JP5958698B2 - 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係り、詳しくは登坂路の頂上にていち早く適切にシフトアップを実行するための変速制御装置に関する。

近年では乗用車のみならずトラックやバスなどの大型車両においても、運転者のアクセル操作量や車速などに応じて変速段を自動的に切り換える自動変速機が普及している。この種の自動変速機の形式としては、例えばトルクコンバータに遊星歯車機構を組み合わせた自動変速機やベルト式などの無段変速機（いわゆるＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）の他に、従来からの機械式の手動変速機をベースとして変速操作及び変速に伴うクラッチ操作をアクチュエータにより自動化した自動変速機（いわゆるＡＭＴ：Automated Manual Transmission）が存在する。

一般に自動変速機を備えた車両では、走行中に所定のシフトマップに基づきアクセル開度や車速から目標変速段を算出し、この目標変速段を達成すべく適宜クラッチを断接操作しながら変速機の変速段を切り換えている。例えば車両が平坦路から登坂路に至ると、車速の低下に応じてシフトマップから低速ギヤ側の目標変速段が算出され、その目標変速段に基づくシフトダウンにより登坂路で要求される車両駆動力（トルク）が確保される。

一方、登坂路での変速制御に着目した技術として、特許文献１に開示されたものがある。当該特許文献１の技術は、平坦路走行用のシフトマップの他に降坂路走行用及び登坂路走行用のシフトマップを備えている。当該登坂路走行用シフトマップにおいては、３速からのシフトダウン線を高スロットル側に、シフトアップ線を高車速側に移行することで３速の領域が拡げられている。さらには、勾配が大きいときには、シフトダウン線を大気圧が低いほど低スロットル側に移行することとしている。

特開２０００−８８０９１号公報

登坂路の走行においては、上記特許文献１に記載の技術のようにシフトマップを変更する等して、登坂路を登るのに十分な高トルクが得られる低い変速段を維持するよう、シフトアップし難くしている。
しかしながら、登坂路から平坦路又は降坂路に至るまで、即ち登坂路の頂上に至るまで、このようにシフトアップを制限していると、高トルク走行の必要がない登坂路頂上付近においても高トルクで高エンジン回転数の走行が維持され、平坦路又は降坂路に入った後にシフトアップの制限を解除してシフトアップを開始していると、無駄に燃料を消費して燃費を悪化させてしまうという問題がある。

本発明はこのよう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、登坂路頂上付近における高エンジン回転数での走行頻度を低減し、燃費を向上させることのできる自動変速機の変速制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の自動変速機の変速制御装置では、車両に搭載された自動変速機のシフトアップ及びシフトダウンを自動に行うことが可能な自動変速機の変速制御装置において、前記車両が登坂路走行中に、平坦路走行時よりもシフトアップし難くなるようにシフトアップを制限するシフトアップ制限制御手段と、前記車両の走行位置と地図情報に基づき前記車両の進路上にある登坂頂上を検出し、当該車両から登坂頂上までの距離と当該車両の走行状態に基づいて登坂頂上に到達するまでの登坂頂上到達時間を算出する登坂頂上到達時間算出手段と、前記登坂頂上到達時間が所定時間以内となったときに前記シフトアップ制限制御手段によるシフトアップの制限を解除するシフトアップ制限解除手段と、を備え、前記所定時間は前記自動変速機のシフトアップの開始から
完了に至るまでの時間に対応することを特徴としている。

請求項２の自動変速機の変速制御装置では、請求項１において、前記シフトアップ制限解除手段は、少なくとも、アクセル開度が所定開度以上であり、且つシフトアップ後のエンジン回転数が所定回転数以上である場合に、前記シフトアップ制限制御手段によるシフトアップの制限を解除することを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１の自動変速機の変速制御装置によれば、車両が登坂路を走行する際にはシフトアップを制限することで、高トルクでの運転を維持し、安定的に登坂路を走行することができる。一方で、自車両の走行位置と地図情報に基づき登坂頂上を検出して、当該登坂頂上に到達するまでの登坂頂上到達時間を算出し、この登坂頂上到達時間が所定時間以内となった登坂頂上手前の地点でシフトアップの制限を解除する。

