JP2584210B2 - 連続可変変速機の起動クラツチ組立体 - Google Patents

連続可変変速機の起動クラツチ組立体

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は流体圧作動起動クラッチ、更に詳しくは自動
車の連続可変変速機に対する起動クラッチ組立体に関す
る。
従来技術 このような連続可変変速機は、大抵の自動車の自動変
速機にあるような通常のギアシフトを行わないで円滑な
加速を与える為に自動車のエンジン及び道路係合車輪の
間の駆動装置組立体として数年前から知られている。連
続可変変速機は１対の可変溝車プーリーと、これらのプ
ーリーの間を伸長してこれらのプーリーに張掛けられる
無端ベルトと、プーリーの有効直径を変化させてベルト
の駆動比を変化させる制御装置とを含んでいる。
自動車に応用する場合、起動装置として駆動列内に配
置される適当なクラッチ組立体及び所望のギア減速を行
って前進−中立−逆進ギア機構を形成する遊星ギア装置
を組込むことが必要である。自動車のエンジンが回転し
ている時にはアイドル回転であってもプーリーが定常的
に回転して自動車の走行の開始が連続可変変速機の出力
部に配置されるクラッチのような速度応答摩擦起動装置
によって行われるのが望ましく、前進−中立−逆進ギア
機構がこの起動装置に関連して、又は起動装置に続いて
配置されるので望ましい。
作動がクラッチ係合機素に対して働く作動流体圧力に
関係するようになされ、又循環油が摩擦面を冷却するの
に使用されている起動クラッチに於ては、クラッチが解
除されている時にクラッチ面の間を流れる油によって生
ずる粘性牽引力はクラッチが完全には係合を離脱されて
いない状態を生じさせるのである。従って、クラッチを
解除した後で変速機に対する望ましくない駆動入力が生
ずるのである。このような屡生ずる望ましくない自動車
の「クリープ」は、この装置内に特別なブレーキを使用
する必要に生じさせるのである。この問題の可能性のあ
る解決方法はクラッチに迅速に応答する能力を与えると
共にクラッチに流れる冷却油を計略的に減衰させること
である。
他の問題は、ピストン室内のピストンの作動に影響を
与える恐れのある流体圧力を与える回転クラッチの流体
圧作動流体に生ずる遠心力である。更に他の問題は迅速
な自動車の制動を行う間のエンジンの停止及び自動車の
加速のクラッチの不円滑な係合を含んでいる。
発明の目的 本発明は上述の問題を克服して新規な簡単な流体圧作
動起動クラッチ組立体を構成することを企図するもので
ある。
本発明は新規な起動クラッチ、特に連続可変変速機に
対する起動クラッチであって、変速機の出力部に配置さ
れてスロットルによって誘起される油圧系統の油圧から
の信号によって自動車のエンジンを駆動車輪に自動的に
連結するような起動クラッチを提供することを目的とす
る。
本発明は又クラッチ圧力プレートに与えられるピスト
ンの作動流体圧力を何倍かに増大させるベルビルばねを
含んでいる流体圧作動湿式クラッチの形態の起動クラッ
チを提供することを目的とする。
他の目的は最大限に簡単で、能率が良好で、経済的で
組立が容易な起動クラッチを提供することである。
発明の概要 本発明による起動クラッチは、スロットルによって誘
起される油圧系統の油圧からの信号によって定常的に回
転している駆動軸を同軸の被駆動スリーブ軸に係合させ
る起動クラッチ組立体に於て、前記駆動軸と共に回転す
るように作動的に連結された第１のハブと、前記ハブに
固定され、軸線方向フランジを有するクラッチカバー
と、前記ハブの内部に形成されて軸線方向に往復運動可
能の環状ピストンを受入れる環状圧力室と、前記室内に
前記ピストンの後方に配置された環状シールと、摩擦面
を支持するクラッチプレートと、前記スリーブ軸に作動
的に連結されて前記クラッチプレートに固定された第２
のハブと、前記軸線方向フランジ部分に作動的に連結さ
れた端部プレートと、前記軸線方向フランジと共に回転
