JP3675516B2 - 摩擦材を両面に具えたプレートと片面に具えたプレートを組み合わせた多板摩擦係合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車のオートマッチクトランスミッション、産業用若しくは建設機械用のトランスミッション等に使用され、摩擦熱を吸収する熱容量を高めるための多板摩擦係合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、この種の多板摩擦係合装置１０は、外歯プレート（メイティングプレート）２１，２２，２２，２３と、コアプレート１４の両面に摩擦材２５，２５が固着された内歯プレート（摩擦板）２４，２４，２４とが交互に配列されたトルク伝達構造２０を有している。
【０００３】
トルク伝達構造２０は、ピストン１５を図５において矢印Ａ方向に移動させて、外歯プレート２１，２２，２３と内歯プレート２４を圧接させることによってトルクを伝達し、矢印Ｂ方向に移動させて上記圧接を解除させることによってトルクの伝達を断つようになっている。
外歯プレート２１，２２，２３と内歯プレート２４とが接するとき、外歯プレート２１，２２，２２，２３と、摩擦材２５とに、摩擦熱が発生する。
【０００４】
ところが、摩擦材２５は断熱性の材質からなっているため、大部分の摩擦熱は、内歯プレート２４のコアプレート１４には伝わらず、摩擦材２５が接触する相手の部材、すなわち、外歯プレート２１，２３の片面と外歯プレート２２の両面とに吸収される。
そこで、外歯プレートの熱容量を大きくするためには、外歯プレートの厚みを大きくすることが効果的である。
【０００５】
摩擦材が接触する相手部材の厚みと接触面の温度との関係を実験によって求めて、そのデータをグラフにしたのが図７である。
グラフの横軸は接触面の単位面積当たりの吸収エネルギー（Ｋｇ・ｍ／平方ｃｍ）を相手部材の厚みの値で割って得られた値（ｑｖ）を示し、縦軸は接触面の最高温度（Ｔｍａｘ℃）を示している。
図７のグラフによると、相手部材の厚みが厚い程、接触面の温度が低いことがわかる。すなわち、摩擦材に接触する相手プレートの厚みとその熱容量は、比例関係にあることがわかる。
【０００６】
従って、外歯プレートの厚みを厚くすると、摩擦材の温度上昇を抑制してトルク伝達構造の寿命を延ばすことができる。
しかし、外歯プレート２２の厚みを厚くして熱容量を大きくしようとすると、外歯プレートと内歯プレートとの配列方向の長さＬ１が長くなるという問題点が生じる。
【０００７】
そこで、コアプレート１４の両面に摩擦材２５が固着されて摩擦熱の吸収に殆ど寄与していない３枚の内歯プレート（摩擦板）２４に着目して、上記の問題点に対処したのが、図６の多板摩擦係合装置３０のトルク伝達構造４０である。
このトルク伝達構造４０は、外歯プレート４１，４２のコアプレート３１，３２の厚みと内歯プレート４４のコアプレート３４の厚みとを図５の外歯プレート２２の厚みの略半分にして、コアプレート３１，３２，３４の片面に摩擦材４５を固着し、外歯プレート４２，４２，４３のみならず、内歯プレート４４にも摩擦熱を吸収させるようにしたものである。
【０００８】
又、このトルク伝達構造４０は、コアプレート３１，３２，３４の厚みを図５の外歯プレート２２の厚みの略半分にしてあるので、外歯プレート４１，４２，４３と内歯プレート４４の配列方向の長さＬ２を短くすることができるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図６に示すような多板摩擦係合装置３０のトルク伝達構造４０は、ピストン３５に近い左端の外歯プレート４１に摩擦材４５が固着されているため、その外歯プレート４１で摩擦熱を吸収し、その背面３６から摩擦熱を逃がすことができない構成になっている。
【００１０】
これに対して、図５に示すような多板摩擦係合装置１０のトルク伝達構造２０は、左端の外歯プレート２１に摩擦材２５が固着されていないため、その外歯プレート２１で摩擦熱を吸収し、その背面１６から摩擦熱を逃がすことができる構成になっている。
【００１１】
従って、図６に示すようなトルク伝達構造４０は、図５の場合より全体の長さＬ２を短くすることができても、外歯プレート４１で摩擦熱を吸収しその背面３６から摩擦熱を逃がすことができないため、結果的に、図５の場合に比して、摩擦係合装置の熱容量を増加させることができないという問題点を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交互に配列された外歯プレートと内歯プレートとが摩擦材を介して係合することによってトルク伝達を行なう多板摩擦係合装置において、前記摩擦材は前記配列の始めと終わりに位置する外歯プレート以外の外歯プレートのコアプレートの片面と、前記配列の始め又は終わりに位置する内歯プレートのコアプレートの両面と、残りの内歯プレートのコアプレートの片面とに固着されている多板摩擦係合装置により、前記の課題を解決した。
