JPH0581534U - クラッチ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、自動車等の駆動力伝達系に用いて
好適のクラッチ機構に関し、クラッチの捩じりトルク特
性を滑らかに変化させてクラッチ部分からのラトル音を
低減できるようにすることを目的とする。 【構成】 回転軸２と、回転軸２の周囲に同心状に配設
されたクラッチプレート１と、回転軸２とクラッチプレ
ート１との間を弾性的に結合するように介装されたバネ
４とをそなえたクラッチ機構において、バネ６を回転軸
２とクラッチプレート１との間に放射方向に配設するよ
うに構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車等の駆動力伝達系に用いて好適のクラッチ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、自動車ではエンジンの駆動力を駆動輪に伝達する駆動力伝達系にクラッ チ機構を設けて、エンジンから出力される回転駆動力の伝達や遮断を行なってい るのが一般的である。そして、通常このクラッチ機構は、エンジンとトランスミ ッションとの間に設けられている。

【０００３】 このクラッチ機構には、摩擦力を利用した摩擦クラッチや、オイル等の液体を 介して回転駆動力を伝達する流体クラッチや、あるいは、電磁石の作用によって 回転駆動力の断続を行なう電磁クラッチ等が用いられている。 ここで摩擦クラッチの構造について説明すると、摩擦クラッチとは、基本的に は２枚の円板を向かい合わせて、これらの円板のうち一方の円板を他方の円板に 圧着させて、回転駆動力を伝達できるようになっているものである。このような クラッチ機構は、駆動力伝達が１対１の円板によって行われるので単板式クラッ チと呼ばれている。また、この円板の代わりに、複数の円板を何層にも重ねた多 板式クラッチも用いられている。

【０００４】 さらには、このクラッチを乾燥状態で円板を断続しているもの（乾式クラッチ ）や、摩擦力を軽減するためにオイル内で断続しているもの（湿式クラッチ）が ある。 ところで、これらのクラッチ機構のうち、一般的には単板式で乾式のクラッチ 機構が最も多く自動車に採用されている。

【０００５】 この単板式クラッチ機構では、上述したように、２枚の円板が必要になるが、 このうちの１枚の円板は、エンジンのフライホイールが用いられる。そして、こ のフライホイールには、クラッチカバーが取り付けられており、このクラッチカ バーの内部には、もう一方の円板として図４に示すクラッチプレート１と、この クラッチプレート１をフライホイールに押し付けるためのプレシャープレート（ 図示省略）が設けられている。

【０００６】 このプレシャープレートは、常時クラッチカバー内に設けられたスプリングに よってクラッチプレート１に押し付けられており、この付勢力によりクラッチプ レート１とフライホイールとは常に接するようになっている。 また、このクラッチプレート１の中心には、回転軸（クラッチシャフト）２が 設けられており、これにより、フライホイールの回転駆動力がこのクラッチシャ フト２に伝達されるようになっている。

【０００７】 そして、運転者がクラッチペダルを踏むと、このクラッチペダルの踏み代に応 じて、上述のスプリングの付勢力に抗する力がプレシャープレートに働き、この プレシャープレートの圧着力が低下して、クラッチプレート１とフライホイール とが切り離されるようになっている。 このクラッチプレート１の両面には、摩擦材としてフェイシング３が貼り付け られている。このフェイシング３は、適当な摩擦係数を持ちながら、耐熱性や耐 摩耗性に優れ、且つ、熱による摩擦係数の変化が小さいように加工されている。

【０００８】 一方、プレシャープレートは、上述したようにクラッチプレート１とフライホ イールとを圧着させるために設けられた部材であるが、クラッチの接続時には、 プレシャープレートは、クラッチプレート１に擦られるためフェイシング３同様 、耐熱性や耐摩耗性に優れ、熱伝導性の良い素材で作られている。 そして、エンジン側の回転駆動力をクラッチプレート１に伝達させたときに、 クラッチシャフト２に対して急激に負担がかからないように、このクラッチシャ フト２は、クラッチプレート１にスプリング６を介して取り付けられている。

