JPH09280273A - 自動クラッチ - Google Patents

自動クラッチ

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JPH09280273A
JPH09280273A JP8094980A JP9498096A JPH09280273A JP H09280273 A JPH09280273 A JP H09280273A JP 8094980 A JP8094980 A JP 8094980A JP 9498096 A JP9498096 A JP 9498096A JP H09280273 A JPH09280273 A JP H09280273A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構造により、駆動用のモータにかかる
負荷をクラッチストローク全域で同様に小さくする。 【解決手段】 レリーズレバー14にオペレーティング
シリンダ16を連結し、このシリンダ16の油路20a
をマスターシリンダ19と補助シリンダ22に並列に接
続する。モータ32によって駆動されるウォームホイー
ル35を設け、このホイール35上の回転中心Oを挟む
相反位置に連結点36,37を設ける。両連結点36,
37をピストンロッド40,41に夫々連結する。中心
Oから連結点37までの距離R2を同中心Oから連結点
36までの距離R1よりも短くし、補助シリンダ22側
の容積変化をマスターシリンダ19側の容積変化よりも
小さくする。スプリング11の反力に応じた圧力が各シ
リンダ19,22に作用し、シリンダ22からホイール
35にスプリング反力を打ち消すトルクが作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧接方向にスプリ
ング付勢された摩擦要素をモータを駆動源として近接離
反させる自動クラッチに関し、とりわけ、簡素で確実な
手段によってモータの負荷を小さくできるようにした自
動クラッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車に用いられるクラッチ
は、エンジン側摩擦要素であるフライホイールとプレッ
シャプレートの間に変速機側摩擦要素であるクラッチデ
ィスクが介装され、フライホイールとプレッシャプレー
トでクラッチディスクを挟圧することによって動力を伝
達し、その挟圧を解除することによって動力を遮断する
ようになっている。そして、プレッシャプレートは通常
ダイヤフラムスプリング等のプレッシャスプリングによ
って圧接(挟圧)方向に付勢されており、動力遮断や接
続のための操作を行うときにはクラッチペダルにこのス
プリングの力に抗する力を付与するようになっている。
【0003】ところで、近年クラッチペダルを廃止し、
運転者が行っていたクラッチペダルの操作をモータによ
って行うようにした自動クラッチが開発されている。こ
の自動クラッチは、ギヤシフト状態や、エンジン回転速
度、車速等の情報がコントローラに入力され、このコン
トローラがこれらの情報を基に円滑なクラッチの接続と
遮断ができるようにモータを制御するようになってい
る。ところが、このような自動クラッチにおいては、プ
レッシャプレートを圧接(挟圧)方向に付勢するスプリ
ングの力に抗してモータを駆動させなければならないた
め、モータの負荷が大きくなり、安定したクラッチ作動
を得ることがむずかしいという問題がある。
【0004】そこで、従来これに対処するものとして、
特公平4−56184号公報に示されるようなものが案
出されている。
【0005】この自動クラッチは、駆動用のモータと、
摩擦要素を操作するレリーズレバーとを複数個のギヤを
介して連結すると共に、その一つのギヤに、摩擦要素を
付勢するプレッシャスプリングの力に対抗するコイルタ
イプのアシストスプリングを付設した概略構成となって
いる。そして、この自動クラッチにおいては、アシスト
スプリングがプレッシャスプリングの力を相殺してモー
タにかかる負荷を小さくほぼ一定に維持できるようにし
ているが、クラッチ接続状態でアシストスプリングの力
が作用するとプレッシャスプリングによる摩擦要素の圧
接が阻害されてしまうため、クラッチ接続状態でアシス
トスプリングの力が作用しないようにアシストスプリン
