(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。とくに滑りやすい路面に停車している状態から発進する場合に、クラッチ・ストロークを合理的に制御する装置を提供する。【解決手段】車両の駆動輪回転速度（ωｄ）と従動輪回転速度（ωｆ）との差分を繰り返し演算し、その差分が設定された閾値より大きいときには、駆動輪にスリップが発生しているものとして、クラッチ・ストロークの制御を緩やかにする、もしくは反対方向に転換する。【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（Ａ）、エンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ回転速度（Ｎｃ）、車輪回転角速度（ω）、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、
前記車輪回転角速度の情報として、駆動輪および従動輪について回転角速度の情報を各別に入力情報として取り込み、
【数１】
2005155704.tif 000004
として
駆動輪スリップ率＞設定された閾値
であるときにクラッチの接続速度を定常時の接続速度より緩やかに制御する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】
前記不等式が成立するとき、クラッチの接続速度を一時的にクラッチが開く方向に制御する手段を備えた請求項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、とくに乾式のクラッチを備えた車両のクラッチ制御に利用する。本発明は、車両の発進時、低速走行時、あるいは後退走行時にも、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ー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】
経験豊富な運転者が行う車両発進時、微速走行時、あるいは後退走行時などのクラッチ・ペダルの操作では、路面が滑りやすい状態にあるときにも巧みなクラッチ操作が行われる。すなわち路面の摩擦係数（μ）が小さい状態にあるときには、クラッチ・ペダルの操作を通常路面のとおりに実行すると、路面に対して車輪が空転することになる。熟練した運転者はこれをエンジン回転音などにより聞き分けて、クラッチ・ペダルをもういちど踏み直し、クラッチのストローク変化が緩やかになるように、クラッチ・ペダルをゆっくり操作して、車輪が路面に対して滑らない状態にするたくみな操作を行う。
【０００４】
大型バスの一部には、湿式クラッチを装備して、発進時からクラッチ・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、それが許容されるように設計することができる。
【０００５】
下記［特許文献１］（出願人、ユニシアジェックス）には、発進時における自動クラッチの制御を円滑化する発明が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１７３３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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１］に記載された技術や、同様な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。
【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、しかも運転席からクラッチ・ペダルを取り除いた装置で、運転者がアクセル・ペダルのみの操作により常に円滑な発進制御を実行しようとすると、何らかの方法でそのときの路面とタイヤとの間の摩擦の状態、または摩擦係数（μ）を計測することが必要になる。しかし実用的な装置として、車両を発進させるつど路面の摩擦係数を観測することは困難である。
【０００８】
本発明はこのような背景に行われたものであって、アクセル・ペダルの操作により、エンジンおよびクラッチを同時に円滑に制御することができる装置を提供することを目的とする。本発明は、とくに路面が滑りやすい状態にあるときにも、車両の発進時、微速走行時、あるいは後退走行時にも、クラッチ・ペダルの操作を必要とすることなく、円滑なクラッチ制御およびエンジン回転速度の制御が可能な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、比較的安価の乾式の機械式クラッチを利用して、クラッチ・ペダルの操作を必要とすることなく、円滑なクラッチ制御を実現するための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】
【０００９】
