JP4115230B2 - クラッチブースタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦クラッチ（以下「クラッチ」という）を断接するクラッチブースタにおいて、特に、摺動箇所に設けられたパッキンの早期摩耗を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックやバスなどの大型車両では、クラッチ容量が大きいことから、発進時や変速時におけるクラッチペダルの操作力を軽減させるため、特許文献１に開示されるように、クラッチ操作力を倍力するクラッチブースタが使用されている。また、発進時にはクラッチペダル操作に応じてクラッチを断接する一方、走行時にはクラッチと歯車式変速機とを電子制御する機械式自動変速機においても、クラッチブースタが使用されている。
【０００３】
クラッチブースタの出力は、図３に示すように、クラッチのアウターレバー１，レリーズヨーク２及びレリーズベアリング３を介して、クラッチディスク４を接続方向に付勢するダイヤフラムスプリング５に伝達される。即ち、クラッチブースタが作動すると、アウターレバー１が図中反時計方向に回動し、ダイヤフラムスプリング５の付勢力に抗して、レリーズヨーク２がレリーズベアリング３を図中左方に移動させる。その結果、ダイヤフラムスプリング５が図中左方に弾性変形し、クラッチディスク４が離間することで、クラッチが切断される。一方、クラッチブースタの作動が停止すると、ダイヤフラムスプリング５の付勢力によりクラッチディスク４が圧接し、クラッチが接続される。このとき、ダイヤフラムスプリング５の復元に伴い、レリーズベアリング３，レリーズヨーク２及びアウターレバー１を介して、その付勢力がクラッチブースタに伝達される。そして、伝達された付勢力により、クラッチブースタのパワーピストンが非作動位置まで移動する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２２０４９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クラッチブースタのパワーピストンは、クラッチ接続時にダイヤフラムスプリング５の付勢力により非作動位置まで移動するため、その非作動位置では、クラッチのレリーズヨーク２がレリーズベアリング３に接触している。このため、クラッチ接続時、即ち、クラッチブースタの非作動時には、クラッチで発生した微振動が、ダイヤフラムスプリング５，レリーズベアリング３，レリーズヨーク２及びアウターレバー１を介して、クラッチブースタへと伝達されてしまう。クラッチブースタの摺動箇所には、気密性を確保するパッキンが設けられているが、これがクラッチから伝達された微振動により振動し、早期に摩耗してしまうおそれがある。また、アウターレバー１又はブースタロッド（図示せず）にストロークセンサが接続されているものにあっては、クラッチの微振動がストロークセンサにも伝達され、その摩耗及び疲労を招いてしまうおそれもある。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、クラッチブースタの非作動時に、クラッチの微振動が伝達されないようにすることで、摺動箇所に設けられたパッキンの早期摩耗を防止したクラッチブースタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、シリンダに往復摺動可能に嵌合されたピストンにより区画された一方の空間に作動流体を供給し、該ピストンを押圧移動させることで、クラッチディスクを接続方向に付勢する付勢手段の付勢力に抗して摩擦クラッチを切断する一方、前記摩擦クラッチを接続させるときには、前記付勢手段の付勢力によりピストンを押し戻すクラッチブースタにおいて、前記摩擦クラッチを接続させるときに、前記ピストンにより区画された他方の空間に作動流体を供給する作動流体供給手段と、該作動流体供給手段により供給された作動流体により、前記ピストンがストロークエンドまで移動されたことを検出する移動検出手段と、該移動検出手段によりピストンがストロークエンドまで移動されたことが検出されたときに、前記作動流体供給手段による作動流体の供給を停止する作動流体供給停止手段と、該作動流体供給停止手段により作動流体の供給が停止されたときに、前記ピストンがストロークエンドまで移動された状態を保持する保持手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、摩擦クラッチを接続させるときには、ピストンにより区画された他方の空間に作動流体が供給される。このとき、ピストンは、摩擦クラッチの付勢手段により押し戻されると共に、他方の空間に供給された作動流体によっても同方向へと押圧移動される。そして、摩擦クラッチの接続が完了し、その付勢手段による付勢力が消失した後には、他方の空間に供給された作動流体により、ピストンがストロークエンドまで移動され、この状態が保持される。このため、摩擦クラッチが接続された状態では、例えば、そのレリーズヨークとレリーズベアリングとが離間し、摩擦クラッチで発生した微振動のクラッチブースタへの伝達が遮断される。また、クラッチブースタと摩擦クラッチとを接続するアウターレバー，クラッチロッドなどにストロークセンサが連結されているときであっても、これらに微振動が伝達されない。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記保持手段は、前記ピストンにより区画される他方の空間を密閉し、該空間内の作動流体圧力を保持することを特徴とする。
