JP2000213639A - 車両用自動変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用自動変速機の変速スケジュールの制御
において、降坂路走行に適した降坂路制御から平坦路走
行に適した平坦路制御に移行するタイミングを簡易な構
成の制御装置により実行する。 【解決手段】 降坂路制御から平坦路制御に移行する判
断基準として、解除しきい値をあらかじめ定め解除しき
い値記憶部３６に記憶する。解除しきい値は加速度の変
化率であり、車両加速度の関数として定められている。
車両加速度をセンサ２６または２８により検出し、加速
度変化率算出部４２で加速度の変化率を算出し、降坂路
制御解除判定部２０は、そのときの車両加速度に対し
て、加速度の変化率が、解除しきい値以上であれば、降
坂路制御を解除し、平坦路制御に移行する指示を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の自動変速
機、特に平坦路走行時と降坂路走行時とが異なる変速パ
ターンによって制御される自動変速機の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用自動変速機は、車両の走行状態お
よび運転者の操作に基づき、あらかじめ記憶された変速
スケジュールにしたがって、適切な変速比などの選定を
行っている。最も一般的に知られたものでは、車両の走
行状態として車両速度を、運転者の操作としてスロット
ルバルブ開度を採り、これらに応じて、変速比の選定を
行っている。前記の変速スケジュールは、平坦路走行時
に基づき作成されているため、坂路を走行しているとき
には、適切な変速比が選定されない場合があった。例え
ば、降坂路走行時には、スロットルバルブが閉じられる
ことが多くなるので、加速が不要と判断され高い変速比
が選定されるが、これではエンジンブレーキを作用させ
ることができない。このため、運転者自らが、低い変速
比、例えば２速ギアに固定されるレンジをシフトレバー
の操作などにより行う必要がある。

【０００３】近年、前記の不都合を解消するために、平
坦路走行しているのか、坂路を走行しているのかを変速
機自らが判断して、ぞれぞれの走行に適した変速スケジ
ュールを選択する変速機が実用に供されている。これら
の変速機においては、エンジンブレーキが必要な降坂路
からエンジンブレーキが不要となる平坦路に移行する
際、降坂路に適した制御（以下、降坂路制御と記す）を
解除して平坦路に適した制御（以下、平坦路制御と記
す）に移行する。平坦路と坂路の判断は、従来、平坦路
における車両速度とスロットルバルブ開度と加速度を基
準としてなされていた。すなわち、所定の車両速度で平
坦路走行しているときに、所定のスロットルバルブ開度
で得られる加速度を基準加速度とし、現在のスロットル
バルブ開度で得られている加速度を前記基準加速度と比
較して坂路の判定を行っている。具体的には、ある車両
速度、スロットルバルブ開度において、前記基準加速度
に達していなければ登坂状態にあると判断し、逆に基準
加速度以上の加速度を得られていれば降坂状態にあると
判断する。加速度の程度によって、勾配も推定すること
もできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】降坂路制御を解除し、
通常の平坦路制御に移行するには、現在の走行路が坂路
であるのか、平坦路であるのかを判定する必要がある。
従来の装置においては、前述のように、スロットルバル
ブ開度と車両速度から基準加速度を求め、この基準加速
度と実際の加速度との関係から勾配を演算していた。し
たがって、スロットルバルブ開度と車両速度に対応する
基準加速度の関係をあらかじめ求め、記憶しておく必要
があった。したがって、記憶するための実装容量が大き
くなり、基準加速度およびこれに基づく勾配を算出する
演算負荷が大きいという問題があった。

【０００５】また、勾配や車両加速度で降坂路制御の解
除を判断する場合、そのタイミングが運転者の感覚と
は、ずれる場合があるという問題があった。

【０００６】本発明は、前述の問題点を解決するために
なされたものであり、降坂路制御の解除タイミングを判
断するための実装容量と演算負荷を低減させることので
きる自動変速機を提供することを目的とする。

