JP3752872B2 - 坂道発進補助装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、登坂路での車両の発進を容易且つ円滑に行うようにした坂道発進補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
登坂路の途中で車両を発進させる場合、運転者はブレーキ装置、アクセルペダル及びクラッチの結合状態の相互の連繋をとりながら操作を行うが、特にトラック等の積載時における発進には運転技術に習熟していることが必要である。運転技術に習熟していない運転者がこのような状況で車両の後退やエンジンストップ等を起こすことなく車両を円滑に発進させることは困難である。
【０００３】
そこで、トラック等においては登坂路での発進を容易且つ円滑に行うために坂道発進補助装置が装備されている。この坂道発進補助装置は、ブレーキ操作による車両停止時にホイールシリンダのブレーキ力を保持し、発進時にはクラッチペダルのストローク位置によりクラッチ断／接を判別し、クラッチが断の状態から接の状態になるときにブレーキを解除するように構成されている。また、クラッチ板の摩耗等によるクラッチ接点（断／接）の経時変化を調整するための調整機能が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように、ブレーキ解除時期をクラッチペダルのストローク位置によって決定するためには、クラッチストロークセンサが不可欠である。また、クラッチ板の摩耗等によりクラッチ断／接の切り換えの適正位置が経時変化により初期設定位置からずれるため、何からの方法でこれを調整する必要がある。その方法としては、クラッチの接点（断／接）位置を調整するスイッチを設け運転者が手動操作によりクラッチの状態を感知しながら設定位置を変更する方法、あるいはクラッチ部に圧力スイッチを設けクラッチ板の摩耗分だけ設定位置を自動的に移動させる方法等がある。しかしながら、これらの何れの調整方法も専用のスイッチやセンサが必要であり、更に手動操作により調整する場合には、運転者が随時調整しなければならず、調整操作が複雑で分かり難く煩わしい等の問題がある。
【０００５】
従って本発明の目的は、専用のスイッチやセンサを用いることなく調整が不要で常に安定した制御を行い得る坂道発進補助装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る坂道発進補助装置は、車両のエンジンに搭載された燃料噴射ポンプのコントロールラック位置情報より求めたエンジン負荷状態、エンジン回転情報から求めたエンジン回転数、及び、アクセル開度情報より求めたアクセル開度変化速度の値を用いて制動力保持手段による制動力を解除すべきか否かを判定し、エンジン負荷があり、エンジン回転数が減少又はアイドル回転数以下であり、且つ、アクセル開度変化速度が所定範囲内にあるときに、制動力保持手段による制動力を解除するように構成したものである。
【０００７】
ここでエンジン負荷状態は、コントロールラック位置情報であるコントロールラック位置とラック位置変化速度とからなり、コントロールラック位置及びラック位置変化速度が右上に向かって次第に大きい値をとる２次元マップ上において、右上に近づくほど大きいと判定される。また、ラック位置変化速度は２次元マップ上で負の領域を含み、マップ左下から右上に向かってエンジン負荷状態が負荷無を含む３以上の領域に設定されるようにする。
このように構成することにより、車両の登坂路における発進を容易且つ円滑に行うことができ、また制動力解除の判定がきめ細かに行われるので、装置の誤作動が抑制される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る坂道発進補助装置の一実施例を示す図である。この坂道発進補助装置は、図のように、車両の制動制御装置としてのエアブレーキシステムに適用される。ここで、本実施例を適用する車両の変速装置は、図示はしないが通常のマニュアルトランスミッションとされ、エンジンに燃料を供給する燃料供給システムは電子ガバナと列型燃料噴射ポンプとにより構成された電子制御式燃料噴射ポンプシステムとされる。尚、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、燃料送油率制御等はコンピュータを用いて行われる。
