JP6756043B2 - 車両用変速システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両用変速システムに関する。
本願は、2017年06月30日に、日本に出願された特願2017−129317号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
エンジンから車輪に至るトルクの伝達経路上に配置されるクラッチをアクチュエータによって操作したり、クラッチの操作に加えて、その下流側に配置される変速機をもアクチュエータによって操作するセミオートマチックの変速システムが開示されている(例えば特許文献1参照)。
このような変速機及びクラッチを備えるセミオートマチックの変速システムでは、運転者がシフトボタンやシフトペダルを操作してギアの切り換えを指示すると、まずアクチュエータがクラッチを切断することによって、変速機へのトルク伝達が遮断され、その後、変速機の変速動作が行われる。さらに、変速機における変速動作の後、アクチュエータによってクラッチの接続操作、すなわちクラッチを非締結状態から締結状態に移行させる制御が行われる。そして、車両が停止するときには、車速の低減に応じて変速機のギアが自動的に低速側に変速し、停車後の再発進時等には、低速ギア、いわゆるローギア(1速)から発進できる。
日本国特開2009−264519号公報
ところで、自動二輪車等に用いられる変速機において、変速機の変速操作は運転者が行い、変速機のクラッチの断続操作のみを自動的に行うタイプのセミオートマチックの変速システムも知られている。このようにクラッチの断続操作のみを自動的に行う変速システムの場合、車両が減速しても、運転者が変速機の変速操作を行わない限り、変速機のギアが自動的に低速側に変速されることはない。その結果、変速操作を行わないまま車両を停止させ、ギアポジションが例えば2速以上の高ギアであることを運転者が認識していない状態で再発進を行うと、思うような加速ができず、かつクラッチに大きな負荷がかかってしまう場合もある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、変速機が高いギアのまま発進する場合にも、クラッチに大きな負荷がかかることを防止しつつ、高いギアでの発進であることを運転者に認識させることができる車両用変速システムを提供することを目的とする。
上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
(1)本発明の態様に係る鞍乗り型車両用変速システムは、鞍乗り型車両の運転者の操作によって変速がなされる変速機と、前記変速機と前記鞍乗り型車両のエンジンとの間の動伝経路に配置され、クラッチアクチュエータの作動によって断接がなされるクラッチ装置と、前記クラッチアクチュエータによる前記クラッチ装置の断接を制御するクラッチ制御部と、を備え、前記クラッチ制御部は、前記変速機のギアポジションが2速以上で前記鞍乗り型車両が発進する場合で、かつ車速が予め設定した設定値未満又は以下である場合に、クラッチ容量を、ギアポジションが1速である通常発進時のクラッチ制御時よりも低くしたクラッチ容量制限制御に移行し、前記エンジンの回転数を、前記クラッチ容量制限制御による前記クラッチ装置の滑りによって前記エンジンの過回転が生じないように予め定めた上限回転数未満又は以下となるように制御するエンジン回転数制御部をさらに備える。
(2)上記(1)に記載の鞍乗り型車両用変速システムでは、前記クラッチアクチュエータは、油圧を発生させるマスターシリンダを有し、前記クラッチ装置は、前記マスターシリンダから油圧が供給されるスレーブシリンダの作動によって断接がなされ、前記クラッチ制御部は、前記クラッチ容量制限制御において、前記マスターシリンダから前記スレーブシリンダに供給する油圧の目標値を、前記変速機のギアポジションが1速である場合の第一目標値よりも低い第二目標値に設定してもよい。
(3)上記(2)に記載の鞍乗り型車両用変速システムでは、前記第二目標値は、前記鞍乗り型車両が、前記クラッチ装置を介して前記エンジンの駆動力によって走行可能となるよう設定されてもよい。
(4)上記(2)又は(3)に記載の鞍乗り型車両用変速システムでは、前記第二目標値は、前記変速機のギアポジション毎に独立して設定されてもよい。
(5)上記(2)から(4)の何れか一項に記載の鞍乗り型車両用変速システムは、前記クラッチ制御部が前記油圧の目標値を前記第二目標値に設定した場合に、前記エンジンの回転数を前記予め定めた上限回転数未満又は以下となるように制御する前記エンジン回転数制御部をさらに備えてもよい。
(6)上記(2)から(5)の何れか一項に記載の鞍乗り型車両用変速システムでは、前記クラッチ制御部は、前記車速が前記予め設定した設定値以上になると、前記スレーブシリンダに供給する油圧の目標値を、前記第二目標値から前記第一目標値に戻してもよい。
(7)上記(1)から(6)の何れか一項に記載の鞍乗り型車両用変速システムは、前記変速機のギアポジションが前記予め設定したギア以上のまま前記車速が低下して前記クラッチ装置が開放されてから、前記鞍乗り型車両が再発進して前記車速が前記設定値を越えるまでの間に、前記ギアポジションに対して前記車速が低いことを示す情報を外部に出力する情報出力部をさらに備えてもよい。
本発明車両用変速システムによれば、変速機のギアポジションが予め設定したギア以上で、かつ車速が予め設定した設定値に比して低い場合、つまり、ギアが高ギア以上の状態で、停車状態または低速状態から発進しようとした場合に、クラッチ容量を通常クラッチ制御時よりも低くしたクラッチ容量制限制御に移行する。これによって、クラッチ装置は、締結が開始されるものの、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低く、エンジン側からの動力の伝達量が小さくなる。このように、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態では、クラッチ装置に大きな負荷がかかることを防止しつつ走行は可能である一方で、運転者にとっては思うような加速感が得られない。したがって、変速機が高いギアのまま発進する場合にも、クラッチ装置に大きな負荷がかかることを防止しつつ、高いギアでの発進であることを運転者に認識させることができる。
