JP6840565B2

JP6840565B2 - トランスミッション制御装置、制御方法及びプログラム

Info

Publication number: JP6840565B2
Application number: JP2017030323A
Authority: JP
Inventors: 俊平志村
Original assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Current assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: JP2018135936A

Description

本発明は、トランスミッション制御装置、制御方法及びプログラムに関し、特にトランスミッションのギアを切り換える一方でクラッチを断接するトランスミッション制御装置、制御方法及びプログラムに適用して好適なものである。

従来、トランスミッションの動作を制御するトランスミッション制御装置（TCU：Transmission Control Unit）が知られている。例えば特許文献１には、デュアルクラッチ式のトランスミッションの動作を制御するＴＣＵが開示されている。

具体的には、車両が登坂路を走行している際に減速し、その後再加速した場合にトランスミッション内の複数のギアの全てを未選択状態にして、再加速に見合った変速段のギアに変速するＴＣＵが開示されている。

この特許文献１によれば、変速段を一段ずつ減速側に変速して再加速に見合った変速段のギアまで順に変速する必要がなくなるため、再加速に見合ったギアに素早く変速することができる。よって登坂路で減速した後に再加速した場合の車速の低下或いは車両の後退を抑制することができるとしている。

特開２０１３−２１３５３７号公報

ところでトランスミッションは、複数の変速段に対応する複数のギアを備える。例えば変速段が１速の場合には１速に対応するギアを備え、２速の場合には２速に対応するギアを備える。その他３速、４速、５速、６速及びリバースの各変速段に対応するそれぞれのギアを備えて構成される。

そしてトランスミッションは、変速段に対応するギアを係合させることにより、所望の駆動トルクを出力する。変速段に対応するギアを実際に係合させる場合、まずＴＣＵはギアシフトユニット（GSU：Gear Shift Unit）に対して、例えば１速から２速に変速するように指示する変速要求を出力する。

次いでＧＳＵは、ＴＣＵからの変速要求に応じてＧＳＵ内の複数の切換弁のうちの何れかの切換弁を動作させて、エンジンからの駆動トルクを伝達する経路を切り換える。これによりトランスミッション内の所望のギアが係合することになる。

ここで、ＧＳＵ内の切換弁が何らかの原因により故障した場合、トランスミッションにおいて所望のギアとは異なるギアが係合することが考えられる。

例えば前進段（１速〜６速）に対応する何れかのギアと、後進段（リバース）に対応するギアとを切り換える単一の切換弁に不具合が生じた場合、ドライバの意図とは逆方向に車両が発進するという問題が生じる。また前進段の間を切り換える複数の切換弁に不具合が生じた場合、例えば１速から６速のように急な変速が行われてしまう。このような場合、車両及びドライバの安全性が十分に図れないという課題が生じる。

本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、目標とする変速段に対応するギアとは異なるギアが係合して急な変速が行われるような場合、車両及びドライバの安全性を十分に確保し得るトランスミッション制御装置、制御方法及びプログラムを提案するものである。

かかる課題を解決するために本発明においては、現在の車速（Ｓ１）と、実際のアクセル開度（Ｓ２）と、変速要求（Ｓ３）とに基づいて、トランスミッション（６０）のギアを切り換えることにより、変速処理を制御するトランスミッション制御装置（４０）において、車速（Ｓ１）、アクセル開度（Ｓ２）及び変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段（Ｓ１１）と、該目標変速段（Ｓ１１）に基づいて前記ギアが切り換えられた後の実際の変速段とがそれぞれ前進段と後進段とである場合、或いは、後進段と前進段とである場合に、エンジン（１００）から出力される駆動トルク（Ｎ）を切断するようにした。

本発明によれば、目標とする変速段に対応するギアとは異なるギアが係合して急な変速が行われるような場合、車両及びドライバの安全性を十分に確保することができる。

本実施の形態におけるトランスミッションシステムの全体構成図である。ＧＳＵ及びトランスミッションの内部構成図である。ＴＣＵの機能構成図である。ギア位置異常監視処理のフローチャートである。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお以下に説明する実施の形態は本発明の一実施の形態であり、本発明が以下の実施の形態に限定されるものではない。

（１）全体構成
図１は、本実施の形態におけるトランスミッションシステム１の全体構成を示す。トランスミッションシステム１は、車両の変速に関する制御を実行するシステムであり、例えばドライバのクラッチ操作によらずに自動的にクラッチを接続又は切断するＡＭＴ（Automated Manual Transmission）システムである。

