JP5069594B2 - 油圧クラッチのハウジング及び油圧クラッチのハウジングの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、デュアルスピード切り換え等に使用される油圧クラッチのハウジング及び油圧クラッチのハウジングの製造方法に関するものである。

従来より、ピストン及びクラッチプレートを収納した油圧クラッチのハウジングは、鋳物により一体的に形成されている。近年、鋳物で形成したハウジングを板金製にする技術が開発されてきている（例えば、特許文献１）。
特許文献１は、金属等によって筒状の１つのハウジング筒体を形成し、そのハウジング筒体を入力軸のボス部に接合して、当該ハウジング筒体内にピストンやクラッチプレートを収納したものである。このハウジング筒体は入力軸から径外方向に延設された縦壁（環状端壁５）と、この縦壁から屈曲した屈曲部を介して軸方向に延設された筒壁（大径筒３及び小径筒４）とから構成されたものとなっている。
特開昭６４−３５１２３号公報

さて、車輌等のトランスミッションにおいては高低速切り換え、前後進切り換えにデュアルクラッチが用いられているが、このようなデュアルクラッチの分野でも板金製のハウジングが望まれている。
デュアルクラッチのハウジングを板金製にする場合、特許文献１に示したハウジング筒体を２つを背中合わせにして、両者を溶接により互いに接合することによって可能となる。
２つのハウジング筒体の縦壁を背中合わせにして両者を一体化する場合、ハウジング筒体の縦壁の径内端部同士（取付孔５ａ近傍）を溶接により接合すると共に、取付孔とは反対側の縦壁の外端部（屈曲部）同士を外側から溶接により接合することが考えられる。

しかしながら、２つのハウジング筒体を一体化する場合、屈曲部同士を開先として溶接していたのでは、ピストン収納部及びクラッチプレート収納部に熱が直接伝わり、溶接歪みを生じやすく、溶接困難になるという問題が発生する。
そこで、本発明は、ハウジング筒体を背中合わせにして両者を溶接により一体化したものであって、ピストン収納部及びクラッチプレート収納部に溶接歪みの少ない油圧クラッチのハウジングを提供することを目的とする。
また、本発明は、ハウジング筒体を背中合わせにして両者を溶接により一体化することでハウジングを製造する場合に、ピストン収納部及びクラッチプレート収納部に溶接歪みの少ないハウジングを製造することができる油圧クラッチのハウジングの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。即ち、本発明の物における技術的手段は、筒状に形成されてクラッチプレート収納部とピストンを収納するピストン収納部とを有する板金製のハウジング筒体を背中合わせに一対備え、前記各ハウジング筒体は、径方向に延設される縦壁と、この縦壁の径外端部の屈曲部を介して軸方向に延設し前記クラッチプレート収納部とピストン収納部とを形成する筒壁とを備えており、前記縦壁に対向する前記ピストンの背面部には、前記軸方向に凹状となっていて作動油を供給する環状の油供給凹部が形成され、前記縦壁の径内端部は、クラッチボス部に接合され、前記板金製のハウジング筒体における前記縦壁の径外側は、前記屈曲部の径内近傍で且つ前記環状の油供給凹部内で電子ビーム溶接により環状に接合されている点にある。
また、前記縦壁の径外側の溶接部は径方向に複数形成され、各溶接部の接合範囲が径方向でオーバラップしていることが好ましい。
また、前記縦壁の径外側の溶接部における径方向の接合範囲は、前記油供給凹部の径方向の幅よりも小さいことが好ましい。

これによれば、クラッチプレート収納部とピストン収納部とを形成する筒壁から離れた縦壁同士の径外側が電子ビーム溶接により接合されることで、背中合わせのハウジング筒体が一体化されたハウジングが構成される。
このようなハウジングでは、筒壁から離れた縦壁の径外側が電子ビームにより接合されたものであるため、クラッチプレート収納部及びピストン収納部は溶接による歪みが非常に小さく、当該ハウジングは筒壁内の真円度が保たれた強度の高いものとなる。
前記縦壁の径外側の溶接部は、前記ピストン収納部に収納される環状のピストンの背面に形成した作動油を供給する油供給凹部に対応されていることが好ましい。

