変速装置、それを備えた車両、並びに変速機構の制御装置およびその制御方法
【課題】変速ショックを低減することによりドライバビリティを向上する。
【解決手段】変速装置２０は、変速機構２０ａと、モータ駆動部としての駆動回路８と、制御部としてのＥＣＵ７と、を備えている。変速機構２０ａは、変速比を無段に変更するモータ３０を有する。駆動回路８は、モータ３０にパルス電圧を印加する。ＥＣＵ７は、制御信号を駆動回路８に対して出力する。制御信号は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる信号である。ＥＣＵ７は、制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に駆動回路８に対して出力する。
【解決手段】変速装置２０は、変速機構２０ａと、モータ駆動部としての駆動回路８と、制御部としてのＥＣＵ７と、を備えている。変速機構２０ａは、変速比を無段に変更するモータ３０を有する。駆動回路８は、モータ３０にパルス電圧を印加する。ＥＣＵ７は、制御信号を駆動回路８に対して出力する。制御信号は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる信号である。ＥＣＵ７は、制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に駆動回路８に対して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速装置、それを備えた車両、並びに変速機構の制御装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子制御式の無段変速装置（以下、「ＥＣＶＴ（Electronically-controlled Continuously Variable Transmission）」とする。）が知られている（例えば、特許文献１等）。このＥＣＶＴでは、エンジンの回転速度にかかわらず変速比を調整することができる。このため、ＥＣＶＴは、スクーター等の車両に幅広く用いられている。
【０００３】
ＥＣＶＴは、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を変更する変速比変更用モータとを備えている。一般的に、変速比変更用モータは、電力ロスを低減する観点から、パルス電圧を印加することにより駆動されている。
【特許文献１】特開２００４−１９７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＥＣＶＴを搭載した車両では、変速比が変化する際に、変速ショックが生じる虞があり、ドライバビリティが十分に良好ではない。
【０００５】
例えば、ＥＣＶＴを含む駆動源ユニットを車体フレームに揺動可能に直接取り付けることも考えられるが、その場合は、変速ショックがライダーに特に伝わりやすく、ドライバビリティがより悪くなる虞がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＣＶＴを搭載した車両において、変速ショックを低減することによりドライバビリティを向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る変速装置は、変速機構と、モータ駆動部と、制御部と、を備えている。変速機構は、入力軸と、出力軸と、モータと、を有する。モータは、入力軸と出力軸との間の変速比を無段に変更する。モータ駆動部は、モータにパルス電圧を印加する。制御部は、制御信号をモータ駆動部に対して出力する。制御信号は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる信号である。制御部は、制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、ローパスフィルタ処理後の制御信号をモータ駆動部に対して出力する。
【０００８】
本発明に係る車両は、本発明に係る変速装置を備えている。
【０００９】
本発明に係る制御装置は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御を制御する。本発明に係る制御装置は、モータ駆動部と、制御部と、を備えている。モータ駆動部は、モータにパルス電圧を印加する。制御部は、制御信号をモータ駆動部に対して出力する。制御信号は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる信号である。制御部は、制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、ローパスフィルタ処理後の制御信号をモータ駆動部に対して出力する。
【００１０】
本発明に係る制御方法は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御を制御する。本発明に係る制御方法は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号にローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理後の制御信号により制御されたパルス電圧をモータに印加することによって、モータを駆動する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、変速ショックを低減することによりドライバビリティを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
《実施形態１》
＜本実施形態の概要＞
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１に示す自動二輪車１を例に挙げて詳細に説明する。なお、本実施形態では、所謂スクータータイプの自動二輪車１を例に挙げて説明するが、本発明の車両は、所謂スクータータイプの自動二輪車に限定されない。本発明の車両は、例えば、スクータータイプ以外の自動二輪車であってもよい。具体的には、本発明の車両は、オフロードタイプ、モータサイクルタイプ、スクータータイプ、または所謂モペットタイプの自動二輪車であってもよい。また、本発明の車両は、自動二輪車以外の鞍乗型車両であってもよい。具体的には、本発明の車両は、例えば、ATV：All Terrain Vehicle等であってもよい。さらには、本発明の車両は、四輪自動車等の鞍乗型車両以外の車両であってもよい。
【００１３】
＜自動二輪車１の詳細説明＞
図１に自動二輪車１の側面図を示す。自動二輪車１は、車体フレーム９と、駆動源ユニットとしてのエンジンユニット２と、後輪３と、前輪６と、を備えている。
【００１４】
（車体フレーム９の構成）
車体フレーム９は、車体前端に配置されたヘッドパイプ９ａと、アッパチューブ９ｂと、ダウンチューブ９ｃと、シートレール９ｄと、縦フレーム部材９ｅとを備えている。ヘッドパイプ９ａの上方端には、操向ハンドル４が取り付けられている。一方、ヘッドパイプ９ａの下方端には、フロントフォーク５が接続されている。フロントフォーク５の先端部には、前輪６が回転自在に取り付けられている。なお、この前輪６は、エンジンユニット２に接続されていない。すなわち、前輪６は、従動輪を構成している。
【００１５】
ダウンチューブ９ｃは、ヘッドパイプ９ａから後方斜め下方に延びている。ダウンチューブ９ｃは、途中部において折れ曲がり、途中部から略水平に後方に向かって延びている。アッパチューブ９ｂは、ヘッドパイプ９ａとダウンチューブ９ｃとの接続部から、ダウンチューブ９ｃよりも上方を後方斜め下方に向かって延びている。ダウンチューブ９ｃの略水平部には、シートレール９ｄが接続されている。シートレール９ｄは、ダウンチューブ９ｃとの接続部より、後方斜め上方に向かって延びている。アッパチューブ９ｂの下方端は、このシートレール９ｄに接続されている。シートレール９ｄの途中部とダウンチューブ９ｃの後方端とは、縦フレーム部材９ｅによって連結されている。
【００１６】
車体フレーム９には、車体カバー１５がかぶせられている。また、車体カバー１５には、ライダーが着座するシート１６が取り付けられている。
【００１７】
（車体フレーム９とエンジンユニット２との関係）
エンジンユニット２は、車体フレーム９に対して揺動可能に直接取り付けられている。図１に示すように、具体的に、車体フレーム９の縦フレーム部材９ｅには、ピボット部材９ｆが取り付けられている。このピボット部材９ｆは、車幅方向に延びる円筒状に形成されている。ピボット部材９ｆには、車幅方向に延びるピボット軸９ｇが取り付けられている。一方、図２に示すように、エンジンユニット２のハウジング２ａの前方下部には、ピボット部２ｂが形成されている。ピボット部２ｂには、ピボット部材９ｆの内径と略同一の内径を有する貫通孔２ｂ１が形成されている。この貫通孔２ｂ１には、上記ピボット軸９ｇが回転自在に挿入されている。
