JP5189337B2 - 鞍乗型車両のクラッチ制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンからの駆動力を駆動輪に対して断接するクラッチと、クラッチの断接を行うアクチュエータと、アクチュエータの制御を行うアクチュエータ制御手段とを有する鞍乗型車両のクラッチ制御システムに関する。
一般的な自動二輪車では、エンジンの出力をクラッチを介して駆動輪に伝達する。自動二輪車において、急激なシフトダウンを行ったとき等にはエンジンブレーキがかかり、路面からのグリップ力が低下することがある。また、タイヤのグリップ力が低下して駆動輪が空転状態となることがある。このようなエンジンブレーキによって発生する状況に対処するために、クラッチの断接制御を行い(例えば、特許文献1参照)、又はバックトルクリミッタを設けることが提案されている。
特開2003−294062号公報
前記の特許文献1では、車両の運転状態を示すパラメータに基づいて、エンジンブレーキの作動状態を推定してクラッチを制御している。しかしながら、エンジンブレーキ以外にも、駆動輪のみにブレーキをかけた場合や路面状況の変化によって車両の状態が変化することから、運転状態を示すパラメータから推定する手段ではタイヤのグリップ状態を正確に特定することができない場合がある。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、推定手段によらずに車両の実際の状態を把握し、駆動輪のグリップ力を適切に保つことのできる鞍乗型車両のクラッチ制御システムを提供することを目的とする。
本発明に係る鞍乗型車両のクラッチ制御システムは、以下の特徴を有する。
第1の特徴;エンジン(40)からの駆動力を駆動輪に対して断接するクラッチ(44)と、前記クラッチ(44)の断接を行うアクチュエータ(110)と、前記駆動輪における駆動輪周速を検出する駆動輪速検出手段(56)と、従動輪における従動輪周速を検出する従動輪速検出手段(58)と、前記駆動輪検出手段(56)から得られる前記駆動輪周速、及び前記従動輪検出手段(58)から得られる前記従動輪周速に基づいて前記アクチュエータ(110)を制御するアクチュエータ制御手段(150)と、前記クラッチ(44)の断接を手動で行うクラッチレバー(46)と、前記クラッチレバー(46)の操作量を検出するレバー操作量検出手段(48)とを有し、前記アクチュエータ制御手段(150)は、前記駆動輪速検出手段(56)によって検出された実際の前記駆動輪周速が、前記従動輪速検出手段(58)によって検出された実際の前記従動輪周速よりも遅く、且つ、駆動輪周速と従動輪周速との差の絶対値が第1閾値より大きいときに、前記クラッチ(44)の伝達力を低下させ、前記レバー操作量検出手段(48)から得られる前記操作量が第3閾値より大きいときには、前記クラッチ(44)の伝達力を低下させる処理を中断し、又は開始しないことを特徴とする。
このように、駆動輪周速及び従動輪周速に基づいて判断をすることにより、鞍乗型車両の実際の状態を把握し、適切なタイミングのクラッチ制御が可能になり、駆動輪のグリップ力を適切に保つことができる。また、クラッチレバーの操作量が大きいときには、運転者が自らの意思でクラッチを開放しようとしている場合であることから、運転者の意思を優先した制御が行われる。
第2の特徴;前記駆動輪速検出手段(56)によって検出された実際の前記駆動輪周速が、前記従動輪速検出手段(58)によって検出された実際の前記従動輪周速より速く、且つ、駆動輪周速と従動輪周速との差の絶対値が第2閾値より大きいときに、前記エンジン(40)の出力を低下させるエンジン制御手段(152)を有することを特徴とする。
このように、駆動輪周速が従動輪周速よりある程度以上大きいときには、駆動輪の駆動力が十分に路面に伝達されていない状態(例えば、空転状態)にあると判断できるので、エンジンの出力を低下させて、駆動輪のグリップ力を回復させることができる。
第3の特徴;前記鞍乗型車両(11)の左右の傾斜角を検出する傾斜角検出手段(52)を有し、前記アクチュエータ制御手段(150)は、前記傾斜角検出手段(52)から得られる前記傾斜角に基づいて前記クラッチ(44)の伝達力を制御することを特徴とする。
このように、鞍乗型車両の傾斜角がある程度大きいときには、旋回走行中であると判断することができ、旋回走行に応じた適切なクラッチ制御を行い、駆動輪のグリップ力を適切に保つことができる
