JP3710265B2

JP3710265B2 - 車両の発進ショック低減装置

Info

Publication number: JP3710265B2
Application number: JP21868897A
Authority: JP
Inventors: 順梶並; 勲岡本
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: JPH1162652A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両の発進ショック低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックなど大型車両に適用される自動変速装置として従来から、機械的なクラッチと歯車式のトランスミッションを用い、運転室の人為操作に基づく変速要求や、車両の走行状態に基づく変速要求が発生すると、その要求位置への変速操作を行うよう、エンジン回転速度を含めてクラッチの断続操作とトランスミッションのギヤシフトを電子制御するようにしたものが知られている。このうち、運転者のアクセル操作やクラッチ操作に依存して車両の発進状態を任意に手動制御できるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の発進時はエンジンの低速回転（アイドル回転より高い所定の回転速度）でクラッチをゆっくり接続するのが一般であるが、運転者によっては、エンジン回転を高めてクラッチを急につなぐようなペダル操作を行う場合も考えられる。このようなクラッチ前後での相対角速度が大きくなる発進操作が行われると、クラッチ接続時のファナルギヤ，トランスミッション，プロペラシャフトなどの駆動系に掛かるイナーシャトルクが過大となり、これらの破損や寿命低下を招きやすい。駆動系の強度設計は、このような過酷の使用条件も想定して行われるが、その結果としてユニットの重量やサイズが大きくなってしまう。
【０００４】
なお、トルクコンバータと無段変速機を備える自動変速装置において、発進時の変速ショックやロックアップ締結ショックを緩和するため、エンジンの出力トルクや無段変速機の変速比およびロックアップの締結圧力を制御するようにしたものは知られている（特開平６ー１０１５１２号公報，特開平７ー２４８０５６号公報）。
【０００５】
この発明は、運転者による車両の発進操作において、エンジン回転を吹き上げてクラッチを急つなぎするような操作が行われても、エンジン回転速度を低く制限することにより、駆動系のイナーシャトルクを小さく抑えようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図７のようにエンジン回転速度を検出する手段ａと、車速を検出する手段ｂと、クラッチのすべり率を求める手段ｃと、エンジン回転速度の制限値を設定する手段ｄと、車両の停止またはそれに近い走行状態でクラッチのすべり率が所定値よりも大きいときは制限値を越えないようエンジン回転速度を制御する一方、クラッチのすべり率が所定値以下になるとエンジン回転速度の制限制御を解除する手段ｅと、を設ける。
【０００７】
第２の発明では、図８のようにエンジン回転速度を検出する手段ａと、車速を検出する手段ｂと、クラッチの入力側と出力側との回転速度差を求める手段ｈと、エンジン回転速度の制限値を設定する手段ｄと、車両の停止またはそれに近い走行状態でクラッチの入力側と出力側との回転速度差が所定値よりも大きいときは制限値を越えないようエンジン回転速度を制御する一方、クラッチの入力側と出力側との回転速度差が所定値以下になるとエンジン回転速度の制限制御を解除する手段ｅと、を設ける。
【０００８】
第３の発明では、図７または図８におけるエンジン回転速度の制限値を設定する手段ｄは、トランスミッションのシフト段ごとにそれぞれ対応する制限値を記憶する手段ｆと、トランスミッションのシフト段を検出する手段ｇと、トランスミッションのシフト段に応じた記憶値をそのときの制限値に設定する手段ｉと、を備える。
【０００９】
【発明の効果】
