JP2019190640A - Friction fastening device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自動車の自動変速機におけるクラッチ、ブレーキに適用される摩擦締結装置に関する。 The present invention relates to a friction fastening device applied to a clutch and a brake in an automatic transmission of an automobile.
従来、自動車の自動変速機のクラッチ、ブレーキ等の摩擦締結装置は、油圧ポンプによる油圧により駆動されるので、駆動抵抗が大きいうえ、自動変速機の重量を増大し、大型化していた。摩擦締結装置の駆動抵抗の低減、自動変速機の軽量化及びコンパクト化を図るには、電気的アクチュエータを用いることにより油圧レスとすることが有効である。 Conventionally, friction fastening devices such as clutches and brakes of an automatic transmission of an automobile are driven by hydraulic pressure from a hydraulic pump, so that the driving resistance is large and the weight of the automatic transmission is increased and the size is increased. In order to reduce the driving resistance of the friction fastening device and to reduce the weight and size of the automatic transmission, it is effective to use an electric actuator without hydraulic pressure.
従来、特許文献1には、導電性高分子チューブを束ねて螺旋状に巻回したアクチュエータエレメントを円筒状のシリンダと円筒状のピストンとで区画される空間に収納した高分子アクチュエータを用いたクラッチ装置が提案されている。しかし、導電性高分子チューブの伸縮力をアクチュエータの作動力に効果的に変換することが難しいうえ、部品点数が増加し、構造が複雑であるとう問題がある。 Conventionally, Patent Document 1 discloses a clutch using a polymer actuator in which an actuator element in which a conductive polymer tube is bundled and spirally wound is housed in a space defined by a cylindrical cylinder and a cylindrical piston. A device has been proposed. However, it is difficult to effectively convert the expansion / contraction force of the conductive polymer tube into the actuation force of the actuator, and the number of parts increases and the structure is complicated.
特許文献2、3には、ゲル状の電場応答性体積相転移高分子と電解質が封入された弾性容器をシリンダとピストンとの間に収納した高分子アクチュエータを用いたクラッチ装置が提案されている。しかし、このものはゲル状の高分子と電解質を弾性容器に封入しているため、耐久性に欠けるという問題がある。
このような従来の問題から、摩擦締結装置への電気的アクチュエータの利用は実用化されていない。電気的アクチュエータには、圧電式(圧電セラミック)と誘電式(高分子アクチュエータ)とがある。圧電式は、押力は大きいが、変位が少なく、誘電式は、変位量が大きいが、押力は小さいという欠点がある。このため、クラッチやブレーキ等の摩擦締結装置に適用するには、圧電式アクチュエータには変位を拡大する機構が要求され、誘電式アクチュエータには倍力機構が要求される。 Due to these conventional problems, the use of an electric actuator for a friction fastening device has not been put into practical use. The electrical actuator includes a piezoelectric type (piezoelectric ceramic) and a dielectric type (polymer actuator). The piezoelectric type has a large pressing force but a small displacement, and the dielectric type has a drawback that the displacement is large but the pressing force is small. For this reason, in order to apply to a friction fastening device such as a clutch or a brake, a mechanism for enlarging displacement is required for the piezoelectric actuator, and a booster mechanism is required for the dielectric actuator.
本発明は前述の従来の問題に鑑みてなされたもので、変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保し、駆動抵抗の低減、軽量化及びコンパクト化を図ることができる摩擦締結装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to secure an increase in the pressing force of a polymer actuator having a large displacement but a small pressing force, thereby reducing driving resistance, reducing the weight and reducing the size. It is an object to provide a friction fastening device that can be used.
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following measures.
