WO2019187319A1 - 摩擦クラッチ - Google Patents

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謙一 秋元
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株式会社ダイナックス
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/06Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
    • F16D25/062Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
    • F16D25/063Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0632Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with conical friction surfaces, e.g. cone clutches

Definitions

  • the present invention relates to a friction clutch used for an automatic transmission or the like.
  • a plate that is attached to one of the clutch drum or the hub and a friction that is attached to the other of the clutch drum or the hub Some have frictional engagement of the plates.
  • this type of friction clutch in order to increase the capacity of the torque to be transmitted, increase the hydraulic pressure of the piston that closely contacts the plate and the friction plate, increase the area of the piston pressing part, the number of plates and friction plates There is a way to increase
  • friction clutch is also required to be compact, the improvement accompanying the increase in the size of the friction clutch as described above is not desired. That is, there is a demand for a friction clutch that is compact, has a large transmission torque capacity, and can suppress drag torque. Examples of friction clutches that attempt to solve such problems include the following.
  • Patent Document 1 discloses a combination of a cone clutch and a dog clutch combined with a friction clutch that frictionally engages a plate and a friction plate. According to this friction clutch, the piston is operated, the conical surfaces of the cone clutch are first frictionally engaged, then the teeth of the dog clutch are engaged, and finally the plate and the friction plate are brought into close contact with the piston. ing. And by this structure, the capacity
  • the friction clutch is also required to have good responsiveness of torque transmission linked to hydraulic control.
  • the friction clutch of Patent Document 1 is attached with a cone clutch that is finally released from friction engagement when the hydraulic pressure is released, and the friction engagement state is not released, and drag torque is generated at this point. Problems can also arise.
  • an object of the present invention is to provide a friction clutch that is compact, has a large transmission torque capacity, and hardly generates drag torque.
  • the present invention provides a cylindrical clutch drum that is rotatably provided and has an inner peripheral surface spline formed thereon, A hub that is coaxial with the clutch drum and provided on the inner peripheral side of the clutch drum so as to be relatively rotatable; A piston which is provided on the inner peripheral side of the clutch drum and moves forward and backward in the axial direction; A pusher plate connected to the piston, fitted to the inner peripheral surface spline, and having a first tapered surface; An end plate that is fitted to the inner peripheral surface spline and is fixed so as not to move in the axial direction, and has a second tapered surface; An output cone having a third tapered surface coupled to the hub and frictionally engaging the first tapered surface; and a fourth tapered surface frictionally engaging the second tapered surface; A hydraulic chamber formed between the clutch drum and the piston; A canceller disposed on the opposite side of the hydraulic chamber with respect to the piston; A canceller chamber formed between the piston and the canceller; A through-hole penetrating in the axial direction of the cancel
  • torque is transmitted between the clutch drum and the hub by the frictional engagement of the tapered surfaces of the pusher plate, the end plate, and the output cone. It can be made compact.
  • the valve mechanism is closed by supplying hydraulic oil to the canceller chamber, so that the hydraulic oil accumulates in the canceller chamber and the hydraulic pressure pushes back the piston and the pusher plate connected thereto. Can do. Therefore, since the pusher plate can be pulled away from the output cone, drag torque is hardly generated. Since the valve mechanism is opened when the lubricating oil is supplied to the canceller chamber, the lubricating oil in the canceller chamber is discharged from the through hole through the valve mechanism when the piston is operated.
  • the responsiveness when the friction clutch is engaged can be improved.
  • the valve mechanism closes when hydraulic oil is supplied to the canceller chamber, so when trying to release the engagement state of the friction clutch, if hydraulic oil is supplied to the canceller chamber, the piston is pushed back. Can do. Therefore, it is possible to improve the responsiveness when the friction clutch is released.
  • shaft of the upper half at the time of hydraulic pressure release of the friction clutch of 1st Embodiment of this invention Sectional drawing along the axis
  • Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to this embodiment.
  • FIG. 1 shows a state when the hydraulic pressure of the friction clutch 10 according to the first embodiment of the present invention is released.
