JP2592619B2

JP2592619B2 - クラッチ操作装置

Info

Publication number: JP2592619B2
Application number: JP62265556A
Authority: JP
Inventors: 清之高岩; 孝雄高野
Original assignee: JIDOSHA KIKI KK; Isuzu Motors Ltd
Current assignee: JIDOSHA KIKI KK; Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1987-10-21
Filing date: 1987-10-21
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JPH01108421A

Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野本発明は、自動車のクラッチ操作装置に関し、特に、
クラッチレバー作動用のピストンをシリンダ内に往復動
可能に挿入配置して成るアクチュエータと、前記シリン
ダ内の作動室に圧縮空気を供給する供給弁と、前記作動
室内の圧縮空気を排出する排出弁とをそれぞれ具備し、
前記作動室内の圧縮空気の給排によって前記ピストンを
往復動させてクラッチを断接操作するようにしたクラッ
チ操作装置に関する。

b.従来の技術この種の従来のクラッチ操作装置においては、クラッ
チ操作用アクチュエータの作動室に圧縮空気を供給して
ピストンを往動させ、ピストンが往動してクラッチが切
れた段階で圧縮空気の供給を停止し、その後にトランス
ミッションのギヤ切換を行ない、このギヤ切換が完了し
た後に作動室内の圧縮空気を排気してピストンを復動さ
せ、クラッチを接続するようにしている。なお、半クラ
ッチ操作時においては、スムーズな走行を行なうためク
ラッチ接続過少の場合は排気弁を、またクラッチ接続過
多の場合は給気弁を開弁状態と閉弁状態とに交互に切換
えて圧縮空気を一定の周期で間欠的に排気又は給気する
ようにしている。

c.発明が解決しようとする問題点このように、従来では、排気弁又は給気弁の切換制御
を一定の周期で一定時間開弁する方法で行って半クラッ
チ接続操作をするように構成していたため、次のような
問題点を有していた。

すなわち、アクチュエータの駆動圧たる圧縮空気の圧
力とピストンのストロークとの関係は第３図に示すよう
なヒステリシス特性を有するため、同図において、半ク
ラッチ操作時にＸ点で接続過多になり給気を開始して
も、駆動圧力がＸ点よりＸ′点になるまでピストンのス
トロークはほとんど変化せず、またＹ′点の半クラッチ
前点で待機後、半クラッチ操作に移行のため排気を開始
してもアクチュエータ及びクラッチ本体の静摩擦に打ち
勝つまでストロークしないため、半クラッチ操作の時間
遅れが生じ、スムーズな走行ができない不都合がある。

しかも、半クラッチ操作時の圧縮空気の給排は小流量
の電磁弁を間欠的にON−OFF制御するのが一般的であ
り、作動の時間遅れがさらに助長されることとなる。

本発明はこのような問題点を解決すべくなされたもの
であって、本発明の目的は、電磁弁のON−OFF制御の開
始時における作動の時間遅れを解消してクラッチの断接
操作を迅速かつ円滑に行ない得るように構成したクラッ
チ操作装置を提供することにある。

d.問題点を解決するための手段上述の問題点を解決するために、本発明では、クラッ
チレバー作動用のピストンをシリンダ内に往復動可能に
挿入配置して成るアクチュエータと、前記シリンダ内の
作動室に圧縮空気を供給する供給弁と、前記作動室内の
圧縮空気を排出する排出弁とをそれぞれ具備し、前記作
動室内の圧縮空気の給排によって前記ピストンを往復動
させてクラッチを断接操作するようにしたクラッチ操作
装置において、前記供給弁及び排気弁を開閉制御するコ
ントローラと、前記ピストンの作動開始を検出するセン
サとをそれぞれ設け、クラッチ断接操作時に前記コント
ローラからの制御信号に基いて前記供給弁又は排気弁を
開弁状態と閉弁状態とに交互に切換制御するに際し、第
１回目の開弁期間の終期を、前記センサからピストン作
動開始信号が出力された時点とするようにしている。

