(57)【要約】【課題】変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保し、駆動抵抗の低減、軽量化及びコンパクト化を図ることができる摩擦締結装置を提供する。【解決手段】ドラム４１とハブ４２の間に設けられ、ドラムとハブに交互に係合する複数の摩擦板１０１ａ、１０１ｂと、該複数の摩擦板を押圧して互いに締結させる押圧部１０２ａを有するピストン１０２とを備えている。ドラムとピストンの間に、ピストンに軸方向の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。高分子アクチュエータの軸方向の変位に伴って生じる径方向の変位によりハブに対して動力伝達を行う動力伝達部１１３を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラムとハブの間に設けられ、前記ドラムと前記ハブに交互に係合する複数の摩擦板と、該複数の摩擦板を押圧して互いに締結させる押圧部を有するピストンとを備えた摩擦締結装置であって、
前記ドラムと前記ピストンの間に、前記ピストンに軸方向の押圧力を付与する高分子アクチュエータが設けられ、
前記高分子アクチュエータの軸方向の変位に伴って生じる径方向の変位により前記ハブに対して動力伝達を行う動力伝達部を備えた摩擦締結装置。
【請求項２】
前記高分子アクチュエータは、２つの電極板と、該２つの電極板の間に介在される高分子部材とからなり、一側の電極板が前記ドラムに結合され、他側の電極板が前記ピストンに結合されている請求項１に記載の摩擦締結装置。
【請求項３】
前記動力伝達部は、高分子アクチュエータの径方向の外面に接する基部と、前記ハブの内面に対向し、高分子アクチュエータの径方向の変位により前記ハブの内面に係合する係合部とを備えた請求項１又は２に記載の摩擦締結装置。
【請求項４】
前記動力伝達部の係合部は、前記摩擦板よりも低摩擦係数の摩擦部材からなり、前記ピストンによる押圧よりも先に動力伝達されるように構成されている請求項３に記載の摩擦締結装置。
【請求項５】
前記動力伝達部の係合部は、前記ハブと係合するドグクラッチからなり、前記ピストンによる押圧よりも後に動力伝達されるように構成されている請求項３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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明は前述の従来の問題に鑑みてなされたもので、変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保し、駆動抵抗の低減、軽量化及びコンパクト化を図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】
【０００８】
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。
【０００９】
請求項１の発明は、ドラムとハブの間に設けられ、前記ドラムと前記ハブに交互に係合する複数の摩擦板と、該複数の摩擦板を押圧して互いに締結させる押圧部を有するピストンとを備えた摩擦締結装置であって、
前記ドラムと前記ピストンの間に、前記ピストンに軸方向の押圧力を付与する高分子アクチュエータが設けられ、
前記高分子アクチュエータの軸方向の変位に伴って生じる径方向の変位により前記ハブに対して動力伝達を行う動力伝達部を備えている。
【００１０】
請求項１の発明では、前記高分子アクチュエータは、２つの電極板と、該２つの電極板の間に介在される高分子部材とからなり、一側の電極板が前記ドラムに結合され、他側の電極板が前記ピストンに結合されている。
【００１１】
請求項３の発明では、前記動力伝達部は、高分子アクチュエータの径方向の外面に接する基部と、前記ハブの内面に対向し、高分子アクチュエータの径方向の変位により前記ハブの内面に係合する係合部とを備えている。
【００１２】
請求項４の発明では、前記動力伝達部は、前記摩擦板よりも低摩擦係数の摩擦部材からなり、前記ピストンによる押圧よりも先に動力伝達されるように構成されている。
【００１３】
請求項５の発明では、前記動力伝達部は、前記ハブと係合するドグクラッチからなり、前記ピストンによる押圧よりも後に動力伝達されるように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ピストンの押圧部による摩擦板の押圧に加えて、動力伝達部によりハブに対して動力伝達を行うので、締結トルク量が増加し、変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保することができる。これにより、摩擦締結装置を油圧レスとすることができ、駆動抵抗の低減、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、高分子部材の軸方向の変位による軸方向の押圧力を電極版を介してピストンに直接付与することができるので、ピストンがコンパクトになり、構造が簡単になる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、動力伝達部が、高分子アクチュエータの径方向の外面に接する基部と、ハブの内面に対向し、高分子アクチュエータの径方向の変位によりハブの内面に係合する係合部とを備えているので、高分子アクチュエータの径方向の変位による押圧力をハブに確実に伝えることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、低摩擦係数の動力伝達部により動力伝達部とドラムとの間で滑らかにスリップを開始させ、その後ピストンの押圧部によりドラムとハブの間の摩擦板を締結させることができ、確実な動力伝達を行うことができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、ピストンの押圧部によりドラムとハブの間の摩擦板を締結させ、その後ドグクラッチによりドラムとハブを係合するので、確実な動力伝達を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】第１実施形態の摩擦締結装置の非締結時（ａ）及び締結時前半（ｂ）、締結時後半（ｃ）の状態を示す断面図。
