JP2016540166A - 摩擦クラッチ用の係合・係合解除システム - Google Patents

Abstract

本発明は、構成要素として、摩擦クラッチの摩擦セットに対して係合力を発生させる係合ばねと、係合ばねをレバー支持部に支持する支持ばねと、を少なくとも備え、係合ばねは、係合解除行程に沿って変位可能である、摩擦クラッチ用の係合・係合解除システムにおいて、係合力に抗して方向付けられた補整力を係合ばねに対して及ぼす補整ばねであって、係合解除行程の始期では補整力が増加するように調整されている補整ばねをさらに備えることを特徴とする係合・係合解除システムに関する。本発明において提案する補整ばねにより、ユーザの快適性を高めると同時に、トルクを伝達する構成要素の摩耗を減らすことが可能な好適なばね特性線が達成可能である。

Description

本発明は、摩擦クラッチ用の係合・係合解除システム（Ｒｕｅｃｋｓｙｓｔｅｍ）及び摩擦クラッチに係り、特に自動車用のものに関する。

従来技術において、皿ばねが摩擦要素間の必要な圧着力を提供し、その結果、十分なトルクが摩擦要素を介して伝達可能とされている摩擦クラッチが知られている。必要なトルクの大きさが増すにつれ、このような皿ばねに対する要求も高まる。必要なトルクの大きさが増すということは、摩擦要素がより大きな力で互いに圧着されねばならないことを意味する。摩擦要素がより大きな力で互いに圧着されねばならないということは、係合解除力がより高くなるため、皿ばねの操作が摩擦クラッチのユーザにとって困難なものとなってしまうか、又は少なくとも快適なものではなくなってしまうことを結果として伴う。さらに、伝達すべきトルクが大きければ、摩擦クラッチの摩擦要素に作用する力が、係合解除（レリーズ）された状態から、完全に係合（エンゲージ）された状態（摩擦クラッチの運転点）に至る移行領域において、明らかに大きくなってしまう。この問題を解決するために様々な構造が知られてはいるが、いずれも満足のいく解決手段を提供できていない。

このことから出発して、本発明の根底にある課題は、従来技術において知られる欠点を少なくとも部分的に克服することである。この課題は、独立請求項の特徴により解決される。好ましい形態は、従属請求項に係る発明である。

本発明は、摩擦クラッチ用の係合・係合解除システムであって、構成要素として、
摩擦クラッチの摩擦セットに対して係合力を発生させる係合ばねと、
係合ばねをレバー支持部に支持する支持ばねと、
を少なくとも備え、係合ばねは、係合解除行程に沿って変位可能である、
係合・係合解除システムにおいて、
係合力に抗して方向付けられた補整力を係合ばねに対して及ぼす補整ばねであって、係合解除行程の始期では補整力が増加するように調整されている補整ばねをさらに備えることを特徴とする係合・係合解除システムに関する。

係合・係合解除システムは、摩擦クラッチの摩擦要素を互いに圧着するか又は力を再び緩めるために設けられている。このために、まず係合ばねが設けられている。係合ばねは、例えば皿ばね又はダイヤフラムスプリングの形態で構成されている。係合ばねは、摩擦クラッチの強固な構成部材に支持され、摩擦セットに対する係合力を発生させる。これにより摩擦セットは、所定のトルクを伝達できる。さらに支持ばねが設けられており、支持ばねは、係合ばねをレバー支持部の領域に支持する。摩擦セットが圧着されている通常状態から、係合ばねは操作装置によって変位可能であり、その結果、摩擦セットは係合解除される。本発明では、係合ばねに抗して作用する補整ばねを設けることを提案する。本発明によれば、補整ばねは、係合ばねの係合解除行程にわたって補整力が増加するように調整されている。これにより、係合された状態では、補整力は比較的小さく、したがって係合力を減じないか、又は少なくとも過度に強く減じない。しかし、同時に、係合解除行程が増すにつれ、補整力は大きくなっていき、その結果、係合解除は、補整ばねのばね力によりアシストされる。

