JP2008144796A - ユニット型発進クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】少量の潤滑流量で、効率よくクラッチの熱を冷却することができ、トルクコンバータと容易に嵌装可能なユニット型発進クラッチを提供する。
【解決手段】トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と摩擦板を収容するクラッチドラムとから成り、発進クラッチは、湿式多板クラッチを外部から隔離状態で包囲するハウジング部材を備えており、湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出されることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等のトルクコンバータと嵌装可能なユニット型発進クラッチに関する。

従来、自動変速機、すなわちＡＴ（オートマチックトランスミッション）において、車両発進はトルクコンバータでのトルク伝達によって行っていた。トルクコンバータはトルク増幅効果もあり、トルク伝達も滑らかであるため多くのＡＴ車両に搭載されていた。

一方、トルクコンバータはトルク伝達時の滑り量が多く、あまり効率的ではないという欠点も有している。

そこで最近では、トルクコンバータに代えて発進クラッチを用いることが提案されており、またギア比を落とすと共に変速数を増やして低速域でのトルク増幅を図ることも行われている。

一般に発進クラッチは、クラッチケース内に収容された湿式多板クラッチを備えている。多板クラッチは、出力側の摩擦係合要素である摩擦板、すなわちフリクションプレート及び入力側の摩擦係合要素であるセパレータプレートが軸方向で交互に配置されている。このような構成で、ピストンにより、フリクションプレートとセパレータプレートとを係合させることで動力の伝達を行っている。

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２００２−３５７２３２号公報 米国特許第６９２９１０５号明細書

発進クラッチは、発熱が大きいため冷却に大量の潤滑油を流す必要がある。このため、大きなポンプ容量を必要とし、従来のミッションに設けられているオイルポンプは容量不足であり、そのままでは発進クラッチを搭載できないという問題がある。また、従来のオイルポンプは、少量の油で冷却するため、クラッチ部に熱が蓄熱され、クラッチが焼けてしまうという問題がある。

特許文献１は、クラッチを冷却するため大量の潤滑油を流し、クラッチドラムの径方向に排出のために多数の穴が開けてある発進クラッチを開示している。しかしながら、この場合、潤滑油はクラッチ部より速く排出されるため、クラッチ部と油との間で熱の交換が十分行えず、クラッチの冷却効率はよくなく、熱がクラッチ部に溜まり易い構造である。また、特許文献２のように、油が充満していると、クラッチドラムの外径部油穴より排出された油が、外径側に滞留し、クラッチ部の潤滑油が排出しにくく、特許文献１と同様に、クラッチ部の熱がスムースに除去できないことになる。

そこで，本発明の目的は、少量の潤滑流量で、効率よくクラッチの熱を冷却することができ、トルクコンバータと容易に嵌装可能なユニット型発進クラッチを提供することである。

上記目的達成のため、本発明の発進クラッチは、
トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、
湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と摩擦板を収容するクラッチドラムとから成り、発進クラッチは、湿式多板クラッチを外部から隔離状態で包囲するハウジング部材を備えており、湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出されることを特徴としている。

本発明の発進クラッチによれば、次のような効果が得られる。発進クラッチがユニット化されているので、既存のトルクコンバータとの嵌装が容易である。
また、効率よく冷却用の摩擦板に供給された油は一時的にクラッチ内部に留まり、クラッチ部から熱を奪い、その後、クラッチ部の遠心力作用により、速やかにクラッチ部から排出されるので、オイルポンプ容量の小型化および発進クラッチの耐熱性の両立が可能となり、燃費向上および信頼性の向上が可能となる。

また、少ないオイル流量で発進クラッチの冷却が可能となり、既存トランスミッションへの取り付けも可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は例示として本発明を示しているに過ぎず、その他の変更が可能なことは言うまでもない。

図１は、本発明にかかる実施例の発進クラッチの軸方向断面図である。発進クラッチ１０は、クラッチドラム、すなわちクラッチケース１とその中に収容された湿式多板クラッチ３０を備えている。湿式多板クラッチ３０のクラッチケース１の内部には出力側の摩擦係合要素であるほぼ環状の摩擦板、すなわちフリクションプレート（内歯プレート）３と入力側の摩擦係合要素であるほぼ環状のセパレータプレート（外歯プレート）４とが軸方向で交互に配置されている。クラッチケース１の開口側である軸方向の一端にはほぼ環状のバッキングプレート７９が、ほぼ環状の止め輪５によって軸方向において固定状態に支持され、セパレータプレート４を保持している。バッキングプレート７９は、その先端がクラッチ部側に突出して湾曲する湾曲部７９ａを備えている。

