JP6454207B2 - 車両の変速装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の変速装置に関する。
従来例には、AMT(Automated Manual Transmission)変速機を備えた自動二輪車の変速機におけるシフトスピンドルの周辺構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。詳細には、前記シフトスピンドルは、クラッチを操作するクラッチレバーと、変速機のチェンジ機構を操作するマスターアームとの両方を備えるいわゆる連動スピンドルタイプであり、シフトスピンドルとマスターアームとの間には、蓄力機構が設けられている。ここで、シフトスピンドルは、シフトモーターによって駆動される。
チェンジ機構は、前記マスターアームと、このマスターアームに回動させられるシフトドラムと、シフトドラムに駆動されるとともに変速機のギア列の一部を成すシフターギアを軸方向に移動させるシフトフォークとを備える。
蓄力機構は、シフトスピンドル上に相対回転可能に設けられるとともにマスターアームを回動させるギアシフトアームと、シフトスピンドルと一体に回動する蓄力カラーと、前記ギアシフトアームと蓄力カラーとの間に設けられる蓄力スプリングとを備える。
このような蓄力機構を備える自動二輪車では、走行中にAMTの制御装置から変速信号が出力されてシフトスピンドルが回動すると、ギアシフトアームは、蓄力カラーから蓄力スプリングを介して回動させられる方向に荷重を受ける。しかし、クラッチレバーが回動されてクラッチが切断されるまでは、変速機のギア列のシフターギアとフリーギアとの間のドグクラッチ歯側面(駆動力伝達面)には、走行駆動力によって摩擦力がかかっているため、シフトフォークはシフターギアを動かすことはできない。このため、クラッチが切れるまでは、シフトスピンドルが回動しても、ギアシフトアームがマスターアーム及びシフトドラムを回動させることはなく、蓄力カラー及び蓄力蓄力スプリングのみが回動され、蓄力スプリングには荷重が蓄えられていく。その後、クラッチレバーがクラッチを切断させると、変速機のギア列のドグ歯側面にかかっていた摩擦力が解除され、蓄力スプリングに蓄えられた荷重及び回動角によって、ギアシフトアーム、マスターアーム及びシフトドラムが一気に素早く回動され、結果として、ギアチェンジにかかる時間を短くすることができる。上記従来例のシフトスピンドル角に対するクラッチリフト特性は、変速の際、シフトスピンドルが回動していき、蓄力が完了した後にクラッチが切られるように設定されている。
特開2013−228079号公報
ところで、AMT変速機を搭載した車両では、運転者が変速操作をしなくても自動で変速が行われるが、変速時にクラッチが切断される時間には駆動力が抜けるため、この駆動力の抜けが運転者にとって違和感となり易いという課題がある。運転者の違和感を抑制するためには、駆動力の抜け時間を極力短くする、すなわち、シフトスピンドル角がクラッチ切断側(スピンドル角がクラッチ切断位置の角度以上の位置)にある時間を極力短くすることが重要である。
ここで、従来例のシフトスピンドルの制御では、従来例の図27に示されるように、シフトスピンドル角がクラッチ切断位置を越えた以降も、シフトドラム角が次の変速段に対応する角度に移行するまでシフトスピンドルを逆転しないような仕様とされている。このため、駆動力の抜け時間を短くする観点で、シフトスピンドル角がクラッチ切断側にある時間をより短くすることが課題となる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、蓄力機構を備える連動スピンドル式の変速装置において、変速時の駆動力の抜け時間を短くできるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、エンジン(21)のクランク軸(23)の回転動力がクラッチ(61)を介して伝達されるとともに複数の駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)を有するメイン軸(65)、及び、前記駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)によって駆動される複数の被動ギア列(68a,68b,68c,68d)を有するカウンタ軸(66)を備える変速機(60)と、前記複数の駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)または前記被動ギア列(68a,68b,68c,68d)の内少なくとも1つのギアを移動させることで変速段を変更するチェンジ機構(89)と、前記クラッチ(61)の断接を操作するクラッチレバー(82)が設けられるとともに、前記チェンジ機構(89)を操作するマスターアーム(80)が相対回転可能に設けられるシフトスピンドル(76)と、当該シフトスピンドル(76)上に設けられ前記シフトスピンドル(76)と一体に回転する蓄力アーム(168)、前記シフトスピンドル(76)と相対回転可能なギアシフトアーム(140)、及び、前記蓄力アーム(168)と前記ギアシフトアーム(140)との間に架け渡される蓄力スプリング(145)を有する蓄力機構(81)と、前記シフトスピンドル(76)を駆動するアクチュエータ(75)と、前記シフトスピンドル(76)の回動角を検出するシフトスピンドル角センサ(79)と、前記アクチュエータ(75)を制御する制御装置(17)とを備え、前記クラッチレバー(82)は、前記シフトスピンドル(76)が前記蓄力機構(81)を作動させる方向に回動される時に、前記蓄力機構(81)の前記蓄力スプリング(145)に前記ギア列の内少なくとも1つのギア(67b,68c)を操作するのに十分な回動角が蓄力された後、前記クラッチ(61)を切断するように設けられる車両の変速装置において、前記制御装置(17)は、前記シフトスピンドル(76)を前記蓄力機構(81)を作動させる方向に回動させた後、前記シフトスピンドル(76)が前記クラッチ(61)のクラッチ切断側の目標角(T1)まで回動したことを前記シフトスピンドル角センサ(79)の出力値から検出すると、前記シフトスピンドル(76)を中立位置側に戻すように回動制御することを特徴とする。
本発明によれば、制御装置は、シフトスピンドルがクラッチ切断側の目標角まで回動したことをシフトスピンドル角センサの出力値から検出すると、シフトスピンドルを中立位置側に戻すように回転制御する。従って、シフトスピンドルがクラッチ切断側の目標角に達すると、チェンジ機構の動作状態によらずシフトスピンドルは中立位置側に戻るため、チェンジ機構の動作をセンサ等で確認する時間を省くことができ、クラッチ切断側にある時間を短かくできる。このため、変速時の駆動力の抜け時間を短くできる。
また、本発明は、前記複数の駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)は、前記メイン軸(65)と一体に回転するとともに軸方向に移動可能な駆動側シフターギア(67b)と、前記メイン軸(65)と相対回転可能であるとともに軸方向に固定される駆動側フリーギア(67a,67c)とを備え、前記駆動側シフターギア(67b)と前記駆動側フリーギア(67a,67c)とは、互いの対向面で軸方向に立設されるドグ歯(67b1,67c1)を有するドグクラッチによって係脱可能に設けられ、前記複数の被動ギア列(68a,68b,68c,68d)は、前記カウンタ軸(66)と一体に回転するとともに軸方向に移動可能な被動側シフターギア(68c)と、前記カウンタ軸(66)と相対回転可能であるとともに軸方向に固定される被動側フリーギア(68b,68d)とを備え、前記被動側シフターギア(68c)と前記被動側フリーギア(68b,68d)とは、互いの対向面で軸方向に立設されるドグ歯を有するドグクラッチによって係脱可能に設けられ、前記チェンジ機構(89)は、前記マスターアーム(80)と、前記駆動側シフターギア(67b)及び前記被動側シフターギア(68c)を軸方向に移動させる複数のシフトフォーク(69a,69b)と、当該シフトフォーク(69a,69b)の端部が係合される複数の溝(70a)がその外周に形成されるシフトドラム(70)とを備え、前記シフトドラム(70)の回動角を検出するドラム角センサ(70b)が設けられ、前記制御装置(17)は、前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置側に戻す回動制御の実行後に、前記ドラム角センサ(70b)から前記ドグ歯(67b1,67c1)の浅噛みに相当する出力を検出すると、前記シフトスピンドル(76)をクラッチ切断側へ直前の前記目標角(T1)よりも奥側の目標角(T1a)で回動させるとともに、当該奥側の目標角(T1a)まで回動したことを前記シフトスピンドル角センサ(79)の出力値から検出すると、前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置に戻すように回動制御することを特徴とする。
本発明によれば、浅噛みが発生した場合、シフトスピンドルは、浅噛みが発生した直前の目標角よりも奥側の目標角でクラッチ切断側へ回動されるため、直前の目標角まで回動させた場合よりもギアが変速する時間を長く確保できる。このため、クラッチが再び切断されて駆動力が抜けている間に、蓄力によってシフトドラムは正常なドグクラッチの係合位置まで回動し、変速を完了させることができる。また、シフトスピンドルが奥側の目標角まで回動すると、シフトスピンドルはチェンジ機構の動作状態によらず中立位置に戻るように制御されるため、変速時の駆動力の抜け時間を短くできる。
また、本発明は、前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置側に戻す1回目の前記回動制御における前記シフトスピンドル(76)の目角は前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置側へ戻すクラッチ接続側の目標角である戻し側目標角(T2)であり、前記戻し側目標角(T2)は、前記クラッチ(61)の容量が、前記クラッチ(61)の最大容量(C1)と前記クラッチ(61)が切断された状態の前記クラッチ(61)の容量である切断容量(C4)との間の中間容量(C2,C3)となる位置に設定され、前記シフトスピンドル(76)が1回目の前記回動制御で前記戻し側目標角(T2)に達した後に前記ドグ歯(67b1,67c1)の浅噛み判定がされることを特徴とする。
本発明によれば、シフトスピンドルを中立位置側に戻す1回目の回動制御におけるシフトスピンドルの目標角は、クラッチの容量が中間容量となる位置に設定され、シフトスピンドルが1回目の回動制御で目標角に達した後にドグ歯の浅噛み判定がされる。これにより、シフトドラムが回動した際にドグ当たりが発生した場合であっても、シフトスピンドルを中立位置側に戻す1回目の回動制御によってクラッチの容量が中間容量となるため、変速先のフリーギアとシフターギアとの間に回転差が生じ、ドグ当たりを早期に解消できる。また、ドグ当たりの解消後に浅噛み判定を行うため、浅噛み判定を適切に行うことができる。
本発明に係る変速装置では、シフトスピンドルがクラッチ切断側の目標角に達すると、チェンジ機構の動作状態によらずシフトスピンドルは中立位置側に戻るため、クラッチ切断側にある時間を短かくでき、変速時の駆動力の抜け時間を短くできる。
また、浅噛みが発生した場合に、シフトスピンドルは、より奥側の目標角でクラッチ切断側へ回動されるため、浅噛みを解消できる。また、浅噛みを解消する際の駆動力の抜け時間を短くできる。
また、シフトドラムが回動した際にドグ当たりが発生した場合であっても、ドグ当たりを早期に解消できる。また、ドグ当たりの解消後に浅噛み判定を適切に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る自動変速装置を備えた自動二輪車の左側面図である。 パワーユニットの断面図である。 ギアチェンジ機構、アクチュエータ機構、チェンジクラッチ及びクラッチ操作機構を示す断面図である。 クラッチレバー及びリフターカムプレートの作動状態を示す側面図である。 チェンジクラッチの断面図である。 シフトスピンドルの回動角に対するチェンジクラッチのクラッチ容量及びシフトドラムの回動角を示す図である。 シフトスピンドルの回動角に対するリフターカムプレートのリフト量を示す図である。 シフトダウンする際におけるシフトスピンドルの回動角に対するチェンジクラッチのクラッチ容量及びシフトドラムの回動角を示す図である。 自動変速装置の構成を示すブロック図である。 蓄力機構の断面図である。 図10のXI−XI断面図であり、蓄力機構の周辺部を示す図である。 ギアシフトアームを示す図であり、(a)は正面図、(b)はXII−XII断面図である。 図10のXIII−XIII断面図である。 図10のXI−XI断面図である。 シフトダウン用カラーのドグ歯の位置状態を示す図であり、(a)は中立状態であり、(b)〜(d)は、順にさらにシフトスピンドルの回動量が増加した状態である。 中立状態よりもシフトアップ方向に進んだ状態を示す図である。 蓄力準備状態よりもシフトアップ方向に進んだ状態を示す図である。 チェンジ機構の側面図である。 チェンジ機構の動作状態を示す図であり、(a)は正常にシフトダウン方向に送り切った状態であり、(b)は(a)の状態から中立位置側に戻る状態を示している。 シフトアップする際の自動変速装置の動作のタイムチャートである。 シフトアップする際の自動変速装置の動作のタイムチャートである。 シフトアップする際における自動変速装置の処理を示すフローチャートである。 比較例におけるシフトアップする際の自動変速装置の動作のタイムチャートである。 浅噛み解消処理のフローチャートである。 シフトアップの前後におけるカウンタ軸のトルク及びチェンジクラッチの容量を示す図表である。 シフトアップする際の自動変速装置の動作のタイムチャートであり、(a)はエンジンのトルクが大の場合、(b)はエンジンのトルクが中の場合、(c)はエンジンのトルクが小の場合である。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る自動変速装置25を備えた自動二輪車10の左側面図である。
自動二輪車10(車両)は、ヘッドパイプ(不図示)に回動可能に軸支されたハンドル11と、ハンドル11により操舵される前輪12と、駆動輪である後輪13と、運転者が着座するシート14と、後輪13にチェーン15を介して駆動力を供給するパワーユニット16と、パワーユニット16の制御を行う制御ユニット17(制御装置)と、バッテリ18とを有する。