第4の特徴;前記鞍乗型車両(11)の左右の傾斜角を検出する傾斜角検出手段(52)を有し、前記エンジン制御手段(152)は、前記傾斜角検出手段(52)から得られる前記傾斜角に基づいて前記エンジン(40)の出力を制御することを特徴とする。
このように、鞍乗型車両の傾斜角がある程度大きいときには、旋回走行中であると判断することができ、旋回走行に応じてエンジンの出力制御を行い、駆動輪のグリップ力を一層適切に保つことができる。
第5の特徴;前記駆動輪速検出手段(56)及び前記従動輪速検出手段(58)は、ABSに兼用されることを特徴とする
本発明に係る鞍乗型車両のクラッチ制御システムによれば、駆動輪周速及び従動輪周速に基づいて判断をすることにより、鞍乗型車両の実際の状態を把握し、適切なタイミングのクラッチ制御が可能になり、駆動輪のグリップ力を適切に保つことができる。
以下、本発明に係る鞍乗型車両のクラッチ制御システムについて実施の形態を挙げ、添付の図1〜図7を参照しながら説明する。本実施の形態に係るクラッチ制御システム10は、自動二輪車11に搭載される。先ず、自動二輪車11について説明する。
本実施の形態では、図1に示すように、フルカウリング型の自動二輪車(鞍乗型車両)11を例示して説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、他の種別の鞍乗型車両(例えば、スクータ、バギー車等)にも適用可能である。なお、この自動二輪車11において、車体の左右に1つずつ対称的に設けられる機構乃至構成要素については、左側の参照符号に「L」を付し、右側の参照符号に「R」を付すものとする。また、以下の説明では、「右」は、自動二輪車11の運転者から見て車体の右側をいい、「左」は、運転者から見て車体の左側をいう。
図1に示すように、自動二輪車11は、車体を構成するクレードル型の車体フレーム12と、操舵輪且つ従動輪である前輪14と、駆動輪である後輪16と、前輪14を操舵するハンドル18と、運転者が着座するシート20とを有する。
図に示すように、車体前方部におけるハンドル18には、トップブリッジ26が連結されている。トップブリッジ26の左右両側にはフロントフォーク24L、24Rが連結され、該フロントフォーク24L、24Rは、ボトムブリッジ28を貫通して前輪14を回転自在に軸支する。
シート20に着座した運転者がハンドル18を左右に操舵すると、ヘッドパイプ22を中心軸として、ハンドル18、トップブリッジ26、フロントフォーク24L、24R、ボトムブリッジ28及び前輪14を左右に一体的に回動させることができる。
また、フロントフォーク24L、24Rには、前輪14を上方から覆うフロントフェンダ25が取り付けられている。
さらに、自動二輪車11におけるカウル38の前方側には、ウインカ30L、30Rが配置され、自動二輪車11の後部側にはウインカ32L、32Rがそれぞれ配置されている。
後輪16は、エンジン40からトランスミッション42を介して駆動される。トランスミッション42には、エンジン40からの駆動力を後輪16に対して断接するクラッチ44(図5参照)が並設されている。クラッチ44の近傍には、該クラッチ44の断接を自動で行うアクチュエータユニット45が設けられている。シート20の下方には自動二輪車11の電気的な制御を行うコントローラ47が設けられている。
左のハンドル18には、クラッチ44の断接を手動で行うクラッチレバー46と、該クラッチレバー46の操作量Cを検出するクラッチレバーセンサ(レバー操作量検出手段)48が設けられている。クラッチレバーセンサ48は、ブレーキランプを点灯させるためにブレーキレバーに設けられるブレーキスイッチと同様のスイッチ(レバー操作量検出手段)でもよい。
ボトムブリッジ28の中央部には、自動二輪車11のハンドル18の操舵角θを検出する操舵角センサ(操舵角検出手段)50が設けられている。カウル38の内部には、自動二輪車11の左右への傾斜角φ(つまり、バンク角)を検出する傾斜角センサ(傾斜角検出手段)52、及び、自動二輪車11の前後方向の加速度Gを検出する加速度センサ54が設けられている。