かかる構成によれば、ピストンにより区画される他方の空間を密閉し、その内部の作動流体圧力を保持することで、作動流体によりピストンがストロークエンドに押圧される状態が持続される。このため、作動流体の消費を抑制しつつ、ピストンが確実にストロークエンドに保持される。
【００１１】
請求項３記載の発明では、前記保持手段は、前記ピストンをストロークエンドで保持するマグネットであることを特徴とする。
かかる構成によれば、ピストンをストロークエンドでマグネットで保持することで、複雑な機構を使用せずとも、ピストンが確実にストロークエンドに保持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、機械式自動変速機に対して、本発明に係るクラッチブースタを適用した実施形態を示す。
一端部が閉塞された略円筒形状をなすシリンダシェル１０の内部には、その軸方向に往復摺動するパワーピストン１２が嵌合される。パワーピストン１２により区画される空間の一方、即ち、パワーピストン１２の図中左方に位置する切断用作動室１４は、クラッチを切断するときに、シリンダシェル１０の周壁に形成された給気ポート１６から圧縮空気（作動流体）が供給され、パワーピストン１２を図中右方に押圧移動させる。
【００１３】
切断用作動室１４に面するパワーピストン１２の周縁部には、その全周に亘り、シリンダシェル１０の内壁との機密性を確保するラバーパッキン１８を固定するための突起部１２ａが形成される。また、切断用作動室１４内には、クラッチを接続させるべくパワーピストン１２が図中左方に移動するときに、そのストロークエンド近傍での衝撃発生を防止するため、パワーピストン１２に反力を付与するコイルスプリング２０が収納される。
【００１４】
シリンダシェル１０の開口端には、これを閉塞するように、ブースタ本体２４が固定される。そして、パワーピストン１２により区画される空間の他方、即ち、パワーピストン１２の図中右方に位置する接続用作動室２６は、ブースタ本体２４に形成された排気ポート２４ａを介して外部に開放される。
接続用作動室２６に面するパワーピストン１２には、これと略同軸に、ブースタ本体２４に形成された貫通孔２４ｂを介して、その外部まで貫通突出するプッシュロッド２８の基端部が連結される。プッシュロッド２８には、図示しないクラッチペダルの操作に応じて、クラッチマスタシリンダから供給される作動油により押圧移動するハイドロリックピストン３０が介装される。また、プッシュロッド２８の先端部は、クラッチロッド３２を介して、クラッチのアウターレバー３４に回動自由に連結される。さらに、アウターレバー３４の中間部には、センサロッド３６を介して、クラッチのストロークからその断接状態を検出するストロークセンサ３８が連結される。
【００１５】
ブースタ本体２４には、クラッチペダルの操作に応じて、切断用作動室１４に圧縮空気を供給する操作力倍力機構が内蔵される。即ち、ブースタ本体２４内に往復摺動可能に配置されたリレーバルブピストン４０には、ハイドロリックピストン３０を経由した作動油が供給される。リレーバルブピストン４０には、連結ロッド４２を介して、倍力用給気ポート４４と倍力用排気ポート４６とを連通させる開口面積を制御するポペットバルブ４８が連結される。そして、シリンダシェル１０の給気ポート１６には、倍力用排気ポート４６から供給される圧縮空気と、自動変速制御中にクラッチを切断するために供給される圧縮空気と、の高圧のものを選択するダブルチェックバルブ５０を介して、圧縮空気が供給される。
【００１６】
かかる操作力倍力機構によれば、クラッチは次のように断接される。即ち、クラッチペダルが踏み込まれると、これに連結されたロッドを介してクラッチマスタシリンダのピストンが押圧され、オイルリザーバに貯留される作動油がクラッチブースタへと圧送される。クラッチブースタに圧送された作動油は、ハイドロリックピストン３０を移動させると共に、リレーバルブピストン４０も移動させる。リレーバルブピストン４０が移動すると、連結ロッド４２を介して連結されたポペットバルブ４８が移動し、倍力用給気ポート４４に供給された圧縮空気が、倍力用排気ポート４６を介してダブルチェックバルブ５０へと供給される。
【００１７】
ここで、自動変速制御のための圧縮空気がダブルチェックバルブ５０に供給されていないときには、倍力用排気ポート４６から供給された圧縮空気の方が高圧であるので、これが切断用作動室１４へと供給される。切断用作動室１４へと供給された圧縮空気は、パワーピストン１２を図中右方へと押圧し、プッシュロッド２８を介してハイドロリックピストン３０を同方向へと移動させる。ハイドロリックピストン３０の移動により、クラッチロッド３２を介して、クラッチのアウターレバー３４を図中反時計方向に回動させる。
