JP2007285449A - 自動変速制御装置および車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】シフトアクチュエータやその制御装置の大型化、高コスト化を抑制することができ、また、車両の停車時にシフトチェンジを行った場合であっても、確実にギア同士を係合させることが可能な自動変速制御装置を提供する。
【解決手段】クラッチの接続具合を調整することによって摩擦クラッチの従動側（クラッチプレート）に回転駆動力を与え、これにより、ドグクラッチ式変速機の第１ギアと第２ギアとを相対回転させるようにしている。また、車両停車時のシフトチェンジにおいて、クラッチ位置が基準クラッチ位置に達するまでクラッチを接続させた後、さらに、クラッチを低速で接続させるようにしている。
【選択図】図７

Description

本発明は、シフトチェンジを自動で行う自動変速制御装置、ならびに、この自動変速制御装置を備えた車両に関するものである。
従来より、電動式のアクチュエータにより摩擦クラッチの断続動作、および、ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速制御装置（オートメイティッドマニュアルトランスミッション装置）を備えた車両が知られている。また、このような自動変速制御装置を備えた車両であって、変速動作中、ギア同士を係合できない所謂ドグ当たりが発生した場合に、シフトアクチュエータのトルクを一旦減じ、その後再び増加させることによって、当該ギア同士を係合させるように構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−０８２７１０号公報
しかしながら、上述した特許文献１に記載の自動変速制御装置では、シフトアクチュエータに大きな電流負荷がかかるため、シフトアクチュエータが大型化してしまう。また、シフトアクチュエータの駆動力を緻密に制御する必要があるため、シフトアクチュエータの制御装置の処理量が多くなり、制御装置の大型化、高コスト化を招来してしまう。また、車両の停車時においては、ドグクラッチ式変速機の上流側のメイン軸と、下流側のドライブ軸とが共に停止しているため、特許文献１に記載のようにシフトアクチュエータのトルクを制御してもドグ当たりは解消しない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シフトアクチュエータやその制御装置の大型化、高コスト化を抑制することができる自動変速制御装置を提供することを目的とする。また、本発明は、車両の停車時にシフトチェンジを行った場合であっても、確実にギア同士を係合させることが可能な自動変速制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係る自動変速制御装置は、摩擦クラッチと、係合突起が形成された複数の第１ギアと、前記係合突起と係合する係合凹部が形成された複数の第２ギアとを備え、前記第１ギアの係合突起が所定の第２ギアの係合凹部と係合することによってギアチェンジが行われるドグクラッチ式変速機と、電動式のアクチュエータを有し、前記摩擦クラッチの断続および前記ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速装置と、前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、前記ドグクラッチ式変速機のギアポジションを検出するギアポジションセンサと、を備え、前記制御装置は、シフトチェンジの際に、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置である第１クラッチ位置よりも切断側であり、且つ、前記摩擦クラッチが機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である第２クラッチ位置よりも接続側である基準クラッチ位置に達してから、前記係合突起が前記係合凹部に係合する係合状態となったことが前記ギアポジションセンサにより検出されるまでの間、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を、前記基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続側に移行させるギアチェンジアシスト制御を行うものである。
また、第２の発明に係る自動変速制御装置は、摩擦クラッチと、係合突起が形成された複数の第１ギアと、前記係合突起と係合する係合凹部が形成された複数の第２ギアとを備え、前記第１ギアの係合突起が所定の第２ギアの係合凹部と係合することによってギアチェンジが行われるドグクラッチ式変速機と、電動式のアクチュエータを有し、前記摩擦クラッチの断続および前記ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速装置と、
前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、前記摩擦クラッチの従動側に接続されるメイン軸の回転数を検出するメイン軸回転数センサと、を備え、前記制御装置は、シフトチェンジの際に、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置である第１クラッチ位置よりも切断側であり、且つ、前記摩擦クラッチが機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である第２クラッチ位置よりも接続側である基準クラッチ位置に達してから、前記メイン軸回転数センサにより検出されるメイン軸回転数が所定値に達するまでの間、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を、前記基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続側に移行させるギアチェンジアシスト制御を行うものである。
