JP5005577B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラネタリギヤに連設されて該プラネタリギヤに対する動力伝達を制御するクラッチ装置に関する。

一般に、自動車の自動変速機等に使用されるクラッチ装置は、クラッチドラム内に多数のクラッチプレートを重ねた多板クラッチを設け、この多板クラッチの一方の側にクラッチピストンを配置し、他方の側にクラッチピストンの押圧力に対抗するためのリテーニングプレートを配置している。

図４は、従来のクラッチ装置の概略構成を示すものであり、クラッチピストン１を油密に構成するためにクラッチドラム２の閉じ側にクラッチピストン１を配し、複数のクラッチプレート３ａからなる多板クラッチ３をクラッチピストン１で押圧することにより、クラッチドラム２とクラッチハブ４とを摩擦係合する。

多板クラッチ３を押圧するクラッチピストン１からの荷重は、クラッチドラム２の開放側に配されたリテーニングプレート５で受け止められ、スナップリング（サークリップ）６で固定されている。このように構成されるクラッチ装置は、変速機構を構成する遊星歯車機構のインターナルギヤやキャリア等に連設されることが多い。

図４に示すようなクラッチ装置においては、クラッチピストン１の押圧力に対抗するに十分な板厚でリテーニングプレート５が構成されたとしても、図５に示すように、クラッチピストン１の押し付け荷重が多板クラッチ３を構成する各クラッチプレート３ａの径方向内側或いは中央付近に入力されてしまい、リテーニングプレート５は外径側でスナップリング６によって支えられることになる。その結果、図６に示すように、クラッチプレート３ａが全体的に倒れてしまい、リテーニングプレート５側でクラッチプレート３ａ外周側の面圧が局部的に高くなってフェーシング面に片当たりが発生し、トルク伝達効率の低下、耐久性の低下を招く。

図７は、ＦＥＭ等によるクラッチプレートの面圧解析シミュレーションによる結果を示すものであり、モデル化したクラッチプレートの面圧分布が濃度分布で表現されている。このシミュレーション結果によれば、クラッチプレートの面圧分布がリテーニングプレート側で不均一となり、クラッチプレートのフェーシング面に片当たりが生じることが容易に予測される。

このような問題を解決するためには、クラッチプレートの枚数を増やして各プレートに対する押付け荷重を下げるといった対策や、リテーニングプレートの板厚を増やす等の対策が挙げられるが、クラッチ全長や重量が増加するばかりでなく、コスト上昇の要因となる。

このため、例えば、特許文献１には、クラッチ装置に連設されるプラネタリギヤのキャリアに、多板クラッチにかかる作動荷重を受け止める荷重受け面を形成し、リテーニングプレートに代ってキャリアでクラッチの反力を受ける技術が提案されている。
特開平１１−６３０１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるようなキャリアでリテーニングプレートを代用するクラッチ装置では、キャリアの直径はサンギヤ等の直径より決められることから、クラッチ径を大きくして伝達トルクを大きくする場合、キャリアを径方向に延長してリテーニングプレートの代用とすることになる。従って、クラッチプレートの倒れ対策には、キャリアの延長部の板厚を増加する等の対策が必要となり、必ずしも有効ではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クラッチピストンの押圧荷重によるクラッチプレートの倒れを防止し、クラッチプレートの片当たりによる面圧の不均一化を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している。

