JP2014035063A - 自動変速装置およびそれを備えた鞍乗型車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドグクラッチを有する多段式の変速機構をアクチュエータによって駆動する自動変速装置において、ドグ入り時の不快な騒音を制御する。
【解決手段】本発明の自動変速装置50は、変速機構43と、シフトドラム421を回転させるアクチュエータ70と、制御装置90と、を備えている。そして、制御装置90は、鞍乗型車両1の状態を検出し、変速ギア同士の係合力が所定値以上と推定される第1の状態か、上記係合力が所定値未満と推定される第2の状態かを判定する判定部92と、上記第1の状態のときにシフトドラム421の回転速度が第1の回転速度となるように、アクチュエータ70を制御する第1変速制御部94と、上記第2の状態のときにシフトドラム421の回転速度が前記第1の回転速度よりも小さな第2の回転速度となるように、アクチュエータ70を制御する第2変速制御部と、を備えている。
【選択図】図3
【解決手段】本発明の自動変速装置50は、変速機構43と、シフトドラム421を回転させるアクチュエータ70と、制御装置90と、を備えている。そして、制御装置90は、鞍乗型車両1の状態を検出し、変速ギア同士の係合力が所定値以上と推定される第1の状態か、上記係合力が所定値未満と推定される第2の状態かを判定する判定部92と、上記第1の状態のときにシフトドラム421の回転速度が第1の回転速度となるように、アクチュエータ70を制御する第1変速制御部94と、上記第2の状態のときにシフトドラム421の回転速度が前記第1の回転速度よりも小さな第2の回転速度となるように、アクチュエータ70を制御する第2変速制御部と、を備えている。
【選択図】図3
Description
本発明は、自動変速装置およびそれを備えた鞍乗型車両に関する。
従来から、ドグクラッチを有する有段式変速機構を備えた鞍乗型車両が知られている。また、近年、電動モータ等のアクチュエータを用いて変速機構の変速を行うようにした鞍乗型車両も知られている。このような鞍乗型車両によれば、乗員によるシフト操作を省略することができ、乗員の操作負担を軽減することができる。
ドグクラッチを有する有段式変速機構は、シフトフォークによってメイン軸の軸方向に移動される移動ギアと、メイン軸の軸方向に移動不能な固定ギアとを備えている。移動ギアおよび固定ギアのそれぞれには、突起または孔等からなる係合部が形成されている。これら突起および孔によりドグクラッチが構成されている。移動ギアの係合部と固定ギアの係合部とが係合すると、移動ギアと固定ギアとが噛み合い、移動ギアと固定ギアとは一体となって回転する。変速の際には、移動ギアがメイン軸の軸方向の一方に移動する。この移動に伴い、移動ギアの係合部は係合していた固定ギアの係合部から離れ、移動ギアの他の係合部が他の固定ギアの係合部に係合する。すなわち、いわゆるドグ抜きとドグ入りとが行われる。以下の説明では、移動ギアの係合部(例えば突起)が固定ギアの係合部(例えば孔)から離れることを「ドグ抜き」といい、移動ギアの係合部が固定ギアの係合部に係合することを「ドグ入り」ということとする。
ところで、ドグ入りのときには、衝突音が発生するおそれがある。例えば、移動ギアの係合部の先端が固定ギアの係合部の奥部に衝突することで、衝突音が発生する。この衝突音は、移動ギアの移動速度が大きいほど大きくなる傾向がある。そこで、衝突音を低減するために、移動ギアの移動速度を小さくするようにアクチュエータを制御することが考えられる。
特許文献1には、シフトドラムを回転させる電動モータを備えた変速制御装置において、上記衝突音を抑制するための技術が記載されている。特許文献1に記載された変速制御装置では、電動モータをデューティ制御することによってシフトドラムを回転させ、ドグ抜きおよびドグ入りを行う。上記変速制御装置では、ドグ抜きの後、デューティ比を低減させる制御を行う。詳しくは、シフトドラムの潤滑油の温度が高いほど、デューティ比を小さくしている。また、ドグ入り完了前に、デューティ比を0%とし(すなわち、モータ出力を零とし)、シフトドラムの回転慣性力のみを用いてドグ入りを完了することとしている。
ところで、ドグ入りの際に移動ギアおよび固定ギアの相対回転速度が大きく、移動ギアの移動速度が小さいと、移動ギアの係合部が固定ギアの係合部に弾かれてしまうおそれがある。このとき、移動ギアの係合部と固定ギアの係合部とが弾かれることによる騒音が発生する。そして、いったん弾かれた移動ギアの係合部は、再び固定ギアの係合部に接近するが、再び弾かれてしまうことが多く、同様の現象が繰り返される場合がある。その結果、移動ギアの係合部と固定ギアの係合部とが繰り返し接触して、周期的な騒音が発生するおそれがある。特許文献1に記載された変速制御装置では、そのような周期的な騒音が発生するおそれがあった。
また、上述したように移動ギアと固定ギアとのドグ入りのときにも、衝突音が発生するおそれがある。上述したような周期的な騒音および上記衝突音は、乗員にとって不快な騒音となる。よって、上記2種類の騒音を同時に低減させる必要があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ドグクラッチを有する多段式の変速機構をアクチュエータによって駆動する自動変速装置において、ドグ入り時の不快な騒音を制御することである。
本発明者は、ドグ入りの際に移動ギアおよび固定ギア(詳しくは、ドグ入り対象となる固定ギア)の相対回転速度が大きい場合は、ドグ抜きの際に、移動ギアと固定ギア(ドグ抜き対象となる固定ギア)との係合力が大きいことに気が付いた。すなわち、本発明者は、上記係合力が大きい場合、ドグ入りの際の移動ギアの移動速度が小さいと周期的な騒音が発生しやすい一方、上記係合力が小さい場合、移動ギアの移動速度を小さくしても、上記騒音は発生しないことに気が付いた。本発明者は、そのような知見の下、以下の発明をなすに至った。
本発明に係る自動変速装置は、鞍乗型車両に搭載される。前記自動変速装置は、ドグクラッチを介して係合する複数の変速ギアを有し、係合する変速ギアの組み合わせがシフトドラムの回転に伴って変更される多段式の変速機構と、前記シフトドラムを回転させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えている。そして、前記制御装置は、前記鞍乗型車両の状態を検出し、変速前に係合している変速ギア同士の係合力が所定値以上と推定される第1の状態か、前記係合力が所定値未満と推定される第2の状態かを判定する判定部と、前記判定部が前記第1の状態と判定すると、変速ギア同士が係合するときの前記シフトドラムの回転速度が第1の回転速度となるように、前記アクチュエータを制御する第1変速制御部と、前記判定部が前記第2の状態と判定すると、変速ギア同士が係合するときの前記シフトドラムの回転速度が前記第1の回転速度よりも小さな第2の回転速度となるように、前記アクチュエータを制御する第2変速制御部と、を備えている。
このことによって、変速前に係合している変速ギア同士の係合力が大きいとき(すなわち、所定値以上と推定されるとき)には、第1の状態と判定し、第1変速制御部の制御が実行されるため、シフトドラムの回転速度が相対的に大きな回転速度(第1の回転速度)となり、周期的な騒音は防止される。また、上記係合力が大きいときには、ドグ入り時の衝突音はそれほど気にならない。よって、不快な騒音は抑制される。一方、変速前に係合している変速ギア同士の係合力が小さいとき(すなわち、所定値未満と推定されるとき)には、第2の状態と判定し、第2変速制御部の制御が実行されるため、シフトドラムの回転速度が相対的に小さな回転速度(第2の回転速度)となり、ドグ入り時の衝突音は低減される。上記係合力が小さいときには、上記周期的な騒音は発生しない。よって、不快な騒音は抑制される。
本発明の好ましい一態様によれば、前記判定部は、前記鞍乗型車両の状態として前記鞍乗型車両が停車中か否かを検出し、停車中の場合には前記第2の状態と判定する。
停車時、変速前に係合している変速ギア同士の係合力は小さい。上記構成の判定部とすることで、停車時は第2変速制御部の制御が実行されるため、より好適にドグ入り時の衝突音を低減することができる。また、停車時は、変速動作が多少遅くても実用上問題ないため、シフトドラムの回転速度を上記第2の回転速度にしても実用上問題ない。また、停車時は、走行時に発生する音がないため、乗員はドグ入り時の衝突音を感じやすい。そのため、上記構成の判定部とすることで、上記衝突音の低減の効果がより大きくなる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記鞍乗型車両は、エンジンと、前記エンジンの吸気管に配置されたスロットル弁とを備え、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサと、前記変速機構の変速段を検出する変速段センサと、を備えている。そして、前記判定部は、前記エンジンの回転速度、前記スロットル弁の開度、および前記変速機構の変速段に基づいて、前記鞍乗型車両の状態を検出するように構成されている。
このように、エンジンの回転速度と、スロットル弁の開度と、変速機構の変速段と、を用いることで、より好適に鞍乗型車両の状態を検出することができる。その結果に基づいて、制御装置はシフトドラムの回転速度を制御するため、より好適に不快な騒音を抑制することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記判定部は、前記エンジンの回転速度が閾値以下のときに前記第2の状態と判定するように構成されている。前記閾値は、前記スロットル弁の開度が小さいほど大きくなり、前記変速機構の変速段が高いほど大きくなるように設定されている。
