JP7112590B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents
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Description
本願は、2019年3月28日に、日本に出願された特願2019-063139号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
これに対し、特許文献1では、クラッチを断接する駆動部材の移動速度を、エンジンの状態に応じて複数段階に調整する構成が開示されている。
(1)本発明の態様に係るクラッチ制御装置は、エンジンと、変速機と、前記エンジンと前記変速機との間の動力伝達を断接するクラッチ装置と、前記クラッチ装置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と、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と、前記制御パラメータの制御目標値を演算する制御部と、を備え、前記制御部は、前記制御パラメータの実測値が前記制御目標値になるまで、前記クラッチ装置を接続方向にストロークさせ、前記クラッチ装置を前記接続方向にストロークさせるストローク過程で、前記エンジンの回転数、及び前記制御パラメータの目標値と実測値との差分、の少なくとも一方に応じて、前記制御目標値を補正する。
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。
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(以下「カウンタ軸23」ともいう。)は、変速機21、更にパワーユニット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。
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、制御部)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42(例えばトルクセンサ)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。
また、ECU60は、油圧制御部(クラッチ制御部)61およびメモリ(記憶部)62を備えており、それらの機能については後述する。
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(制御パラメータセンサ)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、実測値)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。
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。
車両がインギアで停止した状態では、モータ52には電力が供給されており、僅かであるが油圧を発生させている。これは、すぐにクラッチを継続し車両を発進させるためである。
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。
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。
自動二輪車1の停止時に変速機21がニュートラルの状態では、モータ52への電力供給が遮断され、停止状態となる。このため、油圧は0に近い状態になる。
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。
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。
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。
図6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。
実施形態において、クラッチ制御装置60Aは、クラッチレバー4bとともにクラッチ制御システムを構成している。
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7に示すように、システム起動時(アイドルストップ直後の再起動時を含む)、エンジン13が運転を開始し、クラッチ制御装置60AがオートモードM1でクラッチオフの状態から制御を始める。このとき、クラッチ装置26は、待機油圧WPが供給されて無効詰めがなされた待機状態となる。この状態でスロットル開度THが増加すると(すなわち運転者からの発進要求があると)、クラッチ装置26が切断状態から接続状態に移行しつつエンジン13の回転数NEが増加し、自動二輪車1を発進させる。
次に、システム起動時に、ECU60で行うモータデューティ制御の一例について、図8のフローチャートを参照して説明する。
図8に示すように、ECU60は、クラッチ装置26が切断状態から接続状態に移行するストローク過程K3で、まず、目標油圧を設定する(ステップS1)。ここで、目標油圧は、クラッチ装置26が接続し始めるタッチポイント位置に到達するクラッチ容量、すなわちタッチポイント油圧TPである。例えば、起動直後に設定される初期のタッチポイント油圧TP(目標油圧)は、メモリ62に予め記憶されている。
ステップS5では、ECU60は、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NEが、予め定めた上限値以上であるか否かを判定する。スレーブ油圧が上昇するにともなって、スレーブシリンダ28によってクラッチ装置26が切断状態から接続状態(半クラッチ状態)へと移行しても、クラッチ装置26の接続度合いが過小であると、スロットル開度THに応じて上昇するエンジン13の回転数NEが過度に高くなる(吹け上がり)ことがある。このため、ステップS5では、エンジン13の回転数NEが過度に高くならないよう、上限値が設定されている。この上限値は、例えば、スロットル開度THに対するエンジン回転数NEが明らかに高いと判断できる回転数(例えば、スロットル開度20%に対する通常のエンジン回転数NEが2000rpmであるのに対して3500rpm)とすることができる。
ステップS8では、ECU60は、下流側油圧センサ58で検出されるスレーブ油圧と、その時点での目標油圧との差圧を算出する。
続いて、ECU60は、算出した差圧が、予め定めた基準差圧以上であるか否かを判定する(ステップS9)。
差圧が、基準差圧以上であった場合(ステップS9でYES)、ECU60は、差圧が基準差圧以上である状態が予め定めた所定時間以上継続しているか否かを判定する(ステップS10)。
差圧が基準差圧以上である状態の継続が所定時間未満である場合(ステップS10でNO)、ステップS12に進む。
スレーブ油圧が、制御切替圧力Cpに到達していた場合(ステップS12でYES)、ECU60は、上記したクラッチアクチュエータ50の制御を、モータデューティ制御から、後述するフィードバック制御へと移行する。
上記一連の処理で、補正した目標油圧(制御目標値)をメモリ62に記憶しておけば、次回のシステム起動時以降、クラッチ装置26を切断状態から接続状態への移行をより円滑に行うことが可能となる。
図7を参照し、本実施形態のクラッチ制御装置60Aでは、制御切替圧力Cpに到達した以降、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)を近づけるため、クラッチアクチュエータ50をフィードバック制御(PID(Proportional-Integral-Differential)制御)する。
本実施形態では、例えば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。
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、かつエンジン回転数NEが上昇し始め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、かつエンジン回転数NEが上昇し始めている場合(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。
