JP5910822B2 - トレーラ車両の発進段自動選択装置 - Google Patents

Description

本発明はトレーラ車両の発進段自動選択装置に係り、詳しくはトラクタ側に設けた検出手段により推定した路面勾配に基づき、登坂路や降坂路で車両を発進させる際に最適な発進段を自動的に選択可能なトレーラ車両の発進段自動選択装置に関する。

従来の車両では、この種の発進段の自動選択機能を備えておらず、例えばトラックやバスなどの大型車両では通常時に２速発進を行っている。そして、登坂路や積載重量が大の場合のように車両の発進に大きな駆動力が要求されるときには、２速発進では円滑な車両発進が望めないことから、運転者の判断により発進段として意図的に第１速を選択している。
しかしながら、必ずしも運転者は、車両の発進に際して路面の勾配や積載重量などを十分に把握しているとは限らない。このため、発進段として第１速を選択すべき状況であっても運転者により選択操作が行われず、通常通り２速発進が行われてしまう場合もある。このような状況では、発進にもたつきが生じる上に、甚だしい場合には発進不能に陥ってしまう。また、不適切な高ギヤ側の第２速による発進は、クラッチの消耗を早めるという弊害も引き起こす。

以上の不具合に着目した対策として、例えば特許文献１の技術が提案されている。当該特許文献１の技術は、ファジー推論により最適な発進段を自動的に選択するものである。発進段としては第１速と第２速が選択可能であり、車両の状況を判断するファジールールとして、路面の勾配によるメンバシップ関数や車両の重量によるメンバシップ関数などを用いて、第１速及び第２速の何れかを選択している。例えば路面勾配は、車両に搭載した加速度センサの検出情報などに基づき車両が停車するまでの走行中に推定している。

特開２００５−１０６１６４号公報

ところで、車両が停車する登坂路は単一の路面勾配のものばかりでなく、例えば図９に示すように異なる２種の路面勾配にまたがって停車する場合もある。一般的な車両ではこれらの２種の路面勾配を平均化した姿勢で停車することから、例えば上記加速度センサの検出情報から推定した路面勾配に基づきファジー推論により最適な発進段を選択可能であり、何ら問題は生じない。
ところが、トレーラ車両では、牽引側のトラクタＡと被牽引側のトレーラＢとがピッチング方向、ヨーイング方向及びローリング方向に角度変更可能に連結されている。このため、異なる２種の路面勾配にまたがって車両が停車した場合には、トラクタＡ側とトレーラＢ側とがピッチング方向において異なる姿勢とり、相互の路面勾配が相違することになる。そして、この種のトレーラ車両は、輸送依頼されたトレーラＢをトラクタＡに連結して牽引・走行する稼働形態を採っているため、主体となるトラクタＡ側に上記加速度センサが装備されている。

このため、トラクタＡ側のピッチング方向の姿勢に基づきトラクタＡ側が位置する路面の勾配がトレーラ車両全体の路面勾配として推定され、トレーラＢ側が位置する路面勾配については一切考慮されない。よって、上記特許文献１の技術では、不適切な路面勾配の推定に起因して発進段を的確に選択できないという問題を引き起こす。
例えば、図９に示すようにトラクタＡ側を平坦路に位置させた姿勢で停車すると、加速度センサの検出情報から緩やかな路面勾配（ほぼ０）が推定されて第２速が選択される。しかし、トレーラＢ側は登坂路の勾配の影響を受けているため、トレーラ車両全体が受ける路面勾配は急なものとなり、第２速では円滑な発進が望めず上記のような種々の不具合が発生してしまう。

このように特許文献１の技術では、トレーラ車両の特殊な事情を配慮していないため、適切な路面勾配の推定、ひいては発進段の的確な選択を実現できないという問題があった。
その対策として、トレーラＢ側にも加速度センサを設けることが考えられる。しかし、トレーラ車両は上記のような稼働形態であるため、トラクタＡに連結されるトレーラＢを特定できず、また市場の全てのトレーラＢに加速度センサを装備することも現実的に不可能である。よって、従来から抜本的な対策が要望されていた。
本発明はこのような問題点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、トレーラ側に加速度センサなどの検出手段を設けることなく、トラクタ側に装備した検出手段により推定した路面勾配に基づき、登坂路や降坂路で車両を発進させる際に最適な発進段を自動的に選択することができるトレーラ車両の発進段自動選択装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、走行用動力源を搭載した牽引側のトラクタと荷物を搭載する被牽引側のトレーラとを任意に角度変更し得るように連結してトレーラ車両を構成し、トラクタ側に設けられた検出手段の検出情報に基づき路面勾配推定手段によりトラクタが位置している路面の勾配を推定すると共に、停車中のトレーラ車両を発進させる際に、推定路面勾配に基づき発進段選択手段により発進段を選択するトレーラ車両の発進段自動選択装置において、トレーラ車両の走行中にトレーラ車両の移動距離を計測する計測手段を備え、発進段選択手段が、トレーラ車両の走行中において路面勾配推定手段による推定路面勾配が予め設定された第１の判定値以上になったときに発進段として坂路変速段を選択し、その後に推定路面勾配が第１の判定値未満まで低下してから計測手段の計測に基づきトレーラ車両の移動距離が予め設定された移動判定値に達したと判定したときに、発進段として平路変速段を選択するものである。

