JP6641048B1 - クラッチ装置とそのリテーナー - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの全回転数域でフリクションプレートとクラッチプレートとの圧着状態を確保した上で、ライダーの体力や運転技術の如何を問わず多くの人が自動二輪車の運転を楽しむことを可能とする。【解決手段】クラッチ装置のリテーナーは、回転軸Ｃを中心とした略径方向にスライド可能に保持されるウェイト１２と、該ウェイト１２のスライド動作に応じて揺動するプッシュレバー１３と、を保持し、回転時、ウェイト１２に遠心力を作用させて外周方向にスライドさせ、クラッチ装置のプレッシャープレート２にプッシュレバー１３の当接端１３ａを当接させてプレッシャープレート２に所定の荷重を作用させるリテーナーであって、ウェイト１２の可動範囲を制限するストッパーを備える。プッシュレバー１３の少なくとも当接端１３ａは、弾性変形可能な部材で形成されている。【選択図】図１０

Description

本発明は、クラッチ装置とそのリテーナーに関する。

クラッチ装置は、回転駆動力入力系（以下、「入力系」と称する）を介して入力される回転駆動力を回転駆動力出力系（以下、「出力系」と称する）に伝達するとともにその伝達の解除を行う駆動力断続装置である。

クラッチ装置には、入力系に連結されたフリクションプレート（摩擦板）と、出力系に連結されフリクションプレートと圧着するクラッチプレートとが設けられていて、入力系と出力系の連結および解除が、フリクションプレートとクラッチプレートとを圧着させ、あるいは解除することによって行われる。

フリクションプレートとクラッチプレートとの圧着は、フリクションプレートをクラッチプレートに押圧することによって行われる。フリクションプレートの押圧は、クラッチを押圧する機構（クラッチ押圧機構）によって行われる。クラッチ押圧機構は、フリクションプレートを直接押圧するプレッシャープレートと、プレッシャープレートに押し付け力を与えるクラッチスプリングと、クラッチスプリングに荷重を加えるリテーナーとを有している。

クラッチスプリングのばね荷重は、以下のように決定される。まず、自動車、例えば自動二輪車の最大トルク値からフリクションプレートとクラッチプレートとが滑りを起こさないために必要となる必要クラッチ荷重を求める。必要クラッチ荷重が求められたら、プレッシャープレートがフリクションプレートを押圧する荷重がこの必要クラッチ荷重以上の値となるようにクラッチスプリングのばね荷重が決定される。このように、クラッチスプリングのばね荷重は最大トルク値を基準として決定され、エンジン回転数には関係なく一定に設定される。これにより、全ての回転数領域で摩擦板とクラッチプレートの滑りを防止することができる。

その反面、最大トルク値を基準としてクラッチスプリングのばね荷重を決定するとすれば、エンジントルクの大きい自動車の場合には必然的にスプリング荷重もまた大きくならざるを得ない。特に、自動二輪車の場合、フリクションプレートを直接押圧するプレッシャープレートは、ライダーが操作するクラッチレバーによって操作される構成になっている。つまり、ライダーがクラッチレバーを握るという動作によってプレッシャープレートがクラッチスプリングのばね荷重に抗して移動し、プレッシャープレートによる摩擦板に対する押圧が解除され、これによりクラッチプレートと摩擦板との圧着が解除されて、入力系を介して入力される回転駆動力の出力系への伝達の解除（クラッチ切断）が行われる。このように、ライダーは、クラッチ切断を行う際には、クラッチスプリングのばね荷重に打ち勝つ力でクラッチレバーを握り、クラッチ操作を行わなければならない。

このような構成上の理由から、エンジントルクが大きい自動二輪車を運転する場合、ライダーはクラッチレバーの手動操作に大きな力を必要とする傾向にあり、ライダーにとっては大きな負担となりがちである。実際、エンジントルクの大きい自動二輪車を長時間運転する場合や、ギアチェンジを繰り返さなければならない交通量の多い道路を運転する場合には負担が増加しがちであり、ライダーの握力は低下しやすくなる。このような場合に対応するためには握力その他の体力が充実し、さらに円滑なギアチェンジが可能であるような高い運転技術が必要とされる。このような事情から、自動二輪車を楽しむことができる人は一部の人に限定されるということがあった。また、特に、握力が強くはない一部のライダーにとっては、クラッチレバー操作自体の困難性に起因して、楽しむことができる車種が限定されてしまうことがあった。

