JP2011158062A - 変速制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】一方側クラッチで走行中に他方側クラッチに関係する打音の発生を防止すると共に、予備変速に伴う打音の発生も防ぐことができる変速制御装置を提供する。
【解決手段】油圧式のツインクラッチ26を備え、両クラッチの接続状態を交互に切り替えることで隣り合う変速段への変速動作を可能にし、さらに、一方側のクラッチが接続された通常走行中に、他方側のクラッチを接続側に微少量作動させる予圧を供給すると共に、次のシフトポジションに対応する変速ギヤ対を用いての動力伝達が可能な状態を予め作り出す予備変速を実行するツインクラッチ式変速機23の変速制御装置において、予備変速を実行する際、予圧を供給するクラッチアクチュエータ91a,91bを予圧が抜ける方向に駆動する信号を発してから、予備変速として変速ギヤの駆動を開始するまでの間に、少なくともメインシャフト43,44の回転数に応じた所定の予備変速待ち時間を設ける。
【選択図】図7

Description

本発明は、変速制御装置に係り、特に、アクチュエータによってクラッチを断接制御するようにした変速制御装置に関する。
従来から、奇数変速段に対応する一方側のクラッチと偶数変速段に対応する他方側のクラッチとを有し、クラッチの接続状態を交互に持ち替えることで変速動作を行うようにしたツインクラッチ式の自動変速機が知られている。
特許文献1には、油圧供給によって作動するツインクラッチ式自動変速機の変速制御装置において、一方側(他方側)のクラッチを接続して走行している間に、他方側(一方側)クラッチに微少油圧(予圧)を供給してこれをわずかに接続することで、他方側クラッチによって回転動力が伝達される部品間の回転方向の遊びを詰めて、この遊びによる音の発生を防ぐようにした技術が開示されている。
特開2009−79616号公報
ところで、ツインクラッチ式変速機では、クラッチの持ち替え動作のみで変速動作が実行可能となるように、一方側クラッチを接続しての走行中に、他方側クラッチに対応する次の変速ギヤを準備しておく「予備変速」が実行される。しかしながら、特許文献1に記載された技術によって他方側クラッチに予圧が供給された状態では、他方側クラッチに対応するメインシャフトが微少回転しているので、そのまま予備変速を行うと変速ギヤのドグクラッチが当接した際に打音が発生してしまうこととなる。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、一方側クラッチで走行中に他方側クラッチに関係する打音の発生を防止すると共に、予備変速に伴う打音の発生も防ぐことができる変速制御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、トランスミッション(47)のメインシャフト(43,44)上に配置された第1クラッチ(51a)および第2クラッチ(51b)からなる油圧式ツインクラッチ(26)を備え、両クラッチの接続状態を交互に切り替えることで隣り合う変速段への変速動作を可能にし、さらに、一方側のクラッチが接続された通常走行中に、他方側のクラッチを接続側に微少量作動させる予圧を供給すると共に、次のシフトポジションに対応する変速ギヤ対を用いての動力伝達が可能な状態を予め作り出す予備変速を実行するようにしたツインクラッチ式変速機(23)の変速制御装置において、前記予備変速を実行する際、予圧を供給するクラッチアクチュエータ(91a,91b)を前記予圧が抜ける方向に駆動する信号を発してから、前記予備変速として変速ギヤの駆動を開始するまでの間に、少なくとも前記メインシャフト(43,44)の回転数に応じた所定の予備変速待ち時間を設けるように構成されている点に第1の特徴がある。
また、前記所定の予備変速待ち時間は、前記メインシャフト(43,44)の回転数に加えて、クラッチ(51a,51b)の作動油の粘性に応じて設定される点に第2の特徴がある。
また、前記所定の予備変速待ち時間は、前記メインシャフト(43,44)の回転数が大きいほどかつ前記作動油の粘性が高いほど待ち時間を長く設定する点に第3の特徴がある。
また、前記作動油の粘性は、該作動油の油温に基づいて検知される点に第4の特徴がある。
また、前記所定の待ち時間の算出処理は、クラッチへの油圧供給路に設けた油圧センサ(SE8,SE9)の出力値が所定値以下に低下してから実行される点に第5の特徴がある。
また、前記所定の予備変速待ち時間は、シフトアップに伴う予備変速の場合と、シフトダウンに伴う予備変速の場合とで別個独立して設定される点に第6の特徴がある。
また、前記所定の予備変速待ち時間は、変速完了時に切断側となるクラッチを開放した後、この切断側クラッチの変速ギヤ列のドグクラッチの係合を解除してニュートラル状態にするN出し変速を実行する際にも適用される点に第7の特徴がある。
さらに、前記所定の予備変速待ち時間は、シフトアップに伴う予備変速の場合と、シフトダウンに伴う予備変速の場合とで別個独立して設定され、前記シフトアップに伴う予備変速の場合より、前記シフトダウンに伴う予備変速の場合の方が長く設定される点に第8の特徴がある。
第1の特徴によれば、予備変速を実行する際、予圧を供給するクラッチアクチュエータを予圧が抜ける方向に駆動する信号を発してから、予備変速として変速ギヤの駆動を開始するまでの間に、少なくともメインシャフトの回転数に応じた所定の予備変速待ち時間を設けるように構成されているので、メインシャフトの回転数に応じてクラッチに係る予圧の抜け度合に併せた適切な予備変速待ち時間を設定することができる。これにより、一方側クラッチで走行中に他方側クラッチに関係する打音の発生を防止すると共に、打音が発生しない適切な予備変速が実行可能となる。
第2の特徴によれば、所定の予備変速待ち時間は、メインシャフトの回転数に加えて、クラッチの作動油の粘性に応じて設定されるので、クラッチの作動油の粘性が高いためにクラッチディスク間のフリクション等が大きくなって予圧がさらに抜けにくくなっている場合等にも対応して、予備変速待ち時間を適切に設定することができる。
第3の特徴によれば、所定の予備変速待ち時間は、メインシャフトの回転数が大きいほどかつ作動油の粘性が高いほど待ち時間を長く設定するので、クラッチ油圧の過渡状態における変速機の遠心力影響と、作動油の粘性によるクラッチひきずり等の影響の双方を考慮した予備変速待ち時間を設定することが可能となる。
第4の特徴によれば、作動油の粘性は、該作動油の油温に基づいて検知されるので、作動油の粘性と密接に関係し、かつ簡単なセンサで検知可能な油温に基づいて、作動油の粘性を判断することができる。
第5の特徴によれば、所定の待ち時間の算出処理は、クラッチへの油圧供給路に設けた油圧センサの出力値が所定値以下に低下してから実行されるので、油圧供給路で検知される油圧が下がってから待ち時間の設定が行われることとなり、遠心力や作動油の粘性のみを考慮した予備変速待ち時間の設定が可能となる。
第6の特徴によれば、所定の予備変速待ち時間は、シフトアップに伴う予備変速の場合と、シフトダウンに伴う予備変速の場合とで別個独立して設定されるので、変速時のタイムラグとなる待ち時間を設定するにあたり、速い変速を望む場合が多いシフトアップの場合と、シフトアップに比して予備変速の開始タイミングが遅くても許容されるシフトダウンの場合とにそれぞれ対応させた予備変速待ち時間の設定が可能となる。
第7の特徴によれば、所定の予備変速待ち時間は、変速完了時に切断側となるクラッチを開放した後、この切断側クラッチの変速ギヤ列のドグクラッチの係合を解除してニュートラル状態にするN出し変速を実行する際にも適用されるので、N出し変速の際の待ち時間を別個演算することなく、N出し変速をスムーズに実行することができる。
第8の特徴によれば、所定の予備変速待ち時間は、シフトアップに伴う予備変速の場合と、シフトダウンに伴う予備変速の場合とで別個独立して設定され、シフトアップに伴う予備変速の場合より、シフトダウンに伴う予備変速の場合の方が長く設定されているので、シフトダウン時にはエンジン回転数が上昇して遠心力影響が大きくなり、また、シフトアップ時にはエンジン回転数が低下して遠心力影響は小さくなることに対応して、シフトアップ時よりシフトダウン時の予備変速待ち時間を長く設定することができる。
本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 自動二輪車のエンジンの右側面図である。 ツインクラッチ式変速制御装置の構成図である。 自動変速機における各軸および変速ギヤの噛合関係を示す構成図である。 ツインクラッチ式変速機の断面図である。 ギヤシフト装置の断面図である。 ECUおよびその周辺機器の構成を示すブロック図である。 目標クラッチ油圧の算出手順を示すブロック図である。 クラッチを接続方向に駆動した際のクラッチ油圧の推移を示すグラフである。 ストローク−クラッチ容量グラフおよびストローク−クラッチ油圧グラフである。 目標半クラッチ油圧を算出する手順を示すフローチャートである。 電動モータによってノーマリオープン式クラッチを駆動する際に、ストローク開始位置およびストロークエンド位置を検知する方法を示すグラフである。 電動モータによってノーマリクローズ式クラッチを駆動する際に、ストローク開始位置およびストロークエンド位置を検知する方法を示すグラフである。 シフトアップ時の吹け上がり現象が検知された際のクラッチ制御の流れを示すタイムチャートである。 本実施形態に係る吹け上がり発生時クラッチ1容量補正制御の手順を示すフローチャートである。 補正係数ベースKbの導出手順を示すフローチャートである。 補正係数ベーステーブルである。 補正係数Kの算出処理の手順を示すフローチャートである。 変速時吹け上がり検知処理の流れを示すフローチャートである。 吹け上がり発生時クラッチ容量補正処理の詳細な流れを示すフローチャートである。 クラッチ持ち替え時のクラッチ制御の流れを示すタイムチャートである。 変速時間オーバー時クラッチ1容量補正制御の流れを示すフローチャートである。 変速完了時間の推定処理の手順を示すフローチャートである。 変速トルクQhと変速時ΔNeとの関係を示すデータテーブルである。 補正係数Koverを導出する手順を示すフローチャートである。 変速オーバー時間と補正係数Koverとの関係を示すデータテーブルである。 予備変速待ち時間設定処理の手順を示すフローチャートである。 ギヤ入れ替え要求判定処理の手順を示すフローチャートである。 クラッチ油圧判定の手順を示すサブフローである。 クラッチオフ判定時間決定処理の手順を示すサブフローである。 シフトアップ用クラッチオフ判定時間テーブルである。 シフトダウン用クラッチオフ判定時間テーブルである。 変速機にフェールが発生した際の走行モードの判定処理の手順を示すフローチャートである。 ノーマリクローズ式の油圧クラッチの構成を示す断面図である。 電動クラッチの構成を示す断面図である。 電動−油圧併用式クラッチの全体構成図である。 電動−油圧併用式クラッチの電動モータの断面図である。
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。以下の説明における前後左右等の向きは、特記しない限り車両の向きと同一とする。また、図中矢印のFRは車両前方を示し、LHは車両左方を、UPは車両上方をそれぞれ示す。
図1は、本実施形態に係る変速制御装置を適用した鞍乗型車両としての自動二輪車1の側面図である。前輪2を軸支するフロントフォーク3の上部は、ステアリングステム4を介して車体フレーム5の前端部のヘッドパイプ6に操舵可能に枢支されている。ステアリングステム4の上部には操向ハンドル4aが取り付けられている。ヘッドパイプ6の後部からはメインフレーム7が後方に延びてピボットプレート8に連なっている。このピボットプレート8には、スイングアーム9の前端部が上下揺動可能に枢支されており、該スイングアーム9の後端部に後輪11が軸支されている。スイングアーム9と車体フレーム5との間には、クッションユニット12が介設されている。車体フレーム5の内側には、自動二輪車1の動力源であるエンジン13が取り付けられている。
図2を併せて参照して、エンジン13は、クランクシャフト21の回転中心軸線C1を車幅方向に沿わせた並列4気筒であり、そのクランクケース14の上部にシリンダ15が立設されている。該シリンダ15内には各気筒に対応するピストン18が往復運動可能に嵌装されており、該各ピストン18の往復動がコンロッド19を介してクランクシャフト21の回転運動に変換される。シリンダ15の後部にはスロットルボディ16が接続され、シリンダ15の前部には排気管17が接続されている。
