JP2006511763A - クラッチの制御用高速開放液圧弁を持つ単動操作器 - Google Patents

Abstract

クラッチの押圧力を発生するシリンダ−ピストン装置を有する自動車の動力伝達系にある摩擦クラッチの制御用単動操作器が、急速かつ確実にしかも簡単かつ安価であるようにする。そのため制御可能なポンプ装置（３）が圧力媒体を発生し、自動制御弁装置（２）を介してシリンダ−ピストン装置（１）に利用可能にする。急速吐出し弁（８）はブシュ（１０）及びその中にばねで支持されるスライダ（１２）から成っている。ブシュは第１の開口（１１）を持ち、この開口を通って圧力媒体がシリンダ−ピストン装置（１）から流出できる。スライダ（１２）は第１の位置で開口（１１）を開き、第２の位置で開口（１１）を閉じる。クラッチは電動機の駆動により制御される。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、自動車の動力伝達系にある摩擦クラッチの制御用単動操作器であって、クラッチの押圧力を発生するシリンダ−ピストン装置を有するに関する。ここでは差動装置を固定するクラッチ、及び車軸又は車幹に割当てられるトルクを制御するクラッチも問題となる。操作器は、クラッチの閉鎖方向に作用し、開放方向にはクラッチ内部の力例えばばねが作用する。

自動車に使用する場合、摩擦クラッチの制御可能性に対する要求が、特定のトルクの設定の精度に関しても、制御の速度に関しても非常に高い。後者は、例えばＡＢＳ介入又はＥＳＢ介入の際特にクラッチの釈放の際である。更に固有安全性に対する要求がある。これは、システムの故障の場合最も安全な状態（大抵は釈放されたクラッチ）がひとりでに現われるようにすることを意味する。

従来技術によれば、このようなクラッチのために必要な押圧力は機械的に又は液圧で形成される。第１の場合例えば傾斜面環が使用され、その回転のため電気的な動力源が使用される。このような機構は、摩擦及び遊びを持つ多数の部品のため不利である。

外部ポンプによる液圧操作では、電子装置との共同動作のために必要な開閉速度は、大きい寸法の電動機−ポンプによってのみ得られ、これは重量特に電流消費の理由から禁止される。更にアキュムレータ及び駆動される調整弁が必要である。その代わりにクラッチ部分と共に回転しかつ回転数差に関係するポンプが使用されると、駆動を回転する部分へ伝達せねばならず、これは費用を要しかつ不利である。更に小さい回転数差の場合、制御に必要な圧力は使用不可能である。

更に伝達すべき特定のトルクで少し長く運転する場合、クラッチに作用する圧力媒体の圧力を保たねばならず、制御不可能な電動機−ポンプ装置では、これは高い回転損失を意味する。すべての公知のシステムでは、クラッチ釈放速度についても固有安全性についても望むところが残っている。

従って本発明の目的は、上述した欠点を持たず、従って速く確実で簡単かつ安価な操作器を提案することである。

本発明によればこれは、制御可能な電動機−ポンプ装置が圧力媒体を準備し、自動制御弁装置を介してシリンダ−ピストン装置に接続され、従ってクラッチが電動機−ポンプ装置の駆動により制御されることによって達せられる。即ち非常に速くかつ精確な電動機の制御を介して、クラッチが操作される。こうして知能的液圧伝達部を持つ電気操作器と称することができる。液圧伝達は自動制御弁装置を介して行われ、この弁装置により外部からの駆動なしに、クラッチが速やかに開放可能であり、電気装置の故障の際ひとりでにその確定な（釈放）位置へ戻る。なぜならば、ポンプ圧力が低下するか又はなくなると、弁が開くからである。更に自動制御弁装置が急速吐出し弁を持ち、ポンプのこの急速吐出し弁に近い側に存在する圧力が急速吐出し弁に作用する（請求項２）。

実際の構成において、急速吐出し弁がブシュ及びその中にばねで支持されるスライダから成り、ブシュが少なくとも１つの第１の開口を持ち、この開口を通って圧力媒体がシリンダ−ピストン装置から流出でき、スライダが、開口を開く第１の位置と、開口を閉じる第２の位置との開で移動可能である（請求項３）。１つの実施形態では、スライダの第１の位置でばねの力が優勢であり、第２の位置で、圧力媒体からスライダへ及ぼされる力が優勢である。

別の実施形態では、急速吐出し弁のスライダが管として構成され、電動機−ポンプ装置からシリンダ−ピストン装置への経路にある圧力媒体がこの管を通って流れ、この管の内部に絞りくびれが形成されている（請求項５）。この絞りくびれは、シリンダ−ピストン装置への圧力媒体の供給の際、圧力差従ってスライダに作用する力を生じ、この力がスライダを開口の前へもたらすが、そうでない場合圧力媒体が開口を通って流出することになる。電動機−ポンプ装置が供給量零に調整されると、この力はなくなり、スライダが流出開口を開く。供給方向の反転が起こるように、ポンプが更に逆転されると、開口が更に一層速く開かれる。

