(57)【要約】【課題】主変速部と副変速部とを有する多段変速機において、車両発進時におけるギヤ入れのショックを低減することすること。【解決手段】主変速部（２０）と、レンジ部（２１）と、スプリッタ部（２２）とを有する変速機（３）において、レンジ部（２１）の高速ギヤを用いて発進する場合には、主変速部（２０）におけるギヤ入れ前にレンジ部（２１）を低速ギヤに切り替え、主変速部（２０）におけるギヤ入れ後にレンジ部（２１）を高速ギヤに切り替える発進準備制御を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変速ギヤを有する主変速部、及び前記主変速部のギヤ比の範囲を拡大する高速ギヤ及び低速ギヤを有する副変速部を含む変速機と、
前記副変速部の高速ギヤを用いて発進する場合に、前記主変速部におけるギヤ入れ前に前記副変速部を低速ギヤに切り替え、前記主変速部における発進段のギヤ入れ後に前記副変速部を高速ギヤに切り替える発進準備制御を行う発進制御部と、
を備える車両の発進制御装置。
【請求項２】
前記発進制御部は、前記発進準備制御として、前記副変速部の高速ギヤを用いて発進する場合に、車両が停止して前記主変速部がニュートラルとなった時点で前記副変速部を低速ギヤに切り替える請求項１記載の車両の発進制御装置。
【請求項３】
前記発進制御部は、車両が停止して、ブレーキペダルが所定時間以上解放された場合にのみ、前記発進準備制御を行う請求項１又は２記載の車両の発進制御装置。
【請求項４】
前記変速機を備える車両はトレーラを牽引可能なトラクタである請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の発進制御装置。
【請求項５】
複数の変速ギヤを有する主変速部、及び前記主変速部のギヤ比の範囲を拡大する高速ギヤ及び低速ギヤを有する副変速部を含む変速機を備えた車両の発進制御方法であって、
前記副変速部の高速ギヤを用いて発進する場合に、
前記主変速部におけるギヤ入れ前に前記副変速部を低速ギヤに切り替える低速ギヤ切替ステップと、
前記主変速部における発進段のギヤ入れ後に前記副変速部を高速ギヤに切り替える高速ギヤ切替ステップと、
を備える車両の発進制御方法。
【請求項６】
前記低速ギヤ切替ステップは、車両が停止して前記主変速部がニュートラルとなった時点で前記副変速部を低速ギヤに切り替える請求項５記載の車両の発進制御方法。
【請求項７】
前記低速ギヤ切替ステップは、車両が停止して、ブレーキペダルが所定時間以上解放された場合に行われる請求項５又は６記載の車両の発進制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主変速部と副変速部とを有する変速機を備えた車両の発進制御装置及び発進制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレーラを牽引するトラクタ等の大型車両では、１２段変速や１６段変速が可能な多段変速機を備えている。当該多段変速機は、一般的には３段又は４段の変速ギヤを有する主変速部と、当該主変速部のギヤ比の範囲を拡大する低速ギヤ及び高速ギヤを有するレンジ式副変速部（以下、レンジ部という）、及び当該主変速部の各ギヤ比を細分化するスプリッタ式副変速部（以下、スプリッタ部という）と、を含んでいる。
【０００３】
このような多段変速機を有する車両では、発進時の変速段（以下発進段という）を運転者の操作により指定するには、シフトダウン又はシフトアップ等の操作を多く行う必要があり、運転者に煩わしさを与えていた。
【０００４】
そこで、例えばトレーラ連結時とトレーラ非連結時のそれぞれに発進段の設定値を予め設定しており、運転者はチェンジレバーをＤポジションにするだけで、コントローラが自動的に発進段を選択する構成が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８０４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、変速機においてギヤを入れる（ギヤを噛合させる）際には入力側と出力側との間に回転数差があることが好ましいが、低速段でのギヤ入れと高速段でのギヤ入れとでは、回転数差が同じでもギヤが高速回転している高速段でのギヤ入れの方がギヤ入れ時のショックは大きくなる。
【０００７】