第１の発明では、車両の停止またはそれに近い走行状態でクラッチのすべり率が所定値を越えるときは、エンジン回転速度が制限値を越えないように制御される。車両の発進操作において、アクセルペダルを踏み込んでも、エンジン回転速度は制限値に抑えられ、それ以上に上昇しない。そのため、クラッチを急につなぐようなペダル操作を行っても、エンジン回転速度の制限により、駆動系のイナーシャトルクを小さく抑えられる。エンジン回転速度の制限を長びかせると、発進時の加速性が損なわれるが、クラッチの完全な接続状態を待たず、クラッチのすべり率が所定値以下になると、エンジン回転速度の制限は解除されるため、発進時の加速性も良好に確保できる。
【００１０】
第２の発明では、車両の停止またはそれに近い走行状態でクラッチの入力側と出力側との回転速度差が所定値を越えるときは、エンジン回転速度が制限値を越えないように制御される。車両の発進操作において、アクセルペダルを踏み込んでも、エンジン回転速度は制限値に抑えられ、それ以上に上昇しない。そのため、クラッチを急につなぐようなペダル操作を行っても、エンジン回転速度の制限により、クラッチ接続時のショックが小さく抑えられる。エンジン回転速度の制限を長びかせると、発進時の加速性が損なわれるが、クラッチの完全な接続状態を待たず、クラッチの入力側と出力側との回転速度差が所定値以下になると、エンジン回転速度の制限は解除されるため、発進時の加速性も良好に確保できる。
【００１１】
第３の発明では、車両の発進操作において、トランスミッションの発進ギヤ（例えば、１速〜３速）のひとつを選択すると、その選択ギヤに対応する制限値を越えないようにエンジン回転速度は制御される。そのため、車両の負荷（積載量など）に応じたタイヤ駆動力を確保しながら、駆動系のイナーシャトルクを小さく抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、１はディーゼルエンジン、２はクラッチ、３はトランスミッションであり、トランスミッション３の出力軸はプロペラシャフト（図示せず）を介してリヤアクスルに連結される。エンジン燃料噴射ポンプの燃料噴射量を制御するガバナ装置１Ａが、クラッチ２にその断続操作を行うクラッチブースタ２Ａが、トランスミッション３にそのギヤシフト機構を駆動するギヤシフトユニット３Ａがそれぞれ設けられる。２７はクラッチブースタ２Ａの給排バルブを表す。
【００１３】
車両の変速制御に必要な検出手段として、エンジン回転速度を検出するエンジン回転センサ２９と、アクセルペダル７の踏み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２８と、クラッチ２のストローク位置を検出するクラッチストロークセンサ２２と、トランスミッション３のシフト位置を検出するギヤポジションセンサ（ギヤシフトユニット３Ａに内蔵される）と、その出力軸の回転速度を検出する車速センサ２１と、メインシャフト上を遊転するメインギヤの回転速度を検出するギヤ回転センサ２３とが設けられる。
【００１４】
クラッチ２の手動制御（マニュアル操作）と自動制御を切り替えるため、クラッチペダルの初期位置と作動位置を検出するクラッチスイッチ２４，２５が設けられる。トランスミッション２の変速操作手段として、運転室にシフトレバーユニット４が設けられ、シフトレバー４Ａのシフト位置指示信号を出力する。シフトレバー４Ａのノブには、車両の走行状態（車速とアクセル開度）に応じた最適な変速段へ自動的にシフトチェンジするオート変速モードと、シフトレバー４Ａの選択段に応じたシフトチェンジを行うマニュアル変速モードと、を任意に切り替えるためのスイッチ５が設けられる。
【００１５】
運転室にはトランスミッションのシフト位置表示ランプなどを備えるモニタ１３と、ブレーキペダル（図示せず）の踏込みを検出するブレーキペダルスイッチ２６とが設けられる。エンジン回転速度の制限中を警報する手段として、運転室にブザー１３Ａが設けられ、モニタ１３にランプ１３Ｂが付加される。
【００１６】
これらの出力信号に基づいて車両の変速操作およびエンジン回転の速度制限を制御するのがエンジンコントロールユニット１１とトランスミッションコントロールユニット１２であり、これらコントロールユニット１１，１２間はシリアル通信（ＬＡＮ）で結ばれる。走行中の変速操作については、シフトレバーユニット４のレバー操作に基づく変速要求または車両の走行状態（車速とアクセル開度）に基づく変速要求が発生すると、その要求位置へギヤシフトすべく一連の変速操作を制御する。すなわち、クラッチ２を切断してから、トランスミッション３がニュートラルでないときはギヤ抜きを行う。そして、必要に応じてエンジン回転速度を制御しながら、メインギヤ回転速度が同期領域に入ると、トランスミッション３のギヤ入れを行うのである。
