JP3677168B2 - 作業用車両 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般公道の走行用に供しない走行車両に関し、特に、運搬車やゴルフカート、芝刈り作業車等の作業用車両に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ゴルフ場においてプレーヤの移動やゴルフバック等の運搬に使用されるゴルフカートや、草刈り等の各種作業に用いられる作業用車両では、安全上の観点や操作性の面から車両最高速度を制限するため、いわゆるガバナ装置を取り付けたものが広く用いられている。
【0003】
このガバナ装置としては、従来よりトランスミッション等の減速機構の一部に組み込まれる機械式のものが知られており、そこでは、ガバナに対しギヤ等によって車速に比例した回転数を与えることにより、車速に応じたガバナフォースを得るようにしている。そして、このガバナフォースを利用することにより、機械的リンケージを介してアクセルペダルワイヤの引き力に抗してスロットルを閉じさせ、車両の最高速度を規制している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような作業用車両では、エンジンの正逆転切り換えや後進ギアにより前後進の切り換えができるようになっており、運転席に設けられた切換スイッチや切換レバーの操作により、車両の進行方向が切り換わるようになっている。ところが、従来の作業用車両では前進と後進とで変速比にはそれ程差がなく、また、ガバナ機構も前後進で共通に使用されるため最高速度も両者とも同じに設定されることが多い。すなわち、前進側で最高速度が20km/hに規定されている場合には、後進側の最高速度も20km/hとなり、後進時における運転姿勢の変化などにより不用意にアクセルペダルを踏み込んでしまうと車速が上昇し過ぎる恐れがあった。特に、ゴルフカートや構内運搬車などでは運転席の後ろに荷物を積んだ状態で走行し、車両の周囲に人がいる中を視界が余り良くない状況でバックせざるを得ないことも多く、後退時のスピードをより抑える必要がある。
【0005】
この場合、後進ギアを用いた機構によって後進を実現しているものでは、ギア比を大きく取ったりさらに減速ギアを噛ませたりすることにより後進速度を落とすことも可能である。しかしながら、これらの機構を付加するとトランスミッション装置の大型化、重量化のみならずコストアップの要因となるため、かかる手段を簡単に採用することもできない。
【0006】
一方、特開平3−130542号公報の車両制御装置では、車両後退時にアクセル操作に対する車両の出力感度を鈍くする構成も開示されており、そこではスロットル開度等の反応を前進時と後退時とで異ならせて安全な車両後退操作を実現するようにしている。しかしながら、前記制御装置は障害物までの距離が所定値以内になると感度を切り換える構成となっており、最高速度の規定値そのものを変更するものではない。従って、アクセルを強く踏み込めば、反応は鈍いものの前進時と同様の速度を出すことは可能な構成となっており、前述のような問題点を解決することはできない。
【0007】
本発明の目的は、後進時の最高速度を制限し、後進時における安全性を確保した作業用車両を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、内燃機関を搭載し、前記内燃機関のスロットルバルブをアクセルペダルのストローク量に応じて駆動させると共に、車両最高速度の制限を行い車両の車速が最高速度規定値を越えないようにスロットルバルブの開度を制御する制御装置を備え、前記内燃機関のスロットルバルブを駆動するバルブ駆動手段と、前記アクセルペダルのストローク量を検出するアクセル開度検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、検出された車速に基づいて車両の現在の加速度を算出する加速度算出手段と、現在の車速と現在の加速度に基づき所定時間後の車速予測値を算出する車速予測手段とを有する作業用車両において、更に、前記作業用車両の進行方向を判定する進行方向判定手段と、車両最高速度を規定する最高速度規定値、及び前記車速予測値との比較により車速が前記最高速度規定値を超えないよう車速制限制御を行うか否かを定める判定しきい値としての制御基準速度を、前記作業用車両の後進時は前進時よりも低い値に設定し、前記車速予測値と前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記制御基準速度とを比較する車速比較手段と、前記車速予測値が前記制御基準速度より大きいとき、現在の条件として現在の加速度と現在のスロットルバルブ開度とに基づいて、この後に作業用車両が最高速度規定値を越えないようにするための目標スロットル開度を求める車速制限手段と、前記目標スロットル開度に基づき、前記アクセルペダルのストローク量にかかわらず、前記バルブ駆動手段を作動させて前記スロットルバルブの開度を制御する出力制御手段とを有することを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記作業用車両の後進時は、前記最高速度規定値及び前記制御基準速度を、それぞれ前進時の1/2の値に設定することを特徴とする。