JP2008133839A - 発進クラッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】 少量の潤滑流量で、効率よくクラッチの熱を冷却することができ、既存のトランスミッションに設けられたオイルポンプでも十分冷却可能な発進クラッチを提供する。
【解決手段】 トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と摩擦板を収容するクラッチドラムを有し、湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出される。
【選択図】 図1
【解決手段】 トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と摩擦板を収容するクラッチドラムを有し、湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自動車等のトルクコンバータの代わりに使用可能な発進クラッチに関する。
従来、自動変速機、すなわちAT(オートマチックトランスミッション)において、車両発進はトルクコンバータでのトルク伝達によって行っていた。トルクコンバータはトルク増幅効果もあり、トルク伝達も滑らかであるため多くのAT車両に搭載されていた。
一方、トルクコンバータはトルク伝達時の滑り量が多く、あまり効率的ではないという欠点も有している。
そこで最近では、トルクコンバータに代えて発進クラッチを用いることが提案されており、またギア比を落とすと共に変速数を増やして低速域でのトルク増幅を図ることも行われている。
一般に発進クラッチは、クラッチケース内に収容された湿式多板クラッチを備えている。多板クラッチは、出力側の摩擦係合要素である摩擦板、すなわちフリクションプレート及び入力側の摩擦係合要素であるセパレータプレートが軸方向で交互に配置されている。このような構成で、ピストンにより、フリクションプレートとセパレータプレートとを係合させることで動力の伝達を行っている。
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2002−357232号公報
米国特許第6929105号明細書
発進クラッチは、発熱が大きいため冷却に大量の潤滑油を流す必要がある。このため、大きなポンプ容量を必要とし、従来のミッションに設けられているオイルポンプは容量不足であり、そのままでは発進クラッチを搭載できないという問題がある。また、従来のオイルポンプは、少量の油で冷却するため、クラッチ部に熱が蓄熱され、クラッチが焼けてしまうという問題がある。
特許文献1は、クラッチを冷却するため大量の潤滑油を流し、クラッチドラムの径方向に排出のために多数の穴が開けてある発進クラッチを開示している。しかしながら、この場合、潤滑油はクラッチ部より速く排出されるため、クラッチ部と油との間で熱の交換が十分行えず、クラッチの冷却効率はよくなく、熱がクラッチ部に溜まり易い構造である。また、特許文献2のように、油が充満していると、クラッチ部の熱は油に伝達されるものの、油がクラッチ部に滞留しすぎて、特許文献1と同様に、クラッチ部の熱がスムースに除去できないことになる。
そこで,本発明の目的は、少量の潤滑流量で、効率よくクラッチの熱を冷却することができ、既存のミッションに設けられたオイルポンプでも十分冷却可能な発進クラッチを提供することである。
上記目的達成のため、本発明の発進クラッチは、
トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、
湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と摩擦板を収容するクラッチドラムを有し、湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出されることを特徴としている。
トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、
湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と摩擦板を収容するクラッチドラムを有し、湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出されることを特徴としている。
本発明の発進クラッチによれば、次のような効果が得られる。効率よく冷却用の摩擦板に供給された油は一時的にクラッチ内部に留まり、クラッチ部から熱を奪い、その後、クラッチ部の遠心力作用により、速やかにクラッチ部よりトランスミッション側に排出されることにより、オイルポンプ容量の小型化および発進クラッチの耐熱性の両立が可能となり、燃費向上および信頼性の向上が可能となる。
