JP7209459B2 - クラッチ構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される動力伝達機構に好適なクラッチ構造に関する。

自動車などの車両では、駆動源からの動力がトランスミッション（変速機）に入力され、トランスミッションで変速された動力がデファレンシャルギヤなどを介して駆動輪に伝達される。

トランスミッションなどを含む動力伝達機構では、回転要素を別の回転要素とを連結するためのクラッチなどが多く使用されている。たとえば、図３に示される動力伝達機構では、第１回転軸２０１から第２回転軸２０２に動力を伝達するための遊星歯車機構２０３が設けられており、その遊星歯車機構２０３のサンギヤ２０４とリングギヤ２０５とを直結／分離するため、クラッチ２０６が設けられている。

クラッチ２０６では、第２回転軸２０２に固定されたクラッチドラム２０７とサンギヤ２０４に相対回転不能に支持されたクラッチハブ２０８との間に、複数のクラッチプレート２０９およびクラッチディスク２１０が交互に配置されている。リングギヤ２０５は、クラッチドラム２０７に相対回転不能に保持されている。各クラッチプレート２０９は、クラッチドラム２０７に支持され、各クラッチディスク２１０は、クラッチハブ２０８に支持されている。クラッチドラム２０７の内側には、クラッチピストン２１１が軸線方向に移動自在に配置され、クラッチドラム２０７とクラッチピストン２１１との間には、ピストン室２１２が形成されている。また、クラッチピストン２１１を挟んでピストン室２１２と反対側には、キャンセラ２１３が配置されており、クラッチピストン２１１とキャンセラ２１３との間には、キャンセラ室２１４が形成されている。また、クラッチピストン２１１とキャンセラ２１３との間には、それらを互いに離間する方向に付勢するリターンスプリング２１５が介裝されている。

ピストン室２１２にオイルが供給されて、ピストン室２１２内の油圧が高まると、クラッチピストン２１１がクラッチプレート２０９側に移動し、クラッチピストン２１１がクラッチプレート２０９を押圧する。この押圧により、クラッチプレート２０９とクラッチディスク２１０とが圧接（クラッチ２０６が係合）し、サンギヤ２０４とリングギヤ２０５とが一体となって回転する直結状態となる。

サンギヤ２０４とリングギヤ２０５とが一体となって回転している状態では、キャンセラ室２１４内のオイルに遠心力が作用し、キャンセラ室２１４に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室２１２内に発生する遠心油圧をキャンセル（相殺）することができる。そのため、ピストン室２１２へのオイル（油圧）の供給が停止されると、リターンスプリング２１５の付勢力により、クラッチピストン２１１がクラッチプレート２０９側と反対側にスムーズに移動する。このクラッチピストン２１１の移動により、クラッチプレート２０９とクラッチディスク２１０との圧接が解除（クラッチ２０６が解放）され、サンギヤ２０４とリングギヤ２０５とが分離される。

また、サンギヤ２０４とリングギヤ２０５とが分離して回転している状態においても、キャンセラ室２１４内のオイルに遠心力が作用し、キャンセラ室２１４に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室２１２内に発生する遠心油圧でクラッチピストン２１１がクラッチプレート２０９側に移動することを防止でき、クラッチ２０６が係合することを防止できる。

特開２０１５－１４５６８２号公報

クラッチドラム２０７は、その内周端が第２回転軸２０２に溶接により固定されている。クラッチドラム２０７に対するクラッチピストン２１１側と反対側には、遊星歯車機構２０３のキャリヤ２１６の回転を制動／許容するブレーキのブレーキハブ２２１を第２回転軸２０２に対して回転可能に支持するためのベアリング２２２が設けられている。

