JP6104959B2 - クラッチ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クラッチ装置に関する。
従来、エンジンと車輪との間のトルク伝達経路に設けられるクラッチ装置において、バックトルクリミッター(スリッパー)用カムを備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−236307号公報
ところで、上記のようなクラッチ装置を設けた車両の場合、押しがけ操作によるエンジン始動を試みる際に、バックトルクリミッター(スリッパー)用カムによってクラッチ容量が変化してしまい、押しがけによるエンジン始動が不安定となることがある。
そこで本発明は、バックトルクリミッター(スリッパー)用カムを備えながらも押しがけによるエンジン始動を安定して行うことができるクラッチ装置を提供する。
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、エンジン(1)と車輪との間のトルク伝達経路に設けられるクラッチ装置(10)において、前記エンジン(1)側に連なる第一クラッチ部材(11)と、前記車輪側に連なる第二クラッチ部材(12)と、前記第二クラッチ部材(12)に軸方向移動可能かつ相対回転可能に支持される第三クラッチ部材(13)と、前記第一クラッチ部材(11)に軸方向移動可能かつ一体回転可能に支持される第一摩擦板(14b)と、前記第三クラッチ部材(13)に軸方向移動可能かつ一体回転可能に支持されて前記第一摩擦板(14b)と重なる第二摩擦板(14c)と、前記第一摩擦板(14b)及び第二摩擦板(14c)の集合体(14a)の軸方向一側に対向するように前記第二クラッチ部材(12)に設けられる受圧板(12d)と、前記集合体(14a)の軸方向他側に対向するとともに前記受圧板(12d)に対して軸方向移動するように設けられる加圧板(15)と、前記加圧板(15)を前記受圧板(12d)側に付勢するクラッチスプリング(16)と、前記第二クラッチ部材(12)及び第三クラッチ部材(13)の間に設けられ、前記第二クラッチ部材(12)から前記第三クラッチ部材(13)へバックトルクが作用したときに、前記第三クラッチ部材(13)を軸方向移動させるとともにこの軸方向移動により前記加圧板(15)を軸方向移動させ、前記第一クラッチ部材(11)に伝わるバックトルクを減少させるスリッパーカム機構(30)と、前記第三クラッチ部材(13)に設けられ、前記第三クラッチ部材(13)の回転数が閾値になるまでは移動規制部(22)に係合して前記第三クラッチ部材(13)の軸方向移動を規制し、前記第三クラッチ部材(13)の回転数が閾値を超えたときは遠心力により作動して前記係合を解除する移動規制機構(40)と、当該クラッチ装置(10)を支持する伝動軸(4)と、前記伝動軸(4)に前記第二クラッチ部材(12)を固定するロックナット(23)と、前記ロックナット(23)と前記第二クラッチ部材(12)との間に配置される前記移動規制部(22)としてのワッシャー部材(22)と、を備え、前記移動規制機構(40)は、前記ワッシャー部材(22)に対して軸方向視で重なる前進位置と軸方向視で重ならない後退位置との間で進退動可能なプランジャー(42)を備え、前記プランジャー(42)は、前記前進位置側にあるときに前記ワッシャー部材(22)に軸方向で当接することで、前記第三クラッチ部材(13)の軸方向移動を規制し、前記第三クラッチ部材(13)は、前記加圧板(15)から離間するとともに前記第二クラッチ部材(12)に当接する第一係合位置と、前記第二クラッチ部材(12)から離間するとともに前記加圧板(15)に当接し、さらに前記加圧板(15)を前記受圧板(12d)と反対側に移動可能な第二係合位置との間で軸方向移動可能であり、前記第二クラッチ部材(12)及び第三クラッチ部材(13)の間に、前記クラッチスプリング(16)よりもスプリング荷重が小さく、前記第二クラッチ部材(12)に対して前記第三クラッチ部材(13)を前記第二係合位置に向けて付勢するサブスプリング(27)を備え、前記サブスプリング(27)は、前記プランジャー(42)と軸方向視で重なる位置に配置されることを特徴とする。
請求項2に記載した発明は、前記ワッシャー部材(22)は、軸直交面に対して外周側ほど前記プランジャー(42)から離間する側に位置するように傾斜するワッシャー側当接面(46)を備え、前記プランジャー(42)は、前記ワッシャー側当接面(46)と整合するように傾斜するプランジャー側当接面(45)を備えることを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、前記ワッシャー側当接面(46)及びプランジャー側当接面(45)は、それぞれ階段状に形成されることを特徴とする。
請求項4に記載した発明は、前記ワッシャー側当接面(46)及びプランジャー側当接面(45)は、それぞれ階段状をなす山部及び谷部の少なくとも一方に曲面部(45b,46b)を備えることを特徴とする。
請求項5に記載した発明は、前記プランジャー側当接面(45)の進退方向の形成幅(H1)は、前記ワッシャー側当接面(46)の径方向の形成幅(H2)よりも大きいことを特徴とする。
請求項6に記載した発明は、前記ワッシャー側当接面(46)は、前記ワッシャー部材(22)の周方向に沿う円周状の条痕により形成され、前記プランジャー側当接面(45)は、前記プランジャー(42)の軸方向に直交する直線状の条痕により形成されることを特徴とする。
請求項1に記載した発明によれば、スリッパーカム機構によるバックトルクリミッターを具備するクラッチ装置を構成した上で、押しがけ又は外部エンジンスタータ等により車輪側を駆動させて行うエンジン始動時にも、スリッパーカム機構によるバックトルクの減少を規制するので、エンジンを安定して始動させることができる。
また、第二クラッチ部材のロックナットのワッシャー部材を移動規制機構の係合部(移動規制部)として利用し、第三クラッチ部材の移動規制を簡易に行うことができる。
