(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転体と第２の回転体との間を選択的に係合可能な油圧作動式多板クラッチ装置であって、
前記第１の回転体に連結され、内周面に第１スプラインの形成された円筒状のクラッチドラムと、
前記第２の回転体に連結され、外周面に第２スプラインの形成されたクラッチハブと、
前記クラッチドラムの前記第１スプラインに軸方向摺動自在に係合する複数の第１クラッチプレートと、
前記クラッチハブの前記第２スプラインに軸方向摺動自在に係合し、前記第１クラッチプレートと互い違いに配置された複数の第２クラッチプレートと、
前記クラッチドラム内に収容されて該クラッチドラムとの間にシリンダ室を画成するとともに、該シリンダ室内に導入された作動油により第１の方向に移動されて前記第１及び第２クラッチプレートを相互に圧接するクラッチピストンと、
前記クラッチピストンを前記第１の方向と反対方向の第２の方向に付勢するリターンスプリングとを具備し、
前記第１及び第２クラッチプレートの内前記クラッチピストンに対面するクラッチプレートの一部を、該クラッチピストン側に折り返した折り返し部を前記クラッチピストンと前記クラッチプレートとの間のクッションスプリングとして形成したことを特徴とする油圧作動式多板クラッチ装置。
【請求項２】
低温時に、クッションスプリングのバネ定数が低くなるように、前記折り返し部の少なくとも一部を形状記憶合金から形成したことを特徴とする請求項１記載の油圧作動式多板クラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機等に用いられる油圧作動式多板クラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機の多板クラッチは、回転軸に固定された円筒状のクラッチドラムを有している。クラッチドラムの内周部には第１クラッチプレートを係止支持するスプラインが回転軸と同方向に形成されており、複数枚の第１クラッチプレートがこのスプラインと係合する歯を有して、クラッチドラムと一体となって回転するように取り付けられている。
【０００３】
クラッチドラムの回転軸と同軸に、クラッチドラムと相対回転可能にクラッチハブが設けられており、このクラッチハブの外周にはクラッチドラムの内周部と同じく軸方向にスプラインが形成されている。
【０００４】
クラッチハブのスプラインに係合した第２クラッチプレートは各第１クラッチプレートの間に互い違いに配置されている。クラッチドラムの内側にはシリンダが形成され、このシリンダ内を軸方向に移動するピストンが配置されている。
【０００５】
このピストンはシリンダ内に供給される油圧によって作動し、ピストンの押圧力により第１クラッチプレートと第２クラッチプレートを相互に圧接して、クラッチドラムとクラッチハブ間で動力を伝達するようになっている。
【０００６】
シリンダ内の油圧が解除されると、リターンスプリングによりピストンが押し戻されて、第１クラッチプレートと第２クラッチプレートとの間の圧接が解除され、クラッチの係合が解除される。
【０００７】
このような構成を有する自動変速機の多板クラッチでは、気温が低い時エンジンがまだ温まらず、変速機の潤滑油が低温の時、クラッチプレート間に存在する潤滑油の粘性抵抗により、クラッチが解除状態であってもクラッチを引きずることがある。
【０００８】
このクラッチの引きずりを防止するために、形状記憶合金等を用いて、低温時にクラッチプレート間の隙間を大きくし、高温になったらこの隙間を小さくするようにした多板クラッチが特開平４−２４９６１９号公報に開示されている。
【０００９】
また、実用新案登録第２５８６１１２号公報には、クラッチピストンに形成した環状溝に環状ウエーブスプリングを収納し、クラッチ係合時のクッションとして作用させ、クラッチ係合ショックの緩和を行っている技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した実用新案登録第２５８６１１２号に開示された多板クラッチでは、ピストンに隣接するクラッチプレートと環状ウエーブスプリングは別部品であるため、接触面の磨耗が発生し、磨耗の結果生じた磨耗粉が油圧弁をロックさせる恐れがあるという問題がある。
【００１１】
また、低温時に変速ギヤを係合し、直ちにアクセルペダルを踏んだ時、クラッチを係合するための油圧立ち上がり時間が比較的長くかかってしまうため、エンジン回転数が吹き上がる等の問題がある。これを防止するため、従来は高価で複雑な制御を用いて、低温時に油圧を早く立ち上がる制御を行っている。
