JP3958490B2 - 車両の自動変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両の自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックなど商用車における自動変速装置においては、機械的なクラッチと歯車式のトランスミッションを用い、これらの作動状態を検出する各種センサとこれらを駆動するアクチュエータを備え、各種センサの検出信号に基づいてコントロールユニットにより各アクチュエータを制御することにより、トランスミッションのシフト位置をそのときの目標位置（たとえば、運転者の変速指示に基づいて設定される）と一致させるべく車両の変速操作を自動的に行うようにしたものが知られている（特開平６−２４１３００号など）。
【０００３】
このうち、Ｕｐ−Ｄｏｗｎ方式のシフトレバーユニット（変速指示手段）を採用したものがあり、トランスミッションがニュートラルのときにシフトレバーユニットからシフトアップ指令またはシフトダウン指令が発生すると、そのときの車速に基づいてギヤセット可能な変速段を求め、その中からシフトレバーユニットの発生指令に応じた最適段をギヤシフトの目標位置として設定する機能も知られている（実公平６−３６３５６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、停車への減速途中において、トランスミッションをニュートラルにセットした後、再加速が必要になる場合があり、そのようなときはアクセル操作と共にシフトレバー操作（変速指示）が要求される。既述の従来例（実公平６−３６３５６号）の場合、トランスミッションがニュートラルのときにシフトレバーをＵｐ側またはＤｏｗｎ側へ倒す簡単な操作により、そのときの車速に基づく最適段へのギヤセットが制御される。しかし、イージドライブや再加速性（とくに機械的なクラッチと歯車式のトランスミッションを備える自動変速装置においては、変速操作に一定時間を要するため、再加速性が良くないと言われる）を考えると、さらに簡単な操作で再加速への移行を迅速に行えることが望まれるのである。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決する有効な手段の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、エンジンに機械的なクラッチを介して歯車式のトランスミッションを連結する一方、クラッチを断続するクラッチアクチュエータと、トランスミッションのギヤシフト機構を駆動するギヤシフトアクチュエータと、トランスミッションのシフト位置を検出する手段と、クラッチのストローク位置を検出する手段と、これらの検出信号に基づいてトランスミッションのシフト位置をそのときの目標位置と一致させるべくクラッチアクチュエータおよびギヤシフトアクチュエータを制御する手段と、を備える車両の自動変速装置において、アクセル操作量を検出する手段と、車速を検出する手段と、これら検出信号およびシフト位置の検出信号に基づいてトランスミッションがニュートラルのときにアクセル操作量が所定値以上になるとそのときの車速に応じた最適段を求める手段と、この最適段をギヤシフトの目標位置として設定する手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明では、第１の発明において、車速に応じた最適段の得られないギヤセット不能な車速域を設定する手段と、シフト位置の検出信号と車速の検出信号に基づいてトランスミッションがニュートラルのときに車速がギヤセット不能な車速域にあるかどうかを判定する手段と、この判定結果に基づいてアクセル操作に対する警報を制御する手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明では、第２の発明において、アクセル操作に対する警報を制御する手段は、車速がギヤセット不能な車速域にあるときにニュートラル表示の点灯およびブザーの停止を継続する一方、車速がギヤセット不能な車速域にないときはニュートラル表示を点滅すると共に同じくブザーを断続駆動するように設定したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