また、加圧板には、加圧板を受圧板側すなわちクラッチ接続方向に付勢するクラッチスプリングのスプリング荷重と、加圧板を受圧板とは反対側すなわちクラッチ切断方向に付勢するサブスプリングのスプリング荷重とが入力されるので、加圧板には両スプリングのスプリング荷重の差分でクラッチ接続方向に付勢される。したがって、クラッチ操作子により加圧板をクラッチ切断方向に移動させる際に、クラッチスプリングのスプリング荷重よりも小さい前記差分のスプリング荷重に対する操作力で済むので、クラッチ切断操作を軽快に行うことができる。そして、サブスプリングがプランジャーと軸方向視で重なる位置に配置されるので、サブスプリングのスプリング荷重も利用してプランジャー及びワッシャー部材を良好な当接状態に維持することができる。
請求項2に記載した発明によれば、プランジャーをワッシャー部材との係合位置に差し込み易くし、摩擦板が摩耗した場合でも良好にワッシャー側当接面とプランジャー側当接面とを当接させることができるので、エンジンを安定して始動させることができる。
請求項3に記載した発明によれば、平滑な傾斜面同士の当接に比べて部分的に軸直交面同士を突き当てることが可能となり、両当接面の滑りを抑えて第三クラッチ部材の軸方向移動を良好に規制することができるので、エンジンを安定して始動させることができる。
請求項4に記載した発明によれば、ワッシャー側当接面及びプランジャー側当接面が当接した状態でプランジャーが進退する際にも、曲面部により遠心力に追従しながら滑らかに進退することができるので、エンジンを安定して始動させることができる。
請求項5に記載した発明によれば、ワッシャー側当接面及びプランジャー側当接面が当接した状態でのプランジャーの進退ストロークを大きくし、第三クラッチ部材を徐々に軸方向移動させる範囲を広げるとともに、ワッシャー全体を大径にしてワッシャー側当接面の形成幅を大きくする場合と比べてコンパクト化を図ることができる。
請求項6に記載した発明によれば、ワッシャー側当接面及びプランジャー側当接面を階段状とする加工を容易にするとともに、直線条痕のプランジャー側当接面の段差が円周条痕のワッシャー側当接面の段差を乗り降りする際にも、プランジャー側当接面の円周条痕がワッシャー側当接面の円周条痕に部分的に接触しながら乗り降りするため、プランジャーの進退を滑らかにすることができるので、エンジンを安定して始動させることができる。
本発明の一実施形態におけるエンジン及びクラッチ装置の軸方向に沿う断面図である。 上記クラッチ装置の軸方向に沿う断面図である。 上記クラッチ装置においてプランジャー本体が後退した状態の図2に相当する断面図である。 上記クラッチ装置のクラッチインナー及びクラッチセンターの組み付け状態を軸方向から見た側面図である。 上記クラッチインナーの図4に相当する側面図である。 上記クラッチセンターの図4に相当する側面図である。 上記クラッチインナーのインナー側カム周辺の斜視図である。 上記クラッチセンターのセンター側カム周辺の斜視図である。 スリッパーカム機構の第一の作用を示すクラッチ周方向に沿う断面図である。 スリッパーカム機構の第二の作用を示すクラッチ周方向に沿う断面図である。 プランジャー側当接面及びワッシャー側当接面周辺を拡大した図2に相当する断面図である。 図11をさらに拡大した断面図である。 プランジャー側当接面及びワッシャー側当接面周辺をクラッチ軸方向から見た平面図である。
図1に示すように、本実施形態のクラッチ装置10は、例えば自動二輪車等の車両のエンジン1におけるクランクシャフト2とエンジン1よりも駆動輪側に設けられるトランスミッション3との間に設置され、これらの間の動力伝達(トルク伝達)を断接させる。
エンジン1におけるクランクシャフト2を収容するクランクケース7には、トランスミッション3を収容するミッションケースが連設される。トランスミッション3は、クランクシャフト2と平行なメインシャフト4及びカウンタシャフト5に変速ギヤ群6を有する。図中符号C1,C2,C3はクランクシャフト2、メインシャフト4及びカウンタシャフト5の各回転中心軸線を示す。
図2を併せて参照し、クラッチ装置10は、複数のクラッチ板14を有する多板クラッチであり、メインシャフト4の軸方向一端部上に同軸配置される。クラッチ装置10は、クランクシャフト2とメインシャフト4との間のトルク伝達を断接する。クラッチ装置10は、クランクケース7における各シャフト2,4,5の軸方向一端側を構成するクランクケースカバー7aの外側に配置される。クランクケースカバー7aの内側は、クランクケース7の油室7bとされる。すなわち、クラッチ装置10は、クランクケース7の油室7bの外側に配置される乾式クラッチである。
図中符号8はメインシャフト4の軸方向中間部をクランクケース7の軸受け部に支持する複列のボールベアリング、符号9はカウンタシャフト5の右端部をクランクケース7の軸受け部に支持するローラーベアリングをそれぞれ示す。
以下、各シャフト2,4,5の軸方向を左右方向、各シャフト2,4,5の軸方向一端側を右側として説明する。また、クラッチ装置10の軸方向をクラッチ軸方向、周方向をクラッチ周方向又はクラッチ回転方向、径方向をクラッチ径方向ということがある。
クラッチ装置10は、クラッチレバー等のクラッチ操作子の操作により動力伝達を遮断する。図示の例では、クラッチ装置10は、メインシャフト4内に挿通されるプッシュロッド4a等によりプレッシャープレート15を軸方向右側に移動させることで、クラッチ板14の摩擦係合を解除してトルク伝達を遮断する。
クラッチ装置10は、メインシャフト4と同軸の有底円筒状をなしメインシャフト4に相対回転可能に支持されるクラッチアウター11と、クラッチアウター11の内周側に同軸配置されるとともにメインシャフト4に一体回転可能に支持されるクラッチインナー12と、クラッチインナー12の内周側に同軸配置されるとともにクラッチインナー12に相対回転可能に支持されるクラッチセンター13と、クラッチアウター11及びクラッチセンター13と同軸の環状をなしこれらの間でクラッチ軸方向に積層される複数のクラッチ板14と、クラッチアウター11の開放側(右側)に同軸配置されて前記複数のクラッチ板14(以下、クラッチ板群14aということがある。)をクラッチアウター11の底部11a側(左側)に押圧する円板状のプレッシャープレート15と、クラッチアウター11の底部11a側に配置されたクラッチインナー12に向けてプレッシャープレート15を付勢する複数のクラッチスプリング16と、伝達トルクの入力方向に応じてクラッチセンター13を軸方向移動させてクラッチ容量を変化させるスリッパーカム機構30(図4等参照)と、を備える。
