JP7777446B2

JP7777446B2 - 変速制御装置および変速制御方法

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Publication number: JP7777446B2
Application number: JP2021213743A
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Inventors: 勝哉佐野
Original assignee: Kawasaki Motors Ltd
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2021-12-28
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Description

本開示は、変速制御装置および変速制御方法に関する。

従来、ドッグクラッチ式のギヤ変速機では、現在の変速段から次の変速段にシフトする際、ドグを、ある減速比のギヤ対から離脱させた後、当該ギヤ変速機の入力軸または出力軸に沿って移動させ、別の減速比のギヤ対に係合させる。こうして、原動機の駆動力を入力軸から出力軸に伝達するギヤ対が切り替わる（例えば特許文献１）。

特開２００９－２６４５１９号公報

ドッグクラッチ式のギヤ変速機では、ドグの移動の際に、次の変速段における変速ギヤに対してドグが円滑に係合されることが望まれる。

そこで、本開示は、ギヤに対するドグの円滑な係合を実現できる変速制御装置および変速制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る変速制御装置は、原動機と、前記原動機の駆動力が伝達される入力軸、出力軸、前記入力軸および出力軸に対して移動可能な、複数の変速段にそれぞれ対応する複数のドグ、および、複数の変速段にそれぞれ対応し、前記ドグが入り込むことが可能な収容空間を有する複数の変速ギヤを含むギヤ変速機と、を備えるシステムにおいて、前記原動機を制御する変速制御装置であって、前記変速ギヤは、前記変速ギヤの周方向に前記収容空間を画定する第１面および第２面を有し、前記第１面は、前記出力軸に正方向にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記第２面は、前記出力軸に前記正方向と反対の負方向にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記変速制御装置は、処理回路を備え、前記処理回路は、第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令を取得したときの状況が、前記シフト指令がシフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している状況、または、前記シフト指令がシフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している状況である第１状況であるか否かを判定し、前記状況が前記第１状況であると判定した場合、前記シフト指令を取得したときに前記ドグが当接していた前記第１面または前記第２面である当接面から、前記ドグが離れるように前記原動機の出力を調節する離間制御を開始し、前記離間制御の実行後で、且つ、前記第１変速段の前記ドグが前記第１変速段の前記収容空間の外に抜け出る前に、前記第２変速段の前記ドグの回転数および前記第２変速段の前記変速ギヤの回転数の一方に他方を近づける同期制御を開始する。

本開示の一態様に係る変速制御方法は、原動機と、前記原動機の駆動力が伝達される入力軸、出力軸、前記入力軸および出力軸に対して移動可能な、複数の変速段にそれぞれ対応する複数のドグ、および、複数の変速段にそれぞれ対応し、前記ドグが入り込むことが可能な収容空間を有する複数の変速ギヤを含むギヤ変速機と、を備えるシステムにおいて、前記原動機を制御するための変速制御方法であって、前記変速ギヤは、前記変速ギヤの周方向に前記収容空間を画定する第１面および第２面を有し、前記第１面は、前記出力軸に正方向にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記第２面は、前記出力軸に前記正方向と反対の負方向にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記変速制御方法は、第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令を取得したときの状況が、前記シフト指令がシフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している状況、または、前記シフト指令がシフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している状況である第１状況であるか否かを判定し、前記状況が前記第１状況であると判定した場合、前記シフト指令を取得したときに前記ドグが当接していた前記第１面または前記第２面である当接面から、前記ドグが離れるように前記原動機の出力を調節する離間制御を開始し、前記離間制御の実行後で、且つ、前記第１変速段の前記ドグが前記第１変速段の前記収容空間の外に抜け出る前に、前記第２変速段の前記ドグの回転数および前記第２変速段の前記変速ギヤの回転数の一方に他方を近づける同期制御を開始する。

本開示によれば、ギヤに対するドグの円滑な係合を実現できる変速制御装置および変速制御方法を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る変速制御装置を備えた自動二輪車の左側面図である。図２は、図１の自動二輪車の動力システムの模式図である。図３は、第１変速段のドグと第１変速段の変速ギヤとが係合した状態の一例を示す拡大模式図である。図４は、第１変速段のドグと第１変速段の変速ギヤとが係合した状態の別の例を示す拡大模式図である。図５は、変速制御装置およびその入出力を示すブロック図である。図６は、図１の自動二輪車の走行中における変速制御装置による制御の流れを示すフローチャートである。図７は、離間制御の一例を説明するためのドグおよび変速ギヤの拡大模式図である。図８は、同期制御の一例を説明するためのドグおよび変速ギヤの拡大模式図である。図９は、第２変速段のドグと第２変速段の変速ギヤとが係合した状態の一例を示す拡大模式図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、一実施形態に係る変速制御装置４０を備えた自動二輪車１の左側面図である。自動二輪車１は、ライダーが跨って乗る鞍乗車両の一例であり、ハイブリッド車両である。以下の説明における方向は、自動二輪車１の運転手から見た方向を基準とし、前後方向は車長方向と対応し、左右方向は車幅方向と対応する。

自動二輪車１は、前輪２と、後輪３と、車体フレーム４と、前輪２を車体フレーム４の前部に接続する前サスペンション５と、後輪３を車体フレーム４の後部に接続する後サスペンション６とを備える。前サスペンション５は、上下方向に間隔をあけて配置されるブラケット７に連結されている。ブラケット７に接続される操舵軸が車体フレーム４の一部であるヘッドパイプ４ａに角変位可能に支持されている。当該操舵軸には、運転者が手で握るハンドル８が設けられる。ハンドル８の後側には、燃料タンク９が設けられ、燃料タンク９の後側に運転者が着座するシート１０が設けられる。

車体フレーム４には、後輪３を支持して前後方向に延びるスイングアーム１５が角変位可能に支持されている。また、車体フレーム４には、前輪２と後輪３と間においてパワーユニット１１が搭載されている。パワーユニット１１は、２つの走行駆動源である第１原動機および第２原動機を備える。第１原動機は、内燃機関であるエンジン１２である。第２原動機は、電動モータである駆動モータ１３である。以下、第１原動機および第２原動機のうちの任意の原動機を、または、第１原動機および第２原動機を総称して、「原動機」という。

エンジン１２は、気筒１２ａと、気筒内のピストンに連結されたクランク軸１２ｂとを含む。エンジン１２のクランク軸１２ｂは、クランクケース１４に収容されている。また、エンジン１２の後側には、ギヤ変速機２０が配置されている。ギヤ変速機２０は、クランクケース１４に収容されている。ハンドル８の左のグリップには、ギヤ変速機２０のシフト位置である変速段を変更するためのシフトスイッチ１７が設けられている。シート１０の下方には、変速制御装置４０が配置されている。変速制御装置４０は、エンジン１２、駆動モータ１３、後述のクラッチアクチュエータ１９およびシフトアクチュエータ３０を制御する。

図２は、図１の自動二輪車１の動力システムの模式図である。ギヤ変速機２０は、入力軸２１と、出力軸２２と、複数組の変速ギヤ対２３とを有する。

入力軸２１には、第１原動機および第２原動機の少なくとも一方の駆動力が伝達可能である。具体的には、エンジン１２のクランク軸１２ｂとギヤ変速機２０の入力軸２１との間のエンジン用動力伝達経路には、メインクラッチ１８が介設されている。例えばメインクラッチ１８は、多板クラッチである。エンジン１２のクランク軸１２ｂの回転動力は、メインクラッチ１８を介して入力軸２１に入力される。メインクラッチ１８は、クラッチアクチュエータ１９によって駆動されて、前記エンジン用動力伝達経路を切断したり接続したりする。また、駆動モータ１３の回転軸の回転動力は、入力軸２１に入力される。入力軸２１には、第１原動機であるエンジン１２および第２原動機である駆動モータ１３の双方から同時に動力伝達可能となっている。

出力軸２２は、入力軸２１に平行に配置されている。以下、入力軸２１および出力軸２２に平行な方向を、「軸方向」と称する。複数組の変速ギヤ対２３は、軸方向に並んでいる。複数組の変速ギヤ対２３は、互いに減速比が異なる。減速比は、ギヤ比または変速比とも称し得る。各変速ギヤ対２３は、入力軸２１に同軸に設けられた１つの変速ギヤ２３と、出力軸２２に同軸に設けられた１つの変速ギヤ２３とを含む。

