JP2015520342A - 摩擦クラッチ組立体 - Google Patents

Abstract

クラッチプレート（１０）は、第１および第２のプレート（１１）および（１２）を含み、第１のプレート（１１）は、その周縁部の周りに取り付けられた摩擦材料（１４、１５）を有する。ハブ（２０）は出力軸に接続し、ハブフランジ（２４）を有する。第１および第２のプレート（１１、１２）は、互いに対して相対的に角変位可能で、少なくとも２つの駆動ばね（３０、３１）によって連結される。スリーブ（４０）は、駆動ばね（３０、３１）のそれぞれの一部分（３８）がスリーブ（４０）の外に延在するように、駆動ばね（３０、３１）のそれぞれの一部分の周りに延在する。スリーブ（４０）は、ばね（３０、３１）の半径方向外側表面とプレート（１１、１２）によって形成された対向する支承面（５７）との間に挟まれる。本装置は、ばね（３０、３１）の圧縮中、ばね（３０、３１）はスリーブ（４０）内をスリーブ（４０）に対して動くことができ、スリーブ（４０）はプレート（１１）および（１２）の支承面（５７）に対して動くことができるようなものである。【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車部門において使用される、手動変速の車およびトラックのための摩擦クラッチ組立体に関する。本発明は、詳細には、クラッチ組立体のクラッチプレートを対象とし、その用途に関連させて本発明を説明することが好都合である。

手動変速機を有する車または他の自動車の摩擦クラッチ組立体すなわち「クラッチ」は、一般に、エンジンとドライブトレーンとの間に位置する。摩擦クラッチ組立体は、通常、いくつかの隣接する環状プレートを有し、これらには、エンジン出力（通常、クランクシャフト）によって回転可能に駆動されるフライホイールと、クラッチプレート（ドリブンプレートとしても知られる）と、１つまたは複数のばねなどのエネルギー蓄積装置によってクラッチプレートおよびフライホイールの方に付勢されるプレッシャプレートであって、クラッチプレートをフライホイールとプレッシャプレートとの間に挟持するプレッシャプレートとが含まれる。

クラッチプレートの連結面は、隣接のフライホイールおよびプレッシャプレートの回転連結面と摩擦係合することによって、クラッチプレートはエンジンによって発生した動力をドライブトレーンの残りの部分に伝達することができる。しかしながら、内燃ガソリンエンジンまたは内燃ディーゼルエンジンの不規則な衝撃を散逸させるために駆動系で何らかの形態の減衰が存在していなければ、これらの衝撃は、望ましくない駆動系のノイズを発生する。

エンジンの衝撃をギアボックスに伝達するのを防止するために、クラッチプレートは減衰の目的のために駆動ばねを含む。駆動ばねは典型的にはコイルばねである。したがって、典型的なクラッチプレートは、エンジンの回転をギアボックスすなわち変速機に伝達するスプラインシャフトを受け入れるスプラインハブを含む。スプラインハブは、ハブフランジに固定的に、またはアイドル振動を減衰するためにいくらか角変位できるように接続され、ハブフランジは、互いに固定された主プレートと副プレートとの間に挟まれる。主プレートが、主プレートの円周縁部に対して固定される摩擦材料を介してエンジンのフライホイールと係合する状態へと移行されるとき、ハブフランジは回転するように駆動される。主プレートと副プレートとの組立体（以降、「プレート組立体」）およびハブフランジは、それらの間で制限された角変位を与えるように、駆動ばねによって接続される。角変位をするのは、車両が駆動モードにあるときに（アイドル振動などの他の振動よりも）ねじり振動を減衰するためである。

得られる減衰量は駆動ばねの長さが長いほど増大する。したがって、得られる減衰を増大するためには、ハブフランジとプレート組立体との間で得られる角変位量もまた増大させなくてはならない。伝統的には、駆動ばねは直線状のばねであり、従来は、通常、スプラインハブの回りに等間隔に３または４個のばねが設けられる。直線状の圧縮コイルばねを使用することは、その製造が容易であり、したがって安価であるという理由で好ましい。直線状の駆動ばねはまた、そのような駆動ばねが直線状であるのを維持するためにその長さに沿うガイドを必要とせずに動作することもできるので、現在まで好まれてきた。これは、ばねがクラッチ組立体の他の構成部品に擦れることがないというメリットをもたらし、もしそうでなければ、摩耗が生じて、また熱が発生し、それらは共にクラッチプレートの寿命にとって有害となる可能性がある。

ハブフランジとプレート組立体との間の角変位が広い場合には、直線状の圧縮コイルばねを駆動ばねとして使用するメリットは消えてしまう。上で指摘したように、コイルばねの長さは、得られる減衰量に影響する。しかしながら、直線状の駆動ばねの長さが長くなると、ばね荷重はばねの軸線には合わずに外れる可能性があり、それによって、ばねの通常の圧縮強さが減少する可能性がある。ばねは、ハブフランジがクラッチプレートの副プレートおよび主プレートに対抗して作用することによって、実際には台形状にされる可能性がある。

出願人は以前に、駆動ばねの長さを増大するためにクラッチプレートに湾曲した駆動ばねを採用することによってメリットが得られることを認識していた。しかしながら、湾曲した駆動ばねがエンジントルクを伝達するために用いられるとき、ばねは当然ながら、半径方向外側に押しやられ、クラッチプレートハウジングを含むクラッチプレートの他の部品と係合させられ、これらの部品を擦ることもまた出願者は認識する。このように擦ることによって、ばねに熱、摩耗、ノイズ、不規則なトルク減衰、および早期の破損が生じる可能性がある。