係合・係合解除システムの別の好ましい一態様では、係合・係合解除システムは、保持ばねであって、補整ばねが、予め決められた係合解除行程点から保持ばねに抗して作用し、この係合解除行程点において、係合ばねに対する補整力が減少するように調整されている保持ばねをさらに備える。

保持ばねは、好ましくは皿ばねとして構成されている係合ばねの減少する力が、補整力の合成から再び分離されることによって、係合解除行程の終わりの領域における移行をより良好にするために設けられている。それというのも、これにより、ユーザにとってより快適な切り換え特性が得られるからである。保持ばねは、この目的のために例えばキャッチアームを有していてもよく、キャッチアームは、予め決められた係合解除行程から補整ばねを受け止め、これにより、補整力を保持力によって補整する。

係合・係合解除システムの別の好ましい一態様では、保持ばねは、支持ばねと一体に形成されている。

支持ばねは、従来技術では、保持要素から係合ばねのレバー点まで延在し、そこで終わっている。本態様では、支持ばねを別のばね要素により延長し、このばね要素により保持ばねを形成することを提案する。

係合・係合解除システムの別の好ましい一態様では、補整ばねは、剛性、数及び／又は力導入点に関して互いに異なっている複数のばね舌片型式を有する。

この好ましい態様では、補整ばねが複数のばね舌片を有しており、これらのばね舌片は、他方、複数のばね舌片型式に分類されている。その際、それぞれのばね舌片型式は、それぞれを他のばね舌片型式から区別する特別な剛性若しくは数又は特別な力導入点を有している。特に、これらのばね舌片型式において、ばね力の最小値及び最大値はそれぞれ異なっている。これにより、補整ばね特性線と係合ばね線とを合成したときに、よりソフトな移行が達成され、その結果、ばね特性線における過大な折れ曲がりは生じない。

係合・係合解除システムの別の好ましい一態様では、ばね舌片型式は、補整力の、係合解除行程の終期における減少が、係合解除行程の始期における増加に比べて遅れるように調整されている。

特に、ばね舌片を含む板ばねは、力の略対称的な増減を示す。種々異なるばね舌片型式を選択することにより、補整力特性線は、係合解除行程の終わりにおける対称性が変更され、その結果、全体としてよりなだらかな合成された係合力特性線／補整力特性線が生じるように変更され得る。

係合・係合解除システムの別の好ましい一態様では、ばね舌片型式は、ばね舌片型式が係合解除行程の推移において相前後してばね舌片型式のそれぞれの補整力成分の最小領域に到達し、係合解除行程の終わりまでこの最小領域にとどまるように調整されている。

この好ましい態様では、ばね舌片型式は、相前後してその最小領域に到達するように調整されており、特に係合ばねへの接触は、解消されていてもよい。したがって、ばね舌片型式は、その最小領域に到達した後、係合解除行程の終わりにおいてこの最小領域にとどまる。これにより、係合ばね特性線におけるなだらかな移行が、例えばばね鋼ブランクの打ち抜きによるような、従来慣用のばねの製造に容易に取り込まれる手段により達成される。

係合・係合解除システムの別の好ましい一態様では、係合・係合解除システムの、係合解除行程にわたる力の推移は、係合ばねと協働するクラッチペダルに設けられるオーバセンタばね（Ｕｅｂｅｒｔｏｔｐｕｎｋｔｆｅｄｅｒ）の力の推移に相当する。

これにより特に、この係合・係合解除システムのユーザが、慣れ親しんだ力の推移をクラッチペダルにおいて知覚し、クラッチペダルに設けられるオーバセンタばねを省略することが達成される。これにより、付加的なばね手段が省略可能であると同時に、クラッチ内の係合力が、高いトルクに適合され、高いトルクがかかっているにもかかわらず、摩擦ライニングの負荷の減少に至り得る。

本発明の別の態様において、被動軸をパワートレーンに断接可能に接続する、回転軸線を有する摩擦クラッチであって、構成要素として、
圧着された状態でトルクを伝達可能な少なくとも１つの圧着プレート及び少なくとも１つの対応する摩擦ディスクを有する少なくとも１つの摩擦セットと、
上述の少なくとも１つの係合・係合解除システムと、
を少なくとも備える摩擦クラッチも提案する。

