JP2631291B2 - 電子式クラツチ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車の自動クラツチ機構、特に機関の回転
を歯車変速機の入力軸へ伝達しまたは遮断するための電
子式クラツチ制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 自動車のクラツチ機構と歯車変速機にそれぞれ連結し
た各アクチユエータの流体圧回路を、マイクロコンピュ
ータからなる電子制御装置により制御する自動変速機
は、例えば特開昭59−65653号公報に開示されている。
上述のアクチユエータの流体圧源には、油圧と空圧のい
ずれも利用できる。

油圧式のものは作動流体が非圧縮性を有するので、流
量制御が容易である半面、かなりのコスト増になる。空
圧式のものは大型車両の場合に空気ブレーキの空圧ユニ
ツトを利用できるので有利であるが、作動流体が圧縮性
を有するので、空圧回路の流量制御を直接行うことが難
しい。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、油圧ユニツトを必
要とせず、普通のクラツチ操作機構に採用されている油
圧アクチユエータからマスタシリンダへの戻り油量を、
マスタシリンダに接続したモータにより制御し、円滑な
クラツチ接続動作を得る、経済的な電子式クラツチ制御
装置を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はクラツチ
レバーをクラツチ遮断方向へ回動するための油圧アクチ
ユエータに空圧式倍力装置を接続し、油圧アクチユエー
タへ送油するマスタシリンダのピストンロツドに、モー
タの主軸に結合した腕を連結し、該モータに回動量を検
出するエンコーダを、クラツチレバーに回動量を検出す
るストロークセンサを、歯車変速機の入力軸に回転数セ
ンサをそれぞれ設け、クラツチ接続動作時、回転数セン
サがクラツチ接続開始点を検出した時のエンコーダの出
力パルス数と、ストロークセンサがクラツチ完接点を検
出した時のエンコーダの出力パルス数とをそれぞれ記憶
する記憶手段を電子制御装置に備え、次回のクラツチ接
続動作時、前記記憶手段に記憶された両方の出力パルス
数を基準とする制御範囲内で、電子制御装置により前記
モータへ加える駆動パルスを制御するものである。

［作用］ クラツチ遮断時、電子制御装置によりモータが正回転
されると、マスタシンリダのピストンが往動し、油圧ア
クチユエータのピストンが往動し、同時に油圧式空気制
御弁が切り換わり、空圧アクチユエータのピストンが往
動し、クラツチレバーがクラツチ遮断方向へ回動する。

クラツチ接続時、電子制御装置の記憶手段に記憶され
たクラツチ接続開始点とクラツチ完接点に相当するエン
コーダの各出力パルス数を基準とする制御範囲内で、電
子制御装置はモータへ加える駆動パルスを制御する。電
子制御装置によりモータが逆回転されると、マスタシリ
ンダのピストンがばね力を受けて復動し、同時に油圧式
空気制御弁が切り換わり、空圧アクチユエータのピスト
ンがばね力を受けて復動し、クラツチレバーがばね力を
受け、かつモータへ加えられる駆動パルスに応じてクラ
ツチ接続方向へ徐々に回動し、油圧アクチユエータのピ
ストンがクラツチレバーに押されて往動する。

したがつて、油圧ユニツトを必要とせず、モータの回
転量に応じて油圧アクチユエータからマスタシリンダへ
戻される油量が制御され、円滑なクラツチ接続動作が得
られる。

［発明の実施例］ 第３図に示すように、内燃機関51のクランク軸の回転
はクラツチ機構52を介して歯車変速機53の入力側へ伝達
または遮断され、歯車変速機53の出力軸55の回転は車輪
へ伝達される。クラツチ機構52は軸16に結合したクラツ
チレバー17が、アクチユエータＡのロツドによりばね19
の力に抗して時計方向へ回動されると、クラツチが遮断
し、逆にクラツチレバー17がばね19の力により反時計方
向へ回動されると、クラツチが接続する。クラツチレバ
ー17の回動量はストロークセンサ54により検出され、ス
トロークセンサ54の信号は後述する電子制御装置57へ入
力される（第４図）。クラツチ機構52の被駆動軸（歯車
変速機53の入力軸）に対向して配設した回転数センサ56
の信号も電子制御装置57へ入力される。

アクチユエータＡは空圧式倍力装置を一体的に備えて
いる。すわわち、油圧アクチユエータ21と空圧アクチユ
エータ31が一体的に結合されており、空圧アクチユエー
タ31は空気槽40から加圧空気を油圧式空気制御弁41を経
て供給され、油圧アクチユエータ21はマスタシリンダ11
から圧油を供給される。