【００１２】
よって、本発明の目的は、磨耗粉を発生させずにクラッチ係合時のショック緩和を達成可能な油圧作動式多板クラッチ装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、低温時の油圧立ち上がり時間を短縮可能な油圧作動式多板クラッチ装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によると、第１の回転体と第２の回転体との間を選択的に係合可能な油圧作動式多板クラッチ装置であって、前記第１の回転体に連結され、内周面に第１スプラインの形成された円筒状のクラッチドラムと、前記第２の回転体に連結され、外周面に第２スプラインの形成されたクラッチハブと、前記クラッチドラムの前記第１スプラインに軸方向摺動自在に係合する複数の第１クラッチプレートと、前記クラッチハブの前記第２スプラインに軸方向摺動自在に係合し、前記第１クラッチプレートと互い違いに配置された複数の第２クラッチプレートと、前記クラッチドラム内に収容されて該クラッチドラムとの間にシリンダ室を画成するとともに、該シリンダ室内に導入された作動油により第１の方向に移動されて前記第１及び第２クラッチプレートを相互に圧接するクラッチピストンと、前記クラッチピストンを前記第１の方向と反対方向の第２の方向に付勢するリターンスプリングとを具備し、前記第１及び第２クラッチプレートの内前記クラッチピストンに対面するクラッチプレートの一部を、該クラッチピストン側に折り返した折り返し部を前記クラッチピストンと前記クラッチプレートとの間のクッションスプリングとして形成したことを特徴とする油圧作動式多板クラッチ装置が提供される。
【００１５】
クラッチプレートの一部をクラッチピストン側に折り返して、クラッチプレートとクッションスプリングを一体化したため、クラッチプレートとクッションスプリングの間の相対運動が無くなり、両者の相対運動に起因する磨耗粉の発生を防止できる。よって、従来のように磨耗粉が油圧弁をロックさせるような不具合を未然に防止することができる。
【００１６】
また、クッションスプリングがピストンによって押し潰されると、クッションスプリングは密着して一定の面圧が得られるので、ピストン押付面を平担化できる。その結果、ピストンの加工工数を削減でき、ピストン加工コストを抑えることができる。
【００１７】
さらに、従来型抜きされて捨てられていたクラッチプレートの中心部を折り返してクッションスプリングとして利用しているため、クラッチプレート材料の歩留まりを向上することができる。クラッチプレートとクッションスプリングを一体化したため、クラッチパックの全長を短縮できる。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、低温時に、クッションスプリングのバネ定数が低くなるように、前記折り返し部の少なくとも一部を形状記憶合金から形成した。
【００１９】
このようにクラッチプレートと一体化したクッションスプリングを形状記憶合金から形成すると、低温時にクッションスプリングのバネ定数が低くなることで、クラッチ解放時に、第１及び第２クラッチプレートを係合側に押圧するクッションスプリングの機能が低下し、クラッチの引きずりを防止できる。
【００２０】
さらに、油圧を早く立ち上げることができ、低温時に発生しやすいエンジン回転数の吹き上がり等を防止できる。常温時には、従来のクッションスプリングと同じ機能を発揮し、クラッチ係合時のショックを緩和できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明実施形態の多板クラッチ２の断面図が示されている。軸方向の油路５を有する回転軸４にスプライン８を介して環状フランジ６が取り付けられている。この環状フランジ６には有底円筒状のクラッチドラム１０が溶接されている。
【００２２】
クラッチドラム１０の内周部にはスプライン１２が形成されており、このスプライン１２に複数の第１クラッチプレート（クラッチディスク）１４，１６が軸方向摺動自在かつ周方向回転不能に取り付けられている。
【００２３】
回転軸４と同芯上に回転軸４と相対回転可能に取り付けられた変速用のギヤ１８はクラッチハブ２０と一体的に形成されている。クラッチハブ２０の外周にはスプライン２２が形成されており、このスプライン２２に複数の第２クラッチプレート２４が軸方向摺動自在かつ周方向回転不能に取り付けられている。
【００２４】
第１クラッチプレート１４，１６と第２クラッチプレート２４とは互い違いにそれぞれクラッチドラム１０のスプライン１２及びクラッチハブ２０のスプライン２２に取り付けられている。
