JPH0639223B2 - 自動車用電子制御変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の発進時に、電子制御により走行負荷
に対応して所定の変速レンジを自動的に選択する手段を
備えた自動車用電子制御変速機に関する。

（従来の技術） 上記この種の自動車用電子制御変速機においては、積載
重量が大きい場合等の高負荷時にも、エンストすること
なく確実に発進できるようにしながら、積載重量が小さ
い場合等の低負荷時には、加速性や燃費の観点から、例
えば２速レンジで発進するように、走行負荷に対応し
て、発進時の変速レンジを自動的に選択する手段を設け
ることが考えられている。例えば、アクセルペダルの踏
み込み速度変化等のアクセルワークに基づいて走行負荷
を検出し、アクセル開度が低い場合には、２速レンジで
発進し、アクセル開度が高い場合には１速レンジで発進
するようにして、走行負荷に応じて、発進時の変速レン
ジを自動的に選択する手段を設けることが考えあれられ
ている（例えば、特公昭47-13928号公報参照）。

又、走行負荷である積載量は勾配を、スロツトル開度と
車速との比から検出し、走行負荷が大きい場合には、変
速ポイントを高くするようにして、高負荷時には、比較
的低い変速レンジで走行するように制御する手段も考え
られている（特開昭59-126141号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来構成のものにあっては、以下に
示すような不都合が有り、改善の余地があった。

すなわち、前者のアクセルワークに基づいて走行負荷を
検出し、アクセル開度が低い場合には、２速レンジで発
進するように制御する構成では、実際の積載量や勾配を
検出するものではなく、アクセルペダルの踏み込み速度
変化等のアクセルワークに基づいて間接的に走行負荷を
検出する構成であることから、例えば、積載量や勾配が
大きい場合であっても、ゆっくりと発進しようとして、
低いアクセル開度で発進すると、走行負荷が低いと判別
され、２速レンジで発進してしまう不都合がある。

又、後者のように、車速とスロツトル開度の比から走行
負荷を検出して、変速ポイントを制御する構成において
は、発進時では車速が零であることから、前記車速とス
ロツトル開度の比を求めることができない。従って、発
進時の走行負荷を判別することはできない不都合があ
る。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、走行負荷に拘らず、効率よく確実に発進でき
るようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による自動車用電子制御変速機の特徴は、 自動車の積載量を検出する積載量検出手段、 地面の勾配を車体の傾斜によって検出する勾配検出手
段、 自動車が停車状態にあることを検出する停車検出手段、 前記停車検出手段が停車状態を検出している状態におけ
る前記積載量検出手段による検出積載量および勾配検出
手段による検出勾配とに基づいて走行負荷を演算する走
行負荷演算手段、 前記走行負荷演算手段により演算された走行負荷に基づ
いて発進時の変速機の変速レンジを自動的に選択する制
御手段、 を備えさせてある点にあり、その作用ならびに効果は以
下の通りである。

（作用） すなわち、車体停車時において、実際の積載量と勾配を
検出し、その検出情報から走行負荷を演算し、例えば、
走行負荷が大きい場合には１速の変速レンジで発進し、
走行負荷が小さい場合には高速側変速レンジである２速
の変速レンジで発進するというように、実際の走行負荷
の大きさに対応して、発進時の変速レンジを自動選択さ
せるのである。

（発明の効果） 従って、実際の走行負荷を検出するものであるから、ア
クセルワークに拘らず、負荷に対応した変速レンジで発
進することとなり、確実に発進できる。しかも、車体停
車時においては、車体振動や発進時の加速度の影響等を
受けることはないので、走行負荷を検出するための手段
に、車体振動や加速度の影響を除去するための手段を設
ける必要が無いので、その検出手段や検出信号の処理を
簡素化できるとともに、検出手段の選択自由度や取り付
け位置自由度が高くなり、汎用性が高いものにできる。
従って、本発明を、例えばトラックやバス等の積載量変
化が大きい自動車に適用すると有効である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は電子制御により変速レンジを自動切り替えする
自動車用電子制御変速機の制御ブロック図で、エンジン
(E)からの出力を、１速〜４速の全変速レンジに亘つて
任意の変速レンジ位置を選択可能な変速クラッチ機構
(1)を備えた変速機(2)を介して、駆動車輪(3)に伝達す
るように構成してある。

前記クラッチ機構(1)は、切り替えバルブ(4)を介して送
出される油圧ポンプ(5)からの圧油により、入切り操作
されるようにしてあり、コントローラ(6)からの制御信
号により、前記切り替えバルブ(4)の切り替え位置を制
御して、エンジン(E)の出力を所定の減速比で駆動車輪
(3)に伝達するようにしてある。

