JP2005042909A - 電動アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
往路用と復路用のアシスト荷重マップを別々に作成するとともに、該２つのアシスト荷重マップを切り替える際に使用する中間域マップを別途作成し、クラッチレバーの操作状況に応じて適宜使いわけることにより、クラッチレバーの操作方向が変わった場合でも急激なアシスト力の変化を防止し、低コストでモータ電力の消費も抑えることにある。また、クラッチレバーの操作が長時間停止状態にあって復路用のマップに切り替える際に、アシスト力を徐々に減少させることによって、クラッチレバー操作の違和感を緩和しつつ、モータ駆動の電力消費を抑えることにある。
【解決手段】
自動二輪車や原動機付自転車のクラッチレバー操作荷重を低減する電動アクチュエータ用制御装置において、前記クラッチレバーの回転角を検出する回転角検出センサと、該回転角検出センサで検出された回転角に対するアクチュエータの出力値を決定する二次元のアシスト荷重マップとして前記クラッチレバーの往路用と復路用のマップを備えるとともに、前記クラッチレバーの操作方向により前記往路用と復路用のマップを選択するとともに、該マップの切替時、切替前のマップ上の座標位置（θ１，Ｆ１）を通り所定の傾きを持つ補間直線を求め、この補間直線と切替後のマップとの交点（θ２，Ｆ２）を求め、前記クラッチレバーの回転角が前記θ１とθ２の間にある場合、前記補間直線からアクチュエータの出力を決定する制御手段を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動二輪車や原動機付自転車などのクラッチレバーの操作荷重を低減させる電動アクチュエータの制御装置の改良に関する。

一般に、自動二輪車のクラッチ機構は、数枚のクラッチディスクとクラッチプレートとを交互に重なて構成される。このようなクラッチディスクには、摩擦係数の大きなフェーシングが貼ってあり、クラッチプレートにクラッチスプリングによって押し付けるようになっている。そして、運転者がクラッチレバーを握ると、ワイヤー又は油圧によってスプリングが押し戻されるため、クラッチプレートに対するクラッチディスクのスプリングの復元力がなくなり、摩擦力が減少して、動力が伝達されないようになっている。

近年、自動二輪車は大型化する傾向にあり、クラッチレバーを握る力も大きくなり、運転者には負担になっていた。そこで、クラッチレバー操作の負担を軽減するため、例えば特許文献１や特許文献２に、クラッチレバー操作に対するパワーアシスト機構が開示されている。

前者の場合、モータユニットは、クラッチレバーの操作を検出することによって起動し、所定の速度および回転角だけ、出力軸を正逆回転させるようになっている。すなわち、図９に示すように、クラッチレバーの握り始めを検出し、モータユニット５１を正回転させ、その回転力によって、スプリング５２を介してフォーク部材５３を押圧することで、クラッチレリーズ動作をアシストする。また、握り動作をやめると、スプリング５２により、プッシュロッド５４を押し戻して、クラッチレリーズを解除するとともに、クラッチレバーの戻りを検出し、モータユニットの出力軸５１ａを逆回転させるようになっている。

また、後者の場合、図１０に示すように、クラッチレバー６１は、レバーホルダ６２を介してハンドル６３に、点Ｐを中心に揺転自在に取り付けられている。そして、操作ケーブルの途中に設けた電動モータのＯＮ−ＯＦＦ機構とクラッチレバー６１とを連動させて、クラッチレバー６１のパワーアシストを行うようになっている。
特開２００１−１２５０２号公報 特開平６−１１７４５０号公報

ところで、自動二輪車などのクラッチレバーの操作では、通常、往路（クラッチレバーを握る過程）と復路（クラッチレバーを戻す過程）とで、クラッチレバーの操作荷重が異なる。すなわち、往路のアシスト荷重は、復路のアシスト荷重よりも操作荷重が著しく大きいため、往路のアシスト荷重を復路にも適用すると、クラッチレバーが戻らないことがあった。一方、復路のアシスト荷重を往路に適用すると、アシスト荷重が不足して、クラッチレバーの操作荷重が重くなってしまう。

