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自動変速制御装置およびその制御方法 - ナブテスコ株式会社
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発明の名称 自動変速制御装置およびその制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−155011(P2007−155011A)
公開日 平成19年6月21日(2007.6.21)
出願番号 特願2005−351562(P2005−351562)
出願日 平成17年12月6日(2005.12.6)
代理人 【識別番号】100091823
【弁理士】
【氏名又は名称】櫛渕 昌之
発明者 長谷部 裕樹
要約 課題
複数のシフトマップを用いることなく、運転者の求めに応じた変速を行うことができる自動変速制御装置およびその制御方法を提供する。

解決手段
車両の車速Vおよびアクセル踏角αに基づいて変速機のシフトタイミングを決定するシフトマップ100を有し、このシフトマップ100に基づいて前記変速機のシフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータおよびクラッチアクチュエータを自動的に動作させる自動変速制御装置において、シフトマップ100のシフトタイミングをアクセル踏角αによって決定される目標エンジン回転数N1と実際のエンジン回転数N2との差に基づいて補正する。
特許請求の範囲
【請求項1】
車両の車速およびアクセル踏角に基づいて変速機のシフトタイミングを決定するシフトマップを有し、このシフトマップに基づいて前記変速機のシフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータおよびクラッチアクチュエータを自動的に動作させる自動変速制御装置において、
前記シフトマップのシフトタイミングを、アクセル踏角によって決定される目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差に基づいて補正することを特徴とする自動変速制御装置。
【請求項2】
前記補正は所定のパラメータを加味して成され、このパラメータは車両の種類ごとに複数用意され、この複数のパラメータのうちの1つのパラメータが車両の種類によって選択可能になっていることを特徴とする請求項1に記載の自動変速制御装置。
【請求項3】
前記補正は所定のパラメータを加味して成され、このパラメータはシフト段ごとに用意されて選択可能になっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動変速制御装置。
【請求項4】
車両の車速およびアクセル踏角に基づいて変速機のシフトタイミングを決定するシフトマップによって前記変速機のシフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータおよびクラッチアクチュエータを自動的に動作させる自動変速制御装置の制御方法において、
前記シフトマップのシフトタイミングを、アクセル踏角によって決定される目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差に基づいて補正することを特徴とする自動変速制御装置の制御方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載される有段変速機を自動的に制御するための自動変速制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両に使用されるトランスミッションとしては、マニュアル・トランスミッション(MT)の変速機をそのまま使用して、クラッチ機能を自動化したものが知られている。このトランスミッションは、オートマチック・トランスミッション(AT)のようなトルクコンバータを使用していないので、ATの利点であるクラッチ操作がないことと、MTの利点である燃費性能良さ、および加速性能の良さとを備え持っている。
【0003】
上述のトランスミッションは、自動変速制御装置によって制御されている。この自動変速制御装置は、例えば、車速を検出する車速センサ、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサおよび変速機のギア位置を検出するセレクタレバースイッチからの信号に基づいて、クラッチ操作やギアの変速を自動的に行うものである。このような自動変速制御装置は、シフトアップまたはシフトダウンを行うシフトタイミングが決められているシフトマップを有している。このシフトマップは、車速とアクセルペダルの踏角との関係によって上述のシフトタイミングが決められている。(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
