JP2005335415A - 電動アクチュエータ用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤケーブルの熱膨張や経時劣化によって遊びに変更が生じても、良好なアシストフィーリングでクラッチレバーを操作すること。
【解決手段】クラッチレバーとクラッチ装置を連結するワイヤケーブルにアクチュエータと、該アクチュエータにアシストレバーの回転角を検出するためのアシストレバー回転角検出センサと、該アシストレバー回転角検出センサからの回転角信号を受けて、前記アクチュエータに制御信号を送る制御装置とを設け、該制御装置により、前記クラッチレバーが握られていない状態で、前記アクチュエータを駆動させるアシスト用モータを作動させ、前記アシストレバーの回転角変化率が設定値以下で、かつ前記モータの電流増加率が設定値以上になる場合の前記アシストレバーの回転角を、前記アクチュエータと前記クラッチ装置との間で、遊びのある区間と遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動二輪車のクラッチ操作の操作荷重を低減する電動アクチュエータ用制御装置の改良に関する。

一般に、自動二輪車のエンジンには、スタート時や変速時などにエンジンの回転駆動力をトランスミッション以下の駆動系に断続させるクラッチ装置が設けられている。このクラッチ装置は、クラッチレバーの手動操作により操作ケーブルを介してクラッチ操作力が伝達されて断続操作されるようになっている。

近年、自動二輪車は次第に大型化の傾向にあり、クラッチレバーの手動操作に要する力は大きくなり、運転者の負担が大きくなっている。そのため、操作ケーブルを採用したクラッチ装置では、クラッチレバーの操作力をレバー比をとることで軽減させるようになっている。例えば、特許文献１に示すように、クラッチ装置の外部にアシスト機構を設け、運転者の操作荷重を低減させるようにしたものが提案されている。
特開平０７−２８５４８２号公報

ところで、自動二輪者のアシスト機構では、クラッチレバー操作に応じてアシスト率が設定され、図６に示すように、アシスト前のクラッチレバーの操作荷重（荷重曲線：Ｂ１）に、クラッチレバーの回転角度に応じてアシスト率が掛け合わされて、アシスト荷重が算出される。そして、アシスト荷重のアシストマップＡ１がメモリ内に記憶され、アシストマップＡ１に基いて、アシスト前のクラッチレバー操作荷重からアシスト荷重を減算し、アシストレバーの回転角度に応じて、アシスト後のクラッチレバー操作荷重（荷重曲線：Ｃ１）を決定するようになっている。

しかし、自動二輪車のアシスト機構には、通常、操作ケーブルなどに遊びがあり、運転者の好みに応じて遊びの量が変更される。また、エンジンからの熱によって操作ケーブルが熱膨張したり、経時劣化によって操作ケーブルが伸びたりして、遊びの量が変更してしまうことがあった。

そのため、クラッチレバーの操作荷重に対してアシストマップがずれてしまい、図７に示すように、クラッチレバーの回転角度が小さい範囲（図７の場合、１２度以下の回転角度範囲）では、アシストが過大になってアシスト後のクラッチレバー操作荷重が０になってしまったり、クラッチレバーの回転角度が大きい範囲（図７の場合：２３度以上の回転角度範囲）では、アシストがなくなり、クラッチレバーの操作荷重が過大になってしまう。その結果、良好なアシストフィーリングが得られないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、モータの拘束による電流増加率と、クラッチレバーやアシストレバーの回転角を監視することで、モータの電流増加率が急激に上昇した時点で、遊びのある区間と遊びのない区間との境界点を検出し、遊びに応じてアシスト荷重をオフセット移動させることにより、運転者の好みやワイヤケーブルの熱膨張や経時劣化によって遊びに変更が生じても、常に、良好なアシストフィーリングでクラッチレバーを操作することにある。