以下、本発明の実施例に付き第１図〜第３図を参照し
て説明する。

第１図はクラッチ制御装置の構成を示すものであっ
て、同図において、１はクラッチ操作用のアクチュエー
タである。このアクチュエータ１は、シリンダ部２、ス
レーブシリンダ部３及び電磁弁ユニット４を具備してい
る。

上述のシリンダ部２は、円筒形のシリンダ５と、この
シリンダ５内に往復動可能に挿入されたピストン６とか
ら成り、シリンダ５内はピストン６によって２分割され
てピストン６の左右両側に作動室７及び背圧室８が形成
されている。しかして、作動室７内に圧縮空気が供給さ
れると、ピストン６が第１図において矢印Ａ方向に往動
するようになっている。さらに、ピストン６は、作動室
７内に配設された調整ばね９にて矢印Ａ方向（往動方
向）に常時附勢され、これによりいわゆる常時接触型ク
ラッチの摩耗に対応できるように構成されている。な
お、ピストン６の往動時にシリンダ５内の背圧室８内の
空気を外部に逃がすために、シリンダ５には背圧室８側
に排気用の弁体10が設けられている。

また、上述のスレーブシリンダ部３は、円筒形のスレ
ーブシリンダ3aと、このシリンダ3a内に摺動自在に配設
された中継ピストン11とから構成されている。この中継
ピストン11の一端側にはピストン６のピストンロッド12
の先端が連結されると共に、その他端側にはプッシュロ
ッド13の一端が連結さている。そして、プッシュロッド
13の他端は、支軸14aを中心に回動自在に配設されたク
ラッチレバー14の先端に連結され、プッシュロッド13に
連動してクラッチレバー14が回動されるようになってい
る。なお、スレーブシリンダ３の端部には、防塵のため
に伸縮自在のダストブーツ17が取付けられている。ま
た、クラッチレバー14の側部には、このレバー14の回動
位置を検出するためのストロークセンサ15が設けられ、
このセンサ15からの検出信号がコントローラ16に供給さ
れるようになっている。さらに、このコントローラ16に
は、変速用のセレクトレバーＳからのセレクト信号、並
びに、アクセス開度、エンジン回転数、車速、トランス
ミッション位置、ブレーキ等の信号が入力され、これら
の信号の比較演算結果に基いてコントローラ16から所定
の制御信号が出力され、これによって最適な自動クラッ
チ制御がなされるように構成されている。なお、図示を
省略したが、上述のプッシュロッド13の往動によりクラ
ッチが切られ、その後の復動によりクラッチが再び接続
されるように構成されている。

一方、上述の電磁弁ユニット４は、常時閉弁形の第１
〜第４の電磁弁18,19,20,21から成り、これらのうち第
１及び第２の電磁弁18,19は通過流量が大きいものであ
り、第３及び第４の電磁弁20,21は通過流量が小さいも
のである。そして、これらの電磁弁18〜21は、コントロ
ーラ16からの制御信号によって切換制御されるようにな
っている。ここで、電磁弁18〜21の接続関係に付き述べ
ると、圧縮空気供給用の第１及び第３の電磁弁18,20が
互いに並列に接続され、エアーリザーバ22の圧縮空気導
出口がフィルタ23及び管路ａを介して電磁弁18,20の導
入口にそれぞれ接続されている。そして、第１の電磁弁
18の導出口は管路b,c、切換弁25のポート部25a及びシリ
ンダ５の通気孔26を順次介して、また第３の電磁弁20の
導出口は締り弁24、管路b,c、切換弁25のポート部25a及
びシリンダ５の通気孔26を順次介してシリンダ５の作動
室７にそれぞれ接続されている。また、排気用の第２の
電磁弁19の導入口は前記管路b,c、切換弁25のポート部2
5a及び通気孔26を順次介してシリンダ５の作動室７に接
続され、その導出口は大気に連通されている。一方、排
気用の第４の電磁弁21の導入口は絞り弁27、管路d,c、
切換弁25のポート部25a及び通気孔26を順次介してシリ
ンダ５の作動室７に接続され、その導出口は大気に連通
されている。

