JP2009079607A - 自動二輪車の自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速制御に伴って自動的に駆動されるクラッチを、簡単な構成によって手動操作できるようにした自動二輪車の自動変速装置を提供する。
【解決手段】ＡＭＴ制御ユニット１８による自動制御に優先して第１クラッチ２２および第２クラッチ２３を手動で遮断操作できる入力手段を具備する。ＡＭＴ制御ユニット１８は、クラッチ２２，２３が自動制御中でも、入力手段としてのクラッチレバー６の操作に連動するボリュームスイッチ１２からの出力信号を優先してクラッチを駆動する。入力手段は、足乗せ部の前方に設けられたクラッチペダル１０としてもよい。また、クラッチを駆動するために油圧ポンプ４１によって所定の油圧が印加された油路４０と連結された油路５２上に油圧リリースバルブ５３を設け、クラッチレバー６の操作で油圧リリースバルブ５３を開弁することで、油路４０，５２の油圧を逃がしてクラッチを遮断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動二輪車の自動変速装置に係り、特に、自動変速制御に伴って自動的に駆動されるクラッチを、簡単な構成によって手動操作できるようにした自動二輪車の自動変速装置に関する。

従来から、有段変速機のクラッチの断接動作を電動モータ等のアクチュエータで自動的に行うようにした自動変速装置において、アクチュエータの動きに関わらず乗員が任意にクラッチ操作を行えるようにした構成が知られている。

特許文献１には、油圧マスタシリンダのピストンロッドをアクチュエータで押圧して油圧式クラッチを駆動する自動二輪車の自動変速装置において、前記ピストンロッドに手動操作用の揺動部材を係合させ、クラッチレバーに連結されるワイヤによってこの揺動部材を牽引することで、アクチュエータの動きに関わらずクラッチを操作できるようにした構成が開示されている。
特開２００６−１７０２２８号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、油圧マスタシリンダとピストンからなる油圧機構によって駆動される方式の油圧クラッチに適用されるものであり、１本のピストンロッドにアクチュエータと揺動部材とが接続されるために構成が複雑になりやすかった。また、油圧ポンプで所定の油圧が印加された油路を備え、該油路からの油圧の供給先を電磁バルブで切り換えることで駆動される油圧クラッチに関して、これを手動操作するための構成は開示されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、自動変速制御に伴って自動的に駆動されるクラッチを、簡単な構成によって手動操作できるようにした自動二輪車の自動変速装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、クラッチの断接を自動制御する制御部を備えた自動二輪車の自動変速装置において、前記制御部による自動制御に優先して前記クラッチを任意に操作できる入力手段を具備する点に第１の特徴がある。

また、前記入力手段の操作に連動するスイッチ手段を具備し、前記制御部は、前記クラッチの自動制御に優先して、前記スイッチ手段からの出力信号に応答して前記クラッチを駆動する点に第２の特徴がある。

また、油圧ポンプによって所定の油圧が印加された油路と、前記油路上に設けられ、前記入力手段の操作に連動して開弁方向に駆動される油圧リリースバルブとを備え、前記クラッチは、前記制御部が前記油路の油圧の供給先を電磁バルブによって切り換えることで駆動される油圧式であり、前記油圧リリースバルブの開弁により、前記油路の油圧が低下して前記クラッチが遮断方向に駆動される点に第３の特徴がある。

また、前記油圧リリースバルブは、前記入力手段の操作に連動するマスタシリンダから油圧が供給されることで開弁方向に駆動される点に第４の特徴がある。

また、前記油圧リリースバルブは、前記入力手段の操作に連動するスイッチ手段からの出力信号に基づいて駆動するアクチュエータによって開弁方向に駆動される点に第５の特徴がある。

