JP2021124148A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化できる、空圧式ＣＳＣ式のクラッチ装置を提供する。【解決手段】本発明の一側面に係るクラッチ装置１００は、クラッチ部２と、クラッチレリーズ装置３と、を備える。クラッチ部２は、プレッシャプレート２２、クラッチディスク、及び、コイルスプリング２３を有する。コイルスプリング２３は、プレッシャプレート２２をクラッチディスクに対して付勢する。クラッチレリーズ装置３は、シリンダ３１と、ピストン３２と、エア室Ｃと、を含む。ピストン３２は、シリンダ３１内を軸方向に摺動する。エア室Ｃは、シリンダ３１とピストン３２との間に画定される。【選択図】図４

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。

車両用のクラッチ装置において動力伝達状態を解除する操作（以下、レリーズ操作と称する）をするために、クラッチレリーズ装置が設けられている。レリーズ装置は、たとえばクラッチペダルの操作によりスレーブシリンダを作動させ、これによってレリーズ軸受が軸方向に移動する。このレリーズ軸受の移動によって、クラッチ装置を構成するダイヤフラムスプリングの中心部が押圧され、プレッシャプレートによるクラッチディスクへの押圧力が解除される。すなわち、クラッチ装置における動力伝達状態が解除される。

また、レリーズ装置を大型化することなくレリーズ操作時における踏力を軽減するために、Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ Ｓｌａｖｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ（ＣＳＣ）式のレリーズ装置が用いられている。ＣＳＣ式のレリーズ装置は、トランスミッションの入力軸と同軸で設けられたシリンダ及びピストンを有している。そして、シリンダに油圧や空圧を供給してピストンを作動することによって、レリーズ軸受が軸方向に移動する。以下、空圧により作動するＣＳＣ方式のレリーズ装置を空圧式ＣＳＣという。

しかしながら、空圧式ＣＳＣを有するクラッチ装置において、レリーズ操作のためにダイヤフラムスプリングを用いた場合、図１のレリーズ特性線図のとおり、レリーズストロークと荷重の関係が１対１で対応しない部分が存在する。よって、荷重制御ができない。つまり、ペダルの踏み込み量により圧力制御ができるバルブで荷重制御を行っても、ペダルの踏み込み量（以下、ペダルストローク量ともいう）とクラッチのストローク量（以下、レリーズストローク量ともいう）との関係が予測不能である。ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係が予測不能である場合、所望のレリーズストローク量を得るために、どの程度の圧力をペダルストロークにより加えればよいかが分からない。つまり、圧力制御することができない。

たとえば、図２は、空圧式ＣＳＣにおいて、ダイヤフラムスプリングを使ってレリーズ操作したときの、ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を示す図である。図２において、区間Ａ〜Ｂでは、ペダルストロークが一定であっても、レリーズストロークが不定になる。したがって、空圧式ＣＳＣにおいて、ダイヤフラムスプリングを使ってレリーズ操作をするためには、圧力制御するための技術が必要である。

米国特許出願公開第４７９６７３９号明細書（引用文献１）は、空圧式ＣＳＣにおいて圧力制御するための技術を紹介する。引用文献１では、図３のように、空圧式ＣＳＣに制御弁、位置測定センサ（センサ）、及び、マスタ／スレーブ機構を設ける。図３中の白抜き矢印は、クラッチのストローク方向を示す。制御弁は、クラッチの位置を制御する。位置測定センサは、クラッチの位置を制御弁にフィードバックする。マスタ／スレーブ機構は、クラッチペダルから制御弁を接続する。この構造により、引用文献１は、所望のレリーズストローク量を得るために圧力制御することができる。そのため、引用文献１の技術を、ダイヤフラムスプリングを使ったレリーズ装置に適用すれば、空圧式ＣＳＣにおいても、圧力制御することができる。

