JP6110601B2 - 摩擦クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、同一の回転中心軸を軸心とする摩擦部材と摩擦相手部材との間に摩擦力が生じることにより係合状態となる摩擦クラッチに関する。

自動車等に用いられる動力伝達装置には、同一の回転中心軸上に配置された駆動側の回転部材と、被駆動側の回転部材との間において、機械的動力の伝達と遮断を行うクラッチが一般的に用いられる。各種のクラッチのうち、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材との係合を摩擦力によって行うクラッチとして摩擦クラッチが知られている。例えば、下記の特許文献１には、複数の摩擦部材と摩擦相手部材（クラッチ部材）が、回転中心軸の軸方向において交互に配置され、摩擦部材と摩擦相手部材が係合することにより、機械的動力の伝達が行われる（多板）摩擦クラッチを有する動力伝達装置が開示されている。

特許文献１には、複数のクラッチ部材（摩擦部材／摩擦相手部材）のうち、回転中心軸の軸方向の一方の端にある部材を第１ピストンが押し、他方の端にある部材を第２ピストンが押す構造が開示されている。第１ピストン及び第２ピストンは、それぞれ、油圧を受けて回転中心軸の軸方向のうち摩擦部材と摩擦相手部材が係合する側に移動して、それぞれ摩擦部材又は摩擦相手部材を押している。

特開平３−３７４２１号公報

ところで、特許文献１のように、油圧を受けて作動するピストン（以下、油圧ピストンと記す）により、摩擦部材又は摩擦相手部材（以下、単に「摩擦部材等」と記す）を押す構成の摩擦クラッチを採用した場合は、油圧ピストンに供給される油圧やオイルの量を制御することにより、機械的な力を受けて作動する部材により摩擦部材等を押す構成を採用した場合に比べて、ピストンのストロークやその速度を精度良く制御することができる。このため、油圧ピストンを用いた摩擦クラッチは、摩擦部材と摩擦相手部材との間に生じる摩擦力、つまり摩擦クラッチにおいて伝達されるトルクを比較的高い精度で制御することができ、解放状態から係合状態にする間において摩擦クラッチに振動が生じることを抑制することができる。

しかし、油圧ピストンを採用した摩擦クラッチの場合、摩擦部材と摩擦相手部材が完全に係合した状態、すなわち摩擦クラッチの連結状態を維持するためには、その間、当該油圧ピストンに対して、オイルポンプ等により油圧を供給し、油圧ピストンに供給される油圧を保ち続ける必要がある。ハードウェア構成によっては、当該オイルポンプを作動させるために、摩擦クラッチの連結状態を保つ間、当該オイルポンプに機械的動力や電力を供給し続ける必要が生じる場合がある。油圧ピストンにより摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる摩擦クラッチの場合、当該摩擦クラッチの連結状態を維持するために、エネルギが必要となる場合が多い。

一方、機械的な力を受けて作動する部材により摩擦部材等を押す構成の摩擦クラッチを採用した場合は、摩擦クラッチの連結状態を維持するのに、油圧を供給することや、油圧を保ち続ける必要は無いが、上述した油圧ピストンの利点である、ストロークやストローク速度、すなわち摩擦部材と摩擦相手部材との間に生じる摩擦力（すなわちクラッチにおいて伝達されるトルク）を、高い精度で制御することが困難な場合が多く、駆動側と被駆動側に回転速度差がある場合に解放状態から係合状態にする動作を行うと、その間に摩擦クラッチに振動が生じることがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、連結状態を保つのに必要なエネルギを抑制しつつ、解放状態から係合状態にする間に振動が生じることを抑制可能な摩擦クラッチを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る摩擦クラッチは、同一の回転中心軸を軸心とする摩擦部材と摩擦相手部材との間に摩擦力が生じることにより係合状態となる摩擦クラッチであって、油圧を受けて回転中心軸の軸方向に移動して摩擦部材又は摩擦相手部材を押して係合状態とする油圧ピストン部材と、摩擦部材及び摩擦相手部材を挟んで前記油圧ピストン部材と対向して設けられ、機械的な力を受けて回転中心軸の軸方向に移動して摩擦部材又は摩擦相手部材を押して係合状態とする機械的押し部材と、を備えることを特徴とする。

上記の摩擦クラッチにおいて、回転中心軸を軸心として略筒状をなしている周壁部を有し、当該周壁部の径方向外側に摩擦部材が配置されるクラッチハブと、回転中心軸を軸心として、回転中心軸の径方向外側において略筒状をなしている外周壁部と、当該外周壁部の縁から回転中心軸の径方向に延びる径方向部とを有し、当該外周壁部の径方向内側に摩擦相手部材が配置されるクラッチドラムと、を備え、前記クラッチドラムの径方向部と前記油圧ピストン部材との間には、当該油圧ピストン部材が油圧を受ける油圧室が形成されているものとすることができる。

