JP2014034378A - 自動変速装置およびそれを備えた鞍乗型車両 - Google Patents

自動変速装置およびそれを備えた鞍乗型車両 Download PDF

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Abstract

【課題】クラッチを駆動するアクチュエータを備え、変速のときに点火遅角制御を行う自動変速装置において、クラッチ接続時のショックの低減と点火遅角制御からの復帰時間の短縮とを両立させる。
【解決手段】本発明の自動変速装置50は、駆動側および従動側の回転体を有するクラッチ44と、上記駆動側および従動側回転体の回転速度の差である相対速度と、上記相対速度の単位時間当たりの減少率とを検出する検出装置と、クラッチ44を駆動するアクチュエータ60と、エンジン45等を制御する制御装置90と、を備えている。制御装置90は、変速の際にエンジン45の点火遅角制御を行う点火遅角制御部96と、上記減少率に基づいて閾値を設定する閾値設定部92と、クラッチ接続完了前に上記相対速度が上記閾値以下になると、点火遅角制御を終了させる指令を出力する復帰指令部98と、を備えている。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動変速装置およびそれを備えた鞍乗型車両に関する。
従来から、有段式の変速機構と、クラッチと、それらクラッチおよび変速機構を駆動するアクチュエータとを備えた自動変速装置が知られている。自動変速装置では、鞍乗型車両の運転状態に応じてECU等の制御装置から変速指令が出力され、または、乗員がシフトスイッチ等を操作することによって変速指令が出力され、アクチュエータが駆動される。アクチュエータは、クラッチを切断した後、変速機構のギア段を変更し、その後クラッチを接続するという一連の動作を行う。
クラッチが切断されているときには、クラッチの駆動側回転体と従動側回転体とに回転速度差が生じる。特にアクセルを開いているときにクラッチが切断された場合、駆動側回転体に対する負荷がなくなるため、駆動側回転体と従動側回転体との回転速度差は大きくなる。そのため、いわゆるエンジンの吹き上がりが生じやすい。従来から、例えば特許文献1に記載されているように、そのようなエンジンの吹き上がりを抑制するために、クラッチ切断中に点火遅角制御を行うことが知られている。
特許文献1に記載された自動変速装置では、乗員がシフトアップスイッチをオンすると、クラッチアクチュエータが作動し、クラッチ切断動作が開始される。その後、点火遅角制御が開始される。そして、変速機構のギア段が変更され、クラッチ接続動作が開始される。クラッチ接続動作が開始されると、クラッチ回転数差(以下、クラッチ回転速度差ともいう)は徐々に小さくなる。クラッチ回転速度差が遅角低減許可クラッチ回転速度差より低くなると、通常の制御に復帰すべく、点火遅角量を徐々に低減させる。すなわち、クラッチ回転速度差が遅角低減許可クラッチ回転速度差より小さくなった時点において、点火遅角制御からの復帰を開始する。なお、遅角低減許可クラッチ回転速度差は、アクセル開度に応じて設定される。
特開2006−169966号公報
ところで、点火遅角制御から通常の制御に戻るときに、乗り心地の低下を招くようなショックが発生するおそれがある。しかし、特許文献1に記載された自動変速装置では、クラッチ回転速度差が遅角低減許可クラッチ回転速度差より小さくなると点火遅角量を徐々に低減させるので、そのようなショックの発生をある程度抑えることができる。
ところが、特許文献1に記載された自動変速装置では、通常の制御に戻るタイミングとクラッチの接続状態との間には特に相関関係がない。そのため、クラッチの回転速度差が零になる前に通常の制御に戻ってしまう場合があり、いったん減少したクラッチの回転速度差が再び大きくなってから、クラッチが接続されてしまうことがある。その場合には、点火遅角制御を行ったにも拘わらず、クラッチ接続時に乗り心地の低下を招くようなショックが発生するという課題があった。また、通常の制御に戻るタイミングとクラッチの接続状態との間に相関関係がないため、クラッチの回転速度差が零になった後にも点火遅角が行われてしまう場合があり、その場合には、通常の制御に戻るまでの時間(以下、復帰時間という)が長くなってしまうという課題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラッチを駆動するアクチュエータを備え、変速のときに点火遅角制御を行う自動変速装置において、クラッチ接続時のショックの低減と点火遅角制御からの復帰時間の短縮とを両立させることである。
本発明に係る自動変速装置は、エンジンのトルクが伝達される駆動側回転体と、前記駆動側回転体に対して接触および離反が可能な従動側回転体と、を有するクラッチと、前記駆動側回転体の回転速度と前記従動側回転体の回転速度との差である相対速度と、前記相対速度またはエンジン回転速度の単位時間当たりの減少率とを検出する検出装置と、変速の際に前記クラッチを切断し、その後接続するように前記クラッチを駆動するアクチュエータと、前記エンジンおよび前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、変速の際に前記エンジンの点火遅角制御を行う点火遅角制御部と、前記単位時間当たりの減少率に基づいて前記相対速度の閾値を設定する閾値設定部と、前記クラッチの接続完了前に前記相対速度が前記閾値以下になると、前記点火遅角制御部に対して点火遅角制御を終了させる指令を出力する復帰指令部と、を備えている。
点火遅角制御を終了させる指令(以下、復帰指令という)を出力してから、実際に点火遅角制御が終了するまでの間には、時間遅れが生じる。ところで、駆動側回転体と従動側回転体との相対速度と、上記相対速度またはエンジン回転速度の単位時間当たりの減少率とにより、上記相対速度が零になるまでの時間(言い換えると、クラッチ接続完了までの時間)を推定することができる。そこで、上記相対速度が零になるまでの時間が上記時間遅れに一致するように閾値を設定し、クラッチ接続完了に先立って、上記相対速度が閾値以下になったときに、復帰指令を出力することにより、実質的にクラッチ接続完了のときに、点火遅角制御を終了させることができる。したがって、ショックの低減および復帰時間の短縮を両立させることができる。
本発明の好ましい一態様によれば、前記閾値は、前記単位時間当たりの減少率が大きいほど大きな値に設定されている。