自動二輪車10は不図示の車体フレームをベースに構成されており、この車体フレームは車体カバー19により覆われている。制御ユニット17及びバッテリ18はシート14の下方で、車体カバー19の内部に配置されている。パワーユニット16は、前輪12と後輪13の略中間で、シート14の下方やや前方に設けられている。運転者用のステップ20は、パワーユニット16の下部に左右一対で設けられている。
次に、パワーユニット16の構成について説明する。
図2は、パワーユニット16の断面図である。図2では、紙面の左右方向が車幅方向、上方向が車両前方、下方向が車両後方に相当する。
パワーユニット16は、走行駆動力を発生するエンジン21と、発電機22と、エンジン21のクランク軸23に設けられた発進クラッチ24と、発進クラッチ24を介して出力されたクランク軸23の駆動力を変速して出力する自動変速装置25(変速装置)とを備える。
エンジン21は、クランクケース26(ケース部材)、シリンダ27、及び、シリンダヘッド28を一体的に結合して構成される。
図1に示すように、シリンダヘッド28の吸気ポートには、エアクリーナボックス(不図示)から延びる吸気管52が接続される。吸気管52には、エンジン21に供給する空気量を調整する電子制御式のスロットル弁53が設けられる。吸気管52においてスロットル弁53の下流には、燃料噴射弁54が設けられる。
クランクケース26は、クランク軸23に直交する面で車幅方向に2分割される左右割りで構成されており、左側の一側ケース半体26Lと、右側の他側ケース半体26Rとを備える。また、エンジン21は、一側ケース半体26Lを左側方から覆う発電機カバー29と、他側ケース半体26Rを右側方から覆うクラッチカバー30とを備える。
一側ケース半体26Lと他側ケース半体26Rとは、合わせ面26F(合わせ部)で合わせられ、車幅方向に延びる複数のケース連結ボルト(不図示)によって結合される。
クランクケース26内の前部には、クランク軸23を収容するクランク室31が設けられ、クランクケース26内おいてクランク室31の後方には、変速機室32が設けられる。変速機室32は、クランクケース26の左側面を構成する一側ケース半体26Lの壁部37(ケース部材の壁部、外壁)と、クランクケース26の右側面を構成する他側ケース半体26Rの壁部36(内壁)とによって区画される。
クランク室31及び変速機室32の右側方には、クラッチ室34が設けられ、クランク室31の左側方には、発電機室35が設けられる。クラッチ室34は、他側ケース半体26Rの壁部36の外側面とクラッチカバー30の内面とによって区画される。発電機室35は、一側ケース半体26Lの壁部37の外側面と発電機カバー29の内面とによって区画される。
クランク軸23は、クランクウェブ23aと、クランクウェブ23aから車幅方向の両側へ延びる軸部23bとを有する。クランク軸23は、クランクウェブ23aがクランク室31内に配置され、軸部23bは、壁部36及び壁部37にそれぞれ設けられた軸受け部36a,37aに軸支される。クランクウェブ23aには、クランクピンを介してコンロッド38が連結され、コンロッド38の先端に連結されるピストン39は、シリンダ27のシリンダボア27a内を往復運動する。
クランク軸23の軸部23bの一端は、発電機室35に延び、この一端には発電機22のローター22aが固定される。発電機22のステーター22bは、一側ケース半体26Lに固定される。
壁部37は、内側にカムチェーン室40を備える。シリンダヘッド28の動弁機構(不図示)を駆動するカムチェーン41は、カムチェーン室40を通って軸部23bの駆動スプロケット42に巻き掛けられる。
クランク軸23の軸部23bの他端23cは、クラッチ室34に延び、遠心式の発進クラッチ24は、他端23cの先端部に設けられる。
発進クラッチ24は、発進時及び停止時にクランク軸23と自動変速装置25との間を接続及び切断する。
発進クラッチ24は、クランク軸23の外周に対して相対回転可能なスリーブ45の一端に固定されたカップ状のアウタケース46と、スリーブ45の外周に設けられたプライマリギア47と、クランク軸23の右端部に固定されたアウタプレート48と、アウタプレート48の外周部にウェイト49を介して半径方向外側を向くように取り付けられたシュー50と、シュー50を半径方向内側に付勢するためのスプリング51とを有する。発進クラッチ24では、エンジン回転数が所定値以下の場合にアウタケース46とシュー50とが離間しており、クランク軸23と自動変速装置25との間が遮断状態(動力が伝達されない切り離し状態)となっている。エンジン回転数が上昇し所定値を超えると、遠心力によってウェイト49がスプリング51に抗して半径方向外側に移動することで、シュー50がアウタケース46の内周面に当接する。これにより、アウタケース46とともにスリーブ45がクランク軸23上に固定され、クランク軸23の回転がプライマリギア47を介して自動変速装置25に伝達されるようになる。
自動変速装置25では、後述のチェンジクラッチ61の切替え、及び、変速段(シフト)の切替えが自動で行われる。
自動変速装置25は、前進4段の常時噛み合い式の変速機60と、クランク軸23側と変速機60との間の接続を切り替えるチェンジクラッチ61(クラッチ)と、チェンジクラッチ61を操作するクラッチ操作機構62と、変速機60を変速するギアチェンジ機構63と、クラッチ操作機構62及びギアチェンジ機構63を駆動するアクチュエータ機構64とを備える。アクチュエータ機構64は、制御ユニット17(図1)によって制御される。
自動変速装置25は、自動変速(AT)モードと手動変速(MT)モードとの切り替えを行うモードスイッチ132b(図9)と、シフトアップ及びシフトダウンを運転者が操作するシフトセレクトスイッチ132a(図9)とに接続されている。自動変速装置25は、制御ユニット17の制御により、各センサやモードスイッチ132b及びシフトセレクトスイッチ132aの出力信号に応じてアクチュエータ機構64を制御し、変速機60の変速段を自動的または半自動的に切り換えることができるように構成されている。
すなわち、自動変速モードでは、車速等に基づいてアクチュエータ機構64の制御が行われ、変速機60が自動で変速される。手動変速モードでは、シフトセレクトスイッチ132aが運転者によって操作されることで変速が行われる。
変速機60は、チェンジクラッチ61から供給される回転を、制御ユニット17の指示に基づいて変速して後輪13に伝達する。この変速機60は、入力軸としてのメイン軸65と、メイン軸65に対して平行配置されたカウンタ軸66と、メイン軸65に設けられた駆動ギア67a,67b,67c,67d(駆動ギア列)と、カウンタ軸66に設けられた被動ギア68a,68b,68c,68d(被動ギア列)とを有する。
駆動ギア67a,67b,67c,67dは、この順に被動ギア68a,68b,68c,68dと噛合している。駆動ギア67bは左右にスライドしたとき、隣接する駆動ギア67a又は67cに側面のドグ歯が係合し、被動ギア68cは左右にスライドしたとき、隣接する被動ギア68b又は68dに側面のドグ歯が係合する。
駆動ギア67a,67c(駆動側フリーギア)及び被動ギア68b,68d(被動側フリーギア)は、メイン軸65及びカウンタ軸66に対してそれぞれ回転自在に保持されるとともに軸方向に移動不能なフリーギアである。
駆動ギア67b(駆動側シフターギア)及び被動ギア68c(被動側シフターギア)は、メイン軸65及びカウンタ軸66に対して回転不能にスプライン結合され軸方向にスライド可能なシフターギアである。
駆動ギア67d及び被動ギア68aはメイン軸65及びカウンタ軸66に固定された固定ギアである。
例えば、シフターギアである駆動ギア67bが、ギアチェンジ機構63によってフリーギアである駆動ギア67c側にスライドされると、駆動ギア67b及び駆動ギア67cの互いに対向する側面に立設されたドグ歯67b1,67c1同士が互いの側部で噛み合うことで、駆動ギア67bと駆動ギア67cとが結合される。これにより、フリーギアである駆動ギア67cは、メイン軸65に対し相対回転不能な駆動ギア67bによってメイン軸65上に回転不能に固定され、駆動ギア67c及び被動ギア68cによる変速段が確立される。ドグ歯67b1,67c1はそれぞれ周方向に間隔をあけて複数形成されており、駆動ギア67bと駆動ギア67cとを係脱可能に結合するドグクラッチを構成する。
また、駆動ギア67bと駆動ギア67aと、被動ギア68cと被動ギア68bと、及び、被動ギア68cと被動ギア68dとは、側面に設けられた同様のドグクラッチによってそれぞれ係脱可能に結合する。
メイン軸65は、ベアリング71a,71bによって回転自在に支持され、カウンタ軸66は、71c,71dによって回転自在に支持される。
カウンタ軸66の端部にはスプロケット72が設けられ、スプロケット72はチェーン15を介して後輪13に回転を伝達する。また、カウンタ軸66の近傍には、非接触でカウンタ軸66の回転数を検出する車速センサ73(図9)が設けられている。制御ユニット17は、車速センサ73の検出値から車速を算出する。さらに、メイン軸65の近傍には、非接触でメイン軸65の回転数を検出するメイン軸回転数センサ65a(図9)が設けられている。
図3は、チェンジクラッチ61及びクラッチ操作機構62を示す断面図である。
図2及び図3を参照し、アクチュエータ機構64は、アクチュエータとしてのシフトモーター75と、クランクケース26内を車幅方向に延びるシフトスピンドル76と、シフトモーター75の回転を減速してシフトスピンドル76を駆動する減速歯車列77とを備える。減速歯車列77の軸方向の一端は、一側ケース半体26Lの壁部37の外側面に支持され、他端は、壁部37を外側方から覆うカバー78に支持される。
シフトスピンドル76は、クラッチ室34を貫通して設けられており、カバー78及びクラッチカバー30にそれぞれ設けられたベアリング78a,30aに両端を軸支されるとともに、一側ケース半体26Lの壁部37に設けられたベアリング37bによっても途中部を軸支される。クラッチカバー30には、シフトスピンドル76の回転位置を検出するシフトスピンドル角センサ79が設けられている。
ギアチェンジ機構63は、駆動ギア67b及び被動ギア68cをスライドさせることで変速段を変更するチェンジ機構89と、シフトスピンドル76の回転によって後述の蓄力スプリング145(図10)に蓄力した後、この蓄力を開放してチェンジ機構89を一気に回動させる蓄力機構81とを備える。シフトスピンドル76は、蓄力機構81及びクラッチ操作機構62に共有される。
チェンジ機構89は、シフトスピンドル76に支持されて蓄力機構81によって回動させられるマスターアーム80と、マスターアーム80の回動に連動して回動するシフトドラム70(図13)と、シフトドラム70をシフターギアである駆動ギア67bと被動ギア68cとに接続するシフトフォーク69a,69bと、シフトフォーク69a,69bを軸方向にスライド自在に保持する支持軸(不図示)とを備える。
シフトドラム70は、シフトパターンに応じた形状の複数の溝70a(図13)を外周部に備え、シフトフォーク69a,69bの一端は溝70aに接続されている。
シフトドラム70がアクチュエータ機構64により駆動されて回転すると、シフトフォーク69a,69bはシフトドラム70の溝70aに沿って軸方向に移動し、駆動ギア67b及び被動ギア68cは変速段に応じてスライドする。
変速機60では、駆動ギア67b及び被動ギア68cのスライドに応じて、メイン軸65及びカウンタ軸66間で、ニュートラル状態、または、1速〜4速の何れかの変速歯車対を選択的に用いた動力伝達が可能となる。
クラッチ操作機構62は、シフトスピンドル76上に固定されるクラッチレバー82と、メイン軸65と略同軸の位置関係でクラッチカバー30の内面に固定される支持軸83と、支持軸83に固定される板状のベース部材84と、クラッチレバー82に連結されるとともに、ベース部材84に対向して設けられる操作部材であるリフターカムプレート85と、リフターカムプレート85とベース部材84との間に狭持される複数のボール86とを備える。
クラッチレバー82は、蓄力機構81に隣接してシフトスピンドル76上に設けられる筒部82aと、筒部82aから径方向外側に延出するレバー部82bとを有する。クラッチレバー82は、シフトスピンドル76と一体に回転する。
リフターカムプレート85は、ベース部材84に面する押圧操作部85aと、押圧操作部85aから延びてクラッチレバー82のレバー部82bに連結される連結アーム部85bと、連結アーム部85bに形成されるカム孔部85cとを備える。リフターカムプレート85は、クラッチレバー82のレバー部82bの先端に設けられたピン87がカム孔部85cに挿通されることでクラッチレバー82に連結される。
押圧操作部85a及びベース部材84の互いに対向する面には、斜面状のカム部85d,84aがそれぞれ形成されており、ボール86は、カム部85d,84aの間に狭持されている。リフターカムプレート85は、中央に設けられたガイド穴85eに、ベース部材84のガイド軸84bが嵌合することで、軸方向の移動をガイドされる。また、押圧操作部85aの先端部には、ボールベアリング88が設けられており、リフターカムプレート85は、ボールベアリング88を介してチェンジクラッチ61に接続される。
クラッチレバー82が回動されると、リフターカムプレート85は、ピン87を介してガイド軸84bを中心に回動され、カム部85dがボール86に対して滑ることで、軸方向に移動(リフト)する。チェンジクラッチ61は、リフターカムプレート85の軸方向の移動に連動して、接続及び切断される。リフターカムプレート85は、シフトスピンドル76が、通常位置からシフトアップ方向及びシフトダウン方向のいずれに回動した場合であっても、クラッチを切断する方向に移動する。
図4は、クラッチレバー82及びリフターカムプレート85の作動状態を示す側面図である。
リフターカムプレート85のカム孔部85cは、連結アーム部85bの長手方向に沿って屈曲した形状に形成されている。シフトスピンドル76の回動に伴ってクラッチレバー82のピン87がカム孔部85c内を移動することで、リフターカムプレート85が回動する。すなわち、カム孔部85cの形状によってリフターカムプレート85の単位回動量あたりの軸方向の移動量を設定することができ、これにより、チェンジクラッチ61の断接の特性を調整できる。
シフトスピンドル76は、シフトアップ及びシフトダウンの動作をしていない通常時には、中立位置にある。中立位置では、クラッチレバー82はシフトスピンドル76から略鉛直に上方へ延びており、ピン87は、カム孔部85cの途中に位置する。