また、前記入力手段は、操向ハンドルの左側に取り付けられたクラッチレバーである点に第６の特徴がある。

さらに、前記入力手段は、足乗せ部の前方に設けられたクラッチペダルである点に第７の特徴がある。

第１の特徴によれば、制御部による自動制御に優先してクラッチを任意に操作できる入力手段を具備するので、自動変速装置においても乗員の意思に沿ったクラッチ操作が可能となる。これにより、クラッチの操作手段を持たない通常の自動変速機に比して、発進や停止時におけるクラッチの断接タイミングの調整や半クラッチ操作等、駆動力の断接操作の自由度が高められ、自動二輪車の操作の自由度を高めることが可能となる。

第２の特徴によれば、入力手段の操作に連動するスイッチ手段を具備し、制御部はクラッチの自動制御に優先してスイッチ手段からの出力信号に応答してクラッチを駆動するので、スイッチ手段を備えるという簡単な構成によってクラッチ操作の自由度を高めることができる。

第３の特徴によれば、油圧ポンプによって所定の油圧が印加された油路と、油路上に設けられ、入力手段の操作に連動して開弁方向に駆動される油圧リリースバルブとを備え、クラッチは、制御部が油路の油圧の供給先を切り換えることで駆動される油圧式であり、油圧リリースバルブの開弁により油路の油圧が低下してクラッチが遮断方向に駆動されるので、制御部や電磁バルブのフェイルセイフ対応となり、入力手段によって確実にクラッチを遮断することが可能となる。また、クラッチを手動操作するための油圧リリースバルブが、制御部が駆動する電磁バルブとは別個独立して設置されるので、自動変速装置の構造の複雑化を極力避けることができる。さらに、乗員の意思に沿ったクラッチ操作が容易となる。

第４の特徴によれば、油圧リリースバルブは、入力手段の操作に連動するマスタシリンダから油圧が供給されることで開弁方向に駆動されるので、油圧リリースバルブの駆動に電力が不要となり、電気系統のフェイルセイフ対応となり、確実なクラッチ操作が可能となる。

第５の特徴によれば、油圧リリースバルブは入力手段の操作に連動するスイッチ手段からの出力信号に基づいて駆動するアクチュエータによって開弁方向に駆動されるので、入力手段に油圧機構を連結する必要がなく、入力手段の構成を簡単にすることができる。

第６の特徴によれば、入力手段は操向ハンドルの左側に取り付けられたクラッチレバーであるので、マニュアル式変速機を備える従来の自動二輪車と同様の位置にクラッチレバーが設けられ、違和感のないクラッチ操作が可能となる。

第７の特徴によれば、入力手段は足乗せ部の前方に設けられたクラッチペダルであるので、乗員の意思に沿ったクラッチ操作を、足で操作するペダルで行うことが可能となる。また、従来の自動二輪車とは異なるクラッチ操作手段のレイアウトが得られる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る自動二輪車の側面図である。自動二輪車１のメインフレーム２の前端部には、前輪ＷＦを回転可能に軸支する左右一対のフロントフォーク３が、操向ハンドル４によって操舵可能となるように取り付けられている。車体の後方斜め下方に向けて延びるメインフレーム２の後部には、駆動輪としての後輪ＷＲを回転可能に軸支するスイングアーム８が、ピボット軸７を中心に揺動自在に軸支されている。メインフレーム２の下方には、駆動源としてのエンジン１１が配設されており、エンジン１１の大部分を含む車体前方側は、外装部品としてのカウリング５で覆われている。

エンジン１１の変速機には、有段変速機の自動変速を可能とする自動マニュアル変速機（以下、ＡＭＴ）が適用されている。このＡＭＴは、車速やエンジン回転数等の情報に基づいてクラッチの断接とギヤ段位の切り換えとを自動的に行うので、自動二輪車１は、クラッチ操作を行うことなく走行することが可能である。しかしながら、本実施形態に係る自動二輪車１には、通常のマニュアル式変速機を備えた車両と同様、左側の操向ハンドル４にクラッチを操作する入力手段としてのクラッチレバー６が取り付けられており、さらには、左足を載せるステップバー９の前方側に、左足のつま先でクラッチを操作する入力手段としてのクラッチペダル１０が取り付けられている。

