JP4392794B2 - 自動二輪車の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車の変速制御装置に関し、特に変速時に変速段に合ったエンジン出力の制御を行うことができ、円滑な変速操作を行うことができるようにした自動二輪車の変速制御装置に関する。

従来、自動二輪車等の車両では、変速時にはクラッチを切った状態で、シフトペダルを回動操作し、変速機をシフト作動させるようにするのが一般的である。一方、レース用の自動二輪車ではより迅速なシフト操作をすることが望まれ、下記の特許文献１に示されているような、例えば変速機の実際のシフト作動開始時期に合わせて点火時期を制御し、エンジン出力を増減制御することによって、クラッチ操作をせずにより迅速に変速操作を行うことを可能としたものがすでに知られている。
特開平４−１２１４１号公報

しかしながら上記特許文献１の技術では、エンジン出力の増減を制御する手段がスロットル開度およびエンジン回転数に応じた点火時期を制御するため、すべてのギヤ位置において最適なエンジン出力制御を行うことができず、円滑な変速操作を行うことが困難である等の課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれの変速段に合ったより最適なエンジン出力の制御を行うことができ、クラッチ操作を不要とした変速操作を円滑に行うことができる、自動二輪車等の車両の変速制御装置を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明は、シフト操作を行うシフト操作部材と、該シフト操作部材と連動する部材に配置されたシフト作動検出器と、該シフト操作部材に連動、連結され、該シフト操作部材が操作されることにより複数変速段の歯車の中から歯車を選択してエンジンの駆動トルク伝達を可能にするシフタとを備えた自動二輪車の変速制御装置において、変速段の位置を検出する変速段検出手段と、前記シフト作動検出器の検出信号に基づいてシフト作動開始時期を判断し、前記変速段検出手段で検出された変速段に応じて少なくともエンジンへの吸気量を制御することにより、エンジンの出力が滑らかに変化するようにエンジンを制御する制御ユニットとを具備した点に第１の特徴がある。

また、吸気量制御手段に連結されると共に、該吸気量制御手段の開閉を制御するアクチュエータとを具備し、前記制御ユニットは、該アクチュエータを制御するようにした点に第２の特徴がある。

また、前記シフト作動検出器によりシフトダウン操作開始時期と判断した際に、前記制御ユニットは前記吸気量制御手段を開制御するようにした点に第３の特徴がある。

また、前記制御ユニットは、シフトダウンのシフトチェンジが完了した後に、前記吸気量制御手段の開度および開度時間を制御して、該吸気量制御手段が徐々に閉じるようにした点に第４の特徴がある。

また、吸気量制御手段を迂回して、その上流側と下流側とを連結するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ、開閉により吸気導入を制御する開閉弁とを具備し、前記制御ユニットは、該開閉弁を制御するようにした点に第５の特徴がある。

また、前記エンジンは複数のシリンダを具備し、前記開閉弁を備えたバイパス通路は各シリンダに対応して設けられ、前記制御ユニットは、開弁する前記開閉弁の個数を制御してエンジンへの吸気量を制御するようにした点に第６の特徴がある。

また、前記シフト作動検出器によりシフトダウン操作開始時期と判断した際に、前記制御ユニットは前記開閉弁を開制御するようにした点に第７の特徴がある。

さらに、前記制御ユニットは、シフトダウンのシフトチェンジが完了した後に、開弁された前記開閉弁の個数が段階的に少なくなるように制御して、吸気量が徐々に低減するようにした点に第８の特徴がある。

請求項１の発明によれば、シフト作動開始が検出されると、変速段に応じて少なくともエンジンへの吸気量を制御するようにしたので、クラッチ操作を不要とした変速操作において、エンジンの出力をより滑らかに変化させるようにすることができる。特に、吸気量を制御するようにしたため、点火時期制御のみに比べてエンジン回転数の増減をより緻密に制御して変速操作時の変速ショックを低減することができるようになる。

請求項２の発明によれば、吸気量制御手段の開閉を制御するアクチュエータを制御するようにしたので、それぞれの変速段に合った最適なエンジン出力の制御を行うことができるようになる。

請求項３の発明によれば、シフトダウン操作開始時に吸気量制御手段を開制御してエンジン出力を増加させることにより、エンジンの出力増加制御を行うため、従来の点火時期制御だけではより大きな出力の増加を得られず困難であったシフトダウン時のクラッチレス操作を、簡単な手段および制御により行うことができるようになる。

請求項４の発明によれば、シフトダウンのシフトチェンジが完了した後に、前記吸気量制御手段の開度および開度時間を制御して、吸気量制御手段が徐々に閉じるようにしたので、エンジン出力トルクが変速機を介して後輪に伝達された際でも、トルク変動によるショックを低減することができるようになる。

請求項５の発明によれば、各変速段に応じて、バイパス通路の開閉弁を制御してエンジン出力を制御するため、それぞれの変速段に合った最適なエンジン出力の制御を行うことができ、クラッチ操作を不要とした変速操作を円滑に行うことができるようになる。

請求項６の発明によれば、開弁させる開閉弁の数を制御することで吸気量を制御するため、吸気量制御をより簡単にすることができるようになる。また、このため、制御ユニットの負担を軽減できるようになる。

請求項７の発明によれば、シフトダウン操作開始時に開閉弁を開制御してエンジン出力を増加させることにより、エンジンの出力増加制御を行うため、従来の点火時期制御に比べてより大きな出力の増加を得られるようになる。また、開閉弁は比較的小型のものを使用できるため、開閉弁の開閉操作を迅速に行え、エンジン出力制御および変速操作をより早く行えるようになる。

