JP6189533B2 - クラッチにおける冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチにおける冷却構造に関する。

車両用の自動変速機では、エンジンから入力される回転駆動力の伝達経路上に、複数の摩擦板を有する摩擦締結要素（クラッチ）が設けられている。
この摩擦締結要素では、同軸上で相対回転可能に設けられた内径側の摩擦板と外径側の摩擦板とが、回転軸方向で交互に配置されており、これら内径側の摩擦板と外径側の摩擦板とをピストンにより回転軸方向に押圧すると、内径側の摩擦板に設けたフェーシング材が外径側の摩擦板に圧接して、内径側の摩擦板と外径側の摩擦板とが相対回転不能に締結されるようになっている。

摩擦締結要素では、内径側の摩擦板と外径側の摩擦板との相対回転が規制されると、摩擦締結要素を挟んだ上流側と下流側との間で回転駆動力の伝達が可能となり、相対回転が可能になると、回転駆動力の伝達ができなくなる。
そのため、車両用の自動変速機では、当該自動変速機が備える複数の摩擦締結要素での回転駆動力の伝達／非伝達を、車両の走行状態に応じて変更することで、回転駆動力の伝達経路を切り替えて、所望の走行性能や変速段が実現されるようにしている。

ここで、摩擦締結要素での回転駆動力の伝達／非伝達を切り替える際には、摩擦締結要素の摩擦板の状態が、締結状態と開放状態との間で切り替わるので、内径側の摩擦板と外径側の摩擦板は、一時的にスリップ状態となって発熱する。
そのため、車両用の自動変速機では、当該自動変速機の内径側から供給される潤滑油を、遠心力によりクラッチまで誘導し、内径側の摩擦板と外径側の摩擦板とを、誘導した潤滑油で冷却するようになっており、例えば特許文献１には、内径側の摩擦板に設けたフェーシング材に油溝を設けることで、クラッチの冷却性を向上させることが開示されている。

特開２００１−２９５８５９号公報

図６は、従来例にかかる摩擦板の一例を説明する図である。
図６に示すように、内径側の摩擦板１００においてフェーシング材１０５は、外径側の摩擦板（図示せず）との対向面に設けられており、フェーシング材１０５は、摩擦板１００の回転軸Ｘ周りの周方向で、間隔を空けて配置されている。
周方向で隣接するフェーシング材１０５の間の部分は、内径側から供給された潤滑油ＯＬが外径側に向けて通流するドット溝１０１となっており、このドット溝１０１を潤滑油ＯＬが通流する際に、潤滑油ＯＬが摩擦板１００から熱を奪うことで、摩擦板１００が冷却されるようになっている。
また、フェーシング材１０５の各々には、格子状のワッフル溝１０６が設けられており、このワッフル溝１０６を潤滑油ＯＬが通流する際に、潤滑油ＯＬがフェーシング材１０５から熱を奪うことで、フェーシング材１０５と摩擦板１００とが冷却されるようになっている。

自動変速機では、摩擦板１００の内径側に、回転軸Ｘ周りに回転する軸部材１０２が位置している。この軸部材１０２には、潤滑油が通過する油孔１０２ａが設けられており、この油孔１０２ａから径方向外側に放出された潤滑油は、軸部材１０２の回転による遠心力で、軸部材１０２の外径側に位置する摩擦板１００まで到達して、摩擦板１００を冷却（潤滑）するようになっている。

従来では、より多くの潤滑油を摩擦板に供給すれば、摩擦板の冷却効果が高まるという考えが一般的であり、摩擦板の冷却効果を向上させるために、油孔１０２ａから供給された潤滑油が摩擦板に到達するまでの間の流路断面積を大きくして、より多くの潤滑油が摩擦板に供給されるようにしていた。

しかし、自動変速機の内部の空間は限られており、潤滑油の流路断面積のみを大きくすることだけで、摩擦板（クラッチ）の冷却効果を向上させることには限界があり、摩擦板の冷却性をより向上させることが求められている。

本願発明は、
内径側がスプライン嵌合された内径側摩擦板と外径側がスプライン嵌合された外径側摩擦板とが、共通の回転軸周りで相対回転可能に設けられており、前記前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板をピストンにより前記回転軸方向に押圧すると、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板のうちの一方の摩擦板に設けたフェーシング材が、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板のうちの他方の摩擦板に圧接して、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板との相対回転が、押圧力に応じて規制されるクラッチにおける冷却構造であって、
前記一方の摩擦板において前記フェーシング材は、前記回転軸周りの周方向に所定間隔を空けて設けられて、前記周方向で隣接するフェーシング材の間に、遠心力により内径側から外径側に移動する潤滑油が通流する溝が形成されており、
前記回転軸方向から見た前記溝の幅の下限を、前記溝を通過する潤滑油の流量に基づいて設定すると共に、上限を、前記溝を通過する潤滑油での空気含有率に基づいて設定し、
前記下限は、前記溝を通過する潤滑油の流量が、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板の所定温度以下への冷却が可能な最小の流量となる第１の閾値幅に設定され、
前記上限は、前記溝を通過する潤滑油での空気含有率が、当該空気含有率の潤滑油により、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板の前記所定温度以下への冷却が可能な最大の含有率となる第２の閾値幅に設定されている構成とした。