上述のシフトマップにおけるシフトタイミングは、平坦な道路を走行する場合のほかに、登坂路を走行する場合などにも対応可能なように、総合的な運転状況に基づいて決定されている。例えば、運転者は、登坂路を上る場合に平坦な道路を走行する場合に比べてアクセル踏角を大きくして車両を加速させようとする。そのため、アクセル踏角が大きい場合には、車両を加速させるためのトルクが必要となるので、アクセル踏角が小さい場合と比べてシフトタイミングを遅らせるようにしている。
【特許文献1】特開昭60−11769号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このようなシフトマップでは、上述の通り、あらゆる運転状況に適合したシフトタイミングが決定されることが望ましい。しかしながら、運転状況としては、登坂路を走行する場合のほかに積載荷重が大きい場合などがある。例えば、積載荷重が大きい場合には、さらに加速トルクが必要となり、他の運転状況と適合させることが困難である。
一方、上述の課題を解決するために、車載負荷が大きい場合や登坂路を走行する場合などに応じた変速タイミングをそれぞれシフトマップとして複数備え、それぞれの場合に応じてシフトマップを適宜変更して使用することも行われている。しかしながら、複数のシフトマップを用意してそれぞれのシフトマップに基づいて細かな設定をすることは制御が複雑となり得策ではない。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、例えば登坂路を走行する場合や車載負荷が大きい場合などであっても、複数のシフトマップを用いることなく、運転者の求めに応じた変速を行うことができる自動変速制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明では、車両の車速およびアクセル踏角に基づいて変速機のシフトタイミングを決定するシフトマップを有し、このシフトマップに基づいて前記変速機のシフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータおよびクラッチアクチュエータを自動的に動作させる自動変速制御装置において、前記シフトマップのシフトタイミングを、アクセル踏角によって決定される目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差に基づいて補正したことを特徴とする。
この構成によれば、シフトマップを補正することにより、1つのシフトマップのみを使用して、運転状況に適合した変速機の制御を行うことができる。また、運転者の加減速要求が最も反映されるアクセル踏角(アクセル開度、アクセルワーク)に基づいてシフトタイミングの補正を行うことができる。
【0008】
この場合において、前記補正は所定のパラメータを加味して成され、このパラメータは車両の種類ごとに複数用意され、この複数のパラメータのうちの1つのパラメータが車両の種類によって選択可能になっていてもよい。また、前記補正は、所定のパラメータを加味して成され、このパラメータはシフト段ごとに用意されて選択可能になっていてもよい。
この構成によれば、車両の種類またはシフト段ごとによって必要な加速トルク等が確保できるようにシフトタイミングをそれぞれ調節することができる。
【0009】
一方、車両の車速およびアクセル踏角に基づいて変速機のシフトタイミングを決定するシフトマップによって前記変速機のシフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータおよびクラッチアクチュエータを自動的に動作させる自動変速制御装置の制御方法において、
前記シフトマップのシフトタイミングを、アクセル踏角によって決定される目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差に基づいて補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、シフトマップのシフトタイミングをアクセル踏角に基づいて補正することにより、複数のシフトマップをそれぞれの状況に合わせて作成する必要がない。また、複数のシフトマップの中から適合するシフトマップを選択して制御する必要がないので、簡単な制御で運転者の求めに応じた変速を行うことができる。さらに、アクセル踏角に基づいて目標エンジン回転数を決定しているので、例えば、アクセルワークに現れる車両の積載状況や走行路の状況をシフトタイミングの補正に反映させることができる。さらにまた、シフトマップのシフトタイミングは、アクセル踏角によって決定される目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差を求めることによって補正されるので、アクセル踏角によって容易にシフトタイミングの補正を行うことができる。
