JP2004044520A

JP2004044520A - Clutch mechanism

Info

Publication number: JP2004044520A
Application number: JP2002204892A
Authority: JP
Inventors: Daiji Maruyama; 丸山　大司
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clutch mechanism capable of being mounted without requiring a large space and capable of reducing a manufacturing cost. <P>SOLUTION: This clutch mechanism is provided with a motor 19, a rotary shaft 18 rotatively driven by it, a ring gear 7 connected to a crank shaft 2a of an internal combustion engine 2, and an actuator member 14 linearly movable along the axial direction of the crank shaft 2a. The clutch mechanism is further provided with a clutch 4 for connecting and disconnecting the crank shaft 2a and a power transmission 3 by linear movements, a movement conversion mechanism 27 for converting the rotary movements of the rotary shaft 18 to the linear movements of the actuator member 14, a first transmission passage and a second transmission passage for transmitting the movements to the ring gear 7 and the movement converting mechanism 27 respectively, and a switch mechanism 20 for switching the rotary shaft 18 between the first transmission passage at starting of the internal combustion engine 2 and the second transmission passage at connecting and disconnecting operation of the clutch 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関と動力伝達装置との間を接続・遮断するクラッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のクラッチ機構として、例えば特開平９−２０７６００公報に開示されたものが知られている。このクラッチ機構は車両に搭載されたものであり、エンジンと変速機との間を接続・遮断するメインクラッチと、これを駆動するためのアクチュエータを備えている。
【０００３】
このアクチュエータは、例えば、電動モータと、その回転軸に設けられたウォームと、これに噛み合うウォームギヤと、ウォームギヤに連結された棒状のプッシュロッドなどを有している。ウォームは、ウォームギアに噛み合うことによって、電動モータの回転が減速してウォームギヤに伝達される。また、ウォームギヤには、副ギヤが同軸状に一体に設けられている。また、プッシュロッドの一端部には、その軸線方向に並ぶように多数の歯が形成されており、副ギヤとこれらの歯との噛合いによって、ウォームギヤの回転運動がプッシュロッドの軸線方向の直線運動に変換される。そして、プッシュロッドの他端部に連結されたマスターシリンダをプッシュロッドで押圧することにより、メインクラッチが遮断される。
【０００４】
また、通常、エンジンを始動するための専用のアクチュエータとして、スタータが設けられている。このスタータは、エンジンの始動時に、イグニッションスイッチなどの操作に伴って、バッテリからの電力によって駆動される高出力（例えば１．２ＫＷ）の電動モータと、これに駆動される飛込み式のピニオンギヤなどを有している。ピニオンギヤは、エンジンの始動時にスタータの本体から飛び出し、エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールのリングギヤに連結されてリングギヤと噛み合うことにより、電動モータの駆動力をエンジンに伝達することによって、エンジンを始動させる。また、ピニオンギヤは、通常は、リングギヤと噛み合わないように、スタータ本体の内部に退避している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のクラッチ制御機構には、次のような問題がある。すなわち、上記のように、メインクラッチを接続・遮断するために、ウォームとウォームギヤとの噛合いを用いた場合には、減速比が大きいため、アクチュエータ用の電動モータとして、高回転すなわち高出力のものを使用せざるを得ない。その結果、メインクラッチ用のアクチュエータの電動モータとスタータ用の電動モータは、両方とも高出力のものになり、それらのサイズも比較的大きくなる。このため、例えば車両に搭載した場合は、２つの電動モータが占有するスペースが大きくなり、他の機構の搭載性が損なわれてしまう。また、メインクラッチ用およびスタータ用にそれぞれ専用のモータを用いていて、複数の電動モータを搭載する必要があるため、製造コストが上昇してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、大きなスペースを必要とすることなく搭載でき、製造コストを低減させることができるクラッチ機構を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、内燃機関（エンジン２）と動力伝達装置（変速機３）との間を接続・遮断するクラッチ機構であって、電動機（電動モータ１９）と、電動機により回転駆動される回転軸１８と、内燃機関のクランク軸２ａに連結されたリングギヤ（スタータリングギヤ７）と、クランク軸２ａの軸線方向に沿って直線運動可能なアクチュエータ部材１４を有し、アクチュエータ部材１４の直線運動によって内燃機関のクランク軸２ａと動力伝達装置との間を接続・遮断するクラッチ（メインクラッチ４）と、回転軸１８の回転運動をアクチュエータ部材１４の直線運動に変換する運動変換機構（ボールねじ２７）と、回転軸１８の回転運動をリングギヤに伝達するための第１の伝達経路（スタータピニオンギヤ１８ａ）と、回転軸の回転運動を運動変換機構に伝達するための第２の伝達経路（クラッチピニオンギヤ１８ｂ、クラッチリングギヤ１７）と、回転軸１８を、内燃機関の始動時に第１の伝達経路に、クラッチの接続・遮断動作時に第２の伝達経路に、切り替えて接続する切替え機構２０と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このクラッチ機構によれば、電動機の回転運動は、電動機によって回転駆動される回転軸を介して、第１の伝達経路によりリングギヤに、第２の伝達経路により運動変換機構にそれぞれ独立して伝達される。また、回転軸は、内燃機関の始動時には第１の伝達経路に、クラッチの接続・遮断動作時には第２の伝達経路に、切替え機構によって選択的に切り替えて接続される。そして、接続された伝達経路を介して、電動機の回転運動がリングギヤまたは運動変換機構に伝達される。
