JP2006132551A - 静止シリンダ型クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向寸法の増大や重量増加を招くことなく、ピストンの推力をエネルギーロスなくクラッチ板に伝達でき、クラッチ板の偏磨耗を防止できる静止シリンダ型クラッチ装置を提供する。
【解決手段】ハブ４１ａとドラム４４ａの間に配置されたクラッチ板５１ａと、静止部材８に設けられ、油圧を受けてクラッチ板５１ａを締結させるピストン５１ｃとを備える。ピストン５１ｃのクラッチ板５１ａと対向する側面にスラストベアリング５２が配置され、スラストベアリングのピストンに接する側の一方のレース５２ａはピストンの側面に沿って内径方向に延長され、この延長部５２ａ₁ に静止部材８に一端部が支持されたリターンスプリング５３の他端部が当接して、レース５２ａ₁ をピストン５１ｃの側面に押しつけている。クラッチ板の解放時に、スラストベアリングの他方のレース５２ｂはクラッチ板に対して所定のクリアランスδをもって対面している。
【選択図】 図４

Description

本発明は自動変速機や無段変速機などに用いられる静止シリンダ型クラッチ装置に関するものである。

一般に、クラッチ装置は、入出力回転部材を構成するハブおよびドラムと、上記ハブの外周とドラムの内周との間に配置されたクラッチ板と、上記ドラムの内部に配置され、油圧を受けてクラッチ板を締結させるピストンとで構成されている。ピストンとの間で油圧室を構成するクラッチドラムが入力回転部材あるいは出力回転部材と一体回転するため、クラッチドラムへの供給油路中に油漏れ防止用のシールリングを設ける必要があり、フリクションロスが大きいという問題がある。また、回転に伴う遠心力によりクラッチドラムの油圧室内に遠心油圧が発生するため、油圧制御が複雑になるという問題がある。

このような問題を解決するため、特許文献１には静止シリンダ型クラッチ装置が開示されている。このクラッチ装置は、油圧を受けてクラッチ板を締結させるピストンを変速機ケースなどの静止部材に設けたものである。そのため、クラッチドラムへの供給油路中に油漏れ防止用のシールリングを設ける必要がなく、フリクションロスを小さくできるとともに、クラッチドラムの油圧室内に遠心油圧が発生するのを防止できる。

図７は特許文献１の図２０に示された静止シリンダ型クラッチ装置である。
このクラッチ装置は、ケース１００に収容されたピストン１０１と、回転しているクラッチドラム１０２およびクラッチハブ１０３の間に配置されたクラッチ板（クラッチディスク及びクラッチプレート）１０４と、クラッチ板１０４を押圧する押圧部材１０５と、ピストン１０１と押圧部材１０５との間に配置されたスラストベアリング１０６とを備えており、ピストン１０１の推力を差回転のある状態でクラッチ板１０４に伝達するものである。ケース１００とピストン１０１との間にはリターンスプリング１０７が介装されている。クラッチ装置を解放している状態では、押圧部材１０５とクラッチ板１０４との間には所定のクリアランスδが設けられている。ピストン１０１がスラストベアリング１０６を介して押圧部材１０５を押す部位と、押圧部材１０５がクラッチ板１０４を押す部位とは、半径方向に寸法Ｒだけオフセットしている。

ところが、このクラッチ装置では、スラストベアリング１０６のレースとピストン１０１及び押圧部材１０５とがインロー嵌合のみで支持されているため、クラッチ解放時にスラストベアリング１０６とピストン１０１間、あるいはスラストベアリング１０６と押圧部材１０５間に隙間が発生する可能性がある。隙間が発生した状態でインロー部が摺動しない場合、継続的にこの間にクリアランスが発生し、逆にクラッチ板１０４と押圧部材１０５との間のクリアランスδが取れなくなり、完全なクラッチ解放状態が得られなくなる可能性がある。

このような問題を解消するため、特許文献２には、図８のような構造の静止シリンダ型クラッチ装置が提案されている。
このクラッチ装置は、ケース１１０に収容されたピストン１１１と、回転しているクラッチドラム１１２およびクラッチハブ１１３の間に配置されたクラッチ板（クラッチディスク及びクラッチプレート）１１４と、クラッチ板１１４を押圧する押圧部材１１５と、ピストン１１１と押圧部材１１５との間に配置されたスラストベアリング１１６とを備えており、ピストン１１１の推力を差回転のある状態でクラッチ板１１４に伝達している。クラッチハブ１１３と押圧部材１１５との間にはリターンスプリング１１７が介装され、押圧部材１１５からスラストベアリング１１６を介してピストン１１１に対して戻り方向のばね力を与えている。クラッチ装置を解放している状態では、押圧部材１１５とクラッチ板１１４との間には所定のクリアランスδが設けられている。このクラッチ装置の場合も、ピストン１１１がスラストベアリング１１６を介して押圧部材１１５を押す部位と、押圧部材１１５がクラッチ板１１４を押す部位とが半径方向に寸法Ｒだけオフセットしている。

