JP6757686B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。

下記特許文献１には、ピストンと、ピストンを軸方向に付勢する皿ばねと、皿ばねの径方向内側に配置されたラジアルベアリング（内側部品）と、皿ばねの内側部材に対する軸方向の移動を規制するスナップリング（規制部材）と、を備えた構成が開示されている。この構成では、内側部材に対して皿ばねを径方向外側から接触させることで、皿ばねの径方向の位置を決めている。

特許第５８６７４７７号公報

ところで、この種の皿ばねは、ピストンが軸方向に変位する際に、皿ばねの径方向内端が径方向内側に向けて移動するように弾性変形する。このため、皿ばねの弾性変形に伴って、皿ばねの径方向内端が内側部材の外周面に強く圧接され、この外周面を削ってしまうおそれがある。
このような内側部材の削れを防止するために、例えば皿ばねの外周部で径方向の位置決めを行い、皿ばねと内側部材との接触を回避することも考えられる。しかしながら、このような構成では、設計上の制約が増して設計自由度が低くなってしまう。
あるいは、内側部材の外周面に表面処理を施して削れにくくすることで、削れを防止することも考えられる。しかしながら、このような表面処理は製造コストを増大させるだけでなく、上記した皿ばねの弾性変形がピストンの往復運動に伴って繰り返されることを考慮すると、表面処理を施しても削れへの対策が不充分となるおそれがある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、皿ばねの内側に配置された内側部材の削れを防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るクラッチ装置は、ピストンと、前記ピストンを軸方向に付勢する皿ばねと、前記皿ばねの径方向内側に配置された内側部材と、前記皿ばねの被支持部に径方向内側から当接し、前記皿ばねの径方向内端部が前記内側部材から径方向に離れた位置で、前記皿ばねを支持する支持部材と、前記支持部材の前記内側部材に対する軸方向の移動を規制する規制部材と、を有する。

上記態様に係るクラッチ装置では、支持部材が皿ばねを内側部材から径方向に離れた位置で支持する。これにより、皿ばねと内側部材との接触が回避されるため、皿ばねの弾性変形に伴って内側部材が削れてしまうのを防止することができる。また、支持部材が皿ばねの被支持部に径方向内側から当接することで皿ばねが支持されるため、例えば皿ばねの荷重特性を調整するために皿ばねの本体部の外径等の寸法を変更したとしても、皿ばねの支持構造には影響が及ばない。従って、皿ばねの寸法を容易に変更することが可能となり、設計の自由度を高めることができる。

また、前記支持部材は、前記被支持部に径方向内側から当接する当接部と、前記当接部から径方向内側に延び、前記内側部材の外周面に接触する支持部と、を有し、前記当接部から前記内側部材の外周面までの径方向における距離をＬ１とし、前記皿ばねにおける前記被支持部から径方向内端部までの長さをＬ２とするとき、Ｌ２＜Ｌ１であってもよい。

この場合、当接部から内側部材の外周面までの径方向における距離Ｌ１の分だけ、皿ばねの被支持部から内側部材の外周面までの距離を確保することができる。そして、皿ばねにおける被支持部から径方向内端部までの長さＬ２がＬ１より小さいため、皿ばねが弾性変形することで、皿ばねの径方向内端部が最も内側部材に接近したときであっても、この径方向内端部が内側部材に接触するのを回避することができる。

また、前記支持部は環状に形成され、前記当接部は、前記支持部の外周縁から軸方向に延びていてもよい。

この場合、支持部材が断面視でＬ字形状となり、例えば板材を曲げることで支持部材を製造することが可能となる。これにより、支持部材の製造時間または製造コストを抑えることができる。

また、前記皿ばねは、環状の本体部と、前記本体部の内周縁から径方向内側に向けて延びる複数の爪部と、を有し、前記被支持部は前記本体部の内周縁であってもよい。

この場合、皿ばねのうち、環状の本体部の内周縁が、支持部材によって支持される。そして、この内周縁から径方向内側に向けて延びる爪部の先端部（皿ばねの径方向内端部）が、内側部材に接触するのを前述の通り回避することができる。この構成により、例えば爪部の長さ等を適宜変更することで、この皿ばねのストロークに対する荷重特性を容易に調整することが可能であり、設計の自由度を確保することができる。

