JP2018063011A - 変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】破損の可能性のあるギヤの使用頻度又は使用時間を減少させる。
【解決手段】車両に搭載された駆動源１０から駆動輪に伝達される回転動力を変速する複数のギヤ２４〜２７を含む変速機２０の制御装置１００であって、駆動源の運転状態を検出するセンサ３０，３２と、変速機から出力される動力の回転数を検出するセンサ３１と、ギヤ２４〜２７の使用状況に基づいて疲労度合を推定する推定部１３０と、運転状態及び回転数に基づいた複数本のシフト変更ラインが変速段ごとに設定されたマップ１５１，１５２を参照して変速機２０を所定の変速段にギヤインさせる制御部１５０と、疲労度合がギヤの破損の可能性を示す所定の閾値に達すると、破損の可能性があるギヤの変速段のギヤイン時間又はギヤイン頻度の少なくとも一方が減少されるようにマップ１５１，１５２を補正する補正部１６０とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機の制御装置に関し、特に、自動変速機の制御装置に関する。

従来、車両に搭載された変速機の部品寿命をマイナー則等により予測し、部品に破損の可能性が生じた場合には、当該部品の交換時期を運転者に適宜知らせる技術が種々提案されている（例えば、特許文献１，２等参照）。

特開２０１３−２３１６７３号公報 特開２００２−９２１３７号公報

ところで、車両が路上を走行中に変速機のギヤに破損の可能性が生じた場合には、車両は当該ギヤを交換するためにメンテナンス工場等に速やかに向かう必要がある。しかしながら、車両がメンテナンス工場等に向かうまでの間に、破損の可能性のあるギヤの変速段に頻繁にギヤインさせて走行すると、当該ギヤの完全破損によって車両が路上で走行不能に陥ってしまう可能性がある。

本開示の技術は、破損の可能性があるギヤの使用頻度又は使用時間を減少させることで、当該ギヤが完全に破損することを効果的に抑止することを目的とする。

本開示の技術は、車両に搭載された駆動源から駆動輪に伝達される回転動力を所定の変速比で変速する複数のギヤを含む変速機の制御装置であって、前記駆動源の運転状態を検出する第１検出手段と、前記変速機から出力される回転動力の回転数を検出する第２検出手段と、前記ギヤの使用状況に基づいて、当該ギヤの疲労度合を推定する推定手段と、前記運転状態及び前記回転数に基づいた複数本のシフト変更ラインが変速段ごとに設定されたマップを参照して、前記変速機を所定の変速段にギヤインさせる変速制御を実施する制御手段と、前記疲労度合がギヤの破損の可能性を示す所定の閾値に達すると、当該破損の可能性があるギヤの変速段のギヤイン時間又はギヤイン頻度の少なくとも一方が減少されるように前記マップを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記補正手段は、前記マップを補正する場合に、前記破損の可能性があるギヤの変速段よりも１段低い変速段に対応するシフト変更ライン又は、前記破損の可能性があるギヤの変速段よりも１段高い変速段に対応するシフト変更ラインの少なくとも一方を、前記破損の可能性があるギヤの変速段に対応するシフト変更ラインに近づけることが好ましい。

また、前記補正手段は、前記マップを補正する場合に、前記破損の可能性があるギヤの変速段に対応するシフト変更ラインを前記マップから消去してもよい。

また、前記運転状態に基づいて前記駆動源から前記変速機に伝達されるトルクを演算する第１演算手段と、前記変速機の入力回転数又は出力回転数に基づいて前記ギヤの噛合回数を演算する第２演算手段と、をさらに備え、前記推定手段は、前記トルクと前記噛合回数とに基づいて前記疲労度合を推定してもよい。

また、前記疲労度合が前記閾値に達すると、当該情報を運転者に知らせる警告手段をさらに備えてもよい。

本開示の技術によれば、破損の可能性があるギヤの使用頻度又は使用時間を減少させることで、当該ギヤが完全に破損することを効果的に抑止することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置を搭載した車両の模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置のシフトアップマップ及び、シフトダウンマップを示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置による各シフトマップの補正の一例を説明する模式図である。 他の実施形態に係る制御装置による各シフトマップの補正の一例を説明する模式図である

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る変速機の制御装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態に係る制御装置を搭載した車両の模式的な全体構成図である。エンジン１０のクランクシャフト１１は、クラッチ装置１２を介して変速機２０のインプットシャフト２１に断接可能に接続されている。変速機２０のアウトプットシャフト２２は、プロペラシャフト１３、何れも図示しない差動装置、左右の駆動シャフト等を介して左右の駆動輪に接続されている。

