JP2010151270A - 摩擦係合装置および動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非係合時における摩擦係合部材の当接を防止する。
【解決手段】複数のセパレータプレート５８１０の各々は複数の摩擦材５８２０の各々の間に配置される。永久磁石５８３０は、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の内周側と外周側とが異なる磁極となるようにこれらを磁化し、磁化されたセパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の各々は互いに反発する。
【選択図】図２

Description

この発明は、摩擦係合装置および動力伝達装置に関し、より特定的には、変速機に用いられる摩擦係合装置およびそれを用いた動力伝達装置に関するものである。

従来、摩擦係合装置は、たとえば特開平７−１９００８７号公報（特許文献１）、特開２００４−３３２９４１号公報（特許文献２）、特開２００４−２９３７４２号公報（特許文献３）および特開２００２−３１１６５号公報（特許文献４）に開示されている。
特開平７−１９００８７号公報 特開２００４−３３２９４１号公報 特開２００４−２９３７４２号公報 特開２００２−３１１６５号公報

従来の技術では、摩擦係合部材が非係合のとき摩擦材同士が接触することで接触抵抗が発生するという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、非係合時における摩擦係合部材の接触を防ぐことが可能な摩擦係合部材および動力伝達装置を提供することを目的とする。

この発明に従った摩擦係合装置は、複数の環状の第一摩擦係合部材と、複数の環状の第一摩擦係合部材と係合する複数の環状の第二摩擦係合部材とを備え、複数の第一および第二摩擦部材の一方または両方を磁化部材によって磁化させ、この磁化力によって第一および第二摩擦係合部材を反発離間させ、第一および第二摩擦係合部材の各々が直接接触しないように配置される。

好ましくは、磁化部材は第一および第二摩擦係合部材の内側に設けられる。
好ましくは、磁化部材は永久磁石である。

好ましくは、磁化部材は、磁石を埋め込む構造である。
この発明に従った動力伝達装置は、上述の摩擦係合装置を備える。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従った摩擦係合装置を有する自動変速機のブロック図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った自動変速機５０００は、プラネタリギヤユニット５２００と、バルブボディ５３００とを有する。プラネタリギヤユニット５２００は、トルクコンバータ５１００から伝達された出力を減速、または増速、または逆回転させるための機構である。プラネタリギヤユニット５２００から出力された動力はガバナーバルブ５４００へ伝えられる。

バルブボディ５３００はハイドリックコントロールシステムを構成しており、車速およびアクセルペダル開度を検出し、プラネタリギヤユニット５２００のクラッチ５２１０やブレーキ５２２０を自動的に操作し、変速を行なう装置である。

トルクコンバータ５１００から出力がオイルポンプ５１１０を回転させ、オイルポンプで発生した油圧がバルブボディ５３００に伝達される。バルブボディ５３００で発生した油圧はクラッチおよび／またはブレーキに伝達され、プラネタリギヤユニット５２００の駆動が制御される。

ガバナーバルブ５４００からはバルブボディ５３００へ車速信号油圧が伝えられる。
バルブボディ５３００は、スロットルバルブ５５００からアクセルペダル開度に関する情報を受取り、またはシフトレバー５６００からシフトポジションに関する情報を受取る。

オイルポンプ５１１０はオイルパンに溜められたオイルを圧送する働きを有する。オイルパンに溜められたオイルはトランスミッション用ストレーナ５７００を経由してオイルポンプ５１１０へ伝えられる。トランスミッション用ストレーナ５７００では、オイル中の異物が除去される。

図２は、図１で示す自動変速機におけるブレーキの構成を詳細に示す断面図である。図２を参照して、ブレーキ５２２０は、セパレータプレート５８１０と、複数のセパレータプレート５８１０の間に配置される摩擦材５８２０と、これらを収納するケース５８４０と、摩擦材５８２０に嵌合するドラムドラムにより構成される内側部品５８５０とを有する。