【０００７】さらに、本発明は、降坂路制御の解除タイ
ミングを運転者の感覚と適合したものにすることができ
る自動変速機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる車両用自動変速機は、平坦路走行
に適した変速パターンにより変速段が選定される平坦路
制御と、降坂路走行を検出した場合には、前記平坦路制
御に比してエンジンブレーキがより得られる変速段を選
定する降坂路制御と、を選択する選択手段と、惰行走行
状態を検知する惰行走行検知手段と、車両加速度を算出
する車両加速度算出手段と、車両加速度の変化率を算出
する車両加速度変化率算出手段と、を有し、前記選択手
段は、車両加速度と加速度の変化率との関係が所定の条
件を満たしたときに降坂路制御から平坦路制御に切り換
えるものである。

【０００９】この構成によれば、車両加速度と加速度の
変化率の関係により、降坂路制御から平坦路制御への移
行のタイミングを判断しているので、勾配を算出する必
要および勾配の算出に必要な情報を記憶する必要がな
い。さらに、より運転者の感性に近い移行のタイミング
を判断することができる。

【００１０】さらに、前述の各車両用自動変速機におい
て、走行環境に応じて、前記降坂路制御から平坦路制御
に切り換える条件を変更することができる。例えば、直
線の降坂路と、屈曲している降坂路において切り換え条
件を変更することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１に
は、本実施形態の自動変速機の制御に関わる部分の構成
が示されている。制御部１０は、車両の走行状態を検出
する各種センサの出力とあらかじめ変速スケジュールマ
ップ記憶部１２に記憶された変速スケジュールマップに
基づき適切な変速段を算出する変速演算部１４と、これ
の演算結果に従い油圧回路のソレノイドバルブなどを制
御する油圧回路制御部１６を有している。油圧回路の制
御によって、変速機内部の所定の油圧クラッチに油圧が
供給され、前記算出された変速段が選択される。制御部
１０は、更に走行中の道路が平坦路か登坂路か降坂路か
を判断して、いずれに適した制御を行うかを選択する制
御選択部１８を有している。変速演算部１４は、制御選
択部１８で選択された制御、すなわち、平坦路走行に適
した平坦路制御（通常制御）、登坂路走行に適した登坂
路制御、降坂路走行に適した降坂路制御のいずれかに対
応した変速スケジュールマップを読み出し、このマップ
に従って変速段の選択が行われる。制御選択部１８は、
所定の条件の下、降坂路制御を解除して、通常の平坦路
制御に復帰する判定を行う降坂路制御解除判定部２０を
有している。降坂路制御解除判定部２０は、加速度変化
率算出部４２を含む。加速度変化率算出部４２は、車両
速度センサ２６または車両加速度センサ２８により検出
された値に基づき車両加速度の変化率を算出する。加速
度の変化率は、瞬時の値はばらつきが大きいため、所定
時間例えば２秒間の平均の値として算出される。なお、
制御部１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リー
ドオンリーメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）などを含み、ＣＰＵが、所定のプログラムに従っ
て作動することにより、変速演算部１４、制御選択部１
８およびこれに含まれる各判定部、算出部、変更部とし
て機能する。

【００１２】降坂路制御解除判定部２０においては、自
動変速機の制御にかかわる各種センサのうち、主にスロ
ットルバルブ開度センサ２２、ブレーキセンサ２４、車
両速度センサ２６、車両加速度センサ２８、変速段セン
サ３０、シフトレンジセンサ３２、旋回センサ３４の検
出値および加速度の変化率に基づき、判定が行われる。
この判定は、算出された車両加速度および加速度の変化
率と解除しきい値との比較により行われる。解除しきい
値は、図２に太い実線で示されるように、車両加速度−
加速度変化率座標において車両加速度の関数として表さ
れている。車両加速度に対する加速度変化率の軌跡は、
座標平面上において解除しきい値の線分の右上方向から
解除しきい値の線分の右上方向から解除しきい値の線分
を横切って左下方向（負の値が大きくなる方向）に向か
って変化する。具体的には、例えば、算出された車両加
速度と加速度変化率が示す座標が、図示する点Ｐａ（Ｇ
ａ，ｄＧａ）のように、図中の解除しきい値を示す線よ
り下方にあれば、降坂路制御の解除の時期となっていな
いと判断される。一方、算出された車両加速度と加速度
変化率が示す座標が点Ｐｂ（Ｇｂ，ｄＧｂ）のように、
図中解除しきい値より上方にあれば、降坂路制御の解除
の判定を行う。解除しきい値は、図１の解除しきい値記
憶部３６に記憶されており、降坂路制御解除判定部２０
がここから解除しきい値を読み出し、上記判定を行う。
そして、解除すべきの判定をした場合、変速演算部１４
に対して、降坂路制御から平坦路制御に移行する指示を
行う。変速演算部１４は、前記の指示に基づき変速スケ
ジュールマップを変更し、平坦路制御のマップに従って
変速タイミングに関する演算を行う。

