JP4569120B2

JP4569120B2 - 車両のオートクラッチ装置

Info

Publication number: JP4569120B2
Application number: JP2004033710A
Authority: JP
Inventors: 康山本
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005226674A

Description

本発明は、トラック等の車両に適用されるオートクラッチ装置に関する。

近年、トラック等の車両においては摩擦クラッチを自動断接するオートクラッチ装置を具備し、運転手の負担を軽減するものがある。これにおいては、変速機をアクチュエータで自動変速するものと、通常通り手動で変速するものとがある。

前者においては、変速指示から変速完了までの時間が約１秒と長いため、変速完了時期が運転手に分かりづらく、アクセルの踏込み時期も分かりづらい。このため、運転手に変速時のアクセル操作を任せると、変速後のクラッチミートのときにアクセルの踏み遅れや踏み過ぎによって過大なエンジンブレーキや加速が発生し、変速時のぎくしゃく感が大きい。

そこで、このようなシステムでは変速時にフルエンジン制御を行うのが一般的である。このフルエンジン制御とは、変速時に必要なエンジンの出力制御を実際のアクセル開度と無関係にエンジン制御ユニットにより自動的に行うものをいう。例えばシフトアップ時の制御は以下のようになる。

(1) 変速開始時…クラッチ断と同時にエンジンの出力を落として回転を下げ、目標回転数までエンジン回転を落とす。

(2) 目標回転数までエンジン回転が落ちた時…目標回転を維持できるレベルまでエンジン出力を上げる。

(3) シフト完了後クラッチを半クラッチまでつないだ時…(2) と同様
(4) クラッチ同期完了後…アクセル開度に見合ったエンジン出力に徐々に戻す。

このようなフルエンジン制御には少なくとも０．５〜１秒の時間が必要となるため、変速の初期段階で次の変速目標ギヤ段が判明している必要がある（変速は一般に１秒前後で終了する）。

これに対し、後者では変速目標ギヤ断が判明するのがギヤイン直前であり、変速の初期段階では変速目標ギヤ断が判明していない。従って前者のようなフルエンジン制御を行う時間がなく、エンジン制御が行われないのが一般的である。もっとも、後者の場合ギヤインタイミングを運転手が認識できるため、アクセルの踏込みタイミングを掴み易く、全くのエンジン制御レスでもフィーリングはそれ程悪化しない。

特開昭６３−１３８３５号公報特開昭６３−１６６６２９号公報特開昭６２−３７２３９号公報

しかし、１〜２速、２〜３速のような低速ギヤ段での変速では、エンジンブレーキが強くかかるので、僅かなアクセルの踏み遅れで大きな車両減速度が生じるという問題がある。

また、このように大きな車両減速度が生じると、運転手はアクセルを大きく開ける傾向があり、エンジンブレーキによる減速後に急激な加速が行われ、車両は前後に大きく揺さぶられ、変速フィーリングはさらに悪化する。この問題は高速段側ではほとんど発生しないが、強いエンジンブレーキがかかり、且つエンジントルクの増幅率の高い低速段では頻繁に発生する。

この問題の解決方法としてクラッチを極端にゆっくり繋ぐことが考えられる。従来はこの方法で対応していた。しかし、この方法ではクラッチに負担が掛かり、大型車等クラッチの容量に余裕のない車型ではクラッチ寿命を縮める可能性があり、採用し難い。

本発明は、シフトレバーに機械的に連結される手動変速機と組み合わされる車両のオートクラッチ装置にあって、実アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、このアクセル開度センサから入力される実アクセル開度に基づいて決定される制御アクセル開度を出力するクラッチ制御ユニットと、このクラッチ制御ユニットから制御アクセル開度を入力し、これに基づきエンジン制御を実行するエンジン制御ユニットとを備え、
前記クラッチ制御ユニットが、前記手動変速機のシフトアップ完了後、クラッチが自動接続中で半クラッチ領域にあるとき、実アクセル開度が所定開度以下であればその所定開度を制御アクセル開度とし、実アクセル開度が前記所定開度より大きければ実アクセル開度を制御アクセル開度とし、クラッチが半クラッチ領域から脱した後の所定時間の間に、実アクセル開度と前記所定開度との差が所定値以上あるときは、制御アクセル開度を徐々に実アクセル開度に近付けるとともに、前記所定時間を経過すると実アクセル開度を制御アクセル開度とする制御を行うものである。

また、前記手動変速機のシフトアップが低速ギヤ段におけるものであるのが好ましい。

また、前記所定開度がエンジン回転数に応じて定められるのが好ましい。

本発明によれば、クラッチ自動接続を伴う変速機のシフトアップに際して、アクセルの踏み遅れ等に起因する過大な減速度の発生を防止し、変速フィーリングを大幅に向上できるという優れた効果が発揮される。

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。

図１に本実施形態に係る車両のオートクラッチ装置の全体構成を示す。ここでのオートクラッチ装置はクラッチ自動断接の他、マニュアル断接も可能な所謂セレクティブオートクラッチの構成が採られている。そしてこのオートクラッチ装置は、運転手が手動で変速する手動変速機と組み合わされている。

図示するようにオートクラッチ装置１は、クラッチ作動圧としての空圧を供給するため空圧供給手段２を備えている。空圧供給手段２は、エンジン９１（ここではディーゼルエンジン）に駆動されて空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からの空圧はクラッチアクチュエータとしての倍力装置（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から油圧も供給されるようになっている。

