JP2017124775A - 荷重発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷重特性の設計自由度が高い荷重発生装置を提供する。【解決手段】 荷重発生装置８は、シリンダ１０に収容され、所定のストローク方向に往復移動を行うピストン部材１１と、ピストン部材１１に加える荷重を発生させる荷重発生部材１２を備える。荷重発生部材１２は、引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４を備え、引張圧縮バネ部材１３、予圧縮された状態の皿バネ部材１４に接続されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、荷重を発生させる荷重発生装置に関し、特に荷重特性の設計自由度の高い荷重発生装置に関する。

従来、車両用の自動クラッチシステムなどに荷重発生装置が適用されている。そのような荷重発生装置として、引張圧縮バネ（コイルスプリング）と板バネとカムを用いることによって、クラッチペダルと同様の負勾配特性を有する荷重特性を作りだすものが提案されている（例えば、特許文献１の図３参照）。しかし、引張圧縮バネと板バネとカムを用いた荷重発生装置では、実際のクラッチペダルと同様の荷重特性を実現するために、カムや板バネのサイズを大きくする必要があり、搭載性が低いという問題があった。

そこで従来、荷重発生装置として、引張圧縮バネと皿バネを用いることによって、クラッチペダルと同様の負勾配特性を有する荷重特性を作り出すものも提案されている（例えば、特許文献１の図１参照）。

独国特許出願公開第１０２０１４２２５９９６号明細書

しかしながら、従来の引張圧縮バネと皿バネを用いた荷重発生装置では、引張圧縮バネと皿バネを単に組み合わせているに過ぎないため、荷重特性の設計自由度が低いという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、荷重特性の設計自由度が高い荷重発生装置を提供することを目的とする。

本発明の荷重発生装置は、シリンダ内に収容され、所定のストローク方向に往復移動を行うピストン部材と、前記ピストン部材に加える荷重を発生させる荷重発生部材と、を備え、前記荷重発生部材は、正勾配の荷重特性を有する第１弾性部材と負勾配の荷重特性を少なくとも有する第２弾性部材とを備え、前記第１弾性部材は、予圧縮された状態の前記第２弾性部材に接続されている。

この構成により、荷重発生部材で発生させた荷重がピストン部材に加えられる。荷重発生部材が、第１弾性部材（正勾配の荷重特性を有する弾性部材）と第２弾性部材（負勾配の荷重特性を少なくとも有する弾性部材）で構成されているので、荷重発生部材の荷重特性は、第１弾性部材と第２弾性部材の荷重特性を組み合わせたものになる。この場合、第１弾性部材が予圧縮された状態の第２弾性部材に接続されているので、荷重発生部材の荷重特性は、ピストン部材のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、所定のストローク量（第１弾性部材の荷重が第２弾性部材の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）までは、第１弾性部材の荷重特性を示し、その所定のストローク量を超えた後は、第２弾性部材の荷重特性を示すようになる。したがって、第２弾性部材の予圧縮の量を調整することにより、所望の荷重特性を有する荷重を発生させることができ、荷重特性の設計自由度が高い。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第２弾性部材は、皿バネで構成されてもよい。

皿バネの荷重特性は、一般に、ピストン部材のストローク量をゼロから徐々に増加させていくと、荷重が徐々に増加し、所定のピーク値（極大値）を超えると徐々に減少し、再度、徐々に増加する。例えば、上記の所定のストローク量（第１弾性部材の荷重が第２弾性部材の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）をピーク値の近傍の値に設定すると、ピストン部材のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、荷重発生部材の荷重特性は、所定のストローク量（第１弾性部材の荷重が第２弾性部材の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）になるまでは、ストローク量の増加に応じて荷重が徐々に増加し（正勾配となり）、所定のストローク量を超えた後は、ストローク量の増加に応じて荷重が徐々に減少し（負勾配となり）、再度、ストローク量の増加に応じて徐々に増加する（正勾配となる）ようになる。このような荷重特性は、クラッチペダルの荷重特性に類似している。このようにして、第２弾性部材を皿バネで構成することにより、クラッチペダルに類似した荷重特性を有する疑似的な荷重を発生させることができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第２弾性部材において、複数の前記皿バネが直列または並列に接続されてもよい。

