JP2005308154A - 多板クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高負荷用に強化された多板クラッチ装置の操作性及び静粛性を向上させる。
【解決手段】 エンジン側のフライホイール３からの動力をトランスミッション入力シャフト４に伝達及び遮断するためのもので、クラッチディスク組立体６と、クラッチディスク組立体６をフライホイール３へ押圧するためのプレッシャープレート７を有するクラッチカバー組立体６とを備えている。クラッチディスク組立体６は、スプラインハブ２０と、摩擦連結部４０と、スプラインハブ２０と摩擦連結部４０とを回転方向に弾性的に連結するダンパー機構３０とを備えている。摩擦連結部４０は、ダンパー機構３０の外周側に連結されたリング部材４４と、複数の第１摩擦プレート４１と、複数の摩擦プレート４１同士の間に配置された第２摩擦プレート４２とを有しており、複数の第１摩擦プレート４１は、少なくとも１つがカーボンコンポジット材で構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多板クラッチ装置、特に、高負荷用に強化された多板クラッチ装置に関する。

一般に、レース用自動車などに使用される多板クラッチ装置は、高負荷での使用や耐久性を重視して設計されている。この種の多板クラッチ装置は、エンジン側のフライホイールに近接して配置されたクラッチディスク組立体と、フライホイールに固定され、クラッチディスク組立体をフライホイールへ押圧するためのプレッシャープレートを有するクラッチカバー組立体とを備えている。さらにクラッチディスク組立体は、外周側に環状の摩擦連結部を備えており、摩擦連結部は複数の第１摩擦プレートと、複数の第１摩擦プレート同士の間に配置された第２摩擦プレートとを有している。第１及び第２摩擦プレートがフライホイールとプレッシャープレートとの間に狭持されると、クラッチディスク組立体を介してトランスミッション入力シャフトへトルクが直接伝達される（例えば、特許文献１を参照）。

クラッチ装置のトルク伝達容量は、プレッシャープレートへの付勢力、摩擦プレートの径（クラッチの有効半径）、摩擦プレートの材質（摩擦係数）、及び摩擦面の数により決定される。例えば、付勢力や摩擦係数を大きくしたり摩擦面の数を増やしたりすることで、摩擦抵抗が大きくなりトルク伝達容量も大きくなる。また、クラッチの有効半径を大きくすることで、トルク伝達容量が大きくなる。しかし、付勢力、クラッチの有効半径、及び摩擦面の数については構造上制限があるため、これらの要素でトルク伝達容量を大きくするには限界がある。一方、摩擦プレートの材質を変更することで摩擦係数は高くすることができ、また軽量化や耐熱性を考慮した材質にすることで操作性や耐久性の向上等の効果も期待できるため、従来から様々な材質の摩擦プレートが開発されている。

レース用自動車等の多板クラッチ装置の摩擦プレートの材質としては、例えば炭素を主成分とする複合材料（カーボンコンポジット材）が知られている。カーボンコンポジット材の特徴は、まず、従来の摩擦材（例えば、金属繊維を含む摩擦材）に比べて摩擦係数の大きいものがある。そのため、高摩擦係数のカーボンコンポジット材を採用した場合、摩擦面で発生する摩擦抵抗が大きくなり、トルク伝達容量も従来の摩擦材に比べて大きくなる。次に、カーボンコンポジット材は、従来の摩擦材に比べて重量が軽く、回転運動により発生する慣性力が小さくなるため、シフトチェンジの際に回転数の同期をとりやすくなりシフトチェンジ時の操作性が向上する。さらに、カーボンコンポジット材は、従来の摩擦材に比べて耐熱性が高く変形が少ないため、耐久性も向上する。このように、摩擦材としてカーボンコンポジット材を採用することで、レース用多板クラッチ装置は高負荷での使用が可能となり耐久性も向上する。
特開２００３−９０３５５号公報

このようなレース用自動車の多板クラッチ装置は、高負荷用に強化することを重視している反面、クラッチ連結及び解除時の操作性や静粛性は考慮されていない。例えば、摩擦プレートの摩擦係数が高い場合は、クラッチ連結時にトルクが急激に伝達されるため、半クラッチ状態のペダルストロークの幅が極めて狭くなったり、あるいはトランスミッションの寿命を短くする。また、エンジンの回転変動がトランスミッションやディファレンシャルへ直接伝達されるため、いわゆる歯打ち音が発生する。

しかし、レース用多板クラッチ装置はこのような欠点を有しているが、それを操作するレースドライバーは一般ドライバーに比べて操作技術のレベルが高く、またレース場では歯打ち音等の騒音を低減させる必要性に乏しいため、レース用自動車に搭載しても特に問題とならない。