そのため、第２回転軸２０２とクラッチドラム２０７との溶接時には、クラッチピストン２１１側から第２回転軸２０２およびクラッチドラム２０７を溶融させなければならない。図４にハッチングを付して示される溶接部分２２３のように、スパッタの発生やベアリング２２２への入熱などを考慮すると、第２回転軸２０２とクラッチドラム２０７との間を溶接部分２２３が突き抜ける構造を採用することができない。クラッチ２０６の係合時には、クラッチドラム２０７に油圧反力によって生じる曲げモーメントが溶接部分２２３で受けられるが、その曲げモーメントの起点２２４と楔状の溶接部分２２３の最奥部とが近いため、その最奥部に応力が集中して溶接部分が破損する懸念がある。

本発明の目的は、クラッチドラムと回転体との溶接部分の破損を抑制できる、クラッチ構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係るクラッチ構造は、クラッチ板と、クラッチ板を保持するクラッチドラムと、クラッチドラムとの間に油室を形成し、油室に供給される油圧によりクラッチ板に締結荷重を加えるクラッチピストンとを含み、クラッチドラムは、円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、回転体の外周面に沿って回転軸線方向に延びる内円筒部と、内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、クラッチ板を保持する外円筒部と、内円筒部および外円筒部をクラッチ板側と反対側の端部で連結する連結部とを一体的に備え、内円筒部は、回転体に溶接により固定され、クラッチピストンは、回転径方向に延び、回転中心側の端部が内円筒部と回転径方向に対向するように設けられている。

この構成によれば、クラッチドラムは、内円筒部、外円筒部および連結部を一体的に備えている。内円筒部は、円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、回転体の外周面に沿って回転軸線方向に延びている。外円筒部は、内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、クラッチ板を保持している。連結部は、内円筒部および外円筒部をクラッチ板側と反対側の端部で連結している。

内円筒部は、回転体に溶接によりに固定されている。クラッチドラムとクラッチピストンとの間に形成される油室に供給される油圧の反力によって生じる曲げモーメントが内円筒部と連結部との接続部分で受けられるが、内円筒部が回転軸線方向に延びているので、内円筒部のクラッチ板側の端部を溶接すれば、その溶接部分を曲げモーメントの起点から遠ざけることができる。これにより、曲げモーメントによる溶接部分の破損を抑制することができる。

また、クラッチピストンは、回転中心側の端部が内円筒部と回転径方向に対向するように設けられている。これにより、クラッチドラムの内円筒部が回転軸線方向に延びていても、クラッチドラムの連結部とクラッチ板との間隔を従来のクラッチ構造と同じまたは縮小することができる。

よって、クラッチドラムと回転体との溶接部分の破損を抑制できながら、クラッチ構造の回転軸線方向の寸法の縮小を図ることができる。

本発明の他の局面に係るクラッチ構造は、クラッチ板と、クラッチ板を保持するクラッチドラムと、クラッチドラムとの間に油室を形成し、油室に供給される油圧によりクラッチ板に締結荷重を加えるクラッチピストンとを含み、クラッチドラムは、円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、回転体の外周面に沿って回転軸線方向に延びる内円筒部と、内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、クラッチ板を保持する外円筒部と、内円筒部および外円筒部をクラッチ板側と反対側の端部で連結する連結部とを一体的に備え、クラッチドラムのクラッチ板側と反対側には、外嵌部材が回転体に外嵌されて配置されており、内円筒部は、外嵌部材側と反対側からの溶接により回転体に固定されている。

この構成によれば、クラッチドラムは、内円筒部、外円筒部および連結部を一体的に備えている。内円筒部は、円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、回転体の外周面に沿って回転軸線方向に延びている。外円筒部は、内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、クラッチ板を保持している。連結部は、内円筒部および外円筒部をクラッチ板側と反対側の端部で連結している。

