JP2004076934A - 高速自動車の電子制御式伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両を滑らかに始動させることができ、動的な作動状況やブレーキ操作に対する応答性に優れたＨＭＴの提供。
【解決手段】オペレータの入力及び現在の車両の動作状態に基づいて、伝動比を設定する電子制御式伝動装置である。伝動装置は、エンジンに負荷を連結し、コマンドを変化させるだけで伝動比を変化させる。伝動装置の機械的な機能は、入出力比を単に変化させることである。オペレータは、２位置スイッチにより、オートマチックモードまたはマニュアルモードを選択する。オートマチックモードでは、本発明によると、スロットル位置及びオペレータにより操作されるブレーキのデータに基づいて、車両速度を設定する。マニュアルモードでは、上述したデータの他に、ギヤセレクタのデータに基づいて車両速度を設定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧機械式伝動装置に関し、より詳しく言うと、油圧機械式伝動装置の電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオートマチックベルト駆動型の伝動装置の代わりとなる、車両用の油圧機械式伝動装置（ＨＭＴ）が開発されている。ＨＭＴは、特に、全天候型車両（ＡＴＶ）用に開発されている。ＨＭＴは、高動力能及び高耐久性であるとともに、環境による劣化から保護できるという利点を有している。
【０００３】
ＨＭＴの機械的動作及び機能は、ベルト駆動型の伝動装置と異なっているが、従来のベルト駆動型伝動装置のような感覚とＨＭＴの利点とを提供する。
【０００４】
従来のベルト駆動型伝動装置は、遠心クラッチやスリップベルトを用いて、車両を停止状態から滑らかに加速させる。しかし、ＨＭＴで車両を滑らかに始動させることは困難である。
【０００５】
ＨＭＴの他の欠点は、動的な操作状態に即座に反応できないことである。ＡＴＶは、徐行から９０ｋｍ／時間まで、広範囲の速度で動作する。また、ＡＴＶは、競争から重負荷の牽引まで、種々の用途に用いられる。さらに、ＡＴＶは、種々の路面で用いられる。ＨＭＴは、それらの要素に即座に反応することが困難であるため、従来のベルト駆動型伝動装置に比べ、乗り心地が不快となる。
【０００６】
ＨＭＴのさらに他の欠点は、オペレータにより制御されるブレーキに反応できないことである。通常、ＨＭＴは、動的なブレーキ能力が低いため、減速時には、超過速度から保護する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、車両を滑らかに始動させることができる、ＨＭＴの電子制御装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、動的な作動状況に即座に反応することができる、ＨＭＴの電子制御装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、オペレータにより制御されるブレーキに良好に反応できる、ＨＭＴの電子制御装置を提供することにある。
【００１０】
上述した目的及びその他の目的は、以下の説明により、当業者には明らかになると思う。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オペレータの入力データ、及び現在の車両の動作状態に基づいて、伝動比を設定する電子制御式伝動装置を備えている。本発明は、ＨＭＴのためのものであるが、単純な油圧式伝動装置や、０〜最大出力速度までの無段階可変伝送装置に適用できるものである。
【００１２】
本発明によると、車両を滑らかに始動させることができるので、動的な動作状態で用いて最適である。特に、本発明は、急激に変化する負荷及び動作特性に即座に反応しうる。また、本発明は、高速車両に用いて最適である。本発明は、ＡＴＶに用いることを意図するものであるが、大型車や小型車に用いることもできる。