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、クラッチレバーとクラッチ装置を連結するワイヤケーブルに、アクチュエータと、該アクチュエータにアシストレバーの回転角を検出するためのアシストレバー回転角検出センサと、かつ該アシストレバー回転角検出センサからの回転角信号を受けて、前記アクチュエータに制御信号を送る制御装置とを設け、該制御装置により、前記クラッチレバーが握られていない状態で、前記アクチュエータを駆動させるアシスト用モータを作動させ、前記アシストレバーの回転角変化率が設定値以下で、かつ前記モータの電流増加率が設定値以上になる場合の前記アシストレバーの回転角を、前記アクチュエータと前記クラッチ装置との間で、遊びのある区間と遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出するようにしたことにより、達成される。

また、上記目的は、前記遊びのある区間と前記遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出した前記アシストレバーの回転角を、前記クラッチレバーの回転角に換算して、前記境界点とすることにより、達成される。

また、上記目的は、前記クラッチレバーによって回転角を検出するクラッチレバー回転角検出センサを設け、前記クラッチレバーの操作時に、前記アシストレバー回転角検出センサによって検出された回転角が設定値以上に達したときに、前記クラッチレバー回転角センサによって検出された回転角を検出し、前記境界点として検出された回転角との差分により、遊びのある区間と遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出するようにしたことにより、達成される。

また、上記目的は、前記クラッチレバーと前記クラッチ装置との間のワイヤケーブルの遊びを検出する際に、エンジンの温度が高いときに、熱膨張による遊びを検出するようにしたことにより、効果的に達成される。

従って、本発明に係る電動アクチュエータ用制御装置によると、クラッチレバーとアシストレバーの回転角を監視して、クラッチレバーが握られていない状態で、アシスト用モータを作動させ、アシストレバー回転角の変化率が設定値以下で、かつ前記モータの電流増加率が設定値以上である場合のアシストレバーの回転角と、クラッチレバーの操作時に、アシストレバーが回転し始めるときのクラッチレバーの回転角との差分により、遊びのある区間と遊びのない区間（アシスト区間）との境界点を検出するようにした。これにより、アシストマップ特性をオフセット移動させると、運転者が自分の好みに応じて遊びを変更したり、或いはエンジンの熱による熱膨張や経時劣化によって遊びに変更が生じても、遊びの変更に応じてアシストマップをオフセット移動させることで、常に最適なアシスト荷重によって良好なアシストフィーリングが得られる。

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、自動二輪車のワイヤケーブル式クラッチ操作機構を示し、クラッチレバー１は、ワイヤケーブル２を介してエンジン３との断続操作を行うクラッチ装置４に接続されている。このワイヤケーブル２には、クラッチレバー１側にクラッチワイヤ調整ねじ５が設けられ、クラッチ装置４側にリターンスプリング６に付勢された支持アーム７が揺動自在に設けられている。

また、ワイヤケーブル２には、クラッチレバー１とクラッチ装置４との間にアクチュエータ８が配され、該アクチュエータ８は、モータ９によって、ボールねじ軸１０とボールナット１１で構成されるボールねじ機構１２を介して、アシストレバー１３を揺動させるようになっている。また、アシストレバー１３は、一端をワイヤケーブル２に接続させ、他端を軸回りに揺動自在に接続させることによって、モータ９を駆動させてクラッチレバー１をアシストするようになっている。

また、ワイヤケーブル２には、クラッチレバー１とアクチュエータ８の間、並びにアクチュエータ１とクラッチ装置４の間に、それぞれ第１、第２ワイヤ調整部１４、１５が設けられている。この第１及び第２ワイヤ調整部１４、１５では、それぞれワイヤケーブル２の遊びを調整するようになっている。ここで、第１ワイヤ調整部１４では、経時劣化によるワイヤケーブル２の伸びを吸収し、第２ワイヤ調整部１５では、エンジン熱による熱膨張や経時劣化によるワイヤケーブル２の伸縮を調整して遊びを吸収するようになっている。

また、クラッチレバー１には、クラッチレバー１の回転中心と同軸に固定され、回転角を検出するためのクラッチレバー回転角検出センサ１６が設けられ、また、アシストレバー１３には、アシストレバー１３の回転中心と同軸に固定され、回転角を検出するためのアシストレバー回転角検出センサ１７が設けられている。これらの回転角検出センサ１６、１７からの回転角検出信号は、制御装置１８に入力され、モータ９の駆動を制御するようになっている。