上記構成によって、閾値を上記単位時間当たりの減少率に応じて適宜設定することができる。上記単位時間当たりの減少率が大きいほど、上記相対速度が零になるまでの時間が短くなる。よって、上記減少率が大きいほど閾値を大きな値に設定することとすれば、上記減少率が大きいときには復帰指令が早めに出力されることになるので、クラッチ接続完了時と点火遅角制御の終了時とを一致させやすくなる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記閾値は、前記エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されている。
上記構成によって、エンジン回転速度の大きさに応じて閾値を適宜設定することができる。エンジン回転速度が大きいほど、上記時間遅れが小さくなる。そのため、閾値を小さくすることで、クラッチ接続完了時と点火遅角制御の終了時とをより正確に一致させやすくすることができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記検出装置は、前記相対速度と、前記相対速度の単位時間当たりの減少率とを検出するように構成されている。前記検出装置は、前記クラッチの接続完了までの予定時間をT、前記相対速度の単位時間当たりの減少率をVとしたときに、実質的に閾値C=V・Tに設定されている。
このことにより、閾値を簡単に設定することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記クラッチの接続完了までの前記予定時間は、前記エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されている。
このことによって、エンジン回転速度の大きさに応じて上記予定時間を適宜設定することができる。エンジン回転速度が大きいほど、上記時間遅れが小さくなる。そのため、上記予定時間を小さくすることで、クラッチの接続完了時と点火遅角制御の終了時とをより正確に一致させやすくすることができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、上述した構成の自動変速装置を備えた鞍乗型車両を提供する。
このことによって、上述した変速のときの点火遅角制御からの復帰に際して、ショックの低減および復帰時間の短縮を両立させることのできる自動変速装置を備えた鞍乗型車両を提供することができる。
本発明によれば、クラッチを駆動するアクチュエータを備え、変速のときの点火遅角制御からの復帰に際して、ショックの低減および復帰時間の短縮を両立させることのできる自動変速装置を提供することができる。
第1実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 第1実施形態に係るパワーユニットの内部構成を示す断面図である。 第1実施形態に係る自動二輪車の主要要素のブロック図である。 第1実施形態に係る自動変速装置の変速制御を示したフローチャートである。 クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率と閾値との関係を示した図である。 第1実施形態に係る自動変速装置の制御におけるクラッチ位置、エンジン回転速度、クラッチ相対速度、点火指令時期、および点火時期の時間変化を示した図である。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
<第1実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明に係る自動変速装置を備えた自動二輪車について説明する。図1は自動二輪車1を示す側面図である。なお、本明細書では、前、後、左、右とは、後述するシート14に着座した乗員から見た前、後、左、右をそれぞれ意味するものとする。また、図面に付した符号F、Reは、それぞれ前、後を表すものとする。
自動二輪車1は、本実施形態に係る鞍乗型車両の一例であり、所謂オンロードタイプの自動二輪車である。なお、本発明に係る鞍乗型車両は、自動二輪車1に限定されるものではなく、例えば、オフロードタイプ、モータサイクルタイプ、スクータータイプ、および所謂モペットタイプの自動二輪車等であってもよい。また、本発明に係る鞍乗型車両は、ATV、四輪バギー等であってもよい。
図1に示すように、自動二輪車1は、ヘッドパイプ3と車体フレーム6とを備えている。車体フレーム6は、ヘッドパイプ3から後方に延びる左右一対の2本のフレーム部6aを有している。なお、図1では、1本のフレーム部6aのみが図示されている。フレーム部6aの後部は下方に延びている。フレーム部6aの後部には、リヤアームブラケット5が接続されている。リヤアームブラケット5には、ピボット軸22を介してリヤアーム21の前端部が接続されている。リヤアーム21は、ピボット軸22に上下方向に揺動可能に支持されている。リヤアーム21の後端部には、後輪23が支持されている。
フレーム部6aの上部には、燃料タンク13が配置されている。燃料タンク13の後方には、乗員が着座するためのシート14が配置されている。
ヘッドパイプ3には、フロントフォーク10が回転自在に支持されている。フロントフォーク10の上端には、ハンドル4が設けられている。フロントフォーク10の下端には、前輪12が回転自在に設けられている。
フレーム部6aとリヤアームブラケット5とには、パワーユニット20が懸架されている。図2は、パワーユニット20の内部構成を示す断面図である。図2に示すように、パワーユニット20は、少なくとも、エンジン45と、クラッチ44と、変速機構43とを有している。エンジン45と、クラッチ44と、変速機構43とは、クランクケース26(図1参照)に一体に組み付けられている。
本実施形態に係るエンジン45は、燃料にガソリンを用いた内燃機関である。ただし、エンジン45は、内燃機関と電動モータとを組み合わせたものであってもよい。エンジン45は、クランク軸25を備えている。
クランク軸25は、エンジン45のトルクを出力する。パワーユニット20は、メイン軸41とドライブ軸42とを備えている。クランク軸25は、クラッチ44を介してメイン軸41に連結されている。メイン軸41は、クランク軸25と平行に配設されている。また、メイン軸41は、ドライブ軸42と平行に配設されている。
本実施形態に係るクラッチ44は、多板摩擦クラッチである。クラッチ44は、クラッチハウジング443と、クラッチボス447とを備えている。クラッチハウジング443の内側には、複数のフリクションプレート445が設けられている。クラッチボス447の外側には、複数のクラッチプレート449が設けられている。各フリクションプレート445は、クラッチハウジング443と共に回転する。一方、各フリクションプレート445は、メイン軸41の軸方向に関しては変位可能である。フリクションプレート445は、メイン軸41の軸方向に配列されている。フリクションプレート445は、クラッチ44における「駆動側回転体」を構成している。
