JP2009197879A - 多板クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチアウタと、クラッチインナと、入力歯車とクラッチアウタとの間の動力伝達をスムーズに行うための第１ダンパと、変速機主軸とクラッチインナとの間の動力伝達をスムーズに行うための第２ダンパと、クラッチインナの内部に形成され、駆動源からの駆動力に応じて摩擦板に圧接力を与え、変速機軸からの負荷が所定の値を越えた場合に、バックトルクリミッタ機能を発揮するカム機構と、を備えた多板クラッチにおいて、第２ダンパをカム機構の外側に位置せず、したがって、クラッチ機構の径方向の大型化が生じない位置に第２ダンパを備えた多板クラッチを提供する。
【解決手段】上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、軸方向にずらして配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、摩擦板圧接力アシスト機構とバックトルクリミッタ機構とを備えた多板クラッチに関するものである。摩擦板圧接力アシスト機構は、駆動トルク増加時に摩擦板の圧接力を増加させてクラッチ容量の増加を図る機構であり、バックトルクリミッタ機構は、車輪から伝達されるバックトルクを低減するために、摩擦板の圧接力を緩め、摩擦板間の摺動を許容する機構である。

特許文献１に、多板クラッチに関する構造が開示され、特に、車両の急発進時あるいは全負荷走行時において、クラッチの面圧を高めることによってクラッチの伝達容量を増加させる構成が開示されている。上記文献の構造においては、クラッチインナーを、メインハブとサブハブに２分割し、メインハブとサブハブの間にカム機構が採用されている。

上記文献においては、第１減速用駆動ギヤに設けられているばねダンパ（第１ダンパ）のほかに、上記メインハブとサブハブの間にダンパスプリング（第２ダンパ）が設けてある。２種類のダンパが設けてあるということは、ショック低減の観点では好ましいが、軸方向視で第２ダンパはカム機構の外側に位置するようになっている。したがって、小型車両に適用する場合、クラッチ機構の径方向の拡大に対して設計的配慮が必要となる。

特開昭６１−１４９６１８号公報

本発明は、車両の急発進時あるいは全負荷走行時において、クラッチの面圧を高めるカム機構を備えた多板クラッチにおいて、第２ダンパをカム機構の外側に配置せず、したがって、クラッチ機構の径方向の大型化を抑制できる位置に第２ダンパを備えた多板クラッチを提供しようとするものである。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
駆動源からの回転を入力歯車によって同期して回転するクラッチアウタと、
クラッチアウタの内方に設けられ変速機軸に接続されるクラッチインナと、
上記入力歯車と上記クラッチアウタとの間の動力伝達をスムーズに行うための第１ダンパと、
上記変速機主軸と上記クラッチインナとの間の動力伝達をスムーズに行うための第２ダンパと、
クラッチインナの内部に形成され、駆動源からの駆動力に応じて摩擦板に圧接力を与え、また、変速機軸からの負荷が所定の値を越えた場合には、バックトルクリミッタ機能を発揮するカム機構と、を備えた多板クラッチにおいて、
上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、上記変速機主軸方向にずらして配置されていることを特徴とする多板クラッチに関するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多板クラッチにおいて、
上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、この順で、変速機側から離れる方向へと配列されて、上記変速機軸に取り付けられることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の多板クラッチにおいて、
軸方向視で、上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構の回転軌跡の一部が、少なくとも他の一つの回転軌跡に重なることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の多板クラッチにおいて、
上記第２ダンパの中心は、クラッチの受圧面より軸方向内側に配置されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の多板クラッチにおいて、
上記第２ダンパは、合成ゴム等の樹脂系弾性体で形成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明において、
第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、軸方向にずらして配置されているので多板クラッチの径方向の拡大を抑制することが可能になる。また、軸方向位置がずらしてあるので、メンテナンス性が向上する。

請求項２の発明において、
多板クラッチの内部空間を有効に活用して、多板クラッチの径方向の拡大をより防ぐことができる。

請求項３の発明において、
上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、回転軌道の一部が、少なくとも他の一つの回転軌道に重なるように配置したことによって、多板クラッチの径方向の拡大を一層抑制することができる。

請求項４の発明において、
第２ダンパの中心は、クラッチの受圧面より軸方向内側に配置されているので、レイアウトの自由度を向上させることができる。例えば、上記カム機構を軸方向内側に閉じ込めることができる。

請求項５の発明において、
第２ダンパは、合成ゴム等の樹脂で形成されている場合は、スプリングタイプに比して、良好な緩衝効果を期待することができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる多板クラッチ１の縦断面図である。このクラッチは自動二輪車等の車両の駆動源である内燃機関のクランク軸から変速機の主軸へ向かう回転動力伝達経路上に設置され、運転者の変速操作に応じて断接されるものである。