するように作動的に連結された軸線方向に往復運動可能
の圧力プレートと、前記カバー内に枢動可能に取付けら
れたベルビルばねと、前記ピストン及び前記ベルビルば
ねの間に配置される圧力ディスクと、前記ベルビルばね
が前記ピストン及び前記圧力ディスクによって作動され
て前記圧力プレートに係合し、この圧力プレート及び前
記端部プレートの間に配置される前記クラッチプレート
に対して前記圧力プレートを押圧するようになされてい
ることゝ、前記圧力プレートの内周に係合して前記圧力
ディスクと協働して前記圧力プレートを引戻す多数の引
戻しばねフィンガーと、前記圧力室と連通する流体圧供
給源とを含んでいることを特徴とする。スロットル信号
がない時には、クラッチは圧力プレート及びベルビルば
ねの内縁の間に連結されてクラッチ係合面の間に生ずる
冷却流体から生ずる粘性牽引力による自動車のクリープ
を阻止する弾性部材によって実質的に完全に係合を離脱
されるのである。流体インペラーがクラッチプレートの
近辺の連続的に回転する部材上に配置され、特にクラッ
チプレートが停止している時に車輪が錠止めされて停止
状態を生じた場合にクラッチ面に対する冷却流体の流れ
を粉砕して供給するようになっている。
発明の実施例 本発明の上述の目的を達成する起動クラッチの実施例
を以下に添付図面を参照して説明する。
添付図面を更に詳細に参照すれば、第１図及び第２図
は米国特許第4,241,618号に示されたように連続可変変
速機から２次駆動軸11に取付けられた流体圧作動湿式ク
ラッチ組立体10を示している。軸11内の長出方向の孔即
ち通路12は1984年12月24日付出願された審査中の米国特
許願第685,684号に示されたような変速機の２次プーリ
ー（図示せず）の作動に使用される作動流体圧力供給源
と連通されている。
駆動軸11は内側ねじを有するナット15を受入れる直径
減小端部14を有する段付き部分13に終端していて、この
軸の通路12は16に於て栓を付されて環状溝18に開口する
多数の大体半径方向の給送孔即ち通路17と連通してい
る。実質的に環状のハブ19が駆動軸11の直径減小端部14
上に受入れられて、端部を境界する肩部21に当接し、ス
プライン連結部22によって回転する駆動軸11と共に回転
するように固定されている。平らなハブの面23は溝18か
ら流体を受入れるようにこの面に形成された多数の半径
方向の溝即ち通路24を有している。ナット15はクラッチ
カバー25をハブ19に対して押圧して、同様にハブを肩部
21に対して押圧すしている。多数の円周方向に間隔をお
かれた軸線方向の突起26がカバー25の整合された開口27
内に受入れられていて、突起の端部がハブ及びカバーを
共に固定するように頭部が形成されている。リングシー
ル28が突起26の配列されている範囲より内部のハブ面23
に形成されている溝内に設けられて、カバーから離れた
側でハブに形成された環状圧力室29が軸線方向に運動可
能の環状ピストン30を収容しているが、このピストンは
環状圧力室29の内側壁及び外側壁と係合するリップを有
する環状弾性シール31に固定されていて、前記ピストン
の２つ又はそれ以上の軸線方向の突起32がシール31の開
口を貫通して延長してこれらの部材を共に固定するよう
になっている。カバーは内側の平らになされたリブ34
（第１図）を設けられた軸線方向に延長する外側の軸線
方向フランジ33を有し、開口35がこのカバーのフランジ
に設けられて冷却流体の排出を可能になしている。リブ
34はスタンプ加工されて穿孔された部分34a及び34bによ
って形成され、これらのものはスナップリング37及び38
を受入れる溝36を形成している。
端部プレート39は内側のリップを有する面41及び外周
を有し、この外周は凹んだリブ34を受入れてカバーと共
に回転するようになす軸線方向のチャンネル即ち溝42
（第２図）を有する。スナップリング37はリブ34の中断
された溝36内に配置されてこの端部プレートをカバー内
