JP2010133380A - 変速制御システムおよび車両 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機の迅速かつ滑らかなシフトチェンジを可能にする変速制御システムおよびそれを備えた車両を提供する。
【解決手段】変速機をシフトチェンジさせる場合には、エンジントルクが０に変化されるとともにクラッチが切断される。クラッチが切断された状態で変速機のギアポジションがシフトされる。ギアポジションのシフト後に、クラッチが接続されるとともに、トルク復帰時間ｔ３−ｔ４において０からアクセル開度に基づいて決定される値まで連続的に変化するエンジントルク目標値に従ってエンジントルクが変化される。トルク復帰時間は、エンジンにより発生されるトルクがエンジントルク目標値の変化に追従可能となるように設定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両の変速制御システムおよびそれを備えた車両に関する。

従来より、変速機のシフトチェンジを自動的に行う変速制御システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

このような変速制御システムにおいては、例えば、運転者によってシフト操作が行われた場合、制御部は、運転者のアクセル操作量には関係なくエンジンのトルクを低下させるとともに、クラッチを切断する。そして、制御部は、その状態で変速機のギアポジションを切り替える。その後、制御部は、エンジンのトルクを復帰させるとともにクラッチを接続する。これにより、変速機のシフトチェンジが完了する。
特許第３７４３２５５号公報

ところで、変速機の迅速なシフトチェンジを可能にするためには、エンジンのトルク復帰動作に要する時間を短くする必要がある。エンジンのトルク復帰動作に要する時間は、例えば、スロットルバルブの開度（以下、スロットル開度と称する。）を迅速に大きくすることにより短くすることができる。

しかしながら、短時間でスロットルバルブを大きくしようとした場合、制御部の指令値に対してエンジンにおいて発生されるトルクの過渡応答に遅れ等が発生する場合がある。この場合、エンジンにおいて理想的なトルクを発生させることができず、クラッチの接続時に車両にショックが発生する場合がある。

本発明の目的は、変速機の迅速かつ滑らかなシフトチェンジを可能にする変速制御システムおよびそれを備えた車両を提供することである。

（１）第１の発明に係る変速制御システムは、エンジン、クラッチおよび変速機を有する車両の変速制御システムであって、エンジンにおいて発生されるエンジントルクを調整するエンジントルク調整部と、クラッチを切断および接続するクラッチ作動機構と、変速機のギアポジションをシフトさせるシフト機構と、エンジントルク調整部、クラッチ作動機構およびシフト機構を制御する制御部とを備え、制御部は、変速機をシフトチェンジさせる場合に、エンジントルク調整部によりエンジントルクを第１の値に変化させるとともにクラッチ作動機構によりクラッチを切断し、クラッチを切断した状態でシフト機構により変速機のギアポジションをシフトさせ、ギアポジションのシフト後にクラッチ作動機構によりクラッチを接続するとともに、トルク調整時間において第１の値からアクセル開度に基づいて決定される第２の値まで連続的に変化するエンジントルク目標値に従ってエンジントルク調整部によりエンジントルクを変化させ、トルク調整時間は、エンジントルク調整部により調整されるエンジントルクがエンジントルク目標値の変化に追従可能となるように設定されるものである。

本発明に係る変速制御システムにおいては、エンジンにおいて発生されるエンジントルクがエンジントルク調整部により調整される。また、クラッチ作動機構によりクラッチが切断および接続される。さらに、シフト機構により変速機のギアポジションがシフトされる。エンジントルク調整部、クラッチ作動機構およびシフト機構は、制御部により制御される。

変速機をシフトチェンジさせる場合には、エンジントルク調整部によりエンジントルクが第１の値に変化されるとともにクラッチ作動機構によりクラッチが切断される。クラッチが切断された状態でシフト機構により変速機のギアポジションがシフトされる。ギアポジションのシフト後に、クラッチ作動機構によりクラッチが接続されるとともに、トルク調整時間において第１の値からアクセル開度に基づいて決定される第２の値まで連続的に変化するエンジントルク目標値に従ってエンジントルク調整部によりエンジントルクが変化される。

ここで、トルク調整時間は、エンジントルク調整部により調整されるエンジントルクがエンジントルク目標値の変化に追従可能となるように設定される。それにより、エンジントルクをトルク調整時間で確実に第２の値まで上昇させることができる。したがって、トルク調整時間の終了時にエンジントルクの変動に基づくショックが車両に発生することを防止することができるとともに、エンジントルクの迅速な調整動作が可能になる。その結果、変速機の迅速かつ滑らかなシフトチェンジが可能になる。

（２）トルク調整時間は、エンジントルク目標値に従ってエンジントルクを第１の値から第２の値に変化させた場合にエンジントルク目標値の経時変化とエンジンにおいて発生されるエンジントルクの経時変化との差が所定の範囲内になるように設定されてもよい。

この場合、エンジンにおいて発生させるエンジントルクの経時変化を第１の値から第２の値に変化するエンジントルク目標値に確実に追従させることができる。

（３）トルク調整時間は、エンジントルク目標値に従ってエンジントルクを第１の値から第２の値に変化させた場合にエンジントルク目標値とエンジンにおいて発生されるエンジントルクとの差分の絶対値の経時的変化の積分値または差分の二乗値の経時的変化の積分値が所定のしきい値以下になるように設定されてもよい。

この場合、エンジンにおいて発生させるエンジントルクの経時変化を第１の値から第２の値に変化するエンジントルク目標値に容易にかつ確実に追従させることができる。

（４）エンジントルク目標値は、エンジントルク調整部により調整されるエンジントルクがそのエンジントルク目標値の変化に追従可能でかつそのエンジントルク目標値のｎ階微分値（ｎは自然数）がトルク調整時間において連続的に変化するように設定されてもよい。

それにより、ｎ次の特性を持つ補償を行った場合に、エンジントルクを円滑に上昇または低下させることができるので、変速機のより円滑なシフトチェンジが可能になる。

（５）トルク調整時間は、さらにエンジンの回転速度に基づいて設定されてもよい。この場合、トルク調整時間をより適切に設定することができる。

（６）制御部は、トルク調整時間においてアクセル開度が変化した場合に、その変化後のアクセル開度に基づいて決定される第２の値に基づいてトルク調整時間を補正してもよい。

