JP2007155096A - 湿式多板クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 締結時のスリップ状態で発生するスティック・スリップによって生じる振動（シャダー）を防止でき、かつ締結完了時のトルク容量の大きな湿式多板クラッチを提供する。
【解決手段】 スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、湿式クラッチのフリクションプレートには、スリップ制御時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材と、係合完了時に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が同一面に貼られ、第１の摩擦材は第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動変速機のトルクコンバータ用のスリップ制御されるロックアップクラッチ、発進クラッチに用いられる湿式多板クラッチにおいて、締結時のスリップ状態で発生するスティック・スリップによって生じる振動（シャダー）を防止でき、かつ締結完了時の容量の大きな湿式多板クラッチに関する。

自動変速機に使用されているトルクコンバータのロックアップクラッチは、近年燃費向上のため、車速の低い領域より、ロックアップを作動させている。この場合、低速時のエンジン振動を吸収するために、ロックアップクラッチのスリップ制御を行っている。

また、発進クラッチ等に湿式多板クラッチが使用される場合、極低速での発進、また坂道での停止に多板クラッチをスリップ制御で使用している。

係合初期及びスリップ制御では、シャダーの生じない、μ−Ｖ特性の優れた耐熱性のある摩擦材が要求されている。

また、完全係合時においてはスリップの生じない静摩擦係数の高い摩擦材が要求される。他に、湿式多板クラッチにおいては、トルクの伝達していない空転時において、プレート間の張り付きが生じ難い低ドラグの多板クラッチが要求される。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開昭６３−２９７８３２号公報

滑り状態で要求される摩擦材は、シャダーの生じない摩擦材が要求され、また係合完了時においてはより大きなトルク容量の摩擦材が要求されるが、それぞれの摩擦材は相反する関係にあり、一方の性能を向上すると他方の性能が悪くなる恐れがある。摩擦材特性として、静摩擦係数を向上すると一般にμ−Ｖ特性（速度に対しての動摩擦係数が正勾配）が悪くなりシャダーが生じやすくなる。また滑り状態においては、摩擦熱による発熱も大きくなる。

異なる摩擦材を貼り付ける例としては特許文献１に記載の摩擦板がある。しかしこの摩擦板では、シャダーの防止および係合完了時のトルク容量と耐熱性を全て満足して、スリップ制御に使用される多板クラッチ用摩擦材として十分なものではなかった。

従って、本発明の目的は、締結時のスリップ状態で発生するスティック・スリップによって生じる振動（シャダー）を防止でき、かつ締結完了時のトルク容量の大きな湿式多板クラッチを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の湿式多板クラッチは、
スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、湿式クラッチのフリクションプレートには、スリップ制御時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材と、係合完了時に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が同一面に貼られ、第１の摩擦材は第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴としている。

また、本発明の湿式多板クラッチは、
スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、湿式多板クラッチの内歯プレートには、スリップ制御時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材が貼られ、外歯プレートには係合完了時に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が互いに対向する各々の面に貼られ、第１の摩擦材は第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴としている。

更に、本発明の湿式多板クラッチは、
スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、湿式多板クラッチの内歯プレートおよび外歯プレートには、スリップ時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材が貼られ、外側プレートおよび、または内歯プレートには、係合完了に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が互いに対向する各々の面に貼られ、第１の摩擦材は第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴としている。

以上説明した本発明によれば、以下のような効果が得られる。
滑り状態に適するシャダーの生じ難い摩擦材とまた係合完了時に締結トルクの容量の大きな摩擦材を貼り付けることにより、耐久性のある、シャダーの生じない、高容量で低ドラグの湿式多板クラッチが提供できる。

滑り状態に適するシャダーの生じ難い摩擦材として、摩擦面に珪藻土の成分が多い摩擦材を、係合完了時に作用する静摩擦係数の大きな摩擦材より板厚を大きくしてあることによりスリップ制御時では滑り状態に適するシャダーの生じ難い摩擦材が作用して、滑らかなトルク伝達が可能となる。完全締結時においてよりピストンにより大きな力が加えられた場合に滑り状態に適するシャダーの生じ難い摩擦材と共に静摩擦係数の大きな摩擦材が作用して、より大きなトルク伝達が可能となる。

