JP2019138448A - 摩擦クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、係合時のショックが少なく、引摺りトルクが発生し難い摩擦クラッチを提供すること。【解決手段】摩擦クラッチ１０は、低油圧でピストン３２が作動すると、プッシャプレート１６、摩擦板２６、ドリブンプレート１８を摩擦係合させるとともに弾性体２０を圧縮させるので、係合時のショックが少ない。高油圧でピストン３２が作動すると、入力コーン１５と出力コーン２４が摩擦係合するので、伝達トルクの容量を大きくすることができ、摩擦板26とドリブンプレート１８の枚数を少なくすることができるので、コンパクトである。油圧開放時は、圧縮されていた弾性体２０が入力コーン１５と出力コーン２４を離間させるように作用するので、入力コーン１５と出力コーン２４の貼付きを防止でき、引摺りトルクの発生を抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機等に使用される摩擦クラッチに関する。

同軸上に相対回転可能に設けられているクラッチドラムとハブの間でトルクを伝達する摩擦クラッチとして、クラッチドラム又はハブの一方に取付けられたプレートと、クラッチドラム又はハブの他方に取付けられた摩擦板を摩擦係合させるものがある。このタイプの摩擦クラッチにおいて、伝達するトルクの容量を大きくするためには、プレートと摩擦板を密着させるピストンの作動油圧を大きくする、ピストンの押圧部の面積を大きくする、プレートと摩擦板の枚数を増やす、というような方策がある。

しかしながら、摩擦クラッチには、コンパクト化の要求もあるため、上記のような、摩擦クラッチの大型化を伴う改良は望まれていない。すなわち、コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、さらには、引摺りトルクを抑制できる摩擦クラッチが望まれている。このような課題を解決しようとした摩擦クラッチの例として、以下に挙げるものがある。

特開２０１７−２０６５４号公報

特許文献１には、プレートと摩擦板を摩擦係合させる摩擦クラッチに、コーンクラッチとドグクラッチを組合せたものが開示されている。この摩擦クラッチによれば、ピストンを作動させ、まず、コーンクラッチの円錐面同士を摩擦係合させ、次いで、ドグクラッチの歯を噛み合わせ、最終的に、プレートと摩擦板をピストンによって密着させるとされている。そして、この構成により、伝達トルクの容量が大きく、引摺りトルクを抑制することができるとされている。

しかし、摩擦クラッチには、係合時のショックを緩和させることや、油圧制御に連動したトルク伝達という良好な応答性も求められている。この点、特許文献１の摩擦クラッチは、コーンクラッチの摩擦係合時に急にトルク伝達がなされ、ショックが起こる可能性があり、油圧解放時には、最終的に摩擦係合が解除されるコーンクラッチが貼付き、摩擦係合状態が解除されず、この点で引摺りトルクが発生するという問題も生じ得る。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、係合時のショックが少なく、引摺りトルクが発生し難い摩擦クラッチを提供することを目的とする。

本発明は、回転可能に設けられ、内周面スプラインが形成されている円柱状のクラッチドラムと、
前記クラッチドラムと同軸、且つ、相対回転可能に該クラッチドラムの内周側に設けられているハブと、
前記内周面スプラインに嵌合しているプッシャプレート及びドリブンプレートと、前記クラッチドラムに設けられている入力コーンが、軸方向に前記プッシャプレート、ドリブンプレート、入力コーンの順に配設され、
前記ドリブンプレートと入力コーンの間に位置する弾性体と、
前記クラッチドラムの内周側に設けられ、軸方向に進退動し、前記プッシャプレートを前記ドリブンプレート方向に押圧するピストンと、
前記ハブに連結されている出力コーンと、
前記出力コーンに組付けられ、前記プッシャプレートとドリブンプレートの間に配設されている摩擦板を具え、
前記ピストンが前記プッシャプレートの方向に移動すると、該プッシャプレートを押圧し、前記プッシャプレート、摩擦板、ドリブンプレートを摩擦係合させるとともに前記弾性体を圧縮させ、前記プッシャプレートが同方向にさらに移動すると、前記出力コーンが入力コーンの方向に移動し、前記出力コーンと入力コーンが摩擦係合状態になることを特徴とする摩擦クラッチによって前記課題を解決した。

