JP2017025965A - 湿式クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを増加させることなくキャンセラの摩耗を軽減する。
【解決手段】ピストン６０の油圧室６３と反対側の表面は、リターンスプリング９０の外周側縁部を支持し、リターンスプリング９０の内周側縁部は、キャンセラ８０によって支持されている。キャンセラ８０とピストン６０との間には、キャンセラ油室６４が形成されている。リターンスプリング９０には、内周側へ突出する複数のレバー部９２が形成され、レバー部９２は、キャンセラ８０の油排出窓８８に支持され、キャンセラ８０の油排出窓８８の縁部はリターンスプリング９０のレバー部９２の表面に当接している。
【選択図】図３

Description

本発明は、リターンスプリングとして皿ばねを用いた湿式クラッチ装置に係り、特に、皿ばねが当接するキャンセラの摩耗を軽減する技術に関する。

湿式クラッチ装置は、一般的な構造としてクラッチドラムの内周面に軸線方向へ移動可能かつ相対回転不能に設けたメーティングプレートと、クラッチドラムの内周側に設けたクラッチハブの外周面に軸線方向へ移動可能かつ相対回転不能に設けた摩擦板とを、油圧によって軸線方向へ移動させたピストンによって押圧して互いに摩擦接続し、クラッチドラムのトルクをクラッチハブに伝達するように構成されている。この場合において、油圧は、クラッチドラムとピストンとの間に設けた油圧室に作動油を供給することで得られ、ピストンを挟んで油圧室との反対側に空間を設けてその空間に作動油を供給し、油圧室に対抗する遠心油圧を発生させる構造を選択する場合が多くみられる。

上記のような空間はキャンセラ油室と呼ばれ、空間を構成する仕切り部材はキャンセラと呼ばれるリング状のもので構成されている。キャンセラは、キャンセラ油室の内周をシール部材で密閉し、その内周側縁部は、ドラム部品と一体とされたスナップリングによって固定されている。また、キャンセラとピストンの間にはリターンスプリングが設けられ、油圧室の作動油が排出されると、その荷重によりピストンが原点位置に復帰しクラッチトルク伝達が解放される。

たとえば、特許文献１に記載の技術では、図１に示すように、内側クラッチ機構２１には、キャンセラ油室６４が設けられ、ピストン６０の右側に、キャンセラ油室６４を液密に閉塞するキャンセラ８０が配置されている。このキャンセラ８０とピストン６０との間にはリターンスプリング７０が設けられ、キャンセラ８０は、その内周縁部がスナップリング６７に係止されることでリターンスプリング７０の内周側縁部を支持している。そして、キャンセラ油室６４には常時作動油が充填されていて、油圧室６３に発生する遠心油圧荷重に対向する遠心油圧荷重を発生させて軸回転のピストン荷重への影響を排除している。

特表平０９−５１２８８８号公報

上記特許文献１に記載の技術では、ストロークをかせぐために内周側にレバー部７１を設けたリターンスプリング７０を使用しているが、レバー部７１を設けない内周全周で接触するリターンスプリングと比較して接触長が短くなることにより面圧が高くなり、結果としてキャンセラがリターンスプリング７０に削られて摩耗し易いという問題があった。そこで、キャンセラの摩耗を抑制するために、リターンスプリングとキャンセラとの間に別の部品を介装するか、キャンセラに熱処理を施して硬度を高めるか、あるいは、リターンスプリングのキャンセラと接触する部分を弧状に面取りする等の方策が考えられる。しかしながら、いずれの方策も湿式クラッチ装置の製造コストの上昇につながる問題があった。