グの接続点をギヤ上の特定の位置に設定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自動クラッチにおいては、プレッシャスプリングの
力に対抗し得る大きなばね力のアシストスプリングをギ
ヤユニット内に組み込まなければならないうえ、ギヤ上
のアシストスプリングの接続点が僅かでもずれると、ア
シストスプリングの力がクラッチ接続状態で作用してし
まうため、アシストスプリングの組付けや調整のため作
業が難しいという不具合がある。また、アシストスプリ
ングのばね力を大きくしなければならないことから、装
置の外形も大型化し易い。
【0007】さらに、上記自動クラッチの場合、コイル
タイプのアシストスプリングによってプレッシャスプリ
ングの力を相殺する構造となっているため、プレッシャ
スプリングとしてダイヤフラムスプリングを用いた場合
等には、両スプリングの特性の相違からクラッチストロ
ーク全域においてプレッシャスプリングの力を安定して
相殺することが難しく、駆動用のモータにかかる負荷が
クラッチストローク内で大きくばらつき、クラッチ操作
が不安定になり易いという不具合もある。
【0008】そこで本発明は、簡素でコンパクト設計が
可能で、しかも、煩雑な組付けや調整の要らない容易な
構造により、モータにかかる負荷をクラッチストローク
の全域において同様に小さくすることのできる自動クラ
ッチを提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決するための手段として、圧接方向にスプリング付勢
された摩擦要素をモータによって近接離反方向に操作す
る自動クラッチにおいて、前記摩擦要素の操作部に、作
動油の導入によって摩擦要素を離反方向に操作するオペ
レーティングシリンダを連結し、このオペレーティング
シリンダの油路を、マスターシリンダの作動室と、この
マスターシリンダに並設された補助シリンダの作動室と
に並列に接続する一方で、前記モータによって駆動され
るロータを設け、このロータ上の、回転中心を挟む相反
位置に前記マスターシリンダと補助シリンダの各ピスト
ンロッドを連結すると共に、ロータの回転中心からロー
タ上の補助シリンダ側連結点までの距離を、ロータの回
転中心からロータ上のマスターシリンダ側連結点までの
距離よりも短く設定した。クラッチを遮断する場合に、
モータの駆動によってロータを回動させると、マスター
シリンダと補助シリンダの各ピストンロッドが相反方向
に変位する。このとき、ロータの回転中心からロータ上
の補助シリンダ側連結点までの距離がロータの回転中心
からマスターシリンダ側連結点までの距離よりも短いた
め、補助シリンダ側の容積変化の方がマスターシリンダ
側の容積変化よりも小さくなる。このため、マスターシ
リンダから押し出された作動油は一部が補助シリンダの
作動室に流入すると共に、残余の作動油がオペレーティ
ングシリンダの作動室に供給される。これにより、オペ
レーティングシリンダはスプリングの力に抗して摩擦要
素を離反方向に変位させることとなり、また、このとき
オペレーティングシリンダ内の作動油の圧力はスプリン
グの反力の増加に応じて高まる。そして、このときマス
ターシリンダ内と補助シリンダ内の作動油の圧力はオペ
レーティングシリンダ内の圧力と同圧となるため、この
圧力に応じた力がマスターシリンダと補助シリンダの各
ピストンロッドに作用し、補助シリンダ側のピストンロ
ッドに作用する力が、スプリングの力を打ち消す方向の
回転トルクとしてロータに働く。また、クラッチを接続
するにあたり、モータが逆方向に回転すると、同様にス
プリングの反力に応じた圧力がオペレーティングシリン
ダ内に発生してこの圧力に応じた力がマスターシリンダ
と補助シリンダの各ピストンロッドに作用し、このうち
の補助シリンダ側のピストンロッドに作用する力がスプ
リングの力を打ち消す方向の回転トルクとしてロータに
働く。
【0010】また、マスターシリンダと補助シリンダの
各ピストンロッドと、ロータ上の各連結点とは、夫々回
動自在な連結部を有するコネクティングロッドを介して
連結するようにしても良い。この場合、ロータの回転状
態に拘わらず、ロータ上の連結点と各ピストンロッドの