本発明によれば、低油圧でピストンが作動したとき、プッシャプレートを押圧し、プッシャプレート、摩擦板、ドリブンプレートを摩擦係合させるとともに弾性体を圧縮させる。ここで、弾性体が圧縮することにより、プッシャプレート、摩擦板、ドリブンプレートの摩擦係合初期のショックが緩和される。また、高油圧でピストンが作動したときは、弾性体がさらに圧縮され、出力コーンが入力コーンの方向へ移動し、入力コーンと出力コーンが摩擦係合状態になる。このように、入力コーンと出力コーンから構成されるコーンクラッチでトルク伝達を行うことにより、伝達トルクの容量を大きくすることができるので、摩擦板とドリブンプレートの枚数を少なくでき、ピストンを小型化することもできる。よって、摩擦クラッチのコンパクト化を図ることができる。また、ピストンの作動に必要な作動油の油圧を低いものに設定することができるので、燃費の向上にも寄与する。また、油圧解放時、圧縮されていた弾性体が入力コーンと出力コーンを互いに離間する方向に押すように作用するので、コーンクラッチが貼付き難い。よって、引摺りトルクの発生を抑えることができる。

また、内周面スプラインに嵌合する、出力コーンと入力コーンが係合する出力コーンの面の反対側の面に摩擦係合する第二入力コーンをさらに具える構成とすれば、２つの円錐面の摩擦係合でトルクを伝達することができるので、伝達トルクの容量をさらに大きくすることができる。

ここで、ハブが、出力コーンの入力コーン方向への移動時に、出力コーンによって押圧されることによって弾性変形する撓み部を具える構成とすれば、油圧解放時、弾性変形していた撓み部が出力コーンを入力コーンから離れる方向に押戻すように作用するので、コーンクラッチが一層貼付き難い。

一方、入力コーンが、出力コーンと入力コーンが係合する出力コーンの面の反対側の面に摩擦係合する第三入力コーンを具え、ハブが、出力コーンと連動し、出力コーンと第三入力コーンが係合する第三入力コーンの面の反対側の面に摩擦係合する第二出力コーンと連結されている構成とすれば、３つの円錐面の摩擦係合でトルクを伝達することができるので、伝達トルクの容量をさらに大きくすることができる。

ここで、ハブが、第二出力コーンの入力コーン方向への移動時に、第二出力コーンによって押圧されることによって弾性変形する撓み部を具える構成とすれば、油圧解放時、弾性変形していた撓み部が出力コーンと第２出力コーンを入力コーンと第三入力コーンのそれぞれから離れる方向に押戻すように作用するので、コーンクラッチが一層貼付き難い。

本発明の第１実施形態の摩擦クラッチの油圧解放時の上半分の軸に沿った断面図。 図１の摩擦クラッチの低油圧時の上半分の軸に沿った断面図。 図１の摩擦クラッチの高油圧時の上半分の軸に沿った断面図。 本発明の第２実施形態の摩擦クラッチの油圧解放時の上半分の軸に沿った断面図。 本発明の第３実施形態の摩擦クラッチの油圧解放時の上半分の軸に沿った断面図。

本発明の実施例を、図１〜５を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の第１実施形態の摩擦クラッチ１０の油圧解放時の状態を示している。摩擦クラッチ１０は、回転可能に設けられ、内周面スプライン１４が形成されている円柱状のクラッチドラム１２と、クラッチドラム１２と同軸、且つ、相対回転可能にクラッチドラム１２の内周側に設けられているハブ２２を具えている。クラッチドラム１２とハブ２２の回転軸は図示を省略しており、摩擦クラッチ１０は、当該回転軸に対して略対称の構造であるため、図１〜５は、当該回転軸の上側半分を示している。