図２は倍力装置７の詳細を示す縦断面図である。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１５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３５（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。

一方、ボディ１１内部には油圧路２０が形成され、油圧路２０の油圧導入口は油圧ニップル１９によって形成されている。油圧ニップル１９には油圧配管５４の一端が接続される。油圧路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から油圧が導入されると、その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。

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３１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。

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、詳しくは後述するが、コントロール室２７に連通する空圧配管３４，３５（図１）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。

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３４，３５、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及びクラッチ８を所定のストローク位置に保持する。

また、油圧が完全に抜かれると、制御孔２３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、一部が開放ポート３６から大気圧ポート３９を通じ空圧導入室１２ｂと反対側の大気室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。

特にブリーザ３７には、排気のみ可能なチェック弁が内蔵されている為、クラッチ接続時、大気室１２ａが負圧となり、クラッチ８の接続不良が生じてしまう。これを防止するため、空圧の一部を大気室１２ａに導き、残りをブリーザ３７より排出する必要が有る。

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。

このように、制御バルブ部７ａは、クラッチペダル９の操作と連動するマスタシリンダ１０からの信号油圧に基づき、倍力装置７への空圧の供給・排出を制御し、クラッチ８のマニュアル断接を実行する。

図３はマスタシリンダ１０の詳細を示す縦断面図である。図示するように、マスタシリンダ１０は、長手方向に延出されたシリンダボディ４５を有する。シリンダボディ４５はその内部に所定径のシリンダボア４６を有し、シリンダボア４６には特に二つのピストン４７，４８が独立して摺動可能に装入される。シリンダボア４６の一端（左端）開口部には、クラッチペダル９の踏み込み或いは戻し操作に合わせて挿抜するプッシュロッド４９の先端部が挿入され、さらにその開口部はダストブーツ５０で閉止される。シリンダボア４６内の他端側（右側）には、第１及び第２ピストン４７，４８をピストンカップ５１を介して一端側に付勢するリターンスプリング５２が設けられる。シリンダボア４６の他端は、シリンダボディ４５に形成された油圧供給ポート５３に連通され、この油圧供給ポート５３には図１に示す油圧配管５４が接続される。５３ａはチェックバルブである。

図示状態にあっては、クラッチペダル９の踏み込みがなされておらず第１及び第２ピストン４７，４８は一端側の原位置に位置されている。特にこのときのピストン４７，４８間に位置されて、シリンダボディ４５には空圧導入ポート５５が設けられている。このマスタシリンダ１０においては、クラッチペダル９によるマニュアル操作のときは両方のピストン４７，４８が押動されて油圧を供給する。一方、自動操作による場合は、詳しくは後述するが、空圧導入ポート５５から空圧が供給されて第２ピストン４８のみが適宜押動されるようになっている。なおこのとき第１ピストン４７の移動はスナップリング５６によって規制される。またこのとき、第１ピストン４７が移動しないのでクラッチペダル９は移動しない。５７は、作動油のリザーバタンク５８（図１）からの給油配管５９に接続する給油ニップル、６０及び６１は、ピストンカップ５１の右側及び第２ピストン４８の位置にそれぞれ給油を行う小径及び大径ポートを示す。

図１に示すように、エアタンク５からは空圧配管６２が延出され、この空圧配管６２の分岐６３からは空圧配管６７が分岐され、この空圧配管６７は倍力装置７のニップル３１に接続される。一方、空圧配管６２はシャトル弁６９に接続され、特にその途中には２ウェイ式の二つの三方電磁弁７８，７９（第１及び第２の三方電磁弁）が上流側と下流側とに直列に設けられている。ここで空圧配管６２は、エアタンク５及び上流側三方電磁弁７８を結ぶ上流部６２ａと、三方電磁弁７８，７９間を結ぶ中間部６２ｂと、下流側三方電磁弁７９及びシャトル弁６９を結ぶ下流部６２ｃとに分けられる。上流側三方電磁弁７８の排気側には空圧配管６４が接続され、中間部６２ｂには空圧配管７４（第１の空圧排出路）が接続され、下流側三方電磁弁７９の排気側には空圧配管６８（第２の空圧排出路）が接続されている。

三方電磁弁７８，７９は、クラッチ制御用電子制御ユニットであるクラッチ制御ユニット（以下クラッチＥＣＵという）７２からON/OFF信号（制御信号）を受けて切替制御される。上流側の三方電磁弁７８は、ONのときには上流部６２ａと中間部６２ｂとを接続して空圧配管６４を閉とし、OFF のときには中間部６２ｂと空圧配管６４とを接続して上流部６２ａを閉とする。また下流側の三方電磁弁７９は、ONのときには中間部６２ｂと下流部６２ｃとを接続して空圧配管６８を閉とし、OFF のときには下流部６２ｃと空圧配管６８とを接続して中間部６２ｂを閉とする。

シャトル弁（ダブルチェックバルブ）６９は機械式三方弁であって、空圧配管６２又は３４の一方のみを互いの空圧差に基づき空圧配管３５に接続する。

一方、三方電磁弁７９から延出する空圧配管６８は先述の倍力装置７のブリーザ３７に接続される。そしてこの空圧配管６８の途中には、中間部６２ｂから延出する空圧配管７４の末端が接続されている。さらに空圧配管６８にあってその接続部の下流側（ブリーザ３７側）には、三方電磁弁７８から延出する空圧配管６４の末端が接続されている。