本発明車両用変速システムによれば、変速機のギアポジションが予め設定したギア以上で、かつ車速が予め設定した設定値に比して低い場合、つまり、ギアが高ギア以上の状態で、停車状態または低速状態から発進しようとした場合に、スレーブシリンダに供給する油圧の目標値が、ギアポジションが1速である通常発進時の第一目標値よりも低い第二目標値に設定される。これによって、クラッチ装置は、締結が開始されるものの、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低く、エンジン側からの動力の伝達量が小さくなる。このように、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態では、クラッチ装置に大きな負荷がかかることを防止しつつ走行は可能である一方で、運転者にとっては思うような加速感が得られない。したがって、変速機が高いギアのまま発進する場合にも、クラッチ装置に大きな負荷がかかることを防止しつつ、高いギアでの発進であることを運転者に認識させることができる。
本発明車両用変速システムによれば、当該車両用変速システムを搭載する車両が走行可能となるよう第二目標値を設定することで、変速機が車速に対して高いギアである場合にも、クラッチ装置に大きな負荷がかかることを防止しつつ、車両の走行を継続させることができる。
本発明車両用変速システムによれば、第二目標値をギアポジション毎に設定することで、ギアポジションによらずクラッチ装置への過負荷を避けつつ、車両の走行を継続させることができる。
本発明車両用変速システムによれば、スレーブシリンダに供給する油圧の目標値を第二目標値に設定した場合に、エンジンを上限回転数未満又は以下に制御することで、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態におけるエンジンの過回転を抑えることができる。
本発明車両用変速システムによれば、スレーブシリンダに供給する油圧の目標値を第二目標値に設定した後、車速が上記設定値を越えた場合には、供給油圧の目標値を第一目標値に戻すことで、通常発進時と同様の加速を行うことができる。
本発明車両用変速システムによれば、ギアポジションが高ギア以上、かつ車速が予め設定した設定値未満又は以下である場合に、情報出力部から、ギアポジションに対して車速が低いことを示す情報が出力されることで、高いギアで低速走行していることを運転者がより確実に認識することができる。
本発明の実施形態における自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車の変速機およびチェンジ機構の断面図である。 クラッチアクチュエータを含むクラッチ作動システムの概略説明図である。 変速システムのブロック図である。 クラッチアクチュエータの供給油圧の変化を示すグラフである。 自動二輪車の発進時におけるスレーブシリンダへの油圧供給の制御フローを示すフローチャートである。 自動二輪車の発進時におけるインジケータの制御フローを示すフローチャートである。 ギアポジション毎に車速に応じて設定されるスレーブシリンダへの供給油圧の目標値の一例を示すマップである。 自動二輪車の高ギア発進状態に係る各部のパラメータの変化を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両左方を示す矢印LH、車両上方を示す矢印UPが示されている。
図1に示すように、本実施形態は、鞍乗り型車両(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。
車体フレーム5は、ヘッドパイプ6と、ヘッドパイプ6から車幅方向(左右方向)中央を下後方へ延びるメインチューブ7と、メインチューブ7の後端部の下方に連なる左右ピボットフレーム8と、メインチューブ7および左右ピボットフレーム8の後方に連なるシートフレーム9と、を備えている。左右ピボットフレーム8には、スイングアーム11の前端部が揺動可能に枢支されている。スイングアーム11の後端部には、自動二輪車1の後輪12が支持されている。
左右メインチューブ7の上方には、燃料タンク18が支持されている。燃料タンク18の後方でシートフレーム9の上方には、前シート19および後シートカバー19aが前後に並んで支持されている。シートフレーム9の周囲は、リヤカウル9aに覆われている。左右メインチューブ7の下方には、自動二輪車1の原動機であるパワーユニットPUが懸架されている。パワーユニットPUは、後輪12と例えばチェーン式伝動機構を介して連係されている。
パワーユニットPUは、その前側に位置するエンジン13と後側に位置する変速機21とを一体に有している。エンジン13は、例えばクランクシャフト14の回転軸を左右方向(車幅方向)に沿わせた複数気筒エンジンである。エンジン13は、クランクケース15の前部上方にシリンダ16を起立させている。クランクケース15の後部は、変速機21を収容する変速機ケース17とされている。
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、上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。
