(57)【要約】【課題】  ヒートスポットの発生を防止するための冷却構造を有する湿式多板クラッチを提供する。【解決手段】  本発明の湿式多板クラッチ１０は、円環状のコアプレート１７の両側面に摩擦係合面を形成する摩擦材１９が固着された複数のフリクションプレート１４と、フリクションプレート１４の間に介装されて摩擦係合に供される複数のセパレータプレート１１，１３と、を有する。フリクションプレート１４は、摩擦材１９に穴１９ａを設けると共に、穴１９ａ内にコアプレート１７を貫通する複数の油穴１７ａを形成する。更に、セパレータプレート１１，１３は、ザグリ穴１１ｂ、１３ｂを円周方向に配置すると共に、ザグリ穴１１ｂ、１３ｂの内部にセパレータプレート１１，１３を貫通する複数の油穴１１ｃ、１３ｃを形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のコアプレートと、該コアプレートの両側面に固着され、摩擦係合面を形成する摩擦材とをそれぞれ有する複数のフリクションプレートと、
前記フリクションプレートの間に介装されて摩擦係合に供される複数のセパレータプレートと、を備えた湿式多板クラッチであって、
前記フリクションプレートは、前記摩擦材に円周方向に配置された複数の穴を設けると共に、前記コアプレートの前記穴により露出した部分に前記コアプレートを貫通する油穴を形成したことを特徴とする湿式多板クラッチ。
【請求項２】
前記摩擦材に円周方向に配置して設けられた前記穴の内部または近傍に前記コアプレートを貫通する複数の前記油穴を形成したことを特徴とする請求項１に記載の湿式多板クラッチ。
【請求項３】
前記摩擦材と摩擦係合する前記セパレータプレートの係合面に円周方向に配置された複数のザグリ穴を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿式多板クラッチ。
【請求項４】
円環状のコアプレートと、該コアプレートの両側面に固着され、摩擦係合面を形成する摩擦材とをそれぞれ有する複数のフリクションプレートと、
前記フリクションプレートの間に介装されて摩擦係合に供される複数のセパレータプレートと、を備えた湿式多板クラッチであって、
前記セパレータプレートは、前記摩擦材と摩擦係合する係合面に円周方向に配置された複数のザグリ穴を有することを特徴とする湿式多板クラッチ。
【請求項５】
前記セパレータプレートに設けられた前記ザグリ穴の内部に前記セパレータプレートを貫通する複数の油穴を形成したことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の湿式多板クラッチ。
【請求項６】
前記フリクションプレートは、前記セパレータプレートの間に挟まれ、動力の入力側部材および出力側部材のいずれにも連結されない浮動状態で配設されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の湿式多板クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式多板クラッチに関し、より詳細には、自動車、農業機械、建設機械等に用いられるオートマチックトランスミッションの湿式多板クラッチの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の湿式多板クラッチ装置１は、図７の要部拡大図に示すように、複数のセパレータプレート４がハウジング２に、また複数のフリクションプレート５がエンジンの入力軸３にそれぞれスプライン嵌合しており、セパレータプレート４とフリクションプレート５とが交互に配置されている。フリクションプレート５は、円盤状のコアプレート６と、コアプレート６の両側面に固着され、摩擦係合面を形成する摩擦材８とから構成されている。また、ピストン（図示せず）が、圧縮ばね（図示せず）によって一方向（セパレータプレート４およびフリクションプレート５から離間する方向）に付勢された状態でセパレータプレート４およびフリクションプレート５に対向して配設されている。そして、シリンダ室（図示せず）に圧油を供給して圧縮ばねのバネ力に抗してピストンを移動させ、セパレータプレート４とフリクションプレート５とを圧接することにより、エンジンの動力が入力軸３からフリクションプレート５およびセパレータプレート４を介してハウジング２に伝達される。また、シリンダ室の圧油を排出すると、圧縮ばねの力によりピストンが先と逆方向（セパレータプレート４およびフリクションプレート５から離間する方向）に移動してセパレータプレート４とフリクションプレート５とが離間し、クラッチが解放される。
【０００３】