【００２５】
クラッチドラム１０内には円板状のクラッチピストン２６が収容されており、クラッチピストン２６とクラッチドラム１０でシリンダ室２８を画成する。
【００２６】
シリンダ室２８と回転軸４の軸方向油路５とは、回転軸４に形成した油路３０、環状フランジ６に形成した油路３２，３４及びクラッチドラム１０に形成した油路３６を介して連通されている。
【００２７】
油路３０を挟んだ回転軸４の外周には一対のＯリング３８，４０が取り付けられており、油路３０からの油漏れを防止している。さらに、回転軸４に形成した油路４２を介してスプライン８が潤滑される。
【００２８】
クラッチドラム１０には環状のスプリング受け部４４が取り付けられており、この環状スプリング受け部４４とクラッチピストン２６の間にリターンスプリング４６が介装されている。
【００２９】
クラッチピストン２６に対面する、即ち最も近接する第１クラッチプレート１６は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、クラッチピストン２６側に折り返した複数の折り返し部１６ａを有しており、これらの折り返し部１６ａがクッションスプリングとして作用する。第１クラッチプレート１６の外周にはスプライン１２に係合する複数の歯１６ｂが一体的に形成されている。
【００３０】
折り返し部１６ａは、図３（Ａ）の下側半分に示すように、型抜きにより形成された伸長部分１７をクラッチピストン２６方向に折り返して形成されている。
【００３１】
折り返し部１６ａはある程度隙間を持たせて折り返し、スプリング機能を付与している。第１クラッチプレート１６のクラッチピストン２６と反対側は、第２クラッチプレート２４と摺動接触するので、この摺動接触に悪影響の出ない材料を選定して第１クラッチプレート１６を形成する。
【００３２】
以下、本実施形態の作用について説明する。油路３０，３２，３４，３６を介してシリンダ室２８内に作動油を供給すると、リターンスプリング４６の付勢力に抗してクラッチピストン２６が図で左方に移動し、クッションスプリングとして作用する折り返し部１６ａを介して第１クラッチプレート１６を左方に押圧し、第１クラッチプレート１４，１６と第２クラッチプレート２４を相互に圧接する。これにより、クラッチ２が係合し、回転軸４とギヤ１８が連結される。
【００３３】
シリンダ室２８内から作動油が排出されると、リターンスプリング４６の付勢力によりクラッチピストン２６を右方に移動させて、第１クラッチプレート１４，１６と第２クラッチプレート２４の圧接を解除し、即ちクラッチ２の係合を解除し、回転軸４とギヤ１８の連結を解除する。
【００３４】
本実施形態では、クラッチピストン２６に隣接する第１クラッチプレート１６を折り返して折り返し部１６ａを形成し、この折り返し部１６ａをクッションスプリングとして作用させたため、クラッチ２を繰り返して係合／係合解除したとしても、従来技術のようにクッションスプリングとクラッチプレートとの間で磨耗が発生することがなく、磨耗に起因する不具合を未然に防止することができる。
【００３５】
また、折り返し部１６ａがクラッチピストン２６によって押し潰されると、折り返し部１６ａがクラッチプレート１６に密着して一定の面圧が得られるので、ピストン押付面を平坦化できるため、加工工数を削減でき、クラッチピストン２６の加工コストを抑えることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、従来は型抜きにより捨てていた伸長部分１７を折り返して折り返し部１６ａを形成しているので、クラッチプレート１６を形成する材料の歩留まりを向上することができる。また、クラッチパックの全長を短縮化できる。
【００３７】
本実施形態の変形例として、上述した第１クラッチプレート１６の全体又は一部を２方向形状記憶合金製とすることができる。一部を形状記憶合金製とする場合には、折り返し部１６ａを形状記憶合金から作成する。形状記憶合金としては、原子パーセント比が５０対５０のＮｉ−Ｔｉ系合金が好ましいが、例えば銅系形状記憶合金等の他の形状記憶合金も採用可能である。
【００３８】
図４はＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金の温度特性を示している。高温時には、線４５で示すように荷重（スプリング力）とスプリング高さはリニアに変化する。即ち、バネ定数は一定であり、通常のスプリングと全く同様に機能する。
【００３９】