変速ギア群24は、両シャフト22,23にそれぞれ支持された変速段数分のギアを有する。変速機21は、両シャフト22,23間で変速ギア群24の対応するギア対同士が常に噛み合った常時噛み合い式とされる。両シャフト22,23に支持された複数のギアは、対応するシャフトに対して回転可能なフリーギアと、対応するシャフトにスプライン嵌合するスライドギア(シフター)とに分類される。これらフリーギア及びスライドギアの一方には軸方向で凸のドグが、他方にはドグを係合させるべく軸方向で凹のスロットがそれぞれ設けられている。すなわち、変速機21は、いわゆるドグミッションである。
図3を併せて参照し、変速機21のメインシャフト22及びカウンタシャフト23は、クランクシャフト14の後方で前後に並んで配置されている。メインシャフト22の右端部には、クラッチアクチュエータ50により作動するクラッチ装置26が同軸配置されている。クラッチ装置26は、例えば湿式多板クラッチであり、いわゆるノーマルオープンクラッチである。すなわち、クラッチ装置26は、クラッチアクチュエータ50からの油圧供給によって動力伝達可能な接続状態となり、クラッチアクチュエータ50からの油圧供給がなくなると動力伝達不能な切断状態に戻る。
図2を参照し、クランクシャフト14の回転動力は、クラッチ装置26を介してメインシャフト22に伝達され、メインシャフト22から変速ギア群24の任意のギア対を介してカウンタシャフト23に伝達される。カウンタシャフト23におけるクランクケース15の後部左側に突出した左端部には、上記チェーン式伝動機構のドライブスプロケット27が取り付けられている。
変速機21の後上方には、変速ギア群24のギア対を切り替えるチェンジ機構25が収容されている。チェンジ機構25は、両シャフト22,23と平行な中空円筒状のシフトドラム36の回動により、その外周に形成されたリード溝のパターンに応じて複数のシフトフォーク37を作動させ、変速ギア群24における両シャフト22,23間の動力伝達に用いるギア対を切り替える。
チェンジ機構25は、シフトドラム36と平行なシフトスピンドル31を有している。シフトスピンドル31の回動時には、シフトスピンドル31に固定されたシフトアーム31aがシフトドラム36を回動させ、リード溝のパターンに応じてシフトフォーク37を軸方向移動させて、変速ギア群24の内の動力伝達可能なギア対を切り替える(すなわち、変速段を切り替える。)。
シフトスピンドル31は、チェンジ機構25を操作可能とするべくクランクケース15の車幅方向外側(左方)に軸外側部31bを突出させている。シフトスピンドル31の軸外側部31bには、シフト荷重センサ42が同軸に取り付けられている(図1参照)。シフトスピンドル31の軸外側部31b(またはシフト荷重センサ42の回動軸)には、揺動レバー33が取り付けられている。揺動レバー33は、シフトスピンドル31(または回動軸)にクランプ固定される基端部33aから後方へ延び、その先端部33bには、リンクロッド34の上端部が上ボールジョイント34aを介して揺動自在に連結されている。リンクロッド34の下端部は、運転者が足操作するシフトペダル32に、下ボールジョイント(不図示)を介して揺動自在に連結されている。
図1に示すように、シフトペダル32は、その前端部がクランクケース15の下部に左右方向に沿う軸を介して上下揺動可能に支持されている。シフトペダル32の後端部には、ステップ32aに載せた運転者の足先を掛けるペダル部が設けられ、シフトペダル32の前後中間部には、リンクロッド34の下端部が連結されている。
図2に示すように、シフトペダル32、リンクロッド34およびチェンジ機構25を含んで、変速機21の変速段ギアの切り替えを行うシフトチェンジ装置35が構成されている。シフトチェンジ装置35において、変速機ケース17内で変速機21の変速段を切り替える集合体(シフトドラム36、シフトフォーク37等)を変速作動部35a、シフトペダル32への変速動作が入力されてシフトスピンドル31の軸回りに回動し、この回動を変速作動部35aに伝達する集合体(シフトスピンドル31、シフトアーム31a等)を変速操作受け部35b、という。
ここで、自動二輪車1は、変速機21の変速操作(シフトペダル32の足操作)のみを運転者が行い、クラッチ装置26の断接操作はシフトペダル32の操作に応じて電気制御により自動で行うようにした、いわゆるセミオートマチックの変速システム(車両用変速システム)を採用している。
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の回動角から変速段位を検知するドラム角度センサ(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(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と、エンジン回転数制御部62と、を備えており、これらの機能については後述する。
図3を併せて参照し、クラッチアクチュエータ50は、ECU60により作動制御されることで、クラッチ装置26を断接する液圧を制御可能とする。クラッチアクチュエータ50は、駆動源としての電気モータ52(以下、単にモータ52という。)と、モータ52により駆動されるマスターシリンダ51と、を備えている。クラッチアクチュエータ50は、マスターシリンダ51および油圧給排ポート50pの間に設けられる油圧回路装置53とともに、一体のクラッチ制御ユニット50Aを構成している。
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(現在油圧)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。
マスターシリンダ51は、シリンダ本体51a内のピストン51bをモータ52の駆動によりストロークさせて、シリンダ本体51a内の作動油をスレーブシリンダ28に対して給排可能とする。図中符号55はボールネジ機構としての変換機構、符号54はモータ52および変換機構55に跨る伝達機構、符号51eはマスターシリンダ51に接続されるリザーバをそれぞれ示す。