クラッチドラムのクラッチ板側と反対側には、外嵌部材が回転体に外嵌されて配置されている。内円筒部は、外嵌部材側と反対側からの溶接により回転体に固定されている。これにより、回転体に外嵌部材を外嵌した後、クラッチドラムの内円筒部を回転体に外嵌して、内円筒部を回転体に溶接により固定することができる。しかも、クラッチドラムとクラッチピストンとの間に形成される油室に供給される油圧の反力によって生じる曲げモーメントが内円筒部と連結部との接続部分で受けられるが、曲げモーメントの起点から溶接部分が遠ざかるので、曲げモーメントによる溶接部分の破損を抑制することができる。

よって、クラッチドラムと回転体との溶接部分の破損を抑制できながら、外嵌部材が回転体に外嵌された後であっても、クラッチドラムを回転体に固定することができる。

本発明のさらに他の局面に係るクラッチ構造は、クラッチ板と、クラッチ板を保持するクラッチドラムと、クラッチドラムとの間に油室を形成し、油室に供給される油圧によりクラッチ板に締結荷重を加えるクラッチピストンとを含み、クラッチドラムは、円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、回転体の外周面に沿って回転軸線方向に延びる内円筒部と、内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、クラッチ板を保持する外円筒部と、内円筒部および外円筒部をクラッチ板側と反対側の端部で連結する連結部とを一体的に備え、内円筒部には、油室と連通する油孔が回転径方向に貫通して形成されており、内円筒部は、クラッチ板側からの溶接により回転体に固定され、油孔に対してクラッチ板側と反対側には、内円筒部と回転体との間に当該間を封止するシール部材が設けられている。

この構成によれば、クラッチドラムは、内円筒部、外円筒部および連結部を一体的に備えている。内円筒部は、円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、回転体の外周面に沿って回転軸線方向に延びている。外円筒部は、内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、クラッチ板を保持している。連結部は、内円筒部および外円筒部をクラッチ板側と反対側の端部で連結している。

内円筒部には、クラッチドラムとクラッチピストンとの間に形成される油室と連通する油孔が回転径方向に貫通して形成されている。内円筒部は、クラッチ板側からの溶接により回転体に固定されている。そのため、内円筒部と回転体との溶接部分は、クラッチドラムとクラッチピストンとの間に形成される油室に供給される油圧の反力によって生じる曲げモーメントの起点、つまり内円筒部と連結部との接続部分から油孔を挟んで離間する。これにより、曲げモーメントによる溶接部分の破損を抑制することができる。

また、油孔に対して溶接部分と反対側には、内円筒部と回転体との間をシールするシール部材が設けられている。そのため、油孔に対してクラッチ板側には溶接部分により、油孔に対してクラッチ板側と反対側にはシールにより、油孔を流通する油が内円筒部と回転体との間から漏れ出すことを抑制できる。

よって、クラッチドラムと回転体との溶接部分の破損を抑制できながら、油孔を流通する油がクラッチドラムと回転体との間から漏れ出すことを抑制できる。

本発明によれば、クラッチドラムと回転体との溶接部分の破損を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るクラッチ構造が採用された変速機の一部を示す断面図である。 図１において二点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。 従来の動力伝達機構の構成を示す断面図である。 図３において二点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜変速機＞
図１は、本発明の一実施形態に係るクラッチ構造が採用された変速機１の一部を示す断面図である。図１では、断面を表すハッチングの付与が省略されている。

図１には、車両に搭載される変速機１の一部が示されている。具体的には、変速機１は、プライマリプーリとセカンダリプーリとにベルトが巻き掛けられた無段変速機の構成を備えており、図１には、変速機１のセカンダリ軸２とアウトプット軸３との接続部分の構成が示されている。セカンダリ軸２とアウトプット軸３とは、同軸上に並べて、それぞれ回転可能に設けられている。

なお、以下の説明では、セカンダリ軸２に対するアウトプット軸３側を「右側」といい、アウトプット軸３に対するセカンダリ軸２側を「左側」という。

セカンダリ軸２の右端部１１には、端面で開放される凹部１２が形成されている。凹部１２は アウトプット軸３の左側の端部は、セカンダリ軸２の凹部１２の内径よりも小さい外径を有する円柱状に形成されており、凹部１２に挿入されている。凹部１２の内周面とアウトプット軸３との間には、ニードルベアリング１３が介在されている。セカンダリ軸２とアウトプット軸３とは、ニードルベアリング１３を介して、相対回転可能に連結されている。

