JP2016223481A - 係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推力やフェーシング材の摩擦係数を大きくせずに、伝達トルク容量を増大できるようにした係合装置を提供する。
【解決手段】ドライブプレート２１と、ドリブンプレート２２と、これらを圧接するピストン１７とを有し、一方のプレート２２は、硬質材製のプレート本体２２１と、プレート本体２２１の表面に装着されピストン１７による圧接で弾性変形可能な軟質材製のフェーシングシート２２２とからなり、プレート本体２２１の周方向に等間隔に複数の突起２２３ａが装備され、フェーシングシート２２２には突起２２３ａと対応する箇所に第１孔部２２４が穿設され、他方のプレート２１は、硬質材により構成され、突起２２３ａと対応する箇所に第２孔部２１１が穿設され、突起２２３ａは、フェーシングシート２２２の弾性変形に応じて出没し、弾性変形が大きいと、フェーシングシート２２２の係合面から突出し第２孔部２１１に係合して完全係合を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機に組み込まれる多板クラッチや多板ブレーキ等に用いて好適の係合装置に関するものである。

自動変速機には、多板クラッチ機構や多板ブレーキ機構といった摩擦係合機構が組み込まれるのが通常であり、かかる機構を操作し動力伝達経路を変更することにより変速段の切り替えを行なう。このような摩擦係合機構には、回転動力が入力される入力部材と一体のドライブプレートと、回転動力が出力される出力部材或いは非回転部材と一体のドリブンプレートとをそなえ、両プレートを要求変速段に応じて係合操作又は解放操作する（特許文献１参照）。

摩擦係合機構では、複数のドライブプレートと複数のドリブンプレートとが、交互に互いに重なり合うように配置され、リテーニングプレートと油圧ピストンとによって挟み込まれている。油圧室に供給される油圧を制御することにより油圧ピストンが移動し、複数のドライブプレートと複数のドリブンプレートとを係合状態（完全係合或いはスリップ係合）や解放状態に操作する。

特開平０８−４２５９９号公報

ところで、上記のような摩擦係合要素におけるドライブプレートとドリブンプレートとは、摩擦力によって係合するため、両プレート間で駆動力Ｆ（トルク伝達容量に対応する）を確保するためには、両プレート間の摩擦係数をμとすると、両プレート間に与える推力（圧接力）Ｎは次式を満たすことが必要になる。例えば、両プレートの係合面にフェーシング材が貼付されていれば、両プレート間の摩擦係数μは、この両フェーシング材間の摩擦係数となる。
Ｎ≧Ｆ／μ

摩擦係数μは、摩擦係合機構が湿式か乾式か、及びフェーシング材によって決まり、多くの摩擦係合機構は油圧式であり推力Ｎは油圧に応じて決まる。摩擦係合機構が湿式であれば、フェーシング材の摩擦係数μは略０．１〜０．１５、摩擦係合機構が乾式であれば、フェーシング材の摩擦係数μは略０．２〜０．４である。したがって、伝達駆動力Ｆ（トルク伝達容量）は、推力及びフェーシング材の摩擦係数μによって制限されてしまう。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、推力及びフェーシング材の摩擦係数を大きくさせることなく、伝達トルク容量を増大することができるようにした係合装置を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の係合装置は、入力部材と一体のドライブプレートと、前記ドライブプレートと対向して配設されると共に出力部材或いは非回転部材と一体のドリブンプレートと、前記ドライブプレートと前記ドリブンプレートとを圧接するピストンとを有し、前記ピストンによる圧接によって完全係合，スリップ係合の各係合状態及び解放状態の何れかに切り替えられる係合装置であって、前記ドライブプレート及び前記ドリブンプレートの一方のプレートは、硬質材製のプレート本体と、前記プレート本体において他方のプレートに対向する面に装着され前記ピストンによる圧接力に応じて弾性変形可能な軟質材製のフェーシングシートとからなり、前記プレート本体には、同一径方向位置において周方向に沿って等間隔に、前記他方のプレートに向けて突出する複数の突起が装備され、前記フェーシングシートには、前記各突起に対応する位置に第１孔部が穿設され、前記他方のプレートは、硬質材により構成され、前記各突起と対応する箇所にそれぞれ第２孔部が穿設され、前記各突起は、前記フェーシングシートの厚み方向の弾性変形が小さいスリップ係合時には前記フェーシングシートの内部に位置し、前記フェーシングシートの厚み方向の弾性変形が大きい完全係合時には、前記フェーシングシートの係合面から突出し前記第２孔部に係合することを特徴としている。

