(57)【要約】  本発明は、駆動トルク伝達ディスクと出力トルク受容ディスクとの間に、それぞれ自由回転可能に配置された少なくとも２枚のフリーディスクを備えている。トルク伝達時には、前記駆動トルク伝達ディスクと前記少なくとも２枚のフリーディスクと前記出力トルク受容ディスクとの間の互いの間隔が狭められて、前記駆動装置の入力トルクが、駆動トルク伝達ディスクから当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクに、摩擦によって伝達され、前記フリーディスクに伝達されたトルクが、当該フリーディスクに隣接するフリーディスクに、摩擦によって伝達され、最も出力軸側のフリーディスクに伝達されたトルクが、前記出力トルク受容ディスクに、摩擦によって伝達される。
2013069569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力トルクに従って回転すると共に、駆動トルク伝達ディスクを有する駆動装置と、
トルク伝達の対象であり、出力トルク受容ディスクを有する出力軸と、
前記駆動トルク伝達ディスクと前記出力トルク受容ディスクとの間に、それぞれ自由回転可能に配置された少なくとも２枚のフリーディスクと、
を備え、
トルク伝達時には、前記駆動トルク伝達ディスクと前記少なくとも２枚のフリーディスクと前記出力トルク受容ディスクとの間の互いの間隔が狭められて、
前記駆動装置の入力トルクが、駆動トルク伝達ディスクから当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクに、摩擦によって伝達され、
前記フリーディスクに伝達されたトルクが、当該フリーディスクに隣接するフリーディスクに、摩擦によって伝達され、
最も出力軸側のフリーディスクに伝達されたトルクが、前記出力トルク受容ディスクに、摩擦によって伝達されるようになっており、
トルク遮断時には、駆動トルク伝達ディスクと少なくとも２枚のフリーディスクと出力トルク受容ディスクとの間のいずれかの間隔が広げられて、トルク伝達経路が遮断されるようになっている
ことを特徴とするマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項２】
駆動トルク伝達ディスクと当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積は、
当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクと当該フリーディスクに更に隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より小さい
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項３】
出力トルク受容ディスクと当該出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積は、
当該出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクと当該フリーディスクに更に隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より大きい
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項４】
前記少なくとも２枚のフリーディスクは、２枚のフリーディスクであり、
駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクと出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積は、
駆動トルク伝達ディスクと当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より大きく、
出力トルク受容ディスクと当該出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より小さい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項５】
駆動トルク伝達ディスクが、出力トルク受容ディスクに対して軸方向に移動可能に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項６】
駆動トルク伝達ディスクは、駆動装置の回転時に径方向外側に移動する軸圧遠心錘の作用によって、出力トルク受容ディスクに対して近づく方向に移動するようになっている
ことを特徴とする請求項５に記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項７】
駆動トルク伝達ディスクは、駆動装置の減速時ないし停止時に前記軸圧遠心錘が径方向内側に戻る際に出力トルク受容ディスクから離れる方向に移動するべく、スプリングによって付勢されている
