JPH1082432A - クラッチアクチュエータ装置 - Google Patents

クラッチアクチュエータ装置

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JPH1082432A
JPH1082432A JP9221335A JP22133597A JPH1082432A JP H1082432 A JPH1082432 A JP H1082432A JP 9221335 A JP9221335 A JP 9221335A JP 22133597 A JP22133597 A JP 22133597A JP H1082432 A JPH1082432 A JP H1082432A
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JP
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clutch
piston
electric motor
actuator device
cylinder
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JP9221335A
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Richard Joseph Beitesu Iain
リチャード ジョーゼフ ベイテス イアン
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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Publication date
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/066—Control of fluid pressure, e.g. using an accumulator
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0227—Source of pressure producing the clutch engagement or disengagement action within a circuit; Means for initiating command action in power assisted devices
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用クラッチアクチュエータ装置におい
て、正確なクラッチ制御を行い、かつ、迅速な離脱およ
び初期結合点への復帰を可能とする。 【解決手段】 ハウジング50の拡径ボア52に、拡径ピス
トン54を嵌装し、小径ボア60に、小径ピストン62を嵌装
する。室58にはソレノイド制御バルブを介して空気圧源
を接続し、室66には電気モータおよびボールねじ機構に
よって制御される油圧マスタシリンダを接続する。コン
トロールユニットによってソレノイド制御バルブおよび
電気モータを制御し、電気モータおよびボールねじ機構
によって油圧マスタシリンダおよび小径ピストン62を介
してクラッチ制御部材42を駆動して、正確なクラッチ制
御および初期結合点の設定を行い、また、空気圧源およ
びソレノイド制御バルブによって室58を加圧し、拡径ピ
ストン54を左方に移動させてクラッチを迅速に離脱さ
せ、また、室58を排気して初期結合点に復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用自動クラッ
チの制御用アクチュエータシステムに関し、特に、電気
モータ制御アクチュエータを利用し、かつ、正確な制御
を必要としない迅速なクラッチ作動のための加圧流体作
動オーバライド機構を有するアクチュエータシステムに
関するものである。特に、本発明の好適な実施形態は、
車両発進状態中に必要なクラッチの正確な位置決めのた
めの電気モータ制御ボールねじ機構を有し、かつ、クラ
ッチを迅速に離脱させ、また、クラッチを完全離脱位置
から接触点すなわち初期結合点へ移動させるためのソレ
ノイド制御空気圧オーバライドアクチュエータを有する
車両用乾式プレートマスタクラッチのアクチュエータシ
ステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用自動マスタクラッチ並びにその制
御およびアクチュエータは、米国特許第4,650,056 号、
第4,638,898 号、第4,671,394 号、第4,712,658 号、第
4,852,419 号、第4,874,070 号、第5,293,316 号、第5,
314,050 号、第5,337,868 号および第5,337,874 号に参
照されるように従来技術において公知であり、これらの
特許の開示内容は参考として本説明に含まれる。これら
