JP2024045968A - 多板クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】多板クラッチにおけるヒステリシス、すなわち、締結側と解放側との締結力差（伝達トルク差）をより小さくすることが可能な多板クラッチを提供する。【解決手段】多板クラッチ１は、交互に配置される複数のアウタプレート１１及び複数のインナプレート１２と、アウタプレート１１を摺動不能に規制する第１固定部材１３と、インナプレート１２を摺動不能に規制する第２固定部材１４とを備え、アウタプレート１１は、外周側に形成される第１嵌合部１１１と内周側に形成される第１摩擦摺接部１１３とをつなぎ、第１嵌合部１１１及び第１摩擦摺接部１１３よりも剛性が低く軸方向に撓み得る第１可撓性部１１２を有し、インナプレート１２は、内周側に形成される第２嵌合部１２１と外周側に形成される第２摩擦摺接部１２３とをつなぎ、第２嵌合部１２１及び第２摩擦摺接部１２３よりも剛性が低く軸方向に撓み得る第２可撓性部１２２を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、多板クラッチに関する。

従来から、例えば、自動車の動力伝達装置（例えば全輪駆動車（ＡＷＤ車）のトランスファ等）では、駆動側の回転部材と、被駆動側の回転部材との間において、油圧に応じて締結力（伝達トルク）を可変する（トルクの伝達と遮断とを行う）湿式多板クラッチが広く用いられている。湿式多板クラッチでは、駆動側に設けられたドライブプレートと、被駆動側に設けられたドリブンプレートとが交互に配列されており、例えば、油圧を印加してピストンを駆動し、ドライブプレートとドリブンプレートとを摺動させて圧着（摩擦摺接）することにより、トルクを伝達する（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２－５９１２３号公報

しかしながら、湿式多板クラッチでは、締結時及び解放時にクラッチプレート（ドライブプレート及びドリブンプレート）が摺動することによるフリクション（回転部材とクラッチプレートとの嵌合部のフリクション）によりヒステリシスが生じる。すなわち、締結側と解放側とで（締結力を上げていくときと下げていくときとで）油圧（同一油圧）に対する締結力（伝達トルク）に差が生じる。このようなヒステリシスは、例えば、締結力（伝達トルク）の制御性を悪化させる要因となり得るため、ヒステリシスの改善（低減）が求められていた。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、多板クラッチにおけるヒステリシス、すなわち、締結側と解放側との締結力差（伝達トルク差）をより小さくすることが可能な多板クラッチを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る多板クラッチは、軸方向に交互に配置された複数のアウタプレート及び複数のインナプレートと、複数のアウタプレートそれぞれを軸方向に摺動不能に規制する第１固定部材と、複数のインナプレートそれぞれを軸方向に摺動不能に規制する第２固定部材とを備え、複数のアウタプレートそれぞれは、外周側に形成され、一方の回転部材と嵌合する第１嵌合部と、内周側に形成される第１摩擦摺接部と、第１嵌合部と第１摩擦摺接部とをつなぎ、該第１嵌合部及び第１摩擦摺接部よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る第１可撓性部とを有し、複数のインナプレートそれぞれは、内周側に形成され、他方の回転部材と嵌合する第２嵌合部と、外周側に形成され、第１摩擦摺接部と摺接し得る第２摩擦摺接部と、第２嵌合部と第２摩擦摺接部とをつなぎ、該第２嵌合部及び第２摩擦摺接部よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る第２可撓性部とを有し、第１固定部材は、隣り合う第１嵌合部の間に取り付けられ、該第１嵌合部が軸方向に摺動しないように規制し、第２固定部材は、隣り合う第２嵌合部の間に取り付けられ、該第２嵌合部が軸方向に摺動しないように規制することを特徴とする。

