JP2004232808A - 車両用発進クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブ状態からコースト状態に遷移する際、応答性よくトルク伝達し、かつ、電力消費を抑え燃費を向上することが可能な車両用発進クラッチを提供すること。
【解決手段】エンジンと自動変速機の変速機構部とを前記発進クラッチにより断接する車両用発進クラッチにおいて、電磁パイロットクラッチを、通電時に解放状態、非通電時に締結状態となるクラッチとし、カム機構を、エンジン側からトルクが入力されるドライブ状態のときに軸方向の推力に変換するドライブカム面と、変速機構部側からトルクが入力されるコースト状態のときに軸方向の推力に変換するコーストカム面から構成し、前記コーストカム面のカム角度を、前記ドライブカム面のカム角度よりも大きく設定した。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する発進クラッチの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トルクカム機構を備えたクラッチとして、特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、電磁石への通電時に締結状態とし、非通電時に解放状態としている。また、エンジンと変速機との締結・解放を行うためにトルクカム機構を備えた電磁クラッチを用いている。このとき、コースト状態においてもカム機構による締結力を得るために、エンジン側からのトルク入力に対して軸力を発生するドライブカム面と、変速機側からのトルク入力に対して軸力を発生するコーストカム面を設けている。これにより、ドライブ状態であってもコースト状態であってもカム機構による締結力を得ることを可能としている（図３（ｂ）参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２６９５９３号公報（第５頁参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、下記に示す問題があった。すなわち、通常走行時においては、電磁クラッチが締結状態となる運転シーンが多いため、常に電磁クラッチへ通電する必要があり、電力消費が多く燃費の悪化を招くという問題があった。
【０００５】
また、ドライブ状態からコースト状態に遷移する際、ドライブカム面からコーストカム面にローラカムが移動する。この移動中は締結力が発生しないため、トルク抜けの発生した区間となる。このとき、ドライブカム面のカム角度とコーストカム面のカム角度が同じに設定されているため、ローラの移動距離が長く、トルク抜けの発生する区間が長くなってしまうという問題があった。これに対応すべく、ドライブ状態からコースト状態遷移の間のトルク抜けを防止するために、ワンウェイクラッチを設けているが、コストの増大を招き、構造が複雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、ドライブ状態からコースト状態に遷移する際、応答性よくトルク伝達し、かつ、電力消費を抑え燃費を向上することが可能な車両用発進クラッチを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本願発明では、電磁パイロットクラッチを、通電時に解放状態、非通電時に締結状態となるクラッチとしたことで、運転シーンにおいて発進クラッチの締結状態が多い車両の場合、締結による無駄な電力消費を極力抑制することができる。
【０００８】
また、カム機構において、コーストカム面のカム角度を、ドライブカム面のカム角度よりも大きく設定したことで、ドライブ状態からコースト状態へ遷移する際、トルク抜けの区間を短くすることが可能となり、トルク伝達状態を応答性よく切り換えることができる。また、カム角度を大きくすると、得られる締結力は小さくなる。ここで、コースト状態では、エンジンへの燃料噴射が少ない（もしくは、所定エンジン回転数までは噴射量０）ため、エンジン側のトルクが小さい。このとき、例えば運転者が急ブレーキを踏んだとしても、過大なトルクがエンジン側に伝達されることを防止することが可能となり、エンジンストールを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