クランクケース14の後方にはミッションケース22が一体に連なり、該ミッションケース22内に、ツインクラッチ式変速機23およびチェンジ機構24が収納されている。ミッションケース22の車幅方向右側はクラッチケース25とされ、該クラッチケース25の内部にツインクラッチ式変速機23のツインクラッチ26が収容されている。クランクシャフト21の回転動力は、ツインクラッチ式変速機23を介してミッションケース22の車幅方向左側に出力された後、例えば、チェーン式の動力伝達機構を介して後輪11に伝達される。回転中心軸線C2の方向に指向して配設されるメインシャフト28の下方に、回転中心軸線C3の方向に指向するカウンタシャフト29が配設されている。
図3は、ツインクラッチ式変速制御装置の構成図である。また、図4は自動変速機における各軸および変速ギヤの噛合関係を示す構成図であり、図5はツインクラッチ式変速機の断面図であり、図6はツインクラッチ式変速機のギヤシフト装置の断面図である。
ツインクラッチ式変速制御装置は、主に、エンジン13に連接されるツインクラッチ式変速機23と、チェンジ機構24に駆動機構39を設けてなるギヤシフト装置41と、ツインクラッチ式変速機23およびギヤシフト装置41を作動制御する電子コントロールユニット(ECU)42とから構成されている。
ツインクラッチ式変速機23は、内シャフト43および外シャフト44からなる二重構造のメインシャフト28と、該メインシャフト28と並行に配置されるカウンタシャフト29と、メインシャフト28およびカウンタシャフト29に跨って配置される変速ギヤ群45と、メインシャフト28の車幅方向右端部に同軸配置されるツインクラッチ26と、該ツインクラッチ26に作動用油圧を供給する油圧供給装置46とを備えている。以下、メインシャフト28、カウンタシャフト29および変速ギヤ群45からなる集合体をトランスミッション47と呼称する。
メインシャフト28は、ミッションケース22の車幅方向左右に渡る内シャフト43の右側部を外シャフト44内に相対回転可能に挿通してなる。内外シャフト43,44の外周には、変速ギヤ群45における6速分の駆動ギヤ48a,48b,48c,48d,48e,48f(以下、48a〜48f)が振り分けて配置される。一方、カウンタシャフト29の外周には、変速ギヤ群45における6速分の従動ギヤ49a,49b,49c,49d,49e,49f(以下、49a〜49f)が配置されている。
各駆動ギヤ48a〜48fおよび従動ギヤ49a〜49fは、対応する変速段同士で互いに噛み合い、それぞれ各変速段に対応する変速ギヤ対45a,45b,45c,45d,45e,45f(以下、45a〜45f)を構成する(図5参照)。各変速ギヤ対45a〜45fは、1速から6速の順に減速比が小さくなるように設定されている。
図5を参照して、内シャフト43の車幅方向左端部はミッションケース22の左側壁22aに至り、該左側壁22aにボールベアリング73を介して回転可能に支持されている。一方、内シャフト43の右側部は、ミッションケース22の右側壁22bを貫通してクラッチケース25内に臨み、該内シャフト43の左右中間部が、同じく右側壁22bを貫通する外シャフト44の左右中間部およびボールベアリング77を介して、ミッションケース22の右側壁22bに回転可能に支持されている。
外シャフト44は内シャフト43よりも短く、その左端部は、ミッションケース22の左右中間部に位置している。外シャフト44における右側壁22bより左方に位置する部位には、偶数変数段(2,4,6速)に対応する駆動ギヤ48d,48f,48bが、左側から4速用、6速用、2速用の順に支持されている。一方、内シャフト43における外シャフト44の左端部よりも左方に位置する部位には、奇数変速段(1,3,5速)に対応する駆動ギヤ48a,48e,48cが、左側から1速用、5速用、3速用の順に支持されている。
カウンタシャフト29の左右端部は、ミッションケース22の左右側壁22a,22bにそれぞれボールベアリング82,86を介して回転可能に支持されている。カウンタシャフト29の左端部は左側壁22aの左方に突出し、該左端部に、後輪11への動力伝達機構としてのドライブスプロケット83が取り付けられている。
カウンタシャフト29におけるミッションケース22の内側に位置する部位には、各変速段に対応する従動ギヤ49a〜49fが、各駆動ギヤ48a〜48fと同様の順に支持されている。
メインシャフト28(内シャフト43)およびカウンタシャフト29の内部には、エンジン13内各部へのオイル圧送用のメインオイルポンプ(不図示)からの油圧を供給可能な主供給油路71,72がそれぞれ形成されており、該各主供給油路71,72を介して変速ギヤ群45に適宜エンジンオイルが供給される。
ツインクラッチ26は、互いに同軸に隣接配置される油圧式の第1および第2クラッチ51a,51bを有してなり、これら各クラッチ51a,51bに内外シャフト43,44がそれぞれ同軸に連結されている。各クラッチ51a,51bが共有するクラッチアウタ56には、クランクシャフト21のプライマリドライブギヤ58aに噛み合うプライマリドリブンギヤ58が同軸に設けられており、これら各ギヤ58,58aを介して、クラッチアウタ56にクランクシャフト21からの回転動力が入力される。クラッチアウタ56に入力された回転動力は、各クラッチ51a,51bの断続状態に応じて内外シャフト43,44に個別に伝達される。各クラッチ51a,51bの断続状態は、油圧供給装置46からの油圧供給の有無により個別に制御される。
そして、各クラッチ51a,51bの一方を接続状態とすると共に他方を切断状態とし、内外シャフト43,44の一方に連結された何れかの変速ギヤ対を用いてトランスミッション47内の動力伝達を行うと共に、内外シャフト43,44の他方に連結された変速ギヤ対の中から次に用いるものを予め選定し、この状態から各クラッチ51a,51bの一方を切断状態とすると共に他方を接続状態とすることで、トランスミッション47の動力伝達が前記予め選定した変速ギヤ対を用いたものに切り替わり、もってトランスミッション47のシフトアップまたはシフトダウンがなされる。
図3に示すように、油圧供給装置46は、ツインクラッチ26用の油圧発生源であるクラッチ用オイルポンプ32と、該クラッチ用オイルポンプ32の吐出口から延びる送給油路35と、該送給油路35の下流側に接続される第1および第2クラッチアクチュエータ91a,91bと、該各クラッチアクチュエータ91a,91bから各クラッチ51a,51bの接続側油圧室54a,54b(図5参照)に至る第1および第2供給油路92a,92bとを有してなる。
クラッチ用オイルポンプ32は、前記メインオイルポンプとは別個に設けられ、クランクケース14下のオイルパン36内のエンジンオイルを吸入して送給油路35内に吐出する。送給油路35には該油路専用のオイルフィルタ89が設けられる。送給油路35には、油圧および油温を検知する油圧センサSE6および油温センサSE7、送給油路35内の油圧の上昇を制御するリリーフバルブRが設けられている。また、各供給油路92a,92bには、各クラッチ51a,51bへの供給油圧を検知する第1クラッチ油圧センサSE8および第2クラッチ油圧センサSE9が設けられている。
送給油路35と第1,第2供給油路92a,92bとは、ソレノイドバルブからなる各クラッチアクチュエータ91a,91bの作動によって個別に連通可能である。送給油路35と第1供給油路92aとが第1クラッチアクチュエータ91aを介して連通すると、クラッチ用オイルポンプ32からの比較的高圧の油圧が第1クラッチ51aの接続側油圧室54aに供給されて、該第1クラッチ51aが接続状態となる。一方、送給油路35と第2供給油路92bとが第2クラッチアクチュエータ91bを介して連通すると、クラッチ用オイルポンプ32からの油圧が第2クラッチ51bの接続側油圧室54bに供給され、該第2クラッチ51bが接続状態となる。
送給油路35からは油圧逃がしバルブ95を有する油圧逃がし油路96aが分岐している。油圧逃がしバルブ95は、バルブアクチュエータ95aにより作動し、油圧逃がし油路96aの開通、遮断を切り替える。ECU42によって作動制御されるバルブアクチュエータ95aは、例えば、エンジン始動時に油圧逃がし油路96aを開通してクラッチ用オイルポンプ32からのフィード油圧をオイルパン36に戻し、エンジン始動後に油圧逃がし油路96aを遮断してツインクラッチ26にフィード油圧を供給可能とする。
また、各クラッチアクチュエータ91a,91bには、送給油路35と第1および第2供給油路92a,92bとの連通を遮断した際にクラッチ用オイルポンプ32からの油圧をオイルパン内に戻すための戻し油路93a,93bがそれぞれ設けられている。
チェンジ機構24は、各シャフト28,29と平行に配置されたシフトドラム24aの回転により複数(この実施例では4つ)のシフトフォーク24bを軸方向で移動させ、メインシャフト28およびカウンタシャフト29間の動力伝達に用いる変速ギヤ対(変速段)を切り替える。
各シフトフォーク24bは、メインシャフト28側に延びるものとカウンタシャフト29側に延びるものとでそれぞれ対をなし、これらの基端側が一対のシフトフォークロッド24cにそれぞれ軸方向で移動可能に支持されている。各シフトフォーク24bの基端側には、シフトドラム24a外周の複数のカム軸24dの何れかに係合する摺動突部24eがそれぞれ設けられる。各シフトフォーク24bは、メインシャフト28側およびカウンタシャフト29側において、その先端部が変速ギヤ群45のスライドギヤ(後述)に係合されている。そして、シフトドラム24aが回転すると、各カム溝24dのパターンに沿って各シフトフォーク24bが軸方向に移動し、前記スライドギヤを軸方向で移動させてトランスミッション47の変速段が変化するように構成されている。
シフトドラム24aの一端側に設けられた駆動機構39は、チェンジ機構24のシフトドラム24aに同軸固定されるピンギヤ39aと、該ピンギヤ39aに係合するウォーム状のバレルカム39bと、該バレルカム39bに回転動力を付与する電気モータ39cとを有してなる。駆動機構39は、電気モータ39cの駆動によりシフトドラム24aを適宜回転させて、トランスミッション47の変速段を変化させる。駆動機構39には、トランスミッション47の変速段を検知するために駆動機構39の作動量を検知するギヤポジションセンサSE1が設けられている。また、シフトドラム24aの左端部に噛合する伝達ギヤには、シフトドラム24aの回転角度を検知する回転角度センサDsが設けられており、また、シフトドラム24aの右端部には、回転軸およびシフトドラム24aのデテント機構(ロストモーション機構)Dtが配設されている。
トランスミッション47は、各変速段に対応する駆動ギヤ48a〜48fと従動ギヤ49a〜49fとが常に噛み合った常時噛み合い式である。各ギヤは、その支持軸(各シャフト28,29)に対して一体回転可能な固定ギヤと、支持軸に対して相対回転可能なフリーギヤと、シャフトに対して一体回転可能かつ軸方向で移動可能なスライドギヤとに大別される。
具体的には、駆動ギヤ48a,48bは固定ギヤとされ、駆動ギヤ48c,48dはスライドギヤとされ、駆動ギヤ48e,48fはフリーギヤとされている。また、従動ギヤ49a〜49dはフリーギヤとされ、従動ギヤ49e,49fはスライドギヤとされている。以下、各ギヤ48c,48d,49e,49fをスライドギヤ、各ギヤ48e,48f,49a〜49dをフリーギヤと呼称することがある。そして、チェンジ機構24によって任意のスライドギヤを適宜スライド(軸方向で移動)させることで、何れかの変速段に応じた変速ギヤ対を用いた動力伝達が可能となる。
スライドギヤ48c,48dの一側には、これらと同様に支持軸に対して一体回転可能かつ軸方向で移動可能なスライドリングSc,Sdがそれぞれ一体に設けられる。各スライドリングSc,Sdは、フリーギヤ48e,48fにそれぞれ軸方向で隣接して設けられる。各スライドリングSc,Sdには、それぞれスライド側ドッグ(ダボ)D1c,D1dが設けられ、各フリーギヤ48e,48fには、それぞれ各スライド側ドッグD1c,D1dに対応するフリー側ドッグ(ダボ)D1e,D1fが設けられる。
また、スライドギヤ49e,49fの一側には、これらと同様に支持軸に対して一体回転可能かつ軸方向で移動可能なスライドリングSe,Sfが一体に設けられる。各スライドリングSe,Sfは、フリーギヤ49c,49dにそれぞれ軸方向で隣接して設けられる。各スライドリングSe,Sfには、それぞれスライド側ドッグ(ダボ)D2e,D2fが設けられ、各フリーギヤ49c,49dには、それぞれ各スライド側ドッグD2e,D2fに対応するフリー側ドッグ(ダボ)D2c,D2dが設けられる。