の自動クラッチは、米国特許第4,081,065 号、第4,361,
060 号および第4,648,290 号に参照されるように、手動
および／または全自動または部分自動変速機とともに利
用することができ、また、動的（走行中）シフトおよび
／または車両発進（停止からの発進）作動のために使用
することができ、これらの特許の開示内容は参考として
本説明に含まれる。公知のように、車両発進および微速
運転は、通常、動的シフト作動中よりも正確なクラッチ
制御を必要とする。
【０００３】一般的に、従来技術の装置は、一方に移動
して制御クラッチを結合させ、また、反対方向に移動し
て制御クラッチを離脱させるクラッチ制御部材をを含ん
でいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のク
ラッチアクチュエータ機構は、ほぼ満足できるものであ
るが、動的離脱および／または接触点への移動のために
要求される迅速なアクチュエータ作動、並びに、微速運
転および停止からの発進作動に必要な繊細で正確な制御
の両方を得ることが困難である点において、改善の余地
があった。電気モータ式アクチュエータの多くは、ボー
ルねじ機構またはボール−ランプ機構と組み合わされ
て、正確な制御を提供するが、これらは、離脱および接
触点への迅速移動のためには、幾分動作が遅い傾向があ
り、また、空気圧制御は、正確なバルブ操作および粗い
バルブ操作のいずれを用いても、特定の条件の下では必
要とするほど操作性に優れない。
【０００５】したがって、本発明の目的は、車両用自動
マスタクラッチのための新規で改良されたアクチュエー
タアセンブリを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、クラッ
チ制御部材の結合および離脱の両動作の制御のための電
気モータ作動アクチュエータと、電気モータ作動アクチ
ュエータによって設定されたクラッチ位置に対して、そ
の離脱方向への移動のみにおいて、電気モータ作動アク
チュエータをオーバライドしてクラッチ制御部材の移動
を制御することができる流体作動オーバライドとを含む
乾式プレート摩擦クラッチ等の車両用自動マスタクラッ
チのためのアクチュエータシステムを提供することによ
って、上記従来技術の欠点が最小限となり、または、解
消される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の上記および他の目的並び
に利点は、添付図面に関連する以下の好適な実施形態の
説明を参照することによって明らかになる。
【０００８】本発明のクラッチアクチュエータ装置を特
に好適に利用することができる形式の車両用機械式自動
変速装置10が図１に概略的に示されている。全自動およ
び部分自動機械式変速装置10は、米国特許第4,361,060
号、第4,648,290 号および第5,136,897 号に参照される
ように、従来技術において公知であり、これらの特許の
開示内容は参考として本説明に含まれる。
【０００９】車両用機械式自動変速装置10は、公知のデ
ィーゼルエンジン等の燃料制御エンジンＥによって摩擦
マスタクラッチＣ等のカップリングを介して駆動される
多段歯車自動変速機11を含んでいる。自動変速機11の出
力は、出力軸12であり、この出力軸12は、従来技術にお
いて公知のように、駆動車軸のディファレンシャル、ト
ランスファケース等の適当な車両コンポーネントに駆動
連結される。
【００１０】エンジンＥのクランク軸20は、マスタ摩擦
クラッチＣの駆動プレート18を駆動し、駆動プレート18
は、被駆動プレート22に摩擦結合して、変速機11の入力
軸16を駆動する。
【００１１】上述の動力伝達装置のコンポーネントは、
いくつかの装置によって作動および／または監視されて
おり、これらの装置について以下に簡単に述べる。これ
らの装置は、運転者操作スロットル装置THL の運転者に
よる設定位置を感知するスロットルペダル位置すなわち
スロットル開度モニタアセンブリ21と、エンジンＥに供
給される燃料の量を制御する燃料制御装置23と、エンジ
ンの回転速度(ES)を感知するエンジン速度センサ25と、
マスタクラッチＣを結合および離脱するとともにクラッ
チの状態を示す情報を提供するクラッチオペレータ27
と、入力軸16の回転速度(IS)を感知する入力軸速度セン
サ28と、変速機11を選択された目標ギヤ比へシフトし、
および／または、ニュートラルおよび／または現在の連
結ギヤ比を表す信号を提供する変速機オペレータ29と、
出力軸12の回転速度(OS)を感知する出力軸速度センサ30
とを含んでいる。
【００１２】上述の装置は、中央処理ユニットすなわち
電子処理ユニット31（以下、ＣＰＵまたはＥＣＵともい
う）に情報を供給し、および／または、電子処理ユニッ
ト31から指令信号を受入れる。中央処理ユニット31は、
アナログおよび／またはデジタル電子演算および論理回
路を含むことができる。好ましくは、中央処理ユニット