ところが、クラッチレバーの操作に要する力を低減するという要請と、クラッチ押圧機構がフリクションプレートを押圧する力を大きくするという要請とを同時に充足し、さらにはエンジンの全回転数域でフリクションプレートとクラッチプレートとの圧着を確保するということは必ずしも容易ではない。これに対し、このような要請を実現しようと、例えば特許文献１のごとき技術が提案されている。

特許第３８０８０９１号公報

しかし、上記の技術等にもさらに改善の余地がある。

そこで、本発明は、エンジンの全回転数域でフリクションプレートとクラッチプレートとの圧着状態を確保した上で、ライダーの体力や運転技術の如何を問わず多くの人が自動二輪車の運転を楽しむことを可能とするクラッチ装置とそのリテーナーを提供することを目的とする。

本発明の一形態に係るクラッチ装置のリテーナーは、回転軸を中心とした略径方向にスライド可能に保持されるウェイトと、該ウェイトのスライド動作に応じて揺動するプッシュレバーと、を保持し、回転時、ウェイトに遠心力を作用させて外周方向にスライドさせ、クラッチ装置のプレッシャープレートにプッシュレバーの当接端を当接させてプレッシャープレートに所定の荷重を作用させるリテーナーであって、
前記ウェイトの可動範囲を制限するストッパーを備えており、
プッシュレバーの少なくとも当接端が弾性変形可能な部材で形成されている、リテーナーである。

このように構成されたリテーナーないしはこれを含むクラッチ装置によれば、出力系の回転数上昇に伴いウェイトに作用する遠心力が増大する現象を利用することによって、弾性手段（クラッチスプリングなど）による押圧力に遠心力を加味して押圧荷重を作用させることができる。つまり、弾性手段による押圧力を低減したとしても、その分をウェイトに作用する遠心力を利用して補い、常に、フリクションプレートとクラッチプレートとの滑りを防止する圧着力を確保することができる。こうした場合、プレート（プレッシャープレート、クラッチプレート、フリクションプレート）への押圧力がそれほど必要のないエンジン回転数の低い状態では当該押圧力を低減させ、押圧力が必要になるエンジン回転数の高い状態にて、入力系（回転駆動力入力系）の回転数の上昇に伴って押圧力を補うことができる。

しかも、このリテーナーないしはこれを含むクラッチ装置においては、弾性変形するプッシュレバーを採用しているので、リテーナーとプレッシャープレートの間隔をより狭くすること、エンジン回転数がより低い状態においてプッシュレバーをプレッシャープレートに当接ないしは押圧させること、ウェイトとして、より重量の大きなものを適用すること、等が可能となる。

上記のごときリテーナーにおいて、プッシュレバーの少なくとも当接端がバネ鋼で形成されていてもよい。

上記のごときリテーナーにおいて、プッシュレバーがバネ鋼で形成されていてもよい。

上記のごときリテーナーにおいて、当接端が、先端に向かうにつれて厚みが漸次少なくなる形状であってもよい。

上記のごときリテーナーにおけるストッパーは、ウェイトの可動範囲を制限するアジャスタブルストッパーであってもよい。

本発明によれば、エンジンの全回転数域でフリクションプレートとクラッチプレートとの圧着状態を確保した上で、ライダーの体力や運転技術の如何を問わず多くの人が自動二輪車の運転を楽しむことを可能とするクラッチ装置とそのリテーナーを提供することができる。