図において、変速機主軸２は図示していないクランクケースにボールベアリング３を介して回転可能に支持されている。変速機主軸２に、ボールベアリング３に隣接して、スリーブ５が設けてあり、スリーブ５の外周にニードルベアリング６を介してクランク軸の駆動歯車に常時噛み合う従動歯車であり且つクラッチに対する入力歯車７が変速機主軸２に対して相対回転可能に支持されている。上記入力歯車７の本体部と周囲の歯の部分との間には、第１ダンパ８が設けてある。上記入力歯車７のボス部７ａの外周に、多板クラッチ１のクラッチアウタ９のボス部９ａが支持され、クラッチアウタ９は上記入力歯車７と一体回転するようリベット10で接続されている。

上記入力歯車７のボス部７ａに環状スペーサ14を介して受圧プレート支持部材15Ａが隣接している。受圧プレート支持部材15Ａのボス部15Ａaは変速機主軸２にスプライン嵌合されて支持されている。受圧プレート支持部材15Ａの隣に受圧プレート15Ｂが設けてある。受圧プレート15Ｂのボス部15Ｂaは管状部材15Ｃにスプライン嵌合されている。管状部材15Ｃは受圧プレート支持部材15Ａのボス部15Ａaに回動可能に支持されている。受圧プレート支持部材15Ａと受圧プレート15Ｂとの間に第２ダンパ15Ｄと皿ばね15Ｅが介装されている。部材15Ａ〜15Ｅによって受圧部材15が構成されている。

クラッチアウタ９の内側にクラッチインナ11が設けてある。上記クラッチアウタ９には、同クラッチアウタに対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に係合された複数の駆動摩擦板12が設けてある。上記クラッチインナ11と受圧プレート15Ｂには、これらの部材に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に係合された複数の被動摩擦板13が設けてある。上記駆動摩擦板12と被動摩擦板13とは交互に配置されている。上記クラッチインナ11の外側端には加圧プレート11ａが一体に形成され、上記複数の摩擦板群の外側端に当接している。受圧プレート15Ｂの外周部の受圧面15Ｂbは、上記複数の摩擦板群の内側端のものに当接している。

上記受圧プレート支持部材15Ａのボス部15Ａaとワッシャー30とに隣接して、変速機主軸２に第１カムプレート16のボス部16ａがスプライン嵌合されて支持されている。第１カムプレート16は、主軸２の径方向外方に延出部16ｂを備え同延出部の両面にカム機構４が形成されている。

クラッチインナ11の内周部に設けられた内向きのフランジ11ｂに、第２カムプレート17と第３カムプレート18が対をなして、上記第１カムプレート16の延出部16ｂを軸方向に挟む位置にボルト19を介して固定されている。第２カムプレート17のボス部17ａおよび第３カムプレート18のボス部18ａは、それぞれ第１カムプレート16のボス部16ａの外周に軸方向摺動可能に嵌装されている。上記の構成において、クラッチインナ11と第２カムプレート17と第３カムプレート18とは一体となって、第１カムプレート16の延出部16ｂの両側で若干の軸方向移動が可能である。上記第２カムプレート17と第３カムプレート18には、上記延出部16ｂの対向面に、それぞれカム機構４が形成されている。

上記第１カムプレート16のボス部16ａに隣接して、主軸２にばね受け部材20がスプライン嵌合されている。ばね受け部材20に隣接してワッシャ21とナット22が設けられ、ボールベアリング３、スリーブ５、環状スペーサ14、受圧プレート支持部材15Ａ、ワッシャー30、第１カムプレート16、及びばね受け部材20を軸方向移動不可に固定している。クラッチインナ11とばね受け部材20との間に皿ばね23が介装され、クラッチインナ11及びこれと一体の加圧プレート11ａを受圧プレート15Ｂの方へ押している。これによって上記複数の摩擦板12、13は、加圧プレート11ａと受圧プレート15Ｂとの間で圧接される。この状態が内燃機関停止時、及び通常運転時の状態である。

主軸２の中心孔２ａの中に操作ロッド24Ａが嵌装され、その先端部に操作部材24Ｂが装着されている。操作部材24Ｂの外周部にボールベアリング25を介して操作プレート26が保持され、操作プレート26の外周はクラッチインナ11の内周に装着された止めリング27に係合している。クラッチの接続を断にするときには、主軸２の反対側（図の左方）の端部から、操作ロッド24Ａを介して操作部材24Ｂを、皿ばね23の付勢力に抗してクラッチの外方（図の右方）へ押し、クラッチインナ11を外方へ移動させ、摩擦板12、13を離間させることによってクラッチは断となる。