よって、本発明は、製造コストを増加させることなくキャンセラの摩耗を軽減することができる湿式クラッチ装置を提供することを目的とする。

本発明の湿式クラッチ装置は、筒状部を有する第１部材と、該第１部材の内部に設けられ筒状部を有する第２部材と、第１部材の筒状部の内周部に軸線方向へ移動可能かつ相対回転不能に設けられた第１リング部材と、第２部材の筒状部の外周部に軸線方向へ移動可能かつ相対回転不能に設けられた第２リング部材と、第１部材との間に液圧室を形成するとともに第１部材と第２部材との間で軸線方向へ移動可能に設けられ、押圧軸線方向へ移動させられて第１リング部材および第２リング部材を互いに摩擦接触させる押圧部材と、押圧部材を押圧軸線方向と逆方向へ付勢する皿ばねと、押圧部材との間に空間を形成するとともに皿ばねの内周部を支持するリング状の仕切り部材とを備える湿式クラッチ装置において、仕切り部材は、その内周部に半径方向に切り欠かれてなる複数の凹部を備え、皿ばねは、その内周部に半径方向に突出する複数の凸部を備え、凸部は凹部に支持されていることを特徴とする。

本発明においては、皿ばねの内周凸部を仕切り部材の凹部で支持する皿ばね内周側の支持構成とすることにより、皿ばねの縁部によって仕切り部材の面が削られるという状況が回避される。具体的には、図７（Ａ）に示すように、皿ばね９０の内周側先端の縁部が仕切り部材８０の表面に当接していた従来の構成に代えて、図７（Ｂ）に示すように、仕切り部材８０の凹部８８の外周側縁部を皿ばね９０の内周側の支持点とする。さらに、皿ばね９０の内周凸部を仕切り部材８０の凹部８８に挿入し、支持点位置を皿ばね９０の内周端部から外周側にずらして、組み付ける。このように、本発明では、仕切り部材への皿ばねの内周側先端の縁部の当たりを解消するとともに、仕切り部材の縁部を皿ばね表面が滑ることで仕切り部材の摩耗を軽減することができる。

さらに、押圧部材と仕切り部材との間に構成される空間には、第１部材が固定された軸に設けた連通孔を介して作動液の供給が行われるが、押圧部材の加圧移動時に、当該空間の体積変化を吸収するために、仕切り部材に作動液の排出窓を設けることが一般的である。本発明においては、その油排出窓を内周部に向かう切り欠き状の凹部とすることにより、皿ばねの内周側凸部の支持部として併用して用いることができる。この切り欠き状の凹部は仕切り部材の内周縁に設けられるものであり、プレス加工等による仕切り部材の成形時に容易に形成することが可能である。したがって、製造コストの上昇を抑えることができる。

また、仕切り部材の凹部の皿ばねと接触する部分に面取りを設けることができる。面取りは、切削やプレス加工によって形成することもできるが、凹部をパンチで打ち抜く際に凹部の縁部に生じる肉流れ（ダレ）を面取りとすることもできる。このような面取りを設けることにより、凹部のシャープエッジが除去され、図１４に示すとおり、仕切り部材が皿ばねから受ける面圧が低減され、仕切り部材の摩耗をさらに軽減することができる。

仕切り部材の面取りにより面圧が低減する効果を図１４に示す。図１４における破線（中間押しＲ）は、図７（Ｂ）において仕切り部材８０の凹部８８の外周側縁部の断面における曲率半径を０．５ｍｍとした場合の仕切り部材８０に作用する面圧を示すものであり、図７（Ｂ）の場合（実線）と比較して面圧が大幅に低減される。

本発明によれば、皿ばねの凸部を仕切り部材の凹部で支持したことにより、製造コストを増加させることなく仕切り部材の摩耗を抑制することができる等の効果が得られる。

特許文献１に示す湿式クラッチ装置における第１のクラッチおよび第２のクラッチを示す断面図である。 図１の矢印II方向矢視であってキャンセラを示す平面図である。 本発明の実施形態の湿式クラッチ装置における湿式多板式クラッチ機構を示す断面図である。 本発明の実施形態の湿式クラッチ装置におけるキャンセラを示す平面図である。 本発明の実施形態の湿式クラッチ装置におけるリターンスプリングを示す平面図である。 本発明の実施形態の湿式クラッチ装置におけるキャンセラおよびリターンスプリングの配置を示す平面図である。 （Ａ）は従来の湿式クラッチ機構における皿ばねとキャンセラとの関係を示す側断面図、（Ｂ）は本発明の実施形態における皿ばねとキャンセラとの関係を示す側断面図である。 図３の一部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態の変形例のキャンセラを示す平面図である。 本発明の実施形態の変形例の皿ばねを示す平面図である。 実施形態の変形例におけるキャンセラおよびリターンスプリングの配置を示す平面図である。 本発明の実施形態の他の変形例の皿ばねを示す平面図である。 実施形態の他の変形例におけるキャンセラおよびリターンスプリングの配置を示す平面図である。 本発明における皿ばねの荷重とキャンセラに作用する面圧との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。

