JP6629053B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明はクラッチ装置に関し、たとえばフォークリフトなどの産業用車両における変速装置に好適に用いることができるクラッチ装置に関する。

この種の変速装置のためのクラッチ装置として、原動軸の周囲に円筒状のクラッチハウジングが配置され、クラッチハウジングの内部における当該クラッチハウジングと原動軸との間に湿式多板クラッチを設けたものが知られている（特許文献１）。原動軸とクラッチハウジングとは、フランジによって互いに結合されている。

特許文献１に記載されたクラッチ装置においては、オンオフ状態を交互に切り換え可能な第１クラッチと第２クラッチとを有し、第１クラッチがオンかつ第２クラッチがオフのときには第１クラッチからの回転力を受ける第１歯車に動力が伝えられ、反対に第２クラッチがオンかつ第１クラッチがオフのときには第２クラッチからの回転力を受ける第２歯車に動力が伝えられる。第１歯車と第２歯車とは歯数が相違しており、両歯車を用いて変速装置が構成されている。

原動軸とクラッチハウジングとを塑性加工や切削加工によって一体に形成することは非常な困難を伴う。このため、一般的には、原動軸を構成するための鍛造シャフトと、クラッチハウジングを構成するためのドラムとを別体で構成し、両者をリベットや電子ビーム溶接によって接合してアッセンブリを構築している。

しかし、比較的数量の少ない製品の場合は、上記の構造はコスト面で不利であるために、別の手法が採用されている。すなわち、原動軸を構成するためのシャフトと、主にフランジを構成するためのハブドラムと、クラッチハウジングの本体部を構成するためのクラッチドラムとをそれぞれ別体で構成したうえで、溶接により一体化することが行われている。あるいは、外フランジを有する鍛造シャフトと内フランジを有するドラムとを別体にて製造し、これら外フランジと内フランジとを互いに溶接することで、鍛造シャフトによって原動軸を構成するとともに、ドラムによってクラッチハウジングを構成することが行われている。

これらの少量生産に適した手法においては、いずれの場合も溶接接合が行われるが、その少量生産の際に電子ビーム溶接を採用すると、上述のようにコスト面で不利である。このため、溶接コストの低廉なアーク溶接が採用されている。しかし、アーク溶接の場合は、電子ビーム溶接に比べて溶接歪が大きく、電子ビーム溶接では不要であった溶接後の機械加工が必要である。

特開２００７−３２７５９２号公報

ところが、溶接後の機械加工は、別の面でのコストアップの原因となる。
そこで本発明は、原動軸と、原動軸の周囲のクラッチハウジングとがフランジによって互いに接合された構成のクラッチ装置を安価に得ることができるようにすることを目的とする。

この目的を達成するため本発明のクラッチ装置は、
原動軸の周囲に円筒状のクラッチハウジングが配置され、
前記クラッチハウジングと一体に形成されたフランジが同クラッチハウジングの内部に設けられ、
前記クラッチハウジングの内部が、前記フランジによって、第１湿式多板クラッチを作動させるための第１ピストンへの第１油室と、第２湿式多板クラッチを作動させるための第２ピストンへの第２油室とに区画され、
前記原動軸とフランジとの間に、スプライン結合部とはめ合い部とが前記原動軸の軸心方向に並べて配置され、
前記スプライン結合部は、前記原動軸とフランジとを一体回転させるためのものであり、
前記はめ合い部は、前記原動軸の外周面と前記フランジの内周面とにより形成されて、前記第１油室と第２油室との間で作動油が漏れるのを防ぐシールを達成するための締まりばめ構造とされていることを特徴とする。

本発明のクラッチ装置によれば、接続部における外周側部材に形成された内周溝と内周側部材に形成された外周溝とにはまり込む抜け止めリングが設けられていることが好適である。

本発明によれば、接続部におけるスプライン結合部とはめ合い部とによって、原動軸とクラッチハウジングとを一体的に結合することができ、そのために溶接構造を用いる必要がないため、安価に構成することができる。またスプライン結合部によって原動軸とクラッチハウジングとの間で回転力を確実に伝達させることができ、かつはめ合い部によって原動軸とクラッチハウジングとを確実に心出しすることができる。

本発明によれば、抜け止めリングが設けられていることで、スプライン結合部とはめ合い部における抜け出しを防止することができて、原動軸とクラッチハウジングとをより確実に一体的に結合することができる。

