JPH07229523A - 自動変速機用湿式多板クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧板側を冷却液（潤滑油）によって効果的
に冷却し、延命を図ることのできる自動変速機用湿式多
板クラッチまたはブレーキを提供する。 【構成】 相対回転可能な同心状の外筒（１３，１４）
および内筒（３５，３６）と、外筒部の内周部および内
筒部の外周部に交互に対向配置され、回転軸と平行する
方向に摺動可能な加圧板（１５）および被加圧板（３
７）からなる複数のクラッチ板と、クラッチ板の圧接・
解放にかかわるピストン部材（１９）とを有し、加圧板
（１５）を対向面同士を接合させた２枚の板で形成する
と共に、その対向面（１５Ａ）に冷却液通路（１５Ｂ）
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機用湿式多板
クラッチまたはブレーキに関し、詳しくは、互いに圧接
状態または解放状態に離接可能な摩擦材付被加圧板と加
圧板とが交互配置される自動変速機用の湿式多板クラッ
チまたはブレーキに関する。

【０００２】

【従来の技術】遊星歯車装置を用いた自動変速機におい
ては、遊星歯車装置を構成する３つの回転要素のうちの
任意の一つの回転要素の回転を拘束することにより、所
望の変速段を達成するようにしている。このため、各回
転要素にはそれぞれクラッチやブレーキ等の摩擦係合要
素が付設されており、これら摩擦係合要素の係合状態を
車両の運転状態に応じて切り換えることにより、所望の
変速段が自動的に達成されるように構成されている。

【０００３】従来、摩擦係合要素として一般的に用いら
れているのは、湿式多板クラッチあるいは湿式多板ブレ
ーキが最も多く、このような従来の自動変速機用湿式多
板クラッチまたはブレーキの一例を図４に示す。本明細
書においてはクラッチはブレーキを含む概念で用いる。

【０００４】すなわち、回転駆動される入力軸１０１に
は、複数枚の加圧板１０２を内周にスプライン嵌合した
クラッチドラム１０３が一体的に接合されている。ま
た、入力軸１０１に対して相対回転自在に嵌合された中
空の出力軸１０４には、加圧板１０２と交互に重なり合
う摩擦材付きの被加圧板（以下でクラッチディスクとい
う）１０５を外周にスプライン嵌合したクラッチハブ１
０６が一体的に接合されている。１２０はその摩擦材
（フェーシング）であり、フェーシング１２０はセルロ
ーズ，硅藻土，フェノール樹脂等の混合物によって形成
されており、弾性を具えている。前記クラッチドラム１
０３の基端側（図中、右端側）には、図中、右端に位置
する加圧板１０２に当接し得る押圧部１０７を突設した
ピストン１０８が摺動自在に嵌合されており、さらに、
当該クラッチドラム１０３の先端部には、止め環１０９
が一体的に嵌着されていて、この止め環１０９と図中、
左端に位置するクラッチディスク１０５との間のクラッ
チドラム１０３の内周には、環状のリテーニングプレー
ト１１０が装着されている。

【０００５】１１２はピストン１０８をクラッチハブ１
０６とは逆側に付勢する戻しばね１１１の一端側を受け
る環状のばね受け板である。

【０００６】このように構成された湿式多板クラッチに
おいては、入力軸１０１に形成された油路１１３から、
クラッチドラム１０３とピストン１０８との間に形成さ
れた油圧室１１４に圧油が供給されると、戻しばね１１
１のばね力に抗してピストン１０８がクラッチハブ１０
６に沿った方向側に押し出される。そして、止め環１０
９により図中、左側への移動が拘束されたリテーニング
プレート１１０に加圧板１０２とクラッチディスク１０
５とが押し付けられ、これらの加圧板１０２とクラッチ
ディスク１０５のフェーシングプレート１２０とが摩擦
力を介して圧接することにより、入力軸１０１の回転力
が出力軸１０４に伝達される。

