(57)【要約】      （修正有）【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ことができる自動クラッチ装置の制御方法及び自動クラッチ装置を提供する。【解決手段】出力ピストン６はＤＵＴＹ制御される電動モータ４２を含む補助駆動機構４０により作動を抑制され又は補助力を付与されているとともに、クラッチの接続速度は電磁弁２８によるパワーシリンダ２の圧力制御及び電動モータに接続された出力ロッド５０によるブレーキ制御との組合せにより可変制御されており、出力ピストンをクラッチの接方向に移動させて目標位置まで移動させる際に、第１の圧力室８から排出すべき圧力媒体の質量を演算し、第１の圧力室から質量の圧力媒体を電磁弁の一回の開弁動作により排出するとともに、電動モータによって出力ピストンを目標位置に移動させる。【選択図】図１
2008202607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーシリンダ内に往復動可能に嵌合されてその内部をクラッチの接方向側に位置する第１の圧力室と前記クラッチの断方向側に位置する第２の圧力室と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、前記第１及び第２の圧力室に対して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、
前記出力ピストンはＤＵＴＹ制御される電動モータを含む補助駆動機構により作動を抑制され又は補助力を付与されているとともに、前記クラッチの接続速度は前記電磁弁による前記パワーシリンダの圧力制御及び前記電動モータに接続された出力ロッドによるブレーキ制御との組合せにより可変制御されており、
前記出力ピストンを前記クラッチの接方向に移動させて目標位置まで移動させる際に、前記第１の圧力室から排出すべき前記圧力媒体の質量を演算し、前記第１の圧力室から前記質量の圧力媒体を前記電磁弁の一回の開弁動作により排出するとともに、前記電動モータによって前記出力ピストンを前記目標位置に移動させることを特徴とする自動クラッチ装置の制御方法。
【請求項２】
前記出力ピストンの移動前後における、前記第１の圧力室内の圧力値の差及び前記第１の圧力室の容積の差をもとに前記排出すべき圧力媒体の質量を演算し、算出された前記質量及び前記電磁弁開弁時の質量流量をもとに前記電磁弁の開弁時間を算出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の制御方法。
【請求項３】
前記出力ピストンを待機位置に移動させる際には、前記出力ピストンが前記クラッチの断位置にある状態での前記第１の圧力室内の初期圧力値と前記出力ピストンが待機位置にある状態での前記第１の圧力室内の第１の目標圧力値との差、及び前記出力ピストンが前記クラッチの断位置にある状態での前記第１の圧力室の第１の容積と前記出力ピストンが前記待機位置にある状態での前記第１の圧力室の第２の容積との差をもとに、前記排出すべき圧力媒体の質量を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動クラッチ装置の制御方法。
【請求項４】
前記初期圧力値を、前記出力ピストンを前記クラッチの断位置まで移動させた状態で前記出力ロッドが移動し始めるときにおける、前記電動モータによって当該出力ロッドに対して移動方向に作用する力と、前記第１の圧力室内の初期圧力によって前記出力ロッドに対して前記移動方向とは反対の方向に作用する力と、をもとに算出することを特徴とする請求項３に記載の自動クラッチ装置の制御方法。
【請求項５】
前記出力ピストンを半クラッチ位置に移動させる際には、前記第１の目標圧力値と前記出力ピストンが半クラッチ位置にある状態での前記第１の圧力室内の第２の目標圧力値との差、及び前記出力ピストンが前記待機位置にある状態での前記第１の圧力室の前記第２の容積と前記出力ピストンが前記半クラッチ位置にある状態での前記第１の圧力室の第３の容積との差をもとに、前記排出すべき圧力媒体の質量を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動クラッチ装置の制御方法。
【請求項６】
パワーシリンダ内に往復動可能に嵌合されてその内部をクラッチの接方向側に位置する第１の圧力室と前記クラッチの断方向側に位置する第２の圧力室と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、前記第１及び第２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、又は補助力を付与するための補助駆動機構であって、前記出力ピストンの軸線と同軸上に配置され前記出力ピストンを進退動させるための出力ロッド及び前記出力ロッドを進退動させるための電動モータを含む前記補助駆動機構と、
前記出力ピストンを前記クラッチの接方向に移動させる際に前記第１の圧力室から排出すべき前記圧力媒体の質量を算出するための排出圧力演算手段と、
前記排出圧力演算手段によって算出された前記排出すべき質量の前記圧力媒体を、前記電磁弁の一回の開弁動作によって排出させるための電磁弁制御手段と、
前記出力ピストンを所定位置に移動させるために前記電動モータの駆動制御を行うための電動モータ制御手段と、
を備えることを特徴とする自動クラッチ装置。
【請求項７】
前記電磁弁の一回の開弁動作によって前記排出圧力演算手段によって算出された質量の前記圧力媒体を前記第１の圧力室から排出させるために前記電磁弁の作動時間を算出するための開弁時間演算手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のクラッチ装置。
【請求項８】
前記開弁時間演算手段は、前記排出すべき圧力媒体の質量と前記電磁弁開弁時の質量流量との関係をもとに前記電磁弁の作動時間を決定することを特徴とする請求項６又は７に記載の自動クラッチ装置。
【請求項９】