上記目的を達成するため、本発明によるクラッチ装置は、プラネタリギヤに連設され、クラッチドラムの内周面とクラッチハブの外周面との間に配設した摩擦係合部材からなるクラッチプレートをクラッチピストンで押圧して上記プラネタリギヤに対する動力伝達を制御するクラッチ装置において、上記クラッチハブを上記プラネタリギヤのサンギヤに連設すると共に、上記プラネタリギヤのインターナルギヤを上記クラッチドラムに連設して該インターナルギヤの側面を上記クラッチプレートと対向配置し、上記クラッチプレートの端面側に配設したリテーニングプレートの軸方向移動を規制するスナップリングを上記クラッチドラムの内周側に嵌合し、上記インターナルギヤの上記クラッチプレートと対向する側面に、上記スナップリングを上記インターナルギヤに当接することなく没入させる凹部を設けると共に、上記リテーニングプレートに当接して上記クラッチピストンからの押圧荷重を受ける荷重受面を形成したことを特徴とする。
本発明による他のクラッチ装置は、プラネタリギヤに連設され、クラッチドラムの内周面とクラッチハブの外周面との間に配設した摩擦係合部材からなるクラッチプレートをクラッチピストンで押圧して上記プラネタリギヤに対する動力伝達を制御するクラッチ装置において、上記クラッチハブを上記プラネタリギヤのサンギヤに連設すると共に、上記プラネタリギヤのインターナルギヤを上記クラッチドラムに連設して該インターナルギヤの側面を上記クラッチプレートと対向配置し、上記クラッチプレートの端面側に配設したリテーニングプレートの軸方向移動を規制するスナップリングを上記クラッチドラムの内周側に嵌合し、上記リテーニングプレートの上記インターナルギヤに対向する側面側に、上記スナップリングを上記インターナルギヤに当接することなく没入させる凹部を設けると共に、上記インターナルギヤの上記クラッチプレートと対向する側面に、上記リテーニングプレートに当接して上記クラッチピストンからの押圧荷重を受ける荷重受面を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、クラッチピストンの押圧荷重によるクラッチプレートの倒れを防止してクラッチプレートの片当たりによる面圧の不均一化を防止することができ、トルク伝達効率及び耐久性の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態に係り、図１はクラッチ装置の構成図、図２はクラッチ締結時の説明図、図３はクラッチプレートの面圧解析結果を示す説明図である。

図１において、符号１０は、自動車の自動変速機等に組み込まれるクラッチパックであり、変速比を決定付けるプラネタリギヤ５０に連結される。図１に示すクラッチパック１０は、例えば、前進時にプラネタリギヤ５０のキャリアをフリー、後退時にキャリアを固定する構造の変速機に用いられ、略カップ状の一方の閉じ側の側部が動力伝達軸Ｓ１に固設され、他方の開放側の内周に、プラネタリギヤ５０のインターナルギヤ（リングギヤ）５１がスプライン結合されるクラッチドラム１５を備えている。

クラッチドラム１５の内部には、動力伝達軸Ｓ１の外周面とクラッチドラム１５の閉じ側内壁との間に形成される油圧室１１からの作動圧力によって軸方向に移動し、摩擦係合部材である多板クラッチ２５を押圧する略カップ状のクラッチピストン２０と、多板クラッチ２５を介してクラッチドラム１５と締結・開放されるクラッチハブ３０とが配設されている。

クラッチピストン２０は、油圧室１１に発生する遠心油圧を相殺するためのバランスチャンバを形成する遠心油圧キャンセラ１２を備えている。バランスチャンバ内には、遠心油圧キャンセラ１２とクラッチピストン２０とを離間する方向に付勢するリターンスプリング１３が配設されている。尚、油圧室１１には、動力伝達軸Ｓ１内に設けられたオイル通路Ｓ１ａを介して制御油圧が供給される。

多板クラッチ２５は、クラッチドラム１５の内周にスプライン嵌合された複数のディスク状のクラッチプレート２５ａと、クラッチハブ３０の外周にスプライン嵌合された複数のディスク状のクラッチプレート２５ｂとを交互に配設して構成されている。

これらのクラッチプレート２５ａ，２５ｂからなる多板クラッチ２５は、クラッチピストン２０の作動面側に配設される皿ばね１６と、クラッチドラム１５の開放側に配設されるリテーニングプレート１７とによって挟持されている。リテーニングプレート１７は、クラッチドラム１５の内周溝に嵌合されたスナップリング（サークリップ）１８により固定され、皿ばね１６による各クラッチプレート２５ａ，２５ｂの初期押圧力に対してスラスト方向（軸方向）への移動が規制されている。

一方、クラッチハブ３０は、動力伝達軸Ｓ１と同軸上に配置されて相対回動自在に支持される他方の動力伝達軸Ｓ２に連結されている。この動力伝達軸Ｓ２には、プラネタリギヤ５０のサンギヤ５２がスプライン結合されている。すなわち、プラネタリギヤ５０は、サンギヤ５２が動力伝達軸Ｓ２にスプライン結合されると共に、インターナルギヤ５１がクラッチドラム１５にスプライン結合されており、サンギヤ５２とインターナルギヤ５１との間に噛合されるピニオン５３がキャリア５４によって支持されている。