この構成により、皿バネの枚数や直列／並列を選択することにより、第２弾性部材の荷重特性を変えることができる。したがって、荷重発生部材で発生させる荷重の荷重特性を変えることができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内側に配置されてもよい。

この構成により、第１弾性部材を第２弾性部材の内側に配置することができるので、設計の自由度が高くなる。

また、本発明の荷重発生装置は、前記第２弾性部材の端部を支持する支持部材を備えてもよい。

この構成により、第２弾性部材の端部が支持部材で支持される。したがって、例えば、第２弾性部材が複数の皿バネで構成される場合であっても、複数の皿バネを適切に接続することができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材は、軸部材を中心にして同軸に配置されてもよい。

この構成により、第１弾性部材と第２弾性部材の同軸度を、軸部材によって向上させることができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第２弾性部材は、捩りばねで構成されてもよい。

捩りばねを用いることによっても、例えば、ピストン部材のストローク量をゼロから徐々に増加させていくと、荷重が徐々に増加し、所定のピーク値（極大値）を超えると徐々に減少し、再度、徐々に増加する荷重特性を実現することができる。この場合にも、第１弾性部材が予圧縮された状態の第２弾性部材に接続されているので、荷重発生部材の荷重特性は、ピストン部材のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、所定のストローク量（第１弾性部材の荷重が第２弾性部材の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）までは、第１弾性部材の荷重特性を示し、その所定のストローク量を超えた後は、第２弾性部材の荷重特性を示すようになる。したがって、第２弾性部材の予圧縮の量を調整することにより、所望の荷重特性を有する荷重を発生させることができ、荷重特性の設計自由度が高い。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第２弾性部材において、複数の前記捩りばねが並列に接続されてもよい。

この構成により、捩りばねの個数を選択することにより、第２弾性部材の荷重特性を変えることができる。したがって、荷重発生部材で発生させる荷重の荷重特性を変えることができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第２弾性部材のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止してもよい。

この構成により、第２弾性部材のストローク量が限度ストロークを超えてオーバーストロークになるのを、ストッパによって防止することができる。

また、本発明の荷重発生装置は、前記シリンダ内の空気室と外部とを連通する空気穴を備えてもよい。

この構成により、ピストン部材をストローク方向に移動させるときに、シリンダ内の空気室の空気（空気圧）を空気穴から外部に逃がすことができ、また、空気の温度変化に伴う収縮分をキャンセルすることができる。したがって、ピストンの移動時や、空気の温度変化時においても、シリンダ内圧が変化することがないから、シリンダ内圧変化に起因する荷重（意図しない荷重）が発生しない。

また、本発明の荷重発生装置では、前記ピストン部材は、前記第１弾性部材のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止する第２のストッパを備えてもよい。

この構成により、第１弾性部材のストローク量が限度ストロークを超えてオーバーストロークになるのを、第２のストッパによって防止することができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記シリンダ内の油室内の空気を外部に排出するブリーダを備えてもよい。

この構成により、組み付け時等のシリンダ室内に空気が入った場合に、ブリーダから空気を外部に排出できるので、空気混入による荷重特性変化（意図しない荷重特性変化）を防止することができる。また、配管上にブリーダを設ける必要がないため、搭載性や組付け性を向上させることができる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とが油圧配管を介して接続されてもよい。

この構成により、油圧配管を介することによって第１弾性部材と第２弾性部材を異なる場所に配置することができるので、設計の自由度が高くなる。

また、本発明の荷重発生装置では、前記第１弾性部材および前記第２弾性部材に油圧配管を介して接続されるクラッチペダルを備え、前記クラッチペダルに、第３弾性部材を備えてもよい。

