JP3986266B2 - クラッチディスク組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチディスク組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のクラッチ装置に用いられるクラッチディスク組立体は、エンジンのフライホイールからの動力をトランスミッションのメインドライブシャフトに断続的に伝達又するための装置である。クラッチディスク組立体は、主に、フライホイールの摩擦面に対向して配置されたクラッチディスクと、シャフトにスプライン係合するハブと、両者を回転方向に弾性的に連結するダンパー機構とを備えている。クラッチディスクは、軸方向に並んで配置された摩擦フェーシングと、その間に配置された複数のクッショニングプレートとを有している。クッショニングプレートは、摩擦フェーシング同士を互いに連結するとともに、摩擦フェーシングが互いに接近すると軸方向に圧縮される。ダンパー機構は、軸方向に対向して配置され互いに固定された１対の円板状プレート部材と、１対の円板状プレート部材の軸方向間に配置されたプレート部材と、両者を回転方向に弾性的に連結するためのばね部材とを有している。１対の円板状プレート部材及びプレート部材の一方はクラッチディスクに連結され、他方はハブに連結されている。
【０００３】
クラッチディスクがクラッチカバー組立体のプレッシャープレートによってフライホイールの摩擦面に押し付けられると、フライホイールの回転力はクラッチディスクに入力され、ダンパー機構、ハブを介してトランスミッションのメインドライブシャフトに出力される。エンジン側からの燃焼変動が入力されると、ダンパー機構においてコイルスプリングが、１対の円板状プレート部材とプレート部材との間で回転方向に圧縮され、捩じり振動を吸収する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
トランスミッションのメインドライブシャフトがフライホイールに対して傾いた状態（ミスアライメント）となると、クラッチディスク組立体のいずれかの部分でこの傾きを吸収する必要がある。
【０００５】
しかし、従来のクラッチディスク組立体では、１対の円板状プレート部材の内周縁部は、ハブの外周面近傍に配置されており、ハブのフランジ等の軸方向両側面に当接している。したがって、ダンパー機構がハブに対して傾いたり軸方向に変位したりすることは許容されていない。
【０００６】
そこで、従来は、メインドライブシャフトがフライホイールに対して傾くと、クッショニングプレートのダンパー機構に固定される部分がたわむことで傾きを吸収していた。
【０００７】
しかし、その構造では、クラッチディスク組立体の面曲げ剛性が大きくなる。言い換えると、クラッチディスクに対して曲げ方向に力を加えた場合に発生する荷重が大きい。このように面曲げ剛性が大きいと、クラッチの切れ性能が低下してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、クラッチディスク組立体の面曲げ剛性を大きくすることなく、ミスアライメントを吸収することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のクラッチディスク組立体は、フライホイールからトランスミッションのシャフトにトルクを伝達するための装置であって、クラッチディスクと、ハブと、１対の円板状プレート部材と、プレート部材と、弾性部材とを備えている。クラッチディスクは、フライホイールに摩擦連結される。ハブは、シャフトに相対回転不能に連結され、半径方向突出部を外周面に有している。１対の円板状プレート部材は、ハブの外周側に配置され、軸方向に間をあけて互いに固定されている。プレート部材は、１対の円板状プレート部材の軸方向間に配置されている。弾性部材は、１対の円板状プレート部材とプレート部材とを回転方向に弾性的に連結するための部材である。１対の円板状プレート部材の内周縁部はハブの半径方向突出部の軸方向両側に配置され、内周縁部同士の軸方向隙間距離は半径方向突出部の軸方向距長さより長く、そのため１対の円板状プレート部材はハブに対して傾き可能であることを特徴とする。
【００１０】
このクラッチディスク組立体では、１対の円板状プレート部材とハブとが傾き可能であるため、クラッチディスク及びダンパー機構がハブに対して傾くことができる。つまり、トランスミッションのメインドライブシャフトがフライホイールに対して傾いたときに、その傾きは１対の円板状プレート部材とハブとの間で吸収される。このため、クラッチディスク組立体の面剛性が低くなり、切れ性能が向上する。