に保持するようになっている。又、軸線方向に運動可能
の環状圧力プレート43はリップ44を有し、外周がリブ34
を受入れる軸線方向のチャンネル45（第１図）を有す
る。端部プレート39及び圧力プレート43の間にはクラッ
チプレート46が配置され、このクラッチプレートは粉末
冶金金属ハブ47に形成されてクラッチプレートの整合さ
れた開口内に受入れられる頭部を付された突起48によっ
てハブ47に固定されるようになっている。このハブ47は
49にて内側にスプラインを形成され、被駆動スリーブ軸
51のスプラインを付された端部を受入れるようになって
いて、この被駆動スリーブ軸51は軸11を包囲し、軸受52
に回転可能に取付けられている。この被駆動スリーブ軸
51は適当な差動装置（図示せず）を介して自動車の車輪
を駆動するように働くのである。
クラッチプレートは１対の反対両側面に配置される摩
擦面53、53を有し、これらの摩擦面は非アスベストの高
い摩擦係数の材料より作られるのが望ましく、クラッチ
プレート46の両側面に接着剤によって接着されている。
これらの摩擦面はライニングに形成されたワッフル溝及
び給送スロットを有して、低い背圧にてクラッチプレー
トを通って大量の冷却油が流れるのを可能になしてい
る。冷却油はクラッチプレート46の穿孔部54（第２図）
を通って流れてクラッチプレートの両側面を冷却出来る
ようになっている。油は端部プレート39のリップを設け
られた面41上に受入れられてリブ57によって位置決めさ
れた軸線方向フランジ56を有するインペラー55によって
クラッチ組立体内に流れる（矢印Ａ）ように附勢されて
いる。このインペラーは多数の半径方向内方に延長する
角度を付されたベーン58を設けられている。
ピストン30はハブ面61に沿って延長して環状圧力ディ
スク63の軸線方向内側フランジ64を受入れる凹部を設け
られた内側環状フランジ59を有する。この圧力ディスク
は丸みを付された接合部によって反対方向に傾斜する面
67に接続される全体が円錐形の面65を含んでいる。この
面67はカバー25に向って外方に丸みを付された面68に延
長しベルビルばね71の内縁72の近辺に係合する曲りくね
った縁部69にて終端している。このベルビルばねの周縁
はカバー25の角隅部に形成された肩部73とカバーの中断
された溝36に受入れられた第２のスナップリング38との
間に配置されてベルビルばねの支持面を形成している。
ベルビルばね71に対面する圧力プレート43の面は半径
方向中間位置に環状の支持***部74を有し、内縁及び外
縁の中間でベルビルばねの大体中間点に係合するように
なっている。又多数の弾性フィンガー75が圧力ディスク
63からスタンプ加工で打出されてベルビルばねの内縁72
及び圧力プレート43の内側リップ44の内側に軸線方向に
延長してリップ44の後方に突出する外方に延長する端部
76で終端している。これらのフィンガーは圧力ディスク
の廻りに円周方向に等間隔に配置されてピストン30及び
ベルビルばね71の引戻し差動によって圧力プレート43を
引戻すように働く。
又全体的に環状のバランスキャップ77はリップ79を有
する軸線方向の外側フランジ78を有し、このリップ79は
ハブ19の周囲にスナップ係合して実質的に圧力室29を開
放端部を閉鎖している。このバランスキャップはピスト
ン30の大部分の内側面の上を圧力ディスク63のフランジ
64の近辺まで延長している。ピストンの少なくとも１つ
の突起32は通路81を有し、この通路が圧力室29からバラ
ンスキャップ77の後方のバランス室82に連通している。
通路81はワイア83（第３図）を有し、圧力室29からバラ
ンス室82への流体の流れを制限している。
圧力状態の流体圧作動流体が自動車の駆動系統のスロ
ットル誘起ポンプ（図示せず）から半径方向通路17及び
24と連通する長手方向孔12を通って供給されてハブ19の
開口84を通って圧力室29に流入し、ピストンを差動させ
