JP2004144163A

JP2004144163A - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP2004144163A
Application number: JP2002308425A
Authority: JP
Inventors: Takahide Saito; 齋藤　隆英
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】動力伝達装置に組込まれた湿式多板クラッチの制御性の向上を図ることである。
【解決手段】エンジンの回転トルクが伝達される入力側部材１と出力軸４との間に、湿式多板クラッチ２０と、その湿式多板クラッチ２０の結合後に結合状態とされる二方向ローラクラッチ３０とを組込む。湿式多板クラッチ２０を制御するピストン２５の受圧面と、そのピストン２５が組込まれたシリンダ室２６の閉塞端面の一方に油溝５２を設け、その油溝５２内に対する圧油の供給によりピストン２５を移動させるようにしてピストン２５の応答遅れを低減し、湿式多板クラッチ２０の制御性の向上を図る。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの回転トルクをトランスミッションを介して車輪に伝える動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの回転トルクをトルクコンバータを介してトランスミッションに伝える動力伝達装置においては、トルクコンバータがクリープ機能を有しているため、スムーズな発進を可能とし、また、上りの坂道においても発進を容易としているが、入力と出力との間に滑りが生じているため、伝達効率が悪く、燃費が悪いという不都合がある。
【０００３】
かかる不都合を解消するため、エンジンの回転トルクが伝達される入力軸と出力軸との間に湿式多板クラッチから成るすべり制御型クラッチと、ローラクラッチから成るくさび力制御型クラッチとを設け、発進時に、すべり制御型クラッチを結合して、入力軸の回転をすべりを生じさせつつ出力軸に伝達し、出力軸の回転トルクが設定値に達し、あるいは入・出力軸の回転数差が所定値以下になると、くさび力制御型クラッチを結合状態とし、そのくさび力制御型クラッチの結合後にすべり制御型クラッチの結合を解除するようにした動力伝達装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１０２６０号公報（第５乃至７頁、図１および図２）
【０００５】
上記特許文献１に記載された動力伝達装置においては、発進時にすべり制御型クラッチを結合状態として、入力軸と出力軸の相互間ですべりを生じさせつつ回転トルクを伝達するため、スムーズな発進が得られると共に、そのすべり制御型クラッチの結合後に伝達効率の高いくさび力制御型クラッチを結合するため、すべり制御型クラッチの結合時間は短時間でよく、エネルギのロスを抑え、燃費を向上させることができるという特徴を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された動力伝達装置においては、シリンダ室に対する圧油の供給により油圧ピストンを移動させてすべり制御型クラッチを制御するようにしているが、移動開始前の状態の油圧ピストンは油圧が付与される受圧面の全体がシリンダ室の閉塞端面に密着しているため、油路からシリンダ室に圧油を供給すると、油圧ピストンは油路と対応する一部分にのみ圧力を受けて直ちに移動せず、油路内の圧力が次第に高くなるにつれて移動し始めることになる。
【０００７】
このため、すべり制御型クラッチの制御に応答遅れが生じ、クラッチの制御性が悪いという不都合がある。また、油圧ポンプとして容量の大きい大型のものを必要とする不都合もある。
【０００８】
そこで、油圧ピストンの受圧面とシリンダ室の閉塞端面間に間隙を設けておくと、間隙内に充満する圧油の圧力が油圧ピストンの受圧面全体に作用するため、容量の小さな小型の油圧ポンプを採用することができるが、この場合、シリンダ室内に流れ込む圧油の流量が多くなり、油圧ピストンの移動に応答遅れが生じ、すべり制御型クラッチの制御性を改善することはできない。
【０００９】