このように、登坂頂上に到達する前にシフトアップの制限を解除することで、車両が登坂頂上に到達した時点ではシフトアップを完了することが可能となる。従って、登坂頂上以降の平坦路又は降坂路に突入した時点から比較的低いエンジン回転数での走行をすることができる。
このことから、登坂頂上付近における高エンジン回転数での走行頻度を減少させることができ、燃費を向上させることができる。

さらに、シフトアップの制限を解除するタイミングである所定時間を自動変速機のシフトアップの開始から完了に至るまでの時間に対応させる。これにより、車両が登坂頂上付近に到達した時点、即ち平坦路又は降坂路に突入した時点で確実にシフトアップを完了することができる。

請求項２の自動変速機の変速制御装置によれば、少なくとも、アクセル開度が所定開度以上であり、且つシフトアップ後のエンジン回転数が所定回転数以上である場合に、シフトアップの制限を解除することとする。これにより、登坂頂上に至る前のシフトアップ実行時にエンジンが停止したり、車両が失速して運転者のフィーリングを悪化させることを防止することができる。

本発明の一実施形態における自動変速機の変速制御装置が適用された駆動系を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の変速制御装置のＥＣＵが実行する登坂路から登坂頂上に至るまでの変速制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の変速制御装置のＥＣＵによる変速制御実行時の説明図である。

以下、本発明を具体化した自動変速機の変速制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の自動変速機の自動変速制御装置が適用されたトラックの駆動系を示す全体構成図であり、以下同図に基づき本実施形態の構成について説明する。

車両には走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１が搭載されている。エンジン１の出力軸１ａにはクラッチ装置２を介して自動変速機（以下、単に変速機という）３の入力軸３ａが接続され、クラッチ装置２の接続時にエンジン１の回転が変速機３に伝達されるようになっている。当該変速機３は、例えば前進６段及び後退１段を備えた手動式変速機をベースとしたものであり、以下に述べるように、その変速操作及び変速に伴うクラッチ装置２の断接操作を自動化した、いわゆるＡＭＴである。

クラッチ装置２は、フライホイール４にクラッチ板５をプレッシャスプリング６により圧接させて接続される一方、フライホイール４からクラッチ板５を離間させることにより切断される摩擦式クラッチとして構成されている。クラッチ板５にはアウタレバー７を介してエアシリンダ８が連結され、エアシリンダ８には電磁弁９が介装されたエア通路１０を介して圧縮エアを充填したエアタンク１１が接続されている。

電磁弁９の開弁時にはエアタンク１１からエア通路１０を介してエアシリンダ８に圧縮エアが供給され、エアシリンダ８が作動してアウタレバー７を介してクラッチ板５をフライホイール４から離間させ、これによりクラッチ装置２が接続状態から切断状態に切り換えられる。一方、電磁弁９が閉弁すると、圧縮エアの供給中止によりエアシリンダ８が作動しなくなることから、クラッチ板５はプレッシャスプリング６によりフライホイール４に圧接され、これによりクラッチ装置２は切断状態から接続状態に切り換えられる。このように電磁弁９の開閉に応じてエアシリンダ８が作動して、クラッチ装置２を自動的に断接操作可能になっている。

変速機３には変速段を切り換えるためのギヤシフトユニット１４が設けられ、図示はしないがギヤシフトユニット１４は、変速機３内の各変速段に対応するシフトフォークを作動させる複数のエアシリンダ、及び各エアシリンダを作動させる複数の電磁弁を内蔵している。ギヤシフトユニット１４はエア通路１２を介して上記したエアタンク１１と接続されており、各電磁弁の開閉に応じてエアタンク１１からの圧縮エアが対応するエアシリンダに供給され、そのエアシリンダが作動して対応するシフトフォークを切換操作すると、切換操作に応じて変速機３の変速段が切り換えられる。このようにギヤシフトユニット１４の電磁弁の開閉に応じてエアシリンダが作動して、変速機３を自動的に変速操作可能になっている。