さらに、各スライドギヤ49e,49fの他側には、それぞれスライド側ドッグ(ダボ)D3e,D3fが設けられ、これらに軸方向で隣接するフリー側ギヤ49a,49bには、それぞれ各スライド側ドッグD3e,D3fに対応するフリー側ドッグ(ダボ)D3a,D3bが設けられる。
各スライド側ドッグおよびフリー側ドッグは、対応するスライドギヤ(スライドリング含む)およびフリーギヤ同士が近接することで互いに相対回転不能に係合し、スライドギヤおよびフリーギヤ同士が離間することで互いの係合を解除する。
そして、各ドッグを介して各スライドギヤの何れかと対応するフリーギヤとが相対回転不能に係合することで、メインシャフト28およびカウンタシャフト29間でいずれかの変速ギヤ対を選択的に用いた動力伝達が行われる。また、各スライドギヤおよびフリーギヤ間の係合がすべて解除された状態(図5に示す状態)では、両シャフト28,29間の動力伝達が不能となり、この状態がトランスミッション47のニュートラル状態である。
ECU42(図3参照)は、各センサ情報の他に、スロットルボディ16のスロットルバルブの開度センサTS、サイドスタンドの格納状態を検知する格納センサSS、前輪2の車輪速センサWS、操向ハンドル4a等に配設されたモードスイッチSW1、ギヤセレクトスイッチSW2、ニュートラル−ドライブ切り替えスイッチSW3等からの情報に基づいて、ツインクラッチ式変速機23およびギヤシフト装置41の作動を制御してトランスミッション47の変速段(シフトポジション)を変化させる。また、各センサ信号は、燃料噴射装置を制御するEFI−ECU42aにも伝達される。
モードスイッチSW1により選択される変速モードは、車速(車輪速)およびエンジン回転数等の車両情報に基づき、トランスミッション47の変速段を自動で切り替えるフルオートマチックモードと、運転者の意思に基づきギヤセレクトスイッチSW2の操作のみでトランスミッション47の変速段を切り替え可能とするセミオートマチックモードとがある。現在の変速モードおよび変速段は、例えば、操向ハンドル4aの近傍に設けたメータ装置Mに表示される。また、ニュートラル−ドライブスイッチSW3の操作により、トランスミッション47を所定の変速段で動力伝達が可能な状態とニュートラル状態との間で切り替え可能とされている。
図4を参照して、プライマリドリブンギヤ58の近傍には、エンジン回転数センサSE3が配設されている。また、駆動ギヤ48aの近傍には、内シャフト43の回転数を検知するための内シャフト回転数センサSE10が配設されており、駆動ギヤ48bの近傍には、外シャフト44の回転数を検知するための外シャフト回転数センサSE11が配設されている。さらに、カウンタシャフト29の近傍には、カウンタシャフト回転数センサSE19が配設されている。各センサ信号は、ECU42およびEFI−ECU42aに伝達される。なお、各回転数センサは、本実施形態の例に限られず、所望の情報が検知可能な種々の位置に配設することが可能である。
図5に示すように、ツインクラッチ26は、奇数変速段用の変速ギヤ対に連結される第1クラッチ51aをクラッチケース25内の右側(車幅方向外側)に配置し、偶数変速段用の変速ギヤ対に連結される第2クラッチ51bをクラッチケース25内の左側(車幅方向内側)にそれぞれ配置してなる。各クラッチ51a,51bは、その軸方向で交互に重なる複数のクラッチ板(各クラッチディスク61a,61bおよび各クラッチプレート66a,66b)を有する湿式多板式とされる。
各クラッチ51a,51bは、外部からの供給油圧によりプレッシャプレート52a,52bを軸方向で変位させて所定の係合力を得る油圧式であり、プレッシャプレート52a,52bをクラッチ切断側に付勢する戻しスプリング53a,53bと、プレッシャプレート52a,52bにクラッチ接続側への押圧力を付与する接続側油圧室54a,54bと、プレッシャプレート52a,52bにクラッチ切断側への押圧力を付与してその戻り動作を補助する切断側油圧室55a,55bとを有している。
切断側油圧室55a,55bには、メインオイルポンプからの比較的低圧な油圧が常時供給されており、接続側油圧室54a,54bには、油圧供給装置46(クラッチ用オイルポンプ32)からの比較的高圧な油圧が選択的かつ個別に供給される。
各クラッチ51a,51bは、単一のクラッチアウタ56を共有して略同一径に構成されている。クラッチアウタ56は右方に開放する有底円筒状をなし、その底部中央部が外シャフト44の左右中間部に相対回転可能に支持されている。クラッチアウタ56の左内側には第1クラッチ51a用のクラッチセンタ57aが配置され、クラッチアウタ56の右内側には第2クラッチ51b用のクラッチセンタ57bが配置されている。クラッチセンタ57bは、外シャフト44の右端部に一体回転可能に支持されている。
クラッチアウタ56の底部左側には、スプリングダンパ59を介してプライマリドリブンギヤ58が取り付けられ、該プライマリドリブンギヤ58には、クランクシャフト21のプライマリドライブギヤ58aが噛み合う。クラッチアウタ56には、クランクシャフト21の回転動力がスプリングダンパ59を介して入力される。クラッチアウタ56は、クランクシャフト21の回転に伴い、メインシャフト28とは個別に回転する。
クラッチアウタ56におけるプライマリドリブンギヤ58より左側には、各オイルポンプを駆動するためのドライブスプロケット56bが一体回転可能に設けられている。クラッチアウタ56の右側内周には、第1クラッチ51a用の複数のクラッチプレート61aが一体回転可能に支持されている。また、クラッチアウタ56の左側内周には、第2クラッチ51b用の複数のクラッチプレート61bが一体回転可能に支持されている。
クラッチアウタ56の外周には、軸方向に沿う複数の係合溝が形成されており、各クラッチプレート61a,61bの内周には各係合溝に対応する複数の係合突部が形成されている。そして、この各係合突部が各係合溝に相対回転不能に係合することで、各クラッチプレート61a,61bがクラッチアウタ56に一体回転可能に支持される。
第1クラッチ51aのクラッチセンタ57a左側のフランジ部64aには、右方に向けて起立する内壁部65aが設けられ、該内壁部65aの外周には複数のクラッチディスク(フリクションプレート)66aが一体回転可能に支持されている。
クラッチセンタ57aの外周には、軸方向に沿う複数の係合溝が形成されており、各クラッチディスク66aの内周には各係合溝に対応する複数の係合突部が形成されている。そして、この各係合突部が各係合溝に相対回転不能に係合することで、各クラッチディスク66aがクラッチセンタ57に一体回転可能に支持される。
フランジ部64aの右方にはプレッシャプレート52aが対向配置されており、このプレッシャプレート52aの外周側とフランジ部64aの外周側との間には、各クラッチプレート61aおよび各クラッチディスク66aが、軸方向で交互に重なった積層状態で配置されている。
プレッシャプレート52aの内周側とフランジ部64aの内周側との間には、切断側油圧室55aが形成されると共に、プレッシャプレート52aを右方(フランジ部64aから離間する側、クラッチ切断側)に付勢する戻しスプリング53aが配置されている。プレッシャプレート52aの内周側の右方には、クラッチセンタ57a右側の中央筒部62aの外周に設けられたサポートフランジ部67aが対向配置され、このサポートフランジ部67aとプレッシャプレート52aの内周側との間に、接続側油圧室54aが形成されると共に戻しスプリング53aが配置されている。
一方、第2クラッチ51bのクラッチセンタ57b左側のフランジ部64bには、右方に向けて起立する内壁部65bが設けられ、該内壁部65bの外周には複数のクラッチディスク66bが一体回転可能に支持されている。
クラッチセンタ57bの外周には、軸方向に沿う複数の係合溝が形成されており、各クラッチディスク66bの内周には各係合溝に対応する複数の係合突部が形成されている。そして、この各係合突部が各係合溝に相対回転不能に係合することで、各クラッチディスク66bがクラッチセンタ57bに一体回転可能に支持される。
フランジ部64bの右方にはプレッシャプレート52bが対向配置されており、このプレッシャプレート52bの外周側とフランジ部64bの外周側との間には、各クラッチプレート61bおよび各クラッチディスク66bが、軸方向で交互に重なった積層状態で配置されている。
プレッシャプレート52bの内周側とフランジ部64bの内周側との間には、切断側油圧室55bが形成されると共に、プレッシャプレート52bを右方(フランジ部64bから離間する側、クラッチ切断側)に付勢する戻しスプリング53bが配置されている。プレッシャプレート52bの内周側の右方には、クラッチセンタ57b右側の中央筒部62bの外周に設けられたサポートフランジ部67bが対向配置され、このサポートフランジ部67bとプレッシャプレート52bの内周側との間に、接続側油圧室54bが形成されると共に戻しスプリング53bが配置されている。
クラッチケース25の右側を構成するクラッチカバー69には、第1供給油路92a、第2供給油路92b、およびカバー内主供給油路71aがそれぞれ設けられている。また、内シャフト43の右中空部43a内には、各油路92a,92b,71aと個別に連通する油路が適宜形成されている。
上記した構成により、第1供給油路92a等を通じて、クラッチ用オイルポンプ32からの油圧が第2クラッチ51bの接続側油圧室54bに供給可能となる。また、カバー内主供給油路71等を通じて、メインオイルポンプからの油圧が第1クラッチ51aの切断側油圧室55aに供給可能となる。さらに、第2供給油路92b等を通じてクラッチ用オイルポンプ32からの油圧が第1クラッチ51aの接続側油圧室54aに供給可能となり、第2クラッチ51bの切断側油圧室55bには、主供給油路71等を通じてメインオイルポンプからの油圧が供給可能となる。
各クラッチ51a,51bは、エンジン停止状態(各オイルポンプの停止状態)では、各戻しスプリング53a,53bの付勢力によりプレッシャプレート52a,52bが右方に変位し、各クラッチプレート61a,61bおよび各クラッチディスク66a,66bの摩擦係合が解除されたクラッチ切断状態となる。また、エンジン運転状態であっても油圧供給装置46からの油圧供給が停止した状態では、プレッシャプレート52a,52bに戻しスプリング53a,53bの付勢力および各切断側油圧室55a,55bの油圧が作用し、前記同様にクラッチ切断状態となる。すなわち、本実施形態に係るツインクラッチ26は、何らの制御が行われていない時にクラッチが切断状態となる「ノーマリオープン式」とされている。
第1クラッチ51aにおいて、エンジン運転状態かつ油圧供給装置46から接続側油圧室54aに比較的高圧の油圧が供給される状態では、切断側油圧室55aの油圧および戻しスプリング53aの付勢力に抗してプレッシャプレート52aが左方(フランジ部64a側、クラッチ接続側)に移動し、各クラッチプレート61aおよび各クラッチディスク66aが狭圧されて互いに摩擦係合することで、クラッチアウタ56とクラッチセンタ57aとの間でのトルク伝達が可能なクラッチ接続状態となる。
また、第2クラッチ51bにおいて、エンジン運転状態かつ油圧供給装置46から接続側油圧室54bに比較的高圧の油圧が供給される状態では、切断側油圧室55bの油圧および戻しスプリング53bの付勢力に抗してプレッシャプレート52bが左方(フランジ部64b側、クラッチ接続側)に移動し、各クラッチプレート61bおよび各クラッチディスク66bが挟圧されて互いに摩擦係合することで、クラッチアウタ56とクラッチセンタ57bとの間でのトルク伝達が可能なクラッチ接続状態となる。
そして、各クラッチ51a,51bのクラッチ接続状態から接続側油圧室54a,54bへの油圧供給が停止すると、切断側油圧室55a,55bの油圧および戻しスプリング53a,53bの付勢力によりプレッシャプレート52a,52bが右方に変位し、各クラッチプレート61a,61bおよび各クラッチディスク66a,66bの摩擦係合が解除され、クラッチアウタ56とクラッチセンタ57a,57bとの間のトルク伝達が不能となったクラッチ切断状態となる。
各クラッチ51a,51bの切断側油圧室55a,55bに供給されたエンジンオイルは、内壁部65a,65b等に適宜形成された油路を介して油圧室外に導かれ、内壁部65a,65b外周の各クラッチプレート61a,61bおよび各クラッチディスク66a,66bに適宜供給される。このように切断側油圧室55a,55b内の作動油を逃がすことで、切断側油圧室55a,55b内の油圧を所定の低圧状態に保ち、かつ切断状態にある各クラッチ51a,51bにおける各クラッチプレート61a,61bおよび各クラッチディスク66a,66bの潤滑性および冷却性を向上させる。