【００１８】
アウターレバー３４が回動すると、レリーズヨークを介してレリーズベアリングを押圧し、これに連結されているダイヤフラムスプリング（付勢手段）の付勢力に抗してクラッチディスクを離間させ、クラッチが切断される。
一方、クラッチペダルの踏み込みを中止すると、ダイヤフラムスプリングの付勢力によりクラッチディスクが圧接し、クラッチが接続される。このとき、ダイヤフラムスプリングの付勢力によりレリーズベアリングが元の位置へと移動されるので、これと当接するレリーズヨークが回動し、アウターレバー３４，クラッチロッド３２及びプッシュロッド２８を介して、パワーピストン１２を図中左方へと移動させる。
【００１９】
このようにして、クラッチペダルの操作力が軽減し、運転者の労力を大幅に軽減することができる。
本発明の特徴として、ブースタ本体２４の排気ポート２４ａには、クラッチを接続するときに、エアリザーバ５２に貯留される圧縮空気を接続用作動室２６に供給するために、非作動時に閉弁するノーマルクローズタイプの給気用電磁弁５４が介装された給気用エアチューブ５６が接続される。また、ブースタ本体２４の排気ポート２４ａと給気用電磁弁５４との間に位置する給気用エアチューブ５６には、クラッチを切断するときに、接続用作動室２６に充満される圧縮空気を外部に排出するために、ノーマルクローズタイプの排気用電磁弁５８が介装された排気用エアチューブ６０が接続される。
【００２０】
そして、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット６２に、ウェアスイッチ２２及びストロークセンサ３８の出力信号並びに変速指令が入力され、変速機，給気用電磁弁５４及び排気用電磁弁５８などが制御される。
ここで、エアリザーバ５２，給気用電磁弁５４，給気用エアチューブ５６及びコントロールユニット６２の協働により、作動流体供給手段及び作動流体供給停止手段が夫々実現される。また、排気用電磁弁５８，排気用エアチューブ６０及びコントロールユニット６２の協働により、保持手段が実現される。
【００２１】
図２は、コントロールユニット６２において、自動変速に係る変速指令が入力されたときに実行される処理内容を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）〜ステップ３では、変速実行に先立って、クラッチを切断する処理が実行される。即ち、ステップ１では、パワーピストン１２の移動抵抗の不必要な増加を抑制すべく、接続用作動室２６を外部に開放するため、排気用電磁弁５８がＯＮ（作動）にされる。ステップ２では、図示しない電磁弁を作動させ、ダブルチェックバルブ５０を介して圧縮空気を切断用作動室１４へと供給し、ストロークセンサ３８の出力信号を監視しつつ、クラッチを完全に切断させる。ステップ３では、クラッチの切断が完了したので、接続用作動室２６の外部への開放を中止すべく、排気用電磁弁５８がＯＦＦ（非作動）にされる。
【００２２】
ステップ４では、図示しない変速機のアクチュエータが作動され、走行状態に応じた適切な変速段への変速が実行される。
ステップ５〜ステップ７では、切断用作動室１４への圧縮空気の供給を中止した後、変速完了に先立って、クラッチを接続する処理が実行される。即ち、ステップ５では、図１においてパワーピストン１２を図中左方に押圧させるべく、接続用作動室２６に圧縮空気を供給するため、給気用電磁弁５４がＯＮ（作動）される。ステップ６では、接続用作動室２６に供給された圧縮空気によりパワーピストン１２が機械的なストロークエンドまで移動したか否かが判定される。ここで、パワーピストン１２がストロークエンドまで移動したか否かは、移動検出手段として、接続用作動室２６への圧縮空気の供給時間，接続用作動室２６内の圧力，ストロークセンサ３８の出力信号などから間接的に検出することができる。そして、パワーピストン１２がストロークエンドまで移動したならばステップ７へと進み（Ｙｅｓ）、パワーピストン１２がストロークエンドまで移動していなければステップ５へと戻り（Ｎｏ）、クラッチの接続処理が続行される。ステップ７では、クラッチの接続が完了したので、不必要な圧縮空気の消費を抑制するために、給気用電磁弁５４がＯＦＦ（非作動）にされる。このとき、排気用電磁弁５８がＯＦＦ、即ち、閉弁しているので、接続用作動室２６は密閉空間となりその内部圧力が保持されるため、パワーピストン１２がストロークエンドまで移動した状態が保持される。
【００２３】
以上説明した処理によれば、自動変速は次のように実行される。即ち、変速機の変速段を切り換えるにあたり、先ず、クラッチを切断しなければならない。このため、パワーピストン１２の移動に伴う不必要な移動抵抗の増加を抑制すべく、排気用電磁弁５８を開弁して接続用作動室２６を外部に開放した状態で、切断用作動室１４に圧縮空気を供給して、パワーピストン１２を図１の右方へと移動させる。すると、パワーピストン１２に連結されたプッシュロッド２８及びクラッチロッド３２を介して、クラッチのアウターレバー３４が図中反時計方向に回動し、ダイヤフラムスプリングの付勢力に抗してクラッチを切断させる。
