JP2001153153A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧キャンセル室の部品点数を低減するとと
もに、油圧キャンセル室の気密性を高めることにある。 【解決手段】 この低高速切換装置１は、ピストン１
８，クラッチケース１５，クラッチ部１７，油圧室１９
及びリターンスプリング２０を備えている。１８は環状
の部材である。１５は、１８の内周及び外周を支持する
ための内周筒状部１５ｂ及び外周筒状部１５ｆを有し、
１８が収容されている。１７は１８支持部の第１軸方向
側に配置されている。１９は１８の第２軸方向側に配置
されている。２０は、１８の第１軸方向側に配置され、
１８を第２軸方向側に付勢するとともに１８との間に２
１を形成する環状かつ円板状の部材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラッチ装置、特
に、油圧操作によってピストンを駆動する油圧クラッチ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧クラッチ装置は、入力側の部材と出
力側の部材との間で動力の伝達及び遮断を行うための装
置であり、一般的に、内周部及び外周部に筒状壁を有す
るクラッチケースと、クラッチケース内に配置されたピ
ニオンギア等の他の部材と、クラッチケースと他の部材
との間に配置された複数のクラッチプレートからなるク
ラッチ部と、複数のクラッチプレートを互いに押圧する
ためのピストンと、油圧によりピストンをクラッチ部側
に押圧するための油圧室と、クラッチ遮断時にピストン
を油圧室側に戻すためのリターンスプリングとを有して
いる。

【０００３】この装置では、油圧室に油圧が供給される
と、ピストンはクラッチ部側に移動し、複数のクラッチ
プレートを互いに密着させる。これにより、クラッチが
接続され、入力側部材からの動力が出力側部材に伝達さ
れる。また、油圧室の油圧が解除されると、リターンス
プリングの付勢力により、ピストンはクラッチ部から離
れる方向に移動するため、各クラッチプレートは互いに
離れる。これにより、クラッチは解除される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のような油圧クラ
ッチ装置では、油圧室内の作動油に遠心力が作用するこ
とで、油圧室内に遠心油圧が発生する。この遠心油圧に
よってクラッチ遮断時にもかかわらずピストンがリター
ンスプリングの弾性力に打ち勝ってしまい、クラッチ部
側に移動してしまうことがある。この場合はクラッチ部
においてクラッチプレートが互いに接触してしまう。

【０００５】そのような問題を解決するために、ピスト
ンのクラッチ部側に油圧キャンセル室を備えた油圧クラ
ッチ装置が知られている。油圧キャンセル室は、ピスト
ンと、ピストンのクラッチ部側に配置された環状プレー
トとによって形成されている。環状プレートは、内周縁
が内周筒状部に固定され、外周縁がピストンの内周面に
当接している。環状プレートの外周とピストンとの間に
配置されたシール部材が油圧キャンセル室の外周側をシ
ールしている。前述のリターンスプリングは、第２油圧
室内において、一端が環状プレートに支持され、他端が
ピストンに支持されている。リターンスプリングは例え
ば複数のコイルスプリングからなる。

【０００６】このような装置では、クラッチ解除時に
は、リターンスプリングの付勢力に加え、油圧キャンセ
ル室で発生する遠心油圧による付勢力によって、ピスト
ンはクラッチ部から離れる方向に移動する。ここでは、
油圧室において発生する遠心油圧によるピストンへの付
勢力が、油圧キャンセル室において発生する遠心油圧に
よるピストンへの付勢力によってキャンセルされたこと
になる。

