JP7032156B2 - バネを用いてクラッチおよびブレーキの抗力を低減する方法および装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、ブレーキおよびクラッチアセンブリに関し、より詳細には、バネを用いてクラッチおよびブレーキの抗力を低減する方法および装置に関する。

背景
公知の従来のクラッチアセンブリは、多数の摩擦プレートと、隣接する摩擦プレートの各対の間に位置付けされた分離プレートとを包含し得る。摩擦プレートおよび分離プレートが互いに接触または「係合」しているときに、負荷（例えば車両のホイール）に伝達されるトルク用の１つの動力経路が確立される。クラッチが係合解除または開放状態にあるときに、クラッチ抗力を最小限に抑える目的で分離プレートが摩擦プレートから確実に離脱する（および摩擦プレートから離間し続ける）ことが望ましい。クラッチ抗力は、１又は複数の分離プレートが付随する摩擦プレートから係合解除できないとき、または隣接するプレート同士間のギャップが小さく、隣接するプレートを離隔する流体層の内部に抗力をひき起こしたときに、開放したクラッチ内で発生するおそれがある。開放クラッチ抗力による動力損失は、自動車の変速装置における機械的な非効率性の重大な要因となるおそれがある。

概要
クラッチアセンブリおよびクラッチアセンブリ用の分離プレートのさまざまな実施形態が本開示で説明される。一実施形態においては、クラッチアセンブリが説明される。このクラッチアセンブリは、第１の分離プレートと、第２の分離プレートと、第１の分離プレートに結合され第２の分離プレートと接触して、圧縮されると第１の分離プレートと第２の分離プレートとを分離する反発力を加えるようにするバネと、を備えることができる。

別の実施形態においては、分離プレートが説明される。この分離プレートは、環状部分と、角度的に離隔され環状部分の外縁部から延在する複数のタブと、複数のタブの第１のタブに結合された第１のバネと、を含むことができる。

別の実施形態においては、クラッチの隣接する分離プレート間で分離力を発生させる方法が説明される。この方法は、第１の分離プレートを提供することと、第２の分離プレートを提供することと、第１の分離プレートに結合され第２の分離プレートと接触して、圧縮されると第１の分離プレートと第２の分離プレートとを分離する反発力を加えるようにするバネを提供することと、を含むことができる。

係合されたクラッチアセンブリの一部分の一実施形態の側面断面図である。

係合解除されたクラッチアセンブリの一部分の一実施形態の側面断面図である。

分離プレートの一実施形態の概略端面図である。

スナップインバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。

スナップオンバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。

バネを備えた溝付き分離プレートの一実施形態の略図である。

ゴムバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。

スナップオンバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。

バネ用の溝および突出部を備えた分離プレートの一実施形態の略図である。

バネ選択グラフ１０００の一実施形態の略図である。

詳細な説明
本開示に記載の実施形態は、クラッチアセンブリおよびクラッチアセンブリ用の分離プレートに関する。分離プレートの各実施形態は、それ自体に１又は複数のバネを組み入れている。本開示で使用されるバネは、押圧されまたは引っ張られ、その後に元の形状に復帰することのできる任意の機構（例えば、螺旋コイルもしくはメッシュ）、または、材料（例えば、ゴム）を含み得る。バネは、第２の分離プレートに隣接する第１の分離プレートの上または中に設置されてよい。この配置は、隣接する分離プレート同士間に、反発分離力を生成する。この分離力は、クラッチアセンブリが開放状態にあるときに、隣接する分離プレートを押して離間し、これにより、クラッチが開放したときに分離プレートがクラッチ摩擦プレートから分離するのを補助する。