エンジンの回転速度が小さいとき(すなわち、閾値以下のとき)は、変速前に係合している変速ギア同士の係合力は小さい。上記構成の判定部とすることで、エンジン回転速度が小さいときは第2変速制御部の制御が実行されるため、より好適にドグ入り時の衝突音を低減することができる。また、上記のように閾値をスロットル弁の開度および変速機構の変速段に基づいて適宜設定することで、鞍乗型車両の走行状態に沿った閾値を適宜設定することができる。その結果、より確実に鞍乗型車両の状態を検出でき、不快な騒音をより好適に抑制することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記判定部は、前記スロットル弁の開度が閾値以下のときに前記第2の状態と判定するように構成されている。前記閾値は、前記エンジンの回転速度が小さいほど大きくなり、前記変速機構の変速段が高いほど大きくなるように設定されている。
スロットル弁の開度が小さいとき(すなわち、閾値以下のとき)は、変速前に係合している変速ギア同士の係合力は小さい。上記構成の判定部とすることで、スロットル弁の開度が小さいときには第2変速制御部の制御が実行されるため、より好適にドグ入り時の衝突音を低減することができる。また、上記のように閾値をエンジンの回転速度および変速機構の変速段に基づいて適宜設定することで、鞍乗型車両の走行状態に沿った閾値を適宜設定することができる。その結果、より確実に鞍乗型車両の状態を検出することができ、不快な騒音をより好適に抑制することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記判定部は、前記変速機構の変速段が閾値以上のときに前記第2の状態と判定するように構成されている。前記閾値は、前記エンジン回転速度が小さいほど小さくなり、前記スロットル弁の開度が小さいほど小さくなるように設定されている。
変速機構の変速段が高いとき(すなわち、閾値以上のとき)は、変速前に係合している変速ギア同士の係合力は小さい。上記構成の判定部とすることで、変速機構の変速段が高いときには第2変速制御部の制御が実行されるため、より好適にドグ入り時の衝突音を低減することができる。また、上記のように閾値をエンジンの回転速度およびスロットル弁の開度に基づいて適宜設定することで、鞍乗型車両の走行状態に沿った閾値を適宜設定することができる。その結果、より確実に鞍乗型車両の状態を検出することができ、不快な騒音をより好適に抑制することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記第1変速制御部および前記第2変速制御部は、前記アクチュエータを一定の速度で動作させるように構成されている。前記第2変速制御部による前記アクチュエータの動作速度は、前記第1変速制御部による前記アクチュエータの動作速度よりも小さい。
このようにアクチュエータを一定の速度で動作することによって、途中(例えば、ドグ入り前)にアクチュエータに制動をかける場合と比べて、より簡単な構成で制御することができる。また、より簡単な構成で、第1変速制御部および第2変速制御部によるアクチュエータの動作速度を設定することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記第2変速制御部は、前記アクチュエータを第1の動作速度で動作させた後、前記第1の動作速度よりも遅い第2の動作速度で動作させるように構成されている。
このことによって、ドグ抜きのときには、比較的速い第1の動作速度でアクチュエータを動作させるため、ドグ抜きが容易になる。一方、ドグ入りのときには、比較的遅い(第1の動作速度よりも遅い)第2の動作速度でアクチュエータを動作させるため、ドグ入り時の衝突音を低減することができる。ドグ抜き開始からドグ入り完了までの間、常に第2の動作速度でアクチュエータを動作させる場合に比べて、変速動作時間を短くすることができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記アクチュエータは電動モータからなる。前記第1変速制御部は、前記電動モータの回転位置が現在位置から第1の目標回転位置となるように位置フィードバック制御を実行する。前記第2変速制御部は、前記電動モータの回転位置が、前記第1の目標回転位置よりも現在位置に近い第2の目標回転位置となるように位置フィードバック制御を実行する。
このことによって、位置フィードバック制御の目標位置を変更するという簡単な手法により、シフトドラムの回転速度を変更することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記アクチュエータは電動モータからなる。前記第2変速制御部は、第1のデューティ比で前記電動モータを駆動した後、前記第1のデューティ比よりも小さな第2のデューティ比で前記電動モータを駆動する。
このことによって、ドグ抜きのときには、比較的大きい第1のデューティ比で電動モータを比較的速く駆動させるため、ドグ抜きが容易になる。一方、ドグ入りのときには、比較的小さい(第1のデューティ比よりも小さい)第2のデューティ比で電動モータの速度を低下させるため、ドグ入り時の衝突音を低減することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記アクチュエータは電動モータからなる。前記第2変速制御部は、正および負のいずれか一方のデューティ比で前記電動モータを駆動した後、他方のデューティ比で前記駆動モータを駆動する。
このことによって、ドグ入りのとき、電動モータに大きな制動力を与えることができる。その結果、より効果的にドグ入り時の衝突音を低減することができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、前記自動変速装置は、前記鞍乗型車両のエンジンの動力を断続するクラッチと、前記クラッチを駆動する他のアクチュエータと、を備えている。前記第1変速制御部および前記第2変速制御部は、前記他のアクチュエータによって前記クラッチが切断され始めてから切断し終わる前に、前記シフトドラムの回転を開始するように構成されている、
クラッチ動作とシフト動作とが同時に行われる(オーバーラップする)場合、ドグ抜きのときに未だクラッチの切断は完了していないため、ドグが抜けにくくなる傾向がある。そのため、変速ギア同士の係合力が大きいときには、ドグが抜けるまでの時間が長くなり、変速動作全体の時間が長くなる傾向がある。しかし、本発明によれば、変速ギア同士の係合力が大きいときには、第1変速制御部が選択されるので、ドグ入りの時間は短くなる。そのため、変速動作全体の時間が長くなってしまうことを避けることができる。
本発明の好ましい他の一態様によれば、上述した構成の自動変速装置を備えた鞍乗型車両が提供される。
このことによって、上述したドグ入り時の衝突音および周期的な騒音を低減した自動変速装置を備えた鞍乗型車両を提供することができる。
本発明によれば、ドグクラッチを有する多段式の変速機構をアクチュエータによって駆動する自動変速装置において、ドグ入り時の不快な騒音を抑制することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
<第1実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明に係る自動変速装置を備えた自動二輪車について説明する。図1は自動二輪車1を示す側面図である。なお、本明細書では、前、後、左、右とは、後述するシート14に着座した乗員から見た前、後、左、右をそれぞれ意味するものとする。また、図面に付した符号F、Reは、それぞれ前、後を表すものとする。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る自動変速装置を備えた自動二輪車について説明する。図1は自動二輪車1を示す側面図である。なお、本明細書では、前、後、左、右とは、後述するシート14に着座した乗員から見た前、後、左、右をそれぞれ意味するものとする。また、図面に付した符号F、Reは、それぞれ前、後を表すものとする。
自動二輪車1は、本実施形態に係る鞍乗型車両の一例であり、所謂オンロードタイプの自動二輪車である。なお、本発明に係る鞍乗型車両は、自動二輪車1に限定されるものではなく、例えば、オフロードタイプ、モータサイクルタイプ、スクータータイプ、および所謂モペットタイプの自動二輪車等であってもよい。また、本発明に係る鞍乗型車両は、ATV、四輪バギー等であってもよい。
図1に示すように、自動二輪車1は、ヘッドパイプ3と車体フレーム6とを備えている。車体フレーム6は、ヘッドパイプ3から後方に延びる左右一対の2本のフレーム部6aを有している。なお、図1では、1本のフレーム部6aのみが図示されている。フレーム部6aの後部は下方に延びている。フレーム部6aの後部には、リヤアームブラケット5が接続されている。リヤアームブラケット5には、ピボット軸22を介してリヤアーム21の前端部が接続されている。リヤアーム21は、ピボット軸22に上下方向に揺動可能に支持されている。リヤアーム21の後端部には、後輪23が支持されている。
フレーム部6aの上部には、燃料タンク13が配置されている。燃料タンク13の後方には、乗員が着座するためのシート14が配置されている。