本発明は、従来技術のクラッチプレートに比べて、ハブフランジとプレート組立体との間の角変位が改善されたクラッチプレートを提供しようとするものである。

本発明によれば、
軸方向に離間した第１および第２のプレートを備え、かつそれぞれが反対方向を向くように摩擦材料の組立体が取り付けられた第１のプレートから延在する環状周縁部を有するプレート組立体と、
出力軸に接続するハブと、
第１および第２のプレートの間に配置されて、プレート組立体によって駆動されて回転することができるハブフランジとを含むクラッチプレートであって、
ハブは、ハブフランジによって回転されるように駆動することができ、
プレート組立体およびハブフランジは、互いに対して相対的に所定の範囲内で角変位可能で、かつハブの回りに等間隔に配置された少なくとも２つの駆動ばねによって共に連結されており、駆動ばねは、実質的に一定の曲率半径を有する湾曲した圧縮コイルばねで、かつハブの回りに同心状に取り付けられており、駆動ばねは、第１および第２のプレートの間に少なくとも部分的に配置され、駆動ばねの各端部は、ハブフランジの当接部およびプレート組立体の当接部と係合し、駆動ばねは、プレート組立体とハブフランジとの間の相対的な角変位に逆らうように付勢荷重を加える、クラッチプレートであって、
スリーブであって、駆動ばねのそれぞれの一部分はスリーブの外にまたはスリーブから延在するように、駆動ばねのそれぞれの長さの一部分の周りにまたは一部分に沿って延在し、ばねの半径方向外側表面とプレート組立体によって形成された対向する支承面との間に挟まれ、ばねはスリーブ内をスリーブに対して動くことができ、スリーブはプレート組立体の支承面に対して相対的に動くことができるスリーブを含む、クラッチプレートが提供される。

本発明は上記のクラッチプレートが用いられるクラッチもまた提供する。
本発明によるクラッチプレートは、プレート組立体の支承面に対して動くことができるスリーブで、かつスリーブに対してばねが動くことをもまた可能にするスリーブを含む。この２段の動きは、スリーブが、ばねがクラッチプレートの他の部品と擦れるように係合することを防ぐが、湾曲した駆動ばねを使用することをも可能にしてそれが適切に機能する、という独特な構成を提供する。

スリーブが上記の２つの動きの形態を提供すること、すなわち、スリーブ自身がプレート組立体の支承面に対して動くことができ、かつ駆動ばねがスリーブに対して動くことができることは、本発明の重要な特徴である。これら２つの動きの形態が、スリーブが提供する効率を最大化し、従来の技術で知られていない非常に独特な構成を提供する。

上記の２つの動きの形態のメリットは、駆動ばねが圧縮され、また圧縮から伸縮されるとき、スリーブが支承面に対して接触しながら滑ることを含む。一例として、本発明の湾曲した駆動ばねは、本発明のいくつかの形態において、最大３０°の円弧の間を圧縮することができる。圧縮量を例として挙げると、クラッチプレートの駆動モードでは、駆動ばねの一端（被駆動端）は３０°動き、他端は静止したままである。ばねの中間部分は、駆動ばねの被駆動端または他端への近接度によって異なる量を動く。

上記の動きに加えて、駆動ばねは圧縮されると、駆動ばねの個々のコイルそれぞれは、隣接するコイルに対して動く。
上記のスリーブの使用によって、ばねが縮むとスリーブはばねと共にプレート組立体に対して動く。ばねが３０°動く例では、スリーブは同じ円弧の間を動くことができ、したがってスリーブも３０°動くことができる。この動きにおいては、駆動ばねおよびプレート組立体はスリーブによって隔てられており、スリーブの材料を注意深く選ぶことによって（本明細書で後に説明する）、その動きは低摩擦とすることができる。

さらに、ばねのコイルはスリーブ内を互いに相対的に動き、やはりスリーブの材料を注意深く選ぶことによってばねのコイルの動きもまた低摩擦とすることができる。スリーブ内のコイルの動きは、プレート組立体に対するばねの動き全体よりもずっと小さい。例えばコイルは１から３ｍｍの間で互いに近づいたり離れたりすることができる。

この構成のメリットは、ばねとプレート組立体との間の接触がないので、他の構成で、ばねとプレート組立体との間の相対的な動きによって生じるであろう摩耗が回避されることである。むしろ、スリーブとプレート組立体との間で低摩擦で滑るように係合する。さらに、スリーブ材料は、摩耗および熱発生が最小になるように選ぶこともできるのは好都合である。

スリーブの内部では、コイルとスリーブとの間の相対的な動きもまた低摩擦、低摩耗、および低熱発生である。
スリーブを使用すると、圧縮および伸長中のシャダリングを含む、プレート組立体に対してばねが動くことに関連するノイズおよび振動もまた低減または除去される。

本発明によるスリーブを使用することによって、他の利点、詳細には、安全なクラッチプレートの過負荷のために現在使用している止めピンを取り除くことができ、その機能がスリーブによって行われるという利点が得られる。したがって、本発明のスリーブは止め面を形成することができ、したがって、プレート組立体とハブフランジとの間の角変位をより大きくすることができる湾曲した駆動ばねを採用することを可能にすると共に、止めピンの必要性を除去することを可能にする２つの機能を提供することができる。この新たな構成によって大きな利点が得られる。

スリーブによって得られる利点を最大にするために、スリーブは、駆動ばねおよびプレート組立体の支承面と接触する表面のそれぞれに対して低摩擦係数を有する材料で作られるのが好ましい。スリーブの他の好ましい特性は、ばねの力および動きを吸収するのに十分な硬さと強さのものであること、ならびに駆動ばねと支承面の相対的な動きによって発生する熱、およびフライホイールおよびプレッシャプレートを擦るクラッチプレートの摩擦材料によって発生する熱を含むクラッチ組立体の他の構成部品によって発生する熱に対処することができることを含む。適切な材料としては、高温プラスチック、青銅、ホワイトメタルまたは類似物、黒鉛／金属合金、黒鉛／青銅合金、鉄または銅黒鉛合金などの金属軸受材料、あるいはセラミックスがある。これらは材料の例であり、網羅したリストを構成するものではない。

