JP2016196952A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コースト走行時の走行抵抗を抑制し、燃費を改善可能な車両の制御装置を提供すること。【解決手段】車両の制御装置は、ディファレンシャルギヤ１０に接続された左右のドライブシャフト１２Ｒ，１２Ｌのうち、一方のドライブシャフト１２Ｒ上にのみ設けられ、ディファレンシャルギヤ１０と一方のドライブシャフト１２Ｒに接続された駆動輪５Ｒとの間を断接するクラッチ１１を設け、コースト走行を検出したときは、クラッチ１１を解放することとした。【選択図】図１

Description

本発明は、コースト走行時の走行抵抗を抑制する車両の制御装置に関する。

従来、特許文献１には、コースト走行時にエンジンと変速機との間のクラッチを解放し、コースト走行時の抵抗を抑制することで、燃費を改善している。

特開２０１４−１３６４７６号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、コースト走行時にクラッチを解放したとしても、駆動輪とクラッチとの間の変速機等も駆動輪に伴って回転するため、走行抵抗が発生し、燃費の改善を十分に図ることが困難であった。
本発明は上記課題に着目し、コースト走行時の走行抵抗を抑制し、燃費を改善可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。

この目的のため、本発明による車両の制御装置は、ディファレンシャルギヤに接続された左右のドライブシャフトのうち、一方のドライブシャフト上にのみ設けられ、ディファレンシャルギヤと一方のドライブシャフトに接続された駆動輪との間を断接するクラッチを設け、コースト走行を検出したときは、クラッチを解放することとした。

よって、一つのクラッチを採用するだけで、駆動輪とディファレンシャルギヤのケースとの相対回転を許容することができるため、コストアップを抑制しつつ、コースト走行時におけるフリクションを低減でき、コースト走行距離を確保することで燃費を向上できる。

実施例１の車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。 実施例１の車両において、クラッチ締結・解放時におけるディファレンシャルギヤ近傍の各要素の回転状態を表す概略図である。 実施例１の車両の制御装置で実行されるクラッチ制御処理を表すフローチャートである。 実施例２の車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。

〔実施例１〕
図１は、実施例１の車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。図１の車両は前輪駆動車両であり、動力源としてエンジン1を車両前方に搭載している。エンジン1は、スタータモータ3により始動する。エンジン1は、ロックアップクラッチ2aを備えたトルクコンバータ2を有するVベルト式の無段変速機4を介して、前輪である右側駆動輪5R及び左側駆動輪5L（以下、右側駆動輪5Rと左側駆動輪5Lとを総称して駆動輪5とも記載する。）と切り離し可能に駆動結合する。

無段変速機4のバリエータCVTは、プライマリプーリ6と、セカンダリプーリ7と、これらプーリ6,7間に掛け渡したVベルト8（無端可撓部材）とからなるVベルト式無段変速機構である。尚、Vベルト8は複数のエレメントを無端ベルトによって束ねる構成を採用したが、チェーン方式等であってもよく特に限定しない。プライマリプーリ6はトルクコンバータ2を介してエンジン1のクランクシャフトに結合し、セカンダリプーリ7はアウトプットシャフト80に設けられたファイナルピニオン9aと、ディファレンシャルギヤ10に設けられたファイナルリングギヤ9bとからなるファイナルギヤ組9を介して駆動輪5に結合する。

エンジン動力伝達中、プライマリプーリ6のプーリＶ溝幅を小さくしつつ、セカンダリプーリ7のプーリＶ溝幅を大きくすることで、Vベルト8とプライマリプーリ6との巻き掛け円弧径を大きくすると同時にセカンダリプーリ7との巻き掛け円弧径を小さくする。これにより、バリエータCVTはHigh側プーリ比へのアップシフトを行う。High側変速比へのアップシフトを限界まで行った場合、変速比は最高変速比に設定される。

逆に、プライマリプーリ6のプーリＶ溝幅を大きくしつつ、セカンダリプーリ7のプーリＶ溝幅を小さくすることで、Vベルト8とプライマリプーリ6との巻き掛け円弧径を小さくすると同時にセカンダリプーリ7との巻き掛け円弧径を大きくする。これにより、バリエータCVTはLow側プーリ比へのダウンシフトを行う。Low側変速比へのダウンシフトを限界まで行った場合、変速は最低変速比に設定される。バリエータCVTは、プライマリプーリ6の回転数と、セカンダリプーリ7の回転数に基づいて実変速比を算出し、この実変速比が目標変速比となるように各プーリの油圧制御等が行われる。

