JPH05312060A - 車両用原動機の動力伝達制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】車両を加速，減速する原動機１，原動機１の回
転力を車輪に伝達する変速機２を備え、アクセルペダル
の操作量に応じて原動機１の回転力を制御する車両用原
動機の動力伝達制御装置において、原動機１の出力軸，
変速機２の入出力軸の回転速度、並びにアクセル開度を
検出して原動機の出力トルクを制御する。 【効果】急激なアクセル操作や変速時に生じる車両の前
後方向の振動を低減でき、変速機やデファレンシャルギ
ヤに衝撃トルクが作用することがないので、これら機械
部品の小型軽量化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクセル操作により車両
を加速したり減速したりする車両の動力伝達制御装置に
係り、特に、車両の動力伝達系の回転変動を低減させた
り、変速時のショックを低減させるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の原動機としてガソリンエンジンや
ディーゼルエンジン，電動機があるが、これら原動機の
回転力は変速機を介して車輪に伝達されている。このよ
うな動力伝達系では、発進時のように大きな減速比の状
態でアクセル操作量を急激に変えると、車両は前後方向
に大きく揺れて乗り心地の低下を招く。特に、原動機と
して電動機を用いた場合、アクセル操作量に応じて電動
機の出力トルクを調節する方法が特開昭49−36019 号公
報に記載されているが、変速機を考慮したものになって
いない。また、変速比を変える場合にはクラッチによっ
て原動機と変速機を一時切り離し、減速比変更後に再び
クラッチをつなぐことになるが、この時、変速ショック
が生じることが多い。自動変速機（流体継手を装着）を
備えた車両では、変速ショックを低減するために、変速
機の入力軸回転速度と出力回転速度から変速機の見かけ
上の減速比を検出して変速状態を判断し、原動機の出力
を制御する方法が特開平2−45628号公報に記載されてい
る。しかし、原動機と変速機との間にクラッチが介在し
ている動力伝達系には適用できない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、車両用原動機の動力伝達制御装置におい
て、急激なアクセル操作によって車両の乗り心地や運転
性が低下することを防止するとともに、変速時に生じる
変速ショックを低減することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】アクセル操作や変速時に
生じる車両の前後方向の振動は、動力伝達系の減衰力が
小さいことによって生じるし、またアクセル操作が急激
な場合にも生じる。したがって、動力伝達系の減衰力を
大きくすると共に運転者が急激に操作しても原動機で急
激なトルクが発生しないようにすれば良い。

【０００５】動力伝達系の減衰力を大きくするには、変
速機の入力軸と出力軸の回転速度偏差を検出し、この回
転速度偏差が小さくなるように原動機の出力トルクを制
御すれば良い。

【０００６】急激なアクセル操作によって生じる車両の
前後方向の振動は、変速機の減速比が大きいほど大きく
なる。したがって、変速機の減速比とアクセル開度を検
出し、この検出値に応じて原動機の出力トルクを制御
し、変速機の出力トルクが急激に変化しないようにすれ
ば良い。

【０００７】変速ショックは、変速時に原動機出力軸回
転速度と変速機入力軸回転速度の相対回転速度が大きい
場合に生じる。この場合には変速機入力軸回転速度と原
動機出力軸回転速度を検出し、変速機入力軸回転速度に
対して原動機出力軸回転速度を合わせるように原動機の
回転速度を制御すれば良い。即ち、変速時には原動機の
回転速度制御を行い、それ以外の場合には原動機の出力
トルク制御を行えば良い。

【０００８】変速機における減速比及び入出力の回転速
度偏差は変速機の入力軸と出力軸にパルス検出器を設け
ることにより実現できるし、原動機の出力軸回転速度も
パルス検出器を設けることにより実現できる。原動機の
出力トルクは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン
の場合には燃料カットや電動スロットルによるスロット
ル開度調整によって実現できる。モータの場合にはその
電流値を制御することにより容易に実現できる。

【０００９】このように制御方法は原動機の出力軸トル
ク制御と回転速度制御の２通りあるので、状況に応じて
制御方法を切り換える必要がある。即ち、変速状態にあ
るかそうでないかを判定する必要がある。手動式変速機
の場合には、原動機の出力軸と変速機の入力軸との間に
クラッチが介在しており、変速時には原動機の出力軸と
変速機の入力軸との間にすべりが生じている。したがっ
て、原動機の出力軸に設けられたパルス検出器と変速機
に設けられたパルス検出器からそれぞれの回転速度が容
易に求められるので、変速状態にあるかどうかが判定で
きる。自動変速機の場合には、自動変速機コントローラ
において変速状態にあるかどうかを判定して制御してい
るので、その判定信号を利用すれば良い。