遠心力で外径側に移動する潤滑油が通流する溝では、溝の幅が狭いほど潤滑油の流量が少なくなると共に通流する潤滑油での空気の含有率が低くなり、溝の幅が広いほど潤滑油の流量が多くなると共に通流する潤滑油での空気の含有率が高くなる。
そのため、摩擦板の冷却性は、溝の幅が狭い場合には潤滑油の流量に依存し、溝の幅が広い場合には通流する潤滑油での空気の含有率に依存する。
よって、上記のように構成して、溝幅の狭いほうを規定する下限を、潤滑油の流量に基づいて設定し、溝幅が広い方を規定する上限を、通流する潤滑油での空気含有率に基づいて設定すると、摩擦板の冷却性に対する影響の大きい因子に基づいて、溝の幅の上限と下限が設定されることになる。これにより、摩擦板を適切に冷却することができる溝の上限と下限を設定できるので、摩擦板と摩擦板を有するクラッチの冷却性をより向上させることができる。

実施の形態にかかるクラッチの冷却構造を説明する図である。 摩擦板の内径側での潤滑油の分布と、摩擦板に設けたフェーシング材を説明する図である。 ドット溝の幅と、潤滑油の流量および潤滑油での空気含有率との関係を説明する図である。 ワッフル溝の幅と、潤滑油での空気含有率と摩擦板の温度との関係を説明する図である。 ドット溝の幅とワッフル溝の幅の上限と下限を説明する図である。 従来例にかかる摩擦板を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態にかかるクラッチにおける冷却構造を説明する図であり、（ａ）は、無段変速機の前後進切替機構３周りを拡大して示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ａの拡大図である。

変速機ケース１の内部では、前カバー部１１とダブルピニオン遊星歯車組２との間に、前進クラッチ４と後進ブレーキ５とが位置している。
後進ブレーキ５は、前進クラッチ４の外径側に位置しており、クラッチドラム４５の外周にスプライン嵌合したドライブプレート５１と、変速機ケース１の内周にスプライン嵌合したドリブンプレート５５と、油圧により回転軸Ｘの軸方向にストロークするピストン５３と、を有している。

ドライブプレート５１とドリブンプレート５５とは、回転軸Ｘの軸方向で交互に配置されており、これらドライブプレート５１とドリブンプレート５５とを、ピストン５３により回転軸Ｘの軸方向に押圧すると、ドライブプレート５１に設けたフェーシング材５２（図１の（ｂ）参照）が、ドリブンプレート５５に圧接して、ドリブンプレート５５とドライブプレート５１とが相対回転不能に締結されるようになっている。

ここで、ドリブンプレート５５は、変速機ケース１の内周にスプライン嵌合して設けられており、回転軸Ｘ周りの回転が規制されている。そのため、ドライブプレート５１とドリブンプレート５５とが相対回転不能に締結されると、ドライブプレート５１がスプライン嵌合したクラッチドラム４５は、回転軸Ｘ周りの回転が規制されるようになっている。

クラッチドラム４５は、外周にドライブプレート５１がスプライン嵌合する周壁部４５１と、周壁部４５１の一端から内径側に延びる底壁部４５０と、を有している。クラッチドラム４５は、有底円筒形状を成しており、周壁部４５１の内周には、前進クラッチ４のドリブンプレート４６がスプライン嵌合して設けられている。

前進クラッチ４は、このドリブンプレート４６と、クラッチハブ４１の外周にスプライン嵌合したドライブプレート４２と、油圧により回転軸Ｘの軸方向にストロークするピストン４４と、を有している。

クラッチハブ４１は、ドライブプレート４２が外周にスプライン嵌合する周壁部４１１と、周壁部４１１の一端から内径側に延びる底部４１０と、から有底円筒形状に形成されている。
変速機ケース１内においてクラッチハブ４１と、クラッチドラム４５は、互いの開口を対向させた向きで、回転軸Ｘの軸方向から組み付けられており、この状態においてクラッチハブ４１は、クラッチドラム４５の周壁部４５１の内側に収容されている。

図２の（ａ）に示すように、回転軸Ｘの軸方向から見て、クラッチハブ４１の周壁部４１１は、外径側に位置するスプライン山部４１１ａと内径側に位置するスプライン谷部４１１ｂとが、回転軸Ｘ周りの周方向に交互に連なって形成されており、スプライン山部４１１ａの外周に、前進クラッチ４のドライブプレート４２がスプライン嵌合するようになっている。
この状態において、ドライブプレート４２は、内径側に突出する突出部４２０ａを、回転軸Ｘ周りの周方向で隣接するスプライン山部４１１ａ、４１１ａの間に位置させており、ドライブプレート４２は、回転軸Ｘ周りの周方向におけるクラッチハブ４１との相対回転が規制された状態で、回転軸Ｘの軸方向に変位可能に設けられている。

