JP4000152B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ装置、特に、油圧によって駆動されるクラッチ装置に関する。

トルクコンバータは、３種の羽根車からなるトーラス（インペラ、タービン、ステータ）を有し、トーラス内部の流体により動力を伝達する装置である。インペラはフロントカバーとともに内部に作動油が充填された流体室を形成している。インペラは、主に、環状のインペラシェルと、インペラシェル内側に固定された複数のインペラブレードと、インペラブレードの内側に固定された環状のインペラコアとから構成されている。タービンは流体室内でインペラに軸方向に対向して配置されている。タービンは、主に、環状のタービンシェルと、タービンシェルのインペラ側の面に固定された複数のタービンブレードと、タービンブレードの内側に固定された環状のタービンコアとから構成されている。タービンシェルの内周部はタービンハブのフランジに複数のリベットにより固定されている。タービンハブは入力シャフトに相対回転不能に連結されている。ステータは、タービンからインペラに戻る作動油の流れを整流するための機構であり、インペラの内周部とタービン内周部間に配置されている。ステータは、主に、環状のステータシェルと、ステータシェルの外周面に設けられた複数のステータブレードと、複数のステータブレードの先端に固定された環状のステータコアとから構成されている。ステータシェルはワンウェイクラッチを介して固定シャフトに支持されている。

一般に、トルクコンバータは、流体により動力を伝達するために加速及び減速をスムーズに行うことができる。しかし、流体の滑りによりエネルギーロスが生じ、燃費が悪い。

そこで従来のトルクコンバータには、入力側のフロントカバーと出力側のタービンとを機械的に連結するロックアップ装置が取り付けられたものがある。ロックアップ装置はフロントカバーとタービンとの間の空間に配置されている。ロックアップ装置は、主に、フロントカバーに圧接可能な円板状ピストンと、タービンの背面側に取り付けられたドリブンプレートと、ピストンとドリブンプレートとを回転方向に弾性的に連結するトーションスプリングとから構成されている。ピストンには、フロントカバーの平坦な摩擦面に対向する位置に円環状の摩擦部材が接着されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2004-100714号公報

一方、トランスミッションの多段化が進んでいるため、トルクコンバータによるトルク比増大機能が必要なくなってきている。つまり、多段化されたトランスミッションは、トルクコンバータの代わりにトルク比増大機能がない通常の摩擦クラッチを用いても車両の発進性能を確保できることになる。

そのような場合、発進用摩擦クラッチは、トルクコンバータ式オートマチック・トランスミッションのトルクコンバータの代わりに取り付けられることになる。ところが、従来のトルクコンバータは２本の油路を用いた油圧回路で制御されているため、２本の油路のみで制御できる摩擦クラッチでないと取り付けることができない。

本発明の課題は、従来のトルクコンバータの代わりに設置可能な摩擦クラッチを提供することにある。

請求項１に記載のクラッチ装置は、車両のエンジンからのトルクをトランスミッションに伝達するための装置であって、ハウジング部材と、クラッチ連結部と、ピストンと、第１油路と、第２油路と、作動油供給部とを備えている。ハウジング部材はエンジンからトルクが入力される。クラッチ連結部は、ハウジング部材に軸方向に移動可能に支持された複数の第１プレート部材と、隣り合う第１プレート部材の間に配置されトランスミッション側の部材に軸方向に移動可能に支持された少なくとも１つの第２プレート部材と、を有している。ピストンは、クラッチ連結部に近接して配置されている。第１油路は、ピストン側に一端を有する。第２油路は、クラッチ連結部側に一端を有する。作動油供給部は、第１油路に外部から作動油を供給しかつ第２油路の作動油を外部にドレンするクラッチ連結状態と、第１油路の作動油を外部にドレンしかつ第２油路に外部から作動油を供給するクラッチ解除状態とを切り替える。

このクラッチ装置では、作動油供給部が第１油路に作動油を供給するとともに第２油路から作動油をドレンすると、ピストンがクラッチ連結部を付勢して、クラッチが連結される。作動油供給部が第２油路に作動油を供給するとともに第１油路から作動油をドレンすると、ピストンがクラッチ連結部から離れて、さらにプレート部材も互いから離れて、クラッチが解除される。

また、このクラッチ装置では、ピストンにはピストン側とクラッチ連結部側とを貫通する第１孔が形成されている。第１プレート部材は、第２プレート部材よりも半径方向外側に配置された少なくとも１つの第２孔を有している。クラッチ連結部は、第２プレート部材の半径方向外側であって第１プレート部材同士の間に形成され第２孔を含む空間を有しており、クラッチ解除状態で第１孔と第２油路とを空間を介して連通させ、クラッチ連結状態で第１孔と第２油路との連通を遮断する。

