JP2014081010A - 摩擦プレートと摩擦係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】引き摺り現象の抑制効果を維持したまま、ジャダーの発生を抑制することのできる摩擦プレートと摩擦係合装置を提供する。
【解決手段】環状の芯体７１と、芯体７１の厚さ方向の側面７１ａ、７１ｂに配置される摩擦部材７２と、を備え、芯体７１はその周方向に沿って、その厚さ方向へ波頂部７１ｔと波底部７１ｓが交互に繰り返される波状を呈しており、芯体７１の波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔは、芯体７１の波底部７１ｓにおける摩擦部材７１ｓよりも、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い。
【選択図】図３

Description

本発明は摩擦プレートと摩擦係合装置に関し、たとえばクラッチディスクとして用いられる摩擦プレートとそれを用いた摩擦係合装置に関するものである。

従来から、車両用の自動変速機には、変速機構の動力伝達を制動もしくは制動解除するブレーキや動力伝達を断続するクラッチ等の多板式摩擦係合装置が配設されている。この多板式摩擦係合装置は、ドラムやハブの軸線方向で交互に配設されたセパレータプレートおよび摩擦プレートと、油圧によって駆動されるピストンと、を備えている。この多板式摩擦係合装置は、油圧制御装置から供給される油圧によってピストンを駆動させ、セパレータプレートと摩擦プレートを押圧もしくは押圧解放することによって、セパレータプレートと摩擦プレートを当接もしくは開離させ、変速機構の動力伝達を制動もしくは制動解除、または断続している。

ところで、このような多板式摩擦係合装置においては、セパレータプレートと摩擦プレートを開離させた際にそれらの間に介在する潤滑用および冷却用の油によって僅かにトルクが伝達され（「引き摺り現象」ともいう。）、それが変速機構の動力損失の要因となることが知られている。

そこで、従来の多板式摩擦係合装置においては、摩擦プレートの芯体（コアプレート）を波板状に形成するとともに、その芯体に沿って摩擦部材を貼着し、芯体の弾性復元力によってセパレータプレートと摩擦プレートを迅速に開離させ、セパレータプレートと摩擦プレートの間のクリアランスを確保してそれらの間に介在する油を外部へ排出することによって、セパレータプレートと摩擦プレートの間の引き摺り現象を抑制している。

ところで、波板状の摩擦プレートは、セパレータプレートと係合する際、ピストンによる押圧力に応じてその波状部分が次第に撓んでいく。摩擦プレートがセパレータプレートと当接し始めたときには、ピストンによる押圧力が摩擦プレートの波状部分の撓み変形に費やされることや摩擦プレートとセパレータプレートの当接面積が限定されることなどによって摩擦プレートとセパレータプレートの摩擦係数が小さく、ピストンによる押圧力が上昇するに従って摩擦プレートとセパレータプレートの当接面積が増加して摩擦係数が上昇し、摩擦プレートの波状部分が潰れきったときに摩擦プレートとセパレータプレートが完全に当接して所定の摩擦係数に到達し、摩擦プレートとセパレータプレートの回転差が無くなるまでその摩擦係数が維持される。

一方で、平板状の摩擦プレートは、セパレータプレートと当接し始めたときに摩擦プレートとセパレータプレートが摩擦面全体で当接するため、ピストンによる押圧力が上昇しても摩擦プレートとセパレータプレートの摩擦係数は略一定に維持される。

このように、波板状の摩擦プレートを用いた多板式摩擦係合装置においては、摩擦プレートの波状部分が潰れきる前後でピストンの押圧力に対する摩擦係数の変化が不連続となり、平板状の摩擦プレートを用いた場合と比較して、波状部分が潰れきる時点での係合ショックが大きくなるといった問題がある。

このような問題に対し、引き摺り現象の抑制効果を維持したまま、摩擦プレートの波状部分が潰れきる時点でのショックを小さくすることのできる装置が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されている多板式摩擦係合装置は、摩擦プレートが、波の頂部及び底部が放射状に整列する波板状に形成された芯体（コアプレート）と、芯体の波の頂部及び底部に設けられた頂部摩擦部材及び底部摩擦部材と、を有し、頂部摩擦部材の摩擦係数が、底部摩擦部材の摩擦係数よりも高くなるように構成されており、摩擦プレートが、ピストンの押圧によって波板状から平板状に弾性変形することでセパレータプレートと当接し、ピストンの押圧解放によって平板状から波板状に復元することでセパレータプレートと開離する装置である。

特開２０１０−２４２９０１号公報

特許文献１に開示されている多板式摩擦係合装置によれば、波の頂部及び底部が放射状に整列する波板状に形成された摩擦プレートが、ピストンの押圧力に応じてその波状部分が撓むものの、摩擦プレートの波状部分が潰れきる直前で摩擦係数の低い底部摩擦部材がセパレータプレートと摺接するため、波状部分が潰れきる前後でピストンの押圧力に対する摩擦係数の変化が緩やかになり、摩擦プレートの波状部分が潰れきる時点でのショックが小さくなる。

しかしながら、特許文献１に開示されている多板式摩擦係合装置においては、ピストンによる押圧力が更に上昇すると、波の頂部及び底部に設けられた頂部摩擦部材及び底部摩擦部材が圧縮され、頂部摩擦部材及び底部摩擦部材の気孔率（空隙率）が低下するため、そのような状態で摩擦プレートとセパレータプレートの相対的な回転数の差が大きくなると、摩擦プレートとセパレータプレートの摩擦係数が低下してジャダー（Judder）が発生するといった問題が生じ得る。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、引き摺り現象の抑制効果を維持したまま、ジャダーの発生を抑制することのできる摩擦プレートと摩擦係合装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による摩擦プレートは、環状の芯体と、該芯体の厚さ方向の側面に配置される摩擦部材と、を備える摩擦プレートであって、前記芯体は該芯体の周方向に沿って、該芯体の厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波状を呈しており、前記芯体の波頂部における摩擦部材は、前記芯体の波底部における摩擦部材よりも、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低いものである。