上記ツインクラッチ式変速機23において、自動二輪車1のエンジン始動後であっても、サイドスタンドが起立している等により停車状態であると判断される場合には、各クラッチ51a,51bの両者がクラッチ切断状態に保たれる。そして、例えば、サイドスタンドが格納されたり各スイッチSWA,SW2,SW3が操作された場合には、自動二輪車1の発進準備としてトランスミッション47がニュートラル状態から1速ギヤ(発進ギヤ、変速ギヤ対45a)を用いての動力伝達を可能とした1速状態となり、この状態から例えばエンジン回転数が上昇することで、第1クラッチ51aが半クラッチを経てクラッチ接続状態となり、自動二輪車1を発進させる。
自動二輪車1の走行時には、各クラッチ51a,51bにおける現在のシフトポジションに対応する一方のみが接続状態となり、他方は切断状態のままとなる。これにより、内外シャフト43,44の一方および各変速ギヤ対45a〜45fの何れかを介しての動力伝達が行われる。このとき、車両情報に基づきECU42がツインクラッチ式変速機23の作動を制御し、次のシフトポジションに対応する変速ギヤ対を用いての動力伝達が可能な状態を予め作り出す。以下、この状態を作り出す動作を「予備変速」と呼称する。
具体的には、現在のシフトポジション(変速段)が例えば奇数段(または偶数段)であれば、次のシフトポジションは偶数段(または奇数段)となるので、偶数段(または奇数段)の変速ギヤ対を用いての動力伝達を可能とするために予備変速を実行する。このとき、第1クラッチ51aは接続状態であるが、第2クラッチ51b(または第1クラッチ51a)は切断状態にあるため、外シャフト44(または内シャフト43)および偶数段(または奇数段)の変速ギヤ対にはエンジン出力が伝達されない。
その後、ECU42がシフトタイミングに達したと判断すると、第1クラッチ51a(または第2クラッチ51b)を切断状態とすると共に第2クラッチ51b(または第1クラッチ51a)を接続状態とすることのみで、予め選定した次のシフトポジションに対応する変速ギヤ対を用いた動力伝達に切り替わる。これにより、変速時のタイムラグや動力伝達の途切れを生じさせない迅速かつスムーズな変速が可能となる。
また、ツインクラッチ式変速機23は、変速段一定の通常走行時には、切断状態にあるクラッチ(51aまたは51b)の接続側油圧室に「予圧」としての微少油圧を供給して、該クラッチをクラッチ接続側へ微少量作動させるように構成されている。この微少油圧は、当該クラッチの機械的な遊びを詰めるのに必要最低限以上の油圧、換言すれば、クラッチのリターンスプリングの力に相当する以上の油圧に相当する。
変速段一定の通常運転時において、接続状態にあるクラッチ(接続側クラッチ)では、クランクシャフト21側の部品(プライマリドリブンギヤ58と一体的に回転する部品、すなわちクラッチアウタ56、およびクラッチプレート61aまたは61b等)と、トランスミッション47側の部品(メインシャフト28と一体的に回転する部品、すなわちクラッチセンタ57aまたは57b、およびクラッチディスク66aおよび66b等)とが、互いに一体的に回転することとなる。一方、通常運転時において、切断状態にあるクラッチ(切断側クラッチ)では、クランクシャフト21側の部品が、停止状態にあるトランスミッション47側の部品に対して空転することとなる。
各クラッチ51a,51bにおいて、クラッチアウタ56外周の係合溝と各クラッチプレート61a,61b外周の係合突部との間、および各クラッチセンタ57a,57b外周の係合溝と各クラッチディスク66a,66b内周の係合突部との間には、駆動力(トルク)の非伝達時において、それぞれ回転方向で機械的遊び(クリアランス)を有するが、前述の如く切断状態にあるクラッチをクラッチ接続側へ微少量作動させておくことにより、クランクシャフト21側の部品からトランスミッション47側の部品へ微少トルクが付与される。これにより、回転方向の遊びを詰めることができ、この遊びに基づく通常運転時の音の発生を抑えることが可能となる。
そして、本実施形態に係る変速制御装置は、上記した予圧をかけて遊びを詰める制御のほか、以下の4つの制御が可能に構成されている点に特徴がある。
(1)クラッチ油圧センサ出力の変化に基づいてクラッチの実際の接続状態を検知することにより、クラッチストロークセンサ等を用いることなく半クラッチ領域での正確な油圧制御を可能とする制御
(2)クランクシャフトとカウンタシャフトとの回転数比率の変化に基づいてクラッチ持ち替え時のクラッチすべり状態を検知し、適切なクラッチ接続を実行する制御
(3)変速動作に伴うクラッチ持ち替え時に、所定時間を過ぎても変速が完了しない場合には強制的にクラッチを接続する制御
(4)予備変速に伴う打音の発生を防ぐため、予圧を抜く動作を開始してから変速ギヤの駆動を開始するまでの間に適切な待ち時間を設定する制御
以下、図面を参照して、上記(1)〜(4)の各制御の動作を説明する。
図7は、本発明の一実施形態に係る変速制御装置としてのECU42およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。ECU42は、変速制御部100と、クラッチ油圧検知部110と、ストローク開始油圧検知部120と、ストロークエンド油圧検知部130と、レシオ検知部140と、クラッチ制御補正量算出部150と、予備変速待ち時間設定部160とを含む。変速制御部100には、変速マップ101およびタイマ102が含まれる。タイマ102は、エンジン回転速度等の算出のほか、変速動作に係る時間等の種々の時間を計測できる。さらに、クラッチ制御補正量算出部150には、基本クラッチ容量算出部200と、吹け上がり発生時クラッチ容量補正部210と、変速時間オーバー時クラッチ容量補正部220と、目標クラッチ容量算出部230と、目標半クラッチ油圧算出部240とが含まれる。
変速制御部100には、油温センサSE7、ギヤポジションセンサSE1、エンジン回転数センサSE3、内シャフト回転数センサSE10、外シャフト回転数センサSE11、カウンタシャフト回転数センサSE19、スロットル開度センサTS、吸気温センサSE12、大気圧センサSE13からの信号がそれぞれ入力される。また、第1クラッチ油圧センサSE8および第2クラッチ油圧センサSE9からの信号は、クラッチ油圧検知部110を介して変速制御部100に入力される。
変速制御部100は、車両の通常走行時、ギヤポジションセンサSE1、エンジン回転数センサSE3、スロットル開度センサTSおよび車速情報に基づいて、3次元マップ等からなる変速マップ101に従って、シフト制御モータ39c、第1クラッチアクチュエータ91aおよび第2クラッチアクチュエータ91bを駆動して変速動作を実行する。また、変速制御部100は、変速マップ101に従った自動変速制御およびギヤセレクトスイッチSW2の操作による半自動変速時において、変速信号が発せられて変速中である等の変速状態の検知も行う。ここで、図8を参照する。
図8は、目標クラッチ油圧Ptの算出手順を示すブロック図である。前記したクラッチ容量補正量算出部150は、種々の演算処理によって最終的に目標クラッチ油圧Ptを算出し、この目標クラッチ油圧Ptが第1,第2クラッチ51a,51bに供給されるように、第1,第2クラッチアクチュエータ91a,91bを駆動する。目標クラッチ油圧Ptは、クラッチが完全に接続状態となる油圧であり、目標クラッチ容量Cと実リターンスプリング荷重Fを用いて、手順F4に示す以下の式で算出される。
Pt=((目標クラッチ容量C/クラッチ摩擦係数μ×クラッチ板面数n×有効半径r)+実リターンスプリング荷重F)/クラッチピストン受圧面積S
目標クラッチ容量Cは、基本クラッチ容量算出部200で算出された基本目標クラッチ容量CKに対して、手順F1において、吹け上がり発生時クラッチ容量補正値H1および変速時間オーバー時クラッチ容量補正値H2による補正を実行した値に、さらに、手順F2においてプライマリレシオ(クランクシャフトからメインシャフトへの減速比)を乗じることで算出される。
また、基本目標クラッチ容量CKは、クラッチがすべりを生じることなく回転駆動力を伝達できるトルク、すなわち、現在生じているエンジントルクより任意量α(例えば、エンジントルクの20%)だけ大きい値とされる。この任意量αは、変速時間や変速フィーリングに影響を与えるパラメータであり、状況に応じた任意の数値が設定される。エンジントルク推定部201では、スロットル開度、エンジン回転数、吸気温度、大気圧等の情報に基づいて、エンジントルク推定値が算出される。
さらに、実リターンスプリング荷重Fは、手順F3において、以下の式で算出される。
実リターンスプリング荷重F=ストロークエンド油圧Pe×クラッチピストン受圧面積S
ここで、例えば、実リターンスプリング荷重Fが、基準値(設計値等に基づいて予め定められた固定値)より大きくなる場合は、クラッチ板の摩耗によりストローク量が増えてリターンスプリングの押圧量が増えたり、また、リターンスプリング(戻しスプリング53a,53b)が弾発力の大きい製品に交換された等の変化が考えられる。一方、実リターンスプリング荷重Fが基準値より小さい場合には、経年変化等でリターンスプリングの弾発力が減少したことが考えられる。本実施形態では、手順F3,F4によって、このような実リターンスプリング荷重Fの変化を考慮した補正制御を可能としている。
目標クラッチ油圧Ptが求められると、これを目標クラッチ圧Ptとアクチュエータ駆動電流との関係を規定したデータテーブル(不図示)に適用して、実リターンスプリング荷重Fの変化を考慮した補正後のクラッチ制御量が求められる。クラッチ制御補正量算出手段150は、算出されたアクチュエータ駆動電流を用いて第1クラッチアクチュエータ91aおよび第2クラッチアクチュエータ91bを駆動制御する。これにより、リターンスプリングの特性変化等によるクラッチの状態変化が生じた場合でも、走行フィーリングの変化を防止することが可能となる。
また、実リターンスプリング荷重Fに基づいたクラッチ制御量の算出処理を車両の完成検査時等に実行すれば、リターンスプリングの精度ばらつき等があった場合でも、全車同様のクラッチセッティングが施された状態で工場から出荷することが可能となる。さらに、クラッチの補正制御量が所定値を超えた場合には、警告灯やスピーカ等からなる警告手段を用いて乗員にこれを知らせ、クラッチ板やリターンスプリングの交換、クラッチから駆動輪までの駆動伝達系統を点検する等の対処を乗員に促すことができる。
実リターンスプリング荷重Fの算出に用いられるストロークエンド油圧Peは、ストロークエンド油圧検知部130で検知される。さらに、本実施形態では、ストローク開始油圧検知部120によってストローク開始油圧Psを検知することにより、目標クラッチ油圧Ptとは別に、任意の半クラッチ状態を作り出すために必要な目標半クラッチ油圧Phの算出が可能に構成されている。ここで、図9を参照して、ストローク開始油圧Psおよびストロークエンド油圧Peの検知方法を説明する。
図9は、クラッチを接続方向に駆動した際のクラッチ油圧の推移を示すグラフである。このグラフでは、目標クラッチ油圧Aを破線で示すと共に、クラッチ油圧検知部110で検知される実クラッチ油圧Bを実線で示している。前記したように、本実施形態に係る油圧クラッチは、油圧を供給することでリターンスプリングの付勢力に抗して接続方向にストロークさせるように構成されている。このため、クラッチを接続するために時刻t=0でクラッチアクチュエータの駆動を開始しても、すぐにはストロークを開始せず、実クラッチ油圧Bは目標クラッチ油圧Aに沿って上昇する。
そして、時刻t1では、実クラッチ油圧Bがリターンスプリングの付勢力を上回ってクラッチがストロークを開始し、これと共に、実クラッチ油圧Bの上昇度合はわずかに負の方向に振れてから緩い上昇に移行する。次に、時刻t2に至ると、クラッチ板同士が当接して、それ以上クラッチがストロークできない位置(ストロークエンド位置)に達することにより実クラッチ油圧Bが急激に上昇し、その後、目標クラッチ油圧Aを上回ってから目標クラッチ油圧Aに収束する。このように、実クラッチ油圧Bの変化を観察することにより、クラッチがストローク開始位置およびストロークエンド位置に到達したことを推測検知することができる。
本実施形態では、実クラッチ油圧Bの微分値から変化量を求め、この変化量が予め定められた負の所定値ΔP1を超える(ΔP1より小さくなる)ことで、クラッチがストロークを開始したと判定し、他方、この変化量が予め定められた正の所定値ΔP2を超えることで、クラッチがストロークエンド位置に達したと判定するように構成されている。このグラフでは、時刻t1において実油圧の変化量が負の所定値ΔP1を超えるために時刻t1での実クラッチ油圧Psがストローク開始時の油圧値として検知され、かつ時刻t2において実クラッチ油圧Bの変化量が正の所定値ΔP2を超える(ΔP2より大きくなる)ため、時刻t2での実クラッチ油圧Peがストロークエンド時の油圧値として検知される。