上記の摩擦クラッチにおいて、前記クラッチドラムに設けられ、回転中心軸の軸方向のうち摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる向きとは逆向きに、前記油圧ピストン部材を付勢する付勢部材を備え、前記油圧ピストン部材は、前記油圧室の油圧を受け、前記付勢部材の付勢力に抗して回転中心軸の軸方向に移動して、摩擦部材又は摩擦相手部材を押すものとすることができる。

上記の摩擦クラッチにおいて、摩擦部材と摩擦相手部材との回転速度差が判定閾値以下である場合には、前記機械的押し部材により、摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる係合動作が行われ、摩擦部材と摩擦相手部材との回転速度差が前記判定閾値を超える場合には、前記油圧ピストン部材により、摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる係合動作が行われるものとすることができる。

上記の摩擦クラッチにおいて、前記油圧ピストン部材により係合動作を行われた後、摩擦クラッチの連結状態を維持したまま、前記油圧室の油圧を低下させると共に前記機械的押し部材により摩擦部材又は摩擦相手部材を押して、当該油圧ピストン部材と当該機械的押し部材とを回転中心軸の軸方向に移動させるものとすることができる。

本発明によれば、摩擦クラッチの連結状態を維持する場合には、機械的押し部材により摩擦部材又は摩擦相手部材を押して係合動作を行うことで、油圧ピストン部材に油圧を供給する必要がなく、油圧ピストン部材により係合させる場合に比べて連結状態を維持するのに必要なエネルギを抑制することができる。一方、摩擦部材と摩擦相手部材との間に回転速度差がある場合などにおいては、油圧ピストン部材により係合動作を行うことで、機械的押し部材により係合動作を行う場合に比べて、係合動作を行っている間に摩擦クラッチに振動が生じることを抑制することができる。

実施形態の摩擦クラッチの構造を示す断面図である。 実施形態に係るクラッチ操作システムを示す模式図である。 実施形態に係るクラッチ操作システムにおいて制御装置が実行する摩擦クラッチの制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態（以下、単に「実施形態」と記す）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

まず、本実施形態に係る摩擦クラッチの構造について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る摩擦クラッチの構造を示す断面図である。なお、図１において、摩擦クラッチの断面のうち、発明の要旨に係る一部を示している。

図１に示すように、摩擦クラッチ（friction clutch）１０は、回転中心軸Ｃ（図に一点鎖線で示す）を軸心として回転する摩擦材である摩擦部材３と、当該摩擦部材３と同一の回転中心軸Ｃを軸心として回転する摩擦材であり、且つ摩擦部材３が係合する相手の摩擦材（以下、「摩擦相手部材」と記す）４とを有している。摩擦クラッチ１０は、摩擦部材３と摩擦相手部材４との間に摩擦力が生じることにより、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が係合して、これら回転部材の間において機械的動力の伝達がなされる、すなわち「係合状態」となるものである。

なお、本実施形態において、摩擦部材３及び摩擦相手部材４は、回転中心軸を軸心とする円板状のクラッチ板（clutch plate）として構成されている。摩擦クラッチ１０は、回転中心軸Ｃの軸方向に複数のクラッチ板が配列された、いわゆる「多板式」のクラッチとして構成されており、且つ、各クラッチ板が、オイルに浸かるよう構成された、いわゆる「湿式」のクラッチとして構成されている。

摩擦クラッチ１０は、回転中心軸Ｃを軸心とする略円筒状をなしている部分（以下、周壁部と記す）３３の径方向外側に摩擦材が配置されるシリンダ状の部材（以下、クラッチハブと記す）３０と、クラッチハブ３０と同一の回転中心軸Ｃを軸心とする略円筒状をなしている部分（以下、外周壁部と記す）２２の径方向内側に摩擦材が配置されるシリンダ状の部材（以下、クラッチドラムと記す）２０とを有している。つまり、摩擦クラッチ１０においては、クラッチドラム２０及びクラッチハブ３０のうち、一方が駆動側の回転部材となり、他方が被駆動側の回転部材となる。