クラッチアウター11は、円板状の底部11aと、底部11aの外周縁から右側に起立する円筒状の外周部11bと、を一体に有する。クラッチアウター11の外周部11bには、クラッチ板群14aにおけるクラッチアウター11に支持されるもの(以下、クラッチディスク14bという。)が複数支持される。複数のクラッチディスク14bは、クラッチアウター11に一体回転可能かつクラッチ軸方向で変位可能に支持される。
クラッチアウター11の底部11aの左側には、クランクケースカバー7aを介してプライマリドリブンギヤ17が同軸配置される。プライマリドリブンギヤ17は、メインシャフト4の外周にカラー18及びニードルベアリング19を介して回転可能に支持される円筒状のハブ部17aと、ハブ部17aの外周側に一体回転可能に設けられるとともに外周部にギヤ歯17cを形成するフランジ部17bと、を有する。
プライマリドリブンギヤ17は、クランクシャフト2に同軸かつ一体回転可能に支持されるプライマリドライブギヤ2aに噛み合うことで、クランクシャフト2と常時回転動力の伝達を行う。フランジ部17bには、ハブ部17a側とギヤ歯17c側との間で回転方向の緩衝を行うダンパー17dが設けられる。ハブ部17aの右外周側には、クラッチアウター11の底部11a中央から左側に延出するスリーブ11cが配置される。スリーブ11cひいてはクラッチアウター11の左端部は、プライマリドリブンギヤ17のフランジ部17bの右側部に一体回転可能に係合する。
図2、図4、図5を参照し、クラッチインナー12は、メインシャフト4の外周にスプライン嵌合するハブ部12aと、ハブ部12aの外周側でクラッチアウター11の底部11aの径方向中間位置まで形成されるフランジ部12bと、フランジ部12bの径方向中間位置の右側に軸方向と平行に立設される複数(6つ)のボス部12cと、フランジ部12bの左外周側からさらに外周側に延びる受圧フランジ12dと、を一体に有する。複数のボス部12cは、周方向で等間隔に離間して配置される。周方向で並ぶボス部12cの間において、フランジ部12bには開口が形成される。
図2、図4、図6を参照し、クラッチセンター13は、クラッチインナー12のハブ部12aの右外周に中央開口13aを相対回転可能に嵌合させるとともにフランジ部12bの右側に隣接するフランジ部13bと、フランジ部13bの外周に支持される外周部13cと、を一体に有する。フランジ部13bは、例えば径方向に沿う複数(6つ)のスポーク部13dと中央開口13aを形成する環状部13eとで構成される。外周部13cは、複数の開口を有する格子状に形成される(図8参照)。
クラッチセンター13の外周部13cには、クラッチ板群14aにおけるクラッチセンター13に支持されるもの(以下、クラッチプレート14cという。)が複数支持される。複数のクラッチプレート14cは、クラッチセンター13に一体回転可能かつクラッチ軸方向で変位可能に支持される。
クラッチセンター13のフランジ部13bは、外周部13cの左端よりも軸方向内側(右側)に入った位置を支持する。外周部13cの左端部は、クラッチインナー12のフランジ部12bの外周に相対回転可能に外嵌する。外周部13cは、クラッチアウター11の外周部11bとの間に環状の空間を形成し、この空間にクラッチ板群14aが配置される。なお、図4中線S−Sは図1〜図3の断面線に相当する。
図2を参照し、各クラッチディスク14b及び各クラッチプレート14cは、中央開口を有する円板状をなし、これらがクラッチ軸方向で交互に重なるように積層されてクラッチ板群14aを構成する。例えばクラッチディスク14bは金属製のベースプレートの両面に摩擦材を貼付して構成され、クラッチプレート14cは単一の金属板で構成される。クラッチ板群14aの例えば右端のクラッチプレート14cは、ジャダー防止用のウェーブワッシャ又は皿バネ等を含んで構成される。
プレッシャープレート15は、その外周部に、クラッチ板群14aの右側面に当接する押圧フランジ15aを有する。押圧フランジ15aから左側に離間した位置には、クラッチインナー12の受圧フランジ12dが配置される。受圧フランジ12d及び押圧フランジ15aはクラッチ軸方向で対向し、これらの間にクラッチ板群14aが配置される。押圧フランジ15aの内周側には、クラッチセンター13の外周部13cの右端に当接可能なリフト部15bが形成される。
プレッシャープレート15の径方向中間部には、右方に開放する有底円筒状のスプリング収容カップ部15cが複数形成される。複数のスプリング収容カップ部15cは、クラッチインナー12の複数のボス部12cと同数かつ同位置に設けられる。各スプリング収容カップ部15cの底部15dには、対応するボス部12cが軸方向移動可能に貫通して係合する。これにより、プレッシャープレート15がクラッチインナー12と一体回転可能となる。
各ボス部12cには、その右方に連なるカラー16aを介して、スプリング受けワッシャー16cがボルト16bにより締結される。スプリング受けワッシャー16cは、その左方に離間するスプリング収容カップ部15cの底部15dとともに、クラッチ軸方向に伸縮するコイルスプリングであるクラッチスプリング16を初期圧縮状態で保持する。これにより、プレッシャープレート15が複数のクラッチスプリング16の圧縮荷重によりクラッチインナー12に対して左方(クラッチインナー12側)に付勢される。
クラッチ板群14aは、プレッシャープレート15からの押圧力により受圧フランジ12d及び押圧フランジ15aの間で挟圧される。これにより、クラッチ板群14aが一体に摩擦係合し、クラッチ装置10がクラッチアウター11とクラッチインナー12との間でトルク伝達が可能なクラッチ接続状態となる。一方、前記摩擦係合が解除されることで、クラッチ装置10が前記トルク伝達を遮断したクラッチ切断状態となる。