また、少ないオイル流量で発進クラッチの冷却が可能となり、既存トランスミッションへの取り付けも可能となる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図示の実施例は例示として本発明を示しているに過ぎず、その他の変更が可能なことは言うまでもない。
(第1実施例)
図1は、本発明にかかる実施例の発進クラッチの軸方向断面図である。発進クラッチ10は、クラッチドラム、すなわちクラッチケース1とその中に収容された湿式多板クラッチ30を備えている。湿式多板クラッチ30のクラッチケース1の内部には出力側の摩擦係合要素であるほぼ環状の摩擦板、すなわちフリクションプレート(内歯プレート)3と入力側の摩擦係合要素であるほぼ環状のセパレータプレート(外歯プレート)4とが軸方向で交互に配置されている。クラッチケース1の開口側である軸方向の一端にはほぼ環状のバッキングプレート5が、ほぼ環状の止め輪6によって軸方向において固定状態に支持され、セパレータプレート4を保持している。
図1は、本発明にかかる実施例の発進クラッチの軸方向断面図である。発進クラッチ10は、クラッチドラム、すなわちクラッチケース1とその中に収容された湿式多板クラッチ30を備えている。湿式多板クラッチ30のクラッチケース1の内部には出力側の摩擦係合要素であるほぼ環状の摩擦板、すなわちフリクションプレート(内歯プレート)3と入力側の摩擦係合要素であるほぼ環状のセパレータプレート(外歯プレート)4とが軸方向で交互に配置されている。クラッチケース1の開口側である軸方向の一端にはほぼ環状のバッキングプレート5が、ほぼ環状の止め輪6によって軸方向において固定状態に支持され、セパレータプレート4を保持している。
環状のクラッチケース1は、その内周の中央に円筒部32が設けられ、外周には円筒部32と径方向で対向する外径部、すなわちドラム部34が設けられている。ドラム部34は中実であり、径方向に貫通する孔が設けられていない。ドラム部34の内周にはスプライン部39が設けられ、セパレータプレート4が軸方向で摺動自在に係合している。円筒部32の軸方向反対側には、突出部33が設けられ、エンジン(不図示)のクランク軸11の凹部38に嵌合している。また、円筒部32は、不図示のトランスミッションに連結した入力軸16に後述のハブ部材2の円筒部50と軸受51を介し支持されている。
本実施例では、3枚のフリクションプレート3と4枚のセパレータプレート4とで湿式多板クラッチ30を構成しているが、これら入力側及び出力側の摩擦係合要素の枚数は、必要なトルクに応じて任意に変更できることは言うまでもない。また、フリクションプレート3の軸方向の両面には、ほぼ環状の摩擦材35、または複数セグメントに分割された摩擦材35が接着等により固定されている。また、セパレータプレート(外歯プレート)4に摩擦材35を固着してもよいし、フリクションプレート(内歯プレート)3とセパレータプレート4のそれぞれの片面に交互に摩擦材35を固着してもよい。
図1において、クラッチケース1内であって、クラッチケース1の閉口端側にはピストン8が軸方向摺動自在に円筒部32の外周に嵌合されており、ピストン8及びクラッチケース1との間にはピストン8に油圧を与えるための油圧室31が画成されている。ピストン8の油圧室31と反対側にはプレート70が円筒部32に固定されている。プレート70には、スプリング9の軸方向一端が固定されている。スプリング9の軸方向の他端はピストン8に当接しており、ピストン8に所定の押圧力を与えて、ピストン8を油圧室31方向へ、すなわちクラッチの解放方向へ常時付勢している。スプリング9は、ここでは所定の弾性を有するコイルスプリングであるが、その他の形態のスプリングを用いることもできる。ピストン8のセパレータプレート4に対向する面セパレータプレート4に対向する面及びピストン8と反対側のプレート面には、軸方向に突出する突起55が設けられ、この突起55がセパレータプレート4の荷重作用点の中心または中心近傍を押圧することで全てのプレートの摩擦面が係合面全体で均一な面圧により接触するようになり、湿式多板クラッチ30が締結される。また、均一な面圧により、発熱部の偏りが防止されることによりクラッチ部の耐熱性が向上する。
トランスミッションの入力軸16と一体で回転するように入力軸16に嵌合したハブ部材2は、その外周にスプライン部36が設けられている。径方向の貫通孔37を有するスプライン部36には、フリクションプレート3が軸方向摺動自在に嵌合している。従って、クランク軸11から入力される動力は、クランク軸11、ダンパ装置14(後述)、クラッチケース1、湿式多板クラッチ30、ハブ部材2、入力軸16の経路で不図示のトランスミッションに伝達される。
