湿式摩擦プレート
【課題】摩擦材の総面積の減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減を実現可能な湿式摩擦プレートを提供する。
【解決手段】クラッチ摩擦板２００は、平板環状の芯金２０１上に摩擦材２１０および油溝２２０を備えて構成されている。芯金２０１におけるクラッチプレート１０３に対向する側面には、複数の小片状の摩擦材２１０が芯金２０１の周方向に沿って油溝２２０を介してそれぞれ設けられている。摩擦材２１０は、連続的に並んで配置される５つの摩擦材２１０を一組とする摩擦材群２１１ごとに配置される。摩擦材群２１１を構成する摩擦材２１０は、各外側周縁部２１３および各内側周縁部２１４が芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が連続的に変化する円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａにそれぞれ形成されている。
【解決手段】クラッチ摩擦板２００は、平板環状の芯金２０１上に摩擦材２１０および油溝２２０を備えて構成されている。芯金２０１におけるクラッチプレート１０３に対向する側面には、複数の小片状の摩擦材２１０が芯金２０１の周方向に沿って油溝２２０を介してそれぞれ設けられている。摩擦材２１０は、連続的に並んで配置される５つの摩擦材２１０を一組とする摩擦材群２１１ごとに配置される。摩擦材群２１１を構成する摩擦材２１０は、各外側周縁部２１３および各内側周縁部２１４が芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が連続的に変化する円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａにそれぞれ形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油中で使用される湿式摩擦プレートに関するもので、特には、原動機と同原動機によって回転駆動される被動体との間に配置されて原動機の駆動力を被動体に伝達または遮断する摩擦クラッチ装置や同原動機による回転運動を制動するブレーキ装置に適した湿式摩擦プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、四輪自動車や二輪自動車などの車両においては、摩擦クラッチ装置やブレーキ装置が搭載されている。摩擦クラッチ装置は、エンジンなどの原動機の回転駆動力を車輪などの被動体に伝達または遮断するための機械装置である。また、ブレーキ装置は、原動機の回転駆動力を制動するための機械装置である。一般に、これらの摩擦クラッチ装置やブレーキ装置は、油中にて互いに対向配置される２つのプレート、具体的には、平板環状の芯金の表面に摩擦材を設けた湿式摩擦プレートと摩擦材がないプレーンプレートとを互いに押し付け合うことにより回転駆動力の伝達または制動が行なわれている。
【０００３】
このような摩擦クラッチ装置やブレーキ装置においては、これらの装置が搭載される車両の燃費向上を目的として所謂引き摺りトルクの低減が常に求められる。引き摺りトルクは、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとが離隔状態において、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの回転数の差に起因してこれら２つのプレート間に存在する油の粘性抵抗によって湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの間で伝達されるトルクであり、車両の燃費悪化の一因となるものである。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１には、湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板において、クラッチ摩擦板の周方向に沿って小片状の摩擦材を油溝を構成する隙間を介して配列するとともに、この摩擦材列に間欠的に油溝より幅広の間欠部を設けることによりクラッチオイルの排出性を高めて引き摺りトルクの低減を図ったクラッチ摩擦板が開示されている。この場合、上記特許文献１に記載のクラッチ摩擦板においては、摩擦材の総面積の減少率が１６．６％に対して引き摺りトルクの減少率が２４．２％となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３８９６３号公報
【０００６】
しかしながら、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの間に油が介在する湿式型の摩擦クラッチ装置やブレーキ装置においては、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの間で生じる引き摺りトルクの低減は常に求められるものであり、上記従来技術によって満足されるものではない。一般に、摩擦クラッチ装置やブレーキ装置における引き摺りトルクは、湿式摩擦プレートに設けられた摩擦材の総面積に依存することが知られている。すなわち、湿式摩擦プレートに設けられた摩擦材の総面積の減少とともに引き摺りトルクも減少する。しかし、摩擦材の総面積を減少させると摩擦クラッチ装置やブレーキ装置における回転駆動力の伝達能力や制動能力が低下するため、単純に摩擦材の総面積を減少させることはできない。
【０００７】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、摩擦材の総面積の減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減を実現可能な湿式摩擦プレートを提供することにある。
【発明の概要】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、平板環状に形成した芯金の表面に周方向に沿って複数の摩擦材を隙間を介して配置することにより各摩擦材間に隙間による油溝が形成された湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材は、芯金の径方向における外側周縁部および内側周縁部のうちの少なくとも一方の周縁部の芯金の回転中心からの距離が、互いに隣接する少なくとも２つの摩擦材からなる一組の摩擦材群内で連続的に変化する連続変化形状に形成されていることにある。
【０００９】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、摩擦材の外側周縁部および／または内側周縁部の芯金の回転中心に対する距離が、少なくとも２つの摩擦材間で連続的に変化する連続変化形状に形成されている。これにより、本発明者らによる実験によれば、従来技術に比べて、摩擦材の面積減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減が可能であることを確認した。このような効果を得た原因は、必ずしも明確ではないが、湿式摩擦プレートが回転する際に摩擦材が回転変位するリング状の変位領域に生じるリング状の油膜の外側周縁部および／または内側周縁部が摩擦材の外側周縁部および／または内側周縁部における連続変化形状によって乱れるため、連続的なリング状の油膜の形成の維持が困難となって油膜に部分的な分断が生じるからではないかと考えられる。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材における連続変化形状は、円弧形状であることにある。
【００１１】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、摩擦材における連続変化形状が円弧状に形成されているため、連続変化形状を直線状に形成した場合に比べて摩擦材の面積の減少を抑えることができる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、連続変化形状は、摩擦材における外側周縁部および内側周縁部にそれぞれ形成されていることにある。
【００１３】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、連続変化形状は、摩擦材における外側周縁部および内側周縁部にそれぞれ形成されているため、より効果的に油膜を分断することができ、結果として引き摺りトルクを低減することができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、互いに隣接する摩擦材群間にて外側周縁部側および内側周縁部側のうちの少なくとも一方の周縁部側にて互いに隣接する摩擦材の２つの各端部が、互いに芯金の径方向に段違いに形成されていることにある。
【００１５】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、互いに隣り合う２つの摩擦材群間にて外側周縁部および／また内側周縁部の各端部が互いに芯金の径方向に段違いに形成されている。これにより、湿式摩擦プレートが回転する際に摩擦材が回転変位するリング状の変位領域に連続的なリング状に形成される油膜の外側周縁部および／または内側周縁部を、前記段違いに形成され縁部によって乱れさせて油膜を分断するきっかけとすることができる。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、油溝は、互いに隣接する摩擦材群間にて互いに対向する摩擦材の２つの各縁部が、芯金の内周側から外周側に向かって接近または離隔する方向に延びて形成されることにより扇状に形成されていることにある。