図２は、自動二輪車に適用される自動変速機としてのＡＭＴ１６およびその周辺装置のシステム構成図である。エンジン１１に連結されるＡＭＴ１６は、クラッチ用油圧装置１７およびＡＭＴ制御ユニット１８によって駆動制御される。エンジン１１は、スロットル・バイ・ワイヤ（ＴＢＷ）形式のスロットルボディ１９を有し、スロットルボディ１９には、スロットル開閉用のモータ２０が備えられている。

ＡＭＴ１６は、多段の変速機ギヤ２１、第１クラッチ２２、第２クラッチ２３、シフトドラム２４、およびシフトドラム２４を回動させるシフト制御モータ２５を備えている。変速機ギヤ２１を構成する多数のギヤは、主軸２６、カウンタ軸２７、および変速ギヤ出力軸２８にそれぞれ結合または遊嵌されている。主軸２６は、内主軸２６ａと外主軸２６ｂとからなり、内主軸２６ａは第１クラッチ２２と結合され、外主軸２６ｂは第２クラッチ２３と結合されている。主軸２６およびカウンタ軸２７には、それぞれ主軸２６およびカウンタ軸２７の軸方向に変位自在なクラッチ（不図示）が設けられており、これらクラッチおよびシフトドラム２４に形成されたカム軸（不図示）に、それぞれシフトフォーク２９の端部が係合されている。

エンジン１１の出力軸、すなわちクランク軸３０には、プライマリ駆動ギヤ３１が結合されており、このプライマリ駆動ギヤ３１はプライマリ従動ギヤ３２に噛み合わされている。プライマリ従動ギヤ３２は、第１クラッチ２２を介して内主軸２６ａに連結されると共に、第２クラッチ２３を介して外主軸２６ｂに連結されている。

カウンタ軸２７に結合されたカウンタ軸出力ギヤ３３は、変速ギヤ出力軸２８に結合された出力従動ギヤ３４に噛み合わされている。変速ギヤ出力軸２８には、駆動スプロケット３５が結合されており、この駆動スプロケット３５に巻き掛けられるドライブチェーン（不図示）を介して、駆動輪としての後輪ＷＲ（図２参照）に駆動力が伝達される。また、ＡＭＴ１６内には、プライマリ従動ギヤ３２の外周に対向配置されたエンジン回転数センサ３６と、所定の変速機ギヤの回転数から車速を検知するための車速センサ３７と、シフトドラム２４の回転位置に基づいて現在のギヤ段位を検出するギヤポジションセンサ３８とが設けられている。また、スロットルボディ１９には、スロットル開度信号を出力するスロットルセンサ４７が設けられている。

クラッチ用油圧装置１７は、オイルタンク３９と、このオイルタンク３９内のオイルを第１クラッチ２２および第２クラッチ２３に給送するための油路４０とを備えている。油路４０上には、油圧ポンプ４１および電磁バルブ４２が設けられており、油路４０に連結される戻り管路４３上には、レギュレータ４４が配置されている。電磁バルブ４２は、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３に個別にオイル圧をかけることが可能な構造とされる。また、電磁バルブ４２にもオイルの戻り管路４５が設けられている。

ＡＭＴ制御ユニット１８には、自動変速（ＡＴ）モードと手動変速（ＭＴ）モードとの切り換えを行うモードスイッチ４９と、シフトアップ（ＵＰ）またはシフトダウン（ＤＮ）を指示するシフトセレクトスイッチ５０とが接続されている。ＡＭＴ制御ユニット１８は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を備え、上記各センサやスイッチの出力信号に応じて電磁バルブ４２およびシフト制御モータ２５を制御し、ＡＭＴ１６のギヤ段位を自動的または半自動的に切り換えることができるように構成されている。