【００１０】

【作用】原動機はアクセル操作量に応じて駆動トルクを
発生し、この駆動力はクラッチ，変速機，軸，タイヤ等
から構成される動力伝達系を介して路面に伝達される。
この動力伝達系はアクセル操作量を指令値とする制御系
を構成している。ここで、変速機の入出力軸回転速度偏
差を指令値に対してフィードバックすると、この制御系
の減衰力は大きくなる。

【００１１】変速ショックの低減についてみると、変速
時には原動機の出力軸と変速機の入力軸が連結されてい
ないので、原動機は無負荷状態になることから原動機の
回転速度制御をすばやく行うことができる。そこで、変
速機の入力軸回転速度を目標値にし、この目標値に原動
機の出力軸回転速度をフィードバックする原動機の回転
速度制御系を構成する。変速時に、このような回転速度
制御系を構成することにより原動機の出力軸回転速度は
変速機の入力軸回転速度に追従するようになる。

【００１２】急激なアクセル操作による車両の前後方向
の振動低減は、変速機の入力軸と出力軸に設けられたパ
ルス検出器から減速比計算し、この減速比に基づいてア
クセル開度に対する原動機の出力軸トルクの応答を調整
することになる。減速比が大きい場合にはアクセル開度
に対して原動機の出力軸トルクの応答を遅くし、逆に減
速比が小さい場合には原動機の出力軸トルクの応答遅れ
が小さくなるように原動機の出力軸トルクを制御する。
また、減速比が同じ状態にある時でもアクセル操作が急
激な場合には、アクセル開度に対する原動機の出力軸ト
ルクの応答を遅くする。このように原動機の出力軸トル
クを制御することにより、変速機の出力軸トルクの急激
な変化をおさえることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は本発明による車両用原動機の動力伝達制御装
置の一構成例である。原動機１と変速機２の間には、ク
ラッチ３が介在している。クラッチ３はクラッチペダル
４を踏むことにより、原動機１と変速機２の連結が遮断
される。原動機１の出力軸５には原動機出力パルスセン
サ６が設けられている。変速機２の入力軸７と出力軸８
にはそれぞれ変速機入力軸パルスセンサ９と出力軸パル
スセンサ１０が設けられている。変速機２の出力軸はデ
ファレンシャルギヤ１１を介してタイヤ１２ａと１２ｂ
に伝達される。アクセルペダル１３にはアクセル開度セ
ンサ１４が設けられている。原動機出力パルスセンサ
６，変速機入力軸パルスセンサ９，出力パルスセンサ１
０，アクセル開度センサ１４は動力伝達コントローラ１
５に入力されている。そして、動力伝達コントローラ１
５は原動機出力トルク制御装置１６に指令信号を送り、
原動機１の出力トルクを調節している。原動機１とし
て、ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン，モータが
あるが、ここでは原動機１としてモータを用いた場合に
ついての本発明の動作を説明する。

