(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空圧を供給するための空圧供給手段と、その空圧の供給によりピストンプレートがハイドロリックピストンを押動してクラッチを分断操作する倍力装置と、クラッチ分断時に前記空圧供給手段からの空圧を前記ピストンプレートの空圧導入側に導くと共にクラッチ接続時に前記空圧導入側の空圧を所定速度で抜いてクラッチを分断・接続するための互いに切替可能な第１及び第２の空圧供給路と、前記第１の空圧供給路に接続されクラッチの自動操作時に前記倍力装置でクラッチを分断・接続すべく作動される第１の弁と、クラッチペダルの操作により、クラッチのマニュアル操作時に前記クラッチペダルのストローク量に応じて油圧を前記ハイドロリックピストンに供給するマスタシリンダと、クラッチのマニュアル操作時に作動された前記マスタシリンダからの油圧を前記ハイドロリックピストンを介して導入されて作動され前記空圧供給手段からの空圧を前記第２の空圧供給路を介して倍力装置に供給するための第２の弁と、前記マスタシリンダのピストンの背面側に前記空圧供給手段からの空圧を与えるための第３の空圧供給路と、該第３の空圧供給路に接続されクラッチの自動分断操作時に空圧で作動される前記倍力装置内の前記ハイドロリックピストンに生じる負圧化を防止すべく前記第３の空圧供給路を開いて前記マスタシリンダに空圧を供給して油圧を前記ハイドロリックピストンに与えるための第３の弁とを備えたことを特徴とするクラッチ断続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクラッチ断続装置に係り、特に車両のクラッチの自動化を図り得るクラッチ断続装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、バスやトラック等の大型車両においても変速自動化の要請が高まっている。これらの車両は一般に車重や積載量が大きく、クラッチ形式として乗用車に採用されるような流体式トルクコンバータを用いると損失大となり燃費の面で不利であるため、このような大型車両においては、特に摩擦クラッチを自動操作により断続し、その出力を変速機に送り、この変速機をやはり自動操作するようにして、変速自動化の達成を図っている。このクラッチの自動操作を行うクラッチ断続装置としては、空圧の給排により摩擦クラッチの断続操作を行う倍力装置（クラッチブースタ）を備えたものが一般的である。
【０００３】
一方、車両発進時等においてはクラッチの操作がデリケートとなり、その操作を自動制御で行おうとすると装置が複雑、高価となってしまうため、この場合にのみクラッチペダルを用いたマニュアル（手動）操作を行えるようにして、装置のシンプル化、低価格化を狙ったものがある。この場合、クラッチペダルの操作によりマスタシリンダから油圧を給排し、この油圧の給排により上記倍力装置への空圧の給排を行うようにしている。（関連技術；実公平４−８０２３号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発進時を除く自動変速時、倍力装置にはクラッチペダルを操作せずとも空圧が給排される。そして特に倍力装置は、空圧が供給されると内部のパワーピストンを押動させてクラッチを分断方向に操作するようになっている。
【０００５】
しかし、従来の構成において、マスタシリンダからの油圧を送る通路は、上記パワーピストンの移動に応じて容積変化する倍力装置の油圧シリンダに連通しており、パワーピストンの押動により油圧シリンダ容積が増すと、油圧通路内に負圧が発生して気泡が混入し、クラッチの正確なマニュアル操作を行えなくなる虞がある。
【０００６】
