JP2014518999A - 成形された保持リングを備えるクラッチアセンブリ - Google Patents

Abstract

車両のトランスミッション用のクラッチアセンブリは、クラッチ軸の周囲を囲む環状の構成を有する壁部によって画成されるハウジングを備える。壁部は、開放端部及び床状部の間に延在する。床状部は、壁部からクラッチ軸に向かって内側へと延在する。壁部に複数のスプラインが形成され、スプラインはそれぞれ、ハウジングの開放端部から間隔をあけて配置される。止め輪が、クラッチプレートをハウジング内で保持する。壁部の開放端部は、クラッチ軸に向かって内側へと変形され、止め輪をハウジング内に保持するための保持部を画成する。

Description

本発明は、概略的には、自動車用トランスミッションで使用するためのクラッチに関する。より具体的には、本発明は、進歩したクラッチのハウジング及び保持部のアセンブリに関する。

クラッチは、車両のパワートレインに組み込まれるオートマチックトランスミッションで使用されることで知られている。車両の燃費性能を向上するために、トランスミッションに組み込まれるクラッチの数が増加していることも知られている。例えば、４つのクラッチしか有さないトランスミッションは、６つ又は８つに及ぶこともあるクラッチを有するトランスミッションほど、良好な性能を示さず、良好な燃費性能をもたらさない。燃料コストが上がっているため、ほとんどの自動車会社は、８つ又は９つに及ぶことさえあるクラッチを有する新しいトランスミッションを設計している。

典型的なクラッチは、間隔があけられた複数のスプラインを画成する環状の壁部を有した環状のハウジングを備えている。場合によっては、さらなる構造的な完全性が要求される場合に、スプラインは、かなり厚いハウジングを機械加工することによって、環状の壁部に形成されることもある。クラッチハウジングの内側では、ピストンが、ハウジングのベース部に隣り合って保持され、そして伝動シャフトの周囲を囲み、この伝動シャフトを通って、オイルが、ハウジングベース部とピストンとの間に流入する。ピストンは、鋼製スペーサによって複数のクラッチプレートから分け離されている。

ハウジングの環状の壁部によって画成される複数のスプラインは、ハウジングの末端まで延在する。輪溝（snap ring groove）が、機械加工又は裏向きのランス成形（reverse lance-and-form）加工のいずれかによって、複数のスプライン内へと形成される。止め輪（snap ring）が、上述したクラッチの部品を保持するために輪溝に挿入される。クラッチは通常、クラッチハウジングのスプライン内へと形成された裏向きのランス成形の溝の弱さが原因で機能しなくなる。裏向きのランスによって画成される尖ったエッジは、特にトランスミッションが重負荷を受ける場合に、クラックを生じることで知られる脆弱部をハウジングに形成する。クラッチハウジングの厚さを増し且つ輪溝とハウジングの開放端部との間の距離を長くすることによって、輪溝及びクラッチハウジングの完全性を向上させる試みがなされてきた。ハウジングの完全性を向上させるためのこれらの試みはどれも十分であるとは示さなかった。さらに、特にトランスミッションによっては８つのクラッチが普及してきていることを前提とすると、ハウジングの厚さを増すことは、車両用トランスミッションに重量を付加する。さらに、輪溝とクラッチハウジングの端部との間の距離を伸ばすことによって、トランスミッション内部で不必要に増加させた実装空間が使用されることになる。従って、質量を減らし、（特に止め輪を保持するための）構造的な完全性を高め、且つ既知のクラッチに必要とされる実装空間の大きさを縮小するために、クラッチ及びクラッチハウジングを再設計する強い必要性がある。

トランスミッション、特に車両のトランスミッション用のクラッチアセンブリは、クラッチ軸の周囲を囲む環状の構成を有する壁部によって画成されるハウジングを備える。壁部は、開放端部及び床状部の間に延在し、床状部は、壁部からクラッチ軸に向かって内側へと延在する。複数のスプラインが壁部に形成され、スプラインは、ハウジングの開放端部から間隔をあけて配置される。止め輪が、複数のクラッチプレート及び繊維質プレートをクラッチハウジング内で保持する。壁部の開放端部は、ハウジングの開放端部でクラッチ軸に向かって内側へと変形され、止め輪をハウジング内に保持するための保持部を画成する。