請求項８の発明によれば、シフトダウンのシフトチェンジが完了した後に、開弁された開閉弁の個数が段階的に少なくなるように制御したので、エンジン出力トルクが変速機を介して後輪に伝達された際でも、トルク変動によるショックを低減することができるようになる。

以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。まず、本発明が適用される自動二輪車の一例の概略の構成を図１を参照して説明する。図１は本発明に係る変速制御装置を備えた自動二輪車の側面図である。自動二輪車１０において、ヘッドパイプ１１から車体後方斜め下方に左右一対のメインフレーム１２，１２（手前の符号１２のみ示す）が延び、これらのメインフレーム１２，１２の下部にＶ型エンジン１３が取り付けらるとともにメインフレーム１２，１２の後部にピボット軸１４を介してスイングアーム１５が上下スイング可能に取付けられている。このスイングアーム１５の前部上部にリヤクッションユニット１６の上端が取り付けられるとともにスイングアーム１５の後端部に後輪１７が取付けられ、リヤクッションユニット１６の下端はリンク装置１８を介してメインフレーム１２の後部下端部に取付けられている。エンジン１３の気筒毎に設けられた排気管２３〜２５は、エンジン１３の前側のシリンダヘッド２１から後方へ延び、これらの排気管２３〜２５は一旦集合されて手前側の左マフラ２６に連結されている。一方、気筒毎に設けられた排気管３１，３２は、エンジン１３の後側のシリンダヘッド２８から後方へ延び、これらの排気管３１，３２は一旦集合されて車体後部に設けた後マフラ３３に連結されている。メインフレーム１２，１２の上部から後方へシートを兼ねるシートカウル３４が延ばされ、このシートカウル３４の内側に燃料タンク３５が取付けられている。

エンジン１３は、シリンダヘッド２１，２８間にスロットルボディ３８を取付けたものであり、このスロットルボディ３８に本発明の変速制御装置が備えられている。ここで、４１はヘッドパイプ１１に回転可能に取付けられたフロントフォーク、４２はフロントフォーク４１の下端に取付けられた前輪、４３は前輪４２の上方を覆うフロントフェンダ、４４はアッパカウル、４５はミドルカウル、４６はロアカウル、４８はラジエータ、５１はタンクカバー、６１はシフト装置である。

図２は前記シフト装置６１の具体例を示している。シフト装置６１は、シフトペダル６０、すなわちシフト操作部材を矢印Ｘで示す方向に踏み込むことによりシフトアップし、また矢印Ｘとは逆方向に回動操作することによりシフトダウンする構造となっている。シフトペダルは略Ｌ字状に形成され、その一端に足載せ部６０ａを有し、その屈曲部は自動二輪車の車体に軸６２を介して支承されている。該シフト装置６１は、クランクケース（図４参照）に軸支されたシフト軸６３に基端が固定された回動アーム６４と、シフトペダル６０及び回動アーム６４間を連結するリンク６５とを備えている。このような構成のシフト装置６１において、シフトペダル６０の操作によって、シフト軸６３と連結機構を介して連結されたシフトドラム１５７（図４参照）が回動駆動され、シフト操作が実行される。当該実施形態では、シフトペダル６０と連動するリンク６５にシフト作動検出器Ｓ_Ａが備えられている。

図３は、エンジン１３内に設置される歯車変速機１５４を示す。歯車変速機１５４は、例えば６段変速用として構成され、図３には６段変速用の一般的な構成が示されている。歯車変速機１５４のクランクケース１７１は、クランク軸１６３（図４参照）に伝動機構（不図示）を介して連結されるメイン軸１５５と、チェーン駆動機構（不図示）を介して後輪に連結されるカウンタ軸１５６と、シフトドラム１５７（図４参照）とが軸線まわりに回転自在にして相互に平行に支持されるとともに、それら１５５，１５６，１５７と平行にシフタガイド軸１５８，１５９（図４参照）が配置されており、メイン軸１５５およびカウンタ軸１５６間には、第１、第２、第３、第４、第５および第６変速段をそれぞれ確立するための歯車列１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ，１７２ｄ，１７２ｅ，１７２ｆが介設される。またシフタガイド軸１５８，１５９にはシフト歯車１７３，１７４，１７５に個別に係合されるシフタ１６０，１６１（図４参照）が軸方向摺動自在に嵌合され、これらのシフタ１６０，１６１に植設されたガイドピン（不図示）がシフトドラム１５７の外周に設けられたリード溝（不図示）に相対移動可能にそれぞれ係合されている。また、シフト軸６３（図２参照）と上記シフトドラム１５７は、従来周知の連結機構を介して連結されている。よって、シフトペダル６０によりシフト操作を行うと、シフトドラムが所定のシフト角度ずつ間欠的に回動作動されることによりシフタ１６０，１６１が選択的に摺動駆動され、それにより前記各歯車列１７２ａ〜１７２ｆの１つが択一的に確立される。シフトドラム１５７の軸端部に、回転角度によりシフト作動を検知するシフトドラム作動検知器Ｓ_Ｂ、すなわち変速段検出手段（図４参照）が設置されている。