【０００９】
したがって、内燃機関の始動時には、第１の伝達経路が接続されることによって、電動機の回転運動により、リングギヤが回転駆動され、これに連結された内燃機関のクランク軸が回転駆動されることによって、内燃機関が始動される。すなわち、この場合の電動機は、内燃機関を始動させるためのスタータとしての役割を果たす。一方、クラッチの接続・遮断動作時には、第２の伝達経路が接続されることによって、電動機の回転運動は、運動変換機構によって、クラッチのアクチュエータ部材の直線運動に変換される。そして、このアクチュエータ部材の直線運動によって、内燃機関のクランク軸と動力伝達装置の間が接続・遮断される。すなわち、この場合の電動機は、クラッチを駆動するためのクラッチ用のアクチュエータとしての役割を果たす。
【００１０】
以上のように、電動機が、スタータとしての役割と、クラッチ用のアクチュエータとしての役割を兼ねるので、従来においてそれぞれ必要であった電動機を共用化することができる。それにより、電動機の数を削減することができ、その分、製造コストを削減することができる。また、削減された電動機の分だけスペースに余裕が生じることにより、他の機構の配置の自由度が増すことによって、その搭載性を改善することができる。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るクラッチ機構について説明する。図１は、本発明を適用したクラッチ機構１の概略構成を示している。このクラッチ機構１は、車両（図示せず）に搭載されたものであり、内燃機関（以下、「エンジン」という）２と、有段の変速機３（動力伝達装置）と、エンジン２と変速機３の間を接続・遮断するメインクラッチ４（クラッチ）と、変速機３およびメインクラッチ４などの動作を制御するＥＣＵ５などを備えている。
【００１２】
エンジン２のクランク軸２ａの端部には、フライホイール６が配置されている。このフライホイール６は、円板状で、クランク軸２ａに同軸状に連結されており、クランク軸２ａの回転と一体に回転する。また、フライホイール６の外周部には、周方向に並ぶように形成された多数の歯７ａを有するスタータリングギヤ７（リングギヤ）が設けられている。
【００１３】
メインクラッチ４は、フライホイール６の側から順に配置されたフリクションディスク８、プレッシャディスク９およびダイヤフラムスプリング１０を備えている。フリクションディスク８は、クランク軸２ａと同軸状に配置された変速機３の入力軸１１の端部に連結され、入力軸１１と一体に回転する。ダイヤフラムスプリング１０の内端部はレリーズベアリング１３の一方の側面に当接し、内端部と外端部の間の中間部はクラッチカバー１２に支持されている。また、ダイヤフラムスプリング１０の外端部は、プレッシャディスク９に当接し、これをフリクションディスク８側に付勢している。これにより、フリクションディスク８がプレッシャディスク９とフライホイール６との間に挟持される。それにより、入力軸１１が、フリクションディスク８およびフライホイール６を介して、エンジン２のクランク軸２ａに接続されることによって、メインクラッチ４は通常、接続状態に保持される。
【００１４】
レリーズベアリング１３の他方の側面には、アクチュエータ部材１４の一端部が当接している。このアクチュエータ部材１４は、管状のものであり、入力軸１１の外側にこれと同軸状に配置されている。また、アクチュエータ部材１４と入力軸１１の間には、軸部材１５が配置されている。この軸部材１５はスリーブ状のものであり、その一端部が変速機３のケース３ａに固定されている。このように、入力軸１１を中心として、内側から同軸状に軸部材１５およびアクチュエータ部材１４が配置されている。
【００１５】
アクチュエータ部材１４の内周面には、らせん状の溝１４ｂが形成されている。軸部材１５の外周面には、アクチュエータ部材１４の溝１４ｂに対応するらせん状の溝１５ａが形成されており、これらの溝１４ｂ、１５ａの断面は、互いに同じ半径のほぼ半円状になっている。また、溝１４ｂ、１５ａの間には、複数の鋼球１６が配置されている。アクチュエータ部材１４は、これらの鋼球１６を介して、軸部材１５に支持されている。本実施形態では、これらのアクチュエータ部材１４、軸部材１５および複数の鋼球１６によって、ボールねじ２７（運動変換機構）が構成されている。
【００１６】
アクチュエータ部材１４の外周面には、つば部１４ａが一体に設けられている。このつば部１４ａは、円板状のものであり、フライホイール６とほぼ同じ径を有し、その外周部には、フライホイール６のスタータリングギヤ７と同様に、多数の歯１７ａを周方向に並ぶように形成したクラッチリングギヤ１７（第２の伝達経路）が設けられている。
【００１７】
また、入力軸１１と平行に回転軸１８が配置されており、この回転軸１８には、互いに間隔を隔てた所定の位置に、所定の小さな歯数を有するスタータピニオンギヤ１８ａ（第１の伝達経路）およびクラッチピニオンギヤ１８ｂ（第２の伝達経路）が一体に設けられている。また、回転軸１８の端部には、連結部１８ｃが設けられており、回転軸１８はこの連結部１８ｃを介して、電動モータ１９（電動機）のモータ軸１９ａに連結されている。連結部１８ｃは、回転軸１８の軸線方向に延びる軸挿入孔１８ｄを有しており、この軸挿入孔１８ｄに、モータ軸１９ａが挿入されている。また、軸挿入孔１８ｄの内周面には、多数のスプライン歯（図示せず）が形成されている。また、電動モータ１９は、従来のスタータの電動モータとほぼ同等の高出力（例えば１．２ＫＷ）を有するとともに、正逆回転可能なものである。また、そのモータ軸１９ａの端部の外周面には、多数のスプライン歯（図示せず）が形成されている。このスプライン歯が、回転軸１８の連結部１８ｃに形成されたスプライン歯と噛み合うことによって、電動モータ１９の回転が回転軸１８に伝達されるとともに、回転軸１８がモータ軸１９ａに対して軸線方向に摺動自在に構成されている。
【００１８】