【００１３】
【作用】
摩擦熱は、摩擦材が接触する外歯プレートのコアプレートと内歯プレートのコアプレートとに吸収される。
内歯プレートのコアプレートも摩擦熱を吸収する役目をしているため、コアプレートの厚みが摩擦熱の吸収に有効に利用される。
但し、配列の始め又は終わりに位置する内歯プレートは、両面に摩擦材を具えているため、摩擦熱を吸収することができない。しかし、配列の始めと終わりの外歯プレートは、摩擦材を具えていないため、摩擦熱を吸収することができるとともに、吸収した摩擦熱を背面から逃がすこともできる。
このことによって、多板摩擦係合装置の熱容量が増加する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。
多板摩擦係合装置５０は、ドラム５１、ピストン５２、複数枚の外歯プレート５３，５４，５４，５５、内歯プレート５６，５７，５７等を有している。
これ等の内、外歯プレート５３，５４，５４，５５、内歯プレート５６，５７，５７は、トルク伝達構造７０を構成している。
【００１５】
外歯プレート５３，５４，５５は、ドラム５１のスプライン５９に係合して、図１の矢印Ａ、Ｂ方向へ移動できるようになっている。
内歯プレート５６，５７，５７も、ハブ６０上のスプライン６１に係合して、図１の矢印Ａ、Ｂ方向へ移動できるようになっている。
外歯プレート５３，５４，５５と、内歯プレート５６，５７，５７は交互に配列され、この配列は外歯プレート５３で始まって、外歯プレート５５で終わっている。
【００１６】
トルクを伝達する摩擦材６２は、図１において、配列の中間の外歯プレート５４，５４のコアプレート７４の右側面と、左端の内歯プレート５６のコアプレート７６の両面と、残りの内歯プレート５７のコアプレート７７の右側面とに固着されている。
配列の両端の外歯プレート５３，５５には摩擦材が設けられていない。
【００１７】
なお、図３の多板摩擦係合装置１５０のトルク伝達構造１７０のように、摩擦材１６２の設ける場所を、配列の中間の外歯プレート１５４，１５４のコアプレート１７４の左側面と、右端の内歯プレート１５６のコアプレート１７６の両面と、残りの内歯プレート１５７のコアプレート１７７の左側面とに変更してもよい。
このトルク伝達構造１７０においても、配列の両端の外歯プレート１５３，１５５には摩擦材が設けられていない。
【００１８】
次に動作を説明する。
ドラム５１とピストン５２との間に圧油が供給されると、ピストン５２は、図１の矢印Ａ方向へ移動させられて、外歯プレート５３，５４，５５と内歯プレート５６，５７とをストッパ６３に押し付け、外歯プレートと内歯プレートとを互いに圧接させて、ドラム５１とハブ６０との間でのトルクの伝達を行なわせる。圧油の供給を止めると、ピストン５２は、スプリング５８によって図１の矢印Ｂ方向へ押し戻されて、外歯プレートと内歯プレートとの圧接を解除し、ドラム５１とハブ６０との間でのトルクの伝達を断つ。
【００１９】
外歯プレート５３，５４，５５と内歯プレート５６，５７とが互いに接するときに生じる摩擦熱は、摩擦材６２が接触する外歯プレート５３，５５と、外歯プレート５４のコアプレート７４と、内歯プレート５７のコアプレート７７とに吸収される。
両端の外歯プレート５３，５５は、吸収した摩擦熱を背面６４，６５から逃がすこともできる。
【００２０】
図３のトルク伝達構造１７０も同様にして、摩擦熱は、外歯プレート１５３，１５５、コアプレート１７４，１７７に吸収される。
両端の外歯プレート１５３，１５５は、吸収した摩擦熱を背面１６４，１６５から逃がすこともできる。
【００２１】
従って、図２、図３の多板摩擦係合装置５０，１５０のトルク伝達構造７０，１７０は、図５の従来の２枚のコアプレート１４に対応する２枚のコアプレート７７，１７７に摩擦熱を吸収させて、コアプレート７７，１７７の厚みを熱容量の増加に寄与させていることの他に、外歯プレート５３，５５，１５３，１５５の背面６４，６５，１６４，１６５から摩擦熱を逃がすことができるようになっているので、全体的に熱容量を高めることができる。
【００２２】
又、トルク伝達構造７０，１７０の外歯プレートと内歯プレートの配列方向の長さＬ３、Ｌ４は、コアプレート７７，１７７の厚みを図５の外歯プレート２２の厚みの略半分にしてあるので、図５の外歯プレートと内歯プレートの配列方向の長さＬ１より短く、且つ、図６の外歯プレートと内歯プレートの配列方向の長さＬ２と同じである。
【００２３】
