JP2019095027A - クラッチ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1では、クラッチの自動制御時におけるマニュアル操作の介入をスムーズに実行するために、自動制御中のクラッチ容量とマニュアル操作クラッチ容量の演算値との差異が大きい状態では、マニュアル操作クラッチ容量演算値への切り替えが行われることを防ぎ、クラッチ容量が急激に変化することを避け、マニュアル操作を違和感なく介入させることを可能とする。
特に、アクチュエータをフィードバック制御する際、クラッチ接続油圧の前後で同じ制御を行うと、クラッチの接続が遅れたり制御目標値の差が大きくなり過ぎたりすることがある。また、クラッチ操作系の油圧経路にフリクション(オイル通路中の流抵抗、圧損)が存在する場合も考慮する必要がある。
請求項2に記載した発明は、前記制御部(60)は、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値(TP)に達する前は、PID制御におけるI項に基づくフィードバック制御を行い、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値(TP)に達した後は、PID制御におけるP項に基づくフィードバック制御を行うことを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、前記クラッチ装置(26)は、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値(TP)に達するときに、動力伝達の可否が切り替わることを特徴とする。
請求項4に記載した発明は、前記制御部(60)は、前記クラッチ操作量センサ(4c)の検知する操作量に基づいてクラッチ操作速度を算出し、このクラッチ操作速度に応じて前記制御状態変更判定値(TP)を変化させることを特徴とする。
請求項5に記載した発明は、前記クラッチ容量は油圧で制御され、前記クラッチアクチュエータ(50)のマスターシリンダ(51)と前記クラッチ装置(26)のスレーブシリンダ(28)とは、互いに油圧配管を介して接続され、前記油圧配管には、スレーブ油圧センサである前記制御パラメータセンサ(58)が配置されていることを特徴とする。
請求項6に記載した発明は、油前記クラッチ容量は、油圧が下がると低下して前記クラッチ装置(26)を切断することを特徴とする。
請求項7に記載した発明は、前記クラッチ操作子(4b)はクラッチレバー(4b)であり、前記クラッチ操作量センサ(4c)は、前記クラッチレバー(4b)の回動角度を検知することを特徴とする。
請求項2に記載した発明によれば、クラッチ容量の制御パラメータが制御状態変更判定値に達する前後でクラッチアクチュエータのPID制御の各項の重みを変化させるので、適切なフィードバック制御を行うことが可能となる。具体的に、前記制御パラメータが制御状態変更判定値に達する前はI項(積分項)メインでフィードバック制御を行い、制御パラメータが制御状態変更判定値に達した後はP項(偏差項)メインでフィードバック制御を行うことが可能となる。このため、クラッチ操作初期のストローク領域ではクラッチストロークを速めつつ、クラッチ操作後期の荷重コントロール領域では制御パラメータの収束を早めることができる。
請求項3に記載した発明によれば、クラッチ装置の動力伝達の可否が切り替わるタッチポイントでフィードバック制御の仕方を変更するので、クラッチ装置の状態変化に合わせてフィードバック制御を変更し、制御パラメータのオーバーシュートやハンチングを抑えて収束を早めることができる。
請求項4に記載した発明によれば、クラッチ操作速度(レバー操作速度)によって制御状態変更判定値を変化させるので、例えばクラッチ操作系の油路圧力損失分が影響するような場合にも、この損失分を考慮して制御状態変更判定値を変化させることが可能となる。このため、クラッチ装置の動力伝達の可否が切り替わるタッチポイントで精度よくフィードバック制御を変更することができる。
請求項5に記載した発明によれば、スレーブ油圧センサの配置自由度を高めるとともに、スレーブ油圧センサとスレーブシリンダとが互いに離れた場所に配置した場合あっても、クラッチ容量を精度よく制御することができる。
請求項6に記載した発明によれば、油圧の流抵抗(圧損)によりクラッチアクチュエータおよびクラッチ装置の間に油圧伝達の遅れがあっても、クラッチ装置の作動応答性を高めることができる。
請求項7に記載した発明によれば、ユーザーがクラッチの断接を要求するタイミングを安定してかつ正確に検知することができる。
図1に示すように、本実施形態は、鞍乗り型車両である自動二輪車1に適用されている。自動二輪車1の前輪2は、左右一対のフロントフォーク3の下端部に支持されている。左右フロントフォーク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に支持されている。ステアリングステム4のトップブリッジ上には、バータイプの操向ハンドル4aが取り付けられている。