【０００７】逆に、油圧室１１４の圧油の圧力が低下す
ると、戻しばね１１１のばね力によってピストン１０８
がクラッチドラム１０３の基端側に押し戻される。そし
て、加圧板１０２とクラッチディスク１０５のフェーシ
ング１２０との間の摩擦力が低下する結果、入力軸１０
１の回転力が出力軸１０４に伝達されず、クラッチドラ
ム１０３が空回り状態となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように構成された自動変速機用湿式多板クラッチま
たはブレーキでは、その解放状態でクラッチドラム１０
３とクラッチハブ１０６とが通常の場合異速で回転して
いるが、係合状態すなわち、締結状態とするために油圧
室１１４に圧油が供給されるとピストン１０８により加
圧板１０２と被加圧板（クラッチディスク）１０５の摩
擦材（フェーシング）１２０とが摺接しつつ、リテーニ
ングプレート１１０を介して止め輪１０９に向けて偏倚
され、クラッチ締結の状態で同速となり、入力軸１０１
と出力軸１０４とが一体となって回転する。なお、上記
の摺接から完全クラッチ締結状態となるまでに要する時
間は通常僅か０．４秒ないし１秒ばかりであるが、その
間、加圧板１０２とこれに接するクラッチディスク１０
５のフェーシング１２０との間では数百度Ｃという高温
となる。特に中間部位の多板クラッチが６００℃迄温度
上昇し、最も高温となる。リテーニングプレート１１０
は熱容量が大きいため２６０℃迄しか温度上昇せず、ま
たピストンの押圧部１８に接する加圧板１５は１５０℃
迄しか温度上昇しない。そのために、運転中、大負荷の
の変速による締結・解放が繰返して行われると多板クラ
ッチ機構の中間部位を主体に焼付き、特にヒートスポッ
トと称される局部的高温高圧による焼付きやクラッチデ
ィスク１０５側の劣化によって変速機能が損われる虞が
あった。

【０００９】ただし、かかる変速機においては、クラッ
チハブ１０６に設けられている孔（不図示）から潤滑油
が遠心力の作用で加圧板１０２およびクラッチディスク
１０５に供給される。そして、クラッチディスク１０５
に形成されているオイル溝を通過する際に双方の摩擦面
を冷却し、さらにクラッチドラム１０３に穿設されてい
る不図示の排出孔を介して外に排出されるように構成さ
れている。

【００１０】しかし、クラッチディスク１０５にはその
両面にフェーシング１２０が貼設されており、フェーシ
ング１２０は先にも述べたようにセルローズや硅藻土，
フェノール樹脂などの混合による弾性体であるために、
圧縮によって変形されたフェーシング１２０がオイル溝
に入り込み易く、塞がれ勝ちになる。そこで、オイル溝
を通過し、摩擦面を冷却する筈のオイルの大半が多板ク
ラッチ機構の外側、つまりリテーニングプレート１１０
の外側およびピストン１０８の押圧部１０７側に逃げて
しまい、高温にさらされる摩擦面が効果的に冷却されな
いという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、上述したような従来の問
題の解決を図り、加圧板側を潤滑油によって効果的に冷
却することで、耐久性の向上を図ることのできる自動変
速機用湿式多板クラッチまたはブレーキを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、相対回転可能な同心状の外筒および内
筒と、前記外筒の内周部および前記内筒の外周部に交互
に対向配置され、それぞれ回転軸と平行する方向に摺動
可能な加圧板および表面に摩擦材を有する被加圧板から
なる複数対のクラッチ板と、前記外筒と内筒との間に配
設され、前記クラッチ板の圧接・解放にかかわるピスト
ン部材とを有し、前記クラッチ板に冷却液が供給される
自動変速機用湿式多板クラッチにおいて、前記複数対の
クラッチ板のうち、少なくとも中央に位置する前記加圧
板を対向面同士が接合する２枚の板材で形成し、その対
向する接合面に冷却液通路を設けたことを特徴とするも
のである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、２枚の板の接合からなる加圧
板のうち少なくとも複数のクラッチ板の少なくとも中央
に位置する加圧板を対向面同士が接合する２枚の板材で
形成し、その対向面に冷却液通路を設けたことにより、
この冷却液通路に導かれる冷却液を介して加圧板と被加
圧板の摩擦材との間に発生する摩擦熱を放熱させること
ができ、クラッチ板の延命を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例を示す。ここで、
１１は図示しないトルクコンバータを介して機関に接続
する変速機入力軸であり、入力軸１１のドラム取付段部
１２には、筒状をなすクラッチドラム（外筒）１３が電
子ビーム溶接等により一体的に接合されている。このク
ラッチドラム１３の先端部内周には、スプライン部１４
が形成されており、このスプライン部１４には複数枚の
環状をなすプレート（加圧板）１５および厚肉のリテー
ニングプレート１６のそれぞれ外周側が摺動自在にスプ
ライン嵌合されている。さらに、スプライン部１４の先
端部には、スプライン部１４から加圧板１５およびリテ
ーニングプレート１６の抜け外れを防止する止め環１７
が一体的に嵌着され、図中、左端に位置するリテーニン
グプレート１６の外周側端面がこの止め環１７に当接し
得るようになっている。