上記する摩擦プレートによれば、摩擦プレートの芯体をその周方向に沿ってその厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波板状に形成し、その芯体の厚さ方向の側面に沿って摩擦部材を配置することによって、たとえば芯体を弾性変形させて摩擦プレートとセパレータプレートを当接させた後に芯体の弾性復元力によって摩擦プレートとセパレータプレートを迅速に開離させ、摩擦プレートとセパレータプレートの間のクリアランスを迅速に確保することができ、それらの間に介在する油を外部へ迅速に排出して摩擦プレートとセパレータプレートの間の引き摺り現象を抑制することができる。また、芯体の波頂部における摩擦部材の気孔率を波底部における摩擦部材の気孔率よりも相対的に高くすることによって、たとえば摩擦プレートとセパレータプレートが当接し始めた際のセパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性を高めることができ、ジャダーの発生を効果的に抑制することができる。また、芯体の波頂部における摩擦部材の弾性率を波底部における摩擦部材の弾性率よりも相対的に低くする、すなわち、芯体の波底部における摩擦部材の弾性率を波頂部における摩擦部材の弾性率よりも相対的に高くすることによって、たとえば摩擦プレートとセパレータプレートが次第に押圧され、摩擦プレートの波頂部における摩擦部材が圧縮されながら摩擦プレートが次第に撓んでいき、その波頂部における摩擦部材の気孔率が次第に低下してセパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性が低下する場合であっても、波底部における摩擦部材とセパレータプレートが当接することによって摩擦プレートの芯体とセパレータプレートとの間隔が確保され、摩擦プレートの波頂部における摩擦部材の更なる圧縮変形が制限され、摩擦プレートの波頂部における摩擦部材の気孔率の低下が抑制され、セパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性の低下が抑制されるため、セパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性を確保してジャダーの発生を効果的に抑制することができる。

ここで、気孔率とは、摩擦部材内の空隙率であって、たとえば単位体積の摩擦部材に対する吸収した油の容積の割合などで表すことができる。

また、本発明の摩擦プレートに適用される芯体は、機械的強度と耐油性と耐熱性を有する材料からなるものであって、芯体の形成素材としては、たとえば、金属材料、エンジニアリング・プラスチック（以下「エンプラ」という。）やスーパー・エンジニアリング・プラスチック（以下「スーパーエンプラ」という。）の材料等を挙げることができる。

金属材料としては、たとえば、鉄、鋼、合金鋼、ステンレス、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン合金等を挙げることができる。また、エンプラとしては、たとえば、ポリアミド（PA）、ポリアセタール（POM）、ポリカーボネート（PC）、変性ポリフェニレンエーテル（PPO）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ガラス繊維強化PET、環状ポリオレフィン（COP）等を挙げることができる。また、スーパーエンプラとしては、たとえば、ポリフェニレンスルファイド（PPS）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリスルホン（PSF）、ポリエーテルサルフォン（PES）、非晶ポリアリレート（PAR）、液晶ポリマー（LCP）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、熱可塑性ポリイミド（PI）、ポリアミドイミド（PAI）等を挙げることができる。

また、本発明の摩擦プレートに適用される摩擦部材は、主として繊維材料と充填材と熱硬化性樹脂からなるものである。

繊維材料としては、たとえば、セルロース繊維、アラミド繊維、炭素繊維、レーヨン繊維等を挙げることができ、そのうちのいずれか一種を用いてもよいし、そのうちの二種以上を混合して用いてもよい。また、充填材としては、たとえば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、珪藻土、カーボンブラック、グラファイト、シリカ、雲母（マイカ）等を挙げることができ、そのうちのいずれか一種を用いてもよいし、そのうちの二種以上を混合して用いてもよい。また、熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等を挙げることができる。

また、上記する摩擦プレートは、前記芯体の波頂部における摩擦部材と前記芯体の波底部における摩擦部材が、別部材で形成されかつ双方が間隔を置いて配置されてもよいし、一体に形成されてもよい。

前記芯体の波頂部における摩擦部材と前記芯体の波底部における摩擦部材が、別部材で形成され、かつ双方が間隔を置いて配置されている場合には、たとえばセパレータプレートと摩擦プレートの間に介在する油を波頂部における摩擦部材と波底部における摩擦部材で形成される油溝を介して外部へ排出することができるため、摩擦プレートとセパレータプレートの間の引き摺り現象を効果的に抑制することができる。また、たとえば前記芯体の波頂部における摩擦部材と前記芯体の波底部における摩擦部材が一体に形成されている場合には、たとえば波頂部における摩擦部材と波底部における摩擦部材の間の隙間が排除され、摩擦プレートとセパレータプレートが当接する際の波頂部における摩擦部材の圧縮変形を波底部における摩擦部材によって抑制することができるともに、摩擦部材を芯体の側面に配置する工程を簡素化することができる。

また、前記摩擦プレートは湿式であることが好ましい。

前記摩擦プレートが湿式である場合には、たとえば摩擦プレートとセパレータプレートを滑らかに係合させることができるとともに、摩擦プレートとセパレータプレートの係合時に発生する熱を油を介して外部へ効率的に排出することができる。

