JP6676672B2

JP6676672B2 - クラッチ機構

Info

Publication number: JP6676672B2
Application number: JP2018019572A
Authority: JP
Inventors: 暢隆山口; 健司庭田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2020-04-08
Anticipated expiration: 2038-02-06
Also published as: CN110118228B; JP2019138322A; US11098769B2; US20190242443A1; CN110118228A

Description

本発明は、油圧で作動するクラッチ機構に関する。

湿式多板クラッチなどからなるクラッチ機構は、交互に配列された複数のディスクとプレートとを有し、これらをピストンの押圧力により係合させることで回転力が伝達可能となる。ピストンは、ピストン室に印加される油圧により作動し、ディスクとプレートを係合状態または解放状態に切り替える。

特開２０００−３２０５７３号公報特開２０１７−１０６５７８号公報

ピストン室には、ストレーナによりオイルパンから吸い上げられ、ソレノイドバルブで所定の油圧が印加される。この際、ストレーナから作動油を吸い上げる際にわずかな気泡が混入すると、気泡がピストン室内に滞留し、ピストンの油圧応答性に影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、ピストン室内の気泡の滞留を防止できる構造を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のクラッチ機構は、油圧により作動するピストンによってクラッチを係合した状態または解放した状態に切り替えるクラッチ機構であって、前記ピストンは、前記クラッチを押圧する第１の側面部と、前記油圧が作用する第２の側面部とを有し、前記第２の側面部が周方向に凹凸形状を有し、凹部は円周方向に全周に亘って形成された溝状であり、凸部は溝状の凹部を円周方向に所定の長さごとに仕切る壁部となり、前記第２の側面部は、前記ピストンが配置されるケースとの間でオイルを流動させるピストン室の一部を構成し、前記ピストン室におけるケースの側壁には、オイル流入口、オイル流出口、油圧検出口が設けられ、前記オイル流入口、前記オイル流出口、前記油圧検出口は、前記ケースの側壁において他の部位より凹んだ形状を有し、所定の間隔で配置され、前記オイル流入口には、所定の流量のオイルが常時供給され、前記オイル流入口から前記ピストン室に流入したオイルは、前記ピストン室内を流動して前記オイル流出口から排出され、前記油圧検出口には、前記ピストン室内を流動するオイルの圧力を検出するセンサが配置される。

本発明によれば、ピストン室内の気泡の滞留を防止できる構造を実現することができる。

本実施形態のクラッチ機構におけるピストン周辺の構造を示す断面図である。本実施形態のクラッチ機構におけるピストンの外観図（ａ）、（ｂ）および従来のピストンの外観図（ｃ）である。本実施形態のクラッチ機構におけるピストン室の構造を示す側面図（ａ）およびピストン室にピストンが組み込まれた状態を示す側面図（ｂ）である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。

＜全体構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態のピストン９を備えるクラッチ機構１の全体構成について説明する。

図１は、本実施形態のクラッチ機構１におけるピストン周辺の構造を示す図である。

本実施形態のクラッチ機構１は、複数のディスク７およびプレート８が交互に隣接配置された湿式多板クラッチであり、例えば、四輪駆動車両における各車輪へのトルク配分を制御する差動装置（デファレンシャル装置）に適用される。差動装置は、車両の走行状態に応じて、クラッチ機構におけるクラッチの締結／切断を制御することで、各車輪のドライブシャフトに適切なトルクが伝達されるようにトルク配分を制御する。

クラッチ機構１は、ケース２内に、入力軸３、出力軸４、ディスクホルダ５、プレートホルダ６、ディスク７、プレート８、ピストン９、ピストン室１０、油路１１、ソレノイドバルブ１２を備える。ディスク７およびプレート８は、湿式多板クラッチなどの摩擦係合要素である。

入力軸３および出力軸４は、軸方向Ｌに直列に配置され、ケース２内に回転自在に支持される。入力軸３は、エンジンやモータ等の不図示の駆動源から駆動力が入力されて、回転駆動する。ディスクホルダ（クラッチハブ）５は、入力軸３にスプライン結合されて一体回転する。プレートホルダ（クラッチドラム）６は、出力軸４にスプライン結合されて一体回転する。ディスクホルダ５は、入力軸３および出力軸４の軸方向Ｌに所定の間隔で配列された複数のディスク７を保持する。プレートホルダ６は、入力軸３および出力軸４の軸方向Ｌに所定の間隔で配列された複数のプレート８を保持する。ディスク７とプレート８は、互いに交互に対向するように軸方向Ｌに配列される。ディスクホルダ５とプレートホルダ６は、複数の軸受１３により相対的に回転自在に支持される。