本発明によれば、はめ合い部が締まりばめ構造であることで、原動軸とクラッチハウジングとの心出しをより確実に行うことができる。のみならず、フランジによって油室の壁を形成する場合には、締まりばめ構造によってシール機能を発揮することができる。

本発明によれば、接続部が原動軸の外周とフランジの内周との間の位置に設けられていることで、原動軸にはフランジを形成する必要が無く、たとえば原動軸を鍛造などによって形成しなくても、原動軸を丸棒からの削り出しなどによって簡単に形成することができ、その点からもコストダウンを図ることができる。

本発明の実施の形態のクラッチ装置の構成部品を示す図である。 図１における原動軸にクラッチハウジングおよびフランジを外ばめする工程を示す図である。 図２の次の工程を示す図である。 図３の次の工程を示す図である。 本発明の実施の形態のクラッチ装置を用いた変速装置の一例を示す図である。

図５に示す変速装置は、フォークリフト等の産業用車両に好適に用いられるものであって、ケーシング１１と、このケーシング１１に回転自在に支持された原動軸１２と、原動軸１２と平行に配置された状態でかつケーシング１１に回転自在に支持された出力軸１３とを有する。原動軸１２には図外の駆動源からの回転動が入力される。駆動源としては、内燃機関等が用いられる。出力軸１３は、図示省略した車両の走行輪に連動連結される。

原動軸１２には、円筒状のクラッチハウジング１４と、このクラッチハウジング１４の軸心方向の中央における内フランジの形態のフランジ１５とを一体化したものが、外ばめされている。クラッチハウジング１４は、その軸心方向に沿った一端側と他端側とにおけるクラッチハウジング１４と原動軸１２との間に、それぞれ環状の第１湿式多板クラッチ１６と第２湿式多板クラッチ１７とを収容している。そしてクラッチハウジング１４は、第１湿式多板クラッチ１６の入力側に連結されるとともに、第２湿式多板クラッチ１７の入力側にも連結されている。

ケーシング１１の内部において、クラッチハウジング１４の一端側におけるクラッチハウジング１４よりも外側の位置では、環状の第１速原動歯車１８が原動軸１２の外周に配置されるとともに原動軸１２によって回転自在に支持されている。第１速原動歯車１８は、第１湿式多板クラッチ１６の出力側に連結されている。第１速原動歯車１８は、ケーシング１１の内部において出力軸１３に対し一体回転可能に取り付けられた第１速従動歯車１９とかみ合っている。

同様に、ケーシング１１の内部において、クラッチハウジング１４の他端側におけるクラッチハウジング１４よりも外側の位置では、環状の第２速原動歯車２０が原動軸１２の外周に配置されるとともに原動軸１２によって回転自在に支持されている。第２速原動歯車２０は、第２湿式多板クラッチ１７の出力側に連結されている。第２速原動歯車２０は、ケーシング１１の内部において出力軸１３に一体回転可能に取り付けられた第２速従動歯車２１とかみ合っている。

フランジ１５と第１湿式多板クラッチ１６との間の位置には環状の第１ピストン２３が原動軸１２に対して軸心方向にスライド可能に密に外ばめされている。また第１ピストン２３は、クラッチハウジング１４におけるフランジ１５の近傍に形成された第１シリンダ部２４に対して原動軸１２の軸心方向にスライド可能に密に内ばめされている。これにより、原動軸１２と、クラッチハウジング１４の第１シリンダ部２４と、フランジ１５と、第１ピストン２３とによって囲まれた第１油室２５が形成されている。第１ピストン２３は、第１湿式多板クラッチ１６に連結されており、第１油室２５に作動油が供給されると変位してクラッチ１６をオン状態、つまりクラッチ１６の入力側と出力側とがつながって動力を伝達可能な状態とさせる。第１ピストン２３は、第１油室２５の作動油が外部に排出されると元の位置に変位してクラッチ１６をオフ状態、つまり動力を伝達しない状態とさせる。