この場合、運転者がトルク調整時間内にアクセルを操作した場合でも、トルク調整時間の終了時にエンジントルクの変動に基づくショックが車両に発生することを防止することができる。

（７）第２の発明に係る車両は、駆動輪と、エンジンと、エンジンにより発生されるトルクを駆動輪に伝達する変速機と、エンジンと変速機との間に設けられるクラッチと、第１の発明に係る変速制御システムとを備えたものである。

この車両においては、エンジンにより発生されたトルクがクラッチおよび変速機を介して駆動輪に伝達される。

ここで、この車両には、第１の発明に係る変速制御システムが設けられている。したがって、変速機をシフトチェンジさせる場合には、エンジントルク調整部によりエンジントルクが第１の値に変化されるとともにクラッチ作動機構によりクラッチが切断される。クラッチが切断された状態でシフト機構により変速機のギアポジションがシフトされる。ギアポジションのシフト後に、クラッチ作動機構によりクラッチが接続されるとともに、トルク調整時間において第１の値からアクセル開度に基づいて決定される第２の値まで連続的に変化するエンジントルク目標値に従ってエンジントルク調整部によりエンジントルクが変化される。

ここで、トルク調整時間は、エンジントルク調整部により調整されるエンジントルクがエンジントルク目標値の変化に追従可能となるように設定される。それにより、エンジントルクをトルク調整時間内に確実に第２の値まで上昇させることができる。したがって、トルク調整時間の終了時にエンジントルクの変動に基づくショックが車両に発生することを防止することができるとともに、エンジントルクの迅速な調整動作が可能になる。その結果、変速機の迅速かつ滑らかなシフトチェンジが可能になる。

本発明によれば、エンジントルクをトルク調整時間内に確実に第２の値まで上昇させることができる。したがって、トルク調整時間の終了時にエンジントルクの変動に基づくショックが車両に発生することを防止することができるとともに、エンジントルクの迅速な調整動作が可能になる。その結果、変速機の迅速かつ滑らかなシフトチェンジが可能になる。

以下、本発明の一実施の形態に係る変速制御システムを備える車両について図面を用いて説明する。なお、以下においては、車両の一例として自動二輪車について説明する。

（１）自動二輪車の概略構成
図１は、本実施の形態に係る自動二輪車を示す概略側面図である。

図１の自動二輪車１００においては、本体フレーム１０１の前端にヘッドパイプ１０２が設けられる。ヘッドパイプ１０２にフロントフォーク１０３が回転可能に設けられる。フロントフォーク１０３の下端に前輪１０４が回転可能に支持される。ヘッドパイプ１０２の上端にはハンドル１０５が設けられる。

ハンドル１０５には、アクセルグリップ１０６が設けられる。本体フレーム１０１の中央部には、エンジン１０７が設けられる。エンジン１０７の吸気ポートにはスロットルボディ１０８が取り付けられ、エンジン１０７の排気ポートには排気管１０９が取り付けられる。スロットルボディ１０８には、電子制御式のスロットルバルブ８１が設けられる。

エンジン１０７の下部には、クランクケース１１０が取り付けられる。クランクケース１１０内には、エンジン１０７のクランク２（図２参照）が収容される。

本体フレーム１０１の下部には、ミッションケース１１１が設けられる。ミッションケース１１１内には、後述する変速機５（図２参照）およびシフト機構６（図２参照）が設けられる。ミッションケース１１１には、シフトペダル１１２が設けられる。

なお、本実施の形態においては、変速機５のギアポジションを切り替える際に運転者によるクラッチ３（図２参照）の切断動作は不要である。すなわち、本実施の形態に係る自動二輪車１００には、運転者のシフト操作に基づいて変速機５のギアポジションを自動的に切り替える半自動の変速制御システムが搭載されている。変速制御システムの詳細は後述する。

エンジン１０７の上部には燃料タンク１１３が設けられ、燃料タンク１１３の後方にはシート１１４が設けられる。シート１１４の下部には、ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）が設けられる。エンジン１０７の後方に延びるように、本体フレーム１０１にリアアーム１１５が接続される。リアアーム１１５は、後輪１１６および後輪ドリブンスプロケット１１７を回転可能に保持する。後輪ドリブンスプロケット１１７には、チェーン１１８が取り付けられる。

（２）変速機およびシフト機構の構成
次に、図１のミッションケース１１１に設けられる変速機およびシフト機構について説明する。

図２は、変速機およびシフト機構の構成を示す図である。

図２に示すように、変速機５は、メイン軸５ａおよびドライブ軸５ｂを備える。メイン軸５ａには多段（例えば５段）の変速ギア５ｃが装着され、ドライブ軸５ｂには多段の変速ギア５ｄが装着される。

メイン軸５ａは、クラッチ３を介してエンジン１０７（図１）のクランク２に連結される。クラッチ３はプレッシャープレート３ａ、複数のクラッチディスク３ｂおよび複数のフリクションディスク３ｃを備える。クラッチディスク３ｂは、クランク２から伝達されるトルクにより回転する。また、フリクションディスク３ｃは、メイン軸５ａに連結され、メイン軸５ａを回転軸として回転する。

フリクションディスク３ｃは、プレッシャープレート３ａによりクラッチディスク３ｂに密着する方向に付勢されている。以下においては、複数のクラッチディスク３ｂと複数のフリクションディスク３ｃとが互いに密着している状態をクラッチ３の接続（係合）状態とし、複数のクラッチディスク３ｂと複数のフリクションディスク３ｃとが互いに離間している状態をクラッチ３の切断状態とする。クラッチ３の接続状態では、クランク２のトルクがクラッチディスク３ｂおよびフリクションディスク３ｃを介してメイン軸５ａに伝達されるが、クラッチ３の切断状態では、クランク２のトルクがメイン軸５ａに伝達されない。

