JP2017194092A - 係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧アクチュエータによって動作される係合要素を確実に解放すること。【解決手段】係合方向および解放方向に伸縮可能なオイルバッグ２１を有する油圧アクチュエータ２と、オイルバッグ２１によって係合方向および解放方向に移動させられる円環状の係合プレート４Ａと、係合プレート４Ａを解放方向に付勢するリターン機構７と、を備える係合装置１において、係合プレート４Ａは、解放方向側の面がオイルバッグ２１に接触する係合要素であり、リターン機構７は、係合プレート４Ａを解放方向に移動させるとともに係合プレート４Ａを介してオイルバッグ２１を押圧する。【選択図】図１

Description

本発明は、係合装置に関する。

特許文献１には、遊星歯車機構の係合装置として、シリンダの底部に可撓性膜からなるチューブを設けた流体圧アクチュエータが開示されている。特許文献１に記載の係合装置では、加圧された作動油がチューブ内に供給されると、その作動油はチューブを介してピストンを押圧し、ピストンを係合方向に移動させることができる。

特開昭５９−１４４８０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の係合装置では、可撓性膜からなるチューブが経時劣化により撓みにくくなった場合には、作動油を排出してもチューブが初期形状に戻らず、係合要素同士が接触したままの状態となり十分に解放できない虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流体圧アクチュエータによって動作される係合要素を確実に解放することができる係合装置を提供することを目的とする。

本発明に係る係合装置は、内部に流体が供給されることによって係合方向に膨張し、内部から流体が排出されることによって解放方向に収縮する伸縮容器を有する流体圧アクチュエータと、前記伸縮容器によって係合方向および解放方向に移動させられる円環状の係合プレートと、前記係合プレートに対して前記伸縮容器とは反対側に設けられ、前記係合プレートを解放方向に付勢するリターン機構と、を備え、前記係合プレートは、解放方向側の面が前記伸縮容器に接触する係合要素であり、前記リターン機構は、前記係合プレートを解放方向に移動させるとともに前記係合プレートを介して前記伸縮容器を押圧することを特徴とする。

本発明では、伸縮容器の内部から流体が排出された場合、リターン機構によって係合プレートを解放方向に移動させるとともに伸縮容器を強制的に圧縮することができる。これにより、係合装置では係合要素を確実に解放することができる。

本発明は、上記発明において、前記係合プレートの解放方向への移動を所定位置で規制するストッパー構造をさらに有し、前記伸縮容器は、変速機を収容するケースと前記係合プレートとの間に設けられ、前記伸縮容器の内部から流体が排出された場合、前記ストッパー構造によって前記係合プレートと前記ケースとが接触し、前記係合プレートは前記所定位置で停止することが好ましい。

上記発明では、解放時にリターン機構およびストッパー構造によって係合プレートを所定位置に戻すことができる。これにより、解放中に発生するドラグトルクが安定するため、ガタ打ちなどの振動や騒音を低減できる。

本発明は、上記発明において、前記ケースには、前記係合プレートの外周部とスプライン嵌合するスプライン凹部が形成されており、前記スプライン凹部には、前記ストッパー構造としての凸部が設けられ、前記係合プレートは、前記外周部が前記凸部に接触することによって前記所定位置で停止することが好ましい。

上記発明では、解放時にリターン機構およびストッパー構造によって係合プレートを所定位置に戻すことができる。これにより、解放中に発生するドラグトルクが安定するため、ガタ打ちなどの振動や騒音を低減できる。

本発明は、上記発明において、前記係合プレートの外周部には、前記ケースとスプライン嵌合するスプライン凸部が形成されており、前記スプライン凸部には、解放方向に突出する突出部が設けられ、前記係合プレートは、前記ストッパー構造としての前記突出部が前記ケースに接触することによって前記所定位置で停止することが好ましい。

上記発明では、解放時にリターン機構およびストッパー構造によって係合プレートを所定位置に確実に戻すことができる。これにより、解放中に発生するドラグトルクが安定するため、ガタ打ちなどの振動や騒音を低減できる。

