JP2005538316A - 車両クラッチ - Google Patents

Abstract

車両クラッチ（６）は車両においてエンジン（２）と変速機（４）との間に配置され、エンジン（２）の回転数に関係して制御される。車両クラッチ（６）は遠心クラッチとしてエンジン（２）の回転数に関係して可変トルク伝達を引き起こす要素（２６、３２）を有している。車両クラッチ（６）は別途操作されるアクチュエータなしに作動され、エンジン（２）と変速機（４）との間に配置された唯一のクラッチは、切換過程時に牽引力を中断することのない発進クラッチとして利用される。

Description

本発明は特許請求の範囲請求項１の上位概念部分に記載の車両クラッチに関する。

車両において通常、エンジンと車両変速機との間に、２つの機能を負う車両クラッチが組み込まれている。車両クラッチは、一方では、はじめ解除されていた車両クラッチが中間摩擦状態を介して車両の運動を吸収して次第に係合することによって、車両の発進のために使われる。これによって、最終的に車両クラッチが完全に係合されて、全トルクがエンジンから変速機に伝達されるまで、徐々にトルクが伝達される。

車両クラッチは、他方では走行中、変速機における歯車伝達比を変換する目的で、エンジンと車両変速機との摩擦結合を緩めるために使われる。そして、車両クラッチはその変換後に走行状態に応じて急速にあるいは徐々に再び係合される。

そのような車両クラッチは例えば独国特許出願公開第３７３０５６５号明細書で知られている。そこに記載された対象は本件出願の内容にも組み入れられる。

エンジンと車両変速機との間に車両クラッチが配置され、その車両クラッチは発進過程時に遠心クラッチとして作動する。速度段の切換中、そのクラッチは適当なロッドを介してアクチュエータによって別途操作されねばならない。これは、クラッチへの伝達装置と、この伝達装置に接続されたクラッチにおける操作装置とを備えた別個のアクチュエータを必要とする。

本発明の課題は、エンジンと車両変速機との間における車両クラッチを単純化することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する車両クラッチによって解決される。その実施態様は従属請求項に記載されている。

車両クラッチは車両においてエンジンと変速機との間に配置されている。この車両クラッチはエンジンの回転数に関係して制御され、および場合によっては、変速機の回転数信号、例えば変速機の入力軸回転数あるいは出力軸回転数に関係して制御される。遠心クラッチの形をした要素は、エンジンの回転数に関係して可変トルク伝達を引き起こす。発進時に回転数信号を利用して、アクセルペダル角に相当する車両加速度が、前記要素の遠心力作用が必要な摩擦トルクを発生することによって、設定される。エンジン無負荷運転中の低速回転時に、ないし停止近くにおける変速機入力軸回転数ないし変速機出力軸回転数において、原理上回転数に左右される遠心力が小さくなることによって、車両クラッチは自動的に解除される。車両クラッチの作動は遠心力だけでしか行われない。別途操作されて車両クラッチを調整するアクチュエータは利用されない。

車両クラッチは、エンジンと変速機との間に配置された唯一のクラッチであり、切換過程時に牽引力を中断することのない発進クラッチとしてしか作用しない。走行中における切換過程の際に牽引力およびトルク伝達を中断するための切換クラッチは利用されない。

好適には、車両クラッチのクラッチ入力側部品およびクラッチ出力側部品の回転数を監視するための装置が設けられ、これによって、クラッチにおける回転数差が検出される。エンジンによるクラッチの過大な加速は、クラッチないし変速機の出力側からの反作用によるエンジン回転数の過大な抑制と同様に次のようにして防止される。即ち、回転数が監視され、万一の場合にその欠陥状態は、燃料噴射の取り止めないし場合によっては燃料噴射量の時間的に限られた増大によるエンジンの積極的制御によって、あるいは速度段の変化によって解消される。