セパレータプレート４は、クラッチの係合初期段階においてフリクションプレート５との摩擦熱により局所的に高温となって、いわゆるヒートスポットと呼ばれる焼付き跡が発生することがある。これは、セパレータプレート４が完全な平面ではなく、僅かに波打っているのでフリクションプレート５との係合時に局所的な接触が生じて接触部が加熱され、非接触側との間に温度差が発生する。これにより、セパレータプレート４の反りがより大きくなって、更に発熱する。このような現象が加速度的に生じてヒートスポットの発生に至るものである。ヒートスポットが発生すると、湿式多板クラッチ装置１の摩擦特性が変化するので、オートマチックトランスミッションの変速時の不快な衝撃（変速ショック）が大きくなる問題があった。また、近年の自動車エンジンの高性能化に伴ってオートマチックトランスミッションの伝達トルクも増加する傾向にあり、セパレータプレート４とフリクションプレート５との摩擦面における摩擦発熱量が大きくなっており、有効なヒートスポット対策が熱望されている。
【０００４】
発熱を抑制する従来の技術としては、フローティングディスクを用いて発熱原因となる滑り速度を低減させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、フリクションプレートの両側面に穴や溝を形成し、潤滑油を供給してセパレータプレートおよびフリクションプレートを冷却するものが開示されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−４９９２７号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−１４１５７０号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献３】特開２００２−３７２０７４号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている差動制限デファレンシャル装置は、本発明の湿式多板クラッチとは異なるものであるが、デファレンシャル装置を構成するデフケースとサイドギヤとに、互いに対向する円錐面を形成し、この円錐面間にコーンリングおよびフローティングプレートを配設してそれぞれの相対的な摺動速度を遅くすることにより発生熱量を低減させるようにしたものである。また、特許文献２に開示のフリクションプレート、および特許文献３に開示されている湿式多板クラッチは、摩擦材に半径方向の油通路を設け、潤滑油によってフリクションプレートおよびセパレータプレートを冷却するようにしたものである。しかし、いずれの手段によっても冷却効果は十分ではなく、更なる改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートスポットの発生を防止するための冷却構造を有する湿式多板クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  本発明の湿式多板クラッチは、円環状のコアプレートと、該コアプレートの両側面に固着され、摩擦係合面を形成する摩擦材とをそれぞれ有する複数のフリクションプレートと、
前記フリクションプレートの間に介装されて摩擦係合に供される複数のセパレータプレートと、を備えた湿式多板クラッチであって、
前記フリクションプレートは、前記摩擦材に円周方向に配置された複数の穴を設けると共に、前記コアプレートの前記穴により露出した部分に前記コアプレートを貫通する油穴を形成したことを特徴とする。
（２）（１）の湿式多板クラッチにおいて、前記摩擦材に円周方向に配置して設けられた前記穴の内部または近傍に前記コアプレートを貫通する複数の前記油穴を形成したことを特徴とする。
（３）（１）又は（２）の湿式多板クラッチにおいて、前記摩擦材と摩擦係合する前記セパレータプレートの係合面に円周方向に配置された複数のザグリ穴を設けたことを特徴とする。
（４）また、本発明の湿式多板クラッチは、円環状のコアプレートと、該コアプレートの両側面に固着され、摩擦係合面を形成する摩擦材とをそれぞれ有する複数のフリクションプレートと、
前記フリクションプレートの間に介装されて摩擦係合に供される複数のセパレータプレートと、を備えた湿式多板クラッチであって、
前記セパレータプレートは、前記摩擦材と摩擦係合する係合面に円周方向に配置された複数のザグリ穴を有することを特徴とする。
（５）（３）又は（４）の湿式多板クラッチにおいて、前記セパレータプレートに設けられた前記ザグリ穴の内部に前記セパレータプレートを貫通する複数の油穴を形成したことを特徴とする。
（６）（１）から（５）のいずれかの湿式多板クラッチにおいて、前記フリクションプレートは、前記セパレータプレートの間に挟まれ、動力の入力側部材および出力側部材のいずれにも連結されない浮動状態で配設されたことを特徴とする。
【０００８】
従って、（１）の湿式多板クラッチによれば、フリクションプレートの摩擦材に複数の穴を円周方向に配置して設け、コアプレートの該穴により露出した部分にコアプレートを貫通する油穴を形成したので、摩擦材の穴に潤滑油が貯留される。これによって、フリクションプレートとセパレータプレートとの摩擦面の発熱を抑制することができ、ヒートスポットの発生を防ぐことができる。
【０００９】