以下の詳細な説明においては、本開示の一部を形成する添付図面が参照される。図中、文脈上別段の指示のないかぎり、類似記号は典型的に類似の構成要素を識別する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲に記載の例示的実施形態は、限定的なものとして意図されていない。本開示に提示されている主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することもでき、他の変更を加えることも可能である。本開示に一般的に説明され図面に例示されるような本開示の態様を、多様な種々の構成（これらはすべて本開示で明示的に検討されている）に配置し、置換し、組合せ、分離し、かつ設計することができる、ということが容易に理解される。

図１は、本開示に記載の実施形態に係る、多数の摩擦プレート１６と、隣接する摩擦プレートの各対間に位置付けされた分離プレート２４とを組み込んだクラッチアセンブリ１０の一部分の側面断面図を示す。図１は、自動車の自動変速装置用のクラッチまたはブレーキにおいて使用可能な、クラッチアセンブリ１０の上半分の一部分を開示している。クラッチアセンブリは、回転部材１２（例えば、鋳鉄、鋼、粉末金属または別の好適な材料で形成された金属ドラムの形をなし、好適な軸受（図示せず）上で回転するように搭載されたもの）を含んでもよい。内部金属ハブまたはシャフト１４も同様に、上述の材料の１つで形成されてよく、回転するように好適に搭載される。ドラム１２は、トルク適用部材（図示せず）によって駆動されるのに適していてもよく、ハブまたはシャフト１４は、駆動されるべき負荷（図示せず）に駆動的に連結されるのに適していてもよく、駆動部分と従動部分とを逆転させることもできる。

ドラム１２とハブ１４との間には、交互のクラッチプレートまたは摩擦プレート１６および分離プレート２４を備える複数の環状金属プレートから形成されたクラッチパックが位置設定されている。摩擦プレート１６は、その対向する表面上に摩擦ライニング１８を有することができる。図３は、図１および２の実施形態に組込むことのできる、例示的な個別の分離プレート２４の概略端面図を示す。各分離プレート２４は、クラッチアセンブリ１０の少なくとも１つの隣接する摩擦プレートと接触するように構造化された付随する環状部分３００と、環状部分の外縁部から延在する、角度的に離隔された複数の歯またはタブ３１０と、を有することができる。タブ３１０は、ドラム１２の内部表面上の内部スプラインまたはリブと噛合し、リブ同士の間に画定された付随する溝に沿って移動するように構造化される。バネ２０は、タブ３１０上またはこのタブを貫通して設置されてよい。２つのバネ２０が描かれているが、クラッチ設計の要件に応じて、任意の数のバネを使用することができる。図３の実施形態は、分離プレート２４上の６つのタブを示す。しかしながら、クラッチパックに組み込まれる分離プレートは、特定のクラッチ設計の要件に応じて、任意の所望の数のタブを有することができる。回転部材１２に対し作動的に連結されるものとして示されているものの、分離プレート２４は、カップリングが変速装置内のクラッチではなくブレーキに適用される箇所のように、好適な固定部材に連結されることができる。環状バッキングプレートは、ドラムスプラインと噛合する歯を周囲に有し、ドラム内の内部環状溝内に搭載された保持リングを通って、軸方向に保持される。

ドラム１２内部で軸方向に摺動するように、環状ピストン３８が搭載される。（図１の視点から見て）ピストン３８の左側の端部でチャンバ４０内に加圧下の流体が取り込まれて、ピストン３８を摩擦プレート１６に向け付勢して、（図１に示されているように）ピストン３８とバッキングプレート３０の間で、対向する摩擦表面仕上げ１８を有する摩擦プレート１６と分離プレート２４とを強制的に互いに接触させるようにする。互いに係合する摩擦プレート及び分離プレート１６、２４により、ドラム１２とハブ１４との間にトルク伝達のための動力経路が確立される。

