(57)【要約】【課題】半クラッチ制御を精密かつ容易に行えるようにし、締結状態でのエネルギーロスを無くしたクラッチ装置を提供する。【解決手段】摩擦圧接する摩擦板７，８を押圧部材１２を介して押圧するスプリング１６と、押圧部材１２をレリーズ部材１１を介してスプリング力と反対方向に操作して摩擦板への押圧力を解除する第１アクチュエータ１３とを備える。押圧部材を軸方向にスライド自在に貫通し、押圧部材とは独立して摩擦板を押圧可能な作動部材１７と、作動部材に対して軸方向の押圧力を作用させるべく、外部の静止部材１に設けられた第２アクチュエータ２０と、第２アクチュエータと作動部材との間に介装され、第２アクチュエータと作動部材との相対回転を許容しつつ、軸方向の押圧力を伝えるスラストベアリング１９と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦圧接する摩擦板を押圧部材を介して押圧するスプリングと、前記押圧部材をレリーズ部材を介してスプリング力と反対方向に操作して摩擦板への押圧力を解除する第１アクチュエータと、を備えたクラッチ装置において、
前記押圧部材を軸方向にスライド自在に貫通し、前記押圧部材とは独立して前記摩擦板を押圧可能な作動部材と、
前記作動部材に対して軸方向の押圧力を作用させるべく、外部の静止部材に設けられた第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータと作動部材との間に介装され、前記第２アクチュエータと作動部材との相対回転を許容しつつ、軸方向の押圧力を伝えるスラストベアリングと、を備えたクラッチ装置。
【請求項２】
係合初期は前記第１アクチュエータを作動させてスプリングによる摩擦板への押圧力を解除した状態にあり、前記第２アクチュエータの発生する押圧力により摩擦板を半クラッチ状態とし、
前記第２アクチュエータによる押圧力が所定値を越えた後、前記第１アクチュエータが解放して摩擦板を前記スプリングにより締結する、制御装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項３】
前記第１アクチュエータはピストンを備えた油圧装置で構成され、そのピストンが前記レリーズ部材に連結され、
前記第２アクチュエータはピストンを備えた油圧装置で構成され、そのピストンが前記スラストベアリングを介して前記作動部材と連携していることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
【請求項４】
入力回転部材又は出力回転部材の一方と連結されたクラッチドラムと、
入力回転部材又は出力回転部材の他方と連結されたクラッチハブとを備え、
前記摩擦板は、前記クラッチドラムの内周にスプライン嵌合するクラッチプレートと、前記クラッチハブの外周にスプライン嵌合するクラッチディスクとで構成され、
前記スプリングは前記クラッチドラムと前記押圧部材との間に配置され、
前記作動部材は前記クラッチドラムをスライド自在に貫通して外部へ突出していることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクラッチ装置、特に半クラッチ状態を得るのが容易なクラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より自動車用変速機の発進クラッチとして、湿式多板クラッチが知られている。図３は湿式多板クラッチの一例を示し、上半分は解放時、下半分は締結時である。入力軸５１と出力軸５２とが同軸上に配置され、入力軸５１にはクラッチドラム５３が連結され、出力軸５２にはクラッチハブ５４が連結されている。クラッチドラム５３の内周には複数のクラッチプレート５５がスプラインにより一体回転可能に係合されており、クラッチハブ５４の外周には複数のクラッチディスク５６がスプラインにより一体回転可能に係合されている。クラッチプレート５５とクラッチディスク５６とは交互に配置されている。クラッチドラム５３の内側には、クラッチプレート５５とクラッチディスク５６とに対して一方側より軸方向荷重を与えるピストン５７が配置され、クラッチドラム５３とピストン５７との間に油圧室５８が形成されている。クラッチドラム５３の内周にはスナップリング５９が取り付けられており、終端側のクラッチプレート（エンドプレート）５５ａを抜け止めしている。ピストン５７と、入力軸５１に取り付けられたスプリングリテーナ６０との間にリターンスプリング６１が配置されている。
【０００３】
