(57)【要約】【課題】運転者が車両を発進させるための発進ギヤを操作により選択することができる形式の車両について、車両が停車状態にあるとき、運転者が変速レバーの操作等により選択設定した発進ギヤが適正でないときに警報を鳴らす。【解決手段】車両が停車している路面の勾配情報およびその車両の質量情報から、あらかじめインストールされているマップを参照して選択すべき発進ギヤを自動的に演算する。運転操作により発進ギヤが選択されたときに、その選択されたギヤが適正なギヤでないときに警報を発生する。【選択図】図１
2007132364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されその車両が置かれた路面の勾配情報を発生する手段と、その車両の質量情報を発生する手段と、その車両が停車状態になったときに前記勾配情報および前記質量情報から発進時に発進ギヤとして選択可能なギヤをメモリに蓄積されたマップを参照して演算する手段と、運転操作により発進ギヤが選択された後にその選択された発進ギヤが前記マップ情報から発進ギヤとして選択可能なギヤでないときに警報を発生する手段とを備えたことを特徴とする発進ギヤの選択警報装置。
【請求項２】
前記警報を発生する手段は、車両が制動状態にあり、アクセル・ペダルが実質的に解放された状態にあるときに有効になるように設定された請求項１記載の発進ギヤの選択警報装置。
【請求項３】
前記警報を発生する手段は、発進補助装置が作動中であるときに有効になるように設定された請求項１または２記載の発進ギヤの選択警報装置。
【請求項４】
前記警報は、音響的な警報を含み、この音響的な警報を前記発進ギヤの選択が解除または変更されるまで継続的に吹鳴させる手段を含む請求項１記載の発進ギヤの選択警報装置。
【請求項５】
クラッチ温度を検出する手段と、この検出する手段に設定値を越える温度が検出されたときに警報を発生する手段とを含む請求項１記載の発進ギヤの選択警報装置。
【請求項６】
請求項１の発進ギヤの選択警報装置で警報が発生されたときに、自動的に低いギヤ比の発進ギヤを選択する手段を備えた変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車その他車両が停車状態にあり、運転操作に伴い発進ギヤが選択されたときに、その選択されたギヤが適当でない場合に警報を発生する装置に関する。本発明は、積み荷の状態または乗客の数により、車両質量が大きく変化する中型または大型の車両に実施するために研究された装置であるが、その他の車両にも広く実施することができる。本発明は、発進ギヤの選択または選択範囲を運転者の意思により指定することができる形式の車両に実施して有用である。本発明は、運転者が変速レバーを操作するつど、クラッチ・ペダルを踏むことが必要な車両、またはクラッチ・ペダルが設けられていない車両、もしくはクラッチ・ペダルが設けてあっても変速操作のつど踏む必要のない車両のいずれにも実施することができる。
【背景技術】
【０００２】
大型または中型のバス、貨物車両にも、クラッチ・ペダルを設けない自動変速装置が広く普及した。しかし職業的な運転者が運転する車両には、クラッチ・ペダルを設け、運転操作により発進ギヤを設定し、クラッチ・ペダルの操作により発進操作を行う形式の車両が広く利用されている。これは、職業的な運転者はクラッチ・ペダルを操作してその路面状況に適合する運転操作を行うことを好むとともに、熟練した運転者が運転する車両については、左足を使わない完全な自動変速装置を採用した車両に比べると、クラッチ・ペダルの操作を行う車両の方が燃料消費量が小さくなるからである。とくに燃料消費量の経済効果は車両が停止している状態から発進する場合に顕著である。したがって、クラッチ・ペダルを設けておき、運転者がクラッチ・ペダルを操作することにより、自動的なクラッチ制御をオーバライドするように設計された車両が普及した。このような車両では、運転者は発進時にクラッチ・ペダルを踏みクラッチを制御することができるが、走行中の変速制御は原則的に自動的な制御にまかせるように運転操作する。
【０００３】
このような車両には、発進時に選択設定される変速ギヤ（すなわち発進ギヤ）は、運転者が操作で指定するが、あらかじめ指定することも可能なものがある。
【０００４】
下記特許文献には、車両が停車状態になったときに、車両が発進できる最も高いギヤを自動的に演算する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５２４７０８（ツェットエフ）
