JP6650470B2 - 湿式多板クラッチ - Google Patents

Description

この発明は湿式多板クラッチに関し、特に、自動車のトランスミッション等に使用することができるものである。

自動車のトランスミッション等に使用される湿式多板クラッチは、駆動側筒状部材（クラッチハブ等）にこれと一体に回転しかつ軸方向摺動自在な駆動側クラッチ板（ドライブプレート）と、従動側筒状部材（クラッチドラム等）にこれと一体に回転しかつ軸方向摺動自在な従動側クラッチ板（ドリブンプレート）とを軸方向に交互に配置し、隣接する駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板間に摩擦材より成るクラッチフエーシングを配置し、クラッチ板間にクラッチ油を常時供給するように構成される。クラッチフエーシングとしては、駆動側クラッチ板の両面に固着した構造（従動側クラッチ板にはクラッチフエーシングを備えない構造）のもの（以下両貼り構造と称す）と（特許文献１等）、駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板との双方に夫々その片面に固着したもの（以下片貼り構造と称す）とがある（特許文献２等）。

両貼り構造のものはクラッチ非締結時（クラッチ解放時）に駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板との回転差に対してクラッチ板の軸方向の偏倚が少なく、その結果高回転域においては、クラッチ非締結時のフリクションを抑えることができる利点がある。反面、両貼り構造では従動側クラッチ板が両側からクラッチフエーシングにより挟まれる構造となるため、クラッチ締結時、特にクラッチ板を滑らせてトルク伝達を行なう場合に、摺動による熱が半径方向及び軸方向の両側から中央部に伝熱され、摺動熱が従動側クラッチ板の中央部に篭り、従動側クラッチ板の温度上昇が著しい問題点がある。両貼り構造における温度対策としては、クラッチフエーシングに対向する従動側クラッチの面上に円環状溝を全周に形成し、そこに溜まるクラッチ油による中央部の温度抑制効果を狙った改良もある（特許文献３）。

片貼り構造の湿式多板クラッチは、両貼り構造のものと利点と欠点とを逆とし、クラッチ非締結時のクラッチ板の偏倚によるフリクション増の問題はあるが、クラッチフエーシングが駆動側と従動側と両方に付いているため、摺動熱に対する断熱効果、特に、軸方向の断熱効果によりクラッチ板に対する摩擦熱の篭りが少なく、摺動熱が分散されるため局部的な温度上昇に対しては円環状溝を有した特許文献３との比較でもより優れている利点がある。

尚、本発明の実施形態の説明との関連で、湿式多板クラッチを備えた連続可変変速機については特許文献４、湿式多板クラッチおよび連続可変変速機（ＣＶТ）を備え、エンジンの出力側にトルクコンバータを備えないハイブリッド車については特許文献５や特許文献６等を参照されたい。

特開２０１３−２４９８７１号公報 特開平８−１３５６７９号公報 特開２００５−３０８１８３号公報 特開平９−３１０７４５号公報 特開２０１５−２１５２２号公報 特開２０１３−１５１１７５号公報

上述のように湿式多板クラッチにおいて両貼り構造のものと片貼り構造のものは従来利害得失を相反し、非締結時、高回転領域のフリクションの観点ではクラッチ板の偏倚が起こり難い両貼り構造が有利であり、摩擦熱の影響に対する緩和要求についてはクラッチ板間に配置されるクラッチフエーシングが軸方向の断熱性を高めることから片貼り構造が有利であり、片貼り構造の湿式多板クラッチが摩擦熱が厳しい用途に対する適合性がより高いとは言い得る。しかしながら、片貼り構造であっても、半径方向について言えば、伝熱の規制はされず、クラッチ板の中央部への熱の集中によるクラッチ板の温度勾配によるクラッチ板の変形が生じ、摩擦熱が非常に厳しい用途では従来のものは不十分であった。例えば、内燃機関（エンジン）と電動機（モータ）とを動力源とするハイブリッド車であって、変速機としてＣＶТを採用し、エンジン出力軸にトルクコンバータを有しないタイプのハイブリッド車（特許文献５及び特許文献６）では、始動時にエンジン回転数との差回転を吸収するためクラッチを滑らせる制御を行なうが、このようなものではクラッチを滑らせつつ大きなクラッチ伝達トルクを要する場合（例えば坂道発進）があり、発熱量も多大となるため熱特性が良い片貼り構造のものでも十分でないことがあり得るため、その改善が希求されていた。

本発明は、以上の従来技術の湿式多板クラッチの現状に鑑みてなされたものであり、熱特性の良好化及びクラッチ非締結時のフリクションについての適正化を実現することを目的とする。

この発明によれば、駆動側筒状部材に対し回転方向に固定され、軸方向に摺動自在に多数設けられた駆動側クラッチ板と、従動側筒状部材に対し回転方向に固定され、駆動側クラッチ板に対して軸方向に交互に位置するように軸方向に摺動自在に多数設けられた従動側クラッチ板と、軸方向に隣接する駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板との軸方向対向面における一方の面上に固着されたクラッチフェーシングとを具備して成り、外力による駆動側筒状部材と従動側クラッチ板との軸方向相対移動により、駆動側筒状部材と従動側クラッチ板との対向面同士は、クラッチフェーシングを介してスリップさせつつ若しくはスリップ無しで係合することでクラッチ締結状態となり、クラッチフエーシングと係合する部分においてクラッチ板の面上に円周方向の実質的全長に環状溝が形成され、クラッチ締結状態においてクラッチ板の前記部位は両側より断熱材にて挟着されることを特徴とする湿式多板クラッチが提供される。