ヘッドパイプ3には、フロントフォーク10が回転自在に支持されている。フロントフォーク10の上端には、ハンドル4が設けられている。ハンドル4には、図示しないシフトスイッチが設けられている。シフトスイッチは、シフトアップスイッチとシフトダウンスイッチとからなり、手動操作によりシフトポジションをニュートラルから最高ギア段(例えば6速ギア段)までの間で増加または減少させることができる。フロントフォーク10の下端には、前輪12が回転自在に設けられている。
フレーム部6aとリヤアームブラケット5とには、パワーユニット20が懸架されている。図2は、パワーユニット20の内部構成を示す断面図である。図2に示すように、パワーユニット20は、少なくとも、エンジン45と、クラッチ44と、変速機構43とを有している。エンジン45と、クラッチ44と、変速機構43とは、クランクケース26(図1参照)に一体に組み付けられている。
本実施形態に係るエンジン45は、燃料にガソリンを用いた内燃機関である。ただし、エンジン45は、ガソリンエンジン等の内燃機関に限定されず、モータエンジン等であってもよい。また、エンジン45は、ガソリンエンジンとモータエンジンとを組み合わせたものであってもよい。エンジン45は、クランク軸25を備えている。
クランク軸25は、クラッチ44を介してメイン軸41に連結されている。メイン軸41は、クランク軸25と平行に配設されている。また、メイン軸41は、ドライブ軸42と平行に配設されている。
本実施形態に係るクラッチ44は、例えば、多板摩擦クラッチである。クラッチ44は、クラッチハウジング443と、クラッチボス447とを備えている。クラッチハウジング443の内側には、複数のフリクションプレート445が設けられている。クラッチボス447の外側には、複数のクラッチプレート449が設けられている。各フリクションプレート445は、メイン軸41の回転方向に関して、クラッチハウジング443に対して固定されている。そのため、複数のフリクションプレート445は、クラッチハウジング443と共に回転する。なお、複数のフリクションプレート445は、メイン軸41の軸方向に関して変位可能である。複数のフリクションプレート445は、メイン軸41の軸方向に配列されている。
各クラッチプレート449は、隣接する各フリクションプレート445に対向している。各クラッチプレート449は、メイン軸41の回転方向に関して、クラッチボス447に対して固定されている。これにより、複数のクラッチプレート449は、クラッチボス447と共に回転する。なお、複数のクラッチプレート449は、メイン軸41の軸方向に関して変位可能である。本実施形態では、これら複数のフリクションプレート445と複数のクラッチプレート449とによってプレート群442が構成されている。
図2に示すように、メイン軸41よりも車幅方向の外方(図2の右方)には、プレッシャプレート451が配置されている。プレッシャプレート451は、略円盤形状に形成されている。プレッシャプレート451の半径方向外側の部分には、プレート群442の方に突出する押圧部451Bが形成されている。押圧部451Bは、プレート群442における最も右方に位置するフリクションプレート445に対向している。
クラッチ44には、バネ450が設けられている。バネ450は、プレッシャプレート451を車幅方向の内方(図2の左方)に向かって付勢している。すなわち、バネ450は、押圧部451Bがプレート群442を押圧する方向に、プレッシャプレート451を付勢している。
プレッシャプレート451の中心部は、軸受457を介してプッシュロッド455の一端部(図2の右端部)と係合している。これにより、プレッシャプレート451は、プッシュロッド455に対して回転自在である。ところで、メイン軸41は、筒形状を有している。プッシュロッド455の他端部(左端部)は、メイン軸41の内部に収容されている。メイン軸41の内側には、プッシュロッド455の他端部(左端部)に隣接した球状のボール459が設けられている。さらに、メイン軸41の内側には、ボール459に隣接したプッシュロッド461が設けられている。
プッシュロッド461の左端部は、メイン軸41より突出している。プッシュロッド461の左端部には、ピストン463が一体的に設けられている。ピストン463は、シリンダ本体465によってガイドされ、メイン軸41の軸方向に摺動自在である。
クラッチ44は、クラッチアクチュエータ60によって駆動される。本実施形態では、クラッチアクチュエータ60は電動モータであるが、クラッチアクチュエータ60は電動モータに限定されない。クラッチアクチュエータ60が駆動することにより、クラッチ44を断続することができる。クラッチアクチュエータ60が駆動すると、ピストン463とシリンダ本体465とで囲まれている空間467に圧縮流体としての作動油が供給される。空間467に作動油が供給されると、ピストン463は、図2の右方向に押されて移動する。これにより、ピストン463は、プッシュロッド461、ボール459、プッシュロッド455および軸受457を介して、プレッシャプレート451を図2の右方向に押す。プレッシャプレート451が図2の右方向に押されると、プレッシャプレート451の押圧部451Bがフリクションプレート445から離反し、クラッチ44は切断状態になる。
クラッチ44が接続される際には、プレッシャプレート451は、バネ450によって図2の左方に移動する。プレッシャプレート451が図2の左方に移動すると、押圧部451Bがプレート群442を左向きに押圧する。その結果、プレート群442のフリクションプレート445とクラッチプレート449とが、圧接される。これにより、クラッチ44が接続状態となる。
一方、クラッチ44の切断状態では、プッシュロッド455によって、プレッシャプレート451が図2の右方に移動する。そして、プレッシャプレート451の押圧部451Bが、プレート群442と離反する。押圧部451Bがプレート群442と離反した状態では、各フリクションプレート445と各クラッチプレート449とは圧接されておらず、各フリクションプレート445と各クラッチプレート449との間には、僅かな隙間が形成されている。そのため、各フリクションプレート445と各クラッチプレート449との間には、駆動力を伝達できる摩擦力は発生しない。
このように、クラッチアクチュエータ60の駆動力とバネ450の付勢力との大小によって、プレッシャプレート451はメイン軸41の軸方向の一方または他方の方向に移動する。前記移動に応じて、クラッチ44が接続または切断状態になる。
エンジン45のクランク軸25には、ギア310が一体的に支持されている。メイン軸41には、ギア310と噛み合うギア441が支持されている。ギア441は、メイン軸41に対して回転自在である。また、ギア441は、例えばクラッチハウジング443に一体式に設けられている。これにより、エンジン45のトルクは、クランク軸25からギア441を介し、クラッチハウジング443に伝達される。また、エンジン45のトルクは、複数のフリクションプレート445と複数のクラッチプレート449との間に生じる摩擦力によって、クラッチハウジング443からクラッチボス447に伝達される。クラッチボス447とメイン軸41とは、一体式に回転する。つまり、クラッチボス447とメイン軸41との間には、相対回転がない。そのため、クラッチ44が接続されているとき、エンジン45のトルクは、メイン軸41に伝達される。
ところで、プッシュロッド455は、メイン軸41の内部を挿通した機構によってプレッシャプレート451を図2の右方に押すものに限定されない。プッシュロッド455は、プレッシャプレート451の車幅方向の外方(図2の右方)に設けられた機構により、プレッシャプレート451を図2の右方に引っ張るものであってもよい。
なお、クラッチ44は、多板式クラッチでなく、単板式クラッチであってもよい。また、クラッチ44は、遠心ウエイトを備えていてもよい。この場合、クラッチ44は、クラッチアクチュエータ60の駆動と、遠心ウエイトの遠心力とに基づいて断続される。
次に、変速機構43の構成について詳細に説明する。本実施形態に係る変速機構43は、所謂ドグクラッチ式の変速機構であり、かつ、多段式の変速機構である。変速機構43は、後述する変速ギア49および420と、シフトドラム421と、シフトフォーク422と、を備えている。
メイン軸41には、複数の変速ギア49が取り付けられている。一方、ドライブ軸42には、上記複数の変速ギア49に対応する複数の変速ギア420が取り付けられている。複数の変速ギア49と複数の変速ギア420とは、選択された1または2以上の変速ギア49、420同士のみが相互に係合している。複数の変速ギア49のうち選択された変速ギア49以外の変速ギア49と、複数の変速ギア420のうち選択された変速ギア420以外の変速ギア420とのうちの少なくとも一方は、メイン軸41またはドライブ軸42に対して相対回転可能となっている。つまり、選択されていない変速ギア49と、選択されていない変速ギア420のうちの少なくとも一方は、メイン軸41またはドライブ軸42に対して空転するようになっている。メイン軸41とドライブ軸42との間の回転伝達は、相互に噛合する選択された変速ギア49および選択された変速ギア420のみを介して行われる。
