JP2009523969A - クラッチ組立体及び摩擦板 - Google Patents

Abstract

クラッチ組立体及びそこに使用されるクラッチプレートが提供され、円滑な係合及び高いホールディングトルクをもたらす。摩擦フェーシングは異なる摩擦係数及び異なる高さを有する。製造方法及び摩擦フェーシングの半径方向中心線から半径方向に配置された摩擦部一式に接触するピストンを有するクラッチ組立体も特許請求される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００６年１月１３日出願の米国仮特許出願第６０／７５９，１７２号明細書、及び２００６年１１月１日出願の米国仮特許出願第６０／８５５，７８６号明細書の利益を主張するものであり、その明細書全体を本願明細書に援用する。

本発明は、クラッチ組立体及びそこに使用される摩擦板の分野に関する。詳細には、本発明は、自動車のトランスミッションに使用されるクラッチ組立体及び摩擦板に関する。

現代の自動車のオートマティックトランスミッションの多く、特にルペルティエ（Ｌｅｐｅｌｌｔｉｅｒ）配置として知られる構造では、トランスミッション内の１つのクラッチが、トランスミッションが機能するギア比に応じて、多くの異なる条件下においてその機能を果たすことが必要とされる。低トルク容量（ｔｏｒｑｕｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）条件の、あるギアとの係合では良好で円滑な係合特性を有し、かつ別のギアとの係合の際に非常に高いホールディングトルク条件を有することが必要とされている。

上述の要求を満たすために、本発明は、低トルク容量条件の、あるギアとの係合では良好で円滑な係合特性を有し、別のギアとの係合の際に非常に高いホールディングトルク条件を有するクラッチ組立体を提供する。本発明はさらに、そのようなクラッチ組立体において非常に有用な摩擦板を提供する。

本発明の他の特徴は、本発明を添付の図面及び本発明の詳細な説明で明らかにすることにより当業者に明白となる。

図１を参照すると、本発明のクラッチ組立体７が設けられている。クラッチは、ハブ１０及びクラッチハウジング１２によってもたらされる２つの回転部材を有する。クラッチハウジング１２は、複数の軸方向に可動なプレッシャプレート１４を装着している。プレッシャプレート１４はそれらの外径に沿ってクラッチハウジング１４とスプライン接続している。スナップリング１６がプレッシャプレート１４のストッパの役割をする。プレッシャプレート１４を並列させているのは複数の摩擦板１８であり、それらの内径はハブ１０のスプライン部分に取り付けられている。摩擦板１８の少なくとも１つ及び好ましくは全てが、複数の摩擦係数を有する摩擦フェーシング２０を有する。

摩擦板１８は、第１の高さ２４及び第１の摩擦係数の半径方向内側の第１の摩擦フェーシング２２を備える摩擦フェーシング２０を有する。摩擦板１８はまた、低めの第２の高さ２８及び第１の摩擦係数よりも高い第２の摩擦係数を有する半径方向外側の第２の摩擦フェーシング２６を有する。

クラッチハウジング１２にはピストン３０が取り付けられて、プレッシャプレート１４及び摩擦板１８によってもたらされる摩擦部一式を作動させる。ピストン３０は、摩擦板の摩擦フェーシング２０の半径方向中心線３４の半径方向外側に配置されたプレッシャプレート１４の１つに、プレッシャプレート１４の半径方向外側部分に沿って接触する。

ピストン３０の初動時に、プレッシャプレート１４の半径方向内側部分が第１の摩擦フェーシング２２に接触する。プレッシャプレート１４と第２の摩擦フェーシング２６との間は、まだ離れている。それゆえ、第１の摩擦フェーシング２２のおかげで、クラッチ７は円滑なシフトというクラッチ特性を示す。ピストン３０をさらに作動させると、摩擦部一式は、その半径方向外側の回転面に沿って収縮して軸方向に偏る。偏りは、ピストン３０と摩擦板のフェーシング２０の半径方向中心線３４の外側のプレッシャプレート１４との接触による作用、及び第２の摩擦フェーシング２６との間隙による第１の摩擦フェーシング２２の圧縮に起因している。上述の偏りが、第１の摩擦フェーシング２２を圧縮する第１の摩擦フェーシング２２への圧力を増大させる。クラッチ７が高トルクホールディング動作にある場合にはピストン３０による圧力がさらに必要とされ、これにより第２の摩擦フェーシング２６をさらにプレッシャプレート１４に係合させる（図２）。増大した摩擦係数で第２の摩擦フェーシング２６とさらに摩擦係合することにより、クラッチ７のホールディングトルクを非常に高める。