また、本発明による摩擦係合装置は、環状の第１の係合部材と環状の第２の係合部材を備え、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材の厚さ方向の側面同士が押圧されて前記第１の係合部材と前記第２の係合部材が摩擦係合する摩擦係合装置であって、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材の少なくとも一方が、環状の芯体と該芯体の厚さ方向の側面に配置される摩擦部材とを備え、前記芯体が該芯体の周方向に沿って該芯体の厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波状を呈しており、前記芯体の波頂部における摩擦部材が、前記芯体の波底部における摩擦部材よりも、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低いものである。

たとえば、上記する前記摩擦係合装置は、スプラインが形成された内周面を有する筒状のドラムと、前記ドラムの内側で該ドラムの軸線上に配置され、かつスプラインが形成された外周面を有する筒状のハブと、軸線方向へ駆動されるピストンと、をさらに備え、前記第１の係合部材は、前記ドラムに対して軸線方向へ摺動し、かつ前記ドラムに同期して回転するように、前記ドラムの内周面に形成されたスプラインに係合しており、前記第２の係合部材は、前記ハブに対して軸線方向へ摺動し、かつ前記ハブに同期して回転するように、前記ハブの外周面に形成されたスプラインに係合しており、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材は、前記ドラムの内周面と前記ハブの外周面の間で軸線方向で並んで配置されており、前記ピストンが軸線方向へ駆動され、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材の厚さ方向の側面同士が押圧されて前記第１の係合部材と前記第２の係合部材が摩擦係合するようになっている。

上記する摩擦係合装置によれば、第１の係合部材と第２の係合部材の少なくとも一方が、環状の芯体とこの芯体の厚さ方向の側面に配置される摩擦部材とを備え、芯体がその周方向に沿ってその厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波状を呈していることによって、波状を呈する芯体を弾性変形させて第１の係合部材と第２の係合部材を当接させた後に芯体の弾性復元力によって第１の係合部材と第２の係合部材を迅速に開離させ、第１の係合部材と第２の係合部材の間のクリアランスを迅速に確保することができ、それらの間に介在する油を外部へ迅速に排出して第１の係合部材と第２の係合部材の間の引き摺り現象を抑制することができる。また、芯体の波頂部における摩擦部材の気孔率を波底部における摩擦部材の気孔率よりも相対的に高くすることによって、ピストンによる押圧力によって第１の係合部材と第２の係合部材が押圧されて当接し始めた際の係合部材同士の追従性を高めることができる。また、芯体の波頂部における摩擦部材の弾性率を波底部における摩擦部材の弾性率よりも相対的に低くする、すなわち、芯体の波底部における摩擦部材の弾性率を芯体の波頂部における摩擦部材の弾性率よりも相対的に高くすることによって、ピストンによる押圧力が増加して係合部材同士が次第に押圧され、第１の係合部材と第２の係合部材の少なくとも一方の波頂部における摩擦部材が圧縮されながらその係合部材が次第に弾性的に撓んでいき、その摩擦部材の気孔率が次第に低下して係合部材同士の追従性が低下する場合であっても、芯体の波底部における高弾性率の摩擦部材が他方の係合部材と当接することによって一方の係合部材の波頂部における高気孔率の摩擦部材の更なる圧縮変形が制限され、その波頂部における摩擦部材の気孔率の低下が抑制され、係合部材同士の追従性の低下が抑制されるため、係合部材同士の追従性を確保してジャダーの発生を効果的に抑制することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の摩擦プレートと摩擦係合装置によれば、芯体の波頂部における摩擦部材が、芯体の波底部における摩擦部材よりも気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低いことによって、様々な状況下でたとえばセパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性を高めることができ、セパレータプレートと摩擦プレートの間の引き摺り現象の抑制効果を維持した状態で、ジャダーの発生を効果的に抑制することができる。

本発明の摩擦係合装置の実施の形態を分解して示した分解斜視図である。 図１で示す摩擦係合装置の縦断面図であって、（ａ）はプレート同士が係合する前の状態を示した図であり、（ｂ）はプレート同士が係合した後の状態を示した図である。 図１で示す摩擦プレートを示した斜視図である。 図３で示す摩擦プレートを示した図であって、（ａ）はその側面図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。 図３で示す摩擦プレートを作製する工程を説明したフロー図である。 図１で示す摩擦プレートとセパレータプレートの係合動作を説明した縦断面であって、（ａ）はプレート同士が係合する前の状態を示した図であり、（ｂ）はプレート同士が係合し始めた状態を示した図であり、（ｃ）はプレート同士が係合する途中の状態を示した図であり、（ｄ）はプレート同士が完全に係合した後の状態を示した図である。 試験体の摩擦部材の配置構成を模式的に説明した図であって、（ａ）は実施例の試験体の摩擦部材の配置構成を説明した図であり、（ｂ）は比較例１の試験体の摩擦部材の配置構成を説明した図であり、（ｃ）は比較例２の試験体の摩擦部材の配置構成を説明した図である。 試験体による摩擦プレートの回転数に対する摩擦係数を測定した結果を示した図であって、（ａ）は面圧が0.5Mpaの場合の回転数に対する摩擦係数を測定した結果を示した図であり、（ｂ）は面圧が1.5Mpaの場合の回転数に対する摩擦係数を測定した結果を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の摩擦プレートと摩擦係合装置の実施の形態を説明する。

［摩擦係合装置の実施の形態］
図１は、本発明の摩擦係合装置の実施の形態を分解して示した分解斜視図である。また、図２は、図１で示す摩擦係合装置の縦断面図であって、図２（ａ）はプレート同士が係合する前の状態を示した図であり、図２（ｂ）はプレート同士が係合した後の状態を示した図である。