そのため、クラッチレバーの操作荷重とアシスト荷重との関係を示すアシスト荷重マップを、往路用と復路用にそれぞれ作成し、クラッチレバーの操作方向を検出して、往路用のアシスト荷重マップと復路用のアシスト荷重マップとを切り替えて、クラッチレバーをアシストするようになっている。

ところが、クラッチレバーの操作方向だけを検出して、往路用のアシスト荷重マップと復路用のアシスト荷重マップとを切り替えて使用する程度では、例えばクラッチレバーの操作方向、すなわち回転方向が変わったときに、急激なアシスト力の変化が生じてしまい、クラッチレバー操作に違和感を与えてしまうという不具合があった。

そこで、本発明の目的は、往路用と復路用のアシスト荷重マップを別々に作成するとともに、該２つのアシスト荷重マップを切り替える際に使用する中間域マップを別途作成し、クラッチレバーの操作状況に応じて適宜使いわけることにより、クラッチレバーの操作方向が変わった場合でも急激なアシスト力の変化を防止し、低コストでモータ電力の消費も抑えることにある。また、本発明の目的は、クラッチレバーの操作が長時間停止状態にあって復路用のマップに切り替える際に、アシスト力を徐々に減少させることによって、クラッチレバー操作の違和感を緩和しつつ、モータ駆動の電力消費を抑えることにある。

本発明の上記目的は、自動二輪車や原動機付自転車などのクラッチレバー操作荷重を低減する電動アクチュエータ用制御装置において、前記クラッチレバーの回転角を検出する回転角検出センサと、該回転角検出センサで検出された回転角に対するアクチュエータの出力値を決定する二次元のアシスト荷重マップとして前記クラッチレバーの往路用と復路用のマップを備えるとともに、前記クラッチレバーの操作方向により前記往路用と復路用のマップを選択するとともに、前記往路用と復路用のマップの切替時、切替前のマップ上の座標位置（θ１：回転角，Ｆ１：操作荷重）を通り所定の傾きを持つ補間直線を求め、この補間直線と切替後のマップとの交点（θ２：回転角，Ｆ２：操作荷重）を求め、前記クラッチレバーの回転角が前記θ１とθ２の間にある場合、前記補間直線からアクチュエータの出力を決定する制御手段を備えたことにより、達成される。

また、上記目的は、前記制御手段に、前記回転角検出センサで検出された回転角の微分値に基づいて、前記クラッチレバーの操作速度と操作方向を検出する回転方向判定手段を備えたことにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記制御手段に、前記クラッチレバー操作の停止状態を検出した場合、復路用のマップに切り替えるようにした停止判定手段を備えたことにより、効果的に達成される。

さらに、上記目的は、前記制御手段により、前記クラッチレバーの操作が長時間停止していると判断し、前記復路用のマップに切り替える場合、アシスト力を徐々に減少させるようにしたことにより、効果的に達成される。

以上のように、本発明に係る電動アクチュエータ装置の制御装置によると、回転角検出センサによって検出された回転角に微分などの処理を施して、クラッチレバーの操作方向などを検出し、往路用，中間域，および復路用のアシスト荷重マップを適宜切り替えるようにした。これにより、マップの切替時、例えばクラッチレバーをどの位置で戻しても、中間域のアシスト荷重マップが自動的に作成され、アクチュエータには、常に適正なアシスト荷重が出力され、クラッチレバーの操作感が良好になる。また、回転角検出センサの検出結果を微分するだけでクラッチレバーの操作速度や操作方向が得られるので、別途センサが不要になり、低コストと省スペース化を可能になる。さらに、信号待ちなど、長時間クラッチレバーを握り続ける場合など、クラッチレバーの回転角速度が閾値以下の状態が一定時間継続した場合には、停止状態と判定するため、電力消費やモータ過熱も低減する。その際、クラッチレバー操作が停止状態と判定されると、復路用のマップに切り替えられるが、アシスト力が急激に減少してクラッチレバー操作に違和感が生じないように、マップの切替時、アシスト力を徐々に減少させることによって、クラッチレバーの操作上の違和感を緩和しつつ、モータの電力消費を抑えることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、自動二輪車の側面図であり、車体フレーム１を構成するヘッドパイプ２には、前輪３が懸架されたフロントフォーク４が旋回可能に支持され、ハンドル５によって操作可能になっている。このハンドル５には、クラッチレバー６が設けられ、該クラッチレバー６の操作によってクラッチレリーズ動作を行うようになっている。なお、ヘッドパイプ２の後側には、後方に延びる左右一対のメインフレーム７が設けられている。

