JP2956161B2 - 車両用自動変速機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は車両用の自動変速機において変速を制御する
ための方法に関するものである。

従来の技術 車両用の自動変速機における各変速段の変速比や設定
可能な変速段の数は、歯車列の構成によって決まり、ま
た各変速段の間の変速点（アップシフト点およびダウン
シフト点）は、油圧制御装置を含む変速制御装置の構成
によって決めることができる。変速点は、主にスロット
ル開度と車速とに基づいて定めるが、これらの条件の設
定の仕方によって車両の特性が大きく変わることにな
り、例えばできるだけ高速側の変速段を使用するように
条件を設定すれば、燃費が良好になる反面、駆動力が不
足気味になる。これとは反対に低速側の変速段を使用す
るように条件を設定すれば、駆動力が優れることにな
る。

そこで最近では、エコノミー、パワー、ノーマルなど
の走行パターンの選択が可能であって、各パターンに応
じて変速点を高速側あるいは低速側に変えることによ
り、各種の駆動性能を選べる自動変速機も使用されるよ
うになってきているが、これらの各種の特性を定めるに
場合に想定する車両重量は、平均的搭乗者数や平均的車
載装備等を勘案して定めている。したがって想定された
車両重量を越えた場合には、いずれの走行パターンであ
っても駆動力が不足するなど所期の性能が得られなくな
る場合がある。

本出願人は、車両重量が所定値以上の場合に、高速段
と低速段とに切換え可能な副変速機部を、低速段に切換
えて駆動力を大きくする装置を特開平１−145457号公報
によって提案した。

発明が解決しようとする課題 上記の本出願人の提案にかる装置では、主変速機部で
設定される変速比が小さくてもこれに直列に連結してあ
る副変速機部での変速比が大きい値に維持されるから、
全体としての変速比が大きくなり、その結果、高車重の
ときには大きい駆動力を得ることができる。しかしなが
らこのような制御を行なう前提条件となる車両重量は、
一般には正確に検出することが難しく、また重量センサ
ーを新たに設ける必要があるうえに、たとえ重量センサ
ーを設けても平均重量（重心重量）を正確に検出するこ
とは困難である。

したがって前述した従来の装置では、その前提となる
車両重量の検出に難点があり、所期どおりの駆動力を得
られないおそれがあった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、車両
重量に応じた駆動力を得ることのできる制御方法を提供
することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、走行条件
に基づいて変速段を選択して設定する車両用の自動変速
機において、旋回時のヨーイング状態を求めるとともに
求められたヨーイング状態と基準となるヨーイング状態
とを比較することにより車両重量を判定し、前記走行条
件に基づいて選択される変速段を、前記車両重量の判定
結果に基づいて変更することを特徴とする車両用自動変
速機の制御方法である。また、請求項２の発明は、前記
自動変速機が、複数の変速段からなる通常用変速段列の
変速段と、前記通常用変速段列の変速段よりも変速比の
大きい変速段を含む複数の変速段からなる高車重用変速
段列の変速段とを選択可能であり、求められたヨーイン
グ状態と基準となるヨーイング状態との比較結果に基づ
いて車両重量を判定し、この車両重量の判定結果に基づ
いて、いずれかの変速段列の変速段に変更することを特
徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機の制御方法
である。

作用 この発明の方法においても、各変速段は車速やスロッ
トル開度などの走行条件に基づいて選択され、かつ設定
される。所定の舵角を与えて旋回を行なった場合、その
ヨーイング状態を求める。ここでヨーイング状態とは、
ヨー角速度あるいはヨー角加速度もしくはそれらの時間
毎の値などである。一方、旋回時には、そのときの舵角
および車速、ホイールベースなどの車両の諸元などに基
づいて基準ヨーイング状態を求めておき、この基準ヨー
イング状態と実際のヨーイング状態とを比較することに
より車両重量を判定し、その車両重量の判定結果に基づ
いて、所定の走行条件に応じて選択かつ設定される変速
段が変更される。これは、例えば前記ヨーイング状態の
比較結果が、車両重量に応じたものになるので、その車
両重量に適した駆動力を得るように変速段が変えられ
る。したがって加速性や燃費に優れた走行が可能にな
る。請求項２の発明によれば、請求項１と同様の作用に
加えて、ヨーイング状態の比較結果に基づいて、通常用
変速段列の変速段、または高車重用変速段列の変速段が
設定される。

