JP4879922B2 - クラッチ接続状態検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ接続状態検知装置に係り、特に、簡単な構成によってクラッチが接続し始めるタイミングを検知することができるクラッチ接続状態検知装置に関する。

従来から、エンジンから変速機へ伝達する回転駆動力を断接するクラッチを、電気的な駆動信号によって自動または半自動で駆動するようにした自動マニュアル変速機が知られている。このような変速機のクラッチにおいて、クラッチを構成する部品精度のばらつきやクラッチ板の摩耗等でクラッチ特性に差異が生じると、同じ駆動指令に対する接続タイミングやクラッチ板の押圧力等に変化が生じる可能性があった。上記したような課題は、クラッチの実際の接続状態を検知する手段を設け、この接続状態に基づいてクラッチをフィードバック制御することで解決可能である。

特許文献１には、エンジンの油温が所定温度より低い場合には、湿式クラッチのドリブンプレートとクラッチディスクとが供回りする「引きずり現象」が発生すると予測して、引きずり防止機構を作動させるようにした自動変速機が開示されている。
特開平７−１３９６２０号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、低温時にエンジンオイルの粘性が高くなってクラッチの接続特性が変化することを予測するものであり、クラッチの接続状態を直接検知するものではなかった。また、実際にクラッチが接続し始めるタイミングは、カウンタシャフトに発生するトルク等に基づいて検知できるが、ねじれ変位を計測するトルク検出センサ等の機器が必要になり、構成が複雑化するという課題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、簡単な構成によってクラッチが接続し始めるタイミングを検知することができるクラッチ接続状態検知装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、メインシャフトとカウンタシャフトとの間に変速段に応じた複数の歯車対が設けられ、前記メインシャフト上にエンジンの回転駆動力を断接するクラッチが設けられている変速機のクラッチ接続状態検知装置において、前記カウンタシャフトの外周に沿って回動自在に軸支されるスイッチ操作手段と、前記スイッチ操作手段とカウンタシャフトとの間に配設され、前記カウンタシャフトに接触することで前記スイッチ操作手段の回動動作にフリクションを与えるフリクション発生手段と、前記スイッチ操作手段が所定方向に回動することで出力信号が切り換わるスイッチ手段とを具備する点に第１の特徴がある。

また、前記カウンタシャフトが、前記変速機のケースから突出している部分を有し、該カウンタシャフトの突出部に、前記エンジンの回転駆動力を駆動輪に伝達するためのドライブスプロケットが取り付けられており、前記スイッチ操作手段は、前記ドライブスプロケットより前記変速機のケース寄りに配設されている点に第２の特徴がある。

さらに、前記スイッチ手段は、前記スイッチ操作手段が所定の回動位置に達したときに作動するリミットスイッチであり、前記フリクション発生手段は、前記カウンタシャフトを挟み込む方向の弾発力を発生するねじりばねである点に第３の特徴がある。

第１の特徴によれば、カウンタシャフトの外周に沿って回動自在に軸支されるスイッチ操作手段と、スイッチ操作手段とカウンタシャフトとの間に配設され、カウンタシャフトに接触することでスイッチ操作手段の回動動作にフリクションを与えるフリクション発生手段と、スイッチ操作手段が所定方向に回動することで出力信号が切り換わるスイッチ手段とを具備するので、カウンタシャフトの回転に伴ってスイッチ操作手段が回転して、スイッチ手段の出力信号が切り換えられることとなり、この出力信号に基づいてカウンタシャフトが実際に回転し始めるタイミングを検知することが可能となる。これにより、クラッチの断接状態を電気的に制御する車両において、クラッチへの駆動指令とクラッチが実際に接続されるタイミングとに差異が生じた場合に、これを検知できるようになる。さらに、この検知結果をクラッチ制御にフィードバックさせることで、クラッチを構成している部品の個体差や摩耗等に関わらず、適切なクラッチ断接制御が可能となる。

第２の特徴によれば、カウンタシャフトが変速機のケースから突出している部分を有し、該カウンタシャフトの突出部にエンジンの回転駆動力を駆動輪に伝達するためのドライブスプロケットが取り付けられており、スイッチ操作手段はドライブスプロケットより変速機のケース寄りに配設されているので、ドライブスプロケットによってスイッチ操作手段が外方から隠されて、スイッチ操作手段を保護することが可能となる。