さらに、前記シフトマップのシフトタイミングは、前記変速機のシフト段毎に補正されるので、例えば、シフト段毎に車両を加速させるトルクを調整することができる。これにより、より運転者の求めに応じたシフトチェンジを実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態に係る自動変速制御装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る自動変速制御装置の概要図である。
自動変速制御装置1は、変速機5のセレクト方向の位置を決定するためのセレクトアクチュエータ10と、変速機5のシフト方向の位置を決定するためのシフトアクチュエータ20と、クラッチ操作を行うクラッチアクチュエータ30と、それぞれのアクチュエータに油を送る油圧ポンプ40と、それぞれのアクチュエータの油圧を調整する電磁開閉弁50と、電磁開閉弁50を制御する電子制御装置(Electric Control Unit,ECU)60とを備えている。なお、変速機5は、上述の3つのアクチュエータ10,20,30によって構成されている。
【0012】
セレクトアクチュエータ10は、マニュアルトランスミッションにおいて運転者がシフトレバーを車両横方向へ操作する作業を自動的に行うものである。セレクトアクチュエータ10はロッド11を備えており、このロッド11は、油圧ポンプ40から送流される油を電磁開閉弁50aを用いて制御することにより移動させることができる。このロッド11の移動によって、セレクト方向における位置が決定される。
シフトアクチュエータ20は、マニュアルトランスミッションにおいて運転者がシフトレバーを車両進行方向へ操作する作業を自動的に行うものである。シフトアクチュエータ20はロッド21を備えており、このロッド21は、油圧ポンプ40から送流される油を電磁開閉弁50bで制御することにより移動させることができる。このロッド21の移動によって、シフト方向における位置が決定される。
クラッチアクチュエータ30は、クラッチを繋げたり切り離したりする動作を自動的に行うためのものである。クラッチアクチュエータ30はロッド31を備えており、このロッド31は、油圧ポンプ40から送流される油を電磁開閉弁50cで制御することにより移動させることができる。このロッド31の移動によって、クラッチ動作が行われる。
【0013】
ECU60は、電磁開閉弁50a,50b,50cと電気的に接続されている。また、このECU60は、車両本体に設けられた車速センサ70、エンジン回転数センサ71、アクセル踏角センサ72と電気的に接続されている。それぞれのセンサの信号に基づいて、電磁開閉弁50a,50b,50cの開閉を制御している。
【0014】
図2は、オートシフトクラッチシステムの基本となるシフトマップ(変速マップ)100を示すものであって、車両の速度V(km/sec)(横軸)と、アクセル踏角α(%)(縦軸)との関係を示す説明図である。
このシフトマップ100では、例えば、速度Vが速くなる毎に、アクセル踏角αとの関係によって、自動的にシフトアップ(1速(ギア比小)→2速・・・→5速(ギア比大))されるタイミングが決定されており、このシフトアップのタイミングは、図2において実線で記載された第1セレクトポジションL1〜第4セレクトポジションL4により示されている。
【0015】
第1セレクトポジションL1は、1速から2速へシフトアップするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜50%の場合には車両速度が約8km/secに達したときにシフトアップされ、アクセル踏角αが50%〜82%の場合には約8km/sec〜10km/secの間でシフトアップされ、アクセル踏角αが82%〜100%の場合には約10km/secでシフトアップされる。
第2セレクトポジションL2は、2速から3速へシフトアップするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜50%の場合には車両速度が約16km/secに達したときにシフトアップされ、アクセル踏角αが50%〜82%の場合には約16km/sec〜20km/secの間でシフトアップされ、アクセル踏角αが82%〜100%の場合には約20km/secでシフトアップされる。
【0016】
第3セレクトポジションL3は、3速から4速へシフトアップするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜17%の場合には車両速度が約40km/secに達したときにシフトアップされ、アクセル踏角αが17%〜30%の場合には約40km/sec〜29km/secの間でシフトアップされ、アクセル踏角αが30%〜50%の場合には約29km/secでシフトアップされ、アクセル踏角αが50%〜82%の場合には約29km/sec〜40km/secの間でシフトアップされ、アクセル踏角αが82%〜100%の場合には約40km/secでシフトアップされる。