請求項1の発明は、ドラムとハブの間に設けられ、前記ドラムと前記ハブに交互に係合する複数の摩擦板と、該複数の摩擦板を押圧して互いに締結させる押圧部を有するピストンとを備えた摩擦締結装置であって、
前記ドラムと前記ピストンの間に、前記ピストンに軸方向の押圧力を付与する高分子アクチュエータが設けられ、
前記高分子アクチュエータの軸方向の変位に伴って生じる径方向の変位により前記ハブに対して動力伝達を行う動力伝達部を備えている。
The invention according to claim 1 is a piston having a plurality of friction plates which are provided between the drum and the hub and alternately engage with the drums and the hub, and a pressing portion which presses the plurality of friction plates and fastens them together. A friction fastening device comprising:
A polymer actuator is provided between the drum and the piston to apply an axial pressing force to the piston,
A power transmission unit is provided that transmits power to the hub by a radial displacement caused by an axial displacement of the polymer actuator.
請求項1の発明では、前記高分子アクチュエータは、2つの電極板と、該2つの電極板の間に介在される高分子部材とからなり、一側の電極板が前記ドラムに結合され、他側の電極板が前記ピストンに結合されている。 In the invention of claim 1, the polymer actuator is composed of two electrode plates and a polymer member interposed between the two electrode plates, and one electrode plate is coupled to the drum, An electrode plate is coupled to the piston.
請求項3の発明では、前記動力伝達部は、高分子アクチュエータの径方向の外面に接する基部と、前記ハブの内面に対向し、高分子アクチュエータの径方向の変位により前記ハブの内面に係合する係合部とを備えている。 According to a third aspect of the present invention, the power transmission portion is opposed to the base portion in contact with the outer surface in the radial direction of the polymer actuator and the inner surface of the hub, and is engaged with the inner surface of the hub by the radial displacement of the polymer actuator. Engaging portion.
請求項4の発明では、前記動力伝達部は、前記摩擦板よりも低摩擦係数の摩擦部材からなり、前記ピストンによる押圧よりも先に動力伝達されるように構成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, the power transmission unit is made of a friction member having a lower coefficient of friction than the friction plate, and is configured to transmit power before being pressed by the piston.
請求項5の発明では、前記動力伝達部は、前記ハブと係合するドグクラッチからなり、前記ピストンによる押圧よりも後に動力伝達されるように構成されている。 According to a fifth aspect of the present invention, the power transmission unit is a dog clutch that engages with the hub, and is configured to transmit power after being pressed by the piston.
請求項1の発明によれば、ピストンの押圧部による摩擦板の押圧に加えて、動力伝達部によりハブに対して動力伝達を行うので、締結トルク量が増加し、変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保することができる。これにより、摩擦締結装置を油圧レスとすることができ、駆動抵抗の低減、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, in addition to the pressing of the friction plate by the pressing portion of the piston, the power transmission is performed to the hub by the power transmission portion, so that the fastening torque amount is increased and the displacement is large but the pressing force is large. An increase in the pressing force of the small polymer actuator can be ensured. As a result, the friction fastening device can be hydraulic-less, and drive resistance can be reduced, and the weight and size can be reduced.
請求項2の発明によれば、高分子部材の軸方向の変位による軸方向の押圧力を電極版を介してピストンに直接付与することができるので、ピストンがコンパクトになり、構造が簡単になる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、動力伝達部が、高分子アクチュエータの径方向の外面に接する基部と、ハブの内面に対向し、高分子アクチュエータの径方向の変位によりハブの内面に係合する係合部とを備えているので、高分子アクチュエータの径方向の変位による押圧力をハブに確実に伝えることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、低摩擦係数の動力伝達部により動力伝達部とドラムとの間で滑らかにスリップを開始させ、その後ピストンの押圧部によりドラムとハブの間の摩擦板を締結させることができ、確実な動力伝達を行うことができる。 According to the invention of claim 4, slip is smoothly started between the power transmission unit and the drum by the power transmission unit having a low friction coefficient, and then the friction plate between the drum and the hub is fastened by the pressing unit of the piston. And reliable power transmission can be performed.