米国特許出願公開第４７９６７３９号明細書

しかしながら、空圧式ＣＳＣに制御弁、位置測定センサ、及び、マスタ／スレーブ機構を設けることで圧力制御すると、嵩張る。

本発明の課題は、省スペース化できる、空圧式ＣＳＣ式のクラッチ装置を提供することにある。

（１）本発明の一側面に係るクラッチ装置は、クラッチ部と、クラッチレリーズ装置と、を備える。クラッチ部は、プレッシャプレート、クラッチディスク、及び、コイルスプリングを有する。コイルスプリングは、プレッシャプレートをクラッチディスクに対して付勢する。クラッチレリーズ装置は、シリンダと、ピストンと、エア室と、を含む。ピストンは、シリンダ内を軸方向に摺動する。エア室は、シリンダとピストンとの間に画定される。

この装置では、空圧式ＣＳＣに制御弁、位置測定センサ、及び、マスタ／スレーブ機構を設ける必要がない。このため、空圧式ＣＳＣ方式のクラッチ装置において、省スペース化できる。

（２）本発明の一側面に係るクラッチ装置は、クラッチ部と、クラッチレリーズ装置と、を備える。クラッチ部は、レリーズ力を作用させることで動力を伝達するノーマルオープン式である。クラッチレリーズ装置は、シリンダと、ピストンと、エア室と、を含む。ピストンは、シリンダ内を軸方向に摺動する。エア室は、シリンダとピストンとの間に画定される。

この装置では、空圧式ＣＳＣに制御弁、位置測定センサ、及び、マスタ／スレーブ機構を設ける必要がない。このため、空圧式ＣＳＣ方式のクラッチ装置において、省スペース化できる。

（３）好ましくは、クラッチ装置は、さらに、クラッチペダルと、圧力制御部と、を有する。圧力制御部は、クラッチペダルの踏み込み量に応じて、エア室に供給される空気の圧力を調整する。

ここでは、圧力制御部を有するため、クラッチレリーズ装置に加える圧力を線形制御することができる。そのため、ペダルストローク量と、レリーズストローク量とが、１対１で対応する。したがって、クラッチペダルを操作することで、圧力制御することができる。

（４）好ましくは、圧力制御部は、空圧により制御できる。

ここでは、圧力制御部は、空圧により圧力制御する。そのため、クラッチ装置のすべてをエアで制御する（オールエア式にする）ことができる。したがって、クラッチペダルと、圧力制御部とを油圧配管やワイヤ接続にした場合よりも部品の組付けやメンテナンスが容易になる。詳細には、油圧配管の場合に必要なエア抜き作業や、ワイヤ接続の場合に、ワイヤが伸縮することに起因する調整作業が不要である。

（５）圧力制御部は、クラッチレリーズ装置よりもクラッチペダルに近い側に配置されてもよい。

（６）好ましくは、圧力制御部は、サイレンサー構造を含む。サイレンサー構造は、空気が排出される際の音を抑制する。

以上のような本発明では、空圧式ＣＳＣ方式のクラッチ装置において、省スペース化できる。

空圧式ＣＳＣにおいて、ダイヤフラムスプリングを使ったレリーズ装置を作動させたときの、レリーズ荷重とレリーズストローク量との関係を示す図。 空圧式ＣＳＣにおいて、ダイヤフラムスプリングを使ったレリーズ装置を作動させたときの、ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を示す図。 従来の空圧式ＣＳＣ方式のクラッチ装置を説明する図。 本発明のクラッチ装置を説明する図。 本発明のクラッチ装置のクラッチ部の斜視図。 本発明のクラッチ装置のクラッチレリーズ装置の断面構成図。 本発明の圧力制御弁の断面図。 空圧式ＣＳＣにおいて、コイルスプリング式クラッチ部を用いた場合の、ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を示す図。 本発明の変形例によるクラッチ装置を説明する図。 空圧式ＣＳＣにおいて、ノーマルオープン式クラッチ部を用いた場合の、ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を示す図。 本発明の変形例によるクラッチ装置を説明する図。

