JPH10238558A

JPH10238558A - クラッチ断接装置

Info

Publication number: JPH10238558A
Application number: JP9040853A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Iwao; 信幸岩男; Yasushi Yamamoto; 康山本; Masanori Ishihara; 正紀石原; Tadaharu Yamada; 忠治山田; Masaaki Saito; 昌明西頭; Toshihiko Iwama; 俊彦岩間
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】反力解除に伴う時間遅れを解消し、運転状態
に適した最適タイミングで反力解除を開始し、アクセル
ペダルの操作フィーリングを向上する。【解決手段】本発明は、変速操作に伴ってクラッチ８
の自動断接を行わせる自動断接手段２，６２，６７，３
４，４２，４４，５４，６９，７，７８，７２を有した
クラッチ断接装置１において、前記クラッチ８の自動分
断時にアクセルペダル５５に戻し側への反力を付与する
反力付与手段２，６２，６８，５１，７９，７２，９５
と、前記反力の付与速度又は解除速度を制御する反力速
度制御手段９３，９４と、前記反力の付与時間ｈをエン
ジン回転数及び変速機７６のギヤ段に基づいて決定する
反力時間決定手段７２，７５とを設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクラッチ断接装置に
係り、特に車両のクラッチの自動化を図り得るクラッチ
断接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、バスやトラック等の大型車両にお
いても変速自動化の要請が高まっている。これらの車両
は一般に車重や積載量が大きく、クラッチ形式として乗
用車に採用されるような流体式トルクコンバータを用い
ると損失大となり燃費の面で不利であるため、このよう
な大型車両においては、特に摩擦クラッチを自動操作に
より断接し、その出力を変速機に送り、この変速機をや
はり自動操作するようにして、変速自動化の達成を図っ
ている。このクラッチの自動操作を行うクラッチ断接装
置としては、空圧の給排により摩擦クラッチの断接操作
を行う倍力装置（クラッチブースタ）を備えたものが一
般的である。

【０００３】一方、車両発進時等においてはクラッチの
操作がデリケートとなり、その操作を自動制御で行おう
とすると装置が複雑、高価となってしまうため、この場
合にのみクラッチペダルを用いたマニュアル（手動）操
作を行えるようにして、装置のシンプル化、低価格化を
狙ったものがある（所謂セミオートクラッチシステ
ム）。この場合、クラッチペダルの操作によりマスタシ
リンダから油圧を給排し、この油圧の給排により上記倍
力装置への空圧の給排を行うようにしている。

【０００４】ところで、発進時を除く自動変速時、倍力
装置にはクラッチペダルを操作せずとも空圧が給排され
る。また倍力装置は、空圧が供給されると内部のパワー
ピストンを押動させてクラッチを分断方向に操作するよ
うになっている。

【０００５】そして、従来の構成において、マスタシリ
ンダからの油圧を送る通路は、上記パワーピストンの移
動に応じて容積変化する倍力装置の油圧シリンダに連通
しており、クラッチの自動分断制御時、即ちクラッチペ
ダルを操作しないでパワーピストンによりクラッチ分断
制御を行う場合、パワーピストンの押動により油圧ピス
トン（ハイドロリックピストン）が移動すると、油圧通
路内に負圧が発生して気泡が混入し、クラッチの正確な
操作が困難となる虞がある。

【０００６】このような負圧発生を防止するため、実公
平4-8023号公報等においては、倍力装置の油圧出力部に
マニュアル操作と自動操作とのキャンセル機構を設け、
自動操作時における油圧通路内の容積変化を防止してい
る。しかし、このような倍力装置の構造変更は、小スペ
ースで複雑な構造を採用せざるを得ずコストアップを招
き、信頼性、耐久性にも問題が生じる。

【０００７】そこで、本出願人は、倍力装置の構造変更
は行わず、マスタシリンダをクラッチペダルだけでなく
別の駆動手段（空圧又は油圧）によっても作動させるよ
うにし、上記問題点を解決することができるクラッチ断
接装置の提案を先に行った。（特願平7-176353号等）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
クラッチ断接装置においては、特に走行時の自動分断中
にアクセルペダルを踏んでしまうと、エンジンが空ぶか
しとなって騒音、振動等が生じ、乗り心地が悪化する問
題がある。

【０００９】これを防止すべく、特開昭61-125935 号公
報においては、クラッチ自動分断時にエンジンの燃料制
御を行うようにしている。しかしこれは所謂電子制御エ
ンジンのシステムであり、燃料制御用アクチュエータ
（電子ガバナ）が必要となる事及びクラッチ制御ＥＣＵ
そのものも、エンジンＥＣＵとの通信等複雑となり高価
なものとなってしまう。また電子制御式以外のエンジン
には適用できない欠点もある。

【００１０】そこで本出願人は以前、クラッチの自動分
断時に、空圧シリンダ等の反力付与手段によってアクセ
ルペダルに戻し側への反力を付与し、これによりアクセ
ルペダルの踏み込みを禁止し、エンジンの空ぶかしを防
止するものを提案した（特願平7-253773号）。これによ
れば空圧シリンダ等を追加して空圧給排制御を行うだけ
でよいので、エンジン制御が不要となり過大なコストア
ップを免れることができる。

【００１１】しかし、ここで提案したものにおいては、
空圧シリンダへの空圧の給排を瞬時に行っているため、
突然反力が感じられて足が突き上げられたり、反力が急
激に抜けるなどして操作フィーリングが悪かった。

【００１２】また、空圧シリンダに供給される空圧は、
通常の大形車両に搭載されるエアタンクによるものであ
り、その値が必要以上に高いため、空圧シリンダから空
圧がなかなか抜けていかず、反力解除が遅れる問題があ
った。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、変速操作に伴
ってクラッチの自動断接を行わせる自動断接手段を有し
たクラッチ断接装置において、前記クラッチの自動分断
時にアクセルペダルに戻し側への反力を付与する反力付
与手段と、前記反力の付与速度又は解除速度を制御する
反力速度制御手段と、前記反力の付与時間をエンジン回
転数及び変速機のギヤ段に基づいて決定する反力時間決
定手段とを設けたものである。

