JPH0988653A - 変速ショック軽減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジン１１の燃焼状態を変化さ
せることなく自動変速機１２の入力回転を一時的にトル
クダウンして、変速ショックを有効に低減できる変速シ
ョック軽減装置を提供する。 【解決手段】 ディーゼルエンジン１１に併設された補
助ブレーキ装置である排気ブレーキ２３を作動させて変
速中の自動変速機１２の入力回転をトルクダウンさせ
る。タービンセンサ２８と車速センサ２０の出力からギ
ヤ比Ｇを求めて変速開始時期と変速完了時期を判断す
る。変速開始時期と変速完了時期まで、１速−２速、２
速−３速と言った変速形態とスロットル開度ＴＶＯに対
応させた作動量ＢＤが排気ブレーキ２３に設定される。
ディーゼルエンジン１１の出力から排気ブレーキ２３の
抵抗に相当するトルクを差し引いたトルクが自動変速機
１２に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン側から自
動変速機に入力されるトルクを変速中に一時的に低下さ
せることによって、自動変速機の変速動作に伴う車体の
変速ショックを軽減させる変速ショック軽減装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】排気タービンを搭載した自動車、搭載物
を含めた車両総重量が大きいトラック車両、高速道路の
使用頻度が高い大型バス等では、エンジンブレーキの効
果が不足しがちでサービスブレーキの消耗が大きいか
ら、排気ブレーキ装置やリターダ装置が装備される。サ
ービスブレーキは、ブレーキペダルの踏み込み量に応じ
た圧力で車輪の回転を摩擦拘束する。エンジンブレーキ
は、アクセルペダルの踏み込み量を減少させた際に、エ
ンジンの圧縮抵抗を利用して車輪側からエンジンに伝達
される駆動力を相殺する。これらに対して、排気ブレー
キ装置やリターダ装置では、マイコン回路等で制御して
半自動的に作動させることにより、自動車の運転状態に
応じて制動力を変化させることも可能である。

【０００３】リターダ装置は、自動車の駆動力伝達系の
回転に負荷をかけてエネルギーを奪い取る装置であっ
て、永久磁石や電磁石を用いて電磁気的な制動力を発生
させる渦電流式と、オイルポンプで循環されるオイルの
流路抵抗を変化させて制動力を発生させる流体式が実用
化されている。

【０００４】排気ブレーキ装置は、エンジンの排気経路
に設けた弁体と、この弁体の駆動機構とで構成される。
排気経路の流路面積を弁体で遮断する（絞り込む）こと
によって大きな回転抵抗を形成してエンジンブレーキ効
果を増大させる。特開平２−２５８４６２号公報には、
弁体の開度を中間値に調整して制動力のレベルを連続的
に変更可能とした排気ブレーキ装置が示される。しか
し、通常の排気ブレーキ装置では、細かく制動力を加減
したり、一定の制動力を維持させることはせず、専ら作
動／非作動（ＯＮ／ＯＦＦ）の２ポジションで利用され
ている。

【０００５】ところで、変速動作の開始から完了までの
期間、自動変速機に入力されるエンジン出力を一時的に
低下させることにより、自動変速機の変速動作に伴う車
体の変速ショックを軽減する技術が特開昭６４−４５４
４号公報や特開平５−３１２０５９号公報に示されてい
る。

【０００６】特開昭６４−４５４４号公報では、自動変
速機の変速機構の入力軸の回転速度（トルクコンバータ
ーのタービン軸による）と変速機構の出力軸の回転速度
（車速センサによる）を検知して、エンジン出力を低下
させ始める時期とエンジン出力を元に戻す時期を正確に
求めている。変速機構の入出力軸の回転速度から算出し
たギヤ比の変化点を見出だすことにより、変速機構のク
ラッチやブレーキの掛け変えに伴う過渡的な変速ショッ
クの発生時期と完了時期を正確に推定し、エンジン出力
を低下／復元させるタイミングの誤りによる不必要なシ
ョックの発生を回避している。

