JP2009204127A - 車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両 - Google Patents

車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両 Download PDF

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Abstract

【課題】発進時の誤操作による車両故障を防止できる車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両を提供する。
【解決手段】シフト操作手段により指示されたシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、エンジン回転数を直接的または間接的に検出するエンジン回転数検出手段と、からの検出信号に基づいて車両を制御する車両制御ユニットにおいて、前記車速検出手段により検出された車速が、基準車速Ｖ０未満であることが検出され、前記シフトレンジ検出手段がニュートラルから前進レンジ若しくは後進レンジへのシフト切替え操作を検出し、該シフト切替え操作を検出した時点から予め設定された設定時間ｔ以上経過するまでの間に、前記エンジン回転数検出手段が予め設定された所定値Ｒ１以上のエンジン回転数を検出した場合に、前記シフト切替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを禁止する制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両停止時におけるオペレータの誤操作による車両故障を防止する機能を備えた車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両に関し、特に産業車両に好適な車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両に関する。
一般的に、車両においては、エンジンの駆動力はトルクコンバータを介して変速機に伝達され、さらに、変速機内に収容された前進クラッチ及び後進クラッチの何れかを経て駆動輪に伝達され走行可能なように構成されている。前進クラッチ及び後進クラッチは、前後進切替を行うシフトレバーにより選択される。
一般的な自動変速機の制御系は、シフト車両の前後進動作に関連した駆動機構を制御する電磁切換バルブの前進ソレノイド及び後進ソレノイドと、これらを制御する制御装置とを備え、オペレータが運転席のシフトレバーを操作してシフトポジションを選択し、制御ユニットにより検出されたシフトレバーのシフトポジションに基づいてこれらのソレノイドをオン／オフ制御することにより中立、或いは前進／後進、複数の速度段を有する場合には各速度段が実現されるようになっている。
このような車両において、発進動作する際にはオペレータがニュートラルから前進あるいは後進にシフト操作をした上でアクセルペダル操作をすることが推奨される。しかしながら、オペレータがシフト操作よりも前にアクセルペダル操作を行いエンジン回転を上昇させてしまう誤操作を行ってしまう事態（例えば、停止状態にてシフトチェンジ操作と同時にアクセルペダルを踏む場合など）が起こりうる。その場合、シフト誤操作どおりにトランスミッションのギヤを係合させることで過大な衝撃が発生し、トランスミッション、アクスル等の破損を招く惧れがある。
特許文献１（特許第２８７７２５２号公報）には、オペレータの誤操作に基づく急発進防止装置について開示されている。これは、運転者のポジション指示を行うポジションセレクタからの信号と、カットオフ状態を伝えるカットオフ信号と、さらにエンジン回転数及び車速とに基づいて、制御ユニットにより、クラッチ切換えを行う油圧制御バルブへ変速信号を出力するように構成される。これにより、変速機がニュートラル状態で且つエンジンの高回転時に、予め設定された車速以下で走行している場合、運転者の不注意によるクラッチ係合により車両が飛び出すことを防止するようになっている。
特許第２８７７２５２号公報
上記したように、停止状態の車両においては、発進時にオペレータがシフト操作と同時若しくは直前直後にエンジン回転を上昇させてしまう誤操作を行なってしまった場合等に、過大な衝撃が加わり変速機やアクスル等を破損する惧れがある。特にフォークリフトやリーチスタッカー等の荷役運搬機械、或いはモータグレーダやブルドーザ、ホイールローダ等の建設土木機械などに代表される産業車両においては、作業しながら運転操作を行なうことが多いためオペレータによる誤操作が発生する可能性が高く、この問題点を回避することのできる車両が強く求められている。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、発進時にシフト操作と同時若しくは直前直後にエンジン回転を上昇させてしまう誤操作により車両破損等の不具合を招くことを防止するようにした車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両を提供することを目的とする。
本発明は、シフト操作手段により指示されたシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、エンジン回転数を直接的または間接的に検出するエンジン回転数検出手段と、からの検出信号に基づいて車両を制御する車両制御ユニットにおいて、
前記車速検出手段により検出された車速Ｖiが、基準車速Ｖ０未満（Ｖ０＞Ｖi≧０（ｋｍ／ｈ））であることが検出され、前記シフトレンジ検出手段がニュートラルから前進レンジ若しくは後進レンジへのシフト切替え操作を検出し、該シフト切替え操作を検出した時点から予め設定された設定時間ｔ以上経過するまでの間に、前記エンジン回転数検出手段が予め設定された所定値Ｒ１以上のエンジン回転数を検出した場合に、前記シフト切替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを禁止する制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、発進時のシフトレバー誤操作に起因するシフトチェンジを禁止することにより車両破損を防ぐことが可能である。即ち、発進時にエンジン回転数が大きい状態で過大な負荷が生じるシフト切替操作が行なわれた場合、変速機のシフトチェンジを禁止する制御を行うことにより変速機やフロントアクスル等へ高衝撃がかかることを防止でき、且つ車速から停止状態を判断しているため停止状態でのみかかる機能が作用する構成となっており、発進時の不具合を正確に防止可能である。また、本発明によれば、予め設定時間ｔを制御ユニットに設定しておき、この設定時間ｔ以内にアクセルペダル操作が行われてもシフトチェンジを禁止（アクセルペダル操作は単なる空拭かしとなる）するようにしたため、オペレータがシフト操作を完了した後に時間差を以ってアクセルペダル操作を行うように習慣づけることができ、車両の破損を確実に防止できる。