ピストン９は、中空円盤状の部材であり、軸方向Ｌに変位可能にケース２内に支持される。ピストン９は、プレートホルダ６に保持される複数のプレート８のうち、最外方に位置するプレート８ａに近接配置される。ピストン９は、リターンスプリング１４によりプレート８から離れる方向に付勢された状態でケース２内に支持される。ピストン９は、軸方向Ｌにおける一方の側面（プレート側）に、最外方のプレート８ａに当接し押圧するプレート押圧部９１を有し、他方の側面（ソレノイドバルブ側）は、作動油としてのオイルの油圧が印加されるピストン室１０の一部を構成するオイル流動部９２を有する。オイル流動部９２は、周方向に凹凸形状を有し、後述するようにオイルの流速を変化させる機能を有する。

ピストン室１０は、上記オイル流動部９２が形成されたピストン９の側面と、ケース２の側壁２ａにより形成される。ケース２の側壁２ａには、ピストン室１０に連通する上流側オイル流路１１ａが形成されている。上流側オイル流路１１ａは、ソレノイドバルブ１２に連通している。また、ケース２には、上流側オイル流路１１ａおよびソレノイドバルブ１２に連通する下流側オイル流路１１ｂが形成されている。下流側オイル流路１１ｂは、出力軸４を支持する軸受１５近傍まで延びている。つまり、ピストン室１０内のオイルは、上流側オイル流路１１ａ、ソレノイドバルブ１２、下流側オイル流路１１ｂを介して出力軸４の軸受１５の近傍に流出する。

ソレノイドバルブ１２は、上流側オイル流路１１ａから下流側オイル流路１１ｂに流れるオイルの流量を制御する。ソレノイドバルブ１２は、バルブの開口径を変化させることで流動するオイルの流量を増減または遮断する。これにより、ピストン室１０内のオイルの油圧を増減させてピストン９を作動させる。ピストン室１０内の油圧が第１の油圧を超えると、リターンスプリング１４の力に抗してピストン９が油圧により作動して、最外方のプレート８ａに当接し押圧する。すると、プレート８がディスク７を挟み込み、ディスク７とプレート８が係合した状態となる。この状態では、プレート８とディスク７が一体回転可能となるので、入力軸３から出力軸４にトルクが伝達可能な締結状態となる。一方、ピストン室１０内の油圧が第１の油圧を下回ると、油圧によるピストン９への押圧力が減少して、リターンスプリング１４の力によりピストン９が作動して、最外方のプレート８ａから離間する。すると、プレート８とディスク７が係合した状態が解放され、プレート８とディスク７が相対回転可能となるので、入力軸３から出力軸４にトルクが伝達されない切断状態となる。

以上がクラッチ機構１の構成および機能である。

＜ピストン９の構成＞
次に、図１に加えて、図２および図３を参照して、本実施形態のクラッチ機構１におけるピストン９の構成を説明する。

図２は、本実施形態のクラッチ機構１におけるピストン９の外観図（ａ）、（ｂ）および従来のピストンの外観図（ｃ）を比較して示す図である。図３は、本実施形態のクラッチ機構１におけるピストン室１０の構造を示す側面図（ａ）およびピストン室１０にピストン９が組み込まれた状態を示す側面図（ｂ）である。

上述したように、本実施形態のピストン９は、中空円盤状であり、軸方向Ｌにおける一方の第１の側面部９Ａに、最外方のプレート８ａに当接し押圧するプレート押圧部９１を有し、他方の第２の側面部９Ｂに、油圧が印加されるピストン室１０の一部を構成するオイル流動部９２を有する。オイル流動部９２は、周方向に凹凸形状を有する。詳しくは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、オイル流動部９２は、所定の間隔（図２では４５°間隔）で配置された円周方向に延びる複数の凹部９３と、隣接する凹部９３間に設けられた複数の凸部９４を有する。凹部９３は、凸部９４の５倍程度の長さを有し、凹部９３と凸部９４は交互に配置されている。