油圧回路装置53は、マスターシリンダ51からクラッチ装置26側(スレーブシリンダ28側)へ延びる主油路(油圧給排油路)53mの中間部位を開通又は遮断するバルブ機構(ソレノイドバルブ56)を有している。油圧回路装置53の主油路53mは、ソレノイドバルブ56よりもマスターシリンダ51側となる上流側油路53aと、ソレノイドバルブ56よりもスレーブシリンダ28側となる下流側油路53bと、に分けられる。油圧回路装置53はさらに、ソレノイドバルブ56を迂回して上流側油路53aと下流側油路53bとを連通するバイパス油路53cを備えている。
ソレノイドバルブ56は、いわゆるノーマルオープンバルブである。バイパス油路53cには、上流側から下流側への方向のみ作動油を流通させるワンウェイバルブ53c1が設けられている。ソレノイドバルブ56の上流側には、上流側油路53aの油圧を検出する上流側油圧センサ57が設けられている。ソレノイドバルブ56の下流側には、下流側油路53bの油圧を検出する下流側油圧センサ58が設けられている。
図1に示すように、クラッチ制御ユニット50Aは、例えばリヤカウル9a内に収容されている。スレーブシリンダ28は、クランクケース15の後部左側に取り付けられている。クラッチ制御ユニット50Aとスレーブシリンダ28とは、油圧配管53e(図3参照)を介して接続されている。
図2に示すように、スレーブシリンダ28は、メインシャフト22の左方に同軸配置されている。スレーブシリンダ28は、クラッチアクチュエータ50からの油圧供給時には、メインシャフト22内を貫通するプッシュロッド28aを右方へ押圧する。スレーブシリンダ28は、プッシュロッド28aを右方へ押圧することで、該プッシュロッド28aを介してクラッチ装置26を接続状態へ作動させる。スレーブシリンダ28は、油圧供給が無くなると、プッシュロッド28aの押圧を解除し、クラッチ装置26を切断状態に戻す。
クラッチ装置26を接続状態に維持するには油圧供給を継続する必要があるが、その分だけ電力を消費することとなる。そこで、図3に示すように、クラッチ制御ユニット50Aの油圧回路装置53にソレノイドバルブ56を設け、クラッチ装置26側への油圧供給後にソレノイドバルブ56を閉じている。これにより、クラッチ装置26側への供給油圧を維持し、圧力低下分だけ油圧を補う(リーク分だけリチャージする)構成として、エネルギー消費を抑えている。
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。
自動二輪車1の発進時、エンジン13の回転数を上昇させると、モータ52にのみ電力供給がなされ、マスターシリンダ51から開弁状態のソレノイドバルブ56を経てスレーブシリンダ28へ油圧が供給される。スレーブシリンダ28側(下流側)の油圧がタッチポイント油圧TP以上に上昇すると、クラッチ装置26の締結が開始され、クラッチ装置26が一部の動力を伝達可能な半クラッチ状態となる。これにより、自動二輪車1の滑らかな発進が可能となる。この状態は、図5の領域B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。領域A〜Cを、発進領域とする。
マスターシリンダ51側からスレーブシリンダ28側に油圧を供給する際には、ソレノイドバルブ56を開弁状態とし、モータ52に通電して正転駆動させて、マスターシリンダ51を加圧する。これにより、スレーブシリンダ28側の油圧がクラッチ締結油圧に調圧される。このとき、クラッチアクチュエータ50の駆動は、下流側油圧センサ58の検出油圧に基づきフィードバック制御される。
そして、スレーブシリンダ28側(下流側)の油圧が上限保持油圧HPに達すると、ソレノイドバルブ56に電力供給がなされて該ソレノイドバルブ56が閉弁作動するとともに、モータ52への電力供給が停止されて油圧の発生が停止される。すなわち、上流側は油圧が解放して低圧状態となる一方、下流側が高圧状態(上限保持油圧HP)に維持される。これにより、マスターシリンダ51が油圧を発生することなくクラッチ装置26が締結状態に維持され、自動二輪車1の走行を可能とした上で電力消費を抑えることができる。
ここで、変速操作によっては、クラッチ装置26に油圧を充填した直後に変速を行うような場合も有り得る。この場合、ソレノイドバルブ56が閉弁作動して上流側を低圧状態とする前に、ソレノイドバルブ56が開弁状態のままでモータ52を逆転駆動し、マスターシリンダ51を減圧するとともにリザーバ51eを連通させ、クラッチ装置26側の油圧をマスターシリンダ51側へリリーフする。このとき、クラッチアクチュエータ50の駆動は、上流側油圧センサ57の検出油圧に基づきフィードバック制御される。
ソレノイドバルブ56を閉弁し、クラッチ装置26を締結状態に維持した状態でも、図5の領域Dのように、下流側の油圧は徐々に低下(リーク)する。すなわち、ソレノイドバルブ56およびワンウェイバルブ53c1のシールの変形等による油圧漏れや温度低下といった要因により、下流側の油圧は徐々に低下する。
一方、図5の領域Eのように、温度上昇等により下流側の油圧が上昇する場合もある。下流側の細かな油圧変動であれば、不図示のアキュムレータにより吸収可能であり、油圧変動の度にモータ52およびソレノイドバルブ56を作動させて電力消費を増やすことはない。
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。
図5の領域Fのように、下流側の油圧が下限保持油圧LPまで低下した場合、ソレノイドバルブ56は閉弁したままでモータ52への電力供給を開始し、上流側の油圧を上昇させる。上流側の油圧が下流側の油圧を上回ると、この油圧がバイパス油路53cおよびワンウェイバルブ53c1を介して下流側に補給(リチャージ)される。下流側の油圧が上限保持油圧HPになると、モータ52への電力供給を停止して油圧の発生を停止する。これにより、下流側の油圧は上限保持油圧HPと下限保持油圧LPとの間に維持され、クラッチ装置26が締結状態に維持される。領域D〜Fを、クルーズ領域とする。