シフトアップする場合、シフトスピンドル76は、中立位置から図4の時計回り方向(シフトアップ方向)に回動され、ピン87は、カム孔部85cの内端部85c1に位置する。
シフトダウンする場合、シフトスピンドル76は、中立位置から図4の反時計回り方向(シフトダウン方向)に回動され、ピン87は、カム孔部85cの外端部85c2に位置する。
シフトアップを行う場合、制御ユニット17は、シフトモーター75を回転させ、シフトスピンドル76をシフトアップ方向に回転させる。シフトスピンドル76の回転に伴い、蓄力機構81の蓄力が開始され、シフトスピンドル76が所定量回転すると、クラッチレバー82の回動によりチェンジクラッチ61が切断される。チェンジクラッチ61の切断に伴い蓄力が開放され、マスターアーム80が回動することでシフトドラム70が回転し、ギア位置が一段だけシフトアップされる。
また、シフトダウンを行う場合、制御ユニット17は、シフトモーター75を回転させ、シフトスピンドル76をシフトダウン方向に回転させる。シフトダウン時には、蓄力機構81による蓄力は行われない。シフトダウン時には、シフトスピンドル76の回転に伴い、クラッチレバー82が回動してチェンジクラッチ61が切断され、その後、マスターアーム80がシフトダウン方向に回動する。これにより、シフトドラム70が回転し、ギア位置が一段だけシフトダウンされる。
シフトアップ及びシフトダウンする際は、変速操作後に、シフトスピンドル76は逆回転され、マスターアーム80は中立位置に復帰するとともに、チェンジクラッチ61が接続される。
本第実施の形態では、1つのシフトモーター75によって回転させられる単一のシフトスピンドル76によって、ギアチェンジ機構63及びクラッチ操作機構62の両方が駆動されるため、シフトモーター75が1つで良く、構造をシンプルにできる。
図2に示すように、クラッチ室34内に延びたメイン軸65の軸端上には、クランク軸23側のプライマリギア47に噛み合うプライマリドリブンギア90が設けられている。プライマリドリブンギア90は、メイン軸65に対して相対回転可能に軸支されており、チェンジクラッチ61は、プライマリドリブンギア90に接続されている。
図5は、チェンジクラッチ61の断面図である。ここで、図5では、チェンジクラッチ61が完全に接続された状態が示されている。
チェンジクラッチ61は、プライマリドリブンギア90に固定されるカップ状のクラッチアウタ91と、クラッチアウタ91の径方向内側に設けられ、メイン軸65に一体に固定される円板状のクラッチセンタ92と、クラッチアウタ91の径方向内側に設けられ、メイン軸65の軸方向に移動可能なプレッシャプレート93と、プレッシャプレート93とクラッチセンタ92との間に設けられるクラッチ板94と、クラッチを接続する方向にプレッシャプレート93を付勢するメインスプリング95と、クラッチセンタ92とリフターカムプレート85との間に配置されるリフタープレート96と、リフタープレート96とリフターカムプレート85との間に配置されるサブリフタープレート97とを備える。
また、チェンジクラッチ61は、クラッチセンタ92とサブリフタープレート97との間に挟持されるサブスプリング98と、クラッチセンタ92とリフタープレート96との間に挟持される第2のサブスプリング99と、バックトルクリミット部材110とを備える。
クラッチセンタ92とプレッシャプレート93とは組み合されて一体となり、クラッチアウタ91の内側に配置されるクラッチインナを構成する。
クラッチアウタ91は、プライマリドリブンギア90の外側面に一体に固定されており、プライマリドリブンギア90と一体にメイン軸65に対して相対回転可能である。
クラッチセンタ92は、メイン軸65にスプライン嵌合してナット100によって固定されており、メイン軸65に対し、相対回転不能且つ軸方向に移動不能である。
プレッシャプレート93は、クラッチアウタ91の筒状部の内側に配置され、クラッチセンタ92の軸部に嵌合して軸方向に移動可能に設けられている。プレッシャプレート93は、クラッチセンタ92を貫通してリフタープレート96に接続される円筒状のレリーズボス101を複数備える。
クラッチ板94は、クラッチセンタ92とプレッシャプレート93との間に挟持される。
クラッチ板94は、クラッチアウタ91に設けられる外側摩擦板94aと、クラッチセンタ92に設けられる内側摩擦板94bとを備え、外側摩擦板94a及び内側摩擦板94bは、プレッシャプレート93とクラッチセンタ92との間に交互に複数枚重ねて配置されている。各外側摩擦板94aは、クラッチアウタ91の筒状部にスプライン嵌合によって支持されており、クラッチアウタ91の軸方向に移動可能且つクラッチアウタ91に対して回転不能に設けられている。
各内側摩擦板94bは、プレッシャプレート93の内側円筒部93aの外周部にスプライン嵌合して支持されており、プレッシャプレート93の軸方向に移動可能且つプレッシャプレート93に対して回転不能に設けられている。
バックトルクリミット部材110は、板状に形成されており、プレッシャプレート93の内側円筒部93aの内側にプレッシャプレート93と一体に固定されている。
バックトルクリミット部材110と、クラッチセンタ92に固定されるリフターピン111とは、バックトルクリミッタ機構を構成する。バックトルクリミッタ機構は、例えば、特開平8−93786号公報に記載された公知のものであり、順方向の動力伝達とは逆方向に所定値以上のトルクが作用した場合に、クラッチを接続状態から半クラッチ状態にする機構である。
バックトルクリミット部材110は、プレッシャプレート93を貫通してリフターピン111に係合するカム部110aを備える。後輪13側から所定値以上のバックトルクが作用すると、プレッシャプレート93がクラッチセンタ92に対して相対回転することで、カム部110aがリフターピン111上を摺動し、プレッシャプレート93はクラッチ切断方向に移動する。バックトルクリミッタ機構によれば、バックトルクに起因する変速ショックを低減できる。
メインスプリング95は、クラッチセンタ92に設けられたリテーナ112とバックトルクリミット部材110との間に挟持されている。メインスプリング95は、プレッシャプレート93とクラッチセンタ92とでクラッチ板94を狭持する方向、すなわち、クラッチを接続する方向へプレッシャプレート93を付勢している。
プレッシャプレート93のレリーズボス101は、基端部101a側よりも小径に形成されたガイド軸部101bを先端部に有し、ガイド軸部101bの先端面には、ガイド軸部101bよりも大径のストッパ板102がボルト103で締結されている。基端部101aの先端面には、ストッパ板102に対向する段部101cが形成されている。
リフタープレート96は、クラッチセンタ92に対向する板状のリング部105と、リング部105の中央に設けられるスプリング通し孔105aと、リング部105からリフターカムプレート85側に突出するリフタープレート側ボス106とを備える。
リフタープレート側ボス106は、リフタープレート96の周方向に略等間隔をあけて複数並べて形成されている。リフタープレート側ボス106は、リング部105を貫通する円筒状に形成されており、レリーズボス101のガイド軸部101bが挿通される孔部106aと、サブリフタープレート97が嵌合する外周部106bとを備える。
リフタープレート96は、リフタープレート側ボス106が、レリーズボス101のガイド軸部101bに摺動可能に挿通されて組み付けされ、ストッパ板102と段部101cとの間に配置される。
第2のサブスプリング99は、クラッチセンタ92の外側面とリフタープレート96との間に挟持されており、リフタープレート96をストッパ板102側に押し付けるように付勢している。クラッチ接続状態では、リフタープレート96は、第2のサブスプリング99の付勢力によって、ガイド軸部101bの先端面がストッパ板102に当接させられており、リング部105と段部101cとの間には隙間G2が形成されている。
すなわち、第2のサブスプリング99は、リフタープレート96及びストッパ板102を介してプレッシャプレート93をクラッチセンタ92側に押し付けており、クラッチを接続する方向にプレッシャプレート93を付勢している。
サブリフタープレート97は、リフタープレート96に対向するリング状の押圧プレート部113と、押圧プレート部113の中央の内周縁からリフターカムプレート85側へ突出する円筒状の円管状部114とを備える。円管状部114は、メイン軸65と略同軸に設けられる。
押圧プレート部113は、リフタープレート96のリフタープレート側ボス106が嵌まる孔部113aを備える。孔部113aは、各リフタープレート側ボス106に対応する位置に複数形成される。ボールベアリング88は、円管状部114の先端部に嵌合される。
サブリフタープレート97は、孔部113aがリフタープレート96のリフタープレート側ボス106に摺動可能に挿通されて組み付けされ、サブリフタープレート97の押圧プレート部113は、ストッパ板102とリフタープレート96のリング部105との間に配置される。
サブスプリング98は、クラッチセンタ92とサブリフタープレート97の円管状部114に形成された受け部114aとの間に挟持されており、サブリフタープレート97をストッパ板102側に押し付けるように付勢している。
クラッチ接続状態では、サブリフタープレート97は、サブスプリング98の付勢力によって、押圧プレート部113がストッパ板102に当接させられており、押圧プレート部113とリング部105との間には隙間G1が形成されている。
すなわち、サブスプリング98は、ストッパ板102を介してプレッシャプレート93をクラッチセンタ92側に押し付けており、クラッチを接続する方向にプレッシャプレート93を付勢している。
図5に示すクラッチ接続状態では、メインスプリング95、第2のサブスプリング99及びサブスプリング98の付勢力によってクラッチ板94が狭持され、プライマリギア47によって回転させられるクラッチアウタ91の回転を、クラッチ板94を介してクラッチセンタ92に伝達可能になり、メイン軸65がクラッチセンタ92と一体に回転される。
リフターカムプレート85を介し、メインスプリング95、第2のサブスプリング99及び第2のサブスプリング99の付勢力に抗してプレッシャプレート93がプライマリドリブンギア90側に移動させられると、クラッチ板94の狭持が解除され、クラッチ切断状態となる。
図6は、シフトスピンドル76の回動角に対するチェンジクラッチ61のクラッチ容量及びシフトドラム70の回動角を示す図である。なお、以下の説明では、シフトスピンドル76の回転の正の方向はシフトアップ方向であり、シフトスピンドル76の回転の負の方向はシフトダウン方向である。
図6に示すように、本実施の形態では、チェンジクラッチ61の容量が、シフトスピンドル76の回動角に応じてクラッチ容量に寄与するスプリングが変更されることで可変となっている。詳細には、クラッチ容量は、メインスプリング95、第2のサブスプリング99及び第2のサブスプリング99の付勢力によってクラッチ容量が決まる最大容量C1と、メインスプリング95及び第2のサブスプリング99の付勢力によってクラッチ容量が決まる第1の中間容量C2と、メインスプリング95のみの付勢力によってクラッチ容量が決まる第2の中間容量C3と、メインスプリング95の付勢力の全部が除かれた切断容量C4との複数の段階に可変である。
クラッチ容量の最大容量C1は、図5に示すクラッチ接続状態で得られ、この状態では、リフタープレート96及びサブリフタープレート97の両方が、ストッパ板102に当接しており、第2のサブスプリング99及びサブスプリング98の付勢力が、プレッシャプレート93に伝達されている。このため、プレッシャプレート93がクラッチ板94を押圧する付勢力は、メインスプリング95、第2のサブスプリング99及びサブスプリング98の付勢力(荷重)を足し合わせたものとなり、最大となる。
すなわち、サブリフタープレート97及びストッパ板102は、サブスプリング98の付勢力をプレッシャプレート93に伝達する第1のサブスプリング荷重伝達経路S1を構成する。また、リフタープレート96及びストッパ板102は、第2のサブスプリング99の付勢力をプレッシャプレート93に伝達する第2のサブスプリング荷重伝達経路S2を構成する。
アクチュエータ機構64(図2)によるシフトスピンドル76の回転に伴いリフターカムプレート85がクラッチ切断方向に移動すると、サブリフタープレート97は、サブスプリング98の付勢力に抗してリフタープレート側ボス106に沿ってリング部105側へリフトされ、ストッパ板102から離れる。
サブリフタープレート97がストッパ板102から離れることで、第1のサブスプリング荷重伝達経路S1は遮断され、サブスプリング98の付勢力は、プレッシャプレート93に伝達されなくなり、クラッチ容量は、メインスプリング95及び第2のサブスプリング99によって決定されるようになる。このため、サブリフタープレート97がストッパ板102から離れた瞬間に、図6に示すように、クラッチ容量は最大容量C1から第1の中間容量C2に低下する。
サブリフタープレート97がストッパ板102から離れた後、リフターカムプレート85の移動が継続されると、サブリフタープレート97は、隙間G1(図5)を小さくするようにリング部105側へさらに移動を継続する。サブリフタープレート97の押圧プレート部420がストッパ板102から離れてからリング部105に当接するまでの区間が第1の中間容量C2の区間である。すなわち、隙間G1の大きさに相当するリフターカムプレート85のリフト量の区間で、第1の中間容量C2が得られる。
第1の中間容量C2の区間では、サブリフタープレート97の移動は、リング部105に対する相対移動であり、メインスプリング95及び第2のサブスプリング99の荷重に影響しない。このため、図6に示すように、第1の中間容量C2の区間では、メインスプリング95及び第2のサブスプリング99よってクラッチ容量が決まり、第1の中間容量C2は一定である。本実施の形態では、隙間G1による遊びが設けられているため、第1の中間容量C2を得られる区間を長くでき、部品や制御手法を高精度にしなくとも、クラッチの中間容量を容易に設定値に合わせることができる。
第1の中間容量C2の状態からリフターカムプレート85がクラッチ切断方向にさらにリフトされると、サブリフタープレート97の押圧プレート部113がリング部105に当接し、第1の中間容量C2の区間が終了する。その後、この状態からリフターカムプレート85がクラッチ切断方向にさらに移動すると、リフタープレート96は、サブリフタープレート97を介して押圧され、第2のサブスプリング99の付勢力に抗してガイド軸部101bに沿って段部101c側へリフトされ、ストッパ板102から離れる。