第4セレクトポジションL4は、4速から5速へシフトアップするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜17%の場合には車両速度が約52km/secに達したときにシフトアップされ、アクセル踏角αが17%〜30%の場合には約52km/sec〜43km/secの間でシフトアップされ、アクセル踏角αが30%〜50%の場合には約43km/secでシフトアップされ、アクセル踏角αが50%〜82%の場合には約43km/sec〜52km/secの間でシフトアップされ、アクセル踏角αが82%〜100%の場合には約52km/secでシフトアップされる。
【0017】
具体的に例示をすると、図2において符号Aで示すようにアクセル踏角が約65%の状態で車両の速度を0km/secから約45km/secまで加速する場合には、車両速度が0km/secから約8km/secまで加速されたときに第1セレクトポジションL1に到達して1速から2速にシフトアップされ、さらに約18km/secまで加速されたときに第2セレクトポジションL2に到達して3速にシフトアップされ、約33km/sec(第3セレクトポジションL3)で4速、約48km/sec(第4セレクトポジションL4)で5速にシフトアップされる。
【0018】
一方、シフトマップ100では、速度が遅くなる毎に、アクセル踏角αとの関係によって、自動的にシフトダウン(5速→4速・・・→1速)するタイミングが決定されており、このシフトダウンのタイミングは、図2において破線で記載された第5セレクトポジションD5〜第8セレクトポジションD8により示されている。
【0019】
第5セレクトポジションD5は、2速から1速へシフトダウンするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜100%の全ての場合において車両速度が約4km/secに達したときにシフトダウンされる。
第6セレクトポジションD6は、3速から2速へシフトダウンするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜8%の場合には車両速度が約8km/secに達したときにシフトダウンされ、アクセル踏角αが8%〜100%の場合には約13km/secでシフトダウンされる。
【0020】
第7セレクトポジションD7は、4速から3速へシフトダウンするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜8%の場合には車両速度が約17km/secに達したときにシフトダウンされ、アクセル踏角αが8%〜100%の場合には約23km/secでシフトダウンされる。
第8セレクトポジションD8は、5速から4速へシフトダウンするタイミングを示すものであり、図2において、アクセル踏角αが0%〜8%の場合には車両速度が約20km/secに達したときにシフトダウンされ、アクセル踏角αが8%〜100%の場合には約40km/secでシフトダウンされる。
【0021】
具体的に例示すると、図2において符号Bで示すように車両速度を45km/secのままでアクセル踏角を7%にし、符号Cに示すように車両速度を45km/secから20km/secまで減速する場合には、車両速度が45km/secから22km/secまで減速されたときに第8セレクトポジションD8に到達して5速から4速にシフトダウンされる。
【0022】
なお、符号Dに示すようにアクセル踏角αをさらに90%まで上げると、アクセル踏角αが8%に達したときに第7セレクトポジションD7によって4速から3速にシフトダウンされる。また、符号Eに示すように車両速度を20km/secから45km/secまでさらに加速すると、車両速度が40km/secに達したときに第3セレクトポジションL3によって3速から4速にシフトアップされる。さらに、符号Fに示すように、アクセル踏角αを4%まで下げる場合には、アクセル踏角αが約53%のときに第4セレクトポジションL4によって4速から5速にシフトアップされる。さらにまた、符号Gに示すように、アクセル踏角αを4%に維持した状態で車両速度Vを45km/secから0km/secまで下げる場合には、第8〜第5セレクトポジションD8〜D5によってそれぞれシフトダウンされることになる。
【0023】
次に、基本的なシフトマップ100の補正値と、この補正値を用いた制御方法について図3〜図5を用いて説明する。以下で説明する補正は、車載負荷が大きい場合の運転状況に合わせて補正を行う場合についてのものである。この補正値は、ECU60によって、以下の手順で決定される。
【0024】
(1)理想的なエンジン回転数Nの決定
図3は、アクセル踏角αと理想的なエンジン回転数Nとの関係を示したものである。理想的なエンジン回転数Nは、アクセル踏角αの増減に合わせて比例して増減するものであり、アクセル踏角αに対応した理想的なエンジン回転数Nを一義的に求めることができる。
【0025】
(2)目標エンジン回転数N1と実際のエンジン回転数N2との比較