第１の発明においては、トランスミッションがニュートラルのときは、アクセル操作量が所定値以上になると、そのときの車速に応じた最適段が求められ、この最適段へのギヤセット制御が開始される。したがって、減速途中において、再加速が必要になると、アクセルを踏み込むのみで最適段へのギヤセットが可能になり、シフトレバー操作を必要としないので、再加速へ簡単かつ迅速に移行できるようになる。そのため、イージドライブ性および再加速性の改善に大きな効果を期待できる。
【００１１】
第２の発明または第３の発明においては、トランスミッションがニュートラルのときにアクセルを踏み込むと、そのときの車速に応じた最適段へのギヤセットが可能となるが、車速に応じた最適段が得られなければ、トランスミッションはニュートラルに保持されるので、アクセルの踏み込みによってエンジンが空吹かしになってしまう。これを防止するため、車速がギヤセット不能な車速域にあるかどうかが判定され、その判定結果に応じてアクセル操作に対する警報が制御されるのである。運転者はこの警報により、トランスミッションがニュートラルのときにアクセルを踏み込めるかどうか、エンジンの空吹かしを起こさないかどうか、の適確な判断が可能になる。なお、車速に応じた最適段の得られないギヤセット不能な車速域については、エンジンへの負荷を半クラッチで制御しながらクラッチを接続しないと、言い換えればクラッチ制御の予め一定に設定のストロークパターンに拠ると、エンジンストールの起こる可能性が高い微速走行域に設定される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、１はディーゼルエンジン、２は摩擦クラッチ、３は同期噛合式トランスミッションであり、トランスミッションの出力軸はプロペラシャフト（図示せず）を介してリヤアクスルに連結される。エンジン燃料噴射ポンプに燃料噴射量を制御する電子ガバナ装置１Ａが、クラッチ２にその断続操作を行うクラッチブースタ２Ａが、トランスミッション３にそのギヤシフト操作を行うギヤシフトユニット３Ａがそれぞれ設けられる。２７はクラッチブースタ２Ａの給排気バルブである。
【００１３】
車両の変速制御に必要な検出手段として、エンジン回転速度を検出するエンジン回転センサ２９と、アクセルペダル７の踏み量（アクセル開度の要求量）を検出するアクセル開度センサ２８と、クラッチ２のストローク位置を検出するクラッチストロークセンサ２２と、トランスミッション３のシフト位置を検出するギヤポジションセンサ（ギヤシフトユニット３Ａに内蔵される）と、トランスミッション３の出力軸から回転速度を検出する車速センサ２１と、トランスミッション３のメインシャフト上を遊転するメインギヤの回転速度を検出するギヤ回転センサ２３と、が備えられる。
【００１４】
クラッチの手動制御と自動制御を切り替えるため、クラッチペダルの初期位置と作動位置を検出するクラッチスイッチ２４，２５が設けられる。トランスミッション３の変速指示手段として運転室にシフトレバーユニット４が備えられ、シフトレバー４Ａのシフト位置信号（変速指示信号）を出力する。また、運転室にはトランスミッション３のシフト位置などを表示するディスプレイユニット１３と、車両の変速が運転者の変速指示に応じて行われるマニュアル変速モードと運転状態に応じて自動的に行われるオート変速モードを選択するためのスイッチ３１（自動変速スイッチ）と、ブレーキペダル（図示せず）の踏込みを検出するフートブレーキスイッチ２６と、が設けられる。１３Ａは警報ブザーである。
【００１５】
変速制御を司るのがトランスミッション（Ｔ／Ｍ）コントロールユニット１１とエンジンコントロールユニット１２であり、これらの間はシリアル通信で結ばれる。モードスイッチ３１がマニュアル変速モードのときは、シフトレバーユニット４の変速指示信号（目標段信号およびニュートラル信号）を受けると、ギヤポジションセンサ３３の検出信号（トランスミッション３のシフト位置）が変速指示信号と一致しないときに変速指示位置（ギヤシフトの目標位置）への変速要求（変速制御の起動信号）を発生する。なお、シフトレバーユニット４としては、Ｕｐ−Ｄｏｗｎ方式（シフトレバー位置に応じて、シフトアップ指令，シフトダウン指令，ニュートラル指令，リバース指令，ホールド指令、を選択的に発生する）を採用することが望ましい。その場合、シフトレバーユニットの発生指令とギヤポジションセンサ３３の検出信号に基づいて、運転者の変速指示に対応する目標段（ギヤシフトの目標位置）が選定されることになる。
