JP2009185928A

JP2009185928A - 摩擦係合装置

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Publication number: JP2009185928A
Application number: JP2008027435A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Fujita; 浩文藤田; Kazuyuki Watanabe; 和之渡辺; Junichi Inoue; 純一井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】摩擦材の耐久性を向上させることができる摩擦係合装置を提供すること。
【解決手段】第２の環状プレート１３の円周方向に沿って延在する外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を設けるとともに、外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を介して押圧する外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を設け、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時と解放時に応じて外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を使い分けるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、摩擦係合装置に関し、特に、自動変速機等に設けられ、複数の環状プレートの係合および解放を行うことにより変速を行う摩擦係合装置に関する。

一般に、自動車等の車両に搭載される自動変速機には、自動変速機の動力伝達経路を変更するため、摩擦係合装置が備えられているものがある。このような摩擦係合装置は、例えば、油圧制御装置から供給される油圧に基づきピストンを駆動制御することにより、複数の環状プレートの係合および解放を行うことで、クラッチ装置やブレーキ装置の係合および解放を行うようになっている。

従来のこの種の摩擦係合装置としては、例えば、クラッチドラムの内周面に設けられた第１の環状プレートと、遊星歯車装置のサンギヤの外周面に設けられ、両面に摩擦材が貼付された第２の環状プレートと、第１の環状プレートまたは第２の環状プレートを押圧するピストンとを備えており、ピストンにより第１の環状プレートまたは第２の環状プレートを押圧して摩擦材を介して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートを係合することにより、サンギヤからクラッチドラムにエンジンの動力を伝達し、ピストンの押圧を解除することにより、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合を解放してサンギヤからクラッチドラムにエンジンの動力を伝達するの停止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
ところで、このような構成を有する摩擦係合装置に使用される摩擦材にあっては、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時と解放時とでそれぞれ有利な摩擦特性がある。

具体的には、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時の摩擦材の摩擦特性は、図１１のように示される。図１１において、一点鎖線で示す差回転は、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの回転速度の差、破線で示すトルクは、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時の面圧であり、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合過程における初期係合の摩擦係数を初期動摩擦係数（μｉ）、係合中期の摩擦係数を中期動摩擦係数（μｄ）、係合終期の摩擦係数を最終動摩擦係数（μｏ）とすると、初期係合から係合終期直前までの摩擦材の動摩擦係数を最適な線図となるようにする必要がある。

ここで、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時において、最終動摩擦係数（μｏ）が低いと、変速時間が長くなり、最終動摩擦係数（μｏ）が高いと、トルク変動が大きくなって変速ショックが大きくなってしまい、さらに、中期動摩擦係数（μｄ）が低いと（図１１の破線ａで示す）、図１２に示すようにトルク抜けが生じて変速時間が長くなるとともに、耐久性が悪化してしまうという不具合が発生してしまうことがあり、係合時の摩擦材の摩擦係数を最適なものに設定する必要がある。

一方、第２の環状プレートおよび第１の環状プレートの解放時には、トルク抜けが生じないように安定した摩擦特性が必要となっている。
特開２００７−２９９１号公報

しかしながら、このような従来の摩擦係合装置にあっては、ピストンが常に第１の環状プレートまたは第２の環状プレートを介して摩擦材の特定部分、例えば、放射方向内周側や放射方向外周側を押圧するようになっているため、摩擦材の放射方向内周側や放射方向外周側に熱負荷が集中してしまい、摩擦材の摩耗や焼けが発生してしまい、摩擦材の耐久性が悪化してしまうおそれがある。

仮に、ピストンによって第１の環状プレートまたは第２の環状プレートを介して摩擦材の中心を押圧したり、摩擦材の広い部分を押圧した場合でも、第１の環状プレートや第２の環状プレートの剛性等によって摩擦材の放射方向内周側や放射方向外周側に熱負荷が集中してしまい、摩擦材の摩耗や焼けを十分に抑制することができないおそれがある。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、摩擦材の耐久性を向上させることができる摩擦係合装置を提供することを目的とする。