前記電動モータの駆動軸は前記出力ロッドと同軸に配置され、前記出力ロッドは前記駆動軸に対してボールネジを介して接続されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の自動クラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動クラッチ装置の制御方法及び自動クラッチ装置に関する。特に、クラッチの接続をスムーズに行うことができる自動クラッチ装置の制御方法及び自動クラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の自動変速機に用いられるクラッチ装置として、自動でクラッチの断接を行う自動クラッチ装置が用いられている。かかる自動クラッチ装置では、シリンダのピストンを電磁弁操作による圧力制御によって進退動させ、クラッチレバーを進退動させることによってクラッチの断接を行っている。
このような自動クラッチ装置において、クラッチの接続速度を制御する際に、圧力室からの圧縮エアを排出する電磁弁の制御だけでは、図１０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、半クラッチ時に衝撃が発生するおそれがある。
【０００３】
そこで、クラッチの接続をスムーズに行うことができる自動クラッチ装置が提案されている。より詳細には、図１１に示すように、パワーシリンダ３０２内に往復動可能に嵌合されてその内部を２つの圧力室３０８、３１０に区画する出力ピストン３０６をクラッチアウターレバー３２４に連結し、２つの圧力室３０８、３１０に電磁弁３３２を介して圧力媒体を給排することにより出力ピストン３０６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、出力ピストン３０６の作動を抑制し、又は補助力を付与する補助駆動機構３４０を設けたことを特徴とする自動クラッチ装置が開示されている。また、併せて、この自動クラッチ装置を用いてクラッチの接続を行う際に、電磁弁３３２を所定時間ずつ開閉してパルス排気を行い、それに伴って出力ピストン３０６が移動する際に、電動モータ３４２によってブレーキ制御を行い、クラッチの移動速度をコントロールする自動クラッチ装置の制御方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７０９２０号公報  （全文、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の自動クラッチ装置による制御方法では、クラッチを待機位置や半クラッチ位置に移動させる際に電磁弁の微小な制御が必要となり、細かなパルス制御を行う必要がある。したがって、出力ピストンが段付の挙動を示し、未だ半クラッチ時に衝撃を感じるおそれがある。また、細かなパルス制御を行うべく電磁弁の作動回数が多くなるために損傷を受けやすくなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、自動クラッチ装置においてクラッチを接方向に移動させる際に、電磁弁の一回の開弁動作によって排出すべき圧力を排出するとともに、電動モータによって出力ピストンを所定位置まで移動させることにより、このような問題を解決できることを見出し本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、クラッチ接続時の衝撃を低減できるとともに電磁弁の耐久性を向上させることができる自動クラッチ装置の制御方法を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、そのような自動クラッチ装置の制御方法を効率的に実施することができる自動クラッチ装置を提供することである。
【０００７】
本発明によれば、パワーシリンダ内に往復動可能に嵌合されてその内部をクラッチの接方向側に位置する第１の圧力室とクラッチの断方向側に位置する第２の圧力室と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、第１及び第２の圧力室に対して電磁弁を介して圧力媒体を給排することにより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であって、出力ピストンはＤＵＴＹ制御される電動モータを含む補助駆動機構により作動を抑制され又は補助力を付与されているとともに、クラッチの接続速度は電磁弁によるパワーシリンダの圧力制御及び電動モータに接続された出力ロッドによるブレーキ制御との組合せにより可変制御されており、出力ピストンをクラッチの接方向に移動させて目標位置まで移動させる際に、第１の圧力室から排出すべき圧力媒体の質量を演算し、第１の圧力室から質量の圧力媒体を電磁弁の一回の開弁動作により排出するとともに、電動モータによって出力ピストンを目標位置に移動させることを特徴とする自動クラッチ装置の制御方法が提供され上述した問題を解決することができる。
【０００８】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法を実施するにあたり、出力ピストンの移動前後における、第１の圧力室内の圧力値の差及び第１の圧力室の容積の差をもとに排出すべき圧力媒体の質量を演算し、算出された質量及び電磁弁開弁時の質量流量をもとに電磁弁の開弁時間を算出することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法を実施するにあたり、出力ピストンを待機位置に移動させる際には、出力ピストンがクラッチの断位置にある状態での第１の圧力室内の初期圧力値と出力ピストンが待機位置にある状態での第１の圧力室内の第１の目標圧力値との差、及び出力ピストンがクラッチの断位置にある状態での第１の圧力室の第１の容積と出力ピストンが待機位置にある状態での第１の圧力室の第２の容積との差をもとに、排出すべき圧力媒体の質量を演算することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