また、（２）の湿式多板クラッチによれば、摩擦材に設けられた穴の内部または近傍に、フリクションプレートを貫通する複数の油穴を形成したので、放熱面積が広くなりセパレータプレートの熱を効率よく放熱すると共に、潤滑油によってフリクションプレートとセパレータプレートを冷却することができる。
【００１０】
さらに、（３）の湿式多板クラッチによれば、摩擦材に穴が設けられたフリクションプレートに加え、セパレータプレートの係合面に複数のザグリ穴を円周方向に配置して設けたので、摩擦材の穴およびザグリ穴に潤滑油が貯留される。これによって、フリクションプレートとセパレータプレートとの摩擦面の発熱を抑制することができ、ヒートスポットの発生を防ぐことができる。
【００１１】
また、（４）の湿式多板クラッチによれば、セパレータプレートの係合面に複数のザグリ穴を円周方向に配置して設けたので、ザグリ穴に潤滑油が貯留される。これによって、フリクションプレートとセパレータプレートとの摩擦面の発熱を抑制することができる。
【００１２】
さらに、（５）の湿式多板クラッチによれば、セパレータプレートに設けられたザグリ穴の内部にセパレータプレートを貫通する複数の油穴を形成したので、セパレータプレートの放熱面積が広くなる。これにより、セパレータプレートの熱を効率よく放熱すると共に、潤滑油によって冷却することができる。
【００１３】
加えて、（６）の湿式多板クラッチによれば、フリクションプレートは、動力の入力側部材および出力側部材のいずれにも連結されない浮動状態で、セパレータプレートの間に挟まれて配設されているので、係合初期段階における相対的な滑り速度を遅くすることができる。これにより、摩擦による発生熱量を低減させてセパレータプレートのヒートスポットの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の湿式多板クラッチによれば、フリクションプレートおよび／またはセパレータプレートに穴またはザグリ穴を設け、更に該穴またはザグリ穴に複数の油穴を貫通させて形成したので、穴またはザグリ穴に潤滑油を貯留させて摩擦面の発熱を抑制し、更に広い放熱面積から効率よく摩擦熱を放熱して、セパレータプレートおよびフリクションプレートを冷却してヒートスポットの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る湿式多板クラッチを図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態である湿式多板クラッチの要部拡大縦断面図、図２は図１におけるフリクションプレートの正面図、図３は図２におけるＡ部拡大図、図４は図３におけるIV−IV矢視縦断面図である。また、図５は図１におけるセパレータプレートの正面図、図６は図５に於けるVI−VI矢視縦断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の湿式多板クラッチ１０は、入力側セパレータプレート１１と、出力側セパレータプレート１３と、フリクションプレート１４と、を備えている。入力側セパレータプレート１１は、エンジンからトルクが伝達される入力側部材である入力軸１５にスプライン嵌合し、また、出力側セパレータプレート１３は出力側部材であるハウジング１２にスプライン嵌合し、軸方向に移動可能且つ回転方向には拘束されて連結されている。フリクションプレート１４は、入力軸１５およびハウジング１２のいずれにも連結されない浮動状態で入力側セパレータプレート１１と出力側セパレータプレート１３とに狭持され、それぞれのプレートが交互に配置されて構成されている。
【００１８】
図２から図４に示すように、フリクションプレート１４は、円環状のコアプレート１７と複数の摩擦材１９とから構成されている。 摩擦材１９は、いわゆるペーパ摩擦材であり、図２に示す実施形態においては２０セグメントに分割されてコアプレート１７の両側面に接着等によって固着されている。１セグメントの摩擦材１９は略円弧状に形成されており、摩擦係合面を形成する。それぞれの摩擦材１９は、互いに僅かな隙間が設けられてコアプレート１７に固着され、該隙間は潤滑油溝２１として機能する。
【００１９】
それぞれの摩擦材１９の略中央には、穴１９ａが形成されており、従って、フリクションプレート１４は、摩擦材１９に円周方向に複数の穴１９ａが配置されている。また、図３に示すように、摩擦材１９の穴１９ａにより露出したコアプレート１７の露出部（穴１９ａの相当部分）には、摩擦材１９の穴１９ａの内部又は近傍にフリクションプレート１４を貫通する複数の油穴１７ａ（本実施形態では５個）が形成されている。例えば、直径Ｄが３ｍｍの穴１９ａの場合、直径ｄが０．５ｍｍの５個の油穴１７ａがコアプレート１７を貫通して形成されている。
なお、穴１９ａを多数配置し過ぎると摩擦材１９の強度が低下するので、コアプレート１７の外径（ｄｅ）と内径（ｄｉ）との半径方向差（（ｄｅ−ｄｉ）／２）をｔとしたとき、穴１９ａの直径Ｄとの関係を、Ｄ＜ｔ／３とすることが望ましい。更に、隣接する穴１９ａ同士の距離は、Ｄ以上とすることが望ましい。