図２に示すように、回転軸１８には、スタータピニオンギヤ１８ａとクラッチピニオンギヤ１８ｂとの間のほぼ中央部に、一対の係止片１８ｅ、１８ｅが間隔を存して設けられている。各係止片１８ｅは円形のつば状のもので、回転軸１８と一体に設けられている。また、係止片１８ｅ、１８ｅ間には、切替えフォーク２１ｂの一端部が係合しており、切替えフォーク２１ｂは、その中央部において、支点２１ｃに回動自在に支持されている。また、切替えフォーク２１ｂの他端部には、係合凹部２１ｄが形成されており、この係合凹部２１ｄには、リンクバー２１ｅの一端部が係合している。そして、このリンクバー２１ｅの他端部が、切替えモータ２１のモータ軸２１ｆに固定されている。この切替えモータ２１は、正逆回転可能なステッピングモータで構成されている。切替えモータ２１は、ＥＣＵ５からの制御信号により、正方向または逆方向に所定角度、回転し、それにより、モータ軸２１ｆに連結されている切替えフォーク２１ｂの一端部が、回転軸１８の軸線方向に駆動される。
【００１９】
以上の構成により、切替えモータ２１が図２の反時計方向に所定角度、回転されると、それに伴い、切替えフォーク２１ｂが、スタータピニオンギヤ１８ａ側に駆動され、係止片１８ｅを押圧することにより、回転軸１８がスタータリングギヤ７側に移動し、それにより、スタータピニオンギヤ１８ａとスタータリングギヤ７が噛み合う。これにより、電動モータ１９の回転運動が、回転軸１８、スタータリングギヤ７およびフライホイール６を介して、エンジン２のクランク軸２ａに伝達されることによって、エンジン２が始動される。
【００２０】
一方、切替えモータ２１が時計方向に所定角度、回転されると、それに伴い、切替えフォーク２１ｂが、クラッチピニオンギヤ１８ｂ側に駆動され、係止片１８ｅを押圧することにより、回転軸１８がクラッチリングギヤ７側に移動し、それにより、クラッチピニオンギヤ１８ｂとクラッチリングギヤ１７が噛み合う。これにより、電動モータ１９の回転運動が、回転軸１８とクラッチリングギヤ１７を介してボールねじ２７に伝達され、アクチュエータ部材１４の直線運動に変換される。すなわち、アクチュエータ部材１４は、その内周面に形成されたらせん状の溝１４ｂに従って、回転しながら軸線方向に移動する。
【００２１】
そして、アクチュエータ部材１４をメインクラッチ４側に移動させると、アクチュエータ部材１４の一端部がレリーズベアリング１３を押圧する。すると、レリーズベアリング１３がダイヤフラムスプリング１０を押圧し、プレッシャディスク９から離れるように弾性変形させる。それにより、フリクションディスク８の挟持が解かれることで、入力軸１１とエンジン２のクランク軸２ａとの間が遮断され、メインクラッチ４は遮断状態になる。また、この遮断状態から、電動モータ１９を逆方向に回転させると、アクチュエータ部材１４が反対側に移動し、メインクラッチ４は、ダイヤフラムスプリング１０の付勢力によって、接続状態に復帰する。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、切替えモータ２１、切替えフォーク２１ｂ、支点２１ｃ、リンクバー２１ｅおよび係止片１８ｅ、１８ｅによって、切替え機構２０が構成されている。この切替え機構２０は、前述したように、ＥＣＵ５により、切替えモータ２１の回転方向が制御されることによって、スタータピニオンギヤ１８ａがスタータリングギヤ７に噛み合うスタータ側と、同様にクラッチピニオンギヤ１８ｂがクラッチリングギヤ１７に噛み合うクラッチ側とに選択的に切り替えられる。また、上述したように、切替えモータ２１は、回転軸１８を、その軸線方向に駆動するためだけのものであるので、例えば１００Ｗ程度の低出力のものを用いることが可能であり、それにより、電動モータ１９と比較して、安価で且つサイズが１／３程度の小型のものを採用できる。
【００２３】
変速機３は、メインクラッチ４を介して、入力軸１１に入力されたエンジン２の駆動力を変速して、出力軸２２から出力するものである。変速機３は、シフトアクチュエータ２３を有しており、ＥＣＵ５からの制御信号によりシフトアクチュエータ２３が駆動されることによって、変速機３の変速段が変更される。また、変速機３には、その変速段位置ＧＰを検出するためのギヤ位置センサ２４が設けられており、これによって検出された変速段位置ＧＰを示す信号がＥＣＵ５に出力される。
【００２４】
また、ＥＣＵ５には、イグニッションスイッチ２５から、そのＯＮまたはＯＦＦの操作状態を示す検出信号ＩＧが出力される。さらに、ＥＣＵ５には、エンジン２の始動時または停止時に、変速段位置ＧＰがニュートラルでない状態でイグニッションスイッチ２５がＯＮまたはＯＦＦされたときに、その旨を運転者に知らせる警告ランプ２６が接続されている。
【００２５】
ＥＣＵ５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。ＥＣＵ５は、エンジン２の始動時に、電動モータ１９および切替えモータ２１を介して、メインクラッチ４などの動作を制御する。
【００２６】
次に、ＥＣＵ５で実行されるクラッチ切替え処理を、図３を参照しながら説明する。このクラッチ切替え処理は、エンジン２の始動時に、イグニッションスイッチ２５がＯＮされたときに実行される。
【００２７】
図３に示すように、本処理では、まず、ステップ１（図面では「Ｓ１」と表示する。以下同じ）で、変速機３の変速段位置ＧＰがニュートラルであるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、変速段位置ＧＰがニュートラルでないことを運転者に知らせるべく、警告ランプ２６を点灯させ（ステップ６）、エンジン２が始動可能な状態にないとして、そのまま本処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、切替えモータ２１を駆動し、切替え機構２０をスタータ側に切り替える（ステップ２）。これにより、スタータピニオンギヤ１８ａがスタータリングギヤ７に噛み合うようになる。次いで、電動モータ１９を駆動する（ステップ３）。これにより、電動モータ１９の回転が、スタータリングギヤ１８ａおよびクラッチリングギヤ７を介して、クランク軸２ａに伝達されることによって、エンジン２が始動される。
【００２９】
次に、このエンジン２の始動が完了したか否かを判別する（ステップ４）。この判別結果がＮＯのときには、ステップ３に戻り、電動モータ１９を駆動し続ける。一方、ＹＥＳのときには、再度、切替えモータ２１を駆動し、切替え機構２０をクラッチ側に切り替える（ステップ５）。これにより、クラッチピニオンギヤ１８ｂがクラッチリングギヤ１７に噛み合うようになることによって、メインクラッチ４を接続・遮断可能な状態とし、本処理を終了する。
【００３０】
以上のように、本実施形態のクラッチ機構１によれば、電動モータ１９の回転運動は、スタータピニオンギヤ１８ａにより、スタータリングギヤ７に回転運動として、クラッチピニオンギヤ１８ｂ、クラッチリングギヤ１７およびボールねじ２７により、アクチュエータ部材１４に直線運動として、それぞれ独立して伝達される。また、切替え機構２０は、エンジン２の始動時には、スタータピニオンギヤ１８ａがスタータリングギヤ７に噛み合うスタータ側に、メインクラッチ４の接続・遮断動作時には、クラッチピニオンギヤ１８ｂがクラッチリングギヤ１７に噛み合うクラッチ側に、選択的に切り替えられる。したがって、電動モータ１９は、切替え機構２０がスタータ側に切り替えられたときには、エンジン２を始動させるためのスタータとしての役割を果たし、切替え機構２０がクラッチ側に切り替えられたときには、メインクラッチ４用のアクチュエータとしての役割を果たす。