また、スリップ制御時でのシャダーの生じ難い摩擦材に生ずる摩擦熱は、熱容量の大きな外歯プレート側に逃がすことにより、シャダーの生じ難い摩擦材の耐熱性の弱い点をカバーする。係合完了過程において、係合トルク容量の大きな摩擦材に生ずる、より少ない摩擦熱を外側プレートより小さい内歯側プレートに伝達することにより、それぞれの状態に応じて摩擦面に発生した熱を効率よく発散することができる。

これらによりスリップ制御で使用される湿式多板クラッチとして、シャダーの生じない、高容量で耐熱性のある多板クラッチが提供できる。また、スリップ制御時でのシャダーの生じ難い摩擦材を内径側に配置することにより、内径側からの潤滑油を外側の摩擦材がオイル溜に作用してより効率なスリップ状態での摩擦面の潤滑が可能となり、滑らかなスリップ制御と耐熱性が得られる。

油圧を発生し、プレートの張り付きを防止して空転ドラグ低減にも寄与することができる。また、これらの多板クラッチは、特にスリップ制御されるトルクコンバータに使用される湿式多板ロックアップクラッチもしくは、発進用クラッチとしての用途に適するものである。

以下、添付図面を参照して本発明の各実施例を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号にて示してある。また、各実施例は本発明を例示として説明するものであって、いかなる意味においても限定するものではないことは言うまでもない。

図１は、本発明が適用可能な湿式多板ロックアップクラッチを内蔵したトルクコンバータ装置の部分軸方向断面図である。トルクコンバータ装置１は、湿式多板ロックアップクラッチ２、ダンパ３、ポンプ羽根車４、タービン羽根車５、ステータ６によって構成されている。ステータ６の軸方向両側部はニードル軸受７及び８によって支持され、内周には所定方向に対する逆転を防止するために不図示のワンウェイクラッチが配置されている。

また、湿式多板ロックアップクラッチ２は、クラッチケース２３の内周にスプライン嵌合したセパレータプレート２４及びバッキングプレート２５とハブ２２の外周にスプライン嵌合した摩擦板５０とが軸方向で各々交互に配置され、スナップリング２６によって支持されている。また、これらの各プレートの図中左側にはピストン２１が配置され、このピストン２１は油圧室２７に油圧が供給されると図中右方向へ作動して、セバレータプレート２４、摩擦板５０及びパッキングプレート２５をスナップリング２６との間で挟み込んで締結状態を得る仕組みになっている。

本発明の湿式多板クラッチは、図１に示した構成のトルクコンバータ装置に用いることもできるが、その他、発進クラッチなどにも適用できることは言うまでもない。

（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例にかかるフリクションプレートを示す図である。図２（ａ）は、フリクションプレートの部分正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。

フリクションプレート３０は、ほぼ環状で鋼製のコアプレート３１に第１及び第２の摩擦材を貼着して構成されている。コアプレート３１は、内周にスプライン３１ａを備え、不図示の回転部材などに嵌合する。

コアプレート３１の軸方向両側の摩擦面には、内径側にほぼ環状の第１の摩擦材３２が、また外径側にほぼ環状の第２の摩擦材３３が接着剤などで貼着されている。第１の摩擦材３２と第２の摩擦材３３は、径方向で隣接配置されている。

図２（ｂ）から分かるように、第１の摩擦材３２は、第２の摩擦材３３より軸方向の厚みが大きい。また、第１の摩擦材３２は、スリップ制御時から係合完了時まで作用し、珪藻土が多く含まれた材料から形成され、第２の摩擦材３３は、主に係合完了時に作用し、その静摩擦係数が大きい材料から形成されている。

すなわち、係合初期のスリップ制御時では、滑り状態に適するシャダーの生じ難い摩擦材を用いた第１の摩擦材３２が作用して、係合完了時には第１の摩擦材３２に加えて静摩擦係数の大きな第２の摩擦材３３が作用する。これにより、より大きなトルク伝達が可能となる。