変速機２０は、コントロールユニット１００によって自動変速されるオートマチックトランスミッション（Automatic Transmission：ＡＴ）であって、インプットシャフト２１、アウトプットシャフト２２及び、これら各シャフト２１，２２と平行に設けられたカウンタシャフト２３を備えている。

インプットシャフト２１には、入力メインギヤ２４が設けられている。アウトプットシャフト２２には、複数の出力メインギヤ２５が設けられている。カウンタシャフト２３には、入力メインギヤ２４と噛合する入力カウンタギヤ２６及び、各出力メインギヤ２５とそれぞれ噛合する複数の出力カウンタギヤ２７が設けられている。なお、図示を省略するが、変速機２０には、各ギヤ２４〜２７のうち、シャフト２２，２３に回転可能な遊転ギヤをギヤインさせるシンクロ機構等も設けられている。

エンジン回転数センサ３０は、エンジン１０の回転数（以下、エンジン回転数Ｎｅ又は、入力回転数Ｎｅ_＿Ｉｎという）を検出する。出力軸回転数センサ３１は、アウトプットシャフト２２の回転数（以下、出力回転数Ｎｅ_＿Ｏｕｔという）を検出する。アクセル開度センサ３２は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度（燃料噴射量）Ｑを検出する。

コントロールユニット１００は、エンジン１０やクラッチ装置１２、変速機２０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら各種制御を行うため、コントロールユニット１００には、各種センサ類３０〜３２のセンサ値が入力される。また、コントロールユニット１００は、応力振幅演算部１１０と、ギヤ噛合回数演算部１２０と、ギヤ疲労度合推定部１３０と、警告処理部１４０と、変速制御部１５０と、マップ補正部１６０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるコントロールユニット１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

応力振幅演算部１１０は、エンジン回転数センサ３０から入力されるエンジン回転数Ｎｅ及び、アクセル開度センサ３２から入力されるアクセル開度Ｑ等に基づいて、エンジン１０からクラッチ装置１２を介して変速機２０のギヤ２４〜２７に伝達されるトルクを演算すると共に、トルクの変化を応力振幅σ_ｉに換算する。なお、変速機２０が、インプットシャフト２１の回転数を検出する入力軸回転数センサ３３を備えていれば、エンジン回転数センサ３０に替えて当該入力軸回転数センサ３３のセンサ値を用いてトルクを演算してもよい。

ギヤ噛合回数演算部１２０は、各センサ３０，３１から入力されるセンサ値に基づいて、変速機２０の各ギヤ２４〜２７の噛合回数ｎ_ｉを演算する。より詳しくは、ギヤ噛合回数演算部１２０は、入力メインギヤ２４及び、入力カウンタギヤ２６の噛合回数ｎ_ｉを、エンジン回転数センサ３０（又は、入力軸回転数センサ３３）から入力される入力回転数Ｎｅ_＿Ｉｎに入力メインギヤ２４の歯数を乗じることで算出する。

また、ギヤ噛合回数演算部１２０は、各出力メインギヤ２５及び、各出力カウンタギヤ２７の噛合回数ｎ_ｉを、出力メインギヤ２５が固定ギヤ、出力カウンタギヤ２７が遊転ギヤであれば、出力軸回転数センサ３１から入力される出力回転数Ｎｅ_＿Ｏｕｔに当該出力メインギヤ２５の歯数を乗じることで算出する。一方、出力メインギヤ２５が遊転ギヤ、出力カウンタギヤ２７が固定ギヤであれば、ギヤ噛合回数演算部１２０は、これら出力メインギヤ２５及び、出力カウンタギヤ２７の噛合回数ｎ_ｉを、エンジン回転数センサ３０（又は、入力軸回転数センサ３３）から入力される入力回転数Ｎｅ_＿Ｉｎに入力ギヤ列２４，２６のギヤ比を除算して得られるカウンタシャフト２３の回転数に、当該出力カウンタギヤ２７の歯数を乗じることで算出する。

ギヤ疲労度合推定部１３０は、上記各演算部１１０，１２０から入力される演算値に基づいて、各ギヤ２４〜２７の累積疲労度Ｄを推定する。より詳しくは、コントロールユニット１００のメモリには、予め実験等により作成した各ギヤ２４〜２７のＳ−Ｎ線図１３１がそれぞれ記憶されている。このＳ−Ｎ線図１３１には、縦軸に応力振幅σ_ｉ、横軸に疲労破壊限界Ｎ_ｉが設定されている。ギヤ疲労度合推定部１３０は、各演算部１１０，１２０から入力される応力振幅σ_ｉ、噛合回数ｎ_ｉ及び、Ｓ−Ｎ線図１３１から読み取られる寿命限界Ｎ_ｉに基づいて、以下の数式（１）から各ギヤ２４〜２７の累積疲労度Ｄをリアルタイムで算出する。