クラッチドラム１２の内周面スプライン１４には、プッシャプレート１６とドリブンプレート１８が嵌合しており、さらに、クラッチドラム１２には、入力コーン１５が設けられている。入力コーン１５は、内周面スプライン１４に嵌合し、スナップリングＳで抜止めされることで配設されている。これらは、クラッチドラム１２とともに回転し、軸方向に、プッシャプレート１６、ドリブンプレート１８、入力コーン１５の順に配設されている。

ドリブンプレート１８と入力コーン１５の間には、弾性体２０が配設されている。弾性体２０は、環状のウェーブスプリングであるが、ドリブンプレート１８と入力コーン１５の間に配設できる弾性体であれば、ウェーブスプリング以外のものを使用してもよい。

クラッチドラム１２の内周側には、ピストン３２が設けられている。ピストン３２は、ピストン３２とクラッチドラム１２の間に設けられる油圧室３４に図示しない油路から送られる作動油によって、プッシャプレート１６方向に移動するように構成されている。ピストン３２のプッシャプレート１６側には、キャンセラ３６が配設されており、ピストン３２とキャンセラ３６の間にはリターンスプリング３７が設けられている。このため、ピストン３２が作動油によってプッシャプレート１６方向に移動すると、リターンスプリング３７が圧縮し、作動油の油圧が解放されたとき、リターンスプリング３７がピストン３２を押戻す。かくして、ピストン３２は、軸方向に進退動可能に設けられている。なお、ピストン３２とキャンセラ３６の間の空間をキャンセラ油圧室３８として、キャンセラ油圧室３８にリターン用の作動油を供給するような構造としてもよい。

ハブ２２には、出力コーン２４が連結されている。そして、出力コーン２４には、プッシャプレート１６とドリブンプレート１８の間に配設される摩擦板２６が組付けられている。出力コーン２４と摩擦板２６は、一体型のものであってもよい。ここで、出力コーン２４は、ハブ２２に対し、軸方向移動可能に設けられている。入力コーン１５と出力コーン２４は、摩擦係合する面であって、いずれか一方の円錐面には、摩擦材を貼付けることができる。これは、後述する、第二入力コーン４２、第三入力コーン４４ｂ、第二出力コーン４６ｂも同様である。

以下に、摩擦クラッチ１０の作動について説明する。図２に示す様に、油圧室３４に作動油が供給されると、ピストン３２がプッシャプレート１６の方向に移動し、第二入力コーン４２を介してプッシャプレート１６をドリブンプレート１８の方向に押圧する。このとき、ピストン３２とキャンセラ２６の間に設けられているリターンスプリング３７も圧縮され始める。なお、第二入力コーン４２については、後に詳述する。

低油圧でピストン３２が作動したとき、ピストン３２がプッシャプレート１６を押圧することにより、プッシャプレート１６、摩擦板２６、ドリブンプレート１８を摩擦係合させるとともに弾性体２０を圧縮させる。このように、摩擦クラッチ１０では、ピストン３２の作動により、まず、プッシャプレート１６、摩擦板２６、ドリブンプレート１８から構成されるディスククラッチによってクラッチドラム１２のトルクをハブ２２に伝達させる。ここで、プッシャプレート１６、摩擦板２６、ドリブンプレート１８の摩擦係合時に弾性体２０が圧縮することにより、プッシャプレート１６、摩擦板２６、ドリブンプレート１８の摩擦係合初期のショックが緩和される。

低油圧の状態から高油圧の状態へ移行したとき、図３に示すように、ピストン３２はプッシャプレート１６を同方向にさらに押圧する。そうすると、弾性体２０はさらに圧縮されるとともに、出力コーン２４が入力コーン１５の方向へ移動する。そして、入力コーン１５と出力コーン２４が摩擦係合状態になることによって、入力コーン１５と出力コーン２４から構成されるコーンクラッチでトルク伝達が行われる。本構成により、摩擦クラッチ１０の伝達トルクの容量を大きくすることができるので、摩擦板２６とドリブンプレート１８の枚数を少なくすることができ、ピストン３２を小型化することもできる。本実施形態では、摩擦板２６とドリブンプレート１８はともに１枚である。よって、摩擦クラッチ１０のコンパクト化を図ることができる。加えて、ピストン３２の作動に必要な作動油の油圧を低いものに設定することができるので、燃費の向上にも寄与することができる。なお、耐熱性を向上させる等の目的で、摩擦板２６とドリブンプレート１８の枚数を増やすことも可能である。