セカンダリ軸２とアウトプット軸３との間で動力を伝達するため、変速機１には、遊星歯車機構２１が設けられている。遊星歯車機構２１は、サンギヤ２２、キャリヤ２３およびリングギヤ２４を備えている。サンギヤ２２は、セカンダリ軸２の右端部１１に外嵌されて、セカンダリ軸２とスプライン結合している。キャリヤ２３は、キャリヤ２３の回転を制動／許容するブレーキＢ１のブレーキハブ２５と一体回転可能に設けられている。キャリヤ２３には、複数のピニオンギヤ２６が回転可能に保持されている。各ピニオンギヤ２６は、サンギヤ２２と噛合している。リングギヤ２４は、複数のピニオンギヤ２６を一括して取り囲む略円筒状を有し、各ピニオンギヤ２６に回転径方向の外側から噛合している。

サンギヤ２２とリングギヤ２４とを直結／分離するため、変速機１には、クラッチＣ１が設けられている。クラッチＣ１では、アウトプット軸３に固定されたクラッチドラム３２とサンギヤ２２に相対回転不能に支持されたクラッチハブ３３との間に、複数のクラッチプレート３４およびクラッチディスク３５が交互に配置されている。リングギヤ２４は、クラッチドラム３２に相対回転不能に保持されている。各クラッチプレート３４は、クラッチドラム３２に支持され、各クラッチディスク３５は、クラッチハブ３３に支持されている。クラッチドラム３２の内側には、クラッチピストン３６が軸線方向に移動自在に配置され、クラッチドラム３２とクラッチピストン３６との間には、ピストン室３７が形成されている。また、クラッチピストン３６を挟んでピストン室３７と反対側には、キャンセラ３８が配置されており、クラッチピストン３６とキャンセラ３８との間には、キャンセラ室３９が形成されている。また、クラッチピストン３６とキャンセラ３８との間には、それらを互いに離間する方向に付勢するリターンスプリング４０が介裝されている。

クラッチドラム３２は、内円筒部４１、外円筒部４２および連結部４３を一体的に備えている。内円筒部４１は、アウトプット軸３に外嵌されて、アウトプット軸３の外周面に沿って回転軸線方向に延びている。クラッチピストン３６の内周端部は、内円筒部４１に回転径方向から対向している。外円筒部４２は、内円筒部４１と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、左側の端部にクラッチプレート３４を保持している。連結部４３は、内円筒部４１および外円筒部４２をクラッチプレート３４側と反対側である右側の端部で連結している。

また、変速機１には、図外のインプット軸に入力される動力をベルトを経由せずに遊星歯車機構２１に伝達可能にするため、平行軸式歯車機構５１が設けられている。平行軸式歯車機構５１は、インプット軸に保持されたドライブギヤ５２と、ドライブギヤ５２と噛合するドリブンギヤ５３とを備えている。

アウトプット軸３には、クラッチドラム３２の右側に、ベアリング５４が外嵌されている。ベアリング５４の内輪５５は、アウトプット軸３に相対回転不能に設けられ、クラッチドラム３２の連結部４３に右側から当接している。ドリブンギヤ５３は、スナップリング５６により、ベアリング５４の外輪５７に対して回転軸線方向に固定されている。ブレーキハブ２５は、ドリブンギヤ５３に一体的に支持されている。