１．湿式クラッチ装置の全体構成
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。実施態様の説明に先立ち、特許文献１に示すような一般的な湿式クラッチ装置の構成を説明する。図１は湿式クラッチ装置の概略の全体構成を表す側断面図である。湿式クラッチ装置は、外側クラッチ機構１１と内側クラッチ機構２１を備えている。各クラッチ機構１１、２１は、同一の回転軸線を有している。

外側クラッチ機構１１は、入力軸２４と一体化された略有底円筒状をなすクラッチドラム（第１部材）１３を備え、その内周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝が円周方向に等間隔に形成されている。クラッチドラム１３の内部には、クラッチドラム１３と回転軸線位置が一致する筒状のクラッチハブ（第２部材）３１が設けられ、その外周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝が円周方向に等間隔に形成されている。

クラッチドラム１３とクラッチハブ３１との間には、クラッチドラム１３のスプライン溝に嵌合するメーティングプレート（第１リング部材）３３と、クラッチハブ３１のスプライン溝に嵌合する摩擦板（第２リング部材）３２とが設けられている。それらメーティングプレート３３および摩擦板３２は、軸線方向に移動可能に所定の間隔をおいて交互に配置されている。

クラッチドラム１３の底面側（図１の左側）には、軸線方向に移動可能なピストン（押圧部材）５０が配置されている。クラッチドラム１３とピストン５０との間には、作動油が供給される油圧室（液圧室）５３が形成されている。ピストン５０の油圧室５３と反対側の表面は、そこに負荷される荷重によって伸縮するリターンスプリング（皿ばね）５１の外周側縁部を支持している。図１に示すように、リターンスプリング５１の内周側には、そのストロークをかせぐためにレバー部５２が設けられている。レバー部５２は、スナップリング（係止部材）５６によって支持されている。リターンスプリング５１は、ピストン５０をクラッチドラム１３の底面側へ付勢している。

リターンスプリング５１の図１中右側には、キャンセラ（仕切り部材）５５が配置されている。キャンセラ５５は、その内周側縁部が入力軸２４に固定され、他端部は軸線方向に延在して後述する内側クラッチ機構２１のクラッチドラム２３とされている。キャンセラ５５とピストン５０との間には、キャンセラ油室（空間）５４が形成されている。キャンセラ油室５４は、内部に作動油が充填されることにより軸線周りの回転に起因して油圧室５３内に発生する遠心油圧に対抗する油圧を発生させ荷重のバランスを取るようにしている。

クラッチドラム１３の開口側には、メーティングプレート３３および摩擦板３２を支持するためのリテーニングプレート３４が配置されている。リテーニングプレート３４の開口側表面には、それの外部への離脱防止のためのスナップリング３５が配置されている。

次に、内側クラッチ機構２１は、略有底円筒状をなすクラッチドラム（第１部材）２３を備えている。クラッチドラム２３は、外側クラッチ機構１１のクラッチハブ３１の内側の略円筒状の空洞に収容されている。クラッチドラム２３の内周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝が円周方向に等間隔に形成されている。クラッチドラム２３の内部には、クラッチドラム２３と回転軸線位置が一致するクラッチハブ（第２部材）４１が設けられ、クラッチハブ４１の外周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝が円周方向に等間隔に形成されている。