本発明によるスリーブでは、スリーブの断面は、開放端が半径方向内側を向く概ねＵ字形とすることができる。他の断面形状も代わりに適用することができる。
各スリーブは、ばねのコイルの外側表面とスリーブの内側表面とが密接に面接触するように、ばねのコイルの外側表面と実質的に同じ曲率半径で曲げられた湾曲した内側表面を有することができる。この接触は任意の適切な角度にわたって生じることができ、例えば、湾曲した内側表面が、ばねのコイルの半径方向の最も外側の点から、半径方向の最も外側の点の両側に少なくとも４５°にわたって延在し、その結果、湾曲した内側表面が全体で９０°にわたって延在することができる、または湾曲した内側表面は最大９０°にわたって延在し、その結果、全体で１８０°にわたって延在することができる。後者の構成は、ばねおよび隣接の構成部品、ならびに／またはクラッチプレートの表面を最大限保護するので好ましい。スリーブは、上記の湾曲した部分を越えて延在することができ、例えばスリーブの両側で湾曲した部分から延在する直線状の壁を含むことができる。

プレート組立体の支承面は凹面とすることができ、本発明のいくつかの形態では、支承面はベース表面および一対の分岐壁表面を有する。ベース表面はばねのコイルの半径方向の最も外側の点に対して実質的に接線方向に延在することができ、分岐壁表面はベース表面からほぼ６０°で延在することができる。本発明のこの形態では、スリーブの外側表面と支承面とが密接に面接触するように、スリーブの対向面は実質的に同じに形成することができる。

支承面は、部分的に第１および第２のプレートによって形成され、これにより、分岐壁表面の１つは第１のプレートによって形成され、ベースおよび分岐壁表面の他の部分は第２のプレートによって形成されることができる、または支承面は、対称的に形成され、これにより、第１および第２のプレートのそれぞれは分岐壁表面およびベース表面の一部の両方を形成することができる。

本発明のいくつかの形態によるクラッチプレートでは、各駆動ばねは、異なる長さ、または実質的に同じ長さとすることができる第１および第２の湾曲したコイルばねによって形成することができる。ばねは、一定の曲率半径で直列に配置することができ、第１および第２の湾曲したばねは、第１および第２の湾曲したばねに比べて比較的短い長さの直線状のばねによって隔てられ得、その結果、第１および第２の湾曲したばね、ならびに直線状のばねによって形成された駆動ばねは、実質的に一定の曲率半径である。湾曲したばねのそれぞれは、直線状のばねに対して低い定格トルクとすることができる。例えば、第１および第２の湾曲したばねはそれぞれ６Ｎｍ／Ｄｅｇの定格トルクを有することができ、一方、直線状のばねは２６Ｎｍ／Ｄｅｇの定格トルクを有することができる。これに代えて、第１および第２の湾曲したばねはそれぞれ３Ｎｍ／Ｄｅｇの定格トルクを有することができ、一方、直線状のばねは１３Ｎｍ／Ｄｅｇの定格トルクを有することができる。もちろん、任意の適切な定格トルクを用いることができ、そのため、上記の値は例示目的で示しただけである。

本発明の上の形態では、各駆動ばねのスリーブは、２つのスリーブ部に形成され得、その内の第１のスリーブ部は第１の湾曲したばねの長さの一部分の周りに、または一部分に沿って配置され、第２のスリーブ部は第２の湾曲したばねの長さの一部分の周りに、または一部分に沿って配置される。これらのスリーブ部は同じ長さとすることができる。

第１および第２のスリーブ部は、第１および第２の湾曲したばねと直線状のばねの対向する端部間に位置して駆動ばねに対するスリーブ部の位置を定める、内側に延在する突出部を含むことができる。内側に延在する突出部は、直線状のばねの端部と第１および第２の湾曲したばねの対向する端部との間に挟まれてスリーブ部を所定の位置に保持することができる、またはそうでなければ、内側に延在する突出部は、対向するばねの端部の間に位置することができる。例えば、内側に延在する突出部のそれぞれは、位置を定めるために直線状のばねまたは湾曲したばねの間に延在し、直線状のばねまたは湾曲したばねの一方または両方の内部に延在するスピゴットまたはボスを含むことができる。上記したように、内側に延在する突出部は、スリーブ部で使用することができる、または本発明の他の形態において、スリーブの他の形態で使用することができる。

本発明の上記の形態では、第１および第２の湾曲したばねのそれぞれの一部分は、直線状のばねから遠方の第１および第２の湾曲したばね端部で、スリーブ部の外に延在する。第１および第２の湾曲したばねは、スリーブ部の外に延在するばねの部分がスリーブ部内に完全に収容されて、それ以上ばねが圧縮されなくなるまで、プレート組立体とハブフランジとの間で角変位ができるように圧縮することができる。単なる例として、本発明のいくつかの形態では、第１および第２の湾曲したばねはそれぞれ最大約１２°の圧縮を与えるが、ばねとスリーブの好適な構造によって必要とされる圧縮がより多くまたはより少なく与えられ得ることを認識すべきである。

直線状のばねは、第１および第２の湾曲したばねが圧縮されるにつれて圧縮することができるが、直線状のばねは、第１および第２の湾曲したばねよりも定格トルクが高いため、これらのばねは、直線状のばねに先だって圧縮され始める。直線状のばねは最大約６°の圧縮を与えることができるが必要に応じてやはり圧縮をより多くまたはより少なく与えることができることを認識すべきである。

各スリーブ部の内側に延在する突出部は当接部、スピゴット、またはボスを含むことができ、各突出部の各当接部は、直線状のばねが所定の圧縮をしたときに当接するために位置合わせすることができる。本明細書で説明したこの構成および他の構成によって、従来技術の止めピンの使用は、この当接部の構成により除去することができる。当接部は、直線状のばねの外側を、または直線状のばねの中心部の中などの直線状のばねの中に延在することができる。

スリーブ部は、直線状のばねから遠方の第１および第２の湾曲したばねの端部の前に終端となり、エンドスリーブは、直線状のばねから遠方の第１および第２の湾曲したばねの端部に当てることができる。エンドスリーブは、第１および第２の湾曲したばねのそれぞれのスリーブ部から離間した位置で終端となって、その結果、第１および第２の湾曲したばねのそれぞれの一部分は、依然として圧縮に利用することができる。この間隔は、第１および第２の湾曲したばねが圧縮されるにつれ減少する。スリーブ部およびエンドスリーブは、さらに圧縮するのを止めるために、係合または当接するように配置することができる。本発明のこの形態では、止めピンは省くことができる。これに代えて、ばねの圧縮をスリーブ部とエンドスリーブが当接する前の位置で終わらせるように、止めピンを用いることができる。