有利な実施態様において、車両クラッチの摩擦出力の計算が行われる電子制御装置が設けられ、この電子制御装置は回転数監視装置に接続されている。その摩擦出力の計算は例えば、クラッチ入力側とクラッチ出力側との回転数差を、クラッチによって伝達するトルクと乗算することによって行われる。そこで時間成分を考慮して摩擦作用が求められる。その伝達トルクはエンジンの回転数に関係し、適当な計算法（本発明の対象ではない）によって求められる。なおその計算に、エンジンの回転数、変速機入力回転数、変速機出力回転数、車速、実際エンジントルクおよびそこから導き出された量が、入力量として入力される。

他の有利な実施態様において、エンジンの回転数に影響を与える特性図あるいは匹敵した論理回路が電子制御装置に記憶され、その特性図あるいは論理回路は、アクセルペダル位置と燃料噴射量とエンジン回転数における値の依存性を有している。場合によっては、車両重量およびクラッチの負荷状態のような他の量も考慮される。

特に産業車両における無積載車両と積載車両との間における非常に大きな重量差によって、すべての走行状態に適した調和を見い出すことは困難である。重量車両の場合、車両を十分に加速するために、クラッチがはじめ非常に大きな回転数で十分なトルクを伝達する状態が生じ、従って、クラッチにおける大きな回転数差が生じ、これによって、大きな摩擦出力およびその結果、大きな損耗が予期される。燃料噴射の取り止めの形をしたエンジン制御は、それに応じて回転数差を減少させるが、滑り時間を増大させ、このために、小さな伝達トルクのせいで加速性能が悪化し、大きな摩擦作用を生ずる。

従って、特に有利な実施態様において、トルク伝達を引き起こす要素を備えたクラッチは、車両重量ないし走行抵抗に関係して影響される運動学系を有している。好適には、その運動学系は少なくとも１つの可変てこ要素を有し、その可変てこ比は、車両クラッチのトルク伝達能力に影響を与えるために使われる。てこ要素における可変てこ比は、有利に、てこにおける転向点（Umlenkpunkten）の電動式、電磁式、液圧式あるいは空気圧式の変位によって変化される。

特に有利な実施態様において、車両クラッチはトルク伝達性能における損耗の補償系を有し、そのために特に、可変てこ要素が利用される。車両クラッチの電子制御装置は、有利に、変速機あるいは車両全体の制御装置に一体に統合されている。特にそのような車両クラッチは、エンジンと車両自動変速機との間で利用される。

車両の停止中における変速機のニュートラル位置は、車両クラッチが自動的に確実に解除されるので、もはや不要である。車両におけるクラッチアクチュエータに対する追加的な配線、電力供給および車両搭載は不要である。車両クラッチに従属する変速機の構造は任意にでき、即ち、１つあるいは複数の中間軸を備えた変速機、並びに、動力分割機およびレンジ選択機のような１つあるいは複数の前置補助変速機あるいは後置補助変速機を備えた変速機が利用できる。

変速機における副出力部の利用は、本発明に基づく車両クラッチによって完全に機能される。車両停止状態において変速機はニュートラルに切り換えられ、その場合、副出力部が接続される。いまエンジンが加速されたとき、クラッチが係合し、トルクを変速機に伝達し、従って副出力部に伝達する。同じことは、入れられた速度段で運転されている副出力部の作動中に対して適用される。

以下図を参照して本発明を詳細に説明する。
図には、有段変速機の概略縦断面図を用いて、本発明の実施例が示されている。図において符号２は車両エンジン、符号４は有段変速機として形成された変速機、符号６は車両エンジン２と変速機４との間に配置されたクラッチである。また、符号８は変速機４を取り囲むケース、符号１０は変速機入力軸、符号１２は変速機出力軸である。

