JP5326985B2

JP5326985B2 - クラッチ機構

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Publication number: JP5326985B2
Application number: JP2009241529A
Authority: JP
Inventors: 正信山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-10-20
Also published as: DE102010042639B4; DE102010042639A1; JP2011089540A

Description

本発明は、クラッチ機構に関し、特に内燃機関から出力された駆動力を変速機に伝達する伝達状態と遮断する遮断状態との間で切り替えるクラッチ機構に関する。

一般に、内燃機関としてのエンジンの出力軸から変速機の入力軸にその駆動力を伝達するとき、伝達状態を変更する手段としてクラッチ機構が用いられている。
従来、この種のクラッチ機構として、特許文献１に記載されたものが知られている。このクラッチ機構は、エンジンの出力軸に連結されたフライホイールと、フライホイールに固定されたクラッチカバーと、変速機の入力軸に摺動可能に連結されたクラッチディスクと、クラッチカバーの内部に配置され、クラッチディスクを押圧するプレッシャプレートと、プレッシャプレートをフライホイール側に付勢するダイアフラムスプリングとを有している。このクラッチカバーは、碗状に形成されており、軸線方向に延びる外周側面部と、この外周側面部からフライホイールとほぼ平行に半径方向内方に延びる縦側面部とを有している。

この従来のクラッチ機構においては、ダイアフラムスプリングの付勢力によりプレッシャプレートを介してフライホイールとクラッチディスクとが係合状態となり、エンジンの駆動力が変速機に伝達される伝達状態が形成されるようになっている。他方、ダイアフラムスプリングの半径方向内方側がレリーズ装置により押圧されると、プレッシャプレートの押圧力が解除されフライホイールとクラッチディスクとが開放状態となり、エンジンから変速機への駆動力の伝達が遮断される遮断状態が形成される。

また、従来のクラッチ機構として、特許文献２に記載されたものも知られている。このクラッチ機構は、前述の特許文献１と同様の構成を有するとともに、クラッチカバーの縦側面部の円周上に等間隔で複数個のレバー軸が設けられている。各レバー軸には、クラッチカバーからフライホイール側に突出し、プレッシャプレートを押圧する作用端と、クラッチカバーの縦側面部のフライホイールから離隔する側に突出し、クラッチカバーの回転により遠心力が作用する錘とを有し、レバー軸を中心として回動するレバーが設けられている。

この従来のクラッチ機構においては、フライホイールとクラッチディスクとが係合状態であって、エンジンの回転数が比較的高い場合に、レバーの錘に生ずる比較的大きな遠心力を利用して、レバーの作用端でプレッシャプレートをフライホイール側に押圧するようにしている。その結果、フライホイールとクラッチディスクとの強い押圧力による係合状態が維持されるので、ダイアフラムスプリングの付勢力があまり強くなくてもエンジンの高い駆動力を変速機に伝達することができる。

特開平６−４２５５１号公報実開昭５８−５２３４１号公報

この特許文献１に記載の従来のクラッチ機構にあっては、図９に示すように、各構成要素の重量を合計した総重量の中心、すなわち質量中心Ｐｓに、クラッチカバー１ｂが回転した際に遠心力Ｆ（図１０参照）が作用することになる。ここで、各構成要素は、フライホイール１ａとほぼ平行に半径方向内方に延びるクラッチカバー１ｂの縦側面部１ｃ、ダイアフラムスプリング１ｄおよびこのダイアフラムスプリング１ｄを縦側面部１ｃに取り付けるためのリベットからなるスプリングリテーナ１ｅである。この遠心力Ｆ（図１０参照）は、クラッチカバー１ｂの作用点Ｐｍに曲げモーメントＭとして作用し、クラッチカバー１ｂがフライホイール１ａ側に変形してしまう。

ここで、図１０に示すように、フライホイール１ａの回転中心の軸線Ｊと直交する線をＬ_ｅ、作用点Ｐ_ｍと質量中心Ｐ_ｓとを結ぶ線をＬ_ｍ、線Ｌ_ｍの長さをＬとすると、線Ｌ_ｍと線Ｌ_ｅとのなす傾き角がθとなる。したがって、長さＬの線Ｌ_ｍに垂直に作用する遠心力Ｆの分力Ｆ_ｅは、Ｆ_ｅ＝Ｆｓｉｎθとなり、曲げモーメントＭと遠心力Ｆとは、Ｍ＝Ｆ_ｅ×Ｌ＝Ｆｓｉｎθ×Ｌで表される関係にある。したがって、遠心力Ｆが大きくなる程、クラッチカバー１ｂの変形量は増大してしまう。

