JP5489294B2 - クラッチ変速装置 - Google Patents
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Description
クラッチ操作のためには、通常、クラッチペダルと、これに連結されて伝達された荷重によってクラッチパックを加圧するように構成されるペダルタイプのクラッチ変速装置が適用されるが、このようなペダルタイプのクラッチ変速装置は通常的な手動変速機に適用される。
技術開発により、手動変速機においても、手動変速機の長所に加え、自動変速機が有する便利性を実現できるように自動化手動変速機であるAMT(Auto Manual Transmission)が開発され、実際に車両に適用されている。
上記のようなDCTは奇数変速段入力軸と偶数変速段入力軸に各々取り付けられた2個のクラッチを備え、クラッチタイプに応じ、湿式多板クラッチに類似する構造である湿式タイプ(Wet type)とクラッチに類似する構造である乾式タイプ(Dry type)に分類される。
上記のように奇数変速段入力軸と偶数変速段入力軸に各々取り付けられた2個のクラッチはクラッチ変速装置を介して操作され、前記クラッチ変速装置はクラッチ操作のための電動式アクチュエータを利用する。
通常、電動式アクチュエータは、クラッチホールディング(Holding)のための作動構造と共に車両電力遮断時に安全性確保(Fail Safety Concept)のためのクラッチセルフオープニング機能を必要とする。
図5(a)に示すように、前記クラッチ変速装置は、クラッチ100と、クラッチ100を噛み合わせるようにストロークが変化するリリースベアリング200と、リリースベアリング200側を加圧するように上昇するレバー300と、支持板310に沿ってレバー300の長さ方向に移動してレバー300を上昇させる直線移動体400と、スクリューロッド510を利用して直線移動体400をレバー300の長さ方向に前後移動させるアクチュエータ500で構成される。
上記のような構造において、レバー300に対する直線移動体400の支持点であるピボット点Bがレバー300の長さ方向に変化されるため、リリースベアリング200側に作用する合力はFt=Fs(b/a)の関係を形成する。
ここで、Ftはリリースベアリング200側に作用する合力であり、Fsはレバースプリング張力であり、距離aはピボット点Bから作用点Cまでであり、距離bは力点Aからピボット点Bまでである。
この時、力点Aはレバー300の全体長さLにおいてクラッチの未作動により直線移動体400が移動しない位置であり、ピボット点Bはレバー300に対する直線移動体400の支持点位置であり、作用点Cはレバー300がリリースベアリング200に力を加える位置である。
図示したように、クラッチ100を噛み合わせるためにアクチュエータ500を駆動すれば、スクリューロッド510の回転により直線移動体400がレバー300の長さ方向に前進移動し、ピボット点(B)も位置移動する。
直線移動体400の移動距離に応じてピボット点Bがレバー300の長さ方向に位置移動することにより、Ft=Fs(b/a)の関係で、力点Aからピボット点Bまでの距離bが増加してリリースベアリング200側に作用する合力Ftが増加し、合力Ftの増加によりリリースベアリング200を介してクラッチ100側に作用する力も増加してクラッチ噛み合いを強化させる。
しかし、クラッチ100の作動のためのレバー比b/aの変化がピボット点Bの位置移動によってなされることにより、ピボット点Bの位置に従属する作用力変化をレバー300側に反映しなければならないだけでなく、クラッチ100の作動力がレバー300の長さ方向に沿ったピボット点Bの前後移動によって得られることによってエネルギ消耗量も大きくなる。
図1は本発明に係る水平移動および垂直変位タイプのクラッチ変速装置の作動前の状態図をを示す。
図示の通り、クラッチ変速装置は、回転動力を発生するアクチュエータ1と、アクチュエータ1の回転を直線運動に転換し、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に移動してリリースベアリング60側にストローク(Stroke)を発生させることにより、クラッチ70を噛み合わせるエネルギ作用手段から構成される。
アクチュエータ1にはモータを適用するが、油圧または空圧を用いたアクチュエータを適用することもできる。