車両内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（制御ユニット）２１が設置されており、エンジン１、クラッチ装置２、変速機３の総合的な制御を行う。
ＥＣＵ２１の入力側には、エンジン１の回転数（回転速度）を検出するエンジン回転数センサ２２、運転席に設けられたチェンジレバー１３の切換位置を検出するレバー位置センサ２３、アクセルペダル２４の操作量を検出するアクセルセンサ２５、変速機３の出力軸３ｂに設けられて出力軸回転速度（車速と相関する）を検出する車速センサ２６、フットブレーキ２７の操作を検出するブレーキスイッチ２８、及びナビゲーションユニット２９などのセンサ類が接続されている。

ナビゲーションユニット２９は、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ３０を介して人工衛星からＧＰＳ信号を受信する一方、内蔵している記憶装置に予め標高を含めた地図情報が記憶されており、これらのＧＰＳ情報及び地図情報をＥＣＵ２１が任意に読出し可能になっている。
また、ＥＣＵ２１の出力側には、上記したクラッチ装置２の電磁弁９、ギヤシフトユニット１４の各電磁弁などが接続されると共に、図示はしないが、エンジン１の燃料噴射弁などが接続されている。なお、このように単一のＥＣＵ２１で総合的に制御することなく、例えばＥＣＵ２１とは別にエンジン制御専用のＥＣＵを備えるようにしてもよい。

そして、例えばＥＣＵ２１は、エンジン回転数センサ２２により検出されたエンジン回転数及びアクセルセンサ２５により検出されたアクセル操作量に基づき、図示しないマップからエンジン１の各気筒への燃料噴射量を算出すると共に、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づき図示しないマップから燃料噴射時期を算出する。そして、これらの算出値に基づき各気筒の燃料噴射弁を駆動制御しながらエンジン１を運転する。

また、ＥＣＵ２１は、レバー位置センサ２３によりチェンジレバー１３のＤレンジへの切換が検出されているときには自動変速モードを実行し、アクセル操作量及び車速センサ２６により検出された車速に基づき、図示しないシフトマップから目標変速段を算出する。そして、クラッチ装置２の電磁弁９を開閉してエアシリンダ８によりクラッチ装置２を断接操作させながら、ギヤシフトユニット１４の所定の電磁弁を開閉してエアシリンダにより対応するシフトフォークを切換操作して変速段を目標変速段に切り換え、これにより常に適切な変速段をもって車両を走行させる。

例えば、ＥＣＵ２１は、車両が登坂路を走行しているときには、平坦路走行中よりもシフトアップし難くなるようシフトアップの制限を行う。具体的には、当該シフトアップ制限は、アクセル操作量及び車速が上述のシフトマップに基づくとするとシフトアップ線を超える場合であっても、シフトアップせずに、その時点で選択されている変速段を維持する（シフトアップ制限制御手段）。

また、ＥＣＵ２１は、車両（自車両）の走行位置と地図情報に基づき車両の進路上にある登坂頂上を検出し、車両から登坂頂上までの距離と車両の走行状態から登坂頂上に到達するまでの時間を算出する（登坂頂上到達時間算出手段）。そして、登坂頂上付近にてシフトアップが完了できるよう、登坂頂上到達時間が所定時間Ｔ以内となったときにシフトアップの制限を解除する（シフトアップ制限解除手段）。

