し作動させる車両の補助ブレーキ制御装置も開発されている（特許文献２）。
また、シフトアップ時に補助ブレーキ（圧縮ブレーキ、排気ブレーキ及び圧縮開放式エンジンブレーキ等）を使用することにより内燃機関の回転数を制御し、機械式自動変速機の回転数と同期させる機械式自動変速装置の制御システムも開発されている（特許文献３）。

また、内燃機関と機械式自動変速機との間に設けられた摩擦クラッチの接続時に内燃機関側とクラッチ側の同期判定を厳しく行うようにし接続時のショックを低減する機械式自動変速装置の制御方法も開発されている（特許文献４）。

実開昭６３−５１８３１号公報 特開２００４−１４８８７６号公報 特開２０００−２０５４００号公報 特開平６−３４１４６３号公報

上記特許文献１乃至３の機械式自動変速装置では、各ギヤ段の全閉から全開までのアクセル開度領域を所定の領域に分割し、その分割した領域毎で同一の作動定数にて補助ブレーキを用いて内燃機関の回転数を機械式自動変速機の回転数と同期するように制御している。また、特許文献４の機械式自動変速装置では、内燃機関側とクラッチ側の同期判定を厳しく行うように制御して変速ショックを低減するようにしている。

よって、前者の機械式自動変速装置においては、各ギヤ段のアクセル開度領域毎で変速のチューニングが必要であり、作業工数が過大となりコストの増加となる。また、アクセル開度領域毎でアクセル開度領域の中央で設定した同一の作動定数を用いるため、アクセル開度領域の上限側と下限側では内燃機関の回転数と機械式自動変速機の回転数に差が生じるために変速ショックが発生する場合があり好ましいことではない。

また、後者の機械式自動変速装置においては、内燃機関とクラッチ側の同期判定を厳しく行うことにより変速時間が長くなり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、変速時間が長くなることなく変速ショックを低減でき、更に変速のチューニングの作業工数を低減し、コストの低減ができる機械式自動変速装置の制御システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の機械式自動変速装置の制御システムは、回転数を低減させる補助ブレーキを有する内燃機関とクラッチを介して該内燃機関に接続される機械式自動変速機とを備える機械式自動変速装置の制御システムにおいて、前記内燃機関の回転数を検出する実内燃機関回転数検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ギヤ段数を検出するギヤ段数検出手段と前記クラッチの作動量であるクラッチ作動量を検出するクラッチ作動量検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速と前記ギヤ段数検出手段により検出されたギヤ段数に基づき次段目標回転数を設定する次段目標回転数設定手段と、シフトアップ変速中、前記クラッチ作動時内燃機関回転数と前記次段目標回転数との実回転数差が、前記クラッチ作動量が所定クラッチ作動量以上となった時の前記内燃機関の回転数であるクラッチ作動時内燃機関回転数に応じて予め規定された目標回転数差となるまで前記補助ブレーキを作動させ、前記実回転数差が前記目標回転数差となると前記補助ブレーキの作動を停止させる回転数同期手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２の機械式自動変速装置の制御システムでは、請求項１において、前記クラッチ作動時内燃機関回転数と該クラッチ作動時内燃機関回転数に応じて予め規定された前記目標回転数差との関係を示す補助ブレーキ作動マップを備え、前記回転数同期手段は、該補助ブレーキ作動マップに基づき前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする。

また、請求項３の機械式自動変速装置の制御システムでは、請求項２において、前記回転数同期手段は、前記クラッチ作動時内燃機関回転数と前記次段目標回転数との前記実回転数差が前記補助ブレーキ作動マップにおける前記目標回転数差以上である場合に、前記目標回転数差となるまで前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、シフトアップ変速中、クラッチ作動時内燃機関回転数と次段目標回転数との実回転数差が、予め規定された目標回転数差となるまで補助ブレーキを作動させ内燃機関の回転数を低下させている。
これにより、短時間で補助ブレーキの作動を適切に行い内燃機関の回転数を低下させることができる。

従って、内燃機関の回転数と機械式自動変速機の回転数を短時間に同期させることにより、変速時間を短縮し変速ショックを低減させることができる。
また、請求項２の発明によれば、クラッチ作動時内燃機関回転数と予め規定された目標回転数差との関係を示す補助ブレーキ作動マップに基づき補助ブレーキを作動させている。
これにより、ギヤ段及びアクセル開度領域毎での補助ブレーキ作動の回転数のチューニングの条件を減らすことができる。

従って、補助ブレーキ作動の回転数のチューニング条件を減らすことができるので、作業工数を低減しコストの低減ができる。
また、請求項３の発明によれば、実回転数差が補助ブレーキ作動マップにおける目標回転数差以上である場合に、目標回転数差となるまで補助ブレーキを作動させている。