図１は、ピストン３８による圧力の印加によって摩擦プレート１６と分離プレート２４が係合された状態のクラッチアセンブリを示す。ピストン３８は、通常（図１および図２の視点から見て）左向きに、図２に示されるような係合解除または開放位置まで、クラッチ解放バネまたは他の好適な解放手段（図示せず）により、付勢され得る。チャンバ４０内の流体が排出されるかまたは退出できるようにされると、解放手段は、ピストン３８を左へ、その係合解除位置まで移動させて、クラッチを係合解除することができる。図２は、ピストン圧力が除去された後の、クラッチ解放状態にある図１のクラッチアセンブリ１０を示す。

クラッチパック上のピストン圧力が除去されたときに、クラッチ開放時のクラッチ抗力を最小限に抑えるために、分離プレート２４が摩擦プレート１６から確実に離脱する（かつ摩擦プレート１６から離間し続ける）ようにすることが望ましい。本開示に記載の実施形態においては、クラッチ分離プレートにバネが組み込まれている。分離プレート上のバネは、本開示に説明されているようにさまざまなやり方で配置され、分離プレート同士間に反発力をひき起こす。これらの反発力は、特定の応用分野の要件に応じて、比較的広範囲にわたり正確に制御され変動させられ得る。本開示に記載のクラッチアセンブリの実施形態の分離プレートに適用されているように、第１の分離プレートは、この第１の分離プレートが任意の方向において別の分離プレートに最も近い分離プレートであるときに、この別の分離プレートに「隣接している」ものとみなされる。

本開示に記載のクラッチアセンブリ実施形態において、隣接する分離プレートの各対は、先に説明した通りに配置される１又は複数のバネを組み込んでもよく、各バネは、ピストンがクラッチパックから係合解除されたときに、第１および第２の分離プレートを強制的に互いに離間させる傾向をもつ反発力が圧縮バネにより生成されるように、配置されている。図１および図２の実施形態において、バネを、隣接する分離プレートの面に取り付けてもよい。バネは、例えば鋼、アルミニウム、プラスチックまたはいくつかの他の材料などのコイル材であってよい。

図４は、スナップインバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。この実施形態においては、バネ４００を、一つ置きの分離プレート２４内に設置することができる。バネは、分離プレート２４を貫通するx、このバネが設置されている分離プレート２４に隣接する分離プレート２４と接触することができる。バネ４００は、バネ４００の設置を容易にするようにハウジング内に収容されていてもよい。バネ４００は、分離プレート２４内の溝または開口部にスナップインされ得る。バネ４００は、例えばタブ３１０のタブを通って分離プレート２４上に設置され得る。

図５は、スナップオンバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。この実施形態においては、バネ５００を、一つ置きの分離プレート２４上に設置することができる。バネは、分離プレート２４の外縁部上に設置され、バネ５００が設置されている分離プレート２４に隣接する分離プレート２４と接触することができる。バネ５００は、２つのＹ字状部分を含んでいてよい。Ｙ字状部分は、隣接する分離プレート２４と接触して、これらの隣接する分離プレート２４を押し離すように湾曲していてよい。Ｙ字状部分は、分離プレート２４内の溝または開口部にスナップインすることができる。バネ５００は、分離プレート２４上の、例えばタブ３１０のタブ上に設置され得る。

図６は、バネを備えた溝付き分離プレートの一実施形態の略図である。この実施形態においては、バネ６００を分離プレート２４同士の間に設置することができる。バネ６００は、分離プレート２４内の溝または凹部内に設置されてもよく、類似の溝または凹部がバネ６００を収容できる隣接する分離プレート２４と接触してもよい。バネ６００は、分離プレート２４上のタブ、例えばタブ３１０の上に設置され得る。

図７は、ゴムバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。この実施形態において、バネ７００は分離プレート２４同士の間にあってよい。バネ７００は、分離プレート２４内の溝または凹部内に据付けられ、隣接する分離プレート２４の平坦な表面と接触することができる。バネ７００は、ゴム、コルク、プラスチックまたは圧縮可能で原初の形状に復帰可能な他のいくつかの材料であり得る。バネ７００は、圧縮されると、隣接する分離プレート２４上に圧力を加えることができる。バネ７００は、バネリング７１０の一部であってよい。バネリング７１０は、形状および直径に関し、分離プレート２４と類似していてよい。バネリング７１０は、分離プレート２４の材料と類似の材料でできていてよい。１又は複数のバネ７００を、バネリング７１０上に搭載することができる。バネ７００は、分離プレート２４上のタブ、例えばタブ３１０の上に設置され得る。