【００１４】これによれば、反力速度制御手段により、
反力の付与速度又は解除速度を制御できるようになり、
反力の発生度合いを人間の感覚に近付けられ、操作フィ
ーリングを大いに向上できるようになる。また、反力時
間決定手段により、反力の付与時間を車両の運転状態に
合わせて最適に決定でき、これによって反力解除に際し
ての時間遅れを防止し、最適なタイミングで反力解除を
行えるようになる。

【００１５】なお、前記反力時間決定手段が、前記反力
の付与時間をアクセルペダル開度に基づいてさらに決定
するのが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。

【００１７】図１は、本発明に係るクラッチ断接装置を
示す全体構成図で、クラッチ断接装置１は空圧を供給す
るための空圧供給手段２を有する。空圧供給手段２は、
エンジン９１に駆動されて空圧（空気圧）を発生するコ
ンプレッサ３と、コンプレッサ３からの空気を乾燥させ
るエアドライヤ４と、エアドライヤ４から送られてきた
空気を貯留するエアタンク５と、エアタンク５の入口側
に設けられた逆止弁６とから主に構成される。この空圧
供給手段２からの空圧は倍力装置（クラッチブースタ）
７に送られ、倍力装置７はその空圧の供給により摩擦ク
ラッチ８を分断側（左側）Ａに操作するようになってい
る。また倍力装置７は、詳しくは後述するが、マスタシ
リンダ１０或いはエアマスタシリンダ４２から油圧も供
給されるようになっている。

【００１８】図３は倍力装置７の詳細を示す縦断面図で
ある。なおこの倍力装置７は従来同様に構成され、図１
とは左右逆向きに描かれている。図示するように、倍力
装置７は、そのボディ１１に接続されたシリンダシェル
１２を有し、このシリンダシェル１２内にピストンプレ
ート（パワーピストン、倍力ピストン）１３が、リター
ンスプリング１４により空圧導入側（図中左側）に付勢
されて設けられている。シリンダシェル１２の一端には
空圧ニップル１５が取り付けられ、この空圧ニップル１
５が空圧導入口を形成してエアタンク５からの空圧を空
圧配管３４（図１）から導入する。空圧が導入されると
ピストンプレート１３が右側に押動され、こうなるとピ
ストンプレート１３はピストンロッド１６、ハイドロリ
ックピストン１７、さらにはプッシュロッド１８を押動
してクラッチレバー８ａ（図１）を分断側Ａに押し、ク
ラッチ８を分断する。

【００１９】一方、ボディ１１内部には、油圧導入口た
る油圧ニップル１９に連通する油圧通路２０が形成され
る。油圧通路２０は、ボディフランジ部１１ａの一端
（下端）側に形成された孔２１、ハイドロリックピスト
ン１７を収容するハイドロリックシリンダ（油圧シリン
ダ）２２（ボディシリンダ部１１ｂに形成される）、及
びハイドロリックシリンダ２２に小孔２３ａを介して連
通する他端（上端）側の制御孔２３によって主に形成さ
れる。油圧ニップル１９から油圧配管５４（図１）の油
圧が導入されると、油圧は上記通路を通って制御孔２３
に到達し、制御ピストン２４を制御シリンダ２５に沿っ
て右側に押動する。このようにボディフランジ部１１ａ
の上端側には、詳しくは後述するが、倍力装置７への空
圧供給を制御するための制御バルブ部７ａ（油圧作動
弁）が形成される。

【００２０】制御バルブ部７ａは右側に突出する制御ボ
ディ部２６によって区画される。制御ボディ部２６に
は、前述の制御シリンダ２５に同軸に連通するコントロ
ール室２７及び空圧ポート２８が形成される。コントロ
ール室２７には制御ピストン２４のコントロール部２９
が、空圧ポート２８にはポペットバルブ３０がそれぞれ
摺動可能に収容される。空圧ポート２８にはニップル３
１が取り付けられ、このニップル３１には空圧配管６７
（図１）が接続されて空圧が常に供給されている。

【００２１】通常、ポペットバルブ３０は、空圧とポペ
ットスプリング３２とにより左側に付勢されていて、コ
ントロール室２７及び空圧ポート２８を連通する連通ポ
ート３３を閉じている。よってニップル３１からの空圧
はポペットバルブ３０の位置で遮断される。しかしなが
ら、油圧配管５４から油圧が供給されると、制御ピスト
ン２４のコントロール部２９がポペットバルブ３０を右
側に押動して連通ポート３３を開く。こうなると、連通
ポート３３からコントロール室２７に侵入した空圧は、
コントロール室２７に連通する空圧配管３４（仮想線で
示す）を通じて前述のシリンダシェル１２に入り、ピス
トンプレート１３の左側の空圧作用面１３ａに作用して
これを右側に押動し、クラッチ８を分断側に操作する。

【００２２】ここで、倍力装置７は、供給された油圧の
大きさに応じてクラッチ８を所定ストロークだけ操作す
ることができる。即ち、例えば比較的小さい値だけ油圧
が増加された場合、前述の空圧作用によりピストンプレ
ート１３が右側に押動され、これに連動してハイドロリ
ックピストン１７が所定ストロークだけ右側に押動され
る。すると、油圧通路２０の容積が増し制御孔２３内の
油圧が下がり、こうなると、制御ピストン２４のコント
ロール部２９がポペットバルブ３０を押し付けつつ、ポ
ペットバルブ３０が連通ポート３３を閉鎖するバランス
状態が生じ、これによりコントロール室２７、空圧配管
３４、及びピストンプレート１３の空圧作用面１３ａ側
となる空圧導入室１２ｂにて所定の空圧が保持され、ピ
ストンプレート１３を所定ストローク位置に保持し、ク
ラッチ８を所定の半クラッチ位置に保持する。

【００２３】また、油圧が完全に抜かれると、制御孔２
３内の油圧がさらに下がって、図示の如く制御ピストン
２４が最も左側の原位置に戻される。こうなると、コン
トロール部２９がポペットバルブ３０から離れ、コント
ロール部２９の内部に設けられた開放ポート３６がコン
トロール室２７等と連通するようになる。すると、保持
されていた空圧は、大部分が開放ポート３６から大気圧
ポート３９を通じ空圧導入室１２ｂと反対側のシリンダ
室１２ａに導入され、これによりピストンプレート１３
を右側に押していた空圧が、今度はリターンスプリング
１４と協同してそれを反対側の左側に押し、クラッチ８
を接続側（左側）Ｂに操作する。そして残りの空圧は、
ブリーザ３７を通じ大気開放される。