【００２４】
クラッチが切断されると、変速機が走行状態に応じた最適な走行段へと切り換えられ、切断用作動室１４への圧縮空気の供給が中止されて、クラッチが接続される。このとき、パワーピストン１２は、クラッチのアウターレバー３４，クラッチロッド３２及びプッシュロッド２８を介して、ダイヤフラムスプリングの付勢力により図中左方へ押し戻されると共に、接続用作動室２６に供給された圧縮空気によっても左方へと移動される。そして、クラッチの接続が完了し、そのダイヤフラムによる付勢力が消失した後には、接続用作動室２６に供給された圧縮空気により、パワーピストン１２が機械的なストロークエンドまで移動する。このため、クラッチが接続された状態では、そのレリーズヨークとレリーズベアリングとが離間し、クラッチで発生した微振動が遮断されることとなる。従って、クラッチで発生した微振動は、レリーズヨーク，アウターレバー３４及びクラッチロッド３２を介してクラッチブースタへ伝達されることが防止され、その摺動箇所に設けられたパッキンの早期摩耗を防止することができる。
【００２５】
また、アウターレバー３４又はクラッチロッド３２などに連結されたストロークセンサ３８にも、クラッチで発生した微振動が伝達されないことから、その摺動箇所に設けられたパッキンの早期磨耗も同様に防止することができる。
【００２６】
なお、パワーピストン１２がストロークエンドまで移動した状態を保持するために、これとシリンダシェル１０とをマグネット（保持手段）で固着させるようにしてもよい。この場合、給気用電磁弁５４を３位置弁（開弁，閉弁及び外部開放）とすれば、排気用電磁弁５８を不要とすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、摩擦クラッチが接続された状態では、摩擦クラッチで発生した微振動のクラッチブースタへの伝達が遮断されるので、その摺動箇所に設けられたパッキンの早期摩耗を防止することができる。また、クラッチブースタと摩擦クラッチとを接続するアウターレバー，クラッチロッドなどにストロークセンサが連結されているときであっても、これらに微振動が伝達されず、その摺動箇所に設けられたパッキンの早期摩耗も同様に防止することができる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、作動流体によりピストンがストロークエンドに押圧される状態が持続されるので、作動流体の消費を抑制しつつ、ピストンを確実にストロークエンドに保持することができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、複雑な機構を使用せずとも、ピストンを確実にストロークエンドに保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のクラッチブースタを機械式自動変速機に適用した構成図
【図２】 同上の制御内容を示すフローチャート
【図３】 従来の問題点を説明するクラッチ断面図
【符号の説明】
１０ シリンダシェル
１２ パワーピストン
１４ 切断用作動室
２６ 接続用作動室
３８ ストロークセンサ
５２ エアリザーバ
５４ 給気用電磁弁
５６ 給気用エアチューブ
５８ 排気用電磁弁
６０ 排気用エアチューブ
６２ コントロールユニット

Claims (3)

1. シリンダに往復摺動可能に嵌合されたピストンにより区画された一方の空間に作動流体を供給し、該ピストンを押圧移動させることで、クラッチディスクを接続方向に付勢する付勢手段の付勢力に抗して摩擦クラッチを切断する一方、前記摩擦クラッチを接続させるときには、前記付勢手段の付勢力によりピストンを押し戻すクラッチブースタにおいて、
   前記摩擦クラッチを接続させるときに、前記ピストンにより区画された他方の空間に作動流体を供給する作動流体供給手段と、
   該作動流体供給手段により供給された作動流体により、前記ピストンがストロークエンドまで移動されたことを検出する移動検出手段と、
   該移動検出手段によりピストンがストロークエンドまで移動されたことが検出されたときに、前記作動流体供給手段による作動流体の供給を停止する作動流体供給停止手段と、
   該作動流体供給停止手段により作動流体の供給が停止されたときに、前記ピストンがストロークエンドまで移動された状態を保持する保持手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とするクラッチブースタ。
2. 前記保持手段は、前記ピストンにより区画される他方の空間を密閉し、該空間内の作動流体圧力を保持することを特徴とする請求項１記載のクラッチブースタ。
3. 前記保持手段は、前記ピストンをストロークエンドで保持するマグネットであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクラッチブースタ。

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