JP2011163512A - 湿式クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチシャフトの長さを短縮することができる湿式クラッチ装置を提供する。
【解決手段】インナディスク１９とアウタディスク２０とからなるクラッチディスク９を備えた湿式クラッチ装置Ａにおいて、クラッチシャフト２と、前記クラッチシャフト２に回転可能に設けられたハブギヤＧ６，Ｇ７と、前記クラッチシャフト２に設けたインナディスク１９と、前記インナディスク１９に結合及び離間する前記アウタディスク２０を有し、前記クラッチシャフト２の外周側において前記ハブギヤＧ６，Ｇ７に連結され、かつ前記クラッチシャフト２の軸方向に移動可能に設けたクラッチドラム４と、前記クラッチシャフト２に設けたシャフト凸部３とこのシャフト凸部３が嵌り込むように前記クラッチドラム４に形成したドラム凹部５とにより、形成した加圧室７とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ホイルローダ等の作業車両に装備された油圧式変速機(パワーシフトトランスミッション)に用いられる湿式クラッチ装置に関する。

土砂、廃材等の掘削、運搬の目的でホイルローダ等の作業車両が用いられる。ホイルローダでは、エンジンからの動力をトルクコンバータを介してトランスミッションに伝達し、トランスミッションによって変換された動力をアクスルに伝えることでタイヤを駆動している。

トランスミッションには、クラッチアッセンブリとしての湿式クラッチ装置が組み込まれており、この湿式クラッチ装置の適切な切換えにより、スムーズな車両走行と、操作性の向上とを可能にしている。トランスミッションは、複数のクラッチシャフトとアウトプットシャフトを備え、１つのクラッチシャフトに対し複数のギヤとクラッチとが組みつけられている。これら組み合わされたクラッチシャフト、ギヤを介して回転トルクが伝達され、次いで、アウトプットシャフトに配設したギヤを回転させることにより、例えばアクスルに動力が伝達される。

このようなトランスミッションに用いられる湿式クラッチ装置において、伝達効率の低下を防ぐとともに、強力なリターンスプリングを不要にしたものがある（例えば特許文献１参照。）。

特開２００８−１９６５５１号公報

ホイルローダは、過酷な環境で用いられることが多いので、トランスミッション内部の湿式クラッチ装置、特に湿式クラッチ装置を構成するギヤ、クラッチシャフトには、高負荷が掛かる。そのため、高負荷作業時においての信頼性をより高めることを目的とし、従来の機能を有しながらクラッチシャフトの長さを短縮した湿式クラッチ装置が望まれていた。

本発明は、上述の事項に基づいてなされたもので、その目的とするところは、クラッチシャフトの長さを短縮することができる湿式クラッチ装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、インナディスクとアウタディスクとからなるクラッチディスクを備えた湿式クラッチ装置において、クラッチシャフトと、前記クラッチシャフトに回転可能に設けられたハブギヤと、前記クラッチシャフトに設けたインナディスクと、前記インナディスクに結合及び離間する前記アウタディスクを有し、前記クラッチシャフトの外周側において前記ハブギヤに連結され、かつ前記クラッチシャフトの軸方向に移動可能に設けたクラッチドラムと、前記クラッチシャフトに設けたシャフト凸部とこのシャフト凸部が嵌り込むように前記クラッチドラムに形成したクラッチドラムの凹部とにより、形成した加圧室とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記クラッチディスクを前記加圧室の両側に並設し、前記各アウタディスクを有するクラッチドラムの対向面を、ボルトで連結したことを特徴とする。

更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記シャフト凸部に設けられ、前記加圧室に通じる切り欠き部と、前記切り欠き部に連通するように、前記クラッチシャフト内に設けたクラッチ油路とを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記クラッチドラムは、スプライン結合により、前記クラッチシャフトの軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、クラッチドラムをクラッチシャフトに対して移動可能に設け、クラッチドラムに設けたドラム凹部と、このドラム凹部に嵌り込むようにクラッチシャフトに設けたシャフト凸部とにより、加圧室を形成したので、クラッチディスクを接合させるためのクラッチピストンの設置を不要にすることができる。この結果、クラッチシャフトの長さを短縮することができ、変速機全体を小型化することができる。

本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を備えたホイルローダの側面図である。 図１に示すホイルローダに組み込まれた変速制御装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を備えたトランスミッションの構成を示す縦断面図である。 本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。 図４に示す本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態をＶ−Ｖ矢視から見た側面図である。 本発明の湿式クラッチ装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。

