JP2021042790A - 湿式多板クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ内に供給される潤滑油の淀みを抑制して、潤滑油の劣化防止、クラッチの冷却性の向上を図れる湿式多板クラッチを提供すること。【解決手段】軸方向において、ピストン３０と反対側から供給される潤滑油がクラッチディスクとクラッチプレートの内径側を通り、かつ、ピストンの作動油室３４の内側を通る内側油路６と、ピストンと反対側から供給される潤滑油がクラッチディスクとクラッチプレートの外径側を通り、かつ、作動油室の外側を通る外側油路７とを備え、内側油路におけるクラッチハブ２０とピストンとが対向する部位に、ピストンの動作に伴って流路面積を変化させる可変絞り部４０を設ける。クラッチ係合時には、可変絞り部の流路面積を広げて外側油路に多くの潤滑油を流し、クラッチ非係合時には、流路面積を狭めて内側油路に多くの潤滑油を流す。【選択図】図２

Description

この発明は、湿式多板クラッチに関するものである。

この種の湿式多板クラッチにおいては、発熱が大きいため、クラッチを収容するハウジング内に供給される潤滑油を流動させてクラッチを冷却する構造が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１では、潤滑油は、軸中央からピストンとハブ部材とで画成された油路を通ってクラッチ部に供給されて、クラッチ部を潤滑した後、ハウジングの内壁とハウジングの内径部から外径側に延在している遮蔽部材とで画成された排出油路を流れる構造である。

特許文献２では、潤滑油は、ハブ部材とハウジングとの間に画成された油路を通ってクラッチ部に供給されてクラッチ部を潤滑した後、ハウジングのスプライン部を介して軸方向に向かい、トランスミッションケースの側壁に設けられた排出口を流れる構造である。

特開２００９−５２７２６号公報 特許第４９９５５５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のクラッチにおいては、潤滑油は、常にピストンの内側を軸中央からピストンと反対側の外側に流れるため、高温となるクラッチのピストン側外周部には流れず、淀みが生じる。このように淀みが生じると、淀みの部分の潤滑油が劣化する懸念があると共に、潤滑油の流れによる冷却機能が低下する懸念がある。

また、特許文献１に記載のクラッチにおいては、ピストンの内側のみ油路があり、ピストン内側を加熱源のクラッチディスクより先に潤滑油が通過する。この構造により、冷間時には、ピストン周辺は温まりにくい。ピストン周辺の温度が低いため、ピストンを動作させる作動油の粘度が高く、ピストン作動油室に油圧がかかりにくくピストンの動作が悪化する懸念がある。

一方、特許文献２に記載のクラッチにおいては、ピストンの外側は潤滑されているが、積極的に潤滑油が流れる構造ではない。つまり、クラッチの外側の油路がクラッチに対して固定されたハウジング間で形成されているので、クラッチのカバーとハウジング間では潤滑油に遠心力が働かないため、ピストンの外側に積極的に潤滑油は流れない。このように、ピストンの外側に積極的に潤滑油が流れないことにより、クラッチ内部の潤滑油の淀みが生じ易くなり、潤滑油が劣化する懸念があると共に、潤滑油の流れによる冷却機能が低下する懸念がある。また、淀んだ潤滑油は温まりにくく、ピストン周りの暖機に時間がかかる。

この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、クラッチ内に供給される潤滑油の淀みを抑制して、潤滑油の劣化防止、クラッチの冷却性の向上を図れる湿式多板クラッチを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、この発明は、駆動軸に接続されたハウジングと、前記ハウジング内に軸方向摺動自在に接続されたクラッチディスクと、被動軸に接続されたクラッチハブと、前記クラッチハブに軸方向摺動自在に配置されたクラッチプレートと、前記クラッチディスクと前記クラッチプレートとを軸方向に係合させるピストンとを備えた湿式多板クラッチであって、 軸方向において、前記クラッチディスクと前記クラッチプレートに対して、前記ピストンと反対側から供給される潤滑油が前記クラッチディスクと前記クラッチプレートの内径側を通り、かつ、前記ピストンの作動油室の内側を通る内側油路と、 軸方向において、前記クラッチディスクと前記クラッチプレートに対して、前記ピストンと反対側から供給される潤滑油が前記クラッチディスクと前記クラッチプレートの外径側を通り、かつ、前記作動油室の外側を通る外側油路とを備え、 前記内側油路における前記クラッチハブと前記ピストンとが対向する部位に、前記ピストンの動作に伴って流路面積を変化させる可変絞り部を設けた、ことを特徴とする。

