JP2017057872A - 自動クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レリーズ軸受によってエンジンから変速機のインプットシャフトへの動力の断続を行う自動クラッチの小型化と応答性の向上を図る。
【解決手段】軸力発生機構４０にてレリーズ軸受３０をダイヤフラムスプリング１９に加圧移動させ、フライホイール１３とクラッチディスク１６との結合を解除とする自動クラッチ装置において、軸力発生機構４０を、変速機１１におけるインプットシャフト１２の軸端外周部に配置された電動モータ４１と、電動モータ４１のロータの回転運動をレリーズ軸受３０の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構５０とで形成する。回転／直動運動変換機構５０を、電動モータ４１にて駆動されインプットシャフト１２を中心に回転するナット部材と、そのナット部材にねじ係合されてナット部材の回転により軸方向に移動しレリーズ軸受３０を押圧する雄ねじ部材とで形成し、自動クラッチ装置の小型化と応答性の向上を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンのクランクシャフトから出力される動力を変速機のインプットシャフトに対して断続する自動クラッチ装置に関する。

マニュアル・トランスミッション（ＭＴ）やオートメーテッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）におけるクラッチを自動断続する自動クラッチ装置として、特許文献１および特許文献２に記載されたものが従来から知られている。

特許文献１に記載された自動クラッチ装置においては、クラッチペダルの踏み込みにより、そのクラッチペダルに機械的連結されたマスタシリンダで油圧を発生させ、その油圧をクラッチレリーズシリンダに送り、そのクラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させてレリーズ軸受を押圧し、そのレリーズ軸受からプレッシャプレートに負荷される押し込み力により、そのプレッシャプレートをフライホイールに圧接させてクラッチを入り状態としている。

一方、特許文献２に記載された自動クラッチ装置は、上記特許文献１と同様に、クラッチペダルの踏み込みによりクラッチマスタシリンダを作動させて油圧を発生させ、その油圧をクラッチレリーズシリンダに送り、そのクラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させて、そのレリーズフォークによりレリーズ軸受を押圧してクラッチを切り状態としている。

特開２０１０-７８１５６号公報 特開２０１４-２０２２３８号公報

ところで、上記特許文献１および２のいずれも、クラッチレリーズシリンダの作動によりレリーズフォークを揺動させてクラッチを断続するものであるため、自動クラッチ装置が大型化し、しかも、油圧ポンプを必要とし、その油圧ポンプとクラッチレリーズシリンダを管路で接続する必要があるため、組み付けに大きなスペースを確保しなければならないという不都合がある。

また、クラッチレリーズシリンダを作動させる油圧は、低温時、油の粘度が高くなって油圧管路内での流動性が悪くなり、クラッチレリーズシリンダの応答性が低下するという不都合もある。

この発明の課題は、レリーズ軸受に対する押し込み力の負荷によってエンジンから変速機のインプットシャフトへの動力の断続を行う自動クラッチ装置の小型化と応答性の向上を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、エンジンのクランクシャフトの軸端部に取付けられたフライホイールと、変速機のインプットシャフトの軸端部に設けられて前記フライホールに対向配置されたクラッチディスクと、そのクラッチディスクを前記フライホイールに向けて付勢するプレッシャプレートと、そのプレッシャプレートに対して進退自在に設けられたレリーズ軸受と、前記レリーズ軸受を前記プレッシャプレートに向けて加圧移動させる軸力発生機構とを有してなり、前記レリーズ軸受によりプレッシャプレートを押圧して、前記フライホイールとクラッチディスクとのクラッチ結合を解除とする自動クラッチ装置において、前記軸力発生機構が、電動モータと、その電動モータのロータの回転運動を前記レリーズ軸受の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構とを有してなり、前記回転／直動運動変換機構が、前記インプットシャフト上に設けられて前記電動モータで回転駆動される筒状のナット部材と、そのナット部材の内周に形成された雌ねじにねじ係合される雄ねじを外周に有し、前記ナット部材の回転により軸方向に移動して前記レリーズ軸受を押圧する筒状の雄ねじ部材とからなり、前記電動モータと前記ナット部材間に、電動モータからナット部材への回転伝達を可能とし、ナット部材からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構を設けた構成としたのである。