図４はエンジン１３の断面図（上側）および側面図（下側）である。このエンジン１３は、前後バンクＥｆ、ＥｒがＶ字状に形成されたＶ型多気筒エンジンであり、その前バンクＥｆには、各々前傾し且つ互いに横並びに配置されるシリンダＣｙが、またその後バンクＥｒには、各々後傾し且つ互いに横並びに配置されるシリンダＣｙがそれぞれ並設されている。その各シリンダＣｙ内に嵌合したピストン１４１と、前後バンクＥｆ，Ｅｒの各シリンダヘッド１４２の下面との間には燃焼室１４３がそれぞれ画成される。その各燃焼室１４３には吸気通路１４４及び排気通路１４５がそれぞれ開口しており、それら通路１４４，１４５の開口部は、エンジン１３のクランク軸に連動する吸気弁１４６及び排気弁１４７により開閉される。

吸気通路１４４の上流端はエアクリーナＡＣ（図１４参照）を介して大気に連通しており、またその吸気通路１４４の途中には、スロットル操作に連動して開閉されるスロットルバルブＶｓが設けられる。このスロットルバルブＶｓにより、対応するシリンダＣｙ（即ち燃焼室１４３）への吸気量が制御される。

クランクケース１７１の下端面には、オイルパン１５１が締結されている。隔壁１５２の後側と下側およびオイルパン１５１の内部は一続きの空間である。隔壁１５２の後側の空間は、変速機室１５３であり、多板摩擦クラッチ（不図示）と常時噛合い式の歯車変速機１５４が収納されている。変速機室１５３には横方向を指向する変速機のメイン軸１５５、カウンタ軸１５６、シフトドラム１５７、シフタガイド軸１５８，１５９が設けられている。歯車変速機のメイン軸１５５は、クランク軸１６３の端部に設けられた歯車を介して、上記多板摩擦クラッチを経由して駆動される。メイン軸１５５とカウンタ軸１５６には各６個の歯車が設けられ、歯車変速機１５４を構成している。シフタガイド軸１５８，１５９には、上記変速機のメイン軸１５５，カウンタ軸１５６の軸方向可動歯車を動かすシフタ１６０、１６１が支持され、シフタのボス部に突設されたシフトドラムの溝に係合するピンを介して軸方向に駆動される。シフトドラム作動検出器Ｓ_Ｂは、このシフトドラム１５７の軸端部に設置されている。シフトドラム作動検出器Ｓ_Ｂは、前記したシフト作動を検知するだけでなく、変速段の位置をも検出する。

図５は前記スロットルボディ３８の右側面図である。前スロットル部７１は、スロットルベース７２に一体的に設けられ、一方後スロットル部７５は、スロットルベース７６に一体的に設けられている。

また、スロットルボディ３８は、それぞれの前スロットル部７１に１本の前バルブ軸７９を貫通させ、それぞれの後スロットル部７５に１本の後バルブ軸８０を貫通させ、これらの前バルブ軸７９及び後バルブ軸８０に連結部材としてのリンク機構８３を介してスロットルバルブ開度制御装置８４（以下、単に「スロットル制御装置８４」と記す）を連結した装置から構成されている。

スロットル制御装置８４は、スロットルベース７２に取付けた連結部材（不図示）に取付けられている。符号８５は燃料ポンプ（不図示）に燃料ホース（不図示）を介して接続するためのホース接続部、８６は後バルブ軸８０の端部に連結することでスロットルバルブＶ_Ｓ（図４参照）の開度を検出するスロットル開度センサである。スロットル制御装置８４は、ハンドルに設けたスロットルグリップの操作に伴って回転する出力軸８７と、この出力軸８７に連結したリンク機構８３とを備えている。

リンク機構８３は、出力軸８７の端部に取付けた第１アーム部材８８と、この第１アーム部材８８に一端を取付けた第１リンク８９と、この第１リンク８９の他端に連結するとともに前バルブ軸７９の端部に取付けた第２アーム部材９０と、この第２アーム部材９０に一端を連結した第２リンク９１と、この第２リンク９１の他端に連結するとともに後バルブ軸８０に取付けた第３アーム部材９２とからなる。

第２アーム部材９０は、第１リンク８９に連結した前アーム部９３と、第２リンク９１に連結した後アーム部９４とを一体成形した部品であり、後アーム部９４のアーム長Ｌ１と、第３アーム部材９２のアーム長Ｌ２とを同一にし、これらのアーム長Ｌ１，Ｌ２、後アーム部９４及び第３アーム部材９２の角度、第２リンク９１の全長を考慮することで、前バルブ軸７９と後バルブ軸８０との回転角度の差が、角度の小さい範囲で小さくなるように設定されている。

図中の９５は前スロットル部７１の吸気通路の中央を通る中心線、９６は後スロットル部７５の吸気通路の中央を通る中心線であり、これらの中心線９５，９６は上側が互いに近づくように傾斜させたものであり、このように傾斜させることで、スロットルボディ３８の上部の前後寸法を小さくすることができる。

９７，９８はスロットル制御装置８４を、前スロットル部７１と後スロットル部７５とを連結する連結部材に取付けるためにスロットル制御装置８４を設けた脚部である。１０６はアクチュエータ（駆動用モータ）である。