車両の急発進時又は全負荷走行時には、上記受圧プレート支持部材15Ａと受圧プレート15Ｂとの間に、相対的に捩じりトルクが生じる。このねじりトルクの一部は、後述のアシストカム機構に利用されて、摩擦板12、13の押圧力を高める。捩じりトルクの他の一部は第２ダンパ15Ｄで吸収されて衝撃がやわらげられる。この時アシストカム機構による摩擦板押圧力増加によって、受圧プレート15Ｂが受圧プレート支持部材15Ａの方へ押される。この衝撃あるいはガタツキは皿ばね15Ｅによって緩衝される。

図１において、第１カムプレート16と第２カムプレート17との間にアシストカム機構が形成されている。これは第１カムプレート16に設けられたアシスト凹カム31と第２カムプレート17に設けられたアシスト凸カム32とからなる機構である。

また、第１カムプレート16と第３カムプレート18との間にスリッパカム機構が形成されている。これは第１カムプレート16に設けられたスリッパ凹カム33と第３カムプレート18に設けられたスリッパ凸カム34とからなる機構である。

第１カムプレート16のボス部16ａにオイル孔16ｃが形成されている。これによって、第１、第２、第３カムプレートとクラッチインナ11のフランジ11ｂとに囲まれた空間へ、変速機主軸２の中心孔２ａからオイルを供給してカム機構４を潤滑することができる。

図２において、（ａ）は第１カムプレート16の斜視図、（ｂ）は第２カムプレート17の斜視図であり、いずれもアシストカムが形成されている対向面の形状を示している。第１カムプレート16の延出部16ｂの一面にアシスト凹カム31が６個形成されている。第２カムプレート17の上記凹カム31の対向面にアシスト凸カム32が６個形成されている。上記凹カム31の奥部及び凸カム32の頭部はいずれも球面形に仕上げられている。

図３において、（ａ）は第１カムプレート16の斜視図、（ｂ）は第３カムプレート18の斜視図であり、いずれもスリッパカムが形成されている対向面の形状を示している。第１カムプレート16の延出部16ｂの、アシスト凹カム31とは反対側の面にスリッパ凹カム33が３個形成されている。第３カムプレート18の上記凹カム33の対向部にスリッパ凸カム34が３個形成されている。上記凹カム33の奥部及び凸カム34の頭部はいずれも球面形に仕上げられている。

図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示した第２カムプレート17及び第３カムプレート18の外周部に多数の孔が設けてある。これは第２カムプレート17とクラッチインナ11のフランジ11ｂと第３カムプレート18とを一体的に結合するためのもので、第２カムプレート17の外周部のものはボルト挿通孔28、第３カムプレート18のものはボルト螺入用ねじ孔29である（図１も参照）。

図４は、第１カムプレート16の、図３（ａ）に示したスリッパ凹カム33が形成されている面の正面図である。上記凹カム33に係合するスリッパ凸カム34の断面も示してある。反対側の面に形成されているアシスト凹カム31とこれに係合するアシスト凸カム32は破線で示してある。図４に示した面を軸線方向から見たとき、上記両凹カム31、33は重ならないように周方向位置をずらして配置されているので、第１カムプレート16の延出部16ｂを薄く形成することが出来る。

図５は図４のＶ−Ｖ断面展開図である。中央の第１カムプレート16の両側で、第２カムプレート17と第３カムプレート18は一体となって、第１カムプレート16に対して、図において上下左右方向に、相対的に若干動くことができる。

図１において、内燃機関停止時には、皿ばね23がクラッチインナ11を押しているので、駆動摩擦板12と被動摩擦板13は加圧プレート11ａと受圧プレート15Ｂの間で圧接されている。内燃機関からの駆動トルクが入力歯車７を通じて多板クラッチ１に入力されると、クラッチアウタ９が回転し、クラッチアウタ９に係合している駆動摩擦板12と、駆動摩擦板12に圧接されている被動摩擦板13と、被動摩擦板13に係合しているクラッチインナ11および受圧プレート15Ｂと、クラッチインナ11にボルトで締結されている第２カムプレート17と第３カムプレート18は、共に回転する。

