JP2007198521A - クラッチアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストかつ小型化が可能であり、クラッチディスクの磨耗を正確に補償できるクラッチアクチュエータを提供する。
【解決手段】 モータ２により回動される出力ホイール５と、出力ホイール５の回動に伴って出力端がストロークする出力ロッド６と、出力ホイール５の回動を助勢するアシストスプリング３と、を備えて、モータ２の出力とアシストスプリング３の助勢力によりクラッチを断接制御するクラッチアクチュエータ１であって、出力ロッド６を単位量ストロークさせるためのモータ２の出力が所定の範囲に収まるよう、アシストスプリング３の支点１６を移動させる電磁弁９及び油圧ピストン１３を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クラッチを断接制御するクラッチアクチュエータに関する。

近年、トランスミッションに関して、ＭＴベースのオートメーテッド マニュアル トランスミッション（以下、「ＡＭＴ」という）が燃費のよさから注目を浴びており、各社が開発に力を入れている。特に、欧州市場の動向からすると、コンパクトカーがＡＭＴの登載車種として大きな比重を占めており、クラッチアクチュエータの小型化が要請されている。

例えば、本願出願人による特許文献１では、出力ロッドを駆動するクラッチアクチュエータ内の回転体をクラッチ側の負荷と対向する方向に助勢するアシスト機構（アシストスプリング）を設けることにより、クラッチアクチュエータ内のモータサイズの小型化が試みられている。

また特許文献２には、クラッチカバー内に、クラッチディスク（ライニング）の磨耗を補償する後調整装置を備えた摩擦クラッチが開示されている。
特開２００４−３５３７９５号公報 特開平５−２１５１５０号公報

図８に示すように、上記した特許文献１のように内部にアシスト機構を有するクラッチアクチュエータにおいては、新品時は、クラッチ操作に必要な負荷（図８のＡカバー荷重（新品）参照）と、アシスト機構（図８のＢアクチュエータ内アシスト機構参照）とのバランスが適度に保たれており、図９の線Ｃに示すようにモータの仕事（指示電流［Ｉ］）が一定の範囲に収まっているが、クラッチディスクの磨耗が進むと、クラッチ操作に必要な負荷が増大し（図８のＡ’カバー荷重（磨耗後）参照）、アシスト機構（図８のＢアクチュエータ内アシスト機構参照）とのバランスが崩れ、図９の線Ｃ’に示すようにモータの仕事が経時的に増加してしまうという問題点がある。このため、上記モータの仕事の増加分まで考慮したモータが必要となり、クラッチアクチュエータの小型化が困難となっている。

また、特許文献２に記載のクラッチを用いることも考えられるが、同公報記載のクラッチは、ダイヤフラムばねに対する支持力とダイヤフラムばね力のバランスによりダイヤフラムばねの軸方向の移動（支点高さ補正）を行うものであるため、バラツキが大きいという問題点がある。また、コスト的にも従来のマニュアルトランスミッション用のクラッチの方が有利である。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、低コストかつ小型化が可能であり、しかも、クラッチディスクの磨耗を正確に補償できるクラッチアクチュエータ及びこれを用いた自動変速装置を提供することにある。

本発明の第１の視点によれば、モータと、該モータにより回動されるホイールと、前記ホイールに連結され前記ホイールの回動に伴って出力端がストロークする出力ロッドと、前記ホイールに連結されホイールの回動を助勢する助勢手段と、を備えて、前記モータの出力と前記助勢手段の助勢力により前記出力ロッドの出力端をストロークさせ、クラッチのバネ反力に抗して該クラッチを断接制御するクラッチアクチュエータであって、前記出力ロッドを単位量ストロークさせるための前記モータの出力が所定の範囲に収まるよう、前記助勢手段の助勢力を調整する助勢力調整機構を備えたこと、を特徴とするクラッチアクチュエータが提供される。

また、本発明の第２の視点によれば、前記助勢力調整機構が、前記クラッチのバネ反力の変化に応じて前記助勢手段の助勢力を調整するよう構成したクラッチアクチュエータが提供される。

また、本発明の第３の視点によれば、前記助勢手段として、一端が前記ホイールに他端が前記助勢力調整機構に支持されたアシストスプリングを用い、前記助勢力調整機構が、前記アシストスプリングの他端を支持するアーム部材を有し、該アーム部材を支点を中心に回動させることにより前記アシストスプリングの他端の支持位置を移動させるよう構成したクラッチアクチュエータが提供される。

また、本発明の第４の視点によれば、更に、前記出力ロッドの前記出力端が収容され、該出力ロッドのストロークに応じて油圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダと連通し、前記マスタシリンダが発生する油圧に応じて、前記クラッチのバネ反力に抗して該クラッチを断接制御するスレーブシリンダと、前記助勢力調整機構の前記アーム部材を回動させる油圧ピストンと、を備え、前記マスタシリンダが発生する油圧が前記油圧ピストンの油圧室に導入されるよう構成されたこと、を特徴とするクラッチアクチュエータが提供される。