前記したように、ツインクラッチ26は、接続側油圧室に油圧を供給することで、戻しスプリング(リターンスプリング)53a,53bの付勢力に抗してプレッシャプレート52a,52bをクラッチ接続方向に摺動させるように構成されている。したがって、例えば、クラッチ板が摩耗してクラッチ板同士が当接するまでのストローク量が増したり、リターンスプリングが弾発力の大きい製品に交換されると、クラッチ板同士を当接させるために必要な荷重が増大してしまう。このような変化が生じると、変化前と同じ油圧が生じるように駆動したのでは、クラッチの駆動を開始してから接続状態となるまでの時間が長くなったり、クラッチトルク容量に過不足が生じて発進時や変速時の走行フィーリングが変化する可能性がある。
そこで、本実施形態では、クラッチ板同士が当接する時点、すなわち、クラッチがそれ以上ストロークできない「ストロークエンド位置」に達した時点での荷重を検知して、ストロークエンド位置における制御補正量を算出するように構成されている。
さらに、戻しスプリングの個体差や組み付け時のばらつき等があった場合には、半クラッチ領域の同一ストローク量であっても、半クラッチ状態で伝達されるトルクに差異が生じてしまうこととなる。本実施形態では、ストロークエンド位置での荷重に加えて、クラッチがストロークを開始した「ストローク開始位置」に達した時点での荷重を検知することにより、半クラッチ領域での制御補正量を算出することを可能としている。ここで、図10を参照して、ストローク開始油圧Psおよびストロークエンド油圧Peの値を用いて、半クラッチ領域での制御量を補正する方法を説明する。
図10は、ストローク−クラッチ容量グラフ(a)およびストローク−クラッチ油圧グラフ(b)である。ストローク−クラッチ容量グラフ(a)は、戻しスプリング53a,53bのばね特性に依存するクラッチストロークとクラッチ容量との関係を示すものである。ここで、所定の半クラッチ時のクラッチ容量を5Nmに設定したい場合は、クラッチのストローク量を、ストロークエンド(フルストローク位置)Xmmから3mm手前に設定すればよいことが判明する。
次に、ストローク−クラッチ油圧グラフ(b)は、前記したストローク開始油圧Psおよびストロークエンド油圧Peに基づいて、クラッチの供給油圧とストロークとの関係を近似的に示したものである。このグラフにより直線補完を行うことで、ストロークエンド時のストローク量が10mm、ストローク開始油圧Psが50kPa、ストロークエンド油圧がPeが200kPaのとき、ストロークエンドから3mm手前のストローク7mmでのクラッチ油圧Pxが判明する。クラッチ油圧Pxは、目標半クラッチ容量5Nmを生じるために必要な目標半クラッチ油圧Phに相当するものであり、以下の算出式で算出される。
目標半クラッチ油圧Ph=ストローク開始油圧Ps+((ストロークエンド油圧Pe−ストローク開始油圧Ps)×目標半クラッチストローク)/クラッチストローク)
=50+((200−50)×7/10)=155(kPa)
算出された目標半クラッチ油圧Phは、所定の半クラッチ状態でのクラッチ容量を設定する場合に、目標クラッチ油圧Ptに替えて適用されることとなる(図8の手順F4参照)。
図11は、目標半クラッチ油圧Phを算出する手順を示すフローチャートである。まず、ステップS1では、クラッチ油圧検知部110(図7参照)により、クラッチ油圧の検知が開始される。続くステップS2では、目標半クラッチ油圧Phの算出を実行する側のクラッチが接続方向に駆動される。目標半クラッチ油圧の算出処理は、変速機がニュートラル状態であれば、両クラッチに対して交互に実行することができる。また、走行中を含み、変速機が所定のギヤ段数が選択された状態にある場合には、切断されている側のクラッチに対して実行することができる。
ステップS3では、ストローク開始油圧検知部120(図7参照)によりクラッチ油圧の変化率が負の所定値ΔP1より下がったか否かが判定される。ステップS3で肯定判定されると、ステップS4に進んで、その時点でのクラッチ油圧Psが「ストローク開始油圧」として記憶される。次に、ステップS6では、ストロークエンド油圧検知部130(図7参照)により、クラッチ油圧の変化率が正の所定値ΔP2を超えたか否かが判定される。ステップS6で肯定判定されると、ステップS7に進んで、その時点でのクラッチ油圧Peが「ストロークエンド油圧」として記憶される。なお、ステップS3で否定判定されると、ステップS5でクラッチの駆動を継続してステップS3に戻り、また、ステップS6で否定判定されると、ステップS8でクラッチの駆動を継続してステップS6に戻る。
ステップS9では、油温センサSE7によりクラッチの作動油の油温が所定値(例えば、50度)以下であるか否かが判定される。この判定は、油温が作動油の粘度変化と密接な関係にあるために行われる。本実施形態では、ステップS9で肯定判定される、すなわち、油温が低く作動油の粘度が高いと推測される場合には、クラッチ制御補正量の算出に適さない状態であるとして、そのまま制御を終了する。一方、ステップS9で否定判定される、すなわち、油温が所定値を超えてクラッチ制御補正量の算出に適した状態であると判定されると、ステップS10に進む。
ステップS10では、前記ステップS4,S7で記憶された油圧値Ps,Peを用いて、図8に示した演算処理を実行することにより、クラッチ制御補正量が算出される。続くステップS11では、目標半クラッチ容量が設定され、ステップS12では、図10に示したグラフ(b)によって、目標半クラッチストロークが導出される。そして、ステップS13では、目標半クラッチ油圧算出部240によって、前記した算出式を用いて目標半クラッチ油圧Phが算出され、一連の制御を終了する。
上記したように、本実施形態に係る変速制御装置によれば、実クラッチ油圧の変化に基づいてクラッチのストロークエンド位置を検知することにより、ストロークエンド位置でのクラッチ制御量に変化があった場合でも適切なクラッチ制御を実行することが可能となる。また、ストロークエンド位置での油圧に加えて、ストローク開始位置での油圧を検知することにより、ストローク開始位置とストロークエンド位置との間の半クラッチ状態においても、適切なクラッチ制御を実行することが可能となる。
なお、上記したようなクラッチのストローク開始位置およびストロークエンド位置の検知方法は、電動モータを駆動源とする電動クラッチにも応用することができる。
図12は、電動モータによってノーマリオープン式クラッチを駆動する際に、ストローク開始位置およびストロークエンド位置を検知する方法を示すグラフである。この図では、上から順に、モータデューティおよびモータ電流、クラッチストローク、クラッチストローク速度の状態を示している。本実施形態では、電流センサで検知されるモータ電流の変化を観察することにより、クラッチがストローク開始位置およびストロークエンド位置に到達したことをそれぞれ推測検知するように構成されている。
この図に示す電動クラッチは、電動モータへの通電を行っていない状態でクラッチが切断状態となるように構成されており、時刻t=0でのクラッチストロークはゼロである。そして、図示破線で示すモータデューティの印加を開始した後、所定期間の間は、リターンスプリングの付勢力によってモータが回転せず、クラッチがストロークを開始しない。このとき、図示実線で示す実際のモータ電流値は、モータデューティに沿って直線的に増加する。
次に、時刻t10に近づいたある時点でモータが回転し始める、すなわちクラッチがストロークを開始すると、直線状に増加するモータデューティに比して、実際のモータ電流が一瞬下降してから緩い増加に転じる。そして、時刻t11に至ると、クラッチ板同士が当接して、クラッチストロークがS1となるストロークエンド位置に達することによりモータ電流が急激に上昇する。
本実施形態では、モータ電流の微分値からモータ電流の変化量(不図示)を求め、この変化量が予め定められた負の所定値を超えることでクラッチがストロークを開始したと判定し、さらに、モータ電流の変化量が予め定められた正の所定値を超えることで、クラッチがストロークエンド位置に達したと判定することができる。
図13は、電動モータによってノーマリクローズ式クラッチを駆動する際に、ストローク開始位置およびストロークエンド位置を検知する方法を示すグラフである。電動モータへの通電を行っていない時にクラッチがフルストローク、すなわち、クラッチ接続状態となるノーマリクローズ式でも、上記と同様の手法でストローク開始位置およびストロークエンド位置を求めることができる。
時刻t=0において、クラッチストロークはフルストローク状態のS2である。そして、図示破線で示すモータデューティの印加を開始した後、所定期間の間は、リターンスプリングの付勢力によってモータが回転せず、クラッチがストロークを開始しない。このとき、図示実線で示す実際のモータ電流値はモータデューティに沿って直線的に増加する。
次に、時刻t20に近づいたある時点でモータが回転し始めると、直線状に増加するモータデューティに比して、実際のモータ電流が一瞬下降してから緩い増加に転じる。そして、時刻t21に至ると、クラッチ板同士が当接して、クラッチストロークがゼロのストロークエンド位置に達することによりモータ電流が急激に上昇する。
上記したように、電動モータで駆動する電動クラッチにおいても、モータ電流値の変化量に基づいて、ストローク開始位置およびストロークエンド位置の検知が可能である。
次に、前記(2)の「クランクシャフトとカウンタシャフトとの回転数比率の変化に基づいてクラッチ持ち替え時のクラッチすべり状態を検知し、適切なクラッチ接続を実行する制御」について説明する。
図14は、シフトアップ時の「吹け上がり現象」が検知された際のクラッチ制御の流れを示すタイムチャートである。ここで、「吹け上がり現象」とは、車両の発進後、通常走行中の変速動作時、すなわち、ツインクラッチの接続側クラッチを、一方側から他方側に切り換える際に、他方側のクラッチのクラッチ容量が不足してクラッチすべりが発生し、エンジン回転数が上昇して(吹け上がって)しまう現象を指す。
ここで、車両の発進時にクラッチすべりが発生する場合は、エンジン回転数の変化に着目することでこれを検知することができる。しかしながら、エンジン回転数の上昇度合にのみ着目してあらゆる状態でクラッチすべりを検知しようとすると、例えば、大きく加速しながら2速から3速に変速した場合に、加速によるエンジン回転数の上昇がクラッチすべりの発生として誤検知される可能性がある。これに対処するため、本実施形態では、吹け上がり現象の検知を、クランクシャフトの回転速度とカウンタシャフトの回転速度との比率、すなわち、入出力レシオの変化に基づいて行うようにした点に特徴がある。
図14では、2速から3速にシフトアップする、すなわち、接続側クラッチを、第2クラッチから第1クラッチに持ち替える際のクラッチ制御の流れを示している。この図では、上から順に、入出力レシオ、エンジン回転数、目標クラッチ容量を示している。入出力レシオRは、レシオ検知部140によって、エンジン回転数センサSE3で検知されるエンジン回転数を、カウンタシャフト回転数センサSE19で検知されるカウンタシャフト回転数で除することで算出される。入出力レシオRは、クラッチが完全に接続されている間は、各シフトポジション毎の固定値であり、クラッチが完全な接続状態でない時に各固定値の間の値をとる。本実施形態では、この特性を利用して、入出力レシオRの変化を観察することで変速時の吹け上がり現象、すなわち、変速時のクラッチすべりを検知する。
時刻t=0〜t30においては、車両が2速ギヤを選択して加速している状態である。この間、クラッチが接続状態にあれば、変化するのはエンジン回転数のみであり、入出力レシオはR2のままである。そして、時刻t30では、変速動作に伴う第2クラッチから第1クラッチへの持ち替えが開始される。なお、本実施形態では、変速時のトルク変動を抑えるため、クラッチ持ち替え時の目標クラッチ容量を、第2クラッチは直ちに切断状態に移行させる一方、第1クラッチは段階的に接続状態に移行させるように設定している。
ここで、変速制御中にクラッチすべりが発生しなければ、入出力レシオR2は、時刻t30から第3速の入出力レシオR3に向けて速やかに減少を開始するはずであるが、この図の例では、変速制御の開始後に入出力レシオRが上昇して、時刻t31で吹け上がり判定レシオRhに達する。本実施形態では、変速制御中に入出力レシオRが所定の吹け上がり判定レシオRhに達することにより、吹け上がり現象を検知する。