各変速ギヤ対２３が含む２つの変速ギヤ２３のうち、一方の変速ギヤ２３は、そのギヤと同軸である入力軸２１または出力軸２２と一体的に回転するギヤ（以下、「共回転ギヤ」と称する）２３ａである。例えば、共回転ギヤ２３ａは、入力軸２１または出力軸２２にスプライン嵌合により組付けられている。各変速ギヤ対２３が含む２つの変速ギヤ２３のうち、他方の変速ギヤ２３は、そのギヤと同軸である入力軸２１または出力軸２２に対して相対回転可能であるギヤ（以下、「空転ギヤ」と称する）２３ｂである。

各変速ギヤ対２３における共回転ギヤ２３ａと空転ギヤ２３ｂとは常時噛み合っている。本実施形態では、入力軸２１に、共回転ギヤ２３ａと空転ギヤ２３ｂとが軸方向に交互に並んでいる。同様に、出力軸２２には、空転ギヤ２３ｂと共回転ギヤ２３ａとが軸方向に交互に並んでいる。なお、図２において、煩雑になるのを避けるために、一部の共回転ギヤと空転ギヤにのみ符号を付し、それ以外は省略する。

ギヤ変速機２０は、ドッグクラッチ式の変速機である。ギヤ変速機２０は、複数の変速段にそれぞれ対応する複数のドグ２４と、シフト機構２６とを備える。

ドグ２４は、シフト機構２６により、入力軸２１および出力軸２２に対して軸方向に移動可能となっている。複数のドグ２４のいずれかが、シフト機構２６により軸方向に移動して、複数組の変速ギヤ対２３のいずれかと選択的に係合する。これにより、ドグ２４と係合した１つの変速ギヤ対２３は、入力軸２１から出力軸２２に駆動力を伝達可能な状態となる。すなわち、入力軸２１に伝達された駆動力は、ドグ２４と係合した変速ギヤ対２３を介して出力軸２２に伝達される。出力軸２２の回転動力は、出力伝達部材１６を介して、駆動輪である後輪３に伝達される。出力伝達部材１６は、例えば、チェーン、ベルト等である。

シフト機構２６は、シフトフォーク２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、支軸２８と、シフトドラム２９とを備える。シフトフォーク２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、入力軸２１および出力軸２２に平行に設けられた支軸２８に、スライド自在に支持されている。後述するように、本実施形態では、一部の共回転ギヤ２３ａがドグ２４と一体となっている。シフトフォーク２７ａの一端部が、入力軸２１に外装された、ドグ２４と一体的に移動する共回転ギヤ２３ａに対して接続されている。また、シフトフォーク２７ｂ，２７ｃの一端部が、出力軸２２に外装された、ドグ２４と一体的に移動する共回転ギヤ２３ａに対して接続されている。

また、シフトフォーク２７ａ，２７ｂ，２７ｃの他端部が、シフトドラム２９の案内溝Ｇに嵌合している。シフトドラム２９が回転すると、その案内溝Ｇにより案内されたシフトフォーク２７ａ，２７ｂ，２７ｃが対応するドグ２４を軸方向に移動させる。ドグ２４が、空転ギヤ２３ｂが有する後述の収容空間Ｓに入り込むことで、ドグ２４が空転ギヤ２３ｂと遊びをもって係合する。また、ドグ２４が、空転ギヤ２３ｂが有する後述の収容空間Ｓから抜け出ることで、ドグ２４が空転ギヤ２３ｂから離脱する。

図３及び４は、入力軸２１に同軸に設けられたいくつかの変速ギヤ２３を、軸方向に直交する方向に見た拡大図である。図３及び４は、ある変速段における変速ギヤ２３とドグ２４との係合状態の一例を示す。なお、本明細書において、便宜上、現在の変速段を、第１変速段と称し、第１変速段に対応する変速ギヤ対２３のうち第１変速段に対応するドグ（第１ドグとも称し得る）２４が係合可能なギヤ２３を、第１ギヤ（あるいは、現ギヤまたはプレ変速ギヤ）２３ｂ１と称する。また、シフト指令に基づき現在の変速段からドグ２４がシフト動作した後の次の変速段を、第２変速段と称し、第２変速段に対応する変速ギヤ対２３のうち第２変速段に対応するドグ（第２ドグとも称し得る）２４が係合可能なギヤ２３を、第２ギヤ（あるいは、次ギヤまたはポスト変速ギヤ）２３ｂ２と称することとする。

図３に示すように、本実施形態では、いくつかの共回転ギヤ２３ａが、ドグ２４と一体型となっており、ドグ２４とともに入力軸２１または出力軸２２に対して軸方向に移動可能となっている。具体的には、ドグ２４は、共回転ギヤ２３ａの軸方向端面から軸方向に突出するように設けられている。ドグ２４は、共回転ギヤ２３ａの端面において、共回転ギヤ２３ａの周方向に所定の間隔をあけて並んだ複数の突起により構成されている。

ドグ２４および共回転ギヤ２３ａに軸方向に対向する空転ギヤ２３ｂが、ドグ２４が入り込むことが可能な収容空間Ｓを有する。収容空間Ｓは、移動するドグ２４が入り込めるよう、軸方向におけるドグ２４が配置された側に開口している。本実施形態では、収容空間Ｓは、空転ギヤ２３ｂの軸方向端面において、空転ギヤ２３ｂの周方向に所定の間隔をあけて並んだ複数の突起により構成されている。すなわち、収容空間Ｓは、空転ギヤ２３ｂの端面において空転ギヤ２３ｂの周方向に隣接する突起の間に形成される空間である。なお、収容空間Ｓは、空転ギヤ２３ｂの軸方向端面に形成された穴であってもよい。すなわち、収容空間Ｓは、空転ギヤ２３ｂの径方向に開口していてもよいし、開口していなくてもよい。

図３に示すように、収容空間Ｓを有する変速ギヤ２３は、当該変速ギヤ２３の周方向に収容空間Ｓを画定する第１面２５ａおよび第２面２５ｂを有している。第１面２５ａは、収容空間Ｓに入り込んだドグ２４が、少なくとも出力軸２２に所定の正方向にトルクを伝達する際に当接する面である。第２面２５ｂは、収容空間Ｓに入り込んだドグ２４が、少なくとも出力軸２２に正方向と反対の負方向にトルクを伝達する際に当接する面である。

なお、図３及び後述の図４、７、８において、軸方向と正方向とが矢印で示されている。本明細書において、正方向とは、乗物（本例では自動二輪車１）が前進する際に出力軸２２を加速させる方向の入力軸２１および出力軸２２のトルクの発生方向を意味する。すなわち、第１面２５ａは、収容空間Ｓに入り込んだドグ２４が、少なくとも出力軸２２の回転を加速させる際に当接する面であり、第２面２５ｂは、収容空間Ｓに入り込んだドグ２４が、少なくとも出力軸２２の回転を減速させる際に当接する面である。特に本例では、第１面２５ａは、収容空間Ｓに入り込んだドグ２４が、乗物（本例では自動二輪車１）が前方に加速中に当接している面であり、第２面２５ｂは、収容空間Ｓに入り込んだドグ２４が、乗物（本例では自動二輪車１）の減速中に当接している面である。なお、乗物の等速移動中に、ドグ２４は、第１面２５ａまたは第２面２５ｂに当接することもあり得る。

図３に示すように、ドグ２４が、第１ギヤ２３ｂ１の第１面２５ａに当接することで、ドグ２４が第１ギヤ２３ｂ１の第１面２５ａに当接することで、原動機から入力軸２１に伝達された駆動力が、ドグ２４から第１ギヤ２３ｂ１に伝達され、第１ギヤ２３ｂ１に噛み合う共回転ギヤ２３ａを介して出力軸２２に伝達される。

図３に示した状態から、第１ギヤ２３ｂ１の回転数に対してドグ２４の回転数が低下すると、ドグ２４は、第１面２５ａから離れ第２面２５ｂに当接する。図４は、ドグ２４が第１ギヤ２３ｂ１の第２面２５ｂに当接した状態を示す。ドグ２４が第１ギヤ２３ｂ１の第２面２５ｂに当接することで、負方向のトルクが、ドグ２４から第１ギヤ２３ｂ１に伝達され、第１ギヤ２３ｂ１に噛み合う共回転ギヤ２３ａを介して出力軸２２に伝達される。

