JP2007298108A

JP2007298108A - 湿式多板クラッチ

Info

Publication number: JP2007298108A
Application number: JP2006126438A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Toritani; 律雄鳥谷
Original assignee: NSK Warner KK
Current assignee: NSK Warner KK
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: US7770708B2; US20070251795A1; JP4852340B2

Abstract

【課題】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を引き離す効果により空転ドラグを小さくすることのできる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、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する湿式多板クラッチにおいて、外歯プレートと内歯プレートは、それぞれ軸方向の一面に摩擦材の貼着される凸面と、コアプレートの表面が露出した摩擦面とを備え、凸面と摩擦面とは互いに対向している。
【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及び湿式多板クラッチに用いられるプレートの製造方法に関する。

従来、自動変速機に使用されている湿式多板クラッチは、一般に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ており、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。

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。

しかしながら、近年は車両の省燃費向上のため、小型軽量の要求と、車内スペース確保のために、自動変速機の小型軽量化に合せ、自動変速機に使用される湿式多板クラッチの軸寸法の短縮が求められている。

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

従来のクラッチにおいては、クラッチパックの軸寸法を小さくするために、コアプレートの板厚を小さくすることが考えられるが、コアプレートの板厚を小さくすることは、摩擦材の相手の外歯プレート金属面からの熱吸収性の低下による耐熱性の低下、更に、板厚が小さくなることにより、内歯プレートにおいては、ハブとの嵌合面の面圧が高くなり、外歯プレートにおいては、クラッチドラムとの嵌合部の歯面圧が高くなることにより、嵌合部にインデンテーションの不具合が生じ、板厚を小さくすることに問題があった。

従来のプレートは、クラッチ係合時に発生する摩擦熱は、摩擦材の断熱性から、大部分の摩擦熱は、摩擦材の貼られていない、外歯プレートを伝わり発散されていた。

従来のクラッチにおいては、耐熱性の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ができるが、板厚を厚くすると、軸方向の長さが長くなる問題が生じる。このため、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保てなく空転ドラグが大きくなる問題があった。

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を引き離す効果により空転ドラグを小さくすることのできる湿式多板クラッチを提供することである。

以上の目的を達成するため、本発明の湿式多板クラッチは、
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は、それぞれ軸方向の一面に摩擦材の貼着される凸面と、前記コアプレートの表面が露出した凹面とを備え、前記凸面と前記凹面とは互いに対向し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を引き離す効果により空転ドラグを小さくすることができる。

また、摩擦材を貼る面を凸にすることにより、コアプレートに摩擦材を貼り付けるための接着剤を、凸部にロールコータなどにより、容易に塗布でき、対向するプレートの摩擦材の摩擦面となる金属面には、接着剤が塗布されることが防止できることにより、摩擦面となる金属面の接着剤付着防止のマスキングする必要がなく、製造が容易となる。

更に、コアプレートの金属摩擦面を相手プレートの凸部に嵌合する凹部として形成することにより、凸部と凹部の深さをｈとすると、相対する面でｈの軸方向寸法の短縮が可能である。（すなわち、従来の多板クラッチにおける、摩擦材の摩擦面と相手のプレートの金属面のクリアランスを同じに保って、h寸法の短縮ができる）

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」などと機能的に必ずしも同一ではなく、異なる部分もある。

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５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、外歯プレート２及び内歯プレート３は従来の構成を示している。

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２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２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３とからなっている。外歯プレート２と内歯プレート３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２と内歯プレート３とを押圧し締結させるピストン６と、外歯プレート２及び内歯プレート３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５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３は、その両面に所定の摩擦係数を有する摩擦材１２が固定されている。また、外歯プレート２は、金属摩擦面だけであり、摩擦材は貼着されていない。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２と内歯プレート３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２と内歯プレート３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。外歯プレート２２と内歯プレート２３はともに鋼、合金などの金属材料から作られる。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、外径側に金属が露出した凹面として形成された摩擦面２２ａ、内径側に摩擦材２５が接着剤などで貼着され、軸方向に突出した凸面２２ｂを備えている。図１から図４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２３と外歯プレート２２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、外径側に摩擦材２４が接着剤などで貼着され、軸方向突出した凸面２３ａ、内径側に金属が露出した凹面として形成された摩擦面２３ｂを備えている。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。

摩擦材２４及び摩擦材２５の軸方向厚さはほぼ等しく、摩擦材２４と摩擦材２５がそれぞれ貼着される凸面２２ｂと２３ａの高さもほぼ等しい。従って、クラッチの締結時には、内歯プレート２３の摩擦材２４は、対向する外歯プレート２２の摩擦面２２ａに、外歯プレート２２の摩擦材２５は、対向する内歯プレート２３の摩擦面２３ｂに過不足なく当接できる。