有利な実施形態では、急速吐出し弁のスライダがピストンとして構成され、このピストンがブシュ内に第１の空間及び第２の空間を形成し、第１の空間が、開口を介してシリンダ−ピストン装置と接続可能であり、かつ流出部を持ち、第２の空間が電動機−ポンプ装置と接続されており、更に両方の装置の間に逆止め弁が設けられて、電動機−ポンプ装置からシリンダ−ピストン装置の方向への流れのみを許す（請求項６）。従ってシリンダ−ピストン装置への圧力媒体の供給は、急速開放弁を迂回して逆止め弁を介して行われ、この逆止め弁のばねは適当な大きさに定められている。ピストンには静圧が作用する。それにより、シリンダ−ピストン装置が充分密であると、ポンプによる補給なしで、圧力を若干時間保つことができる。

展開される実施形態では、逆止め弁がスライダに収容され、そのためにスライダが少なくとも１つの第２の開口を持ち、スライダが第１の開口と流出部との接続を断つスライダの位置で、第２の開口が少なくとも１つの第１の開口と重なる（請求項７）。

それにより所要空間が最小にされ、吐出し用の開口が既に閉じられている時に初めて、シリンダ−ピストン装置への圧力媒体の供給が始まるようにすることができる。

本発明の利点を完全に利用するため本発明の展開では、電動機−ポンプ装置が逆転可能であり、逆転された状態で電動機−ポンプ装置が逆方向に供給を行い、それにより吐出しが加速される（請求項８）。その場合２つの可能性がある。即ちばねの作用が、吐出し位置へのスライダの運動を援助するか（請求項９）、又は逆方向の供給がスライダへのばねの作用に打勝つ（請求項１０）。両方の場合ポンプの逆転により吐出し（クラッチの開放）が非常に速く行われる。即ちポンプが逆転される第２の場合である。

電動機−ポンプ装置の制御のためなるべく調整器が設けられて、シリンダ−ピストン装置の圧力に相当する目標値と、シリンダ−ピストン装置の圧力に相当する実際値を受ける（請求項１１）。適当な値はトルクであるが、車両の運動量であってもよい。

最小の力消費で安全上のすべての要求を満たすため、急速吐出し弁のばねと逆止め弁のばねは、圧力媒体の圧力の上昇の際まず流出開口が閉じられ、それから初めて逆止め弁が閉じられるように、大きさを定められている（請求項１２）。これは、圧力低下の際まず逆止め弁が閉じ、それから初めて急速吐出し弁が開くことも意味する。

別の可能性は、ポンプに充分な内部漏れを与えて、急速吐出し弁が充分速く開くようにするか、１つの大きく又は小さく開く絞りを持つバイパスによりポンプを迂回することである（請求項１３）。絞りは制御可能な絞り弁として構成することもできる（請求項１４）。

図により本発明が以下に説明される。

図１において概略的に、シリンダ−ピストン装置は１で、弁装置は２で、また電動機−ポンプ装置は３で示されている。シリンダ−ピストン装置１において、圧力空間４は導管６を介して弁装置２と接続され、圧力空間４に収容される圧力流体はピストン５に作用する。このピストン５は図示しない摩擦クラッチの部分であるか、又は常にこれと直接結合されている。摩擦クラッチにおいて、図示しないばねの力に抗してピストン５により及ぼされる力がクラッチ板に作用する。圧力が上昇すると、クラッチにより伝達されるか及ぼされるトルクが増大する。

弁装置２は急速吐出し弁８及び逆止め弁９を含んでいる。逆止め弁は、ばね９″により座へ押付けられる玉９′を持っている。急速吐出し弁８は、少なくとも１つの開口１１を持つブシュ１０と、ブシュ１０内で移動可能なピストン口とにより形成され、開口は導管６を介して圧力空間４と接続されている。ピストン１２は、圧縮ばね１４を収容する第１の空間１３を第２の空間１７から分離している。第１の空間１７は吐出し導管１５を介して流体だめ１６に接続され、電動機−ポンプ装置３がこの流体だめから流体を吸入するか、又は流体だめへ流体を供給する。第２の空間１７には圧力導管１８が接続されて、電動機−ポンプ装置３と（逆止め弁９を介して）圧力空間４との接続を行う。

電動機−ポンプ装置３は、圧力流体用ポンプと調整器２１により制御される電動機２０とから成っている。この調整器は、入力信号として圧力センサ２２により求められて実際値を受け、また導線２３を介して目標値を受け、これらの値はそれぞれ押圧力又はクラッチにより伝達されるか又は伝達すべきトルクに相当している。