エンドスリーブはまた直線状のばねから遠方のばね端部の位置を定めて、ハブフランジまたはプレート組立体に対する滑り、または他の動きに抗してばね端部を着座させることができる。エンドスリーブは、本発明のすべての形態の駆動ばねに用いることができる。

本発明の代替の形態では、各駆動ばねは、第１の湾曲したばねおよび第２の直線状のばねによって形成することができ、直線状のばねは湾曲したばねに比べて比較的短い長さのばねで、湾曲したばねは直線状のばねに対して低い定格トルクのばねである。このように形成された駆動ばねは、直線状のばねを含んでいるにもかかわらず、曲率半径は実質的に一定のままである。各駆動ばねのスリーブは、湾曲したばねと直線状のばねの対向する端部との間に位置してスリーブの位置を定める、内側に延在する突出部を含み、湾曲したばねの一部分は、圧縮のために、直線状のばねから遠方のスリーブの端部で、スリーブの外に延在する。

本発明のこの形態では、第１の湾曲したばねは最大約２０°の圧縮を与えることができ、直線状のばねは最大約１０°の圧縮を与えることができる。
上記の本発明の形態の直線状のばねの長さは２０から３０ｍｍの範囲とすることができる。単一の湾曲したばねが直線状のばねと組み合わされる本発明の形態では、湾曲したばねの長さは７０から１００ｍｍの範囲とすることができ、一方、一対の湾曲したばねが直線状のばねと組み合わされる本発明の形態では、湾曲したばねの長さは４０から６０ｍｍの範囲とすることができる。これらの例のすべてにおいて、ばねの長さはクラッチプレートの寸法に依存しており、これら所与の例は、最大直径が約２００から２５０ｍｍの範囲のクラッチプレートに対してのものである。

本発明のさらなる代替の形態では、駆動ばねはそれぞれ、単一の湾曲したばねによって形成することができ、各スリーブは、ばねの両端がスリーブから延在する状態で、ばねの長さの実質的に中央に配置することができる。スリーブから延在するばねの両端の長さは実質的に等しくすることができ、スリーブは、内側に延在する突出部によってばねに固定することができ、いくつかの形態では、突出部は、コイルの半径方向外側部分などのばねのコイルの一部分を受け入れる内側に開いた溝を含むことができる。

本発明のさらなる代替の形態では、駆動ばねは単一のばねによって形成することができ、各スリーブは２つのスリーブ部に形成することができ、各スリーブ部は湾曲したばねの両端から他端の方へ延在するが、他端の前で終端となり、その結果、駆動ばねの一部分はスリーブ部のそれぞれの外へ延在する。本発明のこの形態では、スリーブ部のそれぞれの外へ延在する駆動ばねの部分は実質的にばねの中央部分とすることができる。

本発明のさらなる代替の形態では、駆動ばねは、実質的に同じ一定の曲率半径の第１および第２の湾曲したばねによって形成することができ、第１のばねは第２のばねに対して高い定格トルクばねを有することができる。本発明のこの形態では、スリーブは、第１および第２の湾曲したばねの対向する端部が当接して、スリーブを所定の位置に挟む、または位置を定める、上記の任意の種類の内側に延在する当接部を含むことができ、第１および第２の湾曲したばねの反対側の端部は圧縮のためにスリーブから延在する。

上記の本発明の形態のそれぞれにおいて、スリーブは駆動ばねの圧縮を止めるための止め装置を形成することができる、または止めピンを従来の方法で用いることができる。
本発明をさらに完全に理解できるようにするために、以下、いくつかの実施形態が図面を参照しながら説明される。

本発明によるクラッチプレート１０の斜視図である。 図１のクラッチプレートの平面図である。 本発明による駆動ばね装置の概略図である。 本発明によるスリーブ装置の分解図である。 図１ａのＩＶ−ＩＶで切られた断面図である。 本発明によるさらなる駆動ばね装置の概略図である。 本発明によるさらなる駆動ばね装置の概略図である。 本発明によるさらなる駆動ばね装置の概略図である。 本発明によるさらなる駆動ばね装置の概略図である。 本発明によるさらなる駆動ばね装置の概略図である。 本発明によるさらなる駆動ばね装置の概略図である。

図を参照すると、クラッチプレート１０が示されている。クラッチプレート１０は、主および副プレート１１および１２と、主プレート１１に固定された複数のフェーシングセグメント１３と、フェーシングセグメント１３の各側に固定された摩擦フェーシング１４および１５とを含む。フェーシングセグメント１３を主プレート１１に固定する技術はよく知られている。同様に、摩擦フェーシング１４および１５をフェーシングセグメント１３に固定するための技術もよく知られている。

クラッチプレート１０はハブ２０を含み、ハブ２０は内側がスプライン加工された表面２１を含む。内側の表面２１は、車両の変速機すなわちギアボックスに接続する相補的なスプラインシャフト（図示せず）を受け入れるような寸法になっている。ハブ２０とシャフトとをスプライン接続することによって、シャフトはハブ２０に対して軸方向に動くことができるが、ハブ２０が回転するときには、シャフトはハブ２０と共に回転するように拘束される。

図１は断面部を含んでおり、ハブ２０が、ハブ２０の周りを延在する複数の歯２２をさらに含み、これらの歯２２がハブフランジ２４に形成された凹部２３に噛合するのを示す。各歯２２は凹部２３内に受け入れられ、そしてこの構成により、ハブ２０は、下記のように振動を減衰する目的のために、ハブフランジ２４に対して限定された角変位の間を回転することができる。

半径方向の引張ばね２５は、一端が、ハブ２０のフランジ２７を貫通して延在するリベット２６に固定され、他端が、ハブフランジ２４に固定されたリベット２８に固定される。歯２２と凹部２３の構成によって、ハブ２０、したがってハブ２０の環状フランジ２７は、ハブフランジ２４に対して回転することができることが認識されよう。したがって、リベット２６および２８もまたそれぞれ互いに対して位置を変えることができ、したがって、半径方向の引張ばね２５は伸長および収縮して円弧状の経路で振動することができる。相対的な動きが生じると、半径方向の引張ばね２５はフランジ２７とハブフランジ２４との間に付勢力を作用させ、相対的な動きが大きくなるにつれてこの付勢力が次第に増大することがさらに認識されよう。半径方向の引張ばね２５は、クラッチプレート１０にねじり荷重がかかっていないときはハブ２０およびハブフランジ２４を元の位置に戻すように付勢する働きがある。