メインシャフト4の外周でボールベアリング8の左側に隣接する部位には、トランスミッション3のギヤ歯を形成する拡径部4bが形成される。拡径部4bの右端には、ボールベアリング8のインナーレースの左端が当接し、インナーレースの右端には、カラー18の左端が当接する。カラー18の右端には、ワッシャー部材21を介してクラッチインナー12のハブ部12aの左端が当接し、ハブ部12aの右端には、ワッシャー部材22を介してロックナット23の左端が当接する。このロックナット23を締め込むことで、メインシャフト4の外周にボールベアリング8のインナーレース、カラー18、ワッシャー部材21、クラッチインナー12のハブ部12a及びワッシャー部材22が固定される。
クラッチアウター11のスリーブ11cの外周面とクランクケースカバー7aの開口の内周面との間には、オイルシール24が配置される。ワッシャー部材21の右側において、クラッチアウター11のスリーブ11c右側の環状突部11dの内周面とクラッチインナー12のハブ部12aの左外周面との間には、オイルシール25が配置される。ワッシャー部材22の左側において、クラッチインナー12のハブ部12aの右内周面とメインシャフト4の右端部外周面との間には、Oリング26が配置される。これらオイルシール24,25及びOリング26により、メインシャフト4の周囲からのクランクケース7内のオイルの流出が防止される。
図4を併せて参照し、クラッチインナー12のフランジ部12bとクラッチセンター13のフランジ部13bとの間には、クラッチインナー12に対してクラッチセンター13を右方に付勢する複数(6つ)のサブスプリング27が設けられる。複数のサブスプリング27は、クラッチセンター13のフランジ部13bの複数のスポーク部13dと軸方向視で重なる位置に設けられる。
図6を併せて参照し、クラッチセンター13の6つのスポーク部13dの内、径方向で対称位置にある一対のスポーク部13dには、径方向に沿うプランジャー機構40が設けられる。6つのスポーク部13dの内、プランジャー機構40を避けた他の4つのスポーク部13dには、左方に開放する有底円筒状のスプリング受けカップ部13fが設けられる。
クラッチ軸方向に伸縮するコイルスプリングである6つのサブスプリング27の内、プランジャー機構40と軸方向視で重なる2つのサブスプリング27は、右端をプランジャー機構40の左側面に当接させるとともに、左側部をクラッチインナー12のフランジ部12bに凹設されたスプリング受け凹部12eに入り込ませ、左端をスプリング受け凹部12eの底面に当接させた状態で縮設される。
6つのサブスプリング27の内、プランジャー機構40を避けた他の4つのサブスプリング27は、右側部をクラッチセンター13のスポーク部13dに形成されたスプリング受けカップ部13fに入り込ませ、右端をスプリング受けカップ部13fの底面に当接させるとともに、左端をクラッチインナー12のフランジ部12bに形成されたスプリング受け片12fの右側面に当接させた状態で縮設される。
これにより、プランジャー機構40と軸方向で重なる2つのサブスプリング27と他の4つのサブスプリング27とは、互いに軸方向位置を異ならせる。
図4を参照し、複数のサブスプリング27は、複数のクラッチスプリング16と同数設けられる。クラッチインナー12とクラッチセンター13とを組み付けた状態において、複数のサブスプリング27と複数のクラッチスプリング16とは、周方向で交互に並ぶように配置される。
サブスプリング27のスプリング荷重は、クラッチスプリング16よりもスプリング荷重が小さく、複数のサブスプリング27のスプリング荷重の合計も、複数のクラッチスプリング16のスプリング荷重の合計よりも小さい。
図5〜図8を併せて参照し、スリッパーカム機構30は、クラッチインナー12の複数のボス部12cの間の外周側で右方に突出する複数(6つ)のインナー側カム31と、クラッチセンター13の複数のスポーク部13dの各々の外周側で左方に突出するセンター側カム35と、を有する。複数のインナー側カム31及びセンター側カム35は、それぞれクラッチ周方向で等間隔に離間して配置される。
図5、図7を参照し、インナー側カム31は、クラッチ周方向に沿うクラッチ回転方向(矢印Fで示す。)で上流側(矢印Fと反対側)に位置する上流側カム32と下流側(矢印F側)に位置する下流側カム33とを有する。上流側カム32及び下流側カム33の間には、クラッチインナー12とクラッチセンター13とを組み付け状態において、センター側カム35が入り込む(図9、図10参照)。このセンター側カム35とこれを上流側カム32及び下流側カム33間に入り込ませるインナー側カム31とが、クラッチ回転方向で互いに係合することで、クラッチインナー12及びクラッチセンター13の間で動力伝達がなされる。またこのとき、クラッチインナー12及びクラッチセンター13の間に生じる相対回転トルクにより、クラッチインナー12に対してクラッチセンター13を軸方向移動させ、プレッシャープレート15によるクラッチ板群14aの挟圧力を変化させてクラッチ容量を変化させる。
上流側カム32の下流側の端面は、クラッチインナー12のフランジ部12bからの突出先端側ほど上流側に位置するように傾斜する第一傾斜カム面31aとされる。下流側カム33のクラッチ回転方向上流側の端面は、クラッチインナー12のフランジ部12bからの突出先端側ほど上流側に位置するように傾斜する第二傾斜カム面31bとされる。第一傾斜カム面31aにおけるクラッチ軸方向に対する傾斜角度は、第二傾斜カム面31bにおけるクラッチ軸方向に対する傾斜角度よりも大きい。
図6、図8を参照し、センター側カム35は、クラッチ回転方向上流側の端面が、クラッチインナー12の上流側カム32の第一傾斜カム面31aと平行な第三傾斜カム面35aとされ、クラッチ回転方向下流側の端面が、クラッチインナー12の下流側カム33の第二傾斜カム面31bと平行な第四傾斜カム面35bとされる。
センター側カム35は、クラッチインナー12とクラッチセンター13とを組み付けた状態において、インナー側カム31の上流側カム32及び下流側カム33の間に入り込むことで(図9、図10参照)、第一傾斜カム面31aと第三傾斜カム面35aとを互いに対向させるとともに、第二傾斜カム面31bと第四傾斜カム面35bとを互いに対向させる。