また、図２は、自動二輪車におけるクラッチレリーズ方式を示し、クラッチレバー６は、ワイヤー８により、アーム９などを介して多板クラッチ１０に連結されるようになっている。この多板クラッチ１０は、アーム９を回転自在に保持するピニオン軸１１のピニオン１２とラック１３との噛合によって、同図Ｙ０方向に往復動するようになっている。例えば、クラッチレバー６をＹ１矢印方向に握ると、ワイヤー８を介してアーム９をＹ２矢印方向に回動させ、ピニオン軸１１をＹ３矢印方向に回転させる。そして、ピニオン１２とラック１３との噛合により、多板クラッチ９をＹ４矢印方向に移動させて、クラッチスプリングが押し戻される。その結果、クラッチスプリングのばね力が弱められ、摩擦力が減じられて動力の伝達が断たれるようになっている。

また、図３は、本発明に係る電動アクチュエータの制御装置の概略構成を示し、クラッチレバー６には、クラッチレバー６の回転角度を検出する回転角検出センサ１５が設けられている。この回転角検出センサ１５は、クラッチレバー６の回転中心と同軸に固定することにより、ポテンショメータやロータリエンコーダなどを使用したり、また直動タイプのセンサを使用して回転角を換算して求めるようにしてもよい。

また、回転角検出センサ１５は、アクチュエータの出力値を決定する制御手段としてのモータアンプ１６に接続され、該モータアンプ１６において、検出された回転角情報に基づいて、電動モータ１７によって駆動される電動アクチュエータ１８の作動を制御するようになっている。ここで、電動モータ１７は、電流に比例したトルクを発生するので、モータアンプ１６の電流出力に比例したアシスト力が発生する。また、クラッチレバー６およびアクチュエータ１８は、それぞれ、ワイヤー８，８ａを介してアーム９に連結され、電動アクチュエータ１８の作動により、クラッチレバー６をパワーアシストするようになっている。なお、ワイヤー８，８ａに代えて、油圧あるいはリンクなどの他の動力伝達手段を使用することも可能である。

そして、本発明の特徴として、モータアンプ１６には、上記回転角検出センサ１５により検出される回転角に基づいて、３つのスイッチ１９，２０，２１によって切り替られる往路アシスト荷重発生回路２２，中間域アシスト荷重発生回路２３，および復路アシスト荷重発生回路２４とが配されている。ここで、往路，中間域，および復路アシスト荷重発生回路２２，２３，２４は、回転角検出センサ１５で検出された回転角に対するアクチュエータ１８の出力値を決定するアシスト荷重マップを形成する。このうち、往路アシスト荷重発生回路２２は、クラッチレバー６を握る方向に操作した場合のアシスト荷重マップを生成する回路であり、復路アシスト荷重発生回路２４は、クラッチレバー６を戻す方向に操作した場合のアシスト荷重マップを生成する回路である。また、中間域アシスト荷重発生回路２３は、往路用と復路用のマップとを切り替える時に使用する中間域でのアシスト荷重マップを生成する回路である。

ちなみに、往路用のアシスト荷重マップは、図４に示すように、往路の実際の操作荷重Ｈ１を測定し、この波形に基づいて作成される。その際、測定した操作荷重Ｈ１からアシスト荷重Ｈ２を差し引いて、アシスト後の操作荷重Ｈ３が得られる。一方、復路用のアシスト荷重マップは、図５に示すように、復路の実際の操作荷重Ｈ４を測定し、この波形に基づいて作成される。その際、測定した操作荷重Ｈ４からアシスト荷重Ｈ５を差し引いて、アシスト後の操作荷重Ｈ６が得られる。