ディファレンシャルギヤ10は、ディファレンシャルケース10aの外周に設けられたファイナルリングギヤ9bと、ディファレンシャルケース10aと一体に回転するピニオンシャフト10bと、ピニオンシャフト10bに回転可能に支持された複数のピニオン10cと、ピニオン10cと噛合う左側サイドギヤ10dと、ピニオン10cと噛合う右側サイドギヤ10eと、を有する。左側サイドギヤ10dには、左側ドライブシャフト12Lが接続されている。右側サイドギヤ10eには、右側第1ドライブシャフト12Rが接続されている。ディファレンシャルギヤ10と右側駆動輪5Rとの間にはクラッチ11を有する。クラッチ11の一方側には右側第1ドライブシャフト12Rが接続され、他方側には右側第2ドライブシャフト12R1が接続されている。右側第2ドライブシャフト12R1は、右側駆動輪5Rと一体に回転する。以下、左側ドライブシャフト12L，右側第1ドライブシャフト12R及び右側第2ドライブシャフト12R1を総称してドライブシャフト12とも記載する。

コントローラ20には、アクセルペダル開度を検出するアクセル開度センサ21からのアクセル開度信号APOと、車速を検出する車速センサ22からの車速信号VSPとが入力される。コントローラ20は、各種センサ信号に基づいて、エンジン1の作動状態、無段変速機4の作動状態、及びクラッチ11の断接状態を制御する。

図２は実施例１の車両において、クラッチ締結・解放時におけるディファレンシャルギヤ近傍の各要素の回転状態を表す概略図である。図２（ａ）はクラッチ締結時を表し、図２（ｂ）はコースト走行中のクラッチ解放時を表し、図２（ｃ）は急制動中のクラッチ解放時を表す。尚、図２中、太い実線で表記された回転要素は正回転状態を表し、太い点線で表記された回転要素は負回転状態を表し、細い実線で表記された回転要素は停止している状態を表す。図２（ａ）に示すように、クラッチ11が締結状態で、車両がコースト走行を行うと、左側ドライブシャフト12L及び右側第1，第2ドライブシャフト12R，12R1は左右駆動輪5により駆動される。このとき、左側ドライブシャフト12Lの回転は左側サイドギヤ10dに伝達される。一方、右側第1ドライブシャフト12Rの回転は右側サイドギヤ10eに伝達される。

コースト走行では、左右の駆動輪に作用する走行抵抗は同じであるため、ピニオン10cは回転せず、左側サイドギヤ10d及び右側サイドギヤ10eのトルクを受け止めてピニオンシャフト10bの軸直行方向にトルクを伝達する。ピニオンシャフト10bはディファレンシャルケース10aに対して固定されているため、ピニオンシャフト10bの軸直行方向に作用したトルクによりディファレンシャルケース10aが左右ドライブシャフト12L,12Rと同じ回転方向に回転する。よって、ディファレンシャルケース10aに設けられたファイナルリングギヤ9bも回転し、ファイナルピニオン9aを介してセカンダリプーリ7を回転する。尚、多少の旋回に伴って左右駆動輪5の間に差回転が生じたとしても、差回転分だけピニオン10cがピニオンシャフト10bの周りを回転するだけであって、ディファレンシャルケース10aが回転することに変わりはない。

このとき、仮に、コースト走行時の走行抵抗を低減するために、トルクコンバータ2のロックアップクラッチ2aを解放し、エンジン1のフリクションを低減させることが考えられる。しかしながら、左右駆動輪5の回転によりディファレンシャルケース10aやファイナルリングギヤ9bが回転すると共に、バリエータCVTも回転する。そうすると、コースト走行時の回転要素の数が多く、イナーシャも大きいため、走行抵抗が大きくコースト走行距離を十分に得られないという問題がある。

また、バリエータCVTでのベルト滑りを回避する観点から、コースト走行時であってもプライマリプーリ6やセカンダリプーリ7に油圧を供給しなければならない。そうすると、油圧制御用のオイルポンプの作動を継続する必要がある。仮に、エンジン1により駆動される機械式オイルポンプを備えている場合、ロックアップクラッチ2aを解放し、エンジン1を停止してしまうと、機械式オイルポンプも停止するため、必要な油圧を確保できない。よって、燃費向上の観点からコースト走行時にエンジン1を停止するには、別途電磁式オイルポンプ等を設け、エンジン1が停止したとしても油圧を確保できる構成を採用する必要があり、コストアップを招くという問題もある。