図9を参照し、スリッパーカム機構30は、クランクシャフト2側からメインシャフト4側へトルクを伝達する際には、クランクシャフト2側のクラッチセンター13に作用する図中矢印T1で示すトルク(正転トルク)により、クラッチインナー12の下流側カム33の第二傾斜カム面31bに対して、クラッチセンター13のセンター側カム35の第四傾斜カム面35bをクラッチ回転方向で押し付ける。これにより、クラッチセンター13からクラッチインナー12へトルクが伝達されるとともに、第二傾斜カム面31b及び第四傾斜カム面35bの傾斜に沿ってクラッチセンター13がクラッチインナー12に対してクラッチ軸方向で引き込まれる。
図10を参照し、スリッパーカム機構30は、メインシャフト4側からクランクシャフト2側へトルクを伝達する際には、メインシャフト4側のクラッチインナー12に作用する図中矢印T2で示すトルク(バックトルク)により、クラッチセンター13のセンター側カム35の第三傾斜カム面35aに対して、クラッチインナー12のインナー側カム31の上流側カム32の第一傾斜カム面31aをクラッチ回転方向で押し付ける。これにより、クラッチインナー12からクラッチセンター13へトルクが伝達されるとともに、第一傾斜カム面31a及び第三傾斜カム面35aの傾斜に沿ってクラッチセンター13がクラッチインナー12に対してクラッチ軸方向で押し出される。
図2〜図4を参照し、クラッチセンター13における径方向で対称位置にある一対のスポーク部13dには、クラッチセンター13の回転数が閾値になるまでは移動規制部(例えば前記ワッシャー部材22)に係合してクラッチセンター13の軸方向移動を規制し、クラッチセンター13の回転数が閾値を超えたときは遠心力により作動して前記係合を解除するプランジャー機構40が設けられる。
プランジャー機構40は、同位置にあるスポーク部13dに一体形成されるシリンダ体41と、シリンダ体41内にストローク可能に保持されるプランジャー本体42と、を有する。シリンダ体41及びプランジャー本体42はクラッチ径方向に沿って設けられる。
プランジャー本体42は、径方向内側に前進しきった前進位置(図2参照)と径方向外側に後退しきった後退位置(図3参照)との間で進退動可能である。プランジャー本体42は、シリンダ体41の底部との間に縮設したコイルスプリング43により、径方向内側すなわち前進位置側に向けて付勢される。プランジャー本体42は、クラッチセンター13の回転により遠心力が作用すると、コイルスプリング43の付勢力に抗して後退し、後退位置まで変位する。図中符号C4はプランジャー本体42の進退方向に沿う中心軸線を示す。
図2を参照し、プランジャー本体42が前進位置にあるとき、プランジャー先端部42aがクラッチ軸方向視でワッシャー部材22と重なる位置に配置される。このとき、プランジャー先端部42aのプランジャー側当接面45がワッシャー部材22のワッシャー側当接面46にクラッチ軸方向で当接することで、クラッチセンター13の右方への移動が規制される。
図3を参照し、プランジャー本体42が後退位置にあるとき、プランジャー先端部42aがクラッチ軸方向視でワッシャー部材22と重ならない位置に退避する。このとき、プランジャー先端部42aのプランジャー側当接面45がワッシャー部材22のワッシャー側当接面46にクラッチ軸方向で当接しなくなり、クラッチセンター13の右方への移動が許容される。
クラッチセンター13は、クラッチインナー12に対して左方に移動した第一係合位置と、クラッチインナー12に対して右方に移動した第二係合位置との間で軸方向移動可能である。
クラッチセンター13が第一係合位置にあるとき、クラッチセンター13のフランジ部13bがクラッチインナー12のフランジ部12bに当接する等により、クラッチセンター13の左方への移動が規制される。このとき、クラッチセンター13の外周部13cの右端がプレッシャープレート15のリフト部15bから離間する。
クラッチセンター13が第二係合位置にあるとき、外周部13cの右端がプレッシャープレート15のリフト部15bに当接する等により、クラッチセンター13の右方への移動が規制される。このとき、クラッチセンター13がスリッパーカム機構30の作用で右方へ押し出されると、プレッシャープレート15を右方に移動させて半クラッチ状態を作り出す。クラッチセンター13が第二係合位置にあるとき、クラッチ切断操作によりプレッシャープレート15が右方へ移動すると、これに追従してクラッチセンター13も右方へ移動する。
図11、図13を参照し、プランジャー先端部42aの右側には、クラッチ軸線(C2)と直交する軸直交面に対して、プランジャー先端側ほどワッシャー部材22から離間する側(左側)に位置するように傾斜するテーパ状のプランジャー側当接面45が形成される。プランジャー側当接面45は、全体的には傾斜面状に形成されるが、詳細には、プランジャー軸線(C4)及びクラッチ軸線(C2)に直交する直線状の条痕により階段状に形成される。
図12を併せて参照し、プランジャー側当接面45は、クラッチ軸線と直交する軸直交面と平行な段差面45aを複数形成するとともに、階段状をなす山部及び谷部の内の谷部に、各段差面45aから立ち上がる凹状のフィレット面45bを形成する。
図11、図13を参照し、ワッシャー部材22の左側には、クラッチ軸線と直交する軸直交面に対して、外周側ほどプランジャー本体42から離間する側(右側)に位置するように傾斜するテーパ状のワッシャー側当接面46が形成される。ワッシャー側当接面46は、全体的には傾斜面状に形成されるが、詳細には、クラッチ周方向に沿う円周状の条痕により階段状に形成される。
図12を参照し、ワッシャー側当接面46は、クラッチ軸線と直交する軸直交面と平行な段差面46aを複数形成するとともに、階段状をなす山部及び谷部の内の谷部に、各軸直交面から立ち上がる凹状のフィレット面46bを形成する。
プランジャー側当接面45及びワッシャー側当接面46は、互いに階段形状の各段の高さ及び奥行を同一にする。プランジャー側当接面45及びワッシャー側当接面46の条痕が一様な段差であるので、クラッチセンター13の回転数が閾値を超えたときにプランジャー本体42が移動した場合でも、エンジン1の始動を安定して行うことができる。
プランジャー側当接面45におけるプランジャー軸方向(クラッチ径方向)の形成幅H1は、ワッシャー側当接面46におけるクラッチ径方向の形成幅H2よりも大きい。図13中ドットで示す複数の領域Taは、両当接面45,46における各段差面45a,46aがクラッチ軸方向で互いに当接する領域を示す。
