JP6826522B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クラッチ制御装置に関する。
従来、アクチュエータによるクラッチの自動制御中に、クラッチレバーによるマニュアル操作の介入を可能としたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、クラッチの自動制御時におけるマニュアル操作の介入をスムーズに実行するために、自動制御中のクラッチ容量とマニュアル操作クラッチ容量の演算値との差異が大きい状態では、マニュアル操作クラッチ容量演算値への切り替えが行われることを防ぎ、クラッチ容量が急激に変化することを避け、マニュアル操作を違和感なく介入させることを可能とする。
特開2014−070681号公報
ところで、上記従来の技術では、クラッチレバーによるマニュアル操作の介入(クラッチ切断操作)の後、クラッチを再接続する際の接続性能(応答性)については言及していない。
すなわち、クラッチ操作系の油圧経路にフリクション(オイル通路中の流抵抗、圧損)が存在する場合、目標油圧に対するスレーブ油圧の追従に遅れが発生し、クラッチの断接が遅延することがある。特に、クラッチレバーの操作が速いときに、レバー操作に対するクラッチ断接の遅れが拡大すると、運転者はレバー操作に対するクラッチ断接が遅れるような違和感を覚える。
そこで本発明は、アクチュエータを介してクラッチのマニュアル操作を可能にしたクラッチ制御装置において、マニュアル操作に対するクラッチの応答性を向上させることを目的する。
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、エンジン(13)と、変速機(21)と、前記エンジン(13)と前記変速機(21)との間の動力伝達を断接するクラッチ装置(26)と、前記クラッチ装置(26)を駆動してクラッチ容量を変更するクラッチアクチュエータ(50)と、前記クラッチ容量の制御目標値を演算する制御部(60)と、前記クラッチ装置(26)を手動で操作可能とするクラッチ操作子(4b)と、前記クラッチ操作子(4b)の操作量を電気信号に変換するクラッチ操作量センサ(4c)と、を備えるクラッチ制御装置(60A)であって、前記制御部(60)は、前記クラッチ操作量センサ(4c)が検知する操作量に基づいてクラッチ操作速度を算出し、このクラッチ操作速度に応じて前記クラッチ装置(26)の断接速度を変更するものであり、前記制御部(60)は、算出したクラッチ操作速度を記憶する記憶部(62)を有し、前記制御部(60)は、前記記憶部(62)に記憶したクラッチ操作速度の内の最速の操作速度に現在のクラッチ操作速度が達しない場合には、前記最速の操作速度に対応する制御目標値マップによって前記クラッチ装置(26)を断接することを特徴とする。
請求項2に記載した発明は、前記制御部(60)は、前記クラッチ操作速度に応じてクラッチ容量の制御目標値を変更することによって、前記クラッチ装置(26)の断接速度を変更することを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、前記制御部(60)は、前記記憶部(62)に記憶したクラッチ操作速度の内の最速の操作速度を現在のクラッチ操作速度が超えた場合には、前記現在のクラッチ操作速度を最速の操作速度とし、この最速の操作速度に対応する制御目標値マップによって前記クラッチ装置(26)を断接することを特徴とする。
請求項4に記載した発明は、前記クラッチ容量の制御パラメータを検知する制御パラメータセンサ(58)を備え、前記制御部(60)は、前記制御パラメータが第1の制御目標値(P4)に達したときに、前記最速の操作速度に対応する制御目標マップ(MPH)によって前記クラッチ装置(26)を断接することを特徴とする。
請求項5に記載した発明は、前記制御部(60)は、前記制御パラメータが第2の所定の制御目標値(P3)に達したときに、前記最速の操作速度に対応する制御目標マップ(MPH)によるクラッチ制御を解除することを特徴とする。
請求項6に記載した発明は、前記クラッチ操作子(4b)はクラッチレバー(4b)であり、前記クラッチ操作量センサ(4c)は、前記クラッチレバー(4b)の回動角度を検知することを特徴とする。
請求項7に記載した発明は、前記クラッチ容量は、油圧で制御されていることを特徴とする。
請求項8に記載した発明は、前記クラッチ容量は、油圧が下がると低下して前記クラッチ装置(26)を切断することを特徴とする。
請求項1に記載した発明によれば、クラッチ操作速度によってクラッチ接続速度を変えることで、クラッチ操作が速いときには、この操作に応じてクラッチ装置の断接を速く行うことが可能となる。このため、クラッチ装置の断接性能を向上させる(クラッチ操作に対する応答を速くする)ことができる。
また、クラッチ操作中は最も速いクラッチ操作速度の制御マップに固定されるので、クラッチ操作速度が途中で遅くなった場合でも、クラッチ装置の断接速度を遅らせることなく、クラッチ装置の断接を安定して速く行うことができる。
請求項2に記載した発明によれば、クラッチ操作速度によって目標油圧を変更することで、クラッチ容量の制御目標値を変えるだけでハードを変更することなく、クラッチ装置の断接性能を向上させることができる。
請求項3に記載した発明によれば、クラッチ操作速度が途中で速くなった場合には、これに応じてクラッチ装置の断接速度を速めるので、クラッチ操作に対する応答性をより高めることができる。
請求項4に記載した発明によれば、クラッチ容量の制御パラメータが第1の制御目標値に達したときにピークホールド制御に移行し、制御目標値マップを切り替えてクラッチ装置の断接速度を速めるので、クラッチ操作に対する応答性をタイミングよく高めることができる。
請求項5に記載した発明によれば、クラッチ容量の制御パラメータが第2の制御目標値に達したときにピークホールド制御が解除され、クラッチ装置の断接速度を速める制御が解除されるので、クラッチ接続油圧に達した後のクラッチアクチュエータの作動によるエネルギー消費を抑えることができる。
請求項6に記載した発明によれば、ユーザーがクラッチの断接を要求するタイミングを安定してかつ正確に検知することができる。
請求項7,8に記載した発明によれば、油圧の流抵抗(圧損)によりクラッチアクチュエータおよびクラッチ装置の間に油圧伝達の遅れがあっても、クラッチ装置の作動応答性を高めることができる。

本実施形態の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。 シフトアームおよびシフト操作検知スイッチをシフトスピンドルの軸方向から見た正面図である。 図6のVII−VII断面図である。 シフト操作検知スイッチがシフト操作を検知した状態の図6に相当する正面図である。 本実施形態のレバー角と目標油圧との相関を示すグラフである。 本実施形態のピークホールド制御の処理を示すフローチャートである。 本実施形態のクラッチ制御装置における制御パラメータの変化を示すタイムチャートであり、(a)は比較例、(b)は本実施形態をそれぞれ示す。 本実施形態のクラッチレバー操作量とセンサ出力電圧およびクラッチ容量との相関を示すグラフである。 本実施形態のクラッチ制御モードの遷移を示す説明図である。 本実施形態のクラッチ制御装置における制御パラメータの変化を示すタイムチャートである。 本実施形態のフィードバック処理の切り替え時のフローチャートである。 本実施形態のクラッチ制御装置における制御パラメータの変化を示すタイムチャートである。 本実施形態のレバー操作速度とタッチポイント油圧との相関を示すグラフである。