【００２４】なお、倍力装置７において、３８はシリン
ダ室１２ａとハイドロリックシリンダ２２とを油密に仕
切るシール部材、４０は大気圧ポート、４１は緩められ
たときに作動油のエア抜きを行えるブリーダである。

【００２５】図１に示すように、油圧配管５４は、三方
弁たるシャトル弁或いはダブルチェックバルブ（以下D.
C.V という）６９に接続され、D.C.V ６９からはさらに
二本の油圧配管４３，４４が延出されて、一方がマスタ
シンダ１０に、他方がエアマスタシリンダ４２に接続さ
れる。マスタシリンダ１０は通常の構造のもので、即
ち、運転手がクラッチペダル９を操作すると、プッシュ
ロッド４９を介して内部のピストンが移動し、これによ
り油圧を油圧供給部５３から給排するものである。

【００２６】図４は、エアマスタシリンダ４２の構成を
示す概略縦断面図である。これは先の倍力装置７と同様
に、空圧配管６２から送られてきた空圧で内部の空圧ピ
ストン４５を押動させる。そしてこれにより、油圧ピス
トン４６を押動して油圧を油圧配管４４に供給する。空
圧ピストン４５と油圧ピストン４６とはリターンスプリ
ング４７，４８で戻り側に付勢され、空圧ピストン４５
の押動側（左側）室内は連通孔５０により外部と呼吸さ
れる。

【００２７】図１に示すように、これらマスタシリンダ
１０とエアマスタシリンダ４２とには、リザーバタンク
５８に貯留された作動油が給油配管５９ａ，５９ｂを通
じて適宜補給される。

【００２８】D.C.V ６９は、マスタシリンダ１０及びエ
アマスタシリンダ４２からの油圧の圧力差を利用して、
油圧経路の切替えを自動的且つ機械的に行うものであ
る。即ち、マスタシリンダ１０から油圧が送られれば、
油圧配管４３，５４を接続し、油圧配管４４を遮断す
る。他方、エアマスタシリンダ４２から油圧が送られれ
ば、油圧配管４４，５４を接続し、油圧配管４３を遮断
する。こうして、いずれかから油圧が供給されれば、そ
の油圧は倍力装置７に送られて、前述のように倍力装置
７を分断側Ａに作動させる。

【００２９】そして、クラッチペダル９を操作してマス
タシリンダ１０を作動させればクラッチ８のマニュアル
断接が達成され、一方、エアマスタシリンダ４２への空
圧供給を制御すれば、クラッチ８の自動断接が達成され
る訳である。

【００３０】この空圧供給制御は、空圧配管６２に設け
られた電磁切替弁７８をクラッチ用コントローラ７２で
ON/OFF制御することで達成される。切替弁７８は、ONの
ときには上流側（エアタンク５側）と下流側（エアマス
タシリンダ４２側）とを連通して空圧供給を許容し、OF
F のときには上流側を遮断して下流側を大気開放し、エ
アマスタシリンダ４２の空圧を外部に排出するようにな
っている。従って、切替弁７８をONとすればエアマスタ
シリンダ４２から油圧が供給されてクラッチ８が分断さ
れ、切替弁７８をOFF とすればエアマスタシリンダ４２
に油圧が戻されてクラッチ８が接続される。

【００３１】このように、マスタシリンダ１０、油圧配
管４３，５４、D.C.V ６９、倍力装置７、空圧供給手段
２、及び空圧配管６２，６７，３４は、クラッチペダル
９の操作により、クラッチ８のマニュアル断接を行わせ
るマニュアル断接手段を構成する。

【００３２】一方、空圧供給手段２、空圧配管６２，６
７，３４、エアマスタシリンダ４２、油圧配管４４，５
４、D.C.V ６９、倍力装置７、切替弁７８、及びコント
ローラ７２は、後に詳述する変速操作に伴って、クラッ
チ８の自動断接を行わせる自動断接手段を構成する。

【００３３】また、図１を参照して、エアタンク５とエ
アマスタシリンダ４２とを結ぶ空圧配管６２には、その
途中に４つの分岐６３，６４，６５，６６が設けられ
る。そのうち上流側から三つ目の分岐６５には前述の空
圧配管６７が接続される。

【００３４】特に、二つ目の分岐６４に接続された空圧
配管６８は、その末端がエアシリンダ５１に接続されて
いる。このエアシリンダ５１は、アクセルペダル５５の
押し側ないし裏側に配置されて、そのロッド５６をアク
セルペダル５５に向けて延出させている。そしてエアシ
リンダ５１は、空圧が導入されると、内部のピストン５
２を上方に押動させてアクセルペダル５５を戻し側に移
動し、さらにその空圧の保持により、アクセルペダル５
５を完全戻し位置即ちアイドル位置に保持するようにな
っている。即ち、エアシリンダ５１は、空圧の導入によ
りアクセルペダル５５に戻し側への反力を実質的に付与
するものである。

【００３５】このアクセルペダル５５への反力付与の有
無は、空圧配管６８に設けられた前記同様の電磁切替弁
７９を、コントローラ７２でON/OFF制御することにより
切り替えられる。即ち、電磁切替弁７９をONとすれば、
エアシリンダ５１に空圧が供給されてアクセルペダル５
５に反力が付与され、逆にOFF とすれば、エアシリンダ
５１から空圧が排出されてアクセルペダル５５がフリー
に移動できるようになる。

【００３６】特に、ここでは電磁切替弁７９の供給側と
排出側とにそれぞれ絞り９３，９４が設けられている。
即ち、一方の絞り９３は、空圧配管６８のうち電磁切替
弁７９とエアシリンダ５１とを結ぶ部分に設けられ、他
方の絞りは、電磁切替弁７９に接続される排気用の空圧
配管９５に設けられている。そして排出側の絞り９４は
供給側の絞り９３より絞り量が大きくされ、これにより
配管９５中の通路を配管６８中の通路より狭めるように
なっている。なおこれら絞り９３，９４は電磁切替弁７
９に内蔵することもできる。こうして絞り９３，９４が
設けられることにより、空圧の移動速度が緩慢となり反
力の付与・解除も比較的緩やかに行われるようになる。

