JP2004092866A - 出力クラッチ付き無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力クラッチのクラッチシリンダに油圧を供給する油路の形成が容易で、出力クラッチに作用するスラスト荷重を受けるストッパの強度を必要以上に高く設定する必要が無く、構造の簡素化、及び部品コストの低減を図る。
【解決手段】出力クラッチ付き無段変速装置において、クラッチシリンダ４１への油路が、変速機ケースであるクラッチカバー１４ａから少なくともクラッチカバー１４ａと対向するクラッチハブ３６の外側面と、クラッチハブ３６と変速機出力軸１３とのスプライン係合部４７と、クラッチハブ３６の内側面とを通って形成され、外側面と内側面とが受ける油圧によるスラスト荷重がほぼ同じになるように外側面と内側面との受圧面を設定する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セカンダリプーリ軸と駆動輪側の変速機出力軸との間に出力クラッチが介在されている出力クラッチ付き無段変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両に搭載されている無段変速装置として、エンジン側のプライマリプーリ軸に設けられたプライマリプーリと、駆動輪側のセカンダリプーリ軸に設けられたセカンダリプーリとの間に駆動ベルトを巻装し、油圧によって両プーリのプーリ径を変化させることで、セカンダリプーリ軸の回転数を無段階に変化させるようにしたベルト駆動式無段変速装置が多く採用されている。
【０００３】
又、この種の無段変速装置では、例えば特許第２６８７０４１号（特開平４−１６５１４９号）公報に開示されているように、セカンダリプーリ軸と減速ドライブギヤを有する変速機出力軸との間に、出力クラッチを介在させ、急減速時、或いは急停車時には、出力クラッチを開放動作させることで、駆動ベルトにかかる負荷を軽減して損耗を防止すると共に、停車中であってもダウンシフト等の変速制御を可能にする技術が知られている。
【０００４】
尚、出力クラッチを有する無段変速装置には、エンジンと無段変速機との間にトルクコンバータ等の発進デバイスを介在させるタイプと発進デバイスを省略しているタイプとがあるが、本明細書で説明する出力クラッチには、発進デバイスの機能を有するものも含まれる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６８７０４１号（特開平４−１６５１４９号）公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報に記載されている無段変速装置は、セカンダリプーリ軸を変速機ケースに回動自在に支持し、その外周に変速機出力軸を挿通支持し、変速機ケースに形成した系統別の油路をセカンダリプーリ軸に形成した各油路に連通させ、この各油路を出力クラッチを断続動作させるクラッチシリンダ、セカンダリプーリを動作させるセカンダリシリンダに連通させて、各シリンダに作動圧を供給すると共に、潤滑油路を介して必要潤滑部へ潤滑油を供給するようにしているため、セカンダリプーリ軸に複数系統の油路を形成しなければ成らず、油路形成が複雑化してしまう問題がある。
【０００７】
これに対処するに、出力クラッチのクラッチシリンダに対して供給するクラッチ油圧を、セカンダリプーリ軸を通すことなく、変速機ケースから出力クラッチのクラッチハブ或いはクラッチドラムと、これらを軸支する変速機出力軸或いはセカンダリプーリ軸との間のスプライン係合部を介して供給することが考えられる。
【０００８】
