JP4838820B2 - 車両制御ユニット及び該ユニットを搭載した車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両走行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。

しかし、車両走行中に誤って車両進行方向と逆方向へシフト操作を行なってしまった場合、その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発生する高衝撃からトランスミッション、アクスル等の破損を招く可能性がある。例えば、一定車速以上で前進走行中にオペレータの誤操作等によりシフトレバーが前進レンジから後進レンジへ切替えられた場合、車体に過大な負荷がかかることになる。

そこで、特許文献１（特開２０００−２４９２２０号公報）には、車速センサで検出された車速が所定の後進禁止速度以上の場合に、自動変速機における前進レンジから後進レンジへの切換えを禁止するようにし、さらに車速センサに異常が発生した場合には該車速に換えてタービン回転数センサからのタービン回転数とギヤ比を用いた車速を採用するようにした自動変速機制御装置が開示されている。
また、特許文献２（特開２００６−１３８４２４号公報）には、自動変速機制御装置によりシフトレバーがＲレンジに切り換えられた場合に、車速がリバース禁止車速より早い場合には、車速の減速方向の急激な変化があったか否かを判定し、車速の減速方向の急激な変化があった場合にはソレノイドのリバース禁止異常と判定して出力し、一方車速の減速方向の変化がなかった場合には、リバース（後進）禁止正常と判定して出力する構成が開示されている。これは、リバース発進時に、正常にギヤ形成が行われない危険な状態を判別することにより異常を判断でき、搭乗者に知らせることにより安全性、保守性の向上を図ることが可能となる。

特開２０００−２４９２２０号公報 特開２００６−１３８４２４号公報

上記したように、走行中の車両においては、高車速時にオペレータが自動変速機のギヤを車両の進行方向と逆方向のギヤに切り替える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可能性がある。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く前後進が頻繁に繰り返されるため、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。また、上記したように産業車両においては、オペレータは作業しながら運転操作を並行して行う必要があるため、なるべく煩雑な操作を要さず適切に車両挙動をコントロールできる車両が求められている。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、走行時のシフトレバー誤操作に起因する走行方向と逆方向への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、なるべく煩雑な操作を要さず適切に車両挙動をコントロールすることが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ことを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、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からの検出信号に基づいて車両速度及び前後進の切換を制御する車両制御ユニットにおいて、
前記車速検出手段が予め設定された速度（第１の速度）Ｖ_１以上の車速を検出している時に、前記シフトレンジ検出手段が車両進行方向と逆方向へのシフトレンジを検出した場合、該検出されたシフトレンジに対応するシフトチェンジを成立させずに、前記車両が具備する減速手段により強制的に減速させて、前記車速検出手段にて前記第１の速度Ｖ_１以下の第２の速度Ｖ_２まで車速が減速したことを検出した後に、前記シフトレンジに沿ったシフトチェンジを成立させるように車両制御を行い、
前記減速手段は、車両進行方向に対応するクラッチを契合状態としつつエンジンの絞り弁の開度を絞る絞り弁作動機構、及び所望の制動力を発生させることができる電子制御式油圧ブレーキからなるブレーキ作動機構を含んで構成され、
強制的な減速中に、オペレータが行ったブレーキ操作量に対応する制動力が強制減速制御に対応する制動力よりも大きい場合には、オペレータのブレーキ操作に応じた制動力を優先して発生するように構成されたことを第１の要旨とする。
本発明のように、走行時のシフトレバー誤操作に起因する走行方向と逆方向への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。即ち、高車速時に過大な負荷が生じるシフト切替操作が行なわれた場合、該シフト切り替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させない制御を行うことにより変速機やアクスル等へ高衝撃がかかることを防止することができる。また、減速手段にて強制的に減速させることにより、シフト切り替え動作が本来オペレータの意図した操作で無い場合には、車両進行方向が切り替わらないため、変速機やアクスルへのダメージを避けることができ、オペレータがアクセルペダルを踏んだとしても所望する加速感が得られないと感じることでシフト切り替え誤操作に気づかせることができる。シフト切り替え動作が本来オペレータの意図したものであった場合には、オペレータのシフト操作に沿ったシフトチェンジを円滑に実行可能な状態まで車両状態を移行させることが可能となる。