【００３７】さらに、空圧配管６２において、一つ目の
分岐６３は、空圧配管７０を介してギヤシフトユニット
（以下G.S.U という）７１に接続され、四つ目の分岐６
６は、空圧配管７３を介してシフトレバー装置７４に接
続される。これらは変速機（トランスミッション）７６
の電子制御を実質的に行うためのもので、且つこれらは
トランスミッション用コントローラ７５に電気的に接続
される。なおこのトランスミッション用コントローラ７
５は、バスケーブル等を介してクラッチ用コントローラ
７２に接続される。これらコントローラ７２，７５は、
かかる装置１を一括して制御するコントローラを構成す
る。

【００３８】G.S.U ７１は、変速機７６の変速操作をコ
ントローラ７５からの制御信号に基づいて実行するアク
チュエータである。その構成は図５に示す通りである。

【００３９】これにおいては、変速機７６のシフトロッ
ド７６ａを、二つのエアシリンダ７７ａ，７７ｂでそれ
ぞれ直交方向に移動し、変速機７６の変速即ちギヤ段の
変更を行うようになっている。そしてエアシリンダ７７
ａ，７７ｂは、それぞれに対する電磁切替弁８０ａ，８
０ｂがON/OFF制御されて、各シフトポジション（Ｒ（リ
バース），１（１速），２（２速），…，５（５速），
Ｎ１（ニュートラル１），…，Ｎ３（ニュートラル
３））に合わせたストローク動作を行う。各シフトポジ
ションを示すためのスイッチが、縦列即ちシフト方向
（例えばＲ〜１間）に３個、横列即ちセレクト方向（Ｎ
１〜Ｎ３間）に３個設けられ、これら最少数のスイッチ
のON/OFFの組み合わせで、コントローラ７５はシフトロ
ッド７６ａの位置を確認し、エアシリンダ７７ａ，７７
ｂの次の動作を決定することができる。そして、このG.
S.U ７１の作動は、シフトレバー装置７４からの出力信
号に基づいて行われる。

【００４０】図１に示すように、シフトレバー装置７４
は、運転手によって手動操作されるシフトレバー８１を
有し、シフトレバー８１は、図示の如きＨ形ゲートに沿
って移動することができる。特に右側縦列のＨはホール
ド、Upはシフトアップ、Downはシフトダウンを意味し、
例えばＨで走行中、シフトレバー８１をUpに倒すと、シ
フトレバー装置７４からシフトアップ信号がコントロー
ラ７５に送られ、コントローラ７５は変速機７６がシフ
トアップされるようにG.S.U ７１を作動させる。そして
シフトレバー装置７４の内部には、空圧配管７３からの
空気が溜められ、且つスプリングも内蔵されており、こ
れらによってシフトレバー８１に対し自然な操作フィー
リングを与えている。通常のマニュアルシフトの場合、
運転手はシフト操作が完了したことをシフトレバーから
の感覚で知ることができるが、この装置７４の場合、シ
フトレバー８１を操作しても電気スイッチの切替えを行
うのみなのでそのような感覚が得られない。そこで、例
えばＨの位置からUpに移動させる際、溜められた空気及
びスプリングを圧縮させて操作フィーリングをやや重く
しておき、その一方でG.S.U ７１が変速操作を完了した
ならば、電磁切替弁９０をOFF 制御して装置７４内の空
気を抜き、シフトレバー８１を最後にひと押しさせる。
こうして、運転手は操作フィーリングからシフト完了を
知ることができる。

【００４１】他、クラッチ用コントローラ７２には、ア
クセルペダル５５に設けられたアクセルストロークセン
サ８２とアイドルスイッチ８３、クラッチ８に設けられ
たクラッチストロークセンサ８８、及び倍力装置７の空
圧導入室１２ｂに設けられた圧力スイッチ９３等が接続
される。また、トランスミッション用コントローラ７５
には、クラッチペダル９に設けられたクラッチペダルス
トロークセンサ８９及びペダルスイッチ８７、シフトレ
バー装置７４に設けられた非常スイッチ８４、変速機７
６の出力軸付近に設けられた車速センサ８５、及びエア
タンク５に設けられた圧力スイッチ８６等が接続され
る。そして、アクセルペダル５５は、図示しないワイヤ
ケーブルを介してディーゼルエンジン９１の燃料噴射ポ
ンプ９２に接続される。

【００４２】次に、上記装置の動作説明を行う。

【００４３】図２は、コントローラ７２，７５による制
御ルーチンを示すフローチャートである。先ず、コント
ローラ７２，７５は、車速センサ８５からの出力信号に
基づき車速が０であるか否かを判断する。なおここで車
速が０とは、所定のしきい値を境に車速が極めて低速と
なった状態を含むものとする。そして車速０でない場
合、即ち走行中である場合はYES に進む。次に、運転手
のシフトレバー８１の操作によりコントローラ７５に変
速信号が入力されたならば、電磁切替弁７９をONとして
エアシリンダ５１に空圧を供給し、アクセルペダル５５
をアイドル位置に保持する。

【００４４】ここで、コントローラ７２，７５は、変速
信号を入力した瞬間、そのときのエンジン回転数を図示
しないクランク角センサ等の出力信号に基づいて読取
り、そのときのアクセルペダル５５のペダルストローク
即ちアクセルペダル開度を、アクセルストロークセンサ
８２の出力信号に基づいて読取り、そのとき（変速前）
のギヤ段を、G.S.U ７１のポジションスイッチの出力信
号に基づいて読取っている。これらの値を基に、コント
ローラ７２，７５は、詳しくは後述するが、所定の演算
を実行して電磁切替弁７９をOFF にするタイミングを決
定する。

【００４５】次に、コントローラ７２，７５は、電磁切
替弁７８をONとしてエアマスタシリンダ４２に空圧を供
給し、倍力装置７に油圧を送ってクラッチ８を分断操作
させる。さらにクラッチストロークセンサ８８の出力信
号から、クラッチ８が完全に分断されたと判断したら、
G.S.U ７１を作動させ、変速機７６を変速操作させる。
一方クラッチ８がまだ分断されてないと判断したら、エ
アマスタシリンダ４２への空圧供給を続行し、クラッチ
８の分断操作を続行する。次に、G.S.U ７１のポジショ
ンスイッチによる出力信号から変速が完了したかどうか
を判断し、未完了ならばNOに進んで変速操作を続行す
る。完了したならばYES に進み、車室内のインジケータ
にギヤ段表示を行う。