また、制御装置１８内では、図２に示すように、クラッチレバー回転角検出センサ１６からの回転角信号が、回転方向判定回路１９での微分で回転方向を判別した後に、往復中間域荷重域判定回路２０とクラッチレバー０点戻り判定回路２１に送られ、クラッチレバー０点戻り判定回路２１でクラッチレバー１が遊び区間にあるか否かが判定される。これによって、クラッチレバー回転角検出センサ１６からの回転角信号は、回転方向判定回路１９およびクラッチレバー０点戻り判定回路２１を介して、アクチュエータ−クラッチレバー遊び検出回路２２およびクラッチ−アクチュエータ遊び検出回路２３に送られる。

一方、アシストレバー回転角検出センサ１７からの回転角信号は、アクチュエータ−クラッチレバー遊び検出回路２２およびクラッチ−アクチュエータ遊び検出回路２３に送られる。

また、クラッチ−アクチュエータ遊び検出回路２３では、クラッチレバー１を握らない状態で、アクチュエータ８を単独で作動させて、クラッチ荷重のかかり始めを検出し、アクチュエータ８とクラッチ装置４の間の遊び量を検出する。すなわち、クラッチレバー１が握られていない状態でアクチュエータ８を単独で作動させると、アクチュエータ８とリターンスプリング６の間のワイヤケーブル２が引っ張られるが、ワイヤケーブル２やクラッチ装置４に遊びがあると、ワイヤケーブル２が引っ張られてリターンスプリングが回転しても、遊びのある区間ではクラッチ荷重が作用しない。

そして、クラッチ荷重が作用し始めると、図３に示すように、アクチュエータ８のモータ９が拘束され、モータ電流が急激に増大する。このモータ電流が急激に増大し始めるアシストレバー１３の回転角θ２が、アクチュエータ８とクラッチ装置４との間における遊びの境界点として検出される。このアシストレバー１３の回転角θ２は、所定の演算によってクラッチレバー回転角θ１に換算され、アシストマップ上のオフセット値ｔ１として、クラッチレバー１の回転角指令値に加算或いは減算される。

次に、アクチュエータ−クラッチレバー遊び検出回路２２では、クラッチレバー１を握って、クラッチレバー１の回転に伴ってアシストレバー１３が動き始める回転角を検出し、クラッチレバー１とアクチュエータ８との間の遊びの境界点として検出される。すなわち、図４に示すように、遊びのない状態では、クラッチレバー１を握ると、アシストレバー１３も回転するが、遊びのある状態で、遊び区間では、クラッチレバー１を握っても、アシストレバー１３は回転しない。そのため、クラッチレバー回転角検出センサ１６とアシストレバー回転角検出センサ１７の回転角信号を監視することで、アシストレバー１３が動き始める時のクラッチレバー１の回転角を検出すれば、その回転角θ１が遊びの境界点として検出される。このクラッチレバー１の回転角θ１が、アシストマップ上のオフセット値ｔ２になる。

そして、アクチュエータ−クラッチレバー遊び検出回路２２とクラッチアクチュエータ遊び検出回路２３からのオフセット信号は、往復中間域荷重域判定回路２０でクラッチレバー１の回転角および回転方向に基いて選択されたマップ信号（往路、中間域、或いは復路マップ）とともに、荷重マップアシスト発生回路２５に送られる。この荷重マップアシスト発生回路２５では、アシストマップ上で、アクチュエータ８とクラッチ装置４との間の遊びによるオフセット値ｔ１と、クラッチレバー１とアクチュエータ８の間の遊びによるオフセット値ｔ２とを加算して、全体としてのオフセット値ｔ（ｔ１＋ｔ２）が演算される。