図６はスロットル制御装置８４の断面図であり、図５の５−５線断面図である。スロットル制御装置８４は、スロットルグリップ（不図示）にワイヤを介して連結するドラム１００と、このドラム１００に回転軸として取付けた入力軸１０１と、この入力軸１０１に連結した動力伝達装置１０２と、この動力伝達装置１０２で保持した前述の出力軸８７と、この出力軸８７に連結したリンク機構８３（図５参照）と、動力伝達装置１０２に設けた大ギヤ１０３に噛み合わせた中間ギヤ１０４と、この中間ギヤ１０４に噛み合わせた駆動ギヤ１０５と、この駆動ギヤ１０５に連結したアクチュエータ１０６と、上記の入力軸１０１の大部分、動力伝達装置１０２、出力軸８７の大部分、中間ギヤ１０４、駆動ギヤ１０５及びアクチュエータ１０６を収納する収納ケース１２７とからなる。

ドラム１００は、ワイヤを掛けるワイヤ溝１０８を備え、収納ケース１０７との間に捩りコイルばね１０９を設けることで、この捩りコイルばね１０９によってスロットルグリップで回された方向に対して逆の方向に戻す、即ち、スロットルバルブＶ_Ｓ（図４参照）を閉じる側に弾性力を発生させる部品である。入力軸１０１は、収納ケース１０７にベアリング１１０を介して回転可能に取付けられ、端部に入力側ベベルギヤ１１１を一体成形した部品である。

動力伝達装置１０２は、収納ケース１０７にベアリング１１２，１１３を介して回転可能に取付けた分割型のケース部１１４と、このケース部１１４に取付けた十字状の支軸１１５と、この支軸１１５に回転可能に取付けた小ベベルギヤ１１６…（…は複数個を示す。以下同じ）と、これらの小ベベルギヤ１１６…に噛み合わせた前述の入力側ベベルギヤ１１１及び出力側ベベルギヤ１１７とからなる。

ケース部１１４は、入力軸１０１にベアリング１１８を介して回転可能に取付けるとともに出力軸８７にベアリング１１９を介して回転可能に取付けた部材でもあり、前述の大ギヤ１０３を一体に形成するとともに支軸１１５を支えるケース部本体１２０と、このケース部本体１２０の開口部を塞ぐために入力軸１０１側に設けたカバー部１２１とからなる。なお、１２２はケース部本体１２０にカバー部１２１を取付けるボルトである。

出力側ベベルギヤ１１７は出力軸８７に一体に成形したものである。中間ギヤ１０４は、収納ケース１０７にベアリング１２３，１２３を介して回転可能に取付けた部品である。駆動ギヤ１０５は、収納ケース１０７にベアリング１２４を介して回転可能に取付け、アクチュエータ１０６の回転軸１２５にボルト１２６で連結した部品である。

アクチュエータ１０６は、モータケース１２７で覆ったものであり、収納ケース１０７にモータケース１２７とボルト１２８で共締めすることで取付けられる。収納ケース１０７は、第１ケース１２９と第２ケース１３０とをボルト１３１…で結合されている。

入力軸１０１の軸線１０１ａと出力軸８７の軸線８７ａとは一直線上に配置されている。アクチュエータ１０６の回転軸１２５は、上記した入力軸１０１及び出力軸８７と平行に配置されている。即ち円筒状であって回転軸１２５の方向に長く延びるアクチュエータ１０６は入力軸１０１及び出力軸８７に平行に配置されている。

ここで、１３２は入力軸１０１にドラム１００を取付けるナット、１３３は出力軸８７を回転可能に支持するために出力軸８７の端部と第２ケース１３０の端部との間に設けたベアリング、１３４はベアリング１１９とベアリング１３３との間であって出力軸８７の周囲に設けたカラー、１３５はベアリング１３３と第１アーム部材８８との間であって出力軸８７の周囲に設けたリング状のスペーサ、１３６は出力軸８７の先端に第１アーム部材８８を取付けるナット、１３７，１３７はアクチュエータ１０６に通電するための導線である。

スロットル制御装置８４の作用を次に説明する。スロットルグリップをスロットルバルブが開く側に回すと、このスロットルグリップの回転は、ワイヤを介してドラム１００に伝わる。

アクチュエータ１０６を停止させておくと、駆動用ギヤ１０５に中間ギヤ１０４を介して噛み合わせた大ギヤ１０３は停止した状態にあるため、この状態でドラム１００に接続した入力軸１０１が回転すると、入力軸１０１の回転は入力側ベベルギヤ１１１から小ベベルギヤ１１６…に伝わり、小ベベルギヤ１１６…から出力側ベベルギヤ１１７に伝わって、出力軸８７が回転する。このとき、小ベベルギヤ１１６…が自転するため、出力軸８７は入力軸１０１の回転と等速で且つ逆方向に回転する。

また、アクチュエータ１０６を作動させ、このアクチュエータ１０６の回転軸１２５の回転方向を入力軸１０１と同方向（即ち、出力軸８７と逆方向）に回転させると、大ギヤ１０３が入力軸１０１と同方向に回転し、小ベベルギヤ１１６…は自転しながら公転し、出力軸８７の回転は入力軸１０１の回転より遅くなる。

反対に、アクチュエータ１０６の回転軸１２５の回転方向を入力軸１０１と逆方向（即ち、出力軸８７と同方向）に回転させると、大ギヤ１０３が入力軸１０１と逆方向に回転し、小ベベルギヤ１１６…は自転しながら公転し、出力軸８７の回転は入力軸１０１の回転より早くなる。

上記したアクチュエータ１０６の回転方向および回転数は、制御ユニット１４０（図７参照）からの制御信号により決定される。シフトダウン制御する場合は、アクチュエータ１０６の回転方向および回転数は、制御ユニット１４０に記憶させた、図８および図９に関して後述するデータテーブルを用いて決定される。制御ユニット１４０には、図７に示されているように、エンジン回転数Ｎｅ、シフト作動検出器Ｓ_Ａの検知信号、シフトドラム作動検出器Ｓ_Ｂの検知信号等が入力する。なお、このシフトダウン制御は、図１１および図１３を参照して、後で詳しく説明する。