空圧配管７４には、その流路を絞るための絞り部６６（第１の絞り）と、空圧の移動方向を一方向に規制するためのチェック弁７５とが直列に設けられている。絞り部６６は中間部６２ｂ側に設けられ、チェック弁７５は空圧配管６８側に設けられている。ここで詳しくは後述するが、クラッチ自動接続に伴う空圧排出に際し、排気は空圧配管６８側から中間部６２ｂ側に向かって行われ、従ってその排気流れ方向に対し絞り部６６は下流側に、チェック弁７５は上流側に位置されることとなる。さらにチェック弁７５は、空圧配管６８側から中間部６２ｂ側への空圧ないし空気の移動のみを許容し、逆方向の移動を規制ないし禁止している。

また、空圧配管６８において、各空圧配管７４，６４の接続部の間の位置には別の絞り部７６（第２の絞り）が設けられている。この絞り部７６は、先の絞り部２２よりも絞り量が大きく、流路面積をより縮小するものとなっている。ここで詳しくは後述するが、クラッチ自動接続に伴う空圧排出に際し、排気は三方電磁弁７９側からブリーザ３７側に向かって行われ、従ってその排気流れ方向に対し、絞り部７６は、空圧配管７４の接続部の下流側に位置されることとなる。

さらに、詳しくは後述するが、エアタンク５から三方電磁弁７８，７９、シャトル弁６９及び倍力装置７の空圧ニップル１５を順に結ぶ空圧配管６２，３５は、クラッチ８の自動分断操作時に、倍力装置７に空圧供給を行うための第１の空圧供給路ａを形成する。

またエアタンク５から分岐６３、制御バルブ部７ａ、シャトル弁６９、及び倍力装置７の空圧ニップル１５までを順に結ぶ空圧配管６２，６７，３４，３５は、クラッチ８のマニュアル分断操作時に、倍力装置７に空圧供給を行うための第２の空圧供給路ｂを形成する。

特に、空圧配管６２の中間部６２ｂには空圧配管７０が接続され、この空圧配管７０は、クラッチ８の自動分断操作時に、マスタシリンダ１０に空圧供給を行うための第３の空圧供給路ｃを形成する。

空圧配管７０は、マスタシリンダ１０の空圧導入ポート５５に接続されて第２ピストン４８の背面側に空圧を供給する。この配管７０の途中には三方電磁弁８０（第３の三方電磁弁）が設けられ、三方電磁弁８０はマスタシリンダ１０への空圧の給排を制御する。三方電磁弁８０の排気側には空圧配管７３が接続され、空圧配管７３の末端は空圧配管６２の下流部６２ｃに接続されている。そして空圧配管７３の途中にはチェック弁４３が設けられ、チェック弁４３は、三方電磁弁８０側から下流部６２ｃ側への空圧の移動のみを許容し、逆方向の移動を規制ないし禁止する。そして内部のスプリングの作用により、三方電磁弁８０側の空圧が、下流部６２ｃ側の空圧より大きいときのみ空圧の移動を許容する。

三方電磁弁８０はクラッチＥＣＵ７２によりON/OFF制御され、ONのときには空圧配管７０の上流側（エアタンク５側）と下流側（マスタシリンダ１０側）とを接続ないし連通し、空圧配管７３を閉とする。またOFF のときには、空圧配管７０の下流側と空圧配管７３とを接続し、空圧配管７０の上流側を閉とする。これにより、ONのときにはマスタシリンダ１０への空圧供給を許容し、OFF のときにはマスタシリンダ１０から空圧を排出させて、それを空圧配管７３を通じて空圧配管６２に送出させる。このように空圧配管７０の下流側と空圧配管７３とはマスタシリンダ用の空圧排出路を構成している。

かかるオートクラッチ装置１は手動変速機７６と組み合わされる。手動変速機７６はシフトレバー９５にリンク等を介して機械的に連結され、運転手により手動で変速されるようになっている。このシフトレバー９５には僅かに揺動（首振り）可能なシフトノブが備えられ、一定以上のシフト操作力がシフトノブに加わったとき、シフトレバーに対してシフトノブが揺動し、シフトノブに内蔵されたスイッチ７７がONされるようになっている。このON信号が変速指示信号としてクラッチＥＣＵ７２に取り込まれ、これを合図に後述するクラッチ自動分断が開始される。なおシフトノブは通常はこれに内蔵されたスプリングで中立位置に保たれる。これによりスイッチ７７は通常OFF となっている。

ここで、シフトレバー９５と変速機７６との間には、シフトアシスト装置としての空圧アシスター７１が介設されている。これは空圧が導入されたときに作動して、その空圧に基づくアシスト力を発生し、シフトレバー操作力を軽減するものである。空圧アシスター７１には、空圧を導入すべく、空圧配管６７から分岐された空圧配管６５が接続され、空圧配管６５には、クラッチＥＣＵ７２によりON/OFF制御される三方電磁弁９０が設けられる。クラッチＥＣＵ７２は上記スイッチ７７のON/OFFに応じて三方電磁弁９０をON/OFFし、運転手による変速時には空圧アシスター７１を作動させてシフトアシスト力を発生させると共に、変速時以外は空圧アシスター７１を非作動としてシフトアシスト力を解除し、シフトインターロックを達成する。