さらに、本例の装置には、非常用エアリザーバ29、逆
止弁30及び電磁弁31から成る非常用空圧源32と、導入
孔，導出孔，大気排出孔の３ポートを有し、導出孔と大
気排出孔が連通する第１の位置及び導出孔と導入孔が連
通する第２の位置をとる２位置３接続方向制御弁33と、
非常用排気弁34が付設されている。すなわち、非常用空
圧源32からの圧縮空気は管路ｅを介して制御弁33の導入
口に接続され、この制御弁33の導出口は管路ｆを介して
切換弁25の他方の導入口25bに接続されている。また、
上述の非常用排気弁34の導入口は管路ｇを介して切換弁
25の一方の導入口25aに接続され、その導出口は大気に
連通されている。なお、上述の弁31,33,34は共にコント
ローラ16にて切換制御されるようになっている。

次に、このような構成のクラッチ制御装置の動作を第
２図及び第３図を参照して詳細に説明する。

第２図は車両走行の各状態におけるクラッチの操作状
況を時間の経過と共に示すタイムチャートであって、同
図において領域（Ｉ）は車両の発進時にニュートラルか
ら例えば第１速に変速する場合のクラッチ操作を示し、
領域（II）は車両走行中に例えば第２速から第３速に切
換える際のクラッチ操作を示し、領域（III）は車両走
行中に超低速でいわゆる“のろのろ走行”を行なう場合
のクラッチ操作を示している。

まず、領域（Ｉ）における各クラッチ操作に付き述べ
る。

クラッチ操作A: この操作Ａは発進に際しクラッチを切るための操作で
ある。

この場合には、アクセル開度、エンジン回転数、車
速、ブレーキ、トランスミッション位置等の信号と共
に、ストロークセンサ15からのストローク位置信号及び
セレクトレバーＳからのセレクト位置信号がコントロー
ラ16に入力され、これらの信号がコントローラ16内で比
較演算される。その演算結果に基いてクラッチを切る必
要があると判断された時にクラッチ断指令信号がコント
ローラ16から出力される。これに伴い、第１の電磁弁18
だけが励磁状態（ON状態）に切換えられて開弁され、エ
アーリザーバ22からの圧縮空気がフィルタ23、管路ａ、
第１の電磁弁18、管路b,c、切換弁25のポート部25a及び
シリンダ５の通気孔26を順次介して作動室７内に供給さ
れる。これによって、ピストン６及びピストンロッド12
が第１図において矢印Ａ方向に往動され、これと一緒に
中継ピストン11及びプッシュロッド13が矢印Ａ方向に往
動される。なお、このピストン６の往動時には、背圧室
８内の空気はパワーシリンダ５の弁体10を介して外部に
排出される。これに伴い、クラッチレバー14が支軸14a
を中心として矢印Ｃ方向に回動されると共に、図外のク
ラッチ機構が応動してクラッチが切られる。

この際、クラッチが切られた直後のクラッチレバー14
の回動位置がストロークセンサ15にて検出され、このス
トロークセンサ15からの検出信号がコントローラ16に入
力される。この検出信号がコントローラ16に入力される
と、コントローラ16から第１の電磁弁18に所定の制御信
号が供給され、この第１の電磁弁18が非励磁状態（OFF
状態）に切換えられて閉弁状態となり、作動室７への圧
縮空気の供給が停止される。

クラッチ操作B: この操作Ｂは、上述のクラッチ操作Ａの完了後に、変
速機をニュートラルから第１速に切換えるための操作で
ある。

この場合、クラッチ操作Ａで第１の電磁弁18が閉弁し
た時、他の第２〜第４の電磁弁19〜21はすべて非励磁
（OFF）で閉弁状態となされ、この操作Ｂの期間中にト
ランスミッションは図示しないアクチュエータによりニ
ュートラルから第１速に自動的に切換操作される。

クラッチ操作C: この操作は前記操作Ｂでのトランスミッションの切換
操作後において、再びクラッチを接続するための操作で
ある。

この場合、コントローラ16からクラッチ接指令信号が
出力され、これに基いて排気用の第２及び第４の電磁弁
19,21だけが同時に励磁（ON）されて開弁される。な
お、大流量の第２の電磁弁19はクラッチ操作Ｃの開始直
後から比較的短時間T₁だけ開弁状態となされ、時間T₁の
経過後に閉弁状態となされるが、小流量の第４の電磁弁
21は時間T₁の経過後も開弁状態のままに維持される。