なお、以下の説明において、回転中心軸Ｃの軸方向のうち、摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させる向き（軸方向内側）を「軸方向係合側」と記して、図に矢印Ｅ１，Ｅ２で示す。また、回転中心軸Ｃの軸方向のうち軸方向係合側とは逆向き、すなわち摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させない向き（軸方向外側）を「軸方向解放側」と記して、図に矢印Ｄ１，Ｄ２で示す。なお、「軸方向係合側」と「軸方向解放側」は、摩擦部材３及び摩擦相手部材４を基準として向きを定義している。そこで、油圧ピストン部材５０にとって「軸方向係合側」を図に矢印Ｅ１で示し「軸方向解放側」を図に矢印Ｄ１で示す。同様に、機械的押し部材６０にとって「軸方向係合側」を図に矢印Ｅ２で示し「軸方向解放側」を図に矢印Ｄ２で示す。

また、本明細書において、摩擦クラッチを作動させず、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材との間における動力伝達が遮断された状態を「解放状態」と記す。一方、クラッチを作動させて、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が同一の回転速度で一体に回転する状態を「連結状態」と記す。また、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が係合して、これら回転部材の間においてトルクの伝達がある状態を「係合状態」と記す。つまり摩擦クラッチの「係合状態」には、上述した「連結状態」が含まれる。

クラッチドラム２０の外周壁部２２の外径は、クラッチハブ３０の周壁部３３に比べて大きく構成されている。当該外周壁部２２の径方向内側には、回転中心軸Ｃを軸心とする円環状をなしており、回転中心軸Ｃの軸方向に厚みを有する板状の摩擦材である摩擦相手部材４が、複数配置されている。クラッチドラム２０の外周壁部２２の径方向内側の面である内壁面２５には、「歯すじ」が回転中心軸Ｃの軸方向に延びるスプライン２６が形成されている。摩擦相手部材４は、クラッチドラム２０のスプライン２６と回転中心軸Ｃの周方向に係合しており、且つ、外周壁部２２に対して回転中心軸Ｃの軸方向に所定の距離だけ滑動可能に構成されている。

クラッチハブ３０の周壁部３３の外径は、クラッチドラム２０の外周壁部２２に比べて小さく構成されている。クラッチハブ３０の周壁部３３の径方向外側には、回転中心軸Ｃを中心とする円環状をなし、回転中心軸Ｃの軸方向に厚みを有する板状の摩擦材である摩擦部材３が、複数配置されている。クラッチハブ３０の周壁部３３の径方向外側には、「歯すじ（tooth traces）」が回転中心軸Ｃの軸方向に延びるスプライン３８が形成されている。摩擦部材３は、当該スプライン３８と回転中心軸Ｃの周方向に係合しており、且つ、周壁部３３に対して回転中心軸Ｃの軸方向に所定の距離だけ滑動可能に構成されている。

摩擦クラッチ１０において、クラッチハブ３０に係合する摩擦部材３と、クラッチドラム２０に係合する摩擦相手部材４は、回転中心軸Ｃの軸方向において交互に配置されている。摩擦部材３と、その係合相手である摩擦相手部材４が係合することにより、その係合面には、摩擦力が生じる。これにより、クラッチドラム２０及びクラッチハブ３０のうち駆動側の回転部材の機械的動力が、被駆動側の回転部材に伝達される。

また、図１に戻り、クラッチドラム２０は、外周壁部２２のうち軸方向解放側Ｄの縁２１から、回転中心軸Ｃに向けて、径方向内側に延びている部分（以下、径方向部と記す）４０を有している。径方向部４０は、回転中心軸Ｃの中心に穴が空いた略円板状をなしている。径方向部４０のうち回転中心軸Ｃの径方向内側の縁４１からは、外周壁部２２に対して回転中心軸Ｃの径方向内側において回転中心軸Ｃを軸心とする略円筒状をなしている部分（以下、内周壁部と記す）４４が延びている。外周壁部２２と径方向部４０と内周壁部４４は、一体に成形されて、クラッチドラム２０を構成している。

摩擦クラッチ１０は、上述した摩擦相手部材４と摩擦部材３とを係合させるための機構として、油圧を受けて回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ１に移動することにより、摩擦相手部材４を回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅに押す部材（以下、油圧ピストン部材と記す）５０を有している。油圧ピストン部材５０は、回転中心軸Ｃを軸心とする略円環状をなしており、回転中心軸Ｃの径方向に延びている部分５１と、当該部分５１の回転中心軸Ｃの径方向外側において摩擦相手部材４に向けて回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ１に延びており、摩擦相手部材４に当接する部分５２とを有している。