ケース５８４０の内周面には溝が形成されており、この溝にセパレータプレート５８１０が嵌め合わせられている。セパレータプレート５８１０は環状であり、セパレータプレート５８１０は複数枚が互いに所定の間隔を隔てて配置される。セパレータプレート５８１０はピストン５８６０により押圧される。ピストン５８６０は油圧により軸方向に駆動可能であり、図２で示す状態では、ピストン５８６０がセパレータプレート５８１０から離れてセパレータプレート５８１０がピストン５８６０に押圧されていない状態となっている。

ケース５８４０の溝に嵌められたセパレータプレート５８１０は軸方向に移動することが可能であり、これにより複数のセパレータプレート５８１０間の距離を変化させることができる。

セパレータプレート５８１０間には、摩擦材５８２０が複数位置している。複数の摩擦材５８２０の各々は複数のセパレータプレート５８１０の各々の間に配置されている。摩擦材５８２０は環状であり、内周面側でブレーキハブである内側部品５８５０と嵌合している。

内側部品５８５０には永久磁石５８３０が固定されており、永久磁石５８３０の内周面がＳ極面５８３０Ｓであり、外周面側がＮ極面５８３０Ｎである。また、ＮとＳ極が反対でも良いが極位置はセパレータプレート５８１０と摩擦材５８２０に向かい合う面に着磁する。

ピストン５８６０がセパレータプレート５８１０を押圧すれば、複数のセパレータプレート５８１０間の距離が小さくなる。これによりセパレータプレート５８１０と摩擦材５８２０と当接し摩擦係合する。これにより内側部品５８５０の回転がケース５８４０によって止められる。その結果内側部品５８５０の回転が停止する。

図３は、図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た内側部品と永久磁石との嵌合状態をします正面図である。図３を参照して、内側部品５８５０の内周面側にはスプラインが設けられており、このスプラインとシャフトとがスプライン嵌合する。

内側部品５８５０の外周側には、凸部５８２１と凹部５８２２が設けられている。さらに凹部５８２２には潤滑穴５８５８が形成されている。潤滑穴５８５８はシャフトまで達しており、シャフト内部から供給される潤滑油を内側部品５８５０の外周側へ送出す役割を果たしている。

凸部５８２１および凹部５８２２の一部分が永久磁石５８３０で構成されている。永久磁石５８３０の内周面側がＳ極面５８３０Ｓであり、外周側がＮ極面５８３０Ｎである。永久磁石５８３０はその磁力により、磁性材料から構成される鉄などの異物を吸引する。そのため、好ましくは永久磁石５８３０は潤滑穴５８５８の近傍に置かれない。

永久磁石５８３０は円周上でたとえば４個配置される。なお、永久磁石５８３０の数はこれに限られず、さらに少ない、または多い永久磁石５８３０を配置してもよい。

内側部品５８５０の凸部５８５１と凹部５８５２に、摩擦材５８２０の凹部５８２２と凸部５８２１とが嵌まり合っている。

図４は、図２における自動変速機のブレーキを構成する摩擦部材の正面図である。図４を参照して、摩擦材５８２０の内周面には凸部５８２１および凹部５８２２が設けられている。摩擦材５８２０の外周は図４では円形状であるが、必ずしも円形状に限られず、凹凸が形成されていてもよい。

図５は、図２における自動変速機のブレーキを構成するセパレータプレートの正面図である。図５を参照して、セパレータプレート５８１０の外周面には凸部５８１１と凹部５８１２とが設けられている。セパレータプレート５８１０と摩擦材５８２０はともに磁性材料を含んでいる。なお、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０のすべてを磁性材で構成する必要はなく、一部が磁性材料であればよい。また、セパレータプレート５８１０と摩擦材５８２０の両方が必ずしも磁性材料を含んでいる必要はなく、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の少なくとも一方が磁性材を含んでいればよい。

図６は、永久磁石と摩擦材との嵌合を説明するために示す永久磁石および摩擦材の斜視図である。図６を参照して、永久磁石５８３０は一方向に延びるように形成されており、永久磁石５８３０に複数の摩擦材５８２０が噛み合っている。永久磁石５８３０は内側部品５８５０と一体化されて回転するため、永久磁石５８３０に嵌まり合う摩擦材５８２０も回転する。