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。
<車両全体>
図1に示すように、本実施形態は、鞍乗り型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(内燃機関)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。
<変速機>
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、前記チェーン式伝動機構を介して後輪12に連結されている。
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、前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の回転により、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36a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の回転時には、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を回転させ、リード溝のパターンに応じてシフトフォーク36a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(シフト操作検知手段)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の回転軸)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(または回転軸)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36a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の軸回りに回転し、この回転を前記変速作動部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(自動クラッチ式変速システム)を採用している。
<変速システム>
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の回転角から変速段を検知する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(例えばトルクセンサ)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、並びにシフト操作検知スイッチ(シフトニュートラルスイッチ)48からの検知情報も入力される。
ECU60は、CPU(Central Processing Unit)の他、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等のメモリ62を備えている。
また、ECU60は、油圧制御部(クラッチ制御部)61を備えており、そ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(スレーブ油圧)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、前記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。
<クラッチ制御>
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。
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。
自動二輪車1の停止時に変速機21がニュートラルになると、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。
一方、自動二輪車1の停止時に変速機21がインギアのままだと、スレーブシリンダ28側に待機油圧WPが付与された待機状態となる。
待機油圧WPは、クラッチ装置26の接続を開始するタッチポイント油圧TPよりも若干低い油圧であり、クラッチ装置26を接続しない油圧(図5の領域A,Hで付与する油圧)である。待機油圧WPの付与により、クラッチ装置26の無効詰め(各部のガタや作動反力のキャンセル並びに油圧経路への予圧の付与等)が可能となり、クラッチ装置26の接続時の作動応答性が高まる。
<変速制御>
次に、自動二輪車1の変速制御について説明する。
本実施形態の自動二輪車1は、変速機21のギアポジションが1速のインギア状態にあり、かつ車速が停車に相当する設定値未満にあるインギア停車状態において、シフトペダル32に対する1速からニュートラルへのシフト操作を行う際に、スレーブシリンダ28に供給する待機油圧WPを低下させる制御を行う。
ここで、自動二輪車1が停車状態であり、変速機21のギアポジションがニュートラル以外の何れかの変速段位置にある場合、すなわち、変速機21がインギア停車状態にある場合には、スレーブシリンダ28に予め設定した待機油圧WPが供給される。
待機油圧WPは、通常時(シフトペダル32の変速操作が検知されていない非検知状態の場合)は、標準待機油圧である第一設定値P1(図5参照)に設定される。これにより、クラッチ装置26が前記無効詰めがなされた待機状態となり、クラッチ締結時の応答性が高まる。つまり、運転者がスロットル開度を大きくしてエンジン13の回転数を上昇させると、スレーブシリンダ28への油圧供給により直ちにクラッチ装置26の締結が開始されて、自動二輪車1の速やかな発進加速が可能となる。
自動二輪車1は、シフトペダル32に対する運転者のシフト操作を検知するために、シフト荷重センサ42とは別にシフト操作検知スイッチ48を備えている。
そして、インギア停車状態において、シフト操作検知スイッチ48が1速からニュートラルへのシフト操作を検知した際には、油圧制御部61が待機油圧WPを、変速操作を行う前の第一設定値P1よりも低い第二設定値P2(低圧待機油圧、図5参照)に設定する制御を行う。
変速機21がインギア状態にある場合、通常時は第一設定値P1相当の標準待機油圧がスレーブシリンダ28に供給されるため、クラッチ装置26には僅かながらいわゆる引きずりが生じる。このとき、変速機21のドグクラッチにおける互いに噛み合うドグおよびスロット(ドグ孔)が回転方向で押圧し合い、係合解除の抵抗を生じさせてシフト操作を重くすることがある。このような場合に、スレーブシリンダ28に供給する待機油圧WPを第二設定値P2相当の低圧待機油圧に低下させると、ドグおよびスロットの係合が解除しやすくなり、シフト操作を軽くすることとなる。
<シフト操作検知スイッチ>