図14の例では、時刻t30から油圧供給を開始したものの、第1クラッチの実クラッチ容量が目標クラッチ容量に届かないためにクラッチすべりが発生し、時刻t31において吹け上がり現象が検知されている。これに応じて、本実施形態では、図示斜線部で示すクラッチ容量補正量を上乗せすることで、第1クラッチの実クラッチ容量を目標クラッチ容量に合致させて、時刻t32において変速制御を完了する。
図15は、本実施形態に係る吹け上がり発生時クラッチ1容量補正制御の手順を示すフローチャートである。吹け上がり発生時クラッチ1容量補正制御は、吹け上がり発生時クラッチ容量補正部210(図7参照)によって実行されるものであり、大きく分けて3つのステップで構成されている。まず、ステップS20では、予め定められたデータテーブルを用いて補正係数ベースKbが導出される。ステップS21では、補正係数Kが算出され、ステップS22では、補正係数Kを用いて目標クラッチ容量Cを補正し、一連の制御を終了する。なお、奇数段ギヤから偶数段ギヤへの変速時に吹き上がり現象が発生した場合には、第2クラッチに対して同様の補正制御を実行することができる。
図8を参照して、吹け上がり検知部211には、エンジン回転数およびカウンタシャフト回転数が入力される。吹け上がり検知部211には、レシオ検知部140(図7参照)が含まれている。そして、発生時クラッチ容量補正部210は、吹け上がり検出部211から入力された吹け上がり検出信号およびレシオ変化量に応じて、吹け上がり発生時クラッチ容量補正値H1を算出する。
図16は、補正係数ベースKbの導出手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば、2速から3速に変速する場合等、第2クラッチから第1クラッチに持ち替えることで偶数段ギヤから奇数段ギヤに変速する際の制御に対応している。まず、ステップS30では、変速中であるか否かが判定される。ステップS30で肯定判定されると、ステップS31では、レシオ演算の許可があるか否かが判定される。
ステップS32では、変速動作がシフトアップまたはシフトダウンであるかが判定され、シフトアップと判定されるとステップS33に進む。ステップS33では、ΔR=現在レシオ−変速開始時レシオの算出式により、レシオ変化量ΔRが算出される。ステップS34では、レシオ変化量ΔR、現在の変速段の各情報および図17に示す補正係数ベーステーブルを用いて、補正係数ベースKbが導出される。
一方、ステップS32でシフトダウンであると判定されると、ステップS40では、ΔR=変速開始時レシオ−現在レシオの算出式により、レシオ変化量ΔRが算出される。ステップS41では、前記ステップS34と同様に、レシオ変化量ΔR、現在の変速段の各情報および補正係数ベーステーブルを用いて補正係数ベースKbが導出される。なお、シフトダウンの場合には、現在レシオが変速開始時レシオより小さくなるため、変速開始時レシオから現在レシオを減ずることでレシオ変化量ΔRを算出するように設定されている。
また、ステップS30で否定判定される、すなわち、変速中でないと判定されると、ステップS35に進む。なお、本実施形態において、「変速中でない」とは、クラッチの持ち替えが完了して、クラッチ切断側のギヤがニュートラル状態に切り替わった状態に相当する。そして、ステップS35では、レシオ演算が禁止されると共に、レシオ変化量ΔR=0、補正係数ベースKb=1.0とする設定が実行され、一連の制御を終了する。
一方、ステップS31で否定判定されると、変速中ではあるものの第2クラッチの開放に伴うレシオ演算許可が出ていないとして、ステップS36に進み、第2クラッチが開放されたか否かが判定される。なお、本実施形態では、現在接続中のクラッチに切断指令を出す、すなわち、クラッチアクチュエータを閉じる信号が発せられることで、第2クラッチが開放されたと判定するように設定されている。
ステップS36で肯定判定されるとステップS37に進み、レシオ演算を許可すると共に、現在レシオを変速開始レシオとして記憶し、レシオ変化量ΔR=0に設定する。続くステップS38では、図17に示す補正係数ベーステーブルを用いて補正係数ベースKbが導出されて、一連の制御を終了する。また、ステップS36で否定判定される、すなわち、第2クラッチが開放されていないと判定されると、ステップS39に進んで、現在レシオを変速開始レシオとして記憶し、レシオ変化量ΔR=0に設定すると共に、補正係数ベースKb=1.0とする設定が実行されて、一連の制御を終了する。
図18は、補正係数Kの算出処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップS50では、変速中であるか否かが算出され、肯定判定されるとステップS51に進む。ステップS51では、補正係数ベースKbの値が補正係数Kの値を超えたか否かが判定される。ステップS51で肯定判定されると、ステップS52に進んで、補正係数KをKbの値に設定して一連の制御を終了する。この手順によれば、既に補正係数Kが設定されていた場合に、新たに導出された補正係数ベースKbが補正係数Kを超えた時にのみ補正係数Kを更新することが可能となる。なお、ステップS50で否定判定されると、ステップS53で補正係数ベースKb=1.0に設定して一連の制御を終了し、ステップS51で否定判定されるとステップS52をスキップして一連の制御を終了する。
以下、図19,20を用いて、吹け上がり発生時のクラッチ補正制御の全体的な流れを確認する。図19は、変速時吹け上がり検知処理の流れを示すフローチャートである。まず、ステップS60では、R=エンジン回転数/カウンタシャフト回転数の算出式により、現在の入出力レシオRの算出が行われる。ステップS61では、変速中であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップS62に進む。一方、ステップS61で否定判定されると、ステップS63に進んで吹け上がり検知信号がクリアされ、一連の制御を終了する。
ステップS62では、ΔR=現在レシオ−変速開始時レシオの算出式により、レシオ変化量ΔRが算出される。ステップS64では、吹け上がり状態が検知済であるか否かが判定され、否定判定されると、ステップS65でレシオ変化量ΔRが所定値を超えたか否かが判定される。ステップS65で肯定判定されると、ステップS66に進んで、吹け上がり検知信号がセットされて一連の制御を終了する。一方、ステップS64で肯定判定されると、ステップS65,66をスキップし、ステップS65で否定判定されるとステップS66をスキップして、それぞれ一連の制御を終了する。
図20は、吹け上がり発生時クラッチ容量補正処理の詳細な流れを示すフローチャートである。まず、ステップS70では、吹け上がり検知信号がセットされているか否かが判定される。ステップS70で肯定判定されると、ステップS71に進んで、補正係数ベーステーブルを用いて補正係数ベースKbが導出される。
続くステップS72では、導出補正係数ベースKbが、既定の(前回処理で設定された)補正係数Kを超えたか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS74においてK=Kbとする設定が実行されて、ステップS75に進む。一方、ステップS72で否定判定されると、既定の補正係数Kを維持してステップS75に進む。そして、ステップS75では、H1=補正係数K×基本目標クラッチ容量CKの算出式を用いて、吹け上がり発生時クラッチ容量補正値H1が算出され、一連の制御を終了する。なお、ステップS70で否定判定されると、ステップS73で補正係数K=1.0(補正なし)と設定されて、ステップS75に進む。算出された吹け上がり発生時クラッチ容量補正値H1の値は、図8に示したように、目標クラッチ容量Cの算出時に使用される。
以下、図21〜図26を参照して、前記(3)の「変速動作に伴うクラッチ持ち替え時に、所定時間を過ぎても変速が完了しない場合には強制的にクラッチを接続する制御」について説明する。
図21は、クラッチ持ち替え時のクラッチ制御の流れを示すタイムチャートである。この図では、上から順に、エンジン回転数、入出力レシオ、クラッチ油圧を示している。クラッチの持ち替え時に、接続側のクラッチ容量が不足すると、例えば、加速によるエンジン回転数の吹き上がりこそ発生しないものの、クラッチのすべり現象を伴って変速開始から変速終了までの時間が予定より長くなってしまう可能性がある。本実施形態では、変速動作にかかる時間が所定の変速完了最大時間を超えると、接続側のクラッチ油圧を高めて強制的に変速動作を完了させるように構成されている。
この図の例は、2速で走行中、すなわち、第2クラッチが接続されると共に第1クラッチが切断された状態から3速にシフトアップする状態に対応する。そして、時刻t40において変速指令が発せられると、これに応じて、これまで切断されていた第1クラッチを接続状態に切り替えるための油圧供給が開始され、クラッチ油圧が切断油圧Pから上昇を開始する。時刻t41では、これまで接続されていた第2クラッチのクラッチ油圧が、変速指令に応じて接続油圧Pから減少を開始する。
そして、本来であれば、第2クラッチの供給油圧を所定の中間油圧Pの近傍で維持している間に、エンジン回転数および入出力レシオが、破線で示す目標エンジン回転数および目標レシオに沿って減少するはずが、この図の例では、第1クラッチのクラッチ容量が不足しているため、クラッチ接続に遅れが生じて、実エンジン回転数および実レシオが実線で示すように推移してしまう。さらに、本来であれば、時刻t42において、第1クラッチの供給油圧を高めてクラッチ接続を完了するところ、時刻t42を過ぎても実油圧が高まらず、クラッチ接続が完了しない状態を示している。なお、エンジン回転数のグラフには、変速開始時のエンジン回転数Ne1と、変速開始時の車速を維持したまま3速への変速が完了した場合のエンジン回転数Ne2とを記載している。
この時、本実施形態に係る変速制御装置は、時刻t43において、変速開始時に算出された変速完了最大時間Tmaxが経過したことに伴い、第1クラッチの油圧を強制的に高める補正制御を開始して、続く時刻t44においてクラッチ接続を完了するように構成されている。なお、第1クラッチの実油圧は、その後、時刻t45において接続油圧Pに到達するまで高められる。また、クラッチ油圧を高める補正は、変速完了最大時間Tmaxが経過した時刻t43からの経過時間に応じて、その補正量が大きくなるように設定されている。
図22は、変速時間オーバー時クラッチ1容量補正制御の流れを示すフローチャートである。変速時間オーバー時クラッチ1容量補正制御は、大きく分けて2つのステップで構成されている。まず、ステップS80では、複数の算出式を用いて、変速完了時間Thが推定される。そして、ステップS81では、変速時間オーバー時クラッチ1容量補正係数Koverが算出されて、一連の制御を終了する。
算出された補正係数Koverの値は、クラッチ制御補正量算出部150(図7参照)によって、クラッチ制御量の補正に用いられる。なお、奇数段ギヤから偶数段ギヤへの変速時に変速時間オーバー現象が発生した場合には、第2クラッチに対して同様の補正制御を実行することができる。
図23は、変速完了時間の推定処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップS90では、変速中であるか否かが判定される。ステップS90で肯定判定されるとステップS91に進み、変速完了時間が算出済であるか否かが判定される。なお、ステップS90で否定判定される、または、ステップS91で肯定判定されると、変速完了時間を推定する必要がないとして、そのまま制御を終了する。
続いて、ステップS91で否定判定されると、ステップS92に進み、Qh=目標クラッチ容量−|エンジントルク推定値|の算出式を用いて、クラッチ変速トルクQhが算出される。次に、ステップS93では、図24に示すデータテーブルを用いて、変速時ΔNeが導出される。図24は、クラッチ変速トルクQhと変速時ΔNeとの関係を示すデータテーブルであり、前記ステップS92で算出されたクラッチ変速トルクQhを適用することにより、所定の変速時ΔNeを導出することができる。
そして、ステップS94では、(1)変速完了時間Th、(2)変速完了最大時間Tmax、(3)変速完了最小時間Tminの値がそれぞれ算出される。変速完了時間Thは、Th=(|クラッチすべり回転数|/変速時ΔNe)+オフセット値の算出式によって求められる。すなわち、ここで、クラッチすべり回転数は、変速開始時のエンジン回転数Ne1と、現在の車速で次段に変速した場合のエンジン回転数Ne2との差によって算出される。なお、オフセット値は、変速完了時間が短くなりすぎないように任意に定められる値である。