しかし、スプライン係合部を油圧回路の一部として利用する場合、このスプライン係合部を構成するクラッチハブ或いはクラッチドラムの軸端部側に、クラッチ油圧によるスラスト荷重が印加されるため、このスラスト荷重に抗すべく、ある程度、強度が要求されるストッパ部材等が必要となるため、部品コストが高くなってしまう不都合がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、出力クラッチのクラッチシリンダに油圧を供給する油路の形成が容易で、出力クラッチに作用するスラスト荷重を受けるストッパの強度を必要以上に高く設定する必要が無く、構造の簡素化、及び部品コストの低減を実現することの可能な出力クラッチ付き無段変速装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ベルト式無段変速機のセカンダリプーリを支持するセカンダリプーリ軸と、上記セカンダリプーリ軸に対して同軸上で相対回転自在に挿通された変速機出力軸と、上記セカンダリプーリ軸の外周にスプライン係合するクラッチドラムと、上記変速機出力軸の外周にスプライン係合するクラッチハブと、上記クラッチドラムと上記クラッチハブとを接離自在なクラッチ部材と、該クラッチ部材を動作させるクラッチシリンダとを有し、上記セカンダリプーリ軸と上記変速機出力軸との軸端に配設される出力クラッチと、上記出力クラッチの外側に近接して設けられる変速機ケースとを有する出力クラッチ付き無段変速装置において、上記シリンダへの油路が上記変速機ケースから少なくとも上記変速機ケースと対向する上記クラッチハブの外側面と、上記クラッチハブと上記変速機出力軸とのスプライン係合部と、上記クラッチハブの内側面とを通って形成され、上記外側面と上記内側面が受ける油圧によるスラスト荷重がほぼ同じになるように上記外側面と上記内側面との受圧面を設定することを特徴とする。
【００１１】
このような構成では、出力クラッチのクラッチシリンダへの油圧を変速機ケースからクラッチハブと変速機出力軸とのスプライン部を介して供給するので、従来のように変速機出力軸又はセカンダリプーリ軸を介すことなく、簡素で且つ安価に油路を形成することができる。
【００１２】
又、クラッチハブの外側面と内側面の油圧により受けるスラスト荷重がほぼ同じになるように外側面と内側面との受圧面を設定するので、クラッチハブが受ける油圧によるスラスト荷重（合力）をなくす、又は低減することができるのでスラスト方向への移動を規制するストッパ構造を廃止又は安価にすることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、上記外側面と上記内側面との受圧面は、その上記変速機出力軸に対する周方向の投影面積が略同一になるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。ここで、図１は出力クラッチ付き無段変速装置の動力伝達系を示す全体構成図、図２は出力クラッチとその周辺の拡大断面図、図３は出力クラッチの要部拡大断面図である。
【００１５】
図１の符号１は駆動源としてのエンジンで、このエンジン１の出力軸２が、無段変速部３、終減速部４を介して、駆動輪５を支承する駆動軸６に連設されている。
【００１６】
無段変速部３は、入力側からトルクコンバータ７、前後進切換装置８、ベルト式無段変速機９を主要に構成されており、エンジン出力軸２がトルクコンバータ７のインペラ７ａに連設され、このトルクコンバータ７のタービン７ｂが前後進切換装置８のプラネタリ入力軸８ａに連設されている。
【００１７】
前後進切換装置８は、プラネタリギヤ１０が内装されており、フォワードクラッチ１１とリバースブレーキ１２とが共に開放状態にあるとき、ニュートラル状態となる。又、フォワードクラッチ１１のみを係合させると、プラネタリギヤ１０が一体回転して、トルクコンバータ７のタービン７ｂからの動力をベルト式無段変速機９へそのまま伝達する。一方、フォワードクラッチ１１を開放し、リバースブレーキ１２を係合させると、プラネタリギヤ１０を介してトルクコンバータ７のタービン７ｂからの動力を逆転させた状態でベルト式無段変速機９へ伝達する。
【００１８】
ベルト式無段変速機９のプライマリプーリ軸９ａには、プライマリプーリ９ｂが設けられており、プライマリプーリ軸９ａと平行に配設されているセカンダリプーリ軸９ｃには、プライマリプーリ９ｂと対向してセカンダリプーリ９ｄが設けられ、両プーリ９ｂ、９ｄ間に駆動ベルト９ｅが巻装されている。