この発明の課題は、圧油の供給によってクラッチを制御するようにした動力伝達装置において、クラッチを制御するピストンの応答遅れを低減し、クラッチの制御性の向上を図ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、エンジンからの回転トルクが伝達される入力側部材と、その入力側部材と同軸上に配置され、入力側部材から伝達される回転トルクを車輪側に伝達する出力側部材と、その両部材間に組込まれてすべりを生じさせつつ入力側部材と出力側部材とを結合する制御型湿式多板クラッチと、係合子の噛み込み力を結合力とし、前記湿式多板クラッチの結合後に入力側部材と出力側部材とを結合するメカニカルタイプの制御型二方向クラッチとを有し、前記制御型湿式多板クラッチと制御型二方向クラッチのうち、少なくとも制御型湿式多板クラッチを、シリンダ室に対する圧油の供給によりピストンを摺動させて制御するようにした動力伝達装置において、前記ピストンに油圧が付与される受圧面とシリンダ室の閉塞端面の少なくとも一方に圧油の供給開始と共に圧油が流入してピストンに初期起動力を付与する油溝を設けた構成を採用したのである。
【００１１】
上記のように構成すれば、シリンダ室内に圧油を供給すると、その圧油は油溝内に流入する。このとき、シリンダ室内に流れ込む圧油の流量は少なく、油溝内は圧油によって直ちに満たされることになり、その油溝が圧油によって満たされるとピストンが移動し始めることになる。
【００１２】
このため、ピストンの応答性は良く、湿式多板クラッチの制御性の向上を図ることができる。
【００１３】
ここで、前記油溝の底面積をＳ、ピストンの初期起動力をＦ、シリンダ室に供給される圧油の圧力をＰとした場合に、Ｓ＞（Ｆ／Ｐ）となるようにすると、油溝内に圧油が満たされると同時にピストンを移動させることができ、ピストンの応答性をより向上させることができる。
【００１４】
また、油溝を放射状に形成すると、各油溝内に圧油を供給した際のシリンダ室内の圧力分布が良好であり、ピストンをスムーズに移動させることができる。
【００１５】
上記放射状油溝の圧油流入側の端部に連通して環状の油溝を設けると、ピストン移動時、放射状の油溝および環状の油溝のそれぞれが圧油で満たされるため、圧力分布のより均一化を図ることができる。
【００１６】
さらに、油溝をシリンダ室の内周部に形成された環状溝とし、その環状油溝の外周部に円錐面を設けると、前記環状油溝に供給された圧油によってピストンが移動し始め、ピストンの受圧面とシリンダ室の閉塞端面間に隙間が形成されると、環状油溝内の圧油は円錐面に案内されて上記隙間内にスムーズに流れ込むことになり、ピストンをよりスムーズに移動させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、エンジンからの回転トルクが伝達される入力側部材１は軸方向の両端に端板２ａ、２ｂを有する駆動輪２と、その駆動輪２のエンジン側に位置する一方の端板２ａの内面中央部に取付けられた入力リング３とから成っている。
【００１８】
入力側部材１と同軸上に配置された出力側部材としての出力軸４は、入力側部材１から伝達される回転トルクを図示省略したトランスミッションを介して車輪に伝達するようになっている。この出力軸４は固定配置の支持筒５内に挿入されている。
【００１９】
出力軸４の駆動輪２内に位置する端部上には出力リング６が設けられている。出力リング６は前記支持筒５の端部において回転可能に支持され、前記入力リング３と軸方向で対向する一端面の中央部にはハブ７が一体に設けられている。ハブ７は出力軸４の軸端部に嵌合され、セレーション８により出力軸４に回り止めされている。上記ハブ７の外側には軸受９が設けられ、その軸受９によって入力リング３と出力リング６は相対的に回転自在に支持されている。
【００２０】
また、出力リング６の一端面の外周部には入力リング３の外側に配置されるトルク伝達筒部１０が一体に設けられ、かつ出力リング６の他端部外周にはフランジ１１が一体に設けられている。
【００２１】
出力リング６のトルク伝達筒部１０と駆動輪２との間には、すべりを生じさせつつ駆動輪２と出力リング６とを結合する制御型湿式多板クラッチ２０が組込まれている。また、トルク伝達筒部１０と入力リング３との間にはメカニカルタイプの制御型二方向クラッチ３０が組込まれている。
【００２２】
