JP4936376B2 - 発進クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、車輌のエンジンと自動変速機の間に介在され、ピストン、クラッチ、及びダンパから成る発進クラッチに関するものである。

一般に、車輌の発進装置として、トルクコンバータ及びフルードカップリング等の流体伝動装置が用いられている。該流体伝動装置は車輌が停止状態にあっても駆動源の回転を継続する内燃エンジンなどにあっては、該流体伝動装置の流体の滑りにより、自動変速機入力軸とエンジン出力軸との間の相対回転を許容し、駆動源の回転を維持している。そして、車輌の発進時にあっては、流体伝動装置の流体の滑りにより滑らかに発進してエンジン動力を自動変速機入力軸に伝達することが出来る。

トルクコンバータなどの流体伝動装置は、上記相対回転及び滑りによる発進を自動的に行って良好な発進機能を有するが、逆に構造が複雑である為に大掛かりな装置に成ってしまい、車輌のコンパクト化及び軽量化の障害と成っている。又、流体を介して動力伝達する為、動力の損失が発生し、それを防ぐためにロックアップクラッチが設けられているが、さらに構造を複雑化している。しかも、ロックアップクラッチを備えたからといって上記流体による動力損失がなくなる訳ではない。

近年、自動変速機の多段化、さらには無段変速装置(ＣＶＴ)の出現に伴って、トルクコンバータなどによるトルク比の増大及び変速時の流体による衝撃緩和作用への要求が小さくなり、又上記自動変速機のコンパクト化の要求に基づき、流体を用いない発進クラッチが提案されている。

このような発進クラッチとして、例えば特開２００１−３９５５号に係る「発進クラッチ」は、内燃エンジンのクランク軸に連結されているハウジング内に、多板クラッチ、ダンパ装置、及びワンウエイクラッチが収納されており、車輌停止時には押圧スプリングにより多板クラッチを接続し、所定クリープ力を発生し、車輌発進時には、油圧室への油圧供給に基づくピストンの押圧により多板クラッチを係合し、そして、ダンパ装置を介して衝撃を吸収してエンジンの駆動力を入力軸に伝達しており、更にワンウエイクラッチにより坂道発進時の車輌後退が防止されている。

ところで、従来の発進クラッチでは低イナーシャ化の為にクラッチ部とダンパを軸方向に配置した構造としている。そして、クラッチ冷却用及びダンパ潤滑用の為に発進クラッチの外殻内は潤滑油で満たされ、しかも潤滑油は循環している。又、エンジンから伝達されるトルクをクラッチ→ダンパと経由してトランスミッションへ出力しているが、クラッチの係合・解放によりエンジンとトランスミッションを繋いだり、切り離したりしている。

図３は従来発進クラッチを表している具体例である。同図の（イ）はクラッチ部、（ロ）はダンパ、（ハ）はピストン、（ニ）は外殻を夫々表している。エンジンのクランク軸（ホ）の先端には連結板（ヘ）が取着され、外殻（ニ）のフロント部（ト）に溶接された連結板（チ）が上記連結板（ヘ）と繋がっている。従って、外殻（ニ）はクランク軸（ホ）と共に回転することが出来る。ここで、発進クラッチはフロント部（ト）の中心にはセンターピース（リ）が設けられてクランク軸（ホ）の先端穴に嵌り、後方へ延びるスリーブ（ヌ）は軸受けにて支持されている。

外殻（ニ）の内部には上記クラッチ部（イ）、ダンパ（ロ）、及びピストン（ハ）が内蔵され、しかも潤滑油が満たされた油室と成っている。潤滑油は上記ダンパ（ロ）が取付けられているハブ（ル）に設けた入口穴（オ）から供給され、矢印に沿って流れ、クラッチ部（イ）が摩擦熱で焼き付くことを防止することが出来る。クラッチ部（イ）を流れた潤滑油はダンパ（ロ）の周りを通過して外殻（ニ）からスリーブ（ヌ）側へ流れ出る。