請求項２の発明は、請求項１において、上記移動判定値は、上記トレーラ車両のホイールベースとして設定され、該移動判定値に基づき上記発進段選択手段が上記平路変速段の選択を判定するものである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、計測手段が、トレーラ車両の移動距離の計測中にトレーラ車両が後退したときに、後退距離を移動距離から減算し、減算後の移動距離に基づき発進段選択手段が平路変速段の選択を判定するものである。
請求項４の発明は、請求項１乃至３において、第１の判定値が、予め急勾配側の値として設定された第１のダウン側判定値、及び緩勾配側の値として設定された第１のアップ側判定値からなり、発進段選択手段が、第１のダウン側判定値に基づき坂路変速段を選択し、第１のアップ側判定値に基づき平路変速段を選択するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至３において、坂路変速段が、予め第１の判定値よりも急勾配側の値に設定された第２の判定値を境界として切り換えられる低ギヤ側の第１坂路変速段と高ギヤ側の第２坂路変速段とからなり、発進段選択手段が、路面勾配推定手段により登坂路側の路面勾配が推定され、推定路面勾配が第２の判定値以上のときには発進段として第１坂路変速段を選択し、推定路面勾配が第２の判定値未満のときには発進段として第２坂路変速段を選択し、その後に推定路面勾配が第１の判定値未満まで低下してから移動距離が移動判定値に達したと判定すると、発進段として平路変速段を選択するものである。
請求項６の発明は、請求項１乃至５において、トレーラ車両のイグニションスイッチがオフ操作されたとき、その時点で発進段選択手段により発進段として選択されている変速段を記憶する記憶手段を備え、発進段選択手段が、イグニションスイッチのオン操作時には記憶手段に記憶されている変速段を発進段として選択するものである。

以上説明したように請求項１の発明のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、トレーラ車両の走行中において路面勾配推定手段による推定路面勾配が第１の判定値以上になったときに発進段として坂路変速段を選択し、その後に推定路面勾配が第１の判定値未満まで低下してからトレーラ車両の移動距離が移動判定値に達した時点で、発進段として平路変速段を選択するようにした。

推定路面勾配が第１の判定値以上になった時点では、トラクタ側が登坂路や降坂路に侵入して路面勾配の影響を受けている。トレーラ車両の走行によりトラクタ側が登坂路や降坂路から脱して推定路面勾配が第１の判定値未満になっても、トレーラ側は路面勾配の影響を受け続ける。その後にトレーラ車両の移動距離が移動判定値に達した時点で、トレーラ側も登坂路や降坂路から脱して路面勾配の影響を受けなくなる。
従って、トラクタ側が登坂路や降坂路に侵入してからトラクタ側が登坂路や降坂路を脱して移動判定値だけ走行するまでの期間中には、トラクタ側またはトレーラ側の少なくとも一方が登坂路や降坂路の路面勾配の影響を受けており、このとき発進段として坂路変速段が選択される。例えば、登坂路では平路変速段よりも低ギヤ側の坂路変速段が選択され、降坂路では平路変速段よりも高ギヤ側の坂路変速段が選択される。また、上記期間の前後では、トラクタ側及びトレーラ側の何れも路面勾配の影響を受けておらず、このとき発進段として平路変速段が選択される。結果としてトレーラ側に検出手段を設けることなく、トラクタ側の路面勾配に基づき、登坂路や降坂路で車両を発進させる際に最適な発進段を自動的に選択でき、もって常に円滑且つ迅速にトレーラ車両を発進させることができる。

請求項２の発明のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、請求項１に加えて、移動判定値を、トレーラ車両のホイールベースとして設定するようにした。
トラクタ側が登坂路や降坂路から脱してからホイールベース相当分だけ走行すれば、トラクタに追従してトレーラ側も登坂路や降坂路から脱したものと推測できる。よって、坂路変速段から平路変速段への切換を適切なタイミングで実行することができる。
請求項３の発明のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、請求項１または２に加えて、トレーラ車両の移動距離の計測中にトレーラ車両が後退したときに、後退距離を移動距離から減算するようにした。
従って、トラクタが登坂路や降坂路を脱した後に一時的に後退した場合であっても適切な移動距離を算出でき、ひいては坂路変速段から平路変速段への切換をより適切なタイミングで実行することができる。
請求項４の発明のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、請求項１乃至３に加えて、急勾配側の第１のダウン側判定値に基づき坂路変速段を選択し、緩勾配側の第１のアップ側判定値に基づき平路変速段を選択するようにした。
従って、登坂路や降坂路の勾配が不均一で、車両走行に伴って推定路面勾配が頻繁に変動する場合であっても、坂路変速段と平路変速段とが交互に繰り返される事態を防止でき、もって、このような路面状況においても適切な発進段を選択することができる。

請求項５の発明のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、請求項１乃至３に加えて、第２の判定値を境界として坂路変速段を低ギヤ側の第１の坂路変速段と高ギヤ側の第２の坂路変速段とに分け、登坂路側の値に推定された路面勾配が第２の判定値以上のときには第１坂路変速段を選択し、推定路面勾配が第２の判定値未満のときには第２坂路変速段を選択するようにした。
従って、登坂路の勾配に応じてよりきめ細かく発進段を選択して、円滑且つ迅速に車両を発進させることができる。
請求項６の発明のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、請求項１乃至５に加えて、イグニションスイッチのオフ操作時に発進段を記憶し、イグニションスイッチのオン操作時には記憶している発進段を選択するようにした。
従って、イグニションスイッチをオン操作した当初から適切な発進段により車両を発進させることができる。