また、第３の発明に係る自動変速制御装置は、摩擦クラッチと、係合突起が形成された複数の第１ギアと、前記係合突起と係合する係合凹部が形成された複数の第２ギアとを備え、前記第１ギアの係合突起が所定の第２ギアの係合凹部と係合することによってギアチェンジが行われるドグクラッチ式変速機と、電動式のアクチュエータを有し、前記摩擦クラッチの断続および前記ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速装置と、前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、前記摩擦クラッチの従動側に接続されるメイン軸の回転数を検出するメイン軸回転数センサと、前記ドグクラッチ式変速機を介して前記メイン軸に連結されたドライブ軸の回転数を検出するドライブ軸回転数センサと、を備え、前記制御装置は、シフトチェンジの際に、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置である第１クラッチ位置よりも切断側であり、且つ、前記摩擦クラッチが機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である第２クラッチ位置よりも接続側である基準クラッチ位置に達してから、前記メイン軸回転数センサにより検出されるメイン軸回転数と前記ドライブ軸回転数センサにより検出されるドライブ軸回転数との差が所定値に達するまでの間、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を、前記基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続側に移行させるギアチェンジアシスト制御を行うものである。
上記第１〜第３の各発明に係る自動変速制御装置によれば、摩擦クラッチの接続具合を調整することによって摩擦クラッチの従動側に回転駆動力を与え、これにより、第１ギアと第２ギアとを相対回転させるようにしている。そのため、アクチュエータに大きな電流負荷がかかることがなく、アクチュエータの大型化を抑制することができる。また、アクチュエータの駆動制御を緻密に行う必要がないため、アクチュエータの制御装置の大型化、高コスト化を抑制することができる。さらに、摩擦クラッチの従動側に回転駆動力を与えることにより、第１ギアと第２ギアとを係合させるようにしているため、車両の停車時にシフトチェンジを行う場合であっても、確実に両ギアを係合させることが可能となる。
ところで、摩擦クラッチは、フリクションプレートやクラッチプレートの磨耗劣化等により、半クラッチが開始されるとき、および、機構的な最大切断状態になるときのクラッチ位置が変化する。また、当該クラッチ位置は、摩擦クラッチの固体差によっても変化する。しかし、本発明では、摩擦クラッチのクラッチ位置が上記基準クラッチ位置に達してから、摩擦クラッチを更に低速接続させるように構成されているため、上述した摩擦クラッチの磨耗劣化が発生した場合や、摩擦クラッチに個体差がある場合であっても、ドグ当たりが発生したときに第１ギアと第２ギアとが相対回転するときのクラッチ位置に確実に到達させることが可能となる。したがって、摩擦クラッチが磨耗劣化した場合や、摩擦クラッチに個体差がある場合であっても、確実にギアチェンジを行うことが可能となる。
本発明によれば、アクチュエータの大型化、および、アクチュエータの制御装置の大型化、高コスト化を抑制することができる。また、車両の停車時にシフトチェンジを行う場合であっても、確実にギアチェンジを行うことが可能となる。さらに、摩擦クラッチが磨耗劣化した場合や、摩擦クラッチに個体差がある場合であっても、確実にギアチェンジを行うことが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る鞍乗型車両は自動二輪車１０である。自動二輪車１０は、骨格をなす車体フレーム１１と、乗員が着座するシート１６とを備えている。シート１６に着座した乗員は、車体フレーム１１を跨いで乗車する。なお、本発明において、車両の形状としては、図１に示したものに限定されず、また、車両の最高速度や排気量、車両の大小等も限定されない。また、本発明に係る鞍乗型車両は、シートの前方に燃料タンクが配置されているいわゆるモーターサイクル型の自動二輪車に限定されず、他の型式の自動二輪車であってもよい。また、自動二輪車に限らず、他の鞍乗型車両であってもよい。さらに、鞍乗型車両に限らず、２人乗りの四輪バギー等の他の車両であってもよい。
以下の説明では、前後左右の方向は、シート１６に着座した乗員から見た方向を言うものとする。車体フレーム１１は、ステアリングヘッドパイプ１２と、ステアリングヘッドパイプ１２から後方斜め下向きに延びるメインフレーム１３と、メインフレーム１３の中途部から後方斜め上向きに延びる左右のシートレール１４と、メインフレーム１３の後端部とシートレール１４の中途部とに接続された左右のシートピラーチューブ１５とを備えている。
ステアリングヘッドパイプ１２には、フロントフォーク１８を介して前輪１９が支持されている。シートレール１４の上には、燃料タンク２０およびシート１６が支持されている。シート１６は、燃料タンク２０の上方からシートレール１４の後端部に向かって延びている。燃料タンク２０は、シートレール１４の前半部の上方に配置されている。
メインフレーム１３の後端部には、左右一対のリヤアームブラケット２４が設けられている。なお、ここではメインフレーム１３に設けられたリヤアームブラケット２４等は、車体フレーム１１の一部をなすものとする。
リヤアームブラケット２４は、メインフレーム１３の後端部から下向きに突出している。これらリヤアームブラケット２４にはピボット軸３８が設けられ、ピボット軸３８にリヤアーム２５の前端部が揺動自在に支持されている。リヤアーム２５の後端部には後輪２６が支持されている。
また、車体フレーム１１には、後輪２６を駆動するエンジンユニット２８が支持されている。クランクケース３５は、メインフレーム１３に吊り下げられた状態で支持されている。なお、本実施形態において、エンジンユニット２８は、ガソリンエンジン（図示せず）を備えているが、エンジンユニット２８が備えるエンジン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、上記エンジンは、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。
自動二輪車１０は、フロントカウル３３と、左右のレッグシールド３４とを備えている。レッグシールド３４は運転者の脚部の前方を覆うカバー部材である。