31は、例えば米国特許第4,595,986 号に参照されるよう
なマイクプロセッサベースのものとし、この特許の開示
内容は参考として本説明に含まれる。中央処理ユニット
31は、手動操作シフトレバー34を含むシフト制御アセン
ブリ33からも情報を受信することができ、手動操作シフ
トレバー34は、アップシフト(US)またはダウンシフト(D
S)方向に選択的に移動させて、現在の連結ギヤ比から単
段または多段のアップまたはダウンシフトを選択するこ
とができる。この代わりに、シフト制御アセンブリ33
は、より一般的な「Ｐ−Ｒ−Ｎ−Ｄ−Ｌ」形式のように
することもできる。
【００１３】上述の形式の動力伝達装置コンポーネント
およびそのコントローラは、従来技術において公知であ
り、米国特許第4,595,786 号、第4,576,065 号および第
4,445,393 号を参照することによって、さらに詳細に理
解することができ、これらの特許の開示内容は参考とし
て本説明に含まれる。各センサは、それぞれによって監
視されるパラメータに比例したアナログまたはデジタル
信号を発信するあらゆる公知の形式のものとすることが
できる。同様に、オペレータ23および29は、中央処理ユ
ニット31からの指令出力信号に応答して作動を実行する
あらゆる公知の電気、油圧、空気圧または電気空気圧形
式のものとすることができる。
【００１４】本発明のクラッチアクチュエータ装置27が
図２および図３に概略的に示されている。簡単に言う
と、クラッチアクチュエータ装置27は、ＥＣＵ31（コン
トロールユニット）から指令出力信号を受信して、マス
タ摩擦クラッチＣの結合および離脱を制御する。クラッ
チアクチュエータ装置27は、クラッチＣを離脱させるた
めに左方Ｄ（第２軸方向）に移動し、また、クラッチＣ
を結合させるために右方Ｅ（第１軸方向）に移動するこ
とができるクラッチ制御部材42を有するクラッチアクチ
ュエータ機構40を含む。簡単に言えば、制御部材42は、
支点46で枢支されてクラッチレリーズベアリング48に係
合するクラッチレリーズレバー44を介して公知の方法で
作動する。本発明は、いわゆる「プッシュ」形式のクラ
ッチに関連して示されているが、適当な修正をともなっ
て、「プル」形式のクラッチにも同様に適用することが
できる。
【００１５】図３を参照すると、クラッチ制御機構40
は、制御部材42に軸方向に固定された拡径ピストン54
（第１ピストン）を摺動可能かつ密封的に嵌装する拡径
ボア52（第１シリンダ）を有するハウジング50（アクチ
ュエータハウジング）内に収容されている。拡径ピスト
ン54は、受圧面56を有しており、この受圧面56は、拡径
ボア52および受圧面56によって形成される室58（第１
室）内の流体圧を受ける。ハウジング50は、小径ピスト
ン62（第２ピストン）を摺動可能かつ密封的に嵌装する
小径ボア60（第２シリンダ）をも含んでいる。小径ピス
トン62は、右側受圧面64を有しており、この受圧面64
は、小径ボア60および受圧面64によって形成される室66
（第２室）内の流体圧を受ける。小径ピストン62は、拡
径ピストン54の右側端面に当接し、係合する左側端面67
を有している。ピストン54および62は、ハウジング50内
を独立して軸方向に移動可能になっている。圧縮ばね68
（付勢手段）は、ピストン54および制御部材42を右方に
弾性的に付勢して小径ピストン62に当接させている。
【００１６】ピストン室58は、選択的に加圧および排気
される空気圧導管72に接続されているのに対して、ピス
トン室66は、導管70によって加圧油圧流体源に接続され
ている。図に参照されるように、ピストン62の左方への
軸方向移動は、ピストン54および制御部材42を共に移動
させることになる。ところが、油圧流体（作動油）の非
圧縮性により、ピストン54および制御部材42の右方への
軸方向移動は、小径ピストン62の端面67と当接するまで
許容されて、その位置で制限される。しかしながら、室
58の加圧中は、ばね68の右方への付勢力に打ち勝つのに
充分な力が発生することによって、ピストン54および制
御部材42は、ピストン62に対して左方へ自由に移動する
ことができ、また、室58の排気中には、スプリング68の
付勢の下で右方へ戻ってピストン62に当接する。
【００１７】図２に示され、また、以下にさらに詳細に
説明するように、室66の加圧状態、したがって、ピスト
ン62の位置は、電気モータ86の回転を制御することによ
って制御されるが、室58の加圧状態、したがって、ピス
トン54および制御部材42の軸方向左方位置は、１つまた
は複数のソレノイド制御空気圧バルブ90によって制御さ
れる。油圧導管70は、枢支された油圧ピストンレバー80
によって軸方向に位置決めされる油圧ピストン78を含む
比較的一般的な油圧マスタシリンダ74に接続され、この
マスタシリンダ74は油圧リザーバ76に接続されている。
また、油圧ピストンレバー80は、電気ＤＣモータ86によ