クラッチドラム２３とクラッチハブ４１との間には、クラッチドラム２３のスプライン溝に嵌合するメーティングプレート（第１リング部材）４３と、クラッチハブ４１のスプライン溝に嵌合する摩擦板（第２リング部材）４２とが設けられている。それらメーティングプレート４３および摩擦板４２は、軸線方向に移動可能に所定の間隔をおいて交互に配置されている。クラッチドラム２３の開口側には、メーティングプレート４３および摩擦板４２を支持するためのリテーニングプレート４４が配置されている。リテーニングプレート４４の開口側表面には、それの外部への離脱防止のためのスナップリング４５が配置されている。

クラッチドラム２３の底面側には、軸線方向に移動可能にピストン（押圧部材）６０が配置されている。クラッチドラム２３とピストン６０との間には、作動油が供給される油圧室（液圧室）６３が形成されている。ピストン６０の油圧室６３と反対側の表面は、そこに負荷される圧力によって伸縮するリターンスプリング（皿ばね）７０の外周側縁部を支持している。

内側クラッチ機構のリターンスプリング７０は、そのストロークをかせぐために、内周側に凸状をなすレバー部（凸部）７１を円周方向に複数有する形状になっており、その内周側縁部は、キャンセラ（仕切り部材）８０の表面によって支持されている。この場合、レバー部７１を設けない内周全周で接触するリターンスプリングと比較して接触長が短くなることにより面圧が高くなり、結果としてキャンセラ８０の表面がリターンスプリング７０に削られることになる。

図１に示すように、キャンセラ８０はスナップリング（係止部材）６７によって支持されている。図２はキャンセラ８０を示す平面図である。図２に示すように、キャンセラ８０は略リング状をなしている。キャンセラ８０の内周部には、長孔からなる複数（この実施形態では８個）の油排出窓８４が周方向に等間隔に形成されている。油排出窓８４は、作動油の排出のために形成されたものである。油排出窓８４と油排出窓８４の間にはスナップリング６７の抜け止め用の凸部８６が形成されている。なお、図２において符号８７はＯ−リングである。

キャンセラ８０とピストン６０との間には、キャンセラ油室（空間）６４が形成されている。キャンセラ油室６４は、内部に作動油が充填されることにより軸線周りの回転に起因して油圧室６３内に発生する遠心油圧に対抗する油圧を発生させ荷重のバランスを取るようにしている。

２．実施形態の説明
次に、図３〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態は、上記した従来の湿式クラッチ装置において、キャンセラとリターンスプリングの構成を改良したものである。図３は図１の内側クラッチ機構２１を一般化したものであるが、内側・外側のいずれのクラッチ機構にも適用可能である。なお、図３において、図１に示す構成と同等の構成には同じ符号を付してある。

図３において符号６５はキャンセラ油室６４に作動油を供給するための油路、符号６６は油圧室６３に作動油を供給するための油路である。図４はキャンセラ８０を示す平面図である。図４に示すように、キャンセラ８０はリング状をなし、ほぼ平坦な外周部８１と、この外周部８１に、板厚方向に屈曲する屈曲部８２を介して連続するほぼ平坦な内周部８３とを備えている。内周部８３には、半径方向に切り欠いてなる複数の油排出窓（凹部）８８が周方向に等間隔に形成されている。油排出窓８８は、キャンセラ油室６４からの作動油の排出のために形成されたものである。油排出窓８８と油排出窓８８の間には凸部８５が形成され、凸部８５には、その１つおきにスナップリング抜け止め用の凸部８６が形成されている。なお、図４において符号８７はリップ（オイルシール）である。

図５はリターンスプリング９０を示す平面図である。リターンスプリング９０は皿ばねからなり、テーパ状をなす本体部９１の内周部に、本体部９１の内周側へ突出する複数のレバー部（凸部）９２を周方向に等間隔に形成したものである。図６はキャンセラ８０とリターンスプリング９０との位置関係を示すもので、図６に示すように、リターンスプリング９０のレバー部９２は、キャンセラ８０の油排出窓８８の縁部を支持部として挿入され半径方向内側に突出している。このように、本実施形態では、キャンセラ８０の油排出窓８８が作動油の排出とレバー部９２の支持という機能を兼ね備えている。