また、本発明は前記禁止制御の実行中に、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ２以下となった場合に、前記禁止制御を解除して前記シフト切替え操作に沿ったシフトチェンジを行なうことを特徴とする。
これにより、エンジン回転数が十分に低下した時点でシフトチェンジを成立させギヤの係合を実施するようにしているため、車両に過大な負荷がかかることがなくなり、且つオペレータの操作に即した制御を行うことが可能となる。
また、本発明は前記禁止制御の制御開始条件となる前記所定値Ｒ１と制御解除条件となる前記所定値Ｒ２とに差を設け、該所定値Ｒ２が該所定値Ｒ１より小さくなるようにしたことを特徴とする。これにより、ハンチングを防止して安定した運転を行なうことが可能となる。
さらに、前記禁止制御の実行中に、オペレータに警告を発する警告手段を作動させることを特徴とする。このように、不適切な操作が行われた際にシフトチェンジ不可の状態にあることや、禁止制御を解除するためにオペレータが取るべきアクションについて警告を出力することにより、オペレータや車両周囲の第三者が車両状況を的確に把握でき、速やかに適切な運転操作を行うことが可能となる。
また、前記禁止制御の実行中に、エンジン回転数を前記所定値Ｒ２以下まで強制的に低下させる制御信号を前記車両が具備するエンジン回転数制御手段に伝送することを特徴とする。本発明において、前記エンジン回転数制御手段とは、エンジンスロットル制御用の比例弁等のエンジン回転数を制御するための手段であり、比例弁への通電を制御し、該比例弁の開度を制御することにより燃料流量を調整してエンジン回転数を制御するものである。本発明により、シフトチェンジ操作に対応した制御に移るまでの時間を短縮でき、迅速な運転制御が可能となる。
また、前記禁止制御の実行中に前記エンジン回転数を強制的に低下させるエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定された第一の制御データテーブルを有し、
前記禁止制御の実行中に、該第一の制御データテーブルに沿ってエンジン回転数を低下させるように制御を行うことを特徴とする。
本発明のごとく、エンジン回転数を低下させる際に予め設定された第一の制御データテーブルに沿って低下させることにより、車両への負荷が軽減されるようにエンジン回転数を低下させることができる。
さらにまた、前記禁止制御を解除するタイミング以降のエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定されている第二の制御データテーブルを有し、
前記禁止制御を解除するタイミング以降にオペレータによるアクセルペダルの開度（踏み込み量）に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数よりも大きい場合には、エンジン回転数が前記第二のデータテーブルに設定されたエンジン回転数となるように制御し、前記禁止制御を解除するタイミング以降にオペレータによるアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数以下である場合には、エンジン回転数がオペレータのアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数となるように制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、禁止制御を解除した後に、適切なエンジン回転数に制御することができ、車両への負荷の軽減、及び運転の安全性を確保することが可能となる。例えば、オペレータによるアクセルペダル開度が大きい場合、そのまま禁止制御を解除するとアクセルペダルの開度が大きい状態でギヤが係合されアクセルペダル操作が有効になってしまう。従って、予め設定した第二の制御データテーブルよりエンジン回転数が大きい場合には、該第二の制御データテーブルに基づいてエンジン回転数を制御することにより、安全性が高く且つ運転フィーリングを損なわずに通常運転に移行させることができる。一方、アクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブル以下の場合には、上記したような制御を行わずとも安全性及び運転フィーリングを確保することができるため、オペレータの操作に沿った制御を行うようにしている。
また、本発明の車両は、上記した車両制御ユニットを搭載した車両である。これにより、オペレータの誤操作による不具合や破損を発生させることがなく耐久性、信頼性の高い車両を提供することが可能となる。
以上記載のごとく本発明によれば、発進時のシフトレバー誤操作に起因するシフトチェンジ成立を防止することにより車両破損を防ぐことが可能であるとともに、特に、オペレータがシフト操作後に時間差を以ってアクセルペダル操作を行うように習慣づけることができる。また上記誤操作が行なわれた場合にもオペレータへの滑らかな運転感覚を維持することが可能となる。
即ち、発進時にエンジン回転数が大きい状態で過大な負荷が生じるシフト切替操作が行なわれた場合、変速機のシフトチェンジを禁止する制御を行うことにより変速機やフロントアクスル等へ高衝撃がかかることを防止でき、且つ車速から停止状態を判断しているため停止状態でのみかかる機能が作用する構成となっており、発進時の不具合を正確に防止可能である。
また、本発明によれば、予め設定時間ｔを設定しておき、この設定時間ｔ以内にアクセルペダル操作が行われてもシフトチェンジを禁止するようにしたため、オペレータがシフト操作をした後に時間差を以ってアクセルペダル操作を行うように習慣づけることができ、車両の破損を確実に防止できる。