【００１９】
更に、各プーリ９ｂ、９ｄの可動シーブ（プライマリシーブ９ｆ、セカンダリシーブ９ｇ）側には、各々シリンダ（プライマリシリンダ９ｈ、セカンダリシリンダ９ｉ）が形成されており、これら各シリンダ９ｈ、９ｉに供給されるプライマリ油圧、セカンダリ油圧により、両プーリ９ｂ、９ｄの溝幅を可変して変速制御が行われる。
【００２０】
セカンダリプーリ軸９ｃは中空状に形成されており、この中空状に形成されたセカンダリプーリ軸９ｃに変速機出力軸１３が、同軸上で且つ相対回転自在に挿通支持されている。又、この変速機出力軸１３の反エンジン側の端部とセカンダリプーリ軸９ｃの端部との間に、セカンダリプーリ軸９ｃと変速機出力軸１３間の動力伝達を断続する出力クラッチ１４が介在されている。
【００２１】
尚、出力クラッチ１４は、通常は接続状態にあり、急ブレーキ、急減速等、駆動ベルト９ｅに、駆動輪５側から大きな負荷が伝達される場合に開放動作させて駆動ベルト９ｅの損傷を防止すると共に、急停車の際に開放動作させることで停車時におけるベルト式無段変速機９のダウンシフト制御を可能とし、良好な再発進性を得ることができる。又、上述したように、この出力クラッチ１４は、発進デバイスとしてのトルクコンバータ７が省略されている無段変速装置にも採用可能であり、この場合、出力クラッチ１４に発進クラッチとしての機能が付加される。
【００２２】
変速機ケース２２は、メインケース２２ａと、このメインケース２２ａのエンジン１側を閉塞すると共にトルクコンバータ７を収容するコンバータケース２２ｂと、メインケース２２ａの反エンジン１側を閉塞するサイドケース２２ｃとの三分割で構成されている。
【００２３】
セカンダリプーリ軸９ｃは、反エンジン側の端部がボールベアリング２５を介してサイドケース２２ｃに軸支されている。尚、出力クラッチ１４は、サイドケース２２ｃの外側に形成されたクラッチ室２２ｄに配設されており、このクラッチ室２２ｄがクラッチカバー１４ａで閉塞されている。尚、このクラッチカバー１４ａも変速機ケース２２の一部を構成している。
【００２４】
又、セカンダリプーリ軸９ｃのエンジン側の端部は、メインケース２２ａにニードルベアリング２６を介して軸支されている。更に、セカンダリプーリ軸９ｃに相対回動自在に挿通されている変速機出力軸１３のエンジン側端縁部が、コンバータケース２２ｂにボールベアリング２７を介して軸支されている。
【００２５】
更に、変速機出力軸１３のエンジン側の端部、すなわち出力クラッチ１４が配設されている側と反対側の端部にリダクションドライブギヤ１６が設けられており、このリダクションドライブギヤ１６がドライブピニオン軸１７に設けられていリダクションドリブンギヤ１８、ドライブピニオン１９を介して、ファイナルギヤ２０に連設され、更に、このファイナルギヤ２０が駆動軸６に軸着されているデファレンシャル装置２１に連設されている。
【００２６】
又、無段変速部３、終減速部４、デファレンシャル装置２１を収容する変速機ケース２２の底部に設けられているオイルパン（図示せず）には、無段変速部３の変速比制御や伝達トルク制御等に必要な作動圧を制御するコントロールバルブユニット（図示せず）が配設されており、このコントロールバルブユニットにオイルポンプが一体に組み込まれている。図１に示すように、オイルポンプは、トルクコンバータ７のインペラ７ａと一体回転するスプロケット２８にチェーン２９を介して連設されているエンジン駆動式オイルポンプである。
【００２７】
又、図２に示すように、変速機出力軸１３の出力クラッチ１４が取付けられている側の軸端部がクラッチカバー１４ａに対設されており、このクラッチカバー１４ａの内壁に、変速機出力軸１３の軸心を中心とするインナボス３１が形成されており、このインナボス３１の内周に、ブッシュ３２が圧入されており、このブッシュ３２の内周に変速機出力軸１３の軸端部が、シール部材３３ａを介して油密状態で摺接されている。
【００２８】
出力クラッチ１４は、クラッチハブ３６と、クラッチドラム３７と、このクラッチハブ３６とクラッチドラム３７との間を断続するクラッチ部材としてのクラッチプレート部３８とを備えている。