図１および図２で示すように、本実施の形態の摩擦係合装置１０は、主として、クラッチドラム５１と、ピストン５２と、クラッチハブ５３と、セパレータプレート５４、５５、５６、５７と、摩擦プレート６１、６２、６３と、クッションプレート６４と、スプリング６５と、スプリング６５を支持する支持プレート６６と、スナップリング６７と、から構成されている。

クラッチドラム５１は、図１で示すように、略円筒状に形成されており、ピストン５２やクラッチハブ５３等をその内部に収容するために一方の端部５１ｋが開口され、他方の端部５１ｈが閉止されている。また、端部５１ｋと端部５１ｈを繋ぐ円筒部５１ｅの内周面５１ｎには、スプライン５１ｕが形成されている。また、円筒部５１ｅには、その内周面５１ｎから外周面５１ｇへ向かって貫通孔５１ｔが複数形成されており、この貫通孔５１ｔを介してクラッチドラム５１の内部を流動した潤滑油がその外部へ排出されるようになっている。

また、クラッチハブ５３は、略円筒状に形成されており、クラッチドラム５１の内側でその軸線Ｌ上に同心配置されており、クラッチドラム５１の内周面５１ｎに対向する円筒部５３ｅの外周面５３ｇにはスプライン５３ｓが形成されている。

また、セパレータプレート５４、５５、５６、５７はそれぞれ、略円環状に形成されており、その内部にはクラッチハブ５３が挿通されるようになっている。それぞれのセパレータプレート５４、５５、５６、５７の内周面５４ｎ、５５ｎ、５６ｎ、５７ｎには、クラッチハブ５３の外周面５３ｇに形成されたスプライン５３ｓとスプライン係合するスプライン突起５４ｓ、５５ｓ、５６ｓ、５７ｓが形成されており、各セパレータプレート５４、５５、５６、５７が、クラッチドラム５１とクラッチハブ５３の間でクラッチハブ５３に対して相対的に軸線Ｌ方向へ摺動するとともに、クラッチハブ５３と同期して回転するようになっている。

また、摩擦プレート６１、６２、６３はそれぞれ、略円環状に形成されており、その内部にはクラッチハブ５３が挿通されるようになっている。それぞれの摩擦プレート６１、６２、６３の外周面６１ｇ、６２ｇ、６３ｇには、クラッチドラム５１の内周面５３ｎに形成されたスプライン５１ｕとスプライン係合するスプライン突起６１ｕ、６２ｕ、６３ｕが形成されており、各摩擦プレート６１、６２、６３が、クラッチドラム５１とクラッチハブ５３の間でクラッチドラム５１に対して相対的に軸線Ｌ方向へ摺動するとともに、クラッチドラム５１と同期して回転するようになっている。

ここで、セパレータプレートと摩擦プレートは軸線Ｌ方向で交互に配置されており、摩擦プレート６１が、セパレータプレート５４とセパレータプレート５５の間に配置され、摩擦プレート６２が、セパレータプレート５５とセパレータプレート５６の間に配置され、摩擦プレート６３が、セパレータプレート５６とセパレータプレート５７との間に配置されており、隣接するプレート同士が軸線Ｌ方向へ相対的に摺動することで摩擦係合したり、係合を解放するようになっている。

また、クッションプレート６４は、略円環状に形成されており、クラッチドラム５１の内側でセパレータプレート５７よりも端部５１ｈ側に配置され、その内部にクラッチハブ５３が挿通されるようになっている。クッションプレート６４は、摩擦プレートと同様にクラッチドラム５１とスプライン係合し、クラッチドラム５１とクラッチハブ５３の間でクラッチドラム５１に対して相対的に軸線Ｌ方向へ摺動するとともに、クラッチドラム５１と同期して回転するようになっている。

ピストン５２は、図２で示すように、クラッチドラム５１の内部のうち端部５１ｈの近傍に配置されている。ピストン５２の端部のうち端部５１ｈ側の端部５２ｈは閉止されており、ピストン５２の端部５２ｈの側面のうち端部５１ｈに対向する側面５２ｓとクラッチドラム５１の内壁面５１ｓによって、ピストン室５２ｐが画成されている。このピストン室５２ｐには、不図示の油圧装置から作動油が供給されるようになっており、ピストン室５２ｐに供給される作動油の油圧によって、ピストン５２が、端部５１ｈから離隔する方向へ軸線Ｌ方向に沿って摺動し、その端部５２ｋがクッションプレート６４を介してセパレータプレート５７を押圧するようになっている。

また、支持プレート６６は、クラッチドラム５１の内部かつピストン５２とクラッチハブ５３の間に、クラッチドラム５１に固定されて配置されている。

スプリング６５は、支持プレート６６とピストン５２の間に、支持プレート６６の周方向で略均等に複数配設されており、その付勢力によってピストン５２をクッションプレート６４から離隔する方向へ付勢するようになっている。そのため、ピストン室５２ｐに作動油が供給されていない状態では、ピストン５２の端部５２ｋがクッションプレート６４を介してセパレータプレート５７を押圧しないようになっている。

また、スナップリング６７は一部が欠落した略円筒状に形成されており、クラッチドラム５１の端部５１ｋから内側へ突出する突起５１ｊとセパレータプレート５４の間に介装され、セパレータプレート５４、５５、５６、５７および摩擦プレート６１、６２、６３がクラッチドラム５１から脱落しないようになっている。

摩擦係合装置１０のプレート同士の係合動作を概説すると、図２（ａ）で示すように、ピストン室５２ｐに作動油が供給されていない状態では、スプリング６５の付勢力によってピストン５２の端部５２ｋからクッションプレート６４へ押圧力が作用せず、セパレータプレートと摩擦プレートが離間してクラッチドラム５１の動力がクラッチハブ５３へ伝達されない。

