JPH10238618A - 変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】キックダウン時における内燃機関の急激な出力
トルク増大を抑制することのできる変速装置を提供す
る。 【解決手段】自動車１１におけるエンジン１２の出力を
変更する際には、アクセルぺダル２５の踏込量を変更
し、同踏込量に基づき開度調節がなされるスロットルバ
ルブ１９によって吸気通路１７における空気流量を調整
する。また、エンジン１２のクランクシャフト１３は、
アクセル開度及び車速に基づき変速が行われる自動変速
機２３を介して車輪２４に連結される。そして、電子制
御ユニット３１は、アクセル開度が急激に増大されて自
動変速機２３がキックダウンを実行したとき、スロット
ルバルブ１９における最大開度を通常時よりも小さくガ
ードする。そのため、キックダウン時における内燃機関
の急激な出力トルク増大が抑制されるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクセル操作量の
急激な増大に基づきキックダウンを行なう自動変速機を
備えた変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の内燃機関
は、そのシリンダブロックにピストンが往復移動可能に
設けられている。そして、ピストンはコンロッドを介し
て内燃機関の出力軸であるクランクシャフトに連結さ
れ、ピストンの往復移動はコンロッドによりクランクシ
ャフトの回転へと変換されるようになっている。

【０００３】また、シリンダブロックの上端にはシリン
ダヘッドが設けられ、ピストンとシリンダヘッドとの間
には燃焼室が設けられている。この燃焼室には吸気通路
及び排気通路が接続され、吸気通路を介して空気と燃料
とからなる混合ガスが同燃焼室に供給される。そして、
燃焼室に充填された混合ガスに点火を行なって同ガスを
燃焼させることにより、ピストンが往復移動してクラン
クシャフトが回転するとともに、燃焼後の混合ガスは排
気ガスとして排気通路へ送り出されるようになる。

【０００４】一方、吸気通路にはスロットルバルブが設
けられている。このスロットルバルブの開度は、自動車
に設けられたアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）
に基づき調節され、同バルブの開度調節により燃焼室へ
吸入される空気の量（結果的には混合ガスの量）が調整
される。従って、自動車の運転者がアクセルペダルの踏
込量を変更することにより、燃焼室に充填される混合ガ
スの量が調節されて内燃機関の出力が制御される。即
ち、アクセルペダル踏込量の増加に伴い、スロットルバ
ルブの開度が増大されて、内燃機関の出力トルクが増加
するようになっている。

【０００５】このように構成された内燃機関を自動車に
搭載する場合、同機関のクランクシャフトは例えば自動
変速機を介して車輪に連結される。自動変速機は、アク
セル開度及び車速に基づきシフトダウン又はシフトアッ
プして変速を行なうとともに、アクセルペダルが急激に
全開近くまで踏み込まれたときにはシフトダウン（いわ
ゆるキックダウン）を行なうようになっている。こうし
たキックダウンは、例えば自動車を加速させたり登坂さ
せたりする際に利用される。

【０００６】ところで、上述したような自動変速機にお
いて、キックダウン時と非キックダウン時との両方にお
いて円滑な変速を行なわせるための装置としては、例え
ば特開平８−６１４７７号公報に記載された装置が知ら
れている。この装置では、予め登録された複数の変速パ
ターンの内から適宜の変速パターンを選択し、その選択
された変速パターンに基づき自動変速機の変速を行なう
ようになっている。

【０００７】また、同装置には、キックダウンの有無に
よりオン・オフされるキックダウンスイッチが設けられ
ている。そして、キックダウンスイッチがオン状態のと
き、及びオフ状態のときについて、それぞれ最適の変速
パターンを選択するようにしている。こうした変速パタ
ーンの選択を行なうことにより、キックダウン時と非キ
ックダウン時との両方において円滑な変速を実現するこ
とができるようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、複数の変
速パターンの内から最適の変速パターンを選択すること
で円滑な変速が実現されるものの、上記自動変速機にあ
ってはそもそも、アクセル開度が急激に全開近くまで増
大してキックダウンが行われると、そのアクセル開度に
対応してスロットルバルブの開度も急激に増大する。そ
して、このようにスロットルバルブの開度が急激に増大
すると、内燃機関の燃焼室に充填される混合ガスの量も
急激に増加する。その結果、内燃機関の出力トルクが急
激に増大して同機関にショックが発生し、ドライバビリ
ティが低下することとなる。