上記構造の湿式多板クラッチの場合、油圧室５８に供給される作動油圧を制御することで、半クラッチ制御を容易に行うことができるという利点がある。その一方で、走行中、クラッチプレート５５とクラッチディスク５６を締結しておくため、油圧室５８に作動油圧を供給し続けなければならず、エネルギーロスが大きい。しかも、油圧室５８の油圧を抜くと、リターンスプリング６１によってピストン５７がクラッチドラム５３と当接する位置まで押し戻されるため、次の係合までに無効ストロークがあり、時間がかかるという問題がある。無効ストロークはクラッチディスク５６の摩耗に伴って変動する。
【０００４】
特許文献１には、スプリング力によってクラッチプレートとクラッチディスクを締結し、トルクを伝達すると共に、レリーズロッドを押すことで、クラッチプレートとクラッチディスクとの係合を外すクラッチ装置が提案されている。この場合には、走行中、クラッチ係合のための外部からの力が不要であり、エネルギーロスがないという利点がある。しかし、レリーズロッドを押すことでクラッチプレートとクラッチディスクとの係合が一挙に解放されるため、半クラッチ制御が難しいという欠点がある。
【０００５】
特許文献２には、駆動側と従動側の摩擦体の間に、大径と小径の２種類の多板クラッチを設けると共に、各多板クラッチを押圧するスプリングを設け、前記多板クラッチへの押圧位置を互いに軸方向にずらせて２段ばね特性を与えたクラッチ装置が提案されている。この場合、１段ばね部分で半クラッチが可能となるが、スプリングの長さバラツキによって半クラッチの締結力のバラツキが大きくなるという問題がある。また、締結状態を維持するためには一方の摩擦体を他方の摩擦体に対して押し続けなければならず、これを油圧で行う場合にはエネルギーロスになるという問題がある。さらに、多板クラッチを内外２段に構成しなければならないため、構造が複雑で、スペース上も不利である。
【特許文献１】特開昭５６−１０８２７号公報
【特許文献２】特開平７−４２７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、半クラッチ制御を精密かつ容易に行えるようにし、締結状態でのエネルギーロスを無くしたクラッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、摩擦圧接する摩擦板を押圧部材を介して押圧するスプリングと、前記押圧部材をレリーズ部材を介してスプリング力と反対方向に操作して摩擦板への押圧力を解除する第１アクチュエータと、を備えたクラッチ装置において、前記押圧部材を軸方向にスライド自在に貫通し、前記押圧部材とは独立して前記摩擦板を押圧可能な作動部材と、前記作動部材に対して軸方向の押圧力を作用させるべく、外部の静止部材に設けられた第２アクチュエータと、前記第２アクチュエータと作動部材との間に介装され、前記第２アクチュエータと作動部材との相対回転を許容しつつ、軸方向の押圧力を伝えるスラストベアリングと、を備えたクラッチ装置を提供する。
【０００８】
第１アクチュエータを作動させると、レリーズ部材を介して押圧部材がスプリング力と反対方向に押され、摩擦板が解放される。この状態で、第２アクチュエータを作動させ、スラストベアリング及び作動部材を介して摩擦板を押圧すると、第２アクチュエータの発生する押圧力に比例した伝達トルクが発生するので、半クラッチ制御を容易に実施できる。次に、第１アクチュエータを非作動状態にすると、レリーズ部材による押圧力が解放されるので、押圧部材はスプリング力によって摩擦板を押圧する。そのため、外部から何らの力を加えることなく、摩擦板は締結状態を維持でき、エネルギーロスを無くすことができる。
【０００９】
第２アクチュエータと作動部材との間、あるいは作動部材と摩擦板との間には隙間を設ける必要はなく、摩擦板が解放した状態でほぼ接触状態でも構わない。そのため、第２アクチュエータを作動させれば、摩擦板が直ぐに係合を開始し、半クラッチ制御を開始できる。つまり、半クラッチ状態を得るための無効ストロークを小さくできるので、時間ロスを短くできる。第２アクチュエータの最大発生押圧力はスプリング力より低くてもよいため、細やかな半クラッチ制御を実施できる。
【００１０】
第２アクチュエータは静止部材に設けられ、作動部材は押圧部材と一体回転するので、第２アクチュエータと作動部材との間には相対回転が生じるが、その相対回転をスラストベアリングが吸収するので、摩耗などの発生を抑制できる。第２アクチュエータはケースなどの静止部材に設けられるので、構成が簡単になると共に、遠心油圧による影響もなく、微妙な油圧制御を実施できる。
【００１１】
