JP4566797B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

この発明は、クラッチ装置に関するものであり、さらに詳しくは、エンジンから駆動系への動力を断続するクラッチ装置に関するものである。

一般に、クラッチ装置は、エンジンから駆動系（変速機）への動力の伝達を断続するものであって、エンジン出力軸に固定されるフライホイールと、変速機入力軸に固定されるクラッチディスクと、クラッチディスクにダイヤフラムスプリングによる押し付け荷重をプレッシャプレートを介して付与するようにフライホイールに組み付けられたクラッチカバーとを備えて構成されている。
そして、このようなクラッチ装置にあっては、運転者がクラッチペダルを床まで一杯に踏み込むと、ダイヤフラムスプリングの中央がレリーズベアリングにより軸方向に引っ張られるか或いは押されるかして押し付け荷重をなくし、フライホイールとクラッチディスクとを離して動力の切断が行われる。また、クラッチペダルが放されると、ダイヤフラムスプリングがプレッシャプレートを介してクラッチディスクをフライホイールに圧着させて、エンジンから変速機への動力の伝達が行われる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記した従来のクラッチ装置にあっては、車両発進時には床まで一杯に踏み込んだクラッチペダルをゆっくりと上げていき、回転しているフライホイールに回転していないクラッチディスクを徐々に繋げていく半クラッチを行う必要があった。そのため、半クラッチを上手く行わないとエンジンをストールさせてしまうという問題があった。

特開２００３−１３９９７号公報

そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、半クラッチを扱い易くして車両発進時のエンジンストールを未然に防止することのできるクラッチ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、エンジン出力軸に固定されるフライホイールと、変速機入力軸に軸方向に進退移動可能となるように嵌合されるクラッチディスクと、前記クラッチディスクにダイヤフラムスプリングによる押し付け荷重をプレッシャプレートを介して付与するように前記フライホイールに組み付けられたクラッチカバーとを備えたクラッチ装置において、
前記フライホイールは、前記エンジン出力軸に連結され、且つ前記クラッチディスクと第１の摩擦材部を介して摩擦結合するサンギヤと、前記クラッチ装置を納めるクラッチケースに回転及び固定可能に支持されたリングギヤと、前記エンジン出力軸に回転可能に支持された状態で前記サンギヤ及びリングギヤに噛み合い、且つ前記クラッチディスクと第２の摩擦材部を介して摩擦結合する複数の遊星ギヤとを備え、前記クラッチ装置は、半クラッチ時にあっては前記リングギヤはクラッチケースに固定され、この固定されたリングギヤとサンギヤとに噛み合った複数の遊星ギヤによって前記エンジン出力軸の回転数を減速してエンジントルクを増幅させた状態で、前記クラッチディスクを介して変速機入力軸に動力伝達させることを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記クラッチディスクは、前記サンギヤの第１の摩擦材部に摩擦結合する第１のクラッチディスク部と、前記第１のクラッチディスク部の外周縁に軸方向に進退移動可能に嵌合すると共に前記複数の遊星ギヤの第２の摩擦材部に摩擦結合する第２のクラッチディスク部とを備えていることを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の構成に加えて、前記クラッチ装置は、半クラッチ以降に前記リングギヤをクラッチケースから開放すると共に、前記クラッチカバーは、半クラッチ以降に前記サンギヤの第１の摩擦材部に第１のクラッチディスクを摩擦結合させる第１のプレッシャプレート部と、半クラッチ時に前記複数の遊星ギヤの第２の摩擦材部に第２のクラッチディスクを摩擦結合させる第２のプレッシャプレート部とを備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、半クラッチ時にあっては、リングギヤはクラッチケースに固定されており、そのため、エンジン出力軸の回転数は、固定されたリングギヤとサンギヤとに噛み合った複数の遊星ギヤによって減速されるため、エンジントルクが増幅された状態でクラッチディスクを介して変速機入力軸に伝達される。これにより、半クラッチ時には、フライホイールは従来よりもエンジントルクが増大した状態でクラッチディスクと摩擦結合するのでなめらかな発進が可能となり、その結果、半クラッチが扱い易くて車両発進時のエンジンストールを未然に防止することができるクラッチ装置を提供することができる。

請求項２乃至３に記載の発明によれば、半クラッチ時にはエンジン出力軸からの動力は、複数の遊星ギヤによってエンジントルクが増大された状態で第１及び第２のクラッチディスク部を介して変速機入力軸に伝達される。一方、半クラッチ以降にあっては、リングギヤがクラッチケースから開放されるため、キャリヤとサンギヤとがエンジン出力軸の回転速度を保ったまま同回転すると共に、第１のプレッシャプレート部によりサンギヤの第１の摩擦材部に第１のクラッチディスク部が摩擦結合し、第２のプレッシャプレート部により複数の遊星ギヤの第２の摩擦材部に第２のクラッチディスク部が摩擦結合する。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、発進が終了し、定常走行時にはエンジン出力軸からの動力をそのまま変速機入力軸に伝達することができ、通常のフライホイールと同様の使用感を得ることができる。

