JP5972783B2 - 多板式クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチディスクとクラッチプレートとが摩擦材を介して圧接することでエンジン側と車輪側との間で動力が伝達されるとともに、当該圧接力が解放されることで当該動力の伝達を遮断し得る多板式クラッチ装置に関するものである。

一般に自動二輪車などの車両が具備する多板式クラッチ装置は、エンジンの駆動力のミッション及び駆動輪への伝達又は遮断を任意に行わせるためのもので、エンジン側の入力系と連結される略円環状の複数のクラッチディスクと、該クラッチディスクと交互に重ね合わされて積層されるとともに車輪（駆動輪）側の出力系と連結される略円環状の複数のクラッチプレートとを有している。また、クラッチディスクのクラッチプレートと対向した表面には、コルク材などから成る摩擦材が固着されており、クラッチディスクとクラッチプレートとが摩擦材を介して圧接することでエンジン側と車輪側との間で動力が伝達されるとともに、当該圧接力が解放されることで当該動力の伝達を遮断し得るよう構成されていた。

従来の多板式クラッチ装置においては、例えば特許文献１にて開示されているように、摩擦材が固着された部位にクラッチディスクの径方向に延びる溝部を形成するものが提案されている。かかる従来技術によれば、クラッチディスクとクラッチプレートとが相対回転する際、溝部を介して内部のオイルを外部へ排出させることができるので、クラッチディスクとクラッチプレートとを離間（圧接力の解放）させてクラッチオフした際に当該クラッチディスクとクラッチプレートとの間に残留したオイルの粘性抵抗によって生じてしまう引摺りトルクを低減させることができる。

実開平１−１４６０１８号公報

しかしながら、上記従来の多板式クラッチ装置においては、摩擦材の固着部位に形成された溝部にて内部のオイルを外部に排出させて引摺りトルクをある程度低減させ得るものの、引摺りトルクの更なる低減を図るには、クラッチディスクとクラッチプレートとの間のオイルの排出効果を更に向上させる必要があった。また、引摺りトルクの低減に加え、クラッチディスクとクラッチプレートとが相対回転する直前のトルクである張り付きトルクの低減や多板式クラッチ装置の軽量化も同時に図りたいというニーズが高まりつつあり、本出願人は、当該ニーズに応えるべく鋭意検討するに至った。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、引摺りトルク及び張り付きトルクをより低減させることができるとともに、装置の軽量化を同時に図ることができる多板式クラッチ装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、エンジン側の入力系と連結される略円環状の複数のクラッチディスクと、該クラッチディスクと交互に重ね合わされて積層されるとともに、車輪側の出力系と連結される略円環状の複数のクラッチプレートと、前記クラッチディスクのクラッチプレートと対向した面に沿って形成され、当該クラッチプレートと圧接又は離間可能な摩擦材とを具備し、前記クラッチディスクとクラッチプレートとが前記摩擦材を介して圧接することでエンジン側と車輪側との間で動力が伝達されるとともに、当該圧接力が解放されることで当該動力の伝達を遮断し得る多板式クラッチ装置において、前記クラッチプレートは、その外縁部から内側に向かって切り欠かれた凹部が形成されるとともに、前記クラッチディスクが重ね合わされた状態で、当該凹部の形成範囲内に前記摩擦材の一部が位置することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の多板式クラッチ装置において、前記凹部は、曲線状に切り欠かれた形状から成ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の多板式クラッチ装置において、前記凹部は、前記クラッチプレートの外縁部全周に亘って等間隔に複数形成されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の多板式クラッチ装置において、前記摩擦材は、前記クラッチディスクのクラッチプレートと対向した面に沿って所定寸法離間しつつ固着された複数の矩形状部材から成り、これら摩擦材の離間部にてクラッチディスクとクラッチプレートとの間のオイルを排出可能とされたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、クラッチプレートは、その外縁部から内側に向かって切り欠かれた凹部が形成されるとともに、クラッチディスクが重ね合わされた状態で、当該凹部の形成範囲内に摩擦材の一部が位置するので、引摺りトルク及び張り付きトルクをより低減させることができるとともに、装置の軽量化を同時に図ることができる。

