(57)【要約】【課題】高分子アクチュエータの径方向内側の容積の縮小の制約がないうえ、ピストンの剛性を低下することなく高分子アクチュエータの押圧力をピストンに作用させることができる摩擦締結装置を提供する。【解決手段】第１部材４１と第２部材４２の間に設けられ、第１部材と第２部材に交互に係合する複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂと、該摩擦板を軸方向に押圧して第１部材と第２部材を締結するピストン１０２とを備えている。摩擦板１０１ａ、１０１ｂとピストン１０２の間に、第１部材４１の径方向に延びるプレート部４１ｂが第１部材４１と一体に設けられている。第１部材４１のプレート部４１ｂとピストン１０２との間に、軸方向に収縮することでピストン１０２に押圧力を付与する高分子アクチュエータ１０３が設けられている。ピストン１０２に、高分子アクチュエータ１０３とプレート部１０２ｂを貫通して摩擦板１０１ａ、１０１ｂを押圧する摩擦板押圧部１０２ｂが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材の間に設けられ、前記第１部材と前記第２部材に交互に係合する複数の摩擦板と、該摩擦板を軸方向に押圧して前記第１部材と前記第２部材を締結するピストンとを備えた摩擦締結装置であって、
前記摩擦板と前記ピストンの間に、前記第１部材の径方向に延びるプレート部が前記第１部材と一体に設けられ、
前記第１部材の前記プレート部と前記ピストンとの間に、軸方向に収縮することで前記ピストンに押圧力を付与する高分子アクチュエータが設けられ、
前記ピストンに、前記高分子アクチュエータと前記プレート部を貫通して前記摩擦板を押圧する摩擦板押圧部が設けられていることを特徴とする摩擦締結装置。
【請求項２】
前記高分子アクチュエータの摩擦板側の端面が前記プレート部に結合され、前記高分子アクチュエータの反摩擦板側の端面が前記ピストンに結合されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦締結装置。
【請求項３】
前記高分子アクチュエータが周方向に複数に分割され、該分割された高分子アクチュエータ間を通って前記摩擦板押圧部が延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦締結装置。
【請求項４】
前記高分子アクチュエータに貫通穴又は切欠きが設けられ、該貫通穴又は切欠きを通って前記摩擦板押圧部が延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦締結装置。
【請求項５】
前記第１部材のプレート部に貫通穴又は切欠きが設けられ、該貫通穴又は切欠きを通って前記摩擦板押圧部が延びていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の摩擦締結装置。
【請求項６】
前記第１部材がドラムであり、前記第２部材がハブであって、前記ドラムと前記ハブがクラッチを構成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の摩擦締結装置。
【請求項７】
前記第１部材が変速機ケース、前記第２部材がハブであって、前記変速機ケースと前記ハブがブレーキを構成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の摩擦締結装置。
【請求項８】
前記分割された高分子アクチュエータ間に前記変速機ケースの内側突出部が位置するように設けられ、前記内側突出部の軸方向端面に前記第１部材が締結固定されていることを特徴とする請求項３を引用する請求項７に記載の摩擦締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の自動変速機におけるクラッチ、ブレーキに適用される摩擦締結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の自動変速機のクラッチ、ブレーキ等の摩擦締結装置は、油圧ポンプによる油圧により駆動されるので、駆動抵抗が大きいうえ、自動変速機の重量を増大し、大型化していた。摩擦締結装置の駆動抵抗の低減、自動変速機の軽量化及びコンパクト化を図るには、電気的アクチュエータを用いることにより油圧レスとすることが有効である。
【０００３】
