JP2010151313A - 摩擦締結装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 外壁等の厚みを増大することなく安定した締結作動を実現する摩擦締結装置を提供すること。
【解決手段】 摩擦締結装置において、ピストンの押圧方向において摩擦板よりもシリンダ室側に、シリンダ部材とドラム部材との軸方向への相対移動を規制する規制機構を設けた。
【選択図】 図3
【解決手段】 摩擦締結装置において、ピストンの押圧方向において摩擦板よりもシリンダ室側に、シリンダ部材とドラム部材との軸方向への相対移動を規制する規制機構を設けた。
【選択図】 図3
Description
本発明は、摩擦締結装置に関する。
従来、摩擦締結装置として特許文献1に記載の構成が開示されている。この摩擦締結装置は、モータカバー内に形成されたシリンダ内に油圧が供給されると、ピストンの移動により乾式クラッチプレートを締結する。
上記特許文献1は、ピストンをストロークさせるための油圧室が外壁に支持されたモータカバー内に形成される一方、押圧力が作用する回転体も外壁に支持された隔壁により支持されている。よって、油圧の反力をモータカバー,隔壁及び外壁により受けることになる。このとき、モータカバーやそれを支持する外壁等は、油圧の反力に耐えることができる厚さに設定する必要があり、変速機ユニットの軸方向長さが増大するという問題があった。また、厚みを確保できていない場合には隔壁の強度が不足し、クラッチプレートを押圧する力の不足、ピストンストロークの不足等の問題が生じる。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、外壁等の厚みを増大することなく安定した締結作動を実現する摩擦締結装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の摩擦締結装置では、シリンダ部材とドラム部材との間に配置されたベアリングを介してシリンダ部材とドラム部材との軸方向への相対移動を規制する規制機構を設けた。
摩擦締結装置が締結されると、ピストンには摩擦板を押圧する押圧力が発生する一方、シリンダ部材にはその反力が発生する。このとき、規制機構によりベアリングを介して押圧力とその反力とが相殺されるため、シリンダ部材を支持している外壁等に作用反作用の力が作用しない。これにより、外壁等の厚みを増大することなく安定した締結作動を実現できる。
以下、本発明の摩擦締結装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
図1は実施例1の摩擦締結要素である乾式クラッチを表す部分拡大断面図である。実施例1における乾式クラッチとは、第1回転体13と第2回転体18との断接を行うものであり、複数の乾式クラッチプレートとピストン等の各構成要素を含む総称である。以下、詳細について図1中矢印で示す方向を回転軸方向と定義して説明する。
変速機ケースの外壁(図4(b)参照)に支持された非回転部材であるシリンダ部材10には、回転軸方向に延在された円筒形状の延在部10bが設けられている。この延在部10bの回転軸方向と反対側から見た側面には、円環状に刳り貫かれた有底状のシリンダ溝10aが形成されている。このシリンダ溝10aの底部には、シリンダ部材10内に形成された油路10cが開口している。
シリンダ溝10a内には、円環状の第1ピストン11が収装されている。第1ピストン11の内周側側面及び外周側側面には、それぞれシリンダ溝10aとの間を液密に摺動するためのシール部材11aが設けられている。これにより、シリンダ溝10aと第1ピストン11の背面側との間でシリンダ室Saが形成される。
第1ピストン11の内周側と外周側とを接続する腹部側面には凹溝11bが形成され、この凹溝11b内にはスラストベアリング12が収装されている。この凹溝11bの深さは、スラストベアリング12の各レースを含む回転軸方向厚みよりも浅く形成されている。
スラストベアリング12の回転軸方向側には、第2ピストン22が配置されている。第2ピストン22は、円環状の本体部22aと、本体部22aから円周方向に複数立設された円筒形状の立設部22bを有する。第2ピストン22は、本体部22aの背面においてスラストベアリング12と接しており、これにより第1ピストン11と第2ピストン22とは相対回転を許容しつつスラスト力のみを伝達可能に構成している。尚、第2ピストン22の支持構造については後述する。
外壁に回転可能に支持された第1回転体13にはクラッチ部材14が連結されている。このクラッチ部材14は、第1回転体の外周から径方向に延設された隔壁部14b(遮蔽部材)と、隔壁部14bの外周から回転軸方向に延在されたドラム部14aを有する。隔壁部14bの第1ピストン側側面には回転軸方向と反対方向に向けて延在された小円筒部14cが立設され、この小円筒部14cの内周には第2ピストン22が軸方向移動可能に支持されている。
更に、隔壁部14bには、小円筒部14cの内周に沿ってピストン孔14dが形成されている。このピストン孔14dは立設部22bに対応する位置に形成され、その孔径は立設部22bの外周と略同一に形成されている。また、ピストン孔14dの最外周位置は、小円筒部14cの内周と略同一位置に形成されている。これにより、立設部22bの外周を小円筒部14c内周により支持することができ、回転軸方向の支持線を長くすることで安定した支持構造を得ている。