（２）前記第２孔部の開口側の前記突起が係合する部分は、外方に拡径し、内方が前記突起の外径よりも小さいテーパ形状に形成されていることが好ましい。

（３）前記テーパ形状は、前記他方のプレートの係合面に対して４５度の傾斜角度を有し、前記突起は、部分球面状に形成されていることが好ましい。

（４）前記複数の突起は、前記一方のプレートの複数の同一径方向位置にそれぞれ、周方向に等間隔に装備されていることが好ましい。

（５）前記プレート本体に穿設された第３孔部に、先端が前記プレート本体の表面から突出するように嵌入されたピンを備え、前記複数の突起は、前記ピンの前記先端部に形成されていることが好ましい。

（６）前記各突起及びフェーシングシートが前記一方のプレートの表裏両面に形成され、前記他方のプレートが前記一方のプレートの両面に対向して配設されていることが好ましい。

（７）複数の前記ドライブプレートと複数の前記ドリブンプレートとが、交互に互いに重なり合うように配置され、多板機構として構成されていることが好ましい。

本発明によれば、ピストンによる圧接力が弱くフェーシングシートの厚み方向の弾性変形が小さいスリップ係合時には、突起がフェーシングシートの内部に位置するので、一方のプレートのフェーシングシートの係合面が他方のプレートの係合面とスリップ係合して、動力の伝達、又は、回転の抑制を行なう。一方、ピストンによる圧接力が強くフェーシングシートの厚み方向の弾性変形が大きい完全係合時には、突起がフェーシングシートの係合面から突出し他方のプレートの第２孔部に係合する。これによって、一方のプレートのフェーシングシートの係合面と他方のプレートの係合面との間の摩擦係数は極めて大きくなり、両プレートが所謂機械的係合に近い状態を達成することとなるので、ピストンの押圧力を高めることなく、伝達トルク容量を大幅に増大させることができる。

本発明の係合装置の要部断面図であり、（ａ）は完全係合状態を示し、（ｂ）は解放状態を示す。 本発明の係合装置の各プレートの正面図であり、（ａ）はドライブプレートの正面図、（ｂ）はドリブンプレートの正面図である。 本発明の係合装置の要部拡大断面図であり、（ａ）は完全係合状態を示し、（ｂ）はスリップ係合状態を示し、（ｃ）は解放状態を示す。 本発明の係合装置を備えた変速機の要部縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや、適宜組み合わせることが可能である。

〔構成〕
本実施形態では、本発明の係合装置が、自動変速機を構成するブレーキの１つに適用される例を説明する。なお、本係合装置は、自動変速機を構成するクラッチに適用してもよく、自動変速機以外の動力伝達系統に装備される種々のクラッチやブレーキに適用できるものである。

図４に示すように、自動変速機のケーシング（非回転部材）１の内部に摩擦係合装置２が装備されている。ケーシング１の内部には、回転動力が入力される入力部材としての回転体（入力部材）３が装備されている。
摩擦係合装置２は、この回転体３の回転を規制するもので、回転体３と一体に回転するドライブプレート２１と、ケーシング１と一体とされ非回転とされるドリブンプレート２２とを備えている。
なお、係合装置が、クラッチに適用される場合は、ドリブンプレート２２は、回転動力を出力する出力部材と一体に回転するように装備される。

ケーシング１の内周にはスプライン１１が形成され、スプライン１１にはドリブンプレート２２の外周に形成されたスプラインエッジが噛み合っている。ケーシング１の内側には、ボルト１２により支持部材１３が固設され、この支持部材１３に軸受１４を介して回転体３が回転自在に支持されている。回転体３の外周にはスプライン１５が形成され、スプライン１５にはドリブンプレート２２の内周に形成されたスプラインエッジが噛み合っている。
ドリブンプレート２２はスプライン１１に沿って、ドライブプレート２１はスプライン１５に沿って、それぞれ自動変速機の軸方向に移動可能となっている。