法を実施するにあたり、初期圧力値を、出力ピストンをクラッチの断位置まで移動させた状態で出力ロッドが移動し始めるときにおける、電動モータによって当該出力ロッドに対して移動方向に作用する力と、第１の圧力室内の初期圧力によって出力ロッドに対して移動方向とは反対の方向に作用する力と、をもとに算出することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法を実施するにあたり、出力ピストンを半クラッチ位置に移動させる際には、第１の目標圧力値と出力ピストンが半クラッチ位置にある状態での第１の圧力室内の第２の目標圧力値との差、及び出力ピストンが待機位置にある状態での第１の圧力室の第２の容積と出力ピストンが半クラッチ位置にある状態での第１の圧力室の第３の容積との差をもとに、排出すべき圧力媒体の質量を演算することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の別の態様は、パワーシリンダ内に往復動可能に嵌合されてその内部をクラッチの接方向側に位置する第１の圧力室とクラッチの断方向側に位置する第２の圧力室と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、第１及び第２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であって、出力ピストンの作動を抑制し、又は補助力を付与するための補助駆動機構であって、出力ピストンの軸線と同軸上に配置され出力ピストンを進退動させるための出力ロッド及び出力ロッドを進退動させるための電動モータを含む補助駆動機構と、出力ピストンをクラッチの接方向に移動させる際に第１の圧力室から排出すべき圧力媒体の質量を算出するための排出圧力演算手段と、排出圧力演算手段によって算出された排出すべき質量の圧力媒体を、電磁弁の一回の開弁動作によって排出させるための電磁弁制御手段と、出力ピストンを所定位置に移動させるために電動モータの駆動制御を行うための電動モータ制御手段と、を備えることを特徴とする自動クラッチ装置である。
【００１３】
また、本発明の自動クラッチ装置を構成するにあたり、電磁弁の一回の開弁動作によって排出圧力演算手段によって算出された質量の圧力媒体を第１の圧力室から排出させるために電磁弁の作動時間を算出するための開弁時間演算手段を備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の自動クラッチ装置を構成するにあたり、開弁時間演算手段は、排出すべき圧力媒体の質量と電磁弁開弁時の質量流量との関係をもとに電磁弁の作動時間を決定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の自動クラッチ装置を構成するにあたり、電動モータの駆動軸は出力ロッドと同軸に配置され、出力ロッドは駆動軸に対してボールネジを介して接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の自動クラッチ装置の制御方法によれば、出力ピストンをクラッチの接方向に移動させる際に、電磁弁の一回の開弁動作によって排圧が行われるとともに電動モータによってパワーシリンダの出力ピストンの作動を抑制しながら詳細な位置制御が行われる。したがって、出力ピストンの段付挙動が低減されクラッチ接続時の衝撃を和らげることができる。また、電磁弁の作動回数を軽減することができることから、電磁弁の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法において、出力ピストン移動前後の圧力値の差及び容積の差をもとに演算される排出すべき圧力媒体の質量と電磁弁開弁時の質量流量とから電磁弁の開弁時間を算出することにより、排出すべき量の圧力媒体を電磁弁の一回の開弁動作で正確に排出させることができる。
【００１８】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法において、出力ピストンを待機位置に移動させる際には、クラッチ断位置及び待機位置の圧力の差と容積の差とをもとに排出すべき圧力媒体の質量を演算することにより、出力ピストンの待機位置への移動の際に段付挙動が低減されスムーズに移動させることができる。
【００１９】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法において、出力ピストンがクラッチ断位置にある状態での初期圧力値を、出力ロッドの移動開始の瞬間に作用する力のつり合いを考慮して算出することにより、圧力センサを用いることなく初期圧力値を容易に算出することができる。
【００２０】
また、本発明の自動クラッチ装置の制御方法において、出力ピストンを半クラッチ位置に移動させる際には、待機位置及び半クラッチ位置の圧力値の差と容積の差とをもとに排出すべき圧力媒体の質量を演算することにより、出力ピストンの半クラッチ位置への移動の際に段付挙動が低減されスムーズに移動させることができる。
【００２１】
また、本発明の自動クラッチ装置によれば、所定の演算手段と電磁弁制御手段と電動モータ制御手段とを備えることにより、出力ピストンをクラッチの接方向に移動させる際の段付挙動が低減され、スムーズな移動が可能な自動クラッチ装置を提供することができる。また、電磁弁の作動回数を少なくすることができることから、電磁弁の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明の自動クラッチ装置において、電動モータと出力ロッドとをボールねじを介して接続することにより、電動モータの作動による出力ロッドの応答性を向上させることができるとともに出力ロッドの移動、ひいては出力ピストンの移動をよりスムーズにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態にかかる自動クラッチ装置の制御方法及び自動クラッチ装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２４】
