(57)【要約】      （修正有）【課題】  車両状況を判断して、発進時に最適な変速段を選択する車両用の自動変速機を提供する。【解決手段】  発進時に最適な変速段を選択する発進段決定手段、及び発進段決定手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は車両の重量によるメンバシップ関数、車道の勾配によるメンバシップ関数、及び車両の速度に基づく走行履歴等によるメンバシップ関数のうち少なくとも一つの条件、又は複数組み合わせた条件を用いて、ファジールールに従って発進時に最適な変速段を自動選択する発進段決定手段を備えた。【選択図】  図２
2005106164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機の変速段を選択する変速段選択手段と、
前記変速段選択手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両の状況をファジールールに基づいて判断して、発進時に最適な変速段を決定する発進段決定手段を有することを特徴とする車両の自動変速機。
【請求項２】
請求項１記載の車両の自動変速機において、
前記発進段決定手段は、車両の状況を判断するファジールールとして、車両の重量によるメンバシップ関数、車道の勾配によるメンバシップ関数、車両の走行履歴によるメンバシップ関数のうち少なくとも１つの条件、又は、複数組み合わせた条件を用いることを特徴とする車両の自動変速機。
【請求項３】
請求項２記載の車両の自動変速機において、
前記車両の重量によるメンバシップ関数は、車両の重量を検出又は推定する車両重量検出手段により検出又は推定された重量に対して適合度を求めるものであり、
前記ファジールールは、前記重量の適合度に基づき、前記検出又は推定された重量が大きくなるほど低速の変速段を選択する決定ルールを用いることを特徴とする車両の自動変速機。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の車両の自動変速機において、
前記車道の勾配によるメンバシップ関数は、車道の勾配を検出又は推定する車道勾配検出手段により検出又は推定された勾配に対して適合度を求めるものであり、
前記ファジールールは、前記勾配に対する適合度に基づき、前記検出又は推定された勾配が大きくなるほど低速の変速段を選択する決定ルールを用いることを特徴とする車両の自動変速機。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の車両の自動変速機において、
前記車両の走行履歴によるメンバシップ関数は、車両の速度を検出する車速検出手段により検出された車速の走行履歴に対して適合度を求めるものであり、
前記ファジールールは、前記走行履歴の車速に対する適合度に基づき、前記走行履歴の車速が大きくなるほど低速の変速段を選択する決定ルールを用いることを特徴とする車両の自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動的に変速段を選択する車両の自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両の自動変速機では、走行時には、車両の走行状況に応じて最適な変速段が選択されて、車両の走行が行われており、発進時には、所定の発進段に固定されて、車両の発進が行われている。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−３９２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車両の自動変速機においては、発進時に最適な変速段（発進段）の選択を自動的に行うことはなく、所定の発進段に固定して、車両の発進が行われている。例えば、トラック等の大型車両では、通常は、２速段発進が行われており、登坂路であったり、積載貨物の重量が大きかったりした場合、運転手の判断により意図的に発進段を１速段に変更して、車両の発進を行っている。ところが、運転手自身が車両の状況を十分に把握せず発進した場合や判断ミスがあった場合、通常の発進段、つまり、２速段で発進しようとすると、貨物重量の大きさや登坂路の勾配のため発進負荷が大きくなり、通常の発進段では発進不可能な場合が考えられる。