【００１６】
モードスイッチ３１がオート変速モードのときは、アクセル開度センサ２８の検出信号およびエンジン回転センサ２９の検出信号から目標段（ギヤシフトの目標位置）を求め、この目標段とギヤポジションセンサ３３の検出信号が一致しないときに目標段への変速要求を発生する。また、車速センサ２１の検出信号に基づいて、車速が所定値以下の低速走行になると、ギヤシフトの目標位置としてニュートラルを自動的に設定する（トランスミッション３をニュートラルへ自動的にセットする）機能が備えられる。
【００１７】
トランスミッションコントロールユニット１１およびエンジンコントロールユニット１２は、これらの変速要求により起動され、そのときの目標位置への変速操作を円滑に遂行するべく、電子ガバナ装置１Ａとクラッチブースタ２Ａとギヤシフトユニット３Ａを制御する。すなわち、変速起動時にエンジン出力を絞ると共にクラッチ断のタイミングを所定時間だけ遅延させる。また、クラッチ断後にトランスミッション３を目標位置へギヤシフト（ニュートラルへのギヤ抜き、ニュートラルからのギヤ入れ、これらを連続的に行うギヤチェンジ、を総称する）させながら、必要に応じてエンジン回転（目標段のギヤ回転）を制御する。そして、このギヤシフトが完了すると、クラッチ２を接続するのである。
【００１８】
トランスミッション３はこの場合、モードスイッチ３１がマニュアル変速モードのときは、シフトレバーユニット４により人為的にニュートラルへセットされる可能性があり、モードスイッチ３１がオート変速モードのときは、車速が所定値以下の低速走行になると自動的にニュートラルへセットされる。このため、車両の減速途中において、トランスミッション３がニュートラルのときに（そのまま停車へ至るのでなく）再加速が必要になる場合も考えられる。そのようなときに簡単な操作で再加速への移行が迅速に行えるよう、アクセル操作量（アクセル開度センサ２８の検出信号）が所定値（運転者の再加速への意志を判断する基準値であり、たとえば２０％〜５０％に設定される）以上になると、そのときの車速（車速センサ２１の検出信号）に応じた最適段を求め、この最適段へのギヤセットを制御する機能も付加される。
【００１９】
図２において、トランスミッションコントロールユニット１１には、車速に応じた最適段の変速マップ（ａ）が備えられ、ギヤポジションセンサ３３の検出信号とアクセル開度センサ２８の検出信号と車速センサ２１の検出信号と、に基づいてトランスミッション３がニュートラルのときにアクセル操作量が所定値以上になると、その時点で変速マップ（ａ）から車速に応じた最適段を求め、この最適段をギヤシフトの目標位置として自動的に設定するようになっている。３２はエンジン１の負仕事を増大させるための補助ブレーキの作動スイッチであり、トランスミッションコントロールユニット１１は、作動スイッチ３２の信号および車速センサ２１の検出信号などに基づいて、所定条件の成立を判定すると、エンジン回転速度を高めて補助ブレーキの制動力を強めるよう、シフトダウンを自動的に遂行する。３４はトランスミッションコントロールユニット１１の変速制御手段であり、クラッチブースタ２Ａおよびギヤシフトユニット３Ａを制御対象とするものである。
【００２０】
図３はトランスミッションコントロールユニットの制御内容（再加速時のギヤセット処理）を説明するフローチャートであり、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップ１およびステップ２においては、ギヤポジションセンサ３３の検出信号（トランスミッション３のシフト位置）を読み込み、これに基づいてトランスミッション３がニュートラルかどうかを判定する。この判定がｎｏのときは、終了へ飛ぶ一方、ｙｅｓのときは、ステップ３へ進む。ステップ３およびステップ４においては、アクセル開度センサ２８の検出信号（アクセル操作量）を読み込み、これに基づいてアクセル開度が所定値以上かどうかを判定する。この判定がｎｏのときは、終了へ飛ぶ一方、ｙｅｓのときは、ステップ５へ進む。ステップ５およびステップ６においては、車速センサ２１の検出信号を読み込み、これに基づいて変速マップ（ａ）から車速に応じた最適段を求める。そして、ステップ７において、その最適段へのギヤセット指令を（変速制御手段３４へ）出力する。
