JP6639930B2 - 油圧クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、油圧クラッチに関し、詳細には、摩擦板と相手プレートを摩擦係合させることによりトルクを伝達する油圧クラッチにおいて、作動油による油圧でピストンを作動させて摩擦板と相手プレートを摩擦係合させた後、油圧の供給を停止しても摩擦板と相手プレートの摩擦係合状態を維持させる油圧クラッチのピストン構造に関する。

油圧クラッチにおいて、作動油に依る油圧でピストンを作動させ、摩擦板と相手プレートを摩擦係合させた後、作動油の供給を停止し、油圧を解放しても摩擦板と相手プレートの摩擦係合状態を維持させる構造（以下、単に、「係合維持構造」という。）が開発され始めている。油圧クラッチに係合維持構造を採用することにより、摩擦板と相手プレートの摩擦係合状態を維持させるための油圧を維持し続ける必要がないので、作動油を供給するためのポンプの負荷を低減させて小型のポンプとすることができ、結果として、装置全体の小型化を図り、且つ、燃費を改善することができる。このような係合維持構造の例として、以下に挙げるものがある。

特開２０１０−２１６５０１号公報

特許文献１には、油圧クラッチのピストンに、ボールペンに多く使用されている「ノックカム」を適用したものが開示されている。具体的には、第１ピストンと第２ピストンがピストンカバーの内径側に配設され、第１ピストンは、ばねによって第２ピストン方向に付勢されており、第２ピストンは、作動油によって第１ピストン方向に移動するように構成されている。ノックカムの構成についての詳細な説明はここでは省略するが、特許文献１によれば、作動油が供給されたとき、第２ピストンが第１ピストン方向に移動して第１ピストンを押圧し、第１ピストンがピストンカバーの軸方向外側まで押されたとき、第１ピストンとピストンカバーが掛合し、第１ピストンがピストンカバーの相手プレートに対する近位側で掛止されるので、油圧を解放してもクラッチの摩擦係合状態が維持される、とされている。

しかしながら、特許文献１の油圧ピストンは、第２ピストン作動時に、第１ピストンでリターンスプリングを圧縮し、当該リターンスプリングの反力によって相手プレートを押圧するとともに、第１ピストンを第２ピストン方向に押圧するという構成である。このため、クラッチ締結に要する程度の大きな荷重が第１ピストンにも掛かることになるから、各カム面に対する負荷が大きくなるので、カムが正常に作動しない可能性があり、各カム面が摩耗するという問題も生じ得る。また、第１ピストンがピストンカバーに掛合する際に回転したとき、リターンスプリングと第１ピストンが擦れ合うので、リターンスプリングが変形し、カム作動に障害を来たす可能性があり、また、リターンスプリング着座面が摩耗し易いという問題がある。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、油圧を解放しても、十分な締結荷重を実現しながら、クラッチの摩擦係合状態を維持でき、作動不具合が発生し難く、部品の摩耗損傷を防止した油圧クラッチを提供することを目的とする。

本発明は、回転可能なドラム上にスプライン嵌合している複数の相手プレートと、
前記ドラムと相対回転可能なハブ上にスプライン嵌合し、前記相手プレートの間に配設される摩擦板と、
油圧で作動し、前記相手プレートに対して進退動するピストンと、
前記ピストンに設けられる第１カム、前記ピストン作動時に前記第１カムにより前記相手プレート方向に押される第２カム、前記ドラムに固定され、前記第２カムを前記相手プレートに対する近位側で掛止するステータ、及び前記第２カムを前記第１カム方向に付勢する第１付勢部材を有し、前記第２カムが第１カムに押されることにより前記第２カムとステータとの掛合と非掛合が切替わるノックカムを具え、
前記第２カムは、前記ステータに掛合しているときに、前記第１付勢部材を圧縮し、且つ、前記相手プレートを押さえて、前記ドラムとハブの間でトルクを伝達する油圧クラッチにおいて、
前記相手プレートに対して前記第２カムと反対側に設けられ、前記第２カムが前記ステータに掛合しているときに前記相手プレートを前記第２カム方向に付勢する第２付勢部材を具え、
前記第２カムと相手プレートの間に、前記ドラムと連動し、前記第２カムが前記ステータに掛合しているときに前記相手プレートと接する中間部材を具え、
前記第１付勢部材が、前記ドラムと連動して回転するように設けられ、前記中間部材を介して前記第２カムを付勢することを特徴とする油圧クラッチによって前記課題を解決した。

