JP2017155698A - 多目的車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】ギヤ変速装置の変速段の連結が不完全な状態でのエンジン回転数の上昇によるギヤ鳴りを回避する。
【解決手段】多目的車両は、エンジン６へ燃料を供給する燃料供給部と６０、エンジン６からの動力をシフト動作によって変速するギヤ変速装置４と、ギヤ変速装置４の連結状態を検出する連結状態検出センサ８０と、連結状態検出センサ８０からの検出信号に基づいて不完全連結状態を判定する判定部５１と、判定部５１によって不完全連結状態が判定された場合に、燃料の供給量を基準値より低減させる燃料カットを実行する燃料供給制御部５０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンからの動力をシフト動作によって変速するギヤ変速装置を備えた多目的車両に関する。
特許文献１による多目的車両は、エンジン動力を駆動車輪に伝達する動力伝達経路に、エンジンと、ベルト無段変速装置と、ギヤ変速機構と、差動機構を備えている。運転部には、ステアリングホイールやアクセルペダルや変速レバーが配置されている。低速で走行を行う場合には、変速レバーを用いてギヤ変速機構を低速段に切り替える。また、一般道路などを中高速で走行する場合には、ギヤ変速機構を低速段に切り替える。車速の調節はアクセルペダルで行われる。
変速レバーを用いて、ギヤ変速機構の変速段を切り替える際、通常はエンジンが駆動しているので、変速に伴う連結が不完全な状態で、アクセルペダルを踏み込んでエンジン回転数を上げると、ギヤ鳴りが生じる。
特開２０１２−５１５０７１号公報
上述の実情に鑑み、ギヤ変速装置の変速段の連結が不完全な状態でのエンジン回転数の上昇によるギヤ鳴りを回避することが要望されている。
本発明による多目的車両は、エンジンと、前記エンジンへ燃料を供給する燃料供給部と、前記エンジンからの動力をシフト動作によって変速するギヤ変速装置と、前記ギヤ変速装置の連結状態を検出する連結状態検出センサと、前記連結状態検出センサからの検出信号に基づいて不完全連結状態を判定する判定部と、前記判定部によって前記不完全連結状態が判定された場合に、前記燃料の供給量を基準値より低減させる燃料カットを実行する燃料供給制御部とを備えている。不完全連結状態とは、ギヤ変速装置におけるシフト動作により変速段の咬み合いが不十分な未咬合状態であること、いわゆる変速ギヤ完全に入っていない状態を意味する。
この構成によれば、ギヤ変速装置における動力伝達の連結状態が不完全な場合、例えば、ギヤが確実に入っておらず、その咬合が不完全な場合、エンジンへの燃料供給を低減する燃料カットが実行される。ギヤ変速装置の不完全連結状態は連結状態検出センサの検出信号に基づいて判定され、その判定結果により実行される燃料カットによって強制的にエンジン回転数が低減され、アクセル操作具を高速側に操作してもエンジン回転数は上昇しない。その結果、ギヤ鳴りは抑制されるか、ないしは、実質的に発生しない。
燃料カットにおける、基準量からの燃料低減量は、エンジン回転数がゼロからほぼアイドリング回転数までに対応する範囲で選択することができる。エンジンを停止させないで、確実にギヤ鳴りを解消するには、エンジンからギヤ変速装置までの動力伝達経路をクラッチなどで遮断するとよい。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記エンジンと前記ギヤ変速装置との間の動力伝達経路に遠心クラッチが設けられており、前記遠心クラッチがクラッチインするクラッチイン回転数より前記エンジンの回転数が低くなるように、前記燃料カットにおける燃料低減量が設定されている。この構成では、ギヤ変速装置が不完全連結状態であれば、燃料カットされるので、エンジン回転数は遠心クラッチのクラッチイン回転数より低くなる。これにより、遠心クラッチは、遮断状態となり、エンジンからギヤ変速装置への動力が遮断され、ギヤ鳴りは発生しない。