一方、ピストン室５２ｐに不図示の油圧装置から作動油が供給されると、ピストン室５２ｐ内の作動油の油圧によって、ピストン５２が、スプリング６５の付勢力に抗してクラッチドラム５１の端部５１ｈから離隔する方向へ軸線Ｌ方向に沿って駆動する。これにより、図２（ｂ）で示すように、ピストン５２の端部５２ｋがクッションプレート６４を押圧し、クッションプレート６４がクラッチドラム５１に対して軸線Ｌ方向へ摺動し、クッションプレート６４とセパレータプレート５７が当接する。次いで、クッションプレート６４がセパレータプレート５７を押圧し、セパレータプレート５７がクラッチドラム５１に対して軸線Ｌ方向へ摺動して摩擦プレート６３と当接してセパレータプレート５７と摩擦プレート６３が摩擦係合する。ピストン室５２ｐ内の作動油の油圧が大きくなるに従って、セパレータプレートと摩擦プレートが順次、クラッチドラム５１やクラッチハブ５３に対して軸線Ｌ方向へ摺動し、セパレータプレートと摩擦プレートが順次当接して摩擦係合していき、クラッチドラム５１とクラッチハブ５３が接続されてクラッチドラム５１の動力がクラッチハブ５３へ伝達される。

なお、ピストン室５２ｐの作動油がピストン室５２ｐの外部へ排出されてその内部の油圧が低下すると、スプリング６５の付勢力によって、ピストン５２がクッションプレート６４と離間する方向へ移動する。これにより、クッションプレート６４とセパレータプレート５７との当接が解除され、セパレータプレートと摩擦プレートの摩擦係合がそれぞれ解除され、クラッチハブ５３に対するクラッチドラム５１の動力伝達が遮断される。

［摩擦プレートの実施の形態］
次に、図３〜図６を参照して、図１で示す摩擦係合装置の摩擦プレートの実施の形態をより詳細に説明する。

図３は、図１で示す摩擦プレートを示した斜視図であり、図４は、図３で示す摩擦プレートを示した図であって、図４（ａ）はその側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。また、図５は、図３で示す摩擦プレートを作製する工程を説明したフロー図である。また、図６は、図１で示す摩擦プレートとセパレータプレートの係合動作を説明した縦断面であって、図６（ａ）はプレート同士が係合する前の状態を示した図であり、図６（ｂ）はプレート同士が係合し始めた状態を示した図であり、図６（ｃ）はプレート同士が係合する途中の状態を示した図であり、図６（ｄ）はプレート同士が完全に係合した後の状態を示した図である。

図３で示すように、略円環状の摩擦プレート６１は、主として、略円環状の芯体７１と、芯体７１の厚さ方向（軸線Ｌ方向）の側面７１ａ、７１ｂに配置される摩擦部材７２と、から構成されている。

芯体７１は、その周方向（図中、Ｓ方向）に沿って厚さ方向へ突出する波頂部７１ｔと厚さ方向へ窪んだ波底部７１ｓが交互に繰り返して配置されており、その厚さ方向へ起伏する波状に形成されている（図中、波頂部７１ｔと波底部７１ｓはそれぞれ12箇所）。より具体的には、図４（ｂ）で示すように、芯体７１の側面７１ａでは、その周方向に沿って波頂部７１ｔａと波底部７１ｓａが交互に繰り返して配置されており、芯体７１の側面７１ｂでは、側面７１ａの波頂部７１ｔａに対応する箇所に波底部７１ｓｂが配置され、側面７１ａの波底部７１ｓａに対応する箇所に波頂部７１ｔｂが配置されており、各側面７１ａ、７１ｂが芯体７１の厚さ方向へ起伏する波状に形成されている。なお、芯体７１の外周面７１ｇ（摩擦プレート６１の外周面６１ｇ）に、上記するスプライン突起６１ｕが形成されている。

ここで、波頂部７１ｔとは、少なくとも波状に形成された芯体７１の厚さ方向の側面の傾きが厚さ方向で突出する方向から窪んだ方向へ変化する領域であって、周方向で所定長さを有する領域を含んだ部位である。また、波底部７１ｓとは、少なくとも波状に形成された芯体７１の厚さ方向の側面の傾きが厚さ方向で窪んだ方向から突出する方向へ変化する領域を含んだ部位であって、たとえば波頂部７１ｔを除く部位である。

また、摩擦部材７２は、図３で示すように、芯体７１の波頂部７１ｔに配設される摩擦部材７２ｔと芯体７１の波底部７１ｓに配設される摩擦部材７２ｓから構成されており、摩擦部材７２ｔと摩擦部材７２ｓがそれぞれ別部材で形成されている。より具体的には、図４（ａ）、（ｂ）で示すように、芯体７１の側面７１ａの波頂部７１ｔａにはそれぞれ、芯体７１の厚さ方向（軸線Ｌ方向）および径方向（図４（ａ）中、Ｒ方向）の形状に合わせて気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い略台形状の摩擦部材７２ｔが配設されており、側面７１ａの波底部７１ｓａにはそれぞれ、芯体７１の厚さ方向および径方向の形状に合わせて気孔率が相対的に低くかつ弾性率が相対的に高い二つの略台形状の摩擦部材７２ｓが配設されている。また、芯体７１の側面７１ｂの波頂部７１ｔｂにはそれぞれ、芯体７１の厚さ方向および径方向の形状に合わせて気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い二つの略台形状の摩擦部材７２ｔが配設されており、側面７１ｂの波底部７１ｓｂにはそれぞれ、芯体７１の厚さ方向および径方向の形状に合わせて気孔率が相対的に低くかつ弾性率が相対的に高い略台形状の摩擦部材７２ｓが配設されている。また、芯体７１の両側面７１ａ、７１ｂに配設された摩擦部材７２ｔ、７２ｓはそれぞれ、芯体７１の周方向（図４（ａ）中、Ｓ方向）で間隔を置いて配置されている。

