JP2005098454A

JP2005098454A - バックトルク低減装置

Info

Publication number: JP2005098454A
Application number: JP2003335092A
Authority: JP
Inventors: Daijiro Masuda; 大治郎益田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】２つの部材間の接触カム構造を有するバックトルク低減装置において、好適な潤滑状態を維持し、作動トルクを安定させる。
【解決手段】クランク軸１０５とカウンタ軸１１６との間で動力の伝達を断接するクラッチ装置２００に設けられ、カウンタ軸１１６からバックトルクが伝達された場合にクラッチ装置２００のクラッチ容量を低減させるバックトルク低減装置であって、カウンタ軸１１６と一体回転するクラッチカムインナ２０５と、クラッチカムインナ２０５の外周に配設され、プレート２０４、２０９を圧着する方向に付勢力を付与するクラッチスプリング２１２に連係するクラッチカムアウタ２０６と、クラッチカムインナ２０５及びクラッチカムアウタ２０６にそれぞれ形成された接触カム面２１８ｂ、２１９ｂとを備え、接触面２１８ｂ、２１９ｂのうち少なくともいずれか一方を含む領域に、錫を用いたショットピーニングにより錫皮膜が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックトルクを有効に解放し得るバックトルク低減装置に関するものである。

自動二輪車等において、例えば走行時に急激なシフトダウンを行った際に、車体の慣性による後輪の回転数とエンジンの回転数とが同調せず、エンジンに後輪からのトルク（一般にバックトルクと称される）が伝わって、乗り心地が低下したり、耐久性が劣化したりすることがある。

例えば特許文献１には、かかるバックトルクを有効に解放し得るバックトルク低減装置が提案されている。特許文献１に開示されているバックトルク低減装置では、バックトルクが伝わったときに２つの部材間の接触カム構造の作用によりクラッチ容量を低減させ、バックトルクを解放するようにしている。

特公平７−５６２９２号公報

上記特許文献１に開示されているバックトルク低減装置のように鉄系部材間の摺動（接触カム構造）により作動する場合、接触カム部分の粗さ、材質、潤滑状態等により作動トルクがばらついてしまい、作動タイミングにずれが生じやすいという問題がある。このような作動トルクのばらつきにより、例えば半クラッチ等の発進操作が困難になるという不都合が起こり得る。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、２つの部材間の接触カム構造を有するバックトルク低減装置において、好適な潤滑状態を維持し、作動トルクを安定させることを防止することを目的とする。

本発明のバックトルク低減装置は、複数枚のプレートの圧着状態により駆動軸と被駆動軸との間で動力の伝達を断接するクラッチ装置に設けられ、上記被駆動軸側からバックトルクが伝達された場合に上記クラッチ装置のクラッチ容量を低減させるバックトルク低減装置であって、上記被駆動軸と一体回転するクラッチカムインナと、上記クラッチカムインナの外周に配設され、上記複数枚のプレートを圧着する方向に付勢力を付与するクラッチスプリングに連係するクラッチカムアウタと、上記クラッチカムインナ及び上記クラッチカムアウタにそれぞれ形成された接触カム面とを備え、上記クラッチカムインナの接触カム面及び上記クラッチカムアウタの接触カム面のうち少なくともいずれか一方を含む領域に錫皮膜が形成されていることを特徴とするバックトルク低減装置。
また、本発明のバックトルク低減装置の他の特徴とするところは、上記錫皮膜は錫を用いたショットピーニングにより形成されている点にある。また、上記錫を用いたショットピーニングの前にハードショットピーニングが施されている点にある。

本発明によれば、クラッチカムインナの接触カム面及びクラッチカムアウタの接触カム面のうち少なくともいずれか一方を含む領域に錫皮膜が形成されているので、錫皮膜の潤滑作用により作動トルクを安定させて、作動タイミングにずれが生じないようにすることができる。しかも、バックトルク低減装置がエンジン内やエンジン付近にある場合、接触カム面の温度が錫の融点付近まで上がることがあり、錫が粘性を持つことになるので、皮膜の剥離防止効果を発揮し、温度の低下とともに皮膜が回復することにより耐久性を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明による好適な実施形態について説明する。
図１は例えば自動二輪車に搭載される並列４気筒エンジンを示す図であり、図中左側が前方、図中右側が後方で、クランクケース１００の上面にシリンダアッセンブリ１０１が前傾して設置される。また、図２は図１のII-II線に沿う断面図である。

