(57)【要約】【課題】機械式クラッチを装備した車両で、発進時あるいは低速走行時にも、運転者が操作するアクセル・ペダルにより、円滑なクラッチ制御および速度調節を実行できるようにする。とくに機械系の固有共振周波数（３〜４Ｈｚ）による振動を抑制する。【解決手段】アクセル・ペダルの操作量に対して目標エンジン回転速度を演算により設定し、実際のエンジン回転速度をその目標エンジン回転速度にゆるやかに接近させるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセル・ペダル操作量、エンジン回転速度、クラッチ回転速度、およびクラッチ・ストロークを含む情報を入力情報とし、この入力情報を利用して演算したクラッチの操作量を出力情報とするクラッチ制御装置において、
前記アクセル・ペダル操作量に対する目標エンジン回転速度を演算する第一の演算手段と、エンジン回転速度をこの目標エンジン回転速度に接近させる変化量を設定する第二の演算手段と、その時点のエンジン回転速度および前記変化量に対応してエンジン燃料噴射量を演算する第三の演算手段を備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。
【請求項２】
前記第一の演算手段は、前記アクセル・ペダルの操作量の関数による演算手段を含み、その関数は、アクセル・ペダル操作量の小さい領域および大きい領域ではアクセル・ペダル操作量の変化に対する関数値の変化が小さくもしくは零に設定された請求項１記載のクラッチ制御装置。
【請求項３】
前記第二の演算手段は、前記変化量があらかじめ定数として設定された請求項１記載のクラッチ制御装置。
【請求項４】
前記第三の演算手段は、目標エンジン回転速度とその時点のエンジン回転速度との差分に対するＰＩＤ制御手段を含む請求項３記載のクラッチ制御装置。
【請求項５】
前記第三の演算手段は、目標エンジン回転速度とその時点のエンジン回転速度との差分を前記変化量に対応させて小さくする方向に制御する関数制御手段を含む請求項１記載のクラッチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ・ペダルの操作を必要としないオートマチック車の改良に関する。本発明は、機械式クラッチを備えた車両の自動クラッチ制御に利用する。本発明は、車両の発進時にもクラッチ・ペダルを利用することなく、アクセル・ペダルの操作により、エンジン回転速度およびクラッチ・ストロークをともに制御する装置の改良に関する。本発明は、トラックおよびバスなど大型自動車に利用するために開発された装置であるが、その他の車両にも広く利用することができる。本発明は、運転席にクラッチ・ペダルを装備しない車両に実施するために開発された装置であるが、クラッチ・ペダルを備え、クラッチ・ペダルを操作することにより自動クラッチ制御装置をオーバライドすることができる車両にも実施することができる。
【背景技術】
【０００２】
バス、トラックなどの大型車両にも、自動クラッチ制御装置を装備して、変速操作のつどクラッチ・ペダルを踏む必要がないように設計された装置が広く普及した。本願出願人が製造販売する大型車両では、運転席にクラッチ・ペダルを備えているが、走行中の変速操作には、そのつどクラッチ・ペダルを操作する必要がなく、クラッチの切断、変速ギヤの切換え、およびクラッチの接続からなる一連の行程を自動的に実行する装置が利用されている。このような車両も、停車状態から発進するとき、後退走行するとき、あるいは貨物の積み下ろし場などで微速走行する場合などには、クラッチ・ペダルを利用することにより、自動的なクラッチ制御をオーバーライドして運転操作を行うことができるように構成されている。これは、車両の発進時あるいは微速走行時には、クラッチ操作を併用する方が、いろいろな場面で円滑な操作が可能になるとともに、職業的な運転者は、微妙なクラッチ操作を行うことをそれほど不都合に思わないこともその理由の一つである。
【０００３】
大型バスの一部には、湿式クラッチを装備して、発進時にもクラッチ・ペダルの操作を行う必要のない車両も製造されている。湿式クラッチは、一般にクラッチが滑る状態が相応に長く継続することがあっても、クラッチ・ディスクを冷却することによりそれが許容されるように設計することができる。
【０００４】
クラッチ・ディスクを装備した車両で、車両の発進時にもクラッチ・ペダルを操作することなく、演算制御によりクラッチ・ストロークを制御する装置については下記に示すいくつかの技術が知られている。
【特許文献１】特開２００３−１６１１８０号公報（出願人、日産ディーゼル）
【特許文献２】特開平１１−１７３３４８号公報（出願人、ユニシアジエックス）
【特許文献３】特公平４−３６８９１号公報（出願人、いすゞ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