本発明の一形態を表すクラッチ装置の斜視図である。 クラッチ装置の斜視構成図である。 クラッチ装置のプレッシャープレートとクラッチハブとを分離した状態を示す斜視図である。 プッシュレバーの当接端がプレッシャープレートに当接している状態のリテーナー等を示す、回転軸の側方から見た図である。 ガイド、ウェイト、プッシュレバーが取り付けられた状態のリテーナーの斜視図である。 ガイドと、ウェイトおよびプッシュレバーの一部とをリテーナーから分解した状態を示す斜視図である。 ガイドと、ウェイトおよびプッシュレバーの一部とをリテーナーから分解した状態を示す別の斜視図である。 ガイド、ウェイト、プッシュレバーが取り付けられた状態のリテーナーの平面図である。 ガイド、ウェイト、プッシュレバーが取り付けられた状態のリテーナーの底面図である。 別形態のリテーナーにおけるウェイト、ガイド、プッシュレバー、プレッシャープレートの概要を示す斜視図である。 エンジン回転数と、プッシュレバーによるプレッシャープレートへの押圧力との関係を示すグラフである。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

クラッチ装置１は摩擦クラッチの一種であり、自動二輪車、トライク等の車両において利用可能である。本実施形態のクラッチ装置１は、入力系（図示せず）を介して入力される回転駆動力を出力系（図示せず）に伝達すると共にその伝達の解除を行う。入力系は、エンジンおよびエンジンに駆動連結されてエンジンの回転駆動力をクラッチ装置１に伝達する機構部分から構成される。出力系は、クラッチ装置１を介してエンジンの駆動力を入力して駆動輪の駆動力として出力する機構部分から構成される。

本実施形態のクラッチ装置１は、プレッシャープレート２、クラッチハブ３、シェル５、スプロケット５ａ、クラッチプレート６、フリクションプレート７、リテーナー１１、ウェイト１２、プッシュレバー１３、ガイド１４などを備える（図１、図２等参照）。

［プレッシャープレート〜クラッチハブの構成］
本実施形態のクラッチ装置１では、リテーナー１１とクラッチハブ３との間に、プレッシャープレート２、さらにはクラッチプレート６、フリクションプレート７が介在する（図２、図３参照）。また、クラッチハブ３にネジ止めされるリテーナー１１によってプレッシャープレート２とリテーナー１１との間に圧縮コイルバネよりなるクラッチスプリング４を圧縮状態に保持する。

シェル５の外側にはスプロケット５ａが付設されている。シェル５は、このスプロケット５ａを利用してエンジンの駆動によりクラッチ装置１の中心軸Ｃ（図３参照）を中心として回転するようになっている。

フリクションプレート７は、シェル５側に一体化される。フリクションプレート７は中心軸Ｃの軸方向に複数段設けられる。隣り合うフリクションプレート７間にはクラッチプレート６が介在される。

クラッチプレート６は、クラッチハブ３側に一体化するように設けられる（図３参照）。該クラッチプレート６は、中心軸Ｃの軸方向に複数段設けられる。

クラッチハブ３は、シェル５の内側に、中心軸Ｃを中心として回転可能に配されている。クラッチハブ３の中央には図示しないメインシャフトが挿通され、固定される。また、クラッチハブ３には、プレッシャープレート２の方に向け突出する柱状突出部３ａが形成されている（図３参照）。本実施形態では、３つの柱状突出部３ａが、中心軸Ｃから等距離に、かつ周方向において１２０度毎に設けられている。３つの柱状突出部３ａの突き出した端面３ｂは、中心軸Ｃに実質的に垂直な面となっている。これら３つの柱状突出部３ａの突き出し端面３ｂは同じ高さに位置している。３つの柱状突出部３ａのそれぞれにはネジ孔３ｃが形成されている。また、これら柱状突出部３ａはプレッシャープレート２の挿通孔２ｂを通過し、ネジ止め完了状態においてリテーナー１１に突き当たるネジ止め箇所（ストッパー）として機能する。

プレッシャープレート２の中央には円形の貫通孔２ａが形成されている。また、プレッシャープレート２には、中心軸Ｃから等距離の位置に、周方向等間隔に例えば３つの挿通孔２ｂが形成されている。これら挿通孔２ｂにはクラッチハブ３の柱状突出部３ａが挿通される。クラッチハブ３の３つの柱状突出部３ａを、プレッシャープレート２のこれら３つの挿通孔２ｂのそれぞれに挿通させることで、クラッチハブ３とプレッシャープレート２とが組み合わされる。プレッシャープレート２の裏面２ｃは、プレッシャープレート２に最も近い段のクラッチプレート６に接する。

