JP2009250374A - 発進クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よく湿式多板クラッチの熱を除去することにより、信頼性の向上した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係合要素と、摩擦係合要素を収容するクラッチドラムと、摩擦係合要素を軸方向摺動自在に支持し、クラッチドラムの内径側に配置されたクラッチハブと、湿式多板クラッチを締結させるため摩擦係合要素に押圧力を与えるピストンとを有し、発進クラッチは湿式多板クラッチを収容し、エンジンにより駆動されるハウジングを備えており、発進クラッチ内にオイルが充填された状態で、ハウジング内に供給されたオイルがクラッチドラムの外郭に沿って流れ、ハウジング内から排出されることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、従来のトルクコンバータを用いた自動変速機の代わりとして、トルクコンバータの流体スリップに起因する動力伝達ロスを解消し、燃費向上を図るようした、湿式多板クラッチを用いた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いため、動力伝達ロスが多く、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、クラッチドラム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

湿式多板クラッチを用いた発進クラッチは、発進時や変速時におけるクラッチのＯＮ、ＯＦＦ時において、湿式多板クラッチ部のスベリによる摩擦熱の発生により、湿式多板クラッチ部には摩擦熱が蓄積し、湿式多板クラッチの摩擦板の焼けや、磨耗の原因となる。

また、発進クラッチの湿式摩擦板部で発生した熱は、熱伝導率の良い金属材料であるクラッチドラムや、クラッチハブに伝わる。

従来の発進クラッチにおいては、オイルは、湿式多板クラッチの摩擦係合部への直接供給されることが多く、摩擦熱が伝達されたクラッチドラム及びクラッチハブを積極的に冷却するものではなかった。このため、クラッチドラムや、クラッチハブには、熱が畜熱し、高温となり、湿式多板クラッチに発生した熱の、クラッチドラム部やクラッチハブへの熱移動がスムースに行えなかった。そのため、湿式摩擦板の冷却のために多量の冷却油を直接に湿式摩擦板に供給する必要があり、燃費向上への阻害要因や、また、湿式摩擦板の冷却がうまく行うことができないため発進クラッチの耐熱性に問題を生ずる場合があった。

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。

従って、本発明の目的は、効率よく湿式多板クラッチの熱を除去することにより、信頼性の向上した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係合要素と、摩擦係合要素を収容するクラッチドラムと、摩擦係合要素を軸方向摺動自在に支持し、クラッチドラムの内径側に配置されたクラッチハブと、湿式多板クラッチを締結させるため摩擦係合要素に押圧力を与えるピストンとを有し、発進クラッチは湿式多板クラッチを収容し、エンジンにより駆動されるハウジングを備えており、前記クラッチハブは前記ハウジングに係合し、前記発進クラッチ内にオイルが充填された状態で、オイルが前記クラッチドラムの外郭に沿って流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。クラッチドラムや、クラッチハブを積極的に冷却することにより、湿式多板クラッチに発生した摩擦熱を、クラッチドラム及びクラッチハブに速やかに伝達し、湿式多板クラッチの大幅な冷却効果を得られる。特に、摩擦熱の伝熱量が大きいセパレータプレートと係合しているクラッチドラムを冷却することにより湿式多板クラッチの大幅な冷却効果を得ることができる。

また、ハウジング内をスムースにオイルが流れることで熱たまりを無くすことができオイルの劣化防止が図れる。

オイルが満たされたハウジング内の湿式多板クラッチの外郭に沿って冷却用オイルを流すことにより、オイルは、スムースな流れで、内径部より外径部、外径部より内径部に流れ、ミッション側のオイルクーラーに戻される。

この時、オイルは、効率よくクラッチドラム、およびクラッチハブより熱を持ち去り、クラッチドラムおよびクラッチハブを冷却する。

このため、湿式多板クラッチ部に発生した熱は、特に金属摩擦面のセパレータプレートと係合しているクラッチドラムに伝熱され、また摩擦材が貼られたフリクションプレートと係合したクラッチハブにもクラッチドラムに比較すると少ない伝熱量であるがともに伝熱され、湿式多板クラッチ部の冷却が促進できる。