一方、乗用自動車のクラッチ装置として、レース用多板クラッチ装置のように高負荷用に強化されたものを望む声も少なくない。高負荷仕様のクラッチ装置は、トルク伝達容量が大きくなるため高出力のエンジンにも対応可能となり、様々な場面で従来の乗用自動車用クラッチ装置に比べて高い性能を発揮し得る。また、高負荷仕様のクラッチ装置は、高耐久性であるため部品の取り替え周期も長くなり、メンテナンス費用を低減することができる。

以上のように、高負荷用に強化された多板クラッチ装置は、乗用自動車に搭載するメリットが大きいため、乗用自動車用に操作性及び静粛性を改善することが求められている。

本発明の課題は、高負荷用に強化された多板クラッチ装置の操作性及び静粛性を向上させることにある。

請求項１に記載の多板クラッチ装置は、エンジン側の入力回転体からの動力を出力回転体に伝達及び遮断するためのもので、出力回転体に連結され、入力回転体に近接して配置されたクラッチディスク組立体と、入力回転体に連結され、クラッチディスク組立体を入力回転体へ押圧するためのプレッシャープレートを有するクラッチカバー組立体とを備えている。クラッチディスク組立体は、出力回転体に連結されたハブと、ハブの外周側に配置され、入力回転体とプレッシャープレートとに狭持されるための摩擦連結部と、ハブと摩擦連結部とを回転方向に弾性的に連結するダンパー機構とを備えている。摩擦連結部は、ダンパー機構の外周側に連結されたリング部材と、リング部材の外周側に配置され、リング部材に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合した複数の第１摩擦プレートと、複数の摩擦プレート同士の間に配置され、クラッチカバー組立体に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合した第２摩擦プレートとを有しており、複数の第１摩擦プレートは、少なくとも１つがカーボンコンポジット材で構成されている。

この装置では、クラッチディスク組立体がダンパー機構を備えているため、第１摩擦プレートとして摩擦係数の高いカーボンコンポジット材を採用しても、クラッチ連結時の衝撃及び歯打ち音等の騒音を吸収することができる。したがって、この多板クラッチ装置では、高負荷用に強化しつつ操作性及び静粛性を向上させることができる。

請求項２に記載の多板クラッチ装置は、請求項１において、入力回転体とプレッシャープレートと第２摩擦プレートとは、少なくともいずれか１つがカーボンコンポジット材で構成されている。

この装置では、第１摩擦プレートと摩擦係合する部材が、第１摩擦プレート同様、カーボンコンポジット材で構成されている。カーボンコンポジット材は、温度により摩擦係数が変化し、その変動幅が従来の摩擦材に比べて大きい傾向にある。例えば、カーボンコンポジット材とスチール材とを摺動させた場合の摩擦係数は、温度が高くなると摩擦係数も高くなり、温度が低くなると摩擦係数も低くなる。一方、カーボンコンポジット材同士の摩擦係数は、温度が変化してもあまり変化しない。このような性質をもつカーボンコンポジット材を採用することで、この装置では様々なクラッチ特性を得ることができる。また、この装置では、従来の摩擦材に比べて大きい摩擦係数を得られるため、高負荷にも対応可能である。

請求項３に記載の多板クラッチ装置は、請求項１または２において、ハブが全周にわたり半径方向外方へ突出したフランジ部と、フランジ部の一部が切り欠かれ形成された複数の収容部を有している。ダンパー機構は、収容部に収容された複数の弾性部材と、フランジ部を軸方向に挟み込んだ状態でフランジ部に対して相対回転可能に配置され、弾性部材と対応する位置に窓孔部が設けられた一対の連結プレートとを備えている。

この装置では、ダンパー機構が以上のような構造を備えているため、弾性部材の剛性、数量、及び配置を変更することで、様々な捩り剛性のダンパー機構を得ることができる。したがって、摩擦材としてカーボンコンポジット材を採用した場合でも、衝撃及び騒音の吸収が可能となり、より確実に操作性及び静粛性を向上させることができる。

請求項４に記載の多板クラッチ装置は、請求項１から３のいずれかにおいて、リング部材が外周側全周にわたり形成され半径方向外方へ突出する複数の外歯を有している。第１摩擦プレートは、内周側全周にわたり形成され外歯と係合する複数の内歯を有している。

この装置では、外歯及び内歯を有しているため、第１摩擦プレートをリング部材に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合させることができる。したがって、複数の第１摩擦プレートが入力回転体へ押圧された場合に、第１摩擦プレートの軸方向への移動が容易となるため、摩擦面の接触状態が向上し入力回転体からの動力を出力回転体へ確実に伝達することができる。また、押圧を解除した場合には、第１摩擦プレートが相手摩擦材から容易に離れられるため、トルクの遮断が素早くできる。

請求項５に記載の多板クラッチ装置は、請求項４において、リング部材が、複数の第１摩擦プレート同士の間に配置され、外歯から半径方向外方へさらに突出した突起部を有している。