上記エネルギ作用手段は、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に位置した1対の第1・2ローラウィングアーム(30,40)からなるローラユニットと、アクチュエータ1の回転を直線運動に転換し、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)に一致する方向に前・後移動する直線移動ユニット50と、直線移動ユニット50の前後直線移動時、軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に水平移動する第1・2ローラウィングアーム(30,40)によって上昇、下降することにより、クラッチ70を噛み合わせるか解除するためのリリースベアリング60側ストローク(Stroke)を発生させるレバーユニット10で構成される。
本実施形態において、力点(A)と作用点(C)は固定された位置であるのに対し、ピボット点(B)はアクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に水平移動する移動軌跡を有し、このためにレバー11側には、軸中心線(K−K)を頂点にし、左右両側方向に曲げられて傾斜した対称形状をなすローラ傾斜カム面12aが形成されることにより、ピボット点(B)がローラ傾斜カム面12aに沿う移動軌跡を形成する。
ローラ傾斜カム面12aが軸中心線(K−K)を頂点にし、左右両側方向に曲げられる傾斜角はレバー11の高さ上昇に応じて決定され、前記傾斜角が左右両側方向に形成される形成幅はローラユニットをなす第1・2ローラウィングアーム(30,40)のローラ数量とローラ幅の大きさに応じて決定される。
上記のように力点(A)と作用点(C)およびピボット点(B)がレバー11に形成される関連性から、レバー11のレバー長さLに対してピボット点(B)から作用点(C)までの距離aと、ピボット点(B)から力点(A)までの距離bが固定され、これによるレバー比b/aも可変的ではなく一定の値を有することによって、本実施形態においてはレバー11が固定されたレバー比b/aを有することになる。
また、本実施形態によるローラユニットと直線移動ユニット50はローラ傾斜カム面12aを有するレバー11と扁平な面を有する底板16が形成した空間に位置し、直線移動ユニット50はアクチュエータ1の軸中心線(K−K)の方向に前後進移動し、ローラユニットはレバー11に形成されたローラ傾斜カム面12aのピボット点(B)が作る水平の移動軌跡に沿った動きによってレバー11を上昇させる。
前記ローラユニットは、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に配列された1対の第1・2ローラウィングアーム(30,40)と、第1・2ローラウィングアーム(30,40)が左右両側に水平に移動する時、一側端においてヒンジ中心として作用するピボット軸(34,44)で構成される。
すなわち、第1・2ローラウィングアーム(30,40)は、一側端がピボット軸(34,44)で固定され、その反対側端に自由回転するローラを備えたウィングアーム(31,41)からなり、前記ローラは、前・後方ローラ(32,42,33,43)のように1対ずつ構成される。
ピボット軸(34,44)は、ウィングアーム(31,41)に一体に形成するかまたは結合される構造を有する。
図示の通り、本実施形態による直線移動ユニット50は、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)に一致した方向から回転するスクリューロッド51と、スクリューロッド51にスクリュー結合されたナット51aを介して軸中心線(K−K)に一致した方向に前・後移動する前後移動体52と、前後移動体52の両方側面に備えられたローラ53で構成される。
前後移動体52が有する最大幅は、ローラユニットの1対の第1・2ローラウィングアーム(30,40)が最大に水平移動して広がる幅(H)と同じ大きさである。
上記のような直線移動ユニット50は前後移動体52の直線移動のための動力源としてモータタイプのアクチュエータ1を適用した例を挙げたが、アクチュエータ1は油圧または空圧を動力源とする様々な変形を簡単に実現することもできる。
上記のように油圧または空圧タイプのアクチュエータが適用される場合、アクチュエータ1と前後移動体52との間に回転運動を直線運動に変換するスクリューロッドとナットのような別の手段は必要ではなくなり、これにより、その構成もより単純化することができる。
すなわち、前記の通り、ピボット点(B)の移動軌跡を形成するローラ傾斜カム面12aが、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を頂点にして左右両方向に下方傾斜した“逆V字”形状である場合、第1ローラウィングアーム30と第2ローラウィングアーム40は、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に広がるように水平移動するピボット点(B)の移動軌跡に沿う動きを実現する。
