JP5471866B2 - 車両の発進制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動変速機を備えた車両の発進制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、手動変速機を備えた自動車の発進時において、スロットル開度が所定以下のとき、クラッチ位置に応じて、エンジン回転速度をアイドリング回転速度よりも高い目標エンジン速度に変更するようにした技術が開示されている。この特許文献１では、クラッチのつながり始めの状態に対して、クラッチの締結が進むにつれ、前記目標エンジン速度のアイドル回転速度に対する増加率が小さくなるよう設定されている。

特開２００１−２６３１３８号公報

しかしながら、このような特許文献１においては、発進後、増加したエンジン回転数を基に戻す必要があり、運転者に減速感を与えてしまう虞がある。また、運転者がアクセルを踏み込むことなく車両が発進可能であるため、運転者に違和感を与えてしまう虞がある。

つまり、この特許文献１においては、運転者に違和感を与えることなく、車両を円滑に発進させることができない虞がある。

そこで、本発明の車両の発進制御装置は、車両発進時に、クラッチペダルが踏み込まれてクラッチが開放されている状態でアクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値以上になると、アクセルペダルがクラッチペダルを戻すアクセル開度になったことを運転者に知らせる情報伝達手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、運転者は、車両発進時に、クラッチペダルを戻すアクセル開度でアクセルペダルを一定に保持することが容易となり、クラッチを円滑に締結することが可能となるため、車両の円滑な発進を容易に実現することができる。

本発明が適用される車両の動力系の概略構成を模式的に示した説明図。 本発明に適用されるアクセルペダル踏力制御装置のシステム構成を踏力変更機構の概略とともに模式的に示した説明図。 本発明に適用される踏力変更機構の一実施形態を模式的に示す説明図。 アクセルペダル踏力の特性例を示す特性図。 本発明の実施形態における車両発進時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。 比較例における車両発進時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。 比較例における車両発進時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。 本発明の実施形態における車両発進時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明が適用される車両の動力系の概略構成を模式的に示した説明図であって、車両に搭載された内燃機関であるエンジン１００は、クラッチ１０２を介して手動変速機１０１に接続されている。また、車両の図示せぬ駆動輪には、この手動変速機１０１で選択されている変速比に応じて、エンジン１００の駆動力が伝達されている。

クラッチ１０２は、クラッチペダル１０３の操作力が、マスタシリンダ１０４及び油圧通路１０５を介して伝達される構成となっている。また、クラッチ１０２のオン、オフ（締結、開放）を検出するために、例えばクラッチペダル１０３の踏込操作を検出するクラッチスイッチ１０６が設けられている。

そして、変速機１０１のシフトレバー１０７に対し、１速〜５速等のいずれのギア位置が選択されているかを検出するギア位置検出スイッチ１０８が設けられている
これらのクラッチスイッチ１０６及びギア位置検出スイッチ１０８の検出信号は、マイクロコンピュータシステムからなるコントロールユニット１０に入力されている。

尚、図１中の符号６、及び符号１１〜１６は、それぞれの検出信号をコントロールユニット１０に出力する各種センサであり、詳細については後述する。

次に、図２及び図３を用いて、上述の車両に適用されるアクセルペダル踏力制御装置について説明する。

図２はアクセルペダル踏力制御装置のシステム構成を踏力変更機構の概略とともに模式的に示した説明図であり、図３は踏力変更機構の一実施形態を模式的に示した説明図である。

このアクセルペダル踏力制御装置は、基本的には、図示しない車両の車体１に設けられたアクセルペダル２の踏力（操作反力）を可変的に制御するものであって、後述するように、車両に設けられたアクセルペダル２の開度（踏込量）を検出する手段と、アクセルペダル２の踏力をベース踏力から変更する手段と、を有し、アクセルペダル２の開度が所定のアクセル開度閾値よりも大きくなるとアクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも所定の増加分増加させるものである。

アクセルペダル２は、図２、図３に示すように、回転軸３上に設けられて該回転軸３を支点として揺動するように構成され、一端が車体１に固定されるとともに他端が回転軸３に固定された種々の形態のリターンスプリング４によって、アクセル閉方向への反力が与えられている。また、回転軸３の一端が車体１に軸受５を介して回転自在に支持されている一方、回転軸３の他端付近に、アクセル開度検出手段としてアクセルポジションセンサ６が設けられている。