本発明によれば、多板クラッチにおけるヒステリシス、すなわち、締結側と解放側との締結力差（伝達トルク差）をより小さくすることが可能となる。

実施形態に係る多板クラッチの構成（締結時）を示す断面図である。 実施形態に係る多板クラッチの構成（解放時）を示す断面図である。 実施形態に係る多板クラッチを構成するアウタプレート（ドライブプレート）を示す正面図である。 実施形態に係る多板クラッチを構成するインナプレート（ドリブンプレート）を示す正面図である。 実施形態に係る多板クラッチのトルク伝達特性（ヒステリシス）を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１～図４を併せて用いて、実施形態に係る多板クラッチ（湿式多板クラッチ）１の構成について説明する。図１は、多板クラッチ１の構成（締結状態）を示す断面図である。図２は、多板クラッチ１の構成（解放状態）を示す断面図である。図３は、多板クラッチ１を構成するアウタプレート（ドライブプレート）１１を示す正面図（軸方向から見た図）である。図４は、多板クラッチ１を構成するインナプレート（ドリブンプレート）１２を示す正面図（軸方向から見た図）である。

多板クラッチ１は、例えば、自動車等の動力伝達装置（自動変速機やトランスファ等）に用いられ、油圧に応じて締結力（伝達トルク）を可変し、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材との間で駆動力の伝達と遮断とを行う。なお、本実施形態では、多板クラッチ１を、全輪駆動車（ＡＷＤ車）のトランスファ（トランスファクラッチ）に適用した場合を例にして説明する。

特に、多板クラッチ１は、トルク伝達特性におけるヒステリシス、すなわち、締結側と解放側との締結力差（伝達トルク差）をより小さくする機能を有している。そのため、多板クラッチ１は、アウタプレート１１とインナプレート１２（クラッチプレート）を摺動させるのではなく、アウタプレート１１とインナプレート１２を撓ませて、摩擦摺接する。また、多板クラッチ１では、複数のアウタプレート１１及びインナプレート１２それぞれの撓み量の偏りをなくし、より均等に撓ませるため（押圧するため）、アウタプレート１１とインナプレート１２を両側から押す両押し構造が採用されている。以下、詳細に説明する。

多板クラッチ１は、クラッチドラム１０の内部に、軸方向に交互に配置された複数のアウタプレート（ドライブプレート）１１及びインナプレート（ドリブンプレート）１２を備えている。より詳細には、クラッチドラム１０（一方の回転部材に相当）にアウタプレート１１が取り付けられ、後輪側出力軸４（他方の回転部材に相当）にインナプレート１２が取り付けられている。なお、複数のアウタプレート１１及び複数のインナプレート１２それぞれは、スプライン嵌合により取り付けられている。

複数のアウタプレート１１それぞれは、環状に形成されたプレートであり、図３に示されるように、外周側に形成され、クラッチドラム１０（一方の回転部材）と嵌合（スプライン嵌合）する第１嵌合部１１１と、内周側に形成される第１摩擦摺接部（フェーシング）１１３と、第１嵌合部１１１と第１摩擦摺接部１１３とをつなぎ、第１嵌合部１１１及び第１摩擦摺接部１１３よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る（可撓性を有する）第１可撓性部（低剛性部）１１２とを有している。

第１可撓性部１１２は、剛性を低下させるため、例えば、厚みが第１嵌合部１１１や第１摩擦摺接部１１３よりも薄く形成されている。なお、厚みを薄くすることに代えて、又は、加えて、例えば、放射状に配置された複数のスリット（切り欠き）或は溝を形成することにより剛性を下げてもよい。

一方、複数のインナプレート１２それぞれは、環状に形成されたプレートであり、図４に示されるように、内周側に形成され、後輪側出力軸４（他方の回転部材）と嵌合（スプライン嵌合）する第２嵌合部１２１と、外周側に形成され、アウタプレート１１の第１摩擦摺接部１１３と摺接し得る第２摩擦摺接部（フェーシング）１２３と、第２嵌合部１２１と第２摩擦摺接部１２３とをつなぎ、第２嵌合部１２１及び第２摩擦摺接部１２３よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る（可撓性を有する）第２可撓性部（低剛性部）１２２とを有している。

