JPH04502952A - ダイアフラムばねを有する流体圧作動摩擦ディスククラッチを制御する装置 - Google Patents
ダイアフラムばねを有する流体圧作動摩擦ディスククラッチを制御する装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ダイアフラムばねを有する流体圧作動摩擦ディスククラッチを制御する装置
本発明は請求の範囲第1項の前提部分による装置に関するものである。
技術分野
例えば自動車のエンジンおよび変速機ボックスの間の通常の摩擦クラッチを作動
させるためにクラッチペダルにより作動されるマスターシリンダーおよびクラッ
チに配置されるスレーヴシリンダーを有する流体圧作動機構を使用することは既
に公知である。このシリンダーはばね圧縮ディスククラッチの係合を離脱させる
のにこのばね圧縮ディスククラッチから圧力を引抜くか、または圧力を与えるよ
うになっている。この形式の圧力クラッチは例えば米国特許第3,489.25
7号に示されている。
しかし、クラッチ装置の開発、特に自動車のクラッチ装置の開発は多少とも電子
的制御ユニットが全体の係合・離脱工程を調整できる自動化クラッチ装置におけ
る自動化クラッチ機能に指向されるようになされて、クラッチが常にこれの入力
軸および出力軸の間に生じるそれぞれの速度差における最良の滑り機能を得るよ
うになされるようになって来た。自動化クラッチはまたドルクツ々ルスの減衰を
得るためにクラッチにおける滑りレベルを調整できる。この技術は例えば米国特
許第4,253.414号に記載されている。
大概の自動車のクラッチは摩擦ディスクを互いに押圧するダイアフラムばねを含
んでいる。ダイアフラムばねによって互いに押圧保持される電気的摩擦クラッチ
の係合を離脱させる1つの、方法は既に英国特許第2,117゜076号に記載
されている。この点において、低出力型の電気モーター、例えば風防ガラスのワ
イパーのモーターが利用されるが、これは離脱ストローク全体にわたって作動す
る補償ばね装置によって摩擦ディスククラッチを離脱させることができるように
なっている。この補償ばねが、ストロ−全体にわたってダイアフラムばねの力お
よび撓み特性に追従するダイアフラムばねに対抗する力を与えるのである。この
ようにして電気モーターの動力の要求量が低く保持されることができ、これによ
って小さく、安価なモーターによって自動化クラッチ機能に適当な装置を得るの
を可能になすのである。しかし、この補償ばねの構造は比較的複雑である。何故
ならばダイアフラムばね全体の離脱ストロークにわたって直線的な力および撓み
特性を有するものではないからである。さらに、この装置は流体圧作動装置の同
じ迅速な応答作用を有しないのである。
ダイアフラムばねによって一緒に保持されるディスククラッチの利点は、クラッ
チの軸線方向の寸法が小さく保持できることである。通常の手動で作動される離
脱の場合には、この離脱運動の終りにおける動力の要求量が小さい。このように
して運転車は疲労を生じないで長い期間クラッチペダルを底部位置に圧下保持で
きるのである。今日の自動車のクラッチにあるダイアフラムばねはまた適当な費
用で著しく信頼性があり、機能的で、ダイアフラムばね自体の著しく長い作動寿
命を有するクラッチを提供するものである。
発明の目的
本発明の目的はダイアフラムばねによって保持されて簡単な流体圧作動ピストン
シリンダーを有する摩擦ディスククラッチの自動化された流体圧作動を提供する
ことである。このような流体圧作動ダイアフラムばねクラッチを自動化させるた
めに、この装置は、それぞれの特定の作動圧力にてクラッチが予め定められた係
合の離脱程度を得られるように修正されることができる。このことはクラッチに
高価な位置指示装置を備える必要を排除する。そのために、本発明による装置は
請求の範囲第1項の特徴事項の記載文に述べられていることによって特徴付けら
れるのである。
本発明は直接にダイアフラムばねに働く作動シリンダーを有する装置およびマス
ター・スレーヴシリンダーを有する装置の両方に使用できる。流体圧作動シリン
ダーに比例性付与ばねを一体的に組込むことは、このばねが良好に保護された位
置を与えられて、作動の信頼性および機能が保証されることを意味する。