【特許文献２】特開昭５７−１４０９２３（富士重工）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構造の従来例車両、すなわち運転者が発進ギヤを選択する形式の車両では、積載量（積載貨物および搭乗人員を含む、以下同じ）が大きいとき、あるいは発進路面に勾配があり発進方向が登り坂方向であるときには、運転者は状況判断にしたがって、操作により発進ギヤとして「１」あるいは「２」などの低いギヤを選択設定して発進操作を行うことが必要である。近年の車両は堅固にできているから、かりに運転者の判断が適当でなく、高い発進ギヤが選択されたから直ちに装置が故障するというものではないが、不適当な高いギヤが選択されると、クラッチ・ディスクには相応の発熱があり、これを繰り返しているとクラッチ・ディスクの劣化摩耗は激しくなる。その結果、クラッチ・ディスクを小さい走行距離で交換することが必要になるなど経済的に不利になる。このような現象を防ぐために、クラッチ・ディスクとして大型の装置を採用することになると、車両価格は高価になるし、車両重量を大きくする原因になる。
【０００７】
本発明はこれを改良するものであって、積載量が大きい、または勾配路面を登り坂方向に発進するなどの場合に、運転者の操作が適当でなく発進ギヤとして高いギヤが選択された場合に、これを車両が発進する前に自動的に警報して、運転者に対して適正なギヤに選択操作を修正するように促す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、警報が出力されたときに自動的に適正なギヤに選択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、クラッチ・ディスクの発熱および摩耗を回避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、クラッチ・ディスクの交換周期を長期化することのできる装置を提供することを目的とする。本発明は、クラッチ・ディスクもしくはクラッチとして、従来より小型の装置を採用することにより車両重量を軽量化し、車両価格を経済化することができる装置を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに本発明は、運転者が選択した発進ギヤが適当なギヤでないにもかかわらず、警報を無視して、あるいは何らかの原因により警報が発生せずに発進操作が実行され、クラッチが過熱したときに、これを警報する装置を付加することができ、これによりクラッチの過熱および摩耗を防止する装置を提供することを目的とする（請求項５記載に関連する構成）。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の装置は、積載量が大きいとき、あるいは坂道に停車して勾配の登り方向に発進するときなどに、運転者の操作にしたがって選択されたギヤが適当でない場合には、これを検知して、まだ車両が停車状態にあるときに運転席に警報を発生することを特徴とする。すなわち運転者に対して、このまま車両を発進させないように、発進操作の前に選択するギヤの設定を変更するように促すための装置であって、車両が停車状態にあるときに警報を発生することころにその最大の特徴がある。
【００１０】
本発明の装置は運転者の操作が、発進ギヤを直接に選択する形態の装置のほか、選択可能なギヤの範囲を自動的に下げる形態の装置について実施することもできる。すなわち例示すると、運転者が発進ギヤとして「２」あるいは「１」などのように直接に操作指定する形態の装置に実施することができるほか、運転者は発進ギヤとして「３」あるいは「２」として変速レバーを操作し、警報が発生したときに選択されたギヤによりギヤ比が低い選択可能な発進ギヤに自動的にギヤを選択する形態の装置に実施することができる。
【００１１】
すなわち本発明は、車両に搭載されその車両が置かれた路面の勾配情報を発生する手段と、積み荷および搭乗者を含むその車両の質量情報を発生する手段と、その車両が停車状態になったときの前記路面の勾配情報および前記質量情報から発進時に発進ギヤとして選択可能なギヤをメモリに蓄積されたマップを参照して演算する手段と、（運転操作によりまたはこの装置以外の装置からの制御により）発進ギヤが選択された後に、その選択された発進ギヤが前記マップ情報から発進ギヤとして選択可能なギヤでないときに警報を発生する手段とを備えたことを特徴とする。警報が発生したときには運転者が操作により発進ギヤの選択設定を変更することになる。このときは、警報が発生したことにより自動的に変更されるものではないが、警報が発生したことによりマップを参照して自動的にギヤ比が低い選択可能なギヤに変更することも可能である。
【００１２】
前記車両の質量情報は、操作によりあらかじめ設定する簡便な形態のもののほか、加速時または減速時の車両の力学的な応答特性から演算する形態のもの、車軸に対する車体の高さを計測する形態のもの、搭乗人員または積み荷の状況から運転者が概略値を入力設定する形態のもの、その他さまざまな形態の装置または方法により得られる情報のいずれを利用しても本発明を実施することができる。
【００１３】
