JP2010025178A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小トルク領域では充分に細やかな制御を行うことができ、しかも最大伝達トルクは充分に大きくできるクラッチ装置を得る。
【解決手段】クラッチ装置のクラッチディスクアセンブリ２０を、中央のディスクプレート２１と、その外周から半径方向に距離をおいて配置されて円周方向に波形に折曲された大扇形部２３を取付脚部２４によりディスクプレートに連結した複数の大径クッショニングプレート２２と、この大径クッショニングプレートとディスクプレートの間に配置されて円周方向に波形に折曲された小扇形部２７を取付脚部２８によりディスクプレートに連結した複数の小径クッショニングプレート２６と、大扇形部の両側に固着した複数の大径フェーシングプレート２５と、大扇形部２３の両側に固着した複数の小径フェーシングプレート２９により構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、クラッチ係合時のショックを緩和するためにクッショニングプレートの両側にフェーシングプレートを配置したクラッチディスクアセンブリを使用したクラッチ装置に関する。

このようなクッショニングプレートの両側にフェーシングプレートを配置したクラッチディスクアセンブリによれば、クラッチ係合時のショックをある程度緩和することはできる。しかしながら、クラッチ装置の最大伝達トルクを所定値より大きくするためにはクッショニングプレートのばね定数の下限が制限されるので、クラッチの小トルク領域でのクラッチディスクアセンブリへの押圧力の変化量に対する伝達トルクの変化量を充分に小さくすることができない。従って小トルク領域においては必ずしも充分に細やかな制御を行うことができないという問題がある。

このような問題を解決する手段としては、例えば特許文献１（特開平９−２８７６２１号参照）に開示された技術がある。この技術では、クラッチディスク組立体の入力部の外周に互いに対向するように装着される１対の第１及び第２プレート部材と、第１及び第２プレート部材のそれぞれの外表面に固定された摩擦部材とを備えており、第１及び第２プレート部材の少なくとも一方には、複数段のクッション特性が得られるように波加工が施されている。この特許文献１の技術によれば、その図５に (I)及び(II)で示すような２段のクッション特性が得られるので、小トルク領域においては充分に細やかな制御を行うことができ、しかも最大伝達トルクは充分に大きいクラッチ装置を得ることができる。
特開平９−２８７６２１号公報（段落〔０００７〕、段落〔００１９〕〜〔００２０〕、図１〜図５）。

本発明は、特許文献１とは異なる技術的思想により複数段のクッション特性が得られるようにして、このような問題を解決することを目的とする。

このために、本発明によるクラッチ装置は、機枠に回転自在に支持され回転軸線と直交する摩擦面が形成されたクラッチハウジングと、このクラッチハウジング内に摩擦面との間に距離をおいて軸線方向移動自在に設けられた環状のプレッシャプレートと、クラッチハウジング内に同軸的に回転自在に設けられてクッショニングプレートの両側にフェーシングプレートを配置した周辺部が摩擦面とプレッシャプレートの間に位置されるクラッチディスクアセンブリと、プレッシャプレートを摩擦面に対し前進後退させてクラッチディスクアセンブリをクラッチハウジングの摩擦面に係合離脱させる係脱機構よりなるクラッチ装置において、クラッチディスクアセンブリは、中央に位置するディスクプレートと、弾性のある金属板により形成され、ディスクプレートの外周から半径方向に距離をおいて円周方向に沿って配置された複数の大扇形部と、この各大扇形部の内縁の一部より内方に延び先端部がディスクプレートに固着された取付脚部よりなり、各大扇形部は円周方向に沿って厚さ方向両側に突出する少なくとも各１つの台形の山部を有する波形に折曲された大径クッショニングプレートと、弾性のある金属板により形成され、大径クッショニングプレートの大扇形部の内縁とディスクプレートの外周の間に円周方向に沿って配置されて半径方向の幅が大扇形部よりも小さい複数の小扇形部と、この各小扇形部の内縁の一部より内方に延び先端部がディスクプレートに固着された取付脚部よりなり、各小扇形部は円周方向に沿って厚さ方向両側に突出する少なくとも各１つの台形の山部を有する波形に折曲された小径クッショニングプレートと、各大扇形部の両側に突出する各山部の少なくとも一部の頂面に固着された大径フェーシングプレートと、各小扇形部の両側に突出する各山部の少なくとも一部の頂面に固着されて半径方向の幅が大径フェーシングプレートよりも小さい小径フェーシングプレートよりなり、小扇形部の波形の高さ方向におけるばね定数は大扇形部の波形の高さ方向におけるばね定数よりも小であり、各小扇形部の両側面に固着された各小径フェーシングプレートの自由状態における軸線方向の各外端面は、各大扇形部の両側面に固着された各大径フェーシングプレートの自由状態における軸線方向の各外端面よりもそれぞれ外側に位置していることを特徴とするものである。