請求項5の発明によれば、ピストンの押圧部によりドラムとハブの間の摩擦板を締結させ、その後ドグクラッチによりドラムとハブを係合するので、確実な動力伝達を行うことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the friction plate between the drum and the hub is fastened by the pressing portion of the piston, and then the drum and the hub are engaged by the dog clutch, so that reliable power transmission can be performed.
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<自動変速機の構成>
まず、本発明の摩擦締結装置が用いられる一例の自動変速機の構成を図1に基づいて説明する。この自動変速機1は、フロントエンジンフロントドライブ車等のエンジン横置き式自動車に適用されるもので、主たる構成要素として、エンジン出力軸2に取り付けられたトルクコンバータ3と、該トルクコンバータ3の出力回転が入力軸4を介して入力される変速機構5とを有し、該変速機構5が入力軸4の軸心上に配置された状態で、変速機ケース6に収納されている。
<Configuration of automatic transmission>
First, the configuration of an example automatic transmission in which the friction fastening device of the present invention is used will be described with reference to FIG. The automatic transmission 1 is applied to an engine horizontally mounted vehicle such as a front engine front drive vehicle and the like. As main components, a
そして、該変速機構5の出力回転が、同じく入力軸4の軸心上において該入力軸4の中間部に配置された出力ギヤ7からカウンタドライブ機構8を介して差動装置9に伝達され、左右の車軸9a、9bが駆動されるようになっている。
Then, the output rotation of the transmission mechanism 5 is transmitted to the differential device 9 via the counter drive mechanism 8 from the
前記トルクコンバータ3は、エンジン出力軸2に連結されたケース3aと、該ケース3a内に固設されたポンプ3bと、該ポンプ3bに対向配置されて該ポンプ3bにより作動油を介して駆動されるタービン3cと、該ポンプ3bとタービン3cとの間に介設され、かつ、前記変速機ケース6にワンウェイクラッチ3dを介して支持されてトルク増大作用を行うステータ3eと、前記ケース3aとタービン3cとの間に設けられ、該ケース3aを介してエンジン出力軸2とタービン3cとを直結するロックアップクラッチ3fとで構成されている。そして、タービン3cの回転が前記入力軸4を介して変速機構5に伝達されるようになっている。
The
一方、変速機構5は、第1、第2、第3プラネタリギヤセット(以下、単に「第1、第2、第3ギヤセット」という)10、20、30を有し、これらが変速機ケース6内における前記出力ギヤ7の反トルクコンバータ側において、トルクコンバータ側から順に配置されている。
On the other hand, the transmission mechanism 5 includes first, second, and third planetary gear sets (hereinafter, simply referred to as “first, second, and third gear sets”) 10, 20, and 30, which are included in the transmission case 6. Are arranged in order from the torque converter side on the counter-torque converter side of the
また、変速機構5を構成する摩擦要素として、前記出力ギヤ7のトルクコンバータ側に、第1クラッチ40及び第2クラッチ50が配置されていると共に、出力ギヤ7の反トルクコンバータ側には、第1ブレーキ60、第2ブレーキ70及び第3ブレーキ80がトルクコンバータ側から順に配置されており、さらに、第1ブレーキ60に並列にワンウェイクラッチ90が配置されている。
Further, as a friction element constituting the speed change mechanism 5, a