（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例にかかるフリクションプレートを示す図である。図３（ａ）は、フリクションプレートの部分正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った部分断面図である。

第１実施例と同様に、フリクションプレート４０は、ほぼ環状で鋼製のコアプレート３１に第１及び第２の摩擦材を貼着して構成されている。コアプレート３１は、内周にスプライン３１ａを備え、不図示の回転部材などに嵌合する。

コアプレート３１の軸方向両側の摩擦面には、内径側に第１の摩擦材４２が、また外径側に第２の摩擦材４３が接着剤などで貼着されている。第１の摩擦材４２と第２の摩擦材４３は、径方向で隣接配置されている。

第１実施例では、第１及び第２の摩擦材はほぼ環状で周方向に連続した摩擦面を備えているが、第２実施例では第１の摩擦材４２と第２の摩擦材４３は、それぞれ摩擦材セグメントであり、それぞれ複数の摩擦材セグメントを周方向に所定の間隔で配置している。すなわち、第１の摩擦材４２は、複数の摩擦材セグメント４７から、また第２の摩擦材セグメント４３は複数の摩擦材セグメント４８からなっている。

図３（ｂ）から分かるように、第１の摩擦材セグメント４７は、第２の摩擦材セグメント４８より軸方向の厚みが大きい。また、第１の摩擦材セグメント４７は、スリップ制御時から係合完了時まで作用し、珪藻土が多く含まれた材料から形成され、第２の摩擦材セグメント４８は、主に係合完了時に作用し、その静摩擦係数が大きい材料から形成されている。

第１実施例と同様に、係合初期のスリップ制御時では、滑り状態に適するシャダーの生じ難い摩擦材を用いた第１の摩擦材セグメント４７が作用して、係合完了時には第１の摩擦材セグメント４７に加えて静摩擦係数の大きな第２の摩擦材セグメント４８が作用する。これにより、より大きなトルク伝達が可能となる。

第１の摩擦材セグメント４７の周方向のほぼ中央には、径方向のほぼ中間で終端し、内径側に開口する径方向の溝４６が設けられている。また、第１の摩擦材セグメント４７間には間隙４５が形成されている。周方向に複数形成された間隙４５は、潤滑油などの通過する油路となっている。

次に、第２の摩擦材セグメント４８間には間隙４４が形成されている。周方向に複数形成された間隙４４は、潤滑油などの通過する油路となっている。間隙４４及び４５は、それぞれほぼ同一の周方向幅を有する。また、間隙４４と間隙４５とは、図３（ａ）に示すように、周方向の位相がずれており、直接対向していない。

本実施例によれば、溝形状の間隙４４及び４６が潤滑油の通路となるため、内径部の潤滑と空転時のプレート引き離し効果によりドラグが低減できる。

（第３実施例）
図４は、本発明の第３実施例にかかるフリクションプレートを示す図であり、図４（ａ）は、フリクションプレートの部分正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った部分断面図である。

第３実施例は、基本的構成は第２実施例と同様であり、異なる部分のみを説明する。本実施例では、第１の摩擦材５２の構成が異なる。複数の摩擦材セグメント４７を周方向に所定の間隔でコアプレート３１の摩擦面に貼着している。

第１の摩擦材セグメント４７の表面には、周方向に延在する周方向溝４９が形成されている。この周方向溝４９は、溝４６及び間隙４６と交差してそれぞれ連通している。図４（ｂ）に示すように、第１及び第２実施例と同様に、第１の摩擦材５２は第２の摩擦材４３に比べて軸方向の厚さが大きい。

本実施例によれば、円周溝を設けたことにより、摺動時のシャダーがより発生しずらくなるという効果が得られる。

（第４実施例）
図５は、本発明の第４実施例にかかる湿式多板クラッチを示す断面図であり、図６は、外歯プレートの部分正面図、図７は、内歯プレートの部分正面図である。

図５は、湿式多板クラッチの空転時の状態を示している。湿式多板クラッチ７０は、軸方向に交互に配置された複数の外歯プレート６１及び内歯プレート６２とからなっている。ここでは、外歯プレート６１はフリクションプレートで、内歯プレート６２はセパレータプレートである。