内歯プレート２３及び外歯プレート２２にそれぞれ凸面を設け、その位置に摩擦材を貼り付け、相手の摩擦面は、凸面に対向するような関係にすることにより、すなわち、対向する摩擦面が、凸面の高さ以上に摩擦材が変形もしくは磨耗しても干渉しない関係にすることにより、外歯プレート２２及び内歯プレート２３の対向する面で、軸方向にオフセットされた凸部の高さ分の軸方向長の短縮が可能となる。すなわち、摩擦面の対向する面数の組をＮ、凹部の高さをｈとするとＮ×ｈの軸寸法の短縮が湿式多板クラッチ全体として可能となる。これは以下説明する他の実施例についても同様である。

（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、外歯プレート２２の径方向の中間に凸面３２が設けられ、摩擦材３６が貼着されている。軸方向の配列方向で両端に位置する外歯プレート２２は、内歯プレート２３に対向する面にのみ凸面３２が設けられているが、それ以外の外歯プレート２２は、軸方向の両面に凸面３２が設けられている。

外歯プレート２２の凸面３２の外径側は金属の露出した摩擦面３１となっており、内径側は同じく金属の露出した摩擦面３３となっている。摩擦面３１及び３３は、互いに面一であるが、凸面３２は、摩擦面３１及び３３より軸方向に突出している。摩擦面３１及び３３も、凸面３２と同様に、軸方向の配列方向で両端に位置する外歯プレート２２には、片面のみに、またそれ以外の外歯プレート２２は、軸方向の両面に形成されている。

次に、内歯プレート２３は、径方向の中間に金属の露出した摩擦面３８が設けられている。摩擦面３８の外径側と内径側にはそれぞれ、摩擦面３８と隣接して凸面３７と凸面３９が設けられている。凸面３７には摩擦材３４が、凸面３９には摩擦材３５が貼着されている。凸面３７及び３９、また摩擦面３８は、内歯プレート２３の軸方向両側に設けられている。

図２に示すように、外歯プレート２２の凸面３２に貼着された摩擦材３６は、内歯プレート２３の摩擦面３８に対向し、摩擦面３１と３３は、それぞれ内歯プレート２３の凸面３７に貼着された摩擦材３４と凸面３９に貼着された摩擦材３５とに対向している。

第１実施例と同様に、内歯プレート２３に設けられる凸面３７とそこに貼着される摩擦材３４の内径側の縁部、更に凸面３９とそこに貼着される摩擦材３５の外径側の縁部は、外歯プレートの凹面３２とそこに貼着される摩擦材３６の内外径の縁部と干渉しないように所定のクリアランスを設けて配置される。従って、摩擦材３４、摩擦材３５、摩擦材３６が互いに干渉することなく、外歯プレート２２と内歯プレート２３とが締結できる、すなわちクラッチが締結できる。

（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。

本実施例では、軸方向の両端に配置される外歯プレート２２を除いて、外歯プレート２２、内歯プレート２３共に、軸方向の両側に摩擦面と凸面を備えている。両端部に配置される外歯プレート２２は、内歯プレート２３に対向する側のみに摩擦面と凸面とを有する。すなわち、両端の外歯プレート２２の一方は、内径側に摩擦材４８が貼着された凸面４２が形成され、外径側に摩擦面４１が形成されている。また、他方の外歯プレートは、外径側に摩擦材４６が貼着された凸面５６が形成され、内径側に摩擦面５５が形成されている。

中間に配置されるすべての外歯プレート２２は、同一の形状であり、軸方向の一側面の外径側の面５０に摩擦材４６が貼着され、内径側は凹部として形成された摩擦面４７となっている。また、反対側の側面では、外径側に摩擦面５７が設けられ、内径側に摩擦材４８が貼着された凸面５８が形成されている。

内歯プレート２３は、軸方向の一側面の外径側には、摩擦材４４が貼着された凸面５０が形成され、内径側には摩擦面４７が形成されている。また、反対側の側面では、外径側に摩擦面５３が設けられ、内径側に摩擦材４５が貼着された凸面５４が形成されている。

以上のような構成の外歯プレート２２と内歯プレート２３とが軸方向で当接して、クラッチが締結されると、それぞれ軸方向で対向している摩擦面４１と摩擦材４４、摩擦面５７と摩擦材４４、摩擦面５２と摩擦材４６、摩擦面５２と摩擦材４８、摩擦面４７と摩擦材４５が係合する。また、外歯プレート２２と内歯プレート２３に設けられる、対向する摩擦面と凸面とは、それぞれ縁部が干渉しないように互いに離れるように径方向の位置がオフセットされている。従って、クラッチの係合には支障はない。