これによれば、縦壁の径外側の溶接部において溶接後の溶接塊がピストンに接触することがなく、ピストンの移動に影響を与えることがない。
前記縦壁の溶接部は径方向に複数形成され、各溶接部の接合範囲が径方向でオーバラップしていることが好ましい。これによれば、縦壁の径外側同士が強固に接合されるため、ハウジング筒体の接合強度を向上させることができる。
本発明の方法における技術的手段は、径方向に延設する縦壁と、この縦壁の径外端部の屈曲部を介して軸方向に延設し前記クラッチプレート収納部とピストンを収納するピストン収納部とを形成する筒壁とを備えた筒状の板金製の一対のハウジング筒体を接合するに際し、前記縦壁に対向する前記ピストンの背面部に、前記軸方向に凹状となっていて作動油を供給する環状の油供給凹部を形成しておき、前記板金製のハウジング筒体における前記縦壁同士を背中合わせにして当該縦壁の径内端部同士をクラッチボス部に溶接により接合すると共に、前記縦壁の径外側を前記屈曲部の径内側近傍で且つ前記環状の油供給凹部内で電子ビーム溶接により環状に接合する点にある。

これによれば、縦壁の径外側を電子ビームによって溶接して背中合わせのハウジング筒体を一体化してハウジングを製造する際、縦壁の径外側を電子ビーム溶接により接合するため、溶接時の熱が屈曲部を介して筒壁（クラッチプレート収納部及びピストン収納部）に伝わり難くなるため、筒壁の溶接歪みを非常に小さくすることができ、筒壁内の真円度が保たれた強度の高いハウジングを製造することができる。
前記電子ビームによる溶接を、接合範囲が径方向にオーバラップするように前記縦壁の径方向に位置を変えて複数回行われることが好ましい。これによれば、縦壁の径外側同士を強固に接合することができる。

本発明の油圧クラッチのハウジングによれば、ピストン収納部及びクラッチプレート収納部は溶接歪みの少ないものとなる。また、本発明の油圧クラッチのハウジングの製造方法によれば、ピストン収納部及びクラッチプレート収納部に溶接歪みの少ないハウジングを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の油圧クラッチのハウジングを備えたクラッチの全体図を示しており、当該クラッチは、トラクタなどの車輌のトランスミッションにて用いられるデュアルスピードクラッチであり、車輌のトランスミッションにおいては高低速切り換え用や前後進切り換え用として用いられる。
この油圧クラッチ１は、回転自在な入力軸２の動力を、当該入力軸２の一端側（左側）で軸受３により相対回転自在に支持された第１出力伝達部材（ギヤ）４と、当該入力軸２の他端（右側）で軸受５により相対回転自在に支持された第２出力伝達部材（ギヤ）１１とに伝達可能となっている。

入力軸２の外周部には、ハウジング６を接合するための径外方向に突出したクラッチボス部７が一体形成されている。入力軸２には、ハウジング６内に移動自在に設けられた一対の環状のピストン８Ｌ，８Ｒを作動させるための作動油を供給する作動油供給路９が形成され、また潤滑油を供給する潤滑油供給路１０が形成されている。
ハウジング６は、一方が開放し且つ他方が閉塞する筒状に形成された板金製の一対のハウジング筒体１２Ｌ，１２Ｒを備えており、それぞれのハウジング筒体１２Ｌ，１２Ｒの閉塞側を背中合わせに接合することにより構成されている。

左側ハウジング筒体１２Ｌは、その開放側が左側となるように入力軸２と同一軸芯上に配置されて、複数の円盤状のクラッチディスク１３を取り付けられた第１出力伝達部材４のクラッチディスク取付部１４が内部に配置されている。
また、左側ハウジング筒体１２Ｌは、左側に配置された複数枚の円盤状のクラッチプレート１５を収納するクラッチプレート収納部１６を備えると共に、左側に配置された環状ピストン８Ｌを収納するピストン収納部１７を備えている。
一方で、右側ハウジング筒体１２Ｒは、その開放側が右側を向くように入力軸２と同一軸芯上に配置されて、複数の円盤状のクラッチディスク１３を取り付けた第２出力伝達部材１１のクラッチディスク取付部１４が内部に配置されている。また、右側ハウジング筒体１２Ｒは、右側に配置された複数枚の円盤状のクラッチプレート１５を収納するクラッチプレート収納部１６を備えると共に、右側に配置された環状ピストン８Ｒを収納するピストン収納部１７を備えている。