従来、特許文献１には、導電性高分子チューブを束ねて螺旋状に巻回したアクチュエータエレメントを円筒状のシリンダと円筒状のピストンとで区画される空間に収納した高分子アクチュエータを用いたクラッチ装置が提案されている。しかし、導電性高分子チューブの伸縮力をアクチュエータの作動力に効果的に変換することが難しいうえ、部品点数が増加し、構造が複雑であるとう問題がある。
【０００４】
特許文献２、３には、ゲル状の電場応答性体積相転移高分子と電解質が封入された弾性容器をシリンダとピストンとの間に収納した高分子アクチュエータを用いたクラッチ装置が提案されている。しかし、このものはゲル状の高分子と電解質を弾性容器に封入しているため、耐久性に欠けるという問題がある。
【０００５】
このような従来の問題から、摩擦締結装置への電気的アクチュエータの利用は実用化されていない。電気的アクチュエータには、圧電式（圧電セラミック）と誘電式（高分子アクチュエータ）とがある。圧電式は、押力は大きいが、変位が少なく、誘電式は、変位量が大きいが、押力は小さいという欠点がある。このため、クラッチやブレーキ等の摩擦締結装置に適用するには、圧電式アクチュエータには変位を拡大する機構が要求され、誘電式アクチュエータには倍力機構が要求される。
【０００６】
近年、誘電式アクチュエータとして、誘電層を２層の電極層で挟持し、電極間に電圧を印加したときにクーロン力で誘電層が収縮するときの収縮力を利用する高分子アクチュエータが注目されている。この高分子アクチュエータの収縮力を摩擦締結装置のピストンに作用させて摩擦板を押圧する場合、高分子アクチュエータの径方向内側を迂回して摩擦板に作用させる必要がある。このため、ピストンの剛性が低下し摩擦板の押圧が不安定になるうえ、高分子アクチュエータの容積が縮小するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８３４６６号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５８７１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述の従来の問題に鑑みてなされたもので、高分子アクチュエータの径方向内側の容積の縮小の制約がないうえ、ピストンの剛性を低下することなく高分子アクチュエータの押圧力を安定してピストンに作用させることができる摩擦締結装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を講じている。
【００１０】
請求項１の発明は、第１部材と第２部材の間に設けられ、前記第１部材と前記第２部材に交互に係合する複数の摩擦板と、該摩擦板を軸方向に押圧して前記第１部材と前記第２部材を締結するピストンとを備えた摩擦締結装置であって、
前記摩擦板と前記ピストンの間に、前記第１部材の径方向に延びるプレート部が前記第１部材と一体に設けられ、
前記第１部材の前記プレート部と前記ピストンとの間に、軸方向に収縮することで前記ピストンに押圧力を付与する高分子アクチュエータが設けられ、
前記ピストンに、前記高分子アクチュエータと前記プレート部を貫通して前記摩擦板を押圧する摩擦板押圧部が設けられている。
【００１１】
請求項２の発明は、前記高分子アクチュエータの摩擦板側の端面が前記プレート部に結合され、前記高分子アクチュエータの反摩擦板側の端面が前記ピストンに結合されている。
【００１２】
請求項３の発明は、前記高分子アクチュエータが周方向に複数に分割され、該分割された高分子アクチュエータ間を通って前記摩擦板押圧部が延びている。
【００１３】
請求項４の発明は、前記高分子アクチュエータに貫通穴又は切欠きが設けられ、該貫通穴又は切欠きを通って前記摩擦板押圧部が延びている。
【００１４】
請求項５の発明は、前記第１部材のプレート部に貫通穴又は切欠きが設けられ、該貫通穴又は切欠きを通って前記摩擦板押圧部が延びている。
【００１５】
請求項６の発明は、前記第１部材がドラムであり、前記第２部材がハブであって、前記ドラムと前記ハブがクラッチを構成する。
【００１６】
請求項７の発明は、前記第１部材が変速機ケース、前記第２部材がハブであって、前記変速機ケースと前記ハブがブレーキを構成する。
【００１７】