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1或いは2に記載の発明において、前記車速比較手段は、更に、現在の車速と前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記最高速度規定値とを比較し、前記出力制御手段は、更に、現在の車速が前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記最高速度規定値以上となったとき、前記アクセルペダルのストローク量にかかわらず、前記スロットルバルブの開度を制限することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態であるゴルフカート(作業用車両、以下適宜カートと略記する)の構成を示す説明図である。本発明によるカートは、いわゆる電子ガバナ装置を搭載したカートにおいて、前進時と後退時とで異なる最高速度を設定し、後進状態のときの最高速度を前進時よりも低く制限して安全性の向上を図ったものである。
【0012】
本実施の形態のカートは自動変速機付の走行車両であり、図1に示したように、車両本体中央にエンジン(内燃機関)1を配し、このエンジン1によって車両後部の駆動輪2を駆動するようになっている。エンジン1からの出力は、自動変速装置3を介してトランスミッション装置4に入力される。トランスミッション装置4内にはディファレンシャル装置61が設けられており、これを介して車軸62にエンジン1の動力が伝達され駆動輪2が回転する。
【0013】
当該カートでは、自動変速装置3としてベルト式の無段変速機(CVT)が採用されており、エンジン1の出力軸であるクランクシャフトには駆動プーリ5が設けられている。また、トランスミッション装置4の入力軸6には被動プーリ7が設けられており、これらの両プーリ5, 7の間にはベルト8が掛け渡されている。両プーリ5, 7は、TCU(トランスミッション制御ユニット)の指令の下、図示しない油圧装置によりその溝幅を適宜変更できるようになっており、この溝幅の変化によりベルト8の巻き付き径が適宜変化して無段階に変速を行えるようになっている。なお、当該カートは電子制御による油圧式を採用しているが、遠心ガバナによる機械式のものであっても良い。
【0014】
トランスミッション装置4の入力軸6には、外周部に複数の突起9aを備えたロータ9が取り付けられている。また、ロータ9の近傍には、突起9aの近接、離反を検知することにより車速の検出を行う車速センサ(車速検出手段)10が設けられている。当該実施の形態では、この車速センサ10としてマグネットピックアップ(磁気センサ)が使用されており、突起9aの通過に伴って発生するパルス信号がECU(エンジン制御ユニット)40に送出される。
【0015】
入力軸6はディファレンシャル装置61の前段に存在しており、当該カートでは、車速センサ10をディファレンシャル装置61の後段にある車軸62ではなく、その前段に位置する入力軸6に配設している。従って、ディファレンシャル装置61の差動作用による影響を受けることなく車速検出を行うことができ、エラーのない正確な車速検出を行えるようになっている。また、車速をパルスカウントによって検出できるため、車速に基づいて行われる各種制御の精度を向上させることも可能となっている。さらに、非接触式の車速検出機構であるため、磨耗による経年変化がなく信頼性も向上する。
【0016】
一方、図2に示すように、エンジン1のシリンダヘッド11には、吸気ポート12および排気ポート13が形成されている。また、これらのポート12, 13とエンジン1の燃焼室14との間には、吸気バルブ15および排気バルブ16が設けられており、これらは図示しないカムおよびロッカアームにより所定のタイミングにて開閉される。また、シリンダヘッド11には、その先端を燃焼室14に露呈させた点火プラグ17が設けられており、点火プラグ17は図示しないイグナイタを介してECU40によって点火時期が制御される。
【0017】
エンジン1の吸気系には、インジェクタ装置18および電子ガバナ装置19が設置されている。
【0018】
エンジン1の吸気ポート12には、これと連通して吸入管20が配設されており、両者の接続部の近傍にはインジェクタ装置18が取り付けられている。吸入管20には、吸入管圧力を検出する圧力センサ26が設けられている。インジェクタ装置18には、吸気ポート12に向けて燃料を噴射するインジェクタ21が設けられており、インジェクタ21には図示しない燃料タンクから燃料配管を経てフューエルレール22にガソリンが供給されている。そして、ECU40の制御の下、このインジェクタ21によりエンジン1に対してガソリンが噴射供給される。なお、ガソリン噴射量は、吸入管圧力とエンジン回転数に基づいて制御される。