また、前記減速手段による強制的な減速制御が、前記車両が実質的に停止したと認識される速度（第２の速度Ｖ_２）まで継続するように車両制御を行ってもよい。
このように、減速手段により一旦車両が停止するまで強制減速させることにより、オペレータの意図しない誤操作が行われたことをオペレータに対して明瞭に気づかせることができ、車両を安全に操作しなおす状態に移行させることが可能である。尚、この場合、前記減速手段としてはエンジンブレーキの他にアクスルやホイールに摩擦力を付勢する油圧制動を行う減速手段を用いてもよく、特に湿式ブレーキ以外に制動力の比例制御が可能なブレーキシステムに適用できる。
又減速度を変更できるスイッチを持たせることでオペレータのフィーリングを修正できる。

また、前記第１の速度Ｖ_１以下の第２の速度Ｖ_２が予め設定されており、前記車速検出手段にて前記第２の速度Ｖ_２以下まで車速が減速したことを検出した場合に、前記シフトレンジ検出手段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成立させるように車両制御してもよい。
このように、車両進行方向と逆方向へのシフトチェンジにより変速機やフロントアクスル等に高負荷が生じないような第２の速度Ｖ_２以下まで減速した後、オペレータのシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させる制御を行うことにより、車両への負荷を低減しつつオペレータのシフト操作に沿ったシフトチェンジを円滑に実行することが可能となる。
またこのとき、前記車速検出手段にて前記第２の速度Ｖ_２以下まで車速が減速したことを検出した場合に、前記減速手段による強制減速制御を解除することが好適である。
このように、シフトチェンジを成立させる際に強制減速を解除しておくことで、車両の進行方向切り替えを円滑に行うことができる。
さらにまた、前記第２の速度Ｖ_２を前記第１の速度Ｖ_１より小さい値に設定し、制御に入る条件である第１の速度Ｖ_１と、制御を解除する第２の速度Ｖ_２との間に速度差をもたせることにより、ハンチングを防止し、車両を安定的に制御することが可能となる。
尚、Ｖ_１、Ｖ_２ 共に数ｋｍ／h（例えば１から５数ｋｍ／h）程度の微速域（例えばクリープ速度程度）であることが望ましく、上記したようにハンチングを防止可能な程度に第一の速度Ｖ_１ と第二の速度Ｖ_２ に速度差を持たせることが好ましい。

また、本発明は、前記車速検出手段が予め設定された第１の速度Ｖ_１以上の車速を検出している時に、前記シフトレンジ検出手段が車両進行方向と逆方向へのシフトレンジを検出した場合、車両進行方向に対応するクラッチを係合状態とするとともに、エンジン回転数をアイドル回転数相当まで低下させる車両制御を行うことを特徴とする。これは、一般的な車両で減速手段として利用されているエンジンブレーキを強制減速手段として利用するため、新たに特別な構成要素を付加することなく既存車両に対して容易に導入可能である。また、オペレータが必要に応じフットブレーキを操作すれば、より強い制動力を得ることができ、所望の動作を応答性良く行うことができる。

また、前記減速手段により強制減速中に、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警告手段を備えることが好適である。これにより、オペレータまたは車両周囲にいる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、走行時のシフトレバー誤操作に起因する走行方向と逆方向へのシフトチェンジ成立を防止することにより車軸や変速機の損傷を防ぐことが可能であるとともに、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、高車速時に過大な負荷が生じるシフト切替操作が行なわれた場合、該シフト切り替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させない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することができる。また、減速手段にて強制的に減速させることにより、シフト切り替え動作が本来オペレータの意図した操作で無い場合には、車両進行方向が切り替わらないため、変速機やアクスルへの損傷を避けることができ、オペレータがアクセルペダルを踏んだとしても所望する加速感が得られないと感じることでシフト切り替え誤操作に気づかせることができる。シフト切り替え動作が本来オペレータの意図したものであった場合には、オペレータのシフト操作に沿ったシフトチェンジを円滑に実行可能な状態まで車両状態を移行させることが可能となる。