図１は、第１実施例におけるアイドルストップ車両の全体構成を表すシステム図である。１はエンジン、２は自動変速機、４０はエンジン１と自動変速機２の動力伝達状態を切り換える発進クラッチである。
【００１０】
また、１０はエンジンの駆動状態を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと記載する）、２０は自動変速機コントロールユニット（以下、ＡＴＣＵと記載する）である。ＥＣＵ１０には、エンジン回転数センサ１１により検出されたエンジン回転数、スロットル開度センサ１２により検出されたスロットル開度等が入力され、エンジンの駆動状態を制御する。
【００１１】
ＡＴＣＵ２０には、車速センサ２１により検出された車速、インヒビタスイッチ２２からのレンジ信号、アクセル開度センサ２３により検出されたアクセル開度等の信号が入力され、変速制御を実行すると共に、発進クラッチ４０の締結制御を実行する。ＥＣＵ１０及びＡＴＣＵ２０は、それぞれ相互通信により情報を送受信し、最適な変速制御を達成している。
【００１２】
図２は、発進クラッチ４０の具体的構成を表す断面図である。発進クラッチ４０は、電磁パイロットクラッチ４０ａと、トルクカム機構４０ｂと、メインクラッチ４０ｃから構成されている。以下、構成について詳細に説明する。
【００１３】
４１はエンジン出力軸１ａと一体に回転するフライホイールである。このフライホイール４１には、メインクラッチ４０ｃのクラッチプレート４９を押圧する押圧部４１ａが設けられている。このように、フライホイール４１を設けることで、エンジンの曲げ捩り振動を抑制することが可能となり、後述するトルクカム機構４０ｂのカム面を常に一定の傾きを得ることができる。
【００１４】
４２はフライホイール４１に固定された入力ドラムである。この入力ドラム４２には、内周側に電磁パイロットクラッチ４０ａのアーマチュア４５ａを兼ねる第１ロータ４５及び、第１ロータ４５をスプリング４４ｂにより締結側に付勢するピストン４４ａを支持する支持部４２ａと、スプリング４４ｂを保持する押圧部４２ｂから構成されている。また、軸力伝達部材４８の軸方向位置を調整する調整ねじ４３が設けられている。また、入力ドラム４２と変速機入力軸２ａの間にはダストシール４２ｃが設けられ、発進クラッチ内の耐久性の向上を図っている。
【００１５】
４４はハウジングに固定され、電磁力を発生する電磁石である。この電磁石４４の吸引力により、スプリング４４ｂのスプリング力に抗してアーマチュア４５ａを軸方向変速機側に引きつけることで第１ロータ４５の回転を停止する。また、第１ロータ４５には、ローラ４６を保持するローラ保持部４５ｂが設けられている。第１ロータ４５の回転によりローラ４６も共に回転方向に移動する。
【００１６】
４７は第２ロータである。図３（ａ）は第１ロータ４５，ローラ４６及び第２ロータ４７部分の拡大断面図である。第２ロータ４７には、ローラ４６を押圧するドライブカム面４７ａ（カム角度θｄ）とコーストカム面４７ｂ（カム角度θｃ）が設けられている。ここで、カム角度はθｄ＜θｃとなる関係で設けられている。
【００１７】
エンジン側からトルクが入力されるドライブ時には、第１ロータ４５及びローラ４６がスプリング力により図３中左方に移動し、スプリング力Ｔｐに対してドライブカム面４７ａとの間にスラスト力Ｔｄが働き、第２ロータ４７を軸方向エンジン側へ軸力Ｔｄで押圧する。ここで、θｄは小さく設定されているため、大きな軸力を発生することができる。
【００１８】
一方、変速機側からトルクが入力されるコースト時には、第１ロータ４５及びローラ４６が図３中右方に移動し、スプリング力Ｔｐに対してコーストカム面４７ｂとの間にスラスト力Ｔｃが働き、第２ロータ４７を軸方向エンジン側へ軸力Ｔｃで押圧する。ここで、θｃは大きく設定されているため、軸力は小さいが、ローラ４６の中立位置からの回転方向への移動距離が短くなるように設定されている。
【００１９】
また、第２ロータ４７には、変速機入力軸２ａと軸方向摺動可能にスプライン嵌合するスプライン部４７ｄが設けられている。また、軸力伝達部材４８を軸方向に摺動可能なスライドベアリング４７ｆと、回転方向に摺動可能なスラストベアリング４７ｅが設けられ、軸力伝達部材４８が回転方向及び軸方向にスムーズに回転できるよう構成されている。
