JP2018506670A - 自動車のフリーホイールモードへの自動切り替え方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動軸（１５）と従動軸（１６）を備える自動制御クラッチ装置（１８）を介して駆動輪（１４）に駆動トルクを供給可能なエンジン（１２）を備える自動車（１０）を「ノーマル」モードから「フリーホイール」モードへ切り替えるための自動制御方法に関するものである。移行ステップ（Ｅ１）を、時系列的に「ノーマル」モードと「フリーホイール」モードとの間に介在させ、その間、駆動輪（１４）へのトルクの伝達なしに従動軸（１６）と駆動軸（１５）とが同じ速度で回転するように、エンジン（１２）を自動制御する。

Description

本発明は、駆動軸と従動軸とを備える自動制御クラッチ装置を介して駆動輪に駆動トルクを供給可能なエンジンを備える自動車を「ノーマル」モードから「フリーホイール」モードへ切り替えるための自動制御方法に関するものであり、「ノーマル」モードでは、駆動輪が、クラッチ装置を介して、できるだけエンジンと接続される一方、「フリーホイール」モードでは、駆動輪が、クラッチ装置の係合解除によって、エンジンから恒久的に接続解除され、運転者が制動命令又は加速命令を出さない限りエンジンをアイドリング速度で運転する。

燃焼機関によって駆動される自動車は、一般に、自動車の駆動輪への駆動トルクの伝達系統に介装された手動又は自動変速機を備える。自動車のギアチェンジを可能にするには、通常、とりわけクラッチ装置を用いて、エンジンを変速機から接続解除する必要がある。自動車の運転における所謂「ノーマル」モードでは、クラッチ装置はできるだけ係合位置にある。クラッチ装置は、通常、ギアチェンジ時や実際に自動車が静止している場合にだけ一時的に係合解除される。

周知のように、自動車は、「フリーホイール」状態にある場合、すなわち、エンジンが「エンジンブレーキ」とも呼ばれる制動トルクを自動車の車輪にかけずに、その運動エネルギーと場合によって自重だけを使ってできるだけ遠くまで走行する場合に燃料の使用量が抑えられる。

「ノーマル」モードから「フリーホイール」モードへと切り替える自動車の制御方法がすでに知られている。この従来技術の制御方法においては、自動車がエンジンの助けなしに走行し続けることが可能となる条件が満たされ次第、クラッチ装置は係合解除位置に入るよう指示され、エンジン速度はアイドリング速度かゼロにまで減速される。このような方法は、燃料を節約できる点では申し分ない。

しかしながら、クラッチ装置が急に解放されると、自動車の乗員に突然の減速感を与えてしまう。

更に、自動車の運転者が、自動車が「フリーホイール」モードに入ったばかりの時に「ノーマル」モードに戻ろうとした場合、クラッチ装置は、エンジンがアイドリング速度かゼロ速度で動作中に急に係合位置へと戻ることとなる。これにより、自動車内の乗員に衝撃を与えてしまう。

このような衝撃は、エンジンが自動車の車輪の回転速度に対応する速度を回復するのを待てば回避可能である。そのような遅れは、特に「フリーホイール」モードへの切り替えが運転者の意思に反して自動的に行われた場合などの特定の状況においては問題となり得る。

これらの問題を解決するため、本発明は、移行ステップを、時系列的に「ノーマル」モードと「フリーホイール」モードとの間に介在させ、移行ステップにおいて、駆動輪へのトルクの伝達なしに従動軸と駆動軸とが同じ速度で回転するように、エンジンを自動制御することを特徴とする上記タイプの方法を提案している。