図７はスロットル制御装置８４を示す斜視図であり、ワイヤ溝１０８にワイヤ１３８を掛けたドラム１００に入力軸１０１が取付けられ、この入力軸１０１に動力伝達装置１０２を介して出力軸８７が連結されている。この出力軸８７の先端に第１アーム部材８８が取付けられ、この第１アーム部材８８にスイング可能に第１リンク８９の一端が取付けられている。また、スロットルバルブＶｓを取付けた前バルブ軸７９に第２アーム部材９０が取付けられ、この第２アーム部材９０の前アーム部９３に第１リンク８９の他端が取付けられている。第２アーム部材９３の後アーム部９４には第２リンク９１の一端が取付けられ、スロットルバルブＶｓを取付けた後バルブ軸８０の端部には第３アーム部材９２及びスロットル開度センサ８６が取付けられている。さらに、第３アーム部材９２に第２リンク９１の他端が取付けられ、動力伝達装置１０２の大ギヤ１０３に中間ギヤ１０４を介して駆動ギヤ１０５を噛み合わせ、この駆動ギヤ１０５にアクチュエータの回転軸１２５が連結されている。なお、１３９はドラム１００の回転角度を検出するためにドラム１００に連結したドラム角度センサであり、ドラム１００の回転角度はスロットルグリップの回転角度に比例した値である。

なお、本発明の実施形態では、スロットルバルブをバタフライバルブとしたが、これに限らず、スロットルバルブは、バルブ軸を回転させたときに吸気通路を横切ることで、バルブ軸の回転角度に応じて吸気通路の断面積を変化させるスライドバルブでもよい。

ここで、本発明の第１実施形態の機能および動作を図８〜図１１によって説明する。図８は、シフトダウン操作が行われる時の目標イニシャルスロットル開度（θ_ｉｎ）を、エンジンの回転数（Ｎｅ）から求めるのに使用されるテーブル（目標イニシャルスロットル開度テーブル）である。横軸はエンジン回転数、縦軸は各変速段における目標イニシャルスロットル開度を示している。このテーブルから、例えばエンジンの回転数がＮｅ_０であれば、第３速の目標イニシャルスロットル開度はθ_ｉｎ３であることがわかる。

次に、図９は、シフトダウン操作時のトルク変動によるショックを極力低減するためのスロットル開度、時間、および減衰度合データテーブルである。このデータテーブルは、ギヤポジション（速）、第Ｉ、第ＩＩ、・・・、第ｎセグメントからなり、各セグメントは、スロットル（Ｔｈ）開度θ_ｉｎ、セグメント時間ｔ_ｎ、減衰率α_ｎからなっている。例えば、第３速の場合には、第Ｉセクションのスロットル（Ｔｈ）開度θ_ｉｎ、セグメント時間ｔ_ｎ、減衰率α_ｎは、それぞれθ_{ｉｎ３−Ｉ}、ｔ_{ｉｎ３−Ｉ}、α_{ｉｎ３−Ｉ}であり、第ＩＩセクションのそれぞれは、θ_{ｉｎ３−ＩＩ}、ｔ_{ｉｎ３−ＩＩ}、α_{ｉｎ３−ＩＩ}であり、第ｎセクションのそれぞれは、θ_{ｉｎ３−ｎ}、ｔ_{ｉｎ３−ｎ}、α_{ｉｎ３−ｎ}となっている。このテーブルは、予め実験により求められており、前記制御ユニット１４０内あるいは該制御ユニット１４０からアクセスできるメモリなどに格納されている。

図１０は、図９のデータを用いて、例えば３速から２速へシフトダウンする時のスロットル作動とエンジン回転数を示す図である。横軸は時間、縦軸は左側がスロットル開度、右側がメインカウンタシャフト回転数を示す。

時刻ｔ０に、シフトダウン作動（シフトダウン操作開始時期）が検知されると、スロットル弁を開弁制御し、エンジン出力を増加させる制御が行われる。すなわち、図８のテーブルから目標イニシャルスロットル開度θ_ｉｎ３が求められ、スロットル開度がθ_ｉｎ３に設定される。時刻ｔｐでは、シフトドラム１５７が例えば６０°回転してシフトチェンジが完了する。その後、スロットル弁を徐々に閉弁する動作が行われる。すなわち、前記スロットル開度がθ_ｉｎ３の状態が図９のテーブルで設定されている第Ｉセグメント時間ｔ_{ｉｎ３−Ｉ}の間維持され、該第Ｉセグメント時間が経過すると、スロットル開度がα_{ｉｎ３−Ｉ}％減衰され、θ_{ｉｎ３−ＩＩ}に設定される。続いて、この状態が第ＩＩセグメント時間ｔ_{ｉｎ３−ＩＩ}の間維持される。該第ＩＩセグメント時間が経過すると、スロットル開度がα_{ｉｎ３−ＩＩ}％減衰され、θ_{ｉｎ３−ＩＩＩ}に設定される。以下、同様の制御が行われ、第ｎセグメント時間が経過すると、スロットル開度がα_{ｉｎ３−ｎ}％減衰され、全閉状態に戻される。