【０００９】 これにより、クラッチを繋ぐと、エンジンの回転駆動力はクラッチプレート１ に伝達された後、スプリング６を介してクラッチシャフト２に弾性的に伝達され るので、クラッチシャフト２自体には、急激な捩じれトルクが生じないようにな っている。 ところで、このようなクラッチ機構からは、異音（以下、ラトル音という）が 発生する場合があり、このラトル音対策としては、スプリング６Ａを柔らかく（ バネ定数を低く）することが望まれる。

【００１０】 一方、限られた捩じり角でエンジンの回転駆動力を伝達させるためには固い（ バネ定数の高い）スプリング６Ｂが必要となる。 通常、このスプリング６は、上述のようにばね定数の異なる２つのスプリング ６Ａ，６Ｂを組み合わせて用いられており、これにより、クラッチプレート１の 捩じり角（すなわちクラッチプレート１の回転角）と、クラッチシャフト２に伝 達される捩じりトルク（回転駆動力）との関係を捩じり角によって変化させてい る。そして、これにより、このクラッチ機構は図５に示すような捩じり特性にな る。

【００１１】 つまり、捩じり角がある一定値までの範囲では、柔らかいスプリング６Ａのみ が作用し、クラッチシャフト２に急激な捩じれトルクが生じないようにするとと もに、ラトル音の発生を抑制するようになっている。 そして、それ以上の捩じり角では、２本のスプリング６Ａ，６Ｂが同時に作用 して、クラッチ捩じり特性グラフの傾きが大きくなり、クラッチプレート１とク ラッチシャフト２との間での駆動力伝達の損失や遅れを少なくするようになって いる。

【００１２】 そして、図４に示すように、このスプリング６は、クラッチプレート１の円周 方向に複数ヶ所（本例では４個ヶ所）に設けられており、クラッチプレート１と クラッチシャフト２とには、スプリング当接部が設けられて、スプリング６Ａの 両端がスプリング当接部に当接している。 そしてクラッチプレート１とクラッチシャフト２とが相対的に回転運動すると 、スプリング当接部の面積が減少しスプリング６Ａを圧縮する力が働くようにな っている。そして、さらにスプリング当接部が所定の面積まで減少するとスプリ ング当接部はスプリング６Ｂにも当接するようになっており、このとき２つのス プリング６Ａ，６Ｂに回転力が働いて、クラッチシャフト２が回転するようにな っている。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような、特定の捩じれ角（捩じり特性グラフにおける変曲点） においてバネ定数が突然変化するような特性のクラッチ機構においては、このバ ネ定数の突然変化が、上述のラトル音を増大させている要因の１つになっている という課題（問題点）がある。

【００１４】 本考案は、上述の課題に鑑み創案されたもので、クラッチの捩じりトルク特性 を滑らかに変化させてクラッチ部分からのラトル音を低減できるようにした、ク ラッチ機構を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案のクラッチ機構は、回転軸と、該回転軸の周囲に同心状に配 設されたクラッチプレートと、これらの回転軸とクラッチプレートとの間を弾性 的に結合するように介装されたバネとをそなえたクラッチ機構において、上記バ ネが、上記の回転軸とクラッチプレートとの間に放射方向に配設されていること を特徴としている。

【００１６】

【作用】

上述の本考案のクラッチ機構では、回転軸とクラッチプレートとの間に介装さ れたバネが放射方向に配設されているので、変曲点のない滑らかなクラッチ捩じ り特性が得られる。

【００１７】

【実施例】 以下、図面により、本考案の一実施例としてのクラッチ機構について説明する と、図１はその模式的な構成図、図２はその模式的な構成図であり図１における Ａ−Ａ断面図、図３はその捩じり特性を示す特性図、図４はその作用を説明する ための模式図である。

【００１８】 本実施例のクラッチ機構は、基本的には２枚の円板を向かい合わせて、これら の円板のうち一方の円板を他方の円板に圧着させて、回転駆動力を伝達できるよ うになっているものである。 これら２枚の円板のうち１枚の円板は、エンジンのフライホイールであり、こ のフライホイールから回転駆動力が入力されるようになっている。