上記の構成からなる自動クラッチ装置において、電動モータの停止状態においては、プレッシャプレートの弾性力によりクラッチディスクがフライホイールに圧接されてクラッチが入り状態にあり、エンジンのクランクシャフトの回転は変速機のインプットシャフトに入力される。

電動モータを駆動すると、その電動モータのロータの回転がナット部材に入力されて、ナット部材が回転する。このとき、ナット部材に雄ねじ部材がねじ係合しているため、ナット部材の回転により雄ねじ部材が軸方向に移動してリーズ軸受を押圧する。

レリーズ軸受は、上記雄ねじ部材の押圧により軸方向に移動してプレッシャプレートを押圧し、その押圧によりプレッシャプレートが弾性変形してクラッチディスクの押圧を解除し、フライホイールに対するクラッチディスクの圧接解除によってクラッチが切り状態となり、クランクシャフトからインプットシャフトへの動力伝達が遮断される。

上記のように、電動モータの駆動、停止による運転の制御によってクラッチが入り切りされるため、クランクシャフトから出力される動力をインプットシャフトに対して断続することができる。

ここで、電動モータのロータの回転運動を直動運動に変換する回転／直動運動変換機構は、ナット部材と、そのナット部材にねじ係合された雄ねじ部材であり、そのナット部材および雄ねじ部材のそれぞれはインプットシャフト上に設けられ、上記ナット部材の周囲に電動モータが設けられるため、小型の自動クラッチ装置とすることができ、しかも、電動モータを駆動源とするため、組み付けに際しては配線の取り回しをするのみでよいため、大きな組込みスペースを確保する必要がない。

また、温度変化等の周囲の環境の変化に左右されることなく電動モータの駆動を迅速に制御することができ、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

この発明に係る自動クラッチ装置において、電動モータはインプットシャフトと直交する配置としてもよく、あるいは、インプットシャフトに平行する配置としてもよい。

電動モータをインプットシャフトと直交する配置とする場合、ウォームおよびウォームホイールを介してロータの回転をナット部材に入力する。このとき、ウォームおよびウォームホイールは、電動モータのロータの回転をナット部材に伝達する回転伝達機構としての機能の他、ナット部材側からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構としての機能を発揮するため、逆入力遮断機構を別途設ける必要がなく、自動クラッチ装置のより小型化を図ることができる。

電動モータをインプットシャフトと平行する配置とする場合は、互いに噛合する一対の平歯車を介してロータの回転をナット部材に入力する。この場合、逆入力遮断機構として逆入力遮断クラッチを採用し、その逆入力遮断クラッチを入力側平歯車の歯車軸と電動モータのロータ間に組み込んで、ナット部材側からの逆入力を遮断する。

なお、ウォームおよびウォームホイールからなる回転伝達機構を採用する場合において、ウォームに設けられた歯車軸と電動モータのロータ間に逆入力遮断クラッチを組み込んで、逆入力の遮断効果を高めるようにしてもよい。

この発明においては、上記のように、電動モータの回転をインプットシャフト上に設けられたナット部材と雄ねじ部材とで形成される回転／直動運動変換機構によりレリーズ軸受の直線運動に変換してプレッシャプレートを押圧するようにしたので、クラッチレリーズシリンダによりレリーズフォークを揺動させてレリーズ軸受をプレッシャプレートに向けて移動させるようにした従来の自動クラッチ装置に比較して、大きな組込みスペースを確保する必要のない小型の自動クラッチ装置を得ることができる。

また、駆動源となる電動モータはスイッチ操作によって駆動が制御されるものであって、温度変化等の周囲の環境の変化によって動作が左右されることがないため、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

さらに、電動モータとナット部材間に、電動モータの回転をナット部材に入力し、ナット部材からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構を設けたことにより、レリーズ軸受側からの逆入力を遮断することができ、自動クラッチ装置をクラッチ解除状態に確実に保持することができる。

この発明に係る自動クラッチ装置の実施の形態を示す断面図 図１のレリーズ軸受部を拡大して示す断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 この発明に係る自動クラッチ装置の他の実施の形態を示す断面図 （ａ）は逆入力遮断機構を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のV−V線に沿った断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、エンジンのクランクシャフト１０と、平行軸歯車式の変速機１１におけるインプットシャフト１２は同軸上の配置とされている。