図2に示すように、変速機21は、メインシャフト22およびカウンタシャフト23ならびに両シャフト22,23に跨る変速ギア群24を有する有段式のトランスミッションである。カウンタシャフト23は変速機21ひいてはパワーユニットPUの出力軸を構成している。カウンタシャフト23の端部はクランクケース15の後部左側に突出し、前記チェーン式伝動機構を介して後輪12に連結されている。
図4に示すように、上記変速システムは、クラッチアクチュエータ50、ECU60(Electronic Control Unit、制御装置)および各種センサ41〜45を備えている。
ECU60は、シフトドラム36の回転角から変速段を検知するギアポジションセンサ41、およびシフトスピンドル31に入力された操作トルクを検知するシフト荷重センサ(例えばトルクセンサ)42からの検知情報、ならびにスロットル開度センサ43、車速センサ44およびエンジン回転数センサ45等からの各種の車両状態検知情報等に基づいて、クラッチアクチュエータ50を作動制御するとともに、点火装置46および燃料噴射装置47を作動制御する。ECU60には、後述する油圧センサ57,58、並びにシフト操作検知スイッチ(シフトニュートラルスイッチ)48からの検知情報も入力される。
また、ECU60は、油圧制御部(クラッチ制御部)61を備えており、その機能については後述する。
ECU60は、予め設定された演算プログラムに基づいて、クラッチ装置26を断接するためにスレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値(目標油圧)を演算し、下流側油圧センサ58で検出されるスレーブシリンダ28側の油圧(スレーブ油圧)が目標油圧に近づくように、クラッチ制御ユニット50Aを制御する。
次に、クラッチ制御系の作用について図5のグラフを参照して説明する。図5のグラフにおいて、縦軸は下流側油圧センサ58が検出する供給油圧、横軸は経過時間をそれぞれ示している。
自動二輪車1の停車時(アイドリング時)、ECU60で制御されるモータ52およびソレノイドバルブ56は、ともに電力供給が遮断された状態にある。すなわち、モータ52は停止状態にあり、ソレノイドバルブ56は開弁状態にある。このとき、スレーブシリンダ28側(下流側)はタッチポイント油圧TPより低い低圧状態となり、クラッチ装置26は非締結状態(切断状態、解放状態)となる。この状態は、図5の領域Aに相当する。
やがて、クラッチ装置26の入力回転と出力回転との差が縮まり、スレーブシリンダ28側(下流側)の油圧が下限保持油圧LPに達すると、クラッチ装置26の締結がロック状態に移行し、エンジン13の駆動力が全て変速機21に伝達される。この状態は、図5の領域Cに相当する。
図5の領域Eのように、下流側の油圧が上限保持油圧HPまで上昇した場合、ソレノイドバルブ56への電力供給を低下させる等により、ソレノイドバルブ56を段階的に開弁状態として、下流側の油圧を上流側へリリーフする。
待機油圧WPは、クラッチ装置26の接続を開始するタッチポイント油圧TPよりも若干低い油圧であり、クラッチ装置26を接続しない油圧(図5の領域A,Hで付与する油圧)である。待機油圧WPの付与により、クラッチ装置26の無効詰め(各部のガタや作動反力のキャンセル並びに油圧経路への予圧の付与等)が可能となり、クラッチ装置26の接続時の作動応答性が高まる。
次に、自動二輪車1の変速制御について説明する。
本実施形態の自動二輪車1は、変速機21のギアポジションが1速のインギア状態にあり、かつ車速が停車に相当する設定値未満にあるインギア停車状態において、シフトペダル32に対する1速からニュートラルへのシフト操作を行う際に、スレーブシリンダ28に供給する待機油圧WPを低下させる制御を行う。
そして、インギア停車状態において、シフト操作検知スイッチ48が1速からニュートラルへのシフト操作を検知した際には、油圧制御部61が待機油圧WPを、変速操作を行う前の第一設定値P1よりも低い第二設定値P2(低圧待機油圧、図5参照)に設定する制御を行う。
図6、図7に示すように、シフト操作検知スイッチ48は、シフトスピンドル31の回転中心(軸心)C1から径方向外側に延びるシフトアーム31aの外周端部に、径方向で対向するように設けられている。図6中矢印SUPはシフトスピンドル31の回転方向におけるシフトアップ側、矢印SDNはシフトスピンドル31の回転方向におけるシフトダウン側をそれぞれ示す。
シフト操作検知スイッチ48は円柱状をなし、中心線L2をシフトスピンドル31の径方向に沿わせて配置されている。シフト操作検知スイッチ48は、中心線L2に沿ってストロークする検出子48sを有している。検出子48sは、シフトアーム31aの外周端部に設けられた被検知部材49に向けて突出している。