前記第1、第2、第3ギヤセット10、20、30は、いずれもシングルピニオン型のプラネタリギヤセットであって、サンギヤ11、21、31と、これらのサンギヤ11、21、31にそれぞれ噛み合った各複数のピニオン12、22、32と、これらのピニオン12、22、32をそれぞれ支持するキャリヤ13、23、33と、ピニオン12、22、32にそれぞれ噛み合ったリングギヤ14、24、34とで構成されている。
Each of the first, second, and
そして、前記入力軸4が第3ギヤセット30のサンギヤ31に連結されていると共に、第1ギヤセット10のサンギヤ11と第2ギヤセット20のサンギヤ21、第1ギヤセット10のリングギヤ14と第2ギヤセット20のキャリヤ23、第2ギヤセット20のリングギヤ24と第3ギヤセット30のキャリヤ33が、それぞれ連結されている。そして、第1ギヤセット10のキャリヤ13に前記出力ギヤ7が連結されている。
The input shaft 4 is connected to the sun gear 31 of the third gear set 30, the
また、第1ギヤセット10のサンギヤ11及び第2ギヤセット20のサンギヤ21は、前記第1クラッチ40を介して入力軸4に断接可能に連結されており、第2ギヤセット20のキャリヤ23は、前記第2クラッチ50を介して入力軸4に断接可能に連結されている。
Further, the
さらに、第1ギヤセット10のリングギヤ14及び第2ギヤセット20のキャリヤ23は、並列に配置された前記第1ブレーキ60及びワンウェイクラッチ90を介して変速機ケース6に断接可能に連結されており、第2ギヤセット20のリングギヤ24及び第3ギヤセット30のキャリヤ33は、前記第2ブレーキ70を介して変速機ケース6に断接可能に連結されており、さらに、第3ギヤセット30のリングギヤ34は、前記第3ブレーキ80を介して変速機ケース6に断接可能に連結されている。
Further, the
以上の構成により、この変速機構5によれば、第1、第2クラッチ40、50及び第1、第2、第3ブレーキ60、70、80の締結状態の組み合わせにより、前進6速と後退速とが得られるようになっている。なお、第1ブレーキ60はエンジンブレーキを作動させる1速でのみ締結され、エンジンブレーキを作動させない1速では、ワンウェイクラッチ90がロックすることにより1速を形成する。
With the above-described configuration, according to the speed change mechanism 5, the forward 6 speed and the reverse speed are obtained by combining the engagement states of the first and
<摩擦締結装置の第1実施形態>
続いて、前記自動変速機1の第1クラッチ40、第2クラッチ50、第1ブレーキ60、第2ブレーキ70、第3ブレーキ80に適用される摩擦締結装置100Aの実施形態を図2を参照して説明する。摩擦締結装置100Aは、クラッチとブレーキのいずれにも適用できるが、説明の便宜上、第1クラッチ40に適用した場合について説明する。
<First Embodiment of Friction Fastening Device>
Subsequently, an embodiment of a
第1クラッチ40は、ドラム41とハブ42とを有する。第1クラッチ40は、ドラム41が、図2において左側に配置されて第1ギヤセット10、第2ギヤセット20のサンギヤ11、21に連結され、ハブ42が、右側に配置されて入力軸4に連結されている。
The first clutch 40 has a
ドラム41は、円筒形状を有し、回転又は停止している。ドラム41は、一端に端壁41aを有し、他端には後述する高分子アクチュエータ103の連結部113cが嵌入する軸方向に長い複数の切欠き41bが形成されている。ドラム41の内周面には、半径方向内方に延びる環状の後述する高分子アクチュエータ130を支持する支持壁41cが形成されている。
The
ハブ42は、ドラム41より小径の円筒形状を有し、ドラム41の内側に該ドラム41と同心に配置されている。ハブ42の反ドラム側の一端に端壁42aを有し、該端壁42aは半径方向外方にさらに延長されて外周縁に円筒部42bが形成されている。円筒部42bは、ドラム41より大径で、ドラム41の切欠き41bが形成された端部を覆うように形成されている。
The
ドラム41とハブ42の間には、摩擦締結装置100Aが設けられている。摩擦締結装置100Aは、複数の摩擦板101a、101bと、該摩擦板101a、101bを押圧するピストン102と、該ピストン102を駆動する高分子アクチュエータ103と、複数の動力伝達部113とで構成されている。
A friction fastening device 100 </ b> A is provided between the