第２可撓性部１２２は、剛性を低下させるため、例えば、厚みが第２嵌合部１２１や第２摩擦摺接部１２３よりも薄く形成されている。なお、厚みを薄くすることに代えて、又は、加えて、例えば、放射状に配置された複数のスリット（切り欠き）或は溝を形成することにより剛性を下げてもよい。

複数のアウタプレート１１それぞれは、複数の第１固定部材（スペーサ）１３により、軸方向に摺動不能に規制（固定）されている。第１固定部材１３は、例えば、リング状の部材であり、隣り合う第１嵌合部１１１の間に取り付けられ、該第１嵌合部１１１が軸方向に摺動しないように規制（固定）する。

同様に、複数のインナプレート１２それぞれは、複数の第２固定部材（スペーサ）１４により、軸方向に摺動不能に規制（固定）されている。第２固定部材１４は、例えば、リング状の部材であり、隣り合う第２嵌合部１２１の間に取り付けられ、該第２嵌合部１２１が軸方向に摺動しないように規制（固定）する。

また、多板クラッチ１は、単一の油圧室３５でドライブプレート１１及びドリブンプレート１２（クラッチプレート）を両側から押す（締結する）機能を有している。

そのため、多板クラッチ１は、複数のアウタプレート１１及び複数のインナプレート１２の軸方向に移動自在に、複数の第１摩擦摺接部１１３及び複数の第２摩擦摺接部１２３を挟んで対向して配置された第１押圧部材２１、及び、第２押圧部材２２を備えている。

また、多板クラッチ１は、単一の油圧室３５の油圧に応じて、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２を、互いに近づく方向又は互いに遠ざかる方向に駆動する第１油圧ピストン３１及び第２油圧ピストン３２を備えている。

第１油圧ピストン３１と第２油圧ピストン３２とは、アウタプレート１１及びインナプレート１２（クラッチドラム１０）と同軸上に、油圧室３５を挟んで対向して設けられている。第１油圧ピストン３１及び第２油圧ピストン３２は、ピストンシリンダ３３の内部に軸線方向に摺動可能に設けられている。

油圧室３５は、第１油圧ピストン３１と、第２油圧ピストン３２と、ピストンシリンダ３３と、入力軸３とにより画成されている。また、第１油圧ピストン３１及び第２油圧ピストン３２それぞれの内周面並びに外周面（端部）には、油圧室３５を液密に保持するためのＯリング等が取り付けられている。そして、油圧室３５に供給される油圧に応じた押圧力（すなわち、油圧と受圧面積（軸線に対して垂直な面の面積）との乗算値により定まる押圧力）により第１油圧ピストン３１及び第２油圧ピストン３２が駆動される。なお、油圧(昇圧されたオイル)は、入力軸３の内部に形成された油路３ａを通して油圧室３５に供給（又は油圧室３５から排出）される。

第１油圧ピストン３１は、例えば環状に形成された第１押圧部材２１と接続されている。一方、第２油圧ピストン３２は、リンク部材（アーム）３４を介して、例えば環状に形成された第２押圧部材２２と接続されている。リンク部材３４は、例えば、中央部に孔が形成された上面及び底面を有する円筒状に形成されている。すなわち、リンク部材３４は、例えば、軸方向に沿った断面でみた場合に、長手方向の一辺が削除された２つの長方形が軸に対して対称に配置された形状に形成されている。また、リンク部材３４は、例えば、径方向に沿った断面で見た場合に、環状に形成されている。

そのため、油圧室３５にオイルが供給されると、油圧室３５が拡張するに伴い、図１に示されるように、第１油圧ピストン３１と第２油圧ピストン３２とが互いに遠ざかる（離れる）方向に動き、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２が互いに近づく方向に動くこととなる。そして、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２に押されて、アウタプレート１１の第１摩擦摺接部１１３及びインナプレート１２の第２摩擦摺接部１２３が互いに近づく方向に駆動される。