そして、踏力変更機構としては、回転軸３の回転に摩擦力を与える互いに対向した一対の摩擦部材７ａ、７ｂを備えた可変フリクションプレート７からなり、一方の摩擦部材７ａは、回転軸３の端部に機械的に結合して設けられ、他方の摩擦部材７ｂは、スプライン等を介して、固定軸８に、軸方向移動自在かつ非回転に支持されている。固定軸８は、車体１に固定支持されている。さらに、摩擦部材７ｂを摩擦部材７ａへ向けて付勢するアクチュエータ（例えば電磁ソレノイド）９が車体１に固定されている。

可変フリクションプレート７は、アクチュエータ９の作動により摩擦部材７ｂを軸方向（図２における矢印Ａ１方向）へ移動させ、これにより、摩擦部材７ａと摩擦部材７ｂとの間の摩擦力を可変的に制御する。このアクチュエータ９の作動は、上述したコントロールユニット１０によって制御されている。従って、アクチュエータ９の作動を、コントロールユニット１０が制御することで、回転軸３に付加される摩擦力ひいてはアクセルペダル２の踏込時の踏力を変更することができる。

コントロールユニット１０には、上述したクラッチスイッチ１０６、ギア位置検出スイッチ１０８、アクセルペダル２の開度を検出するアクセルポジションセンサ６のほか、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１１、車速を検出する車速センサ１２、吸気温度を検出する吸気温センサ１３、周囲の大気圧を検出する大気圧センサ１４、車両の傾きから道路勾配を検出する加速度センサ１５、車両の各シートに内蔵されて乗員が搭乗しているか否かを検出する座圧センサ１６等の各種センサからの信号が入力されている。

図４は、本実施形態におけるアクセルペダル踏力の基本的な踏力つまりベース踏力の特性を概略的に示しており、このベース踏力は、開度増加方向と開度減少方向とで適度なヒステリシスを有しつつ、アクセル開度に対しほぼ比例的に増加する。また、アクセル開度の小さい領域においては、ベース踏力が急激に増加する初期領域（プリロード領域）が設定されている。

詳述すると、前記ベース踏力は、アクセル開度増加方向において、図３に示すように、所定の微小開度（アクセル開度ＡＰＳＰ）から最大開度（アクセル開度ＭＡＸ）までアクセル開度に応じて比例的に増加し、アクセル開度がゼロから前記微小開度（アクセル開度ＡＰＳＰ）までの初期領域は、相対的に大となる増加割合でアクセル開度の増加に伴って増加するプリロード領域となっている。

そして、本実施形態においては、車両の発進時において、クラッチ１０２が開放された状態で、アクセルペダル２を踏み込んでいった際に、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値以上になると、アクセルペダル２の踏力は踏み込み側のベース踏力よりもステップ的に増加し、それ以上の踏み込みを抑制する。

ここで、アクセル開度閾値は、車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度であり、予めコントロールユニット１０内に記憶させてある値である。

図５は、本実施形態における車両発進時の各種パラメータの状態を示すタイミングチャートである。

ｔ１のタイミングは、車両の運転者が停車中の車両を発進させるため、クラッチペダル１０３が踏み込まれてクラッチ１０２を開放した状態でアクセルペダル２を踏み込み始めたタイミングである。

そして、運転者がアクセルペダル２をさらに踏み込んでいくと、ｔ２のタイミングで、アクセル開度が前述したアクセル開度閾値となり、アクセルペダル２のベース踏力に対して、所定の踏力増加分（踏力増加量）が上乗せされる。

ｔ２のタイミングでアクセル開度が上述のアクセル開度閾値となり、アクセルペダル２の踏力がベース踏力よりも増加することによってアクセルペダル２の踏み込みが抑制される。アクセルペダル２の踏力の増加によって、運転者はクラッチペダル１０３を戻し始める。

そして、アクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度に保持されているｔ３のタイミングで、クラッチ１０２の締結が行われる。

