JP2016217422A - 円錐式クラッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向における長さを短くする円錐式クラッチ機構を提供する。【解決手段】ピストン部４０と入力部２０とに摩擦係合可能な出力部３０と、ピストン部４０を軸方向に移動させるアクチュエータ３ｂとを備え、アクチュエータ３ｂは、ピストン部４０よりも駆動軸２ａの径方向外側に配置されるモータ５０と、ピストン部４０を回転可能に支持し、モータ５０によって軸方向にピストン部４０と共に移動するピストン支持部５４とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は円錐式クラッチ機構に関するものである。

従来、特許文献１には、ピストンの後方に配置したチューブに流体を出し入れすることで、ピストンを軸方向に移動させて、ピストンと受圧部材との間に設けたトルク伝達部と、受圧部材との摩擦係合状態を変更し、締結、または解放する円錐式クラッチが開示されている。

特開２０００−５５０８１号公報

上記の技術では、ピストン、チューブ、及びピストンをチューブ側に付勢するバネが軸方向に並べて配置されている。そのため、軸方向の寸法が長くなる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、円錐式クラッチにおいて、軸方向の長さを短くすることを目的とする。

本発明のある態様に係る円錐式クラッチ機構は、円錐式クラッチ機構であって、駆動軸に接続し、テーパー形状の受圧部を有する入力部と、テーパー形状の押圧部を有し、駆動軸の軸方向に移動可能なピストン部と、受圧部と押圧部との間に受圧部及び押圧部に摩擦係合可能なコニカル形状の摩擦係合部を有し、非駆動部材に接続する出力部と、ピストン部を軸方向に移動させて、入力部と出力部とを締結、または解放するアクチュエータとを備え、アクチュエータは、ピストン部よりも駆動軸の径方向外側に配置されるモータと、径方向に延設され、ピストン部を回転可能に支持し、モータによって軸方向にピストン部と共に移動するピストン支持部とを備える。

この態様によると、ピストン部、及びモータが軸方向に並んで配置されないので、円錐式クラッチ機構の軸方向の長さを短くすることができる。

第１実施形態のクラッチ機構を有する車両の概略構成図である。 第１実施形態のクラッチ機構を説明する概略構成図である。 第２実施形態のクラッチ機構を説明する概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態のクラッチ機構３を有する車両１の概略構成図である。車両１は、エンジン２と、クラッチ機構３と、トルクコンバータ４と、オイルポンプ５と、前後進切替機構６と、バリエータ７と、終減速機構８と、駆動輪９と、油圧回路１０と、コントローラ１１と、を備える。

エンジン２は駆動源であり、エンジン２の出力は、クラッチ機構３、トルクコンバータ４、前後進切替機構６、バリエータ７、終減速機構８を介して駆動輪９へと伝達される。

クラッチ機構３は、エンジン２とトルクコンバータ４との間に配置され、エンジン２とトルクコンバータ４との間の動力伝達を接続、または遮断する。クラッチ機構３について、詳しくは後述する。

トルクコンバータ４は、流体を介して動力を伝達する。トルクコンバータ４は、ロックアップクラッチ４ａを有しており、ロックアップクラッチ４ａを締結することで、動力伝達効率を高めることができる。トルクコンバータ４は、ダンパー４ｂ（図２中に図示する。）を有しており、ロックアップクラッチ４ａが締結した場合に、エンジン２の振動がトルクコンバータ４よりも下流側に伝達されることを抑制している。

オイルポンプ５は、スプロケット５ａ、５ｂ、チェーン５ｃを介してトルクコンバータ４のポンプインペラー４ｃに接続され、ポンプインペラー４ｃの回転が伝達されて駆動する。

前後進切替機構６は、エンジン２とバリエータ７との間、具体的にはトルクコンバータ４とバリエータ７との間に設けられる。前後進切替機構６は、前進走行に対応する正転方向と後退走行に対応する逆転方向とで、入力される回転の回転方向を切り替える。

バリエータ７は、プライマリプーリ７１とセカンダリプーリ７２との間に掛け回したベルト７３と、各プーリ７１、７２との接触半径を変更することで、変速を行うベルト式無段変速機構を構成している。

終減速機構８は、バリエータ７からの出力回転を駆動輪９に伝達する。終減速機構８は、複数の歯車列やディファレンシャルギアを有して構成される。終減速機構８は、車軸を介して駆動輪９を回転する。