クラッチ板におけるクラッチフェーシングとの係合部位はスリップさせながらのクラッチ締結時に軸方向には摩擦材としてのクラッチフェーシングにより両側より挟着され、クラッチフェーシングは軸方向の熱伝導の不連続部となり、クラッチフェーシングとの摺動部における環状溝はそこにクラッチオイルが溜まっていることも相まって、摺動部における環状溝の部位の温度上昇は抑制され、摩擦熱はその外側に逃げることができるため、摺動部の中央に摩擦熱が集中することが防止され、クラッチ板の温度勾配を緩和し、クラッチ板の温度が全体からみての均一化が実現される。

湿式多板クラッチとして本発明は片貼り構造のものでも両貼り式のものでも実現可能である。片貼り構造の場合は、摺動面は駆動側クラッチ板のクラッチフェーシングと従動側クラッチ板のクラッチフェーシング間に挟まれるように位置し、クラッチ締結時には、クラッチフェーシングを構成する断熱材層間に摺動面が挟着され、クラッチ板の摺動面にて発生する熱の軸方向の熱伝導は抑えられ、また、摺動面上に環状溝が設置されていることから、この部位が半径方向の熱伝導を阻止するため、摺動面の摩擦熱が中央部に集中することを防止し、換言すれば、摩擦熱をクラッチ板の全体に伝熱させることができ、クラッチ板の温度勾配を抑制し、温度均等化を実現することができる。そして、クラッチ非締結状態においては、従来の片貼り構造の湿式多板クラッチは、低速回転の従動側クラッチ板におけるクラッチフエーシング側と摺動面側との間の油量差により従動側クラッチ板が軸方向に偏倚（軸移動）し、フリクション増の原因となっていたが、本発明では摺動面側に設けられる環状溝に溜まる潤滑油が油膜厚差を緩和するように働くため、動圧差を小さくし、従動側クラッチ板の軸方向偏倚が少なくなり、クラッチ非締結時のフリクションの軽減を図ることができる。

両貼り式の構造の場合は、駆動側クラッチ板は両面にクラッチフェーシングを備え、従動側クラッチ板はクラッチフェーシングを設けないが、駆動側クラッチ板のクラッチフェーシングとの従動側クラッチ板の両側の摺動面に環状溝が形成され、本発明においては、従動側クラッチ板は軸方向の中間に断熱材層を介在させる構造となっている。そのため、スリップさせながらのクラッチ締結時においては、従動側クラッチ板の両側における各摺動面はこれに対向する駆動側クラッチ板のクラッチフェーシングと中間の断熱材層との間に挟着された構造となっている。そのため、軸方向の熱伝導を抑制することができ、また、摺動面上に環状溝が設置されていることから、この部位が半径方向の熱伝導を阻止するため、中央部での局所的な温度増大が防止され、摺動面の摩擦熱をクラッチ板の全体に分散させることができ、温度均等化を実現することができ、両貼り式の構造の場合と同等の温度勾配の緩和効果を得ることができる。

図１はこの発明の湿式多板クラッチを前進後退切替装置に備えた１モータ・２クラッチ式ハイブリッド車の概略図である。 図２は図１のハイブリッド車における前進後退切替装置の断面図であり、前進用クラッチとして本発明の第１の実施形態の湿式多板クラッチを備えている。 図３は図２の湿式多板クラッチにおけるドライブプレートの正面図（図５のIII方向矢視図）である。 図４はドライブプレートの背面図（図５のIV方向矢視図）である。 図５はドライブプレートの外周部の拡大断面図（図３のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図）である。 図６は図２の湿式多板クラッチにおけるドリブンプレートの正面図（図８のVI方向矢視図）である。 図７は図２の湿式多板クラッチにおけるドリブンプレートの背面図（図８のVII方向矢視図）である。 図８はドリブンプレートの外周部の拡大断面図（図６のVIII−VIII線に沿った矢視断面図）である。 図９は本発明の第１の実施形態の湿式多板クラッチにおけるクラッチパックの要部構成図である。 図１０は本発明の第１の実施形態の湿式多板クラッチの摺動面の温度分布を模式的に従来技術との比較において示す模式的に示す図である。 図１１は本発明の第１の実施形態の湿式多板クラッチの摺動面におけるピーク温度及びドライブプレート間の温度ばらつきを従来技術との比較において示すグラフである。 図１２は本発明の第１の実施形態の片貼り構造の湿式多板クラッチの非締結時におけるドリブンプレートの偏移を片貼り構造の従来の湿式多板クラッチとの比較で示す模式的に示す図である。 図１３は本発明の第２の実施形態の湿式多板クラッチにおけるクラッチパックの要部構成図である。 図１４は本発明の第３の実施形態の湿式多板クラッチにおけるクラッチパックの要部構成図である。 図１５は本発明の第４の実施形態の湿式多板クラッチにおけるクラッチパックの要部構成図（ａ）であり、（ｂ）はその一つのドリブンプレートの組み立て工程を説明する図である。