また、前記皿ばねは、複数の貫通孔が形成された環状の本体部を有し、前記被支持部は、前記貫通孔の内面であってもよい。

この場合、本体部の貫通孔における内面に支持部材が当接することで、皿ばねが支持されるため、例えばこの本体部の内周縁を支持部材などの相手部品に当接させて、皿ばねによる弾性復元力を発生させることができる。これにより、例えば本体部の内周縁から突出する爪部を相手部品に当接させる場合と比較して、皿ばねのうち、弾性変形して弾性復元力を生じさせる本体部が占める割合を大きくして、大きな弾性復元力を生じさせることができる。

本発明の上記態様によれば、皿ばねの内側に配置された内側部材の削れを防止することができる。

第１実施形態のクラッチ装置の概略図である。 図１の皿ばねおよび支持部材の説明図であり、（ａ）は両部材の斜視図であり、（ｂ）は異なる角度から見た両部材の斜視図である。 第２実施形態のクラッチ装置の概略図である。 図３の皿ばねおよび支持部材の説明図であり、（ａ）は両部材の斜視図であり、（ｂ）は異なる角度から見た両部材の斜視図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るクラッチ装置の構成を、図１〜図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。また、不図示の構成は従来と同様であるため省略している。
クラッチ装置３０は、図１に示されるように、ウェーブスプリング１と、皿ばね１０と、ケース体（クラッチドラム）３１と、筒状のピストン３４と、摩擦機構３６と、クラッチハブ３７と、スナップリング３８（規制部材）と、を備えている。皿ばね１０は、このクラッチ装置３０のリターンスプリングとして用いられている。

ウェーブスプリング１、皿ばね１０、ピストン３４、摩擦機構３６、クラッチハブ３７、およびスナップリング３８の各中心軸は、共通の軸（以下、単に共通軸という）上に配置されている。ここで本実施形態では、共通軸に沿う方向（図１のＸ軸方向）を単に軸方向という。また、ピストン３４は軸方向に沿う有底筒状に形成されている。以下、軸方向に沿うピストン３４の開放端部３４ｄ側を単に＋Ｘ側といい、その反対側を−Ｘ側という。
また、軸方向から見た平面視において、共通軸に直交する方向を径方向といい、共通軸回りに周回する方向を周方向という。

ケース体３１は、例えばアルミニウム合金などで形成されている。ケース体３１は、ウェーブスプリング１、皿ばね１０、ピストン３４、摩擦機構３６、およびクラッチハブ３７を内部に収容している。ケース体３１には、軸方向に延びる円筒状の支持突部（内側部材）３１ｂが形成されている。
なお、支持突部３１ｂは軸方向に延びる円柱状であってもよい。また、ケース体３１に固定された、ケース体３１と別体の内側部材を、支持突部３１ｂの代わりに用いてもよい。

ピストン３４は、ケース体３１の支持突部３１ｂに対して軸方向に往復移動する。ピストン３４の底壁部３４ａには、共通軸と同軸に位置する貫通孔３４ｂが形成され、この貫通孔３４ｂの内側に、支持突部３１ｂが配設されている。ピストン３４の周壁部３４ｃにおける開放端部３４ｄは、摩擦機構３６に対して軸方向に対向している。

摩擦機構３６は、ピストン３４の開放端部３４ｄに、軸方向に沿うピストン３４の外側（＋Ｘ側）から対向して配置されている。摩擦機構３６は、環状の従動プレート４０と、従動プレート４０より内径および外径が小さい環状の摩擦プレート３９と、が軸方向に交互に配置されて構成されている。従動プレート４０および摩擦プレート３９は、共通軸と同軸に配置されている。従動プレート４０の外周面には、径方向の外側に向けて突出する外規制突片４０ａが形成されている。摩擦プレート３９の内周面には、径方向の内側に向けて突出する内規制突片３９ａが形成されている。

従動プレート４０の外規制突片４０ａ、およびウェーブスプリング１の後述する規制突片１４は、ケース体３１の内面に形成された窪み部３１ａに係合されている。
窪み部３１ａは、軸方向に延びるとともに、径方向の内側に向けて開口した溝状に形成されている。窪み部３１ａは、軸方向から見て矩形状を呈し、その４つの辺のうちの２辺は径方向に延びている。窪み部３１ａを画成する３つの内面３１ｃ、３１ｄは、軸方向に真っ直ぐ延びている。窪み部３１ａを画成する内面３１ｃ、３１ｄのうち、周方向で互いに対向する一対の対向面３１ｃが、規制突片１４の周端面に、周方向で対向している。