この装置では、第１摩擦プレートとリング部材とが軸方向へ相対移動可能に係合しているため、ダンパー機構が軸方向へ脱落するおそれがある。したがって、外歯に突起部を有することで、リング部材の第１摩擦プレートに対する軸方向の相対移動を規制することができ、ダンパー機構の脱落を防止することができる。

請求項６に記載の多板クラッチ装置は、請求項１から５のいずれかにおいて、クラッチカバー組立体が、環状のクラッチカバーと、回転方向に複数配置され入力回転体とクラッチカバーとを連結するカバー部材とを有している。第２摩擦プレートは、カバー部材と係合する複数の切欠部を有している。

この装置では、第２摩擦プレートがカバー部材と係合する切欠部を有しているため、第２摩擦プレートをクラッチカバー組立体に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合させることができる。したがって、複数の第１摩擦プレートが入力回転体へ押圧された際に、第２摩擦プレートの軸方向の移動が容易となるため、入力回転体からの動力を確実に出力回転体へ伝達することができる。

請求項７に記載の多板クラッチ装置は、請求項３から６のいずれかにおいて、リング部材の内周側の一部を、一対の連結プレートの外周側に挟み込んだ状態で固定する固定部材を有している。

従来は、固定部材に段付き加工を施し、連結プレート同士の間隔を決めるため、連結プレート同士の間隔の精度がよくない。この装置では、リング部材の内周側の一部を連結プレートにて挟み込むことで、連結プレート同士の間隔をリング部材の軸方向長さにより決めることができるため、連結プレート同士の間隔の精度を容易に高めることができる。また、リング部材と連結プレートとの固定がより確実に行える。したがって、この装置では、ダンパー機構の強度が向上するため高負荷用として対応可能となる。また、ヒステリシストルクの安定化が図れる。

請求項８に記載の多板クラッチ装置は、請求項３から７のいずれかにおいて、リング部材が半径方向内方へ突出した複数の第１係合部を有している。フランジ部は、半径方向外方へ突出し、所定の相対角度だけ回転すると第１係合部に当接する第２係合部を有している。

従来、固定部材がフランジ部のストッパーとして利用されているため、固定部材が破損するおそれがある。この装置では、第１及び第２係合部を有しているため、ダンパー機構が作動した際に、フランジ部と連結プレートとが所定の相対角度だけ回転すると、第１及び第２係合部が当接してトルクを確実に伝達することができる。したがって、固定部材のみでトルクを受けていた従来のダンパー機構に比べてダンパー機構の強度が向上するため、高負荷用として対応可能となる。

請求項９に記載の多板クラッチ装置は、請求項７または８において、固定部材が円柱形状を有する胴部と、胴部の両端に設けられ胴部より外径寸法が大きい頭部と、胴部と一方の頭部との間に設けられ胴部より外径寸法が大きく頭部より外径寸法が小さい段付き部を有している。

固定部材のかしめ側の胴部は、かしめる際に作用する力により変形し外径が大きくなるため、連結プレートの貫通孔と当接する。しかし、その反対側の頭部周辺の胴部は、かしめ力が作用しないため、固定部材と貫通孔との間に多少の隙間が残る。しかし、この装置では、固定部材が段付き部を有しているため、段付き部の精度を高めることで貫通孔との隙間をあらかじめ減らすことができ、リング部材と連結プレートとをより確実に固定することができる。その結果、ダンパー機構が高負荷用として対応可能となる。

請求項１０に記載の多板クラッチ装置は、請求項７または８において、固定部材が円柱形状を有する胴部と、胴部の両端に設けられ胴部より外径寸法が大きい頭部と、胴部と一方の頭部との間に設けられ胴部側から頭部側へ向かって外径寸法が徐々に大きくなるテーパ部を有している。

この装置では、固定部材がテーパ部を有しているため、テーパ部の精度を高めることで連結プレートの貫通孔との隙間を減らすことができ、リング部材と連結プレートとをより確実に固定することができる。その結果、ダンパー機構が高負荷用として対応可能となる。

本発明に係る多板クラッチ装置では、高負荷用に強化された多板クラッチ装置の操作性及び静粛性を向上させることができる。

本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
１．多板クラッチ装置の構造
図１に本発明の一実施形態としての多板クラッチ装置の縦断面図、図２にクラッチディスク組立体の横断面図を示す。本実施形態では、プルタイプの乾式多板クラッチ装置について記載する。多板クラッチ装置１は、エンジンのクランクシャフト２に連結されたフライホイール３（入力回転体）からの動力をトランスミッション入力シャフト４（出力回転体）に伝達及び遮断するためのもので、フライホイール３とトランスミッション入力シャフト４との間に配置されている。図１において、Ｏ−Ｏはフライホイール２、トランスミッション入力シャフト４、及び多板クラッチ装置１の回転軸線を示す。