上記のようにクラッチハブ３とプレッシャープレート２とを組み合わせた状態において、柱状突出部３ａの突き出し端面３ｂはプレッシャープレート２の表面２ｄ側の挿通孔２ｂから僅かながらに突出する。また、クラッチハブ３とプレッシャープレート２とを組み合わせた状態において、３つの挿通孔２ｂのそれぞれにクラッチスプリング４が、当該クラッチスプリング４内に柱状突出部３ａを通した状態で収容される（図２等参照）。

［リテーナーの構成］
リテーナー１１は、ウェイト１２、プッシュレバー１３、ガイド１４を保持し、回転時、ウェイト１２等に遠心力を作用させる略円形の部材である（図４等参照）。本実施形態のリテーナー１１は、回転中心に一致する回転孔１１ａと、ガイド１４を設置するためのガイド設置用凹部１１ｂと、ウェイト１２のスライド動作を可能とするように形成された可動スペース１１ｃと、プッシュレバー１３の揺動軸１３ｃが嵌まり込む軸凹部１１ｄと、を備える（図４等参照）。一例として、本実施形態のリテーナー１１においては、１２０度おきに配置されるウェイト１２に合わせた形状の可動スペース１１ｃが形成されている（図７等参照）。なお、便宜上、リテーナー１１のうちウェイト１２が配置される側を表面１１ｘ、リテーナー１１のうちプレッシャープレート２を向く側を裏面１１ｙと呼ぶ。

ウェイト１２は、リテーナー１１の径方向へスライド可能に保持されていて、該リテーナー１１の回転時、遠心力を受けて外周側に移動するように設けられている。ウェイト１２は、真鍮等のごとく比重の大きな材料で形成されていてもよい。ここでいう径方向とは、リテーナー１１の回転中心から放射状に延びる方向のみならず、延長線が回転中心を通らない方向をも含む。ウェイト１２には、ガイド１４のガイドレール１４ｂが嵌まる被ガイド溝１２ａと、プッシュレバー１３の連動軸１３ｂが係合する係合溝１２ｂとが形成されている（図６、図７等参照）。係合溝１２ｂは、作動時、連動軸１３ｂが軸方向に動くのを許容する構造であり、本実施形態では、ウェイト１２の一方の面から他方の面まで貫通した構造となっている（図８等参照）。

プッシュレバー１３は、ウェイト１２のスライド動作に連動して支点を中心に揺動するように設けられる部材である。一例として、本実施形態のプッシュレバー１３は略Ｌ字形の板状の部材からなり、曲折部の近傍から両側に突出したボス形状の揺動軸（支点）１３ｃを中心として径方向に揺動可能な状態でリテーナー１１に保持される。揺動軸１３ｃは、リテーナー１１の裏面１１ｙ側に設けられている軸凹部１３ｄに裏面１１ｙ側から嵌め込まれる（図７等参照）。

また、プッシュレバー１３の上端付近（ウェイト１２に近い側の端部付近）には、両側に突出したボス形状の連動軸（作用点）１３ｂが設けられている（図７等参照）。連動軸１３ｂは、ウェイト１２の係合溝１２ｂに係合する（図６等参照）。

ガイド１４は、ウェイト１２を周方向に案内する部材である。本実施形態のガイド１４は、中心孔１４ａの周りで３つのウェイト１２を放射状にスライドさせるガイド（ラジアルウェイトガイド）であり、周方向等間隔（１２０度おき）に配置されたガイドレール１４ｂを備える（図６、図７等参照）。ガイドレール１４ｂは、ウェイト１２の係合溝１２ｂ内に嵌まり込む。

さらに、リテーナー１１には、ウェイト１２の可動範囲を制限するストッパーが設けられている。本実施形態では、ガイド１４の外周縁部１４ｃが、ウェイト１２の被ガイド溝１２ａの溝最奥部１２ｃに当接する構成であり、外周縁部１４ｃを、ウェイト１２の径方向内側への可動範囲を制限するストッパーとして機能させている（図６、図７参照）。また、本実施形態では、リテーナー１１の可動スペース１１ｃの外周寄りの内壁部１１ｅにウェイト１２の外周面１２ｄが当接する構成として、内壁部１１ｅを、ウェイト１２の径方向外側への可動範囲を制限するストッパーとして機能させている（図６、図７参照）。

