(57)【要約】【課題】クラッチ装置の冷却効率の向上を図る。【解決手段】入力側１１の第１部材１２と、出力側４２の第２部材２５とを含み、第２部材２５により摩擦材を第１部材１２に押し付けて摩擦係合させることにより、入力側１１から出力側４２へ動力を伝達するクラッチ装置２０の冷却構造であって、第１部材１２又は第２部材２５の少なくとも一方に冷却用の液体ミストを噴射可能なノズル８５，８６を有する冷却装置８０を備えた。【選択図】図２
2020200874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側の第１部材と、出力側の第２部材とを含み、該第２部材により摩擦材を前記第１部材に押し付けて摩擦係合させることにより、前記入力側から前記出力側へ動力を伝達するクラッチ装置の冷却構造であって、
前記第１部材又は前記第２部材の少なくとも一方に冷却用の液体ミストを噴射可能なミスト噴射手段を備える
ことを特徴とするクラッチ装置の冷却構造。
【請求項２】
前記クラッチ装置は乾式クラッチ装置であり、前記第１部材は駆動力源の出力軸に一体回転可能に設けられたフライホイールであり、前記第２部材は、前記摩擦材を前記フライホイールに向けて押圧するプレッシャープレートである
請求項１に記載のクラッチ装置の冷却構造。
【請求項３】
前記第１部材と前記摩擦材との摺動面に発生する摩擦熱による発熱量を推定する発熱量推定手段と、
前記第１部材及び、又は前記第２部材に付着する液体ミストが瞬時に蒸発するように、前記ミスト噴射手段による液体ミストの噴射量を、推定される前記発熱量に応じて制御する噴射量制御手段と、を備える
請求項１又は２に記載のクラッチ装置の冷却構造。
【請求項４】
前記噴射量制御手段は、推定される前記発熱量が大きくなるほど、前記ミスト噴射手段による液体ミストの噴射量を増加させる
請求項３に記載のクラッチ装置の冷却構造。
【請求項５】
前記噴射量制御手段は、推定される前記発熱量が、前記第１部材及び、又は前記第２部材に付着する液体ミストを蒸発させられない所定の下限発熱量以下の場合には、前記ミスト噴射手段による液体ミストの噴射を停止させる
請求項３又は４に記載のクラッチ装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、クラッチ装置の冷却構造に関し、特に、乾式クラッチ装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力伝達系においては、駆動力源から変速機への動力の伝達を断接する乾式クラッチ装置が用いられる場合がある。この種の乾式クラッチ装置は、駆動力源側のフライホイールと変速機側のプレッシャープレートとの間に配されたクラッチフェーシングをフライホイールに向けて押圧し、これらの間に発生する摩擦力によって動力を伝達するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
乾式クラッチ装置が動力を伝達するクラッチ接状態において、クラッチフェーシングとフライホイールとの摺動面に発生する摩擦熱は、フライホイールやプレッシャープレートに溜められた後、クラッチハウジング内の周囲の空気に徐々に放熱される。これらフライホイールやプレッシャープレートからの放熱量は、クラッチがスリップする半クラッチ時の発熱量よりも少なくなる傾向がある。このため、クラッチ接状態において摺動面の温度が上昇しやすくなり、結果としてクラッチフェーシングの摩耗を促進させる要因となる。
【０００５】
本開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的はクラッチ装置の冷却効率の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、入力側の第１部材と、出力側の第２部材とを含み、該第２部材により摩擦材を前記第１部材に押し付けて摩擦係合させることにより、前記入力側から前記出力側へ動力を伝達するクラッチ装置の冷却構造であって、前記第１部材又は前記第２部材の少なくとも一方に冷却用の液体ミストを噴射可能なミスト噴射手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記クラッチ装置は乾式クラッチ装置であり、前記第１部材は駆動力源の出力軸に一体回転可能に設けられたフライホイールであり、前記第２部材は、前記摩擦材を前記フライホイールに向けて押圧するプレッシャープレートであることが好ましい。
【０００８】