実 施 例 つぎにこの発明の方法を実施例に基づいて説明する。

先ずこの発明の方法で対象とする自動変速機についで
述べると、第２図にその一例をスケルトン図で示してあ
り、ここに挙げた歯車列は、三組のシングルピニオン型
の遊星歯車機構1,2,3を主体に構成されている。すなわ
ち第１遊星歯車機構１のキャリヤ1Cと第２遊星歯車機構
２のリングギヤ2Rおよび第３遊星歯車機構３のリングギ
ヤ3Rとの三者が一体となって回転するよう連結されてお
り、また第１遊星歯車機構１のサンギヤ1Sは第２クラッ
チ手段K2を介して第２遊星歯車機構２のキャリヤ2Cに連
結される一方、第４クラッチ手段K4を介して第２遊星歯
車機構２のサンギヤ2Sに連結されている。さらに第２遊
星歯車機構２のキャリヤ2Cは第５クラッチ手段K5を介し
て第３遊星歯車機構３のサンギヤ3Sに連結されている。

なお、上記の各要素の連結構造としては、中空軸や中
実軸もしくは適宜のコネクティングドラムなどの一般の
自動変速機で採用されている連結構造などを採用するこ
とができる。

入力軸４は、ロックアップクラッチなどの機械的な直
結状態が可能な機構を含むトルクコンバータや流体継手
などの動力伝達手段を介してエンジン（それぞれ図示せ
ず）に連結されており、この入力軸４と第１遊星歯車機
構１のリングギヤ1Rとの間には、両者を選択的に連結す
る第１クラッチ手段K1が設けられ、また入力軸４と第１
遊星歯車機構１のサンギヤ1Sとの間には、両者を選択的
に連結する第３クラッチ手段K3が設けられている。

なお、実用にあたっては、各構成部材の配置上の制約
があるから、各クラッチ手段K1,K2,K3,K4,K5に対する連
結部材としてコネクティングドラムなどの適宜の中間部
材を介在させ得ることは勿論である。

また上記の遊星歯車機構1,2,3における回転部材の回
転を阻止するブレーキ手段として、第３遊星歯車機構３
のサンギヤ3Sの回転を選択的に阻止する第１ブレーキ手
段B1と、第２遊星歯車機構２のキャリヤ2Cの回転を選択
的に阻止する第２ブレーキ手段B2と、第２遊星歯車機構
２のサンギヤ2Sを回転を選択的に阻止する第３ブレーキ
手段B3と、第１遊星歯車機構１のサンギヤ1Sの回転を選
択的に阻止する第４ブレーキ手段B4とが設けられてい
る。

なお、実用にあたっては、これらのブレーキ手段B1,B
2,B3,B4とこれらのブレーキ手段B1,B2,B3,B4によって固
定すべき各要素との間もしくはケース６との間に適宜の
連結部材を介在させ得ることは勿論である。

そしてプロペラシャフトやカウンタギヤ（それぞれ図
示せず）に動力を伝達する出力軸５が、第３遊星歯車機
構３のキャリヤ3Cに連結されている。

この第１図に示す構成の自動変速機では、前進５段・
後進１段を主たる変速段として、これに前進第２速と第
３速との間に所謂第2.2速、第2.5速の変速段を付加し、
かつ前進第３速と第４速との間に所謂第3.2速と第3.5速
とを付加し、さらに第４速と第５速との間に第4.5速を
付加した前進10段・後進１段の変速段を設定することが
原理的には可能であり、また第2.2速、第3.2速、第3.5
速、第4.5速および第５速を除いた他の変速段では、当
該変速段を設定するためのクラッチ手段およびブレーキ
手段の係合・解放の組合せ（所謂係合・解放パターン）
は複数組あり、これを作動表として示せば第１表のとお
りである。なお、第１表において、○印は係合すること
を示し、空欄は解放することを示し、また＊印は係合さ
せてもよいことを示し、さらにこの＊印には解放しても
変速比や回転状態に変化が生じないもの、解放すれば変
速比は変化しないが回転状態が変化するもの、他の＊印
の手段を係合されていれば解放しても変速比および回転
状態に変化が生じないものを含む。また第１表において
第２速、第３速でのa,b,cの符号を付した欄は、当該変
速段を設定するための係合・解放パターンのうち遊星歯
車機構の回転要素の回転数が異なるものの係合・解放パ
ターンであることを示し、さらに，，…の符号は
遊星歯車機構の回転要素の回転数が異ならないものの係
合・解放パターン同士の種別を表わす。

第１表は原理的に設定可能な変速段を示すものであ
り、実用の際にはこれらの変速段のうちから動力性能や
加速性などの点で優れたものとなる変速段を選択して設
定することになる。