ことを特徴とする請求項６に記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項８】
駆動装置を減速ないし停止させるための駆動装置ブレーキ装置が設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【請求項９】
駆動装置の減速時ないし停止時に、駆動トルク伝達ディスクを出力トルク受容ディスクに対して近づく方向に移動させるブレーキ起動装置が設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のマルチフリーディスク式クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動装置の発進時、特には自動車の発進時において、トルク遮断状態からトルク伝達状態へのスムーズな状態移行を実現するクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク遮断状態からトルク伝達状態へのスムーズな状態移行を実現するクラッチは、すでに様々なタイプのものが実用化されている。【０００３】
ここで、クラッチが、ブレーキ機能をも兼用することができるならば、構成要素の省スペース化が図られて好ましい。しかしながら、ブレーキ機能を兼用するクラッチとなると、開発例がない。【０００４】
特許文献１（特開２００９−  ５６８８３号公報）の要約には、「サイドクラッチ兼ブレーキ」を備えたトランスミッションを提供すると記載されている。しかしながら、当該トランスミッションの構成を詳細に検討すると、クラッチ機能を担うクラッチ体とブレーキ機能を担う多板ブレーキとは、完全に別個の構成となっている。
【発明の要旨】
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、ブレーキ機能をも兼用することができるクラッチを提供することである。
【０００６】
本発明は、入力トルクに従って回転すると共に、駆動トルク伝達ディスクを有する駆動装置と、トルク伝達の対象であり、出力トルク受容ディスクを有する出力軸と、前記駆動トルク伝達ディスクと前記出力トルク受容ディスクとの間に、それぞれ自由回転可能に配置された少なくとも２枚のフリーディスクと、を備え、トルク伝達時には、前記駆動トルク伝達ディスクと前記少なくとも２枚のフリーディスクと前記出力トルク受容ディスクとの間の互いの間隔が狭められて、前記駆動装置の入力トルクが、駆動トルク伝達ディスクから当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクに、摩擦によって伝達され、前記フリーディスクに伝達されたトルクが、当該フリーディスクに隣接するフリーディスクに、摩擦によって伝達され、最も出力軸側のフリーディスクに伝達されたトルクが、前記出力トルク受容ディスクに、摩擦によって伝達されるようになっており、トルク遮断時には、駆動トルク伝達ディスクと少なくとも２枚のフリーディスクと出力トルク受容ディスクとの間のいずれかの間隔が広げられて、トルク伝達経路が遮断されるようになっていることを特徴とするマルチフリーディスク式クラッチである。
【０００７】
本発明によれば、トルク遮断状態からトルク伝達状態へのスムーズな状態移行を実現するクラッチを提供することができる。そのスムーズさの程度は、まるで低速ギヤから高速ギヤまで円滑にギヤチェンジを行っているかのようであり、その意味では、トランスミッションの機能をも実現していると言える。そして更に、トルク遮断状態とした後に、駆動装置の側を先に減速ないし停止させ、当該停止トルクを伝達するべく再びトルク伝達状態とすることで、出力軸に対する好適なブレーキとしての機能をも実現することができる。
【０００８】
ここで、ブレーキとしての機能のみを実現するならば、少なくとも２枚のフリーディスクによる摩擦面について特段の考慮は必要ない。すなわち、各摩擦面（トルク伝達面）のサイズは、同一に構成されて差し支えない。しかしながら、本件発明者による鋭意の検討の結果、クラッチとしての機能を実現するためには、少なくとも２枚のフリーディスクの耐久性の観点から、摩擦面のサイズについて特段の考慮が望まれることが知見された。
【０００９】
この理由としては、ブレーキとして機能させる際には、各摩擦面（トルク伝達面）は高速状態から低速状態ないし停止状態に至るのに対し、クラッチとして機能させる際には、各摩擦伝達面は停止状態から高速状態に至るということが影響していると考えられる。
【００１０】