湿式クラッチは構造が複雑であり高価である。それに保守の工数も大きくなる。したがって、走行距離あたりのコストが厳しく論じられる貨物車両には、湿式クラッチはなかなか採用されない。また上記［特許文献２］に記載された技術や、同様のサーボ制御を行う改良された技術もいろいろに研究されているが、現在のところ多数の大型車両に、クラッチ・ペダルを全く不要にしたクラッチ制御装置が採用されるような状態ではない。
【０００６】
また車両が坂道発進を行う状態にあるとき、あるいは貨物の積載量が大きいときなどには、エンジンに供給する燃料を多くして必要なトルクを発生させるために運転者はアクセル・ペダルを大きく踏み込むことになる。そのような場合には、クラッチが接合する前にエンジン回転速度が上昇してしまい、円滑なクラッチ操作を行うことができなくなる。
【０００７】
構成が単純であり安価な乾式のクラッチ・ディスクを装備して、運転者が行うアクセル・ペダルの操作にしたがうクラッチの接続制御を実行するには、何らかの形でアクセル・ペダルの操作量にクラッチ・ストロークを対応させなければならない。ところがアクセル・ペダルが踏み込まれると、エンジン回転速度はアクセル・ペダルの操作量に対応する燃料供給量にしたがって大きくなる。アクセル・ペダルを緩やかに踏み込むように操作しても、その操作量に応じてエンジン回転速度が上昇してしまい、その後の円滑なクラッチ接続操作ができないことになる。
【０００８】
上記従来例技術としてあげたものは、いずれもこのような問題点を改良工夫するものということができる。しかし従来例装置はいずれも、クラッチの押し付けトルクを利用してエンジン回転速度を抑えるように制御するものである。つまり車両の負荷によりエンジン回転速度を小さく抑えるように制御するものであって、クラッチが滑っている状態で、エンジン回転を燃料供給により適正に制御するようになっていない。
【０００９】
さらに本願発明者は、上記のような方式をさまざまに試験検討する過程で、クラッチが滑る状態になると動力伝達系が機械的に振動して、クラッチがスムーズな接続状態にならない現象を度重ねて経験した。この現象は運転者がクラッチ・ペダルを操作することができる装置では、振動が発生すると運転者が音響あるいは体感によりこれを検知して、クラッチ・ペダルを踏み直す、あるいはアクセル・ペダルの踏み込み量を浅い方向に操作するなどにより、一時的に振動発生のループを遮断して抑圧させることができる性質のものである。
【００１０】
この現象をさらに詳しく考察すると、車両の動力伝達系には周波数３〜４Ｈｚ（周期０．２５〜０．３３秒）の近傍に機械的な共振点があることがわかった。そしてエンジンに対して燃料供給量を大きくしておき、その回転速度をクラッチの押し付け力を大きくすることにより制限するように構成すると、この共振周波数における持続的な機械振動が発生しやすいことがわかった。
【００１１】
本発明は、これを改良するものであって、アクセル・ペダルの操作量に対応してクラッチ・ストロークを制御するとともに、クラッチが滑る状態に制御されているときに、エンジン回転速度を適正に制御する装置を提供することを目的とする。とくにクラッチが滑る状態にあるときに発生しやすい、持続的な機械振動を回避することができる自動クラッチ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、クラッチ・ペダルの操作を伴うことなく、アクセル・ペダルの操作により、クラッチの円滑な接続を制御することができるクラッチ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、構造が簡単であり、安価であり、かつ信頼性の高い乾式のディスク・クラッチを利用して、クラッチ・ペダルの操作を伴うことなく、円滑なクラッチ制御を実行することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、アクセル・ペダルの操作量に対応して、エンジン回転速度およびクラッチ・ストロークをともに制御する装置であって、アクセル・ペダルが踏み込まれたときに、エンジン回転速度の上昇を適度に遅らせるように制御することを最大の特徴とする。すなわち上記従来例装置のように、クラッチを接合させエンジンに対する負荷を大きくすることによりエンジン回転を抑圧するのではなく、クラッチの接合の度合いに応じて、エンジンに対する燃料供給量を増大させる制御を適度に遅延させて、エンジン回転速度が急激に上昇しないように制御するものである。
【００１３】