本発明のクラッチ及びクラッチハウジングは、従来技術のクラッチハウジングで既知であり且つ通常自動車用トランスミッションで不具合を引き起こすランス成形の輪溝をなくす。本発明のクラッチハウジングの保持部は、ハウジングの環状の壁部を半径方向内側に向かって変形させてスプラインの上側端部及び変形した壁部の間に保持部を画成することによって、画成される。実際には、ハウジングの頂部を「縁曲げ（hem）」することによって止め輪の保持部が得られ、３６０°全体にわたる保持が得られる。止め輪の保持部のこの構成は、クラッチハウジングに形成された複数のスプラインに裏向きのランスの切込み（reverse lance cut）を形成することから生じる、従来技術のランス成形の輪溝に付随する弱さをなくす。このランスの切込みは、止め輪がクラッチハウジングから外れるという結果を生じる応力上昇状態を引き起こす。本発明ではクラッチハウジングの厚さは、０．５ｍｍを超えるまで低減することができ、典型的なハウジングの質量で２０％の低減をもたらすことができると考えられる。さらに、スプラインは、もはやクラッチハウジングの開放端部にまで延在せずに、ハウジングの開放端部から間隔をあけて配置され、それにより、止め輪からの保持部を形成するための開放端部の変形を容易にする。このことは、自動車用トランスミッションの各クラッチに要求される実装空間を縮小するクラッチハウジングの軸方向長さの短縮を促進する。

添付の図面を考慮に入れて検討した場合に、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から、本発明の上記の利点及び他の利点が、当業者に容易に明らかになるであろう。

本発明のクラッチの断面図を示す図である。 図１のクラッチハウジングの断片的な斜視図を示す図である。 本発明のクラッチハウジングの平面図を示す図である。 個別のクラッチプレートの設置を示す、図３の線４−４の断面図である。 個別のクラッチプレートの設置を示す、図３の線５−５の断面図である。 クラッチプレートの部分的な平面図を示す図である。 クラッチプレートを設置した本発明のクラッチアセンブリの部分的な平面図を示す図である。 クラッチプレートと保持リング又は止め輪とを設置したクラッチアセンブリの部分的な平面図を示す図である。 止め輪を設置した状態での保持部及び保持歯部の断面図を示す図である。 止め輪を設置した状態での保持部及び保持歯部の断面図を示す図である。 保持部を形成する前のクラッチハウジングの部分的な斜視図を示す図である。 保持部を形成する前のクラッチハウジングの部分的な断面図を示す図である。 保持部を形成する前に形成された保持歯部を有するクラッチハウジングの部分的な斜視図を示す図である。 本発明の代替のクラッチハウジングの部分的な斜視図を示す図である。 保持リング及びクラッチプレートが代替のクラッチハウジングに設置された部分的な断面図を示す図である。

図１を参照すると、本発明のクラッチアセンブリの断面側面図が全体として１０で示されている。アセンブリ１０は、環状の壁部１４によって画成されたハウジング１２を備える。環状の壁部１４は、シャフト軸Ａを画定する伝動シャフト１６の周囲を囲んでいる。ハウジング１２の環状の壁部１４は、開放端部１８と床状部２０との間で軸方向に延在している。床状部２０は、伝動シャフト１６に向かって半径方向内側へと延びている。ピストン２２が、伝動シャフト１６の周囲を囲み、ハウジング１２の床状部２０に隣り合って配置されている。封止体２３が、ハウジング１２の床状部２０から伝動シャフト１６までを封止している。トランスミッション液が、伝動シャフト１６を通って出口２４を通り、ピストン２２とハウジング１２の床状部２０との間に位置する空間に圧送され、それにより既知の方法でクラッチアセンブリ１０を切り替える。繊維質プレート２８が、伝動シャフト１６の周囲を囲み、ピストン２２及び複数のクラッチプレート２６の間で当接する関係で配置されている。複数のクラッチプレート２６は、繊維質プレート２８によって分け離されている。クラッチプレート２６及び繊維質プレート２８は、伝動シャフト１６の周囲を囲み、本明細書において下記にさらに説明するように、止め輪３０によってハウジング１２内で保持されている。クラッチプレッシャープレート３２が、複数のクラッチプレート２６及び繊維質プレート２８と止め輪３０との間に配置されている。シフト部材３４が、ハウジング１２の開放端部１８を覆い、ピストン２２をハウジング１２の床状部２０に向かって付勢するための付勢部材３６に対して付勢支持する。

