JP2018185049A - Friction plate and wet multiple disc clutch including friction plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車における自動変速機のクラッチやブレーキに用いられる摩擦板及び摩擦板を備えた湿式多板クラッチに関する。 The present invention relates to a friction plate used for a clutch and a brake of an automatic transmission in an automobile, and a wet multi-plate clutch provided with a friction plate.
一般に、自動変速機における湿式多板クラッチは、クラッチもしくはブレーキのドラムとハブ間に摩擦板(フリクションプレート)と、セパレータプレートとが交互に配置されており、クラッチピストンの押圧と解除によりクラッチの係合と解除が行われる。 In general, a wet type multi-plate clutch in an automatic transmission has a friction plate (friction plate) and a separator plate arranged alternately between a clutch or brake drum and a hub. Join and release are performed.
このような湿式多板クラッチは、クラッチ解除時に潤滑油を介した動力損失となる引きずりトルクが発生し、これらを低減することが近年の自動車の環境規制、低燃費化の要求における自動変速機への重要な課題である。 Such a wet multi-plate clutch generates drag torque that causes power loss through the lubricating oil when the clutch is released, and these can be reduced to an automatic transmission in response to recent environmental regulations and demands for lower fuel consumption in automobiles. It is an important issue.
湿式多板クラッチの摩擦板において、引きずりトルクを低減させる従来の手法として、例えば特許文献1に記載の摩擦板の摩擦材面へ成形溝を設けることや、特許文献2に記載の摩擦板の摩擦材にセグメント形状を用いて摩擦材間の油路を経由することで、それぞれの油排出時の効果(引き離し等)を利用して、自動変速機における一定の変速回転領域において引きずりトルク低減の効果を示してきた。
In the friction plate of the wet multi-plate clutch, as a conventional method for reducing the drag torque, for example, a forming groove is provided on the friction material surface of the friction plate described in
上記の変速回転領域において、特に低回転領域における引きずりトルクの低減要求は高く、従来の対策には以下の問題点があった。 In the above-mentioned variable speed rotation region, there is a high demand for reducing the drag torque, particularly in the low rotation region, and the conventional measures have the following problems.
摩擦板の摩擦材面へ成形溝を用いた場合、溝が油の排出利用によりプレート間の引き離し効果を生じさせ、それらが摩擦板の引きずりトルクを低減させる効果を示す。しかしながら、より高い低減効果を求めて油排出用の溝の面積を増やすことは、摩擦板の摩擦面積を減少させることになり、耐熱耐久性を低下させるという問題がある。 When forming grooves are used on the friction material surface of the friction plate, the grooves cause a separation effect between the plates by draining and using the oil, and these show the effect of reducing the drag torque of the friction plate. However, increasing the area of the oil discharge groove in order to obtain a higher reduction effect decreases the friction area of the friction plate, and there is a problem that the heat durability is lowered.
摩擦材にセグメント形状を用いた場合、プレート間の引き離し効果はもとより、油の排出性と排出後の粘性(流動)抵抗の低下を格段に向上でき、引きずりトルク低減が飛躍的に向上した。しかし、より高い低減効果を求めて油の排出性向上のためセグメント形状を用いることは、摩擦材表面上に潤滑油による安定した油膜ができず、それらが流体せん断抵抗となり引きずりトルクの低減を妨げることになる。 When the segment shape is used for the friction material, not only the separation effect between the plates, but also the oil drainage and the decrease in the viscosity (flow) resistance after the discharge can be remarkably improved, and the drag torque reduction is dramatically improved. However, using a segment shape to improve oil drainability in order to achieve a higher reduction effect prevents a stable oil film from lubricating oil on the friction material surface, which causes fluid shear resistance and hinders drag torque reduction. It will be.
一方で、特許文献3に記載のように、摩擦材の表面に多数の細かい溝を形成して、表面に空気層を形成することで、引きずりトルクを低減させることが提案されている。それらは、潤滑環境下における引きずりトルク低減への効果の一案を提示するだけであり、変速回転領域についての低減効果には言及していない。
On the other hand, as described in
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。 Prior art document information related to the invention of this application includes the following.
従って、前記問題点に鑑み、本発明の目的は、湿式多板クラッチの摩擦板において、摩擦材面積の減少を抑えた微細溝を設けることで、低回転領域の引きずりトルクを低減でき、耐熱耐久性を低下させない摩擦板を提供することである。 Therefore, in view of the above problems, the object of the present invention is to provide a fine groove that suppresses the reduction of the friction material area in the friction plate of the wet multi-plate clutch, thereby reducing the drag torque in the low rotation region, and heat resistance and durability. It is to provide a friction plate that does not deteriorate the properties.