図８は、スナップオンバネを備えた分離プレートの一実施形態の略図である。この実施形態においては、バネ８００を、一つ置きの分離プレート２４上に設置することができる。バネは、分離プレート２４の外縁部の上に設置され、バネ８００が設置されている分離プレート２４に隣接する分離プレート２４と接触することができる。バネ８００は、２つのＹ字状部分を含んでいてよい。Ｙ字状部分は、隣接する分離プレート２４と接触し、これらの隣接する分離プレート２４を押し離すように折り曲げられまたは角度付けされていてよい。折り曲げられた部分は、分離プレート２４内の溝または開口部にスナップインすることができる。バネ８００は、分離プレート２４上のタブ、例えばタブ３１０の上に設置され得る。

図９は、バネ用の溝および突出部を備えた分離プレートの一実施形態の略図である。この実施形態においては、バネ９００を分離プレート２４同士の間に設置することができる。バネ９００は、分離プレート２４上の突出部または隆起部分内に設置され、溝または凹部がバネ９００を収容できる隣接する分離プレート２４と接触することができる。バネ９００は、分離プレート２４上のタブ、例えばタブ３１０のタブ上に設置され得る。

図１０は、バネ選択グラフ１００の一実施形態の略図である。グラフ１０００により、Ｘ軸上のバネ高さとＹ軸上のバネ力とを比較することができる。ライン１０１０は、バネの作用高さを表わすことができる。ライン１０２０は、バネの設置高さを表わすことができる。ライン１０３０は、分離プレート同士を分離するための較正要件によって設定される最大バネ力を表わすことができる。ライン１０４０は、複数の分離プレート同士を分離するための、分離プレートとケースとの間の標準的力および静止摩擦により設定される最小バネ力を表わし得る。領域１０５０は、分離プレート同士を分離するのに使用するためのバネの選択の理想的範囲を表わす。グラフ１０００は、一例として意図されたものであり、バネを選択するために使用可能な方法および技術を限定するように意図されていない。

個別の分離プレート内および隣接する分離プレート対内におけるバネの他の多くの分布も、同様に可能である。分離プレート同士を分離するために、任意のタイプのバネまたはバネ様材料を使用することができる。

本開示で使用される「ａ」および「ａｎ」なる用語は、１または１よりも多いものとして定義される。本開示で使用される「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」なる用語は、２または２よりも多いものとして定義される。本開示で使用される「別の（ａｎｏｔｈｅｒ）」なる用語は、少なくとも第２のまたはそれ以降のものとして定義される、本開示で使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および／または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」なる用語は、備える又は含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）（すなわちオープン言語）として定義される。本開示で使用される「～と～の少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ．．．ａｎｄ．．．）」なる表現は、付随する列挙項目の１つ又は複数の組み合わせのいずれかおよび考えられるすべてを意味し、これを包含する。一例として、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」なる表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、またはそれらの任意の組合せ（例えばＡＢ、ＡＣ、ＢＣまたはＡＢＣ）を含む。

本開示で使用される「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」なる用語（その全ての形態、すなわち結合する（ｃｏｕｐｌｅ）、結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）、結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）など）は、概して、２つの（電気的または機械的）構成要素を互いに直接的または間接的に接合することを意味する。このような接合は、事実上固定のまたは事実上可動のものであり得る。このような接合は、２つの構成要素（電気的または機械的）および互いにまたは２つの構成要素と単一体として一体形成されている任意の追加の中間部材を用いて達成可能である。このような接合は、事実上恒久的であってもよく、または別段の記述のないかぎり事実上取外し可能または解放可能であってもよい。

