JP2010203558A

JP2010203558A - 車両用クラッチディスク

Info

Publication number: JP2010203558A
Application number: JP2009051376A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yamamoto; 義博山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現する車両用クラッチディスクを提供する。
【解決手段】外周に複数の切欠部４２ａを有する円板状に形成されたドリブンプレート４２と、そのドリブンプレート４２における複数の切欠部４２ａに対応する位置にそれぞれ窓部４４ａを有する円板状に形成されたドライブプレート４４と、前記切欠部４２ａ及び窓部４４ａに対応する位置にそれぞれ間挿されて、正側に作動させられた際に作用するように配設された第１弾性部材４６と、負側に作動させられた際に作用するように配設された第２弾性部材４８とを、備え、前記第１弾性部材４６は、その作用中に変形して前記第２弾性部材４８よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものであることから、簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現する車両用クラッチディスク２４を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、円板式摩擦クラッチに備えられた車両用クラッチディスクに関し、特に、簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現するための改良に関する。

車両における動力源と変速機との間の動力伝達経路等に設けられてその動力源から変速機への動力の伝達を断続制御する円板式摩擦クラッチが知られている。斯かる円板式摩擦クラッチは、回転方向のショックをやわらげるために、例えば、外周に複数の切欠部を有する円板状に形成され、ハブに対して軸心まわりの相対回転不能に設けられたドリブンプレートと、そのドリブンプレートにおける複数の切欠部に対応する位置にそれぞれ窓部を有する円板状に形成され、そのドリブンプレートに対して軸心方向に隣接してその軸心まわりの相対回転可能に設けられたドライブプレートと、前記切欠部及び窓部に対応する位置にそれぞれ間挿された複数の緩衝材とを、有するクラッチディスクを備えて構成される。また、斯かるクラッチディスクにおいて、正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを得る技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたダンパーディスクがそれである。

実開平５−４５２５９号公報

しかし、前述したような従来の技術では、正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現するための構成として複数の摩擦発生手段を備える必要があり、装置が大型化すると共に複雑なものになるという弊害があった。このため、簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現する車両用クラッチディスクの開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現する車両用クラッチディスクを提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、車両における動力の伝達を断続制御する円板式摩擦クラッチに備えられた車両用クラッチディスクであって、外周に複数の切欠部を有する円板状に形成され、ハブに対して軸心まわりの相対回転不能に設けられたドリブンプレートと、そのドリブンプレートにおける複数の切欠部に対応する位置にそれぞれ窓部を有する円板状に形成され、そのドリブンプレートに対して軸心方向に隣接してその軸心まわりの相対回転可能に設けられたドライブプレートと、前記切欠部及び窓部に対応する位置にそれぞれ間挿されて、正側に作動させられた際に作用するように配設された第１弾性部材と、負側に作動させられた際に作用するように配設された第２弾性部材とを、備え、前記第１弾性部材は、その作用中に変形して前記第２弾性部材よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものであることを特徴とするものである。

このようにすれば、外周に複数の切欠部を有する円板状に形成され、ハブに対して軸心まわりの相対回転不能に設けられたドリブンプレートと、そのドリブンプレートにおける複数の切欠部に対応する位置にそれぞれ窓部を有する円板状に形成され、そのドリブンプレートに対して軸心方向に隣接してその軸心まわりの相対回転可能に設けられたドライブプレートと、前記切欠部及び窓部に対応する位置にそれぞれ間挿されて、正側に作動させられた際に作用するように配設された第１弾性部材と、負側に作動させられた際に作用するように配設された第２弾性部材とを、備え、前記第１弾性部材は、その作用中に変形して前記第２弾性部材よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものであることから、簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現する車両用クラッチディスクを提供することができる。

ここで、好適には、前記第１弾性部材は弾性ゴムから成るゴムばねであり、前記第２弾性部材はコイルばねである。このようにすれば、実用的な態様の弾性部材を用いて正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現することができる。

また、好適には、車両加速時において正側に作動させられると共に、車両減速時において負側に作動させられるものである。このようにすれば、車両加速時には比較的大きなヒステリシストルクを発生させる一方、車両減速時には比較的小さなヒステリシストルクを発生させることで、変速機における歯打ち音の発生等を好適に抑制することができる。