【００１７】
図２はエンジン回転の速度制限に係る制御系のブロック構成を表すものであり、エンジンコントロールユニット１１には、燃焼噴射ポンプのガバナ装置１Ａを制御するエンジン制御手段１２Ａが、トランスミッションコントロールユニット１１には、エンジン回転の速度制限値をトランスミッション３の発進ギヤごとに格納する記憶手段１１Ａが設けられる。
【００１８】
トランスミッションコントロールユニット１１においては、車速センサ２１の検出信号とクラッチストロークセンサ２２の検出信号とギヤポジションセンサ３１の検出信号およびシフトレバー４のスイッチ信号（オート変速モード／マニュアル変速モードの切り替え信号）に基づいて、マニュアル変速モードが選択され、車速が所定値以下（停車またはそれに近い走行状態）であり、クラッチ２の切断状態のときは、車両の発進への待機状態と判定する。そして、トランスミッション３の発進ギヤに対応する制限値を記憶手段１１Ａから読み取り、クラッチ２のすべり率が所定値以下になるまでの間、その制限値をエンジンコントロールユニット１２へ送信する。
【００１９】
トランスミッションコントロールユニット１１からの制限値を受信すると、エンジンコントロールユニット１２は、エンジン回転センサ２９の検出信号に基づいて、エンジン回転速度が制限値に達したかどうかを判定する。エンジン回転速度が制限値未満のときは、エンジンの燃料噴射量をアクセル開度センサ２８の検出信号に応じて制御する。エンジン回転速度が制御値に達すると、エンジン回転速度が制限値を越えないよう、エンジンの燃料噴射量を絞る制御（減量補正）を行う。
【００２０】
トランスミッションコントロールユニット１１において、車速が所定値を越えるか、クラッチのすべり率が所定値以下になるか、いずれかの条件が成立すると、その時点で制限値の送信は停止される。エンジン回転の速度制限が解除され、エンジンコントロールユニット１２は、通常のエンジン制御へ切り替わり、アクセル開度とエンジン回転速度に基づいてエンジンの燃料噴射量を制御する。
【００２１】
エンジン回転速度の制限中は、アクセルペダル７をいくら踏み込んでも、エンジン回転速度は上昇しないため、運転者への警報としてトランスミッションコントロールユニット１１は、制限中に運転室のブザー１３Ａおよびモニタ１３の表示ランプ１３Ｂを作動させる機能を備える。
【００２２】
図３は車両の発進状態を説明するタイムチャートである。クラッチ２の切断状態から、アクセルペダル７を踏み込むと、それに伴いエンジン回転は上昇する。従来の場合は、アクセルペダル７の踏み角（アクセル開度）に応じたエンジン回転速度へ吹き上がる。クラッチ２をつなぐと、エンジン回転が高速のため、駆動系に発生するイナーシャトルクは大きい。
【００２３】
この実施形態では、同じようにアクセル操作を行っても、エンジン回転速度は制限値（太線）を越えないように制御される。クラッチ２を接続すると、クラッチディスクが接触しはじめる時点から、エンジンは負荷を受けて回転速度が低下する一方、トランスミッション３のメインシャフト回転速度（車速センサ２１で検出される）が上昇する。
【００２４】
クラッチ２のすべり率が所定値以下になるまでの間は、アクセルペダル７をいくら踏み込んでも、エンジン回転速度は制限値を越えることがないため、クラッチ２を急につなぐペダル操作を行っても、駆動系に発生するイナーシャトルクは小さく抑えられる。つまり、駆動系の破損や寿命低下の防止が図れる。
【００２５】
エンジン回転速度の制限を長びかせると、発進時の加速性が損なわれる。この例では、クラッチ２の完全な接続状態を待たず、クラッチ２のすべり率が所定値以下になると、エンジン回転速度の制限を解除するので、発進時の加速性も良好に確保される。
【００２６】
トランスミッション３の発進ギヤ（例えば、１速〜３速）は、車両の負荷（積載量など）に応じて選択されるため、その選択ギヤに対応する制限値を越えないよう、エンジン回転速度を制御することにより、車両の発進に必要なタイヤ駆動力を確保しながら、駆動系に過大なイナーシャトルクが発生するのを防止できるのである。
【００２７】
図４は駆動系の振動モデルを表すものであり、クラッチ接続後を考えて２質量１バネ系とする。
【００２８】
ω_e0：エンジン初期回転速度
Ｉ_e：エンジン側の慣性質量
Ｉ_c：駆動輪側の慣性質量
θ_e：Ｉ_eの角変位
θ_c：Ｉ_cの角変位
とすると、
【００２９】
【数１】