クランクケース１００はアッパーケース１０２とロアーケース１０３を備えて上下に分割されるよう構成され、アッパーケース１０２とロアーケース１０３との分割面に形成された複数のジャーナルベアリング１０４に、車幅方向に沿ってクランク軸１０５が軸支される。各ジャーナルベアリング１０４は、クランク軸１０５に設けられた６ヶ所のクランクジャーナル１０６を挟み、クランク軸１０５を回転自在に軸支する。

また、シリンダアッセンブリ１０１は下からシリンダブロック１０７、シリンダヘッド１０８、ヘッドカバー１０９が載置されて構成され、シリンダブロック１０７の内部に４本のシリンダボア１１０が車幅方向に並列して形成される。シリンダヘッド１０８の下面には各シリンダボア１１０に整合する４つの燃焼室１１１が形成される。さらに、シリンダヘッド１０８の内部には燃焼室１１１に連通する吸気ポート１１２及び排気ポート１１３が形成される。

各シリンダボア１１０にはピストン１１４が摺動自在に挿入され、これらピストン１１４とクランク軸１０５のペアとなるクランクウェブ１０５ａ〜１０５ｈ間に偏心介装されたクランクピンとの間がコンロッド１１５で連結され、シリンダボア１１０内でのピストン１１４の往復運動がクランク軸１０５の回転運動に変換されてエンジンの出力となる。

ここで、クランクケース１００内には、クランク軸１０５に並行してカウンタ軸１１６とドライブ軸１１７とが配置され、これらカウンタ軸１１６及びドライブ軸１１７もクランク軸１０５と同様にアッパーケース１０２とロアーケース１０３との分割面にて軸支される。両軸１１６、１１７間には例えば６段式のトランスミッション装置１１８が構成され、エンジンの出力はドライブ軸１１７に一体回転するように設けられたドライブスプロケット１１９から取り出される。

また、クランク軸１０５の中央付近のドライブスプロケット１２０と、シリンダヘッド１０８の内部で軸支されている図示しない吸気カム軸及び排気カム軸に設けられたドリブンスプロケットとの間にタイミングチェーンが巻装され、タイミングチェーンがドライブスプロケット１２０に駆動されることにより、カム軸が回転駆動されてシリンダヘッド１０８内の動弁装置が作動する。

かかるエンジンにおいて、カウンタ軸１１６の図中右端にはクラッチ装置２００が軸装される。図３に示すように、カウンタ軸１１６にはニードルベアリング１２１を介してプライマリドリブンギヤ２０１が回転自在に軸支され、そのプライマリドリブンギヤ２０１がクランク軸１０５のプライマリドライブギヤ１２２に噛合することによりクランク軸１０５の回転が伝達される。

プリイマリードリブンギヤ２０１の右側面には、ダンパスプリング、ピン、カラー等からなるダンパ機構２０２を介してクラッチハウジング２０３が一体回転可能に設けられる。クラッチハウジング２０３の内周部には、クラッチハウジング２０３と一体回転するとともに軸方向に摺動自在とされた複数枚のドライブプレート２０４が配設される。

また、カウンタ軸１１６には、クラッチカムインナ２０５及びクラッチカムアウタ２０６からなるクラッチカムユニット２０７が一体回転可能に設けられる。クラッチカムインナ２０５の外周面には、クラッチスリーブ２０８が一体回転可能に設けられる。クラッチスリーブ２０８の外周部には、クラッチスリーブ２０８と一体回転するとともに軸方向に摺動自在とされた複数枚のドリブンプレート２０９が複数枚のドライブプレート２０４と交互に重なり合うように配設される。

さらに、クラッチハウジング２０３の図中右端開口を塞ぐようにしてプレッシャディスク２１０が配置される。プレッシャディスク２１０には、クラッチカムアウタ２０６に螺合する６本のスプリングサポート２１１が遊嵌し、スプリングサポート２１１とプレッシャディスク２１０との間に介装されたクラッチスプリング２１２の付勢力によりプレッシャディスク２１０が図中左方向に付勢される。

カウンタ軸１１６は中空であり、その図中右端開口に挿入されたクラッチプッシュピース２１３がスラストベアリング２１４を介してプレッシャディスク２１０に当接する。そして、カウンタ軸１１６の中空部にはプッシュロッド２１５がスライド自在に挿入され、そのプッシュロッド２１５がカウンタ軸１１６の図中左端側に配置されたクラッチ操作機構２１６に連係する。

クラッチ操作機構２１６の詳細な説明は省略するが、油圧作動式で、図示しないクラッチレバーが握られると、プッシュロッド２１５を介してクラッチプッシュピース２１３を図中右方向に押圧するものである。図示しないクラッチレバーが握られると、上述したようにクラッチプッシュピース２１３が図中右方向に押圧されるので、プレッシャディスク２１０が反クラッチスリーブ２０８側に移動して、ドライブプレート２０４とドリブンプレート２０９との間の摩擦係合が緩められる。