【００４６】ここでコントローラ７２，７５は、詳しく
は後述するが、上述の演算により決定されたタイミング
で、具体的には変速機７６の変速が終了してから所定時
間経過後に、電磁切替弁７８をOFF とし、エアシリンダ
５１からの空圧排出を開始する。

【００４７】続いてコントローラ７２，７５は、電磁切
替弁７８をOFF としてエアマスタシリンダ４２から空圧
を排出し、クラッチ８を接続操作させる。そしてクラッ
チストロークセンサ８８の出力信号から、クラッチ８が
完全に接続されたかどうかを判断する。接続されてない
場合は空圧排出を続行する。なおこれと並行して、エア
シリンダ５１から徐々に空圧が排出されていくため、ク
ラッチ８の接続度合いに応じたアクセルペダル５５の踏
み込みも可能となる。こうしてクラッチ８の接続が終了
すると、走行中のクラッチ分断、変速、クラッチ接続と
いった一連の変速動作が完了する。

【００４８】一方、最初のステップでコントローラ７５
が車速０であると判断した場合、即ち実質上停車である
と判断した場合はNOに進む。そしてこのときは、発進の
ためのニュートラル〜１速又はリバース間の変速制御が
実行され、クラッチ８はクラッチペダル９によるマニュ
アル操作となる。当然ここではアクセルペダル５５のロ
ックは行われない。このときの制御は次の通りである。

【００４９】運転手のシフトレバー８１の操作によりコ
ントローラ７５に変速信号が入力され、クラッチペダル
９の踏み込み操作により、クラッチ８が完全分断された
とクラッチストロークセンサ８８から出力されたならば
（つまりこれらの二条件が整ったならば）、先と同様
に、G.S.U ７１を作動させて変速機７６を変速操作させ
る。そして、次のステップで変速完了か否かを判断し、
未完了ならばNOに進んで変速操作を続行し、完了ならば
YES に進んでギヤ段表示を行う。制御はここで終了し、
あとは運転手がクラッチペダル９を適当なタイミング、
スピードで戻してやれば、クラッチ８が接続されて車両
が発進する。

【００５０】なお、上記制御においては、クラッチ８の
接続状態をクラッチストロークセンサ８８からの出力信
号に基づき検出したが、これに代わって、或いはこれと
併用して、圧力スイッチ９３からの出力信号で検出する
ようにしてもよい。特にこれらの併用により、摩擦クラ
ッチ８に摩耗が生じてクラッチストロークセンサ８８の
出力値が変化した場合でも、圧力スイッチ９３により倍
力装置７の圧力値ないし加圧状態を検出することで、ク
ラッチ８の断接検知を補償することができる。

【００５１】さて、上記構成にあっては、クラッチ８の
自動分断を、マスタシリンダ１０とは別のエアマスタシ
リンダ４２を作動させることにより行い、これによって
油圧通路内の負圧発生を防止している点に第１の特徴が
ある。

【００５２】即ち、図３を参照して、従来はエアマスタ
シリンダ４２がなく、別の空圧配管が倍力装置７の空圧
ニップル１５に接続されており、この空圧配管からの空
圧供給制御により、マスタシリンダ１０を動作させずピ
ストンプレート１３を押動させるようにしていた。しか
しこれだと、ピストンプレート１３に連動してハイドロ
リックピストン１７が右側に移動することで、作動油が
充填されているハイドロリックシリンダ２２の容積が増
し、これにより油圧通路２０及び油圧配管５４内等（合
わせて油圧通路内という）に負圧が生じて、作動油に気
泡が混入し、クラッチ８の正確なマニュアル操作が困難
となる問題が生じる。

【００５３】そこで本装置１では、クラッチ８の自動分
断操作時に、エアマスタシリンダ４２を作動させて油圧
通路内を加圧しつつ倍力装置７への空圧供給を行うよう
にしている。これによって、油圧通路内の負圧化を防止
でき、トラブルを未然に防止することができる。

【００５４】次に、上述したように、クラッチ自動分断
中においては、アクセルペダル５５に戻し側への反力が
付与され続けるためアクセルペダル５５は常にアイドル
位置に保持される。よってこのとき、通常の踏力でアク
セルペダル５５を踏んでしまったとしても、アクセルペ
ダル５５は動かずエンジン９１の空ぶかしは防止され
る。これによって、不意な騒音や振動も発生せず、乗り
心地の安定を保てる。そして、本装置では、アクセルペ
ダル５５を単純に機械的に操作するため、従来のような
燃料制御用アクチュエータを必要とせず、構造が簡単で
安価に提供できるメリットがある。

【００５５】ここで、通常の踏力を超えた、エアシリン
ダ５１の出力に勝る踏力でアクセルペダル５５を踏め
ば、アクセルペダル５５の移動は可能である。しかしな
がら、自動変速中に、運転手はクラッチ８が分断される
ことをアクセルペダル５５の操作フィーリングの変化に
より、即ち踏み込みフィーリングが重くなることにより
知ることができ、これにより運転手は踏み込みを行わな
いであろう。一方、必要であれば強制的に踏み込むこと
によってエンジン回転数を上げることもできる。

【００５６】このように、上記構成にあっては、空圧供
給手段２、流体圧通路としての空圧配管６２，６８，９
５、流体圧シリンダとしてのエアシリンダ５１、切替弁
７９及びコントローラ７２，７５が、上記自動断接手段
によるクラッチ８の自動分断時に、アクセルペダル５５
に戻し側への反力を付与する反力付与手段を構成する。
なおこの構成を概略的に図６に示す。

【００５７】ところで、アクセルペダル５５への反力の
付与・解除は、前記絞り９３，９４があることにより従
来より緩慢に行われる。

【００５８】即ち、図９には、上記構成による反力付与
・解除の様子がタイムチャートで示されている。ここで
の縦軸にはアクセルペダル５５のペダルストロークがと
ってあり、実線では、運転手がアクセルペダル５５を通
常の踏力で踏んでいたとした場合のペダルストロークが
示されている。