メイン軸５ａには、プッシュロッド５ｅが挿入される。プッシュロッド５ｅの一端はプレッシャープレート３ａに連結され、他端は電動式または油圧式のクラッチアクチュエータ４に連結される。

本実施の形態においては、ＥＣＵ５０の制御によりクラッチアクチュエータ４が駆動された場合に、プッシュロッド５ｅがクラッチ３側に押し出される。それにより、プレッシャープレート３ａが押され、クラッチディスク３ｂとフリクションディスク３ｃとが離間する。その結果、クラッチ３が切断状態になる。ＥＣＵ５０の制御動作の詳細は後述する。

クラッチ３が接続状態である場合にクランク２からメイン軸５ａに伝達されたトルクは、変速ギア５ｃおよび変速ギア５ｄを介してドライブ軸５ｂに伝達される。ドライブ軸５ｂには、図１のチェーン１１８が取り付けられる。ドライブ軸５ｂのトルクは、チェーン１１８および後輪ドリブンスプロケット１１７（図１）を介して後輪１１６（図１）に伝達される。それにより、自動二輪車１００が走行する。

メイン軸５ａとドライブ軸５ｂとの減速比は、変速ギア５ｃと変速ギア５ｄとの組み合わせにより決定される。また、メイン軸５ａとドライブ軸５ｂとの減速比は、複数の変速ギア５ｃ，５ｄのうちのいずれかの変速ギア５ｃ，５ｄが移動されることにより変更される。

変速ギア５ｃ，５ｄは、シフト機構６により移動される。シフト機構６は、シフトカム６ａを有する。シフトカム６ａには、複数のカム溝６ｂ（図２においては３本）が形成される。この各カム溝６ｂにシフトフォーク６ｃがそれぞれ装着される。シフトカム６ａは、図示しないリンク機構を介して電動式または油圧式のシフトアクチュエータ７に接続される。

本実施の形態においては、ＥＣＵ５０の制御によりシフトアクチュエータ７が駆動された場合に、シフトカム６ａが回転される。それにより、各シフトフォーク６ｃが各カム溝６ｂに沿って移動する。その結果、いずれかの変速ギア５ｃ，５ｄが移動され、変速機５のギアポジションが変更される。

（３）変速制御システム
次に、自動二輪車１００の変速制御システムについて説明する。

図３は、本実施の形態に係る変速制御システムの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、本実施の形態に係る変速制御システム２００は、アクセル開度センサＳＥ１、スロットルセンサＳＥ２、エンジン回転速度センサＳＥ３、シフトカム回転角センサＳＥ４、シフト操作検出センサＳＥ５、ＥＣＵ５０、クラッチアクチュエータ４、シフトアクチュエータ７、スロットルアクチュエータ８、複数の燃料噴射装置９および複数の点火プラグ１０を備える。

アクセル開度センサＳＥ１は、運転者によるアクセルグリップ１０６（図１）の操作量（以下、アクセル開度と称する。）を検出するとともに検出したアクセル開度をＥＣＵ５０に与える。スロットルセンサＳＥ２は、スロットルバルブ８１（図１）の開度（以下、スロットル開度と称する。）を検出するとともに検出したスロットル開度をＥＣＵ５０に与える。

エンジン回転速度センサＳＥ３は、エンジン１０７（図１）の回転速度を検出するとともに検出した回転速度をＥＣＵ５０に与える。なお、本実施の形態においては、エンジン回転速度センサＳＥ３は、クランク２（図２）の角速度を検出することによりエンジン１０７の回転速度を検出する。シフトカム回転角センサＳＥ４は、シフトカム６ａ（図２）の回転角度を検出するとともに検出した回転角度をＥＣＵ５０に与える。

シフト操作検出センサＳＥ５は、運転者によるシフトペダル１１２（図１）の操作方向を検出するとともに検出した操作方向を示す信号（シフトアップを示す信号またはシフトダウンを示す信号）をＥＣＵ５０に与える。シフト操作検出センサＳＥ５は、例えば、ポテンショメータ、荷重センサまたは磁歪センサ等からなる。

なお、シフト操作検出センサＳＥ５は、例えば、シフトアップ操作を検出した場合には正の値の信号を出力し、シフトダウン操作を検出した場合には負の値の信号を出力する。

ＥＣＵ５０は、インターフェース回路５１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５３およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５４を含む。

上記のセンサＳＥ１〜ＳＥ５の出力信号は、インターフェース回路５１を介してＣＰＵ５２に与えられる。ＣＰＵ５２は、後述するように、各センサＳＥ１〜ＳＥ５の検出結果に基づいてエンジン１０７の出力を調整する。ＲＯＭ５３は、ＣＰＵ５２の制御プログラム等を記憶する。ＲＡＭ５４は、種々のデータを記憶するとともにＣＰＵ５２の作業領域として機能する。

クラッチアクチュエータ４は、例えば、電動式または油圧式で構成され、ＣＰＵ５２の制御によりプッシュロッド５ｅ（図２）を進退させる。それにより、クラッチ３が切断および接続される。シフトアクチュエータ７は、例えば、電動式または油圧式で構成され、ＣＰＵ５２の制御によりシフトカム６ａ（図２）を回転させる。それにより、変速機５のギアポジションが切り替えられる。

スロットルアクチュエータ８は、例えば、電動式のモータを含み、ＣＰＵ５２の制御によりスロットルバルブ８１の開度を調整する。燃料噴射装置９は、エンジン１０７の気筒ごとに設けられる。点火プラグ１０は、エンジン１０７の各気筒に設けられる。

（４）ＣＰＵの制御動作
以下、自動二輪車１００の通常走行時および変速機５のシフトチェンジ時のＣＰＵ５２の制御動作について説明する。

（ａ）通常走行時の制御
自動二輪車１００の通常の走行時には、ＣＰＵ５２は、アクセル開度センサＳＥ１により検出されるアクセル開度に基づいてスロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０を制御する。それにより、スロット開度、燃料噴射量および混合気の点火時期が調整され、エンジン１０７において発生されるトルク（以下、エンジントルクと称する。）が調整される。