エンジンの回転トルクはフロント部（ト）及び外殻（ニ）を回転するが、クラッチ部（イ）が係合状態にない場合には、ハブ（ル）に嵌っている出力軸（ワ）は回転しない。しかし、ピストン（ハ）が移動してクラッチ部（イ）を押圧するならば、外殻（ニ）と共に回転するプレート（カ）、（カ）・・がディスク（ヨ）、（ヨ）・・と係合して回転し、ホルダー（タ）からダンパ（ロ）へと伝達される。クラッチ部（イ）が働く際の衝撃トルクは、ダンパ（ロ）のダンパスプリングが圧縮変形して吸収し、滑らかなトルクとして出力軸（ワ）へ伝えることが出来る。

又、クラッチ部（イ）が係合状態にある時には、エンジンのトルク変動もダンパスプリングの変形にて吸収されるが、同図に示すような発進クラッチの場合、ダンパ（ロ）はハブ（ル）に取付けられて出力軸（ワ）へトルクが伝えられる。従って、ダンパ（ロ）と出力軸（ワ）間のイナーシャは小さくなり、エンジンのトルク変動を十分に吸収出来ない虞がある。

発進クラッチの外殻内部には潤滑油が満たされており、高速回転に伴う遠心油圧に耐えるだけの外殻強度、及びクラッチ部（イ）の遠心力を支える為の外殻強度を得る為に厚板が使用されている。そして、クラッチ部（イ）を構成しているプレート（カ）、（カ）・・の外周、及びピストン（ハ）の外周が噛み合うスプライン歯形が設けられているが、外殻（ニ）の内周にスプライン歯形を加工することは容易でなく、又、このようなスプライン歯形を形成する為にも外郭（ニ）を厚肉化する必要がある。

そして、従来の発進クラッチのダンパ（ロ）は出力軸（ワ）が嵌るハブ（ル）に取付けられているが、該ダンパ（ロ）はリベット（レ）、（レ）・・にて結合されている。ダンパ（ロ）及びハブ（ル）は耐久性を向上する為に熱処理が施されている為に、溶接による接合が出来ない。一方、センターピース（リ）にはピストン（ハ）を作動する為に油圧室へ作動油を供給するための連通穴（ソ）を形成しているが、その為に、該センターピース（リ）の形状が複雑となり、しかも、発進クラッチの構造が変わる度にセンターピース（リ）の変更が強いられる。
特開２００１−３９５５号に係る「発進クラッチ」

このように従来の発進クラッチには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であり、ダンパと出力軸間のイナーシャを大きくしてエンジンのトルク変動を吸収し、外殻形状及びセンターピースの形状を単純化した発進クラッチを提供する。

本発明に係る発進クラッチは上記問題点を解決する為に次の特徴を備えた構造としている。
（１）クラッチ部とダンパを軸方向に並列状態で配置し、エンジンからのトルクの伝達経路をフロント部（外殻）→ダンパ→クラッチ部→出力軸になるようにしている。そこで、クラッチ部を外郭（フロント部）から切り離し、出力軸が嵌るハブにクラッチドラムを取着し、このクラッチドラムに油圧室を備えたピストン及びクラッチ部を取付けている。
（２）出力軸の中心には油路が設けられ、クラッチドラムが取着されているハブの中心凹部にはスペーサが嵌合し、該スペーサに設けた連通穴からハブの連通穴を流れて、ピストンを作動する油圧室へ作動油を供給可能としている。そして、該スペーサの中心穴には出力軸の先端が嵌って軸支されている。本発明では、センターピースから分離してスペーサをフロント部内側中心に設け、ハブ及び出力軸と共に回転し、フロント部との間で相対回転が出来る構造としている。
ここでスペーサは油路の為のシールとスラスト軸受けの働きを兼ねており、該スペーサは鉄材から成るフロント部と摺動可能な材質(例えば、樹脂、銅、アルミなど)が使用されている。
（３）クラッチ部はフロント部側に配置する場合とリア側に配置される場合があり、何れでもよく、該クラッチ部の具体的な構造は特に限定せず、又ダンパの具体的な構造も限定しないことにする。クラッチ部及びピストンはハブに取着した上記クラッチドラムに取付けられ、クラッチ部の入力側部材は上記ダンパの出力側部材を成している。