間で円滑な力の伝達が行われるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図1
〜図4に基づいて説明する。
【0012】図1は、本発明の実施の形態の全体概略構
成を示すもので、同図において、1は、車両のエンジン
と変速機の間に介装された本発明にかかる自動クラッチ
であり、2は、この自動クラッチ1のクラッチ本体部で
ある。このクラッチ本体部2は、エンジンのクランクシ
ャフトに結合されたフライホイール5と、このフライホ
イール5に結合されたクラッチカバー6と、このクラッ
チカバー6内で変速機の入力軸7にスプライン嵌合され
たクラッチディスク8と、フライホイール5と共にこの
クラッチディスク8を挟圧するプレッシャプレート10
と、このプレッシャプレート10をクラッチディスク8
方向に付勢するダイヤフラムスプリング11と、このダ
イヤフラムスプリング11の内周端をフライホイール5
方向に変位させてプレッシャプレート10をクラッチデ
ィスク8から離反させるレリーズベアリング12と、図
外のクラッチハウジングに枢支され、その回動操作によ
ってレリーズベアリング12を進退操作させるレリーズ
レバー14とを備えている。そして、上記のクラッチ本
体部2は、常態においてダイヤフラムスプリング11が
プレッシャプレート10をクラッチディスク8に押し付
け、クランクシャフトから入力軸7への動力伝達を可能
にしており(以下、この状態をクラッチの接続と呼
ぶ。)、その状態からレリーズベアリング12が操作さ
れると、ダイヤフラムスプリング11によるプレッシャ
プレート10の押し付けが解除されて、クランクシャフ
トと入力軸7の間の動力伝達が遮断される(以下、この
状態をクラッチの遮断と呼ぶ。)ようになっている。
尚、この実施の形態においては、フライホイール5とプ
レッシャプレート10が入力側摩擦要素を構成し、クラ
ッチディスク8が出力側摩擦要素を構成している。
【0013】そして、前記摩擦要素(プレッシャプレー
ト10)の操作部であるレリーズレバー14の基端には
ワイヤ15が連結されており、このワイヤ15がオペレ
ーティングシリンダ16のピストンロッド17に連結さ
れている。このオペレーティングシリンダ16は、その
作動室18に後述するマスターシリンダ19から作動油
が導入され、その作動油の導入によってピストンロッド
17を後退させレリーズレバー14をクラッチ遮断方向
に変位させるようになっている。このオペレーティング
シリンダ16の油路20aは油路20bと20cとに分
岐し、マスターシリンダ19の作動室21と、このマス
ターシリンダ19に並設された補助シリンダ22の作動
室23とに並列に接続されている。また、オペレーティ
ングシリンダ16の背室24は大気に開放されている。
【0014】マスターシリンダ19と補助シリンダ22
は、同一受圧面積のピストン25,26が夫々外力を受
けて進退動作する基本構成となっているが、マスターシ
リンダ19は作動油を貯留するためのリザーバ27を備
えると共に、このリザーバ27の出入ポート28の前後
をシールするためにピストン25がタンデム構造となっ
ている。尚、29は、ピストン25の後退作動時に開く
チェック弁である。また、マスターシリンダ19と補助
シリンダ22の各作動室21,23内には、ばね力の小
さいスプリング30,31が収容され、これらのスプリ
ング30,31によって各ピストン25,26の作動時
における慣性力をできるだけ小さくするようにしてい
る。
【0015】一方、32は、クラッチ本体部2を駆動操
作するためのモータであり、そのモータ軸33にはウォ
ームギヤ34が形成され、このウォームギヤ34が本発
明におけるロータを構成するウォームホイール35に噛
合されている。このウォームホイール35は、その回転
中心Oを間に挟む相反位置に連結点36,37が設けら
れており、これらの連結点36,37に夫々コネクティ
ングロッド38,39を介してマスターシリンダ19の
ピストンロッド40と補助シリンダ22のピストンロッ
ド41が連結されている。尚、コネクティングロッド3
8,39の両端部はウォームホイール35とピストンロ
ッド40,41に対して回動可能に連結されており、図
中38a,38b,39a,39bはコネクティングロ
ッド38,39の回動可能な連結部を示す。
【0016】ところで、ウォームホイール35の回転中