多板クラッチ装置１は、主にクラッチカバー組立体５と、クラッチディスク組立体６とから構成される。クラッチカバー組立体５は、カバー部材１１と、クラッチカバー１０と、ダイヤフラムスプリング１２と、プレッシャープレート７とから構成される。カバー部材１１は、フライホイール３とクラッチカバー１０とを連結するための部材であり、フライホイール３の外周側に複数配置されている。カバー部材１１は、ボルト部１１ａを有しており、ナット１１ｂによりフライホイール３に取り付けられている。カバー部材１１は、後述する第２摩擦プレート４２の切欠部４２ａと係合している。クラッチカバー１０は環状の部材であり、カバー部材１１にボルト１１ｃにより取り付けられている。つまり、フライホイール３とクラッチカバー１０とは、カバー部材１１を介して相対回転不能に固定されている。

ダイヤフラムスプリング１２は、プレッシャープレート７を軸方向へ付勢するためのもので、弾性環状部１２ａと、レバー部１２ｂとを有している。弾性環状部１２ａは、ダイヤフラムスプリング１２の外周部分であり、プレッシャープレート７と軸方向に当接する部分である。レバー部１２ｂは、環状弾性部１２ａから半径方向内方へ延びた複数の舌状部分であり、先端部が図示しないレリーズ装置と連結されている。ダイヤフラムスプリング１２は、レリーズ装置の軸方向への移動により、軸方向へ弾性変形が可能となっている。

プレッシャープレート７は、後述するクラッチディスク組立体６の摩擦連結部４０をフライホイール３側へ押圧するためのもので、フライホイール３とクラッチカバー組立体５との間に配置された環状の部材である。プレッシャープレート７は、ダイヤフラムスプリング１２と軸方向に当接しており、ダイヤフラムスプリング１２の付勢力により軸方向へ移動可能となっている。

クラッチディスク組立体６は、フライホイール３と摩擦係合することで動力の伝達及び解除をするためのもので、フライホイール３とプレッシャープレート７との間に配置されている。以下、クラッチディスク組立体６の構造について、詳細を説明する。

２．クラッチディスク組立体の構造
クラッチディスク組立体６は、スプラインハブ２０と、ダンパー機構３０と、摩擦連結部４０とから構成される。以下に、各部の構造について、詳細に説明する。

（１）スプラインハブ
スプラインハブ２０は、クラッチディスク組立体６をトランスミッション入力シャフト４に固定するためのもので、ボス部２１と、フランジ部２２とから構成される。ボス部２１は、内周面にスプライン部２１ａを有した筒状の部材であり、トランスミッション入力シャフト４のスプライン部４ａと相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合している。フランジ部２２は、ボス部２１の外周側全周にわたり半径方向外方へ突出した概ね円板状の部材である。フランジ部２２には、後述するトーションスプリング３２を収容するための収容部２２ａが複数形成されている。また、フランジ部２２は、収容部２２ａに対応した位置に半径方向外方へ突出した第２係合部２２ｂを有している。

（２）ダンパー機構
ダンパー機構３０は、摩擦連結部４０から伝達される衝撃や振動を吸収するためのもので、トーションスプリング３２と、一対の連結プレート３１と、フリクションワッシャ３３、ウェーブスプリング３４とから構成される。トーションスプリング３２は、フランジ部２２と連結プレート３１との間の回転方向の振動を吸収するためのもので、フランジ部２２の収容部２２ａに回転方向へ伸縮自在に収容されている。本実施形態では、トーションスプリング３２を回転方向に６本配置している。

連結プレート３１は一対の環状の部材であり、フランジ部２２を軸方向に挟み込んだ状態で相対回転可能に配置されている。連結プレート３１には、トーションスプリング３２に対応する位置に、それぞれ切り欠きにより形成された窓孔部３１ａが設けられている。収容部２２ａ及び窓孔部３１ａの回転方向端は、トーションスプリング３２の端部と回転方向に係合している。そのため、スプラインハブ２０と連結プレート３１とが相対回転すると、トーションスプリング３２が回転方向に圧縮される。フリクションワッシャ３３、ウェーブスプリング３４は、フランジ部２２と連結プレート３１とが接触して発生する摺動抵抗（ヒステリシストルク）を安定させるためのもので、フランジ部２２と連結プレート３１との間に配置された環状の部材である。

一般的に、ダンパー機構の吸収性能は、トーションスプリングの弾性係数、ストローク、本数、及び半径方向の位置等により決定される。例えば、トーションスプリングの弾性係数を大きくすると、ダンパー機構の捩り剛性も高くなるため、クラッチ連結時の衝撃を吸収できる反面、小さな捩り振動を効果的に吸収することができない。また、トーションスプリングの弾性係数を低くすると、ダンパー機構の捩り剛性も低くなるため、エンジンの回転変動等の小さな捩り振動を効果的に吸収できる反面、クラッチ連結時の衝撃を吸収することができない。したがって、クラッチ連結時の衝撃や幅広い捩り振動を吸収できるよう、ダンパー機構は低い捩り剛性と高い捩り剛性とが備わっているのが好ましい。