実施形態の発進段自動選択装置が適用されたトレーラ車両の駆動系を示す全体構成図である。 単一の勾配の路面に停止したときのトレーラ車両を示す正面図である。 発進段を選択するための制御マップを示す説明図である。 ＥＣＵが実行する発進段選択ルーチンを示すフローチャートである。 ＥＣＵが実行する発進段選択ルーチンを示すフローチャートである。 トレーラ車両が平坦路を走行中のときの路面勾配の推定状況を示す説明図である。 トレーラ車両が登坂路に差し掛かったときの路面勾配の推定状況を示す説明図である。 トレーラ車両が完全に登坂路に移行したときの路面勾配の推定状況を示す説明図である。 トレーラ車両が平坦路に差し掛かったときの路面勾配の推定状況を示す説明図である。 トレーラ車両が完全に平坦路に移行したときの路面勾配の推定状況を示す説明図である。

以下、本発明を具体化したトレーラ車両の発進段自動選択装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の発進段自動選択装置が適用されたトレーラ車両の駆動系を示す全体構成図、図２はトレーラ車両の外観を示す正面図である。
図２に示すようにトレーラ車両（以下、単に車両ということもある）は、全体として牽引側のトラクタＡと被牽引側のトレーラＢとをヨーイング方向、ピッチング方向及びローリング方向に任意に角度変更し得るように連結して構成されている。走行用動力源であるディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１はトラクタＡ側に搭載され、以下に説明する駆動系を介してエンジン駆動力をトラクタＡの後輪Ａaに伝達して回転駆動することにより、トラクタＡ単体でも走行可能となっている。これに対してトレーラＢは積載コンテナを搭載した自走不能な車両であり、このトレーラＢの輸送がトラクタＡの役割である。このためトレーラ車両は、輸送依頼されたトレーラＢをトラクタＡに連結して牽引・走行する稼働形態を採っている。

次に、トラクタＡ側の上記エンジン１を含めた駆動系の構成を説明する。図１に示すように、エンジン１の出力軸１ｂにはクラッチ装置２を介して自動変速機（以下、単に変速機という）３の入力軸３ａが接続され、クラッチ装置２の接続時にエンジン１の回転が変速機３に伝達されるようになっている。当該変速機３は、前進６段及び後退１段を備えた手動式変速機をベースとしたものであり、以下に述べるように、その変速操作及び変速に伴うクラッチ装置２の断接操作を自動化したものである。

クラッチ装置２は、フライホイール４にクラッチ板５をプレッシャスプリング６により圧接させて接続される一方、フライホイール４からクラッチ板５を離間させることにより切断される摩擦式クラッチとして構成されている。クラッチ板５にはアウタレバー７を介してエアシリンダ８が連結され、エアシリンダ８には電磁弁９が介装されたエア通路１０を介して圧縮エアを充填したエアタンク１１が接続されている。
電磁弁９の開弁時にはエアタンク１１からエア通路１０を介してエアシリンダ８に圧縮エアが供給され、エアシリンダ８が作動してアウタレバー７を介してクラッチ板５をフライホイール４から離間させ、これによりクラッチ装置２が接続状態から切断状態に切り換えられる。一方、電磁弁９が閉弁すると、圧縮エアの供給中止によりエアシリンダ８が作動しなくなることから、クラッチ板５はプレッシャスプリング６によりフライホイール４に圧接され、これによりクラッチ装置２は切断状態から接続状態に切り換えられる。このように電磁弁９の開閉に応じてエアシリンダ８が作動して、クラッチ装置２を自動的に断接操作可能になっている。

変速機３には変速段を切り換えるためのギヤシフトユニット１４が設けられ、図示はしないがギヤシフトユニット１４は、変速機３内の各変速段に対応するシフトフォークを作動させる複数のエアシリンダ、及び各エアシリンダを作動させる複数の電磁弁を内蔵している。ギヤシフトユニット１４はエア通路１２を介して上記したエアタンク１１と接続されており、各電磁弁の開閉に応じてエアタンク１１からの圧縮エアが対応するエアシリンダに供給され、そのエアシリンダが作動して対応するシフトフォークを切換操作すると、切換操作に応じて変速機３の変速段が切り換えられる。このようにギヤシフトユニット１４の電磁弁の開閉に応じてエアシリンダが作動して、変速機３を自動的に変速操作可能になっている。

車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（制御ユニット）２１が設置されており、エンジン１、クラッチ装置２、変速機３の総合的な制御を行う。
ＥＣＵ２１の入力側には、エンジン１の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ２２、変速機３の入力軸３ａの回転速度（クラッチ回転速度Ｎc）を検出するクラッチ回転速度センサ２３、運転席に設けられたチェンジレバー１３の切換位置を検出するレバー位置センサ２４、変速機３のギヤ位置を検出するギヤ位置センサ２５、アクセルペダル２６の操作量θaccを検出するアクセルセンサ２７、変速機３の出力軸３ｂに設けられて出力軸回転速度Ｖss（車速Ｖと相関する）を検出する車速センサ２８、フットブレーキ２９の操作を検出するブレーキスイッチ３０、クラッチ装置２のクラッチストロークＳＴを検出するストロークセンサ３１、及びトラクタＡに搭載されて前後加速度Ｇsを検出する加速度センサ３３（検出手段）などのセンサ類が接続されている。