トランスミッションシステム１は、車速センサ１０、アクセル開度センサ２０、チェンジレバーユニット（CLU：Change Lever Unit）３０、トランスミッション制御装置（TCU：Transmission Control Unit）４０、ギアシフトユニット（GSU：Gear Shift Unit）５０、トランスミッション６０、ＧＳＵセンサ７０、クラッチアクチュエータ（CA：Clutch Actuator）８０、クラッチ９０、エンジン１００及び表示器１１０等を備える。

車速センサ１０は、車軸の回転を検知して車速信号を生成し、これを現在の車速（Ｓ１）としてＴＣＵ４０に出力する。アクセル開度センサ２０は、アクセルペダルの踏込み量及び踏込み速度を検知してアクセル開度信号を生成し、これを実際のアクセル開度（Ｓ２）としてＴＣＵ４０に出力する。

ＣＬＵ３０は、ドライバにより操作されるチェンジレバーと、チェンジレバーの位置を検出するセンサとを備える。チェンジレバーの位置は、例えば１速〜６速（前進段）及びリバース（後進段）等がある。ＣＬＵ３０は、センサにより検出されたチェンジレバーの位置信号をドライバからの変速要求（Ｓ３）としてＴＣＵ４０に出力する。

ＴＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ等を備える。ＴＣＵ４０は、ＣＬＵ３０からの変速要求（Ｓ３）を入力すると、この変速要求（Ｓ３）と、現在の車速（Ｓ１）及びアクセル開度（Ｓ２）とに基づいて、目標変速段を算出する。そして算出した目標変速段にギアを切り換えるように指示する信号を生成し、これを切換要求（Ｓ５）としてＧＳＵ５０に出力する。

ＧＳＵ５０は、液圧式のギアシフトユニットであり、複数の電磁式の切換弁、シフトシリンダ及びストライカ等を備える。なおＧＳＵ５０は、ここでは液圧式のギアシフトユニットであるものとして説明するが必ずしもこれに限らず、例えば空圧式やモータ式のギアシフトユニットであってもよい。

ＧＳＵ５０は、ＴＣＵ４０からの切換要求（Ｓ５）を入力すると、複数の切換弁のうち、切換要求（Ｓ５）を入力した切換弁を動作させる。

切換弁が動作すると、切換弁に通じるシフトシリンダに対して作動液の供給又は排出が行われる。これに伴いシフトシリンダ内のピストンが所定距離だけ軸方向に移動し、ピストンに取り付けられているストライカも同方向に移動する（セレクト動作）。

ストライカは軸方向に移動した後、所定距離だけ回転動作する（シフト動作）。これによりストライカの位置に応じた変速段のギアが係合し、トランスミッション６０内で変速処理が実行される。その結果、ドライバからの変速要求（Ｓ３）に応じた所望の駆動トルクがトランスミッション６０から出力されることになる。

なお本実施の形態は、ドライバからの変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段とは異なる変速段による駆動トルクがトランスミッション６０から出力されることになる場合、クラッチ９０を切断しようとするものである。

例えば変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段とは逆方向の変速段による駆動トルクがトランスミッション６０から出力されることになる場合、或いは、目標変速段とは同方向であるが一定以上離れた変速段による駆動トルクがトランスミッション６０から出力されることになる場合、クラッチ９０を切断しようとするものである。

トランスミッション６０は、例えばＡＭＴであり、１速〜６速及びリバースの各変速段に対応する複数のギアを備える。ＴＣＵ４０の制御によりＧＳＵ５０のセレクト動作及びシフト動作が実行され、またクラッチ９０の接続又は切断が自動的に実行されることにより、所望の変速段のギアを係合させて、エンジン１００からの駆動トルクを出力する。

ＧＳＵセンサ７０は、ＧＳＵ５０のストライカの位置を常時監視するセンサである。すなわちＧＳＵセンサ７０は、トランスミッション６０により係合されている実際のギアを監視するものであり、実際の変速段を監視する。ＧＳＵセンサ７０は、ＧＳＵ５０が切換弁を動作させたことに伴い移動するストライカの位置を検出し、位置信号（Ｓ４）をＴＣＵ４０に出力する。