ドライブプレート２１とドリブンプレート２２とは、それぞれ複数枚が交互に重ね合わせられて、リテーニングプレート１６と油圧ピストン１７とによって挟み込まれている。油圧ピストン１７の背面側（図中、右側）のケーシング１との隙間には、油圧室１８が形成され、この油圧室１８に油圧が供給されることにより油圧ピストン１７が前方（図中左方向）に駆動される。油圧ピストン１７は、支持部材１３に係止されたばね受け１９ａに支持されたリターンスプリング１９により、その後方（図中右側）に向け付勢されている。

リテーニングプレート１６は、その外周にスプライン１１に噛み合うスプラインエッジを有しており、スプライン１１に沿って自動変速機の軸方向に移動可能であるが、スプライン１１に固定されたスナップリング１６ａによって図中左方向への移動を制限されている。油圧室１８に油圧が供給されると、油圧ピストン１７がリターンスプリング１９を押し縮めて左方向に移動する。油圧ピストン１７は、スナップリング１６ａに突き当たったリテーニングプレート１６と協働して、ドリブンプレート２２とドライブプレート２１の重合部分を圧接（圧縮）する。この圧接力がドリブンプレート２２とドライブプレート２１の面間に摩擦力を生み出し、スプライン１１、ドリブンプレート２２、ドライブプレート２１、スプライン１５の経路に制動トルクが伝達されて、回転体３の回転が制動される。

本係合装置では、ドライブプレート２１及びドリブンプレート２２の構造が特徴的である。
つまり、図１に示すように、ドリブンプレート２２は、硬質材製（例えば、鋼製）のプレート本体２２１と、このプレート本体２２１の表裏両面に装着されて油圧ピストン１７による圧接力（圧縮力）に応じて弾性変形可能な軟質材製（例えば、合成樹脂製）のフェーシングシート２２２とからなっている。なお、ドリブンプレート２２の片面のみにドライブプレート２１が対向している場合には、ドライブプレート２１に対向する面のみにフェーシングシート２２２を装着してもよい。

そして、ドリブンプレート２２のフェーシングシート２２２には、図２（ａ）に示すように、複数の同一径方向位置にそれぞれ、周方向に等間隔に並んで複数の第１孔部２２４が穿設されている。また、プレート本体２２１には、前記各第１孔部２２４に対応する位置に、第３孔部２２５が穿設されている。
一方、ドライブプレート２１は、硬質材（例えば、鋼材）により構成され、ドライブプレート２１には、図２（ｂ）に示すように、ドリブンプレート２２の各第１孔部２２４と対応する箇所にそれぞれ第２孔部２１１が穿設されている。

第１孔部２２４及び第３孔部２２５は略円筒状の内壁面を有し、第３孔部２２５のそれぞれには、ピン２２３が嵌入固定されている。このピン２２３は、中間部が円柱状で両先端部が部分球面状に形成され、その両先端部がプレート本体２２１の表面から突起状に突出するように装着されている。したがって、ピン２２３の先端部２２３ａは、突起として構成されている。

各突起２２３ａは、油圧ピストン１７による圧接力が小さくフェーシングシート２２２の厚み方向の弾性変形が小さい場合（スリップ係合時）には、フェーシングシート２２２の内部（フェーシングシート２２２の表面である係合面２２２ａよりも内部）に埋没するように位置する。油圧ピストン１７による圧接力が大きくフェーシングシート２２２の厚み方向の弾性変形が大きい場合（完全係合時）には、フェーシングシート２の係合面から突出しドライブプレート２１の第２孔部２１１内に進入し係合する。

一方、ドライブプレート２１の第２孔部２１１は、その開口側に突起２２３ａが係合するが、この部分は外方に拡径するテーパ形状に形成されたテーパ部２１１ａを有している。テーパ部２１１ａの開口部は突起２２３ａの外径よりもやや大きいが、テーパ部２１１ａの内方は縮径しており、この突起２２３ａの外径よりも十分に小さく形成されている。テーパ部２１１ａの更に内方には、テーパ部２１１ａと連続する内径の円筒状部２１１ｂを有している。