【００１８】
また、図１に示すように、エンジンユニット２は、シートレール９ｄの途中部とリアクッションユニット１７によって接続されている。このリアクッションユニット１７によってエンジンユニット２の揺動が抑制されている。
【００１９】
（エンジンユニット２の構成）
次に、図３を参照しながら、エンジンユニット２の構成について説明する。
【００２０】
−エンジン１０の構成−
図３に示すように、エンジンユニット２は、エンジン１０と、変速装置２０とを備えている。本実施形態では、エンジン１０は、強制空冷式の４サイクルエンジンとして説明する。しかしながら、エンジン１０は、他の形式のエンジンであってもよい。例えば、エンジン１０は、水冷エンジンであってもよい。エンジン１０は、２サイクルエンジンであってもよい。また、エンジン１０に変えて、電動モータ等の他の駆動源を配置してもよい。すなわち、本発明において、駆動源の種類は特に限定されるのもではない。図３に示すように、エンジン１０は、ピストン１９に連結されたクランク軸１１を備えている。
【００２１】
−変速装置２０の構成−
変速装置２０は、変速機構２０ａと、制御部としてのＥＣＵ７と、モータ駆動部としての駆動回路８とにより構成されている。なお、本実施形態では、変速機構２０ａがベルト式のＥＣＶＴである例について説明する。しかし、変速機構２０ａは、ベルト式のＥＣＶＴに限定されない。変速機構２０ａは、例えば、トロイダル式のＥＣＶＴであってもよい。
【００２２】
変速機構２０ａは、プライマリシーブ２１と、セカンダリシーブ２２と、Ｖベルト２３と、を備えている。Ｖベルト２３は、プライマリシーブ２１とセカンダリシーブ２２とに巻き掛けられている。Ｖベルト２３は、断面略Ｖ字状に形成されている。
【００２３】
プライマリシーブ２１は、入力軸としてのクランク軸１１と一体に回転する。プライマリシーブ２１は、固定シーブ体２１ａと、可動シーブ体２１ｂとを備えている。固定シーブ体２１ａは、クランク軸１１の一端に固定されている。可動シーブ体２１ｂは、固定シーブ体２１ａに対向して、クランク軸１１の軸方向に変位可能に配置されている。可動シーブ体２１ｂは、クランク軸１１の軸方向に移動可能である。固定シーブ体２１ａと可動シーブ体２１ｂとの各対向面によって、Ｖベルト２３が巻き掛けられるベルト溝２１ｃが形成されている。ベルト溝２１ｃは、プライマリシーブ２１の径方向外側に向かって幅広となっている。
【００２４】
プライマリシーブ２１のベルト溝２１ｃの溝幅は、モータ３０によって、可動シーブ体２１ｂがクランク軸１１の軸方向に駆動されることによって変更される。なお、本実施形態では、モータ３０を、パルス幅変調駆動（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動）されるものとして説明している。
【００２５】
セカンダリシーブ２２は、プライマリシーブ２１の後方に配置されている。セカンダリシーブ２２は、従動軸２７に対して、遠心クラッチ２５を介して取り付けられている。詳細に、セカンダリシーブ２２は、円筒状に形成された出力軸２２ａ１が一体に形成された固定シーブ体２２ａと、可動シーブ体２２ｂとを備えている。可動シーブ体２２ｂは、固定シーブ体２２ａと対向している。固定シーブ体２２ａは、従動軸２７に遠心クラッチ２５を介して連結されている。可動シーブ体２２ｂは、従動軸２７の軸方向に移動可能である。これら固定シーブ体２２ａと可動シーブ体２２ｂとの各対向面によって、Ｖベルト２３が巻き掛けられるベルト溝２２ｃが形成されている。ベルト溝２２ｃは、セカンダリシーブ２２の径方向外側に向かって幅広となっている。
【００２６】
可動シーブ体２２ｂは、スプリング２６によって、ベルト溝２２ｃの溝幅を減じる方向に付勢されている。このことから、モータ３０が駆動され、プライマリシーブ２１のベルト溝２１ｃの溝幅が小さくなり、プライマリシーブ２１に対するＶベルト２３の巻き掛け径が大きくなると、セカンダリシーブ２２側においては、Ｖベルト２３が径方向内側に引かれる。このため、可動シーブ体２２ｂがスプリング２６の付勢力に抗してベルト溝２２ｃを広げる方向に移動する。このため、セカンダリシーブ２２に対するＶベルト２３の巻き掛け径が小さくなる。その結果、変速機構２０ａの変速比が変わる。
【００２７】
遠心クラッチ２５は、固定シーブ体２２ａの回転速度に応じて断続される。すなわち、固定シーブ体２２ａの回転速度が所定の回転速度未満である場合は、遠心クラッチ２５がつながっていない。このため、固定シーブ体２２ａの回転は従動軸２７に伝達しない。一方、固定シーブ体２２ａの回転速度が所定の回転速度以上である場合は、遠心クラッチ２５がつながる。このため、固定シーブ体２２ａの回転が従動軸２７に伝達する。
【００２８】
従動軸２７には、減速機構２８が連結されている。従動軸２７は、この減速機構２８を介して車軸２９に連結されている。図１に示すように、車軸２９には、後輪３が回転可能に取り付けられている。このため、従動軸２７が回転すると、車軸２９と共に後輪３が回転する。
【００２９】
＜自動二輪車１の制御システム＞
次に、自動二輪車１の制御システムについて、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
−自動二輪車１の制御システムの概略−
図４に示すように、ＥＣＵ７には、シーブ位置センサ４０が接続されている。シーブ位置センサ４０は、プライマリシーブ２１の可動シーブ体２１ｂの、固定シーブ体２１ａに対する位置（以下、「シーブ位置」とする。）を検出する。言い換えれば、クランク軸１１の軸方向において、固定シーブ体２１ａと可動シーブ体２１ｂとの間の距離（ｌ）を検出する。シーブ位置センサ４０は、検出された距離（ｌ）をシーブ位置検出信号としてＥＣＵ７に出力する。なお、シーブ位置センサ４０は、例えば、ポテンショメータ等によって構成することができる。
【００３１】
また、ＥＣＵ７には、プライマリシーブ回転速度センサ４３と、セカンダリシーブ回転速度センサ４１と、車速センサ４２とが接続されている。プライマリシーブ回転速度センサ４３は、プライマリシーブ２１の回転速度を検出する。プライマリシーブ回転速度センサ４３は、検出したプライマリシーブ２１の回転速度を、シーブ回転速度信号をＥＣＵ７に出力する。セカンダリシーブ回転速度センサ４１は、セカンダリシーブ２２の回転速度を検出する。セカンダリシーブ回転速度センサ４１は、検出したセカンダリシーブ２２の回転速度を、シーブ回転速度信号をＥＣＵ７に出力する。車速センサ４２は、後輪３の回転速度を検出する。車速センサ４２は、検出した回転速度に基づいて車速信号をＥＣＵ７に出力する。
【００３２】
ＥＣＵ７には、図１に示す操向ハンドル４に取り付けられたハンドルスイッチに接続されている。図４に示すように、ハンドルスイッチは、ハンドルスイッチがライダーにより操作された際に、ハンドルＳＷ信号を出力する。
【００３３】
また、上述のように、スロットル開度センサ１８ａは、スロットル開度信号をＥＣＵ７に対して出力する。
【００３４】
−変速機構２０ａの制御−
ＥＣＵ７は、車速信号等に基づいてプライマリシーブ２１の可動シーブ体２１ｂのシーブ位置をフィードバック制御する。言い換えれば、ＥＣＵ７は、車速信号等に基づいて距離（ｌ）をフィードバック制御する。
【００３５】
具体的には、図５に示すように、ＥＣＵ７において、スロットル開度と車速とから目標変速比が決定される。ＥＣＵ７は、決定された目標変速比からシーブ目標位置を算出する。すなわち、ＥＣＵ７は、決定された目標変速比から可動シーブ体２１ｂと固定シーブ体２１ａとの間の目標距離ｌを算出する。ＥＣＵ７は、このシーブ目標位置に可動シーブ体２１ｂを変位させるために、現在の可動シーブ体２１ｂの位置とシーブ目標位置とに応じたパルス幅変調信号（ＰＷＭ（Pulse-Width Modulation）信号）を、常にローパスフィルタ処理を施してから、駆動回路８に対して出力する。図４に示すように、駆動回路８は、そのパルス幅変調信号に応じたパルス電圧をモータ３０に対して印加する。これにより可動シーブ体２１ｂが駆動され、変速比が調節される。
【００３６】
ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施すとは、言い換えれば、ＰＷＭ信号を徐変させることをいう。すなわち、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施すとは、ＰＷＭ信号の変化を緩やかにすることをいう。これにより、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比が急に変化するのではなく、徐々に変化する。
【００３７】
具体的に、例えば、図６（ａ）に示すように、ローパスフィルタ処理前のＰＷＭ信号を駆動回路８に直接出力した場合は、現在のデューティー比Ｄ１からデューティー比Ｄ２まで急激に変化することとなる。例えば、図７に示すように、デューティー比が２０％である状態（ａ）から、デューティー比が８０％である状態（ｂ）にまで急激に変化する。