［第１の実施の形態］
１．自動クラッチ装置
図１は本発明の第１の実施の形態に係る自動クラッチ装置１の縦断面図を示している。この自動クラッチ装置１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内を第１の圧力室８と第２の圧力室１０とに区画している。第１の圧力室８はクラッチ（図示せず）の接方向側に位置し、第２の圧力室１０はクラッチの断方向側に位置している。また、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。ピストンロッド１２の外周の一部にはストッパ１４が設けられており、また、第１の圧力室８内にはスプリング１６が配置されている。この自動クラッチ装置１は圧力媒体としてエアが用いられており、第１の圧力室８はエア圧力室として、第２の圧力室１０は大気圧室として構成されている。
【００２５】
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。
【００２６】
第１の圧力室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を介してエアタンク（図示せず）に接続されている。また、第２の圧力室１０と圧縮エア供給管路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。これらの給気用電磁弁２８及び排気用電磁弁３２はＯＮ−ＯＦＦ弁が用いられている。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第１の圧力室８に供給されて、出力ピストン６及びピストンロッド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、第１の圧力室８内のエアを第２の圧力室１０に送って出力ピストン６を復帰させる（左行させる）ことによりクラッチを接続する。
【００２７】
また、本実施形態に係る自動クラッチ装置１では、クラッチの接続速度の制御を容易に行えるように、シリンダシェル４の第１の圧力室８側（図１の左側）に電動モータ４２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の駆動軸４３に連結されて回転するボールスクリュ４４と、このボールスクリュ４４に螺合されてボールスクリュ４４の回転に伴いボールスクリュ４４の軸方向に進退移動するボールねじ４６と、このボールねじ４６に固定されて一体的に進退移動する出力ロッド５０とを備えている。この出力ロッド５０が電動モータ４２の出力を出力ピストン６に作用させる部材であり、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。出力ロッド５０の先端部５０ａは、シリンダシェル４に形成された孔から第１の圧力室８内に臨んでおり、電動モータ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。
【００２８】
また、本実施形態の自動クラッチ装置１は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成された制御部６０を備えている。図２は、本発明にかかるクラッチの位置制御に関する部分について、機能的なブロックに表された構成例が示されている。
この制御部６０は、出力ピストン６をクラッチの接方向に移動させる際に第１の圧力室８から排出すべきエアの質量を演算するための排出圧力演算手段（図２では「排出圧力演算」と表記）と、排気用電磁弁３２の一回の開弁動作によって排出圧力演算手段により算出された質量のエアを第１の圧力室８から排出させるために排気用電磁弁３２の作動時間を算出するための開弁時間演算手段（図２では「開弁時間演算」と表記）と、排気用電磁弁３２の駆動制御を行う電磁弁制御手段（図２では「排気電磁弁制御」と表記）と、電動モータ４２の駆動制御を行う電動モータ制御手段（図２では「電動モータ制御」と表記）を備えている。
【００２９】
排出圧力演算手段は、出力ピストン６の移動前後における、第１の圧力室８内の圧力値の差及び第１の圧力室８の容積の差をもとに、排出すべきエアの質量を演算するようになっている。
また、開弁時間演算手段は、排出圧力演算手段によって算出された質量のエアを、排気用電磁弁３２の一回の開弁動作によって第１の圧力室８から一度に排出させるために、排気用電磁弁３２の作動時間を演算するようになっている。本実施形態の開弁時間演算手段は排気用電磁弁３２の開弁時間と排出されるエアの質量流量との関係を示す質量流量マップを備えており、この質量流量マップと上述の排出圧力演算手段によって算出されたエアの質量をもとに、排気用電磁弁３２の開弁時間を演算できるようになっている。
【００３０】
電磁弁制御手段は、排気用電磁弁３２に対してパルス信号を送り、排気用電磁弁３２のオンオフを制御する手段である。本実施形態の電磁弁制御手段は、出力ピストン６をクラッチの接方向に移動させる際に、上記開弁時間演算手段によって算出された開弁時間分だけ、排気用電磁弁３２を開弁させるように駆動信号が送られるようになっている。
また、電動モータ制御手段は、電動モータ４２に対してパルス信号を送り、電動モータ４２をＤＵＴＹ制御する手段である。このＤＵＴＹ比を変えることによって電動モータ４２の駆動力を制御することにより、出力ピストン６の作動を抑制したり、あるいは補助力を付与したりできるようになっている。
【００３１】
２．自動クラッチ装置の制御方法
次に、これまで説明した構成の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、上記の図１と、図３〜図５に示す制御フローチャートと、図６に示すタイミングチャートと、図７のパワーシリンダ部分の模式図とを参照して説明する。なお、図６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４２の通常の回転によるブレーキ制御のオンオフを示すグラフである。電動モータ４２のブレーキ制御は、電動モータ４２の端子間を短絡することにより出力ロッド５０に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し、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。
