(57)【要約】【課題】手に作用する実際の荷重（実荷重）やレバー操作の速度などに応じたアシスト量を与え、クラッチレバー手動操作の負担を軽減させるとともに、滑らかな操作フィーリングを実現することができる車両用クラッチのパワーアシスト装置を提供する。【解決手段】二輪車のハンドルに取り付けられたクラッチレバーの操作力を操作ケーブルを介してクラッチ機構に伝達するに際し、モータの駆動力で前記操作力をアシストする車両用クラッチのパワーアシスト装置。前記クラッチレバーの回転を検出する回転センサと、操作ケーブルに取り付けられ、当該操作ケーブルに加えられた操作荷重を検出する荷重センサと、モータの駆動力により操作ケーブルへの操作力をアシストするアクチュエータと、前記回転センサおよび荷重センサからの信号に基づいて前記アクチュエータのモータの駆動を制御する制御手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車のハンドルに取り付けられたクラッチレバーの操作力を操作ケーブルを介してクラッチ機構に伝達するに際し、モータの駆動力で前記操作力をアシストする車両用クラッチのパワーアシスト装置であって、
前記クラッチレバーの回転を検出する回転センサと、
操作ケーブルに取り付けられ、当該操作ケーブルに加えられた操作荷重を検出する荷重センサと、
モータの駆動力により操作ケーブルへの操作力をアシストするアクチュエータと、
前記回転センサおよび荷重センサからの信号に基づいて前記アクチュエータのモータの駆動を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする車両用クラッチのパワーアシスト装置。
【請求項２】
二輪車のハンドルに取り付けられたクラッチレバーの操作力を操作ケーブルを介してクラッチ機構に伝達するに際し、モータの駆動力で前記操作力をアシストする車両用クラッチのパワーアシスト方法であって、
前記クラッチレバーの回転を検出する回転センサおよび前記操作ケーブルに加えられた操作荷重を検出する荷重センサからの信号に基づいて、操作ケーブルへの操作力をアシストするアクチュエータのモータの駆動を制御することを特徴とする車両用クラッチのパワーアシスト方法。
【請求項３】
前記モータがオンとオフを繰り返し、オンの期間とオフの期間の長さを変えることにより前記操作力を制御する請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記クラッチレバーの位置に応じた目標荷重を予め所定の記憶装置に設定しておき、前記荷重センサから得られるクラッチレバーの実荷重と、前記回転センサから得られるクラッチレバーの実位置における目標荷重との差を算出し、この差に基づいてモータの駆動力を制御する請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記クラッチレバーの操作速度に比例してモータの駆動力を増加させる請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
目標荷重と実荷重との偏差を累積し、この累積偏差に比例してモータの駆動力を増加させる請求項３、４または５記載の方法。
【請求項７】
前記荷重センサから得られる実荷重の変化率である荷重速度から荷重加速度を求め、この荷重加速度に比例してモータの駆動力を増加させる請求項３、４、５または６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用クラッチのパワーアシスト装置および方法に関する。さらに詳しくは、二輪車のクラッチレバーを操作したときにモータで操作力をアシストするに際し、手動操作の負担を軽減させるとともに、滑らかな操作フィーリングを実現することができる車両用クラッチのパワーアシスト装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車は、エンジンの回転駆動力をトランスミッション以下の駆動系に伝達・断絶するためのクラッチ機構を備えており、ハンドルに取り付けられたクラッチレバーを手動で操作することにより、該クラッチレバーと前記クラッチ機構とを連結している操作ケーブルを介してクラッチを断絶させている。その際、クラッチレバーにはてこの原理が応用されており、レバー比を大きくすることで小さな把持力（操作力）で操作ケーブルが操作できるようにされている。
【０００３】