請求項２の発明によれば、凹部は、曲線状に切り欠かれた形状から成るので、クラッチディスクとクラッチプレートとが相対回転する際、凹部の輪郭縁部に摩擦材が引っ掛かってしまうのを防止することができ、円滑な相対回転を行わせることができる。

請求項３の発明によれば、凹部は、クラッチプレートの外縁部全周に亘って等間隔に複数形成されたので、クラッチディスクとクラッチプレートとの間のオイルをより多く外部に排出させることができるとともに、クラッチプレートの周方向の重量バランスを良好に維持することで、当該クラッチプレートを安定して回転させることができる。

請求項４の発明によれば、摩擦材は、クラッチディスクのクラッチプレートと対向した面に沿って所定寸法離間しつつ固着された複数の矩形状部材から成り、これら摩擦材の離間部にてクラッチディスクとクラッチプレートとの間のオイルを排出可能とされたので、凹部によるオイルの排出効果と併せて当該クラッチディスクとクラッチプレートとの間のオイルをより多く外部に排出させることができ、引摺りトルク及び張り付きトルクをより一層低減させることができる。

本発明の実施形態に係る多板式クラッチ装置を示す縦断面図 同多板式クラッチ装置におけるクラッチディスクを示す平面図 同多板式クラッチ装置におけるクラッチプレートを示す平面図 同多板式クラッチ装置におけるクラッチディスクとクラッチプレートとを重ね合わせた状態を示す平面図 同多板式クラッチ装置における技術的優位性を示す実験結果を示すグラフ 本発明の他の実施形態に係る多板式クラッチ装置におけるクラッチプレートを示す平面図 同多板式クラッチ装置におけるクラッチディスクとクラッチプレートとを重ね合わせた状態を示す平面図 本発明の更に他の実施形態に係る多板式クラッチ装置におけるクラッチプレートを示す平面図 同多板式クラッチ装置におけるクラッチディスクとクラッチプレートとを重ね合わせた状態を示す平面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る多板式クラッチ装置は、二輪車等の車両に配設されて任意にエンジンやミッションの駆動力を車輪（駆動輪）側へ伝達し又は遮断するためのもので、図１に示すように、ギア１が形成されてエンジン側の入力系を構成するクラッチハウジング２と、シャフト３と連結されて車輪側の出力系を構成するクラッチ部材４と、該クラッチ部材４の同図中右端側に取り付けられたプレッシャ５と、クラッチハウジング２側に連結されたクラッチディスク６及びクラッチ部材４側に連結されたクラッチプレート７とから主に構成されている。

ギア１は、エンジンから伝達された駆動力（回転力）が入力されるとシャフト３を中心として回転可能とされたもので、リベット８等によりクラッチハウジング２と連結されている。該クラッチハウジング２は、同図右端側が開口した円筒状のケース部材から成り、その内周壁には複数のクラッチディスク６が形成されている。かかるクラッチディスク６のそれぞれは、図２に示すように、略円環状に形成された金属製の板材から成るとともに、外周部に複数の凸部６ａが形成されており、かかる凸部６ａを介してクラッチハウジング２とスプライン嵌合されるよう構成されている。これにより、クラッチディスク６は、クラッチハウジング２と共に回転可能とされるとともに、その回転軸方向（図１の左右方向）に対する摺動が許容されている。

クラッチ部材４は、クラッチハウジング２内に配設された同図中右端側が開口した円筒状のケース部材から成るものである。かかるクラッチ部材４の略中央にはシャフト３が貫通しつつスプライン嵌合により連結されており、クラッチ部材４が回転するとシャフト３も回転するよう構成されている。また、クラッチ部材４の外周壁には、その回転軸方向（図１中左右方向）に延びるスプラインが形成されており、該スプラインにクラッチプレート７が嵌め込まれて形成されている。

かかるクラッチプレート７は、クラッチディスク６と交互に重ね合わされて積層形成されており、隣接するもの同士が圧接又は離間可能なようになっている。かかるクラッチプレート７のそれぞれは、図３に示すように、クラッチディスク６に対応して略円環状に形成された金属製の板材から成るとともに、内周部に複数の凸部７ａが形成されており、かかる凸部７ａを介してクラッチ部材４とスプライン嵌合されるよう構成されている。これにより、クラッチプレート７は、クラッチ部材４と共に回転可能とされるとともに、その回転軸方向（図１の左右方向）に対する摺動が許容されている。

