JP2008304009A - 湿式摩擦板 - Google Patents

Abstract

【課題】 全ての回転域において空転時の摩擦係数が小さな湿式摩擦板を提供する。
【解決手段】 ほぼ環状のコアプレートに摩擦材を環状に固着して形成された摩擦面を有する湿式摩擦板であって、摩擦面には、内径側に開口する開口部と摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第１の凹部と、外径側に開口する開口部と摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第２の凹部とが設けられ、第１の凹部と第２の凹部とが周方向に交互に配置されている。
【選択図】 図２

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変速用クラッチ、トルクコンバータ用のロックアップクラッチ、発進クラッチの湿式多板クラッチ等に使用される湿式摩擦板に関する。

一般に、湿式多板クラッチは、クラッチもしくはブレーキのドラムとハブ間に摩擦板（フリクションプレート）と、セパレータプレートとが交互に配置されており、クラッチピストンの押圧と解除によりクラッチの係合と解除が行われる。

また近年、自動車の低燃費の要求は、ますます増大しており、自動変速機においてもクラッチの非係合時における動力損失を軽減させるため、摩擦板とセパレータプレート間の引き摺りトルクの低減が一層求められている。

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、発進クラッチ等に多く使用されている。

一般に、自動変速機（ＡＴ）に用いられる湿式多板クラッチには、動力損失を軽減させるため、摩擦板の内周側から外周へと潤滑油が抜けやすいような構造とし、引きずりトルクの低減をしていることが多い。このような引き摺りトルク低減の手法としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示のものが知られている。特許文献１及び２に開示のクラッチでは、非係合時の摩擦板とセパレータプレートの離間のために内周側で端面の閉じた油溝と、係合時における摩擦面への潤滑油の供給による、焼付き防止の為の油供給用の内外径方向に貫通した油通路が摩擦板に設けられている。

しかし、近年、燃費向上と同時に、動力性能向上をねらいとしての変速応答性向上のため、摩擦板とセパレータプレートの間のクリアランスは従来に比較して、小さくなっており、空転時において、介在する油膜による引き摺りトルクも大きくなる傾向にあった。

また、近年の省燃費の要求に対し自動変速機は、小型化、多段化、オイルポンプの小型化や、スベリ要素のドラグ低減などによる効率化により、自動変速機に使用される摩擦材は、より高回転および少ない潤滑油量で使用されるようになり、少ない潤滑油量及び高回転で使用される場合において耐熱性のある湿式摩擦板が要求されている。

内外径に貫通して設けられた油溝からの油は、摩擦面への油の供給と、油排出のためのものであるが、これらの油溝の形状などにより油溝から摩擦面への油の流れは大きく影響され、空転トルクや、係合時の摩擦特性に影響し、品質のバラツキの原因となっていた。

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 特開平２００５−７６７５９公報

引用文献１及び２記載のクラッチは、非係合時のフリクションプレートとセパレータプレートの離間のために端面の閉じた油溝と、係合時における摩擦面への潤滑油の供給による、焼付き防止の為の油供給用の内外径方向に貫通した油通路があるフリクションプレート（摩擦板）に設けられている。

これらのフリクションプレートの摩擦材には、内外径から貫通した油溝からの油は、摩擦面への供給と、油排出の為のものであるが、これらの油溝の状や、溝の両側コーナーのダレなどにより、油溝から摩擦面への油の流れは大きく影響され、空転トルクや、係合時の摩擦特性に影響し、品質のバラツキの原因となる。
従来の摩擦板では、近年の自動変速機に課せられた小型軽量化の要求に応えるため、摩擦板一枚あたりの摩擦容量を大きくすることが望まれている。そのため、摩擦板に形成する溝数の増加や溝の大きさなど厳しく制限されつつある。

従って、本発明の目的は、全ての回転域において空転時の摩擦係数が小さな湿式摩擦板を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の湿式摩擦板は、
ほぼ環状のコアプレートに摩擦材を環状に固着して形成された摩擦面を有する湿式摩擦板であって、
摩擦面には、内径側に開口する開口部と前記摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第１の凹部と、外径側に開口する開口部と前記摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第２の凹部とが設けられ、前記第１の凹部と前記第２の凹部とが周方向に交互に配置されてい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。

摩擦材の摩擦面に、内径側に開口する開口部と前記摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第１の凹部と、外径側に開口する開口部と前記摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第２の凹部とを設けたため、低速回転から高速回転まで、全ての回転域において空転時のドラグ低減が可能となる。