上記特許文献１では、トレーラ非連結状態での発進時には、レンジ部において高速ギヤが選択されるが、この状態で主変速部のギヤ入れを行うと比較的大きなショックが生じて、運転者に不快感を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明はこのような問題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、主変速部と副変速部とを有する多段変速機において、車両発進時におけるギヤ入れのショックを低減することのできる車両の発進制御装置及び発進制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【００１０】
（１）本適用例に係る車両の発進制御装置は、複数の変速ギヤを有する主変速部、及び前記主変速部のギヤ比の範囲を拡大する高速ギヤ及び低速ギヤを有する副変速部を含む変速機と、前記副変速部の高速ギヤを用いて発進する場合に、前記主変速部におけるギヤ入れ前に前記副変速部を低速ギヤに切り替え、前記主変速部における発進段のギヤ入れ後に前記副変速部を高速ギヤに切り替える発進準備制御を行う発進制御部と、を備える。
【００１１】
（２）本適用例に係る車両の発進制御装置において、前記発進制御部は、前記発進準備制御として、前記副変速部の高速ギヤを用いて発進する場合に、車両が停止して前記主変速部がニュートラルとなった時点で前記副変速部を低速ギヤに切り替えてもよい。
【００１２】
（３）本適用例に係る車両の発進制御装置において、前記発進制御部は、車両が停止して、ブレーキペダルが所定時間以上解放された場合にのみ、前記発進準備制御を行うこととしてもよい。
【００１３】
（４）本適用例に係る車両の発進制御装置において、前記変速機を備える車両はトレーラを牽引可能なトラクタであってもよい。
【００１４】
（５）本適用例に係る車両の発進制御方法は、複数の変速ギヤを有する主変速部、及び前記主変速部のギヤ比の範囲を拡大する高速ギヤ及び低速ギヤを有する副変速部を含む変速機を備えた車両の発進制御方法であって、前記副変速部の高速ギヤを用いて発進する場合に、前記主変速部におけるギヤ入れ前に前記副変速部を低速ギヤに切り替える低速ギヤ切替ステップと、前記主変速部における発進段のギヤ入れ後に前記副変速部を高速ギヤに切り替える高速ギヤ切替ステップと、を備える。
【００１５】
（６）本適用例に係る車両の発進制御方法において、前記低速ギヤ切替ステップは、車両が停止して前記主変速部がニュートラルとなった時点で前記副変速部を低速ギヤに切り替えてもよい。
【００１６】
（７）本適用例に係る車両の発進制御方法において、前記低速ギヤ切替ステップは、車両が停止して、ブレーキペダルが所定時間以上解放された場合に行われることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上記手段を用いる本発明によれば、主変速部と副変速部とを有する多段変速機において、車両発進時におけるギヤ入れのショックを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における車両の発進制御装置を備えた車両の駆動系を示す概略構成図である。
【図２】変速機の各変速段と各ギヤの関係図である。
【図３】本発明の一実施形態における車両の発進制御装置のＥＣＵが発進準備制御を実行したときの各種運転状態を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した車両の発進制御装置の一実施形態を説明する。
【００２０】
図１は本実施形態の発進制御装置を備えた車両の駆動系を示す全体構成図であり、以下同図に基づき本実施形態の構成について説明する。
【００２１】
本実施形態における車両はトレーラを牽引可能なトラクタであり、走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１が搭載されている。エンジン１の出力軸１ａにはクラッチ装置２を介して多段変速機（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。
【００２２】
当該変速機３は、例えば前進１２段及び後進２段を備えた多段変速機であり、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、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）である。
【００２３】
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。
【００２４】