この構成により、クラッチペダル上の荷重特性は、荷重発生装置によってクラッチペダル上に付加される荷重特性に対して、第３弾性部材の荷重がさらに付加された荷重特性を示すようになるので、クラッチペダル上の荷重特性の設計自由度が高くなる。

本発明によれば、第２弾性部材の予圧縮の量を調整することにより、所望の荷重特性を有する荷重を発生させることができる。

本発明の実施の形態における荷重発生装置を適用した自動クラッチシステム（手動操作モード）の説明図である。 本発明の実施の形態における荷重発生装置を適用した自動クラッチシステム（自動操作モード）の説明図である。 第１の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第１の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 本発明の荷重発生装置の動作原理を説明する図である。 第２の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第２の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 第３の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第４の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第４の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 第４の実施の形態における荷重発生装置の他の変形例の説明図である。 第５の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第５の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 第５の実施の形態における荷重発生装置の他の変形例の説明図である。 第６の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第６の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 第６の実施の形態における荷重発生装置の他の変形例の説明図である。 第７の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第７の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 第７の実施の形態における荷重発生装置の他の変形例の説明図である。 第８の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第９の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第１０の実施の形態における荷重発生装置の説明図である。 第１１の実施の形態における荷重発生装置の変形例の説明図である。 第２弾性部材の変形例の説明図である。 第２弾性部材の他の変形例の説明図である。 第２弾性部材の更に他の変形例の説明図である。

以下、本発明の実施の形態の荷重発生装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、車両用の自動クラッチシステム等に用いられる荷重発生装置の場合を例示する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の荷重発生装置の構成を、図面を参照して説明する。図１および図２は、本実施の形態の荷重発生装置が適用される自動クラッチシステムの説明図である。図１および図２に示すように、自動クラッチシステム１は、手動操作モードと自動操作モードを切り替える操作モード切替部２を備えている。手動操作モードは、クラッチペダル３のペダル操作に基づいてクラッチ４の断接を行う操作モードであり、自動操作モードは、制御部５からの制御信号に基づいてアクチュエータ６が動作してクラッチ４の断接を行う操作モードである。

クラッチペダル３には、ペダル操作の操作量（踏み込み量）を検知するストロークセンサ７が設けられており、制御部５は、ストロークセンサ７から現在のクラッチペダル３の踏み込み量を示す信号を受信する。なお、制御部５は、アクセルペダルのストロークセンサ（図示せず）から現在のアクセルペダルの踏み込み量を示す信号を受信してもよい。

図１および図２では、操作モード切替部２が模式的に示されており、手動操作モードでは、図１に示すように、クラッチペダル３の踏み込み量がクラッチ４へ直接伝えられ、踏み込み量に応じてクラッチ４の断接が行われる。一方、自動操作モードでは、図２に示すように、制御部５からアクチュエータ６へ制御信号が送られ、制御信号に応じてアクチュエータ６が作動してクラッチ４の断接が行われる。

操作モード切替部２は、制御部５からの切替信号に基づいて手動操作モードと自動操作モードの切り替えを行う。

一方、操作モード切替部２は、自動操作モード時にクラッチペダル３のペダル操作が行われると、制御部５は自動操作モードから手動操作モードへ切り替え判定をする。この場合、クラッチペダル３の踏み込み量がゼロになるまでの間は、踏み込み量に応じた制御信号が制御部５からアクチュエータ６に送信されて、踏み込み量に応じたクラッチ４の断接が行われる。すなわち、アクチュエータ６がクラッチペダル３のペダル操作に追従する。そして、クラッチペダル３の踏み込み量がゼロになったときに、操作モード切替部２は、自動操作モードから手動操作モードへ切り替える。

また、操作モード切替部２は、自動操作モード時にアクセルペダルのペダル操作が行われた場合に、自動操作モードから手動操作モードへ切り替えてもよい。

そして、この自動クラッチシステム１には、自動操作モード時にクラッチペダル３のペダル操作が行われた場合に、そのペダル操作の操作量に応じた荷重（擬似反力）を発生させる荷重発生装置８が設けられている。その荷重の特性（擬似反力の特性）は、手動操作モード時にペダル操作が行われた場合に、ペダル操作の操作量に応じてクラッチペダル３から受けるペダル反力の反力特性（カバー反力特性）と類似するように設定されている（図５参照）。