【０００９】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、キックダウン時における内
燃機関の急激な出力トルクの増大を抑制することのでき
る変速装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１記載の発明では、アクセル操作量に基づき
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開
度調節を行なうスロットル開度制御手段と、前記アクセ
ル操作量及び車速に基づき変速機構の切換を行なうとと
もに、前記アクセル操作量の急激な増大に基づいてキッ
クダウンを行なう自動変速機と、前記キックダウンを検
出するキックダウン検出手段と、該キックダウンの検出
に基づいて前記スロットル開度制御手段により調節され
るスロットルバルブの最大開度をガードするスロットル
開度補正手段とを備えた。

【００１１】同構成によれば、キックダウンが発生する
と、スロットルバルブの最大開度が通常時よりも小さく
ガードされるため、キックダウン時の急激なアクセル操
作量の増大に対応してスロットルバルブの開度が過度に
増大することはない。従って、キックダウン時における
内燃機関の急激な出力トルク増大を抑制することができ
るようになる。

【００１２】請求項２記載の発明では、前記スロットル
開度補正手段は、前記キックダウン検出手段が複数段の
キックダウンを検出したときにのみ、前記スロットルバ
ルブの最大開度をガードするものとした。

【００１３】一般に、一段のみのキックダウンが生じた
ときには、変速比等の関係により内燃機関の出力トルク
が過度に増大することはない。従って、一段のみのキッ
クダウンが生じたときにはスロットルバルブの最大開度
がガードされない同構成によれば、不必要に内燃機関の
出力トルクが抑制されることもない。

【００１４】請求項３記載の発明では、前記スロットル
開度補正手段は、前記スロットルバルブの最大開度をガ
ードして所定時間が経過した後に同ガードを解除するも
のとした。

【００１５】同構成によれば、キックダウンが生じてか
ら所定時間が経過すると、スロットルバルブの上限ガー
ドは解除される。そのため、該キックダウンに起因して
内燃機関の性能が制限されるようなことはなくなる。

【００１６】請求項４記載の発明では、前記スロットル
開度補正手段は、前記ガードを除変解除するものとし
た。同構成によれば、スロットルバルブにおける最大開
度のガードが急激に解除されることがないため、スロッ
トル開度の急変に伴うショック等が生じることもなくな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用エンジン
の変速装置に具体化した一実施形態を図１〜図６に従っ
て説明する。

【００１８】図１に示すように、自動車１１に搭載され
たエンジン１２は、回転可能に支持されたクランクシャ
フト（出力軸）１３を備えている。クランクシャフト１
３には、往復移動可能に設けられたピストン１４がコネ
クティングロッド１５を介して連結されている。そし
て、ピストン１４の往復移動は、そのコネクティングロ
ッド１５によってクランクシャフト１３の回転へと変換
される。このクランクシャフト１３の側方には、エンジ
ン回転数を検出するための回転数センサ１３ａが設けら
れている。

【００１９】また、エンジン１２にはピストン１４の頭
部１４ａに対応して位置する燃焼室１６が設けられ、燃
焼室１６には吸気通路１７及び排気通路１８が接続され
ている。吸気通路１７内にはスロットルバルブ１９が設
けられ、スロットルバルブ１９は電動モータ１９ａの駆
動により回動されて開度調節がなされる。このスロット
ルバルブ１９の開度調節により吸気通路１７の空気流通
面積が変化し、燃焼室１６へ吸入される空気の量が調整
される。さらに、スロットルバルブ１９の開度（スロッ
トル開度）は、スロットルセンサ２０によって検出され
るようになっている。