本発明によれば、伸縮容器の内部から流体が排出された場合、リターン機構によって係合プレートを解放方向に移動させるとともに伸縮容器を強制的に圧縮することができる。これにより、係合装置は係合要素を確実に解放することができる。

図１は、第一実施形態の係合装置が解放している状態を示す断面図である。 図２は、第一実施形態の係合装置が係合している状態を示す断面図である。 図３は、油圧アクチュエータを構成するオイルバッグの全体形状を示す模式図である。 図４は、第一実施形態の変形例を説明するための断面図である。 図５は、噛合係合要素を模式的に示す図である。 図６は、第二実施形態の係合装置を説明するための断面図である。 図７は、第二実施形態の変形例を説明するための断面図である。 図８（ａ）は、スプライン嵌合している状態を示す模式図である。図８（ｂ）は、ストッパー構造を説明するための模式図である。 図９は、変形例におけるオイルバッグの配置を説明するための図である。 図１０は、オイルバッグの変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における係合装置について具体的に説明する。

［１．第一実施形態］
図１〜図３を参照して、第一実施形態の係合装置について説明する。図１は、第一実施形態の係合装置が解放している状態を示す断面図である。図２は、第一実施形態の係合装置が係合している状態を示す断面図である。図３は、油圧アクチュエータを構成するオイルバッグの全体形状を示す模式図である。

図１，図２に示すように、第一実施形態の係合装置１は、摩擦式の多板クラッチにより構成され、油圧アクチュエータ２によって係合および解放する。また、係合装置１は、車両に搭載されて変速用クラッチとして機能するものであり、変速機を収容するケース３の内部に設けられている。

係合装置１は、係合要素として、固定側の係合要素である第一プレート４と、回転側の係合要素である第二プレート５を有する。第一プレート４は、円環状のクラッチプレートにより構成され、外周部（径方向外側の部分）がケース３にスプライン嵌合して回転不能に固定されている。第二プレート５は、円環状のクラッチプレート（クラッチディスク）により構成され、内周部（径方向内側の部分）が変速機の回転部材６にスプライン嵌合して回転可能である。回転部材６は、変速機の回転軸と一体回転するクラッチハブや、変速機に含まれる遊星歯車機構の回転要素と一体回転する部材により構成されている。各プレート４，５は、それぞれに複数設けられ、変速機の軸方向に交互に並ぶようにして配置されている。

第一プレート４のうち最も解放方向側（オイルバッグ２１に近い位置）に配置された係合プレート４Ａは、オイルバッグ２１に接触する係合要素である。係合プレート４Ａの解放方向側の面は、油圧アクチュエータ２のオイルバッグ２１と対向しており、オイルバッグ２１内の油圧（流体圧）がオイルバッグ２１から直接的に作用する面である。一方、係合プレート４Ａの係合方向側の面は、第二プレート５と対向しており、第二プレート５と摩擦係合する面（摩擦係合面）である。

油圧アクチュエータ２は、ゴムなどの伸縮性を有する弾性部材からなるオイルバッグ２１を有し、オイルバッグ２１の体積変化と油圧室２１ａ内の圧力変化とに基づいて、各プレート４，５同士を係合および解放させる流体圧アクチュエータである。オイルバッグ２１は、オイルによって体積変化して係合方向および解放方向に伸縮する容器（伸縮容器）である。油圧アクチュエータ２では、オイルバッグ２１内部の油圧室２１ａへの油圧（オイル）の供給および排出を油圧制御装置２２によって制御する。油圧制御装置２２は、図示しない油圧供給源としてのオイルポンプを有する油圧回路を含み、油圧回路によって調圧されたオイルを油圧室２１ａへ供給する。すなわち、油圧室２１ａ内の油圧は、油圧制御装置２２によって調圧される。