油圧回路１０は、オイルポンプ５から吐出される油によってライン圧を発生させ、ライン圧を元圧として、トルクコンバータ４、前後進切替機構６、プライマリプーリ７１、セカンダリプーリ７２に油圧を供給する。

コントローラ１１は、詳しくは図示しないがアクセルペダル開度センサなどのセンサ群からの信号に基づいて油圧回路１０、クラッチ機構３を制御する。

次に、クラッチ機構３について図２を用いて詳しく説明する。

クラッチ機構３は円錐式のクラッチ機構であり、クラッチ部３ａと、アクチュエータ３ｂとを備える。

クラッチ部３ａは、入力部２０と、出力部３０と、ピストン部４０とにより構成される。

入力部２０は、エンジン２の駆動軸２ａに固定され、駆動軸２ａと一体となって回転する。入力部２０は、駆動軸２ａの径方向に延設される第１ハウジング２１と、第１ハウジング２１の径方向外側においてボルト２４により第１ハウジング２１に結合される第２ハウジング２２とから構成される。

第１ハウジング２１は、トルクコンバータ４側の面に第１テーパー部２１ａが形成され、第１テーパー部２１ａに摩擦材２１ｂが固定されている。このように、第１ハウジング２１には、第１テーパー部２１ａと摩擦材２１ｂとにより、受圧部２３が形成される。

第２ハウジング２２は、ボルト２４が螺合され、第１ハウジング２１と結合する結合部２２ａと、結合部２２ａから駆動軸２ａの径方向内側に延設されるバネ支持部２２ｂとから構成される。

ピストン部４０は、アクチュエータ３ｂの作動状態に応じて、駆動軸２ａの軸方向に移動する。ピストン部４０は、後述するアクチュエータ３ｂのピストン支持部５４に支持されて駆動軸２ａの径方向に延設される延在部４１と、径方向外側の延在部４１からエンジン２側（入力部２０側）に突出する押圧部４２とから構成されている。

押圧部４２は、押圧部４２の一部が入力部２０の第１ハウジング２１と第２ハウジング２２との間に位置しており、エンジン２側の面であり、第１ハウジング２１の第１テーパー部２１ａと向かい合う位置に第２テーパー部４２ａが形成され、第２テーパー部４２ａに摩擦材４２ｂが固定されている。押圧部４２には、第２ハウジング２２と向かい合う位置に凹部４２ｃが形成される。凹部４２ｃにはバネ２５の一部が収容される。バネ２５の一方の端部は凹部４２ｃの底部４２ｄに当接し、バネ２５のもう一方の端部は第２ハウジング２２に当接する。押圧部４２がバネ２５によりエンジン２側に付勢されることで、ピストン部４０はエンジン２側に付勢される。

延在部４１は、トルクコンバータ４側の面が第２ハウジング２２のトルクコンバータ４側の面よりも、トルクコンバータ４側に突出しないように設けられる。

出力部３０は、トルクコンバータ４のケース４ｄに取り付けられ、駆動軸２ａの径方向に延設される取付部３１と、駆動軸２ａの径方向内側の取付部３１から駆動軸２ａの軸方向に延設される第１連結部３２と、エンジン２側の第１連結部３２から、延在部４１と第１ハウジング２１との間を駆動軸２ａの径方向に延設される第２連結部３３と、駆動軸２ａの径方向外側の第２連結部３３からエンジン２側に延設され、エンジン２側となるにつれて拡径するコニカル部３４とから構成される。出力部３０は、図２に示すように断面がＵ字状であり、トルクコンバータ４と一体となり回転する。

コニカル部３４は、第１ハウジング２１に形成される受圧部２３と、ピストン部４０に形成される押圧部４２との間に設けられる。コニカル部３４は、アクチュエータ３ｂの作動状態に応じて、押圧部４２、及び受圧部２３に摩擦係合し、または摩擦係合が解除される。

アクチュエータ３ｂは、変速機ケース１２に取り付けられる。アクチュエータ３ｂは、モータ５０と、モータ５０の回転軸５０ａに固定された第１ギヤ５１と、第１ギヤ５１に噛み合う第２ギヤ５２と、第２ギヤ５２の回転軸５２ａの先端側に設けたボールねじ５３と、ボールねじ５３に取り付けられ、駆動軸２ａに向けて延設され、ピストン部４０を支持するピストン支持部５４とから構成される。