【０００９】
図１に示すように、このエアブレーキシステムは、エアタンク１と、制動装置としてのエアブレーキ機構（図示せず）のエアチャンバ２と、この両者を接続するエア通路３とを備えて構成される。このエア通路３には、ブレーキペダル４の踏み込みに応じて開閉動作を行うブレーキバルブ４’、エア通路３にエア圧が供給されると作動して信号を出力するストップランプスイッチ（ＳＷ）５、および坂道発進補助装置１０が設けられている。
【００１０】
坂道発進補助装置１０は、制動力保持手段としてのブレーキコントロールバルブ（電磁弁）６と、このバルブ６を制御する制御装置７とを備える。ブレーキコントロールバルブ６は、補助機能開始の制御信号が制御装置７から供給されると（例えば駆動電流の供給）、エア通路３を遮断してエアチャンバ２内のエア圧を保持して制動力としてのブレーキ力を維持し、他方、補助機能終了の制御信号が制御装置７から供給されると（例えば駆動電流の遮断）、エアチャンバ２内のエア圧を大気に開放してブレーキ力を解除する。
【００１１】
制御装置７は、ストップランプＳＷ５からストップ信号（ｂｒａｋｅ）、パーキング（Ｐ）ブレーキＳＷ１２からパーキング信号（ｐａｒｋ）、シフトレバーニュートラルＳＷ１３からニュートラル信号（ｎｕｔ）、車速センサ１４から車速パルス信号（ｖｅ）、電子ガバナ制御装置１１から燃料噴射ポンプのコントロールラックのラック位置信号（ｒａｃｋ）、エンジン回転数信号（ｒｐｍ）及びアクセル開度信号（ａｃｃｌ）、並びに図示しないその他の信号を入力する。制御装置７は、これらの入力信号を用いて坂道発進補助機能の開始／終了を判定し、この判定結果に基づいて制御信号（ａｕｓ）をブレーキコントロールバルブ６に出力する。
【００１２】
ブレーキ解除時期を決定するクラッチ断／接の判断は、エンジン発生トルク、エンジン回転数、アクセル開度等のエンジン関連情報により行うことが可能である。しかしながら、エンジン出力が大きくなるにつれてアクセルペダルの踏み込みに対してエンジン回転数の追従が遅れる傾向にある。従って、アクセルペダルの踏み込みとエンジン回転数の変化とによりクラッチ断／接を判断すると、判断時期が遅れて発進時のフィーリングが悪くなる。
【００１３】
そこで本発明では、上述のように、燃料噴射ポンプのコントロールラックのラック位置信号を取り込み、このラツク位置信号から運転者が車両を発進させようとする意図を読み取る。これは、燃料噴射ポンプのコントロールラック位置がアクセルペダルの踏み込みに対応していることによる。そして、このラック位置信号の変化状況からクラッチが断から接になることを推定してブレーキの解除を行う。このとき、ラック位置とラック位置変化速度とを用いることにより、より確実な制御を行うことができる。
【００１４】
また、この種のエンジン関連情報によるクラッチ断／接の推定では、運転者による空吹かしやエアコン等によるコンプレッサーの作動が原因で、誤判定（誤解除）を起こす可能性がある。これは、空吹かしやコンプレッサー作動時のラック位置およびエンジン回転数の変化が車両の発進時のそれと同様の変化を示す場合があるためである。そこで本発明では、後述するように、補助機能終了の判定にアクセル開度変化速度の情報を追加するとともに、エンジン負荷状態を判別する２次元マップにラック位置変化速度の負の領域を加えることで、誤作動の発生を抑制する。
【００１５】
図２は、制御装置７のブロック構成の一例を示す図である。図のように、信号処理回路２１は、ラック位置信号（ｒａｃｋ）を入力し、信号処理後のラック位置信号であるｆｒａｃｋ及びラック位置変化速度信号であるｆｇｒａｃｋを出力する。また、アイドリングラック位置計算回路２２はｆｒａｃｋを入力し、アイドリングラック位置信号であるａｄｌｒａｃｋを出力する。エンジン負荷状態判別部２３はこれらの信号を用いてエンジンの負荷状態を判別し、エンジン負荷状態のフラグ信号であるf＿ｒａｃｋを出力する。
【００１６】