第３の特徴によれば、スイッチ手段はスイッチ操作手段が所定の回動位置に達したときに作動するリミットスイッチであり、フリクション発生手段はカウンタシャフトを挟み込む方向の弾発力を発生するねじりばねであるので、トルク検出センサ等を使用することなく、簡単な構成のスイッチによってクラッチの実際の接続タイミングを検知することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、自動二輪車に適用される自動変速機としての自動マニュアル変速機（以下、ＡＭＴ）１６およびその周辺装置のシステム構成図である。ＡＭＴ１６は、メインシャフト上に配設された２つのクラッチによってエンジンの回転駆動力を断接するツインクラッチ式変速装置として構成されている。エンジン１１に連結されるＡＭＴ１６は、クラッチ用油圧装置１７および変速制御装置としてのＡＭＴ制御ユニット１８で駆動制御される。エンジン１１は、スロットル・バイ・ワイヤ形式のスロットルボディ１９を有し、スロットルボディ１９には、スロットル開閉用のモータ２０が備えられる。

ＡＭＴ１６は、前進６段の変速機ギヤ２１、第１クラッチ２２、第２クラッチ２３、シフトドラム２４、およびシフトドラム２４を回動させるシフト制御モータ２５を備えている。変速機ギヤ２１を構成する多数のギヤは、主軸（メインシャフト）２６およびカウンタ軸（カウンタシャフト）２７にそれぞれ結合または遊嵌されている。主軸２６は、内主軸２６ａと外主軸２６ｂとからなり、内主軸２６ａは第１クラッチ２２と結合され、外主軸２６ｂは第２クラッチ２３と結合されている。主軸２６およびカウンタ軸２７には、それぞれ主軸２６およびカウンタ軸２７の軸方向に変位自在な変速ギヤが設けられており、これら変速ギヤおよびシフトドラム２４に形成されたガイド溝（不図示）に、それぞれシフトフォーク２９の端部が係合されている。

エンジン１１の出力軸、すなわちクランク軸３０には、プライマリ駆動ギヤ３１が結合されており、このプライマリ駆動ギヤ３１はプライマリ従動ギヤ３２に噛み合わされている。プライマリ従動ギヤ３２は、第１クラッチ２２を介して内主軸２６ａに連結されると共に、第２クラッチ２３を介して外主軸２６ｂに連結されている。また、ＡＭＴ１６は、カウンタ軸２７上の所定の変速ギヤの回転速度を計測することで、内主軸２６ａおよび外主軸２６ｂの回転速度をそれぞれ検知する内主軸回転速度センサ６３および外主軸回転速度センサ７３を備えている。

カウンタ軸２７にはドライブスプロケット３５が結合され、このドライブスプロケット３５に巻き掛けられるドライブチェーン（不図示）を介して、駆動輪としての後輪に駆動力が伝達される。また、ＡＭＴ１６内には、プライマリ従動ギヤ３２の外周に対向配置されたエンジン回転数センサ３６と、シフトドラム２４の回転位置に基づいて現在のギヤ段位を検出するギヤポジションセンサ３８と、シフト制御モータ２５の回動位置を検出するシフトカムポジションセンサ８１とが設けられている。スロットルボディ１９には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ４７が設けられている。

クラッチ用油圧装置１７は、オイルタンク３９と、このオイルタンク３９内のオイルを第１クラッチ２２および第２クラッチ２３に給送するための管路４０とを備えている。管路４０上には、油圧ポンプ４１およびソレノイドバルブ等からなる油圧制御弁としてのバルブ４２が設けられており、管路４０に連結される戻り管路４３上には、レギュレータ４４が配置されている。バルブ４２は、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３に個別にオイル圧をかけることが可能な構造とされる。また、バルブ４２にもオイルの戻り管路４５が設けられている。

ＡＭＴ制御ユニット１８には、自動変速（ＡＴ）モードと手動変速（ＭＴ）モードとの切り換えを行うモードスイッチ４９と、シフトアップ（ＵＰ）またはシフトダウン（ＤＮ）を指示するシフトセレクトスイッチ５０とが接続されている。ＡＭＴ制御ユニット１８は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を備え、上記各センサやスイッチの出力信号に応じてバルブ４２およびシフト制御モータ２５を制御し、ＡＭＴ１６のギヤ段位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。

ＡＭＴ制御ユニット１８は、ＡＴモードの選択時には、車速、エンジン回転数、スロットル開度等の情報に応じて変速機ギヤ２１を自動的に切り換え、一方、ＭＴモードの選択時には、シフトセレクトスイッチ５０の操作に伴って、変速機ギヤ２１をシフトアップまたはシフトダウンする。なお、ＭＴモード選択時でも、エンジンの過回転やストールを防止するための補助的な自動変速制御を実行するように設定できる。

