JP2875623B2

JP2875623B2 - 流体アクチュエータ

Info

Publication number: JP2875623B2
Application number: JP28986690A
Authority: JP
Inventors: 要鈴木
Original assignee: JIDOSHA KIKI KK
Current assignee: JIDOSHA KIKI KK
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JPH04165123A

Description

【発明の詳細な説明】 a. 産業上の利用分野本発明は流体アクチュエータに関し、特に、クラッチ
操作用アクチュエータ等に適用して好適なものである。

b. 従来の技術第４図は公知のクラッチ操作装置を概略的に示したも
のであって、このクラッチ操作装置はクラッチ操作用ア
クチュエータ（流体アクチュエータ）１を備えている。
上述のアクチュエータ１は、空気圧シリンダ部２と油圧
シリンダ部３を有しており、空気圧シリンダ部２は、パ
ワーピストン４によって圧力室５と大気圧室６とに画成
されている。また、油圧シリンダ部３は、第１および第
２の中継ピストン7,8を有し、それらのピストン7,8間に
油室９を形成している。上記第１の中継ピストン７はピ
ストンロッド10を介してパワーピストン４に係合され、
第２の中継ピストン８はプッシュロッド11を介してクラ
ッチレバー12に係合されている。

また、このクラッチ操作装置は、第１および第２の電
磁弁13,14を有している。第１および第２の電磁弁13,14
は常時閉弁形の電磁弁であって、第１の電磁弁13は励磁
されて、エアリザーバ15とアクチュエータ１の圧力室５
とを連通し、第２の電磁弁14は励磁されて、その大気ポ
ート14aをアクチュエータ１の圧力室５に連通する。

このようなクラッチ操作装置は、以下のように作動さ
れる。

チェンジレバー16が例えばＤレンジ（自動変速位置）
に投入されると、確認センサ17から確認信号がコントロ
ーラ18に入力される。すると、コントローラ18は、第１
の電磁弁13を励磁する。したがって、エアリザーバ15の
圧縮空気はアクチュエータ１の圧力室５に供給され、パ
ワーピストン４を第４図において右方へ往動させる。パ
ワーピストン４が往動されると、その運動はピストンロ
ッド10を介して第１の中継ピストン７に伝達され、さら
に油室９内の液油を介して第２の中継ピストン８に伝達
され、プッシュロッド11を介してクラッチレバー12に伝
達される。そして、クラッチレバー12が作動されて、ク
ラッチが切られる。クラッチが完全に切られると、第１
の電磁弁13は消磁され、圧力室５への圧縮空気の供給が
停止される。

このようにしてクラッチが切られると、コントローラ
18からの指令信号によって、図示しないアクチュエータ
が作動され、それによって変速機が発進段例えばニュー
トラルから第２速に操作される。そしてアクセルを所定
量踏込むと、その動作はコントローラ18へ伝えられ、こ
のコントローラ18から第２の電磁弁14に指令信号が出力
され、第２の電磁弁14が励磁されて開弁し、アクチュエ
ータ１の圧力室５内の圧縮空気が大気ポート14aから外
部へ排出される。圧力室５内の圧縮空気が外部へ排出さ
れると、パワーピストン４は図示しないクラッチに付設
されているスプリングによってプッシュロッド11と共に
復動し、クラッチが接続される。その間、クラッチが半
クラッチ状態になり始める位置までプッシュロッド11が
復動すると、コントローラ18からの指令信号によって、
第２の電磁弁14が交互に励磁−消磁制御（ON−OFF制
御）され、それによってクラッチがスムーズに接続され
る。

クラッチの接続がほぼ完了したことがエンジン19の回
転数、車速等によりコントローラ18で確認されたところ
までプッシュロッド11が復動すると、コントローラ18か
らの指令信号により第２の電磁弁14が励磁される。した
がって、第２の電磁弁14によって圧力室５内の圧縮空気
は、外部へ排出される。そしてプッシュロッド11の復動
が完了する。

上記クラッチ操作装置のアクチュエータ１では、パワ
ーピストン４とクラッチレバー12との間に油室９を形成
し、この油室９内の液油を介してパワーピストン４とク
ラッチレバー12間の動力伝達を行っている。そして、こ
のアクチュエータ１では、クラッチの摩耗等によるクラ
ッチのストロークの位置変化に対応して油室９内の液油
量を増減させることによって、パワーピストン４のスト
ロークの位置を常時一定に維持させている。

