JP4831575B2 - 発進クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等のトルクコンバータの代わりに使用可能な発進クラッチに関する。

従来、自動変速機、すなわちＡＴ（オートマチックトランス変速機）において、車両の発進はトルクコンバータでのトルク伝達によって行っていた。トルクコンバータは車両の燃費向上に効果があり、またトルク増幅効果もあり、トルクの増加、減少時のトルク伝達も滑らかであるため多くのＡＴ車両に搭載されていた。

一方、トルクコンバータはトルクの増加・減少時の滑り量が多く、あまり効率的ではないという欠点も有している。

そこで最近では、トルクコンバータに代えて発進クラッチを用いることが提案されており、またギア比を大きくすると共に変速数を増やして低速域でのトルク増幅を図ることも行われている。

一般に発進クラッチは、クラッチケース内に収容された湿式多板クラッチを備えている。多板クラッチは、出力側の摩擦係合要素である摩擦板、すなわちフリクションプレート及び入力側の摩擦係合要素であるセパレータプレートが軸方向で交互に配置されている。このような構成において、ピストンの押圧により、フリクションプレートとセパレータプレートとを係合させることで動力の伝達を行っている。

近年、より一層の燃費向上のため低速より、トルクコンバータのロックアップクラッチを締結することが求められている。しかし、ロックアップクラッチの容量不足やロックアップクラッチの耐熱性の問題などにより低速からのロックアップ締結による燃費向上には限界があった。そのため、例えば、特許文献１に示すように、トルクコンバータに代わるものとして湿式多板クラッチを使用した発進クラッチが提案されている。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２０００−２７４４５３号公報

特許文献１に開示の発進クラッチは、ハウジングがエンジンクランク軸と嵌合しているが、クラッチ部は変速機側の入力軸に支持されており、クラッチ部の支持がエンジンクランク軸と変速機側でズレが生ずる恐れがあり、耐振動性および組み付け性に問題があった。

そこで，本発明の目的は、トルクコンバータとの置き換えが容易で、かつ変速機とエンジンに対する組み付け性が向上した、回転性能のよい耐熱性に優れた高品質な発進クラッチを提供することである。

上記目的達成のため、本発明の発進クラッチは、
エンジンと変速機との間に配置された発進クラッチであって、
エンジンからの回転駆動力が入力され、複数のアウタープレートを軸方向摺動自在に保持するクラッチケースと、
クラッチケースの内径方向に配置され、複数のアウタープレートと交互に軸方向配置されるインナープレートを軸方向摺動自在に保持するハブ部材と、
クラッチケース内に設けられ、アウタープレートとインナープレートに押圧力を与えることで、相互に締結させるピストンと、
から成り、ハブ部材は、変速機の入力軸に軸方向摺動自在に嵌合しており、クラッチケースのエンジン側に延在する外側端部は前記エンジンのクランク軸に支持され、クラッチケースの変速機側に延在する内側端部はハブ部材の外周に支持されていることを特徴としている。

本発明の発進クラッチによれば、次のような効果が得られる。
変速機側の入力軸及びエンジンのクランク軸との芯が合い、軸方向の取り付けの誤差を吸収した、精度良い組み付けが可能となる。

また、駆動側のクラッチケースがクランク軸と変速機の入力軸でしっかりと支持されることにより回転精度が向上し耐シャダー性及び回転部の磨耗性も向上した発進性能を発揮できる。

また、ピストンを制御する油圧回路と潤滑を供給する油圧回路とを独立させた２つのポートの油圧回路により、従来のトルクコンバータとの置き換えが容易となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図示の実施例は例示として本発明を示しているに過ぎず、その他の変更が可能なことは言うまでもない。

図１は、本発明にかかる実施例の発進クラッチの軸方向断面図である。発進クラッチ１０は、すなわちクラッチケース１とその中に収容された湿式多板クラッチ３０を備えている。湿式多板クラッチ３０のクラッチケース１の内部には出力側の摩擦係合要素であるほぼ環状の摩擦板、すなわちフリクションプレート（インナープレート）３と入力側の摩擦係合要素であるほぼ環状のセパレータプレート（アウタープレート）４とが軸方向で交互に配置されている。クラッチケース１の開口側である軸方向の一端にはほぼ環状のバッキングプレート５が、ほぼ環状の止め輪６によって軸方向において固定状態に支持され、セパレータプレート４を保持している。