自動二輪車1の停止時には、モータ52およびソレノイドバルブ56への電力供給をともに停止する。これにより、マスターシリンダ51は油圧発生を停止し、スレーブシリンダ28への油圧供給を停止する。ソレノイドバルブ56は開弁状態となり、下流側油路53b内の油圧がリザーバ51eに戻される。以上により、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が非締結状態となる。この状態は、図5の領域G,Hに相当する。領域G、Hを、停止領域とする。
次に、本発明の自動二輪車1の変速制御について説明する。
図9を参照し、自動二輪車1は、減速により停車状態または低速状態(車速Vがクラッチ開放車速v1を下回った状態)になってからの再発進時、本来1速のギアポジションで発進すべきところを、運転者がシフト操作を忘れる等して、例えば2速以上の高ギアポジションのまま発進する際に、以下のような変速制御を実行する。
すなわち、ECU60の油圧制御部61(図4参照)は、変速機21のギアポジションが2速以上で自動二輪車1が発進する場合で、かつ車速Vが予め設定した設定値v2未満である場合に、クラッチ容量を通常クラッチ制御時よりも低くしたクラッチ容量制限制御に移行する(状態M3)。
以下、変速機21のギアポジションが2速以上で、スロットル開度THとエンジン回転数NEとがそれぞ予め定めた設定値よりも大きい状態を「高ギア発進状態」と称することがある。
油圧制御部61は、上記クラッチ容量制限制御において、クラッチアクチュエータ50のマスターシリンダ51からスレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値を、変速機21のギアポジションが1速である場合の第一目標値P1よりも低い第二目標値P2に設定する。
これにより、マスターシリンダ51で発生した油圧がスレーブシリンダ28に供給されてクラッチ装置26の締結が開始されるものの、ギアポジションが1速での通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態とされ、エンジン13側からの動力の伝達量を小さくする。高ギア発進状態において、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態になると、いわゆるクラッチ装置26の滑りが半クラッチ状態よりも多くなる。よって、高ギア発進状態において、エンジン13の回転数と、カウンタシャフト23の回転数から換算したエンジン回転数NEとの差回転数Ndが大きくても、クラッチ装置26に大きな負荷がかかることが防止される。
油圧制御部61は、車速Vが設定値v2以上になると、スレーブシリンダ28への供給油圧の目標値を第二目標値P2から第一目標値P1に戻す(状態M4)。これにより、クラッチ容量制限制御の後には速やかに通常発進時と同様の加速が可能となる。
上記第二目標値P2は、自動二輪車1がクラッチ装置26を介してエンジン13の駆動力によって走行可能となるよう設定されている。この設定により、自動二輪車1は、クラッチ装置26に大きな負荷がかかることを防止するとともにエンジン13の過回転を抑えつつ走行を継続させることが可能である。
上記第2目標値P2は、クラッチ装置26に所定以上の負荷がかからない値を設定している。クラッチ装置26の負荷は変速比が大きくなるほど大きくなるので、最も高いギア、例えば6速時の負荷が最も大きくなる。このときにクラッチ装置26の負荷が所定以下になるように設定すれば、これよりも低いギアでは、さらに負荷に対して余裕が発生する。よって、最も高いギアでクラッチ装置26の負荷が所定以下になる値に上記第2目標値P2を設定すれば、すべてのギアポジションにおいてクラッチ装置26の負荷が所定以下になる。
また、図8に示すように、上記第二目標値P2は、変速機21のギアポジション毎に独立して設定されてもよい。図8のマップにおいて、横軸はギアポジション、縦軸は車速をそれぞれ示している。図8のマップは、油圧制御部61に予め記憶され、上記クラッチ容量制限制御において、ギアポジションおよび車速に応じて第二目標値P2を選択する。
図9を参照し、ECU60のエンジン回転数制御部62は、高ギア発進状態であるときに、クラッチ容量制限制御によるクラッチ装置26の滑りによってエンジン13の過回転が生じないように、点火装置46および燃料噴射装置47を作動制御する。具体的に、エンジン回転数制御部62は、エンジン回転数NEが予め定めた上限回転数R1を越えないようにエンジン13を制御する(状態M3)。これにより、高ギア発進状態であるときに、エンジン回転数NEが過度に高くなることが抑えられる。
図4を参照し、自動二輪車1は、例えば操向ハンドル4a近傍のメータ装置等に、インジケータ(情報出力部)49を備えている。インジケータ49は、例えばランプであり、ギアポジションに対して車速が低い状況において、点灯又は点滅する。インジケータ49は、ギアポジションに対して車速が低いことを示す情報を、運転者に向けて出力する。インジケータ49は、変速機21のギアポジションが2速以上のまま自動二輪車1が減速して車速Vがクラッチ開放車速v1を下回った時点で、点灯又は点滅を開始する。
インジケータ49は、クラッチ装置26が開放された後に、自動二輪車1が再発進して車速Vが上記設定値を越えるまでの間、点灯又は点滅を継続する。インジケータ49の点灯又は点滅によって、ギアポジションに対して車速が低いことを示す情報としての発光または規定の表示等が外部に出力される。なお、インジケータ49のように視覚に対する情報出力部の他、スピーカ等のように聴覚に対する情報出力部や、振動器等のように触覚に対する情報出力部も有り得る。
次に、上記した高ギア発進状態における変速制御時にECU60で行う処理の一例について、図6、図7のフローチャートを参照して説明する。図6、図7に示す制御フローは、車速Vがクラッチ開放車速v1を下回った停車状態または低速状態から発進(加速)する場合に、規定の制御周期(1〜10msec)で繰り返し実行される。