また、前記第１部材と前記摩擦材との摺動面に発生する摩擦熱による発熱量を推定する発熱量推定手段と、前記第１部材及び、又は前記第２部材に付着する液体ミストが瞬時に蒸発するように、前記ミスト噴射手段による液体ミストの噴射量を、推定される前記発熱量に応じて制御する噴射量制御手段と、を備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記噴射量制御手段は、推定される前記発熱量が大きくなるほど、前記ミスト噴射手段による液体ミストの噴射量を増加させることが好ましい。
【００１０】
また、前記噴射量制御手段は、推定される前記発熱量が、前記第１部材及び、又は前記第２部材に付着する液体ミストを蒸発させられない所定の下限発熱量以下の場合には、前記ミスト噴射手段による液体ミストの噴射を停止させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、クラッチ装置の冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るクラッチ装置を搭載した車両の動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る主として冷却装置を示す模式的な全体構成図である。
【図３】本実施形態に係る噴射量設定マップの一例を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るクラッチ装置の冷却構造について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るクラッチ装置２０を搭載した車両１の動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。
【００１５】
車両１には、駆動力源の一例としてのエンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１１（入力側）には、クラッチ装置２０を介して変速機４０のインプットシャフト４２（出力側）が断接可能に接続されている。
【００１６】
変速機４０の変速機ケース４１内には、インプットシャフト４２、アウトプットシャフト４３、カウンタシャフト４４、これらシャフト４２〜４４に設けられた複数の変速ギヤ列４５、図示しない同期装置等が配置されている。変速機４０のアウトプットシャフト４３には、プロペラシャフト４７、何れも図示しないデファレンシャルギヤ装置、左右の駆動軸等を介して左右の駆動輪がそれぞれ接続されている。
【００１７】
また、車両１には、クランクシャフト１１からエンジン回転数（以下、クラッチ入力回転数ＲＣ＿Ｉｎ）を取得するエンジン回転数センサ５０、インプットシャフト４２の回転数（以下、クラッチ出力回転数ＲＣ＿Ｏｕｔ）を取得する変速機入力回転数センサ５１、車両１の速度を検出する車速センサ５２、アクセルペダル７１の踏み込み量に応じたアクセル開度を取得するアクセル開度センサ５３等の各種センサ類が設けられている。これら各種センサ類５０〜５３のセンサ値は、電気的に接続された制御装置１００に送信される。
【００１８】
クラッチ装置２０は、例えば、乾式単板クラッチ装置であって、クラッチハウジング２１内には、クランクシャフト１１の出力側端及び、インプットシャフト４２の入力側端が配置されている。
【００１９】
インプットシャフト４２の入力端には、クラッチディスク２２が軸方向に移動可能に設けられている。クラッチディスク２２は、図示しないダンパースプリングと、クラッチフェーシング２３（摩擦材）とを備えている。
【００２０】
クランクシャフト１１の出力端には、フライホイール１２（本開示の第１部材）が固定され、フライホイール１２の後側面には、クラッチカバー２４が設けられている。これらフライホイール１２とクラッチカバー２４との間には、プレッシャープレート２５（本開示の第２部材の一例）及び、ダイヤフラムスプリング２６が配置されている。
【００２１】
レリーズフォーク２８は、支点１９を中心に揺動可能に設けられている。レリーズフォーク２８は、その一端側をクラッチハウジング２１内に収容させると共に、その他端側をクラッチハウジング２１の外側に突出させている。
【００２２】
レリーズベアリング２７は、ダイヤフラムスプリング２６の内周縁とレリーズフォーク２８の一端部との間に位置して設けられおり、これらダイヤフラムスプリング２６とレリーズフォーク２８とを相対回転可能にする。
【００２３】