外歯プレート６１は、外周に複数の突起７１ａを有するほぼ環状のコアプレート７１の両面もしくは片面に第２の摩擦材セグメント６３を貼着し、形成されている。図６に示すように、第２の摩擦材セグメント６３は、油路となる間隙６７を介して、周方向等分に環状に配置されている。第２の摩擦材セグメント６３は、外歯プレート６１の外径側に偏って固定されている。

一方、内歯プレート６２は、両面もしくは片面に第１の摩擦材セグメント６４が貼着されている。図７に示すように、第１の摩擦材セグメント６４は、油路となる間隙６８を介して、周方向等分に環状に配置されている。第１の摩擦材セグメント６４は、内歯プレート６２の内径側に偏って固定されている。また、第１の摩擦材セグメント６４の周方向のほぼ中央には、径方向のほぼ中間で終端し、内径側に開口する径方向の溝６９が設けられている。

ここで、図５に戻る。外歯プレート６１と内歯プレート６２とは軸方向で交互に配置されているが、上述のように、外歯プレート６１の第２の摩擦材セグメント６３と内歯プレート６２の第１の摩擦材セグメント６４とが、所定の間隙７２を介して径方向にオフセットされているので、摩擦材セグメント同士が接触することはない。

また、第１乃至第３実施例と同様に、内径側に設けられた第１の摩擦材セグメント６４は、外径側に設けられた第２の摩擦材セグメント６３に比べて、軸方向の厚さが大きくなっている。従って、図５の空転時から外歯プレート６１と内歯プレート６２が互いに近づくと、先ず第１の摩擦材セグメント６４が、外歯プレート６１に接触し、スリップ状態が始まる。

その後、外歯プレート６１と内歯プレート６２とが更に近づくと、外径側の第２の摩擦材セグメント６３が、内歯プレート６２に接触し始め、係合完了状態が始まる。従って、湿式多板クラッチ７０の締結、すなわち係合完了時には、第２の摩擦材セグメント６３が内歯プレート６１に、また第１の摩擦材セグメント６４が外歯プレート６２に係合する。

内歯プレート６２に貼着される第１の摩擦材セグメント６４は、スリップ制御時に作用するため珪藻土の多く含まれた材料から形成され、外歯プレート６１に貼着される第２の摩擦材セグメント６３は、係合完了時に作用するため静摩擦係数が大きい材料から形成されている。

空転時を示す図５において、第２の摩擦材セグメント６３と第１の摩擦材セグメント６４との間には軸方向の間隙７２が、第２の摩擦材セグメント６３と内歯プレート６２との間には径方向に延在する間隙６５が、更に第１の摩擦材セグメント６４と外歯プレート６１との間には径方向に延在する間隙６６が画成されている。

３つの間隙６５、６６及び７２はそれぞれ連通し、潤滑油通路を画成している。この潤滑油通路により、図５に矢印Ｘ及びＹで示す二つの潤滑流れが形成される。従って、湿式多板クラッチ７０の非係合時、すなわち空転時には、内径側から外径側へ向かう矢印Ｘ及びＹに沿って潤滑油が流れ、クラッチ部の潤滑を行なう。

３つの間隙６５、６６及び７２は、スリップ時に潤滑油が滞留するオイル溜まりとなる。そこに溜まったオイルや矢印Ｘ及びＹに沿った潤滑油の流れにより空転時のプレート引き離し効果が生じ、ドラグを低減させることができる。

図８及び図９は、第４実施例の変形例を示す図であり、図８は、外歯プレート６１の変形例を示す部分正面図であり、図９は、内歯プレート６２の変形例を示す部分正面図である。

図８に示すように、外歯プレート６１には、図６の第２の摩擦材セグメント６３のみでなく、第２の摩擦材セグメント７３が貼着されている。第２の摩擦材セグメント６３と第２の摩擦材セグメント７３とは、間隙７６を介して周方向に交互に配置されている。また、第２の摩擦材セグメント７３は、内径側に開口する径方向の溝７４が切削または切抜きなどにより予め設けられている。

