JPH1130319A - 自動変速機制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】登り坂あるいは下り坂等の勾配のある道路で
も、最適な速度での走行運転を維持し、かつ、エンジン
の燃費も良い自動変速機の制御装置及び制御方法を提供
する。 【解決手段】道路勾配を演算する道路勾配演算部と、車
速と道路勾配に基づいて変速比の変更が必要か否かを判
別して必要な場合には変速比を変更する指令を発生する
変速比変更指令手段とを備え、変速比変更指令手段から
の指令に基づいて変速比を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の自動変速
機制御装置に係り、特に、道路の勾配を認識して制御特
性をその坂道に適した特性に切り替える自動車に用いて
好適な自動変速機制御装置及び制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用自動変速機の制御は、平
地を走行することを前提に作られており、上り坂におい
ても同じ変速制御特性で制御するので、ビジーシフトと
呼ばれる現象が生じ快適な運転ができないという不都合
がある。即ち、前記ビジーシフトは、ある勾配のところ
で、３速では加速し過ぎるが４速では駆動力が不足して
スピードが落ちてしまうという条件が成り立ってしま
い、一定の速さで走ろうとすると頻繁にアップシフトと
ダウンシフトを繰り返す現象である。このようなときに
は、４速への変速を禁止すれば、加速しない程度にアク
セルペダルを戻してもアップシフトせず３速のままで走
行することができるので、一般的な車では、４速への変
速、即ち、オーバードライブを禁止するスイッチ（ＯＤ
キャンセルスイッチ）を運転者が操作して、ビジーシフ
トを回避している。

【０００３】しかし、このような操作をするのは煩わし
いし、運転者のなかにはＯＤキャンセルスイッチをどの
ようなときに使えばよいのか知らない人もいて、運転性
を損なうだけでなく、頻繁な変速のために燃費を悪化さ
せることにもなる。

【０００４】そこで、道路勾配を検出してビジーシフト
が生じないように、自動的に４速への変速を禁止する制
御手段が提案されており、例えば、特公昭61−15301 号
公報、及び、特公昭61−48020 号公報等に記載の技術が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これまでの
従来技術では、勾配センサやエンジンの負荷等により勾
配を算出して、ビジーシフトが生じそうな勾配になった
らオーバードライブを禁止する方法であったので、実際
にはビジーシフトが生じないのにオーバードライブを禁
止する領域があり、無駄な制限により燃費を悪くしたり
するという不都合があった。

【０００６】また、逆に下り坂においては、勾配に応じ
てギヤ比を切り換えて適度なエンジンブレーキを掛けな
がら速度を抑制するのが良いが、Ｄレンジのままフット
ブレーキを多用してブレーキシューを加熱させ、極端な
場合、駆動流体のベーパロックによりブレーキが効かな
くなるという危険な状況も生じていた。この場合にも、
勾配を検知して自動的にエンジンブレーキが掛かるよう
に制御する方式が提案されており、例えば、特開昭55−
140617号公報，特開平3−9166 号公報等の技術がある。

【０００７】しかし、これまでの前記やり方では、勾配
センサやエンジンの負荷等により勾配を算出して、エン
ジンブレーキが必要な勾配になったら強制的に２レンジ
あるいは１レンジにするやり方であったので、エンジン
回転数が高くなり過ぎて騒音が大きくなったり、逆に、
エンジン回転数が低過ぎて燃料カットの領域が狭くなっ
たりして燃費を悪くするという不都合があった。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、登り坂ある
いは下り坂等の勾配のある道路でも、最適な速度での走
行運転を維持し、かつ、エンジンの燃費も良い自動変速
機の制御装置及び制御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明の自動変速機制御装置及び制御方法は、エンジン
と該エンジンの出力を変速して駆動輪へ伝達する自動変
速機とを備えた自動車の自動変速機制御装置において、
前記自動変速機の変速比を演算する変速比演算部と、道
路勾配を演算する道路勾配演算部と、車速と前記道路勾
配とに基づいて前記変速比の変更が必要か否かを判別
し、変更が必要の場合前記変速比を変更する指令を発生
する変速比変更指令ユニットと、前記変速比変更指令ユ
ニットからの指令に基づいて前記変速比を変更する変速
制御部とを備えたことを特徴としている。

【００１０】また、本発明の自動変速機制御装置の好ま
しい具体的態様としては、前記変速比変更指令ユニット
が、予め記憶されたビジーシフト領域を表すデータもし
くはエンジンブレーキ領域の変速線図を表すデータに基
づき変速比の変更が必要か否かを判別することを特徴と
しており、また、前記道路勾配演算部が、道路勾配検出
センサからの出力信号、もしくは、駆動トルクと車速に
基づいて道路勾配を演算することを特徴としている。

