JP2008138793A - 発進クラッチ - Google Patents

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、クラッチドラムはエンジンの駆動力を受けて回転し、湿式多板クラッチを潤滑した油はクラッチドラム内に滞留した後に、発進クラッチを収容するハウジングまたはトランスミッションに設けた開口部からトランスミッションに排出される。
【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、少量の潤滑油量で、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、前記クラッチドラムは前記エンジンの駆動力を受けて回転し、前記湿式多板クラッチを潤滑した油はクラッチドラム内に滞留した後に、発進クラッチを収容するハウジングまたはトランスミッションに設けた開口部からトランスミッション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。

発進クラッチを収容するハウジングまたはトランスミッションに設けた開口部からトランスミッションに油を戻す構成となっているため、少量の油で効率よく潤滑できる。

開口部が、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ため、湿式多板クラッチを潤滑した油を効率よくトランスミッションに戻すことができる。

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、以下説明する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、エンジンからの駆動力を受けて回転するクラッチドラム、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。

以上説明したように、エンジンからの駆動力は、クランク軸１１からダンパ装置１４を介してクラッチケース１に伝達され、フリクションプレート３及びセパレータプレート４などの摩擦板を介してハブ部材２に伝達される。エンジンからの駆動力を受けてクラッチケース１が回転するようにしたのは、クラッチ部に供給された油がクラッチケース１内を拡散し熱授受をしやすいようにするためである。

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開口部、すなわち油戻り孔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。このようにトランスミッションに設けた開口部からトランスミッションに油を戻す構成となっているため、少量の油で効率よく潤滑できる。

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。第２実施例では、トランスミッションに油を戻す開口部が発進クラッチを収容するハウジングに設けられている。

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。

ハウジング１２の側壁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開口部、すなわち貫通孔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、湿式多板クラッチ部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。このようにハウジング１２に設けた開口部からトランスミッションに油を戻す構成となっているため、少量の油で効率よく潤滑できる。

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。

第１実施例における油戻り孔１７と第２実施例における貫通孔７１は、それぞれ開口ではなく、壁の一部を切り欠いた切欠でもよい。また、油戻り孔１７と貫通孔７１は、ドレンとしての機能も有する。

本発明にかかる第１実施例の発進クラッチを示す軸方向断面図である。 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。 本発明の各実施例に用いられるフリクションプレートの部分正面図である。

符号の説明

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 油圧室

Claims (18)

1. 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、前記クラッチドラムは前記エンジンの駆動力を受けて回転し、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、前記発進クラッチを収容するハウジングまたは前記トランスミッションに設けた開口部から前記トランスミッションに排出されることを特徴とする発進クラッチ。
2. 前記開口部は、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１に記載の発進クラッチ。
3. 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。
4. 前記クラッチドラムはクラッチカバーに覆われ、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。
5. 前記クラッチドラムはクラッチカバーに覆われ、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。
6. 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乃至５のいずれか１項に記載の発進クラッチ。
7. 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６に記載の発進クラッチ。
8. 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。
9. 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。
10. 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８または９に記載の発進クラッチ。
11. 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１０に記載の発進クラッチ。
12. 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１０に記載の発進クラッチ。
13. 前記湿式多板クラッチは、摩擦板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１２の何れか１項に記載の発進クラッチ。
14. 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１３の何れか１項に記載の発進クラッチ。
15. 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。
16. 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１５の何れか１項に記載の発進クラッチ。
17. 前記エンジンの駆動力は、ダンパ装置を介して、前記クラッチドラムに伝達されることを特徴とする請求項１乃至１６に記載の発進クラッチ。
18. 前記クラッチドラムの回転は前記摩擦板を介して前記ハブ部材に伝達されることを特徴とする請求項１３乃至１７の何れか１項に記載の発進クラッチ。

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