【図３】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）を示す拡大断面図。
【図４】高分子アクチュエータの高分子部材の変形例を示す図。
【図５】図２（ａ）のV-V線断面図（ａ）及びその変形例（ｂ）を示す断面図。
【図６】第２実施形態の摩擦締結装置の非締結時（ａ）及び締結時前半（ｂ）、締結時後半（ｃ）の状態を示す断面図。
【図７】図６（ａ）のVII-VII線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
＜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、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１００Ａの実施形態を図２を参照して説明する。摩擦締結装置１００Ａは、クラッチとブレーキのいずれにも適用できるが、説明の便宜上、第１クラッチ４０に適用した場合について説明する。
【００３２】
第１クラッチ４０は、ドラム４１とハブ４２とを有する。第１クラッチ４０は、ドラム４１が、図２において左側に配置されて第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、ハブ４２が、右側に配置されて入力軸４に連結されている。
【００３３】
ドラム４１は、円筒形状を有し、回転又は停止している。ドラム４１は、一端に端壁41ａを有し、他端には後述する高分子アクチュエータ１０３の連結部１１３ｃが嵌入する軸方向に長い複数の切欠き４１ｂが形成されている。ドラム４１の内周面には、半径方向内方に延びる環状の後述する高分子アクチュエータ１３０を支持する支持壁４１ｃが形成されている。
【００３４】
ハブ４２は、ドラム４１より小径の円筒形状を有し、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の反ドラム側の一端に端壁42ａを有し、該端壁42ａは半径方向外方にさらに延長されて外周縁に円筒部４２ｂが形成されている。円筒部４２ｂは、ドラム４１より大径で、ドラム４１の切欠き４１ｂが形成された端部を覆うように形成されている。
【００３５】
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、複数の動力伝達部１１３とで構成されている。
【００３６】
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。
【００３７】
ピストン１０２は、円筒形状を有し、ドラム４１の支持壁４１ｃとハブ４２の外面との間に配設されている。ピストン１０２の摩擦板側の端部は、摩擦板１０１ａ、１０１ｂを押圧する押圧部１０２ａとなっている。ピストン１０２の反摩擦板側の端部は、後述する高分子アクチュエータ１３０の可動板１０５に結合されている。ピストン１０２はドラム４１の支持壁４１ｃの内周にスプライン結合されることが好ましい。
【００３８】
第１高分子アクチュエータ１０３は、図３に示すように、支持板１０４と、可動板１０５と、高分子部材１０６とで構成されている。
【００３９】
支持板１０４は、環状の形状を有し、図３に示すように、高分子部材１０６と対向する面には第１電極板１０４ａが一体に設けられている。支持板１０４と第１電極板１０４ａとの間は電気的に絶縁されている。支持板１０４の高分子部材と反対側の面は、ドラム４１の支持壁４１ｃに結合されている。第１電極板１０４ａは、第１端子１０４ｂに電気的に接続されている。第１端子１０４ｂは、ドラム４１の支持壁４１ｃに設けた第１接点１０７と接続されている。
【００４０】
可動板１０５は、環状の形状を有し、高分子部材１０６と対向する面には第２電極板１０５ａが一体に設けられている。可動板１０５と第２電極板１０５ａとの間は電気的に絶縁されている。可動板１０５の外周縁は、支持板１０４の外周縁と同径である。可動板１０５の内周縁は、支持板１０４の内径より小さい内径を有し、ピストン１０２の端面に決都合されている。第２電極板１０５ａは、第２端子１０５ｂに電気的に接続されている。第２端子１０５ｂは、ピストン１０２を介してドラム４１の支持壁４１ｃに設けた第２接点１１０と接続されている。
【００４１】
高分子部材１０６は、環状の形状を有し、一方の端面は支持板１０４の第１電極板１０４ａに接合され、他方の端面は可動板１０５の第２電極板１０５ａに接続されている。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の一方は支持板１０４の第１電極板１０４ａに接続され、他方は可動板１０５の第２電極板１０５ａに接続されている。第１電極板１０４ａと第２電極板１０５ａの間に電圧を印加すると、図３（ａ）の状態から、図３（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。
【００４２】
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１．２ｍｍ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で求められ、変位量は、材料の比誘電率×真空の誘電率×（電圧／膜厚）２／弾性係数で求められるので、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、高分子部材１０６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。また、複数の高分子アクチュエータ１０３を設けることで、１つの高分子アクチュエータ１０３で得られる発生力を高分子アクチュエータ１０３の数だけ倍増することができる。