しかして、クラッチ操作Ｃの開始時には、シリンダ５
の作動室７内の圧縮空気がシリンダ５の通気孔26、切換
弁25、及び第２及び第４の電磁弁19,21の双方を介して
外部へ排出されるため、ピストンロッド６の復動が急速
に行なわれる。さらに詳述すると、ピストン６のストロ
ークとピストン６の駆動圧（作動室７内の圧力）との間
には、アクチュエータ１及びクラッチ本体における摩擦
抵抗等に起因して第３図に示す如くヒステリシスを有
し、ピストン６のストロークが第３図においてT_f点にあ
る時に作動室７内の圧縮空気を排出して駆動圧を減少せ
しめてもその駆動圧がY_f′点まで低下して初めてピスト
ン６が復動されるが、本例の場合には、小流量の第２の
電磁弁のみならず大流量の第４の電磁弁21を介して作動
室７内の圧縮空気を排出するようにしているので、ピス
トン６の駆動圧をY_f点からY_f′点まで短時間のうちに低
下せしめることができる。従って、ヒステリシスに基づ
く復動遅れが解消され、ピストン６は迅速に復動開始さ
れることとなる。

また、大流量の第２の電磁弁19が閉弁された後には、
小流量の第４の電磁弁21のみを介しての圧縮空気の排出
が行なわれ、ピストン６の矢印Ｂ方向すなわちクラッチ
が接続される方向への復動が緩やかに行なわれる。そし
て、クラッチがいわゆる半クラッチ状態になり始める位
置までクラッチレバー14が復動してピストン６のストロ
ークが第２図において符号αで示す位置に達すると、ス
トロークセンサ15から所定の検出信号がコントローラ16
へ供給され、第４の電磁弁21が非励磁（OFF）となされ
て閉弁状態に切換えられる。

クラッチ操作D: この操作は、前記操作Ｃの後に半クラッチ状態になり
始める位置にプッシュロッド13を保持するための操作で
ある。

この場合、すべての電磁弁18〜21が閉弁状態となさ
れ、図外のクラッチと作動室７内の圧縮空気及び調整ば
ね９による作用力とが均衡した位置にピストン６及びプ
ッシュロッド13が保持される。

クラッチ操作E: この操作は、前記操作Ｄにて発進条件か整い、発進の
ためプッシュロッド13が復動してクラッチが接続される
過程において、コントローラ16からの制御信号に基いて
第４の電磁弁21を交互にON−OFF制御（デューティ制
御）し、クラッチを迅速かつ円滑に接続させるための操
作である。

この場合、クラッチ操作Ｅの開始時点βから第４の電
磁弁21の開閉制御が行なわれるが、第４の電磁弁21の第
１回目の励磁（ON）期間すなわち第１回目の開弁時間T₂
は比較的長く設定され、かつ、第１回目の開弁時間T₂の
終期はピストン６の作動開始時点となるように設定され
ている。具体的には、第１回目の励磁によって第４の電
磁弁21が比較的長時間にわたって継続的に開弁状態とな
されて作動室７内の圧縮空気が急激に外部に排出され、
これに伴ってピストン６が短時間のうちに復動し始める
が、この復動開始時点がストロークセンサ15にて検出さ
れ、この検出信号に基づいてコントローラ16により第４
の電磁弁21が開弁状態から閉弁状態に切換られる。

そして、第２回目以降は比較的短い期間T₃（但し、T₂
＞T₃）毎に交互にON−OFF制御される。なお、第２回目
以降の開弁時間と閉弁時間の関係は一定周期に限定され
ることなく、最適なクラッチ接続速度が得られるようデ
ューティ比を任意に設定可能である。