【００５９】先ず、運転手がペダルストロークＳ₁で走
行中、時間Ｔ₁でシフトレバー８１を操作し変速を開始
したとする。するとシフトレバー装置７４から変速信号
が出力され、前述のクラッチ分断、変速、クラッチ接続
という一連の動作が時間Ｔ₂から時間Ｔ₃にかけて行わ
れる。ただし、クラッチ分断前にアクセルペダル５５を
戻しておく必要があるので、その変速信号と同時に電磁
切替弁７９がONとされ、これによりエアシリンダ５１に
は空圧が供給され、アクセルペダル５５はアイドル位置
に向けて強制的に戻されることになる。

【００６０】このとき、従来は上述の如き供給側の絞り
９３がないため、エアシリンダ５１には空圧が瞬時に供
給され、アクセルペダル５５も急激に戻されることにな
る。変速開始時、運転手は自らの踏力を緩めて、アクセ
ルペダル５５をアイドル位置まで短時間で戻すであろう
が、このタイミングがエアシリンダ５１による戻し操作
より遅れれば、エアシリンダ５１による急激な反力が運
転手の足に感じられ、足が突き上げられたりして違和感
を感じることとなる。

【００６１】一方、かかる構成の場合、図７に示すよう
に電磁切替弁７９がONとされ、エアシリンダ５１に空圧
が供給される際、空圧配管６８中の通路が絞り９３によ
って絞られているため、空気の移動速度ないし空圧供給
速度は低速となる。これによってエアシリンダ５１のピ
ストン５２の移動速度（エアシリンダ５１の作動速度）
も低速となり、アクセルペダル５５がアイドル位置まで
戻される時間が遅延すると共に、エアシリンダ５１によ
る反力発生は従来より緩慢に行われることとなる。特
に、かかる構成の場合、その反力上昇特性は図９の如く
非線形となり、上昇初期には反力の高まりが一層遅い。
このことから、運転手が自らの踏力操作でアクセルペダ
ル５５を戻せる時間を十分確保できるようになり、図９
に一点鎖線で示す如く、運転手によるアクセルペダル５
５の戻しが一瞬遅れたとしても、反力発生に伴う突上げ
感、違和感を排除できるようになり、操作フィーリング
を確実に向上できるようになる。また通常の踏力で踏み
続けていたとしても、ペダルの強制戻しが緩慢なので違
和感がない。

【００６２】一方、図９に示すように、反力解除のため
電磁切替弁７９がOFF とされるのは、電磁切替弁７９が
ONとされてから所定時間ｈを経過した後の時間Ｔ₄であ
る。このとき従来のように、エアシリンダ５１から空圧
が瞬時に排出されたとしたならば、反力解除は高速かつ
急激に行われ、運転手が通常の踏力を維持していればそ
の反力解除に合わせてアクセルペダル５５も急激に踏み
込まれるであろう。

【００６３】しかし元来運転手は、変速後のアクセルペ
ダル５５の踏み込みを、急加速時等を除けば実線の如く
もっと緩慢に行うはずであり、決して急激には行わない
はずである。そして運転手は、変速機７６の変速終了を
シフトレバー８１の操作感から知るため、本来は変速終
了直後から、クラッチ接続と同期した速度及びタイミン
グでアクセルペダル５５の踏み込みを行いたいはずであ
る。従来は、アクセルペダル５５が一気に踏まれる可能
性があるため、時間Ｔ₄を少なくともクラッチ接続後に
設定せざるを得ず、これによって踏み込みタイミングの
遅れが生じ、違和感を生じさせてしまっていた。

【００６４】一方、かかる構成の場合、前述のように絞
り９３，９４を設けたため以下のようになる。

【００６５】即ち図８に示すように、電磁切替弁７９が
OFF とされると、その切り替えによりエアシリンダ５１
内の空圧が空圧配管６８，９５を通じて排出されるよう
になる。このときもやはり絞り９３，９４があるためそ
の排出速度が低速となり、反力の解除は緩慢に行われる
こととなる。これにより、反力解除開始タイミング（電
磁切替弁７９をOFF にするタイミング）を従来より早
め、変速終了後のクラッチ接続中に反力解除を開始でき
るようになる。そしてマニュアル車の如き、クラッチ接
続と同期したアクセルペダル５５の踏み込みを実行で
き、違和感の排除、操作フィーリングの向上を確実に果
たせるようになる。

【００６６】特に、空圧ないし空気が大小二重の絞り９
３，９４を通過するため、その排出特性ないしペダル踏
込特性を実線の如くマニュアル車に最も近いものに設定
でき、より自然な操作フィーリングを得られるようにな
る。即ち、電磁切替弁７９がOFF とされた直後で、まだ
排圧が高いときは排出速度が二つの絞り９３，９４によ
って支配され、その圧力が低くなるにつれ、排出速度は
小径の絞り９４に支配されるようになる。こうして一層
の操作フィーリング向上が達成される。

【００６７】このように、かかる構成にあっては、簡単
な空圧回路の変更のみで操作フィーリングの向上が図
れ、装置の複雑化、コストアップを免れられる利点があ
る。

【００６８】以上の説明から分かるように、かかる構成
にあっては、絞り９３，９４が、反力の付与速度又は解
除速度を制御する反力速度制御手段を形成している。こ
の反力速度制御手段としては、例えば排出側の絞り９４
のみ設けて反力解除速度のみ緩慢化してもよく、これら
絞りを電子制御式可変絞りとしてもよい。

【００６９】ところで一方、図９において、ΔＴ₁は、
電磁切替弁７９がONとされた瞬間（反力付与開始時）か
らクラッチ接続開始までの時間を、ΔＴ₂は、クラッチ
分断、変速、クラッチ接続といった一連の変速に要する
時間を、ΔＴ₃はクラッチ分断時間を、ΔＴ₄は変速機
７６の変速時間を、ΔＴ₅はクラッチ接続時間をそれぞ
れ示している。また変速時間ΔＴ₄はさらに、変速機７
６のシフトロッド７６ａをシフト方向に動かして（シフ
ト操作して）ギヤ抜きを行う時間ΔＴ_4-1、シフトロッ
ド７６ａをセレクト方向に動かして（セレクト操作し
て）次のシフト操作を行う位置まで移動する時間ΔＴ
_4-2、変速機７６のシンクロに要する時間ΔＴ_4-3、及
び次のシフト位置にシフト操作し、ギヤ入れを行う時間
ΔＴ_4-4に分けることができる。さらに、ΔＴ₆は、変
速終了から電磁切替弁７９がOFF とされる反力解除開始
時までのオフセット時間を示している。

