JP2016223470A - Friction clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動変速機などに用いられる摩擦クラッチに関する。 The present invention relates to a friction clutch used in an automatic transmission or the like.
たとえば、車両用の自動変速機には、複数の摩擦クラッチが用いられている。自動変速機では、複数の摩擦クラッチが選択的に係合および解放されることにより、変速段が切り替えられる。 For example, a plurality of friction clutches are used in an automatic transmission for a vehicle. In the automatic transmission, a plurality of friction clutches are selectively engaged and disengaged to switch the gear position.
図3は、従来の摩擦クラッチ101の構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a
摩擦クラッチ101は、回転軸102と回転軸102と同一軸線上に配置される回転軸103との間での回転の伝達/遮断のために係合/解放される。回転軸102,103には、それぞれクラッチドラム104およびクラッチハブ105が固定されている。クラッチドラム104とクラッチハブ105との間には、それぞれ複数のクラッチ板106,107が設けられている。複数のクラッチ板(クラッチプレート)106は、クラッチドラム104に支持され、回転軸線方向に間隔を空けて配置されている。複数のクラッチ板(クラッチディスク)107は、クラッチハブ105に支持され、クラッチ板106と回転軸線方向に交互に並ぶように配置されている。
The
クラッチドラム104の内側には、ピストン108が回転軸線方向に移動自在に配置されている。クラッチドラム103とピストン108との間には、油室109が形成されている。油室109には、回転軸102に形成されたクラッチ油路110から油圧(作動油)が供給される。
A
油室109に油圧が供給されると、ピストン108がクラッチ板106,107側に移動し、ピストン108によりクラッチ板106,107が押圧される。この押圧により、クラッチ板106,107が圧接し、摩擦クラッチ101が係合状態となる。この係合状態から油圧(クラッチ圧)が開放されると、リターンスプリング111の付勢力により、ピストン108がクラッチ板106,107側と反対側に移動し、ピストン108によるクラッチ板106,107の押圧が解除される。これにより、クラッチ板106,107の圧接が解除され、摩擦クラッチ101が解放状態となる。
When hydraulic pressure is supplied to the
摩擦クラッチ101が係合状態から解放状態に切り替えられる際、油圧の開放により、クラッチ油路110から作動油が抜け、クラッチ油路110内が空気と置換される。そのため、摩擦クラッチ101が解放状態から係合状態に切り替えられるときには、クラッチ油路110から圧縮性流体である空気が追い出されて、クラッチ油路110が作動油で満たされた後、油室109内の油圧が上昇し始める。その結果、クラッチ油路110内の空気の圧縮に要する時間(圧縮時間)およびクラッチ油路110への作動油の充填に要する時間(充填時間)分、摩擦クラッチ101の係合完了が遅れる(応答遅れ)。
When the
また、クラッチ油路110に存在する空気の量の変動により、圧縮時間による応答遅れに変動が生じ、摩擦クラッチの係合開始から係合完了までに要する時間(応答時間)にばらつきが生じるという問題もある。
In addition, due to fluctuations in the amount of air present in the
本発明の目的は、係合の際の応答時間を短縮でき、また、その応答のばらつきを低減できる、摩擦クラッチを提供することである。 An object of the present invention is to provide a friction clutch that can shorten the response time at the time of engagement and can reduce variations in the response.