本発明が好適に適用される円板式摩擦クラッチの構成を説明する図である。本発明の一実施例であるクラッチディスクの構成を概略的に説明する図である。図２のクラッチディスクを矢印IIIに示す方向に視た正面図である。従来技術のクラッチディスクにおけるエンジン回転速度とエンジン回転変動レベルとの関係における異音発生域を示す図である。従来技術のクラッチディスクにおける振動の周波数と伝達率との関係を示す図である。従来技術のクラッチディスクにおける加速時及び減速時に対応するヒステリシストルクを示す図である。図２及び図３に示す本実施例のクラッチディスクにおける加速時及び減速時に対応するヒステリシストルクを示す図である。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用される円板式摩擦クラッチ１０（以下、単にクラッチ１０という）の構成を説明する図である。この図１に示すように、本実施例のクラッチ１０は、乾燥単板式の油圧式摩擦クラッチであり、動力源であるエンジン１２と変速機１４との間の動力伝達経路等に設けられて、そのエンジン１２から変速機１４への動力の伝達を断続制御する。すなわち、後述するようにクラッチペダル１６の踏込操作に応じて係合、半係合（スリップ係合）、乃至開放されることにより、前記エンジン１２から変速機１４への動力を伝達乃至遮断する。

上記エンジン１２は、気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、上記変速機１４は、入力された回転を所定の変速比γで減速或いは増速して出力するものであって、例えば手動操作により変速段が切り換えられる同期噛み合い式の手動変速機（マニュアルトランスミッション）である。例えば、車室内に設けられた図示しないシフトレバーが操作されることにより、複数の同期噛み合い装置の何れかが選択的に係合或いは解放させられて、例えば前進４段、後進１段、及びニュートラルの何れかが成立させられ、それぞれの変速比γに応じた速度変換が成される。なお、この変速機１４の入力軸は、スプライン嵌合によって上記クラッチ１０のクラッチ出力軸１８に連結されている。

図１に示すように、前記クラッチ１０は、前記エンジン１２のクランク軸２０に取り付けられたフライホイール２２と、上記クラッチ出力軸１８に取り付けられた本発明の一実施例である車両用クラッチディスク２４と、クラッチハウジング２６に取り付けられたプレッシャプレート２８と、そのプレッシャプレート２８を上記フライホイール２２側へ付勢することにより上記クラッチディスク２４を挟圧して前記クラッチ１０を係合させるダイヤフラムスプリング３０と、クラッチレリーズシリンダ３２によりレリーズフォーク３４を介して図の右方向へ移動させられることにより、上記ダイヤフラムスプリング３０の内端部を図の右方向へ変位させて前記クラッチ１０を開放（遮断）させるレリーズスリーブ３６とを、有して構成されている。また、上記クラッチペダル１６に連結されてその操作により作動させられるクラッチマスタシリンダ３８が上記クラッチレリーズシリンダ３２と接続されている。

以上のように構成されたクラッチ１０は、通常は係合状態とされる一方、前記クラッチペダル１６の踏込操作によりスリップ状態乃至は開放状態とされる。このクラッチ１０が係合状態とされる場合には、前記エンジン１２から出力されたトルクがそのまま前記変速機１４へ伝達されるが、開放状態とされる場合には、前記エンジン１２から出力されたトルクの前記変速機１４への伝達が遮断される。また、前記クラッチ１０がスリップ状態すなわち半係合状態とされる場合には、前記エンジン１２から出力されたトルクのうち一部が前記変速機１４へ伝達される。

図２は、前記クラッチディスク２４の構成を概略的に説明する図である。また、図３は、図２のクラッチディスク２４を矢印IIIに示す方向に視た正面図である。これら図２及び図３に示すように、前記クラッチディスク２４は、前記クラッチ出力軸１８と一体的に設けられたハブ４０と、外周に複数（図３では４つ）の切欠部４２ａを有する円板状に形成され、上記ハブ４０に対してスプライン嵌合等により軸心まわりの相対回転不能に設けられたドリブンプレート４２と、そのドリブンプレート４２における複数の切欠部４２ａに対応する位置にそれぞれ窓部４４ａを有する円板状に形成され、そのドリブンプレート４２に対して軸心方向に隣接してその軸心まわりの相対回転可能に設けられると共に相互に連結された１対のドライブプレート４４と、前記切欠部４２ａ及び窓部４４ａに対応する位置にそれぞれ間挿された緩衝材としての複数（図３ではそれぞれ２つずつ）の第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８と、上記ドリブンプレート４２とドライブプレート４４との間における上記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８より内周側の複数箇所（例えば２箇所）に間挿された摩擦材５０とを、備えて構成されている。上記１対のドライブプレート４４のうち一方は、他方よりも大径に形成されており、その外周部に前記フライホイール２２とプレッシャプレート２８との間で挟圧される摩擦部材としてのライニング（フェージング）が設けられている。なお、上記ドライブプレート４４に形成された複数の窓部４４ａの径方向寸法は、その窓部４４ａから上記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８が離脱しないようにそれら第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８の径寸法よりも小さいものとされるが、図３においては説明の便宜上、上記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８の径寸法をそれら窓部４４ａの径方向寸法と略同等に図示している。

