JP2020041592A - クラッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムスプリングの押付力の増大とクラッチペダルなどのクラッチ操作部材の操作荷重の増大の抑制との両立を図りながら、サイズの増大およびクラッチ切れ不良による不都合の発生を抑制できる、クラッチ機構を提供する。【解決手段】ダイヤフラムスプリング１３の内周部は、フライホイール１１側と反対側、つまりレリーズベアリング１６側に膨出するよう湾曲している。そして、その湾曲面の曲率は、クラッチが繋がった状態におけるダイヤフラムスプリング１３の内周部とレリーズベアリング１６との当接点で最も大きく、ダイヤフラムスプリング１３の外周側ほど小さくなるように変化している。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、マニュアルトランスミッション（ＭＴ：Manual Transmission）を搭載した車両、いわゆるＭＴ車に搭載されるクラッチ機構に関する。

ＭＴ車では、エンジンとマニュアルトランスミッションとの間に、クラッチが介装されている。運転席の前方に配置されたクラッチペダルが踏まれていないときには、クラッチが繋がっており、クラッチペダルが踏み込まれると、クラッチが切れる。クラッチが繋がっているときには、エンジンの動力がマニュアルトランスミッションで変速されて駆動輪に伝達される。クラッチが切れた状態で、変速段を切り替えることができ、また、エンジンストールを発生させずに車両を停止させることができる。

クラッチには、乾式単板クラッチが広く用いられている。乾式単板クラッチは、エンジンの出力軸に保持されるフライホイールと、フライホイールに固定されたクラッチカバーと、クラッチカバーに外周部が支持されるダイヤフラムスプリングと、フライホイールとダイヤフラムスプリングとの間に配置されるプレッシャプレートと、フライホイールとプレッシャプレートとの間に配置されるクラッチディスクとを備えている。

クラッチペダルが踏まれていない状態では、ダイヤフラムスプリングのばね力による押付力がダイヤフラムスプリングの外周部からプレッシャプレートに入力され、プレッシャプレートによりクラッチディスクがフライホイールに押し付けられる。この状態がクラッチの繋がった状態であり、エンジンの動力がクラッチを介してマニュアルトランスミッションに伝達される。

ダイヤフラムスプリングに対してプレッシャプレート側と反対側には、レリーズベアリングがダイヤフラムスプリングの内周部に対向して配置されている。クラッチペダルが踏まれると、たとえば、クラッチペダルにレリーズケーブルを介して接続されたレリーズフォークが回動し、レリーズフォークがレリーズベアリングをダイヤフラムスプリング側に押圧する。この押圧力がレリーズベアリングを介してダイヤフラムスプリングの内周部に入力され、ダイヤフラムスプリングが傾動および弾性変形し、ダイヤフラムスプリングの外周部からプレッシャプレートへの押付力の入力が解除される。その結果、クラッチディスクがフライホイールから離れた状態となる。この状態がクラッチの切れた状態であり、エンジンの動力がマニュアルトランスミッションに伝達されない。

特開２００８−２３２３６３号公報

クラッチが繋がった状態で、クラッチの滑りが発生することなく、エンジンの動力がマニュアルトランスミッションに伝達されるには、ダイヤフラムスプリングに大きな押付力が要求される。しかしながら、ダイヤフラムスプリングの押付力が大きくされると、クラッチを切る際に、ダイヤフラムスプリングの押付力を解除するためにレリーズベアリングをダイヤフラムスプリングに押し込む荷重が大きくなり、クラッチペダルの操作荷重が増す。

ダイヤフラムスプリングの大きな押付力を確保しながら、クラッチペダルの操作力の増大を抑制すべく、たとえば、レリーズフォークの支点と作用点（レリーズベアリングとの当接点）との距離に対するレリーズフォークの支点と力点（レリーズケーブルの接続点）との距離の割合を大きくすることが考えられる。しかし、レリーズフォークのサイズが大きくなり、クラッチの車両への搭載性が損なわれるおそれがある。また、クラッチが切れるまでのクラッチペダルのストロークが増大するため、クラッチの切れが不良な状態（クラッチが完全に切れていない状態）で変速段を切り替えるための操作が行われたり、その状態で車両が停止することによるエンジンストールが発生したりするおそれがある。