このようなクラッチ操作装置では、パワーピストン４
のストロークを検出することによって、クラッチ操作装
置の操作量を知るための第１のストロークセンサ20と、
クラッチレバー12の移動量を検出することによって、ク
ラッチの実際の動作位置を知るための第２のストローク
センサ21とを設置している。そして、上記クラッチ操作
装置では、第１のストロークセンサ20と第２のストロー
クセンサ21からの信号に基づいて、クラッチの断位位
置、接位置、半クラッチ位置、さらにはアクチュエータ
１の故障診断等を行っている。

c. 発明が解決しようとする課題ところで、前記クラッチ操作装置のストロークセンサ
20,21では検出部に接触式の可変抵抗器が採用されてい
る。すなわち、第１のストロークセンサ20では、パワー
ピストン４にロッド22の一端が連結され、このロッド22
の他端部がセンサハウジング23内に配置されると共に、
ロッド22の他端にブラシ24が設けられている。しかし
て、このブラシ24がパワーピストン４の移動に伴ってセ
ンサハウジング23内の抵抗体25上を摺動すると、その際
に生じる抵抗変化に基づいて、パワーピストン４の移動
量が検出されるようになっている。また、第２のストロ
ークセンサ21では、クラッチレバー12にロッド26の一端
が連結され、このロッド26の他端部がセンサハウジング
27内に配置されると共に、ロッド26の他端にブラシ28が
設けられている。しかして、クラッチレバー12の移動に
伴ってブラシ28がセンサハウジング27内の抵抗体29上を
摺動すると、その際に生じる抵抗変化に基づいてクラッ
チレバー12の移動量が検出されるようになっている。

このように、前記クラッチ操作用アクチュエータ１の
ストロークセンサ20,21は、ブラシ24,28の抵抗体25,29
に対してそれぞれ摺動せしめるように構成して成る可変
抵抗式接触型ストロークセンサであるため、抵抗体25,2
9が摩耗してしまい、寿命が短いという大きな問題点が
ある。また、ブラシ24,28と抵抗体25,29が接触する接触
方式のものであるため、耐振性に劣るという問題点もあ
る。

一方、このような事情から、ロッドに磁石を取付けて
この磁石の位置をホール素子（磁電変換素子）にて検知
することによってロッドのストロークを検出するように
した電磁式非接触型ストロークセンサが提案されてい
る。しかし、この場合には、ストロークセンサの小型化
を図りにくく、またセット時における磁石とホール素子
との相対的位置関係の調整（セット電圧調整）が面倒で
あるといった問題点がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、長寿命で耐久性に優れ、しかもセッ
ト電圧調整が容易な非接触型ストロークセンサを備えた
流体アクチュエータを提供することにある。

d. 課題を解決するための手段上述の目的を達成するために、本発明では、パワーピ
ストンのストロークを検出するストロークセンサを備え
た流体アクチュエータにおいて、棒状コアに巻線して成
るコイル部材を固定配置すると共に、パワーピストンの
ストローク方向に沿って延びるように前記パワーピスト
ンの端面に設けられた凹部内に前記コイル部材の一部を
前記凹部に対して非接触状態で挿入配置することによ
り、前記凹部の部分を前記コイル部材の一部を被う金属
製のスリーブとなし、かつ、前記パワーピストンの移動
に伴って前記コイル部材とパワーピストンの凹部とのオ
ーバラップ量が変化するように構成して成るストローク
センサを配設し、前記パワーピストンの移動量に応じて
生じる前記コイル部材のインダクタンスに基づいて前記
パワーピストンのストロークを検出するようにしてい
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。

まず、本発明に係る流体アクチュエータを説明する前
に、第１図を参照して非接触式のストローク位置検出手
段を備えたクラッチ操作装置のクラッチ用アクチュエー
タ（流体アクチュエータ）30を参考のために説明する。

このクラッチ操作用アクチュエータ30は、前記した従
来のものと同様に、空気圧シリンダ部31と油圧シリンダ
部32を有しており、空気圧シリンダ部31はパワーピスト
ン33によって、圧力室34と大気圧室35とに画成されてい
る。また、油圧シリンダ部32は第１および第２の中継ピ
ストン36,37を有し、それらのピストン36,37間に油室38
を形成している。そして、第１の中継ピストン36は、パ
ワーピストン33に同軸状に一体成形されたピストンロッ
ド39に連係され、第２の中継ピストン37はプッシュロッ
ド40を介してクラッチレバー41に連係されている。さら
に、このアクチュエータ30では、空気圧シリンダ部31の
大気圧室35にスプリング42が配装され、このスプリング
42によって、パワーピストン33が第１図において左方に
常時附勢され、また油圧シリンダ部32の中継ピストン3
6,37間にもスプリング43が配装され、両中継ピストン3
6,37が互いに離れる方向に常時附勢されている。