また、本発明の第５の視点によれば、更に、前記油圧ピストンの前記油圧室が、ソレノイドバルブを介して油圧源に連通すること、を特徴とするクラッチアクチュエータが提供される。

本発明によれば、クラッチディスクの磨耗に拘わらず、動力源に必要とされる出力を一定の範囲に収めることが可能となるため、クラッチアクチュエータひいては自動変速装置を小型化、低コスト化することが可能となる。

続いて、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る自動変速装置（ＡＭＴ）を含んだ車両システムの概略構成図である。図１を参照すると、エンジン３０の出力軸（クランクシャフト）には、乾式の単板式の摩擦クラッチ４０が組み付けられ、摩擦クラッチ４０を介して自動変速機５０が接続されている。

エンジン３０は、吸入空気量を調節するスロットルバルブと、スロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルセンサと、スロットルバルブを開閉駆動するスロットル用アクチュエータとを備えて、ＥＣＵ６０より制御される。

摩擦クラッチ４０は、エンジン３０のクランクシャフトに固定されたフライホイール４１、クラッチフェージング４３が外周両面に固着されるとともに、自動変速機５０の入力軸とスプライン連結され一体的に回転するクラッチディスク４２、フライホイール４１に固定されるクラッチアッセンブリであるプレッシャプレート４４、ダイヤフラムスプリング４５、クラッチカバー４６及び油圧ダイレクトシリンダ４７を含んで構成される。

摩擦クラッチ４０は、油圧ダイレクトシリンダ４７、ダイヤフラムスプリング４５及びプレッシャプレート４４を介して、フライホイール４１に対するクラッチディスク４２の圧着荷重を変化させることで、フライホイール４１及びクラッチディスク４２間の回転伝達量を増減可能となっている。

クラッチ用アクチュエータ１は、直流電動モータ（モータ）２の出力軸上に形成されたウォームギヤよりなる減速機４を介して直流電動モ−タ２の駆動により、出力ホイール（ホイール）５を回動させ、出力ホイール５にピポットピンにより連結された出力ロッド６を前方又は後方に移動（ストローク、進退）させてマスタシリンダ７を作動させる。出力ホイール５には、その外周側に支持アーム（アーム部材）１４によって支持され弾縮されたアシストスプリング（助勢手段）３が連結されており、クラッチ４０を遮断する（クラッチを切る）方向（図１の反時計回り）にアシスト力（助勢力）を発生し、直流電動モータ２の出力（トルク）がより小さい力で出力ホイール５を回動できるよう構成されている。

例えば、図１の初期状態では、油圧ダイレクトシリンダ（スレーブシリンダ）４７、クラッチ４０のバネ反力（プレッシャプレート４４を離間方向に付勢する力）を発生するダイヤフラムスプリング４５を介して、プレッシャプレート４４に圧着荷重が生じており、フライホイール４１に対するクラッチディスク４２の圧着荷重が加えられ、エンジン３０側からの回転を伝達可能な状態となっている。一方、油圧ダイレクトシリンダ４７が作動されると、ダイヤフラムスプリング４５が変形され、フライホイール４１に対するクラッチディスク４２の圧着荷重は低減されるようになっている。

クラッチ用アクチュエータ１内には、アシストスプリング３の助勢力調整のため、アシストスプリング３の支点１６が連結された支持アーム１４に当接して油圧ピストン１３が配されている。ソレノイドバルブ９、油圧ピストン１０、チェックボール弁１２を経由して油圧源８からの油圧が導入されると、支持アーム１４を押し上げ保持することが可能となっている。押し上げられた支持アーム１４は、軸１５を支点としてアシストスプリング３の支点１６を移動し、アシストスプリング３の助勢力を増大させる。

反対に、ソレノイドバルブ１７を開動作させて、油圧ピストン１８を経由して油圧ピストン１３の油圧を排出すると、押し上げられた支持アーム１４が、軸１５を支点としてアシストスプリング支点１６を下方に移動し、アシストスプリング３の助勢力を減少させることが可能となっている。

自動変速機５０は、入力軸及び出力軸を備えており、入力軸は、摩擦クラッチ４０側からの動力を伝達可能に連結され、出力軸は、図示しない車軸側に動力を伝達可能に連結されている。また、自動変速機５０には、変速段の切り替えを操作するための変速用アクチュエータ群が備えられており、ＥＣＵ６０の制御により複数の変速段を構成可能となっている。

ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を中心に構成されており、各種プログラム及びマップ等を記憶したＲＯＭ、各種データ等の読み書き可能なＲＡＭ、バックアップ電源なしでデータの保持が可能なＥＥＰＲＯＭ等を備えているほか、図示省略したクラッチストロークセンサのほか、スロットルセンサ、アクセルセンサ、エンジン回転数センサ、入力軸回転数センサ、出力回転センサ、シフトセンサ、ギアセンサ等の各種センサが接続されている。

ＥＣＵ６０は、その搭載するプログラムにより自動変速機の変速制御装置として機能し、上記した各種センサからの入力値に基づいて、クラッチ用アクチュエータ１及び変速用アクチュエータ群を駆動し、車両運転状態やドライバの運転意思に応じた変速制御を行うとともに、ソレノイドバルブ９、１７を制御して、後記するアシストスプリング３のアシスト力（助勢力）の変更（調整）制御を実行する。

以下、アシストスプリングの助勢力の変化させる動作について図２〜図５を参照して詳細に説明する。図２は、図１のクラッチ用アクチュエータ１と摩擦クラッチ４０をより具体的に表した図である。図２を参照すると、出力ホイール５及び出力ロッドを動作させる動力源としてモータ２が示されており、油圧源８としてオイルポンプを有した構成が示されている。

また、図２によると、オイルポンプから吐出される油は、マスターシリンダー７の油室に導かれるとともに、ソレノイドバルブ９に通ずる油路に供給されているが、ソレノイドバルブ９は閉じられているため、支持アーム１４及びアシストスプリング３の支点１６も初期位置にある。この状態のクラッチカバー荷重（クラッチ４０のバネ反力）と、アシストスプリングによるアシスト力（アシスト機構助勢力）の関係を図４に示す（図４の線Ａ、線Ｂ参照）。

クラッチフェージング４３の磨耗により、大きなクラッチカバー荷重が必要となり、出荷時（新品）のバランスが崩れると（図８のＡ、Ａ’、Ｂ参照）、不足分をモータ出力でカバーさせる必要が生じてくる（図９のＣ’参照）。出力ロッド６を所定量動作させるためのモータへの通電電流が所定のしきい値ａ以上となった段階で、ＥＣＵ６０は、ソレノイドバルブ９を開動作し、油圧ピストン１０を経由して、油圧ピストン１３の油室にオイルポンプから吐出される油を一定量供給する。チェックボール弁１２により逆流阻止されているため、油圧ピストン１３の油室に供給された油は、油圧ピストン１３を所定量押し上げ、図３の状態となる。

図３のように、油圧ピストン１３により支持アーム１４が押し上げられた状態に保持されると、アシストスプリング３の支点１６が押し上げられ、図４の線Ｂ’に示すとおり、助勢力が増大した状態となる。クラッチカバー荷重の増加分に対して、アシストスプリング３の助勢力も増大しているため、図５のＣ’に示すとおり、モータへの通電電流も再び新品同等の範囲に収まることとなる。

なお、通常クラッチ作動時は、ソレノイドバルブ９により、上記油圧ピストン１３への油路が閉じているため、アシストスプリング支点１６の位置はそのまま固定される。従って、経時的なクラッチフェージング４３の磨耗に応じ、上記モータの通電電流によって達成されるモータ仕事（出力）が所定範囲に収まるよう、アシストスプリング（助勢手段）の支持端を移動させる制御を適宜繰り返すことにより、モータの仕事を常に新品同様のＣに保つことが可能となる。

また、図１〜図３の油路構成によれば、油圧ピストン１３の油室に連通するソレノイドバルブ１７と油圧ピストン１８からなるドレン油路が備えられているため、アシストスプリング支点１６の位置の戻し処理も可能となっている。

例えば、モータへの通電電流が所定のしきい値ｂ（ｂ＜ａ）以下となった段階で、ＥＣＵ６０は、ソレノイドバルブ１７を開動作し、油圧ピストン１８を経由して、油圧ピストン１３の油室から油を排出すると、排出された油量分油圧ピストン１３が押し下げられる。

もちろん、ソレノイドバルブ１７も通常は閉じているため、クラッチ作動時のアシストスプリング支点１６の位置は固定される。

以上のように、アシストスプリング３の支点１６を増減両方向に調整できるようにすることで、クラッチ磨耗変化を精度良く補償することが可能となる。また、上記したようにアシストスプリング３の支点１６の戻し処理も可能であるため、クラッチフェージング４３の磨耗とは逆方向の負荷変化が生じた場合でもモータ仕事を一定に保つよう調整することが可能となる。

上記した第１の実施形態では、油圧ピストン１３に油圧源８からの油圧を供給するソレノイドバルブ９によりアシストスプリング３の支点１６を移動させるものとしたが、別の動力源を備えることも可能である。

続いて、アシストスプリング支点１６を移動させる動力源として追加された第２のモータを用いた本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るクラッチアクチュエータの構成を表した図である。以下、第１の実施形態と相違する部分について説明する。