また、プランジャー側当接面45におけるクラッチ軸方向の形成幅H3は、ワッシャー側当接面46におけるクラッチ軸方向の形成幅H4よりも大きい。このように、プランジャー側当接面45のクラッチ軸方向の形成幅が大きいので、フリクションディスク(クラッチディスク14b及びクラッチプレート14c)の摩耗によりプランジャー本体42の位置がクラッチ軸方向で変化したとしても、プランジャー側当接面45及びワッシャー側当接面46の当接状態を保ち、安定してエンジン1を始動させることができる。
次に、クラッチ装置10の作用について説明する。
まず、エンジン1の停止時には、クラッチセンター13においてプランジャー本体42が前進し、環状部13eとワッシャー部材22との間にプランジャー先端部42aを楔状に差し込む。これにより、クラッチセンター13の右方(プレッシャープレート15側)への移動が規制されるとともに、クラッチセンター13がサブスプリング27の付勢力に抗して左方(クラッチインナー12側)に変位し、フランジ部13bの左側面をクラッチインナー12のフランジ部12bの右側面に当接させる。このとき、クラッチセンター13の外周部13cの右端は、プレッシャープレート15のリフト部15bから左方に離間し、クラッチスプリング16のスプリング荷重は全てクラッチ板群14aの挟圧に用いられる。
次いで、エンジン1の始動後には、クラッチセンター13においてプランジャー本体42が遠心力により付勢力に抗して後退し、環状部13eとワッシャー部材22との間からプランジャー先端部42aを引き抜く。これにより、プランジャー側当接面45及びワッシャー側当接面46の傾斜に沿う分だけクラッチセンター13が右方へ移動する。プランジャー本体42は、例えばエンジン1のアイドリング相当の回転数で前記後退位置まで移動可能であり、エンジン1の始動後には、クラッチセンター13はプランジャー側当接面45及びワッシャー側当接面46の傾斜によらず右方へ移動可能となる。
クラッチセンター13は、右方への移動時には、外周部13cの右端にプレッシャープレート15のリフト部15bに当接させる。このとき、プレッシャープレート15にサブスプリング27のスプリング荷重が入力されると、サブスプリング27のスプリング荷重のみでプレッシャープレート15が右方に移動することはないが、プレッシャープレート15によるクラッチ板群14aの挟圧には、クラッチスプリング16のスプリング荷重からサブスプリング27のスプリング荷重を差し引いた分の荷重が用いられる。このとき、クラッチ装置10の切断操作力(プレッシャープレート15を右方へ移動させる力)は、エンジン1の停止時のクラッチ切断操作力よりも軽減される。プランジャー本体42後退時のクラッチセンター13の右方への移動は、例えばプランジャー本体42を避けた位置でクラッチセンター13がワッシャー部材22に当接する等により規制される。
エンジン1の運転時、クランクシャフト2側で発生したトルクを車輪側へ伝達する際には、クラッチアウター11に正転トルクが入力される。このとき、クラッチセンター13には、クラッチインナー12に対して図中矢印T1で示す相対回転トルク(正転トルク)が作用する。このトルクにより、クラッチセンター13の第四傾斜カム面35bがクラッチインナー12の第二傾斜カム面31bにクラッチ回転方向で押し付けられ、クラッチセンター13がクラッチインナー12に対して左方へ引き込まれる。これにより、クラッチセンター13がサブスプリング27の付勢力に抗して左方へ移動しきった第一係合位置に戻り、クラッチスプリング16のスプリング荷重が全てクラッチ板群14aの挟圧に用いられる。すなわち、クラッチ容量を最大にした状態でクラッチアウター11からクラッチインナー12へ正転トルクが伝達される。
一方、エンジンブレーキ時等に、車輪側で発生したトルクをクランクシャフト2側へ伝達する際は、クラッチインナー12に図中矢印T2で示す相対回転トルク(バックトルク)が作用する。このトルクにより、クラッチインナー12の第一傾斜カム面31aがクラッチセンター13の第三傾斜カム面35aにクラッチ回転方向で押し付けられ、クラッチセンター13が右方へ押し出される。これにより、クラッチセンター13が右方に移動して第二係合位置となり、かつさらにプレッシャープレート15を右方に押圧してプレッシャープレート15によるクラッチ板群14aの挟圧を弱める。すなわち、クラッチ容量を低下させて半クラッチ状態を作り出し、過度なバックトルクの伝達を抑える。
そして、エンジン1を押しがけする際には、クラッチインナー12にバックトルクが入力されるが、エンジン1の停止時にはクラッチセンター13のプランジャー本体42が前進位置にあり、プランジャー先端部42aがワッシャー部材22に軸方向で係合することで、クラッチセンター13の右方への移動が規制される。このため、押しがけ時にクラッチインナー12にバックトルクが入力されても、クラッチ容量を低下させてバックトルクを逃がすことなく、エンジン1を良好にクランキング可能となる。
このとき、プランジャー本体42及びワッシャー部材22の両当接面45,46が互いに整合する階段状をなし、これらが軸直交面と平行な段差面45a,46aを互いに当接させることで、プランジャー側当接面45及びワッシャー側当接面46の傾斜に沿う滑りを抑えてクラッチインナー12の軸方向移動を良好に規制する。
また、プランジャー側当接面45の階段形状が直線状であり、ワッシャー側当接面46の階段形状が円周状であるので、プランジャー本体42の前進時に両当接面45,46の当接段が変化する際には、両当接面45,46の階段形状が互いに点接触となる。両当接面45,46の階段形状が互いに平行である場合、両当接面45,46の階段形状が互いに線接触となるが、これに対して、両当接面45,46の階段形状が互いに点接触となることで、両当接面45,46間の摺動抵抗が抑えられ、さらに両当接面45,46の階段形状の谷部にフィレット面45b,46bが形成されることで、両当接面45,46同士の摺動がスムーズになる。
このように、プランジャー本体42の進退をスムーズにしつつ、クラッチインナー12の軸方向移動を良好に規制することが可能となる。