図３は、第１の実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図３に示すように、荷重発生装置８は、シリンダ１０と、シリンダ１０内に収容されるピストン部材１１と、ピストン部材１１に加える荷重を発生させる荷重発生部材１２を備えている。ピストン部材１１は、シリンダ１０内において、所定のストローク方向（図３における上下方向）に往復移動を行う。

荷重発生部材１２は、引張圧縮バネ部材１３（コイルスプリング）と皿バネ部材１４とで構成されている。引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４は直列に配置されている。本実施の形態の皿バネ部材１４は、１つの皿バネ１５を備えており、皿バネ１５は、予圧縮されており、例えば、初期状態で皿バネ１５のピーク荷重の５０〜１００％の予圧縮が与えられている。皿バネ１５の内径側の端部１６は、支持部材１７によって支持されており、皿バネ１５の外径側の端部１８は、ボデー１９により支持されている。引張圧縮バネ部材１３は、予圧縮された状態の皿バネ部材１４に接続されている。引張圧縮バネ部材１３の上側の端部は、ピストン部材１１に当接しており、引張圧縮バネ部材１３の下側の端部は、支持部材１７によって支持されている。支持部材１７は、引張圧縮バネ部材１３のシートを兼ねているともいえる。

なお、図４に示すように、皿バネ１５は、予圧縮された状態で内径側の端部１６がシリンダ１０によって支持されてもよい。この場合には、シリンダ１０が支持部材１７を兼ねているともいえる。

以上のように構成された荷重発生装置８の動作原理について、図５を参照して説明する。本実施の形態の荷重発生部材１２は、引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４で構成されているので、荷重発生部材１２の荷重特性は、図５に示すように、引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４の荷重特性を組み合わせたものになる。引張圧縮バネ部材１３は、正勾配の荷重特性を有しており、皿バネ部材１４は負勾配の荷重特性を少なくとも有している。この場合、引張圧縮バネ部材１３が予圧縮された状態の皿バネ部材１４に接続されているので、荷重発生部材１２の荷重特性は、ピストン部材１１のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、所定のストローク量（引張圧縮バネ部材１３の荷重が皿バネ部材１４の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）までは、引張圧縮バネ部材１３の荷重特性を示し、その所定のストローク量を超えた後は、皿バネ部材１４の予圧縮荷重以降の荷重が直列に接続された荷重特性を示すようになる。

したがって、本実施の形態の荷重発生装置８によれば、皿バネ部材１４の予圧縮の量を調整することにより、所望の荷重特性を有する荷重を発生させることができ、荷重特性の設計自由度が高い。また、皿バネ１５に大きな予圧縮を与えて引張圧縮バネと直列に配置することにより、引張圧縮バネのみが作動する領域ができるので、皿バネ１５のストローク量を大幅に減少させることができる。その結果、皿バネ１５に発生する応力を減らすことができるので、皿バネ１５の枚数を減らすことや、皿バネ１５の外径（サイズ）を縮小することができ、コンパクトで搭載性の高い荷重発生装置８を実現することができる。

一般に皿バネ１５の荷重特性は、ピストン部材１１のストローク量をゼロから徐々に増加させていくと、荷重が徐々に増加し、所定のピーク値（極大値）を超えると徐々に減少し、再度、徐々に増加する。例えば、上記の所定のストローク量（引張圧縮バネ部材１３の荷重が皿バネ部材１４の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）をピーク値の近傍の値に設定すると、ピストン部材１１のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、荷重発生部材１２の荷重特性は、所定のストローク量（引張圧縮バネ部材１３の荷重が皿バネ部材１４の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）になるまでは、ストローク量の増加に応じて荷重が徐々に増加し（正勾配となり）、所定のストローク量を超えた後は、ストローク量の増加に応じて荷重が徐々に減少し（負勾配となり）、再度、ストローク量の増加に応じて徐々に増加する（正勾配となる）ようになる。このような荷重特性は、クラッチペダルの荷重特性に類似している（図５参照）。したがって、本実施の形態の荷重発生装置８によれば、クラッチペダルに類似した荷重特性を有する疑似的な荷重を発生させることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第２の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図６は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図６に示すように、本実施の形態の皿バネ部材１４では、複数の皿バネ１５が直列に接続されている。なお、図７に示すように、複数の皿バネ１５が並列に接続されてもよい。