上記目的を達成するため、本発明の摩擦板は、
ほぼ環状のコアプレートに複数の摩擦材セグメントを環状に固定して形成された摩擦板であって、
摩擦材セグメントの表面に微細溝を設けることで、低回転領域の引きずりトルクの低減を提供できることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the friction plate of the present invention comprises:
A friction plate formed by fixing a plurality of friction material segments in an annular shape to a substantially annular core plate,
It is characterized in that a reduction in drag torque in the low rotation region can be provided by providing fine grooves on the surface of the friction material segment.
本発明によれば、以下のような効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
摩擦材セグメントの表面に微細溝を形成することにより、摩擦板とセパレータプレートとの間の表面油膜を確保できるため、流体せん断抵抗を減少させることで引きずりトルクを低減させることができる。特に、1000回転/分以下の低回転領域における引きずりトルク低減に有効である。 By forming a fine groove on the surface of the friction material segment, a surface oil film between the friction plate and the separator plate can be secured, so that drag torque can be reduced by reducing fluid shear resistance. In particular, it is effective for reducing drag torque in a low rotation range of 1000 rpm.
微細溝の幅を10μm〜1000μm程度とすることで、摩擦材セグメントの摩擦面における摩擦面積減への影響が少ないため、十分な耐熱耐久性を確保できる。 By setting the width of the fine groove to about 10 μm to 1000 μm, there is little influence on the reduction of the friction area on the friction surface of the friction material segment, so that sufficient heat resistance can be ensured.
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号にて示してある。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、本発明の摩擦板を備えた湿式多板クラッチ10の軸方向部分断面図である。本発明の各実施例の摩擦板が適用可能である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the axial direction of a wet
湿式多板クラッチ10は、軸方向の一端部で開放したほぼ円筒形のクラッチドラム1と、クラッチドラム1の内周に配置され、同軸上で相対回転するハブ4と、クラッチドラム1の内周に設けられたスプライン8に軸方向で移動自在に配置された環状のセパレータプレート2と、ハブ4の外周に設けられたスプライン5にセパレータプレート2と軸方向で交互に配置され、摩擦材セグメントが接着剤などで固定された摩擦面を有する環状の摩擦板3とからなっている。セパレータプレート2はスプライン8に係合するスプライン部2aを、また摩擦板3は、スプライン5に係合するスプライン部3aをそれぞれ備えている。摩擦板3とセパレータプレート2はそれぞれ複数個設けられている。
The wet
湿式多板クラッチ10は、セパレータプレート2と摩擦板3とを押圧し締結させるピストン6と、セパレータプレート2及び摩擦板3を軸方向の一端で固定状態に保持するため、クラッチドラム1の内周に設けられたバッキングプレート7とそれを保持する止め輪17とを備えている。
The wet
図1に示すように、ピストン6は、クラッチドラム1の閉口端内で軸方向摺動自在に配置されている。ピストン6の外周面とクラッチドラム1の内面との間にはOリング9が介装されている。また、ピストン6の内周面とクラッチドラム1の内周円筒部(不図示)の外周面との間にもシール部材(不図示)が介装されている。従って、クラッチドラム1の閉口端の内面とピストン6との間に油密状態の油圧室11が画成される。
As shown in FIG. 1, the
ハブ4に軸方向摺動自在に保持された摩擦板3は、その両面に所定の摩擦係数を有する摩擦材セグメント12及び13が固定されている。しかしながら、摩擦材セグメント12及び13は、摩擦板3の片面のみに設けることもできる。また、ハブ4には径方向に貫通した潤滑油供給口15が設けられ、この潤滑油供給口15を介して湿式多板クラッチ10の内径側から外径側へと潤滑油が供給されている。
The
以上のように構成された湿式多板クラッチ10は、次のようにクラッチの係合(締結)及び解除をする。図1の状態は、クラッチ解除状態を示しておりセパレータプレート2と摩擦板3とはそれぞれ離れている。解除状態では、不図示のリターンスプリングの付勢力により、ピストン6はクラッチドラム1の閉口端側に当接している。
The wet
この状態で湿式多板クラッチ10を係合させるには、ピストン6とクラッチドラム1との間に画成された油圧室11に油圧を供給する。油圧の上昇に伴い、リターンスプリング(不図示)の付勢力に抗して、ピストン6は、図1において軸方向右に移動し、セパレータプレート2と摩擦板3とを密着させる。これにより湿式多板クラッチ10が係合される。
In order to engage the wet
湿式多板クラッチ10の係合後、湿式多板クラッチ10を再度解除するには、油圧室11の油圧を解除する。油圧が解除されると、ピストン6はリターンスプリング(不図示)の付勢力により、クラッチケース1の閉口端に当接する位置まで移動する。すなわち、湿式多板クラッチ10が解除される。
