JP2007022148A - ハイブリッド車両における変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、マニュアル操作により変速操作を行う場合に変速音を低減する。
【解決手段】変速制御装置１０は、クランク軸３８を回転駆動し、回生発電を行うモータ・ジェネレータ３６と、クランク軸３８の回転速度を有段に変速して駆動輪に伝達する変速機４２と、クランク軸３８と変速機４２との間に設けられ、シフトペダル３３の操作に連動して動力の断接を行う変速用クラッチ４４と、シフトスピンドル１２４の回転から変速機４２の変速操作を検出する回転位置センサ１３０と、変速用クラッチ４４の入力側及び出力側の回転速度Ｎｉ、Ｎｏを検出する入力回転センサ９４及び出力回転センサ９６とを有する。制御ユニット２６では、スピンドル角度θ、入力回転速度Ｎｉ、出力回転速度Ｎｏに基づいてモータ・ジェネレータ３６を制御し、変速時に入力回転速度Ｎｉ、出力回転速度Ｎｏを同期させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、走行状況に応じてエンジンとともに駆動輪を回転駆動し、又は駆動臨の回転動力に基づいて回生発電を行う回転電機を備えるハイブリッド車両における変速制御装置に関する。

近時、燃費及びエミッション性能の向上の観点からエンジンと協動して駆動力を発生するモータを搭載したハイブリッド車両が開発され、一部が実用化されている。このモータは減速時には発電機として作用して回生を行い、発生した電力を蓄電器に充電しておくことによりエネルギー効率を向上させることができる。ハイブリッド車両のシステムにはエンジンとモータの組み合わせにいくつかの方式があり、例えばパラレルハイブリッドシステムではエンジン及びモータにより所定の駆動軸を協動して駆動し、該駆動軸の回転駆動力が変速機を介して駆動輪に伝達される。

ところで、変速機に有段式のものを用いる場合には変速切替時に多少の変速音が生じるが、この変速音はなるべく小さいことが望ましい。ハイブリッド車両においても有段式の変速機が用いられることがあり、変速音の一層の低減が望まれている。

このような要望に対して、オートマチック式の有段変速機を搭載したハイブリッド車両における変速時に、モータによって所定のトルクを吸収し又は付加して、変速音の低減を図る回生装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回生装置では、変速機における入力側と出力側の各回転数から求められる実変速比により変速がなされているか否かを検知し、変速が行われている場合にモータによるトルクの制御を行う。

特開２０００−１５２４０７号公報

ところで、前記の特許文献１に記載された回生装置では、変速機にオートマチック式を用いており、車速等の走行状況と、記憶された変速線図における変速点とに基づいて自動的に変速判断がなされる。つまり、特許文献１記載の方式によれば、オートマチック式において変速の切り換え時期が予め規定されている場合には所定の対応を行うことにより変速音の低減を図ることができるが、マニュアル式の変速機に対しては適用が困難である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、マニュアル操作により変速操作を行う場合に変速音を一層低減することのできるハイブリッド車両における変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両における変速制御装置は、走行状況に応じてエンジンとともに駆動輪を回転駆動し、又は前記駆動輪の回転動力に基づいて回生発電を行う回転電機を備えるハイブリッド車両における変速制御装置において、前記回転電機の駆動軸の回転速度を有段に変速して駆動輪に伝達する変速機と、マニュアル操作に連動して前記変速機を変速させる変速切換手段と、前記回転電機と前記変速機との間に設けられ、所定のクラッチ操作手段により動力の断接を行うクラッチと、前記変速切換手段の操作量を検出する変速検知手段と、前記クラッチの入力側の回転数を検出するクラッチ入力回転検出手段と、前記クラッチの出力側の回転数を検出するクラッチ出力回転検出手段と、前記変速検知手段、前記クラッチ入力回転検出手段及び前記クラッチ出力回転検出手段から得られる信号に基づいて前記回転電機を制御し、前記クラッチの入力側回転数と出力側回転数を同期させる制御部とを有することを特徴とする。

このように、運転者によるマニュアル変速操作を変速検知手段により検知して回転電機を制御することにより、変速時のクラッチにおける入出力回転数差が小さくなり、変速に伴う変速音を低減することができる。また、入出力回転数差が小さくなることからクラッチの寿命が向上する。