このような第２の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、皿バネ１５の枚数や直列／並列を選択することにより、皿バネ部材１４の荷重特性を変えることができる。したがって、荷重発生部材１２で発生させる荷重の荷重特性を変えることができる。また、複数の皿バネ１５を用いることにより、荷重発生部材１２の外径（サイズ）を縮小することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第３の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図８は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図８に示すように、本実施の形態では、可動式のシリンダ１０が採用されており、引張圧縮バネ部材１３が、皿バネ部材１４の内側に配置されている。可動式のシリンダ１０内には、ピストン部材１１と摺動ピン２０が収容されている。

このような第３の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、引張圧縮バネ部材１３を皿バネ部材１４の内側に配置することができるので、設計の自由度が高くなる。また、この場合、「皿バネ１５を収容する部分の軸長」を「可動式のシリンダ１０の軸長＋可動式のシリンダ１０のストローク量」と軸方向に重複させることができるので、荷重発生装置８のサイズを小さくすることができる。さらに、皿バネ１５と引張圧縮バネ部材１３との干渉を防止できるので、ヒスの増加や引っかかりによるストローク不良を防止することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第４の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図９は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図９に示すように、本実施の形態の皿バネ部材１４では、複数の皿バネ１５が直列に接続され、皿バネ１５の内径側の端部１６が、第１の支持部材２１（内側支持部材）によって支持されており、皿バネ１５の外径側の端部１８が、第２の支持部材２２（外側支持部材）によって支持されている。なお、図１０および図１１に示すように、複数の皿バネ１５が並列に接続されてもよい。

このような第４の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、皿バネ１５の内径側の端部１６が第１の支持部材２１で支持され、皿バネ１５の外径側の端部１８が第２の支持部材２２で支持されるので、複数の皿バネ１５を適切に接続することができる。また、複数の皿バネ１５が直列に配置される場合には、皿バネ１５のストローク量が大きくなり（水平状態より大きく皿バネ１５がストロークできるようになり）、荷重特性の設計自由度うが向上する。一方、複数の皿バネ１５が並列に配置される場合には、皿バネ１５が相互に接触（面接触）するのを防止することができ、摺動ヒスやこじり力を低減することができる。なお、図１０の構成に比べると、図１１の構成のほうが、こじり力をより低減することができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第５の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図１２は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図１２に示すように、本実施の形態では、引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４が、軸部材２３を中心にして同軸に配置されている。この場合、支持部材２１（内側支持部材）を貫通するように軸部材２３が配置されている。なお、図１３に示すように、軸部材２３はピストン部材１１と一体に構成されてもよい。また、図１４に示すように、可動式のシリンダ１０を採用した場合でも、軸部材２３を中心にして同軸に配置することができる。

このような第５の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４の同軸度を、軸部材２３によって向上させることができる。これにより、軸ずれによる偏摩耗を低減することができるので、荷重発生装置８の荷重特性の経時的な変化を抑制することができる。また、皿バネ１５の外径とボデー１９の干渉による摺動ヒスを低減することができる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第６の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図１５は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図１５に示すように、本実施の形態では、皿バネ１５の支持部材１７（内側支持部材）の下面２４が、皿バネ１５のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止するストッパとしての機能を有している。すなわち、皿バネ１５のストローク量が増加していき、所定の限度ストローク量を超えようとすると、支持部材１７（内側支持部材）の下面２４がボデー１９に当接し、それ以上、皿バネ１５のストローク量が増加するのを防止することができる。