【００１３】前述した解除しきい値は、異なる走行環境
ごとに異なる値を前記解除しきい値記憶部３６に記憶し
ておき、走行環境に応じて変更することができる。走行
環境は、走行環境判定部３８で判定する。走行環境は、
例えば直線路を走行中であるのか、屈曲路を走行中であ
るのかなどである。走行環境判定部３８は、旋回センサ
３４の出力に基づき、直線路、屈曲路の判定を行う。過
去所定時間内に旋回を検出しなかった場合は、直線路を
走行中であると判定し、旋回を検出すれば屈曲路を走行
中であると判定する。この判定に従って、しきい値変更
部４０は降坂路制御解除部に対し、判定された走行環境
に適した解除しきい値に変更するよう指示を行う。旋回
センサは、具体的には、ステアリングの操作角を検出す
るセンサや、ヨーレートセンサとすることができる。

【００１４】さらに、走行環境として、周囲の車両の有
無などを考慮することもできる。ＣＣＤカメラなどの撮
影装置やレーダ測距装置により、先行車、後続車の有
無、車間距離などを検出し、これに応じた解除しきい値
を用いて、降坂路制御の解除を判断することができる。
前述の、直線路−屈曲路、先行車の有無、後続車の有無
などの組合せについて、それぞれ解除しきい値を定めて
おくこともできるし、また、基準となる解除しきい値を
定め、走行環境に応じてこれを補正して解除しきい値と
することもできる。

【００１５】また、車両用ナビゲーションシステムの情
報を用いて、走行環境を判定することもできる。車両用
ナビゲーションシステムにおいては、自車両の現在位置
と、走行中の道路を特定できるので、その道路が直線路
であるのか、屈曲路であるのかが判定可能である。ま
た、ＶＩＣＳなどのように、渋滞情報などを取得できる
ナビゲーションシステムにおいては、現在走行中、また
は先の渋滞の度合いによって、解除しきい値の変更を行
うようにすることもできる。

【００１６】さらに、解除しきい値は、降坂路制御を実
行するシフトレンジおよび変速段に応じて用意する。例
えば、５速自動変速機の場合で、３〜５速が降坂路制御
の対象であれば、３→４速用、４→５速用、および３→
５速用のそれぞれの解除しきい値を用意しておく。また
は、標準となる解除しきい値を定めておき、選択されて
いるシフトレンジおよび変速段に応じて標準の解除しき
い値を補正して、これを解除しきい値として用いてもよ
い。また、解除しきい値は、車両加速度に対する加速度
の変化率の関係になっているために、車速に関係しない
形になっているが、より精度よく解除タイミングを判定
するためには、車速に応じて、例えば１０〜１５ｋｍ／
ｈごとに解除しきい値を設定しておき、変更するのが望
ましい。つまり、車両加速度に対する加速度の変化率で
表される解除しきい値が、一つの走行環境に対して車速
に応じて複数設定しておくこととなる。

【００１７】図３および図４には、解除しきい値の例が
示されている。図３は直線の降坂路を走行する場合、図
４は屈曲した降坂路を走行した場合に適した解除しきい
値が示されている。図中に「＋」でプロットされた点
は、降坂路を３速で惰性走行し、同乗者がシフト操作に
よって４速にシフトアップしたタイミングのうち、運転
者がそのタイミングについて「遅い」と評価した点であ
る。また、「□」でプロットした点は、運転者がスイッ
チ操作によって示した最適なシフトアップのタイミング
を示す点である。図３および図４において、解除しきい
値は太い実線で示されている。