【００１７】
このように構成した請求項５に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、摩擦材群間に設けられる油溝が芯金の内周側から外周側に向かって拡がるまたは狭まる扇状に形成されている。これにより、回転変位する湿式摩擦プレートにおける内側から外側への油の流通性が促進されるため、摩擦材の回転変位領域における連続的なリング状の油膜の生成を阻害することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板を備えた摩擦クラッチ装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す摩擦クラッチ装置内に組み込まれる本発明の一実施形態に係る湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明に係る摩擦材の形状と引き摺りトルクとの関係を明らかにするために、図１に示す本発明に係るクラッチ摩擦板における引き摺りトルクと従来のクラッチ摩擦板における引き摺りトルクと比較して示したグラフである。
【図４】本発明の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図９】従来技術に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る湿式摩擦プレートの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板２００を備えた摩擦クラッチ装置１００の全体構成を概略を模式的に示す断面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この摩擦クラッチ装置１００は、二輪自動車（オートバイ）における原動機であるエンジン（図示せず）の駆動力を被動体である車輪（図示せず）に伝達または遮断するための機械装置であり、同エンジンと変速機（トランスミッション）（図示せず）との間に配置されるものである。
【００２０】
（クラッチ摩擦板２００の構成）
摩擦クラッチ装置１００は、アルミニウム合金製のハウジング１０１を備えている。ハウジング１０１は、有底円筒状に形成されており、摩擦クラッチ装置１００の筐体の一部を構成する部材である。このハウジング１０１における図示左側側面には、入力ギア１０２がトルクダンパ１０２ａを介してリベット１０２ｂによって固着されている。入力ギア１０２は、エンジンの駆動により回転駆動する図示しない駆動ギアと噛合って回転駆動する。ハウジング１０１における内周面には、複数枚（本実施形態においては８枚）のクラッチプレート１０３がハウジング１０１の軸線方向に沿って変位可能、かつ同ハウジング１０１と一体回転可能な状態でスプライン嵌合によってそれぞれ保持されている。
【００２１】
クラッチプレート１０３は、後述するクラッチ摩擦板２００に押し当てられる平板環状の部品であり、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）材からなる薄板材を環状に打ち抜いて成形されている。これらのクラッチプレート１０３における各両側面（表裏面）には、後述するクラッチオイルを保持するための深さ数μｍ〜数十μｍの図示しない油溝が形成されている。また、クラッチプレート１０３における油溝が形成された各両側面（表裏面）には、耐摩耗性を向上させる目的で表面硬化処理がそれぞれ施されている。なお、この表面硬化処理については本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００２２】
ハウジング１０１の内部には、略円筒状に形成された摩擦板ホルダ１０４がハウジング１０１と同心で配置されている。この摩擦板ホルダ１０４の内周面には、摩擦板ホルダ１０４の軸線方向に沿って多数のスプライン溝が形成されており、同スプライン溝にシャフト１０５がスプライン勘合している。シャフト１０５は、中空状に形成された軸体であり、一方（図示右側）の端部側がニードルベアリング１０５ａを介して入力ギア１０２およびハウジング１０１を回転自在に支持するとともに、前記スプライン勘合する摩擦板ホルダ１０４をナット１０５ｂを介して固定的に支持する。すなわち、摩擦板ホルダ１０４は、シャフト１０５とともに一体的に回転する。一方、シャフト１０５における他方（図示左側）の端部は、二輪自動車における図示しない変速機に連結されている。
【００２３】
シャフト１０５の中空部には、軸状のプッシュロッド１０６がシャフト１０５における前記一方（図示右側）の端部から突出した状態で貫通して配置されている。プッシュロッド１０６は、シャフト１０５における一方（図示右側）の端部から突出した端部の反対側（図示左側）が二輪自動車における図示しないクラッチ操作レバーに連結されており、同クラッチ操作レバーの操作によってシャフト１０５の中空部内をシャフト１０５の軸線方向に沿って摺動する。
【００２４】
摩擦板ホルダ１０４の外周面には、複数枚（本実施形態においては７枚）のクラッチ摩擦板２００が前記クラッチプレート１０３を挟んだ状態で、摩擦板ホルダ１０４の軸線方向に沿って変位可能、かつ同摩擦板ホルダ１０４と一体回転可能な状態でスプライン嵌合によってそれぞれ保持されている。このクラッチ摩擦板２００が、本発明に係る湿式摩擦プレートに相当する。なお、クラッチプレート１０３は、前記従来技術におけるプレーンプレートに相当する。
【００２５】
クラッチ摩擦板２００は、詳しくは図２に示すように、平板環状の芯金２０１上に摩擦材２１０および油溝２２０を備えて構成されている。芯金２０１は、クラッチ摩擦板２００の基部となる部材であり、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）材からなる薄板材を略環状に打ち抜いて成形されている。このクラッチ摩擦板２００における前記クラッチプレート１０３に対向する側面、すなわち、芯金２０１におけるクラッチプレート１０３に対向する側面には、複数（本実施形態においては４０枚）の小片状の摩擦材２１０が芯金２０１の周方向に沿って隙間を介してそれぞれ設けられている。なお、図においては、摩擦材２１０を明確にするために点状のハッチングを施して示している（他の図においても同様）。
【００２６】
摩擦材２１０は、前記クラッチプレート１０３に対する摩擦力を向上させるものであり、摩擦抵抗の大きい紙材を４つの辺と４つの角（かど）からなる小片に成形して構成されている。この場合、各摩擦材２１０は、それぞれ芯金２０１の径方向の長さが同芯金２０１の環状部の幅より短い長さで形成されている。そして、これらの摩擦材２１０は、芯金２０１上において連続的に並んで配置される５つの摩擦材２１０を一組とする摩擦材群２１１ごとに配置される。
【００２７】
具体的には、一組の摩擦材群２１１を構成する５つの摩擦材２１０は、互いに隣接して対向する縁部２１２ａ，２１２ｂが互いに平行に形成されるとともに所定の隙間を介して配置される。また、この一組の摩擦材群２１１を構成する５つの摩擦材２１０は、各外側周縁部２１３および各内側周縁部２１４が芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が連続的に変化する円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａにそれぞれ形成されている。この円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、それぞれ芯金２０１の半径より十分に小さい互いに同一半径かつ同一中心の円弧によって構成されている。本発明者らの実験によれば、円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、芯金２０１の半径の概ね３／４以下の半径の円弧で形成するのが好適である。
【００２８】
そして、この摩擦材群２１１は、複数の摩擦材群２１１が前記各摩擦材２１０間の隙間と同じ隙間を介して芯金２０１上に同芯金２０１の周方向に沿って並べて配置される。本実施形態においては、８組の摩擦材群２１１が芯金２０１の周方向に沿って並べて配置されている。この場合、これらの各摩擦材２１０は、接着剤によって芯金２０１上にそれぞれ貼り付けられる。なお、摩擦材２１０は、クラッチ摩擦板２００とクラッチプレート１０３との摩擦力を向上させることができる素材で構成されていれば、紙材以外の素材、例えば、コルク材、ゴム材またはガラス材などを用いることもできる。
【００２９】
また、芯金２０１上に配置されるすべての各摩擦材２１０間に形成される隙間は、摩擦材２１０における芯材２０１の周方向の幅より十分短い長さに形成されて油溝２２０を構成する。油溝２２０は、クラッチ摩擦板２００の径方向内側および径方向外側に向ってクラッチオイルを導く流路であるとともにクラッチ摩擦板２２０とクラッチプレート１０３との間にクラッチオイルを存在させておくためのオイル保持部である。また、芯金２０１の内周部には、摩擦板ホルダ１０４とスプライン勘合させるための内歯状のスプライン２０２が形成されている。
【００３０】