【００１１】前述の如く構成された本発明に係る自動変
速機制御装置及び制御方法は、ビジーシフトが生じる領
域を算定して、算出した道路勾配を用いてビジーシフト
領域に近づいたことを認識し、変速比を変更してビジー
シフトにならないようにし、下り坂の制御においては、
算出した道路勾配と車速を用いて最適なエンジンブレー
キが得られる変速比を算定し、変速比を変更して適度な
制動力が得られるようなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の自動車
の自動変速機制御装置の一実施形態について説明する。

【００１３】図１は、道路勾配検出センサを有する自動
変速機の変速制御システムの全体構成を示すもので、車
の物理的傾斜角を検出する道路勾配検出センサ１の出力
信号に応じて、変速制御装置２内の変速マップ３ａから
読み出される変速線を変更するものである。自動車の自
動変速機４は、エンジン５の出力を変速してタイヤ６に
駆動力を伝達するもので、油圧回路７に設けられたソレ
ノイドバルブ８を操作することで、変速機４の中の図示
しないクラッチを切り換えて変速を行うものである。

【００１４】変速制御装置２は、マイクロコンピュータ
を用いた制御装置として構成されるもので、ＣＰＵ９に
は、車速検出部１０で検出された車速とスロットル検出
部１１で検出されたスロットル開度が入力され、ＲＯＭ
に記憶された変速マップ３ａから車速とスロットル開度
に応じた変速比を読み出すことによりその車速に適した
変速比を求め、得られた変速比に応じてソレノイド駆動
回路１２からソレノイドバルブ８に対して電流を送り、
クラッチを切り替えてギヤ比を変えるようになってい
る。即ち、変速マップ３ａは、変速比演算部として作用
し、ソレノイド駆動回路１２は、変速制御部の出力イン
ターフェースとして作用する。ＲＡＭは、これらの制御
の過程で演算を行うため一時的に利用するメモリであ
る。

【００１５】勾配検出部（センサ）１は、水平線に対す
る車の傾斜角を検出するもので、傾斜角の検出には、例
えば、ジャイロスコープのように絶対方位を示すもの、
重錘や水準器のように鉛直・水平方向を示すもの等を利
用する。道路勾配検出センサ１から出力された傾斜角を
ＣＰＵ９に入力し、道路の勾配を演算する。こうして得
られた道路勾配により、変速マップ３ａから読み出され
た変速比を変更して、運転し易い変速制御特性にするも
のである。

【００１６】図２は、本実施形態により改善されたビジ
ーシフトと呼ばれる変速制御特性を説明したものであ
る。図２（ａ）は、変速マップ３ａに記憶されている３
速と４速の間の変速線であり、図２（ｂ）は、この車の
３速と４速の駆動力を示す。図２（ａ）の変速線を図２
（ｂ）に転記すると、太線のような変速曲線が得られ
る。これより変速時のトルクが読み取れるので、変速前
後のトルクと走行抵抗との関係を見るとビジーシフトの
生じる範囲が判る。

【００１７】例えば、１０［％］勾配の上り坂を１００
km／ｈで定速走行しようとする場合、スロットル開度４
０度で加速すると１００km／ｈを超えるので、Ａ点でア
クセルを戻すとＢ点で変速線を横切りシフトアップして
しまう。４速になって動作点はＣ点に移るが、トルクが
不足して減速してＤ点に向かうので自然とアクセルを踏
み込むことになり、その結果Ｅ点で再び３速にシフトダ
ウンしてＦ点に戻って加速することを繰り返す。３速で
スロットル開度２２度なら１０［％］勾配で平衡するの
であるが、この変速線によればスロットル開度２２度な
ら９０km／ｈ以前にアップシフトしてしまうので平衡状
態を実現できない。

【００１８】即ち、図２（ｂ）の８２〜１６１［km／
ｈ］でアップ線とダウン線に挟まれた領域は、３速駆動
トルク線と走行抵抗線とが交叉する平衡状態を実現でき
ない領域である。各勾配毎にビジーシフトの起り得る車
速範囲を切り出すと図２（ｃ）のビジーシフト領域が得
られる。ビジーシフトを避けるには、この領域に近づい
たら３→４変速線を高速側にずらすか、変速を禁止して
領域を消滅させればよい。

【００１９】そこで、図１に示すように、変速制御装置
２内のＲＯＭの中にビジーシフト領域マップ１３ａを設
け、車速と勾配に応じてビジーシフト領域に掛かるか否
かを判断し、ビジーシフトが起こると判断したら変速比
を変更する。

