(57)【要約】【課題】自動クラッチ装置の自動発進時に、クラッチ接続速度を制御してスムーズなクラッチ接動作を行う。【解決手段】パワーシリンダー２の内部を２つの圧力室８、１０に区画する出力ピストン６にプッシュロッド２２およびクラッチアウターレバー２４を連結し、給気用電磁弁２８を開放して、エア圧力室８に圧縮エアを導入してクラッチを断し、排気用電磁弁３２をオンオフしてクラッチを接続する。電動モーター４２の駆動により進退動するモーター出力軸（ラック）５０を出力ピストン６の軸心と同軸上に配置し、クラッチ接続時に、モーター出力軸５０を出力ピストン６に当ててブレーキをかけ、クラッチ接続速度を制御する。【選択図】図１
2006070920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーシリンダー内に往復動可能に嵌合されてその内部を２つの圧力室に区画する出力ピストンをクラッチアウターレバーに連結し、前記２つの圧力室に電磁弁を介して圧力媒体を給排することにより前記出力ピストンを作動させてクラッチの断接を行う自動クラッチ装置において、
前記出力ピストンの作動を抑制し、または補助力を付与する補助駆動機構を設けたことを特徴とする自動クラッチ装置。
【請求項２】
前記補助駆動機構は、電動モーターの駆動によって進退動する出力軸を備え、このモーター出力軸を前記出力ピストンの軸線と同軸上に配置したことを特徴とする請求項１に記載の自動クラッチ装置。
【請求項３】
前記パワーシリンダの出力ピストンは、電動モーターの出力軸と独立して作動可能であることを特徴とする請求項２に記載の自動クラッチ装置。
【請求項４】
クラッチ断時に、前記補助駆動機構により出力ピストンの作動をアシストすることを特徴とする請求項１に記載の自動クラッチ装置。
【請求項５】
パワーシリンダー内に往復動可能に嵌合されてその内部を２つの圧力室に区画する出力ピストンをクラッチアウターレバーに連結し、前記２つの圧力室に電磁弁を介して圧力媒体を給排することにより前記出力ピストンを作動させてクラッチの断接を行う自動クラッチ装置の制御方法において、
前記出力ピストンの作動の抑制、あるいは補助力付与は、電動モーターを含む補助駆動機構により制御されているとともに、クラッチの接続速度は、前記電磁弁によるパワーシリンダの圧力制御と、ＤＵＴＹ制御される前記電動モーターによるブレーキ制御との組合せにより可変制御されていることを特徴とする自動クラッチ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動クラッチ装置およびその制御方法に係り、特に、クラッチ接続時における接続速度の制御が容易な自動クラッチ装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来の自動クラッチ装置が開示されている。この特許文献１に記載された自動クラッチ装置の構成について、図６により簡単に説明する。なお、従来の構成については符号をカッコに入れて示す。図において、（１）はクラッチレバー、（２）はクラッチレバーを操作するためのアクチュエータとしての単動シリンダであり、シリンダ本体（２ａ）と、ピストン（２ｂ）と、ピストンロッド（２ｃ）を有しており、ピストンロッド（２ｃ）が中継ピストン（３）およびプッシュロッド（４）を介してクラッチレバー（１）に連結されている。
【０００３】
圧力室（５）には圧縮エア給排管路（７）の一端が接続され、この圧縮エア給排管路（７）には第１電磁弁（８）と第２電磁弁（９）が並列に接続されている。前記第１電磁弁（８）には車載のコンプレッサ（１１）から圧縮エアの供給を受けるエアタンク（１０）が接続されている。また、第２電磁弁（９）には排気管（１２）が接続されている。第１電磁弁（８）が励磁されるとエアタンク（１０）の圧縮エアが圧力室（５）に供給され、第２電磁弁（９）が励磁されると、圧力室（５）が排気管（１２）により大気に連通するようになっている。