【００３８】
それに対して、ローパスフィルタ処理することで、ＰＷＭ信号が、デューティー比Ｄ１からデューティー比Ｄ２まで緩やかに変化させる信号になるため、図６（ｂ）に示すように、ローパスフィルタ処理後のＰＷＭ信号を駆動回路８に出力した場合は、デューティー比Ｄ１からデューティー比Ｄ２まで緩やかに変化する。例えば、図８に示すように、デューティー比が２０％である状態（ａ）から、デューティー比が４０％の状態（ｂ）、デューティー比が６０％の状態（ｃ）を経て、デューティー比が８０％の状態（ｄ）にまで徐々に変化する。そのため、モータ３０に印加される有効電圧の大きさも緩やかに変化する。
【００３９】
＜作用および効果＞
以上説明したように、本実施形態では、ＥＣＵ７においてローパスフィルタ処理を施された後の制御信号（具体的には、ＰＷＭ信号）が、モータ駆動部としての駆動回路８に出力される。そして、そのローパスフィルタ処理後の制御信号に応じたパルス電圧がモータ３０に印加される。したがって、図６（ｂ）に示すように、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化が緩やかになる。その結果、モータ３０に印加される有効電圧が緩やかに変化する。よって、モータ３０のトルクが急激に変化せず、モータ３０のトルクが緩やかに変化する。したがって、モータ３０の変速比が変化した際に自動二輪車１に生じる変速ショックが低減される。これにより、自動二輪車１のドライバビリティを向上することができる。自動二輪車１の変速ショックを低減する観点からは、本実施形態のように、駆動回路８に出力されるＰＷＭ信号に対して、ローパスフィルタ処理を常に行うことが好ましい。
【００４０】
なお、自動二輪車１に生じる変速ショックをより低減する観点からは、モータ３０に印加される有効電圧の変化をより緩やかにすることが好ましい。このため、自動二輪車１に生じる変速ショックをより低減する観点からは、ＰＷＭ信号に対して行うローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を比較的低くすることが好ましい。ただし、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を比較的低くすると、その分だけ、目標変速比が変化した際のモータ３０の追随速度が低下することとなる。その結果、自動二輪車の動作の機敏性が低下する。このため、機敏な動作が要求されるような自動二輪車では、カットオフ周波数は比較的大きい方が好ましい。すなわち、動作の機敏性がそれほど要求されることなく、かつ自動二輪車の変速ショックを特に小さくすることが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的低く設定することが好ましい。一方、変速ショックを低減することよりも動作の機敏性が高いことが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的高くすることが好ましい。つまり、カットオフ周波数は、車種に応じて適宜設定することができる。
【００４１】
例えば、エンジンユニット２と車体フレーム９とが、車体フレーム９に対して揺動可能な１または複数のリンク機構を介して連結されており、後輪３で発生するトルクの変動が直接車体フレーム９に伝達しないような自動二輪車では、変速比が急激に変化しても、車体フレーム９にそれほど大きな変速ショックが加わらない。このため、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を低減する要求はそれほど大きくない。
【００４２】
それに対して、本実施形態のように、駆動源ユニットとしてのエンジンユニット２が車体フレーム９に対して揺動可能に直接取り付けられている自動二輪車１では、エンジンユニット２に加わる前後方向の振動や揺動が車体フレーム９に直接伝達される。よって、後輪３で発生するトルクの変動が車体フレーム９に伝達しやすい。このため、機敏な動作が可能となっている反面、変速ショックが車体フレーム９に伝達しやすい。このため、本実施形態のように、駆動源ユニットとしてのエンジンユニット２が車体フレーム９に対して揺動可能に直接取り付けられている自動二輪車１では、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を低減することに対する要求が大きい。したがって、本実施形態のように、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を抑制することが特に効果的である。また、本実施形態の自動二輪車１では、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を比較的低くすることが好ましい。
【００４３】
また、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施してモータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を抑制することによって、モータ３０に流れる突入電流を小さくすることができる。
【００４４】
変速比を変更するモータ３０は、通常のモータと比較して、反転駆動される回数および起動される回数が非常に多い。このため、モータ３０の起動時および反転時に突入電流が発生する頻度が高い。その結果、モータ３０およびその駆動回路８への負担が大きく、モータ３０および駆動回路８の耐久性が低下することとなる。
【００４５】
ここで、例えば、図９において点線で示すように、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合は、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比が急激に変化する。その結果、モータ３０に印加される有効電圧も急激に変化する。このため、図９（ａ）の点線で示すように、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比が急激に変化する際に、大きな突入電流が発生する。したがって、図１０の（ｂ）に示すように、可動シーブ体２１ｂのシーブ位置が変化した際に大きな突入電流が生じ、モータ３０および駆動回路８に負荷がかかる。
【００４６】
それに対して、図９（ｂ）において実線で示すように、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施すことで、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化が抑制される。その結果、図９（ａ）において実線で示すように、モータ３０に流れる電流の増大が抑制される。すなわち、モータ３０に流れる突入電流を小さくすることができる。したがって、図１１の（ｂ）に示すように、可動シーブ体２１ｂのシーブ位置が変化した際に生じる突入電流を抑制することができ、モータ３０および駆動回路８にかかる負荷を軽減することができる。よって、モータ３０および駆動回路８の寿命を長くすることができる。
【００４７】
本実施形態では、モータ３０は、ＰＷＭ制御される。このため、簡単な回路構成で、モータ３０の駆動時の電力ロスが低減され、高いエネルギー効率が実現される。
【００４８】
《変形例１》
上記実施形態では、モータ３０に印加するパルス電圧のデューティー比を制御信号により変化させる例について説明した。しかし、モータ３０に印加するパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）を制御信号により変化させるようにしてもよい。すなわち、モータ３０をＰＡＭ（pulse amplitude modulation）制御してもよい。この場合は、制御信号として、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さを変化させるＰＡＭ信号が、ローパスフィルタ処理を施された後に、ＥＣＵ７から駆動回路８に対して出力される。このため、図１２や図１３に示すように、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化が緩やかになる。その結果、変速ショックも抑制され、モータ３０に印加される有効電圧の変化も緩やかになる。よって、上記実施形態の場合と同様に、ドライバビリティが向上されると共に、モータ３０や駆動回路８に流れる突入電流も小さくすることができる。
【００４９】
《その他の変形例》
上記実施形態では、所謂スクータータイプの自動二輪車１を例に挙げて説明したが、本発明の車両は、所謂スクータータイプの自動二輪車に限定されない。本発明の車両は、例えば、スクータータイプ以外の自動二輪車であってもよい。具体的には、本発明の車両は、オフロードタイプ、モータサイクルタイプ、スクータータイプ、または所謂モペットタイプの自動二輪車であってもよい。また、本発明の車両は、自動二輪車以外の鞍乗型車両であってもよい。具体的には、本発明の車両は、例えば、ATV：All Terrain Vehicle等であってもよい。さらには、本発明の車両は、四輪自動車等の鞍乗型車両以外の車両であってもよい。