凹部９３は、底面部９３ａと内側面９３ｂと外側面９３ｃと前側面９３ｄと後側面９３ｅを有し、凸部９４は、上面部９４ａ前側面９４ｂと後側面９４ｃを有する。凹部９３の前側面９３ｄは、凸部９４の後側面９４ｃを構成し、凹部９３の後側面９３ｅは、凸部９４の前側面９４ｂを構成する。凸部９４および凹部９３の前側面９３ｄ、９４ｂおよび後側面９３ｅ、９４ｃは、凸部９４の上面部９４ａから凹部９３の底面部９３ａに向かって末広がりに傾斜する曲面状となっている。各凹部９３の底面部９３ａは、円周方向にそれぞれ同じ高さとなっている。同様に、各凸部９４の上面部９４ａは、円周方向にそれぞれ同じ高さとなっている。

プレート押圧部９１は、上記オイル流動部９２に対して凹部９３と凸部９４が反転した構造となっている。これにより、ピストン９を軽量化して油圧応答性を向上することができる。また、プレート押圧部９１は、上記オイル流動部９２の外側面９３ｃに対応する凸部から起立する複数の突起部９１ａを有する。突起部９１ａは、所定の間隔（図２では４５°間隔）で円周方向に延びている。ピストン９は、各突起部９１ａがスラスト方向の軸受（不図示）を介して最外方のプレート８ａに対して円周方向で当接しプレート８を押圧する。

本実施形態のピストン９の構成に対して、従来のピストンの構成を比較して示す図２（ｃ）では、ピストン９’の側面部９Ｂ’のオイル流動部９２’が凹凸形状ではなく、周方向に一様に平滑な面となっている。このため、オイル流動部９２’に沿って流れるオイルの流速は変化せず一定である。これに対して、本実施形態のピストン９のオイル流動部９２は、周方向に凹凸形状を有するため、オイルの流速が変化する。

以下に、図３を参照して、本実施形態のピストン９がオイルの流速を変化させる機能を説明する。

図３は、本実施形態のクラッチ機構１におけるピストン室１０の構造を示す側面図（ａ）およびピストン室１０にピストン９が組み込まれた状態を示す側面図（ｂ）である。

ピストン室１０におけるケース２の側壁２ａには、オイル流入口２１、オイル流出口２２および油圧検出口２３が設けられている。オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３は、他の部位より凹んだ形状を有し、所定の間隔（図３では１２０°間隔）で配置されている。このようにピストン室１０を構成するケース２の側壁２ａにも凹凸形状が設けられているので、ピストン９と側壁２ａとで凹凸形状の油路を形成し、気泡が滞留しにくくなる。オイル流入口２１には、不図示のオイルポンプから所定の流量のオイルが常時供給される。オイル流入口２１からピストン室１０に流入したオイルは、ピストン室１０内を左回りまたは右回りに流動してオイル流出口２２から排出される。油圧検出口２３には、ピストン室１０内を流動するオイルの圧力を検出するセンサ（不図示）が配置される。図３（ａ）に示すケース２の側壁２ａに、図３（ｂ）に示すようにオイル流動部９２が対面するようにピストン９を配置することで内部にピストン室１０が形成される。この際、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３がピストン９の凹部９３に位置するように、換言すると、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３の近傍にピストン９の凸部９４が位置しないように、位相を合わせてピストン９をケース２に組み付ける。

ピストン室１０内を流動するオイルに気泡が混入している場合、オイルの流速が変化せずに一定の状態であると、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３に気泡が溜まりやすい。これに対して、本実施形態のピストン９のオイル流動部９２を凹凸形状としたことにより、ピストン室１０の容積が増加すると共に、ピストン室１０内のオイル流路が凸凹形状になる。その結果、凹凸形状がオイルの流れを遮るような仕切り壁として機能し、かつピストン室１０の容積が増加した効果でオイルの流速が下がり、オイルの浮力で気泡が仕切り壁から抜けやすくなり滞留が発生しにくくなる。なお、気泡が仕切り壁に当たって滞留しないように、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３がピストン９の凹部９３に位置し、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３の近傍にピストン９の凸部９４が位置しないように構成している。

また、本実施形態のピストン９のオイル流動部９２を凹凸形状としたことにより、ピストン９の強度を高くすることができる。

上述した実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。例えば、本実施形態のピストン９は、差動装置のクラッチ機構に限らず、ハイブリッド自動車の複数の電動機を切り替える機構などにも適用可能である。

［実施形態のまとめ］
＜第１の態様＞
油圧により作動するピストン９によってクラッチ７，８を係合した状態または解放した状態に切り替えるクラッチ機構１であって、
上記ピストン９は、上記クラッチ７，８を押圧する第１の側面部９Ａと、上記油圧が作用する第２の側面部９Ｂとを有し、
上記第２の側面部９Ｂが周方向に凹凸形状を有する。