  • the friction clutch 10 is rotatably provided, and is provided on a cylindrical clutch drum 12 having an inner peripheral surface spline 14 formed on the inner peripheral side of the clutch drum 12 so as to be coaxial with the clutch drum 12 and relatively rotatable.
  • the hub 16 is provided. Since the friction clutch 10 has a substantially symmetric structure with respect to the rotation axis X of the clutch drum 12 and the hub 16, FIGS. 1 and 2 show the upper half of the rotation axis X.
  • a pusher plate 20 and an end plate 22 are fitted to the inner peripheral surface spline 14 of the clutch drum 12.
  • the end plate 22 is fixed so as not to move in the axial direction by a pair of snap rings S1, S2.
  • a first taper surface 21 is formed on the pusher plate 20, and a second taper surface 23 is formed on the end plate 22.
  • the first taper surface 21 and the second taper surface 23 may not be formed integrally with the pusher plate 20 and the end plate 22 as shown in the drawing.
  • a piston 18 is disposed on the inner peripheral side of the clutch drum 12.
  • the piston 18 is supplied with hydraulic fluid for piston (not shown) from a hydraulic fluid supply passage 32 for piston into a hydraulic chamber 30 formed between the piston 18 and the clutch drum 12, thereby causing axial movement (end plate 22).
  • the piston 18 is connected to the pusher plate 20 by the snap ring S3, the pusher plate 20 also moves in the axial direction in conjunction with the axial movement of the piston.
  • the output cone 24 is connected to the hub 16.
  • the output cone 24 has a third tapered surface 25 that frictionally engages with the first tapered surface 21 of the pusher plate 20 and a fourth tapered surface 26 that frictionally engages with the second tapered surface 23 of the end plate 22.
  • a friction material can be affixed on any one of the 1st taper surface 21 or the 3rd taper surface 25, the 2nd taper surface 23, or the 4th taper surface 26.
  • a canceller 28 is disposed on the opposite side of the hydraulic chamber 30 with respect to the piston 18.
  • a canceller chamber 34 is formed between the canceller 28 and the piston 18.
  • a return spring 48 is provided between the piston 18 and the canceller 28.
  • the canceller chamber 34 communicates with a lubricant supply path 38 for supplying a lubricant for lubricating the friction clutch 10 and a return hydraulic oil supply path 36 for supplying a return hydraulic oil to the canceller chamber 34. Yes.
  • the canceller 28 is provided with a through hole 46 penetrating in the axial direction, and a normally open type (normally open type) valve mechanism 40 is disposed in the through hole 46.
  • the valve mechanism 40 of the friction clutch 10 is a check ball type valve having a ball 42 and a spring 44, but other valve mechanisms can also be used.
  • the through hole 46 may be provided at any location from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the canceller 28, but is preferably provided on the inner diameter side from the center of the dimension from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the canceller 28. This is because the oil pressure with respect to the centrifugal oil pressure generated in the hydraulic chamber 30 can be easily generated in the canceller chamber 34 during idling.
  • lubricating oil for lubrication is supplied to the canceller chamber 34 through the lubrication path 38 in both the idling and engagement states.
  • the valve mechanism 40 is in a valve open state, and the lubricating oil is discharged out of the canceller chamber 34 through the through hole 46.
  • the hydraulic fluid for piston is supplied to the hydraulic chamber 30, and the first taper surface 21 and the third taper surface 25, and the second taper surface 23 and the fourth taper surface 26 are frictionally engaged, and the clutch
  • the clutch When the torque is transmitted between the drum 12 and the hub 16, only the lubricating oil is supplied to the canceller chamber 34, and the lubricating oil is discharged out of the canceller chamber 34 through the through hole 46.
  • torque is transmitted between the clutch drum 12 and the hub 16 by the frictional engagement of the tapered surfaces of the pusher plate 20, the end plate 22 and the output cone 24. Is big. Therefore, for example, it can be made more compact than a friction clutch using a large number of friction plates and a mating plate.