【０００４】
（１３）は前記第１電磁弁（８）と第２電磁弁（９）を制御する電子制御装置であり、アクセル開度、エンジン回転数、車速、ブレーキ等およびシフトレバー（１７）からのトランスミッション位置の各検出信号、ピストン（２ｂ）の動きを検出する位置検出器（１５）からの信号等が入力され、これらの信号を演算処理してクラッチ断接指令信号を出力するようになっている。
【０００５】
前記自動クラッチ装置でクラッチを断にする場合には、第１電磁弁（８）を開弁させ、エアタンク（１０）内の圧縮エアをエアシリンダ（２）の圧力室（５）内に供給する。すると、ピストン（２ｂ）がクラッチ断方向（図中の矢印ａ方向）に動き、クラッチを断とする。また、クラッチを接にする場合には、第１電磁弁（８）を閉弁して圧力室（５）内への圧縮エアの供給を止め、第２電磁弁（９）を開弁する。すると、圧力室（５）内に供給されていた圧縮エアが排出され、ピストン（２ｂ）がクラッチ接方向（図中の矢印ｂ方向）に動き、クラッチを接とする。
【特許文献１】特許第２６９１７６２号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記構成のクラッチ装置では、第２電磁弁（９）の操作（オン／オフ制御）により圧力室（５）内に供給されていた圧縮エアの排出速度を制御することが可能であり、これによりクラッチ接続速度をある程度遅くすることが可能である。しかしながら、クラッチの接続速度を制御する際に、圧力室（５）からの圧縮エアを排出する第２電磁弁（９）の制御だけでは、図７に示すように、クラッチストロークがリニアな変化にならず、ストロークが一定の状態と変化する状態を交互に繰り返す段付きの制御になってしまい、半クラッチ時にショックが発生するという問題があった。なお、電磁弁およびオリフィスの増設により、前記段々のストローク変化を小さくしてリニアな変化に近づけることは可能であるが、エアをオン／オフで制御する限り段々を完全に無くすことはできない。
また、前記エアタンク（１０）はエアブレーキのタンクであり、ブレーキ操作によりエアタンク（１０）内の内圧が低下しすぎた場合には、クラッチの断ができなくなるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明は、パワーシリンダー内に往復動可能に嵌合されてその内部を２つの圧力室に区画する出力ピストンをクラッチアウターレバーに連結し、前記２つの圧力室に電磁弁を介して圧力媒体を給排することにより前記出力ピストンを作動させてクラッチの断接を行う自動クラッチ装置において、前記出力ピストンの作動を抑制し、または補助力を付与する補助駆動機構を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項５に記載した発明方法は、パワーシリンダー内に往復動可能に嵌合されてその内部を２つの圧力室に区画する出力ピストンをクラッチアウターレバーに連結し、前記２つの圧力室に電磁弁を介して圧力媒体を給排することにより前記出力ピストンを作動させてクラッチの断接を行う自動クラッチ装置の制御方法において、前記出力ピストンの作動の抑制、あるいは補助力付与は、電動モーターを含む補助駆動機構により制御されているとともに、クラッチの接続速度は、前記電磁弁によるパワーシリンダの圧力制御と、ＤＵＴＹ制御される前記電動モーターによるブレーキ制御との組合せにより可変制御されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の自動クラッチ装置は、補助駆動機構によってパワーシリンダーの出力ピストンの作動を抑制することにより、クラッチ接続速度を容易に制御することができる。また、パワーシリンダーの圧力制御ができない場合でも、補助駆動機構によりクラッチ断を行うことが可能である。
【００１０】