前記の目的を達成するため、本発明に係る摩擦クラッチは、回転軸線方向に並べて配置された複数のクラッチ板と、回転軸線方向に移動可能に設けられたピストンと、ピストンに対してクラッチ板側と反対側に形成され、ピストンに複数のクラッチ板を押圧させるための油圧が供給される油室と、油室と連通し、油室に油圧を供給するための油が流通する第1油路と、第1油路を流通する油とは別の系統で供給される油が流通する第2油路と、第1油路と第2油路との間に介在され、第2油路から第1油路への油の流通を許容し、第1油路から第2油路への油の流通を阻止する一方弁とを含む。 In order to achieve the above object, a friction clutch according to the present invention includes a plurality of clutch plates arranged side by side in the rotation axis direction, a piston provided movably in the rotation axis direction, and a clutch plate side with respect to the piston. An oil chamber that is formed on the opposite side of the cylinder and is supplied with hydraulic pressure for pressing the plurality of clutch plates against the piston, and a first oil passage that communicates with the oil chamber and through which the oil for supplying hydraulic pressure circulates. And the second oil passage through which the oil supplied by a system different from the oil flowing through the first oil passage circulates, the first oil passage and the second oil passage, and from the second oil passage A one-way valve that allows oil to flow to the first oil passage and prevents oil from flowing from the first oil passage to the second oil passage.
この構成によれば、複数のクラッチ板は、回転軸線方向に並べて配置されている。複数のクラッチ板に対して回転軸線方向の一方側には、ピストンが回転軸線方向に移動可能に設けられている。ピストンに対して回転軸線方向の一方側には、油室が形成されている。油室には、第1油路を通して油圧が供給される。ピストンは、油室に供給される油圧を受けて、その油圧により、回転軸線方向の一方側から複数のクラッチ板を押圧する。この押圧により、クラッチ板が互いに圧接し、摩擦クラッチが係合状態となる。 According to this configuration, the plurality of clutch plates are arranged side by side in the rotation axis direction. A piston is provided on one side of the rotational axis direction with respect to the plurality of clutch plates so as to be movable in the rotational axis direction. An oil chamber is formed on one side in the rotational axis direction with respect to the piston. Oil pressure is supplied to the oil chamber through the first oil passage. The piston receives the hydraulic pressure supplied to the oil chamber, and presses the plurality of clutch plates from one side in the rotation axis direction by the hydraulic pressure. By this pressing, the clutch plates are pressed against each other and the friction clutch is engaged.
係合状態から油室内の油圧(クラッチ圧)が開放されると、ピストンによるクラッチ板の押圧が解除され、摩擦クラッチが解放状態となる。クラッチ圧の低下とともに、第1油路内の油圧が低下する。第1油路と第2油路との間には、一方弁が介在されている。この一方弁の作用により、第1油路内の油圧が第2油路内の油圧よりも高い状態では、第1油路と第2油路とが遮断される。第1油路内の油圧が第2油路内の油圧よりも所定以上に低下すると、一方弁の作用により、第1油路と第2油路とが連通し、第2油路から第1油路に油が流れ込む。これにより、第1油路内の油圧が低下しても、第1油路内が空気で置換されることを抑制でき、第1油路に油が充填された状態を維持することができる。 When the hydraulic pressure (clutch pressure) in the oil chamber is released from the engaged state, the pressure on the clutch plate by the piston is released, and the friction clutch is released. As the clutch pressure decreases, the hydraulic pressure in the first oil passage decreases. A one-way valve is interposed between the first oil passage and the second oil passage. By the action of this one-way valve, the first oil passage and the second oil passage are shut off when the oil pressure in the first oil passage is higher than the oil pressure in the second oil passage. When the oil pressure in the first oil passage is lower than the oil pressure in the second oil passage by a predetermined value or more, the first oil passage and the second oil passage communicate with each other by the action of the one-way valve, and the first oil passage passes through the first oil passage. Oil flows into the oil passage. Thereby, even if the oil pressure in the first oil passage is lowered, it is possible to prevent the inside of the first oil passage from being replaced with air, and it is possible to maintain the state where the first oil passage is filled with oil.
そのため、摩擦クラッチが解放状態から係合状態に切り替えられるときに、第1油路内の空気の圧縮および第1油路への油の充填の必要をなくすことができる。その結果、摩擦クラッチの係合開始から係合完了までに要する時間、つまり応答時間を短縮することができ、また、その応答(応答時間)のばらつきを低減することができる。 Therefore, when the friction clutch is switched from the released state to the engaged state, it is possible to eliminate the need for air compression in the first oil passage and filling of the oil in the first oil passage. As a result, the time required from the start of engagement of the friction clutch to the completion of engagement, that is, the response time can be shortened, and variations in the response (response time) can be reduced.