環状のクラッチケース１は、その内周の中央に円筒部３２が設けられ、外周には円筒部３２と径方向で対向する外径部、すなわちドラム部３４が設けられている。ドラム部３４は、径方向に貫通する孔が設けられていない。ドラム部３４の内周にはスプライン部３９が設けられ、セパレータプレート４が軸方向で摺動自在に係合している。円筒部３２の軸方向反対側には、ハウジング１２の内径側のボス１１の円筒部５７の外周に嵌合している。

本実施例では、４枚のフリクションプレート３と５枚のセパレータプレート４とで湿式多板クラッチ３０を構成しているが、これら入力側及び出力側の摩擦係合要素の枚数は、必要なトルクに応じて任意に変更できることは言うまでもない。また、フリクションプレート３の軸方向の両面には、ほぼ環状の摩擦材３５、または複数セグメントに分割された摩擦材３５が接着等により固定されている。また、セパレータプレート（外歯プレート）４に摩擦材３５を固着してもよいし、フリクションプレート（内歯プレート）３とセパレータプレート４のそれぞれの片面に交互に摩擦材３５を固着してもよい。

図１において、クラッチケース１内であって、クラッチケース１の閉口端側にはピストン８が設けられている。ピストン８は、セパレータプレート４に当接して押圧力を加える押圧部６１と、押圧部６１と結合した基部６０とを備えている。押圧部６１は、その先端にセパレータプレート４方向に突出した湾曲部６８を備えている。基部６０は、クラッチケース１の円筒部３２に軸方向摺動自在に嵌合している。

基部６０とクラッチケース１の内面とで、二つのＯリング５３で油密に封止された油圧室３１が画成されている。後述の油路から油圧用の油を油圧室３１に供給することで、ピストン８の移動を制御し、所定の押圧力を得る。ピストン８に所定の押圧力を与えて、ピストン８を油圧室３１方向へ、すなわちクラッチの解放方向へ常時付勢するためのスプリングを設けることもできる。

油圧室３１に所定の油圧が供給されると、ピストン８は、図中左方向に移動して、バッキングプレート７９との間で湿式多板クラッチ３０を締結する。このとき、ピストン８の湾曲部６８とバッキングプレート７９の湾曲部７９ａとは、クラッチ部側に突出したその頂点が、それぞれセパレータプレート４の中央または中央付近を押圧する構成となっている。このため、全てのプレートの摩擦面が係合面全体で均一な面圧により接触するようになり、湿式多板クラッチ３０が締結される。また、均一な面圧により、発熱部の偏りが防止されることによりクラッチ部の耐熱性が向上する。

トランスミッションの入力軸１６と一体で回転するように入力軸１６に嵌合したハブ部材２は、その外周にスプライン部３６が設けられている。径方向の貫通孔３７を有するスプライン部３６には、フリクションプレート３が軸方向摺動自在に嵌合している。従って、不図示のクランク軸から入力される動力は、ハウジング１２を介して、ダンパ装置１４（後述）、クラッチケース１、湿式多板クラッチ３０、ハブ部材２、入力軸１６の経路で不図示のトランスミッションに伝達される。

湿式多板クラッチ３０のクラッチケース１は、クラッチ締結時の衝撃などを吸収する衝撃緩衝機構であるダンパ装置４４が設けられている。ダンパ装置４４は、スプリング４９を保持するリテーナプレート４０と、クラッチケース１のドラム部３４の外周に取り付けられ、スプリング４９に嵌合する爪部材４２によって構成される。

エンジンからの動力が伝達されるトランスミッションの入力軸１６には軸方向に延在する油供給路５４が設けられている。不図示の供給源から供出される油圧用の油は、油供給路５４、入力軸１６とボス１１との間隙５５、ハウジング１２のボス１１の円筒部５７の軸方向の貫通孔５６、クラッチケース１の円筒部３２に設けた軸方向の貫通孔５９を通り、油圧室３１に供給される。

入力軸１６の軸方向一端の外周にはスプラインが設けられ、ハブ部材２の円筒部５０がスプライン嵌合している。すなわち、入力軸１６とハブ部材２とは一体状態で回転する。

クラッチケース１の開放端には、カバー部材７が設けられている。カバー部材７は、外径縁部７３が、クラッチケース１のスプライン部３９に嵌合している。このため、カバー部材７は、クラッチケース１と共に回転する。カバー部材７は、ハブ部材２との間に狭い潤滑油通路６４を画成し、潤滑通路６４は、入力軸１６の外周に設けられた油通路６３に連通している。

また、ハウジング１２とカバー部材７との間には通路６５及びハウジング１２の内径側に設けられた円筒部１２ａと入力軸１６との間には、油排出路６２が設けられ、クラッチ部３０を潤滑した油がトランスミッション側へ抜ける通路となっている。ハウジング１２の円筒部１２ａを介して駆動される不図示のオイルポンプからの油は、一旦トランスミッション側の油圧制御装置（不図示）に供給された後、発進クラッチ１０およびトランスミション側のブレーキ部（不図示）やクラッチ部（不図示）の作動油として供給され、また、発進クラッチ１０及びトランスミッション側の各部位に潤滑のために供給される。