なおＴＣＵ４０は、位置信号（Ｓ４）により示される現在の変速段と、車速（Ｓ１）、アクセル開度（Ｓ２）及び変速要求（Ｓ３）とに基づいて、更なる切換要求（Ｓ５）をＧＳＵ５０に出力し、ＧＳＵ５０の何れかの切換弁を動作させる。これにより車両の走行状態に適した変速段に自動的に制御することができる。またＴＣＵ４０は、クラッチ９０の接続又は切断を指示する信号として断接要求（Ｓ６）をＣＡ８０に出力する。

ＣＡ８０は、液圧又は空気圧等の流体圧により動作するピストンを備える。ＣＡ８０は、ＴＣＵ４０からの断接要求（Ｓ６）を入力すると、この断接要求（Ｓ６）に基づいて、ピストンを動作させてクラッチ９０を機械的に切断及び接続する。

クラッチ９０は、例えばインナクラッチ及びアウタクラッチの２つのクラッチを備えるデュアルクラッチである。クラッチ９０は、ＣＡ８０の駆動動作によりこれら２つのクラッチを交互に切断及び接続することによりエンジン１００からの駆動トルクをトランスミッション６０にスムーズに伝達する。

エンジン１００は、例えば燃料をシリンダ内で燃焼させることにより駆動トルクを発生させる内燃機関である。なお燃料は、駆動トルクを発生させることができればガソリンであってもディーゼルであってもよく、ここでは特に限定しない。

表示器１１０は、文字又は画像を表示するディスプレイを備える。表示器１１０は、ＴＣＵ４０からの表示指示（Ｓ７）を入力すると、この表示指示（Ｓ７）に基づいて現在の変速段を表示する。また本実施の形態においては、ＴＣＵ４０により算出される目標変速段と、この目標変速段により切り換えられた後の実際の変速段とが一致しない場合、ＴＣＵ４０からの表示指示（Ｓ７）に基づいて、ギア位置異常である旨の警告を表示する。

（２）ＧＳＵ及びトランスミッションの内部構成
図２は、ＧＳＵ５０及びトランスミッション６０の内部構成を示す。ＧＳＵ５０は、複数の電磁式の切換弁５０１、シフトシリンダ５０２及びストライカ５０３を備える。以下ＴＣＵ４０からの切換要求（Ｓ５）を切換弁５０１のうちの第１の切換弁５０１１が入力した場合について説明する。

第１の切換弁５０１１は、前進段と後進段とを切り換える切換弁である。ＴＣＵ４０から切換要求（Ｓ５）を入力すると、図示しないポンプの動作によりリザーバタンクから吸い上げられた作動液をシフトシリンダ５０２に供給する。また逆にシフトシリンダ５０２から作動液を吸い上げてリザーバタンクに排出する。

具体的に第１の切換弁５０１１は、ＴＣＵ４０から後進段への切換要求（Ｓ５）を入力すると、シフトシリンダ５０２において液密に区画されている第１の液圧室５０２１に対して作動液を供給し、第２の液圧室５０２２から作動液を排出するように作動液の供給及び排出を切り換える。これによりストライカ５０３が右方向に移動する。

これに対し第１の切換弁５０１１は、ＴＣＵ４０から前進段への切換要求（Ｓ５）を入力すると、シフトシリンダ５０２において液密に区画されている第２の液圧室５０２２に対して作動液を供給し、第１の液圧室５０２１から作動液を排出するように作動液の供給及び排出を切り換える。これによりストライカ５０３が左方向に移動する。

ストライカ５０３の位置はＧＳＵセンサ７０により常時監視されており、ストライカ５０３が右方向又は左方向に移動すると、移動した位置がＧＳＵセンサ７０により検出されて、位置信号（Ｓ４）がＴＣＵ４０に出力される。ＴＣＵ４０は、この位置信号（Ｓ４）に基づいて、実際の変速段を判断することができる。

例えばストライカ５０３が左方向に移動すると、エンジン１００から出力された駆動トルクＮは前進段ギア６０１に伝達される。この場合、差動装置を介して駆動トルクＮが車輪に伝達され、車両が前進する。これに対しストライカ５０３が右方向に移動すると、エンジン１００からの駆動トルクＮは後進段ギア６０２に伝達されて、車両は後進する。

第１の切換弁５０１１は上記の通り、前進段と後進段とを切り換える単一の切換弁である。よってこの第１の切換弁５０１１が何らかの原因により故障すると、切換要求（Ｓ５）により切り換えるべき変速段が逆方向の変速段に切り換えられる不具合が生じる場合がある。