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る。そして、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から離間させる。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替えられる。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。従って、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に圧接される。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替えられる。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。
【００２５】
変速機３は、主に主変速部２０と、レンジ式副変速部（以下、レンジ部という）２１及びスプリッタ式副変速部（以下、スプリッタ部という）２２の二つの副変速部とからなる。
【００２６】
詳しくは、主変速部２０は、低速段から順に低速ギヤ（Low）、中速ギヤ（Middle）、高速ギヤ（High）の前進３段と後進用の後進ギヤ（Reverse）を有するギヤ群からなる。
【００２７】
レンジ部２１は、主変速部２０の出力側に設けられており、低速ギヤ（Low）と高速ギヤ（High）の２段からなるギヤ群を有している。レンジ部２１は、これら２つのギヤを切り替えることで、主変速部２０のギヤ比に対し低速側及び高速側に範囲を拡大する。なお、レンジ部２１のギヤ群は例えば遊星歯車からなる。
【００２８】
スプリッタ部２２は、主変速部２０より入力側に設けられており、低速ギヤ（Low）と高速ギヤ（High）の２段からなるギヤ群を有している。スプリッタ部２２はこれら２つのギヤを切り替えることで、主変速部２０のギヤ比を低速側及び高速側に細分化する。
【００２９】
変速機３は、図２に示すように、主変速部２０、レンジ部２１、及びスプリッタ部２２の各ギヤの組合せにより、１速（１ｓｔ）から１２速（１２ｔｈ）まで変速段を切り替え可能である。なお、図示しないが、車両を後進させる場合には、主変速部２０において後進ギヤを選択し、レンジ部２１は低速ギヤを選択する。そして、スプリッタ部２２においては低速ギヤ又は高速ギヤを選択することで低速及び高速の２段階の後進が可能である。
【００３０】
また、変速機３には変速段を切り替えるためのギヤシフトユニット２３が設けられている。図示しないがギヤシフトユニット２３は、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。このギヤシフトユニット２３が有する各エアシリンダは主変速部２０、レンジ部２１、及びスプリッタ部２２の各ギヤに対応したシフトロッドやシフトピストンと接続されている。また、ギヤシフトユニット２３は、エア通路１２を介して上記エアタンク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る。そして、エアシリンダが作動して対応するシフトロッド又はシフトピストンを操作することで、当該操作に応じて各部のギヤ入れが行われる。
【００３１】
また、車両内には、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）３０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。
【００３２】
ＥＣＵ３０の入力側には、エンジン１の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ３１、変速機３の入力軸３ａの回転速度（クラッチ回転速度）を検出するクラッチ回転速度センサ３２、運転席に設けられたチェンジレバー１３の切替位置を検出するレバー位置センサ３３、アクセルペダル１４の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ３４、変速機３の出力軸３ｂに設けられて出力軸回転速度（車速と相関する）を検出する車速センサ３５、ブレーキペダル１５の操作を検出するブレーキスイッチ３６、クラッチ装置２のクラッチストロークを検出するクラッチストロークセンサ３７などのセンサ類が接続されている。
【００３３】
また、ＥＣＵ３０の出力側には、上記クラッチ装置２の電磁弁９、ギヤシフトユニット２３の各電磁弁などが接続されていると共に、図示はしないが、エンジン１の燃料噴射弁などが接続されている。なお、このように単一のＥＣＵ３０で総合的に制御することなく、例えばＥＣＵ３０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。
【００３４】