加えて、摩擦クラッチ１０は、摩擦部材３と摩擦相手部材４が係合しない向き、すなわち軸方向解放側Ｄ１に、油圧ピストン部材５０を付勢する付勢部材（以下、リターンスプリングと記す）５３と、リターンスプリング５３をクラッチドラム２０の内周壁部４４に保持する部材（以下、スプリングリテーナと記す）５４とを有している。

回転中心軸Ｃの軸方向においてクラッチドラム２０の径方向部４０と油圧ピストン部材５０との間には、作動媒体であるオイルが供給されて、油圧ピストン部材５０に油圧を作用させるための空間（以下、油圧室と記す）５５が形成されている。油圧ピストン部材５０のうち回転中心軸Ｃの径方向外側の縁とクラッチドラム２０の外周壁部２２との間には、油圧室５５にあるオイルを密閉するための部材（以下、外周壁側シール部材と記す）５６が設けられている。加えて、油圧ピストン部材５０のうち回転中心軸Ｃの径方向内側の縁とクラッチドラム２０の内周壁部４４との間にも、油圧室５５にオイルを密閉するための部材（以下、内周壁側シール部材と記す）５７が設けられている。

クラッチドラム２０の内周壁部４４には、当該油圧室５５にオイル（すなわち油圧）を供給するための貫通孔５８が形成されている。当該貫通孔５８を介して後述するオイルポンプ７０からオイルが供給されることで、油圧室５５に油圧が生じる。油圧ピストン部材５０は、油圧室５５の油圧が所定の値より高い場合、当該油圧を受け、リターンスプリング５３の付勢力に抗して回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ１に移動することが可能に構成されている。

油圧ピストン部材５０は、回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ１に移動することにより、複数の摩擦相手部材４のうち対向する摩擦相手部材４を押す。これにより、油圧ピストン部材５０は、摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させて、摩擦相手部材４と摩擦部材３との間において回転中心軸Ｃの周方向に摩擦力を生じさせる。このようにして、油圧ピストン部材５０は、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０とを係合させる、つまり摩擦クラッチ１０を係合状態にすることができる。摩擦クラッチ１０を係合状態にすることにより、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間においては、摩擦部材３と摩擦相手部材４とを介して機械的動力の伝達がなされる。

一方、油圧室５５の油圧が所定の値より低い場合、油圧ピストン部材５０は、リターンスプリング５３の付勢力により、回転中心軸Ｃの軸方向解放側Ｄ１に移動する。すると、摩擦相手部材４と摩擦部材３との回転速度差により、摩擦相手部材４と摩擦部材３との間に隙間が生じて、摩擦相手部材と摩擦部材３との間に摩擦力が生じなくなる。クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間において機械的動力の伝達が遮断される。

さらに、摩擦クラッチ１０は、上述した摩擦相手部材３６と摩擦部材３とを係合させるための機構として、摩擦部材３及び摩擦相手部材４を挟んで油圧ピストン部材５０と対向して設けられており、機械的な力を受けて回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ２に移動することにより、摩擦相手部材４を回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ２に押す部材（以下、機械的押し部材と記す）６０を備えている。機械的押し部材６０は、回転中心軸Ｃを軸心とする略円環状をなしているスリーブであり、回転中心軸Ｃの軸方向に延びている部分６１と、回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅにおいて、摩擦相手部材４と当接する端部６２とを有している。

加えて、摩擦クラッチ１０には、機械的押し部材６０に機械的な力を与えることにより、機械的押し部材６０の回転中心軸Ｃの軸方向の移動を操作する操作部材６４（図に二点鎖線で示す）が設けられている。操作部材６４は、後述するアクチュエータにより駆動される。機械的押し部材６０は、操作部材６４からの機械的な力を受けて、回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ２に移動することが可能に構成されている。

機械的押し部材６０は、回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅ２に移動することにより、複数の摩擦相手部材４のうち、対向する摩擦相手部材４を押す。これにより、機械的押し部材６０は、摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させて、摩擦相手部材４と摩擦部材３との間において回転中心軸Ｃの周方向に摩擦力を生じさせる。このようにして、機械的押し部材６０は、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０とを係合させる、すなわち摩擦クラッチ１０を係合状態にすることができる。

一方、機械的押し部材６０は、回転中心軸Ｃの軸方向解放側Ｄ２に移動することにより、摩擦相手部材４と摩擦部材３との回転速度差により、摩擦相手部材４と摩擦部材３との間に隙間が生じて、摩擦相手部材と摩擦部材３との間に摩擦力が生じなくなる。これにより、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間において機械的動力の伝達が遮断される。