このエンジン負荷状態判別部２３における負荷状態判別方法を、図３を用いて説明する。エンジン負荷状態の判別は、図３の２次元マップにおけるラック位置及びラック位置変化速度の値を基に行われる。この２次元マップの左又は左下の白色部分はエンジン負荷が無の領域であり、その右又は右上に移行するに従ってエンジン負荷が小、中、大の領域となる。即ち、この２次元マップでは、ラック位置及びラック位置変化速度がともに大きい値をとるマップ右上ほどエンジン負荷が大であると判定される。また、ラック位置変化速度は負の領域を含む。したがって、例えば図３のＡ〜Ｄに示すように、ラック位置が同じであっても、ラック位置変化速度の大きさや極性によって負荷状態は無、小、中、大のいずれかに判別される。これによりエンジン負荷状態の判定がきめ細かに行われ、坂道発進補助機能の終了如何の判定を正確に行い得るという効果がある。ここではエンジン負荷状態を４領域（無、小、中、大）に区分しているが、負荷無を含む３領域（無、小、大）以上であれば上述の効果を得ることができる。
【００１７】
図２に戻って説明を続けると、信号処理回路２４は、エンジン回転数信号（ｒｐｍ）を入力し、信号処理後の回転数信号であるｆｒｐｍとエンジン回転数変化速度信号であるｆｇｒｐｍを出力する。また、アイドリング回転数計算回路２５はｆｒｐｍを入力し、アイドリングエンジン回転数信号であるａｄｌｒｐｍを出力する。エンジン回転状態判別部２６はこれらの信号を用いてエンジンの回転状態を判別し、エンジン回転の変化速度を示すフラグ信号であるf＿ｒｐｍ１と、エンジン回転数を示すフラグ信号ｆ＿ｒｐｍ２とを出力する。さらに、信号処理回路２７は、アクセル開度信号（ａｃｃｌ）を入力し、信号処理後のアクセル開度信号であるｆａｃｃｌとアクセル開度変化速度信号であるｆｇａｃｃｌを出力する。ここで信号処理回路２１、２４、２７は、信号処理を例えばローパスフィルタを用いて行い、各変化速度の算出は微分回路を用いて行う。車両停止判定部２８は、車速パルス信号（ｖｅ）を入力し、車両の停止／移動のフラグ信号であるｆ＿ｓｔｏｐを出力する。
【００１８】
開始／終了判定部２９は、これらの信号（f＿ｒａｃｋ、f＿ｒｐｍ１、ｆ＿ｒｐｍ２、ｆａｃｃｌ、ｆｇａｃｃｌ、ｆ＿ｓｔｏｐ）、及びストップランプＳＷの状態フラグ信号（f＿ｂｒａｋｅ）、ＰブレーキＳＷの状態フラグ信号（f＿ｐａｒｋ）、ニュートラルＳＷの状態フラグ信号（f＿ｎｕｔ）、ＡＢＳ装置の状態フラグ信号（f＿ａｂｓ）、ＡＳＲの状態フラグ信号（f＿ａｓｒ）、メインＳＷのＯＮ／ＯＦＦ状態フラグ信号（f＿ｍａｉｎ）等を入力し、これらの信号を用いて補助機能の開始／終了の判定を行い、その結果に従ってバルブ６に制御信号（ａｕｓ）を出力する。
【００１９】
図４は、開始／終了判定部２９の具体的論理構成の一例を示す図である。尚、以下の説明において、入力信号の先頭に記すｆ＿は、フラグ信号である事を示す。
まず、補助機能の開始判定を説明する。その前提として、図のように、オア回路３１にメインＳＷオフ（ｆ＿ｍａｉｎ１）、Ｐブレーキ使用（ｆ＿ｐａｒｋ１）、ＡＢＳ制御オン（ｆ＿ａｂｓ１）のいずれかの信号が入力されると、オア回路３１に出力が生じるのでスイッチ３２が開路され、補助機能の開始は禁止される。それ以外ではスイッチ３２は閉路され、次の条件で開始判定が行われる。
【００２０】
図のように、アンド回路３３にフットブレーキの踏み込み（ｆ＿ｂｒａｋｅ１）、車両停車中（ｆ＿ｓｔｏｐ０）、及びオア回路３４の出力が入力されると、アンド回路３３に出力が生ずる。このときスイッチ３５は開始判定側に閉路され、補助機能開始のための制御信号（ａｕｓ）が出力される。ここで、オア回路３４には、ギアニュートラル（ｆ＿ｎｕｔ０）及びアンド回路３６の出力が入力される。アンド回路３６は、エンジン負荷無（ｆ＿ｒａｃｋ０）およびエンジンが回転状態（ｆ＿ｒｐｍ０）を入力したときに出力が生ずる。
【００２１】
次に、補助機能の終了判定を説明する。尚、エンジンの回転変化速度のｆ＿ｒｐｍ１は、その変化速度の大きさに応じて大＝２と小＝１にフラグ分けされ、エンジン回転数のｆ＿ｒｐｍ２は、例えば、アイドル回転数に対する回転差に応じて大＝３、中＝２、小＝１にフラグ分けされている。図のように、オア回路４１にメインＳＷオフ（ｆ＿ｍａｉｎ１）、Ｐブレーキ使用（ｆ＿ｐａｒｋ１）、ＡＳＲブレーキ制御オン（ｆ＿ａｓｒ１）、及びアンド回路４２の出力が入力されると、オア回路４１に出力が生ずる。このときスイッチ３５は終了判定側に閉路され、補助機能が終了する。ここで、アンド回路４２には、ギア入り（ｆ＿ｎｕｔ１）及びオア回路４３の出力が入力される。オア回路４３は、アンド回路５１、６１、７１の各出力を入力する。
【００２２】
アンド回路５１は、エンジン負荷が小のときの条件を定めるもので、エンジン負荷小（ｆ＿ｒａｃｋ１）及びオア回路５２の出力を入力する。ここで、オア回路５２には、アンド回路５３、５４、５５の出力が入力される。アンド回路５３には、アンド回路５６及びオア回路５７の出力が入力される。アンド回路５６は、エンジン回転数フラグが１よりも大（ｆ＿ｒｐｍ２Ａ）及びアクセル開度変化速度が所定値より大（ｆｇａｃｃｌ１）を入力する。オア回路５７は、エンジン回転変化速度のフラグが大きい側に変化したか否かの情報（ｆ＿ｒｐｍ１Ａ）及び（ｆ＿ｒｐｍ１Ｂ）を入力する。アンド回路５４には、アンド回路５８及びオア回路５９の出力が入力される。アンド回路５８は、エンジン回転変化速度のフラグが１より大（ｆ＿ｒｐｍ１Ｃ）及びアクセル開度変化速度が所定値範囲内（ｆｇａｃｃｌ２）を入力する。オア回路５９は、エンジン回転数のフラグが大きい側に変化有りの情報（ｆ＿ｒｐｍ２Ｂ）及び（ｆ＿ｒｐｍ２Ｃ）を入力する。アンド回路５５には、車両移動中（ｆ＿ｓｔｏｐ１）及びアクセル開度が所定値未満（ｆａｃｃｌ１）が入力される。
【００２３】
アンド回路６１は、エンジン負荷が中のときの条件を定めるもので、エンジン負荷中（ｆ＿ｒａｃｋ２）及びオア回路６２の出力を入力する。ここで、オア回路６２には、アンド回路６３、６４、６５の出力が入力される。アンド回路６３には、エンジン回転変化速度のフラグが大きい側に変化有り（ｆ＿ｒｐｍ１Ｄ）及びアクセル開度変化速度が所定値より大（ｆｇａｃｃｌ１）を入力する。アンド回路６４には、アクセル開度変化速度が所定値範囲内（ｆｇａｃｃｌ２）及びオア回路６６の出力が入力される。オア回路６６は、エンジン回転数のフラグが大きい方に変化有りの情報（ｆ＿ｒｐｍ２Ｄ）及び（ｆ＿ｒｐｍ２Ｅ）を入力する。アンド回路６５には、車両移動中（ｆ＿ｓｔｏｐ１）及びアクセル開度が所定値未満（ｆａｃｃｌ１の所定値よりも小さい所定値）（ｆａｃｃｌ２）が入力される。
【００２４】
アンド回路７１は、エンジン負荷が大のときの条件を定めるもので、エンジン負荷大（ｆ＿ｒａｃｋ３）及びオア回路７２の出力を入力する。ここで、オア回路７２は、アンド回路７３の出力及び車両移動中（ｆ＿ｓｔｏｐ１）を入力する。アンド回路７３は、エンジン回転変化速度のフラグが２以上（ｆ＿ｒｐｍ１Ｅ）及びエンジン回転数のフラグが２以上（ｆ＿ｒｐｍ２Ｆ）を入力する。この他、オア回路４３には、エンジン回転数のフラグが大きい側に変化有り（フラグ３以上の変化）（ｆ＿ｒｐｍ２Ｇ）が入力される。
開始／終了判定部２９は、以上のようにして補助機能の開始／終了の判定を行い、その結果に従ってバルブ６に制御信号（ａｕｓ）を出力する。
以上の様に終了判定部は、「エンジン負荷が有り、かつエンジン回転数が減少またはアイドル回転数以下である」ことを条件成立の基本とし、その上で、判定をより正確に行うため、負荷が小さいと判定条件が複雑化され、逆に負荷が大きいと判定条件が簡素化される論理構成となっている。
【００２５】
次に、一例として、制動装置による制動力維持中に運転者がエンジンの空吹しを行った場合の判定動作を説明する。空吹し時には補助機能の終了判定がなされてはならない。図５はエンジン空吹し時における、（ａ）はエンジン負荷状態フラグ、（ｂ）はエンジン回転数フラグ、（ｃ）はアクセル開度変化速度、（ｄ）は制御信号の変化を示す図である。いま、ギア入り（ｆ＿ｎｕｔ１）の状態で運転者がエンジンの空吹しを行った場合、例えば図５に示す時間０．１６（ｓ）あたりのところで、エンジン負荷状態ｆ＿ｒａｃｋ２、及びエンジン回転数ｆ＿ｒｐｍ２Ｅが真となる。もしアクセル開度変化速度を考慮しないときには、図４のアンド回路６１、オア回路４３、アンド回路４２、オア回路４１を介して出力が生じ、補助機能の終了判定がなされ、制動力の誤解除が起こる。本発明では、アンド回路６４の一方にアクセル開度変化速度が所定範囲に有るか否か（ｆｇａｃｃｌ２）を、他方にエンジン回転数（ｆ＿ｒｐｍ２Ｅ）を入力する。空吹し時のアクセル開度変化速度は、図５（ｃ）の○印に示すようにｆｇａｃｃｌ２の範囲外であり、この場合にはアンド回路６４の条件が成立せず、従ってアンド回路６１にも出力が生じない。これにより上述のような誤判定を防止することができる。
【００２６】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、クラッチペダルの操作は運転者が必要とする微速進行を考慮して発進時のみ行い、走行中は自動的に変速を行い、マニュアルトランスミッションを電子空圧制御により自動変速するメカニカル・オートマチックトランスミッション及び通常の列型燃料噴射ポンプを搭載した車両の坂道発進補助装置にも適用することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、車両を発進すべくアクセルペダルが踏み込まれると変化する燃料噴射ポンプのコントロールラックのラック位置情報より求めたエンジン負荷状態及びアクセル開度情報より求めたアクセル開度変化速度の値を用いて制動装置を解除するように構成したので、車両の登坂路における発進を容易且つ円滑にでき、しかも制動装置の誤解除を防止できる。また、ラック位置情報等を用いて制動装置を解除するため、クラッチストロークセンサが不要となり、コストの低減が図られると共にクラッチ板の摩耗等の影響を受けないために常に安定した制御が可能となる。更に、クラッチストローク微調整用のスイッチも不要となり、煩わしい調整操作が不要となると共にコストの低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る坂道発進補助装置の一実施例を示す図である。
【図２】制御装置のブロック構成の一例を示す図である。
【図３】エンジン負荷状態判別部における判別方法を説明するための図である。
【図４】開始／終了判定回路の具体的論理構成の一例を示す図である。
【図５】エンジン空吹し時における、（ａ）はエンジン負荷状態フラグ、（ｂ）はエンジン回転数フラグ、（ｃ）はアクセル開度変化速度、（ｄ）は制御信号の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ エアタンク
２ エアチャンバ
３ エア通路
４ ブレーキペダル
４’ ブレーキバルブ
５ ストップランプ
６ ブレーキコントロールバルブ
７ 制御装置
１０ 坂道発進補助装置

Claims (4)

1. 車両の制動装置を作動させる流体の圧力を保持し制動力を作動状態に維持する制動力保持手段と、
   前記車両のエンジンに搭載された燃料噴射ポンプのコントロールラック位置情報より求めたエンジン負荷状態、エンジンの回転情報より求めたエンジン回転数、及び、アクセル開度情報より求めたアクセル開度変化速度の値を用いて前記制動力保持手段により維持された制動力を解除する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記エンジン負荷があり、前記エンジン回転数が減少又はアイドル回転数以下であり、且つ、前記アクセル開度変化速度が所定範囲内にあるときに、前記制動力を解除すると判定する
   ことを特徴とする坂道発進補助装置。
2. 前記コントロールラック位置情報は、コントロールラック位置とラック位置変化速度とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の坂道発進補助装置。
3. 前記コントロールラック位置及び前記ラック位置変化速度から前記エンジン負荷状態を判定するマップであって、右上に向かって前記コントロールラック位置及び前記ラック位置変化速度が次第に大きい値をとる２次元マップを備え、
   前記エンジン負荷状態は、前記２次元マップ上において、右上に近づくほど大きいと判定される
   ことを特徴とする請求項２記載の坂道発進補助装置。
4. 前記ラック位置変化速度は負の領域を含むものであり、前記２次元マップの左下から右上に向かって前記エンジン負荷状態が負荷無を含む３以上の領域に設定される
   ことを特徴とする請求項３記載の坂道発進補助装置。

Images