上記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８は、前記クラッチディスク２４（クラッチ１０）の作動に関して、上記ドリブンプレート４２に対するドライブプレート４４の相対回転により、上記切欠部４２ａにおける一方の端部及び上記窓部４４ａにおけるその端部と対向する側の端部に当接させられ、それらの間で挟圧させられることにより緩衝材として作用させられる。ここで、図３に示すように、前記クラッチディスク２４の作動すなわち上記ドリブンプレート４２に対するドライブプレート４４の相対回転に際して、上記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８は、それぞれ逆方向の作動時（回転時）に作用させられるように配設されている。すなわち、上記第１弾性部材４６は、前記クラッチディスク２４が正側（図３に示す反時計回りの方向）に作動させられた際に作用する（すなわち切欠部４２ａと窓部４４ａとの間で挟圧される）ように配設されており、この正側作動時において上記第２弾性部材４８は作用させられない。また、上記第２弾性部材４８は、前記クラッチディスク２４が負側（図３に示す時計回りの方向）に作動させられた際に作用する（すなわち切欠部４２ａと窓部４４ａとの間で挟圧される）ように配設されており、この負側作動時において上記第１弾性部材４６は作用させられない。また、前記ドリブンプレート４２とドライブプレート４４との間に間挿された摩擦材５０は、前記クラッチディスク２４が上記負側に作動させられた際に作用するように配設されている。なお、本実施例のクラッチ１０において、前記クラッチディスク２４は、車両加速時において正側に作動させられると共に、車両減速時において負側に作動させられるものである。

ここで、前記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８は、それぞれ異なるヒステリシストルク（弾性ヒステリシス）を奏するものであり、前記第１弾性部材４６は、その作用中に変形して前記第２弾性部材４８よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものである。具体的な構成として、前記第１弾性部材４６は、好適には、耐熱性を有する合成ゴム等の弾性ゴムから円筒状（円柱状）に形成されたゴムばねである。また、前記第２弾性部材４８は、好適には、金属材料から形成されたコイルばね（コイルスプリング）である。

図４乃至図６は、本実施例との比較として、正側作動時乃至負側作動時を問わず作用する緩衝材としてのコイルばね（トーションスプリング）を備えた従来技術のクラッチディスクにおける問題点を説明する図であり、図４は、従来技術のクラッチディスクにおけるエンジン回転速度とエンジン回転変動レベルとの関係における異音発生域を、図５は、従来技術のクラッチディスクにおける振動の周波数と伝達率との関係を、図６は、従来技術のクラッチディスクにおける加速時及び減速時に対応するヒステリシストルクをそれぞれ示している。

従来技術のクラッチディスクを備えたクラッチの問題点として、斯かるクラッチを備えた駆動装置においては、車両の減速走行状態において変速機で歯打ち音が発生する場合がある。この歯打ち音は、例えば図４に示すように、エンジン回転速度が所定値Ａ以上である場合に発生する。この歯打ち音の発生を抑制するためには、そのクラッチに連結された変速機へ伝達される回転変動のレベルがエンジンよりも小さくなるように減衰させる必要がある。そのように、エンジン回転変動レベルを減衰させるためには、図５に示すような振動理論によりクラッチディスクのねじり剛性ｋを小さくし、そのヒステリシストルクを小さくすることが考えられる。一方、クラッチディスクのねじり剛性ｋ等によって定まる駆動系ねじり共振の領域すなわち図５に示すように周波数が共振周波数Ｆと加振周波数ｆ₀との比（＝Ｆ／ｆ₀）なる領域Ｂにおいては、ヒステリシストルクを小さくすることで共振により変速機に伝達される回転変動が逆に増幅するという弊害があった。図４に示すように、正側作動時乃至負側作動時を問わず作用する緩衝材を備えた従来技術のクラッチディスクにおけるヒステリシストルクは、そのクラッチディスクの正側作動時乃至負側作動時（すなわち車両加速時乃至減速時）を問わず一定であり、斯かる構成により上記弊害が発生するものと考えられる。

