JP6509933B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クラッチやブレーキなどの動力伝達要素を備える動力伝達装置において、動力伝達要素を押圧する押圧部材の押圧力を効果的に動力伝達要素に伝達しうる動力伝達装置に関する。
自動車の動力伝達装置などでは、例えば特許文献１に示すように、回転軸の外径側に設置したクラッチ又はブレーキなどの動力伝達装置を備えたものがある。特許文献１に記載の動力伝達装置は、同軸上に並べて配置された２つの回転軸の間で回転伝達の有無を切替可能なクラッチを備えている。このクラッチは、一方の回転軸に固定されたクラッチハウジングと、クラッチハウジングの内周側で他方の回転軸に固定されたクラッチハブとを備えると共に、クラッチハウジング内で該クラッチハウジングに固定された複数の摩擦材とクラッチハブに固定された複数の摩擦材とが軸方向に沿って交互に積層された摩擦係合部を備える。
さらに、上記の動力伝達装置には、摩擦係合部を摩擦材の積層方向に沿って押圧するためのピストン部材と、ピストン部材を収容してなるピストンハウジングと、ピストンハウジング内でピストン部材との間に画成されて、ピストン部材を動力伝達要素に向けて駆動するための油圧を発生するピストン室とが設けられている。これにより、ピストン室に発生する油圧でピストン部材が駆動されて、該ピストン部材によって摩擦係合部が押圧係合されることで、クラッチが締結するようになっている。
ところで、上記のような回転軸の外径側に設置したクラッチを備える動力伝達装置では、クラッチハウジング側のスプリングガイドとピストン部材との間にリターンスプリングが配置され、当該リターンスプリングの弾性力でピストン部材が付勢される。ここで、リターンスプリングとして、表面が波型に湾曲した板状のウェーブスプリングを用いることで、複数のコイル状のバネを環状プレートに配置したコイルスプリングを用いるよりも、部品点数が少なくなる等の利点がある。
ウェーブスプリングは、１枚の波型に湾曲した線状板を巻回して構成する。そして、当該線状板を複数回巻回し、軸線方向に複数列重畳するように構成する場合、隣接する列の波型の山状の部分と谷状の部分とが軸線方向に互いに重なるように構成する。このように、隣接する列の波型における山状の部分と谷状の部分との位相を合わせることにより、弾性力を強化することができる。
しかしながら、ピストン部材を作動させる際、ピストン部材が微小に回動することがある。このような場合、複数回巻回されたウェーブスプリングに微小な回転力が伝わると、ウェーブスプリングにおける隣接する列の位相が変わり、山状の部分と谷状の部分との位相が互いにずれることがある。すると、ウェーブスプリングの弾性力が完全に発揮できず、クラッチに対する荷重不均一が発生するおそれがあった。
特開２０１６−１４２３７５号公報
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ウェーブスプリングの位相ずれを防止し、クラッチを確実に作動させることができる動力伝達装置を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明にかかる動力伝達装置は、回転軸（５１、５２）と、前記回転軸（５１、５２）の外周に配置されて複数の摩擦材（２３ａ、２３ｂ）が軸方向に沿って交互に積層されてなる摩擦係合部（２３）を有する動力伝達要素（２０）と、軸方向に沿って移動可能に設置され、前記摩擦係合部（２３）を押圧して前記複数の摩擦材（２３ａ、２３ｂ）同士を係合させる環状の押圧部材（３３）と、前記押圧部材（３３）を前記摩擦係合部（２３）から離間する方へ付勢する付勢部材（３５）と、前記付勢部材（３５）を保持する環状のスプリングガイド（４０）と、を備え、前記付勢部材（３５）は、複数回巻回されたウェーブスプリング（３５）であり、前記ウェーブスプリング（３５）が前記押圧部材（３３）に当接する前記押圧部材（３３）側の当接部（３６）は、前記押圧部材（３３）の内周縁（３３ｂ）の全周に沿って配置されるとともに、前記ウェーブスプリング（３５）に対する周方向の摩擦を低減するように加工され、前記スプリングガイド（４０）は、前記ウェーブスプリング（３５）と同一軸線上に並ぶように配置され、前記スプリングガイド（４０）には、前記押圧部材（３３）の回り止めを行うために前記押圧部材（３３）に係合する係合片（４３）が形成されることを特徴とする。