以上説明したように、上記実施形態におけるクラッチ装置10は、クラッチセンター13の軸方向移動によりバックトルクを逃がすスリッパーカム機構30を備え、クラッチセンター13には、クラッチセンター13の回転数が閾値になるまでは移動規制部(ワッシャー部材22)に係合してクラッチセンター13の軸方向移動を規制し、クラッチセンター13の回転数が閾値を超えたときは遠心力により作動して前記係合を解除するプランジャー機構40を備える。
この構成によれば、スリッパーカム機構30によるバックトルクリミッターを具備するクラッチ装置10を構成した上で、押しがけ又は外部エンジンスタータ等により車輪側を駆動させて行うエンジン1の始動時にも、スリッパーカム機構30によるバックトルクの減少を規制するので、エンジン1を安定して始動させることができる。
また、上記クラッチ装置10において、プランジャー機構40は、ワッシャー部材22に対して軸方向視で重なる前進位置と軸方向視で重ならない後退位置との間で進退動可能なプランジャー本体42を備え、プランジャー本体42は、前記前進位置側にあるときにワッシャー部材22に軸方向で当接することで、クラッチセンター13の軸方向移動を規制する。
この構成によれば、クラッチインナー12のロックナット23のワッシャー部材22をプランジャー機構40の係合部(移動規制部)として利用し、クラッチセンター13の移動規制を簡易に行うことができる。
また、上記クラッチ装置10において、クラッチセンター13は、プレッシャープレート15から離間するとともにクラッチインナー12に当接する第一係合位置と、クラッチインナー12から離間するとともにプレッシャープレート15に当接し、さらにプレッシャープレート15を受圧フランジ12dと反対側に移動可能な第二係合位置との間で軸方向移動可能であり、クラッチインナー12及びクラッチセンター13の間に、クラッチスプリング16よりもスプリング荷重が小さく、クラッチインナー12に対してクラッチセンター13を前記第二係合位置に向けて付勢するサブスプリング27を備え、サブスプリング27は、プランジャー本体42と軸方向視で重なる位置に配置される。
この構成によれば、プレッシャープレート15には、プレッシャープレート15を受圧フランジ12d側すなわちクラッチ接続方向に付勢するクラッチスプリング16のスプリング荷重と、プレッシャープレート15を受圧フランジ12dとは反対側すなわちクラッチ切断方向に付勢するサブスプリング27のスプリング荷重とが入力されるので、プレッシャープレート15には両スプリングのスプリング荷重の差分でクラッチ接続方向に付勢される。したがって、クラッチ操作子によりプレッシャープレート15をクラッチ切断方向に移動させる際に、クラッチスプリング16のスプリング荷重よりも小さい前記差分のスプリング荷重に対する操作力で済むので、クラッチ切断操作を軽快に行うことができる。そして、サブスプリング27がプランジャー本体42と軸方向視で重なる位置に配置されるので、サブスプリング27のスプリング荷重も利用してプランジャー本体42及びワッシャー部材22を良好な当接状態に維持することができる。
また、上記クラッチ装置10において、ワッシャー部材22は、軸直交面に対して外周側ほどプランジャー本体42から離間する側に位置するように傾斜するワッシャー側当接面46を備え、プランジャー本体42は、ワッシャー側当接面46と整合するように傾斜するプランジャー側当接面45を備える。
この構成によれば、プランジャー本体42をワッシャー部材22との係合位置に差し込み易くし、クラッチセンター13の軸方向移動の規制をし易くするとともに、プランジャー本体42が後退する際には、両当接面45,46の傾斜に沿ってクラッチセンター13を徐々に軸方向移動させることができる。
また、上記クラッチ装置10において、ワッシャー側当接面46及びプランジャー側当接面45は、それぞれ互いに整合する階段状に形成される。
この構成によれば、平滑な傾斜面同士の当接に比べて部分的に軸直交面同士を突き当てることが可能となり、両当接面45,46の滑りを抑えてクラッチセンター13の軸方向移動を良好に規制することができる。
また、上記クラッチ装置10において、ワッシャー側当接面46及びプランジャー側当接面45は、それぞれ階段状をなす山部及び谷部の少なくとも一方に曲面部(フィレット面45b,46b)を備える。
この構成によれば、ワッシャー側当接面46及びプランジャー側当接面45が当接した状態でプランジャー本体42が進退する際にも、曲面部(フィレット面45b,46b)により遠心力に追従しながら滑らかに進退することができる。
また、上記クラッチ装置10において、プランジャー側当接面45の進退方向の形成幅H1は、ワッシャー側当接面46の径方向の形成幅H2よりも大きい。
この構成によれば、ワッシャー側当接面46及びプランジャー側当接面45が当接した状態でのプランジャー本体42の進退ストロークを大きくし、クラッチセンター13を徐々に軸方向移動させる範囲を広げるとともに、ワッシャー全体を大径にしてワッシャー側当接面46の形成幅を大きくする場合と比べてコンパクト化を図ることができる。
また、上記クラッチ装置10において、ワッシャー側当接面46は、ワッシャー部材22の周方向に沿う円周状の条痕により形成され、プランジャー側当接面45は、プランジャー本体42の軸方向に直交する直線状の条痕により形成される。
この構成によれば、ワッシャー側当接面46及びプランジャー側当接面45を階段状とする加工を容易にするとともに、直線条痕のプランジャー側当接面45の段差が円周条痕のワッシャー側当接面46の段差を乗り降りする際にも、プランジャー側当接面45の円周条痕がワッシャー側当接面46の円周条痕に部分的に接触しながら乗り降りするため、プランジャー本体42の進退を滑らかにすることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、プランジャー機構40とは異なる移動規制機構を設けてもよく、ワッシャー部材22とは異なる移動規制部を設けてもよい。クラッチ板14の摩擦係合の解除は、メインシャフト4内に挿通したプッシュロッド4a等を介して行う構成に限らず、例えばクランクケースカバー7aに設けたカム機構等で行う構成でもよい。乾式クラッチに限らず湿式クラッチに適用してもよい。両当接面45,46の一方のみにフィレット面を設けたり両当接面45,46の階段形状の山部に丸面取り状の曲面部を設けたりしてもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1 エンジン