本発明の目的は、ダイヤフラムスプリングの押付力の増大とクラッチペダルなどのクラッチ操作部材の操作荷重の増大の抑制との両立を図りながら、サイズの増大およびクラッチ切れ不良による不都合の発生を抑制できる、クラッチ機構を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るクラッチ機構は、駆動源の出力軸が連結されるフライホイールと、フライホイールに固定されるクラッチカバーと、クラッチカバーに外周部の支点で支持されるダイヤフラムスプリングと、フライホイールとダイヤフラムスプリングとの間に配置され、ダイヤフラムスプリングが支点よりも外周側の作用点で当接するプレッシャプレートと、フライホイールとプレッシャプレートとの間に配置され、作用点でダイヤフラムスプリングからプレッシャプレートに入力される押付力によりフライホイールに押し付けられるクラッチディスクと、ダイヤフラムスプリングに対してプレッシャプレート側と反対側で回転軸線方向に移動可能に設けられ、ダイヤフラムスプリングの内周部に力点で当接して、プレッシャプレート側への移動による押圧力を力点に入力するレリーズベアリングと、レリーズベアリングをプレッシャプレート側に移動させるために操作されるクラッチ操作部材とを含み、ダイヤフラムスプリングの内周部は、レリーズベアリング側に膨出するよう湾曲し、レリーズベアリングのプレッシャプレート側への移動に伴って力点が支点に近づくように曲率が変化している。

この構成によれば、クラッチ操作部材が操作されていない状態では、ダイヤフラムスプリングからプレッシャプレートに作用点で入力される押付力により、クラッチディスクがフライホイールに押し付けられる。これにより、クラッチが繋がった状態となる。

クラッチ操作部材が操作されると、レリーズベアリングがプレッシャプレート側に移動して、その移動による押圧力がダイヤフラムスプリングの内周部に力点で入力される。これにより、ダイヤフラムスプリングが傾動および弾性変形し、ダイヤフラムスプリングの外周部からプレッシャプレートへの押付力の入力が解除される。その結果、クラッチディスクがフライホイールから離れ、クラッチが切れた状態となる。

ダイヤフラムスプリングの内周部がレリーズベアリング側に膨出するよう湾曲し、かつ、その曲率が変化しているので、クラッチが切れた状態になる途中、レリーズベアリングのプレッシャプレート側への移動に伴って力点が支点に近づく。そのため、クラッチ操作部材の操作開始当初は、支点と作用点との間の距離に対する支点と力点との間の距離の割合であるレバー比が大きく、レリーズベアリングから力点に加えられる押圧力が小さくても、ダイヤフラムスプリングをその弾性力に抗して変形させることができる。そして、クラッチ操作部材の操作が進むと、レバー比が小さくなるので、レリーズベアリングの移動量に対するダイヤフラムスプリングの支点よりも外周側の部分の移動量が大きくなる。これにより、クラッチの良好な切れを確保することができる。

よって、ダイヤフラムスプリングの押付力が増大されても、クラッチ操作部材の操作荷重の増大を抑制することができながら、クラッチ機構のサイズの増大およびクラッチ切れ不良による不都合の発生を抑制することができる。

本発明によれば、ダイヤフラムスプリングの押付力の増大とクラッチペダルなどのクラッチ操作部材の操作荷重の増大の抑制との両立を図りながら、サイズの増大およびクラッチ切れ不良による不都合の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１の断面図である。 クラッチが繋がった状態におけるダイヤフラムスプリングとレリーズベアリングとの当接点の近傍を示す断面図である。 クラッチが切れた状態におけるダイヤフラムスプリングとレリーズベアリングとの当接点の近傍を示す断面図である。 クラッチが繋がった状態におけるレリーズベアリングとレリーズフォークとの当接点の近傍を示す断面図である。 クラッチが切れた状態におけるレリーズベアリングとレリーズフォークとの当接点の近傍を示す断面図である。 クラッチペダルのストロークに対するクラッチペダルを操作する荷重の変化を示すグラフである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜クラッチ機構＞
図１は、本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１の断面図である。なお、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂの各図において、断面を示すハッチングの付与が省略されている。

クラッチ機構１は、ＭＴ車に搭載されて、駆動源であるエンジンとマニュアルトランスミッションとの間に介装され、エンジンの動力をマニュアルトランスミッションに伝達／遮断する。なお、以下において、クラッチ機構１がエンジンの動力をマニュアルトランスミッションに伝達する状態を「クラッチが繋がった状態」といい、クラッチ機構１がエンジンからマニュアルトランスミッションへの動力の伝達を遮断する状態を「クラッチが切れた状態」という。