図６を参照すると、第１の実施形態の支持アーム１４駆動用の油路に代えて、支持アーム１４の下方に第２の直流電動モータ２４（第２モータ）が配置されている。直流電動モータ２４は、図示省略する減速機等を介して支持アーム１４を上下可能な構成となっており、助勢力長調整機構を構成する。本実施形態によれば、直流電動モータを追加する必要が生じるが、簡略化された構成にて、第１の実施形態と同様の効果が実現できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、アクチュエータ内部の回転部材に与えられる付勢力を可変にするアシスト力調整機構を備え、クラッチフェージングの磨耗を補償可能とするという本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種の変形・置換をなしうることが可能であることはいうまでもない。

例えば、上記した実施形態では、マスターシリンダー７と、油圧ダイレクトシリンダ４７を備えて、油圧によりクラッチを断接する自動変速装置の例を挙げて説明したが、図７に示すように、レリーズフォーク４８を介してクラッチを断接する機械式の自動クラッチにも同様に適用可能であることはいうまでも無い。また、この場合においても、支持アーム１４を駆動する油圧源を備えることにより、油圧にてアシストスプリング３の支点１６を移動させる構成を採ることも可能である。

また例えば、上記した実施形態では、支持アーム１４を配して、アシストスプリング３の支点１６を斜めに移動させる構成を採っているが、支点１６をアシストスプリング３のバネ軸方向に移動させる等その他の構成を採ることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る自動変速装置を含んだ車両システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態の詳細構成（助勢力・初期値）を表した図である。 本発明の第１の実施形態の詳細構成（助勢力・補正後）を表した図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の構成を表した図である。 本発明の第２の実施形態の変形構成を表した図である。 従来のクラッチ用アクチュエータを説明するための図である。 従来のクラッチ用アクチュエータを説明するための図である。

符号の説明

１ クラッチ用アクチュエータ
２ （直流電動）モ−タ
３ アシストスプリング
４ 減速機
５ 出力ホイール（回転部材）
６ 出力ロッド
７ マスターシリンダー
８ 油圧源（オイルポンプ）
９、１７ ソレノイドバルブ（電磁弁）
１０ 油圧ピストン
１１、１２ チェックボール弁
１３、１８ 油圧ピストン
１４ 支持アーム
１５ （支持アーム）軸
１６ （アシストスプリング）支点
２４ 直流電動モ−タ（第２の動力源）
３０ エンジン
４０ 摩擦クラッチ
５０ 自動変速機
６０ ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
４１ フライホイール
４２ クラッチディスク
４３ クラッチフェージング
４４ プレッシャプレート
４５ ダイヤフラムスプリング
４６ クラッチカバー
４７ 油圧ダイレクトシリンダ
４８ レリーズフォーク

Claims (5)

1. モータと、該モータにより回動されるホイールと、前記ホイールに連結され前記ホイールの回動に伴って出力端がストロークする出力ロッドと、前記ホイールに連結されホイールの回動を助勢する助勢手段と、を備えて、前記モータの出力と前記助勢手段の助勢力により前記出力ロッドの前記出力端をストロークさせ、クラッチのバネ反力に抗して該クラッチを断接制御するクラッチアクチュエータであって、
   前記出力ロッドを単位量ストロークさせるための前記モータの出力が所定の範囲に収まるよう、前記助勢手段の助勢力を調整する助勢力調整機構を備えたこと、
   を特徴とするクラッチアクチュエータ。
2. 前記助勢力調整機構は、前記クラッチのバネ反力の変化に応じて前記助勢手段の助勢力を調整すること、
   を特徴とする請求項１に記載のクラッチアクチュエータ。
3. 前記助勢手段は、一端が前記ホイールに他端が前記助勢力調整機構に支持されたアシストスプリングであり、
   前記助勢力調整機構は、前記アシストスプリングの他端を支持するアーム部材を有し、
   該アーム部材を、支点を中心に回動させることにより前記アシストスプリングの他端の支持位置を移動させること、
   を特徴とする請求項２に記載のクラッチアクチュエータ。
4. 更に、
   前記出力ロッドの前記出力端が収容され、該出力ロッドのストロークに応じて油圧を発生するマスタシリンダと、
   前記マスタシリンダと連通し、前記マスタシリンダが発生する油圧に応じて、前記クラッチのバネ反力に抗して該クラッチを断接制御するスレーブシリンダと、
   前記助勢力調整機構の前記アーム部材を回動させる油圧ピストンと、を備え、
   前記マスタシリンダが発生する油圧が前記油圧ピストンの油圧室に導入されること、
   を特徴とする請求項３に記載のクラッチアクチュエータ。
5. 前記油圧ピストンの前記油圧室は、ソレノイドバルブを介して油圧源に連通すること、 を特徴とする請求項４に記載のクラッチアクチュエータ。

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