図８のクラッチ装置の場合には、クラッチ板１１４と押圧部材１１５との間のクリアランスδは確実に確保できるが、図７と同様に、ピストン１１１がスラストベアリング１１６を介して押圧部材１１５を押す部位と、押圧部材１１５がクラッチ板１１４を押す部位とが半径方向にオフセットＲしているため、クラッチ装置の締結時にピストン１１１の推力がクラッチ板１１４に効果的に伝わらず、エネルギーロスとなるという欠点があり、押圧部材１１５がクラッチ板１１４に偏当たりし、クラッチ板１１４が偏磨耗を起こす可能性がある。同様に、スラストベアリング１１６と押圧部材１１５との間でも偏当たりが発生するため、スラストベアリング１１６の耐久性低下を招く恐れがある。クラッチ板１１４およびスラストベアリング１１６の偏当たり防止のために、押圧部材１１５の板厚を増加させて剛性向上を図る方法もあるが、軸方向寸法の増大や重量増加を招くという欠点がある。
特開平１０−６１７３３号公報 特開平１０−１２２２６０号公報

そこで、本発明の目的は、軸方向寸法の増大や重量増加を招くことなく、ピストンの推力をエネルギーロスなくクラッチ板に伝達でき、クラッチ板の偏磨耗を防止できる静止シリンダ型クラッチ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、入出力回転部材を構成するハブおよびドラムと、上記ハブの外周とドラムの内周との間に配置されたクラッチ板と、静止部材に設けられ、油圧を受けて上記クラッチ板を締結させるピストンとを備えた静止シリンダ型クラッチ装置において、上記ピストンのクラッチ板と対向する側面に、上記ピストンとクラッチ板との相対回転を許容するスラストベアリングが配置され、上記スラストベアリングのピストンに接する側の一方のレースは、上記ピストンの側面に沿って内径方向または外径方向に延長され、上記レースの延長部は、静止部材に一端部が支持されたリターンスプリングの他端部によって軸方向位置が位置決めされており、上記スラストベアリングの他方のレースは、上記クラッチ板の解放時に、上記クラッチ板に対して所定のクリアランスをもって対面していることを特徴とする静止シリンダ型クラッチ装置を提供する。

本発明では、ピストンのクラッチ板と対向する側面にスラストベアリングを配置し、スラストベアリングの片側のレースをピストンの側面に沿って内径方向または外径方向に延長し、この延長部をリターンスプリングで位置決めしている。そのため、片側のレースはピストンの側面に沿っており、スラストベアリングがピストンと一体的に動くことができる。スラストベアリングの他側のレースは、スラストベアリングと一体的に取り付けられているので、このレースとクラッチ板とのクリアランスを安定的に確保することができる。
このように本発明では、ピストンの推力をスラストベアリングを介して直接クラッチ板に伝達し、かつピストンとスラストベアリングとの接触点と、スラストベアリングとクラッチ板との接触点が半径方向にオフセットしないので、エネルギーロスが少なく、しかもスラストベアリングがクラッチ板に偏当たりせず、クラッチ板の偏磨耗を防止できる。
さらに、ピストンの推力をスラストベアリングを介してクラッチ板に伝達するための押圧部材を必要としないので、部品数の削減、軸方向寸法の短縮および重量軽減を図ることができる。
なお、リターンスプリングの他端部とレースの延長部とが当接してもよいし、熱膨張差などを考慮して所定の隙間があってもよい。この場合は、リターンスプリングがピストンに当接する。リターンスプリングとレースの延長部とが当接している場合には、リターンスプリングのばね力によりレースはピストンの側面に押しつけられる。

請求項２のように、ピストンの内径部または外径部にクラッチ板側へ突出する円筒部を設け、一方のレースの延長部の端部を上記円筒部に沿って軸方向に突設させ、リターンスプリングの他端部で一方のレースの延長部の端部を位置決めする構造としてもよい。
このような構造とすれば、リターンスプリングがレースの延長部の軸方向に突出した端部に位置決めするので、半径方向のスペースを短縮できるという利点がある。しかも、レースの延長部をピストンの円筒部に対してインロー嵌合させることができるので、スラストベアリングをピストンに対して半径方向のガタなく、安定的に支持できる。
なお、ピストンの円筒部はピストンの内径部あるいは外径部のいずれに設けてもよいが、ピストンの内径部に設けた方がリターンスプリングを小型化できるので、望ましい。