ＡＭＴ制御ユニット１８は、ＡＴモードの選択時には、車速、エンジン回転数、スロットル開度等の情報に応じて変速機ギヤ２１を自動的に切り換え、一方、ＭＴモードの選択時には、セレクトスイッチ５０のシフト操作に伴って、変速機ギヤ２１をシフトアップまたはシフトダウンする。なお、ＭＴモード選択時でも、エンジンの過回転やストールを防止するための補助的な自動変速制御を実行するように設定できる。

クラッチ用油圧装置１７では、油圧ポンプ４１によって電磁バルブ４２に油圧がかけられており、この油圧が上限値を超えないようにレギュレータ４４で制御されている。ＡＭＴ制御ユニット１８からの指示で電磁バルブ４２が開かれると、第１クラッチ２２または第２クラッチ２３に油圧が印加されて、プライマリ従動ギヤ３２が第１クラッチ２２または第２クラッチ２３を介して内主軸２６ａまたは外主軸２６ｂに連結される。そして、電磁バルブ４２が閉じられて油圧の印加が停止されると、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３は、内蔵されている戻りバネ（不図示）によって、内主軸２６ａおよび外主軸２６ｂとの連結を断つ方向へ付勢される。したがって、マスタシリンダとピストンからなる油圧機構で駆動される通常の油圧クラッチでは、油圧が供給されることで接続状態から遮断状態に切り替わるのに対して、本実施形態に係る油圧クラッチにおいては、油圧が供給されることで遮断状態から接続状態に切り替わることとなる。

シフト制御モータ２５は、ＡＭＴ制御ユニット１８からの指示に従ってシフトドラム２４を回動させる。シフトドラム２４が回動すると、シフトドラム２４の外周に形成されたカム溝の形状に従ってシフトフォーク２９がシフトドラム２４の軸方向に変位し、クラッチを移動させてカウンタ軸２７および主軸２６上のギヤの噛み合わせが変わり、変速機ギヤ２１をシフトアップまたはシフトダウンさせる。

本実施形態に係る自動二輪車１には、乗員が任意にクラッチを操作できる入力手段としてのクラッチレバー６が設けられている。左側の操向ハンドル４に取り付けられるクラッチレバー６には、該クラッチレバー６の操作量に応じた出力信号を発するスイッチ手段としてのボリュームスイッチ１２が取り付けられている。ボリュームスイッチ１２からの出力信号は、制御部としてのＡＭＴ制御ユニット１８に入力される。

ＡＭＴ制御ユニット１８は、車速、エンジン回転数、スロットル開度等の情報に応じて第１クラッチ２２および第２クラッチ２３を自動制御している間においても、ボリュームスイッチ１２からの出力信号を優先して電磁バルブ４２を作動させ、クラッチを駆動するように設定されている。クラッチレバー６には、バネ等の弾性部材によってレバーを初期位置に戻す方向の弾性力が与えられており、この弾性力に抗してレバーを握るとクラッチが遮断され、レバーへの入力を解除するとクラッチが接続されることとなる。本実施形態では、レバーの操作量に応じた出力信号を発するボリュームスイッチ１２を適用しており、通常の手動クラッチと同様に半クラッチ状態も得ることができる。

また、本実施形態に係る自動二輪車１には、足乗せ部としての左側のステップバー９の前方側に、左足のつま先で操作するクラッチペダル１０も設けられている。このクラッチペダル１０にも、その操作量に応じた出力信号を発するボリュームスイッチ１３が取り付けられており、該クラッチペダル１０を操作することで、前記クラッチレバー６と同様に、ＡＭＴ制御ユニット１８を介して任意のクラッチ操作が可能となる。