そして第１表に示すいずれかの変速段を設定するため
の変速制御およびその変速段を設定する係合・解放パタ
ーンの決定などの制御を行なう制御装置として、前記ク
ラッチ手段やブレーキ手段に対してこれらを係合・解放
させるための油圧を給排する油圧制御装置Ｃと、各種の
入力データに基づいて油圧制御装置Ｃに対して電気的な
指示信号を出力する電子コントロールユニット（ECU）
Ｅとが設けられている。その油圧制御装置Ｃは、調圧バ
ルブ、変速制御バルブ、その変速制御バルブを動作させ
るための電磁弁等を設けたものであって、従来知られて
いるものを採用でき、したがって電子コントロールユニ
ットＥによる直接的な制御対象は、一例として油圧制御
装置Ｃにおける電磁弁である。

そして電子コントロールユニットＥには、車速Ｖ、ス
ロットル開度θ、舵角φ（ｔ）、路面の摩擦係数μ、実
ヨー角速度ηＲ等のデータが入力されている。

第２図に示す自動変速機では、第１表に示すように設
定可能な変速段が多数あるため、車速Ｖやスロットル開
度θなどの走行条件に応じて設定される一群の変速段、
すなわち変速段列は複数種類成立する。その例として、
各遊星歯車機構1,2,3のギヤ比（サンギヤの歯数とリン
グギヤの歯数との比）をρ＝10.450、ρ２＝0.569、ρ
３＝0.405とした場合の通常用変速段列および高車重用
変速段列とを挙げればつぎのとおりである。

《通常用変速段列》 第２速（変速比:2.04）、第2.2速（同:1.63）、第3.2速
（同:1.29）、第４速（同:1.00）、第５速（同:0.71） 《高車重用変速段列》 第１速（変速比:3.15）、第２速（同:2.03）、第３速
（同:1.41）、第４速（同:1.00） なお、これらの変速段列について簡単に説明すると、
通常用変速段列では、比較的変速比の小さい変速段を使
用し、かつそれらの隣接する変速段同士の変速比の比率
は“1.26"前後であり、車速の増加に対応して迅速に変
速を行なう燃費を重視した変速段列である。また高車重
用変速段列は、変速比が比較的大きい変速段を使用し、
しかも隣接する変速段同士の変速比の比率が“1.45"前
後であることから、大きい駆動力を得ることを重視した
変速段列である。

そしてこの発明の方法では、使用する変速段列の変速
を、旋回時のヨーイング状態により判定される車両重量
に基づいて行なう。

その制御ルーチンの一例を第１図に示したフローチャ
ートで示してある。

先ずステップ１において車速Ｖやスロットル開度θ、
舵角φ（ｔ）、ヨー角などの各センサー（図示せず）か
ら信号を車両走行条件として入力する。ついでステップ
２において、これらのデータから車速Ｖ、舵角φ（ｔ）
を演算して求め、また車速Ｖや舵角φ（ｔ）あるいは車
両のホイールベース等の諸元から理想ヨー角速度ηＴ
（ｔ）を演算して求め、さらにその位相β（ｔ）を求め
る。そして実ヨー角速度の位相α（ｔ）を求める。

ここで旋回時のヨー角速度の時間的変化の一例を示す
と第３図のとおりである。すなわち理想状態のヨー角速
度は時間の経過と共に次第に大きくなり、またその変化
率が次第に小さくなってヨー角速度はほぼ一定値にな
り、これに対して高車重状態のヨー角速度は、その増加
率が当初は小さく、これが次第に大きくなって一時的に
理想状態のヨー角速度より大きくなり、しかる後減少し
て理想状態のヨー角速度より小さくなり、このような増
加減少を繰返して最終的には理想状態のヨー角速度に収
束する。

したがって高車重の場合にはヨー角速度の位相は理想
状態に対して相違する。そこでこの発明の方法では、第
１図におけるステップ３で実ヨー角速度α（ｔ）と理想
ヨー角速度β（ｔ）との差を求め、その値が予め定めた
基準値γを越えた場合には、前述した高車重用変速段列
（第１速、第２速、第３速、第４速）を選択し、走行条
件に基づいてそれらのいずれかに設定する（ステップ
４）。また反対に実ヨー角速度α（ｔ）と理想ヨー角速
度β（ｔ）との差が基準値γ以下であれば、車重が特に
大きくないことになるので、前述した通常用変速段列
（第２速、第2.2速、第3.2速、第４速、第５低）を選択
し、走行条件に基づいてそれらのいずれかに設定する
（ステップ５）。

すなわち上述した方法によれば、車重に応じて変速段
列が変えられて車重に応じて駆動力を得ることができ、
その結果、高車重での駆動力の不足を防ぎ、また通常時
に不必要にエンジンを高回転させて燃費が悪化すること
が防止される。