一方、摩擦板ホルダ１０４の内部には、所定量のクラッチオイル（図示しない）が充填されているとともに、３つの筒状支持柱１０４ａがそれぞれ形成されている（図においては１つのみ示す）。クラッチオイルは、クラッチ摩擦板２００とクラッチプレート１０３との間に供給されてこれらのクラッチ摩擦板２００とクラッチプレート１０３との間で生じる摩擦熱の吸収や摩擦材２１０の摩耗を防止する。すなわち、この摩擦クラッチ装置１００は、所謂湿式多板摩擦クラッチ装置である。
【００３１】
また、３つの筒状支持柱１０４ａは、摩擦板ホルダ１０４の軸線方向外側（図示右側）に向って突出した状態でそれぞれ形成されており、摩擦板ホルダ１０４と同心の位置に配置された押圧カバー１０７がボルト１０８ａ，受け板１０８ｂおよびコイルバネ１０８ｃを介してそれぞれ組み付けられている。押圧カバー１０７は、クラッチ摩擦板２００の外径と略同じ大きさの外径の略円板状に形成されており、前記コイルバネ１０８ｃによって摩擦板ホルダ１０４側に押圧されている。また、押圧カバー１０７の内側中心部には、プッシュロッド１０６における図示右側先端部に対向する位置にリレーズベアリング１０７ａが設けられている。
【００３２】
（クラッチ摩擦板２００の作動）
次に、上記のように構成したクラッチ摩擦板２００の作動について説明する。このクラッチ摩擦板２００は、前記したように摩擦クラッチ装置１００内に組み付けられて用いられる。そして、この摩擦クラッチ装置１００は、前記したように、車両におけるエンジンと変速機との間に配置されるものであり、車両の操作者によるクラッチ操作レバーの操作によってエンジンの駆動力の変速機への伝達および遮断を行なう。
【００３３】
すなわち、車両の操作者（図示せず）がクラッチ操作レバー（図示せず）を操作してプッシュロッド１０６を後退（図示左側に変位）させた場合には、プッシュロッド１０６の先端部がリレーズベアリング１０７ａを押圧しない状態となり、押圧カバー１０７がコイルバネ１０８ｃの弾性力によってクラッチプレート１０３を押圧する。これにより、クラッチプレート１０３およびクラッチ摩擦板２００は、摩擦板ホルダ１０４の外周面にフランジ状に形成された受け部１０４ｂ側に変位しつつ互いに押し当てられて摩擦連結された状態となる。この結果、入力ギア１０２に伝達されたエンジンの駆動力がクラッチプレート１０３、クラッチ摩擦板２００、摩擦板ホルダ１０４およびシャフト１０５を介して変速機に伝達される。
【００３４】
一方、車両の操作者がクラッチ操作レバー（図示せず）を操作してプッシュロッド１０６を前進（図示右側に変位）させた場合には、プッシュロッド１０６の先端部がリレーズベアリング１０７ａを押圧する状態となり、押圧カバー１０７がコイルバネ１０８ｃの弾性力に抗しながら図示右側に変位して押圧カバー１０７とクラッチプレート１０３とが離隔する。これにより、クラッチプレート１０３およびクラッチ摩擦板２００は、押圧カバー１０７側に変位しつつ互いに押し当てられて連結された状態が解除されて互いに離隔する。この結果、クラッチプレート１０３からクラッチ摩擦板２００への駆動力の伝達が行われなくなり、入力ギア１０２に伝達されたエンジンの駆動力の変速機への伝達が遮断される。
【００３５】
このクラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００とが離隔した状態においては、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との直接的な摩擦接触が解消される一方で、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルによって両者は間接的に接続された状態となる。より具体的には、主として、クラッチ摩擦板２００における摩擦材２１０に接するクラッチオイルが粘性抵抗によって同摩擦材２１０に引き摺られるため、この引き摺られたクラッチオイルに接したクラッチプレート１０３がクラッチオイルの粘性抵抗によって引き摺られて回転速度が低下する。
【００３６】
この場合、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルは、主として、摩擦材２１０が回転変位するリング状の変位領域に対応してリング状の油膜になると考えられる。しかし、この場合、摩擦材２１０の外側周縁部２１３および内側周縁部２１４には、それぞれ全周に亘って５つの摩擦材２１０ごと、すなわち、摩擦材群２１１ごとに円弧状の凹凸を繰り返す連続変化形状２１３ａ，２１４ａがそれぞれ形成されている。このため、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在する連続的なリング状の油膜は、その外側周縁部および内側周縁部が摩擦材２１０の外側周縁部２１３および内側周縁部２１４の凹凸形状によって乱されることにより、連続的なリング状の油膜の形成の維持が困難となって部分的に油膜の厚さが薄くなったり油膜が分断されたりすると考えられる。
【００３７】
これにより、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルは、部分的に欠損した状態となりクラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との相互間のトルク伝達性能が低下する。この結果、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００とは、クラッチオイルを介した間接的な摩擦接触状態が緩和されて伝達されるトルク、すなわち、引き摺りトルクが減少する。
【００３８】
ここで、本発明者らによる実験結果について説明しておく。図３は、図９に示す従来技術に係るクラッチ摩擦板９０を用いた図示しない摩擦クラッチ装置における引き摺りトルクのピーク値と本発明に係るクラッチ摩擦板２００を用いた摩擦クラッチ装置１００における引き摺りトルクのピーク値とをそれぞれ示したグラフである。なお、図３において、縦軸のトルク値の値自体は、本発明の優位性の立証には不要であるため省略している。
【００３９】
本実験に用いた従来技術に係るクラッチ摩擦板９０は、図９に示すように、芯金９１の周方向に沿って小片状の摩擦材９２が油溝９３を介して貼り付けられているととともに、各摩擦材９２の外側周縁部９４および内側周縁部９５の芯金９１の回転中心Ｏからの距離Ｌ９４，Ｌ９５が全周に亘って一定距離で構成されている。すなわち、クラッチ摩擦板９０は、摩擦材９２の外側周縁部９４および内側周縁部９５が芯金９１と同心で互いに異なる半径の円弧で構成されている。そして、クラッチ摩擦板９０における摩擦材９２の総面積は１３７５ｍｍ２であり、クラッチ摩擦板２００における摩擦材２１０の総面積は１２６８ｍｍ２である。すなわち、クラッチ摩擦板９０の摩擦材９２に対するクラッチ摩擦板２００の摩擦材２１０の総面積の減少率は約７．８％である。また、従来技術に係る摩擦クラッチ装置は、本発明に係る摩擦クラッチ装置１００に対してクラッチ摩擦板２００を除いて同一の構成である。
【００４０】
図３に示す実験結果から明らかなように、本発明に係るクラッチ摩擦板２００を用いた摩擦クラッチ装置１００は、従来技術に係るクラッチ摩擦板９０を用いた摩擦クラッチ装置に対して約３０％の引き摺りトルクの低減を実現している。すなわち、本発明に係るクラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０の面積減少率が約７．８％に対して引き摺りトルクが約３０％低減しており、従来技術に係るクラッチ摩擦板９０に対して少ない面積減少率で極めて大きな引き摺りトルクの低減を実現している。
【００４１】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０の外側周縁部２１３および内側周縁部２１４の芯金２０１の回転中心Ｏに対する距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が、５つの摩擦材２１０間で連続的に変化する連続変化形状２１３ａ，２１４ａに形成されている。これにより、本発明者らによる実験によれば、従来技術に比べて、摩擦材２１０の面積減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減が可能であることを確認した。
【００４２】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記に示す各変形例においては、上記実施形態におけるクラッチ摩擦板２００と同様の構成部分にはクラッチ摩擦板２００に付した符号に対応する符号を付して、その説明は省略する。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４にそれぞれ連続変化形状２１３ａ，２１４ａが形成されている。しかし、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４うちの少なくとも一方の周縁部に形成されていればよい。例えば、図４に示すように、摩擦材２１０における外側周縁部２１３にのみ連続変化形状２１３ａを形成してもよいし、図５に示すように、摩擦材２１０における内側周縁部２１４にのみ連続変化形状２１４ａを形成してもよい。なお、図５に示すクラッチ摩擦板２００においては、内側周縁部２１４に形成した連続変化形状２１４ａを図２に示した連続変化形状２１４ａよりも曲率の大きい円弧で形成している。
【００４４】