また、テーパ部２１１ａのテーパ形状は、ドライブプレート２１の係合面２１ａに対して４５度の傾斜角度（テーパ角度）を有している。このテーパ角度により、突起２２３ａが油圧ピストン１７による圧接力に応じて第２孔部２１１内に滑らかに係合及び離脱し、且つ、係合時に、確実にピン２２３と第２孔部２１１との間で力の伝達ができるようになっている。また、突起２２３ａの部分球面状も、突起２２３ａの第２孔部２１１内への係合及び離脱を滑らかに行なえるようにしている。

〔作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる係合装置は、上述のように構成されているので、ピストン１７による圧接力に応じて、完全係合，スリップ係合の各係合状態及び解放状態の何れかに切り替えられる。

油圧室１８の油圧が開放されて油圧ピストン１７による圧接力が低下されると、図１（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、隣接し対向するドライブプレート２１の係合面２１ａとドリブンプレート２２の係合面２２２ａとが離隔して、解放状態が達成される。この時には、フェーシングシート２２２には加圧力が作用しないので、自然の厚みの状態となり、各ピン２２３は何れも、フェーシングシート２２２の内部（フェーシングシート２２２の表面である係合面２２２ａよりも内部）に埋没する。

油圧室１８に油圧が供給されて油圧ピストン１７による圧接力が加わると、図３（ｂ）に示すように、隣接し対向するドライブプレート２１の係合面２１ａとドリブンプレート２２の係合面２２２ａとが接触して、スリップ係合状態が達成される。この時、フェーシングシート２２２には加圧力が作用するがまだ加圧力は小さいので、フェーシングシート２２２は僅かに圧縮されるだけであり、各ピン２２３は何れも、フェーシングシート２２２の係合面２２２ａから突出しない。このため、スリップ状態が円滑に達成される。

油圧室１８に油圧が更に供給されて油圧ピストン１７による圧接力が大きくなると、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように、隣接し対向するドライブプレート２１の係合面２１ａとドリブンプレート２２の係合面２２２ａとが強く圧接して、完全係合状態（締結状態）が達成される。この時には、フェーシングシート２２２には大きな加圧力が作用して、強く圧縮される。フェーシングシート２２２の圧縮が大きいため、各ピン２２３は何れも、フェーシングシート２２２の係合面２２２ａから突出する。

このため、各突起２２３ａが、ドライブプレート２１の対応する第２孔部２１１と係合する。この際、第２孔部２１１は、テーパ部２１１ａを有し、突起２２３ａは部分球面状であるため、突起２２３ａの第２孔部２１１内への係合及び離脱を滑らかに行なえる。

また、テーパ部２１１ａのテーパ角度は、ドライブプレート２１の係合面２１ａに対して４５度なので、突起２２３ａの第２孔部２１１内への係合を滑らかに行ない、且つ、係合時に、確実にピン２２３と第２孔部２１１との間で力の伝達ができる。

この結果、完全係合状態でのドライブプレート２１とドリブンプレート２２との間の摩擦係数μは、１．０にごく近い値となり、従来のフェーシング材による摩擦係数μ（＝０．１〜０．５）の２倍以上になって、両者が所謂機械的係合に近い状態で係合されることとなるので、油圧ピストン１７に加える油圧（推力）及びフェーシング材の摩擦係数を大きくさせることなく、駆動力Ｆを高めてトルク伝達容量を向上させることができるようになる。

〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の構成の一部を適用したり、上記実施形態の構成を適宜変更して実施したりすることができる。

例えば、上記実施形態では、ドリブンプレート２２を硬質材製のプレート本体２２１とプレート本体２２１の両面に装着されて弾性変形可能な軟質材製のフェーシングシート２２２とからなる多層構造とし、ドライブプレート２１を硬質材により構成され構成した単層構造としたが、これと逆に、ドライブプレート２１を硬質材製のプレート本体と、このプレート本体の両面に装着されて弾性変形可能な軟質材製のフェーシングシートとからなる多層構造とし、ドリブンプレート２２を硬質材により構成され構成した単層構造としてもよい。この場合、ドライブプレート２１の孔部にピン２２３を装備する。