前記警報を発生する手段は、車両が制動状態（サービス・ブレーキまたはパーキング・ブレーキがオン）にあり、アクセル・ペダルが実質的に解放された状態にあるときに有効になるように設定することができる。また前記警報を発生する手段は、（坂道）発進補助装置が作動中であるときに有効になるように設定することができる。
【００１４】
前記警報は、音響的な警報を含むことが望ましい。そしてこの音響的な警報は前記発進ギヤの選択が解除または変更されるまで継続的に吹鳴させる手段を含むことが望ましい。
【００１５】
本発明は、クラッチ温度を検出する手段と、この検出する手段に設定値を越える温度が検出されたときに警報を発生する手段とを含む構成とすることができる。
【００１６】
このクラッチ温度を検出する手段を含む発明（［請求項５］記載にかかる発明）は本発明の付加的な構成である。すなわち本発明に係る警報発生のための演算は、原則として車両が停車から発進に移行するたびに実行されるが、停車した時間がきわめて短い（例、１秒以下など）、停車したがアクセル・ペダルが完全に解放された状態にならなかった、車両が減速されほとんど停車する状態になったが、車速情報が零になる前に変速ギヤが発進ギヤに設定されて加速された、などの状況下では、本発明の演算制御および警報が有効に実行されない場合が考えられるのでこれを配慮したものである。このような特別な状況下では、クラッチに負荷がかけられた状態で相応の長時間にわたり、クラッチが滑りクラッチ温度が上昇する状態が発生することがありえる。このクラッチ温度を検出する構成要件の付加は、このような特殊な状況下でもクラッチ温度の異常を早めに警報して、運転者にあらためてシフトダウン操作またはクラッチ操作を実行するように促すものである。
【００１７】
なおクラッチ温度を検出する手段は、クラッチ・ディスクの温度を直接的に検出する手段、クラッチ・ハウンジングの温度を検出するなど間接的に検出する手段、その他公知の演算等の手法を採用することにより実施することができる。クラッチ・ディスクの温度を直接的に検出する手段の一例として、クラッチ・ハウンジングの内部にクラッチ・ディスクから発生する赤外線を検出する赤外線センサを配置し、その赤外線センサの検出出力が設定値を越えたときに警報出力を送出する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、坂道にある車両を勾配の登り方向に発進させるとき、または積載量が大きいときなどに、運転操作にしたがって選択設定された発進ギヤが適当でない場合に、これを警報して運転者に発進ギヤを変更するように促すことができる。また、自動的に発進可能なギヤに変更することができる。これにより車両を円滑に発進させることができるとともに、クラッチ装置の負担が軽くなり、クラッチ装置の寿命を長くすることができる。さらに本発明により、クラッチの発熱量が小さくなるから、クラッチ装置その他周辺装置を小型軽量化することができる。
【００１９】
クラッチの温度を検出する手段を付加する構成（請求項５記載の構成）により、何らかの事情により停車時の警報が適正に発生しない場合にも、クラッチ温度が限界を越えて上昇するようなことを回避することができるから、熱容量の比較的小さいクラッチ装置を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明実施例装置ハードウエアのブロック構成図である。図１は本発明を４輪中型貨物用車両に実施した実施例装置の要部ブロック構成図である。本発明の主要な構成要素である勾配センサ１は、車両の前後方向の勾配を計測するように配置され、電気信号により勾配情報を発生する。質量センサ２は車両の質量情報を発生する装置であり、公知のさまざまな装置を利用することができる。最も単純な例としては、荷重により車高が変化することを検知する車高センサを利用することができる。この［実施例１］では車高センサを利用するとして説明するが、さらに高度な質量情報を発生する装置については、後から［実施例２］で詳しく説明する。
【００２１】
勾配センサ１および質量センサ２の出力信号は演算装置（ＣＰＵ）３に接続される。運転者が操作する変速レバー４の情報は演算装置３に取込まれる。演算装置３はプログラム制御回路およびその入出力回路により構成される。演算装置３の警報出力は運転席に設けた表示盤５に表示される。運転席のアクセル・ペダル６の踏込み量は、燃料噴射装置７を制御するとともに演算装置３に取込まれる。クラッチ温度センサ８の検出出力は演算装置３に取込まれる。
【００２２】