特に、本実施形態のように摩擦材としてカーボンコンポジット材を採用する場合、従来に比べて摩擦係数が大きくクラッチ連結時の衝撃が大きくなるため、ダンパー機構に低い捩り剛性と高い捩り剛性とが備わっているのが効果的である。したがって、本実施形態のダンパー機構３０は、２段階の捩り剛性を持たせている。

具体的には、フランジ部２２の収容部２２ａは、トーションスプリング３２と同様、６カ所設けられている。そのうち３カ所の収容部２２ａは、回転方向長さを若干長くし、収容部２２の回転方向端とトーションスプリング３２の端部との間に隙間を設けている。そうすることで、摩擦連結部４０とスプラインハブ２０とが相対回転する際に、まず３本のトーションスプリング３２が圧縮され始め、所定の相対回転に達すると残り３本のトーションスプリング３２も圧縮され始める。これにより、ダンパー機構３０は、トーションスプリング３２が３本及び６本の２段階の捩り剛性を容易に得ることができる。

（３）摩擦連結部
摩擦連結部４０は、フライホイール３及びプレッシャープレート７と摩擦係合するためのもので、リング部材４４と、リベット４５（固定部材）と、第１摩擦プレート４１と、第２摩擦プレート４２とから構成される。

１）リング部材
リング部材４４は、ダンパー機構３０と第１摩擦プレート４１とを連結するためのものである。リング部材４４は、ダンパー機構３０の外周側、より具体的にはフランジ部２２の外周側に配置された環状の部材であり、一対の連結プレート３１に一部が挟み込まれた状態でリベット４５により固定されている。

リング部材４４は、摩擦プレートとダンパー機構３０とを相対回転不能に固定するための部材で、第１係合部４４ａと、外歯４４ｂと、突起部４４ｃとを有している。第１係合部４４ａは、リング部材４４の内周側から半径方向内方へ突出した複数の突起である。第１係合部４４ａは、フランジ部２２の第２係合部２２ｂ同士の間に配置されており、第１係合部４４ａと第２係合部２２ｂとの間には回転方向に隙間が設けられている。第１係合部４４ａの位置は、リベット４５の位置に対応している。

外歯４４ｂは、リング部材４４の外周側全周にわたり形成された半径方向外方へ突出する複数の突起であり、後述する第１摩擦プレートが係合する部分である。突起部４４ｃは、複数の外歯４４ｂからさらに半径方向外方へ突出した部分であり、一対の第１摩擦プレート４１同士の間に配置されている。

２）リベット
図３にリベット４５の断面図を示す。リベット４５は、胴部４５ａと、頭部４５ｂと、段付き部４５ｃとから構成される。胴部４５ａは、連結プレート３１及びリング部材４４を軸方向へ貫通する部分であり、円柱形状を有している。頭部４５ｂは、連結プレート３１をリング部材４４側へ締め付けるための部分である。頭部４５ｂは、胴部４５ａの両端に設けられており、胴部４５ａより外径寸法が大きい。段付き部４５ｃは、連結プレート３１の孔３１ｂを貫通する部分であり、胴部４５ｃと一方の頭部４５ｂとの間に設けられている。段付き部４５ｃは、胴部４５ａより外径寸法が大きく、頭部４５ｂより外径寸法が小さい。

リベットは、一方の頭部が形成されていない状態で部材の孔に挿入され、挿入する側と反対側に突出した胴部をかしめることで頭部を形成し部材同士を連結する。その際、かしめる側の胴部は作用する力により変形し外径が大きくなるため、リベットの外周面が孔の内周面と当接する。このリベット４５は、段付き部４５ｃが設けられているため、段付き部４５ｃの精度を高めることでかしめる側と反対側においてもリベット４５の外周面と孔３１ｂの内周面との隙間が減るため、締結強度が向上する。したがって、ダンパー機構３０の強度が高まり、ダンパー機構３０が高負荷用として対応可能となる。

また、リベット４５の段付き部４５ｃの形状を変更したリベット５５においても同様の効果が得られる。図４にリベット５５の断面図を示す。リベット５５は、リベット４５の段付き部４５ｃが、胴部側から頭部側へ向かって徐々に外径が大きくなるテーパ部５５ｃとなっている。これにより、前述のリベット４５と同様、テーパ部５５ｃの精度を高めることで締結強度が向上する。したがって、ダンパー機構３０の強度が高まるため、ダンパー機構３０が高負荷用として対応可能となる。