上述した装置の作用は次の通りである。図１に示す位置において、電動機−ポンプ装置３は全く供給しないか、又は逆止め弁９を開くか急速吐出し弁８を閉じるのには充分でない圧力を供給する。圧力空間４には圧力は存在せず、従って図示しないクラッチは圧力を受けず、トルクを伝達しない。さてポンプ１９により供給される導管１８中の圧力媒体の圧力が上昇すると、第２の空間１７内の圧力が、ピストンとして構成されるスライダ１２の下側へ、ばね１４の力に抗して作用する。この圧力が特定の値を超過すると、スライダ１２が開口１１を閉じ、従って圧力空間４からの流出を阻止する。開口１１が完全に閉じられると初めて、逆止め弁９が開き、圧力媒体が圧力空間４へ流入してクラッチを駆動することができる。

ポンプ１９が突然停止されると、スライダ１２に作用する圧力が低下し、スライダがばね１４により下方へ押され、それにより開口１１が再び開かれ、圧力流体が圧力空間４から流体だめ１６へ逃げることができる。電動機の停止する際スライダへ作用する圧力が低下することは、ポンプの内部の“漏れ”により説明される。この漏れを非常に小さく保つことができ、その場合圧力は長時間維持される。しかし急速な圧力低下が望まれることもあり、その場合大きい内部漏れを持つポンプ例えば遠心ポンプを使用することができ、又はポンプの入口側と出口側を接続しかつ調節可能な絞り又は制御弁を備えたバイパスを設けることができる。電動機−ポンプ装置３が簡単に動作停止されず、逆転されて、供給方向も反転し、従ってポンプ９が圧力導管１８から流体だめ１６へ供給すると、スライダ１２の下には負圧が生じ、この負圧がスライダの下方運動を著しく加速する。その場合電動機２０の逆転の際、例えばＡＢＳ制御の場合必要であるように、クラッチが瞬間的に完全に開かれる。

圧力空間４が圧力を受けており、電動機−ポンプ装置３が停止していると、良好な密封の場合圧力はまだしばらくの間維持される。即ちクラッチを入れた静止運転の場合、電動機−ポンプ装置３は、スライダが閉じられたままであるように、圧力を保持しさえすればよい。その際供給量はほぼ零である。なぜならば、漏れは主としてポンプの内部で起こるからである。それにより著しいエネルギ節約が行われる。

図２の変形例は、ポンプにより及ぼされる圧力に抗してばねが作用するのではなく、ポンプにより及ぼされる圧力と同じ方向にばね１４′が作用するという点でのみ、先の実施例と相違している。その他の点で弁装置は同じである。ここではポンプが吐出しのために逆転されねばならない。

図３の実施例は、逆止め弁がスライダの内部に設けられているという点でのみ、図１の実施例と相違している。開口１１を持つブシュ１１は変らない。ブシュ内にスライダ又はピストン３２があり、その内部空間３３に逆止め弁２９が組込まれている。逆止め弁は玉２９′とばね２９″から成っている。スライダ３２は更に第２の開口３４を持ち、圧力媒体の特定の圧力及びスライダ３２の特定の位置から、第１の開口１１と重なる。圧力流体の圧力が上昇すると、まずスライダ３２が上方へ動かされ、それから第１の開口１１が閉じられ、こうして圧力空間４が閉じられる。更に圧力上昇の際、逆止め弁２９が開き、その間に重なる開口１１，３４を通って流体が圧力空間４へ達する。この装置では、ばねの特別な調節なしに、まず圧力空間が閉じられ、それから初めて圧力媒体を満たされるようにすることができる。

図４の変形例では、急速吐出し弁３８は再びブシュとスライダから成っている。ブシュ３９は吐出し開口４０を持っている。しかしここでスライダは、ブシュ３９内で移動可能な管４１として構成され、電動機−ポンプ装置３から圧力空間４への経路で圧力媒体がこの管を通って流れる。スライダ４１はばね４３（圧縮ばね）により下方へ作用され、内部に絞りくびれ４２なるべくオリフィスを持っている。この変形例では、スライダ４１へ作用する力は、絞りくびれ４２の上流と下流との圧力差により発生される。即ち充分な圧力差従って流速では、ポンプの逆転の際、開口４０が開くまで、スライダ４１がばね４３の力に抗して移動される。スライダ４１の行程を限定するため、ストッパ４４が設けられている。

図５の変形例は、絞り２６を持つバイパス２５が設けられているという点でのみ、図１と相違している。絞り２６は、調整器２１に応答する制御可能な絞り弁であってもよい。

全体として上述したように、自動車の動力伝達系にあるクラッチの制御が可能であり、この制御は、非常に短い開閉時間、伝達すべき阻止トルク又は連絡トルク、設定されたトルクを保つための僅かな所要エネルギ、及び固有安全性（システムの故障の場合トルクが伝達されない）を互いに結合するのを可能にし、これらすべてを非常に簡単かつ安価な装置で結合するのを可能にする。