具体的には、オイルバッグ２１は、断面形状が四角形状に形成された袋状の構造体からなり、その内部が液密状態の油圧室２１ａとなる。図３に示すように、オイルバッグ２１は、円環状のチューブにより構成されている。そのオイルバッグ２１に設けられた接続口２１ｂは、オイルの供給口および排出口として機能する。図１に示すように、接続口２１ｂがケース３に取り付けられることによって、オイルバッグ２１の油圧室２１ａは油圧制御装置２２と通油可能に接続される。そして、図２に示すように、オイルバッグ２１は、油圧室２１ａ内にオイル（油圧）が供給されることによって係合方向に膨張し、図１に示すように、油圧室２１ａ内からオイルが排出される（油圧が除圧される）ことによって解放方向に収縮する。油圧室２１ａからオイルが排出された場合、オイルバッグ２１は自身の弾性力によって収縮して初期形状に戻ろうとする。初期形状とは、オイルバッグ２１が係合プレート４Ａを押圧しないように油圧室２１ａの油圧が除圧された状態において、オイルバッグ２１が解放方向の所定位置まで収縮している形状を意味する。

また、係合装置１は、係合プレート４Ａを解放方向に移動させるとともに、オイルバッグ２１を解放方向に圧縮するリターン機構７を備えている。図１に示すように、リターン機構７は、係合プレート４Ａに対してオイルバッグ２１とは反対側に配置されたリターンスプリング７１およびスナップリング７２を有し、係合プレート４Ａを解放方向に付勢する。すなわち、リターン機構７は、リターンスプリング７１の付勢力を解放方向の荷重として係合プレート４Ａおよびオイルバッグ２１に作用させる。

図１に示す例では、係合プレート４Ａとケース３とがスプライン嵌合している部分において、ケース３のスプライン凹部にスナップリング７２が取り付けられ、リターンスプリング７１の一方の端部は係合プレート４Ａの係合方向側の面（スプライン凸部）に接触している。つまり、リターンスプリング７１は、スナップリング７２と係合プレート４Ａとの間に設けられ、係合プレート４Ａを解放方向に押す弾性部材により構成されている。例えば、複数のコイルスプリングやウェーブスプリングによりリターンスプリング７１が構成される。係合装置１では、リターンスプリング７１の付勢力（解放方向の荷重）が係合プレート４Ａを介してオイルバッグ２１に作用するため、リターン機構７によってオイルバッグ２１を解放方向に圧縮することができる。この場合、リターン機構７は、係合プレート４Ａを介してオイルバッグ２１を解放方向に押圧する。また、係合装置１は、油圧アクチュエータ２によって係合プレート４Ａを係合方向および解放方向に移動させるように構成されている。

係合装置１を係合する場合、油圧室２１ａに油圧（オイル）が供給されることによって、図１に示す解放状態から図２に示す係合状態に移行する。その係合動作時、オイルバッグ２１は係合方向に膨張し、オイルバッグ２１から係合プレート４Ａに作用する押圧力（油圧に基づく係合方向の荷重）が増大するため、リターンスプリング７１の付勢力に抗して係合プレート４Ａは係合方向に移動する。そして、係合プレート４Ａの係合方向側の面（摩擦係合面）が第二プレート５の摩擦係合面に接触し、第一プレート４（係合プレート４Ａを含む）と第二プレート５とが摩擦係合することによって、係合装置１は係合状態となる。係合状態では、油圧制御装置２２によってオイルバッグ２１内部の油圧が所定圧に制御される。

係合装置１を解放する場合、油圧室２１ａからオイルが排出される（油圧が除圧される）ことによって、図２に示す係合状態から図１に示す解放状態に移行する。その解放動作時、油圧室２１ａからオイルが排出されると、オイルバッグ２１から係合プレート４Ａに作用する押圧力（油圧に基づく係合方向の荷重）がなくなる。そのため、リターン機構７から付勢される力（解放方向の荷重）によって係合プレート４Ａは解放方向に移動する。これにより、第一プレート４の摩擦係合面と第二プレート５の摩擦係合面とは離れて、係合装置１は解放状態となる。この解放動作時のオイルバッグ２１は、自身の弾性力によって収縮するとともに、リターン機構７から付勢される力によって解放方向に圧縮させられる。係合装置１が係合状態から解放状態に切り替わる際、リターン機構７が係合プレート４Ａを介してオイルバッグ２１を解放方向に押圧することによって強制的に初期形状のオイルバッグ２１に戻すことができる。なお、リターンスプリング７１の付勢力は、オイルバッグ２１を初期形状に戻すことができる程度の大きさであればよい。