【００７０】ここで特に、電磁切替弁７９がONとされて
からOFF とされるまでの時間即ち反力付与時間ｈはｈ＝ΔＴ₁＋ΔＴ₃＋ΔＴ₄＋ΔＴ₆ と表すことができ、且つこの時間は以下式ｈ＝ａ×Ｎｅ＋ｂ×Ａｃｄ＋ｃ×Ｇｒ＋ｄに基づき、コントローラ７２，７５により演算決定され
るようになっている。つまりコントローラ７２，７５
は、電磁切替弁７９をONとした瞬間上記演算を実行し、
これによって決定された上記時間ｈを内蔵タイマでカウ
ントすると共に、その時間ｈに達した瞬間、一律に電磁
切替弁７９をOFF として反力解除を開始する。ここで上
記式において、Ｎｅはエンジン回転数、Ａｃｄはアクセ
ルペダル開度に基づく代用値（アクセルペダル開度
値）、Ｇｒはギヤ段に基づく代用値（ギヤ段値）、ａ，
ｂ，ｃ，ｄは制御補助係数を示す。アクセルペダル開度
値Ａｃｄは、実際のアクセルペダル開度自体を示すもの
ではなく別の値に置換された値で、その値は、アクセル
ペダル開度が増すほどに増大するものとされる。またギ
ヤ段値Ｇｒも同様で、その値には各ギヤ段のギヤ比が用
いられ、その値はギヤ段が大きいほど低いものとされ
る。このような制御則に則り、反力解除開始タイミング
を決定するのは以下の理由に基づく。

【００７１】即ち、ここでの空圧供給手段２は通常の大
型車両に搭載されるもので、これから供給される空圧
は、アクセルペダル５５の反力発生には十分過ぎるほど
の高圧である。即ち、反力発生には2kg/cm²程度の圧力
で十分であるが、エアタンク５の供給圧は通常 6〜8kg/
cm²程度あり必要以上に高いものとなっている。

【００７２】これだと、反力解除のために電磁切替弁７
９をOFF としても、エアシリンダ５１内の 6〜8kg/cm²
程度の空圧がなかなか2kg/cm²程度以下まで下がらず、
これによって反力解除開始の際、時間遅れが生じるとい
う問題が起こっていた。なお、これを解決するため減圧
弁を用いる方法もあるが、応答性が著しく悪化するため
採用が不可能であった。このため、図９に破線で示すよ
うに、例えばクラッチ接続中（ΔＴ₅）に反力解除を開
始しようとして時間Ｔ₅で電磁切替弁７９をOFF として
も、実際に反力解除が開始されるのはクラッチ完接付近
となってしまい、好ましくなかった。

【００７３】このように、反力の解除速度は絞り９３，
９４によって適正化されているものの、その解除開始の
タイミングは前記時間遅れがあることから設定が困難で
あった。

【００７４】このため、クラッチ完接時Ｔ₃より所定時
間前で、即ちオフセット時間ｈｃだけ前で電磁切替弁７
９を先行してOFF とすることが考えられるが、クラッチ
完接時Ｔ₃がクラッチ分断時間ΔＴ₃、変速時間ΔＴ₄
及びクラッチ接続時間ΔＴ₅の影響を受けること、且つ
これらがエンジン回転数、アクセルペダル開度等の各種
パラメータの影響を受けることにより、一義的に決定で
きず、従って、クラッチ完接時Ｔ₃を予め特定し、それ
よりオフセット時間ｈｃだけ前の時Ｔ₅を、タイマ制御
にて単純に特定し、予測制御するといったことは不可能
である。

【００７５】そこで発明者は、電磁切替弁７９のON時か
らOFF 時までの時間ｈを決定し、その時間ｈをON時から
タイマでカウント（時間制御）することで、最適なタイ
ミングで電磁切替弁７９をOFF とし、上記時間遅れ分の
タイミングのずれを確実に相殺し得る予測制御を行うこ
とを試みた。

【００７６】特にここで、反力付与時間ｈの設定は当初
困難を極め、多数種のパラメータを組み合わせた様々な
理論式を検討し、実車実験を試みたが、理論的には適当
と思われても、実際の人間の感覚には到底合致するもの
とならず、あらゆる運転状態において、操作フィーリン
グを良好とするものには至らなかった。

【００７７】しかし、上記式のような簡単な積算式を設
定し実験を行ったところ、あらゆる運転状態において良
好な操作フィーリングを得ることができた。つまり上記
式は実験式であり、これによって最適な反力解除開始タ
イミングを得られ、クラッチ接続に同期したアクセルペ
ダル５５の踏み込みを行うことができることとなった。
理論的には、このような単純な積算系で結果が良好とな
るのは疑問であるが、機械系のみを考慮した理論だけで
は人間の感覚との対比において必ずしも成立しない部分
があるものと思われる。

【００７８】以下、上記式或いは制御則ｈ＝ａ×Ｎｅ＋ｂ×Ａｃｄ＋ｃ×Ｇｒ＋ｄ（＝ΔＴ₁＋ΔＴ₃＋ΔＴ₄＋ΔＴ₆）について、良好な結果が得られた理由について検討を試
みる。

【００７９】先ず、ΔＴ₁について、これはアクセルペ
ダル５５が所定の踏み込み位置からアイドル位置まで戻
る時間であるので、アクセルペダル開度値Ａｃｄの項
（第２項）に影響し、且つこれに含まれるものと考えら
れる。なお、図９において、Ｓ₀で示すペダルストロー
クはアクセルペダル５５の遊び量に相当するものであ
る。そしてアクセルペダル５５はこのストロークＳ₀ま
で戻されればエンジンの吹け上がりが防止されるので、
このストロークＳ₀となった時までの時間をΔＴ₁と
し、この直後からクラッチ分断を開始すればよいことと
なる。