ケース５８４０にはセパレータプレートが取付けられている。永久磁石５８３０により、摩擦材５８２０が磁化し、これにより互いの摩擦材５８２０間に矢印で示す反発力が発生する。

図７は、この発明に従った自動変速機のブレーキで用いられる永久磁石の斜視図である。 図８は、この発明に従った自動変速機のブレーキで用いられる永久磁石の正面図である。図９は、図８中の矢印ＩＶで示す方向から見た側面図である。

図７から図９を参照して、永久磁石５８３０は所定方向に延びるように形成されており、内周面側がＳ極面５８３０Ｓとなり、外周面側がＮ極面５８３０Ｎとなる。外周面側には、摩擦材と嵌合するための凸部５８３１および凹部５８３２が設けられている。

なお、この例では、内周面側に凹凸を設けていないが、内周面側にも凹凸を設け、この凹凸と内側部品とを係合させてもよい。

またこの例では１つの永久磁石５８３０に必ず凸部５８３１および凹部５８３２を設ける構造を示しているが、これに限られず、永久磁石が１つの凸部５８３１のみを有していてもよい。また、永久磁石５８３０が１つの凹部５８３２のみを有していてもよい。また、永久磁石を凸部５８５１または凹部５８５２に埋め込む構造でもよい。これによって、永久磁石の取付強度が向上する。これらは永久磁石を採用したモータと同じ構造である。

図１０は、この発明に従った自動変速機における永久磁石近傍での磁力線を示す図である。図１０を参照して、永久磁石５８３０近傍では、永久磁石によって摩擦材５８２０は磁化され、永久磁石側にＳ極が発生し、反対側にＮ極が発生する。

図１１は、永久磁石により反発するセパレータプレートと摩擦材との構成を示す図である。図１１を参照して、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の各々が鉄などの磁性材料を含む場合には、これらは磁化される。摩擦材５８２０およびセパレータプレート５８１０の各々において、Ｎ極面５８３０Ｎに近い側がＳ極に磁化され、Ｎ極面５８３０Ｎから遠い側がＮ極に磁化される。そのため対面する部材同士が同じ極に磁化されるためそれぞれが反発し反発力が発生する。その結果これらの接触を防止できる。

この発明に従った摩擦係合装置は、複数の第一摩擦係合部材としてのセパレータプレート５８１０と、複数の環状のセパレータプレート５８１０と係合する複数の環状の第二の摩擦部材としての摩擦材５８２０と、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０のいずれかを磁化させる磁化部材としての永久磁石５８３０とを備える。複数のセパレータプレート５８１０の各々は複数の摩擦材５８２０の各々の間に配置される。永久磁石５８３０は、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０のいずれかの内周側と外周側とが異なる磁極となるようにこれらを磁化する。磁化されたセパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の少なくとも一方の各々は互いに反発する。

永久磁石５８３０は摩擦材５８２０およびセパレータプレート５８１０の内側に設けられる。

この実施の形態では、ブレーキを構成する摩擦材５８２０およびセパレータプレート５８１０を磁化したが、クラッチを構成する摩擦材およびセパレータプレートを磁化してもよい。さらに摩擦材５８２０およびセパレータプレート５８１０の少なくとも一方を磁化すればよい。

さらに、内側部品に磁化部材を設けたが、外側部品としてのケース５８４０に磁化部材を設けてもよい。永久磁石５８３０の数は、２つ以上であればよい。

また、この実施の形態では磁化部材を永久磁石５８３０で構成したが、これに限られず、磁化部材を電磁石で構成してもよい。この場合、摩擦材５８２０およびセパレータプレート５８１０を互いに分離する必要があるとき、すなわち非係合状態の時にだけ電磁石を動作させてセパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０を磁化することが好ましい。