なお、特に図示はしていないが、ウェイト１２がストッパーに当接する位置を適宜変える（例えば、ウェイト１２の径方向長さを変える、ストッパーとなる外周縁部１４ｃの厚みを変える）ことが可能な構成としたアジャスタブルストッパーを採用してもよい。こうした場合、ウェイト１２の可動範囲を変えることで、プッシュレバー１３からプレッシャープレート２に作用する押圧力の上限値を、例えば図１１中において二点鎖線で示すごとく適宜変えることができる（図１１参照）。

プッシュレバー１３の先端部について説明する（図４、図５等参照）。プッシュレバー１３の先端部には、プレッシャープレート２の表面２ｄに当接し、押圧される当接端１３ａが形成されている。当接端１３ａは、例えば、外周側を向き、かつ外周を向いた先端に近づくにつれ漸次薄くなる爪形状に形成されている（図５等参照）。また、プッシュレバー１３の少なくとも当接端１３ａを含む部分は、弾性変形可能な部材で形成されている。例えば本実施形態では、プッシュレバー１３の全体をバネ鋼で形成している。バネ鋼で形成される等した当接端１３ａは、従来のプッシュレバー（一例として、アルミ合金等の高剛性軽量材が適用されたプッシュレバー）よりも変形しやすい（図５等参照）。

上記のごときクラッチ装置１においては、リテーナー１１の回転に伴い遠心力が作用し、ガイド１４のガイドレール１４ｂに沿ってウェイト１２が外周側に移動する。ウェイト１２が外周側に移動すると、ウェイト１２の係合溝１２ｂに係合するプッシュレバー１３の連動軸１３ｂも外周側に移動する。連動軸１３ｂが外周側に移動すると、揺動軸１３ｃを中心にしてプッシュレバー１３が揺動し、当接端１３ａが迫り出し、プレッシャープレート２（の表面２ｄ）に当接する（図４、図５等参照）。また、リテーナー１１の回転速度が増すほどウェイト１２に作用する遠心力も増し、プッシュレバー１３がプレッシャープレート２を押圧する力も増す。

このように構成された本実施形態のクラッチ装置１によれば、出力系の回転数上昇に伴いウェイト１２に作用する遠心力が増大する現象を利用することによって、クラッチスプリング４によるバネ押圧力に遠心力を加えて押圧荷重を作用させることができる。つまり、クラッチスプリング４によるバネ押圧力を低減したとしても、その分をウェイト１２に作用する遠心力を利用して補い、常に、フリクションプレート７とクラッチプレート６との滑りを防止する圧着力を確保することができる。

別言すれば、本実施形態のクラッチ装置１においては、出力系（回転駆動力出力系）に対する各プレート（プレッシャープレート２、クラッチプレート６、フリクションプレート７）への押圧力がそれほど必要のないエンジン回転数の低い状態では当該押圧力を低減させ、押圧力が必要になるエンジン回転数の高い状態にて、入力系（回転駆動力入力系）の回転数の上昇に伴って押圧力を補うこととしている。つまり、このクラッチ装置１では、出力系に対する各プレートの押圧力を必要な時にだけ必要な押圧力となるように可変としたことから、そうでない構造（最大トルク発生時を基準として、出力系に各プレートの押圧力を常に一定に設定した構造の自動二輪車あるいはそのクラッチ装置）と比較して、クラッチレバーを操作するのに必要な力を大幅に低減することが可能となる。