上記したように、本発明に係る自動変速装置によれば、クラッチの自動制御中でもレバー等の入力手段を操作することでクラッチ操作が可能であるので、乗員の意思に沿ったクラッチ操作が可能となり、マニュアル式の変速機のような操作性を得ることができる。これにより、クラッチの操作手段を持たない通常の自動変速機に比して、発進や停止時におけるクラッチの断接タイミングの調整や半クラッチ操作等、駆動力の伝達操作の自由度が高められて、自動二輪車の操作の選択肢を増やすことが可能となる。また、ボリュームスイッチからの出力信号をＡＭＴ制御ユニットに入力するという簡単な構成によって、自動変速機におけるクラッチの手動操作が可能となる。さらに、入力手段を左側ハンドルに設けられたレバーとすることで、マニュアル式変速機を備える通常の自動二輪車の構成と同様のレイアウトとなり、違和感のないクラッチ操作が可能となる。なお、上記実施形態では、クラッチを任意に操作するための入力手段としてレバーとペダルとを備えていたが、どちらか一方を備えた構成としてもよい。

図３は、本発明の第２実施形態に係る自動マニュアル変速機およびその周辺装置のシステム構成図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態では、ＡＭＴ制御ユニット１８に電気信号を入力してクラッチを駆動するのではなく、油圧ポンプ４１によって印加されている所定の油圧を抜くことによって、クラッチを遮断方向に駆動する点に特徴がある。本実施形態に係るクラッチ用油圧装置１７の油路４０には、油圧リリースバルブ５３に連結される油路５２が連結されている。この油圧リリースバルブ５３は、付勢部材５５の付勢力によって一方側（図示右方）に付勢されたピストン５４を内挿しており、この付勢力に抗してピストン５４が他方側（図示左方）に摺動されない限り、油路５２の端部が閉塞状態を保つように構成されている。

一方、本実施形態に係るクラッチレバー６には、レバーの操作量に応じて油圧を発生するマスタシリンダ１５が取り付けられており、クラッチレバー６が操作されると、管路５１を介して油圧が供給されるように構成されている。この管路５１は、油圧リリースバルブ５３のピストン５４の端部に油圧を供給するように連結されている。そして、クラッチレバー６が操作されて付勢部材５５の付勢力に抗する油圧が供給されると、所定の位置に凹部が設けられたピストン５４が摺動されて、油路５２と戻り油路５６とが連通されることとなる。これにより、油路４０，５２に印加されていた油圧が戻り油路５６から逃がされ、クラッチを接続するために必要な油圧が供給できなくなり、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３が共に遮断方向に駆動されることとなる。

上記したように、本実施形態に係る自動変速装置では、ＡＭＴ制御ユニット１８による電磁バルブ４２の制御状態を変えるのではなく、クラッチを駆動するための油圧の供給元において必要な油圧が生じないようにするので、万一、ＡＭＴ制御ユニット１８に不具合等が生じた場合でも、クラッチレバー６の操作によって確実にクラッチを遮断できる。また、マスタシリンダおよびピストンからなる油圧機構は、その駆動に電力が不要なので、電気系統のフェイルセイフ対応となり、確実なクラッチ操作が可能となる。なお、入力手段をレバーのみとしたり、また、クラッチペダル１０にマスタシリンダを取り付けて、ペダル操作で油圧リリースバルブ５３を駆動する構成としてもよい。

図４は、本発明の第３実施形態に係る自動マニュアル変速機およびその周辺装置のシステム構成図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態では、油圧ポンプ４１によって印加されている油圧を抜くための油圧リリースバルブ６０を、マスタシリンダおよびピストンからなる油圧機構ではなく、アクチュエータ７０によって駆動する点に特徴がある。クラッチレバー６には、レバー操作に連動して作動するボリュームスイッチ１２が取り付けられている。ソレノイドバルブ等で構成されるアクチュエータ７０は、ボリュームスイッチ１２からの出力信号に応じて、管路７２と管路７３とを遮蔽するピン７１を没入させるように構成されている。