【０００７】しかし、このようなクラッチ装置では、環
状プレートやリターンスプリング等の複数の部材によっ
て、ピストンを戻すための構造を形成しているため、部
品点数は多くなっている。特に、リターンスプリングは
数十本のコイルスプリングからなる。本発明の目的は、
油圧クラッチ装置のピストンを戻すための構造の部品点
数を低減することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のクラッ
チ装置は、ピストン，ピストン支持部，クラッチ部，油
圧室及びばね部材を備えている。ピストンは環状の部材
である。ピストン支持部は、ピストンの内周及び外周を
それぞれ支持するための内周筒状部及び外周筒状部を有
し、ピストンを収容している。クラッチ部はピストンの
第１軸方向側に配置されている。油圧室はピストンの第
２軸方向側に配置されている。ばね部材は、ピストンの
第１軸方向側に配置され、クラッチ連結解除時にピスト
ンを第２軸方向側に付勢するとともに、ピストンとの間
に遠心油圧を発生するための第２油圧室を形成する環状
かつ円板状の部材である。

【０００９】このクラッチ装置では、クラッチ接続時に
油圧室に油圧が供給されると、ピストンはばね部材の抵
抗力に抗して第１軸方向側に移動し、クラッチ部を押圧
する。これにより、クラッチは接続状態となる。また、
クラッチ解除時に油圧室の油圧が解除されると、ピスト
ンは、ばね部材による付勢力及び油圧キャンセル室内で
発生する遠心油圧による付勢力によって、第２軸方向側
に移動してクラッチ部から離れる。これにより、クラッ
チは解除状態となり、入力側部材からの動力はクラッチ
部において遮断される。

【００１０】ここでは、単体の部材であるばね部材が、
自ら弾性力をピストンに作用させるとともに、遠心油圧
を発生するための油圧キャンセル室の一部を構成してい
る。したがって、従来例における環状プレートを省略す
ることができ、ピストンを確実に戻すための構造の部品
点数を低減することができる。請求項２に係るクラッチ
装置は、請求項１の装置において、油圧キャンセル室
は、ピストンとばね部材と内周筒状部とから構成され、
内周筒状部には外部油路と連通する開口が形成されてい
る。

【００１１】このクラッチ装置では、作動油は内周筒状
部開口から油圧キャンセル室内に供給される。請求項３
に係るクラッチ装置では、請求項２の装置において、ば
ね部材は、内周部が内周筒状部に支持され、外周部が前
記ピストンに支持されており、ばね部材とピストンとの
当接部分に環状のシールが形成されている。

【００１２】請求項４に係るクラッチ装置では、請求項
３の装置において、環状のシールはピストン又はばね部
材に一体に形成された環状突起である。環状のシールが
環状突起からなるため、別のシール部材を必要としな
い。請求項５に係るクラッチ装置では、請求項１から４
のいずれかの装置において、ばね部材は自由状態で平坦
な形状である。このため、ばね部材に曲げ加工等を施す
必要がなく、ばね部材の製造に係るコストを低減するこ
とができる。

【００１３】請求項６に記載のクラッチ装置では、請求
項３から５のいずれかの装置において、ピストンが最も
第２軸方向側に移動した状態において、ばね部材はピス
トンと内周筒状部との間で軸方向に圧縮されている。こ
の装置では、ばね部材は常にピストン及び内周筒状部に
密着しており、油圧キャンセル室の液密性を高めてい
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態が採用
された速度切換装置１を示す。速度切換装置１は、トル
クコンバータからの動力をベルト式無段変速装置に伝達
するための動力伝達装置であり、その動力を高速・低速
の２段階に切替可能である。以下の説明では、ベルト式
無段変速装置側を第１軸方向とし、トルクコンバータ側
を第２軸方向とする。

【００１５】速度切換装置１は、主に、トルクコンバー
タから延びる入力シャフト２とベルト式無段変速装置か
ら延びる出力シャフト３との間でトルクを伝達するため
の遊星歯車装置４と、その動力の伝達経路を切り換える
ことで速度を変更するクラッチ５，６とからなる。入力
シャフト２と出力シャフト３は回転軸Ｏ−Ｏ回りで同心
に配置されている。出力シャフト３は、筒状部３ａと、
筒状部３ａから外周側に延びるフランジ３ｂと、フラン
ジ３ｂ外周縁から第２軸方向側に延びる筒状部３ｃとを
有している。筒状部３ｃの内周にはリングギア１０が形
成されている。入力シャフト２は、シャフト本体２ａ
と、その先端に設けられたフランジ２ｂとからなる。シ
ャフト本体２ａの先端は出力シャフト３の先端によって
回転自在に支持されている。フランジ２ｂはフランジ３
ｂの第２軸方向側に近接して配置されている。