本発明によれば、クラッチディスクアセンブリは、各小扇形部の両側面に固着された各小径フェーシングプレートの自由状態における軸線方向の各外端面が各大扇形部の両側面に固着された各大径フェーシングプレートの自由状態における軸線方向の各外端面よりもそれぞれ外側に位置しているので、係脱機構により与える押圧力またはストロークを変化させて摩擦面に対しプレッシャプレートを前進後退させれば、クラッチハウジングとクラッチディスクアセンブリは、先ず各小径フェーシングプレートがクラッチハウジングと係合され、次いで各大径フェーシングプレートがクラッチハウジングと係合されて、クラッチ装置は連結される。小扇形部の波形の高さ方向におけるばね定数は大扇形部の波形の高さ方向におけるばね定数よりも小であるので、クラッチディスクアセンブリに対する係脱機構による押圧力の変化量に対するクラッチ装置に生じる伝達トルクの変化量は、小径フェーシングプレートだけがクラッチハウジングと係合されている間は小さく、大径フェーシングプレートがクラッチハウジングと係合された後は大きくなるという、２段のクッション特性が得られる。従って、小トルク領域においては充分に細やかな制御を行うことができ、しかも最大伝達トルクは充分に大きいクラッチ装置を得ることができる。

以下に、図１〜図４により、本発明によるクラッチ装置の一実施形態の説明をする。この実施形態のクラッチ装置は自動車のエンジンと変速機の間に設けるクラッチ装置に適用したものであり、クラッチハウジング１０と、その内部に回転自在に設けられたクラッチディスクアセンブリ２０と、このクラッチディスクアセンブリ２０をクラッチハウジング１０に係合離脱させる係脱機構１６により構成されている。クラッチハウジング１０とクラッチディスクアセンブリ２０は、エンジンのクランクケース及びこれに固定された変速機ケース（機枠）にそれぞれ軸受を介して互いに同軸的に支持された、エンジン出力軸１３及び変速機入力軸１４に連結されている。

図３に示すように、クラッチハウジング１０は、エンジン出力軸１３の後端に同軸的にボルト止め固定された円盤状のフライホイール１１と、その後面に回転軸線と直交するように形成された摩擦面１０ａの外周部にねじ止め固定された板金製のクラッチカバー１２により構成され、クラッチカバー１２の中央には大径の丸穴が形成されている。クラッチカバー１２内には、摩擦面１０ａと相当な距離をおいて対向して、環状の厚板よりなるプレッシャプレート１５が軸線方向移動自在に設けられている。プレッシャプレート１５は、その外周に形成した複数の半径方向突出部１５ｂが、クラッチカバー１２の外周部に形成した複数の開口部１２ｂから、円周方向に多少の隙間をおいて突出し、これによりプレッシャプレート１５はクラッチカバー１２とともに回転するように係合されている。一部の半径方向突出部１５ｂとフライホイール１１の間には小さいコイルスプリング（図示省略）が介装されて、プレッシャプレート１５は摩擦面１０ａから離れる向きに付勢され、その背面に形成された突起部１５ａが次に述べるダイアフラムスプリング１７の中間部に当接されて停止されている。