変速ギア49または変速ギア420の選択は、シフトドラム421によって行われる。シフトドラム421の外周面には、複数のカム溝421aが形成されている。各カム溝421aには、シフトフォーク422が装着されている。各シフトフォーク422は、それぞれメイン軸41およびドライブ軸42の所定の変速ギア49および変速ギア420に係合している。シフトドラム421が回転することにより、複数のシフトフォーク422のそれぞれは、カム溝421aに案内されてメイン軸41の軸方向に移動する。これにより、変速ギア49および変速ギア420のうちの相互に噛合するギアが選択される。具体的には、複数の変速ギア49および変速ギア420のうち、シフトドラム421の回転角度に応じた位置の一対のギアのみが、メイン軸41およびドライブ軸42に対して、それぞれスプラインによる固定状態となる。これにより、変速機構43におけるギアポジションが決定される。その結果、メイン軸41とドライブ軸42との間では、変速ギア49および変速ギア420を介して、所定の変速比で回転伝達が行われる。シフトドラム421は、シフトロッド75が往復移動することによって、所定の角度だけ回転する。
変速機構43の変速ギアの切り換え、すなわち、変速機構43のギアポジションの変更は、シフトアクチュエータ70が駆動することにより行われる。本実施形態では、シフトアクチュエータ70は電動モータであるが、シフトアクチュエータ70は電動モータに限定されない。シフトアクチュエータ70は、シフトロッド75を介してシフトドラム421に接続されている。シフトロッド75は、シフトアクチュエータ70が駆動することによって往復移動する。
以上のような構成により、それぞれメイン軸41およびドライブ軸42に所定の一対の変速ギア49と変速ギア420を固定し、クラッチ44を接続状態とした上でエンジン45が駆動すると、エンジン45のトルクがクラッチ44を介してメイン軸41に伝達される。また、所定の一対の変速ギア49および変速ギア420を介して、メイン軸41とドライブ軸42との間で所定の変速比で回転伝達が行われ、ドライブ軸42が回転する。ドライブ軸42が回転すると、ドライブ軸42と後輪23(図1参照)とを接続する動力伝達機構47(図1参照)によってトルクが伝達され、後輪23が回転する。
図3は自動二輪車1の主要要素のブロック図である。前述のように、自動二輪車1は、エンジン45、クラッチ44、および変速機構43を備えている。エンジン45には吸気管61および排気管62が接続されている。また、エンジン45には点火装置67が設けられている。吸気管61の内部にはスロットル弁65が配置されている。スロットル弁65は、吸気管61を流れる空気の量や速度を調整する。自動二輪車1の右ハンドルには、スロットル弁65を駆動するアクセル63が設けられている。また、吸気管61には、燃料を供給する燃料供給装置66が設けられている。燃料供給装置66の種類は特に限定されず、燃料噴射装置または気化器などを好適に用いることができる。
次に、本実施形態に係る自動変速装置50について説明する。図3に示すように、自動変速装置50は、前述のクラッチ44と、変速機構43と、クラッチアクチュエータ60と、シフトアクチュエータ70と、を備えている。また、自動変速装置50は、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70を制御する制御装置として、ECU(Electric Control Unit)90を備えている。ECU90は、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70の制御だけでなく、エンジン45の制御も実行する。
自動変速装置50は、エンジン回転速度センサS45、スロットル開度センサS65、変速段センサS43、および車速センサS23を備えている。エンジン回転速度センサS45は、エンジン45の回転速度(詳しくは、エンジン45のクランク軸25の回転速度)を検出する。スロットル開度センサS65は、スロットル弁65の開度を検出する。変速段センサS43は、変速機構43の変速段を検出する。車速センサS23は自動二輪車1の車速を検出する。本実施形態では、車速センサS23は後輪23の回転速度を検出するように構成されている。車速は、後輪23の回転速度に基づいて検出される。ただし、車速の検出方法は特に限定されない。
さらに、自動変速装置50は、クラッチアクチュエータ60の駆動量を検出するクラッチアクチュエータセンサS60と、シフトアクチュエータ70の駆動量を検出するシフトアクチュエータセンサS70とを備えている。本実施形態では、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70はそれぞれ電動モータによって構成されている。クラッチアクチュエータセンサS60およびシフトアクチュエータセンサS70は、それぞれ電動モータの回転角度を検出するように構成されている。クラッチアクチュエータセンサS60およびシフトアクチュエータセンサS70として、例えば、ポテンショメータを好適に用いることができる。なお、シフトアクチュエータセンサS70はシフトアクチュエータ70と別体であってもよく、一体化されていてもよい。一体化されたシフトアクチュエータ70およびシフトアクチュエータセンサS70の一例として、回転角度の検出が可能なサーボモータを挙げることができる。同様に、クラッチアクチュエータセンサS60はクラッチアクチュエータ60と別体であってもよく、一体化されていてもよい。クラッチアクチュエータ60およびクラッチアクチュエータセンサS60として、サーボモータを用いることも可能である。
なお、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70を別々に備える代わりに、クラッチ44および変速機構43を駆動する単一のアクチュエータを備える場合には、クラッチアクチュエータセンサS60およびシフトアクチュエータセンサS70の代わりに、上記単一のアクチュエータの駆動量を検出する単一のセンサを備えていてもよい。
エンジン回転速度センサS45、スロットル開度センサS65、変速段センサS43、および車速センサS23は、それぞれECU90と接続されている。また、クラッチアクチュエータセンサS60およびシフトアクチュエータセンサS70は、それぞれECU90と接続されている。ECU90には、エンジン回転速度センサS45、スロットル開度センサS65、変速段センサS43、車速センサS23、クラッチアクチュエータセンサS60、およびシフトアクチュエータセンサS70からの信号が入力される。また、ECU90は、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70に接続されている。ECU90は、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70に対して制御信号を出力する。
ところで、ドグクラッチを有する多段式の変速機構43をシフトアクチュエータ70によって駆動の際の変速ギア49、420同士が係合するときに衝突音が発生するときがある。例えば、変速ギア49、420同士が衝突することで衝突音が発生する。本実施形態に係る自動変速装置50は、変速ギア49、420同士が係合するときに発生する不快な騒音を抑制するものである。図4は、シフトアクチュエータ70の回転角度の変化と、シフトドラム421の回転角度の変化と、変速ギア49、420のドグ抜き、ドグ当たり、およびドグ入りと、を模式的に示した図である。以下の説明では、変速ギア49は移動せず、変速ギア420が移動するものとする。変速ギア49のうち、変速前に変速ギア420と係合している方のギアを変速ギア491とし、変速後に変速ギア420と係合する方のギアを変速ギア492とする。ただし、変速前に係合する変速ギア491の移動する側の変速ギアと、変速後に係合する変速ギア492の移動する側の変速ギアとは、同一の変速ギア(この場合では、変速ギア420)であってもよいし、異なる変速ギアであってもよい。本実施形態は、変速前後に係合する移動する側の変速ギアは、同一の変速ギアであるとして説明する。
シフトアクチュエータ70を駆動させると、シフトドラム421が回転する。シフトドラム421の回転に伴い、図4に示すように、変速ギア420はA方向へ移動する。すなわち、変速ギア420は、変速前に係合していた変速ギア491から離れ、変速後に係合すべき変速ギア492に近づくように移動する。変速前には、主に変速ギア491から変速ギア420に駆動力が伝達され、変速ギア420の係合部420Aの側面420cと変速ギア491の係合部491Aの側面491cとは互いに押し付けられている。変速時にクラッチ44を切断することにより、上記駆動力が弱まり、変速ギア420の係合部420Aの側面420cと変速ギア491の係合部491Aの側面491cとの押し付け力は弱くなる。そのため、係合部420Aと係合部491Aとの係合力は弱くなるので、変速ギア420はA方向に移動しやすくなる。そして、シフトドラム421の回転途中(時間t11参照)において、係合部491Aの側面491c上を滑っていた係合部420Aが側面491cから離れる。すなわち、変速ギア420が変速ギア491から離れる。このように、変速前に係合していた変速ギア420の係合部420Aと変速ギア491の係合部491Aとが離れることを、「ドグ抜き」という。シフトアクチュエータ70の駆動力が大きいほど、ドグ抜きは容易に行われやすくなり、シフトドラム421の回転速度は速くなる。
時間t11のドグ抜き完了後、変速ギア420はA方向に更に移動する。その後、変速ギア420と変速ギア492とが係合する。すなわち、変速ギア420の係合部420Bの先端420aが変速ギア492の係合部492Bの先端492aよりも右方に移動する。このことを「ドグ入り」という。典型的には、係合部420Bの側面420cと係合部492Bの側面492cとが接触する。ドグ入りが行われると、衝突音が発生することがある。例えば、変速ギア420の係合部420Bの先端420aと、変速ギア492の底面492bと、が衝突することで、衝突音が発生する。この衝突音は、変速ギア420の移動速度が大きいほど大きくなる傾向がある。