（１）エンジンからのトルクの伝達経路をフロント部（外殻）→ダンパ→クラッチ部→出力軸になる構造とすることで、ダンパの後のイナーシャが大きくなり、エンジンのトルク変動を吸収出来、エンジン振動との共振を低減できる。
そして、クラッチ部を外郭（フロント部）から切り離し、出力軸が嵌るハブにクラッチドラムを取着し、このクラッチドラムにピストン及びクラッチ部を取付けた構造とすることで、クラッチ部及びピストンに働く遠心力が外殻に作用しない為に薄肉化できる。又、クラッチ部を構成するプレートが噛み合うスプライン歯形をクラッチドラムに加工する方が容易であり、外殻内周にスプライン歯形を設けないことで薄肉化が可能と成る。
（２）ダンパは入力側に設けられ、出力側はクラッチ部と成る為に、出力軸が嵌るハブとリベット結合する必要がなくなる。すなわち、ハブ又はスリーブに軸支される。
（３）センターピースはフロント部の正面中心に固定され、該センターピースと切り離したスペーサをフロント部内側中心に配置した構造として油路を形成できることで、該センターピースはシンプルな形状と成り、その形状は各種発進クラッチに兼用できる。そして、該スペーサはスラストワッシャとしても機能し、ハブ及び出力軸との相対回転はなくフロント部との間で滑りを発生するが、材質が樹脂やアルミなどが使用されることで磨耗は抑制される。

図１は本発明に係る発進クラッチを示す実施例であり、その断面を表している。同図の１はクラッチ部、２はダンパ、３はピストン、４は外殻、５はクラッチドラムを夫々表している。エンジンのクランク軸６の先端には連結板７が取着され、外殻４のフロント部８に溶接された連結板９が上記連結板７と繋がっている。従って、外殻４はクランク軸６と共に回転することが出来る。ここで、発進クラッチはフロント部８の正面中心にセンターピース１０が固定されてクランク軸６の先端穴に嵌り、後方へ延びるスリーブ１１は軸受けにて支持されている。

外殻４の内部には上記クラッチ部１、ダンパ２、及びピストン３が内蔵され、しかも潤滑油が満たされた油室と成っている。ところで、エンジンのクランク軸６の回転トルクは連結板７を介して外殻４を回し、外殻４からダンパ２へ伝達され、該ダンパ２からクラッチ部１を介してクラッチドラム５→ハブ１２→出力軸１６へと伝達される。

上記クラッチ部１は複数枚のプレート１４，１４・・と複数枚のディスク１５，１５・・から成り、プレート１４，１４・・とディスク１５，１５・・は交互に配列している。プレート１４はリング状の円盤であり、外周にはスプライン歯形が形成され、ハブ１２に取着されているクラッチドラム５の内周側に形成したスプライン軸穴に係合して取付けられている。従って、プレート１４，１４・・はクラッチドラム５と共に回転することが出来る。

一方のディスク１５，１５・・はリング状の円盤であり、内径穴はスプライン歯形を形成しており、ダンパ２と連結しているホルダー１７の外周に設けたスプライン軸に嵌っている。そして、ディスク外径はプレート１４より小さく、内径もプレート１４より小さく成っていて、該ディスク１５の外周部はプレート１４の内周部と当接し合うことが出来る。そして、プレート１４の表面には摩擦材が設けられており、ディスク１５と接することで大きな摩擦力を発生する。

ところで、上記ハブ１２の外周にはピストン３が取付けられ、該ピストン３はクラッチドラム５との間に形成している油圧室１３へ作動油をポンプで供給することで右側へ移動してプレート１４を押圧する。その結果、各プレート１４，１４・・及びディスク１５，１５・・は互いに係合して摩擦力を発生し、ダンパ２からの動力を得て回転するホルダー１７及びディスク１５，１５・・の回転トルクをプレート１４，１４・・へ伝達し、クラッチドラム５及びハブ１２を回転し、その結果、ハブ１２の軸穴に嵌っている出力軸１６を回転することが出来る。この際、クラッチ部１が作動する際に発生する衝撃トルクは該ダンパ２にて吸収される。