さらに、予め設定されたエンジン回転数以下となった場合に、上記した制御を解除して前記シフトチェンジ操作に沿った変速機の切換えを行なうことにより、エンジン回転数が十分に低下した時点でギヤの係合を実施することができるため、過大な負荷がかかることがなくなり、且つオペレータの操作に即した制御を行うことが可能となる。
また、前記禁止制御の制御開始条件となる前記所定値Ｒ１と制御解除条件となる前記所定値Ｒ２とに差を設け、該所定値Ｒ２が該所定値Ｒ１より小さくなるように構成することにより、ハンチングを防止して安定した運転を行なうことが可能となる。
また、不適切な操作が行われた際に警告を発することにより、オペレータや車両周囲の第三者が車両状況を的確に把握でき、速やかに適切な運転操作を行うことが可能となる。
さらに、前記禁止制御の実行中にエンジン回転数を強制的に低下させるエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定された第一の制御データテーブルを有し、前記禁止制御の実行中に、該第一の制御データテーブルに沿ってエンジン回転数を低下させることにより、車両への負荷が軽減されるようにエンジン回転数を低下させることができる。
さらにまた、前記禁止制御を解除するタイミング以降のエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定されている第二の制御データテーブルを有し、前記禁止制御を解除するタイミング以降にエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルのエンジン回転数よりも大きい場合には、前記第二のデータテーブルに設定されたエンジン回転数となるように制御し、前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数以下である場合には、エンジン回転数がオペレータのアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数となるように制御を行うことにより、禁止制御を解除した後に、適切なエンジン回転数に制御することができ、車両への負荷の軽減、及び運転の安全性を確保することが可能となる。
また、上記した車両制御ユニットを搭載した車両とすることにより、オペレータの誤操作による不具合や破損を発生させることがなく耐久性、信頼性の高い車両を提供することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例に係る制御ユニット及びその周辺機器の概略構成図、図２は本発明の実施例に係る分散型制御ユニットの一例を示す構成図、図３は本発明の実施例に係る制御ユニットのフローチャート、図４は本実施例の制御ユニットに適用される第一のデータテーブルを示す図、図５は図４の他の実施例における第一のデータテーブルを示す図、図６は本実施例の制御ユニットに適用される第二のデータテーブルを示す図、図７は図６の他の実施例における第二のデータテーブルを示す図、図８は本実施例の制御ユニットに適用される第二のデータテーブルを示す図、図９は図８の他の実施例における第二のデータテーブルを示す図、図１０は本発明の実施例に係る制御ユニットを搭載した車両の全体動作を説明する状態遷移図である。
本実施例においては、一例として前進１段／後進１段を実現する自動変速機を用いた場合を示しているが、複数の速度段を有する場合にも適用可能である。本実施例に係る構成は、乗用車をはじめ種々の車両に適用可能であるが、特にフォークリフトやリーチスタッカー等の荷役運搬機械、或いはモータグレーダやブルドーザ、ホイールローダ等の建設土木機械などに代表される産業車両に好適に適用される。
図１を参照して、本実施例に係る制御ユニットの概略構成を説明する。かかる制御ユニット２０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるコンピュータとして構成されており、前後進ソレノイド８への通電を制御することにより図示しない油圧制御用電磁弁をＯＮ／ＯＦＦ制御し、クラッチを作動させることにより、車両のシフトチェンジを制御する。また、該制御ユニット２０はエンジン１０に接続され、主としてアクセルペダル５からの入力に基づいてエンジン回転数制御手段９によりエンジン１０のエンジン回転数を制御する。また本実施例では前記アクセル開度検出手段６からの入力のほかに、シフトレンジ検出手段２、車速センサ３、及びエンジン回転数検出手段１１等からの入力信号に基づいて制御ユニット２０により所定の演算処理を行い、この演算結果に基づく制御信号を前記エンジン回転数制御手段９に供給し、車両のエンジン回転数を制御する場合もある。
さらに、前記制御ユニット２０には、車両状態を検出する複数のセンサ類が接続されており、少なくとも、オペレータの操縦部に配設されたシフト操作手段１により指示されたシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段２と、車速を検出する車速センサ３と、エンジン１０に対してエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段１１と、に接続される。
ここで、前記シフト操作手段１は、オペレータにより操作され、所望のシフトレンジに設定するための装置であり、例えばシフトレバー、シフトスイッチ等が挙げられる。シフトレンジ検出手段２は、前記シフト操作手段１によって入力されたシフトレンジを検出し制御ユニット２０にシフトレンジ検出信号を出力する。
前記アクセル開度検出手段６は、オペレータにより操作されたアクセルペダル５のアクセルペダル開度（踏み込み量）を検出し、制御ユニット２０に出力する。制御ユニット２０にはアクセルペダル開度とアクセルペダル開度に対応して比例弁等（図時略）に出力すべき出力値が紐付けられて格納されている。制御ユニット２０がこの格納情報に基づき、アクセル開度検出手段６からの検出信号に応じ、前記エンジン１０のスロットルバルブ制御用の比例弁に供給する出力を調整することで、エンジン１０の回転数を制御する。またエンジン回転数検出手段１１にて検出したエンジン回転数を制御ユニット２０に出力させるようになっている。尚、前記アクセルペダル５は、アクセルペダル、アクセルスイッチを含めスロットルバルブの開操作手段を総称している。