マスターシリンダーおよびスレーヴシリンダーを有する装置においては、比例性
付与ばねはマスターシリンダーまたはスレーヴシリンダー内に一体的に組込まれ
、またはこれらの両方のシリンダー内に組込まれることができる。このことは、
この装置を構成する時に、比例性付与シリンダーをクラッチ装置および問題とさ
れる自動車のモデル内のクラッチから遠方に取り付けられたマスターシリンダー
またはクラッチに近いスレーヴシリンダーの何れかの余裕空間のある場所に配置
するのを可能になす。
本発明による装置のマスターシリンダー構造の有利な実施例においては、マスタ
ーシリンダーは、クラッチ内のディスクが摩耗した時に係合の離脱機構の間隙調
整が得られ、またダイアフラムばねに対するスレーヴシリンダーの一定の予備応
力付与が同時に可能になるように設計されることができる。そのために、この装
置は請求の範囲第4項の特徴事項の記載文に述べられたことによって特徴付けら
れるのである。
さらに有利な実施例においては、マスターシリンダーピストンは予め定められた
圧力レベルにて比例弁(p+oportionslマ11マe)が間隙調整およ
び予備応力付与チャンネルの閉鎖を保証するように設計されるのである。
マスターシリンダーピストンの設計もまた動力の増加を与え、これによってさら
に小さく、より安価な流体圧作動ポンプが選択されることができるのである。そ
のために、本発明の装置は請求の範囲第5項の特徴記載文に述べられたことによ
って特徴付けられるのである。
請求の範囲第1項による本質的な特徴は、ばねが流体圧作動シリンダー内に配置
されてピストンに働くようになされて、直接にダイアフラムばねに働く実質的に
唯1つの運動可能のピストンしか有しないクラッチの比例的な制御を行うための
著しく簡単で安価な流体圧作動シリンダーの構造を提供することである。
請求の範囲第4項および第5項による特徴はまた請求の範囲第1項の実質的な特
徴と組合わされて流体圧作動シリンダーの構造が簡単な基本的設計から逸脱する
ことなくクラッチの間隙調整、予備応力付与および予め定められた圧力レベルに
おける信頼性のある係合の離脱機能を可能になすのである。
これらの請求の範囲によりマスターシリンダーとして設計された流体圧作動シリ
ンダーはまた手動装置に組込まれたスレーヴシリンダー構造が離脱ストロークに
わたって比例的に増加する動力の要求量を有する自動化されたクラッチに使用さ
れるのを可能になす。従って同じ駆動ラインのレイアウトが手動および自動化さ
れたクラッチ装置の両方に使用されることができるのである。このことは駆動ラ
インのエンジン、クラッチおよび変速機ボックスの諸構成要素がエンジン区画内
に制限された空間しか有しない自動車において特に著しい重要性を有するのであ
る。
その他の特徴事項は請求の範囲および本発明による装置の実施例の以下の説明か
ら判るところである。
図面の簡単な説明
第1図はピストンが中立位置にあってクラッチが係合している本発明によるマス
ターシリンダーを部分的に軸線方向断面図として示す図面である。
第2図はマスターシリンダーハウジングを有し、ばねおよびピストンのシールリ
ングが断面図になされたマスターシリンダーを示す図面であって、この場合マス
ターシリンダーピストンが中間位置にあって、この位置でピストンが比例性付与
ばねに対して係合し始めて、クラッチが一部分係合を離脱されるようになされて
いる図面を示す。
第3図は第2図におけると同様の断面図におけるマスターシリンダーを示し、ピ
ストンが作動端部位置にあってクラッチが完全に係合を離脱されているのを示す
図面である。
第4図は本発明によるマスターシリンダーが組込まれている基本装置の設計を示
す図面である。
第5図はマスターシリンダーに対して必要な調節圧力を及ぼす比例性付与ばねの
作用を示す図面である。
例示的実施例の説明
第1図から第3図は3つの異なる作動位置にある本発明によるマスターシリンダ
ー1を示している。
このマスターシリンダー1はシール端部キャップ3によって閉じられた開放端部
を有する一体部片に作られたハウジング2を有する。このハウジングは有利な方
法テ軸線方向に端部から2段に穿孔され、第1の外側孔は端部に近く、第2の内
側孔よりも大きい直径を有する。これらの孔は第1図および第3図に示される2