本発明のその他の特徴によれば、
−移行ステップ中、クラッチ装置は係合位置にとどまり、
−移行ステップ中、クラッチ装置は係合解除位置に入るよう指示され、
−移行ステップ中、クラッチ装置は噛み合い点位置に入るよう指示され、
−移行ステップは、運転者に指示された加速が所定値未満の場合、且つ、クラッチ装置によって従動軸に伝達された駆動トルクが所定のトリガートルク以下である場合にトリガーされ、
−トリガートルクが正であり、
−トリガートルクがゼロであり、
−トリガートルクが負であり、
−移行ステップのトリガー動作は、自動車の変速機においてギアチェンジが行われている場合、所定の時間だけ延期され、
−「フリーホイール」モードは、所定の期間が終わるまでに運転者が移行ステップ中に加速又は制動の指示を行わなかった場合にトリガーされ、
−自動車には自動制御変速機が備えられ、係合されるギアは、「フリーホイール」モードが中断された場合に、クラッチ装置が係合位置へ移行すればギアチェンジを必要としないように自動車の走行速度に応じて制御され、
−移行ステップ及び「フリーホイール」モードは、運転者によって加速又は制動の指示が行われた場合にいつでも中断してよく、
−移行ステップ及び「フリーホイール」モードは、自動車の走行速度が所定速度未満となった場合又は運転者によってギアチェンジの指示が手動で行われた場合にいつでも中断してよい。

本発明の更なる特徴や利点は、以下の詳細な説明を読むことで明らかとなり、添付の図面を参照することで理解されるであろう。

自動車エンジンと、変速機とクラッチ装置を備えた、自動車の駆動輪へのトルクの伝達系統を示した模式図である。 エンジンと伝達系統のそれぞれに関連する２つの電子制御装置を模式的に示した図である。 本発明の教示に従い行われる方法を示したブロック図である。 アクセルペダルを踏み込んだ後に離したばかりの時点で、係合位置にあるクラッチ装置によって従動軸に伝達される駆動トルクの減少を示した図である。

以下の説明において、同一の構造又は類似の機能を有する要素には同一の符号が付される。

図１に、駆動トルクを生成する内燃機関１２によって駆動される自動車１０を模式的に示す。

また、上記自動車は、電気エンジンやハイブリッドエンジンによっても駆動される。

エンジン１２は、上記ドライブトルクを伝達するための伝達系統を介して、自動車１０の少なくとも１つの駆動輪１４を駆動することを目的としている。

上記伝達系統には、直接エンジン１２によって回転駆動される駆動軸１５が含まれ、この駆動軸１５は自動制御クラッチ装置１８を介して従動軸１６に接続されてもよい。

この場合、図２に示す第１電子制御装置２０に制御されるのは摩擦クラッチ装置１８である。このような装置については、数多くの実施例が従来技術において周知である。

クラッチ装置１８については、
− 駆動軸１５と従動軸１６が接続され、駆動トルクの全体が従動軸１６に伝達される第１係合終了位置と、
− 駆動軸１５と従動軸１６とが接続解除された後、駆動軸１５と従動軸１６が相互に作用し合わずに異なる速度で回転可能となる第２係合解除終了位置と、
の間で指示が行われてもよい。

非限定的な例として、図１に示したクラッチ装置１８は、駆動トルクの一部のみが従動軸１６に伝達される中間噛み合い点位置を占めることもできる。

従動軸１６は、変速機２２を介して駆動輪１４に接続される。この場合、図２に示す上記第１電子制御装置２０に制御されるのは自動又はロボット変速機２２である。

本発明の不図示の変形例としては、変速機は、マニュアル変速機から成る。

エンジン１２の速度は、自動車の運転者によって、例えば、アクセルペダル２４を用いて制御が行われてもよい。

エンジン１２の速度は、図２に示す第２電子制御装置２４によって自動制御が行われてもよい。

また、自動車の運転者は、ブレーキペダル２６を介してブレーキシステムに作用して自動車にブレーキをかけてもよい。

自動車１０は、駆動輪１４がエンジン１２とできるだけ接続される「ノーマル」モードと呼ばれるモードで動作可能である。クラッチ装置１８が係合解除位置に入るよう指示されるのは、変速機２２のギアチェンジの時だけである。