本開示の態様は、その真意または本質的な属性から逸脱することなく、他の形態で実施されることができる。したがって、本発明の範囲を標示するものとしては、以上の明細書ではなくむしろ以下の特許請求の範囲を参照すべきである。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
クラッチアセンブリであって、
第１の分離プレートと、
第２の分離プレートと、
前記第１の分離プレートに結合され前記第２の分離プレートと接触して、圧縮されると前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートとを分離する反発力を加えるようにするバネと、
を含む、クラッチアセンブリ。
〔態様２〕
前記第１の分離プレートが第１のタブを備え、前記第２の分離プレートが第２のタブを備え、前記バネが前記第１のタブおよび前記第２のタブに結合されている、態様１に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様３〕
前記第１のタブが第１の凹部を備え、前記第２のタブが第２の凹部を備え、前記バネの第１の端部が前記第１の凹部と係合し、前記バネの第２の端部が前記第２の凹部と係合する、態様２に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様４〕
前記第１のタブが凹部を備え、前記第２のタブが平坦な外部表面を備え、前記バネの第１の端部が前記凹部と係合し、前記バネの第２の端部が前記平担な外部表面と係合する、態様２に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様５〕
前記第１のタブが突起を備え、前記第２のタブが凹部を備え、前記バネの第１の端部が前記突起と係合し、前記バネの第２の端部が前記凹部と係合する、態様２に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様６〕
前記第１のタブが突起を備え、前記第２のタブが平担な外部表面を備え、前記バネの第１の端部が前記突起と係合し、前記バネの第２の端部が前記平担な外部表面と係合する、態様２に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様７〕
更に、
前記バネを備えるバネリングであって、前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートの間にあるバネリング、
を備える、態様１に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様８〕
更に、
第３の分離プレートであって、前記バネが前記第３の分離プレートと接触して、圧縮されると前記バネが前記第１の分離プレートと前記第３の分離プレートとを分離する反発力を加えるようにする、第３の分離プレート
を備える、態様１に記載のクラッチアセンブリ。
〔態様９〕
分離プレートであって、
環状部分と、
角度的に離隔され前記環状部分の外縁部から延在する複数のタブと、
前記複数のタブの第１のタブに結合された第１のバネと、
を備える、分離プレート。
〔態様１０〕
前記第１のタブが第１の凹部を備え、前記バネの第１の端部が前記第１の凹部と係合する、態様９に記載の分離プレート。
〔態様１１〕
前記第１のタブが突起を備え、前記バネの第１の端部が前記突起と係合する、態様９に記載の分離プレート。
〔態様１２〕
前記複数のタブがさらに、前記第１のタブとは直径方向反対側に位置付けされた第２のタブを備え、第２のバネが前記第２のタブに結合されている、態様９に記載の分離プレート。
〔態様１３〕
前記第１のバネが前記第２のバネと同様に構成されている、態様１２に記載の分離プレート。
〔態様１４〕
クラッチの隣接する分離プレート同士間に分離力を発生させる方法において、
第１の分離プレートを提供することと、
第２の分離プレートを提供することと、
前記第１の分離プレートに結合され前記第２の分離プレートと接触して、圧縮されると前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートとを分離する反発力を加えるようにするバネを提供することと、
を含む、方法。
〔態様１５〕
前記第１の分離プレートが第１のタブを備えており、前記第２の分離プレートが第２のタブを備えており、前記バネが前記第１のタブおよび前記第２のタブに結合されている、態様１４に記載の方法。
〔態様１６〕
前記第１のタブが第１の凹部を備えており、前記第２のタブが第２の凹部を備えており、前記バネの第１の端部が前記第１の凹部と係合しており、前記バネの第２の端部が前記第２の凹部と係合している、態様１５に記載の方法。
〔態様１７〕
前記第１のタブが凹部を備えており、前記第２のタブが平坦な外部表面を備えており、前記バネの第１の端部が前記凹部と係合しており、前記バネの第２の端部が前記平担な外部表面と係合している、態様１５に記載の方法。
〔態様１８〕
前記第１のタブが突起を備えており、前記第２のタブが凹部を備えており、前記バネの第１の端部が前記突起と係合しており、前記バネの第２の端部が前記凹部と係合している、態様１５に記載の方法。
〔態様１９〕
前記第１のタブが突起を備えており、前記第２のタブが平担な外部表面を備えており、前記バネの第１の端部が前記突起と係合しており、前記バネの第２の端部が前記平担な外部表面と係合している、態様１５に記載の方法。
〔態様２０〕
更に、
前記バネを備えるバネリングであって、前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートの間にあるバネリングを提供すること、
を含む、態様１４に記載の方法。