【００３１】
したがって、以上のような電動モータ１９の共用化によって、従来においてスタータとメインクラッチ４のそれぞれに必要であった高出力の電動機の一方を省略することができる。本実施形態では、切替え機構２０による切替えのために、切替えモータ２１を用いているので、全体としては電動機の数を削減することにはならないものの、前述したように、この切替えモータ２１は低出力のもので十分であるので、安価かつ小型のものを採用できる。その分、製造コストを削減することができるとともに、スペースに余裕が生じることにより、他の機構の配置の自由度が増すことによって、その搭載性を改善することができる。
【００３２】
図４および図５は、本発明の第２実施形態によるクラッチ切替え処理を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、図４に示す、エンジン２の停止時におけるクラッチ切替え処理を説明する。このクラッチ切替え処理は、イグニッションスイッチ２５がＯＦＦされたときに実行される。
【００３４】
まず、ステップ７で、変速機３の変速段位置ＧＰがニュートラルであるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン２を停止する（ステップ８）とともに、切替え機構２０をスタータ側に切り替え（ステップ９）、本処理を終了する。一方、ステップ７の判別結果がＮＯのときには、変速機３の変速段位置ＧＰがニュートラルではないことを運転者に知らせるべく、警告ランプ２６を点灯させる（ステップ１０）。次いで、前記ステップ８およびステップ９を実行し、本処理を終了する。
【００３５】
次に、図５に示す、エンジン２の始動時におけるクラッチ切替え処理を説明する。このクラッチ切替え処理は、イグニッションスイッチ２５がＯＮされたときに実行される。
【００３６】
図５に示すように、本処理では、まず、図３のステップ１および６と同様に、ステップ１１で、変速機３の変速段位置ＧＰがニュートラルであるか否かを判別し、その判別結果がＮＯのときには、警告ランプ２６を点灯させ（ステップ１５）、エンジン２が始動可能な状態にないとして、本処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップ１１の判別結果がＹＥＳのときには、電動モータ１９を駆動する（ステップ１２）ことによって、エンジン２を始動させる（ステップ１３）。この場合、図４のステップ９の実行により、前回の停止時に、切替え機構２０がスタータ側にすでに切り替えられているので、エンジン２の始動を速やかに行うことができ、始動時間を短縮することができる。次いで、図３のステップ４およびステップ５と同様に、エンジン２の始動が完了したか否かを判別し（ステップ１３）、この判別結果がＹＥＳのときには、切替えモータ２１を駆動し、切替え機構２０をクラッチ側に切り替える（ステップ１４）。これにより、メインクラッチ４を接続・遮断可能な状態とし、本処理を終了する。一方、ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、ステップ１２に戻り、電動モータ１９を駆動し続け、以降のステップを実行する。
【００３８】
なお、上述した実施形態においては、切替え機構２０の切替えモータ２１として、専用のステッピングモータを用いているが、例えば、変速機３のシフトアクチュエータ２３と切替え機構２０の切替えフォーク２１を連結し、シフトアクチュエータ２３で切替えフォーク２１ｂを制御することにより、切替えモータ２１を省略してもよい。また、実施形態では、電動モータ１９の回転運動をアクチュエータ部材１４の直線運動に変換する運動変換機構として、ボールねじ２７を用いているが、これに代えて、例えば従来のウォームギヤのような他の機構を用いてもよい。また、回転軸１８を、スタータピニオンギヤ１８ａと、クラッチピニオンギヤ１８ｂおよびクラッチリングギヤ１７とに切り替えて接続するための切替え機構２０に代えて、他の機構を用いることができる。例えば、スタータピニオンギヤ１８ａおよびクラッチピニオンギヤ１８ｂを、回転軸１８に対して回転自在に構成するとともに、スタータピニオンギヤ１８ａとスタータリングギヤ７、およびクラッチピニオンギヤ１８ｂとクラッチリングギヤ１７を、それぞれ常時、噛み合うように構成する。そして、回転軸１８のスタータピニオンギヤ１８ａとクラッチピニオンギヤ１８ｂとの間にドグ歯またはシンクロメッシュを切替え機構として設け、これを切替えモータ２１やシフトアクチュエータ２３などで駆動するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のクラッチ機構によれば、大きなスペースを必要とすることなく搭載でき、製造コストを低減させることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したクラッチ機構の概略構成を示す図である。
【図２】切替え機構を示す図１の部分拡大図である。
【図３】第１実施形態におけるクラッチ切替え処理を示すフローチャートの一例である。
【図４】第２実施形態におけるエンジン停止時のクラッチ切替え処理を示すフローチャートの一例である。
【図５】第２実施形態におけるエンジン始動時のクラッチ切替え処理を示すフローチャートの一例である。
【符号の説明】
１　　　クラッチ機構
２　　　エンジン（内燃機関）
２ａ　　クランク軸
３　　　変速機（動力伝達装置）
４　　　メインクラッチ（クラッチ）
７　　　スタータリングギヤ（リングギヤ）
１４　　　アクチュエータ部材
１７　　　クラッチリングギヤ（第２の伝達経路）
１８　　　回転軸
１８ａ　　スタータピニオンギヤ（第１の伝達経路）
１８ｂ　　クラッチピニオンギヤ（第２の伝達経路）
１９　　　電動モータ（電動機）
２０　　　切替え機構
２７　　　ボールねじ（運動変換機構）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clutch mechanism for connecting and disconnecting between an internal combustion engine and a power transmission device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional clutch mechanism of this type, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-207600 is known. This clutch mechanism is mounted on a vehicle and includes a main clutch for connecting and disconnecting between an engine and a transmission, and an actuator for driving the main clutch.