  • the supply of the piston hydraulic oil to the hydraulic chamber 30 is stopped, and the return hydraulic oil is supplied to the canceller chamber 34 through the return hydraulic oil supply path 36.
  • the ball 42 of the valve mechanism 40 compresses the spring 44 and closes the through hole 46, so that the valve mechanism 40 is closed. If the return hydraulic fluid continues to be supplied to the canceller chamber 34 with the valve mechanism 40 closed, the return hydraulic fluid accumulates in the canceller chamber 34 and is connected to the piston 18 and this by the hydraulic pressure of the return hydraulic fluid.
  • the pusher plate 20 can be pushed back toward the hydraulic chamber 30. Therefore, since the pusher plate 20 can be pulled away from the output cone 24, drag torque is unlikely to occur.
  • valve mechanism 40 of the friction clutch 10 Since the valve mechanism 40 of the friction clutch 10 is opened when the lubricant oil is supplied to the canceller chamber 34, the lubricant oil in the canceller chamber 34 passes through the through hole 46 through the valve mechanism 40 when the piston 18 is operated. Discharged from. Therefore, the responsiveness when the friction clutch 10 is engaged can be improved.
  • the valve mechanism 40 is closed when the hydraulic oil is supplied to the canceller chamber 34. Therefore, when the hydraulic oil is supplied to the canceller chamber 34 when the engagement state of the friction clutch 10 is to be released, 18 can be pushed back toward the hydraulic chamber 30. Therefore, the responsiveness when the friction clutch 10 is released can be improved.
  • FIG. 2 shows a friction clutch 10a according to a second embodiment of the present invention.
  • the same members as those of the friction clutch 10 are denoted by the same reference numerals.
  • the end plate 22a is fixed to the clutch drum 12 so as not to be axially movable by one snap ring S1.
  • the configuration of the end plate and the fixing method thereof can be changed as appropriate.
  • the clutch drum 12 may be provided with a protrusion directed toward the inner diameter.