尚、ピニオン５３のピニオン軸、キャリア５４側の軸端部には、キャリア５４の潤滑を行うためのオイル通路５３ａ、オイルキャッチャ５３ｂがそれぞれ設けられているが、以下に説明するように、これらは必ずしも必須ではなく、省略することも可能である。

インターナルギヤ５１のキャリア５４側の一方の側面は、クラッチドラム１５の開口端部に嵌合されるスナップリング１９によって掛止されている。すなわち、クラッチパック１０とプラネタリギヤ５０とは、スナップリング１９によってクラッチドラム１５とインターナルギヤ５１とを抜け止めした状態で予め一体化して置くことができ、組立工程における作業効率の向上を図ることができる。

また、インターナルギヤ５１の多板クラッチ２５に対向する側の他方の側面には、リテーニングプレート１７の軸方向移動を規制するスナップリング１８を没入させるための凹部５１ａと、リテーニングプレート１７に当接してクラッチピストン２０からの押圧荷重を受ける荷重受面５１ｂとが形成されている。

尚、スナップリング１８を没入させるための凹部は、インターナルギヤ５１に設けることなく、リテーニングプレート１７のインターナルギヤ５１に対向する側面側に設けることも可能である。

以上の構成によるクラッチパック１０は、油圧室１１の油圧が低く、クラッチピストン２０が作動しない状態では、多板クラッチ２５の各クラッチプレート２５ａ，２５ｂは互いに離間してクラッチドラム１５とクラッチハブ３０とが切り離され、クラッチ開放状態となる。このクラッチ開放状態では、クラッチドラム１５に結合される動力伝達軸Ｓ１及びプラネタリギヤ５０のインターナルギヤ５１は、同方向に回転する。

従って、クラッチ開放状態でキャリア５４を固定すると、クラッチドラム１５に結合される動力伝達軸Ｓ１と、クラッチハブ３０にサンギヤ５２を介して結合される動力伝達軸Ｓ２とは、互いに逆方向に回転し、例えば、自動変速機において、減速した逆回転の駆動力を伝達する後退段を構成することができる。

一方、油圧室１１に供給される油圧が高くなり、クラッチ作動圧に達すると、この作動圧によってクラッチピストン２０が多板クラッチ２５に向かって軸方向移動し、クラッチピストン２０先端側の作動面が皿ばね１６に当接して多板クラッチ２５を押圧する。これにより、クラッチプレート２５ａ，２５ｂに所定の面圧が印加されて互いに当接し、クラッチドラム１５とクラッチハブ３０とが一体となり、クラッチ締結状態となる。

従って、クラッチ締結状態では、プラネタリギヤ５０のインターナルギヤ５１とサンギヤ５２とが多板クラッチ２５によって結合され、両者が一体的に回転する。これにより、動力伝達軸Ｓ１とキャリア５４との間で、同方向回転の駆動力授受が可能となり、例えば、自動変速機において、所定の変速比での同方向回転の駆動力を伝達する前進段を構成することができる。

このクラッチ締結時には、多板クラッチ２５の軸方向移動を規制するスナップリング１８は、図２に示すように、インターナルギヤ５１の側面に形成された凹部５１ａに没入してインターナルギヤ５１に当接することがなく、リテーニングプレート１７がインターナルギヤ５１の荷重受面５１ｂに当接して押圧される。従って、クラッチピストン２０から多板クラッチ２５に印加される荷重がインターナルギヤ５１の荷重受面５１ｂ全体で受け止められる。

インターナルギヤ５１は、係合する歯車の伝達荷重に応じた歯幅で形成され、軸方向の厚さによってクラッチピストン２０からの荷重を受け止めるに十分な剛性を備えている。このため、多板クラッチ２５の各クラッチプレート２５ａ，２５ｂに倒れが生じることはなく、各クラッチプレート２５ａ，２５ｂに均一な面圧を印加することができる。このことは、ＦＥＭ等による面圧解析のシミュレーションや実機の実験によって実証されており、クラッチプレートの面圧解析シミュレーション結果を示すと、図３に示すような結果が得られている。図３のシミュレーション結果は、クラッチプレートの面圧分布を濃度分布で表現したものであり、クラッチプレートの全面に渡って均一な濃度分布となり、フェーシング面に片当たりが生じることなく面圧が均一となることがわかる。