【００１１】
また、このクラッチディス組立体では、１対の円板状プレート部材のフライホイール側の部材の内周縁部と半径方向突出部との間に軸方向に隙間が確保されている。このクラッチディスク組立体は隙間に配置されたクッション部材をさらに備えている。さらに、１対の円板状プレート部材のフライホイール側の部材は、１対の円板状プレート部材のトランスミッション側の部材よりも内径が小さい。
【００１２】
このクラッチディスク組立体では、１対の円板状プレート部材がハブに対してフライホイールから離れる方向に変位することができる。
【００１３】
このクラッチディスク組立体では、クッション部材によって、１対の円板状プレート部材とハブとの間でがたつきが生じにくい。
請求項２に記載のクラッチディスク組立体は、請求項１において、１対の円板状プレート部材の内周部同士間に固定され、ハブの外周側に配置された筒状部材をさらに備えている。ハブの外周面と筒状部材の内周面には、回転方向隙間を有して係合する複数の歯がそれぞれ形成され、歯同士の間には半径方向隙間が確保されている。
【００１４】
このクラッチディスク組立体では、ハブと１対の円板状プレート部材はハブ及び筒状部材の歯によって回転方向に係合しているが、歯同士の間には半径方向隙間が確保されているため、所定角度まで両者は傾くことができる。
【００１５】
請求項３に記載のクラッチディスク組立体では、請求項１または２において、１対の円板状プレート部材はハブに対して０．１°〜０．４°の範囲で傾き可能である。
【００１６】
請求項４に記載のクラッチディスク組立体では、請求項３において、１対の円板状プレート部材はハブに対して０．３°〜と０．４°の範囲で傾き可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（１）構造
図１に、本発明の一実施形態が採用されたクラッチディスク組立体１を示す。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。また、図１のＯ−Ｏがクラッチディスク組立体１の回転軸線である。
【００１８】
クラッチディスク組立体１は、エンジンのフライホイール８の動力をトランスミッションのメインドライブシャフト１０に断続的に伝達するための装置であり、クラッチ機能とダンパー機能とを実現している。
【００１９】
クラッチディスク組立体１は、主に、クラッチディスク２と、ハブ３と、両者を回転方向に弾性的に連結するためのダンパー機構４とから構成されている。
クラッチディスク２は、フライホイール８の摩擦面とプレッシャープレート９の摩擦面の間に配置された円板状の摩擦連結部分である。クラッチディスク２は、主に、軸方向両側に配置された摩擦フェーシング１１と、両摩擦フェーシング１１間に配置されたクッショニングプレート１２とから構成されている。クッショニングプレート１２はリベット１３によって摩擦フェーシング１１に固定されている。
【００２０】
ハブ３は、クラッチディスク組立体１の中心に配置されている。ハブ３の中心孔には、メインドライブシャフト１０のスプライン歯に係合するスプライン歯２２が形成されている。ハブ３の外周面は、円周方向に等間隔で形成され半径方向外方に突出する歯２３が形成されている。歯２３の形状は、平面視において、半径方向方向外方にいくにしたがって半径方向幅が狭くなる山形形状であり、先端面は半径方向に延びる平坦な形状になっている。
【００２１】
ダンパー機構４は、主に、プレート部材５と、ドリブン部材６と、複数のばね部材７とから構成されている。
プレート部材５は、中心孔が形成された概ね円板状のプレート部材である。プレート部材５の外周部には、図２に示すように、複数のリベット２５によってクッショニングプレート１２の一部が固定されている。また、プレート部材５には、円周方向に並んだ複数の窓孔１５が形成されている。窓孔１５内にはコイルスプリングからなるばね部材７が配置されている。
【００２２】