次に本発明の第１の実施形態の湿式多板クラッチを所謂１モータ・２クラッチ式ハイブリッド車に応用した場合について説明すると、図１は所謂１モータ・２クラッチ式ハイブリッド車の駆動トレーンを模式的に示しており、１０は車両の駆動源としてのエンジン（内燃機関）、１２はエンジン１０の動力を選択的に伝達するためのクラッチ（以下エンジンクラッチ）、１４は車両の駆動源としての走行用電動モータ（充電発電機としても機能）、１６は遊星歯車式の前進後退切替装置、１８はベルト式の連続可変変速機（以下ＣＶＴ）、２０はディファレンシャル、２２は駆動輪を示す。前進後退切替装置１６は模式的に示す入力軸１６Ａ及び出力軸１６Ｂを備えており、入力軸１６Ａにて駆動動力源（エンジン１０及び／若しくは走行用電動モータ１４）の駆動力を受け取り、受け取られた駆動力は出力軸１６ＢよりＣＶＴ１８に送られる。前進後退切替装置１６は、後述の詳細説明のように、湿式多板クラッチである前進用クラッチ２４（後述のように遊星歯車装置の３回転要素を一体回転させエンジン及び／若しくは電動モータの回転を１対１にて車輪側に伝達する）及び後退用クラッチ２６（後述のように遊星歯車の１回転要素をトランスミッションケース２７にて制動し、エンジン及び／若しくは電動モータの回転を所定のギヤ比にて車輪側に伝達する）を備える。１モータ・２クラッチ式ハイブリッド車ではエンジン１０の出力側にトルクコンバータを設置せず、発進時のエンジンとの差回転はクラッチ24, 26のスリップ量の制御で吸収するようにしている。

この１モータ・２クラッチ式ハイブリッド車においては、低回転・低負荷時はエンジンクラッチ１２を切り、電動モータ１４の動力を使用して運転し（所謂ＥVモード）、回転数及び負荷の閾値を超えるとエンジンクラッチ１２を締結し、動力源として電動モータ１４に加え、エンジン１０も使用したハイブリッド車モード（所謂ＨＥＶモード）となる。そして、発進時はＨＥＶモードとし、エンジン１０との差回転の吸収のため、車両前進時は前進用クラッチ２４、車両後退時は後退用クラッチ２６をスリップさせつつ動力伝達を行う制御モード（所謂ＷＳＣ(Wet Start Clutch)モード）を設けている。クラッチ動作は油圧を動力源とするが、周知のように、ＷＳＣモードでは、アクセルペダルの踏込み量の検出結果により把握される要求負荷に適合した伝達トルクが得られるように前進用クラッチ２４及び後退用クラッチ２６のスリップ量の制御を行っている（ＷＳＣモードでのクラッチ制御については特許文献５及び特許文献６参照）。

図２はこの実施形態における前進後退切替装置１６の構成を示し、前進用クラッチ２４及び後退用クラッチ２６を示す。これらのクラッチは湿式多板クラッチであるが、前進用クラッチ２４は詳細構成を示すが、簡明のため後退用クラッチ２６は概略構成のみ示す。前進後退切替装置１６は前述の前進用クラッチ２４及び後退用クラッチ２６に加え遊星歯車機構２８を備える。遊星歯車機構２８は、サンギヤ３０と、リングギヤ３２と、各々が内側ではサンギヤ３０に噛合し外側ではリングギヤ３２に噛合し、円周方向に等間隔に配置された複数のプラネタリギヤ３４をプラネタリギヤ軸３５とニードルベアリング３７とで回転自在に軸支するキャリヤ３６と、の３回転要素から成る周知のものである。サンギヤ３０は内周面にスプライン30-1を有し、このスプライン30-1に嵌合する図示しない回転軸（図１の入力軸１６Ａに相当する）が原動機側に連結され、エンジン１０及び／若しくは走行用電動モータ１４からの回転駆動力を受けることができる。リングギヤ３２の一端に固定されるエンドプレート３８は内周にスプライン38-1を有しており、このスプライン38-1に嵌合する図示しない回転軸（図１の出力軸１６Ｂに相当する）がＣＶＴ１８側に連結され、前進方向若しくは後退方向の回転がＣＶＴ１８に伝達される。

前進後退切替装置１６における前進用クラッチ２４の構成について説明すると、前進用クラッチ２４はクラッチドラム４０（本発明の従動側筒状部材）と、油圧ピストン４２と、スプリング４４と、スプリング受板４６と、クラッチハブ４８（本発明の駆動側筒状部材）と、クラッチパック５０とから構成される。後述の通り、クラッチパック５０はドライブプレート５２（本発明における駆動側クラッチ板）と、ドリブンプレート５４（本発明における従動側クラッチ板）と、摩擦材（ガラス繊維や樹脂を素材とする）より成りドライブプレート５２の片面（のみ）に固着されたクラッチフエーシング５５と、同じく摩擦材より成りドリブンプレート５４の片面（のみ）に固着（接着）されたクラッチフエーシング５６とから成る。ドライブプレート５２とドリブンプレート５４とは軸方向に沿って交互に配置され、ドライブプレート５２の片面のクラッチフエーシング５５とドリブンプレート５４の片面のクラッチフエーシング５６とは隣接するドライブプレート５２とドリブンプレート５４との間において軸方向に交互に位置する（クラッチパック５０におけるドライブプレート５２、ドリブンプレート５４、クラッチフエーシング５５、クラッチフエーシング５６の相対位置関係については図９を参照）。また、後述のように、遊星歯車装置２８のキャリア３６は、最近接側のドライブプレート５２の片面に固着されたクラッチフエーシング５５を介してクラッチ係合力を受けることから、前進用クラッチ２４の構成部分となり、クラッチパック５０におけるドリブンプレート５４の機能も担っている。図４及び図６に示すように、クラッチフェーシング55, 56は円周方向の全周に沿った小区分55a, 55b, 55c,……，56a, 56b, 56c,……の連接構造となっており、隣接する各小区分間の隙間Ｓ55,… 及びS56,…が半径方向におけるクラッチ油の流通路を形成し、また、各小区分の表面には交差する凹部55-1,…及び56-1,…を多数有しており、これもクラッチ板（ドライブプレート５２及びドリブンプレート５４）の摺動部分に対するクラッチ油の均等分配に役立たせることができる。そして、ドライブプレート５２におけるクラッチフエーシング５５を固着しない反対側面に円環状溝５８（図４）が形成され、ドリブンプレート５４におけるクラッチフエーシング５６を固着しない反対側面に円環状溝５９（図７）が形成される。そして、図２に示すように、軸方向に隣接するドライブプレート５２及びドリブンプレート５４間において、ドライブプレート５２の円環状溝５８はドリブンプレート５４に面し、ドリブンプレート５４の円環状溝５９はドライブプレート５２に夫々面した構成となっている。円環状溝58, 59は図４、図７に夫々示すように、ドライブプレート５２、ドリブンプレート５６の全周に亘って形成され、かつ回転軸と同芯となっている。円環状溝58, 59のこのような同芯構造はクラッチを滑らせて締結するＷSＣモードにおいて円環状溝58, 59のエッジ部とクラッチフエーシングとの摺動摩擦を最小とすることに役立てることができる。尚、円環状溝58, 59の成形は、この実施形態にあっては、主に切削工程により行うものとする。尚、後述の本発明の第３の実施形態（図１４）では円環状溝の成形はプレス加工により行っている。