図１に示すように、前進クラッチ４では、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とが、回転軸Ｘの軸方向で交互に配置されており、これらドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを、ピストン４４により回転軸Ｘの軸方向に押圧すると、ドライブプレート４２に設けたフェーシング材４３（図１の（ｂ）参照）が、ドリブンプレート４６に圧接して、ドライブプレート４２とドリブンプレート５５と、が相対回転不能に締結されるようになっている。

ここで、クラッチハブ４１の底部４１０は、内径側の周縁部４１０ａがサンギヤ２１の円筒状の基部２１０に溶接されており、サンギヤ２１とクラッチハブ４１とは、回転軸Ｘ周りの周方向の相対回転が規制された状態で、互いに連結されている。
そして、サンギヤ２１は、前後進切替機構３の入力軸３１の外周にスプライン嵌合して取り付けられているので、図示しない駆動源から入力される回転駆動力で入力軸３１が回転すると、サンギヤ２１とクラッチハブ４１にスプライン嵌合したドライブプレート４２とが、回転軸Ｘ周りに一体に回転するようになっている。

そのため、この状態で、ドライブプレート４２とドリブンプレート５５とがピストン４４により相対回転不能に締結されると、入力軸３１に入力された回転駆動力が、互いに締結されたドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを介して、クラッチドラム４５に伝達されるようになっている。

クラッチドラム４５の内径側には、前カバー部１１の円筒状の支持部１１１に外挿された円筒状の内壁部４５３が設けられており、この内壁部４５３には、当該内壁部４５３を径方向に貫通して油孔４５３ａが設けられている。
実施の形態では、回転軸Ｘ周りに回転する入力軸３１の外周に、油孔３１ａが形成されており、この油孔３１ａを介して、変速機ケース１の内部に潤滑油が供給されるようになっている。
そして、この油孔３１ａから変速機ケース１の内部に供給された潤滑油は、回転による遠心力で、径方向外側に移動するようになっており、油孔３１ａから供給された潤滑油の一部が、クラッチドラム４５の内壁部４５３に設けた油孔４５３ａを通って、内壁部４５３の径方向外側に位置するクラッチハブ４１の周壁部４１１まで到達できるようになっている（図１の（ａ）、矢印参照）。

そして、クラッチハブ４１の周壁部４１１に到達した潤滑油は、周壁部４１１に設けた油溝４１１ｃを通って、周壁部４１１の径方向外側に位置するドライブプレート４２とドリブンプレート４６に供給されて、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを潤滑（冷却）するようになっている。

図２の（ａ）に示すように、ドライブプレート４２は、回転軸Ｘの軸方向から見てリング状を成す板状の基部４２０を有している。
この基部４２０のドリブンプレート４６に対向する領域には、回転軸Ｘの径方向に所定幅Ｗ（図２の（ｂ）参照）を有するフェーシング材４３が貼り付けられており、実施の形態では、板状の基部４２０の両面にフェーシング材４３が設けられている（図１の（ｂ）参照）。

フェーシング材４３は、回転軸Ｘ周りの周方向に間隔を開けて複数設けられている。
実施の形態では、平面視において略平行四辺形形状のフェーシング材４３Ａ、４３Ｃの間に、平面視において台形形状のフェーシング材４３Ｂを配置した構成を基本単位としており、基部４２０では、この基本単位のフェーシング材４３（４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ）が、回転軸Ｘ周りの周方向に複数連なって配置されている。
なお、以下の説明においては、フェーシング材４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃを特に区別しない場合には、単純にフェーシング材４３と表記する。

周方向で隣接するフェーシング材４３、４３の間には、潤滑油ＯＬが通流するドット溝４２１（４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ）が形成されており、実施の形態では、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬにより、ドライブプレート４２が冷却されるようになっている。

図２の（ｂ）に示すように、フェーシング材４３Ａとフェーシング材４３Ｃの間のドット溝４２１ａは、回転軸Ｘの軸方向から見てリング状を成す基部４２０の直径線Ｌｍに沿って等しい幅Ｗａで形成されている。

フェーシング材４３Ａとフェーシング材４３Ｂの間のドット溝４２１ｂと、フェーシング材４３Ｂとフェーシング材４３Ｃの間のドット溝４２１ｃは、それぞれ基部４２０の直径線Ｌｍを挟んで対称に設けられており、これらドット溝４２１ｂ、４２１ｃもまた、長手方向の全長に亘って等しい幅Ｗａで形成されている。

実施の形態では、ドット溝４２１ｂ、４２１ｃは、それぞれ直径線Ｌｍに対して所定角度θ傾いており、回転軸Ｘ周りの周方向におけるドット溝４２１ｂ、４２１ｃの間隔Ｌ１は、基部４２０の内径側から外径側に向かうにつれて広くなっている。
なお、以下の説明においては、ドット溝４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃを特に区別しない場合には、単純にドット溝４２１と表記する。