第１の態様によれば、ピストン９における油圧が作用する側面部９Ｂを凹凸形状にしたことにより油圧が作用するピストン室１０の容積が増加し、オイルの流路が凸凹形状になったことによりオイルの流速が変化する。これにより、ピストン９の凹凸形状がオイルの流れを遮るような仕切り壁として機能し、かつピストン室１０の容積が増加した効果でオイルの流速が下がり、オイルの浮力で気泡が仕切り壁から抜けやすくなり滞留が発生しにくくなる。

また、ピストン９を凹凸形状としたことによりピストン９の強度を高くすることができる。

＜第２の態様＞
第１の態様において、上記ピストン９は、中空円盤状の外形を有し、
上記第２の側面部は、所定の間隔で配置された円周方向に延びる複数の凹部９３と、隣接する凹部間に設けられた複数の凸部９４を有する。

第２の態様によれば、ピストン９にオイルの流速を変化させる機能を付与することができる。

＜第３の態様＞
第２の態様において、上記凹部９３は、上記凸部９４の長さより長く、上記凹部９３と上記凸部９４は交互に配置されている。

第３の態様によれば、ピストン室１０の容積が増加した効果でオイルの流速が下がり、オイルの浮力で気泡が仕切り壁から抜けやすくなり滞留が発生しにくくなる。

＜第４の態様＞
第２または第３の態様において、上記第１の側面部９Ａは、上記第２の側面部９Ｂに対して上記凹部９３と上記凸部９４が反転した構造を有し、上記第２の側面部９Ｂの凹部９３に対応する凸部から起立する複数の突起部９１ａを有し、
上記突起部９１ａが上記クラッチ８ａを押圧する。

第４の態様によれば、ピストン９を軽量化して油圧応答性を向上することができる。

＜第５の態様＞
第１から第４のいずれかの態様において、上記第２の側面部９Ｂは、上記ピストン９が配置されるケース２との間でオイルを流動させるピストン室１０の一部を構成し、
上記ピストン室１０におけるケース２の側壁２ａには、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３が設けられ、
上記オイル流入口２１、上記オイル流出口２２、上記油圧検出口２３は、上記第２の側面部９Ｂにおいて他の部位より凹んだ形状を有し、所定の間隔で配置されている。

第５の態様によれば、ピストン室１０を構成するケース２の側壁２ａにも凹凸形状が設けられるので、ピストン９とケース側壁２ａとで凹凸形状の油路を形成し、気泡が滞留しにくい構造を実現できる。

＜第６の態様＞
第５の態様において、上記オイル流入口２１には、所定の流量のオイルが常時供給され、上記オイル流入口２１から上記ピストン室１０に流入したオイルは、上記ピストン室１０内を流動してオイル流出口２２が排出され、上記油圧検出口２３には、上記ピストン室１０内を流動するオイルの圧力を検出するセンサが配置される。

第６の態様によれば、オイル流入口２１から油圧検出口２３を介してオイル流出口２２に至る流路において気泡が滞留しにくい構造を実現できる。

＜第７の態様＞
第６の態様において、上記オイル流入口２１、上記オイル流出口２２、上記油圧検出口２３が、上記ピストン９の凹部９３に位置するように、上記ピストン９が上記ケース２に組み付けられる。

第７の態様によれば、オイル流入口２１、オイル流出口２２、油圧検出口２３の近傍にピストン９の凸部９４が位置しないように配置することで、気泡が仕切り壁に当たって滞留しないような構成にできる。

＜第８の態様＞
油圧により作動して、クラッチ機構１のクラッチ７，８を係合した状態または解放した状態に切り替えるピストン９であって、
上記ピストン９は、上記クラッチ８ａを押圧する第１の側面部９Ａと、上記油圧が作用する第２の側面部９Ｂとを有し、
上記第２の側面部９Ｂが周方向に凹凸形状を有する。

第８の態様によれば、ピストン９における油圧が作用する側面部９Ｂを凹凸形状にしたことにより油圧が作用するピストン室１０の容積が増加し、オイルの流路が凸凹形状になったことによりオイルの流速が変化する。これにより、ピストン９の凹凸形状がオイルの流れを遮るような仕切り壁として機能し、かつピストン室１０の容積が増加した効果でオイルの流速が下がり、オイルの浮力で気泡が仕切り壁から抜けやすくなり滞留が発生しにくくなる。

＜第９の態様＞
第８の態様において、上記第２の側面部９Ｂは、所定の間隔で配置された円周方向に延びる複数の凹部９３と、隣接する凹部間に設けられた複数の凸部９４を有する。