かくして、圧力室34にポート45を介して圧縮空気を送
給すると、パワーピストン33が作動され、その運動がロ
ッド39,第１中継ピストン36,油室38内の液油，第２中継
ピストン37,ロッド40を介してクラッチレバー41に伝達
され、このレバー41が作動されてクラッチが切られる。
また、圧力室34の圧縮空気を排出すると、クラッチレバ
ー41がクラッチに付設されたスプリングによって点Ｏ
（支軸の中心点）を中心に左回転される。それに伴っ
て、プッシュロッド40を介してパワーピストン33が作動
されて、クラッチが再び接状態になる。なお、本例のア
クチュエータ30では、パワーピストン33のロッド39と第
１の中継ピストン36との間に閉止弁44が構成されてい
る。この閉止弁44は、アクチュエータ30の非作動状態、
即ちクラッチの接状態で開成されており、アクチュエー
タ30が、第１図において右方へ作動されると閉成され
る。そして、閉止弁44を介して図示しないオイルリザー
バから液油を油室38を補充したり、油室38から液油をオ
イルリザーバへ戻すことによって、クラッチの摩耗等に
よるパワーピストン33のストロークの位置変動を補正し
ている。

さらに、第１図に示すように、前記アクチュエータ30
は、第１のストロークセンサ50と第２のストロークセン
サ60とを備えている。

まず、第１のストロークセンサ50の構成に付き述べる
と、第１のストロークセンサ50のハウジング51は、検出
部を収容したメインハウジング51aとこのメインハウジ
ング51aを支持するサブハウジング（アダプタ）51bとか
ら構成されている。そして、アクチュエータ30のフラン
ジ部30aにロッド52が移動自在に貫通されており、その
一端がパワーピストン33に係合されると共に、他端がサ
ブハウジング51b内に突出配置されている。さらに、上
述のロッド52の他端には金属製のスリーブ53が一体的に
連結されており、このスリーブ53はハウジング51内に嵌
着された軸受部材54によってその長手方向（第１図で左
右方向）に沿って移動自在に配設されている。なお、こ
のスリーブ53及びロッド52は、メインハウジング51a内
に配設されたスプリング55によって第１図において左方
向へ常時附勢されている。

また、メインハウジング51aの端面には、コイル部材
（センサコイル）56が同軸状に一体に取付けられたセン
サケース57がねじ結合され、このセンサケース57はダブ
ルナット58にてメインハウジング51aに固定されてい
る。なお、この固定位置はダブルナット58による締付固
定前に任意の調整可能である。そして、前記コイル部材
56の先端側の一部分は前記スリーブ53の中空部53a内に
非接触状態でかつ軸心を一致するように挿入配置されて
いる。従って、スリーブ53は固定配置されたコイル部材
56に対して移動自在に構成され、スリーブ53の移動量に
応じてコイル部材56とスリーブ53との相互間のオーバー
ラップ量が変化するようになっている。

一方、第２のストロークセンサ（バックアップセン
サ）60のハウジング61も、検出部を収容したメインハウ
ジング61aと、このメインハウジング61aを支持するサブ
ハウジング61bとから構成されている。そして、メイン
ハウジング61aには、前記第１のストロークセンサ50の
場合と同様にセンサケース62にコイル部材63を取付けて
成る組合体がダブルナット64にて固定されている。ま
た、サブハウジング61b内にはスライダ65が摺動可能に
配設されており、このスライダ65の一端に金属製のスリ
ーブ66が一体にねじ結合されている。さらに、前記スラ
イダ65の他端は、ロッド67を介してクラッチレバー41に
連係されている。なお、前記スライダ65は、サブハウジ
ング61b内に配設されたスプリング68によって第１図に
おいて右方へ常時附勢されている。

また、ハウジング51,61はいずれも密封状態に構成さ
れており、それらのハウジングの室A,Bは、パイプ70に
よって互いに連通されている。また、これらのハウジン
グ51,61は、第１図に示すように、それぞれのハウジン
グ51,61に対するロッド52,67の出入動作が逆になるよう
に設置されている。