本実施形態に係る油圧リリースバルブ６０は、付勢部材６２と管路７２とに挟まれたピストン６１を有している。このピストン６１は、管路７２が管路７３と連通せずに閉塞されている限り、付勢部材６２の付勢力に抗して一方側（図示左方）に摺動された状態で保持されるように構成されている。そして、前記クラッチレバー６が操作されて管路７２と管路７３が連通すると、管路７２の油圧が低下することで、ピストン６１が付勢部材６２の付勢力によって他方側（図示右方）に摺動する。これにより、油路５２と戻り管路５６とが連通されると、油路４０およびこれに接続された油路５２に印加されていた油圧が逃がされて、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３が共に遮断方向に駆動されることとなる。上記したような構成によれば、マスタシリンダおよびその供給油圧を伝達する油路をクラッチレバー６に取り付ける必要がないので、ハンドルまわりの複雑化を避けることが可能となる。なお、アクチュエータ７０は、クラッチペダル１０に取り付けられたボリュームスイッチ１３からの出力信号に基づいて駆動されるようにしてもよい。また、本実施形態においても、入力手段としてレバーおよびペダルの両方を備えていたが、どちらか一方を備えた構成としてもよい。

なお、入力手段の形態や取付位置、油路の構成、油圧リリースバルブの形態や取付位置等は、上記実施形態に限られず、種々の変形が可能である。例えば、入力手段の形態は、ハンドルに取り付けられて手の親指で操作するレバーのほか、足乗せ部の近傍に設けられて足で押すボタン等としてもよい。また、油圧リリースバルブは、油圧ポンプと電磁バルブを連結する油路上に設けるほか、電磁バルブとクラッチを連結する油路上に設けるようにしてもよい。また、本発明に係る自動変速装置は、自動二輪車だけではなく、３輪および４輪のＡＴＶ車両等、種々の車両に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 本発明の一実施形態に係る自動マニュアル変速機およびその周辺装置のシステム構成図である。 本発明の第２実施形態に係る自動マニュアル変速機およびその周辺装置のシステム構成図である。 本発明の第３実施形態に係る自動マニュアル変速機およびその周辺装置のシステム構成図である。

符号の説明

４…操向ハンドル、６…クラッチレバー（入力手段）、９…ステップバー（足乗せ部）、１０…クラッチペダル（入力手段）、１２，１３…ボリュームスイッチ（スイッチ手段）、１５…マスタシリンダ、１６…自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）、１８…ＡＭＴ制御ユニット（制御部）、４０，５２…油路、４２…電磁バルブ、５３，６０…油圧リリースバルブ、７０…アクチュエータ

Claims (7)

1. クラッチの断接を自動制御する制御部を備えた自動二輪車の自動変速装置において、
   前記制御部による自動制御に優先して前記クラッチを任意に操作できる入力手段を具備することを特徴とする自動二輪車の自動変速装置。
2. 前記入力手段の操作に連動するスイッチ手段を具備し、
   前記制御部は、前記クラッチの自動制御に優先して、前記スイッチ手段からの出力信号に応答して前記クラッチを駆動することを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の自動変速装置。
3. 油圧ポンプによって所定の油圧が印加された油路と、
   前記油路上に設けられ、前記入力手段の操作に連動して開弁方向に駆動される油圧リリースバルブとを備え、
   前記クラッチは、前記制御部が前記油路の油圧の供給先を電磁バルブによって切り換えることで駆動される油圧式であり、
   前記油圧リリースバルブの開弁により、前記油路の油圧が低下して前記クラッチが遮断方向に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の自動変速装置。
4. 前記油圧リリースバルブは、前記入力手段の操作に連動するマスタシリンダから油圧が供給されることで開弁方向に駆動されることを特徴とする請求項３に記載の自動二輪車の自動変速装置。
5. 前記油圧リリースバルブは、前記入力手段の操作に連動するスイッチ手段からの出力信号に基づいて駆動するアクチュエータによって開弁方向に駆動されることを特徴とする請求項３に記載の自動二輪車の自動変速装置。
6. 前記入力手段は、操向ハンドルの左側に取り付けられたクラッチレバーであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の自動二輪車の自動変速装置。
7. 前記入力手段は、足乗せ部の前方に設けられたクラッチペダルであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の自動二輪車の自動変速装置。

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