本発明に係る摩擦係合装置は、上記目的を達成するため、（１）第１の支持部材の内周面に設けられ、前記第１の支持部材の軸線方向に配置された複数の第１の環状プレートと、前記第１の支持部材の内部に位置する第２の支持部材の外周面に設けられ、前記第１の環状プレートの間に交互に介装されるように前記第２の支持部材の軸線方向に配置された複数の第２の環状プレートと、前記第１の環状プレートと前記第２の環状プレートの係合および解放を行う係合解放手段と、前記第１の環状プレートまたは前記第２の環状プレートの両面に設けられた摩擦材とを備えた摩擦係合装置において、前記摩擦材が、前記第１の環状プレートまたは前記第２の環状プレートの円周方向に沿って延在する外周側摩擦材と、前記外周側摩擦材に対して放射方向内方に位置して前記第１の環状プレートまたは前記第２の環状プレートの円周方向に沿って延在する内周側摩擦材とを含んで構成され、前記係合解放手段が、前記外周側摩擦材を介して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートが係合するように前記第１の環状プレートおよび前記第２の環状プレートの放射方向外方を押圧する外周側ピストン部材と、前記内周側摩擦材を介して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートが係合するように前記第１の環状プレートおよび前記第２の環状プレートの放射方向内方を押圧する内周側ピストン部材とを含んで構成されている。

この構成により、第１の環状プレートまたは第２の環状プレートの円周方向に沿って延在する外周側摩擦材および内周側摩擦材を設けるとともに、外周側摩擦材および内周側摩擦材を第１の環状プレートおよび第２の環状プレートを介して押圧する外周側ピストン部材および内周側ピストン部材を設けたので、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時と解放時に応じて外周側ピストン部材および内周側ピストン部材を使い分けるようにすれば、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時と解放時とで外周側摩擦材および内周側摩擦材に加わる熱負荷を分散させることができる。この結果、摩擦材の摩耗や焼けが発生するのを抑制することができ、摩擦材の耐久性を向上させることができる。

上記（１）に記載の摩擦係合装置において、（２）前記内周側摩擦材および前記外周側摩擦材の摩擦特性を異ならせたものから構成されている。

この構成により、例えば、外周側摩擦材および内周側摩擦材を第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合特性と解放特性に合わせた摩擦特性に設定し、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時に外周側ピストン部材によって外周側摩擦材を押圧し、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの解放時に内周側ピストン部材によって第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合を解放するようにすれば、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時と解放時とに応じた最適な係合特性および解放特性を得ることができる。

上記（１）または（２）に記載の摩擦係合装置において、（３）前記係合解放手段は、前記第１の環状プレートおよび前記第２の環状プレートの係合時と解放時とにおいて、前記外周側ピストン部材および前記内周側ピストン部材を使い分けるものから構成されている。

この構成により、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時と解放時に応じて外周側ピストン部材および内周側ピストン部材を使い分けるので、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時と解放時とで外周側摩擦材および内周側摩擦材に加わる熱負荷を分散させることができ、摩擦材の摩耗や焼けが発生するのを抑制して、摩擦材の耐久性を向上させることができる。

また、内周側摩擦材および外周側摩擦材の摩擦特性を異ならせ、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時と解放時に応じて外周側ピストン部材および内周側ピストン部材を使い分けるので、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時と解放時とに応じた最適な係合特性および解放特性を得ることができる。

上記（１）ないし（３）に記載の摩擦係合装置において、（４）前記係合解放手段は、前記外周側ピストン部材および前記内周側ピストン部材をそれぞれ摺動自在に収納する外周側シリンダ室および内周側シリンダ室と、作動油供給手段からの作動油を前記外周側シリンダ室および前記内周側シリンダ室にそれぞれ供給する外周側通路および内周側通路とを有し、前記外周側通路および内周側通路の断面積が異なるものから構成されている。

この構成により、外周側シリンダ室および内周側シリンダ室にそれぞれ連通する外周側通路および内周側通路の断面積を異ならせたので、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時には、例えば、内周側シリンダ室に対して外周側シリンダ室に供給される作動油量が多くなる。
このため、内周側ピストン部材よりも外周側ピストン部材の立ち上がりを早くして、内周側摩擦材を介して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートを係合する前に外周側摩擦材を利用して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートを係合することができる。

また、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの解放時には、内周側シリンダ室に対して外周側シリンダ室から排出される作動油量を多くすることができるため、外周側ピストン部材によって外周側摩擦材を押圧するのを直ちに解除し、内周側摩擦材を利用して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合を解除することができる。

