JP2023050302A - クラッチ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、当該クラッチ制御装置を搭載する車両が悪路走行を行う場合等、車両が車体挙動の大きい走行状態にある場合に、以下の効果がある。すなわち、車両の走行状態に応じてクラッチ容量を変動(増減)させることが可能となり、路面状況等に応じてクラッチ容量を適切に制御することが可能となる。これにより、クラッチトルクの変動によるショックやクラッチの滑りといった違和感を低減させることができる。
この構成によれば、車体挙動センサおよび外界センサの少なくとも一つの検出情報を用いることで、車両が前記規定走行状態にあることをより正確に検知することができる。
この構成によれば、例えばクラッチスリップが所定未満となるように基本クラッチ容量を設定するとともに、この基本クラッチ容量を上回る範囲でクラッチ容量を低下させることで、過大なクラッチスリップを抑制することができる。
この構成によれば、基本クラッチ容量に基づきクラッチ容量の変動値を求めることで、制御の簡素化を図ることができる。
この構成によれば、運転者のクラッチ操作(マニュアル操作)をクラッチ容量制御に優先させることで、運転者が意図的にクラッチ操作しているときは制御を介入させないようにする。これにより、運転者のクラッチ操作に違和感を与えず、マニュアル操作で正確にクラッチ容量をコントロールすることができる。
図1に示すように、本実施形態は、鞍乗り型車両の一例としての自動二輪車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を併せて参照し、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に跨る変速ギヤ群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の左端部は、変速機ケース17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3に示すように、上記変速システム30は、クラッチアクチュエータ50、ECU40(Electronic Control Unit、制御部)、各種センサ41a~41j、各種装置47,48,50を備えている。
ECU40は、車体の挙動を検知する加速度センサ41a、シフトドラム32の回転角から変速段を検知するギヤポジションセンサ41b、およびチェンジ機構25のシフトスピンドル31(図2参照)に入力された操作トルクを検知するシフト荷重センサ41c(例えばトルクセンサ)、スロットル開度を検知するスロットル開度センサ41d、車速を検知する車速センサ41e、エンジン回転数を検知するエンジン回転数センサ41f、エンジン13の油温および水温を検知するエンジン温度センサ41g、および前後サスペンションのストロークを検出するサスストロークセンサ41h、等からの各種の車両状態の検出情報に基づいて、点火装置47および燃料噴射装置48を作動制御するとともに、クラッチアクチュエータ50を作動制御する。車速センサ41eは、車輪速センサでもよく、パワーユニットPUの出力軸の回転速度センサでもよい。
図2、図11に示すように、実施形態のクラッチ装置26は、複数のクラッチ板35を軸方向で積層した多板クラッチであり、右カバー17a内の油室に配置された湿式クラッチである。クラッチ装置26は、クランクシャフト14から回転動力が常時伝達されて駆動するクラッチアウタ33と、クラッチアウタ33内に配置されてメインシャフト22に一体回転可能に支持されるクラッチセンタ34と、クラッチアウタ33及びクラッチセンタ34の間に積層されてこれらを摩擦係合させる複数のクラッチ板35と、を備えている。
図2、図11に示すように、レリーズ機構38は、メインシャフト22の右側部内に軸方向で往復動可能に保持されたリフターシャフト39と、リフターシャフト39と軸方向を直交させて配置され、右カバー17aの外側部に軸心回りに回動可能に保持されたレリーズシャフト53と、を備えている。図中線C3は上下方向に延びるレリーズシャフト53の中心軸線を示す。レリーズシャフト53は、メインシャフト22の軸方向視(車両側面視)で、垂直方向に対して上側ほど後側に位置するように軸方向を後傾させている(図1参照)。レリーズシャフト53の上部は、右カバー17aの外側に突出し、このレリーズシャフト53の上部に、従動クラッチレバー54が一体回転可能に取り付けられている。従動クラッチレバー54は、クラッチレバー4bと操作ケーブル54cを介して連結されている。
図4に示すように、本実施形態のクラッチ制御装置40A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49およびクラッチレバー4b(何れも図3参照)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、クランクケース15右側の右カバー17aの後上部には、クラッチアクチュエータ50が取り付けられている。