【０００７】一方、特開平５−３１２０５９号公報に示
される変速ショック軽減装置は、自動変速機に入力され
る回転のトルクレベルを変化させるために、エンジンの
燃料噴射時間、エンジンの点火時期、エンジンの吸入空
気量、エンジンに併設されたコンプレッサやターボチャ
ージャーの負荷量のうちの１つを変化させるものであっ
て、燃料がレギュラーガソリンの場合とプレミアムガソ
リンの場合とでエンジン出力の一時的な低下量を異なら
せることにより、燃料が異なっても同じように変速ショ
ックを有効に軽減させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】自動変速機に連結され
たエンジンがディーゼルエンジンの場合、エンジンの出
力を一時的に低下させる制御がガソリンエンジンの場合
に比較して困難であるという問題がある。ディーゼルエ
ンジンでは、燃料噴射量や点火時期や吸入空気量を変化
させた場合に、ガソリンエンジンのような素早い応答と
再現性のある大きなトルクの調整幅が得られない。ま
た、エンストが起こり易くなったり、シリンダー内の燃
焼状態が変化して窒素酸化物や排気微粒子の排出量が増
大する可能性がある。

【０００９】また、変速ショックは、車体重量や車速や
路面の傾斜等の走行状態によって変化するから、走行状
態に応じて細かくトルクダウン量を定めたり、変速の開
始から終了までの１秒以内の時間の中でトルクダウン量
を変化させることが考えられる。この場合、ガソリンエ
ンジンの場合であっても、トルクダウンの応答性や再現
性が不足することになる。何故なら、エンジンシリンダ
ー内の燃焼状態は様々な条件の微妙なバランスの上に成
り立っているから、エンジンでトルクダウン量をきめ細
かく制御することには限界があり、熱的（温度的）な安
定性を損なわせてトルクダウン量が大きく変動する可能
性がある。従って、場合によって変速ショックが大きく
現れたり、トルクダウン自体が不愉快なショックとなる
場合もある。

【００１０】本発明は、エンジンの運転状態を変化させ
ることなく自動変速機の入力回転を一時的にトルクダウ
ンして、変速ショックを有効に低減できる変速ショック
軽減装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、自動
変速機の入力トルクを変更する入力トルク変更手段と、
自動変速機における変速の開始を検知する変速検知手段
と、前記変速検知手段により前記変速の開始が検知され
たら、前記入力トルク変更手段を作動させて変速中に前
記入力トルクを低下させるトルクダウン制御手段とを有
する変速ショック軽減装置において、前記入力トルク変
更手段を、エンジンに併設されて車体に補助的な制動力
を作用させる排気ブレーキまたはリターダ装置としたも
のである。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の構成におけ
る入力トルク変更手段を排気ブレーキとし、前記トルク
ダウン制御手段は、スロットル開度に応じて前記排気ブ
レーキの作動量を決定する排気ブレーキ作動量決定手段
を含むものである。

【００１３】

【作用】請求項１の変速ショック軽減装置では、排気ブ
レーキやリターダ装置に発生させた制動力のトルクをエ
ンジンの出力トルクから差し引いたトルクが自動変速機
に入力される。エンジンに併設されたこれらの補助ブレ
ーキ装置を利用してトルクダウンさせるから、エンジン
自体の運転状態を変化させる必要がない。排気ブレーキ
やリターダ装置は、本来の補助的な制動力を出力させる
場合と同様の操作を通じて、エンジンの運転状態を変化
させる場合に比較して、はるかに再現性と応答性に優れ
た幅広いトルクダウン量を実現できる。