また、上記実施形態においては、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４の各全周に亘って連続変化形状２１３ａ，２１４ａが形成されている。しかし、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、摩擦材２１０における少なくとも２つの摩擦材２１０間（すなわち摩擦材群２１１）で形成されていればよい。したがって、例えば、芯金２０１の周方向に沿って設けられた摩擦材２１０のうちの少なくとも一か所以上で互いに隣接する２つの摩擦材２１０間（すなわち摩擦材群２１１）に連続変化形状２１３ａおよび／または連続変化形状２１４ａを形成することができる。
【００４５】
また、上記実施形態においては、互いに異なる摩擦材群２１１に含まれて互いに隣接する２つの摩擦材２１０における各外側周縁部２１３の互いに隣接する２つの端部２１５ａ，２１５ｂは、それぞれ芯金２０１の回転中心Ｏからの各距離Ｌ２１３が互いに同一となる。また、互いに異なる摩擦材群２１１に含まれて互いに隣接する２つの摩擦材２１０における各内側周縁部２１４の互いに隣接する２つの端部２１６ａ，２１６ｂは、それぞれ芯金２０１の回転中心Ｏから各距離Ｌ２１４が互いに同一となる。すなわち、互いに隣接する摩擦材群２１１間において外側周縁部２１３側および内側周縁部２１４側でそれぞれ互いに隣接する各２つの端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂは、それぞれ芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が互いに同一となる。
【００４６】
しかし、例えば、図６に示すように、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて外側周縁部２１３側および内側周縁部２１４側でそれぞれ互いに隣接する各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂを芯金２０１の径方向に段違いに形成することにより、これら２つの各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂにおける芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４をそれぞれ異ならせるようにしてもよい。
【００４７】
これによれば、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在する連続的なリング状の油膜の外側周縁部および内側周縁部は、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて互いに段違いに形成された各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂによって乱されるため、連続的なリング状の油膜の形成の維持がより困難となって部分的に油膜の厚さが薄くなったり油膜が分断されたりする。これにより、より効果的に引き摺りトルクを低減することができる。なお、この場合、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて外側周縁部２１３側および内側周縁部２１４側でそれぞれ互いに隣接する各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂに対して、どちらか一方、すなわち、端部２１５ａ，２１５ｂまたは端部２１６ａ，２１６ｂに対して芯金２０１の径方向に段違いに形成するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、互いに隣接する２つの摩擦材群２１１間の隙間によって形成される油溝２２０の幅を一定に形成した。しかし、油溝２２０は、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて互いに対向する摩擦材２１０の２つの各縁部２１２ａ，２１２ｂが、芯金２０１の内周側から外周側に向かって接近または離隔する方向に延びて形成されることにより扇状に形成することもできる。例えば、図７に示すように、油溝２２０は、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて互いに対向する摩擦材２１０の２つの各縁部２１２ａ，２１２ｂが、芯金２０１の内周側から外周側に向かって離隔する方向に延びて形成することにより扇状に形成することができる。これによれば、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルがクラッチ摩擦板２００の内側から外側に向って流れる際の流動性が向上するため、引き摺りトルクのより効果的に低減することができる。
【００４９】
また、上記実施形態においては、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４にそれぞれ円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａが形成されている。この場合、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、互いに同じ半径の円弧で構成されている。しかし、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、芯金２０１の回転中心Ｏからの距離が一組の摩擦材群２１１内で連続的に変化する形状であればよく、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、円弧、曲線および直線を単独でまたはこれらを適宜組み合わせて構成することができる。この場合、連続変化形状２１３ａと連続変化形状２１４ａとを互いに異なる形状で構成することもできる。例えば、摩擦材２００の外側周縁部２１３に形成する連続変化形状２１３ａと内側周縁部２１４に形成する連続変化形状２１４ａとで互いに半径や中心位置などが異なる円弧に形成することができる。また、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、図８に示すように、直線状に形成することもできる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、一組の摩擦材群２１１を連続配置された５つの摩擦材２１０で構成した。しかし、一組の摩擦材群２１１は、互いに隣接する少なくとも２つの摩擦材２１０で構成されていればよい。例えば、一組の摩擦材群２１１は、２つ以上４つ以下、または６つ以上の摩擦材２１０でそれぞれ構成することができる。また、摩擦材２１０の数が互いに異なる複数種類の摩擦材群２１１によって一つのクラッチ摩擦板２００を構成することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、本発明に係る湿式摩擦プレートを摩擦クラッチ装置１００に用いられるクラッチ摩擦板２００に適用した例について説明した。しかし、本発明に係る湿式摩擦プレートは、油中で使用される湿式摩擦プレートであればよく、摩擦クラッチ装置１００ほかに、原動機による回転運動を制動するブレーキ装置に用いられる摩擦プレートにも適用できるものである。
【符号の説明】
【００５２】
Ｏ…回転中心、Ｌ２１３，Ｌ２１４，Ｌ９４，Ｌ９５…回転中心Ｏからの距離
９０…クラッチ摩擦板、９１…芯金、９２…摩擦材、９３…油溝、９４…外側周縁部、９５…内側周縁部、
１００…摩擦クラッチ装置、１０１…ウジング、１０２…入力ギア、１０３…クラッチプレート、１０４…摩擦板ホルダ、１０５…シャフト、１０６…プッシュロッド、１０７…押圧カバー、
２００…クラッチ摩擦板、２０１…芯金、２０２…スプライン、
２１０…摩擦板、２１１…摩擦材群、２１２ａ，２１２ｂ…縁部、２１３…外側周縁部、２１３ａ…連続変化形状、２１４…内側周縁部、２１４ａ…連続変化形状、２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂ…端部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油中で使用される湿式摩擦プレートに関するもので、特には、原動機と同原動機によって回転駆動される被動体との間に配置されて原動機の駆動力を被動体に伝達または遮断する摩擦クラッチ装置や同原動機による回転運動を制動するブレーキ装置に適した湿式摩擦プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、四輪自動車や二輪自動車などの車両においては、摩擦クラッチ装置やブレーキ装置が搭載されている。摩擦クラッチ装置は、エンジンなどの原動機の回転駆動力を車輪などの被動体に伝達または遮断するための機械装置である。また、ブレーキ装置は、原動機の回転駆動力を制動するための機械装置である。一般に、これらの摩擦クラッチ装置やブレーキ装置は、油中にて互いに対向配置される２つのプレート、具体的には、平板環状の芯金の表面に摩擦材を設けた湿式摩擦プレートと摩擦材がないプレーンプレートとを互いに押し付け合うことにより回転駆動力の伝達または制動が行なわれている。
【０００３】
