JP6110249B2 - 油圧式クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、湿式又は乾式の摩擦板を用いた油圧式クラッチ（以下、単に、「油圧式クラッチ」という。）に関する。

油圧式クラッチは、油圧によってピストンを動かし、摩擦板と相手部材とを摩擦係合させ、クラッチを締結又は解放させるものである。ここで、油圧式クラッチの内、湿式多板クラッチの例として、以下に挙げるものがある。

実開平０２−１１２２８号公報 特開２０１１−２１７０３号公報

図３は、従来の、キャンセラ機構を有する一般的な油圧式クラッチ１００の要部を示す縦断面図である。なお、油圧式クラッチ１００は、中心線Ｘで上下対称であるので、図３では、径方向半分のみを示している。油圧式クラッチ１００は、クラッチドラム１１６、クラッチハブ１３４、ピストン１１３、及びキャンセラ１５６を具える。クラッチドラム１１６は、その外径壁部１１６ｂの内周側とスプライン嵌合するプレッシャプレート１２２、中間プレート１２４、エンドプレート１２６が設けられている。クラッチハブ１３４には、その外周側とスプライン嵌合する摩擦板１３２が、プレッシャプレート１２２、中間プレート１２４、及びエンドプレート１２６との間に位置するように設けられている。なお、摩擦板１３２には、その両面に摩擦材１３２ａが貼付けられている。クラッチドラム１１６の内径壁部１１６ａには、作動油が供給される油孔１１２及びキャンセラ油孔１５２が設けられている。また、クラッチドラム１１６の内径壁部１１６ａと外径壁部１１６ｂとの間の中間壁部１１６ｃのほぼ全域に亘って、クラッチドラム１１６の内側に油圧室１１４を形成するようにピストン１１３が配設されている。また、ピストン１１３とクラッチドラム１１６の内壁との間にはオイルシール１１８ａ、１１８ｂが設けられている。一方、油圧室１１４のピストン１１３を介した反対側に、キャンセラ油圧室１５４を形成するようにキャンセラ１５６が配設されている。キャンセラ１５６は、クラッチドラム１１６の内径壁部１１６ａの内壁に設けられる止輪１５３によって固定され、ピストン１１３との間には、キャンセラ油圧室１５４の密閉性を確保するためのオイルシール１５８が設けられている。なお、内径壁部１１６ａには油圧室１１４に連通する油孔１１２、キャンセラ油圧室１５４に連通するキャンセラ油孔１５２が設けられている。また、ピストン１１３とキャンセラ１５６との間には、リターンスプリング１１１が設けられている。

油圧式クラッチ１００では、油圧室１１４に作動油が供給されると、ピストン１１３が軸方向（図中で右方向）に移動し、ピストン１１３の先端に設けられた相手部材係合部１１３ｂがプレッシャプレート１２２を押圧するという仕組みである。この場合、ピストン１１３の油圧を受ける受圧部は力伝達部材１１３ａの機能を兼ねている（以下、このようなタイプのピストンを、単に、「一体型ピストン」という。）。一体型ピストンの場合、クラッチ締結に要する軸方向の力を実現するために必要な油圧に耐えうる強度が、力伝達部材１１３ａ自体に要求されるので、ピストン１１３の相手部材係合部１１３ｂが油圧室１１４に対してオーバーハングするレイアウト等では、ピストン１１３全体としての形状・素材等が制限されてしまう場合がある。また、油圧式クラッチ１００のように、油圧室１１４がクラッチドラム１１６の中間壁部１１６ｃのほぼ全域に亘っている場合、作動油の油圧室１１４への供給停止後、作動油が遠心力によって油圧室の外径側に残留し、作動油の供給を停止しても、リターンスプリング１１１の弾性力だけではピストン１１３が戻らないという、いわゆる遠心油圧の問題が生じる。遠心油圧の問題は、油圧室１１４が径方向外側に大きくなればなる程顕著になる。この遠心油圧に拘らず、ピストン１１３を元の位置に戻し、クラッチの締結状態を解放するために、油圧式クラッチ１００には、キャンセラ機構が具えられている。すなわち、キャンセラ油孔１５２を通じてキャンセラ油圧室１５４に作動油を充満させ、ピストン１１３を油圧で元の位置に戻せるようにされている。