本件発明者による鋭意の検討によれば、同一の素材であっても、相対的に低速回転時の摩擦係数の方が大きくなる。例えば、５０ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数を１とすると、２５ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数は１．０２５であり、１２．５ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数は１．０５である。
【００１１】
摩擦面に作用する摩擦力は、摩擦係数と面圧との積に比例する。面圧は、摩擦面の面積に反比例する。従って、摩擦面に作用する摩擦力を、フリーディスクの一側面と他側面とで均等にするためには、摩擦係数の相違を考慮に入れて摩擦面の面積を決定することが望まれるのである。
【００１２】
発進時にクラッチとして作用する場合、駆動装置側の回転速度の方が出力軸側の回転速度よりも大きいので、駆動装置側の摩擦係数の方が出力軸側の摩擦係数よりも小さいと考えられ、従って、駆動装置側の摩擦面の面積の方を出力軸側の摩擦面の面積よりも小さくしておくことが重要なポイントとして考慮されるべきである。
【００１３】
具体的には、駆動トルク伝達ディスクと当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積が、当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクと当該フリーディスクに更に隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より小さいことが好ましい。また、同様の根拠に基づいて、出力トルク受容ディスクと当該出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積が、当該出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクと当該フリーディスクに更に隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より大きいことが好ましい。
【００１４】
具体例として、少なくとも２枚のフリーディスクが、２枚のフリーディスクである場合には、駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクと出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積が、駆動トルク伝達ディスクと当該駆動トルク伝達ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より大きく、出力トルク受容ディスクと当該出力トルク受容ディスクに隣接するフリーディスクとの間の摩擦面の面積より小さいことが好ましいということになる。
【００１５】
また、本発明においては、駆動トルク伝達ディスクが、出力トルク受容ディスクに対して軸方向に移動可能に配置されていることが好ましい。この場合、例えば、駆動トルク伝達ディスクは、駆動装置の回転時に径方向外側に移動する軸圧遠心錘の作用によって、出力トルク受容ディスクに対して近づく方向に移動するようになっていることが好ましい。この場合、軸圧遠心錘が駆動装置の回転時に自動的に駆動トルク伝達ディスクを軸方向に移動させるので、クラッチ投入を自動的に起動することができる。
【００１６】
また、この場合、駆動トルク伝達ディスクは、駆動装置の減速時ないし停止時に前記軸圧遠心錘が径方向内側に戻る際に出力トルク受容ディスクから離れる方向に移動するべく、スプリングによって付勢されていることが更に好ましい。この場合、駆動装置の減速時ないし停止時に軸圧遠心錘の作用が自動的に解除されるので、クラッチ解除をも自動的に起動することができる。
【００１７】
一般的には、駆動装置には、当該駆動装置を減速ないし停止させるための駆動装置ブレーキ装置が設けられる。例えば、公知のバンドブレーキが採用され得る。
【００１８】
また、本発明においては、駆動装置の減速時ないし停止時に、駆動トルク伝達ディスクを出力トルク受容ディスクに対して近づく方向に移動させるブレーキ起動装置が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、駆動装置の側を先に減速ないし停止させた後で、当該停止トルクを伝達するべく再びトルク伝達状態とすることができるため、出力軸に対する好適なブレーキ機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチを示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチを示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の更に他の実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチの一部を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチを示す概略縦断面図である。本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００は、入力トルクに従って回転する駆動装置１０と、トルク伝達の対象としての出力軸３１と、の間で動力伝達を接続乃至遮断するためのクラッチである。