前進後退切替装置１６を構成する上記パーツの具体的構造、更には、パーツ間の連結、位置関係についてより詳細に説明すると、図２において、クラッチドラム４０は、内周、中間及び外周における筒状部40-1, 40-2, 40-3を有しており、内周筒状部40-1においてニードルベアリング６０によってサンギヤ３０のハブ部30-2に回転可能に取り付けられる。また、クラッチドラム４０は、中間筒状部40-2において、トランスミッションケース側固定側より柱状に突出するドラムサポート部６１に対し回転可能に嵌合されている。油圧ピストン４２はクラッチドラム４０に対し軸方向に移動可能に配置され、クラッチドラム４０との間に内周及び外周にて筒状シール部材63A, 63Bによりシールされた油圧室６２を形成する。油圧室６２にクラッチドラム４０の中間筒状部40-2に形成された作動油ポート６４が開口し、一方、図示しないクラッチ駆動用油圧ポンプからのクラッチ作動油を受けるドラムサポート部６１に作動油通路６６及びその外周の環状溝６８が形成され、環状溝６８は両側においてシールリング６９による回転可能シール構造となっており、これにより作動油ポート６４、環状溝６８及び作動油通路６６を経由しての油圧室６２へのクラッチ作動油の導入又は油圧室６２からの作動油排出が可能となっている。スプリング４４は油圧ピストン４２とスプリング受板４６との間に配置され、スプリング受板４６がクラッチドラム４０の中間筒状部40-2上のスナップリング７０に当接されていることから、スプリング４４は油圧ピストン４２を図２に示すようにクラッチドラム４０対向面と当接するべく（油圧室６２の容積を最小とするべく）付勢している。油圧室６２の油圧が低い図２の状態においては、油圧ピストン４２は外周の駆動部42-1がクラッチパック５０から離間位置しており、これは前進クラッチ２４の非締結状態となる。

クラッチパック５０におけるドライブプレート５２（図３−図５も参照）は内周にスプライン部52-1を有する。クラッチハブ４８は内周においてサンギヤ３０に溶接等により固定され、外周の筒状部に軸方向全長にスプライン部48-1を形成しており、スプライン部48-1, 52-1間の嵌合により、クラッチハブ４８に対しドライブプレート５２はラッチハブ４８と一体回転はするが、軸方向に移動可能となっている。他方、クラッチパック５０におけるドリブンプレート５４（図６−図８も参照）は外周にスプライン部54-1を有し、クラッチドラム４０は外周筒状部40-3の内周面の軸方向全長にスプライン部40-3aを形成しており、スプライン部40-3a, 54-1間の嵌合により、クラッチドラム４０に対しドリブンプレート５４は一体回転するが軸方向には移動可能となっている。

クラッチドラム４０の中間筒状部40-2にはクラッチ油導入ポート７２が形成され、クラッチ伝達油導入ポート７２は油圧ピストン４２に関し油圧室６２より離間側において油圧室６２とクラッチドラム４０内部に開口し、クラッチ伝達油導入ポート７２はクラッチ作動油の経路とは完全分離されるように図示しないクラッチ係合油の供給源（エンジン１０により駆動される図示しないポンプ及び電動式のボンプ）に連通される。このため、油圧室６２を除いたクラッチドラム４０の内部空間及び遊星歯車２８の設置部位はクラッチ係合油が適宜の圧力にて供給充満されている。

油圧室６２へのクラッチ制御油圧の導入により、その圧力が高くなりスプリング４４の設定圧を超えると、油圧ピストン４２はスプリング４４に抗してクラッチパック５０に向け移動され、油圧ピストン４２は外周の駆動部42-1がクラッチパック５０の油圧ピストン４２に最近接側のドリブンプレート５４において当接し、油圧ピストン４２から最離間側のドライブプレート５２はその片面に固着されるクラッチフエーシング５５を介してキャリア３６の対向面に当接される。そして、キャリア３６は遊星歯車装置２８に近接側においてスナップリング７４によってクラッチドラム４０の外周筒状部40-3の内周に係止されている。そのため、油圧室６２への油圧の増大と共に、クラッチパック５０は油圧ピストン４２とキャリア３６との間で締結され、クラッチパック５０の締結が弱いためドライブプレート５２に対しクラッチフエーシング55, 56を介してのドリブンプレート５４の滑りを許容するスリップ係合状態を経由し、油圧室６２への油圧がそれ以上に上昇した場合のドライブプレート５２に対するドリブンプレート５４の滑りを許容しないクラッチ完全締結状態に至ることができる。