また、摩擦クラッチ１０は、プッシャプレート１６とピストン３２の間に、クラッチドラム１２の内周面スプライン１４に嵌合する第二入力コーン４２を具えている。高油圧でピストン３２が作動したとき、第二入力コーン４２は、出力コーン２４と入力コーン１５が係合する出力コーン２４の面の反対側の面に摩擦係合するように構成されている。これにより、摩擦クラッチ１０は、入力コーン１５及び第二入力コーン４２と出力コーン２４のそれぞれの２つの円錐面の摩擦係合でトルクを伝達することができるので、伝達トルクの容量をさらに大きくすることができる。なお、第二入力コーン４２は、プッシャプレート１６と一体的に形成されているものでもよい。

図３に示す状態から油圧が解放されたとき、ピストン３２は、圧縮されていたリターンスプリング３７によって押戻される。また、同様に、圧縮されていた弾性体２０が入力コーン１５とドリブンプレート１８、摩擦板２６、延いては出力コーン２４を互いに離間する方向に押すように作用する。また、プッシャプレート１６と出力コーン２４をピストン３２の方向に押戻す。これにより、コーンクラッチとディスククラッチの摩擦係合状態は解除される。このように、摩擦クラッチ１０では、弾性体２０が入力コーン１５と出力コーン２４を互いに離間する方向に押すので、コーンクラッチが貼付き難く、良好な応答性を実現できる。

また、摩擦クラッチ１０のハブ２２が撓み部２８を有する構成とすることができる。撓み部２８は、出力コーン２４が入力コーン１５と摩擦係合する方向へ移動したときに、出力コーン２４によって押圧されることによって弾性変形するように構成されている。本構成によれば、油圧解放時、弾性変形していた撓み部２８が出力コーン２４を入力コーン１５から離れる方向に押戻すように作用するので、コーンクラッチが一層貼付き難い。

図４には、１つの円錐面の摩擦係合でトルクを伝達するコーンクラッチを具えた、本発明の第２実施形態の摩擦クラッチ１０ａが示されている。摩擦クラッチ１０ａは、基本的には、摩擦クラッチ１０と同様の構成を具えている。しかし、摩擦クラッチ１０と異なり、第二入力コーン４２（図１参照）を具えていない。本発明は、このようなシンプルな構成とすることもできる。

図５には、３つの円錐面の摩擦係合でトルクを伝達するコーンクラッチを具えた、本発明の第３実施形態の摩擦クラッチ１０ｂが示されている。摩擦クラッチ１０ｂは、基本的には、摩擦クラッチ１０と同様の構成を具えている。しかし、以下の点で異なる。

摩擦クラッチ１０ｂは、入力コーン１５ｂが、出力コーン２４ｂと入力コーン１５ｂが係合する出力コーン２４ｂの面の反対側の面に摩擦係合する第三入力コーン４４ｂを具えている。また、ハブ２２ｂが、出力コーン２４ｂと連動し、出力コーン２４ｂと第三入力コーン４４ｂが係合する第三入力コーン４４ｂの面の反対側の面に摩擦係合する第二出力コーン４６ｂと連結されている。摩擦クラッチ１０ｂでは、第二出力コーン４６ｂと摩擦板２６ｂが一体のもので、第二出力コーン４６ｂに出力コーン２４ｂが組付けられていることにより、結果として、出力コーン２４ｂをハブ２２ｂに連結しているものである。

摩擦クラッチ１０ｂによれば、高油圧でピストン３２ｂが作動したとき、入力コーン１５ｂと出力コーン２４ｂ、出力コーン２４ｂと第三入力コーン４４ｂ、第三入力コーン４４ｂと第二出力コーン４６ｂのそれぞれ合計３つの円錐面を摩擦係合させてトルクを伝達させることができるので、伝達トルクの容量をさらに大きくすることができる。