警告処理部１４０は、ギヤ疲労度合推定部１３０によって算出される各ギヤ２４〜２７の累積疲労度Ｄのうち、累積疲労度Ｄが破損時期（Ｄ＝１）に近い所定の閾値（例えば、０．９等）に達したギヤ２４〜２７について、運転室内の表示器６０に当該ギヤ２４〜２７の交換が必要な旨（又は、破損の可能性がある旨）を表示させる指示信号を出力する。なお、警告の手法は表示器６０への表示に限定されず、図示しないスピーカ等による音声によって行ってもよい。

変速制御部１５０は、エンジン１０の運転状態や車両の走行状態等に基づいて、変速機２０をシフトチェンジさせる自動変速制御を実施する。より詳しくは、コントロールユニット１００のメモリには、アクセル開度Ｑと出力回転数Ｎｅ_＿Ｏｕｔ（車速）とに基づいた、図２に示すシフトアップマップ１５１及び、シフトダウンマップ１５２が記憶されている。これら各シフトマップ１５１，１５２には、変速機２０の各変速段にギヤインさせる複数本のシフトアップラインＬＵ及び、シフトダウンラインＬＤがそれぞれ設定されている。

例えば、シフトアップの場合は、アクセル開度Ｑ及び出力回転数Ｎｅ_＿Ｏｕｔが図２（Ａ）に示すシフトアップマップ１５１上のＡ点から３−４速用シフトアップラインＬＵ_３−４を超えてＢ点に移動すると、変速段は３速から４速にシフトアップされる。一方、シフトダウンの場合は、アクセル開度Ｑ及び出力回転数Ｎｅ_＿Ｏｕｔが図２（Ｂ）に示すシフトダウンマップ１５２上のＣ点から５−４速用シフトダウンラインＬＤ_５−４を超えてＤ点に移動すると、変速段は５速から４速にシフトダウンされるようになっている。

マップ補正部１６０は、ギヤ疲労度合推定部１３０によって算出される各ギヤ２５，２７の累積疲労度Ｄに応じて、シフトアップマップ１５１及び、シフトダウンマップ１５２を補正する。より具体的には、マップ補正部１６０は、累積疲労度Ｄが破損時期（Ｄ＝１）に近い所定の閾値（例えば、０．９等）に達すると、当該ギヤ２５，２７のギヤイン時間やギヤイン頻度が減少されるように、各マップ１５１，１５２のシフトアップラインＬＵ及び、シフトダウンラインＬＤを補正する。

以下、本実施形態の具体的な補正の一例を図３に基づいて説明する。例えば、４速ギヤの累積疲労度Ｄが閾値に達した場合、図３（Ａ）に示すように、シフトアップマップ１５１は、３−４速用シフトアップラインＬＵ_３−４及び、５−６速用シフトアップラインＬＵ_５−６が４−５速用シフトアップラインＬＵ_４−５に近づけられるよう補正される。同様に、図３（Ｂ）に示すように、シフトダウンマップ１５２は、５−６速用シフトダウンラインＬＵ_５−６及び、３−４速用シフトダウンラインＬＤ_３−４が４−５速用シフトアップラインＬＵ_４−５に近づけられるよう補正される。各補正量は変速機２０の各ギヤ段の変速比や段間比等に応じて適宜最適な値に設定すればよい。

このように各シフトマップ１５１，１５２を累積疲労度Ｄに応じて補正することで、シフトアップ時は、正常な３速ギヤのギヤイン時間が長くなり、破損の可能性のある４速ギヤにギヤインされ難くなると共に、４速にシフトアップされた際には、正常な５速ギヤに速やかにギヤインされるようになる。同様に、シフトダウン時は、正常な５速ギヤのギヤイン時間が長くなり、破損の可能性のある４速ギヤにギヤインされ難くなると共に、４速にシフトダウンされた場合には、正常な３速ギヤに速やかにギヤインされるようになる。すなわち、破損時期が近づいたギヤ２５，２７のギヤイン頻度やギヤイン時間を減少させることで、当該ギヤ２５，２７が短時間で完全に破損に至ることを効果的に抑制できるようになっている。

以上詳述したように、本実施形態の制御装置によれば、変速機２０の各ギヤ２４〜２７の累積疲労度Ｄを推定し、累積疲労度Ｄが破損時期（Ｄ＝１）に近い所定の閾値に達したギヤ２４〜２７については、表示器６０に当該ギヤ２４〜２７の交換が必要な旨を表示するように構成されている。これにより、破損の可能性のあるギヤ２４〜２７の交換時期を運転者に適宜知らせることが可能になり、当該ギヤ２４〜２７が破損することで引き起こされる路上故障等を未然に防止することができる。