クランクシャフト１０のインプットシャフト１２に対する軸端部にはフライホイール１３が固定され、そのフライホイール１３が変速機１１に設けられたクラッチハウジング１４内において回転自在とされている。

フライホイール１３には変速機１１と対向する外側面の外周部にクラッチカバー１５が取り付けられ、そのクラッチカバー１５内にクラッチディスク１６が組み込まれている。

クラッチディスク１６のフライホイール１３に対する対向面の外周部にはフェーシング１７が固着されている。このクラッチディスク１６はインプットシャフト１２の軸端部外周に形成されたセレーション１８に嵌合されて回り止めされ、かつ、軸方向にスライド自在とされている。

また、クラッチカバー１５の内部にはプレッシャプレート１９が組み込まれている。プレッシャプレート１９はダイヤフラムスプリングからなる。ダイヤフラムスプリング１９は環状をなし、その内周部には複数のスロット２０が放射状に形成され、隣接するスロット２０間にばね片２１が設けられている。

ダイヤフラムスプリング１９には、上記スロット２０の閉塞端を通る外接円と外径面間に複数のピン孔２２が周方向に等間隔に形成され、各ピン孔２２に余裕をもって挿入された支持ピン２３がクラッチカバー１５に取り付けられている。

複数の支持ピン２３の周囲には、ダイヤフラムスプリング１９を挟む両側に一対のリング２４が掛け渡され、その一対のリング２４と支持ピン２３とでダイヤフラムスプリング１９が支持されている。

ダイヤフラムスプリング１９は、クラッチディスク１６の外周部に設けられた突起部２５をフライホイール１３に向けて押圧してフェーシング１７をフライホイール１３に圧接しており、そのダイヤフラムスプリング１９の内周部をフライホイール１３に向けて押し込むことにより、フライホイール１３に対するフェーシング１７の圧接が解除して、クラッチが切り状態とされる。

図２に示すように、クラッチハウジング１４には、インプットシャフト１２を覆うガイド筒２６が設けられ、そのガイド筒２６の外側にスリーブ２７が嵌合されている。スリーブ２７の内周にはキー２８が設けられ、そのキー２８がガイド筒２６の外周に形成されたキー溝２９に嵌合されて、スリーブ２７は回り止めされ、かつ、スライド自在に支持されている。

スリーブ２７の外周囲にはレリーズ軸受３０が設けられている。レリーズ軸受３０は、外輪３１、内輪３２およびボール３３を有し、上記内輪３２がダイヤフラムスプリング１９の内周部に接続されている。

レリーズ軸受３０は、ガイド筒２６の外周囲に設けられた軸力発生機構４０によりダイヤフラムスプリング１９に向けて押圧される。

軸力発生機構４０は、電動モータ４１と、その電動モータ４１のロータ４２の回転をレリーズ軸受３０の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構５０からなる。

図３に示すように、電動モータ４１は、ロータ４２が中実軸とされている。電動モータ４１は、図２および図３に示すように、インプットシャフト１２に直交する配置とされ、その電動モータ４１のロータ４２の回転はウォーム４５およびウォームホイール４６からなる回転伝達機構４４を介して回転／直動運動変換機構５０に入力される。

回転／直動運動変換機構５０は、筒状のナット部材５１と、そのナット部材５１の内周に形成された雌ねじ５２にねじ係合する雄ねじ５４を外周に有する雄ねじ部材５３とからなる。

ナット部材５１は、インプットシャフト１２と同軸上に配置されて、クラッチハウジング１４の閉塞端に形成された凹部５５内の軸受５６により回転自在に支持されており、その外周部にはウォームホイール４６が一体に設けられて電動モータ４１のロータ４２の回転が入力される。

雄ねじ部材５３は、筒状をなしてガイド筒２６の外側に配置され、スリーブ２７およびレリーズ軸受３０の外輪３１に接続されている。このとき、スリーブ２７は、前述のように、キー２８とキー溝２９によりガイド筒２６に対して回り止めされているため、雄ねじ部材５３もガイド筒２６に回り止めされ、軸方向には移動自在とされる。

