(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータを用いて自動二輪車の変速機の変速切換え操作を行う自動二輪車用の電動式変速機切換え装置において、
前記電動モータの回転を減速する減速機と、前記減速機で減速された回転出力が伝えられる変速ドラムと、前記変速ドラムの現在位置を検出する位置センサと、この位置センサが接続され前記電動モータを駆動制御する制御部と、前記制御部へ変速指令を出力する足動式の変速ペダルとを備え、前記制御部は、前記足動式の変速ペダルが出力する変速指令および前記位置センサが出力する前記変速ドラムの現在位置に基づいて前記電動モータを駆動することを特徴とする自動二輪車用の電動式変速機切換え装置。
【請求項２】
減速機は変速ドラムと同軸上に遊転可能に保持されたウォームホイールと、電動モータにより回転され前記ウォームホイールに噛合するウォームとで形成され、前記ウォームホイールと変速ドラムとが弾性材を介して回転伝達を行う一方、前記変速ドラムに固定したカム板に弾接して前記変速ドラムをその変速位置に保持するカムフォロワを設けた請求項１の自動二輪車用の電動式変速機切換え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動二輪車用変速機を変速指令に基づいて電動モータにより変速操作するための自動二輪車用の電動式変速機切換え装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、通常運転者の変速操作をリンク、ロッドあるいはワイヤなどを用いて機械的に直接変速機に伝えて変速操作している。しかし近年運転者の変速操作を容易にするため、あるいは操作装置を小型化し運転席回りの空間を広げて居住性を向上させるなどのために、電動モータを用いて変速操作を行うことが提案され一部では実用化されている。
【０００３】
例えば自動車の運転席の操向ハンドル上に変速用の切換えスイッチを設け、操舵中にハンドルから手を離さずかつ迅速に変速を行えるようにしたものがある。すなわち運転者がスイッチ操作により出力する変速指令に基づいて電動モータを起動させ、所定の変速位置に変速を行うものである。
【０００４】
しかし自動二輪車ではこのような電動モータを用いたものが従来無かったので、自動二輪車に適したものの出現が待たれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、自動二輪車が本来持つ構成である変速ドラムや足動式のペダルを活用して、最小限の改変で電動化できると共に、運転者が操作に対する違和感を持つことなく操作できるようにした自動二輪車用の電動式変速機切換え装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の構成】
この発明によればこの目的は、電動モータを用いて自動二輪車の変速機の変速切換え操作を行う自動二輪車用の電動式変速機切換え装置において、
前記電動モータの回転を減速する減速機と、前記減速機で減速された回転出力が伝えられる変速ドラムと、前記変速ドラムの現在位置を検出する位置センサと、この位置センサが接続され前記電動モータを駆動制御する制御部と、前記制御部へ変速指令を出力する足動式の変速ペダルとを備え、前記制御部は、前記足動式の変速ペダルが出力する変速指令および前記位置センサが出力する前記変速ドラムの現在位置に基づいて前記電動モータを駆動することを特徴とする自動二輪車用の電動式変速機切換え装置、により達成される。
【０００８】
減速機はウォームとウォームホイールとで形成することができ、ウォームをモータにより回転する一方、変速ドラムに固定したカム板にカムフォロワを弾接させて変速ドラムをその変速位置に保持し、カム板とウォームホイールとの間で遊びを有する伝動部材を介して回転伝達を行うように構成することができる。
【０００９】
【実施態様】
図１はこの発明の一参考例を示す正断面図、図２は同じく右側断面図、図３はカムフォロワとその保持アームを示す断面図、図４は同じく分解斜視図、図５は制御系統図である。
【００１０】
図１，２において符号１０は左右割りのケースであり、左右のケース半体１０ａ，１０ｂには支軸１２が掛け渡されている。この支軸１２にはウォームホイール１４と、小歯車１６と、カム板１８とが保持されている。小歯車１６は両ケース半体１０ａ，１０ｂの内面間に挟まれて支軸１２上で遊転可能であり、この小歯車１６の両端に形成した小径部にウォームホイール１４およびカム板１８がそれぞれ遊転可能に保持されている。
【００１１】
小歯車１６には支軸１２から偏心した位置に支軸１２と平行なピン２０が貫通している、このピン２０の一端はカム板１８に形成した小孔に係入する。この小孔はピン２０と略同径であり、ピン２０はこの小孔内では遊動しない。従ってカム板１８はピン２０すなわち小歯車１６と一体に回転する。
【００１２】
