JP5761855B2

JP5761855B2 - クラッチ操作装置

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Publication number: JP5761855B2
Application number: JP2011187694A
Authority: JP
Inventors: 茂樹石田
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: JP2013050146A

Description

本発明は、空圧導入室に圧縮エアが供給されることによりクラッチを切断するクラッチアクチュエータを備えたクラッチ操作装置に関するものである。

従来、バスやトラック等の大型車両では手動変速機が主に採用されていた。手動変速機では、コントロールロッド等のリンク機構で運転席のチェンジレバーと変速機を機械的に連結している。このため、頻繁にシフト操作を要求される場合には、シフト操作が運転者にとって大きな負担になる。そこで、変速機に電気信号によって動作するギヤセットアクチュエータを設け、このギヤセットアクチュエータをコントローラにより制御する車両用自動変速装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。この車両用自動変速装置では、単にチェンジレバーを操作するだけの小さな力で、変速機におけるシフト操作を行えるようになり、シフト操作に関する運転者の負担が軽減されるようになっている。

ここで、この車両用自動変速装置におけるシフト操作に際してはクラッチ操作装置によりクラッチを切断状態において行う必要がある。引用文献１に開示されたクラッチ操作装置は、圧縮エア源から圧縮エアが空圧導入室に供給されることによりプッシュロッドを突出させてクラッチを切断するクラッチアクチュエータと、空圧導入室と圧縮エア源との間に設けられた制御バルブを備える。この制御バルブは、コントローラから制御信号が入力されることにより、圧縮エア源から空圧導入室に圧縮エアを供給し、又はその空圧導入室から圧縮エアを排出するように構成される。即ち、このクラッチ操作装置では、制御バルブを介して圧縮エアがクラッチアクチュエータに供給されるとクラッチが切断されるようになっている。そして、この引用文献１における車両用自動変速装置では、コントローラが故障して、クラッチ操作装置における制御バルブの制御が不能になった場合に、その制御バルブを手動で操作し得る非常スイッチを設けるとしている。

実公平５−３７０８９号公報

しかし、上記従来のクラッチ操作装置では、制御バルブ自体が故障すると、非常スイッチの操作の有無にかかわらず、クラッチアクチュエータに圧縮エアを供給することができずに、クラッチの切断が不能になる不具合がある。特に、コントローラはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータで構成されており、可動部を有しないのに対して、制御バルブは、圧縮エア源とクラッチアクチュエータを繋ぐエア流路を遮断するような可動部を有することから、コントローラと比較してその故障率は高いと言える。このため、クラッチアクチュエータに圧縮エアを供給する制御バルブが作動不良に陥った場合の対策が求められていた。

本発明の目的は、クラッチアクチュエータに圧縮エアを供給する制御バルブが作動不良に陥っても、クラッチの接断を可能とし得るクラッチ操作装置を提供することにある。

本発明は、圧縮エア源から空圧導入室に圧縮エアが供給されることによりクラッチを切断し空圧導入室から圧縮エアが排出されることによりクラッチを接続するクラッチアクチュエータと、空圧導入室と圧縮エア源との間に設けられ制御信号が入力されることにより圧縮エア源から空圧導入室に圧縮エアを供給し又は空圧導入室から圧縮エアを排出する主制御バルブとを備えたクラッチ操作装置の改良である。

その特徴ある構成は、主制御バルブと並列に空圧導入室と圧縮エア源との間に空圧導入室に圧縮エアを供給し又は空圧導入室から圧縮エアを排出する副制御バルブが設けられたところにある。

副制御バルブは、制御信号の入力により圧縮エア源の圧縮エアを空圧導入室に供給する第一副電磁弁と、第一副電磁弁の下流側に設けられ制御信号の入力により第一副電磁弁を通過した圧縮エアを空圧導入室に供給し又は空圧導入室の圧縮エアを排出する第二副電磁弁と、第二副電磁弁の下流側に設けられ制御信号の入力により第二副電磁弁と空圧導入室を連通させ又は第二副電磁弁と空圧導入室の間を遮断する第三副電磁弁とを備えることが好ましい。

