JP3787978B2 - クラッチ断接装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はクラッチ断接装置に係り、特に車両のクラッチの自動化を図り得るクラッチ断接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近では、摩擦クラッチを自動断接し得るクラッチ断接装置と、マニュアルトランスミッションを自動変速し得る自動変速機と、エンジン制御を行うエンジン制御装置とを組み合わせ、運転手の変速操作と同時にこれらクラッチ断接制御、変速制御及びエンジン制御を一括して実行する自動変速装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで通常、このような装置では、変速後のクラッチ接続の際にできるだけクラッチを滑らせないよう、クラッチ制御及びエンジン制御を行っている。一方、通常のマニュアル車では、運転手が半クラッチ位置でクラッチペダルとアクセルペダルとを交互に操作し、クラッチを軽く滑らせながらエンジンを吹かしてクラッチミートを行っている。よって従来の装置では、マニュアル車に比べ、半クラッチ位置でのクラッチミートの際にフィーリングが悪く、加速のもたつき感も大きかった。
【0004】
これを解消するためには、半クラッチ位置でクラッチを軽く滑らせながらクラッチミートする制御が必要である。ところが、このような制御にはクラッチを過度に滑らせてしまう可能性も残されている。そこでこのような制御を行うためには、クラッチの過度の滑りを防止する手段が必要となってくる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の信号入力によりクラッチの自動断接を実行する自動断接手段を有したクラッチ断接装置において、前記クラッチの自動断接時に制御アクセル開度に基づいて実際のアクセルペダル開度と無関係にエンジン制御を実行するエンジン制御手段であって、前記クラッチの自動接続時において前記アクセルペダル開度が前記制御アクセル開度より大きいときに、前記アクセルペダル開度に前記制御アクセル開度を接近させるようエンジン制御を実行し、且つエンジン回転数からクラッチ回転数を引いた回転数差の微分値と、予め記憶してある第1のしきい値および該第1のしきい値より大きい第2のしきい値とを比較し、前記微分値が前記第1のしきい値以下のときには、前記アクセルペダル開度に対する前記制御アクセル開度の接近速度を、第1の速度に変更し、前記微分値が前記第1のしきい値より大きく前記第2のしきい値以下のときには、前記接近速度を前記第1の速度より低速の第2の速度に変更し、前記微分値が前記第2のしきい値より大きいときには、前記接近速度を前記第2の速度より低速の第3の速度に変更するエンジン制御手段を設けたものである。
【0006】
これにおいては、エンジン回転数とクラッチ回転数との回転数差の微分値、即ちその回転数差の経時的な変化度合いに基づき、クラッチの滑り具合を間接的に検知し、エンジン制御を実行する。特に、クラッチ接続中にも拘らず、その回転数差が次第に増加するか又は減少していかないようであれば、クラッチが過剰に滑っているものと判断し、接近速度を低速側に変更すればよい。こうすることで、クラッチが滑っている最中のエンジン回転の上昇が抑制され、クラッチの滑りが抑制されるようになる。
【0008】
また、前記第2の速度が、前記アクセルペダル開度と前記制御アクセル開度との差を一定に保持することにより得られる0であり、前記第3の速度が前記制御アクセル開度を現状値に保持することにより得られるものであってもよい。
【0009】
また、前記エンジン制御手段が、前記クラッチの自動接続時において前記エンジン回転数が前記クラッチ回転数より小さいとき、前記微分値と前記しきい値との比較を行わずに前記接近速度を第1の速度に固定するものであってもよい。
【0010】
また、本発明は、所定の信号入力によりクラッチの自動断接を実行する自動断接手段を有したクラッチ断接装置において、実際のアクセルペダル開度をそのまま制御アクセル開度に置換してこれに基づきエンジン制御を実行する第1の制御モードと、前記アクセルペダル開度と無関係に前記制御アクセル開度を決定してこれに基づきエンジン制御を実行する第2の制御モードとを有し、前記クラッチの自動接続時において前記アクセルペダル開度が前記制御アクセル開度より大きいときに、前記第2の制御モードを選択し、予め記憶してある第1のしきい値および該第1のしきい値より大きい第2のしきい値と、エンジン回転数からクラッチ回転数を引いた回転数差の微分値とを比較して、前記微分値が前記第1のしきい値以下のときには、上昇する前記アクセルペダル開度に対し前記制御アクセル開度をより高速で上昇させ、前記微分値が前記第1のしきい値より大きく前記第2のしきい値以下のときには、上昇する前記アクセルペダル開度に対し前記制御アクセル開度を低速で上昇させ、前記微分値が前記第2のしきい値より大きいときには、前記制御アクセル開度を現状値に保持するエンジン制御手段を設けたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0012】
図1は、本発明に係るクラッチ断接装置を示す全体構成図で、ここでのクラッチ断接装置1はマニュアル断接と自動断接とが可能な所謂セミオートクラッチシステムの構成が採られている。図示するようにクラッチ断接装置1は、空圧を供給するための空圧供給手段2を有する。空圧供給手段2は、エンジン91に駆動されて空圧(空気圧)を発生するコンプレッサ3と、コンプレッサ3からの空気を乾燥させるエアドライヤ4と、エアドライヤ4から送られてきた空気を貯留するエアタンク5と、エアタンク5の入口側に設けられた逆止弁6とから主に構成される。この空圧供給手段2からの空圧は倍力装置(クラッチブースタ)7に送られ、倍力装置7はその空圧の供給により摩擦クラッチ8を分断側(右側)Aに操作するようになっている。また倍力装置7は、詳しくは後述するが、マスタシリンダ10から油圧も供給されるようになっている。
【0013】
