JP2018200062A - クラッチの断接装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フリーラン制御中においてクラッチペダルのストローク位置が変化することを防止できるクラッチの断接装置を提供する。【解決手段】動力伝達機構56上に分離機構76が設けられているため、クラッチペダル50が踏み込まれない状態で、電動アクチュエータ70がレリーズシリンダ54に作動力を付与しているとき、分離機構76によってクラッチペダル50とレリーズシリンダ54とが分離されるので、運転者がクラッチペダル50を踏み込まないにも拘わらず、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdが変化することを防止できる。【選択図】図2
Description
本発明は、クラッチの断接装置に係り、特に、クラッチペダルからの踏力をクラッチシリンダの作動力として伝達することにより断接させるクラッチの断接装置に関するものである。
エンジンと変速機との間の動力伝達経路上に配置されたクラッチを断接するための断接装置が知られている。例えば、特許文献1に示すように、クラッチペダルからの踏力がクラッチシリンダの作動力として伝達されることにより、クラッチシリンダが作動させられてクラッチが断接させられる形式の断接装置がよく知られている。また、特許文献1には、クラッチペダルの踏力をアシストするための電動アクチュエータ(クラッチアシスト装置)を備え、クラッチペダルの踏力に応じて電動アクチュエータの作動が制御されることで、クラッチ操作のアシストが実行されることが記載されている。
ところで、車両の走行中において、運転者の操作によらず電動アクチュエータによってクラッチを自動的に解放することによって燃費を向上させる制御(以下、フリーラン制御)が知られている。このフリーラン制御を特許文献1の断接装置に適用した場合、電動アクチュエータによってクラッチを自動的に解放することが考えられる。しかしながら、特許文献1のクラッチの断接装置にあっては、クラッチペダル、電動アクチュエータ、およびクラッチシリンダが、それぞれ機械的に連動するように構成されているため、フリーラン制御中に電動アクチュエータの作動に応じてクラッチペダルのストローク位置が変化してしまい、運転者に違和感を与える虞があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、フリーラン制御中においてクラッチペダルのストローク位置が変化することを防止できるクラッチの断接装置を提供することにある。
第1発明の要旨とするところは、(a)運転者によって操作されるクラッチペダルと、前記クラッチペダルの踏力が作動力として伝達されるクラッチシリンダと、前記クラッチペダルの踏力を前記クラッチシリンダの作動力として伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構に動力伝達可能に接続され、その動力伝達機構を介して前記クラッチシリンダに作動力を付与する電動アクチュエータとを、含んで構成されるクラッチの断接装置であって、(b)前記動力伝達機構上であって前記クラッチペダルと前記電動アクチュエータとの間に分離機構が設けられていることを特徴とする。
また、第2発明の要旨とするところは、請求項1のクラッチの断接装置において、運転者によって前記クラッチペダルが踏み込まれたとき、前記クラッチペダルを踏み込むときの踏力が低減されるように、前記電動アクチュエータを制御して前記クラッチシリンダに前記クラッチを解放する方向の作動力を付与する制御装置を備えることを特徴とする。
また、第3発明の要旨とするところは、第1発明または第2発明のクラッチの断接装置において、運転者によって前記クラッチペダルが踏み込まれていないときに、前記電動アクチュエータを制御して前記クラッチを解放させる制御装置を備えることを特徴とする。
また、第4発明の要旨とするところは、第1発明から第3発明の何れか1のクラッチの断接装置において、(a)前記動力伝達機構は、前記クラッチペダルと前記分離機構との間に配置されるクラッチマスタシリンダと、該クラッチマスタシリンダと前記クラッチシリンダとの間に配置される第1シリンダおよび第2シリンダとを、備え、(b)前記第1シリンダと前記第2シリンダとの間に前記分離機構および前記電動アクチュエータが配置されていることを特徴とする。
また、第5発明の要旨とするところは、第1発明から第3発明の何れか1のクラッチの断接装置において、前記動力伝達機構は、油路を介して前記クラッチシリンダに連結されているクラッチマスタシリンダを備え、前記クラッチペダルと前記クラッチマスタシリンダとの間に、前記分離機構および前記電動アクチュエータが配置されていることを特徴とする。
また、第6発明の要旨とするところは、第1発明から第5発明の何れか1のクラッチの断接装置において、前記分離機構は、前記クラッチペダルと連動する第1部材と、前記クラッチシリンダと連動するとともに、前記クラッチペダルが踏み込まれた状態で前記第1部材と接触する第2部材と、前記第1部材を前記クラッチペダルの踏込が解除される位置で保持する保持力を発生させるペダル位置保持機構とを、備えて構成されていることを特徴とする。
第1発明のクラッチの断接装置によれば、動力伝達機構上に分離機構が設けられているため、クラッチペダルが踏み込まれない状態で、電動アクチュエータがクラッチシリンダに作動力を付与しているとき、分離機構によってクラッチペダルとクラッチシリンダとが分離されるので、運転者がクラッチペダルを踏み込まないにも拘わらず、クラッチペダルのストローク位置が変化することを防止できる。
また、第2発明のクラッチの断接装置によれば、運転者がクラッチペダルを踏み込むと、電動アクチュエータからクラッチレリーズシリンダにクラッチペダルの踏力が低減される方向の作動力が付与されるため、運転者がクラッチペダルを踏み込む際に必要な踏力を低減することができる。
また、第3発明のクラッチの断接装置によれば、運転者によって前記クラッチペダルが踏み込まれていないときに電動アクチュエータによってクラッチが解放されるため、車両にかかる走行抵抗が低減されて惰性走行距離が長くなるに従い、燃費低減効果を向上させることができる。
また、第4発明のクラッチの断接装置によれば、第1シリンダと第2シリンダの間に分離機構および電動アクチュエータが配置されるため、第1シリンダおよび第2シリンダの受圧面積を調整することにより、電動アクチュエータから出力されるべき作動力を小さくことができる。これより、電動アクチュエータを小型化することができ、電力消費量も小さくすることができる。