ところで、エンジン９１は、エンジン制御用電子制御ユニットとしてのエンジン制御ユニット（以下エンジンＥＣＵという）９９により制御される。エンジンＥＣＵ９９は、現在のエンジン運転状態（主にエンジン回転数とアクセル開度）とに基づき、最適燃料噴射量と燃料噴射時期とを決定し、これに合わせて燃料噴射ポンプ９２の電子ガバナを制御する。エンジン回転数はエンジン回転速度センサ９３により検出され、この検出信号はエンジンＥＣＵ９９とクラッチＥＣＵ７２とにそれぞれ送られる。

一方、図５にも示すように、アクセルペダル７５に設けられたアクセル開度センサ８２によって実際のアクセル開度（実アクセル開度）が検出され、これはエンジンＥＣＵ９９に送られずクラッチＥＣＵ７２に送られる。クラッチＥＣＵ７２はその実アクセル開度を適宜加工して制御アクセル開度とし、これをエンジンＥＣＵ９９に出力する。従ってエンジンＥＣＵ９９は制御アクセル開度に基づいてエンジン制御を実行することになる。クラッチＥＣＵ７２は、通常実アクセル開度をそのまま制御アクセル開度に置き換えて出力するが、後述するように所定条件が整ったときは実アクセル開度と異なった値を制御アクセル開度として出力する。

他、クラッチＥＣＵ７２には、アクセルペダル７５に設けられたアイドルスイッチ８３、シフトレバー９５付近に設けられた非常スイッチ８４、変速機７６の出力軸付近に設けられた車速センサ８５、エアタンク５に設けられた圧力スイッチ８６、クラッチペダル９に設けられたペダルスイッチ８７及びクラッチペダルストロークセンサ８９、及びクラッチ８に設けられたクラッチストロークセンサ８８等が接続される。またクラッチＥＣＵ７２には変速機７６の入力回転数を検知するためのインプット回転センサ９４や、変速機７６における現在のギヤポジションを検出するためのギヤポジションスイッチ（図示せず）も接続される。インプット回転センサ９４は、直接的には変速機７６の第１カウンタギヤの回転を検知する。これに基づきクラッチＥＣＵ７２は変速機７６の入力軸回転数即ちクラッチ８の出力側回転数を演算により求める。

次に、上記装置の動作説明を行う。なお図４には、各クラッチモードにおける各電磁弁７８，７９，８０の通電パターン（ON/OFFパターン）が示されているので適宜参照されたい。これにおいて通常時とはマニュアル操作時のことであり、このときは全ての電磁弁７８，７９，８０がOFF とされる。なお電磁弁９０についてはこれらと独立して通電制御されるので、これについては後述する。

先ず、クラッチ８のマニュアル分断操作は以下のようにして行われる。クラッチペダル９を踏み込むと、マスタシリンダ１０からは油圧が供給され、この油圧は、前述したように、制御バルブ部７ａを作動させて空圧配管６７及び３４を接続ないし連通させる。こうなると、配管３４の空圧はシャトル弁６９を切り替えて配管３５に至り、倍力装置７の空圧導入室１２ｂに移動する。そして、ピストンプレート１３を押動し、クラッチ８を分断させる。このときクラッチ８はクラッチペダル９の操作に応じて適宜量だけ分断することができる。このときクラッチＥＣＵ７２は、ペダルスイッチ８７からの信号入力（ON信号）によりマニュアル操作であることを判断して、三方電磁弁７８，７９，８０をいずれもOFF のままとする。

他方、クラッチ８のマニュアル接続操作時、クラッチペダル９の戻し操作により油圧が抜かれると、前述の制御バルブ部７ａの作動により空圧配管３４と大気圧ポート３９とが連通されるようになる。こうなれば、空圧導入室１２ｂの空圧が、配管３５，３４を経由して大気室１２ａに導入され、これによりクラッチ８の接続が達成される。この接続の間もクラッチＥＣＵ７２は、ペダルスイッチ８７がONのままなので、三方電磁弁７８，７９，８０をいずれもOFF のままとする。

ここで分かるように、制御バルブ部７ａは、マスタシリンダ１０からの油圧信号（パイロット油圧）を受けて、空圧配管３４を空圧配管６７或いは大気圧ポート３９のいずれか一方に連通させる三方弁の如く機能する。また空圧供給手段２、第２の空圧供給路ｂ、倍力装置７、制御バルブ部７ａ、マスタシリンダ１０及び油圧通路５４，２０が、クラッチペダル操作によりクラッチのマニュアル断接を実行するマニュアル断接手段を構成する。

特に本装置では、車両発進時にはマニュアル操作のみによってクラッチ８を接続することとしている。これによって大幅な制御の簡略化が図れ、発進時の複雑なクラッチ制御を行わなくて済む。

次に、クラッチ８の自動断接操作について説明する。先ず最初にその概要を簡単に説明する。

運転手がシフトレバー操作を行うと、シフトレバースイッチ７７がONとなり、このON信号が変速信号としてクラッチＥＣＵ７２に出力され、これに伴ってクラッチＥＣＵ７２は三方電磁弁７８，８０をON、続けて三方電磁弁７９をONとする。こうなると、第１の空圧供給路ａを通じて、倍力装置７の空圧導入室１２ｂには比較的速い速度で（短時間で）空圧が供給され、これによりクラッチ８は即座に分断操作される（クラッチ急断）。この後、運転手のシフトレバー操作により変速操作を完了すると、変速機７６のギヤポジションスイッチからギヤイン信号が送出される。これを受けてクラッチＥＣＵ７２は例えば三方電磁弁７８，８０をOFF 、電磁切替弁７９をONのままとして、空圧導入室１２ｂの空圧を一部は大気室１２ａに導入し、残りはブリーザ３７から排出して比較的速い速度でクラッチ８の接続操作を行い（クラッチ高速接或いは急接）、変速を完了する。