るようになっている。又完成した組立体10はこの組立体
を包囲するハウジング（図示せず）を有し、冷却流体
（油）の供給源が第２図に矢印Ａで示されるように組立
体の右方の端部か冷却流体を供給し、クラッチプレー
ト、圧力プレート及び端部プレートを冷却するようにな
っているが、これらの圧力プレート43及び端部プレート
39は共に比較的厚さが厚くて短いが、大なる動力のクラ
ッチ係合を処理し得るように適当なヒートシンクを形成
している。可変変速機のプーリーがアイドル回転から加
速されると、流体ポンプは孔12を通って圧力室29に与え
られる流体圧力を増大させ、第２図に示されるようにピ
ストン30を右方に押し、又圧力ディスク63を押してベル
ビルばね71の縁部72と係合してこれを作動させる。ベル
ビルばねは肩部73及びスナップリング38の廻りに枢動さ
れ、作用力を圧力プレート43の支持***部74を通して伝
えて圧力プレートを摩擦クラッチプレート46に向って押
圧し、端部プレート39と係合させて駆動軸11の回転と連
動させることによって被駆動スリーブ軸51を回転させ、
自動車の車輪を駆動するのである。
ベルビルばね71は、予め定められたピストン圧力がス
ロットルの進みの結果として増大されるまでクラッチの
係合を阻止するような力量になされていて、このような
装置系統は中立から前進駆動へ、又中立から逆進駆動へ
の「がたがた音のない」シフトを可能になす。ベルビル
ばねのばね率は、0.56kg/cm2（8psi）のスロットル圧力
の増加がピストンを全「オフ」位置から「丁度トルク発
生」位置になすのに要求されるように設定されている。
このことは車庫内及び駐車場内に於ける具合のよい応答
性のよい低速度の自動車の操作を保証するのである。バ
ランスキャップ77はバランス室82を形成し、通路81を通
って流入する油が存在して実質的に圧力室29内の油をバ
ランスさせ、このようにして圧力室29内の中間速度の流
体圧「ヘッド」がクラッチトルク対２次溝車プーリート
ルクの正しい直線性の関係を損なうのを阻止するのであ
る。若し遠心力による流体圧作用力が干渉を与えるのを
許す場合には、クラッチ能力を溝車プーリーに対する変
速機ベルト能力に対して正しい関係に保つことが困難で
ある。
ベルビルばねは下記の作用に役立つ。
１）ピストンの戻しばねとして働く。
２）約2:1の比率でピストン力を倍加する。
３）摩擦部材の大体半径方向の中間位置でクラッチ係合
力を与える。
４）クラッチ係合の間に緩衝作用を与え、ベルビルばね
のばね性によってシフトの円滑性を向上させる。
５）クラッチ係合圧力を決定する。
操作者が自動車の運転中にスロットルを解放すると、
流体圧作動圧力が迅速に減少し、ベルビルばね71が弾性
フィンガー75と協働して圧力プレート43を引戻し、クラ
ッチプレートの係合を確実に充分に解除させて解放時に
生ずる傾向のある不具合なクラッチの牽引作用及び自動
車のクリープを最少限に減少させるように働く。クラッ
チは２次駆動軸11上に配置されているから、ベルトがス
リップを生ずる前に常にスリップするように定められて
いる。クラッチは軸11内の孔12を通して流体圧力を供給
されて、油は２次溝車プーリー圧力状態になされ、従っ
て２次溝車プーリー圧力の状態を保つようになされるの
である。
小さいインペラー55が端部プレート39の内径部及び摩
擦クラッチハブの間の環状空間内に組込まれて車輪が錠
止めされて停止する間冷却油の流入を行わせるのであ
る。このような停止状態では車輪が錠止めされるが、こ
のことは軸11、ハブ19、カバー25、端部プレート39及び
圧力プレート43が回転を続けていても摩擦プレートが回
転しないことを意味する。このような場合には、冷却油
の噴射流はクラッチプレートの孔54の空間を打撃するか
も知れないが、摩擦プレートの反対側に流入出来ないだ
けでなく強力に跳ね返されて油が摩擦プレートの近い方
の側面をも冷却出来ないのである。しかし本発明に於て