また、図１には示していないが、自動二輪車１０の右側の下部には、ブレーキペダルが設けられている。上述したブレーキペダルは、後輪２６を制動させるためのものである。また、前輪１９は、ハンドル４１の右グリップ４１Ｒ（図２参照）近傍に設けられたブレーキレバー（図示せず）を操作することにより制動される。ハンドル４１の左グリップ４１Ｌの近傍にはクラッチレバー１０４が設けられている。本実施形態では、このクラッチレバー１０４を操作することでもクラッチを断続させることができるようになっている。
図２は、図１に示した自動二輪車の駆動系の構成図である。ハンドル４１（図１も参照）の右グリップ４１Ｒは、アクセルグリップを構成し、このアクセルグリップにはスロットル入力センサ４２が装着されている。このスロットル入力センサ４２は、乗員によるアクセル入力（スロットル開度入力）を検出する。また、ハンドル４１の左グリップ４１Ｌ側には、シフトスイッチ４３が設けられている。シフトスイッチ４３は、シフトアップスイッチ４３ａとシフトダウンスイッチ４３ｂ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（本実施形態では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。さらに、ハンドル４１の中央部には、現在のシフトポジション等を表示するインジケータ４５が設けられている。
吸気通路を構成するスロットル４７にはスロットル弁４６が装着されている。スロットル弁４６の弁軸４８の右側端部には、スロットル駆動アクチュエータ４９が設けられるとともに、左側端部にはスロットル開度センサ５０が設けられている。この弁軸４８に装着されたスロットル駆動アクチュエータ４９およびスロットル開度センサ５０からＤＢＷ（ドライブバイワイヤ）５１が構成されている。ＤＢＷ５１は、スロットル開度センサ５０の検出結果に応じて、スロットル駆動アクチュエータ４９によりスロットル４７を開閉駆動するものである。
図示しないエンジンのクランク軸５２の右側端部には、エンジン回転数センサ５３が設けられている。クランク軸５２は、湿式多板式のクラッチ５４を介してメイン軸５５に連結されている。クラッチ５４は、クラッチハウジング５４ａとクラッチボス５４ｂとを備えている。クラッチハウジング５４ａには複数のフリクションプレート５４ｃが取り付けられているとともに、クラッチボス５４ｂには複数のクラッチプレート５４ｄが取り付けられている。各クラッチプレート５４ｄは、隣り合うフリクションプレート５４ｃ、５４ｃの間に配置されている。なお、本発明において、摩擦クラッチは湿式多板式のクラッチに限定されず、例えば、乾式クラッチでもよく、単板式のクラッチでもよい。メイン軸５５には、多段（図２では６段）の変速ギア５７が装着されるとともに、メイン軸回転数センサ５６が設置されている。メイン軸５５に装着された各変速ギア５７は、メイン軸５５と平行に配置されたドライブ軸５８上に装着された変速ギア５９と噛み合っている。なお、図２では、説明の便宜上、変速ギア５７と変速ギア５９とを分離して示している。
これら変速ギア５７および変速ギア５９は、選択されたギア以外は、いずれか一方または両方がメイン軸５５またはドライブ軸５８に対して空転状態で装着されている。したがって、メイン軸５５からドライブ軸５８への駆動力の伝達は、選択された一対の変速ギアのみを介して行われる。なお、一対の変速ギア５７、５９が、メイン軸５５からドライブ軸５８へ駆動力が伝達される状態で噛み合っている状態はギアイン状態である。
変速ギア５７および変速ギア５９を選択してギアチェンジを行う動作は、シフトカム７９により行われる。シフトカム７９には、複数（図２では３本）のカム溝６０が形成され、各カム溝６０にシフトフォーク６１が装着される。各シフトフォーク６１は、それぞれメイン軸５５およびドライブ軸５８の所定の変速ギア５７、５９に係合している。シフトカム７９が回転することにより、シフトフォーク６１がカム溝６０に沿って軸方向に移動し、これに連動して、メイン軸５５およびドライブ軸５８に対してスプライン嵌合されている所定の変速ギア５７、５９が軸方向に移動する。そして、軸方向に移動した変速ギア５７、５９が、メイン軸５５およびドライブ軸５８に空転状態で装着されている他の変速ギア５７、５９と係合することによりギアチェンジが行われるのである。なお、これら変速ギア５７、５９およびシフトカム７９により変速機８０が構成される。
変速機８０は、ドグクラッチ式変速機であり、図３に示すように、変速ギア５７として、軸端面に係合突起５７ｃが形成されている第１ギア５７ａと、係合突起５７ｃと対向する軸端面に係合凹部５７ｅが形成されている第２ギア５７ｂとを備えている。変速機８０は、複数の第１ギア５７ａおよび第２ギア５７ｂを備えている。なお、変速機８０は、変速ギア５９として、係合突起が形成されている複数の第１ギア、および、係合凹部が形成されている複数の第２ギアを備えているが、それらは、それぞれ図３に示す第１ギア５７ａおよび第２ギア５７ｂと同様の構成であるので説明を省略する。第１ギア５７ａには、３つの係合突起５７ｃが形成されており、これら係合突起５７ｃは、第１ギア５７ａの軸端面の外縁部に、周方向に均等に配置されている。また、第２ギア５７ｂは、６つの係合凹部５７ｅが形成されており、これら係合凹部５７ｅも、周方向に均等に配置されている。
また、第１ギア５７ａの軸心部には、メイン軸５５およびドライブ軸５８に挿通される挿通孔５７ｇが形成されており、この挿通孔５７ｇの周面には、複数の溝５７ｄが形成されている。この第１ギア５７ａは、メイン軸５５およびドライブ軸５８にスプライン嵌合される。一方、第２ギア５７ｂにも、メイン軸５５およびドライブ軸５８に挿通される挿通孔５７ｈが形成されているが、この挿通孔５７ｈには、溝が形成されていない。したがって、第２ギア５７ｂは、メイン軸５５およびドライブ軸５８に空転状態で装着される。
シフトカム７９（図２参照）が回転することにより、シフトフォーク６１がカム溝６０に沿って移動し、これに連動して第１ギア５７ａがメイン軸５５およびドライブ軸５８のスプラインに沿って軸方向に移動する。そして、第１ギア５７ａの係合突起５７ｃが、第２ギア５７ｂの係合凹部５７ｅに係合することにより、メイン軸５５からドライブ軸５８へ駆動力を伝達する変速ギア５７、５９の組み合わせが切り換えられ、ギアチェンジが行われるのである。