また、第5発明のクラッチの断接装置によれば、クラッチペダルとマスタシリンダとの間に分離機構と電動アクチュエータが配置されることで、装置を簡素に構成することができ、部品点数の増加を抑制することができる。
また、第6発明のクラッチの断接装置によれば、電動アクチュエータによって第2部材を第1部材から離れる側に移動させたとき、第1部材がペダル位置保持機構によってクラッチペダルの踏込が解除される位置で保持されるため、電動アクチュエータの作動に伴うクラッチペダルのストローク位置の変化が防止される。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用された車両に備えられる駆動装置10の一部を模式的に示す骨子図である。図1に示すように、駆動装置10は、エンジン12と手動変速機14とを備えている。また、エンジン12と手動変速機14との間の動力伝達経路に、断接機構として機能するクラッチ16が設けられている。クラッチ16は、断接装置30によって適宜断接させられる。なお、断接装置30の構造および作動については後述するものとする。
エンジン12は、駆動装置10の走行用駆動力を発生させる駆動力源であり、例えば、気筒内に噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。クラッチ16は、通常は係合状態とされてエンジン12と手動変速機14との間の動力伝達経路を接続する一方、クラッチペダル50の踏込操作、または、後述する電子制御装置100による制御により、トルク容量が低下するスリップ状態、或いはエンジン12と手動変速機14との間の動力伝達経路を遮断する動力伝達遮断状態とされる。このように、クラッチ16は、エンジン12から出力される動力の手動変速機14への伝達を断接する断接装置である。
手動変速機14は、エンジン12と駆動輪18との間の動力伝達経路に設けられ、運転者によるシフトレバー24の手動操作により複数のギヤ段(変速段)のうちから1つのギヤ段を選択することにより、エンジン12から入力される回転を所定の変速比γで減速或いは増速して出力する平行2軸式の有段変速機構(マニュアルトランスミッション)である。手動変速機14は、2軸の回転軸の間で常時噛み合う複数個の歯車対14a〜14eを備えており、変速されるギヤ段に該当する歯車対が回転軸の間で動力伝達可能に接続されることで、例えば、第1速ギヤ段「1st」から第5速ギヤ段「5th」までの5段階の前進ギヤ段、後進ギヤ段の何れかが成立させられる。
また、回転速度の異なる回転軸の回転速度を同期させるシンクロメッシュ機構15a〜15c(同期機構)が設けられており、変速の際にシンクロメッシュ機構15a〜15cが作動することで、スムーズな変速が可能となる。また、何れかのギヤ段も選択されない場合には、手動変速機14がニュートラル状態(動力伝達遮断状態)となる。すなわち、シフトレバー24が所定のギヤ段に対応するシフト操作位置に操作されると、手動変速機14が選択されたギヤ段に変速され、シフトレバー24が何れのギヤ段も選択されないニュートラル位置にシフト操作されると、手動変速機14がニュートラル状態となる。このように、駆動装置10は、運転者によるシフトレバー24の手動操作により複数のギヤ段を選択的に成立させる手動変速機14を備えたマニュアルトランスミッション車両(MT車)である。
図2は、図1のクラッチ16の簡略的な構造、およびクラッチ16を断接するための断接装置30の簡略的な構造を示している。なお、図2は、運転者によるクラッチペダル50の踏み込みが行われておらず、後述する電動アクチュエータ70が非作動の状態を示している。
クラッチ16は、エンジン12の出力軸32に取り付けられたフライホイール34と、手動変速機14の変速機入力軸36に取り付けられたクラッチディスク38と、フライホイール34に接続されているクラッチカバー40と、クラッチカバー40内に収容されているプレッシャプレート42と、クラッチディスク38をフライホイール34に押し付ける付勢力を発生させるダイヤフラムスプリング44と、変速機入力軸36の外周側に配置されその変速機入力軸36に対して軸方向への相対移動可能なレリーズベアリング46とを、含んで構成されている。
クラッチ16が係合した状態では、ダイヤフラムスプリング44によってプレッシャプレート42およびクラッチディスク38がフライホイール34に押し付けられる。このとき、フライホイール34とクラッチディスク38とが密着した状態となる。一方、レリーズベアリング46が軸方向でエンジン12側に移動すると、ダイヤフラムスプリング44の内周側が押圧されることで、ダイヤフラムスプリング44が変形し、クラッチディスク38をフライホイール34に押し付ける付勢力が減少する。また、レリーズベアリング46が所定の位置まで到達すると、ダイヤフラムスプリング44がクラッチディスク38をフライホイール34に押し付ける付勢力がゼロとなり、クラッチディスク38がフライホイール34から離れた状態となる。このとき、クラッチ16が解放(遮断)される。
断接装置30は、クラッチ16を断接するために設けられている。断接装置30は、運転者によって操作されるクラッチペダル50と、クラッチペダル50の踏力が作動力として伝達されるクラッチレリーズシリンダ54(以下、レリーズシリンダ54)と、クラッチペダル50の踏力をレリーズシリンダ54の作動力として伝達する動力伝達機構56と、レリーズシリンダ54の作動量をレリーズベアリング46に伝達するためのレリーズフォーク58とを、含んで構成されている。なお、レリーズシリンダ54が、本発明のクラッチシリンダに対応している。
クラッチペダル50は、運転者によって踏み込まれることにより支点50aを中心にして回動させられる。
動力伝達機構56は、クラッチペダル50とレリーズシリンダ54との間の動力伝達経路を構成している。すなわち、動力伝達機構56は、クラッチペダル50とレリーズシリンダ54とを動力伝達可能(作動的)に連結している。
動力伝達機構56は、運転者のクラッチペダル50の踏力Fftを油圧に変換するクラッチマスタシリンダ52(以下、マスタシリンダ52)と、マスタシリンダ52に作動的に連結されている第1シリンダ62と、第1シリンダ62とレリーズシリンダ54との間に配置されている第2シリンダ64とを、備えている。
クラッチペダル50とマスタシリンダ52とは、連結ロッド60を介して作動的(機械的)に連結されている。マスタシリンダ52と第1シリンダ62とは、第1油路66を介して作動的に連結されている。第1シリンダ62と第2シリンダ64とは、連結ロッド65を介して作動的(機械的)に連結されている。第2シリンダ64とレリーズシリンダ54とは、第2油路68を介して作動的に連結されている。