このような摩擦クラッチ装置やブレーキ装置においては、これらの装置が搭載される車両の燃費向上を目的として所謂引き摺りトルクの低減が常に求められる。引き摺りトルクは、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとが離隔状態において、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの回転数の差に起因してこれら２つのプレート間に存在する油の粘性抵抗によって湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの間で伝達されるトルクであり、車両の燃費悪化の一因となるものである。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１には、湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板において、クラッチ摩擦板の周方向に沿って小片状の摩擦材を油溝を構成する隙間を介して配列するとともに、この摩擦材列に間欠的に油溝より幅広の間欠部を設けることによりクラッチオイルの排出性を高めて引き摺りトルクの低減を図ったクラッチ摩擦板が開示されている。この場合、上記特許文献１に記載のクラッチ摩擦板においては、摩擦材の総面積の減少率が１６．６％に対して引き摺りトルクの減少率が２４．２％となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３８９６３号公報
【０００６】
しかしながら、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの間に油が介在する湿式型の摩擦クラッチ装置やブレーキ装置においては、湿式摩擦プレートとプレーンプレートとの間で生じる引き摺りトルクの低減は常に求められるものであり、上記従来技術によって満足されるものではない。一般に、摩擦クラッチ装置やブレーキ装置における引き摺りトルクは、湿式摩擦プレートに設けられた摩擦材の総面積に依存することが知られている。すなわち、湿式摩擦プレートに設けられた摩擦材の総面積の減少とともに引き摺りトルクも減少する。しかし、摩擦材の総面積を減少させると摩擦クラッチ装置やブレーキ装置における回転駆動力の伝達能力や制動能力が低下するため、単純に摩擦材の総面積を減少させることはできない。
【０００７】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、摩擦材の総面積の減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減を実現可能な湿式摩擦プレートを提供することにある。
【発明の概要】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、平板環状に形成した芯金の表面に周方向に沿って複数の摩擦材を隙間を介して配置することにより各摩擦材間に隙間による油溝が形成された湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材は、芯金の径方向における外側周縁部および内側周縁部のうちの少なくとも一方の周縁部の芯金の回転中心からの距離が、互いに隣接する少なくとも２つの摩擦材からなる一組の摩擦材群内で連続的に変化する連続変化形状に形成されていることにある。
【０００９】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、摩擦材の外側周縁部および／または内側周縁部の芯金の回転中心に対する距離が、少なくとも２つの摩擦材間で連続的に変化する連続変化形状に形成されている。これにより、本発明者らによる実験によれば、従来技術に比べて、摩擦材の面積減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減が可能であることを確認した。このような効果を得た原因は、必ずしも明確ではないが、湿式摩擦プレートが回転する際に摩擦材が回転変位するリング状の変位領域に生じるリング状の油膜の外側周縁部および／または内側周縁部が摩擦材の外側周縁部および／または内側周縁部における連続変化形状によって乱れるため、連続的なリング状の油膜の形成の維持が困難となって油膜に部分的な分断が生じるからではないかと考えられる。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材における連続変化形状は、円弧形状であることにある。
【００１１】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、摩擦材における連続変化形状が円弧状に形成されているため、連続変化形状を直線状に形成した場合に比べて摩擦材の面積の減少を抑えることができる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、連続変化形状は、摩擦材における外側周縁部および内側周縁部にそれぞれ形成されていることにある。
【００１３】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、連続変化形状は、摩擦材における外側周縁部および内側周縁部にそれぞれ形成されているため、より効果的に油膜を分断することができ、結果として引き摺りトルクを低減することができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、互いに隣接する摩擦材群間にて外側周縁部側および内側周縁部側のうちの少なくとも一方の周縁部側にて互いに隣接する摩擦材の２つの各端部が、互いに芯金の径方向に段違いに形成されていることにある。
【００１５】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、互いに隣り合う２つの摩擦材群間にて外側周縁部および／また内側周縁部の各端部が互いに芯金の径方向に段違いに形成されている。これにより、湿式摩擦プレートが回転する際に摩擦材が回転変位するリング状の変位領域に連続的なリング状に形成される油膜の外側周縁部および／または内側周縁部を、前記段違いに形成され縁部によって乱れさせて油膜を分断するきっかけとすることができる。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記湿式摩擦プレートにおいて、摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、油溝は、互いに隣接する摩擦材群間にて互いに対向する摩擦材の２つの各縁部が、芯金の内周側から外周側に向かって接近または離隔する方向に延びて形成されることにより扇状に形成されていることにある。
【００１７】
このように構成した請求項５に係る本発明の他の特徴によれば、湿式摩擦プレートは、摩擦材群間に設けられる油溝が芯金の内周側から外周側に向かって拡がるまたは狭まる扇状に形成されている。これにより、回転変位する湿式摩擦プレートにおける内側から外側への油の流通性が促進されるため、摩擦材の回転変位領域における連続的なリング状の油膜の生成を阻害することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板を備えた摩擦クラッチ装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す摩擦クラッチ装置内に組み込まれる本発明の一実施形態に係る湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明に係る摩擦材の形状と引き摺りトルクとの関係を明らかにするために、図１に示す本発明に係るクラッチ摩擦板における引き摺りトルクと従来のクラッチ摩擦板における引き摺りトルクと比較して示したグラフである。
【図４】本発明の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の他の変形例に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【図９】従来技術に係るクラッチ摩擦板の外観を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る湿式摩擦プレートの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る湿式摩擦プレートとしてのクラッチ摩擦板２００を備えた摩擦クラッチ装置１００の全体構成を概略を模式的に示す断面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この摩擦クラッチ装置１００は、二輪自動車（オートバイ）における原動機であるエンジン（図示せず）の駆動力を被動体である車輪（図示せず）に伝達または遮断するための機械装置であり、同エンジンと変速機（トランスミッション）（図示せず）との間に配置されるものである。
【００２０】
（クラッチ摩擦板２００の構成）
摩擦クラッチ装置１００は、アルミニウム合金製のハウジング１０１を備えている。ハウジング１０１は、有底円筒状に形成されており、摩擦クラッチ装置１００の筐体の一部を構成する部材である。このハウジング１０１における図示左側側面には、入力ギア１０２がトルクダンパ１０２ａを介してリベット１０２ｂによって固着されている。入力ギア１０２は、エンジンの駆動により回転駆動する図示しない駆動ギアと噛合って回転駆動する。ハウジング１０１における内周面には、複数枚（本実施形態においては８枚）のクラッチプレート１０３がハウジング１０１の軸線方向に沿って変位可能、かつ同ハウジング１０１と一体回転可能な状態でスプライン嵌合によってそれぞれ保持されている。