ブレーキＢ１およびクラッチＣ１が解放された状態で、ドライブギヤ５２からドリブンギヤ５３に動力が伝達されると、キャリヤ２３およびブレーキハブ２５がドリブンギヤ５３と一体に回転する。また、ブレーキＢ１が解放され、クラッチＣ１が係合された状態で、サンギヤ２２、キャリヤ２３およびリングギヤ２４が一体となって回転し、セカンダリ軸２とアウトプット軸３とが同一速度で回転する。このとき、インプット軸からドライブギヤ５２への動力の伝達が遮断され、ドライブギヤ５２からドリブンギヤ５３に動力は伝達されない。

＜オイル供給構造＞
アウトプット軸３には、油路６１が形成されている。油路６１は、アウトプット軸３の回転軸線と平行に延びる軸方向油路６２と、軸方向油路６２の右端部から回転径方向に延びる径方向油路６３とを含む。径方向油路６３は、軸方向油路６２と連通し、アウトプット軸３の外周面で開放される吐出口６４を有している。

クラッチドラム３２の内円筒部４１には、吐出口６４と回転径方向に対向する位置に、油孔６５が形成されている。油孔６５は、内円筒部４１を回転径方向に貫通し、クラッチドラム３２とクラッチピストン３６との間のピストン室３７と連通している。

また、アウトプット軸３には、油路６１よりも左側の位置に軸心油路６６が形成され、その軸心油路６６とキャンセラ室３９とを連通させるキャンセラ排出油路６７が形成されている。

油路６１を流れる油が吐出口６４から吐出され、その吐出された油が油孔６５を介してピストン室３７に流入して、ピストン室３７内の油圧が高まると、クラッチピストン３６が油圧を受けて移動し、クラッチピストン３６がクラッチプレート３４を押圧する。この押圧により、クラッチプレート３４とクラッチディスク３５とが圧接（クラッチＣ１が係合）し、サンギヤ２２とリングギヤ２４とが一体となって回転する直結状態となる。

一方、キャンセラ室３９には、油が常に供給されている。キャンセラ室３９に供給されるオイルは、キャンセラ排出油路６７から軸心油路６６に流出する。サンギヤ２２とリングギヤ２４とが一体となって回転している状態では、キャンセラ室３９内の油に遠心力が作用し、キャンセラ室３９に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室３７内に発生する遠心油圧をキャンセル（相殺）することができる。そのため、ピストン室３７への油の供給が停止されると、リターンスプリング４０の付勢力により、クラッチピストン３６が右側にスムーズに移動する。

アウトプット軸３には、吐出口６４が形成されている外周面とキャンセラ排出油路６７が開放される外周面との間に段差が生じている。クラッチドラム３２の内円筒部４１の左端面は、そのアウトプット軸３の外周面の段差によって形成される面７１と面一をなしている。そして、内円筒部４１は、図２に示されるように、左側からの溶接によりアウトプット軸３に固定されている。また、アウトプット軸３の外周面には、吐出口６４の右側の位置に、凹部７２が全周にわたって形成されている。凹部７２には、たとえば、Ｏリングからなるシール部材７３が嵌められている。シール部材７３は、クラッチドラム３２の内円筒部４１における油孔６５よりも右側の部分に圧接されて、アウトプット軸３と内円筒部４１との間を封止している。

なお、図２は、図１において二点鎖線で囲まれた部分の拡大図であり、図２では、アウトプット軸３とクラッチドラム３２の内円筒部４１との溶接部分７４にハッチングが付されている。

＜作用効果＞
以上のように、クラッチドラム３２のクラッチプレート３４側と反対側、つまり右側には、ベアリング５４がアウトプット軸３に外嵌されて配置されている。内円筒部４１は、ベアリング５４側と反対側からの溶接によりアウトプット軸３に固定されている。これにより、アウトプット軸３にベアリング５４を外嵌した後、クラッチドラム３２の内円筒部４１をアウトプット軸３に外嵌して、内円筒部４１をアウトプット軸３に溶接により固定することができる。しかも、クラッチドラム３２とクラッチピストン３６との間に形成されるピストン室３７に供給される油圧の反力によって生じる曲げモーメントが内円筒部４１と連結部４３との接続部分で受けられるが、曲げモーメントの起点から溶接部分７４が遠ざかるので、曲げモーメントによる溶接部分７４の破損を抑制することができる。