【００２２】
本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００を備えた構造体は、ここでは、自動車を想定している。すなわち、駆動装置１０に入力トルクを与えるのは内燃エンジンまたは電気モータであり、出力軸３１はホイール懸架軸に接続されている。本実施の形態では、図１に示すように、駆動装置１０の駆動軸１１（トルク入力軸）と出力軸３１とが同軸に配置されている。
【００２３】
駆動軸１１には、当該駆動軸１１の回転時に遠心力の作用によって径方向外側に移動する遠心錘１２が設けられている。当該遠心錘１２は、径方向外側に移動した時に、駆動装置フレーム１３と結合するようになっている。これにより、駆動軸１１の回転時に、駆動軸１１と一体的に駆動装置フレーム１３が回転するようになっている。
【００２４】
そして、当該駆動装置フレーム１３に、当該駆動装置フレーム１３の回転時に遠心力の作用によって径方向外側に移動する軸圧遠心錘１４が設けられている。当該軸圧遠心錘１４は、テーパ面１４ｔを有しており、径方向外側に移動した時に、対応するテーパ面１５ｔを有する駆動トルク伝達ディスク１５に当接し、さらにこれを軸方向に出力軸３１に近づく方向に押圧移動させるようになっている。
【００２５】
駆動トルク伝達ディスク１５は、駆動装置フレーム１３内において、軸方向に摺動移動可能に配置されているが、周方向には駆動装置フレーム１３と一体に回転するようになっている。
【００２６】
一方、出力軸３１には、出力トルク受容ディスク３５が一体的に設けられており、駆動トルク伝達ディスク１５と出力トルク受容ディスク３５との間に、それぞれ自由回転可能に独立に軸受支持された２枚のフリーディスク２１、２２が設けられている。
【００２７】
そして、トルク伝達時（クラッチ係合時）には、駆動トルク伝達ディスク１５と、２枚のフリーディスク２１、２２と、出力トルク受容ディスク３５と、の間の互いの間隔が狭められて、駆動装置１０の入力トルクが駆動トルク伝達ディスク１５から第１フリーディスク２１に摩擦によって伝達され、第１フリーディスク２１に伝達されたトルクが第２フリーディスク２２に摩擦によって伝達され、第２フリーディスク２２に伝達されたトルクが出力トルク受容ディスク３５に摩擦によって伝達されるようになっている。
【００２８】
より具体的には、駆動トルク伝達ディスク１５に一体的に設けられた駆動側摩擦体１５ｆが第１フリーディスク２１と摩擦係合することで両者間のトルク伝達がなされ、第１フリーディスク２１に一体的に設けられた第１摩擦体２１ｆが第２フリーディスク２２と摩擦係合することで両者間のトルク伝達がなされ、第２フリーディスク２２に一体的に設けられた第２摩擦体２２ｆが出力トルク受容ディスク３５に一体的に設けられた出力側摩擦体３５ｆと摩擦係合することで両者間のトルク伝達がなされるようになっている。それぞれに作用する面圧等については、更に後述される。本実施の形態では、各摩擦体１５ｆ、２１ｆ、２２ｆ、３５ｆは、円板ブレーキ材として一般的な焼結合金、セラミックス、合成樹脂、特殊な合成樹脂などから選択される材料によって構成される一方、各ディスク自体１５、２１、２２、３５は、金属（アクト４４０（商品名：愛知製鋼株式会社製）が好適）によって構成されている。
【００２９】
一方、トルク遮断時（クラッチ開放時）には、本実施の形態では、駆動トルク伝達ディスク１５とフリーディスク２１との間の間隔が１ｍｍ程度にまで広げられて確実に離間されて、トルク伝達経路が遮断されるようになっている。具体的には、駆動装置フレーム１３の減速時ないし停止時に軸圧遠心錘１４が径方向内側に戻る（軸圧遠心錘１４が結合作用を解除する）際に、駆動トルク伝達ディスク１５を第１フリーディスク２１から離れる方向に移動するべく、駆動トルク伝達ディスク１５がスプリング４１によって付勢されている。
【００３０】
また、駆動装置フレーム１３の回転を制動するためのバンドブレーキ５１が、駆動装置フレーム１３の外側に設けられたハウジング５０の内壁に設けられている。そして、本実施の形態では、当該バンドブレーキ５１によって駆動装置フレーム１３が減速ないし停止された時に、これに連動して減速ないし停止される駆動トルク伝達ディスク１５を用いて、フリーディスク２１、２２及び出力トルク受容ディスク３５（更には出力軸３１）を制動するべく、駆動トルク伝達ディスク１５を第１フリーディスク２１に対して近づく方向に移動するブレーキ起動装置が設けられている。
【００３１】