このため、例えばエンジンの回転数が比較的高い場合に、遠心力Ｆが大きくなりクラッチカバー１ｂが変形すると、図１０に示すように、ダイアフラムスプリング１ｄの半径方向の内端部が適正な位置からδだけフライホイール１ａ側に移動してしまう。このようにダイアフラムスプリング１ｄが変形した状態で、クラッチが伝達状態から遮断状態に移行するようレリーズ装置を動作させてもプレッシャプレート１ｆが完全に開放されずクラッチの切れ性能を表すクラッチ切れ性が悪化してしまうという問題があった。さらに、レリーズ装置を前述のように動作させた際にダイアフラムスプリング１ｄ（図９参照）がクラッチディスク１ｇ（図９参照）に接触してしまい、クラッチが開放状態にもかかわらず駆動力が伝達されてしまうという問題があった。

この従来のクラッチ機構において、質量中心Ｐｓに作用する遠心力Ｆを小さくして、クラッチカバー１ｂの変形量を少なくすることが考えられる。しかしながら、遠心力Ｆを小さくするには、クラッチカバー１ｂの縦側面部１ｃ、ダイアフラムスプリング１ｄおよびスプリングリテーナ１ｅの総重量を小さくする必要がある。これらの総重量を小さくすると、結果的にこれらの構成要素の機械的強度が弱められてしまい、遠心力Ｆが小さくなってもクラッチカバー１ｂの変形量が小さくならないという問題がある。

また、特許文献２に記載の従来のクラッチ機構にあっては、エンジンの回転数が高くなる程、レバーの錘に生ずる遠心力が増大してしまい、クラッチがより強く係合することになる。このため、レリーズ装置を動作させてクラッチを係合状態から開放状態に切り替える際に、フライホイールとクラッチディスクとが開放され難くなり、クラッチ切れ性が悪化してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、従来と比較してクラッチを係合状態から開放状態に切り替える際にクラッチ切れ性を良好にしたクラッチ機構を提供することを課題とする。

本発明に係るクラッチ機構は、上記課題を解決するため、（１）内燃機関の出力軸に連結されたフライホイールと、前記フライホイールに固定されたクラッチカバーと、変速機の入力軸に軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能に装着されたクラッチディスクと、前記クラッチカバーに前記軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能に装着されるとともに前記クラッチディスクを前記フライホイールに押圧するプレッシャプレートと、前記クラッチカバーに支持され前記プレッシャプレートを前記フライホイール側に付勢するダイアフラムスプリングとを備え、前記クラッチカバーが、前記フライホイールの回転時の遠心力により、前記フライホイール側に曲げモーメントを受ける作用点を有し、前記作用点を通る鉛直方向軸に対して前記フライホイールと反対側に位置するように前記クラッチカバーにバランスウエイトを設けたクラッチ機構であって、前記クラッチカバーが、前記フライホイールと対向して形成された側壁部を有し、前記バランスウエイトが、円盤状に形成されるとともに、前記側壁部の前記鉛直方向軸よりも前記フライホイールと反対側の側壁面に固定されたことを特徴とする。

この構成により、フライホイールの回転時に、バランスウエイトがクラッチカバーに設けられない場合に、作用点に作用する曲げモーメントと、この作用点に作用する曲げモーメントとほぼ同等で、反対方向の曲げモーメントを、バランスウエイトを設けたことにより新たに生じさせることができる。このバランスウエイトの曲げモーメントにより、バランスウエイトがクラッチカバーに設けられない場合に生ずる曲げモーメントが打ち消され、クラッチカバーを変形させる力が解消される。その結果、クラッチ機構が係合状態のとき、ダイアフラムスプリングが変形することが解消され、その係合状態から開放状態に切り替える際のクラッチ切れ性が良好となる。さらに、バランスウエイトがクラッチカバーと別個に作成されるので、形状が簡素になり製作が容易になる。

本発明によれば、従来と比較してクラッチを係合状態から開放状態に切り替える際のクラッチ切れ性を良好にしたクラッチ機構を提供することができる。

本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、クラッチ機構が適用されるクラッチ装置の断面図である。本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、図１のクラッチ機構の部分拡大断面図である。本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、ＣＳＣ機構を示す断面図である。本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、クラッチ機構の動作を示す断面図である。本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、クラッチ機構の曲げモーメントが作用する作用点を示す断面図である。本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、クラッチ機構に作用する遠心力および曲げモーメントを示す説明図である。本発明に係るクラッチ機構の実施の形態を示す図であり、エンジン回転数Ｎｅとダイアフラムスプリング変形量との関係を示すグラフである。本発明に係るクラッチ機構の変形例を示す図であり、（ａ）は、クラッチカバーに環状のバランスウエイトを取り付けた構造を示し、（ｂ）は、クラッチカバーの側壁部に円形の板状のバランスウエイトを取り付けた構造を示し、（ｃ）は、スプリングリテーナの端部にバランスウエイトを一体的に形成した構造を示す。従来のクラッチ機構の部分断面図を示す。従来のクラッチ機構に作用する遠心力および曲げモーメントを示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態に係るクラッチ機構が適用されるクラッチ装置１０について、図１〜図７を参照して説明する。