なお、このような負圧発生を防止するためには、前記実公平４−８０２３号公報のように、倍力装置の油圧出力部にマニュアル操作と自動操作とのキャンセル機構を備える必要があるが、その機構は複雑となり、信頼性にも問題がある。従って倍力装置の変更は行わずに負圧発生を防止すべく、マスタシリンダをクラッチペダルだけでなく、制御系（空圧供給回路）によっても同様に、且つ互いに干渉することなく駆動できるようにすることが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空圧を供給するための空圧供給手段と、その空圧の供給によりピストンプレートがハイドロリックピストンを押動してクラッチを分断操作する倍力装置と、クラッチ分断時に前記空圧供給手段からの空圧を前記ピストンプレートの空圧導入側に導くと共にクラッチ接続時に前記空圧導入側の空圧を所定速度で抜いてクラッチを分断・接続するための互いに切替可能な第１及び第２の空圧供給路と、前記第１の空圧供給路に接続されクラッチの自動操作時に前記倍力装置でクラッチを分断・接続すべく作動される第１の弁と、クラッチペダルの操作により、クラッチのマニュアル操作時に前記クラッチペダルのストローク量に応じて油圧を前記ハイドロリックピストンに供給するマスタシリンダと、クラッチのマニュアル操作時に作動された前記マスタシリンダからの油圧を前記ハイドロリックピストンを介して導入されて作動され前記空圧供給手段からの空圧を前記第２の空圧供給路を介して倍力装置に供給するための第２の弁と、前記マスタシリンダのピストンの背面側に前記空圧供給手段からの空圧を与えるための第３の空圧供給路と、該第３の空圧供給路に接続されクラッチの自動分断操作時に空圧で作動される前記倍力装置内の前記ハイドロリックピストンに生じる負圧化を防止すべく前記第３の空圧供給路を開いて前記マスタシリンダに空圧を供給して油圧を前記ハイドロリックピストンに与えるための第３の弁とを備えたものである。この構成によれば、クラッチの自動分断操作に際して、倍力装置の分断操作と連動して第３の空圧供給路を開いてマスタシリンダに空圧を供給して、油圧をハイドロリックピストンに与えることで、ハイドロリックピストン（ハイドロリックシリンダ）及び油圧通路内を加圧することができ、ハイドロリックピストン（ハイドロリックシリンダ）及び油圧通路内の負圧化を防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
空圧供給手段としては、大型車両に通常備えられているコンプレッサや、ターボチャージャーのコンプレッサ等を用いるようにする。そして空圧供給手段と倍力装置とを、互いに切替可能な配管等による二つの空圧供給路で結ぶ。これらの切替えは、電磁切替弁を用いて制御切替を行うようにしてもよいが、圧力差で切替えを行うシャトル弁を用いると特別な制御が必要なくなる。第１の弁としては電磁切替弁を用い、開（ＯＮ）のとき倍力装置への空圧供給を行い、閉（ＯＦＦ）  のとき空圧供給を停止し且つ倍力装置から空圧を排出するようにする。これによりクラッチの自動断続が達成される。一方、第２の弁としては、マスタシリンダからの油圧で開閉する油圧シリンダ形式の弁を用いる。こうすると、クラッチペダルを用いたクラッチのマニュアル断続が達成される。マスタシリンダのピストン背面側には、配管等による第３の空圧供給路から空圧供給がなされるが、このときクラッチペダルが動かぬよう、クラッチペダルとピストンとを切離し自在としておくのが好ましい。そしてクラッチの特に自動分断操作時、油圧通路内に負圧が生じぬよう、第３の空圧供給路から空圧供給を行って、ピストンのみをマスタシリンダ内で押動させるようにする。こうすれば、ピストンが油圧を発生し、油圧通路内を適当に加圧して負圧化を防止できる。
【０００９】
【実施例】
以下本発明の好適実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１は、本発明に係るクラッチ断続装置を示す全体構成図で、クラッチ断続装置１は空圧を供給するための空圧供給手段２を有する。空圧供給手段２は、エンジン（図示せず）に駆動されて比較的高圧の空圧（空気圧）を発生するコンプレッサ３と、コンプレッサ３からの空気を乾燥させるエアドライヤ４と、エアドライヤ４から送られてきた空気を高圧にて貯留するエアタンク５と、エアタンク５の入口側に設けられた逆止弁６とから主に構成される。この空圧供給手段２からの空圧は倍力装置（クラッチブースタ）７に送られ、倍力装置７はその空圧の供給により摩擦クラッチ８を分断側（右側）Ａに操作するようになっている。また倍力装置７は、クラッチペダル９の操作によりマスタシリンダ１０から油圧も供給されるようになっている。