クラッチ機構１は、乾式単板クラッチの構成を有しており、フライホイール１１、クラッチカバー１２、ダイヤフラムスプリング１３、プレッシャプレート１４、クラッチディスク１５、レリーズベアリング１６およびレリーズフォーク１７を備えている。

フライホイール１１は、略円板状に形成されており、ボルト２１によりエンジンの出力軸に固定される。以下、フライホイール１１の回転軸線と平行な方向を「回転軸線方向」という。

クラッチカバー１２は、環状に形成されており、フライホイール１１の外周部に対向配置されて、ボルト２２によりフライホイール１１に固定される。クラッチカバー１２の内周部は、回転径方向および回転周方向に延びる略円環板状をなしている。また、その内周部には、フライホイール１１側に屈曲して回転径方向の外側にさらに折り返された断面略コ字状の保持部２３が形成されている。

ダイヤフラムスプリング１３は、円環状の金属板を円錐状に加工した皿ばねである。ダイヤフラムスプリング１３は、その外周部がピボットリング２４を介してクラッチカバー１２の保持部２３に保持されており、ピボットリング２４を支点ＳＦとして揺動可能に設けられている。

プレッシャプレート１４は、円環状に形成されており、フライホイール１１とダイヤフラムスプリング１３の外周部との間に介在されている。プレッシャプレート１４は、複数のストラッププレート２５を介して、クラッチカバー１２に一体回転可能かつ回転軸線方向に移動可能に保持されている。プレッシャプレート１４は、フライホイール１１側に平面からなる押圧面２６を有している。また、プレッシャプレート１４は、ダイヤフラムスプリング１３側にそれぞれ突出する複数の突出部２７がプレッシャプレート１４の回転軸線を中心とする等角度間隔で設けられている。各突出部２７には、ダイヤフラムスプリング１３の支点ＳＦよりも外側の部分が当接する。

マニュアルトランスミッションには、エンジンの出力軸と同一軸線上を延びるインプット軸２８が設けられている。インプット軸２８は、ダイヤフラムスプリング１３の中心の孔にフライホイール１１側と反対側から挿通されて、クラッチディスク１５の中心部に相対回転不能に接続されている。クラッチディスク１５の外周部は、フライホイール１１とプレッシャプレート１４の押圧面２６との間に介在されている。

レリーズベアリング１６は、ダイヤフラムスプリング１３に対してフライホイール１１側と反対側において、インプット軸２８に外嵌され、回転軸線方向に移動可能に設けられている。ダイヤフラムスプリング１３の内周部は、レリーズベアリング１６に当接している。レリーズベアリング１６には、回転軸線方向と直交する平面を少なくともフライホイール１１側と反対側の面に有する平面部２９が設けられている。

レリーズフォーク１７は、レバー状をなし、回転軸線方向と交差する方向に延びている。レリーズフォーク１７の一端部は、レリーズベアリング１６に対して回転軸線方向と交差する方向の一方側に配置され、その他端部は、レリーズベアリング１６に対して回転軸線方向と交差する方向の他方側に配置されている。レリーズフォーク１７の一端部には、フライホイール１１側に凹む断面半円形状の凹部３１が形成されている。凹部３１に対してフライホイール１１側と反対側には、レリーズフォークサポート３２が設けられている。レリーズフォークサポート３２は、回転軸線方向に延び、その先端部が凹部３１と略同一の曲率を有する断面半円形状に形成されている。レリーズフォークサポート３２の先端部がレリーズフォーク１７の凹部３１に嵌まることにより、レリーズフォーク１７は、レリーズフォークサポート３２の先端部を支点ＦＦとして、他端部が回転軸線方向に移動するように揺動可能に設けられている。ＭＴ車の運転席の前方には、運転者の足で操作されるクラッチペダルが配置されており、レリーズフォーク１７の他端部には、クラッチペダルの操作を伝達するレリーズケーブル３３が接続されている。

また、レリーズフォーク１７の中間部分、具体的には、レリーズフォーク１７の長手方向の中央より一端部寄りの部分には、フライホイール１１側に弧状に膨出する押圧部３４が形成されている。押圧部３４は、レリーズベアリング１６の平面部２９にフライホイール１１側と反対側から当接している。