って時計方向および反時計方向の両方に選択的に回転さ
れるボールねじ84に螺着されたボールナット82によって
回動位置が位置決めされる。電気ＤＣモータ84は、ＥＣ
Ｕ31からの指令出力信号に基づいて選択的に作動され
る。
【００１８】ボールねじおよびボールランプ機構は、従
来技術において公知であり、また、ボールねじの回転に
応答して軸方向に移動可能なボールナットを含んでい
る。ベアリングボールが相互ねじ係合に利用されて、荷
重を伝達するとともに摩擦を最小限にする。ボールねじ
およびボールランプ機構は、米国特許第4,981,202 号、
第4,966,267 号および第5,528,950 号を参照することに
よって、さらに詳細に理解することができ、これらの特
許の開示内容は参考として本説明に含まれる。ボールね
じ機構は、このように、車両発進および／または微速運
転中に望まれるクラッチ制御部材42の離脱（Ｄ）および
結合（Ｅ）位置の両方における小径ピストン62の軸方向
位置の正確な制御を提供する。
【００１９】ピストン室58を選択的に加圧および／また
は排気するための導管72の加圧および／または排気は、
車載コンプレッサ等からの濾過され調整された加圧空気
を供給する加圧空気源92に接続されたソレノイド制御バ
ルブアセンブリ90によって制御される。ソレノイド制御
バルブアセンブリ90は、ＥＣＵ31からの指令出力信号に
も応答して作動する。
【００２０】電気モータボールねじ機構は、油圧アクチ
ュエータを介してピストン62を位置決めするように示さ
れているが、ピストン62は、ボールナットによって、ま
たは、機械式リンク機構を介してボールナットによっ
て、直接、選択的に位置決めされる部材によって位置決
めすることもできる。
【００２１】このように、クラッチの正確な位置決め
は、モータ86およびボールスクリュ機構の制御の下で油
圧作動ピストン62によって達成されるのに対して、クラ
ッチの迅速な離脱が要求される場合は、小径ピストン62
の位置にかかわらず、ソレノイドバルブアセンブリ90の
制御下での導管72したがってピストン室58の加圧によっ
てクラッチの迅速な離脱が達成されることがわかる。好
ましくは、室58の加圧によるクラッチＣの離脱中に、Ｅ
ＣＵ31は、ＤＣモータ86に指令し、ボールねじ機構を調
整して室66に油圧流体を供給し、ピストン62が接触点す
なわち初期結合点へ右方移動できるようにする。これに
よって、クラッチＣの再結合が要求されたとき、室72の
排気によって、ばね68がピストン54を右方へ初期結合点
でピストン62に当接するまで移動させ、このとき、電気
モータおよびボールねじ機構は、マスタクラッチＣを正
確に再結合させるために利用することができる。
【００２２】したがって、車両発進および微速運転中に
必要なマスタクラッチの正確な制御を可能にするととも
に、要求された場合にはマスタクラッチを迅速に離脱す
ることができ、また、マスタクラッチの再結合動作中に
は、マスタクラッチを迅速に初期結合点に復帰すること
ができる自動マスタクラッチのためのクラッチアクチュ
エータ装置が提供されたことがわかるであろう。
【００２３】以上に本発明をある程度特定化して説明し
たが、この好適な実施形態は例示に過ぎず、また、特許
請求の範囲の請求項に記載された本発明の技術的思想か
ら逸脱することなく形状および詳細について多くの変更
を行うことができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッチアクチュエータ装置を利用す
る機械式自動変速装置の概略図である。
【図２】本発明の自動クラッチアクチュエータ装置の概
略図である。
【図３】図１の装置に係る電気モータ作動アクチュエー
タと加圧流体作動オーバライドアクチュエータ作動機構
との組合せを示す概略図である。
【符号の説明】
27 クラッチアクチュエータ装置 31 中央処理ユニット（コントロールユニット） 42 クラッチ制御部材 50 ハウジング 52 拡径ボア（第１シリンダ） 54 拡径ピストン（第１ピストン） 58 室（第１室） 60 小径ボア（第２シリンダ） 62 小径ピストン（第２ピストン） 66 室（第２室） 68 ばね（付勢手段） 74 マスタシリンダ（加圧液体源） 82 ボールナット 84 ボールねじ 86 電気モータ 90 ソレノイド制御バルブアセンブリ 92 加圧空気源（加圧流体源） Ｃ クラッチ Ｄ 第２軸方向 Ｅ 第１軸方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クラッチを結合させる第１軸方向および
    クラッチを離脱させる前記第１軸方向とは反対の第２軸
    方向に移動可能なクラッチ制御部材と、 第１ピストンを摺動可能かつ密封的に嵌装する第１シリ
    ンダを形成し、前記クラッチ制御部材が前記第１ピスト
    ンと共に軸方向に移動可能で、前記第１シリンダおよび
    前記第１ピストンが選択的に加圧および排出される第１