なお、図３において符号６７はスナップリングであり、キャンセラ８０の軸線方向の開口側への移動を阻止する。このスナップリング６７の外周にはキャンセラ８０のスナップリング抜け止め用の凸部８６が配置されている。

３．湿式クラッチ装置の動作
次に、上記構成の湿式クラッチ装置の動作について、図３を参照して説明する。油圧室６３に作動油を供給すると、油圧により駆動されたピストン６０がリターンスプリング９０の付勢力に抗して軸線方向の開口側に移動し、クラッチドラム２３の底面側のメーティングプレート４３を押圧する。すると、交互に配置されているメーティングプレート４３および摩擦板４２とリテーニングプレート４４は、軸線方向の開口側に移動する。このような移動によって、リテーニングプレート４４がスナップリング４５に押接されると、互いに対向するメーティングプレート４３および摩擦板４２の摩擦面が係合してクラッチ締結が行われる。これにより、クラッチドラム２３とクラッチハブ４１との間のトルク伝達が可能となる。

ここで、キャンセラ油室６４には常時作動油が充填されていて、油圧室６３に発生する遠心油圧荷重に対抗する遠心油圧荷重を発生させて軸回転の影響を排除しているが、油圧室６３に作動油を供給してピストン６０を作動させる場合は、キャンセラ油室６４の体積変化を吸収するためにキャンセラ８０の油排出窓８８から作動油を排出する。また、リターンスプリング９０は、ピストン６０の開口側への移動によって平板状に近くなるように変形し、その際に、キャンセラ８０の油排出窓８８の縁部がリターンスプリング９０の内周側の支持部となり、リターンスプリング９０の変形に伴ってレバー部９２の表面が支持部と接触して移動する。

次に、油圧室６３から作動油を排出すると、ピストン６０がリターンスプリング９０の付勢力によって、クラッチドラム２３の底面側に押し戻される。すると、メーティングプレート４３および摩擦板４２の摩擦面の係合が解除されてクラッチ締結が解除される。

ところで、従来の湿式クラッチ装置においては、図７（Ａ）に示すように、リターンスプリング９０の内周側の先端の縁部がキャンセラ８０の面に当接していた。

この点、上記構成の湿式クラッチ装置においては、リターンスプリング９０のレバー部９２がキャンセラ８０の油排出窓８８に挿入され、レバー部９２の先端がキャンセラ８０の表面に当接することなく、図７（Ｂ）に示すように、キャンセラ８０の油排出窓８８の縁部をリターンスプリング９０のレバー部の表面に当接させ、キャンセラ縁部を皿ばねの表面が滑る構成にする。通常は、リターンスプリング９０に対してキャンセラ８０の硬さは低いため、摩耗はキャンセラ８０側に発生し、キャンセラ８０のリターンスプリング９０への当接部のＲ（曲率半径）は大きくなるが、Ｒが大きくなった結果当接部の面圧が下がるので、この繰り返しによって、摩耗が早期に収束する。このように、上記構成の湿式クラッチ装置では、キャンセラ８０へのリターンスプリング９０の縁部の当たりを解消するとともに、キャンセラ８０の摩耗を軽減することができる。

特に、上記実施形態においては、キャンセラに熱処理を施すなどの製造コストを増加させる処理を行う必要がないことは勿論のこと、キャンセラ８０の作動油の油排出窓８８をリターンスプリング９０のレバー部９２を支持する凹部と兼用しているので、プレスによる同時加工が行なえ製造コストの増加を回避することができる。

なお、油排出窓８８のリターンスプリング９０と接触する角部に面取を設けることができる。面取は斜面であっても凸曲面であってもよい。面取を設けることにより、油排出窓８８のシャープエッジが除去されるとともに、図１４に示すとおりキャンセラ８０がリターンスプリング９０から受ける面圧が低減され、キャンセラ８０の摩耗をさらに軽減することができる。すなわち、図１４に破線で示すように、キャンセラ８０の油排出窓８８の外周側縁部の断面における曲率半径（Ｒ）を大きくする（例えば０．５ｍｍ以上）ことにより、キャンセラ８０の油排出窓８８に作用する面圧を大幅に低減することができる。