また、自動車１０は、クラッチ装置１８が係合解除位置に入るよう第１電子制御装置に指示され、エンジン１２が自動車の走行速度と比較して低速で、例えば、アイドリング速度で回転するよう第１電子制御装置２０に指示される「フリーホイール」モードと呼ばれる動作モードへも指示可能である。このような「フリーホイール」モードは、「セーリングモード」として既知のものである。「フリーホイール」モードへの自動切り替えの条件については以下に詳述する。

このように、「フリーホイール」モードでは、自動車１０は、坂道を下っている際に重力によって補完されるそれ自体の運動エネルギーの影響下で動き続ける。このモードによって、エンジン１２の速度を減少させて燃料節約が図られる。自動車１０は、クラッチ装置１８が係合解除位置にあるため、「エンジンブレーキ」とも呼ばれる、エンジン１２の内部摩擦によって与えられる制動トルクが駆動輪１４には伝達されないので、「フリーホイール」モードでより長く走り続けることができる。

「ノーマル」モードから「フリーホイール」モードへの切り替えの自動制御方法について、図３を参照して説明する。

第１移行ステップ「Ｅ１」は、時系列的に「ノーマル」モードと「フリーホイール」モードとの間に介在する。

移行ステップ「Ｅ１」のトリガー動作は、少なくとも以下の２つのトリガー条件の対象となる。
− 運転者に指示された加速が所定値未満である、
− クラッチ装置１８によって従動軸１６に伝達された駆動トルクが所定のトリガートルク以下である。

変形例では、これらの初めの２つのトリガー条件に、以下のトリガー条件の少なくとも１つが加えられる。
− 運転者によってブレーキが指示されない、
− 「フリーホイール」モード後に「ノーマル」モードへ戻るのに適していないギア速度を運転者が作動させないために、変速機が自動モードである、
− 自動車が加速し過ぎるのを防ぐために、又は、逆に、自動車が停止するのを防ぐために、自動車の走行速度が所定の範囲内であり、
− 自動車が「フリーホイール」モードで加速し過ぎないために、降下方向の道路の勾配が所定閾値未満であり、
− 急過ぎるカーブで「フリーホイール」モードがトリガーされるのを防ぐために、自動車の横加速度が所定閾値未満である。

移行ステップ「Ｅ１」がトリガーされるには、選択されたすべてのトリガー条件が同時に満たされなければならない。そうでなければ、自動車１０は、「ノーマル」モードのままである。これらの条件の確認は、予備確認ステップ「Ｅ０」で行われる。

指示された加速は、例えば、アクセルペダル２４の踏み込み度によって決定される。この場合、アクセルペダル２４の踏み込み度が所定値未満の場合に、移行ステップ「Ｅ１」の第１トリガー条件が満たされたものと見なされる。

第２トリガー条件に関しては、アクセルペダル２４をもっと強く踏み込んだ後に所定値以下で離した場合、エンジン１２によって生成されたトルクは減少する。図４に示すように、係合位置にあるクラッチ装置１８を介して従動軸１６に伝達された駆動トルク「ＣＭ」は減少し始めてゼロに近づく。運転者がアクセルペダル２４を完全に離すと、駆動トルクは負になりやすい。後者の場合が示すのは、エンジン１２が駆動トルクを生成しなくなり、エンジン１２の内部摩擦が従動軸１６の回転に反する負トルクを生じやすい「エンジンブレーキ」効果である。

本発明の第１実施例によれば、所定のトリガートルク「ＣＤ１」は正である。すなわち、実際に駆動トルクが従動軸１６に伝達された場合に、ステップ「Ｅ１」の第２トリガー条件が満たされる。この駆動トルクは、例えば、０よりやや大きい。

本発明の第２実施例によれば、所定のトリガートルク「ＣＤ２」はゼロである。すなわち、従動軸１６に正トルクも負トルクも伝達されなかった場合に、ステップ「Ｅ１」の第２トリガー条件が満たされる。