モータ５０、第１ギヤ５１、第２ギヤ５２、ボールねじ５３は、クラッチ部３ａよりも駆動軸２ａの径方向外側に位置する。

モータ５０は、コントローラ１１からの信号に基づいて駆動、停止する。モータ５０が駆動してモータ５０の回転軸５０ａが回転すると、ボールねじ５３、及びピストン支持部５４が後退する。

ピストン支持部５４は、軸受け５５を介してピストン部４０を回転可能に支持するとともに、ピストン支持部５４に対するピストン部４０の駆動軸２ａの軸方向への移動を規制する。つまり、ピストン支持部５４が軸方向に移動すると、ピストン部４０は、ピストン支持部５４と一体となって駆動軸２ａの軸方向に移動する。

次に、クラッチ機構３の作用について説明する。

クラッチ機構３は、モータ５０に通電されておらず、モータ５０がＯＦＦであり、アクチュエータ３ｂが作動していない場合には、バネ２５によってピストン部４０がエンジン２側に付勢され、押圧部４２がコニカル部３４をエンジン２側に付勢し、押圧部４２と受圧部２３とによってコニカル部３４を挟持する。これにより、クラッチ部３ａが締結される。つまりクラッチ機構３は、通常時に締結するノーマルクローズのクラッチである。

一方、モータ５０に通電され、モータ５０がＯＮとなり、アクチュエータ３ｂが作動すると、ボールねじ５３がモータ５０側（トルクコンバータ４側）に移動する。これに伴い、ピストン部４０がバネ２５の付勢力に抗してトルクコンバータ４側に移動し、押圧部４２がトルクコンバータ４側に移動することで、コニカル部３４が押圧部４２と受圧部２３とによって挟持されなくなり、クラッチ部３ａの締結が解除され、クラッチ部３ａが解放される。この状態は、モータ５０がＯＮとなっている限り維持される。

モータ５０がＯＮからＯＦＦに変更されると、バネ２５の付勢力に抗してピストン部４０をトルクコンバータ４側に維持するための力がなくなり、バネ２５の付勢力によってピストン部４０がエンジン２側に移動し、クラッチ部３ａが締結される。

クラッチ部３ａは、例えば車両走行中にエンジン２を停止させるコーストストップ制御時に解放される。走行中にエンジン２を停止させた場合であっても、クラッチ部３ａによりエンジン２とトルクコンバータ４との間の動力伝達が遮断されることで、オイルポンプ５は、エンジン２の回転速度の低下に関係なく、ポンプインペラー４ｃの回転が伝達されて駆動する。従って、車両走行中にエンジン２を停止させても、オイルポンプ５から油を吐出させることができる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

本実施形態では、ピストン部４０を駆動軸２ａの軸方向に移動させるモータ５０をピストン部４０よりも駆動軸２ａの径方向外側に配置し、ピストン支持部５４を介してピストン部４０を駆動軸２ａの軸方向に移動させる。本実施形態では、モータ５０、ピストン部４０、及びバネ２５が駆動軸２ａの軸方向に並べて配置されていない。つまり、モータ５０が、ピストン部４０、及びバネ２５に対して一直線上に配置されていない。このように、モータ５０を、ピストン部４０、及びバネ２５に対して駆動軸２ａの径方向にずらして配置することで、駆動軸２ａの軸方向におけるクラッチ部３ａの長さを短くすることができる。これにより、車両１のパワートレインにおける、駆動軸２ａの軸方向の長さを短くすることができる（請求項１に対応する効果）。

ピストン部４０に凹部４２ｃを設け、凹部４２ｃにバネ２５の一部を収容し、バネ２５の一方の端部を凹部４２ｃの底部４２ｄに当接させ、もう一方の端部を第２ハウジング２２に当接させる。これにより、ノーマルクローズのクラッチ機構３を実現するとともに、駆動軸２ａの軸方向におけるクラッチ部３ａの長さを短くすることができる（請求項２に対応する効果）。

ピストン部４０の延在部４１のトルクコンバータ４側の面が、第２ハウジング２２のトルクコンバータ４側の面よりも、トルクコンバータ４側に突出しないように、延在部４１を設ける。これにより、駆動軸２ａの軸方向におけるクラッチ部３ａの長さを短くすることができる（請求項３に対応する効果）。