図2は倍力装置7の詳細を示す縦断面図である。なおこの倍力装置7は従来同様に構成される。図示するように、倍力装置7は、そのボディ11に接続されたシリンダシェル12を有し、このシリンダシェル12内にピストンプレート(パワーピストン、倍力ピストン)13が、リターンスプリング14により空圧導入側(図中左側)に付勢されて設けられている。シリンダシェル12の一端には空圧ニップル15が取り付けられ、この空圧ニップル15が空圧導入口を形成してエアタンク5からの空圧を空圧配管35(図1)から導入する。空圧が導入されるとピストンプレート13が右側に押動され、こうなるとピストンプレート13はピストンロッド16、ハイドロリックピストン17、さらにはプッシュロッド18を押動してクラッチレバー8a(図1)を分断側Aに押し、クラッチ8を分断する。
【0014】
一方、ボディ11内部には油圧路20が形成され、油圧路20の油圧導入口は油圧ニップル19によって形成されている。油圧ニップル19には油圧配管54の一端が接続される。油圧路20は、ボディフランジ部11aの一端(下端)側に形成された孔21、ハイドロリックピストン17を収容するハイドロリックシリンダ(油圧シリンダ)22(ボディシリンダ部11bに形成される)、及びハイドロリックシリンダ22に小孔23aを介して連通する他端(上端)側の制御孔23によって主に形成される。油圧ニップル19から油圧が導入されると、その油圧は上記通路を通って制御孔23に到達し、制御ピストン24を制御シリンダ25に沿って右側に押動する。このようにボディフランジ部11aの上端側には、詳しくは後述するが、倍力装置7への空圧供給を制御するための制御バルブ部7a(油圧作動弁)が形成される。
【0015】
制御バルブ部7aは右側に突出する制御ボディ部26によって区画される。制御ボディ部26には、前述の制御シリンダ25に同軸に連通するコントロール室27及び空圧ポート28が形成される。コントロール室27には制御ピストン24のコントロール部29が、空圧ポート28にはポペットバルブ30がそれぞれ摺動可能に収容される。空圧ポート28にはニップル31が取り付けられ、このニップル31には空圧配管67(図1)が接続されて空圧が常に供給されている。
【0016】
通常、ポペットバルブ30は、空圧とポペットスプリング32とにより左側に付勢されていて、コントロール室27及び空圧ポート28を連通する連通ポート33を閉じている。よってニップル31からの空圧はポペットバルブ30の位置で遮断される。しかしながら、油圧配管54から油圧が供給されると、制御ピストン24のコントロール部29がポペットバルブ30を右側に押動して連通ポート33を開く。こうなると、連通ポート33からコントロール室27に侵入した空圧は、詳しくは後述するが、コントロール室27に連通する空圧配管34,35(図1)を通じて前述のシリンダシェル12に入り、ピストンプレート13の左側の空圧作用面13aに作用してこれを右側に押動し、クラッチ8を分断側に操作する。
【0017】
ここで、倍力装置7は、供給された油圧の大きさに応じてクラッチ8を所定ストロークだけ操作することができる。即ち、例えば比較的小さい値だけ油圧が増加された場合、前述の空圧作用によりピストンプレート13が右側に押動され、これに連動してハイドロリックピストン17が所定ストロークだけ右側に押動される。すると、油圧路20の容積が増し制御孔23内の油圧が下がり、こうなると、制御ピストン24のコントロール部29がポペットバルブ30を押し付けつつ、ポペットバルブ30が連通ポート33を閉鎖するバランス状態が生じ、これによりコントロール室27、空圧配管34,35、及びピストンプレート13の空圧作用面13a側となる空圧導入室12bにて所定の空圧が保持され、ピストンプレート13を所定ストローク位置に保持し、クラッチ8を所定の半クラッチ位置に保持する。
【0018】
また、油圧が完全に抜かれると、制御孔23内の油圧がさらに下がって、図示の如く制御ピストン24が最も左側の原位置に戻される。こうなると、コントロール部29がポペットバルブ30から離れ、コントロール部29の内部に設けられた開放ポート36がコントロール室27等と連通するようになる。すると、保持されていた空圧は、一部が開放ポート36から大気圧ポート39を通じ空圧導入室12bと反対側の大気室12aに導入され、これによりピストンプレート13を右側に押していた空圧が、今度はリターンスプリング14と協同してそれを反対側の左側に押し、クラッチ8を接続側(左側)Bに操作する。そして残りの空圧は、ブリーザ37を通じ大気開放される。
【0019】
特にブリーザ37には、排気のみ可能なチェック弁が内蔵されている為、クラッチ接続時、大気室12aが負圧となり、クラッチ8の接続不良が生じてしまう。これを防止するため、空圧の一部を大気室12aに導き、残りをブリーザ37より排出する必要が有る。
【0020】
なお、倍力装置7において、38はシリンダ室12aとハイドロリックシリンダ22とを油密に仕切るシール部材、40は大気圧ポート、41は緩められたときに作動油のエア抜きを行えるブリーダである。
【0021】
このように、制御バルブ部7aは、クラッチペダル9の操作と連動するマスタシリンダ10からの信号油圧に基づき、倍力装置7への空圧の供給・排出を制御し、クラッチ8のマニュアル断接を実行する。
【0022】
図3はマスタシリンダ10の詳細を示す縦断面図である。図示するように、マスタシリンダ10は、長手方向に延出されたシリンダボディ45を有する。シリンダボディ45はその内部に所定径のシリンダボア46を有し、シリンダボア46には特に二つのピストン47,48が独立して摺動可能に装入される。シリンダボア46の一端(左端)開口部には、クラッチペダル9の踏み込み或いは戻し操作に合わせて挿抜するプッシュロッド49の先端部が挿入され、さらにその開口部はダストブーツ50で閉止される。シリンダボア46内の他端側(右側)には、第1及び第2ピストン47,48をピストンカップ51を介して一端側に付勢するリターンスプリング52が設けられる。シリンダボア46の他端は、シリンダボディ45に形成された油圧供給ポート53に連通され、この油圧供給ポート53には図1に示す油圧配管54が接続される。53aはチェックバルブである。
【0023】