なお、図6、図8では検出子48sの没入でON、突出でOFFのようにON・OFFを検知することが記載されているが、検出子48sが傾斜面部49sに接触することでON、接触しないことでOFFのようにON・OFFを検知することも可能である。
図13に示すように、本実施形態のクラッチ制御装置60Aは、三種のクラッチ制御モードを有している。クラッチ制御モードは、自動制御を行うオートモードM1、手動操作を行うマニュアルモードM2、および一時的な手動操作を行うマニュアル介入モードM3、の三種のモード間で、クラッチ制御モード切替スイッチ59(図4参照)およびクラッチレバー4b(図1参照)の操作に応じて適宜遷移する。なお、マニュアルモードM2およびマニュアル介入モードM3を含む対象をマニュアル系M2Aという。
図1に示すように、操向ハンドル4aの左グリップの基端側(車幅方向内側)には、クラッチ手動操作子としてのクラッチレバー4bが取り付けられている。クラッチレバー4bは、クラッチ装置26とケーブルや油圧等を用いた機械的な接続がなく、ECU60にクラッチ作動要求信号を発信する操作子として機能する。すなわち、自動二輪車1は、クラッチレバー4bとクラッチ装置26とを電気的に接続したクラッチバイワイヤシステムを採用している。
図11(b)を参照し、本実施形態のクラッチ制御装置60Aは、クラッチレバー4bの接続操作速度(クラッチ操作速度)が速い場合に、以下に詳述するピークホールド制御を行う。ピークホールド制御は、クラッチレバー4bの接続操作速度が速い場合に、クラッチ容量の制御目標値(目標油圧)を、クラッチレバー4bの操作量に応じた対操作目標油圧Pvに対して、クラッチ接続側に変化させる。これにより、クラッチレバー4bの接続操作速度が速いときには、より速く目標油圧を上昇させる(より速くクラッチ装置26を接続させる)ことが可能となる。
ここで、ECU60は、規定の制御周期でレバー操作速度を算出し、現在のレバー操作速度が今までのレバー操作速度より速いときは、レバー操作速度の最速値を更新する。このとき、ピークホールド油圧範囲PHにおける目標油圧マップをハイスピード側マップMPHに移行させる。
一方、ECU60は、現在のレバー操作速度が今までのレバー操作速度より遅いときは、レバー操作速度の現状の最速値を維持する。このとき、ピークホールド油圧範囲PHにおける目標油圧マップはロースピード側マップMPLに移行せず、現状最速値に応じたマップMPHが維持される。
以下、上記した一連の制御をピークホールド制御と称する。
次いで、ECU60は、スレーブ油圧の読み込みを行うとともに、予め定めたピークホールド油圧範囲PHの読み込みを行う(ステップS13)。
スレーブ油圧がピークホールド油圧範囲PH内にある場合(ステップS14でYES)、ステップS16に移行する。ステップS16では、現在のレバー速度が前回の制御用レバー速度よりも小さいか否かの判定を行う。
現在のレバー速度が前回の制御用レバー速度よりも小さい場合(ステップS16でYES)、ステップS18に移行し、制御用レバー速度に前回の制御用レバー速度を設定したままとして、一旦処理を終了する。
ステップS15では、制御用レバー速度に現在のレバー速度を設定するとともに、前回の制御用レバー速度をリセットし、一旦処理を終了する。
図11を参照し、クラッチ制御パラメータの時間変化の一例について説明する。
図11(a)の比較例を参照し、オートモードM1でのクラッチ締結時に、クラッチレバー4bの握り込み操作がなされると、クラッチレバー4bの回動角度が増加する。このクラッチレバー4bの操作(回動角度の増加)と連動するように、クラッチアクチュエータ50が作動し、クラッチレバー4bの操作量(回動角度)の変化に合わせて、クラッチ制御の目標油圧(スレーブ油圧の制御目標値)を減少させる。すなわち、対操作目標油圧Pvを減少させる。これにより、クラッチ装置26を切断方向に作動させる。
一方、実際の制御対象であるスレーブ油圧(およびクラッチギャップ)は、クラッチアクチュエータ50からスレーブシリンダ28までの油圧経路内の抵抗(圧損)の影響により、目標油圧に遅れて変化する。これにより、クラッチレバー4bの操作に対するクラッチ装置26の僅かな作動遅れが生じ、運転者がクラッチ装置26の切れの悪さ、およびつながりの悪さを感じることがある。
この構成によれば、レバー操作速度によってクラッチ接続速度を変えることで、クラッチ操作が速いときには、この操作に応じてクラッチ装置26の断接を速く行うことが可能となる。このため、クラッチ装置26の断接性能を向上させる(クラッチ操作に対する応答を速くする)ことができる。
この構成によれば、レバー操作速度によって目標油圧を変更することで、クラッチ容量の制御目標値を変えるだけでハードを変更することなく、クラッチ装置26の断接性能を向上させることができる。