ハウジング１２は、図２に最もよく示されるように、ハウジング１２の周囲で全周３６０°にわたり間隔をあけて配置された複数のハウジングスプライン３８を画成する。図１に示されるように、シフト部材３４は、複数の部材スプライン４０を画成し、その結果、ハウジングスプライン３８及び部材スプライン４０が向かい合わせになり、図１に示されるように、ハウジングスプライン３８又は部材スプライン４０のいずれかに係合するクラッチプレート２６の位置決めを可能にする。従って、クラッチプレート２６が、ギヤのようなかたちでハウジングスプライン３８に係合し且つ間隔をあけて配置された複数の歯部４２を画成することは、当業者には分かるはずである。クラッチプレート２６の歯部４２は、図６に最もよく示されている。

ここで図２を参照すると、保持部４４が、ハウジング１２の開放端部１８に配置されている。保持部４４は、伝動軸Ａに向かって半径方向内側へと延び、複数の保持歯部４６を画成している。保持歯部４６のそれぞれは、複数のハウジングスプライン３８の１つと円周方向で位置が合うが、その目的は下記でさらに説明される。ハウジングスプライン３８のそれぞれは、ハウジング１２の開放端部１８から間隔をあけて配置されており、それにより、スペース４８が、保持部４４とハウジングスプライン３８との間に画成されている。図１に示されるように、止め輪３０が、保持部４４とハウジングスプライン３８との間に画成されたスペース４８内に位置する。再度図２を参照すると、ハウジングスプライン３８はまた、ハウジング１２の床状部２０からも間隔をあけて配置されている。ハウジングスプライン３８は、ハウジング１２の環状の壁部１４内で内側に向かって突出する変形部として表されているが、ハウジングスプライン３８が、冷間成形加工によって形成することができることは、当業者には分かるはずである。

ここで図３〜５を参照すると、複数のハウジングスプライン３８は、ハウジング１２の小径側ハウジング径５０を画定し、ハウジング１２の環状の壁部１４は、大径側ハウジング径５２を画定する。同様に、保持部４４は、保持歯部４６のそれぞれ同士の間で大径側保持部径５４を画定し、小径側保持部径５６が、保持歯部４６の最も半径方向内側の部分によって画定される。大径側保持部径５４は、小径側ハウジング径５０と大径側ハウジング径５２との間の長さを含むということを本発明者は企図している。ただし、大径側保持部径５４は、クラッチプレート２６の歯部４２の最も外側の径よりも大きいことが必要である。さらに、小径側保持部径５６は、小径側ハウジング径５０と近似するように企図されている。ただし、小径側保持部径５６は、クラッチプレート２６の小径側の直径以上であるべきである。

ハウジング１２の様々な要素と、保持部４４と、保持歯部４６との直径を上述のようにすることで、クラッチプレート２６のハウジング１２内への設置が容易になる。

図７は、部分的に組み立てられたクラッチアセンブリ１０を示しており、この図では、クラッチプレート２６は、ハウジングスプライン３８及び保持歯部４６によって受け入れられて示されている。クラッチプレートの歯部４２は、ハウジング大径部５２から間隔をあけて示されている。クラッチプレートの歯部４２は、完全に機能することができるには、保持部４４によって単に受け入れられることが可能であり、且つハウジングスプライン３８と係合することが可能であることが必要であるということは、当業者には分かるはずである。

図８は、部分的に組み立てられたクラッチアセンブリ１０の別の図を示しており、クラッチアセンブリ１０は、保持部４４によって保持され且つハウジングスプライン３８及び保持部４４の間のスペース４８内に配置されている止め輪３０を有している。