【０００５】
又、仮に発進できた場合であっても、上記状況においては、発進時の半クラッチ状態が長くなり、クラッチに吸収されるエネルギーが大きくなり、クラッチの寿命が短くなるおそれがある。特に、乾式クラッチではこの影響は大きい。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、車両状況を判断して、発進時に最適な変速段を選択する車両の自動変速機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】
上記課題を解決する本発明に係る車両の自動変速機は、
変速機の変速段を選択する変速段選択手段と、
変速段選択手段を制御する制御手段とを備え、
制御手段は、車両の状況をファジールールに基づいて判断して、発進時に最適な変速段を選択する発進段決定手段を有する。
つまり、従来とは異なり、発進時において、車両の状況を判断して、最適な発進の変速段を選択する。その変速段の選択には、走行時の変速段の選択を行う従来の変速段選択手段、例えば、電動式のギヤシフトユニット等を用いる。
【０００８】
上記課題を解決する本発明に係る車両の自動変速機は、
上記車両の自動変速機において、
発進段決定手段は、車両の状況を判断するファジールールとして、車両の重量によるメンバシップ関数、車道の勾配によるメンバシップ関数、車両の走行履歴によるメンバシップ関数のうち少なくとも１つの条件、又は、複数組み合わせた条件を用いて、最適な変速段を決定する。
【０００９】
上記課題を解決する本発明に係る車両の自動変速機は、
上記車両の自動変速機において、
前記車両の重量によるメンバシップ関数は、車両の重量を検出又は推定する車両重量検出手段により検出又は推定された重量に対して適合度を求めるものであり、
前記ファジールールは、前記重量の適合度に基づき、前記検出又は推定された重量が大きくなるほど低速の変速段を選択する決定ルールを用いる。
【００１０】
上記課題を解決する本発明に係る車両の自動変速機は、
上記車両の自動変速機において、
前記車道の勾配によるメンバシップ関数は、車道の勾配を検出又は推定する車道勾配検出手段により検出又は推定された勾配に対して適合度を求めるものであり、
前記ファジールールは、前記勾配に対する適合度に基づき、前記検出又は推定された勾配が大きくなるほど低速の変速段を選択する決定ルールを用いる。
【００１１】
上記課題を解決する本発明に係る車両の自動変速機は、
上記車両の自動変速機において、
前記車両の走行履歴によるメンバシップ関数は、車両の速度を検出する車速検出手段により検出された車速の走行履歴に対して適合度を求めるものであり、
前記ファジールールは、前記走行履歴の車速に対する適合度に基づき、前記走行履歴の車速が大きくなるほど低速の変速段を選択する決定ルールを用いる。
車両の走行履歴は、例えば、運転手の運転時の好みや車道の状況を反映するものであれば、他のものでもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発進時の車両の状況、つまり、車両の発進負荷に応じた発進段を、ファジールールに基づき選択するので、発進性を向上させると共に、クラッチの吸収エネルギーを小さくして、クラッチの寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る車両の自動変速機は、発進時に最適な変速段を選択する発進段決定手段を有し、予め推定した車両の重量、車道の勾配や運転者の走行履歴等を選択条件として、ファジールールに従って、最適な発進の変速段を自動選択するものである。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る車両の自動変速機の実施形態の一例を示す概略図である。
【００１５】