以下、本発明の湿式クラッチ装置の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１乃至図５は、本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を示すもので、図１は本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を備えたホイルローダの側面図、図２は図１に示すホイルローダに組み込まれた変速制御装置の概略構成を示す側面図、図３は本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を備えたトランスミッションの構成を示す縦断面図、図４は本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を示す縦断面図、図５は図４に示す本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態をＶ−Ｖ矢視から見た側面図である。

図１において、本発明に係る湿式クラッチ装置が適用される作業車両の一例であるホイルローダ１００は、アーム１１１、バケット１１２、タイヤ１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１、エンジン室１２２、タイヤ１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。

アーム１１１はアームシリンダ１１４の駆動により上下方向に回動する。バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動(ダンプまたはクラウド)する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ（図示せず）の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。

次に、本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態を備えるホイルローダの変速制御装置の概略構成を、図２を用いて説明する。この図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分である。
図２において、エンジン２０１のフライホイール（図示せず）には、トルクコンバータ２０２の後述するフレキシブルプレートが連結されている。トルクコンバータ２０２の後述する出力軸はトランスミッション２０３に連結されている。トルクコンバータ２０２はインペラ、タービン、ステータからなる流体クラッチであり、エンジン２０１の動力をトトランスミッション２０３に伝達する。トランスミッション２０３は、トランスミッション制御装置２０４によって制御される。

トランスミッション２０３は、後述するように、その速度段を変速する液圧クラッチを有している。トルクコンバータ２０２の出力軸の回転は、トランスミッション２０３で変速される。変速後の回転は、プロペラシャフト２０５、アクスル２０６を介してタイヤ１１３，１２３に伝達され、ホイルローダが走行する。

次に、前述したトランスミッション２０３の概略構成を、図３を用いて説明する。
図３において、トランスミッション２０３は、クラッチシャフトＳＨ１，ＳＨ２と、アウトプットシャフトＳＨ３と、各シャフトＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３にそれぞれ設けた複数のギヤＧ１〜Ｇ１０と、前進用の油圧クラッチＦと、１速、３速用の油圧クラッチＣ１，Ｃ３とを備えている。図３中の符号Ａは、１−３速の湿式クラッチ装置を示す。

各油圧クラッチＦ，Ｃ１，Ｃ３は、前述したトランスミッション制御装置２０４を介して供給される圧油（クラッチ圧）により係合または解放する。すなわち、油圧クラッチＦ，Ｃ１，Ｃ３に供給されるクラッチ圧が増加すると、クラッチＦ，Ｃ１，Ｃ３は係合し、クラッチ圧が減少すると、解放する。

トルクコンバータ２０２の出力軸３０２には、インプットギヤＧ１がスプライン嵌合されており、クラッチシャフトＳＨ１にラジアルベアリングを介して回転可能に設けられているギヤＧ２に動力を伝える。アウトプットシャフトＳＨ３の両端部は、図２のプロペラシャフト２０５を介して車両前後のアクスル２０６に連結される。３０１はトルクコンバータ２０２のフレキシブルプレートである。

次に、本発明の湿式クラッチ装置の第１実施の形態を図４及び図５を用いて説明する。

図４において、本発明に係る湿式クラッチ装置Ａは、クラッチシャフト２と、クラッチシャフト２の外周面に設けたシャフト凸部３と、１速、３速用の油圧クラッチＣ１，Ｃ３のクラッチドラム４，４と、クラッチドラム４の内面側に設けたドラム凹部５と、クラッチドラム４，４を結合するドラム固定用ボルト６と、ドラム凹部５とシャフト凸部３とにより画成される加圧室７と、ハブギヤＧ６と、ハブギヤＧ７と、クラッチディスク９と、リターンスプリング１０と、クラッチ油路１１と、潤滑油路１２とからその主要部品が構成されており、ホイルローダ等の作業車両に装備された油圧式変速機に装設されている。湿式クラッチ装置Ａは、この例では、１速用クラッチＣ１と３速用クラッチＣ３とを備えている。

クラッチシャフト２は、軸受１３によって図３に示すトランスミッションケース３０４に回転可能に支持されている。クラッチシャフト２における１速用クラッチＣ１と３速用クラッチＣ３との間には、シャフト凸部３がシャフト径方向に設けられている。シャフト凸部３はドラム凹部５に嵌め込まれて、その側部に加圧室７Ａ，７Ｂを区画形成している。クラッチドラム４は、加圧室７Ａ又は加圧室７Ｂへの作動油供給により、加圧室７の軸方向長さ分のみ軸方向に作動し、プレート１６を介して各クラッチディスク９を接合させる。