ここで、摩擦プレート６１の作製方法を概説すると、図５で示すように、摩擦プレート６１の作製工程は、主として、芯体７１を作製する工程（Ｓ１）と、摩擦部材７２を作製する工程（Ｓ２）と、芯体７１と摩擦部材７２を組立てる工程（Ｓ３）と、から構成されている。

まず、芯体７１を作製する工程（Ｓ１）では、金属材料等の弾性を有する平板から略円環状の基材を打ち抜き（Ｓ１１）、その基材の周方向に沿ってその厚さ方向で起伏するように略円環状の基材を波状に成形する（ウェーブ加工）（Ｓ１２）。次いで、その波板状の基材を洗浄して芯体とし（Ｓ１３）、その厚さ方向の側面の所定箇所に接着剤を塗布する（Ｓ１４）。

また、摩擦部材７２を作製する工程（Ｓ２）では、天然パルプ繊維や有機合成繊維等を撚り合わせて繊維基材とし、この繊維基材に充填材や摩擦調整剤を配合して抄造して抄紙体を作製する（抄紙）（Ｓ２１）。次いで、その抄紙体に希釈した熱硬化性樹脂溶液を含浸させ（Ｓ２２）、それを乾燥させて希釈溶剤を揮発させた後、その熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ（キュア）（Ｓ２３）、それを所定形状（たとえば、略台形状）に裁断する（Ｓ２４）。ここで、熱硬化性樹脂の加熱硬化時の温度や圧力、熱硬化性樹脂溶液の粘度などを調整することによって、作製される摩擦部材の気孔率（空隙率）や弾性率などを調整する。

芯体７１と摩擦部材７２を組立てる工程（Ｓ３）では、所定形状に裁断した気孔率（空隙率）や弾性率の異なる摩擦部材７２を芯体７１の所定箇所に貼り付けて接着し（Ｓ３１）、所定の環境下で接着剤を硬化させて摩擦部材７２を芯体７１に固着させる（Ｓ３２）。ここで、芯体７１の波頂部７１ｔには、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い摩擦部材７２ｔを貼り付けて接着し、芯体７１の波底部７１ｓには、気孔率が相対的に低くかつ弾性率が相対的に高い摩擦部材７２ｓを貼り付けて接着する。これにより、芯体７１の波頂部７１ｔに気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い摩擦部材７２ｔが配設され、芯体７１の波底部７１ｓに気孔率が相対的に低くかつ弾性率が相対的に高い摩擦部材７２ｓが配設された、周方向（図４（ａ）中、Ｓ方向）に沿って厚さ方向へ起伏する略円環状かつ波板状の摩擦プレート６１を作製することができる。

次に、図１で示す摩擦プレート６１とセパレータプレート５４、５５の係合動作をより具体的に説明すると、図６（ａ）で示すように、たとえばピストン室５２ｐに作動油が供給されていない状態では、摩擦プレート６１とセパレータプレート５４、５５は離間して配置され、摩擦プレート６１とセパレータプレート５４、５５が係合していない。

次いで、たとえばピストン室５２ｐに不図示の油圧装置から作動油が供給されると、ピストン５２の押圧力によってセパレータプレート５５がクラッチハブ５３に対して相対的に軸線Ｌ方向へ摺動し、摩擦プレート６１とセパレータプレート５５が当接する。そして、摩擦プレート６１が、セパレータプレート５５の押圧力によってクラッチドラム５１に対して相対的に軸線Ｌ方向へ摺動し、摩擦プレート６１とセパレータプレート５４が当接する。

ここで、摩擦プレート６１の芯体７１は、その厚さ方向の両側面７１ａ、７１ｂにおいて、その周方向に沿って波頂部７１ｔと波底部７１ｓが交互に配置されてその厚さ方向へ起伏する波状に形成されており、芯体７１の両側面７１ａ、７１ｂの波頂部７１ｔａ、７１ｔｂには、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い摩擦部材７２ｔが配置されている。そのため、摩擦プレート６１とセパレータプレート５４、５５はそれぞれ、波頂部７１ｔに配置された気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い摩擦部材７２ｔを介して当接し始める。波頂部７１ｔに配置された高気孔率の摩擦部材７２ｔはセパレータプレート５４、５５の表面形状に追従するため、摩擦プレート６１とセパレータプレート５４、５５が当接し始めた際にセパレータプレート５４、５５に対して摩擦プレート６１を円滑に追従させることができ、ジャダーの発生を抑制することができる。

次いで、ピストン室５２ｐ内の作動油の油圧を更に大きくすると、図６（ｃ）で示すように、ピストン５２の押圧力によって波頂部７１ｔに配置された高気孔率の摩擦部材７２ｔが圧縮変形されたり、芯体７１自体が弾性変形し、セパレータプレート５４、５５同士が近接していく。芯体７１の両側面７１ａ、７１ｂの波底部７１ｓａ、７１ｓｂには、気孔率が相対的に低くかつ弾性率が相対的に高い摩擦部材７２ｓが配置されており、芯体７１自体が弾性変形してセパレータプレート５４、５５同士が近接していくと、セパレータプレート５４、５５と波頂部７１ｓに配置された高弾性率の摩擦部材７２ｓが当接し始める。波頂部７１ｓに配置された高弾性率の摩擦部材７２ｓは、波頂部７１ｔに配置された摩擦部材７２ｔよりも圧縮され難いため、摩擦部材７２ｓによって波頂部７１ｔに配置された高気孔率の摩擦部材７２ｔの圧縮変形が抑制され、摩擦部材７２ｔの気孔率の低下が抑制され、セパレータプレート５４、５５に対する摩擦プレート６１の追従性を維持することができ、ジャダーの発生を抑制することができる。