このように、ウェーブスプリングが押圧部材に対して当接する当接部を、ウェーブスプリングに対する周方向の摩擦を低減するように加工することで、押圧部材が摩擦係合部を押圧する際に押圧部材が微小に回動したとしても、当接部の表面がウェーブスプリングに対して滑るので、押圧部材の回転がウェーブスプリングに伝わることを抑止し、複数回巻回されたウェーブスプリングにおける隣接する列の位相変化を抑止する。このため、ウェーブスプリングの隣接する列の山状の部分と谷状の部分との位相が互いにずれることがなくなり、ウェーブスプリングの弾性力を完全に発揮させることができる。この結果、ウェーブスプリングの位相ずれを防止し、クラッチを確実に作動させることができる。
また、上記動力伝達装置において、前記当接部は、摩擦係数の低い皮膜により覆われることを特徴としてもよい。摩擦係数の低い皮膜により当接部を覆うことで、当接部のウェーブスプリングに対する摩擦を低減することができる。
また、上記動力伝達装置において、前記当接部は、リン酸マンガンの皮膜により覆われることを特徴としてもよい。摩擦係数の低いリン酸マンガンの皮膜により当接部を覆うことは、ウェーブスプリングに対する摩擦を低減するにあたり好適である。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
本発明にかかる動力伝達装置によれば、ウェーブスプリングの位相ずれを防止し、クラッチを確実に作動させることができる。
本実施形態にかかる動力伝達装置を示す側断面図である。 クラッチ及びその周辺（図１のＸ部分）の詳細構成を示す部分拡大断面図である。 ピストンハウジング、シリンダピストン、ウェーブスプリング及びスプリングガイドを示す分解斜視図である。 ウェーブスプリングの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向からの側面図である。示す分解斜視図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる動力伝達装置１を示す側断面図である。図１に示す動力伝達装置１は、車両の左右輪に駆動力を配分して伝達するためのクラッチを備えた動力伝達装置１であって、駆動源からの駆動力が伝達される第１回転軸５１と、第１回転軸５１と同軸上に並べて配設された第２回転軸５２と、第１回転軸５１と第２回転軸５２とを係脱自在に連結するためのクラッチ２０とを備えている。なお、ここでの第１回転軸５１は、左右の駆動輪間で車軸方向に延びる回転入力軸であり、第２回転軸５２は、車両の右駆動輪に繋がる右車軸であり、クラッチ２０は、上記の回転入力軸から右車軸に伝達される駆動力の配分を制御するための右クラッチである。
クラッチ２０は、第１回転軸５１の端部に結合された略円筒状のクラッチハウジング２１と、クラッチハウジング２１の内周側で第２回転軸５２の端部にスプライン結合されたクラッチハブ２２と、クラッチハウジング２１内で軸方向に沿って複数を交互に積層した摩擦材である圧力プレート２３ａ及び摩擦プレート２３ｂを備えている。
圧力プレート２３ａは、その外周端がクラッチハウジング２１にスプライン係合しており、摩擦プレート２３ｂは、その内周端がクラッチハブ２２にスプライン係合している。これら複数の圧力プレート２３ａおよび摩擦プレート２３ｂによって摩擦係合部２３が構成されている。
圧力プレート２３ａと摩擦プレート２３ｂの積層方向における一方の側（シリンダピストン３３側）の端部には、エンドプレート２４が設置されている。クラッチハウジング２１は、軸方向における一方の側（シリンダピストン３３側）の端部に開口部２１ａを有しており、該開口部２１ａには、エンドプレート２４の抜けを防止するためのサークリップ２５が取り付けられている。なお、摩擦係合部２３の内径側におけるクラッチハウジング２１とクラッチハブ２２との間には、それらを相対回転可能に支持するクラッチベアリング２６が設置されている。
図２は、クラッチ２０及びその周辺（図１のＸ部分）の詳細構成を示す部分拡大断面図である。図３は、ピストンハウジング３１、シリンダピストン３３、ウェーブスプリング３５及びスプリングガイド４０を示す分解斜視図である。
図２及び図３に示すように、クラッチハウジング２１の開口部２１ａに対向して設置されたシリンダピストン３３は、ピストンハウジング３１に収容されている。ピストンハウジング３１には、その中心部に略円形の開口部３１ｄが設けられており（図３参照）、該開口部３１ｄの周囲には、軸方向に沿ってクラッチ２０側に突出する円筒状のフランジ部３１ｃが形成されている。
フランジ部３１ｃの外径側には、シリンダピストン３３を収容した収容部３１ａが形成されている。収容部３１ａは、ピストンハウジング３１の摩擦係合部２３側の面を軸方向に窪ませてなる円形環状の凹部である。シリンダピストン３３は、収容部３１ａ内に設置された円形環状の外形を有する板状の部材である。シリンダピストン３３とエンドプレート２４との間には、スラストニードルベアリング２９が介在しており、シリンダピストン３３とエンドプレート２４は、相対回転可能かつ軸方向に一体に移動可能になっている。