つの端部位置の間で軸線方向に運動可能のピストン4を収容している。
このピストンは前記孔に対応して段階を有する形状になされていて、大きい方の
部分が端部に向って指向されて第1の孔内に侵入し、小さい方の部分が端部とは
反対方向に指向されて、第2の孔内に侵入するようになっている。このピストン
4の大きい方の部分は半径方向シール11によって第1の孔の壁部に対して封止
され、ピストン4の小さい方の部分は2つの半径方向シール10a110bによ
って第2の孔の壁部に対して封止されている。
小さい方の孔の底部にはばね中心合せ装置20がある。
このばね中心合せ装置には戻しばね14があり、このばねはピストン4に対して
押圧されて第1図による中立位置にてピストンが端部キャップ3に形成された制
止ラグ18に押圧されるようになっている。この戻しばね14はばね中心合せ装
置20の外側部分22およびピストン4内の軸線方向孔30に中心合せされてい
る。この戻しばね14のばね定数は小さく、単にピストンが完全に中立位置に戻
り、この位置でピストンが制止ラグに当接し、またピストンが何れの調整圧力に
よっても作用されないようになされるのである。
またばね中心合せ装置20には強力な比例性付与ばね13があるが、このばねは
以下において主ばねと称され、戻しばね14よりも著しく大なるばね定数を有し
ている。
この主ばね13は装ff1f20の大きい基部部分21に中心合せされていて、
戻しばね14と同心的にその外側に位置している。主ばね13の長さは、ピスト
ン4が第1図に従ってその中立位置を離れて第2図に示されるような中間位置に
達した時にのみピストン4および小さい方の孔の基部の間に弾性的係合を行うよ
うに設計されている。
このようにして主ばね13は第3図に示される作動端部位置に向うピストンの引
続く運動の開度対方向に指向された次第に増大する力を与えるのである。この中
間位置から主ばね13によって生じる力はクラッチに組込まれたダイアフラムば
ねによる力に附加されるが、これらの力は完全な係合の離脱を行う目的でマスタ
ーシリンダーの調整圧力によって打負かされるのである。
マスターシリンダーピストン4の位置は第1図から第3図のピストンの頂部側3
1に働く流体圧作動圧力によって制御される。調整圧力はマスターシリンダーハ
ウジング2内のチャンネル5を経て入口室16に供給され、これによって入口室
16内に生じる流体圧作動圧力がピストンの入口側31に働く力を与えてピスト
ン4を第3図に示される作動端部位置に向つて左方に押すのである。
入口室16内にある充分大なる調整圧力によって、ピストン4は第1図の中立位
置から第3図に示される作動端部位置に動かされ、空間17内にある流体圧作動
流体の容積が出口チャンネル6を通って強制的に排出され、スレーヴシリンダー
に働いてダイアフラムばねクラッチの係合を離脱させるのである。
マスターシリンダーハウジング2はまた制限された入口チャンネル7を含み、こ
れが第2の孔の壁部に開放さ・ れている。この制限されたチャンネル7はピス
トン4が第1図による中立位置にある時にだけ空間17に対して開放されるので
ある。この端部位置において、半径方向シール10aはピストン4の傾斜部分9
に対してチャンネルの開口を開放する。チャンネル7に供給される流体圧作動流
体の穏やかな圧力によって、マスターシリンダーおよびスレーヴシリンダーの間
の油の容積は自動的に中立端部位置に制御されるのである。このことはダイアフ
ラムばねクラッチのディスクの摩耗を補償するが、もしそうでなければこの摩耗
はスレーヴシリンダーの中立位置を変化させるのである。この穏やかな圧力はま
た中立端部位置におけるダイアフラムばねに対してスレーヴシリンダーの若干の
予備応力を与える。この予備応力はマスターシリンダーの運動および引続くダイ
アフラムばねの作動の間に生じる恐れのある緩みを排除するのである。
ピストン4の加圧された空間16の他側の空間15はチャンネル8を経て大気に
連通されている。このことはピストンの半径方向シール11を通る漏洩流が背圧
を生じるのを阻止するのである。ピストン4の小さい方の部分はまた第2の半径
方向シール10bを含んでいて、このシールはピストンが中立端部位置にいない
時にチャンネル7から排出される空間15に向う流体圧作動流体の漏洩に対抗し
て阻止するのである。