図１、図２および図４に示すように、制御型湿式多板クラッチ２０は、駆動輪２の内周に形成された多数の案内歯２１により回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持された複数の入力側の摩擦プレート２２と、トルク伝達筒部１０の外周に形成された多数の案内歯２３により回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持された出力側の摩擦プレート２４を軸方向に交互に組込み、その入・出力側の摩擦プレート２２、２４をその一側方に設けられたピストン２５の軸方向の移動により押圧して互に圧接させ、摩擦プレート２２、２４の接触面に作用する摩擦力を介して駆動輪２の回転トルクを出力リング６に伝えるようにしている。
【００２３】
ここで、ピストン２５は、出力リング６の外周およびフランジ１１の外周に沿って摺動可能に支持されて、上記フランジ１１との間でシリンダ室２６を形成しており、そのシリンダ室２６に対する圧油の供給により前進して摩擦プレート２２、２４を押圧し、一端部内に組込まれた弾性部材２７の押圧によって後退動されるようになっている。
【００２４】
シリンダ室２６に対する圧油の供給に際して、出力リング６に上記シリンダ室２６に連通する半径方向の通路２８を形成し、前記支持筒５にはその通路２８に連通する第１給油通路Ｐ_１を設け、この第１給油通路Ｐ_１からシリンダ室２６内に圧油を供給するようにしている。
【００２５】
図２乃至図４に示すように、制御型二方向クラッチ３０は、二方向ローラクラッチから成る。この二方向ローラクラッチ３０は、トルク伝達筒部１０内にクラッチ外輪３１を嵌合してスプライン１０ａにより回り止めし、そのクラッチ外輪３１に形成された円筒形内面３２と入力リング３の外周に設けられて上記円筒形内面３２との間で楔形空間を形成する平坦なカム面３３との間に係合子としてのローラ３４を組込み、そのローラ３４を保持器３５によって保持している。
【００２６】
また、入力リング３の端面に円形の凹部３６を形成し、その凹部３６の外周壁に切欠部３７を設け、前記凹部３６に円弧状のスイッチばね３８を嵌合し、そのスイッチばね３８の両端に形成された一対の係合片３８ａを上記切欠部３７から保持器３５の端面に形成された切欠部３９内に挿入し、上記一対の係合片３８ａが各切欠部３７、３９の周方向両端を押圧する作用によって保持器３５をローラ３４が円筒形内面３２およびカム面３３に対して非係合となる中立位置に保持している。
【００２７】
上記二方向ローラクラッチ３０と出力リング６の相互間には、図１に示すように、その二方向ローラクラッチ３０の結合および結合解除を制御する制御機構４０が組込まれている。
【００２８】
制御機構４０は、二方向ローラクラッチ３０におけるクラッチ外輪３１と出力リング６の端面間にスイッチプレート４１を組込み、そのスイッチプレート４１に形成された係合孔４２に保持器３５の端面に設けられた突片４３を係合して、スイッチプレート４１と保持器３５を相対的に回り止めし、一方、出力リング６の端面にはシリンダ室４４を設け、そのシリンダ室４４内にピストン４５と、そのピストン４５をスイッチプレート４１から離反する方向に押圧する弾性部材４６とを組込み、前記シリンダ室４４内に対する圧油の供給によりピストン４５を前進させてスイッチプレート４１をクラッチ外輪３１に押し付け、保持器３５と入力リング３の相対的な回転によってローラ３４を円筒形内面３２とカム面３３に係合させるようにしている。
【００２９】
シリンダ室４４に対する圧油の供給に際し、支持筒５に第２給油通路Ｐ_２を設け、出力リング６にはその第２給油通路Ｐ_２に連通する径方向の連通路４７を形成し、上記第２給油通路Ｐ_２から連通路４７に圧油を供給するようにしている。
【００３０】
シリンダ室４４内に組込まれたピストン４５および弾性部材４６は出力リング６の端面に取付けられた抜け止めプレート４８によって抜け止めされている。
【００３１】
ここで、ピストン４５をスイッチプレート４１から離反する方向に押圧する弾性部材４６としてコイルスプリングを採用することができるが、コイルスプリングを採用すると動力伝達装置の軸方向長さが長くなる。そのような不都合を解消するため、弾性部材４６として皿ばねを採用している。
【００３２】
実施の形態で示す動力伝達装置は上記構造から成り、この動力伝達装置は、発進時に、湿式多板クラッチ２０を結合状態に保持してエンジンから入力側部材１に伝達される回転トルクを上記湿式多板クラッチ２０を介して出力リング６から出力軸４に伝達する。
【００３３】
そして、出力軸４の回転トルクが予め設定された設定値に達し、あるいは入力側部材１と出力軸４の回転数差が所定値以下になると制御型二方向ローラクラッチ３０を結合状態とし、その結合後、湿式多板クラッチ２０の結合を解除する。
【００３４】