このようなON−OFF制御によれば、ON−OFF制御の開始
時から短時間のうちにピストン６（プッシュロッド13）
が復動を開始し、クラッチが迅速かつスムーズに接続さ
れる。さらに詳述すると、プッシュロッド13、中継ピス
トン11及びピストン６が静止状態の下に置かれている時
（第２図において符号βで示す時点）の静摩擦係数が可
成り大きいため、短時間の励磁を一定期間毎に行なって
いたのではピストン６の復動開始に時間を要し、第４の
電磁弁21のON−OFF制御の開始時点からプッシュロッド1
3の復動開始時点までの間に大きな時間遅れを生じる。
しかし、本例の場合には、第４の電磁弁21のON−OFF制
御において第１回目の開弁期間を長く設定すると共に、
その終期をピストン６の作動開始時点としているので、
上述の如き時間遅れの問題を効果的に解消することがで
きる。すなわち、第１回目の励磁により第４の電磁弁21
が比較的長い期間に亘って開弁されるため、この期間中
にシリンダ５の作動室７内の圧縮空気（ヒステリシス相
当の圧縮空気）が急激に外部へ排出されて作動室７内の
圧力が急激に低下し、短時間のうちにピストン６が作動
開始状態の下におかれる。しかして、ピストン６の動き
始めを確認してから第２回目以降のON−OFF制御がなさ
れることとなる。このため、ピストン６は静摩擦力に抗
して短時間のうちに復動し始め、それ以後は、短時間毎
のON−OFF制御によりスムーズなクラッチ接続動作がな
される。

クラッチ操作F: この操作は、クラッチ操作Ｅの終了後、ピストン６を
更に復動させてクラッチを完全に接状態にするためのも
のである。

この場合、クラッチの接続がほぼ完了した旨の信号に
基いて、コントローラ16からの制御信号により、第４の
電磁弁21のON−OFF制御が停止されて閉弁状態となさる
一方、第２の電磁弁19が励磁されて開弁される。これに
伴い、前記作動室７内の圧縮空気が切換弁25、管路c,d
及び第２の電磁弁19を順次介して外部へ排出され、クラ
ッチが完全に接続される。

以上のクラッチ操作Ａ〜Ｅによって領域Ｉの操作が完
了し、次いで領域IIのクラッチ操作が行なわれる。この
領域IIにおいては、既述の如きクラッチ操作A,B,Cが順
次行なわれ、クラッチ操作Ｂにおいて変速機が第２速か
ら第３速に切換えられる。

また、領域（III）においては、既述の如きクラッチ
操作A,B,C,Dが順次行なわれ、その後にクラッチ操作Ｅ
及びＧが必要に応じた期間に亘って交互に繰り返され
る。

クラッチ操作G: この操作は、前記クラッチ操作Ｅの途中で、すなわち
クラッチをON−OFF制御によって接続している時、接続
過多になり少しクラッチを切る状態にするための操作で
ある。

この場合、前記クラッチ操作Ｅによりピストン６のス
トロークが第３図においてＹ′点からＸ点に復動されて
半クラッチ状態からクラッチを接続しすぎた状態になっ
た時点γ（第２図参照）で、小流量の第３の電磁弁20が
ON−OFF制御されると同時に、大流量の第１の電磁弁18
が比較的短い期間T₄に亘って励磁されて開弁される。こ
の第３の電磁弁20のON−OFF制御は、前記クラッチ操作
Ｅにおける第４の電磁弁21のON−OFF制御と同様に、第
１回目の開弁時間T₅が長く設定されると共にその終期が
ピストン作動開始時点に設定され、第２回目の開弁期間
は短時間T₆となされる。従って、符号γで示す時点の直
後には、小流量の第３の電磁弁20のみならず大流量の第
１の電磁弁18も開弁されるため、作動室７内の圧力（駆
動圧）は第３図においてＸ点からＸ′点にまで短時間の
うちに上昇せしめられ、ピストン６が直ちに往動するこ
ととなる。しかして、符号γで示す時点の直後に比較的
多量の圧縮空気が作動室７内に急激に供給され、ピスト
ン６のストロークと駆動圧との間にヒステリシスが存在
するにも拘わらず、短時間のうちにピストン６が往動開
始されてそれ以後は緩やかに作動され、クラッチが接続
されすぎた状態からクラッチ断方向の位置（第２図にお
いて符号βで示す箇所）に移動される。