このように、後にも詳述するが、空圧供給手段２、第１の空圧供給路ａ、倍力装置７、三方電磁弁７８，７９、空圧排出路（空圧配管３５，６２，６４，６８，７４）及びクラッチＥＣＵ７２が、所定の信号入力によりクラッチ８の自動断接を実行する自動断接手段を構成している。

ところで、図２を参照して、特にクラッチ８の自動分断操作時、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する虞がある。

そこで本装置１では、クラッチ８の自動分断操作時に、三方電磁弁７８，８０をONとして、空圧配管６２，７０を通じてマスタシリンダ１０に空圧を供給し、第２ピストン４８を適宜押動することで油圧通路内を適当に加圧するようにしている。こうすると、油圧通路内の負圧化を未然に防止することができる。このときには空圧を即座にマスタシリンダ１０に供給できるので、油圧発生の遅れがなく油圧通路内の負圧化を完全に防止できる。

特に、本装置１では、空圧配管６２の三方電磁弁７８，７９間の位置に空圧配管７０を接続したので、マスタシリンダ１０への空圧供給よりも倍力装置７への空圧供給を遅らせることができる。即ち、クラッチ８の自動分断操作時に、先ず三方電磁弁７８，８０をONとし、所定の時間差（例えば50ms）をもって三方電磁弁７９をONとする。するとマスタシリンダ１０から十分な油圧が発生した後（つまり予圧を行った後）、倍力装置７の作動（ピストンプレート１３の移動）を開始することができる。これによってマスタシリンダ１０による油圧発生を早め、油圧通路内の負圧化の完全防止が図れるようになる。なお、極低温時（例えば−20℃以下）には油圧発生が遅れる傾向にあるので、このときにかかる構成は大変有利となる。

一方、クラッチ８の自動接続操作時、かかる装置では三方電磁弁７８，７９のON/OFFの組み合わせにより、特に三種類のクラッチ接続速度を選べるようになっている（図４参照）。

即ち、前述の例のように三方電磁弁７８がOFF 、三方電磁弁７９がONである場合、倍力装置７の空圧導入室１２ｂの空圧は空圧配管３５、シャトル弁６９、下流部６２ｃ、三方電磁弁７９、中間部６２ｂ、三方電磁弁７８、空圧配管６４、空圧配管６８、ブリーザ３７という経路で順次移動する。この経路には途中に絞り部がないので移動は速やかに行われ、中間部６２ｂから空圧配管７４に入った空圧はチェック弁７５で移動が規制される。そして、ブリーザ３７に至った空圧はその殆どが倍力装置７の大気室１２ａに導入されるようになる。これによって倍力装置７のピストンプレート１３は、リターンスプリング１４及びクラッチ８のリターンスプリング（図示せず）の付勢力に加え、空圧の作用で比較的早い速度で元の位置に復帰し、クラッチ８を比較的高速で接続操作するようになる（クラッチ高速接）。そして余剰分の空圧がブリーザ３７から大気開放されることとなる。

また、いずれの三方電磁弁７８，７９もOFF である場合、倍力装置７から排出された空圧は空圧配管３５、シャトル弁６９、下流部６２ｃ、三方電磁弁７９、空圧配管６８、空圧配管７４、中間部６２ｂ、三方電磁弁７８、空圧配管６４、空圧配管６８、ブリーザ３７という経路で主に移動することになる。ここで空圧配管７４中では空気がチェック弁７５を押し開き、その後絞り部６６を通過するようになる。このとき絞り部６６の絞り量が比較的小さい（流路面積大）ので、空気は若干減速されるに止どまる。また空圧配管６８中の空気は、その一部が空圧配管７４に分岐せずそのまま絞り部７６に至るが、その絞り量が比較的大きい（流路面積小）ので、その絞り部７６での通過速度は先の絞り部６６でのそれより小さい低速となる。こうして、絞り部７６を通過した空気は空圧配管６４を流れてきた空気と合流し、結果的に空圧の排出速度は、絞り７６，６６の流路面積を足した流路面積を持つ絞りを通過する時の速度にほぼ等しくなる。そして、ブリーザ３７には中速で空圧が移動されてピストンプレート１３の復帰速度、クラッチ８の接続速度も中速となる（クラッチ中速接）。

さらに、三方電磁弁７８がON、三方電磁弁７９がOFF の場合、倍力装置７から排出された空圧は空圧配管３５、シャトル弁６９、下流部６２ｃ、三方電磁弁７９、空圧配管６８、ブリーザ３７という経路で移動することになる。ここで空圧配管６８から空圧配管７４に分岐する流れがあるものの、その流れの移動は次の理由によりチェック弁７５で規制されることとなる。即ち、三方電磁弁７８がONであるため、エアタンク５の空圧が上流部６２ａ、三方電磁弁７８、中間部６２ｂ、空圧配管７４という経路で移動される。そしてその空圧がチェック弁７５を閉状態に保持し、これにより先の逆流方向の流れが移動を禁止される。一方、空圧配管６８には絞り量の大きい絞り部７６があるため、その配管６８中の流れは絞り部７６で大きく減速されてブリーザ３７に至るようになる。結局、空圧の排出速度は絞り部７６で決定され、ブリーザ３７には低速で空圧が移動されてピストンプレート１３の復帰速度、クラッチ８の接続速度も低速となる（クラッチ低速接）。

