JP2007016860A - 鋳造円筒体および自動変速機のクラッチドラム - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性に優れた鋳造円筒体および自動変速機のクラッチドラムを提供する。
【解決手段】 クラッチドラム２１は、筒状部２２と、底部２３と、リブ２７とを備える。筒状部２２は、内周面２２ｂを有し、軸１０１に沿って筒状に延びる。底部２３は、内周面２２ｂから連続して延在する底面２３ｃを有し、筒状部２２の一端と交わる。リブ２７は、内周面２２ｂから突出し、底面２３ｃに連なる位置まで軸１０１に沿って延びる。筒状部２２および底部２３は、内周面２２ｂおよび底面２３ｃの裏側に位置する外表面２１ａをさらに有する。筒状部２２と底部２３とが交わるコーナー部２５には、リブ２７の背面に位置して外表面２１ａから窪む凹部２８が形成されている。凹部２８によって、リブ２７が形成された位置のコーナー部２５の厚みが、リブ２７が形成されていない位置のコーナー部２５の厚みに近づくように減じる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、一般的には、鋳造円筒体および自動変速機のクラッチドラムに関し、より特定的には、アルミダイカストにより成形された鋳造円筒体および自動変速機のクラッチドラムに関する。

従来の鋳造円筒体に関して、たとえば、特開２０００−２０５３００号公報には、機械損失の低減、軸方向の短縮化および軽量化を図ることを目的とした自動変速機用クラッチドラムが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたクラッチドラムは、円板状プレート部材にプレス加工等を施すことによって形成されている。クラッチドラムは、内側にクラッチプレートが配置される筒状部と、筒状部の一端側に配置される円板状壁部とを有する。筒状部の内周面には、凹部および凸部が周方向に繰り返し形成されている。凸部は、筒状部の軸方向に延び、円板状壁部まで達している。筒状部と円板状壁部とが交差する角部は、筒状部の外周面から突出するように形成されている。
特開２０００−２０５３００号公報

上述の特許文献１に開示されているように、クラッチドラムの筒状部の内周面には、クラッチプレートの周方向の位置を規制するための凸部が、筒状部の軸方向に延びて形成される。このような形状を有するクラッチドラムをアルミダイカスト等の鋳造工程によって製造する場合、凸部は、筒状部の内側に配置される金型によって成形される。その金型は、溶融金属が凝固した後、円板状壁部が形成された一端側とは反対側の筒状部の他端側から引き抜かれる。

しかしながら、この場合、筒状部の内周面に形成される凸部は、金型の抜き方向の関係から、円板状壁部まで達する形状を採らざるを得ない。このため、クラッチドラムに筒状部の軸方向の力が作用すると、凸部が円板状壁部に連なる位置で応力集中が起こり、クラック等が発生するおそれが生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、耐久性に優れた鋳造円筒体および自動変速機のクラッチドラムを提供することである。

この発明に従った鋳造円筒体は、所定の軸に沿った方向に力が作用する鋳造円筒体である。鋳造円筒体は、筒状部と、底部と、突状部とを備える。筒状部は、内周面を有し、所定の軸に沿って筒状に延びる。底部は、内周面から連続して延在する底面を有し、筒状部の一端と交わる。突状部は、内周面から突出し、底面に連なる位置まで所定の軸に沿って延びる。筒状部および底部は、内周面および底面の裏側に位置する外表面をさらに有する。筒状部と底部とが交わるコーナー部には、突状部の背面に位置して外表面から窪む凹部が形成されている。凹部によって、突状部が形成された位置のコーナー部の厚みが、突状部が形成されていない位置のコーナー部の厚みに近づくように減じる。

このように構成された鋳造円筒体によれば、突状部の背面に凹部を形成することによって、突状部が形成された位置と突状部が形成されていない位置との間で、コーナー部の厚みの差をより小さく抑えることができる。これにより、鋳造円筒体に所定の軸方向の力が作用した場合に、その力を、コーナー部において所定の軸周りの周方向により均等に受けることができる。これにより、突状部が底面に連なる位置で発生する応力集中を緩和し、鋳造円筒体の耐久性を向上させることができる。