    室を形成し、該第１室の加圧によって前記第１ピストン
    を前記第２軸方向に付勢するアクチュエータハウジング
    と、 前記ハウジング内で前記第１ピストンと独立して軸方向
    に移動可能で、前記第２軸方向に移動して前記第１ピス
    トンに当接可能な電気モータ作動装置と、 前記第１ピストンを前記第１方向に弾性的に付勢して前
    記電気モータ作動装置に当接させる付勢手段とを備えた
    車両用自動マスタクラッチのクラッチアクチュエータ装
    置。
  2. 【請求項２】 さらに、加圧流体源に接続されて前記第
    １室を選択的に加圧および排出する制御バルブアセンブ
    リと、 前記電気モータ作動装置を選択的に軸方向に位置決めす
    る電気モータと、 前記制御バルブアセンブリおよび前記電気モータを制御
    するコントロールユニットとを備えたことを特徴とする
    請求項１に記載のクラッチアクチュエータ装置。
  3. 【請求項３】 前記加圧流体は、圧縮空気であることを
    特徴とする請求項２に記載のクラッチアクチュエータ装
    置。
  4. 【請求項４】 前記コントロールユニットは、マイクロ
    プロセッサベースのコントローラであることを特徴とす
    る請求項３に記載のクラッチアクチュエータ装置。
  5. 【請求項５】 前記電気モータ作動装置は、前記ハウジ
    ングに形成された第２シリンダに摺動可能かつ密封的に
    嵌装された第２ピストンであり、該第２ピストンおよび
    前記第２シリンダが第２室を形成し、該第２室の加圧に
    よって前記第２ピストンが前記第２軸方向に付勢され、
    前記第２室は、前記電気モータによって制御される加圧
    液体源に接続されていることを特徴とする請求項３に記
    載のクラッチアクチュエータ装置。
  6. 【請求項６】 前記液体は、作動油であることを特徴と
    する請求項５に記載のクラッチアクチュエータ装置。
  7. 【請求項７】 前記電気モータは、ボールねじおよびボ
    ールナットを含む機構によって、前記加圧液体源を制御
    することを特徴とする請求項６に記載のクラッチアクチ
    ュエータ装置。
  8. 【請求項８】 前記第２シリンダは、前記第１シリンダ
    と同軸で交わり、前記第２シリンダの内径は、前記第１
    シリンダの内径よりも小さいことを特徴とする請求項５
    に記載のクラッチアクチュエータ装置。
  9. 【請求項９】 付勢手段は、圧縮ばねであることを特徴
    とする請求項５に記載のクラッチアクチュエータ装置。
  10. 【請求項１０】 電気モータ(86)によって制御されてク
    ラッチを正確に位置決めする電気モータ制御機構(80,8
    2,78,62) と、ソレノイドバルブ(90)によって制御され
    て前記電気モータ制御機構の位置にかかわらず前記クラ
    ッチを迅速に離脱するオーバライド機構(70,58,54)とを
    含むことを特徴とする車両用自動マスタクラッチのクラ
    ッチアクチュエータ装置。
  11. 【請求項１１】 前記電気モータ制御機構は、電気モー
    タ(86)によって回転されるボールねじ(84)を含むボール
    ねじ機構(82,84) を含んでいることを特徴とする請求項
    10に記載のクラッチアクチュエータ装置。
  12. 【請求項１２】 前記ボールねじ機構は、油圧ピストン
    (62)を作動させて、前記クラッチの位置決めを制御する
    ことを特徴とする請求項11に記載のクラッチアクチュエ
    ータ装置。
  13. 【請求項１３】 前記オーバライド機構は、選択的に加
    圧および排出される室(58)内の流体圧力を受ける空気圧
    作動ピストン(54)を含むことを特徴とする請求項12に記
    載のクラッチアクチュエータ装置。
  14. 【請求項１４】 さらに、前記電気モータおよび前記室
    の加圧状態を制御するマイクロプロセッサベースのコン
    トローラ(31)を備えていることを特徴とする請求項13に
    記載のクラッチアクチュエータ装置。
JP9221335A 1996-08-28 1997-08-18 クラッチアクチュエータ装置 Withdrawn JPH1082432A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9617930.4A GB9617930D0 (en) 1996-08-28 1996-08-28 Actuator system for vehicular automated clutches with electric motor actuator and pressurized override
GB9617930:4 1996-08-28

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