【００１６】さらに、入力シャフト２の外周側には、回
転不能なハウジング８の一部が配置されている。 〔遊星歯車装置〕遊星歯車装置４は、出力シャフト３の
一部であるリングギア１０と、リングギア１０の内周側
で入力シャフト２の先端外周面に近接して配置されたサ
ンギア１１と、リングギア１０及びサンギア１１に噛み
合う複数の遊星ギア１２とを有している。遊星ギア１２
はキャリア１３に回転自在に支持されている。キャリア
１３は一端がフランジ２ｂに固定され、他端がキャリア
部材１４（後述）に固定されている。したがって、遊星
ギア１２は入力シャフト２とともに回転する。サンギア
１１は後述するクラッチケース１５の一部である。

【００１７】高速用クラッチ５と低速用クラッチ６とは
両者が同時にオンされることがないように油圧制御され
ている。速度切換装置１は、高速用クラッチ５がオンの
状態で高速となるように、低速用クラッチ６がオンの状
態で低速となるように、遊星歯車装置４の動力伝達状態
を切り替えることができる。より具体的には、高速用ク
ラッチ５は、クラッチケース１５をキャリア部材１４に
連結することで、サンギア１１をキャリア１３に一体回
転するように連結するためのクラッチである。この場合
は、遊星ギア１２は自転できなくなるため、入力シャフ
ト２の動力は遊星ギア１２から直接リングギア１０に伝
達される。低速用クラッチ６は、クラッチケース１５を
ハウジング８に連結することで、サンギア１１をハウジ
ング８に連結するためのクラッチである。この場合は、
遊星ギア１２は自転しながらサンギア１１の外周を公転
するため、入力シャフト２の動力は減速されてリングギ
ア１０に伝達される。 〔高速用クラッチ〕高速用クラッチ５は、図１に示すよ
うに、クラッチケース１５（ピストン支持部）と、クラ
ッチケース１５内に配置されたキャリア部材１４と、ク
ラッチケース１５とキャリア部材１４とを連結又は解除
するためのクラッチ部１７と、クラッチケース１５内に
軸方向に移動自在に配置されたピストン１８と、油圧に
よりピストン１８を押圧するための油圧室１９と、ピス
トン１８をクラッチ部１７から離れる方向に付勢するた
めのリターンスプリング２０（ばね部材）とを有してい
る。なお、図１は高速用クラッチ５では、ピストン１８
が第１軸方向に最も移動した、つまりクラッチ部１７か
ら最も離れたクラッチ連結解除状態を示している。

【００１８】クラッチケース１５は、入力シャフト２の
回りに配置された環状部材であり、第１軸方向側に開い
た筒形状に形成されている。クラッチケース１５は、外
周筒状部１５ａと、内周筒状部１５ｂと、外周筒状部１
５ａと内周筒状部１５ｂとの間に形成された側壁部１５
ｃとからなる。外周筒状部１５ａは、断面が波形凹凸に
形成されることにより、内周面に軸方向に延びる複数の
係合凹部１５ｇが形成されている。内周筒状部１５ｂの
先端には前述のサンギア１１が形成されている。側壁部
１５ｃは、外周側の第１環状側壁１５ｄと、内周側の第
２環状側壁部１５ｅとを有している。第２環状側壁部１
５ｅは、第１環状側壁１５ｄに比べて第２軸方向側に凹
んでいる。このようにして、第２環状側壁部１５ｅと、
内周筒状部１５ｂの根元部分と、第１環状側壁１５ｄと
第２環状側壁部１５ｅとの間の筒状部分１５ｆとによっ
て、第１軸方向側が開いた環状空間Ａが形成されてい
る。