図１から分かるように、カバー部材７を設けることで、ほぼ囲まれたスペースに湿式多板クラッチ３０が配置される。

ここで、湿式多板クラッチ３０を潤滑する潤滑油の油路と油圧室３１に油を供給する油路について説明する。湿式多板クラッチ３０を潤滑する潤滑油は、不図示とオイルポンプと油圧制御装置の駆動により、トランスミッションから潤滑油通路６３、ハブ部材２とカバー部材７との間に画成された通路６４を通り、ハブ部材２の貫通孔３７などを通過して湿式多板クラッチ３０を潤滑する。湿式多板クラッチ３０を潤滑後の潤滑油は、クラッチケース１のドラム部３４に径方向の貫通孔が設けられていないため、外径側に移動することができず、クラッチ部内に一時的に溜まった後、クラッチケースのスプライン部３９を介して、軸方向すなわちカバー部材７の方向に向かう。このためカバー部材７には、潤滑油の流れを円滑にするため必要に応じて軸方向の貫通孔を設けてもよい。

カバー部材７を過ぎた潤滑油は更に軸方向に流れ、ハウジング１２の壁に当たり、内径側に向かい、ハウジング１２とカバー部材７とで画成される狭い通路６５を通り、トランスミッションに戻る。潤滑油が通る経路は、図１において矢印で示している。以上の説明から分かるように、潤滑油は、軸方向から供給され、内径側に戻り、軸方向に排出される構成となっている。通路６４と通路６５とはカバー部材７により分けられていることにより、クラッチ部へ供給される油とクラッチ部から内径側に戻る排出油とが互いに干渉することがないため、スムーズな流れが得られる。

次に、ピストン８を制御する油圧回路について説明する。入力軸１６に設けた油供給路５４には、不図示の油圧制御装置から油圧用の油が供給されている。油供給路５４を通った油は、前述のような経路で、油圧室３１に供給される。印加される油圧によりピストン８は、図１において左方向に移動し、湿式多板クラッチ３０を締結させる。

以上説明した、２系統の潤滑油の油路と１系統のピストン制御用の油圧回路とは独立して設けられている。このため、本発明の発進クラッチは従来のトルクコンバータとの置き換えが容易となっている。湿式多板クラッチ３０を外部から隔離状態で包囲するハウジング１２を備えており、発進クラッチ１０が全体としてユニット化されているためである。

次に、本発明の発進クラッチをエンジンとトランスミッションの間に取り付けるには、以下の手順で行う。発進クラッチ１０とダンパ装置４４とをハウジング１２に装着して一体的に組立て、ユニット状にしたものを、トランスミッションの入力軸１６のスプラインに挿入する。その後、カバー部材７に設けられたボルト（不図示）にエンジンのクランク軸（不図示）からドライブプレート（不図示）を介して結合される。

以上説明したように、湿式多板クラッチ部３０を潤滑する油は、内径側から供給され、内径側に排出される構成となっているので、クラッチ部を潤滑し軸方向に排出された油を内径方向に積極的に戻すため、ハウジング１２に傾斜部を設けている。また、カバー部材７に傾斜部８１を設け、これにほぼ平行するようにハウジング１２に傾斜部８２を設ける。また、このようにすることで、軸方向から排出した油を内径方向に加速して配向させることができる。また、クラッチケース１の開口側端面とハウジング１２との間の間隙を小さくし、クラッチ部より排出された油を外径側に行き難くすることにより、スムーズな油の流れを得ることができる。

また、同様な理由で、カバー部材７とハウジング１２の内径面に、軸方向から排出した油を内径方向に加速して配向させるように、凸部またはフィンを設けることもできる。傾斜部とこれらの凸部やフィンを組み合わせることもできる。

次に、図３を用いて、本発明の各実施例に使用されるフリクションプレート（摩擦板）の詳細について説明する。フリクションプレート３は、環状で鋼製のコアプレートに複数の摩擦材セグメント７４を接着剤などで環状に固定することにより形成されている。コアプレート２０の内周にはスプライン２０ａが形成され、このスプライン２０ａはハブ部材２のスプライン部３６に嵌合する。

摩擦材セグメント７４の表面には、コアプレートの直径方向に平行な溝７６と垂直な溝７７とが、それぞれほぼ等間隔で複数個設けられている。溝７６及び溝７７は、摩擦材セグメント７４をコアプレート２０に固定する前、または固定後にプレス等により凹溝として形成される。溝７６と溝７７は図示のようにほぼ直交している。

摩擦材セグメント７４間には、コアプレート２０の直径方向に平行な、すなわち溝７６と平行な溝７５が画成されている。溝７５は、摩擦材セグメント７４間でコアプレート２０の表面が露出して形成されている。