【0019】
インジェクタ21の上流にはさらに、電子ガバナ装置(出力制御手段)19を備えたスロットルバルブ23が設けられている。当該実施の形態ではこのスロットルバルブ23として、フィードバック用信号出力付の電動式スロットルが採用されており、DCモータ(バルブ駆動手段)63によって駆動されるようになっている。そして、このDCモータ63をECU40によってフィードバック制御することにより、バルブ開度が所望の開度にて制御されることになる。なお、バルブ開度は図示しないポテンショメータにより検出されている。
【0020】
また、スロットルバルブ23は、後述するアクセルペダル31の踏み代や車速センサ10の検出値等に基づきECU40によって制御されると共に、電子ガバナ装置19によりその開度が適宜調節される。すなわち、車速センサ10によって車速が所定の最高速度を超えたことが検知されると、電子ガバナ装置19によってスロットルバルブ23の開度が制限されてエンジン1に対する空気供給量が絞られ、カート速度が制限されるようになっている。
【0021】
ここで、当該カートでは前記のような最高速度制限に加え、車速センサ10と電子ガバナ装置19の機能を生かし、平地から急な下り坂に入ったときなど車速が急変する場合に、カートの加速度から車速動向を予測し、カート速度をスピーディかつスムースに制限する処理が実行される。
【0022】
すなわち、現在の車速と直前の車速とから現在の加速度が演算され、この加速度に基づいてカートの車速変化が予測されて所定時間後の車速予測値が算出される。そして、この車速予測値に基づいて、カート速度が最高速度規定値を超えないようにスロットルバルブ23の目標開度が設定され、アクセルペダル31の踏み代にかかわらず、スロットルバルブ23をその目標開度に制御する。
【0023】
このように当該カートでは車速の急変に際し、それが最高速度規定値に達してから車速を抑制するのではなく、車速予測値が制御基準速度以上になるおそれがある時点から車速を抑制する処置を施すことになる。従って、制御遅れのないなめらかな速度制御が可能となり、カートが最高速度規定値になるまで減速せず、かつそれを超えたときに急激に減速するというような運転フィーリングの悪化を防止することができる。
【0024】
また、当該カートでは、機械式ガバナ装置に変えて電子ガバナ装置19を採用しているため、アクセルワイヤの伸びや劣化、錆等による作動不良がなく、さらに、機械的リンケージがないため車両設計上の自由度も向上する。加えて、電子制御式であるため、機械的なセッティング不良による速度のうねりなどの不安定現象や、遊びの増加等に基づく制御遅れなどがなく、速度安定性や追従性に優れ車両の運転フィーリングが良好であると共にその設計の自由度も向上する。なお、スロットルバルブ23の上流にはエアクリーナ24が設けられており、吸入管20に流入する空気中の粉塵などを除去している。
【0025】
エンジン1のクランクシャフトには、外周部に複数の突起25aを備えたフライホイール25が取り付けられている。フライホイール25の近傍にはエンジン回転数センサ35が設けられており、これによって突起25aの近接、離反を検知することによりエンジン回転数が検出できるようになっている。
【0026】
さらに、エンジン1にはエンジン起動用のスタータジェネレータ27(図1参照)が取り付けられている。このスタータジェネレータ27は、ECU40によって制御され、エンジン起動時にはセルモータとして働き、エンジン起動後には発電機として作用する。なお、当該カートでは、運転者不在などの場合にはエンジン起動が抑止され、その際にはこのスタータジェネレータ27が作動しないように制御される。
【0027】
また、図1に示したように、当該カートの前方側には運転席28が設けられており、その前方にはカートの主電源スイッチであるキースイッチ30が設けられている。そして、このキースイッチ30をONするとECU40やTCU等はその旨の信号を得て所定の動作を開始するようになっている。
【0028】
さらに、運転席28の床面には前後進切換レバー64が設けられており、このレバー64を前後に移動させることによりワイヤ等を介して機械的に前後進が切り換えられ、これによりカートの進行方向が変わることになる。このとき、前後進切換レバー64に連動して進行方向が前進か後進かを判断するマイクロスイッチからなる前後進切換スイッチ65がオン、オフ動作する。本発明によるカートでは、後進のときにオン信号がECU40に送られる。また、運転席28の前方壁面には後進警告ブザー66が設けられている。この後進警告ブザー66は、カートが後退状態となっているときその旨を運転者に警告するものであり、前後進切換スイッチ65が後進側に切り換わると、回路が閉じブザー音を発するようになっている。なお、ブザー66に代えて、あるいはそれに加えて警告灯を設け、その点灯によって運転者に進行方向を表示するようにしても良い。
【0029】