この結果、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時と解放時とに応じた最適な係合特性および解放特性を得ることができるとともに、第１の環状プレートと第２の環状プレートの係合時と解放時とで外周側摩擦材および内周側摩擦材に加わる熱負荷を分散させることができ、摩擦材の摩耗や焼けが発生するのを抑制して、摩擦材の耐久性を向上させることができる。

本発明によれば、摩擦材の耐久性を向上させることができる摩擦係合装置を提供することができる。

以下、本発明に係る摩擦係合装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図７は、本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１において、自動変速機１は軸心Ｃに対して対称に構成されており、軸心Ｃよりも下側と後段部とが省略されている。

自動変速機１は、図示しないエンジンと駆動輪との間に搭載されており、エンジンの出力を駆動輪に伝達するようになっている。自動変速機１内に配置されるロックアップクラッチ２付のトルクコンバータ３は、エンジンから伝達されるクランクシャフトの回転を流体を介して自動変速機１のインプットシャフト４に伝達するようになっている。

また、自動変速機１には遊星歯車装置５が設けられており、この遊星歯車装置５は、シングルピニオン型であって、サンギヤＳ、遊星歯車Ｐ、遊星歯車Ｐを自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡおよび遊星歯車Ｐを介してサンギヤＳに噛み合うリングギヤＲを備えている。

遊星歯車装置５は、例えば、サンギヤＳはインプットシャフト４に連結されて遊星歯車装置５の入力部材として機能し、キャリヤＣＡはブレーキ装置６に連結され、選択的に回転停止させられるとともに、遊星歯車装置５の出力部材として機能し、リングギヤＲは、図示しないブレーキ装置に連結されることにより選択的に回転停止させられるようになっている。

摩擦係合装置を構成するブレーキ装置６は、遊星歯車装置５の径方向外側に配置されており、ハブ７、摩擦係合要素８、係合解放手段９およびハウジングケース１０によって主に構成されている油圧式摩擦係合装置である。

図２に示すように、摩擦係合要素８は、複数の第１の環状プレート１１を備えており、この第１の環状プレート１１は、非回転部材であるハウジングケース１０（第１の支持部材）の筒部１０ａの内周面に設けられているスプライン溝１２に軸心方向に移動可能にスプライン嵌合されている。また、ハブ７は、ハウジングケース１０の内部に位置しており、遊星歯車装置５のキャリヤＣＡに接続されている。

また、摩擦係合要素８は、複数の第２の環状プレート１３を備えており、この第２の環状プレート１３は、ハブ７の外周面に形成されたスプライン溝７ａにスプライン嵌合され、ハブ７の軸心方向に移動可能、かつ相対回転不能になっている。
なお、第１の環状プレート１１は、ハウジングケース１０にスプライン嵌合されているため、ハウジングケース１０に対して相対回転不能となっている。

また、第２の環状プレート１３は、第１の環状プレート１１の間に交互に介装されるようにハブ７の軸線方向に配置されており、第２の環状プレート１３の両面には、摩擦材１４が設けられている。

この摩擦材１４は、図２、図３に示すように、外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６に分割されている。外周側摩擦材１５は、第２の環状プレート１３の円周方向に沿って延在しており、内周側摩擦材１６は、外周側摩擦材１５に対して放射方向内方に位置して第２の環状プレート１３の円周方向に沿って延在している。
なお、本実施の形態の外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６は、第２の環状プレート１３の円周方向に沿って連続して延在しているが、断続的に延在するように第２の環状プレート１３に複数に分割して設けてもよい。

この外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６は、例えば、繊維基材にフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて製造されており、摩擦特性を調整するために、摩擦特性の調整材として珪藻土、カシューダストなどが配合されている。そして、外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６は、それぞれ摩擦特性の調整材の配合を調整することにより、異なる摩擦特性を有している。

また、係合解放手段９は、図２に示すように、ハウジングケース１０に形成された外周側シリンダ室１７および内周側シリンダ室１８と、外周側シリンダ室１７および内周側シリンダ室１８に摺動自在に設けられた外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０と、一端部が外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０に当接するとともに、他端部が環状プレート２１に当接し、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を摩擦係合要素８から離隔する方向に付勢するスプリング２２ａ、２２ｂと、ハウジングケース１０に形成され、作動油供給手段からの作動油を外周側シリンダ室１７および内周側シリンダ室１８にそれぞれ供給する外周側通路２３および内周側通路２４とを含んで構成されている。