また、請求項５に記載した自動クラッチ装置の制御方法では、クラッチのストロークがリニアであり、かつ、できるかぎり緩やかで、しかも、滑らかな移動を行うように速度制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
パワーシリンダー内を２つの圧力室に区画した出力ピストンにクラッチアウターレバーを連結し、出力ピストンの作動によりクラッチの断接を行う自動クラッチ装置に、補助駆動機構を設けて、クラッチ接作動時に、出力ピストンの移動にブレーキ力を作用させるという構成で、クラッチ接続速度を制御するという目的を達成する。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る自動クラッチ装置の縦断面図、図２は図１のＩＩ方向矢視図である。この自動クラッチ装置のパワーシリンダ２は、シリンダシェル４内に摺動自在に嵌合された出力ピストン６を備えており、この出力ピストン６がシリンダシェル４内をエア圧力室８と大気圧室１０とに区画している。出力ピストン６の軸芯部にはピストンロッド１２が固定されて一体的に進退動する。出力ピストンの大気圧室１０側には、ストッパ１４が取り付けられており、また、エア圧室８内にはスプリング１６が配置されている。
【００１３】
シリンダシェル４の開口部側（図１の右側）にメインハウジング１８が固定されて、この開口部を閉塞している。メインハウジング１８に形成されたシリンダボディ１８ａ内に中継ピストン２０が摺動自在に嵌合しており、この中継ピストン２０の一方の端面に前記出力ピストン６のピストンロッド１２が当接している。中継ピストン２０の他方の端面にはクラッチ操作用のプッシュロッド２２の一端が当接している。さらに、このプッシュロッド２２の他端にクラッチアウターレバー２４が連結されている。
【００１４】
エア圧力室８には圧縮エア供給管路２６の一端が接続され、この圧縮エア供給管路２６の他端は第１電磁弁（給気用電磁弁）２８を介して図示しないエアタンクに接続されている。また、大気圧室１０と前記圧縮エア供給管路２６の間が排気管路３０によって接続されており、この排気管路３０内に第２電磁弁（排気用電磁弁）３２が設けられている。前記給気用電磁弁２８を開放すると、エアタンクから圧縮エアがエア圧力室８に供給されて、出力ピストン６およびピストンロッド１２を図１の右方へ移動させ、中継ピストン２０を介してプッシュロッド２２を右行させて、クラッチアウターレバー２４を回転させることによりクラッチを断にする。また、給気用電磁弁２８を閉じ排気用電磁弁３２を開放することにより、エア圧力室８内のエアを大気圧室１０に送って出力ピストン６を復帰させ（左行させ）ることによりクラッチを接続する。
【００１５】
以上の構成は従来の一般的な自動クラッチ装置と同様であり、第２電磁弁（排気用電磁弁）３２のオンオフ制御により、クラッチの接続速度を制御することができるが、前述のようにリニアな制御を行うことは不可能である（図７参照）。
【００１６】
この実施例に係る自動クラッチ装置では、クラッチの接続速度の制御を容易に行えるように、前記シリンダシェル４のエア圧力室８側（図１の左側）に電動モーターによる補助駆動機構（全体として符号４０で示す）が設けられている。この補助駆動機構４０は、電動モータ４２（図２参照）の駆動軸に連結されて回転するウオーム４４と、このウオーム４４に噛み合うウオームホイール４６と、このウオームホイール４６の軸芯に固定されて一体的に回転するピニオン４８と、このピニオン４８に噛み合い、ピニオン４８の回転に伴って進退動するラック５０とを備えている。このラック５０が電動モータ４２の出力を前記出力ピストン６に作用させるモーター出力軸であり、前記出力ピストン６の軸芯部に固定されているピストンロッド１２と同軸上に配置されている。ラック５０の先端部５０ａは、シリンダシェル４に形成された孔から、前記エア圧力室８内に臨んでおり、電動モーター４２の作動により出力ピストン６方向へ進退動できるようになっている。また、この実施例では、ピニオン４８の一端４８ａがハウジング５２から外部に取り出されており、この端部４８ａを手動で操作することによりラック５０を進退動させて、クラッチ作動を行うことができるようになっている。なお、５４は、ピニオン４８に噛み合うラック５０の背面を支持するプレッシャパッドである。