【００１８】図５および図６は、図３および図４のデー
タを、車両速度（車速）−道路勾配の座標平面に書き直
したものである。この座標平面上における解除タイミン
グの評価は、従来から行われてきたものと同様のもので
ある。また、道路勾配は、従来技術のように、あるスロ
ットルバルブ開度における車両の加速度から求めたもの
である。図３および図４に示された、解除しきい値に対
する最適解除タイミング点（図中「□」で表された点）
は、図５および図６に比して、ばらつきが少ないことが
分かる。したがって、降坂路制御を解除するタイミング
を判定する場合、加速度と加速度の変化率との関係に着
目して判定を行うことがより好ましいと考えられる。こ
れは、人の感性が速度の絶対値よりも、加速度や加速度
の変化に敏感であるためと推定される。本実施形態のよ
うに車両加速度と加速度の変化率から、降坂路制御の解
除タイミングを判定する場合、勾配を演算する演算負
荷、基準加速度などを記憶するための容量の増加がな
く、装置を簡略化することができる。

【００１９】図７には、本実施形態の自動変速機におい
て、降坂路制御を解除し、平坦路制御に移行する制御に
関するフローチャートが示されている。まず、現在、降
坂路制御が実行されているのかが判断される（Ｓ１１
０）。実行されていなければ、このフローは終了する。
降坂路制御中であれば、各種のセンサ信号を読み込み
（Ｓ１０２）、走行環境の判定を行う（Ｓ１０４）。ま
た、アクセルペダルが解放状態かつブレーキが操作され
ていない状態であることが判定される（Ｓ１０６）。こ
の判定は、本実施形態においては、スロットルバルブ開
度センサ２２が開度０を検出し、かつブレーキセンサ２
４が非操作状態を検出した場合になされる。この条件
は、言い換えれば惰行走行の判定条件であり、よって本
実施形態においては、スロットルバルブ開度センサ２２
とブレーキセンサ２４が惰行走行判定手段として機能す
る。この条件が満たされなければ、このフローは終了
し、降坂路制御は解除されない。ステップＳ１０６の条
件が満たされれば、ステップＳ１０４で求めた走行環境
に応じた解除しきい値が選択される（Ｓ１０８）。さら
に、選択されたものの中から、シフトレンジ、変速段、
加速度に応じた解除しきい値を選択する（Ｓ１１０）。

【００２０】そして、算出された加速度変化率が、算出
された車両加速度における解除しきい値以上であるかが
判断される（Ｓ１１２）。加速度変化率が解除しきい値
を超えていなければ、降坂路制御を解除すべき状態では
ないと判断し、このフローを終了する。加速度変化率が
解除しきい値以上であれば、降坂路制御を解除するタイ
ミングであると判定する（Ｓ１１４）。

【００２１】図８には、降坂路制御解除判定部２０をニ
ューラルネットワーク（以下ＮＮと記す）として構成し
た例が示されている。図示するニューラルネットワーク
に現時刻の車両加速度と加速度変化率、所定時間例えば
１秒前および２秒前の車両加速度と加速度変化率、さら
に走行環境判定部で判定された判定値を入力して、降坂
路制御の解除を推定する。推定値は、解除タイミングが
早い場合を０、遅い場合を１、最適の場合を０．５とし
て、０〜１の連続値を出力するように学習、構成する。
この推定値が０．５の場合が、前述の解除しきい値に相
当する。解除タイミングと、ＮＮへの教示値の対応を図
９に示す。

【００２２】また、ＮＮを図１０に示すように構成する
ことも可能である。すなわち、走行環境判定値をＮＮに
入力せずに、現時刻と、所定時間前の加速度と加速度変
化率から解除を推定し、その推定値を走行環境判定値に
よって補正する構成としてもよい。