しかしながら、クラッチレバーを操作する手の大きさを考慮すると、採用可能なレバー比の大きさにも限界があり、このためクラッチレバーの操作力を低減させるにも限界がある。
【０００４】
また、カーブや坂道の多い山道などを走行する場合や、渋滞が激しく、車両の発停を繰り返す場合などにはクラッチレバーの操作を頻繁に行なう必要があるが、前述したレバー比の調整だけではクラッチ操作力を充分に軽減させることができず手動操作の負担が大きかった。さらに、エンジンの回転駆動力が大きく、クラッチ操作荷重が大きい場合においても、同様の理由により、手動操作の負担が大きかった。
【０００５】
かかる問題を解決するものとして、クラッチ操作補助装置により操作ケーブルにモータの駆動力をパワーアシスト量として負荷し、クラッチレバーの操作力を軽減させるパワーアシスト装置が種々提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
かかるパワーアシスト装置では、車両用クラッチ機構を操作ケーブルを介して操作させるクラッチレバーに連動するＯＮ−ＯＦＦスイッチを設け、このＯＮ−ＯＦＦスイッチによりモータの駆動・停止が制御されている。そして、前記ＯＮ−ＯＦＦスイッチはクラッチレバーの操作ストローク中、操作ケーブルの遊び区間でＯＮ、最大操作ストローク時点でＯＦＦとなるように設定され、前記モータの出力軸にクラッチ操作補助装置が設けられている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２４９２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１などに記載された従来のパワーアシスト装置は、クラッチレバーのレバーホルダーの回動中心付近に設けられるマイクロスイッチなどにより検出した当該クラッチレバーの位置に応じて、単にモータをオンオフさせているだけであるため、クラッチレバーを操作する手に作用する実際の荷重やレバー操作の速度などを反映することができず、操作性に劣るという問題がある。すなわち、レバーの引き始めにおいては、必要な操作力が小さいにもかかわらずアシスト量が大きくなりすぎ、一方、レバーを引ききった状態においては、必要な操作力が大きいにもかかわらずアシスト量が不足するという問題や、急な操作時にモータのアシストが追いつかないため手動操作の軽減が不充分であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、叙上の事情に鑑み、手に作用する実際の荷重（実荷重）やレバー操作の速度などに応じたアシスト量を与え、クラッチレバーの手動操作の負担を軽減させるとともに、滑らかな操作フィーリングを実現することができる車両用クラッチのパワーアシスト装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の車両用クラッチのパワーアシスト装置は、
二輪車のハンドルに取り付けられたクラッチレバーの操作力を操作ケーブルを介してクラッチ機構に伝達するに際し、モータの駆動力で前記操作力をアシストする車両用クラッチのパワーアシスト装置であって、
前記クラッチレバーの回転を検出する回転センサと、
操作ケーブルに取り付けられ、当該操作ケーブルに加えられた操作荷重を検出する荷重センサと、
モータの駆動力により操作ケーブルへの操作力をアシストするアクチュエータと、
前記回転センサおよび荷重センサからの信号に基づいて前記アクチュエータのモータの駆動を制御する制御手段
とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の車両用クラッチパワーアシスト方法は、
二輪車のハンドルに取り付けられたクラッチレバーの操作力を操作ケーブルを介してクラッチ機構に伝達するに際し、モータの駆動力で前記操作力をアシストする車両用クラッチのパワーアシスト方法であって、
前記クラッチレバーの回転を検出する回転センサおよび前記操作ケーブルに加えられた操作荷重を検出する荷重センサからの信号に基づいて、操作ケーブルへの操作力をアシストするアクチュエータのモータの駆動を制御することを特徴としている。
【００１２】
前記モータがオンとオフを繰り返し、オンの期間とオフの期間の長さを変えることにより前記操作力を制御するのが好ましい。
【００１３】
また、前記クラッチレバーの位置に応じた目標荷重を予め所定の記憶装置に設定しておき、前記荷重センサから得られるクラッチレバーの実荷重と、前記回転センサから得られるクラッチレバーの実位置における目標荷重との差を算出し、この差に基づいてモータの駆動力を制御するのが好ましい。