本実施の形態のブレーキ起動装置は、ブレーキレバー４３が内方側（図１の左方側）に押し込まれることによってブレーキロッド４４（周方向に均等に６本が配置されている）が外方側（図１の右方側）に移動し、これに伴ってブレーキロッド４４の左端の拡径部と連動して駆動トルク伝達ディスク１５が第１フリーディスク２１に対して近づく方向に移動する、というように構成されている。駆動トルク伝達ディスク１５が再び第１フリーディスク２１等とトルク伝達可能な状態となることにより、駆動トルク伝達ディスク１５の低トルク状態ないし停止トルク状態が第１フリーディスク２１等を制動するように作用するようになっている。ブレーキレバー４３の内方側（図１の左方側）への押し込みが停止されると、ブレーキロッド４４は、スプリング４１の付勢力によって元の位置に戻るようになっている。ブレーキロッド４４の移動量（制動力）は、調整ナット４５によって調整できるようになっている。
【００３２】
次に、駆動側摩擦体１５ｆ、第１摩擦体２１ｆ、第２摩擦体２２ｆ及び出力側摩擦体３５ｆに作用する面圧ないし制動力について詳述する。これらの摩擦体について、ブレーキとしての機能のみに着目するならば、全て同一の素材で同一のサイズに構成されて差し支えない。しかしながら、本件発明者による鋭意の検討の結果、クラッチとしての機能を実現するためには、各摩擦体１５ｆ、２１ｆ、２２ｆ、３５ｆ及び各フリーディスク２１、２２の耐久性の観点から、摩擦面のサイズについて特段の考慮が望まれる。
【００３３】
この理由としては、ブレーキとして機能させる際には、各摩擦面は高速状態から低速状態ないし停止状態に至るのに対し、クラッチとして機能させる際には、逆に、各摩擦面は停止状態から高速状態に至るということが影響していると考えられる。
【００３４】
本件発明者による鋭意の実験的な検討によれば、同一の樹脂素材であっても、相対的に低速回転時の摩擦係数の方が大きくなる。これは、Ｇａｌｔｏｎの法則として知られる一般的傾向とも合致するものである。例えば、５０ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数を１とすると、２５ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数は１．０２５であり、１ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数は１．０５である。
【００３５】
具体的には、本実施の形態で各摩擦体１５ｆ、２１ｆ、２２ｆ、３５ｆとして用いた合成樹脂の場合、５０ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数を０．５００とすると、２５ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数は０．５１２５であり、１２．５ｋｍ／ｈで回転する際の摩擦係数は０．５２５であった。
【００３６】
そして、摩擦面に作用する摩擦力は、摩擦係数と面圧との積に比例することが知られている。面圧は、摩擦面の面積に反比例する。従って、摩擦面に作用する摩擦力を、フリーディスクの一側面と他側面とで均等にするためには、摩擦係数の相違を考慮に入れて摩擦面の面積を決定することが望まれることになる。
【００３７】
発進時にクラッチとして作用する場合、駆動装置１０側の回転速度の方が出力軸３１側の回転速度よりも大きいので、駆動装置１０側の摩擦係数の方が出力軸３１側の摩擦係数よりも小さいと考えられ、従って、駆動装置１０側の摩擦面の面積の方を出力軸３１側の摩擦面の面積よりも小さくしておくことが重要なポイントである。
【００３８】
すなわち、本実施の形態においては、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間の摩擦面の面積が、駆動トルク伝達ディスクの駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間の摩擦面の面積より大きく、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆと第２フリーディスク２２の第２摩擦体２２ｆとの間の摩擦面の面積より小さいことが好ましい。
【００３９】
具体的には、駆動装置１０側の回転速度を５０ｋｍ／ｈとして発進する場合、トルク伝達開始の初期段階においては、まず、駆動トルク伝達ディスク１５の駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間でトルク伝達が行われるが、この時はまだ第２フリーディスク２２は停止しているため、第１フリーディスク２１は２５（５０／２）ｋｍ／ｈにまで加速されることになる。そして、これに続いて、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間でトルク伝達が行われるが、この時はまだ出力トルク受容ディスク３５は停止しているため、第２フリーディスク２２は、１２．５（２５／２）ｋｍ／ｈにまで加速されることになる。