第９の態様によれば、ピストン９にオイルの流速を変化させる機能を付与することができる。

＜第１０の態様＞
第９の態様において、上記凹部９３は、上記凸部９４の長さより長く、上記凹部９３と上記凸部９４は交互に配置されている。

第１０の態様によれば、ピストン室１０の容積が増加した効果でオイルの流速が下がり、オイルの浮力で気泡が仕切り壁から抜けやすくなり滞留が発生しにくくなる。

＜第１１の態様＞
第９または第１０の態様において、上記第１の側面部９Ａは、上記第２の側面部９Ｂに対して上記凹部９３と上記凸部９４が反転した構造を有し、上記第２の側面部９Ｂの凹部９３に対応する凸部から起立する複数の突起部９１ａを有し、
上記突起部９１ａが上記クラッチ８ａを押圧する。

第１１の態様によれば、第４の態様によれば、ピストン９を軽量化して油圧応答性を向上することができる。

１…クラッチ機構
２…ケース
２ａ…側壁
３…入力軸
４…出力軸
５…ディスクホルダ
６…プレートホルダ
７…ディスク（クラッチ）
８…プレート（クラッチ）
８ａ…最外方のプレート
９…ピストン
９Ａ…第１の側面部
９Ｂ…第２の側面部
１０…ピストン室
１１…油路
１１ａ…上流側オイル流路
１１ｂ…下流側オイル流路
１２…ソレノイドバルブ
１３…軸受
１４…リターンスプリング
１５…軸受
２１…オイル流入口
２２…オイル流出口
２３…油圧検出口
９１…プレート押圧部
９１ａ…突起部
９２…オイル流動部
９３…凹部
９３ａ…底面部
９３ｂ…内側面
９３ｃ…外側面
９３ｄ…前側面
９３ｅ…後側面
９４…凸部
９４ａ…上面部
９４ｂ…前側面
９４ｃ…後側面
Ｌ…軸方向

Claims

油圧により作動するピストンによってクラッチを係合した状態または解放した状態に切り替えるクラッチ機構であって、
前記ピストンは、前記クラッチを押圧する第１の側面部と、前記油圧が作用する第２の側面部とを有し、
前記第２の側面部が周方向に凹凸形状を有し、
前記第２の側面部の凹部は円周方向に全周に亘って形成された溝状であり、前記第２の側面部の凸部は溝状の凹部を円周方向に所定の長さごとに仕切る壁部となり、
前記第２の側面部は、前記ピストンが配置されるケースとの間でオイルを流動させるピストン室の一部を構成し、
前記ピストン室におけるケースの側壁には、オイル流入口、オイル流出口、油圧検出口が設けられ、
前記オイル流入口、前記オイル流出口、前記油圧検出口は、前記ケースの側壁において他の部位より凹んだ形状を有し、所定の間隔で配置され、
前記オイル流入口には、所定の流量のオイルが常時供給され、前記オイル流入口から前記ピストン室に流入したオイルは、前記ピストン室内を流動して前記オイル流出口から排出され、前記油圧検出口には、前記ピストン室内を流動するオイルの圧力を検出するセンサが配置されることを特徴とするクラッチ機構。
前記ピストンは、中空円盤状の外形を有し、
前記第２の側面部は、所定の間隔で配置された円周方向に延びる複数の前記凹部と、隣接する凹部間に設けられた複数の前記凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
前記凹部は、前記凸部の長さより長く、前記凹部と前記凸部は交互に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ機構。
前記第１の側面部は、前記第２の側面部に対して前記凹部と前記凸部が反転した構造を有し、前記第２の側面部の凹部に対応する凸部から起立する複数の突起部を有し、
前記突起部が前記クラッチを押圧することを特徴とする請求項２または３に記載のクラッチ機構。
前記オイル流入口、前記オイル流出口、前記油圧検出口が、前記ピストンにおける前記第２の側面部の凹部に対面する位置になるように、前記ピストンが前記ケースに組み付けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
前記ピストンにおける前記第２の側面部の前記凹部の深さと前記凸部の高さが同じであり、前記凸部は、隣接する前記凹部に向かって末広がりに傾斜する曲面状となっていることを特徴とする請求項２または３に記載のクラッチ機構。
前記突起部は、前記第２の側面部の凹部よりも外周側に配置され、当該第２の側面部の凹部の深さよりも裏面側に突出していることを特徴とする請求項４に記載のクラッチ機構。