（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。

本実施例は、第２実施例の変形例である。外歯プレート２２の径方向の中間に凸面６２が設けられ、摩擦材６６が貼着されている。軸方向の配列方向で両端に位置する外歯プレート２２の一方は、内歯プレート２３に対向する面にのみ凸面６２が設けられている。また、他方は、内歯プレート２３に対向する面にのみ外径側に凸面８１、内径側に凸面８３、その間に凹部として形成された摩擦面８２が形成されている。

中間に配置されるすべての外歯プレート２２は、同一の形状であり、軸方向の片面に、外径側に摩擦材６４を貼着した凸面８１、内径側に摩擦材６５を貼着した凸面８３、これらの中間に凹部として形成された摩擦面８２が設けられている。また、他面には、径方向の中間であって、摩擦面８２の反対側に摩擦材６６が貼着された凸面６２が形成されている。凸面６２の外径側には摩擦面６１、内径側には摩擦面６３が設けられている。この点は、図面において右端の外歯プレート２２と同じである。

内歯プレート２３は、同一の形状であり、軸方向の片面に、外径側に摩擦材７１を貼着した凸面７０、内径側に摩擦材７９を貼着した凸面７３、これらの中間に凹部として形成された摩擦面７２が設けられている。また、他面には、径方向の中間であって、摩擦面７２の反対側に摩擦材７７が貼着された凸面７４が形成されている。凸面７４の外径側には摩擦面７５、内径側には摩擦面７６が設けられている。

以上のような構成の外歯プレート２２と内歯プレート２３とが軸方向で当接して、クラッチが締結されると、それぞれ軸方向で対向している摩擦面６１と摩擦材７１、摩擦面６３と摩擦材７９、摩擦面７５と摩擦材６４、摩擦面７６と摩擦材６５、摩擦面７２と摩擦材６６、摩擦面８２と摩擦材７７とが係合する。また、外歯プレート２２と内歯プレート２３に設けられる、対向する摩擦面と凸面とは、それぞれ縁部が干渉しないように互いに離れるように径方向の位置がオフセットされている。従って、クラッチの係合には支障はない。

以上説明した各実施例では、内歯プレート及び外歯プレートの歯面圧が確保でき、内歯プレート及び外歯プレートの両面より摩擦熱が吸収されるために、耐熱性の低下もなく、歯面圧を適正にできインデンテーションの防止ができる。

また、以上説明した各実施例において、外歯プレート２２と内歯プレート２３に設ける凸面は、すべてその高さが等しく、そこに貼着される摩擦材の軸方向厚さもすべて等しいが、これは必ずしも等しくする必要はない。凸面の高さを低く設定した場合は、その凸面に貼着する摩擦材の厚みを大きくすればよい。逆に、凸面の高さを高く設定した場合は、その凸面に貼着する摩擦材の厚みを小さくすればよい。

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。

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
２３ａ，２２ｂ，３２、３７、３９
４２、５０、５４、５８、６２、７０
７３、８１、８３凸面
２２ａ、２３ｂ、３１、３３、３５
３８、４１、４８、５３、５７
６１、６３、７２摩擦面
２４、２５、３４、３５、３６、４４
４５、４８、７１、７９、６６
８１、８２摩擦材
６ピストン
８スプライン

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は、それぞれ軸方向の一面に摩擦材の貼着される凸面と、前記コアプレートの表面が露出した摩擦面とを備え、前記凸面と前記摩擦面とは互いに対向し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は、径方向に複数位置に摩擦材が貼られていることを特徴とする請求項１に記載の湿式多板クラッチ。
前記内歯プレート及び前記外歯プレートは、軸方向の一面とその反対面とで前記摩擦材の配置が非対称であることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の湿式多板クラッチ。
摩擦面での吸収熱容量が外歯プレートおよび内歯プレートでおおよそ等しくなるそれぞれのコアプレートの板厚であることを特徴とする請求項１から３の何れか記載の湿式多板クラッチ。
最外径側で係合する前記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前記コアプレートの板厚が前記外歯プレートの前記コアプレートの板厚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前記摩擦材の摩擦面積が前記外歯プレート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前記コアプレートの板厚は前記内歯プレートの前記コアプレートの板厚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。
請求項１から８の何れか１項に記載の外歯プレート及び／または内歯プレートの製造方法であって、
前記凸面のみに接着剤を塗布して前記摩擦材が接着されることを特徴とする製造方法。