すなわち、クラッチディスク６及びクラッチプレート７は、クラッチハウジング２及びクラッチ部材４の回転軸方向への摺動が許容されており、プレッシャ５にて同図中左方向へ押圧されると圧接され、クラッチハウジング２の回転力がクラッチ部材４及びシャフト３に伝達される状態となり、プレッシャ５による押圧を解除すると互いに離間して圧接力が解かれ、クラッチ部材４がクラッチハウジング２の回転に追従しなくなって停止することで、シャフト３への回転力の伝達がなされなくなるのである。

さらに、クラッチディスク６のクラッチプレート７と対向した面（表裏面）には、図２に示すように、コルク材等の摩擦抵抗が大きな摩擦材１０が固着されている。本実施形態に係る摩擦材１０は、クラッチディスク６のクラッチプレート７と対向した面に沿って所定寸法離間しつつ接着剤等で固着された複数の矩形状部材から成り、これら摩擦材１０の離間部にてクラッチディスク６とクラッチプレート７との間のオイルを排出可能とされている。しかして、クラッチディスク６とクラッチプレート７とが摩擦材１０を介して圧接することでエンジン側と車輪側との間で動力が伝達されるとともに、これらクラッチディスク６とクラッチプレート７とが離間して当該圧接力が解放されることで当該動力の伝達を遮断し得るようになっている。

なお、本発明でいうクラッチディスク６とクラッチプレート７の離間とは、これらクラッチディスク６とクラッチプレート７の間にクリアランスを生じた状態である必要はなく、物理的なクリアランスが生じていなくても、圧接力が解除されてクラッチ部材４がクラッチハウジング２の回転に追従しなくなった状態（即ち、クラッチディスク６がクラッチプレート７上を摺動する状態）をも含むものとする。

プレッシャ５は、クラッチ部材４の開口（同図中右端）を塞ぐ如く略円板状に形成されたもので、クラッチスプリングＳにより同図中左方向へ常時付勢されている。即ち、クラッチ部材４にはプレッシャ５側へ延びて貫通したボス部４ｂが形成されており、該ボス部４ｂにクラッチボルトＢを挿通させるとともに、かかるクラッチボルトＢの頭部側とプレッシャ５との間にクラッチスプリングＳを介装することにより、当該プレッシャ５が常時左方向へ付勢されているのである。

さらに、プレッシャ５の縁部５ａは、クラッチディスク６及びクラッチプレート７が積層された同図中最右部と当接しており、クラッチスプリングＳの付勢力によりこれらクラッチディスク６とクラッチプレート７とが圧接するようになっている。かかる構成により、クラッチハウジング２とクラッチ部材４とは常時連結された状態となっており、ギア１に回転力が入力されるとシャフト３を回転させ得るようになっている。

一方、シャフト３の内部には、その軸方向に延びるプッシュロッド９が配設されており、運転者が図示しない操作手段を操作することにより当該プッシュロッド９を同図中右方向へ突出させ、プレッシャ５をクラッチスプリングＳの付勢力に抗して右方向へ移動させることができるようになっている。プレッシャ５が右方向へ移動すると、クラッチディスク６とクラッチプレート７との圧接力が解かれ、離間状態となってギア１及びクラッチハウジング２へ入力された回転力がクラッチ部材４及びシャフト３へ伝達されず遮断されることとなる。すなわち、プレッシャ５は、クラッチ部材４に対する軸方向への移動に伴いクラッチディスク６とクラッチプレート７とを圧接又は離間させることができるよう構成されているのである。

なお、プレッシャ５のクラッチ部材４に対する回転を規制するために、当該プレッシャ５にはストッパ部５ｂが突出形成されている。かかるストッパ部５ｂは、プレッシャ５から同図中左側へ延び、且つ、当該プレッシャ５と一体的に形成された略凸形状から成り、クラッチ部材４の内周壁に形成された凹部４ａに嵌り込んでプレッシャ５のクラッチ部材４に対する回転を規制する回り止めとして機能するものである。