図９及び図１０を参照すると、止め輪３０が、保持部４４とハウジングスプライン３８との間に画成されたスペース４８内に配置されて示されている。止め輪３０は、保持部４４によって３６０°にわたり接触及び保持されているのは図１０から明らかである。上述のように、従来技術の輪溝は、止め輪との１８０°の部分的な接触しかもたらさず、その結果、従来技術のハウジングに局所的な応力が発生して知られている不具合を引き起こす。さらなる構造上の完全性が図９に示されており、この図では、保持歯部４６がさらに、止め輪３０に対して１８０°にわたって接触し且つ保持している。現在行われているランス成形の輪溝の設計と比較して、保持部４４と止め輪３０との間の接触が増えたことの効果によって、ハウジング１２を形成するのに使用される板金の厚さを２０％低減できると考えられる。

ここで、保持部を形成する方法を説明する。図１１を参照すると、保持部４４を形成する前のハウジング１２の部分的な断面図が示されている。それ故、複数のハウジングスプライン３８の１つが、部分的に形成されたハウジング１２の上側フランジ５８よりも小さい直径を有して、示されている。ハウジングスプライン３８は、保持部４４を完全に形成する前でさえ、ハウジング１２の開放端部から明瞭に間隔をあけて配置されていることは、当業者には明らかである。途切れ途切れになった二点鎖線６は、フランジ５８の目標とする縁曲げ部（hem）を示しており、縁曲げ部は、保持部４４を画成し、それ故、保持部４４と複数のハウジングスプライン３８との間に位置づけられるスペース４８を画成するものである。なお、縁曲げ部の材料厚さは、クラッチハウジング全体で使用される親材から受け入れる材料の厚さから変わらない一定のものである。ただし、図１３に最もよく表されるように、ハウジングフランジ５８を形成する前に、ハウジングフランジ５８は、保持歯部４６を画成するようにスロット形成される。保持歯部４６がフランジにスロット形成されると、保持部４４は、転造加工（rolling process）又はフローフォーミング加工（flow forming process）によって形成され、それにより、図９及び図１０に示されるように、保持部４４とハウジングスプライン３８との間に位置づけられるスペース４８を画成する。さらに、保持部４４とハウジングスプライン３８との間に画成されるスペース４８は一定なものであるが、止め輪３０は、様々なクラッチアセンブリ１０の組み立てに対処するように複数の厚さから選択されるということは、当業者には分かるはずである。従って、止め輪３０は、組立の時点で選択される止め輪３０の厚さに応じて、保持部４４及びハウジングスプライン３８によって画成されたスペース４８内にいくらかの余裕を有することになる。

代替の保持部６０が図１４及び図１５に示されている。前の実施形態で開示したものと同じ要素は、同じ要素番号が付いている。代替の保持部６０は、大径側ハウジング径５２よりも大きい直径を有する外側保持部壁６２を画成する。この実施形態では、代替の保持部６０は、図１５に最もよく表されるように、保持歯部を含まないで、止め輪３０とのより広範囲に及ぶ重なり部をもたらす。この実施形態では、保持部によって、止め輪３０との追加の接触が形成され、それにより、代替の保持部のリップ部６４を用いて、代替の保持部６０におけるより多くの部分との３６０°の接触が得られる。図１５にさらに表されるように、止め輪３０は、大径側ハウジング径５２よりも大きい外径を含む。一方で、止め輪３０は、プレッシャープレート３２、クラッチプレート２６及び繊維質プレート２８との十分な重なりをもたらすため、クラッチアセンブリ１０を適切に保持することができる。

本発明が、例示的な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、例示的な実施形態の要素の代わりに均等物を使用することができるということは、当業者には分かるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況、さらに特定の材料を本発明の教示に合わせるように、多くの変形を加えることができる。それ故、本発明は、本発明を実施するために企図されたベストモードとして開示した特定の実施形態に限定されるわけではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれるすべての実施形態を含むということが意図されている。

Claims (20)