摩擦クラッチは、トルク、特に高いトルクを伝達するために設けられており、接続は解除可能である。このために回転軸線が設けられており、回転軸線周りに、トルクを伝達する構成要素が回転可能であるとともに、回転軸線に沿って、構成要素が少なくとも部分的に移動可能である。したがって、構成要素は、上述の係合・係合解除システムにより互いに圧着可能であるが、互いに離間可能でもあり、その結果、この状態ではトルクは伝達され得ない。

摩擦クラッチの別の好ましい一態様では、圧着プレートと、少なくとも１つの対応する摩擦ディスクとの間に、少なくとも１つの摩耗し得る摩擦ライニングがさらに配置されており、摩擦クラッチは、少なくとも１つの摩擦セットを係合・係合解除システムにより操作する少なくとも１つの操作装置をさらに備え、操作装置は、少なくとも１つの摩耗調整装置を有する。

操作装置は、摩擦クラッチを操作するために設けられており、摩擦セットを係合又は係合解除する上述の係合・係合解除システムを有している。本態様では、操作装置に摩耗調整装置が設けられている。摩耗調整装置は、係合・係合解除システムが（実質的に）同一の位置にとどまる、すなわち、係合解除行程の始期及び係合解除行程の終期が寿命にわたって又は摩擦ライニング厚さが減少しても一定であるようにする。これにより、補整ばねの良好な調整可能性が生じる。

本発明の別の態様において、被動軸を有する駆動ユニットと、パワートレーンと、上述の摩擦クラッチとを備える自動車も提案する。

今日、大抵の自動車は、フロントドライブであり、それゆえ、好ましくは、駆動ユニット、例えば内燃機関又は電動モータを運転室の前に、主走行方向に対して横置きしている。スペースは、まさにこのような配置において逼迫しており、それゆえ、小型の摩擦クラッチを使用することが特に有利である。

欧州の分類による小型車（Ｋｌｅｉｎｗａｇｅｎ）クラスの乗用車におけるスペースの状況は、ますます厳しくなっている。小型車クラスの乗用車において使用されるユニットは、より大きな車両クラスの乗用車と比較して大幅に小さいというわけではない。それにもかかわらず、利用可能なスペースは、小型車の場合、大幅に小さい。上記摩擦クラッチ及び対応する係合・係合解除システムにより、摩擦クラッチ全体のサイズを小さく保つと同時に、クラッチ力及びクラッチ力の推移に対する影響なしに高いトルクが維持され、又はその影響が少ないことで、ドライバの快適性を高く保つことが可能である。加えて、好適に調整されて合成されたばね特性線に基づいて、クラッチペダルに設けられるオーバセンタばねが省略可能であれば、新たなスペースが生じる。

乗用車は、例えば大きさ、価格、重量、出力に応じて車両クラスに分類される。この定義は、市場の要求に応じて絶えず変化する。米国の市場では、欧州の分類による小型車及び最小型車（Ｋｌｅｉｎｓｔｗａｇｅｎ）クラスの車両は、サブコンパクトカー（Ｓｕｂｃｏｍｐａｃｔ Ｃａｒ）クラスとなり、英国の市場では、スーパーミニ（Ｓｕｐｅｒｍｉｎｉ）、例えばシティカー（Ｃｉｔｙ Ｃａｒ）クラスに相当する。最小型車クラスの例は、フォルクスワーゲン・フォックス又はルノー・トゥインゴである。小型車クラスの例は、アルファロメオ・ミト、フォルクスワーゲン・ポロ、フォード・フィエスタ又はルノー・クリオである。

特許請求の範囲に個々に記載の特徴は、技術的に有意義な任意の形式で互いに組み合わせ可能であり、明細書に説明した実態及び図面に示した詳細により補足可能であり、本発明のさらなる変化形態をなす。

以下に、本発明及び技術的環境に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。図面は、特に有利な実施の形態を示しているが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。特に附言すると、図面、特に図示の大きさは、概略にすぎない。