マスターシリンダー1は第4図に概略的に示される流体圧作動クラッチ装置に組
込まれている。圧力蓄積装置42を有するポンプ40が必要な装置の圧力を与え
る。
このポンプの吸込み側は配管50を経てタンク41から流体圧作動流体を取入れ
て配管51を経て流体圧作動圧力を圧力蓄積装rI142に与えている。これに
より配管52を通って比例弁43が減少された装置圧力を配管53を経てマスタ
ーシリンダー1に与えるようになっている。
電子制御ユニット44が電気導線47を通って制御信号を発生することによりマ
スターシリンダーに対する流体圧作動圧力のレベルを制御していて、その際にこ
の信号のレベルはマスターシリンダー1に対する所望の調整圧力および通常の摩
擦クラッチ60における対応する係合の離脱程度に比例するのである。この制御
信号のレベルは電気導線45を通る入力信号の関数として制御ユニット44によ
り調節されるのである。これらの入力信号はエンジン速度および変速機ボックス
の入力軸のような種々の自動車のパラメーターを与えることができる。これらの
速度を検出することによってクラッチの滑り機能が制御されるのである。また自
動変速装置においては、運転者が変速機に指令して入力信号がギヤシャフトセン
サーから入来するようにでき、その後で制御ユニットが電気導線47を経て発生
される大なる信号によって迅速にクラッチを離脱させるようになされるのである
。一度新しいギヤが係合されると、変速機ボックスの確認接点がこの係合に関す
る入力信号を与えるのである。例えばブレーキペダルの作動および加速装置の位
置のようなパラメーターを示す多くの他の入力信号がクラッチを作動させるため
に制御ユニットによって使用されることができるのである。
マスターシリンダー1はそれぞれマスターシリンダーハウジングの入口5および
7に連結される分枝導管53aおよび53bを経て制御信号47に比例する調整
圧力を受取る。一方マスターシリンダー1の出口チャンネル6は圧力導管54を
経てスレーヴシリンダー61に連結されている。この場合、スレーヴシリンダー
は環状シリンダーピストン62を有する変速機ボックスの入力軸67の廻りに中
心を合わせて取り付けられている。このスレーヴシリンダーピストン62はクラ
ッチカラー63を経てクラッチに組込まれたダイアフラムばね64に働く。第4
図のクラッチは圧力型のもので、このクラッチにおいてはダイアフラムばね64
およびダイアフラムばねのスレーヴシリンダー圧力が概略的にしか示されていな
い当接部69の廻りに戻る時に係合の離脱が得られるのである。圧力板65に対
するダイアフラムばね64の緊締力および車軸67のボス部分7oに対する摩擦
ディスク66の緊締力は係合の離脱によって解除されるが、このことは、エンジ
ンのフライホイールおよび変速機ボックスケースの入力軸67の間の動力の伝達
を意味するのである。
排出される流体圧作動流体はチャンネル8から導管55を経てタンク41に戻さ
れる。流体圧作動流体はまた比例弁43が蓄積装置42からの供給を遮断され、
ピストンが中立端部位置に戻る時に導管56を経てマスターシリンダー1からタ
ンク41に戻されるのである。
マスターシリンダーの2つの入口5および7が比例弁43からの同じ調整圧力に
よって加圧される時にマスターシリンダーピストン4は正味の圧力がピストン4
に対する戻しばね14の力を超過する時にのみ第1図による中立端部位置を離れ
るのである。この正味の力は調整圧力によりて倍加されたピストン4の大きい方
の部分および小さい方の部分の間の面積差によって与えられる。従って、ピスト
ン4は戻しばねの力およびこの面積差により与えられる予め定められた圧力レベ
ルでチャンネル7を遮断するのであ、る。圧力レベルが低い状態では、ピストン
は中立端部位置から動かないが、スレーヴシリンダーは制限されたチャンネル7
の圧力によってダイアフラムばねに対する成る予備応力付与を与えられるのであ
る。
第5図はダイアフラムばねクラッチを離脱させるための比例性付与主ばね13の
、マスターシリンダーニ対して必要な調整圧力に対する作用を示す。曲線8oは
明瞭化のために若干負のX方向にずらされている。このダイアフラムは調整圧力
Pを離脱程度Xの関数として示している。曲線81は如何にしてダイアフラムば