後輪16の近傍には、後輪速Prを検出する後輪速センサ(駆動輪速検出手段)56が設けられており、前輪14の近傍には前輪速Pfを検出する前輪速センサ(従動輪速検出手段)58が設けられている。後輪速センサ56及び前輪速センサ58は、図示しないABS(Anti-lock Brake System)にも兼用される。なお、実際には、後輪速Pr及び前輪速Pfは、後輪16及び前輪14の周速(つまり、路面に接する部分の速度)となるようにコントローラ47内で定数倍して用いられるが(駆動輪速検出手段、従動輪速検出手段)、便宜上、単に後輪速Pr及び前輪速Pfと記す。
図2に示すように、アクチュエータユニット45は、第1管路60aに接続された第1マスタシリンダ100aと、第2管路60bに接続された第2スレーブシリンダ100bと、第1マスタシリンダ100aの第1マスタピストン102a及び第2スレーブピストン102bの下端部を押圧駆動するカム体104と、該カム体104を傾動駆動するギア機構106と、カム体104の傾動角度を検出するポテンショメータ108と、ギア機構106を回転駆動する制御モータ(アクチュエータ)110とを有する。
ギア機構106はケース112内に収納されており、第1マスタシリンダ100a及び第2スレーブシリンダ100bはケース112の上方から突出し並列配置されている。制御モータ110はケース112の下部から側方に突出して設けられている。ポテンショメータ108及び制御モータ110はコントローラ47に接続されている。
ギア機構106は、制御モータ110の回転軸と一体的に形成されたウォームギア114と、該ウォームギア114の噛合する扇型のホイールギア116と、該ホイールギア116の回転軸であるギアシャフト118とを有する。
カム体104はギアシャフト118に回動自在に軸支された左右対称形のカムであり、ギアシャフト118の一方(第1カム122aの側)に延在するアームの先端に設けられた第1カム122aと、他方に延在するアームの先端に設けられた第2カム122bとを有する。第1カム122a及び第2カム122bは、ローラ体でもよい。カム体104の一方のアームの側面には突起123が設けられている。
ホイールギア116はウォームギア114の上面側の歯と噛合しながら鉛直面上で傾動回転する。ホイールギア116は、図2の時計方向に回動することにより、端部がカム体104の突起123に当接し、該カム体104を時計方向に回動させることができる。
第1マスタシリンダ100aは、第1マスタピストン102aと、該第1マスタピストン102aが進退するシリンダチューブ124aと、上方先端部の第1ポート126aと、シリンダチューブ124a内に設けられたスプリング127aと、リザーブタンク129(図5参照)に接続される2つの作動油補給ポート128aとを有する。
第1マスタピストン102aは、ケース112内に突出して第1カム122aに対して接触、離間するロッド部130aと、シリンダチューブ124a内周面に対して摺動する上方のプライマリフランジ132a及び下方のセカンダリフランジ134aとを有する。第1マスタピストン102aは第1カム122aによって押圧されて上昇することにより、第1管路60a内の作動油を押し出す。シリンダチューブ124aの側方には、圧力センサ130が接続されている。
2つの作動油補給ポート128aはシリンダチューブ124aの側面において、基準位置(下死点位置)におけるプライマリフランジ132aの上下近傍に設けられており、リザーブタンク129に接続されている。これにより、温度変化等による作動油の体積変化に応じて、不足する作動油をリザーブタンク129から供給し、又は過剰となる作動油を回収することができる。第1マスタピストン102aがやや上昇すると、作動油補給ポート128aはプライマリカップ136aによって塞がれることになり、第1管路60aとリザーブタンク129は非連通となり、この後作動油は加圧され、押し出される。
第2スレーブシリンダ100bにおいて、第1マスタシリンダ100aと同様の構成部には同じ数字符号に添え字bを付して示す。第2スレーブシリンダ100bは90°のエルボ形状であり、第2ポート126bが第2管路60bに接続されている。
第2スレーブピストン102bには、第1マスタピストン102aにおけるセカンダリフランジ134aに相当する部分がなく、下方に向かって進出して第2カム122bを押し下げることができる。プライマリフランジ132bの下面は、スプリング127bによって支えられており、第2スレーブピストン102bは初期状態では適度な高さに維持されている。