【００２１】
このような構成に基づいて、トランスミッション３がニュートラルのときは、アクセル操作量が所定値以上になると、そのときの車速に応じた最適段が求められ、この最適段へのギヤセットが制御される。したがって、車両の減速途中において、トランスミッション３がニュートラルのときは、再加速が必要（たとえば、交差点へ接近しながら、トランスミッションをニュートラルにセット後、信号が青信号に切り替わるような場合）になると、アクセルを踏み込むのみにより、そのときの車速に応じた最適段へのギヤセットが可能になり、シフトレバー操作を必要としないので、再加速へ簡単かつ迅速に移行できるようになる。そのため、イージドライブ性および再加速性（とくに機械的なクラッチと歯車式のトランスミッションを用いる自動変速装置においては、車両の変速操作に一定時間を要するため、再加速性が良くないと言われる）の改善に大きな効果が期待できる。
【００２２】
図４は別の実施形態を表すものであり、変速マップ（ａ）は最適段の得られないギヤセット不能な車速域を備える。この車速域は、クラッチ制御において、クラッチ２を一定のストロークパターンで接続すると、エンジン１への負荷が過大となり、エンジンストールの起こる可能性の高い微速走行域に設定される。このため、トランスミッション３がニュートラルのときにアクセルを踏み込むと、最適段の得られないギヤセット不能な車速域では、トランスミッション３がニュートラルに保持されるので、アクセルの踏込みによってエンジンが空吹かしになってしまう。
【００２３】
これを防止するため、車速センサ２１の検出信号およびギヤポジションセンサ３３の検出信号に基づいて、トランスミッション３がニュートラルのときに車速がギヤセット不能な車速域にあるかどうかを判定し、その結果に応じてアクセル操作に対する警報を制御する変速判定演算部（ｂ）が付加される。変速判定演算部（ｂ）はこの場合、ディスプレイユニット１３のニュートラル表示１３ａおよびブザー１３Ａに対し、車速がギヤセット不能な車速域にあるときはニュートラル表示１３ａの点灯およびブザー１３Ａの停止を継続する一方、車速がギヤセット不能な車速域にないときはニュートラル表示１３ａを点滅すると共に同じくブザー１３Ａを断続駆動するような制御特性に設定される。なお、全体構成は、図１と同様であり、同じ部品に同じ符号を付ける。
【００２４】
図５はトランスミッションコントロールユニット１１の制御内容（再加速時のギヤセット処理）を説明するフローチャートであり、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップ１およびステップ２においては、ギヤポジションセンサ３３の検出信号（トランスミッション３のシフト位置）を読み込み、これに基づいてトランスミッション３がニュートラルかどうかを判定する。この判定がｎｏのときは、終了へ飛ぶ一方、ｙｅｓのときは、ステップ３へ進む。
【００２５】
ステップ３およびステップ４においては、車速センサ２１の検出信号を読み込み、これに基づいて車速がギヤセット可能な車速域にあるかどうかを判定する。この判定がｎｏ（ギヤセット不能）のときは、ステップ１２およびステップ１３へ飛び、ニュートラル表示１３ａの点灯およびブザー１３Ａの停止を継続する。その一方、ステップ４の判定がｙｅｓ（ギヤセット可能）のときは、ステップ５およびステップ６へ進み、ニュートラル表示１３ａを点滅すると共にブザー１３Ａを断続駆動する。
【００２６】
ステップ７およびステップ８においては、アクセル開度センサ２８の検出信号（アクセル操作量）を読み込み、これに基づいてアクセル開度が所定値以上かどうかを判定する。この判定がｎｏのときは、終了へ飛ぶ一方、ｙｅｓのときは、ステップ９へ進む。ステップ９およびステップ１０においては、車速センサ２１の検出信号を読み込み、これに基づいて変速マップ（ａ）から車速に応じた最適段を求める。そして、ステップ１１において、そのときの車速に応じた最適段へのギヤセット指令を（変速制御手段へ）出力する。