内径側に開口する開口部と摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第１の凹部は、低速空転時において、第１の凹部のオイルは凹部壁面の作用と摩擦板及びセパレータプレート間の回転差による油の粘性による相互作用により油を内径部に戻す流れを生じる。このため第１の凹部には正圧が生じ、摩擦板及びセパレータプレートを引き離す力が生じ摩擦板及びセパレータプレートの食い付きが防止されることと、摩擦材への油の過剰な供給を低減し、摩擦面間の引きずりトルクの低減ができる。

また、外径側に開口する開口部と摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第２の凹部は、凹部の油は凹部の壁面の作用と摩擦板及びセパレータプレート間の回転差による油の粘性による相互作用により、凹部の油を外部に排出する力が働き、摩擦面に供給された油を外径側に開口した開口部から積極的に排出する。このように、摩擦面から速やかに油が排出されるので、空転時のドラグ低減ができる。

更に、高速空転時においては、外径側に開口する開口部を有する第２の凹部からの油の排出作用がより増大し、凹部内は負圧となり外径部より空気を吸入するようになり、この吸入された空気は摩擦面に供給され、摩擦面と空気との混合により大きく空転ドラグを低下する効果が得られる。

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号にて示してある。

図１は、本発明の各実施例の湿式摩擦板が使用可能な湿式多板クラッチ１０の軸方向部分断面図である。

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セパレータプレート２と、ハブ４の外周に設けられたスプライン５にセパレータプレート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摩擦板３とからなっている。セパレータプレート２と摩擦板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、セパレータプレート２と摩擦板３とを押圧し締結させるピストン６と、セパレータプレート２及び摩擦板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１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摩擦板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。しかしながら、摩擦材１２は、摩擦板３及びセパレータプレート２の片面のみに設けることもできる。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油を供給している。

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１の状態は、クラッチ解放状態を示しておりセパレータプレート２と湿式摩擦板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１において軸方向右に移動し、セパレータプレート２と湿式摩擦板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２は、本発明の第１実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。湿式摩擦板３は、ほぼ環状のコアプレート２０にほぼ環状の摩擦材１２を接着剤などで固着して形成された摩擦面３０を備えている。コアプレート２０は、ハブ４のスプライン５に係合するスプライン２０ａを内周に備えている。

図示のように、摩擦材１２は周方向で等配にかつ交互に、それぞれ複数の第１の凹部２１と第２の凹部２４とが配置されている。内径側に開口する開口部２３と摩擦材１２の内外径間で閉じた端部２２を有する複数の第１の凹部２１と、外径側に開口する開口部２６と摩擦材１２の内外径間で閉じた端部２５を有する複数の第２の凹部２４は、同一の大きさの半円形状であるが、開口部の位置が内外径で逆になっている。

第１の凹部２１と第２の凹部２４とは、共に開口部２３と開口部２６で最大の周方向幅を有する。ここでは、半円形状のため、最大周方向幅は直径に相当する。また、第１の凹部２１及び第２の凹部２４の径方向長さ（開口部から閉じた端部までの距離）は、摩擦材１２の径方向幅の１／３以上であることが好ましい。

本実施例では、第１の凹部２１と第２の凹部２４は、それぞれ周方向、すなわち全周で少なくとも８箇所以上設けられているが、これらの個数については、作動時の面圧、回転条件、油量等の空転条件により任意に選択できることは言うまでもない。また、第１の凹部２１と第２の凹部２４の数が異なっていても良い。しかしながら、円周方向に等配に設けることが好ましい。

本実施例では、第１の凹部２１及び第２の凹部２４は共に、摩擦材１２をコアプレート２０に固着する前に、切り抜いて形成している。従って、第１の凹部２１及び第２の凹部２４は、その底面にコアプレート２０が露出している。

（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。基本的構成は第１実施例と同じであるが、第１の凹部２１と第２の凹部２４の形成法が異なる。従って、異なる部分のみ説明する。

第１実施例では予め、第１の凹部２１と第２の凹部２４とを打ち抜いた摩擦材１２をコアプレート２０に固着しているが、本実施例では、コアプレート２０に固着した環状の摩擦材１２にプレス成形することで、第１の凹部２１と第２の凹部２４を形成している。

図３に示すように、第１の凹部２１の開口部２３には、摩擦材１２の内周縁２７が残り、第１の凹部２１の内部にはプレスされた摩擦材１２による底面２８が画成されている。また、同様に、第２の凹部２４の開口部２６には、摩擦材１２の内周縁２９が残り、第２の凹部２４の内部にはプレスされた摩擦材１２による底面３０が画成されている。すなわち、第２実施例では、第１の凹部２１と第２の凹部２４の内部でコアプレート２０が露出していない。

（第３実施例）
図４は、本発明の第３実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。第３実施例は第１実施例の変形例であり、摩擦材１２の内周側と外周側とで凹部の大きさを異ならせている。

