JP2007315558A - 機械結合式湿式多板クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】湿式摩擦材による多板クラッチの利点、すなわち、押圧力により伝達トルクを制御できるという特徴を生かしつつ、単一のピストンによる押圧力で、係合開始時には摩擦係合要素により滑らかな係合を実現し、完全係合時に必要な大きなトルクは、機械結合要素により伝達できる機械結合式湿式多板クラッチを提供する。
【解決手段】単一のピストンにより摩擦結合要素と機械結合要素とを作動させる機械結合式湿式多板クラッチにおいて、単一のピストンよる所定荷重以下の押圧により摩擦係合要素が作動し、単一のピストンによる所定荷重以上の押圧により、摩擦係合要素及び機械結合要素が作動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の自動変速機の変速用クラッチ、ロックアップクラッチ、発進クラッチ、４輪駆動用クラッチに使用できる機械結合式湿式多板クラッチに関する。

ペーパ摩擦材からなる湿式多板クラッチは、摩擦面に加える荷重により、伝達トルクが制御できること、また、トルク伝達時のスムースな係合ができる等の利点があり、主に、自動変速機の変速装置や、トルクコンバータ、発進クラッチや４輪駆動のデファレンシャルに多く使用されている。

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２００４−２５１３７２号公報

しかし、近年の省燃費化やコストダウンの要求に応じるため、湿式多板クラッチの使用枚数の削減、取り付けスペースの削減、ポンプ容量の小型化などが課題とされている。湿式多板クラッチが必要なトルクを伝達するためには、所定の押圧力、使用枚数が必要であり、使用枚数の削減、取り付けスペースの削減ともに実現困難であった。

本発明の目的は、湿式摩擦材による多板クラッチの利点、すなわち、押圧力により伝達トルクを制御できるという特徴を生かしつつ、単一のピストンによる押圧力で、係合開始時には摩擦係合要素により滑らかな係合を実現し、完全係合時に必要な大きなトルクは、機械結合要素により伝達できる機械結合式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、本発明の機械結合式湿式多板クラッチは、
単一のピストンにより摩擦結合要素と機械結合要素とを作動させる機械結合式湿式多板クラッチにおいて、
前記単一のピストンよる所定荷重以下の押圧により前記摩擦係合要素が作動し、前記単一のピストンによる所定荷重以上の押圧により、前記摩擦係合要素及び前記機械結合要素が作動することを特徴としている。

本発明によれば、以下のような効果が得られる。

単一のピストンによる押圧力で、係合開始時には摩擦係合要素により滑らかな係合を実現し、完全係合時に必要な大きなトルクは、機械結合要素により伝達できるため、伝達トルクの制御が容易となる。

発進クラッチや、トルクコンバータのロックアップクラッチなどに使用した場合は、伝達トルクの小さなゾーンにおいては湿式多板クラッチでのスベリ制御が可能となり、完全係合時においては機械的結合により大きなトルク伝達ができる。

また、４輪駆動車の２輪駆動と４輪駆動の切替用クラッチに使用した場合には、湿式多板クラッチで、前輪もしくは後輪のトルクの伝達トルクの配分ができ、また完全結合時には機械的結合により、より大きなトルクを伝達できる。この場合、機械式結合クラッチにワンウェイクラッチ機能を持ったクラッチを前輪駆動部に使用することにより、４輪駆動されている旋回時においての前輪後輪の回転差を吸収できる。この場合、湿式多板クラッチは係合しており、湿式多板クラッチの係合力をコントロールすることにより、より一層の旋回性能向上が期待できる。更に、後退時においては、ワンウェイクラッチを使用した場合にも、湿式多板クラッチのみでのトルク伝達は可能である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は本発明を例示として説明するものであって、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。また、各図面中同一部分は同一符号で表わしてある。

図１は、本発明の機械結合式湿式多板クラッチの軸方向部分断面図である。機械結合式湿式多板クラッチ５０は、複数の摩擦係合要素からなり、ピストン２に隣接した摩擦係合要素部２０と複数の機械結合要素からなる機械結合要素部３０とを備えている。

機械結合式湿式多板クラッチ５０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（不図示）と、クラッチケース１の内周に設けられたスプライン１ａに軸方向で移動自在に配置された環状の外歯プレート、すなわちセパレータプレート４と、ハブの外周に設けられたスプライン（不図示）に摩擦板５と軸方向で交互に配置され、摩擦材６が貼着された環状の内歯プレート、すなわち摩擦板５とからなっている。セパレータプレート４と摩擦板５とはそれぞれ複数個設けられている。セパレータプレート４と摩擦板５とで摩擦係合要素部２０を構成している。