第１図に示すように、マスタシリンダ11はシリンダ９
に嵌挿したピストン12により、ばね13を収容する作動室
14と大気室14aとを区画されており、作動室14は油槽10
から油を供給されるようになつている。ピストン12から
大気室14aを経て突出されるロツド８に、好ましくは減
速機を内臓するモータ３の主軸４に結合した腕５が、ピ
ン７により連結される。モータ３にはモータ３の回動量
を検知するエンコーダ２が結合され、エンコーダ２の出
力パルスはマイクロコンピユータからなる電子制御装置
57へ入力される。

第2,3図に示すように、電子制御装置57（第４図）か
らの信号により、モータ３がばね６の力を受けつつ反時
計方向へ回動されると、クラツチが遮断される。腕５は
モータ３の主軸４に結合され、ばね13よりも強いばね６
の力によりストツパ6aの方（クラツチ遮断位置）へ付勢
される。

第１図に示すように、アクチユエータＡを構成する油
圧アクチユエータ21は、シリンダ22にピストン23を嵌装
して作動室24と大気室24aとを区画され、ピストン23か
ら大気室24aを経て突出されるロツド20が、クラツチレ
バー17にピン18により連結される。

油圧アクチユエータ21の端壁29に結合される空圧アク
チユエータ31は、シリンダ47の内部にダイヤフラム28に
より作動室27と戻しばね30を収容する大気室25とを区画
してなり、ダイヤフラム28に結合したロツド26が端壁29
を貫通し、油圧アクチユエータ21のピストン23に衝合さ
れる。空圧アクチユエータ31の作動室27は、管46、油圧
式空気制御弁41、管39を経て空気槽40へ接続されるか、
管46、油圧式空気制御弁41を経て大気へ接続される。

油圧式空気制御弁41はシリンダ45の内部に嵌合したピ
ストン34により作動室33と大気室44とを区画される。シ
リンダ45の右側に弁体43を支持するダイヤフラム43aに
より、空気作動室48が大気室44から区画される。空気作
動室48は弁座36を経て室37へ連通可能に構成される。こ
のため、弁体42はばね38の力によりピストン34の弁体43
へ衝合され、かつ弁座36へ衝合可能とされる。油圧式空
気制御弁41の作動室33は、管32を経て油圧アクチユエー
タ21の作動室24へ連通され、さらに管15を経てマスタシ
リンダ11の作動室14へ連通される。空圧アクチユエータ
31の大気室25は、管35を経て油圧式空気制御弁41の大気
室44へ連通される。

第４図はモータ３の駆動制御回路を示す。第４図にお
いて、ストロークセンサ54、回転数センサ56、エンコー
ダ２の各信号に基づく電子制御装置57の出力信号ａは、
パルス幅変調器66により所定のデユーテイ比とされ、パ
ルス増幅器65で増幅され、正または負の電圧として４個
のトランジスタ67〜70のベースへ選択的に加えられる。
トランジスタ67,70が導通すると、モータ３が矢印方向
へ選択的に駆動され、トランジスタ68,69が導通する
と、モータ３が逆方向へ駆動される。ダイオード71〜74
は各トランジスタ67〜70をサージ電圧から保護する。

モータ３の駆動制御回路の電源61に、リレーコイル63
が励磁されると回路を開くリレースイツチ62が設けられ
る。リレーコイル63はトランジスタ64のベースに信号電
圧ｂが加えられると導通し、モータ３の駆動制御回路を
遮断する。この時、第３図に示すばね６の力によりマス
タシリンダ11のピストン12が往動され、クラツチが遮断
される。したがつて、例えば歯車変速機が所定の変速段
に接続された状態で、クラツチを遮断し、車両を停止し
ているような場合に、電子制御装置57の断線、ハーネス
の断線・短絡などによりモータ３の電源が遮断されて
も、クラツチが遮断されるので、車両の暴走を防止でき
る。

次に、本発明による電子式クラツチ制御装置の作動に
ついて説明する。電子制御装置57の制御信号ａにより、
モータ３が第２図において反時計方向へ回動されると、
腕５によりロツド８が第１図において左方へ押され、ピ
ストン12により作動室14が油槽10から遮断され、作動室
14の油が管15を経て油圧アクチユエータ21の作動室24へ
圧送され、ピストン23が左方へ押され、クラツチレバー
17が時計方向（クラツチ遮断方向）へ回動される。

同時に、作動室24の圧油が管32を経て油圧式空気制御
弁41の作動室33へ送られ、ピストン34が右方へ押され
る。この時、弁体43により弁体42がばね38の力に抗して
右方へ押され、弁座36から離れる。したがつて、空気槽
40の加圧空気が管39、室37、弁座36、空気作動室48、管
46を経て空圧アクチユエータ31の作動室27へ入り、ダイ
ヤフラム28によりロツド26を介してピストン23が左方へ
押される。こうして、モータ３による僅かな力をマスタ
シリンダ11のピストン12へ加えるだけで、油圧アクチユ
エータ21のピストン23に空圧アクチユエータ31の大きな
空圧力が作用し、クラツチが遮断される。