図１に示す形態の半径方向の引張ばねを用いると、本業界では「ギアロールオーバーノイズ（ｇｅａｒ ｒｏｌｌｏｖｅｒ ｎｏｉｓｅ）」として知られるノイズに対する減衰が得られ、またこの使用は、係属中の出願ＰＣＴ／ＡＵ２０１１／０００８０７に詳細に記載されている。その出願の内容は、相互参照により本明細書に完全に組み込まれる。半径方向の引張ばねおよびその動作に関しては本明細書ではさらに参照することはしない。

図１はまた、湾曲した駆動ばね装置３０および３１を示す。駆動ばね装置３０、３１は、実質的に同じ長さで一定の曲率半径の第１および第２の湾曲したばね３２および３３から形成される。第１および第２の湾曲したばね３２および３３は、直線状のばね３４によって隔てられている。第１および第２の湾曲したばねに対する直線状のばねの長さは、湾曲した駆動ばね装置３０および３１が実質的に一定の曲率半径を保つような長さである。第１および第２の湾曲したばね３２および３３は定格トルクの低いばねであり、一方、直線状のばね３４は定格トルクの高いばねである。第１および第２の湾曲したばね３２および３３は、直線状のばね３４よりもかなり長い。図１の装置の平面図は図１ａに示される。図１の駆動ばね装置３０の一部分の略平面図は図２に示される。図２は、図１の駆動ばね３０にスリーブ４０および４１が取り付けられた状態の略平面図を示す。

図２では、第１および第２の湾曲したばね３２および３３は実質的に同じ長さで同じ曲率半径を有することが分かる。さらに、図２は、直線状のばね３４を第１および第２の湾曲したばね３２および３３よりもかなり短く示している。図２の構成は、直線状のばねの部分を除いて、実質的に一定の曲率半径を有する。

図２はまた２つのスリーブ部４１および４２に形成されたスリーブ４０を示し、その第１の部分４１は第１の湾曲したばね３２の長さの一部分の周りに配置され、第２の部分４２は第２の湾曲したばね３３の長さの一部分の周りに配置される。スリーブ部４１および４２は、ばね３２および３３の全高にわたって延在するが、それより低く延在するのも許容できる。

図３は、斜視図でスリーブ部４１および４２を単独で示し、またこの図は図１のエンドスリーブ３５も示す。図３から、スリーブ部４１および４２は、断面がＵ字形で、一端には、ばね３２および３３とばね３４の対向する端部間に配置されるように内側に延在する当接部４３を含んでいるのが分かる（図２参照）。当接部はまた、ばね装置３０の所定の荷重（通常は重荷重または最大荷重）で各ばね３２または３３の圧縮を止めるために対向して係合するように配置された各ボス４４および４５も含む。より小さな反対側に延在するボス５５および５６は、ばね３２および３３に対してスリーブ部４１および４２の位置を定めるために、ばね３２および３３の端部の中に延在する。

再び図２を参照すると、第１および第２の湾曲したばね３２および３３のそれぞれの一部分は、直線状のばね３４とは反対側の第１および第２の湾曲したばね３２および３３の端部でスリーブ部４１および４２の外に延在する。図示の構成では、湾曲したばね３２および３３の端部４６および４８は、ハブフランジ２４ならびに主および副プレート１１および１２の当接部と係合しており（当接部は図示せず）、また端部４６および４８に対する当接部間の相対的な動きによって、駆動ばね３０が圧縮または伸長される。

駆動ばね３０が時計回りの駆動方向に圧縮されるとき、ばね３２〜３４が異なる定格トルクを有する場合、ばね３２、３３および３４のそれぞれは、ばね３２および３３がばね３４よりも大きな量縮んで圧縮される。ばね３２および３３は、縮むと、スリーブ４１および４２の内部で相対的に動いて、スリーブの中に入るように動く。一旦、ばね３２および３３が圧縮されてスリーブ４１および４２の中に完全に入ると、これらのばねはそれ以上圧縮されない。これに加えて、ばね３２および３３が縮むとき、スリーブ４１および４２はプレート組立体に対して動く、すなわち滑る。スリーブ４１および４２の材料を注意深く選べば、この滑る動きは静かで低摩擦となる。さらに、ばね３２および３３はプレート組立体に擦れることから守られる。

ばねがスリーブ内を動くことができ、スリーブがプレート組立体に対して動く、すなわち滑ることができることは重要であり、従来の技術で知られていない独特な構成を提供する。

図２では、ボス４４および４５は直線状のばね３４を圧縮できるように離間される。ばね３２および３３が圧縮されてスリーブ４１および４２内に完全に入るまで、直線状のばね３４の大きな圧縮は生じない。直線状のばね３４の圧縮は、ボス４４と４５が当接すると終わるが、その当接は、極度に大きな荷重がかかるときだけに生じる。ボス４４および４５はまた、直線状のばね３４をスリーブ部４１および４２に対して、かつ第１および第２の湾曲したばね３２および３３に対して位置を定める機能がある。

図１および図１ａは、図３に単独で図示されるエンドスリーブ３５を示し、またこれらの図は、ハブフランジ２４ならびに主および副プレート１１および１２の当接部に対してばね端部の位置を定めるために、エンドスリーブが湾曲したばね３２および３３の端部に固定されているのを示す。エンドスリーブ３５は、当接部に対して滑る、または他の動きをしないように、湾曲したばねの端部の位置を当接部に定めるのを助ける。エンドスリーブ３５は、ばね３２および３３の中に延在する内側に向いたボス３６を含んで、エンドスリーブ３５の位置をばね３２および３３に対して定める。