この場合、前記変速検知手段から得られる信号がシフトダウンを示すときに、前記回転電機を回転駆動することにより前記駆動軸を増速させるとよい。

前記制御部は、前記変速検知手段から得られる信号がシフトアップを示すときに、前記回転電機を回生発電させることにより前記駆動軸を減速させるとよい。回生発電を行うことによりエネルギー効率の向上が図られる。

また、前記クラッチ操作手段の操作量を検出する断接検知手段を備え、前記制御部は、前記断接検知手段から得られる前記クラッチ操作手段の操作量に基づいて、前記クラッチが遮断された後に前記回転電機の同期制御を開始し、次に、前記クラッチが接続されるときまでに前記同期制御を行い、又は終了するとよい。

前記変速切換手段は前記クラッチ操作手段に連結されており、前記変速切換手段の操作に応じて、前記クラッチの断接及び前記変速機の変速が順に行われるように構成すると、クラッチ操作と変速操作を１つの動作で行うことができる。また、変速検知手段と断接検知手段の共通化を図ることができる。

本発明に係るハイブリッド車両における変速制御装置によれば、運転者によるマニュアル変速操作を変速検知手段により検知して回転電機を制御することにより、変速時のクラッチにおける入出力回転数差が小さくなり、変速に伴う変速音を低減することができる。また、入出力回転数差が小さくなることからクラッチの寿命が向上する。

以下、本発明に係るハイブリッド車両における変速制御装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７Ｂを参照しながら説明する。本実施の形態に係る変速制御装置１０は、ハイブリッド式の自動二輪車１２に搭載される。

図１に示すように、自動二輪車１２は、ヘッドパイプ１３に回動可能に軸支されたハンドル１４と、該ハンドル１４により操舵される前輪１６と、駆動輪である後輪１８と、運転者が搭乗するシート２０と、後輪１８にチェーン２２を介して駆動力を供給するパワーユニット２４と、該パワーユニット２４の制御を行う制御ユニット（制御部）２６と、始動、駆動及び回生等に供されるバッテリ２８とを有する。バッテリ２８は鉛蓄電池に限らず、設計条件により種々の蓄電器が使用可能である。

自動二輪車１２は図示しないフレームをベースに構成されており、該フレームはカバー３０により覆われている。制御ユニット２６及びバッテリ２８はシート２０の下部で、カバー３０の内部に配置されている。パワーユニット２４は、前輪１６と後輪１８の略中間で、シート２０の下方やや前方に設けられている。自動二輪車１２の左側でパワーユニット２４の近傍には、ステップ３２及びシーソー形式のシフトペダル３３が設けられている。

自動二輪車１２の変速方式はいわゆる４速ロータリ式であって、シフトペダル３３の後方を踏み込む毎にシフトポジション値がニュートラル→１→２→３→４とシフトアップされ、逆にシフトペダル３３の前方を踏み込む毎に４→３→２→１→ニュートラルとシフトダウンされる。なお、この４速ロータリ式では、変速時のクラッチ操作がシフトペダル３３の操作によりシーケンス的、且つ自動的に行われ、クラッチレバー等は省略されている。

自動二輪車１２は概略的に以上のように構成されており、このうち、本実施の形態に係る変速制御装置１０はパワーユニット２４、制御ユニット２６、バッテリ２８から構成されている。

次に、パワーユニット２４の構成について図２を参照しながら説明する。なお、図２はパワーユニット２４の断面平面図であり、左右方向が車幅方向、上方向が車両前方、下方向が車両後方に相当する。

図２に示すように、パワーユニット２４は、走行駆動力を発生するエンジン３４及びモータ・ジェネレータ（回転電機）３６と、エンジン３４のクランク軸（駆動軸）３８に設けられた発進クラッチ４０と、該発進クラッチ４０を介してクランク軸３８の回転を有段変速する変速機４２と、発進クラッチ４０と変速機４２との間に設けられた変速用クラッチ４４とを有する。モータ・ジェネレータ３６はエンジンの始動時においてはクランク軸３８を回転駆動させるスタータモータとして機能する。パワーユニット２４は、シリンダヘッド４６ａ、シリンダ４６ｂ及びクランクケース４６ｃが一体的に結合されて外延部を構成している。クランク軸３８は複数のベアリング４８ａ、４８ｂ、４８ｃによって回転自在に軸支されている。