複数の摩擦板101a、101bのうち、ドラム41の内側に配設された複数の摩擦板101aは、ドラム41にスプライン結合されて軸方向に移動可能に、且つドラム41と一体に回転可能に配置されている。ハブ42の外側に配設された複数の摩擦板101bは、ハブ42にスプライン結合されて軸方向に移動可能に、且つハブ42と一体に回転可能に配置されている。ドラム41の摩擦板101aとハブ42の摩擦板101bは、交互に配置され、ハブ42の摩擦板101bの両面に設けられたフェーシング材101cを介して、互いに対向している。
Among the plurality of
ピストン102は、円筒形状を有し、ドラム41の支持壁41cとハブ42の外面との間に配設されている。ピストン102の摩擦板側の端部は、摩擦板101a、101bを押圧する押圧部102aとなっている。ピストン102の反摩擦板側の端部は、後述する高分子アクチュエータ130の可動板105に結合されている。ピストン102はドラム41の支持壁41cの内周にスプライン結合されることが好ましい。
The
第1高分子アクチュエータ103は、図3に示すように、支持板104と、可動板105と、高分子部材106とで構成されている。
As shown in FIG. 3, the
支持板104は、環状の形状を有し、図3に示すように、高分子部材106と対向する面には第1電極板104aが一体に設けられている。支持板104と第1電極板104aとの間は電気的に絶縁されている。支持板104の高分子部材と反対側の面は、ドラム41の支持壁41cに結合されている。第1電極板104aは、第1端子104bに電気的に接続されている。第1端子104bは、ドラム41の支持壁41cに設けた第1接点107と接続されている。
The
可動板105は、環状の形状を有し、高分子部材106と対向する面には第2電極板105aが一体に設けられている。可動板105と第2電極板105aとの間は電気的に絶縁されている。可動板105の外周縁は、支持板104の外周縁と同径である。可動板105の内周縁は、支持板104の内径より小さい内径を有し、ピストン102の端面に決都合されている。第2電極板105aは、第2端子105bに電気的に接続されている。第2端子105bは、ピストン102を介してドラム41の支持壁41cに設けた第2接点110と接続されている。
The
高分子部材106は、環状の形状を有し、一方の端面は支持板104の第1電極板104aに接合され、他方の端面は可動板105の第2電極板105aに接続されている。高分子部材106は、高い誘電率と弾性を有するアクリル、シリコン等のエラストマー106aと中間電極106bとを軸方向に積層したものである。対向する中間電極106bの一方は支持板104の第1電極板104aに接続され、他方は可動板105の第2電極板105aに接続されている。第1電極板104aと第2電極板105aの間に電圧を印加すると、図3(a)の状態から、図3(b)に示すように厚み方向に収縮するとともに、面方向に伸長し、電圧を解放すると、固有の弾性により図4(a)の状態に復帰する。
The
高分子部材106の必要な変位量は、(クラッチクリアランス+クラッチ摩耗量)×摩擦板枚数で計算される。クラッチクリアランスを0.3mm、クラッチ摩耗量を0.1mm、摩擦板枚数を4枚とすると、高分子部材106の必要な変位量は1.2mmとなる。
高分子部材106の電圧印加時の発生力は、材料の比誘電率×真空の誘電率×(電圧/膜厚)2で求められ、変位量は、材料の比誘電率×真空の誘電率×(電圧/膜厚)2/弾性係数で求められるので、膜厚が小さい程大きい発生力と変位量が得られる。このため、高分子部材106は、できるだけ薄いエラストマーをできるだけ多数積層して必要な変位量が得られるようにすることが好ましい。また、複数の高分子アクチュエータ103を設けることで、1つの高分子アクチュエータ103で得られる発生力を高分子アクチュエータ103の数だけ倍増することができる。
The required displacement amount of the
The force generated when a voltage is applied to the
高分子アクチュエータ103の支持板104の第1電極板104aは、ドラム41の軸受部を経て外部に設けた電源109の一方の電極に接続されている。同様に、高分子アクチュエータ103aの可動板105の第2電極板105aは、ピストン102及びドラムの図示しない軸受部を経て、電源109の他方の電極に、図示しない制御装置によりオンオフされるスイッチ112を介して、接続されている。
The
なお、高分子部材106は、図4(a)に示すように、周方向に複数に分割したセグメント状のもの、又は図4(b)に示すように、複数の円形のものでもよい。
The
複数の動力伝達部113は、それぞれ、高分子アクチュエータ103の高分子部材106側に位置する基部1113aと、ハブ41の円筒部42b側に位置する係合部113bと、基部113bと係合部を連結する連結部113cとで構成されている。
The plurality of