【００３２】
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。
まず、ステップＳ１で、自動発進によるクラッチ接続をするか否かを判別することにより制御を開始する。ステップＳ２での自動発進か否かの判別は、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レンジにない場合にはそのまま終了させる一方、Ｄレンジにある場合にはクラッチの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にしてステップＳ３に進む。クラッチを断にする場合は、給気用電磁弁２８を開放してエアタンクから第１の圧力室８に圧縮エアを導入し、出力ピストン６及びピストンロッド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（図７（ａ）の状態）。このクラッチ断の状態が、図６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。
【００３３】
本実施形態の自動クラッチ装置の制御方法では、発進時には補助駆動機構４０の電動モータ４２を駆動して出力ロッド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（ステップＳ３、図７（ｂ）の状態）。このステップＳ３では、電動モータ４２の出力ロッド５０を移動させるとともに電動モータ４２の出力ロッド５０が移動し始める瞬間の電流Imを算出する。次いで、ステップＳ４では、この電流Imの値をもとに排出圧力演算手段によって出力ピストン６が断位置にある状態での第１の圧力室８内の圧力P0を算出する。
【００３４】
具体的には、図７に示すように、電動モータ４２によって出力ロッド５０に作用する推力F（Ｎ）は、
F＝Tm×G×η  …（１）
Tm：モータトルク（Ｎ／ｍ）
G：ギヤ比
η：効率
で表すことができる。
なお、図７は、自動クラッチ装置のパワーシリンダ部分を模式的に表した図である。
【００３５】
ここで、モータトルクTm（Ｎ・ｍ）は、
Tm＝Kt×Im  …（２）
Kt：モータトルク定数（Ｎ・ｍ／Ａ）
Im：モータ電流（Ａ）
で表すことができることから、上記式（１）及び（２）より、
F＝Kt×Im×G×η  …（３）
で表すことができる。
【００３６】
一方、出力ロッド５０に対して電動モータ４２によって作用する推力Fの力方向とは逆の方向に作用する働く反力F’（Ｎ）は、
F’＝P0×Ar  …（４）
P0：クラッチ断時の第１の圧力室内の圧力（Ｐａ）
Ar：出力ロッドの断面積（ｍ2）
で表すことができる。
【００３７】
出力ロッド５０が移動し始める瞬間には、推力F＝反力F’の関係が成り立つことから、上記式（３）及び（４）より、
Kt×Im×G×η＝P0×Ar  …（５）
となり、出力ロッド５０が移動し始める瞬間の第１の圧力室８内の圧力P0は、
P0＝Kt×Im×G×η／Ar  …（６）
で表される。そして、圧力変換係数Kpが、
Kp＝Kt×G×η／Ar  …（７）
で表されることから、上記式（６）及び（７）より、圧力P0は、
P0＝Kp×Im  …（８）
で表すことができる。
このようにして、出力ロッド５０が移動し始める瞬間の電流Imを算出することによって、あらかじめ求められた圧力変換係数Kpをもとにして、第１の圧力室８内の圧力P0を算出することができる。
【００３８】
次いで、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。具体的には、ステップＳ５でクラッチが待機位置であるか否かを判別し、待機位置である場合にはステップＳ１０で排気用電磁弁３２をオフにしたままステップＳ１１に進む一方、待機位置でない場合にはステップＳ６以降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。
【００３９】
待機位置制御は、図６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。本実施形態の待機位置制御では、後述する電動モータ４２によるブレーキ制御に先立ち、あるいはブレーキ制御の初期段階で、排気用電磁弁３２の一回の開閉動作によって待機位置に移動させるために排出すべき質量のエアの排気を行う（図６の排気用電磁弁のグラフのＡで示す部分参照）。そして、排気用電磁弁３２による第１の圧力室８内の排気が行われた状態で、電動モータ４２に電流を送りパルス駆動させることによって、クラッチの移動速度を制御しながらクラッチを待機位置まで移動させる。電動モータ４２のブレーキ制御は、図６の電動モータ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。
【００４０】
ここで、第１の圧力室８からの排気すべき質量のエアの排気は、排気すべきエアの質量Wを算出し（ステップＳ６）、排気すべき質量のエアを排気するために開弁させておく排気用電磁弁３２の開弁時間Tvを算出して（ステップＳ７）、算出された開弁時間Tv分だけ排気用電磁弁３２が開弁されるように制御する（ステップＳ８）ことによって行われる。
【００４１】
具体的には、まず、出力ロッド６のストローク量と第１の圧力室８の圧力値との関係を示すマップから、待機位置での目標圧力値Ptを求める。
また、断位置から待機位置へ移動させる場合の第１の圧力室８の容積減少量ΔV（ｍ3）は、
ΔV＝A1×ΔX  …（９）
A1：第１の圧力室の断面積（ｍ2）
ΔX：出力ピストンの移動量（ｍ）
として算出ことができる。
【００４２】