湿式多板クラッチ２０の結合に際しては、支持筒５に形成された第１給油通路Ｐ_１から出力リング６に設けられた通路２８に圧油を供給し、その通路２８からシリンダ室２６内に圧油を流入させてピストン２５を前進させる。そのピストン２５の前進により摩擦プレート２２、２４は互に接触し、その接触部に作用する摩擦力によって入力側部材１の回転が出力リング６を介して出力軸４に伝達される。
【００３５】
湿式多板クラッチ２０はすべりを生じさせつつ入力側部材１の回転を出力リング６から出力軸４に伝達するため、出力軸４をスムーズに回転させることができる。
【００３６】
湿式多板クラッチ２０を介して入力側部材１の回転トルクが出力軸４に伝達されるとき、二方向ローラクラッチ３０のローラ３４はスイッチばね３８の弾力によって図５（Ｉ）に示すように、円筒形内面３２およびカム面３３に非係合な中立位置に保持されているため、ローラ３４および保持器３５は入力側部材１の入力リング３と共に回転する。
【００３７】
二方向ローラクラッチ３０の結合に際しては、支持筒５に設けられた第２給油通路Ｐ_２から出力リング６に形成された連通路４７を介してシリンダ室４４内に圧油を供給し、その圧油によりピストン４５を前進させ、スイッチプレート４１をクラッチ外輪３１に押し付ける。
【００３８】
ここで、スイッチプレート４１に形成された係合孔４２には保持器３５の端面に設けられた突片４３が係合しているため、スイッチプレート４１がクラッチ外輪３１に押し付けられると、保持器３５はクラッチ外輪３１に対して回り止めされ、その保持器３５に対して入力リング３が相対回転し、図５（ＩＩ）に示すように、ローラ３４がクラッチ外輪３１の円筒形内面３２および入力リング３のカム面３３に係合し、入力リング３の回転は二方向ローラクラッチ３０を介して出力リング６から出力軸４に伝達される。
【００３９】
上記二方向ローラクラッチ３０はメカニカルタイプのクラッチであるため、伝達効率は高く、その結果、燃費の向上を図ることができる。
【００４０】
上記のような動力伝達装置においては、自動車をスムーズに発進させるために、湿式多板クラッチ２０および二方向ローラクラッチ３０の制御性を向上させることが重要である。図６乃至図８では湿式多板クラッチ２０の制御性を向上させるため、制御用ピストン２５の応答遅れの低減化を図るようにしている。
【００４１】
ここで、図６（Ｉ）、（ＩＩ）では、ピストン２５の受圧面２５ａの内周にチャンファ５０を形成して、そのチャンファ５０とシリンダ室２６の閉塞端面間に環状空間５１を形成し、前記受圧面２５ａに放射状の油溝５２を設け、弾性部材２７の押圧によりピストン２５が後退して、受圧面２５ａがシリンダ室２６の閉塞端面に密着する状態で、シリンダ室２６に油溝５２の容積に相当する油室が確保されるようにしている。
【００４２】
上記のように構成すると、第１給油通路Ｐ_１から通路２８に圧油を供給すると、その圧油は環状空間５１から各油溝５２内に流れ込み、各油溝５２内に圧油が充満すると、ピストン２５の各油溝５２の底面に油圧が付与され、ピストン２５が移動し始める。
【００４３】
ここで、ピストン２５を押圧する弾性部材２７の初期弾性力をＦ_Ｋ、各油溝５２の底面の面積の総和をＳ_１、圧油の圧力をＰとすると、Ｆ_Ｋ＜Ｐ×Ｓ_１となるように油溝５２の大きさおよび数を規制することによって、各油溝５２が圧油で満たされるとピストン２５は直ちに移動することになる。
【００４４】
また、ピストン２５が移動してシリンダ室２６の閉塞端面から離れると、ピストン２５の受圧面２５ａとシリンダ室２６の閉塞端面間に形成される隙間に圧油が流入し、ピストン２５を押す押圧力はＰ×Ｓ_２となる。ここで、Ｓ_２は、ピストン２５の受圧面２５ａと各油溝５２の底面の面積の総和であり、上記押圧力（Ｐ×Ｓ_２）はストロークに比例して増加する弾性部材２７の弾性力を上回り、ピストン２５は湿式多板クラッチ２０が制御する位置まで確実に移動する。
【００４５】
このように、初期位置からピストン２５を移動させるためには、油溝５２に圧油を充満させるだけでよく、その圧油の量は比較的少量であるため、ピストン２５の応答性は良好であり、湿式多板クラッチ２０の制御性の向上を図ることができる。
【００４６】
また、油溝５２を放射状に形成することによって、シリンダ室２６内の圧油の圧力分布が均一化されるため、ピストン２５をスムーズに移動させることができる。
【００４７】
図７（Ｉ）、（ＩＩ）では、ピストン２５の受圧面２５ａの内周部に放射状の各油溝５２に連通する環状の油溝５３を設けた点で図６（Ｉ）、（ＩＩ）に示す場合と相違している。
