WO2024176554A1

WO2024176554A1 - 摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械

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Publication number: WO2024176554A1
Application number: PCT/JP2023/042402
Authority: WO
Inventors: 恭士郎金森
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-11-27
Publication date: 2024-08-29
Anticipated expiration: 2025-08-21
Also published as: JP2024118750A

Abstract

摩擦ディスク（５１）における溝経路（６３）の流入口（７１）は、内周縁（６１ａ）側に配置されている。流出口（７２）は、外周縁（６１ｂ）側に配置されている。第１側壁（７３）は、流入口（７１）から流出口（７２）まで繋がっており、回転方向（Ｃ１）側に配置されている。第２側壁（７４）は、流入口（７１）から流出口（７２）まで繋がっており、回転方向（Ｃ１）の反対方向側に配置されている。拡幅部（７５）は、流出口（７２）を含み、流出口（７２）に向かうに従って第１側壁（７３）と第２側壁（７４）との幅（Ｗ）が徐々に大きくなる。円周方向（Ｃ）において、流入口（７１）は、流出口（７２）より回転方向（Ｃ１）側に配置されている。各々の溝経路（６３）は、回転方向（Ｃ１）に膨らむように湾曲している。流入口（７１）への潤滑油の流入方向（Ｖ１）と流出口（７２）からの潤滑油の流出方向（Ｖ２）は、径方向（Ｂ）に対して回転方向（Ｃ１）の反対方向に向かって傾斜している。

Description

摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械

　本発明は、摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械に関する。

　遊星歯車機構を備えたトランスミッションには、多板クラッチが用いられている。多板クラッチは、複数の摩擦ディスクと複数のセパレータプレートを備えており、摩擦ディスクとセパレータプレートを係合または解放することによって回転運動を制御して変速を行っている。

　このような多板クラッチでは、解放時に摩擦ディスクとセパレータプレートが相対運動することで、潤滑油の粘性によってドラグ（引き摺り）トルクが発生する。ドラグトルクの低減のために摩擦ディスクに油を排出するための溝が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１８－１１９６４６号公報

　しかしながら、更なる動力伝達損失の低減が求められており、上記特許文献１に示す構造では、ドラグトルクの低減が不十分であった。

　本開示は、ドラグトルクをより低減することが可能な摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）

　本開示にかかる第１の態様の摩擦ディスクは、動力伝達装置に用いられる摩擦ディスクであって、複数の溝経路を備える。複数の溝経路は、円周方向に並んで表面に形成されている。各々の溝経路は、潤滑油の流入口と、潤滑油の流出口と、第１側壁と、第２側壁と、拡幅部と、有する。流入口は、内周縁側に配置されている。流出口は、外周縁側に配置されている。第１側壁は、流入口から流出口まで繋がっており、回転方向側に配置されている。第２側壁は、流入口から流出口まで繋がっており、回転方向の反対方向側に配置されている。拡幅部は、流出口を含み、流出口に向かうに従って第１側壁と第２側壁との幅が徐々に大きくなる。円周方向において、流入口は、流出口より回転方向側に配置されている。各々の溝経路は、回転方向に膨らむように湾曲している。流入口への潤滑油の流入方向と流出口からの潤滑油の流出方向は、径方向に対して回転方向の反対方向に向かって傾斜している。
（発明の効果）

　本開示によれば、ドラグトルクをより低減することが可能な摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械を提供することができる。

本開示にかかる実施形態におけるブルドーザを示す斜視図である。本開示にかかる実施形態におけるブルドーザの動力伝達装置の構成を示す図である。本開示にかかる実施形態におけるブルドーザのトランスミッションの構成を示す図である。本開示にかかる実施形態におけるブルドーザの後進用クラッチの部分斜視図である。図４の分解斜視図である。本開示にかかる実施形態における摩擦ディスクの斜視図である。本開示にかかる実施形態における摩擦ディスクの部分拡大斜視図である。本開示にかかる実施形態における摩擦ディスクの平面図である。本開示にかかる実施形態における摩擦ディスクの部分拡大平面図である。本開示にかかる実施形態における摩擦ディスクを内側円周、外側円周、曲線、および内周縁で示す模式図である。（ａ）比較例１の摩擦ディスクを示す拡大平面図である。（ｂ）比較例２の摩擦ディスクを示す拡大平面図である。（ｃ）比較例３の摩擦ディスクを示す拡大平面図である。実施例および比較例１～３における回転速度に対するドラグトルクの変化のグラフを示す図である。

　本開示にかかる実施形態の摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械について図面を参照しながら説明する。本実施形態の摩擦ディスクは、例えば、作業機械の駆動系に用いられる。

　＜構成＞
　図１は、本開示の作業機械の一例であるブルドーザ１の斜視図である。ブルドーザ１は、車体１１と、作業機１２とを含む。車体１１は、履帯１３を有している。エンジンからの動力が伝達されて履帯１３が回転することによって、ブルドーザ１が走行する。