本発明の第３実施例によれば、所定のトリガートルク「ＣＤ３」は負である。すなわち、従動軸１６がエンジンブレーキ効果を受け始めた場合に、ステップ「Ｅ１」の第２トリガー条件が満たされる。この場合、以下に説明するように、自動車の運転者は、移行ステップ「Ｅ１」で急な衝撃を感じやすい。

更に、予備確認ステップ「Ｅ０」では、第２電子制御装置２０がギアチェンジ動作中でないことを確認する。その他のすべてのトリガー条件が満たされている間に自動車１０の変速機２２でギアチェンジが行われた場合、移行ステップ「Ｅ１」のトリガー動作がギアチェンジを完了するのに十分な所定の時間だけ延期される。

予備ステップ「Ｅ０」ですべてのトリガー条件が満たされた場合、移行ステップ「Ｅ１」がトリガーされる。この移行ステップ「Ｅ１」では、駆動輪１４へ駆動トルクを伝達せずに従動軸１６と駆動軸１５とが同じ速度で回転するようにエンジン１２の自動制御が行われる。

駆動トルクが駆動輪１４に伝達されないようにするには、幾つかの変形例が可能である。

第１変形例によれば、移行ステップ「Ｅ１」中は、クラッチ装置１８が係合位置にとどまる。そして、駆動トルクや制動トルクが駆動軸１５によって従動軸１６に伝達されないようエンジン１２が制御される。この変形例によれば、エンジン１２に運転者に衝撃を与えずに駆動輪１４の回転速度の制御を極めて迅速に再開させることができる。

第２変形例によれば、移行ステップ「Ｅ１」中は、クラッチ装置１８が係合解除位置に入るよう指示される。この場合、当然、駆動トルクや制動トルクは駆動軸１５によって従動軸１６に伝達されない。この変形例では、第１変形例よりシンプルなエンジン１２の制御モデルが必要となる。従動軸１６の回転速度を計測し、駆動軸１５が同じ速度で回転するようエンジン１２を制御すればよい。

第３変形例によれば、移行ステップ「Ｅ１」中は、クラッチ装置１８が噛み合い点位置に入るよう指示される。この変形例は、第１変形例と第２変形例の中間の解決法である。この第３変形例によれば、クラッチ装置１８の摩擦要素がまだ接触しているため、エンジン１２は駆動輪１４の回転速度の制御を極めて迅速に再開できる。また、この第３変形例によれば、駆動トルクであろうと制動トルクであろうと、従動軸１６に伝達されたトルクが減少するため、エンジン制御の許容度を導入することが可能となる。

この移行ステップ「Ｅ１」は所定の期間保持される。

移行ステップ「Ｅ１」と同時に行われる確認ステップ「Ｅ２」では、所定の期間が終わるまでに運転者が移行ステップ中に加速又は制動の指示を行わなかったことが確認される。

制動又は加速が指示された場合、「フリーホイール」モードへの切り替えが中断され、自動車が「ノーマル」モードに自動制御される。

確認ステップ「Ｅ２」のすべての条件が満たされた場合、次の第３ステップ「Ｅ３」で「フリーホイール」モードがトリガーされる。

この第３ステップ「Ｅ３」では、装置１８が係合解除位置にない場合にその位置に入るよう指示される。エンジン１２は、電子制御装置２４によってアイドリング速度に制御される。このように、第３ステップ「Ｅ３」によれば、下降時の自動車の運動エネルギーと、場合によっては、自動車のポテンシャルエネルギーのおかげで、自動車が燃料を節約しながら走行可能となる。

この第３「フリーホイール」ステップ「Ｅ３」では、ギアチェンジ動作を自動で行って自動車の走行速度に対応するギア速度を確保するように変速機２２が制御される。「フリーホイール」モードが中断された場合、クラッチ装置１８が係合位置に移行すればギアチェンジは必要ない。