なお、以下の説明において、摩擦クラッチ１０が解放状態から係合状態（連結状態を含む）になるまでの動作、すなわち摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させる動作を「係合動作」と記す。これに対して、摩擦クラッチ１０が係合状態（連結状態を含む）から解放状態になるまでの動作、すなわち摩擦部材３と摩擦相手部材４との係合を解く動作を「解放動作」と記す。本実施形態の摩擦クラッチ１０は、油圧ピストン部材５０により係合動作を行うことに加えて、機械的押し部材６０により係合動作を行うことも可能となっている。なお、油圧ピストン部材５０と機械的押し部材６０の双方により係合動作を行うことも可能である。また、係合状態にある摩擦クラッチ１０は、油圧ピストン部材５０により解放動作を行うことと、機械的押し部材６０により解放動作を行うことも可能となっている。

なお、以下の説明において、油圧ピストン部材５０により係合動作を行わせることにより摩擦クラッチ１０を係合状態（連結状態を含む）にすることを「油圧係合」と記す。これに対して、機械的押し部材６０により係合動作を行わせることにより、摩擦クラッチ１０を係合状態（連結状態を含む）にすることを「機械係合」と記す。

以上のように構成された摩擦クラッチ１０を操作するためのシステム（以下、クラッチ操作システムと記す）について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態のクラッチ操作システムを示す模式図である。

図２に示すように、クラッチ操作システム１は、油圧ピストン部材５０を駆動する油圧を供給するオイルポンプ７０と、機械的押し部材６０に機械的な力を与える操作部材６４を駆動するアクチュエータ８０とを有している。

オイルポンプ７０は、回転する部材等からの機械的動力を受けて作動することにより、油圧を発生させて、摩擦クラッチ１０の油圧室５５に向けて油圧を供給する。オイルポンプ７０は、制御弁（図示せず）等により、油圧室５５に供給する油圧を調節する機能を有している。オイルポンプ７０が油圧室５５に供給する油圧は、制御装置１００により制御される。

一方、アクチュエータ８０は、例えば、電気駆動のアクチュエータや、空気圧駆動又は油圧駆動のアクチュエータで構成されており、操作部材６４を介して機械的押し部材６０を駆動する。アクチュエータ８０は、操作部材６４の操作量を制御することが可能に構成されている。操作部材６４の操作量に応じて、機械的押し部材６０は、回転中心軸Ｃの軸方向に移動する。アクチュエータ８０による操作部材６４の操作量は、制御装置１００により制御される。

また、クラッチ操作システム１には、オイルポンプ７０とアクチュエータ８０とを制御することにより、油圧ピストン部材５０と機械的押し部材６０とを協調させて制御する制御手段として電子制御装置（以下、単に「制御装置」と記す）１００とを有している。制御装置１００は、演算処理装置としてＣＰＵ、主記憶装置としてのＲＡＭ、補助記憶装置としてのＲＯＭ等（図示せず）を有している。上述した各種の制御対象を制御する制御処理を示したプログラム、及び当該制御処理プログラムにおいて予め設定されている定数（以下、制御定数と記す）は、制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。また、上述の制御処理においてＲＡＭに設定される変数を「制御変数」と記す。なお、制御装置１００には、例えば、自動車を制御する電子制御装置等がある。

制御装置１００は、アクチュエータ８０の作動を制御することにより、機械的押し部材６０の回転中心軸Ｃの軸方向の移動、すなわち機械的押し部材６０による係合動作と解放動作を制御可能に構成されている。加えて、制御装置１００は、オイルポンプ７０から油圧室５５に供給される油圧を制御することにより、油圧ピストン部材５０の回転中心軸の軸方向の移動、すなわち油圧ピストン部材５０による係合動作と解放動作を制御可能に構成されている。

次に、クラッチ操作システム１において制御装置１００が実行する摩擦クラッチ１０の制御と、摩擦クラッチ１０の動作について、図２及び図３を用いて説明する。図３は、クラッチ操作システムにおいて制御装置が実行する摩擦クラッチの制御を示すフローチャートである。

図２及び図３に示すように、制御装置１００は、まず、ステップＳ０２において各種の制御変数を取得する。取得される制御変数には、摩擦クラッチ１０を連結状態にする旨の指令、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との回転速度差等が含まれる。

そして、ステップＳ０４において、制御装置１００は、摩擦クラッチ１０を連結状態にする旨の指令（以下、単に「クラッチ連結指令」と記す）があるか否かを判定する。クラッチ連結指令がない場合（Ｓ０４，Ｎｏ）、ステップＳ０６において、制御装置１００は、摩擦クラッチ１０を解放状態に制御する。具体的には、制御装置１００は、摩擦部材３と摩擦相手部材４が係合しないよう、すなわち摩擦クラッチ１０が解放状態となるように、油圧ピストン部材５０と機械的押し部材６０のうち少なくとも一方による解放動作を行わせる。