図6、図7に示すように、シフト操作検知スイッチ48は、シフトスピンドル31の回転中心(軸心)C1から径方向外側に延びるシフトアーム31aの外周端部に、径方向で対向するように設けられている。図6中矢印SUPはシフトスピンドル31の回転方向におけるシフトアップ側、矢印SDNはシフトスピンドル31の回転方向におけるシフトダウン側をそれぞれ示す。
図6を参照し、シフトアーム31aは、軸心C1を通る延出基準線L1に沿って延びている。シフト操作検知スイッチ48は、変速機ケース17側に支持されており、このシフト操作検知スイッチ48に対してシフトアーム31aが相対回転する。
シフト操作検知スイッチ48は円柱状をなし、中心線L2をシフトスピンドル31の径方向に沿わせて配置されている。シフト操作検知スイッチ48は、中心線L2に沿ってストロークする検出子48sを有している。検出子48sは、シフトアーム31aの外周端部に設けられた被検知部材49に向けて突出している。
シフトアーム31aは、シフト操作検知スイッチ48の中心線L2に延出基準線L1の延長線を一致させる位置を中立位置D1とする。シフトアーム31aは、不図示のリターンスプリングにより中立位置D1に向けて付勢されている。シフトアーム31aの外周端部には、シフト操作検知スイッチ48に対向して、被検知部材49が設けられている。被検知部材49は、径方向外側に凸のV字形状をなし、延出基準線L1に関して対称形状に設けられている。被検知部材49は、径方向外側に向けた突出頂部49tと、シフトスピンドル31の回転方向で突出頂部49tの両側に形成された一対の傾斜面部49sと、を有している。一対の傾斜面部49sは、互いに略直角に配置されている。突出頂部49tには、シフト操作検知スイッチ48の検出子48sの先端球面と同等半径の丸面取りがなされている。
図6に示すように、シフトアーム31aは、シフトペダル32からの操作荷重が作用していない状態では、中立位置D1に配置される。このとき、シフト操作検知スイッチ48の検出子48sに対し、被検知部材49の突出頂部49tが径方向で正対する。これにより、シフト操作検知スイッチ48の検出子48sが没入状態となり、シフト操作検知スイッチ48がON又はOFF状態(図ではON状態)となる。
一方、図8に示すように、シフトペダル32に操作荷重が作用してシフトスピンドル31が回転すると、シフトアーム31aも一体に回転する。図8では、シフトスピンドル31およびシフトアーム31aがシフトアップ側に回転している。シフトアーム31aが回転すると、被検知部材49の突出頂部49tがシフト操作検知スイッチ48の検出子48sに対して周方向に変位する。すると、検出子48sが一対の傾斜面部49sの一方に摺接しながら突出状態に変化し、シフト操作検知スイッチ48のON、OFF状態を切り替える。これにより、ECU60がシフトスピンドル31の中立位置D1からの回転、すなわちシフトペダル32への変速操作を検知する。このときのシフトアーム31aの回転位置(シフト操作検知位置)D2は、中立位置D1から2〜3度の小角度θ1だけ回転した位置である。
なお、図6、図8では検出子48sの没入でON、突出でOFFのようにON・OFFを検知することが記載されているが、検出子48sが傾斜面部49sに接触することでON、接触しないことでOFFのようにON・OFFを検知することも可能である。
このように、シフトスピンドル31よりも外周側に延びるシフトアーム31aの外周端部に、突出頂部49tを有した被検知部材49を設けることで、シフト操作検知スイッチ48においては、シフトペダル32の変速操作によるシフトスピンドル31の僅かな回転を高感度に検知する。また、シフト操作荷重から変速操作を検知する場合に比して、シフトスピンドル31に固定されたシフトアーム31aの回転位置から変速操作を検知することでも、高感度な検知が可能となる。また、シフトスピンドル31とは別体をなす作動部材(シフトドラム36等)の変位を検知する場合に比して、変速操作をよりダイレクトに検知可能である。
<クラッチ制御モード>
図13に示すように、本実施形態のクラッチ制御装置60Aは、三種のクラッチ制御モードを有している。クラッチ制御モードは、自動制御を行うオートモードM1、手動操作を行うマニュアルモードM2、および一時的な手動操作を行うマニュアル介入モードM3、の三種のモード間で、クラッチ制御モード切替スイッチ59(図4参照)およびクラッチレバー4b(図1参照)の操作に応じて適宜遷移する。なお、マニュアルモードM2およびマニュアル介入モードM3を含む対象をマニュアル系M2Aという。
オートモードM1は、自動発進・変速制御により走行状態に適したクラッチ容量を演算してクラッチ装置26を制御するモードである。マニュアルモードM2は、乗員によるクラッチ操作指示に応じてクラッチ容量を演算してクラッチ装置26を制御するモードである。マニュアル介入モードM3は、オートモードM1中に乗員からのクラッチ操作指示を受け付け、クラッチ操作指示からクラッチ容量を演算してクラッチ装置26を制御する一時的なマニュアル操作モードである。なお、マニュアル介入モードM3中に乗員がクラッチレバー4bの操作をやめる(完全にリリースする)と、オートモードM1に戻るよう設定されている。
本実施形態のクラッチ制御装置60Aは、システム起動時には、オートモードM1でクラッチオフの状態(切断状態)から制御を始める。また、クラッチ制御装置60Aは、エンジン13停止時にはクラッチ操作が不要なので、オートモードM1でクラッチオフに戻るよう設定されている。
オートモードM1は、クラッチ制御を自動で行うことが基本であり、レバー操作レスで自動二輪車1を走行可能とする。オートモードM1では、スロットル開度、エンジン回転数、車速およびシフトセンサ出力により、クラッチ容量をコントロールしている。これにより、自動二輪車1をスロットル操作のみでエンストすることなく発進可能であり、かつシフト操作のみで変速可能である。ただし、アイドリング相当の極低速時には自動でクラッチ装置26が切断することがある。また、オートモードM1では、クラッチレバー4bを握ることでマニュアル介入モードM3となり、クラッチ装置26を任意に切ることも可能である。
一方、マニュアルモードM2では、乗員によるレバー操作により、クラッチ容量をコントロールする。オートモードM1とマニュアルモードM2とは、停車中にクラッチ制御モード切替スイッチ59(図4参照)を操作することで切り替え可能である。なお、クラッチ制御装置60Aは、マニュアル系M2A(マニュアルモードM2又はマニュアル介入モードM3)への遷移時にレバー操作が有効であることを示すインジケータを備えてもよい。
マニュアルモードM2は、クラッチ制御を手動で行うことが基本であり、クラッチレバー4bの作動角度に応じてクラッチ油圧を制御可能である。これにより、乗員の意思のままにクラッチ装置26の断接をコントロール可能であり、かつアイドリング相当の極低速時にもクラッチ装置26を接続して走行可能である。ただし、レバー操作によってはエンストすることがあり、かつスロットル操作のみでの自動発進も不可である。なお、マニュアルモードM2であっても、シフト操作時にはクラッチ制御が自動で介入する。
オートモードM1では、クラッチアクチュエータ50により自動でクラッチ装置26の断接が行われるが、クラッチレバー4bに対するマニュアルクラッチ操作が行われることで、クラッチ装置26の自動制御に一時的に手動操作を介入させることが可能である(マニュアル介入モードM3)。