環状のクラッチケース１は、その内周の中央に円筒部３２が設けられ、外周には円筒部３２と径方向で対向するドラム部３４が設けられている。ドラム部３４の内周にはスプライン部３９が設けられ、セパレータプレート４が軸方向で摺動自在に係合している。円筒部３２の軸方向反対側には、突出部３３が設けられ、エンジン（不図示）のクランク軸１１の凹部３８に嵌合している。また、円筒部３２は、後述のハブ部材２を介してその内周で不図示の変速機に連結した入力軸１６に嵌合している。

本実施例では、３枚のフリクションプレート３と４枚のセパレータプレート４とで湿式多板クラッチ３０を構成しているが、これら入力側及び出力側の摩擦係合要素の枚数は、必要なトルクに応じて任意に変更できることは言うまでもない。また、フリクションプレート３の軸方向の両面には、ほぼ環状の摩擦材３５、または複数セグメントに分割された摩擦材３５が接着等により固定されている。また、セパレータプレート（アウタープレート）４に摩擦材３５を固着してもよいし、フリクションプレート（インナープレート）３とセパレータプレート４のそれぞれの片面に交互に摩擦材３５を固着してもよい。

図１において、クラッチケース１内であって、クラッチケース１の閉口端側にはピストン８が軸方向摺動自在に円筒部３２の外周に嵌合されており、ピストン８及びクラッチケース１との間にはピストン８に油圧を与えるための油圧室３１が画成されている。ピストン８の油圧室３１と反対側にはプレート７０が円筒部３２に固定されている。プレート７０には、スプリング９の軸方向一端が固定されている。スプリング９の軸方向の他端はピストン８に当接しており、ピストン８に所定の押圧力を与えて、ピストン８を油圧室３１方向へ、すなわちクラッチの解放方向へ常時付勢している。スプリング９は、ここでは所定の弾性を有するコイルスプリングであるが、その他の形態のスプリングを用いることもできる。ピストン８のセパレータプレート４に対向する面には、軸方向に突出する突起５５が設けられ、この突起５５がセパレータプレート４の中央を押圧することで、湿式多板クラッチ３０が締結される。

変速機の入力軸１６と一体で回転するように入力軸１６に嵌合したハブ部材２は、その外周にスプライン部３６が設けられている。軸方向の貫通孔３７を有するスプライン部３６には、フリクションプレート３が軸方向摺動自在に嵌合している。従って、クランク軸１１から入力される動力は、クランク軸１１、クラッチケース１、湿式多板クラッチ３０、ハブ部材２、入力軸１６の経路で不図示の変速機に伝達される。

湿式多板クラッチ３０のクラッチケース１は、ハウジング１２の一部であるカバー部１３に覆われている。また、ハウジング１２内には、クラッチ締結時の衝撃などを吸収する衝撃緩衝機構であるダンパ装置１４が設けられている。ダンパ装置１４は、スプリング１９を保持するリテーナプレート４０と、クラッチケース１の円筒部５３の外周に取り付けられ、スプリング１９に嵌合する爪部材４１によって構成される。リテーナプレート４０は、ナット４２によりハウジング１２に固定されている。また、クラッチケース１とハウジング１２との間には、スラストニードル軸受４３が介装されている。

エンジンからの動力が伝達される出力軸でもある変速機の入力軸１６には軸方向に延在する油供給路５２が設けられている。不図示の供給源から供出される油圧用の油は、入力軸１６と円筒部５３との間の隙間からクラッチケース１の円筒部３２に設けた径方向の貫通孔６０を通り、複数のシール部材により油密状態に維持される油圧室３１に供給される。