本発明は、ピストンと相手プレートとの間にノックカムを具えるので、ピストンを押圧するための油圧を解放しても相手プレートと摩擦板の締結状態を維持することができる。このような油圧クラッチでは、クラッチ締結のために要する荷重と第２カムを第１カム方向に付勢するために要する荷重には差がある。ここで、本発明では、第２カムを第１カム方向に付勢する付勢部材（第１付勢部材）と、クラッチ締結荷重を発生させる付勢部材（第２付勢部材）とをそれぞれ独立して設けたので、それぞれの機能に適した付勢部材を適用することができる。また、クラッチ締結荷重を発生させる第２付勢部材と第２カムは接していないので、第２付勢部材の変形又は摩耗を防止し、作動不具合の発生を抑えることができる。

また、第１カムが、ピストン作動時に相手プレートを押圧する、第２カムより相手プレート方向に延在する押圧部を具える構成とすれば、押圧部が相手プレートを押圧している間に第２カムがステータに対して回転することができる。よって、第２カムは、クラッチ締結荷重を受けていない状態で、ステータに対する円滑な回転をすることができるので、作動不具合の発生を一層抑えることができる。

また、第２カムと相手プレートの間に、ドラムと連動して回転するように設けられ、第２カムがステータに掛合しているときに相手プレートと接する中間部材を具え、且つ、第１付勢部材が、ドラムと連動して回転するように設けられ、中間部材を介して第２カムを付勢するという構成にすれば、第１付勢部材が、第１付勢部材と同期している中間部材を介して第２カムを付勢することになるので、第１付勢部材と付勢する対象との間の相対回転による摩擦を防ぎ、これらの摩耗による損傷や第１付勢部材の変形を防ぐことができるから、作動不具合の発生を抑え、且つ、耐久性を向上させることができる。

中間部材を設けた場合において、第１カムが、ピストン作動時に相手プレートを押圧する、中間部材より相手プレート方向に延在する押圧部を具える構成とすれば、押圧部が相手プレートを押圧している間に第２カムがステータに対して回転するので、押圧部を設けない場合に比べ、第２カムのステータに対する円滑な回転を実現することができ、ノックカムの円滑な作動を実現することができる。

本発明の第一実施形態の油圧クラッチの作動油非供給時で非締結時の状態の軸に沿った断面図。 図１の要部拡大断面図。 図１を径方向から見た概略図。 本発明の第一実施形態の油圧クラッチの作動油供給時で締結時の状態の軸に沿った断面図。 図４を径方向から見た概略図。 本発明の第一実施形態の油圧クラッチの作動油非供給時で締結時の状態の軸に沿った断面図。 図６を径方向から見た概略図。 図７の状態から油圧を供給したときの図。

本発明の実施例を、図１〜８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。なお、油圧クラッチ１０は、中心線Ｘに対して略上下対称であるから（図１参照）、図４，６においては、上側のみを示す。

図１に示す油圧クラッチ１０は、回転軸（図示省略）に連結されたドラム１２と、他の回転軸（図示省略）に連結されたハブ２２を具える。ドラム１２とハブ２２は、相対回転可能に設けられており、径方向に対向する面を有するように形成される。油圧クラッチ１０では、ドラム１２の内周面とハブ２２の外周面が対向している。ドラム１２の内周面上には、複数の相手プレート１４がスプライン嵌合している。一方、ハブ２２の外周面上には、相手プレート１４の間に位置するように、摩擦板２４がスプライン嵌合している。上記構成のため、相手プレート１４と摩擦板２４が摩擦係合するとドラム１２とハブ２２との間でトルクが伝達される。