図５において、上記回転が始まると、上記のように一体になって回転している第２カムプレート17、第３カムプレート18には、駆動トルクＡ1が加わっている。これによって、第２カムプレート17に形成されているアシスト凸カム32は駆動トルクＡ1と同じ方向へ移動し、第１カムプレート16に形成されているアシスト凹カム31の周縁部の一方の傾斜面上の対向点35に当接して、上記駆動トルクＡ1に相当する押圧力Ａ2で第１カムプレート16を押し、上記駆動トルクＡ1を伝達する。これによって第１カムプレート16も駆動トルクＡ1で駆動される。この駆動トルクＡ1は、第１カムプレート16にスプライン嵌合されている変速機主軸２に伝達され、変速機主軸２も駆動トルクＡ1で回転する。以上は、多板クラッチ１の通常運転時の回転駆動力伝達メカニズムである。

内燃機関から入力歯車７を通じて多板クラッチ１に入力される駆動トルクＡ1の増加に伴って、アシスト凸カム32がアシスト凹カム31上の対向点35に加えている押圧力Ａ2が増加し、アシスト凸カム32自体が上記押圧力Ａ2の傾斜面方向の成分Ａ3によって傾斜面方向に押され、第２カムプレート17が傾斜面に沿って上記成分Ａ3の方向へ動く。この時、第３カムプレート18も共に動く。この移動はボルトで一体に締結されているクラッチインナ11に伝わり、クラッチインナ11と一体の加圧プレート11ａを摩擦板12、13を圧接する方向へ押す。上記第２カムプレート17の移動量は、摩擦板群からの圧接力の反力とのバランスで決まる。即ち、内燃機関からの駆動トルクＡ1の大きさに応じて、上記の第２カムプレート17がアシスト凹カムの傾斜面方向へ移動し、加圧プレート11ａを、摩擦板の圧接力を支援（アシスト）する方向へ動かし、増加した駆動トルクを伝達する。

図５において、矢印Ｂ1はバックトルクの方向をあらわしている。変速機主軸２から伝達されるバックトルクＢ1が駆動トルクＡ1より大きくなると、スリッパ凹カム33がスリッパ凸カム34に対してバックトルクＢ1と同じ方向へ移動し、スリッパ凹カム33の周縁部の一方の傾斜面がスリッパ凸カム34の基部の対向点36に当接し、上記バックトルクＢ1に相当する押圧力Ｂ2によってスリッパ凸カム34を介して第３カムプレート18を押す。

バックトルクＢ1が増加し、スリッパ凹カム33の周縁部がスリッパ凸カム34の対向点36に加えている押圧力Ｂ2が増加すると、同押圧力Ｂ2の反力の傾斜面方向の成分Ｂ3によって、第３カムプレート18は傾斜面に沿って上記反力成分Ｂ3方向へ動く。この時、第２カムプレート17も共に動く。この移動はボルトで一体に締結されているクラッチインナ11に伝わり、クラッチインナ11と一体の加圧プレート11ａを摩擦板12、13を離間させる方向へ押す。即ち、変速機主軸からのバックトルクＢ1が駆動トルクＡ1より大きくなると、上記の第２カムプレート17、第３カムプレート18が移動し、加圧プレート11ａの摩擦板に対する圧接力を低減させ、摩擦板を摺動させる。これによってスリッパカム機構はトルクの伝達を低減させ、バックトルクリミッタとして機能し、減速時の逆入力トルクを軽減し、エンジンブレーキを緩和するため、駆動系にかかる負荷を低減し、また、タイヤの耐摩耗性が向上する。

（１）ここで、第１ダンパ８、第２ダンパ15Ｄ、およびカム機構４の位置関係を述べると、上記実施形態においては、図１に示すように、第１ダンパ８、第２ダンパ15Ｄ、およびカム機構４は、軸方向にずらして配置されている。
（２）上記実施形態の多板クラッチ１では、第１ダンパ８、第２ダンパ15Ｄ、およびカム機構４は、この順で、変速機側から離れる方向へと配列されて、上記変速機軸に取り付けられている。
（３）図１に示す断面図で見られるように、変速機主軸２の周囲の配置としてみると、上記第１ダンパ８の中心が一番外周側にあり、また、第２ダンパの中心15Ｄcがそれより内周側にあり、更に、上記カム機構４の中心部はそれよりさらに内周側に配置される。
そして、第１ダンパ８の最内部は、第２ダンパ15Ｄの最外部より径方向内側に、また、第２ダンパ15Ｄの最内部は、カム機構４の最外部より径方向内側に位置している。
即ち、上記第１ダンパ８、第２ダンパ15Ｄ、および上記カム機構４はこれらの部分を、上記変速機主軸２を中心に回転させたとき、第１ダンパ８の回転軌跡の一部が、第２ダンパ15Ｄの軌跡の一部と、また、第２ダンパ15Ｄの軌跡の一部が、カム機構４の一部とそれぞれ重なるように配置されている。
本実施形態では、上記３部材がそれぞれ重なるように配置されているが、上記３部材のうちのいずれかの一つの回転軌跡の一部が、すくなくとも他の一つの回転軌跡に重なるように配置されていても良い。
（４）第２ダンパ15Ｄの中心15Ｄcは、クラッチの受圧面15Ｂbより軸方向内側に配置されている。
（５）上記実施形態では、第１ダンパ８と第２ダンパ15Ｄは金属スプリングを用いたものを図示しているが、ゴム材を含む樹脂系弾性体を用いたものであっても良い。特に、第２ダンパ15Ｄに、樹脂系弾性体を用いれば、ダンパの形状の自由度が上がり、多板クラッチの内部空間の確保に寄与できる。