隔壁部14bの第1ピストン側側面であってピストン孔14dより内周側にはスプリング支持平面14eが形成されている。第2ピストン22の本体部22aとスプリング支持平面14eとの間にはリターンスプリング24が配置されている。これにより、第2ピストン22には、隔壁部14bから回転軸方向と反対方向に向かう力が作用する。
ピストン孔14dの乾式クラッチプレート17a側開口には、往復動シール21が設けられている。この往復動シール21は、立設部22bが軸方向に往復動したとしても、ピストン孔14dと立設部22bとの間の隙間から潤滑油等が漏れないように液密としている。
隔壁部14bの乾式クラッチプレート17a側には遮蔽部材23が設けられている。遮蔽部材23は弾性材料により形成された遮蔽部23aと、立設部22b先端と乾式クラッチプレート17aとの間で挟まれる伝達部23bを有する。遮蔽部23aは伝達部23bを適所に保持する程度に自立可能であって、容易に弾性変形を可能とする部材であり、ゴム材料や、樹脂材料、もしくは金属ベローズ等が適宜採用される。伝達部23bは、立設部22bの円筒形状よりも大径に形成された円形金属材料であり、立設部22bの押圧力をそのままドライブ側乾式クラッチプレート17aに伝達する。
伝達部23bは遮蔽部23aに対して液密に固定支持されている。言い換えると、伝達部23bは、第1回転体13に支持されて、第1ピストン11の作動による軸力を乾式クラッチプレート17aに伝達するよう構成されている。また、遮蔽部23aは外周及び内周において、隔壁部14bに対し液密に固定されている。これにより、仮に、往復動シール21から潤滑油等が漏れたとしても、乾式クラッチ側に潤滑油等が漏洩することがない。本実施例では、クラッチプレート17を断接させるためのアクチュエータは、第1ピストン11、スラストベアリング12、第2ピストン22、伝達部23b等を主要な要素として構成される。
ドラム部14aの内周にはスプライン141が形成され、このスプライン141の回転軸方向側端部にはスナップリング142が装着されている。このスプライン141には複数のドライブ側乾式クラッチプレート17aがスプライン嵌合している。また、ドライブ側乾式クラッチプレート17aの間には、ドリブン側乾式クラッチプレート17bが回転軸方向に重ねあうように配置されている。ドリブン側乾式クラッチプレート17bの両面には摩擦材17cが取り付けられている。尚、ドライブ側乾式クラッチプレート17a,ドリブン側乾式クラッチプレート17bを総称して乾式クラッチプレート17(摩擦板)と称する。
ドリブン側乾式クラッチプレート17bの内周側には、このドリブン側乾式クラッチプレート17bとスプライン嵌合するスプライン181が形成されたハブ部材18が配置されている。ハブ部材18はその内周において、外壁に回転可能に支持された第2回転体19と溶接により接合されている。
第2回転体19は中空円筒形状であり、その内周には第1回転体13の小径部13bが挿入配置され、この小径部13bの外周と第2回転体19内周との間の空間により油路L1を形成している。また、第2回転体19の外周と、隔壁部14b内周近傍において回転軸方向に延設されたシール用円筒部14f内周との間にはオイルシール16が設けられている。また、隔壁部14bには、シール用円筒部14f内周に開口する油路14gが形成されている。また、第2回転体19の回転軸方向と反対方向端部側面と、第1回転体13の大径部13aと小径部13bとの段差面との間には、円環状の軸受け部材20が配置され、第1回転体13と第2回転体19との相対回転が生じた際の耐摩耗性を向上する。更に、第2回転体19の回転軸方向と反対方向端部側面には部分的に切りかかれた溝19aが形成され、この溝19aにより油路L2を形成している。
シリンダ部材10の内周側には、回転軸方向に並んで配置された二つのボールベアリング15A,15Bが設けられている。図2(a)は実施例1におけるボールベアリングによる規制手段を表す拡大断面図である。ボールベアリング15Bは、回転軸方向外周側の端部とシリンダ部材10内周において内周側に延在された係合部10dとの間で回転軸方向に係合する。また、隣接するボールベアリング15Aは、回転軸方向と反対方向内周側の端部とスナップリング131との間で回転軸方向に係合している。尚、スナップリング131は第1回転体13の外周側に形成された溝と係合している。これら係合部10d,スナップリング131及びボールベアリング15A,Bにより規制機構を構成する。この規制機構は、シリンダ部材10の内周部の強度のみ確保しておけば、シリンダ部材10全体や外壁等の強度によることなく乾式クラッチの制御性を確保できることを示しており、詳細については後述する。
両ボールベアリング15A,Bは、実施例1にあっては全く同じ仕様のものを採用しているためボールベアリング15Aのみについて説明する。ボールベアリング15Aは、第1回転体13の大径部13aの外周に支持されたインナーレース154と、シリンダ部材10の内周に支持されたアウターレース151と、インナーレース154とアウターレース151との間において円周上に複数配置されたボール153と、各ボール153を所定の位置に保持する保持器152とを有する。