まず、構成を説明する。
クラッチ装置１０は、図１に示すように、クラッチ機構２０とクラッチレリーズシリンダ（ＣＳＣ：Concentric Slave Cylinder）機構３０とを有しており、いわゆるプッシュ式の構造で構成されている。

このクラッチ機構２０は、図１、図２に示すように、フライホイール２１と、クラッチカバー２２と、環状部材としてのバランスウエイト２３と、クラッチディスク２４と、プレッシャプレート２５と、ダイアフラムスプリング２６と、スプリングリテーナ２７と、ワイヤリング２８とを含んで構成されている。

フライホイール２１は、内燃機関としてのエンジン１の出力軸２に複数のボルト２ａによって連結されており、いわゆる回転慣性質量となりエンジン１の回転ムラの発生を抑制するようになっている。

クラッチカバー２２は、円筒状に形成されるとともに、フライホイール２１に固定された本体部２２ａと、フライホイール２１の側面部２１ａに対向して形成された側壁部２２ｂとを有している。本体部２２ａは、円周上に等間隔で複数箇所に板バネ２２ｃを有しており、この板バネ２２ｃで、プレッシャプレート２５と結合し軸線方向に摺動するようになっている。
側壁部２２ｂには、円周上に等間隔で複数箇所、貫通孔２２ｄが形成されており、スプリングリテーナ２７が挿通されるようになっている。

バランスウエイト２３は、拡径部２３ａと小径部２３ｂとを有する円錐台状に形成され、クラッチカバー２２の側壁部２２ｂの半径方向内端に一体的に設けられている。小径部２３ｂは、側壁部２２ｂ側の拡径部２３ａからフライホイール２１と離隔する方向に突出している。

クラッチディスク２４は、変速機の入力軸３のスプライン軸部３ａに軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合したハブ２４ａと、複数のトーションスプリング２４ｂと、ハブ２４ａに固定されトーションスプリング２４ｂの一端を保持するプレート２４ｃと、ディスク２４ｄと、ディスク２４ｄを保持するとともにトーションスプリング２４ｂの他端を保持するプレート２４ｅと、フェーシング部材２４ｆ、２４ｇとを有している。

このフェーシング部材２４ｆ、２４ｇは、ディスク２４ｄに複数のリベットにより固定されており、フェーシング部材２４ｆがフライホイール２１に接触し、フェーシング部材２４ｇがプレッシャプレート２５に接触するようになっている。

このクラッチディスク２４は、フライホイール２１とクラッチディスク２４とが係合状態のとき、フライホイール２１の回転脈動や係合時のショックをトーションスプリング２４ｂにより緩和して駆動力を変速機の入力軸３に伝達するようになっている。この入力軸３は、軸受４を介して変速機のケース５に回転自在に支持されている。また、この入力軸３とケース５との間にオイルシール６が介装されており、クラッチ装置１０の内部の潤滑油が漏出しないようになっている。

プレッシャプレート２５は、円盤からなり、フライホイール２１に対向する側に形成された押圧部２５ａと、クラッチカバー２２の板バネ２２ｃに対応して円周方向に設けられた摺動部２５ｃと、フライホイール２１と反対する側に形成され、ダイアフラムスプリング２６の付勢力の作用を受ける突出部２５ｄとを有している。

このプレッシャプレート２５は、クラッチカバー２２に軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能に装着されている。したがって、プレッシャプレート２５はダイアフラムスプリング２６の付勢力を受けると、フライホイール２１側に摺動し、クラッチディスク２４を摺動させるとともにフライホイール２１に押し付けてクラッチディスク２４とフライホイール２１とを係合状態にするようになっている。

ダイアフラムスプリング２６は、フライホイール２１に対向する側がプレッシャプレート２５の突出部２５ｄに当接する環状弾性部２６ａと、環状弾性部２６ａの内周端から径方向内側に延在する複数のレバー部２６ｂとを有している。

環状弾性部２６ａには、貫通孔２６ｃが円周方向に複数形成されており、スプリングリテーナ２７が挿通されるようになっている。また、環状弾性部２６ａは、ワイヤリング２８を介してクラッチカバー２２に支持されており、このワイヤリング２８を支点として軸線方向に弾性変形するようになっている。

ダイアフラムスプリング２６においては、各レバー部２６ｂの先端部がＣＳＣ機構３０と係合するようになっており、ＣＳＣ機構３０の動作により各レバー部２６ｂがフライホイール２１側に弾性変形すると、環状弾性部２６ａがプレッシャプレート２５の突出部２５ｄから離隔する方向に揺動するようになっている。また、ＣＳＣ機構３０の動作が行われないときは、環状弾性部２６ａがプレッシャプレート２５をフライホイール２１側に付勢するようになっている。