これにより、荷重アシストマップ発生回路２５では、前記全体としてのオフセット値ｔに基づき、予めメモリ内に記憶されたアシスト前のクラッチレバー操作荷重マップ（荷重曲線：Ｂ１）をオフセット移動させ、アシスト率設定部２６により設定されたアシスト率αを掛け合わせる（α×Ｂ１）ことにより、図５に示すような理想的なアシストマップが作成される。すなわち、図５に示すように、クラッチレバー１の操作荷重は、アシスト前のクラッチレバーの操作荷重（荷重曲線：Ｂ１）からオフセット補正されたアシスト荷重（荷重曲線：Ａ１）を減算することで、アシスト後のクラッチレバーの操作荷重（荷重曲線：Ｃ１）が得られる。

よって、アシスト後の荷重曲線（Ｃ１）となることを予測し、オフセット補正されたアシスト荷重（荷重曲線：Ａ１）に基づき、荷重マップアシスト発生回路２５からアシスト信号が出力され、モータ電流指令計算部２７およびＰＷＭ波発生部２８で、モータ電流値に変換された後に、ＰＷＭ波のデューティ比に変換された後に、モータ駆動部２９でモータ９に所望電流を流すようになっている。

なお、アクチュエータ−クラッチレバー遊び検出回路２２およびクラッチ−アクチュエータ遊び検出回路２３は、不揮発性メモリ３０に接続され、メモリ３０内に、前記検出回路２２、２３で検出された遊び値などを記憶するようになっている。よって、検出された遊び値は、システムの電源が断たれ、再度投入されたときでもメモリ３０から参照することができ、前回の遊び値を設定することができる。また、クラッチ−アクチュエータ遊び検出回路２３には、タイマ３１からのクロック信号を受け、エンジン３の熱が高温になる時間をカウントし、熱影響による遊びを検出するようになっている。

従って、上記実施例では、クラッチレバー１を握った状態で、アシスト用モータ９を作動させ、アシストレバー１３の回転角変化率が設定値以下で、かつモータ９の電流増加率が設定値以上になる場合のアシストレバー１３の回転角を検出し、その回転角に対応するクラッチレバー１の回転角を換算する。そして、その回転角を、アクチュエータ８とクラッチ装置４の間における遊びのある区間とない区間の境界点としてオフセット値にするとともに、クラッチレバー１を握ってアシストレバー１３が回転し始めるときのクラッチレバー１の回転角を検出し、その回転角を、クラッチレバー１とアクチュエータ８の間における遊びのある区間とない区間の境界点としてオフセット値にする。これらのオフセット値は加算されて、全体としてのオフセット値が演算され、アシストマップをオフセット移動させることで、遊びを考慮した最適なアシスト荷重が得られる。

すなわち、クラッチレバー１とアシストレバー１３の回転角を監視し、遊びに変更があると、アシストマップをオフセット移動させることにより、クラッチレバー１の全操作範囲に亘って最適なアシスト荷重を得ることができる。よって、運転者の好みに応じて遊びが変更されたり、エンジン３の熱でワイヤケーブル２の熱膨張による伸びやワイヤケーブル２の経時劣化による撓みで遊びが変わっても、その都度システムを手動で調整する必要がなく、装置の自律的な制御が可能になり、遊びに応じた最適なアシストマップが得られ、常に良好なアシストフィーリングが得られる。

図８および図９は、上記実施例の変形例を示し、上記実施例と同一の部材には同一の符合を付してその説明を省略する。この変形例では、前記アシスト率設定部２６におけるアシスト率の設定を運転者の好みに応じて外部からの操作によって任意に変更できるようにした。

すなわち、図８および図９に示すように、電動アクチュエータの制御装置１８は、アシスト率を任意に変更するためのアシスト率設定変更部３２に接続され、アシスト率設定変更部３２からアシスト率の設定値を入力することによって、アシスト率の設定変更を可能にしている。これにより、運転者の好みに応じて制御装置１８の外部からアシスト力を任意に変更できるようになっている。

その結果、運転者は、制御装置１８の起動時や、クラッチレバー０点戻り判定回路２１によってクラッチレバー１が初期位置（非操作位置）に戻っている（遊び区間内にある）と判定された時など、運転者がクラッチ操作を行っていない場合に、制御装置１８の外部からアシスト率の設定操作を行うことができる。すなわち、運転者は、クラッチレバーの非操作時、アシスト率入力部３２から入力されるアシスト率の設定値を読み込んで、ある程度の許容範囲内でアシスト率を任意に変更できるようになっている。