ところで、本例のアクチュエータ30のストロークセン
サ50,60の構成部材として用いられているコイル部材56,
63は、第２図に示すように、高透磁率の円柱状（棒状）
のコア71に巻線72を巻回して保護膜73にて被覆して成る
ものである。この巻線72からは、その両端の端子72a,72
bとこの巻線72の中間タップ点Ｍの端子72cとが引き出さ
れ、これらの端子72a,72b,72cがセンサケース57、62か
らケーブル74,75（第１図参照）にて引き出されてい
る。そして、両端子72a,72bは整流回路76の入力端子に
接続されると共に、端子72cが発振回路77の出力端子に
接続されている。なお、第２図において、78は整流回路
76及び発振回路77の電源回路、79は整流回路76の出力端
子であり、この出力端子79に得られた出力信号は図外の
コントローラへストローク検出信号として供給されるよ
うになっている。

かくして、本例のストロークセンサ50,60によれば、
ハウジング51,61に固定したコイル部材56,63の一部の外
側に金属製のスリーブ53,63を被せてこれを相対的に変
位し得るように構成しているので、スリーブ53,66はコ
イルL₁,L₂（第２図参照）に対して外側に設けた短絡２
次コイルの役目をして、スリーブ53,66の被さった部分
のコイルのインダクタンスは著しく減少する。このよう
にすれば、パワーピストン33の移動に伴うスリーブ53,6
6の移動に応じて、コイルのインダクタンスが変化す
る。このインダクタンスの変化を第２図の回路にて電圧
の変化に変えることにより、パワーピストン33ないしこ
のパワーピストン33に連動するクラッチレバー41の変位
量を検出できる。

従って、インダクタンス変化に応じて得られる電圧を
ストローク検出信号として図外のコントローラに入力す
ることにより、このストーク検出信号に基づいてクラッ
チの断位置、接位置、半クラッチ位置、さらにはアクチ
ュエータ30の故障診断等を行なうことができる。

なお、セット電圧の調整、すなわち、パワーピストン
33が所定のストローク位置に移動した時に得られる電圧
の調整は、ダブルナット58,64を締付ける前にセンサケ
ース57,62を回転させ螺合位置を変えることによって容
易に行なうことができる。

また、本例におけるストロークセンサ60の取付けは、
従来の可変抵抗式接触型ストロークセンサの取付ブラケ
ットにメインハウジング61aをアダプタとして固着する
ことによってスリーブ式非接触型ストロークセンサ60の
取付けを行なうことができるので、従来装置との間に互
換性を持たせることができる。

図１に示すような流体アクチュエータにあっては、パ
ワーピストン33のストローク位置を非接触状態で検出で
きるものの、パワーピストン33のストローク位置を検出
するための第１のストロークセンサ50をフランジ部30a
に取付けて配設している関係上、第１のストロークセン
サ50が占める領域に応じて流体アクチュエータ30の全体
寸法が大きくなってしまう不具合がある。

第３図は、本発明の実施例を示すものであって、上述
の如き不具合を解消するために、金属製のパワーピスト
ン33を既述のスリーブ53として併用し得るように構成し
たものである。

すなわち、第３図に示すように、パワーピストン33の
端面には、圧力室34側に開口しかつ軸心に沿ってピスト
ンロッド39の一部にまで延びる凹部80が形成されてお
り、コイル部材56が一体に取付けられたセンサケース57
が、パワーピストン33に対向するハウジング壁部81にね
じ込まれた状態でダブルナット58にて固定されている。
そして、コイル部材56は圧力室34内に突出配置されると
共に、その先端側の一部がパワーピストン33の凹部80内
に挿入配置されている。なお、本例の装置の場合には、
他方のストロークセンサ（バックアップセンサ）60は既
述の実施例と同様の構成である。

このように構成すれば、パワーピストン33をコイル部
材56のスリーブとして兼用できるので、第１図に示すよ
うにストロークセンサ50をフランジ部30aに取付ける必
要がなくなる。そのため、ロッド52、ロッド52のガイド
及びセンサ固定ブラケットが不要となり、部品点数の削
減により装置のコンパクト化を図ることができる。さら
に、パワーピストン33にロッド引っ掛け部を設ける必要
がなくなるため、エアーマスタシリンダと同じパワーピ
ストンを使用できる。