【００２０】
軸力伝達部材４８には、メインクラッチ４０ｃのクラッチプレートを押圧する押圧部４８ａが設けられている。また、クラッチプレート４９にはフェーシング材４９ａがエンジン側と変速機側の両面に設けられている。クラッチプレート４９はダンパ５０を介して変速機入力軸２ａとスプライン嵌合するハブ５１と連結されている。
【００２１】
次に発進クラッチ４０の作用について説明する。
（ドライブ状態の締結時）
電磁石４３を非通電状態とし、アーマチュア４５ａがスプリング４４ｂにより押圧され、第１ロータ４５がフライホイール４１と共に回転する。この回転力によりローラ４６が回転し、第１ロータ４５と第２ロータ４７の間で軸力が発生する。この軸力により第２ロータ４７がエンジン側に移動する。この移動によって軸力伝達部材４８がメインクラッチ４０ｃのクラッチプレート４９を押圧し、フライホール４１の押圧部４１ａとの間で締結される。この締結力はダンパ５０，ハブ５１を介して変速機入力軸２ａに伝達される。メインクラッチ４０ｃを押圧する押圧力伝達経路としては、スプリング４４ｂ→ピストン４４ａ→第１ロータ４５→ローラ４６→第２ロータ４７→軸力伝達部材４８となる。また、主なトルク伝達経路はエンジン１→メイン２クラッチ４０ｃ→変速機入力軸２ａとなる。
【００２２】
（コースト状態の締結時）
基本的な電磁パイロットクラッチ４０ａの締結作用はドライブ状態と同じである。ただし、変速機入力軸２ａからトルクが入力されるため、メインクラッチ４０ｃを押圧する押圧力伝達経路としては、変速機入力軸２ａ→スプライン４７ｄ→第２ロータ４７→ローラ４６→第１ロータ４５及び軸力伝達部材４８となる点が異なる。また、主なトルク伝達経路は変速機入力軸２ａ→メインクラッチ４０ｃ→エンジン１となる。
【００２３】
（解放時）
電磁石４４を通電状態とすることで、アーマチュア４５ａをスプリング力に抗して軸方向変速機側へ吸引し、第１ロータ４５と第２ロータ４７が解放状態となる。これにより、発進クラッチ４０は解放状態となる。
【００２４】
（ドライブ状態→コースト状態遷移時の作用）
次に、ドライブ状態からコースト状態へ遷移するときのトルクカム機構４０ｂの作用について図３を用いて説明する。ドライブ状態では、第１ロータ４５からトルクが入力されているため、図３（ａ）の実線で示す位置にローラ４６が位置する。このとき、コースト状態になると、上述したように第２ロータ４７からトルクが入力されるため、第１ロータ４５と第２ロータ４７は相対的に移動し、図３（ａ）の点線で示す位置にローラ４６が移動する。このとき、コーストカム面４７ｂのカム角度θｃが大きく設定されているため、ローラ４６の回転方向移動距離が短くなり、素早く締結トルクを発生することができる。
【００２５】
図３（ｂ）は、従来技術のドライブカム面及びコーストカム面を表す図である。図に示すように、どちらのカム面のカム角度も同じに設定している場合、ドライブ状態→コースト状態遷移におけるローラの移動距離が長く、トルク抜け区間が長くなってしまう。しかしながら、本実施例では、さほど締結トルクを要求されないコースト状態でのカム角度を大きく設定することで、トルク抜け区間を短くすることが可能となり、トルク伝達状態を応答性よく切り換えることができる。また、カム角度を大きくすると、得られる締結力は小さくなる。ここで、コースト状態では、エンジンへの燃料噴射が少ない（もしくは、所定エンジン回転数までは噴射量０）ため、エンジン側のトルクが小さい。このとき、例えば運転者が急ブレーキを踏んだとしても、過大なトルクがエンジン側に伝達されることを防止することが可能となり、エンジンストールを防止することができる（請求項１に対応）。
【００２６】
また、運転シーンにおいて発進クラッチ４０を締結している状態が多い車両では、電磁パイロットクラッチ４０ａを通電により解放状態とすることで、通常走行時の電力消費量を低減することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。
【００２７】
また、乾式の電磁パイロットクラッチ４０ａと、乾式のメインクラッチ４０ｃを設けたことで、湿式に比べ大きな締結力を得ることが可能となり、構成のコンパクト化を図ることができる（請求項２に対応）。
【００２８】
（第２実施例）