基部113aは、図5に示すように、高分子アクチュエータ103の高分子部材106に外接するリング形状を有する。基部113aは、高分子部材106の面方向の伸長により、半径方向外方に弾性変形可能なものである。基部113は、図5(b)に示すように、リング状でなく、周方向に分割したセグメント状とすることで、高分子部材106の面方向の伸長により弾性変形することなく、高分子部材106の面方向すなわち径方向の押圧力を直接ハブ42に作用させることができる。
As shown in FIG. 5, the base 113 a has a ring shape that circumscribes the
係合部113bは、ハブ42の円筒部42bの内面に沿う円弧状の係合面113dを有する。係合面113dは、第1摩擦板101aと第2摩擦板101bの間の摩擦係数μ1よりも小さな摩擦係数μ2(μ2<μ1)を有する。
The engaging
連結部113cは、基部113aの外面と係合部113bの内面を連結する複数のピン形状を有している。連結部113cは、ドラム41の切欠き41bに係合して、一端の基部113aがドラム41の内側に、他端の係合部113bがドラム41の外側に位置するように配置されている。
The connecting
複数の動力伝達部113は、図5に示すように、周方向に4箇所、等間隔に配置されている。動力伝達部113の数は、3個以上であればよく4個には限定されない。
As shown in FIG. 5, the plurality of
次に、摩擦締結装置100Aを用いた第1クラッチ40の動作について説明する。
Next, the operation of the first clutch 40 using the
図2(a)を参照すると、第1クラッチ40の非締結時には、ドラム41及びその摩擦板101a、ピストン102、及び高分子アクチュエータ103は、図示しない入力軸ともに回転し、ハブ42及びその摩擦板101bは停止又は回転している。第1クラッチ40の締結指令によりスイッチ112がオンすると、電源109の電圧が高分子アクチュエータ103に印加される。これにより、図2(b),(c)に示すように、高分子アクチュエータ103は、高分子部材106が軸方向(厚さ方向)に収縮し、半径方向(面方向)に伸張するように変位する。摩擦締結装置113は、高分子アクチュエータ103の変位の前半と後半で、2段階の締結動作を行う。
Referring to FIG. 2A, when the first clutch 40 is not engaged, the
高分子アクチュエータ103の変位の前半では、図2(b)に示すように、動力伝達部113の係合部113bがハブ42の円筒部42bの内面を押圧する。係合部113bの係合面113dは、摩擦係数μ2が小さいので、ハブ42の円筒部42bの内面に対して滑らかにスリップを開始する。ドラム41からハブ42への動力の伝達が緩やかに行われる。
In the first half of the displacement of the
高分子アクチュエータ103の変位の後半では、図2(c)に示すように、高分子部材106の軸方向に収縮し、可動部材105がピストン102を押圧する。この結果、ピストン102が摩擦板側に向かって移動し、ピストン102の押圧部102aがドラム41の摩擦板101a及びハブ42の摩擦板101bを押圧するので、第1クラッチ40が締結され、ハブ42及びその摩擦板101bは、ドラム41及びその摩擦板101aとともに回転し、ドラム41の回転力がハブ42を介して第1、第2ギヤセット10、20のサンギヤ11、21に伝達される。
In the latter half of the displacement of the
第1クラッチ40の解放指令によりスイッチ112がオフすると、高分子アクチュエータ103への電圧の印加が解消され、高分子アクチュエータ103の高分子部材106が固有の弾性により復帰する。これにより、可動部材105がピストン102を引き戻し、ピストン102が反摩擦板側に向かって移動し、ドラム41の摩擦板101a及びハブ42の摩擦板101bの押圧が無くなる。一方、動力伝達部113が半径方向内方に後退し、動力伝達部113の係合部113bがドラム41の円筒部42bから離れる。この結果、第1クラッチ40が解放され、ハブ42及びその摩擦板101bは、その回転を停止し、ドラム41からハブ42への回転力が遮断される。
When the
前記実施形態の摩擦締結装置100Aでは、ピストン102の押圧部102aによる摩擦板101a、101bの押圧に加えて、動力伝達部113によりハブ42に対して動力伝達を行うので、締結トルク量が増加し、変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保することができる。これにより、摩擦締結装置100Aを油圧レスとすることができ、駆動抵抗の低減、自動変速機1の軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
In the