クラッチシャフト２とクラッチドラム４はスプライン２１によって互いに嵌合されているため、クラッチシャフト２と同方向に回転し、ドラム固定用ボルト６によって軸方向、及び径方向に固定されている。

なお、ドラム凹部５の内周部には、切り欠き部５Ａ，５Ｂが設けている。切り欠き部５Ａはクラッチシャフト２内に設けたクラッチ油路１１Ａを介して作動油Ｂを加圧室７Ａに導き、切り欠き部５Ｂはクラッチシャフト２内に設けたクラッチ油路１１Ｂを介して作動油Ｃを加圧室７Ｂに導く。

ハブギヤＧ６およびハブギヤＧ７は、それぞれ１速用と３速用の油圧クラッチＣ３，Ｃ１に連結し、クラッチシャフト２にラジアルベアリング１４とスラストベアリング１５を介して回転可能に設けられている。

クラッチディスク９は、クラッチドラム４とハブギヤＧ６およびハブギヤＧ７との間に設けられた複数のもので、この例では、１速用と３速用があり、ハブギヤＧ６およびハブギヤＧ７のハブ部に軸方向に移動可能且つ軸廻りに廻止めされたインナディスク１９と、クラッチドラム４に軸方向に移動可能且つ軸廻りに廻止めされてインナディスク１９とは交互に配されたアウタディスク２０とを備えている。

リターンスプリング１０は、クラッチドラム４を復帰させるためのもので、この例では、１速用と３速用があり、インナディスク１９とアウタディスク２０との間に設けられており、インナディスク１９とアウタディスク２０とを常時離間させるウエイブスプリングにしてある。

クラッチ油路１１Ａ，１１Ｂは、クラッチシャフト２に形成されて加圧室７Ａ又は加圧室７Ｂへ作動油を供給するためのもので、この例では、１速用と３速用がある。クラッチ油路１１Ａ，１１Ｂは、クラッチシャフト２の端部から加圧室７までの間のクラッチシャフト２に穿孔されて形成されており、配管等を介してトランスミッションコントロールバルブ（図示せず）に接続されている。

潤滑油路１２は、クラッチディスク９へ潤滑油を供給するためのもので、この例では、クラッチシャフト２の端部からクラッチディスク９、ラジアルベアリング１４、スラストベアリング１５等の潤滑箇所に潤滑油を供給すべくクラッチシャフト２に穿孔されて形成されている。

次に、上述した本発明の湿式クラッチ装置の第１の実施の形態の動作を図４を用いて説明する。
トランスミッションコントロールバルブ（図示せず）により作動油がクラッチ油路１１Ａから切り欠き部５Ａを流入口として加圧室７Ａへ供給されると、クラッチドラム４がリターンスプリング１０に抗して、クラッチシャフト２とクラッチドラム４を嵌合するスプライン２１に沿い軸方向に作動し、プレート１６を介して、アウタディスク２０をインナディスク１９に押圧する。これにより、クラッチディスク９が結合されるので、ハブギヤＧ７の回転力が各クラッチディスク９を介してクラッチドラム４に伝わり、クラッチドラム４にスプライン２１によって嵌合されているクラッチシャフト２に回転力が伝達される。

トランスミッションコントロールバルブ（図示せず）により、クラッチ油路１１Ａを介しての加圧室７Ａへの作動油の供給が停止した場合においても、クラッチシャフト２が回転していれば、クラッチ油路１１Ａと加圧室７Ａに溜まった潤滑油に遠心力が作用して遠心油圧が発生し、クラッチドラム４を、各クラッチディスク９に押し付けようとする力が生じる。

これに抗するため、リターンスプリング１０によるクラッチドラム４の押し戻し力に合わせ、トランスミッションコントロールバルブ（図示せず）によるクラッチ油路１１Ｂを介しての加圧室７Ｂへの作動油の供給によって、クラッチドラム４を原位置に押し戻す。クラッチドラム４が原位置に戻るため、各クラッチディスク９が離間されて、クラッチの結合が解除される。その結果、ハブギヤＧ７の回転力は、クラッチで遮断されるためクラッチシャフト２に伝達されない。

もう一方のクラッチについても、上述の作用によりクラッチの接続、切換えを行う。以上により、トランスミッションコントロールバルブ（図示せず）によるクラッチ油路１１Ａを介しての加圧室７Ａへの作動油Ｂの供給、また、クラッチ油路１１Ｂを介しての加圧室７Ｂへの作動油Ｃの供給によってクラッチドラム４をクラッチシャフト２の軸方向に作動させることも可能である。