図５は、変速制御装置４０およびその入出力を示すブロック図である。変速制御装置４０は、エンジン１２、駆動モータ１３、クラッチアクチュエータ１９、シフトアクチュエータ３０を制御する。図５に示すように、変速制御装置４０には、アクセル操作量センサ３２、シフトスイッチ１７、ギヤポジションセンサ３１、エンジン回転数センサ３３、モータ回転数センサ３４、出力軸回転数センサ３５などからの検出信号が入力される。変速制御装置４０は、スロットル装置１２ｃ、点火装置１２ｄ、燃料供給装置１２ｅ、駆動モータ１３、クラッチアクチュエータ１９およびシフトアクチュエータ３０に対し、制御信号を出力する。

アクセル操作量センサ３２は、運転者のアクセル操作量（加速要求量）を検出する。

シフトスイッチ１７は、運転者の手動操作に応じ、ギヤ変速機２０の変速段を変えるためのシフト指令を変速制御装置４０に送る。例えばシフト指令は、シフトアップ指令またはシフトダウン指令である。シフトアップ指令は、ギヤ変速機２０の変速段を増加させる指令である。より詳しくは、シフトアップ指令は、入力軸２１に対する出力軸２２の減速比を大きくする指令である。シフトダウン指令は、ギヤ変速機２０の変速段を減少させる指令である。より詳しくは、シフトダウン指令は、入力軸２１に対する出力軸２２の減速比を小さくする指令である。

ギヤポジションセンサ３１は、シフトドラム２９の回転角を検出する。シフトドラム２９の回転角により、ギヤ変速機２０の複数の変速ギヤ対２３のうちのいずれが選択された状態にあるか、つまりどの変速段にあるかを検出可能である。

エンジン回転数センサ３３は、エンジン１２の出力軸（すなわち駆動軸）の回転数（以下、「エンジン回転数」ともいう）を検出する。モータ回転数センサ３４は、駆動モータ１３の出力軸の回転数（以下、「モータ回転数」ともいう）を検出する。

出力軸回転数センサ３５は、出力軸２２の回転数を検出する。出力軸回転数センサ３５は、出力軸２２に設けられて、出力軸２２の回転数を直接的に検出するものであってもよい。あるいは、出力軸回転数センサ３５は、別のパラメータを検出することにより、出力軸２２の回転数を間接的に検出するものであってもよい。例えば出力軸回転数センサ３５は、駆動輪である後輪３の回転数を検出する車輪回転数センサでもよい（図２参照）。

スロットル装置１２ｃは、エンジン１２の吸気量を調節する。例えば、スロットル装置１２ｃは、スロットル弁をモータにより開閉動作させる電子制御スロットル装置である。点火装置１２ｄは、エンジン１２の燃焼室内の混合気に点火する。点火装置１２ｄは、例えば点火プラグである。燃料供給装置１２ｅは、エンジン１２に燃料を供給する。

シフトアクチュエータ３０は、ドグ２４を移動させる動力を発生させる。具体的には、シフトアクチュエータ３０は、変速制御装置４０により制御されて、シフト機構２６のシフトドラム２９を回転駆動させる。変速制御装置４０は、シフトスイッチ１７に対する運転者の操作に応じて、シフトアクチュエータ３０を制御する。シフトアクチュエータ３０は、例えば電動モータである。

変速制御装置４０は、ハードウェア面において、１以上のプロセッサ４１を含む。プロセッサ４１は、演算装置、揮発性メモリ、不揮発性メモリを含む。プロセッサ４１は、処理回路の一例である。プロセッサ４１は、演算装置が不揮発性メモリに保存されたプログラムに従って、揮発性メモリを用いて演算処理し、変速制御装置４０に入力された検出信号に応じた制御信号を出力する。変速制御装置４０は、ソフトウェア面において、モード切替部４１ａ、エンジン制御部４１ｂ、モータ制御部４１ｃ、クラッチ制御部４１ｄ、シフト制御部４１ｅ、状況判定部４１ｆ、位置推定部４１ｇ，目標決定部４１ｈ、タイミング決定部４１ｉを含む。なお、図５では、１以上のプロセッサ４１を１つのブロックで示し、その中に機能ブロック４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉをまとめて示す。また、変速制御装置４０は、メモリ４２を含む。メモリ４２は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む。

モード切替部４１ａは、ＥＧＶモード、ＥＶモード、およびＨＥＶモードを含む複数の走行モードから１つのモードを選択する。

ＥＧＶモードは、駆動モータ１３を駆動させずにエンジン１２を駆動し、エンジン１２のみの回転動力で駆動輪である後輪３を駆動するモードである。ＥＧＶモードでは、エンジン１２の回転動力がギヤ変速機２０を介して駆動輪である後輪３に伝達されるように、クラッチアクチュエータ１９によってメインクラッチ１８が接続状態とされる。

ＥＶモードは、エンジン１２を停止し、駆動モータ１３が発生する動力で駆動輪である後輪３を駆動するモードである。ＥＶモードでは、駆動モータ１３の駆動時にエンジン１２が抵抗にならないように、クラッチアクチュエータ１９によってメインクラッチ１８が切断状態とされる。

ＨＥＶモードは、駆動モータ１３およびエンジン１２が発生する動力で駆動輪である後輪３を駆動するモードである。ＨＥＶモードでは、エンジン１２の回転動力がギヤ変速機２０を介して後輪３に伝達されるように、クラッチアクチュエータ１９によってメインクラッチ１８が接続状態とされる。

エンジン制御部４１ｂは、スロットル装置１２ｃ、点火装置（点火プラグ）１２ｄ、燃料供給装置１２ｅを制御して、エンジン１２の出力を調節する。例えば、エンジン制御部４１ｂは、エンジン１２の出力トルクが、運転者のアクセル操作量に応じた値になるようトルク制御を行う。モータ制御部４１ｃは、駆動モータ１３を制御して、駆動モータ１３の出力を調節する。例えば、モータ制御部４１ｃは、駆動モータ１３の出力トルクが、運転者のアクセル操作量に応じた値になるようトルク制御を行う。エンジン制御部４１ｂおよびモータ制御部４１ｃは、モード切替部４１ａにより選択された走行モードに応じた制御を行う。

クラッチ制御部４１ｄは、クラッチアクチュエータ１９を制御して、メインクラッチ１８の状態を切り替える。例えばクラッチ制御部４１ｄは、モード切替部４１ａによりＥＶモードが選択されたときは、メインクラッチ１８を切断状態にし、モード切替部４１ａによりＥＧＶモードまたはＨＥＶモードが選択されたときは、メインクラッチ１８を接続状態にする。

シフト制御部４１ｅ、状況判定部４１ｆ、位置推定部４１ｇ、目標決定部４１ｈおよびタイミング決定部４１ｉは、シフト指令が発生した場合、すなわちシフトスイッチ１７からシフト指令を受信した場合に実行される変速処理に関連する。シフト制御部４１ｅは、取得したシフト指令に応じて、シフトアクチュエータ３０を制御する。状況判定部４１ｆは、シフト指令を取得したときの状況を判定する。位置推定部４１ｇは、第１変速段の収容空間Ｓに対する第１変速段のドグ２４の角度位置θを推定する。目標決定部４１ｈは、ドグ２４をシフト動作させる際の目標エンジン回転数、目標モータ回転数、および目標ドラム角度などを決定する。タイミング決定部４１ｉは、後述の同期制御を開始させるタイミングや、ドグ２４を移動させるための制御を開始するタイミングを決定する。

＜変速処理＞
変速処理の一例について、図６を参照して説明する。図６は、自動二輪車１の走行中の変速制御装置４０による制御の流れを示すフローチャートである。なお、変速処理を説明する際に、適宜図７乃至９を参照する。図７は、後述の離間制御の一例を説明するためのドグおよび変速ギヤの拡大模式図である。図８は、後述の同期制御の一例を説明するためのドグおよび変速ギヤの拡大模式図である。図９は、第２変速段のドグと第２変速段の変速ギヤとが係合した状態の一例を示す拡大模式図である。