エンドスリーブ３５は、ばね３２および３３が所定の最大圧縮をしたとき、スリーブ部４１および４２に当接するように配置される。その当接面は図１ａに示され、面５３および５４を含む。この構成は、当接面５３と５４との係合が止めピンに代わって機能することができるとき、本明細書で説明する他の構成と同様、従来の止めピンなしに機能することができる。

図２には示されていないエンドスリーブ３５を図１に追加することによって、図１の実施形態は、図２の実施形態とは異なることが認識されよう。
図２において、スリーブ部４１および４２の外へ延在する第１および第２の湾曲したばね３２および３３のそれぞれの部分３８は、図示の例では、ばね３２および３３を１２°圧縮するのには十分である。前に指摘したように、必要に応じて、圧縮をより大きくする、またはより小さくすることができる。

ばね３２に関連して矢印Ａ_１によって示すように１２°圧縮すると、ばね３２はスリーブ部４１の中に完全に入り、ばね３２をさらに圧縮することはできない。
同様に、スリーブ部４２の外に延在するばね３３の部分もまた、１２°圧縮するのには十分である。ばね３３を１２°圧縮すると、やはり、ばね３３はスリーブ部４２の中に完全に入る。

直線状のばね３４は、湾曲したばね３２および３３に比べて定格トルクが高いばねである。図２に示された構成では、ばね３４は、ボス４４と４５が係合する前に６°まで圧縮することができる。一旦、ボス４４と４５が係合すると、直線状のばね３４をさらに圧縮することはできない。

その結果、図示のばね装置３０の最大の圧縮は、３０°の圧縮である。３０°の圧縮は非常に極端な状況でのみ必要になると予測され、ほとんどの状況では、直線状のばね３４を完全に圧縮することは必要とされないであろう。したがって、圧縮のほとんどは、各湾曲したばね３２および３３によってなされる。

ばね装置３０の時計回りの駆動方向で利用できる３０°の圧縮はまた反時計回りの「オーバーラン方向」にも利用できる。したがって、ばね装置３０は、時計回りの駆動方向および反時計回りのオーバーラン方向の圧縮それぞれにおいて利用できる角圧縮においては同一である。

図３はスリーブ部４１および４２の斜視図であり、図４は図１のＩＶ−ＩＶで切られたスリーブ部４１の断面図である。したがって、図４では、主および副プレート１１および１２のそれぞれがハブフランジ２４と共に示される。湾曲したばね３２が示されており、スリーブ部４１が、ばね３２と、主および副プレート１１および１２によって形成された対向する凹形チャネルとの間に挟まれているのが図４から分かる。ばね３２は、ばね３２の中央を通して見える凹部の一端面３７を有するハブフランジ２４の凹部に着座する。スリーブ４１はＵ字形の断面を有し、スリーブ４１の、ばね３２ならびに主および副プレート１１および１２との係合面は、これらの表面形状に相補的に形成される。例えば、主および副プレート１１および１２は、凹形ベース５０ならびに一対の側壁５１および５２を形成し、スリーブ４１の対向面は実質的に相補的な形状を有することが分かる。凹形ベース５０およびスリーブ４１の相補的な形状は、プレート１１および１２に対してスリーブ４１の位置を定めることを助ける。スリーブ部４１の対向面に接触するベース５０ならびに側壁５１および５２の表面は、支承面５７を形成する。

本発明の範囲内でのさらなる構成は、図２で表した簡略した方法で、図５から図１０に示される。
図５を参照すると、駆動ばね装置６０は、第１の直線状のばね６１および第２の湾曲したばね６２を備えて示される。第１の直線状のばね６１は、第２の湾曲したばね６２よりも低い定格トルクを有する。スリーブ装置は、湾曲したばね６２の周りに設けられ、スリーブ部６３および６４を備える。スリーブ部６３は、直線状のばね６１に隣接する湾曲したばね６２の端部に配置され、一方、スリーブ部６４は、ばね６２とは反対側の端部に配置される。スリーブ部６３および６４は、ばね６２の中間の中央部分６５がスリーブ部６３および６４の外側に出るように離間される。中央のばね部分６５は、駆動方向およびオーバーラン方向の圧縮共に最大２０°の圧縮を与える。ばね６２が２０°圧縮されると、スリーブ部６３および６４は当接し、連続したスリーブを形成し、ばね６２がさらに圧縮されるのを防ぐ。

スリーブ部６３は、直線状のばね６１の中心部の中に突出し、端部当接部６８のボス６７に対向するボス６６を含み、各ボス６６および６７の間の間隔は、ばね６１が１０°まで圧縮できるように配置される。定格トルクに差があるため、ばね６２は、ばね６１が圧縮される前に完全に圧縮される。したがって、駆動ばね６０は、駆動状態およびオーバーラン状態のそれぞれで最大３０度の圧縮を与える。

図６を参照すると、図に描かれた構成は単一の湾曲した駆動ばね７０を示しており、ばね７０の長さの中央に配置された単一のスリーブ７１を含み、このスリーブ７１は、コイル７０に対してスリーブ７１の位置を定めるためにばね７０のコイルを受け入れるための溝を含む内側に延在する溝付き部材７２を含む。

ばね７０の両端はスリーブ７１を超えて延在し、図示の実施形態では、圧縮の駆動およびオーバーラン方向それぞれに３０°まで圧縮することができる。図６に示す圧縮の円弧はスリーブ７１の端部に完全には届かず、そこで、本発明では、ばねの圧縮を止めるために、この目的のためのスリーブの端部を用いるよりむしろ従来の止めピンを用いることができることを示すように意図されている。

図７は湾曲した駆動ばね７５および一対のスリーブ部７６および７７を示す。スリーブ７６および７７はそれぞれ、図６の溝付き部材７２と同等な溝付き部材７８を含み、その結果、各溝付き部材７８は駆動ばね７５の単一のコイルを受け入れて、ばね７５におけるスリーブ部の位置を定める。

スリーブ部７６および７７は、駆動ばね７５の両端から駆動ばね７５の中央に向かって延在する。駆動ばね７５の中間部７９の中央は、スリーブ部７６および７７それぞれの外側に出て現れており、駆動ばね７５が圧縮されてスリーブ部７６および７７の対向する端部が係合するまで、駆動ばね７５は、圧縮の駆動およびオーバーラン方向それぞれに３０°まで圧縮される。