以下、図４〜７を参照して、クラッチカムユニット２０７について説明する。クラッチカムインナ２０５は大径部２０５ａ及び小径部２０５ｂを有する円筒形状をなす。クラッチカムインナ２０５の小径部２０５ｂの外周面にはクラッチスリーブ２０８が圧入される。また、クラッチカムインナ２０５の内周部がカウンタ軸１１６に一体回転可能にスプライン結合し、図３に示すように、ロックナット２１７により軸方向移動が規制される。かかるクラッチカムインナ２０５では、図４、５に示すように、大径部２０５ａ外周部に１２０°間隔で３ヶ所のカム凸部２１８が形成される。

クラッチカムインナ２０５の大径部２０５ａの外周面には、中心穴が形成された円盤形状をなすクラッチカムアウタ２０６が配設される。クラッチカムアウタ２０６の外周部には６０°間隔で突部２０６ａが形成され、各突部２０６ａに形成されたボルト穴２２０にスプリングサポート２１１が螺合する。かかるクラッチカムアウタ２０６では、図４、６に示すように、内周部に１２０°間隔で３ヶ所のカム凹部２１９が形成され、これらカム凹部２１９がクラッチカムアウタ２０６の片面で開口する。

そして、クラッチカムインナ２０５の各カム凸部２１８がクラッチカムアウタ２０６の各カム凹部２１９に回転進行方向（矢印Ｒ）に余裕を持って挿入され、クラッチカムインナ２０５とクラッチカムアウタ２０６とが係合して回転するようになっている。なお、各カム凸部２１８の外幅は各カム凹部２１９の内幅と同一とされる。

ここで、図７にも示すように、クラッチカムインナ２０５とクラッチカムアウタ２０６との回転進行方向前方において、各カム凸部２１８と各カム凹部２１９との接触面２１８ａ、２１９ａはカウンタ軸１１６の軸線に平行な平面とされるのに対して、回転進行方向後方において、各カム凸部２１８と各カム凹部２１９との接触面２１８ｂ、２１９ｂはカウンタ軸１１６の軸線に対して傾斜する接触カム面とされる。

通常走行時、すなわちクラッチ装置２００が接続され、クランク軸１０５の回転がカウンタ軸１１６に伝達されてエンジンにより自動二輪車の後輪が駆動されている状態では、クラッチスプリング２１２の付勢力により一体回転するプライマリドリブンギヤ２０１、クラッチハウジング２０３、ドライブプレート２０４、クラッチスリーブ２０８、ドリブンプレート２０９、プレッシャディスク２１０の回転が、まずクラッチカムアウタ２０６に伝わり、続いてカム凸部２１８とカム凹部２１９との係合によりクラッチカムインナ２０５に伝わって、カウンタ軸１１６、更にはトランスミッション装置１１８に伝達される。

このときには、図７（ａ）に示すように、クラッチカムアウタ２０６（カム凹部２１９）の回転力が接触カム面２１８ｂ、２１９ｂを経てクラッチカムインナ２０５（カム凸部２１８）に伝わるので、接触カム面２１８ｂ、２１９ｂでの斜面カム作用により生じるスラスト反力により、接触カム面２１８ｂ、２１９ｂが摺動しながらクラッチカムアウタ２０６がクラッチカムインナ２０５に対して寸法Ｗだけプライマリドリブンギヤ２０１側（図中左方向）に押しやられる。これにより、クラッチスプリング２１２が縮められて、ドライブプレート２０４とドリブンプレート２０９とを圧着させる摩擦係合力、すなわちクラッチ容量が増大する。

ところで、バックトルクが発生した時、例えば走行時に急激なシフトダウンを行ったような状態では、後輪の回転力によりカウンタ軸１１６が逆駆動され、クラッチカムインナ２０５が強制的に回転させられる。この場合、図７（ｂ）に示すように、クラッチカムインナ２０５（カム凸部２１８）の回転力が接触面２１８ａ、２１９ａを経てクラッチカムアウタ２０６（カム凹部２１９）に伝わるが、接触面２１８ａ、２１９ａが傾斜面でないので、クラッチカムアウタ２０６をプライマリドリブンギヤ２０１側に押しやるスラスト反力は発生しない。したがって、クラッチカムアウタ２０６は、通常走行時の位置と比べて反プライマリドリブンギヤ２０１側に位置し、その分クラッチスプリング２１２が伸びて、ドライブプレート２０４とドリブンプレート２０９とを圧着させる摩擦係合力、すなわちクラッチ容量が低減する。これにより、後輪からのトルク（バックトルク）を解放することができ、乗り心地が低下したり、耐久性が劣化したりするのを防ぐことができる。