このような構成のアクチュエータユニット45では、図3に示すように、第2管路60bに圧力が発生して、第2スレーブピストン102bが第2カム122bを押し下げることにより、カム体104が時計方向に回動し、第1管路60aに作動油を供給することができる。このとき、ホイールギア116はカム体104の突起123から離間する。
また、図4に示すように、制御モータ110及びウォームギア114の作用下にホイールギア116が時計方向に回動することにより、端部がカム体104の突起123にホイールギア116が当接し、該カム体104を時計方向に回動させることができる。この場合も第1管路60aに作動油を供給することができる。このとき、第2カム122bは下降し第2スレーブピストン102bから離間している。
つまり、アクチュエータユニット45によれば、第2管路60bから作動油を供給し、又は制御モータ110を回転させることにより、第1管路60aに作動油を供給することができる。
図5及び図6に示すように、クラッチ制御システム10は、クラッチ44と、アクチュエータユニット45と、クラッチレバー46と、コントローラ47とを有する。
図5に示すように、アクチュエータユニット45の第1ポート126aに連通する第1管路60aは第1スレーブシリンダ140に接続されており、第2ポート126bに連通する第2管路60bはクラッチレバー46のシリンダ室(第2マスタシリンダ)46aに接続されている。第1スレーブシリンダ140は、第1管路60aから作動油が供給されることにより、プッシュロッド142を介してクラッチ44の断接操作をすることができる。つまり、プッシュロッド142を進出させることにより、クラッチ44を切り離し、プッシュロッド142を後退させることによりクラッチ44を接続することができる。コントローラ47は、ポテンショメータ108の信号を参照しながら制御モータ110を駆動する。
このような構成によれば、運転者がクラッチレバー46を引く操作をすることにより、第2管路60bから作動油を押し出して、第2スレーブピストン102bを介してカム体104を回動させ、第1管路60aに作動油を押し出し、クラッチ44を切り離すことができる。一方、コントローラ47の作用下に、制御モータ110及びウォームギア114を回転させることによりカム体104を回動させ、第1管路60aに作動油を押し出し、クラッチ44を切り離すことができる。
図6に示すように、コントローラ47は、クラッチレバーセンサ48、操舵角センサ50、傾斜角センサ52、加速度センサ54、前輪速センサ58、後輪速センサ56、ポテンショメータ108及び圧力センサ130に接続され、それぞれが検出する信号を得ている。コントローラ47は、各センサから得られる信号に基づいて制御モータ110を制御するアクチュエータ制御部150と、各センサから得られる信号に基づいてエンジン40の出力を制御するエンジン制御部152とを有する。エンジン制御部152は、スロットル開度、エンジン回転数、スロットル管路負圧等の信号も参酌しながら、点火タイミング、燃料噴射量、燃料噴射タイミング等を調整してエンジン40の出力を制御する。
次に、このように構成される自動二輪車11のクラッチ制御システム10の作用について図7を参照しながら説明する。図7の処理は、コントローラ47においてコンピュータがプログラムを読み込み実行することにより実現され、微小時間毎に繰り返し実行される。
図7のステップS1において、各センサからの信号を読取る。
ステップS2において、自動二輪車11が走行状態であるか否かを判断し、走行状態であるときにはステップS3へ移り、停止状態であるときには図7に示す今回の処理を終了する。自動二輪車11が走行状態であるか否かは、前輪速Pf及び後輪速Prに基づいて判断すればよい。
ステップS3において、後輪速Prが前輪速Pfよりも遅く(後輪速Prが前輪速Pfよりも小さく)、且つ、後輪速Prと前輪速Pfとの差の絶対値が閾値(第1閾値)P1より大きいという条件の成立判断をする。具体的には、Pr<Pf及びP1>|Pr−Pf|の不等式の成立判断を行い、成立するときにはステップS4へ移り、非成立のときにはステップS7へ移る。
ステップS4において、クラッチレバーセンサ48から得られるクラッチ44の操作量Cと閾値(第3閾値)C1とを参照し、C<C1であるときには、ステップS5へ移り、C≧C1であるときにはステップS6へ移る。