後退用クラッチ２６については、略示のみでその詳細構造は図示しないが、前進用クラッチ２４と同様にドライブプレートと、ドリブンプレートと及び隣接するドライブプレート及びドリブンプレート間に位置するクラッチフエーシングとからなるクラッチパックを備え、また、油圧ピストン４２と同様の油圧ピストンを備える。クラッチパックを構成するドライブプレート及びドリブンプレートの一方はクラッチドラム４０（本発明を後退用クラッチ２６において実現した場合には駆動側筒状部材となる）の外周筒状部40-3にスプライン嵌合され、ドライブプレート及びドリブンプレートの他方はトランスミッションケース２７（本発明を後退用クラッチ２６において実施した場合には従動側筒状部材となる）の対向面にスプライン嵌合される。そのため、クラッチ係合時はクラッチドラム４０に制動がかかることになる。後退用クラッチ２６の具体的構造は特許文献４等に記載され、本実施形態において後退用クラッチ２６はこれと同様の構造とすることができる。

図１の所謂１モータ・２クラッチ式ハイブリッド車の前進後退の切替との関連で前進後退切替装置１６の動作を説明すると、車両の前進時は後退クラッチ２６は非締結維持し、前進クラッチ２４は係合される。前進クラッチ２４の係合によりクラッチハブ４８とクラッチドラム４０とが一体となり、即ち、遊星歯車装置２８のキャリア３６とサンギヤ３０とが一体回転し、その結果、リングギヤ３２も同一回転速度で回転するため、駆動源（走行用電動モータ１４及び／若しくはエンジン１０）に連結される入力側のサンギヤ３０の回転は１対１にてリングギヤ３２を介しＣＶＴ１８に伝達される。また、車両後退時には前進クラッチ２４は開放、後退クラッチ２６が係合される。後退クラッチ２６の係合によりクラッチドラム４０が制動静止され、駆動源（走行用電動モータ１４及び／若しくはエンジン１０）の回転はリングギヤ３２とサンギヤ３０とのギヤ数比でリングギヤ３２を介しＣＶＴ１８に伝達される。

そして、図１に示す、ＣＶＴを採用した１モータ２クラッチのハイブリッド車では、発進時は電動モータに加えエンジンクラッチを係合によるエンジンの動力も加えたＨＥＶモードに入る（特許文献６等参照）。エンジンの回転数に対して生ずる駆動側（ドライブプレート５２）に対する従動側（ドリブンプレート５４）との差回転の吸収のため、ドライブプレート５２に対しドリブンプレート５４をスリップさせながらアクセルペダル踏込み量に応じた動力が伝わるように油圧室６２の油圧をコントロールする（ＷＳＣモード）。ＷＳＣモードでのクラッチのスリップ制御については特許文献５及び特許文献６等を参照されたい。このようなドライブプレート５２とドリブンプレート５４との滑りを生じさせた状態での動力伝達に際しては、坂道発進等の高負荷運転において、クラッチを滑らせながら伝達すべきトルクが大きくなり、大きな摩擦熱が発生し、クラッチ板（ドライブプレート５２及びドリブンプレート５４）の過熱が懸念される。本発明のクラッチパック５０のこの実施形態の構造はこのような問題に効果的に対処することができる。

図９は第１の実施形態におけるクラッチパック５０を部分的に示しており、ドライブプレート５２及びドリブンプレート５４の片面にクラッチフェーシング５５及び５６が夫々固着され、ドライブプレート５２及びドリブンプレート５４の反対側面に環状溝５８及び５９が形成され、ドライブプレート５２の環状溝５８はドリブンプレート５４のクラッチフェーシング５６に面し、ドリブンプレート５４の環状溝５９はドライブプレート５２のクラッチフェーシング５５と面する構造となっている。図９では、ドライブプレート５２のクラッチフェーシング５５とドリブンプレート５４の対向面との間及びドリブンプレート５４のクラッチフェーシング５６のドライブプレート５２の対向面との間は幾分の隙間を持たせたクラッチ非締結状態として画かれている。本発明のこの第１の実施形態では、ドライブプレート５２のクラッチフェーシング５６との対向面には環状溝５８が中央部に形成され、ドリブンプレート５４のクラッチフェーシング５５との対向面は、環状溝５９が中央部に形成されている。即ち、ドライブプレート５２の環状溝５８の形成面及びドリブンプレート５４の環状溝５９の形成面は、共に、軸方向に隣接するクラッチフェーシング５５及び５６間に配置された構造となっている。クラッチ完全締結時は、ドライブプレート５２は、そのクラッチフエーシング５５が対向するドリブンプレート５４と密着し、ドリブンプレート５４は、そのクラッチフエーシング５６が対向するドライブプレート５２と密着する。ＷＳＣモードでは、ドライブプレート５２は、対向するドリブンプレート５４のクラッチフエーシング５６と油膜を介在させつつ滑りながら係合し、ドリブンプレート５４は、対向するドライブプレート５２のクラッチフエーシング５５と油膜を介在させつつ滑りながら係合することで動力伝達を行なう。そして、ＷＳＣモードでのクラッチを滑らせた状態での動力伝達は摺動部、即ち、ドライブプレート５２のクラッチフエーシング５６との対向面及びドリブンプレート５４のクラッチフエーシング５５との摺動面に摩擦熱を発生させる。本発明のこの第１の実施形態では、ドライブプレート５２のクラッチフェーシング５６との摺動面には環状溝５８が中央部に形成され、ドリブンプレート５４のクラッチフェーシング５５との摺動面は、環状溝５９が中央部に形成されている。従って、ＷＳＣモードにおける、ドライブプレート５２の環状溝５８を形成した摺動面及びドリブンプレート５４の環状溝５９を形成した摺動面は、共に、軸方向に隣接するクラッチフェーシング５５及び５６間に挟着された構造となっている。クラッチフェーシング５５及び５６を形成するガラス繊維等の素材は断熱性に優れており、クラッチフェーシング５５及び５６による挟着構造は摺動による摩擦熱に対する軸方向の伝熱を阻止し、換言すれば、クラッチフェーシング５５及び５６が摩擦熱の軸方向伝熱の不連続部となる。また、各摺動面に設けられた環状溝５８又は５９はクラッチフェーシング５５及び５６とは接触せず、また、環状溝５８又は５９にはクラッチオイルが溜められているため、オイルによる摺動面の冷却作用を受けるため摺動面の中央部への熱の集中は阻止され（環状溝５８又は５９は摩擦熱の半径方向伝熱の不連続部となる）、摺動熱は環状溝５８又は５９の内周側及び外周側に伝熱により逃げることができる。そのため、ＷＳＣモードでのクラッチを滑らせた状態での動力伝達においてドライブプレート５２及びドリブンプレート５４の摺動面に生じた摩擦熱は環状溝58, 59の内側、外側に放熱され易くなり、中央部に摺動熱が篭ることはないため、ドライブプレート５２及びドリブンプレート５４の温度を均一化することができる。