クラッチディスクアセンブリ２０をクラッチハウジング１０に係合離脱させる係脱機構１６は、図３に示すように、ダイアフラムスプリング１７と、スラスト軸受１８と、スリーブ１９により構成されている。弾性のある薄い金属板よりなる環状で半径方向に延びる多数のスリット（図示省略）が内周側に形成されたダイアフラムスプリング１７は、自由状態ではほゞ実線で示す形状であり、クラッチカバー１２の外周部付近に円周方向に沿って形成された折曲部１２ａの内側に外周縁部が係合され、それより多少内側の部分がプレッシャプレート１５の背面の突起部１５ａに当接されている。軸線方向から見てクラッチカバー１２の中央の丸穴内に露出されるダイアフラムスプリング１７の内周縁には、スラスト軸受１８のアウタレースが抜け止め係合され、このスラスト軸受１８のインナレースは変速機入力軸１４の外周に軸線方向移動可能に設けたスリーブ１９の先端部に取り付けられている。クラッチフォーク（図示省略）により加える押圧力を変化させてスリーブ１９をクラッチディスクアセンブリ２０に向けて前進後退させれば、ダイアフラムスプリング１７はスラスト軸受１８を介して実線で示す状態と二点鎖線１７Ａで示す状態の間で変形され、突起部１５ａを介してプレッシャプレート１５は前進後退され、クラッチディスクアセンブリ２０は次に詳述する周辺部の大径及び小径フェーシングプレート２５，２９が摩擦面１０ａとプレッシャプレート１５の間に挟持されてクラッチディスクアセンブリ２０はクラッチハウジング１０に係合離脱される。

次に、本発明の要部であるクラッチディスクアセンブリ２０の説明をする。図１〜図３に示すように、このクラッチディスクアセンブリ２０は、変速機入力軸１４に連結される中央側のディスクプレート２１と、このディスクプレート２１の外周部に固着されるそれぞれ４枚の大径及び小径クッショニングプレート２２，２６と、この各大径及び小径クッショニングプレート２２，２６の両側面に固着されるそれぞれ６枚の大径及び小径フェーシングプレート２５，２９により構成されている。ディスクプレート２１は円板状でその中心のボス部２１ａにより、変速機入力軸１４の先端部に多少距離軸線方向移動のみ可能にスプライン係合されている。

各クッショニングプレート２２，２６は弾性のある薄い金属板を打ち抜き成形して折り曲げ成形したものである。大径クッショニングプレート２２は、図１においてディスクプレート２１の手前側にリベット止めされる第１大径クッショニングプレート２２Ａと、反対側にリベット止めされる第２大径クッショニングプレート２２Ｂよりなり、この両大径クッショニングプレート２２Ａ，２２Ｂの違いは、形状が反対勝手である点だけなので、第１大径クッショニングプレート２２Ａだけにつき説明する。図１〜図３に示すように、各第１大径クッショニングプレート２２Ａは、大扇形部２３とその内縁の一部より内方に延びる取付脚部２４よりなり、大扇形部２３の内縁の半径はディスクプレート２１の外周の半径よりも相当大である。主として図２(a) の断面図に示すように、第１大径クッショニングプレート２２Ａの大扇形部２３は円周方向に沿って厚さ方向両側に突出する少なくとも各１つの台形の山部を有する波形に折曲され、図示の実施形態では、大扇形部２３は両側に突出する各２つの台形の山部を有し、大扇形部２３の両端は山部において終わっている。両端の山部は一方が長く他方が短く形成され、長い方の山部には後述するように大径フェーシングプレート２５が固着されている。第１大径クッショニングプレート２２Ａの取付脚部２４は、円周方向中間に位置しフライホイール１１側に突出する山部と整列されて、大扇形部２３から内方に延びている。