また、減速手段により一旦車両が停止するまで強制減速させることにより、オペレータの意図しない誤操作が行われたことをオペレータに対して明瞭に気づかせることができ、車両を安全に操作しなおす状態に移行させることが可能である。
また、車両が一定速度以下まで減速した後、オペレータのシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させる制御を行うことにより、誤操作に基づく車両の変速機やアクスルへの負荷を低減しつつ、オペレータに良好な操作感を提供できる。さらに、シフトチェンジを成立させる際に強制減速を解除しておくことで、車両の進行方向切り替えを円滑に行うことができる。
さらにまた、制御に入る条件である第１の速度Ｖ_１と制御を解除する第２の速度Ｖ_２との間に速度差をもたせることにより、ハンチングを防止し、車両を安定的に制御することが可能となる。

また、車両を減速する際に、車両進行方向に対応するクラッチを係合状態とするとともに、エンジン回転数をアイドル回転数相当まで低下させる車両制御を行うことにより、一般的な車両で減速手段として利用されているエンジンブレーキを強制減速手段として利用することも可能であり、新たに特別な構成要素を付加することなく既存車両に対しても容易に導入可能である。
また、不適切な操作が行われた際に警告信号を出力するにより、オペレータまたは車両周囲にいる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ように導くことが可能となる。

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を搭載した車両の全体動作を説明する状態遷移図、図４は本発明の実施例に係る制御ユニットによる走行制御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、主としてアクセル操作手段５からの入力に基づいて絞り弁作動機構１０ｂを介してエンジン１０の絞り弁１０ａを制御してエンジン１０回転数を制御するとともにエンジンブレーキとして機能させる。また、該制御ユニット２０は、減速手段７に接続され、シフトレンジ検出手段２及び車速センサ３からの入力信号に基づいて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減速手段（ブレーキ作動機構９若しくは絞り弁作動機構１０ｂ）７に供給し、車両の減速制御を行うようになっている。
前記減速手段７は、前記制御ユニット２０から制御信号を受信して絞り弁１０ａを制御する絞り弁作動機構１０ｂ、及び前記制御ユニット２０から制御信号を受信してブレーキ油圧を発生させるブレーキ作動機構９を含む。前記絞り弁作動機構１０ｂはステップモータとするのが好ましく、前記ブレーキ作動機構９はブレーキラインまたはブレーキマスタシリンダに設けられて油圧を発生させることによってブレーキを作動させる油圧発生装置であって、例えば減速度スイッチ９０に基づいて油圧力の調整により減速量を可変出来る。
さらに、前記制御ユニット２０には、各種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に接続される。更に本実施例においては、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を具えている。

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、前進、後進、ニュートラル等の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位置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（アクセル操作手段）５のアクセル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にはアクセル踏み込み量とアクセル踏み込み量に対応して絞り弁作動機構１０ｂを介してエンジンの絞り弁１０ａを開度制御して出力すべき出力値が得られるように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の絞り弁開度制御用のステップモータへの供給出力を調整することで、エンジン１０の回転数を制御する。また上記したようにエンジン回転数検出手段１１を設け、検出したエンジン回転数を制御ユニット２０に出力させフィードバック制御等を行ってもよい。

前記減速手段７は、前記制御ユニット２０からの電気的制御信号に基づいて車両の制動力を発生させる機能を備えており、例えば前記制御ユニット２０から制御信号を受信して絞り弁１０ａを制御する絞り弁作動機構１０ｂ、及び前記制御ユニット２０から制御信号を受信してブレーキ油圧を発生させるブレーキ作動機構９、或いはこれらの組み合わせ等が用いられる。該減速手段７のうちエンジンブレーキ以外の減速手段７としては、前記電子制御式油圧ブレーキ等のような液圧式、エア式或いは機械式の制動機構を備える装置であれば何れでもよい。
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１０は、その動力がトルクコンバータを介して自動変速機に伝達される。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、走行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とから構成され、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。
前記走行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、アクセル開度検出手段（アクセル開度センサ）６等が接続されており、車両走行中にオペレータにより誤って車両進行方向と逆方向へシフト操作が行なわれた場合に対応する制御、例えばシフトチェンジを成立させない制御、或いは強制的に減速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、減速を促したり高速走行中に逆走ギヤが入ったことを伝える表示を行なう警告表示手段、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３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３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にてシフトレンジがニュートラルＮから前進Ｆに切り替えられたことを検出した時（Ｆ１）、車速が予め設定された基準速度Ｖ_０未満で、且つエンジン回転数が予め設定された所定値Ｒ_１未満（アイドル回転より若干（アイドル回転の５〜１５％程度）多い回転数）である場合には、通常のシフトチェンジが成立し、前進モードに設定される（Ｆ２）。
一方、ニュートラルＮから前進Ｆに切り替えられた時（Ｆ１）、車速が停止状態若しくは検出された車速が予め設定されている基準速度Ｖ_０以下（Ｖ_０＝０を含む）で、且つ検出されたエンジン回転数が所定値Ｒ_１以上である場合には、前記切り替えられたシフトレンジに対応したシフトチェンジを成立させない禁止制御を行う（ＦＮＴ１）。このときシフトレバー１の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、基準速度Ｖ_０は、車両停止あるいはクリープ速度程度の微速状態とみなせる程度の値であり、車両の具体的構成に応じて適宜設定できる。