ところで、シフトカム７９（図２参照）が回転することによって、第１ギア５７ａが軸方向に移動したときに、第１ギア５７ａの係合突起５７ｃが、第２ギア５７ｂの係合凹部５７ｅに係合せずに第２ギア５７ｂの軸端面５７ｆに当接してしまうドグ当たり状態が発生してしまうことがある。このドグ当たり状態では、第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとが係合せずに、当接した状態となっており、ギアチェンジが確実に行われていない。
図２に示すように、クラッチ５４および変速機８０は、それぞれ、クラッチアクチュエータ６３およびシフトアクチュエータ６５により駆動される。クラッチアクチュエータ６３は、油圧伝達機構６４、ロッド７１、レバー７２、ピニオン７３およびラック７４を介してクラッチ５４と接続されている。油圧伝達機構６４は、油圧シリンダ６４ａ、オイルタンク（図示せず）、ピストン（図示せず）等を備え、クラッチアクチュエータ６３の駆動により油圧を発生させ、その油圧をロッド７１に伝達させる機構である。クラッチアクチュエータ６３の駆動によりロッド７１が矢印Ａのように往復動作し、レバー７２が矢印Ｂのように回動し、これにより、クラッチ５４がラック７４の移動方向に応じて接続または切断される。なお、本実施形態において、クラッチアクチュエータ６３として電動モータを採用しているが、本発明においてはこれに限定されず、例えば、ソレノイドや電磁弁等であってもよい。また、上述したクラッチ５４、クラッチアクチュエータ６３、油圧伝達機構６４、ロッド７１、レバー７２、ピニオン７３およびラック７４とからなる自動クラッチ装置７７、ならびに、変速機８０、シフトアクチュエータ６５、減速機構６６、ロッド７５、リンク機構７６、および、クラッチアクチュエータ６３とシフトアクチュエータ６５との駆動制御を行うＥＣＵ１００（図４参照）から本発明にいう自動変速制御装置が構成されている。
シフトアクチュエータ６５は、減速機構６６、ロッド７５およびリンク機構７６を介してシフトカム７９と接続されている。減速機構６６は、複数の減速ギア（図示せず）を備えている。ギアチェンジの際には、シフトアクチュエータ６５の駆動によりロッド７５が矢印Ｃのように往復運動し、リンク機構７６を介してシフトカム７９が所定角度だけ回転する。これによりカム溝６０に沿ってシフトフォーク６１が所定量だけ軸方向に移動し、一対の変速ギア５７、５９がそれぞれ、メイン軸５５およびドライブ軸５８に固定状態となり、メイン軸５５からドライブ軸５８に駆動力が伝達される。なお、本実施形態において、シフトアクチュエータ６５として電動モータを採用しているが、本発明においてはこれに限定されず、例えば、ソレノイドや電磁弁等であってもよい。
クラッチアクチュエータ６３に接続された油圧伝達機構６４には、上記ピストンのストローク位置を検出することによってクラッチ位置（フリクションプレート５４ｃとクラッチプレート５４ｄとの距離）を検出するクラッチ位置センサ６８が設置されている。なお、本実施形態では、クラッチ位置センサ６８により、上記ピストンのストローク位置を検出することによって、クラッチ位置を検出するように構成されているが、これに限定されず、クラッチアクチュエータ６３とクラッチ５４との間に設けられている伝達機構の位置を検出するようにしてもよい。例えば、ロッド７１や、ラック７４の位置を検出するようにしてもよい。また、本実施形態のように、検出されたピストンのストローク位置から間接的にクラッチ位置を取得する場合に限定されず、フリクションプレート５４ｃとクラッチプレート５４ｄとの距離をセンサにより直接測定するようにしてもよい。また、ドライブ軸５８には車速センサ６９が設置されている。さらに、シフトカム７９にはギアポジション（シフトカムの回転量）を検出するギアポジションセンサ７０が設置されている。
シフトアップスイッチ４３ａまたはシフトダウンスイッチ４３ｂの操作に応じて、後述するＥＣＵ１００（エンジン制御装置）が、クラッチアクチュエータ６３およびシフトアクチュエータ６５の駆動制御を行うことによってシフトチェンジが行われる。具体的には、走行中においては、クラッチアクチュエータ６３によるクラッチ５４の切断→シフトアクチュエータ６５による変速ギア５７、５９のギアチェンジ→クラッチアクチュエータ６３によるクラッチ５４の接続の一連の動作が、所定のプログラムやマップに基づいて行われる。また、自動二輪車１０の車両停車時にシフトアップスイッチ４３ａまたはシフトダウンスイッチ４３ｂが操作されたときには、クラッチ５４が切断された状態のまま変速ギア５７、５９のギアチェンジが行われる。
図４は、自動二輪車１０に搭載された制御システムの全体構成を示すブロック図である。ＥＣＵ１００が備えるメインマイコン９０にはドライブ回路９３を介して駆動系装置群１１０が接続されている。なお、ＥＣＵ１００は、本発明にいう制御装置に該当する。駆動系装置群１１０は、図５に示すように、スロットル駆動アクチュエータ４９、インジケータ４５、クラッチアクチュエータ６３およびシフトアクチュエータ６５（図２も参照）から構成されている。
ドライブ回路９３は、メインマイコン９０から供給されるドライブ信号に応じて、駆動系装置群１１０を構成する各装置に適正な電流をバッテリ９７から供給する。また、メインマイコン９０にはセンサ・スイッチ群１２０が接続されている。センサ・スイッチ群は、図６に示すように、スロットル入力センサ４２、シフトスイッチ４３、スロットル開度センサ５０、エンジン回転数センサ５３、メイン軸回転数センサ５６、クラッチ位置センサ６８、車速センサ６９およびギアポジションセンサ７０（図２も参照）から構成されており、これら各センサの検出結果がメインマイコン９０に入力されるようになっている。メインマイコン９０は、上記各センサから入力した検出結果に基づいて、駆動系装置群１１０を構成する各装置に対してドライブ信号を供給して駆動制御を行う。
メインマイコン９０は、ＲＯＭ９１およびＲＡＭ９２を備えている。ＲＯＭ９１には、クラッチアクチュエータ制御プログラム９１ａおよびシフトアクチュエータ制御プログラム９１ｂが記憶されている。クラッチアクチュエータ制御プログラム９１ａは、クラッチアクチュエータ６３の駆動制御を行うためのプログラムである。また、シフトアクチュエータ制御プログラム９１ｂは、シフトアクチュエータ６５の駆動制御を行うためのプログラムである。なお、ＲＯＭ９１に記憶されているこれらプログラムは消去不可能であるとともに、ＲＯＭ９１には新たなプログラム等を書き込むことも不可能である。