【００２０】
図５および図６に示すように、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３は、スプライン嵌合のための爪部が内径側にある（入力側セパレータプレート１１）か、外径側にある（出力側セパレータプレート１３）かだけが異なり、その他の形状、構成は同一であるので、爪部１３ａが外径側に形成された出力側セパレータプレート１３を代表例にとって説明する。
【００２１】
出力側セパレータプレート１３は略リング状に形成されたものであり、外周部に湿式多板クラッチ１０のハウジング１２とスプライン嵌合するための複数対（図５に示す実施形態においては８対）の爪部１３ａが円周方向に等間隔で形成されている。
【００２２】
より具体的には、出力側セパレータプレート１３は、厚さ（ｔ１）が２．６５ｍｍの軟質板材（ＪＩＳ記号、ＹＳＨ）を、外径（ｄｅ’）１５１．５ｍｍ、内径（ｄｉ’）１３１．５ｍｍの略リング状に形成したものである。出力側セパレータプレート１３のピッチ円直径（ＰＣＤ）近傍には、例えば３２個のザグリ穴１３ｂが出力側セパレータプレート１３の両側面から円周方向に等間隔で形成されている。更に、ザグリ穴１３ｂの内部には、複数の油穴１３ｃ（本実施形態では５個）が出力側セパレータプレート１３を貫通して形成されている。
【００２３】
フリクションプレート１４およびセパレータプレート１３，１１は、油穴１７ａおよび１３ｃ，１１ｃが多いと機械的強度が低下するので、摩擦材１９の穴１９ａ一個の面積、およびセパレータプレート１３，１１のザグリ穴１３ｂ，１１一個の面積をＡ１、摩擦材１９の穴１９ａ一個当たりのコアプレート１７の油穴１７ａの面積の総和、およびセパレータプレート１３，１１のザグリ穴１３ｂ，１１ｂ一個当たりの油穴１３ｃ，１１ｃの面積の総和をＡ２、としたとき、０．０５＜Ａ２／Ａ１＜０．１４とすることが望ましい。
【００２４】
本実施形態の作用を説明する。図１に示すように、本実施形態の湿式多板クラッチ１０は、シリンダ室に圧油を供給すると、ピストンは圧縮ばねの力に抗して入力側セパレータプレート１１，出力側セパレータプレート１３およびフリクションプレート１４に接近する方向に移動し、入力側セパレータプレート１１，出力側セパレータプレート１３および浮動に配置されたフリクションプレート１４が圧接されて動力が伝達される。このとき、入力側セパレータプレート１１とフリクションプレート１４の一面、およびフリクションプレート１４の他の一面と出力側セパレータプレート１３とが摺接するが、入力側セパレータプレート１１の周速度をＶとすると、係合初期段階においては出力側セパレータプレート１３の周速度は０であり、フリクションプレート１４の周速度は略Ｖ／２となることが予測される。従って、入力軸とともに回転するフリクションプレート１４が挿入される場合と比較して、係合初期段階の滑り速度が小さくなり、摩擦による発熱が抑制され、ヒートスポットの発生を防止することができる。
【００２５】
また、隣接する摩擦材１９の隙間として設けられた潤滑油溝２１内を自動変速機油（ＡＴＦ）が通過することにより、それぞれの摺接面を潤滑すると共に、入力側セパレータプレート１１，出力側セパレータプレート１３およびフリクションプレート１４を冷却する。更に、摩擦材１９の穴１９ａ、および出力側セパレータプレート１３（入力側セパレータプレート１１を含む）のザグリ穴１３ｂ（１１ｂ）内に潤滑油が貯留されて効率よく摺接面が冷却される。
【００２６】
また、コアプレート１７に設けた多数の油穴１７ａ、および出力側セパレータプレート１３（入力側セパレータプレート１１を含む）に設けた多数の油穴１３ｃ（１１ｃ）により、放熱面積が広くなっているので、より多くの熱が放熱されて冷却効果が高まる。例えば、図３に示すように、摩擦材１９の穴１９ａの直径をＤ＝３ｍｍ、油穴１７ａの直径をｄ＝０．５ｍｍとすると、フリクションプレート１４に貫通穴を単体で設けた場合と比較して放熱面積は略１．５倍となり効率的な放熱が可能となる。
【００２７】
本実施形態の湿式多板クラッチ１０によれば、フリクションプレート１４の摩擦材１９に複数の穴１９ａを円周方向に配置して設け、該穴１９ａにより露出したコアプレート１７にコアプレート１７を貫通する油穴１７ａを形成したので、摩擦材１９の穴１９ａに潤滑油が貯留される。これによって、フリクションプレート１４と、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３との摩擦面の発熱を抑制することができ、ヒートスポットの発生を防ぐことができる。
【００２８】
また、本実施形態の湿式多板クラッチ１０によれば、摩擦材１９に設けられた穴１９ａの内部または近傍に、フリクションプレート１４を貫通する複数の油穴１７ａを形成したので、放熱面積が広くなり入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３の熱を効率よく放熱すると共に、潤滑油によってフリクションプレート１４、入力側セパレータプレート１１、および出力側セパレータプレート１３を冷却することができる。