本発明のクラッチ操作装置では、主制御バルブが故障すると、副制御バルブによりクラッチアクチュエータに圧縮エアを供給することができる。このため、クラッチアクチュエータに圧縮エアを供給する主制御バルブが作動不良に陥った場合であっても、クラッチの接断を可能とすることができる。

また、副制御バルブを複数の副電磁弁から構成すれば、従来のエア流路に並列に形成されたエア流路にこれら複数の電磁弁を設けるだけで、容易に本発明のクラッチ操作装置とすることができる。

本発明実施形態のクラッチ操作装置を示す構成図である。副制御バルブによりクラッチを切断させた状態を示す図１に対応する構成図である。副制御バルブによりクラッチを接続させた状態を示す図１に対応する構成図である。副制御バルブによりクラッチを半分接続させた半クラッチ状態を示す図１に対応する構成図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、バスやトラック等の大型車両には、シフト操作に際してクラッチ１１を切断するクラッチ操作装置１０が設けられる。クラッチ１１には、傾動することによりクラッチ１１を接続し又は切断するリリースレバー１５が設けられ、クラッチ操作装置１０には、このリリースレバー１５を傾動させるクラッチアクチュエータ１３が設けられる。

クラッチアクチュエータ１３は、そのボディ１４に接続されたシリンダシェル１６を有し、このシリンダシェル１６内にピストンプレート１７が、クラッチ１１によりリリースレバー１５を介して空圧導入側（図中左側）に付勢されて設けられている。そのピストンプレート１７には、ボディ１４に挿通されたピストンロッド２１が設けられる。シリンダシェル１６内はピストンプレート１７により２分され、ピストンロッド２１の存在しない空圧導入室１６ａと、その空圧導入室１６ａと反対側であってピストンロッド２１が存在する大気室１６ｂとに分けられる。

シリンダシェル１６の空圧導入室１６ａが存在する一端には導入側ニップル１９が取付けられる。一方、ボディ１４には外部から大気室１６ｂに連通する連通孔１４ａが形成され、この連通孔１４ａには大気側ニップル１８が取付けられる。シリンダシェル１６に取付けられた導入側ニップル１９は、クラッチアクチュエータ１３における空圧導入口を形成し、シリンダシェル１６とピストンプレート１７により囲まれる空圧導入室１６ａにその空圧導入口から圧縮エアが供給されると、ピストンプレート１７が図の右側に押され、そのピストンプレート１７はピストンロッド２１、ハイドロリックピストン２２、更にはプッシュロッド２３を介してリリースレバー１５の下端を図の右方向に押し、リリースレバー１５が傾動することによりクラッチ１１を切断するように構成される（図２）。

このクラッチ操作装置１０には、一端がエアタンク３４に接続され、他端が導入側ニップル１９に接続された主エア配管４２が備えられる。この主エア配管４２には、図示しない車両用自動変速装置とともにこのクラッチ操作装置１０を制御する操作コントローラ４１からの指令に基づいてこの主エア配管４２を連通させ又は遮断する主制御バルブ４３が設けられる。ここで、図示しない車両用自動変速装置は、図示しない変速機におけるシフト操作を行うものである。そして、この実施の形態における主制御バルブ４３は、操作コントローラ４１からの制御信号により動作する４つの主電磁弁４４〜４７を有する。

具体的に、この実施の形態における主制御バルブ４３は、４ポート２位置切り換え式の電磁弁４４，４５が２個備えられる。これらは同一構造であって、それらの第一ポート４４ａ，４５ａは主エア配管４２を介してエアタンク３４に接続され、それらの第二ポート４４ｂ，４５ｂは下流側の主エア配管４２及び導入側ニップル１９を介してクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに接続される。また、それらの第三ポート４４ｃ，４５ｃは大気側ニップル１８を介してクラッチアクチュエータ１３における大気室１６ｂに接続され、それらの第四ポート４４ｄ，４５ｄは大気に開放される。ここで、一方の電磁弁４４の第二ポート４４ｂと導入側ニップル１９との間の主エア配管４２には、その主エア配管４２におけるエア流量を制限し得るオリフィス４８が設けられる。