入力軸１６の軸方向一端の外周にはスプラインが設けられ、ハブ部材２の円筒部５０がスプライン嵌合している。すなわち、入力軸１６とハブ部材２とは一体状態で回転する。ハブ部材２とクラッチケース１の円筒部５３及び入力軸１６の端部との間には、スラストワッシャ６１が介装されている。スラストワッシャ６１は、ニードル軸受でもよい。

前述のようにハブ部材２は、変速機の入力軸に軸方向摺動自在に嵌合しており、クラッチケース１の円筒部３２がハブ部材２の円筒部５０に軸受５１を介して相対回転可能に嵌合している。クラッチケース１のエンジン側に延在する突出部３３はエンジンのクランク軸１１に支持され、クラッチケース１の変速機側に延在する円筒部３２はハブ部材２の円筒部５０の外周面に支持されている。

クラッチケース１の開放端には、カバー部材７が設けられている。カバー部材７は、外径縁部６３が、クラッチケース１のスプライン部３９に嵌合している。このため、カバー部材７は、クラッチケース１と共に回転する。カバー部材７の内径側は円筒部６２となっており、入力軸１６との間に軸方向の潤滑油通路２１を画成している。円筒部６２の軸方向の端部６４は、オイルポンプ１５に接続され、カバー部材７の回転によりオイルポンプ１５を作動させる。オイルポンプ１５は、発進クラッチ１０及び変速機に潤滑油を供給する。また、オイルポンプ１５は、不図示のブレーキ部及び湿式多板クラッチ３０に作動油を供給することもできる。

カバー部材７は、変速機の側壁６５にニードル軸受６６で回転可能に支持されている。カバー部材７の径方向の中間部はハブ部材２の中間部と対向しており、その間に狭い通路２２を画成している。図１から分かるように、カバー部材７を設けることで、ほぼ囲まれたスペースに湿式多板クラッチ３０が配置される。発進クラッチ１０に隣接して配置される変速機ケース１８の側壁には軸方向に貫通した油戻り孔１７が設けられている。

発進クラッチ１０に隣接して配置される変速機ケース１８の側壁には軸方向に貫通した油戻り孔１７が設けられている。湿式多板クラッチ３０を潤滑した潤滑油はこの油戻り孔１７を介して変速機内に戻る。

ここで、湿式多板クラッチ３０を潤滑する潤滑油の油路と油圧室３１に油を供給する油路について説明する。湿式多板クラッチ３０を潤滑する潤滑油は、オイルポンプ１５の駆動により、変速機から潤滑油通路２１、ハブ部材２とカバー部材７との間に画成された通路２２を通り、ハブ部材２の貫通孔３７などを通過して湿式多板クラッチ３０を潤滑する。湿式多板クラッチ３０を潤滑後の潤滑油は、クラッチケース１に径方向の貫通孔が設けられていないため、クラッチケース１のスプライン部３９を介して、軸方向すなわちカバー部材７の方向に向かう。このためカバー部材７には、潤滑油の流れを円滑にするため必要に応じて軸方向の貫通孔を設けてもよい。

カバー部材７を過ぎた潤滑油は更に軸方向に流れ、変速機ケース１８の側壁に設けた油戻り孔１７を通過して、変速機に戻る。潤滑油が通る経路は、図１において矢印で示している。以上の説明から分かるように、潤滑油は、軸方向から供給され、軸方向に排出される構成となっている。

次に、ピストン８を制御する油圧回路について説明する。入力軸１６に設けた油供給路５２には、不図示の油供給から油圧用の油が供給されている。油供給路５２を通った油は、入力軸１６と円筒部５３の端面との間の隙間からクラッチケース１の円筒部３２に設けた径方向の貫通孔６０を通り、油圧室３１に供給される。不図示の油圧回路により印加される油圧によりピストン８は、図１において左方向に移動し、湿式多板クラッチ３０を締結させる。

以上説明した、潤滑油の油路とピストン制御用の油圧回路とは独立して設けられている。このため、本発明の発進クラッチは従来のトルクコンバータとの置き換えが容易となっている。