【００１４】
また、前記クラッチレバーの操作速度に比例してモータの駆動力を増加させるのが好ましい。
【００１５】
さらに、目標荷重と実荷重との偏差を累積し、この累積偏差に比例してモータの駆動力を増加させるのが好ましい。
【００１６】
さらに、前記荷重センサから得られる実荷重の変化率である荷重速度から荷重加速度を求め、この荷重加速度に比例してモータの駆動力を増加させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クラッチレバーの回転と操作ケーブルへ加えられた荷重に基づいてアクチュエータのモータの駆動力を制御しており、実荷重や操作速度などを反映させたアシスト量を得ることができ、手動操作の負担を軽減させるとともに滑らかな操作フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づいて、本発明の車両用クラッチのパワーアシスト装置および方法を詳細に説明する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明の車両用クラッチのパワーアシスト装置（以下、単にアシスト装置という）は、二輪車のハンドル１に取り付けられたクラッチレバー２に設けられた回転センサ３と、操作ケーブル４に取り付けられた荷重センサ５と、モータ６の駆動力により操作ケーブル４の操作力をアシストするアクチュエータ７と、該アクチュエータ７のモータ６の駆動を制御する制御手段８とから構成されている。
【００２０】
クラッチレバー２は、レバーホルダー１１にその回動中心１２廻りに回動自在に設けられており、前記レバーホルダー１１は、二輪車の左側のハンドルバー１３に固定されている。
【００２１】
レバーホルダー１１の内部には、クラッチレバー２の回転、すなわち操作過程におけるクラッチレバー２の位置を検出する回転センサ３が設けられている。該回転センサ３としては、本発明においてとくに限定されるものではないが、たとえばポテンショメータ、ロータリーエンコーダなどを用いることができる。この回転センサ３からの出力（信号）は、制御手段８に供給される。
【００２２】
操作ケーブル４は、前記クラッチレバー２から延設されており、この操作ケーブル４の途中に前記荷重センサ５およびアクチュエータ７が設けられている。前記操作ケーブル４の他端側はクラッチレリーズレバー１５に連結されている。クラッチレリーズレバー１５は、ピニオンラック機構などの伝達機構（図示せず）を介してクラッチ機構１６に連結され、該クラッチ機構１６をスプリングのばね力に抗してクラッチ操作させるようになっている。
【００２３】
前記荷重センサ５は、クラッチレバー２とアクチュエータ７のあいだにおいて、前記操作ケーブル４に取り付けられており、該操作ケーブル４に加えられた操作力を検出する。荷重センサ５としては、本発明においてとくに限定されるものではないが、たとえばロードセルや磁歪センサを用いることができる。
【００２４】
この荷重センサ５からの出力（信号）も、前記回転センサ３からの出力（信号）と同様に制御手段８に供給される。
【００２５】
前記アクチュエータ７は、前記荷重センサ５とクラッチ機構１６のあいだに設けられており、図２〜３に詳細に示されるように、モータ６と、該モータ６の回転を減速させる減速機構２１と、その一端がクラッチレバー側の操作ケーブル４に連結されており、その他端がクラッチ機構側の操作ケーブル４に連結されたスライダー２２とを備えている。
【００２６】
モータ６の回転力は、その出力軸６ａに固定されたギヤ２３から、ギヤ２４、２５、２６を経て筒状ギヤ２７に減速されつつ伝達される。
【００２７】
該筒状ギヤ２７は、その両端をボールベアリングにて軸支されるとともに、前記スライダー２２の上面に形成されたギヤ２８とかみ合っている。なお、ギヤ２３〜２６が減速機構２１を構成している。
【００２８】
前記スライダー２２は、一面が開放された、ほぼ箱状を呈する本体２９と、該本体２９の両端において当該本体２９の長手方向に沿って延設された延長部３０、３１と、前記本体２９内に設けられたコイルスプリング３２とから構成されている。本体２９の上面には前述したようにギヤ２８が形成されており、また前記上面と対向する面は開放されており、この開放された側がアクチュエータ７のケーシング７ａの内面と摺動するようにされている。３３は、ケーシング７ａの内面に固定されたストッパである。前述したように、クラッチレバー側の操作ケーブル４が本体２９の延長部３０に連結されており、また、クラッチ機構側の操作ケーブル４が本体２９の延長部３１に連結されている。