【００１７】
以上の構成に係る自動クラッチ装置により、自動発進時のクラッチ接制御を行う場合の一例について、前記図１および図２と、図３に示す制御フローチャートおよび図４のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図４の最上段は、クラッチストロークの変化を示すグラフ、２段目は、排気用電磁弁３２のオンオフ作動を示すグラフ、３段目は、電動モーター４２のモーターブレーキとしての作動のオンオフを示すグラフ、４段目は電動モーター４２の通常の回転によるアシスト作動のオンオフを示すグラフである。電動モーター４２のブレーキ作動は、電動モーター４２の端子間を短絡することによりブレーキ力を発生させ、このブレーキ力をＤＵＴＹ制御でコントロールする。また、電動モーター４２によるアシストは、電動モーター４２の回転力によりモーター出力軸（ラック）５０を移動させて、出力ピストン６に図１の右方向へ押す力を加えて出力ピストン６の左行（クラッチ接方向への移動）速度を遅くするものである。
【００１８】
オートマチックトランスミッションにおける自動発進時のクラッチ接続制御は、チェンジレバー（図示せず）によるシフト操作と、アクセルセンサー（図示せず）からのアクセル開度信号によって行う。先ず、ステップ１（Ｓ１）で、自動発進によるクラッチ接続をするか否かを判定することにより制御を開始する。ステップ２（Ｓ２）での自動発進か否かの判定は、シフト操作時の位置を確認し、Ｄレンジに入れられたことにより判定する。Ｄレンジである場合には、自動発進を行うと判断して、ギヤ入れのためにクラッチを断する。クラッチを断にする場合は、前記給気用電磁弁２８を開放して、エアタンクからエア圧力室８に圧縮エアを導入し、出力ピストン６およびピストンロッド１２を図１の右方向へ移動させ、プッシュロッド２２を介してクラッチアウターレバー２４を回転させることによりクラッチを断する。このクラッチ断の状態が、図４のクラッチストロークのＴ１位置であり、この位置からクラッチ接制御を開始する。さらに、この実施例に係る自動クラッチ装置では、発進時は補助駆動機構の電動モーター４２を駆動してラック（モーター出力軸）５０を出力ピストン６のクラッチ断位置まで移動させておく。
【００１９】
クラッチを断にして、ギヤ入れを終了した後、クラッチを接続する制御を開始する。ステップ３（Ｓ３）で、クラッチが待機位置であるか否かを判断し、待機位置でない場合には、ステップ４（Ｓ４）で、クラッチを待機位置まで移動させておくための待機位置制御を行う。
【００２０】
待機位置制御は、図４の最上段に示すクラッチストロークのＴ１位置からＴ２位置の間で行われる。この待機位置制御では、排気用電磁弁３２を所定時間ずつ開閉してパルス排気を行う。この実施例では、待機位置制御の開始時に初期パルス（図４の排気用電磁弁のグラフにＡで示す部分を参照）として、以後の通常パルス（同図のＢで示す部分を参照）時よりも長い時間開放する。これは、実際にクラッチが動き始めるまでの初期期間だけ、排気電磁弁３２を初期パルスで開放することにより長時間排気を行うようにしたものである。それ以降は、通常パルスにより排気用電磁弁３２をオンオフして排気を行う。また、クラッチを待機位置まで移動させる待機位置制御では、前記排気用電磁弁３２によるパワーシリンダー２の圧力制御に加えて、電動モーター４２の端子間を短絡させてモーターブレーキをかけ、クラッチの移動速度を制御する。モーターブレーキ制御は、図４のモーターブレーキのグラフに示すようにＤＵＴＹ制御により、クラッチの移動速度をコントロールする（図４のＣで示す部分参照）。このように本実施例では、排気用電磁弁３２のオンオフに加えて、モーターブレーキをオンオフ作動させているので、クラッチストロークはほぼ直線状になる。