上述したクラッチアクチュエータ制御プログラム９１ａまたはシフトアクチュエータ制御プログラム９１ｂが実行されるときには、ＲＡＭ９２に展開された後、メインマイコン９０によって読み込まれる。そして、メインマイコン９０は、ＲＡＭ９２に展開されたこれらプログラムに基づいて、クラッチアクチュエータ６３およびシフトアクチュエータ６５の駆動制御を行うのである。
バッテリ９７と接続された電源回路９８は、キースイッチ（図示せず）と連動してオン／オフが切り換えられるメインスイッチ９６を備えている。メインスイッチ９６がオンになると、電源回路９８は、バッテリ９７の電圧をメインマイコン９０の駆動用電圧に変換してメインマイコン９０に供給する。
次に、図１〜図６に示した自動二輪車１０の停車時のシフトチェンジ動作（シフトアップ動作またはシフトダウン動作）について説明する。図７は、停車時のシフトチェンジ制御処理を示すフローチャートである。この停車時シフトチェンジ処理は、車両の停車時にシフトチェンジ操作があったこと、すなわち、車両の停車時にシフトアップスイッチ４３ａまたはシフトダウンスイッチ４３ｂが操作されたことを受けて、予め実行されているメインルーチンから呼び出されて実行されるものである。なお、図７に示す処理は、全ての変速ギア段へのシフトチェンジについて行われるものである。なお、このシフトチェンジ制御処理は、シフトチェンジ操作を行うことを契機として行われるものであるが、これに限定されず、乗員によるシフトチェンジ操作を必要とせず、所定の条件（エンジン回転数が所定値になること等）で自動的に行われるものであってもよい。すなわち、シフトチェンジ制御処理は、オートシフトの指令を受けた場合に実行されるものであってもよい。
まず、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１００において、クラッチ５４の接続を開始する。この処理において、ＥＣＵ１００は、クラッチアクチュエータ６３に対して駆動信号を供給し、クラッチアクチュエータ６３にクラッチ５４の接続を開始させる。この処理が行われると、クラッチ５４が一定速度（速度Ａ）で接続する。
ステップＳ１００の処理を実行すると、次に、ステップＳ１１０において、クラッチ位置が基準クラッチ位置に達したか否かを判定する。この処理において、ＥＣＵ１００は、クラッチ位置が基準クラッチ位置になったか否かを判定する。クラッチ位置が基準クラッチ位置に達していないと判定した場合、処理をステップＳ１１０に戻して、基準クラッチ位置に達するまで待機する。なお、上記基準クラッチ位置については、後に図面（図８）を用いて説明する。
一方、ステップＳ１１０においてクラッチ位置が基準クラッチ位置に達したと判定した場合、次に、ステップＳ１２０において、クラッチの低速接続を開始する。この処理において、ＥＣＵ１００は、クラッチアクチュエータ６３に対して駆動信号を供給し、クラッチアクチュエータ６３にクラッチ５４の低速接続を開始させる。このステップＳ１２０の処理では、クラッチ５４が、上述したステップＳ１００の処理における接続速度（速度Ａ）よりも遅い速度（速度Ｂ）で接続される。このクラッチ５４の低速接続中に、クラッチボス５４ｂに一定の駆動力が伝達され、第１ギア５７ａおよび第２ギア５７ｂにドグ当たりが発生している場合には、両者が接触しながら相対回転する。
ステップＳ１２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１３０において、ギアチェンジが完了したか否かを判定する。この処理において、ＥＣＵ１００は、ギアポジションセンサ７０（図２、図６参照）の検出結果に基づいて、ギアチェンジが完了したか否かを判定する。ギアチェンジが完了していないと判定した場合、処理をステップＳ１３０に戻して、ギアチェンジが完了するまで待機する。上述したドグ当たりが発生していた場合には、このステップＳ１３０の処理によりギアチェンジが完了したと判定されたときに、当該ドグ当たりが解消したことになる。なお、ステップＳ１２０、Ｓ１３０の処理を実行するとき、ＥＣＵ１００は、本発明にいうギアアシスト制御を行っている。
一方、ステップＳ１３０においてギアチェンジが完了したと判定した場合、次に、ステップＳ１４０において、クラッチを切断させる処理を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、クラッチアクチュエータ６３に駆動信号を供給し、クラッチアクチュエータ６３にクラッチ５４を切断させる。この処理が実行されると、クラッチ５４が、所定のクラッチ位置になるまで一定速度で切断される。ステップＳ１４０の処理を実行すると、停車時シフトチェンジ制御処理を終了させる。
図８は、図７に示した停車時シフトチェンジ制御処理が実行されているときのクラッチ位置の時間推移を示す図である。同図（ａ）には、シフトチェンジの開始から終了までのクラッチ位置が示されている。また、同図（ｂ）には、シフトアップの開始から終了までの間の変速ギア位置（ギアポジション）の時間推移が示されている。
図８（ａ）に示すように、クラッチ接続工程では、一定速度でクラッチ５４の接続が行われる。このとき、クラッチ５４は、一定速度（速度Ａ）で接続する。そして、クラッチ５４のクラッチ位置が、第１クラッチ位置と第２クラッチ位置との間の基準クラッチ位置に達すると、その後、クラッチ５４の低速接続を開始する。この低速接続では、クラッチ５４が、速度Ａよりも遅い速度Ｂで接続する。ここで、上記第１クラッチ位置は、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置であり、自動二輪車１０の停止時のアイドリング状態において、車体が前進しないで停止状態が維持されるときのフリクションプレート５４ｃとクラッチプレート５４ｄとの距離の下限値である。また、上記第２クラッチ位置は、クラッチ５４が機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である。第１実施形態に係る自動二輪車１０では、車両停車時において、変速機８０がギアイン状態であり、且つ、エンジンが駆動中であるときには、クラッチ５４のクラッチ位置は、第２クラッチ位置に保持される。