また、摩擦締結装置100Aは、高分子部材106の軸方向の変位による軸方向の押圧力を電極板104aを有する可動板105を介してピストン102に直接付与することができるので、ピストン102がコンパクトになり、構造が簡単になる。
Further, the
摩擦締結装置100Aは、動力伝達部113が、高分子アクチュエータ103の径方向の外面に接する基部113aと、ハブ42の内面に対向し、高分子アクチュエータ103の径方向の変位によりハブ42の内面に係合する係合部113bとを備えているので、高分子アクチュエータ103の径方向の変位による押圧力をハブ42に確実に伝えることができる。
In the friction fastening device 100 </ b> A, the
さらに、摩擦締結装置100Aは、低摩擦係数の動力伝達部113により動力伝達部113とドラム42との間で滑らかにスリップを開始させ、その後ピストン102の押圧部102aによりドラム41とハブ42の間の摩擦板101a、101bを締結させることができ、確実な動力伝達を行うことができる。
Further, the
<摩擦締結装置の第2実施形態>
前記第1実施形態の摩擦締結装置100Aでは、動力伝達部113に低摩擦係数の係合部113bを設けたが、動力伝達部113の係合部113bをドグクラッチとすることができる。
<Second Embodiment of Friction Fastening Device>
In the
以下、図6に示すドグクラッチを用いた動力伝達部113を有する第2実施形態の摩擦締結装置100Bを具体的に説明する。第2実施形態の摩擦締結装置100Bは、ハブ42の円筒部42bの内面と動力伝達部113の係合部113bとの係合構造が異なる以外は、第1実施形態の摩擦締結装置100Aと同様の構成を有し、同様の作用効果を奏するので、同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
Hereinafter, the
ハブ42の円筒部42bの内面には、図7に示すように、内周面の全面に凹凸113eが形成されている。一方、動力伝達部113の係合部113bの係合面113dには、ハブ42の円筒部42bの内面の凹凸113eと噛み合う凹凸113fが形成されている。これにより、ハブ42の筒円部42bと動力伝達部113の係合部113bはドグクラッチ機構を構成している。ハブ42の円筒部42bと動力伝達部113の係合部113bとのドグクラッチ機構による係合は、ピストン102による押圧の後、すなわち、ドラム42とハブ42の第1摩擦板101aと第2摩擦板101bとの摩擦締結の後に行われるように構成されている。
On the inner surface of the
次に、摩擦締結装置100Bを用いた第1クラッチ40の動作について説明する。
Next, the operation of the first clutch 40 using the
図6(a)を参照すると、第1クラッチ40の非締結時には、ドラム41及びその摩擦板101a、ピストン102、及び高分子アクチュエータ103は、図示しない入力軸ともに回転し、ハブ42及びその摩擦板101bは停止又は回転している。第1クラッチ40の締結指令によりスイッチ112がオンすると、電源109の電圧が高分子アクチュエータ103に印加される。これにより、図6(b),(c)に示すように、高分子アクチュエータ103は、高分子部材106が軸方向(厚さ方向)に収縮し、半径方向(面方向)に伸張するように変位する。摩擦締結装置113は、高分子アクチュエータ103の変位の前半と後半で、2段階の締結動作を行う。
Referring to FIG. 6A, when the first clutch 40 is not engaged, the
高分子アクチュエータ103の変位の前半では、図6(b)に示すように、高分子部材106の軸方向に収縮により、可動部材105がピストン102を押圧する。この結果、ピストン102が摩擦板側に向かって移動し、ピストン102の押圧部102aがドラム41の摩擦板101a及びハブ42の摩擦板101bを押圧するので、第1クラッチ40が締結され、ハブ42及びその摩擦板101bは、ドラム41及びその摩擦板101aとともに回転し、ドラム41の回転力がハブ42を介して第1、第2ギヤセット10、20のサンギヤ11、21に伝達される。
In the first half of the displacement of the
高分子アクチュエータ103の変位の後半では、図6(c)に示すように、動力伝達部113の係合部113bの凹凸113fとハブ42の円筒部42bの内面の凹凸113eとが互いに係合して、ドラム41とハブ42が確実に締結さされる。
In the latter half of the displacement of the
第1クラッチ40の解放指令によりスイッチ112がオフすると、高分子アクチュエータ103への電圧の印加が解消され、高分子アクチュエータ103の高分子部材106が固有の弾性により復帰する。これにより、まず、動力伝達部113の係合部113bとドラム42の円筒部42bとの係合が解放される。次に、可動部材105がピストン102を引き戻し、ピストン102が反摩擦板側に向かって移動して、ドラム41の摩擦板101a及びハブ42の摩擦板101bの押圧が無くなる。これにより、図6(a)状態に戻り、第1クラッチ40が解放され、ハブ42及びその摩擦板101bは、その回転を停止し、ドラム41からハブ42への回転力が遮断される。