また、上述の鋳造円筒体は、アルミダイカストにより成形されている。このように構成された鋳造円筒体によれば、成形性に優れ、自動車部品や精密部品に一般に使用されるアルミダイカストによる鋳造円筒体においても、上述の効果を得ることができる。

この発明に従った自動変速機のクラッチドラムは、上述に記載の鋳造円筒体を用いている。このように構成された自動変速機のクラッチドラムによれば、自動変速機の駆動中、所定の軸方向に力が繰り返し作用するクラッチドラムにおいても、応力集中を緩和し、耐久性の向上を図ることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、耐久性に優れた鋳造円筒体および自動変速機のクラッチドラムを提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるクラッチドラムが用いられた自動変速機の一部を示す断面図である。図１を参照して、自動変速機１０は、複数の多板クラッチや多板ブレーキ、さらに、サンギヤ、ピニオンギヤおよびリングギヤからなる複数のプラネタリギヤ等が組み合わされて構成されている。自動変速機１０を構成する多板クラッチ２０は、インプットシャフトから入力されたエンジンの動力を、プラネタリキャリアに断続的に伝達する。

多板クラッチ２０は、軸１０１が延びる方向に複数、並べられたアウタークラッチ板６１と、隣り合うアウタークラッチ板６１間に配置され、アウタークラッチ板６１と噛み合うインナークラッチ板６３と、アウタークラッチ板６１を保持するクラッチドラム２１とを備える。クラッチドラム２１は、スナップリング５１を介して、軸１０１方向に移動可能なピストン５２に接続されている。ピストン５２は、スプリング５４によって、軸１０１方向の一方に付勢されている。自動変速機１０には、さらに、ピストン５２に隣接し、スプリング５４とは反対側に設けられた作動油室５３と、作動油室５３に連通する油路５５とが形成されている。

図２は、図１中のクラッチドラムを示す斜視図である。図１および図２を参照して、クラッチドラム２１は、内周面２２ｂを有し、軸１０１に沿って筒状に延びる筒状部２２と、筒状部２２の一端に設けられた底部２３と、内周面２２ｂから突出し、軸１０１方向に延びるリブ２７とを備える。クラッチドラム２１は、アルミダイカストにより製造されており、筒状部２２、底部２３およびリブ２７が一体に成形されている。筒状部２２の内周面２２ｂに囲まれた空間には、筒状のドラム２９に固定されたアウタークラッチ板６１が配置されている。

底部２３は、筒状部２２の一端から、軸１０１を中心とする半径方向の内側に向けて屈曲するように形成されている。底部２３は、筒状部２２の一端に直交するように形成されている。底部２３は、開口する筒状部２２の一端を、内周面２２ｂに沿って部分的に閉塞するように形成されている。底部２３は、アウタークラッチ板６１の端面に当接している。底部２３は、内周面２２ｂから連続して延在し、アウタークラッチ板６１の端面に向い合う底面２３ｃを有する。底面２３ｃは、筒状部２２の一端で、軸１０１を中心とする周方向に帯状に延在している。

筒状部２２の他端には、内周面２２ｂから凹んで、軸１０１を中心とする周方向に延びる溝３１が形成されている。溝３１には、スナップリング５１が嵌め合わされている。

リブ２７は、軸１０１を中心とする周方向に間隔を隔てて複数、形成されている。リブ２７は、溝３１が形成された筒状部２２の他端側から、底部２３が設けられた筒状部２２の一端まで連続して延びている。リブ２７は、底面２３ｃに連なる位置まで延びており、底面２３ｃに連なる位置に根元部２７ｐを有する。ドラム２９の外周面には、軸１０１方向に延びる溝が複数、形成されており、ドラム２９は、その溝がリブ２７に嵌り込むように筒状部２２の内側に配置されている。このような構成により、アウタークラッチ板６１は、筒状部２２に対して、軸１０１を中心とする周方向に位置固定されている。