そのため、これらのオイルは、従来に比較して、少量でも効率よい冷却が可能である。

また、従来と同じように、摩擦板部にもオイルを供給し、クラッチドラムの外径部に貫通する油穴を設けることにより、外径部に直接摩擦板部より排出されたオイルは、外郭を回るオイルにより持ち去られ、一層の湿式摩擦板部の冷却が可能で、発進クラッチの耐熱性の向上ができる。

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、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、本発明にかかる第１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、クラッチハウジング２０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は、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板３と複数のセパレータプレート４と、セパレータプレート４を収容するクラッチドラム１と、摩擦板３を軸方向摺動自在に支持し、クラッチドラム１の内径側に配置されたクラッチハブ２と、湿式多板クラッチ３０を締結させるため摩擦板３及びセパレータプレート４に押圧力を与えるピストン８とを有している。

入力側の摩擦係合要素であるほぼ環状の摩擦板３と出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４とは軸方向で交互に配置されている。クラッチドラム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６が、ほぼ環状の止め輪５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。

環状のクラッチドラム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。円筒部３２とドラム部３４との間には、ドラム部３４から連続する外径部５７、外径部５７に連結した内径部５８が設けられている。内径部５８は、円筒部３２と一体に構成されている。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。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に嵌合している。

本実施例では、４枚の摩擦板３と５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、摩擦板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、摩擦板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、クラッチドラム１内であって、クラッチドラム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の内径部８及びクラッチドラム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。

図示はしていないが、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するスプリングを設けることもできる。

ピストン８のセパレータプレート４に対向する面には軸方向に突出する断面円弧状の突起５５が設けられ、その反対側では、バッキングプレート６がセパレータプレート４を押圧するが、このバッキングプレートにも軸方向に突出する断面円弧状の突起５６が設けられている。突起５５と突起５６に挟まれた状態で、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が押圧され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。

ハウジング２０と一体で回転するようにハウジング２０のボス部２１に嵌合したクラッチハブ２は、その外周に摩擦係合要素係合部、すなわちスプライン部３６が設けられている。スプライン部３６には、摩擦板３が軸方向で摺動自在に嵌合している。クラッチドラム１及びクラッチハブ２は、不図示のエンジン側（図１及び２において左側）に開口部を有する。

図１に示すように、ハウジング２０の外周には、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４１と、ハウジング２０の外周にスプライン係合により取り付けられた爪部材４２とによって構成されている。爪部材４２は、ハウジング２０の回転に応じて回転するが、スプリング１９によって衝撃が緩衝される。リテーナプレート４０は、結合部材４３によりドライブプレート４０に固定されている。

以上のように構成された発進クラッチ１０において、不図示のエンジンから入力される動力は、ドライブプレート４０、ダンパ装置１４、ハウジング２０、クラッチハブ２、湿式多板クラッチ３０、クラッチドラム１、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。

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。ピストン８を作動させるために用いられ、不図示の供給源から供出される油圧用の油は、油供給路５２から、クラッチドラム１の円筒部３２に設けられた径方向の貫通孔４４を通り、複数のシール部材４６及び４７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のエンジン側の軸方向一端の外周にはスプラインが設けられ、クラッチドラム１の円筒部３２がスプライン嵌合している。これにより、入力軸１６とクラッチドラム１とは一体状態で回転する。

一方で、クラッチハブ２は、前述のようにハウジング２のボス部２１にスプライン結合し、ハウジング２０と一体となって回転可能である。ハウジング２０は、ボス部２１で、入力軸１６に嵌合している。ボス部２１と入力軸１６との間にはＯリング３７が介装されている。

入力軸１６には、油供給路５２とは別の、軸方向に延在する潤滑油供給路６０が設けられており、不図示の潤滑油供給源から供給されるオイル、すなわち潤滑油を湿式多板クラッチ３０に供給する。潤滑油供給路６０は、入力軸１６の軸方向端面に開口し、ハウジング２０と出力軸１６との間に画成された通路４３を介して、ボス部２１に設けられた径方向に貫通する貫通孔３７を通り、発進クラッチ１０内に入り、湿式多板クラッチ３０を潤滑する。