このクラッチ装置では、クラッチ解除状態では、第２油路から第１孔を通って第１油路に作動油が流れている。そのため、クラッチ連結部が冷却される。また、クラッチ連結状態では第１油路からの作動油は第１孔を通っては第２油路に流れていない。

請求項２に記載のクラッチ装置は、請求項１において、第１油路と第２油路とを連通させており、第１孔に対して並列に設けられたバイパス油路をさらに備えている。

このクラッチ装置では、クラッチ連結状態において、作動油は第１油路からバイパス油路を通って第２油路に流れる。そのため、クラッチ連結後の発熱が速やかに冷却される。

請求項３に記載のクラッチ装置は、請求項１または２において、ハウジング部材との間に第１油路を確保する油ガイド部材をさらに備えている。

このクラッチ装置では、第１油路を確保するのに油ガイド部材を用いているため、加工が容易になっている。

本発明に係るクラッチ装置では、従来のトルクコンバータの代わりに設置可能な摩擦クラッチが得られる。

図１に、本発明の一実施例としての湿式多板クラッチ１の縦断面概略図を示す。湿式多板クラッチ１は、従来のトルクコンバータの代わりに用いられる発進用クラッチである。湿式多板クラッチ１は、従来のトルクコンバータと同じ位置に配置される。したがって、図１の左側にエンジン（図示せず）が配置され、図１の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。

湿式多板クラッチ１は、トランスミッションの入力シャフト２に対してトルクを伝達するための装置であり、流体室を構成するフロントカバー３及びハウジングプレート４と、クラッチ部６と、ダンパー機構７とから主に構成されている。

フロントカバー３は、軸方向エンジン側に配置された円板状の部材である。フロントカバー３の内周部には筒状ボス１３が固定されている。フロントカバー３の外周部には、ナット１４が固定されている。ナット１４には、クランクシャフトに固定されたプレート部材（図示せず）の外周部がボルト（図示せず）によって固定される。フロントカバー３の外周縁には、軸方向トランスミッション側に延びる第１外周側筒状部１５と、そこからさらに軸方向トランスミッション側に延びる第２外周側筒状部１６とが設けられている。第２外周側筒状部１６は、第１外周側筒状部１５に比べて半径方向位置が外周側であり、さらに軸方向により長く延びている。第１外周側筒状部１５の内周面は円形になっているが、第２内周側筒状部１６は半径方向に凹凸を繰り返しており、そのため内周側を向く複数の内歯１６ａを有している。

ハウジングプレート４は、概ね円板状の部材であり、外周縁がフロントカバー３の外周縁すなわち第２外周側筒状部１６の先端に溶接で固定されている。ハウジングプレート４は、外周側に平坦な外周部１７を有している。外周部１７は、軸方向エンジン側を向く平坦な面（軸方向中心に垂直な平面）を有している。ハウジングプレート４の内周縁には、軸方向トランスミッション側に延びる内周側筒状部２６が設けられている。内周側筒状部２６は入力シャフト２の外周側に配置され、間に第２ポート２７を形成している。

以上に述べたフロントカバー３とハウジングプレート４からなるハウジング部材とによって、流体室５が形成されている。流体室５は、クラッチ部６、ダンパー機構７及び油ガイド部材８を収容しており、クラッチ部６やダンパー機構７に対して入力側部材として機能する。

クラッチ部６は、フロントカバー３及びハウジングプレート４からのトルクをダンパー機構７に伝達及び遮断するための装置である。クラッチ部６は、流体室５内において最外周部すなわち第１及び第２外周側筒状部１５及び１６の内周側に配置されている。複数のドライブプレート１８と、複数のドリブンプレート１９と、ピストン２０とから構成されている。

ドライブプレート１８は、軸方向に並んだ４枚のプレートであり、最も軸方向トランスミッション側のプレートがハウジングプレート４の外周部１７に摩擦係合及び係合解除可能に配置されている。ドライブプレート１８の外周部は、フロントカバー３の第２外周側筒状部１６の内歯１６ａに相対回転不能にかつ軸方向に移動可能に係合している。つまり、ドライブプレート１８の外周縁には、半径方向に凹凸となる外歯が形成されている。

ドリブンプレート１９は、軸方向に並んだ３枚のプレートであり、ドライブプレート１８の間に配置されている。ドリブンプレート１９は、芯板の両側に貼られた摩擦フェーシングを有している。ドリブンプレート１９の内周部は、ダンパー機構７の係合部材３１（後述）に対して相対回転不能にかつ軸方向移動可能に係合している。