係合初期は第１アクチュエータを作動させてスプリングによる摩擦板への押圧力を解除した状態にあり、第２アクチュエータの発生する押圧力により摩擦板を半クラッチ状態とし、第２アクチュエータによる押圧力が所定値を越えた後、第１アクチュエータが解放して摩擦板をスプリングにより締結する、制御装置を備えるのがよい。すなわち、車両の停止状態では、第１アクチュエータがＯＮ（スプリング力ＯＦＦ）、第２アクチュエータがＯＦＦ状態であり、クラッチは解放されている。第１アクチュエータがＯＮ状態（スプリング力ＯＦＦ）のまま第２アクチュエータが押圧力をコントロールしつつ上昇させると、半クラッチ状態となってスムーズに発進できる。ついで、第２アクチュエータによる押圧力が所定値を越えて締結状態に近づくと、第１アクチュエータがＯＦＦ（スプリング力ＯＮ）してスプリング力により摩擦板を完全締結する。その後、第２アクチュエータをＯＦＦすることで、円滑に走行状態に移行できる。
【００１２】
第１アクチュエータはピストンを備えた油圧装置で構成され、そのピストンがレリーズ部材に連結され、第２アクチュエータはピストンを備えた油圧装置で構成され、そのピストンがスラストベアリングを介して作動部材と連携している構成としてもよい。第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを電動モータとボールネジとの組み合わせのような直動機構で構成することも可能であるが、油圧装置を用いた場合には、油圧のコントロールによって作動を自由に切り替えることができる利点がある。第１アクチュエータの供給油圧はＯＮ／ＯＦＦの２段階切り替えであるのに対し、第２アクチュエータの供給油圧は連続的に可変できるものがよい。
【００１３】
入力回転部材又は出力回転部材の一方と連結されたクラッチドラムと、入力回転部材又は出力回転部材の他方と連結されたクラッチハブとを備え、摩擦板は、クラッチドラムの内周にスプライン嵌合するクラッチプレートと、クラッチハブの外周にスプライン嵌合するクラッチディスクとで構成され、スプリングはクラッチドラムと押圧部材との間に配置され、作動部材はクラッチドラムをスライド自在に貫通して外部へ突出している構成としてもよい。このような湿式多板クラッチの場合、半クラッチの制御が容易である。なお、本発明の摩擦板は、単板、多板のいずれでもよいし、乾式、湿式のいずれでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１アクチュエータを非作動状態とすると、押圧部材がスプリング力によって摩擦板を押圧するため、外部から何らの力を加えることなく、摩擦板は締結状態を維持でき、エネルギーロスを少なくできる。第１アクチュエータを作動させ、摩擦板の係合が解放した状態で、第２アクチュエータを作動させると、第２アクチュエータの発生する押圧力に比例した伝達トルクが発生するので、半クラッチ制御を容易に実施できる。特に、半クラッチ制御はスプリング力の影響を受けないので、第２アクチュエータによって細やかな半クラッチ制御を実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明にかかるクラッチ装置の第１実施形態を示す。このクラッチ装置Ａは、自動車用変速機の発進クラッチとして用いた例を示し、ケース１の中心部にベアリング２を介して回転自在に支持された入力軸３を備えている。入力軸３には動力源であるエンジンやモータから動力が伝達される。入力軸３の軸端部にはクラッチドラム４が固定されている。入力軸３と対向するように円筒状の出力軸５が配置されており、出力軸５にはクラッチハブ６がスプライン５ａによって一体回転可能に固定されている。クラッチドラム４の内周には内スプライン４ａが形成され、クラッチハブ６の外周には外スプライン６ａが形成され、両スプライン４ａ，６ａには摩擦板を構成するクラッチプレート７の外周部とクラッチディスク８の内周部とがそれぞれスプライン嵌合している。クラッチプレート７とクラッチディスク８とは軸方向に交互に配置され、終端側（左端）のクラッチプレート７の外側がクラッチドラム４の内周に嵌着されたスナップリング９によって抜け止めされている。
【００１７】
出力軸５の軸心部にはスリーブ１０を介してレリーズロッド１１がスライド自在に挿通されている。レリーズロッド１１の右端部には押圧部材１２が相対回転自在に連結されている。レリーズロッド１１の左端部は第１アクチュエータである第１油圧装置１３のピストン１４に連結されている。第１油圧装置１３には油室１５が形成され、この油室１５には後述するＯＮ／ＯＦＦ切替弁３４を介して油圧が供給される。第１油圧装置１３が発生する最大押圧力は、後述するスプリング１６のスプリング力より大きい。上記説明では、レリーズロッド１１と押圧部材１２とを相対回転自在に連結したが、レリーズロッド１１と押圧部材１２とを固定し、レリーズロッド１１とピストン１４との間に、両者の相対回転を許容しつつ軸方向力を伝達するベアリング等の回転支持部材を設けてもよい。