また、モータアンプ１６には、回転角検出センサ１５で検出された回転角を微分することによって、クラッチレバー６の操作速度と操作方向を検出する回転方向判定手段としての回転方向判定回路２５が配され、該回転方向判定回路２５により、往路用，中間域，および復路用のアシスト荷重マップを適宜選択するようになっている。また、モータアンプ１６には、クラッチレバー６操作の停止状態を検出すると、ＳＷ３をＯＮにするとともに、ＳＷ１およびＳＷ２をＯＦＦにして、アシスト荷重マップを復路用のアシスト荷重マップに切り替える停止判定回路２６が配されている。

これにより、モータアンプ１６では、図６に示すように、クラッチレバー６を握り始めると、回転角検出センサ１５によって検出された回転角を微分することによって、クラッチレバー６の操作方向が検出され、ＳＷ１をＯＮにするとともに、ＳＷ２およびＳＷ３をＯＦＦにして、往路用のアシスト荷重マップを使用して往路Ｒ1の過程を経て、クラッチが切り離される。また、ギアチェンジを終えると、クラッチレバー６の操作方向が検出され、ＳＷ３をＯＮにするとともに、ＳＷ１およびＳＷ２をＯＦＦにして、復路用のアシスト荷重マップを使用して復路Ｒ２の過程に移動する。

そして、半クラッチ状態を調整するため、例えば、図６のＡ点でクラッチレバー６を少し戻すと、操作荷重が急激に上昇および下降する過程Ｒ３およびＲ４を経ることになる。その際、モータアンプ１６では、アシスト荷重マップが切り替えられるが、切替前の復路マップ（図７の曲線Ｃ）上の位置、すなわち図７のＡ１点から所定の傾きで、補間直線、すなわち図７の直線Ｄを延ばして、切替後の往路マップ（図７の曲線Ｂ）との交点、すなわち図７のＡ２点を求める。そして、クラッチレバー６の回転角がＡ１点からＡ２点の間にある場合、ＳＷ２をＯＮにし、ＳＷ１およびＳＷ３をＯＦＦにすることにより、補間直線（図７の直線Ｄ）に基づいてアクチュエータ１８の出力値を決定するようになっている。なお、この過程を終えると、アクチュエータ１８は、復路用のアシスト荷重マップに基づいて出力値が決定される（過程Ｒ５）。

その結果、アシスト荷重マップの切替時、クラッチレバー６の回転角が、Ａ１点からＡ２点までの間にある場合、この直線が中間域アシスト荷重マップ（図７の直線Ｄ）を形成することになる。この場合、回転角がＡ１点より下回った場合、復路用アシスト荷重マップにより、また、回転角がＡ２点を上回った場合、往路用アシスト荷重マップによって、電動アクチュエータ１８への出力値が決定される。

これにより、従来のように、アシスト荷重マップの切替時でも、アシスト荷重が急激に変わることがなく、中間域アシスト荷重マップに従ってアクチュエータ１８の出力値が決定され、良好な操作感が得られる。

また、回転方向判定回路２５により、回転角検出センサ１５の検出結果を微分することで、クラッチレバー６の操作速度および操作方法を検出することができるので、別途センサを設ける必要がなく、低コストと省スペース化を実現することができる。

また、停止判定回路２６により、信号待ちなど、長時間クラッチレバー６を握り続ける場合に、クラッチレバー６の回転角速度を監視して閾値以下の速度が一定時間継続した場合は停止していると判定され、ＳＷ３をＯＮ、ＳＷ１およびＳＷ２をＯＦＦにして、復路用のアシスト荷重マップを使用する。よって、往路のアシスト荷重は、復路のアシスト荷重に比べて１／３程度であるため、電力消費やモータ過熱も低減する。その際、クラッチレバー操作が停止しているときに信号待ちなどで長時間クラッチレバーを握り続けると、操作停止状態と判定され、復路用のアシスト荷重マップに切り替て使用し、モータ駆動の電力消費を抑えるようにした。