その反面、ピボット点(B)の移動軌跡を形成するローラ傾斜カム面12aが、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を頂点にして左右両方向に上方傾斜した“V字”形状のように逆勾配を有する場合、第1ローラウィングアーム30と第2ローラウィングアーム40は、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両方の側方向から互いに集まるように水平移動するピボット点(B)の移動軌跡に沿う動きを実現する。
すなわち、上記のように“V字”形状の逆勾配タイプのローラ傾斜カム面12aを形成したレバー11を適用する時は、第1ローラウィングアーム30と第2ローラウィングアーム40のピボット軸(34,44)側部位を互いに近接させ、その反面、その反対側部位を互いに最大に広げた構造を有するようにする簡単な変形を加えれば良いため、エネルギ作用手段に対する全体的な構造的変化はほぼ伴わない。
一方、上記実施形態においては、軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に水平移動するピボット点(B)の移動軌跡の動きがレバー11側に形成されたローラ傾斜カム面12aに基づいて説明したが、第1ローラウィングアーム30と第2ローラウィングアーム40がレバー11と底板16との間に位置し、その間を転がり接触しながら動くため、逆にレバー11側を扁平な底面にし、その代わりに底板16に“逆V字”形状の勾配断面や“V字”形状の逆勾配断面を有するローラ傾斜カム面12aを形成しても同一の作用を実現することができ、これによって本発明の目的を達成できることは周知の事実である。
クラッチ変速装置は、アクチュエータ1が未作動時である図3(a)からアクチュエータ1が作動した図3(b)のように変化し、このような過程でエネルギ作用手段が作用する。
本実施形態は、ローラ傾斜カム面12aが、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を頂点に左右両方の側方向に下方傾斜した“逆V字”形状が適用された場合であり、アクチュエータ1が作動すれば、第1ローラウィングアーム30と第2ローラウィングアーム40は、軸中心線(K−K)を基準にして左右両方の側方向に互いに広がるように水平移動するピボット点(B)の移動軌跡に沿う動きを実現するため、これに基づいて作動を説明する。
すなわち、アクチュエータ1を介して直線移動ユニット50をなすスクリューロッド51が回転すれば、スクリューロッド51にスクリュー結合されたナット51aを介して前後移動体52がアクチュエータ1の軸中心線(K−K)に一致する方向に前・後移動することにより、1対の第1・2ローラウィングアーム(30,40)が軸中心線(K−K)を基準にして左右両側方向に互いに広がったり集まったりするピボット点(B)の移動軌跡を作る動きを実現する。
このような作動時、本実施形態によるクラッチ変速装置は、レバー11の長さ方向の両端に力点(A)と作用点(C)が位置し、軸中心線(K−K)を基準にして左右両方の側方向に左右対称であるピボット点(B)の移動軌跡を作るローラ傾斜面12aを形成したレバー11を備えることにより、ピボット点(B)が力点(A)と作用点(C)との間に位置するため、レバー11の長さ方向へはピボット点(B)が移動せず、レバー11のレバー比b/aも固定された状態を有する。
この状態において、1対の第1・2ローラウィングアーム(30,40)は中心軸線(K−K)を基準にピボット点(B)の移動軌跡に沿って左・右側に各々水平に遠くなって最大幅Hだけ広がり、このような過程で、レバー11は、作用点(C)部位が上昇(垂直)して、リリースベアリング60側に作動変位を発生させる。
クラッチ変速装置が作動しないためにクラッチ70が噛み合わされていない図4(a)は、アクチュエータ1の駆動がなく、アクチュエータ1側に前後移動体52が最大に引っ張られた状態であるため、第1・2ローラウィングアーム(30,40)の前・後方ローラ(32,42,33,43)はアクチュエータ1の軸中心線(K−K)に集まった状態であり、このような状態はエネルギ作用手段の初期状態を示す。
上記状態でクラッチ変速装置が作動すれば、図4(b)のように、クラッチ70が噛み合われた状態に転換される。
図示の通り、アクチュエータ1が駆動してスクリューロッド51を回転させれば、スクリューロッド51にスクリュー結合されたナット51aを介して前後移動体52がスクリューロッド51に沿って前進移動(アクチュエータ1から遠くなる方向)し、前後移動体52の前進移動に連携してエネルギ作用手段も作動する。