【００１３】
本発明は、伝動比が制御されるＨＭＴ用に好適である。その場合、伝動装置は、エンジンを負荷に定期的に連結し、電子制御装置からのコマンドが変化した時だけ伝達比を変える。伝動装置の機械的な機能は、入出力間の比を単に変化させることである。
【００１４】
車両を滑らかに始動させるために、スリップベルト、遠心クラッチ、圧力調節クラッチまたはトルクコンバータのような、トルクまたは負荷感応性装置を用いる従来の伝動装置の機械的な機能と、本発明のそれとは異なっている。
【００１５】
本発明では、オペレータは、２位置スイッチにより、オートマチックモードまたはマニュアルモードを選択する。本発明では、オートマチックモード時には、スロットル位置、及びオペレータにより操作されるブレーキにより、車両速度が決定される。マニュアルモード時には、スロットル位置、ブレーキ、さらにオペレータにより選択されるギヤが用いられる。両動作モードにおいて、オペレータは、ギヤボックスを、前方低速、前方高速、後退、ニュートラル、またはパーキングのいずれかのギヤに設定する必要がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、オペレータの入力データ及び現在の車両の動作状態に基づいて、伝動比を制御する電子制御式伝動装置（１０）のブロック図である。電子制御式伝動装置（１０）では、エンジン（１４）を車輪軸（１６）に連結するＨＭＴ（１２）が制御されるようになっている。
【００１７】
ＨＭＴ（１２）は、油圧式閉ループ（２２）によりモータ（２０）に接続されたポンプ（１８）を備えている。ポンプ（１８）は、駆動ギヤ（２６）により回転される従動ギヤ（２４）に連結されており、駆動ギヤ（２６）は、クランクシャフト（２８）に連結されている。モータ（２０）は、制御ギヤ（３０）に連結されており、制御ギヤ（３０）は、車輪軸（１６）を駆動するプラネタリギヤ部（３２）と噛合するようになっている。
【００１８】
次に、電子制御式伝動装置（１０）の説明に用いる用語を定義する。
オートマチックモード　：　電子制御式伝動装置（１０）が、自動的に伝動比を設定するモード
ブレーキコマンド　：　オペレータにより操作されるブレーキ（通常は、レバーまたはペダル）位置に対応するコマンド
要求されたエンジン速度　：　毎分回転数に変換されたスロットル位置により示される速度であり、無負荷のエンジンに基づいた近似曲線で示される
現在のエンジン速度：　実際に測定されたエンジン速度
エンジン負荷モニタ（ＥＬＭ）：　負荷状態時に、回転斜板を低くする制御部
ギヤコマンド　：　マニュアルモード時にオペレータの操作により発生される、ギヤを選択するコマンド
マニュアルモード　：　電子制御式伝動装置（１０）が、ギヤコマンドに基づいて伝動比を設定するモードであり、個々の一連のギヤ比で伝動する。
設定点演算ブロック（ＳＰＣＢ）：　回転斜板の所望の設定点を演算する演算部
回転斜板の設定点　：　ＳＰＣＢにより演算された回転斜板の所望の位置
スロットル位置　：　オペレータにより操作されるスロットル（通常はレバーまたはペダル）の位置
車両状態　：　加速または減速
車両速度　：　測定された車両速度
【００１９】
電子制御式伝動装置（１０）は、オートマチックモード（３４）及びマニュアルモード（３６）の２つのモードを備えている。オペレータは、２位置スイッチ（図示しない）により、モードを選択する。
【００２０】
図３は、オートマチックモード（３４）のブロック図である。オートマチックモード（３４）では、オペレータは、所望のエンジン速度とするためにスロットル（３８）を調節し、その位置データがエンジン速度変換部（４０）へ送られる。また、オペレータはブレーキ（４２）により、車両を減速させたり停止させたりする。