尚、ここではエンジン回転数を直接検出し、これに基づいて上記した制御を行う例を示したが、別の方法としてエンジン回転数を基準と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開度に基づいて制御を行う構成が挙げられる。このように、エンジン回転数に連携した挙動を示す検出値であれば、間接的にエンジン回転数を検出できるものとし、これを用いることができる。前記アクセル開度はエンジン回転数と相関関係にあれば、上記した制御と同様の制御を行える。即ち、予めエンジン回転数Ｒ_１に対応するアクセル開度の所定値Ｐ_１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開度が所定値Ｐ_１以上である場合に、前記シフトチェンジを禁止する制御を行うようにする（ＦＮＴ１）。

前記切替え禁止制御（ＦＮＴ１）が行なわれた後、エンジン回転数が予め設定された所定値Ｒ_２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のシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを行なう制御であり、これにより通常の前進モード（Ｆ２）に設定される。
始動開始後、シフトレンジがニュートラルＮから後進Ｒに切り替えられた時（Ｒ１）、その後の制御は上記前進Ｆの場合と前後進が対称的なものになる。

次いで、車両が通常前進モードで走行している時（Ｆ２）、車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）となる第１の速度Ｖ_１FR以上であり、且つ前進Ｆから後進Ｒへシフト操作された場合、前記制御ユニット２０により前記後進Ｒへのシフトチェンジを成立させない制御を行うとともに、減速手段７により減速する走行制御を行う（Ｆ３）。
前記走行制御（Ｆ３）を行なった後、予め設定されたシフトチェンジ禁止制御解除速度（前進中後進）となる第２の速度Ｖ_2FR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）。

また、車両が通常前進モードで走行している時（Ｆ２）、車速が予め設定された前記シフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）Ｖ_1FR以上であり、且つ前進ＦからニュートラルＮへシフト操作された場合、変速機はニュートラルの状態とする（ＮＴＦ１）。さらに、この状態から後進Ｒにシフト操作された時、車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）Ｖ_1FR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）を行なった後、予め設定されたシフトチェンジ禁止制御解除速度（前進中後進）Ｖ_2FR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）。
また、前記走行制御（Ｆ３）が行なわれている時に、シフトレバーが前進Ｆに戻されたら、通常の前進モード（Ｆ２）に戻る。
尚、シフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）Ｖ_1FRとシフトチェンジ禁止制御解除速度（前進中後進）Ｖ_2FRは同じ値に設定しても良いが、ハンチングを抑制し車両を安定的に制御する観点からＶ_1FR＞Ｖ_2FRであることが好ましい。

同様に、車両が通常後進モードで走行している時（Ｒ２）、車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（後進中前進）となる所定速度Ｖ_1RF以上であり、且つ後進Ｒから前進Ｆへシフト操作された場合、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７により減速する走行制御を行う（Ｒ３）。
前記走行制御（Ｒ３）を行なった後、予め設定されたシフトチェンジ禁止制御解除速度（後進中前進）となる所定速度Ｖ_2RF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）。

また、車両が通常後進モードで走行している時（Ｒ２）、車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（後進中前進）Ｖ_1RF以上であり、且つニュートラルＮへシフト操作された場合、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Ｆにシフト操作された時、車速が前記シフトチェンジ禁止制御開始速度（後進中前進）Ｖ_1RF以上である場合には、上記した走行制御（Ｒ３）を行なうようにする。前記走行制御（Ｒ３）を行なった後、予め設定されたシフトチェンジ禁止制御解除速度（後進中前進）Ｖ_2RF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）。
また、前記走行制御（Ｒ３）が行なわれている時に、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。