各クラッチプレート449は、隣接する各フリクションプレート445に対向している。各クラッチプレート449は、クラッチボス447と共に回転する。一方、各クラッチプレート449は、メイン軸41の軸方向に関しては変位可能である。クラッチプレート449は、クラッチ44における「従動側回転体」を構成している。本実施形態では、これら複数のフリクションプレート445と複数のクラッチプレート449とによってプレート群442が構成されている。
図2に示すように、メイン軸41よりも車幅方向の外方(図2の右方)には、プレッシャプレート451が配置されている。プレッシャプレート451は、略円盤形状に形成されている。プレッシャプレート451の半径方向外側の部分には、プレート群442の方に突出する押圧部451Bが形成されている。押圧部451Bは、プレート群442における最も右方に位置するフリクションプレート445に対向している。
クラッチ44には、バネ450が設けられている。バネ450は、プレッシャプレート451を車幅方向の内方(図2の左方)に向かって付勢している。すなわち、バネ450は、押圧部451Bがプレート群442を押圧する方向に、プレッシャプレート451を付勢している。
プレッシャプレート451の中心部は、軸受457を介してプッシュロッド455の一端部(図2の右端部)と係合している。これにより、プレッシャプレート451は、プッシュロッド455に対して回転自在である。ところで、メイン軸41は、筒形状を有している。プッシュロッド455の他端部(左端部)は、メイン軸41の内部に収容されている。メイン軸41の内側には、プッシュロッド455の他端部(左端部)に隣接した球状のボール459が設けられている。さらに、メイン軸41の内側には、ボール459に隣接したプッシュロッド461が設けられている。
プッシュロッド461の左端部は、メイン軸41より突出している。プッシュロッド461の左端部には、ピストン463が一体的に設けられている。ピストン463は、シリンダ本体465によってガイドされ、メイン軸41の軸方向に摺動自在である。
クラッチ44は、クラッチアクチュエータ60によって駆動される。本実施形態では、クラッチアクチュエータ60は電動モータであるが、クラッチアクチュエータ60は電動モータに限定されない。クラッチアクチュエータ60が駆動することにより、クラッチ44を断続することができる。クラッチアクチュエータ60が駆動すると、ピストン463とシリンダ本体465とで囲まれている空間467に作動油が供給される。空間467に作動油が供給されると、ピストン463は、図2の右方向に押されて移動する。これにより、ピストン463は、プッシュロッド461、ボール459、プッシュロッド455および軸受457を介して、プレッシャプレート451を図2の右方向に押す。プレッシャプレート451が図2の右方向に押されると、プレッシャプレート451の押圧部451Bがフリクションプレート445から離反し、クラッチ44は切断状態になる。
クラッチ44が接続される際には、プレッシャプレート451は、バネ450によって図2の左方に移動する。プレッシャプレート451が図2の左方に移動すると、押圧部451Bがプレート群442を左向きに押圧する。その結果、プレート群442のフリクションプレート445とクラッチプレート449とが圧接される。これにより、クラッチ44が接続状態となる。
一方、クラッチ44の切断状態では、プッシュロッド455によって、プレッシャプレート451が図2の右方に移動する。そして、プレッシャプレート451の押圧部451Bが、プレート群442と離反する。押圧部451Bがプレート群442と離反した状態では、各フリクションプレート445と各クラッチプレート449とは圧接されておらず、各フリクションプレート445と各クラッチプレート449との間には、僅かな隙間が形成されている。そのため、各フリクションプレート445と各クラッチプレート449との間には、駆動力を伝達できる摩擦力は発生しない。
このように、クラッチアクチュエータ60の駆動力とバネ450の付勢力との大小によって、プレッシャプレート451はメイン軸41の軸方向の一方または他方の方向に移動する。前記移動に応じて、クラッチ44が接続または切断状態になる。
エンジン45のクランク軸25には、ギア310が一体的に支持されている。メイン軸41には、ギア310と噛み合うギア441が支持されている。ギア441は、メイン軸41に対して回転自在である。また、ギア441は、例えばクラッチハウジング443に一体式に設けられている。これにより、エンジン45のトルクは、クランク軸25からギア441を介し、クラッチハウジング443に伝達される。また、エンジン45のトルクは、複数のフリクションプレート445と複数のクラッチプレート449との間に生じる摩擦力によって、クラッチハウジング443からクラッチボス447に伝達される。クラッチボス447とメイン軸41とは、一体式に回転する。つまり、クラッチボス447とメイン軸41との間には、相対回転がない。そのため、クラッチ44が接続されているとき、エンジン45のトルクは、メイン軸41に伝達される。
ところで、プッシュロッド455は、メイン軸41の内部を挿通した機構によってプレッシャプレート451を図2の右方に押すものに限定されない。プッシュロッド455は、プレッシャプレート451の車幅方向の外方(図2の右方)に設けられた機構により、プレッシャプレート451を図2の右方に引っ張るものであってもよい。
なお、クラッチ44は、多板式クラッチでなく、単板式クラッチであってもよい。また、クラッチ44は、遠心ウエイトを備えていてもよい。この場合、クラッチ44は、クラッチアクチュエータ60の駆動と、遠心ウエイトの遠心力とに基づいて断続される。
次に、変速機構43の構成について詳細に説明する。本実施形態に係る変速機構43は、所謂ドグクラッチ式の変速機構であり、かつ、多段式の変速機構である。変速機構43は、エンジン45の動力を後輪23(図1参照)に伝達する動力伝達経路上、クラッチ44のフリクションプレート445と後輪23との間に配置されている。変速機構43は、後述する変速ギア49、420、シフトドラム421、シフトフォーク422、およびシフトアクチュエータ70等を備えている。