請求項８の発明は、前記分割された高分子アクチュエータ間に前記変速機ケースの内側突出部が位置するように設けられ、前記内側突出部の軸方向端面に前記第１部材が締結固定されている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、摩擦板押圧部が高分子アクチュエータとプレート部を貫通して摩擦板を押圧するので、ピストンの摩擦板押圧部を摩擦板の径方向中央に向かって真直ぐに延ばすことができる。このため、摩擦板押圧部を高分子アクチュエータの径方向内側を迂回する必要がなくなり、高分子アクチュエータの径方向内側の容積の縮小の制約がなくなる。また、高分子アクチュエータの容積を大きくとることができ、押圧力を増大することができる。さらに、ピストンは軸方向に真直ぐに延びて摩擦板の中央を押圧することができるので、ピストンの剛性が高く、構成が簡単になるうえ、摩擦板を安定して押圧することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、高分子アクチュエータの反摩擦板側の端面がピストンに結合されているので、高分子アクチュエータの収縮力が直接ピストンに伝わり、力の伝達ロスがなくなる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、分割された高分子アクチュエータ間を通って摩擦板押圧部が延びているので、組立時に摩擦板押圧部を高分子アクチュエータ間に通すことが容易になる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、高分子アクチュエータに摩擦板押圧部が通る貫通穴又は切欠きが設けられるので、高分子アクチュエータを単体にすることができ、組立が容易になる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、第１部材のプレート部に摩擦板押圧部が通る貫通穴又は切欠きが設けられるので、高分子アクチュエータを単体にすることができ、組立が容易になる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、摩擦板を押圧する高分子アクチュエータの押圧力が大きく、ピストンの剛性が高く、構成が簡単で、組立が容易なクラッチを提供できる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、摩擦板を押圧する高分子アクチュエータの押圧力が大きく、ピストンの剛性が高く、構成が簡単で、組立が容易なブレーキを提供できる。
【００２５】
請求項８の発明によれば、高分子アクチュエータの径方向外側の容積縮小の制約を生じることなく、第１部材を変速機ケースに締結固定することができ、高分子アクチュエータの容積の確保と、第１部材の取付を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の摩擦締結装置が適用される自動変速機の概略図である。
【図２】クラッチに適用される第１実施形態の摩擦締結装置の非締結時（ａ）及び締結時（ｂ）の状態を示す断面図。
【図３】摩擦締結装置のドラム、ピストン及び高分子アクチュエータの分解斜視図。
【図４】高分子アクチュエータの電圧印加前（ａ）及び電圧印加後（ｂ）を示す断面図。
【図５】ドラム、ピストン及び高分子アクチュエータの変形例を示す側面図。
【図６】ブレーキに適用される第２実施形態の摩擦締結装置の非締結時（ａ）及び締結時（ｂ）の状態を示す断面図。
【図７】摩擦締結装置のドラム、ピストン及び高分子アクチュエータの分解斜視図。
【図８】変速機ケースの内側突出部の周辺を示す拡大断面図。
【図９】ドラム、ピストン及び高分子アクチュエータの変形例を示す側面図。
【図１０】ドラム、ピストン及び高分子アクチュエータの他の変形例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
【００２８】
＜自動変速機の構成＞
まず、本発明の摩擦締結装置が用いられる一例の自動変速機の構成を図１に基づいて説明する。この自動変速機１は、フロントエンジンフロントドライブ車等のエンジン横置き式自動車に適用されるもので、主たる構成要素として、エンジン出力軸２に取り付けられたトルクコンバータ３と、該トルクコンバータ３の出力回転が入力軸４を介して入力される変速機構５とを有し、該変速機構５が入力軸４の軸心上に配置された状態で、変速機ケース６に収納されている。
【００２９】
そして、該変速機構５の出力回転が、同じく入力軸４の軸心上において該入力軸４の中間部に配置された出力ギヤ７からカウンタドライブ機構８を介して差動装置９に伝達され、左右の車軸９ａ、９ｂが駆動されるようになっている。
【００３０】
前記トルクコンバータ３は、エンジン出力軸２に連結されたケース３ａと、該ケース３ａ内に固設されたポンプ３ｂと、該ポンプ３ｂに対向配置されて該ポンプ３ｂにより作動油を介して駆動されるタービン３ｃと、該ポンプ３ｂとタービン３ｃとの間に介設され、かつ、前記変速機ケース６にワンウェイクラッチ３ｄを介して支持されてトルク増大作用を行うステータ３ｅと、前記ケース３ａとタービン３ｃとの間に設けられ、該ケース３ａを介してエンジン出力軸２とタービン３ｃとを直結するロックアップクラッチ３ｆとで構成されている。そして、タービン３ｃの回転が前記入力軸４を介して変速機構５に伝達されるようになっている。