マスタシリンダ52は、円筒状のシリンダボデー52aと、シリンダボデー52a内を摺動可能に内蔵されている円板状のピストン52bと、シリンダボデー52a内に形成されて内部に作動油が充填されている油圧室52cと、作動油の貯留用のリザーバタンク52dとを、含んで構成されている。ピストン52bとクラッチペダル50とは、連結ロッド60を介して機械的に連結されており、クラッチペダル50が踏み込まれると、踏み込み量に応じてピストン52bがシリンダボデー52a内を移動する。このとき、油圧室52c内において油圧が発生する。
第1シリンダ62は、円筒状のシリンダボデー62aと、シリンダボデー62a内を摺動可能に内蔵されている円板状のピストン62bと、シリンダボデー62a内に形成されて作動油が充填されている油圧室62cとを、備えて構成されている。マスタシリンダ52の油圧室52cと第1シリンダ62の油圧室62cとは、第1油路66を介して作動的に連結されている。具体的には、マスタシリンダ52で発生した油圧が第1油路66を経由して第1シリンダ62に伝達されることで、第1シリンダ62のピストン62bが押圧されることにより、ピストン62bがシリンダボデー62a内を移動する。
第2シリンダ64は、円筒状のシリンダボデー64aと、シリンダボデー64a内を摺動可能に内蔵されている円板状のピストン64bと、シリンダボデー64a内に形成されて作動油が充填されている油圧室64cと、リザーバタンク64dとから構成されている。第1シリンダ62のピストン62bと第2シリンダ64のピストン64bとは、連結ロッド65を介して作動的(機械的)に連結されており、ピストン62bが軸方向でレリーズシリンダ54側に移動すると、連結ロッド65を介してピストン64bが同じ移動量だけ軸方向に移動する。なお、連結ロッド65は、直列に配置されている第1ロッド65aと第2ロッド65bとから構成され、第1ロッド65aと第2ロッド65bとの間に、後述する分離機構76が介挿されている。
レリーズシリンダ54は、円筒状のシリンダボデー54aと、シリンダボデー54a内を摺動可能に内蔵されている円板状のピストン54bと、レリーズシリンダ54a内に形成されて作動油が充填されている油圧室54cとから構成されている。レリーズシリンダ54の油圧室54cと第2シリンダ64の油圧室64cとは、第2油路68を介して作動的に連結されている。具体的には、第2シリンダ64のピストン64bが移動させられることで油圧室64c内で発生した油圧が、第2油路68を経由してレリーズシリンダ54に伝達されることで、レリーズシリンダ54のピストン54bが押圧されることにより、ピストン54bが移動させられる。また、ピストン54bには、プッシュロッド69が連結されており、プッシュロッド69は、ピストン54bとともに一体的に移動する。
上記より、動力伝達機構56において、クラッチペダル50が踏み込まれたときの踏力Fftが、クラッチマスタシリンダ52、第1油路66、第1シリンダ62、連結ロッド65、第2シリンダ64、および第2油路68を介して、レリーズシリンダ54の作動力として伝達される。レリーズシリンダ54に作動力が伝達されると、レリーズシリンダ54のピストン54bに連結されたプッシュロッド69が軸方向に移動させられ、レリーズフォーク58の一端部を押圧する。このとき、レリーズフォーク58は、支点58aを中心にして回動させられ、レリーズフォーク58の他端部がクラッチ16のレリーズベアリング46を押圧するため、レリーズベアリング46の移動に伴ってクラッチ16が解放させられる。
連結ロッド65を構成する第2ロッド65bには、電動アクチュエータ70が接続されている。電動アクチュエータ70は、第2ロッド65b(動力伝達機構56)を介してレリーズシリンダ54に作動力を付与できるように、第2ロッド65b(動力伝達機構56)に動力伝達可能に接続されている。電動アクチュエータ70は、電動モータ72と、第2ロッド65bに動力伝達可能に接続されている減速機74とから構成されている。
電動モータ72は、後述する電子制御装置100によって回転駆動させられる。減速機74は、例えばボールネジから構成され、電動モータ72の回転運動を、第2ロッド65bの軸方向の並進運動に変換する機構である。従って、電動モータ72が回転すると、第2ロッド65bに軸方向の作動力が付与され、その回転位置に応じて第2ロッド65bが軸方向に移動させられる。
連結ロッド65を構成する第1ロッド65aと第2ロッド65bとの間に、これらを断接可能な分離機構76が設けられている。言い換えれば、分離機構76は、動力伝達機構56上であってクラッチペダル50と電動アクチュエータ70(減速機74)との間に設けられている。分離機構76は、第1ロッド65aの軸端に接続されている平板状の第1部材78と、第2ロッド65bの軸端に接続されている平板状の第2部材80と、第1部材78に連結されているペダル位置保持機構82とを、備えている。第1部材78は、マスタシリンダ52および第1シリンダ62を介してクラッチペダル50と連動するように構成されるとともに、第2部材80は、第2シリンダ64をレリーズシリンダ54と連動するように構成されている。
第1部材78と第2部材80とは、互いの板面が向かい合うようにして配置されているとともに、クラッチペダル50が踏み込まれた状態で互いの板面が接触するように構成されている。ペダル位置保持機構82は、第1部材78と固定部材84との間に介挿されている。ペダル位置保持機構82は、バネ等の弾性部材から構成されており、第1部材78を、クラッチペダル50の踏込が解除された状態となる踏込解除位置で保持する保持力Fkeepを発生させる。図2に示す第1部材78の位置が、前記踏込解除位置に対応している。図2にあっては、クラッチペダル50の踏込が解除されており、このとき、第1部材78がペダル位置保持機構82の保持力Fkeepによって踏込解除位置で保持されている。なお、保持力Fkeepは、予め実験的または設計的に求められ、少なくとも運転者がクラッチペダル50に足を乗せただけでは、クラッチペダル50が動かない程度の大きさに設定されている。
また、図2において、第2部材80は、ダイヤフラムスプリング44からの付勢力(弾性復帰力)が、レリーズベアリング46、レリーズフォーク58、レリーズシリンダ54、第2シリンダ64、および第2ロッド65bを介して伝達されることで、クラッチ16が完全係合された状態となる位置に移動させられている。本実施例では、運転者によるクラッチペダル50の踏み込みが行われておらず電動アクチュエータ70が非作動の状態では、分離機構76において、第1部材78と第2部材80とが互いに接触するように調整されている。