ピン２０の他端は遊び２２を介してウォームホイール１４に係合する。すなわちウォームホイール１４にはピン２０と同一径上に位置し回転方向にかなり長い円弧状の開口部２４が形成され、ピン２０の他端はこの開口部２４内に進入し、この開口部２４とピン２０との間に周方向の遊び２２が形成されている。この結果ピン２０はこの開口部２４内で回転方向（正逆両方向を含む）に僅かに移動可能である。遊び２２にはゴムやコイルばねや板ばねなどの弾性材を介在させてもよく、その場合は開口部２４は図１に示したものよりも周方向に長くする必要がある。
【００１３】
２６は電動モータであり、例えば界磁に永久磁石を用いた直流電動モータを用いる。このモータ２６はケース１０に固定され、その回転軸２８はケース１０内に進入している。この回転軸２８にはウォーム３０が形成され、このウォーム３０が前記ウォームホイール１４に噛合している。すなわちこれらウォーム３０およびウォームホイール１４により減速機３２が形成される。
【００１４】
３４はケース１０に軸支された出力軸であり、その一端はケース半体１０ａを貫通して外へ突出している。この出力軸３４のケース１０内の部分には扇形の歯車３６がピン３８（図２）で固定されている。この歯車３６は前記小歯車１６に噛合している。出力軸３４のケース１０から突出した部分には切換えレバー４０がピン４２で固定されている。
【００１５】
この切換えレバー４０は、往復動作可能なプッシュプルワイヤやリンク等の適宜の連動機構によって変速機４２（図５）に連結される。この参考例で用いる変速機４２は、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、ロー（Ｌ）の５つの切換え位置を有する自動変速機である（図１参照）。なお切換えレバー４０は小歯車１６により駆動するが、小歯車１６はカム板１８と一体に回動するから、カム板１８の回転を切換えレバーに伝えるようにしてもよい。
【００１６】
４４はカムフォロワ、４６はその保持アームである。保持アーム４６は２板のアーム板で形成され、２板のアーム板間の一端（支点端）に支点保持板４８が、中間付近にカムフォロワ４４が、他端（回動端）にばね保持用ピン５０がそれぞれ回動自在に挟持されている。支点保持板４８は図４に示すように、ケース半体１０ｂに突設した取付部５２，５２に取付けられる。カムフォロワ４４はカム板１８とほぼ同じ厚さの円板である。
【００１７】
ばね保持用ピン５０は、その一端が略半円形で保持アーム４６の２板のアーム板間に保持され、その他端がカム板１８の反対側へ突出してここにコイルばね５４が装着される。このコイルばね５４は支持アーム４６の回動端とケース１０の内壁面との間に縮装される。この結果カムフォロワ４４は図１に示すようにカム板１８のカム面に弾接してカム板１８の位置決めを行う。すなわちこのカム板１８の外周面には、５つの変速切換え位置（Ｐ，Ｎ，Ｒ，Ｄ，Ｌ）に対応する５つの凹部が所定の間隔をもって形成され、カムフォロワ４４がカム板１８の外周面を転動していずれかの凹部に進入すると、カム板１８が位置決めされるものである。図１はカムフォロワ４４がカム板１８の中立（Ｎ）位置に係合している状態を示している。
【００１８】
図１，５において５６は位置センサであり、切換えレバー４０の位置を絶えず細かく検出して、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌの位置は勿論、これらの位置の間でのレバー位置も判別する。この位置センサ５６は切換えレバー４０と一体に揺動する歯車３６の回動量を検出するものとすることができ、例えばこの歯車３６の回動角度を細かく光学的あるいは磁気的に検出するもので構成できる。位置センサ５６は、出力軸３４の回動位置を連続的に検出するポテンショメータで構成してもよい。
【００１９】
図５において５８は制御部である。この制御部５８は、運転者の変速指示に基づいて出力された変速指令と位置センサ５６が検出した切換えレバー４０の現在位置とを比較し、モータ２６を所定方向に回動させる。すなわち現在位置に対して目標とする変速指令位置がカム板１８のどの回転方向にあるかを判断し、この判断した方向へ回転させるようにモータ２６の電流方向を制御する。また現在位置と変速指令位置との距離の大小を判別してモータ２６の速度や出力を変化させてもよい。例えばこの距離が大きい時にはモータ２６の駆動電流を大きくして高速での切換え可能にしてもよい。
【００２０】
このようにして位置センサ５６が検出する現在位置は次第に変速指令位置に近付いてゆく。なおこの参考例では現在位置が変速指令位置より所定角度だけ手前位置に到達すると、モータ２６に停止指令が出される。
【００２１】
この参考例によれば変速指令に基づいてモータ２６が起動すると、モータ２６の回転軸２８の回転が減速機３２で減速されてウォームホイール１４に伝えられる。このウォームホイール１４の回転は遊び２２を介してピン２０を押し、小歯車１６、カム板１８および切換レバー４０を回動させる。
【００２２】
位置センサ５６がカム板１８の変速指令位置に対応する凹部にカムフォロワ４４が入り始めた時点を検出すると、制御部５８はモータ２６に停止指令を出し、モータ２６はその慣性とそれを止めようとする抵抗のバランスした位置で停止する。すなわちモータ２６を高精度に制御して変速指令位置で正確に停止させることはしていない。その代わりに、その後の正確な変速位置への回動を遊び２２を利用してカム板１８とカムフォロワ４４で行う。すなわち、遊び２２の存在により、モータ２６が適当な位置で停止してもカムフォロワ４４の弾接力がカム板１８を正確な変速指令位置（カムフォロワ４４がカム板１８の凹部の谷底に入った位置）まで回動する。