また第２の切換弁５０１２及び第３の切換弁５０１３は、例えば１速〜６速の前進段のうちの異なる変速段を切り換える切換弁である。よってこれら第２の切換弁５０１２及び第３の切換弁５０１３が何らかの原因により故障した場合、切換要求（Ｓ５）によって切り換えるべき変速段が一定以上離れた変速段に切り換えられるという不具合が生じ得る。

本実施の形態では、このように切換弁５０１１〜５０１３の不具合により、ドライバが意図した方向とは逆方向に変速段が切り換わる場合、或いは、現在の変速段から一定以上離れた変速段に切り換わってしまう場合に車両及びドライバの安全性を十分に確保しようとするものである。

（３）ＴＣＵの機能構成
図３は、ＴＣＵ４０の機能構成を示す。ＴＣＵ４０は、目標変速段決定部４１、ＧＳＵ駆動部４２、ギア位置異常監視部４３、表示器駆動部４４及びクラッチ駆動部４５等を備える。なおこれらの各部４１〜４５は、ハードウェア資源又はソフトウェア資源の何れによって実現されていてもよい。

目標変速段決定部４１は、車速センサ１０からの現在の車速（Ｓ１）、アクセル開度センサ２０からのアクセル開度（Ｓ２）及びＣＬＵ３０からの変速要求（Ｓ３）を入力し、これらに基づいて目標変速段（Ｓ１１）を算出する。そしてこの目標変速段（Ｓ１１）をＧＳＵ駆動部４２及びギア位置異常監視部４３に出力する。

ＧＳＵ駆動部４２は、目標変速段決定部４１からの目標変速段（Ｓ１１）と、ＧＳＵセンサ７０からの位置信号（Ｓ４）により示される現在の変速段とを入力し、目標変速段（Ｓ１１）と、現在の変速段との差分に基づいて、ＧＳＵ５０の駆動量を算出する。

そしてＧＳＵ駆動部４２は、この算出した駆動量に基づいて切換要求（Ｓ５）を生成し、これをＧＳＵ５０に出力する。ＧＳＵ５０は、切換要求（Ｓ５）を入力すると、上述したように切換弁５０１を動作させてストライカ５０３を移動又は回転させる。これによりトランスミッション６０内の所望のギアが係合する。

ギア位置異常監視部４３は、目標変速段決定部４１からの目標変速段（Ｓ１１）と、この目標変速段（Ｓ１１）に基づいてギアが切り換えられた後の位置信号（Ｓ４）、すなわち変速断が切り換えられた後の実際の変速段とに基づいて、ギア位置の異常の有無を監視する。

ギア位置異常監視部４３は、目標変速段（Ｓ１１）と、変速段が切り換えられた後の実際の変速段とが一致しない場合、ギア位置異常信号（Ｓ１２）を生成して表示器駆動部４４に出力する。またこの場合、ギア位置異常監視部４３は、クラッチ切断要求（Ｓ１３）を生成してクラッチ駆動部４５に出力する。

表示器駆動部４４は、ＧＳＵセンサ７０からの位置信号（Ｓ４）を入力すると、現在の変速段を表示する表示指示（Ｓ７）を生成し、これを表示器１１０に出力する。また表示器駆動部４４は、ギア位置異常監視部４３からのギア位置異常信号（Ｓ１２）を入力すると、ギアの位置が異常である旨を警告する表示指示（Ｓ７）を生成し、これを表示器１１０に出力する。

クラッチ駆動部４５は、ギア位置異常監視部４３からのクラッチ切断要求（Ｓ１３）を入力すると、クラッチ９０を切断することを要求する断接要求（Ｓ６）を生成し、これをＣＡ８０に出力する。

（４）フローチャート
図４は、本実施の形態におけるギア位置異常監視処理のフローチャートを示す。このギア位置異常監視処理は、ギア位置異常監視部４３により、或いは、ギア位置異常監視部４３とＣＰＵとの協働により実行される。説明の便宜上、処理主体をＴＣＵ４０として説明する。

ＴＣＵ４０は、目標変速段と、この目標変速段により切り換えられた後の実際の変速段とを比較して、一致しているか否かを判断する（ＳＰ１）。なお目標変速段は、現在の車速、アクセル開度及び変速要求に基づいて算出される（図３参照）。また実際の変速段は、ＧＳＵセンサ７０からの位置信号に基づいて取得される（図３参照）。