湿式多板クラッチ30のクラッチケース1は、ハウジング12の一部であるカバー部13に覆われている。また、ハウジング12内には、クラッチ締結時の衝撃などを吸収する衝撃緩衝機構であるダンパ装置14が設けられている。ダンパ装置14は、スプリング19を保持するリテーナプレート40と、クラッチケース1の円筒部53の外周に取り付けられ、スプリング19に嵌合する爪部材41によって構成される。リテーナプレート40は、ナット42によりハウジング12に固定されている。また、クラッチケース1とハウジング12との間には、スラストニードル軸受43が介装されている。
エンジンからの動力が伝達される出力軸でもあるトランスミッションの入力軸16には軸方向に延在する油供給路52が設けられている。不図示の供給源から供出される油圧用の油は、入力軸16と円筒部53との間の隙間からクラッチケース1の円筒部32に設けた径方向の貫通孔60を通り、複数のシール部材により油密状態に維持される油圧室31に供給される。
入力軸16の軸方向一端の外周にはスプラインが設けられ、ハブ部材2の円筒部50がスプライン嵌合している。すなわち、入力軸16とハブ部材2とは一体状態で回転する。ハブ部材2とクラッチケース1の円筒部53及び入力軸16の端部との間には、スラストワッシャ61が介装されている。スラストワッシャ61は、ニードル軸受でもよい。
前述のようにハブ部材2は、トランスミッションの入力軸に軸方向摺動自在に嵌合しており、クラッチケース1の円筒部32がハブ部材2の円筒部50に軸受51を介して相対回転可能に嵌合している。クラッチケース1のエンジン側に延在する突出部33はエンジンのクランク軸11に支持され、クラッチケース1のトランスミッション側に延在する円筒部32はハブ部材2の円筒部50の外周面に支持されている。
クラッチケース1の開放端には、カバー部材7が設けられている。カバー部材7は、外径縁部63が、クラッチケース1のスプライン部39に嵌合している。このため、カバー部材7は、クラッチケース1と共に回転する。カバー部材7の内径側は円筒部62となっており、入力軸16との間に軸方向の潤滑油通路21を画成している。円筒部62の軸方向の端部64は、+オイルポンプ15に接続され、カバー部材7の回転によりオイルポンプ15を作動させる。オイルポンプ15からの油は、一旦トランスミッション側の油圧制御装置(不図示)に供給された後、発進クラッチ10およびトランスミション側のブレーキ部(不図示)やクラッチ部(不図示)の作動油として供給され、また、発進クラッチ10及びトランスミション側の各部位に潤滑のために供給される。
カバー部材7は、トランスミッションの側壁65にニードル軸受66で回転可能に支持されている。カバー部材7の径方向の中間部はハブ部材2の中間部と対向しており、その間に狭い通路22を画成している。図1から分かるように、カバー部材7を設けることで、ほぼ囲まれたスペースに湿式多板クラッチ30が配置される。発進クラッチ10に隣接して配置されるトランスミッションケース18の側壁には軸方向に貫通した油戻り孔17が設けられている。
ハブ部材2のスプライン部36の反対側(内径側)の自由端には、内径方向に突出する堰部75が設けられている。堰部75は、連続的、または間欠的に環状に設けられている。また、カバー部材7のハブ部材2側の面には、ハブ部材2のスプライン部36に向かって突出する環状の突出部76が設けられている。堰部75と突出部76とは、軸方向でオフセットされた位置に設けられており、後述の通路22からの潤滑油に対して、いわゆるラビリンスとなり、潤滑油がハブ部材2とカバー部材7との間に滞留しやすくなる。
発進クラッチ10に隣接して配置されるトランスミッションケース18の側壁には軸方向に貫通した油戻り孔17が設けられている。湿式多板クラッチ30を潤滑した潤滑油はこの油戻り孔17を介してトランスミッション内に戻る。
ここで、湿式多板クラッチ30を潤滑する潤滑油の油路と油圧室31に油を供給する油路について説明する。湿式多板クラッチ30を潤滑する潤滑油は、オイルポンプ15の駆動により、トランスミッションから潤滑油通路21、ハブ部材2とカバー部材7との間に画成された通路22を通り、ハブ部材2の貫通孔37などを通過して湿式多板クラッチ30を潤滑する。湿式多板クラッチ30を潤滑後の潤滑油は、クラッチケース1のドラム部34に径方向の貫通孔が設けられていないため、外径側に移動することができず、クラッチ部内に一時的に溜まった後、クラッチケースのスプライン部39を介して、軸方向すなわちカバー部材7の方向に向かう。このためカバー部材7には、潤滑油の流れを円滑にするため必要に応じて軸方向の貫通孔を設けてもよい。
カバー部材7を過ぎた潤滑油は更に軸方向に流れ、トランスミッションケース18の側壁に設けた油戻り孔17を通過して、トランスミッションに戻る。潤滑油が通る経路は、図1において矢印で示している。以上の説明から分かるように、潤滑油は、軸方向から供給され、軸方向に排出される構成となっている。