自動二輪車１の走行中、基本的に、エンジン制御部４１ｂおよびモータ制御部４１ｃの少なくとも一方は、上記したトルク制御を行っている（ステップＳ１）。

例えばＥＧＶモードの場合、プロセッサ４０は、運転者のアクセル操作量などに応じてエンジントルク指令値を決定し、エンジン制御部４１ｂは、エンジントルク指令値に基づいて、スロットル装置１２ｃなどを制御する。例えばＥＶモードの場合、プロセッサ４０は、運転者のアクセル操作量などに応じてモータトルク指令値を決定し、モータ制御部４１ｃは、モータトルク指令値に基づいて、駆動モータ１３を制御する。例えばＨＥＶモードの場合、プロセッサ４０は、運転者のアクセル操作量などに応じてエンジントルク指令値およびモータトルク指令値を決定し、エンジン制御部４１ｂは、エンジントルク指令値に基づいて、スロットル装置１２ｃなどを制御し、モータ制御部４１ｃは、モータトルク指令値に基づいて、駆動モータ１３を制御する。

トルク制御中、状況判定部４１ｆは、第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令（すなわち、シフトアップ指令またはシフトダウン指令）があるか否かを判定する（ステップＳ２）。シフト指令がないと判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、エンジン制御部４１ｂおよびモータ制御部４１ｃの少なくとも一方によるトルク制御が継続される。

（状況の判定）
シフト指令があると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、状況判定部４１ｆは、シフト指令を取得したときの状況が所定の第１状況であるか否かを判定する。第１状況は、下記(a)または(b)の状況である。
(a) シフト指令がシフトダウン指令であり、且つ、ドグ２４が第１変速段の第１面２５ａに当接している状況。
(b) シフト指令がシフトアップ指令であり、且つ、ドグ２４が第１変速段の第２面２５ｂに当接している状況。

状況判定部４１ｆは、位置推定部４１ｇにより推定されたドグ２４の角度位置θに応じて、ドグ２４が第１面２５ａに当接しているか、第２面２５ｂに当接しているか、第１面２５ａおよび第２面２５ｂのいずれにも当接していないかの判定を行う。

（ドグの位置推定）
ここで、位置推定部４１ｇによるドグ２４の角度位置θの推定方法の一例について説明する。位置推定部４１ｇは、第１ギヤ２３ｂ１の収容空間Ｓに対するドグ２４の角度位置θを推定する。

ドグ２４の角度位置θは、収容空間Ｓにおける所定の位置に位置するときのドグ２４の位置を、ドグ２４の基準位置として、当該基準位置からのドグ２４の変位角で表される。本実施形態では、ドグ２４が第１ギヤ２３ｂ１の第２面２５ｂに当接しているときのドグ２４の位置を基準位置とし、ドグ２４の角度位置θを０°としている（図４参照）。また、収容空間Ｓにおいてドグ２４が基準位置から２０°角変位することで、ドグ２４は第１面２５ａに当接する。このため、ドグ２４が第１ギヤ２３ｂ１の第１面２５ａに当接しているときのドグ２４の角度位置θを、２０°としている（図３参照）。

例えば、図３に示すように、第１変速段が、入力軸２１に同軸に設けられた共回転ギヤ２３ａと一体回転するドグ２４と、入力軸２１に同軸に設けられた空転ギヤである第１ギヤ２３ｂ１とが係合した状態である場合を考える。この場合、第１変速段において互いに係合するドグ２４と第１ギヤ２３ｂ１のうち、ドグ２４が、原動機から入力軸２１を介し出力軸２２に向かう動力伝達経路における入力側にあり、第１ギヤ２３ｂ１が、当該動力伝達経路の出力側にある。動力伝達経路の入力側にあるドグ２４の角加速度α[rad/s²]は、下記式（１）により求まる。

ここで、上記式（１）のT [N・m²]は、原動機の駆動力の合計T1から、抵抗力の合計T2を減算した値である。以下、Tは、出力トルクと称する。例えばＥＧＶモードの場合、駆動力合計値T1は、エンジン１２の駆動力である。例えばＥＶモードの場合、駆動力合計値T1は、駆動モータ１３の駆動力である。例えばＨＥＶモードの場合、駆動力合計値T1は、エンジン１２の駆動力と、駆動モータ１３の駆動力との合計である。

また、抵抗力は、原動機の駆動力によって実質的に遊びなしで回転する複数の回転体の回転に伴うメカニカルロスに対応する。例えばＥＧＶモードの場合、抵抗力合計値T2は、例えば前記エンジン用動力伝達経路におけるメカニカルロスに対応する抵抗力を含む。ＥＧＶモードにおいて、入力軸２１の回転に伴って、駆動モータ１３から入力軸２１までのモータ用動力伝達経路上の回転体も回転する場合には、抵抗力合計値T2は、当該モータ用動力伝達経路におけるメカニカルロスに対応する抵抗力も更に含む。例えばＥＶモードの場合、抵抗力合計値T2は、例えばモータ用動力伝達経路におけるメカニカルロスに対応する抵抗力を含む。例えばＨＥＶモードの場合、抵抗力合計値T2は、前記エンジン用動力伝達経路におけるメカニカルロスに対応する抵抗力、および、モータ用動力伝達経路におけるメカニカルロスに対応する抵抗力を含む。

本実施形態では、原動機の出力トルクTの算出には、エンジントルク指令値やモータトルク指令値が用いられる。例えば、エンジントルク指令値が示すトルクを、エンジン１２の駆動力とし、モータトルク指令値が示すトルクを、駆動モータ１３の駆動力とすることができる。また例えば、各原動機へのトルク指令値と、抵抗力（言い換えればメカニカルロス）との対応関係を示す情報がメモリ４２に予め記憶されていてもよく、トルク指令値とメモリ４２に記憶された対応関係とを用いて、抵抗力を算出できる。メモリ４２には、各モードに対応する対応関係を示す情報が記憶されていてもよい。トルク指令値からドグ２４の角度位置θを算出できるため、ドグ２４の角度位置θを算出するためのセンサを低減できる。ただし、駆動力の取得方法はこれに限定されない。例えば、予めトルクマップを用いて、エンジン回転数およびスロットル開度（またはアクセル操作量）などから、エンジンの駆動力を算出してもよい。

また、上記式（１）のJ [kg・m²]は、原動機の出力トルクによって、実質的に遊びなしで回転する複数の回転体のイナーシャの合計値である。言い換えれば、イナーシャ合計値Jは、ギヤ変速機２０がいずれの変速ギヤ対２３もドグ２４と係合していない状態（非係合状態）にある場合でも、原動機からの出力トルクによって回転する複数の回転体のイナーシャの合計である。例えば、本実施形態では、イナーシャ合計値Jは、入力軸２１のイナーシャ、入力軸２１と同軸のいくつかの共回転ギヤ２３ａのイナーシャ、それら共回転ギヤ２３ａにそれぞれ噛み合う、出力軸２２と同軸のいくつかの空転ギヤ２３ｂ、入力軸２１と同軸の共回転ギヤ２３ａに設けられたドグ２４のイナーシャを含む。

例えばＥＧＶモードの場合、Jは、前記エンジン用動力伝達経路における各回転体（例えばエンジン１２の出力軸など）のイナーシャも更に含む。ＥＧＶモードにおいて、入力軸２１の回転に伴って、モータ用動力伝達経路上の回転体も回転する場合には、Jは、当該モータ用動力伝達経路における各回転体（例えば駆動モータ１３の出力軸など）のイナーシャも更に含む。また、例えばＥＶモードの場合、Jは、モータ用動力伝達経路における各回転体（例えば駆動モータ１３の出力軸など）のイナーシャも含む。また、例えばＨＥＶモードの場合、前記エンジン用動力伝達経路における各回転体（例えばエンジン１２の出力軸など）のイナーシャ、および、モータ用動力伝達経路における各回転体（例えば駆動モータ１３の出力軸など）のイナーシャを含む。

また、Jには、出力軸２２のイナーシャ、出力軸２２と同軸のいくつかの共回転ギヤ２３ａのイナーシャ、それら共回転ギヤ２３ａにそれぞれ噛み合う、出力軸２２と同軸のいくつかの空転ギヤ２３ｂ、出力軸２２と同軸の共回転ギヤ２３ａに設けられたドグ２４のイナーシャを含まれなくてよい。