本発明は、駆動輪と従動輪との回転速度差を観測することにより、摩擦係数に相当する物理量を観測できることに着目したものである。すなわち、車両の発進時や低速走行時などに、クラッチが完全に切り離された状態から滑る状態に移行したときに、駆動輪に対して車軸から回転力が加えられると、路面が滑りやすい状態にあるときには駆動輪が一時的に空転する。このとき車両が動くなら従動輪も回転する。したがって駆動輪の回転角速度から従動輪の回転角速度を差し引いて駆動輪回転速度で割った値は、路面と車輪との間の摩擦係数に対応することになる。
【００１０】
すなわち本発明は、アクセル・ペダル操作量（Ａ）、エンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ回転速度（Ｎｃ）、車輪回転角速度（ω）、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、前記車輪回転角速度の情報として、駆動輪および従動輪について回転角速度の情報を各別に入力情報として取り込み、
【数２】
2005155704.tif 000003
であるときクラッチの接続速度を定常時の接続速度より緩やかに制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記不等式が成立するとき、クラッチの接続速度を一時的にクラッチが開く方向に制御する手段を含む構成とすることができる。ここで前記［特許文献１］には、路面が滑りやすいことを検出するために、駆動輪が空転していることを検出する旨の記載がある。この［特許文献１］の記載を詳しく調べると、駆動輪が空転しているときにはフラグを立て、異なる制御を実行するとの記載がある（段落００４１ほか）。そしてその駆動輪の空転をどのように検出するかについては、その段落００４６および段落００４７に、回転加速度が基準加速度以上であるときフラグを立てる旨の記載がある。この「基準加速度」はその段落００６９その他の記載からあらかじめ設定された値であることが理解される。
【００１２】
しかし前記［特許文献１］には、路面の状態を駆動輪の回転と従動輪の回転とを個別にかつ並行して検出し、これを比較してスリップ状態を判定する、との考え方については開示がない。駆動輪に駆動力が印加されているときには、駆動輪がスリップしても車両は路面にたいして移動する可能性が相応に高い。それにくわえ駆動輪がスリップしている状態での路面の摩擦係数は、その車両の前後の路面でけっして一様ではない。したがって、本発明のように、車両の移動分を従動輪の回転を検出することにより差し引く、との考え方が車輪のスリップを検出するためにさらに合理的である。これによりクラッチ・ストロークを駆動輪のスリップがなく、かつ相応に大きいトルクを与える状態に適正に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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９の操作量（Ａ）、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。
【００１９】
ここで本発明の特徴とするところは、クラッチ・ストロークを制御するために、クラッチ制御回路１０に、入力情報としてこの車両の駆動輪回転速度ωｄおよび従動輪回転速度ωｆの情報を取込み、これをクラッチ・ストロークの制御に利用するところにある。さらに詳しくは駆動輪回転速度ωｄおよび従動輪回転速度ωｆの情報は、入出力インターフエイス（Ｉ／Ｏ）を介して、変速制御回路１１を経由して、その変速制御回路１１の内部に設定されたクラッチ制御回路１０に取込まれる。駆動輪回転速度ωｄおよび従動輪回転速度ωｆの情報は、それぞれ車輪に設けられた回転センサから発生する電気信号である。さらに詳しくその実施の形態を例示すると、駆動輪回転速度ωｄおよび従動輪回転速度ωｆの情報は、クラッチ・ストロークの制御とは直接関係のない、ブレーキ制御のための車輪の回転情報を利用する。ブレーキ制御のための車輪回転情報は、各車輪に設けられその回転を検出するための光センサにより発生される電気信号である。
【００２０】
駆動輪はプロペラ軸５により駆動される車輪である。従動輪はプロペラ軸５により駆動されない車輪である。後軸駆動の車両であれば、駆動輪の情報として後軸の駆動輪の回転情報を利用する。従動輪の回転情報は、前軸または後軸の非駆動車輪の回転情報を利用する。前軸駆動の車両であれば、駆動輪の回転情報は前軸の駆動輪の回転情報を利用し、従動輪の回転情報は後軸の非駆動車輪の回転情報を利用する。
【００２１】
本発明のクラッチ制御回路１０は、車両の発進時に、あるいは車両の低速走行時に、この入力情報にしたがって繰り返し演算を実行する。そして
（ωｄ−ωｆ）／ωｄ  ＞  設定された閾値