シフトレバー１４は変速機制御装置１６に接続されている。ここに示された実施例において、シフトレバー１４には、３つの位置しか当てがわれていない。即ち、中央のニュートラル位置Ｎと、すべての前進段が自動的に切り換えられる通常の前進走行位置Ｄと、車両の停止時にパーキングロックを兼ねる後進走行位置Ｒ／Ｐしか当てがわれていない。

図において全体を符号６で表したクラッチは、摩擦クラッチとして形成され、この摩擦クラッチ６は、車両エンジン２のクランク軸（図示せず）に固く結合されたクラッチプレート１８と、プレッシャプレート２０とを有している。このプレッシャプレート２０はクラッチプレート１８に対して、ないしはクラッチプレート１８に固定されたクラッチカバー２２に対して回り止めして軸方向に移動可能に保持されている。クラッチプレート１８とプレッシャプレート２０との間に、変速機入力軸１０上に固定して保持されたクラッチディスク２４の摩擦板が配置されている。それ自体公知の皿ばね３０が、その半径方向の中央範囲においてクラッチカバー２２の支持突起４２により揺動可能に支持されている。この皿ばね３０はその外周縁でプレッシャプレート２０を押圧している。

クラッチ６の係合時に必要な押圧力は遠心力によって発生される。そのために、円筒ローラ２６の形をした複数の遠心重りが、円周方向に一様に分布して設けられている。これらの円筒ローラ２６は、円筒ピン上に回転可能に支持され、クラッチカバー２２の半径方向スロット２８内に半径方向に変位可能に案内されると共に、対応する凹所によって皿ばね３０に係合している。円筒ローラ２６の軸受ピンは、スロット２８の縁部でクラッチカバー２２に支持されている。その円筒ローラ２６は、プレッシャプレート２０における（半径方向に対して傾斜して延びる）乗り上げ斜面３２上を転動する。クランク軸の回転数が上昇し、それによる遠心力のために、円筒ローラ２６が半径方向に変位した際、プレッシャプレート２０における乗り上げ斜面３２を介して与えられる軸方向押圧力が増大し、これによって、クラッチ６が次第に係合方向に作動される。

そのような有段変速機４を装備した車両がいま停止状態から発進されようにするとき、エンジン２の回転数が、アクセルペダル３４の作動によって高められ、これによって、円筒ローラ２６が増大された遠心力を受け、この円筒ローラ２６の作用によって、クラッチ６が回転数に依存して自動係合する。即ち、その円筒ローラ２６はエンジン回転数の増大に伴って外側に押し出され、その際、乗り上げ斜面３２上の位置に応じてプレッシャプレート２０をクラッチプレート１８に押し付け、これによって、両プレート１８、２０間に配置されたクラッチディスク２４の摩擦板が、クランク軸と変速機入力軸１０との摩擦結合を生じさせる。

予めシフトレバー１４が位置Ｄあるいは位置Ｒ／Ｐに置かれ、即ち、前進走行位置あるいは後進走行位置に置かれているので、有段変速機４の前進１速段あるいは後進段が接続され、車両はクラッチ６に形成された摩擦結合に応じて発進する。

例えば車両が交通事情により止められ、或いは停止されようとしたとき、車両の速度が低下され、その場合、遠心力で作動されるクラッチが再び解除される。これに対して、その他の変速機の切換過程中は、その切換過程がその都度対応された変速機歯車の同期点で自動的に実施されるので、クラッチ作動はもはや行われない。その個々の切換過程は変速機制御装置１６によって引き起こされ、そのために変速機制御装置１６は、車両の走行速度に相当した信号を、変速機出力軸１２の回転数を検出する回転数センサ３６から受ける。さらに、シフトレバー１４に位置検出器３８が付設され、この位置検出器３８はシフトレバー１４で調整された運転レンジについての信号を変速機制御装置１６に伝える。もう１つの信号配線は変速機制御装置１６を車両のアクセルペダル３４に接続している。