エンジンと反対側で、ハウジング２０は、入力軸１６を嵌合した延長部２５を備えている。この延長部２５には、軸方向に貫通する潤滑油排出路２６が形成されている。潤滑油排出路２６は、ハウジング２０とクラッチドラム１との間の空間に連通している。図１に示すように、クラッチドラム１の外郭とハウジング２０との間には所定の空間が画成されている。

潤滑油は潤滑油供給路６０から供給され、発進クラッチ１０のハウジング２０内に充填される。潤滑油が、充填された状態では、潤滑油供給路６０から供給される潤滑油のうち大部分は、図１に示した矢印の方向に流れる。潤滑油供給路６０からボス部２１の貫通孔３７を通り、発進クラッチ１０内に入った潤滑油は、湿式多板クラッチ３０を潤滑するため、湿式多板クラッチ３０内に充填される。

発進クラッチ１０及び湿式多板クラッチ３０が潤滑油で充填されると、潤滑油の大部分は、図１の矢印に示すように、クラッチハブ２を通り、ハウジング２０の内周に沿って流れるようになる。すなわち、潤滑油はクラッチドラム１のドラム部３４とハウジング２０の内面との間、クラッチドラム１の外径部５７とハウジング２０の内面との間、更にクラッチドラム１の内径部５８とハウジング２０の内面との間を経由して、潤滑油排出路２６を入り、その後、不図示のオイルクーラへと排出される。この時、潤滑油は、効率よくクラッチドラム１及びクラッチハブ２より熱を持ち去り、クラッチドラム１及びクラッチハブ２を冷却する。

以上のように、潤滑油が充填された状態で、潤滑油がクラッチドラム１の外郭に沿って流れるため、効率よく、湿式多板クラッチ３０の熱を除去でき、発進クラッチ１０全体の冷却効率も向上する。このように、クラッチドラム１や、クラッチハブ２を積極的に冷却することにより、湿式多板クラッチ３０に発生した摩擦熱を、クラッチドラム１及びクラッチハブ２に速やかに伝達し、湿式多板クラッチの大幅な冷却効果を得られる

また、ハウジング２０内をスムースに潤滑油が流れることで発進クラッチ１０内に熱たまりを生じることを防ぐことができ潤滑油の劣化防止が図れる。

このため、湿式多板クラッチ３０に発生した熱は、効率よくクラッチドラム１及びクラッチハブ２に伝熱されるが、潤滑油により冷却されるため湿式多板クラッチ３０の冷却が促進する。そのため、従来に比較して、少量の潤滑油を流すだけでも効率良い冷却が可能である。

一般に、係合時の摩擦熱は、セパレータプレート４からクラッチドラム１側に伝熱される熱量が圧倒的に多い。一方、摩擦材３５の貼られた摩擦板３は摩擦材３５が断熱材となるため、クラッチハブ２側にはあまり熱が伝わらない。しかるに、多くの摩擦熱がセパレータプレート４からクラッチドラム１に伝わり、そのクラッチドラム１の外郭に沿ってオイルクーラ（不図示）で冷却された潤滑油（オイル）を流すことにより、クラッチドラム１から熱を奪い去った後に、ハウジング２０の外に排出され、その後オイルクーラにより冷却された潤滑油の循環を行うことにより、効率の良い発進クラッチの冷却が可能となる。

（第２実施例）
次に、図２を用いて本発明の第２実施例を説明する。図２は、本発明にかかる第２実施例の発進クラッチの軸方向断面図である。基本的構成は、第１実施例と同じであるので、異なる部分のみを説明する。

図２から分かるように、第２実施例では、クラッチドラム１とクラッチハブ２の構成が第１実施例と異なっている。クラッチドラム１の外径部、すなわちドラム部３４には、径方向に貫通する油孔７１と７２が設けられている。この油孔７１及び７２は、湿式多板クラッチ３０の内径側から外径側へと貫通している。つまり、摩擦係合要素が係合するクラッチ部を潤滑した潤滑油が内径側から外径側へ、すなわちクラッチドラム１の外郭へと向かうように設けられている。