一方、クラッチ連結指令がある場合（Ｓ０４，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ステップＳ０８において、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０の回転速度差が、所定の判定閾値以下であるか否かを判定する。当該判定閾値は、摩擦クラッチ１０を解放状態から即座に連結状態にする際に、当該摩擦クラッチ１０の係合動作に伴うショックが生じないような、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０の回転速度差の上限値に設定されている。なお、当該判定閾値は、予め適合実験等により定められており、制御定数として制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。

クラッチドラム２０とクラッチハブ３０の回転速度差が判定閾値以下である場合（Ｓ０８，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ステップＳ１０において、機械的押し部材６０により摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させる係合動作を行わせて、摩擦クラッチ１０を係合状態にする「機械係合」を行う。具体的には、制御装置１００は、アクチュエータ８０を制御し、機械的押し部材６０を回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅに移動させる。摩擦クラッチ１０は、機械的押し部材６０が摩擦相手部材４を回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅに押すことより、摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させて、係合状態（連結状態を含む）となる。このように、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間の回転速度差が比較的小さい場合には、機械的押し部材６０により摩擦クラッチ１０の係合動作を行わせることで、油圧を必要とすることなく、摩擦クラッチ１０を即座に連結状態にすることができる。また、摩擦クラッチ１０の連結状態をそのまま維持するのに、オイルポンプ７０等により油圧を発生させる必要が無く、機械的押し部材６０に機械的な力を与えて操作する操作部材６４の位置を固定するだけで良い。

一方、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０の回転速度差が判定閾値を超える場合（Ｓ０８，Ｎｏ）、制御装置１００は、ステップＳ１２において、油圧ピストン部材５０により摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させる係合動作を行わせて、摩擦クラッチ１０を係合状態にする「油圧係合」を行う。具体的には、制御装置１００は、オイルポンプ７０を制御して、油圧ピストン部材５０を回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅに移動させる。摩擦クラッチ１０は、油圧ピストン部材５０が摩擦相手部材４を回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅに押すことにより、摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させて、係合状態（連結状態を含む）となる。このように、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間の回転速度差が比較的大きい場合には、油圧ピストン部材５０により係合動作を行わせることで、振動が生じることを抑制しつつ摩擦クラッチ１０を係合状態又は連結状態にすることができる。

そして、ステップＳ１４において制御装置１００は、摩擦クラッチ１０が連結状態となったか否かを判定する。摩擦クラッチ１０が連結状態ではない、すなわち摩擦部材３と摩擦相手部材４との間に滑りが生じており、クラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間に回転速度差がある場合（Ｓ１４，Ｎｏ）には、そのまま油圧ピストン部材５０による係合動作を継続して、摩擦クラッチ１０を連結状態にする。

一方、摩擦クラッチ１０が連結状態となった場合（Ｓ１４，Ｙｅｓ）すなわちクラッチドラム２０とクラッチハブ３０との間に回転速度差が無い場合には、制御装置１００は、油圧係合から機械係合に移行させる。具体的には、アクチュエータ８０を制御して機械的押し部材６０が対向する摩擦相手部材４を押すと共に、オイルポンプ７０を制御して油圧室５５の油圧を低下させる。これにより、油圧ピストン部材５０と機械的押し部材６０が摩擦部材３と摩擦相手部材４を挟み込んだ状態（すなわち摩擦クラッチ１０の連結状態を維持した状態）で、油圧ピストン部材５０を軸方向解放側Ｄ１に移動させると共に機械的押し部材６０を軸方向係合側Ｅ２に移動させる。このとき、油圧室５５のオイルは、貫通孔５８から排出されて、油圧ピストン部材５０と機械的押し部材６０は、同一の方向（矢印Ｄ１，矢印Ｅ２参照）に移動する。油圧ピストン部材５０がクラッチドラム２０の径方向部４０に当接した場合など、オイルポンプ７０が油圧を発生させる必要がなくなった時点で、油圧係合から機械係合への移行が完了する。

このようにして、制御装置１００は、摩擦クラッチ１０を、油圧係合により連結状態にした後、当該連結状態を維持したまま油圧係合から機械係合に移行させている。これにより、摩擦クラッチ１０の連結状態を維持するために、オイルポンプ７０を作動させて油圧室５５に油圧を供給する必要がなくなる。摩擦クラッチ１０の連結状態をこのまま維持するには、機会係合に移行した後、機械的押し部材６０に機械的な力を与えて操作する操作部材６４の位置を固定するだけで良い。