また、下記の気体の状態方程式（１０）は、
PV＝w／M×R×T  …（１０）
w：質量
M：分子量
R：気体定数
T：温度
として表されることから、圧力差（P0−Pt）による質量w1は、
w1＝Kv2×（P0−Pt）  …（１１）
Kv2：質量変換係数（MV／RT）
として表すことができる。
同様に、容積減少分の質量w2は、
w2＝Kv2×Pt  …（１２）
として表すことができる。
【００４３】
求められたw1とw2とにより、排気すべきエアの質量Wは、
W＝w1＋w2  …（１３）
として表される（ステップＳ６）。この質量Wとあらかじめ用意された排気用電磁弁３２の質量流量マップとをもとに、排気すべき質量Wのエアを排気するための排気用電磁弁３２の作動時間Tvを求めることができる（ステップＳ７）。そして、求められた排気用電磁弁３２の作動時間Tv分だけ排気用電磁弁３２が開弁されるように駆動させる（ステップＳ８）。
このようにして、第１の圧力室８から排気すべき質量Wのエアが排気される。
【００４４】
エアの排気が行われて進んだステップＳ９では、電動モータ４２に電流を送りパルス駆動させることによって、出力ピストン６を待機位置まで移動させる。この出力ピストン６の移動は、通常ステップＳ９の排気用電磁弁３２による排気の開始と同時に開始させるが、ステップＳ９の排気用電磁弁３２による排気の開始から短時間遅らせて開始させることもできる。このようにして、クラッチが待機位置に移動される（図７（ｃ）の状態）。
なお、図６に示すタイミングチャートの例では、ステップＳ９の排気用電磁弁３２による排気の開始と同時に、出力ピストン６の移動が開始させられている。
【００４５】
このように本実施形態では、第１の圧力室８内の圧力値を所望の圧力まで低下させた後に、電動モータ４２のブレーキ制御による詳細な位置制御を行い、クラッチを待機位置まで移動させているので、クラッチの移動時から停止時にまたがってクラッチストロークがなめらかになり、クラッチを停止させるときの段付挙動が低減される。また、排気用電磁弁３２の１回のパルス駆動で排圧制御が行われるため、排気用電磁弁３２の作動回数が少なくなり、排気用電磁弁３２の耐久性が向上される。
【００４６】
クラッチが待機位置まで移動した後のステップＳ１１では、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別し、アクセルがオンの場合にはステップＳ１２に進み、発進のためのクラッチ接続動作を開始する。一方、アクセルがオフになっている場合にはステップＳ１７に進み、引き続き電動モータ４２のＤＵＴＹ制御を継続させてクラッチを待機位置に保持したまま、ステップＳ１１に戻る。なお、この電動モータのＤＵＴＹ制御を継続する際に、駆動ＤＵＴＹが０である場合も含まれる。
【００４７】
ステップＳ１２以降で行われるクラッチ接続動作は、まず、ステップＳ１２で、半クラッチ位置に到達しているか否かを判別する。これは、クラッチ回転が発生したかを確認することにより判別することができる。半クラッチ状態になっている場合にはそのままステップＳ１８に進む一方、半クラッチ状態になっていない場合にはステップＳ１３以降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６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。
【００４８】
半クラッチ制御は、上述の待機位置までの移動と同様、排気用電磁弁３２の一回の開弁動作によるエアの排気と電動モータ４２の駆動により行われる。すなわち、待機位置でのエア圧力室８内の圧力Pt及び半クラッチ位置でのエア圧力室８内の圧力Ph等をもとに排気すべきエアの質量W´を算出し（ステップＳ１３）、排気すべき質量W´のエアを排気するために開弁させておく排気用電磁弁３２の開弁時間Tv´を算出して（ステップＳ１４）、算出された開弁時間分だけ排気用電磁弁３２が開弁されるように制御した後（ステップＳ１５）、電動モータ４２に電流を送りパルス駆動させることによって、出力ピストン６を半クラッチ位置まで移動させる（ステップＳ１６、図７（ｄ）の状態）。
【００４９】
このようにして半クラッチ状態になると（図６のクラッチストロークのＢ位置参照）、ステップＳ１８でクラッチが同期したか否かを判別する。このステップＳ１８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Ｓ２４に進み、引き続き電動モータ４２のＤＵＴＹ制御を継続させてクラッチを待機位置に保持する。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。こうして、ステップＳ１８でクラッチが同期したと判定されるまで電動モータ４２のＤＵＴＹ制御が行われる。
なお、ステップＳ１７と同様、この電動モータのＤＵＴＹ制御を継続する際に、駆動ＤＵＴＹが０である場合も含まれる。
【００５０】
ステップＳ１８でクラッチが同期している場合には、ステップＳ１９で排気用電磁弁３２を連続的にオンする（図６に示す排気用電磁弁のグラフのＣの部分参照）とともに、ステップＳ２０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（図６のＴ３ないしＴ４、図７（ｅ）の状態）。
【００５１】
次に、ステップＳ２１では、クラッチが完接位置に到達するまで、クラッチが完接位置であるか否かを判別し、クラッチが完接位置と判定された場合にはステップＳ２２で排気用電磁弁３２をオフするとともに、ステップＳ２３で電動モータ４２を作動させてブレーキ制御し、出力ロッド５０にブレーキをかける。
【００５２】