各ハウジング筒体１２Ｌ，１２Ｒは、入力軸２に設けられたクラッチボス部７から径外方向に延設された縦壁２０と、この縦壁２０の径外端部から屈曲部２１を介して入力軸２と同一軸方向に延びる筒壁２２とを備え、筒壁２２によってクラッチプレート収納部１６及びピストン収納部１７とを形成している。
左側ハウジング筒体１２Ｌの縦壁２０と、右側ハウジング筒体１２Ｒの縦壁２０との長さは同じに設定され、縦壁２０の両者の厚みも同じに設定されている。左側ハウジング筒体１２Ｌの屈曲部２１と右側ハウジング筒体１２Ｒの屈曲部２１とは、互いに同じ半径を有するＲ状とされ、縦壁２０の径外端部から軸方向に徐々に屈曲するものとされている。

筒壁２２は、屈曲部２１から続いて軸方向に延びるもので、筒壁２２の屈曲部２１に近い側（基端部側）はその内面で環状ピストン８Ｌ，８Ｒの外周壁に近接又は接触するものとされ、中途部は先端にいくにつれて径の大きくなる拡大部２３が備えられ、クラッチプレート収納部１６は拡大部２３を介してピストン収納部１７よりも径が大きくなっている。
環状ピストン８Ｌ，８Ｒと縦壁２０及び筒壁２２とで囲まれた部分が、作動油供給路９から作動油が供給される作動油供給部２５とされ、この作動油供給部２５に供給された作動油によって環状ピストン８Ｌ，８Ｒの外周面（特に、縦壁２０の近傍の傾斜面２６）が押されることで環状ピストン８Ｌ，８Ｒが軸芯方向に移動する。環状ピストン８Ｌ，８Ｒにおいて縦壁２０と対向する対向面（背面）の径外端部側には、凹状で且つ全周方向に亘って延びる無端状の油供給凹部２８が形成されている。作動油供給部２５に供給された作動油は、縦壁２０と環状ピストン８Ｌ,８Ｒとの隙間を通って油供給凹部２８へと流れるようになっている。

図１，図２に示すように、左側ハウジング筒体１２Ｌの縦壁２０と、右側ハウジング筒体１２Ｒの縦壁２０との径内端部２９は揃えられて、それぞれの径内端部２９はアーク溶接又は電子ビーム等の溶接により接合されている。また、この径内端部２９とは反対側の縦壁２０の径外側同士も接合されている。詳しくは、縦壁２０において、両者の屈曲部２１の径外端部側は揃えられていて、屈曲部２１よりも径内側で当該屈曲部２１の近傍となる油供給凹部２８に対応する位置３０（以降、径外側接合部３０ということがある）において、縦壁２０の両者は互いに電子ビーム溶接により接合されている。

図２に示すように、この実施形態では、径外側接合部３０の溶接塊３１は径方向にずれた状態で２カ所あって、径方向の２点溶接により縦壁２０が互いに接合した状態となっている。即ち、径外側接合部３０において、１点目の溶接塊３１（溶接部分）の接合範囲Ｌ１の一部と、２点目の溶接塊３１（溶接部分）の接合範囲Ｌ２の一部とが、互いに径方向にオーバラップするように、縦壁２０を径方向に位置を変えて接合したものとなっている。
径外側接合部３０における接合範囲の総幅Ｌ３は、油供給凹部２８の径方向の幅Ｌ４よりも小さい範囲とされている。即ち、接合により溶融した金属の範囲Ｌ３が油供給凹部２８の径方向の幅Ｌ４よりも小さく、断面視で油供給凹部２８から径外方向にはみ出さないものとなっている。なお、径外側接合部３０における接合範囲の総幅Ｌ３が油供給凹部２８の幅Ｌ４内であれば、縦壁２０の径方向における接合点は２点とは限らず、それ以上であってもよい。

油圧クラッチ１のハウジング６を製造するには、まず、筒状の板金製の各ハウジング筒体１２Ｌ，１２Ｒを用意して、そのハウジング筒体１２Ｌ，１２Ｒの縦壁２０を背中合わせる（縦壁２０の外周面同士を互いに合わせる）。
縦壁２０を背中合わせにする際は、縦壁２０の径内端部２９のそれぞれを揃えると共に、屈曲部２１の径外側を揃える。そして、縦壁２０を背中合わせにした状態で、ハウジング筒体１２Ｌ，１２Ｒ又は電子ビームを回転させながら、縦壁２０の径内端部２９同士を電子ビーム溶接により接合し、環状ピストン８Ｌ，８Ｒの油供給凹部２８に対応する径外側接合部３０を電子ビーム溶接により接合する。

電子ビームによる径外側接合部３０の接合においては、互いの縦壁２０を厚み方向に重合した状態で一方（左側）の縦壁２０の内面側から電子ビーム光を照射する。このとき、電子ビームが一方（左側）の縦壁２０を貫通して他方（右側）の縦壁２０に達するまで（左側の縦壁２０から右側の縦壁２０に至る範囲で金属が溶けるまで）行う。溶融した金属による接合は、縦壁２０の全周に亘って行う。また、縦壁２０を全周に亘って接合する接合作業、即ち、径外側接合部３０の接合をする溶接作業は複数回（例えば、２回）行う。
図２に示すように、１回目の溶接作業が終了すると、１点目の溶接部分の接合範囲Ｌ１の一部と、２回目の溶接部分の接合範囲Ｌ２の一部とが、径方向にオーバラップするように、電子ビームを照射する位置を径方向にずらし、再び、縦壁２０を全周に亘って接合する２回目の溶接作業を行う。

縦壁２０の接合が完了すると、縦壁２０の径内端部２９を入力軸２に形成したクラッチボス部７に溶接する。なお、縦壁２０の径内端部２９をクラッチボス部７に溶接する作業と、それぞれの縦壁２０の径内端部２９を溶接により接合する作業とを同じにしてもよい。
以上、本発明によれば、入力軸２の作動油供給路９に作動油を供給し、作動部供給部２５及び油供給凹部２８に作動油を送ることによって、環状ピストン８Ｌ，８Ｒを軸方向に移動させ、環状ピストン８Ｌ，８Ｒでクラッチプレート１５を押圧して、当該クラッチプレート１５とクラッチディスク１３とを圧接し、クラッチを接続状態にすることができる。一方、作動油による供給を停止すると環状ピストン８Ｌ，８Ｒと入力軸２との間に介在された付勢部材（例えば、バネ部材）の付勢力によって環状ピストン８Ｌ，８Ｒが戻り、クラッチプレート１５とクラッチディスク１３との圧接が解除されて、クラッチを切断状態にすることができる。

本発明によれば、左側ハウジング筒体１２Ｌの縦壁２０と右側ハウジング筒体１２Ｒの縦壁２０とを接合する際、屈曲部２１よりもピストン収納部１７から離れた位置、即ち、屈曲部２１の近傍である径内側（径外側接合部３０）を電子ビームにより溶接していて、筒壁２２と径外側接合部３０との距離が長いため、筒壁２２に溶接時の熱が伝わりにくく、溶接時の熱によって筒壁２２が径方向などに変形することもなく、クラッチプレート収納部１６内及びピストン収納部１７内の歪みが非常に小さい（溶接歪みがない）構造である。筒壁２２における径方向の歪みが非常に小さい状態であるため、クラッチプレート収納部１６へのクラッチプレート１５の収まりが良く、溶接後の修正が不要になる。

左側ハウジング筒体１２Ｌと右側ハウジング筒体１２Ｒとの一体化にあたり、縦壁２０の径内側と径外側との２カ所を溶接しているため、一体化されたハウジング６の強度（接合強度）は高く、環状ピストン８Ｌ，８Ｒの動作時における屈曲部２１の径方向への変形やクラッチプレート１５とクラッチディスク１３との圧接時における筒壁２２の開放側の変形などを防止することができる。
さらに、左側ハウジング筒体１２Ｌの縦壁２０と右側ハウジング筒体１２Ｒの縦壁２０との接合において、径内側と径外側との少なくとも２点以上を接合しているので、互いの縦壁２０が一体化されたものと略同じ強度となる。