図12に示すように、クラッチレバー4bの操作量(回動角度)とクラッチレバー操作量センサ4cの出力値とは、互いに比例関係(相関関係)にある。ECU60は、クラッチレバー操作量センサ4cの出力値に基づいて、クラッチ装置26の目標油圧を演算する。
図11(a)を併せて参照し、クラッチレバー4bの操作量(クラッチレバー角度)に基づき目標油圧を演算しても、スレーブシリンダ28に生じる実際の油圧(スレーブ油圧)は、目標油圧に遅れて追従する。すなわち、クラッチアクチュエータ50とスレーブシリンダ28との間の油圧配管に圧損が生じることから、レバー操作量に基づく目標油圧に対し、制御対象油圧であるスレーブ油圧(ひいてはクラッチギャップ)の追従に遅れが生じる。このように、目標油圧に対して制御対象油圧の遅れが発生すると、運転者がクラッチ装置26の応答性の悪さを感じることがある。この点を解決する制御については後述する。
なお、スレーブ油圧は下流側油圧センサ58で検知するが、実際にクラッチ装置26(スレーブシリンダ28)に作用している油圧とは差が発生する。これは、下流側油圧センサ58からスレーブシリンダ28までの油路に圧力損失が発生するためである。特に、油圧が急激に変化するときは、下流側油圧センサ58で検知するスレーブ油圧と実際にクラッチ装置26に作用するスレーブ油圧との差が大きくなる。圧力が上昇するときは、下流側油圧センサ58で検知する油圧に対して、実際にクラッチ装置26に作用する油圧は遅れて上昇する。
<マニュアルクラッチ操作>
図1に示すように、操向ハンドル4aの左グリップの基端側(車幅方向内側)には、クラッチ手動操作子としてのクラッチレバー4bが取り付けられている。クラッチレバー4bは、クラッチ装置26とケーブルや油圧等を用いた機械的な接続がなく、ECU60にクラッチ作動要求信号を発信する操作子として機能する。すなわち、自動二輪車1は、クラッチレバー4bとクラッチ装置26とを電気的に接続したクラッチバイワイヤシステムを採用している。
図4を併せて参照し、クラッチレバー4bには、クラッチレバー4bの操作量(回動角度)を検出するクラッチレバー操作量センサ4cが一体的に設けられている。クラッチレバー操作量センサ4cは、クラッチレバー4bの操作量を電気信号に変換して出力する。クラッチレバー4bの操作が有効な状態(マニュアル系M2A)において、ECU60は、クラッチレバー操作量センサ4cの出力に基づき、クラッチアクチュエータ50を駆動する。なお、クラッチレバー4bとクラッチレバー操作量センサ4cとは、相互に一体でも別体でもよい。
自動二輪車1は、クラッチ操作の制御モードを切り替えるクラッチ制御モード切替スイッチ59を備えている。クラッチ制御モード切替スイッチ59は、所定の条件下において、クラッチ制御を自動で行うオートモードM1と、クラッチレバー4bの操作に応じてクラッチ制御を手動で行うマニュアルモードM2と、の切り替えを任意に行うことを可能とする。例えば、クラッチ制御モード切替スイッチ59は、操向ハンドル4aに取り付けられたハンドルスイッチに設けられている。これにより、通常の運転時に乗員が容易に操作することができる。
図12を併せて参照し、クラッチレバー4bは、乗員による握り込み操作がされることなく解放されてクラッチ接続側に回動した解放状態と、乗員の握り込みによってグリップ側(クラッチ切断側)に回動してグリップに突き当たった突き当て状態と、の間で回動可能である。クラッチレバー4bは、乗員による握り込み操作から解放されると、初期位置である解放状態に戻るよう付勢されている。
例えば、クラッチレバー操作量センサ4cは、クラッチレバー4bを完全に握り込んだ状態(突き当て状態)で出力電圧をゼロとし、この状態からクラッチレバー4bのリリース動作(クラッチ接続側への操作)がなされることに応じて、出力電圧を増加させるよう構成されている。本実施形態では、クラッチレバー操作量センサ4cの出力電圧のうち、クラッチレバー4bの握り始めに存在するレバー遊び分と、握り込んだレバーとグリップとの間に指が入る程度の隙間を確保した突き当て余裕分と、を除いた範囲を、有効電圧の範囲(クラッチレバー4bの有効操作範囲)に設定している。
具体的に、クラッチレバー4bの突き当て状態から突き当て余裕分だけクラッチレバー4bをリリースした操作量S1から、レバー遊び分が始まるまでクラッチレバー4bをリリースした操作量S2までの間を、有効電圧の下限値E1〜上限値E2の範囲に対応するように設定している。この下限値E1〜上限値E2の範囲は、マニュアル操作クラッチ容量の演算値のゼロ〜MAXの範囲に比例関係で対応している。これにより、機械的ガタやセンサばらつき等の影響を低減し、手動操作によって要求されるクラッチ駆動量の信頼性を高めることができる。なお、クラッチレバー4bの操作量S1のときを有効電圧の上限値E2とし、操作量S2のときを下限値E1とする設定でもよい。
<ピークホールド制御>
図11(b)を参照し、本実施形態のクラッチ制御装置60Aは、クラッチレバー4bの接続操作速度(クラッチ操作速度)が速い場合に、以下に詳述するピークホールド制御を行う。ピークホールド制御は、クラッチレバー4bの接続操作速度が速い場合に、クラッチ容量の制御目標値(目標油圧)を、クラッチレバー4bの操作量に応じた対操作目標油圧Pvに対して、クラッチ接続側に変化させる。これにより、クラッチレバー4bの接続操作速度が速いときには、より速く目標油圧を上昇させる(より速くクラッチ装置26を接続させる)ことが可能となる。
図9を参照し、本図のグラフにおいて、縦軸はクラッチ制御の目標油圧(スレーブ油圧の制御目標値)、横軸はクラッチレバー4bの回動角度(レバー角)をそれぞれ示している。また、レバー角D3はクラッチレバー4bを離して解放しきったときの解放レバー角、レバー角D4はクラッチレバー4bを握り込んでグリップに突き当てた(又はグリップに突き当たる近傍まで回動させた)ときの突き当てレバー角をそれぞれ示している。クラッチレバー4bが解放レバー角D3からレバー遊び分D3aの範囲にあるとき、クラッチ装置26は滑りが0の接続状態となり、クラッチレバー4bが突き当てレバー角D4から突き当て余裕分D4aにあるとき、クラッチ装置26は伝達トルクが0の切断状態となる。
また、目標油圧の範囲PHは、ピークホールド制御を行うピークホールド油圧範囲を示す。また、目標油圧P3はピークホールド油圧範囲PHの上限油圧、目標油圧P4はピークホールド油圧範囲PHの下限油圧をそれぞれ示す。ピークホールド油圧範囲PHは、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範囲に相当する。ピークホールド油圧範囲PHは、下流側油圧センサ58が検出するスレーブシリンダ28側(下流側)の油圧が、概ねタッチポイント油圧TP以上に上昇し、かつクラッチ装置26を完全に締結させる(クラッチギャップを0にする)油圧に達するまでの範囲に相当する。
突き当てレバー角D4からクラッチレバー4bを解放する初期段階(レバー解放初期段階、突き当て余裕分D4aの範囲)では、目標油圧はレバー角の変化に応じて比較的急に増加する。レバー解放初期段階では、目標油圧の変化の仕方は、レバー操作速度によらず一定である。そして、レバー解放初期段階を越えた後のピークホールド油圧範囲PH内では、目標油圧の変化の仕方は、レバー操作速度に応じて変化する。