ここで、本実施形態に係るクラッチプレート７は、図３、４に示すように、その外縁部から内側に向かって切り欠かれた凹部１１が形成されるとともに、クラッチディスク６が重ね合わされた状態（図４参照）で、当該凹部１１の形成範囲内に摩擦材１０の一部が位置する（同図においては、凹部１１を介して摩擦材１０を臨ませ得る）よう構成されている。なお、本実施形態に係るクラッチプレート７は、金属製板材（ブランク材）を図３の如き形状に抜き加工することで得られたものとされている。

これにより、凹部１１が形成された部位であってクラッチプレート７の表裏面にそれぞれ重なり合ったクラッチディスク６の間には、摩擦材１０の一部を含んだ比較的大きな空間が形成されることとなり、かかる空間を介してクラッチディスク６とクラッチプレート７との間のオイルを外部に排出可能とされている。したがって、クラッチディスク６とクラッチプレート７とが相対回転する直前、及び相対回転した状態において、凹部１１が形成された空間を介して、より多くのオイルを外部に排出することができるので、引摺りトルク及び張り付きトルクをより低減させることができる。加えて、凹部１１は、クラッチプレート７の外縁部から内側に向かって切り欠かれた部位から成るので、その切り欠かれた分だけ重量を低減させることができ、多板式クラッチ装置の軽量化を図ることができる。

また、本実施形態に係る凹部１１は、曲線状（種々曲率の曲線を滑らか且つ連続的に接続させた形状）に切り欠かれた形状（クラッチプレート７の平面視の形状）から成るものとされている。これにより、クラッチディスク６とクラッチプレート７とが相対回転する際、凹部１１の輪郭縁部に摩擦材１０が引っ掛かってしまうのを防止することができ、円滑な相対回転を行わせることができる。

またさらに、本実施形態に係る凹部１１は、クラッチプレート７の外縁部全周に亘って等間隔に複数（本実施形態においては６つ）形成されている。これにより、クラッチディスク６とクラッチプレート７との間のオイルをより多く外部に排出させることができるとともに、クラッチプレート７の周方向の重量バランスを良好に維持することで、当該クラッチプレート７を安定して回転させることができる。加えて、複数の凹部１１を形成することで、その切り欠かれた総量分だけ重量を低減させることができ、多板式クラッチ装置の更なる軽量化を図ることができる。

次に、本実施形態に係る多板式クラッチ装置の技術的優位性を証明するための実験結果について説明する。
上記の実施形態の如き凹部１１が周方向に複数形成されたクラッチプレートを実施例とするとともに、当該凹部１１が一切形成されず、略円環状のクラッチプレートを比較例として用意した。そして、実施例及び比較例に係るクラッチプレートに対してそれぞれクラッチディスクと重ね合わせて圧接させ、一体的に回転させた後、当該圧接力を解放することでクラッチプレートとクラッチディスクとを相対回転させた。

しかるに、圧接力を解放した時点（すなわち、クラッチディスクとクラッチプレートとが相対回転する直前）からの経過時間を横軸、クラッチディスクとクラッチプレートとの間のトルクを縦軸として、プロットしたところ、図５のグラフの如き結果が得られた。かかるグラフから分かるように、経過時間０（ｓｅｃ）におけるトルク（張り付きトルク）、及びその後の所定経過時間のトルク（引摺りトルク）は、何れも実施例の方が比較例よりも低かった。これは、実施例のクラッチプレートに凹部１１が形成されており、その凹部１１により形成された隣り合うクラッチディスクの間の比較的大きな空間によって、クラッチディスク６とクラッチプレート７との間のオイルを比較例のものより多く外部に排出することが可能とされていることが原因であると推測できる。

上記のように、本実施形態によれば、クラッチプレート７は、その外縁部から内側に向かって切り欠かれた凹部１１が形成されるとともに、クラッチディスク６が重ね合わされた状態で、当該凹部１１の形成範囲内に摩擦材１０の一部が位置するので、引摺りトルク及び張り付きトルクをより低減させることができるとともに、多板式クラッチ装置の軽量化を同時に図ることができる。