特許文献１に示す油圧式クラッチは、ピストン（３０）と力伝達部材（２５）とが別個の部品で構成されているタイプのものであり、ピストンのみが油圧を受けるもの（以下、このようなタイプのピストンを、単に、「分割型ピストン」という。）である。分割型ピストンの場合、ピストンと力伝達部材とはそれぞれ独立して設計できるので、一体型ピストンに比べて設計の自由度が高いという利点がある。ここで、キャンセラ機構は、現在、チェックバルブを具える油圧式クラッチ以外の油圧式クラッチには常識的に設けられているものであり、これは一体型ピストンの場合でも、分割型ピストンの場合でも同様である。現に、特許文献１の油圧式クラッチも、図から明らかなように、キャンセラ機構を具えている。キャンセラ機構には、ピストンの作動方向の両側に油圧室とキャンセラ油圧室を形成することが必要であるので、特許文献１のような分割型ピストンの場合、その油圧室及びキャンセラ油圧室を形成するために、クラッチドラム内部にシリンダドラム（３１）を取付ける必要がある。また、油圧室及びキャンセラ油圧室を形成しながら、ピストンの軸方向の力を力伝達部材に伝達するために、シリンダドラムは、キャンセラ油圧室におけるピストンの内径側のみを開口させるように設計されており、その開口を通じるピストンが、シリンダドラム外部に設けられている力伝達部材と係合するようにされている。この場合、ピストンと力伝達部材とが、ドラムの内径側で係合しているため、力伝達部材の長さが長くなり、ピストンが受圧部によって押されたときにピストンが傾きやすいので、ピストンの作動不良を起こす可能性がある。また、力伝達部材自体にも十分な強度を付与する必要がある。

一方、特許文献２に示す油圧式クラッチは、キャンセラ機構を有さず、替わりに、チェックバルブを有するものである。ピストンに設けられたチェックバルブが、高速回転時に作動し、遠心油圧を油圧室から放出するので、遠心油圧の問題を解決することができる。

油圧式クラッチ１００や特許文献１の油圧式クラッチのキャンセラ機構、特許文献２の油圧式クラッチのチェックバルブ、というように、従来、遠心油圧の影響を排除するための機構を具えることが通常であるため、その分、部品点数が増えるだけでなく、構造が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、構造がシンプルで設計の自由度が高く、従来、常識的に設けられていた、遠心油圧の影響を排除するための機構を不要とすることができる油圧式クラッチを提供することを目的とし、さらには、ピストンの作動が安定した油圧式クラッチを提供することを目的とする。

本発明は、それぞれ回転可能なクラッチドラム及びクラッチハブと、
前記クラッチドラムの外径壁部の内側にスプライン嵌合する相手部材と、
前記クラッチハブに取付けられ、前記相手部材と摩擦係合する摩擦材が表面に貼付けられている摩擦板と、
前記クラッチドラムの内部に設けられている油圧室と、
前記油圧室に嵌合され、作動油が供給されることにより軸方向に作動するピストン、及び該ピストンに連結され、前記相手部材に当接する位置まで径方向外側に延出している力伝達部材と、
前記力伝達部材とピストンを前記油圧室方向に付勢するばねを具える油圧式クラッチにおいて、
前記油圧室が、前記クラッチドラムの内径壁部とそれに続く中間壁部によって径方向断面が軸方向内向きに開くコ字状をなすように形成され、
前記力伝達部材が、前記ピストンの径方向外側で、且つ、該ピストンの油圧室と反対側の端部に一体的に連結され、
前記ばねの前記力伝達部材及びピストンに対する着座位置が、前記油圧室の外径面から前記力伝達部材の最外径部までであることを特徴とする油圧式クラッチによって前記課題を解決した。

本発明によれば、油圧室の径方向の寸法、すなわち、ピストンの受圧面積を小さくし、ピストンの応答性を良くすることができるので、伝達トルクをコントロールし易い。また、分割型ピストンなので、ピストンの受圧面積を小さく抑えたまま、力伝達部材の径方向の寸法を自由に変更できるから、設計の自由度が高いという利点を有する。

また、力伝達部材がピストンの径方向外側で、且つ、ピストンの油圧室と反対側の端部に一体的に連結されているので、ピストンの最内周径部分に連結される構成に比べて、ピストン作動時の力伝達部材の撓み量を抑えることができ、ピストンの作動安定性を高めることができる。

また、油圧室がクラッチドラムの内径壁部とそれに続く中間壁部によって径方向断面が軸方向内向きに開くコ字状をなすように形成されている。すなわち、ピストンの受圧部分が油圧式クラッチの内径側に位置しているので、高速回転時に発生する遠心油圧の影響を小さくすることができる。これにより、キャンセラ機構、チェックバルブ等の機構を不要とすることもできる。

また、ばねが当接している部分の力伝達部材に段部を設ければ、ばねの着座部分の安定性が増すので好適である。

また、ばねを皿ばねとし、皿ばねの内周端が内径壁部に固定され、外周端がクラッチドラムの内径面から力伝達部材の最外径部までの寸法の中間の位置の力伝達部材に当接しているという構成とすれば、シンプルな構成で、皿ばねの弾性力のみで力伝達部材とピストンを押戻し易くなるので好適である。