これらの電磁弁４４，４５は、操作コントローラ４１からの制御信号が制御端子４４ｅ，４５ｅに出力されていない通常状態で第一〜第四ポート４４ａ〜４４ｄ，４５ａ〜４５ｄの全てを遮断するように構成される。逆に、その制御端子４４ｅ，４５ｅに操作コントローラ４１からの制御信号が発せられると、第一ポート４４ａ，４５ａと第二ポート４４ｂ，４５ｂを連通させてエアタンク３４の圧縮エアをクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給するとともに、第三ポート４４ｃ，４５ｃと第四ポート４４ｄ，４５ｄを連通させてクラッチアクチュエータ１３における大気室１６ｂを大気に解放するように構成される。

このため、これらの制御端子４４ｅ，４５ｅに操作コントローラ４１からの制御信号が発せられると、エアタンク３４の圧縮エアはクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給され、ピストンプレート１７を右側に押してリリースレバー１５を図の右側に操作し、それによりクラッチ１１を切断させることになる。けれども、オリフィス４８が設けられた一方の電磁弁４４を介して供給された圧縮エアは、そのオリフィス４８によりその流量が制限された圧縮エアが供給されるので、オリフィス４８が設けられていない他方の電磁弁４５を介して圧縮エアを供給した場合に比較して、緩やかにクラッチ１１を切断するように構成される。

また、この実施の形態における主制御バルブ４３は、２ポート２位置切り換え式の電磁弁４６，４７を更に２個備える。それらの第一ポート４６ａ，４７ａは、第一及び第二主電磁弁４４，４５より下流側の主エア配管４２に接続され、その下流側の主エア配管４２及び導入側ニップル１９を介してクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに接続される。ここで、一方の電磁弁４６における第一ポート４６ａはオリフィス４８と先の第一主電磁弁４４との間の主エア配管４２に接続される。また、それらの第二ポート４６ｂ，４７ｂは、大気側ニップル１８を介してクラッチアクチュエータ１３における大気室１６ｂに接続される。

これらの電磁弁４６，４７は、操作コントローラ４１からの制御信号が制御端子４６ｃ，４７ｃに出力されていない通常状態で第一及び第二ポート４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂをそれぞれ遮断し、その制御端子４６ｃ，４７ｃに操作コントローラ４１からの制御信号が発せられると、第一ポート４６ａ，４７ａと第二ポート４６ｂ，４７ｂを連通させてクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａと大気室１６ｂを連通させるように構成される。

このため、これらの電磁弁４６，４７は、これらの制御端子４６ｃ，４７ｃに操作コントローラ４１からの制御信号が発せられると、空圧導入室１６ａに保持されていた空圧は、それぞれの電磁弁４６，４７における第一ポート４６ａ，４７ａから第二ポート４６ｂ，４７ｂを通じ空圧導入室１６ａと反対側の大気室１６ｂに導入され、ピストンプレート１７はクラッチ１１の付勢力により反対側の左側に押され、リリースレバー１５が図の左側に操作されてクラッチが接続されることになる。けれども、一方の電磁弁４６を介して空圧導入室１６ａの圧縮エアを反対側の大気室１６ｂに導入するエアは、オリフィス４８によりその流量が制限された状態で流通するので、オリフィス４８が設けられていない他方の電磁弁４７を介して空圧導入室１６ａの圧縮エアを反対側の大気室１６ｂに導入する場合に比較して、緩やかにクラッチを接続１１するように構成される。

本発明の特徴ある構成は、このような主制御バルブ４３と並列に、空圧導入室１６ａと圧縮エア源であるエアタンク３４との間にその空圧導入室１６ａに圧縮エアを供給し又はその空圧導入室１６ａから圧縮エアを排出する副制御バルブ５１を設けたところにある。この実施の形態における副制御バルブ５１は、空圧導入室１６ａとエアタンク３４を接続する副エア配管５２に直列的に設けられた３つの電磁弁５３〜５５を有する。