【００１４】図１に示した動力伝達制御装置は、動力伝
達コントローラ１５によって制御され、その制御の内容
は図２に示す制御ブロック線図のようになっている。パ
ルス周期測定部１７は、変速機２の出力軸に設けられた
パルスセンサ１０のパルス信号の周期を検出し、この周
期の逆数をとることにより回転速度ωａを計算してい
る。同様に、モータ１の出力軸回転速度及び、変速機２
の入力軸回転速度は、パルスセンサ６，９とパルス周期
測定部１８，１９によりωｂ，ωｃとして計算される。
ωａとωｂは回転速度偏差計算部２０に入力され、ここ
で速度偏差Δωｂ（＝ωａ−ωｂ）が計算される。この
ように、回転速度はパルスセンサの出力信号の周期から
求めているので、回転速度を精度良く検出するには１回
転当りのパルス数はある程度多いものでなければならな
い。速度偏差Δωｂは制御方法判定部２１に入力され、
フラグＦを立てるようになっている。速度偏差Δωｂが
速度偏差設定値Δωｘを超えるとフラグＦが立ち、速度
偏差設定値Δωｘ以内の場合にはフラグＦは立たない。
速度偏差設定値Δωｘは変速機入力軸の回転速度ωａに
よって変わるようになっている。図３に変速機入力軸の
回転速度ωａに対する速度偏差設定値Δωｘを示す。変
速機出力軸の回転速度ωａが小さくなるにしたがって、
速度偏差設定値Δωｘは大きくなるように設定されてい
る。これは、車両の発進をスムーズに行うためのもので
ある。速度偏差Δωｂが速度偏差設定値Δωｘを超えて
いる場合は、変速機出力軸８の回転速度とモータ１の回
転速度との間のすべりが大きくなっていることを示して
いる。これは運転者がクラッチペダルを踏み込んでモー
タ１と変速機２の連結を遮断している場合に生じる。し
たがって、このフラグＦによって変速状態にあるかどう
かを判定している。スイッチ２２は、このフラグＦが立
っているかどうかで切り換えられる。フラグＦが立って
いない場合は変速状態にあるので、スイッチ２２の接点
はｄ側にあり、モータ１の出力軸回転速度制御を行うこ
とになる。回転速度偏差計算部２０の出力Δωｂは補償
要素部２３に送られ、ここでΔωｂが小さくなるように
トルク指令値Ｔｃを計算している。このトルク指令値Ｔ
ｃは、スイッチ２１の接点ｄを介して出力トルク制御装
置１６に送られ、モータ１はトルク指令値Ｔｃにほぼ等
しいトルクを発生する。即ち、変速機２の出力回転速度
ωａを目標値とし、これにモータの回転速度ωｂをフィ
ードバックした回転速度制御系を構成している。このよ
うに、変速状態では回転速度制御系を構成しているた
め、モータ１の出力軸回転速度ωａは変速機２の入力軸
回転速度ωｂに追従するので、変速時のショックが低減
できると共に変速機２やデファレンシャルギヤ１１に作
用する衝撃トルクを少なくすることができる。

【００１５】クラッチ３によってモータ１と変速機２は
連結されている状態の場合、フラグＦは立っており、ス
イッチ２２の接点はｅ側にある。周期測定部１７と１９
の出力ωａ，ωｃが減速比計算部２４に入力され、ここ
で減速比Ｎが計算される。減速比Ｎとアクセル開度セン
サ１４の信号Ｒはトルク指令値計算部２６に入力され、
ここでトルク指令値Ｔａが計算される。また、周期測定
部１７と１９の出力ωａ，ωｃは回転速度変動計算部２
５に入力され、ここでωｃに対するωａの回転速度変動
Δωｃを計算している。回転速度変動計算部２５の出力
Δωｃとアクセル開度補正部２６の出力Ｔａはトルク指
令値計算部２７に入力される。このトルク指令値計算部
２７では、アクセル開度補正部２６の出力Ｔａを目標値
とし、これにΔωｃがフィードバックされ、適当なフィ
ルタを介してトルク指令値Ｔｂが出力され、リミッタ２
８に送られる。リミッタ２８では、回転速度偏差計算部
２０の出力Δωｂをパラメータとしてトルク指令値Ｔｄ
を制限している。Δωｂがほとんど０に近い状態の時
は、モータ１と変速機２は完全に連結状態にあるが、０
よりも少し大きい場合には運転者が半クラッチ操作を行
っている可能性が高い。このような場合には、トルク指
令値を制限しないとモータ１の回転速度が異常に大きく
なる可能性がある。図４にはΔωｂに対するトルク指令
値Ｔｄの上限値を示してある。図４のようにリミッタ２
８は、Δωｂが大きいほどトルク指令値の上限値が小さ
くなるよう設定している。これによりモータ１の回転速
度が異常に大きくなるのを防止するとともに、半クラッ
チ操作でもモータ１のトルクがある程度変速機２に伝達
されるようになっている。クラッチ３が連結された定常
走行時には、トルク指令値Ｔｂに対して、Δωｃがフィ
ードバックされているのでこの状態における動力伝達系
の減衰力は大きくなる。したがって、急激なアクセル操
作によって生じる動力伝達系の回転変動をある程度押さ
えることができる。