次に、ピストン8を制御する油圧回路について説明する。入力軸16に設けた油供給路52には、不図示の油供給から油圧用の油が供給されている。油供給路52を通った油は、入力軸16と円筒部53の端面との間の隙間からクラッチケース1の円筒部32に設けた径方向の貫通孔60を通り、油圧室31に供給される。不図示の油圧回路により印加される油圧によりピストン8は、図1において左方向に移動し、湿式多板クラッチ30を締結させる。
以上説明した、潤滑油の油路とピストン制御用の油圧回路とは独立して設けられている。このため、本発明の発進クラッチは従来のトルクコンバータとの置き換えが容易となっている。
次に、本発明の発進クラッチをエンジンとトランスミッションの間に取り付けるには、以下の手順で行う。発進クラッチ10とダンパ装置14とを組立て、ユニット状にしたものを、トランスミッションの入力軸16のスプラインに挿入した後、カバー部材7をトランスミッションケース18に固定し、その後エンジンのクランク軸11にクラッチケース1の突出部33を挿入する。その後、ダンパ装置14とドライブプレートを固定することにより、発進クラッチ10は、トランスミッション側およびエンジンのクランク軸11との芯が合い、軸方向の取り付けの誤差を吸収した、精度良い組み付けができる。また、駆動側のクラッチケース1がクランク軸11とトランスミッションの入力軸16でしっかりと支持されることにより、回転精度が向上し、耐シャダー性及び、回転部の磨耗性も向上し、良好な発進性能を発揮できる。
前述のように、入力軸16に対してハブ部材2がスプライン嵌合し、ハブ部材2に対してクラッチケース1が嵌合し、クラッチケース1がエンジンのクランク軸11に支持される構成となっているため、クラッチ部、トランスミッション、エンジン、各部の芯合わせが良好に行える。また、ハブ部材2もその円筒部50が、入力軸16とクラッチケース1の円筒部32とに挟持されるように保持されているので、ハブ部材2の回転が安定する。
(第2実施例)
図2は、本発明にかかる第2実施例の発進クラッチを示す軸方向断面図である。基本的構成は、図1に示した第1実施例と同じであるので、その部分については説明を省略する。
図2は、本発明にかかる第2実施例の発進クラッチを示す軸方向断面図である。基本的構成は、図1に示した第1実施例と同じであるので、その部分については説明を省略する。
第2実施例は、クラッチカバーの構成と潤滑油の排出経路が第1実施例と異なる。クラッチ部30を覆うクラッチカバー73は、ハウジング12と別体として設けられている。クラッチケース1に対する接続は第1実施例と同じであるが、クラッチカバー73は、ハウジング12のトランスミッション側の側壁74にボルト72により固定されている。
側壁74には、クラッチ部30を潤滑した潤滑油がトランスミッション側に排出される貫通孔71が設けられ、クラッチ部30からの潤滑油は、この貫通孔71を通過してトランスミッション方向へ流れる。図2から分かるように、貫通孔71は、フリクションプレート3とセパレータプレート4とから成る、クラッチ部30の摩擦係合部に対して軸方向でほぼ対向しており、摩擦係合部を潤滑した潤滑油を効率的に貫通孔71へと向かわせることができる。
次に、図3を用いて、本発明の各実施例に使用されるフリクションプレート(摩擦板)の詳細について説明する。フリクションプレート3は、環状で鋼製のコアプレートに複数の摩擦材セグメント74を接着剤などで環状に固定することにより形成されている。コアプレート20の内周にはスプライン20aが形成され、このスプライン20aはハブ部材2のスプライン部36に嵌合する。
摩擦材セグメント74の表面には、コアプレートの直径方向に平行な溝76と垂直な溝77とが、それぞれほぼ等間隔で複数個設けられている。溝76及び溝77は、摩擦材セグメント74をコアプレート20に固定する前、または固定後にプレス等により凹溝として形成される。溝76と溝77は図示のようにほぼ直交している。
摩擦材セグメント74間には、コアプレート20の直径方向に平行な、すなわち溝76と平行な溝75が画成されている。溝75は、摩擦材セグメント74間でコアプレート20の表面が露出して形成されている。
摩擦材セグメント74に設ける溝は、放射状の溝にすることもできる。また、セグメントではなく、環状の摩擦材を固定することもできる。摩擦材セグメントや環状の摩擦材は、コアプレート20の片面または両面に固定する。片面に摩擦材を貼着した場合、非貼着側に対向する、セパレータプレート4の片面に摩擦材を貼着することもできる。
溝75、溝76と溝77は、潤滑油の流通性を確保すると同時に、効率的な熱交換のため潤滑油を保持する必要がある。このため、軸方向の深さと幅によって決定される、溝75、溝76及び溝77の体積率は、約10%から約50%とした。好ましくは、約20%から約40%がよい。ここで、「体積率」とは、コアプレート20に一様に環状の摩擦材を貼着したと仮定した場合の摩擦材の総体積に対する、溝75、溝76及び溝75の総体積の割合を示している。