【００２０】エンジン１２には、燃焼室１６内へ高圧燃
料を噴射する燃料噴射弁２１と、燃焼室１６内に充填さ
れた混合ガスに点火を行なう点火プラグ２２とが取り付
けられている。上記燃料噴射弁２１から燃焼室１６内へ
高圧燃料が噴射されると、その燃料と燃焼室１６内の空
気とが混ざり合って混合ガスとなる。混合ガスは点火プ
ラグ２２によって点火がなされて燃焼し、その燃焼に伴
い発生するエネルギーによってピストン２１は往復移動
する。また、燃焼後の混合ガスは、排気ガスとして排気
通路１８へ送り出される。

【００２１】エンジン１２のクランクシャフト１３は、
本実施形態にあっては５速式の自動変速機２３に接続さ
れている。さらに、自動変速機は２３は、図示しないプ
ロペラシャフト、ディファレンシャル及びアクスルシャ
フト等を介して自動車１１の車輪２４に連結されてい
る。そして、この自動変速機２３は、変速用油圧制御装
置２３ａを備え、同装置２３ａによる油圧制御を通じて
シフトアップ又はシフトダウンといった変速動作が行わ
れるようになっている。

【００２２】一方、自動車１１には、スロットルバルブ
１９の開度調節を行なうためのアクセルペダル２５と、
自動変速機２３の変速を強制的に行なう場合などに使用
されるシフトレバー２６と、自動車１１の車速を検出す
るための車速センサ２７とが設けられている。

【００２３】上記アクセルペダル２５は運転者によって
踏み込み操作され、同ペダル２５の踏込量（アクセル開
度）はアクセルセンサ２８によって検出される。また、
シフトレバー２６は、運転者によって複数のシフトポジ
ション間を切換移動させられる。そして、シフトレバー
２６が何れのシフトポジションに位置しているかは、同
レバー２６の近傍に設けられたシフトポジションセンサ
２９によって検出される。さらに、上記車速センサ２７
は、車輪２４の回転速度に基づいて自動車１１の車速を
検出するようになっている。

【００２４】次に、本発明にかかる変速装置の電気的構
成を説明する。この変速装置は、エンジン１２の運転に
かかる燃料噴射量や点火時期等を制御するための電子制
御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３１を備えてい
る。ＥＣＵ３１には、前記回転数センサ１３ａ、電動モ
ータ１９ａ、スロットルセンサ２０、変則用油圧制御装
置２３ａ、車速センサ２７、アクセルセンサ２８及びシ
フトポジションセンサ２９等が接続されている。

【００２５】車速センサ２７は自動車１１の車速を検出
し、その検出した車速に対応する検出信号をＥＣＵ３１
へ出力する。また、アクセルセンサ２８はアクセルぺダ
ル２５の踏込量（アクセル開度）を検出し、その検出し
たアクセル開度に対応する検出信号をＥＣＵ３１に出力
する。そして、ＥＣＵ３１は、アクセルセンサ２８から
の検出信号に基づき、通常は、アクセル開度が大きくな
るに従いスロットルバルブ１９の開度（スロットル開
度）が大きくなるように、所定の制御マップに基づいて
電動モータ１９ａを制御する。そのスロットル開度はス
ロットルセンサ２０によって検出され、同センサ２０は
この検出したスロットル開度に対応する検出信号をＥＣ
Ｕ３１へ出力する。

【００２６】また、ＥＣＵ３１は、図示しない記憶部に
記憶された例えば図２に示す変速用マップを参照して、
アクセル開度と車速とに基づく、自動変速機２３の変速
位置を決定する。即ち、アクセル開度と車速とが変速用
マップの領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ又は領域Ｅに
位置する状態では、自動変速機２３の変速位置はそれぞ
れ１速、２速、３速、４速又は５速に決定される。そし
て、ＥＣＵ３１は、自動変速機２３が上記決定された変
速位置となるように、変速用油圧制御装置２３ａを制御
する。また、この変速用油圧制御装置２３ａは、自動変
速機２３が何れの変速位置にあるかを示す変速位置信号
をＥＣＵ３１へ出力する。

