JP5704339B2

JP5704339B2 - 車両の微動制御装置

Info

Publication number: JP5704339B2
Application number: JP2011174940A
Authority: JP
Inventors: 哲郎小関
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: JP2013036580A

Description

本発明は、車両の微動制御装置に関し、詳しくは、クラッチの制御による車両の微動走行技術に関する。

車両の変速装置として、手動変速装置における変速機の操作（セレクト及びシフト）及びクラッチの断接をアクチュエータにより作動させる機械式変速装置が知られている。当該機械式変速装置は、例えば、特許文献１のように、車両停車状態から微動発進する際に、クラッチを滑らせながら徐々に接続する半クラッチ制御により実現し、クラッチ接続時のショックを低減させるようにしている。

特開２００５−２８９２１９号公報

上記特許文献１のように半クラッチ制御を行うと、クラッチを滑らせることから、クラッチの寿命が低下する虞がある。特に乾式クラッチを使用する車両では、クラッチの滑りは寿命を大幅に低下させる虞がある。したがって、半クラッチ制御は極力回避したいものの、半クラッチ制御を行わないようにすると、車両の微動走行が困難となってしまう。しかしながら、車両をプラットフォームに極力近づけるよう移動する際等のように、特に車両停止状態からの微動走行を容易に行うことが強く求められている。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、クラッチの保護を図りつつ、微動走行を容易に行うことが可能な車両の微動制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両の微動制御装置では、車両に搭載され、前記車両の走行駆動輪と駆動動力源との間の動力伝達路に設けられたクラッチのストロークを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、車両停止状態から第１の所定量以下のアクセルオンにて前記クラッチストロークを半クラッチ開始点と完全接続との間の中間位置に制御して車両を微動発進し、当該微動発進中にアクセルオフにした場合に、前記クラッチのストロークを半クラッチ開始点以上であり且つ前記半クラッチ開始点と完全接続との間の中間位置未満の第２の所定量に保持して微動走行を行うことを特徴とする。

また、請求項２の車両の微動制御装置では、請求項１において、前記クラッチの負担量を検出するクラッチ負担量検出手段を備え、前記制御手段は、前記微動走行時において、前記クラッチ負担量検出手段により検出した前記クラッチの負担量が所定以上大きい状態が所定時間継続した場合に、前記クラッチを切断することを特徴とする。

また、請求項３の車両の微動制御装置では、請求項２において、前記クラッチ負担量検出手段は、前記クラッチの負担量として、前記クラッチの前後の速度差を検出することを特徴とする。

また、請求項４の車両の微動制御装置では、請求項１〜３のいずれか１項において、前記制御手段は、前記車両の微動発進中にアクセルオフした時点で、前記クラッチのストロークが前記第２の所定量より小さい場合には、前記クラッチのストロークを維持、または前記半クラッチ開始点に保持することを特徴とする。

また、請求項５の車両の微動制御装置では、請求項１〜４のいずれか１項において、前記制御手段は、前記車両の走行環境及び車両状態の少なくとも一方に基づいて、前記第２の所定量を設定することを特徴とする。

また、請求項６の車両の微動制御装置では、請求項１〜５のいずれか１項において、前記制御手段は、前記微動走行時にブレーキオンされた場合に前記クラッチを切断することを特徴とする。

また、請求項７の車両の微動制御装置では、請求項１〜６のいずれか１項において、前記駆動動力源はエンジンであって、前記制御手段は、前記微動走行中に前記駆動動力源の出力軸回転速度が所定速度未満となった場合に前記クラッチを切断することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、微動発進中にアクセルオフにした場合に、クラッチのストロークを半クラッチ開始点以上の第２の所定量に保持するので、アクセルをオフしてもクラッチが完全に切断された状態とならず、車両が微動走行を継続する状態となる。したがって、所謂クリープ走行と同様の状態を得ることとなり、アクセルの微妙な操作を必要とせずに微動走行を容易に行うことができる。

また、微動発進時にクラッチを接続することで、クラッチの回転速度を上昇させ、駆動動力源の出力軸の回転速度とクラッチの回転速度との速度差が低減されるので、その後の微動走行時において出力軸の回転速度とクラッチの回転速度との速度差によって発生するクラッチ滑りを低減させることができる。

また、微動走行時に保持するクラッチストロークである第２の所定量を、半クラッチ開始点に近い値に設定することで、クラッチ滑りをより低減させることができる。

請求項２の発明によれば、微動走行時において、クラッチの負担量が所定以上大きい状態が所定時間継続した場合にクラッチが切断されるので、クラッチの過度な負担を抑え、クラッチの寿命の低下を確実に防止することができる。