詳しくは、図２を参照すると、当該ＥＣＵ２１が行う登坂路から登坂頂上に至るまでの変速制御ルーチンがフローチャートにより示されており、以下同フローチャートに沿って、登坂路から登坂頂上に至るまでの変速制御について説明する。
図２に示すステップＳ１において、ＥＣＵ２１は車両が登坂路を走行中であるか否かを判別する。これは、ＥＣＵ２１がナビゲーションユニット２９からＧＰＳ情報及び車両周辺の地図情報を逐次読み出し、地図上での車両の現在位置を特定した上で、現在車両が走行中の道路が登り勾配を有する登坂路であるか否かを判別することで行う。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち車両が登坂路を走行している場合には、次のステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、ＥＣＵ２１は、登坂頂上到達時間を算出する。具体的には、ＥＣＵ２１はナビゲーションユニット２９から読み出したＧＰＳ情報と地図情報に基づき、車両の進路上にある登坂頂上、即ち登坂路から平坦路又は降坂路に移る地点を検出する。そして、車両から登坂頂上までの距離と、現在の車速及び加速度等の車両の走行状態に基づき、車両が登坂頂上に到達する登坂頂上到達時間を算出する。ＥＣＵ２１は、当該登坂頂上到達時間を算出した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＵ２１は、上記ステップＳ２において算出した登坂頂上到達時間が予め定められた所定時間Ｔ以内であるか否かを判別する。当該所定時間Ｔは、例えばシフトアップの開始から完了に至るまでの時間、即ち変速に要する時間に対応するものとする。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち登坂頂上到達時間が所定時間Ｔより大で、登坂頂上に到達するまでに未だ時間がある場合には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ＥＣＵ２１は、上述したように車両の走行状態がシフトアップ線を超える場合でも現在選択されている変速段を維持することでシフトアップを制限し、当該ルーチンをリターンする。従って、当該ＥＣＵ２１は、登坂頂上到達時間が所定時間Ｔ以内に至るまでの登坂路走行中にはシフトアップの制限を維持する。

一方、登坂頂上到達時間が所定時間Ｔ以内となったときには、ＥＣＵ２１は、上記ステップＳ３の判別結果が真（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、ＥＣＵ２１は車両の走行状態がシフトアップ可能条件を満たしているか否かを判別する。
シフトアップ可能条件とは、シフトアップを実行してもエンジンが停止（いわゆるエンジンストール）したり、車両が失速して運転者のフィーリングを悪化させないための条件である。例えば、運転者の操作として、アクセルセンサ２５により検出されるアクセルペダル２４の操作量が所定量以上であり、ブレーキスイッチ２８によりフットブレーキ２７の操作が検出されていないことを条件とする。また、エンジン回転数センサ２２により検出される現在のエンジン回転数に基づきシフトアップをした場合のエンジン回転数を推定し、推定したエンジン回転数が所定回転数以上であることを条件とする。さらに、現在自車両が走行している登坂路の勾配が所定勾配以下であることを条件としてもよい。

このような条件のうちのいずれかを満たさない場合には、ステップＳ５の判別結果が偽（Ｎｏ）となり、ＥＣＵ２１は、ステップＳ４に進み、シフトアップを制限する。一方、上記条件の全てを満たす場合、即ちシフトアップを問題なく行うことができる状態にある場合は、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６において、ＥＣＵ２１は、このときに実行されているシフトアップの制限を解除して、次のステップＳ７に進む。

登坂路頂上の手前で上記ステップＳ６にてシフトアップ制限を解除した場合や、平坦路又は降坂路を走行しており上記ステップＳ１の判別結果が偽（Ｎｏ）であった場合には、ＥＣＵ２１はステップＳ７において、通常のシフトマップに基づいた変速制御を実行し、当該ルーチンをリターンする。
ＥＣＵ２１は上述のような変速制御を行うものであり、ここで図３を参照すると、ＥＣＵ２１により当該変速制御を実行した場合の説明図が示されており、同図に基づき当該変速制御実行による作用効果について説明する。

図３では登坂路から平坦路に至るまでの経緯が示されており、図３のＡ区間に示すように車両が登坂路を走行している際には、ＥＣＵ２１は図２のステップＳ１からＳ４を繰り返すこととなり、シフトアップを制限しながら走行する。これにより、登坂頂上の手前までは低い変速段が維持され、高トルク運転による安定的な登坂路走行を行うことができる。