３）摩擦プレート
第１摩擦プレート４１は、図１に示すように、フライホイール３、プレッシャープレート７、及び第２摩擦プレート４２と摩擦係合するためのもので、ダンパー機構３０の外周側に配置された環状の部材である。本実施形態では、第１摩擦プレート４１が軸方向に２枚配置されたものを記載する。第１摩擦プレート４１は、内周側全周にわたり形成された複数の突起である内歯４１ａを有している。内歯４１ａは、リング部材４４の外歯４４ｂと係合しており、内歯４１ａ及び外歯４４ｂにより第１摩擦プレート４１とリング部材４４とは相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能となっている。

第２摩擦プレート４２は、第１摩擦プレート４１と摩擦係合するためのもので、一対の第１摩擦プレート４１の間に配置された環状の部材である。本実施形態では、第１摩擦プレート４１が２枚であるため、第２摩擦プレート４２は１枚となる。第２摩擦プレート４２は、外周側全周にわたり形成された複数の切欠部４２ａを有している。切欠部４２ａは、クラッチカバー組立体５のカバー部材１１と係合しているため、第２摩擦プレート４２とクラッチカバー組立体５とは相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合している。

なお、プレッシャープレート７の外周側にもカバー部材１１に係合する切欠部７ａが形成されているため、プレッシャープレート７とクラッチカバー組立体５とは相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合している。

ここで、本実施形態における各部の材質について説明する。第１及び第２摩擦プレート４１、４２、フライホイール３、及びプレッシャープレート７は、カーボンコンポジット材を採用している。カーボンコンポジット材の摩擦係数は、従来の摩擦材の摩擦係数に比べて大きな材質もあり、異なる材質との間においては温度により大きく変動する傾向にある。一方、カーボンコンポジット材同士の摩擦係数は、温度による変動が少なく安定している。したがって、摩擦係合する全ての材質をカーボンコンポジット材にすることで、安定した高い摩擦係数を得ることができ、多板クラッチ装置１を高負荷用として確実に強化することができる。

３．動作
次に、多板クラッチ装置１の動作について説明する。クラッチ連結時においては、ドライバーのクラッチペダル操作により、レリーズ装置が軸方向フライホイール３側へ移動し、ダイヤフラムスプリング１２の環状弾性部１２ａがプレッシャープレート７を軸方向フライホイール３側へ付勢する。そうすると、プレッシャープレート７が摩擦連結部４０側へ押圧され、第１及び第２摩擦プレート４１、４２が、回転するプレッシャープレート７とフライホイール３との間に狭持され、各接触面において摩擦抵抗が発生する。これにより、フライホイール３に入力されたトルクが第１摩擦プレート４１、リング部材４４、及び連結プレート３１に伝達される。

連結プレート３１が入力されたトルクにより回転すると、停止しているスプラインハブ２０と相対回転する。前述のように、フランジ部２２の収容部２２ａは、３カ所は回転方向の長さを長くとっているため、まず３本のトーションスプリング３２が窓孔部３１ａ及び収容部２２ａの回転方向端の間で圧縮される。これにより、この多板クラッチ装置１は、クラッチ連結時の小さい捩り振動を吸収することができる。

また、連結プレート３１とスプラインハブ２０とがさらに相対回転すると、残りの３本のトーションスプリング３２が窓孔部３１ａ及び収容部２２ａの回転方向端の間で圧縮される。これにより、合計６本のトーションスプリング３２が圧縮されるため、この多板クラッチ装置１はクラッチ連結時の衝撃や大きな捩り振動を吸収することができる。

連結プレート３１とスプラインハブ２０とがさらに相対回転すると、リング部材４４の第１係合部４４ａとフランジ部２２の第２係合部２２ｂとが当接し、エンジンのトルクがトランスミッション入力シャフト４へ直接伝達されることとなり、多板クラッチ装置１のクラッチ連結動作が完了する。クラッチ解除動作は、レリーズ装置をペダル操作により軸方向トランスミッション側へ移動することで行われる。

このように、ダンパー機構３０に２段階の捩り剛性を持たせることで、クラッチ連結時の衝撃及び振動を効果的に吸収することができるため、クラッチ連結時のクラッチ操作が難しい高摩擦係数のカーボンコンポジット材を採用した多板クラッチ装置１においても、操作が容易となり操作性が向上する。

また、クラッチ連結後の定速走行時にエンジンの回転変動が発生した場合、トーションスプリング３２の伸縮によりその回転変動が直接トランスミッションやディファレンシャルへ伝達されないため、歯車部分からの歯打ち音の発生を抑制することでき、静粛性が向上する。

４．作用効果
本発明に係る多板クラッチ装置の奏する作用効果について、以下にまとめる。

この多板クラッチ装置１では、クラッチディスク組立体６がダンパー機構３０を備えているため、第１摩擦プレート４１として摩擦係数の高いカーボンコンポジット材を採用しても、クラッチ連結時の衝撃及び歯打ち音等の騒音を吸収することができる。したがって、この多板クラッチ装置１では、高負荷用に強化しつつ操作性及び静粛性を向上させることができる。また、第１摩擦プレート４１と摩擦係合する部材が、第１摩擦プレート４１同様、カーボンコンポジット材で構成されているため、従来の摩擦材に比べて大きい摩擦係数を得ることができ、高負荷用として対応可能である。