機械結合式湿式多板クラッチ５０は、セパレータプレート４と摩擦板５とを押圧し締結させるピストン２を備えている。クラッチケース１の開口端には、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１６とそれを保持する止め輪１７とが設けられている。

図１に示すように、単一のピストン２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２の外周面とクラッチケース１の内面との間にはＯリングなどのピストンシールリング３が介装されており、クラッチケース１の閉口端の内面とピストン３との間に油密状態の油圧室（不図示）が画成されている。油圧室の油圧のＯＮ／ＯＦＦにより、機械結合式湿式多板クラッチ５０の締結及び解放が行われる。

軸方向摺動自在に保持された摩擦板５は、その両面に所定の摩擦係数を有する摩擦材６が固定されている。しかしながら、摩擦材６は、摩擦板５及びセパレータプレート４の片面のみに設けることもできる。

摩擦係合要素部２０と軸方向で隣接して機械結合要素部３０が配置されている。摩擦係合要素部２０と機械結合要素部３０との間には荷重制御板７が設けられている。環状の荷重制御板７は、クラッチケース１のスプライン１ａに軸方向移動可能に設けられている。

機械結合要素部３０は、２ウェイクラッチまたはワンウェイクラッチからなる。図１では、総称して単に「クラッチ」と称する。クラッチ４０は、外輪９、外輪９と相対回転自在に外輪９の内径側に同心上に配置された内輪８と、外輪９と内輪８との間に配置され、内外輪間でトルクを伝達するローラ１０と、ローラ１０を保持する保持器１１とからなっている。

クラッチ４０の外輪９は、軸方向の一端で荷重制限板７に接し、他端はバッキングプレート１６と外輪９との間に配置された荷重制限ばね１９に接している。すなわち、外輪９は荷重制限ばね１９により所定の付勢力で荷重制限板７に押し付けられている。荷重制限ばね１９は、コイルスプリングまたは皿ばねなどから任意に選択できる。

クラッチ４０の保持器１１は、ほぼ環状の形状を有し、軸方向の一端にフランジとして形成された保持器摩擦板１２を一体的に備えている。また、保持器摩擦板１２の近傍には、保持器１１をローラ１０の中立位置に保持するための保持器付勢ばね１８が設けられている。保持器付勢ばね１８は、ここではＣ型ばねであり、図２に関して後述するように外輪９と保持器１１の端面に設けた切欠に折り曲げ部が嵌合している。

保持器摩擦板１２と対向して保持器制御板１３が設けられている。保持器制御板１３は、保持器摩擦板１２に対向した面に摩擦材１４を貼着されている。保持器制御板１３は、バッキングプレート１６に設けられ、保持器１１の摩擦力を制御する制御ばね１５によって保持器摩擦板１２に向かって付勢されている。

機械結合式湿式多板クラッチ５０が作動していないときは、保持器制御板１２は保持器摩擦板１２と当接していない。機械結合式湿式多板クラッチ５０が作動して、クラッチ４０の保持器１１が図１において左方向に変位すると、保持器摩擦板１２が保持器制御板１３に当接して、摩擦材１４を介して摩擦結合する。このとき、制御ばね１５の付勢力により保持器摩擦板１２と保持器制御板１３との当接状態が制御される。尚、制御ばね１５は、コイルスプリングまたは皿ばね等から任意に選択できる。

以上のように構成された、機械結合式湿式多板クラッチ５０は以下のように作動する。不図示の油圧室からの油圧を受け、ピストン２が、図１において左方向に移動すると、先ず一番右側のセパレータプレート４に当接する。ピストン２が更に移動すると、セパレータプレート４と摩擦板５とが係合するようになり、摩擦係合要素部２０が締結状態になる。この状態では、一番左端の摩擦板５は荷重制御板７に当接しているが、ピストン２は、荷重制御板７が保持器１１を軸方向に移動させるまでの押圧力を発生していない。

設定した所定荷重以下の押圧力がピストン２により摩擦係合要素部２０に加わると、上述のように摩擦係合要素部２０が作動・締結し、所定荷重以上の押圧力がピストン２により加えられると、摩擦係合要素部２０のみならず、機械結合要素部３０も作動する。すなわち、摩擦締結と機械結合とが同時に行われている。

このようにピストン２の押圧力が機械結合要素部３０に伝達されると、機械結合要素部３０の主要部分であるクラッチ４０の外輪９、保持器１１、内輪８が、荷重制御板７を介して押圧される。このとき、外輪９は荷重制限ばね１９の付勢力に抗して図１において左方向に変位する。