図８は、図７の構成と実質的に同様な構成を示しており、したがって駆動ばね８０および一対のスリーブ部を示す。図８の構成が図７の構成と異なるところは、スリーブ部８１および８２が駆動ばね８０に確実に保持される方法に関してである。図８では、スリーブ部８１および８２はそれぞれ、端部当接部８３と、ばね８０の端部の中に延在してばね８０でのスリーブ部の位置を定める内側を向いたボス８４とを含む。図８の構成では、駆動およびオーバーランのモードそれぞれで３０°まで圧縮することができる。

図９の構成は、高トルク、小角度ばね(low angle spring)８５および低トルク、大角度ばね(high angle spring)８６を備える一対のばねを含む。ばね８５および８６はそれぞれ湾曲している。スリーブ８７はばね８５および８６の周りをそれらの長さに沿って配置され、内側に延在する当接部８８はスリーブから延在し、ばね８５および８６の対向する端部の間に挟まれる。当接部８８は、ばね８５および８６に対してスリーブ８７の位置を定めるために、ばね８５および８６の中に延在する、反対方向を向くボスを含むことができる。

ばね８５および８６のそれぞれの一部分はスリーブ８７から延在する。スリーブ８７から延在するばね８５の部分では、１０°の圧縮ができ、一方、スリーブ８７から延在するばね８６の部分では、２０°の圧縮ができる。したがって、最大の圧縮は３０°であり、これは駆動およびオーバーランの両モードで当てはまる。

高トルクおよび低トルクのばね８５および８６の使用は、ばねの圧縮され方に影響を与える。図９の構成では、ばね８６は、ばね８５が完全に圧縮される前に、スリーブ８７の中に完全に入るように圧縮される。ばね８６が圧縮されるにつれて、ばね８５はいくらか圧縮されるが、それはばねそれぞれの剛性に依存する。ばね８５および８６それぞれが圧縮されてばね８７の中に完全に入ると、さらに圧縮することはできない。

図１０は、図６の構成と非常に似通った構成を示しており、したがって図１０では、ばね９０はスリーブ９１の中に部分的に配置されて示されている。スリーブ９１は、内側に延在する溝付き部材９２によってばね９０に固定されるが、部材９２は図６の部材７２よりもずっと短い。

図１０では、スリーブ９１からはみ出るばね９０の端部はそれぞれ１５°の圧縮を与える。ばねの端部がスリーブ９１に完全に入ると、圧縮が止まる。したがって、この構成では、駆動およびオーバーランの両モードで最大３０°の圧縮を与える。

図で示された実施形態のそれぞれにおいて、駆動ばねの圧縮および伸長は、スリーブに対するばねの動き、およびプレート組立体、詳細には図４に示したプレート組立体の支承面５７に対するスリーブの動きを伴う。

本明細書で説明される本発明は、具体的に説明したもの以外の変更、修正および／または付加を受け入れることができ、また、本発明が、本開示の精神および範囲内にあるすべてのこのような変更、修正および／または付加を含むことを理解されたい。

本明細書の説明および特許請求の範囲の全体を通して、単語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、ならびに「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などのこれの変形語は、他の付加されるもの、構成部品、整数またはステップを排除することを意図するものではない。

Claims (27)