しかる後、クラッチを切りすぎた状態になると第３の
電磁弁20が閉弁されると同時に、第２及び第４の電磁弁
19,21が共に開弁される。なおこの場合も、第４の電磁
弁21は既述と同様なON−OFF制御がなされ、さらに既述
の場合と同様に、第２の電磁弁19の開弁期間T₁は第４の
電磁弁21の第１回目の開弁期間T₂よりも短く設定され
る。

しかして、クラッチ操作Ｅ及びＧが交互に繰り返さ
れ、半クラッチ状態の下で超低速の“のろのろ走行”が
行なわれる。

ところで、非常時（何らかの故障によりエアリザーバ
22からの圧縮空気がシリンダ５の作動室７に供給されな
くなった時）には、コントローラ16からの制御信号に基
づいて電磁弁31が開弁されると共に制御弁33が第２の位
置になり、非常用排気弁34が開弁されて切換弁25のポー
ト部25a側の排気がおこなわれ、非常用エアリザーバ29
から電磁弁31,制御弁33及び切換弁25のポート部25bを順
次介して圧縮空気が前記作動室７内に供給され、これに
よってクラッチ断操作が行なわれる。また、クラッチ接
操作時における作動室７内の圧縮空気の排気は制御弁33
が第１の位置をとることにより行なわれる。

e.発明の効果以上の如く、本発明は、クラッチの操作時に供給弁
（例えば、実施例における第３の電磁弁20）又は排気弁
（例えば、実施例における第４の電磁弁21）を開弁状態
と閉弁状態とに交互に切換制御するに際し、第１回目の
開弁期間の終期をピストン作動開始時点とし、ピストン
の動き始めを検出してから第２回目以降のON−OFF制御
を行なうようにしたものであるから、アクチュエータ及
びクラッチ本体の静摩擦係数が大きく、アクチュエータ
のピストンのストロークと作動室内の圧縮空気の圧力と
の間にヒステリシスが存在しても、ON−OFF制御の第１
回目の開弁によりピストンが直ちに作動可能な状態のも
とに置かれることとなり、これによりヒステリシスに基
づく作動開始の時間遅れを最少限に抑えることができ
る。このため、クラッチ断接操作時（半クラッチ時）の
応答性が改善され、変速操作に要する全体の所要時間を
大幅に短縮することができると共に、クラッチ操作のフ
ィーリングの改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクラッチ操作装置の構成図、第２
図は本クラッチ操作装置の動作を説明するタイムチャー
ト、第３図は作動室内の圧縮空気の圧力とピストンのス
トロークとの関係を示す特性図である。１……クラッチ操作用のアクチュエータ、５……シリン
ダ、６……ピストン、７……作動室、８……背圧室、11
……中継ピストン、12……ピストンロッド、13……プッ
シュロッド、14……クラッチレバー、15……ストローク
センサ、16……コントローラ、18……第１の電磁弁（給
気用の大流量の電磁弁）、19……第２の電磁弁（排気用
の大流量の電磁弁）、20……第３の電磁弁（給気用の小
流量の電磁弁）、21……第４の電磁弁（排気用の小流量
の電磁弁）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−119819（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−278629（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−4430（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】クラッチレバー作動用のピストンをシリン
ダ内に往復動可能に挿入配置して成るアクチュエータ
と、前記シリンダ内の作動室に圧縮空気を供給する供給
弁と、前記作動室内の圧縮空気を排出する排出弁とをそ
れぞれ具備し、前記作動室内の圧縮空気の給排によって
前記ピストンを往復動させてクラッチを断接操作するよ
うにしたクラッチ操作装置において、前記供給弁及び排
気弁を開閉制御するコントローラと、前記ピストンの作
動開始を検出するセンサとをそれぞれ設け、クラッチ断
接操作時に前記コントローラからの制御信号に基いて前
記供給弁又は排気弁を開弁状態と閉弁状態とに交互に切
換制御するに際し、第１回目の開弁期間の終期を、前記
センサからピストン作動開始信号が出力された時点とし
たことを特徴とするクラッチ操作装置。