以上のように、本発明によれば、スラストベアリングの一方のレースに設けた延長部をリターンスプリングで位置決めし、スラストベアリングをピストンの側面に沿わせるようにしたので、スラストベアリングがピストンと離れることなく、一体的に動くことができ、クラッチ解放時にストベアリングの他方のレースとクラッチ板との間にクリアランスを安定的に確保することができる。
また、ピストンの推力をスラストベアリングを介して直接クラッチ板に伝達し、かつピストンとスラストベアリングとの接触点と、スラストベアリングとクラッチ板との接触点が半径方向にオフセットしないので、エネルギーロスが少なく、しかもスラストベアリングがクラッチ板に偏当たりせず、クラッチ板の偏磨耗を防止できる。
さらに、ピストンの推力をクラッチ板に伝達するための押圧部材を必要としないので、部品数の削減、軸方向寸法の短縮および重量軽減を実現できる。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１〜図３は本発明にかかる無段変速機の一例を示す。
この実施例の無段変速機はＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、大略、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸３、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する前後進切替装置４、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置Ａ、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機は全体として３軸構成とされている。
この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。

無段変速機を構成する各部品は変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。このオイルポンプは、図３に示すように、変速機ケース５に固定されたオイルポンプボデー７と、オイルポンプボデー７に対して固定されたオイルポンプカバー８と、オイルポンプボデー７とオイルポンプカバー８との間に収容されたポンプギヤ９とで構成されている。ポンプギヤ９はトルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動される。なお、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂは入力軸３に連結されている。

前後進切替装置４は、図３に示すように、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ５１とで構成され、遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材である駆動軸１０に連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３を支えるキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられ、後進用クラッチ５１はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ５１を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。

前後進切替装置４の構造について具体的に説明する。キャリア４４には、前進用ブレーキ５０のハブと後進用クラッチ５１のドラムとを兼ねる円筒部４４ａが設けられており、この円筒部４４ａがエンジン側へ突出している。円筒部４４ａの外周と変速機ケース５との間には前進用ブレーキ５０のブレーキ板（ブレーキディスクとブレーキプレート）５０ａが配置されている。前進用ブレーキ５０のピストン５０ｂは、変速機ケース５に形成された油圧室５０ｃに供給される油圧により作動され、ピストン５０ｂによってブレーキ板５０ａは締結される。ピストン５０ｂの圧力によって押されたブレーキ板５０ａの端部を支える反力部材として、静止部材であるオイルポンプカバー８から円筒状のシリンダ部８ａが一体に突設されている。

サンギヤ４１のエンジン側側部には、後進用クラッチ５１のクラッチハブとなる円筒部４１ａが一体に突設されており、この円筒部４１ａの外周とキャリア４４の円筒部４４ａの内周との間に後進用クラッチ５１のクラッチ板（クラッチディスクとクラッチプレート）５１ａが配置されている。後進用クラッチ５１は後述するように、静止シリンダ型クラッチ装置である。オイルポンプカバー８の前後進切替装置４に面する側面には凹型の油圧室５１ｂが形成され、この油圧室５１ｂに供給される油圧によりピストン５１ｃが作動され、後進用クラッチ５１は締結される。ピストン５１ｃは断面コ字形に形成されており、クラッチ板５１ａと対面するピストン５１ｃの側面には、相対回転を許容するスラストベアリング５２が配置されている。そのため、ピストン５１ｃの推力はクラッチ板５１ａに効果的に伝達され、かつピストン５１ｃが後進用クラッチ５１のクラッチ板５１ａと連れ回りするのが防止される。なお、クラッチ板５１ａの背後にはキャリア４４が配置されているため、ピストン５１ｃの圧力によって押されたクラッチ板５１ａの端部をキャリア４４の端面で支えることができる。

無段変速装置Ａの駆動プーリ１１は、駆動軸（プーリ軸）１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上にローラスプライン部１３を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられた油圧サーボ１２とを備えている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部１２ａが一体に形成され、このピストン部１２ａの外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ１２ｂの内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ１２ｂとの間に油圧サーボ１２の作動油室１２ｃが形成され、この作動油室１２ｃへの油圧を制御することにより、変速制御が実施される。

従動プーリ２１は、従動軸（プーリ軸）２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上にローラスプライン部２３を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられた油圧サーボ２２とを備えている。このローラスプライン部２３の構造は、駆動プーリ１１のローラスプライン部１３と同様である。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部２２ａが一体に形成され、このシリンダ部２２ａの内周部に従動軸２０に固定されたピストン２２ｂが摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン２２ｂとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ｃが形成され、この作動油室２２ｃの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、作動油室２２ｃには初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。

従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギヤ２７ａはデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