1. 軸方向に離間した第１および第２のプレートを備えるプレート組立体であって、前記第１のプレートから延在する環状周縁部を有し、前記環状周縁部に、摩擦材料の組立体が、互いに対向する方向の各々を向くように取り付けられたプレート組立体と、
   出力軸に接続するハブと、
   前記第１および第２のプレートの間に配置されて、前記プレート組立体によって回転するように駆動されることができるハブフランジと、を含むクラッチプレートであって、
   前記ハブが、前記ハブフランジによって回転するように駆動されることができ、
   前記プレート組立体および前記ハブフランジが、互いに対して所定の範囲内で角度変位可能であり、かつ前記ハブの周りに等間隔に配置された少なくとも２つの駆動ばねによって共に連結されており、前記駆動ばねが、実質的に一定の曲率半径を有する湾曲した圧縮ばねであり、かつ前記ハブの周りに同心状に取り付けられており、前記駆動ばねが、前記第１および第２のプレートの間に少なくとも部分的に配置され、前記駆動ばねの各端部が、前記ハブフランジの当接部および前記プレート組立体の当接部と係合し、前記駆動ばねが、前記プレート組立体と前記ハブフランジとの間の相対的な角度変位に逆らうように付勢荷重を加え、前記クラッチプレートは、さらに、
   前記駆動ばねのそれぞれの長さの一部分の周りに延在するスリーブを含み、前記駆動ばねのそれぞれの一部分が前記スリーブの外に延在し、前記スリーブは、前記ばねの半径方向外側表面と前記プレート組立体によって形成された対向する支承面との間に配置され、前記ばねが前記スリーブ内を前記スリーブに対して動くことができ、前記スリーブが前記プレート組立体の前記支承面に対して動くことができる、クラッチプレート。
2. 各スリーブが概ねＵ字形の断面を有し、半径方向内側を向いて開いている、請求項１に記載のクラッチプレート。
3. 各スリーブが、前記ばねの前記外側表面と実質的に同じ曲率半径で曲げられた、湾曲した内側表面を有する、請求項１または２に記載のクラッチプレート。
4. 前記湾曲した内側表面が、前記ばねの半径方向の最も外側の位置から、前記半径方向の最も外側の位置の両側に少なくとも４５°にわたって延在し、これにより、前記湾曲した内側表面が全体で９０°にわたって延在する、請求項３に記載のクラッチプレート。
5. 前記湾曲した内側表面が、前記ばねの半径方向の最も外側の位置から、前記半径方向の最も外側の位置の両側に少なくとも９０°にわたって延在し、これにより、前記湾曲した内側表面が全体で１８０°にわたって延在する、請求項３に記載のクラッチプレート。
6. 前記支承面が凹面である、請求項１から５のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
7. 前記支承面がベース表面および一対の分岐壁表面を有し、前記スリーブの前記対向面が実質的に同じに形成される、請求項６に記載のクラッチプレート。
8. 前記ベース表面が前記ハブに対して実質的に接線方向に延在し、前記一対の分岐壁表面が前記ベース表面からほぼ６０°で延在する、請求項７に記載のクラッチプレート。
9. 前記支承面が、部分的に前記第１および第２のプレートによって形成され、これにより、前記一対の分岐壁表面の一方が前記第１のプレートによって形成され、前記ベース表面および前記一対の分岐壁表面の他方が前記第２のプレートによって形成される、請求項８に記載のクラッチプレート。
10. 前記支承面が、前記第１および第２のプレートの対称部分によって形成され、これにより、前記分岐壁表面の一方および前記ベース表面の一部が、前記第１のプレートによって形成され、前記分岐壁表面の他方および前記ベース表面の一部が前記第２のプレートによって形成される、請求項８に記載のクラッチプレート。
11. 各駆動ばねが、実質的に同じ長さで一定の曲率半径で直列に配置された第１および第２の湾曲したばねによって形成され、前記第１および第２の湾曲したばねが、前記第１および第２の湾曲したばねに比べて比較的短い長さの直線状のばねによって隔てられ、これにより、前記第１および第２の湾曲したばね、ならびに前記直線状のばねによって形成された前記駆動ばねが、実質的に一定の曲率半径であり、前記湾曲したばねのそれぞれが、前記直線状のばねに対して低トルクのばねであり、各駆動ばねの前記スリーブが、２つのスリーブ部に形成され、前記２つのスリーブ部のうちの第１のスリーブ部が前記第１の湾曲したばねの長さの一部分の周りに配置され、第２のスリーブ部が前記第２の湾曲したばねの長さの一部分の周りに配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
12. 前記第１および第２のスリーブ部が、前記第１および第２の湾曲したばねと前記直線状のばねの対向する端部間に位置して前記スリーブ部の位置を定める、内側に延在する突出部を含み、前記第１および第２の湾曲したばねのそれぞれの一部分が、前記直線状のばねから離れた前記第１および第２の湾曲したばねの端部で、前記スリーブ部の外に延在する、請求項１１に記載のクラッチプレート。
13. 各スリーブ部の前記内側に延在する突出部が当接部を含み、各突出部の各当接部が、前記直線状のばねが所定の圧縮をしたときの当接のために位置合わせされる、請求項１２に記載のクラッチプレート。
14. 前記当接部が前記直線状のばねの中心部の中に延在する、請求項１３に記載のクラッチプレート。
15. 前記第１および第２の湾曲したばねが最大約１２°の圧縮を与え、前記直線状のばねが最大約６°の圧縮を与える、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
16. 前記スリーブ部が、前記直線状のばねから離れた前記第１および第２の湾曲したばねの端部より前で終端する、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
17. 前記スリーブ部が、前記直線状のばねから離れた前記第１および第２の湾曲したばねの端部より前で終端し、エンドスリーブが、前記直線状のばねから離れた前記第１および第２の湾曲したばねの端部に取り付けられ、前記エンドスリーブが、前記第１および第２の湾曲したばねのそれぞれの前記スリーブ部から離間される、請求項１１から１６のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
18. 各駆動ばねが、第１の湾曲したばねおよび第２の直線状のばねによって形成され、前記直線状のばねが前記湾曲したばねに比べて比較的短い長さのばねであり、前記湾曲したばねが前記直線状のばねに対して低トルクのばねであり、これにより、前記湾曲したばねおよび前記直線状のばねによって形成された前記駆動ばねが、実質的に一定の曲率半径のばねであり、各駆動ばねのスリーブが、前記湾曲したばねと前記直線状のばねの対向する端部との間に位置して前記スリーブの位置を定める、内側に延在する突出部を含み、前記湾曲したばねの一部分が、前記直線状のばねから離れた前記スリーブの端部で、前記スリーブの外に延在する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
19. 前記スリーブの前記内側に延在する突出部が、前記直線状のばねが所定の圧縮をしたときに、対向する当接部と係合するために前記直線状のばねの中に延在する当接部を含む、請求項１８に記載のクラッチプレート。
20. 前記スリーブが、前記直線状のばねから離れた前記湾曲したばねの端部より前で終端し、エンドスリーブが、前記直線状のばねから離れた前記湾曲したばねの端部に取り付けられ、前記エンドスリーブが、前記湾曲したばねに取り付けられる前記スリーブから離間される、請求項１８または１９に記載のクラッチプレート。
21. 前記第１の湾曲したばねが最大約２０°の圧縮を与え、前記直線状のばねが最大約１０°の圧縮を与える、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
22. 前記駆動ばねが単一の湾曲したばねによって形成され、各スリーブが前記ばねの長さの実質的に中央に配置され、前記ばねの両端が前記スリーブから延在する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
23. 前記スリーブから延在する前記ばねの両端の長さが実質的に等しい、請求項２２に記載のクラッチプレート。
24. 前記スリーブが、前記ばねのコイルの一部分を受け入れる内側に延びる溝によって前記ばねに固定される、請求項２２または２３に記載のクラッチプレート。
25. 前記駆動ばねが単一のばねによって形成され、各スリーブが２つのスリーブ部に形成され、前記スリーブ部の各々は前記湾曲したばねの両端から他方に向けて延在するが、前記他方より前で終端し、これにより、前記駆動ばねの一部分が前記スリーブ部のそれぞれの外へ延在する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のクラッチプレート。
26. 前記スリーブ部のそれぞれの外へ延在する前記駆動ばねの前記部分が実質的にばねの中央部分である、請求項２５に記載のクラッチプレート。
27. 前記駆動ばねが、実質的に同じ一定の曲率半径の第１および第２の湾曲したばねによって形成され、前記第１のばねが前記第２のばねに対して定格トルクが高いばねであり、前記スリーブは、前記第１および第２の湾曲したばねの対向する端部が当接する、内側に延在する当接部を含み、前記第１および第２の湾曲したばねの反対側の端部が前記スリーブから延在する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のクラッチプレート。

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