ここで、アウタプレート１１の第１嵌合部１１１及びインナプレート１２の第２嵌合部１２１は軸方向の動きが規制されているため、アウタプレート１１の第１可撓性部１１２及びインナプレート１２の第２可撓性部１２２が軸方向に撓むこととなる。そして、アウタプレート１１の第１摩擦摺接部１１３とインナプレート１２の第２摩擦摺接部１２３とが摺接し、多板クラッチ１が締結される。このようにして、第１押圧部材２１と第２押圧部材２２とによって、ドライブプレート１１及びドリブンプレート１２が両側から（略同じ押力で）同期して押されて第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２が撓み、多板クラッチ１が締結される。

一方、油圧室３５からオイルが排出されると、油圧室３５が収縮するに伴い、図２に示されるように、アウタプレート１１の第１可撓性部１１２及びインナプレート１２の第２可撓性部１２２の復元力（撓みが元に戻ろうとする力）により、アウタプレート１１の第１摩擦摺接部１１３とインナプレート１２の第２摩擦摺接部１２３とが離れ、多板クラッチ１が解放される。なお、その際に、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２は互いに遠ざかる（離れる）方向に動かされ、第１油圧ピストン３１と第２油圧ピストン３２とは互いに近づく方向に動かされる。

多板クラッチ１の入力軸３には、ドライブギ２ＤＲ、及び、該ドライブギヤ２ＤＲと噛合するドリブンギヤ２ＤＮが取り付けられている。そのため、例えば、変速機等からトルクが入力されると、ドライブギヤ２ＤＲ、入力軸３、クラッチドラム１０を介してアウタプレート１１にトルクが伝達され、アウタプレート１１とインナプレート１２との締結力（多板クラッチ１の締結力）に応じたトルクが、後輪側出力軸４から後輪側へ出力される。

一方、入力トルクと後輪側へ出力されたトルクとの差分が、ドリブンギヤ２ＤＮから前輪側へ出力される。なお、上述したドライブギヤ２ＤＲ及びドリブンギヤ２ＤＮを、入力軸３に代えて、後輪側出力軸４に取り付ける構成としてもよい。すなわち、入出力を逆にしてもよい。

ここで、多板クラッチ１のトルク伝達特性（ヒステリシス）を図５に示す。図５の横軸は、指示電流（指示油圧）であり、縦軸は、伝達トルク（締結力）である。なお、図５では、比較例に係る多板クラッチ（アウタプレートとインナプレートを軸方向に摺動させて締結、解放する従来の多板クラッチ）のトルク伝達特性を併せて破線で示した。

図５に実線で示されるように、実施形態に係る多板クラッチ１によれば、アウタプレート１１とインナプレート１２が摺動することなく、撓むことにより、第１摩擦摺接部１１３、第２摩擦摺接部１２３が締結（又は解放）されることにより、アウタプレート１１とインナプレート１２の摺動によるフリクションが低減され、比較例に係る多板クラッチと比べて、ヒステリシス（締結側と解放側との締結力差（伝達トルク差））が低減される。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、アウタプレート１１が、第１嵌合部１１１及び第１摩擦摺接部１１３よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る（可撓性を有する）第１可撓性部１１２を有し、インナプレート１２が、第２嵌合部１２１及び第２摩擦摺接部１２３よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る（可撓性を有する）第２可撓性部１２２を有し、第１嵌合部１１１及び第２嵌合部１２１が軸方向に摺動しないように規制されている。そのため、アウタプレート１１とインナプレート１２が摺動することなく、第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２が撓むことにより、第１摩擦摺接部１１３、第２摩擦摺接部１２３が締結される（又は、撓みが元に戻ることにより解放される）ため、アウタプレート１１とインナプレート１２の摺動によるフリクションが低減され、ヒステリシスが低減される。