一方、変速ギア420と変速ギア492とは相対回転しているので、ドグ入りの際、必ずしも係合部492Bと係合部420Bとの上下の位置がずれているとは限らない。係合部492Bの少なくとも一部が係合部420Bの少なくとも一部の右方に位置している場合がある。このような場合、係合部420Bの先端420aと係合部492Bの先端492aとが突き当たってしまう。このことを「ドグ当たり」という。
しかし、ドグ当たりが生じても、変速ギア420がA方向に十分な速度で移動すれば、変速ギア420と変速ギア492とが更に相対回転することにより、係合部420Bの先端420aが係合部492Bの先端492aに対して滑り、やがてドグ入りが行われる。
ところが、変速ギア420と変速ギア492との相対回転速度が大きく、かつ、変速ギア420のA方向の移動速度が小さいと、ドグ当たりが生じたときに、係合部420Bが係合部492Bに弾かれてしまうことがある。いったん弾かれた係合部420Bは、再び係合部492Bに接近するが、再び弾かれてしまうことが多く、同様の現象が繰り返される場合がある。その結果、係合部420Bと係合部492Bとが繰り返し接触して、周期的な騒音が発生する。このような周期的な騒音は、変速ギア420と変速ギア492との相対回転速度が大きいほど生じやすく、また、変速ギア420の移動速度が小さいほど生じやすい傾向がある。
本実施形態に係る自動変速装置50は、上記周期的な騒音および上記衝突音を軽減することができるものである。図3に示すように、ECU90は、自動二輪車1の状態が後述する第1の状態か第2の状態かを判定する判定部92と、判定部92が第1の状態と判定すると第1の変速制御を実行する第1変速制御部94と、判定部92が第2の状態と判定すると第2の変速制御を実行する第2変速制御部96とを有している。
判定部92は、変速前に係合している変速ギア49と変速ギア420との係合力が大きいか小さいかを判定する。上記係合力を直接検出することは困難であるので、判定部92は、自動二輪車1の状態に基づいて上記係合力の大小を判定する。ここでは判定部92は、上記係合力が所定値以上と推定される第1の状態か、上記係合力が所定値未満と推定される第2の状態かを判定する。
変速ギア49と変速ギア420との係合力が大きい場合、ドグ抜き後の変速ギア49と変速ギア420との相対回転速度は大きくなる。そのため、シフトドラム421の回転速度が小さいと、変速ギア49および変速ギア420の係合部同士は弾かれやすい。よって、シフトドラム421の回転速度が小さいと、ドグ入り時の周期的な騒音は発生しやすい。一方、変速ギア49と変速ギア420との係合力が大きい場合、エンジン回転速度が大きいことが多く、シフトドラム421の回転速度が大きくても、ドグ入り時の衝突音がエンジン音に比べて著しく目立つことは少ない。そこで、第1変速制御部94は、自動二輪車1の状態が第1の状態と判定されると、シフトドラム421の回転速度が相対的に速くなるようにシフトアクチュエータ70を制御する第1変速制御を実行する。
変速ギア49と変速ギア420との係合力が小さい場合、ドグ抜き後の変速ギア49と変速ギア420との相対回転速度は小さくなる。そのため、変速ギア49および変速ギア420の係合部同士は弾かれにくい。ドグ入り時の周期的な騒音は発生しにくい。一方、変速ギア49と変速ギア420との係合力が小さい場合、エンジン回転速度が小さいことが多く、ドグ入り時の衝突音が目立ちやすい。そこで、第2変速制御部96は、自動二輪車1の状態が第2の状態と判定されると、シフトドラム421の回転速度が相対的に遅くなるようにシフトアクチュエータ70を制御する第2変速制御を実行する。
次に、図5のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る自動変速装置50の変速制御について説明する。先ず、ステップS100では、乗員が図示しないシフトアップスイッチまたはシフトダウンスイッチを押すことにより、ECU90は変速指令信号を受信する。
次に、ステップS110において、ECU90は、自動二輪車1が停車中か走行中かを判定する。判定の具体的方法は特に限定されないが、本実施形態ではECU90は、車速センサS23が検出する車速に基づいて、自動二輪車1が停車中か走行中かを判定する。例えば、車速センサS23によって検出された車速が所定値(例えば0km/時)以下の場合、ECU90は自動二輪車1が停車中と判定し、車速センサS23によって検出された車速が上記所定値を超える場合、ECU90は自動二輪車1が走行中と判定する。ステップS110の判定の結果、停車中と判定されるとステップS120に進み、走行中と判定されるとステップS130に進む。
自動二輪車1が停車中の場合、クラッチ44が切断されているので、変速機構43の変速ギア49と変速ギア420との係合力は小さいと考えられる。よって、自動二輪車1が停車中の場合には、自動二輪車1は上記係合力が所定値未満と推定される第2の状態にあると推定される。ステップS120では、自動二輪車1が第2の状態にあると見なし、ECU90は第2変速制御を実行する。
ステップS130では、ECU90は、エンジン回転速度、スロットル弁65の開度(以下、スロットル開度という)、および変速機構43の変速段に基づいて、自動二輪車1が第1の状態か第2の状態かを判定する。図6(a)および(b)は、自動二輪車1の状態と、エンジン回転速度と、スロットル開度と、変速機構43の変速段との関係を表した図である。図6(a)は変速段が相対的に高い場合(例えば、変速段が5速の場合)の図であり、図6(b)は変速段が相対的に低い場合(例えば、変速段が2速の場合)の図である。
変速段およびスロットル開度がそれぞれ一定の場合、エンジン回転速度が小さいほど、変速ギア49と変速ギア420との係合力は小さいと推定される。そこで、図6(a)および(b)に示すように、ECU90は、変速段およびスロットル開度がそれぞれ一定の場合、エンジン回転速度が閾値以下のときに第2の状態と判定し、エンジン回転速度が閾値よりも大きいときに第1の状態と判定する。例えば、図6(a)に示すように、スロットル開度がa1の場合、エンジン回転速度が閾値b1以下のときには第2の状態と判定され、エンジン回転速度が閾値b1よりも大きいときには第1の状態と判定される。上記閾値は、スロットル開度が小さいほど大きくなり、変速段が高いほど大きくなるように設定されている。
また、変速段およびエンジン回転速度がそれぞれ一定の場合、スロットル開度が小さいほど、変速ギア49と変速ギア420との係合力は小さいと推定される。そこで、ECU90は、変速段およびエンジン回転速度がそれぞれ一定の場合、スロットル開度が閾値以下のときに第2の状態と判定し、スロットル開度が閾値よりも大きいときに第1の状態と判定する。例えば、図6(a)に示すように、エンジン回転速度がb1の場合、スロットル開度が閾値a1以下のときには第2の状態と判定され、スロットル開度が閾値a1よりも大きいときには第1の状態と判定される。上記閾値は、エンジン回転速度が小さいほど大きくなり、変速段が高いほど大きくなるように設定されている。
また、エンジン回転速度およびスロットル開度がそれぞれ一定の場合、変速ギア段が高いほど、変速ギア49と変速ギア420との係合力は小さいと推定される。そこで、ECU90は、エンジン回転速度およびスロットル開度がそれぞれ一定の場合、変速段が閾値以上のときに第2の状態と判定し、変速段が閾値未満のときに第1の状態と判定する。例えば、図6(a)、(b)がそれぞれ変速段が5速、2速の場合を表していると仮定し、エンジン回転速度がb2であってかつスロットル開度がa2の場合に、変速段の閾値が3速であったとする。その場合、図6(a)に示すように、変速段が閾値である3速以上のときには、第2の状態と判定される。図6(b)に示すように、変速段が閾値である3速未満のときには、第1の状態と判定される。なお、2速および5速以外の変速段における、エンジン回転速度とスロットル開度と自動二輪車1の状態との関係を表す図は省略する。
自動二輪車1の状態とエンジン回転速度とスロットル開度と変速段との関係は、予めマップ、テーブル、関数式等の形式にて、ECU90のメモリ(図示せず)に保存されていてもよい。また、ECU90が実行する制御プログラム中に規定されていてもよい。
このようにECU90は、エンジン回転速度、スロットル開度、および変速段に基づいて、自動二輪車1が第1の状態か第2の状態かを判定する。図5に示すように、ステップS130の判定の結果、自動二輪車1が第1の状態と判定されるとステップS140に進み、ECU90は第1変速制御を実行する。ステップS130の判定の結果、自動二輪車1が第2の状態と判定されるとステップS120に進み、ECU90は第2変速制御を実行する。
なお、本実施形態では、ステップS110において、ECU90は自動二輪車1が停車中か走行中かを判定し、ステップS130において、ECU90は自動二輪車1の状態を
エンジン回転速度、スロットル開度、および変速機構43の変速段に基づいて判定していた。本実施形態では、ステップS110とステップS130との制御を行っていたが、ステップS110の制御を行っているときは、ステップS130の制御は行わなくてもよい。一方、ステップS130の制御を行っているときは、ステップS110の制御は行わなくてもよい。また、ステップS130の制御を行ってから、ステップS110の制御を行ってもよい。