これにより、目標回転数差が実回転数差以上であれば補助ブレーキを作動させて内燃機関の回転数を低下させることができる。
従って、内燃機関の回転数と機械式自動変速機の回転数を正確に同期させることができるので、更に変速ショックを低減することができる。

本発明の実施形態に係る機械式自動変速装置の制御システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る機械式自動変速装置の制御システムを示すシステムブロック図である。 本発明の実施形態に係る機械式自動変速装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る時間におけるクラッチストローク、エンジン回転数、次段目標回転数、圧縮開放式エンジンブレーキ作動要求信号及び圧縮開放式エンジンブレーキ実作動信号の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る図示しない車両の機械式自動変速装置の制御システムの概略構成図であり、図２は、機械式自動変速装置の制御システムを示すシステムブロック図であり、以下、当該車両の機械式自動変速装置の制御システムの構成を説明する。

図１に示すように、機械式自動変速装置の制御システムは、エンジン（内燃機関）１、摩擦クラッチ（クラッチ）２、機械式自動変速機３、プロペラシャフト４、アクセルペダル５、圧縮開放式エンジンブレーキ（補助ブレーキ）６、クランク角センサ（実内燃機関回転数検出手段）７、クラッチストロークセンサ（クラッチ作動量検出手段）８、ギヤ段センサ（ギヤ段数検出部）９、車速センサ（車速検出手段）１０、アクセル開度センサ１１、クラッチ回転数センサ１２、エンジン用電子コントロールユニット（以下、ＥＮＧ−ＥＣＵという）（実内燃機関回転数検出手段）２０、制御用電子コントロールユニット（以下、ＣＰＣ）３０及び機械式自動変速機用電子コントロールユニット（以下、機械式自動変速機用ＥＣＵ）４０から構成される。なお、それぞれの構成要素は、電気的に接続される。

エンジン１は、車両の減速時にエンジン１の圧縮膨張工程の抵抗を利用して補助ブレーキとして活用する圧縮開放式エンジンブレーキ６を備え、運転者のアクセルペダル５の操作量に応じて動力を発生するものである。
機械式自動変速機３は、エンジン１で発生した動力の伝達又は遮断する摩擦クラッチ２を介してエンジン１に接続され、エンジン１で発生した動力を車速に合わせて変速し増幅させ、プロペラシャフト４を介して動力を図示しないタイヤへ伝達をするものである。

ＥＮＧ−ＥＣＵ２０は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。
ＥＮＧ−ＥＣＵ２０の入力側には、エンジン１のクランク角度を検出するクランク角センサ７等のセンサ類及びＣＰＣ３０が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。

一方、ＥＮＧ−ＥＣＵ２０の出力側には、圧縮開放式エンジンブレーキ６及びＣＰＣ３０が電気的に接続されている。
ＣＰＣ３０は、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＥＮＧ−ＥＣＵ２０と同様に入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。

ＣＰＣ３０の入力側には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１等のセンサ類及びＥＮＧ−ＥＣＵ２０、機械式自動変速機用ＥＣＵ４０等のコントロールユニットが電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＣＰＣ３０の出力側には、ＥＮＧ−ＥＣＵ２０及び機械式自動変速機用ＥＣＵ４０等のコントロールユニットが電気的に接続されている。

機械式自動変速機用ＥＣＵ４０は、摩擦クラッチ２及び機械式自動変速機３の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＥＮＧ−ＥＣＵ２０と同様に入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。
機械式自動変速機用ＥＣＵ４０の入力側には、摩擦クラッチ２のストローク量を検出するクラッチストロークセンサ８、ギヤの段数を検出するギヤ段センサ９、車速を検出する車速センサ１０及び摩擦クラッチ２の回転数を検出するクラッチ回転数センサ１２等のセンサ類及びＣＰＣ３０が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。