また、変速完了最大時間Tmaxおよび変速完了最小時間は、算出されたThに対して、任意に定められる係数Kmaxおよび係数Kmin(Kmax>Kmin)をそれぞれ乗ずることにより算出される。本実施形態では、算出された変速完了最大時間Tmaxを用いて、変速開始からの経過時間が変速完了最大時間Tmaxを超えると、第1クラッチの油圧を高める補正制御を実行するように構成されている。
図25は、補正係数Koverを導出する手順を示すフローチャートである。まず、ステップS100では、変速中であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップS101に進む。ステップS101では、変速開始からの経過時間(変速オーバー時間)が変速完了最大時間Tmaxを超えたか否かが判定される。ステップS101で肯定判定されると、ステップS102に進み、図26に示す変速オーバー時間と補正係数Koverとの関係を示すデータテーブルを用いて、補正係数Koverが導出される。なお、ステップS100またはステップS110で否定判定されると、それぞれステップS103に進んで、補正係数Kover=1.0(補正なし)と設定して一連の制御を終了する。上記した補正係数Koverの導出処理は、変速時間オーバー時クラッチ容量補正部220によって実行される。
次に、図27〜図32を参照して、前記(4)の「予備変速に伴う打音の発生を防ぐため、予圧を抜く動作を開始してから変速ギヤの駆動を開始するまでの間に適切な待ち時間を設定する制御」について説明する。
図27は、予備変速待ち時間設定処理の手順を示すフローチャートである。予備変速待ち時間設定処理は、予備変速待ち時間設定部160(図7参照)によって実行され、大きく分けて2つのステップで構成される。まず、ステップS110では、ギヤ入れ替え要求の判定が実行される。そして、ステップS111では、クラッチオフ判定時間が導出され、一連の制御を終了する。
前記したように、本実施形態に係る変速制御装置では、通常走行中の変速、すなわち、クラッチ持ち替え時のギヤ打音を低減するため、切断側のクラッチにギヤ間の遊びを詰めるための弱い油圧(予圧)を供給しているが、この予圧が供給されたままでは、予備変速によるギヤ動作時に打音が発生してしまう。そこで、予備変速前に予圧を抜く動作が必要となるが、エンジン回転中は、クラッチアクチュエータをクラッチ切断側に切り替えても、遠心力の影響により実油圧が瞬時には低下しないので、実油圧が低下するまで予備変速の実行を待つ必要がある。この「予備変速待ち時間」は、前記ステップS111で導出される「クラッチオフ判定時間」に相当する。
なお、エンジンの回転中に、クラッチアクチュエータをクラッチ切断側に切り替えても、遠心力の影響により実油圧が瞬時に低下しない理由は、以下の通りである。クラッチ接続にかかわる油圧は、油圧を供給する接続側油圧室(ピストン室)と、油圧を抜く切断側油圧室(キャンセル室)の圧バランスにより制御されており、双方の「室」が変速機軸(メインシャフト)の回転により受けている遠心力は、両室の圧バランスにより相殺されているが、油圧が供給または抜けていく過渡状態においては一時的にバランスが取れない状態が発生し、油圧供給通路に設けた油圧センサ(SE8,SE9)が油圧低下を検知していても、クラッチにかかっている実油圧は低下していないという過渡状態が存在することになる。したがって、変速機軸の回転数が高いほど、上記のバランスが崩れている時の遠心力影響が大きくなるので、変速機軸の回転数に応じた待ち時間(油圧安定時間)の設定が必要となる。
図28は、ギヤ入れ替え要求判定処理の手順を示すフローチャートである。ステップS120では、第1クラッチの油圧判定が行われ、ステップS121では、第2クラッチの油圧判定が行われる。クラッチ油圧判定には、オン判定とオフ判定とがあり、本実施形態では、予備変速時にクラッチ油圧判定がオン判定からオフ判定に切り替わると、ギヤ入れ替え動作を実行するように構成されている。ここで、図29のサブフローを参照する。
図29は、クラッチ油圧判定の手順を示すサブフローである。まず、ステップS140では、クラッチ油圧判定がオン判定中またはオフ判定中のいずれであるかが判定され、オン判定中であるとステップS141に進む。ステップS141では、クラッチ油圧がオフ判定油圧以下であるか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS142に進む。ステップS141の判定によれば、油圧センサSE8,SE9によって検知される油圧が所定値以下に下がったことを検知した後に、予備変速までの待ち時間の演算を行うことができる。
ステップS142では、タイマによるカウンタ値C=0であるか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS144に進む。ステップS144では、後述するデータテーブルを用いてクラッチオフ判定時間が決定される。ここで、図30のサブフローを参照する。
図30は、クラッチオフ判定時間決定処理の手順を示すサブフローである。まず、ステップS160では、変速動作がシフトアップまたはシフトダウンのいずれであるかが判定され、シフトアップと判定されると、ステップS161に進み、図31に示すシフトアップ用データテーブルを用いてクラッチオフ判定時間が導出される。一方、ステップS160でシフトダウンと判定されると、ステップS162に進んで、図32に示すシフトダウン用データテーブルを用いてクラッチオフ判定時間が導出される。
図31および図32に示すように、シフトアップ用およびシフトダウン用のクラッチオフ判定時間テーブルは、それぞれ、メインシャフト回転数、油温、クラッチオフ判定時間の関係を示す三次元データテーブルである。メインシャフト回転数は、変速段に応じて、内シャフト43または外シャフト44の回転数のいずれかとなる。
クラッチオフ判定時間は、メインシャフト回転数が高いほど長く、油温が高いほど短くなるように設定されている。また、本実施形態では、シフトダウン時に適用されるクラッチオフ判定時間が、シフトアップ時に適用されるクラッチオフ判定時間より長くなるように設定されている。これにより、シフトアップ時にはエンジン回転数が低下するのに対し、シフトダウン時はエンジン回転数が上昇して遠心力の影響が大きくなることに対応したクラッチオフ判定時間の設定が行われることとなる。
図29のサブフローに戻って、ステップS144でクラッチオフ判定時間が決定されると、ステップS145では、カウンタ値C=C+1に設定してステップS146に進む。ステップS146では、カウンタ値Cがクラッチオフ判定時間以上になったか否かが判定される。ステップS146で肯定判定される、すなわち、タイマによるカウンタ値Cがデータテーブルによって導出したクラッチオフ判定時間に達すると、ステップS147に進んで、カウンタ値C=0に設定すると共にクラッチ判定をオフ判定として一連の制御を終了する。
一方、ステップS140でクラッチ油圧判定がオフ判定中であると判定されると、ステップS148に進んで、クラッチ油圧がオン判定油圧以上であるか否かが判定される。ステップS148で肯定判定されると、続くステップS149では、カウンタ値C=C+1と設定されて、ステップS151に進む。ステップS151では、カウンタ値Cが任意に定められるクラッチオン判定時間以上になったか否かが判定され、肯定判定されるとステップS152に進む。ステップS152では、カウンタ値C=0に設定すると共にクラッチ判定をオン判定として一連の制御を終了する。
なお、ステップS146,S151で否定判定されると、それぞれ、そのまま制御を終了する。また、ステップS141,148で否定判定されると、ステップS143,S150においてカウンタ値C=0と設定して、それぞれ一連の制御を終了する。
なお、図29のサブフローは、第1クラッチの油圧判定に対応するものであるが、第2クラッチの油圧判定も同様に実行される。また、クラッチオフ判定時間テーブルは、第1クラッチ用および第2クラッチ用がそれぞれ用意されている。
図28のメインフローに戻って、ステップS120,S121で両クラッチの油圧判定が終了すると、ステップS122に進んで、第2クラッチ受け持ちギヤの入れ替えであるか否かが判定される。ステップS122で肯定判定されると、ステップS123に進んで、第2クラッチの油圧オフ判定済であるか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS124に進む。ここで、ステップS122,S123で肯定判定される場合は、奇数段ギヤ(例えば、3速)での走行中に、偶数段ギヤ(例えば、4速)への予備変速を実行する際に、第2クラッチに印加されていた予圧を抜く場合に対応する。なお、ステップS123で否定判定されるとステップS123の判定に戻る。
一方、ステップS122で否定判定されると、ステップS125に進んで、第1クラッチ受け持ちギヤの入れ替えであるか否かが判定される。ステップS125で肯定判定されると、ステップS126に進んで、第1クラッチの油圧オフ判定済であるか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS124に進む。ここで、ステップS125,S126で肯定判定される場合は、偶数段ギヤでの走行中に、奇数段ギヤへの予備変速を実行する際に、第1クラッチに印加されていた予圧を抜く場合に対応する。なお、ステップS126で否定判定されるとステップS126の判定に戻る。
ステップS124では、目標ギヤポジションに変化がないか否かが判定され、否定判定される、すなわち、目標ギヤポジションに変化がある場合は、ステップS127に進む。なお、ステップS124,S125で否定判定されると、それぞれ、ステップS130に進んで、ギヤの入れ替え要求がないとして、一連の制御を終了する。
そして、ステップS127では、目標ギヤポジションが現在のギヤポジションより低速側であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップS128でシフトダウン方向のギヤ入れ替え要求が発せられて、すなわち、予備変速が実行されて、一連の制御を終了する。一方、ステップS127で否定判定されると、ステップS129でシフトアップ方向のギヤ入れ替え要求が発せられて一連の制御を終了する。
上記したように、前記(4)の制御によれば、エンジン回転数およびクラッチ油温に基づいて、予圧を抜く動作を開始してから変速ギヤの駆動を開始するまでの間に適切な待ち時間(クラッチオフ判定時間)を設定して、これにより、予備変速に伴う打音の発生を防ぐことが可能となる。
本実施形態に係るツインクラッチ式変速機23は、変速完了後に切断側となるクラッチを開放した後に、切断側クラッチの変速ギヤのドグクラッチの係合を解除して、ドグクラッチがどのギヤにも嵌合しないニュートラル状態にする制御(N出し変速)が実行される。上記した待ち時間は、このN出し変速時に適用することが可能であるほか、エンジンの遠心力影響を受ける過渡状態における種々の変速動作に利用することができる。
図33は、変速機にフェールが発生した際の走行モードの判定処理の手順を示すフローチャートである。変速機に何らかのフェールが発生した場合に、一律に走行不可能となるように設定してしまうと、フェールが発生した場所からの移動もできず、利便性が低下することとなる。そこで、本実施形態に係る変速制御装置は、フェールの種類を検知して、例えば、1速固定走行を可能とする等、フェールの種類に応じた機能制限を行うように構成されている。
まず、ステップS170では、変速機にフェールが発生したか否かが判定され、肯定判定されるとステップS171に進む。ステップS171では、ギヤポジションが切替可能であるか否かが判定される。ステップS171で肯定判定されると、ステップS172に進んで、奇数段側クラッチが制御可能であるか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS173において、走行モードを1速固定走行モードに設定する。なお、ステップS170で否定判定されると、フェール時走行モードを判定する必要がないとしてそのまま制御を終了する。
一方、ステップS172で否定判定される、すなわち、奇数段側クラッチアクチュエータのロックや奇数段側クラッチの油圧異常等により奇数段側クラッチが制御不能と判定されると、ステップS174に進む。ステップS174では、偶数段側クラッチが制御可能であるか否かが判定され、肯定判定されると、ステップS175に進んで2速固定走行モードに設定する。この2速固定モードでは、偶数段側クラッチ(本実施形態では第2クラッチ)を半クラッチ制御してスムーズな2速発進を行うことができる。