【００２９】
クラッチレバー２が操作されると、延長部３０を介して伝達された引張力によって、スライダー２２の本体２９は図２〜３において左側に摺動し、これに伴って、延長部３１に連結された操作ケーブル４も図２〜３において左側に引っ張られ、この引張力がクラッチレリーズレバー１５を介してクラッチ機構１６に伝達される。その際、本体２９内のコイルスプリング３２は圧縮力を受け、縮んだ状態になる。そして、クラッチレバー２の操作をゆるめると、コイルスプリング３２の付勢力によって本体２９が図２〜３において右方向に摺動し、これに伴い、操作ケーブル４も引張力が解放されて同じく図２〜３において右側に移動する。これによって、クラッチレリーズレバー１５への操作力の伝達が低減されるか、または遮断される。
【００３０】
つぎに図４〜５に基づいて、本発明の車両用クラッチのパワーアシスト方法（以下、単にアシスト方法という）について説明する。
【００３１】
本発明のアシスト方法は、図４に示されるように、荷重センサ５により検出されたレバー操作荷重（クラッチレバー２から操作ケーブル４に加えられた引張力のことであり、レバー操作時に操作者の手に与えられる負荷にほぼ等しい）と、回転センサ３により検出されたレバー位置（回動中心廻りに回転させられたレバーの回転角に対応している）とに基づいてモータの駆動力、すなわちモータにより操作ケーブルに付加されるアシスト量が決定される。この決定は制御手段８内の、たとえばＣＰＵなどにより行なわれる。
【００３２】
具体的には、前記アシスト量は、つぎの式（１）および（２）に基づいて算出される。
【００３３】
アシスト量Ａ＝ＢＡ＋Ｋｖ×Ｖ＋Ｋａ×Ａ＋Ｋｐ×（Ｗｅ−Ｗｎ）＋Ｋｉ×Ｗｓｎ
・・・（１）
Ｗｓｎ＝Ｗsn-1＋（Ｗｅ−Ｗｎ）・・・（２）
ここに、ＢＡは基本アシスト量であり、レバーの回転角により予め設定される値である。
【００３４】
また、
Ｋｖ：速度項ゲイン（定数）
Ｖ：荷重速度（荷重センサからの出力に基づいて演算される荷重の変化率）
Ｋａ：加速度項ゲイン（定数）
Ａ：荷重加速度（荷重速度の変化率）
Ｋｐ：比例項ゲイン（定数）
Ｋｉ：積分項ゲイン（定数）
Ｗｅ：目標荷重値
Ｗｎ：現在荷重値（実荷重値）
Ｗｓｎ：今回の累積偏差
Ｗsn-1：前回の累積偏差
なお、目標荷重値とは、レバーの位置（どの程度操作されたか、すなわちどの程度回転させたかを表わす示標のことであり、回転センサにより検出される）に応じた荷重の目標値のことであり、この目標値は、機種毎に試乗を繰り返すことによって実験的に求められる値である。そして、この目標値どおりの荷重が操作者の手に加えられるとき、操作者は最も操作フィーリングがよいと感じる。
【００３５】
この目標荷重の一例を図５に示す。図５において、実線が目標荷重を示しており、破線が実荷重を示している。モータによるパワーアシストがない状態では、実荷重が目標荷重を上廻っており、その差（偏差）をゼロにするようにパワーアシスト量が算出される。
【００３６】
前記式（１）において、ＢＡ（基本アシスト量）は回転センサ３からの出力に基づいて求められ、レバーの回転角に応じた値が予め設定され、前記制御手段８のメモリ（記憶装置）などに記憶されている。荷重速度Ｖおよび荷重加速度Ａは、荷重センサ５からの出力に基づいて、制御手段８のＣＰＵなどで演算される。また、目標荷重値Ｗｅは、前述のごとく予め実験により求められたものがメモリ（記憶装置）などに記憶されている。
【００３７】
本発明では、前記式（１）により求められたモータの駆動力を、モータのオンとオフを繰り返すことによって、操作ケーブルに付加するようにしている。すなわち、図６に示されるようにモータのオンの期間とオフの期間の長さを変えることによってアシスト量を制御している。図６において、（ａ）はオンの期間が短く、アシスト量が小の場合を示しており、（ｂ）はオンの期間が長く、アシスト量が大の場合を示している。本発明においては、たとえば急激にレバーを操作したときなど、モータによるアシスト量が非常に短時間で必要になる場合では、結果としてモータオンの期間が一定期間続くこともあり得るが、基本的な制御思想としては、モータのオンとオフの期間の長さを変えることでアシスト量を制御するようにしている。
【００３８】