請求項３の発明によれば、微動走行時において、クラッチの前後の速度差が所定以上大きい状態が所定時間継続した場合にクラッチが切断されるので、クラッチの過度な負担を抑え、クラッチの寿命の低下を確実に防止することができる。また、クラッチの前後の速度差によって、クラッチの負担量を容易に判定することができる。

請求項４の発明によれば、車両の微動発進中にアクセルオフした時点で、クラッチのストロークが第２の所定量より小さい場合には、クラッチのストロークを現状のまま維持し、または半クラッチ開始点に保持するので、当該アクセルオフ時にクラッチのストロークを接続する増加方向に制御することを防止することができ、運転者の意図とは反対に車両が加速してしまうことを防止することができる。

請求項５の発明によれば、車両の走行環境及び車両状態の少なくとも一方に基づいて、微動走行時に保持されるクラッチストロークである第２の所定量が設定されるので、微動走行時での走行駆動トルクを適切に設定することが可能となる。

請求項６の発明によれば、微動走行時にブレーキオンした場合にクラッチが切断されるので、微動走行を直ちに解除させることができる。

請求項７の発明によれば、微動走行時にエンジンの出力軸回転速度が所定速度未満となった場合にクラッチが切断されるので、微動走行中でのエンジンストップを防止することができる。

本発明に係る機械式自動変速装置の制御システムの概略構成図である。微動発進及び微動走行時での、アクセル開度、ブレーキ操作量、クラッチストローク、エンジン回転速度、クラッチ回転速度、車速の推移の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る微動制御装置を備えた車両の機械式自動変速装置の制御システムの概略構成図である。以下、当該機械式自動変速装置の制御システムの構成を説明する。

図１に示すように、機械式自動変速装置の制御システムは、車両に搭載され、エンジン（駆動動力源）１０、機械式自動変速機２０、シフト操作部３０及び電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）（制御手段）４０から構成される。なお、それぞれの構成要素は、電気的に接続されている。

エンジン１０は、車両のアクセルペダル３１の操作量に応じて動力を発生するものである。アクセルペダル３１には、アクセル開度Ａcを検出するアクセルポジションセンサ３２が設けられている。また車両のブレーキペダル３３には、ブレーキ操作量Ｂrを検出するブレーキ操作量センサ３４が設けられている。

また、エンジン１０には、エンジン１０の回転速度Ｎeを検出するクランク角センサ１１が設けられている。

機械式自動変速機２０は、車両の走行駆動輪とエンジン１０との間の動力伝達路に設けられ、エンジン１０で発生した動力を変速し増幅させるものである。機械式自動変速機２０は、クラッチ２１と、変速機部２２とを備えている。変速機部２２は複数の変速ギヤ及びシンクロ機構を内蔵しており、図示しないアクチュエータによりシンクロ機構を作動させて、各変速ギヤを選択的に接続して変速比を変更可能となっている。変速機部２２の出力軸２３は、プロペラシャフト２４を介して図示しない車両の走行駆動輪を駆動可能なように構成されている。

クラッチ２１は、エンジン１０と変速機部２２との間に介装され、エンジン１０で発生した動力を変速機部２２の入力軸２５へ伝達又は遮断するものである。

クラッチ２１は、図示しないアクチュエータにより駆動され、クラッチストロークが連続的に制御されることで、伝達トルクを連続的に制御可能である。また、クラッチ２１には、クラッチストロークＳtを検出するクラッチストロークセンサ２６と、クラッチ２１の回転速度Ｎc、即ちクラッチ２１の出力軸側の回転速度を検出するクラッチ回転速度センサ２７が備えられている。

シフト操作部３０は、運転者が操作して、自動変速の操作や、任意の変速段を選択可能とするものである。

ＥＣＵ４０は、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。

ＥＣＵ４０の入力側には、アクセルポジションセンサ３２、ブレーキ操作量センサ３４、クランク角センサ１１、クラッチストロークセンサ２６、クラッチ回転速度センサ２７等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報や車速Ｖが入力される。

一方、ＥＣＵ４０の出力側には、クラッチ２１のアクチュエータ及び変速機部２２のアクチュエータが夫々電気的に接続されている。

ＥＣＵ４０は、これら各種センサ類にて検出する検出情報より、運転者のシフト操作部３０の操作状況や、車両の車速等を判別し、クラッチ２１及び変速機部２２の作動を制御して機械式自動変速機２０による変速を行う。

そして、本実施形態では、特に、車両の微動制御装置として、ＥＣＵ４０にクラッチ２１の制御、詳しくはクラッチストロークの制御による車両の微動発進及びこれに続く微動走行を可能とする機能が備えられている。