内周側の第１の凹部２１は、第１実施例と全く同様である。本実施例では、図４に示すように、外径側の第２の凹部３１が異なる。複数の第２の凹部３１は、外径側に開口する開口部３３と摩擦材１２の内外径間で閉じた端部３３を有する。

第２の凹部３１は、第１の凹部２１に比べて、開口部の周方向幅、径方向長さともに小さい。外径からの排出の増大を望まず、摩擦面３０の面積を広げたい場合に有効である。

（第４実施例）
図５は、本発明の第４実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。第４実施例は第１実施例の変形例であり、摩擦材１２の内周側と外周側とで凹部の大きさを異ならせているものであり、第３実施例と逆の構成となっている。

外周側の第２の凹部２４は、第１実施例と全く同様である。本実施例では、図５に示すように、内径側の第１の凹部３４が異なる。複数の第１の凹部３４は、内径側に開口する開口部３６と摩擦材１２の内外径間で閉じた端部３５を有する。

第１の凹部３４は、第２の凹部２４に比べて、開口部の周方向幅、径方向長さともに小さい。内径側に戻す油量の増大を望まず、摩擦面３０の面積を広げたい場合に有効である。

第３及び第４実施によれば、高速空転時においては、摩擦面に吸入された空気と摩擦面における油との混合により大きく空転ドラグをより低減する効果が得られる。

以上説明した第３及び第４実施例においても、第２実施例と同様に、コアプレート２０に固着した環状の摩擦材１２にプレス成形することで、第１の凹部２１と第２の凹部３１（第３実施例）、第１の凹部３４と第２の凹部２４（第４実施例）を形成しても良い。

以上説明した各実施例において、第１及び第２の凹部は、半円形状の形状以外の形状、例えば、矩形や台形などの形状にすることもできる。この場合でも、外径側または内径側に開口する開口部において周方向幅が最大となるようにすることが好ましい。

また、環状の摩擦材を用いた実施例を説明したが、複数の摩擦材セグメントをコアプレート上に環状に固着することもできる。環状の摩擦材または摩擦材セグメントをコアプレートに固着するには、コアプレートに接着剤を塗布して、加熱圧着するが、摩擦材裏面に接着剤が予め塗布されたシール状の摩擦材を用いることもできる。

第１の凹部及び第２の凹部の数は同数でも良いし、異なってもよい、ただし、円周均等に配置することが好ましい。これらの数は作動時の面圧等を加味して決められることができる。

図１は、本発明の各実施の湿式摩擦板が使用可能な湿式多板クラッチの軸方向部分断面図である。 本発明の第１実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。 本発明の第２実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。 本発明の第３実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。 本発明の第４実施例を示す湿式摩擦板の正面図である。

符号の説明

１ ドラム
２ セパレータプレート
３ 湿式摩擦板
４ ハブ
５ スプライン
６ ピストン
８ スプライン
１０ 湿式多板クラッチ
２０ コアプレート
２１、３４ 第１の凹部
２４、３１ 第２の凹部
２３、３６ 第１の凹部の開口部
２６、３３ 第２の凹部の開口部
２２、３５ 第１の凹部の端部
２５、３２ 第２の凹部の端部
３０ 摩擦面

Claims (9)

1. ほぼ環状のコアプレートに摩擦材を環状に固着して形成された摩擦面を有する湿式摩擦板であって、
   前記摩擦面には、内径側に開口する開口部と前記摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第１の凹部と、外径側に開口する開口部と前記摩擦材の内外径間で閉じた端部を有する複数の第２の凹部とが設けられ、前記第１の凹部と前記第２の凹部とが周方向に交互に配置されていることを特徴とする湿式摩擦板。
2. 前記第１の凹部と前記第２の凹部は、前記開口部で最大の周方向幅を有することを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦板。
3. 前記第１の凹部と前記第２の凹部は、半円形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦板。
4. 前記第１の凹部及び前記第２の凹部の径方向長さは、前記摩擦材の径方向幅の１／３以上であることを特徴とする請求項３に記載の湿式摩擦板。
5. 前記第１の凹部と前記第２の凹部は、それぞれ周方向に少なくとも８箇所以上設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の湿式摩擦板。
6. 前記第１の凹部と前記第２の凹部は、異なる直径を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の湿式摩擦板。
7. 軸方向の両面に摩擦材が固着されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の湿式摩擦板。
8. 前記第１の凹部と前記第２の凹部は、環状の前記摩擦材にプレス成形して形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の湿式摩擦板。
9. 前記摩擦材は、予め前記第１の凹部と前記第２の凹部が打ち抜かれていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の湿式摩擦板。

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