リフタープレート96のリフタープレート側ボス106の先端がストッパ板102から離れることで、第2のサブスプリング荷重伝達経路S2は遮断され、第2のサブスプリング99の付勢力は、プレッシャプレート93に伝達されなくなり、クラッチ容量は、メインスプリング95のみによって決定されるようになる。このため、リフタープレート96がストッパ板102から離れた瞬間に、図6に示すように、クラッチ容量は第1の中間容量C2から第2の中間容量C3に低下する。
リフタープレート96がストッパ板102から離れた後、リフターカムプレート85の移動が継続されると、リフタープレート96は、隙間G2を小さくするように段部101c側へさらに移動を継続する。リフタープレート96がストッパ板102から離れてから段部101cに当接するまでの区間が第2の中間容量C3の区間である。すなわち、隙間G2の大きさに相当するリフターカムプレート85のリフト量の区間で、第2の中間容量C3が得られる。
第2の中間容量C3の区間では、リフタープレート96の移動は、段部101cに対する相対移動であり、メインスプリング95の荷重に影響しない。このため、図6に示すように、第2の中間容量C3の区間では、メインスプリング95のみよってクラッチ容量が決まり、第2の中間容量C3は一定である。本実施の形態では、隙間G2による遊びが設けられているため、第2の中間容量C3を得られる区間を長くでき、部品や制御手法を高精度にしなくとも、クラッチの中間容量を容易に設定値に合わせることができる。
第2の中間容量C3の状態からリフターカムプレート85がクラッチ切断方向にさらにリフトされると、リフタープレート96が段部101cに当接し、第2の中間容量C3の区間が終了する。その後、この状態からリフターカムプレート85がクラッチ切断方向にさらに移動すると、プレッシャプレート93は、サブリフタープレート97及びリフタープレート96を介して押圧される。これにより、プレッシャプレート93は、クラッチ切断方向に移動して、プレッシャプレート93がクラッチ板94から離れ、クラッチは切断される。
制御ユニット17は、自動変速する際、カウンタ軸66のトルクに基づいて、アクチュエータ機構64を駆動し、変速ショックを低減できるクラッチ容量を選択する。クラッチ容量の選択は、シフトスピンドル76を所定の回動角に制御することで選択可能である。例えば、1速から2速にシフトアップする際、制御ユニット17は、検出した変速前のカウンタ軸66のトルクに基づいて、変速ショックを低減するように、最大容量C1、第1の中間容量C2、及び第2の中間容量C3のいずれかのクラッチ容量を選択し、変速機60の歯車列を変速後、上記選択したクラッチ容量でチェンジクラッチ61を接続する。具体的には、チェンジクラッチ61のクラッチ容量が、変速前のカウンタ軸66のトルクと変速後のカウンタ軸66のトルクとの間やそのバンドから比較的離れない値になるようにクラッチ容量が選択される。
これにより、チェンジクラッチ61によるカウンタ軸66側とクランク軸23側との間の回転差吸収を適切に行うことができ、変速ショックを低減できる。ここで、変速の前後におけるカウンタ軸66のトルクは、例えば、エンジン回転数、スロットル開度及びカウンタ軸66のトルクの関係を記憶したマップに基づいて求められる。
図7は、シフトスピンドル76の回動角に対するリフターカムプレート85のリフト量(クラッチリフト量)を示す図である。また、図7では、シフトアップ側においては、シフトスピンドル76の回動角に対するクラッチスプリングの荷重が示されている。
図7に示すように、シフトアップ側のリフターカムプレート85のリフト特性は、シフトスピンドル76の中立位置(0°)から所定角までの回動に対してリフト量が増加しない遊び区間U1と、シフトスピンドル76の回動量の増加に対して略線形にリフト量が増加するリフト区間U2とを有する。
シフトダウン側のリフターカムプレート85のリフト特性は、シフトスピンドル76の中立位置(0°)から所定角までの回動に対してリフト量が増加しない遊び区間D1と、シフトスピンドル76の回動量の増加に対して略線形にリフト量が増加するリフト区間D2と、シフトスピンドル76の回動量の増加に対してリフト区間D2よりも緩い傾斜で略線形にリフト量が増加するリフト区間D3とを有する。
遊び区間D1は、遊び区間U1よりも小さく設定されている。リフト区間D2では、リフト区間U2よりも大きな傾斜でリフターカムプレート85のリフト量が増加する。
リフターカムプレート85のリフト特性は、リフターカムプレート85のカム孔部85cやクラッチレバー82のカム孔部85cの形状を調整することによって所望の特性に設定される。
図7に示されるシフトアップ側のクラッチスプリングの荷重Pは、シフトスピンドル76をシフトアップ方向に回動させた際にチェンジクラッチ61からリフターカムプレート85が受ける反力であり、チェンジクラッチ61を切断して行くのに要する力である。荷重Pの変化は、図6に示すクラッチ容量の変化に対応するため、対応する区間に符号を付する。荷重Pは、クラッチ容量の段階的な減少に対応して段階的に増加する。
隙間G2が0になった後にわずかにシフトスピンドル76がクラッチ切断方向に回動した回動位置A2は、クラッチが切断されるシフトスピンドル76の回動位置である。回動位置A2でのリフターカムプレート85のリフト量は、クラッチが切断される切断リフト量Ldである。
切断リフト量Ldは、シフトアップ方向及びシフトダウン方向で同一である。リフト区間D2では、リフト区間U2よりも急激にリフターカムプレート85のリフト量が増加するため、シフトダウン方向では、シフトアップ方向よりも少ないシフトスピンドル76の回動量で、クラッチが切断される。
図6に示すように、シフトアップする際には、クラッチが切断される前の段階から蓄力機構81による蓄力が開始され、回動位置A2でクラッチの切断により変速機60によるチェンジ機構89の拘束が解除され、蓄力機構81の蓄力によってシフトドラム70が一気に回動されてシフトアップが行われる。蓄力機構81が蓄力する蓄力区間Eは、第1の中間容量C2の途中から回動位置A2までの区間である。
図8は、シフトダウンする際におけるシフトスピンドル76の回動角に対するチェンジクラッチ61のクラッチ容量及びシフトドラム70の回動角を示す図である。
シフトダウンする際には、クラッチ容量の段階的な制御は行われず、シフトスピンドル76の回動により、チェンジクラッチ61は切断容量C4まで一気に切断される。
チェンジクラッチ61が完全に切断されてからシフトスピンドル76が所定量Fだけさらにシフトダウン方向に回動すると、マスターアーム80を介してシフトドラム70の回動が開始され、シフトダウンが実行される。
シフトダウンの際の変速ショックは、前記バックトルクリミッタ機構によって低減される。
図9は、自動変速装置25の構成を示すブロック図である。
図9に示すように、自動変速装置25は、発進クラッチ24、プライマリギア47、チェンジクラッチ61、メイン軸65、変速機60、カウンタ軸66、チェーン15、スプロケット72及び後輪13を備える駆動伝達部130と、変速機60及びチェンジクラッチ61を機械的に操作するアクチュエータ機械部55と、電装部131と、エンジン21の運転を直接的に制御するエンジン運転制御部133とを備える。
駆動伝達部130は、クランク軸23の動力を後輪13まで機械的に伝達する。
アクチュエータ機械部55は、シフトモーター75と、シフトスピンドル76と、ギアチェンジ機構63と、蓄力機構81と、チェンジ機構89と、クラッチ操作機構62とを備える。
エンジン運転制御部133は、スロットル弁53、燃料噴射弁54、及び、点火プラグ57を備える。
スロットル弁53は、電子制御式であり、制御ユニット17により制御されるスロットル弁駆動モータ(不図示)により駆動される。詳細には、制御ユニット17は、ハンドル11に設けられて運転者が操作するスロットルグリップ(不図示)の操作量をセンサで検出し、この操作量に応じて上記スロットル弁駆動モータを駆動し、スロットル弁53の開度を調整する。
点火プラグ57は、不図示のイグニションコイル駆動部およびイグニションコイルを介して制御ユニット17に接続される。
電装部131は、制御ユニット17と、エンジン回転数センサ58(回転数センサ)と、シフトスピンドル角センサ79と、ドラム角センサ70bと、スロットルポジションセンサ134と、車速センサ73と、メイン軸回転数センサ65aと、ハンドル11に設けられるハンドルスイッチ132とを備える。
制御ユニット17は、CPUと、ROMおよびRAM等から成る記憶部とを有し、記憶部内の制御マップ等の制御情報に基づいて、アクチュエータ機械部55及びエンジン運転制御部133を制御する。
エンジン回転数センサ58は、クランク軸23の回転数を制御ユニット17に出力する。
制御ユニット17は、シフトスピンドル角センサ79の検出値から、変速機60の状態、すなわち変速機60が変速中であるか否かを判定できる。
ドラム角センサ70bは、シフトドラム70の回転角を制御ユニット17に出力し、制御ユニット17は、この回転角から現在のギア位置(変速段)を判定する。
スロットルポジションセンサ134は、スロットル弁53の開度を制御ユニット17に出力する。
ハンドルスイッチ132は、モードスイッチ132b及びシフトセレクトスイッチ132aを備える。
制御ユニット17は、エンジン回転数センサ58、シフトスピンドル角センサ79、ドラム角センサ70b、スロットルポジションセンサ134、及び、車速センサ73からの信号に基づいて、シフトモーター75を制御し、変速操作及びクラッチ操作を自動で行う。
また、制御ユニット17は、前記スロットルグリップの操作量に応じて、スロットル弁53の開度、燃料噴射弁54の噴射量、及び、点火プラグ57の点火時期を調整するが、制御ユニット17は、スロットルポジションセンサ134、エンジン回転数センサ58、シフトスピンドル角センサ79、ドラム角センサ70b、及び、車速センサ73の検出値に基づいて、スロットル弁53の開度、燃料噴射弁54の噴射量、及び、点火プラグ57の点火時期を補正する。
図10は、蓄力機構81の断面図である。
他側ケース半体26Rの壁部36は、クランクケース26の合わせ面26Fの近傍に形成される内壁36b(合わせ部寄りの内壁)を、シフトスピンドル76の周囲に備える。
蓄力機構81は、他側ケース半体26Rの壁部36の内壁36bとクラッチカバー30との間に配置される。
蓄力機構81は、シフトスピンドル76と、シフトスピンドル76の軸上にシフトスピンドル76に対して相対回転可能に設けられるギアシフトアーム140と、ギアシフトアーム140を中立位置に付勢するリターンスプリング141と、ギアシフトアーム140に近接した位置でシフトスピンドル76の軸上に固定され、シフトスピンドル76と一体に回転するシフトダウン用カラー142と、ギアシフトアーム140から軸方向に離間した位置でシフトスピンドル76の軸上に固定され、シフトスピンドル76と一体に回転する蓄力カラー143とを備える。
また、蓄力機構81は、蓄力カラー143とギアシフトアーム140との間の軸上に、シフトスピンドル76に対して相対回転可能に設けられるスプリングカラー144と、蓄力カラー143とギアシフトアーム140との間でスプリングカラー144の外周に巻付くように設けられる蓄力スプリング145と、マスターアーム80の回動位置を規制するストッパーピン146(ストッパ部)とを備える。
ギアチェンジ機構63は、蓄力機構81に隣接してシフトスピンドル76上に固定されるサブリターンスプリング係止カラー148と、サブリターンスプリング係止カラー148に連結され、シフトスピンドル76を中立位置に付勢するサブリターンスプリング150とを備える。
シフトスピンドル76は、カバー78側から順に、減速歯車列77に接続される接続部76aと、軸受け部37aに支持されるとともに内壁36bを貫通する支持部76bと、ギアシフトアーム140を支持するギアシフトアーム支持部76cと、径方向に突出する鍔部76dと、スプリングカラー144を支持するスプリングカラー支持部76eと、蓄力カラー143を支持するカラー支持部76fと、ベアリング30aに支持される支持部76gと、シフトスピンドル角センサ79に接続されるセンサ接続部76hとを有する。
シフトスピンドル76において、鍔部76dは最も大径であり、ギアシフトアーム支持部76c、支持部76b、及び接続部76aは、接続部76a側に向けて段階的に小径になるように形成されている。また、スプリングカラー支持部76e、カラー支持部76f、支持部76g及びセンサ接続部76hは、鍔部76d側からセンサ接続部76hに向けて段階的に小径になるように形成されている。
支持部76bには、サブリターンスプリング係止カラー148が固定される係止カラー固定部151が設けられている。ギアシフトアーム支持部76cにおいて鍔部76dに隣接する位置には、シフトダウン用カラー142が固定されるシフトダウン用カラー固定部152が設けられている。カラー支持部76fには、蓄力カラー143が固定される蓄力カラー固定部153が設けられている。係止カラー固定部151、シフトダウン用カラー固定部152、及び蓄力カラー固定部153は、シフトスピンドル76の外周に形成されるセレーションである。また、クラッチレバー82は、蓄力カラー固定部153に固定される。
サブリターンスプリング係止カラー148、シフトダウン用カラー142、蓄力カラー143、及び、クラッチレバー82は、シフトスピンドル76に対し相対回転不能に固定されており、シフトスピンドル76と一体に回動する。
図11は、図10のXI−XI断面図であり、蓄力機構81の周辺部を示す図である。図12は、ギアシフトアーム140を示す図であり、(a)は正面図、(b)はXII−XII断面図である。ここで、図11では、アクチュエータ機構64、蓄力機構81及びチェンジ機構89は、シフトアップ及びシフトダウンの動作がなされていない中立状態(中立位置)にある。すなわち、図11では、シフトスピンドル76、ギアシフトアーム140及びマスターアーム80等は、中立状態にある。また、図11ではクラッチカバー30は不図示である。
図10〜図12に示すように、ギアシフトアーム140は、シフトスピンドル76の外周面にベアリング154を介して嵌合する円筒部155と、円筒部155における蓄力スプリング145側の端の外周部から径方向外側に延びるプレート部156とを備える。
プレート部156は、円筒部155から上方に延びる上方延出部156aと、円筒部155から上方延出部156aに略直交する方向へ延びる延出部156bとを備える。