フライホイールに遊星ギヤを組み込んで、エンジン出力軸から変速機入力軸に伝達されるエンジントルクを半クラッチ時に増幅させることによって、半クラッチを扱い易くして車両発進時のエンジンストールを未然に防止することのできるクラッチ装置が実現した。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用されたクラッチ装置の概略図、図２は、同例におけるクラッチペダルストロークに対するクラッチ締結率を示した図表である。

本発明は、エンジン出力軸に固定されるフライホイールと、変速機入力軸に軸方向に進退移動可能となるように嵌合されるクラッチディスクと、クラッチディスクにダイヤフラムスプリングによる押し付け荷重をプレッシャプレートを介して付与するようにフライホイールに組み付けられたクラッチカバーとを備えたクラッチ装置に適用されるものである。

まず、図１を用いて本クラッチ装置１のフライホイール２について説明する。
図１に示されるように、フライホイール２は、エンジン出力軸３の軸端部に連結され、且つクラッチディスク４と摩擦結合する第１の摩擦材部５を支持するサンギヤ６と、クラッチ装置１を納めるクラッチケース７に油圧式乾式多板クラッチ（ブレーキのこと。以下、多板クラッチという）８によって回転及び固定可能に支持されたリングギヤ９と、エンジン出力軸３に図示しない手段により回転可能に支持された状態でサンギヤ６及びリングギヤ９に噛み合い、且つクラッチディスク４と摩擦結合する第２の摩擦材部１０を支持する複数の遊星ギヤ１１とを備えて構成されている。

多板クラッチ８は、クラッチペダル（図示せず）が踏み込まれたり離されたりするのにしたがってクラッチを接断制御するための油圧を供給するオペレーティングシリンダ１２からの油圧によって作動するものであって、クラッチペダルが踏み込まれた状態から半クラッチに至る状態にあっては、リングギヤ９をクラッチケース７に固定すると共に、半クラッチからクラッチペダルが離されるまでの状態にあっては、クラッチケース７に対してリングギヤ９を回転可能に支持するように予め設定されている。

そして、リングギヤ９がクラッチケース７に固定された状態にあっては、サンギヤ６の歯数をＺｓ、リングギヤ９の歯数をＺｒとすると、サンギヤ６に伝達されたエンジン回転数は、（１＋λ）／λ（但し、λ＝Ｚｓ／Ｚｒ）で減速された状態で遊星ギヤ１１に伝達されると共に、サンギヤ６に入力されたエンジントルクは、λ／（１＋λ）によりトルク増幅された状態で遊星ギヤ１１に伝達される。

これに対し、リングギヤ９とクラッチケース７との固定が解除されると、リングギヤ９と遊星ギヤ１１とが同回転で回転し、サンギヤ６、つまりフライホイール２に伝達されたエンジン回転数は減速されることなくクラッチディスク４に伝達されると共に、サンギヤ６に入力されたエンジントルクは増幅されることなくそのままクラッチディスク４に入力される。

クラッチディスク４は、エンジン出力軸３と同軸上となるようにエンジン出力軸３の軸端部に回転可能に軸支された変速機入力軸１３の端部に、軸方向に進退移動可能となるようにスプライン嵌合され、且つサンギヤ６の第１の摩擦材部５に摩擦結合する環状の第１のクラッチディスク部１４と、この第１のクラッチディスク部１４の外周縁に軸方向に進退移動可能となるようにスプライン嵌合すると共に、複数の遊星ギヤ１１の第２の摩擦材部１０に摩擦結合する環状の第２のクラッチディスク部１５とを備えて構成されている。そして、これら第１及び第２のクラッチディスク部１４、１５は、クラッチカバー１６のダイヤフラムスプリング１７による押付け荷重により第１或いは第２の摩擦材部５、１０に摩擦結合される。
なお、図中には示していないが、このクラッチディスク４にはトーションダンパー（減衰バネ）が組み込まれており、動力伝達系にて発生するねじれ振動やガラガラ音等が最小限に抑えられている。

クラッチカバー１６は、フライホイール２にボルト固定されているものであって、このクラッチカバー１６の内側には、第１及び第２のクラッチディスク部１４、１５をそれぞれ第１或いは第２の摩擦材部５、１０に適宜摩擦結合させるためのダイヤフラムスプリング１７及びプレッシャプレート１８としての第１及び第２のプレッシャプレート部１９、２０が一体的に結合固定されている。