【００２９】
セカンダリプーリ軸９ｃの軸端部は、変速機出力軸１３の軸端部から周方向に離間して形成されていると共に、このセカンダリプーリ軸９ｃの軸端部内周と変速機出力軸１３の軸周との間に、空隙部３９が形成され、この空隙部３９にクラッチハブ３６の中心軸側に形成されたスリーブ状の支持軸部３６ａが挿通される。
【００３０】
この支持軸部３６ａの内周は変速機出力軸１３の外周に対してスプライン係合されており、又、支持軸部３６ａの外周とセカンダリプーリ軸９ｃの内周との間にブッシュ３５が介装されて、支持軸部３６ａとセカンダリプーリ軸９ｃとの相対回動が許容される。
【００３１】
又、クラッチカバー１４ａと対向するクラッチハブ３６の外側面に、軸心を中心とするアウタボス３６ｂがクラッチカバー１４ｃに向かって突設されており、このアウタボス３６ｂの内周が、クラッチカバー１４ａの内壁に突設されているインナボス３１の外周にシール部材３３ｂを介して油密状態で摺接されている。
【００３２】
又、クラッチドラム３７の支持軸部３７ａが、セカンダリプーリ軸９ｃの外周にスプライン係合されている。更に、クラッチドラム３７の内周面には、クラッチプレート部３８を押圧するクラッチピストン４０が配設されており、このクラッチピストン４０とクラッチドラム３７の内周面とでクラッチシリンダ４１が形成されている。
【００３３】
一方、クラッチカバー１４ａには、コントロールバルブユニット（図示せず）で生成したセカンダリ油圧と、このセカンダリ油圧を減圧して生成したクラッチ油圧とを流通する第１、第２の油路４２，４３が各々形成されている。尚、このクラッチカバー１４ａに形成されている第１、第２の油路４２，４３は、サイドケース２２ｃに形成されている油路に各々連通されており、クラッチカバー１４ａに形成されている第１、第２の油路４２，４３とサイドケース２２ｃに形成されている油路（図示せず）との接合部は、図示しないシール部材を介して油密性が保持されている。
【００３４】
更に、第１の油路４２が、インナボス３１で囲われた凹部内に開口されている吐出ポート４４を介して、変速機出力軸１３に穿設されているセカンダリ油路９ｊに連通されている。更に、このセカンダリ油路９ｊが、セカンダリプーリ９ｄの溝幅を可変制御するセカンダリシリンダ９ｉ（図１参照）に連通されている。
【００３５】
又、第２の油路４３が、インナボス３１に穿設した吐出ポート４５を介し、クラッチハブ３６の外側面に突設されているアウタボス３６ｂで囲まれた凹部から、支持軸部３６ａと変速機出力軸１３の外周との間の軸間部であるスプライン係合部４７を経て空隙部３９の深部に連通されている。尚、スプライン係合部４７には、油圧の流通性を良好にするためのスプライン欠歯部が所定に間隔毎に形成されている。
【００３６】
更に、この空隙部３９の深部がセカンダリプーリ軸９ｃに穿設されているオイルポート４８、及びこのオイルポート４８に連通すると共にセカンダリプーリ軸９ｃの軸周に形成されているオイル溝４９と、クラッチドラム３７の支持軸部３７ａに穿設されているオイルポート５０とを介してクラッチシリンダ４１に連通されている。尚、オイル溝４９の軸方向両側は、シール部材（図示せず）で油密性が保持されている。
【００３７】
ところで、図３に示すように、クラッチハブ３６に設けられている支持軸部３６ａのアウタボス３６ｂで囲まれた凹部の外側面と、空隙部３９の深部側に臨まされている内側面は、クラッチ油圧を受ける受圧面である。そして、この両受圧面は、クラッチ油圧によりスラスト荷重をそれぞれ受けるが、本発明ではそれぞれ両受圧面が受けるスラスト荷重がほぼ同じになるように両受圧面を設定している。具体的には、両受圧面の変速機出力軸１３の周方向に対する投影面積が等しくなるように設定する。図３で説明するに外側面５２と内側面５３の面積が等しく設定されている。従って、クラッチハブ３６の支持軸部３６ａが受けるスラスト荷重（合力）が略０になるため、クラッチハブ３６が、クラッチカバー１４ａに突設されているインナボス３１の端面と、セカンダリプーリ軸９ｃの端面との何れにも接触することのない中立位置で回転される。よって、クラッチハブのストッパ部材を廃止、又はストッパの強度を抑えることができ、コスト低減を図ることができる。