インナーレース154のボール側は回転軸方向に向けて図中下方に傾斜したテーパー形状を有する。同様に、アウターレース151のボール側は回転軸方向と反対方向に向けて図中上方に傾斜したテーパー形状を有する。これにより、いわゆるアンギュラボールベアリングを構成している。
図2(a)の太い矢印はボールベアリングを介した作用反作用の力を表す。第1回転体13に回転軸方向のスラスト力が作用すると、スナップリング131からボールベアリング15A及び隣接するボールベアリング15Bのインナーレース154に軸方向の力が作用する。この力はボール153からアウターレース151に伝達され、シリンダ部材10内周との係合部に伝達される。このように、第1回転体13に入力されたスラスト力は、ボールベアリング15A,Bにより安定した回転支持を実現する。また、乾式クラッチの解放時にはリターンスプリング24の反力によってボールベアリング15A,Bに与圧が付与され、解放時においてもガタを吸収して安定した回転支持を実現する。
図2(b)は実施例1におけるボールベアリングによる規制手段の変形例である。実施例1ではシリンダ部材10の内周側に延在された係合部10dとスナップリング131との組み合わせを示した。これに対し、スナップリング131に代えて、第1回転体13に大径部13aよりも更に大径の段部13cを形成し、両方とも段部とした構成としてもよい。また、図2(c)は同様の変形例であり、係合部10dに代えてスナップリング132を配置し、両方ともスナップリングとした構成としてもよい。
上述したように、このボールベアリング15A,Bは、第1回転体13を回転可能に支持すると共に、乾式クラッチの締結に伴うスラスト力をも受ける必要がある。よって、同じ仕様のものを並列に配置したが、ベアリングの容量確保とコスト低下が両立できるのであれば、ボールベアリングに限らずテーパーローラベアリング等を1つもしくは複数採用してもよいし、更に複数のボールベアリングを配置してもよい。
〔クラッチ締結・解放作用〕
次に、乾式クラッチの締結・解放作用について説明する。尚、本作用の説明における初期状態とは、第1回転体13が停止した状態、第2回転体19が回転した状態とする。よって、初期状態にあっては第1ピストン11と第2ピストン22とは相対回転していないものとする。また、各ピストンはリターンスプリング24により図1中左端に位置しているものとする。
次に、乾式クラッチの締結・解放作用について説明する。尚、本作用の説明における初期状態とは、第1回転体13が停止した状態、第2回転体19が回転した状態とする。よって、初期状態にあっては第1ピストン11と第2ピストン22とは相対回転していないものとする。また、各ピストンはリターンスプリング24により図1中左端に位置しているものとする。
図外の油圧コントロールユニット等から油路10cに向けて油圧が供給されると、シリンダ室Sa内に油が流入し、リターンスプリング24の力や摺動抵抗に応じた油圧が発生して第1ピストン11にスラスト力が作用する。このスラスト力はスラストベアリング12を介して第2ピストン22に伝達され、リターンスプリング24の付勢力に抗して第1及び第2ピストン11,22を回転軸方向に移動させる。この移動により立設部22bの先端が伝達部23bを回転軸方向に移動させると、まず乾式クラッチプレート17a,b,cがスナップリング142に当接するまでガタ詰めが行われる。第2ピストン22の移動に伴い、伝達部23bは同時に回転軸方向に移動し、それに伴い遮断部23aも適宜変形する。
ガタ詰めが終了すると、各ピストンの移動はほぼ終了し、油圧コントロールユニット等において設定された締結圧が発生し始める。これに伴い、第2回転体19の回転力が締結圧に応じて第1回転体13に伝達されて、第1回転体13が回転し始める。このとき、第2ピストン22は、回転方向において第1回転体13と一体であるため、第2ピストン22も回転し始める。一方、第1ピストン11は回転方向においてシリンダ部材10と一体であるため、第2ピストン22と第1ピストン11とがスラストベアリング12を介して相対回転する。
〔締結時の力の作用経路〕
図3は締結時の力の作用経路を表す図である。図3中、太い線が力の作用経路を示す。上述のように、締結圧が発生した状態では、回転軸方向に着目すると、各ピストンの押圧力が最終的にスナップリング142に作用する。そして、スナップリング142によりクラッチ部材14がシリンダ部材10から離れる方向に押されることとなる。
図3は締結時の力の作用経路を表す図である。図3中、太い線が力の作用経路を示す。上述のように、締結圧が発生した状態では、回転軸方向に着目すると、各ピストンの押圧力が最終的にスナップリング142に作用する。そして、スナップリング142によりクラッチ部材14がシリンダ部材10から離れる方向に押されることとなる。
それに伴って、クラッチ部材14と接合された第1回転体13も回転軸方向に引っ張られる(以下、引っ張り力と記載する)。このとき、第1回転体13にはスナップリング131が設けられていることから、この引張り力は、スナップリング131を介してボールベアリング15A,15Bのインナーレース154に作用し、上述したように最終的に係合部10dに伝達される。