この装置の動作を説明すると、車両に相応の積み荷がある状態で路面を走行中に、その車両が運転操作により一時停車したものとする。すなわち道路上の交通信号にしたがって、あるいは一時停止の標識にしたがって、もしくは渋滞中の路面その他の状況下で、この車両は減速され車速が零の状態になったものとする。このとき運転操作により発進ギヤが選択指定されると、演算装置３は勾配センサ１から得られる勾配情報、および上記質量情報を取込み、あらかじめ設定されたマップを参照して、運転操作により選択指定された発進ギヤが適正であるか否かを判定する。そしてこれが適正でないことが判定されると、運転席に設けた表示盤６に音響的および光学的な警報表示を発生する。運転者はこの警報表示を認識すると、変速レバー４を操作してさらに低いギヤを選択するように操作を行う。その結果、修正された選択が適正であれば表示盤５の警報は停止される。
【００２３】
図２は発進ギヤを選択するための上記設定されたマップについてその内容の一例を示す。この車両の変速装置は前進７段であり、変速レバー４の操作により、勾配センサ１の出力および質量センサ２の出力にしたがって、発進ギヤとして図２に示すギヤまたはそれより低いギヤを選択すべきであることを示す。例示すると、勾配センサ１が勾配「０」（路面は水平）として出力を発生している状態で、質量センサ２が中程度の質量であるとして出力を発生しているときには、この車両の発進時に選択すべきギヤは第３ギヤまたはそれ以下ということを示す。運転操作によりかりに変速レバー４が「３」に操作されれば警報は発生しない。さらに積み荷に変更がなく、つまり質量センサ２の出力が中程度である状態のまま、路面勾配が登り方向に中程度である路面に停車したとすると、発進時に選択すべきギヤは「２」またはそれ以下となる。このとき運転者が変速レバー４を「３」に操作設定すると、本発明の装置は音響警報および光学的な警報を発生して、運転者に変速レバー４の位置を修正するように促す。この警報は運転者がそれに気付いて修正操作を実行することにより消滅する。かりにこの車両の積み荷に変更がなく、質量センサ２の出力が中程度である状態のまま、勾配センサ１の出力が「０」（路面水平）を発生している状態で、運転者が変速レバー４を「２」に操作設定しても、これは発進可能であるから警報は発生しない。
【００２４】
この警報は運転者に操作による変更を促すものであり、車両の発進を禁止するものではない。警報が発生しているにもかかわらず車両を発進させようとすれば発進させることができる。この場合にはクラッチが適正温度を越えて過熱される可能性があり、クラッチ・ディスクの寿命が短くなるが、運転操作を禁止することは各種の問題が発生する可能性があるので、警報するのであって禁止するのではない。またこの装置はクラッチ・ペダルを設けた車両にも、クラッチ・ペダルを設けずに自動的にクラッチ操作が実行される車両にも実施することができる。図３にこの実施例装置の動作フローチャートを示す。
【００２５】
なお、本実施例は運転者にさらに低いギヤを選択することを促すものであるが、警報が出力されたときは、さらに低い発進ギヤ比のギヤを自動的に選択する変速装置としても実施することができる。この場合には、操作あるいは指示された発進ギヤより低いギヤ比の発進ギヤが選択された旨の表示をして運転者に認識させることがよい。
【００２６】
（実施例２）
上記［実施例１］では車両の質量情報について、従来から知られた適当な方法を利用して得るように説明したが、ここでは、質量情報を新しい論理により得るように構成したところにその特徴がある。その他については基本的にその構成は上記［実施例１］と同等である。
【００２７】
この装置では、この車両が走行を開始したときに演算装置３に実装されたプログラム制御回路に、車両質量を推定演算するプログラムが設定されている。すなわち車両は運行途中に貨物の積み下ろしまたは乗客の乗り降りがあり車両質量が変化することがある。車両質量は本発明の制御に重要な要素であり、内燃機関の駆動力、車体が受ける空気抵抗、回転部分の質量、転がり抵抗、および車両加速度ならびに重力加速度などの要素から演算される。この実施例装置で採用した実用的な演算式を示すと、
Ａ＝駆動力−（空気抵抗＋回転部分の質量×加速度）
Ｂ＝（転がり抵抗×重力加速度）＋（車両の勾配×重力加速度）＋加速度
を求めて、
車両質量（Ｍ）＝Ａ／Ｂ
として演算する手段を含む構成である。
【００２８】
前記駆動力は内燃機関に供給される燃料流量から車種毎に設定された方式（数表または数式）により演算される値であり、前記空気抵抗は車両の構造に基づき車種毎に設定された方式（数表または数式）により演算される値であり、前記回転部分の質量は車種毎にあらかじめ設定された定数であり、前記転がり抵抗は車種毎にあらかじめ設定された定数とすることができる。なおこの質量推定演算装置については本願出願人が別に特許出願した（特願２００５−２６９９５０（本願出願時において未公開））。
【００２９】