以上説明した通り、第一実施形態によれば、リターン機構７によって係合プレート４Ａを解放方向に移動させるとともにオイルバッグ２１を強制的に初期形状に戻すことができる。これにより、係合装置１は係合要素としての係合プレート４Ａを確実に解放することができる。

また、係合装置１では、ピストンやシリンダを有する従来の流体圧アクチュエータに比べて部品点数を削減でき、軽量化を図れる。例えば、係合装置１を車両に搭載する場合、変速機を軽量化でき、リターン機構７を有することによって解放中に発生するドラグトルクを低減できるため、燃費が向上する。

仮に係合装置１がリターン機構７を備えていない場合には、オイルバッグ２１の材質が経時劣化することによって、オイル排出時（解放時）にオイルバッグ２１自身の弾性力だけでは初期形状に戻らないことが考えられる。この場合、係合プレート４Ａが解放方向の所定位置まで戻らず、解放中にドラグトルクが発生し、燃費を悪化させる虞がある。さらに、ドラグトルクの発生に伴い第一プレート４と第二プレート５との摩擦熱が生じるため、その発熱によって各プレート４，５やオイルバッグ２１の耐久性を低下させる虞がある。特に、係合装置１は多板クラッチであるため、係合要素のストローク距離が長く、オイルバッグ２１自身の弾性力によって解放方向に戻ることが期待される距離が長い（すなわちオイルバッグ２１の変形量が大きい）。これに対して、第一実施形態の係合装置１では、リターン機構７によって係合プレート４Ａおよびオイルバッグ２１を強制的に解放方向に戻すように構成されているので、係合要素を確実に解放することができる。これにより、ドラグトルクを低減でき、燃費が向上するとともに、解放中に発生するドラグトルクが安定するため振動および騒音を低減できる。加えて、係合装置１では、ピストンとシリンダとの摺動部分にＯリングなどのシール部材が設けられた従来構造に比べて摺動抵抗がなくなるので、オイルの排出（油圧室２１ａの除圧）に対する応答性が向上する。係合装置１によれば、高応答での解放動作が可能になる。

［２．第一実施形態の変形例］
第一実施形態の変形例として、図４に示すように、係合装置１は噛合式の係合装置１００であってもよい。この変形例の係合装置１００は、一対の噛合係合要素１０１，１０２を有する。第一噛合係合要素１０１は、円環状のプレートによりに構成され、外周部がケース３にスプライン嵌合している固定側の係合要素である。第二噛合係合要素１０２は、円環状に形成され、内周部が回転部材６にスプライン嵌合している回転側の係合要素である。図５に示すように、第一噛合係合要素１０１は、円環状のプレートから係合方向に突出するドグ歯１０１ａを複数有する。第二噛合係合要素１０２は、円環状のプレートから解放方向に突出するドグ歯１０２ａを複数有する。また、図４に示すように、第一噛合係合要素１０１は、油圧アクチュエータ２によって係合方向および解放方向に移動することができるとともに、リターン機構７によって解放方向に移動させられる。一方、第二噛合係合要素１０２は、軸方向に移動できないように固定されている。

係合装置１００を係合する場合、油圧室２１ａにオイル（油圧）が供給されてオイルバッグ２１が膨張すると、オイルバッグ２１は第一噛合係合要素１０１の解放方向側の面を係合方向に押圧する。そして、第一噛合係合要素１０１が係合方向に移動して、第一噛合係合要素１０１のドグ歯１０１ａと第二噛合係合要素１０２のドグ歯１０２ａとが噛み合い、係合装置１は係合状態（噛み合い状態）となる。

係合装置１００を解放する場合、油圧室２１ａからオイルが排出される（油圧が除圧される）と、オイルバッグ２１は自身の弾性力によって収縮し、かつリターン機構７は第一噛合係合要素１０１を解放方向に移動させるとともにオイルバッグ２１を圧縮する。そして、第一噛合係合要素１０１のドグ歯１０１ａが第二噛合係合要素１０２のドグ歯１０２ａから抜けることにより、噛み合いが解除され、係合装置１は解放状態となる。