【００１９】キャリア部材１４は、概ね円板状の部材で
あり、クラッチケース１５内に配置されている。キャリ
ア部材１４は、第２軸方向に延びる筒状部１４ａを外周
縁に有している。筒状部１４ａの外周面には軸方向に延
びる複数の溝１４ｂが形成されている。キャリア部材１
４は、前述したとおり、キャリア１３に固定されてい
る。

【００２０】クラッチ部１７は、クラッチケース１５の
外周筒状部１５ａとキャリア部材１４の筒状部１４ａと
の半径方向間に配置されている。クラッチ部１７は複数
の第１クラッチプレート５０及び第２クラッチプレート
５１を有している。第１及び第２クラッチプレート５
０，５１は、ともに環状のプレート部材であり、軸方向
に交互に並んで配置されている。第１クラッチプレート
５０の外周部には、クラッチケース１５の係合凹部１５
ｇに係合する複数の係合歯部が形成されている。第２ク
ラッチプレート５１の内周部には、キャリア部材１４の
溝１４ｂに係合する複数の係合歯部が形成されている。
これにより、第１クラッチプレート５０はクラッチケー
ス１５に対して軸方向に移動可能かつ相対回転不能とな
り、第２クラッチプレート５１はキャリア部材１４に対
して軸方向に移動可能かつ相対回転不能となっている。

【００２１】第２クラッチプレート５１の両側面には摩
擦部材が装着されている。また、複数の第２クラッチプ
レート５１のうち最も出力側のプレートよりさらに出力
側には、第１クラッチプレート５０と厚みを除いて同形
状のバックアッププレート２２が配置されている。そし
て、このバックアッププレート２２のさらに出力側に
は、止め輪２３が外周筒状部１５ａの内周面に固定され
ている。

【００２２】ピストン１８は、クラッチケース１５内
で、側壁１５ｃの第１軸方向側に近接して配置されてい
る。ピストン１８は、概ねリング状の部材であり、第１
環状部１８ａと、第１環状部１８ａの外周部第１軸方向
側端から外周側に延びる第２環状部１８ｂとから構成さ
れている。第１環状部１８ａは環状空間Ａ内に配置され
ている。第１環状部１８ａの外周面は筒状部分１５ｆに
当接するシールリング５２が固定され、内周面には内周
筒状部１５ｂに当接するシールリング５３が固定されて
いる。このようにして、ピストン１８と側壁部１５ｃの
間に、ピストン１８を作動させるための油圧室１９が形
成されている。なお、第１環状部１８ａの第１軸方向側
には、後述する油圧キャンセル室２１の一部となる環状
凹部１８ｄが形成されている。

【００２３】第２環状部１８ｂは概ね円板状部材であ
り、第１環状側壁１５ｄの第１軸方向側に近接して配置
されている。第２環状部１８ｂの外周部はクラッチ部１
７の第２軸方向側に位置している。また、第２環状部１
８ｂの内周側又は第１環状部１８ａの外周側の第１軸方
向側には他の部分より第１軸方向側に突出する環状突起
１８ｃが形成されている。環状突起１８ｃは筒状部１４
ａに近接しているが、その半径方向内側に位置してい
る。環状突起１８ｃは後述するリターンスプリング２０
の外周部を支持する支点となる。

【００２４】油圧室１９は、油圧によりピストン１８を
第１軸方向側に押圧することによりクラッチ部１７の各
クラッチプレート５０，５１を互いに密着させるための
空間である。油圧室１９は、前述のシールリング５２，
５３により液密性が保たれている。油圧室１９と外部の
油圧作動機構とを連絡する油路は、内周筒状部１５ｂの
根元部分に形成された開口３１，ハウジング８に形成さ
れた油路３２、シャフト２に形成された油路３３等から
なる。油路３３は、入力シャフト２内を延びる油路３４
に連通している。

