JP2008138821A - 多板摩擦係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多板摩擦係合装置において、新たな工程を追加もせず、ライニングの耐磨耗性を悪化させもせずに、熱容量を十分に増加させて耐熱性を大きく向上させること。
【解決手段】多板摩擦係合装置１を構成する３枚の外歯湿式摩擦材は外歯プレート２の全周片面にライニング５を接着してなり、３枚の内歯湿式摩擦材は内歯プレート３の全周片面にライニング５を接着してなる。内歯プレート３は放熱性に関して外歯プレート２よりも有利であるため内歯プレート３を薄くして、その分外歯プレート２を厚くすることによってパック量を増大させることなく外歯プレート２の熱容量を増加させることができ、多板摩擦係合装置１の全体としての放熱性を大きく向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の自動変速機（Automatic Transmission、以下「ＡＴ」とも略する。）内の湿式クラッチ、ブレーキ摩擦材、ロックアップ摩擦材等、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る多板摩擦係合装置において、パック量（軸方向長さ）を増加させることなく耐熱性を向上させることができる多板摩擦係合装置に関するものである。

近年、ＡＴ等に使用される湿式クラッチ、湿式ブレーキ等の多板摩擦係合装置において、耐熱性の更なる向上が求められている。ここで、摩擦表面に湿式摩擦材が貼り付けられる金属プレートの厚さを大きくすれば、金属プレートによる吸熱によって摩擦表面の温度は低下して耐熱性は向上するが、その分多板摩擦係合装置の占めるスペース（パック量）は増大し、ＡＴ等の省スペース化という要請に反することになる。

そこで、特許文献１に記載の発明においては、多板摩擦係合装置において、ピストンに最も近い側の外歯プレートには断熱材である湿式摩擦材を取り付けず、ピストンに最も近い側の内歯プレートを両面に湿式摩擦材を取り付けたものとすることによって、ピストンに最も近い側の外歯プレートの背面から熱を逃がすことにより、多板摩擦係合装置の熱容量を増加させて耐熱性を向上させる技術について開示している。

また、特許文献２に記載の発明においては、全ての外歯プレート及び内歯プレートの片面にのみ湿式摩擦材を貼り付けた片貼り式摩擦係合装置において、内当たりや外当たりの偏った摩擦係合によって外歯プレート及び内歯プレートの一部分の温度が急激に上昇して外歯プレート及び内歯プレートが熱歪みを起こすのを防ぐため、外歯プレートの内周及び内歯プレートの外周に全周に亘って切欠きを設けて熱歪みを緩和するという技術について開示している。
特開平８−３２６７７６号公報 特開平１０−７８０５１号公報 特開平１０−１６９６８１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明においては、ピストンに最も近い側の外歯プレートの背面のみから熱を逃がす方式のため、放熱量が未だ不足しており、耐熱性の向上に限界がある。また、上記特許文献２に開示された発明においては、外歯プレートの内周及び内歯プレートの外周に全周に亘って切欠きを設ける必要があるため、加工工程の複雑化に伴うコストアップと、切欠きによってライニングが削られるためライニングの耐磨耗性が悪化するという弊害が発生するという問題点があった。

そこで、本発明は、新たな工程を追加する必要がなく、ライニングの耐磨耗性を悪化させることもなく、多板摩擦係合装置の熱容量を十分に増加させて耐熱性を大きく向上させることができる多板摩擦係合装置を提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる多板摩擦係合装置は、片面に湿式摩擦材基材から切り出したライニングを貼り付けた複数枚の金属製の外歯プレート及び複数枚の金属製の内歯プレートを交互に配置してなり、前記内歯プレートが非係合時においても回転している多板摩擦係合装置であって、前記内歯プレートの厚さが前記外歯プレートの厚さよりも薄いものである。

請求項２の発明にかかる多板摩擦係合装置は、請求項１の構成において、前記内歯プレートの厚さは前記外歯プレートの厚さの５０％〜９０％の範囲内であるものである。

請求項３の発明にかかる多板摩擦係合装置は、請求項１または請求項２の構成において、前記内歯プレートの厚さは０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であり、前記外歯プレートの厚さは１．０ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲内であるものである。