また、ＥＣＵ２１の出力側には、上記したクラッチ装置２の電磁弁９、ギヤシフトユニット１４の各電磁弁などが接続されると共に、図示はしないが、エンジン１の燃料噴射弁なども接続されている。なお、このように単一のＥＣＵ２１で総合的に制御することなく、例えばＥＣＵ２１とは別にエンジン制御専用のＥＣＵを備えるようにしてもよい。

そして、例えばＥＣＵ２１は、エンジン回転速度センサ２２により検出されたエンジン回転速度Ｎe及びアクセルセンサ２７により検出されたアクセル操作量θaccに基づき、図示しないマップからエンジン１の各気筒への燃料噴射量を算出すると共に、エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量に基づき図示しないマップから燃料噴射時期を算出する。そして、これらの算出値に基づき各気筒の燃料噴射弁を駆動制御しながらエンジン１を運転する。

また、ＥＣＵ２１は、レバー位置センサ２４によりチェンジレバー１３のＤレンジへの切換が検出されているときには自動変速モードを実行し、アクセル操作量θacc及び車速センサ２８により検出された車速Ｖに基づき、図示しないシフトマップから目標変速段を算出する。そして、クラッチ装置２の電磁弁９を開閉してエアシリンダ８によりクラッチ装置２を断接操作させながら、ギヤシフトユニット１４の所定の電磁弁を開閉してエアシリンダにより対応するシフトフォークを切換操作して変速段を目標変速段に切り換え、これにより常に適切な変速段をもって車両を走行させる。

一方、ＥＣＵ２１は、後述するようにトレーラ車両の走行中に路面の勾配θを推定する路面勾配推定処理を実行し、推定した路面勾配θを発進段の自動選択制御に利用している。
路面勾配θの推定処理は、例えば特開２００３−０９７９４５号公報などに開示されている。このため概略説明にとどめるが、当該公報の手法によれば、車速センサ２８により検出された車速Ｖから実際に車両に発生している前後加速度Ｇvを求め、この前後加速度Ｇvと加速度センサ３３により検出された前後加速度Ｇsとに基づき路面勾配θを推定している（路面勾配推定手段）。

また、発進段の自動選択制御についても周知であるため、ここでは概略のみを説明する。発進段の自動選択制御は、路面勾配θや車両重量に応じた最適な発進段を選択する機能である。まず現在の車両重量（トラクタＡ＋トレーラＢの重量）を推定し、その車両重量と路面勾配θに基づき発進段を選択する（発進段選択手段）。本実施形態では予め変速機の第１〜３速が発進段として設定され、それらの変速段の何れかが選択される。
選択された発進段は、トレーラ車両を停車させた後の発進時に適用される。これにより、もたつき易い登坂路などでも円滑且つ迅速な発進を可能としている。なお、車両重量の推定処理は、例えば特開２００２−３４０１６５号公報などに開示されているため詳細は説明しないが、例えば車両の駆動トルクと車両加速度から車両重量を推定すればよい。

しかしながら、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、トレーラ車両が異なる２種の路面勾配θにまたがって停車した場合、それぞれの路面勾配θを考慮する必要があるにも拘わらず、加速度センサ３３を搭載したトラクタＡ側の路面勾配θがトレーラ車両全体の路面勾配θとして推定されてしまう。結果として不適切な路面勾配θに基づき発進段を的確に選択できないという問題があった。また、その対策としてトレーラＢ側にも加速度センサ３３を設けることも考えられるが、トラクタＡには種々のトレーラＢが連結されることから、全てのトレーラＢに加速度センサ３３を装備するのは不可能である。

ところで、トラクタＡの牽引によりトレーラＢは常にトラクタＡの走行軌跡を辿って追従するため、トラクタＡが走行した路面を所定時間後（後述する移動判定値Ｌ0相当だけ移動した時点）にトレーラＢが走行することになる。この点を鑑みて本発明者は、トレーラＢ側の路面勾配θを具体的に推定しなくても、トラクタＡ側の路面勾配θに基づきトレーラ車両全体の路面勾配θを反映した的確な発進段の選択が可能であることを見出した。このような知見に基づき、本実施形態ではトラクタＡ側の路面勾配θに基づき発進段の自動選択制御を実行しており、以下、当該発進段自動選択制御について詳述する。

まず、実際の制御内容の説明に先立ち、路面勾配θから発進段を選択するための制御マップについて述べる。
図３は発進段を選択するための制御マップを示す説明図である。横軸は路面勾配θであり、路面勾配θと予め設定された判定値との比較に基づき、路面勾配θが小さく緩勾配のときには発進段として第３速（平路変速段）が選択され、路面勾配θが増加して急勾配になるに従って、発進段が第２速（第２坂路変速段）、第１速（第１坂路変速段）の順に切り換えられるようになっている。なお、図示されていないが、路面勾配θが負の値となる降坂路では発進段として第３速が選択される。