すなわち、その時点のエンジン回転速度（Ｎｅ）に対してアクセル・ペダルの操作量（ｘ）から、目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）を演算により設定し、その目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）に向けて緩やかにエンジン回転を上昇させるようにエンジンに供給する燃料噴射量を制御する。
【００１４】
すなわち本発明は、アクセル・ペダル操作量（ｘ）、エンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ回転速度（Ｎｃ）、およびクラッチ・ストローク（Ｓ）を含む情報を入力情報とし、この入力情報を利用して演算したクラッチの操作量（目標値Ｓｃまたは変更値±ΔＳｃ）を出力情報とするクラッチ制御装置において、前記アクセル・ペダル操作量（ｘ）に対する目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）を演算する第一の演算手段と、エンジン回転速度（Ｎｅ）をこの目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）に接近させる変化量（ｄＮｅ／ｄｔ）を設定する第二の演算手段と、その時点のエンジン回転速度（Ｎｅ）および前記変化量（ｄＮｅ／ｄｔ）に対応して単位時間当たりのエンジン燃料噴射量を演算する第三の演算手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記第一の演算手段は、前記アクセル・ペダルの操作量の関数（ｆ(ｘ)）による演算手段を含み、その関数は、アクセル・ペダル操作量（ｘ）の小さい領域および大きい領域ではアクセル・ペダル操作量の変化に対する関数値の変化が小さくもしくは零に設定された構成とすることができる。
【００１６】
前記第二の演算手段は、前記変化量(ｄＮｅ／ｄｔ)があらかじめ定数として設定された構成とすることができる。
【００１７】
前記第三の演算手段は、目標エンジン回転速度とその時点のエンジン回転速度との差分に対するＰＩＤ制御手段を含む構成とすることができる。
【００１８】
前記第三の演算手段は、目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）とその時点のエンジン回転速度との差分（Ｎｅｏ−Ｎｅ）を前記変化量（ｄＮｅ／ｄｔ）に対応させて小さくする方向に制御する関数制御手段を含む構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、アクセル・ペダルの操作にしたがってクラッチ・ストロークおよびエンジン回転速度が同時に制御されるとともに、エンジン回転速度の上昇がクラッチ・ストロークの変化に対して適度に遅れることになるから、エンジン回転速度の上昇を車両負荷により抑制する現象の発生が少なくなる。これにより円滑なクラッチの接合制御が可能になる。また、これにより動力伝達系が自己共振周波数で振動する現象を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を参照して本発明実施例装置についてさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。これは大型車両であってディーゼル機関を搭載した貨物用車両に本発明を実施したものである。エンジン１の動力出力軸にクラッチ２が連結され、このクラッチ２の出力軸に変速機３が連結され、この変速機３の出力軸は車軸に回転動力を伝達するためのプロペラ軸５である。
【００２１】
上記クラッチ２は乾式の機械式クラッチにより構成される。このクラッチ２の機械的な開閉制御はクラッチ・ブースタ６により行われる。クラッチ・ブースタ６へはその駆動エネルギとして空気圧が送られていて、この空気圧の開閉操作は、クラッチ・アクチュエータ８から供給される油圧により実行される。このクラッチ・アクチュエータ８は電気信号により制御される。
【００２２】
上記変速機３は前進７段後退１段のギヤ組み合わせにより構成された、よく知られた装置であり、その変速機３のギヤ切換えは変速制御装置４により機械的に制御される。変速制御装置４にはその切換え制御のための動力源として、車両の空気圧が供給されている。変速制御装置４の内部には、この空気圧により作動する複数の空気圧シリンダ（図示せず）が設けられ、この空気圧シリンダへの空気圧を供給するための開閉弁は電気信号により制御される。
【００２３】
上記変速制御装置４およびクラッチ・アクチュエータ８に供給される電気信号は、変速制御回路１１の一部として設定されたクラッチ制御回路１０が発生する。この変速制御回路１１、およびクラッチ制御回路１０はプログラム制御回路を含む論理回路である。本発明のクラッチ制御回路１０の制御論理は、このプログラム制御回路にソフトウエアとして実装されるとともに、この変速制御回路１１の作動に連動して演算実行される。