尚、クラッチピストン２０からの荷重入力に対して、スナップリング１９はインターナルギヤ５１を支え、スナップリング１８は、インターナルギヤ５１に反力が入った場合にインターナルギヤ５１のスラスト方向の移動を規制して多板クラッチ２５に締結力を発生させないように作用し、多板クラッチ２５の損傷を防止する。

以上のように、本実施の形態におけるクラッチパック１０は、剛性の高いインターナルギヤ５１でクラッチピストン２０からの荷重を受けることにより、クラッチプレート２５ａ，２５ｂの倒れを防止して広範囲で荷重を受けることができ、フェーシング面の片当たりを防止して、トルク伝達効率の向上、耐久性向上を図ることができる。

しかも、インターナルギヤ５１が多板クラッチ２５の軸方向移動を規制するスナップリング１８に当接することなく荷重を支えることで、クラッチドラム１５に切り欠きを設けてインターナルギヤ５１に突き当てる等してクラッチドラム１５の剛性を下げることがなく、インターナルギヤ５１のスラスト方向への移動を規制することができる。

また、リテーニングプレート１７とインターナルギヤ５１とが密着することから、従来、スナップリング１８の装着部位から漏れていた潤滑油をクラッチハブ３０側に形成される閉空間内に溜めることができる。これにより、ピニオン５３のオイル通路５３ａやオイルキャッチャ５３ｂを廃止してもキャリア５４の潤滑を行うことができ、コスト低減に寄与することができる。

クラッチ装置の構成図 クラッチ締結時の説明図 クラッチプレートの面圧解析結果を示す説明図 従来のクラッチ装置の概略構成を示す説明図 従来のクラッチ装置におけるクラッチピストンの荷重入力を示す説明図 従来のクラッチ装置におけるクラッチプレートの片当たり状態を示す説明図 従来のクラッチ装置におけるクラッチプレートの面圧解析結果を示す説明図

符号の説明

１０ クラッチパック
１５ クラッチドラム
１７ リテーニングプレート
１８ スナップリング
２０ クラッチピストン
２５ 多板クラッチ
２５ａ，２５ｂ クラッチプレート
３０ クラッチハブ
５０ プラネタリギヤ
５１ インターナルギヤ
５１ａ 凹部
５１ｂ 荷重受面
５２ サンギヤ

Claims (2)

1. プラネタリギヤに連設され、クラッチドラムの内周面とクラッチハブの外周面との間に配設した摩擦係合部材からなるクラッチプレートをクラッチピストンで押圧して上記プラネタリギヤに対する動力伝達を制御するクラッチ装置において、
   上記クラッチハブを上記プラネタリギヤのサンギヤに連設すると共に、上記プラネタリギヤのインターナルギヤを上記クラッチドラムに連設して該インターナルギヤの側面を上記クラッチプレートと対向配置し、
   上記クラッチプレートの端面側に配設したリテーニングプレートの軸方向移動を規制するスナップリングを上記クラッチドラムの内周側に嵌合し、
   上記インターナルギヤの上記クラッチプレートと対向する側面に、上記スナップリングを上記インターナルギヤに当接することなく没入させる凹部を設けると共に、上記リテーニングプレートに当接して上記クラッチピストンからの押圧荷重を受ける荷重受面を形成したことを特徴とするクラッチ装置。
2. プラネタリギヤに連設され、クラッチドラムの内周面とクラッチハブの外周面との間に配設した摩擦係合部材からなるクラッチプレートをクラッチピストンで押圧して上記プラネタリギヤに対する動力伝達を制御するクラッチ装置において、
   上記クラッチハブを上記プラネタリギヤのサンギヤに連設すると共に、上記プラネタリギヤのインターナルギヤを上記クラッチドラムに連設して該インターナルギヤの側面を上記クラッチプレートと対向配置し、
   上記クラッチプレートの端面側に配設したリテーニングプレートの軸方向移動を規制するスナップリングを上記クラッチドラムの内周側に嵌合し、
   上記リテーニングプレートの上記インターナルギヤに対向する側面側に、上記スナップリングを上記インターナルギヤに当接することなく没入させる凹部を設けると共に、上記インターナルギヤの上記クラッチプレートと対向する側面に、上記リテーニングプレートに当接して上記クラッチピストンからの押圧荷重を受ける荷重受面を形成したことを特徴とするクラッチ装置。