【００１４】請求項２の変速ショック軽減装置では、排
気ブレーキが、通常のＯＮ／ＯＦＦ２ポジションに加え
て中間段階の作動量も設定可能に構成されている。排気
ブレーキによる大きな制動力の範囲がトルクダウンの範
囲として利用される。補助ブレーキ装置としての排気ブ
レーキは、アクセルペダルの踏み込みが解放されてスロ
ットル開度が低下した状態でのみ作動されるが、トルク
ダウンを実行させる場合には、アクセルペダルが踏み込
まれてスロットル開度がそれなりに高い状態でも作動さ
れる。スロットル開度が高いとエンジンの出力トルクが
高いから自動変速機を通じた変速ショックも大きくな
る。そこで、スロットル開度が低い場合よりも大きなト
ルクダウン量となるように排気ブレーキの作動量が設定
される。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照して実施例の補
助ブレーキ装置を説明する。図１は補助ブレーキ装置の
構成の説明図、図２は排気ブレーキによるトルクダウン
のタイムチャート、図３はトルクダウン制御のフローチ
ャートである。

【００１６】図１に示されるように、ディーゼルエンジ
ン１１には、補助ブレーキ装置として排気ブレーキ２３
とリターダ装置１３が併設されている。渦電流式のリタ
ーダ装置１３は、補助ブレーキ制御装置３２から供給さ
れる電流レベルに応じた制動力をディーゼルエンジン１
１の出力軸に出力する。ディーゼルエンジン１１の出力
トルクからリターダ装置１３の制動トルクを差し引いた
トルクが自動変速機１２に入力される。

【００１７】ディーゼルエンジン１１の排気経路に配置
された排気ブレーキ２３は、エアシリンダ２４によって
駆動され、排気経路の流路面積を絞り込んでディーゼル
エンジン１１の排気圧力を高めることにより、排気行程
におけるディーゼルエンジン１１の回転抵抗を増大させ
る。ディーゼルエンジン１１の出力トルクからこの回転
抵抗に相当するトルクを差し引いたトルクが自動変速機
１２に入力される。

【００１８】補助ブレーキ制御装置３２が電磁弁２５を
ＯＮさせると、エアタンク２６からエアシリンダ２４へ
圧縮空気が供給されて排気ブレーキ２３が作動する。エ
アシリンダ２４には、ピストンの押し出し量を複数段階
に設定可能とした図示しないストローク調整機構が付設
されている。補助ブレーキ制御装置３２は、このストロ
ーク調整機構を制御して、排気ブレーキ２３を作動させ
た際の排気経路の流路面積を複数段階に調整可能であ
る。補助ブレーキ制御装置３２が電磁弁２５をＯＦＦさ
せると、エアシリンダ２４の圧縮空気が排出されて排気
経路の流路面積が開放状態となる。

【００１９】ディーゼルエンジン１１の出力回転は、自
動変速機１２で変速されてプロペラ軸１６からディファ
レンシャル機構１４を介して後輪１５へと伝達される。
ディーゼルエンジン１１の出力は、運転者がアクセルペ
ダル１７を踏み込んで加減するスロットルバルブ１８の
スロットル開度ＴＶＯに応じて変化する。スロットルバ
ルブ１８に設けられたスロットルセンサ２２は、スロッ
トル開度ＴＶＯに応じたアナログ電圧信号を出力する。

【００２０】自動変速機１２に設けた車速センサ２０
は、車速に応じた周波数の電圧信号を出力する。タービ
ンセンサ２８は、自動変速機１２のトルクコンバーター
の出力軸の回転速度に応じた周波数の電圧信号を出力す
る。インヒビタスイッチ２１は、運転者がセレクトレバ
ー１９を操作して設定した変速モードに対応したコード
信号を出力する。変速モードは、通常走行で選択される
Ｄレンジ、エンジンブレーキや急加速が必要な際に選択
される２速レンジと１速度レンジ、中立のＮレンジとＰ
レンジ、後退する際に選択されるＲレンジである。