低温時には、線４７で示すように見かけのバネ定数が低くなる。その結果、折り返し部１６ａのバネ力が小さくなり、油圧を早く立ち上げ、迅速にクラッチ２を係合することが可能となる。
【００４０】
極低温時には、線４９で示すようにスプリング機能が喪失し、さらに油圧を早く立ち上げることが可能となり、クラッチ２を迅速に係合する。
【００４１】
極低温時には、折り返し部１６ａのスプリング機能が喪失乃至は低下するため、クラッチ解放時に、クラッチの引きずりを低減することができる。さらに、変速ギヤを係合して直ちにアクセルペダルを踏みこんだ場合にも、エンジン回転数の吹き上がりを防止することができる。
【００４２】
図５は形状記憶合金を使用した場合と従来のクッションスプリングを使用した場合の油圧立ち上がり特性を示している。常温では、曲線５１で示すように形状記憶合金を使用した場合も従来のクッションスプリングと同様に機能する。
【００４３】
しかし、低温時には、形状記憶合金を使用した場合には、曲線５３で示すように曲線５５で示される従来型のクッションスプリングに比較して、油圧の立ち上がり時間を短縮化できる。
【００４４】
図６（Ａ）は本発明第２実施形態の第１クラッチプレート５０の一部破断正面図を示している。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。図６（Ｃ）は折り返し方を変えた場合の図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【００４５】
本実施形態の第１クラッチプレート５０は折り返し部５０ａ，５０ａ´を外側から形成したものである。５０ｂはスプライン１２に係合する歯である。本実施形態の第１クラッチプレート５０も上述した第１実施形態の第１クラッチプレート１６と同様な効果を有している。
【００４６】
さらに、第１クラッチプレート５０を２方向形状記憶合金から形成した場合には、上述した第１実施形態の第１クラッチプレート１６を２方向形状記憶合金から形成した場合と同様な効果を有している。
【００４７】
図７を参照すると、本発明第２実施形態の多板クラッチ２Ａの断面図が示されている。本実施形態の多板クラッチ２Ａでは、図６（Ａ）に示した第２実施形態の第１クラッチプレート５０を採用している。
【００４８】
さらに、第１クラッチプレート５０の折り返し部５０ａがない部分に合わせてクラッチピストン２６に複数の突起５２を固着している。このようにピストン２６に複数の突起５２を固着することで、ピストン２６を第１クラッチプレート５０に押し付けた時の折り返し部５０ａのスプリング力を適性に制御できる。
【００４９】
突起５２がクラッチプレート５０に接触した後は、スプリング力を働かなくすることができ、所定の範囲内でのスプリング力の利用と、スプリング力を持たせた折り返し部を、完全に密着するまで使用しないため、折り返し部に過度の負担を与えることがない。
【００５０】
図８（Ａ）は本発明第３実施形態の第１クラッチプレート５４の平面図を示している。図８（Ｂ）は図８（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の８Ｃ−８Ｃ線断面図である。
【００５１】
本実施形態の第１クラッチプレート５４では、一つおきに高さの高い折り返し部５４ａと高さの低い折り返し部５４ａ´を形成している。折り返し部５４ａの高さをＨ１、折り返し部５４ａ´の高さをＨ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２である。５４ｂはクラッチドラム１０に形成したスプライン１２に係合する歯である。
【００５２】
本実施形態では、折り返し部５４ａ，５４ａ´を一つおきに高さを変えて折り返したため、図９に示すようなスプリング力（荷重）の非線形特性を得ることができる。
【００５３】
即ち、シリンダ室２８内に油圧が供給されると、初めは高さＨ１の折り返し部５４ａのスプリングの荷重のみで立ち上がり、クラッチピストン２６のストロークがａに達した所から、高さＨ２の折り返し部５４ａ´のスプリングの荷重も加わって、ピストンストロークａからピストンストロークｂまで荷重がリニアに増加する。このように、全体として非線形のスプリング特性を提供するころができる。
【００５４】
さらに、本実施形態の第１クラッチプレート５４も、上述した第１実施形態の第１クラッチプレート１６と同様な効果を有している。また、第１クラッチプレート５４を２方向形状記憶合金から形成した場合には、上述した第１実施形態の第１クラッチプレート１６を２方向形状記憶合金から形成した場合と同様な効果を有している。
【００５５】
