JP4858717B2 - 多板式クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力部材からの駆動力を伝達又は遮断する多板式クラッチ装置に関し、特に、出力軸から入力部材側に逆駆動力が作用することを抑制するカム機構を備える多板式クラッチ装置に関する。

従来の多板式クラッチ装置として、入力部材に連結されるクラッチアウタと、出力部材に固定されるクラッチインナと、クラッチアウタに相対回転不能に係合される複数の第１摩擦板と、各第１摩擦板と交互に配置される複数の第２摩擦板と、各第２摩擦板が相対回転不能に係合されるクラッチセンタと、クラッチインナとの間に第１及び第２摩擦板群を挟むプレッシャプレートと、第１及び第２摩擦板を圧接する側にプレッシャプレートを弾発付勢するクラッチばねと、入力部材から出力部材側への動力をクラッチセンタからクラッチインナに伝達可能とすると共に、出力部材からの逆トルク作用時には、クラッチばねの弾発付勢力に抗してプレッシャプレートをクラッチインナから離間させる側にクラッチセンタを押圧するようにしてクラッチインナ及びクラッチセンタ間に設けられるバックトルクリミッタと、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０８０９２号公報

ところで、上記特許文献１に記載の多板式クラッチ装置では、クラッチセンタは、軸方向に移動可能に設けられるため、軸又は軸方向に移動不能に設けられる部材に対して摺動可能に設けられる必要がある。そして、クラッチセンタの軸方向の移動をスムーズなものにするためには上記摺動部分にある程度のクリアランスが必要となるが、このクリアランスによりクラッチセンタに倒れ（傾き）が生じる可能性がある。クラッチセンタは複数の摩擦板を回転方向に保持するものであるから、クラッチセンタの倒れにより摩擦板及びクラッチの断接時のフィーリングに悪影響を与えてしまう可能性があり、クラッチセンタの倒れ防止が要望されていた。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、その目的は、クラッチセンタの倒れを防止することができ、クラッチの断接時の精度を向上することができる多板式クラッチ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、入力部材に連結されるクラッチアウタと、出力軸に相対回転不能に固定されるクラッチインナと、クラッチアウタに相対回転不能に係合される複数の第１摩擦板と、第１摩擦板と軸方向に交互に配置される複数の第２摩擦板と、クラッチインナとの間に第１摩擦板及び第２摩擦板を軸方向に挟持するプレッシャプレートと、軸方向においてクラッチインナとプレッシャプレートとの間に配置され、第２摩擦板が相対回転不能に係合されるクラッチセンタと、第１摩擦板及び第２摩擦板を軸方向において圧接方向又は離間方向に移動可能とするように設けられるカム機構と、を備える多板式クラッチ装置において、クラッチインナに出力軸と同心となるように形成される円形内周面に当接するように円環状部材を設け、円環状部材は、円筒部と、円筒部から径方向外方に延び且つ周方向に連続して形成される突部と、を有し、円環状部材の内周面がクラッチセンタの外周面と当接し、突部がジャダースプリングの受け座となることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、円筒部の外周面と突部との間の境界部分に凹部を形成することを特徴とする。

請求項１に記載の多板式クラッチ装置によれば、クラッチインナに出力軸と同心となるように形成される円形内周面に当接するように円環状部材を設け、円環状部材の内周面がクラッチセンタの外周面と当接するため、円環状部材の内周面でクラッチセンタの外周面を案内することにより、クラッチセンタの同心度を向上することができる。これにより、クラッチセンタの倒れを防止することができるので、第１及び第２摩擦板の平行を保持することができ、クラッチ断接時の精度を向上することができる。

また、請求項１に記載の多板式クラッチ装置によれば、円環状部材は、円筒部と、円筒部から径方向外方に延び且つ周方向に連続して形成される突部と、を有し、突部がジャダースプリングの受け座となるため、クラッチセンタの同心度を向上させる部材とジャダースプリングの受け座とを共用化することができるので、クラッチ装置の生産性の向上、及び軽量化を図ることができる。