【００５０】
ただし、本発明は、自動二輪車に特に有効である。四輪自動車等の車両重量が比較的重い車種であれば、変速ショックがライダーに伝わりにくいため、変速ショックは比較的大きな問題となりにくい。それに対して、自動二輪車は、車両重量が比較的重いため、変速ショックがライダーに伝わりやすい。よって、変速ショックが比較的大きな問題となるからである。
【００５１】
変速機構２０ａは、ベルト式のＥＣＶＴに限定されない。変速機構２０ａは、例えば、トロイダル式のＥＣＶＴであってもよい。
【００５２】
上記実施形態では、ＥＣＵ７においてソフトウェア的な処理により制御信号にローパスフィルタ処理を施す例について説明した。しかし、本発明では、ＥＣＵ７と駆動回路８との間にローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタ回路を配置し、このローパスフィルタ回路により制御信号にローパスフィルタ処理を施すようにしてもよい。
【００５３】
動作の機敏性がそれほど要求されることなく、かつ自動二輪車の変速ショックを特に小さくすることが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的低く設定することが好ましい。一方、変速ショックを低減することよりも動作の機敏性が高いことが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的高くすることが好ましい。つまり、カットオフ周波数は、車種に応じて適宜設定することができる。
【００５４】
上記実施形態では、制御信号にローパスフィルタ処理が常に施される例について説明した。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。例えば、変速比が比較的大きく変更されるときのみ、制御信号にローパスフィルタ処理が施されるように設定してもよい。また、ライダーが制御信号にローパスフィルタ処理が施されるオンモードと、制御信号にローパスフィルタ処理が施されないオフモードとを選択することができるようにしてもよい。具体的には、オンモードとオフモードとを選択するための選択スイッチを車両に配置し、ライダーがオンモードを選択した場合のみ、制御信号にローパスフィルタ処理が施されるようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態および変形例１では、モータ３０に印加するパルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうちの一方のみを制御信号により変化させる例について説明した。しかし、モータ３０に印加するパルス電圧のデューティー比およびパルス高さの両方を制御信号によって変化させるようにしてもよい。
【００５６】
《本明細書における用語等の定義》
「駆動源」とは、動力を発生させるものである。「駆動源」は、例えば、内燃機関や電動モータ等であってもよい。
【００５７】
「パルス電圧のパルス高さ」とは、実際にモータ３０に印加されるパルス電圧の大きさのことをいう。すなわち、「有効電圧」とは、パルス電圧の大きさにデューティー比を乗じたものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、ＥＣＶＴに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を実施した自動二輪車の側面図である。
【図２】エンジンユニットの側面視における部分断面図である。
【図３】エンジンユニットの部分断面図である。
【図４】自動二輪車の制御システムを表すブロック図である。
【図５】シーブ位置制御を表すブロック図である。
【図６】モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化を説明するための模式図である。詳細には、（ａ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化を表すグラフである。（ｂ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施した場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化を表すグラフである。
【図７】ローパスフィルタ処理前のＰＷＭ信号を駆動回路８に直接出力した場合のパルス電圧の波形の変化を示す模式図である。
【図８】ローパスフィルタ処理後のＰＷＭ信号を駆動回路８に出力した場合のパルス電圧の波形の変化を示す模式図である。
【図９】モータに印加されるパルス電圧のデューティー比と、モータに流れる電流との関係を説明するための模式図である。
【図１０】ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合におけるモータ３０に流れる電流を表すグラフである。詳細に、（ａ）は、プライマリシーブの可動シーブ体の位置を表すグラフである。（ｂ）は、モータ３０に流れる電流を表すグラフである。（ｃ）モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比を表すグラフである。
【図１１】ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施す場合におけるモータ３０に流れる電流を表すグラフである。詳細に、（ａ）は、プライマリシーブの可動シーブ体の位置を表すグラフである。（ｂ）は、モータ３０に流れる電流を表すグラフである。（ｃ）モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比を表すグラフである。
【図１２】モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化を説明するための模式図である。詳細には、（ａ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化を表すグラフである。（ｂ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施した場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化を表すグラフである。
【図１３】ローパスフィルタ処理後のＰＡＭ信号を駆動回路８に出力した場合のパルス電圧の波形の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 自動二輪車
２ エンジンユニット（駆動源ユニット）
３ 後輪（駆動輪）
６ 前輪（従動輪）
７ ＥＣＵ（制御部）
８ 駆動回路（モータ駆動部）
９ 車体フレーム
１０ エンジン
１１ クランク軸（入力軸）
２０ 変速装置
２０ａ 変速機構
２１ プライマリシーブ
２１ａ 固定シーブ体
２１ｂ 可動シーブ体
２２ セカンダリシーブ
２２ａ 固定シーブ体
２２ａ１ 出力軸
２２ｂ 可動シーブ体
２３ Ｖベルト
２５ 遠心クラッチ
２７ 従動軸
２８ 減速機構
２９ 車軸
３０ モータ
４０ シーブ位置センサ
４２ 車速センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速装置、それを備えた車両、並びに変速機構の制御装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子制御式の無段変速装置（以下、「ＥＣＶＴ（Electronically-controlled Continuously Variable Transmission）」とする。）が知られている（例えば、特許文献１等）。このＥＣＶＴでは、エンジンの回転速度にかかわらず変速比を調整することができる。このため、ＥＣＶＴは、スクーター等の車両に幅広く用いられている。
【０００３】
ＥＣＶＴは、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を変更する変速比変更用モータとを備えている。一般的に、変速比変更用モータは、電力ロスを低減する観点から、パルス電圧を印加することにより駆動されている。
【特許文献１】特開２００４−１９７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＥＣＶＴを搭載した車両では、変速比が変化する際に、変速ショックが生じる虞があり、ドライバビリティが十分に良好ではない。
【０００５】