【００２１】自動変速機コントロールユニット３１は、
スロットルセンサ２２の出力に基づいてスロットル開度
ＴＶＯ、車速センサ２０の出力に基づいて車速ＶＳＰと
出力回転数ＮＳ、タービンセンサ２８の出力に基づいて
タービン回転数ＮＴをそれぞれ演算する。自動変速機コ
ントロールユニット３１は、インヒビタスイッチ２１を
通じて設定された変速モードを識別して変速マップを選
択し、刻々のスロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰを変速
マップに照合して変速時期を判断し、自動変速機１２の
電磁弁ＳＶを作動させて自動変速機１２に必要な変速段
を設定する。自動変速機コントロールユニット３１は、
タービン回転数ＮＴと出力回転数ＮＳから刻々のギヤ比
Ｇを計算し、ギヤ比Ｇの変化から変速開始時期と変速終
了時期を識別する。そして、変速開始から変速終了まで
の１秒程の時間の中で、自動変速機１２の油圧レベルを
段階的に調整して、変速に伴うクラッチやブレーキの掛
け変えを円滑に実行させる。

【００２２】補助ブレーキ制御装置３２は、自動変速機
コントロールユニット３１を通じて刻々のスロットル開
度ＴＶＯ、車速ＶＳＰ、ギヤ比Ｇ、自動変速機１２に対
する出力状態を含む各種情報を得る。補助ブレーキ制御
装置３２は、車室内に設けられた補助ブレーキスイッチ
２７がＯＮされた状態で運転者がアクセルペダル１７の
踏み込みを解放すると、排気ブレーキ装置２３とリター
ダ装置１３を作動させて、ディーゼルエンジン１１自体
のエンジンブレーキ効果に追加される制動力を発生させ
て、車体に大きな減速力を作用させる。

【００２３】補助ブレーキ制御装置３２は、自動変速機
１２の変速動作中に補助ブレーキスイッチ２７のＯＮ／
ＯＦＦとは無関係に排気ブレーキ２３を作動させて、変
速動作に伴う車体の変速ショックを軽減する。補助ブレ
ーキ制御装置３２は、自動変速機１２で変速の判断がな
されると、１速−２速、２速−３速と言った変速形態の
区別とスロットル開度ＴＶＯのレベルとに対応させたト
ルクダウン量ＱＤを決定する、また、トルクダウン量Ｑ
Ｄに対応する排気ブレーキ２３の作動量ＢＤを求める。
補助ブレーキ制御装置３２は、自動変速機コントロール
ユニット３１が変速開始時期を検知すると同時に排気ブ
レーキ２３を作動量ＢＤまで作動させ、自動変速機コン
トロールユニット３１が変速終了時期を検知すると同時
に排気ブレーキ２３の作動を解除させる。

【００２４】自動変速機コントロールユニット３１が２
速の状態に自動変速機１２の電磁弁ＳＶを作動させた後
も、図２に示されるように、自動変速機１２の内部でク
ラッチやブレーキの掛け替えが実際に開始されるまで、
自動変速機１２のギヤ比Ｇは１速の状態のままである。
そして、クラッチやブレーキの掛け替えが実際に開始さ
れるとクラッチやブレーキのすべり過程を通じて次第に
ギヤ比Ｇが低下し、２速の状態に締結完了した時点で２
速のギヤ比Ｇとなる。このとき、変速ショックＦはギヤ
比Ｇの変化に伴って車体に作用する加速度であるから、
トルクダウンを実行しなければ、ギヤ比Ｇの変化する過
程で破線ＦＮで示すように現れる。そこで、実施例で
は、自動変速機コントロールユニット３１がギヤ比Ｇの
変化から検知した変速開始から変速終了までの間、排気
ブレーキ２３を作動量ＢＤだけ作動させて、エンジン１
１から自動変速機１２に入力されるトルクＱをトルクダ
ウン量ＱＤだけ低下させることによって、変速ショック
Ｆを実線ＦＢのレベルにまで低下させている。