図4は比較例と実施例1との、力の作用経路の違いを表す概略説明図である。図4(a)は比較例を、図4(b)は実施例1を表す。尚、図4中、太い線は力の作用経路を示す。また、外壁とは、摩擦締結装置の外周を覆う部材を示す(図7の参照符号401、402、403を参照)。シリンダ部材は外壁の一部によって構成される。言い換えると、クラッチプレート17を断接させるためのアクチュエータは外壁に支持されている。さらに以下では、摩擦締結装置の回転軸方向の両端を覆うように径方向に延設された部分を隔壁と称し、該隔壁は外壁と一体に鋳造されもしくは別体としてボルト等により締結固定された縦壁である(図7の参照符号401、403を参照)。
比較例は、クラッチ機構内の回転体が軸受けを介して隔壁に支持されている構成である。この場合、シリンダ室において発生した締結圧がピストン押圧力として回転軸方向に向けて作用する。このピストン押圧力は、クラッチ機構及びクラッチ機構内の回転体を支持する軸受けを介して隔壁に伝達される。一方、シリンダ室はピストン押圧力の作用する方向と反対方向に反力が発生し、シリンダ部材を押し広げる。
つまり、シリンダ部材と外壁と隔壁とで構成された閉塞空間を押し広げるように作用することから、全ての部分を厚くしておかなければ、閉塞空間が押し広げられてしまい、クラッチ締結時のピストン押圧力不足やピストンのストローク不足によりクラッチ制御性が悪化する。この作用は、シリンダ部材や縦壁の径方向サイズが大きいほど、てこの原理が作用して(モーメントが発生しやすく)更に悪化する傾向が高い。
これに対し、実施例1では、ピストン11の押圧力に対する反力、すなわち、アクチュエータの押圧力に対する反力が、出来る限りシリンダ室Sa、すなわち、アクチュエータに近い側の外壁に伝わるように構成している。これにより、ピストンのクラッチプレート押圧によって生じる反力が、外壁を長い距離に渡って伝わることがなくなる。特に、本実施例1では、シリンダ室を構成するシリンダ部材10の内周部に規制機構を設けたため、シリンダ室において発生した締結圧がピストン押圧力として回転軸方向に向けて作用しても、規制機構によりベアリングを介して力が伝達されるため、隔壁や外壁を経由することなく、再度シリンダ室周辺に戻すことができる。すなわち、シリンダ部材10の内周部、言い換えると規制機構周辺のみ強度を確保しておけば、シリンダ部材10全体や外壁、隔壁等の強度によることなく乾式クラッチの制御性を確保できるのである。
上記構成は、言い換えると、シリンダ部材10に設けられた係合部10dによって、クラッチ部材14から付与されるピストンの押圧方向の力が受け止められる構成である。すなわち、シリンダ部材10には油圧発生に伴って必ずピストンの押圧方向と反対向きの力が生じる。このとき、ピストン押圧力が作用するクラッチ部材14からシリンダ部材10に対してピストンの押圧方向と同じ方向の力が入力されるように構成しておけば、シリンダ部材10内での力の相殺が達成されるのである。ちなみに、比較例では、クラッチ機構から付与されるピストンの押圧方向の力は、軸受けを介して隔壁に入力されるのみであり、シリンダ部材には入力されないのである。このようにして、外壁に回転可能に支持されて、摩擦板としてのクラッチプレート17を支持する回転体である、第1回転体13と、外壁に支持されて、摩擦板を押圧する押圧力を発生するアクチュエータに該当する、ピストン11等と、押圧力が作用するときに、回転体に対する摩擦板の相対移動を規制する手段としてのスナップリング142と、前記アクチュエータに近い側の外壁に対する回転体の相対移動を規制する手段としてのスナップリング131或いは係合部10dと、を備えた摩擦締結装置が提供され、回転体を経由して外壁へ作用する押圧力の反力が、アクチュエータに近い側の外壁に作用する。これにより、ピストンのクラッチプレート押圧によって生じる反力が、外壁を長い距離に渡って伝わることがなくなり、外壁(縦壁)の径方向の曲げモーメントを抑制することができる。
特に、実施例1の場合には回転体同士の締結要素である乾式クラッチでありながら、第1ピストン11と第2ピストン22とを分離して備え、非回転部材であるシリンダ部材10内周にシリンダ室Saを形成していることから、シリンダ部材内周部分の強度を確保しやすい環境にある。よって、より効率的にクラッチの制御性を高めることができる。
また、ボールベアリング15A,15Bにより力が伝達されるため、シリンダ部材10とクラッチ部材14の力の径方向における伝達距離を近づけることができ、モーメントの発生を抑制できる。
〔潤滑油の経路〕
次に、潤滑油の経路について説明する。図外の油圧コントロールユニット等から供給された潤滑油は、まず第1回転体13の外周と第2回転体19の内周との間の隙間に形成された油路L1を通り、第2回転体19の軸方向と反対方向の端部である油路L2を経由し、油路14gに供給される。このとき、オイルシール16により潤滑油が乾式クラッチ側に流出することを防止する。