本発明の実施形態の要部を示す径方向半分の縦断面図。 本発明の油圧室の径方向の寸法を説明する縦断面図。 従来の油圧式クラッチの要部を示す径方向半分の縦断面図。

本発明の実施例を、図１，２を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の油圧式クラッチ１０の要部を示す縦断面図である。なお、油圧式クラッチ１０は、中心線Ｘで上下対称であるので、図１及び２において、径方向半分のみを示している。油圧式クラッチ１０は、内径壁部１６ａ、外径壁部１６ｂ、中間壁部１６ｃを有するクラッチドラム１６、ピストン１３、クラッチハブ３４を有する。なお、クラッチドラム１６は、ボス１５が回転軸（図示省略。）にスプライン嵌合することによって回転軸に連結される。クラッチドラム１６の外径壁部１６ｂの内側には、プレッシャプレート２２、中間プレート２４、エンドプレート２６からなる相手部材がスプライン嵌合しており、それぞれの間に、摩擦材３２ａが両面に貼付けられた摩擦板３２が配設されている。摩擦板３２は、クラッチハブ３４にスプライン嵌合している。なお、相手部材と摩擦板に関する構成は従来通りであり、図示しているものの他、１枚の摩擦板をプレッシャプレートとエンドプレートで挟む構成等、既に知られている構成を適用することができる。

ピストン１３には、力伝達部材１３ａが連結されており、力伝達部材１３ａは、相手部材係合部１３ｂ、段部１３ｃを具える。すなわち、本発明の油圧式クラッチ１０は、ピストン１３と力伝達部材１３ａとが別個の部品で構成されている分割型ピストンのものである。従って、力伝達部材が受圧部を兼ねる構成に比べて、ピストンと力伝達部材とをそれぞれ独立して設計することができるので、設計の自由度が高いという利点を有する。力伝達部材１３ａは、ピストン１３と軸方向に連動するようにされていればよいが、図１に示すように、力伝達部材１３ａがピストン１３の径方向外側であって、油圧室１４と反対側の端部に一体的に連結されている構成とすれば、力伝達部材１３ａからプッシャプレート２２までの長さを従来のものより短くできるので、作動時に力伝達部材１３ａが撓み難く、作動安定性を高めることができる。

油圧式クラッチ１０において、油圧室１４は、クラッチドラム１６の内径壁部１６ａとそれに続く中間壁部１６ｃが、その径方向断面が軸方向内向きに開くコ字状をなすように外方向に膨出されて形成されている。そして、油圧室１４の形状に合わせて形成されたピストン１３が油圧室１４に嵌め込まれ、油圧室１４の内壁とピストン１３との間には、シール部材１８ａ、１８ｂが設けられている。このように、油圧室１４を、クラッチドラム１６の内径壁部１６ａとそれに続く中間壁部１６ｃが、その径方向断面が軸方向内向きに開くコ字状をなすように軸方向外側に膨出して形成されているので、油圧式クラッチ１０は、シンプルな構成であり、特許文献１のように、力伝達部材とピストンとを別個の部品で構成した場合に油圧室を形成するために必要であった、クラッチドラム内に取付ける部品は不要となる。

ここで、油圧式クラッチ１０の作動について説明する。クラッチドラム１６の内径壁部１６ａには、油圧室１４に連通する油孔１２が設けられており、油孔１２を通じて作動油が供給されることにより、ピストン１３及びこれに連動して力伝達部材１３ａが軸方向（図１で右方向）に移動する。このとき、皿ばね１１が圧縮されるとともに、相手部材係合部１３ｂがプレッシャプレート２２を押し、相手部材（２２，２４，２６）と摩擦板３２に貼付けられている摩擦材３２ａとを摩擦係合させる。かくして、油圧式クラッチ１０は締結状態になる。なお、エンドプレート２６の軸方向の移動の終点は止輪２８によって定められている。

締結状態から解放状態へ移行させるために作動油の供給が停止されると、ピストン１３を作動させるための油圧が失われ、ピストン１３はそれまで圧縮されていた皿ばね１１の弾性力によって図１の左方向に押戻されるので、ピストン１３は図１で示す状態の位置に戻る。かくして、締結状態から解放状態への移行が完了する。ここで、油圧式クラッチ１０のように、力伝達部材１３ａとピストン１３を油圧室１４方向へ付勢するばねとして皿ばね１１を１枚使用し、その内周端を止輪５３等（図１では、止輪外れ防止リング５３ａも利用している。）を使用してクラッチドラム１６の内径壁部１６ａに固定し、外周端を力伝達部材１３ａの中間に設けられた段部１３ｃに係合させるという構成にすれば、構造を一層シンプルにすることができる。なお、ばねは、力伝達部材１３ａとピストン１３を油圧室１４方向へ付勢するものであれば、皿ばねを複数使用することや、皿ばねの替わりにコイルばね等の他のばねを使用してもよい。