図９を参照すると、第１のフェーシング１１０及び第２のフェーシング１１２を有する代替的な実施形態の摩擦板１０７が設けられている。第１の摩擦フェーシング１１０及び第２の摩擦フェーシング１１２は、高さが同じである。第２の摩擦フェーシング１１２は高い摩擦係数を有する。摩擦板１０７がクラッチ７に使用される場合、クラッチ組立体の収縮による軸方向の偏りは、フェーシング１１２によってもたらされるピストンの負荷の比率をフェーシング１１０よりも増大させる。フェーシング１１２によってもたらされる比例的に増大した力は、クラッチ組立体の容量をもたらすトルクを増大させる。この効果を、摩擦フェーシング１１０の圧縮率を低く（堅くなく）してフェーシング１１０及び１１２が異なる圧縮弾性率を有することによって高めることができる。上述のフェーシング２２及び２６（図１及び２）も、収縮による軸方向の偏りに起因して、異なる負荷に寄与する、異なる圧縮率を有することができる。

図１０を参照すると、複数のボタン型の第２の摩擦フェーシング１６０を包囲する第１の摩擦フェーシング１５８を有する代替的な実施形態の摩擦板１５７が設けられている。第２の摩擦フェーシング１６０の摩擦係数及び圧縮率は第１の摩擦フェーシング１５８よりも高い。第２の摩擦フェーシング１６０の高さは低い。動作中、摩擦板１５７は、上述の摩擦板のように機能する。プレッシャプレートとの係合時に第２の摩擦フェーシング１６０は熱くなった状態で動く傾向があり、従ってフェーシングの半径方向の縁部１６６及び１６８と交差する油溝１６４によって取り囲まれている。

図３及び４を参照すると、本発明のクラッチ組立体及び他の従来のクラッチで有用な好ましい実施形態の摩擦板２０７を示す。この例の摩擦板２０７は湿式摩擦板である。摩擦板２０７はコアプレート２１０を有する。コアプレート２１０は一般にカーボンスチール製又はプラスチック製である。コアプレート２１０の内径はスプライン歯１２を有して、駆動部との捩れ接触面をもたらす。別の実施形態（図示せず）では、コアプレート２１０をトーショナルダンパに接続してもよい。さらに別の実施形態（図示せず）では、コアプレートは外径にスプライン歯を有してもよい。

コアプレート２１０の主要連続円周に沿って少なくとも片側に、及び図示のように両側に接続されているのは、第１の摩擦フェーシング２１４である。第１の摩擦フェーシング２１４は一般にＢＷ１７７７やＢＷ４３００などの繊維タイプの摩擦フェーシング又は他の好適な材料である。第１のフェーシング２１４は一般に０．１２〜０．１４の範囲の静止摩擦係数及び０．１４〜０．１６の範囲の動摩擦係数を有する。第１のフェーシング２１４を、接着剤や他の好適な技術によってコア２１０に接続できる。第１のフェーシング２１４の高さ２１８は好ましくは０．４〜１．０ｍｍの範囲であり得る。

第１のフェーシング２１４から半径方向外側に離れて、コアプレート２１０の主要連続円周に沿って接続しているのは第２のフェーシング２２２である。第２のフェーシング２２２は第１のフェーシング２１４と類似の材料で製造されていてもよいし、他の組成物及び製造物でもよいが、どちらの場合も異なる摩擦係数を有する。図１に示す例では、第２のフェーシング２２２は、０．１６〜０．２２の範囲の高い静止摩擦係数及び０．１５〜０．２２の範囲の動摩擦係数を有する。第２のフェーシング２２２の高さ２２４は好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１５の範囲で、第１のフェーシング２１４の高さ２１８より低い。

図５及び６を参照すると、好ましい代替的な実施形態の摩擦板２３７は、第１のフェーシング２３８が第２のフェーシング２４４と一体的に形成された単一の摩擦ディスクを有する。第１のフェーシング２３８は、第２のフェーシング２４４から溝２４０によって半径方向に分離されている。コアプレート２１０は摩擦板２３７で上述したコアプレートと同一であり得る。フェーシング２３８及び２４４は繊維ベースの摩擦材料から製造され、高さ２４５及び２４７は上述のものと同程度である。繊維ベースの摩擦材料は、繊維性材料であり得、摩擦特性を変更するために種々の添加剤を加えても加えていなくてもよい。第２のフェーシング２４４の静止摩擦係数及び動摩擦係数は、高濃度の摩擦調整用飽和剤（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｓａｔｕｒａｎｔ）で飽和されたことによって高くなっている。そのような飽和剤の例は、フェノール、エポキシ、ポリイミド、又はシリコーン材料、そのブレンド、又は他の好適な材料である。飽和レベルは、５〜６０重量パーセントで変動するが、濃度が高いと一般に摩擦特性を高める。溝２４０を設けて、製造中に飽和剤が第２のフェーシング２４４から第１のフェーシング２３８へ浸みるのを回避するのを助ける。フェーシングのコアプレート２１０への接続前、接続後又は接続中に、溝２４０をフェーシングに形成又は圧延できる。溝２４０が存在することによって、同じ共通の材料を使用して異なるトランスミッション用の又はトランスミッションもしくはクラッチ一式の異なる箇所用の異なる摩擦特性を有する摩擦板を製造できる。任意の所定の摩擦板の特有の摩擦特性を、単に別個の摩擦フェーシングの飽和濃度を決定することによってカスタマイズして選択できる。フェーシングをコアプレート２１０に接続する前後に飽和動作を行うことができる。