また、累積疲労度Ｄが破損時期（Ｄ＝１）に近い所定の閾値に達したギヤ２５，２７については、当該ギヤ２５，２７のギヤイン時間及びギヤイン頻度が減少されるように、各シフトマップ１５１，１５２を補正するように構成されている。これにより、破損時期に近づいたギヤ２５，２７の継続的な使用による完全破損の発生を効果的に抑制することが可能となり、車両が部品交換のためにメンテナンス工場等に向かう途中で走行不能に陥ることを防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、各シフトマップ１５１，１５２の補正は上記実施形態の図３に示す補正方法に限定されず、補正対象のギヤ段がオーバードライブ（変速比＝１）よりも大きい高速段の場合や、変速機２０が１０段以上の多段変速機であれば、図４に示すように、上記補正に加えて、さらに補正対象ギヤ（図示例では４速ギヤ）のシフトチェンジラインＬＵ，ＬＤを各シフトマップ１５１，１５２から消去してもよい。

また、各ギヤ２４〜２７の疲労度合の診断方法は、マイナー則を用いるものに限定されず、各ギヤ２４〜２７のギヤイン累積時間やギヤイン累積回数等に基づいて診断してもよい。

また、クラッチ装置１２や変速機２０等の構成は図示例に限定されず、他のギヤ配列構造の多段変速機やデュアルクラッチ式変速機等にも広く適用することができる。

また、車両は、駆動源としてエンジン１０を備えるものに限定されず、走行用モータを備えるハイブリット車両であってもよい。

１０ エンジン
１１ クランクシャフト
１２ クラッチ装置
２０ 変速機
２１ インプットシャフト
２２ アウトプットシャフト
２３ カウンタシャフト
２４ 入力メインギヤ
２５ 出力メインギヤ
２６ 入力カウンタギヤ
２７ 出力カウンタギヤ
３０ エンジン回転数センサ（第１検出手段）
３１ 出力軸回転数センサ（第２検出手段）
３２ アクセル開度センサ（第１検出手段）
６０ 表示器（警告手段）
１００ コントロールユニット
１１０ 応力振幅演算部（第１演算手段）
１２０ ギヤ噛合回数演算部（第２演算手段）
１３０ ギヤ疲労度合推定部（推定手段）
１４０ 警告処理部（警告手段）
１５０ 変速制御部（制御手段）
１６０ マップ補正部（補正手段）

Claims (5)

1. 車両に搭載された駆動源から駆動輪に伝達される回転動力を所定の変速比で変速する複数のギヤを含む変速機の制御装置であって、
   前記駆動源の運転状態を検出する第１検出手段と、
   前記変速機から出力される回転動力の回転数を検出する第２検出手段と、
   前記ギヤの使用状況に基づいて、当該ギヤの疲労度合を推定する推定手段と、
   前記運転状態及び前記回転数に基づいた複数本のシフト変更ラインが変速段ごとに設定されたマップを参照して、前記変速機を所定の変速段にギヤインさせる変速制御を実施する制御手段と、
   前記疲労度合がギヤの破損の可能性を示す所定の閾値に達すると、当該破損の可能性があるギヤの変速段のギヤイン時間又はギヤイン頻度の少なくとも一方が減少されるように前記マップを補正する補正手段と、を備える
   ことを特徴とする変速機の制御装置。
2. 前記補正手段は、前記マップを補正する場合に、前記破損の可能性があるギヤの変速段よりも１段低い変速段に対応するシフト変更ライン又は、前記破損の可能性があるギヤの変速段よりも１段高い変速段に対応するシフト変更ラインの少なくとも一方を、前記破損の可能性があるギヤの変速段に対応するシフト変更ラインに近づける
   請求項１に記載の変速機の制御装置。
3. 前記補正手段は、前記マップを補正する場合に、前記破損の可能性があるギヤの変速段に対応するシフト変更ラインを前記マップから消去する
   請求項１又は２に記載の変速機の制御装置。
4. 前記運転状態に基づいて前記駆動源から前記変速機に伝達されるトルクを演算する第１演算手段と、
   前記変速機の入力回転数又は出力回転数に基づいて前記ギヤの噛合回数を演算する第２演算手段と、をさらに備え、
   前記推定手段は、前記トルクと前記噛合回数とに基づいて前記疲労度合を推定する
   請求項１から３の何れか一項に記載の変速機の制御装置。
5. 前記疲労度合が前記閾値に達すると、当該情報を運転者に知らせる警告手段をさらに備える
   請求項１から４の何れか一項に記載の変速機の制御装置。

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