油ガイド部材８は、流体室５内において第１油路または油室１１を形成するための部材である。油ガイド部材８は、フロントカバー３に近接して配置された円板状の部材である。油ガイド部材８は、円板状部８ａと、軸方向トランスミッション側に延びる外周側筒状部８ｂ及び内周側筒状部８ｃとを有している。円板状部８ａは、フロントカバー３に対してスポット溶接２３によって固定されている。そのため、油ガイド部材８は、フロントカバー３と一体回転する。円板状部８ａには、軸方向に貫通するバイパス通路８ｄが形成されている。バイパス通路８ｄは外周部において円周方向複数箇所に形成されている。

ピストン２０は、クラッチ部６に対して付勢力を与えてクラッチ連結を行うための部材である。ピストン２０は、環状の部材であり、クラッチ部６の軸方向エンジン側、第１外周側筒状部１５と第２外周側筒状部の半径方向間に配置されている。ピストン２０は、クラッチ部６に対応する位置において、環状の押圧部２０ａを有している。押圧部２０ａは最も軸方向エンジン側に配置されたドライブプレート１８に近接している。ピストン２０の外周面は、シール部材２１を介して第１外周側筒状部１５の内周面に支持されている。さらに、ピストン２０の内周面は、シール部材２２を介して油ガイド部材８の外周側筒状部８ｂの外周面に支持されている。この結果、ピストン２０は、フロントカバー３及び油ガイド部材８に対して相対回転及び軸方向移動が可能になっている。なお、シール部材２１，２２はピストン２０に形成された溝内に配置された環状の部材である。

ダンパー機構７は、クラッチ部６からのトルクを入力シャフト２に伝達するとともに、捩り振動を吸収・減衰するための構造である。ダンパー機構７は、入力側の第１及び第２プレート３２，３３と、複数のトーションスプリング３６と、出力側のハブフランジ３７及びハブ３８とから構成されている。

第１及び第２プレート３２，３３は、軸方向に所定の間隔を空けて配置され、互いに固定されている。第１プレート３２は軸方向エンジン側に配置され、第２プレート３３は軸方向トランスミッション側に配置されている。第２プレート３３の外周部には、係合部材３１がリベット３５によって固定されている。係合部材３１は、環状部３１ａと、そこから軸方向エンジン側に延びる複数の突起３１ｂとを有している。突起３１ｂは、油ガイド部材８の外周側筒状部８ｂと同じ半径方向位置に配置されており、先端同士が近接している。先端同士の間には隙間３４が確保されている。突起３１ｂ内には、ドリブンプレート１９の内周縁に形成された複数の内歯が挿入されている。この係合によって、ドリブンプレート１９は、係合部材３１に対して相対回転不能にかつ軸方向に移動可能になっている。

ハブフランジ３７は第１及び第２プレート３２，３３の軸方向間に配置されている。トーションスプリング３６は、プレート３２，３３とハブフランジ３７を回転方向に弾性的に連結している。

ハブ３８は、プレート３２，３３及びハブフランジ３７の内周側に配置されている。ハブ３８は、軸方向に延びる筒状部３８ａを有している。筒状部３８ａの軸方向エンジン側に延びる部分の外周面には、油ガイド部材８の内周側筒状部８ｃの内周面が相対回転可能にかつ軸方向移動可能に支持されている。筒状部３８ａの外周面には溝が形成されており、その中にシール部材４０が配置されている。シール部材４０は油ガイド部材８の内周側筒状部８ｃの内周面に当接している。ハブ３８は、入力シャフト２の外周面に形成されたスプライン２ａに係合するスプライン歯３８ｂを有している。さらに、筒状部３８ａの先端部の内周面と入力シャフト２の先端部の外周面との間には、シール部材４１が配置されている。ハブ３８とハブフランジ３７は低剛性のトーションスプリング（図示せず）を介して所定角度範囲内で相対回転可能になっている。なお、両者は相対回転不能に係合又は一体に形成されていても良い。

流体室５内の空間について詳細に説明する。フロントカバー３と油ガイド部材８との間に第１油路１１が形成されている。第１油路１１は、内周部が入力シャフト２内の油路である第１ポート２ｂに連通している。ピストン２０には軸方向に貫通する孔２０ｂが形成されているため、第１油路１１は外周部においてピストン２０より軸方向トランスミッション側の空間（後述）に連通している。

ドライブプレート１８には、軸方向に貫通する孔２５が外周部に形成されている。このため、クラッチ部６の外周部には、作動油が充填された空間２８が形成されている。空間２８は、ピストン２０の孔２０ｂを介して第１油路１１に常に連通している。