前記コントローラ(6)は、基本的には前記変速機(2)の出
力軸の回転数を計測することにより車速(V)を検出する
ように構成した車速センサ(7)、アクセル(8)の操作有無
を検出するアクセルスイッチ(9)、前記アクセル(8)の踏
み込みに連動して出力電圧が変化するポテンショメータ
(10)により検出されるアクセル開度(F)、および、変速
レンジ位置を選択するための変速操作用シフトレバー(1
1)の操作位置を検出する変速セレクトスイッチ(12)、か
らの各信号に基づいて、前記切り替えバルブ(4)の切り
替え位置を制御するように構成してある。

更に、荷物の積載量を検出する手段としての積載量セン
サ(13)、および、車体の前後方向の傾斜を検出すること
により走行路面の勾配を検出する手段としての勾配セン
サ(14)を設けてあり、前記車速センサ(7)による検出車
速(V)が零である停車状態において、前記積載量検出セ
ンサ(13)による検出積載量(W)と勾配センサ(14)による
検出登坂勾配（θ）とに基づいて、発進時の変速レンジ
を１速、２速の何れの変速レンジで行うかを自動的に選
択するようにしてある。

前記積載量センサ(13)について詳述すると、第４図に示
すように、積載量(W)の変化による荷台側車輪すなわち
前記駆動車輪(3)の車軸懸架用バネ材(15)と車体との間
隔変化を、一端を車体側に枢支され、他端側を前記バネ
材(15)に枢支されたリンク部材(16)の回動変化として現
出させ、その回動変化をポテンショメータやエンコーダ
等により検出するように構成してあるが、車体停車時の
積載量(W)を検出可能なものであればどのような構成の
ものでもよい。

又、前記勾配センサ(14)も同様に、車体傾斜すなわち登
坂勾配（θ）を検出可能なものであればどのような手段
でもよく、例えば、車体に対して自由回動自在に重り等
を軸支し、車体傾斜に伴って回動する重りの軸芯周りの
回動を、ポテンショメータやエンコーダ等により検出す
るようにしてもよい。

前記変速操作用シフトレバー(11)によって、選択される
変速レンジ位置は、第２図に示すように、車体駐車時に
使用するパーキング位置(P)、１速〜４速の各固定変速
レンジ位置（〜）、全変速レンジに亘って自動変速
する自動変速レンジ位置(D)、後退レンジ位置(R)、およ
び、前記自動変速レンジ位置(D)と後退レンジ位置(R)の
中間位置に設けた変速ニュートラル位置(N)を有し、最
低速位置の下方位置に前記パーキング位置(P)を配置
し、低速側から高速側へとその変速レンジ位置が順次配
列され、その最高速位置の上方位置に前記自動変速レン
ジ位置(D)が配置されるように、各変速レンジ位置をＨ
型に配列してある。そして、このＨ型に配列した各変速
レンジ位置のパターンに沿って変速操作されるようにし
てある。

そして、前記コントローラ(6)は、第３図のフローチャ
ートに示すように、走行中には、変速操作用シフトレバ
ー(11)が、１速〜４速の各固定変速レンジ位置（〜
）および後退レンジ位置(R)に操作されている場合
は、前記車速センサ(7)による検出車速(V)やポテンショ
メータ(10)による検出アクセル開度(F)に拘らず、前記
変速機(2)の変速位置が選択された変速レンジ位置に固
定されるように、前記切り替えバルブ(4)の切り替え位
置を制御する。

一方、前記シフトレバー(11)が、自動変速レンジ位置
(D)に操作されている場合は、前記車速センサ(7)による
検出車速(V)やポテンショメータ(10)による検出アクセ
ル開度(F)に基づいて、第５図に示す変速マップに従っ
て、前記変速機(2)の変速レンジ位置が走行負荷に対し
て最適位置となるように、前記切り替えバルブ(4)の切
り替え位置を制御するのである。

そして、この自動変速レンジ位置(D)においては、停車
検出手段としての前記車速センサ(7)による検出車速(V)
が零すなわち車体が停車中である場合には、前記積載量
検出センサ(13)による検出積載量(W)および勾配検出セ
ンサ(14)による検出勾配（θ）から走行負荷を演算し、
その負荷の大きさに基づいて、発進時の変速レンジを１
速にするか２速にするかを自動的に選択するのである。