また、本実施形態では、変速処理におけるシフト指令を取得してからシフト動作が完了するまでの時間は、例えば後輪３において速度変化が生じる時間に比べて、極めて短い時間で実行される。このため、位置推定部４１ｇは、上記トルクTがドグ２４に付与される間、動力伝達経路の出力側にある第１ギヤ２３ｂ１や後輪３が等速であるとものとして、ドグ２４の角度位置θを推定する。すなわち、出力側にある第１ギヤ２３ｂ１の角加速度は０としている。従って、位置推定部４１ｇは、式（１）から算出した角加速度αを、下記式（２）に示すように二階積分することにより、第１ギヤ２３ｂ１に対するドグ２４の角度位置θを推定する。

ただし、第１変速段において、第１ギヤ２３ｂ１に対する第１変速段のドグ２４の移動範囲は、第１ギヤ２３ｂ１の収容空間Ｓ内に制限される。言い換えれば、ドグ２４の角度位置θは、所定の下限値（本例ではθ＝０°）と上限値（本例ではθ＝２０°）との間に制限される。このため、位置推定部４１ｇは、角変位量を積算することによって得られた角度位置が下限値を下回ったときには、ドグ２４の角度位置θが下限値にあると推定し、角変位を積算することによって得られた角度位置が上限値を上回ったときには、ドグ２４の角度位置θが上限値にあると推定する。

このように、本実施形態では、位置推定部４１ｇは、原動機から出力されるトルクの合計Tと、入力軸２１とともに回転する各回転体のイナーシャの合計Jとに基づき、ドグ２４の角度位置を算出する。例えば位置推定部４１ｇにより推定された角度位置θが０°である場合、状況判定部４１ｆは、ドグ２４が第１変速段の第２面２５ｂに当接していると判定する。例えば位置推定部４１ｇにより推定された角度位置θが２０°である場合、状況判定部４１ｆは、ドグ２４が第１変速段の第１面２５ａに当接していると判定する。

位置推定部４１ｇによるドグ２４の角度位置θの推定は、変速制御装置４０がシフト指令を取得したか否かに関わらず、自動二輪車１の走行中、常時実行され得る。なお、第１変速段において互いに係合するドグ２４と第１ギヤ２３ｂ１のうち、動力伝達経路の入力側に第１ギヤ２３ｂ１がある場合、上記式（１）により第１ギヤ２３ｂ１の角加速度α[rad/s²]が求まる。

（離間制御）
上記ステップＳ３において、状況判定部４１ｆが、シフト指令を取得したときの状況が第１状況であると判定した場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、離間制御を開始する（ステップＳ４）。離間制御は、シフト指令を取得したときにドグ２４が当接していた第１面２５ａまたは第２面２５ｂから離れるように原動機の出力を調節する制御である（図７参照）。以下、シフト指令を取得したときにドグ２４が当接していた第１面２５ａまたは第２面２５ｂを、当接面と称し、第１面２５ａまたは第２面２５ｂのうちの当接面ではない側である面を、反対面と称することとする。

ステップＳ４において、エンジン制御部４１ｂおよびモータ制御部４１ｃの少なくとも一方は、シフト指令を取得したときにドグ２４が当接面から離れるように、出力を調節する制御を行う。離間制御は、後述の同期制御がドグ２４と当接面とが互いに当接することにより阻害されることを回避するために実行される（図８の収容空間Ｓ内の矢印参照）。

上記ステップＳ３において、状況判定部４１ｆが、シフト指令を取得したときの状況が第１状況でないと判定した場合、（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、上記の離間制御は省略される。第１状況でない場合、後述の同期制御がドグ２４と当接面とが互いに当接することにより阻害されることがないためである。

例えば、上記ステップＳ３において、状況判定部４１ｆが、シフト指令を取得したときの状況が、第１状況と異なる第２状況であると判定した場合に、上記の離間制御が省略される。第２状況は、上記第１状況である(a)または(b)の状況以外の状況である。例えば、第２状況は、下記(c)または(d)の状況を含む。
(c) シフト指令がシフトアップ指令であり、且つ、ドグ２４が第１変速段の第１面２５ａに当接している状況。
(d) シフト指令がシフトダウン指令であり、且つ、ドグ２４が第１変速段の第２面２５ｂに当接している状況。

（目標値の決定）
ステップＳ３で第１状況ではないと判定された場合、または、ステップＳ４の離間制御が実行された後に、目標決定部４１ｈは、各種目標値を決定する（ステップＳ５）。具体的には、目標決定部４１ｈは、目標エンジン回転数、目標モータ回転数、および目標ドラム角度を決定する。目標エンジン回転数および目標モータ回転数は、第２変速段に対応した回転数である。より詳しくは、目標エンジン回転数および目標モータ回転数は、第２変速段におけるドグ２４の回転数と第２変速段における変速ギヤの回転数との一方を他方に近づける同期制御のためのエンジン回転数およびモータ回転数である。

ここで、「第２変速段におけるドグ２４の回転数と第２変速段における変速ギヤの回転数の一方を他方に近づける同期制御」とは、ドグ２４および第２ギヤ２３ｂ２のうちの入力側を出力側に合わせにいく制御である。例えば、入力軸２１と一体回転するドグ２４を、入力軸２１に外装された第２ギヤ２３ｂ２に係合する場合には、上記同期制御は、当該第２ギヤ２３ｂ２の回転数にドグ２４の回転数を近づける制御を意味する。また、例えば、出力軸２２と一体回転するドグ２４を、出力軸２２に外装された第２ギヤ２３ｂ２に係合する場合には、上記同期制御は、ドグ２４の回転数に第２ギヤ２３ｂ２の回転数を近づける制御を意味する。第２ギヤ２３ｂ２の収容空間Ｓにドグ２４を入れる前に、同期制御を行うことで、ドグ２４が第２ギヤ２３ｂ２に円滑に係合される。

本実施形態では、ステップＳ５において、まずシフト制御部４１ｅは、ギヤポジションセンサ３１の検出角度信号から、ギヤ変速機２０の現在の変速段である第１変速段を判定する。また、シフト制御部４１ｅは、シフト指令がシフトアップ指令であるかシフトダウン指令であるかに応じて、次の変速段である第２変速段を決定する。目標決定部４１ｈは、第２変速段の減速比および出力軸２２の現在の回転数から、第２変速段におけるドグ２４の回転数および第２ギヤ２３ｂ２の回転数の一方を他方に合わせるように、目標エンジン回転数および目標モータ回転数を算出する。なお、ＨＥＶモードの場合、目標エンジン回転数に対応する入力軸２１の回転数と、目標モータ回転数に対応する入力軸２１の回転数とは、同じ値である。

（タイミングの決定）
ステップＳ５の後、タイミング決定部４１ｉは、上記の同期制御を開始させるタイミングや、ドグ２４を移動させるための制御を開始するタイミングを決定する（ステップＳ６）。

タイミング決定部４１ｉは、同期制御の開始タイミングが、離間制御の実行後で、且つ、第１変速段のドグ２４が第１変速段の収容空間Ｓの外に抜け出る前となるように、同期制御の開始タイミングを決定する。

ここで、同期制御の開始タイミングとは、入力軸２１に駆動力を伝達している原動機が複数ある場合には、複数の原動機のうちで最初に同期制御を開始させるタイミングである。例えばＨＥＶモードで、且つ、エンジン１２の上記同期制御を駆動モータ１３の上記同期制御に先行して開始する場合、タイミング決定部４１ｉは、エンジン１２の同期制御の開始タイミングが、離間制御の実行後で、且つ、第１変速段のドグ２４が第１変速段の収容空間Ｓの外に抜け出る前となるように、エンジン１２の同期制御の開始タイミングを決定する。

本実施形態では、位置推定部４１ｇにより推定されたドグ２４の角度位置θに応じて、同期制御が開始される。具体的には、位置推定部４１ｇにより推定されたドグ２４の角度位置θが、当接面から離れた所定の位置に到達したと判定した場合に、同期制御を開始するよう、同期制御開始タイミングを決定する。タイミング決定部４１ｉは、離間制御の実行を開始した後に、位置推定部４１ｇが推定した第１変速段のドグ２４の角度位置θが、第１面２５ａおよび第２面２５ｂのうちの当接面ではない側である反対面にドグ２４が当接する角度位置に到達したと判定した場合に、同期制御が開始されるように、同期制御の開始タイミングを決定する。