［全体構成］
図４は、本発明の一実施形態によるクラッチ装置１００を説明する図である。クラッチ装置１００は、エンジン側のフライホイール（図示せず）からトランスミッション入力シャフト（図示せず）にトルクを伝達及び遮断するための装置である。図４において、クラッチ装置１００は、クラッチ部２と、クラッチレリーズ装置３と、を有する。クラッチレリーズ装置３の右側には、トランスミッション４が配置されている。クラッチ装置１００はさらに、クラッチペダル５と、圧力制御部６と、を有する。圧力制御部６とクラッチレリーズ装置３とは、エア配管８によって接続される。

［クラッチ部２］
クラッチ部２は、コイルスプリング式である。図５に示すとおり、コイルスプリング式のクラッチ部２は、コイルスプリング２３によりプレッシャプレート２２を図示しないクラッチディスクに対して付勢することで動力を伝達する。クラッチ部２は、主に、クラッチカバー２１と、プレッシャプレート２２と、コイルスプリング２３と、クラッチディスクと、レバー２５と、を含む。

クラッチカバー２１は皿状であり、フライホイールに固定されている。プレッシャプレート２２は、クラッチカバー２１に相対回転不能にかつ軸方向に移動可能に固定されている。コイルスプリング２３は、プレッシャプレート２２をフライホイール側に押圧する。これにより、クラッチディスクは、プレッシャプレート２２によりフライホイールに押し付けられる。レバー２５は、クラッチカバー２１に支持され、プレッシャプレート２２の押圧を解除する。

プレッシャプレート２２は、クラッチディスクに対向する摩擦面を有し、摩擦面の背面（トランスミッション側の面）には複数の突起を有している。そして、この突起にレバー２５の端部がピン２６により回動自在に装着される。コイルスプリング２３は、クラッチカバー２１とプレッシャプレート２２との間に配置されており、所定の荷重をプレッシャプレート２２に与える。また、レバー２５の先端（内周部）にはクラッチレリーズ装置３が当接可能である。このクラッチレリーズ装置３がエンジン方向に移動させられることより、レバー２５を介してプレッシャプレート２２がクラッチカバー２１に引き上げられる。

［クラッチレリーズ装置３］
図６は、クラッチレリーズ装置３の断面図である。図６において、左側にクラッチ部２が配置され、右側にトランスミッション４が配置されている。このクラッチレリーズ装置３は、エンジンとトランスミッション４との間に配置されたクラッチ部２をレリーズ操作するための装置である。すなわち、このクラッチレリーズ装置３によって、クラッチ部２を構成するコイルスプリング２３の押圧力が解除され、これにより、クラッチ装置１００における動力伝達状態が解除される。

図６の断面図において、Ｏ−Ｏ線が回転軸線である。なお、以下の説明において、「軸方向」とは回転軸Ｏが延びる方向を示し、図に示すように、図６の右側を「軸方向第１側」とし、図６の左側を「軸方向第２側」とする。また、「径方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の半径方向を意味する。

なお、図６において、回転軸線から下側は、クラッチ装置１００のオン状態（動力伝達状態）を示し、回転軸線から上側は、クラッチレリーズ装置３が作動してクラッチ装置１００がオフされた状態（動力伝達の解除状態）を示している。

クラッチレリーズ装置３は、シリンダ３２と、ピストン３３と、エア室Ｃと、を含む。

＜シリンダ３２＞
シリンダ３２は、内周円筒部３２０と、シリンダケース３２１と、を有している。

内周円筒部３２０は、径方向においてトランスミッション４の入力軸（図示せず）の外側に、入力軸と同軸で配置されている。

シリンダケース３２１は、円板部３２１ａと、円板部３２１ａの外周から軸方向第２側に延びる外周円筒部３２１ｂと、を有している。

外周円筒部３２１ｂは、内周円筒部３２０とほぼ平行に延びている。円板部３２１ａには、エア室Ｃに空気を供給するためのエア供給口３２１ｃが形成されている。

＜ピストン３３＞
ピストン３３は、シリンダ３２の内周円筒部３２０と外周円筒部３２１ｂとの間に、入力軸と同軸で配置されている。

ピストン３３は、シリンダ３２の内周円筒部３２０及び外周円筒部３２１ｂに沿って軸方向に移動可能である。具体的には、ピストン３３は、それぞれシリンダ３２の摺動面である、内周円筒部３２０の外周面と、外周円筒部３２１ｂの内周面と、に沿って移動可能である。