スプリングリテーナ２７は、リベットなどの締結部材からなり、ダイアフラムスプリング２６をクラッチカバー２２に連結する連結部２７ａと、ダイアフラムスプリング２６の環状弾性部２６ａをワイヤリング２８に押圧して保持する保持部２７ｂとを有している。
連結部２７ａは、一端部および他端部を有している。一端部はクラッチカバー２２の貫通孔２２ｄに挿通されクラッチカバー２２に固定されている。他端部は、ダイアフラムスプリング２６の貫通孔２６ｃに挿通され保持部２７ｂをダイアフラムスプリング２６の環状弾性部２６ａに押圧している。

ＣＳＣ機構３０は、図１、図３に示すように、内側ハウジング３１と、外側ハウジング３２と、環状ピストン３３と、レリーズベアリング３４と、シール部材３５と、ばね部材３６と、コイルスプリング３７と、支持部材３８、３９と、カバー部材４１と、複数の固定ボルト４２と、シールリング４３とを含んで構成されている。

内側ハウジング３１は、一端に形成されたフランジ３１ｆと、フランジ３１ｆと一体的に形成された円筒部３１ｅとを有しており、フランジ３１ｆが外側ハウジング３２にシールリング４３を介して液密状態になるよう支持されている。このフランジ３１ｆの端面部が、ケース５に当接するとともに、円筒部３１ｅの内部に入力軸３が収容されている。

外側ハウジング３２は、一端に形成されたフランジ３２ｆと、フランジ３２ｆと一体的に形成された円筒部３２ｅとを有しており、軸線方向に貫通孔３２ｋを有している。この貫通孔３２ｋには、内側ハウジング３１の円筒部３１ｅが挿入されており、円筒部３２ｅの内壁面と円筒部３１ｅの外壁面との間に隙間が画成されている。また、フランジ３２ｆには、放射方向に貫通し環状ピストン３３を作動させるオイルが供給されるオイル供給通路３２ｏが形成されている。

フランジ３２ｆの端面部は、固定ボルト４２によりケース５に固定されている。このフランジ３２ｆには、フランジ３１ｆが嵌め込まれており、固定ボルト４２を締結することにより、内側ハウジング３１のフランジ３１ｆの端面部がケース５に当接して固定されるようになっている。

外側ハウジング３２のフランジ３２ｆと内側ハウジング３１のフランジ３１ｆとの当接部分には、シールリング４３が介装されており、スレーブシリンダ室３０ｒ内のオイルが外部に漏出しないようシールされている。

円筒部３２ｅの内壁面と円筒部３１ｅの外壁面との間の隙間の部分には、環状のシール部材３５が挿入されており、このシール部材３５の側面と、円筒部３２ｅの内壁面と、円筒部３１ｅの外壁面と、内側ハウジング３１のフランジ３１ｆの裏面とにより、スレーブシリンダ室３０ｒが画成されている。このスレーブシリンダ室３０ｒは、外側ハウジング３２のオイル供給通路３２ｏと連通しており、オイル供給通路３２ｏからオイルが供給されて環状ピストン３３に油圧が加わるようになっている。

環状ピストン３３は、円筒部３２ｅの内壁面と円筒部３１ｅの外壁面との間に画成されたスレーブシリンダ室３０ｒに挿入されており、その端部がシール部材３５の側面に当接している。このシール部材３５を介して油圧が環状ピストン３３に伝達され、環状ピストン３３が、その軸線方向に往復運動するよう構成されている。

レリーズベアリング３４は、内輪３４ｎと、外輪３４ｇと、内輪３４ｎおよび外輪３４ｇとの間に介装された転動体３４ｔとを含んで構成されている。
内輪３４ｎには、内側ハウジング３１の円筒部３１ｅの端部およびこの端部を囲む環状ピストン３３が挿入され、円筒部３１ｅに支持されている。また、内輪３４ｎは、ばね部材３６により円筒部３１ｅに押圧固定されている。外輪３４ｇは、転動体３４ｔを介して、内輪３４ｎに支持されており、内輪３４ｎの回りを滑らかに回転するよう構成されている。この外輪３４ｇは、内輪３４ｎおよび転動体３４ｔを介して環状ピストン３３とともに、軸線方向に往復運動するようになっている。また、内輪３４ｎには、支持部材３８が固定されており、この支持部材３８によりコイルスプリング３７の端部およびカバー部材４１の端部が支持されている。

このレリーズベアリング３４の外輪３４ｇの先端部でダイアフラムスプリング２６のレバー部２６ｂと係合しており、外輪３４ｇでレバー部２６ｂを押圧することによりクラッチ機構２０を係合状態から開放状態に切り替えるようになっている。