ピストン室５２ｐ内の作動油の油圧を更に大きくすると、図６（ｄ）で示すように、芯体７１自体が弾性変形して略平板状となり、セパレータプレート５４、５５同士が更に近接するものの、上記するように、芯体７１の両側面７１ａ、７１ｂにおいて、高弾性率の摩擦部材７２ｓの間に高気孔率の摩擦部材７２ｔが配置されており、高弾性率の摩擦部材７２ｓによって波頂部７１ｔに配置された摩擦部材７２ｔの気孔率の低下を抑制することができるため、セパレータプレート５４、５５に対する摩擦プレート６１の追従性を確保してジャダーの発生を抑制することができる。

このように、本実施の形態によれば、摩擦プレート６１の芯体７１を円環状かつ波板状に形成し、その芯体７１の厚さ方向の側面に沿って摩擦部材７２を配置することによって、芯体７１を弾性変形させて摩擦プレートとセパレータプレートを当接させた後に芯体７１の弾性復元力によって摩擦プレートとセパレータプレートを迅速に開離させ、セパレータプレートと摩擦プレートの間のクリアランスを迅速に確保することができ、それらの間に介在する油を外部へ迅速に排出して摩擦プレートとセパレータプレートの間の引き摺り現象を抑制することができる。また、芯体７１の波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔの気孔率を波底部７１ｓにおける摩擦部材７２ｓの気孔率よりも相対的に高くすることによって、ピストン５２による押圧力によって摩擦プレートとセパレータプレートが当接し始めた際のセパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性を高めることができる。また、芯体７１の波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔの弾性率を波底部７１ｓにおける摩擦部材７２ｓの弾性率よりも相対的に低くする、すなわち、芯体７１の波底部７１ｓにおける摩擦部材７２ｓの弾性率を波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔの弾性率よりも相対的に高くすることによって、ピストン５２による押圧力が増加するに従って摩擦プレートの波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔが圧縮されながら芯体７１が次第に撓んでいき、その波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔの気孔率が次第に低下する場合に波底部７１ｓにおける摩擦部材７２ｓをセパレータプレートと当接させ、高弾性率の摩擦部材７２ｓによって波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔの更なる圧縮変形を制限することができ、セパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性の低下を抑制してジャダーの発生を効果的に抑制することができる。また、摩擦プレート等が油内に浸漬されている場合には、高弾性率の摩擦部材７２ｓによって波頂部７１ｔにおける摩擦部材７２ｔの圧縮変形を制限することによって、高気孔率の摩擦部材７２ｔの油の排出能力の低下を抑制することができるため、セパレータプレートに対する摩擦プレートの追従性の低下を抑制してジャダーの発生を効果的に抑制することができる。

なお、上記する実施の形態では、摩擦係合装置として湿式クラッチ装置に適用する形態について説明したが、たとえば摩擦係合装置として乾式クラッチ装置やブレーキ装置などに適用してもよい。

また、上記する実施の形態では、摩擦プレートの芯体の波状部分が略正弦波形状を呈する形態について説明したが、その波状部分の形状や基数は適宜設定することができる。たとえば摩擦プレートの芯体の波状部分は略三角形状や略台形形状などを呈していてもよいし、波状部分の波頂部を中心としてその周方向で非対称な形状を呈していてもよい。また、波板状に形成される芯体の波状部分の振幅（波高）や波長、芯体の厚みや径方向の幅などは、芯体の弾性復元力などに応じて適宜設定することができる。

また、上記する実施の形態では、摩擦プレートの芯体の波頂部に配設される摩擦部材と波底部に配設される摩擦部材が別部材で形成される形態について説明したが、摩擦プレートの芯体の波頂部に配設される摩擦部材と波底部に配設される摩擦部材は一体に形成してもよい。また、上記する実施の形態では、摩擦プレートの厚さ方向の両側面に波頂部と波底部で気孔率や弾性率の異なる摩擦部材を配設する形態について説明したが、摩擦プレートの厚さ方向の一側面のみに摩擦部材を配設してもよいし、たとえば摩擦プレートの厚さ方向の一側面には同一の気孔率や弾性率を有する摩擦部材を配設してもよい。

また、上記する実施の形態では、セパレータプレートが略平板状を呈する形態について説明したが、たとえばセパレータプレートはその厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波状を呈していてもよい。その場合には、セパレータプレートと摩擦プレートの軸線方向で対向する側面同士の波頂部が略一致するように、セパレータプレートと摩擦プレートを配置することが好ましい。

［試験体による摩擦プレートの回転数に対する摩擦係数を測定した実験とその結果］
本発明者等は、波板状の芯体に配置される摩擦部材の気孔率や弾性率が異なる３種類の試験体（実施例、比較例１、２）を作製し、それぞれの試験体に対して回転数を変化させた際の摩擦係数測定を実施した。なお、摩擦係数の測定方法としては、摩擦試験機（SAE No.2）を使用し、試験体を自動変速機潤滑油（Automatic Transmission Fluid）に浸漬させ、試験体の両側面に面圧を付加した状態で、回転数と面圧を変化させた際の摩擦係数を測定した。