エンジン３４は、クランク軸３８に連結されたコンロッド５０と、該コンロッド５０の先端に設けられ、シリンダ４６ｂ内を往復運動するピストン５２と、シリンダ４６ｂ内端部の燃焼室３４ａに火花を供給する点火プラグ５４と、図示しないバルブを開閉動作させて燃焼室３４ａに対する吸排気を行うカム機構５６とを有する。カム機構５６はクランク軸３８からタイミングチェーン５６ａを介して駆動される。

モータ・ジェネレータ３６はクランク軸３８の左端部に配置されており、クランクケース４６ｃに設けられてクランク軸３８と同軸状に構成されたステータ５８と、クランク軸３８の端部に固定されてステータ５８を覆うように設けられたアウタロータ６０とを有する。ステータ５８には環状配置された複数のコイル６１が設けられている。アウタロータ６０にはコイル６１に対して狭い隙間を形成するように配置された複数のマグネット６２が固定されている。モータ・ジェネレータ３６は、制御ユニット２６の作用下に回転制御がなされる。

発進クラッチ４０は、発進時、停止時にクランク軸３８とプライマリギア６７との間を接続、遮断（以下、断接ともいう。）するものであり、クランク軸３８の右端部に配置されている。この発進クラッチ４０は、スリーブ６４の一端に固定されたカップ状のアウタケース６６と、他端に設けられたプライマリギア６７と、クランク軸３８の右端部に固定されたアウタプレート６８と、アウタプレート６８の外線部にウェイト７０を介して半径方向外側を向くように取り付けられたシュー７２と、シュー７２半径方向内側に付勢するためのスプリング７４とを有する。発進クラッチ４０では、エンジン回転数Ｎが所定値以下の場合にアウタケース６６とシュー７２が離間しており、クランク軸３８と変速用クラッチ４４との間が遮断状態（動力が伝達されない切り離し状態）となっている。エンジン回転数Ｎが上昇して所定値を超えると、ウェイト７０に働く遠心力がスプリング７４により半径方向内側に働く弾性力に抗し、ウェイト７０が半径方向外側に移動することによって、シュー７２がアウタケース６６の内周面を所定値以上の力で押圧する。これにより、クランク軸３８の回転がアウタケース６６を介してプライマリギア６７に伝達され、動力が伝達される接続状態となる。

変速用クラッチ４４はプライマリギア６７とメイン軸７６とを断接するものであり、メイン軸７６の右端部に配置されている。この変速用クラッチ４４は、プライマリギア６７に噛合するカップ形状のアウタハウジング７８と、該アウタハウジング７８の内側に設けられたボス８０と、アウタハウジング７８とボス８０との間に交互に積層状に設けられた複数のフリクションディスク８２及びクラッチディスク８４と、プレッシャープレート８６と、該プレッシャープレート８６をボス８０に密着させるように弾性付勢するクラッチスプリング８８と、深溝玉型のベアリング９０を介してボス８０を軸方向に押圧操作するクラッチ操作機構（クラッチ操作手段）９２とを有する。クラッチ操作機構９２はシフトペダル３３の操作に連動して動作する。

積層状に設けられた複数のフリクションディスク８２及びクラッチディスク８４は、軸方向の一方がプレッシャープレート８６に対面しており、他方がボス８０の一部であるサポート面８０ａと対面している。クラッチ操作機構９２がシフトペダル３３によって操作されていないときには、フリクションディスク８２及びクラッチディスク８４はプレッシャープレート８６とサポート面８０ａにより強く挟持されており、プライマリギア６７から入力されたトルクはボス８０に伝達され、さらにボス８０のスプライン構成よってメイン軸７６に伝達され、接続状態となる。

ボス８０がクラッチ操作機構９２によって押圧されるときには、該ボス８０はクラッチスプリング８８を圧縮しながら軸方向に移動し、フリクションディスク８２及びクラッチディスク８４から離間することになる。したがって、プライマリギア６７のトルクはメイン軸７６に伝達されず、遮断状態となる。