以下、ＥＣＵ４０における微動発進及び微動走行時でのクラッチストロークの制御について、図２に示すタイムチャートに基づいて説明する。

図２は、微動発進及び微動走行時での、アクセル開度Ａc、ブレーキ操作量Ｂr、クラッチストロークＳt、エンジン回転速度Ｎe、クラッチ回転速度Ｎc、車速Ｖの推移の一例を示している。

図２に示すように、車速Ｖ＝０、即ち車両停止状態であって、ブレーキ操作されていない状態であるときに（図２中（ａ））、アクセルペダル４１を微少量踏み込むと、駆動力を抑えた微動発進制御が行われる。

詳しくは、ブレーキ操作量Ｂrが０での車両停止状態から、図２（ｂ）に示すようにアクセル開度Ａcが第１の所定量Ａc1以下の範囲で０より大きくなると、クラッチストロークＳtが完全に切断された位置である０から上昇する。なお、第１の所定量Ａc1はアクセルペダル４１を微少量踏み込んだ範囲内で設定すればよい。これに伴いクラッチ回転速度Ｎcが上昇し、車速Ｖが若干上昇する。クラッチストロークＳtは、動力が伝達を開始する半クラッチ開始点Ｓt1より大きく、かつクラッチ２１が完全に接続するまでの間の中間位置まで上昇し維持される。このとき、アクセル操作が微少であることから、エンジン回転速度Ｎeは、一定の値（アイドリング状態）で維持される。したがって、エンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差が減少し、０となる。

次に、図２（ｃ）に示すように、上記微動発進制御中に運転者がアクセルオフとすると、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、クラッチストロークＳtを半クラッチ開始点Ｓt1より若干大きい第２の所定量Ｓt2に設定する。この第２の所定量Ｓt2は、微動走行での駆動トルクを確保でき、かつ半クラッチ開始点Ｓt1に極力近い値が望ましい。

次に、上記微動走行中において、例えば登坂路にさしかかると、図２（ｄ）に示すように車速Ｖ及びクラッチ回転速度Ｎcが低下する。

ＥＣＵ４０は、微動発進から微動走行時に、クランク角センサ１１から入力したエンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度センサ２７から入力したクラッチ回転速度Ｎcとの差を監視しており、エンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差が所定以上となった時間が所定時間続いてクラッチ２１の負担量が増加した場合に、クラッチ２１を切断するように制御する。

したがって、図２（ｅ）に示すように、クラッチ回転速度Ｎcが更に低下し０となり、車速Ｖもこれに伴い低下して０となる。

なお、クランク角センサ１１及びクラッチ回転速度センサ２７は、本願発明のクラッチ負担量検出手段に該当する。

以上のように制御することで、本実施形態では、まず、車両停止状態からアクセルを所定量Ａc1以下でオンすると、クラッチストロークＳtが半クラッチ開始点Ｓt1と完全接続との間の中間位置に制御され、微動発進が行われる。このとき、エンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差が減少する。

そして、この微動発進状態からアクセルオフとなると、本実施形態では、クラッチ２１を切断するのではなく、半クラッチ開始点Ｓt1より若干大きい第２の所定量Ｓt2に設定されるので、駆動トルクが確保され、クリープ走行のように微動走行が行われる。これによって、アクセルペダル３１の細かな操作を必要とせずに車両の微動走行が行われ、例えばプラットフォームに極力近づけるよう車両を移動させる際に容易に車両の移動操作を行うことができる。また、この微動走行時には、それより前の微動発進時においてエンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差が減少した状態が継続されるので、半クラッチ状態であってもクラッチ２１の負担を軽減させることができる。このように、クラッチ２１の負担を抑制しつつ、微動走行を容易に実現させることができ、特に乾式クラッチを採用している車両においてクラッチ２１の寿命を大幅に増加させることができる。

また、上記微動発進からアクセルオフによって微動走行を行っているときに、クラッチの負担量が増加したとき、具体的にはエンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差が所定以上で所定時間継続した場合に、クラッチ２１が切断されるので、クラッチ２１の過大な負担を確実に防止することができる。

また、本実施形態では、車両停止状態から、アクセル開度Ａcが所定量Ａc1以下でアクセルオンとなった場合に微動発進を行うようにしているので、車両停止状態からブレーキペダル３３を開放することで微動走行を行うような従来の車両と比較して、ブレーキペダル３３の踏み忘れによる意図しない車両の飛び出しを防止して安全性を向上させることができる。