ドリブン部材６は、主に、軸方向に間をあけて配置された１対の概ね円板状のリティーニングプレート１６，１７から構成されている。リティーニングプレート１６はエンジン側に配置され、リティーニングプレート１７はトランスミッション側に配置されている。リティーニングプレート１６，１７の内周部同士の軸方向間には筒状部材１９が配置されている。筒状部材１９の軸方向両端面は、リティーニングプレート１６，１７の内周部の軸方向内側面に当接している。また、図２に示すように、複数のピン２６が筒状部材１９及びリティーニングプレート１６，１７を貫通しており、この結果筒状部材１９はリティーニングプレート１６，１７に一体回転するように固定されている。なお、筒状部材１９の外周面にはプレート部材５の内周面が当接しており、それにより両部材の半径方向位置決めがされている。
【００２３】
さらに、リティーニングプレート１６，１７の外周部同士は、図示しない構造によって互いに連結されている。
リティーニングプレート１６，１７には、それぞれ、プレート部材５の窓孔１５に対応する部分に窓部１８が形成されている。窓部１８は軸方向外側に絞り加工で突出するように形成された部分であり、ばね部材７の軸方向の飛び出しを規制している。
【００２４】
ばね部材７は、コイルスプリングからなり、円周方向両端が窓孔１５及び窓部１８に支持されている。
プレート部材５とリティーニングプレート１６，１７との間には摩擦発生機構２８が配置されている。摩擦発生機構２８は、ばね部材７より半径方向内側でかつ筒状部材１９より半径方向外側において、リティーニングプレート１６とプレート部材５の間と、リティーニングプレート１６とプレート部材５の間とに設けられている。図３に示すように、リティーニングプレート１６とプレート部材５との間には、プレート部材５側から、フリクションワッシャ３６、フリクションプレート３７、コーンスプリング３８が配置されている。フリクションワッシャ３６はプレート部材５とフリクションプレート３７との間に挟まれている。フリクションプレート３７は、リティーニングプレート１６に対して軸方向に移動可能にかつ一体回転するように係合する爪部３７ａを有している。コーンスプリング３８はリティーニングプレート１６とフリクションプレート３７との間で圧縮された状態で配置されている。リティーニングプレート１７とプレート部材５との間には、プレート部材５側から、フリクションワッシャ４０、フリクションプレート４１、コーンスプリング４２が配置されている。フリクションワッシャ４０はプレート部材５とフリクションプレート４１との間に挟まれている。フリクションプレート４１は、リティーニングプレート１７に対して軸方向に移動可能にかつ一体回転するように係合する爪部４１ａを有している。コーンスプリング４２はリティーニングプレート１７とフリクションプレート４１との間で圧縮された状態で配置されている。
【００２５】
筒状部材１９の内周面には、図５に示すように、複数の歯２０が形成されている。複数の歯２０はハブ３の歯２３と同形状であり回転方向に係合可能となっている。歯２０と歯２３の回転方向間には隙間が確保されており、その角度範囲でハブ３と筒状部材１９すなわちドリブン部材６が相対回転可能となっている。
【００２６】
また、リティーニングプレート１６，１７の内径は、ハブ３の歯２３の外径より小さいため、リティーニングプレート１６，１７の内周縁部は歯２３の軸方向両側に配置されている。ただし、リティーニングプレート１６はリティーニングプレート１７より内径が小さいく、リティーニングプレート１６の内周面はハブ３の外周面に近接して配置されているのに対し、リティーニングプレート１７の内周面はハブ３の外周面から比較的離れて配置されている。なお、ここでいうプレート１６，１７の内周縁部とは、内周縁近傍における所定の半径方向幅を有する環状部分を意味する。
【００２７】
１対のリティーニングプレート１６，１７の内周縁部同士の軸方向隙間距離は、筒状部材１９の軸方向長さと同一になっている。そして、筒状部材１９の軸方向長さは、ハブ３の歯２３の軸方向長さよりわずかに長くなっている。そのため、１対のリティーニングプレート１６，１７はハブ３に対して所定範囲で軸方向に変位可能である。実際には、リティーニングプレート１７の内周縁近傍部はハブ３の歯２３の軸方向端面に対して当接しており、リティーニングプレート１６の内周縁近傍部はハブ３の歯２３の軸方向端面から僅かな隙間４３を軸方向に空けて配置されている。
【００２８】
隙間４３内にはウェーブスプリング４４が配置されている。ウェーブスプリング４４は、環状のプレート部材であり、円周方向に波を打つような形状となっている。ウェーブスプリング４４はリティーニングプレート１６がハブ３に対して軸方向エンジン側に変位した際に圧縮されて所定の荷重を発生するためのクッション部材として機能している。また、ウェーブスプリング４４によってリティーニングプレート１６とハブ３との間のがたつきが抑えられている。