図4は、目標エンジン回転数N1と、シフトチェンジによって変化する実際のエンジン回転数N2との関係を経時的に示したものである。実際のエンジン回転数N2は、図4の上側に記載されているギアポジションにシフトアップされる毎に回転数が少なくなる。詳細には、上述の理想的なエンジン回転数Nを目標エンジン回転数N1とし、実際のエンジン回転数N2が目標エンジン回転数N1に達したときにシフトアップが行われる。シフトアップが行われると必要なトルクが大きくなるため、実際のエンジン回転数N2の回転数が少なくなる。このときの目標エンジン回転数N1と実際のエンジン回転数N2との差N3(N3=N1−N2)をそれぞれ求める。
【0026】
(3)補正速度V1の決定
上述の(2)で求めた回転数の差N3に、シフト段毎に用意したパラメータを用いて補正速度V1を決定する。このパラメータは、今回の実施例においては、変速機5のギア比が大きくなるほど(1速→・・・5速)積算するパラメータが大きい値となるように設定し、加速トルクを大きく確保できるように決定している。
【0027】
(4)シフトチェンジの速度(補正後の速度)V2の決定
図5は、シフトマップ100の基準値として使用されている第1〜第4セレクトポジションL1〜L4の基準速度V0に、(3)で求めた補正速度V1を加算して、補正後の速度V2を求めたものであり、経過時間と速度の関係について示したものである。
基準速度V0は、アクセル踏角αを一定にした場合、図5に示すように、段差を有する右上がりの階段状に示され、この段差はシフトチェンジのタイミングで生じている。なお、図5に示すように、車両速度Vは、このシフトチェンジのタイミング毎に加速が緩やかになっている。
補正後の速度V2は、基準速度V0よりもシフトチェンジを行うための速度が大きくなるように補正されており、シフトチェンジがされ難いようになっている。
【0028】
他方、シフトダウンを行うときについても同様な手順および作用を行うことによって、補正速度V1を求めて、補正後の速度V2を決定することができる。
【0029】
本発明の実施の形態に係る自動変速制御装置1によれば、シフトマップ100のシフトタイミングをアクセル踏角αに基づいて補正することにより、複数のシフトマップの中から適合するシフトマップを選択して制御する必要がないので、簡単な制御で運転者の求めに応じた変速を行うことができる。さらに、アクセル踏角αに基づいて補正を行っているので、例えば、アクセルワークに現れる車両の積載状況や走行路の状況の違いをシフトタイミングの補正に反映させることができる。
また、シフトマップ100のシフトタイミングは、アクセル踏角αによって決定される目標エンジン回転数N1と実際のエンジン回転数N2との差を求めることによって補正されるので、アクセル踏角αによって容易にシフトタイミングの補正を行うことができる。
さらに、シフトマップ100のシフトタイミングは、変速機5のシフト段毎に補正されるので、例えば、シフト段毎に車両を加速させるトルクを調整することができる。その結果、より運転者の求めに応じたシフトチェンジを実現させることができる。
【0030】
以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
本実施の形態では、例えば加速トルクを大きく確保できるようにパラメータの値をシフト段毎に設定する場合について説明したが、車両の種類(例えば、乗用車や2tトラックなど、または、エンジンの特性に合わせてエンジンの種類ごと)ごとに複数用意して、この複数のパラメータの中から1つのパラメータを車両の種類によって選択可能にすることもできる。これにより、複数のパラメータの中から、車種によって最適な1つのパラメータを適宜決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施の形態に係る自動変速制御装置を用いて制御する変速機システムの概要図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る自動変速制御装置に使用されるシフトマップの概略図である。
【図3】アクセル踏角と理想的なエンジン回転数との関係を示す図である。
【図4】目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との関係、および補正速度の関係を示す図である。
【図5】基本速度に補正速度を加算して補正後の速度を示した図である。
【符号の説明】
【0032】
1 自動変速制御装置
10 セレクトアクチュエータ
20 シフトアクチュエータ
30 クラッチアクチュエータ
40 油圧ポンプ
50a,50b,50c 電磁開閉弁
60 電子制御装置
70 車速センサ
71 エンジン回転数センサ
72 アクセル踏角センサ
100 シフトマップ
L1〜L4 第1〜第4セレクトポジション
D5〜D8 第5〜第8セレクトポジション
α アクセル踏角(アクセル開度)
N 理想的なエンジン回転数
N1 目標エンジン回転数
N2 実際のエンジン回転数
N3 回転数の差
V 車両速度
V0 基準速度
V1 補正速度
V2 補正後の速度




 

 


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