図示状態にあっては、クラッチペダル9の踏み込みがなされておらず第1及び第2ピストン47,48は一端側の原位置に位置されている。特にこのときのピストン47,48間に位置されて、シリンダボディ45には空圧導入ポート55が設けられている。このマスタシリンダ10においては、クラッチペダル9によるマニュアル操作のときは両方のピストン47,48が押動されて油圧を供給する。一方、自動操作による場合は、詳しくは後述するが、空圧導入ポート55から空圧が供給されて第2ピストン48のみが適宜押動されるようになっている。なおこのとき第1ピストン47の移動はスナップリング56によって規制される。またこのとき、第1ピストン47が移動しないのでクラッチペダル9は移動しない。57は、作動油のリザーバタンク58(図1)からの給油配管59に接続する給油ニップル、60及び61は、ピストンカップ51の右側及び第2ピストン48の位置にそれぞれ給油を行う小径及び大径ポートを示す。
【0024】
図1に示すように、エアタンク5からは空圧配管62が延出され、この空圧配管62の分岐63からは空圧配管67が分岐され、この空圧配管67は倍力装置7のニップル31に接続される。一方、空圧配管62はシャトル弁69に接続され、特にその途中には2ウェイ式の二つの三方電磁弁78,79(第1及び第2の三方電磁弁)が上流側と下流側とに直列に設けられている。ここで空圧配管62は、エアタンク5及び上流側三方電磁弁78を結ぶ上流部62aと、三方電磁弁78,79間を結ぶ中間部62bと、下流側三方電磁弁79及びシャトル弁69を結ぶ下流部62cとに分けられる。上流側三方電磁弁78の排気側には空圧配管64が接続され、中間部62bには空圧配管74(第1の空圧排出路)が接続され、下流側三方電磁弁79の排気側には空圧配管68(第2の空圧排出路)が接続されている。
【0025】
三方電磁弁78,79は、コンピュータ内蔵の制御装置(コントローラ)72からのON/OFF信号(制御信号)に基づいて切替制御される。上流側の三方電磁弁78は、ONのときには上流部62aと中間部62bとを接続して空圧配管64を閉とし、OFF のときには中間部62bと空圧配管64とを接続して上流部62aを閉とする。また下流側の三方電磁弁79は、ONのときには中間部62bと下流部62cとを接続して空圧配管68を閉とし、OFF のときには下流部62cと空圧配管68とを接続して中間部62bを閉とする。
【0026】
シャトル弁(ダブルチェックバルブ)69は機械式三方弁であって、空圧配管62又は34の一方のみを互いの空圧差に基づき空圧配管35に接続する。
【0027】
一方、三方電磁弁79から延出する空圧配管68は先述の倍力装置7のブリーザ37に接続される。そしてこの空圧配管68の途中には、中間部62bから延出する空圧配管74の末端が接続されている。さらに空圧配管68にあってその接続部の下流側(ブリーザ37側)には、三方電磁弁78から延出する空圧配管64の末端が接続されている。
【0028】
空圧配管74には、その流路を絞るための絞り部66(第1の絞り)と、空圧の移動方向を一方向に規制するためのチェック弁75とが直列に設けられている。絞り部66は中間部62b側に設けられ、チェック弁75は空圧配管68側に設けられている。ここで詳しくは後述するが、クラッチ自動接続に伴う空圧排出に際し、排気は空圧配管68側から中間部62b側に向かって行われ、従ってその排気流れ方向に対し絞り部66は下流側に、チェック弁75は上流側に位置されることとなる。さらにチェック弁75は、空圧配管68側から中間部62b側への空圧ないし空気の移動のみを許容し、逆方向の移動を規制ないし禁止している。
【0029】
また、空圧配管68において、各空圧配管74,64の接続部の間の位置には別の絞り部76(第2の絞り)が設けられている。この絞り部76は、先の絞り部22よりも絞り量が大きく、流路面積をより縮小するものとなっている。ここで詳しくは後述するが、クラッチ自動接続に伴う空圧排出に際し、排気は三方電磁弁79側からブリーザ37側に向かって行われ、従ってその排気流れ方向に対し、絞り部76は、空圧配管74の接続部の下流側に位置されることとなる。
【0030】
さらに、詳しくは後述するが、エアタンク5から三方電磁弁78,79、シャトル弁69及び倍力装置7の空圧ニップル15を順に結ぶ空圧配管62,35は、クラッチ8の自動分断操作時に、倍力装置7に空圧供給を行うための第1の空圧供給路aを形成する。
【0031】
またエアタンク5から分岐63、制御バルブ部7a、シャトル弁69、及び倍力装置7の空圧ニップル15までを順に結ぶ空圧配管62,67,34,35は、クラッチ8のマニュアル分断操作時に、倍力装置7に空圧供給を行うための第2の空圧供給路bを形成する。
【0032】
特に、空圧配管62の中間部62bには空圧配管70が接続され、この空圧配管70は、クラッチ8の自動分断操作時に、マスタシリンダ10に空圧供給を行うための第3の空圧供給路cを形成する。
【0033】
空圧配管70は、マスタシリンダ10の空圧導入ポート55に接続されて第2ピストン48の背面側に空圧を供給する。この配管70の途中には三方電磁弁80(第3の三方電磁弁)が設けられ、三方電磁弁80はマスタシリンダ10への空圧の給排を制御する。三方電磁弁80の排気側には空圧配管73が接続され、空圧配管73の末端は空圧配管62の下流部62cに接続されている。そして空圧配管73の途中にはチェック弁43が設けられ、チェック弁43は、三方電磁弁80側から下流部62c側への空圧の移動のみを許容し、逆方向の移動を規制ないし禁止する。そして内部のスプリングの作用により、三方電磁弁80側の空圧が、下流部62c側の空圧より大きいときのみ空圧の移動を許容する。
【0034】
三方電磁弁80はコントローラ72によりON/OFF制御され、ONのときには空圧配管70の上流側(エアタンク5側)と下流側(マスタシリンダ10側)とを接続ないし連通し、空圧配管73を閉とする。またOFF のときには、空圧配管70の下流側と空圧配管73とを接続し、空圧配管70の上流側を閉とする。これにより、ONのときにはマスタシリンダ10への空圧供給を許容し、OFF のときにはマスタシリンダ10から空圧を排出させて、それを空圧配管73を通じて空圧配管62に送出させる。このように空圧配管70の下流側と空圧配管73とはマスタシリンダ用の空圧排出路を構成している。