メイン軸41には、複数の変速ギア49が取り付けられている。一方、ドライブ軸42には、上記複数の変速ギア49に対応する複数の変速ギア420が取り付けられている。各変速ギア49および各変速ギア420は、メイン軸41の軸方向に突出する突起、または、メイン軸41の軸方向に凹む孔からなる係合部を備えている。複数の変速ギア49および複数の変速ギア420のうち、選択された1または2以上の変速ギア49、420同士のみが相互に係合している。変速ギア49および変速ギア420は、それぞれの係合部同士がメイン軸41の軸方向に関して重なることによって係合している。複数の変速ギア49のうち選択された変速ギア49以外の変速ギア49と、複数の変速ギア420のうち選択された変速ギア420以外の変速ギア420とのうちの少なくとも一方は、メイン軸41またはドライブ軸42に対して回転可能となっている。つまり、選択されていない変速ギア49と選択されていない変速ギア420とのうちの少なくとも一方は、メイン軸41またはドライブ軸42に対して空転するようになっている。メイン軸41とドライブ軸42との間の回転伝達は、相互に噛合する選択された変速ギア49および選択された変速ギア420のみを介して行われる。
変速ギア49および変速ギア420の選択は、シフトドラム421によって行われる。シフトドラム421の回転に伴って、係合する変速ギア49、420の組み合わせが変更される。シフトドラム421の外周面には、複数のカム溝421aが形成されている。各カム溝421aには、シフトフォーク422が取り付けられている。各シフトフォーク422は、それぞれメイン軸41およびドライブ軸42の所定の変速ギア49および変速ギア420に係合している。シフトドラム421が回転することにより、複数のシフトフォーク422のそれぞれは、カム溝421aに案内されてメイン軸41の軸方向に移動する。これにより、変速ギア49および変速ギア420のうちの相互に噛合するギアが選択される。具体的には、複数の変速ギア49および複数の変速ギア420のうち、シフトドラム421の回転角度に応じた位置の一対のギアのみが、メイン軸41およびドライブ軸42に対して、それぞれスプラインによる固定状態となる。これにより、変速機構43におけるギア段が決定される。その結果、メイン軸41とドライブ軸42との間では、変速ギア49および変速ギア420を介して、所定の変速比で回転伝達が行われる。シフトドラム421は、シフトロッド75が往復移動することによって、所定の角度だけ回転する。
変速機構43の変速ギアの切り換え、すなわち、変速機構43のギア段の変更は、シフトアクチュエータ70により行われる。本実施形態では、シフトアクチュエータ70は電動モータである。ただし、シフトアクチュエータ70は電動モータに限定されない。シフトアクチュエータ70は、シフトロッド75を介してシフトドラム421に接続されている。シフトアクチュエータ70は、シフトドラム421を回転させることによって、係合する変速ギア49、420の組み合わせを変更する。シフトロッド75は、シフトアクチュエータ70が駆動することによって往復移動する。
以上のような構成により、それぞれメイン軸41およびドライブ軸42に所定の一対の変速ギア49と変速ギア420を固定し、クラッチ44を接続状態とした上でエンジン45が駆動すると、エンジン45のトルクがクラッチ44を介してメイン軸41に伝達される。また、所定の一対の変速ギア49および変速ギア420を介して、メイン軸41とドライブ軸42との間で所定の変速比で回転伝達が行われ、ドライブ軸42が回転する。ドライブ軸42が回転すると、ドライブ軸42と後輪23(図1参照)とを接続する動力伝達機構47(図1参照)によってトルクが伝達され、後輪23が回転する。
図3は自動二輪車1の主要要素のブロック図である。前述のように、自動二輪車1は、エンジン45、クラッチ44、および変速機構43を備えている。また、自動二輪車1は、制御装置としてECU(Electric Control Unit)90を備えている。ECU90はエンジン45等の制御を行う。エンジン45には吸気管61および排気管62が接続されている。また、エンジン45には点火装置67が設けられている。吸気管61の内部にはスロットル弁65が配置されている。スロットル弁65は、吸気管61を流れる空気の量や速度を調整する。
次に、本実施形態に係る自動変速装置50について説明する。自動変速装置50は、上述のクラッチ44と、クラッチアクチュエータ60と、点火装置67と、を備えている。また、自動変速装置50は、点火装置67およびクラッチアクチュエータ60を制御する制御装置として、上述のECU90を備えている。
自動変速装置50は、エンジン回転速度センサS45、メイン軸回転速度センサS41、車速センサS23、スロットル開度センサS65、および変速段センサS43を備えている。エンジン回転速度センサS45は、エンジン45の回転速度(詳しくは、エンジン45のクランク軸25の回転速度)を検出する。メイン軸回転速度センサS41は、クラッチ44のメイン軸41に設けられており、メイン軸41の回転速度を検出する。車速センサS23は自動二輪車1の車速を検出する。本実施形態では、車速センサS23は後輪23の回転速度を検出するように構成されている。車速は、後輪23の回転速度に基づいて検出される。ただし、車速の検出方法は特に限定されない。スロットル開度センサS65は、スロットル弁65の開度を検出する。変速段センサS43は、変速機構43のギア段を検出する。ギア段の段数は特に限定されない。例えば、ギア段はニュートラル、1速、2速、3速、4速、5速、および6速であってもよい。
エンジン回転速度センサS45、メイン軸回転速度センサS41、車速センサS23、変速段センサS43、およびスロットル開度センサS65は、それぞれECU90と接続されている。ECU90には、エンジン回転速度センサS45、メイン軸回転速度センサS41、車速センサS23、スロットル開度センサS65、および変速段センサS43からの信号が入力される。点火装置67、クラッチアクチュエータ60、およびシフトアクチュエータ70は、それぞれECU90と接続されている。ECU90は、点火装置67、クラッチアクチュエータ60、およびシフトアクチュエータ70に対して制御信号を出力する。
図3に示すように、ECU90は、後述するクラッチ44のフリクションプレート445の回転速度とクラッチプレート449の回転速度との差である相対速度(以下、クラッチ相対速度ともいう)の閾値を設定する閾値設定部92と、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率を検出する検出部94と、クラッチ相対速度が上記閾値以下か否かを判定する判定部95と、クラッチ44の切断開始後にエンジン45の点火遅角制御を行う点火遅角制御部96と、点火遅角制御を終了させる指令(以下、復帰指令ともいう)を出力する復帰指令部98と、を備えている。また、閾値設定部92は、閾値に関する情報を記憶した記憶部92aと、閾値に関する情報に基づいて閾値を演算する演算部92bと、を備えている。