【００２９】
なお、リティーニングプレート１６がハブ３に対して変位可能な軸方向距離はＳ１となっている。Ｓ１は例えば０．６ｍｍである。
次に、ドリブン部材６とハブ３を回転方向に連結する機構について説明する。ドリブン部材６とハブ３は小ダンパー機構１４によって回転方向に弾性的に連結されている。小ダンパー機構１４は、ハブ３の外周側でかつリティーニングプレート１７内周部の軸方向トランスミッション側部分に配置されている。小ダンパー機構１４は、ドライブ部材３１と、ドリブンプレート３２と、複数の小ばね３３とから構成されている。ドライブ部材３１は、軸方向に離れて配置された１対のドライブプレート３４から構成され、図示していないがリティーニングプレート１７の一部に一体回転するように係合している。ドリブンプレート３２は、内周部がハブ３の外周面に一体回転するように係合されている。複数の小ばね３３は、ドリブンプレート３２に形成された窓孔３２ａと１対のドライブプレート３４の窓部３４ａによって支持されている。なお、小ばね３３のばね定数は、ばね部材７のばね定数より大幅に小さくなっている。
【００３０】
図５に示すように、ハブ３の歯２３の先端面と筒状部材１９の歯底との間、及び筒状部材１９の歯２０の先端面とハブ３の歯底との間には、それぞれ半径方向隙間４５，４６が確保されている。これら隙間４５，４６の半径方向長さをそれぞれＳ２，Ｓ３とする。Ｓ２，Ｓ３は例えば０．２ｍｍである。このように、ハブ３の歯２３と筒状部材１９の歯２０との間に半径方向隙間が形成されているため、両者は互いに対して半径方向に変位できるばかりでなく、軸方向に変位すること、さらには傾くことも可能となっている。
（２）動作
クラッチ連結時には、クラッチカバー組立体のプレッシャープレート９がクラッチディスク２をフライホイール８に押し付ける。すると、クラッチディスク２はフライホイール８と一体回転する。
【００３１】
クラッチディスク２に入力されたトルクは、プレート部材５からばね部材７を介してリティーニングプレート１６，１７に伝達される。このトルクは、リティーニングプレート１６，１７から、小ダンパー機構１４を介して、ハブ３に伝達される。この結果、トルクは、トランスミッション側から延びるメインドライブシャフト１０に出力される。
【００３２】
クラッチディスク組立体１の捩じり特性について説明する。捩じり角度の小さな領域では、小ダンパー機構１４において小ばね３３が回転方向に圧縮される。その結果低剛性の特性が得られる。筒状部材１９の歯２０とハブ３の歯２３が当接すると、それ以降は小ばね３３の圧縮は停止される。さらに捩じり角度が大きくなると、ばね部材７がプレート部材５とリティーニングプレート１６，１７との間で回転方向に圧縮され、摩擦発生機構２８で滑りが生じる。この結果、高剛性・高ヒステリシストルクの特性が得られる。
【００３３】
トランスミッションのメインドライブシャフト１０がフライホイール８に対して傾いたり軸方向に変位したりする場合の動作について説明する。なお、図６〜８に示す荷重特性図では、変位量はクラッチディスク２の外周縁部分の軸方向変位量を意味する。
【００３４】
図１に示すようにクラッチディスク組立体１のクラッチディスク２に対して曲げ方向への力Ｆ１が作用したとする。すると、クラッチディスク２及びダンパー機構４はハブ３に対して傾く。この傾きにおいて、クラッチディスク２及びダンパー機構４はほとんどたわむことがないため、図６に示すようにクラッチディスク組立体１において発生する荷重は大変小さく、例えば従来に比べて１／１０程度である。このことは、クラッチディスク組立体１の面曲げ剛性が低下していることを意味する。この結果、クラッチ切れ性能が向上する。
【００３５】
この傾き角度は、歯２０と歯２３の軸方向長さ及び半径方向隙間長さ（Ｓ２，Ｓ３）等で決定されるが、この実施形態では最大０．４°となっている。好ましくは、傾き角度は、０．１°〜０．４°の範囲、さらに好ましくは０．３°〜０．４°の範囲である。
【００３６】
最大角度まで傾けた後に、クラッチディスク２に対してフライホイール８側から軸方向トランスミッション側への力Ｆ２が作用すると、ウェーブスプリング４４がリティーニングプレート１６の内周縁部とハブ３の歯２３との間で圧縮される。その結果、図７に示すようにウェーブスプリング４４の弾性力による荷重が得られる。
【００３７】