心Oからマスターシリンダ19側の連結点36までの距
離R1(以下、連結点距離R1と呼ぶ。)と、同回転中心
Oから補助シリンダ22側の連結点37までの距離R2
(以下、連結点距離R2と呼ぶ。)は同じではなく、補
助シリンダ22側の連結点距離R2の方がマスターシリ
ンダ19側の連結点距離R1よりも短く設定されてい
る。したがって、ウォームホイール35の回動による補
助シリンダ22側のピストン26の変位量はマスターシ
リンダ19側のピストン25の変位量よりも小さくな
り、ウォームホイール35の回動に伴うマスターシリン
ダ19と補助シリンダ22の容積変化も補助シリンダ2
2側がマスターシリンダ19側よりも小さくなる。
【0017】また、42は、前記モータ32の回転を制
御するためのコントローラであり、このコントローラ4
2は、図1中43〜50で示す各種の検出器から信号を
入力され、これらの入力信号に基づいてクラッチの遮断
や接続を円滑に行えるようモータ32の回転方向や回転
角度等を適宜制御するようになっている。以下、コント
ローラ42に入力信号を出力する43〜50の検出器に
ついて説明する。
【0018】43は、運転者からクラッチの遮断要求が
入ったときにオン作動し、クラッチの接続要求が入った
ときにオフ作動するギヤシフトレバー・スイッチであ
り、このギヤシフトレバー・スイッチ43は、例えば、
図外のギヤシフトレバーの把持位置に接触スイッチを付
設することによって構成される。この場合には、ギヤシ
フトを行うに際して運転者が最初にギヤシフトレバーを
把持するとコントローラ42にオン信号を出力し、その
後ギヤシフトを完了するとコントローラ42にオフ信号
を出力する。
【0019】44は、オペレーティングシリンダ16の
ストローク量を検出するストロークセンサであり、45
は、クラッチ入力側の回転速度(フライホイール5の回
転速度)を検出する入力回転速度センサ、46は、クラ
ッチ出力側の回転速度(変速機の入力軸7の回転速度)
を検出する出力回転速度センサ、47は車速センサであ
る。
【0020】さらに、48は、変速機の現在のギヤポジ
ションと、変速機がギヤシフトを完了したことを検出す
るギヤポジション・センサであり、49は、エンジンの
スロットル開度を検出するスロットル開度センサ、50
は、ブレーキが作動したときにオン信号を出力するブレ
ーキスイッチである。
【0021】さらにまた、この自動クラッチは、基本的
にコントローラ42で制御されるモータ32によってレ
リーズレバー14を操作するものであるが、フェイル・
セーフ等の目的のために運転席にはクラッチペダル51
が設けられ、運転者がこのクラッチペダル51を操作す
ることによってもクラッチの遮断と接続が行えるように
なっている。具体的には、前記オペレーティングシリン
ダ16のピストン52には係合孔53を有するホルダー
54が取り付けられ、このホルダー54に、一端がクラ
ッチペダル51のアーム端に連結されたクラッチワイヤ
55の他端がペダル操作時に係合するようになってい
る。前記クラッチワイヤ55の他端には、係合孔53の
孔縁に係合可能な止め金56が設けられ、この止め金5
6が、クラッチペダル51が踏み込まれたときにのみ係
合孔53の孔縁に当接するようになっている。つまり、
モータ32の作動やクラッチペダル51の踏み込みのな
い初期状態において、止め金56と係合孔53の孔縁と
の間に所定のクリアランスclが確保されている。
【0022】以上の構成において、車両の発進時や変速
時に運転者がギヤシフトレバーを把持すると、ギヤシフ
トレバー・スイッチ43からクラッチ遮断信号であるオ
ン信号がコントローラ42に入力され、コントローラ4
2がこれを受けてモータ32をクラッチ遮断方向に回転
させる。すると、ウォームホイール35が図1中矢印A
方向に回転してマスターシリンダ19と補助シリンダ2
2の各ピストン25,26がコネクティングロッド3
8,39を介して相反方向に変位し、マスターシリンダ
19から作動油が油路20bを介して押し出されると共
に、その作動油の一部が油路20cを介して補助シリン
ダ22の作動室23に導入される。ここで、ウォームホ
イール35の回動に伴うマスターシリンダ19と補助シ
リンダ22の容積変化は、ウォームホイール35上の連