リブ２７は、アルミダイカスト工程時、筒状部２２の内側に配置される金型によって成形される。金型は、溶融アルミニウムが凝固した後、筒状部２２の他端側から引き抜かれる。この場合、仮にリブ２７が底面２３ｃまで達しない形状を有するとすると、リブ２７と底面２３ｃとの間で内周面２２ｂを成形する金型の部分が、凝固したリブ２７に引っ掛かってしまい、金型を引き抜くことができない。このため、クラッチドラム２１をアルミダイカスト等の鋳造工程によって製造する場合、リブ２７は、底面２３ｃに連なる位置まで延びる形状を採らざるを得ない。

図３は、図２中のクラッチドラムを底部側から見た場合の斜視図である。図中には、リブ２７が設けられた位置の筒状部２２および底部２３の断面形状が表わされている。図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったクラッチドラムの断面図である。

図２から図４を参照して、筒状部２２および底部２３は、さらに、内周面２２ｂおよび底面２３ｃの裏側に面する外表面２１ａを有する。筒状部２２と底部２３とが交わるコーナー部２５には、外表面２１ａから凹む凹部２８が、軸１０１を中心とする周方向に間隔を隔てて複数、形成されている。凹部２８は、リブ２７の背面に位置するように形成されている。つまり、リブ２７および凹部２８は、軸１０１から半径方向に延びる同一直線上に位置するように形成されている。凹部２８は、筒状部２２で外表面２１ａに対して段差を持ち、底部２３において、その段差が、軸１０１を中心とする半径方向の内側に向かうに従って徐々に小さくなるように形成されている。

凹部２８を設けたことにより、リブ２７が設けられた断面位置のコーナー部２５の厚みＴ１と、リブ２７が設けられていない断面位置のコーナー部２５の厚みＴ２とが、より近接した値となる。

続いて、図１中の自動変速機１０が備える多板クラッチ２０の動作について説明を行なう。作動油室５３に油が供給されていない状態で、クラッチドラム２１は、スプリング５４の弾性力によって、底部２３がアウタークラッチ板６１から離間する方向にピストン５２を介して付勢される。このとき、アウタークラッチ板６１とインナークラッチ板６３との間に微小な隙間が形成され、インプットシャフトからプラネタリギヤへの動力の伝達が遮断される。

次に、油路５５を通じて作動油室５３に油を供給すると、ピストン５２は、スプリング５４の弾性力に抗して軸１０１方向に移動する。これにより、クラッチドラム２１は、ピストン５２とともに軸１０１方向に移動し、底部２３がアウタークラッチ板６１を押圧する。結果、アウタークラッチ板６１とインナークラッチ板６３とが圧着し、インプットシャフトからプラネタリギヤにエンジンの動力が伝達される。

この動力伝達時、クラッチドラム２１の他端は、ピストン５２によって引っ張られ、クラッチドラム２１の一端は、押圧されたアウタークラッチ板６１からの反力を受ける。したがって、クラッチドラム２１には、軸１０１方向の引っ張り力が加わる。

図５は、動力伝達時のクラッチドラムの応力分布を示す斜視図である。図中には、図３に対応する筒状部２２および底部２３の断面形状が表わされている。図５を参照して、クラッチドラム２１に軸１０１方向の引っ張り力が加わると、クラッチドラム２１のコーナー部２５の内部で引っ張り応力が発生し、その大きさは、外表面２１ａ側に位置する領域４２から、筒状部２２の内側に向かうほど大きくなる。一方、本実施の形態では、リブ２７が底面２３ｃに連なる位置まで延びている。このため、コーナー部２５において、クラッチドラム２１に加わる引っ張り力をリブ２７が設けられた断面位置でより大きく受けることとなり、リブ２７の根元部２７ｐで応力集中が発生する。

これに対して、本実施の形態では、リブ２７の背面に位置して凹部２８が形成されている。このため、リブ２７が設けられた断面位置で断面係数が小さくなり、クラッチドラム２１に加わる引っ張り力を、軸１０１周りの周方向においてより均等に受けることが可能となる。結果、根元部２７ｐで発生する応力集中を緩和し、凹部２８が設けられていない場合と比較して、根元部２７ｐの切断位置に対応する領域４１で発生する引っ張り応力を低減させることができる。なお、本実施の形態では、クラッチドラム２１に軸１０１方向の引っ張り力が加わる場合について説明したが、これに限定されず、圧縮力が加わる場合であっても良い。