【００１６】減速比計算部２４では、減速機の入力，出
力軸の回転速度ωａとωｃから減速比Ｎを計算してい
る。トルク指令値計算部２５では、減速比計算部２４の
出力Ｎとアクセル開度センサの信号Ｒに応じて、トルク
指令値Ｔａを計算しているが、ＴａはＮをパラメータと
し、Ｒの変化に対し第５に示すように作動する。図５に
おいて、横軸は時間、縦軸はトルク指令値Ｔａである。
ここで、アクセル開度センサの信号Ｒをステップ状に変
化したと仮定すると、Ｎが小さい場合（高速走行時）に
はＴａは曲線ｇのように素速く応答し、逆にＮが大きい
場合（発進時）には曲線ｈのように緩やかに応答するよ
うになっている。これにより、急激なアクセル操作によ
って生じる動力伝達系の回転変動をかなり押さえられる
ことから、車両の前後方向の振動を低減できる。

【００１７】次に原動機としてガソリンエンジンを用い
た場合について説明する。ガソリンエンジンの出力トル
クは、燃料噴射量とスロットル開度（空気量）によって
変えることができる。したがって、図１に示した出力ト
ルク制御装置として、電動スロットルや燃料噴射弁およ
びその駆動回路があてられる。燃料噴射弁を用いる場合
には、噴射量を多くすれば出力トルクは増大し、減らせ
ば低下するのでエンジンの出力を変えることができる。
電動スロットルは、運転者のアクセル操作によって定ま
るスロットル開度を基準にし、電気信号によってこの開
度状態を変えるものである。電動スロットルによってエ
ンジンの出力を容易に変えることができる。このような
アクチュエータを用いる場合でも、伝達トルクを制御す
るために必要なセンサは、図１に示したものと同じであ
る。制御方法も図２のブロック線図と同じである。ただ
し、ガソリンエンジンの出力トルクの応答はモータに比
べて遅れが生じるので、補償要素部２３，回転速度変動
計算部２５，リミッタ２６の内容については、この応答
遅れを考慮したものに設定しておく必要がある。

【００１８】次に手動式変速機の代わりに自動変速機を
用いた場合について説明する。自動変速機には、クラッ
チを自動的に断続するものとクラッチの代わりにトルク
コンバータを用いているものがある。クラッチを自動的
に断続するものは、運転者のクラッチ操作が自動的に行
われているだけなので、これまで説明した本発明の実施
例がそのまま適用される。トルクコンバータを用いてい
るものは、変速が自動的に行われるので、制御方法判定
部出力信号Ｆの代わりに自動変速機用コントローラにお
いて変速状況を判断している信号を用いることができ
る。また、図２における回転速度制御部を設けなくても
本装置は十分動作する。しかし、変速ショックを更に低
減させるには回転速度制御部を設けたほうが良い。リミ
ッタ２８は特に設けなくても良い。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、従来の車両用原動機の
動力伝達制御装置に原動機の出力軸，変速機の入出力軸
の回転速度センサ並びにアクセル開度センサを設け、こ
れらセンサの信号により動力伝達系の回転変動が小さく
なるように原動機の出力トルクを制御しているので、急
激なアクセル操作によって生じる車両の前後方向の振動
を低減できるとともに、変速時のショックも防止でき
る。また、動力伝達系の回転変動が小さいことから、変
速機やデファレンシャルギヤに作用する衝撃トルクが少
ないので、これら機械部品の小型軽量化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステムのブロック
図。

【図２】本発明の制御方法を示すブロック図。

【図３】モータ回転速度と変速機入力軸の偏差速度設定
値の説明図。

【図４】モータ回転速度と変速機入力軸の偏差速度に対
するモータトルク指令値の説明図。

【図５】モータトルク指令値計算部での計算内容の説明
図。

【符号の説明】

１…原動機、２…変速機、３…クラッチ、６，９，１０
…パルスセンサ、１１…デファレンシャルギヤ、１４…
アクセル開度センサ、１５…コントローラ、１６…原動
機駆動装置。

フロントページの続き (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 木下 和人 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両を加速，減速する原動機，前記原動機
   の回転力を車輪に伝達する変速機，前記原動機と前記変
   速機の断続を行うクラッチを備え、アクセルペダルの操
   作量に応じて前記原動機の回転力を制御する車両用原動
   機の動力伝達制御装置において、前記原動機の回転速度
   検出手段，前記変速機の入力軸回転速度検出手段及び出
   力軸回転速度検出手段を設け、三つの回転速度検出手段
   のうち複数の回転速度検出手段の信号により前記原動機
   の回転力を制御することを特徴とする車両用原動機の動
   力伝達制御装置。