一方、クラツチを接続する場合は、モータ３の逆方向
の回転に応じてマスタシリンダ11のピストン12がばね13
の力を受けて右方へ戻り、これに伴つて作動室24からピ
ストン23へ加えられる油圧力と、空圧アクチユエータ31
の作動室27からピストン23へ加えられる空圧力とが減じ
られ、クラツチレバー17が戻しばね19の力を受けてゆつ
くりと反時計方向へ回動され、クラツチが円滑に接続さ
れる。

この時、油圧式空気制御弁41においてもピストン34を
右方へ押す作動室33の油圧が減じられ、ピストン34が左
方へ移動すると、弁体42がばね38の力により弁座36へ着
座される。同時に、空圧アクチユエータ31のダイヤフラ
ム28が戻しばね30の力を受けて右方へ移動し、作動室27
と空気が管46を経て空気作動室48へ入り、ダイヤフラム
43aに支持された弁体43を左方へ押し開き、弁体43の内
部通路を経て大気室44へ流れる。

本発明ではクラツチ遮断位置（モータ３の腕５がばね
６の力によりストツパ6aに当接された位置）を基準にし
て、電子制御装置57からモータ３へ加えられる駆動パル
スが制御され、駆動パルスに応じてモータ３の回転量な
いし回転速度が制御される。このため、随時、歯車変速
機の変速位置を中立位置にし、クラツチを遮断位置から
徐々に接続し（クラツチレバー17をクラツチ遮断位置か
ら徐々にクラツチ接続方向へ回動し）、歯車変速機の入
力軸が回転（回転数が変化）し始めた時を回転数センサ
56により検出し、この時点でのエンコーダ２の出力パル
ス数を、クラツチ接続開始点の学習値としてマイクロコ
ンピユータからなる電子制御装置57の記憶手段に記憶す
る。また、エンコーダ２のパルス数が増加しなくなつた
時、ストロークセンサ54の電圧が設定範囲内にあれば、
クラツチが完全に接続したものと判断し、この時点での
エンコーダ２の出力パルス数を、クラツチ完接点の学習
値として電子制御装置57の記憶手段に記憶する。

一方、実際の車両の発進または変速時のクラツチ機構
52の動作は、上述したクラツチ接続開始点とクラツチ完
接点の各学習値を基準として制御範囲を確定し、該制御
範囲において電子制御装置57に予めプラグラムされた制
御内容に基づきモータ３の回転速度を制御する。つま
り、クラツチ接続開始点からクラツチ完接点までの範囲
で、エンコーダ２の出力パルス数に応じてモータ３の回
転速度を制御し、同時に機構の燃料量ないし絞り弁の開
度を制御する。しかし、このような制御内容については
本発明の要旨に直接関係しないのでこれ以上説明しな
い。

第５図は上述したクラツチ機構52の動作を得るための
マイクロコンピユータの制御プログラムの流れ図を示
す。第５図において、p11〜p27は流れ図の各ステツプを
示す。p11で制御プログラムを開始し、p12で変速機の変
速位置を中立位置（何れの変速段にもシフトされていな
い状態）にする。p13でモータ３を無励磁状態にする。
つまり、モータ３の腕５がばね６の力によりストツパ6a
に当接された位置にする。p14でエンコーダ２のパルス
カウンタをリセツトする。p15でモータ３に駆動パルス
を加えて徐々にクラツチを接続する。

p16で歯車変速機の入力軸が回転し始めたか否かを回
転数センサ56の信号により判別する。歯車変速機の入力
軸が回転していない場合はp15へ戻り、歯車変速機の入
力軸が回転し始めた場合は、p17でこの時点でのエンコ
ーダ２の出力パルス数を、クラツチ接続開始点の学習値
として記憶する。p18でモータ３に駆動パルスを引続き
加え、クラツチを徐々に接続する。p19でエンコーダ２
の出力パルス数が引き続き変化しているか否かを判別す
る。エンコーダ２の出力パルス数が変化している場合は
p18へ戻り、エンコーダ２の出力パルス数が変化しなく
なつた場合は、p20でストロークセンサ54の電圧が設定
範囲内にあるか否かを判別する。ストロークセンサ54の
電圧が設定範囲内にない場合はp18へ戻り、ストローク
センサ54の電圧が設定範囲内にある場合は、p21でこの
時点でのエンコーダ２の出力パルス数を、クラツチ完接
点の学習値として記憶する。