上記油圧室１３へは、出力軸１６の中心軸に設けた油路１８を流れた作動油がハブ１２の中心凹部に嵌って取り付けられているスペーサ１９の連通穴２０からハブ１２に設けた連通穴２６を流れて油圧室１３へ送り込まれる。ピストン３はハブ１２の外周に沿って移動し、作動油が漏れないようにクラッチドラム５との間、ハブ１２との間にはＯリングが介在している。又、油圧室１３へ作動油を供給しない時にはクラッチ部１が働かないように戻しバネ２１，２１・・を取付けて、ピストン３を押し戻すことが出来る。

クラッチ１が働いていない時には、プレート１４，１４・・はディスク１５，１５・・と係合状態にない為、ディスク１５，１５・・の回転はプレート１４，１４・・へ伝達されない。しかし、ピストン３が移動してクラッチ部１が働くならば、プレート１４，１４・・がディスク１５，１５・・と係合して該プレート１４，１４・・は回転し、同時にクラッチドラム５及びハブ１２が回転する。ここで、入力側となるディスク１５，１５・・を取付けているホルダー１７と外殻４との間にはダンパ２が介在していることで、クラッチ部１が働く際の衝撃トルクは該ダンパ２によって吸収される。

ここで、発進クラッチの入力側に取付けられている上記ダンパ２は、両側プレート２２ａ，２２ｂに挟まれたセンタープレート２３を有し、これら両側プレート２２ａ，２２ｂに形成した収容空間にダンパスプリング２４を収容し、センタープレート２３が外殻４と共に回転することでダンパスプリング２４が圧縮変形することが出来るように構成している。センタープレート２３は外殻４から延びる連結リング２５と係合しており、外郭４の回転トルクはセンタープレート２３からダンパスプリング２４を介して両側プレート２２ａ，２２ｂへ伝達され、この回転トルクはホルダー１７へ伝わる。そして該ダンパ２はスリーブ１１に回転可能に軸支されているだけの取付け構造としている。

本発明では上記ダンパ２の具体的な構造は限定しないことにする。車のアクセルを踏むならば出力軸１６の中心に設けている油路１８から作動油が流れてピストン３が移動し、その結果、クラッチ部１が働く。この際、クラッチ部１が作動することで、停止しているプレート１４，１４・・及びクラッチドラム５が瞬間的に回転し、その結果、衝撃トルクが発生する。この衝撃トルクを上記ダンパ２が吸収して滑らかなトルクとして伝達される。

図２は本発明の発進クラッチを示す他の実施例である。この実施例では前記図１に示した実施例の場合とは逆にダンパ２がフロント部側に配置され、クラッチ部１がリア側に取付けられている。ただし、トルクの伝達経路は同じであり、エンジンのクランク軸６からの回転トルクはフロント部８からダンパ２→クラッチ部１へと伝わり、クラッチ部１が取付けられているクラッチドラム５からハブ１２→出力軸１６へと伝達される。従って、基本的な構造は前記図１の実施例の発進クラッチの場合と共通している。

ところで、ダンパ２とクラッチ部１の位置が変わることで、ハブ１２の形状及びハブ１２の中心凹部に嵌って取付けられているスペーサ１９の形状は違っている。出力軸１６の中心には油路１８が形成され、この油路１８を流れた作動油は出力軸１６の先端からスペーサ１９に設けた連通穴２０を流れ、そしてハブ１２に設けた連通穴２６から油圧室１３へ送り込まれる。

作動油が油圧室１３へ送られることで、ピストン３が左方向へ移動してプレート１４を押圧する。その結果、各プレート１４，１４・・とディスク１５，１５・・が係合してクラッチ部１が働く。従って、ダンパ２からホルダー１７へ伝わる回転トルクはディスク１５からプレート１４へ伝達され、クラッチドラム５からハブ１２へと伝達し、出力軸１６へと伝えられる。