なお、第１図には原理的な制御手段を示してあり、実
用のうえでは以下のように行なってもよい。

旋回時の車両の挙動は、路面状況や車速などによって
影響されるので、制御精度を向上させるためには、実ヨ
ー角速度の演算やその結果に基づく理想ヨー角速度との
差の演算は複数回行ない、その結果に基づいて変速段の
選択を行なってもよい。

また車速が一定以上であれば、旋回中の外乱を受けに
くいので、前述した演算や判定は所定車速以上のときに
行なうことにより、精度を向上させることができる。

さらに路面の摩擦係数μが小さい場合には、タイヤの
スリップが誤差となって現れるおそれがあるので、低μ
路では上述した制御を中止し、あるいは検査結果を補正
することが好ましい。これは路面が傾斜している場合も
同様である。

そしてまた旋回中にブレーキ操作を行なったり、スロ
ットル開度が変化したり、また変速が実行されたりした
場合には、車両の挙動が変化してヨー角速度の値に誤差
が生じやすいので、このような場合には前述した制御を
中止してもよい。

変速段列が前述しように変更されると、その変速段列
に従った変速を継続することになるが、実ヨー角速度と
理想ヨー角速度との関係が従前とは反対になった時点
で、使用する変速段列を基の変速段列に変更してもよ
い。

また車重は走行中には原則として大きくは変化しない
ので、変速段列を一旦変更した後は、車速が所定車速以
下になるまで、あるいは所定車速以下の状態が一定時間
継続するまで、変更した後の変速段列を継続して使用
し、その間では前述したヨー角速度の演算等を中止して
いてもよく、このようにすれば不要な演算を省略するこ
とができる。

なおまた、第３図から知られるように実ヨー角速度と
理想ヨー角速度とは、その変化率すなわちヨー角加速度
が異なるので、実ヨー角加速度と理想ヨー角加速度とを
比較して、使用するべき変速段列を選択することとして
もよい。

そしてこの発明の方法は、変速比が等比級数に近い関
係になるなど、実用に供し得る複数種類の変速段列を選
択可能な自動変速機を対象として実施することができ、
この種の自動変速機の他の例としては本出願人が既に提
案した特願平１−185151号、特願平１−185152号、特願
平１−186991号、特願平１−186992号、特願平１−2054
78号、特願平１−280957号などの明細書および図面に記
載した各構成のものを挙げることができる。

またそしてこの発明は、実際のヨーイング状態が理想
とするヨーイング状態からある程度相違していることに
よって使用すべき変速段を変更して必要な駆動力を得る
方法であり、したがって使用すべき変速段の変更は、変
速段列自体を他の変速段列に変える以外に、例えば変速
点を低速側にあるいは高速側に変えることにより、所定
の走行条件に対応する変速段を他の変速段に変えること
としてもよい。

また、請求項２の発明によれば、ヨーイング状態の比
較結果に基づいて、通常用変速段列の変速段、または高
車重用変速段列の変速段が設定され、請求項１の発明と
同様の効果を得られる。

発明の効果 以上説明したようにこの発明の方法によれば、ヨーイ
ング状態に基づいて車重に適した変速段を得ることがで
きるから、高車重時での駆動力の不足や通常時もしくは
停車重時での不必要なエンジンの高回転による燃費の悪
化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法の一例を説明するためのフロー
チャート、第２図はその方法で対象とする自動変速機の
一例を示すスケルトン図、第３図はヨー角速度の時間的
変化の一例を示す線図である。 1,2,3……遊星歯車機構、４……入力軸、５……出力
軸、Ｅ……電子コントロールユニット、Ａ……自動変速
機、Ｃ……油圧制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行条件に基づいて変速段を選択して設定
   する車両用の自動変速機において、旋回時のヨーイング
   状態を求めるとともに求められたヨーイング状態と基準
   となるヨーイング状態とを比較することにより車両重量
   を判定し、前記走行条件に基づいて選択される変速段
   を、前記車両重量の判定結果に基づいて変更することを
   特徴とする車両用自動変速機の制御方法。
2. 【請求項２】前記自動変速機が、複数の変速段からなる
   通常用変速段列の変速段と、前記通常用変速段列の変速
   段よりも変速比の大きい変速段を含む複数の変速段から
   なる高車重用変速段列の変速段とを選択可能であり、求
   められたヨーイング状態と基準となるヨーイング状態と
   の比較結果に基づいて車両重量を判定し、この車両重量
   の判定結果に基づいて、いずれかの変速段列の変速段に
   変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用自動
   変速機の制御方法。