次に、潤滑油の経路について説明する。図外の油圧コントロールユニット等から供給された潤滑油は、まず第1回転体13の外周と第2回転体19の内周との間の隙間に形成された油路L1を通り、第2回転体19の軸方向と反対方向の端部である油路L2を経由し、油路14gに供給される。このとき、オイルシール16により潤滑油が乾式クラッチ側に流出することを防止する。
油路14gからピストン側に流出した潤滑油は、一部はボールベアリング15A,B側に流れ、一部はスラストベアリング12側に流れ込む。尚、第2ピストン22に潤滑油が供給されたとしても、往復動シール21及び遮蔽部材23により乾式クラッチ側に潤滑油が流れ込むことがない。
上記潤滑経路をとることで、負荷の高いボールベアリング15A,Bやスラストベアリング12に対し、潤滑油を供給することができる。また、潤滑油を供給したとしても、乾式クラッチ側に潤滑油が流れ込むことがない。
以上説明したように、実施例1にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。
(1)外壁に支持されると共にシリンダ室Saを備えたシリンダ部材10と、シリンダ室Saに生じる油圧により乾式クラッチプレート17(摩擦板)を押圧する第1ピストン11及び第2ピストン22(ピストン)と、乾式クラッチプレート17を支持するクラッチ部材14(ドラム部材)と、シリンダ部材10とクラッチ部材14との間に配置され両部材の相対回転を許容するボールベアリング15A,15B及びスラストベアリング12(ベアリング)と、ボールベアリング15A,15B及びスラストベアリング12(ベアリング)を介してシリンダ部材10とクラッチ部材14との軸方向への相対移動を規制する規制機構とを備えた。
(1)外壁に支持されると共にシリンダ室Saを備えたシリンダ部材10と、シリンダ室Saに生じる油圧により乾式クラッチプレート17(摩擦板)を押圧する第1ピストン11及び第2ピストン22(ピストン)と、乾式クラッチプレート17を支持するクラッチ部材14(ドラム部材)と、シリンダ部材10とクラッチ部材14との間に配置され両部材の相対回転を許容するボールベアリング15A,15B及びスラストベアリング12(ベアリング)と、ボールベアリング15A,15B及びスラストベアリング12(ベアリング)を介してシリンダ部材10とクラッチ部材14との軸方向への相対移動を規制する規制機構とを備えた。
すなわち、規制機構によりベアリングを介して押圧力とその反力とが相殺されるため、シリンダ部材10を支持している外壁等に作用反作用の力が作用しない。これにより、外壁等の厚みを増大することなく安定した締結作動を実現できる。また、ベアリングにより力が伝達されるため、両部材の力の伝達距離を近づけることができ、モーメントの発生を抑制できる。
(2)規制機構は、シリンダ部材10に形成された係合部10d(段部)と、クラッチ部材14と一体の第1回転体13に配置されたスナップリング131とにボールベアリング15A,Bを当接することにより、シリンダ部材10とクラッチ部材14との軸方向への相対移動を規制することとした。
よって、シリンダ部材10とクラッチ部材14の相対回転を可能としつつ、軸方向に作用する力を伝達することができる。
よって、シリンダ部材10とクラッチ部材14の相対回転を可能としつつ、軸方向に作用する力を伝達することができる。
(2-1)尚、スナップリング131に代えて、第1回転体13に大径部13aよりも更に大径の段部13cを形成し、両方とも段部とした構成としてもよいし(図2(b)参照)、係合部10dに代えてスナップリング132を配置し、両方ともスナップリングとした構成としてもよい(図2(c)参照)。いずれにおいても、同様の作用効果が得られる。
(3)ピストンは、シリンダ部材10に支持された第1ピストン11と、該第1ピストン11の作動に応じて作動する第2ピストン22と、第1ピストン11と第2ピストン22との間に配置され両ピストンの相対回転を許容するベアリング12とを有し、乾式クラッチプレート17は、二つの回転体の間を断接する乾式クラッチプレートであることとした。
すなわち、回転体同士の締結要素であるクラッチでありながら、非回転部材であるシリンダ部材10内周にシリンダ室Saを形成していることから、シリンダ部材内周部分の強度を確保しやすく、より効率的にクラッチの制御性を高めることができる。
次に、実施例2について説明する。基本的な構成は実施例1と同じであるため、同じ構成には同じ符号を付し、異なる点についてのみ説明する。
図5は実施例2の摩擦締結要素である乾式クラッチを表す部分拡大断面図である。実施例1では、ボールベアリング15A,Bを、シリンダ部材10の内周側と第1回転体13の外周との間に配置した。これに対し、実施例2では、シリンダ部材10の内周部に形成された延在部10b外周と、クラッチ部材14との間にボールベアリング15A,Bを配置した点が異なる。
実施例1においてボールベアリング15A,Bが配置されていた位置には、第1回転体13を回転可能に支持するボールベアリング30A,Bが並列に配置されている。このボールベアリング30A,Bは延在部10dの内周側に形成された係合部10fと、第1回転体13の外周に形成された段部13cとの間に当接することで、軸方向の移動を規制している。ただし、実施例2ではこのボールベアリング30A,Bには、乾式クラッチの締結に伴うスラスト力は特に入力されないため、アンギュラボールベアリングではなく、通常のボールベアリングが装着されている点で異なる。仮に、第1回転体13が回転軸方向に移動したとしても、係合部10fと段部13cとの間隔は広がる方向に設定されているからである。