図3は、運転者によってクラッチペダル50が踏み込まれることにより、クラッチ16が解放された状態を示している。クラッチペダル50が踏み込まれると、マスタシリンダ52の油圧室52cにおいて油圧が発生し、その油圧が第1油路66を経由して第1シリンダ62の油圧室62cに伝達される。この油圧によって第1シリンダ62が作動させられ、ピストン62bおよびピストン62bに連結された第1ロッド65aが軸方向でレリーズシリンダ54側(紙面右側)に移動させられる。このとき、第1ロッド65aに接続されている第1部材78が、ペダル位置保持機構82の保持力Fkeepに抗ってレリーズシリンダ54側に移動させられ、図3に示すクラッチ16の係合解除位置まで移動させられる。
また、図3において、第2部材80は、第1部材78に押圧されることにより、図3に示すクラッチ16の係合解除位置まで移動させられる。このとき、分離機構76では、第1部材78と第2部材80とが互いに接触することで、第1部材78からの押圧力が第2部材80に伝達されている。さらに、第2部材80に連結された第2ロッド65bが、レリーズシリンダ54側に移動するため、第2ロッド65bに連動してピストン64bが移動した際に第2シリンダ64の油圧室64c内に油圧が発生し、その油圧が第2油路68を経由して、レリーズシリンダ54の油圧室54cに伝達される。この油圧によってレリーズシリンダ54のピストン54bが押圧させられることにより、クラッチ16を解放する側にピストン54bおよびプッシュロッド69が移動させられるため、レリーズフォーク58を介してクラッチ16が解放させられる。
図4は、運転者によるクラッチペダル50の踏み込みが行われておらず、電動アクチュエータ70によってクラッチ16が解放させられた状態を示している。電動アクチュエータ70が駆動することで、第2ロッド65bが軸方向でレリーズシリンダ54側に移動すると、第2シリンダ64の油圧室64cにおいて油圧が発生し、その油圧がレリーズシリンダ54の作動力として油圧室54cに伝達される。これに伴ってレリーズシリンダ54のピストン54bが移動し、ピストン54bに連結されたプッシュロッド69がクラッチ16の解放側に移動してレリーフフォーク58を押圧するため、クラッチ16が解放される。このように、電動アクチュエータ70は、クラッチ16を解放できる作動力を付与可能に構成されている。
図4において、第1部材78は、ペダル位置保持機構82によってクラッチペダル50の踏込解除位置で保持され、第2部材80は、第2ロッド65bの軸方向への移動に伴って第1部材78から離れる側(レリーズシリンダ54側)に移動させられている。従って、第1部材78と第2部材80とが乖離し、分離機構76では、第1部材78と第2部材80との間が分離された状態となる。これより、電動アクチュエータ70によってクラッチ16が解放された状態になっても、分離機構76によって第1部材78と第2部材80との間が分離されるので、第1ロッド65aと第2ロッド65bとが連動することがなくなる。結果として、クラッチペダル50は踏込解除位置で保持される。
図4に示す状態は、惰性走行が実行される惰性走行条件が成立することで、電動アクチュエータ70の自動制御要求が出力されると、電動アクチュエータ70を制御することで実現される。惰性走行中にクラッチ16が解放されると、エンジン12と手動変速機14との間の動力伝達経路が遮断されるため、車両にかかる走行抵抗が小さくなり、惰性走行可能な惰性走行距離(および惰性走行時間)が長くなる。ここで、本実施例では、クラッチ16を解放した惰性走行中に、エンジン12が停止させられる。従って、惰性走行に際して、クラッチ16の解放に伴って惰性走行距離(および惰性走行時間)が長くなることにより、惰性走行による燃費低減の効果が向上する。
また、図2〜図4で示したように、動力伝達機構56上であって、マスタシリンダ52とレリーズシリンダ54との間に、第1シリンダ62および第2シリンダ64が配置され、その第1シリンダ62と第2シリンダ64との間に、分離機構76および電動アクチュエータ70(減速機74)が配置されている。具体的には、マスタシリンダ52と分離機構76との間に第1シリンダ62が配置され、電動アクチュエータ70の減速機74とレリーズシリンダ54との間に第2シリンダ64が配置されている。
上記のように配置されることで、図2の破線で囲まれる、マスタシリンダ52とレリーズシリンダ54との間において、第1シリンダ62、分離機構76、電動アクチュエータ70、第2シリンダ64、後述する電子制御装置100、ストロークセンサ102、回転センサ104、油圧センサ105等を1つのアッシーとして構成することが可能となる。ここで、既存の車両では、マスタシリンダ52とレリーズシリンダ54とが油路を介して接続されており、これらシリンダの配置位置を変更することは設計の制約上困難であるが、上記各部品が1つのアッシーとして構成されることで、マスタシリンダ52とレリーズシリンダ54との間に、このアッシーを設けるだけで設計変更が可能となる。従って、既存の車両から僅かな変更で上記構成を実現することができるため、汎用性が向上する。また、第1シリンダ62および第2シリンダ64は、油圧回路内に内蔵されるが、第1シリンダ62および第2シリンダ64の受圧面積を調整することで、クラッチペダル50の踏力Fftに対して電動アクチュエータ70から発生させるべき付勢力を低減することができる。結果として、電動アクチュエータ70(主に電動モータ72)を小型化することができ、電動モータ72の電力消費量を低減することもできる。
電動アクチュエータ70は、電子制御装置100によってその駆動状態が制御される。電子制御装置100は、電子制御装置100は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、電動アクチュエータ70の駆動状態を制御する。
電子制御装置100には、ストロークセンサ102によって検出される、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdに対応する第1シリンダ62のピストン62bのストローク位置Lsを表す信号、回転センサ104によって検出される、クラッチ16の作動状態に関連する電動モータ72の回転位置θmを表す信号、油圧センサ105によって検出される第1油路66内の油圧Poilを表す信号、アクセル開度センサ106によって検出されるアクセル開度θaccを表す信号、ブレーキスイッチ108によって検出されるブレーキ操作の有無Bonを表す信号、車速センサ110によって検出される車速Vを表す信号などの各種信号が入力される。一方、電子制御装置100からは、電動モータ72の駆動信号Smが出力される。