クラッチ５４の低速接続中に、ギアポジションセンサ７０によりギアチェンジの完了が検出されると、クラッチ切断工程に入る。このクラッチ切断工程では、クラッチ５４が一定速度で切断される。以上説明したように、本実施形態では、クラッチ５４のクラッチ位置が上記基準クラッチ位置に達した後に、クラッチ５４を低速接続させ、その後、ギアチェンジ完了の検出を待って、クラッチ切断工程に移行する。
上記基準クラッチ位置は、クラッチ５４の未使用時（言い換えると、いわゆる新品の状態の時）におけるドグ当たりが解消するときのクラッチ位置（以下、ドグ当たり解消位置という）に基づいて、予め設定されている値である。本実施形態では、基準クラッチ位置は、未使用時のドグ当たり解消位置よりも接続側に若干ずれた位置に設定されている。ここで、クラッチ５４におけるフリクションプレート５４ｃまたはクラッチプレート５４ｄの磨耗劣化や、クラッチ５４の個体差等に起因して、上記第１クラッチ位置および上記第２クラッチ位置が変化する。また、上述したクラッチ５４の磨耗劣化等に起因して、上記ドグ当たり解消位置も変化する。図８では、クラッチ５４ｃにおける未使用時の上記ドグ当たり解消位置と、磨耗劣化したときの上記ドグ当たり解消位置とを示している。同図に示すように、磨耗劣化したときのドグ当たり解消位置は、未使用時のドグ当たり解消位置よりもクラッチ接続側にずれる。
そのため、未使用時のドグ当たり解消位置に基づいて基準クラッチ位置を設定すると、クラッチ５４を長時間使用し続けた後に、図８に示すように、磨耗劣化により、実際のドグ当たり解消位置が上記基準クラッチ位置よりも接続側にずれることになる。このようにクラッチ５４が磨耗劣化したときには、クラッチ位置が上記基準クラッチ位置に達しても、第１ギア５７ａおよび第２ギア５７ｂが相対回転しないため、ドグ当たりは解消しない。
しかし、本実施形態では、クラッチ５４のクラッチ位置が、上記基準クラッチ位置に達した後に、さらに、クラッチ５４を低速で接続させるようにしている。そのため、上記基準クラッチ位置に達した段階で、ドグ当たりしている第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとが相対回転しない状態であっても、クラッチ５４が徐々に接続されていき、やがてクラッチ５４のクラッチ位置が磨耗劣化時のドグ当たり解消位置に到達する。そしてその後、クラッチ位置がドグ当たり解消位置よりも接続側に滞在するため、ドグ当たりが発生しているときに第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを相対回転させることができ、ドグ当たりを解消させることが可能となる。
以上説明したように、本実施形態に係る自動二輪車１０によれば、クラッチ５４の接続具合を調整することによって摩擦クラッチの従動側（クラッチプレート５４ｄ）に回転駆動力を与え、これにより、第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを相対回転させるようにしている。そのため、シフトアクチュエータ６５に大きな電流負荷がかかることがなく、シフトアクチュエータ６５の大型化を抑制することが可能となる。また、シフトアクチュエータ６５の駆動制御を緻密に行う必要がないため、ＥＣＵ１００の大型化、高コスト化を抑制することができる。さらに、クラッチ５４の従動側に回転駆動力を与えることにより、第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを係合させるようにしているため、車両の停車時にシフトチェンジを行う場合であっても、確実に第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを係合させ、ドグ当たりを解消させることが可能となる。
また、本実施形態では、クラッチアクチュエータ６３の駆動制御を行うにあたり、クラッチ５４のクラッチ位置が基準クラッチ位置に達した後に、さらに、クラッチ５４を、基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続させるようにしている。そのため、上記基準クラッチ位置に達した段階で、クラッチ位置がドグ当たり解消位置に達しておらず、第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを相対回転させることができない場合であっても、そこから、クラッチ５４が徐々に接続されていくことによって、上記ドグ当たり解消位置に到達する。そしてその後、クラッチ５４のクラッチ位置が、上記ドグ当たり解消位置よりも接続側となる状態に滞在するため、ドグ当たりが発生しているときに第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを相対回転させることができ、ドグ当たりを解消させることが可能となる。
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では、ギアポジションセンサ７０によりギアチェンジの完了が検出されたことを契機として、クラッチ５４の低速接続が終了していた。これに対し、第２実施形態では、メイン軸回転数センサ５６により検出されるメイン軸５５の回転数が所定値になったことを契機として、クラッチ５４の低速接続が終了する。
図９は、第２実施形態に係る自動二輪車における停車時のシフトチェンジ制御処理を示すフローチャートである。図９に示す停車時シフトチェンジ制御処理においては、図７に示した停車時シフトチェンジ制御処理におけるステップＳ１３０の処理に代えて、ステップＳ２３０の処理が行われる。この処理では、ＥＣＵ１００は、メイン軸回転数が所定値になったか否かを判定する。すなわち、メイン軸回転数センサ５６により検出されたメイン軸５５の回転数が所定値になったか否かを判定する。
車両停車時にクラッチ位置を第２クラッチ位置から接続側に徐々に移行させると、クラッチ５４を介してメイン軸５５に駆動力が与えられる。しかし、ドグ当たりが生じている場合には、メイン軸５５に与えられる駆動力が小さいと、メイン軸５５は回転しない。ところが、メイン軸５５に与えられる駆動力が徐々に大きくなると、やがて第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとが接触しながら相対回転し、この時にメイン軸５５が回転する。そこで、本実施形態では、このときのメイン軸５５の回転数を上記所定値として設定しておき、メイン軸回転数センサ５６により検出された回転数が当該所定値に達したことを受けて、クラッチ５４の低速接続（ステップＳ１２０）を終了させ、ステップＳ１４０のクラッチ切断処理を行う。この第２実施形態においても第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