このように構成することにより、クラッチ係合時にピストンが作動すると、可変絞り部の流路面積が狭くなり、内側油路の潤滑油の流量が少なくなる一方、外側油路の潤滑油の流量が多くなり、ピストンの作動油室の外側に多くの潤滑油が流れる。これにより、熱が発生するクラッチ係合時には熱を温度の低い外側に逃がして冷却することができる。

また、クラッチ非係合時にピストンが非作動位置に復帰すると、可変絞り部の流路面積が広くなり、内側油路の潤滑油の流量が多くなる一方、外側油路の潤滑油の流量が少なくなる。これにより、クラッチ非係合時は潤滑油の外側油路への流動を維持しつつ、クラッチ内側の熱を冷却することができる。

この発明によれば、クラッチの係合時、非係合時のピストンの動作に伴って可変絞り部の流路面積を変化させて、潤滑油の内側油路と外側油路の流量を制御させることができるので、潤滑油の淀みを抑制して、潤滑油の劣化を防止することができると共に、クラッチの冷却性の向上を図ることができる。

この発明に係るクラッチを示す断面図である。 この発明に係るクラッチの要部を示す断面図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大断面図（ｂ）である。 この発明に係るクラッチの断面斜視図である。 図３のII部拡大断面図である。 クラッチ係合時の潤滑油の流れを示す断面図である。 クラッチ非係合時の潤滑油の流れを示す断面図である。 この発明におけるクラッチディスクの斜視図（ａ）及び（ａ）のIII部拡大斜視図（ｂ）である。 この発明におけるクラッチプレートの斜視図（ａ）及び（ａ）のIV部拡大斜視図（ｂ）である。 半クラッチ状態における潤滑油の流れを示す概略断面図である。

以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
この発明に係る湿式多板クラッチ１（以下に、クラッチ１という）は、モータージェネレータ（図示せず）の動力を伝達する駆動軸２に接続されたハウジング１０と、ハウジング１０内に軸方向摺動自在に配置されたクラッチディスク４と、トランスミッション（図示せず）に動力を伝達する被動軸３に接続されたクラッチハブ２０と、クラッチハブ２０に軸方向摺動自在に配置されたクラッチプレート５と、交互に配置されたクラッチディスク４とクラッチプレート５とを軸方向に係合させるピストン３０とを備えている。

ハウジング１０は、駆動軸２と一体に回転する先端側が開口したクラッチドラム１１と、クラッチドラム１１の開口部を塞ぐクラッチカバー１２とで構成されている。なお、クラッチカバー１２は被動軸３との間にシール部材１３が介在され、被動軸３に対して回転自在に形成されている。また、クラッチドラム１１の後述する垂直壁部１１ｃの外側に、後述する外側油路７を形成する隙間をおいて外側カバー１４が被着されている。

クラッチドラム１１の円筒状の外筒部１１ａの内周面には軸方向に沿って駆動側スプライン１５が形成されており、この駆動側スプライン１５に複数（例えば４枚）のクラッチディスク４が軸方向摺動自在に嵌挿されている。隣接するクラッチディスク４の間には、後述するクラッチハブ２０の円筒部２０ｂの外周面に軸方向に沿って形成された被動側スプライン２１に軸方向摺動自在に嵌挿された複数（例えば３枚）のクラッチプレート５が介在されている。ここでは、４枚のクラッチディスク４と３枚のクラッチプレート５が交互に配置される場合について説明したが、クラッチディスク４とクラッチプレート５の枚数はこれに限定されるものではなく、必要なトルクに応じた摩擦係合にすべく任意の枚数に配置にしてもよい。