図４は、作動油供給手段を模式的に示す図である。図４において、作動油供給手段は、オイルパン２５に貯留された作動油を供給通路２６、２７に供給するオイルポンプ２８と、供給通路２６から外周側通路２３を介して外周側シリンダ室１７に作動油を供給する供給位置および外周側シリンダ室１７から外周側通路２３を介して排出される作動油を排出通路２６ａからオイルパン２５に排出する排出位置の間で作動される外周側ソレノイド２９と、供給通路２７から内周側通路２４を介して内周側シリンダ室１８に作動油を供給する供給位置および内周側シリンダ室１８から内周側通路２４を介して排出される作動油を排出通路２７ａからオイルパン２５に排出する排出位置の間で作動される内周側ソレノイド３０とを含んで構成されている。

この係合解放手段９は、外周側シリンダ室１７および内周側シリンダ室１８に作動油を供給すると、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０がスプリング２２ａ、２２ｂの付勢力に抗して第１の環状プレート１１を押圧し、第１の環状プレート１１が摩擦材１４を介して第２の環状プレート１３に係合することにより、ハブ７をハウジングケース１０に係合して自動変速機１を変速する。
一方、外周側シリンダ室１７および内周側シリンダ室１８から作動油を排出すると、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０がスプリング２２ａ、２２ｂに付勢されて第１の環状プレート１１の押圧を解除し、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合を解除することにより、ハブ７とハウジングケース１０との係合を解放して自動変速機１を変速するようになっている。

なお、公知のように自動変速機１は、クラッチ装置を構成する図示しない摩擦係合要素を備えており、ブレーキ装置６とクラッチ装置をそれぞれ係合および解放することにより、多段変速を行うようになっている。
また、図示しないがクラッチ装置の摩擦係合要素も本実施の形態と同様に２つの摩擦材と２つのピストン部材から構成されている。この場合には、例えば、第１の支持部材がクラッチドラム等から構成され、第２の支持部材が遊星歯車装置のサンギヤ等から構成される。

また、筒部１０ａの内周面にはスナップリング３１が嵌合されており、このスナップリング３１は、図２中、左端の第１の環状プレート１１に当接することにより、摩擦係合要素８がハブ７の軸方向左方に移動するのを規制するとともに、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０によって第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を係合したときの係合力（係合トルク）を増大させるようになっている。

一方、外周側ソレノイド２９および内周側ソレノイド３０は、コントローラ３２によって駆動されるようになっており、コントローラ３２は、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時に、外周側ソレノイド２９に指令信号を送信して外周側ソレノイド２９を供給位置に制御することにより、外周側ピストン部材１９により外周側摩擦材１５部分の第１の環状プレート１１、すなわち、第１の環状プレート１１の放射方向外方を押圧する。
そして、所定時間経過後に内周側ソレノイド３０に指令信号を送信して内周側ソレノイド３０を供給位置に制御することにより、内周側ピストン部材２０により内周側摩擦材１６部分の第１の環状プレート１１、すなわち、第１の環状プレートの放射方向内方を押圧して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を係合するようになっている。

また、コントローラ３２は、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の解放時に、外周側ソレノイド２９に指令信号を送信して外周側ソレノイド２９を排出位置に制御することにより、外周側ピストン部材１９により外周側摩擦材１５部分の第１の環状プレート１１を押圧するのを解除するとともに、内周側ソレノイド３０に指令信号を送信して内周側ソレノイド３０を排出位置に制御し、内周側シリンダ室１８から排出される作動油量を調整することにより、内周側ピストン部材２０により内周側摩擦材１６部分の第１の環状プレート１１を押圧するのを徐々に解除して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合を解放するようになっている。

すなわち、本実施の形態では、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時と解放時とにおいて、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を使い分けるようにしている。

次に、作用を説明する。
本実施の形態では、外周側摩擦材１５の摩擦特性を第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時に応じた最適な係合特性を得られるような摩擦特性に設定し、内周側摩擦材１６の摩擦特性を第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の解放時に応じた最適な係合特性を得られるような摩擦特性に設定している。