図5は、電子制御装置100の制御機能を説明するための機能ブロック線図である。電子制御装置100は、アクチュエータ制御手段として機能するアクチュエータ制御部120と、システム異常判定手段として機能するシステム異常判定部122と、ペダル操作判定手段として機能するペダル操作判定部124と、自動制御要求判定手段として機能する自動制御要求判定部126とを機能的に備えている。
アクチュエータ制御部120は、車両走行状態に応じて電動アクチュエータ70(電動モータ72)を制御することにより、減速機74を介して第2ロッド65bを軸方向に移動させる作動力を付与することで、動力伝達機構56の作動状態すなわちクラッチ16の断接状態を制御する。
また、アクチュエータ制御部120は、車両運転中に随時実行される、システム異常判定部122、ペダル操作判定部124、自動制御要求判定部126による各判定結果に基づいて電動アクチュエータ70(電動モータ72)を制御する。
システム異常判定部122は、断接装置30のシステム異常の発生を判定する。システム異常判定部122は、例えば第1シリンダ62のピストン62bのストローク位置Lsから算出されるクラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdに基づく電動モータ72の回転位置θmの基準値θmstと、回転センサ104によって検出される電動モータ72の実際の回転位置θmとの差分Δθ(=|θmst−θm|)が予め設定されている許容値αよりも大きい場合に、システム異常に異常が発生したものと判定する。なお、許容値αは、システムが正常に作動している判断できる範囲の閾値に設定されている。また、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdと第2シリンダ62のピストン62bのストローク位置Lsとは一対一の関係にあるため、ストローク位置Lsからペダルストローク位置Lpdが一義的に算出される。
クラッチペダル50と電動モータ72とは機械的に連結されているため、ペダルストローク位置Lpdに対する電動モータ72の回転位置θmが一義的に決定される。システム異常判定部122は、このペダルストローク位置Lpdに対する電動モータ72の回転位置θmを基準値θmstとして記憶しており、基準値θmstと実際に検出される回転位置θとの差分Δθが許容値αよりも大きいかを判定する。差分Δθが許容値αよりも大きい場合には、スロトークセンサ102もしくは回転センサ104に異常が発生している可能性がある。従って、システム異常判定部122は、差分Δθが許容値α以上になると、断接装置30のシステムに異常が発生したものと判定する。
アクチュエータ制御部120は、システム異常判定部122によってシステムに異常が発生したと判定されると、電動アクチュエータ70を非作動とするフェールセーフモードに切り替える。電動アクチュエータ70が非作動になると、電動アクチュエータ70から作動力が付与されなくなるため、クラッチペダル50を踏み込むときに必要な踏力Fftが大きくなる。従って、運転者は踏力Fftの増大に伴う違和感を感じるため、運転者はシステムの異常を知覚することができる。さらに、断接装置30にあっては、システムに異常が発生した場合であっても、クラッチペダル50とクラッチ16とは機械的に連結されることから、クラッチペダル50の踏込操作によりレリーズシリンダ54に作動力を伝達できるため、運転者によるクラッチ16の断接が可能となる。従って、走行中にシステムの異常が発生しても走行の継続(退避走行など)が可能となるため、断接装置30の信頼性が高くなる。
ペダル操作判定部124は、ストロークセンサ102によって検出された第1シリンダ62のピストン62bのストローク位置Lsからクラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdを算出し、算出されたペダルストローク位置Lpdがゼロよりも大きいかに基づいて、クラッチペダル50の操作の有無を判定する。本実施例では、クラッチペダル50の踏込が解除された状態で、ペダルストローク位置Lpdがゼロになるように設定されている。
ペダル操作判定部124によってクラッチペダル50の操作(操作有)が判定されると、アクチュエータ制御部120は、電動アクチュエータ70(電動モータ72)を制御して、レリーズシリンダ54にクラッチペダル50の踏力Fftが低減される方向、言い換えれば、クラッチ16が解放される方向の作動力(以下、アシスト力Fas)を付与するアシスト制御を実行する。具体的には、アクチュエータ制御部120は、クラッチペダル50が踏み込まれたときの踏力Fftが、ペダルストローク位置Lpdに応じて設定されている目標クラッチペダル踏力Fft_tgとなるように、電動アクチュエータ70からアシスト力Fasを発生させることで、実際のクラッチペダル操作に必要な踏力の不足分をアシストする。以下、アクチュエータ制御部120による電動アクチュエータ70のアシスト制御について説明する。
アクチュエータ制御部120は、油圧センサ105によって検出される第1油路66内の油圧Poilに、マスタシリンダ52のピストン52bの受圧面積Sを乗算(Poil×S)することで、クラッチペダル50の踏力Fftを算出する。
また、アクチュエータ制御部120は、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdに対する目標踏力Fft_tgの関係マップを予め記憶しており、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdを関係マップに適用することで目標踏力Fft_tgを算出する。なお、関係マップは、予め実験的または設計的に求められ、クラッチペダル50の操作性を考慮した値に設定されている。
アクチュエータ制御部120は、油圧センサ105によって検出される油圧Poilに基づくクラッチペダル50の踏力Fftと、ペダルストローク位置Lpdから求められる目標踏力Fft_tgとの差分ΔFft(=Fft−Fft_tg)を算出し、その差分ΔFftを発生させるのに必要な電動アクチュエータ70のアシスト力Fasを算出する。また、アクチュエータ制御部120は、電動アクチュエータ70から動力伝達機構56に付与(伝達)される作動力Facと電動モータ72の指示電流Iidとの関係マップを予め記憶しており、算出されたアシスト力Fasをこの関係マップの作動力Facに適用することで指示電流Iidを算出する。アクチュエータ制御部120は、算出された指示電流Iidを電動モータ72に出力することで、ペダルストローク位置Lpdに応じたアシスト力Fasが発生し、クラッチペダル50の踏力Fftが目標踏力Fft_tgに制御される。