副エア配管５２にエアタンク３４側に設けられた第一副電磁弁５３は、２ポート２位置切り換え式の電磁弁であって、制御信号が制御端子５３ｃに出力されていない通常状態で第一及び第二ポート５３ａ，５３ｂをそれぞれ遮断して、副エア配管５２を遮断するように構成される。逆に、その制御端子５３ｃに制御信号が発せられると、第一ポート５３ａと第二ポート５３ｂを連通させて、副エア配管５２を介してエアタンク３４の圧縮エアをクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給するように構成される。

その第一副電磁弁５３の下流側に設けられた第二副電磁弁５４は、４ポート２位置切り換え式の電磁弁であって、第一ポート５４ａが第一副電磁弁５３に接続され、第二ポート５４ｂが空圧導入室１６ａに接続される。また、第三ポート５４ｃは大気側ニップル１８を介してクラッチアクチュエータ１３における大気室１６ｂに接続され、その第四ポート５４ｄは大気に開放される。この第二副電磁弁５４は、制御信号が制御端子５４ｅに出力されていない通常状態で第一及び第四ポート５４ａ，５４ｄを遮断するとともに、第二ポート５４ｂと第三ポート５４ｃを連通させてクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａをその大気室１６ｂに連通させるように構成される。逆に、その制御端子５４ｅに制御信号が発せられると、第一ポート５４ａと第二ポート５４ｂを連通させてエアタンク３４の圧縮エアをクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給するとともに、第三ポート５４ａと第四ポート５４ｂを連通させてクラッチアクチュエータ１３における大気室１６ｂを大気に解放するように構成される。このため、この第二副電磁弁５４は、制御端子５４ｅに制御信号が発せられると、第一副電磁弁５３を通過した圧縮エアをクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給し、制御信号の遮断により空圧導入室１６ａの圧縮エアをそこから大気室１６ａに排出するように構成される。

このような第二副電磁弁５４の下流側に更に設けられた第三副電磁弁５５は、２ポート２位置切り換え式の電磁弁であって、制御信号が制御端子５５ｃに出力されていない通常状態で第一及び第二ポート５５ａ，５５ｂをそれぞれ遮断し、第二副電磁弁５４より下流側の副エア配管５２を遮断するように構成される。逆に、その制御端子５５ｃに制御信号が発せられると、第一ポート５５ａと第二ポート５５ｂを連通させて、第二副電磁弁５４より下流側の副エア配管５２をエアが流通可能に構成され、第二副電磁弁５４の制御端子５４ｅに制御信号が発せられていれば、副エア配管５２を介してエアタンク３４の圧縮エアをクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給し、第二副電磁弁５４の制御端子５４ｅに制御信号が発せられていなければ、副エア配管５２を介して空圧導入室１６ａの圧縮エアをそこから大気室１６ａに排出するように構成される。

また、このような第一〜第三副電磁弁５３〜５５におけるそれぞれの制御端子５３ｄ，５４ｅ，５５ｃには、非常用スイッチ５６ａがオン動作されることにより駆動する副コントローラ５６の制御出力がそれぞれ接続され、この副コントローラ５６は、非常用スイッチ５６ａがオン動作されることにより、図示しない車両用自動変速装置における操作コントローラ４１とともに、副制御バルブ５１を制御するように構成される。そして、図における符号４７は、クラッチ１１の接断状態を検出するクラッチセンサ５７を示す。