【００２９】
また、本実施形態の湿式多板クラッチ１０によれば、摩擦材１９に穴１９ａが設けられたフリクションプレート１４に加え、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３の係合面に複数のザグリ穴１１ｂ、１３ｂを円周方向に配置して設けたので、ザグリ穴１１ｂ、１３ｂに潤滑油が貯留される。これによって、フリクションプレート１４と入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３との摩擦面の発熱を抑制することができ、ヒートスポットの発生を防ぐことができる。
【００３０】
更に、本実施形態の湿式多板クラッチ１０によれば、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３の係合面に複数のザグリ穴１１ｂ、１３ｂを円周方向に配置して設けたので、ザグリ穴１１ｂ、１３ｂに潤滑油が貯留される。これによって、フリクションプレート１４と入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３との摩擦面の発熱を抑制することができる。
【００３１】
更にまた、本実施形態の湿式多板クラッチ１０によれば、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３に設けられたザグリ穴１１ｂ、１３ｂの内部に入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３を貫通する複数の油穴１１ｃ、１３ｃを形成したので、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３の放熱面積が広くなる。これにより、入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３の熱を効率よく放熱すると共に、潤滑油によって冷却することができる。
【００３２】
また、本実施形態の湿式多板クラッチ１０によれば、フリクションプレート１４は、入力軸１５およびハウジング１２のいずれにも連結されない浮動状態で、入力側セパレータプレート１１と出力側セパレータプレート１３との間に挟まれて配設されているので、係合初期段階における相対的な滑り速度を遅くすることができる。これにより、摩擦による発生熱量を低減させて入力側セパレータプレート１１および出力側セパレータプレート１３のヒートスポットの発生を抑制することができる。
【００３３】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
また、本発明においては、湿式多板クラッチは入力側セパレータプレート、出力側セパレータプレート、およびこれらのセパレータプレートの間に浮動状態で狭持されたフリクションプレートとから構成されたものとして説明したが、これに限定されるものではなく、入力軸に連結されたフリクションプレートと、ハウジングに連結されたセパレータプレートと、を有する形式の湿式多板クラッチにおいても適用することができ、同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態である湿式多板クラッチの要部拡大縦断面図である。
【図２】図１におけるフリクションプレートの正面図である。
【図３】図２におけるＡ部拡大図である。
【図４】図３におけるIV−IV矢視縦断面図である。
【図５】図１におけるセパレータプレートの正面図である
【図６】図５に於けるVI−VI矢視縦断面図である
【図７】従来の湿式多板クラッチの要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０            湿式多板クラッチ  
１１            入力側セパレータプレート（セパレータプレート）
１２            ハウジング（出力側部材）
１３            出力側セパレータプレート（セパレータプレート）
１１ｂ、１３ｂ  ザグリ穴
１１ｃ、１３ｃ  油穴              
１４            フリクションプレート
１５                  入力軸（入力側部材）
１７            コアプレート            
１７ａ          油穴
１９            摩擦材
１９ａ          摩擦材の穴  
【図１】
2005351325.tif 000003
【図２】
2005351325.tif 000004
【図３】
2005351325.tif 000005
【図４】
2005351325.tif 000006
【図５】
2005351325.tif 000007
【図６】
2005351325.tif 000008
【図７】
2005351325.tif 000009