なお、本実施の形態においては、アクセル開度とエンジントルクの目標値との関係を示すマップが、ＥＣＵ５０のＲＯＭ５３（またはＲＡＭ５４）に予め記憶されている。ＣＰＵ５２は、アクセル開度センサＳＥ１により検出されるアクセル開度に基づいてそのマップからエンジントルクの目標値を算出する。そして、その算出された目標値に等しいエンジントルクがエンジン１０７において発生されるように、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０を制御する。

また、ＣＰＵ５２は、スロットルセンサＳＥ２により検出されるスロットル開度に基づいてスロットルアクチュエータ８のフィードバック制御を行う。それにより、スロットル開度をより適切に調整することができる。

（ｂ）シフトチェンジ時の制御
次に、運転者がシフトチェンジを行うためにシフトペダル１１２を操作した場合におけるＣＰＵ５２の制御動作について説明する。

図４は、シフトチェンジ時のＣＰＵ５２の制御動作の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、ＣＰＵ５２は、まず、シフト操作検出センサＳＥ５（図３）の出力信号に基づいて運転者がシフト操作を行った否かを判別する（ステップＳ１）。運転者によりシフト操作が行われていない場合には、ＣＰＵ５２はシフト操作が行われるまで待機する。

運転者によりシフト操作が行われている場合、ＣＰＵ５２は、クラッチアクチュエータ４（図２）を制御することによりクラッチ３（図２）を切断するとともに、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９または点火プラグ１０を制御してエンジントルクを上昇または低下させる（ステップＳ２）。

なお、ステップＳ２においては、例えば、運転者によりシフトアップ操作が行われた場合には、ＣＰＵ５２は、スロットルアクチュエータ８を制御してスロットル開度をアクセル開度に基づいて決定される値よりも一時的に小さくする。それにより、エンジントルクが一時的に低下する。

また、例えば、運転者によりシフトダウン操作が行われた場合には、ＣＰＵ５２は、スロットルアクチュエータ８を制御してスロットル開度をアクセル開度に基づいて決定される値よりも一時的に大きくする。それにより、エンジントルクが一時的に上昇する。

なお、このステップＳ２の処理により、後述するステップＳ４においてクラッチ３を接続する際に、メイン軸５ａ（フリクションディスク３ｃ（図２））の回転速度とクラッチディスク３ｂ（図２）の回転速度とを容易に近づけることができる。それにより、自動二輪車１００に変速ショックが発生することが防止される。

次に、ＣＰＵ５２は、変速機５のギアチェンジを行う（ステップＳ３）。具体的には、ＣＰＵ５２は、シフトアクチュエータ７（図３）を制御することによりシフトカム６ａ（図２）を回転させる。それにより、シフトフォーク６ｃ（図２）が移動され、変速ギア５ｃ（図２）または変速ギア５ｄ（図２）が移動される。その結果、変速機５のギアポジションが変更される。

その後、ＣＰＵ５２は、クラッチアクチュエータ４を制御することにより、クラッチ３を接続するとともに、エンジン１０７のトルクを上昇させる（ステップＳ４）。これにより、変速機５のシフトチェンジが終了する。

図５は、ＣＰＵ５２の上記の制御動作をより詳細に説明するための図である。図５において、（ａ）は、変速機５のギアポジションの経時変化を示すグラフであり、（ｂ）は、エンジントルクの経時変化およびクラッチ３の係合（摩擦）トルク（以下、クラッチトルクと称する。）の経時変化を示す図である。なお、図５には、アクセル開度が一定の値に保持された状態で変速機５がシフトアップされる場合のエンジントルクおよびクラッチトルクの経時変化の一例が示されている。

図５の例では、運転者がシフトアップ操作を行った時点ｔ１において、クラッチトルクおよびエンジントルクの低下が開始されている。具体的には、クラッチトルクおよびエンジントルクは、時点ｔ２において０になるようにそれぞれ低下している。

ここで、本実施の形態においては、時点ｔ１−ｔ２間においてエンジントルクを低下させるために、例えば、時点ｔ１−ｔ２間の任意の時間とエンジントルクの目標値との関係を示すマップが用いられる。

図６は、時点ｔ１−ｔ２間において用いられるマップの一例を示す図である。なお、図６に示すマップは、ＥＣＵ５０のＲＯＭ５３（またはＲＡＭ５４）に予め記憶されている。

図６に示すマップにおいては、時点ｔ１−ｔ２間の任意の時間とエンジントルクの目標値とが対応付けられている。なお、図６のマップにおいて値ａは変数であり、時点ｔ１におけるクラッチトルク（図５）の値が値ａとなる。

本実施の形態においては、ＣＰＵ５２は、時点ｔ１におけるクラッチトルクの値ａに基づいて図６に示すマップからエンジントルクの目標値の経時変化を算出する。そして、ＣＰＵ５２は、時点ｔ１−ｔ２間においてエンジントルクの経時変化がその算出した目標値の経時変化に等しくなるように、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０を制御する。それにより、所定の波形を描くようにエンジントルクを低下させることができる。

なお、時点ｔ１−ｔ２間の長さは、予め設定されていてもよく、時点ｔ１におけるエンジントルクの値ａに基づいて調整されてもよい。具体的には、例えば、時点ｔ１におけるエンジントルクの値ａの大きさに従って時点ｔ１−ｔ２間の長さを長くしてもよい。この場合、時点ｔ１におけるエンジントルクの値ａが大きい場合でも、エンジントルクを円滑に低下させることができる。

また、本実施の形態においては、エンジントルクの目標値は、時点ｔ１−ｔ２間において正弦波形を描くように変化する値として設定される。この場合、エンジントルクを緩やかに変化させることができるので、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０の制御が容易になる。また、トルク変動に基づくショックが自動二輪車１００に発生することを防止することができる。それにより、自動二輪車１００の走行フィーリングが向上する。