結点距離R1,R2の設定によって補助シリンダ22側が
マスターシリンダ19側よりも小さくなるようにしてあ
るため、このときマスターシリンダ19から作動油が補
助シリンダ22に導入されると、その残余の作動油が油
路20aを通ってオペレーティングシリンダ16の作動
室18に導入される。
【0023】これにより、オペレーティングシリンダ1
6はピストン52を変位させ、ワイヤ15を介してレリ
ーズレバー14を回動させるようになり、その結果、オ
ペレーティングシリンダ16のピストン52に、レリー
ズベアリング12、レリーズレバー14及びワイヤ15
を介してダイヤフラムスプリング11の反力が作用し、
各作動室18,21,23と油路20a〜20c内には
この反力に応じた圧力P0が発生するようになる。この
結果、マスターシリンダ19と補助シリンダ22の各ピ
ストン25,26には圧力P0と受圧面積との積によっ
て決まる力FA,FBが夫々作用し、ウォームホイール3
5にはこれらの力FA,FBと連結点距離R1,R2に応じ
た相反方向の回転トルクT1,T2が作用することとな
る。したがって、今仮に補助シリンダ22が無いとする
と、モータ32は力FAと連結点距離R1の積と略同一の
トルクT1でウォームホイール35を回転させなければ
ならないが、実際には補助シリンダ22があり、この補
助シリンダ22からウォームホイール35の回転方向に
力FBと連結点距離R2の積と略同一のトルクT2が働く
ため、このトルクT2が助勢力となってモータ32の必
要トルクTMは小さくなる。つまり、モータ32の必要
トルクTMは、マスターシリンダ19側から作用するト
ルクT1と補助シリンダ22側から作用するトルクT2
差の分だけで良いこととなる。そして、このとき助勢力
となるトルクT2は、ダイヤフラムスプリング11の反
力に比例したものであるため、オペレーティングシリン
ダ16のピストン変位に伴ってダイヤフラムスプリング
11の反力(ばね荷重)が図2に示すように増大する
と、この変位の増大に伴って同様に増大し、ダイヤフラ
ムスプリング11の反力を大きく打ち消すこととなる。
したがって、図3,図4のグラフからも明らかなよう
に、モータ32の必要トルク(負荷)はクラッチストロ
ークの全域において非常に小さく、しかも、ほぼ一定な
ものとなる。
【0024】また、このようにしてクラッチが遮断され
ると、その後コントローラ42においてギヤシフトの完
了が確認され、さらにクラッチを接続方向に変位させる
べく信号がモータ32に出力される。尚、この出力信号
は、常に円滑なクラッチ接続が可能な最適なモータ32
の回転角度及び速度を得られるようにギヤポジションや
エンジン回転速度(入力側回転速度)等の情報に基づい
て決定される。
【0025】そして、こうしてモータ32に信号が入力
されると、モータ32が逆方向に回転し、このモータ3
2の回転に伴ってウォームホイール35が図1中矢印B
方向に回転する。こうしてウォームホイール35が回転
すると、マスターシリンダ19の作動室21の容積が拡
大して補助シリンダ22とオペレーティングシリンダ1
6の各作動室23,18の作動油がこのマスターシリン
ダ19の作動室21へと戻されるようになるが、このと
きも各作動室18,21,23と油路20a〜20cに
はダイヤフラムスプリング11の反力に応じた圧力P0
が生じるため、ウォームホイール35には、クラッチ遮
断時と同様にマスターシリンダ19側と補助シリンダ2
2側から相反方向の回転トルクT1,T2が作用する。し
たがって、この場合にも、補助シリンダ22側から作用
する回転トルクT2がダイヤフラムスプリング11の反
力を打ち消すように働き、モータ32の負荷はやはりク
ラッチストロークの全域において非常に小さくなる。
【0026】また、クラッチの遮断と接続を運転者がク
ラッチペダル51を踏み込むことによって行う場合に
は、油圧を介することなくペダル操作によりオペレーテ
ィングシリンダ16のピストン52を直接操作する。た
だし、このときピストン52の操作に伴う作動油の流動
は油路20a,20bを通してオペレーティングシリン
ダ16の作動室18とマスターシリンダ19のリザーバ
27との間で行われる。
【0027】尚、以上の実施の形態においては、ウォー
ムギヤ34とウォームホイール35を介してモータ32