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Abstract

コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、引摺りトルクが発生し難い摩擦クラッチを提供する。 摩擦クラッチ10は、クラッチドラム12とハブ16の間で、プッシャプレート20及びエンドプレート22と出力コーン24のそれぞれのテーパ面の摩擦係合によってトルクを伝達するので、伝達トルクの容量が大きく、摩擦クラッチ10を比較的コンパクトにすることができる。クラッチ解放時、キャンセラ室34に作動油が供給されることでバルブ機構40が閉弁し、作動油がキャンセラ室34に溜まり、その油圧によってピストン18及びこれと連結されているプッシャプレート20を押返すので、引摺りトルクが発生し難い。

Description

摩擦クラッチ
 本発明は、自動変速機等に使用される摩擦クラッチに関する。
 同軸上に相対回転可能に設けられているクラッチドラムとハブの間でトルクを伝達する摩擦クラッチとして、クラッチドラム又はハブの一方に取付けられたプレートと、クラッチドラム又はハブの他方に取付けられた摩擦板を摩擦係合させるものがある。このタイプの摩擦クラッチにおいて、伝達するトルクの容量を大きくするためには、プレートと摩擦板を密着させるピストンの作動油圧を大きくする、ピストンの押圧部の面積を大きくする、プレートと摩擦板の枚数を増やす、というような方策がある。
 しかしながら、摩擦クラッチには、コンパクト化の要求もあるため、上記のような、摩擦クラッチの大型化を伴う改良は望まれていない。すなわち、コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、さらには、引摺りトルクを抑制できる摩擦クラッチが望まれている。このような課題を解決しようとした摩擦クラッチの例として、以下に挙げるものがある。
特開2017-20654号公報
 特許文献1には、プレートと摩擦板を摩擦係合させる摩擦クラッチに、コーンクラッチとドグクラッチを組合せたものが開示されている。この摩擦クラッチによれば、ピストンを作動させ、まず、コーンクラッチの円錐面同士を摩擦係合させ、次いで、ドグクラッチの歯を噛み合わせ、最終的に、プレートと摩擦板をピストンによって密着させるとされている。そして、この構成により、伝達トルクの容量が大きく、引摺りトルクを抑制することができるとされている。
 しかし、摩擦クラッチには、油圧制御に連動したトルク伝達という良好な応答性も求められている。この点、特許文献1の摩擦クラッチは、油圧解放時に、最終的に摩擦係合が解除されるコーンクラッチが貼付き、摩擦係合状態が解除されず、この点で引摺りトルクが発生するという問題も生じ得る。
 そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、引摺りトルクが発生し難い摩擦クラッチを提供することを目的とする。
 本発明は、回転可能に設けられ、内周面スプラインが形成されている円柱状のクラッチドラムと、
 前記クラッチドラムと同軸、且つ、相対回転可能に該クラッチドラムの内周側に設けられているハブと、
 前記クラッチドラムの内周側に設けられ、軸方向に進退動するピストンと、
 前記ピストンと連結され、前記内周面スプラインに嵌合し、第一テーパ面を具えたプッシャプレートと、
 前記内周面スプラインに嵌合し、軸方向移動不能に固定され、第二テーパ面を具えたエンドプレートと、
 前記ハブに連結され、前記第一テーパ面と摩擦係合する第三テーパ面と、前記第二テーパ面と摩擦係合する第四テーパ面を具えた出力コーンと、
 前記クラッチドラムとピストンの間に形成される油圧室と、
 前記ピストンに対し、前記油圧室の反対側に配設されたキャンセラと、
 前記ピストンとキャンセラの間に形成されるキャンセラ室と、
 前記キャンセラの軸方向に貫通している貫通孔と、
 前記貫通孔に設けられている通常時開放型のバルブ機構を具え、
 前記キャンセラ室に潤滑油が供給されているときは、前記バルブ機構は開弁しており、前記キャンセラ室に作動油が供給されたときは、前記バルブ機構が閉弁することを特徴とする摩擦クラッチによって前記課題を解決した。