To release the wet
(第1実施例)
図2は、本発明の第1実施例を示す摩擦板3の部分正面図である。摩擦板3は、ほぼ環状のコアプレート20の軸方向の表面に、それぞれ同一で複数の摩擦材セグメント12を接着剤などで環状に固定し形成された摩擦面25を備えている。コアプレート20は、ハブ4のスプライン5に係合するスプライン20aを内周に備えている。図2では、摩擦板3を部分的に示しているが、図示を省略した部分においても、図2に示したのと同様に摩擦材セグメント12は環状かつ等配にコアプレート20に固定されている。
(First embodiment)
FIG. 2 is a partial front view of the
摩擦材セグメント12と摩擦材セグメント12との間には、内径から外径へと貫通する油通路21が画成されている。従って、摩擦材セグメント12と油通路21とが交互に周方向に配置されている。
An
図3は、本発明の第1実施例の摩擦板に用いられる摩擦材セグメント12を示す正面図である。摩擦材セグメント12の摩擦面(表面)25には、摩擦材セグメント12の径方向に延在する複数の微細溝30が形成されている。
FIG. 3 is a front view showing the
微細溝30は、ほぼ等間隔で、コアプレート20の中心から放射状に延びている。また、摩擦材セグメント12の内径端から外径端まで延在している。すなわち、微細溝30は、摩擦材セグメント12の内径端から外径端まで貫通している。
The
微細溝30の周方向の幅は10μm〜1000μmに設定する。深さは10μm〜300μmである。幅が10μm以下ではドラグトルク低減効果がなく、幅が1000μm以上では摩擦材セグメント12の摩擦面25の摩擦面積が減少し耐久性が悪化するからである。
The circumferential width of the
また、微細溝30の深さは10μm〜300μmに設定する。これは、深さが10μm以下ではドラグトルク低減効果がなく、深さが300μm以上では摩擦材セグメント12の強度が低下するからである。
Further, the depth of the
1個の摩擦材セグメント12の摩擦面25に占める微細溝30の総面積は、摩擦面25の面積の1〜20%に設定する。これは、面積率が1%以下ではドラグトルク減少効果がなく、面積率が20%以上では摩擦板3の摩擦特性が悪化するからである。
The total area of the
摩擦材セグメント12には、内径側に開口し、外径側であって摩擦材セグメント12内で終端する油溝12aと、外径側に開口し、内径側であって摩擦材セグメント12内で終端する油溝12bとが形成されている。
The
油溝12aは、摩擦材セグメント12の周方向のほぼ中央に形成されている。また、油溝12bは、油溝12aを挟んで周方向の両側に2箇所形成されている。外径側のみに開口する油溝12bを設けたことで、油通路21から摩擦面25に引き込まれた油がスムースに外径側に排出され、空転時において、引きずりトルクの低減が可能となる。特に低回転領域においては、引きずりトルク低減の効果は大きい。
The
また、内径部に開口して、端部が閉じている油溝12aを設けたことで、摩擦板3とセパレータプレート2を引き離す作用が生じ、空転時の摩擦板3とセパレータプレート2のクリアランスを均一にする効果がある。
Further, by providing the
(第2実施例)
図4は、本発明の第2実施例の摩擦板に用いられる摩擦材セグメント12の正面図である。第2実施例では、摩擦材セグメント12の摩擦面25に形成する微細溝の延在方向が第1実施例と異なる。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a front view of the
第2実施例では、微細溝40は摩擦材セグメント12の周方向に等間隔で複数設けられている。図4から明らかなように、微細溝40は、摩擦材セグメント12の周方向の一端から他端まで延在している。
In the second embodiment, a plurality of
第2実施例においても、微細溝40の幅、深さ、摩擦面25に対する面積率は、第1実施例の場合と同様に設定する。
Also in the second embodiment, the width and depth of the
(第3実施例)
図5は、本発明の第3実施例の摩擦板に用いられる摩擦材セグメント12の正面図である。第3実施例は、第1実施例と第2実施例とを組み合わせた構成であり、径方向(放射方向)に延在する微細溝30と周方向に延在する微細溝40とが、摩擦材セグメント12の摩擦面25に形成されている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a front view of the
第3実施例では、等間隔で径方向に延在する微細溝30と等間隔で周方向に延在する微細溝40とを形成したため、第1実施例及び第2実施例に比べて摩擦面25に対する面積率が高くなっているが、摩擦板3とセパレータプレート2との間の表面油膜を確保できるため、流体せん断抵抗を減少させることができる。
In the third embodiment, since the
図5から明らかなように、微細溝30は、摩擦材セグメント12の内径端から外径端まで延在し、微細溝40は、摩擦材セグメント12の周方向の一端から他端まで延在している。
As is apparent from FIG. 5, the
第3実施例においても、微細溝30と微細溝40の幅、深さ、摩擦面25に対する面積率は第1実施例の場合と同様に設定する。
Also in the third embodiment, the width and depth of the
第2実施例及び第3実施例の摩擦材セグメント12は、第1実施例で説明したように、図2に示すようにコアプレート20に固定され、摩擦板3を構成することは言うまでもない。
Needless to say, the
上記実施例1乃至3のように微細溝を形成することで、湿式多板クラッチにおける引きずりトルクの低回転領域をさらに効果的に低減できる。また、微細溝30及び40の個数は、摩擦材セグメント12の摩擦面25の必要な摩擦面積を確保した上で、任意に設定できる。
By forming the fine grooves as in the first to third embodiments, the low rotation region of the drag torque in the wet multi-plate clutch can be further effectively reduced. Further, the number of the