動作中（図７及び８）、摩擦板２０７（説明のために摩擦板２０７の片側にのみ摩擦フェーシングを示す）は、第１の回転部材２６２に捩りを伴って接続される。第２の軸６８に捩りを伴って接続される回転ディスク２６４が設けられる。ディスク２６４及び摩擦板２０７は、捩りを伴って係合するために互いに軸方向に移動できる。初めに係合すると、ディスク２６４はまず、第２のフェーシング２２２とは接触せずに第１のフェーシング２１４と接触する。この上述の動作によって、ギアシフト操作のための円滑な初期係合ができる。ディスク２６４への圧力が増大すると、第１の摩擦フェーシング２１４を第２の摩擦フェーシング２２２の高さまで圧縮し、第２のフェーシング２２２と係合し始める。次にディスク２６４はフェーシング２１４及び２２２双方と係合して、高いホールディングトルクをもたらす。摩擦係数、表面積、半径方向の幅及びフェーシング２１４、２２２の半径の相違は、フェーシング２１４、２２２双方がディスク２６４と係合している場合にどちらのフェーシングもトルクをより伝達できるように特定され得る。ほとんどの応用では、第１のフェーシング２１４の変形は、クラッチ係合圧力下において第２のフェーシング２２２の厚みまで圧縮されるようなものである必要がある。第２のフェーシング２２２の変形特性は、追加的な圧力が固定されたクラッチ一式に加えられるときに、追加的な負荷の大部分が第２のフェーシング２２２にもたらされるようなものである。

本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本明細書はあくまで一例として説明され、本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに特許請求の範囲に包含されるものとして種々の変形例を行うことができることを理解されたい。

本発明のクラッチ組立体の部分的な断面図である。 図１のクラッチ組立体の動作中の図である。 本発明の好ましい実施形態の摩擦板の正面図である。 図３の線４−４に沿った図である。 本発明の好ましい代替的な実施形態の摩擦板の正面図である。 図５の線６−６に沿った図である。 図１に示す摩擦板の使用を示す概略図である。 図１に示す摩擦板の使用を示す概略図である。 本発明の好ましい代替的な実施形態の摩擦板の側面図である。 本発明の好ましい代替的な実施形態の摩擦板の正面図である。

Claims (31)