変速機制御装置１６は、変速機の制御にとって必要な他の信号を、変速機制御装置１６に統合制御器の形に結合されたエンジン制御装置４０からも得る。このエンジン制御装置４０は、例えば点火および車両エンジン２への燃料供給を制御する。エンジン制御装置４０ないし変速機制御装置１６は特に、クランク軸の回転数についての回転数センサ４４からの測定信号、および吸気マニホルド４８における出力依存負圧についての圧力センサ４６からの測定信号を受ける。他のセンサは、スロットルバルブの位置を検出する位置検出器５０、およびエンジン温度を検出する温度検出器５２である。変速機４の入力軸１０の回転数は回転数センサ５４で検出され、変速機制御装置１６に伝えられる。

本発明に基づく有段変速機の実施例の概略縦断面図。

符号の説明

２ 車両エンジン
４ 変速機
６ クラッチ
８ ケース
１０ 変速機入力軸
１２ 変速機出力軸
１４ シフトレバー
１６ 変速機制御装置
１８ クラッチプレート
２０ プレッシャプレート
２２ クラッチカバー
２４ クラッチディスク
２６ 円筒ローラ
２８ スロット
３０ 皿ばね
３２ 乗り上げ斜面
３４ アクセルペダル
３６ 回転数センサ
３８ 位置検出器
４０ エンジン制御装置
４２ 支持突起
４４ 回転数センサ
４６ 圧力センサ
４８ 吸気マニホルド
５０ 位置検出器
５２ 温度検出器
５４ 回転数センサ

Claims (12)

1. 車両においてエンジン（２）と変速機（４）との間に配置され、エンジン（２）の回転数に関係して制御され、エンジン（２）の回転数に関係して可変トルク伝達を引き起こす要素（２６、３２）を備えた車両クラッチ（６）において、
   車両クラッチ（６）が別途操作されるアクチュエータなしに作動される、ことを特徴とする車両クラッチ（６）。
2. 車両クラッチ（６）がエンジン（２）と変速機（４）との間に配置された唯一のクラッチであり、切換過程時に牽引力を中断することのない発進クラッチとして利用される、ことを特徴とする請求項１記載の車両クラッチ（６）。
3. 車両クラッチ（６）のクラッチ入力側部品（１８）およびクラッチ出力側部品（１０）の回転数を監視するための装置（３６、４４、５２）が設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両クラッチ（６）。
4. 車両クラッチ（６）の摩擦出力を計算するために電子制御装置（１６）が設けられ、この電子制御装置（１６）に回転数を監視するための装置（３６、４４、５２）に接続されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両クラッチ（６）。
5. 電子制御装置（１６）にエンジン（２）の回転数に影響を与える特性図が記憶され、この特性図が、アクセルペダル位置と燃料噴射量とエンジン回転数における値の依存性を有している、ことを特徴とする請求項４記載の車両クラッチ（６）。
6. トルク伝達を引き起こす要素（２６、３２）が、車両重量ないし走行抵抗に関係して影響される運動学系を有している、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両クラッチ（６）。
7. 運動学系が可変てこ要素を有し、その可変てこ比が、車両クラッチ（６）のトルク伝達能力に影響を与えるために使われる、ことを特徴とする請求項６記載の車両クラッチ（６）。
8. てこ要素における可変てこ比が、てこにおける転向点の電動式、電磁式、液圧式あるいは空気圧式の変位によって変化される、ことを特徴とする請求項７記載の車両クラッチ（６）。
9. 車両クラッチが損耗補償系を有している、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両クラッチ（６）。
10. 可変てこ要素が損耗を補償するために利用される、ことを特徴とする請求項９記載の車両クラッチ（６）。
11. 車両クラッチ（６）の電子制御装置（１６）が、変速機（４）あるいは車両全体の制御装置に一体に統合されている、ことを特徴とする請求項４ないし１０のいずれか１つに記載の車両クラッチ（６）。
12. エンジン（２）と車両自動変速機（４）との間での請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の車両クラッチ（６）の利用。

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