例えば、ＥＣＶＴを含む駆動源ユニットを車体フレームに揺動可能に直接取り付けることも考えられるが、その場合は、変速ショックがライダーに特に伝わりやすく、ドライバビリティがより悪くなる虞がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＣＶＴを搭載した車両において、変速ショックを低減することによりドライバビリティを向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る変速装置は、変速機構と、モータ駆動部と、制御部と、を備えている。変速機構は、入力軸と、出力軸と、モータと、を有する。モータは、入力軸と出力軸との間の変速比を無段に変更する。モータ駆動部は、モータにパルス電圧を印加する。制御部は、制御信号をモータ駆動部に対して出力する。制御信号は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる信号である。制御部は、制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、ローパスフィルタ処理後の制御信号をモータ駆動部に対して出力する。
【０００８】
本発明に係る車両は、本発明に係る変速装置を備えている。
【０００９】
本発明に係る制御装置は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御を制御する。本発明に係る制御装置は、モータ駆動部と、制御部と、を備えている。モータ駆動部は、モータにパルス電圧を印加する。制御部は、制御信号をモータ駆動部に対して出力する。制御信号は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる信号である。制御部は、制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、ローパスフィルタ処理後の制御信号をモータ駆動部に対して出力する。
【００１０】
本発明に係る制御方法は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御を制御する。本発明に係る制御方法は、パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号にローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理後の制御信号により制御されたパルス電圧をモータに印加することによって、モータを駆動する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、変速ショックを低減することによりドライバビリティを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
《実施形態１》
＜本実施形態の概要＞
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１に示す自動二輪車１を例に挙げて詳細に説明する。なお、本実施形態では、所謂スクータータイプの自動二輪車１を例に挙げて説明するが、本発明の車両は、所謂スクータータイプの自動二輪車に限定されない。本発明の車両は、例えば、スクータータイプ以外の自動二輪車であってもよい。具体的には、本発明の車両は、オフロードタイプ、モータサイクルタイプ、スクータータイプ、または所謂モペットタイプの自動二輪車であってもよい。また、本発明の車両は、自動二輪車以外の鞍乗型車両であってもよい。具体的には、本発明の車両は、例えば、ATV：All Terrain Vehicle等であってもよい。さらには、本発明の車両は、四輪自動車等の鞍乗型車両以外の車両であってもよい。
【００１３】
＜自動二輪車１の詳細説明＞
図１に自動二輪車１の側面図を示す。自動二輪車１は、車体フレーム９と、駆動源ユニットとしてのエンジンユニット２と、後輪３と、前輪６と、を備えている。
【００１４】
（車体フレーム９の構成）
車体フレーム９は、車体前端に配置されたヘッドパイプ９ａと、アッパチューブ９ｂと、ダウンチューブ９ｃと、シートレール９ｄと、縦フレーム部材９ｅとを備えている。ヘッドパイプ９ａの上方端には、操向ハンドル４が取り付けられている。一方、ヘッドパイプ９ａの下方端には、フロントフォーク５が接続されている。フロントフォーク５の先端部には、前輪６が回転自在に取り付けられている。なお、この前輪６は、エンジンユニット２に接続されていない。すなわち、前輪６は、従動輪を構成している。
【００１５】
ダウンチューブ９ｃは、ヘッドパイプ９ａから後方斜め下方に延びている。ダウンチューブ９ｃは、途中部において折れ曲がり、途中部から略水平に後方に向かって延びている。アッパチューブ９ｂは、ヘッドパイプ９ａとダウンチューブ９ｃとの接続部から、ダウンチューブ９ｃよりも上方を後方斜め下方に向かって延びている。ダウンチューブ９ｃの略水平部には、シートレール９ｄが接続されている。シートレール９ｄは、ダウンチューブ９ｃとの接続部より、後方斜め上方に向かって延びている。アッパチューブ９ｂの下方端は、このシートレール９ｄに接続されている。シートレール９ｄの途中部とダウンチューブ９ｃの後方端とは、縦フレーム部材９ｅによって連結されている。
【００１６】
車体フレーム９には、車体カバー１５がかぶせられている。また、車体カバー１５には、ライダーが着座するシート１６が取り付けられている。
【００１７】
（車体フレーム９とエンジンユニット２との関係）
エンジンユニット２は、車体フレーム９に対して揺動可能に直接取り付けられている。図１に示すように、具体的に、車体フレーム９の縦フレーム部材９ｅには、ピボット部材９ｆが取り付けられている。このピボット部材９ｆは、車幅方向に延びる円筒状に形成されている。ピボット部材９ｆには、車幅方向に延びるピボット軸９ｇが取り付けられている。一方、図２に示すように、エンジンユニット２のハウジング２ａの前方下部には、ピボット部２ｂが形成されている。ピボット部２ｂには、ピボット部材９ｆの内径と略同一の内径を有する貫通孔２ｂ１が形成されている。この貫通孔２ｂ１には、上記ピボット軸９ｇが回転自在に挿入されている。
【００１８】
また、図１に示すように、エンジンユニット２は、シートレール９ｄの途中部とリアクッションユニット１７によって接続されている。このリアクッションユニット１７によってエンジンユニット２の揺動が抑制されている。
【００１９】
（エンジンユニット２の構成）
次に、図３を参照しながら、エンジンユニット２の構成について説明する。
【００２０】
−エンジン１０の構成−
図３に示すように、エンジンユニット２は、エンジン１０と、変速装置２０とを備えている。本実施形態では、エンジン１０は、強制空冷式の４サイクルエンジンとして説明する。しかしながら、エンジン１０は、他の形式のエンジンであってもよい。例えば、エンジン１０は、水冷エンジンであってもよい。エンジン１０は、２サイクルエンジンであってもよい。また、エンジン１０に変えて、電動モータ等の他の駆動源を配置してもよい。すなわち、本発明において、駆動源の種類は特に限定されるのもではない。図３に示すように、エンジン１０は、ピストン１９に連結されたクランク軸１１を備えている。
【００２１】
−変速装置２０の構成−
変速装置２０は、変速機構２０ａと、制御部としてのＥＣＵ７と、モータ駆動部としての駆動回路８とにより構成されている。なお、本実施形態では、変速機構２０ａがベルト式のＥＣＶＴである例について説明する。しかし、変速機構２０ａは、ベルト式のＥＣＶＴに限定されない。変速機構２０ａは、例えば、トロイダル式のＥＣＶＴであってもよい。
【００２２】
変速機構２０ａは、プライマリシーブ２１と、セカンダリシーブ２２と、Ｖベルト２３と、を備えている。Ｖベルト２３は、プライマリシーブ２１とセカンダリシーブ２２とに巻き掛けられている。Ｖベルト２３は、断面略Ｖ字状に形成されている。
【００２３】
プライマリシーブ２１は、入力軸としてのクランク軸１１と一体に回転する。プライマリシーブ２１は、固定シーブ体２１ａと、可動シーブ体２１ｂとを備えている。固定シーブ体２１ａは、クランク軸１１の一端に固定されている。可動シーブ体２１ｂは、固定シーブ体２１ａに対向して、クランク軸１１の軸方向に変位可能に配置されている。可動シーブ体２１ｂは、クランク軸１１の軸方向に移動可能である。固定シーブ体２１ａと可動シーブ体２１ｂとの各対向面によって、Ｖベルト２３が巻き掛けられるベルト溝２１ｃが形成されている。ベルト溝２１ｃは、プライマリシーブ２１の径方向外側に向かって幅広となっている。
【００２４】
プライマリシーブ２１のベルト溝２１ｃの溝幅は、モータ３０によって、可動シーブ体２１ｂがクランク軸１１の軸方向に駆動されることによって変更される。なお、本実施形態では、モータ３０を、パルス幅変調駆動（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動）されるものとして説明している。
【００２５】