まず、図6に示すように、ECU60は、高ギア発進状態であるか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、まず、高ギア発進状態の条件として、ドラム角度センサ41によって検知される変速機21のギアポジションが2速以上、かつ、スロットル開度センサ43で検知されるスロットル開度THが予め定めた設定値以上、かつ、エンジン回転数センサ45で検知されるエンジン13の回転数が予め定めた設定値以上、の状態であるか否かを判定する。
その結果、高ギア発進状態ではないと判定した場合(ステップS1でNo)、すなわち1速での発進かスロットル開度THおよびエンジン回転数NEの少なくとも一方が小さい場合、ステップS2に移行する。ステップS2において、油圧制御部61は、マスターシリンダ51からスレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値(目標油圧)を、予め設定された演算プログラムに基づいて算出される演算値(目標油圧計算値)に設定する。ステップS2は、図9の状態M4の後半から状態M5が該当する。ステップS2により、クラッチ装置26は、半クラッチ状態とされて、エンジン13側からの動力の一部のみを伝達する。
ECU60は、ステップS1において、高ギア発進状態であると判定した場合(ステップS1でYes)、ステップS3に移行する。ステップS3において、ECU60は、車速センサ44で検出される車速Vが、予め設定された設定値v2(図9参照)未満であるか否かを判定する。ステップS3における判定基準となる設定値v2は、変速機21のギアポジション毎に独立して設定することが好ましい。
ECU60は、ステップS3において、車速Vが設定値v2以上であると判定した場合(ステップS3でNo)、つまり、高ギア発進状態でありながら、車速Vが既に設定値v2以上となるまで加速している場合には、ステップS4に移行する。ステップS4において、ECU60は、下流側油圧センサ58で検出される油圧(現在油圧)と、その時点で設定されている目標油圧の演算値との差(差圧)が、予め定めた設定値(設定差圧)以上であるか否かを判定する。その結果、差圧が設定値未満であると判定した場合(ステップS4でNo)、ステップS2に移行し、油圧制御部61がスレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値を演算値に設定する。
ステップS4において、差圧が設定値以上であると判定した場合(ステップS4でYes)、ステップS5に移行する。ステップS5において、油圧制御部61は、スレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値を、油圧の変化率が予め定められた変化率以下となるように制限された変化率制限付き演算値に設定する。ステップS5は、図9の状態M4の前半が該当する。状態M4の前半で油圧の変化率を小さくすることで、スレーブシリンダ28への供給油圧の目標値を後述する目標油圧上限値から目標油圧計算値に戻す際に、クラッチ容量の変化による挙動が抑えられる。
ステップS3において、車速Vが設定値v2未満であると判定した場合(ステップS3でYes)、すなわち、高ギア発進状態で、しかも車速Vが低い状態であった場合、ステップS6に移行する。
ステップS6において、ECU60は、その時点で設定されている目標油圧の演算値が、予め設定された制限値(目標油圧上限値)以上であるか否かを判定する。その結果、目標油圧の演算値が制限値未満であると判定した場合(ステップS6でNo)、高ギア発進状態で車速Vが低い状態でありながらも、油圧制御部61は、目標油圧を演算値に設定する(ステップS7)。ステップS7は、図9の状態M2が該当する。
一方、ステップS6において、その時点で設定されている目標油圧の演算値が、予め設定された制限値以上であると判定した場合(ステップS6でYes)、油圧制御部61は、目標油圧を、演算値(目標油圧計算値、第一目標値P1)よりも低い制限値(目標油圧上限値、第二目標値P2)に設定する(ステップS8)。ステップS8は、図9の状態M3が該当する。図8に示すように、第二目標値P2は、変速機21のギアポジション毎に独立して設定することが好ましい。
目標油圧を第二目標値P2に設定すると、クラッチ装置26は、締結を開始するものの、スレーブシリンダ28に供給される油圧が低い状態となり、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低くなる。これにより、クラッチ装置26は、滑り量が多い状態となり、エンジン13側からの動力の伝達量が小さくなり、かつクラッチ装置26に大きな負荷がかかることも防止される。
第二目標値P2は、自動二輪車1がクラッチ装置26を介してエンジン13の駆動力によって走行可能となるよう設定されている。よって、第二目標値P2の設定時には、自動二輪車1は、通常発進時の半クラッチ状態よりも緩やかな加速でありながらも走行を継続する。
ステップS8で目標油圧を第二目標値P2に設定している状態において、ECU60のエンジン回転数制御部62は、エンジン13の回転数を予め定めた上限回転数R1(図9参照)未満となるように制御する(ステップS9)。これにより、高ギア発進状態であるときに、エンジン回転数NEが過度に高くなることが抑えられる。
次に、インジケータ49を作動させる処理の一例について説明する。
図7に示すように、ECU60は、ギアポジションに対して車速が低い状況か否かを一定時間毎に判定する(ステップS11)。すなわち、ドラム角度センサ41によって検知される変速機21のギアポジションが2速以上で、かつ、車速センサ44で検出される車速Vがクラッチ開放車速v1未満であるか否かを判定する。