When the
摩擦締結装置100Bでは、ピストン102の押圧部102aによりドラム41とハブ42の間の摩擦板101a、101bを締結させ、その後ドグクラッチによりドラム41とハブ42を係合するので、確実な動力伝達を行うことができる。
In the
本発明は前記実施形態に限るものではなく、種々変更することができる。例えば、ブレーキに適用する場合、前記実施形態では、ギアセットのリングギアをハブとしたが、ピニオンのキャリアをハブとしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, when applied to a brake, the ring gear of the gear set is a hub in the above embodiment, but the pinion carrier may be a hub.
以上のように、本発明に係る摩擦締結装置は、自動車の変速機のクラッチ、ブレーキに
好適に利用される可能性がある。
As described above, the friction engagement device according to the present invention may be suitably used for a clutch and a brake of an automobile transmission.
1 自動変速機
41 ドラム
42 ハブ
42b 円筒部
100A,100B 摩擦締結装置
101a,101b 摩擦板
102 ピストン
102a 押圧部
103 高分子アクチュエータ
104 支持板
105 可動板
106 高分子部材
113 動力伝達部
113a 基部
113b 係合部
113c 連結部
113d 係合面
113e 凹凸(ドグクラッチ)
113f 凹凸(ドグクラッチ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
113f Concavity and convexity (dog clutch)
Claims (5)
前記ドラムと前記ピストンの間に、前記ピストンに軸方向の押圧力を付与する高分子アクチュエータが設けられ、
前記高分子アクチュエータの軸方向の変位に伴って生じる径方向の変位により前記ハブに対して動力伝達を行う動力伝達部を備えた摩擦締結装置。 A friction fastening device comprising a plurality of friction plates provided between a drum and a hub and alternately engaging with the drums and the hub, and a piston having a pressing portion that presses the plurality of friction plates and fastens them to each other. Because
A polymer actuator is provided between the drum and the piston to apply an axial pressing force to the piston,
A friction fastening device including a power transmission unit configured to transmit power to the hub by a radial displacement caused by an axial displacement of the polymer actuator.
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JP2004060746A (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Oriental Motor Co Ltd | Braking device for rotating machine, and clutch device |
JP2005155871A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Honda Motor Co Ltd | High polymer actuator and clutch unit |
JP2018173142A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Engaging device |
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