【００２７】こうした変速制御において、自動車１１の
加速及び登坂などのために運転者がアクセルペダル２５
を急激に踏み込むと、車速が一定の状態でアクセル開度
が急激に増大し、自動変速機２３は一段又は複数段のシ
フトダウン（いわゆるキックダウン）を行なうこととな
る。ＥＣＵ３１は、変速用油圧制御装置２３ａからの上
記変速位置信号に基づき、自動変速機２３が一段又は複
数段のキックダウンを実行したことを検知できるように
なっている。

【００２８】次に、本実施形態の装置のキックダウン実
行時における変速制御態様について、図３のフローチャ
ートを参照して説明する。このフローチャートは、同変
速制御における主にスロットル開度制御のための処理ル
ーチンを示している。

【００２９】この処理ルーチンにおいてＥＣＵ３１は、
ステップＳ１０１の処理として、複数段のキックダウン
が実行されたか否かを判断する。そして、複数段のキッ
クダウンが実行されていない場合にはステップＳ１０２
へ進み、ＥＣＵ３１はスロットル開度の上限ガード値を
スロットルバルブ１９における機構上の最大開度と同じ
値に設定する。即ち、この場合には、スロットルバルブ
１９の開度に上限ガードを設けていないのと同じ状態に
なる。

【００３０】一方、ステップＳ１０１の判断において、
例えば図６（ａ）に示すような５速から２速へのキック
ダウン等、複数段のキックダウンが実行されたと判断さ
れる場合には、ステップＳ１０３へ進む。そしてその場
合、ＥＣＵ３１はステップＳ１０３の処理として、内蔵
する記憶部に記憶されている図４に示すガード値マップ
（同例の場合、２速用）を参照して、そのときの車速に
対応したガード値を算出する。こうして算出されたガー
ド値は、スロットル開度の新たな上限ガード値として設
定され、ＥＣＵ３１はアクセル開度が急激に増大したと
きでも、スロットル開度が当該上限ガード値より大きく
ならないように電動モータ１９ａを制御する。従って、
この状態においては、スロットルバルブ１９の最大開度
が、通常時よりも小さく補正されることとなる。

【００３１】なお、図４から明らかなように、上記ガー
ド値マップにおいては、車速が大きくなるほどその変化
に対する同ガード値の変化量が大きくなる。また、図４
では、２速用のガード値マップのみを図示したが、上記
記憶部には、３速用及び１速用のガード値マップも、同
図４に例示したマップに準じた推移傾向を示すマップと
して記憶されている。そして、５速から３速へのキック
ダウン実行時には３速用のガード値マップが参照され、
４速から２速へのキックダウン実行時には２速用ガード
値マップが参照される。また、５速から１速へのキック
ダウン実行時や４速から１速へのキックダウン実行に
は、１速用のガード値マップが参照されることになる。

【００３２】さて、ステップＳ１０３で上限ガード値を
設定したＥＣＵ３１は、次にステップＳ１０４へ進み、
キックダウンが実行されてから所定時間（例えば０．５
秒）が経過したか否かを判断する。そして、キックダウ
ンが実行されてから所定時間が経過したと判断した場合
のみ、ステップＳ１０５に進む。ＥＣＵ３１は、ステッ
プＳ１０５の処理として、同じく内蔵する記憶部に記憶
されている図５に示すガード解除マップに基づき、スロ
ットル開度の上限ガード値を時間経過に伴い段階的に増
大方向へ徐変させる。なお、上限ガード値の変化量は、
時間が経過するほど大きく設定されている。こうして上
限ガード値が増大方向へ徐変されることにより、最終的
には上限ガード値がスロットルバルブ１９における機構
上の最大開度と一致し、スロットル開度にガードが設け
られない通常の状態に戻る。

【００３３】このように、上記変速制御では、アクセル
開度が急激に増大されて、例えば図６（ａ）に示すよう
に５速から２速へとキックダウンが実行されても、スロ
ットル開度は図６（ｃ）に破線で示すように急激に増大
することはなく、実線で示すように緩やかに増大する。
その結果、スロットル開度の緩やかな増大に対応して、
エンジン回転数及び出力トルクも図６（ｂ）及び図
（ｄ）に示すように緩やかに増大し、キックダウン時に
おける急激なエンジン１２の出力トルク増大が抑制され
る。