請求項１の発明にかかる多板摩擦係合装置は、片面に湿式摩擦材基材から切り出したライニングを貼り付けた複数枚の金属製の外歯プレート及び複数枚の金属製の内歯プレートを交互に配置してなり、内歯プレートが非係合時においても回転している多板摩擦係合装置であって、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さよりも薄いものである。

片面にライニングを貼り付けた複数枚の外歯プレート及び複数枚の内歯プレートを交互に配置してなる多板摩擦係合装置においては、係合時の摩擦面が必ず金属製の外歯プレートまたは内歯プレートの表面とライニングの表面とから形成されるため、摩擦熱は外歯プレートまたは内歯プレートに伝達されて放熱される。

ここで、内歯プレートは常時回転しているため潤滑油による放熱性が良く、またピストン作動時またはスナップリング開口部による局部高面圧が発生した場合、局部高面圧発生位置を回転することにより分散させ、局部が高温になり摩擦材損傷が起こるのを抑制することができる。

したがって、内歯プレートは放熱性に関して外歯プレートよりも有利である。このように放熱性に関して有利な内歯プレートを薄くして、その分外歯プレートを厚くすることによってパック量を増大させることなく外歯プレートの熱容量を増加させることができ、多板摩擦係合装置全体としての放熱性を大きく向上させることができる。

このようにして、新たな工程を追加する必要がなく、ライニングの耐磨耗性を悪化させることもなく、多板摩擦係合装置の熱容量を十分に増加させて耐熱性を大きく向上させることができる多板摩擦係合装置となる。

請求項２の発明にかかる多板摩擦係合装置においては、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さの５０％〜９０％の範囲内、より好ましくは６０％〜８０％の範囲内である。本発明者らは、鋭意実験研究の結果、耐熱性を大きく向上させるためには、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さの５０％〜９０％の範囲内、より好ましくは６０％〜８０％の範囲内であることが必要であることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

即ち、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さの５０％未満であると、内歯プレートの強度が低下してピストンから荷重が掛かった際に歪みを生ずる恐れがあり、一方、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さの９０％を超えると、外歯プレートの厚みによって外歯プレートの熱容量を増加させて耐熱性を向上させる効果が殆ど得られなくなる。したがって、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さの５０％〜９０％の範囲内であることが適切である。更に、同様の理由から、内歯プレートの厚さが外歯プレートの厚さの６０％〜８０％の範囲内であることが、より好ましい。

このようにして、新たな工程を追加する必要がなく、ライニングの耐磨耗性を悪化させることもなく、多板摩擦係合装置の熱容量を十分に増加させて耐熱性を大きく向上させることができる多板摩擦係合装置となる。

請求項３の発明にかかる多板摩擦係合装置においては、内歯プレートの厚さが０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であり、外歯プレートの厚さが１．０ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲内である。本発明者らは、鋭意実験研究の結果、耐熱性を大きく向上させるためには、内歯プレートの厚さが０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であり、外歯プレートの厚さが１．０ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲内であることが必要であることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

即ち、内歯プレートの厚さが０．８ｍｍ未満であると内歯プレートの強度が低下してピストンから荷重が掛かった際に歪みを生ずる恐れがあり、一方内歯プレートの厚さが２．０ｍｍを超えると、外歯プレートの厚さをそれ以上に厚くした場合にパック量が大きくなり、省スペースの要請に反することになる。また、外歯プレートの厚さが１．０ｍｍ未満であると外歯プレートの厚みによって外歯プレートの熱容量を増加させて耐熱性を向上させる効果が殆ど得られなくなり、一方外歯プレートの厚さが２．４ｍｍを超えると、パック量が大きくなる。したがって、内歯プレートの厚さが０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内で、外歯プレートの厚さが１．０ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲内であることが好ましい。

このようにして、新たな工程を追加する必要がなく、ライニングの耐磨耗性を悪化させることもなく、多板摩擦係合装置の熱容量を十分に増加させて耐熱性を大きく向上させることができる多板摩擦係合装置となる。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる多板摩擦係合装置の全体構成の概略を示す模式図である。図２は本発明の実施の形態にかかる多板摩擦係合装置の係合時における全体構成の概略を示す模式図である。図３は本発明の実施の形態にかかる多板摩擦係合装置の耐熱性を従来の多板摩擦係合装置と比較して示すグラフである。