＜クラッチ動作＞
クラッチペダルが操作されていない状態では、ダイヤフラムスプリング１３がプレッシャプレート１４の各突出部２７に当接し、その当接点である作用点ＳＡでダイヤフラムスプリング１３の弾性による押付力がプレッシャプレート１４に入力される。そして、そのプレッシャプレート１４に入力される押付力により、プレッシャプレート１４の押圧面２６がクラッチディスク１５をフライホイール１１側に押圧し、クラッチディスク１５がフライホイール１１に押し付けられる。その結果、クラッチが繋がった状態となり、クラッチディスク１５がフライホイール１１と一体に回転して、エンジンの動力がマニュアルトランスミッションのインプット軸２８に伝達される。

クラッチペダルが操作されると、そのクラッチペダルの操作がレリーズケーブル３３を介してレリーズフォーク１７に伝達される。具体的には、クラッチペダルが踏まれると、レリーズケーブル３３が引っ張られて、レリーズフォーク１７の他端部がフライホイール１１側に引き寄せられる。これにより、レリーズフォーク１７におけるレリーズケーブル３３の接続点が力点ＦＥとなって、レリーズフォーク１７が支点ＦＦを中心に回動する。このレリーズフォーク１７の回動に伴い、レリーズベアリング１６の平面部２９とレリーズフォーク１７の押圧部３４との当接点が作用点ＦＡとなって、押圧部３４が作用点ＦＡで平面部２９を押圧する。そして、その押圧より、レリーズベアリング１６がフライホイール１１側に移動し、ダイヤフラムスプリング１３の内周部とレリーズベアリング１６との当接点が力点ＳＥとなって、レリーズベアリング１６が力点ＳＥでダイヤフラムスプリング１３の内周部を押圧する。その結果、ダイヤフラムスプリング１３がピボットリング２４を支点ＳＦとして傾動および弾性変形し、作用点ＳＡにおけるダイヤフラムスプリング１３からプレッシャプレート１４への押付力の入力が解除されて、クラッチディスク１５がフライホイール１１から離れ、クラッチが切れた状態となる。クラッチが切れた状態では、フライホイール１１が回転してもクラッチディスク１５が回転しないので、エンジンの動力がマニュアルトランスミッションのインプット軸２８に伝達されない。

＜レバー比可変＞
図２Ａは、クラッチが繋がった状態におけるダイヤフラムスプリング１３の内周部とレリーズベアリング１６との当接点の近傍を示す断面図である。図２Ｂは、クラッチが切れた状態におけるダイヤフラムスプリング１３の内周部とレリーズベアリング１６との当接点の近傍を示す断面図である。

ダイヤフラムスプリング１３の内周部は、フライホイール１１側と反対側、つまりレリーズベアリング１６側に膨出するよう湾曲している。そして、その湾曲面の曲率は、クラッチが繋がった状態におけるダイヤフラムスプリング１３の内周部とレリーズベアリング１６との当接点で最も大きく、ダイヤフラムスプリング１３の外周側ほど小さくなるように変化している。

これにより、クラッチが繋がった状態から切れた状態に移行する際に、レリーズベアリング１６の移動に伴って、ダイヤフラムスプリング１３の内周部とレリーズベアリング１６との当接点である力点ＳＥが支点ＳＦに近づく。

そのため、クラッチペダルの操作開始当初は、支点ＳＦと作用点ＳＡとの間の距離に対する支点ＳＦと力点ＳＥとの間の距離の割合であるレバー比が大きく、レリーズベアリング１６から力点ＳＥに加えられる押圧力が小さくても、ダイヤフラムスプリング１３をその弾性力に抗して変形させることができる。そして、支点ＳＦと作用点ＳＡとの間の距離が一定であるから、クラッチペダル（レリーズフォーク１７）の操作が進むにつれて、レバー比が小さくなり、レリーズベアリング１６の移動量に対するダイヤフラムスプリング１３の外周部の移動量が大きくなる。これにより、クラッチの良好な切れを確保することができる。

図３Ａは、クラッチが繋がった状態におけるレリーズベアリング１６の平面部２９とレリーズフォーク１７の押圧部３４との当接点の近傍を示す断面図である。図３Ｂは、クラッチが切れた状態におけるレリーズベアリング１６の平面部２９とレリーズフォーク１７の押圧部３４との当接点の近傍を示す断面図である。

レリーズフォーク１７の押圧部３４の曲率は、クラッチが繋がった状態におけるレリーズベアリング１６の平面部２９と当接点で最も大きく、レリーズフォーク１７の他端部側（レリーズケーブル３３が接続されている側）ほど小さくなるように変化している。