各変速段間の切換にヒステリシスが生じるように、シフトアップ側とシフトダウン側とで別の判定値が適用される。詳しくは、第３速と第２速との間には、急勾配側のダウン側判定値θ32（第１の判定値、第１のダウン側判定値）及び緩勾配側のアップ側判定値θ23（第１の判定値、第１のアップ側判定値）が設定されている。また、第２速と第１速との間には、急勾配側のダウン側判定値θ21（第２の判定値）及び緩勾配側のアップ側判定値θ12（第２の判定値）が設定されている。
例えば、路面勾配θが平坦路に相当する０から増加してダウン側判定値θ32を超えると、発進段が第３速から第２速に切り換えられ、さらに路面勾配θが増加してダウン側判定値θ21を超えると発進段が第２速から第１速に切り換えられる。また、路面勾配θが低下してアップ側判定値θ12を下回ると発進段が第１速から第２速に切り換えられ、さらに路面勾配θが低下してアップ側判定値θ23を下回ると発進段が第２速から第３速に切り換えられる。

図３の制御マップはある車両重量に対応する一例であり、実際には車両重量毎に異なる特性の多数の制御マップが予め設定されている。具体的には、車両重量が大の制御マップほど各判定値θ12,θ23,θ32,θ21が緩勾配側に設定されており、同一の路面勾配θであってもより低ギヤ側の変速段が選択されるようになっている。
そして、上記した車両重量の推定処理による推定結果に対応する制御マップが選択され、その制御マップを用いて路面勾配θから発進段として何れかの変速段（以下、この選択された変速段を単に発進段と称することもある）が選択される。これにより、路面勾配θ及び車両重量を反映した発進段を選択可能としている。

ＥＣＵ２１は車両のイグニションスイッチがオンされているときに、図４，５に示す発進段選択ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。ここで、ＥＣＵ２１は発進段の記憶機能を備えており（記憶手段）、前回のイグニションスイッチのオフ操作時に、その時点で発進段として選択している変速段がＥＣＵ２１の記憶装置に記憶されているものとする。
ＥＣＵ２１は図４のルーチンを開始すると、まずステップＳ２でイグニションスイッチがオン操作された後の初回の制御インターバルであるか否かを判定する。判定がＹes（肯定）のときにはステップＳ４に移行して記憶装置から変速段を読み込み、続くステップＳ６でその変速段を発進段として選択した後にステップＳ８に移行する。また、上記ステップＳ２の判定がＮo（否定）のときには直接ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では上記車両重量推定処理により推定された車両重量に基づき、当該車両重量と対応する制御マップ（例えば図３のマップ）を選択する。そして、選択した制御マップに基づき、以降の処理では路面勾配θから発進段を適宜選択する。
まず、ステップＳ１０で上記路面勾配推定処理により推定された路面勾配θがダウン側判定値θ21以上であるか否かを判定し、判定がＹesのときにはステップＳ１２に移行し、発進段として第１速を選択した後にルーチンを終了する。また、ステップＳ１０の判定がＮoのときには、ステップＳ１４で路面勾配θがアップ側判定値θ12未満であるか否かを判定し、判定がＮoのときには上記ステップＳ１２に移行する。

上記ステップＳ１４の判定がＹesのときにはステップＳ１６で路面勾配θがダウン側判定値θ32以上であるか否かを判定し、判定がＹesのときにはステップＳ１８に移行し、発進段として第２速を選択した後にルーチンを終了する。また、ステップＳ１６の判定がＮoのときには、ステップＳ２０で路面勾配θがアップ側判定値θ23未満であるか否かを判定し、判定がＮoのときには上記ステップＳ１８に移行する。
また、上記ステップＳ２０の判定がＹesのときには，ステップＳ２１で発進段を既に第３速と選択しているか否かを判定し，ＹesのときにはステップＳ２８に移行し、引き続き発進段を第３速に設定する。
一方，ステップＳ２１の判定がＮoのときには、ステップＳ２２に移行してトレーラ車両の移動距離Ｌをリセットする。続くステップＳ２４では次式（１）に従って移動距離Ｌを更新する。
Ｌ＝Ｌ＋Ｖ×ＤＴ……（１）
ここに、Ｖはトレーラ車両の車速、ＤＴは発進段選択ルーチンの制御インターバルである。車速Ｖはトレーラ車両の前進時には正の値として取り扱われ、後退時には負の値として取り扱われる。このためＶ×ＤＴは、制御インターバル間にトレーラ車両が前進または後退により移動した距離を意味する。
さらにＥＣＵ２１は、ステップＳ２５で再度路面勾配θがアップ側判定値θ23未満であるか否かを判定する。判定がＹesのときにはステップＳ２６に移行して、移動距離Ｌが予め設定された移動判定値Ｌ0以上になったか否かを判定する。判定がＮoのときには一旦ルーチンを終了する。従って、制御インターバル毎に移動距離Ｌは、トレーラ車両の前進時にはＶ×ＤＴに基づき増加方向に更新され、後退時にはＶ×ＤＴに基づき減少方向に更新されることになる。結果として移動距離Ｌは、常にステップＳ２０の条件が成立した時点（後述するようにトラクタＡが登坂路より平坦路に侵入した時点）からトレーラ車両が移動した距離となるように更新され続ける（計測手段）。
移動判定値Ｌ0は、トラクタＡの平坦路への侵入後に、これに追従してトレーラＢが平坦路に侵入したか否かを見極めるための判定値である。種々の全長のトレーラＢが存在し、トレーラＢの全長が長いほど、平坦路へのトラクタＡの侵入からトレーラＢの侵入までに必要なトレーラ車両の移動距離Ｌが長くなる。トレーラＢの全長に対応してトレーラ車両のホイールベース（図２に示すようにトラクタＡの後輪ＡaからトレーラＢの後輪までの距離）は相違し、平坦路へのトラクタＡの侵入後にホイールベース相当分だけトレーラ車両が走行した地点で、トレーラＢ側も登坂路から脱して平坦路に侵入したものと推測できる。