本発明によれば、摩擦クラッチの係合の際の応答時間を短縮することができ、また、その応答のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, the response time when the friction clutch is engaged can be shortened, and variations in the response can be reduced.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<摩擦クラッチ> <Friction clutch>
図1は、本発明の一実施形態に係る摩擦クラッチ1を回転軸線Cを含む平面で切断した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
摩擦クラッチ1は、たとえば、自動変速機または無段変速機などの変速機に組み込まれて、回転軸2に回転軸2と回転軸線Cを共通にする別の回転軸3の回転を伝達/遮断するために係合/解放される。
The
回転軸2の一端部には、その端面から回転軸線Cに沿う方向(以下、単に「回転軸線方向」という。)に凹んだ凹部2Aが形成されている。回転軸3の一端部は、凹部2Aに挿入されて、回転軸2に対して相対回転可能かつ回転軸線方向に移動不能に接続されている。
At one end of the rotating
摩擦クラッチ1は、クラッチドラム11およびクラッチハブ12を備えている。
The
クラッチドラム11は、円板部13および円筒部14を備えている。円板部13は、回転軸2と一体に形成されており、回転軸線Cと直交する方向、つまり回転径方向に延びる略円板状をなしている。円板部13の外周部は、回転軸線方向における回転軸3側(図中左側)に屈曲して延びている。円筒部14は、円板部13の外周部に接続されて、その外周部から回転軸線方向における回転軸3側に延びる略円筒状をなしている。
The
円筒部14の内側には、複数の円環状のクラッチ板(クラッチプレート)15が間隔を空けて配置されている。各クラッチ板15の外周部は、円筒部14にスプライン嵌合されている。
A plurality of annular clutch plates (clutch plates) 15 are arranged at intervals inside the cylindrical portion 14. The outer peripheral portion of each
クラッチハブ12は、クラッチドラム11の円筒部14の径方向内側に配置されている。クラッチハブ12は、回転軸線方向に延びる略円筒状の円筒部16を備えている。円筒部16は、クラッチドラム11の円筒部14よりも小径であり、円筒部14と間隔を空けて回転径方向に対向している。円筒部14,16の間には、複数の円環状のクラッチ板(クラッチディスク)17がクラッチ板15と回転軸線方向に交互に並ぶように配置されている。各クラッチ板17の内周部は、円筒部16にスプライン嵌合されている。
The
クラッチドラム11の径方向内側には、ピストン18が配置されている。ピストン18は、クラッチ板15,17に対してクラッチドラム11の円板部13側において、回転軸線方向に移動可能に設けられている。ピストン18は、円板部19、内周部20および外周部21を一体的に備えている。円板部19は、回転径方向に延びる略円板状をなしている。内周部20は、円板部19の内周端から回転軸線方向におけるクラッチ板15,17側に延び、回転径方向内側に屈曲して、その先端が回転軸2の外周面に対して隙間を空けて対向している。外周部21は、円板部19の外周端から回転軸線方向におけるクラッチ板15,17側に延び、回転径方向外側に屈曲して、その先端がクラッチドラム11の円筒部14の内周面に隙間を空けて対向している。
A
ピストン18には、クラッチドラム11の円板部13側の面に、シール22が貼着されている。シール22は、ピストン18の円板部19および内周部20の円板部13側の面全体を覆うように設けられている。シール22の内周部23および外周部24は、ピストン18の位置にかかわらず、それぞれ回転軸2の外周面および円板部13の外周部の内周面に常に当接している。これにより、回転軸2とピストン18の内周部20との間およびクラッチドラム11の円板部13とピストン18の円板部19との間は、それぞれシール22の内周部23および外周部24により液密的に封止されている。そして、クラッチドラム11とピストン18との間には、回転軸2、クラッチドラム11およびシール22により区画される油室25が形成されている。
A
なお、シール22は、回転軸2とピストン18の内周部20との間およびクラッチドラム11の円板部13とピストン18の円板部19との間をそれぞれ液密的に封止できればよく、たとえば、回転軸2と内周部20との間を液密的に封止する第1のシールと、円板部13,19の間を液密的に封止する第2のシールとに分割して構成されていてもよい。