この構成によれば、クラッチ操作中は最も速いレバー操作速度の制御マップに固定されるので、クラッチ操作速度が途中で遅くなった場合でも、クラッチ装置26の断接速度を遅らせることなく、クラッチ装置26の断接を安定して速く行うことができる。
この構成によれば、クラッチ操作速度が途中で速くなった場合には、これに応じてクラッチ装置の断接速度を速めるので、クラッチ操作に対する応答性をより高めることができる。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが第1の制御目標値に達したときにピークホールド制御に移行し、制御目標値マップを切り替えてクラッチ装置26の断接速度を速めるので、クラッチ操作に対する応答性をタイミングよく高めることができる。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが第2の制御目標値に達したときにピークホールド制御が解除され、クラッチ装置26の断接速度を速める制御が解除されるので、クラッチ接続油圧に達した後のクラッチアクチュエータ50の作動によるエネルギー消費を抑えることができる。
図14、図16を参照し、本実施形態のクラッチ制御装置60Aでは、クラッチ容量の制御目標値(目標油圧)に実際の制御パラメータ(スレーブ油圧)を近づけるべくクラッチアクチュエータ50をフィードバック制御する際、クラッチレバー4bの接続操作速度に応じてフィードバック制御(PID(Proportional-Integral-Differential)制御)の仕方の切り替えを行う。
次いで、ECU60は、計測したスレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに到達したか否かを判定する(ステップS23)。
スレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに到達している場合(ステップS23でYES)、ステップS24に移行し、P項メインの(又はP項、I項およびD項それぞれを活用した)フィードバック制御に切り替わり、一旦処理を終了する。
ストローク領域において、レバー角度は減少するが、カウンタ軸トルクおよびNE(エンジン回転数)は、ストローク領域の後半で増加する。TH(スロットル角度)はレバー角度の減少(クラッチ接続側への回動)に合わせて増加し、このTHの増加に遅れてNEが上昇を開始する。例えばTHの増加に対するNEの増加のタイミングは、スロットルバイワイヤにより制御可能である。NEの増加に伴いカウンタ軸トルクが波打ちながら徐々に上昇し、やがて車速を増加させる。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが制御状態変更判定値に達したときにフィードバック制御の仕方を変更するので、例えば、制御状態変更判定値に達する前のストローク領域と、制御状態変更判定値に達した後の荷重コントロール領域と、にそれぞれ適した制御を行うことが可能となる。このため、制御パラメータの収束を早めてクラッチ装置26の接続性能を向上させることができる。また、制御状態変更判定値はクラッチ操作量に基づいて設定されるので、例えば、クラッチ操作系の油路圧力損失分が影響するような場合にも同様に、クラッチ装置26の接続性能を向上させることができる。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが制御状態変更判定値に達する前後(スレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに達する前後)でクラッチアクチュエータ50のPID制御の各項の重みを変化させるので、適切なフィードバック制御を行うことが可能となる。具体的に、前記制御パラメータが制御状態変更判定値に達する前はI項(積分項)メインでフィードバック制御を行い、制御パラメータが制御状態変更判定値に達した後はP項(偏差項)メインでフィードバック制御を行うことが可能となる。このため、クラッチ操作初期のストローク領域ではクラッチストロークを速めつつ、クラッチ操作後期の荷重コントロール領域では制御パラメータの収束を早めることができる。
この構成によれば、クラッチ装置26の動力伝達の可否が切り替わるタッチポイントでフィードバック制御の仕方を変更するので、クラッチ装置26の状態変化に合わせてフィードバック制御を変更し、制御パラメータのオーバーシュートやハンチングを抑えて収束を早めることができる。
この構成によれば、クラッチ操作速度(レバー操作速度)によって制御状態変更判定値を変化させるので、例えばクラッチ操作系の油路圧力損失分が影響するような場合にも、この損失分を考慮して制御状態変更判定値を変化させることが可能となる。このため、クラッチ装置26の動力伝達の可否が切り替わるタッチポイントで精度よくフィードバック制御を変更することができる。