【００４０】
この状態を近似的に（模擬的に）基本状態と考えれば、駆動トルク伝達ディスク１５の駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間の摩擦係数を０．５００、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間の摩擦面の摩擦係数を０．５１２５、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆと第２フリーディスク２２の第２摩擦体２２ｆとの間の摩擦面の摩擦係数を０．５２５、として考えることができる。
【００４１】
これに応じて、各摩擦面に作用する摩擦力が均等となるような各摩擦面の面圧を計算すれば、駆動トルク伝達ディスクの駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間の面圧は０．０５１、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間の摩擦面の面圧は０．０５０、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆと第２フリーディスク２２の第２摩擦体２２ｆとの間の面圧は０．０４９とすれば良いことになる。
【００４２】
そして、それらの面圧を実現するような各摩擦面のサイズとしては、駆動トルク伝達ディスクの駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間の摩擦面については、内径２００ｍｍで外径３００ｍｍの環状摩擦面、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間の摩擦面については、内径１８２ｍｍで外径２９０ｍｍの環状摩擦面、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆと第２フリーディスク２２の第２摩擦体２２ｆとの間の摩擦面については、内径１７０ｍｍで外径２８５ｍｍの環状摩擦面、を一例として挙げることができる。あるいは、駆動トルク伝達ディスクの駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間の摩擦面については、内径１８５ｍｍで外径３００ｍｍの環状摩擦面、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間の摩擦面については、内径１８１ｍｍで外径３００ｍｍの環状摩擦面、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆと第２フリーディスク２２の第２摩擦体２２ｆとの間の摩擦面については、内径１７６ｍｍで外径３００ｍｍの環状摩擦面、を他の一例として挙げることができる。
【００４３】
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。まず、停止状態の自動車を発進する際の作用を説明する。
【００４４】
不図示の内燃エンジンないし電気モータからの入力トルクが、駆動軸１１に伝達されると、駆動軸１１が当該入力トルクに従って回転する。ここでは、５０ｋｍ／ｈに相当する回転速度で回転されるものとする。
【００４５】
駆動軸１１の回転により、遠心力の作用によって、遠心錘１２が径方向外側に移動する。当該遠心錘１２が径方向外側に移動すると、駆動装置フレーム１３と結合し、駆動軸１１と一体的に駆動装置フレーム１３が回転する。駆動装置フレーム１３の回転により、軸圧遠心錘１４が径方向外側に移動する。当該軸圧遠心錘１４が径方向外側に移動すると、当該軸圧遠心錘１４のテーパ面１４ｔが駆動トルク伝達ディスク１５のテーパ面１５ｔに当接し、これを軸方向に出力軸３１に近づく方向に押圧移動させる。
【００４６】
これにより、駆動装置１０の入力トルクが駆動トルク伝達ディスク１５から第１フリーディスク２１に摩擦によって伝達され、第１フリーディスク２１に伝達されたトルクが第２フリーディスク２２に摩擦によって伝達され、第２フリーディスク２２に伝達されたトルクが出力トルク受容ディスク３５に摩擦によって伝達されるようになる。
【００４７】