以上詳述したように、上記実施形態においては、次の効果がもたらされる。
（１）第１ダンパ８、第２ダンパ15Ｄ、および上記カム機構４は、軸方向にずらして配置してあるので、多板クラッチの径方向の拡大を抑制することが可能になる。また、軸方向位置がずらして配置してあるので、メンテナンス性が向上する。
（２）多板クラッチの内部空間を有効に活用して、多板クラッチの径方向の拡大をより防ぐことができる。
（３）軸方向視で、上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、回転軌道の一部が、少なくとも他の一つの回転軌道に重なるように配置したことによって、多板クラッチの径方向の拡大を一層抑制することができる。
（４）第２ダンパの中心を、クラッチの受圧面より軸方向内側に配置した場合は、レイアウトの自由度を向上させることができる。例えば、上記カム機構を軸方向内側に閉じ込めることができる。
（５）特に第２ダンパに樹脂系弾性体を用いることにより、形状の設計自由度があがるので、よりコンパクトな配置が可能となり、良好な緩衝効果を期待することができる。

本発明の一実施形態に係る多板クラッチ１の縦断面図である。 （ａ）は第１カムプレート16のアシスト凹カム31側の斜視図、（ｂ）は第２カムプレート17のアシスト凸カム32側の斜視図である。 （ａ）は第１カムプレート16のスリッパ凹カム33側の斜視図、（ｂ）は第３カムプレート18のスリッパ凸カム34側の斜視図である。 第１カムプレート16のスリッパ凹カム33の面の正面図である。 図４のＶ−Ｖ断面展開図である。

符号の説明

１…第１実施形態の多板クラッチ、２…変速機主軸、８…第１ダンパ、９…クラッチアウタ、11…クラッチインナ、11ａ…加圧プレート、11ｂ…フランジ、12…駆動摩擦板、13…被動摩擦板、15…受圧部材、15Ａ…受圧プレート支持部材、15Ａa…ボス部、15Ｂ…受圧プレート、15Ｂa…ボス部、15Ｂb…受圧面、15Ｃ…管状部材、15Ｄ…第２ダンパ、15Ｅ…皿ばね、16…第１カムプレート、16ａ…ボス部、16ｂ…延出部、16ｃ…オイル孔、17…第２カムプレート、17ａ…ボス部、18…第３カムプレート、18ａ…ボス部、20…ばね受け部材、23…皿ばね、24Ａ…操作ロッド、24Ｂ…操作部材、26…操作プレート、31…アシスト凹カム、32…アシスト凸カム、33…スリッパ凹カム、34…スリッパ凸カム、

Claims (5)

1. 駆動源からの回転を入力歯車によって同期して回転するクラッチアウタと、
   クラッチアウタの内方に設けられ変速機軸に接続されるクラッチインナと、
   上記入力歯車と上記クラッチアウタとの間の動力伝達をスムーズに行うための第１ダンパと、
   上記変速機主軸と上記クラッチインナとの間の動力伝達をスムーズに行うための第２ダンパと、
   クラッチインナの内部に形成され、駆動源からの駆動力に応じて摩擦板に圧接力を与え、また、変速機軸からの負荷が所定の値を越えた場合には、バックトルクリミッタ機能を発揮するカム機構と、を備えた多板クラッチにおいて、
   上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、上記変速機主軸方向にずらして配置されていることを特徴とする多板クラッチ。
2. 上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、この順で、変速機側から離れる方向へと配列されて、上記変速機軸に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の多板クラッチ。
3. 軸方向視で、上記第１ダンパ、第２ダンパ、および上記カム機構は、回転軌跡の一部が、少なくとも他の一つの回転軌跡に重なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多板クラッチ。
4. 上記第２ダンパの中心は、クラッチの受圧面より軸方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の多板クラッチ。
5. 上記第２ダンパは、合成ゴム等の樹脂系弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の多板クラッチ。

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