【００３８】
次に、このような構成による無段変速装置の動作について説明する。エンジン１を駆動させると、トルクコンバータ７のインペラ７ａに連設するスプロケット２８、チェーン２９を介して、変速機ケース２２の底部に設けたオイルパンに配設されているコントロールバルブユニット（図示せず）に設けられているオイルポンプが駆動し、オイルパンに貯留されているオイルが吸い上げられて、コントロールバルブユニットに供給される。
【００３９】
コントロールバルブユニットでは、オイルポンプからの吐出圧を調圧して、変速比とエンジントルクとに応じたセカンダリ油圧を生成すると共に、このセカンダリ油圧を減圧して運転条件に応じて予め設定されている変速パターンに従いプライマリ油圧を生成し、更に、セカンダリ油圧を減圧して、出力クラッチ１４を締結動作させる低圧のクラッチ油圧を生成する。
【００４０】
セカンダリ油圧は、変速機ケース２２に形成された油路を通り、クラッチカバー１４ａに形成されている第１の油路４２を通り、吐出ポート４４から変速機出力軸１３に穿設されているセカンダリ油路９ｊを通り、セカンダリプーリ９ｄに設けられているセカンダリシリンダ９ｉに供給され、トルク伝達に必要なベルトクランプ力をセカンダリプーリ９ｄに付与する。
【００４１】
又、プライマリ油圧は、図示しないプライマリ油路を経て、プライマリプーリ９ｂのプライマリシリンダ９ｈに供給することで、両プーリ９ｂ，９ｄ間のプーリ比（変速比）を設定し、ローからオーバドライブまでの連続的な変速比制御を行なう。
【００４２】
一方、出力クラッチ１４に供給されるクラッチ油圧は、変速機ケース２２に形成されているクラッチ油路（図示せず）を経て、クラッチカバー１４ａに穿設されている第２の油路４３を通り、このクラッチカバー１４ａの内壁に突設されているインナボス３１に穿設されている吐出ポート４５から、クラッチハブ３６の外側面に突設されているアウタボス３６ｂで囲まれた凹部に流入され、クラッチハブ３６の支持軸部３６ａと変速機出力軸１３との間に形成された、軸間油路を構成するスプライン係合部４７を経て、セカンダリプーリ軸９ｃの軸端と変速機出力軸１３との間に形成された空隙部３９の深部に至る。
【００４３】
そして、この空隙部３９の深部からセカンダリプーリ軸９ｃに穿設されているオイルポート４８を通り、更にクラッチドラム３７の支持軸部３７ａに穿設されているオイルポート５０を経てクラッチシリンダ４１に供給される。クラッチシリンダ４１にクラッチ油圧が供給されると、このクラッチ油圧により、クラッチピストン４０を介してクラッチプレート部３８が挟圧されて、クラッチドラム３７とクラッチハブ３６とが連結される。
【００４４】
その結果、セカンダリプーリ９ｄの回転力が出力クラッチ１４を介して変速機出力軸１３に伝達され、変速機出力軸１３から終減速部４で所定に減速された後、デファレンシャル装置２１、駆動軸６を介して駆動輪５に回転力が伝達される。
【００４５】
一方、急ブレーキ等の急停車の際には、クラッチ油圧をドレーンさせて、クラッチプレート部３８を開放動作させる。すると、変速機出力軸１３にスプライン係合されているクラッチハブ３６と、セカンダリプーリ軸９ｃにスプライン係合されているクラッチドラム３７との間の動力伝達が遮断され、駆動輪５側から駆動ベルト９ｅに対して逆負荷が印加されず、駆動ベルト９ｅの損傷が未然に防止される。更に、急停車の際に出力クラッチ１４のクラッチプレート部３８を開放動作させることで、ベルト式無段変速機９のダウンシフト制御が可能となり、良好な再発進性を得ることができる。
【００４６】