【００１１】
図２は倍力装置７の詳細を示す縦断面図である。なおこの倍力装置７は従来同様に構成される。図示するように、倍力装置７は、そのボディ１１に接続されたシリンダシェル１２を有し、このシリンダシェル１２内にピストンプレート（パワーピストン）１３が、リターンスプリング１４により空圧導入側（図中左側）に付勢されて設けられている。シリンダシェル１２の一端には空圧ニップル１５が取り付けられ、この空圧ニップル１５が空圧導入口を形成してエアタンク５からの空圧を空圧配管３５（図１）から導入する。空圧が導入されるとピストンプレート１３がクラッチ８側（図中右側）に押動され、こうなるとピストンプレート１３はピストンロッド１６、ハイドロリックピストン１７、さらにはプッシュロッド１８を押動してクラッチレバー８ａ（図１）を押し、クラッチ８を分断する。
【００１２】
一方、ボディ１１内部には、油圧導入口たる油圧ニップル１９に連通する油圧通路２０が形成される。油圧通路２０は、ボディフランジ部１１ａの一端（下端）側に形成された孔２１、ハイドロリックピストン１７を収容するハイドロリックシリンダ（油圧シリンダ）２２（ボディシリンダ部１１ｂに形成される）、及びハイドロリックシリンダ２２に小孔２３ａを介して連通する他端（上端）側の制御孔２３によって主に形成される。油圧ニップル１９から油圧配管５４（図１）の油圧が導入されると、油圧は上記通路を通って制御孔２３に到達し、制御ピストン２４を制御シリンダ２５に沿って右側に押動する。このようにボディフランジ部１１ａの上端側には、倍力装置７をマニュアル作動させるための制御バルブ部７ａが形成される。
【００１３】
制御バルブ部７ａは右側に突出する制御ボディ部２６によって区画される。制御ボディ部２６には、前述の制御シリンダ２５に同軸に連通するコントロール室２７及び空圧ポート２８が形成される。コントロール室２７にはコントロールバルブ２９が、空圧ポート２８にはポペットバルブ３０がそれぞれ摺動可能に収容される。空圧ポート２８にはニップル３１が取り付けられ、このニップル３１には空圧配管６７（図１）が接続されて空圧が常に供給されている。
【００１４】
通常、ポペットバルブ３０は、空圧とポペットスプリング３２とにより左側に付勢されていて、コントロール室２７及び空圧ポート２８を連通する連通ポート３３を閉じている。よってニップル３１からの空圧はポペットバルブ３０の位置で遮断される。しかしながら、クラッチペダル９の特に踏み込み操作により油圧が供給されると、制御ピストン２４及びコントロールバルブ２９がポペットバルブ３０を右側に押動して連通ポート３３を開く。こうなると、連通ポート３３からコントロール室２７に侵入した空圧は、コントロール室２７に連通する空圧配管３４，３５（図１）を通じて前述のシリンダシェル１２に入り、ピストンプレート１３を右側に押動し、クラッチ８を分断側に操作する。
【００１５】
ここで、クラッチペダル９によるクラッチ８のマニュアル（手動）操作時、倍力装置７はクラッチペダル９のストローク量に応じてクラッチ８を所定ストロークだけ作動させるようになっている。即ち、例えばクラッチペダル９が比較的小さくストローク乃至踏み込まれた場合、前述の空圧作用によりピストンプレート１３が右側に押動される。ところが、これに連動してハイドロリックピストン１７が所定ストロークだけ右側に押動されると、油圧通路２０の容積が増し制御孔２３内の油圧が下がる。こうなると、制御ピストン２４がコントロールバルブ２９をポペットバルブ３０に押し付けつつ、ポペットバルブ３０が連通ポート３３を閉鎖するバランス状態が生じ、これによりコントロール室２７、空圧配管３４，３５及びピストンプレート１３背面側室内にて所定の空圧が保持され、ピストンプレート１３を所定ストローク位置に保持し、クラッチ８を所定位置に保持する。
【００１６】