【００２５】図３を参照して補助ブレーキ制御装置３２
における変速時のトルクダウン制御を説明する。ステッ
プ１１２では、自動変速機コントロールユニット３１か
らトルクダウン要求がなされているか否かが識別され
る。自動変速機コントロールユニット３１は、変速の必
要を判断すると、変速形態、車速ＶＳＰのレベルや変動
状態、貨物搭載量等からトルクダウンの要否を判断し
て、必要と判断した場合にトルクダウン要求を出力す
る。トルクダウン要求が有る場合にはステップ１１３へ
進み、トルクダウン要求が無い場合には以下の処理がバ
イパスされる。

【００２６】ステップ１１３では、自動変速機コントロ
ールユニット３１から変速形態とスロットル開度ＴＶＯ
を読み込み、ステップ１１４では、変速形態とスロット
ル開度ＴＶＯに応じたトルクダウン量ＱＤが決定され
る。変速は、スロットル開度ＴＶＯと車速ＶＳＰが１対
１に対応する変速線上で行われるから、トルクダウン量
ＱＤは、車速ＶＳＰに応じて設定されることにもなる。

【００２７】ステップ１１５では、自動変速機コントロ
ールユニット３１が変速中か否かを識別する。図２に破
線で示したように、ギヤ比Ｇから見た変速開始から変速
終了までの期間に該当するか否かが識別され、該当して
いればステップ１１７へ進んで排気ブレーキ２３を作動
させ、該当していなければステップ１１６ヘ進む。ステ
ップ１１６では、変速終了か否かが識別され、変速終了
の場合には排気ブレーキ２３の作動が解除される。

【００２８】実施例の補助ブレーキ装置によれば、排気
ブレーキ２３を作動させて変速時のトルクダウンを実行
するから、トルクダウンを行わない場合に比較して、変
速時間を短く設定しても車体の変速ショックが有効に軽
減される。変速時間を短く完了すれば、円滑できびきび
とした運転感覚が確保され、自動変速機１２のクラッチ
やブレーキの寿命も伸びる。また、燃料供給量や噴射時
期等を変化させず、シリンダーや給気の温度条件を一定
に保持してディーゼルエンジン１１の運転状態を終始最
良の状態に維持できるから、ディーゼルエンジン１１の
エンストや乱調を引き起こしたり、燃費や排気ガスの状
態を悪化させる心配が無い。また、自動変速機１２のギ
ヤ比Ｇの変化から変速開始／変速完了を正確に判断する
から、排気ブレーキ２３の作動／作動解除が実際の変速
期間とずれることによる不必要なショックが発生しな
い。

【００２９】また、変速時のトルクダウンに関連付けて
ディーゼルエンジン１１を制御する必要が無く、既存の
補助ブレーキ装置の構成をそのまま利用してトルクダウ
ンを実現するから以下の利点がある。 （１）ディーゼルエンジン１１にトルクダウンのための
新たな機器を搭載する必要が無い。 （２）ディーゼルエンジン１１のコントローラと自動変
速コントロールユニット３１の間にトルクダウン制御の
ための配線を設ける必要が無い。 （３）排気ブレーキ２３はディーゼルエンジン１１の出
力回転に対する大きな抵抗力を発生できるから、高いス
ロットル開度ＴＶＯや空荷や短い変速時間に対応する大
きな変速ショックでも相殺可能である。