図１に示されるように、本実施の形態にかかる多板摩擦係合装置１は、平板リング状の芯金である外歯プレート２の全周片面に湿式摩擦材基材から切り出したライニング５を接着してなる外歯湿式摩擦材と、平板リング状の芯金である内歯プレート３の全周片面に湿式摩擦材基材から切り出したライニング５を接着してなる内歯湿式摩擦材と、図示しないピストンの圧力（太い矢印で示される）を受け止めるためのフランジ部材４とを備え、自動車のＡＴに用いられる多板摩擦係合装置としての湿式クラッチである。

本実施の形態にかかる多板摩擦係合装置１においては、外歯プレート２よりも内歯プレート３が薄くなっており、内歯プレート３は常時回転しているため潤滑油による放熱性が良く、また図示しないピストン作動時のピストンの切欠き形状等または図示しないスナップリング開口部による局部高面圧が発生した場合、局部高面圧発生位置を回転することにより分散させ、局所が高温になりヒートマーク等の摩擦材損傷が起こるのを抑制することができる。

したがって、内歯プレート３は放熱性に関して外歯プレート２よりも有利であるため内歯プレート３を薄くして、その分外歯プレート２を厚くすることによってパック量を増大させることなく外歯プレート２の熱容量を増加させることができ、多板摩擦係合装置１の全体としての放熱性を大きく向上させることができる。

係合状態における摩擦熱の放熱経路について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、片面にライニング５を貼り付けた３枚の外歯プレート２及び３枚の内歯プレート３を交互に配置してなる多板摩擦係合装置１においては、係合時の摩擦面が必ず金属製の外歯プレート２または内歯プレート３の表面とライニング５の表面とから形成されるため、摩擦熱は矢印に示されるように、外歯プレート２または内歯プレート３に伝達されて放熱される。

ここで、上述の如く、内歯プレート３は放熱性に関して外歯プレート２よりも有利であるため、薄くても効率的に摩擦熱を放熱することができる。一方、外歯プレート２は内歯プレート３よりも厚いため熱容量が大きく、摩擦熱の吸熱性に優れており、摩擦面の温度を低下させて耐熱性を向上させることができる。

このような耐熱性の向上の効果について、従来の外歯プレートと内歯プレートとが同じ厚さの多板摩擦係合装置と比較して、摩擦耐熱性試験を実施した。外歯プレートと内歯プレートとが同じ厚さの従来例として３種類、本実施の形態にかかる外歯プレート２が内歯プレート３よりも厚い多板摩擦係合装置１の実施例として３種類について、試験を行った。各評価仕様について、表１に示す。

表１に示されるように、従来例１は外歯プレートと内歯プレートとが同じ厚さの１．２ｍｍであり、従来例２は外歯プレートと内歯プレートとが同じ厚さの１．４ｍｍであり、従来例３は外歯プレートと内歯プレートとが同じ厚さの１．６ｍｍである。一方、実施例１〜実施例３は内歯プレート３が全て同じ厚さの１．２ｍｍであり、実施例１は外歯プレート２が厚さ１．４ｍｍ、実施例２は外歯プレート２が厚さ１．６ｍｍ、実施例３は外歯プレート２が厚さ１．８ｍｍといずれも内歯プレート３よりも厚くなっている。

また、ライニング５の厚さは、従来例１〜従来例３及び実施例１〜実施例３の外歯プレート、内歯プレート全てについて０．５ｍｍと統一している。更に、フランジ部材４の厚さは、従来例１〜従来例３及び実施例１〜実施例３の全てについて外歯プレートと同じ厚さとしており、これらの全ての厚さを合計した値がパック量となっている。