ＴＣＵ４０は、この判断で肯定結果を得ると（ＳＰ１：Ｙ）、本処理を終了する。これに対し否定結果を得ると（ＳＰ１：Ｎ）、ＴＣＵ４０はクラッチ断を実行して（ＳＰ２）、本処理を終了する。クラッチ断に際してＴＣＵ４０は、クラッチ切断要求を生成してこれをＣＡ８０に出力する（図３参照）。

（５）本実施の形態による効果
以上のように本実施の形態によれば、現在の車速（Ｓ１）、アクセル開度（Ｓ２）及び変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段（Ｓ１１）と、この目標変速段（Ｓ１１）によりギアが切り換えられた後の実際の変速段とを比較して、一致しない場合にはクラッチ９０を切断するようにしたので、ドライバの意図しない急な変速が行われることを防止し、車両及びドライバの安全性を十分に確保することができる。

特に本実施の形態によれば、目標変速段（Ｓ１１）が前進段であって、この目標変速段（Ｓ１１）によりギアが切り換えられた後の実際の変速段が前進段である場合、かつ、両変速段が異なる場合（例えば１速と６速とで異なる場合）、クラッチ９０を切断するようにして、急な変速を防止し、車両及びドライバの安全性を十分に確保することができる。

１トランスミッションシステム
１０車速センサ
２０アクセル開度センサ
３０ＣＬＵ（チェンジレバーユニット）
４０ＴＣＵ（トランスミッションコントローラ）
５０ＧＳＵ（ギアシフトユニット）
６０トランスミッション
７０ＧＳＵセンサ
８０ＣＡ（クラッチアクチュエータ）
９０クラッチ
１００エンジン
１１０表示器

Claims

現在の車速（Ｓ１）と、実際のアクセル開度（Ｓ２）と、変速要求（Ｓ３）とに基づいて、トランスミッション（６０）のギアを切り換えることにより、変速処理を制御するトランスミッション制御装置（４０）において、
前記車速（Ｓ１）、前記アクセル開度（Ｓ２）及び前記変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段（Ｓ１１）と、該目標変速段（Ｓ１１）に基づいて前記ギアが切り換えられた後の実際の変速段とがそれぞれ前進段と後進段とである場合、或いは、後進段と前進段とである場合に、エンジン（１００）から出力される駆動トルク（Ｎ）を切断するように制御する
ことを特徴とするトランスミッション制御装置。
前記目標変速段（Ｓ１１）と、該目標変速段（Ｓ１１）に基づいて前記ギアが切り換えられた後の実際の変速段とがともに前進段であって、かつ、変速段が一致しない場合、前記エンジン（１００）から出力される駆動トルク（Ｎ）を切断するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション制御装置。
前記トランスミッション制御装置（４０）は、
クラッチアクチュエータ（８０）を動作させてクラッチ（９０）を切断することにより、前記エンジン（１００）から出力される駆動トルク（Ｎ）を切断するように制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスミッション制御装置。
現在の車速（Ｓ１）と、実際のアクセル開度（Ｓ２）と、変速要求（Ｓ３）とに基づいて、トランスミッション（６０）のギアを切り換えることにより、変速処理を制御するトランスミッション制御装置（４０）の制御方法において、
前記トランスミッション制御装置（４０）が、
前記車速（Ｓ１）、前記アクセル開度（Ｓ２）及び前記変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段（Ｓ１１）と、該目標変速段（Ｓ１１）に基づいて前記ギアが切り換えられた後の実際の変速段とを比較する第１のステップと、
比較した結果、前記目標変速段（Ｓ１１）と、前記実際の変速段とがそれぞれ前進段と後進段とである場合、或いは、後進段と前進段とである場合に、エンジン（１００）から出力される駆動トルク（Ｎ）を切断するように制御する第２のステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
現在の車速（Ｓ１）と、実際のアクセル開度（Ｓ２）と、変速要求（Ｓ３）とに基づいて、トランスミッション（６０）のギアを切り換えることにより、変速処理を制御するトランスミッション制御装置（４０）のコンピュータに、
前記車速（Ｓ１）、前記アクセル開度（Ｓ２）及び前記変速要求（Ｓ３）に基づいて算出される目標変速段（Ｓ１１）と、該目標変速段（Ｓ１１）に基づいて前記ギアが切り換えられた後の実際の変速段とを比較する機能と、
比較した結果、前記目標変速段（Ｓ１１）と、前記実際の変速段とがそれぞれ前進段と後進段とである場合、或いは、後進段と前進段とである場合に、エンジン（１００）から出力される駆動トルク（Ｎ）を切断するように制御する機能と
を実現させることを特徴とするプログラム。