以上のように本実施の形態では、クラッチシリンダ４１への油路が変速機ケースとしてのクラッチカバー１４ａから少なくともクラッチカバー１４ａと対向するクラッチハブ３６の外側面と、クラッチハブ３６と変速機出力軸１３とのスプライン係合部４７と、クラッチハブ３６の内側面とを通って形成され、外側面と内側面が受ける油圧によるスラスト荷重がほぼ同じになるように外側面と内側面との受圧面を設定する。より詳細には、外側面と内側面との受圧面は、その変速機出力軸１３に対する周方向の投影面積が略同一になるように設定されているので、クラッチハブ３６の支持軸部３６ａが受けるスラスト荷重（合力）が略０になり、よってクラッチハブ３６のストッパ部材を廃止、又はストッパの強度を抑えることができ、コスト低減を図ることができる。
【００４７】
更に、インナボス３１とアウタボス３６ｂとを摺接させるだけで、クラッチカバー１４ａに穿設されている第２の油路４３に供給されるクラッチ油圧を、出力クラッチ１４側へ取り込むようにしたので、予めアッセンブリ化されている出力クラッチ１４を、変速機出力軸１３とセカンダリプーリ軸９ｃとにスプライン係合させた後、クラッチカバー１４ａを、サイドケース２２ｃに装着することで、第２の油路４３からクラッチシリンダ４１へ至る油圧回路が形成されるため、この油圧回路が簡素化され、製造が容易になると共に組立てが容易となり、その分、製品コストを低減することができる。
【００４８】
又、このクラッチハブ３６に形成されている支持軸部３６ａと変速機出力軸１３との間のスプライン係合部４７を経てクラッチシリンダ４１にクラッチ油圧を供給するようにしたので、変速機出力軸１３内にクラッチ油圧を供給する油路を形成する必要が無くなり、変速機出力軸１３内に形成される油路を簡素化することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、出力クラッチのクラッチシリンダに油圧を供給する油路の形成が容易で、出力クラッチに作用するスラスト荷重を受けるストッパの強度を必要以上に高く設定する必要が無く、構造の簡素化、及び部品コストの低減を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】出力クラッチ付き無段変速装置の動力伝達系を示す全体構成図
【図２】出力クラッチとその周辺の拡大断面図
【図３】出力クラッチの要部拡大断面図
【符号の説明】
９　無段変速機
９ｃ　セカンダリプーリ軸
９ｄ　セカンダリプーリ
１４　出力クラッチ
２２　変速機ケース
３１　インナボス
３６　クラッチハブ
３６ａ，３７ａ　支持軸部
３６ｂ　アウタボス
３７　クラッチドラム
３８　クラッチプレート部（クラッチ部材）
４１　クラッチシリンダ
４３　第２の油路（油路）
４７　スプライン係合部（軸間油路）

Claims (2)

1. ベルト式無段変速機のセカンダリプーリを支持するセカンダリプーリ軸と、
   上記セカンダリプーリ軸に対して同軸上で相対回転自在に挿通された変速機出力軸と、
   上記セカンダリプーリ軸の外周にスプライン係合するクラッチドラムと、上記変速機出力軸の外周にスプライン係合するクラッチハブと、上記クラッチドラムと上記クラッチハブとを接離自在なクラッチ部材と、該クラッチ部材を動作させるクラッチシリンダとを有し、上記セカンダリプーリ軸と上記変速機出力軸との軸端に配設される出力クラッチと、
   上記出力クラッチの外側に近接して設けられる変速機ケースとを有する出力クラッチ付き無段変速装置において、
   上記シリンダへの油路が上記変速機ケースから少なくとも上記変速機ケースと対向する上記クラッチハブの外側面と、上記クラッチハブと上記変速機出力軸とのスプライン係合部と、上記クラッチハブの内側面とを通って形成され、
   上記外側面と上記内側面が受ける油圧によるスラスト荷重がほぼ同じになるように上記外側面と上記内側面との受圧面を設定することを特徴とする出力クラッチ付き無段変速装置。
2. 上記外側面と上記内側面との受圧面は、その上記変速機出力軸に対する周方向の投影面積が略同一になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の出力クラッチ付き無段変速装置。

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