前記前後進ソレノイド８は、原則としてシフトレンジ検出手段２にて検出されたシフトレンジに基づいて、制御ユニット２０により走行方向の前後進切替えが行なわれる。即ち、該前後進ソレノイド８は制御ユニット２０に電気接続されており、該制御ユニット２０からの制御信号に基づいて前後進ソレノイド８への通電を制御し、走行方向の前後進切替えを行うようになっている。
前記エンジン回転数制御手段９は、上記したようにアクセル開度検出手段６からの入力信号、或いはシフトレンジ検出手段２、車速センサ３、及びエンジン回転数検出手段１１等からの入力信号に基づいて制御ユニット２０により演算処理された演算結果に基づいてエンジン１０の回転数制御を行う手段である。例えば、エンジンスロットル制御用の比例弁等から構成され、前記制御ユニット２０からの出力信号に基づいて比例弁の開度制御を行ってエンジンのシリンダへの燃料供給量を調整し、エンジン回転数を制御するようになっている。
前記エンジン１０は、その動力がトランスミッションに伝達される。該エンジン１０の動力は、自動変速機において前後進切替えが行われて車両の走行方向が設定され、差動機を経て左右の駆動輪に伝達される（図示略）。該自動変速機は、前進クラッチと後進クラッチとから構成されており、これらのクラッチに前記前後進ソレノイド８により差動する電磁弁を介して作動油圧を作用させることにより前後進切替えが行われるようになっている。
上記した機能を有する制御ユニット２０では複数の異なる被制御部に対応した演算処理が夫々行われるが、該制御ユニット２０を一体に構成してもよいし、制御対象に対応させ分割して構成してもよい。分割した場合の分散型制御ユニット２０の一例を図２に示す。
前記制御ユニット２０は、車両制御用コントローラ２１と、発進制御用コントローラ２２と、エンジン制御用コントローラ２３と、メータパネル１３から構成され、これらは何れも物理的に離間して配置され、夫々のコントローラが通信回線３０により接続されている。また、シフトレバー（シフト操作手段）１は、メータパネル１３を介して通信回線３０に接続される。
前記車両制御用コントローラ２１は、車速センサ３、前後進ソレノイド８等が接続されており、エンジン制御以外の車両の基本的な制御を行うコントローラで、例えば車両の前後進切替えの制御等を行う。
前記発進制御用コントローラ２２は本実施例における特徴的な構成で、アクセル開度センサ６、エンジン回転数検出手段１１等が接続されており、発進時にオペレータにより誤操作が行なわれた場合に対応する制御、例えば誤操作に基づくシフトチェンジを禁止する制御、或いは強制的にエンジン回転数を低下させる制御等を行うコントローラである。
前記エンジン制御用コントローラ２３は、エンジン１０に接続されており（図示略）、通常走行時にエンジン回転数を制御するコントローラである。
また、前記制御ユニット２０は、警告手段１２を備えることが好ましい。該警告手段１２は、オペレータまたは車両周囲にいる第三者に向けて警告を発するための手段であり、例えば、既存のメータ表示器に、シフトチェンジ不可の状態にあることや、禁止制御を解除するためにオペレータが取るべきアクションについて表示する警告表示手段、音声により警告を行なう音声警告手段、或いはランプの点灯又は点滅により警告を行なう警告ランプ１２ａ等が挙げられる。
次に、図１０の状態遷移図を参照して、本実施例の制御ユニットを搭載した車両の全体動作につき説明する。尚、制御ユニット２０は、以下に示す制御が予め記憶されている制御プログラムに従って動作するものである。
図９において、車両停止状態からオペレータにより始動キーが操作されて始動ＯＮ状態が検出され、エンジンが始動したら車両停止状態にて制御ユニットは初期設定に設定される、このとき変速機はニュートラルの状態に設定される（ＮＴ１）。
オペレータによりシフトレバー（シフト操作手段）１が操作され、シフトレンジ検出手段２にてニュートラルＮから前進レンジＦ（以下、前進Ｆと称する）へのシフト切替え操作を検出（Ｆ１）してから予め設定された設定時間ｔを経過するまでの間に、エンジン回転数検出手段１１にて検出されたエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ１未満である場合には、通常のシフト切替え操作に対応した制御が行われる。即ち、前後進ソレノイド８のうち前進ソレノイドに通電されてＯＮ状態となり前進クラッチが係合され、アクセル開度検出手段６にて検出されたアクセルペダルの開度（踏み込み量）に応じて車両が前進走行を開始し、制御ユニット２０は通常の前進モードに設定される（Ｆ２）。
一方、車速センサ３により車速Ｖiを検出し、該車速が基準車速Ｖ０未満（Ｖ０＞Ｖi≧０（ｋｍ／ｈ）の時、シフトレンジ検出手段２にてニュートラルＮから前進Ｆへのシフト切替え操作を検出し（Ｆ１）、該検出した時点からタイマ２０ａ（図１参照）をカウントし、該タイマカウント値が前記設定時間ｔを到達するまでの間にエンジン回転数検出手段１１にて検出されたエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ１以上である場合に、前記シフトレンジ検出手段２にて検出されたシフト切替え操作に沿ったシフトチェンジを禁止する制御を行う（ＦＮＴ１）。即ち、前進ソレノイドへの通電を行なわず、前進ソレノイドＯＦＦ状態を維持する（このとき後進ソレノイドもＯＦＦ状態）。従って、シフトレンジ検出手段２にて検出されるシフトレンジは前進Ｆの位置であるが、変速機はギヤが入っておらずニュートラルの状態となる。尚、基準車速Ｖ０は例えば車速センサが感知しない速度で、実質的に停止と見なせる速度、所定時間のセンサ検知速度の移動平均値が０（ｋｍ／ｈ）と見なせる速度をＶ０として設定するのが好ましく、例えば１〜数ｋｍ／ｈと０（ｋｍ／ｈ）の間の任意の速度に設定される。
尚、ここではエンジン回転数検出手段１１にて直接的にエンジン回転数を検出し、該エンジン回転数に基づいて上記した制御を行うようにしたが、間接的にエンジン回転数を検出する構成としてもよい。例えば、アクセル開度検出手段６にて検出されるアクセルペダルの開度（開度（踏み込み量））に基づいて制御を行う構成が挙げられる。アクセルペダルの開度はエンジン回転数と相関関係にあるため、上記した制御と同様の制御を行える。即ち、予めアクセルペダルの開度の所定値Ｐ１を設定しておき、アクセル開度検出手段６にて検出されたアクセルペダルの開度が所定値Ｐ１以上である場合に、前記シフトレンジ検出手段２にて検出されたシフトレンジに沿ったシフトチェンジを禁止する制御を行うようにする（ＦＮＴ１）。以下、各制御条件において入力因子としてエンジン回転数を直接用いた例を示すが、上記したアクセルペダルの開度のように、エンジン回転数に相関関係のある入力因子を制御条件として用いても良い。