これにより、クラッチが繋がった状態から切れた状態に移行する際に、レリーズフォーク１７の回動に伴って、レリーズベアリング１６の平面部２９とレリーズフォーク１７の押圧部３４との当接点である作用点ＦＡが支点ＦＦから遠ざかる。

そのため、クラッチペダルの操作開始当初は、支点ＦＦと作用点ＦＡとの間の距離に対する支点ＦＦと力点ＦＥとの間の距離の割合であるレバー比が大きく、クラッチペダル（レリーズフォーク１７）に加えられる操作力が小さくても、作用点ＦＡでレリーズフォーク１７からレリーズベアリング１６に加えられる押圧力を大きく確保でき、ダイヤフラムスプリング１３をその弾性力に抗して変形させることができる。そして、支点ＦＦと力点ＦＥとの間の距離が一定であるから、クラッチペダルの操作が進むにつれて、レバー比が小さくなり、レリーズフォーク１７の移動量に対するレリーズベアリング１６の移動量が大きくなり、レリーズベアリング１６の移動量に対するダイヤフラムスプリング１３の外周部の移動量が大きくなる。これにより、クラッチの良好な切れを確保することができる。

＜作用効果＞
以上のように、クラッチが繋がった状態から切れた状態に移行する際に、クラッチペダルの操作開始当初は、ダイヤフラムスプリング１３に関するレバー比が大きく、クラッチペダルの操作が進むにつれて、ダイヤフラムスプリング１３に関するレバー比が小さくなる。これにより、図４に示される実線と破線とを比較して理解されるように、そのレバー比が可変である構造では、レバー比が一定である従来構造と比較して、クラッチペダルを操作する荷重のピークを下げることができながら、クラッチが切れた状態になる前からクラッチペダルの操作がストッパにより規制されるまでの間は、クラッチペダルを操作する荷重が増大する反面、クラッチペダルの操作量（ストローク）に対するダイヤフラムスプリング１３の外周部の移動量を大きく確保できる。よって、ダイヤフラムスプリング１３の押付力が増大されても、クラッチペダル（レリーズフォーク１７）の操作荷重の増大を抑制することができながら、クラッチ機構１のサイズの増大およびクラッチ切れ不良による不都合の発生を抑制することができる。

また、クラッチが繋がった状態から切れた状態に移行する際に、クラッチペダルの操作開始当初は、レリーズフォーク１７に関するレバー比が大きく、クラッチペダルの操作が進むにつれて、レリーズフォーク１７に関するレバー比が小さくなる。これにより、ダイヤフラムスプリング１３に関するレバー比が可変であることによる効果が増強される。よって、ダイヤフラムスプリング１３の押付力が増大されても、クラッチペダル（レリーズフォーク１７）の操作荷重の増大を一層抑制することができながら、クラッチ機構１のサイズの増大およびクラッチ切れ不良による不都合の発生をより抑制することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもでき、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：クラッチ機構
１１：フライホイール
１２：クラッチカバー
１３：ダイヤフラムスプリング
１４：プレッシャプレート
１５：クラッチディスク
１６：レリーズベアリング
１７：レリーズフォーク（クラッチ操作部材）
ＳＡ：作用点
ＳＥ：力点
ＳＦ：支点

Claims (1)

1. 駆動源の出力軸が連結されるフライホイールと、
   前記フライホイールに固定されるクラッチカバーと、
   前記クラッチカバーに外周部の支点で支持されるダイヤフラムスプリングと、
   前記フライホイールと前記ダイヤフラムスプリングとの間に配置され、前記ダイヤフラムスプリングが前記支点よりも外周側の作用点で当接するプレッシャプレートと、
   前記フライホイールと前記プレッシャプレートとの間に配置され、前記作用点で前記ダイヤフラムスプリングから前記プレッシャプレートに入力される押付力により前記フライホイールに押し付けられるクラッチディスクと、
   前記ダイヤフラムスプリングに対して前記プレッシャプレート側と反対側で回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記ダイヤフラムスプリングの内周部に力点で当接して、前記プレッシャプレート側への移動による押圧力を前記力点に入力するレリーズベアリングと、
   前記レリーズベアリングを前記プレッシャプレート側に移動させるために操作されるクラッチ操作部材とを含み、
   前記ダイヤフラムスプリングの内周部は、前記レリーズベアリング側に膨出するよう湾曲し、前記レリーズベアリングの前記プレッシャプレート側への移動に伴って前記力点が前記支点に近づくように曲率が変化している、クラッチ機構。

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