セカンダリシーブ２２は、プライマリシーブ２１の後方に配置されている。セカンダリシーブ２２は、従動軸２７に対して、遠心クラッチ２５を介して取り付けられている。詳細に、セカンダリシーブ２２は、円筒状に形成された出力軸２２ａ１が一体に形成された固定シーブ体２２ａと、可動シーブ体２２ｂとを備えている。可動シーブ体２２ｂは、固定シーブ体２２ａと対向している。固定シーブ体２２ａは、従動軸２７に遠心クラッチ２５を介して連結されている。可動シーブ体２２ｂは、従動軸２７の軸方向に移動可能である。これら固定シーブ体２２ａと可動シーブ体２２ｂとの各対向面によって、Ｖベルト２３が巻き掛けられるベルト溝２２ｃが形成されている。ベルト溝２２ｃは、セカンダリシーブ２２の径方向外側に向かって幅広となっている。
【００２６】
可動シーブ体２２ｂは、スプリング２６によって、ベルト溝２２ｃの溝幅を減じる方向に付勢されている。このことから、モータ３０が駆動され、プライマリシーブ２１のベルト溝２１ｃの溝幅が小さくなり、プライマリシーブ２１に対するＶベルト２３の巻き掛け径が大きくなると、セカンダリシーブ２２側においては、Ｖベルト２３が径方向内側に引かれる。このため、可動シーブ体２２ｂがスプリング２６の付勢力に抗してベルト溝２２ｃを広げる方向に移動する。このため、セカンダリシーブ２２に対するＶベルト２３の巻き掛け径が小さくなる。その結果、変速機構２０ａの変速比が変わる。
【００２７】
遠心クラッチ２５は、固定シーブ体２２ａの回転速度に応じて断続される。すなわち、固定シーブ体２２ａの回転速度が所定の回転速度未満である場合は、遠心クラッチ２５がつながっていない。このため、固定シーブ体２２ａの回転は従動軸２７に伝達しない。一方、固定シーブ体２２ａの回転速度が所定の回転速度以上である場合は、遠心クラッチ２５がつながる。このため、固定シーブ体２２ａの回転が従動軸２７に伝達する。
【００２８】
従動軸２７には、減速機構２８が連結されている。従動軸２７は、この減速機構２８を介して車軸２９に連結されている。図１に示すように、車軸２９には、後輪３が回転可能に取り付けられている。このため、従動軸２７が回転すると、車軸２９と共に後輪３が回転する。
【００２９】
＜自動二輪車１の制御システム＞
次に、自動二輪車１の制御システムについて、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
−自動二輪車１の制御システムの概略−
図４に示すように、ＥＣＵ７には、シーブ位置センサ４０が接続されている。シーブ位置センサ４０は、プライマリシーブ２１の可動シーブ体２１ｂの、固定シーブ体２１ａに対する位置（以下、「シーブ位置」とする。）を検出する。言い換えれば、クランク軸１１の軸方向において、固定シーブ体２１ａと可動シーブ体２１ｂとの間の距離（ｌ）を検出する。シーブ位置センサ４０は、検出された距離（ｌ）をシーブ位置検出信号としてＥＣＵ７に出力する。なお、シーブ位置センサ４０は、例えば、ポテンショメータ等によって構成することができる。
【００３１】
また、ＥＣＵ７には、プライマリシーブ回転速度センサ４３と、セカンダリシーブ回転速度センサ４１と、車速センサ４２とが接続されている。プライマリシーブ回転速度センサ４３は、プライマリシーブ２１の回転速度を検出する。プライマリシーブ回転速度センサ４３は、検出したプライマリシーブ２１の回転速度を、シーブ回転速度信号をＥＣＵ７に出力する。セカンダリシーブ回転速度センサ４１は、セカンダリシーブ２２の回転速度を検出する。セカンダリシーブ回転速度センサ４１は、検出したセカンダリシーブ２２の回転速度を、シーブ回転速度信号をＥＣＵ７に出力する。車速センサ４２は、後輪３の回転速度を検出する。車速センサ４２は、検出した回転速度に基づいて車速信号をＥＣＵ７に出力する。
【００３２】
ＥＣＵ７には、図１に示す操向ハンドル４に取り付けられたハンドルスイッチに接続されている。図４に示すように、ハンドルスイッチは、ハンドルスイッチがライダーにより操作された際に、ハンドルＳＷ信号を出力する。
【００３３】
また、上述のように、スロットル開度センサ１８ａは、スロットル開度信号をＥＣＵ７に対して出力する。
【００３４】
−変速機構２０ａの制御−
ＥＣＵ７は、車速信号等に基づいてプライマリシーブ２１の可動シーブ体２１ｂのシーブ位置をフィードバック制御する。言い換えれば、ＥＣＵ７は、車速信号等に基づいて距離（ｌ）をフィードバック制御する。
【００３５】
具体的には、図５に示すように、ＥＣＵ７において、スロットル開度と車速とから目標変速比が決定される。ＥＣＵ７は、決定された目標変速比からシーブ目標位置を算出する。すなわち、ＥＣＵ７は、決定された目標変速比から可動シーブ体２１ｂと固定シーブ体２１ａとの間の目標距離ｌを算出する。ＥＣＵ７は、このシーブ目標位置に可動シーブ体２１ｂを変位させるために、現在の可動シーブ体２１ｂの位置とシーブ目標位置とに応じたパルス幅変調信号（ＰＷＭ（Pulse-Width Modulation）信号）を、常にローパスフィルタ処理を施してから、駆動回路８に対して出力する。図４に示すように、駆動回路８は、そのパルス幅変調信号に応じたパルス電圧をモータ３０に対して印加する。これにより可動シーブ体２１ｂが駆動され、変速比が調節される。
【００３６】
ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施すとは、言い換えれば、ＰＷＭ信号を徐変させることをいう。すなわち、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施すとは、ＰＷＭ信号の変化を緩やかにすることをいう。これにより、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比が急に変化するのではなく、徐々に変化する。
【００３７】
具体的に、例えば、図６（ａ）に示すように、ローパスフィルタ処理前のＰＷＭ信号を駆動回路８に直接出力した場合は、現在のデューティー比Ｄ１からデューティー比Ｄ２まで急激に変化することとなる。例えば、図７に示すように、デューティー比が２０％である状態（ａ）から、デューティー比が８０％である状態（ｂ）にまで急激に変化する。
【００３８】
それに対して、ローパスフィルタ処理することで、ＰＷＭ信号が、デューティー比Ｄ１からデューティー比Ｄ２まで緩やかに変化させる信号になるため、図６（ｂ）に示すように、ローパスフィルタ処理後のＰＷＭ信号を駆動回路８に出力した場合は、デューティー比Ｄ１からデューティー比Ｄ２まで緩やかに変化する。例えば、図８に示すように、デューティー比が２０％である状態（ａ）から、デューティー比が４０％の状態（ｂ）、デューティー比が６０％の状態（ｃ）を経て、デューティー比が８０％の状態（ｄ）にまで徐々に変化する。そのため、モータ３０に印加される有効電圧の大きさも緩やかに変化する。
【００３９】
＜作用および効果＞
以上説明したように、本実施形態では、ＥＣＵ７においてローパスフィルタ処理を施された後の制御信号（具体的には、ＰＷＭ信号）が、モータ駆動部としての駆動回路８に出力される。そして、そのローパスフィルタ処理後の制御信号に応じたパルス電圧がモータ３０に印加される。したがって、図６（ｂ）に示すように、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化が緩やかになる。その結果、モータ３０に印加される有効電圧が緩やかに変化する。よって、モータ３０のトルクが急激に変化せず、モータ３０のトルクが緩やかに変化する。したがって、モータ３０の変速比が変化した際に自動二輪車１に生じる変速ショックが低減される。これにより、自動二輪車１のドライバビリティを向上することができる。自動二輪車１の変速ショックを低減する観点からは、本実施形態のように、駆動回路８に出力されるＰＷＭ信号に対して、ローパスフィルタ処理を常に行うことが好ましい。
【００４０】
なお、自動二輪車１に生じる変速ショックをより低減する観点からは、モータ３０に印加される有効電圧の変化をより緩やかにすることが好ましい。このため、自動二輪車１に生じる変速ショックをより低減する観点からは、ＰＷＭ信号に対して行うローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を比較的低くすることが好ましい。ただし、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を比較的低くすると、その分だけ、目標変速比が変化した際のモータ３０の追随速度が低下することとなる。その結果、自動二輪車の動作の機敏性が低下する。このため、機敏な動作が要求されるような自動二輪車では、カットオフ周波数は比較的大きい方が好ましい。すなわち、動作の機敏性がそれほど要求されることなく、かつ自動二輪車の変速ショックを特に小さくすることが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的低く設定することが好ましい。一方、変速ショックを低減することよりも動作の機敏性が高いことが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的高くすることが好ましい。つまり、カットオフ周波数は、車種に応じて適宜設定することができる。