前記シフトチェンジ禁止制御（ＦＮＴ１）が行なわれた後、エンジン回転数検出手段１１にてエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ２以下となったことが検出されたら、該禁止制御を解除する制御を行う。解除する制御とは、シフトレバー１のシフト切替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させることであり、即ちここでは前進ソレノイドをＯＮにし、前進クラッチを係合状態として通常の前進モード（Ｆ２）に設定される。
禁止制御解除の条件値であるエンジン回転数の所定値Ｒ２は、禁止制御開始の条件値である所定値Ｒ１と同一若しくはこれより小さくなるように設定される。好適には、所定値Ｒ１＞所定値Ｒ２となるように差をもたせることが好ましい。これにより、ハンチングを防止して安定した運転を行なうことが可能となる。
同様に、始動開始後、シフトレンジ検出手段２にてニュートラルＮから後進レンジＲ（以下、後進Ｒと称する）へのシフト切替え操作を検出し（Ｒ１）、該検出した時点から設定時間ｔが経過するまでの間に、エンジン回転数検出手段１１にて検出されたエンジン回転数が予め設定された所定値Ｒ１未満である場合には、通常のシフトチェンジに対応した制御が行われ、通常の後進モードに設定される（Ｒ２）。
一方、車速センサ３により車速を検出し、該車速が停止状態を示す基準車速Ｖ０未満（Ｖ０＝０を含む）で、シフトレンジ検出手段２にてニュートラルＮから後進Ｒへのシフト切替え操作を検出し（Ｆ１）、該検出した時点から設定時間ｔが経過するまでの間に、エンジン回転数検出手段１１にて検出されたエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ１以上である場合に、前記シフトレンジ検出手段２にて検出されたシフトレンジに沿ったシフトチェンジを禁止する制御を行う（ＲＮＴ１）。即ち、後進ソレノイドへの通電を行なわず、後進ソレノイドＯＦＦ状態を維持する（このとき前進ソレノイドもＯＦＦ状態）。従って、シフトレンジ検出手段２にて検出されるシフトレンジは後進Ｒの位置であるが、変速機はギヤが入っておらずニュートラルの状態となる。
前記切換え禁止制御（ＲＮＴ１）が行なわれた後、エンジン回転数検出手段１１にてエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ２以下となったことが検出されたら、該禁止制御を解除する制御を行う。即ち後進ソレノイドへの通電を開始してＯＮ状態とし、後進クラッチを係合状態として通常の後進モードに設定される（Ｒ２）。
尚、前記基準車速Ｖ０は、上記した前進時における基準車速Ｖ０と同一の値であっても異なる値であってもよい。また、エンジン回転数の所定値Ｒ１、Ｒ２においても、上記した前進時における所定値Ｒ１、Ｒ２と同一の値であっても異なる値であってもよい。
また、始動開始から前進Ｆにシフト操作された状態（Ｆ１）、或いは後進Ｒにシフト操作された状態（Ｒ１）から、シフトレバーがニュートラルＮに戻されたら、通常のニュートラル状態（ＮＴ１）に戻る。
本実施例によれば、発進時にエンジン回転数が大きい状態で過大な負荷が生じるシフト切替操作が行なわれた場合、変速機のシフトチェンジを禁止する制御を行うことにより変速機やフロントアクスル等へ高衝撃がかかることを防止でき、且つ車速から停止状態を判断しているため停止状態でのみかかる機能が作用する構成となっており、発進時の不具合を正確に防止可能である。また、本実施例によれば、予め設定時間ｔを設定しておき、この設定時間ｔ以内にアクセルペダルの操作が行われてもシフトチェンジを禁止するようにしたため、オペレータがシフト操作をした後に時間差を以ってアクセルペダルの操作を行うように習慣づけることができ、車両の破損を確実に防止できる。
次いで、車両が通常モードで前進走行している時（Ｆ２）、車速センサ３により車速を検出し、該検出された車速が予め設定された車速Ｖ１以上であり、且つシフトレンジ検出手段２により後進Ｒへのシフト切替え操作が検出された場合、前記制御ユニット２０により変速機の後進Ｒへのシフトチェンジを成立させないようにし、且つ減速手段により減速する走行制御を行う（Ｆ３）。即ち、前記制御ユニット２０からの制御信号により前進ソレノイドをＯＮの状態に維持し（後進ソレノイドはＯＦＦの状態）、同時に該制御ユニット２０により減速手段を作動させる制御信号を出力し、強制的に車速を減速させる。このとき、シフトレバー１は後進Ｒに位置するが、変速機は前進に入った状態で前進走行をしている。
前記減速手段は、エンジンブレーキ、電子制御式油圧ブレーキ、或いはこれらの組み合わせ等が用いられ、エンジン回転数を強制的に低下させる装置である。
前記走行制御（Ｆ３）を行なった後、車速センサ３により予め設定された車速Ｖ２以下まで車速が低下したことを検出したら、後進Ｒへのシフトチェンジを成立させ、通常の後進モードとする（Ｒ２）。即ち、検出した車速が前記車速Ｖ２以下となったら、前進ソレノイドをＯＦＦにし、後進ソレノイドをＯＮとする。
また、車両が通常モードで前進走行している時（Ｆ２）、車速センサ３により車速を検出し、該検出された車速が予め設定された車速Ｖ１以上であり、且つシフトレンジ検出手段２によりニュートラルＮへのシフト切替え操作が検出された場合、前進ソレノイドをＯＦＦにし（後進ソレノイドもＯＦＦ）、変速機のクラッチを開放してニュートラルの状態とする（ＮＴＦ１）。さらに、この状態からシフトレバー１が後進Ｒにシフト切替えされた時、車速が予め設定された車速Ｖ１以上である場合には、上記した走行制御（Ｆ３）を行なうようにする。
前記走行制御（Ｆ３）が行なわれている時に、シフトレンジ検出手段２によりシフトレバー１が前進Ｆに戻されたことを検出したら、通常の前進モード（Ｆ２）に戻る。