また、本実施の形態においては、時点ｔ２においてクラッチトルクが０になるように、すなわち時点ｔ２においてクラッチ３が切断されるように、ＣＰＵ５２によりクラッチアクチュエータ４が制御される。この場合、エンジントルク容量がクラッチトルク容量を超えないので、エンジン回転速度の意図しない上昇が発生しない。それにより、違和感のあるエンジン音が生じず、走行フィーリングが向上する。また、時点ｔ２においてエンジン１０７のトルク調整およびクラッチ３の切断動作を同時に完了することができる。それにより、エンジン１０７のトルク調整終了後、迅速に変速機５のギアポジションを切り替えることができる。その結果、変速機５の迅速なシフトチェンジが可能になる。

次に、図５に示すように、クラッチ３が切断される時点ｔ２後に、変速機５のギアポジションが１段シフトアップされる。その後、時点ｔ３においてエンジントルクおよびクラッチトルクの復帰動作が開始される。具体的には、エンジントルクおよびクラッチトルクは、時点ｔ４において値ａに復帰するように上昇されている。なお、本実施の形態においては、時点ｔ４においてクラッチ３が完全に接続されることにより、エンジントルクの値とクラッチトルクの値とが略一致する。

また、本実施の形態においては、時点ｔ３−ｔ４間においてエンジントルクを上昇させるために、例えば、時点ｔ３−ｔ４間の任意の時間とエンジントルクの目標値との関係を示すマップが用いられる。

図７は、時点ｔ３−ｔ４間において用いられるマップの一例を示す図である。なお、図７に示すマップは、ＥＣＵ５０のＲＯＭ５３（またはＲＡＭ５４）に予め記憶されている。

図７に示すマップにおいては、時点ｔ３−ｔ４間の任意の時間とエンジントルクの目標値とが対応付けられている。なお、図７のマップにおいて値ｂはＣＰＵ５２により算出される値である。具体的には、ＣＰＵ５２は、アクセル開度センサＳＥ１により検出されるアクセル開度に基づいて、上述した通常走行時に用いられるアクセル開度とエンジントルクとの関係を示すマップから値ｂ（以下、目標復帰トルクと称する。）を算出する。

本実施の形態においては、ＣＰＵ５２は、上記のようにして算出した目標復帰トルク（値ｂ）に基づいて、図７に示すマップからエンジントルクの目標値の経時変化を算出する。そして、ＣＰＵ５２は、時点ｔ３−ｔ４間においてエンジントルクの経時変化がその算出した目標値の経時変化に等しくなるように、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０を制御する。

なお、上述したように、目標復帰トルク（値ｂ）は通常走行時に用いられるマップから算出されるので、時点ｔ４においてＣＰＵ５２の制御動作が通常走行時の制御動作に切り替わる際に、エンジントルクの目標値が変化することを防止することができる。それにより、時点ｔ４においてエンジントルクが変動することが防止されるので、自動二輪車１００にショックが発生することを防止することができる。

なお、図５の例においては、時点ｔ４でのエンジントルクの値が時点ｔ１におけるエンジントルクの値ａよりも低い値ｂに復帰されている。

また、本実施の形態においては、時点ｔ４においてクラッチ３が完全に接続されるので、時点４においてエンジントルクの復帰動作およびクラッチ３の接続動作を同時に完了することができる。それにより、変速機５の迅速なシフトチェンジが可能になる。

また、本実施の形態においては、エンジントルクの目標値は、時点ｔ３−ｔ４間において正弦波形を描くように変化する値として設定される。この場合、エンジントルクを緩やかに変化させることができるので、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０の制御が容易になる。また、トルク変動に基づくショックが自動二輪車１００に発生することを防止することができる。それにより、自動二輪車１００の走行フィーリングが向上する。

また、本実施の形態においては、時点ｔ３−ｔ４間の長さ（以下、トルク復帰時間と称する。）は、ＣＰＵ５２により設定される。トルク復帰時間が短すぎると、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０の制御により実際に発生されるエンジントルクがＣＰＵ５２による目標値に追従することができない。ここで、実際に発生されるエンジントルクが目標値に追従可能となるトルク復帰時間の下限値を目標復帰時間下限値と称する。トルク復帰時間は、目標復帰時間下限値を初期値として、ドライバビリティが悪化しない範囲で最短の値に実験的に設定される。設定されたトルク復帰時間が目標復帰時間下限値よりも短くなる場合には、トルク復帰時間は目標復帰時間下限値に再設定される。以下、詳細に説明する。

（ｃ）トルク復帰時間の設定方法
本実施の形態においては、トルク復帰時間におけるトルクの復帰量（図７においては値ｂ）、エンジン１０７の回転速度および目標復帰時間下限値の関係を示すマップ（以下、目標復帰時間下限値マップと称する。）が予めＲＯＭ５３（またはＲＡＭ５４）に記憶されている。

目標復帰時間下限値マップは、例えば、自動二輪車１００の製造時に作成される。以下、目標復帰時間下限値マップの作成方法について詳細に説明する。

図８は、目標復帰時間下限値マップを作成する際に用いられるエンジントルクの目標値を示すマップである。また、図９は、エンジン１０７の所定の回転速度に対応する目標復帰時間下限値マップの一例である。

図８に示すマップにおいては、任意の時間とエンジントルクの目標値とが対応付けられている。また、図８に示すマップでは、エンジントルクの目標値は、正弦波形を描くように時間Ｔで０から値Ａまで上昇する。

本実施の形態においては、まず、図８に示すマップの値Ａおよび時間Ｔとして種々の値および種々の時間を設定し、種々のエンジントルクの目標値の経時変化を算出する。そして、その算出された種々の目標値の経時変化に従ってスロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９および点火プラグ１０を制御した場合に、エンジン１０７において適切なエンジントルクが発生されるか否か判定し、その判定結果に基づいて目標復帰時間下限値マップを作成する。なお、本実施の形態においてはエンジントルクの目標値の経時変化とエンジン１０７において発生されるエンジントルクの経時変化とが略等しい場合にエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生されていると判定される。詳細は、後述する。