【００１８】
押圧部材１２の側面にはばね受け部１２ａが突設されており、このばね受け部１２ａにスプリング１６が挿通されている。スプリング１６は、押圧部材１２の側面とクラッチドラム４の内側面との間に圧縮状態で介装され、押圧部材１２を図１の左方向に常に付勢している。スプリング１６はコイルスプリングに限らず、皿ばねのような板ばねや、その他のばね手段でもよい。押圧部材１２の外周部には摩擦板（７，８）と対向する位置まで半径方向に延びる押圧部１２ｂが一体に形成されている。前端側（右端）のクラッチプレート７ａはプレッシャプレートを兼ねており、このプレッシャプレート７ａを押圧部材１２の押圧部１２ｂによって押圧可能となっている。押圧部材１２がスプリング１６のスプリング力によって左方へ押されると、押圧部材１２の押圧部１２ｂがプレッシャプレート７ａを介してクラッチプレート７とクラッチディスク８とを軸方向に押圧し、締結させる。
【００１９】
プレッシャプレート７ａには、ピン状の作動部材１７の一端部が軸方向移動可能に嵌合している。作動部材１７は周方向に所定ピッチ間隔で複数個配置されている。なお、作動部材１７の端面がプレッシャプレート７ａの側縁に当接していてもよい。作動部材１７はクラッチドラム４及び押圧部材１２に対して軸方向にスライド自在に貫通しており、他端部はクラッチドラム４の側面から外部へ突出している。作動部材１７の他端側の突出部にはリング状ワッシャ１８が固定されている。なお、プレッシャプレート７ａに作動部材１７の一端部を軸方向移動可能に嵌合し、作動部材１７の他端側の突出部にワッシャ１８を固定した構成に限るものではなく、その逆でもよいし、両方ともに非固定としてもよい。ワッシャ１８はスラストベアリング１９を介して、ケース１に設けられた第２アクチュエータである第２油圧装置２０のピストン２１と接触している。ピストン２１は静止ピストンであるため、スラストベアリング１９がピストン２１とワッシャ１８（作動部材１７）との間の相対回転差を吸収できる。スラストベアリング１９としては、図示するようなニードルベアリングに限らず、ボールベアリングやローラベアリングなど任意のベアリングを使用できる。第２油圧装置２０には油室２２が形成され、この油室２２には後述するコントロール弁３５を介して油圧が供給される。ピストン２１が軸方向左側に移動すると、スラストベアリング１９及びワッシャ１８を介して作動部材１７を押し、さらにプレッシャプレート７ａを押圧する。そのため、クラッチプレート７とクラッチディスク８とを油室２２の油圧に応じた押圧力で係合させることができる。なお、第２油圧装置２０が発生する最大押圧力は、スプリング１６が発生するばね力より小さい。
【００２０】
図１には、第１と第２の油圧装置１３、２０を作動させるための油圧制御装置３０も示されている。油圧制御装置３０は、油溜め３１から油を吸い上げるオイルポンプ３２、オイルポンプ３２の吐出油圧を所定油圧に調圧する調圧弁３３、調圧弁３３の出力油圧をＯＮ／ＯＦＦ制御して油圧装置１３の油室１５に供給するＯＮ／ＯＦＦ切替弁３４、調圧弁３３の出力油圧を微細制御して油圧装置２０の油室２２に供給するコントロール弁３５、電子制御装置３６を備えている。ＯＮ／ＯＦＦ切替弁３４としては一般的なＯＮ／ＯＦＦソレノイドバルブ、コントロール弁３５としてはデューティソレノイドバルブ又はリニアソレノイドバルブを使用することができる。電子制御装置３６には走行状態を示す各種信号（例えばアクセル開度、車速、変速段など）が入力され、これら信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ切替弁３４とコントロール弁３５とを制御している。
【００２１】
上記構造のクラッチ装置Ａの作動について説明する。次表は、各走行状態における第１油圧装置１３と第２油圧装置２０の各作動を示す。
【表１】
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【００２２】
〔車両停止時〕
車両停止時には、第１油圧装置１３をＯＮ（スプリング解放）し、第２油圧装置２０をＯＦＦとする。そのため、スプリング１６が圧縮されてクラッチプレート７とクラッチディスク８には軸方向押圧力が作用せず、解放される。そのため、入力軸３のトルクは出力軸５に伝達されない。
〔発進時〕