【0035】
かかるクラッチ断接装置1は、これとは別に設けられた変速機71と連動され得るようになっている。変速機71は、マニュアルトランスミッションとアクチュエータとを組み合わせてなる自動変速機であり、即ち、手動シフトレバーで変速ポジションが選択されると、電気スイッチによる変速信号がコントローラ72に送られ、これに基づいてアクチュエータが動作制御されて、マニュアルトランスミッションが変速操作されるようになっている。
【0036】
また、かかるクラッチ断接装置1は、ディーゼルエンジン91のエンジン制御を実行するエンジン制御手段をも有している。エンジン制御手段はコントローラ72からなり、コントローラ72は、各センサから受け取った各種信号に基づき、燃料噴射量を決定し、その燃料噴射量に見合った制御信号を燃料噴射ポンプ92の電子ガバナに出力する。特に、アクセルペダル75にはアクセルペダルストロークセンサ82が設けられ、コントローラ72は、そのセンサ82の出力信号からアクセルペダル開度を読取り、これに基づいてエンジン回転数を増減させるようになっている。詳しくは、コントローラ72は、実際のアクセルペダル開度を疑似的なアクセルペダル開度である制御アクセル開度に通常はそのまま置換し、これに基づきエンジン制御を実行している。なお、後に詳述するが、コントローラ72は、クラッチ8の自動断接時にはアクセルペダル開度とは無関係に、制御アクセル開度を決定してこれのみに基づきエンジン制御を実行する。
【0037】
他、コントローラ72には、アクセルペダル75に設けられたアイドルスイッチ83、変速機71のシフトレバー付近に設けられた非常スイッチ84、変速機71の出力軸付近に設けられた車速センサ85、エアタンク5に設けられた圧力スイッチ86、クラッチペダル9に設けられたペダルスイッチ87及びクラッチペダルストロークセンサ89、及びクラッチ8に設けられたクラッチストロークセンサ88等が接続される。またコントローラ72には、エンジン回転数を検知するためのエンジン回転数センサ93や、クラッチ回転数を検知するためのクラッチ回転数センサ94も接続される。エンジン回転数センサ93はエンジン91の出力軸或いはクラッチ8の入力軸付近に設けられ、クラッチ回転数センサ94はクラッチ8の出力軸或いはトランスミッションの入力軸付近に設けられる。これらセンサ93,94は、クラッチ8の入力側回転数と出力側回転数とをそれぞれ検知するためのものでもある。なおコントローラ72は、クラッチ制御用、変速機制御用、エンジン制御用といった各機能別の複数のコントローラ(ECU,CPU 等)から構成しても構わない。
【0038】
次に、上記装置の動作説明を行う。なお図4には、各クラッチモードにおける各電磁弁78,79,80の通電パターン(ON/OFFパターン)が示されているので適宜参照されたい。これにおいて通常時とはマニュアル操作時のことであり、このときは全ての電磁弁78,79,80がOFF とされる。
【0039】
先ず、クラッチ8のマニュアル分断操作は以下のようにして行われる。クラッチペダル9を踏み込むと、マスタシリンダ10からは油圧が供給され、この油圧は、前述したように、制御バルブ部7aを作動させて空圧配管67及び34を接続ないし連通させる。こうなると、配管34の空圧はシャトル弁69を切り替えて配管35に至り、倍力装置7の空圧導入室12bに移動する。そして、ピストンプレート13を押動し、クラッチ8を分断させる。このときクラッチ8はクラッチペダル9の操作に応じて適宜量だけ分断することができる。このときコントローラ72は、ペダルスイッチ87からの信号入力(ON信号)によりマニュアル操作であることを判断して、三方電磁弁78,79,80をいずれもOFF のままとする。
【0040】
他方、クラッチ8のマニュアル接続操作時、クラッチペダル9の戻し操作により油圧が抜かれると、前述の制御バルブ部7aの作動により空圧配管34と大気圧ポート39とが連通されるようになる。こうなれば、空圧導入室12bの空圧が、配管35,34を経由して大気室12aに導入され、これによりクラッチ8の接続が達成される。この接続の間もコントローラ72は、ペダルスイッチ87がONのままなので、三方電磁弁78,79,80をいずれもOFF のままとする。
【0041】
ここで分かるように、制御バルブ部7aは、マスタシリンダ10からの油圧信号(パイロット油圧)を受けて、空圧配管34を空圧配管67或いは大気圧ポート39のいずれか一方に連通させる三方弁の如く機能する。また空圧供給手段2、第2の空圧供給路b、倍力装置7、制御バルブ部7a、マスタシリンダ10及び油圧通路54,20が、クラッチペダル操作によりクラッチのマニュアル断接を実行するマニュアル断接手段を構成する。
【0042】
次に、クラッチ8の自動断接操作について説明する。先ず最初に、その内容を、自動変速の概要に含めて簡単に説明する。
【0043】
運転手がシフト操作を行うと、変速信号がコントローラ72に入力され、これに伴ってコントローラ72は三方電磁弁78,80をON、続けて三方電磁弁79をONとする。こうなると、第1の空圧供給路aを通じて、倍力装置7の空圧導入室12bには比較的速い速度で(短時間で)空圧が供給され、これによりクラッチ8は即座に分断操作される(クラッチ急断)。この後、図示しないアクチュエータにより変速機71の変速操作を完了し、例えば三方電磁弁78,80をOFF 、電磁切替弁79をONのままとして、空圧導入室12bの空圧を一部は大気室12aに導入し、残りはブリーザ37から排出して比較的速い速度でクラッチ8の接続操作を行い(クラッチ高速接或いは急接)、変速を完了する。
【0044】
このように、後にも詳述するが、空圧供給手段2、第1の空圧供給路a、倍力装置7、三方電磁弁78,79、空圧排出路(空圧配管35,62,64,68,74)及び制御装置72が、所定の信号入力によりクラッチ8の自動断接を実行する自動断接手段を構成している。
【0045】
ところで、図2を参照して、特にクラッチ8の自動分断操作時、ハイドロリックピストン17が右側に移動することで、作動油が充填されているハイドロリックシリンダ22の容積が増し、これにより油圧路20及び油圧配管54内等(合わせて油圧通路内という)に負圧が生じて、作動油に気泡が混入する虞がある。