これに対し、信号待ちなどで長時間クラッチレバー６を握り続ける場合など、制御判定回路２６が、クラッチレバー６の停止状態と判定すると、電動モータ１７への電流を漸減させることによって、アシスト力を徐々に減少させる。すなわち、停止判定時、クラッチレバー操作荷重を、往路用のマップ上のＦ１位置から、所定の間隔で段階的にＦ２，Ｆ３，Ｆ４，およびＦ５を経て、復路用のマップ上のＦ６位置まで徐々に減少させるようにした。これにより、クラッチレバー６の操作が停止状態と判定されても、急激にアシスト力が抜けて、手がクラッチレバー６に押し付けられる状態を回避することができ、よって、クラッチレバー６操作の違和感が緩和される。この場合も上記実施例と同様の効力を奏することができる。

なお、上記実施例では、本発明に係る電動アクチュエータの制御装置を自動二輪車に適用した例を説明したが、クラッチレバーの操作荷重を電動モータなどの駆動力によってアシストするようにしたものであれば、自動二輪車に限られず、四輪自動車などの車両への適用も可能であり、上記実施例と同様の作用および効果を奏することができる。

自動二輪車の全体を示す側面図である。 クラッチレリーズ方式の一例を示す斜視図である。 本発明に係る電動アクチュエータの制御装置の概略構成を示す説明図である。 往路操作荷重とアシスト荷重マップとの関係を示す説明図である。 復路操作荷重とアシスト荷重マップとの関係を示す説明図である。 復路途中でクラッチレバーを戻したときの操作荷重を示す説明図である。 中間域アシスト荷重マップの生成を示す説明図である。 クラッチレバー操作の停止してマップを切り替える場合に、アシスト荷重が徐々に減少する様子を説明する図である。 従来のクラッチレリーズ用パワーアシスト装置を示す概略側面図である。 従来の自動二輪車のクラッチレバーを示す概略平面図である。

符号の説明

５ ハンドル
６ クラッチレバー
８ ワイヤー
９ アーム
１０ 多板クラッチ
１１ ピニオン軸
１５ 回転角検出センサ
１６ モータアンプ
１７ 電動モータ
１８ 電動アクチュエータ
２２ 往路アシスト荷重発生回路
２３ 中間域アシスト荷重発生回路
２４ 復路アシスト荷重発生回路
２５ 回転方向判定回路
２６ 停止判定回路

Claims (4)

1. 自動二輪車や原動機付自転車などのクラッチレバー操作荷重を低減する電動アクチュエータ用制御装置において、
   前記クラッチレバーの回転角を検出する回転角検出センサと、
   該回転角検出センサで検出された回転角に対するアクチュエータの出力値を決定する二次元のアシスト荷重マップとして前記クラッチレバーの往路用と復路用のマップを備えるとともに、
   前記クラッチレバーの操作方向により前記往路用と復路用のマップを選択するとともに、該マップの切替時、切替前のマップ上の座標位置（θ１：回転角，Ｆ１：操作荷重）を通り所定の傾きを持つ補間直線を求め、この補間直線と切替後のマップとの交点（θ２：回転角，Ｆ２：操作荷重）を求め、前記クラッチレバーの回転角が前記θ１とθ２の間にある場合、前記補間直線からアクチュエータの出力を決定する制御手段を備えたことを特徴とする電動アクチュエータの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記回転角検出センサで検出された回転角の微分値に基づいて、前記クラッチレバーの操作速度と操作方向を検出する回転方向判定手段を備えた請求項１記載の電動アクチュエータの制御装置。
3. 前記制御手段は、前記クラッチレバー操作の停止状態を検出した場合、復路用のマップに切り替えるようにした停止判定手段を備えた請求項１記載の電動アクチュエータの制御装置。
4. 前記制御手段は、前記クラッチレバーの操作が長時間停止していると判断し、前記復路用のマップに切り替える場合、アシスト力を徐々に減少させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動アクチュエータの制御装置。
   

Images