【００２１】
クラッチプレート１０３は、後述するクラッチ摩擦板２００に押し当てられる平板環状の部品であり、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）材からなる薄板材を環状に打ち抜いて成形されている。これらのクラッチプレート１０３における各両側面（表裏面）には、後述するクラッチオイルを保持するための深さ数μｍ〜数十μｍの図示しない油溝が形成されている。また、クラッチプレート１０３における油溝が形成された各両側面（表裏面）には、耐摩耗性を向上させる目的で表面硬化処理がそれぞれ施されている。なお、この表面硬化処理については本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００２２】
ハウジング１０１の内部には、略円筒状に形成された摩擦板ホルダ１０４がハウジング１０１と同心で配置されている。この摩擦板ホルダ１０４の内周面には、摩擦板ホルダ１０４の軸線方向に沿って多数のスプライン溝が形成されており、同スプライン溝にシャフト１０５がスプライン勘合している。シャフト１０５は、中空状に形成された軸体であり、一方（図示右側）の端部側がニードルベアリング１０５ａを介して入力ギア１０２およびハウジング１０１を回転自在に支持するとともに、前記スプライン勘合する摩擦板ホルダ１０４をナット１０５ｂを介して固定的に支持する。すなわち、摩擦板ホルダ１０４は、シャフト１０５とともに一体的に回転する。一方、シャフト１０５における他方（図示左側）の端部は、二輪自動車における図示しない変速機に連結されている。
【００２３】
シャフト１０５の中空部には、軸状のプッシュロッド１０６がシャフト１０５における前記一方（図示右側）の端部から突出した状態で貫通して配置されている。プッシュロッド１０６は、シャフト１０５における一方（図示右側）の端部から突出した端部の反対側（図示左側）が二輪自動車における図示しないクラッチ操作レバーに連結されており、同クラッチ操作レバーの操作によってシャフト１０５の中空部内をシャフト１０５の軸線方向に沿って摺動する。
【００２４】
摩擦板ホルダ１０４の外周面には、複数枚（本実施形態においては７枚）のクラッチ摩擦板２００が前記クラッチプレート１０３を挟んだ状態で、摩擦板ホルダ１０４の軸線方向に沿って変位可能、かつ同摩擦板ホルダ１０４と一体回転可能な状態でスプライン嵌合によってそれぞれ保持されている。このクラッチ摩擦板２００が、本発明に係る湿式摩擦プレートに相当する。なお、クラッチプレート１０３は、前記従来技術におけるプレーンプレートに相当する。
【００２５】
クラッチ摩擦板２００は、詳しくは図２に示すように、平板環状の芯金２０１上に摩擦材２１０および油溝２２０を備えて構成されている。芯金２０１は、クラッチ摩擦板２００の基部となる部材であり、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）材からなる薄板材を略環状に打ち抜いて成形されている。このクラッチ摩擦板２００における前記クラッチプレート１０３に対向する側面、すなわち、芯金２０１におけるクラッチプレート１０３に対向する側面には、複数（本実施形態においては４０枚）の小片状の摩擦材２１０が芯金２０１の周方向に沿って隙間を介してそれぞれ設けられている。なお、図においては、摩擦材２１０を明確にするために点状のハッチングを施して示している（他の図においても同様）。
【００２６】
摩擦材２１０は、前記クラッチプレート１０３に対する摩擦力を向上させるものであり、摩擦抵抗の大きい紙材を４つの辺と４つの角（かど）からなる小片に成形して構成されている。この場合、各摩擦材２１０は、それぞれ芯金２０１の径方向の長さが同芯金２０１の環状部の幅より短い長さで形成されている。そして、これらの摩擦材２１０は、芯金２０１上において連続的に並んで配置される５つの摩擦材２１０を一組とする摩擦材群２１１ごとに配置される。
【００２７】
具体的には、一組の摩擦材群２１１を構成する５つの摩擦材２１０は、互いに隣接して対向する縁部２１２ａ，２１２ｂが互いに平行に形成されるとともに所定の隙間を介して配置される。また、この一組の摩擦材群２１１を構成する５つの摩擦材２１０は、各外側周縁部２１３および各内側周縁部２１４が芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が連続的に変化する円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａにそれぞれ形成されている。この円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、それぞれ芯金２０１の半径より十分に小さい互いに同一半径かつ同一中心の円弧によって構成されている。本発明者らの実験によれば、円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、芯金２０１の半径の概ね３／４以下の半径の円弧で形成するのが好適である。
【００２８】
そして、この摩擦材群２１１は、複数の摩擦材群２１１が前記各摩擦材２１０間の隙間と同じ隙間を介して芯金２０１上に同芯金２０１の周方向に沿って並べて配置される。本実施形態においては、８組の摩擦材群２１１が芯金２０１の周方向に沿って並べて配置されている。この場合、これらの各摩擦材２１０は、接着剤によって芯金２０１上にそれぞれ貼り付けられる。なお、摩擦材２１０は、クラッチ摩擦板２００とクラッチプレート１０３との摩擦力を向上させることができる素材で構成されていれば、紙材以外の素材、例えば、コルク材、ゴム材またはガラス材などを用いることもできる。
【００２９】
また、芯金２０１上に配置されるすべての各摩擦材２１０間に形成される隙間は、摩擦材２１０における芯材２０１の周方向の幅より十分短い長さに形成されて油溝２２０を構成する。油溝２２０は、クラッチ摩擦板２００の径方向内側および径方向外側に向ってクラッチオイルを導く流路であるとともにクラッチ摩擦板２２０とクラッチプレート１０３との間にクラッチオイルを存在させておくためのオイル保持部である。また、芯金２０１の内周部には、摩擦板ホルダ１０４とスプライン勘合させるための内歯状のスプライン２０２が形成されている。
【００３０】
一方、摩擦板ホルダ１０４の内部には、所定量のクラッチオイル（図示しない）が充填されているとともに、３つの筒状支持柱１０４ａがそれぞれ形成されている（図においては１つのみ示す）。クラッチオイルは、クラッチ摩擦板２００とクラッチプレート１０３との間に供給されてこれらのクラッチ摩擦板２００とクラッチプレート１０３との間で生じる摩擦熱の吸収や摩擦材２１０の摩耗を防止する。すなわち、この摩擦クラッチ装置１００は、所謂湿式多板摩擦クラッチ装置である。
【００３１】
また、３つの筒状支持柱１０４ａは、摩擦板ホルダ１０４の軸線方向外側（図示右側）に向って突出した状態でそれぞれ形成されており、摩擦板ホルダ１０４と同心の位置に配置された押圧カバー１０７がボルト１０８ａ，受け板１０８ｂおよびコイルバネ１０８ｃを介してそれぞれ組み付けられている。押圧カバー１０７は、クラッチ摩擦板２００の外径と略同じ大きさの外径の略円板状に形成されており、前記コイルバネ１０８ｃによって摩擦板ホルダ１０４側に押圧されている。また、押圧カバー１０７の内側中心部には、プッシュロッド１０６における図示右側先端部に対向する位置にリレーズベアリング１０７ａが設けられている。
【００３２】
（クラッチ摩擦板２００の作動）
次に、上記のように構成したクラッチ摩擦板２００の作動について説明する。このクラッチ摩擦板２００は、前記したように摩擦クラッチ装置１００内に組み付けられて用いられる。そして、この摩擦クラッチ装置１００は、前記したように、車両におけるエンジンと変速機との間に配置されるものであり、車両の操作者によるクラッチ操作レバーの操作によってエンジンの駆動力の変速機への伝達および遮断を行なう。
【００３３】
すなわち、車両の操作者（図示せず）がクラッチ操作レバー（図示せず）を操作してプッシュロッド１０６を後退（図示左側に変位）させた場合には、プッシュロッド１０６の先端部がリレーズベアリング１０７ａを押圧しない状態となり、押圧カバー１０７がコイルバネ１０８ｃの弾性力によってクラッチプレート１０３を押圧する。これにより、クラッチプレート１０３およびクラッチ摩擦板２００は、摩擦板ホルダ１０４の外周面にフランジ状に形成された受け部１０４ｂ側に変位しつつ互いに押し当てられて摩擦連結された状態となる。この結果、入力ギア１０２に伝達されたエンジンの駆動力がクラッチプレート１０３、クラッチ摩擦板２００、摩擦板ホルダ１０４およびシャフト１０５を介して変速機に伝達される。
【００３４】
一方、車両の操作者がクラッチ操作レバー（図示せず）を操作してプッシュロッド１０６を前進（図示右側に変位）させた場合には、プッシュロッド１０６の先端部がリレーズベアリング１０７ａを押圧する状態となり、押圧カバー１０７がコイルバネ１０８ｃの弾性力に抗しながら図示右側に変位して押圧カバー１０７とクラッチプレート１０３とが離隔する。これにより、クラッチプレート１０３およびクラッチ摩擦板２００は、押圧カバー１０７側に変位しつつ互いに押し当てられて連結された状態が解除されて互いに離隔する。この結果、クラッチプレート１０３からクラッチ摩擦板２００への駆動力の伝達が行われなくなり、入力ギア１０２に伝達されたエンジンの駆動力の変速機への伝達が遮断される。