以上説明した本発明の各実施例において、発進クラッチの湿式多板クラッチ30を係合させるために押圧するピストン8を押圧させるスプリング9は、コイルスプリング以外にも、例えば板ばね、ウェーブスプリング等も用いることができる。また、押圧力、すなわちばね圧やピストンを押圧するための油圧は、車両の重量や発進クラッチの摩擦係合要素の摩擦係数、摩擦係合面の面積等の特性を考慮した上で設定することができる。
1 クラッチケース
2 ハブ部材
3 フリクションプレート
4 セパレータプレート
8 ピストン
10 発進クラッチ
30 湿式多板クラッチ
12 ハウジング
31 油室
2 ハブ部材
3 フリクションプレート
4 セパレータプレート
8 ピストン
10 発進クラッチ
30 湿式多板クラッチ
12 ハウジング
31 油室
Claims (17)
- トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、
前記湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と前記摩擦板を収容するクラッチドラムを有し、前記湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出されることを特徴とする発進クラッチ。 - 前記クラッチドラムの外径には半径方向に延在する油排出孔が設けられていないことを特徴とする請求項1に記載の発進クラッチ。
- 前記クラッチドラムはクラッチカバーに覆われ、前記発進クラッチは、ハウジング内に収容され、前記クラッチカバーは、前記ハウジングと一体であることを特徴とする請求項1に記載の発進クラッチ。
- 前記クラッチドラムはクラッチカバーに覆われ、前記発進クラッチは、ハウジング内に収容され、前記クラッチカバーは、前記ハウジングと別体であることを特徴とする請求項1に記載の発進クラッチ。
- 前記クラッチドラムの内周には、前記摩擦板のスプラインが係合するスプライン溝が設けられ、前記油は前記スプライン溝を介して軸方向に排出されることを特徴とする請求項1または2に記載の発進クラッチ。
- 前記発進クラッチは、車両のトランスミッションに取り付け可能であり、前記トランスミッションには前記湿式多板クラッチから排出される油を前記トランスミッションに戻すための切欠が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発進クラッチ。
- 前記切欠は、前記湿式多板クラッチから油が排出される位置に合わせて設けられていることを特徴とする請求項6に記載の発進クラッチ。
- 前記発進クラッチは、潤滑油を供給するための油路と、クラッチ作動のための油路の2系統の油路を備えていることを特徴とする請求項1乃至7に記載の発進クラッチ。
- 前記摩擦板は、外歯摩擦板と内歯摩擦板とから成り、前記外歯摩擦板または前記内歯摩擦板の軸方向の両面に摩擦材が貼着されていることを特徴とする請求項1に記載の発進クラッチ。
- 前記摩擦板は、外歯摩擦板と内歯摩擦板とから成り、前記外歯摩擦板または前記内歯摩擦板の軸方向の片面に摩擦材が貼着されていることを特徴とする請求項1に記載の発進クラッチ。
- 前記摩擦材には、複数の溝が設けられていることを特徴とする請求項9または10に記載の発進クラッチ。
- 前記溝の体積率は、約10%から約50%であることを特徴とする請求項11に記載の発進クラッチ。
- 前記溝の体積率は、約20%から約40%であることを特徴とする請求項11に記載の発進クラッチ。
- 前記湿式多板クラッチは、摩擦材を支持するスプライン部を有するハブ部材を備えており、前記スプライン部の内径側端部には内径方向に突出する堰部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至13の何れか1項に記載の発進クラッチ。
- 前記クラッチドラム部の開口部に前記クラッチドラムと一体にカバー部材が設けられており、前記カバー部材は、オイルポンプを駆動することを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載の発進クラッチ。
- 前記カバー部材には、前記スプライン部に向かって突出する環状の突出部が設けられていることを特徴とする請求項14に記載の発進クラッチ。
- 前記摩擦板を押圧するピストンが設けられ、前記ピストン側と前記ピストンと反対側のプレートの荷重作用点が中心近傍にあることを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項に記載の発進クラッチ。
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