The
回転軸2とピストン18の外周部21との間には、キャンセラ26が配置されている。キャンセラ26は、回転軸2の外周に外嵌されて、回転径方向の途中部がクランク状に屈曲した略円環板状に形成されている。
A
ピストン18とキャンセラ26との間には、リターンスプリング27が介装されている。リターンスプリング27の付勢力により、ピストン18とキャンセラ26とは、互いに離間する方向に弾性的に付勢されている。この付勢により、キャンセラ26は、回転軸2に取り付けられたスナップリング28に当接し、回転軸線方向の移動が規制されている。
A
キャンセラ26の外周部には、その外周部とピストン18の外周部21との間を封止するシール29が設けられている。これにより、ピストン18とキャンセラ26との間には、ピストン18、キャンセラ26およびシール22,29により区画されるキャンセラ室30が形成されている。
A seal 29 that seals between the outer peripheral portion of the
回転軸2には、クラッチ油路31および潤滑油路32が形成されている。クラッチ油路31および潤滑油路32は、回転軸線から外れた位置に互いに独立して形成され、それぞれ回転軸線方向に延びている。クラッチ油路31および潤滑油路32には、それぞれ油(作動油および潤滑油)が互いに別の系統で供給される。
A
クラッチ油路31の回転軸3側の端部は、回転軸2の凹部2Aの底面に対して間隔を空けた位置に配置されている。クラッチ油路31は、その端部から分岐する分岐油路33を有している。分岐油路33の他端は、クラッチドラム11とピストン18との間において、回転軸2の外周面で開放されている。これにより、クラッチ油路31は、油室25と連通している。
The end of the
油室25の油圧が開放された状態では、ピストン18がクラッチドラム11の円板部13に最も近接した位置に位置する。このとき、クラッチ板15,17が互いに圧接しておらず、摩擦クラッチ1が解放状態であり、回転軸2,3間での回転の伝達が遮断される。
In a state where the oil pressure in the
クラッチ油路31から油室25に油圧が供給されると、その油圧により、ピストン18がクラッチ板15,17側に移動し、ピストン18がクラッチ板15,17を押圧する。この押圧により、クラッチ板15,17が互いに圧接し、摩擦クラッチ1が係合状態となって、回転軸2,3間で回転が伝達される。
When hydraulic pressure is supplied from the
回転軸2,3の回転時には、油室25内に遠心油圧が発生し、この遠心油圧により、ピストン18がクラッチ板15,17側に付勢される。ピストン18を挟んで油室25と反対側に形成されたキャンセラ室30には、潤滑油路35から供給される油で満たされている。そのため、回転軸2,3の回転時には、キャンセラ室30内にも遠心油圧が発生する。このキャンセラ室30内に発生する遠心油圧により、油室25内に発生する遠心油圧をキャンセル(相殺)することができる。
When the
係合状態から油室25内の油圧が開放されると、リターンスプリング27の付勢力により、ピストン18がクラッチドラム11側に移動する。このとき、キャンセラ室30内に発生する遠心油圧が油室25内に発生する遠心油圧をキャンセルすることにより、油室25内に発生する遠心油圧がピストン18の移動の妨げとなることを防止できる。
When the hydraulic pressure in the
潤滑油路32の回転軸3側の端部は、回転軸2の凹部2Aの底面で開放されている。これにより、潤滑油路32は、回転軸2の凹部2Aの底面とその凹部2Aに挿入された回転軸3の端面との間に生じている空間34と連通し、空間34は、潤滑油路32から供給される油で満たされている。
The end of the lubricating
そして、クラッチ油路31の回転軸3側の端部と空間34との間には、一方弁41が介装されている。
A one-
<一方弁> <One-way valve>
図2は、一方弁41の各部寸法について説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the dimensions of each part of the one-
一方弁41は、たとえば、ボール逆止弁であり、弁箱42内に、球状の弁体43を備えている。弁箱42には、空間34と連通する円形状の流入口44と、クラッチ油路31と連通する円形状の流出口45とが形成されている。流出口45は、流入口44よりも開口面積が大きく、流入口44と流出口45とは、流出口45側ほど広がる弁座面46により接続されている。
On the other hand, the