ストローク過程K3の後半(制御切替圧力Cpに到達後)において、カウンタ軸トルクおよびエンジン回転数NEは増加する。スロットル開度THが増加すると、このスロットル開度THの増加に遅れてエンジン回転数NEが上昇を開始する。例えばスロットル開度THの増加に対するエンジン回転数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。エンジン回転数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。
この構成によれば、ストローク過程K3でエンジン回転数NEが下限値以下になる場合は、例えばクラッチ装置26が想定以上に早く接続状態に近づいていると判断し、目標油圧を低下させる。これにより、クラッチ装置26の接続開始タイミングをエンジン13の状態に合わせて遅らせることが可能となり、クラッチ装置26の接続位置を的確に調整することができる。
この構成によれば、ストローク過程K3でエンジン回転数NEが上限値以上になる場合は、例えばクラッチ装置26が想定以上に遅く接続方向にストロークしていると判断し、目標油圧を上昇させる。これにより、クラッチ装置26の接続開始タイミングをエンジン13の状態に合わせて早めることが可能となり、クラッチ装置26の接続位置を的確に調整することができる。
この構成によれば、スレーブ油圧の実測値が制御目標油圧に対して乖離している場合、この状態が所定時間以上継続する場合は、例えばクラッチ作動タイミングが様々な要因でずれていると判断し、制御目標油圧が補正される。これにより、クラッチ装置26の接続位置を的確に調整することができる。
この構成によれば、クラッチ装置26が接続し始めるタッチポイントまでのストローク過程K3において、クラッチ装置26の接続位置を的確に調整することができる。
この構成によれば、クラッチ装置26の接続が始まるタッチポイント油圧TPを補正することで、クラッチ装置26の接続位置を的確に調整することができる。
この構成によれば、上記ストローク過程K3で一定条件の制御とフィードバック制御とを切り替えることで、制御パラメータの実測値をより円滑にタッチポイント油圧TPに近づけることができる。
この構成によれば、フィードバック制御に切り替えるまで、クラッチアクチュエータ50をアクセル開度に応じたモータデューティ制御により駆動することで、フィードバック制御のみでは安定して出力することができなかった油圧を安定して出力することができるようになり、結果として微小油圧を精度よく制御することができる。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータがタッチポイント油圧TP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、タッチポイント油圧TPに達する前のクラッチタッチ領域K3と、待機油圧WPに達した後の発進領域K2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。
この構成によれば、クラッチ容量の制御パラメータ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、上記制御パラメータがタッチポイント油圧TP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、制御パラメータがタッチポイント油圧TP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過程K3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過程K2では制御パラメータの収束を早めることができる。
また、クラッチ装置26は、油圧に限らず、ロッド等を用いた機構で断接駆動されるようにしてもよい。
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。
また、上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。
13 エンジン
21 変速機
26 クラッチ装置
50 クラッチアクチュエータ
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
K3 クラッチタッチ領域、ストローク過程
NE 回転数
TP タッチポイント油圧(制御目標値)
Claims (8)
- エンジンと、
変速機と、
前記エンジンと前記変速機との間の動力伝達を断接するクラッチ装置と、
前記クラッチ装置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と、
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と、
前記制御パラメータの制御目標値を演算する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御パラメータの実測値が前記制御目標値になるまで、前記クラッチ装置を接続方向にストロークさせ、
前記クラッチ装置を前記接続方向にストロークさせるストローク過程で、前記エンジンの回転数、及び前記制御パラメータの目標値と実測値との差分、の少なくとも一方に応じて、前記制御目標値を補正し、
前記制御部は、前記ストローク過程で、前記エンジンの前記回転数が予め定めた下限値以下となった場合には、前記制御目標値を低下させることを特徴とするクラッチ制御装置。 - (削除)
- エンジンと、
変速機と、
前記エンジンと前記変速機との間の動力伝達を断接するクラッチ装置と、
前記クラッチ装置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と、
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と、
前記制御パラメータの制御目標値を演算する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御パラメータの実測値が前記制御目標値になるまで、前記クラッチ装置を接続方向にストロークさせ、
前記クラッチ装置を前記接続方向にストロークさせるストローク過程で、前記エンジンの回転数、及び前記制御パラメータの目標値と実測値との差分、の少なくとも一方に応じて、前記制御目標値を補正し、
前記制御部は、前記ストローク過程で、前記エンジンの前記回転数が予め定めた上限値以上となった場合には、前記制御目標値を上昇させることを特徴とするクラッチ制御装置。 - 前記制御部は、前記ストローク過程で、前記制御目標値と前記実測値との前記差分が予め定めた時間にわたって継続した場合には、前記制御目標値を補正することを特徴とする請求項1又は3に記載のクラッチ制御装置。
- 前記ストローク過程は、前記クラッチ装置における切断された状態の待機状態から接続し始めるタッチポイントまでのストローク過程であることを特徴とする請求項1、3、4の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
- 前記制御目標値は、前記クラッチ装置の接続が始まるポイントに相当する値であることを特徴とする請求項1、3、4、5の何れか一項に記載のクラッチ制御装置。
- エンジンと、
変速機と、
前記エンジンと前記変速機との間の動力伝達を断接するクラッチ装置と、
前記クラッチ装置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と、
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と、
前記制御パラメータの制御目標値を演算する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御パラメータの実測値が前記制御目標値になるまで、前記クラッチ装置を接続方向にストロークさせ、
前記クラッチ装置を前記接続方向にストロークさせるストローク過程で、前記エンジンの回転数、及び前記制御パラメータの目標値と実測値との差分、の少なくとも一方に応じて、前記制御目標値を補正し、
前記制御部は、前記ストローク過程で、前記クラッチアクチュエータを一定条件で制御する制御と、前記制御パラメータを前記制御目標値に近づけるフィードバック制御と、を切り替えることを特徴とするクラッチ制御装置。 - 前記制御部は、前記フィードバック制御に切り替えるまで、前記クラッチアクチュエータのモータデューティをアクセル開度に応じて変更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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