　作業機１２は、車体１１に取り付けられている。作業機１２は、リフトフレーム１４と、ブレード１５と、リフトシリンダ１６とを含む。リフトフレーム１４は、上下に動作可能に車体１１に取り付けられている。リフトフレーム１４は、ブレード１５を支持している。ブレード１５は、リフトフレーム１４の動作に伴って上下に移動する。リフトシリンダ１６は、車体１１とリフトフレーム１４とに連結されている。リフトシリンダ１６が伸縮することによって、リフトフレーム１４は、上下に動作する。

　図２は、ブルドーザ１の動力伝達装置１７の構成を説明するための模式図である。ブルドーザ１は、動力伝達装置１７を有する。動力伝達装置１７は、エンジン１８からの動力を履帯１３に伝達する。

　動力伝達装置１７は、ユニバーサルジョイント２１と、トルクコンバータ２２と、パワーテイクオフ（Power Take Off）２３と、トランスミッション２４と、ＨＳＳ（Hydrostatic Steering system）２５と、横軸２６と、ファイナルドライブ２７と、を有する。

　ユニバーサルジョイント２１は、エンジン１８からの動力をトルクコンバータ２２に伝達する。ユニバーサルジョイント２１は、エンジン１８からの動力をパワーテイクオフ２３に出力する。パワーテイクオフ２３は、エンジン１８からの動力を、リフトシリンダ１６に作動油を供給する作動油ポンプに出力する。

　トルクコンバータ２２は、ユニバーサルジョイント２１を介して入力されるエンジン１８の動力をトランスミッション２４に出力する。トランスミッション２４は、車体１１の前進と後進の切り替え、前進または後進の状態において変速比を変える。ＨＳＳ２５は、ステアリングポンプ、ステアリングモータおよびステアリング遊星機構等を有し、トランスミッション２４からの直進動力と油圧モータからの旋回動力を遊星ギヤ列の差動機構により左右の出力回転に差を与え旋回させる。横軸２６は、ＨＳＳ２５からの動力をファイナルドライブ２７に伝達する。ファイナルドライブ２７は、左右に配置されており、履帯１３が巻き掛けられている。ファイナルドライブ２７の回転によって履帯１３が回転し、車体１１が走行する。

　（トランスミッション２４）
　図３は、トランスミッション２４の構成を示す図である。トランスミッション２４は、ケース３１と、入力シャフト３２と、出力シャフト３３と、後進用遊星歯車機構３４と、前進用遊星歯車機構３５と、１速用遊星歯車機構３６と、２速用遊星歯車機構３７と、３速用遊星歯車機構３８と、後進用クラッチ４１と、前進用クラッチ４２と、１速用クラッチ４３と、２速用クラッチ４４と、３速用クラッチ４５と、を有する。

　入力シャフト３２は、トルクコンバータ２２からの動力を伝達する。入力シャフト３２は、ケース３１に回転可能に支持されている。出力シャフト３３は、回転方向および変速比の制御が行われた出力をＨＳＳ２５に伝達する。出力シャフト３３は、入力シャフト３２と同軸上に配置されている。

　後進用遊星歯車機構３４は、入力シャフト３２の周囲に配置されている。動力伝達方向において、後進用遊星歯車機構３４は、最も上流側に配置されている。後進用遊星歯車機構３４は、後進用サンギヤ３４ａと、後進用キャリア３４ｂと、後進用リングギヤ３４ｃと、複数の後進用遊星ギヤ３４ｄと、を有する。後進用サンギヤ３４ａは、入力シャフト３２に固定されている。後進用キャリア３４ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の後進用遊星ギヤ３４ｄを回転可能に支持する。複数の後進用遊星ギヤ３４ｄは、それぞれ後進用サンギヤ３４ａに噛み合っている。後進用リングギヤ３４ｃは、後進用キャリア３４ｂに軸支された複数の後進用遊星ギヤ３４ｄの外周側に配置され、複数の後進用遊星ギヤ３４ｄに噛み合っている。

　前進用遊星歯車機構３５は、入力シャフト３２の周囲に配置されている。動力伝達方向において、前進用遊星歯車機構３５は、後進用遊星歯車機構３４の下流側に配置されている。前進用遊星歯車機構３５は、前進用サンギヤ３５ａと、前進用キャリア３５ｂと、前進用リングギヤ３５ｃと、複数の前進用遊星ギヤ３５ｄと、を有する。前進用サンギヤ３５ａは、入力シャフト３２に固定されている。前進用キャリア３５ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の前進用遊星ギヤ３５ｄを回転可能に支持する。複数の前進用遊星ギヤ３５ｄは、それぞれ前進用サンギヤ３５ａに噛み合っている。前進用リングギヤ３５ｃは、前進用キャリア３５ｂに軸支された複数の前進用遊星ギヤ３５ｄの外周側に配置され、複数の前進用遊星ギヤ３５ｄに噛み合っている。