自動変速装置50は、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70を制御することにより、クラッチ44の切断、変速機構43のギア段の変更、クラッチ44の接続という一連の動作を行う。クラッチ44が切断されているときには、クラッチ44の駆動側回転体の回転速度、すなわち、フリクションプレート445の回転速度と、クラッチ44の従動側回転体の回転速度、すなわち、クラッチプレート449の回転速度との間に回転速度差が生じる。特に、図示しないアクセルを開いているとき(すなわち、スロットル弁65の開度が比較的大きいとき)にクラッチ44が切断された場合、クラッチプレート449に対する負荷がなくなるため、上記回転速度差が大きくなる。そのため、エンジン45の吹き上がりが生じやすくなる。自動変速装置50は、このエンジン45の吹き上がりを抑制するために、クラッチ44の切断開始後に点火遅角制御を行う。
ところで、クラッチ44の接続途中、すなわち、クラッチ44の回転速度差が実質的に零になる前に点火遅角制御を終了してしまうと、クラッチ44の接続完了前にエンジン45の吹き上がりが発生してしまい、クラッチ44の接続完了時に乗り心地の低下を招くようなショックが生じることがある。一方、クラッチ44の接続完了後も点火遅角制御を継続してしまうと、通常の制御に戻るまでの時間(以下、復帰時間ともいう)が長くなってしまい、そのとき、エンジン45のトルクが低減し過ぎてしまうと、通常の制御に戻った時に乗り心地の低下を招くようなショックが生じることがある。そこで、本実施形態に係る自動変速装置50では、以下に説明するような制御を行うこととしている。
次に、図4のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る自動変速装置50の変速制御について説明する。図4は、変速制御のフローチャートである。先ずステップS90において、ECU90は自動二輪車1の運転状態に基づいて変速指令を出力する。この自動二輪車1の運転状態およびその運転状態の検出方法は特に限定されない。例えば、ECU90は、車速センサS23によって検出した車速、エンジン回転速度センサS45によって検出したエンジン45の回転速度、および/または、変速段センサS43によって検出した変速機構43のギア段に基づいて、変速指令を出力してもよい。
変速制御開始後のステップS100では、ECU90は、クラッチ44の切断を開始する。ECU90は、クラッチアクチュエータ60を駆動させることにより、クラッチ44の切断を開始する。クラッチ44の切断開始後のステップS110では、エンジン45のトルクを低減させるために、ECU90の点火遅角制御部96は点火遅角制御を開始する。ECU90の点火遅角制御部96は点火装置67に対して、点火時期を遅らすように点火指令信号を送信する。なお、ステップS110の点火遅角制御の開始は、ステップS100のクラッチ44の切断開始と同時に行ってもよく、切断開始後に行ってもよい。また、ステップS110の点火遅角制御の開始は、ステップS100のクラッチ44の切断開始よりも前であって、ステップS90の変速指令と同時または変速指令後に行ってもよい。点火遅角制御の開始は、変速の際のECU90の変速指令と同時または変速指令後に行われる。
ステップS120では、ECU90は、変速機構43のギア段の変更を行う。例えば、ECU90は、ギア段を2段から3段へ変更する。具体的に、ECU90は、シフトアクチュエータ70を駆動させることによって、シフトドラム421を回転させる。シフトドラム421の回転に伴ってシフトフォーク422が移動する。そして、シフトフォーク422の移動に伴って変速ギアが移動することで、ギア段の変更が行われる。なお、ステップS120のギア段の変更は、クラッチ44の切断完了後に行ってもよいし、クラッチ44の切断開始から切断完了までの間に行ってもよい。また、ステップS120のギア段の変更は、ステップS110の点火遅角制御の開始と同時に開始してもよいし、ステップS110の前に開始してもよい。
変速機構43のギア段の変更後、ステップS130において、ECU90はクラッチ44の接続を開始する。ECU90は、まずは切断状態のクラッチ44を半クラッチ状態にするようにクラッチアクチュエータ60を制御する。なお、半クラッチ状態とは、フリクションプレート445とクラッチプレート449とが互いに滑りながら回転している状態をいう。言い換えると、フリクションプレート445とクラッチプレート449とが、互いに接触しながら相対回転している状態をいう。そのため、半クラッチ状態では、エンジン45のトルク(駆動力)は、クランク軸25を介してフリクションプレート445およびクラッチプレート449に伝わっている。クラッチ44が切断されているときに、フリクションプレート445にはクランク軸25の駆動力が伝わっているが、クラッチプレート449には上記駆動力が伝わっていない。よって、クラッチ相対速度は大きくなる。しかし、クラッチ44が徐々に接続されることによって、クランク軸25の駆動力がフリクションプレート445を介してクラッチプレート449に伝わる。よって、クラッチ相対速度は徐々に小さくなる。
前述したように、乗り心地を低下させる上記ショックの低減および復帰時間の遅れを抑えるために、ECU90は、実質的にクラッチ44の接続完了と同時に点火遅角制御が終了するように点火装置67を制御する。ところで、ECU90が点火遅角制御を終了させるように点火装置67に信号を送信してから(詳しくは、点火装置67に送信する信号を点火遅角用の信号から通常制御用の信号に変更してから)、実際に点火遅角制御が終了するまでの間には、時間遅れが生じる。そこで、ECU90は、クラッチ44の接続完了に先立って、点火装置67に点火遅角を終了させるための信号を送信する。そのため、ECU90は、クラッチ44が半クラッチ状態のときに、点火遅角制御を終了するか否かを判定する。すなわち、ECU90は、クラッチ44が半クラッチ状態のときに、点火遅角復帰制御を行うか否かを判定する。先ず、ステップS140において、ECU90の検出部94は、フリクションプレート445の回転速度とクラッチプレート449の回転速度との差であるクラッチ相対速度を検出する。そして、その結果からクラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率を検出する。具体的には、ECU90の検出部94は、エンジン回転速度センサS45およびメイン軸回転速度センサS41から、それぞれフリクションプレート445の回転速度およびクラッチプレート449の回転速度を間接的に検出する。そして、ECU90の検出部94は、検出したエンジン45の回転速度およびメイン軸41の回転速度からクラッチ相対速度を検出し、その結果からクラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率を検出する。