さらに、ダイヤフラムスプリング１７の中央部には、クラッチペダルの踏み込み動作に応じたオペレーティングシリンダ１２からの油圧によるレリーズフォーク２１の回動によって、変速機入力軸１３の軸方向に進退移動可能となるようにレリーズベアリング２２が配設されている。なお、クラッチカバー１６には、プル式が用いられているが、これに限定されることなくプッシュ式が用いられてもよい。

そして、このレリーズベアリング２２が、床まで踏み込まれたクラッチペダルに応じたオペレーティングシリンダ１２からの油圧によるレリーズフォーク２１の図中反時計回り方向の回動によって、変速機側（図中にあっては右側）にスライド移動、すなわち引かれるとダイヤフラムスプリング１７の押付け荷重がなくなり、第１の摩擦材部５、第１のクラッチディスク部１４及び第１のプレッシャプレート部１９が離れると共に、第２の摩擦材部１０、第２のクラッチディスク部１５及び第２のプレッシャプレート部２０が離れるようになっている。

そして、クラッチペダルが半クラッチ状態に戻されると、その動作に応じたオペレーティングシリンダ１２からの油圧によりレリーズフォーク２１が図中時計回り方向に適宜回動し、ダイヤフラムスプリング１７に第２の摩擦材部１０と第２のクラッチディスク部１５とを摩擦結合させる押付け荷重が発生し、第２のプレッシャプレート部２０を介して第２の摩擦材部１０と第２のクラッチディスク部１５とが摩擦結合するようになっている。また、この半クラッチ状態にあっては、第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とを摩擦結合させる押付け荷重は発生しておらず、第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とは離れている。

さらには、クラッチペダルが完全に離されると、レリーズフォーク２１が図中時計回り方向にさらに回動して、第２の摩擦材部１０と第２のクラッチディスク部１５と同様に、第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とを摩擦結合させる押付け荷重が発生し、第１のプレッシャプレート部１９を介して第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とが摩擦結合するようになっている。

なお、図中の符号２３は、クラッチペダル踏力を軽減するためにレリーズフォーク２１を反時計回りに付勢するように上端部に取り付けられたリターンスプリング、２４は、レリーズダストカバーを示している。

次に、本クラッチ装置によるエンジンから駆動系への動力の断続制御について図１、２を参照しつつ説明する。
まず、クラッチペダルが床まで踏み込まれると、レリーズベアリング２２が変速機側に引かれてダイヤフラムスプリング１７の中央部が押されて反り返り、第１及び第２のプレッシャプレート部１９、２０を軸方向に押圧していた押付け荷重が無くなる。すると、フライホイール２、クラッチディスク４及びプレッシャプレート１８が離れてエンジン動力の伝達が遮断される。

また、この状態にあっては、多板クラッチ８が締結動作してリングギヤ９をクラッチケース７に固定する。すると、サンギヤ６に伝達されたエンジン回転数は、（１＋λ）／λで減速された状態で遊星ギヤ１１に伝達されると共に、サンギヤ６に入力されたエンジントルクは、λ／（１＋λ）によりトルク増幅された状態で遊星ギヤ１１に入力される（図２参照）。

床まで踏み込んだクラッチペダルが徐々にあげられて半クラッチ状態になると、レリーズベアリング２２が図中左側に適宜スライド移動して、ダイヤフラムスプリング１７が第２のプレッシャプレート２０を押圧することによって、第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とを摩擦結合させるよりも先に第２の摩擦材部１０と第２のクラッチディスク部１５とを摩擦結合させる。

この状態にあっては、サンギヤ６に伝達されたエンジン回転数は、（１＋λ）／λで減速された状態で遊星ギヤ１１に伝達されたのち、第２のクラッチディスク部１５からこれに嵌合している第１のクラッチディスク部１４を介して変速機入力軸１３に伝達される。また、サンギヤ６に伝達されたエンジントルクは、λ／（１＋λ）によりトルク増幅された状態で遊星ギヤ１１に入力されたのち、第２のクラッチディスク部１５からこれに嵌合している第１のクラッチディスク部１４を介して変速機入力軸１３に入力される。

クラッチペダルが離された状態にあっては、レリーズベアリング２２が図中左側にさらにスライド移動し、第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とを摩擦結合させる押付け荷重が発生し、第１のプレッシャプレート部１９を介して第１の摩擦材部５と第１のクラッチディスク部１４とが摩擦結合する。すなわち、ダイヤフラムスプリング１７の押付け荷重によりプレッシャプレート１８を軸方向に押圧させ、クラッチディスク４をフライホイール２に圧着させることによって、エンジン出力軸３からの動力が変速機入力軸１３に伝達される。