図１０は、図１から図９により説明した本発明の第１の実施形態の片張り構造における湿式多板クラッチにおけるスリップ締結時（ＷＳＣモード）における温度制御特性を従来の湿式多板クラッチとの対比において模式的に示すものである。図１０では、クラッチ板同士は実際はその間に油膜を介在させて滑りながら係合しているが、理解の容易のため相互に離間位置するように図示されている。図１０（Ａ）は従来の片貼り構造（特許文献２）を模式的に示し、クラッチフェーシング１５５及び１５６が隣接して対向するドライブプレート１５２及びドリブンプレート１５４間に位置しているため、クラッチの滑りながらの係合時において、クラッチフエーシング156, 155と対向接触するドライブプレート１５２及びドリブンプレート１５４の面（摺動部）はクラッチフエーシングを構成する素材の断熱性により軸方向には断熱（熱伝導の不連続化）されるが、半径方向には熱伝導の不連続部は存在ないための摩擦熱のクラッチフェーシング155, 156と対向する中央部への摩擦熱の集中が強かった。図１０（Ａ）における破線Ｐは熱分布における等温線の一つを模式的に示すが、本発明によれば、図１０（Ｂ）で示すように、ドライブプレート５２及びドリブンプレート５４の摺動面は両側よりクラッチフェーシング55, 56により挟まれるため、軸方向には熱伝導は不連続となり、これは図１０（Ａ）と同等であるが、本発明ではクラッチフェーシング55, 56と対向する中央部に環状溝58, 59を有しかつここにクラッチ油が溜まるため、中央部への半径方向の熱伝導が押さえられ（半径方向の熱伝導の不連続部となり）、中央部への熱の集中が緩和され、半径方向の両側に摩擦熱が放散され易いため、温度勾配としては小さくなり、図１０（Ｂ）で示すようにより扁平化された等温線Ｑを得ることができ、換言すれば、より熱勾配を緩和することができ、ドライブプレートおよびドリブンプレートの熱変形を抑制することができる。また、図１０（Ｃ）は従来の両貼り構造（特許文献１）の湿式多板クラッチを模式的に示し、ドライブプレート２５２の両面にクラッチフェーシング２５５を固着しており、また両貼り構造では摩擦熱はドリブンプレート２５４で全て受けられるため、片貼り構造と比較しドリブンプレート２５４は軸方向の厚みが大きくなっている。ドリブンプレート２５４はクラッチフエーシング２５４との係合により両側から摺動熱を受けるため、熱が軸方向及び半径方向から中央部に集まり（中央部に熱が篭る）、ヒートスポット様の温度が著しく高い部分Rが生ずる。図１０（Ｄ）は図１０（Ｃ）に示す従来の両貼り構造の湿式多板クラッチに対する改良（特許文献３）であり、クラッチフェーシング２５８対向面（摺動部）に環状溝２５８を設けたものである。軸方向の熱伝導の不連続化がなく、軸方向中央部における熱の篭りは残るため温度勾配対策としては不十分であった。図１１は図１０に関連して説明した本発明（Ｂ）及び従来（A, C, D）の耐摩擦温度性能をグラフによって説明するものであり、左側縦軸は摺動面のピーク温度（棒グラフ）を示し、右側縦軸はドリブンプレート温度ばらつき（線グラフ）を示しており、ピーク温度の棒グラフに示した数値は規準（100％）として従来の両貼り構造（図１０（Ｃ））としたときのこの構造に対するピーク温度の低下割合を示し、本発明（図１０（Ｂ））により２６％ものピーク温度の低下が得られることが分かる。また、ドリブンプレート温度差についても図１１の線グラフより本発明の第１の実施形態の構造（図１０（Ｂ））により従来技術A, C, Dとの比較において温度分布の均等化を得ることができることが分かる。図１１の温度データの取得のため、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の各クラッチパック試験体（４枚のドリブンプレートのもの）について、各ドリブンプレートに３箇所に熱電対を設置し、同一条件にてドライブプレートとスリップ係合させたときの各箇所での温度行っている。そして、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の各試験体（クラッチパック）において、ピーク温度としては温度計測値の最大値を採用し、温度ばらつきとしては最大値と最小値との差を採用している。