同様に、フランジ１５と第２湿式多板クラッチ１７との間の位置には環状の第２ピストン２６が原動軸１２に対して軸心方向にスライド可能に密に外ばめされている。また第２ピストン２６は、クラッチハウジング１４におけるフランジ１５の近傍に形成された第２シリンダ部２７に対して原動軸１２の軸心方向にスライド可能に密に内ばめされている。これにより、原動軸１２と、クラッチハウジング１４の第２シリンダ部２７と、フランジ１５と、第２ピストン２６とによって囲まれた第２油室２８が形成されている。第２ピストン２６は、第２湿式多板クラッチ１７に連結されており、第２油室２８に作動油が供給されると変位してクラッチ１７をオン状態とさせる。第２ピストン２６は、第２油室２８の作動油が外部に排出されると元の位置に変位してクラッチ１６をオフ状態とさせる。

原動軸１２の内部には油路２９が形成されており、この油路２９は、外部からケーシング１１の作動油供給部３０に供給される作動油を第１油室２５と第２油室２８とに対して選択的に供給可能である。すなわち、第１油室２５と第２油室２８との一方に作動油が供給されるときには、他方から作動油が排出されるように構成されている。これにより、第１湿式多板クラッチ１６と第２湿式多板クラッチ１７とは、そのオンオフ状態が交互に入れ替わるように動作する。

第１湿式多板クラッチ１６がオンであり第２湿式多板クラッチ１７がオフである場合には、原動軸１２の回転力は、フランジ１５、クラッチハウジング１４、クラッチ１６、第１速原動歯車１８、第１速従動歯車１９を介して、出力軸１３に伝達される。これにより、車両は第１速で走行する。このとき、第２速従動歯車２１と第２速原動歯車２０と第２湿式多板クラッチ１７とは、出力軸１３からの回転力を受けて空回りする。

これに対し、第２湿式多板クラッチ１７がオンであり第１湿式多板クラッチ１６がオフである場合には、原動軸１２の回転力は、フランジ１５、クラッチハウジング１４、クラッチ１７、第２速原動歯車２０、第２速従動歯車２１を介して、出力軸１３に伝達される。これにより、車両は、第２速で走行する。このとき、第１速従動歯車１９と第１速原動歯車１８と第１湿式多板クラッチ１６とは、出力軸１３からの回転力を受けて空回りする。

原動軸１２と、フランジ１５およびクラッチハウジング１４との連結構造を、図１〜図４を参照して説明する。原動軸１２の外周面には、原動軸１２の軸心方向に形成された復数の外歯を有する外周スプライン３１が形成されている。外周スプライン３１には、外歯の山部を切り欠いた形状の外周溝３２が、その周方向にわたって形成されている。また原動軸１２の外周面における外周スプライン３１から軸心方向に距離をおいた位置には、外周方向の突起３３が一体に形成されている。突起３３は、原動軸１２の軸心に沿った方向の外周面３４を有する。また突起３３は、外周スプライン３１に近い方の側面が、原動軸１２の径方向の端面３５として形成されている。

フランジ１５の内周には、このフランジ１５の径方向および軸心方向にそれぞれ所定の厚みを有する環状のハブ３６が一体に形成されている。ハブ３６の内周には、原動軸１２の外周スプライン３１とかみ合う内周スプライン３７と、内周スプライン３７が外周スプライン３１にかみ合ったときに突起３３の外周面３４とはまり合う内周面３８と、外周面３４と内周面３８とがはまり合ったときに突起の端面３５に接する端面３９と、端面３５、３９どうしが互いに接したときに原動軸１２の外周溝３１と向かい合うように形成された内周溝４０とが設けられている。突起３３の外周面３４とハブ３６の内周面３８とは、締まりばめの状態ではまり合う。

原動軸１２の外周溝３２とハブ３６の内周溝とにわたって、抜け止めリング４１がはまり合っている。この抜け止めリング４１は、ばね鋼等により形成されるとともに、周方向の１か所に切り欠きを有したＣ形に形成されており、原動軸１２の外周溝３２にはまり込むとともに、同時にハブ３６の内周溝にもはまり込むように構成されている。

ハブ３６を含むフランジ１５と、クラッチハウジング１４とは、その全体を一体に形成することもできる。あるいは、それに代えて、ハブ３６を含むフランジ１５と、軸心方向に沿ったクラッチハウジング１４の中央部とを一体に構成し、その中央の一体構造物に、軸心方向に沿ったクラッチハウジング１４の一端側環状部と他端側環状部とを接合した構成とすることもできる。