同様に、車両が通常モードで後進走行している時（Ｒ２）、車速センサ３により車速を検出し、該検出された車速が予め設定された車速Ｖ１以上であり、且つシフトレンジ検出手段２により前進Ｆへのシフト切替え操作が検出された場合、前記制御ユニット２０により前記前進Ｆへのシフトチェンジを成立させないようにし、且つ減速手段により減速する走行制御を行う（Ｒ３）。即ち、前記制御ユニット２０からの制御信号により後進ソレノイドをＯＮの状態に維持し（前進ソレノイドはＯＦＦの状態）、同時に該制御ユニット２０により減速手段を作動させる制御信号を出力し、強制的に車速を減速させる。このとき、シフトレバー１は前進Ｆに位置するが、変速機は後進に入った状態で後進走行をしている。
前記走行制御（Ｒ３）を行なった後、車速センサ３により予め設定された車速Ｖ２以下まで車速が低下したことを検出したら、前進Ｆへのシフトチェンジを成立させ、通常の前進モードとする（Ｆ２）。即ち、検出した車速が前記車速Ｖ２以下となったら、後進ソレノイドをＯＦＦにし、前進ソレノイドをＯＮとして前進走行する。
また、車両が通常モードで後進走行している時（Ｒ２）、車速センサ３により車速を検出し、該検出された車速が予め設定された車速Ｖ１以上であり、且つシフトレンジ検出手段２によりニュートラルＮへのシフト切替え操作が検出された場合、後進ソレノイドをＯＦＦにし（前進ソレノイドもＯＦＦ）、変速機のクラッチを開放してニュートラルの状態とする（ＮＴＲ１）。さらに、この状態からシフトレバー１が前進Ｒにシフト切替え操作された時、車速が予め設定された車速Ｖ１以上である場合には、上記した走行制御（Ｆ３）を行なうようにする。
前記走行制御（Ｆ３）が行なわれている時に、シフトレンジ検出手段２によりシフトレバー１が後進Ｒに戻されたことを検出したら、通常の後進モード（Ｒ２）に戻る。
ここで、図３乃至図７を参照して、本実施例の構成につき具体的に説明する。
本実施例では、車両が停止状態にある時、シフトレンジ検出手段２によりシフトレバー１がニュートラルＮから前進Ｆ若しくは後進Ｒへのシフト切替え操作を検出し、且つエンジン回転数が予め設定された所定値以上であることを検出した場合に、前記シフト切替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを禁止する禁止制御を行う構成としている。
即ち、図３に示されるように、制御ユニット２０にて、車速センサ３で検出された車速が予め設定された基準車速Ｖ０（ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判別し（Ｓ１１）、該検出された車速が基準車速Ｖ０未満である場合には、シフトレンジ検出手段に２にて検出されたシフトレンジを判別する（Ｓ１２）。該シフトレンジが前進Ｆ若しくは後進Ｒである場合には、予め設定された設定時間ｔ（ｍｓｅｃ）が経過したか否かを判別し、該設定時間ｔを経過していたら前記検出されたシフトレンジに沿って前進Ｆ若しくは後進Ｒの切換え（シフトチェンジ）を許可する（Ｓ１４）。
一方、前記設定時間ｔが経過していない時、エンジン回転数検出手段１１にて検出されたエンジン回転数と予め設定された所定値Ｒ１以上とを比較し（Ｓ１５）、該検出されたエンジン回転数が所定値Ｒ１以上である場合には、オペレータによるシフト切替え操作とアクセルペダルの踏み込みがほぼ同時若しくはアクセルペダルの踏み込みが先に行なわれる誤操作がなされたこととなり、前進Ｆ若しくは後進Ｒを否認してシフトチェンジを禁止する禁止制御を行う（Ｓ１６）。
本実施例によれば、車速から車両停止時を判断するとともに、エンジン回転数が大きいときにギヤが係合することを防止する構成とすることで、変速機やフロントアクスル等の破損を防止でき、且つ車両の停止状態のみに上記した機能が作用する構成となるため、発進時の不具合を防止可能である。
また、本実施例によれば、予め設定時間ｔを設定しておき、この設定時間ｔ以内にアクセルペダルの操作が行われてもシフトチェンジを禁止するようにしたため、オペレータがシフト操作をした後に時間差を以ってアクセルペダルの操作を行うように習慣づけることができ、車両の破損を確実に防止できる。
また、図４に示されるように、前記禁止制御を実行中に、エンジン回転数が予め設定された所定値Ｒ２（図７参照）以下となったら該禁止制御を解除し、前記シフト切替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを行なうようにする。前記エンジン回転数の所定値Ｒ２は、アイドル状態相当の回転数であることが好ましい。シフトチェンジ後は、オペレータのアクセルペダルの操作（エンジン回転制御手段４からの入力信号）どおりにエンジン回転数を制御する。
これにより、エンジン回転数が低下した時点でギヤの係合を実施することができるため、過大な負荷がかかることがなくなり、且つオペレータの操作に即した制御を行うことが可能となる。
さらに、前記禁止制御の解除の条件値であるエンジン回転数の所定値Ｒ２は、所定値Ｒ１＞所定値Ｒ２となるように差をもたせることが好ましい。これにより、ハンチングを防止して安定した運転を行なうことが可能となる。
また、前記禁止制御を実行中は、オペレータまたは車両周囲にいる第三者に向けて警告を出力する機能有効警告手段１２（図１参照）を備えることが好ましい。この警告手段１２としては、車両の運転席に設置された警告ランプを点灯させる方法、警告ブザーを発信する方法、或いは画面表示する方法等が挙げられる。該警告手段１２では、オペレータ又は第三者に対して禁止制御を実行中であることの通知、或いはオペレータが次に取るべき動作の通知等を行なう。
このように、不適切な操作が行われた際に警告を出力することにより、オペレータや車両周囲の第三者が車両状況を的確に把握でき、速やかに適切な運転操作を行うことが可能となる。
また、本実施例では、前記禁止制御を実行中に、エンジン回転数制御手段９によりエンジン回転数を強制的に低下させる構成を備えるとよい。これは、前記制御ユニット２０により前記禁止制御が実行中であることを認識した際に、該制御ユニット２０からエンジン回転数制御手段９にエンジン回転数の低下を指令する電気的制御信号を伝送し、該エンジン回転数制御手段９を作動させてエンジン回転数を低下させるようするものである。これにより、シフト切替え操作に対応した制御に移るまでの時間を短縮でき、迅速な運転制御が可能となる。