このようにしたのは、図１１に示すように、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合過程における初期係合の初期動摩擦係数（μｉ）、係合中期の中期動摩擦係数（μｄ）、係合終期の最終動摩擦係数（μｏ）を初期係合から係合終期直前までの摩擦材の動摩擦係数を最適な線図となるようにする必要があるからである。

具体的には、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時において、最終動摩擦係数（μｏ）が低いと、変速時間が長くなり、最終動摩擦係数（μｏ）が高いと、トルク変動が大きくなって変速ショックが大きくなってしまい、さらに、中期動摩擦係数（μｄ）が低いと（図１１の破線ａで示す）、図１２に示すようにトルク抜けが生じて変速時間が長くなるとともに、耐久性が悪化してしまうという不具合が発生してしまうことがあるため、外周側摩擦材１５の摩擦特性は、図１１に示す動摩擦係数を満足するような摩擦特性に設定する必要があり、本実施の形態の外周側摩擦材１５は、係合特性を満足するための摩擦特性となるように製造されている。

一方、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の解放時には、トルク抜けが生じないように安定した摩擦特性が必要となっているため、本実施の形態の内周側摩擦材１６は、解放特性を満足するための摩擦特性となるように製造されている。

まず、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時において、コントローラ３２は、図５に示す指令信号を外周側ソレノイド２９および内周側ソレノイド３０に出力して油圧制御を行う。

図５は、外周側ソレノイド２９に出力される油圧指令信号と内周側ソレノイド３０に出力される油圧指令信号とを示すものであり、横軸が時間を示し、縦軸が油圧値を示している。

第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時には、コントローラ３２は、外周側ソレノイド２９に油圧指令信号を出力する。このとき、外周側ソレノイド２９が供給位置に作動するため、オイルポンプ２８により供給される作動油が供給通路２６から外周側通路２３を介して外周側シリンダ室１７に供給される。

作動油が外周側シリンダ室１７に供給されると、外周側ピストン部材１９がスプリング２２ａの付勢力に抗して第１の環状プレート１１を押圧し、第１の環状プレート１１が外周側摩擦材１５を介して第２の環状プレート１３に係合する。

コントローラ３２は、図５に示すように、外周側シリンダ室１７に供給される作動油量を制御することにより、外周側ピストン部材１９によって外周側摩擦材１５を介して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合を行う。

第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合が完了すると、コントローラ３２は、内周側ソレノイド３０に油圧指令信号を出力する。このとき、内周側ソレノイド３０が供給位置に作動するため、オイルポンプ２８により供給される作動油が供給通路２７から内周側通路２４を介して内周側シリンダ室１８に供給される。

作動油が内周側シリンダ室１８に供給されると、内周側ピストン部材２０がスプリング２２ｂの付勢力に抗して第１の環状プレート１１を押圧し、第１の環状プレート１１が内周側摩擦材１６を介して第２の環状プレート１３に係合する。この後、外周側ソレノイド２９および内周側ソレノイド３０を供給位置に維持することにより、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合トルクを確保する。

一方、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合の解放時において、コントローラ３２は、図６に示す指令信号を外周側ソレノイド２９および内周側ソレノイド３０に出力して油圧制御を行う。図６は、外周側ソレノイド２９に出力される油圧指令信号と内周側ソレノイド３０に出力される油圧指令信号とを示すものであり、横軸が時間を示し、縦軸が油圧値を示している。

第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合の解放時には、コントローラ３２は、外周側ソレノイド２９に油圧指令信号を出力する。このとき、外周側ソレノイド２９が直ちに排出位置に作動するため、外周側シリンダ室１７から外周側通路２３および排出通路２６ａを介してオイルパン２５に作動油が排出される。

作動油が外周側シリンダ室１７から排出されると、外周側ピストン部材１９がスプリング２２ａに付勢されて第１の環状プレート１１から離隔して外周側摩擦材１５に対向する第１の環状プレート１１の押圧を直ちに解除する。

次いで、コントローラ３２は、内周側ソレノイド３０に油圧指令信号を出力する。このとき、内周側ソレノイド３０が排出位置に作動するため、内周側シリンダ室１８内の作動油が内周側通路２４および排出通路２７ａを介してオイルパン２５に排出される。