なお、メイン軸回転数が上記所定値に達した直後にクラッチ切断処理に移行するようにしてもよいし、メイン軸回転数が上記所定値に達した後、所定時間経過後にクラッチ切断処理に移行するようにしてもよい。また、車両停車時においては、ドライブ軸５８が停止しているので、メイン軸５５は、ドグ当たりが解消する瞬間は回転するが、ドグ当たりが解消した後は停止する。そのため、メイン軸回転数が上記所定値に達した後、メイン軸回転数が０になるのを待って、クラッチ切断処理に移行するようにしてもよい。
＜第３実施形態＞
以下に説明する第３実施形態では、メイン軸回転数センサ５６により検出されるメイン軸５５の回転数と、車速センサ６９により検出されるドライブ軸５８の回転数との差が所定値に達したことを契機として、クラッチ５４の低速接続が終了する場合について説明する。
図１０は、第３実施形態に係る自動二輪車における停車時のシフトチェンジ制御処理を示すフローチャートである。図１０に示す停車時シフトチェンジ制御処理においては、図７に示した停車時シフトチェンジ制御処理におけるステップＳ１３０の処理に代えて、ステップＳ３３０の処理が行われる。この処理において、ＥＣＵ１００は、メイン軸回転数とドライブ軸回転数が所定値に達したか否かを判定する。すなわち、メイン軸回転数センサ５６により検出されたメイン軸５５の回転数と、車速センサ６９により検出されたドライブ軸５８の回転数との差が所定値に達したか否かを判定する。
前述したように、車両停車時にドグ当たりが解消する際には、第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとが接触しながら相対回転し、この瞬間にメイン軸５５が回転する。一方、車両停車時においてドライブ軸５８は停止している。そこで、本実施形態では、このときの回転数差を上記所定値として設定しておき、メイン軸回転数センサ５６の検出結果と車速センサ６９の検出結果とに基づいて回転数差を算出する。そして、この回転数差が上記所定値に達したことを受けて、クラッチ５４の低速接続（ステップＳ１２０）を終了させ、ステップＳ１４０のクラッチ切断処理を行う。この第３実施形態においても第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
＜第４実施形態＞
図１１は、第４実施形態に係る自動二輪車において、停車時シフトチェンジ制御処理が実行されているときのクラッチ位置の時間推移を示す図である。図１１に示すように、第４実施形態に係る自動二輪車では、クラッチ位置が上記基準クラッチ位置に達するまでクラッチ５４を接続させた後、クラッチ５４の低速接続と切断とを繰り返すようにしている。そして、クラッチ５４の低速接続および切断が繰り返されている間に、ギアポジションセンサ７０によりギアチェンジ完了が検出されたときには、クラッチ切断工程に入る。図１１に示したようなクラッチ５４の低速接続を繰り返し行う制御も、本発明にいうギアチェンジアシスト制御に該当するものである。
以上説明したように、本実施形態に係る自動二輪車では、クラッチ５４の接続および切断を繰り返している間に、クラッチ５４のクラッチ位置が、磨耗劣化時のドグ当たり解消位置に達し、その後、さらに切断側のクラッチ位置に滞在することとなるため、ドグ当たりが発生しているときに第１ギア５７ａと第２ギア５７ｂとを良好に相対回転させることができ、ドグ当たりを解消させることが可能となる。
上述した第１実施形態では、クラッチ５４の低速接続の際に、クラッチ５４を一定速度で接続させる場合について説明したが、図１２に示すように、クラッチ５４の低速接続の際に、クラッチ５４を段階的に接続させるようにしてもよい。
また、本実施形態では、フリクションプレート５４ｃとクラッチプレート５４ｄとを低速接続させるギアチェンジアシスト制御を、車両停車時のシフトチェンジの際に行う場合について説明した。しかし、本発明に係るギアチェンジアシスト制御は、車両停車時のシフトチェンジの際だけでなく、走行中のシフトチェンジの際に実行されてもよい。
以上説明したように、本発明は、自動変速制御装置および車両について有用である。
第１実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 図１に示した自動二輪車の駆動系の構成図である。 ドグクラッチ式変速機を構成する変速ギアを示す斜視図である。 自動二輪車に搭載された制御システムの全体構成を示すブロック図である。 駆動系装置群を示すブロック図である。 センサ・スイッチ群を示すブロック図である。 停車時のシフトチェンジ制御処理を示すフローチャートである。 停車時シフトチェンジ制御処理が実行されているときのクラッチ位置の時間推移を示す図である。 第２実施形態に係る自動二輪車における停車時のシフトチェンジ制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る自動二輪車における停車時のシフトチェンジ制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る自動二輪車において停車時シフトチェンジ制御処理が実行されているときのクラッチ位置の時間推移を示す図である。 変形例に係る自動二輪車において停車時シフトチェンジ制御処理が実行されているときのクラッチ位置の時間推移を示す図である。
符号の説明
１０ 自動二輪車
１１ 車体フレーム
２８ エンジンユニット
４３ シフトスイッチ
４３ａ シフトアップスイッチ
４３ｂ シフトダウンスイッチ
５４ クラッチ（摩擦クラッチ）
５４ｃ フリクションプレート
５４ｄ クラッチプレート
５５ メイン軸
５６ メイン軸回転数センサ
５７、５９ 変速ギア
５７ａ 第１ギア
５７ｂ 第２ギア
５７ｃ 係合突起
５７ｅ 係合凹部
６３ クラッチアクチュエータ（アクチュエータ）
６５ シフトアクチュエータ（アクチュエータ）
６９ 車速センサ（ドライブ軸回転数センサ）
７０ ギアポジションセンサ
８０ 変速機（ドグクラッチ式変速機）
１００ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (8)