試験条件としては、相対回転数＝７５００ｒｐｍ、自動変速機潤滑油（Automatic Transmission Fluid、以下「ＡＴＦ」とも略する。）の油温＝１００℃、ＡＴＦ潤滑油量＝６００ｍＬ／ｍｉｎ、ディスク面圧＝０．８ＭＰａ、イナーシャ＝０．１２ｋｇ・ｍ² 、ディスクサイズ＝φ１６５（外径）−φ１４０（内径）、そして摩擦面数＝６面で行い、ヒートスポットが発生するまでのサイクル数を、耐久サイクルとして評価した。評価結果を、表１の右端欄に示す。

表１に示されるように、実施例１と比較例１とを対比すると、パック量は余り変わらないのに耐久サイクルは実施例１が比較例１の２倍以上になっている。また、実施例２と比較例２とを対比すると、パック量はほぼ同じであるのに耐久サイクルは実施例２が比較例２の２倍近くに達している。更に、実施例３と比較例３とを対比すると、パック量は実施例３の方が小さいのにも関わらず、耐久サイクルは実施例３が比較例３の１．５倍以上に達している。

即ち、実施例１〜実施例３と従来例１〜従来例３とをそれぞれ比較すると、パック量はほぼ同じであるのにも関わらず、耐久サイクルは実施例１〜実施例３の方が従来例１〜従来例３の１．５倍〜２倍と大きく上回っており、ヒートスポットが発生し難くなっていて、耐熱性が大きく向上していることが分かる。また、耐熱性がほぼ同じと考えられる耐久サイクルがほぼ同じである比較例２と実施例１とを対比すると、パック量が実施例１では小さくなっている。

このように、本実施の形態にかかる多板摩擦係合装置１においては、従来例と比較してパック量が同じであれば耐熱性が大きく向上し、同じ耐熱性を得るのであればパック量を大きく減少させることができる。

このような摩擦耐熱性試験を実施した結果をグラフにまとめたのが、図３である。図３に示されるように、破線で示される従来の外歯プレートと内歯プレートとが同じ厚さの場合に比較して、実線で示される本実施の形態にかかる外歯プレート２が内歯プレート３よりも厚い多板摩擦係合装置１の場合には、パック量の増加に伴う耐久サイクルの向上の程度が飛躍的に改善されていることが分かる。

このようにして、本実施の形態にかかる外歯プレート２が内歯プレート３よりも厚い多板摩擦係合装置１においては、新たな工程を追加する必要もなく、ライニングの耐磨耗性を悪化させることもなく、熱容量を十分に増加させて耐熱性を大きく向上させることができる。

本実施の形態においては、多板摩擦係合装置として自動車のＡＴに用いられる湿式クラッチ１を例として説明したが、多板摩擦係合装置としては自動車のＡＴに用いられる湿式ブレーキやロックアップ機構でも良く、更には産業機械や建設機械のトランスミッションに用いられる多板摩擦係合装置にも本発明を適用することができる。

また、本実施の形態においては、外歯プレート２及び内歯プレート３がそれぞれ３枚の多板摩擦係合装置１を例として説明したが、外歯プレート２及び内歯プレート３の枚数はこれに限られるものではなく、必要に応じて何枚でも構わない。

本発明を実施するに際しては、多板摩擦係合装置のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態にかかる多板摩擦係合装置の全体構成の概略を示す模式図である。 図２は本発明の実施の形態にかかる多板摩擦係合装置の係合時における全体構成の概略を示す模式図である。 図３は本発明の実施の形態にかかる多板摩擦係合装置の耐熱性を従来の多板摩擦係合装置と比較して示すグラフである。

符号の説明

１ 多板摩擦係合装置
２ 外歯プレート
３ 内歯プレート
５ ライニング

Claims (3)

1. 片面に湿式摩擦材基材から切り出したライニングを貼り付けた複数枚の金属製の外歯プレート及び複数枚の金属製の内歯プレートを交互に配置してなり、前記内歯プレートが非係合時においても回転している多板摩擦係合装置であって、
   前記内歯プレートの厚さが前記外歯プレートの厚さよりも薄いことを特徴とする多板摩擦係合装置。
2. 前記内歯プレートの厚さは前記外歯プレートの厚さの５０％〜９０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の多板摩擦係合装置。
3. 前記内歯プレートの厚さは０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であり、前記外歯プレートの厚さは１．０ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多板摩擦係合装置。

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