 本発明によれば、クラッチドラムとハブの間で、プッシャプレート及びエンドプレートと出力コーンのそれぞれのテーパ面の摩擦係合によってトルクを伝達するので、伝達トルクの容量が大きく、摩擦クラッチを比較的コンパクトにすることができる。また、クラッチ解放時、キャンセラ室に作動油が供給されることでバルブ機構が閉弁するので、作動油がキャンセラ室に溜まり、その油圧によってピストン及びこれと連結されているプッシャプレートを押返すことができる。よって、プッシャプレートを出力コーンから引き離すことができるので、引摺りトルクが発生し難い。バルブ機構は、キャンセラ室に潤滑油が供給されているときは開弁しているので、ピストンが作動したとき、キャンセラ室の潤滑油がバルブ機構を通じて貫通孔から排出される。よって、摩擦クラッチの締結時の応答性を良好にすることができる。逆に、バルブ機構は、キャンセラ室に作動油が供給されたときに閉弁するので、摩擦クラッチの締結状態を解放しようとするとき、キャンセラ室に作動油を供給すれば、ピストンを押返すことができる。よって、摩擦クラッチの解放時の応答性を良好にすることもできる。
 また、キャンセラの内周縁から外周縁までの寸法の中央より内径側に貫通孔を設ければ、空転時、油圧室で発生する遠心油圧に対する油圧をキャンセラ室で発生させ易い。
本発明の第1実施形態の摩擦クラッチの油圧解放時の上半分の軸に沿った断面図。 本発明の第2実施形態の摩擦クラッチの油圧解放時の上半分の軸に沿った断面図。
 本発明の実施例を、図1,2を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
 図1は、本発明の第1実施形態の摩擦クラッチ10の油圧解放時の状態を示している。摩擦クラッチ10は、回転可能に設けられ、内周面スプライン14が形成されている円柱状のクラッチドラム12と、クラッチドラム12と同軸、且つ、相対回転可能にクラッチドラム12の内周側に設けられているハブ16を具えている。摩擦クラッチ10は、クラッチドラム12とハブ16の回転軸Xに対して略対称の構造であるため、図1,2は、回転軸Xの上側半分を示している。
 クラッチドラム12の内周面スプライン14には、プッシャプレート20とエンドプレート22が嵌合している。エンドプレート22は、一対のスナップリングS1,S2によって軸方向移動不能に固定されている。プッシャプレート20には、第一テーパ面21が形成されており、エンドプレート22には、第二テーパ面23が形成されている。第一テーパ面21と第二テーパ面23は、図示されているような、プッシャプレート20とエンドプレート22に一体的に形成されているものでなくてもよい。
 クラッチドラム12の内周側には、ピストン18が配設されている。ピストン18は、ピストン18とクラッチドラム12の間に形成される油圧室30に、ピストン用作動油供給経路32からピストン用作動油(図示省略)が供給されることにより、軸方向(エンドプレート22方向)に移動する。一方で、ピストン18は、スナップリングS3によって、プッシャプレート20と連結されているので、ピストンの軸方向移動により、プッシャプレート20も連動して軸方向移動する。
 ハブ16には、出力コーン24が連結されている。出力コーン24は、プッシャプレート20の第一テーパ面21と摩擦係合する第三テーパ面25と、エンドプレート22の第二テーパ面23と摩擦係合する第四テーパ面26を有する。なお、第一テーパ面21又は第三テーパ面25、第二テーパ面23又は第四テーパ面26のいずれか一方に、摩擦材を貼付けることができる。
 ピストン18に対し、油圧室30の反対側には、キャンセラ28が配設されている。キャンセラ28とピストン18の間にはキャンセラ室34が形成される。また、ピストン18とキャンセラ28の間には、リターンスプリング48が設けられている。キャンセラ室34には、摩擦クラッチ10を潤滑する潤滑油を供給するための潤滑油供給経路38と、キャンセラ室34にリターン用作動油を供給するためのリターン用作動油供給経路36が連通している。
 キャンセラ28には、軸方向に貫通している貫通孔46が設けられており、貫通孔46には、通常時開放型(ノーマリーオープンタイプ)のバルブ機構40が配設されている。摩擦クラッチ10のバルブ機構40は、ボール42とスプリング44を有するチェックボール式のバルブであるが、他のバルブ機構を用いることも可能である。貫通孔46は、キャンセラ28の内周縁から外周縁までのいずれの場所に設けてもよいが、キャンセラ28の内周縁から外周縁までの寸法の中央より内径側に設けるのがよい。空転時、油圧室30で発生する遠心油圧に対する油圧をキャンセラ室34で発生させ易くすることができるからである。
 ここで、摩擦クラッチ10の作動について説明する。摩擦クラッチ10は、空転時と締結時の両方の状態において、キャンセラ室34に潤滑のための潤滑油が潤滑経路38を通じて供給されている。キャンセラ室34に潤滑油のみが供給されているとき、バルブ機構40は、開弁状態であり、潤滑油は貫通孔46を通じてキャンセラ室34外に排出される。すなわち、空転状態から、油圧室30にピストン用作動油が供給され、第一テーパ面21と第三テーパ面25、及び第二テーパ面23と第四テーパ面26が摩擦係合して、クラッチドラム12とハブ16の間でトルクが伝達されている締結状態のとき、キャンセラ室34には、潤滑油のみが供給されており、当該潤滑油は貫通孔46を通じてキャンセラ室34外に排出される。このように、摩擦クラッチ10では、クラッチドラム12とハブ16の間で、プッシャプレート20及びエンドプレート22と出力コーン24のそれぞれのテーパ面の摩擦係合によってトルクを伝達するので、伝達トルクの容量が大きい。よって、例えば、多数の摩擦板と相手プレートを利用した摩擦クラッチに比べて、コンパクトにすることができる。