図5、図6を併せて参照し、クラッチアクチュエータ50は、モータ52と、モータ52の駆動力をレリーズシャフト53に伝達する減速機構51と、を備えている。
モータ52は、例えばDCモータであり、例えばレリーズシャフト53と軸方向を平行にして配置されている。モータ52は、駆動軸55を上方に突出させるように配置されている。
図6~図8に示すように、レリーズシャフト53は、クラッチアクチュエータ50からの入力と乗員の操作による入力とを個別に受けて回動可能とするために、複数の要素に分割されている。
レリーズシャフト53は、上部を構成する上部レリーズシャフト61と、下部を構成する下部レリーズシャフト62と、上部レリーズシャフト61の下端部と下部レリーズシャフト62の上端部とに跨って配置される中間レリーズシャフト63と、を備えている。
下部レリーズシャフト62の上端部には、周方向又は軸方向で手動操作側カム61bを避けた範囲で、断面扇形をなして軸方向に延びるクラッチ側カム62bが設けられている。
中間レリーズシャフト63には、断面扇形をなして軸方向に延びる制御操作側カム63bが設けられている。
次に、実施形態のクラッチ制御について、図12のグラフを参照して説明する。図12のグラフは、前記オートモードM1におけるクラッチ特性をイメージしている。図12のグラフにおいて、縦軸はレリーズシャフト53に付与されるトルク(Nm)およびクラッチ容量(%)、横軸はレリーズシャフト53の作動角(deg)をそれぞれ示している。
逆に、クラッチ装置26が切断状態から接続側へ作動する際、クラッチ装置26が接続し始めるポイントがタッチポイントTPであり、クラッチ装置26が完全に接続するポイントが作動開始位置SPである。
係る制御では、まず、クラッチスプリング37の弾発力に基づき、予めクラッチスプリング荷重を設定する。次に、レリーズシャフトトルクに応じて、クラッチ装置26に作用するリフト荷重(クラッチスプリング荷重に抗する操作荷重)を推定する。そして、クラッチスプリング荷重からリフト荷重を減じた荷重を、実際にクラッチ装置26に作用させるクラッチ押付荷重とする。
前述のように、クラッチ切断領域Cでは、クラッチ装置26のリフトに伴うレリーズシャフトトルクの増加が少ない。このため、クラッチ切断領域Cでは、レリーズシャフト作動角に基づき、モータ52への供給電力を制御する。これにより、クラッチ装置26が接続を開始するタッチポイントTP以降において、クラッチ装置26の切れ量をより細かく制御することが可能となる。
実施形態では、レリーズシャフト作動角(減速機構51のギヤ軸の回転角)を検出し、予め設定した(又は学習した)タッチポイントTPまでの領域(半クラッチ領域B)では、電流値の重み付けを増した制御とし、タッチポイントTP以降の領域(クラッチ切断領域C)では、作動角の重み付けを増した制御とした。
また、実施形態では、レリーズシャフト作動角に対するモータ52の電流値(トルク値に換算)の変化を、予め定めたタイミングで学習(更新)し、クラッチ装置26の状況に応じた目標値を設定する。この目標値とECU40の電流センサ40bの検出値とに基づき、モータ52の駆動がフィードバック制御される。
次に、実施形態のクラッチ制御の要部について説明する。
図14は、クラッチ制御装置40Aの概略を示すブロック図である。
ECU40は、一体または複数体の電子制御装置として構成されている。ECU40は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
クラッチ容量制御判定部40c1は、現在のクラッチ制御モードの情報が入力されるとともに、後述する車体挙動センサ43および外界センサ45の検出情報が入力される。クラッチ容量制御判定部40c1は、車体挙動センサ43および外界センサ45の少なくとも一方の検出情報に基づき、予め定めた閾値以上の車体挙動を伴う規定走行状態にあるか否かを判定する。例えば、路面が荒れた悪路を走行する際、クラッチ装置の伝達トルク(クラッチトルク)に大きな変動が生じることがある。このとき、路面状況等に応じてクラッチ容量を適切に制御することで、クラッチトルクの変動によるショックやクラッチの滑りといった違和感を低減可能とする。
クラッチ容量補正部40c3は、基本クラッチ容量計算部40c2で設定した基本クラッチ容量に基づき、クラッチ容量の目標値を補正する。
モータ制御部40dは、クラッチ容量補正部40c3で補正した目標値に基づき、クラッチアクチュエータ50のモータ52を駆動させてクラッチ容量を制御する。
サスストロークセンサ41hは、前後サスペンションの作動量(前後輪のストローク量)を検出する。サスストロークセンサ41hの検出情報は、例えば前後サスペンションのアクティブ制御等に供されてもよい。
このように、クラッチ容量を増加させる場合(又は減少量を制限する場合)には、クラッチスリップを抑えてダイレクトなコントロール性を確保することができる。これにより、アクセル操作で車体姿勢を立て直す場合や、後輪をスライドさせる場合など、車体の取り回し性の向上に寄与することができる。