クラッチ用油圧装置１７では、油圧ポンプ４１によってバルブ４２に油圧がかけられており、この油圧が上限値を超えないようにレギュレータ４４で制御されている。ＡＭＴ制御ユニット１８からの指示でバルブ４２が開かれると、第１クラッチ２２または第２クラッチ２３に油圧が印加されて、プライマリ従動ギヤ３２が第１クラッチ２２または第２クラッチ２３を介して内主軸２６ａまたは外主軸２６ｂに連結される。そして、バルブ４２が閉じられて油圧の印加が停止されると、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３は、内蔵されている戻りバネ（不図示）によって、内主軸２６ａおよび外主軸２６ｂとの連結を断つ方向へ付勢されることとなる。

シフト制御モータ２５は、ＡＭＴ制御ユニット１８からの指示に従ってシフトドラム２４を回動させる。シフトドラム２４が回動すると、シフトドラム２４の外周に形成されたガイド溝の形状に従ってシフトフォーク２９がシフトドラム２４の軸方向に変位する。これに伴い、カウンタ軸２７および主軸２６上のギヤの噛み合わせが変わり、変速機ギヤ２１をシフトアップまたはシフトダウン可能な状態に切り換える。

本実施形態に係るＡＭＴ１６では、第１クラッチ２２と結合される内主軸２６ａ（図１参照）が奇数段ギヤ（１，３，５速）を支持し、第２クラッチ２３と結合される外主軸２６ｂが偶数段ギヤ（２，４，６速）を支持するように構成されている。例えば、奇数段ギヤを選択して走行している間は、第１クラッチ２２への油圧供給が継続されて接続状態が保たれている。そして、シフトチェンジが順次行われる際には、シフトドラム２４の回動によってギヤの噛み合わせを予め変更しておき、第１クラッチ２２および第２クラッチ２３の接続状態を切り換えることで変速が完了するように構成されている。

そして、本実施形態に係るＡＭＴ１６には、ドライブスプロケット３５の近傍のカウンタ軸２７上に、カウンタ軸２７が実際に回転し始めたタイミングを検知するためのクラッチ接続状態検知装置９０が設けられている。このクラッチ接続状態検知装置９０の作動状態は、リミットスイッチ５１のオンオフ信号として出力され、この出力信号がＡＭＴ制御ユニット１８に入力されるように構成されている。

図２は、クラッチ接続状態検知装置９０の上面拡大図である。また、図３は、図２のＡ方向視図である。さらに図４は、クラッチ接続状態検知装置９０を構成するスイッチ操作手段９１の斜視図である。前記したように、カウンタ軸２７の端部にはドライブスプロケット３５が取り付けられており、クラッチ接続状態検知装置９０は、ＡＭＴ１６の外殻である変速機ケースの内側に配設されている。クラッチ接続状態検知装置９０は、主に、カウンタ軸２７上に軸受５５を介して回転自在に軸支されたスイッチ操作手段９１と、該スイッチ操作手段９１の回動動作にフリクションを与えるためのフリクション発生手段としてのねじりばね５４と、スイッチ操作手段９１によってオンオフが切り換えられるスイッチ手段としてのリミットスイッチ５１とから構成されている。本実施家形態に係るフリクション発生手段としてのねじりばね５４は、カウンタ軸２７との間に摺動抵抗を発生させることとなる。なお、軸受５５には、ニードルベアリングやプレーンメタル軸受等の種々の形態が使用できる。

スイッチ操作手段９１は、円環状の本体部に、リミットスイッチ５１の操作子５２を押圧するためのアーム部９２と、ねじりばね５４が係合するフック９３とが設けられた構成とされている。前記したように、スイッチ操作手段９１はカウンタ軸２７に対して回転自在に軸支されるが、カウンタ軸２７を挟み込む方向の弾発力を与えるねじりばね５４が取り付けられることで、カウンタ軸２７とねじりばね５４との間にフリクションが発生し、これにより、カウンタ軸２７の回転に伴って図示反時計方向に回転されることとなる。なお、ねじりばね５４によって発生されるフリクションの大きさは、カウンタ軸２７の回転に伴ってスイッチ操作手段９１を回転させ、かつ、走行中に摩擦力による負荷が大きくなりすぎない程度に設定することができる。また、カウンタ軸２７の表面には、ねじりばね５４を安定的に係合させるための周方向の溝を形成してもよい。