４．変形例
上記実施形態では、キャンセラ８０の油排出窓８８にリターンスプリング９０のレバー部９２を挿入して作動油の排出とレバー部９２の支持という機能を兼ね備える構成としているが、排油量をさらに確保できる構成が望まれる場合には、図８に示すように、スナップリング８６の外径ｄをキャンセラ８０の油排出窓８８の底部の外径Ｄよりも小さくすることで油排出窓８８の開口面積を確保することができる。

図９は他の変形例を示すもので、油排出窓８４の内周側にリターンスプリング９０のレバー部９２が挿入される凹部８９を形成したものである。この変形例では、凹部８９とは別に油排出窓８４を有しているから、排油量を充分に確保することができる。

図１０および図１１はさらに他の変形例を示すもので、リターンスプリング９０のレバー部９２の先端の縁部に切欠９３を設けたものである。この変形例においては、切欠９３から作動油を排出することができる。

図１２および図１３は、リターンスプリング９０のレバー部９２に孔９４を形成したものであり、孔９４から作動油を排出することができる。

本発明は、車輌等の湿式クラッチ装置などに適用可能である。

１３ クラッチドラム（第１部材）
２３ クラッチドラム（第１部材）
３１ クラッチハブ（第２部材）
３２ 摩擦板（第２リング部材）
３３ メーティングプレート（第１リング部材）
３４ リテーニングプレート
４１ クラッチハブ（第２部材）
４２ 摩擦板（第２リング部材）
４３ メーティングプレート（第１リング部材）
５０ ピストン（押圧部材）
５３ 油圧室（液圧室）
５４ キャンセラ油室（空間）
５５ キャンセラ（仕切り部材）
５６ スナップリング（係止部材）
６０ ピストン（押圧部材）
６３ 油圧室（液圧室）
６４ キャンセラ油室（空間）
６７ スナップリング（係止部材）
８０ キャンセラ（仕切り部材）
８８ 油排出窓（凹部）
９０ リターンスプリング（皿ばね）
９２ レバー部（凸部）

Claims (6)

1. 筒状部を有する第１部材と、
   該第１部材の内部に設けられ筒状部を有する第２部材と、
   前記第１部材の前記筒状部の内周部に軸線方向へ移動可能かつ相対回転不能に設けられた第１リング部材と、
   前記第２部材の前記筒状部の外周部に軸線方向へ移動可能かつ相対回転不能に設けられた第２リング部材と、
   前記第１部材との間に液圧室を形成するとともに前記第１部材と前記第２部材との間で軸線方向へ移動可能に設けられ、押圧軸線方向へ移動させられて前記第１リング部材および前記第２リング部材を互いに摩擦接触させる押圧部材と、
   前記押圧部材を前記押圧軸線方向と逆方向へ付勢する皿ばねと、
   前記押圧部材との間に空間を形成するとともに前記皿ばねの内周部を支持するリング状の仕切り部材とを備える湿式クラッチ装置において、
   前記仕切り部材は、その内周部に半径方向に切り欠かれてなる複数の凹部を備え、前記皿ばねは、その内周部に半径方向に突出する複数の凸部を備え、前記凸部は前記凹部に支持されていることを特徴とする湿式クラッチ装置。
2. 前記凹部は、前記空間から作動液を排出する油排出部であることを特徴とする請求項１に記載の湿式クラッチ装置。
3. 前記凹部の前記皿ばねと接触する部分に面取りを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の湿式クラッチ装置。
4. 前記仕切り部材を軸線方向に係止する係止部材を備え、該係止部材の外径は前記凹部の底部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の湿式クラッチ装置。
5. 前記皿ばねの前記凸部の先端部に切欠または孔を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の湿式クラッチ装置。
6. 前記仕切り部材に、作動液を排出する孔を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の湿式クラッチ装置。
   

Images