ドラム１２の内側にはピストン３２が配設されている。ピストン３２とドラム１２の間には油圧室３４が形成され、油圧室３４に作動油が供給されることによりピストン３２は相手プレート１４方向に移動するように構成されている。一方、ピストン３２と相手プレート１４の間には、キャンセラ部材３６が固定されており、ピストン３２とキャンセラ部材３６との間にはリターンスプリング３８が設けられている。油圧室３４に作動油が供給されてピストン３２が相手プレート１４方向に移動すると、リターンスプリング３８が圧縮される。その状態から作動油の供給が停止され、油圧が解放されると、リターンスプリング３８がピストン３２を相手プレート１４から離間する方向に押し戻す。なお、作動油は図示していないポンプから供給される。ポンプや作動油の供給経路等については、従来と同様であるため、説明を省略する。

油圧クラッチ１０は、以下に説明するように、第１カム４２、第２カム４４、ステータ４６、及び第１付勢部材であるコイルばね４３を有するノックカム４０を具える。図２を参照して説明すると、ピストン３２には環状の第１カム４２が連結されている。第１カム４２は、相手プレート１４に対して軸方向に並ぶように設けられ、第１カム４２には、第１カム面４２ａが第１カム４２の周方向に亘って相手プレート１４方向に面するように形成されている。なお、第１カム４２はピストン３２と一体的に形成することもできる。第１カム４２は、後述する中間部材４８より相手プレート１４方向に延在する押圧部４２ｂを具える。押圧部４２ｂは、相手プレート１４に対向するように設けられ、ピストン３２が油圧で作動したとき、相手プレート１４を摩擦板２４方向に押圧する。なお、押圧部４２ｂを設けない構成とすることも可能であるが、作動不具合の発生を抑えるために、押圧部４２ｂを設けた方がよい。

第１カム４２の外径側には、環状のステータ４６が配設されている。ステータ４６は、ドラム１２の内周面にスプライン嵌合し、スナップリングＳ１で抜止めされることで、ドラム１２に固定されている。ステータ４６には、周方向に非連続のステータカム面４６ａが相手プレート１４方向に面するように複数形成され、ステータカム面４６ａ同士の間には溝４６ｂが形成されている。第１カム４２とステータ４６が相対回転しない様、溝４６ｂには第１カム４２の外周側に複数設けられた突起４２ｃが嵌っている（図３参照）。

また、第１カム面４２ａとステータカム面４６ａに対して相手プレート１４側には、環状の第２カム４４がドラム１２に対して相対回転可能に配設されている。第２カムには、周方向に非連続の第２カム部４４ｂが、ステータ４６の溝４６ｂに嵌合可能な大きさで設けられている。第２カム部４４ｂには、第１カム面４２ａとステータカム面４６ａに対向する第２カム面４４ａが形成されている。なお、第２カム部４４ｂは、溝４６ｂに嵌合するように周方向の配置を調整する。その個数は溝４６ｂ以下であればよい。

第２カム４４と相手プレート１４の間には、環状の中間部材４８が配設されている。中間部材４８は、ドラム１２に固定されているため、ドラム１２とともに回転する。また、中間部材４８に隣接し、ドラム１２とともに回転するように第１付勢部材であるコイルばね４３が設けられている。コイルばね４３は、周方向に複数設けることができる。中間部材４８を設けずに、コイルばね４３が第２カム４４を直接付勢する構成とすることもできるが、後述するように、作動不具合の発生防止と耐久性向上の観点から、中間部材４８を設けた方がよい。

他方、相手プレート１４に対して第２カム４４の反対側には、第２付勢部材である皿ばね４５が相手プレート１４に隣り合うように配設されている（図１も参照）。皿ばね４５は、ドラム１２の内周側に嵌め込まれ、スナップリングＳ２によって抜止めされている。