【0046】
そこで本装置1では、クラッチ8の自動分断操作時に、三方電磁弁78,80をONとして、空圧配管62,70を通じてマスタシリンダ10に空圧を供給し、第2ピストン48を適宜押動することで油圧通路内を適当に加圧するようにしている。こうすると、油圧通路内の負圧化を未然に防止することができる。なおこのときには、特願平8-14536 号と異なりチェック弁を通過しないので、上流側と下流側とで圧力差が生じることがなく、十分な高圧を即座にマスタシリンダ10に供給でき、これにより油圧発生の遅れや油圧量不足を防止することができる。
【0047】
特に、本装置1では、空圧配管62の三方電磁弁78,79間の位置に空圧配管70を接続したので、マスタシリンダ10への空圧供給よりも倍力装置7への空圧供給を遅らせることができる。即ち、クラッチ8の自動分断操作時に、先ず三方電磁弁78,80をONとし、所定の時間差(例えば50ms)をもって三方電磁弁79をONとすれば、マスタシリンダ10から十分な油圧が発生した後(つまり予圧を行った後)、倍力装置7の作動(ピストンプレート13の移動)を開始することができる。これによってマスタシリンダ10による油圧発生を早め、油圧通路内の負圧化の完全防止が図れるようになる。なお、極低温時(例えば−20℃以下)には油圧発生が遅れる傾向にあるので、このときにかかる構成は大変有利となる。
【0048】
一方、クラッチ8の自動接続操作時、かかる装置では三方電磁弁78,79のON/OFFの組み合わせにより、特に三種類のクラッチ接続速度を選べるようになっている。
【0049】
即ち、前述の例のように三方電磁弁78がOFF 、三方電磁弁79がONである場合、倍力装置7の空圧導入室12bの空圧は空圧配管35、シャトル弁69、下流部62c、三方電磁弁79、中間部62b、三方電磁弁78、空圧配管64、空圧配管68、ブリーザ37という経路で順次移動する。この経路には途中に絞り部がないので移動は速やかに行われ、中間部62bから空圧配管74に入った空圧はチェック弁75で移動が規制される。そして、ブリーザ37に至った空圧はその殆どが倍力装置7の大気室12aに導入されるようになる。これによって倍力装置7のピストンプレート13は、リターンスプリング14及びクラッチ8のリターンスプリング(図示せず)の付勢力に加え、空圧の作用で比較的早い速度で元の位置に復帰し、クラッチ8を比較的高速で接続操作するようになる(クラッチ高速接)。そして余剰分の空圧がブリーザ37から大気開放されることとなる。
【0050】
また、いずれの三方電磁弁78,79もOFF である場合、倍力装置7から排出された空圧は空圧配管35、シャトル弁69、下流部62c、三方電磁弁79、空圧配管68、空圧配管74、中間部62b、三方電磁弁78、空圧配管64、空圧配管68、ブリーザ37という経路で主に移動することになる。ここで空圧配管74中では空気がチェック弁75を押し開き、その後絞り部66を通過するようになる。このとき絞り部66の絞り量が比較的小さい(流路面積大)ので、空気は若干減速されるに止どまる。また空圧配管68中の空気は、その一部が空圧配管74に分岐せずそのまま絞り部76に至るが、その絞り量が比較的大きい(流路面積小)ので、その絞り部76での通過速度は先の絞り部66でのそれより小さい低速となる。こうして、絞り部76を通過した空気は空圧配管64を流れてきた空気と合流し、結果的に空圧の排出速度は、絞り76,66の流路面積を足した流路面積を持つ絞りを通過する時の速度にほぼ等しくなる。そして、ブリーザ37には中速で空圧が移動されてピストンプレート13の復帰速度、クラッチ8の接続速度も中速となる(クラッチ中速接)。
【0051】
さらに、三方電磁弁78がON、三方電磁弁79がOFF の場合、倍力装置7から排出された空圧は空圧配管35、シャトル弁69、下流部62c、三方電磁弁79、空圧配管68、ブリーザ37という経路で移動することになる。ここで空圧配管68から空圧配管74に分岐する流れがあるものの、その流れの移動は次の理由によりチェック弁75で規制されることとなる。即ち、三方電磁弁78がONであるため、エアタンク5の空圧が上流部62a、三方電磁弁78、中間部62b、空圧配管74という経路で移動される。そしてその空圧がチェック弁75を閉状態に保持し、これにより先の逆流方向の流れが移動を禁止される。一方、空圧配管68には絞り量の大きい絞り部76があるため、その配管68中の流れは絞り部76で大きく減速されてブリーザ37に至るようになる。結局、空圧の排出速度は絞り部76で決定され、ブリーザ37には低速で空圧が移動されてピストンプレート13の復帰速度、クラッチ8の接続速度も低速となる(クラッチ低速接)。
【0052】
こうして、二つの三方電磁弁78,79により三種類のクラッチ接続速度を選べるようになり、特に中速、低速といった二種類の緩接速度を選べ、制御の自由度を増すことが可能になる。これによってあらゆる走行モードで最適な接続速度切替えを行え、クラッチ接続ショックを低減できると共に、クラッチ摩耗等の経時変化にも対応可能となり、チューニングも容易となる。
【0053】
特に、二つの電磁弁のON/OFFの組み合わせは2×2=4通りであり、本装置1ではその全てを使いきっている。これにより電磁弁数をむやみに増加することなく、コストアップを免れることができる。そしてコントローラ72の出力ポートや電磁弁の設置スペースも最少で済み、故障モードの増加を防止でき信頼性を維持できる。さらに空圧回路の工夫のみによるため、コストアップ、スペースの増大を招かない。
【0054】
ところで、クラッチ8の自動接続時、空圧配管62の中間部62bから空圧配管70内に流入していくような空気の流れは実質的にない。なぜなら、上記の如き電磁弁78,79の切替えと同時に三方電磁弁80がOFF とされるからである。
【0055】
即ち、三方電磁弁80がOFF とされると、マスタシリンダ10に向かう空圧の移動は禁止され、同時にマスタシリンダ10からは空圧が排出されるようになる。そしてその空圧は、空圧配管73を通じてチェック弁43を経た後、空圧配管62の下流部62c内にて倍力装置7からの排出空圧と合流されるようになる。なおこの合流後は、先の空圧排出ルートと同様のルートをたどることになる。