ここで、本発明によるカートでは、後進時に前後進切換スイッチ65からのオン信号を受けて、カートの後進速度が前進時よりも制限されるようになっている。すなわち、前後進切換スイッチ65が前進から後進に切り換わると、ECU40はそのオン信号を受けて前述の制御基準速度や最高速度規定値をより低い値に変更し、後進時の速度を前進時よりも低速に制限する。このため、不用意にアクセルペダル31を踏み込んでも車速が余り上昇せず後進時の安全性が向上する。
【0030】
加えて、運転席28の床面にはアクセルペダル31が設けられており、そのストローク量は電気信号の形でECU40に伝達される。当該カートでは、アクセルペダル31が所定のエンジン起動位置まで踏み込まれるとスタータジェネレータ27が駆動されてエンジン1が起動するようになっている。
【0031】
図3は、アクセルペダル31のストローク量検出機構の概略構成を示した説明図である。図3に示したように、アクセルペダル31はペダルボックス32に取り付けられた状態でカートに設置される。また、ペダルボックス32の内部には、リンク機構33を介してアクセルペダル31と連結されたポテンショメータ(アクセル開度検出手段)34が設けられている。そして、アクセルペダル31が踏み込まれると、リンク機構33の作用によりポテンショメータ34の摺動接点側が動かされ、その抵抗値が変動する。このためアクセルペダル31が踏まれると、ECU40に送出される電気信号の電流値がそのストローク量に応じて変動し、これによりECU40側ではアクセルペダル31のストローク量(アクセル開度)を認識できるようになっている。
【0032】
一方、ECU40は、図4に示したように、CPU41と、ROM(最高速度規定値格納手段)42、RAM43およびバックアップ用のRAM44、タイマ45とI/Oインターフェース46がバスライン47を介して互いに接続されたマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成される。そして、車速センサ10やポテンショメータ34等のセンサ類やキースイッチ30、前後進切換スイッチ65等からの信号を処理し、電子ガバナ装置19や、インジェクタ21やスロットルバルブ23等のアクチュエータ類に制御信号を送出する。
【0033】
I/Oインターフェース46には、車速センサ10、エンジン回転数センサ35が波形整形回路48を介して接続されている。また、スロットルバルブ23(DCモータ63)、圧力センサ26、前後進切換スイッチ65、キースイッチ30、ポテンショメータ34は、それぞれA/D変換器49を介してI/Oインターフェース46に接続されている。さらに、I/Oインターフェース46には、インジェクタ21やスロットルバルブ23、スタータジェネレータ27、電子ガバナ装置19、後進警告ブザー66などが、駆動回路50を介して接続されている。
【0034】
ROM42には、制御プログラムおよび各種制御用固定データが記憶されている。このROM42には、当該カートの後進時速度制御プログラムや、最高速度規定値Vmаxとして、前進時の最高速度を示す第1最高速度Vmаx1 と後進の最高速度を示す第2最高速度Vmаx2 が予め格納されている。また、ROM42にはさらに、速度予測に基づく車速制御処理を開始するか否かを判断する閾値である制御基準速度VR として、前進時における基準値を示す第1制御基準速度VR1と、後進時における基準値を示す第2制御基準速度VR2が予め格納されている。
【0035】
RAM43には、データ処理した後の各センサ類やスイッチからの入力信号やインジェクタ21等への出力信号、CPU41にて演算処理したデータなどが格納される。そして、CPU41では、ROM42に記憶されている制御プログラムに従い、空燃比制御や点火時期制御等に加えて、車速センサ10やポテンショメータ34等の出力値や前後進切換スイッチ65からの切換信号等に基づきスロットルバルブ23や電子ガバナ装置19の制御を行い、当該カートの速度制御を実行する。
【0036】
図5は、ECU40における速度制御に関する主要機能構成を示すブロック図である。図5に示したように、ECU40は作業用車両の制御装置として次のような機能手段を有している。すなわち、ECU40はまず、ポテンショメータ34によって検出されたアクセル開度や車速センサ10、圧力センサ26の検出値に基づきスロットルバルブ23の開度を決定するスロットルバルブ開度算出手段51を備えており、通常走行時はこのスロットルバルブ開度算出手段51における演算結果に基づきDCモータ63が駆動されスロットルバルブ23が所定の開度に開くことになる。
【0037】
また、ECU40には、車速センサ10によって検出された現在の車速V0 とROM42に格納されている最高速度規定値Vmаxとを比較してカート速度の制限を行う最高速比較手段52が設けられている。さらに、ECU40には、前後進切換スイッチ65からの信号に基づき、カートの進行方向を判定する進行方向判定手段57が設けられている。
【0038】