係合解除行程にわたる力の推移を示す図である。 係合解除行程にわたる代替的な力の推移を示す図である。 運転点にある第１の係合・係合解除システムを示す図である。 運転点にある第２の係合・係合解除システムを示す図である。 係合解除時の第１の係合・係合解除システムを示す図である。 係合解除時の第２の係合・係合解除システムを示す図である。 係合解除された位置にある第１の係合・係合解除システムを示す図である。 係合解除された位置にある第２の係合・係合解除システムを示す図である。 ２つの異なるばね舌片型式を有する係合ばねを示す図である。 １つのばね舌片型式を有する係合ばねを示す図である。 従来慣用の支持ばねを示す図である。 保持ばねが一体に形成される支持ばねを示す図である。 操作装置と係合・係合解除システムとを備える摩擦クラッチを示す図である。 係合・係合解除システムの第１の実施の形態を示す図である。 係合・係合解除システムの第２の実施の形態を示す図である。 係合・係合解除システムの第３の実施の形態を示す図である。 係合・係合解除システムの第４の実施の形態を示す図である。 係合・係合解除システムの第５の実施の形態を示す図である。 係合・係合解除システムの第６の実施の形態を示す図である。 摩擦クラッチを備える自動車を示す図である。

図１は、係合解除行程８にわたる力の推移を示している。係合力４と補整力１０とが互いに合成されて、これにより運転点３１と、完全に係合解除された点３２との間において、変更された合成力が生じ、その結果、仕事が削減（３０）されるようになっている。係合力４は、運転点３１では（実質的に）減退されていない一方、係合解除時、補整力１０は、比較的急な力の推移を引き起こす。

図２は、代替的な力の推移を示している。係合解除行程の終期３４において、補整力が係合解除行程の始期３３よりもなだらかな推移を示し、その結果、ユーザにとって慣れ親しんだ形で受け入れられる合成力２９が生じ、特にクラッチペダルにおけるオーバセンタばねの従来慣用の一般的な使用を省略することができる。

図３乃至８は、異なるばね舌片型式１３，１４，１５を有する補整ばね９の２つの異なる構成を示している。奇数番の図と偶数番の図とに示される択一的な形態は、同一の補整ばね９を通る異なる断面図と見ることもできる。奇数番の図では、第１のばね舌片型式１３の他、第２のばね舌片型式１４が示され、偶数番の図では、第１のばね舌片型式１３の他、第３のばね舌片型式１５が示されている。図３乃至８に示す係合・係合解除システム１は、係合ばね３を有している。係合ばね３は、係合力４を、図示しない摩擦セット５に伝達するように調整されている。さらに支持ばね６が設けられている。支持ばね６は、係合ばね３をレバー支持部７（本実施の形態では、ワイヤリングとして形成）に支持し、その結果、係合ばね３は、レバー支持部７を支点として変位される。支持ばね６は、支持受け部３６に支持されている。支持受け部３６は、本実施の形態では、クラッチカバー３５に堅固に結合されているばねピンとして形成されている。さらに補整ばね９が設けられている。補整ばね９は、補整力１０が係合力４に抗して作用するように補整力１０を係合ばね３に導入する。その際、図３では、第１のばね舌片型式１３と第２のばね舌片型式１４とが設けられており、両ばね舌片型式１３，１４は、その長さ及び数に加え、図３に看取可能であるように力導入点に関して相違している。図４は、類似のアッセンブリを示しているか、あるいは同じ補整ばね９を通る別の断面を示しており、第３のばね舌片型式１５が設けられている。第３のばね舌片型式１５は、類似の形式で第１のばね舌片型式１３とは異なっていてもよく、本実施の形態では、第２のばね舌片型式１４よりも短く、ひいては別のばね特性線、別の力導入点、及び場合によっては最小領域に到達する別の時点を有している。図３及び４において、係合ばね３は運転点にある。すなわち、係合力４が摩擦セット構成要素（ここでは図示せず）相互の当接を提供し、トルクが伝達される。図５及び６において、係合ばね３は中間状態にある。中間状態では、補整ばね９は、係合力４に抗して働いており、摩擦セット５（図示せず）は、既に緩解されている。図７及び８において、係合ばね３は、摩擦セット５が完全に緩解、場合によっては、離間されており、本実施の形態では、ばね舌片型式１３，１４及び／又は１５の１つ（本実施の形態では、第１のばね舌片型式１３）がもはや係合ばね３と係合しなくなるまで変位されている。これにより、例えば図２に示すような好適な力の推移が達成される。