具体的には、トルク伝達開始の初期段階において、まず、駆動トルク伝達ディスク１５の駆動側摩擦体１５ｆと第１フリーディスク２１との間でトルク伝達が行われる。この時はまだ第２フリーディスク２２は停止しているため、第１フリーディスク２１は２５（５０／２）ｋｍ／ｈにまで加速される。そして、これに続いて、第１フリーディスク２１の第１摩擦体２１ｆと第２フリーディスク２２との間でトルク伝達が行われるが、この時はまだ出力トルク受容ディスク３５は停止しているため、第２フリーディスク２２は、１２．５（２５／２）ｋｍ／ｈにまで加速される。そして、これに続いて、第２フリーディスク２２の第１摩擦体２２ｆと出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆとの間でトルク伝達が行われるようになる。この時、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆは、１２．５ｋｍ／ｈという比較的低速な回転ディスクによって駆動されることになるため、出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆの回転開始が極めてスムーズである。
【００４８】
この状態を近似的に（模擬的に）基本状態と考えて、前述した通りの各摩擦面のサイズが採用されているため、各摩擦面に作用する摩擦力を均一とすることができる。これにより、２枚のフリーディスクの耐久性の点で、極めて有利である。
【００４９】
トルク伝達の継続により、第１フリーディスク２１、第２フリーディスク２２及び出力トルク受容ディスク３５は、徐々に加速していき、各摩擦面における速度差が無くなっていく。そして、最終的には、駆動軸１１と出力軸３１とが直結したに等しい状態となり、出力軸３１が５０ｋｍ／ｈに相当する回転速度で回転する状態に至る。
【００５０】
本件発明者らによる検証実験によれば、出力軸３１（出力トルク受容ディスク３５の出力側摩擦体３５ｆ）の回転開始から、駆動軸１１と出力軸３１とが直結したに等しい状態となるまで、出力軸３１の増速は極めてスムーズである。そのスムーズさの程度は、まるで低速ギヤから高速ギヤまで円滑にギヤチェンジを行っているかのようであり、その意味では、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００は、トランスミッションの機能をも実現していると言える。
【００５１】
次に、走行状態の自動車を停止させる際のブレーキ作用を説明する。電気自動車の場合には、通常は回生ブレーキが併用され、エンジン車の場合には、通常はエンジンブレーキが併用されるが、ここでは、それらのブレーキ力を上回るブレーキ力を生成するための作用について説明する。
【００５２】
例えば運転者がフットブレーキを操作することによって、駆動装置フレーム１３の回転を制動するためのバンドブレーキ５１が起動される。これにより、駆動装置フレーム１３が減速ないし停止される。駆動装置フレーム１３の減速ないし停止と連動して、軸圧遠心錘１４が径方向内側に戻り、駆動トルク伝達ディスク１５がスプリング４１の付勢力によって第１フリーディスク２１から離れる。これにより、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００は、トルク遮断状態となる。
【００５３】
駆動軸１１の回転も、内燃エンジンへの燃料供給の停止や電気モータへの電力供給の停止等によって、減速ないし停止される。これにより、遠心錘１２が径方向内側に戻り、駆動軸１１と駆動装置フレーム１３とが分離される。遠心力に基づく遠心錘１２の移動の程度を調整することにより、駆動軸１１が停止しない、いわゆるアイドリング状態を維持する場合であっても、駆動装置フレーム１３を停止させることができる。
【００５４】
駆動装置フレーム１３の減速ないし停止と連動して、駆動トルク伝達ディスク１５が減速ないし停止する。この駆動トルク伝達ディスク１５を用いて、フリーディスク２１、２２及び出力トルク受容ディスク３５（更には出力軸３１）を制動することができる。
【００５５】
本実施の形態では、駆動トルク伝達ディスク１５の回転停止ないし所定速度以下の状態が検知された後に自動的にブレーキレバー４３が内方側（図１の左方側）に押し込まれ、ブレーキロッド４４（周方向に均等に６本が配置されている）が外方側（図１の右方側）に移動し、これに伴ってブレーキロッド４４の左端の拡径部と連動して駆動トルク伝達ディスク１５が第１フリーディスク２１に対して近づく方向に移動する。これにより、駆動トルク伝達ディスク１５が再び第１フリーディスク２１等とトルク伝達可能な状態となる。これにより、駆動トルク伝達ディスク１５の低トルク状態ないし停止トルク状態が、第１フリーディスク２１等を制動するように作用する。この制動作用は、本件発明者らの検証実験によれば、非常に強力で、大型バスのような大型の自動車においても十分なレベルである。
【００５６】
フットブレーキの操作が解除されたら、あるいは、出力軸３１が停止するに至ったら、ブレーキレバー４３の内方側（図１の左方側）への押し込みが自動的に停止され、ブレーキロッド４４はスプリング４１の付勢力によって元の位置に戻り、発進前の初期状態に戻る。
【００５７】