また、バリエータCVTとディファレンシャルギヤ10との間に別途クラッチを設け、このクラッチを解放することで、コースト走行時のバリエータCVTの回転を回避することも考えられる。しかしながら、ディファレンシャルケース10aやファイナルリングギヤ9b，ファイナルピニオン9aは回転するため、やはりイナーシャやフリクションが大きい。特に、ディファレンシャルケース10aは重量が重く、また、ファイナルリングギヤ9bは、半径が非常に大きいため、連れまわる際のフリクションは大きくなる。

更に、例えばアンチロックブレーキ制御が作動するような急制動状態を想定する。ベルト式無段変速機を備えた車両では、多くの走行状態でロックアップクラッチ2aを締結し、燃費の向上を図っている。このとき、駆動輪5は車両のイナーシャより十分に小さいため、駆動輪5の回転数は、摩擦ブレーキによる急制動時に一気に低下し、場合によってはロックする。すると、ディファレンシャルギヤ10を介してバリエータCVTやエンジ1も回転が停止してしまい、ベルト滑りやエンジンストールといった問題が生じるおそれがある。そこで、急制動時に十分なベルト押圧力を確保するため、別途電磁式オイルポンプ等を設け、必要な高油圧を供給可能に構成することも考えられる。しかしながら、電磁式オイルポンプを別途搭載すると、コストアップを招き、また、電磁式オイルポンプ駆動用の電力を確保しなければならず、燃費を向上できない。

そこで、実施例１では、所定の走行状態を検出したときは、ディファレンシャルギヤ10と右側駆動輪5Rとの間に設けられたクラッチ11を解放することとした。言い換えると、一つのクラッチ11を解放するだけで、二つの駆動輪5とディファレンシャルケース10aとの相対回転を許容可能な構成を採用した。

図３は実施例１の車両の制御装置で実行されるクラッチ制御処理を表すフローチャートである。
ステップS1では、コースト走行中か否かを判断し、コースト走行中でなければステップS2に進み、コースト走行中のときはステップS3に進んでクラッチ11を解放する。コースト走行中か否かは、例えばアクセルペダル開度APOが所定値未満か否かで判断すればよく、特に限定しない。
ステップS2では、急制動中か否かを判断し、急制動中でなければステップS4に進んでクラッチ11を締結する。一方、急制動中と判断したときは、ステップS3に進んでクラッチ11をOFFする。急制動中か否かは、例えば駆動輪車輪速の変化率が所定値以上か否かで判断すればよく、特に限定しない。

すなわち、実施例１の車両にあっては、コースト走行時はクラッチ11を解放する。よって、図２（ｂ）に示すように、右側駆動輪5Rは、右側第2ドライブシャフト12R1のみが連れまわるだけである。一方、左側駆動輪5Lは、左側ドライブシャフト12Lと共に左側サイドギヤ10dが連れまわる。これに伴いピニオン10cも回転するが、右側第1ドライブシャフト12Rがクラッチ11の解放により自由に回転できるため、ピニオン10cの回転に伴って左側ドライブシャフト12Lとは逆回転する。このとき、ピニオンシャフト10bの軸直行方向にトルクが作用せず、ディファレンシャルケース10aは回転しないため、ファイナルリングギヤ9bも回転せず、バリエータCVT等も回転しない。よって、コースト走行時におけるフリクションを低減でき、コースト走行距離を確保することで燃費を向上できる。