【００３４】以上詳述したように、上記態様にて変速制
御が行われる本実施形態によれば、下記に示す効果が得
られるようになる。 ・複数段のキックダウンが発生すると、スロットルバル
ブ１９の開度は、その機構上の最大開度よりも小さい値
にガードされる。そのため、キックダウン時、急激にア
クセル開度が増大されても、スロットルバルブ１９の開
度が過度に増大することはなく、同キックダウン時にお
けるエンジン１２の出力トルク増大を抑制することがで
きる。そしてひいては、同出力トルク増大によるショッ
クを防止し、ドライバビリティの低下を抑制することが
できる。

【００３５】・一段のみのキックダウンが生じたときに
は、スロットルバルブ１９の最大開度はガードされず、
複数段のキックダウンが生じたときのみに同バルブ１９
の最大開度が、より小さい値にガードされる。一般に、
一段のみのキックダウンが生じたときには、急激に増大
するアクセル開度に対応してスロットル開度を急激に増
大させても、変速比等の関係によりエンジン１２の出力
トルクが急激に増大することはない。従って、本実施形
態によれば、一段キックダウン時に不必要にエンジン１
２の出力トルクが抑制されることもない。

【００３６】・複数段キックダウンが実行されてから所
定時間（本実施形態では０．５秒）が経過すると、スロ
ットル開度の上限ガード値は解除される。即ち、複数段
キックダウン発生から所定時間経過すると、スロットル
バルブ１９の最大開度が通常状態に戻されるため、該キ
ックダウンに起因してエンジン１２の性能が制限される
ようなことはない。

【００３７】・スロットル開度の上限ガードが解除され
る際、同ガード値は時間の経過に伴い徐々に段階的に解
除される。即ち、スロットルバルブ１９の最大開度が通
常状態に復帰させられる際には、その復帰が急激に行わ
れることはない。そのため、スロットル開度の急変に伴
うショック等が生じることもない。

【００３８】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・本実施形態では、複数段のキックダウンが実行された
ときのみ、スロットルバルブ１９の最大開度を通常時よ
りも小さくガードしたが、一段のキックダウンが実行さ
れたときにもスロットル開度を制限する同等の変速制御
を実行するようにしてもよい。

【００３９】・キックダウンの実行により算出設定され
たスロットル開度の上限ガード値が同スロットル開度の
機構上の最大開度に近い値であった場合等を条件に、キ
ックダウンから所定時間経過した後、同上限ガードを直
ちに解除するようにしてもよい。このようなルーチンの
採用により、ＥＣＵ３１での上述した除変制御にかかる
演算負荷が好適に軽減されることとなる。

【００４０】・上記除変制御に際し、本実施形態では、
キックダウン実行後に、スロットルバルブ１９における
最大開度の上限ガード値を段階的に増大させ、同ガード
を解除するようにしたが、本発明はこれに限定されな
い。即ち、同バルブ１９における最大開度の上限ガード
値を段階的にではなく滑らかに増大させ、同ガードを解
除するようにしてもよい。

【００４１】・本実施形態では、キックダウン実行後、
０．５秒経過してからスロットルバルブ１９における最
大開度の上限ガード値を増大させ始めるようにしたが、
その時間を適宜変更してもよい。この場合、エンジン１
２の出力トルク増大を過度に抑制しないために、上記時
間を１秒以内に設定することが望ましい。

【００４２】・本実施形態では、自動変速機２３に設け
られた変速用油圧制御装置２３ａからの変速位置信号に
基づき、キックダウンが実行されたことを検知するよう
にしたが、本発明はこれに限定されない。例えばアクセ
ル開度変化量、エンジン回転数変化量及び自動車１１の
加速状態の変化量などの内のいずれか一つ若しくは複数
が所定値以上になったことに基づき、キックダウンが実
行されたことを知るようにしてもよい。ここで、所定値
とは、例えばキックダウンが実行されるときのアクセル
開度変化量、エンジン回転数変化量及び自動車１１にお
ける加速状態の変化量などの実測値を示す。