また、本実施形態の変形例として、高さの異なる折り返し部の一方側のみを形状記憶合金で形成することも可能であり、非線形特性の一部を必要に応じて温度に関係して変化するように設定することも可能であり、様々に組み合わせて設計することができる。
【００５６】
上述した各実施形態ではクラッチドラム１０に取り付けた第１クラッチプレート１６，５０，５４にクッションスプリングとして作用する折り返し部を形成した例について説明したが、クラッチハブ２０に取り付けた第２クラッチプレート２４がクラッチピストン２６に対面する場合には、クラッチプレート２４にクッションスプリングとして作用する折り返し部を形成するようにする。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によると、クラッチプレートとクッションスプリングを一体的に形成したので、両者の間の相対運動が無くなり、磨耗に起因するトラブルを未然に防止することができる。
【００５８】
さらに、クッションスプリングとして機能する折り返し部がクラッチピストンによって押し潰されると、折り返し部がクラッチプレートに密着して一定の面圧が得られるので、ピストン押付面を平坦化できる。よって、加工工数を削減でき、クラッチピストンの加工コストを抑えることできる。
【００５９】
また、クラッチプレート全体又は少なくとも折り返し部を形状記憶合金から形成した場合には、低温時にクッションスプリングのバネ定数を小さくすることができるので、クラッチ解放時に、第１及び第２クラッチプレートを係合側に押圧するクッションスプリングの機能が低下し、クラッチの引きずりを防止乃至は低減することができる。
【００６０】
さらに、低温時には見かけのバネ定数が低くなるため、油圧を早く立ち上げることができ、低温時のエンジン回転数の吹き上がりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の多板クラッチの断面図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明第１実施形態の第１クラッチプレートの一部破断平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図である。
【図３】図３（Ａ）は第１実施形態の第１クラッチプレートの折り返し部形成方法を説明する平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線断面図である。
【図４】形状記憶合金からなる折り返し部のバネ特性の温度依存性を示す図である。
【図５】クッションスプリングとして形状記憶合金を使用した場合と従来のクッションスプリングを使用した場合の、油圧立ち上げ時間の関係を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明第２実施形態の第１クラッチプレートの一部破断平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図、図６（Ｃ）は折り返し方を変えた場合の図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７】本発明第２実施形態の多板クラッチの断面図である。
【図８】図８（Ａ）は本発明第３実施形態の第１クラッチプレートの平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の８Ｃ−８Ｃ線断面図である。
【図９】第３実施形態のクラッチプレート折り返し部の荷重特性（スプリング特性）を示す図である。
【符号の説明】
２，２Ａ  多板クラッチ
４  回転軸
１０  クラッチドラム
１２，２２  スプライン
１４，１６  第１クラッチプレート
１８  変速用ギヤ
２０  クラッチハブ
２４  第２クラッチプレート
２６  クラッチピストン
２８  シリンダ室
４６  リターンスプリング
１６ａ  折り返し部
５０，５４  第１クラッチプレート
５０ａ，５４ａ，５４ａ´  折り返し部
【図１】
0003961313.tif 000002
【図２】
0003961313.tif 000003
【図３】
0003961313.tif 000004
【図４】
0003961313.tif 000005
【図５】
0003961313.tif 000006
【図６】
0003961313.tif 000007
【図７】
0003961313.tif 000008
【図８】
0003961313.tif 000009
【図９】
0003961313.tif 000010