ねクラッチの離脱のために必要な調整圧力Pが約4画のマスターシリンダーピス
トンに対応する離脱程度Xまで増加するかを示している。しかし、離脱程度が増
加を続けると、必要な調整圧力は減少する。このことは与えられた調整圧力が2
つの離脱位置に対応することを意味する。このような装置の自動化は装置が例え
ばスレーヴシリンダーピストンに位置センサーを含まなければならない欠点を生
じるのである。このような位置センサーはクラッチの離脱程度について制御ユニ
ットに対して情報を与える。
また曲線80は如何にして必要な調整圧力が本発明による比例性付与ばねによっ
て増加するかを示している。
主ばねが第2図による中間位置におけるマスターシリンダーピストンと協働し始
める時に、室16に対する調整圧力の要求量は中間位置から増加する。主ばねが
指令する必要な調整圧力の増加は第5図のハツチング面積Aによって示されてい
る。中間位置は比例性付与ばね13のばね定数およびダイアフラムばねの特性に
よって直接に決定されるのである。クラッチがそれぞれの調整圧力に対して与え
られた離脱位置を得るためには、中間位置は先ず第1にダイアフラムばねの力が
増加する離脱程度を得るように減少され始める前に生じなければならない。
この場合中間位置は、ばね13が離脱ストロークの終端におけるダイアフラムば
ねの力の減少を超過する力を発生する時間を有する程度に早期に離脱ストローク
にて生じるようにばね部材13のばね定数および長さがダイアフラムばねの特性
に合致されなければならないのである。
このことは小さいばね定数を有するばね部材13が離脱ストロークの間により早
くマスターシリンダーピストンに働くが、大なるばね定数を有する場合には、ば
ねがピストンに働く中間位置が遅延されることを意味するのである。従って、本
発明によるマスターシリンダーの比例性付与ばねによって調整圧力レベルが離脱
程度に比例するような流体圧作動ダイアフラムばねクラッチが提供されるのであ
る。従って、マスターシリンダーまたはスレーヴシリンダーの別個の位置センサ
ーを必要とする条件が不要になるのである。
本発明は上述の実施例に制限されると考えてはならないで、以下の請求の範囲に
入る範囲内で多くの実施例に修正できるものである。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.作動ユニットがクラッチのダイアフラムばねに働く流体圧作動ピストン(4 ,62)に対して働く圧力媒体の圧力を調整するための調整部材(43)を含み 、この流体圧作動ピストンが第1の端部位置および第2の端部位置の間で軸線方 向に連動可能になされているような、ダイアフラムばね(64)を有する流体圧 作動ディスククラッチ(60)を制御する装置において、制御ユニット(44) が導線(47)を経て前記調整部材(43)に連結されていて、この導線を経て 前記制御ユニット(44)が、信号レベルが前記ディスククラッチ(60)に対 する離脱程度に比例するような制御信号を供給し、また前記調整部材が圧力源( 40,42)に連結され、供給導管(53)を経て前記制御信号レベルに対応す る調整圧力を前記流体圧作動ピストン(4,62)の第1の側(31)に与える 比例弁(43)より成っていて、前記調整圧力が前記制御圧力の信号レベルに比 例し、また前記流体圧作動ピストンシリンダー(1)は、前記流体圧作動シリン ダーピストン(4,62)が前記第1の端部位置および第2の端部位置の間の中 間位置に達した時にのみそのばね作用が前記流体圧作動シリンダーピストン(4 ,62)と協働するように設計されたばね部材(13)を収容しており、前記ば ね部材は、ダイアフラムばねの力が減少して実質的に比例的に増加する力の要求 量が全体の離脱ストロークにわたって得られるような位置で、さらに離脱が進め られるための増加する力の要求量を生じさせるように寸法決めされていることを 特徴とする流体圧作動ディスククラッチを制御する装置。 2.