尚、前進中後進の際の前記シフトチェンジ禁止制御開始速度Ｖ_1FRと後進中前進の際の前記シフトチェンジ禁止制御開始速度Ｖ_1RFとは同じ値に設定してもよいし、差を持たせても良い。同様に前進中後進の際の前記シフトチェンジ禁止制御解除速度Ｖ_2FRと後進中前進の際の前記シフトチェンジ禁止制御解除速度Ｖ_2RFとは同じ値に設定してもよいし、差を持たせても良い。
また、図示は省略するが、Ｆ３、Ｒ３の走行制御が行われる場合に、上記したように、シフトチェンジ禁止制御解除速度Ｖ_２（前進中後進の場合はＶ_2FR、後進中前進の場合はＶ_2RF）以下でシフトチェンジする代わりに、強制減速を車両が停止するまで継続しても良い。
上記したＶ_1FR、Ｖ_1RF、Ｖ_2FR、Ｖ_2RF、は車両の具体的構成に応じ、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設定できる。

ここで、本実施例の特徴的構成として、上記した動作のうち走行時における前後進切替え制御について、図４を参照して詳細に説明する。
図４において、シフトレバー１が前進Ｆに入った状態で車両が前進走行している時（１００）、車速センサ３で検出された車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）Ｖ_1FR以上であり、且つ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からニュートラルＮに切替えられたことを検出した場合は、通常の制御と同様に変速機をニュートラルにシフトチェンジする（１０１）。

一方、車速センサ３で検出された車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）Ｖ_1FR以上であり、且つ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から後進Ｒに切替えられたことを検出した場合、本実施例では制御ユニット２０により走行制御Ａを行う（１０２）。この走行制御Ａは、前記制御ユニット２０により前記後進Ｒへのシフトチェンジを成立させない制御を行うとともに、エンジンブレーキにより車速を低下させる制御を行うものである。即ち、前記制御ユニット２０からの制御信号により、シフト操作に対応する前後進ソレノイド８の切替えを行なわず、車両の進行方向に対応する前進ソレノイドをＯＮの状態に維持し（後進ソレノイドはＯＦＦの状態）、絞り弁１０ａの開度を絞ることにより強制的にエンジン回転数を低下させ、エンジンブレーキを作動させる。該エンジン回転数は、アイドル回転数相当まで低下させることが好ましい。

このとき、オペレータによるアクセル入力がキャンセルされるようにするとよく、例えばオペレータのアクセル操作に関わらず、制御ユニット２０がエンジン１０のスロットルバルブの比例弁に対して出力を行わないようにすればよい。また、アクセルペダルが機械的なリンク機構によりエンジンに接続されている場合には、前記走行制御中はこのリンク機構が一時的に切断されるように構成するとよい。これは、減速手段７による制動力がアクセルペダルによる加速力によって相殺されることを防止するためである。
この状態にて、シフトレバー１は後進Ｒに位置するが、変速機は前進Ｆに入った状態で前進走行をしており、エンジンブレーキの作動により徐々に車速が低下する。

また走行制御Ａを実行中に、警告手段１２により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ことが好ましい。該警告手段１２では、オペレータ又は第三者に対して発進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。

さらに走行制御Ａの実行中に、車速センサ３にて検出された車速がシフトチェンジ禁止制御解除速度（前進中後進）Ｖ_2FR以下となったら、シフトレバー１によるシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させるように制御する。即ち、検出した車速が前記シフトチェンジ禁止制御解除速度（前進中後進）Ｖ_2FR以下となったら、シフトレンジ検出手段２で検出された後進Ｒに対応して、前進ソレノイドをＯＦＦにし、後進ソレノイドをＯＮにして後進走行を行う。その際に警告手段１２による警告は解除する。

また、車両が前記ニュートラル状態にある場合（１０１）、車速センサ３で検出された車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（前進中後進）Ｖ_1FR以上であることを検出し、且つ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から後進Ｒに切替えられたことを検出した時、上記した制御と同様に走行制御Ａを行うようにする（１０２）。ニュートラル状態（１０１）を介して走行制御Ａを行った場合においては、車両進行方向に対応する前進クラッチを有効にするため前進ソレノイドに通電しつつ、車速がシフトチェンジ禁止制御解除速度（前進中後進）Ｖ_2FR以下となったら、シフトレバー１によるシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させるように制御する。