加えて、ECU40には、車速センサ10から現在の車速V0 を読み込み、この車速V0 とRAM43に格納されている直前の車速V0-1 とから現在のカートの加速度ΔVを算出する加速度算出手段53と、算出した加速度ΔVから所定時間後のカートの速度を予測して車速予測値VX を算出する車速予測手段54が設けられている。
【0039】
さらに、車速予測手段54の後段には、車速予測値VX と予め最高速度規定値Vmaxを超えないように設定されている制御基準速度VR とを比較する車速比較手段55、さらに、車速予測値VX が制御基準速度VR を超えると予想され、速度予測に基づく車速制御処理が実行される場合には、加速度ΔVと現在のスロットル開度TA0 からROM42に格納されている制御マップに基づき目標スロットル開度を算出し、電子ガバナ装置19に対しスロットルバルブ23の開度を制限する速度制限信号を出力する車速制限手段56とを有する構成となっている。
【0040】
次に、これらの機能手段による速度制御処理について説明する。図6は当該カートにおける最高速度制御の概要を示すフローチャート、図7は走行中に急激な車速変化が生じた場合の速度制御手順を示すフローチャートである。
【0041】
当該カートでは、通常、ポテンショメータ34により検知されたアクセル開度や車速、吸入管圧力に基づきスロットルバルブ開度算出手段51によってスロットルバルブ23の開度が算出され、その値に応じてDCモータ63が駆動されてスロットルバルブ23が開かれる。これによりエンジン1の吸気系に空気が供給され、インジェクタ21から供給された燃料との混合気によってエンジン1が駆動される。また、カート速度も常時モニタされており、それが最高速度規定値を超えないように電子ガバナ装置19によってスロットルバルブ23の開度が調整される。
【0042】
ここで、当該カートにあっては、その進行方向によって最高速度制御の形態が変更される。すなわち、図6に示したように、そこではまずステップS1でカートの進行方向が進行方向判定手段57によって判定され、それが前進方向であればステップS2に進み図7に示したような最高速度制御処理が実行される。
【0043】
すなわち、当該カートでは、キースイッチ30がONの状態の時には常に、最高速比較手段52にて車速と第1最高速度Vmаx1 が比較されており、カートの走行速度が規定値以上となるとその旨の信号を車速制限手段56に送出する。従って、カートが緩やかに加速して第1最高速度Vmаx1 に達したときなどは、前述のような車速予測制御を行うことなく車速制限手段56に直接最高速度を超えた旨が通知される。
【0044】
そして、これを受けた車速制限手段56は、車速を規定値以下とすべく電子ガバナ装置19に対し速度制限信号を送出し、電子ガバナ装置19によりスロットルバルブ23の開度を制限させる。すなわち、速度制限信号を受けた電子ガバナ装置19は、アクセル開度に関わらずDCモータ63を駆動させてスロットルバルブ23の開度を減少させる。これにより、エンジン1に対する空気供給量が絞られてエンジン回転数が抑制され、カートが第1最高速度Vmаx1 以上の速度とならないように制御される。
【0045】
一方、ECU40は前述の処理と平行して、車速センサ10から現在の車速V0 を所定時間間隔(例えば、0. 1秒)にて読み込んでおり、図7に示したように、ステップS11で車速センサ10から現在の車速V0 を読み込む。車速V0 が読み込まれると、車速V0 がRAM43に格納されると共に、ステップS12に進み、ステップS12では、加速度算出手段53はRAM43に格納されている直前の車速V0-1 を読み出し、これとステップS11で読み込んだ車速V0 との差を取り、そこからカートの現在の加速度ΔVを符号付き(+:加速、−:減速)で算出する。加速度ΔVが得られるとステップS13に進み、車速予測手段54により所定時間後の車速が予測演算され車速予測値VX が求められる。
【0046】
車速予測値VX が得られるとステップS14に進み、車速比較手段55において、車速予測値VX と制御基準速度VR が比較され、車速予測値VX が制御基準速度VR 以下の場合にはルーチンを抜ける。また、車速予測値VX が制御基準速度VR より大きい場合には、ステップS15に進む。ステップS15では、車速制限手段56において、ROM42内の制御マップを参照することにより加速度ΔVと現在のスロットル開度TA0 から目標スロットル開度が算出される。この場合、制御マップには「前進マップ」と「後進マップ」の2種類があり、それぞれ加速度ΔVやスロットル開度TA0 に応じて、車速が第1最高速度Vmаx1 を超えないようにするために必要とされる制御条件がテーブル化されて格納されている。ここでは、この制御条件としてスロットルバルブ23の目標開度や開閉時間が格納されており、例えば、バルブ「全閉」の指示であれば、「0」(開度0゜を意味する)、「5゜開」であれば「5」などの数値が格納されている。車速制限手段56は、これらの制御マップうちの「前進マップ」を参照し、そこから現在の条件(加速度ΔV, スロットル開度TA0 )において、この後にカートが第1最高速度Vmаx1 を超えないようにするための目標スロットル開度を取得する。