【００１６】図中、右端に位置する加圧板１５の内周側
端面と対向する位置に押圧部１８が突設されているピス
トン１９は、その外周側がクラッチドラム１３の基端側
に形成されたピストン嵌合部２０の内周にシールリング
２１を介して摺動自在に嵌合されると共にその内周側が
変速機入力軸１１の外周面にシールリング２２を介して
摺動自在に嵌合されている。また、クラッチドラム１３
の端板部２３には、ピストン１９の一端面に当接し得る
ストッパ２４が突設されると共に、このストッパ２４に
よってピストン１９の軸方向の動作が規制される。ま
た、クラッチドラム１３とピストン１９との間には油圧
室２５が形成されている。

【００１７】２６はこのの油圧室２５に臨む入力軸１１
側に穿設されている連通穴であり、油圧室２５には、図
示しない油圧源からの圧油が給排される。また、上述し
たピストン１９を間に挟んで前記ストッパ２４と反対側
の変速機入力軸１１の外周には、止め環２８を介して環
状のばね受け板２９が装着されており、このばね受け板
２９と前記ピストン１９との間に、ピストン１９をスト
ッパ２４側に向けて付勢する戻しばね３０が介装されて
いる。

【００１８】一方、中空の出力軸３４には、クラッチド
ラム１３のスプライン部１４と対向する部位にスプライ
ン部３５を外周に有するスプライン筒３６が電子ビーム
溶接等により一体的に接合されていて、このスプライン
筒（内筒）３６のスプライン部３５には、上述した加圧
板１５と交互に重なり合う複数枚の環状をなすプレート
（クラッチディスク）３７の内周側が摺動自在にスプラ
イン嵌合されている。そしてこれらクラッチディスク
（被加圧板）３７の両端面には、それぞれセルローズを
主体とする摩擦材（フェーシング）３８が貼着されてい
る。

【００１９】また、４０は特殊逆止弁であり、油圧室２
５に油圧が供給され、ピストン１９の押圧部１８により
加圧板１５とクラッチディスク３７のフェーシング３８
とが交互に圧接状態に保たれるクラッチ締結時にあって
は逆止弁として機能する。また、油圧室２５の油圧が減
圧されるクラッチ解放の過程では遠心力によってその球
弁体４３が変位し、弁通路４１と球弁体４３との間にす
き間通路が形成されることによりオイル（潤滑油）がす
き間通路を介して多板クラッチ側に排出される。

【００２０】ところで本発明による加圧板１５は、２枚
のプレス打抜加工による金属板で円環状に形成されてい
て、図２の（Ａ）に示す実施例のように打抜き時に生じ
るだれのある方の面（以下で接合面という）１５Ａ同士
を重ね合わせるようにすると共に、この接合面１５Ａの
少なくとも一方に図２の（Ｂ）に示すような切込溝１５
Ｂが形成してある。従って、だれの無い方の面１５Ｃが
クラッチディスク３７のフェーシング３８に摺接する。
なお、上記の切込溝１５Ｂはクラッチディスク３７の回
転に伴って生じる遠心力を利用して導かれる冷却液（潤
滑油）により効率良くクラッチディスク３７を冷却する
ために設けられるものであり、できるだけ熱伝導面積が
広く得られるようにすると共に潤滑油が遠心力により外
方に放散されるように刻設されることが望ましい。

【００２１】図３の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は他の
実施例による接合面に形成される溝の形態を示すもの
で、その（Ａ）は加圧板１５の接合面１５Ａに放射状切
込溝１５Ｄを設けた例であり、また、その（Ｂ）は接合
面１５Ａに格子状切込溝１５Ｅを設けた例、さらにま
た、その（Ｃ）は接合面１５Ａに単数ないし複数のスパ
イラル状切込溝１５Ｆを設けた例をそれぞれ示す。な
お、このような切込溝１５Ｂ〜１５Ｆは２枚からなる加
圧板１５の少なくともいずれか一方の接合面１５Ａに設
けられるもので、双方の接合面１５Ａに対向させる形で
もよく、また、溝の形成位置を異ならせてもよい。さら
には接合面１５Ａのうち、一方と他方とに異なる形態の
切込溝を形成しても良く、要は上述したように、接合面
１５Ａ，１５Ａ同士間で広い伝熱面積が確保でき、かつ
加圧板１５に回転中心側から外方に向けて作用する遠心
力により潤滑油が導かれ易いように形成される限りどの
ように構成してもよいことは勿論である。