以下、この発進時における変速レンジの自動選択手段に
ついて説明する。

すなわち、発進時において、走行負荷に対応して変化す
る車体の加速度（α）は、下記式によって求めることが
できる。

尚、各変数は以下に示すように定義する。

α：車体の加速度(m/s) Te：エンジンの出力トルク(kg・m) ｉ：F.G.R×T.M.G.R（減速比） μ_ｒ：転がり抵抗係数 ｒ：車輪半径（タイヤ半径）(m) Ｗ：積載量(kg) θ：登坂勾配(deg) ｇ：重力加速度(m/s²) Ie：エンジン回転部分の慣性モーメント(kg・m・s²) そして、上記式に、１速および２速の各変速レンジの減
速比(i₁),(i₂)を代入して、夫々の加速度（α_１），
（α_２）を求め、この加速度（α_１），（α_２）の大小
を比較し、一方に対して求めた加速度が大きい方の変速
レンジにより発進するように制御するのである。つま
り、走行負荷をパラメータとして、１速レンジおよびこ
の１速レンジより高速側の２速レンジの各変速レンジに
おける加速力を比較することにより、発進時における走
行負荷の状態を間接的に判別するのである。尚、特にト
ラック等の荷物運搬用の車輌においては、その変速機に
減速比の設定状態が非積載時には２速の変速レンジの方
が１速の変速レンジよりも、その加速度が大きくなると
いう特性がある。ところで、本実施例では、１速レンジ
および２速レンジの各変速レンジにおける車体の加速度
の大小比較により、走行負荷の大きさを判断するように
してあるが、前記検出積載量(W)および検出勾配（θ）
から直接走行負荷を求めるようにしてもよい。

つまり、車体停車時において実際の走行負荷を検出する
ものであるから、アクセルワークに拘らず、発進時にお
ける実際の走行負荷に対応した変速レンジで確実に発進
できる。

又、マニュアルシフト型の変速機と同様に、変速機が備
えている変速レンジの内の任意の変速レンジ位置を、固
定変速レンジとして変速操作用シフトレバーで選択操作
できるとともに、自動変速への切り換え操作も、同一変
速操作用シフトレバーで行え、操作性が大幅に改善され
た。しかも、手動操作用の固定変速レンジ位置を、自動
変速する全変速レンジに亘って設けてあることから、燃
費を低くして走行することもできる。例えば、本発明に
よる変速機を、トラック等の荷物運搬用の車輌に使用す
れば、荷物積載時の発進を自動変速により行い、走行中
は手動操作用固定変速レンジに切り換えることで、発進
時のエンストを確実に防止でき、かつ、燃費が良い状態
で安定した走行が可能になるという効果がある。又、逆
に、荷物積載時における走行中は手動変速により走行
し、非積載時等の負荷が比較的軽い状態時には自動変速
により走行することで、燃費をあまり低下させない状態
で、変速操作の煩わしさから開放されたイージドライブ
が可能となる。

又、全変速レンジに亘って、変速レンジ位置を固定して
使用できるので、定常走行中の任意の変速レンジにおい
て、アクセル操作のみで加減速操作ができ、アクセル操
作に対する加速応答性が良い状態で使用できる。又、同
様にどの変速レンジ位置でも、運転者の好みの変速レン
ジ位置で固定した状態でエンジンブレーキを作用させる
こともできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動車用電子制御変速機の実施例を
示し、第１図は制御システムのブロック図、第２図は変
速用シフトレバーの変速レンジの配列を示す図面、第３
図はコントローラの動作を示すフローチャート、第４図
は積載量検出手段の構成の説明図、第５図は自動変速時
の変速レンジを決定するための変速マップである。 (V)……車速、(F)……アクセル開度、(W)……積載量、
（θ）……勾配、（α）……走行負荷、(2)……変速
機、(7)……停車検出手段、(13)……積載量検出手段、
(14)……勾配検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の発進時に、電子制御により走行負
   荷に対応して所定の変速レンジを自動的に選択する手段
   を備えた自動車用電子制御変速機であって、 自動車の積載量を検出する積載量検出手段、 地面の勾配を車体の傾斜によって検出する勾配検出手
   段、 自動車が停車状態であることを検出する停車検出手段、 前記停車検出手段が停車状態を検出している状態におけ
   る前記積載量検出手段による検出積載量と勾配検出手段
   による検出勾配とに基づいて走行負荷を演算する走行負
   荷演算手段、 前記走行負荷演算手段により演算された走行負荷に基づ
   いて発進時の変速機の変速レンジを自動的に選択する制
   御手段、 を備えさせてある自動車用電子制御変速機。