  1. 摩擦クラッチと、
    係合突起が形成された複数の第１ギアと、前記係合突起と係合する係合凹部が形成された複数の第２ギアとを備え、前記第１ギアの係合突起が所定の第２ギアの係合凹部と係合することによってギアチェンジが行われるドグクラッチ式変速機と、
    電動式のアクチュエータを有し、前記摩擦クラッチの断続および前記ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速装置と、
    前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、
    前記ドグクラッチ式変速機のギアポジションを検出するギアポジションセンサと、を備え、
    前記制御装置は、シフトチェンジの際に、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置である第１クラッチ位置よりも切断側であり、且つ、前記摩擦クラッチが機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である第２クラッチ位置よりも接続側である基準クラッチ位置に達してから、前記係合突起が前記係合凹部に係合する係合状態となったことが前記ギアポジションセンサにより検出されるまでの間、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を、前記基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続側に移行させるギアチェンジアシスト制御を行う自動変速制御装置。
  2. 摩擦クラッチと、
    係合突起が形成された複数の第１ギアと、前記係合突起と係合する係合凹部が形成された複数の第２ギアとを備え、前記第１ギアの係合突起が所定の第２ギアの係合凹部と係合することによってギアチェンジが行われるドグクラッチ式変速機と、
    電動式のアクチュエータを有し、前記摩擦クラッチの断続および前記ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速装置と、
    前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、
    前記摩擦クラッチの従動側に接続されるメイン軸の回転数を検出するメイン軸回転数センサと、を備え、
    前記制御装置は、シフトチェンジの際に、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置である第１クラッチ位置よりも切断側であり、且つ、前記摩擦クラッチが機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である第２クラッチ位置よりも接続側である基準クラッチ位置に達してから、前記メイン軸回転数センサにより検出されるメイン軸回転数が所定値に達するまでの間、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を、前記基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続側に移行させるギアチェンジアシスト制御を行う自動変速制御装置。
  3. 摩擦クラッチと、
    係合突起が形成された複数の第１ギアと、前記係合突起と係合する係合凹部が形成された複数の第２ギアとを備え、前記第１ギアの係合突起が所定の第２ギアの係合凹部と係合することによってギアチェンジが行われるドグクラッチ式変速機と、
    電動式のアクチュエータを有し、前記摩擦クラッチの断続および前記ドグクラッチ式変速機のギアチェンジを行う自動変速装置と、
    前記アクチュエータの駆動制御を行う制御装置と、
    前記摩擦クラッチの従動側に接続されるメイン軸の回転数を検出するメイン軸回転数センサと、
    前記ドグクラッチ式変速機を介して前記メイン軸に連結されたドライブ軸の回転数を検出するドライブ軸回転数センサと、を備え、
    前記制御装置は、シフトチェンジの際に、半クラッチ状態が終了するときのクラッチ位置である第１クラッチ位置よりも切断側であり、且つ、前記摩擦クラッチが機構的な最大切断状態となるときのクラッチ位置である第２クラッチ位置よりも接続側である基準クラッチ位置に達してから、前記メイン軸回転数センサにより検出されるメイン軸回転数と前記ドライブ軸回転数センサにより検出されるドライブ軸回転数との差が所定値に達するまでの間、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を、前記基準クラッチ位置に達するまでの接続速度よりも低速で接続側に移行させるギアチェンジアシスト制御を行う自動変速制御装置。
  4. 前記制御装置は、車両停車時のシフトチェンジの際には、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を前記第２クラッチ位置から前記基準クラッチ位置に移行させた後に前記ギアチェンジアシスト制御を行い、その後、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を切断側に移行させる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速制御装置。
  5. 前記制御装置は、前記ギアチェンジアシスト制御において、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を一定速度で移行させる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速制御装置。
  6. 前記制御装置は、前記ギアチェンジアシスト制御において、前記摩擦クラッチのクラッチ位置を段階的に移行させる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速制御装置。
  7. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速制御装置を備える車両。
  8. 鞍乗型車両である請求項７に記載の車両。
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