なお、レバー解放初期段階の終盤において、目標油圧は、+α分だけピークホールド油圧範囲PH内に含まれる(+α分だけピークホールド油圧範囲PHの下限油圧P4を越える)。これにより、目標油圧がレバー解放初期段階を越えた段階で、目標油圧に遅れて追従するスレーブ油圧もピークホールド油圧範囲PHに達する。
ECU60は、目標油圧がピークホールド油圧範囲PHの下限油圧P4を超えると、目標油圧マップ変更制御を開始する。
ここで、ECU60は、規定の制御周期でレバー操作速度を算出し、現在のレバー操作速度が今までのレバー操作速度より速いときは、レバー操作速度の最速値を更新する。このとき、ピークホールド油圧範囲PHにおける目標油圧マップをハイスピード側マップMPHに移行させる。
一方、ECU60は、現在のレバー操作速度が今までのレバー操作速度より遅いときは、レバー操作速度の現状の最速値を維持する。このとき、ピークホールド油圧範囲PHにおける目標油圧マップはロースピード側マップMPLに移行せず、現状最速値に応じたマップMPHが維持される。
以下、上記した一連の制御をピークホールド制御と称する。
ECU60は、スレーブ油圧がピークホールド油圧範囲PHを超えると、目標油圧マップをロースピード側マップMPL(実速度マップ、対操作目標油圧Pvに相当)に戻す。すなわち、スレーブ油圧がピークホールド油圧範囲PHを越えることが、ピークホールド制御のリセット条件となる。
なお、本実施形態のピークホールド制御は、クラッチ接続操作時を例示しているが、クラッチ切断操作時に適用してもよい。これにより、クラッチ切断操作速度が速い場合に、クラッチ容量の制御目標値をクラッチ切断側に変化させ、より速くスレーブ油圧を低下させる(より速くクラッチ装置26を切断する)ことができる。
次に、上記ピークホールド制御時にECU60で行う処理の一例について、図10のフローチャートを参照して説明する。この制御フローは、規定の制御周期(1〜10msec)で繰り返し実行される。
まず、ECU60は、クラッチレバー4bの接続側への操作速度(レバー操作速度、以下、単にレバー速度ということがある。)を算出する(ステップS11)。レバー速度の算出は、例えばレバー角度の時間微分により行う。算出したレバー操作速度は順次メモリ62に記憶していく。
次いで、ECU60は、現在のレバー速度の算出とともに、前回の制御用レバー速度の読み込みを行う(ステップS12)。処理開始直後等、前回の制御用レバー速度がない場合は、最初に算出したレバー速度を制御用レバー速度とする。
次いで、ECU60は、スレーブ油圧の読み込みを行うとともに、予め定めたピークホールド油圧範囲PHの読み込みを行う(ステップS13)。
次いで、ECU60は、スレーブ油圧がピークホールド油圧範囲PH内にあるか否かの判定を行う(ステップS14)。
スレーブ油圧がピークホールド油圧範囲PH内にある場合(ステップS14でYES)、ステップS16に移行する。ステップS16では、現在のレバー速度が前回の制御用レバー速度よりも小さいか否かの判定を行う。
現在のレバー速度が前回の制御用レバー速度よりも大きい場合(ステップS16でNO)、ステップS17に移行し、制御用レバー速度に現在のレバー速度を設定して、一旦処理を終了する。
現在のレバー速度が前回の制御用レバー速度よりも小さい場合(ステップS16でYES)、ステップS18に移行し、制御用レバー速度に前回の制御用レバー速度を設定したままとして、一旦処理を終了する。
ステップS14において、スレーブ油圧がピークホールド油圧範囲PH外にある場合(ステップS14でNO)、すなわちスレーブ油圧が下限油圧P4未満又は以下、並びに上限油圧P3以上又は越える値である場合、ステップS15に移行する。
ステップS15では、制御用レバー速度に現在のレバー速度を設定するとともに、前回の制御用レバー速度をリセットし、一旦処理を終了する。
上記処理により、ピークホールド油圧範囲PH内でレバー操作速度が速くなったときは、ハイスピード側マップMPHが固定され、より速くクラッチ装置26が繋がるように、レバー角に対してより高い目標油圧が設定される。また、ピークホールド制御がリセットされると、ロースピード側マップMPLに戻り、目標油圧の変化の仕方がピークホールド制御前に戻る。なお、図9ではハイスピード側マップMPHを一つのみ示すが、複数のハイスピード側マップMPHを持ち、これらをクラッチレバー4bの接続操作速度に応じて変化させる構成でもよい。
<クラッチ制御パラメータの時間変化>
図11を参照し、クラッチ制御パラメータの時間変化の一例について説明する。
図11(a)の比較例を参照し、オートモードM1でのクラッチ締結時に、クラッチレバー4bの握り込み操作がなされると、クラッチレバー4bの回動角度が増加する。このクラッチレバー4bの操作(回動角度の増加)と連動するように、クラッチアクチュエータ50が作動し、クラッチレバー4bの操作量(回動角度)の変化に合わせて、クラッチ制御の目標油圧(スレーブ油圧の制御目標値)を減少させる。すなわち、対操作目標油圧Pvを減少させる。これにより、クラッチ装置26を切断方向に作動させる。
また、クラッチレバー4bの握り込みからの解放操作がなされると、クラッチレバー4bの回動角度が減少する。このクラッチレバー4bの操作(回動角度の減少)と連動するように、クラッチアクチュエータ50が作動し、クラッチレバー4bの操作量(回動角度)の変化に合わせて、クラッチ制御の目標油圧(スレーブ油圧の制御目標値)を増加させる。すなわち、対操作目標油圧Pvを増加させる。これにより、クラッチ装置26を接続方向に作動させる。
このとき、目標油圧(対操作目標油圧Pv)は、レバー角度の変化量に比例して変化するように制御される。換言すれば、目標油圧は、レバー角度に対して1:1の変化となるように制御される。
一方、実際の制御対象であるスレーブ油圧(およびクラッチギャップ)は、クラッチアクチュエータ50からスレーブシリンダ28までの油圧経路内の抵抗(圧損)の影響により、目標油圧に遅れて変化する。これにより、クラッチレバー4bの操作に対するクラッチ装置26の僅かな作動遅れが生じ、運転者がクラッチ装置26の切れの悪さ、およびつながりの悪さを感じることがある。
図11(b)を参照し、本実施形態では、レバー解放操作速度に応じて、目標油圧が前記ピークホールド油圧範囲PHにあるときに、高速操作用の目標油圧マップを選択する。これにより、レバー解放操作速度が速い領域Jにおいて、目標油圧は、ロースピード側マップMPLに対応する目標油圧MPL’に対し、ハイスピード側マップMPHに対応する目標油圧MPH’に変化する。これにより、対操作目標油圧Pvよりも早くスレーブ油圧およびクラッチギャップを変化させることが可能となる。
高速操作用の目標油圧マップでは、対操作目標油圧Pvに相当する低速操作用の目標油圧マップに対し、早いタイミングで目標油圧を上昇させている。このため、対操作目標油圧Pvに追従するよりも早いタイミングでスレーブ油圧を上昇させ、クラッチストロークを開始させるとともにクラッチギャップを減少させて、クラッチ装置26を接続させることが可能である。
これにより、クラッチ油圧経路の圧損があっても、クラッチ装置26の作動の遅れを抑えることが可能となる。このため、クラッチ再接続に要する時間を短縮し、接続操作時におけるクラッチ装置26のつながりの悪さを運転者が感じ難くする(レバー操作にクラッチ接続が追従していると感じさせる)ことができる。換言すれば、クラッチ装置26の接続応答性を向上させることができる。