【００２５】リターンスプリング２０は、クラッチ連結
解除時にピストン１８をクラッチ部１７から離れる方向
（第２軸方向）に付勢するための部材である。リターン
スプリング２０は、環状かつ円板状のばね部材であり、
ピストン１８の第１環状部１８ａの第１軸方向側すなわ
ち内周筒状部１５ｂと筒状部１４ａとの間に配置されて
いる。この結果、リターンスプリング２０の内周縁は、
内周筒状部１５ｂの外周面に近接しており、外周縁は筒
状部１４ａの内周面特にその先端に近接している。リタ
ーンスプリング２０の外周部は第１軸方向側面が環状突
起１８ｃに支持されている。内周筒状部１５ｂの外周面
には第１軸方向側から止め輪３６，ワイヤーリング３７
が配置されており、リターンスプリング２０の内周部は
第１軸方向側がワイヤーリング３７に当接している。止
め輪３６は、内周筒状部１５ｂに固定され、リターンス
プリング２０からの弾性力を支持するようになってい
る。

【００２６】なお、リターンスプリング２０は、自由状
態で平坦な形状であるが、図１に示すクラッチ連結解除
状態（ピストン１５が最も第１軸方向側に位置してい
る）では、わずかにたわんだ状態でイニシャル荷重を発
生している。すなわち、リターンスプリング２０は、内
周部がワイヤーリング３７に密着し、外周部が環状突起
１８ｃに密着している。

【００２７】油圧キャンセル室２１は、その中で発生す
る遠心油圧によって、クラッチ連結解除時にビストン１
８のクラッチ部１７側への移動を抑える機能を有してい
る。油圧キャンセル室２１は、ピストン１８の環状突起
１８ｃから内周側の部分と、リターンスプリング２０
と、内周筒状部１５ｂとによって構成されている。より
詳細には、油圧キャンセル室２１は、ピストン１８の第
１環状部１８ａの第１軸方向側面（環状凹部１８ｄが形
成されている部分）と、リターンスプリング２０の第２
軸方向側面と、内周筒状部１５ｂの外周面とによって構
成されている。油圧キャンセル室２１を構成する内周筒
状部１５ｂの根元部分には、作動油が供給されるための
開口４１が形成されている。シャフト２には、開口４１
と連通する油路４２が形成されている。油路４２は油路
３４に連通している。以上より、油圧キャンセル室２１
は油圧室１９と共通の油圧回路につながっていることに
なる。しかし、油路４１は油路３１より流路面積が小さ
く、油路４２は油路３３より流路面積が小さい。つま
り、油圧キャンセル室２１で生じる油圧は油圧室１９で
生じる油圧より常に小さくなるようになっている。

【００２８】高速用クラッチ５の動作について説明す
る。図１の状態から、油圧室１９に油路３１，３２，３
３等を介して油圧が供給されると、ピストン１８は第１
軸方向側に移動し、クラッチ部１７を連結させる。この
とき、ピストン１８には、リターンスプリング２０から
の弾性力及び油圧キャンセル室２１で発生する油圧等か
らなる抵抗が作用している。

【００２９】次に油圧室１９から油路５２，５３，３３
等を介して油圧がドレンされると、ピストン１８は第２
軸方向側に移動し、クラッチ部１７の連結を解除する。
この動作において、ピストン１８は、リターンスプリン
グ２０の弾性力及び油圧キャンセル室２１で発生する遠
心油圧による付勢力によって、第２軸方向側に付勢され
ている。このとき、油圧室１９においても遠心油圧によ
る付勢力がピストン１８を第１軸方向側に付勢している
が、リターンスプリング１８の弾性力及び油圧キャンセ
ル室２１で発生する遠心油圧による付勢力の合計よりも
小さい。