特に、本実施形態に係る摩擦材１０は、クラッチディスク６のクラッチプレート７と対向した面に沿って所定寸法離間しつつ固着された複数の矩形状部材から成り、これら摩擦材１０の離間部にてクラッチディスク６とクラッチプレート７との間のオイルを排出可能とされたので、凹部１１によるオイルの排出効果と併せて当該クラッチディスク６とクラッチプレート７との間のオイルをより多く外部に排出させることができ、引摺りトルク及び張り付きトルクをより一層低減させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、クラッチプレート７に形成される凹部１１について、他の形態のものとしてもよい。例えば、図６、７に示すように、クラッチプレート７の外縁部に略円弧状に形成された凹部１２を形成し、クラッチディスク６が重ね合わされた状態で、当該凹部１２の形成範囲内に摩擦材１０の一部が位置するもの、又は図８、９に示すように、クラッチプレート７の外縁部に互いに異なる曲率の曲線から成る複数の凹部ａ〜ｆを形成し、クラッチディスク６が重ね合わされた状態で、当該凹部ａ〜ｆのそれぞれの形成範囲内に摩擦材１０の一部が位置するもの等としてもよい。

また、クラッチプレート７に形成された凹部１１、１２、ａ〜ｆは、何れも曲線状に切り欠かれた形状から成るものであるが、これに代えて、矩形状に切り欠かれたもの等、他の形状としてもよい。またさらに、本実施形態に係る凹部１１は、クラッチプレート７の外縁部全周に亘って等間隔に６つ形成されているが、１〜５つ、或いは７つ以上形成するものであってもよく、複数の場合は、等間隔に形成されたものに限定されない。

なお、本実施形態に係る摩擦材１０は、矩形状部材をクラッチディスク６のクラッチプレート７と対向した面に沿って所定寸法離間しつつ固着されたものとされているが、円環状部材を固着したもの、或いはコルク材とは異なる他の材質から成るもの等であってもよい。また、本発明の多板式クラッチ装置は、二輪車の他、自動車、３輪又は４輪バギー、或いは汎用機等種々の多板のクラッチ型のものに適用することができる。

外縁部から内側に向かって切り欠かれた凹部が形成されるとともに、クラッチディスクが重ね合わされた状態で、当該凹部の形成範囲内に摩擦材の一部が位置するクラッチプレートを具備した多板式クラッチ装置であれば、外観形状が異なるもの、或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ ギア
２ クラッチハウジング
３ シャフト
４ クラッチ部材
４ａ 凹部
５ プレッシャ
５ｂ ストッパ部
６ クラッチディスク
７ クラッチプレート
８ リベット
９ プッシュロッド
１０ 摩擦材
１１、１２ 凹部

Claims (4)

1. エンジン側の入力系と連結される略円環状の複数のクラッチディスクと、
   該クラッチディスクと交互に重ね合わされて積層されるとともに、車輪側の出力系と連結される略円環状の複数のクラッチプレートと、
   前記クラッチディスクのクラッチプレートと対向した面に沿って形成され、当該クラッチプレートと圧接又は離間可能な摩擦材と、
   を具備し、前記クラッチディスクとクラッチプレートとが前記摩擦材を介して圧接することでエンジン側と車輪側との間で動力が伝達されるとともに、当該圧接力が解放されることで当該動力の伝達を遮断し得る多板式クラッチ装置において、
   前記クラッチプレートは、その外縁部から内側に向かって切り欠かれた凹部が形成されるとともに、前記クラッチディスクが重ね合わされた状態で、当該凹部の形成範囲内に前記摩擦材の一部が位置することを特徴とする多板式クラッチ装置。
2. 前記凹部は、曲線状に切り欠かれた形状から成ることを特徴とする請求項１記載の多板式クラッチ装置。
3. 前記凹部は、前記クラッチプレートの外縁部全周に亘って等間隔に複数形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多板式クラッチ装置。
4. 前記摩擦材は、前記クラッチディスクのクラッチプレートと対向した面に沿って所定寸法離間しつつ固着された複数の矩形状部材から成り、これら摩擦材の離間部にてクラッチディスクとクラッチプレートとの間のオイルを排出可能とされたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の多板式クラッチ装置。

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