本発明に係る車両の自動変速機は、図１に示すように、主に、マニュアル車と同様の乾式の単板摩擦クラッチを有するトルク断接用クラッチ機構（以降、クラッチと呼ぶ。）１と、同じくマニュアル車と同様の同期噛み合い式トランスミッション（以降、トランスミッションと呼ぶ。）２と、流体圧式のギヤアクチュエータ（図示せず）を用いてギヤシフト操作を行うギヤシフトユニット（以降、ＧＳＵと呼ぶ。）３等から構成される。これは、所謂、機械式自動変速機（以降、ＡＭＴと呼ぶ。）と言われるものであり、例えば、トラックやバス等の大型車両に好適なものである。
【００１６】
エンジン４では、エンジン４に燃料を供給するインジェクションポンプ５が、インジェクションポンプ５−エンジン用ＥＣＵ６間の燃料噴射量信号Ｌ１により制御されており、エンジン回転数センサ７からのエンジン回転数信号Ｌ２等を監視して、所望の運転状態に保たれるように構成されている。
【００１７】
クラッチ１は、流体圧式のクラッチアクチュエータ８により、自動的に断接制御が行われるように構成されている。具体的には、クラッチアクチュエータ８の実ストローク信号Ｌ３がＡＭＴ用ＥＣＵ９へフィードバックされ、実ストロークに基づいたＡＭＴ用ＥＣＵ９からの制御信号により、クラッチアクチュエータ８への流体通路の電磁弁（図示せず）の開閉動作が行なわれ、クラッチアクチュエータ８への流体の供給又は排出を行うことで、クラッチアクチュエータ８の実ストロークを目標ストロークへ調整して、クラッチ１の接続又は切断が行われている。又、発進時や変速時のクラッチ１の実ストロークの微調整は、電磁弁を短周期に開閉するデューティ制御により行なわれるように構成されており、デューティ比を調整することにより、クラッチアクチュエータ８の作動速度を調整したり、実ストロークの位置を微調整したりできるように構成されている。なお、クラッチアクチェータ８には、クラッチの実ストロークを検出するクラッチストロークセンサ（図示せず）が設けられており、クラッチストロークセンサが検出する実ストローク信号Ｌ３に基づき、実ストロークが目標ストロークになるようにＰＩＤフィードバック制御が行われている。
【００１８】
トランスミッション２（変速機）は、後退段の他に複数の前進段の変速段を有する自動変速式のトランスミッションである。トランスミッション２の上部には、トランスミッション内部の変速段を選択するためのＧＳＵ３（変速段選択手段）が設けられており、ＧＳＵ３は、供給される流体により内部のギヤアクチュエータ等が駆動されて、自動的にシフト操作が行われている。ＧＳＵ３には、変速段を検出するギヤ位置センサ（図示せず）が設けられており、ギヤ位置センサからのギヤ位置信号Ｌ４をＡＭＴ用ＥＣＵ９へ入力し、変速時には、ＡＭＴ用ＥＣＵ９からＧＳＵ３へ制御信号Ｌ４を出力して、シフト操作を行っている。
【００１９】
エアタンク１０は、ブレーキ作動用のメインの空気圧源として設けられており、エアマスタ１１、１２を介して、ホイールシリンダ１３、１４へ作動エアを供給して、その作動を行なわせるように構成されている。これらは、ブレーキバルブ（図示せず）により制御されるが、登坂路発進時には、登坂路発進補助ブレーキ用マグネットバルブ１５、１６の動作により、自動的な制動が行なわれるように構成されている。
【００２０】
エアタンク１０からの作動エアは、ホイールシリンダ１３、１４等の制動系だけではなく、ＧＳＵ３のギヤアクチュエータやクラッチアクチュエータ８にも供給されるようになっており、それぞれの動作により所望の運転状態が実現されるように構成されている。従って、これらのアクチュエータでは、流体圧として空気圧が用いられることとなり（空気圧式アクチュエータとも呼ぶ。）、本実施例では、その空気圧源（流体圧源）として、ブレーキ作動用の空気圧源であるエアタンク１０を共用し、更に、エマージェンシ用エアタンク１７によりバックアップされていることとなる。なお、空気圧式アクチュエータに代えて、電気−油圧式アクチュエータや電動モータで直接駆動されるアクチュエータを用いてもよい。
【００２１】