【００２２】なお、切込溝１５Ｂ〜１５Ｆの幅としては
０．３〜２．０ｍ／ｍ程度が好ましく、その深さの方は
２枚からなる加圧板１５の個々の厚さを配慮した上で設
定されればよい。

【００２３】さらに、上述の実施例では全ての加圧板１
５を２枚の金属板で構成するようにしたが、これは少な
くとも中央に配置される加圧板のみを２枚の金属板で構
成しその接合面に溝を形成するようにしてもよい。中央
にあれば最も高温になる部分の熱の分散が効率的に行わ
れるからである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、相対回転可能な同心状の外筒および内筒と、前記外
筒の内周部および前記内筒の外周部に交互に対向配置さ
れ、それぞれ回転軸と平行する方向に摺動可能な加圧板
および表面に摩擦材を有する被加圧板からなる複数対の
クラッチ板と、前記外筒と内筒との間に配設され、前記
クラッチ板の圧接・解放にかかわるピストン部材とを有
し、前記クラッチ板に冷却液が供給される自動変速機用
湿式多板クラッチにおいて、前記複数対のクラッチ板の
うち、少なくとも中央に位置する前記加圧板を対向面同
士が接合する２枚の板材で形成し、その対向する接合面
に冷却液通路を設けたので、互いに摺接ないし圧接する
加圧板と被加圧板とにおいて、従来、潤滑による冷却が
不足気味であった複数対のクラッチ板のうち少なくとも
中央部分に位置する加圧板に潤滑油が供給され、効率良
く冷却されることで、加圧板と被加圧板の摩擦材との間
に形成される摩擦面の昇温を抑制することができ、フェ
ーシングの劣化や摩擦面の焼付きを防止することができ
る。

【００２５】また、切込溝の形成によって、加圧板の剛
性を低め、弾性的に機能させることで、摩擦材（フェー
シング）あるいは被加圧板自体に接触する加圧板の接触
面を相手方の面にならわせるようにすることができ、こ
れによって局部的に押圧力が集中することで発生し勝ち
な焼付き、殊にヒートスポットの発生防止に貢献でき
る。なお、実施例としては、摩擦材（フェーシング）が
設けられている湿式多板クラッチの場合について述べた
が、本発明はフェーシングが設けられず、加圧板が被加
圧板に形成された摩擦面に直接摺接ないし圧接する形態
のクラッチまたはブレーキにも広く適用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動変速機用湿式多板クラッチの
構成例を示す断面図である。

【図２】本発明にかかる多板クラッチの構成を部分断面
図（Ａ）およびその加圧板接合面の平面図（Ｂ）で示す
説明図である。

【図３】本発明の他の実施例による加圧板接合面を
（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の３例で示す説明図であ
る。

【図４】従来例の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 変速機入力軸 １２ ドラム取付段部 １３ クラッチドラム １４ スプライン部 １５ 加圧板 １５Ａ 接合面 １５Ｂ〜１５Ｆ 切込溝 １６ リテーニングプレート １７ 止め環 １８ 押圧部 １９ ピストン ２０ ピストン嵌合部 ２１，２２ シールリング ２３ 端板部 ２４ ストッパ ２５ 油圧室 ２６ 連通穴 ２７ 油穴 ２８ 止め環 ２９ ばね受け板 ３０ 戻しばね ３１ リング装着段部 ３２ 補強リング ３４ 出力軸 ３７ クラッチディスク（被加圧板） ３８ フェーシング（摩擦材） ４０ 特殊逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転可能な同心状の外筒および内筒
   と、 前記外筒の内周部および前記内筒の外周部に交互に対向
   配置され、それぞれ回転軸と平行する方向に摺動可能な
   加圧板および表面に摩擦材を有する被加圧板からなる複
   数対のクラッチ板と、 前記外筒と内筒との間に配設され、前記クラッチ板の圧
   接・解放にかかわるピストン部材とを有し、前記クラッ
   チ板に冷却液が供給される自動変速機用湿式多板クラッ
   チにおいて、 前記複数対のクラッチ板のうち、少なくとも中央に位置
   する前記加圧板を対向面同士が接合する２枚の板材で形
   成し、その対向する接合面に冷却液通路を設けたことを
   特徴とする自動変速機用湿式多板クラッチ。
2. 【請求項２】 前記冷却液は潤滑油であり、前記冷却液
   通路は前記内筒の側から前記外筒の側に向けて前記潤滑
   油を遠心力により導く溝に構成されることを特徴とする
   請求項１に記載の自動変速機用湿式多板クラッチ。