この発明の実施の形態における鋳造円筒体としてのクラッチドラム２１は、筒状部２２と、底部２３と、突状部としてのリブ２７とを備える。筒状部２２は、内周面２２ｂを有し、所定の軸としての軸１０１に沿って筒状に延びる。底部２３は、内周面２２ｂから連続して延在する底面２３ｃを有し、筒状部２２の一端と交わる。リブ２７は、内周面２２ｂから突出し、底面２３ｃに連なる位置まで軸１０１に沿って延びる。筒状部２２および底部２３は、内周面２２ｂおよび底面２３ｃの裏側に位置する外表面２１ａをさらに有する。筒状部２２と底部２３とが交わるコーナー部２５には、リブ２７の背面に位置して外表面２１ａから窪む凹部２８が形成されている。凹部２８によって、リブ２７が形成された位置のコーナー部２５の厚みが、リブ２７が形成されていない位置のコーナー部２５の厚みに近づくように減じる。

なお、本実施の形態では、クラッチドラム２１をアルミダイカストにより製造したが、クラッチドラム２１は、アルミニウム以外の金属から形成されていても良いし、ダイカスト以外の鋳造法によって製造されていても良い。また、クラッチドラム２１が用いられる多板クラッチは、自動変速機を構成するものに限定されず、たとえば、４輪駆動車において前後駆動軸に適当な割合で動力を分配する車両用カップリングを構成するものであっても良い。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるクラッチドラム２１によれば、根元部２７ｐで発生する応力集中を緩和することによって、その根元部２７でクラック等が発生することを防止できる。これにより、自動変速機１０の信頼性を向上させることができる。

本実施の形態では、特に、リブ２７がアウタークラッチ板６１の位置固定のために設けられており、クラッチドラム２１全体としての強度は、リブ２７を底面２３ｃに連なる位置まで形成しなくても十分に確保されている。しかしながら、アルミダイカストによる製造工程上、リブ２７を底面２３ｃに連なる位置まで延ばして形成する必要があり、この結果、リブ２７を設けたことによって、クラッチドラム２１の局所的な強度が逆に低下するおそれが生じる。本実施の形態は、このような問題点を解決し、耐久性に優れたクラッチドラム２１を実現するものである。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態におけるクラッチドラムが用いられた自動変速機の一部を示す断面図である。 図１中のクラッチドラムを示す斜視図である。 図２中のクラッチドラムを底部側から見た場合の斜視図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったクラッチドラムの断面図である。 動力伝達時のクラッチドラムの応力分布を示す斜視図である。

符号の説明

２１ クラッチドラム、２１ａ 外表面、２２ 筒状部、２２ｂ 内周面、２３ 底部、２３ｃ 底面、２５ コーナー部、２７ リブ、２８ 凹部、１０１ 軸。

Claims (3)

1. 所定の軸に沿った方向に力が作用する鋳造円筒体であって、
   内周面を有し、前記所定の軸に沿って筒状に延びる筒状部と、
   前記内周面から連続して延在する底面を有し、前記筒状部の一端と交わる底部と、
   前記内周面から突出し、前記底面に連なる位置まで前記所定の軸に沿って延びる突状部とを備え、
   前記筒状部および前記底部は、前記内周面および前記底面の裏側に位置する外表面をさらに有し、
   前記筒状部と前記底部とが交わるコーナー部には、前記突状部の背面に位置して前記外表面から窪む凹部が形成されており、前記凹部によって、前記突状部が形成された位置の前記コーナー部の厚みが、前記突状部が形成されていない位置の前記コーナー部の厚みに近づくように減じる、鋳造円筒体。
2. アルミダイカストにより成形された、請求項１に記載の鋳造円筒体。
3. 請求項１または２に記載の鋳造円筒体を用いた、自動変速機のクラッチドラム。

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