また、タイミング決定部４１ｉは、第１ギヤ２３ｂ１から第１変速段のドグ２４を離脱させ且つ第２ギヤ２３ｂ２に向けて第２変速段のドグ２４を移動させるための移動制御を開始するタイミングを決定する。ドグ２４の移動制御を開始するタイミングは、推定されたドグ２４の角度位置θに基づき決定されてもよい。あるいは、ドグ２４の移動制御を開始するタイミングは、決定した同期制御の開始タイミングに基づき、決定されてもよい。すなわち、先に同期制御の開始タイミングが決定された後で、ドグ２４の移動制御の開始タイミングが決定されてもよい。

ステップＳ６で同期制御の開始タイミングおよびドグ２４の移動制御の開始タイミングが決定されると、決定された各タイミングに従って、上記の同期制御（ステップＳ７）とシフトアクチュエータ３０の制御（ステップＳ８）が行われる（図８参照）。

具体的には、ＥＧＶモードまたはＨＥＶモードの場合、エンジン制御部４１ｂは、ステップＳ６で決定したタイミングで上記同期制御を開始するようエンジン１２を制御する。エンジン制御部４１ｂは、エンジン１２の回転数がステップＳ５で決定された目標エンジン回転数R1に近づくように、エンジン１２、つまりスロットル装置１２ｃ、点火装置１２ｄ、燃料供給装置１２ｅなどをフィードバック制御する。

また、ＥＶモードまたはＨＥＶモードの場合、モータ制御部４１ｃは、ステップＳ６で決定したタイミングで上記同期制御を開始するよう駆動モータ１３を制御する。モータ制御部４１ｃは、駆動モータ１３の回転数がステップＳ５で決定された目標モータ回転数R2に近づくように、駆動モータ１３をフィードバック制御する。

また、シフト制御部４１ｅは、ステップＳ６で決定したタイミングでドグ２４を移動させるための制御を開始するようシフトアクチュエータ３０を制御する。

なお、本実施形態では、ステップＳ４の離間制御の後に実行する同期制御と、ステップＳ４の離間制御が省略された後に実行する同期制御とで、同じ制御パラメータが用いられる。例えば、上記ステップＳ３において、状況判定部４１ｆが、シフト指令を取得したときの状況が上記状況(b)であると判定した場合、エンジン制御部４１ｂおよびモータ制御部４１ｃの少なくとも一方は、図７に矢印で示す方向に、第１変速段の収容空間Ｓ内においてドグ２４が第２面２５ｂから離れるように、出力を調節する。そして、第１変速段のドグ２４の角度位置θが、反対面である第１面２５ａにドグ２４が当接する角度位置（本例ではθ＝２０°）に到達したときに、エンジン制御部４１ｂおよびモータ制御部４１ｃの少なくとも一方は、同期制御を開始する。

ここで、状況(b)の後に、離間制御によってドグ２４を第２面２５ｂから離し第１面２５ａに当接させた状況は、第２状況である上記の状況(c)と同じである。従って、状況(b)の後に、ドグ２４を第１面２５ａに当接させることにより、状況(c)の場合の同期制御にて使用する制御パラメータと同じ制御パラメータを用いて同期制御を実行できる。

同様に、状況(a)の後に、離間制御によってドグ２４を第１面２５ａから離し第２面２５ｂに当接させた状況は、上記の状況(d)と同じである。従って、状況(a)の後に、ドグ２４を第２面２５ｂに当接させることにより、状況(d)の場合の同期制御にて使用する制御パラメータと同じ制御パラメータを用いて同期制御を実行できる。

エンジンの制御パラメータは、例えば、点火カットするタイミング、点火カットの継続時間、点火遅角量、燃料噴射量、および燃料噴射タイミングの少なくとも１つを含む。駆動モータ１３の制御パラメータは、例えば、電流、電圧、指令デューティ（Duty）、正逆転指令、トルク指令値、回転数指令値の少なくとも１つを含む。

シフト制御部４１ｅは、シフト指令に対応するシフト動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、シフト制御部４１ｅは、第２ギヤ２３ｂ２にドグ２４が係合した状態にあるか否かを判定する。例えば、シフト制御部４１ｅは、ギヤポジションセンサ３１により検出されたドラム角が、ステップＳ５で決定された目標ドラム角度であるか否かを判定する。

シフト制御部４１ｅによりシフト指令に対応するシフト動作が完了したと判定されない間は（ステップＳ９：Ｎｏ）、上記の同期制御、つまり回転数のフィードバック制御を継続する。また、シフト制御部４１ｅによりシフト指令に対応するシフト動作が完了したと判定された場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ；図９参照）、ステップＳ１のトルク制御に戻る。

以上に説明したように、本実施形態に係る変速制御装置４０は、シフト指令を取得したときの状況が第１状況であると判定した場合、まずドグ２４が第１変速段の当接面から離れる方向に原動機の出力を調節する離間制御を開始し、離間制御の開始後で、且つ、ドグ２４が第１変速段の前記収容空間Ｓの外に抜け出る前に、同期制御を開始する。

第１状況において、離間制御なしで、同期制御を開始したとしても、ドグ２４が当接面に当接していることにより、同期制御が阻害されるが、本実施形態では、離間制御によってドグ２４と第１変速段の当接面が離れているため、ドグ２４が第１変速段の収容空間Ｓの外に抜け出る前に、同期制御を開始することが可能となる（図８の収容空間Ｓ内の矢印参照）。また、第１変速段の収容空間Ｓの外にドグ２４が抜けた後に同期制御を開始する場合に比べて、同期制御の時間を確保しやすい。

また、本実施形態では、シフト指令を取得したときの状況が第２状況であると判定した場合、離間制御を省略して、同期制御を開始するので、第１変速段の収容空間Ｓの外にドグ２４が抜けた後に同期制御を開始する場合や離間制御を経て同期制御を開始する場合に比べて、同期制御の時間を確保しやすい。

ドグ２４が当接面から十分に離れていない状態で同期制御を開始すると、ドグ２４が第１変速段の当接面に衝突する可能性が高くなるが、本実施形態では、当接面とドグ２４とが離れたことを判断してから、同期制御を開始するため、有効に同期制御を開始できる。

また、本実施形態では、ドグ２４の角度位置θが、ドグ２４が反対面に当接する位置に到達したと判定した場合に、同期制御を開始するため、ドグ２４と当接面とを十分に離した状態で、同期制御を開始でき、同期制御の時間を一層確保しやすくなる。

また、本実施形態では、第１状況と第２状況とで同じ制御パラメータを用いて同期制御を実行するため、制御パラメータの調整作業が容易となる。

また、本実施形態では、原動機の出力トルクと、当該出力トルクにより実質的に回転する回転体のイナーシャの合計値とを用いて、ドグ２４の角度位置を算出することにより、ドグ２４の角度位置の算出精度を向上できる。

また、本実施形態では、位置推定部４１ｇにより推定されるドグ２４の角度位置θを、ステップＳ３の状況判定と、ステップＳ７の同期制御の開始のトリガの双方に用いている。このように、推定したドグ２４の角度位置を、前記同期制御の開始タイミングを決定することに用いるだけでなく、ドグ２４が第１変速段の第１面または第２面に当接しているか否かを判定することにも用いるため、変速処理を単純化することができる。

＜その他の実施形態＞
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。

例えば、上記実施形態では、ドグ２４が共回転ギヤ２３ａと一体型であったが、ドグ２４が共回転ギヤ２３ａとは別体であってもよい。例えば、共回転ギヤ２３ａを、入力軸２１または出力軸２２に対しスライド自在にする代わりに、ドグ２４を有するドッグリングを、入力軸２１または出力軸２２に対しスライド自在に設けてもよい。また、ドグが、入力軸２１および出力軸２２の双方の周りに配置されなくてもよく、全ての変速段のドグが、入力軸２１および出力軸２２のいずれか一方の周りにのみ配置されてもよい。

図３、４、７、８、９では、現在の変速段である第１変速段のドグ（第１ドグ）２４と、次の変速段である第２変速段のドグ（第２ドグ）２４の双方が設けられた変速ギヤ２３が示されたが、ギヤ変速機が、このような変速ギヤを備えなくてもよい。すなわち、第１変速段のドグ２４と、次の変速段である第２変速段のドグ２４とは、別々の変速ギヤ２３に設けられてもよいし、あるいは別々のドッグリングに設けられてもよい。