延出部156bには、延出部156bの先端部からシフトスピンドル76と略平行に蓄力スプリング145側へ延びる第1の係止片157が設けられている。また、プレート部156において、円筒部155と第1の係止片157との間には、シフトダウン用カラー142の一部が嵌まる孔部158が設けられている。孔部158は、円筒部155に沿って円弧状に延びる長孔である。
上方延出部156aには、上方延出部156aの先端部から径方向外方に延びた後にシフトスピンドル76と略平行にリターンスプリング141側に延びる第2の係止片159が設けられている。
第2の係止片159は、マスターアーム80の規制開口部160に挿通される基端側の当接部159aと、リターンスプリング141が係止される先端側のリターンスプリング係止部159bとを備える。リターンスプリング係止部159bは、当接部159aよりも細く形成されている。
マスターアーム80は、ギアシフトアーム140の円筒部155の外周面に摺動自在に嵌合する筒状部161と、筒状部161における蓄力スプリング145側の端から径方向外側に延出されるアーム部162とを備える。マスターアーム80は、ギアシフトアーム140に対して相対回転可能である。マスターアーム80は、アーム部162がギアシフトアーム140のプレート部156に近接するように配置される。
アーム部162は、図11の正面視では略L字状に形成されており、筒状部161から上方へ延びる位置規制アーム162aと、筒状部161から位置規制アーム162aと略直交する方向に延びる操作アーム162bとを備える。マスターアーム80は、操作アーム162bを介してシフトドラム70に連結されており、マスターアーム80が回動することでシフトドラム70が回転する。
マスターアーム80は、ストッパーピン146が挿通される前記規制開口部160を、位置規制アーム162aの先端部に備える。規制開口部160には、ストッパーピン146の下方の位置で、ギアシフトアーム140の第2の係止片159が挿通される。規制開口部160は、ストッパーピン146及び第2の係止片159が規制開口部160内で規制開口部160に対して相対移動可能なように、所定の大きさの幅を有する。
マスターアーム80は、シフトスピンドル76と略平行にリターンスプリング141側に延びるスプリング係止片163を、規制開口部160の上縁部に備える。
シフトダウン用カラー142は、筒状に形成されており、鍔部76dに突き当てられて軸方向に位置決めされ、シフトダウン用カラー固定部152に固定される。シフトダウン用カラー142は、ギアシフトアーム140の孔部158に挿通されるドグ歯164を有する。ドグ歯164の全長は、ドグ歯164が孔部158内で移動可能なように、孔部158の全長よりも短く形成されている。
蓄力カラー143は、蓄力カラー固定部153に固定される円筒部166と、円筒部166から径方向外側に延びる延出部167と、延出部167の先端からシフトスピンドル76と略平行にギアシフトアーム140側に延びる蓄力アーム168とを備える。蓄力アーム168は、シフトスピンドル76の軸方向視では、ギアシフトアーム140の第1の係止片157に対し、径方向及び周方向において略同一の位置に配置される。詳細には、蓄力アーム168は、第1の係止片157に対し、周方向にはわずかにずれた位置に設けられる。
スプリングカラー144は、鍔部76dと蓄力カラー143との間に配置される。スプリングカラー144は、蓄力スプリング145の内周部がスプリングカラー144に接触した際にシフトスピンドル76に対して回転することで、蓄力スプリング145のフリクションを低減する。
蓄力スプリング145は、ねじりコイルバネであり、一端のギアシフトアーム側端部145aが、ギアシフトアーム140の第1の係止片157に係止され、他端の蓄力アーム側端部145bが蓄力カラー143の蓄力アーム168に係止される。
リターンスプリング141は、ねじりコイルバネであり、コイル部141cがマスターアーム80の筒状部161の外周部に嵌合される。
リターンスプリング141は、その一端141aと他端141bとが径方向の外側に延出し、一端141aと他端141bとは、互いに所定の間隔をあけて略平行になるように設けられる。
リターンスプリング141は、一端141aと他端141bとの間にストッパーピン146を挟んだ状態で配置される。
また、マスターアーム80のスプリング係止片163は、ストッパーピン146よりも一端141a及び他端141bの先端側で、一端141aと他端141bとの間に挟持される。ギアシフトアーム140の第2の係止片159は、ストッパーピン146よりも一端141a及び他端141bの基端側で、一端141aと他端141bとの間に挟持される。
ストッパーピン146は、他側ケース半体26Rの内壁36bに締結して固定される。ストッパーピン146は、シフトスピンドル76と略平行に延び、マスターアーム80の規制開口部160に挿通される。ストッパーピン146は、先端部にダンパー部170を備える。ダンパー部170は、ストッパーピン146に嵌合される円筒状のカラー170aと、カラー170aとストッパーピン146との間に介装されるゴム等の弾性部材170bと、ストッパーピン146の先端に嵌められてカラー170aを抜け止めするワッシャ状の止め具170cとを備える。マスターアーム80の規制開口部160の内周部は、マスターアーム80が回動した際にダンパー部170に当接する。このため、規制開口部160がストッパーピン146に受けられる際の打音をダンパー部170によって低減できる。
図13は、図10のXIII−XIII断面図である。図14は、図10のXI−XI断面図である。ここで、図13は中立状態を示す図である。図14ではクラッチカバー30は不図示である。
図10に示すように、一側ケース半体26Lの壁部37は、他側ケース半体26Rの内壁36bの外側方に位置する。壁部37と内壁36bとの間で変速機室32内の空間169には、壁部37からシフトスピンドル76に沿って内壁36b側に突出する筒状のサブリターンスプリング支持部171が設けられる。シフトスピンドル76を支持するベアリング37bは、サブリターンスプリング支持部171の内周部に支持される。
サブリターンスプリング支持部171の先端には、周方向に窪む段部が設けられ、この段部には円筒状のガイドカラー172が固定される。ガイドカラー172の外周部とサブリターンスプリング支持部171の基端部の外周部とは面一である。
壁部37は、シフトスピンドル76と略平行に延びるボス173を、サブリターンスプリング支持部171の近傍に備える。ボス173及びサブリターンスプリング支持部171は、壁部37と一体に形成されており、その先端部は、内壁36bの近傍まで延びる。
サブリターンスプリング150は、ねじりコイルバネであり、コイル部150cと、コイル部150cの両端からそれぞれ径方向の外側に突出する一端150a及び他端150bを備える。
サブリターンスプリング150は、コイル部150cの内周部がサブリターンスプリング支持部171の外周部に嵌合されて支持され、空間169に配置される。
サブリターンスプリング150は、一端150aと他端150bとの間にボス173を挟持した状態で配置され、ボス173によって周方向に位置決めされている。
図10及び図13に示すように、サブリターンスプリング係止カラー148は、他側ケース半体26Rの内壁36bとマスターアーム80との間に配置され、クラッチ室34内に位置する。また、サブリターンスプリング係止カラー148は、内壁36bとリターンスプリング141との間に位置する。
サブリターンスプリング係止カラー148は、シフトスピンドル76の係止カラー固定部151に固定される円筒部175と、円筒部175から径方向の外側に延びた後、リターンスプリング141とは反対側に屈曲してサブリターンスプリング150側に延びる腕部176とを備える。
内壁36bは、サブリターンスプリング係止カラー148の腕部176が貫通する孔部177を備える。孔部177は、腕部176の回動の軌跡に対応して円弧状に形成されている。腕部176は、孔部177に挿通されて空間169内に延び、ボス173とコイル部150cとの間の位置で、サブリターンスプリング150の一端150aと他端150bとの間に挟持される。
図11に示す中立状態では、チェンジクラッチ61が接続状態にあって変速機60に駆動力が発生している。このため、マスターアーム80は、変速機60によって拘束されており、シフトスピンドル76上で回動不能である。
中立状態では、マスターアーム80は、スプリング係止片163がリターンスプリング141の一端141aと他端141bとの間に挟まれることで、回動位置を中立位置に規制されている。リターンスプリング141は、所定の初期荷重が付された状態でマスターアーム80の回動位置を規制している。
中立状態では、ギアシフトアーム140は、リターンスプリング係止部159bがリターンスプリング141の一端141aと他端141bとの間に挟まれることで、回動位置を中立位置に規制されている。リターンスプリング141は、所定の初期荷重が付された状態でギアシフトアーム140の回動位置を規制している。
すなわち、中立状態では、マスターアーム80及びギアシフトアーム140は、シフトスピンドル76の中心とストッパーピン146の中心とを通る直線Lに沿うように位置している。
中立状態では、蓄力スプリング145は、蓄力アーム168と第1の係止片157との間で所定のねじり量だけ初期撓みを付与された状態で設けられており、蓄力スプリング145には所定の初期荷重が発生している。
図13に示すように、中立状態では、サブリターンスプリング係止カラー148は、腕部176がサブリターンスプリング150の一端150aと他端150bの間に挟まれることで、回動位置を中立位置に規制されている。サブリターンスプリング150は、所定の初期荷重が付された状態でサブリターンスプリング係止カラー148の回動位置を規制している。
図15は、シフトダウン用カラー142のドグ歯164の位置状態を示す図であり、(a)は中立状態であり、(b)〜(d)は、順にさらにシフトスピンドル76の回動量が増加した状態である。
図15(a)に示すように、ドグ歯164は、中立状態では、ギアシフトアーム140の孔部158の一端に接しており、ドグ歯164と孔部158の他端との間には隙間が形成されている。
ここで、シフトアップをする際の蓄力機構81の動作を説明する。
制御ユニット17の変速の指示に伴ってアクチュエータ機構64のシフトモーター75が駆動されると、シフトスピンドル76の回動が開始される。シフトアップの方向は、図中に符号UPで示す時計回りの方向である。
図16は、中立状態よりもシフトアップ方向に進んだ状態を示す図である。
図16の状態は、ギアシフトアーム140の第2の係止片159の当接部159aが、マスターアーム80の規制開口部160の内縁160aに当接してギアシフトアーム140が回動できなくなるまでシフトスピンドル76の回動が進んだ状態であり、以下の説明では、この状態を蓄力準備状態と呼ぶ。
蓄力準備状態では、ギアシフトアーム140は、蓄力カラー143の回動に伴って蓄力スプリング145を介して蓄力カラー143と一体に回動しただけである。このため、蓄力機構81は全体的にシフトアップ方向に回動しているが、蓄力スプリング145の撓み量に変化は無く、蓄力は開始されていない。また、蓄力準備状態では、中立状態からのマスターアーム80の回動量は0である。
蓄力準備状態では、ギアシフトアーム140は、リターンスプリング141の付勢力に抗して回動しており、リターンスプリング141の他端141bは、所定量だけ開かれている。
また、蓄力準備状態では、サブリターンスプリング係止カラー148は、サブリターンスプリング150の付勢力に抗して回動しており、サブリターンスプリング150の他端150bは、図13に2点鎖線で示すように、所定量だけ開かれる。
蓄力準備状態では、シフトダウン用カラー142がギアシフトアーム140と一体に回動するため、図15(b)に示すように、ドグ歯164は、ギアシフトアーム140の孔部158の一端に接しており、ドグ歯164と孔部158の他端との間には隙間が形成されている。
図17は、蓄力準備状態よりもシフトアップ方向に進んだ状態を示す図である。
図17の状態では、蓄力スプリング145は、シフトスピンドル76の回動に伴い、ギアシフトアーム側端部145aが第1の係止片157によって位置を固定されたまま、蓄力アーム側端部145bだけが蓄力アーム168によって所定量Rだけ回動されている。以下の説明では、図17の状態を蓄力状態と呼ぶ。
蓄力状態では、蓄力スプリング145の撓み量が、所定量Rの分だけ増加しており、蓄力スプリング145の所定量の蓄力が完了している。また、蓄力状態では、中立状態からのマスターアーム80の回動量は0である。
蓄力状態では、規制開口部160に規制されて回動しないギアシフトアーム140に対し、シフトダウン用カラー142はシフトスピンドル76と共に回動している。このため、蓄力状態では、図15(c)に示すように、ドグ歯164は、ギアシフトアーム140の孔部158の一端と他端との間の中間部に位置する。
また、蓄力状態では、サブリターンスプリング係止カラー148は、サブリターンスプリング150の付勢力に抗して回動しており、サブリターンスプリング150の他端150bは、図13に2点鎖線で示すように、蓄力準備状態の状態よりもさらに所定量だけ開かれる。
図3を参照し、クラッチレバー82は、シフトスピンドル76と一体に回転し、クラッチレバー82の回動に伴って、リフターカムプレート85が軸方向に移動し、チェンジクラッチ61が切断される。チェンジクラッチ61が切断されると、変速機60によるマスターアーム80の拘束が解除され、マスターアーム80は回動可能となる。チェンジクラッチ61が切断された瞬間に、蓄力機構81の蓄力が開放され、マスターアーム80は、ギアシフトアーム140を介して蓄力によって図17に二点鎖線で示す位置まで一気に回動する。このため、変速を迅速に行うことができる。マスターアーム80は、規制開口部160の一端141a側の部分がストッパーピン146のダンパー部170に当接するまで回動する。
蓄力が開放されると、停止しているシフトダウン用カラー142に対してギアシフトアーム140がシフトアップ方向に回動し、図15(d)に示すように、ギアシフトアーム140の孔部158の一端がドグ歯164に当接する。このため、シフトアップ方向と反対のシフトダウン方向にシフトスピンドル76を回動する際に、ドグ歯164を介してギアシフトアーム140をシフトダウン方向に迅速に回動させることができる。このため、迅速に中立状態に戻すことができる。