が成立するか否かを演算し、その演算結果に応じてクラッチ・ストロークの変化速度を変更するところにその最大の特徴がある。上記設定された閾値はそれぞれの車種および装着されるタイヤに応じて、あらかじめ設計定数として定められた値である。この閾値はさらに具体的には、車両の製造ラインで、あるいは車両の整備工場で、変速制御回路１１およびクラッチ制御回路１０の起動時に、設定パラメタとして入力設定される値である。
【００２２】
そして上記演算式が成立するなら、駆動輪にスリップが発生しているものとして、クラッチ・ストロークの変化が時間の経過に対して緩やかになるようにその制御を実行する。上記演算式が成立しないなら、駆動輪のスリップはない、あるいは小さいものとして、クラッチ・ストロークの変化は通常通りの制御状態とする。
【００２３】
この様子を動作タイムチャートを利用してさらに詳しく説明する。図２は本発明実施例装置の特徴ある動作を説明するタイムチャートである。横軸に時間の経過をとり、縦軸に回転速度をとる。曲線Ｅはエンジン回転速度の時間経過に伴う変動を示す。曲線Ｃはクラッチ出力軸回転速度の時間経過に伴う変動を示す。図２は車両が滑りやすい路面上に停車している状態から発進するときの特性図である。図３は車両が通常の乾燥路面に停車している状態から発進するときの特性図である。乾燥路面上では本発明の実施の有無は直接関係がない。図４は滑りやすい路面で本発明を実施しない場合の比較例である。
【００２４】
はじめに図３により通常路面に停車している車両の発進の様子を説明する。アクセル・ペダルが踏まれてエンジン回転速度Ｅが上昇すると、クラッチ制御回路１０はクラッチ・ストロークを緩やかに「接」方向に制御する。クラッチが滑る状態になると、破線で示すようにクラッチ出力軸の回転Ｃがしだいに上昇し、車軸にトルクが伝達されエンジン回転速度はやや低下する。そして点Ｍでクラッチ出力軸の回転速度Ｃがエンジン回転速度Ｅと一致し、以降エンジンの回転速度の上昇に伴いクラッチ出力軸の回転速度は上昇する。
【００２５】
つぎに図４により、車両が滑りやすい路面に停車している状態で、本発明を実施しない場合の動作を説明する。エンジン回転速度が上昇し、クラッチが滑り始めクラッチ出力軸にトルクが発生すると、車輪が路面に対して滑り始めて、クラッチはいわゆる半クラッチの状態を維持することなく、クラッチ出力軸の回転速度はエンジン回転速度と一致してしまう。この状態では、車輪は路面に対して滑り続けている状態であり、車両は発進しない。
【００２６】
これに対して、本発明実施例装置では、図２に示すように車両が滑りやすい路面に停車している場合にも、アクセル・ペダルの操作によりエンジン回転速度が上昇をはじめると、クラッチ出力軸に回転が伝達される。このとき駆動輪と従動輪との駆動輪スリップ率
（ωｄ−ωｆ）／ωｄ
が繰り返し演算される。そしてその差分が設定された閾値を越えると、クラッチ・ストロークの変化を禁止するように、あるいはクラッチ・ストロークをクラッチが解放される方向にその制御が実行される。すなわち駆動輪と従動輪との回転速度差が大きいことは、駆動輪が路面に対して滑っている状態であり、このときにはさらにクラッチを経由して車輪に供給するトルクを小さくする。上記スリップ率
（ωｄ−ωｆ）／ωｄ
が設定された閾値以下になると、ふたたびクラッチ・ストロークを変更してクラッチを経由して車輪にトルクを供給するように制御を実行する。
【００２７】
このような車輪の滑る状態に対して適応的な制御動作を実行することにより、図２に示すように比較的長い時間をかけて、緩やかにクラッチがミートする方向に制御され、点Ｍでクラッチ出力軸がエンジン回転速度と一致する。これは、クラッチ・ペダルを使い巧みなクラッチ操作を行って、滑りやすい路面から車両を発進させる熟練した運転者の操作と同等の操作手順が実行されたことと同等の状況になる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
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、そ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】
【００２９】
【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タイムチャート。
【図３】通常路面における動作タイムチャート。
【図４】本発明を実施しない場合の動作タイムチャート。
【符号の説明】
【００３０】
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
９    アクセル・ペダル
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】
2005155704.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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