図１、図２に示した実施例から明らかなように、フロント部８の内側中心にはスペーサ１９が配置され、このスペーサ１９の中心穴には出力軸１６の先端が嵌って支持されている。フロント部８の正面側にはクランク軸６の中心穴に嵌るセンターピース１０が取着されているが、スペーサ１９と切り離すことで該センターピース１０の形状は単純化出来、しかも他のエンジンに対しても兼用可能な大きさ・形状となる。

スペーサ１９はハブ１２の中心凹部に嵌って取付けられ、その形状は該中心凹部に対応しているが、材質が樹脂であるならば簡単に成形することが出来る。アルミ材であれば、ダイキャスト成形にて製作することが可能である。該スペーサ１９とハブ１２との間に相対回転はないが、フロント部８とは相対回転して滑りが発生しても、樹脂やアルミなどで磨耗し難い材質が用いられている。

クラッチドラム５はハブ１２に取付けられ、油圧室１３へ作動油が送り込まれて油圧が上昇するならば、ピストン３が前進すると共にその反力でクラッチドラム５が後退しようとするが、ハブ１２はスリーブ１１との間に設けたスラスト軸受けにて支持されている。同じく、フロント部８との間にもスラスト軸受けが介在している。

そして、ダンパ２はクラッチ部１が係合する際の衝撃トルクを緩和することが出来、係合状態ではエンジンのトルク変動を吸収することが出来る。本発明の場合、ダンパ２から出力された回転トルクはクラッチ部１、ピストン３、クラッチドラム５を経由して出力軸１６へ伝達される。すなわち、ダンパ２より後のイナーシャが大きくなり、エンジンのトルク変動はこのイナーシャにて吸収され、滑らかなトルク伝達を実現できる。

本発明に係る発進クラッチの実施例。 本発明に係る発進クラッチの他の実施例。 従来の発進クラッチを示す実施例。

符号の説明

１ クラッチ部
２ ダンパ
３ ピストン
４ 外殻
５ クラッチドラム
６ クランク軸
７ 連結板
８ フロント部
９ 連結板
10 センターピース
11 スリーブ
12 ハブ
13 油圧室
14 プレート
15 ディスク
16 出力軸
17 ホルダー
18 油路
19 スペーサ
20 連通穴
21 戻しバネ
22 側プレート
23 センタープレート
24 ダンパスプリング
25 連結リング
26 連通穴

Claims (4)

1. 複数枚のプレートとディスクを組み合わせてピストンの動きで作動するクラッチ部と、該プレートとディスクが互いに係合してクラッチ部が働く際の衝撃トルク及び係合状態でのエンジンのトルク変動を吸収するダンパを備えた発進クラッチにおいて、出力軸が嵌るハブにはクラッチドラムを取着し、該クラッチドラムにはクラッチ部と油圧室を形成してピストンを移動可能に取付け、そしてダンパの入力側部材を外殻と連結すると共に出力側部材をクラッチ部のディスクが噛み合う入力側部材とし、上記ハブの中心凹部に嵌めたスペーサの中心穴に出力軸の先端を嵌めて支持し、そしてハブ及びスペーサには連通穴を形成し、出力軸の中心軸に設けた油路を流れる作動油をピストンの油圧室へ上記ハブとスペーサの連通穴を流して供給可能としたことを特徴とする発進クラッチ。
2. 上記ダンパの内周側をハブ外周に軸支した請求項１記載の発進クラッチ。
3. 上記ダンパの内周側をスリーブ外周に軸支した請求項１記載の発進クラッチ。
4. 上記クラッチ部のプレート外周に形成したスプライン歯をクラッチドラム内周のスプライン溝と噛み合わせ、ディスク内周に形成したスプライン溝をダンパの出力部材と成るホルダー外周に形成したスプライン歯と噛み合わせた請求項１、請求項２、又は請求項３記載の発進クラッチ。

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