変速用クラッチ４４には、アウタハウジング７８の歯数に基づいて入力回転速度Ｎｉを検出するための入力回転センサ（クラッチ入力回転検出手段）９４、及びメイン軸７６の所定箇所の外周歯に基づいて出力回転速度Ｎｏを検出する出力回転センサ（クラッチ出力回転検出手段）９６が設けられている。入力回転センサ９４及び出力回転センサ９６は非接触型であって、検出した速度信号を制御ユニット２６に供給している。

変速機４２は、変速用クラッチ４４から供給される回転を、シフトペダル３３の操作に基づいて有段変速して後輪１８に伝達する。この変速機４２は、入力軸としての前記のメイン軸７６と、該メイン軸７６に対して平行配置されたカウンター軸１００と、カウンター軸１００に設けられた駆動ギア１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄと、メイン軸７６に設けられた従動ギア１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄと、駆動ギア１０２ａに係合するシフトフォーク１０６ａと、従動ギア１０４ｃに係合するシフトフォーク１０６ｂと、シフトフォーク１０６ａ、１０６ｂを軸方向にライド自在に保持する支持軸１０８と、シフトフォーク１０６ａ、１０６ｂの端部を溝１１０ａ、１１０ｂに沿わせながらスライドさせるシフトドラム１１２とを有する。駆動ギア１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄは、この順に従動ギア１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄと噛合している。駆動ギア１０２ｂは左右にスライドしたとき、隣接する駆動ギア１０２ａ又は１０２ｃに側面のダボが係合し、従動ギア１０４ｃは左右にスライドしたとき、隣接する従動ギア１０４ｂ又は１０４ｄに側面のダボが係合する。

駆動ギア１０２ａ及び１０２ｃはメイン軸７６に対して回転自在に保持され、従動ギア１０４ｂ、１０４ｄはカウンター軸１００に対して回転自在に保持されている。駆動ギア１０２ｂ及び従動ギア１０４ｃはメイン軸７６及びカウンター軸１００に対してスプライン結合され軸方向にスライド可能である。駆動ギア１０２ｄ及び従動ギア１０４ａはメイン軸７６及びカウンター軸１００に固定されている。

シフトドラム１１２の端部には回転機構１２２が設けられており、該回転機構１２２によってシフトペダル３３の操作がシフトスピンドル（変速切換手段）１２４（図３参照）を介してシフトドラム１１２を回転駆動する。これにより、シフトフォーク１０６ａ、１０６ｂは溝１１０ａ、１１０ｂに沿って軸方向に移動し、駆動ギア１０２ｂ及び従動ギア１０４ｃを変速段に応じてスライドさせる。

駆動ギア１０２ｂが左方向にスライドしたときには、メイン軸７６のトルクは駆動ギア１０２ｂ、１０２ａ及び従動ギア１０４ａを介してカウンター軸１００に伝達される。駆動ギア１０２ｂが中立位置で従動ギア１０４ｃが左方向にスライドしたときには、メイン軸７６のトルクは駆動ギア１０２ｂ、従動ギア１０４ｂ及び従動ギア１０４ｃを介してカウンター軸１００に伝達される。従動ギア１０４ｃが中立位置で駆動ギア１０２ｂが右方向にスライドしたときには、メイン軸７６のトルクは駆動ギア１０２ｂ、１０２ｃ及び従動ギア１０４ｃを介してカウンター軸１００に伝達される。駆動ギア１０２ｂが中立位置で従動ギア１０４ｃが右方向に移動したときには、メイン軸７６のトルクは駆動ギア１０２ｄ、従動ギア１０４ｄ及び従動ギア１０４ｃを介してカウンター軸１００に伝達される。このようにして、メイン軸７６の回転は４段階に変速されてカウンター軸１００に伝達され、又はニュートラル状態となる。

メイン軸７６及びカウンター軸１００は、ベアリング１１４ａ、１１４ｂ、１１６ａ、１１６ｂによって回転自在に保持されている。カウンター軸１００の端部にはスプロケット１１８が設けられ、該スプロケット１１８はチェーン２２を介して後輪１８に回転を伝達する。また、カウンター軸１００の近傍には、非接触でカウンター軸１００の回転速度を検出する車速センサ１２０が設けられており、検出した回転速度を制御ユニット２６に供給している。車速センサ１２０が検出するカウンター軸１００の回転速度は車速Ｖを示すことになる。