【００８０】次に、クラッチ分断時間ΔＴ₃について
は、電磁切替弁７８、エアマスタシリンダ及び倍力装置
７の作動速度等、装置自体の持つポテンシャルにより一
義的に決定されるので、一定時間と考えられ、制御補助
係数ｄによる定数項（第４項）に含まれると考えられ
る。

【００８１】次に、変速時間ΔＴ₄について、これは前
述したようにギヤ抜き時間ΔＴ_4-1、セレクト時間ΔＴ
_4-2、シンクロ時間ΔＴ_4-3及びギヤ入れ時間ΔＴ_4-4
に分けて考えることができる。

【００８２】ギヤ抜き時間ΔＴ_4-1及びギヤ入れ時間Δ
Ｔ_4-4は、種々の制御パラメータに影響を受け難いもの
の、走行負荷（エンジン負荷）が高いほど時間を要する
傾向があり、よってアクセルペダル開度値Ａｃｄの項
（第２項）に影響しこれに含まれるものと考えられる。
またセレクト時間ΔＴ_4-2については、変速前後のギヤ
段の影響を受けるので、ギヤ段値Ｇｒの項（第３項）に
含ませて考えればよいと思われる。またシンクロ時間Δ
Ｔ_4-3については、主に変速機７６のアウトプットシャ
フトとカウンタシャフトとの回転数差に影響を受ける
が、これはエンジン回転数、アクセルペダル開度、ギヤ
段それぞれの違いで異なるため、第１項から第３項全て
の項に含まれると考えられる。

【００８３】次に、オフセット時間ΔＴ₆については、
クラッチ接続時間ΔＴ₅がエンジン回転数、変速機７６
のインプットシャフトの回転数等に影響するため、オフ
セット時間ΔＴ₆も変速後のエンジン回転数に影響する
と思われ、これを時間Ｔ₁におけるエンジン回転数で代
用し、上記式のエンジン回転数Ｎｅの項（第１項）に含
ませて考えればよいと思われる。

【００８４】こうして、上記式の制御補助係数ａ，ｂ，
ｃ，ｄを最適にチューニングし、各値Ｎｅ，Ａｃｄ，Ｇ
ｒに対し適当な重み付けをしてやることで、運転状態モ
ードを簡易的に模すと共に、これに適した最適な反力解
除開始タイミングを得られ、反力解除に際してのペダル
操作感を格段に向上することが可能となった。

【００８５】なお、補足すれば、変速前後のギヤ段によ
ってはセレクト時間ΔＴ_4-2が不要となること、シフト
アップとシフトダウンとではシンクロ、ギヤ入れ時間が
異なること、ギヤが低速側のときはシンクロ、ギヤ入れ
に時間が要することなどから、係数ｃの値は、これらの
場合に応じて適宜切り替えることとしている。また、空
圧値が高いため、G.S.U ７１の動作速度は非常に早く、
シンクロ、ギヤ入れはほぼ同時に一瞬で行える点、制御
補助係数のチューニングが若干大変となるものの、アク
セルペダル開度値Ａｃｄの項（第２項）は省略可能であ
る点も付記しておく。

【００８６】このように、上記構成にあっては、コント
ローラ７２，７５が、反力の付与時間ｈをエンジン回転
数Ｎｅ及び変速機７６のギヤ段に基づいて決定する反力
時間決定手段を形成する。

【００８７】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明してきたが、これ以外にも他の形態を採ることは当
然可能で、例えば、エアシリンダ５１に代わって油圧シ
リンダや各種モータ、電磁力を応用したものや機械的機
構（リンク、レバー、ピン等）を利用したりすることが
できる。このときは油圧シリンダの油圧供給・排出速
度、モータの回転速度、電磁力の増減速度、機構の作動
抵抗等を適宜制御することにより、アクセルペダルの反
力付与・解除速度を制御することが可能となる。また上
記実施の形態は所謂セミオート（半自動）クラッチシス
テムに関するものであったが、本発明は、クラッチ断接
を全て自動で行い得るフルオート（全自動）クラッチシ
ステムにも適用可能である。

【００８８】

【発明の効果】本発明は、反力解除に伴う時間遅れを解
消し、運転状態に適した最適タイミングで反力解除を開
始し、アクセルペダルの操作フィーリングを向上できる
という、優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクラッチ断接装置を示す構成図で
ある。

【図２】コントローラによる制御ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図３】倍力装置を示す縦断面図である。

【図４】エアマスタシリンダを示す概略縦断面図であ
る。

【図５】ギヤシフトユニットを示す構成図である。

【図６】反力付与手段の概略構成図である。

【図７】反力付与手段における反力付与時の空圧移動方
向を示す図である。

【図８】反力付与手段における反力解除時の空圧移動方
向を示す図である。

【図９】本装置における反力付与・解除の様子を示すタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１クラッチ断接装置２空圧供給手段７倍力装置８クラッチ３４，６２，６７，６８，９５空圧配管４２エアマスタシリンダ４４，５４油圧配管５１エアシリンダ５５アクセルペダル６９ダブルチェックバルブ (D.C.V) ７２，７５コントローラ７８，７９切替弁９３，９４絞りＡｃｄアクセルペダル開度値Ｇｒギヤ段値Ｎｅエンジン回転数ａ，ｂ，ｃ，ｄ制御補助係数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田忠治神奈川県藤沢市土棚８番地株式会社いすゞ中央研究所内 (72)発明者西頭昌明神奈川県藤沢市土棚８番地株式会社いすゞ中央研究所内 (72)発明者岩間俊彦神奈川県藤沢市土棚８番地株式会社いすゞ中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変速操作に伴ってクラッチの自動断接を
行わせる自動断接手段を有したクラッチ断接装置におい
て、前記クラッチの自動分断時にアクセルペダルに戻し
側への反力を付与する反力付与手段と、前記反力の付与
速度又は解除速度を制御する反力速度制御手段と、前記
反力の付与時間をエンジン回転数及び変速機のギヤ段に
基づいて決定する反力時間決定手段とを設けたことを特
徴とするクラッチ断接装置。
【請求項２】前記反力時間決定手段が、前記反力の付
与時間をアクセルペダル開度に基づいてさらに決定する
請求項１記載のクラッチ断接装置。