ここで、ノックカム４０の動作について説明する。図１，２に示されている油圧クラッチ１０の状態を径方向から見た概略図が図３である。図３の油圧クラッチ１０は、第２カム４４のカム部４４ｂがステータ４６の溝４６ｂに嵌っており、且つ、作動油が供給されていないので、第１カム４２から第２カム４４に力は伝達されていない。また、押圧部４２ｂと中間部材４８のいずれも相手プレート１４に接しておらず、皿ばね４５（図１，２参照）から相手プレート１４に力は加えられていないので、相手プレート１４と摩擦板２４は摩擦係合していない。よって、油圧クラッチ１０は、非締結の状態である。

図４に示すように、油圧室３４に作動油が供給されると、ピストン３２が相手プレート１４方向に移動し、これに伴い、ピストン３２に連結されている第１カム４２も相手プレート１４方向に移動する。そして、第１カム４２の押圧部４２ｂが相手プレート１４に接して、相手プレート１４を軸方向に押す。これにより、相手プレート１４と摩擦板２４が軸方向に移動するので、相手プレート１４に対して第２カム４４の反対側に設けられている皿ばね４５が圧縮される。また、同時に、図５に示すように、第１カム４２の第１カム面４２ａが第２カム４４の第２カム面４４ａと接し、第１カム４２が第２カム４４を相手プレート１４方向に押す。第２カム４４に押されて中間部材４８も相手プレート１４方向に移動するが、この時点で中間部材４８は相手プレート１８に接しない。一方で、中間部材４８は、コイルばね４３（図２参照）を圧縮するので、中間部材４８及びこれと接している第２カム４４は、コイルばね４３により第１カム４２方向に付勢される。

図示しているように、第１カム面４２ａ、第２カム面４４ａ、及びステータカム面４６ａは、同一の傾斜角で設けられている。よって、第１カム４２が、図５に示すような所定の位置まで第２カム４４を押すと、第２カム４４は、コイルばね４３により付勢されているため、第２カム面４４ａが第１カム面４２ａとステータカム面４６ａ上を滑り、第２カム４４はステータ４６の掛止部４６ｃに接する。かくして、第２カム４４はステータ４６の相手プレート１４に対する近位側で掛止され、第２カム４４とステータ４６は掛合状態となる。

第２カム４４がステータ４６に掛合するとき、第２カム４４は中間部材４８に対して相対的に回転する。このとき、仮に、押圧部４２ｂと中間部材４８を設けない構成で、ピストン３２作動時に第２カム４４が相手プレート１４に直接接触する構成とした場合、第２カム４４が油圧クラッチ１０の締結荷重を受けることになるため、第２カム４４が円滑に回転せず、また、第２カム面４４ａとステータカム面４６ａの摩耗や変形を惹き起こす可能性がある。しかし、押圧部４２ｂを設けることで、押圧部４２ｂが相手プレート１４を押している間に、第２カム４４が相手プレート１４に接していない状態で、油圧クラッチ１０の締結荷重を受けずに円滑に回転することができ、第１カム面４２ａ、第２カム面４４ａ、及びステータカム面４６ａの摩耗や変形を防止することができる。また、第２カム４４が中間部材４８を介してコイルばね４３によって付勢されるので、第２カム４４がコイルばね４３によって直接付勢される構成に比べて、第２カム４４とコイルばね４３が相対的に回転してコイルばね４３が変形することによる反力の変動や、コイルばね４３の着座面の摩耗を防ぐことができる。

図６，７は、図４，５に示す状態からピストン３２が完全に押し戻された状態を表す。第２カム４４とステータ４６が掛合状態となった後、油圧室への作動油の供給を停止すると、ピストン３２がリターンスプリング３８によって押し戻され、第１カム４２の押圧部４２ｂが相手プレート１４から離間する方向に移動する。これと同時に、相手プレート１４及び摩擦板２４は、圧縮されていた皿ばね４５によって第２カム４４方向に押される。次いで、相手プレート１４は中間部材４８に接し、最終的に、相手プレート１４及び摩擦板２４は、中間部材４８と皿ばね４５に挟まれて荷重が加えられ、摩擦係合した状態を維持する。このように、油圧クラッチ１０では、第２カム４４を第１カム４２方向に付勢するコイルばね４３と、油圧クラッチ１０の締結荷重を発生させる皿ばね４５とをそれぞれ独立して設けたので、それぞれの機能に適した付勢部材を適用することができる。