一方弁41は、弁体43が流入口44に押し付けられた状態で閉弁となり、弁体43が流入口44から離間した状態で開弁となる。
On the other hand, the
一方弁41の各部寸法は、以下の条件(1)〜(3)が満たされるように設計されている。
On the other hand, the dimensions of each part of the
(1)摩擦クラッチ1が解放され、回転軸2が回転停止している状態では、一方弁41の開弁状態が保持され、空間34からクラッチ油路31に油が流入し、クラッチ油路31内の油圧(クラッチ圧)が空間34内の油圧(潤滑圧)と弁体43を弁座面46に沿って流入口44へ移動させるのに必要な力との合計を上回ったときに、一方弁41が閉弁となり、クラッチ油路31と空間34とが遮断される。
(1) In a state where the
(2)摩擦クラッチ1が係合され、回転軸2,3が回転している状態では、クラッチ圧が潤滑圧と弁体43に生じる遠心力との合計を上回るとき、一方弁41の閉弁状態が保持される。
(2) In a state where the
(3)摩擦クラッチ1が解放され、回転軸2が回転している状態では、クラッチ油路31に残る油圧(クラッチ残圧)が潤滑圧と弁体43に生じる遠心力との合計よりも低いとき、一方弁41の開弁状態が保持される。
(3) When the
条件(1)〜(3)は、それぞれ下記式(1)〜(3)で表すことができる。 Conditions (1) to (3) can be represented by the following formulas (1) to (3), respectively.
Pl・π(Dcosθ)2/4+mgtanθ<P・π(Dcosθ)2/4
・・・(1)
Pl・π(Dcosθ)2/4+mR(2πN/60)2・tanθ
<P・π(Dcosθ)2/4 ・・・(2)
Pl・π(Dcosθ)2/4+mR(2πN/60)2・tanθ
>P’・π(Dcosθ)2/4 ・・・(3)
g:重力加速度
θ:回転軸線方向に対する弁座面46の角度(座角)
D:弁体43の直径
m:弁体43の質量
R:回転軸線と弁体43の中心との回転径方向の距離
N:回転軸2の回転数
Pl:潤滑圧
P:クラッチ圧
P’:クラッチ残圧
Pl · π (Dcosθ) 2/ 4 + mgtanθ <P · π (Dcosθ) 2/4
... (1)
Pl · π (Dcosθ) 2/ 4 + mR (2πN / 60) 2 · tanθ
<P · π (Dcosθ) 2 /4 ··· (2)
Pl · π (Dcosθ) 2/ 4 + mR (2πN / 60) 2 · tanθ
> P '· π (Dcosθ) 2/4 ··· (3)
g: Gravitational acceleration θ: Angle of the
D: Diameter of the valve body 43 m: Mass of the valve body 43 R: Distance in the rotation radial direction between the rotation axis and the center of the valve body 43 N: Number of rotations of the
<作用効果> <Effect>
以上のように、摩擦クラッチ1では、複数のクラッチ板15,17が回転軸線方向に並べて配置されている。複数のクラッチ板15,17に対して回転軸線方向の一方側には、ピストン18が回転軸線方向に移動可能に設けられている。ピストン18に対して回転軸線方向の一方側には、油室25が形成されている。油室25には、クラッチ油路31を通して油圧が供給される。ピストン18は、油室25に供給される油圧を受けて、その油圧により、回転軸線方向の一方側から複数のクラッチ板15,17を押圧する。この押圧により、クラッチ板15,17が互いに圧接し、摩擦クラッチ1が係合状態となる。
As described above, in the
係合状態から油室25内の油圧(クラッチ圧)が開放されると、ピストン18によるクラッチ板15,17の押圧が解除され、摩擦クラッチ1が解放状態となる。クラッチ圧の低下とともに、クラッチ油路31内の油圧が低下する。クラッチ油路31と潤滑油路32との間には、一方弁41が介在されている。この一方弁41の作用により、クラッチ油路31内の油圧が潤滑油路32内の油圧よりも高い状態では、クラッチ油路31と潤滑油路32とが遮断される。クラッチ油路31内の油圧が潤滑油路32内の油圧よりも所定以上に低下すると、一方弁41の作用により、クラッチ油路31と潤滑油路32とが連通し、潤滑油路32からクラッチ油路31に油が流れ込む。これにより、クラッチ油路31内の油圧が低下しても、クラッチ油路31内が空気で置換されることを抑制でき、クラッチ油路31に油が充填された状態を維持することができる。
When the hydraulic pressure (clutch pressure) in the