上記実施形態では、原動機に対するトルク指令値と、原動機のイナーシャとに基づき、ドグ２４の角度位置を推定したが、ドグの角度位置の推定方法に限定されない。例えば、位置推定部は、入力軸２１の回転数またはそれに対応するパラメータと、出力軸２２の回転数またはそれに対応するパラメータとに基づき、ドグ２４の角度位置を算出してもよい。入力軸２１の回転数またはそれに対応するパラメータとしては、エンジン回転数センサ、モータ回転数センサなどが例示される。また、出力軸２２の回転数またはそれに対応するパラメータとしては、出力軸２２の回転数を直接的に検出する回転数センサ、駆動輪である後輪３の回転数を検出する車輪回転数センサが例示される。この構成によれば、備え付けのセンサを、ドグ位置の推定に利用できる。

上記実施形態では、原動機に対するトルク指令値と、原動機のイナーシャとに基づき、ドグ２４の角度位置を算出したが、ドグの角度位置を推定する方法はこれに限定されない。例えば、入力軸の回転数またはそれに対応するパラメータと、出力軸の回転数またはそれに対応するパラメータとに基づき、ドグの角度位置を算出してもよい。

シフト指令は、シフトスイッチの代わりに別の装置から指令を送信できてもよい。また、変速制御装置が、自動的にシフト指令を生成してもよい。例えば変速制御装置は、車速、エンジン回転数およびスロットル開度と変速タイミングとの関係を規定する変速マップを記憶していてもよく、変速マップに基づいて自動的にシフト指令を生成してもよい。

また、上記実施形態では、第１原動機が内燃機関であり、第２原動機が電動モータである例が説明されたが、入力軸に駆動力を伝達する原動機の種類はこれに限定されない。例えば、原動機は、内燃機関、外燃機関、電動モータ、流体機械などであり得る。エンジンの種類も特に限定されず、例えばエンジンは、レシプロエンジンでもよいし、ロータリーエンジンでもよい。例えばエンジンは、ガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよい。例えばエンジンは、２ストロークエンジンでもよいし、４ストロークエンジンでもよい。第１原動機と第２原動機とが、双方とも同じ種類の原動機でもよい。

また、第１原動機と第２原動機とで、同期制御の開始タイミングが異なってもよい。また、上記実施形態では、変速制御装置４０を備えた乗物が、第１原動機と第２原動機とを備えるハイブリッド車両であったが、乗物はハイブリッド車両でなくてもよい。例えば乗物は、エンジンおよび電動モータの一方のみを備えるものであってもよい。

乗物は、自動二輪車に限定されない。例えば、乗物は、例えば、自動三輪車や自動四輪車であってもよい。上記実施形態では、自動二輪車１の動力システムのための変速制御装置４０が説明されたが、変速制御装置は、自動三輪車や自動四輪車など、別の種類の乗物の動力システムにも適用可能である。

また、変速制御装置は、工作機械など、乗物の動力システム以外のシステムにおけるシフト動作にも適用可能である。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、または、それらの任意の組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアまたはプロセッサの構成に使用される。

本開示の一態様に係る変速制御装置は、原動機と、前記原動機の駆動力が伝達される入力軸、出力軸、前記入力軸および出力軸に対して移動可能な、複数の変速段にそれぞれ対応する複数のドグ、および、複数の変速段にそれぞれ対応し、前記ドグが入り込むことが可能な収容空間を有する複数の変速ギヤを含むギヤ変速機と、を備えるシステムにおいて、前記原動機を制御する変速制御装置であって、前記変速ギヤは、前記変速ギヤの周方向に前記収容空間を画定する第１面および第２面を有し、前記第１面は、前記出力軸に正方向にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記第２面は、前記出力軸に前記正方向と反対の負方向にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記変速制御装置は、処理回路を備え、前記処理回路は、第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令を取得したときの状況が、前記シフト指令がシフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している状況、または、前記シフト指令がシフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している状況である第１状況であるか否かを判定し、前記状況が前記第１状況であると判定した場合、前記シフト指令を取得したときに前記ドグが当接していた前記第１面または前記第２面である当接面から、前記ドグが離れるように前記原動機の出力を調節する離間制御を開始し、前記離間制御の実行後で、且つ、前記第１変速段の前記ドグが前記第１変速段の前記収容空間の外に抜け出る前に、前記第２変速段の前記ドグの回転数および前記第２変速段の前記変速ギヤの回転数の一方に他方を近づける同期制御を開始する。

上記の構成によれば、変速制御装置は、第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令を取得したときの状況が、前記シフト指令がシフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している、または、前記シフト指令がシフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している第１状況であると判定した場合、まずドグが第１変速段の当接面から離れる方向に原動機の出力を調節する離間制御を開始し、離間制御の開始後で、且つ、ドグが第１変速段の前記収容空間の外に抜け出る前に、同期制御を開始する。

第１状況において、離間制御なしで、同期制御を開始したとしても、ドグが当接面に当接していることにより、同期制御が阻害される。これに対して、上記の構成によれば、離間制御によってドグと第１変速段の当接面が離れているため、ドグが第１変速段の収容空間の外に抜け出る前に、同期制御を開始することが可能となる。また、第１変速段の収容空間の外にドグが抜けた後に同期制御を開始する場合に比べて、同期制御の時間を確保しやすい。

前記処理回路は、前記状況が前記第１状況と異なる第２状況であると判定した場合、前記離間制御を省略して、前記同期制御を開始してもよい。この構成によれば、変速制御装置は、第１状況以外であれば、離間制御を省略して、同期制御を開始するので、第１変速段の収容空間の外にドグが抜けた後に同期制御を開始する場合や離間制御を経て同期制御を開始する場合に比べて、同期制御の時間を確保しやすい。

前記処理回路は、前記原動機の出力の調節中に、前記ドグの回転方向における前記第１変速段の前記収容空間に対する前記ドグの角度位置を推定し、推定した前記ドグの角度位置が、前記当接面から離れた所定の位置に到達したと判定した場合に、前記同期制御を開始してもよい。ドグが当接面から離れていない状態で同期制御を開始すると、ドグが第１変速段の当接面に衝突する可能性が高くなる。上記の構成によれば、当接面とドグとが離れたことを判断してから、同期制御を開始するため、有効に同期制御を開始できる。

前記処理回路は、前記離間制御を開始した後に、推定した前記ドグの角度位置が、前記第１面および前記第２面のうちの前記当接面ではない側である反対面に前記ドグが当接する位置に到達したと判定した場合に、前記同期制御を開始してもよい。この構成によれば、ドグと当接面とを十分に離した状態で、同期制御を開始でき、同期制御の時間を一層確保しやすくなる。

前記離間制御の後に実行する前記同期制御に用いられる制御パラメータは、前記状況が前記第２状況であると判定した場合に実行する前記同期制御に用いられる制御パラメータと同じであってもよい。この構成によれば、第１状況と第２状況とで同じ制御パラメータを用いて同期制御を実行できるため、制御パラメータの調整作業が容易となる。

前記処理回路は、前記原動機の出力トルクと、前記原動機の出力トルクによって回転する複数の回転体のイナーシャの合計値とに基づき、前記ドグの角度位置を算出し、前記複数の回転体は、前記原動機の出力軸、前記入力軸、および、前記ギヤ変速機における前記複数の変速ギヤおよび前記複数のドグのうち、前記複数のドグのいずれも、対応する前記変速ギヤと係合していないときでも前記入力軸とともに回転する回転体、を含んでもよい。原動機の出力トルクと、当該出力トルクにより実質的に回転する回転体のイナーシャの合計値とを用いて、ドグの角度位置を算出することにより、ドグの角度位置の算出精度を向上できる。

前記処理回路は、前記入力軸の回転数またはそれに対応するパラメータと、前記出力軸の回転数またはそれに対応するパラメータとに基づき、前記ドグの角度位置を算出してもよい。この構成によれば、備え付けのセンサを、ドグ位置の推定に利用できる。

前記処理回路は、前記状況が前記第１状況であるか否かを判定する際に、前記第１変速段の前記収容空間に対する前記ドグの角度位置を推定し、推定した前記ドグの角度位置に応じて、前記ドグが前記第１変速段の前記第１面または前記第２面に当接しているかを判定してもよい。この構成によれば、推定したドグの角度位置を、前記同期制御の開始タイミングを決定することに用いるだけでなく、ドグが第１変速段の第１面または第２面に当接しているか否かを判定することにも用いる。このため、処理回路により実行される処理を単純化することができる。