しかも、弾性変形するプッシュレバー１３、スライド動作するウェイト１２、ウェイト１２の可動範囲を制限するストッパーを採用した構成である本実施形態のクラッチ装置１においては、
・プッシュレバー１３からプレッシャープレート２に作用する押圧力に上限を設けることができる（図１１参照）。したがって、エンジン回転数が高い（すなわちウェイト１２に作用する遠心力が大きい）ときの押圧力が大きくなりすぎるのを抑えることができる。これによれば、クラッチレバー操作に必要な力が大きくなりすぎるのを回避することができる。このことは、例えば、エンジン回転数が高い状態で高速巡行している状況下でギアチェンジすることによって加速力を得ようとするようなとき、より快適なクラッチレバー操作を可能にするといった、優れた操作性を実現することに資する。
・プッシュレバー１３が弾性変形可能であるため、ウェイト１２の可動範囲に占める、プッシュレバー１３とプレッシャープレート２とが当接しあっている範囲の割合が大きい。
・リテーナー１１とプレッシャープレート２の間隔をより狭くすることが可能となる。
・ウェイト１２に、より重量の大きなものを適用することが可能となる（適用しても、ストッパーの働きにより、エンジン高回転時の押圧力が大きくなりすぎない）。したがって、エンジン回転数がより低い状態において、プッシュレバー１３をプレッシャープレート２に当接ないしは押圧させ、プレッシャープレート２に対してより大きな押圧力を作用させることが可能となる。
・より重量の大きなウェイト１２を適用することで、ばね力（弾性力）がより弱いクラッチスプリング４を採用することが可能となる。
・クラッチレバーの操作に必要な力（クラッチレバーを握り、クラッチ操作をする際の把持力）を抑えることが可能となる。これは、例えば、信号待ちの間クラッチレバーを握ったままにしたい等の状況下におけるライダーにとって好適である。
・エンジンの出力に応じて、適宜、ウェイト１２の重量、可動範囲、プッシュレバー１３の形状、剛性（弾性力）、さらにはクラッチスプリング４を変えることで、クラッチレバーの操作に必要な力や操作フィーリングを変えることができる。
というさらなる利点がある。

本実施形態のクラッチ装置１によれば、上記のごとき構成のリテーナー１１を採用することで、エンジンの全回転数域でフリクションプレート７とクラッチプレート６との圧着状態を確保した上で、ライダーの体力や運転技術の如何を問わず多くの人が自動二輪車の運転を楽しむことが可能となる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

本発明は、自動二輪車等の車両におけるクラッチ装置とそのリテーナーに適用して好適なものである。

１…クラッチ装置、２…プレッシャープレート、２ａ…貫通孔、２ｂ…挿通孔、２ｃ…裏面、２ｄ…表面、３…クラッチハブ、３ａ…柱状突出部、３ｂ…端面、３ｃ…ネジ孔、４…クラッチスプリング、５…シェル、５ａ…スプロケット、６…クラッチプレート、７…フリクションプレート、１１…リテーナー、１１ａ…回転孔、１１ｂ…ガイド設置用凹部、１１ｃ…可動スペース、１１ｄ…軸凹部、１１ｅ…内壁部（ストッパー）、１１ｘ…表面、１１ｙ…裏面、１２…ウェイト、１２ａ…被ガイド溝、１２ｂ…係合溝、１２ｃ…溝最奥部、１２ｄ…外周面、１３…プッシュレバー、１３ａ…当接端、１３ｂ…連動軸、１３ｃ…揺動軸、１４…ガイド、１４ａ…中心孔、１４ｂ…ガイドレール、１４ｃ…外周縁部（ストッパー）、Ｃ…中心軸

Claims (6)

1. 回転軸を中心とした略径方向に直線移動可能に保持されるウェイトと、該ウェイトの直線移動動作に応じて揺動するプッシュレバーと、を保持し、回転時、前記ウェイトに遠心力を作用させて外周方向にスライドさせ、クラッチ装置のプレッシャープレートに前記プッシュレバーの当接端を当接させて前記プレッシャープレートに所定の荷重を作用させるリテーナーであって、
   前記ウェイトの可動範囲を制限する位置に配置されたストッパーを備えており、
   前記プッシュレバーの少なくとも前記当接端が弾性変形可能な部材で形成されている、リテーナー。
2. 前記プッシュレバーの少なくとも前記当接端がバネ鋼で形成されている、請求項１に記載のリテーナー。
3. 前記プッシュレバーがバネ鋼で形成されている、請求項２に記載のリテーナー。
4. 前記当接端が、先端に向かうにつれて厚みが漸次少なくなる形状である、請求項２に記載のリテーナー。
5. 前記ストッパーが、前記ウェイトの可動範囲を調節するアジャスタブルストッパーである、請求項４に記載のリテーナー。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のリテーナーを備えたクラッチ装置。
   

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