Claims (6)

1. クラッチアセンブリであって、
   第１の分離プレートと、
   第２の分離プレートと、
   前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートの一方から、前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートの他方に向かう方向に延在する隆起部分と、
   前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートの他方の表面に形成された凹部であって、該表面が前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートの一方に向けられた、凹部と、
   前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートとの間に延在するコイルのバネであって、前記凹部の真向かいの位置に前記バネの第１端部部分を維持すべく、前記隆起部分が前記コイルの内部に沿って前記コイルのバネと接触するように、前記隆起部分に搭載される第１端部部分と、前記凹部に収容される第２部分とを有し、圧縮されると前記第１の分離プレートと前記第２の分離プレートとを分離する反発力を加えるようにする、コイルのバネと、
   を含み、
   前記第１の分離プレート及び前記第２の分離プレートの各々が、バネの端部部分が搭載されるように構成された隆起部分を有する第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面であってバネの端部部分が搭載されるように構成された凹部を有する第２の表面とを含み、前記隆起部分と前記凹部と前記分離プレートとは、同一部材で一体に構成される、
   クラッチアセンブリ。
2. 前記第１の分離プレートが第１のタブを備え、前記第２の分離プレートが第２のタブを備え、前記隆起部分は前記第１のタブから延在し、前記凹部は前記第２のタブの表面に形成される、請求項１に記載のクラッチアセンブリ。
3. クラッチアセンブリ用のサブアセンブリであって、
   分離プレートであって、環状部分と、角度的に離隔され前記環状部分の外縁部から外側に延在する複数のタブと、前記複数のタブの第１のタブの第１の表面から、前記第１のタブの第１の表面により画成される面から離れる方向に延在し、前記分離プレートと一体的に形成された隆起部分であってバネの端部部分が搭載されるように構成された隆起部分と、前記第１の表面と反対側の前記第１のタブの第２の表面に形成される凹部であってバネの端部部分が搭載されるように構成された凹部とを含む、分離プレートと、
   第１のバネであって、前記分離プレートの第１の表面に沿った該第１のバネの端部部分の動きを防ぐように、前記隆起部分に搭載される第１のバネと、
   を備え、
   前記隆起部分と前記凹部と前記分離プレートとは、同一部材で一体に構成される、
   サブアセンブリ。
4. 前記第１のタブが第１の凹部を備え、第２のバネの端部部分が前記第１の凹部と係合する、請求項３に記載のサブアセンブリ。
5. 前記複数のタブがさらに、前記第１のタブとは直径方向反対側に位置付けされた第２のタブと、前記第２のタブの表面により画成される面から離れる方向において前記第２のタブの表面から延在する隆起部分とを備え、
   第３のバネが、前記第２のタブの表面から延在する隆起部分に搭載されている、
   請求項３に記載のサブアセンブリ。
6. 前記第１のバネが前記第３のバネと同様に構成されている、請求項５に記載のサブアセンブリ。

Images