なお、本実施形態では、フリクションプレート445の回転速度およびクラッチプレート449の回転速度を間接的に検出しているが、その検出方法は特に限定されない。その検出に用いるセンサは、エンジン回転速度センサS45およびメイン軸回転速度センサS41に限定されない。フリクションプレート445の回転速度およびクラッチプレート449の回転速度を直接検出してもよいし、他のセンサを利用して間接的にフリクションプレート445の回転速度およびクラッチプレート449の回転速度を検出してもよい。
点火遅角制御を終了するか否かは、クラッチ相対速度が閾値以下になったか否かによって定められる。次に、ステップS150において、ECU90の閾値設定部92は閾値の設定を行う。閾値は、点火遅角制御の終了とクラッチ44の接続完了とが実質的に同時になるように適宜設定される。ところで、クラッチ44を徐々に接続する半クラッチ制御では、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率(以下、単にクラッチ相対速度の減少率という)は実質的に一定と見なすことができる。そのため、クラッチ相対速度とクラッチ相対速度の減少率とに基づいて、クラッチ44の接続完了までの時間を予測することができる。一方、ECU90が点火遅角制御を終了させるように点火装置67に信号を送信してから、実際に点火遅角が終了するまでの間の時間遅れ(以下、単に時間遅れという)は、予め試験またはシミュレーション等によって特定することができる。また、自動二輪車1の運転状態に基づいて推定することができる。本実施形態では、ECU90は、半クラッチ制御中に、クラッチ44の接続完了までの予定時間が前記時間遅れと実質的に一致したときに、復帰指令を出力することとしている。そこで、ECU90の閾値設定部92は、クラッチ相対速度の減少率と時間遅れとに基づいて、クラッチ相対速度の閾値を設定する。
図5は、本実施形態におけるクラッチ相対速度の減少率と閾値との関係を表した図である。図5(a)に示すように、ECU90には、予め閾値Cを算出するための関数式が用意されている。閾値をC、クラッチ相対速度の減少率をV、クラッチ44の接続完了までの予定時間をTとすると、この関数式は、C=V・Tである。なお、予定時間Tは、定数であってもよいし、変数であってもよい。変数の場合、例えば、予定時間Tはエンジン45の回転速度によって適宜変更されるものであってもよい。この場合、予定時間Tは、エンジン45の回転速度が大きいほど小さな値に設定されている。ECU90の閾値設定部92の演算部92bは、ステップS140で検出したクラッチ相対速度の減少率Vを上記関数式に代入することによって、閾値Cを演算する。なお、閾値の演算方法は、上記関数式に基づく方法に限定されず、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率に基づく他の方法であってもよい。例えば、図5(b)に示すように、ECU90には、予めクラッチ相対速度の減少率Vに対応する閾値Cがマップに設定されており、ECU90の演算部92bは、ステップS140で検出したクラッチ相対速度の減少率Vと上記マップとを照らし合わせることによって閾値Cを設定してもよい。上記マップの場合、例えば、ステップS140で検出したクラッチ相対速度の減少率がV2であるとき、図5(b)のマップより、閾値はC2となる。なお、上記関数式またはマップ等は、ECU90の閾値設定部92の記憶部92aに記憶されている。上記関数式またはマップ等は、ECU90が実行するコンピュータプログラム中に記述されていてもよく、ECU90が備えるメモリ等に記憶されていてもよい。
ステップS160では、ECU90の判定部95は、ステップS140で検出したクラッチ相対速度がステップS150で設定した閾値以下か否かを判定する。そして、ECU90は、クラッチ相対速度が閾値以下と判定するとステップS170に進み、クラッチ相対速度が閾値以下でない判定するとステップS140に戻る。
ステップS170では、ECU90の復帰指令部98は、点火装置67に対して復帰指令を出力する。なお、復帰指令とは、点火装置67に送信する信号を点火遅角用の信号から通常制御用の信号に変更することを意味する。そして、復帰指令を受けた点火装置67は、点火遅角制御を終了する。このとき、実際に点火遅角制御が終了するまでの間に時間遅れが発生する。しかし、この時間遅れは、クラッチ44の接続が完了するまでの時間と実質的に同じである。そのため、クラッチ44の接続が完了すると共に点火遅角制御は終了するため、クラッチ44の接続完了時に乗り心地の低下を招くようなショックが生じることは防止される。また、点火遅角制御から通常の制御に戻るまでの復帰時間が長くなってしまうことが避けられ、変速時間が長くなってしまうことを防止することができる。
なお、ECU90は、ステップS110の処理を行う際に、点火遅角制御部96として機能する。ECU90は、ステップS140の処理を行う際に、検出部94として機能する。ECU90は、ステップS150の処理を行う際に、閾値設定部92として機能する。また、ECU90は、ステップS160の処理を行う際に、判定部95として機能し、ステップS170の処理を行う際に、復帰指令部98として機能する。このように、ECU90は、閾値設定部92、検出部94、判定部95、点火遅角制御部96、および復帰指令部98を有している。閾値設定部92は、ステップS150の閾値に関する情報を記憶した記憶部92aと、ステップS150の閾値に関する情報に基づいて閾値を演算する演算部92bと、を有している。また、本実施形態では、クラッチ相対速度とクラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率とを検出する検出装置は、エンジン回転速度センサS45、メイン軸回転速度センサS41、および検出部94によって構成されている。