エンジン回転速度、スロットル開度、および変速機構43の変速段に基づいて判定していた。本実施形態では、ステップS110とステップS130との制御を行っていたが、ステップS110の制御を行っているときは、ステップS130の制御は行わなくてもよい。一方、ステップS130の制御を行っているときは、ステップS110の制御は行わなくてもよい。また、ステップS130の制御を行ってから、ステップS110の制御を行ってもよい。
第1変速制御および第2変速制御では、ECU90は、クラッチ44を切断および接続させるようにクラッチアクチュエータ60を制御し、変速機構43の変速段を変更するようにシフトアクチュエータ70を制御する。詳しくは、ECU90は、クラッチアクチュエータ60を駆動してクラッチ44の切断を開始し、その後、シフトアクチュエータ70を駆動し、変速機構43の変速段を変更する。そして、変速段が変更された後、クラッチ44が接続するようにクラッチアクチュエータ60を制御する。
第1変速制御と第2変速制御とでは、変速ギア49と変速ギア420とが係合するときのシフトドラム421の回転速度が異なる。ECU90は、第1変速制御では、上記変速ギア49、420同士が係合するときのシフトドラム421の回転速度が第1の回転速度となるようにシフトアクチュエータ70を制御する。ECU90は、第2変速制御では、上記変速ギア49、420同士が係合するときのシフトドラム421の回転速度が、第1の回転速度よりも小さな第2の回転速度となるようにシフトアクチュエータ70を制御する。
ステップS140の第1変速制御またはステップS120の第2変速制御が完了すると、自動変速装置50の変速制御は終了する。
なお、ECU90は、ステップS110またはステップS130の処理を行う際に、判定部92として機能する。また、ECU90は、ステップS140の第1変速制御を行う際に第1変速制御部94として機能し、ステップS120の第2変速制御を行う際に第2変速制御部96として機能する。ECU90は、第1の状態か第2の状態かを判定する判定部92と、第1の状態と判定されると第1変速制御を行う第1変速制御部94と、第2の状態と判定されると第2変速制御を行う第2変速制御部96とを備えている。
次に、第1変速制御および第2変速制御の一例について詳細に説明する。図7は、第1変速制御および第2変速制御の一例におけるクラッチ位置、シフトアクチュエータ70の回転位置、および変速ギア(変速ギア49および変速ギア420のうち移動する方の変速ギア)の位置の時間変化を表した図である。なお、シフトドラム421はシフトアクチュエータ70の回転に伴って回転する。図7における図示は省略するが、シフトドラム421の回転位置はシフトアクチュエータ70の回転位置と同様に変化する。
ECU90は、時間t0にて変速指令を受け、直ちにクラッチアクチュエータ60を駆動し、クラッチ44の切断を開始する。次に、ECU90は、時間t0よりも後の時間t1において、シフトアクチュエータ70を駆動する。シフトアクチュエータ70を駆動するとシフトドラム421が回転し、シフトドラム421の回転に伴ってシフトフォーク422が移動する。シフトフォーク422の移動に伴って変速ギアが移動する。ところが、シフトアクチュエータ70から変速ギアに至る機構には遊びが存在するので、変速ギアは直ちには移動を開始せず、時間t1よりも後の時間t2において、移動を開始する。
本実施形態の第1変速制御部94および第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させるように構成されている。第2変速制御部96によるシフトアクチュエータ70の動作速度は、第1変速制御部94によるシフトアクチュエータ70の動作速度よりも遅い。そのため、第2変速制御におけるシフトドラム421の回転速度は、第2変速制御におけるシフトドラム421の回転速度よりも遅い。変速ギアは変速前の位置Gから変速後の位置G′に移動するが、第1変速制御時の変速ギアの移動時間(t2〜t3)は、第2変速制御時の変速ギアの移動時間(t2〜t4)よりも短い。第1変速制御時に変速ギアが位置G′に到達する時間t3は、第2変速制御時に変速ギアが位置G´に到達する時間t4よりも早い。
ドグ抜きは時間t2の直後において行われる。第1変速制御時のドグ入りは時間t3の直前に行われ、第2変速制御時のドグ入りは時間t4の直前に行われる。本実施形態では、ドグ抜きはクラッチ44の切断中(時間t0〜時間tc)に行われる。ドグ入りは、クラッチ44の切断後(時間tc以降)に行われる。
図示は省略するが、ECU90は、変速ギアが位置G′に到達した後、クラッチアクチュエータ60を駆動し、クラッチ44を接続させる。これにより、変速制御が完了する。
シフトアクチュエータ70の動作速度を変更する方法には、任意の方法を用いることができる。本実施形態では、以下に説明するように、シフトアクチュエータ70の目標位置を変更することにより、動作速度を変更することとしている。
本実施形態では、ECU90は、シフトアクチュエータ70の位置フィードバック制御を行う。すなわち、シフトアクチュエータ70の目標位置と現在位置との差を算出し、その差を零にするようにシフトアクチュエータ70を制御する。ECU90は、その差に所定の係数を乗じた量だけシフトアクチュエータ70を駆動する。そのため、目標位置と現在位置との差が大きいほど、シフトアクチュエータ70の回転量は大きくなり、シフトアクチュエータ70は速く回転することになる。第1変速制御部94は、シフトアクチュエータ70の目標位置を第1の目標位置Pt1に設定する。第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70の目標位置を、第1の目標位置Pt1よりも現在位置に近い第2の目標位置Pt2に設定する。これにより、第1変速制御では変速ギアは速く移動し、第2変速制御では変速ギアは遅く移動することになる。なお、変速ギアが位置G′に到達すると、変速ギアはそれ以上移動できなくなる(図4の右図参照)。そのため、シフトアクチュエータ70の回転位置はP′に規制されるので、シフトアクチュエータ70の回転位置が目標位置Pt1、Pt2に至ることはない。
なお、ECU90がシフトアクチュエータ70の駆動を制御する方法は、特に限定されず、デューティ制御によってシフトアクチュエータ70の駆動量を調整してもよいし、シフトアクチュエータ70に印加する電圧値を変化させることで上記駆動量を調整してもよい。
以上のように、本実施形態によれば、変速前に係合している変速ギア49と変速ギア420との係合力が大きいとき(すなわち、所定値以上と推定されるとき)には、第1変速制御が行われるため、シフトドラム421は相対的に大きな回転速度で回転する。そのため、ドグ抜きは容易に行われやすくなる。また、変速ギア(変速ギア49および変速ギア420のうち移動する方の変速ギア)の移動速度が大きくなるので、変速ギア49および変速ギア420の係合部同士は弾かれにくい。それらが弾かれてしまうことに起因する周期的な騒音は抑制される。上記変速ギアの移動速度が大きいと、ドグ入り時の衝突音が大きくなりやすい。しかし、自動二輪車1が第1の状態のときには、エンジン音または走行に伴う風切り音などに比べて、ドグ入り時の衝突音が著しく目立つことはない。そのため、上記衝突音が不快な騒音となることは避けられる。
一方、変速前に係合している変速ギア49と変速ギア420との係合力が小さいとき(すなわち、所定値未満と推定されるとき)には、第2変速制御が行われるため、シフトドラム421は相対的に小さな回転速度で回転する。シフトドラム421の回転速度が小さくても、上記係合力が小さいので、ドグ抜きは容易に行われる。また、上記係合力が小さいときには、ドグ抜き後の変速ギア49と変速ギア420との相対回転速度は小さいので、変速ギア49および変速ギア420の係合部同士は弾かれにくい。それらが弾かれてしまうことに起因する周期的な騒音は抑制される。また、自動二輪車1が第2の状態のときには、エンジン音等は小さいため、ドグ入り時の衝突音が目立ちやすくなる。しかし、自動二輪車1が第2の状態の時には、変速ギアの移動速度が小さいので、ドグ入り時の衝突音は小さい。そのため、上記衝突音が不快な騒音となることは避けられる。
したがって、本実施形態によれば、ドグ入り時の衝突音および周期的な騒音が不快な騒音となることを抑制することができる。
本実施形態では、図5に示すように、判定部92は、自動二輪車1が停車中か否かを検出し、停車中の場合には第2の状態と判定する。停車時、変速前に係合している変速ギア49、420同士の係合力は小さい。停車時には第2変速制御が実行されるため、停車時であってもドグ入り時の不快な騒音を抑制することができる。なお、停車時は、変速動作が多少遅くても実用上問題ないため、シフトドラム421の回転速度が相対的に低い回転速度であっても実用上問題ない。第2変速制御を好適に行うことができる。
また、本実施形態では、判定部92は、エンジン45の回転速度、スロットル弁65の開度、および変速機構43の変速段に基づいて、自動二輪車1が第1の状態か第2の状態かを検出している。このように、エンジン45の回転速度と、スロットル弁65の開度と、変速機構43の変速段とに基づいて、上記係合力の大きさを好適に推定することができる。