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、排気電磁弁３２の一回の開弁動作と電動モータ４２を備えた補助駆動機構４０のブレーキ制御によって行うことにより、クラッチ接続時の段付挙動を低減して、なめらかな接続を実現することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、補助駆動装置４０の電動モータ４２からの出力をボールスクリュ４４とボールねじ４６によりパワーシリンダ２の出力ピストン６に伝達したが、これに限るものではなく、例えば、ラックアンドピニオン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、パワーシリンダ２は、出力ピストン６によって区画された第１の圧力室８及び第２の圧力室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の駆動により得ているが、電動モータ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。
【００５４】
図８は、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る。ここではまず、ステップＳ３１でクラッチを断するか接するかの判別をする。ステップＳ３２でクラッチ断を行うと判断した場合には、ステップＳ３３）でクラッチ断が完了しているか否かを判別する。すでにクラッチ断が完了している場合には、ステップＳ３４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Ｓ３５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の左側のエア圧力室８に導入され、出力ピストン６及びピストンロッド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。
【００５５】
続いて、ステップＳ３６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Ｓ３７でクラッチ接が完了しているか否かを判別する。すでにクラッチが接続されている場合には、ステップＳ３８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Ｓ３９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の左側のエア圧力室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及びピストンロッド１２を左行させて、クラッチを接続する。
【００５６】
上述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、モータ駆動軸４３とパワーシリンダ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４２が負荷になることはない。また、電動モータ４２が失陥した場合でも、クラッチの断接が可能である。
【００５７】
［第２の実施の形態］
本実施形態は、パワーシリンダの圧力制御を行う圧力媒体として油圧を利用した自動クラッチ装置であって、作動油を圧送する電動ポンプのモータが失陥した時のバックアップ手段として、二つの油圧ポンプユニットを備えた自動クラッチ装置である。
【００５８】
図９は、本実施形態の自動クラッチ装置１００の構成例を示している。この自動クラッチ装置１００は、クラッチの断接を行うスレーブシリンダ１０１と、このスレーブシリンダ１０１に対して作動油路１０３を介して接続された中間シリンダ１１０と、この中間シリンダ１１０に対して作動油路１０５、１０６、１０７を介してそれぞれ接続された第１の油圧ポンプユニット１３０及び第２の油圧ポンプユニット１５０とを備えている。
【００５９】
中間シリンダ１１０のシリンダボディ１１１内には、スプリング１１３によって一方側の端部１１０ａに付勢される第１のピストン１１５及び第２のピストン１１７が内部に直列的に配設されている。また、スプリング１１３が配設された他方側の端部１１０ｂには、スレーブシリンダ１０１に通じる作動油路１０３が接続されている。この第１のピストン１１５及び第２のピストン１１７のうちの少なくともスプリング１１３側に配置された第１のピストン１１５が他方側の端部１１０ｂに移動することによって、スレーブシリンダ１０１に作動油が圧送されるようになっている。
【００６０】
また、シリンダボディ１１１は、第１のピストン１１５よりも端部１１０ｂ側の位置及び第１のピストン１１５と第２のピストン１１７との間の位置には、第１の油圧ポンプユニット１３０に通じる作動油路１０５、１０６が接続されている。また、第２のピストン１１７よりも端部１１０ａ側よりの位置には、第２の油圧ポンプユニット１５０に通じる作動油路１０７が接続されている。したがって、第１の油圧ポンプユニット１３０から作動油路１０６を介して作動油が圧送された場合には第１のピストン１１５のみが端部１１０ｂ側（図中右方）に移動し、第２の油圧ポンプユニット１５０から作動油路１０７を介して作動油が圧送された場合には第２のピストン１１７の移動に伴って第１のピストン１１５が端部１１０ｂ側（図中右方）に移動するようになっている。すなわち、本実施形態の自動クラッチ断接装置は、電磁的な切換手段等によらず、第１の油圧ポンプユニット１３０又は第２の油圧ポンプユニット１５０のいずれの油圧ポンプユニットによっても、作動油をスレーブシリンダ１０１に圧送できるようになっている。
【００６１】
第１の油圧ポンプユニット１３０及び第２の油圧ポンプユニット１５０は、基本的には同じ構成からなっており、従来から用いられている油圧ポンプユニットと同様の構成とすることができる。図９に示す例では、油圧ポンプユニット１３０（１５０）は、作動油が収容されたリザーブタンク１３１（１５１）と、モータ１３３（１５３）によって駆動され作動油を中間シリンダ１１０に対して圧送するための電動ギアポンプ１３５（１５５）と、チェック弁１３７（１５７）と、中間シリンダ１１０内の排圧を行う電磁弁１３９（１５９）と、ポンプ圧を制御するためのリリーフ弁１４１（１６１）とを備えている。また、第２の油圧ポンプユニット１５０は、第１の油圧ポンプユニット１３０を代用しているために、第１の油圧ポンプユニット１３０における作動油路１０５に接続された油路１４３に相当する、第２の油圧ポンプユニット１５０の油路１６３は、栓によって塞がれている。