また、アクチュエータ制御部120は、ペダル操作判定部124によってクラッチペダル50が操作されない(操作無)と判定された場合、自動制御要求判定部126は、電動アクチュエータ70によるクラッチ16の自動制御要求が出力されるかを判定する。本実施例において、電動アクチュエータ70によるクラッチ16の自動制御要求は、惰性走行を実行する際の惰性走行条件が成立すると出力される。従って、自動制御要求判定部126は、例えばアクセル開度θaccがゼロであり、且つ、ブレーキスイッチBonがオフ状態となる惰性走行条件が成立した場合に、自動制御要求が出力されるものと判定する。また、自動制御要求判定部126は、運転者によってクラッチペダル50の操作が不要となる走行モード(以下、ペダル操作レス走行モード)が選択されている場合にも、自動制御要求が出力されるものと判定する。
アクチュエータ制御部120は、惰性走行条件が成立したことで自動制御要求が出力されると判定された場合には、電動アクチュエータ70を制御して、電動アクチュエータ70からクラッチ16を解放する方向の作動力を発生させることにより、第2ロッド65bをクラッチ16の解放側(レリーズシリンダ54側)に移動させてクラッチ16を解放する、自動断接制御を実行する。
惰性走行中にクラッチ16が解放されると、エンジン12と手動変速機14との動力伝達が遮断されることから、車両にかかる走行抵抗が低減されるため、クラッチ16が接続された場合の惰性走行に比べて、惰性走行可能な惰性走行距離(および惰性走行時間)が長くなる。また、本実施例では、クラッチ16が解放された状態での惰性走行中にエンジン12が停止されることから、惰性走行での惰性走行距離(および惰性走行時間)が長くなる分だけ燃費低減効果が向上する。このような、惰性走行中にクラッチ16を解放する制御は、フリーラン制御とも呼ばれる。
ここで、図4に示すように、電動アクチュエータ70によってクラッチ16が解放された状態において、第2シリンダ64の第2ロッド65bおよび第2部材80がレリーズシリンダ54側に移動することとなる。このとき、分離機構76において、第2部材80が第1部材78から離れる側に移動することとなる。一方、第1部材78は、ペダル位置保持機構82によってクラッチペダル50の踏込解除位置で保持されることとなる。従って、電動アクチュエータ70によってクラッチ16が解除された場合であっても、分離機構76において第1部材78と第2部材80とが分離することで、クラッチペダル50が踏込解除位置で保持されるため、電動アクチュエータ70の作動に伴ってクラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdが変化することが防止される。
また、電動アクチュエータ70によるクラッチ16の自動断接制御中に、クラッチペダル50が踏み込まれた場合には、分離機構76が接続されている場合に比べてクラッチペダル50の踏力Fftが小さくなるため、クラッチペダル50の踏込過渡期のフィーリングが変化し、運転者にクラッチ16の自動断接制御中の割り込み操作であることを知覚させることができる。
また、電動アクチュエータ70によるクラッチ16の自動断接制御中に、例えばアクセルペダルが踏み込まれるなどして惰性走行条件が成立しなくなると、アクチュエータ制御部120は、電動アクチュエータ70を制御してクラッチ16を接続し、自動断接制御を終了する。
アクチュエータ制御部120は、ペダル操作レス走行モードが選択されたことで自動制御要求が出力されると判定された場合には、電動アクチュエータ70を制御して、クラッチ16を適宜断接する自動断接制御を実行する。
例えば、ペダル操作レス走行モードが選択された場合、アクチュエータ制御部120は、車両発進時にあっては、アクセルペダルが踏み込まれると、電動アクチュエータ70を制御することにより、クラッチ16を予め設定されている係合速度で接続する。また、アクチュエータ制御部120は、車両停止時にあっては、ブレーキペダルの踏込に伴って、車速Vが車両停止が予測される閾値以下になると、電動アクチュエータ70を制御してクラッチ16を解放することで、エンジン停止を防止する。なお、ペダル操作レス走行モードが非選択になると、自動断接制御が終了し、クラッチペダル50の操作を伴う制御に切り替えられる。
また、アクチュエータ制御部120は、車両発進時ならびに変速時にクラッチペダル50の急な踏込解除操作があった場合には、電動アクチュエータ70を制御することにより、クラッチ16の急係合を防止してエンストや変速ショックを抑制する。
図6は、電子制御装置100の制御作動の要部であって、走行中の断接装置30の制御作動を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、車両走行中において繰り返し実行される。
先ず、アクチュエータ制御部120の制御機能に対応するステップST1(以下、ステップを省略する)では、ストロークセンサ102によって検出される第1シリンダ62のピストン62bのストローク位置Lsに基づいて、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdが検出される。
次いで、システム異常判定部122の制御機能に対応するST2では、断接装置30のシステムに異常が発生したかが判定される。システムの異常が判定されない場合、ST2が否定されてST3に進む。システムの異常が判定された場合、ST2が肯定されてST7に進む。
アクチュエータ制御部120の制御機能に対応するST7では、システムの異常が判定されたことに伴って、電動アクチュエータ70(電動モータ72)が非作動となり、電動アクチュエータ70から作動力(アシスト力Fas)が付与されなくなる。結果として、クラッチペダル50の操作に必要な踏力Fftが大きくなるに伴い、運転者が違和感を感じることで異常の発生を知覚する。なお、電動アクチュエータ70が非作動となっても、運転者によるクラッチペダル50の操作によってクラッチ16の断接は可能であるため、車両の走行を継続することができる。
ペダル操作判定部124の制御機能に対応するST3では、クラッチペダル50の操作の有無が判定される。クラッチペダル50の操作が判定された場合(操作有)、ST3が肯定されてST4に進む。一方、運転者によってクラッチペダル50が操作されていない(クラッチペダル50が踏み込まれていない)と判定された場合(操作無)、ST3が否定されてST5に進む。