より詳しくは、レリーズベアリング２７は、ダイヤフラムスプリング２６の内周縁が接触する内輪Ａと、レリーズフォーク２８の一端部が接続された外輪Ｃと、これら内輪Ａ及び外輪Ｃの間に回転自在に配された球体Ｂとを備えている。レリーズベアリング２７は、クラッチ装置２０が動力伝達を遮断するクラッチ断状態から動力を伝達するクラッチ接状態に切り替わる接作動時には、ダイヤフラムスプリング２６の弾性力により出力側（図中右方向）に移動され、クラッチ装置２０がクラッチ接状態からクラッチ断状態に切り替わる断作動時には、レリーズフォーク２８により押されて入力側（図中左方向）に移動される。
【００２４】
クラッチハウジング２１の外側には、レリーズシリンダ３０が設けられている。レリーズシリンダ３０は、シリンダ本体３１の内部に移動可能に収容されて油圧室を区画するピストン３２と、基端側をピストン３２に固定されると共に、先端側をレリーズフォーク２８に当接させたプッシュロッド３３と、シリンダ本体３１内に設けられてプッシュロッド３３をピストン３２とレリーズフォーク２８との間に保持させるスプリング３４とを備えている。レリーズシリンダ３０は、配管３５を介してマスターシリンダ６０に接続されている。
【００２５】
マスターシリンダ６０は、作動油を貯留するリザーブタンク６１と、シリンダ本体６２の内部に移動可能に収容されて油圧室を区画するピストン６３と、基端側をピストン６３に固定されると共に、先端側をクラッチペダル７０に連結されたロッド６４と、油圧室内に設けられてピストン６３を付勢するリターンスプリング６５とを備えている。
【００２６】
クラッチ装置２０は、運転者がクラッチペダル７０を踏み込むと、マスターシリンダ６０からレリーズシリンダ３０に供給される作動油圧によりピストン３２がプッシュロッド３３と一体にストローク移動し、レリーズフォーク２８が図中反時計回りに回動してレリーズベアリング２７を押圧すことで、動力伝達を遮断するクラッチ断状態に切り替えられるようになっている。一方、クラッチ装置２０は、運転者がクラッチペダル７０を解放すると、ダイヤフラムスプリング２６の弾性力によりクラッチフェーシング２３がプレッシャープレート２５を介してフライホイール１２に押し付けられて摩擦係合することで、クラッチ断状態から動力を伝達するクラッチ接状態に切り替えられるようになっている。
【００２７】
本実施形態において、クラッチ装置２０には、水のミストを噴霧可能な冷却装置８０（ミスト噴射手段）が設けられている。以下、冷却装置８０の詳細を説明する。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る主として冷却装置８０を示す模式的な全体構成図である。
【００２９】
冷却装置８０は、水を貯留するタンク８１と、タンク８１内の水に浸漬されて異物を除去する濾過器８２と、濾過器８２に接続された配管８３と、水を汲み上げて圧送するポンプ８４と、水ミスト（発熱体に付着すると瞬時に蒸発する程度の微細なミスト）を噴射する第１噴射ノズル８５及び、第２噴射ノズル８６とを備えている。また、クラッチハウジング２１の、好ましくは上部には、クラッチハウジング２１内から蒸気を排出する換気孔２１Ａが貫通形成されている。
【００３０】
配管８３は、一端を濾過器８２に接続されると共に、他端側を第１配管８３Ａと第２配管８３Ｂとに分岐形成されている。第１配管８３Ａには第１噴射ノズル８５が接続され、第２配管８３Ｂには第２噴射ノズル８６が接続されている。
【００３１】
第１噴射ノズル８５は、エンジン１０のフライホイール１２と対向する背面（例えば、非回転部であるエンジン１０のシリンダブロック）に取り付けられている。第１噴射ノズル８５は、フライホイール１２のエンジン１０と対向する前面に向けて水ミストを噴射する。
【００３２】
第２噴射ノズル８６は、例えば、クラッチカバー２４の外周と対向するクラッチハウジング２１の内面（非回転部）に取り付けられている。クラッチカバー２４には、貫通孔２４Ａが設けられている。貫通孔２４Ａは、好ましくは、複数個がクラッチカバー２４の周方向に所定のピッチで設けられている。第２噴射ノズル８６は、クラッチカバー２４の外周に向けて水ミストを噴射する。第２噴射ノズル８６から噴射された水ミストは、貫通孔２４Ａを通過してプレッシャープレート２５に供給される。
【００３３】
これら第１噴射ノズル８５及び、第２噴射ノズル８６による水ミストの噴射量は、制御装置１００から指示信号に応じて制御される。
【００３４】