クラッチハブ３７は、摩擦機構３６における径方向の内側に配置されている。クラッチハブ３７の外周面には、摩擦プレート３９の内規制突片３９ａが係合する係合凹部３７ａが形成されている。

ウェーブスプリング１は、軸方向の一方側に向けて突となる山部およびその反対側に向けて突となる谷部が周方向に交互に連ねられて形成された環状体１３を備えている。環状体１３の外周面には、径方向外側に向けて突出する規制突片１４が配設されている。ウェーブスプリング１は、ピストン３４の周壁部３４ｃにおける開放端部３４ｄと摩擦機構３６との間の軸方向の隙間に配置されている。

皿ばね１０は、環状の本体部２と、複数の爪部３と、を有している（図２（ｂ）参照）。各爪部３は、本体部２の内周縁２ａから、径方向内側に向けて突出している。各爪部３は、本体部２の内周縁２ａに、周方向に等間隔を空けて複数配置されている。各爪部３は、径方向内側に向かうに従って漸次＋Ｘ側に向けて延びている。皿ばね１０における本体部２の外周縁は、ピストン３４の底壁部３４ａに当接している。皿ばね１０は、ピストン３４を軸方向の−Ｘ側に向けて付勢している。本実施形態における爪部３の先端部３ａは、皿ばね１０のうち、径方向内端に位置する径方向内端部である。

ここで、本実施形態のクラッチ装置３０は、皿ばね１０を支持する支持部材２０を備えている。支持部材２０は、軸方向において、皿ばね１０とスナップリング３８との間に位置している。また、スナップリング３８は、支持突部３１ｂの外周面に固定されている。皿ばね１０の爪部３における先端部３ａは、支持部材２０の後述する支持部２１に、軸方向−Ｘ側から当接している。この構成により、支持部材２０および皿ばね１０の軸方向＋Ｘ側への移動は、スナップリング３８により規制される。これら皿ばね１０、支持部材２０、およびスナップリング３８は、ピストン３４の周壁部３４ｃの内側に配置されるとともに、支持突部３１ｂの径方向外側に位置している。

支持部材２０は、支持突部３１ｂに外嵌された環状の支持部２１と、支持部２１の外周縁から軸方向−Ｘ側に向けて延びる当接部２２と、を備えている。支持部２１は、共通軸と同軸上に配置されている。図２（ａ）に示すように、当接部２２は、支持部２１の外周縁に、周方向に等間隔を空けて複数形成されている。当接部２２は皿ばね１０の本体部２における内周縁２ａに径方向内側から当接している。本実施形態における本体部２の内周縁２ａは、支持部材２０に支持される被支持部である。共通軸に沿う縦断面視で、本体部２が延びる方向における内周縁２ａから爪部３の先端部３ａまでの長さ（本体部２の内周面から爪部３の径方向内側の端面までの長さ）はＬ２となっている。

支持部２１は、当接部２２から径方向内側に向けて延び、支持突部３１ｂの外周面に接触している。支持部２１の径方向の長さ（縦断面視における当接部２２の外周面から支持部２１の内周面までの長さ）はＬ１となっている。このため、当接部２２の外周面から支持突部３１ｂの外周面までの径方向における距離もＬ１となっている。また、皿ばね１０における先述の長さＬ２は、距離Ｌ１よりも小さい。すなわち、Ｌ２＜Ｌ１となっている。この構成により、支持部材２０は、爪部３の先端部３ａ（径方向内端部）が支持突部３１ｂから径方向に離れた位置で、皿ばね１０を支持している。

次に、以上のように構成されたクラッチ装置３０の作用について説明する。

ピストン３４が図１に示す状態から軸方向の＋Ｘ側に移動すると、皿ばね１０およびウェーブスプリング１が弾性変形させられる。このとき、皿ばね１０は、爪部３の先端部３ａから本体部２の外周縁までの、軸方向における長さが小さくなるように弾性変形する。この弾性変形に伴って、爪部３の先端部３ａは、支持突部３１ｂに近づくように移動する。なお、ピストン３４が摩擦機構３６に当接する際に生じる衝撃力は、ウェーブスプリング１によって緩和される。
次に、皿ばね１０の弾性復元力により、ピストン３４は軸方向の−Ｘ側に復元変位する。このとき、皿ばね１０は、爪部３の先端部３ａから本体部２の外周縁までの、軸方向における長さが大きくなるように復元変形する。この復元変形に伴って、爪部３の先端部３ａは、支持突部３１ｂから遠ざかるように移動する。