アクチュエータ３ｂをボールねじ式とし、ピストン支持部５４は軸受け５５を介してピストン部４０を支持する。これにより、簡易な構成でクラッチ部３ａの締結、解放を切り替えることができる（請求項４に対応する効果）。

次に本発明の第２実施形態について図３を用いて説明する。

第２実施形態については第１実施形態と異なる部分を説明する。

第２実施形態のクラッチ機構３は、第２ハウジング２２の外周壁、及び駆動軸２ａに接続されるダンパー６０を第２ハウジング２２よりも駆動軸２ａの径方向外側に設ける。

ダンパー６０は、エンジン２の振動がクラッチ機構３よりも下流側に伝達されることを抑制する。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

本実施形態では、第２ハウジング２２よりも駆動軸２ａの径方向外側にダンパー６０を設ける。これにより、第１実施形態においてトルクコンバータ４内に設けたダンパー４ｂを省くことができ、駆動軸２ａの軸方向におけるトルクコンバータ４の長さを短くすることができ、パワートレインの長さを短くすることができる（請求項５に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本実施形態のクラッチ機構３は、上記車両に限られず、ハイブリッド車両、減速時の運動エネルギーを蓄えるフライホイールを有する車両など車両走行中にエンジン２を停止させる車両に用いることができる。

また、上記実施形態では、ノーマルクローズのクラッチ機構について説明したが、モータによって駆動されない場合にクラッチ機構を解放するノーマリオープンのクラッチ機構であってもよい。

１ 車両
２ エンジン
２ａ 駆動軸
３ クラッチ機構（円錐式クラッチ機構）
３ｂ アクチュエータ
４ トルクコンバータ（非駆動部材）
４ｂ ダンパー
５ オイルポンプ
２０ 入力部
２１ 第１ハウジング
２２ 第２ハウジング
２５ バネ
３０ 出力部
３３ コニカル部（摩擦係合部）
２３ 受圧部
４０ ピストン部
４１ 延在部
４２ 押圧部
４２ｃ 凹部
５０ モータ
５４ ピストン支持部
５５ 軸受け
６０ ダンパー

Claims (5)

1. 円錐式クラッチ機構であって、
   駆動軸に接続し、テーパー形状の受圧部を有する入力部と、
   テーパー形状の押圧部を有し、前記駆動軸の軸方向に移動可能なピストン部と、
   前記受圧部と前記押圧部との間に前記受圧部及び前記押圧部に摩擦係合可能なコニカル形状の摩擦係合部を有し、非駆動部材に接続する出力部と、
   前記ピストン部を前記軸方向に移動させて、前記入力部と前記出力部とを締結、または解放するアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、
   前記ピストン部よりも前記駆動軸の径方向外側に配置されるモータと、
   前記径方向に延設され、前記ピストン部を回転可能に支持し、前記モータによって前記軸方向に前記ピストン部と共に移動するピストン支持部とを備える、
   ことを特徴とする円錐式クラッチ機構。
2. 請求項１に記載の円錐式クラッチ機構であって、
   前記ピストン部は、前記ピストン部を前記軸方向に付勢するバネの一部を収容する凹部を備え、
   前記入力部は、
   前記受圧部が形成され、前記径方向に延設される第１ハウジングと、
   前記凹部に向かい合い、前記バネの端部が当接し、前記第１ハウジングに結合される第２ハウジングとを備える、
   ことを特徴とする円錐式クラッチ機構。
3. 請求項２に記載の円錐式クラッチ機構であって、
   前記ピストン部は、前記ピストン支持部に支持され、前記径方向に延設される延在部を備え、
   前記延在部は、前記第２ハウジングの前記非駆動部材側の端面よりも、前記非駆動部材側に突出しない、
   ことを特徴とする円錐式クラッチ機構。
4. 請求項３に記載の円錐式クラッチ機構であって、
   前記アクチュエータは、ボールねじ式アクチュエータであり、
   前記ピストン支持部は、軸受けを介して前記ピストン部を支持する、
   ことを特徴とする円錐式クラッチ機構。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の円錐式クラッチ機構であって、
   前記入力部よりも前記径方向外側に、前記入力部と前記駆動側の軸とを接続するダンパーを備える、
   ことを特徴とする円錐式クラッチ機構。

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