内周側シリンダ室１８から作動油が排出されると、内周側ピストン部材２０がスプリング２２ｂに付勢されて第１の環状プレート１１の押圧を解除し、第１の環状プレート１１が内周側摩擦材１６を介して第２の環状プレート１３の係合を解放する。

このとき、図６に示すように、内周側シリンダ室１８から排出される作動油量を制御することにより、内周側ピストン部材２０によって内周側摩擦材１６を介して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合を解放する。

このように本実施の形態では、第２の環状プレート１３の円周方向に沿って延在する外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を設けるとともに、外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を介して押圧する外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を設け、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時と解放時に応じて外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を使い分けるようにしたので、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時と解放時とで外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６に加わる熱負荷を分散させることができる。この結果、摩擦材１４の摩耗や焼けが発生するのを抑制することができ、摩擦材１４の耐久性を向上させることができる。

図７は、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を使用して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を係合および解放させるときの外周側摩擦材１５に加わる熱負荷Ａと内周側摩擦材１６に加わる熱負荷Ｂとを示すものであり、本実施の形態では、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時と解放時とで外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６に加わる熱負荷を分散させることができる。

また、本実施の形態では、外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６の摩擦特性を異ならせるようにしたので、外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合特性と解放特性に合わせた摩擦特性に設定し、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時に外周側ピストン部材１９によって外周側摩擦材１５を押圧し、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の解放時に内周側ピストン部材２０によって第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合を解放することで、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時と解放時とに応じた最適な係合特性および解放特性を得ることができる。
（第２の実施の形態）

図８〜図１０は、本発明に係る摩擦係合装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図８は、作動油供給手段の模式図を示す図であり、図８において、作動油供給手段は、供給通路４５から外周側通路４１を介して外周側シリンダ室１７に作動油を供給する供給位置および外周側シリンダ室１７から外周側通路４１を介して排出される作動油をオイルパン２５に排出する排出位置の間で作動されるとともに、供給通路４５から内周側通路４２を介して内周側シリンダ室１８に作動油を供給する供給位置および内周側シリンダ室１８から内周側通路４２を介して排出される作動油を排出通路４５ａからオイルパン２５に排出する排出位置の間で作動されるソレノイド４３を備えている。

また、外周側通路４１および内周側通路４２の経路上にはオリフィス４１ａ、４１ｂが形成されており、オリフィス４１ａのオリフィス径はφ５ｍｍに設定され、オリフィス４２ａのオリフィス径はφ２ｍｍに設定されている。すなわち、外周側通路４１の断面積は、内周側通路４２の断面積よりも大きく形成されており、外周側通路４１の管路抵抗は、内周側通路４２の管路抵抗よりも小さくなっている。
また、ソレノイド４３は、コントローラ４４によって駆動されるようになっており、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時に供給位置に切換られるとともに、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の解放時に排出位置に切換られるようになっている。

次に、作用を説明する。
第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時において、コントローラ４４は、図９に示す指令信号をソレノイド４３に出力して油圧制御を行う。図９において、ａで示す実線は、ソレノイド４３に出力される油圧指令信号を示し、ｂで示す実線は、油圧指令値に対して外周側シリンダ室１７に供給される油圧値の応答性を示し、ｃで示す破線は、油圧指令値に対して内周側シリンダ室１８に供給される油圧値の応答性を示す。また、横軸が時間を示し、縦軸が油圧値を示している。

まず、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時には、コントローラ４４は、ソレノイド４３に油圧指令信号を出力する。このとき、ソレノイド４３が供給位置に作動するため、オイルポンプ２８により供給される作動油が供給通路４５から外周側通路４１を介して外周側シリンダ室１７に供給されるとともに、供給通路４５から内周側通路４２を介して内周側シリンダ室１８に供給される。

このとき、外周側通路４１の断面積が内周側通路４２の断面積よりも大きいので、図９に示すように、外周側シリンダ室１７に供給される作動油量が多くなって外周側ピストン部材１９の立ち上がりが早くなる。

一方、図９に示すように、外周側摩擦材１５を介して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合が完了するまでの間に内周側シリンダ室１８に作動油が供給され、作動油が内周側シリンダ室１８に供給されると、内周側ピストン部材２０がスプリング２２ｂの付勢力に抗して第１の環状プレート１１を押圧し、外周側摩擦材１５を介して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合が完了したときに、第１の環状プレート１１が内周側摩擦材１６を介して第２の環状プレート１３に係合する。この後、ソレノイド４３を供給位置に維持することにより、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合トルクを確保する。