【００４３】・変速用油圧制御装置２３ａからの変速位
置信号に基づきキックダウンの実行を検知するのに代え
て、アクセルペダル２５が全開近くまで踏み込まれたと
きオンされるキックダウンスイッチを設け、同スイッチ
のオンとエンジン回転数が所定値以上になったこととに
基づき、キックダウンを検知するようにしてもよい。

【００４４】・本実施形態において、上限ガード値を設
定する際に参照される上限ガード値マップは、車速の変
化に対するガード値の変化を示すものではなく、エンジ
ン回転の変化に対するガード値の変化を示すものであっ
てもよい。この場合においても、マップの推移傾向は上
記実施形態の場合とほぼ同じになるとともに、上記実施
形態と同様に１速、２速及び３速用のマップが用意され
ることとなる。

【００４５】・本実施形態では、５速式の自動変速機２
３を例示したが、例えば４速式や３速式の自動変速機を
採用してもよい。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、キックダ
ウンが発生したときには、スロットルバルブの最大開度
が通常時よりも小さくガードされる。そのため、キック
ダウン時の急激なアクセル操作量の増大に対応してスロ
ットルバルブの開度が過度に増大することはない。従っ
て、キックダウン時における内燃機関の急激な出力トル
ク増大を防止することができる。

【００４７】請求項２記載の発明によれば、一段のみの
キックダウンが生じたときには、スロットルバルブの最
大開度がガードされず、複数段のキックダウンが生じた
ときのみ同バルブの最大開度がガードされる。従って、
一段キックダウン時にスロットルバルブ開度の増大が抑
えられることによって、不必要に内燃機関の出力トルク
が抑制されるのを防止することができる。

【００４８】請求項３記載の発明によれば、キックダウ
ンが生じてから所定時間が経過すると、スロットルバル
ブの上限ガードが解除されるため、該キックダウンに起
因して内燃機関の性能が制限されるのを防止することが
できる。

【００４９】請求項４記載の発明によれば、スロットル
バルブにおける最大開度のガードが急激に解除されるこ
とがないため、スロットル開度の急変に伴うショック等
が生じることもなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる変速装置の一実施形態を示す概
略構成図。

【図２】自動変速機の変速位置を決定する際に参照され
る変速用マップ。

【図３】同実施形態による変速制御手順を示すフローチ
ャート。

【図４】キックダウン実行時に参照される上限ガード値
マップ。

【図５】キックダウン終了後に参照されるガード解除マ
ップ。

【図６】同実施形態による変速制御態様を示すタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１９…スロットルバルブ、１９ａ…電動モータ、２３…
自動変速機、３１…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 利元 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセル操作量に基づき内燃機関の吸気通
   路に設けられたスロットルバルブの開度調節を行なうス
   ロットル開度制御手段と、 前記アクセル操作量び車速に基づき変速機構の切換を行
   なうとともに、前記アクセル操作量の急激な増大に基づ
   いてキックダウンを行なう自動変速機と、 前記キックダウンを検出するキックダウン検出手段と、 該キックダウンの検出に基づいて前記スロットル開度制
   御手段により調節されるスロットルバルブの最大開度を
   ガードするスロットル開度補正手段と、 を備えることを特徴とする変速装置。
2. 【請求項２】前記スロットル開度補正手段は、前記キッ
   クダウン検出手段が複数段のキックダウンを検出したと
   きにのみ、前記スロットルバルブの最大開度をガードす
   る請求項１記載の変速装置。
3. 【請求項３】前記スロットル開度補正手段は、前記スロ
   ットルバルブの最大開度をガードして所定時間が経過し
   た後に同ガードを解除する請求項１又は２記載の変速装
   置。
4. 【請求項４】前記スロットル開度補正手段は、前記ガー
   ドを除変解除する請求項３記載の変速装置。