フェーシング材４３の表面には、平面視において格子状を成すワッフル溝４３１が、設けられており、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬの一部が、このワッフル溝４３１を通流すると共に、このワッフル溝４３１を通流する潤滑油ＯＬがフェーシング材４３から熱を奪うことで、フェーシング材４３と、基部４２０におけるフェーシング材４３が貼り付けられた領域とが冷却されるようになっている。

実施の形態では、ワッフル溝４３１のないフェーシング材４３をドライブプレート４２の基部４２０に貼り付けたのち、格子状の突起を持つパンチ（図示せず）でフェーシング材４３を押圧することで、ワッフル溝４３１を形成している。
そのため、フェーシング材４３においてワッフル溝４３１は、ドリブンプレート４６との圧接面４３０から凹状に窪んだ溝として形成されており、ワッフル溝４３１の各々は、それぞれ同じ幅Ｗｂで形成されている。

ここで、変速機ケース１内での潤滑油ＯＬの移動と分布を説明する。
実施の形態では、ドット溝４２１やワッフル溝４３１を通流する潤滑油ＯＬは、回転軸Ｘ周りに回転する入力軸３１の油孔３１ａから変速機ケース１内に供給される。ここで、油孔３１ａから供給される潤滑油ＯＬには回転による遠心力が作用しているので、潤滑油ＯＬは、変速機ケース１の内部を外径側に向けて移動する。
そして、入力軸３１の油孔３１ａから変速機ケース１内に供給された潤滑油ＯＬは、入力軸３１の外径側に位置する内壁部４５３の油孔４５３ａを通ってドライブプレート４２に到達するようになっている。

ここで、従来では、より多くの潤滑油を摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）に供給すれば、これら摩擦板を有するクラッチ（前進クラッチ４）の冷却性が良くなるという考えが一般的であり、入力軸３１から供給される潤滑油の量を増やすことで、クラッチの冷却性を高めようとすることが一般的であった。
本願出願人は、内径側から供給される潤滑油の変速機ケース１内での分布を解析したところ、潤滑油の油孔（入力軸３１の油孔３１ａやクラッチドラム４５の油孔４５３ａ）が、回転軸Ｘ周りの周方向に間隔を配置されているために、入力軸３１の油孔３１ａから供給される潤滑油や、クラッチドラム４５の油孔４５３ａから径方向外側に供給される潤滑油の分布に、偏りが生じることを見いだした。

ここで、クラッチドラム４５の油孔４５３ａの径方向外側での潤滑油の分布を例に挙げて説明すると、図２の（ａ）に示すように、図中時計回り方向ＣＷに回転するクラッチドラム４５の内壁部４５３では、回転軸Ｘ周りの周方向に間隔を開けて油孔４５３ａが設けられている。そのため、内壁部４５３の外径側には、油孔４５３ａから供給された潤滑油ＯＬの密度が高い領域Ａと、潤滑油ＯＬよりも空気の密度の方が高い領域Ｂとが形成され、これらの領域Ａと領域Ｂの位置は、クラッチドラム４５の回転に連動して、回転軸Ｘ周りの周方向に変位する。

そのため、潤滑油ＯＬが最終的に到達するクラッチハブ４１の周壁部４１１の内周（ドライブプレート４２の内径側）にも、上記のような潤滑油ＯＬの密度が高い領域Ａと、潤滑油ＯＬよりも空気の密度の方が高い領域Ｂとが混在することになる。

ここで、本願出願人は、（１）空気と潤滑油では、潤滑油の方が空気よりも比重が大きいので、同じ大きさの遠心力が作用したときには、潤滑油の方が空気よりも径方向外側に移動しやすいこと、（２）遠心力で移動する潤滑油が通流する溝（ドット溝４２１、ワッフル溝４３１）では、溝の幅が狭いほど潤滑油の流量が少なくなると共に通流する潤滑油での空気の含有率が低くなり、溝の幅が広いほど潤滑油の流量が多くなると共に通流する潤滑油での空気の含有率が高くなること、（３）空気の熱伝導率は潤滑油の熱伝導率よりも低いので、潤滑油での空気の含有率が低いほど、潤滑油が溝を通流する際の摩擦板（ドライブプレート、ドリブンプレート）の冷却性が向上し、潤滑油での空気の含有率が高いほど、潤滑油が溝を通流する際の摩擦板の冷却性が低下すること、を種々検討のうえで見いだすと共に、これらに基づいて、（ａ）摩擦板の冷却性は、溝の幅が狭い場合には、潤滑油の流量に依存し、溝の幅が広い場合には、溝を通流する潤滑油での空気の含有率に依存するという傾向を見いだした。

そこで、実施の形態では、これら見いだした傾向に基づいて、溝（ドット溝４２１、ワッフル溝４３１）の幅の上限と下限を設定して、摩擦板（ドライブプレート、ドリブンプレート）の冷却性の向上を図っている。