【００２１】
さらに、オペレータは、ギヤレンジ制御部（４４）により、ギヤボックス（４６）のギヤを、前方高速、前方低速、後退、ニュートラル、または停止のいずれかから選択する（図１）。また、ギヤボックス（４６）は、後方低速及び後方高速のギヤを備えている。回転斜板をさらに運動させることにより、車両を後方徐行させることができる。
【００２２】
電子制御部（４８）（図１）は、オペレータからデータが入力され、それらのデータに基づいて、伝動比を設定する。特に、センサ（図示しない）により検出され、ディジタルデータや電気信号に変換されたスロットル（３８）の位置データは、エンジン速度変換部（４０）に送られる。エンジン速度変換部（４０）では、上述したスロットルの位置データが、無負荷時のエンジンの毎分回転数に変換される。
【００２３】
電子制御部（４８）は、スロットル（３８）の位置を決定し、無負荷状態でのエンジン速度を演算する。スロットル（３８）の位置データと、無負荷時のエンジンの毎分回転数との関係は、通常は非線形であり、スロットル（３８）の位置に対するエンジンの毎分回転数特性テーブルを有するソフトウェアモジュール（５０）（図２）により設定されている。電子制御部（４８）には、上述したブレーキ（４２）からのブレーキコマンドの他に、車両速度検出部（５２）からのデータが入力される。
【００２４】
電子制御部（４８）は、エンジン速度変換部（４０）、ブレーキ（４２）及び車両速度部（５２）からのデータ及びコマンドが入力される、回転斜板の設定点演算部（ＳＰＣＢ）（５４）を備えている。ＳＰＣＢ（５４）は、車両が加速されているかまたは減速されているかを検出する車両状態検出部（５６）を備えている。
【００２５】
次に、ＳＰＣＢ（５４）は、アルゴリズム部（５８）（図２）を参照し、車両状態検出部（５６）からのデータに基づいて、回転斜板の設定点を演算する。設定点のデータは、回転斜板の設定点決定部（６０）へ送られる。車両状態検出部（５６）により、車両が加速または減速されていることが検出されると、回転斜板の設定点は、ＳＰＣＢ（５４）内の時間ベース動的傾斜制御部により変更される。
【００２６】
ＳＰＣＢ（５４）の車両状態検出部（５６）により、車両が加速されている旨が検出されると、電子制御部（４８）の設定点決定部（６０）のデータが回転斜板位置制御部（６２）へ送られる。回転斜板位置制御部（６２）は、設定点決定部（６０）及び実際の回転斜板の位置を検出する回転斜板位置検出部（６４）からのデータを用い、閉ループ回転斜板の位置フィードバックデータを出力する回転斜板制御部（６６）のためのデータを発生する。
【００２７】
回転斜板位置制御部（６２）には、エンジン速度検出部（６８）及びブレーキ（４２）からのデータ及びコマンドが入力され、それらのデータを、要求されたエンジン速度に対する回転斜板設定点特性テーブルと比較する。ブレーキ（４２）がかけられると、設定点決定部（６０）のデータは、ブレーキコマンドでオーバーライドされ、車両は減速される。
【００２８】
ＳＰＣＢ（５４）の車両状態検出部（５６）により、車両が減速されていると検出された場合、設定点決定部（６０）は、実際の車両速度を検出する車両速度検出部（５２）のデータに基づいてデータを出力する。この場合、車両速度に対する回転斜板設定点特性テーブルが用いられる。ブレーキ（４２）がかけられると、設定点決定部（６０）のデータは、ブレーキコマンドでオーバーライドされ、車両は減速される。
【００２９】
また、電子制御部（４８）は、エンジン負荷モニタ（ＥＬＭ）（７０）を備えている。ＥＬＭ（７０）には、エンジン速度変換部（４０）、現在のエンジン速度検出部（６８）及び車両速度検出部（５２）からのデータが入力され、エンジンの負荷状態を決定する。
【００３０】