以上に説明したように本実施形態の摩擦クラッチ１０は、同一の回転中心軸Ｃを軸心とする摩擦部材３と摩擦相手部材４との間に摩擦力が生じることにより係合状態となるものであって、油圧を受けて回転中心軸Ｃの軸方向に移動して摩擦部材３又は摩擦相手部材４を押す油圧ピストン部材５０と、摩擦部材３及び摩擦相手部材を挟んで油圧ピストン部材５０と対向して設けられ、機械的な力を受けて回転中心軸Ｃの軸方向に移動して摩擦部材３又は摩擦相手部材４を押す機械的押し部材６０とを備えるものとした。

摩擦クラッチ１０の連結状態を維持する場合には、機械的押し部材６０により摩擦部材３又は摩擦相手部材４を押して係合動作を行うことで、油圧ピストン部材５０に油圧を供給する必要がなく、油圧ピストン部材５０により係合させる場合に比べて連結状態を維持するのに必要なエネルギを抑制することができる。一方、摩擦部材３と摩擦相手部材４との間に回転速度差がある場合などにおいては、機械的押し部材６０により係合動作を行うことで、油圧ピストン部材により係合動作を行う場合に比べて、係合動作を行っている間に摩擦クラッチ１０に振動が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態の摩擦クラッチ１０において、回転中心軸Ｃを軸心として略筒状をなしている周壁部３３を有し、当該周壁部３３の径方向外側に摩擦部材３が配置されるクラッチハブ３０と、回転中心軸Ｃを軸心として当該回転中心軸の径方向外側において略筒状をなしている外周壁部２２と、当該外周壁部２２の縁２１から回転中心軸Ｃの径方向に延びる径方向部４０とを有し、当該外周壁部２２の径方向内側に摩擦相手部材４が配置されるクラッチドラム２０とを備え、クラッチドラム２０の径方向部４０と油圧ピストン部材５０との間には、当該油圧ピストン部材５０が油圧を受ける油圧室５５が形成されているものとした。油圧室５５の油圧を精度良く制御することにより、係合動作を行っている間に生じる振動を抑制することができる。

また、本実施形態の摩擦クラッチ１０において、クラッチドラム２０に設けられ、回転中心軸Ｃの軸方向のうち摩擦部材３と摩擦相手部材４とを係合させる向きとは逆向き（すなわち軸方向解放側Ｄ１）に、油圧ピストン部材５０を付勢する付勢部材としてリターンスプリング５３を備え、油圧ピストン部材５０は、油圧室５５の油圧を受け、リターンスプリング５３の付勢力に抗して回転中心軸Ｃの軸方向に移動して、摩擦部材３又は摩擦相手部材４を押すものとした。油圧室５５の油圧を低下させるだけで、係合状態にある摩擦クラッチ１０を解放状態にすることができる。

また、本実施形態の摩擦クラッチ１０において、摩擦部材３と摩擦相手部材４との回転速度差が判定閾値以下である場合には、機械的押し部材により、当該摩擦部材３と当該摩擦相手部材とを係合させる係合動作が行われ、摩擦部材３と摩擦相手部材４との回転速度差が判定閾値を超える場合には、油圧ピストン部材５０により、当該摩擦部材３と当該摩擦相手部材とを係合させる係合動作が行われる。

摩擦部材３と摩擦相手部材４との回転速度差が比較的大きい場合には、油圧ピストン部材５０により係合動作を行わせることで、振動が生じることを抑制して、摩擦クラッチ１０を係合状態又は連結状態にすることができる。一方、摩擦部材３と摩擦相手部材４との回転速度差が比較的小さい場合には、機械的押し部材６０により摩擦クラッチ１０の係合動作を行わせることで、油圧を必要とすることなく、摩擦クラッチ１０を即座に連結状態にすることができる。また、摩擦クラッチ１０の連結状態をそのまま維持するのに、オイルポンプ７０等により油圧を発生させる必要が無い。

また、本実施形態の摩擦クラッチ１０において、油圧ピストン部材５０により係合動作を行われた後、摩擦クラッチ１０の連結状態を維持したまま、油圧室５５の油圧を低下させると共に機械的押し部材６０により摩擦部材３又は摩擦相手部材４を押して、当該油圧ピストン部材５０と当該機械的押し部材６０とを回転中心軸Ｃの軸方向に移動させるものとした。摩擦クラッチ１０を、油圧ピストン部材５０による係合動作により連結状態にした後、当該連結状態を維持するために、油圧を供給する必要がなくなる。