図３に示すように、シフトペダル３３はシフトスピンドル１２４の一端に設けられている。シフトスピンドル１２４の他端には回転位置センサ（変速検知手段、断接検知手段）１３０が設けられており、シフトスピンドル１２４の回転角度であるスピンドル角度θを検出可能である。また、シフトスピンドル１２４には、シフトペダル３３を中立位置に弾性的に保持するトーションスプリング１３２と、前記の回転機構１２２に接続されるレバー１３４と、前記のクラッチ操作機構９２を駆動する操作指示機構部１３６が設けられている。

運転者が左足でシフトペダル３３を操作する場合、先ず、所定の小さい角度だけ回動したときに操作指示機構部１３６がクラッチ操作機構９２を駆動し、変速用クラッチ４４を遮断する。シフトペダル３３がさらに回動したときにレバー１３４が回転機構１２２をシフトアップ（シフトペダル３３の後方の踏み込み）又はシフトダウン（シフトペダル３３の前方の踏み込み）に応じた方向に駆動し、シフトドラム１１２が回動して変速がなされる。この後、トーションスプリング１３２の作用下にシフトペダル３３が中立位置に復帰したときには、操作指示機構部１３６及びクラッチ操作機構９２の動作が解除され、変速用クラッチ４４は接続状態に復帰し、一連の変速処理が終了する。

このように、シフトスピンドル１２４によればクラッチ操作と変速操作を１つの動作で行うことができる。また、回転位置センサ１３０はシフトスピンドル１２４の操作量から、変速検知の手段と、変速用クラッチ４４の断接の検知手段として共通に用いられる。

次に、変速制御装置１０における電気的なシステムについて図４を参照しながら説明する。なお、図４において太線で示す接続線は機械的接続部であり、細線で示す接続線は電気的接続部である。

図４に示すように、制御ユニット２６はモータ・ジェネレータ３６、入力回転センサ９４、出力回転センサ９６、車速センサ１２０及び回転位置センサ１３０に接続されている。モータ・ジェネレータ３６はバッテリ２８に接続されており、エンジン回転数Ｎ、入力回転速度Ｎｉ、出力回転速度Ｎｏ、車速Ｖ、スピンドル回転θを入力する。

モータ・ジェネレータ３６は、走行状況に応じ、制御ユニット２６の回転制御作用下にバッテリ２８から給電を受けてエンジン３４とともにクランク軸３８を回転駆動させ、又はクランク軸３８の回転動力に基づいて回生発電を行い、発生した電力をバッテリ２８に充電する。

制御ユニット２６は、スピンドル角度θに基づいて変速操作の開始及び終了を認識する変速タイミング検出部１４０と、モータ・ジェネレータ３６の回転制御を行うドライバ１４２と、入力回転速度Ｎｉ及び出力回転速度Ｎｏに基づいてドライバ１４２を駆動する同期回転制御部１４４と、車速Ｖ、エンジン回転数Ｎ及びその他の所定信号に基づいて適宜モータ・ジェネレータ３６の駆動状態を設定するモータ切替制御部１４６とを有する。モータ切替制御部１４６は、変速切り換え時には図５に示す処理にしたがってモータ・ジェネレータ３６の制御切替を行い、変速切り替え時以外には車速Ｖ、エンジン回転数Ｎ及び所定のブレーキ信号等に基づいてモータ・ジェネレータ３６の動作状態を規定し、モータ・ジェネレータ３６によりトルクを発生させてエンジン３４をアシストし若しくはモータ単独走行を行い、又は回生発電によりブレーキアシスト等を行う。

次に、このように構成される自動二輪車１２及び変速制御装置１０の作用について説明する。自動二輪車１２は運転者の所定操作によりエンジン３４が始動され、アクセルの操作にともなってエンジン回転数Ｎが上昇すると、発進クラッチ４０が遠心作用に基づいて接続状態に移行する。これにより、クランク軸３８のトルクが発進クラッチ、変速用クラッチ４４、メイン軸７６、変速機４２を介して後輪１８に伝達され、自動二輪車１２が発進する。