一方、ステップS174で否定判定される、すなわち、奇数段側クラッチの制御不能に加えて、偶数段側クラッチアクチュエータのロックや奇数段側クラッチの油圧異常等によって偶数段側クラッチも制御不能と判定されると、ステップS176に進んで、走行モードを走行禁止モードに設定して、一連の制御を終了する。
また、ステップS171で否定判定される、すなわち、シフト制御モータのロック等によってギヤポジションが切替不能な状態であると判定されると、ステップS177に進んで、奇数段または偶数段がインギヤ状態であるか否かが判定される。ステップS177で肯定判定されると、ステップS178に進んで、インギヤしている側のクラッチが制御可能であるか否かが判定される。ステップS178で肯定判定されると、ステップS179に進んで、走行モードを、現在のギヤ固定走行モードに設定する。
ステップS177,178で肯定判定される場合は、例えば、3速ギヤがインギヤしている状態でギヤポジションの切り替えが不能となるフェールが発生したことにより、3速固定走行モードが設定される場合に対応する。なお、このとき、発進時のクラッチ負担が大きくなる高速ギヤ(例えば、4,5速)がインギヤしている場合は、走行禁止とするように設定してもよい。なお、ステップS177,S178で否定判定されると、それぞれステップS180へ進み、走行モードを走行禁止モードに設定して一連の制御を終了する。
本発明に係る変速制御装置は、種々の構造を有するクラッチに適用することができる。以下、図34〜37を参照して、クラッチの変形例を説明する。
図34は、ノーマリクローズ式の油圧クラッチ212の構成を示す断面図である。変速機の全体構成は、図5に示したツインクラッチ式変速機23と同様である。油圧クラッチ212は、油圧制御が行われていない時はクラッチ接続状態にあり、油圧供給油路214を介して接続側油圧室208に戻しスプリング206の付勢力に抗する油圧を供給することでクラッチ切断状態に切り替える、ノーマリクローズ式である。
油圧クラッチ212は、プレッシャプレート204をクラッチ接続側に付勢する戻しスプリング206と、プレッシャプレート204にクラッチ切断側への押圧力を付与する切断側油圧室208と、プレッシャプレート204にクラッチ接続側への押圧力を付与してその戻り動作を補助する接続側油圧室206とを有している。接続側油圧室207は、供給油路209が連通している。
クラッチアウタ201の内周には、複数のクラッチプレート202が一体回転可能に支持されており、また、フランジ部203には、複数のクラッチディスク205が一体回転可能に支持されている。そして、外部からの供給油圧によりプレッシャプレート204を軸方向で変位させることにより、クラッチプレート202とクラッチディスク205との摩擦係合が解除されて、クラッチが接続状態から切断状態に切り替わる。
図35は、電動モータ307の駆動力でプレッシャプレート304を直接駆動する電動クラッチ300の構成を示す断面図である。クラッチアウタ301の内周には、複数のクラッチプレート302が一体回転可能に支持されており、また、フランジ部303には、複数のクラッチディスク305が一体回転可能に支持されている。そして、電動モータ307の駆動力によりプレッシャプレート304を軸方向で変位させることにより、クラッチプレート302とクラッチディスク205との摩擦係合状態を変更し、クラッチの断接制御が行われる。
電動モータ307の回転軸に形成されたヘリカルギヤ308は、伝達軸310に形成されたヘリカルギヤ309と噛合している。クラッチカバー313に軸支された回転軸310の図示下端部には、ピニオン311が形成されている。ピニオン311は、メインシャフト306の軸心に沿って配置されたプッシュロッド312に形成されたラック部(不図示)と噛合している。これにより、電動モータ307の回転駆動力がプッシュロッド312の往復動作に変換されて、クラッチの断接制御が可能となる。
図36は、電動モータ453の回転駆動力によって発生される油圧で動作する電動−油圧併用式クラッチ400の全体構成図である。また、図37は、電動モータ453の断面図である。電動−油圧併用式クラッチ400は、油圧ピストン414,420を軸方向に摺動させることで、第1クラッチ401および第2クラッチ402を切断状態から接続状態に切り替えるノーマリオープン式のツインクラッチである。
クランクシャフト(不図示)から回転駆動力が伝達されるプライマリドリブンギヤ405は、複数のダンパ406を介して、クラッチアウタ407に固定されている。第1クラッチ401が接続状態になると、クラッチアウタ407の回転駆動力が第1中央筒部408を介して内シャフト404に伝達される。一方、第2クラッチ402が接続状態になると、クラッチアウタ407の回転駆動力が第2中央筒部409を介して外シャフト403に伝達される。
クラッチカバー等に固定された油圧シリンダ424には、第1油圧ピストン414および第2油圧ピストン420が収納されている。油圧シリンダ424には、それぞれの油圧供給室に油圧を供給するための配管連結具であるバンジョー423が、バンジョーボルト421によって固定されている。そして、後述する電動モータ453の回転駆動力によって管路422に油圧が供給されると、油圧ピストン414,420が図示左方に摺動する。
第1油圧ピストン414によって、軸受412に軸支されたプッシュブロック413が押圧されると、軸受412の他方側に軸支されたプッシュプレート411および該プッシュプレート411に係合する円筒状のプッシュリング410が押圧される。これにより、複数のクラッチプレートおよびクラッチディスクが摩擦係合して、第1クラッチ401が接続状態に切り替わる。他方、第2油圧ピストン420によって、補助プレート419を介して軸受417に軸支されたプッシュブロック418が押圧されると、軸受417の他方側に軸支されたプッシュプレート416および該プッシュプレート416に係合する円筒状のプッシュリング415が押圧される。これにより、複数のクラッチプレートおよびクラッチディスクが摩擦係合して、第2クラッチ402が接続状態に切り替わる。
前記油圧シリンダ424に供給される油圧は、油圧発生装置470によって発生される。油圧発生装置470の機械室ケース440には、電動モータ453が取り付けられている。電動モータ453の回転軸451は、ウォームホイール444と噛合するウォーム448とスプライン嵌合されている。回転軸451およびウォーム448は、軸受452,449,450によって機械室ケース440に軸支されている。
軸受443によって機械室ケース440に軸支されたウォームホイール444には、軸受442によって機械室ケース440に軸支された偏心カム441の偏心軸が係合している。偏心カム441の偏心軸には、油圧室ケース428に収納された油圧ピストン432の端部に当接する押圧部材445が取り付けられている。上記した構成により、電動モータ453を回転駆動すると、ウォームホイール444の回転に伴って偏心軸が油圧ピストン432を図示上方に押し上げ、油圧室429に油圧が発生することとなる。
油圧室ケース428には、配管連結具であるバンジョー427が、バンジョーボルト425によって固定されている。油圧室429に発生した油圧は、管路426を介して、油圧シリンダ424に伝達される。油圧室ケース428側のバンジョー425と、油圧シリンダ側のバンジョー423との間は、耐圧性のゴムホース等で連結されている。
油圧室ケース428には、油圧室429を満たすフルードを補充するリザーバタンク460に連結された補充口447が取り付けられている。また、機械室ケース440には、ウォームホイール444の回転角度を検知する回転角度センサ446が取り付けられており、油圧室ケース428には、油圧室429の油圧を検知する油圧センサ431が取り付けられている。なお、この図では、第1クラッチ401を作動させる油圧供給装置470のみを図示したが、第2クラッチ402には別個独立した油圧供給装置から油圧が供給され、第1クラッチ401および第2クラッチを個別に制御することができる。
なお、ツインクラッチ式変速機の構成、変速制御装置としてのECUの構成、各データテーブルの形態等は、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、各クラッチは、シングルクラッチであってもよく、その係合力や作動力をスプリング、モータ、ソレノイド等により得るものであってもよく、かつ乾式クラッチや単板クラッチであってもよい。また、エンジンは、単気筒のほか、V型、水平対向等の多気筒エンジンであってもよく、かつクランクシャフトを車両前後方向に沿わせた縦置きエンジン等であってもよい。さらに、変速機は、ギヤとは別体のスライド部材をスライドさせて変速段を切り替えるものであってもよく、かつその変速段数が6速未満または7速以上であってもよい。本発明に係る変速制御装置は、自動二輪車や三輪車等の種々の車両に適用することができる。
13…エンジン、42…ECU(変速制御装置)、24a…シフトドラム、26…ツインクラッチ、39c…シフト制御モータ、51a…第1クラッチ、51b…第2クラッチ、91a…第1クラッチアクチュエータ、91b…第2クラッチアクチュエータ、100…変速制御部、110…クラッチ油圧検知部、120…ストローク開始油圧検知部、130…ストロークエンド油圧検知部、140…レシオ検知部、150…クラッチ制御補正量算出部、160…予備変速待ち時間設定部、200…基本クラッチ容量算出部、201…エンジントルク推定部、210…吹け上がり発生時クラッチ容量補正部、211…吹け上がり検知部、220…変速時間オーバー時クラッチ容量補正部、221…変速時間オーバー検知部、230…目標クラッチ容量算出部、240…目標半クラッチ油圧算出部、SE1…ギヤポジションセンサ、SE3…エンジン回転数センサ、SE7…油温センサ、SE8…第1クラッチ油圧センサ、SE9…第2クラッチ油圧センサ、SE10…内シャフト回転数センサ、SE11…外シャフト回転数センサ、SE19…カウンタシャフト回転数センサ、TS…スロットル開度センサ

Claims (8)

  1. トランスミッション(47)のメインシャフト(43,44)上に配置された第1クラッチ(51a)および第2クラッチ(51b)からなる油圧式ツインクラッチ(26)を備え、両クラッチの接続状態を交互に切り替えることで隣り合う変速段への変速動作を可能にし、さらに、一方側のクラッチが接続された通常走行中に、他方側のクラッチを接続側に微少量作動させる予圧を供給すると共に、次のシフトポジションに対応する変速ギヤ対を用いての動力伝達が可能な状態を予め作り出す予備変速を実行するようにしたツインクラッチ式変速機(23)の変速制御装置において、
    前記予備変速を実行する際、予圧を供給するクラッチアクチュエータ(91a,91b)を前記予圧が抜ける方向に駆動する信号を発してから、前記予備変速として変速ギヤの駆動を開始するまでの間に、少なくとも前記メインシャフト(43,44)の回転数に応じた所定の予備変速待ち時間を設けるように構成されていることを特徴とする変速制御装置。
  2. 前記所定の予備変速待ち時間は、前記メインシャフト(43,44)の回転数に加えて、クラッチ(51a,51b)の作動油の粘性に応じて設定されることを特徴とする請求項1に記載の変速制御装置。
  3. 前記所定の予備変速待ち時間は、前記メインシャフト(43,44)の回転数が大きいほどかつ前記作動油の粘性が高いほど待ち時間を長く設定することを特徴とする請求項2に記載の変速制御装置。
  4. 前記作動油の粘性は、該作動油の油温に基づいて検知されることを特徴とする請求項2に記載の変速制御装置。
  5. 前記所定の待ち時間の算出処理は、クラッチへの油圧供給路に設けた油圧センサ(SE8,SE9)の出力値が所定値以下に低下してから実行されることを特徴とする請求項1に記載の変速制御装置。
  6. 前記所定の予備変速待ち時間は、シフトアップに伴う予備変速の場合と、シフトダウンに伴う予備変速の場合とで別個独立して設定されることを特徴とする請求項1に記載の変速制御装置。
  7. 前記所定の予備変速待ち時間は、変速完了時に切断側となるクラッチを開放した後、この切断側クラッチの変速ギヤ列のドグクラッチの係合を解除してニュートラル状態にするN出し変速を実行する際にも適用されることを特徴とする請求項1に記載の変速制御装置。
  8. 前記所定の予備変速待ち時間は、シフトアップに伴う予備変速の場合と、シフトダウンに伴う予備変速の場合とで別個独立して設定され、
    前記シフトアップに伴う予備変速の場合より、前記シフトダウンに伴う予備変速の場合の方が長く設定されることを特徴とする請求項7に記載の変速制御装置。
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