以下、溝（ドット溝４２１、ワッフル溝４３１）の幅の上限と下限の設定を説明する。
図３の（ａ）は、ドット溝４２１の幅Ｗａと、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬの流量との関係を説明する図であり、（ｂ）は、ドット溝４２１の幅Ｗａと、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬでの空気含有率と、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の温度との関係を説明する図である。
図４は、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂと、ワッフル溝４３１を通流する潤滑油ＯＬでの空気含有率と、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の温度との関係を説明する図である。
図５は、ドット溝４２１の幅Ｗａの上限および下限と、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂの上限と下限とを説明する図である。

［ドット溝］
図３の（ａ）に示すように、ドット溝４２１の幅Ｗａを広くすると、ドット溝４２１を通過可能な潤滑油ＯＬの流量は増加する（図中、通過可能な潤滑油流量）。
しかし、図３の（ｂ）に示すように、ドット溝４２１の幅Ｗａが広くなると、幅Ｗａが広くなるにつれてドット溝４２１に空気が流入しやすくなるので、ドット溝４２１を通過する潤滑油ＯＬでの空気含有率が増加する（図中、空気含有率）。

ここで、空気の熱伝導率は潤滑油ＯＬの熱伝導率よりも低いので、潤滑油ＯＬでの空気の含有率が低いほど、潤滑油ＯＬがドット溝４２１を通過する際の摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の冷却性が向上し、潤滑油ＯＬでの空気の含有率が高いほど、潤滑油ＯＬがドット溝４２１を通過する際の摩擦板の冷却性が低下する。

実施の形態では、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）を予め設定された上限温度Ｔｍａｘ以下に確実に冷却できる空気含有率を実験等により求め、求めた空気含有率となる場合のドット溝の幅ｂを、ドット溝の幅Ｗａの上限として決定している（図３の（ｂ）、図５参照）。

また、ドット溝４２１の幅Ｗａが狭くなると、潤滑油ＯＬでの空気含有率が低下する。これは、（ａ）ドット溝４２１の幅Ｗａが狭くなると、潤滑油ＯＬと空気がドット溝４２１に流入しにくくなること、（ｂ）空気と潤滑油ＯＬでは、潤滑油ＯＬの方が空気よりも比重が大きいので、同じ大きさの遠心力が作用したときには、潤滑油ＯＬの方が空気よりも移動しやすいので、潤滑油ＯＬの方が優先的にドット溝４２１に流入すること、によるものである。

そのため、ドット溝４２１の幅Ｗａの下限を決定するに当たり、溝の幅が狭い場合には、摩擦板の冷却性に対する潤滑油での空気勧誘率の影響は低く、摩擦板の冷却性は、潤滑油の流量に依存することに着目し、実施の形態では、摩擦板を上限温度Ｔｍａｘ以下に確実に冷却できる潤滑油ＯＬの流量であって、最小限の流量を実験等により求め、求めた流量となる場合のドット溝の幅ａを、ドット溝の幅Ｗａの下限として決定している（図３の（ａ）、図５参照）。

すなわち、実施の形態では、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の冷却性は、ドット溝４２１の幅が狭い場合には、潤滑油ＯＬの流量に依存し、溝の幅が広い場合には、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬでの空気の含有率に依存するという点に着目し、ドット溝４２１の幅Ｗａを、上記した下限ａと上限ｂとの間に設定している（ａ＜Ｗａ＜ｂ：図５参照）。

［ワッフル溝］
図４に示すように、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂを広くすると、ワッフル溝４３１を通流する潤滑油ＯＬでの空気含有率が上昇する（図中、空気含有率）と共に、空気含有率の上昇に伴って、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の温度が上昇する（図中、摩擦板温度）。

また、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂが広くなってフェーシング材４３におけるワッフル溝４３１の割合が多くなると、フェーシング材４３がドリブンプレート４６に圧接した際のフェーシング材４３とドリブンプレート４６との接触面積が少なくなるので、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結するのに必要な設計基準のμ値（摩擦抵抗値）を確保できなくなるおそれがある。

ここで、摩擦板を上限温度Ｔｍａｘ以下に確実に冷却できる空気含有率と、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結するのに必要な設計基準のμ値（摩擦抵抗値）を、それぞれ実験などにより求め、求めた空気含有率となる場合のワッフル溝４３１の幅ｃと、フェーシング材４３におけるワッフル溝４３１の割合が、求めたμ値を確保できる上限の割合未満となる場合のワッフル溝４３１の幅ｄと、を比較した。
その結果、空気含有率に応じて決まるワッフル溝４３１の幅ｃよりも、μ値に応じて決まるワッフル溝４３１の幅ｄのほうが小さくなるので（図５参照）、実施の形態では、μ値に応じて決まるワッフル溝４３１の幅ｄを、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂの幅の上限値としている。