同様に、シフトレバー１が後進Ｒに入った状態で車両が後進走行している場合（１０３）、車速センサ３で検出された車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（後進中前進）Ｖ_1RF以上であることを検出し、且つシフトレバー１が後進ＲからニュートラルＮに切替えられた時、通常の制御と同様に変速機をニュートラルにシフトチェンジする（１０４）。
一方、車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（後進中前進）Ｖ_1RF以上であることを検出し、且つシフトレバー１が後進Ｒから前進Ｆに切替えられた時、本実施例では走行制御Ｂを行う（１０５）。この走行制御Ｂは、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制御を行うとともに、減速手段７によりエンジン回転数（車速）を低下させる制御を行うものである。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７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。

このとき前進の場合と同様に、警告手段１２により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ことが好ましい。
走行制御Ｂの実行中に、車速がシフトチェンジ禁止制御解除速度（後進中前進）Ｖ_2RF以下となったら、シフトレバー１によるシフト操作に沿ったシフトチェンジを成立させるように制御を行う。この場合、シフトレンジ検出手段２で検出された前進Ｆに対応して前後進ソレノイド８を切替えて、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。その際に警告手段１２は解除する。

また、車両が前記ニュートラル状態にある場合（１０４）、車速センサ３で検出された車速が予め設定されたシフトチェンジ禁止制御開始速度（後進中前進）Ｖ_1RF以上であることを検出し、且つシフトレバー１がニュートラルＮから前進Ｆに切替えられた時、上記した制御と同様に走行制御Ｂを行うようにする（１０５）。ニュートラル状態（１０４）を介して走行制御Ｂを行った場合においても、上記と同様に、車速がシフトチェンジ禁止制御解除速度（後進中前進）Ｖ_2RF以下となったら、シフトレバー１によるシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させるように制御する。

尚、本実施例では減速手段としてエンジンブレーキを使用する場合を説明したが、制御ユニット２０からの電気的信号に基づき制動力を制御しうる制動装置であれば本発明に適用でき、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を用いることができる。

減速手段７として電子制御式ブレーキを用いて強制減速する場合は、制御ユニット２０はブレーキソレノイドに対して予め設定された所定の制御信号をブレーキソレノイドに出力し、その制御信号に応じた電磁弁が動作することにより、所望の制動力を発生させることができる。その際、制御部に制動力に紐づくデータテーブルを格納しておき、制動力を任意に設定できるようにしておいても良い。強制減速時以外の通常運転時は、オペレータが操作するブレーキ操作の操作量に応じた制御信号をブレーキソレノイドに出力する。
また、強制減速中には、オペレータが行ったブレーキ操作量に対応する制動力が制御ユニット２０の強制減速制御に対応する制動力よりも大きい場合には、制御ユニット２０がオペレータのブレーキ操作に応じた制動力を優先して発生するように制御を行うことが望ましい。

エンジンブレーキのみ、またはエンジンブレーキと電子制御式ブレーキを使用して上記の強制減速を行う場合は、エンジンブレーキの原理上、車両進行方向へのクラッチ係合とエンジン回転数を低下させることが必要である。一方、電子制御式ブレーキのみを用いる場合は、必ずしもそうである必要は無く、例えばクラッチを開放（ニュートラル）状態にするように制御ユニット２０が前後進ソレノイド８に制御信号を出力すると共に、ブレーキソレノイドに対して所定の制動力が得られるように制御信号を出力するようにしてもよい。そうすることで、オペレータのアクセル操作に起因する制動力の相殺を避けることができ、効果的に減速できる。
また、電子制御式ブレーキを用いる場合（エンジンブレーキとの併用を含む）は、強制減速制御を行う際に、車両が停止するまで強制制御を継続するようにしてもよい。そうすることでオペレータに誤操作したことを気づかせることができ、車両を安全に操作しなおす状態に移行させることができる。