シフトダウンをする際には、まず、図11の中立状態からギアシフトアーム140がシフトダウン方向に回動されて行き、ギアシフトアーム140の当接部159cがマスターアーム80の規制開口部160の内縁160bに当接する。中立状態から当接部159cが内縁160bに当接するまでの区間は、図8の区間Yに対応する。区間Yでは、シフトスピンドル76の回動に伴ってチェンジクラッチ61が切断され、シフトドラム70はまだ回動しない。区間Yを越えてシフトスピンドル76がシフトダウン方向に回動すると、当接部159cを介してマスターアーム80のシフトダウン方向への回動が回動され、シフトドラム70が回動してシフトダウンが行われる。
図18は、チェンジ機構89の側面図である。図19は、チェンジ機構89の動作状態を示す図であり、(a)は正常にシフトダウン方向に送り切った状態であり、(b)は(a)の状態から中立位置側に戻る状態を示している。
チェンジ機構89は、マスターアーム80の先端部に設けられる送り操作部材201と、シフトドラム70(図14)の軸端に設けられる星型プレート202と、星型プレート202の外周部に当接して星型プレート202の回動位置を規制するストッパアーム203とを備える。
星型プレート202は、周方向に略等間隔で放射状に突出した複数(5つ)のカム山部と、各カム山部の外側面から軸方向に突出する複数(5つ)の係止ピン204とを備える。星型プレート202は、シフトドラム70に一体的に設けられており、シフトドラム70は、係止ピン204が送り操作部材201に押圧されることで回動する。
ストッパアーム203は、クランクケース26に回動自在に軸支されるアーム部203aと、アーム部203aの先端部に軸支されるローラー203bとを備える。アーム部203aは、アーム部203aに連結されるばね(不図示)によって、ローラー203bが星型プレート202の外周部に常に当接するように付勢されている。すなわち、シフトドラム70が回動する際には、ローラー203bは、星型プレート202のカム山部及びカム山部の間の谷部に沿って動く。
送り操作部材201は、マスターアーム80の操作アーム162bの長手方向にスライド可能であるとともに、シフトスピンドル76側に移動するようにばね等(不図示)によって付勢されている。
送り操作部材201は、係止ピン204側へシフトドラム70の軸方向に突出するシフトアップ用押圧部201a及びシフトダウン用押圧部201bを、先端側に備える。
図18は、チェンジ機構89の中立状態が示されており、この状態では、ローラー203bが星型プレート202の谷部に係合していることで、シフトドラム70は所定の変速段に対応する回動角に位置決めされている。また、中立状態では、互いに隣接する2つの係止ピン204,204から外側に少し離間した位置に、シフトアップ用押圧部201aとシフトダウン用押圧部201bとがそれぞれ位置している。
シフトダウンの指示に伴ってマスターアーム80がシフトダウン方向に回動されると、シフトダウン用押圧部201bが1つの係止ピン204に下方から当接し、係止ピン204を介してシフトドラム70をシフトダウン方向に回動させる。この際、シフトダウン用押圧部201bは、ストッパアーム203の付勢力に抗してシフトドラム70を回動させる。詳細には、シフトダウン用押圧部201bは、ローラー203bが星型プレート202のカム山部を越えるまでは、ストッパアーム203の付勢力に抗してシフトドラム70を回動させる。ローラー203bが星型プレート202のカム山部を越えた後は、ローラー203bが谷部側に下る際の押圧力により、シフトドラム70は、ローラー203bが谷部に係合するまで自動的に回転する。すなわち、ローラー203bが星型プレート202のカム山部を越える位置までシフトドラム70が回動すれば、シフトダウン用押圧部201bが係止ピン204から離れても、シフトドラム70は次段に対応する位置まで自動的に回動する。このため、図19(a)に示すように、マスターアーム80をシフトダウン方向に送り切った状態では、シフトダウン用押圧部201bは係止ピン204から離間している。つまり、ローラー203bが星型プレート202のカム山部を越える位置までシフトドラム70が回動すれば、マスターアーム80は、シフトドラム70から独立して反対方向にも回動可能である。
図19(a)の状態から図18の中立状態に戻る際には、マスターアーム80はシフトアップ方向に回動される。この場合、送り操作部材201は、図19(b)に示すように、シフトダウン用押圧部201bの近傍に設けられた戻し用当接部205が他の係止ピン204に当接しながら回動することで、操作アーム162bの長手方向に移動し、完全に中立位置に戻ると、図18の状態となる。
ここでは、シフトダウンする場合について説明したが、シフトアップする際は、シフトアップ用押圧部201aが係止ピン204を押圧し、シフトドラム70をシフトアップ方向に回動させる。
図20及び図21は、シフトアップする際の自動変速装置25の動作のタイムチャートである。図20及び図21では、横軸に時間が示され、縦軸に、シフトスピンドル76の角度、カウンタ軸66のトルク、シフトドラム70の角度、エンジン21の回転数Ne及びメイン軸65の回転数Nmが示されている。
図20及び図21に示すように、シフトスピンドル76の角度を示すタイムチャートには、制御ユニット17が設定するシフトスピンドル76の角度の目標角パターンTが共に図示されている。制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が目標角パターンTに追従するようにシフトモーター75を駆動する。目標角パターンTは、最終的な目標角が一度に設定されるステップ入力であるが、目標角は、目標角パターンT´で示すように、時間経過に対して徐々に最終的な目標角に近づけるランプ入力であっても良い。
シフトアップする際には、シフトスピンドル76の角度は、蓄力及びクラッチを切断するために増加し、変速後には、中立位置に戻される。
カウンタ軸66のトルクは、シフトスピンドル76の角度が増加して回動位置A2でクラッチが切断されると、エンジン21からの動力が供給されなくなって低下し、その後、クラッチが接続されると再び増加する。
図20及び図21では、シフトドラム70の角度は、一例として1速から2速に変速する場合の状態が示されているが、他の変速段でも同様の状態となる。
図20及び図21のメイン軸65の回転数Nmは、メイン軸回転数センサ65aによって検出されるメイン軸65の実際の回転数に、メイン軸65とクランク軸23との間の減速比を乗じた値である。チェンジクラッチ61が完全に接続されている状態では、回転数Neと回転数Nmとは等しい。すなわち、図20及び図21の回転数の図表からは、チェンジクラッチ61の接続状態が分かる。
図22は、シフトアップする際における自動変速装置25の処理を示すフローチャートである。
図20及び図22を参照し、シフトアップの指示が出されると、制御ユニット17は、クラッチ切断側のシフトスピンドル76の目標角である切断側目標角T1を設定し(ステップS1)、切断側目標角T1となるようにシフトモーター75を駆動する(ステップS2)。ここで、切断側目標角T1は、チェンジクラッチ61が完全に切断されるシフトスピンドル76の回動位置A2よりも大きな角度に設定されている。このため、チェンジクラッチ61は、シフトスピンドル76が切断側目標角T1に達する前に切断される。
シフトスピンドル76が回動してからチェンジクラッチ61が切断されるまでの間には、蓄力機構81で蓄力が行われる。また、シフトスピンドル76が回動してからチェンジクラッチ61が切断されるまでの間では、回転数Neと回転数Nmとは等しい。シフトスピンドル76の角度が回動位置A2に達すると、チェンジクラッチ61は切断され、これにより、カウンタ軸66のトルクは低下し、ギアチェンジ機構63は蓄力機構81の蓄力を開放して変速を開始する。チェンジクラッチ61が切断された後も、シフトスピンドル76が切断側目標角T1まで回動するため、蓄力スプリング145の荷重は、蓄力の解放後にも切断側目標角T1に達するまではシフトスピンドル76の回動によって補われる。
また、チェンジクラッチ61が切断されると、エンジン21の動力が供給されなくなってメイン軸65の回転数Nmは低下する。
制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が切断側目標角T1に到達しているか否かを判定し(ステップS3)、切断側目標角T1に到達していなければ(ステップS3:No)、ステップS2に戻り、シフトモーター75の駆動を継続する。
シフトスピンドル76の角度が切断側目標角T1に到達している場合(ステップS3:Yes)、制御ユニット17は、シフトスピンドル76を中立位置側へ戻すクラッチ接続側の目標角である戻し側目標角T2を設定し(ステップS4)、中立位置側へシフトスピンドル76を戻すようにシフトモーター75を駆動する(ステップS5)。ステップS4及びステップS5は、シフトアップの処理において、シフトスピンドル76を中立位置側に戻す1回目の回動制御である。ここで戻し側目標角T2は、チェンジクラッチ61の容量が第1の中間容量C2となるシフトスピンドル76の角度である。なお、戻し側目標角T2は、チェンジクラッチ61の中間容量に対応する角度であれば良く、第2の中間容量C3に対応する角度であっても良い。すなわち、戻し側目標角T2は、シフトスピンドル76の角度によって制御されるチェンジクラッチ61の容量を決めるクラッチ容量制御目標角でもある。
切断側目標角T1からシフトスピンドル76を中立位置側へ戻す場合、蓄力機構81は、図17の状態から蓄力を開放した作動後の状態(マスターアーム80のみを2点鎖線で図示)から中立位置側へ回動する。この場合、上述のように、シフトドラム70の回動後には、マスターアーム80はシフトドラム70に影響せずに独立して反対方向に回動可能であるため、シフトスピンドル76が中立位置側に戻ってもシフトドラム70の回動には影響がない。
次いで、制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が戻し側目標角T2に到達しているか否かを判定し(ステップS6)、戻し側目標角T2に達していなければ(ステップS6:No)、ステップS5に戻り、シフトモーター75の駆動を継続する。
シフトスピンドル76の角度は、切断側目標角T1から戻し側目標角T2まで戻る途中で、回動位置A2に達し、回動位置A2ではチェンジクラッチ61が再び接続される。このように、切断側の回動位置A2と戻り側の回動位置A2との間でチェンジクラッチ61が切断されている時間は、エンジン21の動力がメイン軸65に伝達されなくなる駆動力抜け時間V1である。駆動力抜け時間V1では、自動二輪車10は慣性で走行するため、駆動力抜け時間V1は、運転者が違和感を感じる要因となり得る。
本実施の形態では、ギアチェンジ機構63が蓄力機構81を備え、チェンジクラッチ61の切断に伴う蓄力の開放によって一気にシフトドラム70が回動されるため、1速(所定の変速段)から2速(次段)への変速は、駆動力抜け時間V1内に完了する。
中立位置への戻り側でチェンジクラッチ61が接続されると、カウンタ軸66のトルクは変速前と同等まで増加する。また、中立位置への戻り側でチェンジクラッチ61が接続されると、メイン軸65の回転数Nmは一瞬だけ回転数Neと同等まで増加して元に戻り、回転数Neは、時間の経過とともに回転数Nmに一致するように減少する。すなわち、中立位置への戻り側でチェンジクラッチ61が接続されると、回転数Neと回転数Nmとの回転差の吸収がチェンジクラッチ61によって行われる。図20では、より高いギアへの変速であるため、変速後のエンジン21の回転数Neは、変速前の回転数Neよりも小さくなる。
シフトスピンドル76の角度が戻し側目標角T2に到達している場合(ステップS6:Yes)、制御ユニット17は、ドラム角センサ70bのセンサ出力安定時間H1が経過しているか否かを判定する(ステップS7)。ここで、制御ユニット17は、ドラム角センサ70bによってシフトドラム70の回動位置を常に検出しており、センサ出力安定時間H1は、ギア位置が次段(2速)に入ったことをドラム角センサ70bで最初に検出してからドラム角センサ70bの出力値が安定するまでの予め設定された所定の時間である。センサ出力安定時間H1が経過すると、ドラム角センサ70bの出力値の振動が収束し、制御ユニット17は、シフトドラム70の回動位置を正しく検出できるようになる。
本実施の形態では、制御ユニット17は、シフトスピンドル76が切断側目標角T1に到達したことを検出すると、戻し側目標角T2を設定して直ぐに中立位置側へシフトスピンドル76を戻す。詳細には、制御ユニット17は、ドラム角センサ70bによってギア位置が次段(2速)に入ったことを検出する前に、シフトスピンドル76の中立位置側への回動を開始する。これにより、蓄力機構81及びチェンジ機構89の作動にかかる時間及びセンサ出力安定時間H1を省略した分だけ、チェンジクラッチ61を早期に再接続でき、駆動力抜け時間V1を短縮できるため、運転者が違和感を感じることを抑制できる。本実施の形態では、蓄力機構81の蓄力によってシフトドラム70の回動による変速が適切に行われるため、ドラム角センサ70bでギア位置が次段に入ったことを検出する前にシフトスピンドル76の中立位置側への回動を開始できる。
また、切断側目標角T1に達した後、直ぐにシフトスピンドル76を戻すことで、蓄力スプリング145の荷重は減少して行く。しかし、本実施の形態では、チェンジクラッチ61が切断された後にもシフトスピンドル76が切断側目標角T1まで回動することで、蓄力スプリング145の荷重が増加しているため、シフトスピンドル76が切断側目標角T1から戻り始めてから再びチェンジクラッチ61が接続されるまでの区間では、蓄力スプリング145の荷重は、蓄力の開放時の荷重と同程度が確保されている。このため、切断側目標角T1に達した後、直ぐにシフトスピンドル76を戻した場合であっても、適切に変速することができる。
図23は、比較例におけるシフトアップする際の自動変速装置の動作のタイムチャートである。
図23に示すように、比較例では、制御ユニット17は、センサ出力安定時間H1の経過後に、ドラム角センサ70bでギア位置が次段に入ったことを検出し、その後、戻し側目標角T2を設定してシフトスピンドル76の中立位置側への回動を開始している。これにより、チェンジクラッチ61は、センサ出力安定時間H1が経過した後に接続されることになり、駆動力抜け時間V1が長くなり、運転者が違和感を感じ易くなってしまう。