本実施形態では、判定部92は、エンジン45の回転速度が閾値以下のときに自動二輪車1の状態を第2の状態と判定する。上記閾値は、スロットル弁65の開度が小さいほど大きくなり、変速機構43の変速段が高いほど大きくなるように設定されている。エンジン45の回転速度が小さいとき(すなわち、閾値以下のとき)は、変速前に係合している変速ギア49、420同士の係合力は小さい。本実施形態によれば、エンジン45の回転速度が小さいときは第2変速制御が実行されるため、ドグ入り時の不快な騒音をより好適に低減することができる。また、上記のように閾値をスロットル弁65の開度および変速機構43の変速段に基づいて適宜設定することで、自動二輪車1の走行状態に沿った閾値を適宜設定することができる。その結果、より確実に自動二輪車1の状態を検出でき、不快な騒音をより好適に抑制することができる。
図7に示すように、本実施形態では、第2変速制御部96は第1変速制御部94と同様、シフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させるように構成されている。第2変速制御時のシフトアクチュエータ70の動作速度を第1変速制御時のシフトアクチュエータ70の動作速度よりも小さくする方法として、他の方法も考えられる。例えば、第2変速制御時では、変速ギアが位置Gから位置G′に移動する間、途中(例えば、ドグ入り前)まではシフトアクチュエータ70を第1変速制御時と同様の速度で動作させ、途中から動作速度を低下させる方法が考えられる。しかし、本実施形態のように、第2変速制御時にシフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させることとすれば、第2変速制御をより簡単に実行することができる。
図7に示すように、本実施形態では、第1変速制御部94は、シフトアクチュエータ70の回転位置が現在位置Pから第1の目標回転位置Pt1となるように位置フィードバック制御を実行する。第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70の回転位置Pが、第1の目標回転位置Pt1よりも現在位置Pに近い第2の目標回転位置Pt2となるように位置フィードバック制御を実行する。このように、位置フィードバック制御の目標回転位置を変更するという簡単な手法により、シフトドラム421の回転速度を変更することができる。
図2に示すように、本実施形態に係る自動変速装置50は、自動二輪車1のエンジン45の動力を断続するクラッチ44と、シフトアクチュエータ70とは別にクラッチ44を駆動するクラッチアクチュエータ60と、を備えている。そして、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、クラッチアクチュエータ60によってクラッチ44が切断され始めてから切断し終わる前に、シフトドラム421の回転を開始するように構成されている。クラッチ動作とシフト動作とが同時に行われる(オーバーラップする)場合、ドグ抜きのときには未だクラッチ44の切断は完了していないため、ドグが抜けにくくなる傾向がある。そのため、変速ギア49、420同士の係合力が大きいときには、ドグが抜けるまでの時間が長くなり、変速動作全体の時間が長くなる傾向がある。しかし、本実施形態によれば、変速ギア49、420同士の係合力が大きい第1の状態のときには、シフトドラム421の回転速度が大きい第1変速制御が行われるので、ドグが抜けてからドグ入りまでの時間は短くなる。そのため、変速動作全体の時間が長くなってしまうことを避けることができる。
以上、第1実施形態に係る自動二輪車1について説明した。なお、本発明に係る鞍乗型車両は、本実施形態の自動二輪車1に限らず、他の種々の形態で実施することができる。次に、他の実施形態について簡単に説明する。
<第2実施形態>
第1実施形態では、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させるように構成されていた。そして、第2変速制御部96によるシフトアクチュエータ70の動作速度は、第1変速制御部94によるシフトアクチュエータ70の動作速度よりも遅かった。また、第1実施形態では、位置フィードバック制御によってシフトアクチュエータ70を駆動させていた。しかし、本発明に係る自動変速装置は、上記構成に限定されない。下記に示すような第2実施形態に係る自動変速装置であってもよい。
第1実施形態では、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させるように構成されていた。そして、第2変速制御部96によるシフトアクチュエータ70の動作速度は、第1変速制御部94によるシフトアクチュエータ70の動作速度よりも遅かった。また、第1実施形態では、位置フィードバック制御によってシフトアクチュエータ70を駆動させていた。しかし、本発明に係る自動変速装置は、上記構成に限定されない。下記に示すような第2実施形態に係る自動変速装置であってもよい。
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成の箇所は同じ符号を使用し、その説明は省略する。図8は、第2変速制御の一例におけるクラッチ44の位置、シフトアクチュエータ70の回転位置、変速ギア(変速ギア49および変速ギア420のうち移動する方の変速ギア)の位置、およびデューティ比の時間変化を表した図である。
本実施形態では、第1実施形態と同様にシフトドラム421は、シフトアクチュエータ70によって駆動される。シフトアクチュエータ70は、電動モータである。そして、ECU90の第2変速制御部96は、デューティ制御をすることによって、シフトアクチュエータ70の動作速度を調整する。上記調整によって、シフトドラム421の回転速度を調整する。なお、デューティ制御とは、シフトアクチュエータ70に対するパルス波のデューティ比を変化させる制御であり、デューティ制御はPWM(Pulse Width Modulation)制御と同義である。
判定部92によって自動二輪車1の状態が第2の状態と判定された場合、第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70を第1の動作速度で動作させた後、第1の動作速度よりも遅い第2の動作速度で動作させるように構成されている。第1の動作速度は第1のデューティ比に対応している。第2の動作速度は第2のデューティ比に対応している。具体的には、ECU90の第2変速制御部96は、第1のデューティ比でシフトアクチュエータ70を駆動させた後、第2のデューティ比でシフトアクチュエータ70を駆動させる。第1のデューティ比が正(プラス)のデューティ比の場合、第2のデューティ比は負(マイナス)のデューティ比である。一方、第1のデューティ比が負のデューティ比の場合、第2のデューティ比は正のデューティ比である。第1のデューティ比と第2のデューティ比との絶対値は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、第1デューティ比と第2デューティ比との正負の関係は上述したことに限定されず、第1のデューティ比が正の場合、第2のデューティ比も正であってもよいし、第1のデューティ比が負の場合、第2のデューティ比も負であってもよい。この場合は、第2のデューティ比は第1のデューティ比よりも小さい。
図8に示すように、ECU90は、時間t0にて変速指令を受け、直ちにクラッチアクチュエータ60を駆動し、クラッチ44の切断を開始する。なお、このときのシフトアクチュエータ70に対するデューティ比は0%である。次に、時間t0よりも後の時間t1において、ECU90の第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70の回転位置が位置Pから位置P’へ向かうように、第1のデューティ比D1でシフトアクチュエータ70を駆動させる。シフトアクチュエータ70を駆動させるとシフトドラム421が回転し、時間t1よりも後の時間t2において、変速ギアは移動を開始する。そして、時間t3のときに、ECU90の第2変速制御部96は、デューティ比を第1のデューティ比D1から第2のデューティ比D2へ切り替える。なお、本実施形態では、時間t3は、変速ギアのドグ入り完了直前の時間である。しかし、時間t3は、ドグ入り開始時の時間でもよいし、ドグ入りの途中の時間であっても良い。この時間t3における変速ギアの位置(例えば、ドグ入り完了直前の位置)の検出方法としては、変速制御開始時からの経過時間を求めることで検出することができる。また、変速ギアの位置の他の検出方法としては、シフトドラム421の回転位置を検出することによって、変速ギアの位置を検出する方法がある。シフトドラム421の回転位置の検出方法は、シフトドラム421に備えられたシフトドラム回転位置センサ(図示せず)によって検出してもよいし、間接的にシフトドラム421の回転位置を検出してもよい。図8に示すように、第1のデューティ比D1は正であり、第2のデューティ比D2は負である。このように、第1のデューティ比D1と第2のデューティ比D2との正負を入れ替えることで、シフトドラム421の駆動する方向を反転することができる。その結果、シフトドラム421に制動をかけることができる。
そして、時間t4のとき、すなわち、シフトアクチュエータ70の回転位置が位置P’に達したときであり、変速ギアの位置が位置G’に達したとき、ECU90の第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70の制御を終了する。ECU90は、時間t4の後、第3のデューティ比D3でシフトアクチュエータ70を駆動させる。