図6は、本発明の各実施例と比較例(従来例)の効果を示すグラフである。縦軸に引きずりトルク(Nm)、横軸に相対回転数(rpm)を表している。図6において、摩擦材セグメントの形状は同一であり、曲線Aは、微細溝を設けていない比較例(従来例)を示し、曲線Cが図3に示す第1実施例、曲線Bが図4に示す第2実施例、曲線Dが図5に示す第3実施例をそれぞれ表している。微細溝を設けた各実施例は、比較例に比べて低回転領域における引きずりトルクを飛躍的に低減できることが分かる。 FIG. 6 is a graph showing the effects of the examples of the present invention and the comparative example (conventional example). The vertical axis represents drag torque (Nm), and the horizontal axis represents relative rotational speed (rpm). In FIG. 6, the shape of the friction material segment is the same, curve A shows a comparative example (conventional example) in which fine grooves are not provided, curve C shows the first embodiment shown in FIG. 3, curve B shows FIG. The second embodiment shown in FIG. 5 and the curve D represent the third embodiment shown in FIG. It can be seen that each example provided with fine grooves can drastically reduce the drag torque in the low rotation region as compared with the comparative example.
以上説明した本発明は、上記実施例に限定するものではなく、摩擦材セグメントの形状は、図示の形状以外のものも可能である。油溝の構成が異なる摩擦材セグメント、または油溝の形成されていない摩擦材セグメントでも可能である。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and the shape of the friction material segment may be other than the illustrated shape. A friction material segment having a different oil groove configuration or a friction material segment having no oil groove formed is also possible.
以上説明した本発明は、自動変速機を搭載する車両などにおいて利用できる。 The present invention described above can be used in a vehicle equipped with an automatic transmission.
1 クラッチドラム
2 セパレータプレート
3 摩擦板
4 ハブ
5 スプライン
6 ピストン
8 スプライン
10 湿式多板クラッチ
12 摩擦材セグメント
12a、12b 油溝
20 コアプレート
21 油通路
25 摩擦面
30 微細溝
40 微細溝
1
上記目的を達成するため、本発明の摩擦板は、
ほぼ環状のコアプレートに複数の摩擦材セグメントを環状に固定して形成された摩擦板であって、
摩擦材セグメントの表面に複数の微細溝が形成されており、
複数の前記微細溝は、各々幅10μm〜1000μm、深さ10μm〜300μmを有し、前記コアプレートの中心から放射状に延在していることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the friction plate of the present invention comprises:
A friction plate formed by fixing a plurality of friction material segments in an annular shape to a substantially annular core plate,
A plurality of fine grooves are formed on the surface of the friction material segment ,
Each of the plurality of fine grooves has a width of 10 μm to 1000 μm and a depth of 10 μm to 300 μm, and extends radially from the center of the core plate .
Claims (8)
前記摩擦材セグメントの表面に微細溝が形成されており、
前記微細溝は幅10μm〜1000μm、深さ10μm〜300μmを有しており、
前記微細溝の総面積は、前記摩擦材セグメントの摩擦面の面積の1%〜20%であることを特徴とする摩擦板。 A friction plate formed by fixing a plurality of friction material segments in an annular shape to a substantially annular core plate,
Fine grooves are formed on the surface of the friction material segment,
The fine groove has a width of 10 μm to 1000 μm and a depth of 10 μm to 300 μm,
The total area of the fine grooves is 1% to 20% of the area of the friction surface of the friction material segment.
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