その後、スレーブ油圧が前記ピークホールド油圧範囲PHを越える又は下回ると、ピークホールド制御を終了し、対操作目標油圧Pvに基づく油圧コントロールに復帰する。これにより、レバー操作に応じてリニアにクラッチ装置26を接続することが可能となる。マニュアル介入制御の前後では、クラッチ容量の制御目標値は、マニュアルクラッチ操作から切り離した自動制御目標油圧Paに設定される。なお、ピークホールド制御は、マニュアル介入モードM3での実施に限らず、マニュアルモードM2で実施してもよい。
以上説明したように、上記実施形態のクラッチ制御装置60Aは、エンジン13と変速機21との間の動力伝達を断接するクラッチ装置26と、クラッチ装置26を駆動してクラッチ容量を変更するクラッチアクチュエータ50と、クラッチ容量の制御目標値を演算するECU60と、クラッチ装置26を手動で操作可能とするクラッチレバー4bと、クラッチレバー4bの操作量を電気信号に変換するクラッチレバー操作量センサ4cと、を備えている。ECU60は、クラッチレバー操作量センサ4cが検知する操作量に基づいてクラッチ操作速度を算出し、このクラッチ操作速度に応じてクラッチ装置26の断接速度を変更する。
この構成によれば、レバー操作速度によってクラッチ接続速度を変えることで、クラッチ操作が速いときには、この操作に応じてクラッチ装置26の断接を速く行うことが可能となる。このため、クラッチ装置26の断接性能を向上させる(クラッチ操作に対する応答を速くする)ことができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、ECU60は、クラッチ操作速度に応じてクラッチ容量の制御目標値を変更することによって、クラッチ装置26の断接速度を変更する。
この構成によれば、レバー操作速度によって目標油圧を変更することで、クラッチ容量の制御目標値を変えるだけでハードを変更することなく、クラッチ装置26の断接性能を向上させることができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、ECU60は、メモリ62に記憶したクラッチ操作速度の内の最速の操作速度に現在のクラッチ操作速度が達しない場合には、前記最速の操作速度に対応する制御目標値マップ(ハイスピード側マップMPH)によってクラッチ装置26を断接する。
この構成によれば、クラッチ操作中は最も速いレバー操作速度の制御マップに固定されるので、クラッチ操作速度が途中で遅くなった場合でも、クラッチ装置26の断接速度を遅らせることなく、クラッチ装置26の断接を安定して速く行うことができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、ECU60は、メモリ62に記憶したクラッチ操作速度の内の最速の操作速度を現在のクラッチ操作速度が超えた場合には、前記現在のクラッチ操作速度を最速の操作速度とし、この最速の操作速度に対応する制御目標値マップ(ハイスピード側マップMPH)によってクラッチ装置26を断接する。
この構成によれば、クラッチ操作速度が途中で速くなった場合には、これに応じてクラッチ装置の断接速度を速めるので、クラッチ操作に対する応答性をより高めることができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、クラッチ容量の制御パラメータ(スレーブ油圧)を検知する制御パラメータセンサ(下流側油圧センサ58)を備え、ECU60は、前記制御パラメータが第1の制御目標値(下限油圧P4)に達したときに、前記最速の操作速度に対応する制御目標マップ(ハイスピード側マップMPH)によってクラッチ装置26を断接する。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが第1の制御目標値に達したときにピークホールド制御に移行し、制御目標値マップを切り替えてクラッチ装置26の断接速度を速めるので、クラッチ操作に対する応答性をタイミングよく高めることができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、ECU60は、前記制御パラメータが第2の所定の制御目標値(上限油圧P3)に達したときに、前記最速の操作速度に対応する制御目標マップによるクラッチ制御を解除する。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが第2の制御目標値に達したときにピークホールド制御が解除され、クラッチ装置26の断接速度を速める制御が解除されるので、クラッチ接続油圧に達した後のクラッチアクチュエータ50の作動によるエネルギー消費を抑えることができる。
<フィードバック制御の切り替え>
図14、図16を参照し、本実施形態のクラッチ制御装置60Aでは、クラッチ容量の制御目標値(目標油圧)に実際の制御パラメータ(スレーブ油圧)を近づけるべくクラッチアクチュエータ50をフィードバック制御する際、クラッチレバー4bの接続操作速度に応じてフィードバック制御(PID(Proportional-Integral-Differential)制御)の仕方の切り替えを行う。
上記フィードバック制御において、タッチポイント油圧TPに達する前後で同じ制御を行うと、クラッチ装置26の接続が遅れたり制御目標値の差が大きくなり過ぎたりすることがある。また、クラッチ容量を油圧により制御する場合、油圧経路にフリクション(オイル通路中の流抵抗、圧損)が存在するために、目標油圧の変化に対してスレーブ油圧の変化に遅れが発生する。このため、クラッチ容量がタッチポイント油圧TPに達していないのに、スレーブ油圧がタッチポイント油圧TP相当に達してしまうという事象の発生が考えられる。
本実施形態では、タッチポイント油圧TPの前後で制御パラメータ(スレーブ油圧)のフィードバック制御を変化させる。その際、図17に示すように、クラッチレバー4bの接続操作速度に応じて、予め定めたタッチポイント油圧TPを変化させる。具体的に、クラッチレバー4bの接続操作速度が速まるにつれて、予め定めたタッチポイント油圧TPに対し、圧力損失分を加算した値を、制御の切り替えを行う判定油圧とする。
図14、図16を参照し、フィードバック制御を変化させる際、レバー角度が大きくかつレバー角度の時間当たりの変化量(変化率)が所定以上の領域(クラッチ装置26がストロークする領域、以下、ストローク領域という。)では、I項(積分項)メインによるフィードバック制御を行う。クラッチストローク中の計測油圧(スレーブ油圧)は、リターンスプリング(クラッチスプリング)反力分の荷重と圧力損失分の荷重との和に相当する。
クラッチストローク中は、クラッチアクチュエータ50のモータ制御のデューティ(duty)が高くても、スレーブ油圧はリターンスプリング荷重+圧力損失分のみである。ストローク領域では、半クラッチであることからNE(エンジン回転数)が上昇する。モータデューティおよびI項は、後半で上昇を開始する。クラッチギャップは、モータデューティおよびI項の上昇に遅れて下降(減少)を開始する。スレーブ油圧は、目標油圧との乖離が少ないため、基本I項で制御する。