こうして、二つの三方電磁弁７８，７９により三種類のクラッチ接続速度を選べるようになり、特に中速、低速といった二種類の緩接速度を選べ、制御の自由度を増すことが可能になる。これによってあらゆる走行モードで最適な接続速度切替えを行え、クラッチ接続ショックを低減できると共に、クラッチ摩耗等の経時変化にも対応可能となり、チューニングも容易となる。

特に、二つの電磁弁のON/OFFの組み合わせは２×２＝４通りであり、本装置１ではその全てを使いきっている。これにより電磁弁数をむやみに増加することなく、コストアップを免れることができる。そしてクラッチＥＣＵ７２の出力ポートや電磁弁の設置スペースも最少で済み、故障モードの増加を防止でき信頼性を維持できる。さらに空圧回路の工夫のみによるため、コストアップ、スペースの増大を招かない。

ところで、クラッチ８の自動接続時、空圧配管６２の中間部６２ｂから空圧配管７０内に流入していくような空気の流れは実質的にない。なぜなら、上記の如き電磁弁７８，７９の切替えと同時に三方電磁弁８０がOFF とされるからである。

即ち、三方電磁弁８０がOFF とされると、マスタシリンダ１０に向かう空圧の移動は禁止され、同時にマスタシリンダ１０からは空圧が排出されるようになる。そしてその排出された空圧は、空圧配管７３を通じてチェック弁４３を経た後、空圧配管６２の下流部６２ｃ内にて倍力装置７からの排出空圧と合流されるようになる。なおこの合流後は、先の空圧排出ルートと同様のルートをたどることになる。

このようにすると、マスタシリンダ１０から排出された空圧（マスタシリンダ排圧）を、倍力装置７から排出された空圧（倍力装置排圧）と同等の圧力とすることができ、つまりそれら排圧を同調させ、互いの空気の排出速度合わせを自ずと行うことができる。特に、チェック弁４３によって、マスタシリンダ排圧を倍力装置排圧より常に高い値に保持でき、マスタシリンダ１０側の排出速度を倍力装置７側の排出速度より常に遅らせることができる。これによって、排出速度合わせのために特別な調整等を何等行うことなく、マスタシリンダ１０の第２ピストン４８をクラッチ接続中常に加圧状態にできて、油圧通路内の負圧化を完全に防止できるようになる。

一方、かかる構成においては、二つの三方電磁弁７８，７９を空圧配管６２に直列に設けた点にも特徴がある。即ち、例えば仮に上流側の三方電磁弁７８がショート等のトラブルでONになり続けたとする。この場合、下流側の三方電磁弁７９をOFF とすれば、上流側の三方電磁弁７８からの空圧を遮断すると共に、倍力装置７から空圧を排出でき、これによってクラッチ８を自動接続できるようになり、この後マニュアル操作によるクラッチ断接を行えるようになる。

また、こんどは仮に下流側の三方電磁弁７９がショート等のトラブルでONになり続けたとする。この場合も同様に、上流側の三方電磁弁７８をOFF とすれば、その位置でエアタンク５からの空圧を遮断すると共に、倍力装置７からの空圧を配管６４，６８を通じて排出し、クラッチ８を自動接続できるようになる。この後はマニュアル操作によるクラッチ断接が可能となる。なお、これら倍力装置７の排気と同期して三方電磁弁８０もOFF とし、マスタシリンダ側の排気を実行する必要がある。

このように、三方電磁弁７８，７９を直列に設けると、一方にトラブルが生じた場合でも他方で空圧供給制御を中止し、排気を行ってクラッチ８を接続状態に移行させることができる。これによってマニュアル操作によるクラッチ断接が可能となり、確実なフェールセーフが達成されると共に、走行も可能となり、装置の信頼性が確実に向上される。特に、両者をいずれも三方電磁弁としたので、二方電磁弁を採用した場合に比べ排気通路（空圧配管６４又は６８）の切替えを行える点で有利であり、これにより電磁弁数をいたずらに増すことなく、二つの電磁弁で前述のフェールセーフ、排気速度（クラッチ接続速度）切替え、さらにはマスタシリンダ１０の空圧給排制御をいずれも賄えるようになる。そしてコスト的にも大変有利となる。なお、三方電磁弁８０がONとなり続けたときは上流側の三方電磁弁７８をOFF にしてやればよい。

なお、かかる変形例としては様々なものが考えられるが、例えば、絞り部６６とチェック弁７５との配置を逆にすることができるし、絞り７６を完全にふさぐことにより、クラッチの低速接の代りにクラッチ断保持とすることも出来る。

次に、本装置の主たる特徴について詳述する。

既述の如く、本装置は手動変速機と組み合わされるオートクラッチ装置である。このため変速時にエンジン制御を全く行わないと、１〜２速、２〜３速のような低速ギヤ段における変速で、僅かなアクセルの踏み遅れにより大きな車両減速度が生じたり、減速後の急加速が生じて車両が前後に大きく揺さぶられ、変速フィーリングが悪化する問題がある。