ピストン３３は、摺動部３３４と、軸受支持部３３５と、外周支持部３３６と、を有している。

摺動部３３４は、筒状に形成され、シリンダ３２の内周円筒部３２０の外周面に沿って摺動可能である。

軸受支持部３３５は、摺動部３３４の軸方向第１側の端部から径方向外方に延びると共に、軸受支持部３３５の外周部は軸方向第２側に延びている。すなわち、軸受支持部３３５の内周部には、軸受収容部３３５ａが形成されている。そして、この軸受収容部３３５ａに、レリーズ軸受３６の外輪がはめ込まれ、レリーズ軸受３６の全体が支持されている。

また、レリーズ軸受３６の内輪には、筒状のレリーズ部材３８が装着されている。レリーズ部材３８は、軸方向第２側の端面に、環状でかつ円板状の押圧部３８ａを有している。この押圧部３８ａがクラッチ装置１００のレバー２５の内周端部に当接している。

外周支持部３３６は、筒状に形成され、軸受支持部３３５の外周部から軸方向第１側に延びている。外周支持部３３６は、シリンダ３２の外周円筒部３２１ｂの内周面に対向している。

＜エア室Ｃ＞
エア室Ｃは、シリンダ３２とピストン３３との間に画定される。詳細には、シリンダ３２の内周円筒部３２０、円板部３２１ａ、外周円筒部３２１ｂ、及びピストン３３によって、エア室Ｃが形成されている。

エア室Ｃには、ピストン３３を軸方向第２側に付勢するスプリング３７が設けられている。スプリング３７によって、レリーズ部材３８の押圧部３８ａは、所定の圧力でレバーの内周端部に押圧されている。エア室Ｃに空気が供給されていない状態で、押圧部３８ａとダイヤフラムスプリングとの間には予圧が作用している。

［クラッチペダル５］
クラッチペダル５は、図示しない運転席の近傍に揺動自在に支持される。クラッチペダル５は、運転者により操作される。詳細には、クラッチペダル５は、運転者からの踏み込みに応じて初期位置から移動する。運転者は、クラッチペダル５の踏み込み量により、圧力制御部６からクラッチレリーズ装置３に送る空圧を変化させることができる。

［圧力制御部６］
圧力制御部６は、クラッチペダル５の踏み込み量に応じて、エア室Ｃに供給される空気の量を調整する。つまり、圧力制御部６は、クラッチレリーズ装置３に加える圧力を線形制御する。圧力制御部６は、空圧により圧力制御できる。

図４を参照して、圧力制御部６は、クラッチレリーズ装置３よりもクラッチペダル５に近い側に配置される。

図７において、圧力制御部６は、制御シリンダ６１と、制御ピストン６２と、含む。制御ピストン６２は、制御シリンダ６１内を摺動可能である。図７の直線矢印は、空気の流れる向きを示す。圧力制御部６の空気の上流側は、第３エア配管を介してエアタンク６３に接続される。圧力制御部６の空気の下流側は、エア配管８を介してクラッチレリーズ装置３に接続される。詳細には、圧力制御部６から延びるエア配管８は、クラッチレリーズ装置３のエア供給口３２１ｃに接続される。これにより、レリーズ操作時に、圧力制御部６は、クラッチレリーズ装置３のエア室Ｃに空気を送ることができる。また、レリーズ操作解除時には、エア室Ｃ内の空気を、圧力制御部６に返送することができる。

圧力制御部６は、図示しないサイレンサー構造を含む。サイレンサー構造は、空気が排出される際の音を抑制する。サイレンサー構造は、圧力制御部６の排気部の外面側から内面側に突出する複数のバッフルを有する。