次に、本発明の発進クラッチをエンジンと変速機の間に取り付けるには、以下の手順で行う。発進クラッチ１０とダンパ装置１４とを組立て、ユニット状にしたものを、変速機の入力軸１６のスプラインに挿入した後、カバー部材７を変速機ケース１８に固定し、その後エンジンのクランク軸１１にクラッチケース１の突出部３３を挿入する。その後、ダンパー装置１４とドライブプレートを固定することにより、発進クラッチ１０は、変速機側およびエンジンのクランク軸１１との芯が合い、軸方向の取り付けの誤差を吸収した、精度良い組み付けができる。また、駆動側のクラッチケース１がクランク軸１１と変速機の入力軸１６でしっかりと支持されることにより、回転精度が向上し、耐シャダー性及び、回転部の磨耗性も向上し、良好な発進性能を発揮できる。

前述のように、入力軸１６に対してハブ部材２がスプライン嵌合し、ハブ部材２に対してクラッチケース１が嵌合し、クラッチケース１がエンジンのクランク軸１１に支持される構成となっているため、クラッチ部、変速機、エンジン、各部の芯合わせが良好に行える。また、ハブ部材２もその円筒部５０が、入力軸１６とクラッチケース１の円筒部３２とに挟持されるように保持されているので、ハブ部材２の回転が安定する。

以上説明した本発明の実施例において、軸方向の荷重を受けることによって入力側の要素と出力側の要素が摩擦係合する発進クラッチのクラッチには例えば湿式多板クラッチ、単板クラッチ、円錐クラッチ等が該当し、押圧手段としてのスプリングに用いられるものには例えば、板ばね、コイルスプリング、ウェーブスプリング等がある。また、押圧手段の押圧力、すなわちばね圧やピストンを押圧するための油圧は、車両の重量や発進クラッチの摩擦係合要素の摩擦係数、摩擦係合面の面積等の特性を考慮した上で設定することができる。

本発明にかかる実施例の発進クラッチを示す軸方向断面図である。

符号の説明

１ クラッチケース
２ ハブ部材
３ フリクションプレート
４ セパレータプレート
８ ピストン
１０ 発進クラッチ
３０ 湿式多板クラッチ
１２ ハウジング
３１ 油室

Claims (6)

1. エンジンと変速機との間に配置された発進クラッチであって、
   前記エンジンからの回転駆動力が入力され、複数のアウタープレートを軸方向摺動自在に保持するクラッチケースと、
   前記クラッチケースの内径方向に配置され、前記複数のアウタープレートと交互に軸方向配置されるインナープレートを軸方向摺動自在に保持するハブ部材と、
   前記クラッチケース内に設けられ、前記アウタープレートと前記インナープレートに押圧力を与えることで、相互に締結させるピストンと、
   から成り、前記ハブ部材は、前記変速機の入力軸に軸方向摺動自在に嵌合しており、前記クラッチケースの前記エンジン側に延在する外側端部は前記エンジンのクランク軸に支持され、前記クラッチケースの前記変速機側に延在する内側端部は前記ハブ部材の外周に支持され、前記クラッチケースの開放端には、軸方向の貫通孔を備えたカバー部材が設けられており、前記カバー部材の径方向の中間部は前記ハブ部材の中間部と対向しており、その間に通路を画成していることを特徴とする発進クラッチ。
2. 前記発進クラッチ及び前記変速機に潤滑油を供給するオイルポンプが設けられ、前記カバー部材は前記クラッチケースと共に回転し、前記オイルポンプを駆動することを特徴とする請求項１に記載の発進クラッチ。
3. 前記オイルポンプはブレーキ部及びクラッチ部に作動油を供給することを特徴とする請求項２に記載の発進クラッチ。
4. 前記潤滑油を前記発進クラッチから排出する排出口が前記変速機の側壁に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発進クラッチ。
5. 前記クラッチケースの前記外側端部は、軸受を介して前記クランク軸に嵌合していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発進クラッチ。
6. 潤滑用の油回路と、ピストン制御用の油回路の２つの独立した油圧回路を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発進クラッチ。

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