はインペラー55は、クラッチプレートが停止していても
回転を続けるから冷却油はインペラーのベーン58を打撃
して粉砕されてクラッチプレート46の両側に供給され、
溝を通って摩擦面を流過し、クラッチプレート、端部プ
レート及び圧力プレートを冷却するのである。
本発明は上述にて連続可変変速機に対する起動クラッ
チとして説明されたが、このクラッチが起動クラッチが
必要であるか、又は望ましいような他の型式の変速機に
も使用出来ることは明らかである。
発明の効果 上述のように構成される本発明によれば簡単な流体圧
作動起動クラッチ組立体が提供されるが、このクラッチ
組立体は特に連続可変変速機に適した起動クラッチであ
って、変速機の出力部に配置されてスロットルによって
誘起される油圧系統の油圧からの信号によって自動車の
エンジンを駆動車輪に自動的に連結するようになってい
て、本発明によればクラッチ圧力プレートに与えられる
ピストンの作動流体圧力を何倍かに増大させることが出
来るような構造が最大限に簡単で、能率が良好で、経済
的で組立が容易な起動クラッチが提供されるのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は内部のクラッチ構造を示す為に１部分破断され
た本発明の起動クラッチの前面図。 第２図は第１図の不規則線２−２に沿って示されたクラ
ッチの１部断面として側面図。 第３図は第２図に示された作動ピストンの流体通路を示
す部分的拡大断面図。 10……クラッチ組立体 11……２次駆動軸 12……長手方向孔 19……環状ハブ 23……平らなハブ面 25……クラッチカバー 28……リングシール 29……圧力室 30……環状ピストン 31……環状弾性シール 32……軸線方向突起 33……軸線方向に伸長するフランジ 34……平らなリブ 35……開口 37、38……スナップリング 39……端部プレート 43……環状圧力プレート 46……クラッチプレート 47……ハブ 51……被駆動スリーブ軸 53……摩擦面 55……インペラー 56……軸線方向フランジ 58……ベーン 59……内側環状フランジ 61……ハブ面 63……環状圧力ディスク 64……内側軸線方向フランジ 71……ベルビルばね 74……中間環状支持***部 75……弾性フィンガー 77……環状バランスキャップ 81……通路 82……バランス室 83……ワイア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ・ドナルド・サル アメリカ合衆国イリノイ州60047レイ ク・チュリッヒ・ノース・レイクサイ ド・ドライブ24067 (56)参考文献 特開 昭59−86719（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スロットルによって誘起される油圧系統の
    油圧からの信号によって定常的に回転している駆動軸
    （11）を同軸の被駆動スリーブ軸（51）に係合させる起
    動クラッチ組立体（10）において、前記駆動軸と共に回
    転するように作動的に連結された第１のハブ（19）と、
    前記ハブに固定され、軸線方向フランジ（33）を有する
    クラッチカバー（25）と、前記ハブの内部に形成されて
    軸線方向に往復運動可能の環状ピストン（30）を受入れ
    る環状圧力室（29）と、前記室内に前記ピストンの後方
    に配置された環状シール（31）と、前記ハブ（19）に作
    動的に連結され前記ピストン（30）の前面にバランス室
    （82）を形成するバランスキャップ（77）と、摩擦面
    （53）を支持するクラッチプレート（46）と、前記スリ
    ーブ軸（51）に作動的に連結されて前記クラッチプレー
    ト（46）に固定された第２のハブ（47）と、前記軸線方
    向フランジ（33）に作動的に連結された端部プレート
    （39）と、前記軸線方向フランジ（33）に作動的に連結