1. トランスミッション用のクラッチアセンブリにおいて、
   クラッチ軸の周囲を囲む環状の構成を有する壁部によって画成されるハウジングであって、前記壁部が開放端部及び床状部の間に延在し、前記床状部が前記壁部から前記クラッチ軸に向かって内側へと延在する、ハウジングと、
   前記壁部に形成され、前記ハウジングの前記開放端部から間隔をあけて配置された複数のスプラインと、
   クラッチプレートを前記ハウジング内で保持する止め輪と
   を備え、
   前記壁部の前記開放端部は、前記クラッチ軸に向かって内側へと変形され、前記止め輪を前記ハウジング内に保持する保持部を画成する、アセンブリ。
2. 前記ハウジングの前記壁部は、大径側ハウジング径及び小径側ハウジング径を含み、前記保持部は、前記大径側ハウジング径及び前記小径側ハウジング径の間で先端が切り取られている小径側保持部径を画成する請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記保持部は、前記止め輪に対して３６０°の接触した保持を与える請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記保持部から半径方向内側に向かって延在する複数のタブを備える請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記タブは、周方向に沿って前記スプラインを上回る請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記止め輪は、複数の止め輪から構成され、前記複数の止め輪はそれぞれ、前記クラッチプレートのバリエーションに適応するように異なる厚さを有する請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記クラッチプレートは周縁部を含み、前記周縁部は、大径側プレート径を規定するように複数のプレート歯部を画成し、前記大径側プレート径は前記大径側ハウジング径よりも小さい請求項１に記載のアセンブリ。
8. 前記ハウジングの前記壁部に形成された前記スプラインは、前記ハウジングの前記床状部から間隔をあけて配置される請求項１に記載のアセンブリ。
9. 前記保持部は、前記大径側ハウジング径よりも大きい直径を有する保持部壁を含む請求項１に記載のアセンブリ。
10. 前記止め輪によって前記クラッチのハウジング内に保持された複数のクラッチのリングを含む請求項１に記載のアセンブリ。
11. 車両の駆動シャフトと相互作用するクラッチプレートを囲む、トランスミッションで使用するためのクラッチハウジングにおいて、
    開放端部及び部分的に閉じた端部を伴った筒状の構成を有する壁部であって、前記部分的に閉じた端部が、前記壁部から半径方向内側に向かって延在する床状部を有する、壁部と、
    前記壁部に形成されて、前記ハウジングの内側に配置された前記クラッチプレートとのギヤ状の係合をもたらす複数のスプラインであって、前記壁部の前記開放端部から間隔をあけて配置された複数のスプラインと、
    前記壁部の前記開放端部での縁曲げ部によって画成される保持部であって、前記縁曲げ部は、前記クラッチハウジング内で前記クラッチプレートのアセンブリを保持するのに使用される止め輪を保持するように、前記壁部から半径方向内側に向かって延びる、保持部と
    を備えるクラッチハウジング。
12. 前記保持部から半径方向内側に向かって延在する複数のタブを備える請求項１１に記載のクラッチハウジング。
13. 前記タブのぞれぞれは、前記クラッチハウジングの前記壁部に形成された前記複数のスプラインの１つと周方向に位置が合わされる請求項１２に記載のクラッチハウジング。
14. 前記複数のスプラインは、前記クラッチハウジングの前記床状部から間隔をあけて配置される請求項１１に記載のクラッチハウジング。
15. 前記複数のスプラインのそれぞれは連続した表面を画成する請求項１１に記載のクラッチハウジング。
16. 前記保持部は、前記複数のスプラインと共に、止め輪を受け入れるスペースを画成する請求項１１に記載のクラッチハウジング。
17. 前記保持部は、前記ハウジングの前記壁部の大径側の直径よりも大きい直径を有する外側保持部壁を画成する請求項１１に記載のクラッチハウジング。
18. 前記保持部は大径側保持部径を画成し、前記スプラインは小径側スプライン径を画成し、前記ハウジングは大径側ハウジング径を画成し、前記大径側保持部径は、前記小径側スプライン径及び前記大径側ハウジング径よりも大きい請求項１１に記載のクラッチハウジング。
19. 前記クラッチプレートは、前記複数のスプラインに係合するように複数の歯部を含み、前記クラッチ歯部は、前記大径側保持部径よりも小さい大径側歯部径を画成する請求項１１に記載のクラッチハウジング。
20. 前記保持部は、筒状の構成を有する前記壁部に３６０°にわたって沿って前記止め輪に係合する請求項１１に記載のクラッチハウジング。

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