【００３１】
一方、変速機構５は、第１、第２、第３プラネタリギヤセット（以下、単に「第１、第２、第３ギヤセット」という）１０、２０、３０を有し、これらが変速機ケース６内における前記出力ギヤ７の反トルクコンバータ側において、トルクコンバータ側から順に配置されている。
【００３２】
また、変速機構５を構成する摩擦要素として、前記出力ギヤ７のトルクコンバータ側に、第１クラッチ４０及び第２クラッチ５０が配置されていると共に、出力ギヤ７の反トルクコンバータ側には、第１ブレーキ６０、第２ブレーキ７０及び第３ブレーキ８０がトルクコンバータ側から順に配置されており、さらに、第１ブレーキ６０に並列にワンウェイクラッチ９０が配置されている。
【００３３】
前記第１、第２、第３ギヤセット１０、２０、３０は、いずれもシングルピニオン型のプラネタリギヤセットであって、サンギヤ１１、２１、３１と、これらのサンギヤ１１、２１、３１にそれぞれ噛み合った各複数のピニオン１２、２２、３２と、これらのピニオン１２、２２、３２をそれぞれ支持するキャリヤ１３、２３、３３と、ピニオン１２、２２、３２にそれぞれ噛み合ったリングギヤ１４、２４、３４とで構成されている。
【００３４】
そして、前記入力軸４が第３ギヤセット３０のサンギヤ３１に連結されていると共に、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１と第２ギヤセット２０のサンギヤ２１、第１ギヤセット１０のリングギヤ１４と第２ギヤセット２０のキャリヤ２３、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４と第３ギヤセット３０のキャリヤ３３が、それぞれ連結されている。そして、第１ギヤセット１０のキャリヤ１３に前記出力ギヤ７が連結されている。
【００３５】
また、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１及び第２ギヤセット２０のサンギヤ２１は、前記第１クラッチ４０を介して入力軸４に断接可能に連結されており、第２ギヤセット２０のキャリヤ２３は、前記第２クラッチ５０を介して入力軸４に断接可能に連結されている。
【００３６】
さらに、第１ギヤセット１０のリングギヤ１４及び第２ギヤセット２０のキャリヤ２３は、並列に配置された前記第１ブレーキ６０及びワンウェイクラッチ９０を介して変速機ケース６に断接可能に連結されており、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４及び第３ギヤセット３０のキャリヤ３３は、前記第２ブレーキ７０を介して変速機ケース６に断接可能に連結されており、さらに、第３ギヤセット３０のリングギヤ３４は、前記第３ブレーキ８０を介して変速機ケース６に断接可能に連結されている。
【００３７】
以上の構成により、この変速機構５によれば、第１、第２クラッチ４０、５０及び第１、第２、第３ブレーキ６０、７０、８０の締結状態の組み合わせにより、前進６速と後退速とが得られるようになっている。なお、第１ブレーキ６０はエンジンブレーキを作動させる１速でのみ締結され、エンジンブレーキを作動させない１速では、ワンウェイクラッチ９０がロックすることにより１速を形成する。
【００３８】
＜摩擦締結装置の第１実施形態＞
続いて、前記自動変速機１の第１クラッチ４０、第２クラッチ５０に適用される摩擦締結装置１００Ａの実施形態について説明する。第１クラッチ４０、第２クラッチ５０に適用される摩擦締結装置１００Ａは基本的に同じ構造であるため、第１クラッチ４０に適用される摩擦締結装置１００Ａを図２に基づいて説明する。
【００３９】
第１クラッチ４０は、本発明の第１部材であるドラム４１と、本発明の第２部材であるハブ４２とを有する。ドラム４１は、入力軸４に連結された軸部４１ａと、径方向に延びるプレート部４１ｂとを有し、該入力軸４と一体に回転する。ドラム４１のプレート部４１ｂには、後述するピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂが挿通される複数の貫通穴４１ｃが形成されている。ハブ４２は、ドラム４１より小径で、ドラム４１の内側に該ドラム４１と同心に配置されている。ハブ４２は、第１ギヤセット１０、第２ギヤセット２０のサンギヤ１１、２１に連結された軸部４２ａを有し、サンギヤ１１、２１と一体に回転する。