【００１９】 そして、このフライホイールには、クラッチカバーが取り付けられており、こ のクラッチカバーの内部には、図１に示すように、もう一方の円板としてクラッ チプレート１と、このクラッチプレート１をフライホイールに押し付けるための プレシャープレートが設けられている。 このプレシャープレートは、常時クラッチカバー内に設けられたスプリングに よってクラッチプレート１に押し付けられており、この付勢力によりクラッチプ レート１とフライホイールとは常に接するようになっている。

【００２０】 また、このクラッチプレート１の中心には、回転軸（クラッチシャフト）２が 設けられており、これにより、フライホイールの回転駆動力がこのクラッチシャ フト２に伝達されるようになっている。 そして、運転者がクラッチペダル（図示省略）を踏むと、このクラッチペダル の踏み代に応じて、上述のスプリングの付勢力に抗する力がプレシャープレート に働き、プレシャープレートの圧着力が低下して、クラッチプレート１とフライ ホイールとが切り離されるようになっている。

【００２１】 このクラッチプレート１の両面には、摩擦材としてフェイシング３が貼り付け られている。このフェイシング３は、適当な摩擦係数を持ちながら、耐熱性や耐 摩耗性に優れ、且つ、熱による摩擦係数の変化が小さいように加工されている。 一方、プレシャープレートは、上述したようにクラッチプレート１とフライホ イールとを圧着させるために設けられた部材であるが、クラッチの接続時には、 プレシャープレートは、クラッチプレート１に擦られるためフェイシング３同様 、耐熱性や耐摩耗性に優れ、熱伝導性の良い素材で作られている。

【００２２】 そして、エンジン側の回転駆動力をクラッチプレート１に伝達させたときに、 クラッチシャフト２に対して急激に負担がかからないように、このクラッチシャ フト２は、クラッチプレート１にスプリング４を介して取り付けられている。 このスプリング４は、クラッチプレート１上にクラッチシャフト２の軸直方向 に放射状に複数ヶ所（本例では４ヶ所）設けられており、その一端はクラッチプ レート１側に、他端はこのクラッチシャフト２側に、それぞれピン５，５により ピン結合されている。

【００２３】 これら各ピン５，５は、クラッチシャフト２に平行になるように配設され、各 スプリング４の運動は、クラッチプレート１の面上に制限されるようになってい る。 これにより、クラッチを繋ぐと、エンジンの回転駆動力はクラッチプレート１ に伝達された後、スプリング４を介してクラッチシャフト２に弾性的に伝達され るので、クラッチシャフト２自体には、急激な捩じれトルクが生じないようにな っている。

【００２４】 すなわち、クラッチプレート１に回転駆動力が入力されると、まず、各スプリ ング４の外端側は、クラッチプレート１に連れられて回転するが、各スプリング ４の内端側は回転しない。そして、各スプリング４は、クラッチプレート１の回 転方向に倒れながら引っ張られていき、このときの各スプリング４の弾性力によ ってスプリング４の内端側も連れ回るようになりクラッチシャフト２が回転する ようになっている。

【００２５】 このとき、スプリング４の張力を計算すると、以下のようになる。 つまり、図４に示すように、クラッチプレート１，クラッチシャフト２共に回 転していないときのスプリング４の長さをＬ，クラッチシャフト２の中心からス プリング結合部４Ａまでの距離をＲ１，クラッチシャフト２の中心からクラッチ プレート１のスプリング結合部４Ｂまでの距離をＲ２，Ｒ１とＲ２との比をαと すると、 Ｒ２＝α・Ｒ１・・・・・・・・・・・（１） Ｌ＝（α−１）・Ｒ１・・・・・・・・（２） となる。

【００２６】 したがって、クラッチプレート１が角度θ回転したときのスプリング４の長さ Ｌ′は、

【００２７】

【数１】

【００２８】 となる。 そして、バネ定数をｋとすると、このときのスプリング４の張力Ｆは、 Ｆ＝ｋ・（Ｌ′−Ｌ）・・・・・・・・（４） 式（４）に式（２），式（３）を代入して、