上記のようにスロットル開度を制御すると、メイン軸回転数は、図示の曲線ｐのように滑らかに変化し、シフトダウン時のトルク変動によるショックは大きく改善されることになる。

次に、前記制御ユニット１４０に予め設定されているシフトダウン制御の処理手順を図１１を参照して説明する。図１１は、シフトダウン制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。ステップＳ１では、シフト装置６１に備えられたシフト作動検出器Ｓ_Ａ（図２参照）によって、シフト作動が行われたか否かを判定する。本実施例における前記シフト作動検出器Ｓ_Ａは、シフトペダル６０に加えられた荷重を図１２ａに示すようなパルス信号で出力する荷重センサであり、前記制御ユニット１４０は、検出したパルスがあらかじめ設定されたしきい値Ｔを超えた時に初めてシフトチェンジが行われたと判断する。

ステップＳ２では、シフトドラム１５７に備えられたシフトドラム作動検出器Ｓ_Ｂ（図４参照）によってシフト作動が行われたか否かを判定する。本実施例において前記シフトドラム作動検出器Ｓ_Ｂは、図１２ｂ，図１２ｃで示すように各変速段に応じてあらかじめ設定された基準電圧を出力する。前記制御ユニット１４０は、検出した電圧があらかじめ設定されたしきい値Ｐを超えた時に初めてシフトチェンジが行われたと判定するため、シフト作動が行われたか否かを安定的に判定することができる。そして、前記ステップＳ１とステップＳ２の両方が成立した場合のみにステップＳ３へ進む。これにより、ライダー自身に変速する意志がないものの、シフトペダル６０に微少な加重を加えてこれをシフト作動検出器Ｓ_Ａが検知してしまった場合や、シフト作動検出器Ｓ_Ａに発生する過大な電気ノイズを検知してしまった場合でも、シフトドラムが回転しなければシフトダウン制御を許可しないことになるため、誤シフトダウン操作が防止できる。

ステップＳ３では、前記シフトドラム作動検出器Ｓ_Ｂが検出する回転角変位量を基に変速段の検知を行う。ステップＳ４では、エンジン回転数Ｎｅを検知する。続くステップＳ５では、図８に示される目標イニシャルスロットル開度テーブルから、エンジン回転数Ｎｅを基に、前記ステップＳ３で検知された変速段毎の目標イニシャルスロットル開度θｉｎを読みとる。ステップＳ６では、図９に示すスロットル開度、時間、および減衰度合データテーブルから、前記変速段に対応するセグメント時間ｔと減衰率αを読み込む。ステップＳ７では、読み込まれたデータにより、目標スロットル開度とセグメント時間を決定する。ステップＳ８では、通常運転とは別に設けられた吸気量制御用の別の燃料噴射マップから最適な燃料噴射量を決定する。ステップＳ９では、ステップＳ７、Ｓ８で決定したデータを基に、制御ユニット１４０がアクチュエータ１０６および燃料噴射装置を駆動する。アクチュエータ１０６が駆動されると、これに連結されたスロットルバルブが作動され、吸気量増加制御（エンジン出力増加制御）が行われる。ステップＳ１０では、吸気量増加および燃料噴射制御が終了したか否かの判断が行われ、この判断が否定の時にはステップＳ７に戻って、前記ステップＳ７〜Ｓ１０の処理が繰り返し行われる。この処理により、前記スロットル開度、時間、および減衰度合データテーブル（図９）の第Ｉ〜ｎセグメントで定められた各所定の時間に関して、目標イニシャルスロットル開度から段階的に減衰させたスロットル開度までの制御が行われ、最後にスロットルが全閉まで戻ると、前記した一連の吸気量増加制御を終了する。

次に、前記シフトダウン制御を、図１３のフローチャートを参照してより具体的に説明する。ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３およびＳ２４は、図１１のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，およびＳ４と同じ処理であるので、説明を省略する。ただし、ステップＳ２３では、例えば３速が検知されたものとして、以下の説明をする。ステップＳ２５では、図９のセグメント番号を表す置数ｎを１と置き、ステップＳ２６では、時間ｔ＝０と置く。ステップＳ２７では、設定されたスロットル開度を維持する。最初は、ステップＳ２４で得られたエンジン回転数Ｎｅを基に図８により求められた目標イニシャルスロットル開度が適用される。ステップＳ２８では、設定された噴射量で燃料噴射が行われる。ステップＳ２９では、時間ｔがセグメント時間であるｔ_{ｉｎ３−ｎ}になったか否かの判断がなされる。この判断が否定の時にはステップＳ３０に進んで、時間ｔがカウントアップされる。そしてステップＳ２７に戻り、前記ステップＳ２７，Ｓ２８の処理がステップＳ２９の判断が肯定になるまで続けられる。

ステップＳ２９の判断が肯定になると、ステップＳ３１に進んで、スロットル開度がα_{ｉｎ３−ｎ}％減衰させられる。次いで、ステップＳ３２でｎに１が加算され、ステップＳ３３で、ｎは最大セグメント番号を越えたか否かの判断がなされる。この判断が否定の時には、ステップＳ２６に進んで、再度時間ｔが０にリセットされ、第２セグメントの制御が実行される。以上の動作が繰り返し行われ、ステップＳ３３の判断が肯定になると、３速から２速へシフトダウンする時の吸気量制御が完了することになる。

以上の図１１および図１３に示された各ステップにより、アクチュエータにてスロットルバルブの開閉制御を各変速段に応じて行うと、それぞれの変速段に合った最適なエンジン出力の制御を行うことができ、クラッチ操作を不要とした変速操作を円滑に行うことができるようになる。また、吸気量制御のため、点火時期制御に比べてエンジン出力をより緻密に制御することができるようになる。