このように、ピストン３４の軸方向における往復移動に伴って、爪部３の先端部３ａは支持突部３１ｂに対する接近および離間を繰り返す。このため、例えば爪部３の先端部３ａを支持突部３１ｂに当接させることで皿ばね１０の径方向における位置を決めた場合には、この先端部３ａが支持突部３１ｂに繰り返し押し付けられる。これにより、支持突部３１ｂの外周面が削れてしまう場合がある。

しかしながら本実施形態では、爪部３の先端部３ａが支持突部３１ｂから径方向に離れた位置で、支持部材２０がこの皿ばね１０を支持する。これにより、皿ばね１０と支持突部３１ｂとの接触が回避されるため、皿ばね１０の弾性変形に伴って支持突部３１ｂが削れてしまうのを防止することができる。

また、本実施形態では、径方向における支持部２１の長さＬ１の分だけ、皿ばね１０の内周縁２ａから支持突部３１ｂの外周面までの距離を確保することができる。そして、皿ばね１０の内周縁２ａから爪部３の先端部３ａまでの長さＬ２がＬ１より小さい。この構成により、皿ばね１０が弾性変形することで、爪部３の先端部３ａが支持突部３１ｂに最も接近したときであっても、この先端部３ａが支持突部３１ｂに接触するのを回避することができる。
さらに、当接部２２が、環状に形成された支持部２１の外周縁から軸方向に延びていることにより、支持部材２０が断面視でＬ字形状となっている。これにより、例えば板材を曲げることで支持部材２０を製造することが可能となり、支持部材２０の製造時間または製造コストを抑えることができる。

また、例えば爪部３の先端部３ａを支持突部３１ｂに当接させることで、皿ばね１０の径方向の位置を決める場合には、皿ばね１０を支持突部３１ｂに組み付ける際にも、支持突部３１ｂの外周面を削ってしまうおそれがある。さらに、組み付け時にこのような削れが生じないようにするためには、皿ばね１０が支持突部３１ｂに接触しないように組み付ける必要が生じるため、組み付け作業の効率低下につながる。
これに対して本実施形態では、支持部材２０に皿ばね１０を組み付けた状態で、これらの部材１０、２０を支持突部３１ｂに組み付ければよいため、上記した組み付け時の削れを抑えて、組み付け作業の効率を向上させることも可能となる。

また、例えば皿ばね１０の荷重特性を調整するために、爪部３の長さや本体部２の外径等の寸法を変更したとしても、皿ばね１０の支持構造には影響が及ばない。従って、これらの寸法を容易に変更することが可能となり、皿ばね１０の設計の自由度を高めることができる。

なお、ピストン３４の往復運動に伴って、支持部材２０の当接部２２が削れることも考えられるが、その場合には支持部材２０を交換すればよい。支持部材２０は他の部材よりも比較的安価で交換しやすい構成とすることができるため、本実施形態によれば、クラッチ装置３０のメンテナンス性も向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

本実施形態の皿ばね１０Ａは、図４（ｂ）に示すように、爪部を有していない。従って、皿ばね１０Ａの径方向内端部は、環状の本体部４の内周縁４ｂである。また、皿ばね１０Ａの本体部４には、周方向に延びる貫通孔４ａが形成されている。貫通孔４ａは、周方向に等間隔を空けて複数形成されている。各貫通孔４ａの周方向における長さは、支持部材２０の当接部２２の周方向における長さより大きい。各貫通孔４ａの径方向における幅は、当接部２２の径方向における幅（支持部材２０の厚み）よりも大きい。