この場合、一端側に位置するクラッチディスク４はピストン３０と係脱可能に形成されており、他端側のクラッチディスク４は、駆動側スプライン１５に嵌合された保持プレート１６により外方への移動が阻止されている。なお、保持プレート１６は駆動側スプライン１５に設けられたＣリング溝１８に嵌合するＣリング１７によって固定されている。

クラッチディスク４は、図６に示すように、外周に適宜間隔をおいて外歯スプライン４ｂを突設した略環状のディスク本体４ａと、ディスク本体４ａの表面に接着等によって固着される摩擦材４ｃとで形成されている。また、クラッチディスク４の表面には、半径方向に延在する複数の溝４ｄが周方向に適宜間隔をおいて形成されている。この場合、溝４ｄは、摩擦材４ｃに形成されると共に、隣接する摩擦材４ｃ間に形成されている。

クラッチハブ２０は、被動軸３に軸方向に摺動自在に接続する円筒軸部２０ａと、円筒軸部２０ａに連結する前記円筒部２０ｂと、円筒部２０ｂの開口側端部に形成される外向きフランジ部２０ｃとで構成されており、円筒部２０ｂの外周面に被動側スプライン２１が形成されている。被動側スプライン２１にクラッチプレート５が軸方向摺動自在に嵌挿されている。なお、クラッチハブ２０の内筒軸部２０ａに軸受２２を介してクラッチドラム１１の内筒部１１ｂが相対回転可能に嵌合されている。

クラッチプレート５は、図７に示すように、内周に適宜間隔をおいて内歯スプライン５ｂを突設した略環状のプレート本体５ａと、プレート本体５ａの表面に接着等によって固着される摩擦材５ｃとで形成されている。また、クラッチプレート５の表面には、半径方向に延在する複数の溝５ｄが周方向に適宜間隔をおいて形成されている。この場合、溝５ｄは、摩擦材５ｃに形成されると共に、隣接する摩擦材５ｃ間に形成されている。

ピストン３０は、クラッチディスク４に係脱可能な突部３１が設けられたフランジ部３２を有しており、クラッチドラム１１の外筒部１１ａと内筒部１１ｂとを連結する垂直壁部１１ｃに設けられた凹凸段部１１ｄの外周側水平下面と内筒部１１ｂの外周面にそれぞれオイルシールやＯリング等のシール材３３ａ，３３ｂを介して軸方向に摺動自在に嵌挿されている（図２（ａ）参照）。

ピストン３０とクラッチドラム１１の凹凸段部１１ｄとの間には、ピストン３０に油圧を与えるための作動油室３４が形成されている。作動油室３４は、作動油供給路３５を介してクラッチドラム１１と被動軸３の先端部との間に設けられた隙間３６と連通しており、供給源（図示せず）から供給される作動油は、被動軸３とクラッチドラム１１との間の隙間３６から作動油供給路３５を通り、作動油室３４に供給される。ピストン３０の作動油室３４と反対側には、環状のプレート３７がクラッチドラム１１の円筒軸部２０ａに固定されており、プレート３７とピストン３０との間には、ピストン３０を作動油室３４方向へ、すなわちクラッチ１の非係合方向へ常時弾性力を付勢するリターンスプリング３８が縮設されている。

また、ピストン３０のフランジ部３２の内周側の角部には、外方すなわちクラッチディスク４側に向かって拡径するテーパ面４０ａが形成されている。ピストン３０と対向するクラッチハブ２０の外向きフランジ部２０ｃの外周側の端部には、クラッチディスク４側に向かって拡径し、かつテーパ面４０ａと平行なテーパ面４０ｂが形成されている。これらテーパ面４０ａ，４０ｂの隙間によって後述する可変絞り部４０が形成されている。

次に、クラッチ部に供給される潤滑油の油路構造と潤滑油の流れについて説明する。油路は、トランスミッション（図示せず）の潤滑油でクラッチ１の潤滑、冷却、作動が可能なように構成されており、潤滑油がクラッチ１の内径側とピストン３０の作動油室３４の内側を通る内側油路６と、潤滑油がクラッチ１の外径側とピストン３０の作動油室３４の外側を通る外側油路７とで構成されている。