請求項２に記載の多板式クラッチ装置によれば、円筒部の外周面と突部との間の境界部分に凹部を形成するため、この境界部分への応力集中を回避することができるので、クラッチ装置の耐久性を向上することができる。

以下、本発明に係る多板式クラッチ装置の一実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る多板式クラッチ装置の一実施形態を説明するための一部切欠断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４はクラッチインナを示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示すカム部材を矢印Ｇ方向から見た図、図５は図１のＨ部拡大図、図６は本発明に係る多板式クラッチ装置の変形例を説明するための要部拡大断面図である。

まず、図１に示すように、不図示のクランクシャフトから出力される駆動力は、不図示のクランクシャフトに設けられるドライブギヤ１１と、クランクケース１２に回転可能に支持される変速機のメインシャフト１３に回転可能に支承され、ドライブギヤ１１と噛合するドリブンギヤ１４と、ドリブンギヤ１４とメインシャフト１３との間に設けられる本実施形態の多板式クラッチ装置１０と、を経てメインシャフト１３に伝達される。

本実施形態の多板式クラッチ装置１０は、図１に示すように、入力部材であるドリブンギヤ１４に連結されるクラッチアウタ１５と、出力軸であるメインシャフト１３に相対回転不能に固定されるクラッチインナ１６と、クラッチアウタ１５に相対回転不能に係合される複数の第１摩擦板１７と、第１摩擦板１７と軸方向に交互に配置される複数の第２摩擦板１８と、クラッチインナ１６との間に第１摩擦板１７及び第２摩擦板１８を軸方向に挟持するプレッシャプレート２０と、第２摩擦板１８が相対回転不能に係合されると共に、軸方向においてクラッチインナ１６とプレッシャプレート２０との間に配置され、軸方向に移動可能に設けられるクラッチセンタ１９と、第１摩擦板１７及び第２摩擦板１８を軸方向において圧接方向又は離間方向に移動可能とするように設けられるカム機構４０と、を備える。

メインシャフト１３及びクランクケース１２の間に介設される玉軸受２３の内輪２３ａと、メインシャフト１３の一端に螺合されるナット２４との間には、ナット２４側から順に、第１スペーサ２５と、支持筒２６のボス２６ａと、クラッチインナ１６の内周部と、第２スペーサ２７と、メインシャフト１３を同軸に囲繞する円筒状のスリーブ２８と、が挟持されており、クラッチインナ１６の内周部及び支持筒２６のボス２６ａはメインシャフト１３にスプライン嵌合される。即ち、クラッチインナ１６及び支持筒２６はメインシャフト１３に相対回転不能に結合される。また、メインシャフト１３と支持筒２６の間、及び支持筒２６とクラッチセンタ１９の間には若干のクリアランスがそれぞれ設けられる。また、ドリブンギヤ１４のボス１４ａは、スリーブ２８の外周面に設けられる針状ころ軸受２９を介して回転可能に支持される。

クラッチアウタ１５は、アルミニウム製で、ドリブンギヤ１４との間に環状の滑り板３０を介装させる端壁１５ａをドリブンギヤ１４側に有して有底円筒状に形成される。また、クラッチアウタ１５の内周面には、複数の第１摩擦板１７を係合させるための係合溝１５ｂが軸方向に略等間隔に形成される。

また、クラッチアウタ１５の端壁１５ａの周方向複数箇所に連結ボス１５ｃが突設される。一方、ドリブンギヤ１４には、その周方向に間隔をあけた位置で周方向に延びる複数の長孔１４ｂが設けられ、これら複数の長孔１４ｂに連結ボス１５ｃがそれぞれ挿通される。さらに、クラッチアウタ１５の連結ボス１５ｃの端面には、端壁１５ａの反対側でドリブンギヤ１４の側面と対向する保持板３１が当接されており、この保持板３１は、連結ボス１５ｃを貫通するリベット３２により連結ボス１５ｃに固定される。また、保持板３１とドリブンギヤ１４との間には、ドリブンギヤ１４及び端壁１５ａを滑り板３０の両面に接触させるように付勢するダイヤフラムばね３３が設けられる。