このような動作時、第1・2ローラウィングアーム(30,40)の前方ローラ(32,42)はレバー11のローラ傾斜カム面12aに沿って転がり移動し、後方ローラ(33,43)は底板16に沿って転がり移動する。
上記作動により、ピボット軸(34,44)をヒンジ点とする第1・2ローラウィングアーム(30,40)が最大幅Hだけ広がれば、第1・2ローラウィングアーム(30,40)の広がる移動距離の増加に比例してレバー11が作用点(C)側に対して上昇する動きも共に増加し、レバー11側においては、最終的には、リリースベアリング60側を加圧する作動変位がクラッチ噛み合い間隔(Et)だけ発生する。
これから分かるように、本実施形態によるクラッチ変速装置には、両方の側方向に水平に広がるように移動する1対の第1・2ローラウィングアーム(30,40)が備えられ、第1・2ローラウィングアーム(30,40)が、アクチュエータ1の軸中心線(K−K)を基準にして左右両方の側方向に左右対称形状をなすローラ傾斜カム面12aのピボット点(B)の移動軌跡により、クラッチ噛み合い間隔(Et)だけレバー11を上方へ上昇させることにより、クラッチ70の作用時にエネルギ消耗量が相対的に減るため、アクチュエータ1の出力が小さくても性能を十分に実現することができる。
10 ・・・レバーユニット
11 ・・・レバー
12a ・・・ローラ傾斜カム面
15 ・・・レバースプリング
16 ・・・底板
30、40 ・・・第1・2ローラウィングアーム
31、41 ・・・ウィングアーム
32、42 ・・・前方ローラ
33、43 ・・・後方ローラ
34、44 ・・・ピボット軸
50 ・・・直線移動ユニット
51 ・・・スクリューロッド
51a ・・・ナット
52 ・・・前後移動体
53 ・・・ローラ
60 ・・・リリースベアリング
70 ・・・クラッチ
Claims (10)
- クラッチ変速装置であって、
動力源であるアクチュエータと、
前記アクチュエータの軸中心線を基準にして左右両方の側方向に移動するピボット点の移動軌跡を作り、前記ピボット点の移動軌跡で作られるストロークの変化に比例してクラッチが噛み合わされる加圧力を変化させるエネルギ作用手段と、
を含んで構成されることを特徴とするクラッチ変速装置。 - 前記エネルギ作用手段は、前記アクチュエータの前記軸中心線を基準にして左右両方の側方向に前記ピボット点の移動軌跡が形成されるように前記軸中心を基準にして左右対称形状で傾斜して形成されたローラ傾斜カム面を備えたレバーと、
前記アクチュエータから遠くなる前進移動と前記アクチュエータに近づく後進移動がなされるように、前記アクチュエータの回転を直線移動に転換する前後移動体と、
前記前後移動体の前後移動距離が変化する時に前記ローラ傾斜カム面に沿って移動する前記ピボット点の移動軌跡による左右両方への移動距離も共に変化し、前記移動距離の変化に比例して上昇する前記レバーの上昇高さによってクラッチ作動のためのリリースベアリング側の加圧力を増大させる1対の第1・2ローラウィングアームと、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のクラッチ変速装置。 - 前記レバーが上昇する時に前記レバーのローラ傾斜カム面を形成した一側が持ち上げられるように、前記ローラ傾斜カム面の反対側である他側はヒンジ点として作用するようにレバースプリングで支持されることを特徴とする請求項2に記載のクラッチ変速装置。
- 前記ローラ傾斜カム面は、前記アクチュエータの軸中心線を頂点にして下方へ傾斜した勾配の断面形状であり、前記ピボット点の移動軌跡を形成することを特徴とする請求項2に記載のクラッチ変速装置。
- 前記ローラ傾斜カム面は、前記アクチュエータの軸中心線を頂点にして上方へ傾斜した逆勾配の断面形状であり、前記ピボット点の移動軌跡を形成することを特徴とする請求項2に記載のクラッチ変速装置。
- 前記前後移動体の両端側にはローラが設けられ、前記第1・2ローラウィングアームに転がり接触することを特徴とする請求項2に記載のクラッチ変速装置。
- 前記前後移動体は、前記スクリューロッドと結合されたナットを備えることを特徴とする請求項6に記載のクラッチ変速装置。
- 前記前後移動体は、油圧や空圧を利用して前後直線移動することを特徴とする請求項6に記載のクラッチ変速装置。
- 前記第1・2ローラウィングアームの一端はヒンジ中心になるようにピボット軸で固定され、その他端は前記ローラ傾斜カム面に転がり接触するローラを備えることを特徴とする請求項2に記載のクラッチ変速装置。
- 前記ローラは、前方ローラとこれに隣接した後方ローラを1対にすることを特徴とする請求項9に記載のクラッチ変速装置。
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