【００３５】
このクラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００とが離隔した状態においては、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との直接的な摩擦接触が解消される一方で、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルによって両者は間接的に接続された状態となる。より具体的には、主として、クラッチ摩擦板２００における摩擦材２１０に接するクラッチオイルが粘性抵抗によって同摩擦材２１０に引き摺られるため、この引き摺られたクラッチオイルに接したクラッチプレート１０３がクラッチオイルの粘性抵抗によって引き摺られて回転速度が低下する。
【００３６】
この場合、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルは、主として、摩擦材２１０が回転変位するリング状の変位領域に対応してリング状の油膜になると考えられる。しかし、この場合、摩擦材２１０の外側周縁部２１３および内側周縁部２１４には、それぞれ全周に亘って５つの摩擦材２１０ごと、すなわち、摩擦材群２１１ごとに円弧状の凹凸を繰り返す連続変化形状２１３ａ，２１４ａがそれぞれ形成されている。このため、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在する連続的なリング状の油膜は、その外側周縁部および内側周縁部が摩擦材２１０の外側周縁部２１３および内側周縁部２１４の凹凸形状によって乱されることにより、連続的なリング状の油膜の形成の維持が困難となって部分的に油膜の厚さが薄くなったり油膜が分断されたりすると考えられる。
【００３７】
これにより、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルは、部分的に欠損した状態となりクラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との相互間のトルク伝達性能が低下する。この結果、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００とは、クラッチオイルを介した間接的な摩擦接触状態が緩和されて伝達されるトルク、すなわち、引き摺りトルクが減少する。
【００３８】
ここで、本発明者らによる実験結果について説明しておく。図３は、図９に示す従来技術に係るクラッチ摩擦板９０を用いた図示しない摩擦クラッチ装置における引き摺りトルクのピーク値と本発明に係るクラッチ摩擦板２００を用いた摩擦クラッチ装置１００における引き摺りトルクのピーク値とをそれぞれ示したグラフである。なお、図３において、縦軸のトルク値の値自体は、本発明の優位性の立証には不要であるため省略している。
【００３９】
本実験に用いた従来技術に係るクラッチ摩擦板９０は、図９に示すように、芯金９１の周方向に沿って小片状の摩擦材９２が油溝９３を介して貼り付けられているととともに、各摩擦材９２の外側周縁部９４および内側周縁部９５の芯金９１の回転中心Ｏからの距離Ｌ９４，Ｌ９５が全周に亘って一定距離で構成されている。すなわち、クラッチ摩擦板９０は、摩擦材９２の外側周縁部９４および内側周縁部９５が芯金９１と同心で互いに異なる半径の円弧で構成されている。そして、クラッチ摩擦板９０における摩擦材９２の総面積は１３７５ｍｍ２であり、クラッチ摩擦板２００における摩擦材２１０の総面積は１２６８ｍｍ２である。すなわち、クラッチ摩擦板９０の摩擦材９２に対するクラッチ摩擦板２００の摩擦材２１０の総面積の減少率は約７．８％である。また、従来技術に係る摩擦クラッチ装置は、本発明に係る摩擦クラッチ装置１００に対してクラッチ摩擦板２００を除いて同一の構成である。
【００４０】
図３に示す実験結果から明らかなように、本発明に係るクラッチ摩擦板２００を用いた摩擦クラッチ装置１００は、従来技術に係るクラッチ摩擦板９０を用いた摩擦クラッチ装置に対して約３０％の引き摺りトルクの低減を実現している。すなわち、本発明に係るクラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０の面積減少率が約７．８％に対して引き摺りトルクが約３０％低減しており、従来技術に係るクラッチ摩擦板９０に対して少ない面積減少率で極めて大きな引き摺りトルクの低減を実現している。
【００４１】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０の外側周縁部２１３および内側周縁部２１４の芯金２０１の回転中心Ｏに対する距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が、５つの摩擦材２１０間で連続的に変化する連続変化形状２１３ａ，２１４ａに形成されている。これにより、本発明者らによる実験によれば、従来技術に比べて、摩擦材２１０の面積減少を抑えつつ更なる引き摺りトルクの低減が可能であることを確認した。
【００４２】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記に示す各変形例においては、上記実施形態におけるクラッチ摩擦板２００と同様の構成部分にはクラッチ摩擦板２００に付した符号に対応する符号を付して、その説明は省略する。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４にそれぞれ連続変化形状２１３ａ，２１４ａが形成されている。しかし、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４うちの少なくとも一方の周縁部に形成されていればよい。例えば、図４に示すように、摩擦材２１０における外側周縁部２１３にのみ連続変化形状２１３ａを形成してもよいし、図５に示すように、摩擦材２１０における内側周縁部２１４にのみ連続変化形状２１４ａを形成してもよい。なお、図５に示すクラッチ摩擦板２００においては、内側周縁部２１４に形成した連続変化形状２１４ａを図２に示した連続変化形状２１４ａよりも曲率の大きい円弧で形成している。
【００４４】
また、上記実施形態においては、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４の各全周に亘って連続変化形状２１３ａ，２１４ａが形成されている。しかし、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、摩擦材２１０における少なくとも２つの摩擦材２１０間（すなわち摩擦材群２１１）で形成されていればよい。したがって、例えば、芯金２０１の周方向に沿って設けられた摩擦材２１０のうちの少なくとも一か所以上で互いに隣接する２つの摩擦材２１０間（すなわち摩擦材群２１１）に連続変化形状２１３ａおよび／または連続変化形状２１４ａを形成することができる。
【００４５】
また、上記実施形態においては、互いに異なる摩擦材群２１１に含まれて互いに隣接する２つの摩擦材２１０における各外側周縁部２１３の互いに隣接する２つの端部２１５ａ，２１５ｂは、それぞれ芯金２０１の回転中心Ｏからの各距離Ｌ２１３が互いに同一となる。また、互いに異なる摩擦材群２１１に含まれて互いに隣接する２つの摩擦材２１０における各内側周縁部２１４の互いに隣接する２つの端部２１６ａ，２１６ｂは、それぞれ芯金２０１の回転中心Ｏから各距離Ｌ２１４が互いに同一となる。すなわち、互いに隣接する摩擦材群２１１間において外側周縁部２１３側および内側周縁部２１４側でそれぞれ互いに隣接する各２つの端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂは、それぞれ芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４が互いに同一となる。
【００４６】
しかし、例えば、図６に示すように、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて外側周縁部２１３側および内側周縁部２１４側でそれぞれ互いに隣接する各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂを芯金２０１の径方向に段違いに形成することにより、これら２つの各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂにおける芯金２０１の回転中心Ｏからの距離Ｌ２１３，Ｌ２１４をそれぞれ異ならせるようにしてもよい。
【００４７】