　１速用遊星歯車機構３６は、出力シャフト３３の周囲に配置されている。１速用遊星歯車機構３６は、動力伝達方向において出力シャフト３３の最も下流側に配置されている。１速用遊星歯車機構３６は、１速用サンギヤ３６ａと、１速用キャリア３６ｂと、１速用リングギヤ３６ｃと、複数の１速用遊星ギヤ３６ｄと、を有する。１速用サンギヤ３６ａは、出力シャフト３３に固定されている。１速用キャリア３６ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の１速用遊星ギヤ３６ｄを回転可能に支持する。複数の１速用遊星ギヤ３６ｄは、それぞれ１速用サンギヤ３６ａに噛み合っている。１速用リングギヤ３６ｃは、１速用キャリア３６ｂに軸支された複数の１速用遊星ギヤ３６ｄの外周側に配置され、複数の１速用遊星ギヤ３６ｄに噛み合っている。

　２速用遊星歯車機構３７は、出力シャフト３３の周囲に配置されている。２速用遊星歯車機構３７は、動力伝達方向において１速用遊星歯車機構３６の上流側に配置されている。２速用遊星歯車機構３７は、２速用サンギヤ３７ａと、２速・３速用キャリア３７ｂと、２速用リングギヤ３７ｃと、複数の２速用遊星ギヤ３７ｄと、を有する。２速用サンギヤ３７ａは、出力シャフト３３に固定されている。２速・３速用キャリア３７ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の２速用遊星ギヤ３７ｄを回転可能に支持する。複数の２速用遊星ギヤ３７ｄは、それぞれ２速用サンギヤ３７ａに噛み合っている。２速用リングギヤ３７ｃは、２速・３速用キャリア３７ｂに軸支された複数の２速用遊星ギヤ３７ｄの外周側に配置され、複数の２速用遊星ギヤ３７ｄに噛み合っている。

　３速用遊星歯車機構３８は、出力シャフト３３の周囲に配置されている。３速用遊星歯車機構３８は、動力伝達方向において２速用遊星歯車機構３７の上流側に配置されている。３速用遊星歯車機構３８は、３速用サンギヤ３８ａと、２速・３速用キャリア３７ｂと、３速用リングギヤ３８ｃと、複数の３速用遊星ギヤ３８ｄと、を有する。３速用サンギヤ３８ａは、出力シャフト３３に固定されている。２速・３速用キャリア３７ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の３速用遊星ギヤ３８ｄを回転可能に支持する。２速・３速用キャリア３７ｂは、２速用遊星歯車機構３７と３速用遊星歯車機構３８の双方の遊星キャリアを兼ねている。複数の３速用遊星ギヤ３８ｄは、それぞれ３速用サンギヤ３８ａに噛み合っている。３速用リングギヤ３８ｃは、２速・３速用キャリア３７ｂに軸支された複数の３速用遊星ギヤ３８ｄの外周側に配置され、複数の３速用遊星ギヤ３８ｄに噛み合っている。

　なお、進用遊星歯車機構３４、前進用遊星歯車機構３５、１速用遊星歯車機構３６、２速用遊星歯車機構３７、または３速用遊星歯車機構３８は、動力伝達機構の一例に対応する。

　後進用クラッチ４１は、後進用遊星歯車機構３４の外周側に配置されている。後進用クラッチ４１は、後進用キャリア３４ｂをケース３１に固定または固定を解除する。後進用キャリア３４ｂをケース３１に固定することによって、例えば入力シャフト３２に対して出力シャフト３３を反対方向に回転させてブルドーザ１を後進させることができる。

　後進用クラッチ４１は、複数の摩擦ディスク５１と、複数のセパレータプレート５２と、後進用クラッチハウジング４１ａと、ピストン４１ｂと、を有する。図４は、後進用クラッチ４１の部分斜視図である。図５は、図４の分解斜視図である。図４および図５では、後進用クラッチハウジング４１ａの一部が示されている。

　図５に示すように、摩擦ディスク５１は、環状である。摩擦ディスク５１は回転可能に配置されている。セパレータプレート５２は、環状である。セパレータプレート５２は、外周に突起５２ａを有し、ケース３１に固定されている。摩擦ディスク５１は、後進用キャリア３４ｂとともに回転する。摩擦ディスク５１とセパレータプレート５２は、入力シャフト３２の軸方向に沿って交互に配置されている。