ここで、ドライブプレート４２におけるフェーシング材４３の面積は、締結に必要なμ値に影響する因子である。そのため、ドライブプレート４２におけるドット溝４２１の幅Ｗａが大きくなると、フェーシング材４３の全面積が低くなるので、この仮の上限の幅ｄは、ドット溝４２１の幅Ｗａが広くなるにつれて、小さくなる（図５、符号ｄ参照）。

さらに、ワッフル溝４３１の幅の下限は、ワッフル溝４３１の幾何学的形状の製造性が成立すると共に、潤滑油ＯＬが通過が可能となる最小の幅ｅに設定している（図５参照）。

前記したように、ドット溝４２１の幅Ｗａが狭い領域では、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の冷却性は潤滑油ＯＬの流量に依存し、ドット溝４２１の幅Ｗａが広い場合には、摩擦板の冷却性は通流する潤滑油ＯＬでの空気の含有率に依存する。
そのため、図５に示すように、実施の形態では、ドット溝４２１の幅Ｗａは、潤滑油ＯＬでの空気含有率に基づいて決定された上限値ｂと、潤滑油ＯＬの流量に基づいて決定された下限値ａとの間に設定している。
これにより、潤滑油ＯＬの流量の不足（幅Ｗａが下限値ａ未満の場合）による冷却不良や、潤滑油ＯＬでの空気含有率が多いことによる冷却容量不足（幅Ｗａが上限値ｂよりも大きい場合）による冷却不良を好適に防止できる。

さらに、実施の形態では、フェーシング材４３におけるワッフル溝４３１の割合が、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６との締結に必要な設計基準のμ値を確保可能な割合となるように、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂの上限の幅ｄを設定しているので、フェーシング材４３を冷却しつつ、クラッチ（前進クラッチ４）の締結不良の発生を好適に防止できる。
なお、ドット溝４２１の幅Ｗａの方が、クラッチの冷却に対する影響が大きいので、実施の形態では、ワッフル溝４３１の幅Ｗｂの下限は、ワッフル溝４３１の幾何学的形状の製造性が成立すると共に、潤滑油ＯＬが通過が可能となる最小の幅ｅに設定している。

このような範囲内に、ドット溝４２１の幅Ｗａとワッフル溝４３１の幅Ｗｂとを設定することで、クラッチ（前進クラッチ４）の締結不良を発生させることなく、クラッチ（前進クラッチ４）を適切に潤滑（冷却）できるようになる。

以上の通り、実施の形態では
（１）共通の回転軸Ｘ周りで相対回転可能に設けられたドライブプレート４２（内径側摩擦板）とドリブンプレート４６（外径側摩擦板）とをピストン４４により回転軸Ｘ方向に押圧すると、ドライブプレート４２に設けたフェーシング材４３が、ドリブンプレート４６に圧接して、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６との相対回転が、押圧力に応じて規制される前進クラッチ４（クラッチ）における冷却構造であって、
回転軸Ｘの軸方向から見てリング状を成すドライブプレート４２の基部４２０では、フェーシング材４３が、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔を空けて設けられて、周方向で隣接するフェーシング材４３、４３の間に、遠心力により内径側から外径側に移動する潤滑油ＯＬが通流するドット溝４２１が等幅で形成されており、
回転軸Ｘ方向から見たドット溝４２１の幅Ｗａの下限を、ドット溝４２１を通過する潤滑油ＯＬの流量に基づいて設定すると共に、上限を、ドット溝４２１を通過する潤滑油での空気含有率に基づいて設定し、
ドット溝４２１の幅Ｗａの下限は、ドット溝４２１を通過する潤滑油ＯＬの流量が、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを、上限温度Ｔｍａｘ（所定温度）以下に冷却可能な最小の流量となる幅ａ（第１の閾値幅）に設定され、
ドット溝４２１の幅Ｗａの上限は、ドット溝４２１を通過する潤滑油ＯＬでの空気含有率が、当該空気含有率の潤滑油ＯＬにより、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを、上限温度Ｔｍａｘ（所定温度）以下に冷却可能な最大の含有率となる幅ｂ（第２の閾値幅）に設定されている構成とした。

遠心力で移動する潤滑油ＯＬが通流するドット溝４２１では、ドット溝４２１の幅Ｗａが狭いほど潤滑油ＯＬの流量が少なくなると共に通流する潤滑油ＯＬでの空気の含有率が低くなり、ドット溝４２１の幅が広いほど潤滑油ＯＬの流量が多くなると共に通流する潤滑油ＯＬでの空気の含有率が高くなる。
ここで、空気の熱伝導率は潤滑油ＯＬの熱伝導率よりも低いので、潤滑油ＯＬでの空気の含有率が低いほど、潤滑油ＯＬがドット溝４２１を通過する際の冷却性が向上し、潤滑油ＯＬでの空気の含有率が高いほど、潤滑油がドット溝４２１を通過する際の冷却性が低下する。
そのため、ドット溝４２１の幅Ｗａが狭い場合には、冷却性は潤滑油ＯＬの流量に依存し、ドット溝４２１の幅Ｗａが広い場合には、冷却性は通流する潤滑油ＯＬでの空気の含有率に依存する。
よって、上記のように構成して、ドット溝４２１の幅が狭いほうを規定する下限を、潤滑油ＯＬの流量に基づいて設定し、ドット溝４２１の幅が広いほうを規定する上限を、通流する潤滑油ＯＬでの空気含有率に基づいて設定すると、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）の冷却性に対する影響の大きい因子に基づいて、ドット溝４２１の幅Ｗａの上限と下限が設定されることになる。これにより、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）を適切に冷却することができるドット溝４２１の幅Ｗａ上限と下限を設定できるので、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６を有する前進クラッチ４をより適切に冷却できるようになる。