制御装置１００は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。
【００３５】
また、制御装置１００は、プログラムの実行により、クラッチ発熱量推定部１１０（発熱量推定手段）及び、水ミスト噴射制御部１２０（噴射量制御手段）を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００３６】
クラッチ発熱量推定部１１０は、クラッチフェーシング２３とフライホイール１２との摺動面に発生する摩擦熱によるクラッチ発熱量Ｈｈを推定する。
【００３７】
具体的には、クラッチ発熱量推定部１１０は、エンジン回転数センサ５０により取得されるクラッチ入力回転数ＲＣ＿Ｉｎと、変速機入力回転数センサ５１により取得されるクラッチ出力回転数ＲＣ＿Ｏｕｔと、クラッチ伝達トルクＴｒｑ＿ｃとを入力値として含む演算式等に基づいて、クラッチ発熱量Ｈｈをリアルタイムに推定演算する。クラッチ伝達トルクＴｒｑ＿ｃは、例えば、クラッチフェーシング２３のクラッチ摩擦係数μに、クラッチ有効半径Ｒ及び、クラッチ締結荷重Ｆを乗じる式（Ｔｒｑ＿ｃ＝μ・Ｒ・Ｆ）に基づいて求めればよく、或いは、各種センサ類５０〜５３の検出値や変速機４０の現在のギヤ段に応じたイナーシャ等に基づいて演算してもよい。クラッチ発熱量推定部１１０により推定演算されるクラッチ発熱量Ｈｈは、水ミスト噴射制御部１２０に送信される。
【００３８】
水ミスト噴射制御部１２０は、第１噴射ノズル８５からフライホイール１２に向けて噴射される水ミストの噴射量及び、第２噴射ノズル８６からプレッシャープレート２５に向けて噴射される水ミストの噴射量を、クラッチ発熱量推定部１１０から入力されるクラッチ発熱量Ｈｈに応じて増減させる噴射量制御を実施する。
【００３９】
具体的には、制御装置１００のメモリには、図３に示す、横軸をクラッチ発熱量Ｈｈ、縦軸を水ミスト噴射量Ｖとした噴射量設定マップＭが格納されている。この噴射量設定マップＭには、クラッチ発熱量Ｈｈと水ミスト噴射量Ｖとの関係を規定する第１噴射量設定ラインＬ１及び、第２噴射量設定ラインＬ２が設定されている。
【００４０】
水ミスト噴射制御部１２０は、クラッチ発熱量推定部１１０から入力されるクラッチ発熱量Ｈｈに基づいて噴射量設定マップＭを参照することにより、クラッチ発熱量Ｈｈに応じた水ミスト噴射量Ｖを設定すると共に、設定した水ミスト噴射量Ｖに応じた指示信号を噴射ノズル８５，８６に送信することにより、これら噴射ノズル８５，８６の水ミスト噴射量を制御する。なお、噴射量設定マップＭは、制御装置１００のメモリにグラフ化して格納する必要はなく、数値データとして格納してもよい。
【００４１】
噴射量設定マップＭにおいて、第１噴射量設定ラインＬ１は、クラッチ発熱量Ｈｈが所定の下限発熱量Ｈｈ＿ｍｉｎ以下となる領域に設定されている。また、第２噴射量設定ラインＬ２は、噴射量設定マップＭのクラッチ発熱量Ｈｈが所定の下限発熱量Ｈｈ＿ｍｉｎよりも大きい領域に設定されている。ここで、下限発熱量Ｈｈ＿ｍｉｎは、噴射ノズル８５，８６から噴射されてフライホイール１２やプレッシャープレート２５に付着する水ミストが蒸発されなくなるクラッチ発熱量Ｈｈであって、噴射ノズル８５，８６の最小噴射量（噴射可能な水ミストの下限流量）に、水ミストの付着効率及び蒸発潜熱を乗算して得られる値を基準に設定されている。
【００４２】
第１噴射量設定ラインＬ１は、クラッチ発熱量Ｈｈが下限発熱量Ｈｈ＿ｍｉｎ以下となる領域において、水ミスト噴射量Ｖを０（ゼロ）とするように設定されている。
【００４３】
すなわち、発熱体であるフライホイール１２やプレッシャープレート２５のクラッチ発熱量Ｈｈが水ミストを蒸発させられるほどの熱量に達していない場合には、水ミストの噴射を停止することにより、これらフライホイール１２やプレッシャープレート２５の周囲を含めたクラッチハウジング２１内に水ミストが液体状で滞留することを防止できるようになっている。これにより、クラッチハウジング２１内の水滞留によってクラッチ装置２０の各構成部品に錆等が発生することを効果的に防止することができる。
【００４４】
第２噴射量設定ラインＬ２は、クラッチ発熱量Ｈｈが下限発熱量Ｈｈ＿ｍｉｎよりも大きい領域において、発熱体であるフライホイール１２やプレッシャープレート２５に付着する水ミストが瞬時に蒸発するミスト量を上限とし、クラッチ発熱量Ｈｈが大きくなるに従い水ミスト噴射量Ｖも増加するように設定されている。
【００４５】