変形例の係合装置１００によれば、リターン機構７によって第一噛合係合要素１０１を解放方向に戻し、オイルバッグ２１を強制的に初期形状に戻すことができる。これにより、係合装置１００は、噛み合い状態を確実に解除できる。

［３．第二実施形態］
次に、図６を参照して、第二実施形態の係合装置について説明する。第二実施形態の係合装置では、第一実施形態とは異なり、係合プレート４Ａの解放方向への移動を所定位置で規制するストッパー構造８を有する。なお、第二実施形態の説明では、第一実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

図６に示すように、第二実施形態の係合装置２００は、リターン機構７によって解放方向に移動する係合プレート４Ａを所定位置（所定の初期位置）で停止させるストッパー構造８を有する。ストッパー構造８は、ケース３と一体化されている凸部８１を有する。ケース３と係合プレート４Ａ（第一プレート４）とがスプライン嵌合している部分において、ケース３のスプライン凹部３１に凸部８１が設けられている。図６に示す例では、凸部８１は、係合プレート４Ａに対してリターン機構７の反対側かつオイルバッグ２１の径方向外側に設けられ、スプライン凹部３１の底部分から径方向内側に突出している。

係合装置２００が係合状態から解放状態に切り替わる際、リターン機構７によって係合プレート４Ａを強制的に初期位置に戻すことができる。初期位置とは、オイルバッグ２１内部の油圧によって係合プレート４Ａが押圧されていない状態において、初期形状のオイルバッグ２１に係合プレート４Ａが接触する所定位置を意味する。また、ストッパー構造８によって係合プレート４Ａとケース３とが接触するため、係合プレート４Ａは初期位置で停止する。

第二実施形態によれば、解放時にリターン機構７およびストッパー構造８によって係合プレート４Ａを初期位置に確実に戻すことができる。これにより、解放中のドラグトルクが安定するため、ガタ打ちなどの振動や騒音を低減できる。

［４．第二実施形態の変形例］
第二実施形態の変形例として、図７，図８に示すように、第一プレート４と一体構造に構成されたストッパー構造９を有する係合装置３００であってもよい。なお、この変形例の説明では、第二実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

図７，図８に示すように、変形例の係合装置３００において、ストッパー構造９は、係合プレート４Ａのスプライン凸部４１と一体構造に形成された突出部９１を有する。突出部９１は、スプライン凸部４１の先端部（径方向外側の部分）から解放方向に向けて突出している。詳細には、図８（ａ）に示すように、スプライン凸部４１は、係合プレート４Ａの外周部に複数設けられ、ケース３のスプライン凹部３１にスプライン嵌合している。また、スプライン凹部３１は、周方向に複数設けられている。図８（ｂ）に示すように、突出部９１は、スプライン凸部４１から解放方向に向けて突出する板形状に形成されている。例えば、スプライン凸部４１の先端部（径方向外側の部分）を曲げた構造により突出部９１が形成されてもよい。係合プレート４Ａが解放方向に移動する際、折り曲げられた突出部９１がケース３に突き当たることによって、係合プレート４Ａは初期位置で停止する。

この変形例の係合装置３００によれば、解放時にリターン機構７およびストッパー構造９によって係合プレート４Ａを初期位置に確実に戻すことができる。これにより、解放中のドラグトルクが安定するため、ガタ打ちなどの振動や騒音を低減できる。

［５．各実施形態の変形例］
上述した各係合装置１，１００，２００，３００の変形例として、図９に示すように、両方の係合要素４０１，４０２が回転可能な摩擦式の多板クラッチにより構成された係合装置４００であってもよい。また、油圧アクチュエータ２は、内周部がスプライン嵌合する係合要素を押圧対象とすることができる。