上記の構成からなる回転／直動運動変換機構５０において、電動モータ４１の駆動によりロータ４２が回転すると、その回転はナット部材５１に入力されてナット部材５１が回転し、そのナット部材５１にねじ係合する雄ねじ部材５３が軸方向に移動してレリーズ軸受３０を押圧し、電動モータ４１のロータ４２の回転がレリーズ軸受３０の直線運動に変換される。

実施の形態で示す自動クラッチ装置は上記の構造からなり、図１は、クラッチディスク１６がダイヤフラムスプリング１９によりフライホイール１３に圧接されてクラッチが入りとされた状態を示す。このため、クランクシャフト１０が回転すると、その回転はインプットシャフト１２に伝達されて、そのインプットシャフト１２がクランクシャフト１０と同方向に回転する。

クラッチの入り状態において、図２および図３に示す電動モータ４１を駆動してロータ４２を回転させると、そのロータ４２の回転はウォーム４５およびウォームホイール４６を介してナット部材５１に伝達され、ナット部材５１が回転する。

このとき、ナット部材５１には雄ねじ部材５３がねじ係合し、その雄ねじ部材５３はスリーブ２７を介してガイド筒２６に回り止めされているため、ナット部材５１の回転により雄ねじ部材５３が軸方向に移動してレリーズ軸受３０を押圧する。その押圧により、レリーズ軸受３０が軸方向に移動してダイヤフラムスプリング１９の内周部をクラッチディスク１６に向けて押圧するため、フライホイール１３に対するクラッチディスク１６の押圧が解除され、クラッチが切り状態とされる。そのため、図１に示すクランクシャフト１０からインプットシャフト１２への動力伝達が遮断される。

クラッチの切り状態において、ダイヤフラムスプリング１９の反力によりレリーズ軸受３０が軸方向に押圧され、レリーズ軸受３０から逆入力が負荷される。このとき、電動モータ４１のロータ４２の回転をナット部材５１に伝達する回転伝達機構４４は、ウォーム４５とウォームホイール４６からなり、そのウォーム４５とウォームホイール４６には逆入力遮断機能を有するため、レリーズ軸受３０からの逆入力はウォーム４５とウォームホイール４６の噛合部において遮断され、自動クラッチ装置はクラッチ解除状態に保持される。

図１乃至図３に示す実施の形態においては、電動モータ４１の回転をナット部材５１と雄ねじ部材５３とで形成される回転／直動運動変換機構５０によりレリーズ軸受３０の直線運動に変換してダイヤフラムスプリング１９を押圧し、クラッチを切り状態とするものであり、回転／直動運動変換機構５０を形成するナット部材５１および雄ねじ部材５３はインプットシャフト１２上に配置される組み込みであるため、小型の自動クラッチ装置を得ることができる。しかも、電動モータ４１を駆動源とするため、組み付けに際しては配線の取り回しをするのみでよいため、大きな組込みスペースを確保する必要がない。

また、温度変化等の周囲の環境の変化に左右されることなく電動モータ４１の駆動を迅速に制御することができ、応答性に優れた自動クラッチ装置を得ることができる。

図３では、電動モータ４１をインプットシャフト１２と直交する配置としたが、図４に示すように、電動モータ４１をインプットシャフト１２と平行する配置としてもよい。この場合、電動モータ４１の回転を互いに噛合する平歯車４７、４８を介してナット部材５１に入力する。

図４に示す自動クラッチ装置においては、電動モータ４１のロータと入力側の平歯車４７の歯車軸４７ａ間に逆入力遮断機構としての逆入力遮断クラッチ６０を組み込んで、レリーズ軸受３０からの逆入力を遮断している。

ここで、逆入力遮断クラッチ６０は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、電動モータ４１のロータ４２および歯車軸４７ａの双方に嵌合された軸受６１によって円筒状のクラッチ外輪６２を相対的に回転自在に支持し、歯車軸４７ａにはそのクラッチ外輪６２内で回転可能なクラッチ内輪６３を設け、そのクラッチ内輪６３の外周に、相反する方向に傾斜する一対の傾斜面６４a、６４ｂで形成される複数のカム面６４を周方向に間隔をおいて設けている。

また、電動モータ４１のロータ４２の端部にはクラッチ外輪６２とクラッチ内輪６３間で回転可能な保持器６５を設け、その保持器６５にはクラッチ内輪６３に形成された複数のカム面６４のそれぞれと対向する位置にポケット６６を設け、各ポケット６６内に一対のローラ６７と、そのローラ６７間に弾性部材６８を組み込んで、一対のローラ６７をクラッチ外輪６２の円筒形内面６９およびカム面６４に係合する方向に付勢している。