図４のように、圧力制御部６には、エアタンク６３、エアドライヤ６４、及び、エアコンプレッサ６５が接続される。これにより、圧力制御部６は空気を得る。

［動作］
クラッチ装置１００に対するレリーズ操作（たとえば、クラッチペダル５の踏み操作）がなされていない状態では、レバー２５の押圧力によってクラッチディスクがプレッシャプレート２２とフライホイールとの間に挟持されている。したがって、クラッチ装置１００は、クラッチオンの状態であり、エンジンからの動力は、トランスミッション４に伝達される。

なお、レリーズ操作がなされていない状態では、レリーズ部材３８は、スプリング３７のみの付勢力によってレバー２５に押圧されている。

クラッチペダル５を踏むと、圧力制御部６の制御ピストン６２が動き、圧力制御部６内の空圧が高くなる。圧力制御部６内に存在した空気がエア配管８を通り、エア供給口３２１ｃを通ってクラッチレリーズ装置３のエア室Ｃに供給される。

エア室Ｃに空気が供給されると、ピストン３３は、軸方向第２側に押し出される。これにより、エア室Ｃを介してレリーズ部材３８の押圧部３８ａがレバー２５の中心部を押圧し、プレッシャプレート２２の押圧力を解除する。これによりクラッチディスクがフライホイールから離れ、エンジンからトランスミッション４に対する動力の伝達が断たれる。

本発明の一実施形態においては、クラッチレリーズ装置３に制御弁、位置測定センサ、及び、マスタ／スレーブ機構を設ける必要がない。そのため、空圧式ＣＳＣ式のクラッチ装置１００において、省スペース化が可能である。

一方、クラッチペダル５を戻すと、圧力制御部６内の空気が排気される。これにより、エア室Ｃの空気圧が低下する。エア室Ｃの空気圧が低下すると、ピストン３３は、レバー２５の押圧力により軸方向第１側に戻る。これにより、クラッチディスクがフライホイールを押圧し、エンジンからトランスミッション４に対する動力が伝達される。

以上の動作において、コイルスプリング式のクラッチ部２は、クラッチペダル５の操作により加えられた圧力に対して、クラッチ位置を１次に制御することができる。たとえば、コイルスプリング式のクラッチ部２を用いた場合、図８のようなペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を得ることができる。

本発明の一実施形態においては、コイルスプリング式のクラッチ部２を用いている。そのため、クラッチレリーズ装置３にクラッチ部２のストローク量を測定するセンサがなくとも、ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を予測可能である。ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係が可能であるため、所望のレリーズストローク量を得るために、どの程度の圧力をペダルストロークにより加えればよいかが分かる。つまり、圧力制御することができる。

［他の実施形態］
本発明は、以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

変形例１
上記実施形態では、コイルスプリング式のクラッチ部２を用いたが、加えられた圧力に対して、クラッチ位置を１次に制御することができるクラッチであれば、特にこれに限定されない。たとえば、クラッチ部２は、ノーマルオープン式のクラッチ部２であってもよい。

図９に示すように、ノーマルオープン式のクラッチ装置９は、クラッチカバー９３と、プレッシャプレート９２と、クラッチディスク９４と、押圧レバー９６と、を有している。

クラッチカバー９３はフライホイール９１に固定されている。プレッシャプレート９２はクラッチカバー９３により一体回転可能かつ軸方向に移動可能に支持されている。プレッシャプレート９２はクラッチカバー９３と複数のストラッププレート（図示せず）により一体回転可能に連結されている。また、プレッシャプレート９２はストラッププレートによりクラッチカバー９３に軸方向に弾性的に連結されている。