各大径クッショニングプレート２２には、それぞれ３個の扇形の大径フェーシングプレート２５が固着されている。各大径フェーシングプレート２５は、内半径が大扇形部２３の内半径より多少小さく、外半径が大扇形部２３の外半径より多少大きい摩擦材よりなる環状の板材を、多少の隙間を空けて円周方向に１２等分したものである。３個の大径フェーシングプレート２５は、大径クッショニングプレート２２の取付脚部２４と整列された山部と、その両側でそれと反対側に突出する各山部の平坦な頂面に、リベット２５ａによりそれぞれ固着されている。

小径クッショニングプレート２６は、大径クッショニングプレート２２と同様、ディスクプレート２１の手前側にリベット止めされる第１小径クッショニングプレート２６Ａと、反対側にリベット止めされる第２小径クッショニングプレート２６Ｂよりなり、大径クッショニングプレート２２の場合と同様、この両小径クッショニングプレート２６Ａ，２６Ｂは、形状が反対勝手である点だけが異なっている。各第１小径クッショニングプレート２６Ａは、小扇形部２７とその内縁の一部より内方に延びる取付脚部２８よりなり、小扇形部２７は、その外縁の半径が大扇形部２３の内縁の半径より多少小さく、内縁の半径がディスクプレート２１の外周の半径よりも多少大きく、半径方向の幅が大扇形部２３の半径方向の幅より相当小さくなっている。主として図２(b) の断面図に示すように、第１小径クッショニングプレート２６Ａの小扇形部２７は円周方向に沿って厚さ方向両側に突出する少なくとも各１つの台形の山部を有する波形に折曲され、図示の実施形態では、小扇形部２７は円周方向中央に位置して図１において手前側に突出する１つの台形の山部とそれと反対側に突出する２つの台形の山部を有し、小扇形部２７の両端は各山部のほゞ中間位置で終わっている。第１小径クッショニングプレート２６Ａの取付脚部２８は、円周方向中間に位置しフライホイール１１側に突出する山部と整列されて、小扇形部２７から内方に延びている。互いに反対側に突出する台形の山部の平坦な頂面の間の距離は、小径クッショニングプレート２６の方が大径クッショニングプレート２２よりも多少大である。また小扇形部２７の波形の高さ方向におけるばね定数は、大扇形部２３の波形の高さ方向におけるばね定数よりも小である。

各小径クッショニングプレート２６には、それぞれ３個の扇形の小径フェーシングプレート２９が固着されている。各小径フェーシングプレート２９は、内半径が小扇形部２７の内半径より多少小さく、外半径が小扇形部２７の外半径より多少大きく、半径方向の幅が大径フェーシングプレート２５の幅より相当小さい摩擦材よりなる環状の板材を、大径フェーシングプレート２５と同様、多少の隙間を空けて円周方向に１２等分したものである。３個の小径フェーシングプレート２９は、小径クッショニングプレート２６の取付脚部２８と整列された山部と、その両側でそれと反対側に突出する各山部の平坦な頂面に、リベット２９ａによりそれぞれ固着されている。

それぞれ大径フェーシングプレート２５が固着された各第１及び第２大径クッショニングプレート２２Ａ，２２Ｂは、大扇形部２３の内縁とディスクプレート２１の外周との間に半径方向に相当な距離をおくように配置されて、各取付脚部２４の内端部がそれぞれディスクプレート２１の外縁部の手前側及び反対側にリベット２２ａにより固着される。これにより各大径クッショニングプレート２２と各大径フェーシングプレート２５は、それぞれ環状に整列されてディスクプレート２１に固着される。この状態では、各大径クッショニングプレート２２の大扇形部２３の円周方向一端の長さが短い山部は、隣り合う大径クッショニングプレート２２の大径フェーシングプレート２５が固着された長さが長い山部の裏側に重ねて当接される。