【００４０】
ドラム４１とハブ４２の間には、摩擦締結装置１００Ａが設けられている。摩擦締結装置１００Ａは、複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂと、該摩擦板１０１ａ、１０１ｂを押圧するピストン１０２と、該ピストン１０２を駆動する高分子アクチュエータ１０３とで構成されている。複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂと高分子アクチュエータ１０３は、ドラムのプレート部を挟んで設けられている。複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂとピストン１０２は、ドラム４１のプレート部４１ｂを挟んで軸方向両側に設けられ、高分子アクチュエータ１０３は、ドラム４１のプレート部４１ｂとピストン１０２の間に設けられている。すなわち、複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂに隣接して、ドラム４１のプレート部４１ｂ、高分子アクチュエータ１０３、ピストン１０２がこの順で配置されている。
【００４１】
複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂのうち、ドラム４１の内側に配設された複数の摩擦板１０１ａは、ドラム４１にスプライン結合されて軸方向に移動可能に、且つドラム４１と一体に回転可能に配置されている。ハブ４２の外側に配設された複数の摩擦板１０１ｂは、ハブ４２にスプライン結合されて軸方向に移動可能に、且つハブ４２と一体に回転可能に配置されている。ドラム４１の摩擦板１０１ａとハブ４２の摩擦板１０１ｂは、交互に配置され、ハブ４２の摩擦板１０１ｂの両面に設けられたフェーシング材１０１ｃを介して、互いに対向している。複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂは、軸方向の一側で、スナップリング１０１ｄによりドラム４１に軸方向の移動が拘束されたリテーナ１０１ｅと対向し、軸方向の他側でドラム４１のプレート部４１ｂ及び後述するピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂと対向している。
【００４２】
ピストン１０２は、図３に示すように、環状の基部１０２ａと、摩擦板押圧部１０２ｂとを有する。基部１０２の外径はドラム４１の外径と同一であり、内径はハブ４２の外径とほぼ同じである。摩擦板押圧部１０２ｂは、基部１０２ａの摩擦板側の側面に周方向３等配位置に設けられ、摩擦板側へ軸方向に延びるように突出し、後述する高分子アクチュエータ１０３とドラム４１のプレート部４１ｂを貫通している。
【００４３】
高分子アクチュエータ１０３は、環状で、外径はピストン１０２の外径と同一であり、内径はピストン１０２の内径と同一である。高分子アクチュエータ１０３の内周縁には、周方向３等配位置に切欠き１０３ａが形成され、ピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂが挿通されるようになっている。高分子アクチュエータ１０３は、図４に示すように、第１電極板１０４と、第２電極板１０５と、第１電極板１０４と第２電極板１０５の間に挟持された高分子部材１０６とが積層されて構成されている。
【００４４】
高分子アクチュエータ１０３の第１電極板１０４はドラム４１のプレート部４１ｂに電気的に絶縁された状態で結合され、ドラム４１のプレート部４１ｂに設けた第１接点１０７とのみ電気的に接続されている。同様に、高分子アクチュエータ１０３の第２電極板１０５は、電気的に絶縁された状態でピストン１０２に結合されているが、ドラム４１のプレート部４１ｂに設けた第２接点１０８とのみ電気的に接続されている。
【００４５】
高分子部材１０６は、高い誘電率と弾性を有するアクリル、シリコン等のエラストマー１０６ａと中間電極１０６ｂとを軸方向に積層したものである。対向する中間電極１０６ｂの一方は第１電極板１０４に接続され、他方は第２電極板１０５に接続されている。第１電極板１０４と第２電極板１０５の間に電圧を印加すると、図４（ａ）の状態から、図４（ｂ）に示すように厚み方向に収縮するとともに面方向に伸長し、電圧を解放すると、固有の弾性により図４（ａ）の状態に復帰する。
【００４６】