一方、制御ユニット２６においては、図５に示すようにパワーユニット２４の制御処理を行う。先ず、ステップＳ１において、エンジン回転数Ｎ、入力回転速度Ｎｉ、出力回転速度Ｎｏ、車速Ｖ、スピンドル回転θの各信号の入力処理を行う。

ステップＳ２（断接検知手段）において、変速タイミング検出部１４０によりスピンドル角度θと閾値θａとの比較処理を行う。ここで、閾値θａは操作指示機構部１３６がクラッチ操作機構９２を駆動する角度と同じか又はやや大きい値として設定されており、変速用クラッチ４４の遮断状態を示す角度である。つまり、スピンドル角度θがクラッチ遮断位置を超えているか否かの判断が行われ、遮断状態となっているときにはステップＳ３へ移り、接続状態であるときにはステップＳ１へ戻る。なお、この比較処理はスピンドル角度θ及び閾値θａの絶対値同士で比較し、シフトアップ及びシフトダウン時のいずれにも対応する。

なお、図６Ａ及び図７Ａに示すように、スピンドル角度θが閾値θａを超えたときには、変速用クラッチ４４が接続状態から遮断状態に移行済みであり、０〜θａ及び０〜−θａに対応する時刻ｔ１〜ｔ２までの区間はクラッチ操作領域Ｔ１として規定される。図６Ａ及び図７Ａでは、理解が容易となるように変速用クラッチ４４の接続又は遮断状態をグラフＣとして併記し、遮断時刻ｔ７及び接続時刻ｔ８を示している。また、スピンドル角度θは運転者の操作により異なる波形を示すが、便宜的にシフトアップ時とシフトダウン時で対称な波形として図示している。

スピンドル角度θは閾値θａを超えた後さらに絶対値が増加し、最大傾動角度θａ及び−θａに達する。θａ〜θｂ及び−θａ〜−θｂに対応する時刻ｔ２〜ｔ３までの区間では、シフトスピンドル１２４と連動するレバー１３４がシフトドラム１１２を回動させて変速がなされることから、シフト操作領域Ｔ２として規定される。

シフト操作領域Ｔ２では、シフトアップ時における出力回転速度Ｎｏがステップ状に減少することになる。これは、後輪１８が大きい慣性により略一定速度で回転していることに連動してカウンター軸１００も略一定速度で回転を継続しており、シフトアップに伴って、後輪１８と比較して慣性モーメントの小さいメイン軸７６がそれまでよりも小さい変速比でカウンター軸１００及び後輪１８に接続されるため減速するのである。また、逆のシフトダウン時には、それまでよりも大きい変速比となることから出力回転速度Ｎｏはステップ状に増加することになる（図７Ｂ参照）。

このようにシフトアップ及びシフトダウンにともなって変速機４２のギア切替が行われた直後において、変速用クラッチ４４は遮断状態となっていることから後輪１８の回転が入力回転速度Ｎｉには影響を与えることがなく、入力回転速度Ｎｉと出力回転速度Ｎｏとの間には、差回転ΔＮ（＝Ｎｉ−Ｎｏ）が生じることになる。

なお、従来技術によれば入力回転速度Ｎｉは、図６Ｂ及び図７ＢにおけるグラフＮｉ’で示すように一定速度で回転を継続することになり、差回転ΔＮはほぼ一定のまま推移する。したがって、変速用クラッチ４４が再接続される際に、フリクションディスク８２及びクラッチディスク８４において差回転ΔＮに応じた滑り摩擦が生じ、変速音を発生することになる。これに対して、本実施の形態に係る変速制御装置１０では、以下に説明するようにこの変速音の発生が抑制されるのである。

ステップＳ３において、スピンドル角度θの符号からシフトアップ及びシフトダウンによる分岐処理を行う。つまり、スピンドル角度θが正値であるときにはシフトペダル３３が引き上げられていることからシフトアップに相当し、ステップＳ４へ移る。逆に、スピンドル角度θが負値であるときにはシフトペダル３３が押し下げられていることからシフトダウンに相当し、ステップＳ５へ移る。