尚、ｔ２のタイミングでベース踏力に対して付加されたアクセルペダル２の踏力の所定の増加分は、クラッチ１０２の締結後に所定時間経過した場合や、クラッチ１０２の締結後にアクセルペダル２が戻されたタイミングで取り除かれる。

手動変速機１０１を備えた車両において、発進時に円滑に発進するためには、アクセルペダル２とクラッチペダル１０３の操作とをうまく調和させる必要がある。

図６に示す比較例のように、停車中の車両を発進させるために開放されたクラッチ１０２を締結するタイミングＴ１において、そのときのエンジン回転数が車両の発進時に必要なエンジン回転数よりも高い場合、クラッチ１０２の締結時に、急発進、クラッチ１０２の過度の摩耗等が発生することになる。つまり、クラッチ１０２の円滑な締結を行えず、車両も円滑に発進できない可能性が高い。

また、図７に示す比較例のように、停車中の車両を発進させるために開放されたクラッチ１０２を締結するタイミングＴ２において、そのときのエンジン回転数が車両の発進時に必要なエンジン回転数よりも低い場合、クラッチ１０２の締結時に、エンジン負荷が過度に増大してエンジン回転数が急激に低下してしまい、車両が円滑に発進できない可能性が高く、場合によってエンジンが停止してしまう虞もある。

それに対して、図５に示す本実施形態においては、車両発進時に、クラッチペダル１０３が踏み込まれてクラッチ１０２が開放されている状態でアクセルペダル２が踏み込まれ、アクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度（アクセル開度閾値）以上となると、アクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも所定量増加させることによって、運転者にアクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られる開度、すなわちクラッチペダル１０３を戻す開度になったことを報知することができる。

そのため、運転者は、車両発進時に、発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度、すなわちクラッチペダル１０３を戻すアクセル開度でアクセルペダル２を一定に保持することが容易となり、クラッチ１０２を円滑に締結することが可能となるため、車両の円滑な発進を容易に実現することができる。

特に、アクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られる所定のアクセル開度閾値となると、アクセルペダル２の踏力がベース踏力よりも所定量増加することで、車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度以上のアクセルペダル２の踏み込みが抑制されるので、運転者は、車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度に保持することが容易となり、クラッチペダル１０３の操作に集中できる。

また、本実施形態においては、図８に示すように、発進直後、すなわちクラッチ１０２の締結後から所定時間内の期間において、エンジン回転数が車両の発進時に必要なエンジン回転数に対して所定回転数Ｒ以上低下した場合には、エンジン回転数が車両の発進時に必要なエンジン回転数に対して所定回転数Ｒ以上低下したｔ４のタイミングで、ｔ２のタイミングでベース踏力に対して上乗せした所定の踏力増加分を取り除き、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に戻している。そして、このｔ４のタイミングからベース踏力に対して上乗せした所定の踏力増加分を所定の一定割合で減少させている。

車両の走行抵抗が大きい場合、例えば、坂道発進、乗車人数増加、積載重量増加等の場合、発進直後の車両の負荷が相対的に大きくなり、発進直後にエンジン回転数が低下することになる。

そこで、本実施形態では、そのような場合にベース踏力に対して上乗せした所定の踏力増加分を取り除くことで、アクセルペダル２を踏み込み（踏み足し）易くしている。つまり、不足しているトルク分を補うためアクセルペダル２の踏み込みを促進させることができる。換言すれば必要なエンジントルクに応じて、アクセルペダル２の踏み込み（踏み足し）やすくできる。

尚、本実施形態では、上述したようにクラッチ１０２の締結後のエンジン回転数の低下量から車両の負荷を推定しているが、発進直後の吸入吸気量の変化量から発進直後の車両の負荷を推定するようにしてもよい。

また、上述したアクセル開度閾値は、車両の走行抵抗の大きさに応じて補正するようにしてもよい。

具体的には、車両の発進時、アクセル開度が予めコントロールユニット１０内に記憶させてあるアクセル開度閾値となる前に、例えば、上述の加速度センサ１５により坂道発進であると検出されたり、上述の座圧センサ１６により乗車人数あるいは積載重量を検出し、坂道の勾配や車両の総重量に応じて、予めコントロールユニット１０内に記憶させてあるアクセル開度閾値を補正するようにしてもよい。この場合、坂道の勾配が大きいほど、車両の総重量が重くなるほど、アクセル開度閾値は相対的に大きくなるよう補正される。