油孔７１は、油孔７２より軸方向の幅が小さいが、同じ大きさでもよい。また、油孔の数も２個ではなく、１個、または３個以上でもよい。

クラッチハブ２のスプライン部３６には内径部より外径部に貫通する油孔７３が設けられている。油孔７３は、クラッチハブ２から湿式多板クラッチ３０のクラッチ部へと、すなわち内径から外径へと貫通するように設けられている。油孔７３の数は任意であり、必要に応じて、例えば１個、２個、あるいは４個以上設けることができる。

クラッチハブ２のスプライン部３６の開口端面には、スプライン部３６から内径方向へ延在する堰部７４が設けられている。堰部７４を設けることで、ハウジング２０のボス部２１に設けた貫通孔３７から、発進クラッチ１０内に入った潤滑油を、クラッチドラム１の外郭方向へ向かう矢印Ａで示す流れと湿式多板クラッチ３０のクラッチ部へ向かう矢印Ｂで示す流れに分割させることができる。

矢印Ｂで示す流れに乗った潤滑油は、摩擦係合要素によるクラッチ部を潤滑した後、油孔７１及び７２からクラッチドラム１の外部へと流出し、矢印Ａで示す流れに合流する。

第２実施例によれば、湿式多板クラッチ３０のクラッチ部にも充分な潤滑油が供給できる。更に、クラッチ部から排出された潤滑油は、クラッチドラム１の外郭に沿って流れる潤滑油により引っ張られ、排出が加速されるため、クラッチ部のより効果的な冷却が可能となり、発進クラッチ１０の耐熱性の向上ができる。

また、従来と同じように、摩擦板部にもオイルを供給し、クラッチドラムの外径部に貫通する油穴を設けることにより、外径部に直接摩擦板部より排出された潤滑油は、外郭を回る潤滑油により持ち去られ、一層の湿式摩擦板部の冷却が可能で、発進クラッチの耐熱性の向上ができる。

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。

符号の説明

１ クラッチドラム
２ クラッチハブ
３ 摩擦板
４ セパレータプレート
８ ピストン
７ カバー部材
１０ 発進クラッチ
１６ 入力軸
２０ ハウジング
２１ ボス部
３０ 湿式多板クラッチ
３１ 油圧室
７１ 油孔
７２ 油孔
７３ 油孔
７４ 堰部

Claims (10)

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係合要素と、前記摩擦係合要素を収容するクラッチドラムと、前記摩擦係合要素を軸方向摺動自在に支持し、前記クラッチドラムの内径側に配置されたクラッチハブと、前記湿式多板クラッチを締結させるため前記摩擦係合要素に押圧力を与えるピストンとを有し、前記発進クラッチは前記湿式多板クラッチを収容し、エンジンにより駆動されるハウジングを備えており、前記発進クラッチ内にオイルが充填された状態で、前記ハウジング内に供給された前記オイルが前記クラッチドラムの外郭に沿って流れ、前記ハウジング内から排出されることを特徴とする発進クラッチ。
2. 前記オイルは、前記エンジン側の前記ハウジングと前記クラッチドラムとの間より供給され、前記エンジンの反対側の前記ハウジングと前記クラッチドラムとの間よりミッション側に戻ることを特徴とする請求項１に記載の発進クラッチ。
3. 前記クラッチハブは前記ハウジングのボス部に係合し、前記クラッチドラムはミッションの入力軸に係合し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。
4. 前記クラッチドラムの内周にはスプライン部が設けられ、前記スプライン部に前記摩擦係合要素が摺動自在に係合し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。
5. 前記スプライン部に係合する摩擦係合要素はセパレータプレートであり、前記クラッチハブに摺動自在に係合する前記摩擦係合要素は摩擦材の設けられた摩擦板であることを特徴とする請求項４に記載の発進クラッチ。
6. 前記クラッチドラム及び前記クラッチハブは、エンジン側に開口し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。
7. 前記クラッチハブの摩擦係合要素係合部には内径部より外径部に貫通する油孔が設けら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項に記載の発進クラッチ。
8. 前記クラッチハブの摩擦係合要素係合部の内径部の開口側の端面には、内径側に伸びる堰部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の発進クラッチ。
9. 前記クラッチドラムの外径部には、摩擦係合要素係合部の内径部よりクラッチドラム外径部に貫通する油孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発進クラッチ。
10. ドライブプレートに固定されたダンパが前記ハウジングに係合していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発進クラッチ。

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