その結果、ギアポジションに対して車速が低いと判定した場合には(ステップS11でYes)、ECU60は、インジケータ49をONにし(ステップS12)、高ギア発進状態となる可能性を運転者に報知する。また、ギアポジションに対して車速が低くないと判定した場合(ステップS11でNo)、すなわち、ギアポジションが1速又はニュートラルの場合か、減速時で車速Vがクラッチ開放車速v1以上の場合か、加速時で車速Vが設定値v2以上の場合、ECU60は、インジケータ49をOFFにする(ステップS13)。インジケータ49は、自動二輪車1の減速時にはクラッチ開放車速v1を閾値にして作動し、加速時にはクラッチ開放車速v1よりも高い設定値v2を閾値にして作動する。すなわち、インジケータ49の作動の閾値にヒステリシスを持たせている。
図9を参照し、自動二輪車1が実際に走行している場合に、図6、図7に示したような制御フローの制御を実行したときの、各部の変化の一例を説明する。
まず、自動二輪車1が走行している状態で、運転者がスロットルを閉じてクラッチ開放車速v1近くまで減速すると、クラッチ装置26が半クラッチ状態とされて停車に備える(状態M0)。車速Vがクラッチ開放車速v1未満まで低下すると、スレーブシリンダ28への供給油圧が0となり、クラッチ装置26が開放された状態となる(状態M1)。このとき、エンジン13はエンジンブレーキから解放されてエンジン回転数NEをアイドル回転数まで低下させる。その後、運転者によるブレーキ操作等によって、自動二輪車1が停車する(状態M1の後半)。
その後、自動二輪車1を再発進させるべく運転者がスロットルを開くと、スロットル開度THの増加とともにエンジン回転数NEが上昇し、かつスレーブシリンダ28への油圧供給も開始される(状態M2)。車速Vが低い状態では、スロットル開度THが小でエンジン回転数NEも低いので、ギアポジションが2速以上であっても高ギア発進状態ではないと判定され、スレーブシリンダ油圧Pは上記演算値に設定される。スレーブシリンダ油圧Pは、クラッチ容量に対応して増減する変数である。
やがてスロットル開度THが大でエンジン回転数NEも高くなると、ギアポジションが2速以上であれば高ギア発進状態であると判定され、スレーブシリンダ油圧Pは上記演算値(第一目標値P1)よりも低い制限値(第二目標値P2)に設定される(状態M3)。このとき、自動二輪車1は、クラッチ装置26を介してエンジン13の駆動力によって走行可能となり、かつエンジン制御によってエンジン13の過回転が抑えられる。
このようにして、高ギア発進状態では、通常発進時の半クラッチ制御(通常クラッチ制御)よりもクラッチ容量を低くしたクラッチ容量制限制御を経ることで、クラッチ装置26に大きな負荷がかかることを防止しつつ走行は可能とし、さらに加速感やエンジン回転数NEの上昇が鈍ることで、高ギア発進状態であることを運転者に認識させる。
自動二輪車1の車速Vが設定値v2以上になると、スレーブシリンダ油圧Pは、油圧の変化率が予め定められた変化率以下となるように制限された変化率制限付き演算値に設定される(状態M4の前半)。これにより、スレーブシリンダ油圧Pが制限値から演算値にスムーズに戻され、通常の半クラッチ制御に戻る(状態M4の後半)。その後、スレーブシリンダ油圧Pが締結油圧まで上昇し、クラッチ装置26が締結状態となって自動二輪車1を走行させる(状態M5)。
以上説明したように、上記実施形態の車両用変速システムは、自動二輪車1の運転者の操作によって変速がなされる変速機21と、変速機21とエンジン13との間の動伝経路に配置され、クラッチアクチュエータ50の作動によって断接がなされるクラッチ装置26と、クラッチアクチュエータ50によるクラッチ装置26の断接を制御する油圧制御部61と、を備え、油圧制御部61は、変速機21のギアポジションが2速以上で自動二輪車1が発進する場合で、かつ車速Vが予め設定した設定値v2未満である場合に、クラッチ容量を通常クラッチ制御時よりも低くしたクラッチ容量制限制御に移行する。
具体的に、車両用変速システムは、スレーブシリンダ28の作動によって操作されるクラッチ装置26を備えた変速機21と、作動油に油圧を発生させるマスターシリンダ51を有したクラッチアクチュエータ50と、マスターシリンダ51で発生した油圧のスレーブシリンダ28への伝達を制御する油圧制御部61と、を備え、油圧制御部61は、変速機21のギアポジションが2速以上で、かつ車速Vが予め設定した設定値v2未満である場合に、スレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値を、変速機21のギアポジションが1速である場合の第一目標値P1よりも低い第二目標値P2に設定する。
この構成によれば、変速機21のギアポジションが2速以上で、かつ車速Vが予め設定した設定値v2以下である場合、つまり、ギアが2速以上の状態で、停車状態または低速状態から発進しようとした場合に、クラッチ容量を通常クラッチ制御時よりも低くしたクラッチ容量制限制御に移行する。すなわち、スレーブシリンダ28に伝達する油圧の目標値が、ギアポジションが1速であるときの通常発進時の第一目標値P1よりも低い第二目標値P2に設定される。
これによって、クラッチ装置26は、締結が開始されるものの、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低く、エンジン13側からの動力の伝達量が小さくなる。このように、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態では、クラッチ装置26に大きな負荷がかかることを防止しつつ走行は可能である一方で、運転者にとっては思うような加速感が得られない。したがって、変速機21が車速に対して高いギアである場合にも、クラッチ装置26に大きな負荷がかかることを防止しつつ、高いギアでの発進であることを運転者に認識させることができる。
また、上記車両用変速システムにおいて、第二目標値P2は、自動二輪車1が、クラッチ装置26を介してエンジン13の駆動力によって走行可能となるよう設定されている。