その結果、多板クラッチ１におけるヒステリシス、すなわち、締結側と解放側との伝達トルク差（締結力差）をより小さくすることが可能となる。

また、本実施形態によれば、多板クラッチ１が解放される際に、アウタプレート１１の第１可撓性部１１２及びインナプレート１２の第２可撓性部１２２の復元力（撓みが元に戻ろうとする力）により、アウタプレート１１の第１摩擦摺接部１１３とインナプレート１２の第２摩擦摺接部１２３とが離される。そのため、リターンスプリングを省くことができる。

また、本実施形態によれば、第１押圧部材２１、及び、第２押圧部材２２が、アウタプレート１１及びインナプレート１２の軸方向に移動自在に、第１摩擦摺接部１１３及び第２摩擦摺接部１２３を挟んで対向して配置されている。そのため、アウタプレート１１及びインナプレート１２を両側から押すことができ、第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２の撓み量の偏りを低減すること（撓み量をより均一にすること）ができる。

さらに、本実施形態によれば、単一の油圧室３５の油圧に応じて、第１押圧部材２１及び第２押圧部材２２が、互いに近づく方向又は互いに遠ざかる方向に駆動される。そのため、アウタプレート１１及びインナプレート１２を、同じ押力で、かつ、同期して、両側から押すことができる。また、油圧ピストン（第１油圧ピストン３１及び第２油圧ピストン３２）の受圧面積を２倍にできるため、供給油圧の低圧化や、油圧室３５の小型化等を図ることができる。

本実施形態によれば、アウタプレート１１の第１可撓性部１１２及びインナプレート１２の第２可撓性部１２２の厚みが、第１嵌合部１１１、第２嵌合部１２１や第１摩擦摺接部１１３、第２摩擦摺接部１２３の厚みよりも薄く形成されている（又は、放射状に配置された複数のスリット或は溝が形成されている）。そのため、第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２を適切に撓ませることができ、第１摩擦摺接部１１３、第２摩擦摺接部１２３を的確に摺接させることができる。

本実施形態によれば、ドライブギヤ２ＤＲ、及び、該ドライブギヤ２ＤＲと噛合するドリブンギヤ２ＤＮが、入力軸３に取り付けられている。そのため、例えば、変速機等からトルクが入力されると、ドライブギヤ２ＤＲ、入力軸３、クラッチドラム１０を介してアウタプレート１１にトルクが伝達され、アウタプレート１１とインナプレート１２との締結力（多板クラッチ１の締結力）に応じたトルクが、後輪側出力軸４から後輪側へ出力される。一方、入力トルクと後輪側へ出力されたトルクとの差分が、ドリブンギヤ２ＤＮから前輪側へ出力される。よって、多板クラッチ１を、全輪駆動車（ＡＷＤ車）のトランスファクラッチとして機能させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、多板クラッチ１を全輪駆動車（ＡＷＤ車）のトランスファ（トランスファクラッチ）に適用したが、多板クラッチ１は、例えば、有段自動変速機（ステップＡＴ）の主変速部、無段変速機（ＣＶＴ）の前進クラッチ／後進ブレーキ、ＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）のクラッチ等にも適用することができる。

上記実施形態では、第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２の剛性を低下させるために、第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２の厚みを第１嵌合部１１１、第２嵌合部１２１や第１摩擦摺接部１１３、第２摩擦摺接部１２３の厚みよりも薄く形成した（又は、放射状に配置された複数のスリット（切り欠き）或は溝を形成した）が、第１可撓性部１１２、第２可撓性部１２２の剛性を低下させる手法はこれらに限られることなく、例えば、より剛性が低く可撓性を有する素材を用いる等してもよい。

上記実施形態では、アウタプレート１１とインナプレート１２を両側から押す構成（両押し）とした。上述したように、両押しとすることが好ましいが、要件等によっては、一方から押す片押しとしてもよい。