1. コアプレート、
   前記コアプレートに接続され、第１の半径及び第１の高さを有する第１の摩擦フェーシング、及び
   前記コアプレートに接続され、前記第１の半径とは異なる第２の半径及び前記第１の高さとは異なる第２の高さを有し、かつ前記第１の摩擦フェーシングの摩擦係数とは異なる摩擦係数を有する第２の摩擦フェーシング
   を含む摩擦板。
2. 前記第１の高さが前記第２の高さよりも高い、請求項１に記載の摩擦板。
3. 前記第１の摩擦フェーシングが、前記第２の摩擦フェーシングから半径方向内側に位置決めされる、請求項１に記載の摩擦板。
4. 前記第２の摩擦係数が前記第１のフェーシングの摩擦係数よりも高い、請求項１に記載の摩擦板。
5. 前記フェーシングの少なくとも一方が繊維タイプの摩擦フェーシング材料である、請求項１に記載の摩擦板。
6. 前記フェーシングの双方が一体型ベースの繊維タイプの摩擦フェーシング材料から形成され、及び摩擦係数の前記差は、前記フェーシングにおける摩擦調整飽和剤の割合によるものである、請求項１に記載の摩擦板。
7. 前記飽和剤がポリイミド材料である、請求項６に記載の摩擦板。
8. 前記飽和剤がフェノール材料である、請求項６に記載の摩擦板。
9. 前記飽和剤がエポキシ材料である、請求項６に記載の摩擦板。
10. 前記飽和剤がシリコーン材料である、請求項６に記載の摩擦板。
11. 前記フェーシングを分離する溝がある、請求項６に記載の摩擦板。
12. 前記第２のフェーシングの前記飽和剤が５〜６０重量パーセントの間である、請求項６に記載の摩擦板。
13. 前記フェーシングの半径方向の幅が異なる、請求項１に記載の摩擦板。
14. 前記第１のフェーシング及び第２のフェーシングの面積が異なる、請求項１に記載の摩擦板。
15. 前記第１のフェーシングの高さが０．４〜１．１ｍｍの範囲である、請求項１に記載の摩擦板。
16. 前記第２のフェーシングの高さが、前記第１のフェーシングよりも０．０５〜０．１５ｍｍの範囲で低い、請求項１に記載の摩擦板。
17. コアプレート、
    繊維性材料から形成され、前記コアプレートに接続され、第１の高さ及び第１の摩擦係数を有する第１の摩擦フェーシング、及び
    前記第１のフェーシングと一体的に形成され、前記第１のフェーシングから溝によって半径方向外側に分離された第２の摩擦フェーシングであって、高さが前記第１の高さよりも低く、かつ摩擦調整飽和剤の濃度に起因して前記第１の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する第２の摩擦フェーシングを含む摩擦板。
18. 前記第１のフェーシングの高さが０．４〜１．１ｍｍの範囲である、請求項１７に記載の摩擦板。
19. 前記第２のフェーシングの高さが、前記第１のフェーシングよりも０．０５〜０．１５ｍｍの範囲で低い、請求項１７に記載の摩擦板。
20. コアプレート、
    前記コアプレートに接続され、第１の半径及び第１の高さを有する連続的な第１の摩擦フェーシング、及び
    前記コアプレートに接続され、前記第１のフェーシングによって包囲され、前記第１の高さとは異なる第２の高さを有し、かつ前記第１の摩擦フェーシングの摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する複数のボタン型の第２の摩擦フェーシング
    を含む摩擦板。
21. コアプレートを設けるステップと、
    前記コアプレートと、異なる高さを有する少なくとも第１の摩擦フェーシング及び第２の摩擦フェーシングを有する繊維状摩擦リングを接続し、前記高さを溝によって半径方向に分離させ、かつ少なくとも前記第２のフェーシングを摩擦調整飽和剤によって飽和させて前記第２のフェーシングの摩擦係数を前記第１のフェーシングよりも高くさせるステップと
    を含む摩擦板の製造方法。
22. ストッパを有する第１の回転部材、
    第２の回転部材、
    前記第１の回転部材に取り付けられた複数のプレッシャプレート、
    前記第２の回転部材に取り付けられ、前記プレッシャプレートを並列させ、かつそれと共に摩擦部一式を形成する複数の摩擦板であって、少なくとも１つは複数の摩擦係数フェーシングを有する摩擦板、及び
    前記摩擦フェーシングの半径方向中心線から半径方向に配置された前記摩擦部一式に接触し、前記摩擦部一式の半径方向の回転面に沿って収縮による軸方向の偏りを誘発するピストン
    を含むクラッチ組立体。
23. 前記第１の部材がハウジングであり、前記第２の部材がハブである、請求項２２に記載のクラッチ組立体。
24. 前記ピストンが前記ハウジングに接続される、請求項２３に記載のクラッチ組立体。
25. 複数の摩擦係数を有する摩擦フェーシングを有する前記摩擦板が、高い摩擦係数のフェーシング材料の半径方向内側に低い摩擦係数のフェーシング材料を有する、請求項２２に記載のクラッチ組立体。
26. 前記摩擦フェーシング材料が異なる高さを有する、請求項２５に記載のクラッチ組立体。
27. 前記摩擦フェーシング材料が同じ高さである、請求項２５に記載のクラッチ組立体。
28. 前記低い摩擦係数のフェーシング材料が、前記高い摩擦係数のフェーシング材料よりも低い圧縮率を有する、請求項２７に記載のクラッチ組立体。
29. 複数の摩擦係数を有する摩擦フェーシングを有する前記摩擦板が、低い摩擦係数材料によって包囲された高い摩擦係数のフェーシング材料の複数のボタンを有する、請求項２２に記載のクラッチ組立体。
30. 前記ボタンの高さが、前記包囲している低い摩擦係数の材料よりも低い、請求項２９に記載のクラッチ組立体。
31. 前記ボタンが、前記低い摩擦係数のフェーシング材料の半径方向端部と交差する潤滑溝に接続されている、請求項２９に記載のクラッチ組立体。

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