［実施例、比較例１、２の作製方法］
まず、実施例と比較例１、２の作製方法を概説すると、セルロース繊維とアラミド繊維と珪藻土を質量比が15:40:45で配合して抄紙体を作製した。そして、坪量が280g/m²の抄紙体に対してフェノール樹脂を15質量%だけ含浸させ、それを乾燥炉で乾燥させて余剰分を揮発させた後、それを硬化炉で加熱硬化させ、それを略台形状に裁断して摩擦部材Ａを作製した。また、坪量が320g/m²の抄紙体に対してフェノール樹脂を25質量%だけ含浸させ、それを乾燥炉で乾燥させて余剰分を揮発させた後、それを硬化炉で加熱硬化させ、それを略台形状に裁断して摩擦部材Ｂを作製した。以下の表１で示すように、作製された摩擦部材Ａは、気孔率が58%、圧縮弾性率が18MPaであり、摩擦部材Ｂは、気孔率が48%、圧縮弾性率が36MPaであった。

［表１］

次いで、厚さが1.8mmの弾性を有する平板から略円環状の基材を打ち抜き、その基材の周方向に沿ってその厚さ方向で8山だけ起伏するように波状に成形した波高が100μmの芯体を用意し、その芯体の厚さ方向の両側面に接着剤を塗布した。

そして、図７（ａ）で示すように、波板状の芯体の両側面の波頂部に摩擦部材Ａ、その波底部に摩擦部材Ｂをそれぞれ間隔を空けて貼り付け、所定の環境下で接着剤を硬化させて摩擦部材Ａ、Ｂを芯体に固着させて実施例を作製した。また、図７（ｂ）で示すように、波板状の芯体の両側面の波頂部と波底部に摩擦部材Ａを間隔を空けて貼り付け、所定の環境下で接着剤を硬化させて摩擦部材Ａを芯体に固着させて比較例１を作製した。また、図７（ｃ）で示すように、波板状の芯体の両側面の波頂部と波底部に摩擦部材Ｂを間隔を空けて貼り付け、所定の環境下で接着剤を硬化させて摩擦部材Ｂを芯体に固着させて比較例２を作製した。

［試験体による摩擦プレートの回転数に対する摩擦係数を測定した結果］
図８は、試験体による摩擦プレートの回転数に対する摩擦係数を測定した結果を示した図であって、図８（ａ）は面圧が0.5Mpaの場合の回転数に対する摩擦係数を測定した結果を示した図であり、図８（ｂ）は面圧が1.5Mpaの場合の回転数に対する摩擦係数を測定した結果を示した図である。なお、自動変速機潤滑油の油温は、面圧が0.5Mpaの場合に40度であり、面圧が1.5MPaの場合に100度であった。

図８で示すように、比較例１の試験体では、面圧が0.5MPaの場合に、回転数が800rpmまでμ-V（摩擦係数−回転数）特性が正勾配を有するものの、面圧が1.5MPaの場合には、回転数が100rpm以上でμ-V特性が負勾配を有することが確認された。また、比較例２の試験体では、面圧によるμ-V特性の差が小さいものの、面圧が0.5MPaと1.5MPaの双方の場合に、回転数が400rpm以上もしくは200rpm以上でμ-V特性が負勾配を有することが確認された。一方で、実施例の試験体では、面圧が0.5MPaと1.5MPaの双方の場合に、回転数が800rpmまでμ-V特性が正勾配を有することが確認された。

この実験結果より、芯体の波頂部における摩擦部材の気孔率を波底部における摩擦部材の気孔率よりも高くし、芯体の波頂部における摩擦部材の弾性率を波底部における摩擦部材の弾性率よりも低くすることによって、様々な面圧下でμ-V特性を正勾配とする、即ち、回転数が増加するに従って摩擦係数を増加させることができ、様々な状況下でセパレータプレートと摩擦プレートの間の引き摺り現象を抑制しながらジャダーの発生を抑制し得ることが実証された。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１０…摩擦係合装置、５１…クラッチドラム、５２…ピストン、５３…クラッチハブ、５４、５５、５６、５７…セパレータプレート（第２の係合部材）、６１、６２、６３…摩擦プレート（第１の係合部材）、６４…クッションプレート、６５…スプリング、６６…支持プレート、６７…スナップリング、７１…芯体、７２…摩擦部材

Claims (6)

1. 環状の芯体と、該芯体の厚さ方向の側面に配置される摩擦部材と、を備える摩擦プレートであって、
   前記芯体は該芯体の周方向に沿って、該芯体の厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波状を呈しており、
   前記芯体の波頂部における摩擦部材は、前記芯体の波底部における摩擦部材よりも、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い摩擦プレート。
2. 前記芯体の波頂部における摩擦部材と前記芯体の波底部における摩擦部材は、別部材で形成され、かつ双方が間隔を置いて配置されている、請求項１に記載の摩擦プレート。
3. 前記摩擦プレートは湿式である、請求項１または２に記載の摩擦プレート。
4. 環状の第１の係合部材と環状の第２の係合部材を備え、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材の厚さ方向の側面同士が押圧されて前記第１の係合部材と前記第２の係合部材が摩擦係合する摩擦係合装置であって、
   前記第１の係合部材と前記第２の係合部材の少なくとも一方が、環状の芯体と該芯体の厚さ方向の側面に配置される摩擦部材とを備え、前記芯体が該芯体の周方向に沿って該芯体の厚さ方向へ波頂部と波底部が交互に繰り返される波状を呈しており、前記芯体の波頂部における摩擦部材が、前記芯体の波底部における摩擦部材よりも、気孔率が相対的に高くかつ弾性率が相対的に低い摩擦係合装置。
5. 前記芯体の波頂部における摩擦部材と前記芯体の波底部における摩擦部材は、別部材で形成され、かつ双方が間隔を置いて配置されている、請求項４に記載の摩擦係合装置。
6. 前記第１の係合部材と前記第２の係合部材は油内に浸漬されている、請求項４または５に記載の摩擦係合装置。
   

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