【００３０】実施例では、自動変速機コントロールユニ
ット３１から独立させた補助ブレーキ制御装置３２を使
用したが、補助ブレーキ制御装置３２の機能を自動変速
機コントロールユニット３１に含めて実行させてもよ
い。この場合は、自動変速機コントロールユニット３１
と補助ブレーキ制御装置３２の間の配線や通信は不要と
なり、情報交換が不要となる分、処理プログラムも簡単
化される。また、排気ブレーキ２３の代わりにリターダ
装置１３から制動力を出力させて変速時のトルクダウン
を実現させてもよい。リターダ装置１３は、排気ブレー
キ２３よりも高い応答性と再現性で制動力を設定可能で
あるから、変速中の各段階できめ細かくトルクダウン量
を変化させたり、過去のトルクダウン量と実測した変速
ショックのデータで次回のトルクダウンパターンを修正
させる学習制御を実行することも可能となる。また、ギ
ヤ比Ｇによらず、エンジン回転数ＮＥの変化等から変速
開始／変速完了の時期を識別してもよく、特開平５−３
１２０５９号公報に示されるように、燃料の種類に応じ
て排気ブレーキ２３の作動量ＢＤを異ならせてもよい。

【００３１】なお、実施例では、排気ブレーキ２３が発
明の入力トルク変更手段、ステップ１１３、１１４が発
明のトルクダウン量決定手段、ステップ１１５が発明の
変速検知手段、ステップ１１７がトルクダウン制御手段
にそれぞれ相当する。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の変速ショック軽減装置によれ
ば、補助ブレーキ装置の制動力によって自動変速機の入
力回転をトルクダウンさせるから、エンジンの運転状態
を変化させることなく、また、新たなトルクダウン専用
の装置を設けることなく、トルクダウンを実現して変速
ショックを有効に軽減できる。エンジンの運転状態を変
化させないで済むから、エンジンのエンストや乱調を引
き起こすことが無く、排気ガスの状態や燃費に悪影響を
及ぼすことも無い。排気ブレーキやリターダ装置は、微
妙な変数が複雑に交錯したバランスの上に成り立つエン
ジンの燃焼状態を変化させる制御に比較すれば、トルク
ダウン量の再現性や制御性や応答性に優れるから、トル
クダウン制御による変速ショックの軽減が現実的とな
り、実用的かつ有効に実現できる。

【００３３】請求項２の変速ショック軽減装置によれ
ば、排気ブレーキによる大きな抵抗力の範囲でトルクダ
ウンを実行できるから、変速時間を短く設定した場合の
大きな変速ショックでも相殺できる。また、リターダ装
置に比較して、軽量小型な装置とわずかなう消費電力で
大きなトルクダウンが得られ、トルクダウン量を制御す
るための制御装置も簡単で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】補助ブレーキ装置の構成の説明図である。

【図２】排気ブレーキによるトルクダウンのタイムチャ
ートである。

【図３】排気ブレーキによるトルクダウン制御のフロー
チャートである。

【符号の説明】

１１ ディーゼルエンジン １２ 自動変速機 １３ リターダ装置 １４ ディファレンシャル機構 １５ 後輪 １６ プロペラ軸 １７ アクセルペダル １８ スロットルバルブ １９ セレクトレバー ２０ 車速センサ ２１ インヒビタスイッチ ２２ スロットルセンサ ２３ 排気ブレーキ ２４ シリンダー ２５、ＳＶ 電磁弁 ２６ エアタンク ２７ 補助ブレーキスイッチ ２８ タービンセンサ ３１ 自動変速機コントロールユニット ３２ 補助ブレーキ制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動変速機の入力トルクを変更する入力
   トルク変更手段と、 自動変速機における変速の開始を検知する変速検知手段
   と、 前記変速検知手段により前記変速の開始が検知された
   ら、前記入力トルク変更手段を作動させて変速中に前記
   入力トルクを低下させるトルクダウン制御手段とを有す
   る変速ショック軽減装置において、 前記入力トルク変更手段は、エンジンに併設されて車体
   に補助的な制動力を作用させる排気ブレーキまたはリタ
   ーダ装置であることを特徴とする変速ショック軽減装
   置。
2. 【請求項２】 前記入力トルク変更手段を排気ブレーキ
   とし、 前記トルクダウン制御手段は、スロットル開度に応じて
   前記排気ブレーキの作動量を決定する排気ブレーキ作動
   量決定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の変速
   ショック軽減装置。