次に第２実施例について説明する。基本的な構成は第１実施例と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００２９】
図４は第２実施例における発進クラッチ４０の構成を表す断面図である。図に示すように、第１実施例では電磁パイロットクラッチ４０ａとしてアーマチュアを兼ねる単板プレート４５を用いたが、第２実施例では湿式多板クラッチを用いた点が異なる。入力ドラム４２の内周側にはスプライン４２０ａが設けられ、アーマチュア４２０ｃ及び多板プレート４２０ｄを軸方向摺動可能にスプライン嵌合している。また、第１ロータ４５０にも同様にスプライン４５０ａが設けられ、多板プレート４２０ｄを軸方向摺動可能にスプライン嵌合している。また、湿式であるため、入力ドラム４２と変速機入力軸２ａの間にはオイルシール４２０ｅが設けられ、更に入力ドラム４２と第２ロータ４７との間にもオイルシール４２０ｆが設けられている。また、第２ロータ４７と変速機入力軸２ａの間にもオイルシール４７ｇが設けられ、電磁パイロットクラッチ４０ａを画成している。
【００３０】
このように、電磁パイロットクラッチ４０ａに湿式の多板クラッチを用いることで、耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００３１】
（第３実施例）
図５は第３実施例のハイブリッド車両の全体構成を表すシステム図である。本実施例では、駆動力としても使用可能なモータジェネレータ６０をエンジンと発進クラッチ４０の間に設けた点が異なる。また、ハイブリッドコントロールユニット３０（以下、ＨＥＶＣＵと記載する）を設けた点が異なる。基本的な制御としては、バッテリ状態や走行状態に応じて、モータジェネレータ６０のみ、もしくはエンジン１と併用で走行することができる点が異なる。
【００３２】
図６は第３実施例のハイブリッド車両における発進クラッチの具体的構成を表す断面図である。エンジン出力軸１ａは、入力ドラム４２０と連結されている。この入力ドラム４２０の内周には、乾式の多板クラッチ４１０ａを軸方向摺動可能にスプライン嵌合するスプラインが設けられている。第１実施例では、メインクラッチ４０ｃとして乾式の単板プレートを用いたが、第３実施例では、乾式の多板プレート４９０，４９０ａを用いた点が異なる。それに伴い、ダンパ５００及びハブ５１０をそれぞれのプレートに設け、スプライン５１０ａを介して変速機入力軸２ａと嵌合されている。
【００３３】
また、この多板クラッチ４１０ａの外周には、モータジェネレータ６０が設けられている。モータジェネレータ６０は、入力ドラム４２０の外周に設けられたロータ６１と、変速機ハウジングに固定されたステータ６２から構成され、ＨＥＶＣＵ３０ａからの制御信号によりモータ駆動もしくはジェネレータとして作用する。
【００３４】
以上説明したように、第３実施例では、ハイブリッド車両に本発明の発進クラッチを用い、更にメインクラッチ４０ｃを乾式の多板クラッチとした。すなわち、コースト状態において、モータジェネレータ６０により回生作動させる際、トルクカム機構４０ｂのトルクが小さい場合であっても、摩擦力の大きな乾式の多板クラッチにより十分な締結力を得ることが可能となり、十分な回生力を得ることができる（請求項３に対応）。
【００３５】
（第４実施例）
次に第４実施例について説明する。基本的な構成は第３実施例と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００３６】
図７は第４実施例における発進クラッチ４０の構成を表す断面図である。図に示すように、第３実施例では電磁パイロットクラッチ４０ａとしてアーマチュアを兼ねる単板プレート４５を用いたが、第４実施例では湿式多板クラッチを用いた点が異なる。入力ドラム４２０の内周側にはスプライン４２０ａが設けられ、アーマチュア４２０ｃ及び多板プレート４２０ｄを軸方向摺動可能にスプライン嵌合している。また、第１ロータ４５０にも同様にスプライン４５０ａが設けられ、多板プレート４２０ｄを軸方向摺動可能にスプライン嵌合している。また、湿式であるため、入力ドラム４２０と変速機入力軸２ａの間にはオイルシール４２０ｅが設けられ、更に入力ドラム４２０と第２ロータ４７との間にもオイルシール４２０ｆが設けられている。また、第２ロータ４７と変速機入力軸２ａの間にもオイルシール４７ｇが設けられ、電磁パイロットクラッチ４０ａを画成している。このように、電磁パイロットクラッチとして、湿式の多板クラッチを用いることで、耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００３７】