このように本実施例によれば、車速が大きい時に走行方向と逆方向へのシフト操作を検出した場合に、該シフト操作に対応した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、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、高車速時に過大な負荷が生じるシフト切替操作が行なわれた場合、該シフト切り替え操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させない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することができる。また、このとき減速手段７にて強制的に減速させることにより、シフト切り替え動作が本来オペレータが意図した操作で無い場合には、車両進行方向が切り替わらず、オペレータがアクセルペダル（アクセル操作手段）５を踏んだとしても所望する加速感が得られないと感じることでシフト切り替え誤操作に気づかせることができる。シフト切り替え動作が本来オペレータが意図したものであった場合には、オペレータのシフト操作に沿ったシフトチェンジを円滑に実行可能な状態まで車両状態を移行させることが可能となる。

また、減速手段７により一旦車両が停止するまで強制減速させることにより、オペレータの意図しない誤操作が行われたことをオペレータに対して明瞭に気づかせることができ、車両を安全に操作しなおす状態に移行させることが可能である。
また、車両が一定速度以下まで減速した後、オペレータのシフト操作に沿った変速機のシフトチェンジを成立させる制御を行うことにより、誤操作に基づく車両への負荷を低減しつつ、オペレータに良好な操作感を提供できる。さらに、シフトチェンジを成立させる際に強制減速を解除しておくことで、車両の進行方向切り替えを円滑に行うことができる。
さらにまた、制御に入る条件である第１の速度Ｖ_１と制御を解除する第２の速度Ｖ_２との間に速度差をもたせることにより、ハンチングを防止し、車両を安定的に制御することが可能となる。

また、車両を減速する際に、車両進行方向に対応するクラッチを係合状態とするとともに、エンジン回転数をアイドル回転数相当まで低下させる車両制御を行うことにより、一般的な車両で減速手段として利用されているエンジンブレーキを強制減速手段として利用するため、新たに特別な構成要素を付加することなく既存車両に対して容易に導入可能である。
さらに、車両を減速する際に、クラッチの係合を開放する車両制御を行うようにし、エンジンブレーキ以外の減速手段を制御して車速を減速させる構成とすることにより、迅速な減速が可能となり、次工程となるシフトチェンジ成立に達するまでの時間を短縮できる。
さらにまた、不適切な操作が行われた際に警告信号を出力するにより、オペレータまたは車両周囲にいる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ように導くことが可能となる。

本実施例は、高車速走行時に、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。 本発明の実施例に係る制御ユニットによる走行制御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 アクセル操作手段
６ アクセル開度検出手段
７ 減速手段
８ 前後進ソレノイド
９ 減速手段（エンジンブレーキ以外）
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 走行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 (6)

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、車速若しくはエンジン回転数（以下車速という）を検出する車速検出手段とからの検出信号に基づいて車両速度及び前後進の切換を制御する車両制御ユニットにおいて、
   前記車速検出手段が予め設定された第１の速度Ｖ_１以上の車速を検出している時に、前記シフトレンジ検出手段が車両進行方向と逆方向へのシフトレンジを検出した場合、該検出されたシフトレンジに対応するシフトチェンジを成立させずに、前記車両が具備する減速手段により強制的に減速させて、前記車速検出手段にて前記第１の速度Ｖ_１以下の第２の速度Ｖ_２まで車速が減速したことを検出した後に、前記シフトレンジに沿ったシフトチェンジを成立させるように車両制御を行い、
   前記減速手段は、車両進行方向に対応するクラッチを契合状態としつつエンジンの絞り弁の開度を絞る絞り弁作動機構、及び所望の制動力を発生させることができる電子制御式油圧ブレーキからなるブレーキ作動機構を含んで構成され、
   強制的な減速中に、オペレータが行ったブレーキ操作量に対応する制動力が強制減速制御に対応する制動力よりも大きい場合には、オペレータのブレーキ操作に応じた制動力を優先して発生するように構成されたことを特徴とする車両制御ユニット。
2. 前記強制的に減速させる車両の減速度をオペレータにより変更できるスイッチを持たせたことを特徴とする請求項１記載の車両制御ユニット。
3. 前記第２の速度Ｖ_２は車両が実質的に停止したと認識される速度であることを特徴とする請求項１記載の車両制御ユニット。
4. 前記車速検出手段にて前記第２の速度Ｖ_２以下まで車速が減速したことを検出した場合に、前記減速手段による強制減速制御を解除することを特徴とする請求項３に記載の車両の制御ユニット。
5. 前記減速手段により強制減速中に、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警告手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御ユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両制御ユニットを搭載した車両。

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