なお、図１６に示すように、複数の皿バネ１５を直列に配置した場合でも、同様の構成を採用することができる。すなわち、皿バネ１５の第１の支持部材２４（内側支持部材）の下面２４が、皿バネ１５のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止するストッパとしての機能を有してもよい。また、図１７に示すように、皿バネ１５を直接ボデー１９に当接させて、皿バネ１５にストッパとしての機能をもたせてもよい。

このような第６の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、皿バネ１５のストローク量が限度ストロークを超えてオーバーストロークになるのを、ストッパによって防止することができる。そのため、オーバーストローク時に皿バネ１５に発生する応力を減らすことができ、その結果、皿バネ１５に発生する応力を減らすことができるので、皿バネ１５の枚数を減らすことや、皿バネ１５の外径（サイズ）を縮小することができ、コンパクトで搭載性の高い荷重発生装置８を実現することができる。なお、皿バネ１５のストロークが止まった後は、引張圧縮バネが圧縮されるので、クラッチペダルのストロークは確保することができる。

（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第７の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図１８は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図１８に示すように、本実施の形態では、シリンダ１０内の空気室に連通する空気穴２５が形成されている。図１８の例では、空気穴２５は、軸部材２３に形成されている。空気穴２５は、図１９に示すように、ボデー１９に形成されてもよく、図２０に示すように、シリンダ１０に形成されてもよい。

このような第７の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、ピストン部材１１をストローク方向に移動させるときに、シリンダ１０内の空気室の空気（空気圧）を空気穴２５から外部に逃がすことができ、また、空気の温度変化に伴う収縮分をキャンセルすることができる。したがって、ピストン部材１１の移動時や、空気の温度変化時においても、シリンダ１０の内圧が変化することがないから、シリンダ１０の内圧変化に起因する荷重（意図しない荷重）が発生しない。

（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第８の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図２１は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図２１に示すように、ピストン部材１１の下面２６が、引張圧縮バネ部材１３のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止するストッパ（第２のストッパ）としての機能を有している。すなわち、引張圧縮バネ部材１３のストローク量が増加していき、所定の限度ストローク量を超えようとすると、ピストン部材１１の下面２６が皿バネ１５の支持部材２１（内側支持部材）の上面に当接し、それ以上、引張圧縮バネ部材１３のストローク量が増加するのを防止することができる。

このような第８の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、引張圧縮バネ部材１３のストローク量が限度ストロークを超えてオーバーストロークになるのを、第２のストッパによって防止することができる。これにより、引張圧縮バネ部材１３の密着による破損を防ぐことができる。

（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第９の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図２２は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図２２に示すように、本実施の形態では、シリンダ１０内の油室内の空気を外部に排出するブリーダ２７が備えられている。

このような第９の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、ピストン部材１１をストローク方向に移動させるときに、シリンダ１０内の空気をブリーダ２７から逃がすことができる。これにより、組み付け時等のシリンダ１０の室内に空気が入った場合に、ブリーダ２７から空気を外部に排出できるので、空気混入による荷重特性変化（意図しない荷重特性変化）を防止することができる。また配管上にブリーダを設ける必要はないため、搭載性や組付け性を向上させることができる。

（第１０の実施の形態）
次に、本発明の第１０の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第１０の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図２３は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図２３に示すように、本実施の形態では、異なる場所に配置された引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４とが油圧配管２８を介して接続されている。この場合、引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４とが油圧配管２８を介して直列に接続されている。

このような第１０の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、油圧配管２８を介することによって引張圧縮バネ部材１３と皿バネ部材１４を異なる場所に配置することができるので、設計の自由度が高くなる。この場合、複数のビストン・シリンダ１０を採用した場合でも、１個のピストン・シリンダ１０で構成した場合と同等の荷重特性を実現することができる。引張圧縮バネ部材１３を収容する部分と皿バネ部材１４を収容する部分を別にすることにより、搭載性を向上することができる。