【００６２】
この油圧ポンプユニット１３０（１５０）では、モータ１３３（１５３）を駆動させて電動ギアポンプ１３５（１５５）により作動油を圧送することによって、チェック弁１３７（１５７）が開放され、作動油路を介して中間シリンダ１１０に対して作動油が圧送されるようになっている。その結果、中間シリンダ１１０の第１のピストン１１５が端部１１０ｂ側に移動し、スレーブシリンダ１０１に対して作動油が圧送されて、クラッチを断することができる。このとき、圧送される作動油の圧力がリリーフ弁１４１（１６１）の設定値を越えるとリリーフ弁１４１（１６１）が開放され、ポンプ圧が所定値以下に制御されるようになっている。
【００６３】
一方、電動ギアポンプ１３５（１５５）による作動油の圧送を停止し、作動油の戻り速度に応じた開度で電磁弁１３９（１５９）を開放することにより、第１のピストン１１５、あるいは第１のピストン１１５及び第２のピストン１１７が端部１１０ａ側（図中左方）に移動しようとする力が作用し、中間シリンダ１１０内の作動油が作動油路を介してリザーブタンク１３１（１５１）に戻される。その結果、第１のピストン１１５が端部１１０ａ側に移動し、クラッチを接することができる。
【００６４】
このように、二つの油圧ポンプユニットを備えて構成された自動クラッチ装置であれば、いずれかの油圧ポンプユニットのモータが欠陥した場合であっても、自動クラッチ装置を正常に作動させてクラッチを断することができ、通常走行を継続することができる。
従来、ポンプにより作動する自動操作用作動油供給機構とクラッチペダルにより作動する手動操作用作動油供給機構とを併設し、両者を選択的に作動させることができる自動クラッチ装置が知られているが、本実施形態の自動クラッチ装置であれば、クラッチペダルを使用しないため、クラッチペダルを省略する近年の傾向にも対応することができる。また、従来の自動クラッチ装置とは異なり、電磁的な切換手段等を用いることなく、第１の油圧ポンプユニット１３０及び第２の油圧ポンプユニット１５０のいずれのポンプユニットによっても作動させることができるため、中間シリンダ１１０の構成が比較的簡略化されたものとなる。
【００６５】
なお、第１の油圧ポンプユニット１３０と第２の油圧ポンプユニット１５０とは別置きにされてもよいし、共通のブラケットに一体装着されていてもよい。別置きにして分散配置した場合には、搭載時のレイアウトの自由度が高められる。
また、本実施形態の自動クラッチ装置は、例えば、図９に示すように、第１の油圧ポンプユニット１３０をメインユニットとして位置づけ、メインユニットのモータ１３３が欠陥を生じたときに、第２の油圧ポンプユニット（バックアップユニット）１５０を使用するようにしてもよい。あるいは、第１の油圧ポンプユニット１３０と第２の油圧ポンプユニット１５０とを交互に使用することにより、それぞれの油圧ポンプユニットの耐久性を向上させ、ひいては自動クラッチ装置の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態の自動クラッチ装置の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の自動クラッチ装置の制御部の構成例である。
【図３】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（その１）。
【図４】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（その２）。
【図５】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（その３）。
【図６】自動発進時のクラッチストローク、排気用電磁弁及びモータの作動を示すグラフである。
【図７】パワーシリンダ部分の模式図である。
【図８】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９】第２実施形態の油圧式自動クラッチ装置の構成を説明するための図である。
【図１０】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。
【図１１】従来の自動クラッチ装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：自動クラッチ装置、２：パワーシリンダ、４：シリンダシェル、６：出力ピストン、８：第１の圧力室（エア圧力室）、１０：第２の圧力室（大気圧室）、１２：ピストンロッド、１４：ストッパ、１６：スプリング、１８：メインハウジング、１８ａ：シリンダボディ、２０：中継ピストン、２２：プッシュロッド、２４：クラッチアウターレバー、２６：圧縮エア供給管路、２８：第１電磁弁（給気用電磁弁）、３０：排気管路、３２：第２電磁弁（排気用電磁弁）、４０：補助駆動機構、４２：電動モータ、４４：ボールスクリュ、４６：ボールねじ、５０：出力ロッド、６０：制御部、１００：自動クラッチ装置、１０１：スレーブシリンダ、１１０：中間シリンダ、１１１：シリンダハウジング、１１３：スプリング、１１５：第１のピストン、１１７：第２のピストン、１３０：第１の油圧ポンプユニット、１３３：モータ、１３５：電動ギアポンプ、１３７：チェック弁、１３９：電磁弁、１４１：リリーフ弁、１５０：第２の油圧ポンプユニット、１５３：モータ、１５５：電動ギアポンプ、１５７：チェック弁、１５９：電磁弁、１６１：リリーフ弁、
【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】
2008202607.tif 000009
【図８】
2008202607.tif 000010
【図９】
2008202607.tif 000011
【図１０】
2008202607.tif 000012
【図１１】
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