なお、前述のように、熱容量は、摩擦材が係合する相手プレートの厚みに依存しているから、本発明による熱容量の増大は、単純な計算によっても算出可能であり、摩擦面１面当たりの熱容量が図５、図６の場合より、約１６％増えるという結果になる。さらに、このような熱容量を増加させる構造は、摩擦面を４面以上有するトルク伝達構造において特に効果が大きい。
【００２４】
本発明の効果は、多板摩擦係合装置の係合・解放動作を繰り返して得た図４のグラフによって示されるように、摩擦材の摩擦係数の経時変化が少なくなることからも、実証された。
実験は、内径１４８．９ｍｍ、外径１７９．６ｍｍの摩擦材を具えた多板摩擦係合装置を約４５秒間係合状態にし、約１５秒間解放状態にする係合・解放を１サイクルとして約２０００サイクル繰り返して行なわれた。
実験時の多板摩擦係合装置の入力側の回転数は、約４０００ｒｐｍ、外歯プレートと内歯プレートとを冷却する油の流量は約１０００ｃｃ／ｍｉｎである。
グラフの横軸は係合・解放のサイクル数を示し、縦軸は摩擦係数μを示している。
【００２５】
図４のグラフにおいて、曲線Ｃは図１、図３のトルク伝達構造７０，１７０の摩擦材の摩擦係数の変化を示し、曲線Ｄは図６に示す摩擦材の摩擦係数の変化を示し、曲線Ｅは図５の摩擦材の摩擦係数の変化を示している。
このグラフから、図１、図３のトルク伝達構造７０，１７０の摩擦材の摩擦係数の変化が最も少ないことが判明する。このことは、図１、図３の多板摩擦係合装置が、熱容量が大きいことによって、摩擦面の温度上昇が抑制され、そのことによって、摩擦材の劣化が抑制されるとともに、摩擦係数の低下が抑制され、結果的に、摩擦係合装置としての性能を長期間保持することができることを示している。
【００２６】
なお、図２、図３のトルク伝達構造７０，１７０の熱容量を図５の従来のトルク伝達構造２０と同一にした場合には、図２、図３のトルク伝達構造７０，１７０の長さを従来のトルク伝達構造２０よりも短くすることができる。
この場合には、多板摩擦係合装置の小形化と軽量化を図ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の多板摩擦係合装置は、配列の始めと終わりに位置する外歯プレート以外の外歯プレートのコアプレートの片面と、配列の始め又は終わりに位置する内歯プレートのコアプレートの両面と、残りの内歯プレートの片面とに摩擦材を固着した構成にしたので、外歯プレートの他に、内歯プレートにも摩擦熱を吸収させることができるとともに、配列の始めと終わりに位置する外歯プレートの背面から摩擦熱を逃がすこともできて、多板摩擦係合装置の熱容量を高めることができる。
又、熱容量を高めることができることによって、摩擦材の摩擦係数の経時変化が少なくなり、多板摩擦係合装置を長期間使用することができるようになる。
さらに、外歯プレートと内歯プレートの配列方向の長さを従来と同一にした場合には、内歯プレートの厚みを従来よりも厚くして、多板摩擦装置自体の剛性を高めることができる。
逆に、熱容量を従来と略同一にした場合には、外歯プレートと内歯プレートの配列方向の長さを短くして、多板摩擦係合装置の小型化と軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の多板摩擦係合装置の軸方向に沿った断面図である。
【図２】 内歯プレート、外歯プレートの配列の概略図である。
【図３】 内歯プレート、外歯プレートの他の配列の概略図である。
【図４】 多板摩擦係合装置の係合・解放の動作回数に対する摩擦材の摩擦係数の変化を示す実験結果のグラフである。
【図５】 従来の内歯プレート、外歯プレートの配列の概略図である。
【図６】 従来の内歯プレート、外歯プレートの配列の概略図である。
【図７】 摩擦材が接触する相手部材の厚みと接触面の温度との関係を示す実験結果のグラフである。
【符号の説明】
５０，１５０ 多板摩擦係合装置 ６２，１６２ 摩擦材
５３，５４，５５，１５３，１５４，１５５ 外歯プレート
５６，５７，１５６，１５７ 内歯プレート
７４，１７４ 外歯プレートのコアプレート
７６，７７，１７６，１７７ 内歯プレートのコアプレート

Claims (1)

1. 交互に配列された外歯プレートと内歯プレートとが摩擦材を介して係合することによってトルク伝達を行なう多板摩擦係合装置において、前記摩擦材は前記配列の始めと終わりに位置する外歯プレート以外の外歯プレートのコアプレートの片面と、前記配列の始め又は終わりに位置する内歯プレートのコアプレートの両面と、残りの内歯プレートのコアプレートの片面とに固着されていることを特徴とする、多板摩擦係合装置。

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