そして、スレーブ油圧がタッチポイント油圧TPを越えたタイミングで、I項をリセットし、P項(偏差項)、I項およびD項(微分項)それぞれを活用したフィードバック制御に移行する。タッチポイント以降(クラッチ接続開始後)は、タッチポイント前(クラッチストローク中)に対してクラッチ装置26の状態が大きく変化するので、それに合わせてフィードバック制御も変更し、オーバーシュートやハンチングを抑止する。
これにより、クラッチ接続が開始された後の半クラッチ時に、スレーブ油圧に応じて伝達荷重が制御される荷重コントロール領域に移行する。クラッチ接続開始後は、ほぼデューティに応じて圧力が変化する。荷重コントロール領域での計測油圧は、リターンスプリング荷重+押し付け荷重分に相当する。さらに本実施形態では、制御の切替閾値となるタッチポイント油圧TPをクラッチレバー4bの接続操作速度に応じて変化させるので、レバー操作速度に応じて油路圧力損失分が変化しても、この損失分の変化を加味した上で、フィードバック制御の切り替えを行うことができる。
次に、フィードバック制御の切り替え時にECU60で行う処理の一例について、図15のフローチャートを参照して説明する。この制御フローは、規定の制御周期(1〜10msec)で繰り返し実行される。
まず、ECU60は、I項メインでフィードバック制御を行うとともに(ステップS21)、スレーブ油圧を計測するべく下流側油圧センサ58の検出値を読み込む(ステップS22)。
次いで、ECU60は、計測したスレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに到達したか否かを判定する(ステップS23)。
スレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに到達していない場合(ステップS23でNO)、ステップS21に戻るあるいは一旦処理を終了する。
スレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに到達している場合(ステップS23でYES)、ステップS24に移行し、P項メインの(又はP項、I項およびD項それぞれを活用した)フィードバック制御に切り替わり、一旦処理を終了する。
図16を参照し、フィードバック制御を変化させる際のクラッチ制御パラメータの時間変化の一例について説明する。
ストローク領域において、レバー角度は減少するが、カウンタ軸トルクおよびNE(エンジン回転数)は、ストローク領域の後半で増加する。TH(スロットル角度)はレバー角度の減少(クラッチ接続側への回動)に合わせて増加し、このTHの増加に遅れてNEが上昇を開始する。例えばTHの増加に対するNEの増加のタイミングは、スロットルバイワイヤにより制御可能である。NEの増加に伴いカウンタ軸トルクが波打ちながら徐々に上昇し、やがて車速を増加させる。
クラッチギャップはレバー角がある程度減少してから減少を開始する。レバー角度の変化率が大きいストローク領域では、油路圧力損失も含めた高いモータデューティが必要だが、ストローク領域では目標油圧とスレーブ油圧との偏差が少ないため、I項(積分項)メインとするフィードバック制御を行う。一方、荷重コントロール領域では、適切なPID配分に乗り換えることで、油圧オーバーシュートとショックトルクとが低減される。
ストローク領域と荷重コントロール領域との切り替え(制御状態の変更)は、通常、タッチポイント油圧TPを想定した切替閾値(制御状態変更判定値)で行う。しかし、クラッチストローク速度に応じて油路圧力損失値は変化するため、前記切替閾値には油路圧力損失値が加味される。つまり、例えば速いレバー操作によって速くクラッチ装置26を接続させる場合には、油路圧力損失値が増加して前記切替閾値を増加させる(図17参照)。
流体の粘性抵抗によりエネルギーを損失する場合、加圧側上流から下流に向かって圧力を損失する。このため、クラッチ装置26がストロークして流体が流れている間は、実際にスレーブシリンダ28にかかる圧力は、上流側に離間した下流側油圧センサ58の値よりも小さくなる。したがって、下流側油圧センサ58の検出値に圧力損失分を加味する必要がある。また、圧力損失分は、クラッチ操作速度が速いほど大きくなる。
このため、前記切替閾値は、図17に示すレバー操作速度を用いたテーブルに基づき設定される。すなわち、タッチポイント油圧TPは、静的にはクラッチ装置26のリターンスプリング荷重相当であるが、レバー操作が速い場合には、増加した由路圧力損失分の荷重が加わる。これにより、レバー操作速度の増加に応じて、油路圧力損失分を加味した油圧値が前記切替閾値に設定される。
ストローク領域では、I項メインのフィードバック制御を行う。荷重コントロール領域では、レバー操作速度が低下するため、油路圧力損失が少なくなり、デューティに関しリニアな油圧特性となる。よって、荷重コントロール領域では、P項、I項およびD項を活用したフィードバック制御に切り替わる。
タッチポイント油圧TPを跨いで制御状態を変更する際、レバー操作速度に応じた判定値(切替閾値)を用いて、積分項のリセット判定を行う。これにより、クラッチレバー4bの接続側への操作速度が異なる各条件において、レバー操作に対してリニアリティのあるクラッチ接続フィーリングを得ることができる。
以上説明したように、上記実施形態のクラッチ制御装置60Aは、ECU60が、クラッチレバー操作量センサ4cの検知する操作量に応じてクラッチ容量の制御目標値を設定し、この制御目標値に制御パラメータセンサ(下流側油圧センサ58)が検知する制御パラメータを近づけるようにフィードバック制御(PID制御)を行い、このフィードバック制御の際に、予め定めた制御状態変更判定値(タッチポイント油圧TP)に前記制御パラメータが達したときは、フィードバック制御の仕方を変更する。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが制御状態変更判定値に達したときにフィードバック制御の仕方を変更するので、例えば、制御状態変更判定値に達する前のストローク領域と、制御状態変更判定値に達した後の荷重コントロール領域と、にそれぞれ適した制御を行うことが可能となる。このため、制御パラメータの収束を早めてクラッチ装置26の接続性能を向上させることができる。また、制御状態変更判定値はクラッチ操作量に基づいて設定されるので、例えば、クラッチ操作系の油路圧力損失分が影響するような場合にも同様に、クラッチ装置26の接続性能を向上させることができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、ECU60は、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値に達する前は、PID制御におけるI項に基づくフィードバック制御を行い、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値に達した後は、PID制御におけるP項に基づくフィードバック制御を行う。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータが制御状態変更判定値に達する前後(スレーブ油圧がタッチポイント油圧TPに達する前後)でクラッチアクチュエータ50のPID制御の各項の重みを変化させるので、適切なフィードバック制御を行うことが可能となる。具体的に、前記制御パラメータが制御状態変更判定値に達する前はI項(積分項)メインでフィードバック制御を行い、制御パラメータが制御状態変更判定値に達した後はP項(偏差項)メインでフィードバック制御を行うことが可能となる。このため、クラッチ操作初期のストローク領域ではクラッチストロークを速めつつ、クラッチ操作後期の荷重コントロール領域では制御パラメータの収束を早めることができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、クラッチ装置26は、前記制御パラメータが前記制御状態変更判定値に達するときに、動力伝達の可否が切り替わる。