次に、図２を参照して、油圧室１４と皿ばね１１の力伝達部材１３ａに対する着座位置について説明する。まず、本発明によれば、クラッチドラムが軸方向外向きに膨出している範囲を変更するだけで、油圧室１４の径方向の寸法を簡単且つ自由に設計することができるので、ばねの弾性力のみで力伝達部材１３ａ及びピストン１３を押戻すような構成を容易に実現することができ、かくして、キャンセラ機構やチェックバルブ等を不要とすることができる。なお、油圧室１４の径方向の寸法（図２の、寸法Ｃに相当する。）を、クラッチドラムの内径面１６ｄから力伝達部材１３ａの最外径部１３ｄまでの寸法Ａの１／２（図２の、寸法Ｂに相当する位置。）以下にするのが、キャンセラ機構やチェックバルブ等を不要とするために好ましく、また、１／３（図２に示す状態。）にすることが一層好ましい。また、皿ばね１１の着座位置は、油圧室１４の外径面から力伝達部材１３ａの最外径部１３ｄまでの力伝達部材１３ａに設けるのがよい。本構成によれば、特許文献１のように、ばねの着座位置が、力伝達部材の最内周径部分にある場合に比べて、皿ばね１１の設置姿勢が安定し、皿ばね１１自体の偏荷重の影響を受け難いので、ピストン作動が安定する。また、図２に示すように、油圧室１４の径方向の寸法を寸法Ａの１／３とし、皿ばね１１の着座位置を、力伝達部材１３ａの、寸法Ａに対する中間の位置（図２の、寸法Ａの中間の寸法Ｂに相当する位置。）にすれば、皿ばね１１の弾性力のみで力伝達部材１３ａとピストン１３を押戻し、クラッチの締結を解放するという構成をより簡単に実現することができる。これにより、シンプルな構成で、キャンセラ機構、チェックバルブ等の機構を不要とすることができるという、本発明の効果を最大限得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、構造がシンプルで、キャンセラ機構やチェックバルブを必要としない、ピストンの作動が安定した油圧式クラッチを提供することができる。

１０ 油圧式クラッチ
１１ ばね
１２ 油孔
１３ ピストン
１３ａ 力伝達部材
１３ｃ 段部
１３ｄ 最外径部
１４ 油圧室
１６ クラッチドラム
１６ａ 内径壁部
１６ｂ 外径壁部
１６ｃ 中間壁部
１６ｄ 内径面
２２ プレッシャプレート（相手部材）
２４ 中間プレート（相手部材）
２６ エンドプレート（相手部材）
３２ 摩擦板
３２ａ 摩擦材
３４ クラッチハブ

Claims (4)

1. それぞれ回転可能なクラッチドラム及びクラッチハブと、
   前記クラッチドラムの外径壁部の内側にスプライン嵌合する相手部材と、
   前記クラッチハブに取付けられ、前記相手部材と摩擦係合する摩擦材が表面に貼付けられている摩擦板と、
   前記クラッチドラムの内部に設けられている油圧室と、
   前記油圧室に嵌合され、作動油が供給されることにより軸方向に作動するピストン、及び該ピストンに連結され、前記相手部材に当接する位置まで径方向外側に延出している力伝達部材と、
   前記力伝達部材とピストンを前記油圧室方向に付勢するばねを具える油圧式クラッチにおいて、
   前記油圧室が、前記クラッチドラムの内径壁部とそれに続く中間壁部によって径方向断面が軸方向内向きに開くコ字状をなすように形成され、
   前記力伝達部材が、前記ピストンの径方向外側で、且つ、該ピストンの油圧室と反対側の端部に一体的に連結され、
   前記ばねの前記力伝達部材及びピストンに対する着座位置が、前記油圧室の外径面から前記力伝達部材の最外径部までであることを特徴とする、
   油圧式クラッチ。
2. 前記ばねが当接している部分の前記力伝達部材に段部が設けられている、請求項１の油圧式クラッチ。
3. 前記ばねが皿ばねで、該皿ばねの内周端が前記内径壁部に固定され、外周端が前記クラッチドラムの内径面から前記力伝達部材の最外径部までの寸法の中間の位置の前記力伝達部材に当接している、請求項１又は２の油圧式クラッチ。
4. 前記油圧室の径方向の寸法が前記クラッチドラムの内径面から前記力伝達部材の最外径部までの寸法の１／２以下である、請求項１から３のいずれかの油圧式クラッチ。

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