また、スロットルバルブを開弁制御してエンジン出力を増加させることにより、エンジンの出力増加制御を行うため、従来の点火時期制御だけではより大きな出力の増加を得られず困難であったシフトダウン時のクラッチレス操作を、簡単な手段および制御により行うことができるようになる。

また、シフトダウンのシフトチェンジが完了した後に、スロットルバルブを徐々に閉弁するように制御したため、エンジン出力トルクが変速機を介して後輪に伝達された際でも、トルク変動によるショックを低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態を、図１４を参照して説明する。この実施形態は、吸気通路に連結されたバイパス通路の開閉弁を用いて吸気制御することにより、各変速段に合った滑らかなエンジン出力の制御を行えるようにしたものである。なお、図１４において、図４と同一の符号は同一構成を示すので、この同一符号の構成に関する説明は省略する。

吸気通路１４４の上流端はエアクリーナＡＣを介して大気に連通しており、またその吸気通路１４４の途中には、スロットル操作に連動して開閉されるスロットルバルブＶｓが設けられている。このスロットルバルブＶｓにより、対応するシリンダＣｙへの吸気量が制御される。なお、エアクリーナＡＣは、図示例では前後バンクＥｆ，Ｅｒ間のＶ字状空間に配置される。

バイパス装置Ａは、吸気通路１４４のスロットルバルブＶｓよりも下流側に、一端が開口すると共に他端がエアクリーナＡＣを介して大気に連通する空気供給通路１４８と、この空気供給通路１４８を開閉し得る開閉弁Ｖａと、各センサからの情報等に基づいて開閉弁Ｖａを開弁制御し得る制御ユニット１４０とを備え、その制御ユニットとしては車載のマイクロコンピュータ等が用いられている。開閉弁Ｖａは、図示例では常閉型の電磁弁より構成され、制御ユニット１４０からの開閉指令信号に応じて開弁または閉弁の動作をする。この実施形態では、多気筒エンジンのシリンダのそれぞれに１つのバイパス用の吸気供給通路１４８が設けられ、各吸気供給通路１４８の途中には制御可能な開閉弁Ｖａが設けられている。

次に、前記制御ユニット１４０の動作を、図１５〜図１７を参照して説明する。これらの図は５気筒の場合の例を示し、図１５は各変速段毎のエンジン回転数Ｎｅに対する必要吸気量Ｑを示す図であり、図１６は該必要吸気量Ｑと該必要吸気量を得るために開弁する開閉弁との関係を示す図である。また、図１７は、前記制御ユニットの機能および動作を示すフローチャートである。

図１５は、エンジン回転数がＮｅ_０であれば、各変速段５速〜１速の場合の必要吸気量はそれぞれＱ_５〜Ｑ_１であることを示している。また、図１６は、必要吸気量ＱがＱ_５〜Ｑ_１であれば、開弁する開閉弁の個数はそれぞれ１〜５個であることを示している。なお、図１５、図１６に示されているデータは予め実験等で得られているデータであり、制御ユニット内あるいは該制御ユニットがアクセスできる記憶装置などに格納されている。

図１７のステップＳ４１〜Ｓ４４は、図１１のステップＳ１〜Ｓ４と同じ処理であるので説明を省略する。ステップＳ４５では、図１５のデータから現在の変速段およびエンジン回転数Ｎｅに応じた必要吸気量Ｑを求める。例えば、現在の変速段が３速であれば、必要吸気量ＱはＱ_３となる。ステップＳ４６では、図１６のデータから、該必要吸気量Ｑに対応する、開弁する開閉弁個数データを読み込む。そして、ステップＳ７では、開弁する開閉弁個数を決定する。例えば、必要吸気量Ｑが前記のようにＱ_３であれば、開弁する開閉弁の個数は３個となる。ステップＳ４８では、増加する噴射量を決定し、ステップＳ４９では、ステップＳ４７で決定された個数の開閉弁を開いて吸気量を増加すると共に対応するシリンダの燃料噴射量を増加する制御を行う。ステップＳ５０では、吸気量増加の制御が終了したか否かを判断し、この判断が否定の場合にはステップＳ４９の動作を続行する。ステップＳ５０の判断が肯定になると、前記一連の動作を終了する。

この実施形態によれば、各変速段に応じて、バイパス通路の開閉弁を制御してエンジン出力を制御するため、それぞれの変速段に合った最適なエンジン出力の制御を行うことができ、クラッチ操作を不要とした変速操作を円滑に行うことができるようになる。また、開閉弁は比較的小型のものを使用できるため、開閉弁の開閉操作を迅速に行え、エンジン出力制御および変速操作をより早く行えるようになる。また、開弁させる開閉弁の数を制御することで吸気量を制御するため、吸気量制御をより簡単にすることができるようになる。また、このため、制御ユニットの負担を軽減できるようになる。

次に、該第２実施形態の変形例を、図１８を参照して説明する。なお、図１８において、図１４と同一符号は同一物を示すので、その説明を省略する。

この変形例では、空気供給通路１４８は、１つのシリンダＣｙに対応する１つの吸気通路１４４に対して複数（図示例では２つ）配備されると共に、その各々の吸気供給通路１４８に開閉弁Ｖａが個別に設けられている。例えば、５気筒の場合、吸気供給通路１４８および開閉弁Ｖａの全体の数は、それぞれ１０個となる。