負荷超過の場合、ＥＬＭ（７０）からの出力データにより、設定点決定部（６０）のデータが低下される。再加速時には、ＥＬＭ（７０）は、ギヤをシフトダウンさせる。ＥＬＭ（７０）に入力されるエンジン速度検出部（６８）のデータは、車両速度検出部（５２）のデータとともに増加する。従って、オペレータは、エンジン速度の増加に伴い、車両速度が増加していることを知覚する。
【００３１】
図４は、マニュアルモード（３６）のブロック図である。オートマチックモード（３４）と同様に、オペレータは、スロットル（３８）を調節し、その位置データは、エンジン速度変換部（４０）へ送られる。また、オペレータは、ブレーキ（４２）により、車両を減速または停止させる。さらに、オペレータは、ギヤレンジ制御部（４４）により、ギヤボックス（４６）（図１）のギヤを、前方高速、前方低速、後退、ニュートラル、または停止のいずれかから選択する。
【００３２】
マニュアルモード（３６）では、オペレータは、ギヤセレクタ（７２）により、ギヤ比を制限または設定する。オペレータは、シフトアップ部（７４）またはシフトダウン部（７６）（図２）を用いて、通常、４つ〜６つのギヤ比の中から選択するようになっている。
【００３３】
オートマチックモード（３４）では、エンジン速度変換部（４０）、ブレーキ（４２）及び車両速度検出部（５２）からのデータ及びコマンドが、ＳＰＣＢ（５４）に入力される。マニュアルモード（３６）では、さらに、ギヤセレクタ（７２）のギヤコマンドが、ＳＰＣＢ（５４）に入力される。
【００３４】
ＳＰＣＢ（５４）の車両状態検出部（５６）は、車両が加速されているか減速されているかを検出する。次に、ＳＰＣＢ（５４）は、アルゴリズム部（５８）（図２）を参照し、車両状態検出部（５６）からのデータに基づいて、設定点決定部（６０）へ設定点データを送る。車両状態検出部（５６）での検出データに基づいて、設定点決定部（６０）へ送られる設定点データは、ＳＰＣＢ（５４）内の時間ベース動的傾斜制御部により変更される。
【００３５】
ＳＰＣＢ（５４）の車両状態検出部（５６）により、車両が加速されている旨が検出されると、電子制御部（４８）は、エンジン速度検出部（６８）、ブレーキ（４２）及びギヤセレクタ（７２）からのコマンドを用いて、設定点決定部（６０）へ送る設定点データを演算する。この場合、要求されたエンジン速度に対する回転斜板設定点特性テーブルが用いられる。ブレーキ（４２）がかけられると、設定点決定部（６０）のデータがブレーキコマンドでオーバーライドされ、それにより、最大伝動比及び車両速度は制限される。
【００３６】
ＳＰＣＢ（５４）の車両状態検出部（５６）により、車両が減速されていると検出されると、電子制御部（４８）は、車両速度検出部（５２）及びギヤセレクタ（７２）からのデータ及びコマンドに基づいて、設定点決定部（６０）へ送る設定点データを演算する。この場合、車両速度に対する回転斜板設定点特性テーブルが用いられる。ブレーキ（４２）がかけられると、設定点決定部（６０）のデータがブレーキコマンドでオーバーライドされ、車両は減速する。ギヤセレクタ（７２）からのギヤコマンドにより、設定点決定部（６０）の設定点データが制限される。
【００３７】
また、電子制御部（４８）は、ＥＬＭ（７０）を用い、エンジン負荷状態を決定する。ＥＬＭ（７０）は、エンジン速度変換部（４０）、現在のエンジン速度検出部（６８）及び車両速度検出部（５２）からのデータが入力される。負荷超過の場合、ＥＬＭ（７０）の出力データにより、設定点決定部（６０）のデータが低下され、再加速時に、ギヤがシフトダウンされる。回転斜板位置制御部（６２）は、ＥＬＭ（７０）及び回転斜板位置検出部（６４）からのデータを用い、閉ループ回転斜板の位置フィードバックデータを出力する回転斜板制御部（６６）（図２）のためのデータを発生する。
【００３８】
動作中、電子制御式伝動装置（１０）は、車両の広範囲の動作及び状態に即座に反応し、徐行から９０ｋｍ／時間の最大速度まで、伝動モードを変えずに動作することができる。