【００２３】
図６は本発明の実施態様を用いた自動二輪車の側面図、図７はその変速機を示す断面図、図８は同じく変速切換え装置付近を示す平面図である。
【００２４】
エンジン７０のクランクケース７２内には車体幅方向にクランク軸７４、変速主軸７６、変速副軸７８が前から順番に配設されている。クランク軸７４の回転は主軸７６に設けたクラッチ（図示せず）および減速大歯車８０を介して主軸７６に伝えられる。主軸７６および副軸７８には変速歯車群８２が軸装され、常時噛合式変速機を形成する。副軸７８の回転はスプロケット（図示せず）、チェーン８４を介して後輪８６に伝えられる。
【００２５】
主軸７６および副軸７８の下方には、変速ドラム８８が配設される。すなわちこの変速ドラム８８は図８に示すように、クランクケース７２内に車体幅方向に配設される。変速ドラム８８の前後には、シフター９０，９２が車体幅方向に掛け渡したシフター軸上でスライド可能に設けられている。シフター９０，９２は変速ドラム８８に形成したカム溝に係合し、変速ドラム８８の回転によって車体幅方向に移動する。この結果シフター９０，９２は変速歯車群８２の噛合いを変えて変速することができる。
【００２６】
ここに変速ドラム８８は電動モータ９４により駆動される。すなわちこのモータ９４の回転軸９６の回転は、ウォーム９８とウォームホイール１００とで形成される減速機１０２で減速され、弾性材１０４を介して変速ドラム８８に伝えられる。ここにウォームホイール１００は変速ドラム８８の軸上で遊転可能に保持されている。ウォームホイール１００にはその周方向に長い円弧状の開口部が形成され、この開口部内に変速ドラム８８の植設したピン１０６が進入している。この開口部とピン１０６との間には周方向に長い遊び１０４が形成されている。この結果モータ９４の回転は、遊び１０４を介して変速ドラム８８に伝えられる。
【００２７】
変速ドラム８８にはカム板１０８が固定され、このカム板１０８にはカムフォロワ１１０が弾接してカム板１０８の位置決めを行う。すなわちカム板１０８の外周には変速ドラム８８の変速位置に対応する凹部が形成され、カムフォロワ１１０がいずれかの凹部に係入して位置決めを行う。１１２は変速ドラム８８の現在位置を検出する位置センサである。
【００２８】
変速指令は、エンジン７０のクランクケース７２に設けた足動式の変速ペダル１１６により入力される。なお操向ハンドル１１４にはクラッチレバー１１８を設け、変速する際にこのレバー１１８を引いてクラッチを一時切るようにしてもよい。クラッチレバー１１８に代えて遠心クラッチなどを用いて変速時に一時的にアクセルレバーを戻すことにより遠心クラッチを切り、その間にグリップ１１６を操作してもよい。
【００２９】
このように変速指令が出力されると制御部（図示せず）は現在の変速段と比較し、変速指令が出す変速段方向へ変速ドラム８８を回転させるようにモータ９４を駆動する。モータ９４の回転はウォームホイール１００から遊び１０４およびピン１０６を介して変速ドラム８８に伝えられ、前記した参考例と同様に変速が行われる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、モータの回転を減速機を介して変速ドラムに伝え、足動式の変速ペダルにより変速指令を出力し、位置センサで検出した変速ドラムの現在位置と変速ペダルが出力する変速指令に基づいて制御部が電動モータを駆動するものであるから、自動二輪車の既存部材を活用して電動化でき、運転者は違和感なく操作することが可能になる。
【００３１】
減速機はウォームとウォームホイールとで形成することができ、この場合に変速ドラムに固定したカム板にカムフォロワを弾接させて変速ドラムをその変速位置に保持し、カム板とウォームホイールとの回転伝達に弾性材を介在させれば、モータの回転量を高精度に制御する必要がなくなり、制御系が複雑にならず、モータ出力も小さくできる（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一参考例を示す正断面図
【図２】  その右側面図
【図３】  カムフォロワとその保持アームを示す断面図
【図４】  同じく分解斜視図
【図５】  制御系統図
【図６】  本発明の実施態様を用いた自動二輪車の側面図
【図７】  その変速機を示す側面図
【図８】  変速切換え装置付近を示す平面図
【符号の説明】
１４  ウォームホイール
１６  小歯車
１８  カム板
２０、１０６  ピン
２２、１０４  弾性材
２４  開口部
２６、９４  電動モータ
３２、１０２  減速機
４０  切換えレバー
４２  変速機
５６、１１２  センサ
５８  比較器
８８  切換えレバーに対応する変速ドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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