また、クラッチディスク２及びダンパー機構４がハブ３に対して傾く前に、クラッチディスク２に対してフライホイール８側から軸方向トランスミッション側への力Ｆ２が作用した場合も、ウェーブスプリング４４がリティーニングプレート１６の内周縁部とハブ３の歯２３との間で圧縮される。その結果、図８に示すように変位量０付近からウェーブスプリング４４の弾性力による荷重が得られる。
（２）他の実施形態
ウェーブスプリングの代わりに、他の種類のばねや弾性体（ゴムや樹脂）をクッショニング部材として、リティーニングプレート１６の内周部とハブ３の歯２３との間の隙間に配置してもよい。
【００３８】
ウェーブスプリング等のクッショニング部材を省略してもよい。その場合もミスアライメントの際に隙間によって傾きを吸収し、前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００３９】
前記実施形態ではハブ３の歯２３とリティーニングプレート１６の内周縁部との間に隙間を確保していたが、ハブの外周面にフランジを設けて、フランジとリティーニングプレートとの間に隙間を確保してもよい。
【００４０】
１対の円板状プレート部材をクラッチディスクに連結し、プレート部材をハブに連結させる構造のクラッチディスク組立体にも本発明を採用できる。
本発明は前記実施形態の具体的な構造に限定されず、他の構造を有するクラッチディスク組立体にも適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係るクラッチディスク組立体では、ハブと１対の円板状プレートとの間に隙間を設けることで、面曲げ剛性を大きくすることなく、ミスアライメントを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのクラッチディスク組立体の縦断面概略図。
【図２】クラッチディスク組立体の部分平面図。
【図３】図１の部分拡大図。
【図４】図１の部分拡大図。
【図５】図２の部分拡大図。
【図６】クラッチディスク組立体の荷重特性。
【図７】クラッチディスク組立体の荷重特性。
【図８】クラッチディスク組立体の荷重特性。
【符号の説明】
１ クラッチディスク組立体
２ クラッチディスク
３ ハブ
４ ダンパー機構
５ プレート部材
６ ドリブン部材
７ ばね部材（弾性部材）
１６，１７ リティーニングプレート（円板状プレート部材）
１９ 筒状部材
２３ 歯（半径方向突出部）
４３ 隙間
４４ ウェーブスプリング（クッション部材）

Claims (4)

1. フライホイールからトランスミッションのシャフトにトルクを伝達するためのクラッチディスク組立体であって、
   前記フライホイールに摩擦連結されるクラッチディスクと、
   前記シャフトに相対回転不能に連結され、半径方向突出部を外周面に有するハブと、
   前記ハブの外周側に配置され、軸方向に間をあけて互いに固定された１対の円板状プレート部材と、
   前記１対の円板状プレート部材の軸方向間に配置されたプレート部材と、
   前記１対の円板状プレート部材と前記プレート部材とを回転方向に弾性的に連結するための弾性部材とを備え、
   前記１対の円板状プレート部材の内周縁部は前記ハブの半径方向突出部の軸方向両側に配置され、前記内周縁部同士の軸方向隙間距離は前記半径方向突出部の軸方向長さより長く、そのため前記１対の円板状プレート部材は前記ハブに対して傾き可能であり、
   前記１対の円板状プレート部材の前記フライホイール側の部材の内周縁部と前記半径方向突出部との間に軸方向に隙間が確保されており、
   前記隙間に配置されたクッション部材をさらに備えており、
   前記１対の円板状プレート部材の前記フライホイール側の部材は、前記１対の円板状プレート部材の前記トランスミッション側の部材よりも内径が小さい、
   クラッチディスク組立体。
2. 前記１対の円板状プレート部材の内周部同士間に固定され、前記ハブの外周側に配置された筒状部材をさらに備え、
   前記ハブの外周面と前記筒状部材の内周面には、回転方向隙間を有して係合する複数の歯がそれぞれ形成され、前記歯同士の間には半径方向隙間が確保されている、請求項１に記載のクラッチディスク組立体。
3. 前記１対の円板状プレート部材は前記ハブに対して０．１°〜０．４°の範囲で傾き可能である、請求項１または２に記載のクラッチディスク組立体。
4. 前記１対の円板状プレート部材は前記ハブに対して０．３°〜と０．４°の範囲で傾き可能である、請求項３に記載のクラッチディスク組立体。

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