 摩擦クラッチ10の締結状態を解放するとき、油圧室30へのピストン用作動油の供給が停止され、リターン用作動油がキャンセラ室34へリターン用作動油供給経路36を通じて供給される。リターン用作動油がキャンセラ室34へ供給されたとき、バルブ機構40のボール42がスプリング44を圧縮して貫通孔46を塞ぐので、バルブ機構40は閉弁状態になる。バルブ機構40が閉弁状態で、リターン用作動油はキャンセラ室34に供給され続けると、リターン用作動油がキャンセラ室34に溜まり、リターン用作動油の油圧によりピストン18及びこれと連結されているプッシャプレート20を油圧室30の方向に押返すことができる。よって、プッシャプレート20を出力コーン24から引き離すことができるので、引摺りトルクが発生し難い。
 摩擦クラッチ10のバルブ機構40は、キャンセラ室34に潤滑油が供給されているときは開弁しているので、ピストン18が作動したとき、キャンセラ室34の潤滑油がバルブ機構40を通じて貫通孔46から排出される。よって、摩擦クラッチ10の締結時の応答性を良好にすることができる。逆に、バルブ機構40は、キャンセラ室34に作動油が供給されたときに閉弁するので、摩擦クラッチ10の締結状態を解放しようとするとき、キャンセラ室34に作動油を供給すれば、ピストン18を油圧室30方向に押返すことができる。よって、摩擦クラッチ10の解放時の応答性を良好にすることもできる。
 図2は、本発明の第二実施形態の摩擦クラッチ10aを示している。摩擦クラッチ10と同じ部材には同一の符号を付している。摩擦クラッチ10aでは、エンドプレート22aが1つのスナップリングS1によってクラッチドラム12に軸方向移動不能に固定されている。このように、エンドプレートの構成及びその固定方法は適宜変更することができる。図示しての説明は省略するが、例えば、摩擦クラッチ10のスナップリングS2に換えて、クラッチドラム12に内径向きの突部を設ける構成とすることもできる。
 以上に説明した通り、本発明によれば、コンパクトで伝達トルクの容量が大きく、引摺りトルクが発生し難い摩擦クラッチとすることができる。
  10,10a 摩擦クラッチ
  12 クラッチドラム
  14  内周面スプライン
  16  ハブ
  18  ピストン
  20  プッシャプレート
  21  第一テーパ面
  22,22a エンドプレート
  23  第二テーパ面
  24  出力コーン
  25  第三テーパ面
  26  第四テーパ面
  28  キャンセラ
  30  油圧室
  34  キャンセラ室
  40  バルブ機構
  46  貫通孔

Claims (2)

  1.  回転可能に設けられ、内周面スプラインが形成されている円柱状のクラッチドラムと、
     前記クラッチドラムと同軸、且つ、相対回転可能に該クラッチドラムの内周側に設けられているハブと、
     前記クラッチドラムの内周側に設けられ、軸方向に進退動するピストンと、
     前記ピストンと連結され、前記内周面スプラインに嵌合し、第一テーパ面を具えたプッシャプレートと、
     前記内周面スプラインに嵌合し、軸方向移動不能に固定され、第二テーパ面を具えたエンドプレートと、
     前記ハブに連結され、前記第一テーパ面と摩擦係合する第三テーパ面と、前記第二テーパ面と摩擦係合する第四テーパ面を具えた出力コーンと、
     前記クラッチドラムとピストンの間に形成される油圧室と、
     前記ピストンに対し、前記油圧室の反対側に配設されたキャンセラと、
     前記ピストンとキャンセラの間に形成されるキャンセラ室と、
     前記キャンセラの軸方向に貫通している貫通孔と、
     前記貫通孔に設けられている通常時開放型のバルブ機構を具え、
     前記キャンセラ室に潤滑油が供給されているときは、前記バルブ機構は開弁しており、前記キャンセラ室に作動油が供給されたときは、前記バルブ機構が閉弁することを特徴とする、
     摩擦クラッチ。
  2.  前記貫通孔が前記キャンセラの内周縁から外周縁までの寸法の中央より内径側に設けられている、請求項1の摩擦クラッチ。
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