そして、リミットスイッチ５１は、カウンタ軸２７の車体上方側かつスイッチ操作手段９１の前方側に配設されており、太矢印で示すように、カウンタ軸２７が車両の前進方向に回転し始めると、スイッチ操作手段９１によってリミットスイッチ５１の操作子５２が押圧され、スイッチ操作手段９１が所定の回動位置に達したときに、その出力信号がオフからオンに切り換わるように構成されている。これにより、カウンタ軸２７が実際に回転し始めるタイミングをリミットスイッチ５１の出力信号によって検知することが可能となる。なお、リミットスイッチ５１は、カウンタ軸２７が前進方向に回転している間はオン状態であり、車両の停止に伴ってカウンタ軸２７が停止すると、ドライブチェーン５６のたるみ等によってドライブスプロケット３５が少し逆回転することでオフ状態に戻るように構成されている。

なお、リミットスイッチ５１の配設位置は、車両が前進する方向にカウンタ軸２７が回転することで操作子５２が押圧される位置であれば、カウンタ軸２７の車体後方側や車体下方側としてもよい。また、アーム部９２の後方側に設けられているストッパ５３は、カウンタ軸２７が逆回転される際に、スイッチ操作手段９１の回動範囲を規制するものであるが、ＡＭＴ１６が後進ギヤを有する場合には、このストッパ５３の位置に逆回転側のスイッチ手段を設けて、逆回転側のクラッチの接続状態を検知してもよい。

本発明に係るクラッチ接続状態検知装置によれば、簡単な構成によってカウンタ軸２７が実際に回転しはじめるタイミングを検知することが可能となる。これにより、クラッチの断接状態を電気的に制御する車両において、クラッチへの駆動指令とクラッチが実際に接続されるタイミングとに差異が生じた場合でも、この差異を検知することができる。また、ＡＭＴ制御ユニット１８に入力されるリミットスイッチ５１の出力信号に基づいてクラッチをフィードバック制御することで、クラッチを構成している部品の個体差や摩耗等に関わらず、適切なクラッチ断接制御が可能となる。

なお、スイッチ操作手段、スイッチ、フリクション発生手段の形態や形状、クラッチ接続状態検知装置の取付位置等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、フリクション発生手段には、板ばねやゴム、磁石等を適用してもよい。また、スイッチは、スイッチ操作手段による押圧力を測定可能なボリュームスイッチとしてもよい。さらに、クラッチ接続状態検知装置の配設位置は、変速機のケースの外側かつドライブスプロケットの内側とすることもできる。本発明に係るクラッチ接続状態検知装置は、自動二輪車に限られず、電気的にクラッチを制御する変速機を備えた三輪車や四輪車等に適用することが可能である。

自動二輪車に適用されるＡＭＴおよびその周辺装置のシステム構成図である。 クラッチ接続状態検知装置の上面図である。 図２のＡ方向視図である。 スイッチ操作手段の斜視図である。

符号の説明

１１…エンジン、１６…ＡＭＴ、２２…第１クラッチ、２３…第２クラッチ、２５…シフト制御モータ、４２…バルブ、２６…主軸（メインシャフト）、２６ａ…内主軸、２６ｂ…外主軸、２７…カウンタ軸（カウンタシャフト）、３５…ドライブスプロケット、５１…リミットスイッチ（スイッチ手段）、５２…操作子、５３…ストッパ、５４…ねじりばね（フリクション発生手段）、５５…軸受、５６…ドライブチェーン、９０…クラッチ接続状態検知装置、９１…スイッチ操作手段、９２…アーム部、９３…フック

Claims (3)

1. メインシャフトとカウンタシャフトとの間に変速段に応じた複数の歯車対が設けられ、前記メインシャフト上にエンジンの回転駆動力を断接するクラッチが設けられている変速機のクラッチ接続状態検知装置において、
   前記カウンタシャフトの外周に沿って回動自在に軸支されるスイッチ操作手段と、
   前記スイッチ操作手段とカウンタシャフトとの間に配設され、前記カウンタシャフトに接触することで前記スイッチ操作手段の回動動作にフリクションを与えるフリクション発生手段と、
   前記スイッチ操作手段が所定方向に回動することで出力信号が切り換わるスイッチ手段とを具備することを特徴とするクラッチ接続状態検知装置。
2. 前記カウンタシャフトが、前記変速機のケースから突出している部分を有し、該カウンタシャフトの突出部に、前記エンジンの回転駆動力を駆動輪に伝達するためのドライブスプロケットが取り付けられており、
   前記スイッチ操作手段は、前記ドライブスプロケットより前記変速機のケース寄りに配設されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ接続状態検知装置。
3. 前記スイッチ手段は、前記スイッチ操作手段が所定の回動位置に達したときに作動するリミットスイッチであり、
   前記フリクション発生手段は、前記カウンタシャフトを挟み込む方向の弾発力を発生するねじりばねであることを特徴とする請求項１または２に記載のクラッチ接続状態検知装置。

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