そして、例えばＥＣＵ３０は、エンジン回転速度センサ３１により検出されたエンジン回転速度及びアクセルセンサ３４により検出されたアクセル開度に基づき、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。
【００３５】
また、ＥＣＵ３０は、レバー位置センサ３３によりチェンジレバー１３のＤ（ドライブ）レンジへの切替が検出されているときには自動変速モードを実行する。具体的には、ＥＣＵ３０は、アクセルセンサ３４により検出されたアクセル開度及び車速センサ３５により検出された車速に基づき、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２３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ロッド又はシフトピストンを操作することで主変速部２０、レンジ部２１、スプリッタ部２２において目標変速段に対応するギヤにギヤ入れを行う。こうしてＥＣＵ３０は、自動的に適切な変速段にて車両を走行させる。
【００３６】
なお、チェンジレバー１３が選択可能なシフト位置としては、駐車時に選択するＰ（パーキング）レンジ、変速機３の主変速部２０のギヤをニュートラルとするＮ（ニュートラル）レンジ、前進走行時に選択するＤ（ドライブ）レンジ、後進時に選択するＲ（リバース）レンジ、手動で変速段をシフトアップ又はシフトダウン可能なＭ（マニュアル）レンジ等がある。
【００３７】
一方、ＥＣＵ３０は、停車状態から車両を発進させる際に、適切な発進段を選択して発進する発進制御を実行する（発進制御部）。
【００３８】
ＥＣＵ３０は、目標発進段を、トレーラの連結又は非連結、車重、及び路面勾配等の条件に基づくマップに基づいて決定する。又は、図示しないが、運転者が発進段を選択可能な発進段選択スイッチが車両に設けられており、ＥＣＵ３０は当該発進段選択スイッチにより選択されている変速段を目標発進段とする。
【００３９】
特にＥＣＵ３０は発進制御において、レンジ部２１の高速ギヤを用いて発進する場合には、主変速部２０におけるギヤ入れ前にレンジ部２１において低速ギヤに切り替え（低速ギヤ切替ステップ）、主変速部２０におけるギヤ入れ後にレンジ部２１を高速ギヤに切り替える（高速ギヤ切替ステップ）発進準備制御を行う。
【００４０】
つまり、本実施形態では、発進段が、図２に示すようにレンジ部２１において高速ギヤを用いる７速以上である場合に発進準備制御を行う。具体的には、ＥＣＵ３０は、車両が停止（車速０）し、運転者がチェンジレバー１３をＮレンジとした時点で、主変速部２０のギヤをニュートラルにするとともに、レンジ部２１を一時的に低速ギヤに切り替えておく。そして、発進のため運転者がチェンジレバー１３をＤレンジに切り替えた後、主変速部２０において発進段に対応するギヤへのギヤ入れを行い、その後にレンジ部２１を高速ギヤに切り替える。
【００４１】
ＥＣＵ３０は、特にギヤ入れ時のショックが大きく影響する状況、例えば停車時においてブレーキペダル１５及び図示しないパーキングブレーキが所定時間以上継続して解放（ブレーキＯＦＦ）されていた場合、にのみ上記発進準備制御を行うのが好ましい。このような条件を設けることで、車両に十分な制動力がかかっている場合や、車両の停車時間が短いような場合には、発進前のレンジ部２１のギヤの切り替えを行わずに素早い発進を優先することできる。
【００４２】
ここで、図３を参照すると、ＥＣＵ３０が発進準備制御を実行したときの各種運転状態がタイムチャートで示されており、以下同図に基づき本実施形態の発進制御装置及び発進制御方法の作用及び効果について説明する。なお、図３では各種運転状態として、レバー位置センサ３３により検出されるシフト位置、クラッチストロークセンサ３７により検出されるクラッチストローク、主変速部２０のギヤ状態、レンジ部２１のギヤ状態、クラッチ回転速度センサ３２により検出されるクラッチ回転数を示している。
【００４３】
図３のタイムチャートは車両が停止した時点から開始されており、車両はトレーラ非連結状態であり、７速で停車し、発進段も７速となる場合を例としている。なお、変速機３が７速の場合、図２に示すように、主変速部２０では低速ギヤ、レンジ部２１では高速ギヤ、スプリッタ部２２では低速ギヤが選択される。
【００４４】
図３に示すように、車両が停止してからｔ１時点で運転者がチェンジレバーをＤレンジからＮレンジに切り替えると、ＥＣＵ３０はその直後のｔ２時点にて、まず主変速部２０を低速ギヤからニュートラルに切り替える。そして、ＥＣＵ３０は、目標発進段としてレンジ部２１の高速ギヤを用いる７速に設定されていることから、主変速部２０がニュートラルとなったｔ３時点で発進準備制御としてレンジ部２１を高速ギヤから低速ギヤに切り替える。
【００４５】