【００３０】油圧キャンセル室２１は、クラッチ連結解
除時に油圧室１９で発生する遠心油圧による付勢力の一
部をキャンセルすることで以下の効果をもたらしてい
る。 （１）クラッチ連結解除動作時に、ピストン１８のリタ
ーンレスポンスを高める。すなわちピストン１８の戻り
動作が素早く行われる。 （２）クラッチ連結解除中にピストン１８がクラッチ部
１７側に移動するのを防止する。

【００３１】リターンスプリング２０による効果につい
て説明する。単一部材であるリターンスプリング２０
が、ばね機能を有するとともに、油圧キャンセル室の一
部を構成している。したがって、従来の環状プレートを
省略することができる。また、従来とは異なり、複数の
ばね部材を設ける必要がない。また、リターンスプリン
グ２０は自由状態で平坦であるため、リターンスプリン
グ２０に曲げ加工等を施す必要がなく、リターンスプリ
ング２０の製造に係るコストを低減することができる。
しかし、必要な場合は、リターンスプリングを自由状態
でコーン形状となるようにしてもよい。 ［他の実施形態］リターンスプリングの両端を支持及び
シールするための構造は前記実施形態に限定されない。
例えば、リターンスプリングの外周側では、ピストン側
を平坦にし、リターンスプリングの外周部に環状突起を
設けても良い。また、リターンスプリングの内周側で
は、ワイヤーリングを省略してリターンスプリングの内
周部に環状突起を設けても良い。

【００３２】本発明に係る油圧クラッチは、前記実施形
態の動力伝達装置のみならず、他の構造にも採用可能で
ある。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、単体の部材であるばね
部材が、自ら弾性力をピストンに作用させるとともに、
遠心油圧を発生するための油圧キャンセル室の一部を構
成している。したがって、ピストンを確実に戻すための
構造の部品点数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧クラッチ装置が採用された動
力伝達装置の断面概略図。

【符号の説明】

１ 速度切換装置 １５ クラッチケース １５ｂ 内周筒状部 １５ｆ 筒状部 １７ クラッチ部 １８ ピストン １８ｃ 環状突起 １９ 油圧室 ２０ リターンスプリング ２１ 油圧キャンセル室 ４１ 開口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状のピストンと、 前記ピストンの内周及び外周をそれぞれ支持するための
   内周筒状部及び外周筒状部を有し、前記ピストンが収容
   されるピストン支持部と、 前記ピストンの第１軸方向側に配置されたクラッチ部
   と、 前記ピストンの第２軸方向側に配置され、前記ピストン
   を前記クラッチ部側に付勢するために油圧が供給される
   油圧室と、 前記ピストンの第１軸方向側に配置され、クラッチ連結
   時に前記ピストンを第２軸方向側に付勢するとともに、
   遠心油圧を発生するための油圧キャンセル室を前記ピス
   トンとの間に形成する環状かつ円板状のばね部材と、を
   備えたクラッチ装置。
2. 【請求項２】前記油圧キャンセル室は、前記ピストンと
   前記ばね部材と前記内周筒状部とから構成され、 前記内周筒状部には外部油路と連通する開口が形成され
   ている、請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 【請求項３】前記ばね部材は、内周部が前記内周筒状部
   に支持され、外周部が前記ピストンに支持されており、 前記ばね部材と前記ピストンとの当接部分に環状のシー
   ルが形成されている、請求項１に記載のクラッチ装置。
4. 【請求項４】前記環状のシールは前記ピストン又は前記
   ばね部材と一体に形成された環状突起である、請求項３
   に記載のクラッチ装置。
5. 【請求項５】前記ばね部材は自由状態で平坦な形状であ
   る、請求項１から４のいずれかに記載のクラッチ装置。
6. 【請求項６】前記ピストンが最も第２軸方向側に移動し
   た状態において、前記ばね部材は前記ピストンと前記内
   周筒状部との間で軸方向に圧縮されている、請求項３か
   ら５のいずれかに記載のクラッチ装置。