上記方法、特に移行ステップ「Ｅ１」及び「フリーホイール」モードは、運転者によって加速又は制動の指示が行われた場合にいつでも中断してよい。

また、上記方法、特に移行ステップ「Ｅ１」及び「フリーホイール」モードは、自動車の走行速度が所定速度未満となった場合又は運転者によってギアチェンジの指示が手動で行われた場合にいつでも中断してよい。

このように、本発明の教示に従い行われる方法によれば、エンジン１２は常に従動軸１６の速度に近い速度で動作しているため、自動車を「ノーマル」モードにほぼ即座に復帰させる移行ステップ「Ｅ１」を介して徐々に「フリーホイール」モードへの切り替えを行うことが可能となる。このような方法は、特に、道路形状及び／又は交通状況が「フリーホイール」モードに適していないと運転者が感じていてもこのモードへの切り替えを自動で行う場合に有利である。

また、所定の期間後に「フリーホイール」モードへの切り替えを行うことで、道路形状及び／又は交通状況がこのモードに適していると運転者が感じた場合にも多くの燃料が節約される。

Claims (13)

1. 駆動軸（１５）と従動軸（１６）とを備える自動制御クラッチ装置（１８）を介して駆動輪（１４）に駆動トルクを供給可能なエンジン（１２）を備える自動車（１０）を「ノーマル」モードから「フリーホイール」モードへ切り替えるための自動制御方法であって、「ノーマル」モードでは、前記駆動輪が、前記クラッチ装置（１８）を介して、できるだけ前記エンジン（１２）と接続される一方、「フリーホイール」モードでは、運転者が制動又は加速の命令を出さない限り前記エンジン（１２）をアイドリング速度で運転するために、前記クラッチ装置（１８）の係合解除によって、前記駆動輪（１４）が、前記エンジンから恒久的に接続解除される、方法において、
   移行ステップ（Ｅ１）を、時系列的に前記「ノーマル」モードと前記「フリーホイール」モードとの間に介在させ、
   前記移行ステップ（Ｅ１）において、前記駆動輪（１４）へのトルクの伝達なしに前記従動軸（１６）と前記駆動軸（１５）とが同じ速度で回転するように、前記エンジン（１２）を自動制御することを特徴とする方法。
2. 前記移行ステップ（Ｅ１）中、前記クラッチ装置（１８）は係合位置にとどまることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記移行ステップ（Ｅ１）中、前記クラッチ装置（１９）は係合解除位置に入るよう指示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記移行ステップ（Ｅ１）中、前記クラッチ装置（１８）は噛み合い点位置に入るよう指示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記移行ステップ（Ｅ１）は、運転者に指示された加速が所定値未満の場合、且つ、前記クラッチ装置（１８）によって前記従動軸（１６）に伝達された駆動トルクが所定のトリガートルク以下である場合に、トリガーされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記トリガートルクが正であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記トリガートルクがゼロであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記トリガートルクが負であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記移行ステップ（Ｅ１）のトリガー動作は、自動車の変速機（２２）においてギアチェンジが行われている場合、所定の時間だけ延期されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 「フリーホイール」モードは、所定の期間が終わるまでに運転者が前記移行ステップ（Ｅ１）中に加速又は制動の指示を行わなかった場合にトリガーされることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記自動車（１０）には自動制御変速機（２２）が備えられ、
    係合されるギアは、前記「フリーホイール」モードが中断された場合に、前記クラッチ装置（１８）が係合位置へ移行すればギアチェンジを必要としないように、前記自動車（１０）の走行速度に応じて制御されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記移行ステップ（Ｅ１）及び前記「フリーホイール」モードは、運転者によって加速又は制動の指示が行われた場合にいつでも中断してよいことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記移行ステップ（Ｅ１）及び前記「フリーホイール」モードは、自動車の走行速度が所定速度未満となった場合又は運転者によってギアチェンジの指示が手動で行われた場合にいつでも中断してよいことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。

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