この多板クラッチ装置１では、ダンパー機構３０が前述のような構造を備えているため、弾性部材の剛性、数量、及び配置を変更することで、様々な捩り剛性のダンパー機構３０を得ることができる。そして、本実施形態のようにダンパー機構３０に２段階の捩り剛性をもたせることにより、クラッチ連結時の衝撃及び歯打ち音等の騒音を効果的に吸収することができる。したがって、摩擦材としてカーボンコンポジット材を採用した場合であっても、クラッチ連結時の衝撃及び騒音の吸収が可能となり、より確実に操作性及び静粛性を向上させることができる。

この多板クラッチ装置１では、リング部材４４及び第１摩擦プレート４１が外歯４４ｂ及び内歯４１ａを有しているため、第１摩擦プレート４１をリング部材４４に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合させることができる。また、この多板クラッチ装置１では、第２摩擦プレートがカバー部材１１と係合する切欠部４２ａを有しているため、第２摩擦プレート４２をクラッチカバー組立体５に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合させることができる。したがって、複数の第１摩擦プレート４１がフライホイール３へ押圧された際に、第１及び第２摩擦プレート４１、４２の軸方向への移動が容易となるため、フライホイール３からの動力を確実にトランスミッション入力シャフト４へ伝達することができる。さらに、この多板クラッチ装置１は外歯４４ｂに突起部４４ｃを有しているため、ダンパー機構３０の脱落を防止することができる。

この多板クラッチ装置１では、第１及び第２係合部４４ａ、２２ｂを有しているため、ダンパー機構３０が作動した際に、フランジ部２２と連結プレート３１とが所定の相対角度だけ回転すると、第１及び第２係合部４４ａ、２２ｂが当接してトランスミッション入力シャフト４へトルクを確実に伝達することができる。

この多板クラッチ装置１では、リング部材４４の内周側の一部を連結プレート３１にて挟み込んでいるため、連結プレート３１同士の間隔をリング部材４４の軸方向長さにより容易にかつ高精度に決めることができる。また、リング部材と連結プレートとの固定がより確実に行える。

この多板クラッチ装置では、リベット４５が段付き部４５ｃを有しているため、段付き部４５ｃの精度を高めることで孔３１ｂとの隙間を減らすことができ、リング部材４４と連結プレート３１とをより確実に固定することができる。また、リベット５５がテーパ部５５ｃを有しているため、テーパ部５５ｃの精度を高めることで孔３１ｂとの隙間を減らすことができ、リング部材４４と連結プレート３１とをより確実に固定することができる。

以上より、この多板クラッチ装置１は、高負荷用に強化しつつ操作性及び静粛性を向上させることができる。

５．他の実施形態
（１）多板クラッチ装置の形式
前述の実施形態では、多板クラッチ装置１をプルタイプで記載したが、プッシュタイプのものでもよい。また、前述の実施形態では、乾式多板クラッチ装置で記載したが、これに限定されない。

（２）ダンパー機構
前述の実施形態では、ダンパー機構の捩り剛性を２段階として記載したが、さらに１段特定や多段階の捩り剛性をもたせてもよく、本実施形態に限定されない。また、捩り剛性を２段階とするために、フランジ部２２の収容部２２ａの回転方向長さを２種類としたが、連結プレート３１の窓孔部３１ａの回転方向長さを２種類とすることで同様の作用効果を得ることができる。

（３）摩擦材
前述の実施形態では、フライホイール３、プレッシャープレート７、及び第２摩擦プレート４２の材質をカーボンコンポジット材として記載したが、スチール材などを採用してもよい。なお、前述のように、カーボンコンポジット材とそれ以外（例えばスチール材）との摩擦係数は、温度により変動する。摩擦係数は、温度が高くなると大きくなり、温度が低くなると小さくなる。したがって、乗用自動車として街中を走行する場合には、それほど温度も高くならないため、摩擦係数は従来の摩擦材と同程度となる。しかし、半クラッチ状態でエンジンの回転数を上げて故意に摩擦を発生させた場合、摩擦面で発生する摩擦熱により温度が高くなり摩擦係数が大きくなる。その結果、温度が低い場合よりもトルク伝達容量が大きくなるため、レース用多板クラッチ装置と同様に高負荷、高耐久性を実現できる。また、エンジンのトルクが過大となり摩擦面が滑る場合にも、摩擦係数が大きくなりトルク伝達容量も大きくなるため、摩擦面の滑りがなくなりトルク伝達が回復する。