第１状況において、離間制御なしで、同期制御を開始したとしても、ドグが当接面に当接していることにより、同期制御が阻害される。これに対して、上記の方法によれば、離間制御によってドグと第１変速段の当接面が離れているため、ドグが第１変速段の収容空間の外に抜け出る前に、同期制御を開始することが可能となる。また、第１変速段の収容空間の外にドグが抜けた後に同期制御を開始する場合に比べて、同期制御の時間を確保しやすい。

１：自動二輪車
１２：エンジン
１３：駆動モータ
２０：ギヤ変速機
２１：入力軸
２２：出力軸
２３：変速ギヤ
２３：変速ギヤ対
２３ａ：共回転ギヤ
２３ｂ：空転ギヤ
２３ｂ１：第１ギヤ
２３ｂ２：第２ギヤ
２４：ドグ
２５ａ：第１面
２５ｂ：第２面
４０：変速制御装置
４１：プロセッサ

Claims

原動機と、
前記原動機の駆動力が伝達される入力軸、出力軸、前記入力軸および前記出力軸に対して移動可能な、複数の変速段にそれぞれ対応する複数のドグ、および、前記複数の変速段にそれぞれ対応し、前記ドグが入り込むことが可能な収容空間を有する複数の変速ギヤを含むギヤ変速機と、を備えるシステムにおいて、前記原動機を制御する変速制御装置であって、
前記変速ギヤは、前記変速ギヤの周方向に前記収容空間を画定する第１面および第２面を有し、前記第１面は、前記出力軸の回転を加速させる正方向に前記出力軸にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記第２面は、前記正方向と反対であり且つ前記出力軸の回転を減速させる負方向に前記出力軸にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、
前記変速制御装置は、処理回路を備え、
前記処理回路は、
第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令を取得したときの状況が、前記シフト指令がシフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している状況、または、前記シフト指令がシフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している状況である第１状況であるか否かを判定し、
前記状況が前記第１状況であると判定した場合、前記シフト指令を取得したときに前記ドグが当接していた前記第１面または前記第２面である当接面から、前記ドグが離れるように前記原動機の出力を調節する離間制御を開始することと、
前記状況が前記第１状況であると判定して前記離間制御を実行した後に、または、前記状況が前記第１状況と異なる第２状況であると判定して前記離間制御を実行せずに、前記第１変速段の前記ドグが前記第１変速段の前記収容空間の外に抜け出る前に、前記第２変速段の前記ドグの回転数および前記第２変速段の前記変速ギヤの回転数の一方に他方を近づける同期制御を開始することとを実行するように構成され、
前記シフトアップ指令は、前記入力軸に対する前記出力軸の減速比を大きくする指令であり、
前記シフトダウン指令は、前記入力軸に対する前記出力軸の減速比を小さくする指令である、変速制御装置。
前記処理回路は、
前記ドグの回転方向における前記第１変速段の前記収容空間に対する前記ドグの角度位置を算出することを、前記シフト指令を取得したか否かに関わらず繰り返し、
前記ドグの角度位置の算出結果に基づいて前記第１変速段の前記ドグが前記第１変速段の前記第１面または前記第２面に当接しているかを推定する、請求項１に記載の変速制御装置。
前記処理回路は、
前記ドグの回転方向における前記第１変速段の前記収容空間に対する前記ドグの角度位置を推定し、
前記ドグを移動させる動力を発生するシフトアクチュエータに、前記第１変速段の前記ドグを前記第１変速段の前記変速ギヤから離脱させ且つ前記第２変速段の前記ドグを前記第２変速段の前記変速ギヤに向けて移動させる移動制御を開始するタイミングを、推定された前記ドグの角度位置に基づいて決定する、請求項１または２に記載の変速制御装置。
前記処理回路は、
前記原動機の出力の調節中に、前記ドグの回転方向における前記第１変速段の前記収容空間に対する前記ドグの角度位置を推定し、
推定した前記ドグの角度位置が、前記当接面から離れた所定の位置に到達したと判定した場合に、前記同期制御を開始する、請求項１から３のいずれか一項に記載の変速制御装置。
前記処理回路は、前記離間制御を開始した後に、推定した前記ドグの角度位置が、前記第１面および前記第２面のうちの前記当接面ではない側である反対面に前記ドグが当接する位置に到達したと判定した場合に、前記同期制御を開始する、請求項４に記載の変速制御装置。
前記離間制御の後に実行する前記同期制御に用いられる制御パラメータは、前記状況が前記第２状況であると判定した場合に実行する前記同期制御に用いられる制御パラメータと同じである、請求項１から５のいずれか一項に記載の変速制御装置。
前記処理回路は、前記原動機の出力トルクと、前記原動機の出力トルクによって回転する複数の回転体のイナーシャの合計値とに基づき、前記ドグの角度位置を算出し、
前記複数の回転体は、
前記原動機の出力軸、
前記入力軸、および、
前記ギヤ変速機における前記複数の変速ギヤおよび前記複数のドグのうち、前記複数のドグのいずれも、対応する前記変速ギヤと係合していないときでも前記入力軸とともに回転する回転体、を含む、請求項２から５のいずれか一項に記載の変速制御装置。
前記処理回路は、前記入力軸の回転数またはそれに対応するパラメータと、前記出力軸の回転数またはそれに対応するパラメータとに基づき、前記ドグの角度位置を算出する、請求項２から５のいずれか一項に記載の変速制御装置。
前記処理回路は、前記状況が前記第１状況であるか否かを判定する際に、
前記第１変速段の前記収容空間に対する前記ドグの角度位置を推定し、
推定した前記ドグの角度位置に応じて、前記ドグが前記第１変速段の前記第１面または前記第２面に当接しているかを判定する、請求項２から５のいずれか一項に記載の変速制御装置。
前記第２状況は、前記シフト指令が前記シフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している状況、または、前記シフト指令が前記シフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している状況を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の変速制御装置。
原動機と、
前記原動機の駆動力が伝達される入力軸、出力軸、前記入力軸および前記出力軸に対して移動可能な、複数の変速段にそれぞれ対応する複数のドグ、および、前記複数の変速段にそれぞれ対応し、前記ドグが入り込むことが可能な収容空間を有する複数の変速ギヤを含むギヤ変速機と、を備えるシステムにおいて、前記原動機を制御するための変速制御方法であって、
前記変速ギヤは、前記変速ギヤの周方向に前記収容空間を画定する第１面および第２面を有し、前記第１面は、前記出力軸の回転を加速させる正方向に前記出力軸にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、前記第２面は、前記正方向と反対であり且つ前記出力軸の回転を減速させる負方向に前記出力軸にトルクを伝達する際に前記ドグが当接する面であり、
前記変速制御方法は、
１以上のプロセッサのうちの少なくとも１つによって、第１変速段から第２変速段にシフトするためのシフト指令を取得したときの状況が、前記シフト指令がシフトダウン指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第１面に当接している状況、または、前記シフト指令がシフトアップ指令であり且つ前記ドグが前記第１変速段の前記第２面に当接している状況である第１状況であるか否かを判定することと、
前記１以上のプロセッサのうちの少なくとも１つによって、前記状況が前記第１状況であると判定した場合、前記シフト指令を取得したときに前記ドグが当接していた前記第１面または前記第２面である当接面から、前記ドグが離れるように前記原動機の出力を調節する離間制御を開始することと、
前記１以上のプロセッサのうちの少なくとも１つによって、前記状況が前記第１状況であると判定して前記離間制御を実行した後に、または、前記状況が前記第１状況と異なる第２状況であると判定して前記離間制御を実行せずに、前記第１変速段の前記ドグが前記第１変速段の前記収容空間の外に抜け出る前に、前記第２変速段の前記ドグの回転数および前記第２変速段の前記変速ギヤの回転数の一方に他方を近づける同期制御を開始することと、を含み、
前記シフトアップ指令は、前記入力軸に対する前記出力軸の減速比を大きくする指令であり、
前記シフトダウン指令は、前記入力軸に対する前記出力軸の減速比を小さくする指令である、変速制御方法。