クラッチ部材14には、ドラム部14aと径方向位置において略同じ位置から回転軸方向と反対方向に円筒状に延在された円筒部14hが形成されている。この円筒部14hは、延在部10dの外周側を径方向外側から覆うように配置されている。そして、円筒部14hの内周にはスナップリング143が配置され、延在部10dの外周にはスナップリング101が配置されている。
規制機構は、延在部10dの外周に配置されたスナップリング101と円筒部14h内周に配置されたスナップリングとにボールベアリング15A,Bを当接することにより構成されている。この規制機構は、図2(c)に示す形式が採用されているが、図2(a)や図2(b)の形式を採用してもよい。
〔締結時の力の作用経路〕
図6は締結時の力の作用経路を表す図である。図6中、太い線が力の作用経路を示す。上述のように、締結圧が発生した状態では、回転軸方向に着目すると、各ピストンの押圧力が最終的にスナップリング142に作用する。そして、スナップリング142によりクラッチ部材14がシリンダ部材10から離れる方向に押されることとなる。言い換えると、クラッチ部材14は回転軸方向に引っ張られる。
図6は締結時の力の作用経路を表す図である。図6中、太い線が力の作用経路を示す。上述のように、締結圧が発生した状態では、回転軸方向に着目すると、各ピストンの押圧力が最終的にスナップリング142に作用する。そして、スナップリング142によりクラッチ部材14がシリンダ部材10から離れる方向に押されることとなる。言い換えると、クラッチ部材14は回転軸方向に引っ張られる。
このとき、クラッチ部材14と一体の円筒部14h内周にはスナップリング143が設けられていることから、この引張り力は、スナップリング143を介してボールベアリング15A,15Bのインナーレース154に作用し、最終的にスナップリング101に伝達される。
尚、実施例2では、規制機構を構成するスナップリング143,ボールベアリング15A,B及びスナップリング101のみでスラスト力を受ける構成としたが、延在部10bの内周側のボールベアリング30A,Bにおいても、係合部10fと段部13cとの間隔が狭まる方向に設定し、通常のボールベアリングからアンギュラボールベアリングに変更し、延在部10dの内周及び外周の両側において規制機構を形成することとしてもよい。
次に、実施例3について説明する。図7は実施例3において実施例1の乾式クラッチをハイブリッド車両に適用した例を示す部分断面図である。エンジンEngのクランクシャフト200にはダンパ201が取り付けられ、ダンパ201と第1インプットシャフト202とがスプライン嵌合により連結されている。第1インプットシャフト202はクランクシャフト200内に形成された軸方向穴内に嵌めあわされ、相対回転可能に支持されている。ダンパ201は、2枚の円盤状の部材と、その間に設けられたコイルスプリングから構成され、回転方向の振動を抑制すると共に、倒れ方向の振動を吸収する構成とされている。
第1インプットシャフト202には第2回転体19が接続され、第2回転体19は隔壁401内周においてベアリング400を介して回転可能に支持されている。第2回転体19内に形成された中空部と小径部13bとの間には、ニードルベアリング210が設けられ、第1回転体13と第2回転体19とを相対回転可能に支持している。第1回転体13の小径部13bを、第2回転体19の中空部の内側でニードルベアリング210を介して支持させることにより、ニードルベアリング210を、隔壁401に対応して設けられたベアリング400と回転軸方向にオーバーラップさせて設けた。従って、第1回転体13と第2回転体19との間で回転軸方向と垂直な向きに力が作用しても、両回転体に互いに倒れ方向のモーメントが発生しないようになっている。第1回転体13の内周には、図外のコントロールバルブユニットから供給される潤滑油を油路L1に供給するための軸心油路L10が形成されている。これにより、ニードルベアリング210に対し十分な潤滑油が供給される。
クラッチ部材14の外周には、電動モータのロータ203が取り付けられている。また、ロータ203の外周であって、外壁402の内周には電動モータのステータ204が取り付けられている。ロータ203とステータ204との間にはエアギャップ205が形成されている。ロータ203のエンジン側には隔壁401との間を摺動可能にシールするシール205が形成されている。
第1回転体13は、シリンダ部材10内周に形成されたボールベアリング15により回転可能に支持されている。このシリンダ部材10は、隔壁403により支持されている。すなわち、実施例2のハイブリッド車両は、エンジンEngと自動変速機500との間に収装された電動ドライブユニットを備えたものである。この電動ドライブユニットは、隔壁401と、外壁402と、隔壁403とから構成されるユニットハウジング内に、電動モータと乾式クラッチを収装したものである。これにより、回転体(第1回転体13)に固定されたロータ203と、ロータ203の外周側においてロータ203との間にエアギャップ205を形成するように外壁(ユニットハウジング401、402、403)に固定されたステータ204とを備えた電動モータを、摩擦板(クラッチプレート17)およびアクチュエータ(ピストン11等)の外周を覆うように備えた摩擦締結装置が提供される。