【００３０】
が成り立つ。初期条件ｔ＝０のとき、
【００３１】
【数２】

【００３２】
を代入して解くと、
【００３３】
【数３】

【００３４】
となる。発生トルクＴは、
【００３５】
【数４】

【００３６】
で与えられ、最大発生トルクＴ_e1は、
【００３７】
【数５】

【００３８】
となる。駆動系の捩り振動により発生するイナーシャトルクは、車両の停止状態においては、エンジン回転速度Ｎｅに依存するから、車両の発進に際してエンジン回転速度を低く制限することは、駆動系のイナーシャトルクを低減させるのに有効なのである。
【００３９】
図５はトランスミッションコントロールユニット１１で行われる制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ１ではエンジン回転制限フラグＦＬが１かどうか、を判定する。ｙｅｓのときはステップ３へ飛び、ｎｏのときはステップ２へ進む。ステップ２ではクラッチストロークセンサ２２の検出信号に基づいてクラッチ２は接続状態かどうか、ステップ３では車速センサ２１の検出信号に基づいて車速が所定値（ａｋｍ／ｈ）以下かどうか、を判定する。
【００４０】
ステップ２の判定がｎｏでステップ３の判定がｙｅｓのときは、ステップ４へ進む。ステップ４，ステップ５において、車速センサ２１の検出値／トランスミッション３の変速比と、エンジン回転センサ２９の検出値と、からクラッチ２のすべり率を求め、そのすべり率が所定値（ｂ％）以下かどうかを判定する。この判定がｎｏ（クラッチ２のすべり率が所定値よりも大きい）ときは、ステップ６でトランスミッション３の発進ギヤに対応する制限値ＮＬを記憶手段１１Ａから読み取り、ステップ７でその制限値ＮＬをエンジンコントロールユニット１２へ送信する。
【００４１】
ステップ８ではエンジン回転制限フラグＦＬを１にする。そして、ステップ９において、エンジン回転速度の検出値ＮＥが制限値ＮＬに対し、ＮＥ≧ＮＬかどうかを判定する。ｙｅｓのとき（エンジン回転の速度制限中）は、ステップ１０，ステップ１１ヘ進み、運転室のブザー１３Ａおよびランプ１３Ｂをオンする。ｎｏのとき（エンジンの通常制御時）は、ステップ１４，ステップ１５へ飛び、運転室のブザー１３Ａおよびランプ１３Ｂをオフする。
【００４２】
ステップ２の判定がｙｅｓか、ステップ３の判定がｎｏか、ステップ５の判定がｙｅｓか、少なくともいずれか１つが成立するときは、これらステップ２，３，５からステップ１２へ飛び、制限値ＮＬの送信を停止（エンジン回転速度の制限解除をエンジンコントロールユニット１２へ指令）し、ステップ１３でエンジン回転制限フラグＦＬを０にする。その後、ステップ１４，１５において、警報のオフ処理を行うのである。
【００４３】
図６は別の実施形態としてトランスミッションコントロールユニット１１の制御内容を説明するものであり、ステップ４，ステップ５において、車速センサ２１の検出値／トランスミッションの変速比と、エンジン回転センサ２９の検出値と、からクラッチ２の入力側と出力側の回転速度差を求め、その回転速度差が所定値（ｂｒｐｍ）以下かどうかを判定する。この判定がｎｏときはステップ６へ進み、ｙｅｓのときはステップ１２へ飛ぶ。ステップ４，５以外は、図６と同じ制御内容のため、重複説明は省略する。
【００４４】
この発明の要旨は、運転者による車両の発進操作において、アクセルペダル７をいくら踏み込んでも、エンジン回転速度が制限値を越えないよう制御することにより、駆動系のイナーシャトルクを小さく抑えようとするところにあり、過大なイナーシャトルクの発生に伴う駆動系の破損や寿命低下を防止するため、自動変速の制御装置を持たない、通常の車両への適用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動変速装置の全体構成図である。
【図２】エンジン回転の制限に係る制御系のブロック図である。
【図３】発進状態を説明するタイムチャートである。
【図４】駆動系の振動モデルを表す説明図である。
【図５】制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】この発明のクレーム対応図である。
【図８】この発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
１Ａ燃料噴射ポンプのガバナ装置
２Ａクラッチブースタ
３Ａギヤシフトユニット
１１トランスミッションコントロールユニット
１１Ａエンジン回転制限値記憶手段
１２エンジンコントロールユニット
１２Ａエンジン回転制御手段
１３Ａ警報ブザー
１３Ｂ警報ランプ
２１車速センサ
２８アクセル開度センサ
２９エンジン回転センサ
３０ギヤポジションセンサ

Claims

運転者による車両の発進操作において、エンジン回転を吹き上げてクラッチを急つなぎするような操作が行われても、駆動系のイナーシャトルクを小さく抑えようとするものであって、エンジン回転速度を検出する手段と、車速を検出する手段と、クラッチのすべり率を求める手段と、エンジン回転速度の制限値を設定する手段と、車両の停止またはそれに近い状態でクラッチのすべり率が所定値よりも大きいときは制限値を越えないようエンジン回転速度を制御する一方、クラッチのすべり率が所定値以下になるとエンジン回転速度の制限制御を解除する手段と、を設けたことを特徴とする車両の発進ショック低減装置。
運転者による車両の発進操作において、エンジン回転を吹き上げてクラッチを急つなぎするような操作が行われても、駆動系のイナーシャトルクを小さく抑えようとするものであって、エンジン回転速度を検出する手段と、車速を検出する手段と、クラッチの入力側と出力側との回転速度差を求める手段と、エンジン回転速度の制限値を設定する手段と、車両の停止またはそれに近い状態でクラッチの入力側と出力側との回転速度差が所定値よりも大きいときは制限値を越えないようエンジン回転速度を制御する一方、クラッチの入力側と出力側との回転速度差が所定値以下になるとエンジン回転速度の制限制御を解除する手段と、を設けたことを特徴とする車両の発進ショック低減装置。
エンジン回転速度の制限値を設定する手段は、トランスミッションのシフト段ごとにそれぞれ対応する制限値を記憶する手段と、トランスミッションのシフト段を検出する手段と、トランスミッションのシフト段に応じた記憶値をそのときの制限値に設定する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発進ショック低減装置。