【0047】
そして、車速制限手段56は電子ガバナ装置19に対し、取得した目標スロットル開度を示した速度制限信号を出力し、これを受けた電子ガバナ装置19は、アクセルペダル31のストローク量にかかわらずDCモータ63を作動させてスロットルバルブ23を目標スロットル開度に制御する。
【0048】
これにより当該カートでは、現在の状態のままカートが進めば車速がどのようになるかという観点で速度制御が行われ、例えば車速が急激に第1最高速度Vmаx1 を超えると判断される場合には、一旦スロットルバルブ23を閉じ、その後徐々にバルブを開いて加速度を緩めつつ車速を第1最高速度Vmаx1 以内に収束させるような制御が行われる。すなわち、この場合には制御マップ上における「全閉」の指示(「0」)に基づきバルブを一旦閉じ、その後ステップS11〜S15を繰り返しつつ、「5」、「10」、「15」などとバルブ開度が制御され、車速が迅速かつなめらかに第1最高速度Vmаx1 に収束することになる。
【0049】
また、さほど急激に第1最高速度Vmаx1 を超えないと判断される場合には、スロットルバルブ23の開度を現状から適宜減らし、最終的には第1最高速度Vmаx1 内に収束させるような制御が行われる。さらに、第1最高速度Vmаx1 以内に収まると判断される場合にはバルブ開度を現状維持とする制御が行われる。
【0050】
このように、当該カートでは車速の急変に際し、それが第1最高速度Vmаx1 に達してから車速を抑制するのではなく、第1制御基準速度VR1以上になるおそれがある時点から車速を抑制する処置を施すため、制御遅れのないなめらかな速度制御が可能となる。なお、車速制限手段56は、車速予測値VX に基づきカート速度が第1最高速度Vmаx1 を超えないような目標スロットル開度を算出して車速制御を行うが、これは速度制御中に車速が第1最高速度Vmаx1 を一瞬たりとも超えないことを意味するものではなく、目標スロットル開度に基づく制御中に第1最高速度Vmаx1 を若干超えることがあっても、それを大きくはみ出すことなく最終的には規定値内に収束することを意味している。
【0051】
一方、図6に戻り、ステップS1にてカートが後進状態であると判定されると、ステップS3, 4に進み後進時制御へと制御形態が切り換えられる。すなわち、まずステップS3にて、最高速度規定値Vmаxと制御基準速度VR が後進用の値に切り換えられる。本実施の形態では、後進用の値としてそれぞれ前進用の1/2の値を採用しており、各値が1/2のものに切り換えられる。但し、これはあくまでも一例であり、後進用の値として例えば1/3など他の値を適宜採用することができ、また、最高速度規定値Vmаxと制御基準速度VR の低減率を異ならせても良いことは言うまでもない。
【0052】
次に、ステップS4にて制御マップが「後進マップ」に切り換えられる。この「後進マップ」は前述の「前進マップ」と同様の構成となっており、カートが後進用に切り換えられた第2最高速度Vmаx2 を超えないように目標スロットル開度が設定されている。なお、制御マップは通常は「前進マップ」が設定されており、後進時のみ「後進マップ」に切り換えられ、前後進切換スイッチ65が前進位置となると自動的に「前進マップ」が選択される状態に戻るようになっている。
【0053】
ステップS3, 4にて制御形態が後進時制御に切り換えられた後、前述と同様の最高速度制御(ステップS2)が実行される。但し、このときにはステップS15では「後進マップ」が使用され、それに基づいてスロットルバルブ23が制御される。
【0054】
このように、本発明によるカートでは、前後進切換スイッチ65が前進から後進に切り換えられると、その信号を受けて最高速度規定値Vmаxを前進用の第1最高速度Vmаx1 から後進用の第2最高速度Vmаx2 に切り換え、最高速度制御の形態を前進時と後進時とで変更する。従って、後進時の最高速度が前進時よりも低速に制限され、不用意にアクセルペダル31を踏み込んでも車速が余り上昇せず後進時の安全性が確保される。
【0055】
なお、当該カートでは車速センサ10がディファレンシャル装置61の前段に配設されており、車速検出をディファレンシャル装置61の差動作用の影響を受けることなく行うことができるようになっている。すなわち、曲線走行時など車軸62が左右で異なる回転数となる場合でも、車軸62の回転ではなくディファレンシャル装置前段の入力軸6にて車速検出を行っているため、正確な車速検出を行うことができる。また、車速をパルスカウントによって検出できるため、最高速度制御の精度を向上させることも可能である。
【0056】