【００２１】
クラッチが待機位置まで移動すると、次に、ステップ５（Ｓ５）で、アクセルセンサからのアクセル開度信号によりアクセルがオンしたか否かを判定し、アクセルがオンの場合には、発進のためのクラッチ接続動作を開始する。ステップ６（Ｓ６）で、半クラッチ位置に到達しているか否かを判定する。つまり、クラッチ回転が発生したかを確認する。半クラッチ状態になっていない場合には、ステップ７（Ｓ７）で速度制御をしながら半クラッチの状態にする制御を行う。図４のＴ２からＴ３までがこの半クラッチ制御を行う区間である。クラッチの接続は、排気用電磁弁３２のオンオフと電動モーター４２の駆動により行う。排気用電磁弁３２はパルス排気を行う。このパルス排気も、排気時間の長い初期パルス（図４のＤの部分参照）と比較的短い通常パルス（同図のＥの部分参照）とを組み合わせて排気を行い、クラッチを接側に戻していく。前述のように、クラッチが実際に動き始めるまでの間は（図４に示すクラッチストロークのグラフのＦ位置）、初期パルスとして排気時間を長くし、クラッチが動き始めた後は通常パルスにして短時間の開放を繰り返し行う。
【００２２】
このような排気用電磁弁３２のパルス制御だけでは、従来のようにクラッチストロークが段々になってしまう（図７参照）が、この実施例装置では、電動モーター４２の駆動によりアシスト作動を行うことにより、クラッチのストロークがリニアで、かつ、できるだけ緩やかで、かつ滑らかな移動を行うように速度制御する（図４のＧの区間参照）。この半クラッチ制御では、前述のように排気用電磁弁３２を初期パルスにより開閉を開始する時点で、電動モーター４２をモーターブレーキ作動（Ｃ）からモーターアシスト作動（Ｇ）に切り換える。
【００２３】
前記速度制御によって半クラッチ状態になると（図４のクラッチストロークのＨ位置参照）、ステップ８（Ｓ８）で、クラッチが同期したか否かを判断する。このステップ（Ｓ８）では、アクセル開度によって決まるエンジン回転数とクラッチ回転数との差が一定値以下になったらクラッチが同期したと判定する。同期していない場合には、ステップ９（Ｓ９）に移り、排気用電磁弁３２をオフにして電動モーター４２のＤＵＴＹ制御（電流制御）のみ行う。これは電流を制御することにより、クラッチへの押し付け力を制御することになり、クラッチの同期を図るためである。
【００２４】
また、ステップ８（Ｓ８）で、クラッチが同期している場合には、ステップ１０（Ｓ１０）で排気用電磁弁３２を連続的にオンする（図４に示す排気用電磁弁のグラフのＫの部分参照）とともに、ステップ１１（Ｓ１１）で電動モータ４２をオフにしてクラッチを一気に接続する（Ｔ３ないしＴ４参照）。
【００２５】
次に、ステップ１２（Ｓ１２）で、クラッチが完接位置であるか否かを判定し、クラッチが完接位置と判定された場合には、ステップ１３（Ｓ１３）で排気用電磁弁３２をオフするとともに、ステップ１４（Ｓ１４）で、電動モーター４２をブレーキ作動させて出力ピストン６にブレーキをかける（図４に示すモーターブレーキのＬで示す部分参照）。
【００２６】
以上のように、自動クラッチ装置による自動発進時のクラッチ接続動作を、従来と同様の排気電磁弁３２のオンオフ作動に加えて、電動モーター４２を備えた補助駆動機構４０によりブレーキを作用させることにより、クラッチの接続速度を任意に可変制御することが可能になり、クラッチをリニアに、しかも緩やかな速度で接続することができる。
【００２７】
なお、前記実施例では、補助駆動装置４０の電動モーター４２からの出力をピニオン４８とラック５０によりパワーシリンダー２の出力ピストン６に伝達したが、ラックアンドピニオンに限るものではなく、例えば、ボールスクリューを用いたもの等であっても良い。また、本発明は、出力ピストンによって内部が２つの圧力室に区画されたパワーシリンダーを２台直列に接続したタンデムタイプの自動クラッチ装置にも適用可能である。さらに、前記パワーシリンダー２は、出力ピストン６によって区画された２つの圧力室８、１０の一方にエアを導入して出力ピストン６を作動させるようにしているが、バキュームによって作動するパワーシリンダーにも適用可能である。また、補助駆動処置の出力を電動モーターの駆動により得ているが、電動モーターに限るものではなく、その他のアクチュエータを用いることもできる。