前記作動ユニットが第1の端部位置および第2の端部位置の間で軸線方向に 連動可能のピストン(4)を有するマスターシリンダー(1)、軸線方向に運動 可能のピストン(62)を有するスレーヴシリンダー(61)および前記マスタ ーシリンダー(1)を前記スレーヴシリンダー(61)に連結して前記マスター シリンダーピストン(4)の運動を前記スレーヴシリンダーピストン(62)に 流体静力学的に伝達する圧力導管(54)を含み、その際に、前記スレーヴシリ ンダーピストン(62)が前記ダイアフラムばね(64)に働いて前記調整部材 (43)の作動により離脱を行わせるようになされている請求の範囲第1項記載 の流体圧作動ディスククラッチ(60)を制御する装置において、ばね部材(1 3)が前記マスターシリンダー(1)または前記スレーヴシリンダー(61)の 内の少なくとも1つに収容されていて、その場合前記ばね部材がそれぞれのシリ ンダーピストン(4,62)がそれぞれの第1の端部位置および第2の端部位置 の間の中間位置に連した時にのみそれぞれのシリンダーピストン(4,62)と ばね作用が協働するように設計されていることを特徴とする流体圧作動ディスク クラッチを制御する装置。 3.前記比例性付与ばね部材が実質的に前記マスターシリンダー(1)内に配置 されたばね(13)より成っていることを特徴とする請求の範囲第2項記載の流 体圧作動ディスククラッチを制御する装置。 4.前記マスターシリンダーピストン(4)が第1の中立端部位置にあって、こ こで前記ピストンに配置された第1の半径方向シール(10a)が制限されたチ ャンネル(7)の口部から開放される時に前記マスターシリンダーが前記供給導 管(53)を前記マスターシリンダーピストン(4)および前記スレーヴシリン ダーピストン(62)の間に位置する流体容積に連結する前記制限されたチャン ネル(7)を含んでいることを特徴とする請求の範囲第2項または第3項記載の 流体圧作動ディスククラッチを制御する装置。 5.前記マスターシリンダーピストン(4)が軸線方向に段を付されていて、そ の場合前記調整圧力によって作用される前記第1の側のシリンダー(31)が前 記マスターシリンダーピストンの第2の側(32)の面積を超過する面積を有し 、この第2の側に対して前記マスターシリンダーピストンおよび前記スレーヴシ リンダーピストンの間の流体容積が働き、また戻しばね(14)が前記マスター シリンダー内に配置されてそのピストンを中立端部位置に向って押圧するように なされていることを特徴とする請求の範囲第4項記載の流体圧作動ディスククラ ッチを制御する装置。 6.前記ばね部材(13)が前記ピストン(4)と係合状態になされる前記中間 位置が、ダイアフラムばね力が離脱程度の増加により減少するクラッチおよびダ イアフラムばねの与えられた離脱位置の前で生じるようになされている前掲請求 の範囲の何れか1つに記載の流体圧作動ディスククラッチを制御する装置。 7.前記中間位置が与えられた摩擦クラッチに対して前記比例性付与ばね部材( 13)のばね定数によって直接に決定され、ばね定数が小さい場合には離脱スト ロークに早期の中間位置が生じ、ばね定数が大きい場合に離脱ストロークに連れ た中間位置が生じ、前記ばね部材(13)によって前記中間位置から離脱ストロ ークの残余の部分に与えられる力が、離脱ストロークの終端におけるダイアフラ ムばねの力の減少が補償されるような大きい力を発生させることができるように なされていることを特徴とする請求の範囲第6項記載の流体圧作動ディスククラ ッチを制御する装置。 8.前記マスターシリンダーピストンがこれの前記第1の側に向う方向にて前記 第1の半径方向シール(10a)から距離をおかれた第2の半径方向シール部材 (10b)を含み、その際この距離が前記第1の端部位置および前記第2の端部 位置の間の前記マスターシリンダーピストンの運動ストロークに対応し、これに よって圧力流体が制限されたチャンネル(7)から前記マスターシリンダーピス トンの前記第1の側に向って流れるのを阻止するようになされていることを特徴 とする請求の範囲第5項記載の流体圧作動ディスククラッチを制御する装置。 9.前記第1の側(31)に近接する前記マスターシリンダーピストン(4)の 部分が第3の半径方向シール(11)を有し、また前記第2のシール部材(10 b)および前記第3のシール部材(11)の間の空間(51)が排出チャンネル (8)を経て大気に連通されていることを特徴とする請求の範囲第8項記載の流 体圧作動ディスククラッチを制御する装置。
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