　後進用クラッチハウジング４１ａは、複数の摩擦ディスク５１と複数のセパレータプレート５２を収納する。ピストン４１ｂは、セパレータプレート５２および摩擦ディスク５１を入力シャフト３２の軸方向に沿って後進用クラッチハウジング４１ａに押し付ける。ピストン４１ｂによって押し付けられていない状態では、図４のＡ部拡大図に示すように、セパレータプレート５２と摩擦ディスク５１の間には隙間ｄ１が設けられ、摩擦ディスク５１は後進用キャリア３４ｂとともに回転可能である。摩擦ディスク５１の構成については後段にて詳述する。油圧によってピストン４１ｂが駆動してセパレータプレート５２および摩擦ディスク５１が後進用クラッチハウジング４１ａに押し付けられると、摩擦ディスク５１がセパレータプレート５２に接触するため、摩擦ディスク５１が回転できなくなる。これにより、後進用キャリア３４ｂが回転できなくなり、後進用キャリア３４ｂをケース３１に固定することができる。なお、セパレータプレート５２の突起５２ａに形成された穴部には、ピンが貫通されており、隣り合うセパレータプレート５２の間のピン上にはリターンスプリングが設けられている。リターンスプリングの付勢力により、ピストン４１ｂの解放時にセパレータプレート５２の間隔が開けられ、摩擦ディスク５１が空転可能となる。

　前進用クラッチ４２は、前進用遊星歯車機構３５の外周側に配置されている。前進用クラッチ４２は、前進用リングギヤ３５ｃをケース３１に固定またはその固定を解除する。前進用リングギヤ３５ｃをケース３１に固定することによって、例えば入力シャフト３２に対して出力シャフト３３を同方向に回転させてブルドーザ１を前進させることができる。前進用クラッチ４２は、後進用クラッチ４１と同様に、複数の摩擦ディスク５１と、複数のセパレータプレート５２と、前進用クラッチハウジング４２ａと、ピストン４２ｂと、を有する。前進用クラッチ４２は、摩擦ディスク５１の数とセパレータプレート５２の数が異なるが、後進用クラッチ４１と同様の構成であるため、前進用クラッチハウジング４２ａ、およびピストン４２ｂの説明は省略する。

　１速用クラッチ４３は、１速用遊星歯車機構３６の外周側に配置されている。１速用クラッチ４３は、１速用リングギヤ３６ｃをケース３１に固定またはその固定を解除する。１速用リングギヤ３６ｃをケース３１に固定することによって、１速の変速比で入力シャフト３２に対して出力シャフト３３を回転させてブルドーザ１を前進または後進させることができる。１速用クラッチ４３は、後進用クラッチ４１と同様に、複数の摩擦ディスク５１と、複数のセパレータプレート５２と、１速用クラッチハウジング４３ａと、ピストン４３ｂと、を有する。１速用クラッチ４３は、後進用クラッチ４１と、摩擦ディスク５１の数とセパレータプレート５２の数も異なっている。１速用クラッチハウジング４３ａ、およびピストン４３ｂの構成は、後進用クラッチ４１と同様であるため説明を省略する。

　２速用クラッチ４４は、２速用遊星歯車機構３７の外周側に配置されている。２速用クラッチ４４は、２速用リングギヤ３７ｃをケース３１に固定またはその固定を解除する。２速用リングギヤ３７ｃをケース３１に固定することによって、２速の変速比で入力シャフト３２に対して出力シャフト３３を回転させてブルドーザ１を前進または後進させることができる。２速用クラッチ４４は、複数の摩擦ディスク５１と、複数のセパレータプレート５２と、２速用クラッチハウジング４４ａと、ピストン４４ｂと、を有する。２速用クラッチ４４は、摩擦ディスク５１の数とセパレータプレート５２の数が異なるが、１速用クラッチ４３と同様の構成であるため、２速用クラッチハウジング４４ａ、およびピストン４４ｂの説明は省略する。

　３速用クラッチ４５は、３速用遊星歯車機構３８の外周側に配置されている。３速用クラッチ４５は、３速用リングギヤ３８ｃをケース３１に固定またはその固定を解除する。３速用リングギヤ３８ｃをケース３１に固定することによって、３速の変速比で入力シャフト３２に対して出力シャフト３３を回転させてブルドーザ１を前進または後進させることができる。３速用クラッチ４５は、複数の摩擦ディスク５１と、複数のセパレータプレート５２と、３速用クラッチハウジング４５ａと、ピストン４５ｂと、を有する。３速用クラッチ４５は、摩擦ディスク５１の数とセパレータプレート５２の数が異なるが、１速用クラッチ４３と同様の構成であるため、３速用クラッチハウジング４５ａ、およびピストン４５ｂの説明は省略する。後進用クラッチ４１と、前進用クラッチ４２と、１速用クラッチ４３と、２速用クラッチ４４と、３速用クラッチ４５は、多板クラッチの一例に相当する。

　以上のように、本実施形態のトランスミッション２４は、遊星歯車機構とクラッチを５組有し、前進３段・後進３段のトランスミッションである。５組の遊星歯車機構とクラッチのうち、２つのクラッチを油圧によってケース３１に固定することによって、１つの回転方向と１つの回転数を選択することができる。なお、上述したように後進用クラッチ４１のピストン４１ｂを駆動すると、後進用キャリア３４ｂがケース３１に固定され、後進用リングギヤ３４ｃから動力が出力される。これにより、出力の回転方向が入力と反対となる。後進用クラッチ４１以外のクラッチ４２、４３、４４、４５では、ピストンが駆動すると各々のリングギヤがケース３１に固定され、キャリアから動力が出力されるため、出力と入力の回転方向が同じとなる。