ピストンハウジング３１の収容部３１ａの内面とシリンダピストン３３との隙間には、作動流体（作動油）による油圧を発生させるためのピストン室３２が画成されている。また、図示は省略するが、ピストン室３２には、オイルポンプ（図示せず）からの作動油が導入される油路が連通している。
シリンダピストン３３は、ピストンハウジング３１の収容部３１ａ内で軸方向に沿って移動可能に設置されている。シリンダピストン３３の外周縁３３ａとそれに対向するピストンハウジング３１の収容部３１ａの内周面との間には、それらの隙間を密封するための外径シール部材たるＯリング３４ａが設置されている。また、シリンダピストン３３の内周縁３３ｂとそれに対向するピストンハウジング３１の収容部３１ａの外周面との間には、それらの隙間を密封するための内径シール部材たるＯリング３４ｂが設置されている。
シリンダピストン３３のクラッチ２０側には、シリンダピストン３３をピストン室３２の油圧に抗して摩擦係合部２３から離間する方へ付勢する付勢部材として、ウェーブスプリング３５が設置されている。ウェーブスプリング３５は、その一端（後端）がシリンダピストン３３の内周縁３３ｂにおけるピストン室３２と反対側の面に設けた当接部３６に当接している。
当接部３６は、シリンダピストン３３の内周縁３３ｂの全周に沿って配置された略円形環状の帯状部分である。当接部３６は、ウェーブスプリング３５に対する周方向の摩擦抵抗を低減するように加工されている。本実施形態では、当接部３６の表面を、摩擦係数の低い皮膜によって覆っている。すなわち、当接部３６の表面の皮膜の材質の摩擦係数を、当接部３６を形成する材質の摩擦係数よりも低く構成している。例えば、当接部３６を、当接部３６を形成する材質の摩擦係数よりも摩擦係数が低い材質であるリン酸マンガンの皮膜で覆うことができる。
また、ウェーブスプリング３５の他端（前端）は、スプリングガイド４０によってピストンハウジング３１側に固定（保持）されている。スプリングガイド４０は、金属製の円形環状の平板状部材である。スプリングガイド４０は、ピストンハウジング３１のフランジ部３１ｃにサークリップ３８で係止されている。また、シリンダピストン３３にも係止されている。この構成により、ウェーブスプリング３５の付勢力（弾発力）で、シリンダピストン３３の当接部３６が軸方向に沿って摩擦係合部２３から離間する方へ押圧（付勢）されるようになっている。
また、ピストンハウジング３１のフランジ部３１ｃとクラッチハブ２２の筒状部２２ａとの間には、軸受６１が介在している。また、軸受６１に対して軸方向に並ぶ位置には、第２回転軸５２とピストンハウジング３１の内径端との隙間をシールするためのオイルシール６２が設置されている。軸受６１及びオイルシール６２は、シリンダピストン３３の内径側に配置されている。
図３に示すように、ピストンハウジング３１、シリンダピストン３３、ウェーブスプリング３５、スプリングガイド４０は、同一軸線上で並び、一体的に組み立てられる。そして、スプリングガイド４０の内側係合片４１が、ピストンハウジング３１のフランジ部３１ｃに設けた係合部４７に係合していることで、ピストンハウジング３１に対するスプリングガイド４０の相対的な回り止めが施される。また、スプリングガイド４０の外側係合片４３が、シリンダピストン３３の隙間４６ｂに係合していることで、シリンダピストン３３に対するスプリングガイド４０の相対的な回り止めが施されている。これらによって、ピストンハウジング３１に対するシリンダピストン３３の回り止めが施されている。
上記構成のクラッチ２０では、オイルポンプの運転でピストンハウジング３１内のピストン室３２に作動油が導入されると、ピストン室３２から圧力を受けたシリンダピストン３３が軸方向に沿ってクラッチ２０側に移動する。これにより、シリンダピストン３３でエンドプレート２４が押圧されて、圧力プレート２３ａおよび摩擦プレート２３ｂが互いに係合することで、クラッチ２０が締結するようになっている。一方、ピストン室３２から作動油が排出されると、ウェーブスプリング３５の付勢力でシリンダピストン３３が軸方向に沿ってクラッチ２０から離れる側に移動する。これにより、圧力プレート２３ａおよび摩擦プレート２３ｂへの押圧力が緩められて、クラッチ２０の締結が解除される。
図４は、ウェーブスプリング３５の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向からの側面図である。ウェーブスプリング３５は、図４（ａ）に示すように、本実施形態では３列に巻回した例を示す。ウェーブスプリング３５は、表面が波型に湾曲した板状の付勢部材である。ウェーブスプリング３５は積層方向（Ｂ方向）に隣接する列の山状の部分と谷状の部分との位相が合うように積層する。