ＡＭＴ用ＥＣＵ９には、アクセルペダル１８からの踏込量信号Ｌ５、プッシュボタン１９による登坂路発進補助ブレーキ信号Ｌ６が各々入力されると共に、エンジン用ＥＣＵ６からのエンジン回転数信号Ｌ２、クラッチ１のクラッチ回転数センサ２６からのクラッチ回転数信号Ｌ７、ＧＳＵ３からのギヤ位置信号Ｌ４、トランスミッション２の車速センサ２１（車速検出手段）からの車速信号Ｌ８が各々入力されるように構成されている。これらの入力信号に基づき、ＡＭＴ用ＥＣＵ９から、エンジン用ＥＣＵ６へアクセル信号Ｌ９を出力すると共に、クラッチ１へはクラッチ断接制御信号Ｌ３を、ＧＳＵ３へはギヤ位置制御信号Ｌ４を出力して、ＧＳＵ３及びクラッチアクチュエータ８の動作を制御して、クラッチの断接動作や変速段の選択動作を行う。又、制動系やその他の機器へも所要の制御信号が、各々出力されており、例えば、選択された変速段は、ギヤ位置信号Ｌ１０により変速段表示機２２に表示されるようになっている。
【００２２】
更に、本発明に係る車両の自動変速機には、車両の重量を検出する車両重量検出装置２３（車両重量検出手段）、車道の勾配を検出する車道勾配検出装置２４（車道勾配検出手段）が備えられ、ＡＭＴ用ＥＣＵ９へ入力された車両重量検出装置２３の車両重量信号Ｌ１１や車道勾配検出装置２４の車道勾配信号Ｌ１２等を、後述するファジー制御の車両重量推定ロジックＢ１や車道勾配推定ロジックＢ２に用いて、発進時の変速段を最適に選択するための条件とする。なお、車両重量検出装置としては、例えば、車両を支えるスプリングの車両停止時の変位量を検出して、車両重量を推定してもよい。又、車道勾配検出装置としては、例えば、Ｇセンサを設け、Ｇセンサにより車両の傾き、即ち、車道勾配を推定してもよい。
【００２３】
運転者の運転指令は、アクセル開度及びシフトレバー（図示せず）の位置により伝達されるように構成されており、エンジン始動後、シフトレバーをＤレンジ（Ｄｒｉｖｅ）レンジに設定すると、後述するルールに基づいて、ギヤが「１ｓｔ」又は「２ｎｄ」のいずれかに選択され、アクセルペダル１８を踏み込むと、発進動作が始まるようになっている。
【００２４】
発進動作には、クラッチ１の結合動作が伴う。クラッチ１の結合にかかるクラッチ制御は、発進操作がショックなく円滑に行なえるように、アクセル開度に対応してエンジン制御と連動して行われるようになっている。そして、走行時にも、アクセル開度に対応してクラッチ制御やシフト制御が、エンジン制御と連動して行われるようになっている。このため、これらの制御系には、アクセル開度に対応した変速段の選択データやクラッチストロークデータに関するマップ等が記憶されており、このようなマップ等を用いて、クラッチ制御やシフト制御やエンジン制御が相互に連動して行なわれるようになっている。更に、登坂路での発進時には、プッシュボタン１９を押すことで、坂道発進用の補助ブレーキが作動し、上記発進動作と連動して、適切なタイミングでブレーキの制動状態を解除するように制御されている。
【００２５】
エンジン用ＥＣＵ６、ＡＭＴ用ＥＣＵ９は、各々演算処理装置（所謂、ＣＰＵ）、記憶装置（所謂、ＲＯＭ、ＲＡＭ。制御プログラムやマップデータ等を保持する記憶領域や演算作業領域となる。）、入出力信号の処理回路となるインタフェイス等により構成されている。入力信号（センサでの検出値等）に基づき、記憶領域にあるマップデータを用いて演算を行い、算出された演算結果に基づいて、エンジンやクラッチ装置を各々制御する。
【００２６】
上述した本発明に係る自動変速機では、ＡＭＴ用ＥＣＵ１６が本発明に係る制御手段を有し、以下に示す発進段決定手段を用いて、最適な発進ギヤ段の選択を行っている。その制御の一例を図２、図３、図５及び表１、表２を用いて説明する。
【００２７】
図２は、本発明に係る自動変速機における発進時のギヤ段選択制御のフローチャートであり、図３は、発進時のギヤ段選択制御に用いるブロック図であり、表１（ａ）、（ｂ）は、発進時のギヤ段選択制御に用いるメンバシップ関数表であり、図５（ａ）、（ｂ）は、表１（ａ）、（ｂ）のメンバシップ関数表のグラフであり、表２は、発進時のギヤ段選択制御に用いるファジールール表である。
【００２８】