以上述べたように本発明のクラッチ装置１によれば、半クラッチ時にあっては、リングギヤ９はクラッチケース７に固定されており、そのため、エンジン出力軸３の回転数は、固定されたリングギヤ９とサンギヤ６とに噛み合った複数の遊星ギヤ１１によって減速されるため、エンジントルクが増幅された状態でクラッチディスク４を介して変速機入力軸１３に伝達される。これにより、半クラッチ時には、フライホイール２は、従来よりもエンジントルクが増大した状態でクラッチディスク４と摩擦結合するのでなめらかな発進が可能となり、その結果、半クラッチが扱い易くて車両発進時のエンジンストールを未然に防止することができるクラッチ装置を提供することができる。

さらに、本発明によれば、半クラッチ時にはエンジン出力軸３からの動力は、複数の遊星ギヤ１１によってエンジントルクが増大された状態で第１及び第２のクラッチディスク部１４、１５を介して変速機入力軸１３に伝達される。一方、半クラッチ以降にあっては、リングギヤ９がクラッチケース７から開放されるため、サンギヤ６と複数の遊星ギヤ１１とがエンジン出力軸３の回転速度を保ったまま同回転すると共に、第１のプレッシャプレート部１９によりサンギヤ６の第１の摩擦材部５に第１のクラッチディスク部１４が摩擦結合し、第２のプレッシャプレート部２０により複数の遊星ギヤ１１の第２の摩擦材部１０に第２のクラッチディスク部１５が摩擦結合する。これにより、発進が終了し、定常走行時にはエンジン出力軸３からの動力をそのまま変速機入力軸１３に伝達することができ、通常のフライホイールと同様の使用感を得ることができる。

なお、本発明にあっては、クラッチディスク４は、互いに軸方向に進退移動するようにスプライン嵌合させた第１及び第２のクラッチディスク部１４、１５を備えたツインプレートとしたがこの構成に限らず、例えば、図３に示されるように、クラッチ締結時にあっては、最初に複数の遊星ギヤ１１に摩擦結合したのちサンギヤ６に摩擦結合するようなフレキシブル性のある１枚のクラッチディスク４’として構成することも可能である。

本発明が適用されたクラッチ装置の概略図である。 同例におけるクラッチペダルストロークに対するクラッチ締結率を示した図表である。 同例とは異なるクラッチ装置の模式図である。

符号の説明

１ クラッチ装置
２ フライホイール
３ エンジン出力軸
４ クラッチディスク
５ 第１の摩擦材部
６ サンギヤ
７ クラッチケース
９ リングギヤ
１０ 第２の摩擦材部
１１ 複数の遊星ギヤ
１３ 変速機入力軸
１４ 第１のクラッチディスク部
１５ 第２のクラッチディスク部
１６ クラッチカバー
１７ ダイヤフラムスプリング
１８ プレッシャプレート
１９ 第１のプレッシャプレート部
２０ 第２のプレッシャプレート部

Claims (3)

1. エンジン出力軸に固定されるフライホイールと、変速機入力軸に軸方向に進退移動可能となるように嵌合されるクラッチディスクと、前記クラッチディスクにダイヤフラムスプリングによる押し付け荷重をプレッシャプレートを介して付与するように前記フライホイールに組み付けられたクラッチカバーとを備えたクラッチ装置において、
   前記フライホイールは、前記エンジン出力軸に連結され、且つ前記クラッチディスクと第１の摩擦材部を介して摩擦結合するサンギヤと、前記クラッチ装置を納めるクラッチケースに回転及び固定可能に支持されたリングギヤと、前記エンジン出力軸に回転可能に支持された状態で前記サンギヤ及びリングギヤに噛み合い、且つ前記クラッチディスクと第２の摩擦材部を介して摩擦結合する複数の遊星ギヤとを備え、前記クラッチ装置は、半クラッチ時にあっては前記リングギヤはクラッチケースに固定され、この固定されたリングギヤとサンギヤとに噛み合った複数の遊星ギヤによって前記エンジン出力軸の回転数を減速してエンジントルクを増幅させた状態で、前記クラッチディスクを介して変速機入力軸に動力伝達させることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記クラッチディスクは、前記サンギヤの第１の摩擦材部に摩擦結合する第１のクラッチディスク部と、前記第１のクラッチディスク部の外周縁に軸方向に進退移動可能に嵌合すると共に前記複数の遊星ギヤの第２の摩擦材部に摩擦結合する第２のクラッチディスク部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記クラッチ装置は、半クラッチ以降に前記リングギヤをクラッチケースから開放すると共に、前記クラッチカバーは、半クラッチ以降に前記サンギヤの第１の摩擦材部に第１のクラッチディスクを摩擦結合させる第１のプレッシャプレート部と、半クラッチ時に前記複数の遊星ギヤの第２の摩擦材部に第２のクラッチディスクを摩擦結合させる第２のプレッシャプレート部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ装置。

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