図３および図４（ａ）に示すように、各貫通孔４ａには、支持部材２０の当接部２２が挿通されている。そして、貫通孔４ａの径方向外側の内面に、当接部２２が径方向内側から当接することで、皿ばね１０Ａが支持部材２０によって支持される。すなわち、本実施形態における被支持部は、貫通孔４ａの径方向外側の内面である。貫通孔４ａにおける径方向外側の内面から、本体部４の内周縁４ｂまでの長さＬ２は、支持部材２０の前述の長さＬ１よりも小さい。
この構成により、皿ばね１０Ａは、本体部４の内周縁４ｂが支持突部３１ｂの外周面から径方向に離れた位置で、支持部材２０により支持されている。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、本体部４の内周縁４ｂが支持突部３１ｂの外周面に当接することで削れが発生するのを防止することができる。
また、本実施形態の皿ばね１０Ａは爪部を有しておらず、本体部４の内周縁４ｂが支持部材２０の支持部２１に当接することで、皿ばね１０Ａを弾性変形させている。このため、爪部３を支持部２１に当接させている第１実施形態と比較して、弾性変形する本体部４の体積を確保し、皿ばね１０Ａの弾性復元力を大きくすることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、皿ばね１０、支持部材２０、およびスナップリング３８がケース体３１における支持突部３１ｂの径方向外側に配置された構成について説明したが、これに限られない。例えば、他の形態の内側部材の径方向外側に、これらの部材１０、２０、３８が配置されてもよい。
また、スナップリング３８以外の規制部材を用いて、支持部材２０等の軸方向の移動を規制してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、皿ばね１０Ａの本体部４の内周縁から、径方向内側に向けて爪部が突出する形態を採用してもよい。この場合、この爪部の先端が、皿ばね１０Ａの径方向内端部に相当する。

２、４…本体部 ２ａ…内周縁（被支持部） ３…爪部 ３ａ…先端部（径方向内端部） ４ａ…貫通孔（被支持部） ４ｂ…内周縁（径方向内端部） １０、１０Ａ…皿ばね ２０…支持部材 ２１…支持部 ２２…当接部 ３０…クラッチ装置 ３１ｂ…支持突部(内側部材） ３４…ピストン ３８…スナップリング（規制部材）

Claims (5)

1. ピストンと、
   前記ピストンを軸方向に付勢する皿ばねと、
   前記皿ばねの径方向内側に配置された内側部材と、
   前記皿ばねの被支持部に径方向内側から当接する当接部を有し、前記皿ばねの径方向内端部が前記内側部材から径方向に離れた位置で、前記皿ばねを支持する支持部材と、
   前記支持部材の前記内側部材に対する軸方向の移動を規制する規制部材と、を有し、
   前記支持部材と前記規制部材とは別体で構成され、
   前記支持部材は、前記当接部から径方向内側に延び、前記内側部材の外周面に接触する環状の支持部を有する、クラッチ装置。
2. ピストンと、
   前記ピストンを軸方向に付勢する皿ばねと、
   前記皿ばねの径方向内側に配置された内側部材と、
   前記皿ばねの被支持部に径方向内側から当接する当接部を有し、前記皿ばねの径方向内端部が前記内側部材から径方向に離れた位置で、前記皿ばねを支持する支持部材と、
   前記支持部材の前記内側部材に対する軸方向の移動を規制する規制部材と、を有し、
   前記皿ばねは、環状の本体部と、前記本体部の内周縁から径方向内側に向けて延びる複数の爪部と、を有し、
   前記被支持部は前記本体部の内周縁である、クラッチ装置。
3. ピストンと、
   前記ピストンを軸方向に付勢する皿ばねと、
   前記皿ばねの径方向内側に配置された内側部材と、
   前記皿ばねの被支持部に径方向内側から当接する当接部を有し、前記皿ばねの径方向内端部が前記内側部材から径方向に離れた位置で、前記皿ばねを支持する支持部材と、
   前記支持部材の前記内側部材に対する軸方向の移動を規制する規制部材と、を有し、
   前記皿ばねは、複数の貫通孔が形成された環状の本体部を有し、
   前記被支持部は、前記貫通孔の内面である、クラッチ装置。
4. 前記支持部材は、前記当接部から径方向内側に延び、前記内側部材の外周面に接触する支持部を有し、
   前記当接部から前記内側部材の外周面までの径方向における距離をＬ１とし、前記皿ばねにおける前記被支持部から径方向内端部までの長さをＬ２とするとき、
   Ｌ２＜Ｌ１である、請求項１から３のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
5. 前記支持部材は、前記当接部から径方向内側に延び、前記内側部材の外周面に接触する環状の支持部を有し、
   前記当接部は、前記支持部の外周縁から軸方向に延びている、請求項２または３に記載のクラッチ装置。

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