特に、クラッチハブ４１の回転数が高い場合には、当該クラッチハブ４１の周壁部４１１に到達した潤滑油ＯＬに作用する遠心力が高くなるので、ドット溝４２１を通流する潤滑油の流速が早くなる。
ここで、ドット溝４２１を通流する潤滑油の流速が早くなると、潤滑油ＯＬとドライブプレート４２の基部４２０との接触時間が短くなるので、潤滑油ＯＬが基部４２０から奪うことのできる熱量が低くなってしまう。
上記したように、実施の形態にかかるドライブプレート４２では、ドット溝４２１の幅Ｗａが、潤滑油ＯＬでの空気含有率を考慮して、従来の摩擦板１００（ドライブプレート：図６参照）でのドット溝１０１の幅よりも狭くしている。
そのため、従来の摩擦板１００の場合よりも、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬの流速が低くなる。
これにより、潤滑油ＯＬとドライブプレート４２の基部４２０との接触時間が長くなり、接触時間が長くなった分だけ、潤滑油ＯＬがドライブプレート４２から奪うことのできる熱量が多くなるので、前進クラッチ４の冷却性がより向上するようになっている。

さらに、ドット溝４２１の幅Ｗａが、従来の摩擦板１００（図６参照）でのドット溝１０１の幅よりも狭くなっているので、ドット溝４２１を通流する潤滑油ＯＬでの空気含有率が低くなっている。
空気含有率の低い潤滑油ＯＬの方が、空気含有率の高い潤滑油よりもより多くの熱を、ドライブプレート４２から奪うことができるので、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）をより確実に冷却して、前進クラッチ４の冷却性を向上させることができる。
よって、従来の自動変速機の場合よりも前進クラッチ４がスリップ状態になる時間が長くなるような場合でも、前進クラッチ４を適切に冷却することができる。

また、前進クラッチ４の冷却性が従来の摩擦板１００よりも向上するので、内径側（入力軸３１側）から供給する潤滑油ＯＬの量を抑えても、従来と同等の冷却性を確保できる。よって、内径側から供給する潤滑油ＯＬの量を抑えて、潤滑油ＯＬを供給するオイルポンプへの負荷を低減することが可能になる。

（２）フェーシング材４３のドリブンプレート４６との圧接面４３０には凹状に窪んだワッフル溝４３１（凹溝）が設けられており、
回転軸Ｘ方向から見たフェーシング材４３の面積におけるワッフル溝４３１面積の割合は、フェーシング材４３がドリブンプレート４６に圧接した際に、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結するのに必要なμ値（摩擦抵抗値）を確保可能な割合に設定されている構成とした。

フェーシング材４３におけるワッフル溝４３１の割合が多くなると、フェーシング材４３がドリブンプレート４６に圧接した際にフェーシング材４３とドリブンプレート４６との接触面積が少なくなるので、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結するのに必要なμ値を確保できなくなるおそれがある。
かかる場合、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６を冷却できても、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結できなくなり、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とがスリップ状態になって、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６との耐久性が低下する虞がある。
上記のように構成して、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結するのに必要なμ値を確保することで、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６との締結不良を防止しつつ、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを適切に冷却できる。

（３）ワッフル溝４３１の幅Ｗｂの上限は、
ワッフル溝４３１を通過する潤滑油ＯＬの流量が、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを、上限温度Ｔｍａｘ（所定温度）以下に冷却可能な最小の流量となる幅ｃ（第３の閾値幅）と、
フェーシング材４３の面積におけるワッフル溝４３１の面積の割合が、フェーシング材４３がドリブンプレート４６に圧接した際に、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６とを相対回転不能に締結するのに必要なμ値（摩擦抵抗値）を確保可能な割合となる幅ｄ（第４の閾値幅）とに基づいて設定されて、
ワッフル溝４３１の幅Ｗｂの下限は、ワッフル溝４３１の幾何学的形状の製造性が成立すると共に、潤滑油ＯＬが通流が可能となる最小の幅に設定されている構成とした。