p22で車両が発進または変速制御中か否かを判別す
る。車両が発進または変速制御中でない場合はp27へ進
み、車両が発進または変速制御中である場合は、p23で
所要の制御を行うための目標とする、先に記憶したクラ
ツチ完接点のパルス数を呼び出し、目標パルス数に設定
する。p24でエンコーダ２の出力パルス数が目標パルス
数と等しいか否かを判別する。エンコーダ２の出力パル
ス数が目標パルス数と等しくない場合は、p25でモータ
３に駆動パルスを加え、p24へ戻る。p24でエンコーダ２
の出力パルス数が目標パルス数と等しくなつた場合は、
p26でモータ３を停止し、クラツチ機構52の動作を停止
させ、p27で終了する。

上述のように電子制御装置57に予め設定された制御プ
ログラムにより、モータ３の時間的な回転量（回転速
度）などが制御され、モータ３の回転量に応じて油圧ア
クチユエータ21からマスタシリンダ11へ戻される油量
（流量）が高精度で制御されるので、クラツチの円滑な
接続動作が得られる。

ストロークセンサ54のストロークにはクラツチフエー
シングの摩耗代なども含まれるので、ストロークの分解
能は自ら限界があるが、上述の制御プログラムにより克
服される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、クラツチ機構に接続する空圧
式倍力装置付き油圧アクチユエータを直接駆動するもの
でなく、油圧アクチユエータに対し油を供給・排出する
マスタシリンダに連結したモータを、モータと一体のエ
ンコーダからの出力信号に基づく電子制御装置の出力信
号により制御するものであるから、非常に小さな駆動力
で油圧アクチユエータからマスタシリンダへ戻る油量
（クラツチレバーの回動量の時間的変化）を高精度に制
御でき、クラツチの円滑な接続動作が得られる。

油圧ユニツトを必要とせず、従来のクラツチ操作機構
に空圧式倍力装置とエンコーダを有するモータとを接続
するだけで、高精度の自動クラツチ機構を安価に提供で
きる。

回転数センサがクラツチ接続開始点を検出した時のエ
ンコータの出力パルス数と、ストロークセンサがクラツ
チ完接点を検出した時のエンコータの出力パルス数とか
ら、電子制御装置による制御範囲が確定されるので、ク
ラツチ機構の摩耗などの影響を受けず、クラツチレバー
の回動量に応じてモータの回転速度や機関へ供給する燃
料量など時間的ずれのない制御が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子式クラツチ制御装置の全体的
構成を示す側面図、第２図は同電子式クラツチ制御装置
の要部を示す平面図、第３図は内燃機関と電子式クラツ
チ制御装置と歯車変速機との接続構成を示す側面図、第
４図は電子式クラツチ制御装置の暴走を防止するモータ
の駆動制御回路図、第５図は電子制御装置としてのマイ
クロコンピユータを制御する制御プログラムの流れ図で
ある。 2:エンコーダ、3:モータ、6:ばね、11:マスタシリン
ダ、17:クラツチレバー、21:油圧アクチユエータ、31:
空圧アクチユエータ、41:油圧式空気制御弁、52:クラツ
チ機構、53:歯車変速機、54:ストロークセンサ、56:回
転数センサ、57:電子制御装置、62:リレースイツチ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クラツチレバーをクラツチ遮断方向へ回動
   するための油圧アクチユエータに空圧式倍力装置を接続
   し、油圧アクチユエータへ送油するマスタシリンダのピ
   ストンロツドに、モータの主軸に結合した腕を連結し、
   該モータに回動量を検出するエンコーダを、クラツチレ
   バーに回動量を検出するストロークセンサを、歯車変速
   機の入力軸に回転数センサをそれぞれ設け、クラツチ接
   続動作時、回転数センサがクラツチ接続開始点を検出し
   た時のエンコーダの出力パルス数と、ストロークセンサ
   がクラツチ完接点を検出した時のエンコーダの出力パル
   ス数とをそれぞれ記憶する記憶手段を電子制御装置に備
   え、次回のクラツチ接続動作時、前記記憶手段に記憶さ
   れた両方の出力パルス数を基準とする制御範囲内で、電
   子制御装置により前記モータへ加える駆動パルスを制御
   することを特徴とする、電子式クラツチ制御装置。
2. 【請求項２】前記マスタシリンダのピストンにクラツチ
   遮断方向へ付勢するばねを備え、前記モータの駆動制御
   回路に電子制御装置の故障時駆動制御回路を開くリレー
   スイツチを備えた、特許請求の範囲（１）に記載の電子
   式クラツチ制御装置。