図９及び１０は、係合ばね３を示している。図９では、第２のばね舌片型式１４が第１のばね舌片型式１３の領域内に設けられている。これに対して図１０では、１つのばね舌片型式１３しか設けられていない。

図１１は、支持受け部３６（ここでは図示せず）とレバー支持部７（ここでは図示せず）との間でのみ支持される従来慣用の支持ばね６を示している。

図１２において、このような支持ばね６は、予め決められた係合解除行程点１２（ここでは図示せず）から補整ばね９に抗して働く保持ばね１１がさらに設けられているように変更されている。

図１３には、このような保持ばね１１を、操作装置２２を有する摩擦クラッチ２内に組み付けた状態で示してあり、この構成は、本実施の形態では、図３乃至８に示した構成と類似している。図１３は、例えば図２に示したような好適なばね特性線を達成すべく、保持ばね１１が係合解除行程点１２において補整ばね９に抗して働いている状態での係合ばね３を示している。操作ピストン３７は、係合ばね３に作用し、その結果、摩耗調整装置２３を介して摩擦セット５に伝達される操作力は、緩められる。摩擦セット５は、圧着プレート１９と、対応する摩擦ディスク２０とからなっており、摩擦ディスク２０は、圧着プレート１９と摩擦ディスク２０との間に配置される摩擦ライニング２１を有している。本実施の形態では、支持ばね６は、係合ばね３を、本実施の形態ではワイヤリングとして実現されているレバー支持部７に保持するとともに、本実施の形態でも堅固にクラッチカバーに結合されたばねピンとして実現されている支持受け部３６を介して支持される。このとき、係合・係合解除システム１は、操作装置２２の一構成要素を形成する。

図１４乃至１９は、係合・係合解除システム１の代替的な実施の形態を示している。補整ばね９は、それぞれ異なる箇所に配置されている。図１４では、補整ばね９は、支持ばね６とレバー支持部７との間に配置されている。図１５では、補整ばね９は、クラッチカバーと係合ばね３との間に配置されている。図１６では、補整ばね９は、支持ばね６と一体に形成されている。図１７では、補整ばね９は、クラッチカバー３５と係合ばね３との間及びレバー支持部７と支持受け部３６との間に配置されている。図１８では、補整ばね９は、摩耗調整装置２３の外側の外縁に配置されている。図１９では、補整ばね９は、２度クラッチカバー３５に支持されており、これにより、撓みと、クラッチカバー３５との摩擦とからなる組み合わされたばね特性線を達成する。

図２０は、自動車２４を示している。自動車２４は、駆動ユニット２５を有している。駆動ユニット２５は、本実施の形態では、内燃機関として実現されており、その機関軸線２８は、自動車２４の長手方向軸線２７に対して横方向に、運転室２６の前に配置されている。駆動ユニット２５は、駆動ユニット２５の被動軸１７によって、摩擦クラッチ２を介して断接可能にパワートレーン１８に接続可能である。この場合、摩擦クラッチ２の回転軸線１６は、機関軸線２８と一直線に配置されている。

本発明において提案する補整ばねにより、ユーザの快適性を高めると同時に、トルクを伝達する構成要素の摩耗を減らすことが可能な好適なばね特性線を達成することができる。

１ 係合・係合解除システム
２ 摩擦クラッチ
３ 係合ばね
４ 係合力
５ 摩擦セット
６ 支持ばね
７ レバー支持部
８ 係合解除行程
９ 補整ばね
１０ 補整力
１１ 保持ばね
１２ 係合解除行程点
１３ 第１のばね舌片型式
１４ 第２のばね舌片型式
１５ 第３のばね舌片型式
１６ 回転軸線
１７ 被動軸
１８ パワートレーン
１９ 圧着プレート
２０ 摩擦ディスク
２１ 摩擦ライニング
２２ 操作装置
２３ 摩耗調整装置
２４ 自動車
２５ 駆動ユニット
２６ 運転室
２７ 長手方向軸線
２８ 機関軸線
２９ 合成力
３０ 削減された仕事
３１ 運転点
３２ 完全に係合解除された点
３３ 係合解除行程の始期
３４ 係合解除行程の終期
３５ クラッチカバー
３６ 支持受け部
３７ 操作ピストン