このように構成すると、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６との相対回転不能な締結を確保しつつ、空気含有率の低い潤滑油ＯＬをワッフル溝４３１に供給して、フェーシング材４３を従来よりも均一に冷却することができる。ここで、ドライブプレート４２の基部４２０におけるフェーシング材４３の面積は広いので、フェーシング材４３をより均一に冷却できるようになると、ドライブプレート４２の全体を均一、かつ適切に冷却することができるので、摩擦板（ドライブプレート４２、ドリブンプレート４６）をより確実に冷却して、前進クラッチ４の冷却性をいっそう向上させることができる。

（４）上限温度Ｔｍａｘ（所定温度）は、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６の耐熱許容温度に基づいて設定された温度であって、耐熱許容温度よりも低い温度である構成とした。

このように構成すると、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６のスリップによる発熱を、耐熱許容温度よりも低い温度に抑えることができるので、ドライブプレート４２とドリブンプレート４６を有する前進クラッチ４の耐久性の低下を好適に抑えることができる。また、ドライブプレート４２に貼り付けられたフェーシング材４３の炭化も好適に防止できるので、前進クラッチ４の寿命が、設計寿命以下となることを好適に防止できる。

ここで、前記した実施の形態では、フェーシング材４３がドライブプレート４２に設けられている場合を例示したが、フェーシング材４３は、ドリブンプレート４６におけるドライブプレート４２との対向面に設けられていても良い。
このようにすることによっても、前記した実施の形態の場合と同様の作用効果が奏されることになる。

さらに、前記した実施の形態では、本発明に係るクラッチの冷却構造を、無段変速機が備える前後進切替機構３の前進クラッチ４に適用した場合を例示したが、本発明に係るクラッチの冷却構造は、駆動源から入力される回転駆動力の伝達系路上に複数の摩擦締結要素が設けられており、各摩擦締結要素における摩擦板の締結／開放の組み合わせを切り替えて、所望の変速段を実現する自動変速機での摩擦締結要素（クラッチ）に適用しても良い。

Claims (5)

1. 内径側がスプライン嵌合された内径側摩擦板と外径側がスプライン嵌合された外径側摩擦板とが、共通の回転軸周りで相対回転可能に設けられており、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板をピストンにより前記回転軸方向に押圧すると、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板のうちの一方の摩擦板に設けたフェーシング材が、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板のうちの他方の摩擦板に圧接して、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板との相対回転が、押圧力に応じて規制されるクラッチにおける冷却構造であって、
   前記周方向で隣接するフェーシング材の間に潤滑油を供給する油孔が、前記回転軸周りの周方向に間隔をあけて配置されており、
   前記一方の摩擦板において前記フェーシング材は、前記回転軸周りの周方向に所定間隔を空けて設けられて、前記周方向で隣接するフェーシング材の間に、遠心力により内径側から外径側に移動する潤滑油が通流する溝が形成されており、
   前記回転軸方向から見た前記溝の幅が狭くなるほど、前記溝を通過する潤滑油の流量が少なくなるとともに、前記溝を通過する潤滑油での空気含有率が低くなり、
   前記回転軸方向から見た前記溝の幅の下限を、前記溝を通過する潤滑油の流量に基づいて設定すると共に、上限を、前記溝を通過する潤滑油での空気含有率に基づいて設定し、
   前記下限は、前記溝を通過する潤滑油の流量が、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板の所定温度以下への冷却が可能な最小の流量となる第１の閾値幅に設定され、
   前記上限は、前記溝を通過する潤滑油での空気含有率が、当該空気含有率の潤滑油により、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板の前記所定温度以下への冷却が可能な最大の含有率となる第２の閾値幅に設定されているクラッチにおける冷却構造。
2. 前記フェーシング材の前記他方の摩擦板との圧接面には凹溝が設けられており、
   前記フェーシング材の面積における前記凹溝の面積の割合は、前記フェーシング材が前記他方の摩擦板に圧接した際に、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板とを相対回転不能に締結するのに必要なμ値を確保可能な割合に設定されている請求項１に記載のクラッチにおける冷却構造。
3. 前記凹溝の幅の上限は、
   前記凹溝を通過する潤滑油の流量が、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板の所定温度以下への冷却が可能な最小の流量となる第３の閾値幅と、
   前記フェーシング材の面積における前記凹溝の面積の割合が、前記フェーシング材が前記他方の摩擦板に圧接した際に、前記内径側摩擦板と前記外径側摩擦板とを相対回転不能に締結するのに必要なμ値を確保可能な割合となる第４の閾値幅とに基づいて設定されている請求項２に記載のクラッチにおける冷却構造。
4. 前記凹溝の幅の下限は、前記凹溝の幾何学的形状の製造性が成立すると共に、前記潤滑油の通流が可能となる最小の幅に設定されている請求項３に記載のクラッチにおける冷却構造。
5. 前記所定温度は、前記クラッチの耐熱許容温度に基づいて設定された温度であって、前記耐熱許容温度よりも低い温度である請求項１から請求項４の何れか一項に記載のクラッチにおける冷却構造。

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