次に、図6を参照しながら、自動変速装置50の変速制御の一例について詳細に説明する。図6は、変速制御のときのクラッチ位置と、エンジン回転速度と、クラッチ相対速度と、点火指令時期と、点火時期と、の時間変化を表した図である。なお、点火指令時期とは、ECU90が点火装置67に対して点火指令信号を送信した時期である。点火時期とは、実際に点火装置67の点火が行われた時期である。
ECU90は、時間t0において、変速指令を出力し(図4のステップS90参照)、クラッチアクチュエータ60を駆動させてクラッチ44の切断を開始させることで、変速制御を開始する(ステップS100参照)。そして、変速制御の開始と同時(時間t0)に、ECU90は、点火遅角制御を行うために、点火装置67に対して点火遅角の指令を送信する(ステップS110参照)。時間t1において、クラッチ44の切断が完了する。クラッチ44の切断完了直後には、クラッチ44のフリクションプレート445の回転速度とクラッチプレート449の回転速度との差はないが、クラッチプレート449には駆動力が伝達されないため、徐々にクラッチ相対速度が大きくなる。時間t2において、点火遅角の指令を受信した点火装置67は、点火遅角制御を開始する。点火遅角の指令が送信されてから点火遅角制御が実際に開始されるまでに、時間t0〜時間t2の時間遅れが生じる。このように、ECU90が点火遅角の指令を送信した時間t0と点火装置67が点火遅角制御を実際に開始する時間t2とに差があるのは、上記信号が送信されてから点火遅角制御が開始されるまでには若干の時間を要するためである。なお、本実施形態では、点火遅角制御は、クラッチ44の切断完了後に開始されているが、クラッチ44の切断中またはクラッチ44の切断開始前に開始されることもあり得る。
そして、図6には示していないが、ECU90は、シフトアクチュエータ70を駆動することによって、変速機構43のギア段を変更する。具体的には、クラッチ44の切断開始の時間t0からクラッチ44の切断完了の時間t1の間、または、時間t1と同時あるいはその直後に、ECU90がシフトアクチュエータ70を駆動させることによって、シフトドラム421が回転する。シフトドラム421が回転することに伴い、シフトフォーク422が移動し、変速ギアが移動することによって、ギア段が変更される(ステップS120参照)。ここでは時間t4が、ギア段の変更が完了した時間である。
時間t4にてギア段の変更が完了すると、クラッチ44の半クラッチ制御が開始される。すなわち、切断されていたクラッチ44を徐々に接続する制御が開始される(ステップS130参照)。ギア段の変更により時間t3からクラッチ相対速度が急激に大きくなるが、点火遅角制御によりエンジン回転速度が徐々に低減し、また、半クラッチ制御によりクラッチ44のフリクションプレート445とクラッチプレート449とが接触し始めるので、時間t4以降はクラッチ相対速度が徐々に小さくなっていく。時間t4以降、検出部94によってクラッチ相対速度、および、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率が検出される(ステップS140参照)。また、その検出結果に基づいて、閾値設定部92によって閾値が設定される(ステップS150参照)。そして、判定部95は、クラッチ相対速度と閾値とを比較し(ステップS160参照)、クラッチ相対速度が閾値以下か否かを判定する。時間t5においてクラッチ相対速度が閾値C以下となると、復帰指令部98は、点火装置67に対して復帰指令を送信する(ステップS170参照)。ECU90の復帰指令部98が復帰指令を送信してから点火遅角制御が実際に終了するまでの間には、時間遅れTが生じる。そのため、時間t5から時間遅れTを経た時間t6において、点火遅角制御が終了する。また、時間t6において、クラッチ44の接続も完了する。なお、時間t6において、点火遅角制御の終了とクラッチ44の接続完了とが同時に行われることが望ましいが、点火遅角制御の終了とクラッチ44の接続完了との間に、多少のずれがあってもよい。点火遅角制御の終了とクラッチ44の接続完了とは、実質的に同一であればよい。
なお、本実施形態に係るギア段の変更は、ギア段が高くなるような変更である。すなわち、シフトアップである。ただし、前述の制御はシフトアップの変速制御に限定されず、ギア段が低くなるような変更、すなわち、シフトダウンの変速制御においても適用することができる。
以上のように、本実施形態によれば、実質的にクラッチ44の接続完了と同時に点火遅角制御が終了するように、クラッチ44の接続完了前に前もって復帰指令を出力することができるので、点火遅角制御の終了時期とクラッチ44の接続完了時期とを合わせることができる。したがって、クラッチ44の接続完了時に乗り心地の低下を招くようなショックが発生することを防止することができる。また、クラッチ44の接続完了後も点火遅角制御を継続してしまうことを避けることができ、点火遅角制御からの復帰時間が長くなってしまうことを防止することができる。よって、ショックの低減および復帰時間の短縮を両立させることができる。
本実施形態によると、閾値は、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率が大きいほど大きな値に設定されている。クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率が大きいほど、クラッチ相対速度が零になるまでの時間が早くなる。すなわち、クラッチ44の接続が完了するまでの時間が短くなる。よって、上記減少率が大きいほど閾値を大きな値に設定することで、上記減少率が大きいときには復帰指令が早めに出力されることになるので、クラッチ44の接続完了時点と点火遅角制御の終了時点とを一致させやすくなる。このように閾値を適宜に設定することにより、ショックの低減と復帰時間の短縮とをより好適に両立させることができる。
本実施形態によると、クラッチ44の接続完了までの予定時間をT、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率をVとしたときに、閾値Cは実質的にC=V・Tに設定されている。このことにより、閾値を簡単に設定することができる。
また、クラッチ44の接続完了までの予定時間Tが変数の場合、予定時間Tは、エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されているとよい。このことによって、エンジン回転速度の大きさに応じて予定時間Tを適宜設定することができる。エンジン回転速度が大きいほど、時間遅れが小さくなる。そのため、予定時間Tを小さくすることで、クラッチ44の接続完了時と点火遅角制御の終了時とをより正確に一致させやすくすることができる。