ハブ３６を含むフランジ１５およびクラッチハウジング１４と、原動軸１２とを組み立てて一体化する手法について説明する。まず、内周溝４０に抜け止めリング４１をはめ込んだフランジ１５およびクラッチハウジング１４の一体物を、原動軸１２端部からこの原動軸１２に外ばめし、フランジ１５およびクラッチハウジング１４の一体物と、原動軸１２とを相対的に軸心方向に移動させることで、図２に示すようにハブ３６を外周スプライン３１に接近させる。ハブ３６の内周面３８は外周スプライン３１よりも大径であり、したがって外周スプライン３１の位置を軸心方向に通過する。

次に、図３に示すように、抜け止めリング４１が外周スプライン３１に当たり、この外周スプライン３１により弾性的に拡径されて、この外周スプライン３１に乗り上げた状態となって軸心方向に移動する。この乗り上げ時には、抜け止めリング４１は、外周スプライン３１により拡径されることで、ハブ３６の内周溝４０の溝底部側に入り込む。

さらなる軸心方向への相対移動によって、図４に示すように、原動軸１２の突起３３の外周面３４とハブ３６の内周面４０とが締まりばめ状態となる。このとき、ハブ３６の端面３９が突起３３の端面３５に当たることで、原動軸１２と、フランジ１５およびクラッチハウジング１４とが、軸心方向に位置決めされる。また、このとき、原動軸１２の外周溝３２とハブ３６の内周溝４０との軸心方向の位置が一致し、それまで弾性的に拡径されていた抜け止めリング４１が縮径して、この抜け止めリング４１は、内周溝４０と外周溝３２との双方にはまり込む。これによって、原動軸１２と、フランジ１５およびクラッチハウジング１４とが、軸心方向に相対的に変位することが防止され、よって両者の抜け止めが達成される。

以上の構成であると、外周スプライン３１と内周スプライン３７とがかみ合っていることで、原動軸１２からの回転力をクラッチハウジング１４に確実に伝達させることができる。また原動軸１２の突起３３の外周面３４とハブ３６の内周面３８とのはめ合いによって、原動軸１２と、フランジ１５およびクラッチハウジング１４とを確実に心出しすることができる。このような構成の接続部によって、原動軸１２とフランジ１５とクラッチハウジング１４とを、溶接構造を用いなくても確実にしかも安価に一体化することができる。抜け止めリング４１の作用によって、より確実な一体化を達成することができる。

原動軸１２の突起３３の外周面３４とハブ３６の内周面３８とが締まりば状態で接合しているため、フランジ１５の一面側と他面側との間をシールすることができる。このため、図５に示された第１油室２５と第２油室２８との間を確実にシールして、両油室２５，２８の独立性を確保することができる。

原動軸１２の外周面には外周スプライン３１と突起３３とを形成するだけで足り、原動軸１２にはクラッチハウジング１４との接合のためのフランジを形成する必要が無いため、原動軸１２は鍛造等によらずに丸棒からの削り出しだけで簡単に形成することができる。よって、この点からも安価に構成することができる。なお、本発明は、スプライン結合部とはめ合い部とを原動軸１２の外周面以外の箇所、たとえばフランジにおける径方向に沿った途中の部分などに設けることを除外するものではなく、事情が許せばそのような構成とすることも可能である。

１２ 原動軸
１４ クラッチハウジング
１５ フランジ
３１ 外周スプライン
３３ 突起
３４ 外周面
３６ ハブ
３７ 内周スプライン
３８ 内周面

Claims (2)

1. 原動軸の周囲に円筒状のクラッチハウジングが配置され、
   前記クラッチハウジングと一体に形成されたフランジが同クラッチハウジングの内部に設けられ、
   前記クラッチハウジングの内部が、前記フランジによって、第１湿式多板クラッチを作動させるための第１ピストンへの第１油室と、第２湿式多板クラッチを作動させるための第２ピストンへの第２油室とに区画され、
   前記原動軸とフランジとの間に、スプライン結合部とはめ合い部とが前記原動軸の軸心方向に並べて配置され、
   前記スプライン結合部は、前記原動軸とフランジとを一体回転させるためのものであり、
   前記はめ合い部は、前記原動軸の外周面と前記フランジの内周面とにより形成されて、前記第１油室と第２油室との間で作動油が漏れるのを防ぐシールを達成するための締まりばめ構造とされていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 接続部における外周側部材に形成された内周溝と内周側部材に形成された外周溝とにはまり込む抜け止めリングが設けられていることを特徴とする請求項１記載のクラッチ装置。

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