図４に本発明実施例装置の車両質量演算に係る要部フローチャートを示す。ここでこの質量推定演算装置は、車両質量を演算するために必要な要素である車両の勾配について、車両に設けられた勾配センサ１のそのときの出力をそのまま利用するのではなく、車両質量を演算する直前の車両が停車している状態で勾配センサ１の出力に現れていた値を利用する。すなわち車両の勾配センサ１は車両の前後方向の加速度を検出する装置であり、車両が発進するとその直後に当然に大きく変動する。そして変動中はその出力値は一義的に定まらず、変動中の一つの値を捉えてその出力とせざるを得ない。本願発明者はこれが従来装置で車両質量を演算するときの誤差の大きい要因であることに注目した。
【００３０】
そして本発明の装置では、勾配センサ１の出力は車両が走行を開始する前の安定な静止した状態の勾配センサ１の出力を利用することにしたところにその最大の特徴がある。すなわち勾配センサ１は車両が発進する前の安定な値を取込み、これを一時メモリに保持しておき、この値を上記演算式の車両の勾配値として利用することにした。車両が発進するとその路面は必ずしも一様な勾配とは限らないが、路面勾配が発進直後に大きく変化する場面はまれであり、多くの路面では車両発進直前の停車中の車両勾配の観測数値をそのまま車両発進時の路面勾配の数値として利用してほとんど問題はない。したがって演算された車両質量推定値に大きい誤差はないものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、上記実施例に説明したように中型の貨物車両に実施されるが、さらに大型の車両（例、積載量１０トン以上）に実施して有用であり、その経済効果は大きいものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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発進ギヤ選択テーブル。
【図３】本発明実施例装置の制御フローチャート。
【図４】本発明実施例装置の質量演算のための制御フローチャート。
【符号の説明】
【００３３】
１    勾配センサ
２    質量センサ
３    演算装置（ＣＰＵ）
４    変速レバー
５    表示盤（光学的警報および音響警報を含む）
６    アクセル・ペダル
７    燃料噴射装置
８    クラッチ温度センサ
９    車速センサ
１０    前輪
１１    後輪
１２    操舵輪
【図１】
2007132364.tif 000003
【図２】
2007132364.tif 000004
【図３】
2007132364.tif 000005
【図４】
2007132364.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月16日(2005.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項１の発進ギヤの選択警報装置で警報が発生されたときに、自動的に低い発進ギヤを選択する手段を備えた変速制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の装置は運転者の操作が、発進ギヤを直接に選択する形態の装置のほか、選択可能なギヤの範囲を自動的に下げる形態の装置について実施することもできる。すなわち例示すると、運転者が発進ギヤとして「２」あるいは「１」などのように直接に操作指定する形態の装置に実施することができるほか、運転者は発進ギヤとして「３」あるいは「２」として変速レバーを操作し、警報が発生したときに選択されたギヤにより低い選択可能な発進ギヤに自動的にギヤを選択する形態の装置に実施することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
すなわち本発明は、車両に搭載されその車両が置かれた路面の勾配情報を発生する手段と、積み荷および搭乗者を含むその車両の質量情報を発生する手段と、その車両が停車状態になったときの前記路面の勾配情報および前記質量情報から発進時に発進ギヤとして選択可能なギヤをメモリに蓄積されたマップを参照して演算する手段と、（運転操作によりまたはこの装置以外の装置からの制御により）発進ギヤが選択された後に、その選択された発進ギヤが前記マップ情報から発進ギヤとして選択可能なギヤでないときに警報を発生する手段とを備えたことを特徴とする。警報が発生したときには運転者が操作により発進ギヤの選択設定を変更することになる。このときは、警報が発生したことにより自動的に変更されるものではないが、警報が発生したことによりマップを参照して自動的に低い選択可能なギヤに変更することも可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
なお、本実施例は運転者にさらに低いギヤを選択することを促すものであるが、警報が出力されたときは、さらに低い発進ギヤ比のギヤを自動的に選択する変速装置としても実施することができる。この場合には、操作あるいは指示された発進ギヤより低い発進ギヤが選択された旨の表示をして運転者に認識させることがよい。