また、上記した禁止制御中のエンジン回転数の低下に際して、以下のように実施することが好適である。制御ユニット２０が、前記禁止制御の実行中にエンジン回転数を強制的に低下させるエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定された第一の制御データテーブルを有しており、前記禁止制御の実行中に、該第一の制御データテーブルに沿ってエンジン回転数を低下させるように制御を行う。これは、図４に示されるような直線的なエンジン回転数制御パターンに沿ってエンジン回転数を低下させてもよいし、図５に示されるように、滑らかな制御特性曲線からなる制御パターンに沿ってエンジン回転数を低下させるようにしてもよい。また、同図に示されるように、エンジン回転数が所定値Ｒ２以下まで低下したら、シフト切替え操作に沿ったシフトチェンジを行ってギヤを係合した後、所定のエンジン回転数まで上げるような制御特性曲線を備えた第二の制御データテーブルを有していてもよい。この場合、加速後所定時間が経過したらオペレータのアクセルペダルの操作どおりにエンジン回転数を制御する。尚、前記第二の制御データテーブルは、禁止制御解除後のエンジン回転数の制御パターンが設定されたものであるが、これについては後述する。
また、本実施例にて、基準車速Ｖ０未満にてシフトレンジ検出手段２にてシフト切替え操作が検出され、該シフト切替え操作から予め設定された設定時間ｔが経過するまでの間に、アクセル開度検出手段６から前記所定値Ｒ１以上のエンジン回転数を指示する入力信号が与えられた場合、制御ユニット２０により該アクセル開度検出手段６からの入力信号を設定時間ｔ経過後に、遅延させてエンジン回転数制御手段９に出力するように構成してもよい。一般にオペレータにはシフトレバー１を操作した後アクセルペダルを操作することが推奨されているが、この操作が略同時又はアクセルペダルが若干先に操作された場合であっても、本実施例によれば確実にシフト操作後にアクセルペダルの操作の入力がなされ、安全に発進することが可能となる。
かかる構成の一例として以下に示す構成が挙げられる。
前記設定時間ｔまでの間、アクセル開度検出手段６からの入力信号を出力せず、該設定時間ｔを経過した後、前記開度検出手段６からの入力信号を有効にしてこれに沿ったエンジン回転制御を行う。有効にした際にはエンジン回転制御手段４からの入力信号と実際のエンジン回転数との間に相違が生じるため、エンジン回転数は制御ユニット２０が有する第二の制御データテーブルに沿って上昇させることが好ましい。該第二の制御データテーブルは、禁止制御解除後のエンジン回転数の上昇目標となる時系列速度パターンを有するが、具体的には図６又は図７のようなテーブルなどが用いられる。尚、これらの図では、エンジン回転数の代わりにエンジン出力Ｉを採用している。
図６に示されるように、アクセルペダルの開度信号（エンジン回転制御手段からの入力信号）に応じて複数のデータテーブルを有しており、予め決められたアクセルペダルの開度θTargetまで上昇したら制御を終了する。このとき、ギヤはゆっくり係合するとよい。また、図７に示すように、予め設定された制御特性曲線θｃとオペレータの意志による操作曲線θ０とが存在する際に、制御特性曲線θｃが操作曲線θ０を超えた時点で制御を終了するようにしてもよい。制御終了後はオペレータの意志に応じた制御を行う。
また前記構成の他の一例として以下に示す構成が挙げられる。
前記設定時間ｔまでの間、エンジン回転制御手段４からの入力信号（例えばアクセルペダル５のアクセル開度検出手段６よりの開度信号）を出力せず、該設定時間ｔを経過した後、エンジン回転制御手段４からの入力信号を有効にしてこれに沿ったエンジン回転制御を行う。さらに本構成では遅延（ディレイ）回路２０b（図１の制御ユニット２０内に設けてもよく又エンジン回転数制御手段９の前段に設けてもよい。）を備え、設定時間ｔまでの間、前記入力信号（例えばアクセルペダル５のアクセル開度検出手段６よりの開度信号）を記憶させておき、該記憶させた入力信号履歴に沿ってエンジン回転をディレイ制御するようにする。
これにより、シフト切替え操作と同時又はアクセルペダルが先に操作された場合においても、上記した本実施例にかかる制御が円滑に行われることとなる。
さらに、第二の制御データテーブルを用いた他の構成として以下の示す構成がある。
制御ユニット２０は、禁止制御を解除するタイミング以降のエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定されている第二の制御データテーブルを有し、前記禁止制御を解除するタイミング以降にオペレータによるアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数よりも大きい場合には、エンジン回転数が前記第二のデータテーブルに設定されたエンジン回転数となるように制御し、前記禁止制御を解除するタイミング以降にオペレータによるアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数以下である場合には、エンジン回転数がオペレータのアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数となるように制御を行う。
図８及び図９に第二の制御データテーブルを示す。図８は、禁止制御解除時にアクセルペダルの開度がデータテーブル値よりも低い場合を示し、図９は禁止制御解除時にアクセルペダルの開度がデータテーブル値よりも高い場合を示す。
図８を参照して、禁止制御の実行中に、第一の制御データテーブルに沿ってアクセルペダルの開度又はエンジンスロットル開度を低下させ、禁止制御を解除するタイミングである時間Ｔ２にて、第二の制御データテーブルに切替える。このとき、該第二の制御データテーブルの値と、オペレータのアクセルペダルの開度に対応する実際のアクセルペダルの開度又はエンジンスロットル開度とを比較し、実際のアクセルペダルの開度又はエンジンスロットル開度の方が低い場合には、エンジン回転数がオペレータのアクセルペダルの踏み込み量に対応するエンジン回転数となるように制御を行う。
一方、図９を参照して、禁止制御の実行中に、第一の制御データテーブルに沿ってアクセルペダルの開度又はエンジンスロットル開度を低下させ、禁止制御を解除するタイミングである時間Ｔ２にて、第二の制御データテーブルに切替える。このとき、該第二の制御データテーブルの値と、オペレータのアクセルペダルの踏み込み量に対応する実際のアクセルペダルの開度又はエンジンスロットル開度とを比較し、実際のアクセルペダルの開度又はエンジンスロットル開度の方が高い場合には、エンジン回転数が前記第二のデータテーブルに設定されたエンジン回転数となるように制御する。そして、該第二のデータテーブルの値が実際の値よりも大きくなった時点Ｔ３で制御を切り替え、オペレータのアクセルペダルの踏み込み量に対応するエンジン回転数となるように制御を行う。