[0003]
This actuator has, for example, an electric motor, a worm provided on a rotating shaft thereof, a worm gear meshing with the worm, a rod-shaped push rod connected to the worm gear, and the like. The worm meshes with the worm gear, whereby the rotation of the electric motor is reduced and transmitted to the worm gear. The worm gear has a sub gear integrally provided coaxially. Further, at one end of the push rod, a number of teeth are formed so as to be aligned in the axial direction, and the rotation of the worm gear is linearly moved in the axial direction of the push rod by meshing between the auxiliary gear and these teeth. Converted to movement. The main clutch is disengaged by pressing the master cylinder connected to the other end of the push rod with the push rod.
[0004]
Usually, a starter is provided as a dedicated actuator for starting the engine. The starter includes a high-output (for example, 1.2 kW) electric motor driven by electric power from a battery and a dive-type pinion gear driven by the electric power from a battery when the engine is started. Have. The pinion gear jumps out of the body of the starter when the engine is started, is connected to the ring gear of the flywheel connected to the crankshaft of the engine and meshes with the ring gear, thereby transmitting the driving force of the electric motor to the engine, thereby operating the engine. Start. The pinion gear is normally retracted inside the starter main body so as not to mesh with the ring gear.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional clutch control mechanism described above has the following problems. That is, as described above, when the engagement between the worm and the worm gear is used to connect and disconnect the main clutch, the reduction ratio is large, so that the electric motor for the actuator has a high rotation speed, that is, a high output. I have to use something. As a result, both the electric motor of the actuator for the main clutch and the electric motor for the starter have high output, and their sizes are relatively large. Therefore, for example, when mounted on a vehicle, the space occupied by the two electric motors becomes large, and the mountability of other mechanisms is impaired. In addition, since dedicated motors are used for the main clutch and the starter, and a plurality of electric motors need to be mounted, manufacturing costs increase.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a clutch mechanism that can be mounted without requiring a large space and that can reduce manufacturing costs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, an invention according to claim 1 of the present invention is a clutch mechanism for connecting and disconnecting between an internal combustion engine (engine 2) and a power transmission device (transmission 3). An electric motor 19), a rotating shaft 18 rotationally driven by the electric motor, a ring gear (starter ring gear 7) connected to the crankshaft 2a of the internal combustion engine, and an actuator member capable of linearly moving along the axial direction of the crankshaft 2a. A clutch (main clutch 4) for connecting / disconnecting between the crankshaft 2a of the internal combustion engine and the power transmission device by a linear motion of the actuator member 14, and a linear motion of the actuator member 14 A motion converting mechanism (ball screw 27) for converting the motion into motion, and a first transmission path (star) for transmitting the rotational motion of the rotary shaft 18 to the ring gear. A pinion gear 18a), a second transmission path (clutch pinion gear 18b, clutch ring gear 17) for transmitting the rotational motion of the rotary shaft to the motion converting mechanism, and a first transmission path when the internal combustion engine is started. In addition, a switching mechanism 20 that switches and connects to the second transmission path during the connection / disconnection operation of the clutch is provided.
[0008]
According to this clutch mechanism, the rotational motion of the electric motor is independently transmitted to the ring gear via the first transmission path and to the motion conversion mechanism via the second transmission path via the rotating shaft driven by the electric motor. You. The rotating shaft is selectively connected to the first transmission path when the internal combustion engine is started, and to the second transmission path when the clutch is engaged / disengaged by a switching mechanism. Then, the rotational motion of the electric motor is transmitted to the ring gear or the motion conversion mechanism via the connected transmission path.
[0009]
Therefore, at the time of starting the internal combustion engine, the first transmission path is connected, whereby the ring gear is rotationally driven by the rotational motion of the electric motor, and the crankshaft of the internal combustion engine connected thereto is rotationally driven. The internal combustion engine is started. That is, the electric motor in this case plays a role as a starter for starting the internal combustion engine. On the other hand, during the connection / disconnection operation of the clutch, the rotational movement of the electric motor is converted into the linear movement of the actuator member of the clutch by the movement conversion mechanism by connecting the second transmission path. The linear movement of the actuator member connects and disconnects the crankshaft of the internal combustion engine and the power transmission device. That is, the electric motor in this case plays a role as a clutch actuator for driving the clutch.