発進時には、第１油圧装置１３をＯＮ（スプリング解放）し、第２油圧装置２０をコントロールする。つまり、油室２２の油圧をコントロール弁３５によって微細制御しながら徐々に立ち上げ、半クラッチ制御を行う。そのため、クラッチプレート７とクラッチディスク８の圧接力が徐々に上昇し、入力軸３のトルクが出力軸５へ伝達され、円滑に発進することができる。半クラッチ制御は第１油圧装置１３ではなく、最大発生圧力がスプリング１６のばね力より低い第２油圧装置２０により実施するので、微妙な半クラッチ制御を実施できる。
〔走行中〕
第２油圧装置２０の油圧が上昇して伝達トルクが一定値（半クラッチ領域）を越えると、第１油圧装置１３がＯＦＦしてスプリング１６の圧縮を解放し、スプリング力によってクラッチプレート７とクラッチディスク８を締結する。この時点で、第２油圧装置２０はＯＮ／ＯＦＦ／コントロールのいずれの状態でもよいが、エネルギーロスを避けるため、ＯＦＦ状態とするのがよい。このように走行状態の大部分を占める走行中において、クラッチ装置はスプリング力によって締結状態を維持するため、油圧によるエネルギーロスがなく、燃費を向上させることができる。
【００２３】
図２は、従来と本発明におけるピストンストロークと伝達トルク（押圧力）との関係を示す。（ａ）は図３に示した従来の湿式多板クラッチの特性であり、最初に無効ストロークがあり、その後、ピストンストロークに比例して伝達トルクが上昇し、やがて締結状態となる。しかし、ピストンに作用する油圧は、スプリング力に打ち勝ってピストンを作動させる必要があるため、伝達トルク／ストロークの勾配が大きくなり、細やかな半クラッチ制御が難しい。（ｂ）は本発明におけるクラッチ装置の特性であり、ピストンストロークの初期領域では殆ど無効ストロークがなく、第２油圧装置２０によって速やかに伝達トルクが立ち上がる。第２油圧装置２０はスプリング力に打ち勝ってピストンを作動させる必要がなく、発生圧力自体が低いので、半クラッチ領域の勾配を低くできる。半クラッチ領域の上限値になると、第１油圧装置１３が解放してスプリング力が作用するため、伝達トルクがステップ状に上昇し、締結状態となる。
【００２４】
上述のようにクラッチ装置の必要伝達トルクはスプリング力により得るため、走行中のエネルギーロスが少ない。特に第１油圧装置１３の作動は停止時と発進時だけであるから、作動時間を短くでき、エネルギーロスをさらに少なくできる。また、第２油圧装置２０の最大圧力は必要伝達トルクより低く設定できるので、半クラッチ状態における発生トルクの微細な制御を容易にできる。また、スプリング力は半クラッチ制御時には作用しないので、スプリング力のバラツキによる半クラッチ制御への影響がない。
【００２５】
上記実施例では、湿式多板クラッチについて説明したが、本発明は乾式単板クラッチにも適用できる。また、クラッチドラムを入力軸に連結し、クラッチハブを出力軸に連結したが、クラッチドラムを出力軸に連結し、クラッチハブを入力軸に連結してもよい。
また、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを油圧装置で構成したが、ソレノイドや電動モータとボールネジ機構の組み合わせのような電動装置を用いて構成することも可能である。また、第２アクチュエータを油圧装置で構成した場合に、第２油圧装置２０をケース１に一体に形成するものに限らず、第２油圧装置をケース１と別体で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかるクラッチ装置の第１実施形態の断面図である。
【図２】従来と本発明のクラッチ装置におけるピストンストローク−伝達トルクの特性図である。
【図３】従来の湿式多板クラッチの一例の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１          ケース（静止部材）
３          入力軸
４          クラッチドラム
５          出力軸
６          クラッチハブ
７          クラッチプレート（摩擦板）
８          クラッチディスク（摩擦板）
１１        レリーズロッド
１２        押圧部材
１３        第１アクチュエータ（第１油圧装置）
１４        ピストン
１６        スプリング
１７        作動部材
１８        ワッシャ
１９        スラストベアリング
２０        第２アクチュエータ（第２油圧装置）
２１        ピストン
２２        油室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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