    された軸線方向に往復運動可能の圧力プレート（43）
    と、前記カバー内に枢動可能に取付けられたベルビルば
    ね（71）と、前記ピストンと前記ベルビルばねとの間に
    配置された圧力ディスク（63）と、前記ベルビルばねが
    前記ピストン及び前記圧力ディスクによって作動されて
    前記圧力プレートに係合し、この圧力プレートと前記端
    部プレートとの間に配置される前記クラッチプレートに
    対して前記圧力プレートを押圧するようになされている
    ことと、前記圧力ディスクと一体的に設けられ前記圧力
    プレート（43）の内周に係合し前記圧力ディスク（63）
    と協働して前記圧力プレートを引戻す多数の引戻しばね
    フィンガ（75）と、前記圧力室と連通する流体圧供給源
    （12）とを含んでいる、ことを特徴とする連続可変変速
    機の起動クラッチ組立体。
  2. 【請求項２】前記端部プレート（39）の内径部に連結さ
    れて端部プレートと共に回転されて前記端部プレートと
    係合する軸線方向フランジ（56）と、前記端部プレート
    と前記第２のハブ（47）との間の環状空間内にあって冷
    却流体の流れを前記クラッチプレートの表面に導くよう
    になす多数の半径方向内方に伸長する角度を付されたベ
    ーン（58）とを含んでいる、特許請求の範囲第１項記載
    の起動クラッチ組立体。
  3. 【請求項３】前記引戻しばねフィンガ（75）が前記圧力
    ディスク（63）と一体的に形成されている、特許請求の
    範囲第１項記載の起動クラッチ組立体。
  4. 【請求項４】凹んだ平らなリブ（34）が前記軸線方向フ
    ランジ（33）に円周方向に間隔をおかれて形成されてい
    て、前記圧力プレート（43）及び前記端部プレート（3
    9）がその周囲に前記リブと補完的な形状に平らになさ
    れたチャンネル（45、42）を有し、前記リブと合致する
    ようにこれらのリブを受入れている特許請求の範囲第１
    項記載の起動クラッチ組立体。
  5. 【請求項５】前記カバーのフランジ（33）の外端に隣接
    して形成された溝内に受入れられて前記端部プレート
    （39）を保持するスナップリング（37）を含んでいる特
    許請求の範囲第４項記載の起動クラッチ組立体。
  6. 【請求項６】前記カバーがその軸線方向フランジ（33）
    の内端に角隅部（73）を有し、スナップリング（38）が
    前記角隅部から間隔をおかれた溝内に配置されており、
    前記ベルビルばねの周縁が前記角隅部と前記スナップリ
    ングとの間に配置されてこれらの間に支持されている特
    許請求の範囲第１項記載の起動クラッチ組立体。
  7. 【請求項７】前記ハブ（19）に作動的に固定されて前記
    圧力室の開放端部上を半径方向内方に延長してこの圧力
    室内の流体を捕捉するバランスキャップ（77）を含む、
    特許請求の範囲第１項記載の起動クラッチ組立体。
  8. 【請求項８】前記ピストン（30）がこのピストンの後方
    の前記圧力室（29）と前記バランスキャップ（77）との
    間の通路（81）を含んでいて、前記ピストン及び前記バ
    ランスキャップによって形成されるバランス室（82）内
    に流体を与えるようになされている特許請求の範囲第７
    項記載の起動クラッチ組立体。
  9. 【請求項９】前記ピストンの通路（81）内に流体の流過
    を制限する装置（83）を含み、前記バランス室（82）内
    の流体が前記圧力室（29）内の流体に働く遠心力に対し
    て反作用を与えるようになされている特許請求の範囲第
    ８項記載の起動クラッチ組立体。
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