[0010]
As described above, the electric motor has both a role as a starter and a role as an actuator for the clutch, so that the electric motors that were conventionally required can be shared. Thus, the number of electric motors can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced accordingly. In addition, since a space is provided for the reduced motor, the degree of freedom in arranging other mechanisms increases, so that the mountability of the other mechanisms can be improved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a clutch mechanism according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a clutch mechanism 1 to which the present invention is applied. The clutch mechanism 1 is mounted on a vehicle (not shown), and includes an internal combustion engine (hereinafter, referred to as “engine”) 2, a stepped transmission 3 (power transmission device), and a The transmission 3 includes a main clutch 4 (clutch) for connecting and disconnecting the transmission 3 and an ECU 5 for controlling operations of the transmission 3 and the main clutch 4.
[0012]
A flywheel 6 is disposed at an end of the crankshaft 2 a of the engine 2. The flywheel 6 is disk-shaped, coaxially connected to the crankshaft 2a, and rotates integrally with the rotation of the crankshaft 2a. Further, a starter ring gear 7 (ring gear) having a large number of teeth 7a formed in a circumferential direction is provided on an outer peripheral portion of the flywheel 6.
[0013]
The main clutch 4 includes a friction disk 8, a pressure disk 9, and a diaphragm spring 10 arranged in this order from the flywheel 6 side. The friction disk 8 is connected to an end of the input shaft 11 of the transmission 3 arranged coaxially with the crankshaft 2a, and rotates integrally with the input shaft 11. The inner end of the diaphragm spring 10 is in contact with one side surface of the release bearing 13, and an intermediate portion between the inner end and the outer end is supported by the clutch cover 12. The outer end of the diaphragm spring 10 abuts against the pressure disk 9 and urges it toward the friction disk 8. Thereby, the friction disk 8 is sandwiched between the pressure disk 9 and the flywheel 6. As a result, the input shaft 11 is connected to the crankshaft 2a of the engine 2 via the friction disk 8 and the flywheel 6, whereby the main clutch 4 is normally held in the connected state.
[0014]
One end of an actuator member 14 is in contact with the other side surface of the release bearing 13. The actuator member 14 has a tubular shape and is arranged outside the input shaft 11 and coaxially with the input shaft 11. Further, a shaft member 15 is disposed between the actuator member 14 and the input shaft 11. The shaft member 15 has a sleeve shape, and one end thereof is fixed to the case 3 a of the transmission 3. Thus, the shaft member 15 and the actuator member 14 are arranged coaxially from the inside with the input shaft 11 as the center.
[0015]
A spiral groove 14 b is formed on the inner peripheral surface of the actuator member 14. A spiral groove 15a corresponding to the groove 14b of the actuator member 14 is formed on the outer peripheral surface of the shaft member 15, and the cross sections of these grooves 14b and 15a are substantially semicircular with the same radius as each other. I have. A plurality of steel balls 16 are arranged between the grooves 14b and 15a. The actuator member 14 is supported by the shaft member 15 via these steel balls 16. In the present embodiment, a ball screw 27 (motion conversion mechanism) is configured by the actuator member 14, the shaft member 15, and the plurality of steel balls 16.
[0016]
A collar portion 14a is integrally provided on the outer peripheral surface of the actuator member 14. The flange portion 14a has a disk shape, has a diameter substantially equal to that of the flywheel 6, and has a plurality of teeth 17a formed on its outer peripheral portion in the circumferential direction similarly to the starter gear 7 of the flywheel 6. A clutch ring gear 17 (second transmission path) formed side by side is provided.
[0017]
A rotation shaft 18 is arranged in parallel with the input shaft 11, and the rotation shaft 18 is provided at a predetermined position spaced apart from each other at a starter pinion gear 18a having a predetermined small number of teeth (first transmission path). ) And clutch pinion gear 18b (second transmission path) are provided integrally. A connecting portion 18c is provided at an end of the rotating shaft 18, and the rotating shaft 18 is connected to the motor shaft 19a of the electric motor 19 (electric motor) via the connecting portion 18c. The connecting portion 18c has a shaft insertion hole 18d extending in the axial direction of the rotating shaft 18, and the motor shaft 19a is inserted into the shaft insertion hole 18d. A number of spline teeth (not shown) are formed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 18d. The electric motor 19 has a high output (for example, 1.2 KW) substantially equal to the electric motor of the conventional starter, and is capable of rotating forward and backward. Also, a large number of spline teeth (not shown) are formed on the outer peripheral surface of the end of the motor shaft 19a. The spline teeth mesh with the spline teeth formed on the connecting portion 18c of the rotating shaft 18, so that the rotation of the electric motor 19 is transmitted to the rotating shaft 18 and the rotating shaft 18 is moved in the axial direction with respect to the motor shaft 19a. It is configured to be slidable.
[0018]
As shown in FIG. 2, a pair of locking pieces 18e, 18e are provided on the rotating shaft 18 at a substantially central portion between a starter pinion gear 18a and a clutch pinion gear 18b with a space therebetween. Each locking piece 18 e has a circular brim shape and is provided integrally with the rotating shaft 18. One end of the switching fork 21b is engaged between the locking pieces 18e, 18e, and the switching fork 21b is rotatably supported by a fulcrum 21c at a central portion thereof. An engagement recess 21d is formed at the other end of the switching fork 21b, and one end of a link bar 21e is engaged with the engagement recess 21d. The other end of the link bar 21e is fixed to a motor shaft 21f of the switching motor 21. The switching motor 21 is configured by a stepping motor that can rotate forward and reverse. The switching motor 21 rotates a predetermined angle in the forward or reverse direction by a control signal from the ECU 5, so that one end of the switching fork 21 b connected to the motor shaft 21 f moves in the axial direction of the rotating shaft 18. Driven.