　例えば、後進用クラッチ４１を固定状態にして１速用クラッチ４３を固定状態にすることによって、走行を後進１段に設定することができる。この場合、後進用リングギヤ３４ｃ、前進用キャリア３５ｂ、および２速・３速用キャリア３７ｂは結合されているため、後進用リングギヤ３４ｃからの出力は、２速・３速用キャリア３７ｂに伝達される。２速・３速用キャリア３７ｂの回転は、２速用遊星ギヤ３７ｄを介して２速用リングギヤ３７ｃへ伝達され、２速用リングギヤ３７ｃと結合されている１速用キャリア３６ｂが回転する。１速用リングギヤ３６ｃは１速用クラッチ４３によってケース３１に固定されているため、１速用キャリア３６ｂの回転により１速用遊星ギヤ３６ｄを介して１速用サンギヤ３６ａが回転し、１速用サンギヤ３６ａが固定されている出力シャフト３３が回転する。

　なお、後進用クラッチ４１の摩擦ディスク５１は１方向にのみ回転する。前進用クラッチ４２の摩擦ディスク５１は、１方向にのみ回転する。１速用クラッチ４３、２速用クラッチ４４および３速用クラッチ４５の摩擦ディスク５１は両方向に回転する。

　（摩擦ディスク５１）
　図６Ａは、摩擦ディスク５１の斜視図である。図６Ｂは、摩擦ディスク５１の部分拡大斜視図である。図７Ａは、摩擦ディスク５１の正面図である。図７Ｂは、摩擦ディスク５１の部分拡大正面図である。

　摩擦ディスク５１は、プレート部材６１と、複数の摩擦部６２と、を有する。プレート部材６１は、円環状であり、プレート部材６１は、内周縁６１ａと外周縁６１ｂを有する。プレート部材６１は、金属製である。複数の摩擦部６２は、プレート部材６１の両面に同様に配置されている。複数の摩擦部６２は、同一形状である。複数の摩擦部６２は、円環形状（図７Ｂの外側円周Ｇと内側円周Ｆの間）に全周に亘って配置されている。複数の摩擦部６２は、プレート部材６１の内周縁６１ａから所定の間隔を空けて配置されている。複数の摩擦部６２は、摩擦ディスク５１とセパレータプレート５２が互いに押し付けられた状態（クラッチのオン状態）にした際にセパレータプレート５２に当接する。摩擦部６２を形成する摩擦材としては、例えば、カーボンペーパー材、樹脂モールド材、焼結金属等を用いることができる。

　なお、図７Ａに示すように、摩擦ディスク５１の円周に沿った方向が円周方向Ｃとして示され、中心に近づくまたは遠ざかる方向が、径方向Ｂとして示されている。また、円周方向Ｃのうち、摩擦ディスク５１が回転する方向が回転方向Ｃ１で示され、回転方向Ｃ１の反対方向が逆回転方向Ｃ２で示されている。摩擦ディスク５１の中心がＯで示されている。

　摩擦ディスク５１は、複数の溝経路６３を有する。複数の溝経路６３は、表面５１ａに円周方向Ｃに並んで全周に亘って形成されている。各々の溝経路６３は、隣り合う摩擦部６２の間で形成されている。なお、溝経路６３は、プレート部材６１の上に貼り付けた摩擦材にレーザによって溝を加工することによって形成することができる。

　各々の溝経路６３は、図６Ｂおよび図７Ｂに示すように、流入口７１と、流出口７２と、第１側壁７３と、第２側壁７４と、を有する。流入口７１は、潤滑油が溝経路６３に流入する開口である（図６Ｂの矢印Ｓ参照）。流入口７１は、内周縁６１ａ側に配置されている。流入口７１は、プレート部材６１の内周縁６１ａよりも外周縁６１ｂ側に配置されている。複数の溝経路６３の流入口７１は、中心をＯとする円周（図７Ｂに示すＦ参照）上に沿って配置されている。内側円周Ｆは、プレート部材６１の内周縁６１ａよりも外周縁６１ｂ側に配置されている。

　流出口７２は、潤滑油が溝経路６３から流出する開口である（図６Ｂの矢印Ｔ参照）。流出口７２は、プレート部材６１の外周縁６１ｂに配置されている。複数の溝経路６３の流出口７２は、中心をＯとする円周（図７Ｂに示すＧ参照）上に沿って配置されている。外側円周Ｇは、プレート部材６１の外周縁６１ｂに概ね沿っている。潤滑油は、トランスミッション２４の入力シャフト３２等を通して供給される。