【００４３】
高分子アクチュエータ１０３の支持板１０４の第１電極板１０４ａは、ドラム４１の軸受部を経て外部に設けた電源１０９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１０３ａの可動板１０５の第２電極板１０５ａは、ピストン１０２及びドラムの図示しない軸受部を経て、電源１０９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。
【００４４】
なお、高分子部材１０６は、図４（ａ）に示すように、周方向に複数に分割したセグメント状のもの、又は図４（ｂ）に示すように、複数の円形のものでもよい。
【００４５】
複数の動力伝達部１１３は、それぞれ、高分子アクチュエータ１０３の高分子部材１０６側に位置する基部1１１３ａと、ハブ４１の円筒部４２ｂ側に位置する係合部１１３ｂと、基部１１３ｂと係合部を連結する連結部１１３ｃとで構成されている。
【００４６】
基部１１３ａは、図５に示すように、高分子アクチュエータ１０３の高分子部材１０６に外接するリング形状を有する。基部１１３ａは、高分子部材１０６の面方向の伸長により、半径方向外方に弾性変形可能なものである。基部１１３は、図５（ｂ）に示すように、リング状でなく、周方向に分割したセグメント状とすることで、高分子部材１０６の面方向の伸長により弾性変形することなく、高分子部材１０６の面方向すなわち径方向の押圧力を直接ハブ４２に作用させることができる。
【００４７】
係合部１１３ｂは、ハブ４２の円筒部４２ｂの内面に沿う円弧状の係合面１１３ｄを有する。係合面１１３ｄは、第１摩擦板１０１ａと第２摩擦板１０１ｂの間の摩擦係数μ１よりも小さな摩擦係数μ２（μ２＜μ１）を有する。
【００４８】
連結部１１３ｃは、基部１１３ａの外面と係合部１１３ｂの内面を連結する複数のピン形状を有している。連結部１１３ｃは、ドラム４１の切欠き４１ｂに係合して、一端の基部１１３ａがドラム４１の内側に、他端の係合部１１３ｂがドラム４１の外側に位置するように配置されている。
【００４９】
複数の動力伝達部１１３は、図５に示すように、周方向に４箇所、等間隔に配置されている。動力伝達部１１３の数は、３個以上であればよく４個には限定されない。
【００５０】
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。
【００５１】
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、図示しない入力軸ともに回転し、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは停止又は回転している。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１０９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），（ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ１０３は、高分子部材１０６が軸方向（厚さ方向）に収縮し、半径方向（面方向）に伸張するように変位する。摩擦締結装置１１３は、高分子アクチュエータ１０３の変位の前半と後半で、２段階の締結動作を行う。
【００５２】
高分子アクチュエータ１０３の変位の前半では、図２（ｂ）に示すように、動力伝達部１１３の係合部１１３ｂがハブ４２の円筒部４２ｂの内面を押圧する。係合部１１３ｂの係合面１１３ｄは、摩擦係数μ２が小さいので、ハブ４２の円筒部４２ｂの内面に対して滑らかにスリップを開始する。ドラム４１からハブ４２への動力の伝達が緩やかに行われる。
【００５３】
高分子アクチュエータ１０３の変位の後半では、図２（ｃ）に示すように、高分子部材１０６の軸方向に収縮し、可動部材１０５がピストン１０２を押圧する。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の押圧部１０２ａ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。
【００５４】
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。これにより、可動部材１０５がピストン１０２を引き戻し、ピストン１０２が反摩擦板側に向かって移動し、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。一方、動力伝達部１１３が半径方向内方に後退し、動力伝達部１１３の係合部１１３ｂがドラム４１の円筒部４２ｂから離れる。この結果、第１クラッチ４０が解放され、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは、その回転を停止し、ドラム４１からハブ４２への回転力が遮断される。
【００５５】
前記実施形態の摩擦締結装置１００Ａでは、ピストン１０２の押圧部１０２ａによる摩擦板１０１ａ、１０１ｂの押圧に加えて、動力伝達部１１３によりハブ４２に対して動力伝達を行うので、締結トルク量が増加し、変位は大きいが押圧力が小さい高分子アクチュエータの押圧力の増大を確保することができる。これにより、摩擦締結装置１００Ａを油圧レスとすることができ、駆動抵抗の低減、自動変速機１の軽量化及びコンパクト化を図ることができる。
【００５６】
また、摩擦締結装置１００Ａは、高分子部材１０６の軸方向の変位による軸方向の押圧力を電極板１０４ａを有する可動板１０５を介してピストン１０２に直接付与することができるので、ピストン１０２がコンパクトになり、構造が簡単になる。
【００５７】