アクチュエータ制御部120の制御機能に対応するST4では、クラッチペダルのペダルストローク位置Lpdに応じて電動アクチュエータ70からアシスト力Fasを発生させるアシスト制御が実行される。
自動制御要求判定部126の制御機能に対応するST5では、クラッチ16の自動制御要求が出力されたかが判定される。自動制御要求が出力されない場合、ST5が否定されて本ルーチンが終了させられる。自動制御要求が出力された場合、ST5が肯定されてST6に進む。
アクチュエータ制御部120の制御機能に対応するST6では、電動アクチュエータ70によるクラッチ16の自動断接制御が実行される。ここで、電動アクチュエータ70によってクラッチ16が解放された際には、分離機構76によって第1部材78と第2部材80との間が分離されることで、クラッチペダル50とクラッチ16との間が遮断される。従って、クラッチ16が解放されても、クラッチペダル50がそれに連動してペダルストローク位置Lpdが変化することがなく、運転者に与える違和感をなくすことができる。
上述のように、本実施例によれば、動力伝達機構56上に分離機構76が設けられているため、クラッチペダル50が踏み込まれない状態で、電動アクチュエータ70がレリーズシリンダ54に作動力を付与しているとき、分離機構76によってクラッチペダル50とレリーズシリンダ54とが分離されるので、運転者がクラッチペダル50を踏み込まないにも拘わらず、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdが変化することを防止できる。
また、本実施例によれば、運転者がクラッチペダル50を踏み込むと、電動アクチュエータ70からレリーズシリンダ54にクラッチペダル50の踏力Fftが低減される方向のアシスト力Fas(作動力)が付与されるため、運転者がクラッチペダル50を踏み込むのに必要な踏力Fftを低減することができる。また、運転者によってクラッチペダル50が踏み込まれていないときに、惰性走行条件が成立すると電動アクチュエータ70によってクラッチ16が解放されるため、車両にかかる走行抵抗が低減されて惰性走行距離が長くなるに従い、燃費低減効果を向上させることができる。
また、本実施例によれば、電動アクチュエータ70によって第2部材80を第1部材78から離れる側に移動させたとき、第1部材78がペダル位置保持機構82によってクラッチペダル50の踏込が解除される位置で保持されるため、電動アクチュエータ70の作動に伴うクラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdの変化が防止される。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図7は、本発明の他の実施例に対応する、クラッチ16を断接する断接装置150の簡略的な構造を示している。クラッチ16は、前述の実施例と同じ構造であるため、同じ符号を付してその説明を省略する。本実施例の断接装置150を前述の実施例の断接装置30と比較すると、第1シリンダ62および第2シリンダ64が設けられていない点で相違している。以下、前述の実施例の断接装置30と異なる点を中心に説明する。
断接装置150は、クラッチペダル50と、レリーズシリンダ54と、クラッチペダル50の踏力をレリーズシリンダ54の作動力として伝達する動力伝達機構152と、レリーズフォーク58とを、含んで構成されている。
動力伝達機構152は、クラッチペダル50とレリーズシリンダ54との間を作動的に連結している。動力伝達機構152は、クラッチペダル50とマスタシリンダ52とを機械的に連結する連結ロッド154と、クラッチペダル50の踏込に応じた油圧を発生させるマスタシリンダ52と、マスタシリンダ52に形成される油圧室52cとレリーズシリンダ54内に形成される油圧室54cとを接続する油路158とを、含んで構成されている。なお、連結ロッド154は、直列に配置された第1ロッド154aおよび第2ロッド154bから構成され、第1ロッド154aと第2ロッド154bとの間に、分離機構160が介挿されている。
連結ロッド154は、直列に配置されている第1ロッド154aと第2ロッド154bとから構成され、これら第1ロッド154aと第2ロッド154bとの間に、分離機構160が設けられている。分離機構160は、第1ロッド154a側に接続されている第1部材162と、第2ロッド154b側に接続されている第2部材164と、第1部材162に連結されているペダル位置保持機構166とを、備えている。なお、分離機構160は、前述した分離機構76とその構造および作用が基本的に変わらないため、その説明を省略する。
第2ロッド154b上には、その第2ロッド154bに動力伝達可能に設けられている電動アクチュエータ168が設けられている。電動アクチュエータ168は、電動モータ170と、第2ロッド154bに動力伝達可能に接続されている減速機172とから構成されている。なお、電動アクチュエータ168は、前述した実施例の電動アクチュエータ70とその構造および作動が基本的に変わらないため、その説明を省略する。
本実施例では、クラッチペダル50とマスタシリンダ52との間に、分離機構160および電動アクチュエータ168(減速機74)が配置され、マスタシリンダ52とレリーズシリンダ54とが油路158を介して連結されている。このように、クラッチペダル50とマスタシリンダ52との間に、分離機構160および電動アクチュエータ168(減速機74)が配置されることで、前述の実施例の第1シリンダ62および第2シリンダ64が不要となる。よって、前述した断接装置30に比べて装置が簡素になり、部品点数の増加も抑制される。
断接装置150の具体的な制御については、前述した実施例と基本的に同じであるため、その説明を省略する。なお、本実施例では、クラッチペダル50に取り付けられたストロークセンサ174によってペダルストローク位置Lpdが直接検出されている。また、クラッチ16の断接状態に関連するパラメータとして、レリーズシリンダ54のストローク位置Lrlがストロークセンサ176によって検出されている。
上記のように構成される断接装置150においても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。具体的には、クラッチ16を電動アクチュエータ168によって解放する場合には、電動アクチュエータ168によって第2ロッド154bがレリーズシリンダ54側に移動させられる。このとき、分離機構160では、第1部材162と第2部材164とが乖離し、第1部材162は、ペダル位置保持機構166によって、クラッチペダル50の踏込解除位置で保持される。従って、クラッチ16が解放されても、クラッチペダル50が踏込解除位置で保持されるため、クラッチ16の自動制御の際にクラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdが変化することによる違和感を防止できる。