【００３９】
また、遠心クラッチが不要となるため、電子制御式伝動装置（１０）は、０車両速度とすることができる。ＨＭＴ（１２）は、プラネタリギヤ比の選択及び配列と油圧部材の小型化とにより、０出力速度とすることができる。
【００４０】
次に、回転斜板位置制御部（６２）は、０出力速度オフセットを用いて、ＨＭＴ（１２）を０出力速度とする。また、プラネタリギヤ部（３２）（図１）の制御ギヤ（３０）の速度及び方向を測定することにより、０出力速度を保つことができる。それにより、車両が急な坂に位置する場合でも、負荷からは独立して、電子制御式伝動装置（１０）が車両を０出力速度に保つことができるので、遠心クラッチに比べて利点がある。
【００４１】
電子制御式伝動装置（１０）は、遠心クラッチを用いないので、車両を滑らかに始動させる固有の機械的または油圧的な特性を有していない。ＳＰＣＢ（５４）内の時間ベース動的傾斜制御部により、滑らかに始動させることができる。
【００４２】
オートマチックモード（３４）の場合、電子制御式伝動装置（１０）は、車両速度検出部（５２）のデータに基づいて、時間ベース動的傾斜制御部を用いて滑らかに始動させることができる。マニュアルモード（３６）の場合、図５に示すような、固定比（８０）と組み合わせた短時間オートマチック曲線（７８）に基づいて電子制御式伝動装置（１０）を動作させることにより、車両を滑らかに始動させることができる。
【００４３】
他の実施例では、電子制御式伝動装置（１０）は、油圧ループ可変バイパスバルブ（８２）（図１）により、車両を滑らかに始動させることができる。油圧ループ可変バイパスバルブ（８２）は、要求された場合にのみ、油圧式パワーループ（２２）を閉じる。これにより、油圧ユニットのトルク伝動能力が低下し、車両の始動状態を変更しやすいようになる。
【００４４】
バイパスバルブ（８２）を、無段階可変式またはオン／オフ式とすることができる。また、バイパスバルブ（８２）は、ブレーキ（４２）がかけられた時に、即座にエンジン負荷を低下させる。それにより、車両が滑らかに減速するとともに、強いブレーキングの際のエンジンのラグダウン及びエンストが減少する。
【００４５】
また、電子制御式伝動装置（１０）に、ブレーキセンサ（図示しない）を設け、強いブレーキングの際のエンストを防止できる。このようなセンサは、ＨＭＴ（１２）とブレーキ（４２）との競合を防止するとともに、それらを同期させるように作用する。
【００４６】
また、電子制御式伝動装置（１０）を用いることにより、エンジンブレーキはかなり小さくなる。低動力のレクリエーション及びユーティリティ車両用のエンジン（１４）は、減速時には、動力吸収力を殆んど有していない。伝動比が急激に低下すると、過剰なトルクがエンジン（１４）にかかって速度が超過し、さらに、損傷する場合がある。
【００４７】
ＳＰＣＢ（５４）は、車両状態検出部（５６）を有しているので、電子制御式伝動装置（１０）は、車両が減速したことを認識することができる。ＥＬＭ（７０）は、実際の車両速度を検出する車両速度検出部（５２）のデータが入力され、車両速度に対する設定点特性テーブルを用い、エンジン（１４）を速度超過とすることなく、伝動比を連続的に調節し、車両を減速させる。
【００４８】
このように、本発明によると、上述した全ての目的を少なくとも達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧機械式伝動装置を有する本発明による電子制御式伝動装置の全体ブロック図である。
【図２】回転斜板位置制御、設定点演算及びエンジン負荷モニタを示した、電子制御式伝動装置のより詳細なブロック図である。
【図３】電子制御式伝動装置のオートマチックモードのブロック図である。
【図４】電子制御式伝動装置のマニュアルモードのブロック図である。