また、クラッチペダル９を完全に戻すと、制御孔２３内の油圧がさらに下がって、図示の如く制御ピストン２４が最も左側の原位置に戻される。こうなると、コントロールバルブ２９がポペットバルブ３０から離れ、コントロールバルブ２９の内部に設けられた開放ポート３６がコントロール室２７等と連通するようになる。すると、その空圧は開放ポート３６からブリーダ３７を通じ大気開放され、これによりピストンプレート１３を押していた空圧が抜けて、クラッチ８が接続側（左側）Ｂに操作される。
【００１７】
このように、倍力装置７はマニュアル操作用の制御バルブ部７ａを有して、主に発進時等にクラッチ８のマニュアル操作を可能とするが、以下に述べるように、変速時の自動操作をも可能とするものである。
【００１８】
なお、倍力装置７において、３８は、シリンダシェル１２で区画されるシリンダ室１２ａとハイドロリックシリンダ２２とを油密に仕切るシール部材、３９及び４０はブリーダ３７と連通する大気圧ポート、４１は緩められると作動油のエア抜きを行えるブリーダである。
【００１９】
図３はマスタシリンダ１０の詳細を示す縦断面図である。図示するように、マスタシリンダ１０は、長手方向に延出されたシリンダボディ４５を有する。シリンダボディ４５はその内部に所定径のシリンダボア４６を有し、シリンダボア４６には特に二つのピストン４７，４８が独立して摺動可能に装入される。シリンダボア４６の一端（左端）開口部には、クラッチペダル９の踏み込み或いは戻し操作に合わせて挿抜するプッシュロッド４９の先端部が挿入され、さらにその開口部はダストブーツ５０で閉止される。シリンダボア４６内の他端側（右側）には、第１及び第２ピストン４７，４８をピストンカップ５１を介して一端側に付勢するリターンスプリング５２が設けられる。シリンダボア４６の他端は、シリンダボディ４５に形成された油圧供給ポート５３に連通され、この油圧供給ポート５３には図１に示す油圧配管５４が接続される。なおプッシュロッド４９と第１ピストン４７とは切離し自在である。５３ａはチェックバルブである。
【００２０】
図示状態にあっては、クラッチペダル９の踏み込みがなされておらず第１及び第２ピストン４７，４８は一端側の原位置に位置されている。特にこのときのピストン４７，４８間に位置されて、シリンダボディ４５には空圧導入ポート５５が設けられている。このマスタシリンダ１０においては、クラッチペダル９によるマニュアル操作のときは両方のピストン４７，４８が押動されて油圧を供給する。一方、自動操作による場合は、詳しくは後述するが、空圧導入ポート５５から空圧が供給されて第２ピストン４８のみが適宜押動されるようになっている。なおこのとき第１ピストン４７の移動はスナップリング５６によって規制される。またこのとき、第１ピストン４７が移動しないのでクラッチペダル９は移動しない。５７は、作動油のリザーバタンク５８（図１）からの給油配管５９に接続する給油ニップル、６０及び６１は、ピストンカップ５１の右側及び第２ピストン４８の位置にそれぞれ給油を行う小径及び大径ポートを示す。
【００２１】
図１に示すように、マスタシリンダ１０の空圧導入ポート５５とエアタンク５とは空圧配管６２で接続され、この空圧配管６２には２つの分岐６３，６５，が設けられる。分岐６３には空圧配管６７が接続され、空圧配管６７の他端は倍力装置７のニップル３１に接続される。分岐６５には空圧配管６８が接続され、この空圧配管６８の他端は、空圧配管３４及び３５にシャトル弁（ダブルチェックバルブ）６９を介して接続される。シャトル弁６９は、空圧配管３４或いは６８の一方を空圧配管３５に接続するよう、圧力差に応じて切替えを行う。
【００２２】
ここで、エアタンク５から分岐６５、シャトル弁６９、及び倍力装置７の空圧ニップル１５を順に結ぶ空圧配管６２，６８，３５は第１の空圧供給路ａを形成する。またエアタンク５から分岐６３を分岐して倍力装置７の空圧ニップル１５までを結ぶ空圧配管６２，６７，３４，３５は第２の空圧供給路ｂを形成する。そしてこれら第１及び第２の空圧供給路ａ，ｂはシャトル弁６９により切替可能となる。さらに第２の空圧供給路ｂには、これの開閉を行う制御バルブ部７ａによる第２の弁が設けられることになる。
【００２３】