図６，７に示す状態から、再度、作動油を油圧室に供給し、第１カム４２が第２カム４４を相手プレート１４方向に押している図が図８である。このとき、押圧部４２ｂが相手プレート１４を押し、中間部材４８は相手プレート１４に接しない。また、第１カム４２が、図８に示すような所定の位置まで第２カム４４を押すと、第２カム４４は、コイルばね４３（図２参照）により付勢されているため、第２カム面４４ａが第１カム面４２ａとステータカム面４６ａ上を滑り始める。そして、第２カム面４４ａはステータカム面４６ａ上をさらに滑り、第２カム部４４ｂがステータ４６の溝４６ｂに嵌合する。その後、油圧室への作動油の供給を停止すると、ピストン３２がリターンスプリング３８によって押し戻される。かくして、第２カム４４とステータ４６は非掛合状態となり、油圧クラッチ１０は非締結の状態（図３参照）となる。

以上では、ステータ４６が第１カム４２の外径側に位置する構成で説明したが、ステータ４６を第１カム４２の内径側に位置する構成とすることもできる。また、第１付勢部材や第２付勢部材は、第２カム４４や相手プレート１４を付勢できるものであれば、コイルばねや皿ばねに限られるものではない。

以上に説明した通り、本発明によれば、油圧を解放しても、十分な締結荷重を実現しながら、クラッチの摩擦係合状態を維持し、且つ、作動不具合が発生し難く、部品の摩耗損傷を防止した油圧クラッチを提供することができる。

１０ 油圧クラッチ
１４ 相手プレート
２２ ハブ
２４ 摩擦板
３２ ピストン
４０ ノックカム
４２ 第１カム
４２ｂ 押圧部
４３ 第１付勢部材
４４ 第２カム
４５ 第２付勢部材
４６ ステータ
４８ 中間部材

Claims (2)

1. 回転可能なドラム上にスプライン嵌合している複数の相手プレートと、
   前記ドラムと相対回転可能なハブ上にスプライン嵌合し、前記相手プレートの間に配設される摩擦板と、
   油圧で作動し、前記相手プレートに対して進退動するピストンと、
   前記ピストンに設けられる第１カム、前記ピストン作動時に前記第１カムにより前記相手プレート方向に押される第２カム、前記ドラムに固定され、前記第２カムを前記相手プレートに対する近位側で掛止するステータ、及び前記第２カムを前記第１カム方向に付勢する第１付勢部材を有し、前記第２カムが第１カムに押されることにより前記第２カムとステータとの掛合と非掛合が切替わるノックカムを具え、
   前記第２カムは、前記ステータに掛合しているときに、前記第１付勢部材を圧縮し、且つ、前記相手プレートを押さえて、前記ドラムとハブの間でトルクを伝達する油圧クラッチにおいて、
   前記相手プレートに対して前記第２カムと反対側に設けられ、前記第２カムが前記ステータに掛合しているときに前記相手プレートを前記第２カム方向に付勢する第２付勢部材を具え、
   前記第２カムと相手プレートの間に、前記ドラムと連動し、前記第２カムが前記ステータに掛合しているときに前記相手プレートと接する中間部材を具え、
   前記第１付勢部材が、前記ドラムと連動して回転するように設けられ、前記中間部材を介して前記第２カムを付勢することを特徴とする、
   油圧クラッチ。
2. 前記第１カムが、前記中間部材より前記相手プレート方向に延在する押圧部を具え、
   前記押圧部が、前記ピストン作動時に前記相手プレートを押圧する、請求項１の油圧クラッチ。

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