[0019]
With the above configuration, when the switching motor 21 is rotated by a predetermined angle in the counterclockwise direction in FIG. 2, the switching fork 21b is driven toward the starter pinion gear 18a and presses the locking piece 18e. The rotation shaft 18 moves to the starter gear 7 side, whereby the starter pinion gear 18a and the starter ring gear 7 mesh. As a result, the rotational motion of the electric motor 19 is transmitted to the crankshaft 2a of the engine 2 via the rotary shaft 18, the starter gear 7, and the flywheel 6, thereby starting the engine 2.
[0020]
On the other hand, when the switching motor 21 is rotated clockwise by a predetermined angle, the switching fork 21b is driven toward the clutch pinion gear 18b and presses the locking piece 18e, so that the rotating shaft 18 rotates the clutch ring gear 7 Side, whereby the clutch pinion gear 18b and the clutch ring gear 17 mesh with each other. Thus, the rotational motion of the electric motor 19 is transmitted to the ball screw 27 via the rotary shaft 18 and the clutch ring gear 17, and is converted into a linear motion of the actuator member 14. That is, the actuator member 14 moves in the axial direction while rotating according to the spiral groove 14b formed on the inner peripheral surface thereof.
[0021]
When the actuator member 14 is moved toward the main clutch 4, one end of the actuator member 14 presses the release bearing 13. Then, the release bearing 13 presses the diaphragm spring 10 and causes the diaphragm spring 10 to be elastically deformed away from the pressure disk 9. As a result, the friction disk 8 is released, whereby the input shaft 11 and the crankshaft 2a of the engine 2 are disconnected, and the main clutch 4 is in a disconnected state. When the electric motor 19 is rotated in the reverse direction from the disconnected state, the actuator member 14 moves to the opposite side, and the main clutch 4 returns to the connected state by the urging force of the diaphragm spring 10.
[0022]
As described above, in the present embodiment, the switching mechanism 20 is configured by the switching motor 21, the switching fork 21b, the fulcrum 21c, the link bar 21e, and the locking pieces 18e, 18e. As described above, the switching mechanism 20 controls the rotation direction of the switching motor 21 by the ECU 5 so that the starter pinion gear 18a is engaged with the starter ring gear 7 and the clutch pinion gear 18b is similarly connected to the clutch ring gear 17. It is selectively switched to the meshing clutch side. Further, as described above, since the switching motor 21 is only for driving the rotating shaft 18 in the axial direction thereof, it is possible to use a motor having a low output of about 100 W, for example. Compared to the electric motor 19, a small motor that is inexpensive and about 1/3 in size can be used.
[0023]
The transmission 3 changes the driving force of the engine 2 input to the input shaft 11 via the main clutch 4 and outputs the driving force from the output shaft 22. The transmission 3 has a shift actuator 23, and the shift stage of the transmission 3 is changed by driving the shift actuator 23 according to a control signal from the ECU 5. The transmission 3 is provided with a gear position sensor 24 for detecting the gear position GP, and a signal indicating the detected gear position GP is output to the ECU 5.
[0024]
Further, the ignition switch 25 outputs a detection signal IG indicating the ON or OFF operation state to the ECU 5. Further, a warning lamp 26 is connected to the ECU 5 to notify the driver when the ignition switch 25 is turned on or off when the gear position GP is not neutral when the engine 2 is started or stopped. I have.
[0025]
The ECU 5 is configured by a microcomputer (all not shown) including a RAM, a ROM, a CPU, an I / O interface, and the like. The ECU 5 controls the operation of the main clutch 4 and the like via the electric motor 19 and the switching motor 21 when the engine 2 is started.
[0026]
Next, a clutch switching process executed by the ECU 5 will be described with reference to FIG. This clutch switching process is executed when the ignition switch 25 is turned on when the engine 2 is started.
[0027]
As shown in FIG. 3, in the present process, first, in step 1 (displayed as “S1” in the drawing, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the gear position GP of the transmission 3 is neutral. If the determination result is NO, the warning lamp 26 is turned on to notify the driver that the gear position GP is not neutral (Step 6), and the process is terminated assuming that the engine 2 is not in a startable state. I do.
[0028]
On the other hand, if the decision result in the step 1 is YES, the switching motor 21 is driven to switch the switching mechanism 20 to the starter side (step 2). As a result, the starter pinion gear 18a meshes with the starter ring gear 7. Next, the electric motor 19 is driven (step 3). Thus, the rotation of the electric motor 19 is transmitted to the crankshaft 2a via the starter ring gear 18a and the clutch ring gear 7, and the engine 2 is started.
[0029]
Next, it is determined whether or not the start of the engine 2 has been completed (step 4). If the result of this determination is NO, the process returns to step 3 and the electric motor 19 is kept driven. On the other hand, if YES, the switching motor 21 is driven again to switch the switching mechanism 20 to the clutch side (step 5). As a result, the clutch pinion gear 18b is brought into mesh with the clutch ring gear 17, so that the main clutch 4 can be connected and disconnected, and this processing ends.
[0030]
As described above, according to the clutch mechanism 1 of the present embodiment, the rotation of the electric motor 19 is rotated by the starter pinion gear 18a and the starter ring gear 7 by the clutch pinion gear 18b, the clutch ring gear 17, and the ball screw 27. The motion is independently transmitted to the actuator member 14 as a linear motion. Further, the switching mechanism 20 selects the starter pinion gear 18a on the starter side where the starter pinion gear 18 meshes with the starter ring gear 7 when the engine 2 is started, and the clutch pinion gear 18b on the clutch side where the clutch pinion gear 18b meshes with the clutch ring gear 17 when the main clutch 4 is connected and disconnected. Can be switched. Accordingly, the electric motor 19 serves as a starter for starting the engine 2 when the switching mechanism 20 is switched to the starter side, and serves as a starter for switching the main mechanism 4 when the switching mechanism 20 is switched to the clutch side. Acts as an actuator.