外側ハウジング３２の円筒部３２ｅの基端部にも、支持部材３９が固定されており、この支持部材３９によりコイルスプリング３７の他端部およびカバー部材４１の他端部が支持されている。このコイルスプリング３７により、内輪３４ｎがその軸線方向に付勢され、環状ピストン３３が円筒部３２ｅから離隔する方向に付勢されている。

カバー部材４１は、環状の蛇腹状に形成されており、内部にコイルスプリング３７、外側ハウジング３２の円筒部３２ｅおよび環状ピストン３３が収容されており、外部から水滴や異物が内部に侵入しないようにして、環状ピストン３３などの構成要素を保護している。

スレーブシリンダ室３０ｒには、図示しないオイルポンプから油圧回路を介して油圧が供給されるようになっている。この油圧の供給は、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により制御されるようになっている。

この油圧回路は、オイルポンプから供給される圧力を予め調整するプライマリレギュレータバルブと、ライン油圧をエンジン出力や走行状態に応じて調整するリニアソレノイドバルブとを含んで構成されている。

このＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、燃料噴射装置、点火装置などのエンジンの各装置の動作を実行させるプログラムなどが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、バッテリを電源として作動し書換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、Ａ／Ｄ変換器やバッファなどの入力インターフェース回路および駆動回路などの出力インターフェース回路を含んで構成されている。

次いで、クラッチ装置１０の動作について簡単に説明する。

車両の運転者の操作により図示しないクラッチ遮断信号（例えば、イグニッションのＯＮやシフトレバーの作動による信号）が発信され、エンジン１が始動されたときは、ＥＣＵの制御により、図３に示すＣＳＣ機構３０の外側ハウジング３２のオイル供給通路３２ｏを経由して、スレーブシリンダ室３０ｒ内に油圧が供給される。
スレーブシリンダ室３０ｒの油圧が高まると、環状ピストン３３が、シール部材３５を介して油圧を受け、油圧およびコイルスプリング３７の押圧力によりクラッチ機構２０側に速やかに移動する。そして、環状ピストン３３によりレリーズベアリング３４の内輪３４ｎが押圧され、転動体３４ｔを介して外輪３４ｇが押圧される。

次いで、図４に示すように、外輪３４ｇによりダイアフラムスプリング２６の各レバー部２６ｂが矢印ｃ方向に押圧されると、各レバー部２６ｂは所定の距離Ａだけクラッチディスク２４に接近する方向に弾性変形する。なお、各レバー部２６ｂとクラッチディスク２４との間に所定の隙間Ｂが確保されるので相互に干渉することはない。

このように各レバー部２６ｂが変形すると、ダイアフラムスプリング２６の環状弾性部２６ａがワイヤリング２８を支点として、プレッシャプレート２５から離隔する方向に揺動する。このとき、プレッシャプレート２５は、ダイアフラムスプリング２６の付勢力から開放されるので、クラッチカバー２２の板バネ２２ｃの作用によりフライホイール２１から離隔する方向に摺動することができる。

そして、クラッチディスク２４は、プレッシャプレート２５の押圧力が解除されるので、入力軸３のスプライン軸部３ａに沿って矢印ｄ方向に摺動することができる。
その結果、クラッチディスク２４は、フライホイール２１側のフェーシング部材２４ｆと、プレッシャプレート２５側のフェーシング部材２４ｇとの間で、押圧から開放され、クラッチ機構２０が開放状態となり、エンジン１の駆動力は遮断され変速機に伝達されない状態となる。

他方、車両の運転者の変速操作によりクラッチ係合指示の信号が発信されると、ＥＣＵの制御により、ＣＳＣ機構３０のスレーブシリンダ室３０ｒへの油圧の供給が停止され、ＣＳＣ機構３０のダイアフラムスプリング２６に対する押圧が解除される。

その結果、ダイアフラムスプリング２６の各レバー部２６ｂが弾性力により元の位置に復帰し、環状弾性部２６ａがワイヤリング２８を支点として、プレッシャプレート２５に接近する方向に揺動し、プレッシャプレート２５を付勢する。そして、クラッチディスク２４が、フライホイール２１側のフェーシング部材２４ｆと、プレッシャプレート２５側のフェーシング部材２４ｇとの間でプレッシャプレート２５の押圧力により係合し、その係合状態が維持される。そして、クラッチ機構２０を介してエンジン１の出力軸２から変速機の入力軸３に駆動力が伝達される。

次いで、クラッチ機構２０のバランスウエイト２３の作用について説明する。

クラッチ機構２０は、図５に示すように、係合状態のとき、回転時に発生する遠心力の作用により、クラッチカバー２２が曲げモーメントの作用を受ける作用点Ｐ_ｍと、バランスウエイト２３がクラッチカバー２２に設けられないとした場合に、遠心力が作用する作用点Ｐ_Ｓ１とを有している。