ギヤ変速装置のシフト動作（変速操作）が変速レバーのような人為操作具によって行われる場合、運転者の操作によって、変速時は、ギヤ変速装置は完全連結状態から不完全連結状態を経て完全連結状態に移行する。このことから、ギヤ変速装置が不完全連結状態であるか、あるいは完全連結状態であるかを運転者が知ることは重要である。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記ギヤ変速装置のシフト動作は、人為操作具による操作によって行われ、前記不完全連結状態（未咬合状態）を報知する報知デバイスが備えられている。
多目的車両は、砂場や岩場などの悪路、あるいは一般道路や高速道路などの舗装道路を走行する。したがって、ギヤ変速装置は、主に悪路などの走行に適した低速段と、主に舗装道路などの走行に適した高速段との間で、必要に応じて切り替えるギヤ変速装置が適している。しかしながら、ギヤ変速装置の変速段を設定すれば、その変速段における車速調節は、簡単かつスムーズな変速が望ましい。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記遠心クラッチと前記ギヤ変速装置との間の動力伝達経路に無段変速装置が設けられている。
本発明による燃料カット制御の基本原理を示す模式図である。 多目的車両の平面図である。 多目的車両の動力伝達経路を示す模式図である。 燃料カット制御のための機能ブロック図である。 燃料カット制御におけるデータの流れを示す模式図である。 燃料カット制御の一例を示すフローチャートである。
本発明による多目的車両の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて、本発明による燃料カット制御の基本原理を説明する。ここでは、エンジン６からの動力は、ギヤ変速装置４によって変速され、駆動輪に伝達される。ギヤ変速装置４は複数の変速段を有し、１つの変速段から他の変速段にシフト動作によって切り替えられることによって変速が実現する。このシフト動作による変速段の連結状態、つまり変速咬合部材の噛み合いの状態は連結状態検出センサ８０によって検出される。連結状態検出センサ８０は、例えば、変速咬合部材や変速シフタ―の位置を検出する位置検出センサで構成することができる。連結状態検出センサ８０の検出信号に基づいて、ギヤ変速装置４の連結状態を判定する判定部５１が備えられている。判定部５１は、ギヤ変速装置４が完全に連結している状態（例えば、変速咬合部材や変速シフタ―が連結位置に入っている状態）では完全連結状態を出力し、ギヤ変速装置４が完全に連結しておらず、動力を伝達していない状態（例えば、変速咬合部材や変速シフタ―が連結位置から外れている状態）では完全連結状態を、判定結果として出力する。
エンジン６は燃料供給部６０によって供給される燃料供給量によって回転数が調整される。燃料供給部６０によって供給される燃料供給量は、燃料供給制御部５０によって生成され、出力されるエンジン制御指令に基づいて、決定される。燃料供給制御部５０は、エンジン回転数データやアクセル操作具などの操作量データなどに基づいて、エンジン制御指令を生成する。通常は、アクセル操作具等の操作量から、演算式やルックアップテーブルを用いて燃料供給量の基準値を導出し、その基準値からエンジン制御指令を生成して、燃料供給部６０に与える。さらに、判定部５１が、判定結果として不完全連結状態を出力している場合には、燃料供給量を基準量より低減させる燃料カットを行わせる燃料カット指令を燃料供給部６０に与える。その低減量は、エンジン回転数がゼロになるかまたはほぼゼロになるよう、設定するのが好ましい。