また、ドリブンギヤ１４には、複数の長孔１４ｂとは周方向にズレた複数箇所に、周方向に延びる保持孔１４ｃが設けられており、この保持孔１４ｃには、ドリブンギヤ１４とクラッチアウタ１５との間に介設されるダンパスプリング２２が収容される。

クラッチインナ１６は、アルミニウム製で、その外周部に受圧板部１６ａを有して円環状に形成される。

クラッチセンタ１９は、浸炭鋼製で、支持筒２６に摺動可能に嵌装される内筒部１９ａと、クラッチインナ１６とプレッシャプレート２０との間に配置される外筒部１９ｂと、を有するものであり、外筒部１９ｂの外周面には、複数の第２摩擦板１８を係合させるための係合溝１９ｃが軸方向に略等間隔に形成される。

プレッシャプレート２０は、アルミニウム製で、クラッチセンタ１９の外筒部１９ｂに相対回転不能に係合されるようにリング状に形成される。また、ダイヤフラムばねであるクラッチばね２１は、プレッシャプレート２０の内周のクラッチセンタ１９側端部に設けられる鍔部２０ａと、支持筒２６のプレッシャプレート２０側端部に設けられる鍔部２６ｂとの間に両端が係合される。そして、クラッチばね２１の付勢力によってプレッシャプレート２０がクラッチセンタ１９を押圧して、交互に配置される第１及び第２摩擦板１７，１８がクラッチインナ１６の受圧板部１６ａ側に付勢される。即ち、本実施形態では、プレッシャプレート２０は、クラッチばね２１によってクラッチ接続状態となるように常時付勢されている。

プレッシャプレート２０には、リフタプレート３４の外周部が複数のボルト３５で結合されており、リフタプレート３４の内周部は、円筒状であるメインシャフト１３の一端部にスライド可能に嵌合される円筒状のリフタピース３６にレリーズ軸受３７を介して回転可能に支持される。また、メインシャフト１３内には、不図示のクラッチ操作部材の操作に応じて軸方向に進退するリフタ軸３８が挿入されており、このリフタ軸３８の一端にリフタピース３６が連接される。

そして、リフタ軸３８が図１の右方向に移動することによって、リフタプレート３４がクラッチばね２１の付勢力に抗してクラッチセンタ１９から離間する側に移動する。これにより、第１摩擦板１７と第２摩擦板１８との摩擦係合が解除され、クラッチアウタ１５とメインシャフト１３との間で伝達する駆動力が遮断される。

カム機構４０は、ドリブンギヤ１４からの駆動力をクラッチセンタ１９からクラッチインナ１６に伝達すると共に、メインシャフト１３から逆駆動力が作用した時に、クラッチばね２１の付勢力に抗してプレッシャプレート２０をクラッチインナ１６から離間させる側にクラッチセンタ１９を介して押圧するものであり、図１〜図３に示すように、クラッチセンタ１９側に突出するようにクラッチインナ１６に設けられる３個の凸状カム４１と、クラッチインナ１６側に突出するようにクラッチセンタ１９に設けられ、凸状カム４１が挿入される３個の凹状カム４２と、クラッチセンタ１９をクラッチインナ１６に近接させる側に付勢するダイヤフラムばね４４と、を備え、本実施形態では、凸状カム４１は、クラッチインナ１６に装着されるカム部材４３に一体形成され、凹状カム４２は、クラッチセンタ１９に一体形成される。

カム部材４３は、浸炭鋼製で、図４に示すように、リング状に形成されるものであり、このカム部材４３の周方向複数箇所に突設される嵌合凸部４３ａをクラッチインナ１６に設けられる複数の嵌合孔１６ｂに圧入させることによって、カム部材４３がクラッチインナ１６に装着される。また、凸状カム４１は、クラッチインナ１６に装着されるカム部材４３のクラッチセンタ１９側の面に等間隔に形成される。