【００２７】
このような構成に基づいて、車速に応じた最適段の得られないギヤセット不能な車速域を設定することにより、クラッチ２を一定のストロークパターンで接続するように制御しても、エンジンストールの発生を回避できるようになる。つまり、エンジン１への負荷を半クラッチで微妙に制御しなくて済むので、コストの面で有利となる。また、トランスミッション３がニュートラルのときは、アクセル操作に対する警報が制御されるため、この警報に基づいて運転者はアクセルの踏み込みでギヤセット可能かそれともギヤセット不能かを適確に判断可能となる。
【００２８】
車速に応じた最適段の得られないギヤセット不能な車速域においては、アクセルを踏む込むと、エンジンの空吹かしを起こすことになるが、警報に対処する（アクセルの踏込みだけで再加速させるのを止める）ことにより、エンジンの空吹かしを未然に回避することができる。また、車速に応じた最適段の得られるギヤセット可能な車速域においては、アクセルを踏み込むと、そのときの車速に応じた最適段へのギヤセットが制御される。このため、トランスミッション３がニュートラルの減速状態から、アクセルを踏む込むのみにより、再加速へ簡単かつ迅速に移行できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す全体構成図である。
【図２】同じく制御系の一部分を表す機能的なブロック図である。
【図３】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】別の実施形態として制御系の一部分を表す機能的なブロック図である。
【図５】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ 電子ガバナ装置
２Ａ クラッチブースタ
３Ａ ギヤシフトユニット
４ シフトレバーユニット
１１ トランスミッションコントロールユニット
１２ エンジンコントロールユニット
１３ ディスプレイユニット
１３ａ ニュートラル表示
１３Ａ 警報ブザー
２１ 車速センサ
２２ クラッチストロークセンサ
２３ ギヤ回転センサ
２４，２５ クラッチスイッチ
２６ ブレーキペダルスイッチ
２８ アクセル開度センサ
２９ エンジン回転センサ
３１ モード選択スイッチ
３３ ギヤポジションセンサ

Claims (3)

1. エンジンに機械的なクラッチを介して歯車式のトランスミッションを連結する一方、クラッチを断続するクラッチアクチュエータと、トランスミッションのギヤシフト機構を駆動するギヤシフトアクチュエータと、トランスミッションのシフト位置を検出する手段と、クラッチのストローク位置を検出する手段と、これらの検出信号に基づいてトランスミッションのシフト位置をそのときの目標位置と一致させるべくクラッチアクチュエータおよびギヤシフトアクチュエータを制御する手段と、を備える車両の自動変速装置において、アクセル操作量を検出する手段と、車速を検出する手段と、これら検出信号およびシフト位置の検出信号に基づいてトランスミッションがニュートラルのときにアクセル操作量が所定値以上になるとそのときの車速に応じた最適段を求める手段と、この最適段をギヤシフトの目標位置として設定する手段と、を設けたことを特徴とする車両の自動変速装置。
2. 車速に応じた最適段の得られないギヤセット不能な車速域を設定する手段と、シフト位置の検出信号と車速の検出信号に基づいてトランスミッションがニュートラルのときに車速がギヤセット不能な車速域にあるかどうかを判定する手段と、この判定結果に基づいてアクセル操作に対する警報を制御する手段と、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動変速装置。
3. アクセル操作に対する警報を制御する手段は、車速がギヤセット不能な車速域にあるときにニュートラル表示の点灯およびブザーの停止を継続する一方、車速がギヤセット不能な車速域にないときはニュートラル表示を点滅すると共に同じくブザーを断続駆動するように設定したことを特徴とする請求項２に記載の自動変速装置。

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