なお、図１において、点線で示されているように、エンジン６とギヤ変速装置４の間の動力伝達経路２０に遠心クラッチ２が設けられている場合には、燃料カット指令に基づく供給燃料の低減量は、遠心クラッチに伝達されるエンジン動力の回転数が遠心クラッチ２のクラッチイン回転数より低くなるように、設定することが好適である。これにより、ギヤ変速装置４の連結状態が不完全な場合、ギヤ変速装置４への入力回転数がゼロになるので、変速時のギヤ鳴りが回避される。
ギヤ変速装置４の連結状態が完全となれば、判定部５１が完全連結状態を出力するので、燃料供給制御部５０は、基準通りの燃料供給を行うエンジン制御指令を燃料供給部６０に与える。
次に、図面を用いて、本発明による多目的車両の具体的な実施形態の１つを説明する。
図２と図３に示される多目的車両は、荷の運搬やレクリエーション等の多様な目的に使用可能な車両として構成されている。多目的車両には、水冷式のガソリンエンジンで構成されているエンジン６と、エンジン６の駆動力に基づいて駆動される駆動輪を有する走行機体とが備えられている。この実施形態の多目的車両は、四輪駆動車であり、駆動可能且つ操向操作可能な左右一対の前車輪１１と、駆動可能な左右一対の後車輪１２とが駆動輪として機能する。走行機体の中央部には、操縦者が搭乗して運転操作を行う運転部１３が備えられている。走行機体の後部には、荷を積載可能で、且つ、ダンプ操作可能な荷台１４が備えられている。
運転部１３には、前車輪１１の操向操作用のステアリングハンドル１５、走行速度を変更するための人為操作可能なアクセル操作具としてのアクセルペダル１６、変速操作用の変速操作具としての変速レバー１７、搭乗者が着座可能な座席１８等が備えられている。変速レバー１７は、揺動操作により、前進一速位置、前進二速位置、中立位置、後進位置に切り換え可能に構成されている。
図３に示されるように、エンジン６からの動力を伝達する動力伝達経路２０には、ベルト式無段変速装置３、高速変速段と低速変速段と後進変速段とを有するギヤ変速装置４、後輪差動機構２２、左右一対の後車軸２３、動力取出軸２４、推進軸２５、前輪差動機構２６、左右一対の前車軸２７等が備えられている。後輪差動機構２２は、走行機体の旋回に連動して、左右の後車軸２３の回転速度を調節する。前輪差動機構２６は、走行機体の旋回に連動して、左右の前車軸２７の回転速度を調節する。
図３に示されるように、動力伝達経路２０におけるエンジン６とベルト式無段変速装置３との間には、遠心クラッチ２が備えられている。この実施形態では、遠心クラッチ２はベルト式無段変速装置３の入力軸でもあるエンジン６の出力軸３４に設けられている。これにより、エンジン６の出力軸３４の回転数（ここでの回転数は時間当たりの回転数、つまりエンジン６の回転速度を意味している）がクラッチイン回転数の場合は、遠心クラッチ２が切状態となり、ベルト式無段変速装置３及びギヤ変速装置４へ動力が伝達されない状態となる。一方、エンジン６の出力軸３４の回転数がクラッチイン回転数以上になれば、遠心クラッチ２が入状態となり、ベルト式無段変速装置３及びギヤ変速装置４へ動力が伝達される状態となる。
図３に示されるように、ベルト式無段変速装置３の出力は、ギヤ変速装置４に伝達される。ギヤ変速装置４は、ギヤ変速装置４は、ベルト式無段変速装置３からの動力を変速して、駆動輪（前車輪１１及び後車輪１２）に供給する。
図３に示されるギヤ変速装置４の変速状態は、前進一速状態、前進二速状態、中立状態、後進状態に切り換え可能となっている。前進一速状態、前進二速状態、後進状態とは、それぞれ、互いに変速比が異なる。