この変形例における吸気量制御は、変速段およびエンジン回転数Ｎｅに対応する必要吸気量Ｑを得るために、開弁する開閉弁の個数が例えば図１９に示すように決定される。前記制御ユニットによる吸気制御は図１７と同様に行えば良いので説明を省略するが、開弁する開閉弁は各シリンダへの吸気量の増量ができるだけ均等になるように選択されるのがよい。

次に、前記第２実施形態の第２変形例を図２０を参照して説明する。なお、図中の図１４と同符号は、同一または同等物を示す。

この変形例では、吸気供給通路１４８は、エアクリーナＡＣに接続された１本の上流側通路部分１４８Ｕと、多気筒エンジンの複数のシリンダＣｙのスロットルバルブＶｓ下流側に開口した複数の下流側通路部分１４８Ｄと、前記上流側通路部分１４８Ｕの途中に設けられた１つの開閉弁Ｖａから構成されている。この変形例における吸気量制御は、変速段およびエンジン回転数Ｎｅに対応する必要吸気量Ｑを得るために、制御ユニット１４０は前記開閉弁Ｖａを開弁して、各シリンダへの吸気量を増量する。

なお、図２０では、下流側通路部分１４８Ｄは全てのシリンダＣｙに連結されているが、この変形例は全てのシリンダＣｙではなく少なくとも２個以上のシリンダに連結されているものも含む。

この変形例によれば、一つの開閉弁で全気筒の吸気量制御をすることができ、クラッチ操作を不要とした変速操作を円滑に行うことができるようになる。

また、前記の第２実施形態、第１、第２変形例では、制御ユニットは、シフトダウンのシフトチェンジが完了した後に、開制御する開閉弁の個数を決定する制御をしたが、これに加えて時間の経過と共に該開制御した開閉弁を段階的に閉弁していき、吸気量が徐々に低減するようにしてもよい。さらに、吸気量制御は第１実施形態（アクチュエータ制御）と第２実施形態（バイパス開閉制御）を組み合わせて行ってもよく、この場合の効果としては、より大きな出力の増加を得られるとともに、エンジン出力を緻密に制御することができる。

本発明の実施形態に係る自動二輪車の全体構成を示す図である。 シフト装置の平面図である。 歯車減速機の断面図である。 本発明の実施形態に係る自動二輪車のエンジン上部の断面図およびエンジン下部の側面図である。 本発明の実施形態に係るスロットルボディの組立構成図である。 スロットル制御装置の断面図である。 スロットル制御装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る目標スロットル開度のデータテーブルである。 本発明の第１実施形態に係る、スロットル開度、時間、および減衰度合のデータテーブルである。 制御ユニットによるアクチュエータ制御時のスロットルバルブの作動状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 シフト作動検出器およびシフトペダル作動検出器からの出力信号を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る制御装置の動作を示す他のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るバイパス装置を含むエンジンの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る必要吸気量のデータテーブルである。 本発明の第２実施形態に係る開閉弁数のデータテーブルである。 本発明の第２実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の変形例に係るバイパス装置の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る開閉弁数のデータテーブルである。 本発明の第２実施形態の第２変形例に係るバイパス装置の構成を示す図である。

符号の説明

１３…エンジン、６０…シフト操作部材、Ｓ_Ａ…シフト作動検出器、１４４…吸気通路、１０６…アクチュエータ、１４０…制御ユニット、１４８…バイパス通路、１５４…歯車変速機、１５７…シフトドラム、Ｓ_Ｂ…変速段検出手段、１６０，１６１…シフタ、Ｃｙ…シリンダ、Ｖｓ…スロットルバルブ、Ｖａ…開閉弁

Claims (2)

1. シフト操作を行うシフト操作部材と、該シフト操作部材と連動する部材に配置されたシフト作動検出器と、該シフト操作部材に連動、連結され、該シフト操作部材が操作されることにより複数変速段の歯車の中から歯車を選択してエンジンの駆動トルク伝達を可能にするシフタとを備えた自動二輪車の変速制御装置において、
   変速段の位置を検出する変速段検出手段と、
   前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
   前記エンジンに連結される吸気通路に設けられ、エンジンへの吸気量を制御する吸気量制御手段と、
   前記シフト作動検出器の検出信号に基づいてシフトダウン操作開始時期と判断されると、前記変速段検出手段で検出された変速段およびエンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数に応じて、前記吸気量制御手段を駆動して少なくともエンジンへの吸気量を増量制御することにより、エンジンの出力が滑らかに変化するようにエンジンを制御する制御ユニットとを具備し、
   前記吸気量制御手段は、アクチュエータで駆動可能なスロットルバルブであり、
   前記吸気量の増量制御は、前記アクチュエータを駆動して前記スロットルバルブを所定開度に開動作することで行われ、
   前記所定開度は目標イニシャルスロットル開度であり、変速段およびエンジン回転数に基づいて、前記目標イニシャルスロットル開度を決定するデータテーブルを具備することを特徴とする自動二輪車の変速制御装置。
2. 請求項１に記載された自動二輪車の変速制御装置において、
   前記制御ユニットは、前記シフトダウンの完了後に、前記スロットルバルブの開度および開度時間を制御して目標イニシャルスロットル開度から徐々に閉じる動作を実行し、
   前記スロットルバルブを閉じる際のスロットル開度の減衰度合を決定するデータテーブルを具備すること特徴とする自動二輪車の変速制御装置。

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