ステップＳ４（シフトアップ時）においては、モータ切替制御部１４６によりモータ・ジェネレータ３６を回生発電させる状態にしておき、クランク軸３８を減速させるとともに、発生した電力をバッテリ２８に充電させ、エネルギー効率の向上を図る。

この場合、同期回転制御部１４４により、差回転ΔＮに基づいて該ΔＮが０となるようにＰＩＤ等のフィードバック制御を用いてモータ・ジェネレータ３６の指令量を決定し、回生発電を行う。これによりクランク軸３８及びアウタハウジング７８には減速作用が生じ、図６Ｂに示すように、入力回転速度Ｎｉが減少して出力回転速度Ｎｏに一致又は略一致し、同期することになる。この後、ステップＳ６へ移る。

ステップＳ５（シフトダウン時）においては、モータ切替制御部１４６によりモータ・ジェネレータ３６を駆動状態にしておき、クランク軸３８を増速させ、エンジン３４のアシストを行う。この場合にも、同期回転制御部１４４の作用下に、差回転ΔＮが０となるようにフィードバック制御を用い、モータ・ジェネレータ３６の指令量を決定する。これによりクランク軸３８及びアウタハウジング７８には加速作用が生じ、図７Ｂに示すように、入力回転速度Ｎｉが増速して出力回転速度Ｎｏに一致又は略一致し、同期することになる。

ステップＳ６において、差回転ΔＮが０又は略０となり変速用クラッチ４４の入力側と出力側の同期が成立していることを確認する。同期してると確認された場合には図５に示す処理を終了し、非同期である場合にはステップＳ７へ移る。

ステップＳ７において、スピンドル角度θと閾値θａとの絶対値による比較処理を行い、θ＜θａであるときには変速操作が終了すると認識して、同期回転制御部１４４による制御を終了するとともに、図５に示す処理を終了する。また、θ≧θａであるときには、変速操作中であると認識してステップＳ１へ戻り処理を続行する。

ところで、変速操作を終了する場合、運転者はシフトペダル３３に加えていた力を抜き、該シフトペダル３３がトーションスプリング１３２の作用によって中立位置（θ＝０の位置）に復帰する。つまり、図６Ａ及び図７Ａにおいては、運転者が時刻ｔ４から力を抜くことによりスピンドル角度θが減少を開始し、時刻ｔ６において中立位置に復帰することになる。

この途中、スピンドル角度θが、｜θ｜＜θａである時刻ｔ５〜ｔ６までのクラッチ操作領域Ｔ３において、シフトスピンドル１２４に連動して操作指示機構部１３６及びクラッチ操作機構９２の動作が解除され、変速用クラッチ４４は接続状態に復帰する。このとき、図６Ｂ及び図７Ｂから明らかなように、差回転ΔＮは略０となっている。

すなわち、本実施の形態に係る変速制御装置１０によれば、運転者によるマニュアル変速操作の操作量が回転位置センサ１３０から得られるスピンドル角度θに基づいて認識され、これに基づいてモータ・ジェネレータ３６を制御することにより、変速時の変速用クラッチ４４における差回転ΔＮが十分に小さくなり、マニュアル変速操作に伴う変速音を低減することができる。また、差回転ΔＮが十分小さいことから、接続時の滑りがほとんど発生することなく、変速用クラッチ４４におけるフリクションディスク８２及びクラッチディスク８４の寿命が向上する。

さらに、スピンドル角度θに基づいて、変速用クラッチ４４が遮断された後にモータ・ジェネレータ３６の同期制御を開始し、ステップＳ７の判断によって、変速用クラッチ４４が再接続されるときまでに同期制御を行い、又は終了するように構成されていることから、必要時にのみ同期制御が行われ、変速操作が終了した後には、適切なブレーキアシストやエンジンアシスト等の制御を行うことができる。

さらにまた、エンジンブレーキが作用しているときには変速機４２のダボにトルクがかかるため、変速用クラッチ４４を遮断状態にしておかないとシフト操作ができないが、適切な制御によりモータ・ジェネレータ３６の回転制御を行い入力回転速度Ｎｉと出力回転速度Ｎｏの同期を図ることにより、変速用クラッチ４４がなくてもシフト操作が可能となる。