本実施例によれば、禁止制御を解除した後に、適切なエンジン回転数に制御することができ、車両への負荷の軽減、及び運転の安全性を確保することが可能となる。例えば、オペレータによるアクセルペダルの踏み込み量が大きい場合、そのまま禁止制御を解除するとアクセルペダルの踏み込み量が大きい状態でギヤが係合されアクセルペダルの操作が有効になってしまう。従って、予め設定した第二の制御データテーブルよりエンジン回転数が大きい場合には、該第二の制御データテーブルに基づいてエンジン回転数を制御することにより、安全性が高く且つ運転フィーリングを損なわずに通常運転に移行させることができる。一方、アクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブル以下の場合には、上記したような制御を行わずとも安全性及び運転フィーリングを確保することができるため、オペレータの操作に沿った制御を行うようにしている。
本実施例は、車両停止から発進時に、オペレータの誤操作による車両故障のリスクを低減が可能であるため、乗用車をはじめ種々の車両に適用可能であり、特に停止／前後進操作の頻度が高いフォークリフト等の荷役運搬用産業車両全般において好適に適用できる。
本発明の実施例に係る制御ユニット及びその周辺機器の概略構成図である。 本発明の実施例に係る分散型制御ユニットの一例を示す構成図である。 本発明の実施例に係る制御ユニットのフローチャートである。 本実施例の制御ユニットに適用される第一のデータテーブルを示す図である。 図４の他の実施例における第一のデータテーブルを示す図である。 本実施例の制御ユニットに適用される第二のデータテーブルを示す図である。 図６の他の実施例における第二のデータテーブルを示す図である。 本実施例の制御ユニットに適用される第二のデータテーブルを示す図で、禁止制御解除時にアクセルペダルの開度がデータテーブル値よりも低い場合を示す。 本実施例の制御ユニットに適用される第二のデータテーブルを示す図で、禁止制御解除時にアクセルペダルの開度がデータテーブル値よりも高い場合を示す。 本発明の実施例に係る制御ユニットを搭載した車両の全体動作を説明する状態遷移図である。
符号の説明
１ シフト操作手段
２ シフトレンジ検出手段
３ 車速センサ
５ アクセルペダルの操作手段
６ アクセルペダルの開度検出手段
８ 前後進ソレノイド
９ エンジン回転数制御手段
１０ エンジン
１１ エンジン回転数検出手段
１２ 警告手段
２０ 制御ユニット
２１ 車両制御用コントローラ
２２ 発進制御用コントローラ
２３ エンジン制御用コントローラ
３０ 通信回線

Claims (8)

  1. シフト操作手段により指示されたシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、エンジン回転数を直接的または間接的に検出するエンジン回転数検出手段と、からの検出信号に基づいて車両を制御する車両制御ユニットにおいて、
    前記車速検出手段により検出された車速Ｖiが、基準車速Ｖ０未満（Ｖ０＞Ｖi≧０（ｋｍ／ｈ））であることが検出され、前記シフトレンジ検出手段がニュートラルから前進レンジ若しくは後進レンジへのシフト切替え操作を検出し、該シフト切替え操作を検出した時点から予め設定された設定時間ｔ以上経過するまでの間に、前記エンジン回転数検出手段が予め設定された所定値Ｒ１以上のエンジン回転数を検出した場合に、前記シフト切替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを禁止する制御を行うことを特徴とする車両制御ユニット。
  2. 前記禁止制御の実行中に、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が、予め設定された所定値Ｒ２以下となった場合に、前記禁止制御を解除して前記シフト切替え操作に沿ったシフトチェンジを行なうことを特徴とする請求項１記載の車両制御ユニット。
  3. 前記禁止制御の制御開始条件となる前記所定値Ｒ１と制御解除条件となる前記所定値Ｒ２とに差を設け、該所定値Ｒ２が該所定値Ｒ１より小さくなるようにしたことを特徴とする請求項２記載の車両制御ユニット。
  4. 前記禁止制御の実行中に、オペレータに警告を発する警告手段を作動させることを特徴とする請求項１記載の車両制御ユニット。
  5. 前記禁止制御の実行中に、エンジン回転数を前記所定値Ｒ２以下まで強制的に低下させる制御信号を前記車両が具備するエンジン回転数制御手段に伝送することを特徴とする請求項２記載の車両制御ユニット。
  6. 前記禁止制御の実行中に前記エンジン回転数を強制的に低下させるエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定された第一の制御データテーブルを有し、
    前記禁止制御の実行中に、該第一の制御データテーブルに沿ってエンジン回転数を低下させるように制御を行うことを特徴とする請求項５記載の車両制御ユニット。
  7. 前記禁止制御を解除するタイミング以降のエンジン回転数の時系列的な制御パターンが予め設定されている第二の制御データテーブルを有し、
    前記禁止制御を解除するタイミング以降にオペレータによるアクセルペダルの開度（踏み込み量）に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数よりも大きい場合には、エンジン回転数が前記第二のデータテーブルに設定されたエンジン回転数となるように制御し、前記禁止制御を解除するタイミング以降にオペレータによるアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数が前記第二の制御データテーブルに設定されたエンジン回転数以下である場合には、エンジン回転数がオペレータのアクセルペダルの開度に対応するエンジン回転数となるように制御を行うことを特徴とする請求項６記載の車両制御ユニット。
  8. 請求項１乃至７のいずれか記載の車両制御ユニットを搭載した車両。
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