ここで、第１の空圧供給路ａの空圧配管６８には、コンピュータ式制御装置（コントローラ）７２により切替制御される二つの電磁切替弁７８，７９が設けられる。これら切替弁７８，７９は、ＯＮのときには開となって下流側への空圧の供給を許容し、ＯＦＦ  のときには空圧供給を遮断する一方、下流側の空圧を大気開放するようになっている。そして特に上流側の切替弁７８は、下流側の空圧を絞りを通じて大気開放するようになっている。
【００２４】
よって、切替弁７８，７９のＯＮとＯＦＦ  との組合せが、ＯＮ／ＯＮ  なら倍力装置７に対し空圧供給を、ＯＮ／ＯＦＦなら比較的短時間で空圧排出を、ＯＦＦ／ＯＮなら比較的長時間で空圧排出を行うようになっている。なおＯＦＦ／ＯＦＦ  のときはＯＮ／ＯＦＦのときと実質的に同一である。
【００２５】
これは特に、二段階のクラッチ接続速度を選べることになるから、最適な組合せを選択することでクラッチ接続ショックの低減等を図ることができる。なおクラッチ８の分断は比較的速い一定速度で行われる。このようにこれら切替弁７８，７９は、第１の空圧供給路ａの開閉を制御装置７２からの制御信号に基づいて実行する第１の弁を形成する。
【００２６】
一方、エアタンク５とマスタシリンダ１０とを結ぶ空圧配管６２は第３の空圧供給路ｃを形成し、特にその配管６２にも電磁切替弁（第３の弁）８１が設けられる。切替弁８１は、前記切替弁７８，７９同様のもので、制御装置７２により切替制御され、ONのときには空圧をマスタシリンダ１０に供給し、OFF のときにはマスタシリンダ１０から空圧を大気開放するようになっている。なお、切替弁８１の開度をデューティ制御するようにすると、空圧の供給・排出速度を制御することもできる。
【００２７】
変速機７１は自動変速を行う構成がなされており、即ち、手動シフトレバーで変速ポジションが選択されると、電気スイッチによる変速信号が制御装置７２に送られ、図示しないアクチュエータが動作されて実質的な変速操作を行うようになっている。従って、運転手はスイッチの切替えを行うのみである。
【００２８】
他、制御装置７２には、アクセルペダル７５に設けられたストロークセンサ８２及びアイドルスイッチ８３、変速機７１のシフトレバー付近に設けられた非常スイッチ８４、変速機７１の出力軸付近に設けられた車速センサ８５、エアタンク５に設けられた圧力スイッチ８６、クラッチペダル９に設けられたペダルスイッチ８７、及びクラッチ８に設けられたクラッチストロークセンサ８８等が接続される。
【００２９】
以下、上記実施例の作用について説明する。変速時、運転手のシフト操作による変速信号の入力により、制御装置７２は両方の切替弁７８，７９をＯＮ乃至開とし、第１の空圧供給路ａを通じ倍力装置７に空圧を供給する。そしてクラッチ８が分断され、図示しないアクチュエータにより変速機７１の変速操作が完了すると、切替弁７８，７９を所定の組合せでＯＦＦ  とし、倍力装置７の空圧を所定速度で抜いてクラッチ８の接続操作を行い、変速を完了する。なおここでは、マニュアル操作ではないので空圧配管３４内は低圧であり、よってシャトル弁６９は空圧配管６８からの高圧でその配管６８のみを配管３５に接続する。
【００３０】
ここで図２を参照して、特にクラッチ８の自動分断操作時、ハイドロリックピストン１７が右側に移動することで、作動油が充填されているハイドロリックシリンダ２２の容積が増し、これにより油圧通路２０及び油圧配管５４内等（合わせて油圧通路内という）に負圧が生じて、作動油に気泡が混入する虞がある。こうなると油圧の正確な供給を行えず、最悪の場合クラッチ８のマニュアル操作ができなくなってしまい、発進等が不可能となる問題が生じる。
【００３１】
そこで本実施例では、クラッチ８の自動分断操作時に、マスタシリンダ１０の第２ピストン４８背面側に空圧配管６２を通じて空圧を供給し、第２ピストン４８を適宜押動し、油圧をハイドロリックピストン１７に与えることでハイドロリックシリンダ２２及び油圧通路内を適当に加圧するようにしている。こうすると、ハイドロリックシリンダ２２及び油圧通路内の負圧化を防止でき、トラブルを未然に防止することができる。
【００３２】