また、第１の実施形態の片貼り構造（図１０（Ｂ））は従来の片貼り構造（図１０（Ａ））に対してクラッチ非締結時における低フリクション性において優れている効果がある。図１２はクラッチ非締結時におけるクラッチフエーシングに対するクラッチ油の付着状態を模式的に示す。Ｉ−（ａ）は従来の片貼り構造（図１０（Ａ））を示し、車両停止状態（非回転状態）においては、油膜の厚みはクラッチフエーシング155, 156上の油膜155a, 156aの厚みが、ドライブプレート１５２、ドリブンプレート１５４の摺動面上の油膜152a, 154aよりクラッチフエーシング155, 156のオイル吸着性が良好な分だけ厚くなるが、夫々厚みの大きさとしてはドライブプレート１５２、ドリブンプレート１５４間で変化はない。車両が動いているクラッチ非締結時は、Ｉ−（ｂ）に示すように高速回転（矢印ｆ）するドライブプレート１５２のクラッチフエーシング1５５に対するクラッチ油の付着量（油膜厚み）が155bのように相当に薄くなる。高速回転（矢印ｆ）していても、ドライブプレート１５２の摺動面に対するクラッチ油の付着量も少しは減るが152b（152aとの対比で）のようにあまり変わらないし、また、回転数が低い（矢印ｆ´）ドリブンプレート１５４及びそのクラッチフエーシング１５６についても油膜の厚み154b, 156b（154a, 156aとの対比で）はあまり変わらない。しかしながら、ドライブプレート１５２のクラッチフェーシング１５５の面上における非回転状態における高オイル付着量（155a）から回転状態の低オイル付着量（155b）への変化は、それに伴うクラッチ油流速の増大により、ドリブンプレート１５４をドライブプレート１５２に向けて矢印ｇのように軸方向に位置ずれ（偏倚）させ、これはクラッチ非締結時におけるフリクション増加に繋がる結果となる。図１２においてIIは本発明の第１の実施形態（図９）について、クラッチ非締結状態における油膜の厚みを模式的に示すもので、（ａ）の車両停止状態（非回転状態）においては、油膜の厚みに関し、クラッチフエーシング55, 56上の油膜55a, 56aの厚みが、ドライブプレート５２、ドリブンプレート５４の摺動面上の油膜52a, 54aよりクラッチフエーシング55, 56のオイル吸着性が良好なため厚くなり、また、夫々厚みの大きさとしてはドライブプレート５２、ドリブンプレート５４間で変化はなく、この関係は従来の片貼り構造におけるＩ−（ａ）と同様である。車両が動いている状態での、クラッチ非締結時は、II−（ｂ）に示すように高速回転（矢印ｆ）するドライブプレート５２のクラッチフエーシング５５に対するクラッチ油の付着量（油膜厚み）が55bのように相当に薄くなり、高速回転（矢印ｆ）していても、ドライブプレート５２の摺動面に対するクラッチ油の油膜も少しは薄くなるが52bのようにあまり変わらないし、また、回転数が低い（矢印ｆ´）ドリブンプレート５４及びそのクラッチフエーシング５６についても油膜の厚み54b, 56bはあまり変わらず、この関係についても従来の片貼り構造におけるＩ−（ｂ）と相違は実質的に無い。しかしながら、本発明の第１の実施形態においては、ドリブンプレート５４の摺動面上に環状溝５９を有しており、この環状溝５９に溜まる分だけオイル量は増加し、ドライブプレート５２のクラッチフェーシング５５の面上のオイル膜(55b)が薄くなったことによるオイル量の減少を補償し、対向面間でのオイル量差を均衡化し、クラッチ油流速の増加が起こらないため、Ｉ−（ｂ）の場合のような矢印ｇ方向のドリブンプレート１５４の偏倚（位置ずれ）は起こらず又は実質的に起こらず、その結果クラッチ非締結時のフリクションは増加しない効果がある。本実施形態における片貼り構造の湿式多板クラッチにおける特筆に足る有利な効果と言い得るものである。

図１３はこの発明の湿式多板クラッチの第２の実施形態におけるクラッチパック５０を模式的に示しており、片面にクラッチフェーシング55, 56を貼着形成し、反対側面に環状溝58, 59を形成したドライブプレート５２、ドリブンプレート５４を軸方向に交互に配置した片面貼り構造は第１の実施形態（図９）と同様である。しかしながら、環状溝58, 59に油保持材８０を充填装着した点が相違する。油保持材はクラッチフエーシングと同様にガラス繊維や樹脂といったクラッチオイルに対する高親和性の素材により構成され、クラッチ油が油保持材８０に浸透することにより保持量の確保を確実としクラッチ油による冷却性を高めることができ、また、軸方向の断熱機能を高めまた径方向における摺動部及び伝熱部の不連続化による、より高い断熱機能を実現することができる。

図１４はこの発明の湿式多板クラッチの第３の実施形態におけるクラッチパック３５０を模式的に示しており、この実施形態においては、クラッチパック３５０を構成するドライブプレート３５２及びドリブンプレート３５４は鋼板からのプレス加工により、夫々、環状溝３５８及び３５９を形成している。そのため、環状溝358, 359の反対側において、ドライブプレート３５２及びドリブンプレート３５４は円周方向の全長に回転軸と同芯の環状の突部358-1, 359-1が形成される。そして、突部358-1, 359-1との緩衝を回避するため、ドライブプレート３５２及びドリブンプレート３５４上のクラッチフェーシング３５５及び３５６は外周側部分355A, 356A及び内周側部分355B, 356Bに分割することができる。即ち、クラッチフェーシング３５５及び３５６が半径方向に分割配置された構造となる。この実施形態においては、ドライブプレート３５２及びドリブンプレート３５４へのクラッチフェーシング３５５及び３５６の片貼り構造とドライブプレート３５２及びドリブンプレート３５４の環状溝３５８及び３５９のプレス構造との組合せで、第１の実施形態（図９）と同様の耐熱性を確保しつつプレス構造による製造コストの低減を実現することができる。即ち、プレス構造の場合、ドライブプレート３５２及びドリブンプレート３５４のプレス成形の過程で環状溝358, 359の同時成形も行われるようなプレス型の使用等が可能となり、プレス工程の段数が減少することにより製造コスト減を実現することが可能となる。