この変形例では、第一係合要素４０１は、内周部がクラッチハブ４０３にスプライン嵌合する円環状のクラッチプレートであり、第二係合要素４０２は、外周部がクラッチカバー４０４にスプライン嵌合する円環状のクラッチプレート（クラッチディスク）である。図９に示すように、その係合要素４０１，４０２を有する係合装置４００は、クラッチカバー４０４の内部にオイルバッグ２１が配置されている。クラッチカバー４０４は、ケース３の内部に収容され、変速機の回転部材と一体回転可能に構成されている。

係合装置４００に設けられた油圧アクチュエータ２は、第一係合要素４０１とクラッチハブ４０３との間に設けられたオイルバッグ２１を有する。オイルバッグ２１は、図示しない油圧制御装置２２と通油可能に接続されている。

また、リターン機構７は、第一係合要素４０１とクラッチハブ４０３とがスプライン嵌合している部分において、クラッチハブ４０３のスプライン凹部にスナップリング７２が取り付けられている。第一係合要素４０１のうち最も解放方向側（オイルバッグ２１に近い位置）に配置された係合プレート４０１Ａは、オイルバッグ２１に接触する係合要素である。リターンスプリング７１の一方の端部は、係合プレート４０１Ａの係合方向側の面（スプライン凸部）に接触している。

［６．オイルバッグの変形例］
オイルバッグ２１は、上述した断面形状が四角形状に形成された構造に限定されず、図１０に示すように、蛇腹構造を有するオイルバッグ２１１であってもよい。オイルバッグ２１１は、蛇腹構造によって係合方向および解放方向（伸縮方向）に変形する伸縮容器である。オイルバッグ２１１の材質は、弾性部材に限定されず、エラストマーや、樹脂材や、金属であってよい。そのオイルバッグ２１１の内部から油圧が除圧された場合、オイルバッグ２１１は解放方向に収縮することができる。

さらに、円環状のチューブにより構成されたオイルバッグ２１の変形例として、図示しないが、バルーンにより構成されたオイルバッグであり、係合プレート４Ａの周方向に複数設けるものであってもよい。

１ 係合装置
２ 油圧アクチュエータ
３ ケース
４ 第一プレート（係合要素）
４Ａ 係合プレート
５ 第二プレート（係合要素）
７ リターン機構
８ ストッパー構造
２１ オイルバッグ（伸縮容器）
２１ａ 油圧室
４１ スプライン凸部
８１ 凸部
９１ 突出部

Claims (4)

1. 内部に流体が供給されることによって係合方向に膨張し、内部から流体が排出されることによって解放方向に収縮する伸縮容器を有する流体圧アクチュエータと、
   前記伸縮容器によって係合方向および解放方向に移動させられる円環状の係合プレートと、
   前記係合プレートに対して前記伸縮容器とは反対側に設けられ、前記係合プレートを解放方向に付勢するリターン機構と、を備え、
   前記係合プレートは、解放方向側の面が前記伸縮容器に接触する係合要素であり、
   前記リターン機構は、前記係合プレートを解放方向に移動させるとともに前記係合プレートを介して前記伸縮容器を押圧する
   ことを特徴とする係合装置。
2. 前記係合プレートの解放方向への移動を所定位置で規制するストッパー構造をさらに有し、
   前記伸縮容器は、変速機を収容するケースと前記係合プレートとの間に設けられ、
   前記伸縮容器の内部から流体が排出された場合、前記ストッパー構造によって前記係合プレートと前記ケースとが接触し、前記係合プレートは前記所定位置で停止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の係合装置。
3. 前記ケースには、前記係合プレートの外周部とスプライン嵌合するスプライン凹部が形成されており、
   前記スプライン凹部には、前記ストッパー構造としての凸部が設けられ、
   前記係合プレートは、前記外周部が前記凸部に接触することによって前記所定位置で停止する
   ことを特徴とする請求項２に記載の係合装置。
4. 前記係合プレートの外周部には、前記ケースとスプライン嵌合するスプライン凸部が形成されており、
   前記スプライン凸部には、解放方向に突出する突出部が設けられ、
   前記係合プレートは、前記ストッパー構造としての前記突出部が前記ケースに接触することによって前記所定位置で停止する
   ことを特徴とする請求項２に記載の係合装置。

Images