上記した制御は、路面状況に起因するのみならず、例えばアクセル操作や変速操作等に起因したクラッチトルクの変動を検知した場合にも実施可能である。
この判定で「要」となった場合、クラッチ容量制御が開始される(タイミングt1)。クラッチ容量制御は、上記判定が「否」となるまで継続される(タイミングt2)。すなわち、タイミングt1~t2の間がクラッチ容量制御を行う範囲であり、この範囲で制御信号がONとなる。
図14を併せて参照し、クラッチ容量制御において、ECU40のクラッチ容量補正部40c3は、補正クラッチ容量Ca1を算出する。補正クラッチ容量Ca1は、例えば基本クラッチ容量Ca0に予め定めた係数(割合)を乗じた値として算出される。
タイミングt1,t2におけるグラフの傾斜は、実際の駆動指示が出されてから動力伝達が開始されるまでの機械的移動時間の為に生じる傾きであり、駆動機構及び制御により適宜変更できる。
まず、ステップS1において、現在のクラッチ制御モードがマニュアル系M2A(マニュアルモードM2又はマニュアル介入モードM3)であるか否かを判定する。換言すれば、マニュアル操作を優先したモードにあるか、あるいはマニュアル操作がされているかを判定する。ステップS1でNO(マニュアル系でない)の場合、ステップS2に移行する。ステップS1でYES(マニュアル系である)の場合、一旦処理を終了する。
この構成によれば、当該クラッチ制御装置40Aを搭載する自動二輪車1が悪路走行を行う場合等、自動二輪車1が車体挙動の大きい走行状態にある場合に、以下の効果がある。すなわち、自動二輪車1の走行状態に応じてクラッチ容量Caを変動(増減)させることが可能となり、路面状況等に応じてクラッチ容量Caを適切に制御することが可能となる。これにより、クラッチトルクの変動によるショックやクラッチの滑りといった違和感を低減させることができる。
この構成によれば、車体挙動センサ43および外界センサ45の少なくとも一つの検出情報を用いることで、自動二輪車1が前記規定走行状態にあることをより正確に検知することができる。
この構成によれば、クラッチ容量Caを低下させる制御において、例えばクラッチスリップが所定未満となるように基本クラッチ容量Ca0を設定するとともに、この基本クラッチ容量Ca0を上回る範囲でクラッチ容量Caを低下させることで、過大なクラッチスリップの発生を抑制することができる。
この構成によれば、運転者のクラッチ操作(マニュアル操作)をクラッチ容量制御に優先させることで、運転者が意図的にクラッチ操作しているときは制御を介入させないようにする。これにより、運転者のクラッチ操作に違和感を与えず、マニュアル操作で正確にクラッチ容量Caをコントロールすることができる。
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)
13 エンジン(原動機)
21 変速機(出力対象)
26 クラッチ装置
40 ECU(制御部)
40A クラッチ制御装置
43 車体挙動センサ
45 外界センサ
50 クラッチアクチュエータ
52 モータ(駆動源)
Ca クラッチ容量
Ca0 基本クラッチ容量
M 車体挙動
d01 閾値
Claims (5)
- 原動機(13)と出力対象(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)を作動させるための駆動力を出力するクラッチアクチュエータ(50)と、
前記クラッチアクチュエータ(50)を駆動制御する制御部(40)と、を備え、
前記制御部(40)は、車両(1)が予め定めた閾値(d01)以上の車体挙動(M)を伴う規定走行状態にあることを検知すると、完全締結から完全切り離しの範囲でクラッチ容量(Ca)を変動させるクラッチ容量制御を行うことを特徴とするクラッチ制御装置。 - 前記制御部(40)は、前記車両(1)に搭載された車体挙動センサ(43)および外界センサ(45)の少なくとも一つの検出情報に基づき、前記車両(1)が前記規定走行状態にあることを検知することを特徴とする。請求項1に記載のクラッチ制御装置。
- 前記クラッチ容量(Ca)は、基本クラッチ容量(Ca0)を上回る容量であって、
前記クラッチ容量制御は、前記クラッチ容量(Ca)が前記基本クラッチ容量(Ca0)を下回らない範囲で低下させ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。 - 前記クラッチ容量制御において低下された前記クラッチ容量(Ca)は、前記基本クラッチ容量(Ca0)に所定の係数をかけることで算出されることを特徴とする請求項3に記載のクラッチ制御装置。
- 運転者の操作による前記クラッチ装置(26)のマニュアル操作が可能であり、
前記制御部(40)は、前記マニュアル操作がされているとき、あるいは前記マニュアル操作を優先したモードにあるときは、前記クラッチ容量制御を非実施とす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。
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