第1回転体13には、第2インプットシャフト300が接続されている。第2インプットシャフト300に入力された動力は、第2インプットシャフト300から前後進切換機構600及びベルト式無段変速機500へ伝達され、図外の駆動輪を駆動する。前後進切換機構600の外周側にはオイルポンプO/Pが設けられている。このオイルポンプO/Pは、チェーンを介して第2インプットシャフト300により駆動される。
図8は実施例3に適用された第2ピストンを表す図である。第2ピストン22は、図8(a)に示すように、円環状の本体部22aと、本体部22aに等間隔に配置された複数の立設部22bとを有する。図8(b)に示すように、本体部22aには、立設部取り付け穴22a1と、この立設部取り付け穴22a1に開口するリング溝22a2が形成されている。立設部22bには、立設部取り付け穴22a1に挿入される挿入部22b1と、挿入部22b1を挿入したときにリング溝22a2と軸方向位置において略同じ高さ位置となる切り欠き22b2が形成されている。立設部取り付け穴22a1に立設部22bを挿入し、スナップリング22cをリング溝22a2に取り付けることで、本体部22aと立設部22bとを組み付け、第2ピストン22を構成する。
以上説明したように、実施例3にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。
(4)第1回転体14と第2回転体19とを回転可能に支持するシリンダ部材10(非回転部材)と、第1回転体14と第2回転体19とを断接する乾式クラッチプレート17aと、シリンダ部材10を含むユニットハウジングに支持されて、乾式クラッチプレート17aに固定されたステータ204とを備え、クラッチプレート17a及びピストン機構の外周を覆うようにして設けられたモータと、ピストン機構がクラッチプレート17aに押圧力を付与したときに、第1回転体14と第2回転体19との間に回転軸方向のスラスト力が伝達するのを規制する規制機構とを備えた。
よって、シリンダ部材19に設けられたピストンからクラッチプレート17aに押圧力を付与するときに、外殻をなすユニットハウジングの隔壁401及び外壁402との間にユニットハウジングを押し広げるような力が作用せず、ユニットハウジングの大型化や重量増大を回避することができる。
(4)第1回転体14と第2回転体19とを回転可能に支持するシリンダ部材10(非回転部材)と、第1回転体14と第2回転体19とを断接する乾式クラッチプレート17aと、シリンダ部材10を含むユニットハウジングに支持されて、乾式クラッチプレート17aに固定されたステータ204とを備え、クラッチプレート17a及びピストン機構の外周を覆うようにして設けられたモータと、ピストン機構がクラッチプレート17aに押圧力を付与したときに、第1回転体14と第2回転体19との間に回転軸方向のスラスト力が伝達するのを規制する規制機構とを備えた。
よって、シリンダ部材19に設けられたピストンからクラッチプレート17aに押圧力を付与するときに、外殻をなすユニットハウジングの隔壁401及び外壁402との間にユニットハウジングを押し広げるような力が作用せず、ユニットハウジングの大型化や重量増大を回避することができる。
(5)ロータ204は乾式クラッチプレート17a及びピストン機構の外周を覆うようにして第1回転体14に固定され、ステータ204はロータ203の外周を覆うようにしてユニットハウジングに固定されている。
よって、非回転部材であるユニットハウジングが変形しにくくなるため、狭いエアギャップ206が実現できるようになり、モータの高出力化を図ることができる。
また、第1回転体14がニードルベアリング210と、ボールベアリング15によって支持されているため、第1回転体14を安定して支持することができ、ロータ203とステータ204との間のエアギャップ206を狭くすることができ、モータの高出力化を図ることができる。
よって、非回転部材であるユニットハウジングが変形しにくくなるため、狭いエアギャップ206が実現できるようになり、モータの高出力化を図ることができる。
また、第1回転体14がニードルベアリング210と、ボールベアリング15によって支持されているため、第1回転体14を安定して支持することができ、ロータ203とステータ204との間のエアギャップ206を狭くすることができ、モータの高出力化を図ることができる。
(6)ピストン機構は、シリンダ部材10に支持された第1ピストン11と、第1回転体14に支持されて、第1ピストン11の作動による押圧力をクラッチプレート17aに伝達する伝達手段(第2ピストン22,伝達部23b)と、第1ピストン11と伝達手段との間に配置され、第1ピストン11と伝達手段の間の相対回転を許容するスラストベアリング12と、を備える。
よって、シリンダ部材10とクラッチプレート17aとの間の相対回転が、スラストベアリング12を介して行われるので、摩擦損失を低下させることができる。