また、断接装置150のシステムに異常が発生した場合であっても、クラッチペダル50とレリーズシリンダ54とが機械的に連結されているため、クラッチペダル50の踏込操作によるクラッチ16の解放が可能となる。このとき、電動アクチュエータ168からアシスト力Fasが付与されなくなるため、クラッチペダル50の踏力Fftが増加し、運転者に違和感を与えて運転者に異常の発生を知覚させることができる。さらに、断接装置150では、前述した断接装置30で設けられていた第1シリンダ62および第2シリンダ64が不要となるため、装置が簡略化され部品点数の増加も抑制される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、第1シリンダ62のピストン62bのストローク位置Lsから、クラッチペダル50のペダルストローク位置Lpdが算出されていたが、ペダルストローク位置Lpdを算出可能なパラメータであれば、ストローク位置Lsに限定されない。例えば、連結ロッド60のストローク位置を検出するセンサ設けることでもペダルストローク位置Lpdを算出することができ、ペダルストローク位置Lpdを直接検出するセンサを設けるものであっても構わない。
また、前述の実施例では、電動モータ70の回転位置θmを検出する回転センサ104が設けられているが、回転センサ104に代わって、例えばレリーズシリンダ54のスロトーク位置、または第2シリンダ64のストローク位置を検出するものであっても構わない。すなわち、クラッチ16の断接状態(作動状態)に関連するパラメータであれば、適宜変更することができる。
また、前述の実施例では、レリーズシリンダ54の作動量がレリーズフォーク58を介してレリーズベアリング46に伝達されるものであったが、クラッチ16と隣接して配置されるコンセントリックスレーブシリンダを備える構成であっても本発明を適用することができる。
また、前述の実施例では、惰行走行中は、エンジン12が停止されていたが、惰行走行中にエンジン12がアイドル運転させられるものであっても構わない。
また、前述の実施例では、減速機74がボールネジから構成されていたが、例えばラック・ピニオンなど、回転運動を並進運動に変換する機構であれば適宜適用することができる。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
16:クラッチ
30、150:断接装置
50:クラッチペダル
52:クラッチマスタシリンダ
54:クラッチレリーズシリンダ(クラッチシリンダ)
56、152:動力伝達機構
62:第1シリンダ
64:第2シリンダ
70、168:電動アクチュエータ
76、160:分離機構
78、162:第1部材
80、164:第2部材
82、166:ペダル位置保持機構
100:電子制御装置(制御装置)
158:油路
30、150:断接装置
50:クラッチペダル
52:クラッチマスタシリンダ
54:クラッチレリーズシリンダ(クラッチシリンダ)
56、152:動力伝達機構
62:第1シリンダ
64:第2シリンダ
70、168:電動アクチュエータ
76、160:分離機構
78、162:第1部材
80、164:第2部材
82、166:ペダル位置保持機構
100:電子制御装置(制御装置)
158:油路
Claims (6)
- 運転者によって操作されるクラッチペダルと、
前記クラッチペダルの踏力が作動力として伝達されるクラッチシリンダと、
前記クラッチペダルの踏力を前記クラッチシリンダの作動力として伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構に動力伝達可能に接続され、該動力伝達機構を介して前記クラッチシリンダに作動力を付与する電動アクチュエータとを、含んで構成されるクラッチの断接装置であって、
前記動力伝達機構上であって前記クラッチペダルと前記電動アクチュエータとの間に分離機構が設けられている
ことを特徴とするクラッチの断接装置。 - 運転者によって前記クラッチペダルが踏み込まれたとき、前記クラッチペダルを踏み込むときの踏力が低減されるように、前記電動アクチュエータを制御して前記クラッチシリンダに前記クラッチを解放する方向の作動力を付与する制御装置を備えることを特徴とする請求項1のクラッチの断接装置。
- 運転者によって前記クラッチペダルが踏み込まれていないときに、前記電動アクチュエータを制御して前記クラッチを解放させる制御装置を備えることを特徴とする請求項1のクラッチの断接装置。
- 前記動力伝達機構は、前記クラッチペダルと前記分離機構との間に配置されるクラッチマスタシリンダと、該クラッチマスタシリンダと前記クラッチシリンダとの間に配置される第1シリンダおよび第2シリンダとを、備え、
前記第1シリンダと前記第2シリンダとの間に前記分離機構および前記電動アクチュエータが配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1のクラッチの断接装置。 - 前記動力伝達機構は、油路を介して前記クラッチシリンダに連結されているクラッチマスタシリンダを備え、
前記クラッチペダルと前記クラッチマスタシリンダとの間に、前記分離機構および前記電動アクチュエータが配置されている
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1のクラッチの断接装置。 - 前記分離機構は、前記クラッチペダルと連動する第1部材と、前記クラッチシリンダと連動するとともに、前記クラッチペダルが踏み込まれた状態で前記第1部材と接触する第2部材と、前記第1部材を前記クラッチペダルの踏込が解除される位置で保持する保持力を発生させるペダル位置保持機構とを、備えて構成されていることを特徴とする請求項1から5の何れか1のクラッチの断接装置。
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US9151347B1 (en) * | 2015-03-23 | 2015-10-06 | Borgwarner Inc. | Control system for operating a manual clutch |
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