具体的には、内側油路６を流れる潤滑油は、図４に示すように、軸方向において、クラッチディスク４とクラッチプレート５に対して、ピストン３０と反対側から被動軸３とクラッチカバー１２との隙間から供給され、クラッチディスク４とクラッチプレート５の内径側、すなわち、クラッチプレート５と被動側スプライン２１間の隙間を通り、かつ、ピストン３０の作動油室３４の内側を通る。その後、潤滑油はトランスミッション側へ流れる。

一方、外側油路７を流れる潤滑油は、図４に示すように、軸方向において、クラッチディスク４とクラッチプレート５に対して、ピストン３０と反対側から供給され、クラッチディスク４とクラッチプレート５の外径側、すなわち、クラッチディスク４と駆動側スプライン１５間の隙間を通り、かつ、作動油室３４の外側、すなわち、クラッチドラム１１の垂直壁部１１ｃの外周側に設けられた連通孔１９を介してクラッチドラム１１の垂直壁部１１ｃの外側に被着された外側カバー１４との間に形成された外側油路７を通る。その後、潤滑油はモータージェネレータ室８内に流れ、モータージェネレータの潤滑、冷却に供される。なお、モータージェネレータ室８から排出された潤滑油と、トランスミッション側へ流れた潤滑油は、図示しない熱交換器によって冷却されて、再度クラッチ１の潤滑、冷却、作動に供される。

また、内側油路６におけるクラッチハブ２０とピストン３０とが対向する部位に、ピストン３０の動作に伴って流路面積を変化させて潤滑油の流量を制御する可変絞り部４０が設けられている。この場合、可変絞り部４０は、図２，図５Ａ，図５Ｂに示すように、ピストン３０のフランジ部３２の内周側の角部に形成されるテーパ面４０ａとピストン３０と対向するクラッチハブ２０の外向きフランジ部２０ｃの外周側の端部に形成されるテーパ面４０ｂとで形成されている。この場合、両テーパ面４０ａ，４０ｂは互いに平行に形成されている。

このように形成される可変絞り部４０は、クラッチ非係合時、すなわち、リターンスプリング３８の付勢力によってピストン３０が非作動位置に復帰している状態では、図５Ａに示すように、テーパ面４０ａとテーパ面４０ｂとの隙間Ｓ１が広くなり、内側油路６を流れる潤滑油の流量を、外側油路７を流れる潤滑油の流量より多くする。

また、クラッチ係合時、すなわち、作動油室３４に作動油が供給されて、ピストン３０がリターンスプリング３８の付勢力に抗してクラッチディスク４側に移動し、突部３１がクラッチディスク４に係合（当接）した状態では、図５Ｂに示すように、テーパ面４０ａとテーパ面４０ｂとの隙間Ｓ２が狭くなり、外側油路７を流れる潤滑油の流量を、内側油路６を流れる潤滑油の流量より多くする。

前記のように構成される実施形態のクラッチ１によれば、クラッチ係合時に、作動油室３４内に作動油が供給されてピストン３０が作動してクラッチディスク４に係合すると、可変絞り部４０の流路面積が狭くなり、内側油路６の潤滑油の流量が少なくなる一方、外側油路７の潤滑油の流量が多くなり、ピストン３０の作動油室３４の外側、すなわち、クラッチドラム１１と外側カバー１４との間に形成された外側油路７に多くの潤滑油が流れ、外側カバー１４での放熱を促進する。これにより、熱が発生するクラッチ係合時には熱を温度の低い外側に逃がして冷却することができる。また、外周流をつくることで、ピストン３０の外周部分の淀みを抑制し潤滑油の熱交換を促進でき、潤滑油の劣化を防止することができる。

また、クラッチ非係合時にピストン３０がリターンスプリング３８の付勢力によって非作動位置に復帰すると、可変絞り部４０の流路面積が広くなり、内側油路６の潤滑油の流量が多くなる一方、外側油路７の潤滑油の流量が少なくなる。なお、クラッチ非係合時には、ピストン３０の突部３１はクラッチディスク４から解放されて離れているため、潤滑油は外側油路７側へ流れることで、潤滑油の環流が可能となる。これにより、クラッチ非係合時には、潤滑油の外側油路７への流動を維持しつつ、クラッチ内側の熱を冷却してクラッチ温度を均一に保つことができる。