そこで、トレーラ車両のホイールベースを移動判定値Ｌ0として設定してステップＳ１８の判定に適用することにより、後述する第１速や第２速から第３速への発進段の切換を適切なタイミングで実行可能としている。
但し、トラクタＡに連結されるトレーラＢは輸送依頼に応じて変わることから、トレーラ車両のホイールベースを特定できない場合が多い。そこで、このようなときにはトレーラ車両の用途や仕様などに応じて、安全性や操作性を考慮して妥当な値を移動判定値Ｌ0として予め設定しておけばよい。

一方、上記のようにステップＳ２５でＮoの判定を下すと一旦ルーチンを終了している。この処理は、ステップＳ２４〜２６の処理を繰り返している間に路面勾配θがアップ側判定閾値θ23未満の条件を満たさなくなったときの対策であり、この場合には、次の制御インターバルで直ちに発進段として第２速または第１速が選択される。
ステップＳ２５でＹesの判定が下され続けてステップＳ２６の判定がＹesになると、ＥＣＵ２１はステップＳ２８に移行して発進段として第３速を選択した後にルーチンを終了する。

次に、以上のＥＣＵ２１の処理による路面勾配θに応じた発進段の選択状況を説明する。
今、平坦路においてイグニションスイッチがオン操作されてトレーラ車両が走行を開始し、その後に平坦路から登坂路に移行し、さらに登坂路を走行後に再び平坦路に移行したものとして、それぞれの場合の発進段の選択状況について述べる。平坦路でトレーラ車両を停車させた場合には第３速により円滑に発進可能であり、登坂路でトレーラ車両を停車させた場合には第３速では円滑な発進が望めず、発進段として第２速または第１速を選択する必要があるものとする。

まずイグニションスイッチのオン操作により、ＥＣＵ２１は図４のステップＳ２からステップＳ４を経てステップＳ６に移行する。前回のイグニションスイッチのオフ操作時に平坦路に対応する第３速が記憶装置に記憶されているため、ステップＳ４，６では記憶装置から第３速を読み出して発進段として選択する。
従って、その後にエンジン１を始動してトレーラ車両は平坦路で発進することになるが、発進段として第３速が用いられる。このため、イグニションスイッチをオン操作した当初から適切な発進段により車両を発進させることができる。

発進後のトレーラ車両は図６に示すように平坦路を走行し、路面勾配推定処理によりほぼ０の路面勾配θが推定され続ける。ＥＣＵ２１は図５のステップＳ１０、１４、１６、２０の順に移行し、ステップＳ２０で路面勾配θがアップ側判定値θ23未満であるとしてＹesの判定を下す。
そして、既に発進段として第３速が選択されているため、ステップＳ２１ではＹｅｓの判定を下し、ステップＳ２８に移行して発進段として第３速を選択する。結果として車両発進から継続して第３速が選択され続け、平坦路でトレーラ車両が停車した場合には、常に第３速により円滑且つ迅速に発進が行われる。

次いで、図７に示すようにトレーラ車両が登坂路に差し掛かると、トレーラＢ側は未だ平坦路に位置しているもののトラクタＡ側が登坂路に侵入して登坂路に倣った姿勢となる。このため、路面勾配推定処理により路面勾配θとしてダウン側判定値θ32以上の値が推定され、特に登坂路が急勾配の場合には路面勾配θとしてダウン側判定値θ21以上の値が推定される。
ＥＣＵ２１は路面勾配θがダウン側判定値θ21以上のときには、図５のステップＳ１０からステップＳ１２に移行して発進段として第１速を選択する。また路面勾配θがアップ側判定値θ12未満であるもののダウン側判定値θ32以上のときには、図５のステップＳ１６からステップＳ１８に移行して発進段として第２速を選択する。
このときのトレーラ車両は、図８に示すようにトラクタＡ側が登坂路の路面勾配θの影響を受けている。よって、この状態でトレーラ車両が停車すると第３速では円滑な車両の発進が望めなくなるが、路面勾配θに対応する第１速または第２速が選択されることから円滑且つ迅速に発進が行われる。

図８に示すように、トレーラ車両がさらに走行するとトレーラＢ側も登坂路に倣った姿勢になり、路面勾配推定処理では依然としてダウン側判定値θ32以上の値、或いはダウン側判定値θ21以上の値が推定され続ける。
このためＥＣＵ２１はステップＳ１２での第１速の選択、またはステップＳ１８での第２速の選択を継続する。トラクタＡ側及びトレーラＢ側が共に登坂路の路面勾配θの影響を受けているが、車両停車後の発進時には第１速または第２速が選択されて円滑且つ迅速に発進が行われる。