よって、シリンダ部材10とクラッチプレート17aとの間の相対回転が、スラストベアリング12を介して行われるので、摩擦損失を低下させることができる。
(7)規制機構は、ピストン機構が乾式クラッチプレート17aに押圧力を付与したときに、第1回転体14とシリンダ部材10との回転軸方向の相対移動を規制する。
よって、押圧力を付与したときのロータ203とステータ204との回転軸方向の相対位置関係を一定にすることができるので、モータ出力を改善することができる。
よって、押圧力を付与したときのロータ203とステータ204との回転軸方向の相対位置関係を一定にすることができるので、モータ出力を改善することができる。
以上、実施例1〜3に基づいて本発明の摩擦締結装置について説明したが、他の構成としても良い。例えば、実施例1〜3では回転体同士の断接を行うクラッチに適用したが、本発明の構成を、非回転体と回転体との断接を行うブレーキに適用してもよい。また、乾式クラッチに適用した例を示したが、湿式クラッチに適用しても良い。
10 シリンダ部材(非回転部材)
10d 係合部(段部、規制機構)
11 第1ピストン(ピストン)
12 スラストベアリング(ベアリング)
13 第1回転体
13c 段部
14 クラッチ部材(ドラム部材)
15A,B ボールベアリング(ベアリング、規制機構)
17 乾式クラッチプレート(摩擦板)
18 ハブ部材
19 第2回転体
22 第2ピストン(ピストン)
24 スラストベアリング(ベアリング)
131 スナップリング(規制機構)
132 スナップリング(規制機構)
Sa シリンダ室
10d 係合部(段部、規制機構)
11 第1ピストン(ピストン)
12 スラストベアリング(ベアリング)
13 第1回転体
13c 段部
14 クラッチ部材(ドラム部材)
15A,B ボールベアリング(ベアリング、規制機構)
17 乾式クラッチプレート(摩擦板)
18 ハブ部材
19 第2回転体
22 第2ピストン(ピストン)
24 スラストベアリング(ベアリング)
131 スナップリング(規制機構)
132 スナップリング(規制機構)
Sa シリンダ室
Claims (8)
- 外壁に支持されると共にシリンダ室を備えたシリンダ部材と、
前記シリンダ室に生じる油圧により摩擦板を押圧するピストンと、
前記摩擦板を支持するドラム部材と、
前記シリンダ部材と前記ドラム部材との間に配置され前記両部材の相対回転を許容するベアリングと、
該ベアリングを介して前記シリンダ部材と前記ドラム部材との軸方向への相対移動を規制する規制機構と、
を備えたことを特徴とする摩擦締結装置。 - 請求項1に記載の摩擦締結装置において、
前記規制機構は、前記シリンダ部材及び前記ドラム部材のいずれか一方に形成された段部と、他方に配置されたスナップリングとに前記ベアリングを当接することにより、前記シリンダ部材と前記ドラム部材との軸方向への相対移動を規制することを特徴とする摩擦締結装置。 - 請求項1に記載の摩擦締結装置において、
前記規制機構は、前記シリンダ部材に形成された段部と、前記ドラム部材に形成された段部とに前記ベアリングを当接することにより、前記シリンダ部材と前記ドラム部材との軸方向への相対移動を規制することを特徴とする摩擦締結装置。 - 請求項1に記載の摩擦締結装置において、
前記規制機構は、前記シリンダ部材に配置されたスナップリングと前記ドラム部材に配置されたスナップリングとに前記ベアリングを当接することにより、前記シリンダ部材と前記ドラム部材との軸方向への相対移動を規制することを特徴とする摩擦締結装置。 - 請求項1ないし4いずれか1つに記載の摩擦締結装置において、
前記ピストンは、前記シリンダ部材に支持された第1ピストンと、該第1ピストンの作動に応じて作動する第2ピストンと、前記第1ピストンと前記第2ピストンとの間に配置され前記両ピストンの相対回転を許容するベアリングとを有し、
前記摩擦板は、二つの回転体の間を断接する乾式クラッチプレートであることを特徴とする摩擦締結装置。 - 外壁に支持されると共にシリンダ室を備えたシリンダ部材と、
前記シリンダ室に生じる油圧により摩擦板を押圧するピストンと、
前記摩擦板を支持するドラム部材と、
前記シリンダ部材に設けられ、前記ドラム部材から付与される前記ピストンの押圧方向の力を受け止める規制機構と、
を備えたことを特徴とする摩擦締結装置。 - 外壁に回転可能に支持されて、摩擦板を支持する回転体と、
前記外壁に支持されて、前記摩擦板を押圧する押圧力を発生するアクチュエータと、
前記押圧力が作用するときに、前記回転体に対する摩擦板の相対移動を規制する手段と、前記アクチュエータに近い側の外壁に対する回転体の相対移動を規制する手段と、を備えたことを特徴とする摩擦締結装置。 - 請求項7に記載の摩擦締結装置において、
前記回転体に固定されたロータと、前記ロータの外周側においてロータとの間にエアギャップを形成するように前記外壁に固定されたステータとを備えたモータを、前記摩擦板およびアクチュエータの外周を覆うように備えたことを特徴とする摩擦締結装置。
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