また、実施例１の車両にあっては、急制動時はクラッチ11を解放する。よって、図２（ｃ）に示すように、左側駆動輪5Lがロックされると、左側サイドギヤ10dの回転が停止し、右側駆動輪5Rがロックされると、第2ドライブシャフト12R1の回転が停止する。このとき、エンジン1やバリエータCVTの回転にあわせてディファレンシャルケース10aが回転し、ピニオンシャフト10bがディファレンシャルケース10aと一体に回転する。左側サイドギヤ10dは左側駆動輪5Lと共にロックしているため、ピニオン10cがピニオンシャフト10bの周りを回転する。この回転に伴って右側サイドギヤ10eが回転し、右側第1ドライブシャフト12Rも回転するものの、クラッチ11が解放されているため、自由に回転できる。言い換えると、駆動輪5がロックしたとしても、クラッチ11を解放することで、エンジン1やバリエータCVTは、急激に回転が低下することなく、自由に回転できる。よって、電磁式オイルポンプ等を設けることなく、バリエータCVTのベルト滑りやエンジンストールを回避できる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）エンジン1（動力源）と、
エンジン1の出力軸に結合された無段変速機4（変速機）と、
無段変速機4の出力軸と噛合うディファレンシャルギヤ10と、
ディファレンシャルギヤ10に接続された左右のドライブシャフト12と、
左右のドライブシャフト12を介して接続された左右の駆動輪と、
左右のドライブシャフト12のうち、右側第1ドライブシャフト12R及び右側第2ドライブシャフト12R1（一方のドライブシャフト）上にのみ設けられ、ディファレンシャルギヤ10と右側第1ドライブシャフト12R及び右側第2ドライブシャフト12R1に接続された右側駆動輪5R（駆動輪）との間を断接するクラッチ11と、
コースト走行を検出したときは、クラッチ11を解放するコントローラ20（制御手段）と、
を備えた。
よって、一つのクラッチ11を採用するだけで、駆動輪5とディファレンシャルケース10aとの相対回転を許容することができるため、コストアップを抑制しつつ、コースト走行時におけるフリクションを低減でき、コースト走行距離を確保することで燃費を向上できる。

（２）上記（１）に記載の車両の制御装置において、
無段変速機4は、バリエータCVT（ベルト式無段変速機）を有する。
仮に、コースト走行時にバリエータCVTが回転する構成の場合、バリエータCVTでのベルト滑りを回避する観点から、コースト走行時であってもプライマリプーリ6やセカンダリプーリ7に油圧を供給しなければならない。そうすると、油圧制御用のオイルポンプの作動を継続する必要がある。エンジン1により駆動される機械式オイルポンプを備えている場合、ロックアップクラッチ2aを解放し、エンジン1を停止してしまうと、機械式オイルポンプも停止するため、必要な油圧を確保できない。よって、燃費向上の観点からコースト走行時にエンジン1を停止するには、別途電磁式オイルポンプ等を設け、エンジン1が停止したとしても油圧を確保できる構成を採用する必要があり、コストアップを招く。これに対し、コースト走行中にクラッチ11を解放することで、バリエータCVTが回転することがなく、ベルト滑りを回避し、かつ、油圧確保に伴うコストアップを回避できる。

（３）上記（２）に記載の車両の制御装置において、
コントローラ20は、急制動を検出したときは、クラッチ11を解放する。
急制動状態において、駆動輪5のイナーシャは、車両のイナーシャより十分に小さいため、駆動輪5の回転数は、摩擦ブレーキにより一気に低下し、場合によってはロックする。すると、ディファレンシャルギヤ10を介してバリエータCVTやエンジ1も回転が停止してしまい、ベルト滑りやエンジンストールが生じるおそれがある。また、急制動時に十分なベルト押圧力を確保するため、別途電磁式オイルポンプ等を設け、必要な高油圧を供給可能に構成すると、コストアップを招き、また、電磁式オイルポンプ駆動用の電力を確保しなければならず、燃費を向上できない。これに対し、クラッチ11を解放することで、バリエータCVTやエンジン1が停止することがない。よって、コストアップを招くことなくベルト滑りやエンジンストールを回避し、燃費を向上できる。

（４）エンジン1は、車両前方に搭載され、左右の駆動輪5は、前輪である。
よって、1つのクラッチ11を解放するのみで、ディファレンシャルギヤ10のフリクションを低減し、かつ、バリエータCVTやエンジン1のフリクションを低減できる。

〔実施例２〕
次に、実施例2について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図４は実施例２の車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。実施例１では、トルクコンバータ2及び無段変速機4を搭載した例を示した。これに対し、実施例２では、平行二軸常時噛み合い型の手動変速機400を搭載した点が異なる。手動変速機400は、エンジン1との接続を、運転者のクラッチペダル201の操作によって断接するメインクラッチ200と、運転者がシフトレバー401を操作して変速段を決定するシンクロ機構402と、を有する。エンジン1は、メインクラッチ200を介して、前輪である右側駆動輪5R及び左側駆動輪5L（以下、右側駆動輪5Rと左側駆動輪5Lとを総称して駆動輪5とも記載する。）と切り離し可能に駆動結合する。