図２のフローチャートに示すように、本発明に係る自動変速機における発進時のギヤ段選択制御は、車両が停止している状態において、シフトレバーがＤレンジであるときに、以下の一連の手順を経て、車両の状況に応じた発進変速段が選択され、そして、車両の発進動作が行われる。
【００２９】
（ステップ１）
最初に、車速が規定値以下か確認する。図１を参照して説明すると、車速センサ２１により検出された車速が、具体的には、２ｋｍ／ｈ以下であるか確認をする。言い換えれば、車両が停止している状態であるかどうかを判断するために、この確認を行っている。
【００３０】
（ステップ２）
車速が規定値以下である場合、現在のギヤ段が発進時に最適な目標段であるか確認する。現在のギヤ段と目標段が同じであれば、制御を終了し、そのギヤ段で発進を行う。
【００３１】
（ステップ３）
現在のギヤ段と目標段が同じでなければ、ＡＭＴにてギヤ段を目標段へ変速する。その後、変速されたギヤ段で車両の発進が行われる。
【００３２】
ここで、上記手順の目標段の決定方法としては、図３及び表１（図５）、表２に示す方法により行う。
【００３３】
具体的には、発進ギヤの目標段の決定方法としては、ファジールールを用いる。そのため、まず、入力条件となる勾配、重量に対する適合度を求めるために、４点パラメータ法により、台形又は三角形のグラフとなるメンバシップ関数を定義する（表１（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３４】
例えば、表１（ａ）では、車道の勾配が−２０％から−１０％までを一定の適合度とし、−１０％から０％までを適合度が減少するように設定して、評価「小」の領域、つまり、発進負荷が小さい領域としている。又、車道の勾配が−５％から０％までを適合度が増加するように設定し、０％から５％までを適合度が減少するように設定して、評価「中」の領域、つまり、発進負荷が中間の領域としている。更に、０％から１０％までを適合度が増加するように設定し、車道の勾配が１０％から２０％までを一定の適合度として、評価「大」の領域、つまり、発進負荷が大きい領域としている（図５（ａ）参照）。
【００３５】
表１（ｂ）では、車両の重量が０ｋｇから１００００ｋｇまでを適合度が減少するように設定して、評価「小」の領域、つまり、発進負荷が小さい領域としている。又、車両の重量が１００００ｋｇから１５０００ｋｇまでを適合度が増加するように設定し、１５０００ｋｇから２００００ｋｇまでを適合度が減少するように設定して、評価「中」の領域、つまり、発進負荷が中間の領域としている。更に、１５０００ｋｇから２００００ｋｇまでを適合度が増加するように設定し、車両の重量が２００００ｋｇから３００００ｋｇまでを一定の適合度として、評価「大」の領域、つまり、発進負荷が大きい領域としている（図５（ｂ）参照）。
【００３６】
なお、これらのメンバシップ関数は、本発明の一例となる定義であり、実際は、車両の種類、車両の最大重量等の種々の条件によって、適宜に変更可能なものである。
【００３７】
【表１】
2005106164.tif 000003
【００３８】
又、メンバシップ関数により出力される適合度、評価等をギヤ段の選択に関連付けるルールを定義する（表２参照）。
【００３９】
【表２】
2005106164.tif 000004
【００４０】
図３における車道勾配推定ロジック部Ｂ１では、車道勾配検出装置２４を用いて、車道の勾配が検出又は推定され、車両重量推定ロジック部Ｂ２では、車両重量検出装置２３を用いて、車両の重量が検出又は推定される。そして、決定部Ｂ３では、検出又は推定された勾配値、重量値を用い、上記表２の全てのルール、具体的にはルール１からルール９について、上記表１（ａ）の車道勾配のメンバシップ関数及び上記表１（ｂ）の車両重量のメンバシップ関数を参照して、各評価（大、中、小）に対する勾配及び重量の適合度を求める。そして、これらの適合度とギヤ段の数値を重み付け有り（重心法）でファジー計算を行って、最適な発進ギヤ段、即ち発進時の目標段が決定される。
【実施例２】
【００４１】
本実施例では、図１に示すＡＭＴの構成及び図２に示す制御フロー等は実施例１と同等のものを用いて行う。従って、重複する説明は省略し、本実施例の特徴的な部分を中心に説明を行う。