更に、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００３８】
（イ）請求項１または２に記載の車両用発進クラッチにおいて、前記電磁パイロットクラッチとエンジンとの間に、フライホイールを設けたことを特徴とするアイドルストップ車両用発進クラッチ。
【００３９】
すなわち、フライホイールを設けることで、エンジンの曲げ捩り振動を抑制することが可能となり、トルクカム機構のカム面の傾きを常に一定にすることが可能となり、安定した締結トルクを得ることができる。
【００４０】
（ロ）請求項１，３及び上記（イ）に記載のアイドルストップ車両用発進クラッチにおいて、前記電磁パイロットクラッチを、湿式の電磁多板クラッチとしたことを特徴とするアイドルストップ車両用発進クラッチ。
【００４１】
すなわち、湿式の電磁多板クラッチとすることで、耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における車両の全体構成を表すシステム図である。
【図２】第１実施例における発進クラッチの構成を表す断面図である。
【図３】第１実施例におけるトルクカム機構の断面図である。
【図４】第２実施例における発進クラッチの構成を表す断面図である。
【図５】第３実施例におけるハイブリッド車両の全体構成を表すシステム図である。
【図６】第３実施例における発進クラッチの構成を表す断面図である。
【図７】第４実施例における発進クラッチの構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
１０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１１ エンジン回転数センサ
１２ スロットル開度センサ
２０ 自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）
２１ 車速センサ
２２ インヒビタスイッチ
２３ アクセル開度センサ
３０ａ ハイブリッドコントロールユニット（ＨＥＶＣＵ）
３１ ブレーキスイッチ
４０ 発進クラッチ
４０ａ 電磁パイロットクラッチ
４０ｂ トルクカム機構
４０ｃ メインクラッチ
４１ フライホイール
４２ 入力ドラム
４３ 調整ねじ
４４ 電磁石
４４ａ ピストン
４４ｂ スプリング
４５ 第１ロータ
４６ ローラ
４７ 第２ロータ

Claims (3)

1. 電磁石と該電磁石の発生する電磁力により締結可能なクラッチプレートを有する電磁パイロットクラッチと、前記電磁パイロットクラッチの締結力を軸方向の推力に変換しトルク増幅するカム機構と、前記カム機構により増幅された軸方向の推力によって締結するメインクラッチと、電流制御により前記電磁パイロットクラッチを断続操作する操作手段とから構成される発進クラッチであって、
   エンジンと自動変速機の変速機構部とを前記発進クラッチにより断接する車両用発進クラッチにおいて、
   前記電磁パイロットクラッチを、通電時に解放状態、非通電時に締結状態となるクラッチとし、
   前記カム機構を、エンジン側からトルクが入力されるドライブ状態のときに軸方向の推力に変換するドライブカム面と、変速機構部側からトルクが入力されるコースト状態のときに軸方向の推力に変換するコーストカム面から構成し、前記コーストカム面のカム角度を、前記ドライブカム面のカム角度よりも大きく設定したことを特徴とする車両用発進クラッチ。
2. 請求項１に記載の車両用発進クラッチにおいて、
   前記電磁パイロットクラッチ及び前記メインクラッチを乾式のクラッチとしたことを特徴とする車両用発進クラッチ。
3. 請求項１または２に記載の車両用発進クラッチにおいて、
   前記エンジンと前記発進クラッチの間に駆動源及び発電源となるモータジェネレータを設け、
   前記メインクラッチを乾式多板クラッチとしたことを特徴とする車両用発進クラッチ。

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