【００４１】
例えば、エンジンユニット２と車体フレーム９とが、車体フレーム９に対して揺動可能な１または複数のリンク機構を介して連結されており、後輪３で発生するトルクの変動が直接車体フレーム９に伝達しないような自動二輪車では、変速比が急激に変化しても、車体フレーム９にそれほど大きな変速ショックが加わらない。このため、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を低減する要求はそれほど大きくない。
【００４２】
それに対して、本実施形態のように、駆動源ユニットとしてのエンジンユニット２が車体フレーム９に対して揺動可能に直接取り付けられている自動二輪車１では、エンジンユニット２に加わる前後方向の振動や揺動が車体フレーム９に直接伝達される。よって、後輪３で発生するトルクの変動が車体フレーム９に伝達しやすい。このため、機敏な動作が可能となっている反面、変速ショックが車体フレーム９に伝達しやすい。このため、本実施形態のように、駆動源ユニットとしてのエンジンユニット２が車体フレーム９に対して揺動可能に直接取り付けられている自動二輪車１では、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を低減することに対する要求が大きい。したがって、本実施形態のように、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を抑制することが特に効果的である。また、本実施形態の自動二輪車１では、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を比較的低くすることが好ましい。
【００４３】
また、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施してモータ３０に印加される有効電圧の急激な変化を抑制することによって、モータ３０に流れる突入電流を小さくすることができる。
【００４４】
変速比を変更するモータ３０は、通常のモータと比較して、反転駆動される回数および起動される回数が非常に多い。このため、モータ３０の起動時および反転時に突入電流が発生する頻度が高い。その結果、モータ３０およびその駆動回路８への負担が大きく、モータ３０および駆動回路８の耐久性が低下することとなる。
【００４５】
ここで、例えば、図９において点線で示すように、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合は、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比が急激に変化する。その結果、モータ３０に印加される有効電圧も急激に変化する。このため、図９（ａ）の点線で示すように、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比が急激に変化する際に、大きな突入電流が発生する。したがって、図１０の（ｂ）に示すように、可動シーブ体２１ｂのシーブ位置が変化した際に大きな突入電流が生じ、モータ３０および駆動回路８に負荷がかかる。
【００４６】
それに対して、図９（ｂ）において実線で示すように、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施すことで、モータ３０に印加される有効電圧の急激な変化が抑制される。その結果、図９（ａ）において実線で示すように、モータ３０に流れる電流の増大が抑制される。すなわち、モータ３０に流れる突入電流を小さくすることができる。したがって、図１１の（ｂ）に示すように、可動シーブ体２１ｂのシーブ位置が変化した際に生じる突入電流を抑制することができ、モータ３０および駆動回路８にかかる負荷を軽減することができる。よって、モータ３０および駆動回路８の寿命を長くすることができる。
【００４７】
本実施形態では、モータ３０は、ＰＷＭ制御される。このため、簡単な回路構成で、モータ３０の駆動時の電力ロスが低減され、高いエネルギー効率が実現される。
【００４８】
《変形例１》
上記実施形態では、モータ３０に印加するパルス電圧のデューティー比を制御信号により変化させる例について説明した。しかし、モータ３０に印加するパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）を制御信号により変化させるようにしてもよい。すなわち、モータ３０をＰＡＭ（pulse amplitude modulation）制御してもよい。この場合は、制御信号として、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さを変化させるＰＡＭ信号が、ローパスフィルタ処理を施された後に、ＥＣＵ７から駆動回路８に対して出力される。このため、図１２や図１３に示すように、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化が緩やかになる。その結果、変速ショックも抑制され、モータ３０に印加される有効電圧の変化も緩やかになる。よって、上記実施形態の場合と同様に、ドライバビリティが向上されると共に、モータ３０や駆動回路８に流れる突入電流も小さくすることができる。
【００４９】
《その他の変形例》
上記実施形態では、所謂スクータータイプの自動二輪車１を例に挙げて説明したが、本発明の車両は、所謂スクータータイプの自動二輪車に限定されない。本発明の車両は、例えば、スクータータイプ以外の自動二輪車であってもよい。具体的には、本発明の車両は、オフロードタイプ、モータサイクルタイプ、スクータータイプ、または所謂モペットタイプの自動二輪車であってもよい。また、本発明の車両は、自動二輪車以外の鞍乗型車両であってもよい。具体的には、本発明の車両は、例えば、ATV：All Terrain Vehicle等であってもよい。さらには、本発明の車両は、四輪自動車等の鞍乗型車両以外の車両であってもよい。
【００５０】
ただし、本発明は、自動二輪車に特に有効である。四輪自動車等の車両重量が比較的重い車種であれば、変速ショックがライダーに伝わりにくいため、変速ショックは比較的大きな問題となりにくい。それに対して、自動二輪車は、車両重量が比較的重いため、変速ショックがライダーに伝わりやすい。よって、変速ショックが比較的大きな問題となるからである。
【００５１】
変速機構２０ａは、ベルト式のＥＣＶＴに限定されない。変速機構２０ａは、例えば、トロイダル式のＥＣＶＴであってもよい。
【００５２】
上記実施形態では、ＥＣＵ７においてソフトウェア的な処理により制御信号にローパスフィルタ処理を施す例について説明した。しかし、本発明では、ＥＣＵ７と駆動回路８との間にローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタ回路を配置し、このローパスフィルタ回路により制御信号にローパスフィルタ処理を施すようにしてもよい。
【００５３】
動作の機敏性がそれほど要求されることなく、かつ自動二輪車の変速ショックを特に小さくすることが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的低く設定することが好ましい。一方、変速ショックを低減することよりも動作の機敏性が高いことが要求されるような車種においては、カットオフ周波数を比較的高くすることが好ましい。つまり、カットオフ周波数は、車種に応じて適宜設定することができる。
【００５４】
上記実施形態では、制御信号にローパスフィルタ処理が常に施される例について説明した。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。例えば、変速比が比較的大きく変更されるときのみ、制御信号にローパスフィルタ処理が施されるように設定してもよい。また、ライダーが制御信号にローパスフィルタ処理が施されるオンモードと、制御信号にローパスフィルタ処理が施されないオフモードとを選択することができるようにしてもよい。具体的には、オンモードとオフモードとを選択するための選択スイッチを車両に配置し、ライダーがオンモードを選択した場合のみ、制御信号にローパスフィルタ処理が施されるようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態および変形例１では、モータ３０に印加するパルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうちの一方のみを制御信号により変化させる例について説明した。しかし、モータ３０に印加するパルス電圧のデューティー比およびパルス高さの両方を制御信号によって変化させるようにしてもよい。
【００５６】
《本明細書における用語等の定義》