このように構成されたクラッチ操作装置１０では、運転者が図示しないチェンジレバーを操作し、変速機におけるシフト操作が必要になった場合に、クラッチ１１の切断動作が行われる。通常は、操作コントローラ４１からの制御信号を主制御バルブ４３における第一又は第二主電磁弁４４，４５の制御端子４４ｅ，４５ｅに入力し、圧縮エア源であるエアタンク３４からクラッチアクチュエータ１３の空圧導入室１６ａに圧縮エアを供給し、クラッチ１１を切断する。そして、図示しない変速機における必要な変速操作が行われた後に、第一又は第二主電磁弁４４，４５への制御信号を遮断すると共に、新たに操作コントローラ４１からの制御信号を主制御バルブ４３における第三又は第四主電磁弁４６，４７の制御端子４６ｃ，４７ｃに入力する。そして、空圧導入室１６ａの圧縮エアをそこから排出してクラッチ１１を接続し、クラッチ１１が接続されたことを、クラッチセンサ５７の検出出力により検出した操作コントローラ４１は、第三又は第四主電磁弁４６，４７への制御信号を遮断して、主エア配管４２を完全に切断する。このようにして、運転者がチェンジレバーを操作したことによる変速操作を完了させる。なお、この主制御バルブ４３における動作は、従来のものであるので、この動作に関して図示することは省略する。

一方、操作コントローラ４１が正常であっても、主制御バルブ４３が故障すると、この主制御バルブ４３を介してのクラッチアクチュエータ１３の制御が不能になる。このように、主制御バルブ４３を介してのクラッチアクチュエータ１３の制御が不能であることを認識した運転者は、非常用スイッチ５６ａをオン動作させる。すると、操作コントローラ４１とともに副制御バルブ５１を制御する副コントローラ５６が稼働し、その副制御バルブ５１によりクラッチアクチュエータ１３が制御される。

非常用スイッチ５６ａがオン動作された後における副制御バルブ５１によるクラッチアクチュエータ１３の制御を説明すると、運転者が図示しないチェンジレバーを操作し、変速機におけるシフト操作が必要になった場合に、図２に示すように、副コントローラ５６は第一〜第三副電磁弁５３〜５５の全てに制御信号を出力する。制御端子５３ｃ，５５ｃに制御信号が発せられた第一及び第三副電磁弁５３，５５では、第一ポート５３ａ，５５ａと第二ポート５３ｂ，５５ｂを連通させて、副エア配管５２を連通させてエアタンク３４の圧縮エアを下流側にそれぞれ流出させる。また、制御端子５４ｅに副コントローラ５６からの制御信号が発せられた第二副電磁弁５４では、第一ポート５４ａと第二ポート５４ｂを連通させて、第一副電磁弁５３を介して供給されるエアタンク３４の圧縮エアを、第三副電磁弁５５を介してクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａに供給する。それとともに、第三ポート５４ｃと第四ポート５４ｄを連通させてクラッチアクチュエータ１３における大気室１６ｂを大気に解放する。このように、空圧導入室１６ａに圧縮エアを供給しつつ大気室１６ｂのエアを大気に解放して、ピストンプレート１７を右側に押し、そのピストンプレート１７はピストンロッド２１、ハイドロリックピストン２２、更にはプッシュロッド２３を介してリリースレバー１５の下端を図の右方向に押し、リリースレバー１５が傾動することによりクラッチ１１を切断する。

そして、図示しない変速機における必要な変速操作が行われた後に、クラッチ１１を再び接続させる。この場合に、図３に示すように、副コントローラ５６から第二副電磁弁５４に発せられていた制御信号を遮断する。すると、その第二副電磁弁５４は、第一及び第四ポート５４ａ，５４ｄを遮断して、エアタンク３４からの圧縮エアの供給を停止するとともに、第二ポート５４ｂと第三ポート５４ｃを連通させてクラッチアクチュエータ１３における空圧導入室１６ａをその大気室１６ｂに連通させる。これにより、空圧導入室１６ａの圧縮エアは大気室１６ｂに流れ込み、ピストンプレート１７はクラッチ１１からの付勢力により左側に押し戻され、リリースレバー１５の下端が図の左側に移動するようにリリースレバー１５が傾動してクラッチ１１を接続させる。