高分子部材１０６の必要な変位量は、（クラッチクリアランス＋クラッチ摩耗量）×摩擦板枚数で計算される。クラッチクリアランスを０．３ｍｍ、クラッチ摩耗量を０．１ｍｍ、摩擦板枚数を４枚とすると、高分子部材１０６の必要な変位量は１．６ｍｍとなる。
高分子部材１０６の電圧印加時の発生力は、材料の比誘電率×真空の誘電率×（電圧／膜厚）２に比例し、変位量は、材料の比誘電率×真空の誘電率×（電圧／膜厚）２／弾性係数に比例するので、膜厚が小さい程大きい発生力と変位量が得られる。このため、高分子材料は、できるだけ薄いエラストマーをできるだけ多数積層して必要な変位量が得られるようにすることが好ましい。
【００４７】
図２に戻ると、高分子アクチュエータ１０３の第１電極板１０４は、第１接点１０７からドラム４１のプレート部４１ｂを経て、入力軸４を支持する変速機ケース６の軸受６ａに設けたブラシ等の接続部品１０９を介して、変速機ケース６の外部に設けた電源１１０の一方の電極に接続されている。同様に、高分子アクチュエータ１０３の第２電極板１０５は、第２接点１０８から、ドラム４１のプレート部４１ｂを経て、軸受６ａに設けたブラシ等の接続部品１１１を介して、電源１１０の他方の電極に、図示しない制御装置によりオンオフされるスイッチ１１２を介して、接続されている。
【００４８】
高分子アクチュエータ１０３は、図５（ａ）に示すように、内周縁ではなく、外周縁に切欠き１０３ａを設けてもよいし、図５（ｂ）に示すように貫通穴１０３ｂとしてもよい。このように切欠き１０３ａや貫通穴１０３ｂであれば、高分子アクチュエータ１０３を単体にすることができ、組立が容易になる。また、図５（ｃ）に示すように、周方向に複数（実施例では３個）に分割したセグメント状の高分子アクチュエータ１０３とし、分割された高分子アクチュエータ１０３間を通ってピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂが延びるようにしてもよい。このようにすれば、切欠き１０３ａや貫通穴１０３ｂよりも、組立時に摩擦板押圧部１０２ｂを高分子アクチュエータ１０３間に通すことが容易になる。
【００４９】
次に、摩擦締結装置１００Ａを用いた第１クラッチ４０の動作について説明する。
【００５０】
図２（ａ）を参照すると、第１クラッチ４０の非締結時には、ドラム４１及びその摩擦板１０１ａ、ピストン１０２、及び高分子アクチュエータ１０３は、入力軸４とともに回転し、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは停止している。第１クラッチ４０の締結指令によりスイッチ１１２がオンすると、電源１１０の電圧が高分子アクチュエータ１０３に印加される。これにより、図２（ｂ）に示すように、高分子アクチュエータ１０３の高分子部材１０６が軸方向に収縮する。この結果、ピストン１０２が摩擦板側に向かって移動し、高分子アクチュエータ１０３とドラム４１のプレート部４１ｂを貫通するピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂがドラム４１の摩擦板１０１ａ及びハブ４２の摩擦板１０１ｂを押圧するので、第１クラッチ４０が締結され、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは、ドラム４１及びその摩擦板１０１ａとともに回転し、ドラム４１の回転力がハブ４２を介して第１、第２ギヤセット１０、２０のサンギヤ１１、２１に伝達される。
【００５１】
第１クラッチ４０の解放指令によりスイッチ１１２がオフすると、高分子アクチュエータ１０３への電圧の印加が解消され、高分子アクチュエータ１０３の高分子部材１０６が固有の弾性により復帰する。この結果、ピストン１０２が反摩擦板側に向かって移動し、図２（ａ）の状態に復帰する。これにより、ドラム４１の摩擦板１０１ａ及びハブ４２の摩擦板１０１ｂの押圧が無くなるので、第１クラッチ４０が解放され、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは、ドラム４１及びその摩擦板１０１aとの回転同期から解放され、ドラム４１からハブ４２への回転力が遮断される。
【００５２】
前記第１実施形態では、ドラム４１のプレート部４１ｂを挟んで複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂと高分子アクチュエータ１０３とが設けられているので、高分子アクチュエータ１０３はドラム４１のスプラインから離れていて、ドラム４１のスプラインより小径にする必要がなくなり、高分子アクチュエータ１０３の径方向外側の容積縮小の制約を生じることがなく、高分子アクチュエータ１０３の容積を確保できる。