【００２０】ビジーシフト領域は、変速線と駆動力特性
から決まるものであり、駆動力特性は、エンジン特性と
トルクコンバータ特性から決まるので、ビジーシフト領
域は、車により一義的に決まる。このためあらかじめビ
ジーシフト領域を計算して、ＲＯＭに記憶させて置けば
よい。図３の制御ブロック中の道路勾配演算部１４は、
道路勾配検出センサ１の出力信号から道路勾配を演算
し、車速と勾配を最適変速比判別手段１３のビジーシフ
ト領域マップ１３ａに与えてビジーシフト領域に掛かる
か否かを判別し、ビジーシフト領域に入ったら変速比が
最適でないので、変速比変更指令手段１５が変速比変更
指令を発生する。この変速比変更指令を受けて変速制御
部１６は、変速比演算部３の変速マップ３ａから読み出
された通常の変速比を変更して、ソレノイド駆動回路１
２を駆動する。

【００２１】本実施形態によれば、従来の様に勾配だけ
からビジーシフト領域を判断して回避制御を行うのと異
なり、車速と勾配の関数としてビジーシフト領域を認識
するので、より細かく領域を識別して回避制御を行うこ
とができる。

【００２２】このために、例えば、図２（ｃ）の例で
は、従来は勾配が６％以上で一律に回避制御を行ってい
たのに対し、１００km／ｈでは８％以上で回避制御を行
うことになり、１００km／ｈの６〜８％の間では、アッ
プシフトを許すので、運転感覚および燃費の良い運転を
行うことができる。

【００２３】図４は、本発明の第二実施形態を示す制御
ブロック図で、変速制御装置２の構成は、図３の場合と
同様であるが、図３と異なるのは、勾配検出に傾斜角の
検出センサを用いない点である。即ち、道路勾配自体を
検出するのではなく、駆動トルクから演算により求める
ものである。駆動トルク算出部１７において、駆動トル
クを求める具体的手段は、本発明の出願人により出願さ
れた特開平6−317242号公報に詳しく述べられているの
で、説明を省略するが、エンジン回転数Ｎｅ・変速機入
力回転数Ｎｔ（トルクコンバータのタービン回転数）・
スロットル開度ＴＶＯ等の信号から駆動トルクを計算す
ることができる。予めＲＯＭの中に、その車の平地走行
抵抗特性マップ１８を記憶させておき、車速に応じて平
地走行抵抗ＴＲＬを読み出して駆動トルクから差し引
く。

【００２４】また、車速を微分して加速度ａを求め、車
体重量Ｍとタイヤ半径ｒを掛けて加速トルクＴａを計算
して、さらに差し引くと勾配抵抗トルクＴＲｇが求めら
れるので、車体重量及びタイヤ半径で割ると勾配を求め
ることができる。なお、このような勾配計算手段は、本
発明の出願人により出願された特開平6−74320号公報に
記載されている。このようにして、傾斜センサを用いず
に算出した勾配と車速をビジーシフト領域マップ１３ａ
に与え、ビジーシフト領域に入ったと判断したら変速比
変更指令手段１５が変速比変更指令を変速制御部１６に
送る。変速制御部１６では、変速マップ３ａから読み出
された変速比を変更してソレノイド駆動回路１２に送出
する。

【００２５】本実施形態によると、傾斜センサを用いる
ことなく、ビジーシフト回避制御を行うことができるの
で、低コストの制御システムで機能を実現できる。

【００２６】図５と図７は、本発明の第三実施形態を示
すもので、図１と図３の場合と異なるのは、ビジーシフ
ト領域マップ１３ａの代りにエンジンブレーキ領域変速
線図１９ａを持っていることである。

【００２７】下り坂では、スロットル開度０の状態でエ
ンジンブレーキが作用するが、そのときの変速比により
制動力は、図６（ａ）のように異なる。各勾配における
走行抵抗曲線との交点が平衡する点であり、その車速で
バランスして坂を降りることができるが、平衡点を車速
と勾配のグラフで示すと、図６（ｂ）のようになる。即
ち、Ａ線は、各勾配に対し、１速のエンジンブレーキで
バランスする車速を表わしたものであり、Ｂ線は、２速
のエンジンブレーキでバランスする車速を表わしてい
る。Ａ線より左上の領域は、フットブレーキを併用しな
ければ、実現できない領域である。Ａ線とＢ線との間
は、１速でスロットルを少し開けば平衡状態を実現でき
る。

【００２８】同様にしてＣ線・Ｄ線は、３速・４速のエ
ンジンブレーキでバランスする車速を表わし、各線の間
は、スロットル開度の調整で平衡状態を実現できる。Ｅ
線はエンジンブレーキを掛けない状態で、すなわち空力
抵抗と転がり摩擦だけでバランスする車速を表わしてお
り、この線より右下の領域は正の駆動トルクを与えなけ
れば実現できない領域である。各線の間、例えば、Ｃ線
とＤ線の間は、３速でなければ制御できない訳ではな
く、１速でも２速でもスロットルを開けば制御できる。