なお、前記アシスト率設定変更部３２は、可変抵抗ボリュームのようなアナログ方式で読み取るものや、多極ロータリースイッチ、多極ディップスイッチなどによって、アシスト率を段階的に設定できるようにしたデジタル方式で読み取るもので構成してもよい。

また、スイッチなどで構成されるアシスト率設定変更部３２は、車両駐車中などに、例えば子供の悪戯などで運転者の意図しない値に設定されることを防止するため、セルフリターン方式にしたり、車両にイグニッション・キーが差し込まれた状態やエンジンの作動状態でのみアシスト率の設定値を変更できる方式にしてもよい。

さらに、スイッチなどで構成されるアシスト率設定変更部３２は、運転者の意図とは異なる設定値にされないことを保障するための手段として、セキュリティロック式スイッチにしたり、運転者のみに許される鍵などのアシスト変更器具によってのみ、アシスト率を変更することができる方式を採用してもよい。

本発明に係る電動アクチュエータ用制御装置の構成を示す説明図である。 遊びの有無に応じてアシストする制御装置のブロック図である。 アシストレバーの回転角とモータ電流との関係を示す図である。 クラッチレバーとアシストレバーの回転角を検出して、遊びの有無の境界点を説明する図である。 遊びに応じてアシスト荷重をオフセット移動して、理想的なアシスト荷重の変化を示す図である。 アシスト前後のクラッチレバーの操作荷重と回転角の一般的な関係を示す図である。 従来の制御装置を用いて、遊びによってアシスト荷重がずれた状態を示す図である。 本発明に係る電動アクチュエータ用制御装置の変形例の構成を示す説明図である。 図８に示す制御装置のブロック図である。

符号の説明

１ クラッチレバー
２ ワイヤケーブル
４ クラッチ装置
６ リターンスプリング
８ アクチュエータ
９ モータ
１２ ボールねじ機構
１３ アシストレバー
１６ クラッチレバー回転角検出センサ
１７ アシストレバー回転角検出センサ
１８ 制御装置
２１ アクチュエータ−クラッチレバー遊び検出回路
２３ クラッチ−アクチュエータ遊び検出回路
２５ 荷重マップアシスト発生器
３２ アシスト率入力部

Claims (4)

1. 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、
   クラッチレバーとクラッチ装置を連結するワイヤケーブルに、アクチュエータと、該アクチュエータにアシストレバーの回転角を検出するためのアシストレバー回転角検出センサと、該アシストレバー回転角検出センサからの回転角信号を受けて、前記アクチュエータに制御信号を送る制御装置とを設け、該制御装置により、
   前記クラッチレバーが握られていない状態で、前記アクチュエータを駆動させるアシスト用モータを作動させ、前記アシストレバーの回転角変化率が設定値以下で、かつ前記モータの電流増加率が設定値以上になる場合の前記アシストレバーの回転角を、
   前記アクチュエータと前記クラッチ装置との間で、遊びのある区間と遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出するようにしたことを特徴とする電動アクチュエータ用制御装置。
2. 前記遊びのある区間と前記遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出した前記アシストレバーの回転角を、前記クラッチレバーの回転角に換算して、前記境界点とするようにしたことを特徴とする請求項１記載の電動アクチュエータ用制御装置。
3. 前記クラッチレバーによって回転角を検出するクラッチレバー回転角検出センサを設け、前記クラッチレバーの操作時に、前記アシストレバー回転角検出センサによって検出された回転角が設定値以上に達したときに、前記クラッチレバー回転角センサによって検出された回転角を検出し、前記境界点として検出された回転角との差分により、
   遊びのある区間と遊びのない区間（アシスト区間）との境界点として検出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の電動アクチュエータ用制御装置。
4. 前記クラッチレバーと前記クラッチ装置との間のワイヤケーブルの遊びを検出する際に、エンジンの温度が高いときに、熱膨張による遊びを検出す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用制御装置。

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