またそれぞれ小径フェーシングプレート２９が固着された各第１及び第２小径クッショニングプレート２６Ａ，２６Ｂは、小扇形部２７が大径クッショニングプレート２２の大扇形部２３の内縁とディスクプレート２１の外周の間に位置するように円周方向に沿って配置されて、各取付脚部２８の内端部がそれぞれディスクプレート２１の外縁部の手前側及び反対側にリベット２６ａにより固着される。これにより各小径フェーシングプレート２９は、各大径フェーシングプレート２５の内縁とディスクプレート２１の外周の間に環状に整列されてディスクプレート２１に固着される。この状態では、各小扇形部２７の両端部は各大径クッショニングプレート２２の取付脚部２４の中間部の両面に重ねて当接されている。

上述のように組み立てられたクラッチディスクアセンブリ２０は、自由状態においては、図３に示すように、小径クッショニングプレート２６の軸線方向両側に取り付けられた各小径フェーシングプレート２９の軸線方向外端面は、大径クッショニングプレート２２の軸線方向両側に取り付けられた各大径フェーシングプレート２５の軸線方向外端面よりも多少外側に位置している。

図３の実線で示すように、ダイアフラムスプリング１７にスラスト軸受１８からの押圧力が加わっていない自由状態では、小径クッショニングプレート２６の軸線方向両側に固着された各小径フェーシングプレート２９は、フライホイール１１の摩擦面１０ａ及びそれから離れる向きにコイルスプリング（図示省略）により付勢されたプレッシャプレート１５から多少離れているので、クラッチ装置に生じる伝達トルクは０であり、エンジン出力軸１３の回転は変速機入力軸１４に伝達されない。

この状態から、前述のように、係脱機構１６により加える押圧力を変化させてプレッシャプレート１５を摩擦面１０ａに対し前進させれば、クラッチハウジング１０とクラッチディスクアセンブリ２０は、先ず小径クッショニングプレート２６の両側に固着された各小径フェーシングプレート２９がクラッチハウジング１０の摩擦面１０ａとプレッシャプレート１５の間に当接して挟持されクラッチハウジング１０とプレッシャプレート１５の間に伝達トルクが生じ、次いで大径クッショニングプレート２２の両側に固着された各大径フェーシングプレート２５がクラッチハウジング１０の摩擦面１０ａとプレッシャプレート１５の間に当接して挟持されて、クラッチハウジング１０とプレッシャプレート１５の間にも伝達トルクが生じて、伝達トルクは増大される。

小扇形部２７の波形の高さ方向におけるばね定数は大扇形部２３の波形の高さ方向におけるばね定数よりも小であるので、各小径フェーシングプレート２９だけの当接によるクラッチディスクアセンブリ２０に対する係脱機構１６による押圧力の変化量に対するクラッチ装置に生じる伝達トルクの変化量は、図４に実線の特性Ａで示すように小さい。次いで係脱機構１６による押圧力が増大しストロークが増大して各大径フェーシングプレート２５もクラッチハウジング１０と係合されれば、大扇形部２３の波形の高さ方向におけるばね定数は大きいので、各大径フェーシングプレート２５の当接によるクラッチディスクアセンブリ２０に対する係脱機構１６による押圧力の変化量に対するクラッチ装置に生じる伝達トルクの変化量は、図４に実線の特性Ｂで示すように大きいものとなる。従って、小径フェーシングプレート２９及び大径フェーシングプレート２５の両者による、係脱機構１６による押圧力の変化量に対するクラッチ装置に生じる伝達トルクの変化量は、特性Ａと特性Ｂの和となり、図４に破線で示すように、前半部では小さく後半部では大きい２段の特性Ｃとなる。従って、小トルク領域においては充分に細やかな制御を行うことができ、しかも最大伝達トルクは充分に大きいクラッチ装置を得ることができる。

なお以上においては、係脱機構１６は操作部材１８を介してダイアフラムスプリング１７に加える押圧力を制御してクラッチ装置を作動させるものとして説明したが、このクラッチ装置は押圧力の代わりに操作部材１８を介してダイアフラムスプリング１７に加えるストロークを制御して作動させることもできる。