の動力をマスターシリンダ19と補助シリンダ22に伝
達するようにしたが、これに限らずモータ32の動力を
他の機構を介して両シリンダ19,22に伝達するよう
にしても良い。
【0028】また、上述の実施の形態においては、マス
ターシリンダ19側のピストン25と補助シリンダ22
側のピストン26の受圧面積を同じに設定したが、ウォ
ームホイール35の回転に伴う補助シリンダ22側の容
積変化がマスターシリンダ19側の容積変化以上に大き
くならない範囲で、補助シリンダ22側の受圧面積をマ
スターシリンダ19側の受圧面積よりも大きくするよう
にしても良い。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧接方向にスプ
リング付勢された摩擦要素の操作部に、作動油の導入に
よって摩擦要素を離反方向に操作するオペレーティング
シリンダを連結し、このオペレーティングシリンダの油
路を、マスターシリンダの作動室と、このマスターシリ
ンダに並設された補助シリンダの作動室とに並列に接続
する一方で、前記モータによって駆動されるロータを設
け、このロータ上の、回転中心を挟む相反位置に前記マ
スターシリンダと補助シリンダの各ピストンロッドを連
結すると共に、ロータの回転中心からロータ上の補助シ
リンダ側連結点までの距離を、ロータの回転中心からロ
ータ上のマスターシリンダ側連結点までの距離よりも短
く設定したため、モータの駆動時には、摩擦要素を付勢
するスプリングの反力に応じた回転トルクがこの反力を
打ち消すように補助シリンダからロータに作用すること
となり、その結果、簡素でコンパクト設計が可能で、し
かも、煩雑な組付けや調整の要らない構造でありなが
ら、モータにかかる負荷をクラッチストロークの全域に
おいてばらつき無く同様に小さくすることのできる。し
たがって、本発明によれば、装置のコンパクト化、及
び、低コスト化が可能になると共に、安定したクラッチ
作動を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態を示す概略構成図。
【図2】同実施の形態を示すばね荷重−ピストン変位特
性を示すグラフ。
【図3】同実施の形態を示すピストン変位−ロータ角度
特性を示すグラフ。
【図4】同実施の形態を示すトルク−ロータ角度特性を
示すグラフ。
【符号の説明】
1…自動クラッチ、 5…フライホイール(摩擦要素)、 8…クラッチディスク(摩擦要素)、 10…プレッシャプレート(摩擦要素)、 14…レリーズレバー(操作部) 16…オペレーティングシリンダ、 19…マスターシリンダ、 21,23…作動室、 22…補助シリンダ、 32…モータ、 35…ウォームホイール(ロータ)、 36,37…連結点、 38,39…コネクティングロッド、 38a,38b,39a,39b…連結部、 40,41…ピストンロッド。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧接方向にスプリング付勢された摩擦要
    素をモータによって近接離反方向に操作する自動クラッ
    チにおいて、前記摩擦要素の操作部に、作動油の導入に
    よって摩擦要素を離反方向に操作するオペレーティング
    シリンダを連結し、このオペレーティングシリンダの油
    路を、マスターシリンダの作動室と、このマスターシリ
    ンダに並設された補助シリンダの作動室とに並列に接続
    する一方で、前記モータによって駆動されるロータを設
    け、このロータ上の、回転中心を挟む相反位置に前記マ
    スターシリンダと補助シリンダの各ピストンロッドを連
    結すると共に、ロータの回転中心からロータ上の補助シ
    リンダ側連結点までの距離を、ロータの回転中心からロ
    ータ上のマスターシリンダ側連結点までの距離よりも短
    く設定したことを特徴とする自動クラッチ。
  2. 【請求項2】 前記マスターシリンダと補助シリンダの
    各ピストンロッドと、ロータ上の各連結点とを、夫々回
    動自在な連結部を有するコネクティングロッドを介して
    連結したことを特徴とする請求項1に記載の自動クラッ
    チ。
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