この発明に従った摩擦係合装置および動力伝達装置では、従来不可能であった、非係合時の摩擦材５８２０およびセパレータプレート５８１０の完全非接触（接触抵抗ゼロ）が可能であり、大幅な引き摺り損失の低減を可能としている。その結果、トランスミッションの効率が向上し、車両燃費の向上を達成できる。

さらに、摩擦材５８２０の係合開始時に、従来のような線接触で摩擦材５８２０とセパレータプレート５８１０とが接触することによる変速ショック悪化の問題も発生しない。変速性能を悪化させることなく非係合時の引き摺り損失を低減することができる。

摩擦材５８２０とセパレータプレート５８１０との間のクリアランスを常に一定に保つことができ、クリアランス部を流れる潤滑オイルを各摩擦材５８２０に均等に供給することが可能である。これにより耐熱性、摩擦材５８２０の係合開始時の摩擦特性（摩擦材５８２０表面のオイル量（オイルの膜）により変化する）を安定化して、摩擦材５８２０の係合時の摩擦係数ロバスト性を向上させることができる。

また、図１１で示すように、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の各々の内周面５８１０ｉ，５８２０ｉ側と外周面５８１０ｕ，５８２０ｕ側とがそれぞれ反対の磁極となるように磁化するため。セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の各々の内周面５８１０ｉ，５８２０ｉおよび外周面５８１０ｕ，５８２０ｕがともに反発しあう。その結果、セパレータプレート５８１０および摩擦材５８２０の広い面積で反発力が生じ、確実にこれらを分離することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従った摩擦係合装置を有する自動変速機のブロック図である。 図１で示す自動変速機におけるブレーキの構成を詳細に示す断面図である。 図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た内側部品と永久磁石との嵌合状態をします正面図である。 図２における自動変速機のブレーキを構成する摩擦部材の正面図である。 図２における自動変速機のブレーキを構成するセパレータプレートの正面図である。 永久磁石と摩擦材との嵌合を説明するために示す永久磁石および摩擦材の斜視図である。 この発明に従った自動変速機のブレーキで用いられる永久磁石の斜視図である。 この発明に従った自動変速機のブレーキで用いられる永久磁石の正面図である。 図８中の矢印ＩＶで示す方向から見た側面図である。 この発明に従った自動変速機における永久磁石近傍での磁力線を示す図である。 永久磁石により反発するセパレータプレートと摩擦材との構成を示す図である。

符号の説明

５０００ 自動変速機、５１００ トルクコンバータ、５１１０ オイルポンプ、５２００ プラネタリギヤユニット、５２１０ クラッチ、５２２０ ブレーキ、５３００ バルブボディ、５４００ ガバナーバルブ、５５００ スロットルバルブ、５６００ シフトレバー、５７００ トランスミッション用ストレーナ、５８１０ セパレータプレート、５８１１，５８２１ 凸部、５８１２，５８２２ 凹部、５８２０ 摩擦材、５８３０ 永久磁石、５８３０Ｓ Ｓ極面、５８３０Ｎ Ｎ極面、５８４０ ケース、５８５０ 内側部品、５８５８ 潤滑穴、５８６０ ピストン。

Claims (5)

1. 複数の環状の第一摩擦係合部材と、
   複数の環状の前記第一摩擦係合部材と係合する複数の環状の第二摩擦係合部材とを備え、
   前記複数の第一および第二摩擦部材の一方または両方を磁化部材によって磁化させ、この磁化力によって前記第一および第二摩擦係合部材を反発離間させ、前記第一および第二摩擦係合部材の各々が直接接触しないようにした、摩擦係合装置。
2. 前記磁化部材は第一および第二摩擦係合部材の内側に設けられる、請求項１に記載の摩擦係合装置。
3. 前記磁化部材は永久磁石である、請求項１または２に記載の摩擦係合装置。
4. 前記磁化部材は、磁石を埋め込む構造である、請求項１から３のいずれか１項に記載の摩擦係合装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の摩擦係合装置を備えた動力伝達装置。

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