この構成によれば、スレーブ油圧センサの配置自由度を高めるとともに、スレーブ油圧センサとスレーブシリンダ28とを互いに離れた場所に配置した場合であっても、クラッチ容量を精度よく制御することができる。
クラッチ操作子は、クラッチレバーに限らず、クラッチペダルやその他の種々操作子であってもよい。
上記実施形態のようにクラッチ操作を自動化した鞍乗り型車両への適用に限らず、マニュアルクラッチ操作を基本としながら、所定の条件下でマニュアルクラッチ操作を行わずに駆動力を調整して変速を可能とする、いわゆるクラッチ操作レスの変速装置を備える鞍乗り型車両にも適用可能である。
また、前記鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)のみならず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪の車両も含まれ、かつ電気モータを原動機に含む車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
4b クラッチレバー(クラッチ操作子)
4c クラッチレバー操作量センサ(クラッチ操作量センサ)
13 エンジン
21 変速機
26 クラッチ装置
28 スレーブシリンダ
50 クラッチアクチュエータ
51 マスターシリンダ
58 下流側油圧センサ(制御パラメータセンサ)
60 ECU(制御部)
60A クラッチ制御装置
62 メモリ(記憶部)
Pv 対操作目標油圧
MPH ハイスピード側マップ(制御目標値マップ)
P3 上限油圧(第2の制御目標値)
P4 下限油圧(第1の制御目標値)
TP タッチポイント油圧(制御状態変更判定値)
Claims (7)
- エンジン(13)と、
変速機(21)と、
前記エンジン(13)と前記変速機(21)との間の動力伝達を断接するクラッチ装置(26)と、
前記クラッチ装置(26)を駆動してクラッチ容量を変更するクラッチアクチュエータ(50)と、
前記クラッチ容量の制御目標値を演算する制御部(60)と、
前記クラッチ容量の制御パラメータを検知する制御パラメータセンサ(58)と、
前記クラッチ装置(26)を手動で操作可能とするクラッチ操作子(4b)と、
前記クラッチ操作子(4b)の操作量を電気信号に変換するクラッチ操作量センサ(4c)と、を備えるクラッチ制御装置(60A)であって、
前記制御部(60)は、前記クラッチ操作量センサの検知する操作量に応じてクラッチ容量の制御目標値を設定し、この制御目標値に前記制御パラメータセンサ(58)が検知する制御パラメータを近づけるようにフィードバック制御を行い、このフィードバック制御の際に、予め定めた制御状態変更判定値(TP)に前記制御パラメータが達したときは、フィードバック制御の仕方を変更することを特徴とするクラッチ制御装置。 - 前記制御部(60)は、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値(TP)に達する前は、PID制御におけるI項に基づくフィードバック制御を行い、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値(TP)に達した後は、PID制御におけるP項に基づくフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のクラッチ制御装置。
- 前記クラッチ装置(26)は、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値(TP)に達するときに、動力伝達の可否が切り替わることを特徴とする請求項1又は2に記載のクラッチ制御装置。
- 前記制御部(60)は、前記クラッチ操作量センサ(4c)の検知する操作量に基づいてクラッチ操作速度を算出し、このクラッチ操作速度に応じて前記制御状態変更判定値(TP)を変化させることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
- 前記クラッチ容量は油圧で制御され、
前記クラッチアクチュエータ(50)のマスターシリンダ(51)と前記クラッチ装置(26)のスレーブシリンダ(28)とは、互いに油圧配管を介して接続され、
前記油圧配管には、スレーブ油圧センサである前記制御パラメータセンサ(58)が配置されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。 - 油前記クラッチ容量は、油圧が下がると低下して前記クラッチ装置(26)を切断することを特徴とする請求項5に記載のクラッチ制御装置。
- 前記クラッチ操作子(4b)はクラッチレバー(4b)であり、前記クラッチ操作量センサ(4c)は、前記クラッチレバー(4b)の回動角度を検知することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
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