ステップS5においては、制御モータ110を駆動することにより、第1管路60aに作動油を適量押し出して、クラッチ44の伝達力を弱めて半クラッチ又は切り離し状態とし、該クラッチ44から後輪16に対して伝達する駆動力を低下させる。このとき、圧力センサ130で第1管路60a内の圧力を監視する。
このように、後輪速Pr及び前輪速Pfに基づく判断によれば、推測処理ではなく、自動二輪車11の実際の状態を把握し、適切なタイミングのクラッチ制御が可能になり、後輪16のグリップ力を適切に保つことができる。
また、ステップS5においては、傾斜角センサ52から得られる傾斜角φに基づいてクラッチ44の伝達力を制御(例えば、半クラッチの程度を調整する制御)してもよい。このように、自動二輪車11の傾斜角φがある程度大きいときには、旋回走行中であると判断することができ、旋回走行に応じた適切なクラッチ44の制御を行い、後輪16のグリップ力を一層適切に保つことができる。
傾斜角センサ52から得られる傾斜角φに基づくクラッチ44の伝達力制御は、必ずしもステップS5のタイミング(P1>Pr−Pf、且つ、C<C1であるとき)ではなく、所定の条件下(例えば、加速度Gに基づく条件)で行ってもよい。
一方、ステップS6においては、制御モータ110を駆動してホイールギア116を基準状態(図2に示す状態)に戻し、クラッチ44の伝達力を低下させる処理(つまり、ステップS5の処理)を中断する。また、クラッチ44の伝達力を低下させる処理が行われていない場合、その後にステップS3の条件が成立しても、ステップS4の条件が非成立であれば、該処理を開始しない。
このように、クラッチレバー46の操作量Cが大きいときには、運転者が自らの意思でクラッチ44を切り離そうとしている場合であることから、運転者の意思を優先した制御が行われる。
ステップS4及びステップS6の処理は、設計条件によっては省略し、ステップS3の条件が成立するときにステップS5を実行してもよい。
ステップS7において、後輪速Prが前輪速Pfより速く(後輪速Prが前輪速Pfよりも大きく)、且つ、後輪速Prと前輪速Pfとの差の絶対値が閾値(第2閾値)P2より大きいという条件の成立判断をする。具体的には、Pr>Pf及びP2<|Pr−Pf|の不等式の成立判断を行い、成立するときにはステップS8へ移り、非成立のときには図7の今回の処理を終了する。
ステップS8において、エンジン制御部152はエンジン40の出力を適量低下させる。
このように、後輪速Prが前輪速Pfよりある程度以上大きいときには、後輪16の駆動力が十分に路面に伝達されていない状態(例えば、空転状態)にあると判断できるので、エンジン40の出力を低下させて、後輪16のグリップ力を回復させることができる。
また、ステップS8においては、傾斜角センサ52から得られる傾斜角φに基づいて、エンジン40の出力低下の程度を調整してもよい。このように、自動二輪車11の傾斜角φがある程度大きいときには、旋回走行中であると判断することができ、旋回走行に応じてエンジン40の出力の制御を行い、後輪16のグリップ力を一層適切に保つことができる。
傾斜角センサ52から得られる傾斜角φに基づいてエンジン40の出力低下の程度を調整する制御は、必ずしもステップS8のタイミング(P2<Pr−Pfであるとき)ではなく、所定の条件下(例えば、加速度Gの基づく条件)で行ってもよい。
傾斜角φは、必ずしも傾斜角センサ52から得るのではなく、左右方向の加速センサを設けたり、走行速度及び相舵角θ等から演算によって求めてもよい(傾斜角検出手段)。
ステップS5、S6及びS8の後、図7に示す今回の処理を終了する。
上述したように、本実施の形態に係る自動二輪車11のクラッチ制御システム10によれば、後輪速Pr及び前輪速Pfに基づいて判断をすることにより、自動二輪車11の実際の状態を把握し、適切なタイミングでクラッチ44を制御し、後輪16のグリップ力を適切に保つことができる。
本発明に係る鞍乗型車両のクラッチ制御システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本実施の形態に係るクラッチ制御システムが搭載された自動二輪車の側面図である。 基準状態のアクチュエータユニットの断面側面図である。 運転者がクラッチレバーを操作したときのアクチュエータユニットの断面側面図である。 自動的に制御モータを駆動したときのアクチュエータユニットの断面側面図である。 本実施の形態に係るクラッチ制御システムの機械的なブロック構成図である。 本実施の形態に係るクラッチ制御システムの電気的なブロック構成図である。 本実施の形態に係るクラッチ制御システムで行われる処理手順を示すフローチャートである。