【００２９】

【数２】

【００３０】 となる。 次に、このとき、クラッチシャフト２に伝達される捩じりトルクＴを計算する と Ｔ＝Ｒ１・Ｆ・ｓｉｎβ・・・・・・・（６） また、図４より Ｒ２・ｓｉｎθ＝Ｌ′・ｓｉｎβ・・・（７） であるから、式（７）を式（６）に代入して Ｔ＝Ｒ１・Ｆ・（Ｒ２／Ｌ′）・ｓｉｎθ・・・・・（８） さらに、式（５）で求めた張力Ｆと式（１）を式（８）に代入すると

【００３１】

【数３】

【００３２】 となる。 したがって、このクラッチ機構の捩じり特性としては、図３に示すような変曲 点のない滑らかな曲線となる。 上述の構成により、本考案の一実施例としてのクラッチ機構は、クラッチを繋 ぐとクラッチプレート１に回転駆動力が入力される。そして、各スプリング４は 各ピン５廻りに回動して、クラッチプレート１の回転方向に倒れながら引っ張ら れる。

【００３３】 この時、各スプリング４に張力が生じるが、この張力のうち円周方向の成分の 力の働きによってクラッチシャフト２が回転する。 これら各スプリング４は、クラッチプレート１に放射状に配設されているため 、クラッチ機構の捩じり特性は図３に示すような変曲点のない滑らかな曲線にな る。

【００３４】 そして、クラッチ機構をこのような捩じり特性にすることにより、クラッチ機 構からの異音（ラトル音）を低減することができる。 また、図３に示すような特性は、従来のクラッチプレート１構造に非線形バネ を用いることにより実現可能であるが、このような非線形ばねを用いると、生産 上のコスト高を招きかねず、特に大量生産される工業製品（例えば自動車）に用 いるには好ましくない。

【００３５】 これに対し、本考案は特別なスプリングを用いることなく、一般の線形スプリ ング４の配設を従来の円周方向から、クラッチプレート１の放射方向に変更する という、極めて簡単な構造により、非線形ばねを用いた場合と同様な捩じり特性 を得ることができる。したがって、生産性も良く、コスト面でも優れている。 なお、本考案では、クラッチプレート１にスプリング４を４本配設してクラッ チシャフト２を支持しているが、スプリング４は、所定の捩じり特性を得ること ができれば、スプリングの本数は限定されるものではない。例えば、スプリング ４を３本にしても何ら問題はない。

【００３６】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案のクラッチ機構によれば、回転軸と、該回転軸の 周囲に同心状に配設されたクラッチプレートと、これらの回転軸とクラッチプレ ートとの間を弾性的に結合するように介装されたバネとをそなえたクラッチ機構 において、上記バネが、上記の回転軸とクラッチプレートとの間に放射方向に配 設されるという構成により、特別なスプリングを用いることなく、非線形ばねを 用いた場合と同様な捩じり特性を得ることができ、クラッチ機構の捩じり特性を 滑らかな曲線にすることができる。

【００３７】 そして、これにより、クラッチ機構からの異音（ラトル音）を低減することが でき、製品の品質を高めることができる。 また、通常の線形スプリングを用いているので、例えば非線形バネ等よりも低 コストで良好な生産性を確保しながらも非線形の捩じり特性を得ることができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としてのクラッチ機構を示す
模式的な構成図である。

【図２】本考案の一実施例としてのクラッチ機構を示す
模式的な構成図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図であ
る。

【図３】本考案の一実施例としてのクラッチ機構の捩じ
り特性を示すグラフである。

【図４】本考案の一実施例としてのクラッチ機構の特性
を説明するための模式図である。

【図５】従来のクラッチ機構を示す模式的な構成図であ
る。

【図６】従来のクラッチ機構の捩じり特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ クラッチプレート ２ 回転軸としてのクラッチシャフト ３ フェイシング ４ スプリング ４Ａ，４Ｂ スプリング結合部 ５ ピン ６，６Ａ，６Ｂ スプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、該回転軸の周囲に同心状に配
   設されたクラッチプレートと、これらの回転軸とクラッ
   チプレートとの間を弾性的に結合するように介装された
   バネとをそなえたクラッチ機構において、上記バネが、
   上記の回転軸とクラッチプレートとの間に放射方向に配
   設されていることを特徴とする、クラッチ機構。