【００５３】
第１実施形態では、ピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂが高分子アクチュエータ１０３とドラム４１のプレート部４１ｂを貫通して摩擦板１０１ａ、１０１ｂを押圧するので、ピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂを摩擦板１０１ａ、１０１ｂの径方向中央に向かって真直ぐに延ばすことができる。このため、摩擦板押圧部１０２ｂを高分子アクチュエータ１０３の径方向内側を迂回する必要がなくなり、高分子アクチュエータ１０３の径方向内側の容積の縮小の制約がなくなる。また、高分子アクチュエータ１０３の容積を大きくとることができ、押圧力を増大することができる。さらに、ピストン１０２の摩擦板駆動部１０２ｂは軸方向に真直ぐに延びて摩擦板１０１ａ、１０１ｂの中央を押圧するので、ピストン１０２の剛性が高く、構成が簡単になるうえ、摩擦板１０１ａ、１０１ｂを安定して押圧することができる。
【００５４】
また、高分子アクチュエータ１０３の反摩擦板側の端面がピストン１０２に結合されているので、高分子アクチュエータ１０３の収縮力が直接ピストン１０２に伝わり、力の伝達ロスがない。
【００５５】
第１実施形態によれば、摩擦板１０１ａ、１０１ｂを押圧する高分子アクチュエータ１０３の押圧力が大きく、ピストン１０２の剛性が高く、構成が簡単で、組立が容易なクラッチを提供できる。
【００５６】
＜摩擦締結装置の第２実施形態＞
次に、第１ブレーキ６０、第２ブレーキ７０、第３ブレーキ８０に適用される摩擦締結装置１００Ｂの実施形態について説明する。第１ブレーキ６０、第２ブレーキ７０、第３ブレーキ８０の摩擦締結装置１００Ｂは基本的に同じ構造であるため、第１ブレーキ６０の摩擦締結装置１００Ｂを図６に基づいて説明する。
【００５７】
第１ブレーキ６０は、本発明の第１部材であるドラム６１が変速機ケース６と一体で回転しないこと、本発明の第２部材であるハブ６２が第１ギヤセット１０のリングギヤ１４である点を除いて、前述した第１クラッチ４０と同様の構成を有している。
【００５８】
ドラム６１は、図７に示すように、円環状のプレート部６１ａと、該プレート部６１ａの外周縁部の周３等配位置に軸方向に突出して設けられたスプライン６１ｂとで構成されている。ドラム６１は、図８に示すように、プレート部６１ｂを変速機ケース６の内面に周３等配位置に設けられた内側突出部６ｂの軸方向端面に当接し、変速機ケース６の外側から、内側突出部６ｂに形成された取付穴６ｃに固定ねじ６ｄを挿入し、該固定ねじ６ｄをスプライン６１ｂの軸方向端面に形成されたねじ穴６１ｃにねじ込むことで、変速機ケース６に固定されている。プレート部６１ａの内周縁には、ピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂが挿通される複数の切欠き６１ｄが形成されている。
【００５９】
摩擦締結装置１００Ｂは、第１クラッチ４０の摩擦締結装置１００Ａと相違する部分のみ以下に説明し、第１クラッチ４０の摩擦締結装置１００Ａと同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図７に示すように、ピストン１０２には、外周縁部の周３等配位置に変速機ケース６の内側突出部６ｂが位置するように切欠き１０２ｃが形成されている。高分子アクチュエータ１０３は、周方向に３分割され、分割された高分子アクチュエータ１０３間に、変速機ケース６の内側突出部６ｂが位置するとともに、ピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂが挿通されるように配置されている。
【００６１】
高分子アクチュエータ１０３の第１電極板１０４は、第１接点１０７から、変速機ケース６の内部を経て、電源１１０の一方の電極に接続されている。高分子アクチュエータ１０３の第２電極板１０５は、第２接点１０８から、変速機ケース６の内部を経て、電源１１０の他方の電極に、スイッチ１１２を介して、接続されている。
【００６２】