【0056】
このようにすると、マスタシリンダ10から排出された空圧(マスタシリンダ排圧)を、倍力装置7から排出された空圧(倍力装置排圧)と同等の圧力とすることができ、つまりそれら排圧を同調させ、互いの空気の排出速度合わせを自ずと行うことができる。特に、チェック弁43によって、マスタシリンダ排圧を倍力装置排圧より常に高い値に保持でき、マスタシリンダ10側の排出速度を倍力装置7側の排出速度より常に遅らせることができる。これによって、排出速度合わせのために特別な調整等を何等行うことなく、マスタシリンダ10の第2ピストン48をクラッチ接続中常に加圧状態にできて、油圧通路内の負圧化を完全に防止できるようになる。
【0057】
一方、かかる構成においては、二つの三方電磁弁78,79を空圧配管62に直列に設けた点にも特徴がある。即ち、例えば仮に上流側の三方電磁弁78がショート等のトラブルでONになり続けたとする。この場合、下流側の三方電磁弁79をOFF とすれば、上流側の三方電磁弁78からの空圧を遮断すると共に、倍力装置7から空圧を排出でき、これによってクラッチ8を自動接続できるようになり、この後マニュアル操作によるクラッチ断接を行えるようになる。
【0058】
また、こんどは仮に下流側の三方電磁弁79がショート等のトラブルでONになり続けたとする。この場合も同様に、上流側の三方電磁弁78をOFF とすれば、その位置でエアタンク5からの空圧を遮断すると共に、倍力装置7からの空圧を配管64,68を通じて排出し、クラッチ8を自動接続できるようになる。この後はマニュアル操作によるクラッチ断接が可能となる。なお、これら倍力装置7の排気と同期して三方電磁弁80もOFF とし、マスタシリンダ側の排気を実行する必要がある。
【0059】
このように、三方電磁弁78,79を直列に設けると、一方にトラブルが生じた場合でも他方で空圧供給制御を中止し、排気を行ってクラッチ8を接続状態に移行させることができる。これによってマニュアル操作によるクラッチ断接が可能となり、確実なフェールセーフが達成されると共に、走行も可能となり、装置の信頼性が確実に向上される。特に、両者をいずれも三方電磁弁としたので、二方電磁弁を採用した場合に比べ排気通路(空圧配管64又は68)の切替えを行える点で有利であり、これにより電磁弁数をいたずらに増すことなく、二つの電磁弁で前述のフェールセーフ、排気速度(クラッチ接続速度)切替え、さらにはマスタシリンダ10の空圧給排制御をいずれも賄えるようになる。そしてコスト的にも大変有利となる。なお、三方電磁弁80がONとなり続けたときは上流側の三方電磁弁78をOFF にしてやればよい。
【0060】
なお、かかる変形例としては様々なものが考えられるが、例えば、絞り部66とチェック弁75との配置を逆にすることができるし、絞り76を完全にふさぐことにより、クラッチの低速接の代りにクラッチ断保持とすることも出来る。
【0061】
次に、本装置の主たる特徴について詳述する。
【0062】
図5は、自動変速に伴う本装置の動作内容を示すグラフである。横軸には時間がとってある。
【0063】
最上段のグラフには、クラッチストロークセンサ88から検知されるクラッチストローク、即ちクラッチ8の接続状態が示されている。上から二段目のグラフには、アクセルストロークセンサ82から検知される実際のアクセルペダル開度と、コントローラ72が決定する制御アクセル開度とが示されている。上から三段目のグラフには、エンジン回転数とクラッチ回転数とが示されている。最下段のグラフには、エンジン回転数とクラッチ回転数との回転数差が示されている。
【0064】
図示するように、ここでは変速信号の入力と同時(時間T0 )にクラッチ8が分断され、変速機71の変速中はクラッチ8が断保持され、変速機71の変速後は、クラッチ8が高速接、低又は中速接、高速接の順で接続されている。このうち最初の高速接は、変速機71から送られてくる変速終了時の信号に基づき実行されている。そしてこの高速接の過程で、クラッチストロークセンサ88の出力値が、半クラッチ領域の開始位置より僅かに手前(断側)に相当する値になったならば、コントローラ72は三方電磁弁78,79を切り替え、クラッチ接続速度を低又は中速接へと変更する。なお半クラッチ領域の開始値は、コントローラ72がその自身の学習機能により予めRAM に記憶している。
【0065】
また、制御アクセル開度は変速信号の入力と同時に一気に全閉側に減少され、これによりクラッチ断中のエンジン91の吹け上りが防止される。さらに変速機71の変速操作(ギヤ抜き、シンクロナイザ同期、ギヤ入れ)が行われた後、制御アクセル開度は、実際のアクセルペダル開度に接近するよう、所定速度で増大されることとなる。特に、クラッチ8が半クラッチ領域に入るまでの期間ΔT1 は回転合わせのための制御がなされ、半クラッチ領域に入ってからの期間ΔT2 は、制御アクセル開度をアクセルペダル開度に戻すための制御がなされる。
【0066】
ここで運転手は、自動変速時にはエンジン回転数が自動制御されることを知っているから、変速操作に伴うアクセルペダル75の戻し・踏み込みは、通常のマニュアル車の場合よりも比較的少量で行うであろう。よってアクセルペダル開度は制御アクセル開度より大きい値となるはずである。一方、戻し・踏み込みのタイミングはマニュアル車と同様に行うだろうから、クラッチ接続時にはアクセルペダル75は踏み込んでいることになろう。
【0067】
さて、クラッチ8が時間T1 で半クラッチ領域に入ってからは、制御アクセル開度は以下のように定められる。即ち、コントローラ72は、エンジン回転数Neとクラッチ回転数Ncとから、それらの回転数差ΔN及び回転数差ΔNの微分値Sを計算する。回転数差ΔNはΔN=Ne−Ncで得られ、微分値SはS=ΔNn −ΔNn-1 で得られる。
【0068】
図6に示すように、微分値Sは、現在の回転数差ΔNn から一定時間前(例えばΔt=50ms)の回転数差ΔNn-1 を減じて得られる。そしてこの微分値Sにより、S<0ならばクラッチ同期中と判断し、0≦S≦H(Hはしきい値)ならばクラッチ滑り小であると判断し、H<Sならばクラッチ滑り大であると判断する。ここで図6の最下段のグラフに示すように、p点では回転数差の変化量が+となっているが、S<Hで且つ微分値算出時期でないため、クラッチ滑り大とは判断しない。q点で上記二条件を満たして初めて、クラッチ滑り大と判断する訳である。