そして、凸状カム４１の周方向外端面には、図３に示すように、周方向に対し同一方向に傾斜する第１傾斜面５１及び第２傾斜面５２がそれぞれ形成されており、一方の第１傾斜面５１は、ドリブンギヤ１４から駆動力が作用した時に、凹状カム４２と係合してクラッチセンタ１９をクラッチインナ１６側に移動させ、クラッチ容量を増加させるカム面で、他方の第２傾斜面５２は、メインシャフト１３から逆駆動力が作用した時に、凹状カム４２と当接してクラッチセンタ１９をクラッチインナ１６から離間する側に移動させ、クラッチ容量を減少させるカム面である。

また、凸状カム４１の第１及び第２傾斜面５１，５２は、図３に示すように、それぞれ軸方向の曲面を形成している。その第１及び第２傾斜面５１，５２の曲面の曲率Ｒ１は、凸状カム４１の軸方向幅Ｌ１の略１０倍に設定され、例えば、Ｌ１＝５．６ｍｍの場合、Ｒ１＝５０ｍｍに設定される。また、凸状カム４１の第１及び第２傾斜面５１，５２は、ワークと回転工具とを平行軸上で同一方向に回転させて回転工具でワークを断続切削するポリゴン加工により形成される。

ここで、凸状カム４１は、第１及び第２傾斜面５１，５２の曲率Ｒ１が凸状カム４１の軸方向幅Ｌ１の略１０倍より小さい場合は、その付け根部分の面積が小さくなり強度が不足してしまう。また、第１及び第２傾斜面５１，５２の曲率Ｒ１が凸状カム４１の軸方向幅Ｌ１の略１０倍より大きい場合は、加工精度のバラツキの範囲内で凹状カム４２との接触点がカム面中央から大きくはずれ、力の受け方が不均一になってしまう。

さらに、凹状カム４２の周方向内端面には、図３に示すように、周方向に対し同一方向に傾斜する第１傾斜面６１及び第２傾斜面６２がそれぞれ形成されており、一方の第１傾斜面６１は、ドリブンギヤ１４から駆動力が作用した時に、凸状カム４１の第１傾斜面５１と係合してクラッチセンタ１９をクラッチインナ１６側に移動させ、クラッチ容量を増加させるカム面で、他方の第２傾斜面６２は、メインシャフト１３から逆駆動力が作用した時に、凸状カム４１の第２傾斜面５２と当接してクラッチセンタ１９をクラッチインナ１６から離間する側に移動させ、クラッチ容量を減少させるカム面である。また、凹状カム４２の径方向外端側は開放されている。なお、この凹状カム４２の開放は、本実施形態では、径方向外端側に設けられるが、径方向内端側に設けられても、径方向両端側に設けられていてもよい。

また、凹状カム４２の第１及び第２傾斜面６１，６２は、図２に示すように、それぞれ径方向の曲面を形成している。その第１及び第２傾斜面６１，６２の曲面の曲率Ｒ２は、凹状カム４２の径方向幅Ｌ２の略１０倍に設定され、例えば、Ｌ２＝１４ｍｍの場合、Ｒ２＝１５０ｍｍに設定される。また、凹状カム４２の第１及び第２傾斜面６１，６２は、ドリルなどの切削用工具やワークの動作を座標値によって制御・動作させて切削用工具でワークを切削するＮＣ加工により形成される。

ここで、凹状カム４２は、第１及び第２傾斜面６１，６２の曲率Ｒ２が凹状カム４２の径方向幅Ｌ２の略１０倍より小さい場合は、その付け根部分の面積が小さくなり強度が不足してしまう。また、第１及び第２傾斜面６１，６２の曲率Ｒ２が凹状カム４２の径方向幅Ｌ２の略１０倍より大きい場合は、加工精度のバラツキの範囲内で凸状カム４１との接触点がカム面中央から大きくはずれ、力の受け方が不均一になってしまう。

また、クラッチセンタ１９には、その内筒部１９ａと外筒部１９ｂとの間にプレッシャプレート２０側に突出する円筒部１９ｄが形成されており、この円筒部１９ｄの外端部にはダイヤフラムばね４４の一端が当接され、ダイヤフラムばね４４の他端は支持筒２６の外周に装着される止め輪４５に係合される。そして、ダイヤフラムばね４４の付勢力によって、クラッチセンタ１９がクラッチインナ１６側に押圧され、凸状カム４１が凹状カム４２に確実に挿入される。