すなわち、第２噴射量設定ラインＬ２に基づいて設定した水ミスト噴射量Ｖで、フライホイール１２やプレッシャープレート２５に水ミストを噴射すると、当該水ミストの蒸発潜熱によってフライホイール１２やプレッシャープレート２５の冷却が効果的に促進されるようになっている。蒸発潜熱は、水の温度上昇に必要な熱量に比べて大幅に大きいため、水ミストの噴射量は非常に少なく、水ミストはフライホイール１２やプレッシャープレート２５と接触した瞬間にその大部分が蒸発する。また、蒸発しなかった水ミストも極少量のため、クラッチハウジング２１内を漂ううちに蒸発する。これら水ミストの蒸発により生成される蒸気は、クラッチハウジング２１に設けられた換気孔２１Ａから外部へ排出されるため、クラッチハウジング２１内をドライな状態に維持しつつ、フライホイール１２やプレッシャープレート２５の冷却を促進することができる。
【００４６】
以上詳述した本実施形態に係る冷却構造によると、クラッチハウジング２１内に水ミストを噴射可能な噴射ノズル８５，８６を設けると共に、これら噴射ノズル８５，８６からフライホイール１２やプレッシャープレート２５に向けて水ミストを噴射するように構成されている。水ミストの噴射量は、水ミストがフライホイール１２やプレッシャープレート２５に付着すると瞬時に蒸発するミスト量を基準に設定されている。
【００４７】
すなわち、噴射ノズル８５，８６から噴射された水ミストがフライホイール１２やプレッシャープレート２５に付着すると、これら水ミストが瞬時に蒸発することで、フライホイール１２やプレッシャープレート２５が水ミストの蒸発潜熱によって効果的に冷却されるようになる。これにより、クラッチ接状態でフライホイール１２とクラッチフェーシング２３との摺動面に発生する摩擦熱による発熱を確実に低減することが可能となり、クラッチフェーシング２３の早期摩耗を効果的に抑えることができる。
【００４８】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態において、フライホイール１２やプレッシャープレート２５に対する水ミストの噴射は、クラッチ発熱量Ｈｈが下限発熱量Ｈｈ＿ｍｉｎ以下となる領域で停止するものとして説明したが、噴射量設定マップＭから設定される水ミスト噴射量Ｖが極少で、各噴射ノズル８５，８６が安定的にミストを生成できない場合に、水ミストの噴射を停止するように構成してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態の噴射量設定マップＭにおいて、第２噴射量設定ラインＬ２は直線状に示されているが、第２噴射量設定ラインＬ２は曲線状に設定されてもよい。
【００５１】
また、噴射ノズル８５，８６は、フライホイール１２やプレッシャープレート２５に水ミストを噴射するものとして説明したが、レリーズベアリング２７等の他の発熱体に水ミストを噴射するように構成してもよい。
【００５２】
また、噴射ノズル８５，８６は、水ミストを噴射するものとして説明したが、フライホイール１２やプレッシャープレート２５等の発熱体を効果的に冷却できる液体であれば、水以外の他の液体ミストを噴射するように構成してもよい。
【００５３】
また、クラッチ装置２０は、乾式単板クラッチ装置に限定されず、乾式多板クラッチ装置であってもよい。また、クラッチ装置２０は、手動式に限定されず、アクチュエータにより作動するクラッチレリーズ装置を備える自動式のクラッチ装置であってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  エンジン
１１  クランクシャフト（入力側）
１２  フライホイール（第１部材）
２０  クラッチ装置
２１  クラッチハウジング
２２  クラッチディスク
２３  クラッチフェーシング（摩擦材）
２４  クラッチカバー
２５  プレッシャープレート（第２部材）
２６  ダイヤフラムスプリング
２７  レリーズベアリング
２８  レリーズフォーク
４０  変速機
４２  インプットシャフト（出力側）
５０  エンジン回転数センサ
５１  変速機入力回転数センサ
８０  冷却装置（ミスト噴射手段）
８１  タンク
８２  濾過器
８３  配管
８４  ポンプ
８５  第１噴射ノズル
８６  第２噴射ノズル
１００  制御装置
１１０  クラッチ発熱量推定部（発熱量推定手段）
１２０  水ミスト噴射制御部（噴射量制御手段）
【図１】
2020200874.tif 000003
【図２】
2020200874.tif 000004
【図３】
2020200874.tif 000005