そこで、本装置では低速ギヤ段における変速の際に以下のようにしてエンジン制御を行い、上記問題を解決するようにしている。

図６は低速ギヤ段でのシフトアップに際してのクラッチストロークとアクセル開度との変化の様子を示す。(a) がクラッチストロークの変化を、(b) 〜(d) がアクセル開度の変化を示している。後に明らかとなるが、(b) はアクセルペダルを踏み遅れ且つその踏込み量も少ないときの例、(c) はアクセルペダルを早く且つ多く踏込んだときの例、(d) はアクセルを途中から多く踏込んだときの例である。

(a) に示すように、クラッチは、変速開始（シフトレバースイッチ７７がON）と同時に自動分断開始となり（時刻ｔ₁ ）、完断位置に到達すると暫くの間その位置に保持される。この間運転手によるギヤ抜き、セレクト、ギヤイン操作が行われ、ギヤポジションスイッチからギヤイン信号が送出されると自動接続開始となる（時刻ｔ₂ ）。接続は最初高速で行われるが、クラッチストロークが半クラッチ領域開始点Ｐに到達した時点で緩接に切り替えられる。そしてクラッチストロークが半クラッチ領域終了点Ｑに到達すると再び接続速度が急接に切り替えられ、以降完接位置まで接続が続けられる。なお半クラッチ領域開始点Ｐ及び終了点Ｑは予めクラッチＥＣＵ７２に記憶された学習値である。

(b) 〜(d) において、破線は実アクセル開度を、細い実線は制御アクセル開度を、太い実線は（実アクセル開度）＝（制御アクセル開度）となっているときの制御アクセル開度をそれぞれ示す。図から分かるように、実アクセル開度と制御アクセル開度とが異なることがあるのは、半クラッチ領域とその後の若干の時間だけである。このときのみ本発明に係る過大減速度発生防止制御が行われる。これ以外のときは実アクセル開度がそのまま制御アクセル開度に置換されており、本発明に係る制御は行われない。

まず(b) を例にとって説明する。運転手はシフトアップに際して、ギヤ抜き操作開始と同時にアクセルペダルを戻す（時刻ｔ₁ ）。そしてギヤインするまで戻した状態を保持しておき、ギヤインを完了してからアクセルペダルを踏み込み始める。

しかし、オートクラッチではクラッチがどの段階まで繋がっているか運転手には分からない。よってこの例のように、クラッチが半クラッチ領域に突入しているにも拘らずアクセルペダルを全く踏んでなかったり（踏み遅れ）、十分なエンジン出力を発生できる程にアクセルペダルを踏んでない（踏込み量が少ない）ことがある。このような、エンジン出力が十分上がってない状態でクラッチミートされる場合に、過大な減速度（エンジンブレーキ）が生じてしまうのである。

そこで、ここでは過大な減速度が生じないような所定開度Ａｃ₀ を予め設定しておき、踏み遅れがあったり踏込み量が少ないときはその所定開度Ａｃ₀ を制御アクセル開度とし、これによりエンジン出力を上げてクラッチミートを行い、過大な減速度の発生を防止している。具体的には、クラッチＥＣＵ７２が、半クラッチ領域に入った瞬間から実アクセル開度と所定開度Ａｃ₀ との比較を行い、実アクセル開度が所定開度Ａｃ₀ 以下のときにはその所定開度Ａｃ₀ を制御アクセル開度とする。これによって半クラッチ領域初期からエンジン出力が引き上げられ、過大な減速度の発生が防止される。

一方、(c) の例では、クラッチが半クラッチ領域に突入する前に既にアクセルペダルが十分踏み込まれている。即ち実アクセル開度は所定開度Ａｃ₀ より大きい。よってこのときはクラッチＥＣＵ７２は実アクセル開度をそのまま制御アクセル開度としてエンジンＥＣＵ９９に出力する。

(d) の例はアクセルペダルの踏込みタイミングが遅れているが、半クラッチ領域の途中から十分踏み込まれた場合を示している。このときは半クラッチ領域初期で所定開度Ａｃ₀ を制御アクセル開度とし、実アクセル開度が所定開度Ａｃ₀ を上回る半クラッチ領域後期で実アクセル開度を制御アクセル開度としている。

ところで、(b) の例では、半クラッチ領域を脱した時点（Ｑ点）で制御アクセル開度と実アクセル開度との間に比較的大きな差、即ち所定値ΔＡｃ以上の差がある。このとき急激に制御アクセル開度を実アクセル開度に戻すと、急激にエンジン出力が落ち込むためギクシャク感が出る虞がある。

そこで、このときには制御アクセル開度を実アクセル開度に徐々に近付ける制御を行う。こうすることでギクシャク感を防止し、変速フィーリングをさらに向上できる。

ここで、所定開度Ａｃ₀ は図８のマップに従って算出される。このマップはエンジン回転数をパラメータとし、クラッチＥＣＵ７２に予め記憶されている。図から分かるように所定開度Ａｃ₀ は、アイドリング回転数Ｎｉ（ここでは500(rpm)）から比例上昇して所定回転数Ｎ_H （ここでは1500(rpm) ）以上で一定となる。このようにエンジン回転数に応じて所定開度Ａｃ₀ を変えることで一層の変速フィーリングの向上が図れる。