一方、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合の解放時において、コントローラ４４は、図１０に示す指令信号をソレノイド４３に出力して油圧制御を行う。図１０は、ソレノイド４３に出力される油圧指令信号を示すものであり、ｄで示す実線は、ソレノイド４３に出力される油圧指令信号を示し、ｅで示す実線は、油圧指令値に対して外周側シリンダ室１７に供給される油圧値の応答性を示し、ｆで示す破線は、油圧指令値に対して内周側シリンダ室１８に供給される油圧値の応答性を示す。また、横軸が時間を示し、縦軸が油圧値を示している。

第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合の解放時には、コントローラ４４は、ソレノイド４３に油圧指令信号を出力する。このとき、ソレノイド４３が排出位置に作動するため、外周側シリンダ室１７から外周側通路４１および排出通路４５ａを介してオイルパン２５に作動油が排出されるとともに、内周側シリンダ室１８から内周側通路４２および排出通路４５ａを介してオイルパン２５に作動油が排出される。

このとき、外周側通路４１の断面積が内周側通路４２の断面積よりも大きいので、図１０に示すように、外周側シリンダ室１７から排出される作動油量が多くなる。作動油が外周側シリンダ室１７から排出されると、外周側ピストン部材１９がスプリング２２ａに付勢されて第１の環状プレート１１から離隔して外周側摩擦材１５に対向する第１の環状プレート１１の押圧を直ちに解除する。

一方、図１０に示すように、外周側シリンダ室１７から作動油が排出された後に、内周側シリンダ室１８から作動油が徐々に排出され、この作動油が内周側通路４２および排出通路４５ａを介してオイルパン２５に排出される。

このように本実施の形態では、外周側シリンダ室１７に連通する外周側通路４１および内周側シリンダ室１８に連通する内周側通路４２の断面積を異ならせるようにしたので、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時には、内周側ピストン部材２０よりも外周側ピストン部材１９の立ち上がりを早くして、内周側摩擦材１６を介して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を係合する前に外周側摩擦材１５を利用して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３を係合することができる。

また、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合の解放時には、内周側シリンダ室１８に対して外周側シリンダ室１７から排出される作動油量を多くすることができるため、外周側ピストン部材１９によって外周側摩擦材１５を押圧するのを直ちに解除し、内周側摩擦材１６を利用して第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合を解除することができる。

この結果、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時と解放時とに応じた最適な係合特性および解放特性を得ることができるとともに、第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合時と解放時とで外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６に加わる熱負荷を分散させることができ、摩擦材１４の摩耗や焼けが発生するのを抑制して、摩擦材１４の耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、外周側通路４１の断面積を内周側通路４２の断面積よりも大きくすることにより、１つのソレノイド４３によって第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時と解放時とにおいて、外周側ピストン部材１９および内周側ピストン部材２０を使い分けることができるため、作動油供給手段を簡素化して作動油供給手段の製造コストを低減することができる。

なお、上記各実施の形態では、第２の環状プレート１３に外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を設けているが、第１の環状プレート１１に外周側摩擦材１５および内周側摩擦材１６を設けてもよい。

また、本実施の形態では、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時に外周側ピストン部材１９を使用し、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合の解放時に内周側ピストン部材２０を使用しているが、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合時に内周側ピストン部材２０を使用し、第１の環状プレート１１および第２の環状プレート１３の係合の解放時に外周側ピストン部材１９を使用してもよい。

また、本実施の形態では、外周側摩擦材１５を第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合特性に合わせた摩擦特性に設定し、内周側摩擦材１６を第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の解放特性に合わせた摩擦特性に設定しているが、外周側摩擦材１５を第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の解放特性に合わせた摩擦特性に設定し、内周側摩擦材１６を第１の環状プレート１１と第２の環状プレート１３の係合特性に合わせた摩擦特性に設定してもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係る摩擦係合装置は、摩擦材の耐久性を向上させることができるという効果を有し、自動変速機等に設けられ、複数の環状プレートの係合および解放を行うことにより変速を行う摩擦係合装置等として有用である。