【００２８】
図５は、前記自動クラッチ装置（図１参照）によって通常のクラッチの断接を行う場合の制御フローチャートであり、ここでは先ず、ステップ２１（Ｓ２１）で、クラッチを断するか接するかの判定をする（Ｓ２１）。ステップ２２（Ｓ２２）で、クラッチ断を行うと判断した場合には、ステップ２３（Ｓ２３）で、クラッチ断が完了しているか否かを判断する。すでにクラッチ断が完了している場合には、ステップ２４（Ｓ２４）で給気用電磁弁２８をオフにする。また、クラッチ断が完了していない場合には、ステップ２５（Ｓ２５）で、給気用電磁弁２８をオンする。すると、図示しないエアタンクからの圧縮エアが、図１の左側の圧力室８に導入され、出力ピストン６およびピストンロッド１２が右行し、プッシュロッド２２を介してクラッチアウターレバー２４を回転させてクラッチを断する。
【００２９】
続いて、ステップ２６（Ｓ２６）で、クラッチを接にするという判断がされた場合には、ステップ２７（Ｓ２７）でクラッチ接が完了しているか否かを判断する。すでにクラッチが接続されている場合には、ステップ２８（Ｓ２８）で排気用電磁弁３２をオフにする。また、クラッチ接が完了していない場合には、ステップ２９（Ｓ２９）で排気用電磁弁３２をオンにする。排気用電磁弁３２をオンにすると、図１の左側の圧力室８から圧縮エアが排出され、右側の室１０に導入されて出力ピストン６およびピストンロッド１２を左行させて、クラッチを接続する。
【００３０】
前記のように通常のクラッチ断接を行う場合には、給気用電磁弁２８と排気用電磁弁３２のオンオフにより従来の装置と同様の作動によりクラッチの断接を行うことができる。但し、クラッチの断接の速度が不十分な場合には、電動モーター４２によるアシストを使用することもできる。この実施例に係る自動クラッチ装置では、モーター出力軸（ラック）５０とパワーシリンダー２の出力ピストン６が分離しているので、発進時以外の通常のクラッチ断接時には電動モーター４２が負荷になることはない。また、電動モーター４２が失陥した場合でも、クラッチの断接が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】自動クラッチ装置の縦断面図である。（実施例１）
【図２】図１のＩＩ方向矢視図である。
【図３】前記自動クラッチ装置により自動発進を行う場合の制御フローである。
【図４】前記自動発進時の、クラッチストローク、排気用電磁弁およびモーターの作動を示すグラフである。
【図５】前記自動クラッチ装置により通常のクラッチ断接を行う場合の制御フローである。
【図６】従来の自動クラッチ装置の一例を示す縦断面図である。
【図７】従来の自動クラッチ装置による自動発進時のクラッチストロークを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
２    パワーシリンダー
６    出力ピストン
８    圧力室（エア圧力室）
１０    圧力室（大気圧室）
２４    クラッチアウターレバー
２８    電磁弁（給気用電磁弁）
３２    電磁弁（排気用電磁弁）
４０    補助駆動機構
４２    電動モーター
５０    電動モーターの出力軸（ラック）
【図１】
2006070920.tif 000003
【図２】
2006070920.tif 000004
【図３】
2006070920.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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