以上述べたクラッチカムユニット２０７において、クラッチカムインナ２０５は浸炭鋼により成形されており、図５に点線でも示すように、カム凸部２１８の接触カム面２１８ｂ及び端面、小径部２０５ｂの外周面、及び小径部２０５ｂと大径部２０５ａとの間の段差面に、所定条件下で適宜の高強度材料（例えば、鋼、セラミックスなかでもジルコニア等）を用いたハードショットピーニングが施されている。これにより、高い圧縮残留応力の発生により表面の引張応力を軽減することができ、疲労寿命の向上に効果がある。続いて、同個所に所定条件下で錫（Ｓｎ）粒子を用いた精密ショットピーニングが施され、クラッチカムインナ２０５の処理面に錫を拡散させて錫皮膜が形成されている。

また、クラッチカムアウタ２０６も同じく浸炭鋼により成形されており、特にカム凹部２１９（図６（ｄ）の斜線部分）を含むようにビーズショットが施されている。

以上述べた実施形態によれば、クラッチカムインナ２０５の接触カム面２１８ｂを含む領域に錫皮膜が形成されているので、錫皮膜の潤滑作用により作動トルクを安定させて、作動タイミングにずれが生じないようにすることができる。もちろん、クラッチカムアウタ２０６の接触カム面２１９ｂを含む領域に同様に錫皮膜を形成したり、接触カム面２１８ｂ、２１９ｂの両方に錫皮膜を形成したりしてもよい。

また、バックトルク低減装置がエンジン内にあることから、接触カム面２１８ｂ、２１９ｂの温度が錫の融点（２３１．９７℃）付近まで上がることがあり、錫が粘性を持つことになるので、皮膜の剥離防止効果を発揮し、温度の低下とともに皮膜が回復することにより耐久性を向上させることができる。

以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、上記実施形態では本発明を自動二輪車のエンジンに含まれるクラッチ装置に適用した例を説明したが、それに限定されるものではない。

本発明の適用例に係るエンジンを示す図である。図１のII-II線に沿う断面図である。クラッチ装置の拡大断面図である。クラッチカムユニットを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図４（ａ）のIVb方向から見た拡大図である。クラッチカムインナを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図５（ａ）のVb方向から見た断面図、（ｃ）は図５（ａ）のVc-Vc線に沿う断面図、（ｄ）は背面図である。クラッチカムアウタを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図６（ｄ）のVIb-VIb線に沿う断面図、（ｃ）は図６（ｄ）のVIc方向から見た断面図、（ｄ）は背面図である。クラッチカムユニットの動作を説明するための図であり、図４のVII-VII線に沿う断面図である。

符号の説明

１０５クランク軸
１１６カウンタ軸
２００クラッチ装置
２０１プライマリドリブンギヤ
２０３クラッチハウジング
２０４ドライブプレート
２０５クラッチカムインナ
２０６クラッチカムアウタ
２０７クラッチカムユニット
２０８クラッチスリーブ
２０９ドリブンプレート
２１０プレッシャディスク
２１２クラッチスプリング
２１８カム凸部
２１８ａ接触面
２１８ｂ接触カム面
２１９カム凹部
２１９ａ接触面
２１９ｂ接触カム面

Claims

複数枚のプレートの圧着状態により駆動軸と被駆動軸との間で動力の伝達を断接するクラッチ装置に設けられ、上記被駆動軸側からバックトルクが伝達された場合に上記クラッチ装置のクラッチ容量を低減させるバックトルク低減装置であって、
上記被駆動軸と一体回転するクラッチカムインナと、
上記クラッチカムインナの外周に配設され、上記複数枚のプレートを圧着する方向に付勢力を付与するクラッチスプリングに連係するクラッチカムアウタと、
上記クラッチカムインナ及び上記クラッチカムアウタにそれぞれ形成された接触カム面とを備え、
上記クラッチカムインナの接触カム面及び上記クラッチカムアウタの接触カム面のうち少なくともいずれか一方を含む領域に錫皮膜が形成されていることを特徴とするバックトルク低減装置。
上記錫皮膜は錫を用いたショットピーニングにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバックトルク低減装置。
上記錫を用いたショットピーニングの前にハードショットピーニングが施されていることを特徴とする請求項２に記載のバックトルク低減装置。