図７は、本実施例のクラッチ１０に備えられたクラッチディスク２４における加速時及び減速時に対応するヒステリシストルクを示す図である。前述したように、本実施例のクラッチディスク２４においては、正側作動時に前記第１弾性部材４６が、負側作動時に前記第２弾性部材４８がそれぞれ作用するように配設されており、その第１弾性部材４６は、その作用中に変形して前記第２弾性部材４８よりも大きなヒステリシストルクを発生させるように構成されている。また、前記摩擦材５０が負側作動時に作用するように設けられている。斯かる構成により、本実施例のクラッチディスク２４におけるヒステリシストルクは、正側作動時すなわち車両加速時においては前記第１弾性部材４６により比較的大きなヒステリシストルクが発生させられる一方、負側作動時すなわち車両減速時においては前記第２弾性部材４８及び摩擦材５０により比較的小さなヒステリシストルクが発生させられる。これにより、車両減速時においてはクラッチディスク２４のねじり剛性を低減させて前記変速機１４に伝達される回転変動のレベルを前記エンジン１２より小さく抑制し、その変速機１４における歯打ち音の発生を好適に抑制できることに加え、駆動系ねじり共振の領域において十分なヒステリシストルクを確保することで、前記変速機１４へ伝達される回転変動の増幅を好適に抑制することができるのである。

このように、本実施例によれば、外周に複数の切欠部４２ａを有する円板状に形成され、ハブ４０に対して軸心まわりの相対回転不能に設けられたドリブンプレート４２と、そのドリブンプレート４２における複数の切欠部４２ａに対応する位置にそれぞれ窓部４４ａを有する円板状に形成され、そのドリブンプレート４２に対して軸心方向に隣接してその軸心まわりの相対回転可能に設けられたドライブプレート４４と、前記切欠部４２ａ及び窓部４４ａに対応する位置にそれぞれ間挿されて、正側に作動させられた際に作用するように配設された第１弾性部材４６と、負側に作動させられた際に作用するように配設された第２弾性部材４８とを、備え、前記第１弾性部材４６は、その作用中に変形して前記第２弾性部材４８よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものであることから、簡単な構造により正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現する車両用クラッチディスク２４を提供することができる。

また、前記第１弾性部材４６は弾性ゴムから成るゴムばねであり、前記第２弾性部材４８はコイルばねであるため、実用的な態様の弾性部材を用いて正側作動時と負側作動時とで異なるヒステリシストルクを実現することができる。

また、前記クラッチディスク２４は、車両加速時において正側に作動させられると共に、車両減速時において負側に作動させられるものであるため、車両加速時には比較的大きなヒステリシストルクを発生させる一方、車両減速時には比較的小さなヒステリシストルクを発生させることで、変速機１４における歯打ち音の発生等を好適に抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記ドリブンプレート４２は、スプライン嵌合等により前記ハブ４０に対して軸心まわりの相対回転不能に設けられたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、そのハブ４０とドリブンプレート４２とが一体に形成されたものであってもよい。

また、前述の実施例では、前記ドリブンプレート４２及びドライブプレート４４にそれぞれ４つずつ形成された切欠部４２ａ及び窓部４４ａに、前記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８がそれぞれ２つずつ配設された構成を例示したが、前記切欠部４２ａ及び窓部４４ａの個数乃至前記第１弾性部材４６及び第２弾性部材４８の個数は適宜設定され得るものである。

また、前述の実施例では、弾性ゴムから成るゴムばねとしての前記第１弾性部材４６と、コイルばねとしての前記第２弾性部材４８とを備えたクラッチディスク２４について説明したが、第１弾性部材がその作用中に変形して第２弾性部材よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものであれば、それらの構成乃至材質は前記実施例のものに限られない。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：円板式摩擦クラッチ
２４：車両用クラッチディスク
４０：ハブ
４２：ドリブンプレート
４２ａ：切欠部
４４：ドライブプレート
４４ａ：窓部
４６：第１弾性部材
４８：第２弾性部材

Claims

車両における動力の伝達を断続制御する円板式摩擦クラッチに備えられた車両用クラッチディスクであって、
外周に複数の切欠部を有する円板状に形成され、ハブに対して軸心まわりの相対回転不能に設けられたドリブンプレートと、
該ドリブンプレートにおける複数の切欠部に対応する位置にそれぞれ窓部を有する円板状に形成され、該ドリブンプレートに対して軸心方向に隣接して該軸心まわりの相対回転可能に設けられたドライブプレートと、
前記切欠部及び窓部に対応する位置にそれぞれ間挿されて、正側に作動させられた際に作用するように配設された第１弾性部材と、負側に作動させられた際に作用するように配設された第２弾性部材と
を、備え、
前記第１弾性部材は、その作用中に変形して前記第２弾性部材よりも大きなヒステリシストルクを発生させるものであることを特徴とする車両用クラッチディスク。
前記第１弾性部材は弾性ゴムから成るゴムばねであり、前記第２弾性部材はコイルばねである請求項１に記載の車両用クラッチディスク。
車両加速時において正側に作動させられると共に、車両減速時において負側に作動させられるものである請求項１又は２に記載の車両用クラッチディスク。