作用点Ｐ_ｍは、曲げモーメントの作用を受けたときクラッチカバー２２がフライホイール２１側に変形する際の支点となる点を意味しており、この作用点Ｐ_ｍを中心として、クラッチカバー２２が変形する。なお、この作用点Ｐ_ｍは、クラッチカバー２２が環状に形成されているので、この円周方向に複数存在するが、説明の便宜上、そのうちの１つを示している。他の作用点Ｐ_ｍも同様の作用を受ける。

作用点Ｐ_Ｓ１は、クラッチカバー２２の縦側面部２２ｂ、ダイアフラムスプリング２６およびスプリングリテーナ２７の各重量を合計した総重量の中心、すなわち質量中心となる点を意味している。縦側面部２２ｂ、ダイアフラムスプリング２６およびスプリングリテーナ２７が回転した際、前述の総重量がこの作用点Ｐ_Ｓ１に作用する。なお、この作用点Ｐ_Ｓ１は、縦側面部２２ｂ、ダイアフラムスプリング２６およびスプリングリテーナ２７がそれぞれ環状に形成されているので、円周方向に複数存在するが、説明の便宜上、そのうちの１つを示している。他の作用点Ｐ_Ｓ１を含めて前述の総重量が各作用点Ｐ_Ｓ１に分散されるので遠心力も同様に分散されることになる。

他方、バランスウエイト２３がクラッチカバー２２に設けられている場合に、バランスウエイト２３は、回転時に発生する遠心力が作用する作用点Ｐ_Ｓ２を有している。
この作用点Ｐ_Ｓ２は、バランスウエイト２３の重量の中心、すなわち質量中心となる点を意味している。バランスウエイト２３が回転した際、その重量がこの作用点Ｐ_Ｓ２に作用する。なお、この作用点Ｐ_Ｓ２も、バランスウエイト２３が環状に形成されているので、円周方向に複数存在するが、説明の便宜上、そのうちの１つを示している。他の作用点Ｐ_Ｓ２を含めて前述の重量が各作用点Ｐ_Ｓ２に分散されるので遠心力も同様に分散されることになる。

図６を参照して、作用点Ｐ_Ｓ１に遠心力Ｆ_１が作用した際に作用点Ｐ_ｍに生ずる曲げモーメントＭ_１と、作用点Ｐ_Ｓ２に遠心力Ｆ_２が作用した際に作用点Ｐ_ｍに生ずる曲げモーメントＭ_２とについて説明する。

ここで、フライホイール２１の回転中心の軸線をＪ、作用点Ｐ_ｍを通り軸線Ｊと直交する鉛直方向軸としての線をＬ_ｅ、作用点Ｐ_Ｓ１の軸線Ｊを中心とする半径をｒ_１（ｍ）、作用点Ｐ_Ｓ１と作用点Ｐ_ｍを結ぶ線をＬ_ｍ１、線Ｌ_ｍ１の長さをＬ_１（ｍ）、線Ｌ_ｍ１と線Ｌ_ｅとのなす傾き角をθ_１（度）、遠心力Ｆ_１の線Ｌ_ｍ１に直交する方向の分力をＦ_ｅ１（Ｎ）、エンジン回転各速度をω（ラジアン毎秒；ｒａｄ／ｓ、なおエンジン回転数をＮｅ（ｒｐｍ）とするとωは２πＮｅで表される。）、作用点Ｐ_Ｓ１における質量をｍ_１、とすると、遠心力Ｆ_１（Ｎ）は、次式（１）で表される。
Ｆ_１＝ｍ_１ω^２ｒ_１・・・・・・（１）
分力Ｆ_ｅ１は、次式（２）で表される。
Ｆ_ｅ１＝Ｆ_１ｓｉｎθ_１・・・・・・（２）
したがって、曲げモーメントＭ_１は、次式（３）で表される。
Ｍ_１＝Ｆ_ｅ１Ｌ_ｍ１＝Ｆ_１ｓｉｎθ_１Ｌ_ｍ１・・・・・・（３）