手動変速機400の場合、メインクラッチ200は、運転者のクラッチペダル201の操作によって断接する。よって、手動変速機400を備えた車両において、コースト走行中の燃費を改善しようとすると、運転者の操作以外にメインクラッチ200を断接可能であって、かつ、運転者のクラッチペダル201の操作に応じて作動可能な制御式クラッチを採用しなければならない。このような制御式クラッチは、非常に高価であり、コストアップを招く。これに対し、実施例２では、コースト走行中にクラッチ11を解放することで、メインクラッチ200が接続したままであっても、エンジン1を停止できるため、制御式クラッチを採用する必要が無く、コストアップを回避して燃費を改善できる。また、実施例１と同様に、ディファレンシャルケース10aや手動変速機400の連れまわりを回避できるため、フリクションを大幅に低減でき、コースト走行距離を確保することで燃費を向上できる。

また、急制動時において、運転者のクラッチペダル201の操作が行われなかった場合、メインクラッチ200が接続したままだと、ディファレンシャルギヤ10及び手動変速機400を介してエンジ1も回転が停止してしまい、エンジンストールが生じるおそれがある。また、エンジンストールを回避するためにメインクラッチ200を制御式クラッチにすると、コストアップを招く。これに対し、クラッチ11を解放することで、エンジンストールを回避でき、コストアップを招くことなく運転性を向上できる。

以上説明したように、実施例２にあっては下記の作用効果が得られる。
（５）変速機は、エンジン1と変速機との間を断接するメインクラッチ200を有し、運転者のメインクラッチ断接操作及びシフト操作により変速する手動変速機400である。
よって、コストアップを回避して燃費を改善しつつ、運転性を向上できる、

以上、本発明を実施例１，２に基づいて説明したが、上記構成以外でも本発明に含まれる。例えば、実施例では、動力源としてエンジンを採用した例を示したが、エンジンに限らず、電動モータを採用してもよいし、エンジンと電動モータの両方を備えたハイブリッド車両であってもよい。
また、実施例では前輪駆動車両について説明したが、後輪駆動車両であってもよいし、4輪駆動車両であってもよい。ただし、4輪駆動車両の場合は、前輪側と後輪側の両方にディファレンシャルギヤを備えているため、前輪側のディファレンシャルギヤと一方の前輪側駆動輪との間に一つのクラッチを設け、後輪側のディファレンシャルギヤと一方の後輪側駆動輪との間にも一つのクラッチを設けることで、本発明の効果が得られる。

また、実施例１では、自動変速機としてベルト式無段変速機を採用したが、ベルト式に限らず、他の形式の無段変速機でもよいし、有段式自動変速機を採用しても構わない。また、変速機とディファレンシャルギヤとの間にクラッチを備えた車両に、本発明のクラッチを採用してもよい。これにより、ディファレンシャルケースの回転を回避し、フリクションを低減できるからである。

1 エンジン
2 トルクコンバータ
2a ロックアップクラッチ
3 スタータモータ
4 Vベルト式無段変速機
5 駆動輪
6 プライマリプーリ
7 セカンダリプーリ
8 Vベルト
9 ファイナルギヤ組
9a ファイナルピニオン
9b ファイナルリングギヤ
10 ディファレンシャルギヤ
10a ディファレンシャルケース
11 クラッチ
12 ドライブシャフト
CVT バリエータ（無段変速機構）
200 メインクラッチ
201 クラッチペダル
401 シフトレバー
400 手動変速機

Claims (5)

1. 動力源と、
   前記動力源の出力軸に結合された変速機と、
   前記変速機の出力軸と噛合うディファレンシャルギヤと、
   前記ディファレンシャルギヤに接続された左右のドライブシャフトと、
   前記左右のドライブシャフトを介して接続された左右の駆動輪と、
   前記左右のドライブシャフトのうち、一方のドライブシャフト上にのみ設けられ、前記ディファレンシャルギヤと前記一方のドライブシャフトに接続された駆動輪との間を断接するクラッチと、
   コースト走行を検出したときは、前記クラッチを解放する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記変速機は、ベルト式無段変速機であることを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項２に記載の車両の制御装置において、
   前記制御手段は、急制動を検出したときは、前記クラッチを解放することを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記変速機は、前記動力源と前記変速機との間を断接するメインクラッチを有し、運転者のメインクラッチ断接操作及びシフト操作により変速する手動変速機であることを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１ないし４いずれか一つに記載の車両の制御装置において、
   前記動力源は、車両前方に配置され、
   前記左右の駆動輪は、前輪であることを特徴とする車両の制御装置。

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