Claims (10)

1. 摩擦クラッチ（２）用の係合・係合解除システム（１）であって、構成要素として、
   摩擦クラッチ（２）の摩擦セット（５）に対して係合力（４）を発生させる係合ばね（３）と、
   前記係合ばね（３）をレバー支持部（７）に支持する支持ばね（６）と、
   を少なくとも備え、前記係合ばね（３）は、係合解除行程（８）に沿って変位可能である、
   係合・係合解除システム（１）において、
   前記係合力（４）に抗して方向付けられた補整力（１０）を前記係合ばね（３）に対して及ぼす補整ばね（９）であって、前記係合解除行程（８）の始期では前記補整力（１０）が増加するように調整されている補整ばね（９）をさらに備えることを特徴とする係合・係合解除システム（１）。
2. 保持ばね（１１）であって、前記補整ばね（９）が、予め決められた係合解除行程点（１２）から前記保持ばね（１１）に抗して作用し、前記係合解除行程点（１２）において、前記係合ばね（３）に対する前記補整力（１０）が減少するように調整されている保持ばね（１１）をさらに備える、請求項１に記載の係合・係合解除システム（１）。
3. 前記保持ばね（１１）は、前記支持ばね（６）と一体に形成されている、請求項２に記載の係合・係合解除システム（１）。
4. 前記補整ばね（９）は、剛性及び／又は数及び／又は力導入点に関して互いに異なっている複数のばね舌片型式（１３，１４，１５）を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の係合・係合解除システム（１）。
5. 前記ばね舌片型式（１３，１４，１５）は、前記補整力（１０）の、前記係合解除行程（８）の終期における前記減少が、前記係合解除行程（８）の始期における前記増加に比べて遅れるように調整されている、請求項４に記載の係合・係合解除システム（１）。
6. 前記ばね舌片型式（１３，１４，１５）は、前記ばね舌片型式（１３，１４，１５）が係合解除行程の推移において相前後して前記ばね舌片型式（１３，１４，１５）のそれぞれの補整力成分の最小領域に到達し、前記係合解除行程（８）の終わりまで前記最小領域にとどまるように調整されている、請求項４又は５に記載の係合・係合解除システム（１）。
7. 前記係合・係合解除システム（１）の、前記係合解除行程（８）にわたる力の推移は、係合ばね（３）と協働するクラッチペダルに設けられるオーバセンタばねの力の推移に相当する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の係合・係合解除システム（１）。
8. 被動軸（１７）をパワートレーン（１８）に断接可能に接続する、回転軸線（１６）を有する摩擦クラッチ（２）であって、構成要素として、
   圧着された状態でトルクを伝達可能な少なくとも１つの圧着プレート（１９）及び少なくとも１つの対応する摩擦ディスク（２０）を有する少なくとも１つの摩擦セット（５）と、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの係合・係合解除システム（１）と、
   を少なくとも備えることを特徴とする摩擦クラッチ（２）。
9. 前記圧着プレート（１９）と、前記少なくとも１つの対応する摩擦ディスク（２０）との間に、少なくとも１つの摩耗し得る摩擦ライニング（２１）が配置されており、前記摩擦クラッチ（２）は、前記少なくとも１つの摩擦セット（５）を前記係合・係合解除システム（１）により操作する少なくとも１つの操作装置（２２）をさらに備え、前記操作装置（２２）は、少なくとも１つの摩耗調整装置（２３）を有する、請求項８に記載の摩擦クラッチ（２）。
10. 被動軸（１７）を有する駆動ユニット（２５）と、パワートレーン（１８）と、請求項８又は９に記載の摩擦クラッチ（２）とを備える自動車（２４）。

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