また、このときに推定される路面勾配θがダウン側判定値θ21を若干上回るだけであり、且つ登坂路の勾配θが不均一で車両走行に伴って変動することもある。このような場合、登坂路での走行中に推定される路面勾配θが一時的に低下してダウン側判定値θ21を僅かに下回ることがある。ＥＣＵ２１はステップＳ１０でＮoの判定を下すが、続くステップＳ１４で路面勾配θがアップ側判定値θ12以上であるとしてＮoの判定を下すため、ステップＳ１２で第１速を選択し続ける。
ステップＳ１４の処理がない場合、路面勾配θがダウン側判定値θ21近傍で増減することにより第１速と第２速とが交互に選択され、車両が停止した時点で選択されている発進段が必ずしも適切でなくなる可能性がある。ステップＳ１４の処理を設けることにより、このような路面状況においても適切な発進段を選択可能となる。
また、ステップＳ１６のダウン側判定値θ32についても同様であり、アップ側判定値θ23に関するステップＳ２０の処理を設けることにより、登坂路の勾配変動で第２速と第３速とが交互に選択される事態を未然に防止することができる。

一方、その後に図９に示すようにトレーラ車両がさらに走行して平坦路に差し掛かると、トレーラＢ側は未だ登坂路に位置しているもののトラクタＡ側が登坂路から脱して平坦路に倣った姿勢となる。
このため、路面勾配推定処理により路面勾配θとしてほぼ０の路面勾配θが推定される。ＥＣＵ２１は、図５のステップＳ２０でＹesの判定を下すが、移動距離Ｌが移動判定値Ｌ0に達していないとしてステップＳ２６でＮoの判定を下すことから、直ちにステップＳ２８に移行することはない。よって、発進段として第３速を選択することなく、第１速或いは第２速を選択し続ける。
このときのトレーラ車両は、図９に示すように未だトレーラＢ側が登坂路の路面勾配θの影響を受け続けている。この状態でトレーラ車両が停車すると第３速では円滑な車両の発進が望めなくなるが、路面勾配θに対応する第１速または第２速が選択されることから円滑且つ迅速に発進が行われる。

一方、このように平坦路にトラクタＡ側が侵入した時点で、ＥＣＵ２１は図５のステップＳ２４で移動距離Ｌの更新を開始する。このため、移動距離ＬはトラクタＡ側が平坦路に侵入してからトレーラ車両が移動した距離と見なせ、移動距離Ｌが移動判定値Ｌ0に達した時点では、図１０に示すように、トラクタＡに追従してトレーラＢ側も登坂路から脱して平坦路に倣った姿勢となる。ＥＣＵ２１は図５のステップＳ２６でＹesの判定を下し、ステップＳ２８で発進段として第３速を選択する。
この時点では既にトレーラ車両全体が平坦路に移行しているため、トレーラ車両が停車しても発進段として第１速や第２速を選択する必要はなく、第３速により円滑且つ迅速に発進が行われる。

以上のように本実施形態のトレーラ車両の発進段自動選択装置によれば、トラクタＡ側が登坂路に侵入してからトラクタＡ側が登坂路を脱して移動判定値Ｌ0だけ走行するまでの期間中には、トラクタＡ側またはトレーラＢ側の少なくとも一方が登坂路の路面勾配θの影響を受けていると見なし、発進段として低ギヤ側の坂路変速段である第１速または第２速を選択している。また、上記期間の前後では、トラクタＡ側及びトレーラＢ側の何れも路面勾配θの影響を受けていないため、発進段として高ギヤ側の平路変速段である第３速を選択している。
結果としてトレーラＢ側に加速度センサ３３などの検出手段を設けることなく、トラクタＡ側に装備した加速度センサ３３により推定した路面勾配θに基づき、登坂路で車両を発進させる際に最適な発進段を自動的に選択でき、もって常に円滑且つ迅速に車両を発進させることができる。

しかも、図４，５に基づき説明したように本実施形態では、基本的に路面勾配θの判定（ステップＳ１０，１４，１６，２０）及び移動距離Ｌの判定（ステップＳ２２〜２６）を制御インターバル毎に実行するだけの比較的簡単な処理であるため、ＥＣＵ２１にそれほど高い演算能力やメモリ容量は要求されない。よって、ＥＣＵ２１自体の仕様変更などを要することなく、低コストで実施できるという効果も得られる。
また、ステップＳ２４では、車両の後退時には移動距離Ｌを減算方向に更新している。このためトラクタＡが平坦路に侵入後に一時的に後退した場合であっても適切な移動距離Ｌを算出でき、ひいては第１速や第２速から第３速への切換をより適切なタイミングで実行することができる。
また、ステップＳ１０，１４，１６，２０では、登坂路の勾配θに応じて坂路変速段として第１速と第２速との何れかを発進段として選択している。結果として単一の坂路変速段を用いる場合に比較し、路面勾配θに対応してよりきめ細かく発進段を選択することから一層円滑且つ迅速に車両を発進させることができる。