「駆動源」とは、動力を発生させるものである。「駆動源」は、例えば、内燃機関や電動モータ等であってもよい。
【００５７】
「パルス電圧のパルス高さ」とは、実際にモータ３０に印加されるパルス電圧の大きさのことをいう。すなわち、「有効電圧」とは、パルス電圧の大きさにデューティー比を乗じたものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、ＥＣＶＴに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を実施した自動二輪車の側面図である。
【図２】エンジンユニットの側面視における部分断面図である。
【図３】エンジンユニットの部分断面図である。
【図４】自動二輪車の制御システムを表すブロック図である。
【図５】シーブ位置制御を表すブロック図である。
【図６】モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化を説明するための模式図である。詳細には、（ａ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化を表すグラフである。（ｂ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施した場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比の変化を表すグラフである。
【図７】ローパスフィルタ処理前のＰＷＭ信号を駆動回路８に直接出力した場合のパルス電圧の波形の変化を示す模式図である。
【図８】ローパスフィルタ処理後のＰＷＭ信号を駆動回路８に出力した場合のパルス電圧の波形の変化を示す模式図である。
【図９】モータに印加されるパルス電圧のデューティー比と、モータに流れる電流との関係を説明するための模式図である。
【図１０】ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合におけるモータ３０に流れる電流を表すグラフである。詳細に、（ａ）は、プライマリシーブの可動シーブ体の位置を表すグラフである。（ｂ）は、モータ３０に流れる電流を表すグラフである。（ｃ）モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比を表すグラフである。
【図１１】ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施す場合におけるモータ３０に流れる電流を表すグラフである。詳細に、（ａ）は、プライマリシーブの可動シーブ体の位置を表すグラフである。（ｂ）は、モータ３０に流れる電流を表すグラフである。（ｃ）モータ３０に印加されるパルス電圧のデューティー比を表すグラフである。
【図１２】モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化を説明するための模式図である。詳細には、（ａ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施さない場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化を表すグラフである。（ｂ）は、ＰＷＭ信号にローパスフィルタ処理を施した場合の、モータ３０に印加されるパルス電圧のパルス高さ（印加電圧）の変化を表すグラフである。
【図１３】ローパスフィルタ処理後のＰＡＭ信号を駆動回路８に出力した場合のパルス電圧の波形の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 自動二輪車
２ エンジンユニット（駆動源ユニット）
３ 後輪（駆動輪）
６ 前輪（従動輪）
７ ＥＣＵ（制御部）
８ 駆動回路（モータ駆動部）
９ 車体フレーム
１０ エンジン
１１ クランク軸（入力軸）
２０ 変速装置
２０ａ 変速機構
２１ プライマリシーブ
２１ａ 固定シーブ体
２１ｂ 可動シーブ体
２２ セカンダリシーブ
２２ａ 固定シーブ体
２２ａ１ 出力軸
２２ｂ 可動シーブ体
２３ Ｖベルト
２５ 遠心クラッチ
２７ 従動軸
２８ 減速機構
２９ 車軸
３０ モータ
４０ シーブ位置センサ
４２ 車速センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構と、
前記モータにパルス電圧を印加するモータ駆動部と、
前記パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、前記ローパスフィルタ処理後の制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載された変速装置において、
前記制御部は、前記制御信号にローパスフィルタ処理を常に施す変速装置。
【請求項３】
請求項１に記載された変速装置において、
前記制御信号は、前記パルス電圧のデューティー比を制御するパルス幅変調制御信号である変速装置。
【請求項４】
請求項１に記載された変速装置を備えた車両。
【請求項５】
請求項４に記載された車両において、
前記入力軸に接続され、前記変速装置と共に駆動源ユニットを構成する駆動源と、
車体フレームと、
をさらに備え、
前記駆動源ユニットは、前記車体フレームに対して揺動可能に直接取り付けられている車両。
【請求項６】
自動二輪車である請求項４に記載の車両。
【請求項７】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御装置であって、
前記モータにパルス電圧を印加するモータ駆動部と、
前記パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、前記ローパスフィルタ処理後の制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する制御装置。
【請求項８】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御方法であって、
パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号にローパスフィルタ処理を施し、前記ローパスフィルタ処理後の制御信号により制御されたパルス電圧を前記モータに印加することによって、前記モータを駆動する変速機構の制御方法。
【請求項１】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構と、
前記モータにパルス電圧を印加するモータ駆動部と、
前記パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、前記ローパスフィルタ処理後の制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載された変速装置において、
前記制御部は、前記制御信号にローパスフィルタ処理を常に施す変速装置。
【請求項３】
請求項１に記載された変速装置において、
前記制御信号は、前記パルス電圧のデューティー比を制御するパルス幅変調制御信号である変速装置。
【請求項４】
請求項１に記載された変速装置を備えた車両。
【請求項５】
請求項４に記載された車両において、
前記入力軸に接続され、前記変速装置と共に駆動源ユニットを構成する駆動源と、
車体フレームと、
をさらに備え、
前記駆動源ユニットは、前記車体フレームに対して揺動可能に直接取り付けられている車両。
【請求項６】
自動二輪車である請求項４に記載の車両。
【請求項７】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御装置であって、
前記モータにパルス電圧を印加するモータ駆動部と、
前記パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御信号にローパスフィルタ処理を施した後に、前記ローパスフィルタ処理後の制御信号を前記モータ駆動部に対して出力する制御装置。
【請求項８】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間の変速比を無段に変更するモータと、を有する変速機構の制御方法であって、
パルス電圧のデューティー比およびパルス高さのうち少なくとも一方を変化させる制御信号にローパスフィルタ処理を施し、前記ローパスフィルタ処理後の制御信号により制御されたパルス電圧を前記モータに印加することによって、前記モータを駆動する変速機構の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１８５１８７（Ｐ２００８−１８５１８７Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１２４１（Ｐ２００７−２１２４１）
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]