図９に示す目標復帰時間下限値マップには、図８の値Ａとして値Ａ１〜Ａ６を設定し、時間Ｔとして時間Ｔ１〜Ｔ６を設定した場合の判定結果が示されている。なお、図９において「○」および「◎」は、エンジン１０７において適切なエンジントルクが発生したことを示し、「×」は、エンジン１０７において適切なエンジントルクが発生しなかったことを示す。特に、「◎」に対応するトルク復帰時間が目標復帰時間下限値となる。

図９の目標復帰時間下限値マップは、トルク復帰量（図８の値Ａ）が値Ａ１，Ａ２に設定された場合には、トルク復帰時間（図８の時間Ｔ）が時間Ｔ１に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生せず、トルク復帰時間がＴ２以上に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生したことを示している。したがって、トルク復帰量が値Ａ１，Ａ２に設定された場合の目標復帰時間下限値は時間Ｔ２である。なお、図７の例においては、トルク復帰量は値ｂになる。

また、図９のマップは、トルク復帰量が値Ａ３，Ａ４に設定された場合には、トルク復帰時間が時間Ｔ１，Ｔ２に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生せず、トルク復帰時間がＴ３以上に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生したことを示している。したがって、トルク復帰量が値Ａ３，Ａ４に設定された場合の目標復帰時間下限値は時間Ｔ３である。

また、図９のマップは、トルク復帰量が値Ａ５に設定された場合には、トルク復帰時間が時間Ｔ１〜Ｔ３に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生せず、トルク復帰時間がＴ４以上に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生したことを示している。したがって、トルク復帰量が値Ａ５に設定された場合の目標復帰時間下限値は時間Ｔ４である。

また、図９のマップは、トルク復帰量が値Ａ６に設定された場合には、トルク復帰時間が時間Ｔ１〜Ｔ５に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生せず、トルク復帰時間がＴ６に設定されるとエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生したことを示している。したがって、トルク復帰量が値Ａ５に設定された場合の目標復帰時間下限値は時間Ｔ６である。

このように、本実施の形態においては、エンジン１０７において適切なエンジントルクを発生させることができるトルク復帰時間（時点ｔ３−ｔ４間の時間）および目標復帰時間下限値が目標復帰時間下限値マップに予め設定される。

したがって、トルク復帰時間（時点ｔ３−ｔ４間）を目標復帰時間下限値マップに設定される目標復帰時間下限値以上に設定することにより、トルク復帰時間内にエンジントルクを確実に目標復帰トルク（図７の値ｂ）まで上昇させることができる。また、トルク復帰時間を目標復帰時間下限値以上でかつドライバビリティが悪化しない範囲で最短の値に設定することが好ましい。それにより、エンジントルクの迅速な復帰動作が可能になる。また、エンジントルクの制御とクラッチトルクの制御との連携の精度が向上し、自動二輪車１００のドライバビリティが向上する。

なお、本実施の形態においては、図９に示す目標復帰時間下限値マップが、エンジン１０７の異なる複数の回転速度の各々について作成される。したがって、ＣＰＵ５２は、エンジン１０７の回転速度に応じて適切なトルク復帰時間を設定することができる。

なお、上記の例では、図８の時間Ｔおよび値Ａとして時間Ｔ１〜Ｔ６および値Ａ１〜Ａ６が設定されているが、実際には、さらに詳細に複数の時間および値が設定される。

次に、目標復帰時間下限値マップの作成手順について図面を用いて詳細に説明する。

図１０は、目標復帰時間下限値マップの作成手順を示すフローチャートである。

図１０に示すように、目標復帰時間下限値マップが作成される際には、まず、図８に示したマップから所定のトルク復帰量および所定のトルク復帰時間に対応するエンジントルク目標値の経時変化が算出される（ステップＳ１１）。

次に、そのエンジントルク目標値の経時変化の位相進み補償が行われる（ステップＳ１２）。ここでは、エンジントルクがｎ次遅れ要素（ｎは自然数）を有する場合に、エンジントルク目標値に基づいてＣＰＵ５２からスロットルアクチュエータ８に与えられる指令値に対するエンジントルクの立ち上がり（または立ち下り）のｎ次遅れ要素が打ち消されるようにｎ次位相進み補償が行われる。なお、エンジントルクがｎ次進み要素（ｎは自然数）を有する場合には、エンジントルク目標値に基づいてＣＰＵ５２からスロットルアクチュエータ８に与えられる指令値に対するエンジントルクの立ち上がり（または立ち下り）のｎ次進み要素が打ち消されるようにｎ次位相遅れ補償が行われる。

具体的には、例えば、エンジントルク目標値に基づいてＣＰＵ５２からスロットルアクチュエータ８に与えられる指令値に対するエンジントルクの立ち上がり（または立ち下り）の１次遅れ要素が打ち消されるように１次位相進み補償が行われる。あるいは、エンジントルク目標値に基づいてＣＰＵ５２からスロットルアクチュエータ８に与えられる指令値に対するエンジントルクの立ち上がり（または立ち下り）の１次進み要素が打ち消されるように１次位相遅れ補償が行われる。なお、２次以上のエンジンの特性が打ち消されるように２次以上の特性を持つ補償が行われてもよい。

次に、位相進み補償が行われたエンジントルク目標値および定常トルクマップ（定常状態のエンジン１０７において発生されるエンジントルクとスロットル開度との関係を示すマップ）に基づいてスロットルアクチュエータ８に対する指令値が算出される（ステップＳ１３）。

次に、ステップＳ１３において算出された指令値に基づいてスロットルアクチュエータ８が駆動されることにより、スロットル開度が調整される（ステップＳ１４）。

次に、エンジン１０７において実際に発生されているエンジントルクが測定される（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５においては、例えば、クランク２に動力計を設けることによりエンジントルクが測定される。

次に、ステップＳ１１において算出されたエンジントルク目標値の経時変化とステップＳ１５において測定されたエンジントルクの経時変化とを比較し、エンジン１０７において適切なエンジントルクが発生しているか否かが判定される（ステップＳ１６）。具体的には、例えば、ステップＳ１１において算出されたエンジントルク目標値とステップＳ１５において測定されたエンジントルクとの差分の絶対値の経時変化の積分値がしきい値以下である場合には、エンジン１０７において適切なエンジントルクが発生していると判定される。また、例えば、ステップＳ１１において算出されたエンジントルク目標値とステップＳ１５において測定されたエンジントルクとの差分の絶対値の経時変化の積分値がしきい値よりも大きい場合には、エンジン１０７において適切なエンジントルクが発生していないと判定される。