ところで、本実施形態では、登坂路を想定して発進段自動選択制御を実行したが、降坂路を想定して同様の制御を実行してもよい。降坂路では平坦路に比較して小さな駆動力でトレーラ車両を発進可能なため、より高ギヤ側の変速段を発進段として選択することが望ましい。
そこで、例えば降坂路では、発進段として平坦路の第３速よりも高ギヤ側の第４速（坂路変速段）を選択するようにしてもよい。この場合でも、本実施形態と同じく、トラクタＡ側が登坂路に侵入してからトラクタＡ側が登坂路を脱して移動判定値Ｌ0だけ走行するまでの期間中には、トラクタＡ側またはトレーラＢ側の少なくとも一方が降坂路の路面勾配θの影響を受けていることから、発進段として第４速を選択する。これにより降坂路でも、適切な発進段により円滑且つ迅速に車両を発進させることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のトレーラ車両は、手動式変速機をベースとした自動変速機３を備えたが、これに限ることはなく手動式変速機を備えてもよいし、トルクコンバータを備えた遊星歯車式の自動変速機、或いはＣＶＴ式の自動変速機を備えてもよい。
また上記実施形態では、式（１）に基づき車速Ｖ及びＥＣＵ２１の制御インターバルから移動距離Ｌを算出したが、これに限ることはない。例えばトレーラ車両の積算距離をカウントする既存のオドメータを利用し、オドメータ値から移動距離Ｌを算出してもよい。
また上記実施形態では、登坂路や降坂路の勾配変動に対処すべく、判定値としてダウン側判定値θ32,θ21及びアップ側判定値θ23,12を適用したが、これに限ることはなく、単一の判定値を適用してもよい。具体的には図５のステップＳ１４，２０を省略し、ステップＳ１０のダウン側判定値θ21に基づく判定、及びステップＳ１６のダウン側判定値θ32に基づく判定のみを実行すればよい。
また上記実施形態では、発進段を第１速または第２速から第３速に切り換えるときのみ、移動距離Ｌを考慮して発進段を切り換えたが、第１速から第２速に切り換えるときにも同様に移動距離Ｌを考慮して発進段の切換を実行してもよい。さらに、イグニションスイッチのオン操作後の最初の発進時のみ、移動判定値Ｌ0＝０として車両移動量を考慮せずに平坦路であれば直ちに発進段を第３速として発進可能となるようにしてもよい。

２１ ＥＣＵ（発進段選択手段、路面勾配推定手段、計測手段、記憶手段）
３３ 加速度センサ（検出手段）
Ａ トラクタ
Ｂ トレーラ

Claims (6)

1. 走行用動力源を搭載した牽引側のトラクタと荷物を搭載する被牽引側のトレーラとを任意に角度変更し得るように連結してトレーラ車両を構成し、上記トラクタ側に設けられた検出手段の検出情報に基づき路面勾配推定手段により該トラクタが位置している路面の勾配を推定すると共に、停車中の上記トレーラ車両を発進させる際に、上記推定路面勾配に基づき発進段選択手段により発進段を選択するトレーラ車両の発進段自動選択装置において、
   上記トレーラ車両の走行中に該トレーラ車両の移動距離を計測する計測手段を備え、
   上記発進段選択手段は、上記トレーラ車両の走行中において上記路面勾配推定手段による推定路面勾配が予め設定された第１の判定値以上になったときに上記発進段として坂路変速段を選択し、その後に上記推定路面勾配が上記第１の判定値未満まで低下してから上記計測手段の計測に基づき上記トレーラ車両の移動距離が予め設定された移動判定値に達したと判定したときに、上記発進段として平路変速段を選択することを特徴とするトレーラ車両の発進段自動選択装置。
2. 上記移動判定値は、上記トレーラ車両のホイールベースとして設定され、該移動判定値に基づき上記発進段選択手段が上記平路変速段の選択を判定することを特徴とする請求項１記載のトレーラ車両の発進段自動選択装置。
3. 上記計測手段は、上記トレーラ車両の移動距離の計測中に該トレーラ車両が後退したときに、該後退距離を上記移動距離から減算し、減算後の移動距離に基づき上記発進段選択手段が上記平路変速段の選択を判定することを特徴とする請求項１または２記載のトレーラ車両の発進段自動選択装置。
4. 上記第１の判定値は、予め急勾配側の値として設定された第１のダウン側判定値、及び緩勾配側の値として設定された第１のアップ側判定値からなり、
   上記発進段選択手段は、上記第１のダウン側判定値に基づき上記坂路変速段を選択し、上記第１のアップ側判定値に基づき上記平路変速段を選択することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載のトレーラ車両の発進段自動選択装置。
5. 上記坂路変速段は、予め上記第１の判定値よりも急勾配側の値に設定された第２の判定値を境界として切り換えられる低ギヤ側の第１坂路変速段と高ギヤ側の第２坂路変速段とからなり、
   上記発進段選択手段は、上記路面勾配推定手段により登坂路側の路面勾配が推定され、該推定路面勾配が上記第２の判定値以上のときには上記発進段として第１坂路変速段を選択し、上記推定路面勾配が上記第２の判定値未満のときには上記発進段として第２坂路変速段を選択し、その後に上記推定路面勾配が上記第１の判定値未満まで低下してから上記移動距離が移動判定値に達したと判定すると、上記発進段として平路変速段を選択することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載のトレーラ車両の発進段自動選択装置。
6. 上記トレーラ車両のイグニションスイッチがオフ操作されたとき、その時点で上記発進段選択手段により発進段として選択されている変速段を記憶する記憶手段を備え、
   上記発進段選択手段は、上記イグニションスイッチのオン操作時には上記記憶手段に記憶されている変速段を発進段として選択することを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載のトレーラ車両の発進段自動選択装置。

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