よって、クラッチドラム３２とアウトプット軸３との溶接部分７４の破損を抑制できながら、ベアリング５４がアウトプット軸３に外嵌された後であっても、クラッチドラム３２をアウトプット軸３に固定することができる。

また、クラッチピストン３６は、内周端部が内円筒部４１と回転径方向に対向するように設けられている。これにより、クラッチドラム３２の内円筒部４１が回転軸線方向に延びていても、クラッチドラム３２の連結部４３とクラッチプレート３４との間隔を従来のクラッチ構造と同じまたは縮小することができる。

よって、クラッチドラム３２とアウトプット軸３との溶接部分７４の破損を抑制できながら、クラッチ構造の回転軸線方向の寸法の縮小を図ることができる。

また、内円筒部４１には、クラッチドラム３２とクラッチピストン３６との間に形成されるピストン室３７と連通する油孔６５が回転径方向に貫通して形成されている。内円筒部４１は、クラッチプレート３４側からの溶接によりアウトプット軸３に固定されている。そのため、内円筒部４１とアウトプット軸３との溶接部分７４は、クラッチドラム３２とクラッチピストン３６との間に形成されるピストン室３７に供給される油圧の反力によって生じる曲げモーメントの起点、つまり内円筒部４１と連結部４３との接続部分から油孔６５を挟んで離間する。これにより、曲げモーメントによる溶接部分７４の破損を抑制することができる。

また、油孔６５に対して溶接部分７４と反対側には、内円筒部４１とアウトプット軸３との間をシールするシール部材７３が設けられている。そのため、油孔６５に対してクラッチプレート３４側には溶接部分７４により、油孔６５に対してクラッチプレート３４側と反対側にはシールにより、油孔６５を流通する油が内円筒部４１とアウトプット軸３との間から漏れ出すことを抑制できる。

よって、クラッチドラム３２とアウトプット軸３との溶接部分７４の破損を抑制できながら、油孔６５を流通する油がクラッチドラム３２とアウトプット軸３との間から漏れ出すことを抑制できる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することも可能である。

たとえば、変速機１が無段変速機の構成を有しているとしたが、無段変速機に限らず、有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）の構成を有する変速機や手動変速機（ＭＴ：Manual Transmission）など、種々の形式の変速機に本発明を広く適用することができる。さらには、変速機以外の機構に本発明を適用することも可能である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

３：アウトプット軸（回転体）
３２：クラッチドラム
３４：クラッチプレート（クラッチ板）
３６：クラッチピストン
３７：ピストン室（油室）
４１：内円筒部
４２：外円筒部
４３：連結部
５４：ベアリング（外嵌部材）
６５：油孔
７３：シール部材
７４：溶接部分
Ｃ１：クラッチ

Claims (1)

1. クラッチ板と、
   前記クラッチ板を保持するクラッチドラムと、
   前記クラッチドラムとの間に油室を形成し、前記油室に供給される油圧により前記クラッチ板に締結荷重を加えるクラッチピストンとを含み、
   前記クラッチドラムは、
   円筒状の外周面を有する回転体に外嵌されて、前記回転体の前記外周面に沿って回転軸線方向に延びる内円筒部と、
   前記内円筒部と回転径方向に間隔を空けてその外周を取り囲み、前記クラッチ板を保持する外円筒部と、
   前記内円筒部および前記外円筒部を前記クラッチ板側と反対側の端部で連結する連結部とを一体的に備え、
   前記内円筒部は、前記回転体に対する溶接により、前記回転体における中実である部分を含む円柱状部分に固定され、
   前記クラッチピストンは、回転径方向に延び、回転中心側の端部が前記内円筒部と回転径方向に対向するように設けられている、クラッチ構造。

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