なお、ステップＳ１１において算出されたエンジントルク目標値とステップＳ１５において測定されたエンジントルクとの差分の二乗値の経時変化の積分値がしきい値以下である場合にエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生していると判定し、ステップＳ１１において算出されたエンジントルク目標値とステップＳ１５において測定されたエンジントルクとの差分の二乗値の経時変化の積分値がしきい値よりも大きい場合にエンジン１０７において適切なエンジントルクが発生していないと判定してもよい。

次に、ステップＳ１６における判定結果が目標復帰時間下限値マップに設定される（ステップＳ１７）。

次に、予め設定された全ての測定条件においてエンジントルクの測定が終了したか否かが判別される（ステップＳ１８）。全ての測定条件での測定が終了していない場合、エンジン１０７の回転速度、トルク復帰量およびトルク復帰時間のうちいずれかの条件が変更される（ステップＳ１９）。その後、全ての測定条件での測定が終了するまでステップＳ１１〜Ｓ１９の処理が繰り返される。

ステップＳ１８において全ての条件での測定が終了している場合、目標復帰時間下限値マップの作成は終了される。目標復帰時間下限値マップにおいて、エンジン１０７の回転速度ごとおよびトルク復帰量ごとに適切なエンジントルクが発生していると判定されたトルク復帰時間のうち最短のトルク復帰時間が目標復帰時間下限値となる。

なお、上記においては、スロットルバルブ８１およびエンジン１０７を用いて実験的にエンジン１０７において発生されるエンジントルクが測定されているが、スロットルバルブ８１およびエンジン１０７の物理モデルに基づいてシミュレーションによりエンジン１０７において発生されるエンジントルクを算出してもよい。

（ｄ）トルク復帰時の制御動作
次に、エンジン１０７のトルク復帰動作時（図５の時点ｔ３−ｔ４間）のＣＰＵ５２の制御動作について詳細に説明する。

図１１に示すように、まず、ＣＰＵ５２は、アクセル開度センサＳＥ１からアクセル開度を取得する（ステップＳ２１）。次に、ＣＰＵ５２は、そのアクセル開度に基づいて目標復帰トルク（図７の値ｂ）を算出する（ステップＳ２２）。

次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ２２において算出された目標復帰トルクに基づいて適切なドライバビリティが得られるようにトルク復帰時間（図５の時点ｔ３−ｔ４間）を設定するとともに、図７のマップからエンジントルクの目標値の経時変化を算出する（ステップＳ２３）。

次に、ＣＰＵ５２は、エンジン回転速度センサＳＥ３によって検出されるエンジン１０７の回転速度およびステップＳ２２において算出された目標復帰トルクに基づいて目標復帰時間下限値マップ（図９）から、ステップＳ２３で設定されたトルク復帰時間が目標復帰時間下限値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２４）。

トルク復帰時間が目標復帰時間下限値以上でない場合、ＣＰＵ５２は、トルク復帰時間を目標復帰時間下限値以上の値に補正する（ステップＳ２５）。次に、ＣＰＵ５２は、図１０のステップＳ１２と同様に位相進み補償を行う（ステップＳ２６）。なお、ステップＳ２４においてトルク復帰時間が目標復帰時間下限値以上であると判別された場合には、ＣＰＵ５２は、トルク復帰時間を補正することなくステップＳ２６の処理に進む。

次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ２６において位相進み補償が行われたエンジントルク目標値およびＲＯＭ５３（またはＲＡＭ５４）に予め記憶される定常トルクマップに基づいてスロットルアクチュエータ８に対する指令値を算出する（ステップＳ２７）。

次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ２７において算出された指令値に基づいてスロットルアクチュエータ８を駆動することにより、スロットル開度を調整する（ステップＳ２７）。

本実施の形態においては、ＣＰＵ５２は、エンジントルクの復帰動作中は、例えば、５ｍｓｅｃの周期でステップＳ２１〜Ｓ２８の処理を繰り返す。したがって、エンジントルクの復帰動作中に運転者がアクセル開度を変更した場合でも、そのアクセル開度に応じてトルク復帰時間を補正することができる。それにより、トルク復帰時間内においてエンジントルクを確実に目標復帰トルク（図７の値ｂ）に調整することができる。

なお、ステップＳ２５においては、例えば、トルク復帰時間は、目標復帰時間下限値マップに設定されている目標復帰時間下限値に補正される。それにより、変速機５の迅速なシフトチェンジが可能になる。

（５）本実施の形態の効果
本実施の形態においては、トルク復帰時間（時点ｔ３−ｔ４間）が目標復帰時間下限値以上に設定されるので、エンジントルクをトルク復帰時間内に確実に目標復帰トルク（図７の値ｂ）まで上昇させることができる。それにより、トルク復帰時間の終了時にエンジントルクの変動に基づくショックが自動二輪車１００に発生することを防止することができるとともに、エンジントルクの迅速な復帰動作が可能になる。その結果、変速機５の迅速かつ滑らかなシフトチェンジが可能になる。

また、本実施の形態においては、エンジントルクの目標値が正弦波形を描くように変化する。この場合、エンジントルクを円滑に上昇または低下させることができるので、変速機５のより円滑なシフトチェンジが可能になる。

（６）他の実施の形態
（ａ）エンジントルク目標値の他の例
上記実施の形態においては、エンジントルクの目標値が正弦波形を描くように変化しているが、エンジントルクの目標値は上記の例に限定されず、他の波形を描くように変化してもよい。この場合、エンジントルクの目標値は、そのエンジントルク目標値のｎ階微分値（ｎは自然数）が連続的に変化するように設定されることが好ましい。それにより、ｎ次の特性を持つ補償を行った場合に、エンジントルクを円滑に上昇または低下させることができる。

