JP2627415B2 - クラッチ操作装置 - Google Patents

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するもので
ある。

b. 従来の技術 従来のクラッチ操作装置において、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、半クラッチ状態の
下で低速走行（いわゆる“のろのろ走行”）を行なう場
合等には、クラッチ断状態からクラッチ接状態への操作
及びクラッチ接状態からクラッチ断状態への操作が必要
に応じて繰り返しなされるが、この際の動作を円滑なら
しめるために小流量の圧縮空気給排用電磁弁が用いられ
る。すなわち、クラッチ接続過多になるとクラッチを断
方向に移動するため給気用電磁弁を、クラッチ接続過少
になるとクラッチを接方向に移動するため排気用電磁弁
をON−OFF制御することにより作動室への圧縮空気の給
排を一定周期毎に間欠的に行なわしめるようにしてい
た。

c. 問題点を解決するための手段 上述の如き半クラッチ状態の下でのピストンの繰り返
し作動にあっては、ピストンを所定の中間ストロークで
一旦停止させて、その後に再び逆方向へ作動させる必要
があるが、この停止状態のピストンを作動させるに際
し、圧縮空気給排用電磁弁の一定周期毎のON−OFF制御
ではクラッチの断接操作の開始に時間遅れを生じ、良好
なクラッチフィーリングを得ることができないという問
題点があった。

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、同図において圧縮空
気の給気（又は排気）をＸ点（又はＹ点）で行なっても
駆動圧がＸ点（又はＹ点）からＸ′点（又はＹ′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、ピ
ストンの作動開始に時間遅れを生じる不都合がある。

しかも、ピストンの停止位置を正確に定めるには小流
量の電磁弁を圧縮空気給排手段として用いる方が有利で
あることから、小流量の電磁弁が一般に用いられてお
り、またアクチュエータ及びクラッチ本体の静摩擦係数
が可成り大きくさらに摺動抵抗も相当にあるので、上述
の如き小流量の電磁弁の間欠的なON−OFF制御では、圧
縮空気の給排開始時からピストンが実際に作動されるま
での間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るためになされた
ものであって、本発明の目的は、ピストンを所定の２つ
のストローク位置間で往復して半クラッチ状態の下で低
速走行する際、上述の所定の２つのストローク位置にお
いて一定停止されたピストンをほとんど時間遅れなく迅
速かつ円滑に作動し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、 （Ａ）クラッチレバー作動用のピストン６をシリンダ２
内に往復動可能に挿入配置して成るアクチュエータ１
と、 （Ｂ）前記シリンダ２の作動室７内への圧縮空気の供給
を制御する弁体であって、互いに並列接続された大流量
の電磁弁18及び小流量の電磁弁20と、 （Ｃ）前記作動室７内の圧縮空気の排出を制御する弁体
であって、互いに並列接続された大流量の電磁弁19及び
小流量の電磁弁21と、 （Ｄ）前記電磁弁18,19,20,21を開閉制御するコントロ
ーラ16と、 をそれぞれ設け、クラッチ接状態からクラッチ断状態
に、又はクラッチ断状態からクラッチ接状態に移行すべ
く前記ピストン６の作動方向を逆方向に変換するとき
に、前記小流量の電磁弁20又は21を開弁すると共に、前
記電磁弁20又は21の開弁開始に同期して前記大流量の電
磁弁18又は19を短時間に亘って開弁するようにしてい
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速
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の一端が連結されている。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、アクセル開度、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の導出内は管路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
導出口は絞り弁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（プッシ
ュロッド13）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Y_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にて発進条件が整い、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、第２回目の開弁時間T₃は比較的短い時間
（但し、T₂＞T₃）に設定され、開弁、閉弁を交互に繰り
返してON−OFF制御される。なお、第２回目以降の開弁
時間と閉弁時間と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13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回目の励磁期間を長く設定するようにしているので、
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内の圧縮空気が急激に外部へ排
出されることとなり、作動室７内の圧力が急激に低下す
る。このため、プッシュロッド13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、短期間毎の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れ
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、第２回目の開弁期
間は短時間T₆となされている。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側の排気が行われ、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、クラッチ接状態からクラッチ
断状態に（又は、クラッチ断状態からクラッチ接状態
に）移行すべく前記ピストン６の作動方向を逆方向に変
換するときに、給気用の小流量の電磁弁20を開弁すると
同時に給気用の大流量の電磁弁18を短時間だけ開弁（又
は、排気用の小流量の電磁弁21を開弁すると同時に排気
用の大流量の電磁弁19を短時間だけ開弁）するようにし
たものであるから、クラッチ接続過少或いはクラッチ接
続過多を生じた場合にこれを是正すべくピストンの動作
方向を逆方向に変換するに際してアクチュエータのピス
トンが所定ストローク位置で一旦停止されても、電磁弁
の開弁動作後に直ちにピストンを逆方向に作動せしめる
ことができる。すなわち、ピストンが所定ストローク位
置で一旦停止されて静摩擦による負荷が大きくなって
も、大流量の電磁弁18又は21の開弁により、圧縮空気の
給排が急激に行なわれることとなるため、ヒステリシス
相当分の圧縮空気圧を短時間のうちに給排でき、従っ
て、ピストンの往復動ひいてはクラッチ断接操作の開始
が迅速に行なわれる。これにより、クラッチ断接操作の
応答性が大幅に改善されると共に、その際に自動車の搭
乗者に与えるフィーリングが良好なものとなる。

【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61−124735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−64628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−278629（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−4430（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−206（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ） クラッチレバー作動用のピストン
   ６をシリンダ２内に往復動可能に挿入配置して成るアク
   チュエータ１と、 （Ｂ） 前記シリンダ２の作動室７内への圧縮空気の供
   給を制御する弁体であって、互いに並列接続された大流
   量の電磁弁18及び小流量の電磁弁20と、 （Ｃ） 前記作動室７内の圧縮空気の排出を制御する弁
   体であって、互いに並列接続された大流量の電磁弁19及
   び小流量の電磁弁21と、 （Ｄ） 前記電磁弁18,19,20,21を開閉制御するコント
   ローラ16と、 をそれぞれ設け、 クラッチ接状態からクラッチ断状態に、又はクラッチ断
   状態からクラッチ接状態に移行すべく前記ピストン６の
   作動方向を逆方向に変換するときに、前記小流量の電磁
   弁20又は21を開弁すると共に、前記電磁弁20又は21の開
   弁開始に同期して前記大流量の電磁弁18又は19を短時間
   に亘って開弁するようにしたことを特徴とするクラッチ
   操作装置。