　図６Ｂおよび図７Ｂに示すように、第１側壁７３は、溝経路６３の回転方向Ｃ１側に配置された壁である。第１側壁７３は、摩擦部６２によって形成されている。第１側壁７３は、流入口７１から流出口７２まで繋がっている。第２側壁７４は、溝経路６３の逆回転方向Ｃ２側に配置された壁である。第２側壁７４は、摩擦部６２によって形成されている。第２側壁７４は、流入口７１から流出口７２まで繋がっている。第１側壁７３と第２側壁７４の各々が流入口７１から流出口７２まで繋がっているとは、溝経路６３に溝経路が合流せず、溝経路６３から溝経路が分岐していないことである。本実施形態では、溝経路６３の底面はプレート部材６１の表面となっている。

　溝経路６３は、図７Ｂに示すように、拡幅部７５と、狭幅部７６と、を有する。拡幅部７５は、流入口７１寄りの最も幅が狭い最狭部分７７から流出口７２まで配置されている。拡幅部７５は、流出口７２に向かうに従って第１側壁７３と第２側壁７４との幅が徐々に大きくなる。狭幅部７６は、流入口７１から最狭部分７７（狭幅部の外周縁側の一例）まで形成されている。狭幅部７６は、流入口７１から最狭部分７７まで配置されている。狭幅部７６は、流入口７１から最狭部分７７まで第１側壁７３と第２側壁７４との幅が徐々に狭くなっている。本実施形態では、正面視において狭幅部７６の第２側壁７４は直線に形成されているが、曲線に形成されてもよい。狭幅部７６を設けることによって、摩擦ディスク５１の回転に伴って潤滑油が矢印Ｊ（図７Ｂ参照）に示すように、溝経路６３から摩擦部６２上に乗り上げる。これにより、油と空気を攪拌することができ、油膜の剥離を促進することができる。なお、溝経路６３の幅は、第１側壁７３の所定位置における接線Ｌ１に対して垂直な方向における第１側壁７３と第２側壁７４の間の長さＷ（図７Ｂ参照）に相当する。

　各々の溝経路６３では、円周方向Ｃにおいて流入口７１が流出口７２よりも回転方向Ｃ１側に配置されている。各々の溝経路６３は、回転方向Ｃ１側に膨らむように湾曲している。上述した拡幅部７５における幅の中央を結ぶ曲線Ｑが一定の曲率半径で形成されている。

　図７Ｃは、上述した内側円周Ｆと外側円周Ｇと曲線Ｑと内周縁６１ａを示す模式図である。

　図７Ｂと図７Ｃに示すように、曲線Ｑの流入口７１における位置をＰ１とし、曲線Ｑの流出口７２における位置をＰ２とする。曲線Ｑの位置Ｐ１における接線Ｌ２の外側（中心Ｏと反対側）に向かう方向を、流入方向Ｖ１と定義する。接線Ｌ２と、内側円周Ｆの位置Ｐ１における接線Ｌ３との成す角度の鋭角を、流入口７１への潤滑油の流入角度β１と定義する。曲線Ｑの位置Ｐ２における接線Ｌ４の外側（中心Ｏと反対側）に向かう方向を、流出方向Ｖ２と定義する。接線Ｌ４と、外側円周Ｇの位置Ｐ２における接線Ｌ５との成す角度の鋭角を、流出口７２からの潤滑油の流出角度β２と定義する。

　流入方向Ｖ１と流出方向Ｖ２は、径方向Ｂに対して逆回転方向Ｃ２に向かって傾斜している。流入角度β１は、流出角度β２よりも大きく形成する方が好ましい。流入角度β１は、４０度以上９０度以下に設定する方が好ましい。流出角度β２は、５度以上４５度以下出る方が好ましい。

　図７Ｂに示すように、溝経路６３のうち最も幅Ｗが狭い最狭部分７７における幅Ｗ１に対する流出口７２の幅Ｗ２の拡幅率（Ｗ２／Ｗ１）は、１．２以上、２．５以下に設定する方が好ましい。最狭部分７７における幅Ｗ１に対する流入口７１の幅Ｗ３の拡幅率（Ｗ３／Ｗ１）は、２．５以上、５．０以下に設定する方が好ましい。なお、流入口７１の幅Ｗ３は、流出口７２の幅Ｗ２および最狭部分７７の幅Ｗ１と異なり、第１側壁７３の内周縁６１ａ側の端と第２側壁７４の内周縁６１ａ側の端との間の長さである。

　また、全ての摩擦部６２の面積と全ての溝経路６３の面積の和に対する全ての摩擦部６２の面積の割合は、６３．６％以上に設定される方が好ましい。全ての摩擦部６２の面積と全ての溝経路６３の面積の和は、内側円周Ｆと外側円周Ｇの間の面積である。これにより、摩耗に対する耐久性を高めることができる。