ここで本実施の形態の説明に戻り、ステップS2及びステップS3で蓄力の開放によりシフトドラム70が回動された際、変速機60のギアのドグクラッチでドグ当たり及び浅噛みが発生することがある。ここでは、駆動ギア67b及び駆動ギア67cを例に挙げてドグ当たり及び浅噛みについて説明する。
変速機60は常時噛み合い式であり、互いに結合していない状態では駆動ギア67bと駆動ギア67cとは相対回転しているため、変速時にシフターギアである駆動ギア67bをフリーギアである駆動ギア67c側にスライドさせた場合、ドグ歯67b1とドグ歯67c1とが正常な深さで噛み合う場合もあれば、ドグ歯67b1及びドグ歯67c1の頂面同士が当たるドグ当たり(ドグ当たり及び浅噛みについては特開2014−199102を参照)が発生する場合もある。
ドグ当たりは、ドグ歯67b1及びドグ歯67c1の頂面同士の摩擦力に抗して、駆動ギア67bと駆動ギア67cとの間に相対回転が発生することで、解消される。本実施の形態では、ステップS4の戻し側目標角T2が、チェンジクラッチ61の第1の中間容量C2となるシフトスピンドル76の角度に設定されるため、駆動ギア67bと駆動ギア67cとの間にドグ当たりが発生していたとしても、チェンジクラッチ61を接続した際に駆動ギア67bと駆動ギア67cとの間に相対回転が発生し、ドグ当たりは解消される。
ところが、クランク軸23側に駆動される駆動ギア67bは駆動ギア67cよりも速く回転しているため、駆動ギア67bのスライド力が不足すると、ドグ歯67b1が、完全にドグ歯67c1に噛み合う前に、ドグ歯67b1及びドグ歯67c1の側面同士が接してしまい、噛み合いの深さが浅くなることがある。このような、ドグ歯が通常の噛み合い深さよりも浅い状態で噛み合う状態を、ここでは浅噛みと定義する(ドグ当たり及び浅噛みについては特開2014−199102を参照)。浅噛み状態では、互いに接触しているドグ歯67b1及びドグ歯67c1の側面同士の間にはエンジン21の駆動力が作用しているため、摩擦力が生じ、駆動ギア67bはスライドし難い。このため、浅噛みの状態が継続される。
図20〜図22を参照し、センサ出力安定時間H1が経過していない場合(ステップS7:No)、制御ユニット17は、センサ出力安定時間H1が経過するまで待機し、センサ出力安定時間H1が経過している場合(ステップS7:Yes)、シフトドラム70の角度が次段(2速)の位置、または、浅噛み位置Kのいずれかにあるかを判定する(ステップS8)。ここで、浅噛み位置Kは、図21に示すように、シフトドラム70の角度が、ドグ歯の噛み合い深さが浅い分だけ次段の位置よりも少し小さい角度となる位置である。
シフトドラム70の角度が次段の位置にある場合(ステップS8:次段)、制御ユニット17は、エンジン21の回転数Neとメイン軸65の回転数Nmとの回転差の吸収が完了したか否か(回転差が0になったか否か)を判定し(ステップS9)、回転差の吸収が完了していなければ、完了するまで待機する(ステップS9:No)。すなわち、制御ユニット17は、次段への変速をしてから回転差の吸収が完了するまでは、チェンジクラッチ61を第1の中間容量C2に維持する。このため、次段に変速後した後、チェンジクラッチ61を接続する際の変速ショックを半クラッチの状態で緩やかに吸収でき、変速ショックを低減できる。
回転差の吸収が完了した場合(ステップS9:Yes)、制御ユニット17は、シフトスピンドル76を中立位置(0°)に戻す目標角である中立目標角T3を設定し(ステップS10)、中立目標角T3となるようにシフトモーター75を駆動する(ステップS11)。
次いで、制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が中立目標角T3に到達しているか否かを判定し(ステップS12)、中立目標角T3に到達していなければ(ステップS12:No)、ステップS11に戻ってシフトモーター75の駆動を継続する。
制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が中立目標角T3に到達した場合(ステップS12:Yes)、処理を終了する。
シフトドラム70の角度が浅噛み位置Kにある場合(ステップS8:浅噛み)、制御ユニット17は、浅噛み解消処理を行う(ステップS13)。
図24は、浅噛み解消処理のフローチャートである。
浅噛み解消処理は、ステップS1からステップS6までと同様の処理であり、ステップS1からステップS6までの処理において、ステップS1の切断側目標角T1を、切断側目標角T1よりも大きな角度(奥側の角度)の浅噛み解消用目標角T1aとする処理である。すなわち、浅噛み解消処理は、変速操作後に接続されたチェンジクラッチ61を再び切断して、蓄力またはストッパアーム203の力によってシフトドラム70を回動させて浅噛みを解消する処理である。詳細には、浅噛みの解消の際、浅噛みの程度が大きい(噛み合いが浅い)場合には、シフトドラム70は主として蓄力によって回動され、浅噛みの程度が小さい(噛み合いが比較的深い)場合には、シフトドラム70はストッパアーム203の付勢力によって回動される。
図21及び図24を参照し、浅噛み解消処理では、制御ユニット17は、浅噛み解消用目標角T1aを設定し(ステップS21)、浅噛み解消用目標角T1aとなるようにシフトモーター75を駆動する(ステップS22)。ここで、浅噛み解消用目標角T1aは、チェンジクラッチ61が完全に切断されるシフトスピンドル76の回動位置A2及び切断側目標角T1よりも大きな角度に設定されている。このため、チェンジクラッチ61は、シフトスピンドル76が浅噛み解消用目標角T1aに達する前に切断される。
シフトスピンドル76が回動してからチェンジクラッチ61が切断されるまでの間には、蓄力機構81で蓄力が行われる。シフトスピンドル76の角度が回動位置A2に達すると、チェンジクラッチ61は切断され、これにより、カウンタ軸66のトルクは低下し、蓄力機構81の蓄力を開放して変速が行われ、浅噛みは解消される。また、浅噛みの程度が小さい場合には、チェンジクラッチ61が切断されると、上述のように、ストッパアーム203の付勢力によって浅噛みは解消される。
制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が浅噛み解消用目標角T1aに到達しているか否かを判定し(ステップS23)、浅噛み解消用目標角T1aに到達していなければ(ステップS23:No)、ステップS22に戻り、シフトモーター75の駆動を継続する。
シフトスピンドル76の角度が浅噛み解消用目標角T1aに到達している場合(ステップS23:Yes)、制御ユニット17は、戻し側目標角T2aを設定し(ステップS24)、中立位置側へシフトスピンドル76を戻すようにシフトモーター75を駆動する(ステップS25)。ここで、戻し側目標角T2aとステップS4の戻し側目標角T2とは同一である。
次いで、制御ユニット17は、シフトスピンドル76の角度が戻し側目標角T2aに到達しているか否かを判定し(ステップS26)、戻し側目標角T2aに達していなければ(ステップS26:No)、ステップS25に戻り、シフトモーター75の駆動を継続する。
戻し側目標角T2aに達している場合(ステップS26:Yes)、制御ユニット17は、ステップS7に移行し、ドラム角センサ70bのセンサ出力安定時間H1が経過しているか否かを判定する(ステップS7)。
本実施の形態では、浅噛みが発生した場合、切断側目標角T1よりも奥側の浅噛み解消用目標角T1aまでシフトスピンドル76が回動されるため、駆動力抜け時間V2が駆動力抜け時間V1よりも長くなるとともに蓄力が大きくなる。これにより、シフトドラム70を適切に回動させることができ、駆動ギア67b及び被動ギア68cをスライドさせることができるため、浅噛みを効果的に解消できる。ここで、駆動力抜け時間V2は、浅噛み解消処理においてチェンジクラッチ61が切断されている時間であり、浅噛み解消用目標角T1aが切断側目標角T1よりも大きいため、駆動力抜け時間V1よりも長い。
また、制御ユニット17は、シフトスピンドル76が浅噛み解消用目標角T1aに到達したことを検出すると、戻し側目標角T2aを設定して直ぐに中立位置側へシフトスピンドル76を戻す。詳細には、制御ユニット17は、ドラム角センサ70bによってギア位置が次段(2速)に入ったことを検出する前に、シフトスピンドル76の中立位置側への回動を開始する。これにより、蓄力機構81及びチェンジ機構89の作動にかかる時間及びセンサ出力安定時間H1を省略した分だけ、チェンジクラッチ61を早期に再接続でき、駆動力抜け時間V2を短縮できるため、運転者が違和感を感じることを抑制できる。
また、ステップS6においてチェンジクラッチ61の容量が第1の中間容量C2にされるため、浅噛み解消処理の前の段階で、ドグ当たりは解消されている。このため、ドグ当たりが解消された状態で、ステップS8において浅噛みが発生しているか否かを正しく判定でき、浅噛み解消処理を適切に実行できる。
図25は、シフトアップの前後におけるカウンタ軸66のトルク及びチェンジクラッチ61の容量を示す図表である。図26は、シフトアップする際の自動変速装置25の動作のタイムチャートであり、(a)はエンジン21のトルクが大の場合、(b)はエンジン21のトルクが中の場合、(c)はエンジン21のトルクが小の場合である。図26では、シフトスピンドル76の角度は実線で示され、カウンタ軸66のトルクは破線で示され、シフトドラム70の角度は2点鎖線で示されている。
図25では、自動変速でシフトアップする場合において、シフトアップの前後のカウンタ軸66のトルクが示されている。図25では、自動変速でシフトアップする場合が示されており、変速後にはより高いギアとなるため、シフトアップ後のカウンタ軸66のトルクはシフトアップ前よりも小さくなる。
制御ユニット17は、自動変速する際、カウンタ軸66のトルクに基づいて、シフトモーター75を駆動し、変速ショックを低減できるクラッチ容量を選択する。
制御ユニット17は、変速前のカウンタ軸66のトルクを複数の領域に区分して判別している。詳細には、変速前のカウンタ軸66のトルクは、トルクが大きい方から順に、変速前大領域Q1、変速前第1の中領域Q2a、変速前第2の中領域Q2b、及び、変速前小領域Q3に区分される。ここで、変速前のカウンタ軸66のトルクは、例えば、エンジン回転数、スロットル開度、カウンタ軸66のトルク、ギア位置、及び、車速等の走行パラメーターの関係を記憶したマップに基づいて制御ユニット17によって算出される。
制御ユニット17は、変速後のカウンタ軸66のトルクを複数の領域に区分して判別している。詳細には、変速後のカウンタ軸66のトルクは、トルクが大きい方から順に、変速後大領域Q1´、変速後中領域Q2´、及び、変速後小領域Q3´に区分される。ここで、変速後のカウンタ軸66のトルクは、変速前或いは変速中に、例えば、エンジン回転数、スロットル開度、カウンタ軸66のトルク、ギア位置、及び、車速等の走行パラメーターの関係を記憶したマップに基づいて制御ユニット17によって算出(予測)される。
制御ユニット17は、変速前大領域Q1で走行中に変速する場合において、シフトアップ後にトルクが変速後大領域Q1´に低下すると判定した場合、シフトスピンドル76を制御して第1の中間容量C2でチェンジクラッチ61を接続するとともに、点火プラグ57の点火をリタード(遅角)する。第1の中間容量C2は、変速前大領域Q1と変速後大領域Q1´との間のトルクに対応した比較的大きな容量であるため、変速時にチェンジクラッチ61を接続した際に変速ショックが生じることを抑制できる。点火プラグ57の点火のリタードにより、エンジン21の出力は少し低下する。点火をリタードさせる場合、エンジン21内の爆発は生じるため、エンジン21の排気の音の質を低下させずに、エンジン21の出力を低下させることができる。
図26(a)に示されるように、第1の中間容量C2でチェンジクラッチ61が接続されることで、シフトアップの前後におけるカウンタ軸66のトルクの変動が小さくなっている。
制御ユニット17は、変速前第1の中領域Q2aで走行中に変速する場合において、シフトアップ後にトルクが変速後中領域Q2´に低下すると判定した場合、シフトスピンドル76を制御して第2の中間容量C3でチェンジクラッチ61を接続するとともに、点火プラグ57の点火をリタードする。第2の中間容量C3は、変速前第1の中領域Q2aと変速後中領域Q2´との間のトルクに対応した中容量であるため、変速時にチェンジクラッチ61を接続した際に変速ショックが生じることを抑制できる。これにより、変速ショックを抑制できるとともに、エンジン21の排気の音の質を保ったままエンジン21の出力を低下させることができる。
制御ユニット17は、変速前第2の中領域Q2bで走行中に変速する場合において、シフトアップ後にトルクが変速後中領域Q2´になると判定した場合、シフトスピンドル76を制御して第2の中間容量C3でチェンジクラッチ61を接続するとともに、燃料噴射弁54による燃料の供給を遮断する。変速前第2の中領域Q2bと変速後中領域Q2´との間のトルクの変化量は、ほとんどゼロか僅かに低下する程度である。第2の中間容量C3は、変速前第2の中領域Q2b及び変速後中領域Q2´の最大値近傍のトルクに対応した中容量であり、変速の前後で大きなトルクの変動が生じないため、変速ショックが生じることを抑制できる。また、燃料の供給の遮断によって、エンジン21内の爆発によるトルクの変動が抑制されるため、チェンジクラッチ61を接続する際の変速ショックを効果的に低減できる。
図26(b)に示されるように、第2の中間容量C3でチェンジクラッチ61が接続されることで、シフトアップの前後におけるカウンタ軸66のトルクの変動が小さくなっている。
制御ユニット17は、変速前小領域Q3で走行中に変速する場合において、シフトアップ後にトルクが変速後小領域Q3´になると判定した場合、シフトスピンドル76を制御して所定時間だけチェンジクラッチ61を切断容量C4にするとともに、燃料噴射弁54による燃料の供給を遮断し、その後、最大容量C1でチェンジクラッチ61を接続する。変速後小領域Q3´は、変速前小領域Q3内に含まれる大きさのトルクである。
図26(c)に示されるように、エンジン21のトルクが小さい場合、シフトアップの際にチェンジクラッチ61を切断してもトルクの変動は小さく、切断後に所定時間だけ切断容量C4にすることで、変速ショックを低減できる。