しかも、径外側接合部３０を油供給凹部２８に対応する位置にしているため、収納した環状ピストン８Ｌ，８Ｒが径外側接合部３０の溶接後の溶接塊３１に接触することを防止し、縦壁２０同士を溶接した場合であっても環状ピストン８Ｌ，８Ｒをスムーズに移動させることができ、環状ピストン８Ｌ，８Ｒの移動に影響を与えることがない。径外側接合部３０の接合範囲を径方向でオーバラップさせているので、縦壁２０の径外側同士を強固に接合することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、電子ビーム溶接は径方向に離して複数箇所行ったり、左側ハウジング筒体１２Ｌ側からだけでなく右側ハウジング筒体１２Ｒ側から行ってもよい。

また、左側ハウジング筒体１２Ｌと、右側ハウジング筒体１２Ｒとは外径を異ならせてもよく、その場合は、小径の縦壁２０の径外端部近傍を溶接するようにする。更に、クラッチボス部７と入力軸２とを別体に形成してもよい。

本発明の油圧クラッチのハウジングを備えたクラッチの全体図を示している。 ハウジングの部分拡大図を示している。

符号の説明

１ 油圧クラッチ
２ 入力軸
６ ハウジング
７ クラッチボス部
８Ｌ 環状ピストン
８Ｒ 環状ピストン
１２Ｌ 左側ハウジング筒体
１２Ｒ 右側ハウジング筒体
１５ クラッチプレート
１６ クラッチプレート収納部
１７ ピストン収納部
２０ 縦壁
２１ 屈曲部
２２ 筒壁
２８ 油供給凹部
２９ 縦壁の径内端部
３０ 径外側接合部
３１ 溶接塊（溶接範囲）

Claims (5)

1. 筒状に形成されてクラッチプレート収納部とピストンを収納するピストン収納部とを有する板金製のハウジング筒体を背中合わせに一対備え、前記各ハウジング筒体は、径方向に延設される縦壁と、この縦壁の径外端部の屈曲部を介して軸方向に延設し前記クラッチプレート収納部とピストン収納部とを形成する筒壁とを備えており、
   前記縦壁に対向する前記ピストンの背面部には、前記軸方向に凹状となっていて作動油を供給する環状の油供給凹部が形成され、
   前記縦壁の径内端部は、クラッチボス部に接合され、前記板金製のハウジング筒体における前記縦壁の径外側は、前記屈曲部の径内近傍で且つ前記環状の油供給凹部内で電子ビーム溶接により環状に接合されていることを特徴とする油圧クラッチのハウジング。
2. 前記縦壁の径外側の溶接部は径方向に複数形成され、各溶接部の接合範囲が径方向でオーバラップしていることを特徴とする請求項１に記載の油圧クラッチのハウジング。
3. 前記縦壁の径外側の溶接部における径方向の接合範囲は、前記油供給凹部の径方向の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧クラッチのハウジング。
4. 径方向に延設する縦壁と、この縦壁の径外端部の屈曲部を介して軸方向に延設し前記クラッチプレート収納部とピストンを収納するピストン収納部とを形成する筒壁とを備えた筒状の板金製の一対のハウジング筒体を接合するに際し、
   前記縦壁に対向する前記ピストンの背面部に、前記軸方向に凹状となっていて作動油を供給する環状の油供給凹部を形成しておき、前記板金製のハウジング筒体における前記縦壁同士を背中合わせにして当該縦壁の径内端部同士をクラッチボス部に溶接により接合すると共に、前記縦壁の径外側を前記屈曲部の径内側近傍で且つ前記環状の油供給凹部内で電子ビーム溶接により環状に接合することを特徴とする油圧クラッチのハウジングの製造方法。
5. 前記電子ビームによる溶接を、接合範囲が径方向にオーバラップするように前記縦壁の径方向に位置を変えて複数回行われることを特徴とする請求項４に記載の油圧クラッチのハウジングの製造方法。

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