[0031]
Therefore, by sharing the electric motor 19 as described above, it is possible to omit one of the high-output electric motors which is conventionally required for each of the starter and the main clutch 4. In the present embodiment, the switching motor 21 is used for switching by the switching mechanism 20. Therefore, although the number of motors is not reduced as a whole, as described above, the switching motor 21 has a low output. Is sufficient, so that an inexpensive and small one can be adopted. As a result, the manufacturing cost can be reduced, and the extra space can be provided, so that the degree of freedom in arranging other mechanisms is increased, so that the mountability can be improved.
[0032]
4 and 5 are flowcharts showing a clutch switching process according to the second embodiment of the present invention.
[0033]
First, the clutch switching process at the time of stopping the engine 2 shown in FIG. 4 will be described. This clutch switching process is executed when the ignition switch 25 is turned off.
[0034]
First, in step 7, it is determined whether or not the gear position GP of the transmission 3 is neutral. If the result of this determination is YES, the engine 2 is stopped (step 8), and the switching mechanism 20 is switched to the starter side (step 9), and this processing ends. On the other hand, if the decision result in the step 7 is NO, a warning lamp 26 is turned on to inform the driver that the gear position GP of the transmission 3 is not neutral (step 10). Next, the steps 8 and 9 are executed, and the present process ends.
[0035]
Next, a clutch switching process at the time of starting the engine 2 shown in FIG. 5 will be described. This clutch switching process is executed when the ignition switch 25 is turned on.
[0036]
As shown in FIG. 5, in this processing, first, similarly to steps 1 and 6 of FIG. 3, in step 11, it is determined whether or not the speed position GP of the transmission 3 is in neutral, and the determination result is obtained. If the answer is NO, the warning lamp 26 is turned on (step 15), and it is determined that the engine 2 is not in a state in which the engine 2 can be started, and the process is terminated.
[0037]
On the other hand, when the determined result in the step 11 is YES, the electric motor 19 is driven (step 12) to start the engine 2 (step 13). In this case, by executing step 9 in FIG. 4, the switching mechanism 20 has already been switched to the starter side at the time of the previous stop, so that the engine 2 can be started quickly and the start time can be reduced. it can. Next, similarly to Steps 4 and 5 of FIG. 3, it is determined whether or not the start of the engine 2 has been completed (Step 13). If the determination result is YES, the switching motor 21 is driven, and the switching mechanism 20 is driven. Is switched to the clutch side (step 14). As a result, the main clutch 4 is brought into a connectable / disconnectable state, and the present process ends. On the other hand, if the decision result in the step 13 is NO, the process returns to the step 12, continues to drive the electric motor 19, and executes the subsequent steps.
[0038]
In the above-described embodiment, a dedicated stepping motor is used as the switching motor 21 of the switching mechanism 20. For example, the shift actuator 23 of the transmission 3 and the switching fork 21 of the switching mechanism 20 are connected, and The switching motor 21 may be omitted by controlling the switching fork 21b with the actuator 23. In the embodiment, the ball screw 27 is used as a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor 19 into the linear motion of the actuator member 14. However, instead of this, another ball screw 27 such as a conventional worm gear is used. A mechanism may be used. Further, instead of the switching mechanism 20 for switching and connecting the rotating shaft 18 to the starter pinion gear 18a, the clutch pinion gear 18b and the clutch ring gear 17, another mechanism can be used. For example, the starter pinion gear 18a and the clutch pinion gear 18b are configured to be rotatable with respect to the rotating shaft 18, and the starter pinion gear 18a and the starter ring gear 7, and the clutch pinion gear 18b and the clutch ring gear 17 are configured to always mesh with each other. . A dog tooth or a synchromesh may be provided as a switching mechanism between the starter pinion gear 18a and the clutch pinion gear 18b of the rotating shaft 18, and this may be driven by the switching motor 21, the shift actuator 23, or the like.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the clutch mechanism of the present invention, it is possible to mount the clutch mechanism without requiring a large space, and it is possible to reduce the manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a clutch mechanism to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing a switching mechanism.
FIG. 3 is an example of a flowchart showing a clutch switching process in the first embodiment.
FIG. 4 is an example of a flowchart showing a clutch switching process when the engine is stopped in a second embodiment.
FIG. 5 is an example of a flowchart showing a clutch switching process at the time of engine start in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 clutch mechanism 2 engine (internal combustion engine)
2a crankshaft 3 transmission (power transmission device)
4 Main clutch (clutch)
7 Starter gear (ring gear)
14 Actuator member 17 Clutch ring gear (second transmission path)
18 Rotary shaft 18a Starter pinion gear (first transmission path)
18b Clutch pinion gear (second transmission path)
19. Electric motor (electric motor)
20 Switching mechanism 27 Ball screw (motion conversion mechanism)

Claims

A clutch mechanism for connecting and disconnecting between the internal combustion engine and a power transmission device,
Electric motor,
A rotating shaft that is rotationally driven by the electric motor,
A ring gear connected to a crankshaft of the internal combustion engine,
A clutch that has an actuator member that can linearly move along the axial direction of the crankshaft, and that connects and disconnects between the crankshaft and the power transmission device of the internal combustion engine by the linear movement of the actuator member;
A motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the rotation shaft into the linear motion of the actuator member;
A first transmission path for transmitting the rotational motion of the rotary shaft to the ring gear, a second transmission path for transmitting the rotary motion of the rotary shaft to the motion conversion mechanism,
A switching mechanism that switches and connects the rotating shaft to the first transmission path when the internal combustion engine is started, and to the second transmission path when the clutch is engaged / disengaged;
A clutch mechanism comprising: