JP2007218308A

JP2007218308A - 湿式多板クラッチ

Info

Publication number: JP2007218308A
Application number: JP2006037922A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Toritani; 律雄鳥谷
Original assignee: NSK Warner KK
Current assignee: NSK Warner KK
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US8037987B2; US8403122B2; US20100326786A1; US20120012433A1; US20070187206A1; US7823712B2

Abstract

【課題】外歯プレートと内歯プレートのそれぞれの両面で摩擦熱を吸収させて、プレート熱のアンバランスを抑えると共に、空転時においては、外歯プレートと内歯プレートを引き離す効果により空転ドラグを小さくした湿式多板クラッチを提供する。
【解決手段】それぞれコアプレートに摩擦材を貼着して形成した外歯プレートと内歯プレートとを備え、前記外歯プレートと前記内歯プレートとを係合させることでトルクを伝達する湿式多板クラッチにおいて、前記外歯プレートと前記内歯プレートとが対向するそれぞれの対向面に前記摩擦材が貼着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の自動変速機（ＡＴ）のクラッチやブレーキなどに用いられる湿式多板クラッチに関する。より詳細には、内歯プレート及び外歯プレートの摩擦面の改良に関する。

従来、自動変速機に使用されている湿式多板クラッチは、外歯プレートであるセパレータプレートと内歯プレートであり、コアプレートに摩擦材を貼り付けた摩擦板とを備えおり、外歯プレートと内歯プレートとを係合させることでトルクを伝達している。

また、これらのプレートによるクラッチ係合時に発生する摩擦熱は、摩擦材が所定の断熱性を有することから、大部分の摩擦熱は摩擦材の貼られていない外歯プレートまたは内歯プレートを伝わり発散される。

従来、特許文献１の図１に示すように、内歯プレートであるフリクションプレートの両面に摩擦材を貼着して構成された湿式多板クラッチが知られている。また、内歯プレートと外歯プレートの対向しないそれぞれの面に摩擦材を貼った、片面交互貼りの構成も知られている。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平１１−１４１５７０公報

耐熱性向上のために外歯プレートの板厚を厚くして、発散熱量を高めることもできるが、板厚を厚くすると、軸方向の長さが長くなり、クラッチをコンパクトに設計できないという新たな問題が生じる。このため、図７に示すように、外歯プレートと内歯プレートの片面に摩擦材を交互に貼付け、外歯プレートと内歯プレートの両プレートからの摩擦熱を発散する片面交互貼クラッチが提供されている。

しかしながら、この片面交互貼りプレートで構成されているクラッチには、プレートの片面のみでの摩擦熱の発生により、プレートの両面間で熱のアンバランスが生じ、プレートの変形をもたらす、このため摩擦材の耐久性や摩擦特性に悪影響を及ぼす。また空転時においては、表裏の軸方向の荷重バランスが異なるために、内歯プレートと外歯プレートのクリアランスを一定に維持することが困難となり空転ドラグが大きくなるという問題があった。

従って、本発明の目的は、外歯プレートと内歯プレートのそれぞれの両面で摩擦熱を吸収させて、プレート熱のアンバランスを抑えると共に、空転時においては、外歯プレートと内歯プレートとの引き離しを良くした湿式多板クラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の摩擦板は、
それぞれコアプレートに摩擦材を貼着して形成した外歯プレートと内歯プレートとを備え、前記外歯プレートと前記内歯プレートとを係合させることでトルクを伝達する湿式多板クラッチにおいて、前記外歯プレートと前記内歯プレートとが対向するそれぞれの対向面に前記摩擦材が貼着されていることを特徴としている。

以上説明した本発明の湿式多板クラッチによれば以下のような効果が得られる。

外歯プレートと内歯プレートのそれぞれの両面に摩擦材を貼り付けることにより、両面での摩擦熱を吸収させて、プレート熱のアンバランスを小さくし、また、空転時においては、外歯プレートと内歯プレートとの引き離しを良くすることができる。

内歯プレートの厚さを外歯プレートの厚さより大きくすることにより、外歯プレート及び内歯プレートの熱発散性を均等にし、耐熱性を向上できる。これは、外歯プレートは、クラッチドラム、もしくはミッションケースなど、内歯プレートに係合しているクラッチハブより熱容量の大きな要素に係合しているためである。

また、内歯プレートの歯厚を厚くすることで、内歯プレートとハブの嵌合部の歯面圧を小さくできる。すなわち、一般に、外歯の嵌合部と比較するとスプライン径が小さい内歯の嵌合部は、歯面圧が高くなる傾向があるためである。

同じく、内歯プレートの摩擦材の摩擦面の面積を外歯プレートの面積より大きくできるため、外歯プレートと内歯プレートに加わる熱負荷を均等にして耐熱性を向上させることができる。この場合、内歯プレートの摩擦材の面積を大きくし、外歯プレートの厚さを大きくし、内歯プレートと外歯プレートの熱吸収量の均一化を図ることもできる。

更にまた、外歯及び内歯プレートの表裏の摩擦材の貼り付けを非対称とすることにより、表裏の径方向での発熱位置が異なり、摩擦材に対する熱負荷が小さくなるという効果も得られる。

本明細書で使用する用語「内歯プレート」は、その内径側にスプライン歯を有し、湿式多板クラッチの内周側のハブに係合し軸方向移動自在に設けられたプレートを指し、また「外歯プレート」は、その外径側にスプライン歯を有し、湿式多板クラッチの外周側でクラッチケースにスプライン係合し軸方向移動自在に設けられたプレートを指している。一般的に使用される「セパレータプレート」や「フリクションプレート」などと機能的に異なる部分がある。

以下、図面を参照して本発明の各実施例を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号にて示してある。

図６は、本発明の各実施例が適用できる湿式多板クラッチの基本的な構成を説明する軸方向部分断面図である。尚、ここでは、第１実施例の内歯プレートと外歯プレートを装着している。

湿式多板クラッチ１０は、軸方向の一端部で開放したほぼ円筒形のドラム、すなわちクラッチケース１と、クラッチケース１の内周に配置され、同軸上で相対回転するハブ４と、クラッチケース１の内周に設けられたスプライン８に軸方向で移動自在に配置された環状の外歯プレート２２と、ハブ４の外周に設けられたスプライン５に外歯プレート２２と軸方向で交互に配置され、摩擦材が貼着された環状の内歯プレート２３とからなっている。外歯プレート２２と内歯プレート２３とはそれぞれ複数個設けられている。

湿式多板クラッチ１０は、外歯プレート２２と内歯プレート２３とを押圧し締結させるピストン６と、外歯プレート２２及び内歯プレート２３を軸方向の一端で固定状態に保持するため、クラッチケース１の内周に設けられたバッキングプレート７とそれを保持する止め輪１７とを備えている。

図６に示すように、ピストン６は、クラッチケース１の閉口端内で軸方向摺動自在に配置されている。ピストン６の外周面とクラッチケース１の内面との間にはＯリング９が介装されている。また、ピストン６の内周面とクラッチケース１の円筒部（不図示）の外周面との間にもシール部材（不図示）が介装されている。従って、クラッチケース１の閉口端の内面とピストン６との間に油密状態の油圧室１１が画成される。

ハブ４に軸方向摺動自在に保持された内歯プレート２３は、その両面に所定の摩擦係数を有する摩擦材２５が固定されている。また、外歯プレート２２には、その両面に摩擦材２４が固定されている。また、ハブ４には径方向に貫通した潤滑油供給口１３が設けられ、湿式多板クラッチ１０の内径側から外径側へと潤滑を供給している。

以上のように構成された湿式多板クラッチ１０は、次のようにクラッチの締結及び解放をする。図６の状態は、クラッチ解放状態を示しており外歯プレート２２と内歯プレート２３とはそれぞれ離れている。解放状態では、不図示のリターンスプリングの付勢力により、ピストン６はクラッチケース１の閉口端側に当接している。

この状態でクラッチを締結するには、ピストン６とクラッチケース１との間に画成された油圧室１１に油圧を供給する。油圧の上昇に伴い、リターンスプリング（不図示）の付勢力に抗して、ピストン６は、図６において軸方向右に移動し、外歯プレート２２と内歯プレート２３とを密着させる。これによりクラッチが締結される。

締結後、クラッチを再度解放するには、油圧室１１の油圧を解除する。油圧が解除されると、ピストン６はリターンスプリング（不図示）の付勢力により、クラッチケース１の閉口端に当接する位置まで移動する。すなわち、クラッチが解放される。

（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例を示す湿式多板クラッチの外歯プレート２２と内歯プレート２３の詳細を示す断面図である。軸方向に所定間隔で配置された複数の外歯プレート２２は、最内径側に摩擦材２５が接着剤などで貼着されている。図１−図５までの各実施例ではクラッチの解放状態を示している。すなわち、内歯プレートと外歯プレートとは係合していない。

また、軸方向に所定間隔で配置された複数の内歯プレート２３は、最外径側に摩擦材２４が接着剤などで貼着されている。図示のように、外歯プレート２２と内歯プレート２３とはほぼ等しい軸方向厚さを有し、軸方向で交互に配置されている。

図１から分かるように、複数の外歯プレート２２のうち両端部のプレートは、内歯プレート２３に対向する面のみに摩擦材２５が貼着されている。また、それ以外の外歯プレート２２は、軸方向の両面に摩擦材２５が貼着されている。すなわち、中間の外歯プレート２２は、その両面ともに内歯プレート２３に対向しているためである。

これに対して、内歯プレート２３はすべて軸方向の両面に摩擦材２４が設けられている。このため、両端部の外歯プレート２２を含めてすべての外歯プレート２２と対向する面に摩擦材２４が貼着されていることになる。

内歯プレート２３に設けられる摩擦材２４の内径側の縁部２４ａは、摩擦材２５の外径側の縁部２５ａと干渉しないように配置される。すなわち、縁部２４ａと縁部２５ａとの間には径方向で所定のクリアランスが設けられている。従って、摩擦材２４と摩擦材２５とが互いに干渉することなくクラッチが締結できる。

また、摩擦材２４は摩擦材２５よりも僅かに径方向の幅が小さい。このため、摩擦材が摺擦する摩擦面積は、内歯プレートが大きくなっている。

（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例を示す湿式多板クラッチの外歯プレート２２と内歯プレート２３の詳細を示す断面図である。基本的構成は第１実施例と同様である。

本実施例では、摩擦材２４は外歯プレート２２の同一方向の片面のみに、そして摩擦材２５は内歯プレート２３の同一方向の片面のみに貼着されている。図２から分かるように、それぞれ対向する面に摩擦材２４と摩擦材２５が設けられる、片面交互貼りとなっている。外歯プレート２２と内歯プレート２３とは軸方向で交互に配置されている。

第１実施例と同様に、内歯プレート２３に設けられる摩擦材２４の内径側の縁部２４ａは、摩擦材２５の外径側の縁部２５ａと干渉しないように配置される。すなわち、縁部２４ａと縁部２５ａとの間には径方向で所定のクリアランスが設けられている。従って、摩擦材２４と摩擦材２５とが互いに干渉することなくクラッチが締結できる。

また、摩擦材２４は摩擦材２５よりも僅かに径方向の幅が小さい。このため、摩擦材が摺擦する摩擦面積は、内歯プレートが大きくなっている。この摩擦面積の違いによる熱のアンバランスを抑制するため、図示のように、内歯プレート２３の軸方向の厚さは、外歯プレート２２の厚さより大きくなっている。また、外歯プレート２２と内歯プレート２３の表裏の摩擦材の貼り付けが非対称であり、表裏の発熱位置が異なり、摩擦材に対する熱負荷が小さくなる。

（第３実施例）
図３は、本発明の第３実施例を示す湿式多板クラッチの外歯プレート２２と内歯プレート２３の詳細を示す断面図である。基本的構成は第１実施例と同様である。

本実施例は、摩擦材の貼着形態が、上述の第１及び第２実施例と異なる。内歯プレート２３には、外歯プレート２２に対向する軸方向の両面に一対の摩擦材３１及び３５が貼着されている。また、軸方向の両端に位置する外歯プレート２２には、軸方向の一面にのみ摩擦材３３が貼着され、その間に配置された外歯プレート２２には軸方向の両面に摩擦材３３が設けられている。

摩擦材３１は、内歯プレート２３の最も外径側に貼着され、摩擦材３５は最も内径側に貼着されている。摩擦材３１と摩擦材３５との間には、径方向に所定の間隙が設けられている。

外歯プレート２２に貼着される摩擦材３３は、径方向の中間に配置され、内歯プレート２３に貼着される摩擦材３１と摩擦材３５との間に画成される間隙に嵌合するような位置に設けられている。摩擦材３１の内径側の縁部３１ａと摩擦材３３の外径側の縁部３３ａとの間及び摩擦材３５の外径側の縁部３５ａと摩擦材３３の内径側の縁部３３ｂとの間には、所定のクリアランスが設けられている。

従って、摩擦材３１と摩擦材３５との間の間隙に摩擦材３３が嵌合するため、お互いに干渉することなく、クラッチの締結に支障はない。

また、摩擦材３１と摩擦材３５とは径方向の幅がほぼ等しいが、摩擦材３３は、摩擦材３１及び３５より小さい径方向幅を有する。内歯プレート２３には摩擦材３１及び３５を貼着しているため、外歯プレート２２の摩擦面積は、内歯プレート２３の摩擦面積の約２倍以上大きい。このため、摩擦材が摺擦する摩擦面積は、外歯プレートが大きくなる。この摩擦面積の違いによる熱のアンバランスを抑制するため、図示のように、外歯プレート２２の軸方向の厚さは、内歯プレート２３の厚さより大きくなっている。

このように、外歯プレートの厚さを内歯プレートの厚さより大きくすることにより、外歯プレート及び内歯プレートの熱発散性を均等にし、耐熱性を向上できる。これは、外歯プレートは、クラッチドラム、もしくはミッションケースなど、内歯プレートに係合しているクラッチハブより熱容量の大きな要素に係合しているためである。

（第４実施例）
図４は、本発明の第４実施例を示す湿式多板クラッチの外歯プレート２２と内歯プレート２３の詳細を示す断面図である。基本的構成は第１実施例と同様である。

本実施例では、内歯プレート２３の軸方向の一面に摩擦材４１及び４５が貼着されている。また、軸方向の他面には摩擦材４３が貼着されている。また、外歯プレート２２には、軸方向の一面に一対の摩擦材４１及び４５が貼着され、他面には、摩擦材４３が貼着されている。

摩擦材４１は、外歯プレート２２と内歯プレート２３の最も外径側に貼着され、摩擦材４５は最も内径側に貼着されている。摩擦材４１と摩擦材４５との間には、径方向に所定の間隙が設けられている。また、摩擦材４３は、外歯プレート２２と内歯プレート２３の径方向のほぼ中間に貼着されている。

図４に示すように、軸方向で最も端に位置する外歯プレート２２には、片面に一対の摩擦材４１及び４５が貼着され、反対側の端に位置する外歯プレート２２には、片面に摩擦材４３が貼着されている。この中間に位置する複数の外歯プレート２２は、すべて同一の構成であり、軸方向の一面に一対の摩擦材４１及び４５が貼着され、他面には、摩擦材４３が貼着されている。

径方向の複数位置に貼着された摩擦材４１と４５との間には、その中間位置に貼着された摩擦材４３が嵌合できる間隙が画成されている。従って、クラッチの締結時には、内歯プレート２３と外歯プレート２２とが接近し、摩擦材４３が摩擦材４１と摩擦材４５との間に嵌合する。

外歯プレート２２と内歯プレート２３とに貼着される摩擦材４１と摩擦材４５との間に摩擦材４３が嵌合できるように、摩擦材４１の内径側の縁部４１ａと摩擦材４３の外径側の縁部４３ａとの間及び摩擦材４５の外径側の縁部４５ａと摩擦材４３の内径側の縁部４３ｂとの間には、所定のクリアランスが設けられている。

従って、摩擦材４１、摩擦材４５、摩擦材４３は軸方向に移動してもお互いに干渉することがないため、クラッチの締結に支障はない。

また、摩擦材４１と摩擦材４５とは径方向の幅がほぼ等しいが、摩擦材４３は、摩擦材４１及び４５より小さい径方向幅を有する。しかしながら、外歯プレート２２と内歯プレート２３には摩擦材４１及び４５を貼着し、外歯プレート２２と内歯プレート２３のそれぞれに摩擦材４３が貼着されているため、クラッチ締結時の摩擦面積は、外歯プレート２２と内歯プレート２３とでほぼ同じである。よって、摩擦面積の違いによる熱のアンバランスを抑制する必要がないため、図示のように、内歯プレート２３の軸方向の厚さは、外歯プレート２２の厚さとほぼ同じでよい。また、外歯プレート２２と内歯プレート２３の表裏の摩擦材の貼り付けが非対称であり、表裏の発熱位置が異なり、摩擦材に対する熱負荷が小さくなる。

（第５実施例）
図５は、本発明の第５実施例を示す湿式多板クラッチの外歯プレート２２と内歯プレート２３の詳細を示す断面図である。基本的構成は第４実施例と同様である。

本実施例では、内歯プレート２３の軸方向の一面に摩擦材５１及び５５が貼着されている。また、軸方向の他面には摩擦材５３が貼着されている。また、外歯プレート２２には、軸方向の一面に一対の摩擦材５１及び５５が貼着され、他面には、摩擦材５３が貼着されている。

摩擦材５１は、外歯プレート２２と内歯プレート２３の最も外径側に貼着され、摩擦材５５は最も内径側に貼着されている。摩擦材５１と摩擦材５５との間には、径方向に所定の間隙が設けられている。また、摩擦材５３は、外歯プレート２２と内歯プレート２３の径方向のほぼ中間に貼着されている。

図５に示すように、軸方向で最も端に位置する外歯プレート２２には、片面に一対の摩擦材５１及び５５が貼着され、反対側の端に位置する外歯プレート２２には、片面に摩擦材５３が貼着されている。この中間に位置する複数の外歯プレート２２は、すべて同一の構成であり、軸方向の一面に一対の摩擦材５１及び５５が貼着され、他面には、摩擦材５３が貼着されている。

径方向の複数位置に貼着された摩擦材５１と５５との間には、その中間位置に貼着された摩擦材５３が嵌合できる間隙が画成されている。従って、クラッチの締結時には、内歯プレート２３と外歯プレート２２とが接近し、摩擦材５３が摩擦材５１と摩擦材５５との間に嵌合する。

外歯プレート２２と内歯プレート２３とに貼着される摩擦材５１と摩擦材５５との間に摩擦材５３が嵌合できるように、摩擦材５１の内径側の縁部５１ａと摩擦材５３の外径側の縁部５３ａとの間及び摩擦材５５の外径側の縁部５５ａと摩擦材５３の内径側の縁部５３ｂとの間には、所定のクリアランスが設けられている。

従って、摩擦材５１、摩擦材５５、摩擦材５３は軸方向に移動してもお互いに干渉することがないため、クラッチの締結に支障はない。

また、摩擦材５１と摩擦材５５とは径方向の幅がほぼ等しいが、摩擦材５３は、摩擦材５１及び５５より小さい径方向幅を有する。しかしながら、外歯プレート２２と内歯プレート２３には片面に摩擦材５１及び５５を貼着し、外歯プレート２２と内歯プレート２３の他面に摩擦材５３が貼着されているため、クラッチ締結時の摩擦面積は、外歯プレート２２と内歯プレート２３とでほぼ同じである。

外歯プレートは、クラッチドラム、もしくはミッションケースなど、内歯プレートに係合しているクラッチハブより熱容量の大きな要素に係合しているため、内歯プレートの厚さを外歯プレートの厚さより大きくすることにより、外歯プレート及び内歯プレートの熱発散性を均等にし、耐熱性を向上できる。

このため、摩擦材が摺擦する摩擦面積は、内歯プレートが大きくなる。この摩擦面積の違いによる熱のアンバランスを抑制するため、図示のように、内歯プレート２３の軸方向の厚さは、外歯プレート２２の厚さより大きくなっている。

上述の実施例において、摩擦材は、内歯プレート２３及び外歯プレート２２それぞれのコアプレートの表面及び裏面に非対称に貼り付けられている。また、摩擦面での吸収熱容量が外歯プレート２２及び内歯プレート２３でほぼ等しくなるように、それぞれのコアプレートの軸方向厚さを規定している。