変速レバー１７を前進一速位置にすると、ギヤ変速装置４が前進一速変速段となる。変速レバー１７を前進二速位置にすると、ギヤ変速装置４が前進二速変速段となる。変速レバー１７を中立位置にすると、ギヤ変速装置４が中立状態になる。変速レバーを後進位置にすると、ギヤ変速装置４が後進変速段となる。この実施形態では、変速レバー１７の操作変位に基づいてシフト動作して上述した変速段を作り出す第１シフタ４１と第２シフタ４２とが備えられている。さらに、この実施形態では、第１シフタ４１の位置を検出する第１シフタ位置検出センサ８１と、第２シフタ４２の位置を検出する第２シフタ位置検出センサ８２が、第１シフタ４１と第２シフタ４２との連結状態を検出する連結状態検出センサ８０として備えられている。
図３に示されるように、ギヤ変速装置４からの出力は、後輪差動機構２２を介して、左右の後車軸２３に伝達され、左右の後車輪１２が回転駆動される。そして、ギヤ変速装置４から出力された駆動力は、動力取出軸２４、推進軸２５、前輪差動機構２６を介して、左右の前車軸２７に伝達され、左右の前車輪１１が回転駆動される。動力取出軸２４と推進軸２５との間、及び、推進軸２５と前輪差動機構２６との間は、それぞれ、ユニバーサルジョイントにより連動連結されている。動力取出軸２４には、クラッチ装置２８が備えられている。クラッチ装置２８を入状態にすると、動力取出軸２４の伝動上手側部分と伝動下手側部分とが連動連結され、前車輪１１側へ動力が伝達される状態（四輪駆動状態）となる。一方、クラッチ装置２８を切状態にすると、動力取出軸２４の伝動上手側部分と伝動下手側部分との連動連結が解除されて、動力取出軸２４から前車輪１１側へ動力が伝達されない状態（二輪駆動状態）となる。
図４に、この多目的車両の制御装置５における燃料供給制御系の機能ブロック図が示されている。制御装置５は、燃料供給制御部５０、判定部５１、入力信号処理部５２、出力信号処理部５３を備えている。入力信号処理部５２は、ギヤ変速装置４の連結状態を検出する連結状態検出センサ８０(図５参照)からの検出信号や、アクセルペダル１６やブレーキペダルなどの操作変位を検出するセンサなどからなる車両状態検出センサ群８からの検出信号を入力し、必要な前処理を施して、制御装置５の機能部に転送する。出力信号処理部５３は、エンジン６へ燃料を供給する燃料供給部６０や報知デバイス９１と接続している。出力信号処理部５３は、燃料供給部６０には、燃料供給制御部によって生成された燃料供給に関する制御指令を送り、運転者に報知すべき情報を視覚的あるいは聴覚的な方法で運転者に報知する報知デバイス９１には、適切な報知信号を送る。
燃料供給制御部５０は、燃料供給量算定部５０１と燃料カット指令部５０２とを備えている。判定部５１及び燃料カット指令部５０２は、実質的には、図１を用いて説明した基本原理に基づいて動作する。判定部５１は、連結状態検出センサ８０からの検出信号に基づいて、ギヤ変速装置４が不完全連結状態（シフトギヤの未咬合状態）であるか、または不完全連結状態であるかを判定し、その判定結果を燃料供給制御部５０に与える。同時に、その判定結果を運転者に報知するため、出力信号処理部５３を介して、報知デバイス９１に報知信号を与え、ギヤ変速装置４が不完全連結状態であるか、または不完全連結状態であるかが判別できる形態で動作させる。
燃料供給制御部５０は、燃料供給量算定部５０１と燃料カット指令部５０２とを備えている。燃料供給量算定部５０１は、アクセルペダル１６などのアクセル操作具の操作量に基づいて、エンジン６に供給する燃料供給量を算定する。判定部５１によって完全連結状態（ギヤ変速装置４を介して動力が伝達されている状態）が判定された場合には、燃料供給制御部５０は、燃料供給量算定部５０１によって算定された燃料供給量での燃料供給指令を燃料供給部６０に与え、判定部５１によって不完全連結状態が判定された場合には、燃料の供給量を燃料供給量算定部５０１によって算定される基準値より低減させる燃料カットを実行する燃料カット指令を燃料供給部６０に与える。燃料カットによる燃料低減量は調整可能であり、燃料供給量をゼロにすることも可能である。この実施形態では、燃料カット指令によって実行される燃料供給量は、遠心クラッチ２へ入力される動力の回転数が遠心クラッチのクラッチイン回転数より小さくなるように設定されている。したがって、ギヤ変速装置４の不完全連結状態では、アクセルペダル１６を踏み込んでも、エンジン回転数は上昇せず、遠心クラッチからギヤ変速装置４への動力伝達は遮断される。