【0069】
このような方法でクラッチ滑りを判断するため、本装置では二つのしきい値、即ち第1のしきい値H1 と第2のしきい値H2 (0<H1 <H2 )とを予めコントローラ72に記憶してある。即ち、本装置では、
▲1▼ S≦H1 ならば、クラッチ滑りが適度であると判断して、制御アクセル開度を一定速度で増大させ、制御アクセル開度をアクセルペダル開度に接近させる。即ち、アクセルペダル開度に対する制御アクセル開度の接近速度は正の値である第1の速度となる(接近方向を正とする)。
【0070】
▲2▼ H1 <S≦H2 ならば、クラッチ滑りがやや過剰であると判断して、アクセルペダル開度との差を一定に保持するよう、制御アクセル開度を制御する。即ち、アクセルペダル開度に対する制御アクセル開度の接近速度は0である第2の速度となる。
【0071】
▲3▼ H2 <Sならば、クラッチ滑りがかなり過剰であると判断して、制御アクセル開度を現状の一定値に保持する。即ち、アクセルペダル開度に対する制御アクセル開度の接近速度は負の値である第3の速度となる。
【0072】
このような制御は具体的には以下のように行われる。図7はかかる制御内容を示すフローチャートで、図示するようにコントローラ72は、先ずステップ101 で、アクセルペダル開度と制御アクセル開度とが等しいか否かを判断する。等しいときは通常の運転状態であるから、ステップ102 に進んでアクセルペダル開度をそのまま制御アクセル開度に置き換える。等しくないときは、前述のエンジン制御を行っている場合なので、ステップ103 に進んでエンジン回転数とクラッチ回転数との比較を行う。(クラッチ回転数)>(エンジン回転数)のときはステップ104 に進んで前記▲1▼に示したように、制御アクセル開度を一定速度で増大させ、制御アクセル開度をアクセルペダル開度に接近させる。これによりエンジンとクラッチとの回転合わせが実行される。
【0073】
(クラッチ回転数)≦(エンジン回転数)のときは、前述のクラッチ滑り判断を行う必要があるので、ステップ105 に進み、先ず微分値Sと第1のしきい値H1 との比較を行う。このとき、S≦H1 ならばステップ104 に進む。これによって前記▲1▼の制御が達成される。
【0074】
またH1 <Sならばステップ106 に進み、こんどは微分値Sと第2のしきい値H2 との比較を行う。S≦H2 ならばステップ107 に進んで、前記▲2▼に示したように、アクセルペダル開度と制御アクセル開度との差を一定に保持する。これにより前記▲2▼の制御が達成される。
【0075】
またH2 <Sならばステップ108 に進み、前記▲3▼に示したように、制御アクセル開度を現状値に保持する。これにより前記▲3▼の制御が達成される。
【0076】
さて、図5は、これら▲1▼〜▲3▼の制御を全て実行した例を示している。即ち、時間T1 でクラッチ8が半クラッチ領域に入った直後は、前記▲1▼の制御が実行され、これにより制御アクセル開度が一定速度で増大される。このままこの制御を維持したとすれば、上から二段目のグラフの破線で示すように、やがては制御アクセル開度がアクセルペダル開度と等しくなる。しかしながらここでは、時間T2 で微分値Sが第1のしきい値H1 を越えてしまったため、前記▲2▼の制御を実行して制御アクセル開度の増大速度(接近速度)を減少し、エンジン回転数の上昇速度を落としてクラッチ滑りの抑制を図っている。なお時間T2 での微分値Sは、最下段のグラフの傾きK2 に相当する。
【0077】
ここでは、この制御によってもクラッチ滑りが増大傾向となっており、時間T3 で微分値Sが第2のしきい値H2 を越えてしまっている。そこでさらに前記▲3▼の制御を実行し、制御アクセル開度を現状値に保持することにより、制御アクセル開度の増大速度(接近速度)、エンジン回転数の上昇速度をさらに減少し、クラッチ滑りの一層の抑制を図っている。なお時間T3 での微分値Sは、最下段のグラフの傾きK3 に相当する。
【0078】
これらの制御中、クラッチ8は低速又は中速の一定速度で順次つながれていってるため、制御アクセル開度を上述のように制御すれば、やがてはエンジン回転数とクラッチ回転数とが接近するようになる。そして微分値Sが第2のしきい値H2 以下となれば(時間T4 )前記▲2▼の制御を行い、微分値Sが第1のしきい値H1 以下となれば(時間T5 )前記▲1▼の制御を行う。こうして次第にクラッチ8は完接され、制御アクセル開度もアクセルペダル開度に戻されるようになる。なお時間T5 での微分値Sが最下段のグラフの傾きK5 (=K2 )に相当する。
【0079】
このように、本装置では、微分値Sとしきい値H1 ,H2 との比較により、制御アクセル開度の接近速度を段階的に変更することにより、クラッチ自動接続時におけるクラッチの過度の滑りを防止し、マニュアル車のような適度な滑り量でクラッチミートを可能としている。そしてこれにより、自動変速時のフィーリングが大幅に向上され、加速のもたつき感をも排除することができる。
【0080】
なお、ここでは、半クラッチ領域でクラッチ接続速度を低又は中の一定速度に保持する例を示したが、これに限らず、クラッチ滑りがさらに過剰となるような場合は、低速接から中速接、或いは中速接から高速接へと接続速度を変更すればよい。この場合、前記第2のしきい値H2 よりさらに大きい第3、第4のしきい値H3 ,H4 (H3 <H4 )を設け、前記▲3▼の制御はH2 <S≦H3 の場合に行い、H3 <S≦H4 のときは低速接から中速接へと切替え、H4 <Sのときは中速接から高速接へ切替えればよい。ここで前記しきい値H1 ,H2 よりも大きいしきい値H3 ,H4 で接続速度を変更するのは、エンジン制御より接続速度変更の方がクラッチ滑り抑制に効果が大きいこと、小さいしきい値で頻繁に接続速度を変更すると電磁弁の作動回数78,79が著しく増大し、信頼耐久性上不利であることなどによる。
【0081】