【００２４】
エンジン１に燃料を供給する燃料ポンプ１３は、エンジン制御回路１２により制御される。このエンジン制御回路１２もプログラム制御回路である。このエンジン制御回路１２および上記変速制御回路１１は、通信バス１４により連結されて、相互に情報を共有するように構成されている。この構成もよく知られた構成である。
【００２５】
変速制御回路１１には入力インターフエイス（Ｉ／Ｏ）を介して、アクセル・ペダルの操作量（ｘ）、エンジン１に設けられた回転センサからのエンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ２の出力軸に設けられた回転センサからのクラッチ回転速度（Ｎｃ）、プロペラ軸５に設けられた回転センサからの車速（ｖ）、およびクラッチ・ストローク・センサ７からのクラッチ・ストローク（Ｓ）を電気信号として取込み、これらを入力情報とする。そして変速制御回路１１は、本発明に係る制御出力情報として、クラッチの操作量（目標値Ｓｏまたは変更値±ΔＳｃ）を送出する。
【００２６】
ここで本発明の特徴とするところは、アクセル・ペダルの操作量（ｘ）をはじめ、その時点における必要な動作パラメタを取込んでからの制御手順にある。はじめにその制御手順の概要を図２に示すフローチャートにより説明する。
【００２７】
ここでアクセル・ペダルの操作量（ｘ）は、運転者が操作するアクセル・ペダルに連動して発生する電気信号である。ここでは最大踏み込み量に対する百分比（％）で理解する。エンジン回転速度（Ｎｅ）はエンジン１の回転軸に設けられた回転センサからの電気信号である。クラッチ回転速度（Ｎｃ）はクラッチ２の出力軸の回転速度である。クラッチ・ストローク（Ｓ）は、クラッチ・ストローク・センサ７がクラッチの機械的な変位を電気信号として検出する値である。
【００２８】
動作パラメタの取込みにつづいて、第一の演算手段により目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）を求める。すなわち
Ｎｅｏ＝ｆ(ｘ)により目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）を演算する。図３にこの関数ｆ(ｘ)を例示する。アクセル・ペダルの操作量（ｘ）に対して目標エンジン回転速度は、アクセル・ペダルの操作量の小さい領域および大きい領域で平坦であり、アクセル・ペダルの操作量の中程度の領域で所定の勾配をもつように設定される。
【００２９】
この関数ｆ(ｘ)により目標エンジン回転速度が定まると、その目標エンジン回転速度に向けてエンジン回転速度を第二の演算手段により設定された時間経過に対する勾配（ｄＮｅ／ｄｔ）で変化させるように制御する。この実施例では、この勾配は一定値を採る。この時間勾配の値を例示すると、５００ｒｐｍ／ｓｅｃ前後である。すなわち毎秒５００ｒｐｍの割合でエンジン回転を上昇させるように燃料噴射量を制御することになる。
【００３０】
この燃料噴射量は第三の演算手段により演算する。すなわち目標エンジン回転速度（Ｎｅｏ）と現時点のエンジン回転速度（Ｎｅ）との差分Δを演算し、この差分Δが零に近づくように、しかも毎秒５００ｒｐｍの割合でエンジン回転を上昇させるようにＰＩＤ制御による燃料噴射制御を実行する。このパラメタ（毎秒５００ｒｐｍ）はＰＩＤ制御系の時定数として設定される。
【００３１】
このような制御により、滑る状態にあるクラッチを介してエンジンの回転動力が車両駆動動力として伝達され、車両が発進加速される。そしてクラッチ出力軸の回転速度Ｎｃがエンジン回転速度Ｎｅに等しくなり、クラッチの滑る状態がなくなるまで、上記制御が繰り返し実行される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上記実施例では、本発明が実施される大型貨物車両について説明したが、これは車種を限定するものではなく、本発明の利用可能性はきわめて広範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置の動作フローチャート。
【図３】第一の演算手段に利用する関数例を説明する図。
【符号の説明】
【００３４】
１    エンジン
２    クラッチ
３    変速機
４    変速制御装置
５    プロペラ軸
６    クラッチ・ブースタ
７    クラッチ・ストローク・センサ
８    クラッチ・アクチュエータ
１０  クラッチ制御回路
１１  変速制御回路
１２  エンジン制御回路
１３  燃料ポンプ
１４  通信バス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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