また、内歯プレート２３または外歯プレート２２には、径方向で複数の位置に摩擦材を貼り付けることができる。外歯プレート２２と内歯プレート２３とが対向するそれぞれの対向面に摩擦材を貼着し、外歯プレート２２と内歯プレート２３のそれぞれの両面に摩擦材を貼り付けることにより、両面での摩擦熱を吸収させて、プレート熱のアンバランスを小さくし、また、空転時においては、外歯プレート２２と内歯プレート２３との引き離しを良くすることができる。

摩擦材はリング状に打抜いたものでもよいし、セグメント状の摩擦材を貼り付けたものでもよい。また、摩擦材には、潤滑油の通路または潤滑油溜りとしての油溝を設けてもよい。セグメント状の摩擦材を貼着した場合は、摩擦材セグメント間に画成されコアプレートが露出した部分も油溝としての機能を果たすことが期待できる。

また、湿式多板クラッチの締結時、すなわち両プレートの係合時に外歯プレートの摩擦面と内歯プレートの摩擦面とに発生する熱量を等しく設定することで、両プレートの熱発散性を均等にし、耐熱性を向上できる。

内歯プレート及び外歯プレートにおいて、外径側に貼着する摩擦材と内径側に貼着する摩擦材とは、同一材料から作られるが、異なる材料から作られた摩擦材とすることもできる。また、径方向に複数位置に設けられる摩擦材は、図示した個数だけでなく、その他の個数設けることも可能であることは言うまでもない。

本発明の第１実施例を示す外歯プレートと内歯プレートの詳細を示す断面図である。本発明の第２実施例を示す外歯プレートと内歯プレートの詳細を示す断面図である。本発明の第３実施例を示す外歯プレートと内歯プレートの詳細を示す断面図である。本発明の第４実施例を示す外歯プレートと内歯プレートの詳細を示す断面図である。本発明の第５実施例を示す外歯プレートと内歯プレートの詳細を示す断面図である。本発明の各実施例が適用できる湿式多板クラッチの基本的な構成を説明する軸方向部分断面図である。

符号の説明

１０湿式多板クラッチ
２２外歯プレート
２３内歯プレート
２４，２５，３１，３３，３５，
４１，４３，４５，５１，５３，５５摩擦材
６ピストン
８スプライン
１０湿式多板クラッチ

Claims

それぞれコアプレートに摩擦材を貼着して形成した外歯プレートと内歯プレートとを備え、前記外歯プレートと前記内歯プレートとを係合させることでトルクを伝達する湿式多板クラッチにおいて、前記外歯プレートと前記内歯プレートとが対向するそれぞれの対向面に前記摩擦材が貼着されていることを特徴とする湿式多板クラッチ。
前記内歯プレートまたは前記外歯プレートには、径方向で複数の位置に前記摩擦材が貼り付けられていることを特徴とする請求項１の湿式多板クラッチ。
前記摩擦材は、前記内歯プレート及び前記外歯プレートそれぞれの表面及び裏面に非対称に貼り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の湿式多板クラッチ。
摩擦面での吸収熱容量が前記外歯プレートおよび前記内歯プレートでほぼ等しくなるように、それぞれのコアプレートの軸方向厚さを規定したことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の湿式多板クラッチ。
最外径側で係合する摩擦材は前記内歯プレートに貼られていることを特徴とする請求項１または２に記載の湿式多板クラッチ。
前記内歯プレートのコアプレートの厚さが外歯プレートのコアプレートの厚さより大きいことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の湿式多板クラッチ。
前記内歯プレートの摩擦材の摩擦面積が前記外歯プレートの摩擦材の摩擦面積より大きいことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の湿式多板クラッチ。
前記外歯プレートのコアプレートの厚さが前記内歯プレートのコアプレートの厚さより大きいことを特徴とする請求項７に記載の湿式多板クラッチ。
係合時に前記外歯プレートの摩擦面と前記内歯プレートの摩擦面とに発生する熱量は等しいことを特徴とする請求項１に記載の湿式多板クラッチ。