本発明の一実施形態としての多板クラッチ装置の縦断面図。 クラッチディスク組立体の横断面図。 リベット４５の断面図。 リベット５５の断面図。

符号の説明

１ 多板クラッチ装置
３ フライホイール
４ トランスミッション入力シャフト
５ クラッチカバー組立体
６ クラッチディスク組立体
７ ダイヤフラムスプリング
２０ スプラインハブ
２２ フランジ部
２２ａ 収容部
２２ｂ 第２係合部
３０ ダンパー機構
３１ 連結プレート
３１ａ 窓孔部
３１ｂ 孔
３２ トーションスプリング
４０ 摩擦連結部
４１ 第１摩擦プレート
４１ａ 内歯
４２ 第２摩擦プレート
４２ａ 切欠部
４４ リング部材
４４ａ 第１係合部
４４ｂ 外歯
４４ｃ 突起部
４５、５５ リベット

Claims (10)

1. エンジン側の入力回転体からの動力を出力回転体に伝達及び遮断するための多板クラッチ装置であって、
   前記出力回転体に連結され、前記入力回転体に近接して配置されたクラッチディスク組立体と、
   前記入力回転体に連結され、前記クラッチディスク組立体を前記入力回転体へ押圧するためのプレッシャープレートを有するクラッチカバー組立体とを備え、
   前記クラッチディスク組立体は、前記出力回転体に連結されたハブと、前記ハブの外周側に配置され、前記入力回転体と前記プレッシャープレートとに狭持されるための摩擦連結部と、前記ハブと前記摩擦連結部とを回転方向に弾性的に連結するダンパー機構とを備え、
   前記摩擦連結部は、前記ダンパー機構の外周側に連結されたリング部材と、前記リング部材の外周側に配置され、前記リング部材に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合した複数の第１摩擦プレートと、前記複数の第１摩擦プレート同士の間に配置され、前記クラッチカバー組立体に対して相対回転不能にかつ軸方向へ相対移動可能に係合した第２摩擦プレートとを有し、
   前記複数の第１摩擦プレートは、少なくとも１つがカーボンコンポジット材で構成される、
   多板クラッチ装置。
2. 前記入力回転体と前記プレッシャープレートと前記第２摩擦プレートとは、少なくともいずれか１つがカーボンコンポジット材で構成される、
   請求項１に記載の多板クラッチ装置。
3. 前記ハブは、全周にわたり半径方向外方へ突出したフランジ部と、前記フランジ部の一部が切り欠かれ形成された複数の収容部を有し、
   前記ダンパー機構は、前記収容部に収容された複数の弾性部材と、前記フランジ部を軸方向に挟み込んだ状態で前記フランジ部に対して相対回転可能に配置され、前記弾性部材と対応する位置に窓孔部が設けられた一対の連結プレートとを備えた、
   請求項１または２に記載の多板クラッチ装置。
4. 前記リング部材は、外周側全周にわたり形成され半径方向外方へ突出する複数の外歯を有し、
   前記第１摩擦プレートは、内周側全周にわたり形成され前記外歯と係合する複数の内歯を有する、
   請求項１から３のいずれかに記載の多板クラッチ装置。
5. 前記リング部材は、前記複数の第１摩擦プレート同士の間に配置され、前記外歯から半径方向外方へさらに突出する突起部を有する、
   請求項４に記載の多板クラッチ装置。
6. 前記クラッチカバー組立体は、環状のクラッチカバーと、回転方向に複数配置され前記入力回転体と前記クラッチカバーとを連結するカバー部材とを有し、
   前記第２摩擦プレートは、前記カバー部材と係合する複数の切欠部を有する、
   請求項１から５のいずれかに記載の多板クラッチ装置。
7. 前記リング部材の内周側の一部を、前記一対の連結プレートの外周側に挟み込んだ状態で固定する固定部材を有する、
   請求項３から６のいずれかに記載の多板クラッチ装置。
8. 前記リング部材は、半径方向内方へ突出した複数の第１係合部を有し、
   前記フランジ部は、半径方向外方へ突出し、所定の相対角度だけ回転すると前記第１係合部に当接する第２係合部を有する、
   請求項３から７のいずれかに記載の多板クラッチ装置。
9. 前記固定部材は、円柱形状を有する胴部と、前記胴部の両端に設けられ前記胴部より外径寸法が大きい頭部と、前記胴部と一方の前記頭部との間に設けられ前記胴部より外径寸法が大きく前記頭部より外径寸法が小さい段付き部を有する、
   請求項７または８に記載の多板クラッチ装置。
10. 前記固定部材は、円柱形状を有する胴部と、前記胴部の両端に設けられ前記胴部より外径寸法が大きい頭部と、前記胴部と一方の前記頭部との間に設けられ前記胴部側から前記頭部側へ向かって外径寸法が徐々に大きくなるテーパ部を有する、
    請求項７または８に記載の多板クラッチ装置。

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