クラッチディスク９４は、フライホイール９１とプレッシャプレート９２との間に配置されており、クラッチ装置９の連結時にはフライホイール９１とプレッシャプレート９２との軸方向間に挟み込まれる。押圧レバー９６は、概ね環状のプレートであり、軸方向に弾性変形可能にクラッチカバー９３により支持されている。押圧レバー９６の弾性力は小さく、弾性変形させるために必要な力は比較的小さい。押圧レバー９６の内周部はクラッチ操作装置のクラッチレバー（図示せず）により軸方向に押し込み可能となっている。

押圧レバー９６の内周部は、クラッチ操作装置のレリーズ部材３８の押圧部３８ａと接触している。また、クラッチ操作装置により軸方向に押され、クラッチ操作装置の操作力を押圧レバー９６の内周部に伝達する。

ノーマルオープン式のクラッチ部２は、レリーズ力を作用させることで動力を伝達する（クラッチオンの状態である）。つまり、レリーズ力が作用しない状態では、動力を伝達しない（クラッチオフの状態である）。

ノーマルオープン式のクラッチ部２は、加えられた圧力に対して、レリーズストローク量を１次に制御することができる。たとえば、ノーマルオープン式のクラッチ部２を用いた場合、図１０のようなペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を得ることができる。そのため、ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係を予測可能である。ペダルストローク量とレリーズストローク量との関係が予測可能であるため、圧力制御することができる。

変形例２
上記実施形態では、クラッチペダル５と圧力制御部６とは直接接続されているが、特にこれに限定されない。たとえば、クラッチペダル５と圧力制御部６とは、油路やワイヤにより接続されてもよい。

変形例３
上記実施形態では、圧力制御部６は、クラッチペダル５の近くに配置したが、クラッチペダル５とクラッチレリーズ装置３との間のどこに配置してもよい。たとえば、圧力制御部６は、クラッチレリーズ装置３の近くに配置してもよい。

変形例４
上記実施形態では、クラッチペダル５とクラッチレリーズ装置３との間には他の部材を設けなかったが、特にこれに限定されない。たとえば、図１１のように、クラッチペダル５とクラッチレリーズ装置３との間に、パイロット弁６６を設けてもよい。この場合、クラッチペダル５とクラッチレリーズ装置３との配管が長い場合や細い場合であっても、クラッチレリーズ装置３の応答の遅延を抑制できる。

変形例５
コイルスプリング式のクラッチ部２及びノーマルオープン式のクラッチ部２の形状や構成は、前記実施形態に限定されるものではない。

変形例６
クラッチレリーズ装置３の形状や構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

２ クラッチ部
３ クラッチレリーズ装置
４ トランスミッション
５ クラッチペダル
６ 圧力制御部
３２ シリンダ
３３ ピストン
１００ クラッチ装置
Ｃ エア室

Claims (6)

1. プレッシャプレート、クラッチディスク、及び、前記プレッシャプレートを前記クラッチディスクに対して付勢するコイルスプリングを有するクラッチ部と、
   シリンダ、前記シリンダ内を軸方向に摺動するピストン、及び、前記シリンダと前記ピストンとの間に画定されるエア室を有するクラッチレリーズ装置と、
   を備える、
   クラッチ装置。
2. レリーズ力を作用させることで動力を伝達するノーマルオープン式のクラッチ部と、
   シリンダ、前記シリンダ内を軸方向に摺動するピストン、及び、前記シリンダと前記ピストンとの間に画定されるエア室を有するクラッチレリーズ装置と、
   を備える、
   クラッチ装置。
3. クラッチペダルと、
   前記クラッチペダルの踏み込み量に応じて、前記エア室に供給される空気の圧力を調整する圧力制御部と、
   をさらに備える、
   請求項１又は請求項２に記載のクラッチ装置。
4. 前記圧力制御部は、空圧により制御できる、
   請求項３に記載のクラッチ装置。
5. 前記圧力制御部は、前記クラッチレリーズ装置よりも前記クラッチペダルに近い側に配置される、
   請求項３又は請求項４に記載のクラッチ装置。
6. 前記圧力制御部は、前記空気が排出される際の音を抑制するサイレンサー構造を含む、
   請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載のクラッチ装置。

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