以上のように、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００によれば、トルク遮断状態からトルク伝達状態へのスムーズな状態移行を実現することができる。そのスムーズさの程度は、まるで低速ギヤから高速ギヤまで円滑にギヤチェンジを行っているかのようであり、その意味では、トランスミッションの機能をも実現していると言える。そして更に、トルク遮断状態とした後に、駆動装置１０の側を先に減速ないし停止させ、当該停止トルクを伝達するべく再びトルク伝達状態とすることで、出力軸３１に対する好適なブレーキとしての機能をも実現することができる。
【００５８】
本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００は、ブレーキを兼ねるため、別個のブレーキ設置が不要となり、省スペース化を図る上で好適である。また、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００が発揮するブレーキ力は、大型バスのような大型の自動車においても十分なレベルである。
【００５９】
また、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００によれば、前述した通りの各摩擦面のサイズが採用されているため、各摩擦面に作用する摩擦力を均一とすることができる。これにより、２枚のフリーディスク２１，２２の耐久性の点で、極めて有利である。
【００６０】
なお、前述の通り、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００はトランスミッションの機能も有すると言えるが、エンジン車に搭載する場合には、バックギヤの設置が別途必要となる。もっとも、電気自動車に搭載する場合には、電気モータ自体を逆回転運転できるため、別途のトランスミッションは全く不要である。
【００６１】
次に、図２は、本発明の他の実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチを示す概略縦断面図である。本実施の形態では、出力トルク受容ディスク３５は出力軸３１に対して軸方向に移動可能となっており、代わりに、出力軸３１に対して一体固定された出力トルク受容中央ディスク５５が設けられている。
【００６２】
更に詳細には、本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００’では、制動力を発揮する駆動側摩擦体１５ｆ、第１摩擦体２１ｆ、第２摩擦体２２ｆ及び出力側摩擦体３５ｆのセットが、出力トルク受容ディスク３５に対して図２の左側だけでなく右側にも左右対称の関係で設けられており、その右側端に位置する駆動側摩擦体１５ｆが、出力トルク受容中央ディスク５５に対してトルク伝達を行うようになっている。そして、そのような２セットの制動力を発揮する構成を含む出力トルク受容ディスク３５が、出力トルク受容中央ディスク５５の右側にも設けられることによって、４セットの直列配置が実現されている。その右側端に位置する駆動側摩擦体１５ｆは、駆動トルク伝達ディスク１５と左右対称の構成を有する（軸圧遠心錘１４ｒによって左側に押圧される）右側対称ディスク１５ｒに対してトルク伝達を行うようになっている。
【００６３】
本実施の形態のマルチフリーディスク式クラッチ１００’では、図１のマルチフリーディスク式クラッチ１００において制動力を発揮する構成、すなわち、駆動側摩擦体１５ｆ、第１摩擦体２１ｆ、第２摩擦体２２ｆ及び出力側摩擦体３５ｆを含むセットが、４セット直列に配置されているため、図１のマルチフリーディスク式クラッチ１００の４倍の制動力を実現することができる。
【００６４】
なお、遠心錘１２によって駆動軸１１と駆動装置フレーム１３とを結合する構成は、省略されてもよい。すなわち、図３に示すマルチフリーディスク式クラッチ１００”のように、駆動軸１１”と駆動装置フレーム１３”とは直結されてもよい。この場合、軸圧延伸錘１４”が駆動トルク伝達ディスク１５”を押圧移動させる構成として、図３に示すように、駆動装置フレーム１３”の側がテーパ面１３ｔ”を有する構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０  駆動装置
１１  駆動軸（トルク入力軸）
１２  遠心錘
１３  駆動装置フレーム
１４  軸圧遠心錘
１５  駆動トルク伝達ディスク
１５ｆ  駆動側摩擦体
２１  第１フリーディスク
２１ｆ  第１摩擦体
２２  第２フリーディスク
２２ｆ  第２摩擦体
３１  出力軸
３５  出力トルク受容ディスク
３５ｆ  出力摩擦体
４１  スプリング
４３  ブレーキレバー
４４  ブレーキロッド
４５  調整ナット
５０  ハウジング
５１  バンドブレーキ
５５  出力トルク受容中央ディスク
１００、１００’、１００”  マルチフリーディスク式クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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