以上、本発明の実施例に付き述べたが、本発明は既述
の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思
想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

e. 発明の効果以上の如く、本発明は、棒状コアに巻線して成るコイ
ル部材を固定配置すると共に、パワーピストンのストロ
ーク方向に沿って延びるように前記パワーピストンの端
面に設けられた凹部内に前記コイル部材の一部を前記凹
部に対して非接触状態で挿入配置することにより、前記
凹部の部分を前記コイル部材の一部を被う金属製のスリ
ーブとなし、かつ、前記パワーピストンの移動に伴って
前記コイル部材とパワーピストンの凹部とのオーバラッ
プ量が変化するように構成して成るストロークセンサを
配設し、前記パワーピストンの移動量に応じて生じる前
記コイル部材のインダクタンスに基づいて前記パワーピ
ストンのストロークを検出するようにしたものである。
従って、本発明によれば、ストロークセンサが非接触型
なので、接触型可変抵抗型ストロークセンサを用いた従
来装置の場合に比べて高寿命でかつ耐振性に優れたスト
ロークセンサを備えた流体アクチュエータを提供するこ
とができる。

また、従来の流体アクチュエータの一部を変えるだけ
で、スリーブ式非接触型ストロークセンサを配設するこ
とができ、従って大幅な設計変更をする必要なく現行の
センサ収納スペース内に収めることができる。しかも、
スリーブとしてパワーピストンを利用することにより、
より一層のコンパクト化が可能である。すなわち、パワ
ーピストンに形成した凹部をスリーブとして併用し、こ
のスリーブの中空部にコイルの一部を挿入配置して成る
スリーブ式非接触型ストロークセンサを用いるようにし
ているので、別部材のスリーブ部材を用いる必要がな
く、従って安価にしかも流体アクチュエータ自体の寸法
の大型化を来すことなく小型のストロークセンサを構成
することができる。さらに、棒状コアに巻線を施すよう
にしているので、棒状コイルの軸線方向に沿った巻線範
囲を長くとることによって、インダクタンス変化の検出
特性に直線性を確保することが可能となり、広い範囲に
亘って高精度のストローク位置検出を行なうことが可能
となり、高精度の制御用ストロークセンサとして使用す
ることが可能となる。なお、棒状コアを長くしても、こ
の棒状コアはパワーピストンの凹部のスリーブ部分に収
容されるため、流体アクチュエータの長尺化を来すこと
はない。

さらに、可変抵抗式接触型ストロークセンサの場合に
は、これを取外さないと電圧調整を行なうことができな
いが、本発明の場合には、コイル部材の固定位置を調整
可能に構成することにより、コイル部材又はスリーブを
組み付けた状態のままセット電圧の調整が可能となるた
め、組付時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となる流体アクチュエータの断面
図、第２図は流体アクチュエータのスリーブ式非接触型
ストロークセンサに接続される回路を示すブロック図、
第３図は本発明に係るスリーブ式非接触型ストロークセ
ンサを備えた流体アクチュエータの断面図、第４図は従
来の流体アクチュエータを備えたクラッチ操作装置の概
念図である。 30……クラッチ操作用アクチュエータ、（流体アクチュ
エータ）、 33……パワーピストン、 50……第１のストロークセンサ、 53……金属製のスリーブ、 53a……中空部、 56……コイル部材（センサコイル）、 57……センサケース、 60……第２のストロークセンサ、 62……センサケース、 63……コイル部材、 66……金属製のスリーブ、 71……棒状のコア、72……巻線、 75……整流回路、76……発振回路、 80……凹部、L₁,L₂……コイル。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パワーピストンのストロークを検出するス
トロークセンサを備えた流体アクチュエータにおいて、
棒状コアに巻線して成るコイル部材を固定配置すると共
に、パワーピストンのストローク方向に沿って延びるよ
うに前記パワーピストンの端面に設けられた凹部内に前
記コイル部材の一部を前記凹部に対して非接触状態で挿
入配置することにより、前記凹部の部分を前記コイル部
材の一部を被う金属製のスリーブとなし、かつ、前記パ
ワーピストンの移動に伴って前記コイル部材とパワーピ
ストンの凹部とのオーバラップ量が変化するように構成
して成るストロークセンサを配設し、前記パワーピスト
ンの移動量に応じて生じる前記コイル部材のインダクタ
ンスに基づいて前記パワーピストンのストロークを検出
するようにしたことを特徴とする流体アクチュエータ。
【請求項２】前記コイル部材の固定位置が調整可能に構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項に記載の流体アクチュエータ。