そして、車両の頂上到達時間が所定時間Ｔとなる登坂頂上手前の距離Ｌの区間Ｂに到達すると、ＥＣＵ２１は、ステップＳ３の判別結果が真（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ５のシフトアップ可能条件を満たしていればステップＳ６においてシフトアップ制限を解除し、シフトマップに基づいた変速制御に移行する。このときアクセル操作量及び車速が当該シフトマップにおいてシフトアップ線を超えている場合には、直ちにシフトアップが開始される。

所定時間Ｔは、シフトアップの開始から完了に至るまでの時間に対応していることから、当該所定時間Ｔの時点でシフトアップを開始することで、車両が登坂頂上付近に到達した時点、即ち平坦路の区間Ｃに突入した時点では確実にシフトアップを完了することができる。これにより、平坦路に突入した時点から平坦路に適した比較的低いエンジン回転数で走行することができる。

このことから、登坂頂上付近における高エンジン回転数での走行頻度を減少させることができ、燃費を向上させることができる。
また、シフトアップ可能条件を満たした上でシフトアップ制限の解除を行うことで、シフトアップ実行時にエンジン２が停止したり、車両が失速して運転者のフィーリングが悪化することを防止することができる。

以上で本発明に係る自動変速機の変速制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば上記実施形態では、変速機はＡＭＴであるが、変速機の形式はこれに限られるものではなく、例えばトルクコンバータを用いた自動変速機であっても構わない。

また上記実施形態では、登坂路走行時におけるシフトアップの制限を、現在選択されている変速段を維持することで行っているが、シフトアップを制限する方法はこれに限られるものではない。例えば、平坦路走行用の通常のシフトマップよりもシフトアップし難い登坂路走行時用のシフトマップを予め用意しておき、登坂路走行時には当該登坂路用のシフトマップに切り替えることでシフトアップを制限しても構わない。

また、上記実施形態では、図３では登坂路から平坦路に至るまでの経緯を例として説明したが、登坂路から降坂路に移行する場合も同様の変速制御を行うことができる。
また、上記実施形態では、ナビゲーションユニット２９は内蔵している記憶装置に予め標高を含めた地図情報を記憶しているが、当該構成に限られるものではなく、例えばインターネット等の通信網から地図情報を受信しても構わない。

１ エンジン
２ クラッチ装置
３ 変速機
２１ ＥＣＵ（シフトアップ制限制御手段、登坂頂上到達時間算出手段、シフトアップ制限解除手段）
２２ エンジン回転数センサ
２３ レバー位置センサ
２４ アクセルペダル
２５ アクセルセンサ
２６ 車速センサ
２７ フットブレーキ
２８ ブレーキスイッチ
２９ ナビゲーションユニット
３０ ＧＰＳアンテナ

Claims (2)

1. 車両に搭載された自動変速機のシフトアップ及びシフトダウンを自動に行うことが可能な自動変速機の変速制御装置において、
   前記車両が登坂路走行中に、平坦路走行時よりもシフトアップし難くなるようにシフトアップを制限するシフトアップ制限制御手段と、
   前記車両の走行位置と地図情報に基づき前記車両の進路上にある登坂頂上を検出し、当該車両から登坂頂上までの距離と当該車両の走行状態に基づいて登坂頂上に到達するまでの登坂頂上到達時間を算出する登坂頂上到達時間算出手段と、
   前記登坂頂上到達時間が所定時間以内となったときに前記シフトアップ制限制御手段によるシフトアップの制限を解除するシフトアップ制限解除手段と、
   を備え、前記所定時間は前記自動変速機のシフトアップの開始から完了に至るまでの時間に対応することを特徴とする自動変速機の変速制御装置。
2. 前記シフトアップ制限解除手段は、少なくとも、アクセル開度が所定開度以上であり、且つシフトアップ後のエンジン回転数が所定回転数以上である場合に、前記シフトアップ制限制御手段によるシフトアップの制限を解除することを特徴とする請求項１記載の自動変速機の変速制御装置。

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