これによれば、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在する連続的なリング状の油膜の外側周縁部および内側周縁部は、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて互いに段違いに形成された各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂによって乱されるため、連続的なリング状の油膜の形成の維持がより困難となって部分的に油膜の厚さが薄くなったり油膜が分断されたりする。これにより、より効果的に引き摺りトルクを低減することができる。なお、この場合、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて外側周縁部２１３側および内側周縁部２１４側でそれぞれ互いに隣接する各端部２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂに対して、どちらか一方、すなわち、端部２１５ａ，２１５ｂまたは端部２１６ａ，２１６ｂに対して芯金２０１の径方向に段違いに形成するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、互いに隣接する２つの摩擦材群２１１間の隙間によって形成される油溝２２０の幅を一定に形成した。しかし、油溝２２０は、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて互いに対向する摩擦材２１０の２つの各縁部２１２ａ，２１２ｂが、芯金２０１の内周側から外周側に向かって接近または離隔する方向に延びて形成されることにより扇状に形成することもできる。例えば、図７に示すように、油溝２２０は、互いに隣接する摩擦材群２１１間にて互いに対向する摩擦材２１０の２つの各縁部２１２ａ，２１２ｂが、芯金２０１の内周側から外周側に向かって離隔する方向に延びて形成することにより扇状に形成することができる。これによれば、クラッチプレート１０３とクラッチ摩擦板２００との間に存在するクラッチオイルがクラッチ摩擦板２００の内側から外側に向って流れる際の流動性が向上するため、引き摺りトルクのより効果的に低減することができる。
【００４９】
また、上記実施形態においては、クラッチ摩擦板２００は、摩擦材２１０における外側周縁部２１３および内側周縁部２１４にそれぞれ円弧状の連続変化形状２１３ａ，２１４ａが形成されている。この場合、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、互いに同じ半径の円弧で構成されている。しかし、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、芯金２０１の回転中心Ｏからの距離が一組の摩擦材群２１１内で連続的に変化する形状であればよく、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、円弧、曲線および直線を単独でまたはこれらを適宜組み合わせて構成することができる。この場合、連続変化形状２１３ａと連続変化形状２１４ａとを互いに異なる形状で構成することもできる。例えば、摩擦材２００の外側周縁部２１３に形成する連続変化形状２１３ａと内側周縁部２１４に形成する連続変化形状２１４ａとで互いに半径や中心位置などが異なる円弧に形成することができる。また、連続変化形状２１３ａ，２１４ａは、図８に示すように、直線状に形成することもできる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、一組の摩擦材群２１１を連続配置された５つの摩擦材２１０で構成した。しかし、一組の摩擦材群２１１は、互いに隣接する少なくとも２つの摩擦材２１０で構成されていればよい。例えば、一組の摩擦材群２１１は、２つ以上４つ以下、または６つ以上の摩擦材２１０でそれぞれ構成することができる。また、摩擦材２１０の数が互いに異なる複数種類の摩擦材群２１１によって一つのクラッチ摩擦板２００を構成することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、本発明に係る湿式摩擦プレートを摩擦クラッチ装置１００に用いられるクラッチ摩擦板２００に適用した例について説明した。しかし、本発明に係る湿式摩擦プレートは、油中で使用される湿式摩擦プレートであればよく、摩擦クラッチ装置１００ほかに、原動機による回転運動を制動するブレーキ装置に用いられる摩擦プレートにも適用できるものである。
【符号の説明】
【００５２】
Ｏ…回転中心、Ｌ２１３，Ｌ２１４，Ｌ９４，Ｌ９５…回転中心Ｏからの距離
９０…クラッチ摩擦板、９１…芯金、９２…摩擦材、９３…油溝、９４…外側周縁部、９５…内側周縁部、
１００…摩擦クラッチ装置、１０１…ウジング、１０２…入力ギア、１０３…クラッチプレート、１０４…摩擦板ホルダ、１０５…シャフト、１０６…プッシュロッド、１０７…押圧カバー、
２００…クラッチ摩擦板、２０１…芯金、２０２…スプライン、
２１０…摩擦板、２１１…摩擦材群、２１２ａ，２１２ｂ…縁部、２１３…外側周縁部、２１３ａ…連続変化形状、２１４…内側周縁部、２１４ａ…連続変化形状、２１５ａ，２１５ｂ，２１６ａ，２１６ｂ…端部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板環状に形成した芯金の表面に周方向に沿って複数の摩擦材を隙間を介して配置することにより各前記摩擦材間に前記隙間による油溝が形成された湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材は、
前記芯金の径方向における外側周縁部および内側周縁部のうちの少なくとも一方の周縁部の前記芯金の回転中心からの距離が、互いに隣接する少なくとも２つの前記摩擦材からなる一組の摩擦材群内で連続的に変化する連続変化形状に形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項２】
請求項１に記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材における前記連続変化形状は、円弧形状であることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記連続変化形状は、前記摩擦材における前記外側周縁部および前記内側周縁部にそれぞれ形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、
前記互いに隣接する前記摩擦材群間にて前記外側周縁部側および前記内側周縁部側のうちの少なくとも一方の周縁部側にて互いに隣接する前記摩擦材の２つの各端部が、互いに前記芯金の径方向に段違いに形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、
前記油溝は、
前記互いに隣接する前記摩擦材群間にて互いに対向する前記摩擦材の２つの各縁部が、前記芯金の内周側から外周側に向かって接近または離隔する方向に延びて形成されることにより扇状に形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項１】
平板環状に形成した芯金の表面に周方向に沿って複数の摩擦材を隙間を介して配置することにより各前記摩擦材間に前記隙間による油溝が形成された湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材は、
前記芯金の径方向における外側周縁部および内側周縁部のうちの少なくとも一方の周縁部の前記芯金の回転中心からの距離が、互いに隣接する少なくとも２つの前記摩擦材からなる一組の摩擦材群内で連続的に変化する連続変化形状に形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項２】
請求項１に記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材における前記連続変化形状は、円弧形状であることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記連続変化形状は、前記摩擦材における前記外側周縁部および前記内側周縁部にそれぞれ形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、
前記互いに隣接する前記摩擦材群間にて前記外側周縁部側および前記内側周縁部側のうちの少なくとも一方の周縁部側にて互いに隣接する前記摩擦材の２つの各端部が、互いに前記芯金の径方向に段違いに形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した湿式摩擦プレートにおいて、
前記摩擦材群は、互いに隣接して２組以上存在しており、
前記油溝は、
前記互いに隣接する前記摩擦材群間にて互いに対向する前記摩擦材の２つの各縁部が、前記芯金の内周側から外周側に向かって接近または離隔する方向に延びて形成されることにより扇状に形成されていることを特徴とする湿式摩擦プレート。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２２９７６５（Ｐ２０１２−２２９７６５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９０８０（Ｐ２０１１−９９０８０）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００１２８１７５）株式会社エフ・シー・シー (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００１２８１７５）株式会社エフ・シー・シー (109)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]