このように、車両の走行抵抗に応じてアクセル開度閾値を補正すれば、車両の走行抵抗によらず車両の円滑な発進を実現することができる。

また、空気密度が低くなるほど混合気が濃くなりエンジン回転数が相対的に高くなる。そこで、上述したアクセル開度閾値は、車両発進時における周囲の吸気密度に応じて補正するようにしてもよい。

具体的には、車両の発進時、アクセル開度が予めコントロールユニット１０内に記憶させてあるアクセル開度閾値となる前に、例えば、上述の吸気温センサ１３で検出された吸気温や、上述の大気圧センサ１４で検出された気圧から演算される空気密度に応じて、予めコントロールユニット１０内に記憶させてあるアクセル開度閾値を補正する。吸気温が高くなるほど、高地等で気圧が低くなるほど、空気密度が低くなるので、空気密度が低くなるほどアクセル開度閾値は相対的に大きくなるよう補正される。

このように、車両の周囲の空気密度に応じて、予めコントロールユニット１０内に記憶させてあるアクセル開度閾値が補正すれば、車両の周囲の空気密度によらず車両の円滑な発進を実現することができる。

また、上述した実施形態においては、アクセルペダル踏力をベース踏力よりも増加させることで、アクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られる開度、すなわちクラッチペダル１０３を戻す開度となったことを運転者に報知しているが、アクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られる開度となったこと報知する情報伝達手段は、アクセルペダル踏力をベース踏力よりも増加させるものに限定されるものではなく、例えば、ランプの点灯、音、カーナビの画面に表示される等、視覚的、聴覚的なものであってよい。

１…車体
２…アクセルペダル
３…回転軸
４…リターンスプリング
５…軸受
６…アクセルポジションセンサ
７…可変フリクションプレート
７ａ…摩擦部材
７ｂ…摩擦部材
８…固定軸
９…アクチュエータ
１０…コントロールユニット

Claims (6)

1. 手動変速機と、前記手動変速機による変速操作時にエンジンから駆動輪への動力伝達を断続するクラッチと、前記クラッチの締結開放を操作するクラッチペダルと、アクセル開度を検知するアクセル開度検知手段と、を備えた車両の発進制御装置において、
   車両発進時に、前記クラッチペダルが踏み込まれて前記クラッチが開放されている状態でアクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値以上になると、アクセルペダルが前記クラッチペダルを戻すアクセル開度になったことを運転者に知らせる情報伝達手段を有し、
   前記アクセル開度閾値は、車両発進時の走行抵抗に応じて補正され、走行抵抗が大きいときのアクセル開度閾値が、走行抵抗が小さいときのアクセル開度閾値よりも相対的に大きいことを特徴とする車両の発進制御装置。
2. 前記情報伝達手段は、アクセルペダルの踏力を変更する踏力変更手段であり、アクセル開度が前記アクセル開度閾値以上になると、アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも所定量増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両の発進制御装置。
3. 前記アクセル開度閾値は、アクセル開度が車両の発進時に必要なエンジン回転数が得られるアクセル開度であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の発進制御装置。
4. クラッチ締結後、車両の負荷が大きい場合には、前記踏力変更手段で発生させたベース踏力に対する踏力の増加分を減少させることを特徴とする請求項２に記載の車両の発進制御装置。
5. クラッチ締結直後のエンジン回転数が所定回転数以上低下した場合に、車両の負荷が大きいと判定することを特徴とする請求項４に記載の車両の発進制御装置。
6. 空気密度を検知する吸気密度検知手段を有し、
   前記アクセル開度閾値は、車両発進時における周囲の吸気密度に応じて補正され、吸気密度が小さいときのアクセル開度閾値が、吸気密度が大きいときのアクセル開度閾値よりも相対的に大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両の発進制御装置。

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