この構成によれば、クラッチ装置26の動力伝達の可否が切り替わるタッチポイントでフィードバック制御の仕方を変更するので、クラッチ装置26の状態変化に合わせてフィードバック制御を変更し、制御パラメータのオーバーシュートやハンチングを抑えて収束を早めることができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、ECU60は、クラッチレバー操作量センサ4cの検知する操作量に基づいてクラッチ操作速度を算出し、このクラッチ操作速度に応じて前記制御状態変更判定値を変化させる。
この構成によれば、クラッチ操作速度(レバー操作速度)によって制御状態変更判定値を変化させるので、例えばクラッチ操作系の油路圧力損失分が影響するような場合にも、この損失分を考慮して制御状態変更判定値を変化させることが可能となる。このため、クラッチ装置26の動力伝達の可否が切り替わるタッチポイントで精度よくフィードバック制御を変更することができる。
上記クラッチ制御装置60Aにおいて、クラッチ容量は油圧で制御され、クラッチアクチュエータ50のマスターシリンダ51とクラッチ装置26のスレーブシリンダ28とは、互いに油圧配管を介して接続され、前記油圧配管には、スレーブ油圧センサである前記制御パラメータセンサ(下流側油圧センサ58)が配置されている。
この構成によれば、スレーブ油圧センサの配置自由度を高めるとともに、スレーブ油圧センサとスレーブシリンダ28とを互いに離れた場所に配置した場合であっても、クラッチ容量を精度よく制御することができる。
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、油圧の増加でクラッチを接続し、油圧の低減でクラッチを切断する構成への適用に限らず、油圧の増加でクラッチを切断し、油圧の低減でクラッチを接続する構成に適用してもよい。
クラッチ操作子は、クラッチレバーに限らず、クラッチペダルやその他の種々操作子であってもよい。
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。
また、前記鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)のみならず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪の車両も含まれ、かつ電気モータを原動機に含む車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1 自動二輪車(鞍乗り型車両)
4b クラッチレバー(クラッチ操作子)
4c クラッチレバー操作量センサ(クラッチ操作量センサ)
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
50 クラッチアクチュエータ
51 マスターシリンダ
58 下流側油圧センサ(制御パラメータセンサ)
60 ECU(制御部)
60A クラッチ制御装置
62 メモリ(記憶部)
Pv 対操作目標油圧
MPH ハイスピード側マップ(制御目標値マップ)
P3 上限油圧(第2の制御目標値)
P4 下限油圧(第1の制御目標値)
TP タッチポイント油圧(制御状態変更判定値)

Claims (8)

  1. エンジン(13)と、
    変速機(21)と、
    前記エンジン(13)と前記変速機(21)との間の動力伝達を断接するクラッチ装置(26)と、
    前記クラッチ装置(26)を駆動してクラッチ容量を変更するクラッチアクチュエータ(50)と、
    前記クラッチ容量の制御目標値を演算する制御部(60)と、
    前記クラッチ装置(26)を手動で操作可能とするクラッチ操作子(4b)と、
    前記クラッチ操作子(4b)の操作量を電気信号に変換するクラッチ操作量センサ(4c)と、を備えるクラッチ制御装置(60A)であって、
    前記制御部(60)は、前記クラッチ操作量センサ(4c)が検知する操作量に基づいてクラッチ操作速度を算出し、このクラッチ操作速度に応じて前記クラッチ装置(26)の断接速度を変更するものであり、
    前記制御部(60)は、算出したクラッチ操作速度を記憶する記憶部(62)を有し、
    前記制御部(60)は、前記記憶部(62)に記憶したクラッチ操作速度の内の最速の操作速度に現在のクラッチ操作速度が達しない場合には、前記最速の操作速度に対応する制御目標値マップによって前記クラッチ装置(26)を断接することを特徴とするクラッチ制御装置。
  2. 前記制御部(60)は、前記クラッチ操作速度に応じてクラッチ容量の制御目標値を変更することによって、前記クラッチ装置(26)の断接速度を変更することを特徴とする請求項1に記載のクラッチ制御装置。
  3. 前記制御部(60)は、前記記憶部(62)に記憶したクラッチ操作速度の内の最速の操作速度を現在のクラッチ操作速度が超えた場合には、前記現在のクラッチ操作速度を最速の操作速度とし、この最速の操作速度に対応する制御目標値マップによって前記クラッチ装置(26)を断接することを特徴とする請求項1又は2に記載のクラッチ制御装置。
  4. 前記クラッチ容量の制御パラメータを検知する制御パラメータセンサ(58)を備え、
    前記制御部(60)は、前記制御パラメータが第1の制御目標値(P4)に達したときに、前記最速の操作速度に対応する制御目標マップ(MPH)によって前記クラッチ装置(26)を断接することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
  5. 前記制御部(60)は、前記制御パラメータが第2の所定の制御目標値(P3)に達したときに、前記最速の操作速度に対応する制御目標マップ(MPH)によるクラッチ制御を解除することを特徴とする請求項4に記載のクラッチ制御装置。
  6. 前記クラッチ操作子(4b)はクラッチレバー(4b)であり、前記クラッチ操作量センサ(4c)は、前記クラッチレバー(4b)の回動角度を検知することを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
  7. 前記クラッチ容量は、油圧で制御されていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
  8. 前記クラッチ容量は、油圧が下がると低下して前記クラッチ装置(26)を切断することを特徴とする請求項7に記載のクラッチ制御装置。
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