そのため、摩擦クラッチ1が解放状態から係合状態に切り替えられるときに、クラッチ油路31内の空気の圧縮およびクラッチ油路31への油の充填の必要をなくすことができる。その結果、摩擦クラッチ1の係合開始から係合完了までに要する時間、つまり応答時間を短縮することができ、また、その応答(応答時間)のばらつきを低減することができる。
Therefore, when the
<変形例> <Modification>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することも可能である。 While one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in other forms.
たとえば、一方弁41として、球状の弁体43を備えるボール逆止弁を例に挙げたが、弁体がピンを支点とするアームによって揺動可能に支持されたスイング逆止弁、弁体が往復直線移動可能に支持されたポペット弁、弁体および弁体を付勢するばねを備えたばね式安全弁など、他の種類の弁が採用されてもよい。
For example, as the one-
また、一方弁41が凹部2A内に配置された構成を取り上げたが、一方弁41の位置は、クラッチ油路31と潤滑油路32との間であれば、特に限定されない。
Further, although the configuration in which the one-
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
1 摩擦クラッチ
15 クラッチ板
17 クラッチ板
18 ピストン
25 油室
31 クラッチ油路(第1油路)
32 潤滑油路(第2油路)
33 分岐油路(第1油路)
41 一方弁
C 回転軸線
1 Friction clutch 15
32 Lubricating oil passage (second oil passage)
33 Branch oil passage (first oil passage)
41 One-way valve C Rotation axis
Claims (1)
前記回転軸線方向に移動可能に設けられたピストンと、
前記ピストンに対して前記クラッチ板側と反対側に形成され、前記ピストンに前記複数のクラッチ板を押圧させるための油圧が供給される油室と、
前記油室と連通し、前記油室に油圧を供給するための油が流通する第1油路と、
前記第1油路を流通する油とは別の系統で供給される油が流通する第2油路と、
前記第1油路と前記第2油路との間に介在され、前記第2油路から前記第1油路への油の流通を許容し、前記第1油路から前記第2油路への油の流通を阻止する一方弁とを含む、摩擦クラッチ。 A plurality of clutch plates arranged side by side in the rotational axis direction;
A piston provided movably in the rotational axis direction;
An oil chamber that is formed on the side opposite to the clutch plate side with respect to the piston, and is supplied with hydraulic pressure for pressing the plurality of clutch plates against the piston;
A first oil passage communicating with the oil chamber and through which oil for supplying hydraulic pressure to the oil chamber flows;
A second oil passage through which oil supplied by a system different from the oil flowing through the first oil passage flows;
It is interposed between the first oil passage and the second oil passage, allows oil to flow from the second oil passage to the first oil passage, and from the first oil passage to the second oil passage. And a one-way valve for preventing the oil from flowing.
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