また、上記実施形態では、プレート本体２２１に穿設した第３孔部２２５に、先端がプレート本体の表面から突出するように嵌入固定したピン２２３の先端部により突起を形成したが、この突起の構成はこれに限られるものではなく、プレート本体を鋳造，鍛造等で形成する場合には、その型によりプレート本体形成と同時に突起を形成することも可能である。

また、本摩擦係合装置は、湿式のクラッチ又はブレーキにも、乾式のクラッチ又はブレーキにも適用可能である。
さらに、上記実施形態のような多板クラッチに限らず単板クラッチへの適用も可能である。

また、上記実施形態では、ピン（突起），複数の第１孔部及び第２孔部は、複数の同一径方向位置にそれぞれ、周方向に等間隔に形成されているが、ピン（突起），第１孔部及び第２孔部は、１つの同一径方向位置に、周方向に等間隔に複数形成してもよい。

さらに、上記実施形態では、突起の形状を部分球面状としており、これにより突起が第２孔部内への係合や第２孔部内からの離脱を滑らかに行なえるが、突起の形状は部分球面状に限るものではなく、第２孔部内への係合や離脱を滑らかに行なえるものであれば、他の曲面形状であっても良い。

１ 自動変速機のケーシング（非回転部材）
２ 摩擦係合装置
３ 回転体（入力部材）
１７ 油圧ピストン
１８ 油圧室
２１ ドライブプレート
２１１ 第２孔部
２１１ａ テーパ部
２１１ｂ 円筒状部
２２ ドリブンプレート
２２１ プレート本体
２２２ フェーシングシート
２２４ 第１孔部
２２５ 第３孔部
２２３ ピン
２２３ａ ピン２２３の先端部（突起）

Claims (7)

1. 入力部材と一体のドライブプレートと、前記ドライブプレートと対向して配設されると共に出力部材或いは非回転部材と一体のドリブンプレートと、前記ドライブプレートと前記ドリブンプレートとを圧接するピストンとを有し、前記ピストンによる圧接によって完全係合，スリップ係合の各係合状態及び解放状態の何れかに切り替えられる係合装置であって、
   前記ドライブプレート及び前記ドリブンプレートの一方のプレートは、硬質材製のプレート本体と、前記プレート本体において他方のプレートに対向する面に装着され前記ピストンによる圧接力に応じて弾性変形可能な軟質材製のフェーシングシートとからなり、
   前記プレート本体には、同一径方向位置において周方向に沿って等間隔に、前記他方のプレートに向けて突出する複数の突起が装備され、
   前記フェーシングシートには、前記各突起に対応する位置に第１孔部が穿設され、
   前記他方のプレートは、硬質材により構成され、前記各突起と対応する箇所にそれぞれ第２孔部が穿設され、
   前記各突起は、前記フェーシングシートの厚み方向の弾性変形が小さいスリップ係合時には前記フェーシングシートの内部に位置し、前記フェーシングシートの厚み方向の弾性変形が大きい完全係合時には、前記フェーシングシートの係合面から突出し前記第２孔部に係合する
   ことを特徴とする、係合装置。
2. 前記第２孔部の開口側の前記突起が係合する部分は、外方に拡径し、内方が前記突起の外径よりも小さいテーパ形状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の係合装置。
3. 前記テーパ形状は、前記他方のプレートの係合面に対して４５度の傾斜角度を有し、
   前記突起は、部分球面状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項２記載の係合装置。
4. 前記複数の突起は、前記一方のプレートの複数の同一径方向位置にそれぞれ、周方向に等間隔に装備されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の係合装置。
5. 前記プレート本体に穿設された第３孔部に、先端部が前記プレート本体の表面から突出するように嵌入されたピンを備え、
   前記複数の突起は、前記ピンの前記先端部に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の係合装置。
6. 前記各突起及びフェーシングシートが前記一方のプレートの表裏両面に形成され、前記他方のプレートが前記一方のプレートの両面に対向して配設されている
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の係合装置。
7. 複数の前記ドライブプレートと複数の前記ドリブンプレートとが、交互に互いに重なり合うように配置され、多板機構として構成されている
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の係合装置。

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