【００２３】図１１ないし図１３には、図３などの直線
降坂路における走行データを用いて、ＮＮにより降坂路
制御の解除タイミングの推定結果と運転者が最適とした
タイミングの比較が示されている。図１１は車両速度が
５０ｋｍ／ｈ、図１２は車両速度が６０ｋｍ／ｈ、図１
３は車両速度が７０ｋｍ／ｈの場合を示している。これ
らの図においてＮＮにより推定された解除タイミング
（推定値０．５）が「□」で示されており、運転者の申
告に基づく最適の解除タイミングが「○」で示されてい
る。

【００２４】図示するように、車両速度５０ｋｍ／ｈの
場合には、ＮＮが推定したタイミングと運転者の申告し
たタイミングとは良く一致した。車両速度６０ｋｍ／ｈ
の場合には、運転者の申告したタイミングよりやや早め
となった。車両速度７０ｋｍ／ｈの場合は、逆にやや遅
くなった。

【００２５】なお、推定値が０．５以上であれば、降坂
路制御を解除するのであるから、遅いと推定しても、最
適と推定しても、結果は「降坂路制御の解除」と同じと
なる。したがって、解除が早いを０とし、解除が遅いと
最適を共に１と推定するよう構成することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である自動変速機の制御部
の構成を示すブロック図である。

【図２】 解除しきい値を説明するための図である。

【図３】 図１に示す実施形態の解除しきい値の一例を
示す図である。

【図４】 図１に示す実施形態の解除しきい値の一例を
示す図である。

【図５】 道路勾配により定めた解除しきい値の例を示
す図である。

【図６】 道路勾配により定めた解除しきい値の例を示
す図である。

【図７】 本実施形態の降坂路制御解除に関する制御フ
ローを示す図である。

【図８】 降坂路制御解除部をニューラルネットワーク
により構成した例を示す図である。

【図９】 ニューラルネットワークの教示値の例を示す
図である。

【図１０】 降坂路制御解除部をニューラルネットワー
クにより構成した他の例を示す図である。

【図１１】 ニューラルネットワークにより推定された
降坂路制御の解除タイミングと運転者の申告タイミング
を比較した例を示す図である。

【図１２】 ニューラルネットワークにより推定された
降坂路制御の解除タイミングと運転者の申告タイミング
を比較した例を示す図である。

【図１３】 ニューラルネットワークにより推定された
降坂路制御の解除タイミングと運転者の申告タイミング
を比較した例を示す図である。

【符号の説明】

２０ 降坂路制御解除判定部、２２ スロットルバルブ
開度センサ（惰行走行検知手段）、２４ ブレーキセン
サ（惰行走行検知手段）、２６ 車両速度センサ、２８
車両加速度センサ、３６ 解除しきい値記憶部、３８
走行環境判定部、４０ しきい値変更部、４２ 加速
度変化率算出部。

フロントページの続き (72)発明者 早川 喜三郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大澤 正敬 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大嶋 満寿治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 中村 泰也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 椎葉 一之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 能森 文人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 良雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J052 AA04 BA05 BA14 FB31 GC13 GC23 GC46 GC51 GC64 GC66 GC72 HA01 KA01 LA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行状態および運転者の操作に基
   づき適切な変速段を選定する車両用自動変速機であっ
   て、 平坦路走行に適した変速パターンにより変速段が選定さ
   れる平坦路制御と、降坂路走行を検出した場合には、前
   記平坦路制御に比してエンジンブレーキがより得られる
   変速段を選定する降坂路制御と、を選択する選択手段
   と、 惰行走行状態を検知する惰行走行検知手段と、 車両加速度を算出する車両加速度算出手段と、 車両加速度の変化率を算出する車両加速度変化率算出手
   段と、を有し、 前記選択手段は、車両加速度と加速度の変化率との関係
   が所定の条件を満たしたときに降坂路制御から平坦路制
   御に切り換える、車両用自動変速機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用自動変速機にお
   いて、走行環境に応じて、前記降坂路制御から平坦路制
   御に切り換える条件を変更する、車両用自動変速機。