本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、摩擦係合装置を備えた自動変速機の要部断面図である。本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、摩擦係合装置を構成するブレーキ装置の断面図である。本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、第２の環状プレートの正面図である。本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、作動油供給手段の模式図である。本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時に外周側ソレノイドに出力される油圧指令信号と内周側ソレノイドに出力される油圧指令信号との関係を示す図である。本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの解放時に外周側ソレノイドに出力される油圧指令信号と内周側ソレノイドに出力される油圧指令信号との関係を示す図である。本発明に係る摩擦係合装置の第１の実施の形態を示す図であり、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートを係合、解放したときに外周側摩擦材に加わる熱負荷と内周側摩擦材に加わる熱負荷とを示す図である。本発明に係る摩擦係合装置の第２の実施の形態を示す図であり、作動油供給手段の模式図である。本発明に係る摩擦係合装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時に、ソレノイドに出力される油圧指令信号、油圧指令値に対して外周側シリンダ室に供給される油圧値の応答性、油圧指令値に対して内周側シリンダ室に供給される油圧値の応答性を示す図である。本発明に係る摩擦係合装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの解放時に、ソレノイドに出力される油圧指令信号、油圧指令値に対して外周側シリンダ室に供給される油圧値の応答性、油圧指令値に対して内周側シリンダ室に供給される油圧値の応答性を示す図である。第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合過程における初期動摩擦係数（μｉ）、中期動摩擦係数（μｄ）および最終動摩擦係数（μｏ）を示す図である。中期動摩擦係数（μｄ）が小さいときに第１の環状プレートおよび第２の環状プレートの係合時にトルク抜けが発生するときの状態を表す図である。

符号の説明

６ブレーキ装置（摩擦係合装置）
７ハブ（第２の支持部材）
８摩擦係合要素
９係合解放手段
１０ハウジングケース（第１の支持部材）
１１第１の環状プレート
１３第２の環状プレート
１４摩擦材
１５外周側摩擦材
１６内周側摩擦材
１７外周側シリンダ室
１８内周側シリンダ室
１９外周側ピストン部材
２０内周側ピストン部材
２３、４１外周側通路
２４、４２内周側通路
２８オイルポンプ（作動油供給手段）
２９外周側ソレノイド（作動油供給手段）
３０内周側ソレノイド（作動油供給手段）
４３ソレノイド（作動油供給手段）

Claims

第１の支持部材の内周面に設けられ、前記第１の支持部材の軸線方向に配置された複数の第１の環状プレートと、前記第１の支持部材の内部に位置する第２の支持部材の外周面に設けられ、前記第１の環状プレートの間に交互に介装されるように前記第２の支持部材の軸線方向に配置された複数の第２の環状プレートと、前記第１の環状プレートと前記第２の環状プレートの係合および解放を行う係合解放手段と、前記第１の環状プレートまたは前記第２の環状プレートの両面に設けられた摩擦材とを備えた摩擦係合装置において、
前記摩擦材が、前記第１の環状プレートまたは前記第２の環状プレートの円周方向に沿って延在する外周側摩擦材と、前記外周側摩擦材に対して放射方向内方に位置して前記第１の環状プレートまたは前記第２の環状プレートの円周方向に沿って延在する内周側摩擦材とを含んで構成され、
前記係合解放手段が、前記外周側摩擦材を介して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートが係合するように前記第１の環状プレートおよび前記第２の環状プレートの放射方向外方を押圧する外周側ピストン部材と、前記内周側摩擦材を介して第１の環状プレートおよび第２の環状プレートが係合するように前記第１の環状プレートおよび前記第２の環状プレートの放射方向内方を押圧する内周側ピストン部材とを含んで構成されることを特徴とする摩擦係合装置。
前記内周側摩擦材および前記外周側摩擦材の摩擦特性を異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦係合装置。
前記係合解放手段は、前記第１の環状プレートおよび前記第２の環状プレートの係合時と解放時とにおいて、前記外周側ピストン部材および前記内周側ピストン部材を使い分けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦係合装置。
前記係合解放手段は、前記外周側ピストン部材および前記内周側ピストン部材をそれぞれ摺動自在に収納する外周側シリンダ室および内周側シリンダ室と、作動油供給手段からの作動油を前記外周側シリンダ室および前記内周側シリンダ室にそれぞれ供給する外周側通路および内周側通路とを有し、
前記外周側通路および内周側通路の断面積が異なることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の摩擦係合装置。