【００４２】
本実施例おいて、実施例１と異なる点は、発進ギヤ段の決定方法が異なる点である。具体的には、実施例１のメンバシップ関数である勾配、重量に加えて、車速に関する条件を新たなメンバシップ関数とし（表３（ｃ）参照）、決定ルールに対しても、この車速に関する条件を加えた（表４参照）。
【００４３】
【表３】
2005106164.tif 000005
【００４４】
車速に関する条件としては、車速センサ２１からの車速を車両の走行履歴として蓄積し、これに基づいて、発進時の変速段の選択に反映させる。これは、運転者の運転時の好みや道路状況（渋滞時の低速走行や高速道路での高速走行）を１つの選択条件とするために、付け加えたものである。車両の走行履歴によるメンバシップ関数は、具体的には、表３（ｃ）に示すように、車速が０から５０までを適合度が減少するように設定して、評価「小」の領域、つまり、発進負荷が小さい領域としている。又、車速が４０から５０までを適合度が増加するように設定し、５０から２００までを一定の適合度として、評価「大」の領域、つまり、発進負荷が大きい領域としている（図５（ｃ）参照）。なお、走行履歴としては、車速のみに限ることなく、例えば、アクセルペダルの踏込量から換算されるアクセル開度を走行履歴として蓄積し、踏込量（アクセル開度）が大きい、つまり、加速要求が大きいほど、低速段のギヤ段の選択をするようなメンバシップ関数を定義してもよい。
【００４５】
【表４】
2005106164.tif 000006
【００４６】
図４における車道勾配推定ロジック部Ｂ１では、車道勾配検出装置２４を用いて、車道の勾配が検出又は推定され、車両重量推定ロジック部Ｂ２では、車両重量検出装置２３を用いて、車両の重量が検出又は推定され、走行履歴蓄積ロジック部Ｂ４では、車速センサ２１を用いて、過去の走行履歴が蓄積される。そして、決定部Ｂ３では、検出又は推定された勾配値、重量値及び蓄積された車速を用い、上記表４の全てのルール、具体的にはルール１からルール１８について、上記表３（ａ）の車道勾配のメンバシップ関数、上記表３（ｂ）の車両重量のメンバシップ関数及び上記表３（ｃ）の車速のメンバシップ関数を参照して、各評価（大、中、小）に対する勾配、重量及び車速の適合度を求める。そして、これらの適合度とギヤ段の数値を重み付け有り（重心法）でファジー計算を行って、最適な発進ギヤ段、即ち発進時の目標段が決定される。
【００４７】
本実施例では、例えば、渋滞等での低速走行時には、蓄積された走行履歴により急加速可能な発進ギヤ段が選択されることなく、適切な発進ギヤ段が選択されてスムーズな発進が可能となり、又、高速道路等での高速走行時には、一旦停止して、再び発進する場合に、急加速可能な発進ギヤ段が選択されて、スムーズに発進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る車両の自動変速機の概略図である。
【図２】本発明に係る車両の自動変速機で行う発進ギヤ段選択制御のフローチャートである。
【図３】本発明に係る発進時のギヤ段選択制御に用いるブロック図である。
【図４】本発明に係る発進時のギヤ段選択制御に用いるブロック図である。
【図５】本発明に係る発進時のギヤ段選択制御に用いるメンバシップ関数のグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１    クラッチ
２    トランスミッション
３    エンジン
５    エンジン用ＥＣＵ
６    アクチュエータ
７    エアタンク
１５  ギヤシフトユニット
１６  ＡＭＴ用ＥＣＵ
１７  車速センサ
１８  アクセルペダル
２０  ギヤ位置表示機
２１  車両重量検出装置
２２  車道勾配検出装置
【図１】
2005106164.tif 000007
【図２】
2005106164.tif 000008
【図３】
2005106164.tif 000009
【図４】
2005106164.tif 000010
【図５】
2005106164.tif 000011