この構成によれば、変速機21が車速に対して高いギアである場合にも、クラッチ装置26に大きな負荷がかかることを防止しつつ、自動二輪車1の走行を継続させることができる。
また、上記車両用変速システムにおいて、第二目標値P2は、変速機21のギアポジション毎に独立して設定されてもよい。
この構成によれば、ギアポジションによらずクラッチ装置26への過負荷を避けつつ、自動二輪車1の走行を継続させることができる。
また、上記車両用変速システムにおいて、油圧制御部61が油圧の目標値を第二目標値P2に設定した場合に、エンジン13の回転数を予め定めた上限回転数R1未満となるように制御するエンジン回転数制御部62をさらに備える。
この構成によれば、通常発進時の半クラッチ状態よりもクラッチ容量が低い状態におけるエンジン13の過回転を抑えることができる。
また、上記車両用変速システムにおいて、油圧制御部61は、自動二輪車1の車速Vが設定値v2を越えると、油圧の目標値を第一目標値P1に設定する。
この構成によれば、スレーブシリンダ28に供給する油圧の目標値を第二目標値P2に設定した後、車速Vが設定値v2を越えた場合には、油圧の目標値を第一目標値P1に戻すことで、通常発進時と同様の加速を行うことができる。
また、上記車両用変速システムにおいて、変速機21のギアポジションが2速以上のまま車速Vが低下してクラッチ装置26が開放されてから、自動二輪車1が再発進して車速Vが設定値v2を越えるまでの間に、ギアポジションに対して車速が低いことを示す情報を外部に出力するインジケータ49をさらに備える。
この構成によれば、高いギアで低速走行していることを運転者がより確実に認識することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、クラッチ容量制限制御を行う高ギア発進状態は、2速以上の場合に限らず、1速およびニュートラルを除き任意に設定した高ギア以上の場合としてもよい。
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。
自動二輪車への適用に限らず、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)又は四輪の車両に適用してもよい。
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、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本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。
1 自動二輪車(鞍乗り型車両)
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
49 インジケータ(情報出力部)
50 クラッチアクチュエータ
51 マスターシリンダ
61 油圧制御部(クラッチ制御部)
62 エンジン回転数制御部
P1 第一目標値
P2 第二目標値
R1 上限回転数
V 車速
v2 設定値

Claims (7)

  1. 鞍乗り型車両の運転者の操作によって変速がなされる変速機と、
    前記変速機と前記鞍乗り型車両のエンジンとの間の動伝経路に配置され、クラッチアクチュエータの作動によって断接がなされるクラッチ装置と、
    前記クラッチアクチュエータによる前記クラッチ装置の断接を制御するクラッチ制御部と、を備え、
    前記クラッチ制御部は、前記変速機のギアポジションが2速以上で前記鞍乗り型車両が発進する場合で、かつ車速が予め設定した設定値未満又は以下である場合に、クラッチ容量を、ギアポジションが1速である通常発進時のクラッチ制御時よりも低くしたクラッチ容量制限制御に移行し、
    前記エンジンの回転数を、前記クラッチ容量制限制御による前記クラッチ装置の滑りによって前記エンジンの過回転が生じないように予め定めた上限回転数未満又は以下となるように制御するエンジン回転数制御部をさらに備える鞍乗り型車両用変速システム。
  2. 前記クラッチアクチュエータは、油圧を発生させるマスターシリンダを有し、
    前記クラッチ装置は、前記マスターシリンダから油圧が供給されるスレーブシリンダの作動によって断接がなされ、
    前記クラッチ制御部は、前記クラッチ容量制限制御において、前記マスターシリンダから前記スレーブシリンダに供給する油圧の目標値を、前記変速機のギアポジションが1速である場合の第一目標値よりも低い第二目標値に設定する請求項1に記載の鞍乗り型車両用変速システム。
  3. 前記第二目標値は、前記鞍乗り型車両が、前記クラッチ装置を介して前記エンジンの駆動力によって走行可能となるよう設定されている請求項2に記載の鞍乗り型車両用変速システム。
  4. 前記第二目標値は、前記変速機のギアポジション毎に独立して設定されている請求項2又は3に記載の鞍乗り型車両用変速システム。
  5. 前記クラッチ制御部が前記油圧の目標値を前記第二目標値に設定した場合に、前記エンジンの回転数を前記予め定めた上限回転数未満又は以下となるように制御する前記エンジン回転数制御部をさらに備える請求項2から4の何れか一項に記載の鞍乗り型車両用変速システム。
  6. 前記クラッチ制御部は、前記車速が前記予め設定した設定値以上になると、前記スレーブシリンダに供給する油圧の目標値を、前記第二目標値から前記第一目標値に戻す請求項2から5の何れか一項に記載の鞍乗り型車両用変速システム。
  7. 前記変速機のギアポジションが前記予め設定したギア以上のまま前記車速が低下して前記クラッチ装置が開放されてから、前記鞍乗り型車両が再発進して前記車速が前記設定値を越えるまでの間に、前記ギアポジションに対して前記車速が低いことを示す情報を外部に出力する情報出力部をさらに備える請求項1から6の何れか一項に記載の鞍乗り型車両用変速システム。
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