一方、機械式自動変速機用ＥＣＵ４０の出力側には、ＣＰＣ３０が電気的に接続されている。
これより、図２に示す通り機械式自動変速機用ＥＣＵ４０は、クレッチストロークセンサ８からの検出信号よりクラッチ作動量判定部４１にて摩擦クラッチ２が切断されたか判定し、摩擦クラッチ２が切断されれば、クラッチ切断信号を次段目標回転数設定部４３、実回転数差演算部４４及び目標回転数差設定部４５へ供給し、ギヤ段センサ９からの検出信号よりギヤ段数判定部４２にて現在のギヤ段数を判定しギヤ段数情報を次段目標回転数設定部４３へ供給し、車速センサ１０からの検出信号と該ギヤ段数情報より次段目標回転数設定部４３にて摩擦クラッチ２の切断時の次段目標回転数を設定し、次段目標回転数を実回転数差算出部４４へ供給し、ＣＰＣ３０を経由してＥＮＧ−ＥＣＵ２０にて演算した摩擦クラッチ２の切断時のエンジン回転数（クラッチ作動時内燃機関回転数）と次段目標回転数より実回転数差算出部４４にて、摩擦クラッチ２の切断時の実回転数差を演算し回転数同期部４６へ供給し、ＣＰＣ３０を経由してＥＮＧ−ＥＣＵ２０にて演算したエンジン回転数より目標回転数差設定部４５にて目標回転数差を設定し回転数同期部４６へ供給し、前記実回転数差及び該目標回転数差より回転数同期部４６にて判定し、ＣＰＣ３０及びＥＮＧ−ＥＣＵ２０を経由して圧縮開放式エンジンブレーキ６の作動を制御する。

以下、このように構成された本発明の実施形態に係る機械式自動変速装置の制御システムの作用及び効果について詳細に説明する。
図３は、機械式自動変速装置の制御ルーチンを示すフローチャートであり、また、図４は、時間におけるクラッチストローク量、エンジン回転数、次段目標回転数、圧縮開放式エンジンブレーキ作動要求信号及び圧縮開放式エンジンブレーキ実作動信号の変化を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸はクラッチストローク量、回転数（細線はエンジン回転数、太線は次段目標回転数）、圧縮開放式エンジンブレーキ作動要求信号及び圧縮開放式エンジンブレーキ実作動信号を示す。また、図５は、圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップであり、横軸はクラッチ切断時のエンジン回転数、縦軸は目標回転数差（クラッチ切断時のエンジン回転数−次段目標回転数）を示し、マップ内細線の上側領域は圧縮開放式エンジンブレーキの作動領域を示す。なお、該圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップは、実験等に基づき予めギヤ段毎に設定される。

図３に示すように、ステップＳ１０では、シフトアップ変速中か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でシフトアップ変速中であれば、ステップＳ１２に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）でシフトアップ変速中でなければ、当該ルーチンを抜ける。
ステップＳ１２では、クラッチストロークセンサ８にてクラッチストローク量Ｓcを検出し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、クラッチ作動量判定部４１にてクラッチストローク量Ｓcが所定クラッチストローク量Ｓ1以上か否かを判別する（図４のＡ点）。判別結果が真（Ｙｅｓ）でクラッチストローク量Ｓcが所定クラッチストローク量Ｓ1以上であれば、ステップＳ１６に進み。判別結果が偽（Ｎｏ）でクラッチストローク量Ｓcが所定クラッチストローク量Ｓ1より小さければ、ステップＳ１２へ戻る。

ステップＳ１６では、車速センサ１０にて車速を検出し、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、ギヤ段センサ９にてギヤ段を検出し、ギヤ段数判定部４２にてギヤ段数を判定し、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、次段目標回転数設定部４３にて車速及びギヤ段数より次段目標回転数Ｎtを設定（図４のＢ点）し、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、クランク角センサ７にてクランク角度を検出し、ＥＮＧ−ＥＣＵ２０にてエンジン回転数Ｎaを演算（図４のＣ点）し、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４では、図５の圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップに基づき目標回転数差設定部４５にてエンジン回転数Ｎaより目標回転数差ΔＮtを設定し、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、実回転数差演算部４４にて、下記式（１）よりクラッチ切断時のエンジン回転数Ｎaと次段目標回転数Ｎtとの実回転数差ΔＮaを演算し、ステップＳ２８に進む。
実回転数差ΔＮa＝エンジン回転数Ｎa−次段目標回転数Ｎt・・・（１）
ステップＳ２８では、回転数同期部４６にて実回転数差ΔＮaが目標回転数差ΔＮt以上か否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で実回転数差ΔＮaが目標回転数差ΔＮt以上であれば、ステップＳ３０に進み。判別結果が偽（Ｎｏ）で実回転数差ΔＮaが目標回転数差ΔＮtより小さければ、当該ルーチンを抜ける。

ステップＳ３０では、圧縮開放式エンジンブレーキ６を作動（図４のＤ点）させ、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、現在のエンジン回転数ＮbをＥＮＧ−ＥＣＵ２０にて演算（図４のＥ点）し、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では、実回転数差演算部４４にて、下記式（２）よりエンジン回転数Ｎbと次段目標回転数Ｎtとの実回転数差ΔＮbを演算し、ステップＳ３６に進む。
実回転数差ΔＮb＝エンジン回転数Ｎb−次段目標回転数Ｎt・・・（２）