例えば、図４（ｂ）に示すように、１列目の谷状の部分Ｖ１と積層方向に隣接する２列目の山状の部分Ｍ２との位相が合うように構成され、２列目の山状の部分Ｍ２と隣接する３列目の谷状の部分Ｖ３との位相が合うように構成される。また、１列目の山状の部分Ｍ１と積層方向に隣接する２列目の谷状の部分Ｖ２との位相が合うように構成され、２列目の谷状の部分Ｖ２と隣接する３列目の山状の部分Ｍ３との位相が合うように構成される。
以上の構成により、本実施形態の動力伝達装置１では、シリンダピストン３３を摩擦係合部２３から離間する方へ付勢する付勢部材として、ウェーブスプリング３５を用いている。そして、ウェーブスプリング３５がシリンダピストン３３に当接する当接部３６を、ウェーブスプリング３５に対する周方向の摩擦を低減するように加工されている。
これにより、シリンダピストン３３が摩擦係合部２３を押圧する際にシリンダピストン３３が微小に回動したとしても、当接部３６の表面がウェーブスプリング３５に対して滑るので、シリンダピストン３３の回転がウェーブスプリングに伝わることを抑止し、複数回巻回されたウェーブスプリング３５における隣接する列の位相変化を抑止する。このため、ウェーブスプリング３５の隣接する列の山状の部分と谷状の部分との位相が互いにずれることがなくなり、ウェーブスプリングの弾性力を完全に発揮させることができる。この結果、ウェーブスプリングの位相ずれを防止し、クラッチを確実に作動させることができる。
また、本実施形態では、当接部３６は、摩擦係数の低い皮膜により覆われることを特徴とする。摩擦係数の低い皮膜により当接部３６を覆うことで、当接部３６のウェーブスプリングに対する摩擦を低減することができる。
また、本実施形態では、当接部３６は、リン酸マンガンの皮膜により覆われることを特徴としてもよい。摩擦係数の低いリン酸マンガンの皮膜により当接部３６を覆うことは、ウェーブスプリング３５に対する摩擦を低減するにあたり好適である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。当接部３６の表面の摩擦抵抗を低減する加工であれば、皮膜によって当接部表面を覆うことに限るものではない。また、当接部３６表面に皮膜を形成する場合であっても、リン酸マンガンに限るものではない。
１ …動力伝達装置
２０ …クラッチ
２１ …クラッチハウジング
２１ａ …開口部
２２ …クラッチハブ
２２ａ …筒状部
２３ …摩擦係合部
２３ａ …圧力プレート
２３ｂ …摩擦プレート
２４ …エンドプレート
２５ …サークリップ
２６ …クラッチベアリング
２９ …スラストニードルベアリング
３１ …ピストンハウジング
３１ａ …収容部
３１ｃ …フランジ部
３１ｄ …開口部
３２ …ピストン室
３３ …シリンダピストン
３３ａ …外周縁
３３ｂ …内周縁
３５ …ウェーブスプリング
３６ …当接部
４０ …スプリングガイド
４１ …内側係合片
４３ …外側係合片
４６ｂ …隙間
４７ …係合部
５１ …第１回転軸
５２ …第２回転軸
６１ …軸受
６２ …オイルシール

Claims (3)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸の外周に配置されて複数の摩擦材が軸方向に沿って交互に積層されてなる摩擦係合部を有する動力伝達要素と、
    軸方向に沿って移動可能に設置され、前記摩擦係合部を押圧して前記複数の摩擦材同士を係合させる環状の押圧部材と、
    前記押圧部材を前記摩擦係合部から離間する方へ付勢する付勢部材と、
    前記付勢部材を保持する環状のスプリングガイドと、を備え、
    前記付勢部材は、複数回巻回されたウェーブスプリングであり、
    前記ウェーブスプリングが前記押圧部材に当接する前記押圧部材側の当接部は、前記押圧部材の内周縁の全周に沿って配置されるとともに、前記ウェーブスプリングに対する周方向の摩擦を低減するように加工され、
    前記スプリングガイドは、前記ウェーブスプリングと同一軸線上に並ぶように配置され、
    前記スプリングガイドには、前記押圧部材の回り止めを行うために前記押圧部材に係合する係合片が形成される
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  2. 前記当接部は、摩擦係数の低い皮膜により覆われる
    ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
  3. 前記当接部は、リン酸マンガンの皮膜により覆われる
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
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