さらに、クラッチ内輪６３の端面に径方向溝７０を形成し、ロータ４２の端面には上記径方向溝７０に余裕をもって挿入されるトルク伝達ピン７１を設けている。

上記構成からなる逆入力遮断クラッチ６０においては、クラッチ外輪６２を固定とする使用状態で電動モータ４１の駆動によりロータ４２が回転すると、そのロータ４２と共に保持器６５が回転し、その保持器６５のポケット６６の回転方向後行側の端面がその回転方向前側のローラ６７を押圧して円筒形内面６９およびカム面６４の係合を解除する。その係合解除後、トルク伝達ピン７１が径方向溝７０の一側面に当接して押圧し、ロータ４２の回転が歯車軸４７ａに伝達され、一対の平歯車４７、４８を介して回転／直動運動変換機構５０のナット部材５１に入力される。

このため、図４に示すレリーズ軸受３０から歯車軸４７ａに逆入力が負荷された場合、その逆入力は係合状態にあるローラ６７によって遮断され、図４に示す回転／直動運動変換機構５０は作動することはない。

上記のような逆入力遮断クラッチ６０は、図２および図３に示すように、電動モータ４１をインプットシャフト１２に対して直交する配置とした場合にも採用することができ、その逆入力遮断クラッチ６０を採用することで、逆入力の遮断効果を高めることができる。

１０ クランクシャフト
１１ 変速機
１２ インプットシャフト
１３ フライホイール
１６ クラッチディスク
１９ ダイヤフラムスプリング（プレッシャプレート）
３０ レリーズ軸受
４０ 軸力発生機構
４１ 電動モータ
４２ ロータ
４５ ウォーム
４６ ウォームホイール
４７ 平歯車
４８ 平歯車
５０ 回転／直動運動変換機構
５１ ナット部材
５２ 雌ねじ
５３ 雄ねじ部材
５４ 雄ねじ
６０ 逆入力遮断クラッチ（逆入力遮断機構）

Claims (4)

1. エンジンのクランクシャフトの軸端部に取付けられたフライホイールと、変速機のインプットシャフトの軸端部に設けられて前記フライホールに対向配置されたクラッチディスクと、そのクラッチディスクを前記フライホイールに向けて付勢するプレッシャプレートと、そのプレッシャプレートに対して進退自在に設けられたレリーズ軸受と、前記レリーズ軸受を前記プレッシャプレートに向けて加圧移動させる軸力発生機構とを有してなり、前記レリーズ軸受によりプレッシャプレートを押圧して、前記フライホイールとクラッチディスクとのクラッチ結合を解除とする自動クラッチ装置において、
   前記軸力発生機構が、電動モータと、その電動モータのロータの回転運動を前記レリーズ軸受の直線運動に変換する回転／直動運動変換機構とを有してなり、前記回転／直動運動変換機構が、前記インプットシャフト上に設けられて前記電動モータで回転駆動される筒状のナット部材と、そのナット部材の内周に形成された雌ねじにねじ係合される雄ねじを外周に有し、前記ナット部材の回転により軸方向に移動して前記レリーズ軸受を押圧する筒状の雄ねじ部材とからなり、前記電動モータと前記ナット部材間に、電動モータからナット部材への回転伝達を可能とし、ナット部材からの逆入力を遮断する逆入力遮断機構を設けたことを特徴とする自動クラッチ装置。
2. 前記電動モータが、前記インプットシャフトと直交する配置とされ、その電動モータのロータの回転がウォームおよびウォームホイールを介して前記ナット部材に入力されるようにした請求項１に記載の自動クラッチ装置。
3. 前記電動モータが、前記インプットシャフトと平行する配置とされ、その電動モータのロータの回転が互いに噛合する一対の平歯車を介して前記ナット部材に入力されるようにした請求項１に記載の自動クラッチ装置。
4. 前記逆入力遮断機構が、前記電動モータのロータの回転を前記ナット部材に伝達し、前記ナット部材からの逆入力を遮断する逆入力遮断クラッチからなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動クラッチ装置。

Images