図７に示すピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂの周方向の位置は、切欠き１０２ｃと同じ位置にあるが、図９に示すように、切欠き１０２ｃと異なる位置に設けてもよい。この場合、図９（ａ）に示すように、ピストン６１の摩擦板押圧部１０２ｂの位置に合わせて、ドラム６１の切欠き６１ｄの位置を変更し、分割された高分子アクチュエータ１０３にはそれぞれ切欠き１０３ａを設ける。また、図９（ｂ）に示すように、ドラム６１には切欠きに代えて貫通穴６１ｅを設け、高分子アクチュエータ１０３にも、切欠きに代えて貫通穴１０３ｂを設けてもよい。さらに、図９（ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ１０３が周方向に６分割され、変速機ケース６の内側突出部６ｂが位置する分割された高分子アクチュエータ間とは異なる分割された高分子アクチュエータ間にピストン６１の摩擦板押圧部１０２ｂが通るようにしてもよい。
【００６３】
次に、摩擦締結装置１００Ｂを用いた第１ブレーキ６０の動作について説明する。
【００６４】
図６（ａ）を参照すると、第１ブレーキ６０の非締結時には、ドラム６１及びその摩擦板１０１ａ、ピストン１０２、及び高分子アクチュエータ１０３は静止し、ハブ６２及びその摩擦板１０１ｂは回転している。第１ブレーキ６０の締結指令によりスイッチ１１２がオンすると、電源１１０の電圧が高分子アクチュエータ１０３に印加される。これにより、図６（ｂ）に示すように、高分子アクチュエータ１０３の高分子部材１０６が軸方向に収縮する。この結果、ピストン１０２が摩擦板側に向かって移動し、ピストン１０２の摩擦板押圧部１０２ｂがドラム６１の摩擦板１０１ａ及びハブ６２の摩擦板１０１ｂを押圧するので、第１ブレーキ６０が締結され、ハブ６２及びその摩擦板１０１ｂは、その回転を停止する。
【００６５】
第１ブレーキ６０の解放指令によりスイッチ１１２がオフすると、高分子アクチュエータ１０３への電圧の印加が解消され、高分子アクチュエータ１０３の高分子部材１０６がその弾性により復帰する。この結果、ピストン１０２が反摩擦板側に向かって移動し、図６（ａ）の状態に復帰する。これにより、ドラム６１の摩擦板１０１ａ及びハブ６１の摩擦板１０１ｂに対する押圧が無くなるので、第１ブレーキ６０が解放され、ハブ６２及びその摩擦板１０１ｂは、その回転を再開する。
【００６６】
前記第２実施形態では、分割された高分子アクチュエータ１０３間に変速機ケース６の内側突出部６ｂが位置しているので、高分子アクチュエータ１０３の外径を変速機ケース６の内面まで拡大することができる。このため、高分子アクチュエータ１０３の径方向外側の容積縮小の制約を生じることなく、ドラム６１を変速機ケース６に締結固定することができ、高分子アクチュエータ１０３の容積の確保と、ドラム６１の取付を両立できる。
【００６７】
第２実施形態では、摩擦板１０１ａ、１０１ｂを押圧する高分子アクチュエータ１０３の押圧力が大きく、ピストン１０２の剛性が高く、構成が簡単で、組立が容易なブレーキを提供できる。
【００６８】
本発明は前記実施形態に限るものではなく、種々変更することができる。例えば、ブレーキに適用する場合、前記実施形態では、ギアセットのリングギアをハブとしたが、ピニオンのキャリアをハブとしてもよい。
【００６９】
前記実施形態では、ピストンの摩擦板押圧部１０２を周方向の３箇所に設けたが、もう３箇所追加して合計６箇所に設けてもよい。例えば、第１ブレーキでは、図１０（ａ）示すように、ピストン１０２に追加した３箇所の摩擦板押圧部１０２ｂが通るように、ドラム６１のプレート部６１ａに切欠き６１ｄを設け、高分子アクチュエータ１０３に切欠き１０３ａを設け、あるいは図１０（ｂ）に示すように、ドラム６１のプレート部６１ａに貫通穴６１ｅ、高分子アクチュエータ１０３に貫通穴１０３ｂを設ける。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係る摩擦締結装置は、自動車の変速機のクラッチ、ブレーキに
好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００７１】
１  自動変速機
６  変速機ケース
６ｂ  内側突出部
４１  第１クラッチ
４１  ドラム（第１部材）
４１ｂ  プレート部
４１ｃ  貫通穴
４２  ハブ（第２部材）
６０  第１ブレーキ
６１  ドラム（第１部材）
６１ｂ  プレート部
６１ｄ  切欠き
６２  ハブ（第２部材）
１００Ａ，１００Ｂ  摩擦締結装置
１０１ａ，１０１ｂ  摩擦板
１０２  ピストン
１０２ｂ  摩擦板押圧部
１０３  高分子アクチュエータ
１０３ａ  切欠き
１０３ｂ  貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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