　なお、本実施形態の摩擦ディスク５１は溝経路６３が回転方向Ｃ１に沿うように形成されているため、回転方向Ｃ１において効率よく潤滑油を排出でき、ドラグトルク低減の効果を得ることができるが、逆回転方向Ｃ２では回転方向Ｃ１に比べてドラグトルク低減の効果が劣る。そのため、一方向にのみ回転する後進用クラッチ４１と前進用クラッチ４２に摩擦ディスク５１を用い、両方向に回転する１速用クラッチ４３、２速用クラッチ４４、および３速用クラッチ４５には、公知の摩擦ディスクを用いてもよい。従来の摩擦ディスクとしては、例えば、下記比較例１～３の摩擦ディスクを挙げることができる。

　（実施例）
　次に、実施例について説明する。

　実施例として上述した摩擦ディスク５１を用いてドラグトルクの低減効果を確認した。また、比較例１～３として、図８（ａ）～図８（ｃ）に示す摩擦ディスク１０１、１０２、１０３を用いた。図８（ａ）～図８（ｃ）では、溝経路１０１ａ、１０２ａ、１０３ａにハッチングを施している。摩擦部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂが示されている。

　比較例１として図８（ａ）に示す摩擦ディスク１０１を用いた。図８（ａ）に示す摩擦ディスク１０１において、溝経路１０１ａは、複数の摩擦部１０１ｂに囲まれて形成されている。正面視において、溝経路１０１ａは、第１方向Ｘに沿った第１部分１０１ｃと、第２方向Ｙに沿った第２部分１０１ｄと、有する。第１方向Ｘと第２方向Ｙは９０度で交わっている。第１部分１０１ｃは、第２方向Ｙに並んで複数配置されている。第２部分１０１ｄは、第１方向Ｘに並んで複数配置されている。

　比較例２として図８（ｂ）に示す摩擦ディスク１０２を用いた。図８（ｂ）に示す摩擦ディスク１０２において、溝経路１０２ａは、複数の摩擦部１０２ｂに囲まれて形成されている。溝経路１０２ａは、円周方向に沿って形成された第１部分１０２ｃと、第２方向Ｙに沿って形成された第２部分１０２ｄと、を有する。第１部分１０２ｃは、径方向に沿って複数並んで配置されている。第２部分１０２ｄは、第２方向Ｙに対して垂直な第１方向Ｘに並んで複数配置されている。

　比較例３として図８（ｃ）に示す摩擦ディスク１０３を用いた。図８（ｃ）に示す摩擦ディスク１０３において、溝経路１０３ａは、複数の摩擦部１０３ｂに囲まれて形成されている。溝経路１０３ａは、第２方向Ｙに沿って形成された第１部分１０３ｃと、第２方向Ｙに対して斜めに形成された第２部分１０３ｄと、を有する。第１部分１０３ｃは、第２方向Ｙに対して垂直な第１方向Ｘに並んで複数配置されている。第２部分１０３ｄは、一部の第１部分１０３ｃと交差している。

　図９は、実施例および比較例１～３における回転速度に対するドラグトルクの変化のグラフを示す図である。図９では、横軸が回転速度（ｒｐｍ）を示し、縦軸がドラグトルク（Ｎｍ）と示す。実施例のグラフｇ１は実線で示し、比較例１のグラフｇ２は点線で示し、比較例２のグラフｇ３は二点鎖線で示し、比較例３のグラフｇ４は一点鎖線で示した。図９のグラフより、実施例の摩擦ディスク５１では、回転速度の全域において、比較例１～３の摩擦ディスクよりもドラグトルクが低減されることが分かる。

　＜特徴等＞
　本実施形態の摩擦ディスク５１では、溝経路６３において、第１側壁７３は、流入口７１から流出口７２まで繋がっている。第２側壁７４は、流入口７１から流出口７２まで繋がっている。溝経路６３は、流出口７２に向かうに従って第１側壁７３と第２側壁７４との幅が徐々に大きくなる拡幅部７５を有する。円周方向Ｃにおいて、流入口７１は流出口７２より回転方向Ｃ１側に配置されている。溝経路６３は、回転方向Ｃ１に膨らむように湾曲している。流入口７１への潤滑油の流入方向Ｖ１と流出口７２からの潤滑油の流出方向Ｖ２は、径方向Ｂに対して回転方向Ｃ１の反対方向に向かって傾斜している。

　これにより、圧力利得を大きくすることができ、流体を輸送する力を大きくすることができる。このため、回転方向Ｃ１に摩擦ディスク５１を回転させた際に、溝経路６３を通して潤滑油を効率よく排出することができ、ドラグトルクの低減を図ることが可能となる。

　本実施形態の摩擦ディスク５１では、狭幅部７６が設けられることによって、摩擦ディスク５１の回転に伴って潤滑油が矢印Ｊ（図７Ｂ参照）に示すように、溝経路６３から摩擦部６２上に乗り上げる。これにより、油と空気を攪拌することができ、油膜の剥離を促進することができる。