符号の説明
10…クラッチ制御システム 11…自動二輪車
14…前輪 16…後輪
18…ハンドル 40…エンジン
42…トランスミッション 44…クラッチ
45…アクチュエータユニット 46…クラッチレバー
47…コントローラ 48…クラッチレバーセンサ
50…操舵角センサ 52…傾斜角センサ
54…加速度センサ 56…後輪速センサ
58…前輪速センサ 110…制御モータ
150…アクチュエータ制御部 152…エンジン制御部
Pr…後輪速 Pf…前輪速
C…操作量

Claims (5)

  1. エンジン(40)からの駆動力を駆動輪に対して断接するクラッチ(44)と、
    前記クラッチ(44)の断接を行うアクチュエータ(110)と、
    前記駆動輪における駆動輪周速を検出する駆動輪速検出手段(56)と、
    従動輪における従動輪周速を検出する従動輪速検出手段(58)と、
    前記駆動輪検出手段(56)から得られる前記駆動輪周速、及び前記従動輪検出手段(58)から得られる前記従動輪周速に基づいて前記アクチュエータ(110)を制御するアクチュエータ制御手段(150)と、
    前記クラッチ(44)の断接を手動で行うクラッチレバー(46)と、
    前記クラッチレバー(46)の操作量を検出するレバー操作量検出手段(48)と、
    を有し、
    前記アクチュエータ制御手段(150)は、
    前記駆動輪速検出手段(56)によって検出された実際の前記駆動輪周速が、前記従動輪速検出手段(58)によって検出された実際の前記従動輪周速よりも遅く、且つ、駆動輪周速と従動輪周速との差の絶対値が第1閾値より大きいときに、前記クラッチ(44)の伝達力を低下させ、
    前記レバー操作量検出手段(48)から得られる前記操作量が第3閾値より大きいときには、前記クラッチ(44)の伝達力を低下させる処理を中断し、又は開始しない
    ことを特徴とする鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)。
  2. 請求項1記載の鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)において、
    前記駆動輪速検出手段(56)によって検出された実際の前記駆動輪周速が、前記従動輪速検出手段(58)によって検出された実際の前記従動輪周速より速く、且つ、駆動輪周速と従動輪周速との差の絶対値が第2閾値より大きいときに、前記エンジン(40)の出力を低下させるエンジン制御手段(152)を有することを特徴とする鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)。
  3. 請求項1又は2記載の鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)において、
    前記鞍乗型車両(11)の左右の傾斜角を検出する傾斜角検出手段(52)を有し、
    前記アクチュエータ制御手段(150)は、前記傾斜角検出手段(52)から得られる前記傾斜角に基づいて前記クラッチ(44)の伝達力を制御することを特徴とする鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)。
  4. 請求項1又は2記載の鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)において、
    前記鞍乗型車両(11)の左右の傾斜角を検出する傾斜角検出手段(52)を有し、
    前記エンジン制御手段(152)は、前記傾斜角検出手段(52)から得られる前記傾斜角に基づいて前記エンジン(40)の出力を制御することを特徴とする鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)において、
    前記駆動輪速検出手段(56)及び前記従動輪速検出手段(58)は、ABSに兼用されることを特徴とする鞍乗型車両(11)のクラッチ制御システム(10)。
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