（第１１の実施の形態）
次に、本発明の第１１の実施の形態の荷重発生装置８について説明する。ここでは、第１１の実施の形態の荷重発生装置８が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図２４は、本実施の形態の荷重発生装置８の構成を示す説明図である。図２４に示すように、本実施の形態では、クラッチペダル３に第３弾性部材３２が備えられている。

このような第１１の実施の形態の荷重発生装置８によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

本実施の形態では、クラッチペダル３上の荷重特性は、荷重発生装置８によってクラッチペダル３上に付加される荷重特性に対して、第３弾性部材３２の荷重がさらに付加された荷重特性を示すようになるので、クラッチペダル３上の荷重特性の設計自由度が高くなる。

なお、以上の説明では、油圧配管２８を介して第３弾性部材３２とクラッチペダル３とを接続した場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、第３弾性部材３２とクラッチペダル３の接続方法は、請求項の範囲内の目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上の説明では、第２弾性部材を皿バネ部材１４で構成した場合について例示したが、本発明の範囲はこれに限定されない。第２弾性部材は、負勾配の荷重特性を少なくとも有していればよい。

例えば、図２５に示すように、第２弾性部材は、コイルスプリング２９で構成することができる。この場合、コイルスプリング２９は、負勾配の荷重特性を少なくとも有するように構成されている。すなわち、ピストン部材１１を押し込み方向（図２５における下方向）にストロークさせていくと、コイルスプリング２９は徐々に圧縮されて、コイルスプリング２９の荷重が徐々に増加する。その後、ピストン部材１１のストローク位置（コイルスプリング２９が最も圧縮できる位置）を超えると、ピストン部材１１を押し込むにつれてコイルスプリング２９は徐々に伸長し、コイルスプリング２９の荷重が徐々に減少する。

この場合にも、第１弾性部材（引張圧縮バネ部材１３）が予圧縮された状態のコイルスプリング２９に接続されているので、荷重発生部材１２の荷重特性は、ピストン部材１１のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、所定のストローク量（引張圧縮バネ部材１３の荷重がコイルスプリング２９の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）までは、引張圧縮バネ部材１３の荷重特性を示し、その所定のストローク量を超えた後は、コイルスプリング２９の予圧縮荷重以降の荷重が直列に接続された荷重特性を示すようになる。

また、図２６に示すように、第２弾性部材は、捩りばね３０で構成することができる。この場合、捩りばね３０は、負勾配の荷重特性を少なくとも有するように構成されている。すなわち、ピストン部材１１を押し込み方向（図２６における下方向）にストロークさせていくと、捩りばね３０は徐々に圧縮されて、捩りばね３０の荷重が徐々に増加する。その後、ピストン部材１１のストローク位置（捩りばね３０が反転する位置）を超えると、ピストン部材１１を押し込むにつれて捩りばね３０は徐々に伸長し、捩りばね３０の荷重が徐々に減少する。

この場合にも、第１弾性部材（引張圧縮バネ部材１３）が予圧縮された状態の捩りばね３０に接続されているので、荷重発生部材１２の荷重特性は、ピストン部材１１のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、所定のストローク量（引張圧縮バネ部材１３の荷重が捩りばね３０の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）までは、引張圧縮バネ部材１３の荷重特性を示し、その所定のストローク量を超えた後は、捩りばね３０の予圧縮荷重以降の荷重が直列に接続された荷重特性を示すようになる。

また、図２７に示すように、第２弾性部材は、ゴム部材３１で構成することができる。この場合、ゴム部材３１は、負勾配の荷重特性を少なくとも有するように構成されている。すなわち、ピストン部材１１を押し込み方向（図２７における下方向）にストロークさせていくと、ゴム部材３１は徐々に圧縮されて、ゴム部材３１の荷重が徐々に増加する。その後、ピストン部材１１のストローク位置（突っ張っていたゴム部材３１が屈服する位置）を超えると、ピストン部材１１を押し込むにつれてゴム部材３１は徐々に伸長し、ゴム部材３１の荷重が徐々に減少する。