上述した実施形態では、ノーマルオープンタイプのクラッチ装置につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ノーマルクローズタイプのクラッチ装置にも適用可能である。また本発明は、デュアルクラッチタイプの自動変速機のクラッチに適用することも可能であり、さらに自動車のエンジンと変速機の間に設けるクラッチ装置以外のクラッチ装置に適用することも可能である。

本発明によるクラッチ装置の一実施形態に使用するクラッチディスクアセンブリの構造を示す平面図である。 図１の２ａ−２ａ線及び２ｂ−２ｂ線に沿って展開した断面図である。 本発明によるクラッチ装置の一実施形態の図１の３−３線に沿った断面図である。 図１に示す実施形態のクラッチディスクアセンブリにおける軸線方向押圧力に対する伝達トルクの変化特性を示す図である。

符号の説明

１０…クラッチハウジング、１０ａ…摩擦面、１５…プレッシャプレート、１６…係脱機構、２０…クラッチディスクアセンブリ、２１…ディスクプレート、２２…大径クッショニングプレート、２３…大扇形部、２４…取付脚部、２５…大径フェーシングプレート、２６…小径クッショニングプレート、２７…小扇形部、２８…取付脚部、２９…小径フェーシングプレート。

Claims (1)

1. 機枠に回転自在に支持され回転軸線と直交する摩擦面が形成されたクラッチハウジングと、このクラッチハウジング内に前記摩擦面との間に距離をおいて軸線方向移動自在に設けられた環状のプレッシャプレートと、前記クラッチハウジング内に同軸的に回転自在に設けられてクッショニングプレートの両側にフェーシングプレートを配置した周辺部が前記摩擦面とプレッシャプレートの間に位置されるクラッチディスクアセンブリと、前記プレッシャプレートを前記摩擦面に対し前進後退させて前記クラッチディスクアセンブリを前記クラッチハウジングの摩擦面に係合離脱させる係脱機構よりなるクラッチ装置において、
   前記クラッチディスクアセンブリは、
   中央に位置するディスクプレートと、
   弾性のある金属板により形成され、前記ディスクプレートの外周から半径方向に距離をおいて円周方向に沿って配置された複数の大扇形部と、この各大扇形部の内縁の一部より内方に延び先端部が前記ディスクプレートに固着された取付脚部よりなり、前記各大扇形部は円周方向に沿って厚さ方向両側に突出する少なくとも各１つの台形の山部を有する波形に折曲された大径クッショニングプレートと、
   弾性のある金属板により形成され、前記大径クッショニングプレートの大扇形部の内縁と前記ディスクプレートの外周の間に円周方向に沿って配置されて半径方向の幅が前記大扇形部よりも小さい複数の小扇形部と、この各小扇形部の内縁の一部より内方に延び先端部が前記ディスクプレートに固着された取付脚部よりなり、前記各小扇形部は円周方向に沿って厚さ方向両側に突出する少なくとも各１つの台形の山部を有する波形に折曲された小径クッショニングプレートと、
   前記各大扇形部の両側に突出する各山部の少なくとも一部の頂面に固着された大径フェーシングプレートと、
   前記各小扇形部の両側に突出する各山部の少なくとも一部の頂面に固着されて半径方向の幅が前記大径フェーシングプレートよりも小さい小径フェーシングプレートよりなり、
   前記小扇形部の波形の高さ方向におけるばね定数は前記大扇形部の波形の高さ方向におけるばね定数よりも小であり、
   前記各小扇形部の両側面に固着された前記各小径フェーシングプレートの自由状態における軸線方向の各外端面は、前記大扇形部の両側面に固着された前記各大径フェーシングプレートの自由状態における軸線方向の各外端面よりもそれぞれ外側に位置していることを特徴とするクラッチ装置。

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