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、自動二輪車10の自動変速装置25は、エンジン21のクランク軸23の回転動力がチェンジクラッチ61を介して伝達されるとともに複数の駆動ギア67a,67b,67c,67dを有するメイン軸65、及び、駆動ギア67a,67b,67c,67dによって駆動される複数の被動ギア68a,68b,68c,68dを有するカウンタ軸66を備える変速機60と、駆動ギア67a,67b,67c,67dまたは被動ギア68a,68b,68c,68dの内の駆動ギア67b及び被動ギア68cを移動させることで変速段を変更するチェンジ機構89と、チェンジクラッチ61の断接を操作するクラッチレバー82が設けられるとともに、チェンジ機構89を操作するマスターアーム80が相対回転可能に設けられるシフトスピンドル76と、シフトスピンドル76上に設けられシフトスピンドル76と一体に回転する蓄力アーム168、シフトスピンドル76と相対回転可能なギアシフトアーム140、及び、蓄力アーム168とギアシフトアーム140との間に架け渡される蓄力スプリング145を有する蓄力機構81と、シフトスピンドル76を駆動するシフトモーター75と、シフトスピンドル76の回動角を検出するシフトスピンドル角センサ79と、シフトモーター75を制御する制御ユニット17とを備え、クラッチレバー82は、シフトスピンドル76が蓄力機構81を作動させる方向に回動される時に、蓄力機構81の蓄力スプリング145にギア列の内の駆動ギア67bを操作するのに十分な回動角が蓄力された後、チェンジクラッチ61を切断するように設けられ、制御ユニット17は、シフトスピンドル76を蓄力機構81を作動させる方向に回動させた後、シフトスピンドル76がチェンジクラッチ61の切断側目標角T1まで回動したことをシフトスピンドル角センサ79の出力値から検出すると、シフトスピンドル76を中立位置側に戻すように回動制御する。これにより、シフトスピンドル76の回動によって駆動ギア67bを操作するのに十分な回動角が蓄力機構81に蓄力された後、チェンジクラッチ61が切断されることで蓄力によってチェンジ機構89が作動して変速が開始され、制御ユニット17は、シフトスピンドル76が切断側目標角T1まで回動したことをシフトスピンドル角センサ79の出力値から検出すると、シフトスピンドル76を中立位置側に戻すように回転制御する。従って、シフトスピンドル76が切断側目標角T1に達すると、チェンジ機構89の動作状態によらずシフトスピンドル76は中立位置側に戻るため、チェンジ機構89の動作をドラム角センサ70bで確認する時間を省くことができ、チェンジクラッチ61がクラッチ切断側にある時間を短かくできる。このため、変速時の駆動力の抜け時間を短くできる。
また、複数の駆動ギア67a,67b,67c,67dは、メイン軸65と一体に回転するとともに軸方向に移動可能な駆動側シフターギアである駆動ギア67bと、メイン軸65と相対回転可能であるとともに軸方向に固定される駆動側フリーギアである駆動ギア67a,67cとを備え、駆動ギア67bと駆動ギア67cとは、互いの対向面で軸方向に立設されるドグ歯67b1,67c1を有するドグクラッチによって係脱可能に設けられ、複数の被動ギア68a,68b,68c,68dは、カウンタ軸66と一体に回転するとともに軸方向に移動可能な被動側シフターギアである被動ギア68cと、カウンタ軸66と相対回転可能であるとともに軸方向に固定される被動側フリーギアである被動ギア68b,68dとを備え、被動ギア68cと被動ギア68b,68dとは、互いの対向面で軸方向に立設されるドグ歯を有するドグクラッチによって係脱可能に設けられ、チェンジ機構89は、マスターアーム80と、駆動ギア67b及び被動ギア68cを軸方向に移動させる複数のシフトフォーク69a,69bと、シフトフォーク69a,69bの端部が係合される複数の溝70aがその外周に形成されるシフトドラム70とを備え、シフトドラム70の回動角を検出するドラム角センサ70bが設けられ、制御ユニット17は、シフトスピンドル76を中立位置側に戻す回動制御の実行後に、ドラム角センサ70bからドグ歯67b1とドグ歯67c1との浅噛みに相当する出力を検出すると、シフトスピンドル76をクラッチ切断側へ直前の目標角である切断側目標角T1よりも奥側の目標角である浅噛み解消用目標角T1aで回動させるとともに、浅噛み解消用目標角T1aまで回動したことをドラム角センサ70bの出力値から検出すると、シフトスピンドル76を中立位置に戻すように回動制御する。これにより、浅噛みが発生した場合、シフトスピンドル76は、浅噛みが発生した際の切断側目標角T1よりも奥側の浅噛み解消用目標角T1aでクラッチ切断側へ回動されるため、切断側目標角T1まで回動させた場合よりもギアが変速する時間を長く確保できる。このため、チェンジクラッチ61が再び切断されて駆動力が抜けている間に、シフトドラム70が正常なドグクラッチの係合位置まで回動し、変速を完了させることができる。また、シフトスピンドル76は、浅噛み解消用目標角T1aまで回動すると、チェンジ機構89の動作状態によらず中立位置に戻るように制御されるため、浅噛みを解消する際の駆動力の抜け時間を短くできる。
なお、ここでは、駆動ギア67bと駆動ギア67cとドグクラッチの浅噛みを例に挙げて説明したが、上記の構成により、変速機60の他のギアのドグクラッチにおいても同様に浅噛みが解消されることは勿論である。
また、シフトスピンドル76を中立位置側に戻す1回目の回動制御におけるシフトスピンドル76の目標角である戻し側目標角T2は、チェンジクラッチ61の容量が第1の中間容量C2となる位置に設定され、シフトスピンドル76が1回目の回動制御で戻し側目標角T2に達した後にドグ歯67b1,67c1の浅噛み判定がされる。これにより、シフトドラム70が回動した際にドグ当たりが発生した場合であっても、シフトスピンドル76を中立位置側に戻す1回目の回動制御によってチェンジクラッチ61の容量が第1の中間容量C2となるため、変速先のフリーギアである駆動ギア67cとシフターギアである駆動ギア67bとの間に回転差が生じ、ドグ当たりを早期に解消できる。また、ドグ当たりの解消後に浅噛み判定を行うため、浅噛み判定を適切に行うことができる。
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、制御ユニット17は、シフトスピンドル76がチェンジクラッチ61の切断側目標角T1まで回動したことをシフトスピンドル角センサ79の出力値から検出すると、シフトスピンドル76をクラッチ容量制御目標角である戻し側目標角T2に戻すように回転制御するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、中立位置側に戻すものであれば良い。例えば、制御ユニット17は、シフトスピンドル76がチェンジクラッチ61の切断側目標角T1まで回動したことをシフトスピンドル角センサ79の出力値から検出すると、中立目標角T3を設定し、シフトスピンドル76を中立位置(0°)に戻すように回動制御しても良い。
また、上記実施の形態では、ドグクラッチは、ドグ歯67b1,67c1を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ドグクラッチは、例えば、ギアの側面に設けられたドグ歯が、他のギアの側面に設けられたドグ穴に係合するものであっても良い。この場合、ドグ当たりは、ドグ歯の頂面と他のギアの側面との間で発生し、浅噛みは、ドグ歯とドグ穴との間で発生する。
また、上記実施の形態では、駆動ギア67b及び被動ギア68cを移動させることで変速段を変更するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも1つのギアを移動させることで変速段が変更されるものであれば良い。
さらに、上記実施の形態では、車両として自動二輪車10を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、三輪車両や四輪車両等の車両に本発明を適用しても良い。
10 自動二輪車(車両)
17 制御ユニット(制御装置)
21 エンジン
23 クランク軸
25 自動変速装置(変速装置)
60 変速機
61 チェンジクラッチ(クラッチ)
65 メイン軸
66 カウンタ軸
67a,67b,67c,67d 駆動ギア(駆動ギア列)
67a,67c 駆動ギア(駆動側フリーギア)
67b 駆動ギア(駆動側シフターギア)
67b1 ドグ歯
67c1 ドグ歯
68a,68b,68c,68d 被動ギア(被動ギア列)
68b,68d 被動ギア(被動側フリーギア)
68c 被動ギア(被動側シフターギア)
69a,69b シフトフォーク
70 シフトドラム
70a 溝
70b ドラム角センサ
75 シフトモーター(アクチュエータ)
76 シフトスピンドル
79 シフトスピンドル角センサ
80 マスターアーム
81 蓄力機構
82 クラッチレバー
89 チェンジ機構
140 ギアシフトアーム
145 蓄力スプリング
168 蓄力アーム
C2 第1の中間容量(中間容量)
T1 切断側目標角(クラッチ切断側の目標角、直前の目標角)
T1a 浅噛み解消用目標角(奥側の目標角)
T2 戻し側目標角(中立位置側に戻す1回目の回動制御におけるシフトスピンドルの目標角)

Claims (3)

  1. エンジン(21)のクランク軸(23)の回転動力がクラッチ(61)を介して伝達されるとともに複数の駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)を有するメイン軸(65)、及び、前記駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)によって駆動される複数の被動ギア列(68a,68b,68c,68d)を有するカウンタ軸(66)を備える変速機(60)と、前記複数の駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)または前記被動ギア列(68a,68b,68c,68d)の内少なくとも1つのギアを移動させることで変速段を変更するチェンジ機構(89)と、前記クラッチ(61)の断接を操作するクラッチレバー(82)が設けられるとともに、前記チェンジ機構(89)を操作するマスターアーム(80)が相対回転可能に設けられるシフトスピンドル(76)と、当該シフトスピンドル(76)上に設けられ前記シフトスピンドル(76)と一体に回転する蓄力アーム(168)、前記シフトスピンドル(76)と相対回転可能なギアシフトアーム(140)、及び、前記蓄力アーム(168)と前記ギアシフトアーム(140)との間に架け渡される蓄力スプリング(145)を有する蓄力機構(81)と、前記シフトスピンドル(76)を駆動するアクチュエータ(75)と、前記シフトスピンドル(76)の回動角を検出するシフトスピンドル角センサ(79)と、前記アクチュエータ(75)を制御する制御装置(17)とを備え、前記クラッチレバー(82)は、前記シフトスピンドル(76)が前記蓄力機構(81)を作動させる方向に回動される時に、前記蓄力機構(81)の前記蓄力スプリング(145)に前記ギア列の内少なくとも1つのギア(67b,68c)を操作するのに十分な回動角が蓄力された後、前記クラッチ(61)を切断するように設けられる車両の変速装置において、
    前記制御装置(17)は、前記シフトスピンドル(76)を前記蓄力機構(81)を作動させる方向に回動させた後、前記シフトスピンドル(76)が前記クラッチ(61)のクラッチ切断側の目標角(T1)まで回動したことを前記シフトスピンドル角センサ(79)の出力値から検出すると、前記シフトスピンドル(76)を中立位置側に戻すように回動制御することを特徴とする車両の変速装置。
  2. 前記複数の駆動ギア列(67a,67b,67c,67d)は、前記メイン軸(65)と一体に回転するとともに軸方向に移動可能な駆動側シフターギア(67b)と、前記メイン軸(65)と相対回転可能であるとともに軸方向に固定される駆動側フリーギア(67a,67c)とを備え、前記駆動側シフターギア(67b)と前記駆動側フリーギア(67a,67c)とは、互いの対向面で軸方向に立設されるドグ歯(67b1,67c1)を有するドグクラッチによって係脱可能に設けられ、
    前記複数の被動ギア列(68a,68b,68c,68d)は、前記カウンタ軸(66)と一体に回転するとともに軸方向に移動可能な被動側シフターギア(68c)と、前記カウンタ軸(66)と相対回転可能であるとともに軸方向に固定される被動側フリーギア(68b,68d)とを備え、前記被動側シフターギア(68c)と前記被動側フリーギア(68b,68d)とは、互いの対向面で軸方向に立設されるドグ歯を有するドグクラッチによって係脱可能に設けられ、
    前記チェンジ機構(89)は、前記マスターアーム(80)と、前記駆動側シフターギア(67b)及び前記被動側シフターギア(68c)を軸方向に移動させる複数のシフトフォーク(69a,69b)と、当該シフトフォーク(69a,69b)の端部が係合される複数の溝(70a)がその外周に形成されるシフトドラム(70)とを備え、
    前記シフトドラム(70)の回動角を検出するドラム角センサ(70b)が設けられ、
    前記制御装置(17)は、前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置側に戻す回動制御の実行後に、前記ドラム角センサ(70b)から前記ドグ歯(67b1,67c1)の浅噛みに相当する出力を検出すると、前記シフトスピンドル(76)をクラッチ切断側へ直前の前記目標角(T1)よりも奥側の目標角(T1a)で回動させるとともに、当該奥側の目標角(T1a)まで回動したことを前記シフトスピンドル角センサ(79)の出力値から検出すると、前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置に戻すように回動制御することを特徴とする請求項1記載の車両の変速装置。
  3. 前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置側に戻す1回目の前記回動制御における前記シフトスピンドル(76)の目角は前記シフトスピンドル(76)を前記中立位置側へ戻すクラッチ接続側の目標角である戻し側目標角(T2)であり、
    前記戻し側目標角(T2)は、前記クラッチ(61)の容量が、前記クラッチ(61)の最大容量(C1)と前記クラッチ(61)が切断された状態の前記クラッチ(61)の容量である切断容量(C4)との間の中間容量(C2,C3)となる位置に設定され、前記シフトスピンドル(76)が1回目の前記回動制御で前記戻し側目標角(T2)に達した後に前記ドグ歯(67b1,67c1)の浅噛み判定がされることを特徴とする請求項2記載の車両の変速装置。
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