ステップS３６では、回転数同期部４６にて実回転数差ΔＮbが目標回転数差ΔＮt以上か否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で実回転数差ΔＮbが目標回転数差ΔＮt以上であれば、ステップＳ３０へ戻り。判別結果が偽（Ｎｏ）で実回転数差ΔＮbが目標回転数差ΔＮtより小さければ、ステップＳ３８に進み、圧縮開放式エンジンブレーキ６の作動を停止（図４のＦ点）し、当該ルーチンを抜ける。

このように、本発明の実施形態に係る機械式自動変速装置の制御システムによれば、圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップに基づき摩擦クラッチ２切断時のエンジン回転数Ｎaから目標回転数差ΔＮtを設定し、エンジン回転数Ｎａと次段目標回転数から実回転数差ΔＮaを演算し、回転数同期部４６にて実回転数差ΔＮaが目標回転数差ΔＮt以上であれば、圧縮開放式エンジンブレーキ６を作動し、エンジン回転数を低下させ機械式自動変速機と同期するようにしている。

これにより、本発明の実施形態に係る機械式自動変速装置の制御システムによれば、
（１）圧縮開放式エンジンブレーキ６を作動させることにより、エンジン回転数を低下させるので短時間にエンジン１と機械式自動変速機３の回転数を同期させることができる。
（２）圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップを用いているので、エンジン１と機械式自動変速機３の回転数を正確に同期させることができ、変速ショックを低減することができる。
（３）また、圧縮開放式エンジンブレーキ作動マップを用いているので、圧縮開放式エンジンブレーキ３の作動のチューニング条件を減らすことができ、作業工数を低減することができるのでコストを低減することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態は、圧縮開放式エンジンブレーキ６としているが、これに限定するものではなくエンジン回転数を低下させることのできる排気ブレーキ及びリターダ等の補助ブレーキでも良い。

１ エンジン（内燃機関）
２ 摩擦クラッチ（クラッチ）
３ 機械式自動変速機
６ 圧縮開放式エンジンブレーキ（補助ブレーキ）
７ クランク角センサ（実内燃機関回転数検出手段）
８ クラッチストロークセンサ（クラッチ作動量検出手段）
９ ギヤ段センサ（ギヤ段数検出手段）
１０ 車速センサ（車速検出手段）
２０ ＥＮＧ−ＥＣＵ（実回転数検出手段）
４０ 機械式自動変速機用ＥＣＵ
４１ クラッチ作動量判定部（回転数同期手段）
４２ ギヤ段数判定部（ギヤ段数検出手段）
４３ 次段目標回転数設定部（次段目標回転数設定手段）
４４ 実回転数差算出部（回転数同期手段）
４５ 目標回転数差設定部（回転数同期手段）
４６ 回転数同期部（回転数同期手段）

Claims (3)

1. 回転数を低減させる補助ブレーキを有する内燃機関とクラッチを介して該内燃機関に接続される機械式自動変速機とを備える機械式自動変速装置の制御システムにおいて、
   前記内燃機関の回転数を検出する実内燃機関回転数検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   ギヤ段数を検出するギヤ段数検出手段と
   前記クラッチの作動量であるクラッチ作動量を検出するクラッチ作動量検出手段と、
   前記車速検出手段により検出された車速と前記ギヤ段数検出手段により検出されたギヤ段数に基づき次段目標回転数を設定する次段目標回転数設定手段と、
   シフトアップ変速中、前記クラッチ作動時内燃機関回転数と前記次段目標回転数との実回転数差が、前記クラッチ作動量が所定クラッチ作動量以上となった時の前記内燃機関の回転数であるクラッチ作動時内燃機関回転数に応じて予め規定された目標回転数差となるまで前記補助ブレーキを作動させ、前記実回転数差が前記目標回転数差となると前記補助ブレーキの作動を停止させる回転数同期手段とを備えたことを特徴とする機械式自動変速装置の制御システム。
2. 前記クラッチ作動時内燃機関回転数と該クラッチ作動時内燃機関回転数に応じて予め規定された前記目標回転数差との関係を示す補助ブレーキ作動マップを備え、
   前記回転数同期手段は、該補助ブレーキ作動マップに基づき前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする、請求項１に記載の機械式自動変速装置の制御システム。
3. 前記回転数同期手段は、前記クラッチ作動時内燃機関回転数と前記次段目標回転数との前記実回転数差が前記補助ブレーキ作動マップにおける前記目標回転数差以上である場合に、前記目標回転数差となるまで前記補助ブレーキを作動させることを特徴とする、請求項２に記載の機械式自動変速装置の制御システム。

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