図７はかかる制御内容をフローチャートで示したものである。このフローは所定時間毎にクラッチＥＣＵ７２によって繰り返し実行される。

図示するように、クラッチＥＣＵ７２はまずステップ７０１でギヤポジションスイッチの出力から変速機７６がシフトアップされたか否かを判断する。されてなければステップ７０８に進み、されていればステップ７０２に進む。ステップ７０２ではクラッチ自動接続中か否かを判断し、接続中でなければステップ７０８に進み、接続中ならステップ７０３に進む。ステップ７０３では現在クラッチが半クラッチ領域にあるか否かをクラッチストロークセンサ８８の出力値から判断する。半クラッチ領域にあればステップ７０４に進み、半クラッチ領域になければステップ７０８に進む。

ステップ７０４では実アクセル開度と図８のマップから読み取った所定開度Ａｃ₀ とを比較する。実アクセル開度が所定開度Ａｃ₀ 以下のときはステップ７０５に進んで所定開度Ａｃ₀ を制御アクセル開度とし、これをエンジンＥＣＵ９９に出力する。実アクセル開度が所定開度Ａｃ₀ より大きいときはステップ７０６に進んで実アクセル開度をそのまま制御アクセル開度に置き換えてエンジンＥＣＵ９９に出力する。

シフトアップの半クラッチ制御中以外はステップ７０８に進み、制御アクセル開度と実アクセル開度との差が所定値以上あるか否かを判断する。具体的には（制御アクセル開度）−（実アクセル開度）≧ΔＡｃが成立するか否かを判断し、不成立のときはステップ７０６に進んで実アクセル開度をそのまま制御アクセル開度とする。成立のときはステップ７０９に進んで、制御アクセル開度を実アクセル開度に徐々に近付ける制御を行う。

このように本装置によれば、低速ギヤ段でのシフトアップに際し、クラッチ自動接続時のアクセルの踏み遅れ等に起因する極端なエンジンブレーキ、さらにはこれに続くアクセル踏み過ぎによる車両前後揺れをなくすことができ、変速フィーリングを大幅に向上することができる。

ここで、本制御の目的は極端なエンジンブレーキがかからないようにするだけなので、従来程アクセルを大きく開ける必要もなく、このためエンジン回転の上がり過ぎによる飛び出し等の危険なモードを容易に回避できる。また、かかる制御は補助的で、それ程正確な値で制御する必要はないので、制御自体簡単で、チューニングも容易に行える。

本制御を実際に実施してみたところ、短時間（２０分程度）のチューニングで低速段でのシフトアップ変速フィーリングは格段に向上した。

ところで、手動変速機とオートクラッチ装置との組合せではエンジン制御を行わないのが一般的なので、図５に破線で示すように、アクセル開度センサ８２とエンジンＥＣＵ９９とが直接接続される。一方、本装置ではエンジン制御を行うので、クラッチＥＣＵ７２がアクセル開度センサ８２とエンジンＥＣＵ９９との間に介在接続される。ハード的にはこのような簡単な変更で済むので、変更に伴うコストアップを免れることができる。

なお、本発明の実施の形態は上記のものに限られない。例えば本実施形態では図６に示されるように半クラッチ領域に入った時点からエンジン制御を実行しているが、エンジンのレスポンスによってはそれより前に、例えばクラッチ接続開始時期からエンジン制御を実行してもよい。また、本実施形態はシフトアップの場合のみ例示したが、シフトダウンに同様のロジックを用いることも可能である。さらに低速段のみならず高速段の変速に本発明を適用してもよい。所定開度の算出パラメータにエンジン回転数以外のものを用いてもよい。エンジン制御可能な燃料噴射装置の構成としてはコモンレール式も採用できる。

オートクラッチ装置の全体構成図である。倍力装置を示す縦断面図である。マスタシリンダを示す縦断面図である。各クラッチモードに対する各三方電磁弁の通電パターンを示す表である。エンジン制御のためのハード構成を示す図である。クラッチストロークとアクセル開度との変化の様子を示すタイムチャートである。過大減速度発生防止制御の内容を示すフローチャートである。所定開度の算出マップである。

符号の説明

１オートクラッチ装置
８クラッチ
７２クラッチ制御ユニット
７６手動変速機
７７シフトレバースイッチ
８２アクセル開度センサ
９５シフトレバー
９９エンジン制御ユニット
Ａｃ₀ 所定開度
ΔＡｃ所定値

Claims

シフトレバーに機械的に連結される手動変速機と組み合わされる車両のオートクラッチ装置にあって、
実アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、該アクセル開度センサから入力される実アクセル開度に基づいて決定される制御アクセル開度を出力するクラッチ制御ユニットと、該クラッチ制御ユニットから制御アクセル開度を入力し、これに基づきエンジン制御を実行するエンジン制御ユニットとを備え、
前記クラッチ制御ユニットが、前記手動変速機のシフトアップ完了後、クラッチが自動接続中で半クラッチ領域にあるとき、実アクセル開度が所定開度以下であればその所定開度を制御アクセル開度とし、実アクセル開度が前記所定開度より大きければ実アクセル開度を制御アクセル開度とし、
クラッチが半クラッチ領域から脱した後の所定時間の間に、実アクセル開度と前記所定開度との差が所定値以上あるときは、制御アクセル開度を徐々に実アクセル開度に近付けるとともに、前記所定時間を経過すると実アクセル開度を制御アクセル開度とする制御を行うことを特徴とする車両のオートクラッチ装置。
前記手動変速機のシフトアップが低速ギヤ段におけるものである請求項１記載の車両のオートクラッチ装置。
前記所定開度がエンジン回転数に応じて定められる請求項１又は２記載の車両のオートクラッチ装置。