他方、作用点Ｐ_Ｓ２の軸線Ｊを中心とする半径をｒ_２（ｍ）、作用点Ｐ_Ｓ２と作用点Ｐ_ｍを結ぶ線をＬ_ｍ２、線Ｌ_ｍ２の長さをＬ_２（ｍ）、線Ｌ_ｍ２と線Ｌ_ｅとのなす傾き角をθ_２（度）、遠心力Ｆ_２の線Ｌ_ｍ２に直交する方向の分力をＦ_ｅ２（Ｎ）、作用点Ｐ_Ｓ２における質量をｍ_２、とすると、遠心力Ｆ_２（Ｎ）は、次式（４）で表される。
Ｆ_２＝ｍ_２ω^２ｒ_２・・・・・・（４）
分力Ｆ_ｅ２は、次式（５）で表される。
Ｆ_ｅ２＝Ｆ_２ｓｉｎθ_２・・・・・・（５）
したがって、曲げモーメントＭ_２は、次式（６）で表される。
Ｍ_２＝Ｆ_ｅ２Ｌ_ｍ２＝Ｆ_２ｓｉｎθ_２Ｌ_ｍ２・・・・・・（６）
この曲げモーメントＭ_２は、図６の矢印で示すように、曲げモーメントＭ_１と反対方向に作用する。

なお、曲げモーメントＭ_２は、曲げモーメントＭ_１とほぼ同等の大きさであることが好ましい。曲げモーメントＭ_２を、曲げモーメントＭ_１とほぼ同等にすることにより、クラッチカバー２２における作用点Ｐ_ｍに加わる曲げモーメントを解消することができる。
したがって、バランスウエイト２３の重量および作用点Ｐ_Ｓ２の位置、すなわちその形状、材質や取付位置は、曲げモーメントＭ_２および曲げモーメントＭ_１がほぼ同等になるよう適宜選択される。

本発明を実施するための形態に係るクラッチ機構２０は、前述のように構成されているので、次の効果が得られる。

すなわち、クラッチ機構２０は、フライホイール２１と、クラッチカバー２２と、クラッチディスク２４と、プレッシャプレート２５と、ダイアフラムスプリング２６とを備えている。そして、このクラッチカバー２２が、フライホイール２１の回転時の遠心力により、フライホイール２１側に曲げモーメントＭ_１を受ける作用点Ｐ_ｍに対して、作用点Ｐｍを通る線Ｌ_ｅよりもフライホイール２１と反対側に位置するようにクラッチカバー２２にバランスウエイト２３を設けたことを特徴としている。

その結果、クラッチカバー２２が回転する際、バランスウエイト２３がクラッチカバー２２に設けられないとした場合に、作用点Ｐ_ｍに作用する曲げモーメントＭ_１と、作用点Ｐ_ｍに作用するほぼ同等で反対方向の曲げモーメントＭ_２を、バランスウエイト２３を設けたことにより生じさせることができるという効果が得られる。

この曲げモーメントＭ_２により、曲げモーメントＭ_１を打ち消すことができ、クラッチカバー２２を変形させる力を解消することができる。その結果、クラッチ機構２０が係合状態のとき、ダイアフラムスプリング２６が変形することが解消され、その係合状態から開放状態に切り替える際のクラッチ切れ性を良好にすることができるという効果が得られる。

このことは、結果的には、図６に示す作用点Ｐ_Ｓ１と、作用点Ｐ_Ｓ２とが、作用点Ｐ_ｍを通り軸線Ｊと直交する線Ｌ_ｅ上にほぼ位置することになる。この作用点Ｐ_Ｓ１および作用点Ｐ_Ｓ２に遠心力Ｆ_１、Ｆ_２がそれぞれ作用しても、これらの遠心力Ｆ_１、Ｆ_２は、作用点Ｐ_ｍに向かって作用点Ｐ_ｍの部分を押圧するよう作用し、作用点Ｐ_ｍを中心とする曲げモーメントは生じないことになる。また、クラッチカバー２２を押圧する遠心力Ｆ_１、Ｆ_２は、フライホイール２１およびフライホイール２１に固定されたクラッチカバー２２の本体部２２ａに作用するが、これらの構成要素は極めて剛性が高く変形することはない。

したがって、図７に示すように、従来のクラッチ機構においては、バランスウエイトがクラッチカバーに設けられていないので、曲げ作用点に生ずる曲げモーメントにより、クラッチカバーが変形しダイアフラムスプリングのレバー部のストロークが減少していた。
なお、図７においては、横軸にエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）が示され、縦軸にダイアフラムスプリングのレバー部の変形量（ｍｍ）が示されている。また、一点鎖線は、ダイアフラムスプリングとクラッチディスクとの干渉位置を示している。

破線で示される曲線は、従来のクラッチ機構におけるエンジン回転数Ｎｅとレバー部の変形量との関係を表している。この場合、エンジン回転数Ｎｅが高くなる程、レバー部の変形量が急激に大きくなっている。その結果、例えば、エンジン回転数が高回転のＮｅｘの時、ダイアフラムスプリングのレバー部がクラッチディスクと干渉し、矢印ａで示されるレバー部の必要ストロークが矢印ｂで示す長さ分だけ減少してしまう。
そのため、エンジン回転数が高回転になる程、レバー部の必要ストロークが減少して、プレッシャプレートの移動距離が減少してしまうのでクラッチ切れ性が悪化してしまう。