4 メインシャフト(伝動軸)
10 クラッチ装置
11 クラッチアウター(第一クラッチ部材)
12 クラッチインナー(第二クラッチ部材)
12d 受圧フランジ(受圧板)
13 クラッチセンター(第三クラッチ部材)
14a クラッチ板群(集合体)
14b クラッチディスク(第一摩擦板)
14c クラッチプレート(第二摩擦板)
15 加圧板(プレッシャープレート)
16 クラッチスプリング
22 ワッシャー部材(移動規制部)
23 ロックナット
27 サブスプリング
30 スリッパーカム機構
40 プランジャー機構(移動規制機構)
42 プランジャー本体(プランジャー)
45 プランジャー側当接面
45b プランジャー側当接面のフィレット面(曲面部)
H1 プランジャー側当接面の形成幅
46 ワッシャー側当接面
46b ワッシャー側当接面のフィレット面(曲面部)
H2 ワッシャー側当接面の形成幅

Claims (6)

  1. エンジン(1)と車輪との間のトルク伝達経路に設けられるクラッチ装置(10)において、
    前記エンジン(1)側に連なる第一クラッチ部材(11)と、
    前記車輪側に連なる第二クラッチ部材(12)と、
    前記第二クラッチ部材(12)に軸方向移動可能かつ相対回転可能に支持される第三クラッチ部材(13)と、
    前記第一クラッチ部材(11)に軸方向移動可能かつ一体回転可能に支持される第一摩擦板(14b)と、
    前記第三クラッチ部材(13)に軸方向移動可能かつ一体回転可能に支持されて前記第一摩擦板(14b)と重なる第二摩擦板(14c)と、
    前記第一摩擦板(14b)及び第二摩擦板(14c)の集合体(14a)の軸方向一側に対向するように前記第二クラッチ部材(12)に設けられる受圧板(12d)と、
    前記集合体(14a)の軸方向他側に対向するとともに前記受圧板(12d)に対して軸方向移動するように設けられる加圧板(15)と、
    前記加圧板(15)を前記受圧板(12d)側に付勢するクラッチスプリング(16)と、
    前記第二クラッチ部材(12)及び第三クラッチ部材(13)の間に設けられ、前記第二クラッチ部材(12)から前記第三クラッチ部材(13)へバックトルクが作用したときに、前記第三クラッチ部材(13)を軸方向移動させるとともにこの軸方向移動により前記加圧板(15)を軸方向移動させ、前記第一クラッチ部材(11)に伝わるバックトルクを減少させるスリッパーカム機構(30)と、
    前記第三クラッチ部材(13)に設けられ、前記第三クラッチ部材(13)の回転数が閾値になるまでは移動規制部(22)に係合して前記第三クラッチ部材(13)の軸方向移動を規制し、前記第三クラッチ部材(13)の回転数が閾値を超えたときは遠心力により作動して前記係合を解除する移動規制機構(40)と、
    当該クラッチ装置(10)を支持する伝動軸(4)と、
    前記伝動軸(4)に前記第二クラッチ部材(12)を固定するロックナット(23)と、
    前記ロックナット(23)と前記第二クラッチ部材(12)との間に配置される前記移動規制部(22)としてのワッシャー部材(22)と、を備え、
    前記移動規制機構(40)は、前記ワッシャー部材(22)に対して軸方向視で重なる前進位置と軸方向視で重ならない後退位置との間で進退動可能なプランジャー(42)を備え、
    前記プランジャー(42)は、前記前進位置側にあるときに前記ワッシャー部材(22)に軸方向で当接することで、前記第三クラッチ部材(13)の軸方向移動を規制し、
    前記第三クラッチ部材(13)は、前記加圧板(15)から離間するとともに前記第二クラッチ部材(12)に当接する第一係合位置と、前記第二クラッチ部材(12)から離間するとともに前記加圧板(15)に当接し、さらに前記加圧板(15)を前記受圧板(12d)と反対側に移動可能な第二係合位置との間で軸方向移動可能であり、
    前記第二クラッチ部材(12)及び第三クラッチ部材(13)の間に、前記クラッチスプリング(16)よりもスプリング荷重が小さく、前記第二クラッチ部材(12)に対して前記第三クラッチ部材(13)を前記第二係合位置に向けて付勢するサブスプリング(27)を備え、
    前記サブスプリング(27)は、前記プランジャー(42)と軸方向視で重なる位置に配置されることを特徴とするクラッチ装置。
  2. 前記ワッシャー部材(22)は、軸直交面に対して外周側ほど前記プランジャー(42)から離間する側に位置するように傾斜するワッシャー側当接面(46)を備え、
    前記プランジャー(42)は、前記ワッシャー側当接面(46)と整合するように傾斜するプランジャー側当接面(45)を備えることを特徴とする請求項1に記載のクラッチ装置。
  3. 前記ワッシャー側当接面(46)及びプランジャー側当接面(45)は、それぞれ階段状に形成されることを特徴とする請求項2に記載のクラッチ装置。
  4. 前記ワッシャー側当接面(46)及びプランジャー側当接面(45)は、それぞれ階段状をなす山部及び谷部の少なくとも一方に曲面部(45b,46b)を備えることを特徴とする請求項3に記載のクラッチ装置。
  5. 前記プランジャー側当接面(45)の進退方向の形成幅(H1)は、前記ワッシャー側当接面(46)の径方向の形成幅(H2)よりも大きいことを特徴とする請求項2から4の何れか一項に記載のクラッチ装置。
  6. 前記ワッシャー側当接面(46)は、前記ワッシャー部材(22)の周方向に沿う円周状の条痕により形成され、
    前記プランジャー側当接面(45)は、前記プランジャー(42)の軸方向に直交する直線状の条痕により形成されることを特徴とする請求項2から5の何れか一項に記載のクラッチ装置。
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