また、本実施形態では、上述したような変速のときの点火遅角制御からの復帰に際して、ショックの低減および復帰時間の短縮を両立させることのできる自動変速装置50を備えた自動二輪車1を提供することができる。自動二輪車1は重量が軽いため、乗員にとって小さなショックであってもショックが感じやすい。そのため、自動二輪車1に上述したような自動変速装置50を備えることで、より効果的に乗員にとってのよい乗り心地を提供することができる。
以上、第1実施形態について説明した。ただし、本発明に係る自動変速装置は、本実施形態の自動変速装置50に限らず、他の種々の形態で実施することができる。次に、他の実施形態について簡単に説明する。
<第2実施形態>
第1実施形態では、ECU90はクラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率を検出し、クラッチ相対速度の単位時間当たりの減少率に基づいて閾値を設定した。そして、ECU90は、クラッチ44の接続完了前にクラッチ相対速度が閾値以下になると、点火装置67の点火遅角制御を終了させる復帰指令を点火装置67に対して送信していた。しかし、ECU90は、上記構成に限定されない。下記に示すような第2実施形態に係るECU90であってもよい。
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を使用し、その説明は省略する。本実施形態に係るECU90は、検出部94によってエンジン45の回転速度(以下、エンジン回転速度ともいう)の単位時間当たりの減少率を検出する。具体的に、ECU90は、エンジン回転速度センサS45からエンジン45の回転速度を検出し、その検出結果から、単位時間当たりの減少率を検出する。そして、エンジン回転速度の単位時間当たりの減少率に基づいてクラッチ相対速度に対する閾値を設定する。なお、本実施形態では、エンジン回転速度の単位時間当たりの減少率を検出する検出装置は、エンジン回転速度センサS45と検出部94とから構成されている。
本実施形態のクラッチ相対速度に対する閾値は、エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されている。詳しくは、エンジン回転速度が大きいほど、ECU90が復帰指令を点火装置67に対して送信してから、点火遅角制御が終了するまでの時間(クラッチ44の接続完了までの予定時間)は短くなるため、閾値は、エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されている。また、本実施形態の場合も第1実施形態と同様に、閾値Cを関数式で算出することも可能である。閾値をC、エンジン回転速度の単位時間当たりの減少率をV、クラッチ44の接続完了までの予定時間をTとすると、この関数式は、C=V・Tである。なお、上記予定時間Tは、定数であってもよいし、変数であってもよい。閾値の算出方法は、上記関数式に基づく算出方法に限定されず、エンジン回転速度の単位時間当たりの減少率に基づいて定められる他の算出方法であってもよい。
本実施形態によれば、エンジン回転速度の大きさによって閾値を適宜変更することができる。エンジン回転速度が大きいほど閾値を小さな値に設定することで、第1実施形態と同様の効果が得られる。クラッチ接続完了に先立って、点火遅角制御の復帰指令を出力することにより、実質的にクラッチ接続完了のときに、点火遅角制御を終了することができる。その結果、ショックの低減および復帰時間の短縮をより好適に両立させることができる。
<他の実施形態>
上記各実施形態では、変速制御の開始は、ECU90が自動二輪車1の状態を検出することにより、自動で行っていた。しかし、変速制御の開始は、例えば変速機構43のギア段を変更するためのスイッチが自動二輪車1に備えられており、乗員が上記スイッチを操作することによって開始されてもよい。
上記各実施形態では、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70は、別々に備えられていた。しかし、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70を別々に備える代わりに、クラッチ44および変速機構43を駆動する単一のアクチュエータを備えてもよい。
1 自動二輪車(鞍乗型車両)
44 クラッチ
50 自動変速装置
67 点火装置
90 ECU(制御装置)
92 閾値設定部
94 検出部
95 判定部
96 点火遅角制御部
98 復帰指令部
445 フリクションプレート(駆動側回転体)
449 クラッチプレート(従動側回転体)

Claims (6)

  1. エンジンのトルクが伝達される駆動側回転体と、前記駆動側回転体に対して接触および離反が可能な従動側回転体と、を有するクラッチと、
    前記駆動側回転体の回転速度と前記従動側回転体の回転速度との差である相対速度と、前記相対速度またはエンジン回転速度の単位時間当たりの減少率とを検出する検出装置と、
    変速の際に前記クラッチを切断し、その後接続するように前記クラッチを駆動するアクチュエータと、
    前記エンジンおよび前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    変速の際に前記エンジンの点火遅角制御を行う点火遅角制御部と、
    前記単位時間当たりの減少率に基づいて前記相対速度の閾値を設定する閾値設定部と、
    前記クラッチの接続完了前に前記相対速度が前記閾値以下になると、前記点火遅角制御部に対して点火遅角制御を終了させる指令を出力する復帰指令部と、
    を備えている、自動変速装置。
  2. 前記閾値は、前記単位時間当たりの減少率が大きいほど大きな値に設定されている、請求項1に記載の自動変速装置。
  3. 前記閾値は、前記エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されている、請求項1に記載の自動変速装置。
  4. 前記検出装置は、前記相対速度と、前記相対速度の単位時間当たりの減少率とを検出するように構成され、
    前記クラッチの接続完了までの予定時間をT、前記相対速度の単位時間当たりの減少率をVとしたときに、実質的に閾値C=V・Tに設定されている、請求項1に記載の自動変速装置。
  5. 前記クラッチの接続完了までの前記予定時間は、前記エンジン回転速度が大きいほど小さな値に設定されている、請求項4に記載の自動変速装置。
  6. 請求項1に記載の自動変速装置を備えた鞍乗型車両。
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