図１５（ａ）はこの発明の湿式多板クラッチの第４の実施形態におけるクラッチパック４５０を模式的に示しており、この実施形態は特許文献１（特開２０１３−２４９８７１号公報）に記載のクラッチフェーシングのドライブプレートの両貼り構造において本発明の思想を実現したものである。即ち、この実施形態では、従来の図１０（Ｃ）及び（Ｄ）の構成と同様クラッチパック４５０におけるドライブプレート４５２は両面にクラッチフェーシング４５５を有しており、ドリブンプレート４５４にはクラッチフェーシングが備えられない。各ドリブンプレート４５４は２枚のプレート部材454A, 454Bの合体構造であり、プレート部材454A, 454Bの片面には環状溝459A, 459bが内周及び外周に一対形成される。そして、各ドリブンプレート４５４を構成する２枚のプレート部材454A, 454Bの合体は中間に断熱材よりなる薄板８２を介在させて行っている。ドリブンプレート４５４の製造は、図１５（ｂ）示すように、一対のプレート部材454A, 454B間に断熱材よりなる薄板８２を挿入設置し、加熱下で両側より圧着若しくは接着し一体化することにより行われる。この第４の実施形態のクラッチパック４５０においては、両貼り構造であるにも関わらず、ドリブンプレート４５４の各摺動面（環状溝459A, 459bを成形した面）は軸方向にはクラッチフェーシング４５５と断熱材層（薄板８２）との間に位置され（クラッチの締結時は断熱材層間に挟着され）、摩擦熱の軸方向の伝熱が阻止され、また、クラッチフェーシング４５５との摺動面における環状溝459A, 459b及びそこに充満されるクラッチ油により中央部摩擦熱の集中や篭りが防止（半径方向の熱伝導の不連続化）され、これにより摺動面の熱がドリブンプレート４５４の全体への伝熱が容易化されるため、ドリブンプレート４５４の熱勾配を緩和することができ、本発明の思想を両貼り構造の湿式多板クラッチで実現することが可能となる。

１０…エンジン
１２…エンジンクラッチ）
１４…走行用電動モータ
１６…前進後退切替装置
１８…ＣＶＴ
２０…ディファレンシャル
２２…駆動輪
２４…前進用クラッチ
２６…後退用クラッチ
２７…トランスミッションケース
２８…遊星歯車機構
４０…クラッチドラム（本発明の従動側筒状部材）
４２…油圧ピストン
４８…クラッチハブ（本発明の駆動側筒状部材）
50, 350, 450 …クラッチパック
52, 352, 452…ドライブプレート（本発明の駆動側クラッチ板）
54, 354, 454(454A, 454B)…ドリブンプレート（本発明の従動側クラッチ板）
55, 355, 455…ドライブプレートのクラッチフエーシング
56, 356…ドリブンプレートのクラッチフエーシング
58, 358…ドライブプレートの円環状溝
59, 359, 459(459A, 459B) …ドリブンプレートの円環状溝

Claims (3)

1. 駆動側筒状部材に対し回転方向に固定され、軸方向に摺動自在に多数設けられた駆動側クラッチ板と、従動側筒状部材に対し回転方向に固定され、駆動側クラッチ板に対して軸方向に交互に位置するように軸方向に摺動自在に多数設けられた従動側クラッチ板と、駆動側クラッチ板及び従動側クラッチ板の各々の片面に、軸方向に隣接する駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板との軸方向対向面間に位置するように固着された断熱材より成るクラッチフェーシングとを具備して成り、駆動側クラッチ板及び従動側クラッチ板の各々のクラッチフェーシング固着面と反対側面に、クラッチ油溝が隣接した駆動側クラッチ板若しくは従動側クラッチ板のクラッチフェーシングと対向するように全周に亘り形成されており、外力による駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板との軸方向相対移動により駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板との対向したクラッチフェーシング固着面とクラッチ油溝形成面とは滑らせつつ若しくは滑り無しで係合することでクラッチ締結状態となり、かつ前記クラッチ油溝は、クラッチ油溝の前記形成がない平坦面のままとすると、クラッチフェーシングとのクラッチ板の対向面における滑らせながらのクラッチ係合時の摩擦熱の局所的集中的発生部位となる半径方向中央部のみに位置し、円周方向に沿って全周に亘り延設される円環状溝のみにて構成される湿式多板クラッチ。
2. 請求項１に記載の湿式多板クラッチにおいて、駆動側クラッチ板及び従動側クラッチ板の各々における前記円環状溝はプレス加工により形成され、プレス加工に伴い反対側面に形成される突出部においてクラッチフェーシングが半径方向に途切れるように形成される湿式多板クラッチ。
3. 請求項１若しくは２に記載の湿式多板クラッチであって、前記湿式多板クラッチは、車輪の駆動のための回転駆動力として内燃機関の出力軸の回転が少なくとも部分的に関与する駆動方式の車両において、少なくとも内燃機関の出力軸の回転駆動力を車輪側に伝達するため使用され、車両の発進時には内燃機関の前記回転駆動力をクラッチ板とクラッチフェーシング間で滑らせるようにクラッチを動力制御しつつ車輪側に伝達するようにされる湿式多板クラッチ。

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