次に図５と図６とを用いて、燃料カット制御の流れ一例を説明する。図６の燃料カット制御ルーチンでは、エンジン６が燃料カット状態である場合、カットフラグに「１」が入り、エンジン６が基準の燃料供給量を受けている状態である場合、カットフラグに「０」が入る。制御初期処理においてカットフラグは「０」に設定される。
図６に示された燃料カット制御ルーチンに入ると、まず、判定部５１が連結状態検出センサ８０から検出信号を取得する（＃０２）。検出信号に基づいて判定部５１は、検出信号から、ギヤ変速装置４の連結状態（咬合状態）が完全（ギヤが完全に入っている）であるか、または不完全（ギヤが外れている）であるかを判定する。ギヤ変速装置４が不完全状態と判定された場合（＃０４）、さらに、カットフラグの値が「０」であるかどうかチェックされる（＃０６）。カットフラグの値が「０」であれば、ギヤ変速装置４が完全状態から不完全状態に移行した直後である見なされる。したがって（＃０６でＹｅｓ分岐）、燃料カット処理が開始される。まず、燃料カット指令部５０２が燃料カット指令を燃料供給部６０に送る（＃１０）。これにより、エンジン６が燃料カット状態となるので、燃料カット処理中であることを示すために、カットフラグに「１」が入る（＃１２）。燃料カットの結果、エンジン回転数が低下し（＃１４）、遠心クラーチ３３の入力回転数が遠心クラッチ２のクラッチイン回転数より低くなることで、遠心クラッチ２による動力伝達は遮断される（＃１６）。さらに、ギヤ変速装置４の連結状態が不完全であること、つまりギヤが正確に入っていないことを運転者に報知するための制御信号を報知デバイス９１に送る（＃１６）。
ステップ＃０６のチェックで、カットフラグの値が「１」であれば（＃０６でＮｏ分岐）、つまり、不完全状態の判定が続行しており、燃料カット処理中であるので、そのまま、ステップ＃０２に戻って、再び検出信号を取得する。
判定部５１でギヤ変速装置４が完全状態と判定された場合、ステップ＃０４のチェックでＮｏ分岐し（＃０４でＹｅｓ分岐）、次いで、カットフラグの値がチェックされる（＃０８）。ここで、カットフラグの値が「１」になっておれば（＃０８でＹｅｓ分岐）、ギヤ変速装置４の連結状態が、不完全連結状態から完全連結状態に移行したことになるので、燃料カット指令が解除され（＃２０）、燃料供給量算定部５０１によって算定された基準の燃料供給量を含む通常のエンジン制御指令が燃料供給部６０に送られる（＃２１）。これにより、エンジン６が基準の燃料供給量を受けている通常燃料供給状態となるので、カットフラグに「０」が入る（＃２２）。通常燃料供給の結果、エンジン回転数が上昇し（＃２４）、遠心クラーチ３３の入力回転数が遠心クラッチ２のクラッチイン回転数より高くなることで、遠心クラッチ２がクラッチインし、遠心クラッチ２による動力伝達が行われる（＃２６）。さらに、ギヤ変速装置４の連結状態が完全であること、つまりギヤが正確に入っていることを運転者に報知するための制御信号を報知デバイス９１に送る（＃２８）。
ステップ＃０８のチェックで、カットフラグの値が「０」であれば（＃０８でＮｏ分岐）、ギヤ変速装置４の完全な連結状態であることを意味するので、一旦、このルーチンを抜け、所定のタイミングで、再度このルーチンに入る。もちろん、キースイッチがオフになるまで、このルーチンを抜け出すことなく、繰り返してもよい。
〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、エンジン６とギヤ変速装置４との間の動力伝達経路２０に遠心クラッチ２とベルト式無段変速装置３が介装されていたが、これらは必須ではない。遠心クラッチ２が存在しない場合、燃料カットによって燃料供給をゼロに低減し、エンジン６の回転数をゼロにするとよい。
（２）上述した実施形態では、進一速変速段と前進二速変速段と後進変速段とを有するギヤ変速装置４が例示されているが、これに限られない。例えば、前進一速変速段と前進二速変速段と後進変速段以外の異なる変速段、例えば、３つ以上の変速比の異なる前進変速段を有するギヤ変速装置４でもよいし、１つの前進変速段しかないギヤ変速装置４であってもよい。
（３）上述した実施形態では、連結状態検出センサ８０は、変速咬合部材や変速シフタ―の位置を検出する位置検出センサで構成されていた。これに代えて、変速レバー１７とギヤ変速装置４とを連結する操作変位連結リンクシステムを構成する、ギヤ変速装置４の完全連結状態と不完全連結状態との移行に対応する変位を行う変位部材の変位量を検出するセンサを用いてもよい。
（４）上記実施形態では、無段変速装置として、入力回転速度に応じて出力回転速度の無段変速を行うベルト式無段変速装置３が例示されているが、これに限られない。例えば、静油圧式変速装置を用いてもよい。
本発明は、エンジンを駆動源として、ギヤ変速装置４が備えられている多目的車両に適用できる。
２ ：遠心クラッチ
３ ：ベルト式無段変速装置
４ ：ギヤ変速装置
５ ：制御装置
６ ：エンジン
８ ：車両状態検出センサ群
１１ ：前車輪
１２ ：後車輪
１３ ：運転部
１４ ：荷台
１５ ：ステアリングハンドル
１６ ：アクセルペダル
１７ ：変速レバー
１８ ：座席
２０ ：動力伝達経路
２２ ：後輪差動機構
２３ ：後車軸
２４ ：動力取出軸
２５ ：推進軸
２６ ：前輪差動機構
２７ ：前車軸
２８ ：クラッチ装置
３３ ：遠心クラーチ
３４ ：出力軸
４１ ：第１シフタ
４２ ：第２シフタ
５０ ：燃料供給制御部
５１ ：判定部
５２ ：入力信号処理部
５３ ：出力信号処理部
６０ ：燃料供給部
８０ ：連結状態検出センサ
８１ ：第１シフタ位置検出センサ
８２ ：第２シフタ位置検出センサ
９１ ：報知デバイス
５０１ ：燃料供給量算定部
５０２ ：燃料カット指令部
Ｎ ：中立位置

Claims (4)

  1. エンジンと、
    前記エンジンへ燃料を供給する燃料供給部と、
    前記エンジンからの動力をシフト動作によって変速するギヤ変速装置と、
    前記ギヤ変速装置の連結状態を検出する連結状態検出センサと、
    前記連結状態検出センサからの検出信号に基づいて不完全連結状態を判定する判定部と、
    前記判定部によって前記不完全連結状態が判定された場合に、前記燃料の供給量を基準値より低減させる燃料カットを実行する燃料供給制御部と、
    を備えた多目的車両。
  2. 前記エンジンと前記ギヤ変速装置との間の動力伝達経路に遠心クラッチが設けられており、前記遠心クラッチがクラッチインするクラッチイン回転数より前記エンジンの回転数が低くなるように、前記燃料カットにおける燃料低減量が設定されている請求項１に記載の多目的車両。
  3. 前記遠心クラッチと前記ギヤ変速装置との間の動力伝達経路に無段変速装置が設けられている請求項２に記載の多目的車両。
  4. 前記ギヤ変速装置のシフト動作は、人為操作具による操作によって行われ、前記不完全連結状態を報知する報知デバイスが備えられている請求項１から３のいずれか一項に記載の多目的車両。
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