摩擦締結装置１００Ａは、動力伝達部１１３が、高分子アクチュエータ１０３の径方向の外面に接する基部１１３ａと、ハブ４２の内面に対向し、高分子アクチュエータ１０３の径方向の変位によりハブ４２の内面に係合する係合部１１３ｂとを備えているので、高分子アクチュエータ１０３の径方向の変位による押圧力をハブ４２に確実に伝えることができる。
【００５８】
さらに、摩擦締結装置１００Ａは、低摩擦係数の動力伝達部１１３により動力伝達部１１３とドラム４２との間で滑らかにスリップを開始させ、その後ピストン１０２の押圧部１０２ａによりドラム４１とハブ４２の間の摩擦板１０１ａ、１０１ｂを締結させることができ、確実な動力伝達を行うことができる。
【００５９】
＜摩擦締結装置の第２実施形態＞
前記第１実施形態の摩擦締結装置１００Ａでは、動力伝達部１１３に低摩擦係数の係合部１１３ｂを設けたが、動力伝達部１１３の係合部１１３ｂをドグクラッチとすることができる。
【００６０】
以下、図６に示すドグクラッチを用いた動力伝達部１１３を有する第２実施形態の摩擦締結装置１００Ｂを具体的に説明する。第２実施形態の摩擦締結装置１００Ｂは、ハブ４２の円筒部４２ｂの内面と動力伝達部１１３の係合部１１３ｂとの係合構造が異なる以外は、第１実施形態の摩擦締結装置１００Ａと同様の構成を有し、同様の作用効果を奏するので、同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
【００６１】
ハブ４２の円筒部４２ｂの内面には、図７に示すように、内周面の全面に凹凸１１３ｅが形成されている。一方、動力伝達部１１３の係合部１１３ｂの係合面１１３ｄには、ハブ４２の円筒部４２ｂの内面の凹凸１１３ｅと噛み合う凹凸１１３ｆが形成されている。これにより、ハブ４２の筒円部４２ｂと動力伝達部１１３の係合部１１３ｂはドグクラッチ機構を構成している。ハブ４２の円筒部４２ｂと動力伝達部１１３の係合部１１３ｂとのドグクラッチ機構による係合は、ピストン１０２による押圧の後、すなわち、ドラム４２とハブ４２の第１摩擦板１０１ａと第２摩擦板１０１ｂとの摩擦締結の後に行われるように構成されている。
【００６２】
次に、摩擦締結装置１００Ｂを用いた第１クラッチ４０の動作について説明する。
【００６３】
図６（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、図示しない入力軸ともに回転し、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは停止又は回転している。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１０９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），（ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ１０３は、高分子部材１０６が軸方向（厚さ方向）に収縮し、半径方向（面方向）に伸張するように変位する。摩擦締結装置１１３は、高分子アクチュエータ１０３の変位の前半と後半で、２段階の締結動作を行う。
【００６４】
高分子アクチュエータ１０３の変位の前半では、図６（ｂ）に示すように、高分子部材１０６の軸方向に収縮により、可動部材１０５がピストン１０２を押圧する。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の押圧部１０２ａ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。
【００６５】
高分子アクチュエータ１０３の変位の後半では、図６（ｃ）に示すように、動力伝達部１１３の係合部１１３ｂの凹凸１１３ｆとハブ４２の円筒部４２ｂの内面の凹凸１１３eとが互いに係合して、ドラム４１とハブ４２が確実に締結さされる。
【００６６】
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。これにより、まず、動力伝達部１１３の係合部１１３ｂとドラム４２の円筒部４２ｂとの係合が解放される。次に、可動部材１０５がピストン１０２を引き戻し、ピストン１０２が反摩擦板側に向かって移動して、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。これにより、図６（ａ）状態に戻り、第１クラッチ４０が解放され、ハブ４２及びその摩擦板１０１ｂは、その回転を停止し、ドラム４１からハブ４２への回転力が遮断される。
【００６７】
摩擦締結装置１００Ｂでは、ピストン１０２の押圧部１０２ａによりドラム４１とハブ４２の間の摩擦板１０１ａ、１０１ｂを締結させ、その後ドグクラッチによりドラム４１とハブ４２を係合するので、確実な動力伝達を行うことができる。
【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。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
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】
【００７０】
１  自動変速機
４１  ドラム
４２  ハブ
４２ｂ  円筒部
１００Ａ，１００Ｂ  摩擦締結装置
１０１ａ，１０１ｂ  摩擦板
１０２  ピストン
１０２ａ  押圧部
１０３  高分子アクチュエータ
１０４  支持板
１０５  可動板
１０６  高分子部材
１１３  動力伝達部
１１３ａ  基部
１１３ｂ  係合部
１１３ｃ  連結部
１１３ｄ  係合面
１１３ｅ  凹凸（ドグクラッチ）
１１３ｆ  凹凸（ドグクラッチ）
【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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