そして、本実施形態では、図１及び図５に示すように、クラッチインナ１６とクラッチセンタ１９の外筒部１９ｂの軸方向内端部との間、及びクラッチインナ１６と最もクラッチインナ１６側に配置される第２摩擦板１８との間にジャダースプリング７１及び円環状部材７２が配置される。

ジャダースプリング７１は、ダイヤフラムばねであり、最もクラッチインナ１６側に配置される第２摩擦板１８の内側面と、円環状部材７２の外端面との間に両端が係合され、第２摩擦板１８をプレッシャプレート２０側に常時付勢している。

円環状部材７２は、浸炭鋼製で、図５に示すように、円筒部７３と、円筒部７３の軸方向外端部から径方向外方に延び且つ周方向に連続して形成され、ジャダースプリング７１の受け座となる突部７４と、を有し、クラッチインナ１６にメインシャフト１３と同心となるように形成される円形内周面１６ｃに当接するように内嵌される。また、本実施形態では、円環状部材７２の内周面がクラッチセンタ１９の外筒部１９ｂの外周面と当接しており、円環状部材７２によりクラッチセンタ１９のセンタリングが行われている。

また、本実施形態では、円環状部材７２の円筒部７３の外周面と突部７４との間の境界部分に略円弧状の凹部７５が形成される。これにより、この境界部分への応力集中が回避されている。

このように構成された多板式クラッチ装置１０では、ドリブンギヤ１４から駆動力が作用し、クラッチセンタ１９が矢印Ｃ方向（図３参照）に回転した場合、凸状カム４１の第１傾斜面５１と凹状カム４２の第１傾斜面６１とが点接触で係合して、クラッチセンタ１９がクラッチインナ１６側（図３の矢印Ｄ方向）に移動される。これにより、第１摩擦板１７と第２摩擦板１８との摩擦係合力が増加されて、クラッチセンタ１９に作用する駆動力がクラッチインナ１６に効率よく伝達される。

また、メインシャフト１３から逆駆動力が作用し、クラッチインナ１６が矢印Ｅ方向（図３参照）に回転した場合、凸状カム４１の第２傾斜面５２と凹状カム４２の第２傾斜面６２とが点接触で当接して、クラッチセンタ１９がクラッチインナ１６から離間する側（図３の矢印Ｆ方向）に移動される。これにより、第１摩擦板１７と第２摩擦板１８との摩擦係合力が低下されて、クラッチセンタ１９に作用する逆駆動力が効果的に抑制される。

また、本実施形態では、凸状カム４１の第１傾斜面５１と凹状カム４２の第１傾斜面６１が係合する際に、第１傾斜面５１及び第１傾斜面６１が点接触され、凸状カム４１の第２傾斜面５２と凹状カム４２の第２傾斜面６２が当接する際に、第２傾斜面５２及び第２傾斜面６２が点接触されるため、凸状カム４１及び凹状カム４２の加工精度にバラツキが生じたとしても、凸状カム４１及び凹状カム４２の接触面積が変化することはないので、クラッチ装置１０のクラッチ容量の可変特性が一定に確保される。また、凸状カム４１及び凹状カム４２の加工精度のバラツキが許容されるため、高い加工精度を有する工作機械や、加工後の管理基準を厳しく設定した生産管理体制が不要となるので、クラッチ装置１０の製造コストを削減することが可能となる。

さらに、本実施形態では、メインシャフト１３と同心で設けられた円環状部材７２によりクラッチセンタ１９の外筒部１９ｂを案内することによって、クラッチセンタ１９のセンタリングが行われ、クラッチセンタ１９の同心度が向上される。これにより、クラッチセンタ１９の倒れが防止されるので、第１及び第２摩擦板１７，１８の平行が保持されて、クラッチ断接時の精度が向上されている。

以上説明したように、本実施形態の多板式クラッチ装置１０によれば、クラッチインナ１６にメインシャフト１３と同心となるように形成される円形内周面１６ｃに当接するように円環状部材７２を設け、円環状部材７２の内周面がクラッチセンタ１９の外周面と当接するため、円環状部材７２の内周面でクラッチセンタ１９の外周面を案内することにより、クラッチセンタ１９の同心度を向上することができる。これにより、クラッチセンタ１９の倒れを防止することができるので、第１及び第２摩擦板１７，１８の平行を保持することができ、クラッチ断接時の精度を向上することができる。