また、本発明のアシスト方法では、クラッチレバー２の位置に応じた目標荷重を、たとえば図５に示されるように予め設定しておき、荷重センサから得られるクラッチレバーの実荷重（実際の荷重）と、回転センサから得られるクラッチレバー２の実位置（実際の位置）における目標荷重との差を算出し、この差に基づいてモータの駆動力（アシスト量）を制御することができる。
【００３９】
前述した式（１）では、現在の差に基づくアシスト量とともに、この差を累積していき、累積された差に基づくアシスト量を与えるようにしている。この式（１）に基づく制御では、偏差が累積されてくればくるほどアシスト量に対する補正量が大きくなる。
【００４０】
また、本発明のアシスト方法では、クラッチレバー２の操作速度に比例してモータの駆動力を増加させることができる（式（１）の「Ｋｖ×Ｖ」の項）。
【００４１】
さらに、本発明のアシスト方法では、荷重センサ５から得られる実荷重の変化率である荷重速度から荷重加速度を求め、この加速度に比例してモータの駆動力を増加させることができる（式（１）の「Ｋａ×Ａ」の項）。
【００４２】
前述した式（１）では、以上述べた制御法がすべて盛り込まれているが、本発明では、式（１）における基本アシスト量ＢＡ以外に少なくとも１つの項（「Ｋｖ×Ｖ」、「Ｋａ×Ａ」、「Ｋｐ×（Ｗｅ−Ｗｎ）」および「Ｋｉ×Ｗｓｎ」のうち少なくとも１つの項）を採用することができ、種々の制御方法を採用することができる。
【００４３】
図７は本発明のアシスト方法の制御フローの一例を示している。
【００４４】
まず、クラッチレバーが操作されるとその操作量を回転センサおよび荷重センサが検出し、両センサの出力に基づいて、たとえば前述した式（１）にしたがってモータアシスト量が計算される（ステップＳ１）。ついで、モータによるアシストが行なわれているか否かが判断され（ステップＳ２）、アシスト中であると判断されたときは、つぎにアシストＯＦＦの条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００４５】
かかるアシストＯＦＦの条件としては、現在のレバー位置（たとえば、レバーを最大限操作した位置）、現在の操作荷重（目標荷重と一致している場合）、荷重速度（レバーを戻している場合）をあげることができる。
【００４６】
アシストＯＦＦ条件が成立していないときは、モータの制御が決定され（ステップＳ４）、ステップＳ１で計算したアシスト量にしたがってモータの制御が行なわれる（ステップＳ５）。
【００４７】
一方、アシストＯＦＦ条件が成立している場合、モータがＯＦＦにされ（ステップＳ６）、式（１）における累積偏差が初期化される（ステップＳ７）。
【００４８】
また、前記ステップＳ２において、アシスト中ではないと判断された場合、アシストＯＮ条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ８）。かかるアシストＯＮ条件としては、現在のレバー位置（クラッチレバーの位置が、最大回転角を示す位置ではない）、現在の操作荷重（目標荷重とのあいだに差がある）、荷重速度（レバーを引いている場合）、荷重加速度をあげることができる。
【００４９】
アシストＯＮ条件が成立していると判断された場合、モータがＯＮされ（ステップＳ９）、モータを制御することが決定され（ステップＳ１０）、この決定にしたがいモータの制御が行なわれる（ステップＳ１１）。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の車両用クラッチのパワーアシスト装置の一実施の形態の全体説明図である。
【図２】図１に示されるアクチュエータの平面説明図である。
【図３】図２に示されるアクチュエータのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の車両用クラッチのパワーアシスト方法の制御ブロック図である。
【図５】目標荷重と実荷重の関係を示す図である。
【図６】本発明のアシスト方法におけるモータのオンオフの一例を示す図である。
【図７】本発明の車両用クラッチのパワーアシスト方法の制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ハンドル
２  クラッチレバー
３  回転センサ
４  操作ケーブル
５  荷重センサ
６  モータ
７  アクチュエータ
８  制御手段
１６  クラッチ機構
【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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