本実施形態では、エンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差が所定以上となった継続時間によってクラッチ２１が切断されるように制御しているが、その他のクラッチ２１の負担量に関係するパラメータを用いてクラッチ２１の切断を行うようにしてもよい。クラッチ２１の負担量に関係するパラメータとしては、例えばエンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度Ｎcとの差の積算値やクラッチディスクの温度を代わりに用いてもよい。

更には、ＥＣＵ４０は、微動走行時において、ブレーキ操作量センサ３４からブレーキの操作が入力した場合にクラッチ２１を切断するようにするとよい。これにより、微動走行を直ちに解除させることができる。また、微動走行時において、エンジン回転速度Ｎeがエンジン１０の運転が不安定となるような低回転となった場合にもクラッチ２１を切断するようにするとよい。これにより、エンジン１０の安定した運転を維持し、微動走行時でのエンジンストップを防止することができる。

また、車両の微動発進中にアクセル開度Ａcが０、即ちアクセルオフした時点で、クラッチストロークＳtが第２の所定量Ｓt2より小さい場合には、そのときのクラッチストロークＳtを維持したままにするとよい。このようにすれば、アクセルオフ時にクラッチストロークＳtが第２の所定量Ｓt2となるように増加することが防止され、アクセルオフ時に車両が加速するといった運転者の意向と異なるような作動を防止することができる。あるいは、車両の微動発進中にアクセルオフした時点で、クラッチストロークＳtが第２の所定量Ｓt2より小さい場合に、クラッチストロークＳtを半クラッチ開始点Ｓt1に保持するようにしてもよい。半クラッチ開始点Ｓt1では実質的にクラッチ２１でのトルク伝達が０であることから、このようにしてもアクセルオフ時に車両が加速することを防止することができる。

また、上記実施形態では、車両の微動発進中にアクセルオフしたときに、クラッチストロークＳtを半クラッチ開始点Ｓt1より若干大きい第２の所定量Ｓt2に設定するが、この第２の所定量Ｓt2を適宜設定することで、微動走行時での走行駆動トルクを任意に設定することができる。なお、第２の所定量Ｓt2を一定の値でなく、周囲の温度やエンジン１の運転状況、クラッチ２１の状態等、車両の走行環境及び車両状態の少なくとも一方に基づいて設定してもよい。これにより、微動走行時での駆動トルクを適切に設定することができる。また、このとき変速機部２２での変速段を合わせて制御することで、微動走行時での車速を任意に設定することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、本発明を機械式自動変速装置に適用しているが、変速機が自動でなくとも少なくともクラッチストロークを連続的に制御可能な車両であれば、本発明を適用することが可能である。

１０エンジン（駆動動力源）
１１クラッチ
２０ＥＣＵ（制御手段）
２１クラッチ回転速度センサ（クラッチ負担量検出手段）
２２クランク角センサ（クラッチ負担量検出手段）
２３ブレーキ操作量センサ

Claims

車両に搭載され、前記車両の走行駆動輪と駆動動力源との間の動力伝達路に設けられたクラッチのストロークを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、車両停止状態から第１の所定量以下のアクセルオンにて前記クラッチストロークを半クラッチ開始点と完全接続との間の中間位置に制御して車両を微動発進し、当該微動発進中にアクセルオフにした場合に、前記クラッチのストロークを半クラッチ開始点以上であり且つ前記半クラッチ開始点と完全接続との間の中間位置未満の第２の所定量に保持する微動走行を行うことを特徴とする車両の微動制御装置。
前記クラッチの負担量を検出するクラッチ負担量検出手段を備え、
前記制御手段は、前記微動走行時において、前記クラッチ負担量検出手段により検出した前記クラッチの負担量が所定以上大きい状態が所定時間継続した場合に、前記クラッチを切断することを特徴とする請求項１に記載の車両の微動制御装置。
前記クラッチ負担量検出手段は、前記クラッチの負担量として、前記クラッチの前後の速度差を検出することを特徴とする請求項２に記載の車両の微動制御装置。
前記制御手段は、前記車両の微動発進中にアクセルオフした時点で、前記クラッチのストロークが前記第２の所定量より小さい場合には、前記クラッチのストロークを維持、または前記半クラッチ開始点に保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の微動制御装置。
前記制御手段は、前記車両の走行環境及び車両状態の少なくとも一方に基づいて、前記第２の所定量を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の微動制御装置。
前記制御手段は、前記微動走行時にブレーキオンされた場合に前記クラッチを切断することを特徴とする１〜５のいずれか１項に記載の車両の微動制御装置。
前記駆動動力源はエンジンであって、
前記制御手段は、前記微動走行中に前記駆動動力源の出力軸回転速度が所定速度未満となった場合に前記クラッチを切断することを特徴とする１〜６のいずれか１項に記載の車両の微動制御装置。