第１実施例の概略図を示す。 第１実施例の変形例を示す。 第２実施例の概略図を示す。 第３実施例の概略図を示す。 図１の変形例を示す。

Claims (14)

1. 自動車の動力伝達系にある摩擦クラッチの制御用単動操作器であって、クラッチの押圧力を発生するシリンダ−ピストン装置を有するものにおいて、制御可能な電動機−ポンプ装置（３）が圧力媒体を準備し、自動制御弁装置（２）を介してシリンダ−ピストン装置（１）に接続され、従ってクラッチが電動機−ポンプ装置（３）の駆動により制御されることを特徴とする、操作器。
2. 自動制御弁装置（２）が急速吐出し弁（８；８’；２８；３８）を持ち、ポンプのこの急速吐出し弁に近い側に存在する圧力が急速吐出し弁に作用することを特徴とする、請求項１に記載の操作器。
3. 急速吐出し弁（８；８’；２８；３８）がブシュ（１０；１０’；３９）及びその中にばねで支持されるスライダ（１２；１２’；３２；４１）から成り、ブシュが少なくとも１つの第１の開口（１１；１１’；４０）を持ち、この開口を通って圧力媒体が流出でき、スライダ（１２；１２’；３２；４１）が、開口（１１；１１’；４０）を第一の位置と、開口（１１；１１’；４０）を閉じる第２の位置との間で移動可能であることを特徴とする、請求項２に記載の操作器。
4. スライダ（１２；３２；４１）の第１の位置でばね（１４；１４’；４３）の力が優勢であり、第２の位置で、圧力媒体からスライダへ及ぼされる力が優勢であることを特徴とする、請求項３に記載の操作器（図１，３，４）。
5. 急速吐出し弁（３８）のスライダが管（４１）として構成され、電動機−ポンプ装置（３）からシリンダ−ピストン装置（１）への経路にある圧力媒体がこの管を通って流れ、この管の内部に絞りくびれ（４２）が形成されていることを特徴とする、操作器（図４）。
6. 急速吐出し弁（８；２８）のスライダがピストン（１２；１２’；３２）として構成され、このピストンがブシュ（１０）内に第１の空間（１３；１３’）第２の空間（１７；１７’）を形成し、第１の空間（１３；１３’）が、開口（１１；１１’）を介してシリンダ−ピストン装置（１）と接続可能であり、かつ流出部（１５）を持ち、第２の空間（１７）が電動機−ポンプ装置（３）と接続されており、更に両方の装置（１，３）の間に逆止め弁（９；２９）が設けられて、電動機−ポンプ装置（３）からシリンダ−ピストン装置（１）の方向への流れのみを許すことを特徴とする、請求項３に記載の操作器。
7. 逆止め弁（２９）がスライダ（３２）に収容され、そのためにスライダ（３２）が少なくとも１つの第２の開口（３４）を持ち、スライダ（３２）が第１の開口（１１）と流出部（１５）との接続を断つスライダの位置で、第２の開口（３４）が少なくとも１つの第１の開口（１１）と重なることを特徴とする、請求項６に記載の操作器（図３）。
8. 電動機−ポンプ装置（３）が逆転可能であり、逆転された状態で電動機−ポンプ装置が逆方向に供給を行い、それにより第１の位置へのスライダ（１２；３２；４１）の運動が加速されることを特徴とする、請求項１に記載の操作器。
9. ばね（１４；４３）の作用が、第１の位置へのスライダ（１２；３２；４１）の運動を援助することを特徴とする、請求項８に記載の操作器（図１，３，４）。
10. スライダを第１の位置へもたらすため、逆方向の供給がスライダ（１２′）へのばね（１４’）の作用に打勝たねばならないことを特徴とする、請求項８に記載の操作器。
11. 電動機−ポンプ装置（３）の制御のため調整器（２１）が設けられて、シリンダ−ピストン装置の圧力に相当する目標値と、シリンダ−ピストン装置の圧力に相当する実際値を受けることを特徴とする、請求項１に記載の操作器。
12. 急速吐出し弁（８；２８；３８）のばね（１４；１４’；４３）と逆止め弁（９１”；２９”）ｎｏｂａｎｅｈａ，圧力媒体の圧力の上昇の際まず流出開口（１１）が閉じられ、それからはじめて逆止め弁（９；２９）が閉じられるように、大きさを定められていることを特徴とする、請求項１に記載の操作器。
13. 電動機−ポンプ装置（３）の入口側と出口側との間に、絞り（２６）を持つバイパス（２５）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の操作器。
14. バイパス（２５）にある絞り（２６）が制御可能な絞り弁であることを特徴とする、請求項１に記載の操作器。

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