本実施の形態に係る変速制御装置１０は、クラッチ操作と変速操作がシフトペダル３３の操作で兼用される型式に限らず、クラッチ操作をハンドル近傍に設けられたシフトレバーを用いる型式の車両においても適用可能である。この場合、シフトレバーの操作量を検出するセンサを設け、該操作量に応じて変速用クラッチ４４の接続状態を検出するとよい。さらに、変速制御装置１０は自動二輪車に限らず、ハイブリッド式の四輪車等に適用可能であることはもちろんである。

本発明に係るハイブリッド車両における変速制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

ハイブリッド式の自動二輪車の側面図である。 パワーユニットの断面平面図である。 シフトスピンドル及びその周辺部の平面図である。 変速制御装置のシステムブロック図である。 制御ユニットで行われる処理のフローチャートである。 図６Ａは、シフトアップ時のスピンドル角度を示すグラフであり、図６Ｂは、シフトアップ時の入力回転速度及び出力回転速度を示すグラフである。 図７Ａは、シフトダウン時のスピンドル角度を示すグラフであり、図７Ｂは、シフトダウン時の入力回転速度及び出力回転速度を示すグラフである。

符号の説明

１０…変速制御装置 １２…自動二輪車
１８…後輪 ２４…パワーユニット
２６…制御ユニット ２８…バッテリ
３３…シフトペダル ３４…エンジン
３６…モータ・ジェネレータ（回転電機）
３８…クランク軸（駆動軸） ４２…変速機
４４…変速用クラッチ ８６…プレッシャープレート
９２…クラッチ操作機構 ９４…入力回転センサ
９６…出力回転センサ １００…カウンター軸
１２４…シフトスピンドル（変速切換手段）
１３０…回転位置センサ １３４…レバー
１３６…操作指示機構部

Claims (5)

1. 走行状況に応じてエンジンとともに駆動輪を回転駆動し、又は前記駆動輪の回転動力に基づいて回生発電を行う回転電機を備えるハイブリッド車両における変速制御装置において、
   前記回転電機の駆動軸の回転速度を有段に変速して駆動輪に伝達する変速機と、
   マニュアル操作に連動して前記変速機を変速させる変速切換手段と、
   前記回転電機と前記変速機との間に設けられ、所定のクラッチ操作手段により動力の断接を行うクラッチと、
   前記変速切換手段の操作量を検出する変速検知手段と、
   前記クラッチの入力側の回転数を検出するクラッチ入力回転検出手段と、
   前記クラッチの出力側の回転数を検出するクラッチ出力回転検出手段と、
   前記変速検知手段、前記クラッチ入力回転検出手段及び前記クラッチ出力回転検出手段から得られる信号に基づいて前記回転電機を制御し、前記クラッチの入力側回転数と出力側回転数を同期させる制御部と、
   を有することを特徴とするハイブリッド車両における変速制御装置。
2. 請求項１記載のハイブリッド車両における変速制御装置において、
   前記制御部は、前記変速検知手段から得られる信号がシフトダウンを示すときに、前記回転電機を回転駆動することにより前記駆動軸を増速させることを特徴とするハイブリッド車両における変速制御装置。
3. 請求項１記載のハイブリッド車両における変速制御装置において、
   前記制御部は、前記変速検知手段から得られる信号がシフトアップを示すときに、前記回転電機を回生発電させることにより前記駆動軸を減速させることを特徴とするハイブリッド車両における変速制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両における変速制御装置において、
   前記クラッチ操作手段の操作量を検出する断接検知手段を備え、
   前記制御部は、前記断接検知手段から得られる前記クラッチ操作手段の操作量に基づいて、前記クラッチが遮断された後に前記回転電機の同期制御を開始し、次に、前記クラッチが接続されるときまでに前記同期制御を行い、又は終了することを特徴とするハイブリッド車両における変速制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両における変速制御装置において、
   前記変速切換手段は前記クラッチ操作手段に連結されており、前記変速切換手段の操作に応じて、前記クラッチの断接及び前記変速機の変速が順に行われることを特徴とするハイブリッド車両における変速制御装置。

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