この場合にも、第１弾性部材（引張圧縮バネ部材１３）が予圧縮された状態のゴム部材３１に接続されているので、荷重発生部材１２の荷重特性は、ピストン部材１１のストローク量をゼロから徐々に増加させていったときに、所定のストローク量（引張圧縮バネ部材１３の荷重がゴム部材３１の予圧縮荷重と等しくなるストローク量）までは、引張圧縮バネ部材１３の荷重特性を示し、その所定のストローク量を超えた後は、ゴム部材３１の予圧縮荷重以降の荷重が直列に接続された荷重特性を示すようになる。

以上のように、本発明にかかる荷重発生装置は、荷重特性の設計自由度が高いという効果を有し、車両用の自動クラッチシステム等に適用され、有用である。

１ 自動クラッチシステム
２ 操作モード切替部
３ クラッチペダル
４ クラッチ
５ 制御部
６ アクチュエータ
７ ストロークセンサ
８ 荷重発生装置
１０ シリンダ
１１ ピストン部材
１２ 荷重発生部材
１３ 引張圧縮バネ部材（第１弾性部材）
１４ 皿バネ部材（第２弾性部材）
１５ 皿バネ
１６ 内径側の端部
１７ 支持部材
１８ 外径側の端部
１９ ボデー
２０ 摺動ピン
２１ 第１の支持部材（内側支持部材）
２２ 第２の支持部材（外側支持部材）
２３ 軸部材
２４ 支持部材の下面（ストッパ）
２５ 空気穴
２６ ピストン部材の下面（第２のストッパ）
２７ ブリーダ
２８ 油圧配管
２９ コイルスプリング（第２弾性部材）
３０ 捩りばね（第２弾性部材）
３１ ゴム部材（第２弾性部材）
３２ 第３弾性部材

Claims (14)

1. シリンダ内に収容され、所定のストローク方向に往復移動を行うピストン部材と、
   前記ピストン部材に加える荷重を発生させる荷重発生部材と、
   を備え、
   前記荷重発生部材は、正勾配の荷重特性を有する第１弾性部材と負勾配の荷重特性を少なくとも有する第２弾性部材とを備え、
   前記第１弾性部材は、予圧縮された状態の前記第２弾性部材に接続されている、荷重発生装置。
2. 前記第２弾性部材は、皿バネで構成される、請求項１に記載の荷重発生装置。
3. 前記第２弾性部材において、複数の前記皿バネが直列または並列に接続されている、請求項２に記載の荷重発生装置。
4. 前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内側に配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の荷重発生装置。
5. 前記第２弾性部材の端部を支持する支持部材を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の荷重発生装置。
6. 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材は、軸部材を中心にして同軸に配置される、請求項１〜５のいずれかに記載の荷重発生装置。
7. 前記第２弾性部材は、捩りばねで構成される、請求項１に記載の荷重発生装置。
8. 前記第２弾性部材において、複数の前記捩りばねが並列に接続されている、請求項７に記載の荷重発生装置。
9. 前記第２弾性部材のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止するストッパを備える、請求項１〜８のいずれかに記載の荷重発生装置。
10. 前記シリンダ内の空気室と外部を連通する空気穴を備える、請求項１〜９のいずれかに記載の荷重発生装置。
11. 前記ピストン部材は、前記第１弾性部材のストローク量が所定の限度ストローク量を超えるのを防止する第２のストッパを備える、請求項１〜７のいずれかに記載の荷重発生装置。
12. 前記シリンダ内の油室内の空気を外部に排出するブリーダを備える、請求項１〜８のいずれかに記載の荷重発生装置。
13. 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とが油圧配管を介して接続されている、請求項１〜１２のいずれかに記載の荷重発生装置。
14. 前記第１弾性部材および前記第２弾性部材に油圧配管を介して接続されるクラッチペダルを備え、前記クラッチペダルに、第３弾性部材を備える、請求項１〜１３のいずれかに記載の荷重発生装置。