なお、上述した実施形態において、油圧ピストン部材５０及び機械的押し部材６０は、クラッチドラム２０の外周壁部２２の径方向内側に配置された摩擦相手部材４を押すものとしたが、油圧ピストン部材５０が押す摩擦材は、これに限定されるものではない。油圧ピストン部材５０及び機械的押し部材６０は、油圧室５５の油圧を受けて回転中心軸Ｃの軸方向係合側Ｅに移動することにより、摩擦相手部材４と摩擦部材３とを係合させることが可能であれば良く、クラッチハブ３０の周壁部３３の径方向外側に配置された摩擦部材３を押すものとしても良い。

また、上述した実施形態において、機械的押し部材６０に機械的な力を与えて操作する操作部材６４は、アクチュエータ８０により駆動されるものとしたが、操作部材６４を操作する態様は、これに限定されるものではない。例えば、操作部材６４は、人間の力により操作されるものとしても良い。

１ クラッチ操作システム
３ 摩擦部材（摩擦材、クラッチ板）
４ 摩擦相手部材（摩擦材、クラッチ板）
１０ 摩擦クラッチ
２０ クラッチドラム（回転部材）
２２ クラッチドラムの外周壁部
３０ クラッチハブ（回転部材）
３３ クラッチハブの周壁部
４０ クラッチドラムの径方向部
４４ クラッチドラムの内周壁部
５０ 油圧ピストン部材
５３ リターンスプリング（付勢部材）
５５ 油圧室
６０ 機械的押し部材
６４ 操作部材
７０ オイルポンプ
８０ アクチュエータ
１００ 制御装置（制御手段、電子制御装置）
Ｃ 回転中心軸
Ｄ１，Ｄ２ 回転中心軸の軸方向解放側
Ｅ１，Ｅ２ 回転中心軸の軸方向係合側

Claims (5)

1. 同一の回転中心軸を軸心とする摩擦部材と摩擦相手部材との間に摩擦力が生じることにより係合状態となる摩擦クラッチであって、
   油圧を受けて回転中心軸の軸方向に移動して摩擦部材又は摩擦相手部材を押して係合状態とする油圧ピストン部材と、
   摩擦部材及び摩擦相手部材を挟んで前記油圧ピストン部材と対向して設けられ、機械的な力を受けて回転中心軸の軸方向に移動して摩擦部材又は摩擦相手部材を押して係合状態とする機械的押し部材と、
   を備えることを特徴とする摩擦クラッチ。
2. 請求項１に記載の摩擦クラッチにおいて、
   回転中心軸を軸心として略筒状をなしている周壁部を有し、当該周壁部の径方向外側に摩擦部材が配置されるクラッチハブと、
   回転中心軸を軸心として、回転中心軸の径方向外側において略筒状をなしている外周壁部と、当該外周壁部の縁から回転中心軸の径方向に延びる径方向部とを有し、当該外周壁部の径方向内側に摩擦相手部材が配置されるクラッチドラムと、
   を備え、
   前記クラッチドラムの径方向部と前記油圧ピストン部材との間には、当該油圧ピストン部材が油圧を受ける油圧室が形成されている
   摩擦クラッチ。
3. 請求項２に記載の摩擦クラッチにおいて、
   前記クラッチドラムに設けられ、回転中心軸の軸方向のうち摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる向きとは逆向きに、前記油圧ピストン部材を付勢する付勢部材を備え、
   前記油圧ピストン部材は、前記油圧室の油圧を受け、前記付勢部材の付勢力に抗して回転中心軸の軸方向に移動して、摩擦部材又は摩擦相手部材を押す
   摩擦クラッチ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の摩擦クラッチにおいて、
   摩擦部材と摩擦相手部材との回転速度差が判定閾値以下である場合には、前記機械的押し部材により、摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる係合動作が行われ、
   摩擦部材と摩擦相手部材との回転速度差が前記判定閾値を超える場合には、前記油圧ピストン部材により、摩擦部材と摩擦相手部材とを係合させる係合動作が行われる
   摩擦クラッチ。
5. 請求項４に記載の摩擦クラッチにおいて、
   前記油圧ピストン部材により係合動作を行われた後、摩擦クラッチの連結状態を維持したまま、前記油圧ピストン部材が受ける油圧を低下させると共に前記機械的押し部材により摩擦部材又は摩擦相手部材を押して、当該油圧ピストン部材と当該機械的押し部材とを回転中心軸の軸方向に移動させる
   摩擦クラッチ。

Images