本発明を実施するための形態に係るクラッチ機構２０においては、前述のバランスウエイト２３の作用により、実線の曲線で示されるように、エンジン回転数が高回転になっても、レバー部２６ｂの変形量は増加することはない。その結果、エンジン回転数が高回転になっても、矢印ａで示されるレバー部２６ｂの必要ストロークが確保されるので、従来のクラッチ機構と比較して、著しくクラッチ切れ性が良好になるという効果が得られる。

なお、本発明を実施するための形態に係るクラッチ機構２０においては、バランスウエイト２３を円錐台状に形成しクラッチカバー２２に一体的に設けた場合について説明した。しかしながら、本発明に係るクラッチ機構においては、バランスウエイトを他の構造で構成するようにしてもよい。

例えば、図８（ａ）に示すように、バランスウエイト５１を円環状に形成し、その外周面部５１ａをクラッチカバー２２の半径方向内端部２２ｎに嵌合することにより、固定するようにしてもよい。また、このような嵌合の他、溶接などの接合手段やボルト留めなどの締結手段により固定するようにしてもよい。この場合、バランスウエイト５１がクラッチカバー２２と別個に作成されるので、形状が簡素になり製作が容易になる。

また、図８（ｂ）に示すように、バランスウエイト５２を円形の板状に形成するとともに、軸線方向に大径の貫通孔５２ａを形成し、円周上に等間隔に複数個の小径の貫通孔５２ｂを形成し、スプリングリテーナ５３によりクラッチカバー２２に固定するようにしてもよい。この場合、バランスウエイト５１がクラッチカバー２２と別個に作成されるので、形状が簡素になり製作が容易になるとともに、スプリングリテーナ５３により固定するので、組付けが簡単になる。

また、図８（ｃ）に示すように、バランスウエイト５４を円柱状に形成するとともに、各スプリングリテーナ５５のクラッチカバー２２側に取り付けるようにしてもよい。この場合、バランスウエイト５４がクラッチカバー２２と別個に作成されるので、形状が簡素になり製作が容易になるとともに、スプリングリテーナ５５に固定されるので省スペース化が図られる。

また、本発明を実施するための形態に係るクラッチ機構２０においては、クラッチ装置１０を、ＣＳＣ機構３０で構成した場合について説明したが、ＣＳＣ機構３０以外の他の機構で構成するようにしてもよい。

例えば、リンク機構を含んで構成され、クラッチペダルが踏み込まれると、機械的にダイアフラムスプリングのレバー部が押圧される押圧機構で構成するようにしてもよい。
また、ダイアフラムスプリングのレバー部に係合するリンク機構を設け、このリンク機構の一端部をクラッチマスタシリンダのような油圧機構により押圧し、レバー部に係合するリンク機構を介してダイアフラムスプリングのレバー部が押圧される押圧機構で構成するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係るクラッチ機構は、従来と比較してクラッチを係合状態から開放状態に切り替える際のクラッチ切れ性を良好にすることができるので、クラッチ機構全般に有用である。

１エンジン（内燃機関）
２出力軸（内燃機関の出力軸）
３入力軸（変速機の入力軸）
１０クラッチ装置
２０クラッチ機構
２１フライホイール
２２クラッチカバー
２３、５１、５４バランスウエイト
２４クラッチディスク
２５プレッシャプレート
２６ダイアフラムスプリング
３０ＣＳＣ機構
Ｆ_１、Ｆ_２遠心力
Ｍ_１、Ｍ_２曲げモーメント
Ｐ_Ｓ１、Ｐ_Ｓ２、Ｐ_ｍ作用点
Ｌ_ｅ線（鉛直方向軸）

Claims

内燃機関の出力軸に連結されたフライホイールと、前記フライホイールに固定されたクラッチカバーと、変速機の入力軸に軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能に装着されたクラッチディスクと、前記クラッチカバーに前記軸線方向に摺動可能かつ相対回転不能に装着されるとともに前記クラッチディスクを前記フライホイールに押圧するプレッシャプレートと、前記クラッチカバーに支持され前記プレッシャプレートを前記フライホイール側に付勢するダイアフラムスプリングとを備え、前記クラッチカバーが、前記フライホイールの回転時の遠心力により、前記フライホイール側に曲げモーメントを受ける作用点を有し、前記作用点を通る鉛直方向軸に対して前記フライホイールと反対側に位置するように前記クラッチカバーにバランスウエイトを設けたクラッチ機構であって、
前記クラッチカバーが、前記フライホイールと対向して形成された側壁部を有し、前記バランスウエイトが、円盤状に形成されるとともに、前記側壁部の前記鉛直方向軸よりも前記フライホイールと反対側の側壁面に固定されたことを特徴とするクラッチ機構。