【００２９】但し、１速では、エンジン回転数が高くな
りすぎたりするので、３速でエンジンブレーキを掛けた
ほうが好ましい。従って、図６（ｂ）をエンジンブレー
キ領域における変速線図１９ａとして記憶しておけば、
最適の変速比でエンジンブレーキを掛けることができ
る。本実施形態の方法によれば、エンジン回転数が高す
ぎて不快感を与えることがなく、逆に低すぎて燃料カッ
ト領域を狭くすることもなく、運転感覚および燃費の良
い運転を行うことができる。

【００３０】以上、本発明の三つの実施形態について詳
述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載された本発明に精神を逸
脱することなく、設計において種々の変更ができるもの
である。

【００３１】例えば、第三実施形態は、勾配を検出する
形態として説明したが、第二実施形態と同様に、勾配を
計算によって求めてもよいことはいうまでもない。

【００３２】また、説明が混乱しないように、第一と第
二の実施形態は、ビジーシフト回避制御のみを、第三実
施形態は、エンジンブレーキ制御のみを示したが、実際
にはビジーシフト回避制御とエンジンブレーキ制御の両
方を備えるものであってもよいことは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明の自動車の自動変速機制御装置及び制御方法は、車速
と勾配とにより最適な変速比を選択できるので、ビジー
シフトを回避したり、最適な変速比でエンジンブレーキ
を掛けることができ、運転性が向上すると共に燃費の良
い走行特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の制御システム構成図。

【図２】図１のビジーシフト領域を示す特性図。

【図３】図１の制御ブロック図。

【図４】本発明の第二実施形態の制御ブロック図。

【図５】本発明の第三実施形態の制御システム構成図。

【図６】本発明の第三実施形態のエンジンブレーキ領域
を示す特性図。

【図７】図５の制御ブロック図。

【符号の説明】

１…道路勾配検出センサ、２…変速制御装置、３…変速
比演算部、３ａ…変速マップ、５…エンジン、７…油圧
回路、９…ＣＰＵ、１２…ソレノイド駆動回路、１３…
最適変速比判別手段、１３ａ…ビジーシフト領域マッ
プ、１４…道路勾配演算部、１５…変速比変更指令手
段、１６…変速制御部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンと該エンジンの出力を変速して駆
   動輪へ伝達する自動変速機とを備えた自動車の自動変速
   機制御装置において、 前記自動変速機の変速比を演算する変速比演算部と、 道路勾配を演算する道路勾配演算部と、 車速と前記道路勾配とに基づいて前記変速比の変更が必
   要か否かを判別し、変更が必要の場合前記変速比を変更
   する指令を発生する変速比変更指令手段と、 前記変速比変更指令手段からの指令に基づいて前記変速
   比を変更する変速制御部とを備えたことを特徴とする自
   動変速機制御装置。
2. 【請求項２】前記変速比変更指令手段は、予め記憶され
   たビジーシフト領域を表すデータに基づき前記変速比の
   変更が必要か否かを判別することを特徴とする請求項１
   に記載の自動変速機制御装置。
3. 【請求項３】前記変速比変更指令手段は、予め記憶され
   たエンジンブレーキ領域の変速線図を表すデータに基づ
   き前記変速比の変更が必要か否かを判別することを特徴
   とする請求項１に記載の自動変速機制御装置。
4. 【請求項４】前記道路勾配演算部は、道路勾配検出セン
   サからの出力信号に基づいて道路勾配を演算することを
   特徴とする請求項１に記載の自動変速機制御装置。
5. 【請求項５】前記道路勾配演算部は、駆動トルクと車速
   とに基づいて道路勾配を演算することを特徴とする請求
   項１に記載の自動変速機制御装置。
6. 【請求項６】エンジンと該エンジンの出力を変速して駆
   動輪へ伝達する自動変速機とを備えた自動車の自動変速
   機制御方法において、前記自動変速機の変速比を演算
   し、 道路勾配を演算し、 車速と前記道路勾配とに基づいて前記変速比の変更が必
   要か否かを判別し、変更が必要の場合前記変速比を変更
   する指令を発生し、前記変速比を変更することを特徴と
   する自動変速機制御方法。
7. 【請求項７】前記変速比の変更が必要か否かは、予め記
   憶されたビジーシフト領域を表すデータに基づき判別さ
   れることを特徴とする請求項６に記載の自動変速機制御
   方法。
8. 【請求項８】前記変速比の変更が必要か否かは、予め記
   憶されたエンジンブレーキ領域の変速線図を表すデータ
   に基づき判別されることを特徴とする請求項６に記載の
   自動変速機制御方法。
9. 【請求項９】前記道路勾配は、道路勾配検出センサから
   の出力信号に基づいて演算されることを特徴とする請求
   項６に記載の自動変速機制御方法。
10. 【請求項１０】前記道路勾配は、駆動トルクと車速とに
    基づいて演算されることを特徴とする請求項６に記載の
    自動変速機制御方法。