また、自動変速が完了してクラッチ１１を接続させる際に、エンジン回転とクラッチ回転の差が大きい場合に、クラッチ１１が半分接続されたいわゆる半クラッチ状態に維持する場合がある。この場合、クラッチセンサ５７の検出出力によりクラッチ１１が半クラッチ状態であることを検出したときに、図４に示すように、副コントローラ５６から第三副電磁弁５５への制御信号を遮断する。すると、第三副電磁弁５５における第一及び第二ポート５５ａ，５５ｂはそれぞれ遮断され、これにより空圧導入室１６ａへの圧縮エアの供給又は空圧導入室１６ａからの圧縮エアの排出が停止される。すると、ピストンプレート１７は移動しないので、リリースレバー１５の傾動は禁止され、これによりいわゆる半クラッチ状態を維持することができる。

よって、本発明のクラッチ操作装置では、主制御バルブ４３と並列にクラッチアクチュエータ１３の空圧導入室１６ａと圧縮エア源であるエアタンク３４との間に、空圧導入室１６ａに圧縮エアを供給し又はその空圧導入室１６ａから圧縮エアを排出する副制御バルブ５１を設けたので、その副制御バルブ５１によりクラッチアクチュエータ１３に圧縮エアを供給することができる。このため、その主制御バルブ４３が作動不良に陥った場合であっても、副制御バルブ５１によりクラッチ１１の接断を可能とすることができる。また、副制御バルブ５１が複数の第一〜第三副電磁弁５３〜５５から構成すれば、従来の主エア配管４２に並列に形成された副エア配管５２にこれら複数の電磁弁５３〜５５を設けるだけで、容易に本発明のクラッチ操作装置１０とすることができる。

なお、上述した実施の形態では、３つの電磁弁５３〜５５から成る副制御バルブ５１を用いて説明したが、空圧導入室１６ａに圧縮エアを供給し又はその空圧導入室１６ａから圧縮エアを排出可能である限り、副制御バルブ５１はこれに限られずに、図示しないが、一つ又は二つの電磁弁を備えるようなものであっても良く、四つ又は五つの電磁弁を備えるようなものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、非常用スイッチ５６ａがオン動作されることにより駆動する副コントローラ５６により副制御バルブ５１が制御される場合を説明したが、この副制御バルブ５１の制御は、操作コントローラ４１が行うようにしても良く、手動により行うようにしても良い。

１０クラッチ操作装置
１１クラッチ
１３クラッチアクチュエータ
１６ａ空圧導入室
３４エアタンク（圧縮エア源）
４３主制御バルブ
５１副制御バルブ
５３第一副電磁弁
５４第二副電磁弁
５５第三副電磁弁

Claims

圧縮エア源(34)から空圧導入室(16a)に圧縮エアが供給されることによりクラッチ(11)を切断し前記空圧導入室(16a)から圧縮エアが排出されることにより前記クラッチ(11)を接続するクラッチアクチュエータ(13)と、空圧導入室(16a)と圧縮エア源(34)との間に設けられ制御信号が入力されることにより前記圧縮エア源(34)から前記空圧導入室(16a)に圧縮エアを供給し又は前記空圧導入室(16a)から圧縮エアを排出する主制御バルブ(43)とを備えたクラッチ操作装置において、
前記主制御バルブ(43)と並列に前記空圧導入室(16a)と前記圧縮エア源(34)との間に前記空圧導入室(16a)に圧縮エアを供給し又は前記空圧導入室(16a)から圧縮エアを排出する副制御バルブ(51)が設けられ、
前記副制御バルブ(51)は、
制御信号の入力により前記圧縮エア源(34)の圧縮エアを前記空圧導入室(16a)に供給する第一副電磁弁(53)と、
前記第一副電磁弁(53)の下流側に設けられ制御信号の入力により前記第一副電磁弁(53)を通過した圧縮エアを前記空圧導入室(16a)に供給し又は前記空圧導入室(16a)の圧縮エアを排出する第二副電磁弁(54)と、
前記第二副電磁弁(54)の下流側に設けられ制御信号の入力により前記第二副電磁弁(54)と前記空圧導入室(16a)を連通させ又は前記第二副電磁弁(54)と前記空圧導入室(16a)の間を遮断する第三副電磁弁(55)と
を備える
ことを特徴とするクラッチ操作装置。