なお、本実施形態では、第2変速制御部96は、デューティ制御をすることでシフトアクチュエータ70を制御してシフトドラム421の回転速度を調整したが、シフトアクチュエータ70を制御する方法はデューティ制御に限られず、例えばシフトアクチュエータ70に印加する電圧値を変更させることによって、シフトアクチュエータ70を制御してもよい。
図8に示すように、本実施形態によれば、第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70を第1の動作速度で動作させた後、第1の動作速度よりも遅い第2の動作速度で動作させるように構成されている。このことによって、ドグ抜きのときには、比較的速い第1の動作速度でシフトアクチュエータ70を動作させるため、ドグ抜きが容易になる。一方、ドグ入りのときには、比較的遅い(第1の動作速度よりも遅い)第2の動作速度でシフトアクチュエータ70を動作させるため、ドグ入り時の衝突音を低減することができる。ドグ抜き開始からドグ入り完了までの間、常に第2の動作速度でシフトアクチュエータ70を動作させる場合に比べて、変速動作時間を短くすることができる。
また、図8に示すように、本実施形態の第2変速制御部96は、第1のデューティ比D1でシフトアクチュエータ70を駆動した後、第1のデューティ比D1よりも小さな第2のデューティ比D2でシフトアクチュエータ70を駆動する。このことによって、第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70をデューティ比によって制御することができるため、より簡単な方法で変速ギアのドグ入り完了直前にシフトアクチュエータ70に制動をかけることができる。
また、本実施形態によると、第2変速制御部96は、正のデューティ比(第1のデューティ比D1)でシフトアクチュエータ70を駆動した後、負のデューティ比(第2のデューティ比D2)でシフトアクチュエータ70を駆動した。このことによって、ドグ入り完了直前のとき、電動モータに大きな制動力を与えることができる。その結果、より効果的にドグ入り時の衝突音を低減することができる。なお、本実施形態では、第2デューティ比D2は負のデューティ比である。第2のデューティ比D2の値は、シフトドラム421の回転方向が反転しない程度の値であり、かつ、第2のデューティ比D2をかける時間は、シフトドラム421の回転方向が反転しない程度の時間である。
<他の実施形態>
第1実施形態では、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、位置フィードバック制御によって、シフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させるように構成されていた。しかし、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70の回転速度を段階的に変更するように駆動させてもよい。この場合の第1の回転速度とは、第1変速制御部94による変速制御開始から終了までのシフトドラム421の回転速度の平均値のことをいう。第2の回転速度とは、第2変速制御部96による変速開始から終了までのシフトドラム421の回転速度の平均値のことをいう。
第1実施形態では、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、位置フィードバック制御によって、シフトアクチュエータ70を一定の速度で動作させるように構成されていた。しかし、第1変速制御部94および第2変速制御部96は、シフトアクチュエータ70の回転速度を段階的に変更するように駆動させてもよい。この場合の第1の回転速度とは、第1変速制御部94による変速制御開始から終了までのシフトドラム421の回転速度の平均値のことをいう。第2の回転速度とは、第2変速制御部96による変速開始から終了までのシフトドラム421の回転速度の平均値のことをいう。
前記各実施形態では、乗員が図示しないシフトスイッチを手動操作することによって、シフトポジションの変更指令をECU90に送ることで、ECU90がクラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70を駆動させるようにしていた。しかし、本発明では、ECU90が自動でシフトポジションの変更指令をすることによって、クラッチアクチュエータ60およびシフトアクチュエータ70を駆動させるようにしてもよい。
1 自動二輪車(鞍乗型車両)
43 変速機構
50 自動変速装置
65 スロットル弁
70 シフトアクチュエータ
90 ECU(制御装置)
92 判定部
94 第1変速制御部
96 第2変速制御部
421 シフトドラム
43 変速機構
50 自動変速装置
65 スロットル弁
70 シフトアクチュエータ
90 ECU(制御装置)
92 判定部
94 第1変速制御部
96 第2変速制御部
421 シフトドラム
Claims (13)
- 鞍乗型車両に搭載される自動変速装置であって、
ドグクラッチを介して係合する複数の変速ギアを有し、係合する変速ギアの組み合わせがシフトドラムの回転に伴って変更される多段式の変速機構と、
前記シフトドラムを回転させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記鞍乗型車両の状態を検出し、変速前に係合している変速ギア同士の係合力が所定値以上と推定される第1の状態か、前記係合力が所定値未満と推定される第2の状態かを判定する判定部と、
前記判定部が前記第1の状態と判定すると、変速ギア同士が係合するときの前記シフトドラムの回転速度が第1の回転速度となるように、前記アクチュエータを制御する第1変速制御部と、
前記判定部が前記第2の状態と判定すると、変速ギア同士が係合するときの前記シフトドラムの回転速度が前記第1の回転速度よりも小さな第2の回転速度となるように、前記アクチュエータを制御する第2変速制御部と、
を備えている自動変速装置。 - 前記判定部は、前記鞍乗型車両の状態として前記鞍乗型車両が停車中か否かを検出し、停車中の場合には前記第2の状態と判定する、請求項1に記載の自動変速装置。
- 前記鞍乗型車両は、エンジンと、前記エンジンの吸気管に配置されたスロットル弁とを備え、
前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、
前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサと、
前記変速機構の変速段を検出する変速段センサと、を備え、
前記判定部は、前記エンジンの回転速度、前記スロットル弁の開度、および前記変速機構の変速段に基づいて、前記鞍乗型車両の状態を検出するように構成されている、請求項1に記載の自動変速装置。 - 前記判定部は、前記エンジンの回転速度が閾値以下のときに前記第2の状態と判定するように構成され、
前記閾値は、前記スロットル弁の開度が小さいほど大きくなり、前記変速機構の変速段が高いほど大きくなるように設定されている、請求項3に記載の自動変速装置。 - 前記判定部は、前記スロットル弁の開度が閾値以下のときに前記第2の状態と判定するように構成され、
前記閾値は、前記エンジンの回転速度が小さいほど大きくなり、前記変速機構の変速段が高いほど大きくなるように設定されている、請求項3に記載の自動変速装置。 - 前記判定部は、前記変速機構の変速段が閾値以上のときに前記第2の状態と判定するように構成され、
前記閾値は、前記エンジン回転速度が小さいほど小さくなり、前記スロットル弁の開度が小さいほど小さくなるように設定されている、請求項3に記載の自動変速装置。 - 前記第1変速制御部および前記第2変速制御部は、前記アクチュエータを一定の速度で動作させるように構成され、
前記第2変速制御部による前記アクチュエータの動作速度は、前記第1変速制御部による前記アクチュエータの動作速度よりも小さい、請求項1に記載の自動変速装置。 - 前記第2変速制御部は、前記アクチュエータを第1の動作速度で動作させた後、前記第1の動作速度よりも遅い第2の動作速度で動作させるように構成されている、請求項1に記載の自動変速装置。
- 前記アクチュエータは電動モータからなり、
前記第1変速制御部は、前記電動モータの回転位置が現在位置から第1の目標回転位置となるように位置フィードバック制御を実行し、
前記第2変速制御部は、前記電動モータの回転位置が、前記第1の目標回転位置よりも現在位置に近い第2の目標回転位置となるように位置フィードバック制御を実行する、請求項1に記載の自動変速装置。 - 前記アクチュエータは電動モータからなり、
前記第2変速制御部は、第1のデューティ比で前記電動モータを駆動した後、前記第1のデューティ比よりも小さな第2のデューティ比で前記電動モータを駆動する、請求項1に記載の自動変速装置。 - 前記アクチュエータは電動モータからなり、
前記第2変速制御部は、正および負のいずれか一方のデューティ比で前記電動モータを駆動した後、他方のデューティ比で前記駆動モータを駆動する、請求項1に記載の自動変速装置。 - 前記鞍乗型車両のエンジンの動力を断続するクラッチと、
前記クラッチを駆動する他のアクチュエータと、を備え、
前記第1変速制御部および前記第2変速制御部は、前記他のアクチュエータによって前記クラッチが切断され始めてから切断し終わる前に、前記シフトドラムの回転を開始するように構成されている、請求項1に記載の自動変速装置。 - 請求項1に記載の自動変速装置を備えた鞍乗型車両。
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