また、上記実施の形態においては、エンジントルクの目標値として一つの基本波形（図７）が用いられていたが、複数の基本波形を用いて同一条件において複数のエンジントルクの目標値を生成してもよい。この場合、例えば、運転者が走行状況によってその複数のエンジントルクの目標値から一の目標値を選択することができる。それにより、自動二輪車１００のドライバビリティがさらに向上する。

（ｂ）自動二輪車の他の例
上記実施の形態においては、運転者がシフト操作を行うためにシフトペダル１１２が設けられているが、ハンドル１０５に運転者のシフト操作を検出するためのシフトスイッチを設けてもよい。この場合、運転者は、シフトスイッチを操作することにより、容易に変速機５のシフトチェンジを行うことができる。

また、上記実施の形態においては、車両の一例として自動二輪車１００について説明したが、自動三輪車および自動四輪車等の他の車両であってもよい。

（ｃ）変速制御システムの他の例
上記実施の形態においては、運転者のシフト操作に基づいて自動的に変速機５のシフトチェンジを行う半自動の変速制御システム２００について説明したが、本発明は完全自動の変速制御システムにも適用することができる。

完全自動の変速制御システムにおいては、例えば、トルクマップから算出されるトルクに基づいてシフトアップ制御およびシフトダウン制御を開始してもよい。

（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、スロットルアクチュエータ８、燃料噴射装置９または点火プラグ１０がエンジントルク調整部の例であり、クラッチアクチュエータ４がクラッチ作動機構の例であり、シフト機構６およびシフトアクチュエータ７がシフト機構の例であり、ＣＰＵ５２が制御部の例であり、トルク復帰時間がトルク調整時間の例であり、０が第１の値の例であり、目標復帰トルクの値ｂが第２の値の例であり、後輪１１６が駆動輪の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は種々の車両の制御システムとして有効に利用することができる。

本実施の形態に係る自動二輪車を示す概略側面図である。 変速機およびシフト機構の構成を示す図である。 本実施の形態に係る変速制御システムの構成を示すブロック図である。 シフトチェンジ時のＣＰＵの制御動作の一例を示すフローチャートである。 ＣＰＵの上記の制御動作をより詳細に説明するための図である。 時点ｔ１−ｔ２間において用いられるマップの一例を示す図である。 時点ｔ３−ｔ４間において用いられるマップの一例を示す図である。 目標復帰時間下限値マップを作成する際に用いられるエンジントルクの目標値を示すマップである。 エンジンの所定の回転速度に対応する目標復帰時間下限値マップの一例である。 目標復帰時間下限値マップの作成手順を示すフローチャートである。 エンジンのトルク復帰動作時のＣＰＵの制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

３ クラッチ
３ｂ クラッチディスク
３ｃ フリクションディスク
４ クラッチアクチュエータ
５ 変速機
５ａ メイン軸
５ｂ ドライブ軸
５ｃ，５ｄ 変速ギア
６ シフト機構
７ シフトアクチュエータ
８ スロットルアクチュエータ
９ 燃料噴射装置
１０ 点火プラグ
５０ ＥＣＵ
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
１００ 自動二輪車
１０７ エンジン
１１６ 後輪
２００ 変速制御システム

Claims (7)

1. エンジン、クラッチおよび変速機を有する車両の変速制御システムであって、
   前記エンジンにおいて発生されるエンジントルクを調整するエンジントルク調整部と、
   前記クラッチを切断および接続するクラッチ作動機構と、
   前記変速機のギアポジションをシフトさせるシフト機構と、
   前記エンジントルク調整部、前記クラッチ作動機構および前記シフト機構を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記変速機をシフトチェンジさせる場合に、前記エンジントルク調整部により前記エンジントルクを第１の値に変化させるとともに前記クラッチ作動機構により前記クラッチを切断し、前記クラッチを切断した状態で前記シフト機構により前記変速機のギアポジションをシフトさせ、前記ギアポジションのシフト後に前記クラッチ作動機構により前記クラッチを接続するとともに、トルク調整時間において前記第１の値からアクセル開度に基づいて決定される第２の値まで連続的に変化するエンジントルク目標値に従って前記エンジントルク調整部により前記エンジントルクを変化させ、
   前記トルク調整時間は、前記エンジントルク調整部により調整されるエンジントルクが前記エンジントルク目標値の変化に追従可能となるように設定される、変速制御システム。
2. 前記トルク調整時間は、前記エンジントルク目標値に従って前記エンジントルクを前記第１の値から前記第２の値に変化させた場合に前記エンジントルク目標値の経時変化と前記エンジンにおいて発生されるエンジントルクの経時変化との差が所定の範囲内になるように設定される、請求項１記載の変速制御システム。
3. 前記トルク調整時間は、前記エンジントルク目標値に従って前記エンジントルクを前記第１の値から前記第２の値に変化させた場合に前記エンジントルク目標値と前記エンジンにおいて発生されるエンジントルクとの差分の絶対値の経時的変化の積分値または前記差分の二乗値の経時的変化の積分値が所定のしきい値以下になるように設定される、請求項２記載の変速制御システム。
4. 前記エンジントルク目標値は、前記エンジントルク調整部により調整されるエンジントルクがそのエンジントルク目標値の変化に追従可能でかつそのエンジントルク目標値のｎ階微分値（ｎは自然数）が前記トルク調整時間において連続的に変化するように設定される、請求項１〜３のいずれかに記載の変速制御システム。
5. 前記トルク調整時間は、さらに前記エンジンの回転速度に基づいて設定される、請求項１〜３のいずれかに記載の変速制御システム。
6. 前記制御部は、前記トルク調整時間において前記アクセル開度が変化した場合に、その変化後のアクセル開度に基づいて決定される前記第２の値に基づいて前記トルク調整時間を補正する、請求項１〜５のいずれかに記載の変速制御システム。
7. 駆動輪と、
   エンジンと、
   前記エンジンにより発生されるトルクを前記駆動輪に伝達する変速機と、
   前記エンジンと前記変速機との間に設けられるクラッチと、
   請求項１〜６のいずれかに記載の変速制御システムとを備えた、車両。

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