摩擦クラッチ１０ｂの場合、ハブ２２ｂが、第二出力コーン４６ｂの入力コーン１５ｂ方向への移動時に、第二出力コーン４６ｂによって押圧されることによって弾性変形する撓み部２８ｂを具える構成とすることもできる。撓み部２８ｂの作用については、摩擦クラッチ１０の撓み部２８と同様であるため、説明を省略する。

上記に説明した摩擦クラッチ１０〜１０ｂでは、摩擦板２６〜２６ｂのプッシャプレート１６〜１６ｂとドリブンプレート１８〜１８ｂに対向する面に摩擦材が貼付けられている。これに換えて、プッシャプレート１６〜１６ｂとドリブンプレート１８〜１８ｂの摩擦板２６〜２６ｂに対向する面に摩擦材を貼付けることもできる。

以上に説明した通り、本発明によれば、コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、係合時のショックが少なく、引摺りトルクが発生し難い摩擦クラッチとすることができる。

１０〜１０ｂ クラッチ
１２〜１２ｂ クラッチドラム
１４ 内周面スプライン
１５〜１５ｂ 入力コーン
１６〜１６ｂ プッシャプレート
１８〜１８ｂ ドリブンプレート
２０〜２０ｂ 弾性体
２２〜２２ｂ ハブ
２４〜２４ｂ 出力コーン
２６〜２６ｂ 摩擦板
２８，２８ｂ 撓み部
３２〜３２ｂ ピストン
４２ 第二入力コーン
４４ 第三入力コーン
４６ｂ 第二出力コーン

Claims (5)

1. 回転可能に設けられ、内周面スプラインが形成されている円柱状のクラッチドラムと、
   前記クラッチドラムと同軸、且つ、相対回転可能に該クラッチドラムの内周側に設けられているハブと、
   前記内周面スプラインに嵌合しているプッシャプレート及びドリブンプレートと、前記クラッチドラムに設けられている入力コーンが、軸方向に前記プッシャプレート、ドリブンプレート、入力コーンの順に配設され、
   前記ドリブンプレートと入力コーンの間に位置する弾性体と、
   前記クラッチドラムの内周側に設けられ、軸方向に進退動し、前記プッシャプレートを前記ドリブンプレート方向に押圧するピストンと、
   前記ハブに連結されている出力コーンと、
   前記出力コーンに組付けられ、前記プッシャプレートとドリブンプレートの間に配設されている摩擦板を具え、
   前記ピストンが前記プッシャプレートの方向に移動すると、該プッシャプレートを押圧し、前記プッシャプレート、摩擦板、ドリブンプレートを摩擦係合させるとともに前記弾性体を圧縮させ、前記プッシャプレートが同方向にさらに移動すると、前記出力コーンが入力コーンの方向に移動し、前記出力コーンと入力コーンが摩擦係合状態になることを特徴とする、
   摩擦クラッチ。
2. 前記内周面スプラインに嵌合する、前記出力コーンと入力コーンが係合する前記出力コーンの面の反対側の面に摩擦係合する第二入力コーンをさらに具える、請求項１の摩擦クラッチ。
3. 前記ハブが、前記出力コーンの入力コーン方向への移動時に、該出力コーンによって押圧されることによって弾性変形する撓み部を具える、請求項１又は２の摩擦クラッチ。
4. 前記入力コーンが、前記出力コーンと入力コーンが係合する前記出力コーンの面の反対側の面に摩擦係合する第三入力コーンを具え、
   前記ハブが、前記出力コーンと連動し、該出力コーンと前記第三入力コーンが係合する該第三入力コーンの面の反対側の面に摩擦係合する第二出力コーンと連結されている、請求項１の摩擦クラッチ。
5. 前記ハブが、前記第二出力コーンの入力コーン方向への移動時に、該第二出力コーンによって押圧されることによって弾性変形する撓み部を具える、請求項１又は２の摩擦クラッチ。

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