特に本実施例では、クラッチ８の自動分断操作時に、切替弁７８，７９を開とする前に、切替弁８１を若干早めに開として適当な初期圧を与えるようにしている。このことによって、負圧化の完全な防止を達成することができる。
【００３３】
一方、クラッチ８の自動接続操作時、こんどは油圧通路内が順次増圧されるから、これに合わせて第２ピストン４８背面側の空圧を切替弁８１から適宜大気開放させる。こうなると第２ピストン４８の原位置への復帰が可能となる。またこのときにも、切替弁７８，７９を閉とした後に切替弁８１を遅れて閉とし、最後まで空圧を与えるようにして負圧化の完全防止を図っている。
【００３４】
加えて、本実施例においては、自動操作よりもマニュアル操作が優先されるようになっており、即ち、クラッチペダル９を踏み込んだ瞬間にペダルスイッチ８７から信号が送られ、切替弁７８，７９がＯＦＦ  となる一方制御バルブ部７ａが開となり、これによりシャトル弁６９が切替り、空圧配管３４，３５同士が接続されるようになっている。そしてマニュアル操作のときには切替弁８１の制御がなされないが、油圧通路内はクラッチペダル９の踏み込みによる油圧供給がなされているので負圧化は生じない。このように、マニュアル操作を優先させることで、電気系トラブル等で自動操作が不可能となっても、マニュアル操作によるクラッチ断続が可能となる。
【００３５】
そして本実施例では、油圧通路内を負圧化させない程度に加圧すればよいので、第２ピストン４８等を特に大径とする必要がなく、マスタシリンダ１０を従来程度の外径に設定でき、大形となるのを防止することができる。
【００３６】
なお、上記の如き油圧通路の加圧は、倍力装置７のハイドロリックシリンダ２２周辺の内部構造を変更することによっても可能であるが、こうすると狭いスペースで複雑な構造を採用せざるを得ず、シール等の問題もあり信頼性やメンテナンス性の点で不利である。本実施例は従来同様の倍力装置７に変更を加えることなく、マスタシリンダ１０の構造や空圧回路の構成によって対応しているため、上記の欠点はなく構成がシンプルとなり、十分な信頼性、メンテナンス性等を確保できる。そして、クラッチペダル９による機械的な駆動及び空圧供給制御により、それぞれが互いに干渉することなく所望の油圧を発生させることができる。
【００３７】
また、本実施例ではマスタシリンダ１０に空圧を送るようにしたが、別途油圧ポンプを設けて回路変更し、油圧を送るようにしてもよい。
【００３８】
以上、本発明の好適実施例について説明してきたが、上記実施例は本発明の単なる一形態に過ぎず、本発明は他の形態を採ることも当然可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４０】
（１）  クラッチの自動操作時、油圧通路内の負圧状態となること防止でき、作動油に気泡が混入することがないので、クラッチのマニュアル操作ができなくなるなどのトラブルを未然に防げる。
【００４１】
（２）  従来の装置を大きく変更することなく、シンプルな構成により（１）の効果を得ることができるので、十分な信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッチ断続装置の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】倍力装置を示す縦断面図である。
【図３】マスタシリンダを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  クラッチ断続装置
２  空圧供給手段
７  倍力装置
７ａ  制御バルブ部（第２の弁）
８  クラッチ
９  クラッチペダル
１０  マスタシリンダ
１３  ピストンプレート（パワーピストン）
１７  ハイドロリックピストン
４８  第２ピストン（ピストン）
７２  制御装置
７８  切替弁（第１の弁）
７９  切替弁（第１の弁）
８１  切替弁（第３の弁）
ａ  第１の空圧供給路
ｂ  第２の空圧供給路
ｃ  第３の空圧供給路
【図１】
0003552345.tif 000002
【図２】
0003552345.tif 000003
【図３】
0003552345.tif 000004