上述した本発明の第１の実施の形態によれば、クラッチシャフト２とクラッチドラム４をスプライン嵌合し、クラッチドラム４にドラム凹部５を設け、このドラム凹部５に嵌合するシャフト凸部３をクラッチシャフト２に設けたので、クラッチディスクを接合させるためのクラッチピストンの設置を不要にすることができる。この結果、クラッチシャフト２の長さを短縮することができ、変速機全体を小型化することができる。

図６は、本発明の湿式クラッチ装置の第２の実施の形態を示す縦断面図で、この図６において、図４に示す符号と同符号のものは同一部分、または相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
第１の実施の形態においては、シャフト凸部３を境に両側にクラッチシャフト２とクラッチドラム４の嵌合部となるスプライン２１を設けていたが、この第２の実施の形態においては、スプライン２１を１速用クラッチＣ１側、あるいは３速用クラッチＣ３側のいずれか一方のみに設けたものである。また、それに伴いスプライン加工の逃げ部２２も一方のみに設けている。この例では、図６に示すように、スプライン２１を３速用クラッチＣ３側のみに設け、１速用クラッチＣ１側には設けない構成としている。

本発明の第２の実施の形態によれば、クラッチシャフト２とクラッチドラム４の嵌合部であるスプライン２１を１速用クラッチＣ１側、あるいは３速用クラッチＣ３側の一方のみに設けることで、本発明の第１の実施の形態において、クラッチシャフト２とクラッチドラム４の接合部としてシャフト凸部３を境に両側に設けていたスプライン２１の設置を不要にし、結果としてスプライン２１の加工箇所、加工工数の削減を可能とする。また、スプライン加工の逃げ部２２を一方のみとすることができるので、クラッチシャフト２の軸方向長さの短縮を可能とすることができ、変速機全体を小型化することができる。

なお、図４、図６に示す実施の形態においては、クラッチディスク９の接合を解除するために、リターンスプリング１０を使用しているが、これに限らず、例えば加圧室７に皿バネ、あるいはコイルバネを設けてもクラッチディスク９の接合を解除することも可能である。

Ａ 湿式クラッチ装置
２ クラッチシャフト
３ シャフト凸部
４ クラッチドラム
５ ドラム凹部
５Ａ ドラム切り欠き部
５Ｂ ドラム切り欠き部
６ ドラム固定用ボルト
７ 加圧室
７Ａ 加圧室
７Ｂ 加圧室
Ｇ６ ハブギヤ
Ｇ７ ハブギヤ
９ クラッチディスク
１０ リターンスプリング
１１ クラッチ油路
１１Ａ クラッチ油路
１１Ｂ クラッチ油路
１２ 潤滑油路
１３ ベアリング
１４ ラジアルベアリング
１５ スラストベアリング
１６ プレート
１９ インナディスク
２０ アウタディスク
２１ スプライン
２２ スプライン加工の逃げ部

Claims (4)

1. インナディスクとアウタディスクとからなるクラッチディスクを備えた湿式クラッチ装置において、
   クラッチシャフトと、
   前記クラッチシャフトに回転可能に設けられたハブギヤと、
   前記クラッチシャフトに設けたインナディスクと、
   前記インナディスクに結合及び離間する前記アウタディスクを有し、前記クラッチシャフトの外周側において前記ハブギヤに連結され、かつ前記クラッチシャフトの軸方向に移動可能に設けたクラッチドラムと、
   前記クラッチシャフトに設けたシャフト凸部とこのシャフト凸部が嵌り込むように前記クラッチドラムに形成したクラッチドラムの凹部とにより、形成した加圧室とを備えた
   ことを特徴とする湿式クラッチ装置。
2. 請求項１に記載の湿式クラッチ装置において、
   前記クラッチディスクを前記加圧室の両側に並設し、前記各アウタディスクを有するクラッチドラムの対向面を、ボルトで連結した
   ことを特徴とする湿式クラッチ装置。
3. 請求項１又は２に記載の湿式クラッチ装置において、
   前記シャフト凸部に設けられ、前記加圧室に通じる切り欠き部と、
   前記切り欠き部に連通するように、前記クラッチシャフト内に設けたクラッチ油路とを備えた
   ことを特徴とする湿式クラッチ装置。
4. 請求項１又は２に記載の湿式クラッチ装置において、
   前記クラッチドラムは、スプライン結合により、前記クラッチシャフトの軸方向に移動可能に設けた
   ことを特徴とする湿式クラッチ装置。

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