さらに、前記第1および第2最高速度Vmаx1,Vmаx2 や第1および第2制御基準速度VR1, VR2などはROM42に格納されているため、ユーザー側で簡単に書き換えることができない一方で、ROM42を交換すれば規定値を変更できる。従って、ゴルフカートのみならず工場敷地内での運搬車など、用途に応じて最高速度や制御基準速度を容易に変更することが可能である。すなわち、当該カートでは、従来の機械式ガバナ装置のようにユーザー側で安易に調整可能である反面、制限速度を正確に設定するために煩雑な調整作業を要するという手間もない。
【0057】
一方、当該カートでは電子制御方式を採っているため車速制御を外部から実施でき、カートの無人運転等の対応が可能となる。例えば、カートの呼び出しなどの遠隔操作や、カートが発信器を所持する利用者の後を所定距離、速度を維持しつつ追従するなどの制御も可能となる。また、通路にマグネットやビーコンを埋設し、人通りの多い所定のポイント間や通路が交差する地点などでは制限速度を下げるなど、制限速度の変更などを適宜行うことも可能となる。なお、その際にはカート上に、制限速度の変更信号を受ける受信部や、マグネットの通過を受けて信号を発生させる電磁誘導手段などをさらに設置する。
【0058】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0059】
たとえば、前述の実施の形態では、ROM42に前進用、後進用の2つの制御マップを持たせる構成としているが、前進マップの数値を所定の変換式により後進用に変換して用い、後進用のマップを省くようにしても良い。また、前進マップそのものも変換式にて代替することも可能である。
【0060】
さらに、車速予測値VX を求めて車速制御を行う手順となっているが、加速度ΔVを別の規定値と比較しそれを超えている場合には加速度に見合ったスロットル制御量を求め、現在のスロットル開度に対して開度の加減を制御するようにしても良い。この方式によれば、前記の手順よりも簡易に車速制御を行うことができ、ECU40の負担もそれだけ軽減されることになる。
【0061】
加えて、前述のエンジン1では電動スロットルの駆動手段としてDCモータ63を用いたものを示したが、スロットル駆動手段として、ステッピングモータなどのスロットル駆動量が制御可能な他のアクチュエータを用いることも可能である。また、車速センサ10はロータ9の突起9aにより車速を検出しているが、それに代えて入力軸6に取り付けられた歯車の歯の通過を検知して車速検出を行っても良い。
【0062】
一方、ここでは作業用車両としてゴルフカートを例にとって説明したが、その適用対象はゴルフカートには限られず、ゴルフ場や庭園等の草刈りや液剤散布等に使用される自律走行作業車や草刈り機、除雪機、建設機械等の各種作業用車両にも適用可能である。
【0063】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、車両の進行方向を判定し、車両最高速度を規定する最高速度規定値、及び、車速に基づいて算出した現在の加速度と現在の車速とにより求めた所定時間後の車速予測値との比較により車速が前記最高速度規定値を超えないよう車速制限制御を行うか否かを定める判定しきい値としての制御基準速度を、作業用車両の後進時は前進時よりも低い値に設定する。そして、所定時間後の車速予測値と作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記制御基準速度とを比較し、車速予測値が制御基準速度より大きいとき、現在の条件として現在の加速度と現在のスロットルバルブ開度とに基づいて、この後に作業用車両が最高速度規定値を越えないようにするための目標スロットル開度を求める。そして、アクセルペダルのストローク量にかかわらず、目標スロットル開度に基づいてバルブ駆動手段を作動させスロットルバルブの開度を制御するので、後進時は、作業用車両の最高速度を前進時よりも低く制限することが可能となり、後進時にアクセルペダルを不用意に強く踏み込んでも速度が過剰に上昇せず、作業用車両の安全性を向上させることができる。しかも車速の急変に際し、車速が最高速度規定値に達してから車速を抑制する以前に、未然に、車速を抑制する処置を施すことができ、制御遅れの無い滑らかな最高車速制限の速度制御が可能となり、運転フィーリングの悪化を防止することができる。
また、車速予測値が、車両最高速度を規定する最高速度規定値を超えないように予め設定された制御基準速度を超えると予想されるとき、アクセルペダルのストローク量にかかわらず、目標スロットル開度による制御が行われるので、最高速度規定値に達する前に車速予測値に基づく制御を行うことが可能となり、より正確な車速予想値に基づく最高車速制限の車速制御を効率良く実行できる。
さらに、車速予測値が制御基準速度より大きいとき、現在の条件として現在の加速度と現在のスロットルバルブ開度とに基づいて、この後に作業用車両が最高速度規定値を越えないようにするための目標スロットル開度を求め、この目標スロットル開度により、スロットルバルブを制御するので、作業用車両が最高速度規定値を越えないように、現在の条件に応じて的確に目標スロットル開度を設定することができ、最高車速制限に際し、車速制御時の外乱に対して、よりプピーディで、且つスムースな速度制御を行い得る。