また、半クラッチ状態、すなわち、クラッチディスク４とクラッチプレート５が完全に係合（連結）せずに接合面を滑らせて、クラッチディスク４とクラッチプレート５との間に隙間が無い状態において、高速回転する駆動側のクラッチディスク４と低速回転する被動側のクラッチプレート５の圧力差により、クラッチディスク４の溝４ｄとクラッチプレート５の溝５ｄを利用して潤滑油の外周側への流動と内周側への流動によって対流を発生させることができる。

潤滑油の外周側への流動と内周側への流動によって対流を発生させる理由は、図６，図７及び図８に示すように、駆動側のクラッチディスク４は高速回転するため、遠心力によりクラッチディスク４の溝４ｄに沿って外周側への潤滑油の流動が起こり、内周側が圧力が下がると、回転の低い被動側のクラッチプレート５では圧力差によりクラッチプレート５の溝５ｄに沿って内周側への潤滑油の流動が起こる現象による。このように、半クラッチ状態において、クラッチディスク４とクラッチプレート５との間に対流を起こさせることにより、クラッチ内部の潤滑油の淀みを抑制し、冷却を促進することができる。

また、冷間時においては、外側油路７に多量の潤滑油を流すことにより、放熱の大きなピストン３０の外側を暖めることができるので、ピストン３０周辺の潤滑油の粘度を低くしてピストン３０の動作を促進することができる。また、負荷運転に入る前に軽負荷で運転してエンジンを暖めることができるので、暖機性を確保することができる。

また、実施形態のクラッチ１によれば、特別な制御バルブを用いずに、ピストン３０とクラッチハブ２０とで可変絞り部４０を形成することができるので、クラッチ製造コストを低廉にすることができる。

なお、上述した実施形態では、モータージェネレータの動力源とトランスミッションの被動側との間で動力を断続するクラッチに適用した場合について説明したが、この発明に係るクラッチはこれに限定されるものではなく、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。例えば、モータジェネレータ以外の動力源と発電機などの被動側との間で動力を断続するクラッチにも適用できるものである。

１…クラッチ、 ２…駆動軸、 ３…被動軸、 ４…クラッチディスク、 ４ｄ…溝、 ５…クラッチプレート、 ５ｄ…溝、 ６…内側油路、 ７…外側油路、 １０…ハウジング、 １５…駆動側スプライン、 ２０…クラッチハブ、 ２１…被動側スプライン、 ３０…ピストン、 ３１…突部、 ３４…作動油室、 ４０…可変絞り部、 ４０ａ，４０ｂ…テーパ面、 Ｓ１，Ｓ２…隙間。

Claims (1)

1. 駆動軸に接続されたハウジングと、前記ハウジング内に軸方向摺動自在に配置されたクラッチディスクと、被動軸に接続されたクラッチハブと、前記クラッチハブに軸方向摺動自在に配置されたクラッチプレートと、前記クラッチディスクと前記クラッチプレートとを軸方向に係合させるピストンとを備えた湿式多板クラッチであって、
   軸方向において、前記クラッチディスクと前記クラッチプレートに対して、前記ピストンと反対側から供給される潤滑油が前記クラッチディスクと前記クラッチプレートの内径側を通り、かつ、前記ピストンの作動油室の内側を通る内側油路と、
   軸方向において、前記クラッチディスクと前記クラッチプレートに対して、前記ピストンと反対側から供給される潤滑油が前記クラッチディスクと前記クラッチプレートの外径側を通り、かつ、前記作動油室の外側を通る外側油路とを備え、
   前記内側油路における前記クラッチハブと前記ピストンとが対向する部位に、前記ピストンの動作に伴って流路面積を変化させる可変絞り部を設けた、
   ことを特徴とする湿式多板クラッチ。
   
   
   

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