クラッチ部６の内周側の空間を第２油路または油室１２であるとする。第１油路１１と第２油路１２は、クラッチ解除状態で、ピストン２０の孔２０ｂ及び空間２８を介して連通しており、さらに孔２０ｂ及び隙間３４を介して連通している。しかし、クラッチ連結状態で、これらの通路は閉鎖されている。第１油路１１と第２油路１２は、クラッチ連結状態では、バイパス油路８ｄのみによって連通している。

第１ポート２ｂ及び第２ポート２７は、作動油供給部４３に接続されている。作動油供給部４３は、ポンプ、タンク、制御部等から構成されている。作動油供給部４３は、第１ポート２ｂに作動油を供給して第２ポート２７から作動油をドレンするクラッチ連結動作と、第２ポート２７から作動油をドレンして第１ポート２ｂに作動油を供給するクラッチ解除動作とを切り替えることができる。

（２）動作
第１ポート２ｂに作動油が供給されると、作動油は第１油路１１を通って外周側に流れる。作動油は、さらに、ピストン２０の孔２０ｂから空間２８に流れ、さらに第２油路１２に流れる。やがて、ピストン２０はプレート１８，１９側に移動して、プレート１８，１９を互いに密着させる。このクラッチ連結状態において、空間２８は第２油路から遮断される。このため、第１油路１１の作動油はバイパス通路８ｄのみを通って第２油路１２に流れている。作動油がバイパス通路８ｄを通るため、クラッチ連結による発熱が速やかに冷却される。第２油路１２の作動油は第２ポート２７から作動油供給部４３にドレンされる。

第２ポート２７に作動油が供給されると、作動油は第２油路１２に流れる。また、第１油路１１の作動油はドレンされる。そのため、ピストン２０はプレート１８，１９から離れる方向に移動する。第２油路１２の作動油は、プレート１８，１９の隙間から空間２８に流れ込み、さらにピストン２０の孔２０ｂから第１油路１１に流れ込む。作動油がプレート１８，１９部分を通過するため、クラッチ部６が潤滑・冷却される。

クラッチ装置１は、従来のトルクコンバータの位置に代わりに配置される。クラッチ装置１は、従来のトルクコンバータに比べて小型化されており、具体的には軸方向及び径方向寸法が短くなっている。さらに、クラッチ装置１は従来のトルクコンバータに比べて軽量化されている。

クラッチ装置１を用いることで、トルクコンバータに存在するトルクの引きずりを解消できる。つまり、減速同時に動力を遮断して、燃費向上を実現できる。

前記実施形態は本発明の説明のために用いたのであり、本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更や修正が可能である。

本発明に係るクラッチ装置の縦断面概略図。

符号の説明

１ 湿式多板クラッチ（クラッチ装置）
３ フロントカバー（ハウジング部材）
４ ハウジングプレート（ハウジング部材）
５ 流体室
６ クラッチ連結部
７ ダンパー機構
８ 油ガイド部材
１１ 第１油路
１２ 第２油路
２０ ピストン

Claims (3)

1. 車両のエンジンからのトルクをトランスミッションに伝達するためのクラッチ装置であって、
   前記エンジンからトルクが入力されるハウジング部材と、
   前記ハウジング部材に軸方向に移動可能に支持された複数の第１プレート部材と、隣り合う前記第１プレート部材の間に配置され前記トランスミッション側の部材に軸方向に移動可能に支持された少なくとも１つの第２プレート部材と、を有するクラッチ連結部と、
   前記クラッチ連結部に近接して配置されたピストンと、
   前記ピストン側に一端を有する第１油路と、
   前記クラッチ連結部側に一端を有する第２油路と、
   前記第１油路に外部から作動油を供給しかつ前記第２油路の作動油を外部にドレンするクラッチ連結状態と、前記第１油路の作動油を外部にドレンしかつ前記第２油路に外部から作動油を供給するクラッチ解除状態とを切り替える作動油供給部と、を備え、
   前記ピストンには前記ピストン側と前記クラッチ連結部側とを貫通する第１孔が形成されており、
   前記第１プレート部材は、前記第２プレート部材よりも半径方向外側に配置された少なくとも１つの第２孔を有しており、
   前記クラッチ連結部は、前記第２プレート部材の半径方向外側であって前記第１プレート部材同士の間に形成され前記第２孔を含む空間を有しており、クラッチ解除状態で前記第１孔と前記第２油路とを前記空間を介して連通させ、クラッチ連結状態で前記第１孔と前記第２油路との連通を遮断する、
   クラッチ装置。
2. 前記第１油路と前記第２油路とを連通させており、前記第１孔に対して並列に設けられたバイパス油路をさらに備えている、
   請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記ハウジング部材との間に前記第１油路を確保する油ガイド部材をさらに備えている、
   請求項１または２に記載のクラッチ装置。

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