請求項2記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明による効果に加え、作業用車両の後進時は、最高速度規定値及び前記制御基準速度が、それぞれ前進時の1/2の値に設定され、これにより後進時の最高速度が前進時の半分となる効果を有する。
請求項3記載の発明によれば、上記請求項1或いは2記載の発明による効果に加えて、更に、現在の車速と前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記最高速度規定値とを比較し、現在の車速が前進或いは後進に応じて設定された最高速度規定値以上となったときは、アクセルペダルのストローク量にかかわらず、スロットルバルブの開度を制限するので、緩やかな加速により車速予測制御が実行されない場合であっても、車両の最高速度を制限することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるゴルフカートの構成を示す説明図である。
【図2】エンジンに対するインジェクタ装置と電子ガバナ装置の取り付け状態を示す説明図である。
【図3】アクセルペダルのストローク量検出機構の概略構成を示した説明図である。
【図4】図1のゴルフカートにおける電子制御系の回路構成図である。
【図5】ECUにおける速度制御に関する主要機能構成を示すブロック図である。
【図6】図1のゴルフカートにおける最高速度制御の概要を示すフローチャートである。
【図7】図1のゴルフカートにおいて走行中に急激な車速変化が生じた場合の速度制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
10 車速センサ(車速検出手段)
19 電子ガバナ装置(出力制御手段)
23 スロットルバルブ
31 アクセルペダル
34 ポテンショメータ(アクセル開度検出手段)
40 ECU
41 CPU
42 ROM(最高速度規定値格納手段)
53 加速度算出手段
54 車速予測手段
55 車速比較手段
56 車速制限手段
57 進行方向判定手段
63 DCモータ(バルブ駆動手段)
65 前後進切換スイッチ
V0,V0-1 車速
VR 制御基準速度
VR1 第1制御基準速度
VR2 第2制御基準速度
VX 車速予測値
Vmаx 最高速度規定値
Vmаx1 第1最高速度
Vmаx2 第2最高速度
ΔV 加速度
Claims (3)
- 内燃機関を搭載し、前記内燃機関のスロットルバルブをアクセルペダルのストローク量に応じて駆動させると共に、車両最高速度の制限を行い車両の車速が最高速度規定値を越えないようにスロットルバルブの開度を制御する制御装置を備え、前記内燃機関のスロットルバルブを駆動するバルブ駆動手段と、前記アクセルペダルのストローク量を検出するアクセル開度検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、検出された車速に基づいて車両の現在の加速度を算出する加速度算出手段と、現在の車速と現在の加速度に基づき所定時間後の車速予測値を算出する車速予測手段とを有する作業用車両において、
更に、前記作業用車両の進行方向を判定する進行方向判定手段と、
車両最高速度を規定する最高速度規定値、及び前記車速予測値との比較により車速が前記最高速度規定値を超えないよう車速制限制御を行うか否かを定める判定しきい値としての制御基準速度を、前記作業用車両の後進時は前進時よりも低い値に設定し、前記車速予測値と前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記制御基準速度とを比較する車速比較手段と、
前記車速予測値が前記制御基準速度より大きいとき、現在の条件として現在の加速度と現在のスロットルバルブ開度とに基づいて、この後に作業用車両が最高速度規定値を越えないようにするための目標スロットル開度を求める車速制限手段と、
前記目標スロットル開度に基づき、前記アクセルペダルのストローク量にかかわらず、前記バルブ駆動手段を作動させて前記スロットルバルブの開度を制御する出力制御手段とを有することを特徴とする作業用車両。 - 前記作業用車両の後進時は、前記最高速度規定値及び前記制御基準速度を、それぞれ前進時の1/2の値に設定することを特徴とする請求項1に記載の作業用車両。
- 前記車速比較手段は、更に、現在の車速と前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記最高速度規定値とを比較し、
前記出力制御手段は、更に、現在の車速が前記作業用車両の前進或いは後進に応じて設定された前記最高速度規定値以上となったとき、前記アクセルペダルのストローク量にかかわらず、前記スロットルバルブの開度を制限することを特徴とする請求項1或いは2に記載の作業用車両。
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