荷重制御板７に押された保持器１１は、保持器摩擦板１２が保持器制御板１３と摩擦係合する。これにより、保持器制御板１３からの摩擦力により保持器１１が噛合い方向に駆動される。

以上、説明したように、本発明の機械結合式湿式多板クラッチ５０によれば、２段階のトルク伝達が可能である。すなわち、単一のピストン２による押圧力で、係合開始時には摩擦係合要素部２０により滑らかな係合を実現し、完全係合時に必要な大きなトルクは、２ウェイクラッチやワンウェイクラッチなどの機械結合要素部３０により伝達できるため、伝達トルクの制御が容易となる。

図２は、図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、クラッチがロックされていない状態を示す。また、図３は、図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、時計方向にロックした状態を示す。更に、図４は、図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、反時計方向にロックした状態を示す。

図２−図４では、クラッチとして２ウエイクラッチを用いている。クラッチ４０は、円周方向いずれの方向でも回転をロックできる機能を有し、外輪９は、その内周面に傾斜が反対の２つのカム面９ａと９ｂを備えている。Ｃ型の保持器付勢ばね１８は、その両端部の折り曲げ部１８ａを外輪９の端面９ｃと保持器１１の切欠部１１ａに係合させている。保持器付勢ばね１８は、ローラ１０を中立位置に保持させるための付勢力を保持器１１に与えている。

図２は、ローラ１０が中立位置にあり、いずれの回転方向にもロックされていない。図３は、ローラ１０が、カム面９ａに噛合し時計方向にロックした状態を示しており、図４は、ローラ１０が、カム面９ｂに噛合し反時計方向にロックした状態を示している。

図５は、図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、時計方向にロックした状態を示す。ここではクラッチ４０としてワンウェイクラッチが使用されている。保持器摩擦板１２、保持器付勢ばね１８、保持器制御板１３などは、図２−４で説明したものと同様の機能を果たす。図５では、外輪９は、時計方向にカム面９ｃを備え、反時計方向にはカム面９ｃに連続した壁部９ｄを備えている。

図５は、ローラ１０がロックしてない中立位置にあることを示している。この状態では、ローラ１０は壁部９ｄとカム面９ｃとに接触している。この状態から外輪９と内輪８が相対回転して、ローラ１０がカム面９ｃに噛み合うと、クラッチ４０はロックされる。

以上説明した実施例では、クラッチとしてローラ型のワンウェイクラッチを用いたが、例えば、スプラグ型などその他の形式のワンウェイクラッチも使用できることは言うまでもない。また、内歯プレート５や外歯プレート６に貼り付ける摩擦材は、環状の摩擦材でもよいし、複数の摩擦材セグメントを環状に配置して張り付けることもできる。

本発明の機械結合式湿式多板クラッチの軸方向部分断面図である。 図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、クラッチがロックされていない状態を示す。 図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、時計方向にロックした状態を示す。 図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、反時計方向にロックした状態を示す。 図１に示したクラッチの一部破断した正面図であり、時計方向にロックした状態を示す。

符号の説明

１ ドラム
２ ピストン
４ セパレータプレート
５ 摩擦板
６ 摩擦材
７ ピストン
８ 内輪
９ 外輪
１０ ローラ
１１ 保持器
４０ クラッチ
５０ 機械結合式湿式多板クラッチ

Claims (5)

1. 単一のピストンにより摩擦結合要素と機械結合要素とを作動させる機械結合式湿式多板クラッチにおいて、
   前記単一のピストンよる所定荷重以下の押圧により前記摩擦係合要素が作動し、前記単一のピストンによる所定荷重以上の押圧により、前記摩擦係合要素及び前記機械結合要素が作動することを特徴とする機械結合式湿式多板クラッチ。
2. 前記摩擦係合要素は湿式多板クラッチであり、前記機械結合要素は２ウェイクラッチであることを特徴とする請求項１に記載の機械結合式湿式多板クラッチ。
3. 前記摩擦係合要素は湿式多板クラッチであり、前記機械結合要素は、ワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項１に記載の機械結合式湿式多板クラッチ。
4. 前記機械結合要素は、保持器制御板と保持器との摩擦力により、噛合い方向にローラを駆動することを特徴とする請求項１に記載の機械結合式湿式多板クラッチ。
5. 前記所定荷重は、荷重制御板とバックプレートの間に配置された付勢部材による押圧力により設定されることを特徴とする請求項１に記載の機械結合式湿式多板クラッチ。
   

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