摩擦材セグメント７４に設ける溝は、放射状の溝にすることもできる。また、セグメントではなく、環状の摩擦材を固定することもできる。摩擦材セグメントや環状の摩擦材は、コアプレート２０の片面または両面に固定する。片面に摩擦材を貼着した場合、非貼着側に対向する、セパレータプレート４の片面に摩擦材を貼着することもできる。

溝７５、溝７６と溝７７は、潤滑油の流通性を確保すると同時に、効率的な熱交換のため潤滑油を保持する必要がある。このため、軸方向の深さと幅によって決定される、溝７５、溝７６及び溝７７の体積率は、約１０％から約５０％とした。好ましくは、約２０％から約４０％がよい。ここで、「体積率」とは、コアプレート２０に一様に環状の摩擦材を貼着したと仮定した場合の摩擦材の総体積に対する、溝７５、溝７６及び溝７５の総体積の割合を示している。

本発明にかかる実施例の発進クラッチを示す軸方向断面図である。 本発明の各実施例に用いられるフリクションプレートの部分正面図である。

符号の説明

１ クラッチケース
２ ハブ部材
３ フリクションプレート
４ セパレータプレート
８ ピストン
１０ 発進クラッチ
３０ 湿式多板クラッチ
１２ ハウジング
３１ 油圧室

Claims (18)

1. トランスミッションとエンジンとの間に配置され、動力を伝達する湿式多板クラッチを備えた発進クラッチにおいて、
   前記湿式多板クラッチは、軸方向摺動自在に収容された複数の摩擦板と前記摩擦板を収容するクラッチドラムとから成り、前記発進クラッチは、前記湿式多板クラッチを外部から隔離状態で包囲するハウジング部材を備えており、前記湿式多板クラッチを潤滑した油は前記クラッチドラム内に滞留した後に排出されることを特徴とするユニット型発進クラッチ。
2. 前記エンジンからの駆動力がハウジングを介し前記クラッチドラムに伝達されることを特徴とする請求項１に記載のユニット型発進クラッチ。
3. 前記エンジンからの駆動力が前記ハウジング部材からダンパ装置を介し前記クラッチドラムに伝達されることを特徴とする請求項１に記載のユニット型発進クラッチ。
4. 前記クラッチドラムの外径には半径方向に延在する油排出孔が設けられていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のユニット型発進クラッチ。
5. 前記クラッチドラムの開口端と前記ハウジング部材との間の間隙が、他の部位に比べて狭くなっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のユニット型発進クラッチ。
6. 前記クラッチドラムの内周には、前記摩擦板のスプラインが係合するスプライン溝が設けられ、前記油は前記スプライン溝を介して軸方向に排出されることを特徴とする請求項１に記載のユニット型発進クラッチ。
7. 前記クラッチドラムの開放端には、前記湿式多板クラッチ部を覆うようにカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のユニット型発進クラッチ。
8. 前記カバー部材または前記ハウジングの内面には、軸方向から排出した油を内径方向に配向させるように、内径に向かって傾斜した傾斜部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の発進クラッチ。
9. 前記カバー部材または前記ハウジングの内面には、軸方向から排出した油を内径方向に配向させるように、前記カバー部材の内径面に凸部またはフィンが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の発進クラッチ。
10. 前記発進クラッチは、車両のトランスミッションに取り付け可能であり、潤滑油を供給するための油路と、潤滑油を戻すための油路と、クラッチ作動のための油路の３系統の油路を備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のユニット型発進クラッチ。
11. 前記発進クラッチは、車両のトランスミッションに取り付け可能であり、２系統または３系統の油路を備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発進クラッチ。
12. 前記ハウジング部材はオイルポンプを駆動することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のユニット型発進クラッチ。
13. 前記摩擦板は、外歯摩擦板と内歯摩擦板とから成り、前記外歯摩擦板または前記内歯摩擦板の軸方向の両面に摩擦材が貼着されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のユニット型発進クラッチ。
14. 前記摩擦板は、外歯摩擦板と内歯摩擦板とから成り、前記外歯摩擦板または前記内歯摩擦板の軸方向の片面に摩擦材が貼着されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のユニット型発進クラッチ。
15. 前記摩擦材には、複数の溝が設けられていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のユニット型発進クラッチ。
16. 前記溝の体積率は、約１０％から約５０％であることを特徴とする請求項１５に記載の発進クラッチ。
17. 前記溝の体積率は、約２０％から約４０％であることを特徴とする請求項１６に記載の発進クラッチ。
18. 前記発進クラッチは、前記湿式多板クラッチを押圧するピストンを備えており、前記ピストン側と前記ピストンの反対側での荷重作用点が前記摩擦板の中心近傍にあることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の発進クラッチ。

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