次に、図９に示すように、内歯プレート６２には、図７の第１の摩擦材セグメント６４のみでなく、第２の摩擦材セグメント７５が貼着されている。第１の摩擦材セグメント６４と第２の摩擦材セグメント７５とは、間隙７７を介して周方向に交互に配置されている。

外歯プレート６１及び内歯プレート６２のそれぞれのプレートに貼られた摩擦材は、相対向するプレートのコアプレート面と摩擦係合する。スリップ制御用の摩擦材を外歯プレート６１および内歯プレート６２に貼り付けることにより、相手摩擦面の摺動により生じる摩擦熱は、両方のプレートに熱拡散され、摩擦材の熱劣化が防止できる。

係合完了時の静摩擦係数の高い第２の摩擦材セグメント６３は、外歯プレート６１の片面のみに貼ってもよいし、図５に示すように両面に貼ってもよい。また、図３-図９に示す各実施例では、外径側及び内径側のいずれの摩擦材も摩擦材セグメントを用いたが、摩擦材セグメントではなく、一体で環状の摩擦材を貼着することもできる。また、外周側は摩擦材セグメントで、内周側が環状の摩擦材、またその逆で両者を組み合わせることもできる。

環状の摩擦材を使用する場合、油溝は摩擦材表面にプレスなどにより塑性加工するか、切削加工するなどして設けることができる。

本発明が適用可能な湿式多板ロックアップクラッチを内蔵したトルクコンバータ装置の部分軸方向断面図である。 本発明の第１実施例にかかるフリクションプレートを示す図であり、（ａ）は、フリクションプレートの部分正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。 本発明の第２実施例にかかるフリクションプレートを示す図であり、（ａ）は、フリクションプレートの部分正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った部分断面図である。 本発明の第３実施例にかかるフリクションプレートを示す図であり、（ａ）は、フリクションプレートの部分正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った部分断面図である。 本発明の第４実施例にかかる湿式多板クラッチを示す断面図である。 図５の外歯プレートの部分正面図である。 図６の内歯プレートの部分正面図である。 外歯プレートの変形例を示す部分正面図である。 内歯プレートの変形例を示す部分正面図である。

符号の説明

１ トルタコンバータ装置
２、７０ 湿式多板クラッチ
３ ダンパ
６ ステータ
３０、４０、６０ フリクションプレート
３２、４７、６４ 第１の摩擦材（セグメント）
３３、４８、６３ 第２の摩擦材（セグメント）

Claims (6)

1. スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、前記湿式クラッチのフリクションプレートには、スリップ制御時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材と、係合完了時に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が同一面に貼られ、前記第１の摩擦材は前記第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴とする湿式多板クラッチ。
2. スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、前記湿式多板クラッチの内歯プレートには、スリップ制御時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材が貼られ、外歯プレートには係合完了時に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が互いに対向する各々の面に貼られ、前記第１の摩擦材は前記第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴とする湿式多板クラッチ。
3. スリップ制御される湿式多板クラッチにおいて、前記湿式多板クラッチの内歯プレートおよび外歯プレートには、スリップ時に作用する摩擦面に珪藻土の多く含まれた第１の摩擦材が貼られ、外側プレートおよび、または内歯プレートには、係合完了に作用する静摩擦係数が大きい第２の摩擦材が互いに対向する各々の面に貼られ、前記第１の摩擦材は前記第２の摩擦材より軸方向の厚みが大きいことを特徴とする湿式多板クラッチ。
4. 前記第１の摩擦材は、前記第２の摩擦材より内径側に貼られていることを特徴とする請求項１または２に記載の湿式多板クラッチ。
5. 前記第１の摩擦材には、円周方向の溝が設けられていることを特徴とする請求項１乃至4のいずれか１項に記載の湿式多板クラッチ。
6. 前記第１の摩擦材及び前記第２の摩擦材は、少なくとも一方が摩擦材セグメントから形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の湿式多板クラッチ。
   

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