　＜他の実施形態＞
　以上、本発明の一実施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、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

　（Ａ）
　上記実施形態では、溝経路６３に狭幅部７６が設けられているが、狭幅部７６が設けられておらず、拡幅部７５のみが設けられていてもよい。この場合、溝経路６３は、流入口７１から流出口７２に向かって徐々に幅が大きくなるように形成される。

　（Ｂ）
　上記実施形態では、溝経路６３の底面はプレート部材６１の表面となっているが、摩擦材が配置されていてもよい。

　（Ｃ）
　上記実施形態では、溝経路６３をレーザ加工によって形成しているが、これに限らなくてもよい。例えば、摩擦部６２の形状に形成した摩擦材をプレート部材６１の表面に貼り付けることによって溝経路を形成してもよい。さらに、プレスおよび切削加工などの機械加工によって溝経路６３を形成してもよい。

　（Ｄ）
　上記実施形態では、摩擦ディスク５１をトランスミッション２４に用いているが、トランスミッションに限られるものではなく、動力伝達装置であれば用いることができる。

　（Ｅ）
　上記実施形態では、摩擦ディスク５１ではブルドーザに用いられているが、特に限定されるものでなく、ショベル、ホイールローダ、モータグレーダ、およびフォークリフト等に適用することができる。

　本開示の摩擦ディスク、多板クラッチ、トランスミッション、および作業機械は、ドラグトルクをより低減することが可能な効果を発揮できる。

５１　　　：摩擦ディスク
６３　　　：溝経路
７１　　　：流入口
７２　　　：流出口
７３　　　：第１側壁
７４　　　：第２側壁
７５　　　：拡幅部
Ｃ　　　　：円周方向
Ｃ１　　　：回転方向

Claims

　動力伝達装置に用いられる摩擦ディスクであって、
　回転方向に並んで表面に形成された複数の溝経路を備え、
　各々の前記溝経路は、
　内周縁側に配置された潤滑油の流入口と、
　外周縁側に配置された潤滑油の流出口と、
　前記流入口から前記流出口まで繋がっており、前記回転方向側に配置された第１側壁と、
　前記流入口から前記流出口まで繋がっており、前記回転方向の反対方向側に配置された第２側壁と、
　前記流出口を含み、前記流出口に向かうに従って前記第１側壁と前記第２側壁との幅が徐々に大きくなる拡幅部と、を有し、
　円周方向において、前記流入口は前記流出口より前記回転方向側に配置され、
　各々の前記溝経路は、前記回転方向に膨らむように湾曲しており、
　前記流入口への潤滑油の流入方向と前記流出口からの潤滑油の流出方向は、径方向に対して前記回転方向の反対方向に向かって傾斜している、
摩擦ディスク。
　各々の前記溝経路は、一定の曲率で湾曲している、
請求項１に記載の摩擦ディスク。
　各々の前記溝経路は、前記流入口を含み、前記流出口に向かって前記第１側壁と前記第２側壁との幅が徐々に狭くなる狭幅部を更に有し、
　前記拡幅部は、前記狭幅部の前記外周縁側の端から形成されている、
請求項１に記載の摩擦ディスク。
　前記流入口を通る円周における接線と前記流入方向との成す流入角度は、前記流出口を通る円周における接線と前記流出方向との成す流出角度より大きい、
請求項１に記載の摩擦ディスク。
　前記流入角度は、４０度以上、９０度以下であり、
　前記流出角度は、５度以上、４５度以下である、
請求項４に記載の摩擦ディスク。
　前記溝経路において、最も狭い幅に対する前記流出口の幅の拡幅率が、１．２以上、２．５以下である、
請求項１に記載の摩擦ディスク。
　前記溝経路において、最も狭い幅に対する前記流入口の幅の拡幅率が、２．５以上、５．０以下である、
請求項３に記載の摩擦ディスク。
　摩擦接触する部分の面積と前記複数の溝の面積との和に対する前記摩擦接触する部分の面積の割合は、６３．６％以上である、
請求項１に記載の摩擦ディスク。
　請求項１に記載の摩擦ディスクと、
　前記摩擦ディスクの隣に配置されたセパレータプレートと、を備え、
　前記摩擦ディスクと前記セパレータプレートは、交互に配置されている、
多板クラッチ。
　入力シャフトと、
　出力シャフトと、
　前記入力シャフトの回転を前記出力シャフトに伝達する複数の動力伝達機構と、
　複数の前記動力伝達機構の各々に設けられ、動力を伝達または動力の伝達を遮断する請求項９に記載の多板クラッチと、を備えたトランスミッション。
　エンジンと、
　前後進の切り替えおよび変速を行う請求項１０に記載のトランスミッションと、
　前記エンジンからの動力を前記トランスミッションに伝達するトルクコンバータと、
を備えた、作業機械。