また、本実施形態の多板式クラッチ装置１０によれば、円環状部材７２は、円筒部７３と、円筒部７３から径方向外方に延び且つ周方向に連続して形成される突部７４と、を有し、突部７４がジャダースプリング７１の受け座となるため、クラッチセンタ１９の同心度を向上させる部材とジャダースプリング７１の受け座とを共用化することができるので、クラッチ装置１０の生産性の向上、及び軽量化を図ることができる。

さらに、本実施形態の多板式クラッチ装置１０によれば、円筒部７３の外周面と突部７４との間の境界部分に凹部７５を形成するため、この境界部分への応力集中を回避することができるので、クラッチ装置１０の耐久性を向上することができる。

なお、本実施形態の変形例として、図６に示すように、凸状カム４１及び凹状カム４２の第１傾斜面５１，６１（クラッチ容量を増加させる側の傾斜面）を曲面に形成し、凸状カム４１及び凹状カム４２を点接触させると共に、凸状カム４１及び凹状カム４２の第２傾斜面５２，６２（クラッチ容量を減少させる側の傾斜面）を平面に形成し、凸状カム４１及び凹状カム４２を面接触させるようにしてもよい。この場合、第２傾斜面５２，６２を鍛造で形成して、機械加工の工数を減少することができるので、クラッチ装置１０の製造コストを削減することができる。なお、本変形例では、凸状カム４１及び凹状カム４２の第２傾斜面５２，６２の両方を平面に形成しているが、どちらか一方を平面に形成するようにしてもよい。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

本発明に係る多板式クラッチ装置の一実施形態を説明するための一部切欠断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 クラッチインナを示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示すカム部材を矢印Ｇ方向から見た図である。 図１のＨ部拡大図である。 本発明に係る多板式クラッチ装置の変形例を説明するための要部拡大断面図である。

符号の説明

１０ 多板式クラッチ装置
１１ ドライブギヤ
１２ クランクケース
１３ メインシャフト（出力軸）
１４ ドリブンギヤ（入力部材）
１５ クラッチアウタ
１６ クラッチインナ
１６ｃ 円形内周面
１７ 第１摩擦板
１８ 第２摩擦板
１９ クラッチセンタ
２０ プレッシャプレート
２１ クラッチばね
４０ カム機構
４１ 凸状カム
４２ 凹状カム
４３ カム部材
７１ ジャダースプリング
７２ 円環状部材
７３ 円筒部
７４ 突部（ジャダースプリング受け座）
７５ 凹部

Claims (2)

1. 入力部材に連結されるクラッチアウタと、出力軸に相対回転不能に固定されるクラッチインナと、前記クラッチアウタに相対回転不能に係合される複数の第１摩擦板と、前記第１摩擦板と軸方向に交互に配置される複数の第２摩擦板と、前記クラッチインナとの間に前記第１摩擦板及び前記第２摩擦板を軸方向に挟持するプレッシャプレートと、軸方向において前記クラッチインナと前記プレッシャプレートとの間に配置され、前記第２摩擦板が相対回転不能に係合されるクラッチセンタと、前記第１摩擦板及び前記第２摩擦板を軸方向において圧接方向又は離間方向に移動可能とするように設けられるカム機構と、を備える多板式クラッチ装置において、
   前記クラッチインナに前記出力軸と同心となるように形成される円形内周面に当接するように円環状部材を設け、
   前記円環状部材は、円筒部と、前記円筒部から径方向外方に延び且つ周方向に連続して形成される突部と、を有し、
   前記円環状部材の内周面が前記クラッチセンタの外周面と当接し、
   前記突部がジャダースプリングの受け座となることを特徴とする多板式クラッチ装置。
2. 前記円筒部の外周面と前記突部との間の境界部分に凹部を形成することを特徴とする請求項１に記載の多板式クラッチ装置。

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