ところで、図5に示した例は、上から三段目のグラフで分かるように、エンジン回転数がクラッチ回転数より高い場合である。逆にクラッチ回転数がエンジン回転数より高い場合は、図7のステップ103 で分かるように、回転数差Sとしきい値H1 ,H2 との比較を行わず、前記▲1▼の制御を実行する。即ち、制御アクセル開度は比較的速い一定速度でアクセルペダル開度に接近される。
【0082】
こうすると、エンジン回転数をクラッチ回転数に速やかに近付けられ、クラッチ同期時間を短縮することが可能となる。即ちこの場合は、制御アクセル開度を増大させてもクラッチが過度に滑る心配がほとんどない。逆に前記▲2▼、▲3▼の制御を選択して接近速度を遅延させると、クラッチの同期が遅くなり、クラッチに過度の滑りが生じてしまう。本制御では、上記の場合に一律に第1の速度を選択し、これによってクラッチ同期時間の短縮を図り、クラッチの摩耗を低減している。
【0083】
以上の構成にかかる本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、しきい値の数を増やして接近速度をさらに多段に変更してもよいし、必ずしも前記▲1▼、▲2▼、▲3▼のような制御を実行しなくても構わない。例えば、▲1▼の制御に代わり、制御アクセル開度を二次関数的に増大させてもよいし、▲2▼の制御に代わり、アクセルペダル開度と制御アクセル開度との差が僅かずつ増大或いは減少するよう制御アクセル開度を決定してもよいし、▲3▼の制御に代わり、制御アクセル開度を僅かずつ減少させるようにしても構わない。さらに本発明は、メカニカルガバナを備えたエンジンにも適用でき、そのガバナをモータや油・空圧シリンダ等のアクチュエータで操作し、エンジン制御を実行するようにしてもよい。加えて、アクセルペダル開度の検知方法も、前述の如きアクセルペダル75の回動量を検知するアクセルストロークセンサ82を用いたものに限らず、アクセルペダルに連動するリンク等の動作量を検知するようにしても構わない。そして本発明は、マニュアル断接手段を有さない完全なオートクラッチシステムにも適用可能である。
【0084】
【発明の効果】
本発明は、クラッチの自動接続時において過度のクラッチ滑りを防止し、クラッチを適度に滑らせてフィーリングの向上等を図れるという、優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクラッチ断接装置を示す全体構成図である。
【図2】倍力装置を示す縦断面図である。
【図3】マスタシリンダを示す縦断面図である。
【図4】各クラッチモードに対する各三方電磁弁の通電パターンを示す表である。
【図5】本装置の動作内容を説明するためのグラフである。
【図6】クラッチ滑りの判断方法を説明するためのグラフである。
【図7】本装置の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 クラッチ断接装置
2 空圧供給手段
7 倍力装置
8 クラッチ
35,62,64,68,74 空圧配管
72 コントローラ
78,79 三方電磁弁
Ne エンジン回転数
Nc クラッチ回転数
a 第1の空圧供給路
H1 第1のしきい値
H2 第2のしきい値
Nc クラッチ回転数
Ne エンジン回転数
S 微分値
ΔN 回転数差
Claims (4)
- 所定の信号入力によりクラッチの自動断接を実行する自動断接手段を有したクラッチ断接装置において、前記クラッチの自動断接時に制御アクセル開度に基づいて実際のアクセルペダル開度と無関係にエンジン制御を実行するエンジン制御手段であって、前記クラッチの自動接続時において前記アクセルペダル開度が前記制御アクセル開度より大きいときに、前記アクセルペダル開度に前記制御アクセル開度を接近させるようエンジン制御を実行し、且つエンジン回転数からクラッチ回転数を引いた回転数差の微分値と、予め記憶してある第1のしきい値および該第1のしきい値より大きい第2のしきい値とを比較し、
前記微分値が前記第1のしきい値以下のときには、前記アクセルペダル開度に対する前記制御アクセル開度の接近速度を、第1の速度に変更し、前記微分値が前記第1のしきい値より大きく前記第2のしきい値以下のときには、前記接近速度を前記第1の速度より低速の第2の速度に変更し、前記微分値が前記第2のしきい値より大きいときには、前記接近速度を前記第2の速度より低速の第3の速度に変更するエンジン制御手段を設けたことを特徴とするクラッチ断接装置。 - 前記第2の速度が、前記アクセルペダル開度と前記制御アクセル開度との差を一定に保持することにより得られる0であり、前記第3の速度が前記制御アクセル開度を現状値に保持することにより得られる請求項1記載のクラッチ断接装置。
- 前記エンジン制御手段が、前記クラッチの自動接続時において前記エンジン回転数が前記クラッチ回転数より小さいとき、前記微分値と前記しきい値との比較を行わずに前記接近速度を第1の速度に固定する請求項1記載のクラッチ断接装置。
- 所定の信号入力によりクラッチの自動断接を実行する自動断接手段を有したクラッチ断接装置において、実際のアクセルペダル開度をそのまま制御アクセル開度に置換してこれに基づきエンジン制御を実行する第1の制御モードと、前記アクセルペダル開度と無関係に前記制御アクセル開度を決定してこれに基づきエンジン制御を実行する第2の制御モードとを有し、前記クラッチの自動接続時において前記アクセルペダル開度が前記制御アクセル開度より大きいときに、前記第2の制御モードを選択し、予め記憶してある第1のしきい値および該第1のしきい値より大きい第2のしきい値と、エンジン回転数からクラッチ回転数を引いた回転数差の微分値とを比較して、
前記微分値が前記第1のしきい値以下のときには、上昇する前記アクセルペダル開度に対し前記制御アクセル開度をより高速で上昇させ、
前記微分値が前記第1のしきい値より大きく前記第2のしきい値以下のときには、上昇する前記アクセルペダル開度に対し前記制御アクセル開度を低速で上昇させ、
前記微分値が前記第2のしきい値より大きいときには、前記制御アクセル開度を現状値に保持するエンジン制御手段を設けたことを特徴とするクラッチ断接装置。
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