上記実施形態では、多板クラッチ１を締結するために油圧を用いた（すなわち、油圧式を採用した）が、油圧式に代えて、例えば、電磁式等としてもよい。

上記実施形態では、リターンスプリングを備えない構成としたが、第１油圧ピストン３１、第２油圧ピストン３２に対して、多板クラッチ１を解放する方向に付勢力を付与するリターンスプリングを設けてもよい。

上記実施形態では、ドライブギヤ２ＤＲ及びドリブンギヤ２ＤＲを入力軸３に取り付けたが、入力軸３に代えて、後輪側出力軸４に取り付ける構成としてもよい。すなわち、入出力を逆にしてもよい。

１ 多板クラッチ
２ＤＲ ドライブギヤ
２ＤＮ ドリブンギヤ
３ 入力軸
４ 後輪側出力軸
１０ クラッチドラム
１１ アウタプレート（ドライブプレート）
１１１ 第１嵌合部
１１２ 第１可撓性部
１１３ 第１摩擦摺接部（フェーシング）
１２ インナプレート（ドリブンプレート）
１２１ 第２嵌合部
１２２ 第２可撓性部
１２３ 第２摩擦摺接部（フェーシング）
１３ 第１固定部材（スペーサ）
１４ 第２固定部材（スペーサ）
２１ 第１押圧部材
２２ 第２押圧部材
３１ 第１油圧ピストン
３２ 第２油圧ピストン
３３ ピストンシリンダ
３４ リンク部材（アーム）
３５ 油圧室

Claims (5)

1. 軸方向に交互に配置された複数のアウタプレート及び複数のインナプレートと、
   前記複数のアウタプレートそれぞれを軸方向に摺動不能に規制する第１固定部材と、
   前記複数のインナプレートそれぞれを軸方向に摺動不能に規制する第２固定部材と、を備え、
   前記複数のアウタプレートそれぞれは、
   外周側に形成され、一方の回転部材と嵌合する第１嵌合部と、
   内周側に形成される第１摩擦摺接部と、
   前記第１嵌合部と前記第１摩擦摺接部とをつなぎ、前記第１嵌合部及び前記第１摩擦摺接部よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る第１可撓性部と、を有し、
   前記複数のインナプレートそれぞれは、
   内周側に形成され、他方の回転部材と嵌合する第２嵌合部と、
   外周側に形成され、前記第１摩擦摺接部と摺接し得る第２摩擦摺接部と、
   前記第２嵌合部と前記第２摩擦摺接部とをつなぎ、前記第２嵌合部及び前記第２摩擦摺接部よりも軸方向の剛性が低く、軸方向に撓み得る第２可撓性部と、を有し、
   前記第１固定部材は、隣り合う前記第１嵌合部の間に取り付けられ、前記第１嵌合部が軸方向に摺動しないように規制し、
   前記第２固定部材は、隣り合う前記第２嵌合部の間に取り付けられ、前記第２嵌合部が軸方向に摺動しないように規制する
   ことを特徴とする多板クラッチ。
2. 前記複数のアウタプレート及び前記複数のインナプレートの軸方向に移動自在に、前記複数の第１摩擦摺接部及び前記複数の第２摩擦摺接部を挟んで対向して配置される第１押圧部材、及び、第２押圧部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の多板クラッチ。
3. 単一の油圧室の油圧に応じて、前記第１押圧部材及び前記第２押圧部材を、互いに近づく方向又は互いに遠ざかる方向に駆動する油圧ピストンを備えることを特徴とする請求項２に記載の多板クラッチ。
4. 前記第１可撓性部は、厚みが、前記第１嵌合部及び前記第１摩擦摺接部よりも薄く形成されており、又は、放射状に配置された複数のスリット或は溝が形成されており、
   前記第２可撓性部は、厚みが、前記第２嵌合部及び前記第２摩擦摺接部よりも薄く形成されている、又は、放射状に配置された複数のスリット或は溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の多板クラッチ。
5. 前記一方の回転部材又は前記他方の回転部材に取り付けられるドライブギヤ、及び、該ドライブギヤと噛合するドリブンギヤをさらに備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の多板クラッチ。

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