クラッチ装置２はＮレンジ中に接続状態を維持する形式であり、そのためＥＣＵ３０は続くｔ４時点にてクラッチ装置２を接続状態とする。クラッチ装置２が接続状態となることで、クラッチ回転数はエンジン１のアイドル回転数程度まで増加する。なお、主変速部２０はニュートラルなので、エンジン１の回転は変速機３の出力側までは伝わらない。
【００４６】
そして、ｔ６時点にて、運転者が発進のためにチェンジレバーをＮレンジからＤレンジに切り替えると、ＥＣＵ３０はクラッチ装置２を切断状態とする。続くｔ７時点でクラッチ装置２が完全に切断されるとクラッチ回転数が徐々に低下していく。ＥＣＵ３０はクラッチ回転数が０になる前のｔ８時点にて主変速部２０をニュートラルから低速ギヤにギヤ入れをする。このとき、クラッチ回転数は０以上であり、即ち変速機３の入力側は回転し、出力側は停止して回転数差が生じていることから、主変速部２０では円滑なギヤ入れが可能である。
【００４７】
また、図３において破線で示すように、車両の停止から発進までレンジ部２１を高速ギヤで維持した状態で、主変速部２０のギヤ入れを行うと大きなショックを生じるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ｔ８時点での主変速部２０でのギヤ入れ時には、レンジ部２１は低速ギヤに切り替えられていることから、主変速部２０でのギヤ入れのショックは、レンジ部２１が高速ギヤであるときよりも確実に低減される。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３０は主変速部２０のギヤ入れ終了後、ｔ９時点にてレンジ部２１を低速ギヤから高速ギヤに切り替えることで、変速機３の変速段を目標発進段である７速とする。レンジ部２１は遊星歯車から構成されていることから、回転数差がなくとも容易に切替可能であり、ショックもほとんど発生しない。
【００４９】
そして、レンジ部２１の高速ギヤへの切り替えが終了するｔ１０時点で発進準備制御も終了し、車両は発進可能となる。
【００５０】
以上のようにＥＣＵ３０は、レンジ部２１の高速ギヤを用いて発進する場合には、主変速部２０におけるギヤ入れ前にレンジ部２１を低速ギヤに切り替えておき、主変速部２０のギヤ入れ後にレンジ部２１を高速ギヤに切り替えることで、回転数差を利用した円滑なギヤ入れを行うことができる上、ギヤ入れ時のショックを最小限に抑えることができる。
【００５１】
また、ＥＣＵ３０は、レンジ部２１の低速ギヤへの切り替えを、車両が停止して主変速部２０がニュートラルになった時点（ｔ３）で行っていることで、チェンジレバー１３がＤレンジに切り替えられてから、発進可能になるまでの期間を最小限に短縮することができ、発進の遅延を抑えることができる。
【００５２】
また、特にトレーラ非牽引時にはレンジ部２１の高速ギヤを用いて発進する場合が多くなるトラクタに対し、本実施形態に係る発進制御装置及び発進制御方法を適用することで、発進時のショックによる運転者の不快感を大幅に改善することができる。
【００５３】
以上で本発明に係る車両の発進制御装置及び発進制御方法の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００５４】
上記実施形態では、上述のように特に効果を得られる車両としてトレーラを牽引可能なトラクタを例に説明したが、本発明を適用することのできる車両はこれに限られるものではなく、多段変速機を有する他の大型トラックや乗用車にも適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンであるが、エンジンはこれに限られず、例えばガソリンエンジンでもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、変速機３は主変速部２０と、レンジ式副変速部２１及びスプリッタ式副変速部２２の２つの副変速部を有しているが、本発明は主変速部とレンジ式副変速部のみを有している変速機にも適用することができ、その場合も同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  エンジン
２  クラッチ装置
３  多段変速機
２０  主変速部
２１  レンジ部
２２  スプリッタ部
２３  ギヤシフトユニット
３０  ＥＣＵ（発進制御部）
【図１】
2016008657.tif 000003
【図２】
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【図３】
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