【図５】マニュアルモードの始動時における、エンジンコマンドに対する設定点のグラフである。
【符号の説明】
１０　　　電子制御式伝動装置
１２　　　油圧機械式伝動装置
１４　　　エンジン
１６　　　車輪軸
２０　　　モータ
２２　　　油圧式閉ループ
２４　　　従動ギヤ
２６　　　駆動ギヤ
２８　　　クランクシャフト
３０　　　制御ギヤ
３２　　　プラネタリギヤ部
３４　　　オートマチックモード
３６　　　マニュアルモード
３８　　　スロットル
４０　　　エンジン速度変換部
４２　　　ブレーキ
４４　　　ギヤレンジ制御部
４６　　　ギヤボックス
４８　　　電子制御部
５０　　　ソフトウェアモジュール
５２　　　車両速度検出部
５４　　　設定点演算部
５６　　　車両状態検出部
５８　　　アルゴリズム部
６０　　　設定点決定部
６２　　　回転斜板位置制御部
６４　　　回転斜板位置検出部
６６　　　回転斜板制御部
６８　　　エンジン速度検出部
７０　　　エンジン負荷モニタ
７２　　　ギヤセレクタ
７４　　　シフトアップ部
７６　　　シフトダウン部
７８　　　短時間オートマチック曲線
８０　　　固定比
８２　　　油圧ループ可変バイパスバルブ

Claims (3)

1. 回転斜板を有し、エンジンを車両の１対の車輪に連結される油圧式伝動装置のための制御装置であって、
   エンジン速度を変化させるスロットルと、
   車輪の回転を変化させるブレーキと、
   スロットル位置を検出し、スロットル位置を要求されたエンジン速度に変換する手段と、
   ブレーキ位置を検出する手段と、
   車両速度を検出する手段と、
   要求されたエンジン速度、ブレーキ位置及び車両速度が入力され、車両が加速されている時には、要求されたエンジン速度及びブレーキ位置により、また、車両が減速されている時には、車両速度及びブレーキ位置により、回転斜板の位置を設定する電子制御部と、
   回転斜板の位置を検出し、電子制御部により設定された回転斜板の位置を調節する手段とを備えている制御装置。
2. エンジンを車両の１対の車輪に連結される油圧式伝動装置であって、
   駆動シャフトの油圧式閉ループにより互いに連結され、かつ、エンジンのクランクシャフトに取り付けられた駆動ギヤにより回転させられる従動ギヤを備える油圧ポンプ及び油圧モータと、
   油圧ポンプと連結された回転斜板と、
   エンジン速度を変化させるスロットルと、
   車輪の回転を変化させるブレーキと、
   スロットル位置を検出し、スロットル位置を要求されたエンジン速度に変換する手段と、
   ブレーキ位置を検出する手段と、
   車両速度を検出する手段と、
   要求されたエンジン速度、ブレーキ位置及び車両速度が入力され、車両が加速されている時には、要求されたエンジン速度及びブレーキ位置により、また、車両が減速されている時には、車両速度及びブレーキ位置により、回転斜板の位置を設定する電子制御部と、
   回転斜板の位置を検出し、電子制御部により設定された回転斜板の位置を調節する手段とを備えている伝動装置。
3. 回転斜板、オペレータにより制御されるスロットル及びブレーキを有する油圧機械式伝動装置を制御する方法であって、
   スロットル位置を検出し、
   スロットル位置と無負荷時のエンジンの毎分回転数とを比較することにより、スロットル位置を要求されたエンジン速度に変換し、
   車両速度を検出し、
   ブレーキ位置を検出し、
   回転斜板の位置を検出し、
   要求されたエンジン速度、車両速度及びブレーキ位置により、車両の状態を決定し、車両が加速されている時には、要求されたエンジン速度及びブレーキ位置により、また、車両が減速されている時には、車両速度及びブレーキ位置により、回転斜板の位置を設定するようにした制御方法。

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