【００４８】
上記のように、環状の油溝５３を設けると、ピストン２５の移動時、放射状油溝５２および環状油溝５３のそれぞれが圧油によって満たされるため、シリンダ室２６内の圧力分布のより均一化を図ることができる。
【００４９】
図８（Ｉ）、（ＩＩ）では、ピストン２５の受圧面２５ａの内周部に環状の油溝５４を設け、その油溝５４の外周部に円錐面５５を形成している。
【００５０】
上記のように、油溝５４を環状とし、その外周部に円錐面５５を設けることによって、ピストン２５がシリンダ室２６の閉塞端面から離れると同時に、油溝５４内の圧油は円錐面５５に案内されてピストン２５の受圧面２５ａとシリンダ室２６の閉塞端面間に形成される隙間内にスムーズに流れ、ピストン２５をよりスムーズに移動させることができる。
【００５１】
なお、図７および図８に示すいずれの例においても、Ｆ_Ｋ＜Ｐ×Ｓ_１となるよう油溝５３、５４の大きさが規制されている。
【００５２】
図６乃至図８で示す例では、ピストン２５の受圧面２５ａに油溝５２、５３、５４を形成したが、シリンダ室２６の閉塞端面側に油溝を設けるようにしてもよい。
【００５３】
上記のような油溝は、二方向ローラクラッチ３０を制御するピストン４５の受圧面と、そのピストン４５が組込まれたシリンダ室４４の閉塞端面の少なくとも一方に設けるようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、湿式多板クラッチを制御するピストンの受圧面とそのピストンが組込まれたシリンダ室の閉塞端面における少なくとも一方に油溝を形成したことにより、ピストンの応答遅れを軽減して応答性を向上させることができ、湿式多板クラッチの制御性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る動力伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図
【図３】図２のＩＩＩ　−ＩＩＩ　線に沿った断面図
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図
【図５】（Ｉ）、（ＩＩ）は二方向ローラクラッチの作動状態を示す断面図
【図６】（Ｉ）は湿式多板クラッチの制御機構を示す断面図、（ＩＩ）はピストンの一部分を示す正面図
【図７】（Ｉ）は湿式多板クラッチの制御機構の他の例を示す断面図、（ＩＩ）はピストンの一部分を示す正面図
【図８】（Ｉ）は湿式多板クラッチの制御機構のさらに他の例を示す断面図、（ＩＩ）はピストンの一部分を示す正面図
【符号の説明】
１　入力側部材
４　出力軸（出力側部材）
２０　制御型湿式多板クラッチ
２５　ピストン
２５ａ　受圧面
２６　シリンダ室
３０　制御型二方向ローラクラッチ（制御型二方向クラッチ）
３４　ローラ（係合子）
５２、５３、５４　油溝
５５　円錐面

Claims

エンジンからの回転トルクが伝達される入力側部材と、その入力側部材と同軸上に配置され、入力側部材から伝達される回転トルクを車輪側に伝達する出力側部材と、その両部材間に組込まれてすべりを生じさせつつ入力側部材と出力側部材とを結合する制御型湿式多板クラッチと、係合子の噛み込み力を結合力とし、前記湿式多板クラッチの結合後に入力側部材と出力側部材とを結合するメカニカルタイプの制御型二方向クラッチとを有し、前記制御型湿式多板クラッチと制御型二方向クラッチのうち、少なくとも制御型湿式多板クラッチを、シリンダ室に対する圧油の供給によりピストンを摺動させて制御するようにした動力伝達装置において、前記ピストンに油圧が付与される受圧面とシリンダ室の閉塞端面の少なくとも一方に圧油の供給開始と共に圧油が流入してピストンに初期起動力を付与する油溝を設けたことを特徴とする動力伝達装置。
前記油溝の底面積をＳ、ピストンの初期起動力をＦ、シリンダ室に供給される圧油の圧力をＰとした場合に、Ｓ＞（Ｆ／Ｐ）となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
前記油溝を放射状に形成した請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
前記放射状油溝の圧油流入側の端部に連通して環状の油溝を設けた請求項３に記載の動力伝達装置。
前記油溝が、シリンダ室の内周部に形成された環状溝から成り、その環状油溝の外周部に円錐面を設けた請求項１又は２に記載の動力伝達装置。