ここで、静止シリンダ型クラッチ装置である後進用クラッチ５１について、図４，図５を参照してさらに詳しく説明する。
スラストベアリング５２の一方のレース５２ａは、ピストン５１ｃの内側面に沿って内径方向に延長されている。ピストン５１ｃの内径部には軸方向に延びる円筒部５１ｃ₁ が形成されており、上記レース５２ａの延長部５２ａ₁ の内径側端部は軸方向に折り曲げられ、ピストン５１ｃの円筒部５１ｃ₁ の外周にインロー嵌合している。そのため、レース５２ａはピストン５１ｃに対して半径方向にガタなく保持される。延長部５２ａ₁ の端面は、円筒部５１ｃ₁ の端面より若干後退しており、ピストン５１ｃを押し戻すリターンスプリング５３の端部によって位置決めされている。延長部５２ａ₁ の端面と円筒部５１ｃ₁ の端面との隙間は熱膨張差を考慮して設定される。但し、延長部５２ａ₁ の端面が円筒部５１ｃ₁ の端面と同一あるいは突出していてもよい。この実施例のリターンスプリング５３は、公知のリーフスプリングで構成されているが、コイルスプリングで構成することもできるし、環状に配置された複数のコイルスプリングで構成することもできる。

スラストベアリング５２のレース５２ａはリターンスプリング５３によってピストン５１ｃの側面に沿うように位置決めされているので、レース５２ａは常にピストン５１ｃの内側面に当接した位置で安定する。リターンスプリング５３はスプリングリテーナ５４を介してオイルポンプカバー８によって支持されている。スラストベアリング５２の他方のレース５２ｂは、一方のレース５２ａより厚肉に形成されており、スラストベアリング５２から分離することなく取り付けられている。このようにスラストベアリング５２はピストン５１ｃと一体に動くことができるので、後進用クラッチ５１の解放時にはレース５２ｂとクラッチ板５１ａとの間のクリアランスδが確実に保証される。そのため、クラッチ板５１ａの焼き付きといった不具合を解消できる。

また、レース５２ｂはクラッチ板５１ａに対して半径方向にオフセットすることなく対面しており、後進用クラッチ５１のピストン５１ｃとスラストベアリング５２との接触点と、スラストベアリング５２とクラッチ板５１ａとの接触点が半径方向にオフセットしないので、ピストン５１ｃの推力がエネルギーロスなくクラッチ板５１ａに伝達されるとともに、スラストベアリング５２がクラッチ板５１ａに偏当たりせず、クラッチ板５１ａの偏磨耗を防止できる。

図６は本発明の第２実施例を示す。図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施例では、スラストベアリング５２のレース５２ａをピストン５１ｃの内側面に沿って内径方向へ直線的に延長したものであり、延長部５２ａ₁ の端部はピストン５１ｃの内側面の内周端で終端となっており、ピストン５１ｃの円筒部５１ｃ₁ にはインロー嵌合していない。リターンスプリング５３の端部はレース５２ａの延長部５２ａの側面に当接しており、レース５２ａをピストン５１ｃの内側面に押しつけている。
この実施例では、リターンスプリング５３の端部がピストン５１ｃの円筒部５１ｃ₁ の外周側に嵌まり込んでいるため、第１実施例（図４参照）に比べてピストン５１ｃの円筒部５１ｃが内径方向へ延長されている。

本発明は上記実施例に限定されるものではない。
この実施例のスラストベアリング５２はニードルローラ型のスラストベアリングの例を示したが、これに限定されるものではなく、例えばボールベアリング型のスラストベアリングでもよく、ピストン５１ｃの推力をクラッチ板５１ａに伝えるとともに、ピストン５１ｃとクラッチ板５１ａとの差回転を吸収できるものであればいかなるベアリングを使用してもよい。
また、スラストベアリング５２のレース５２ａを内径方向に延長し、この延長部５２ａ₁ をリターンスプリング５３で位置決めしたが、レース５２ａを外径方向に延長し、この延長部をリターンスプリング５３で位置決めしてもよいことは勿論である。
上記実施例では、静止シリンダ型クラッチ装置を無段変速機の前後進切替装置における後進用クラッチも適用した例を示したが、これに限るものではなく、一般の自動変速機のクラッチ装置にも適用できることは勿論である。

本発明にかかる無段変速機の一例の展開断面図である。 図１に示す無段変速機のスケルトン図である。 図１に示す無段変速機の前後進切替装置の詳細断面図である。 図３に示す後進用クラッチの詳細断面図である。 後進用クラッチにおけるピストンとスラストベアリングとを示す断面図である。 本発明にかかる静止シリンダ型クラッチ装置の第２実施例の断面図である。 従来の静止シリンダ型クラッチ装置の一例の断面図である。 従来の静止シリンダ型クラッチ装置の他の例の断面図である。

符号の説明

３ 入力軸
４ 前後進切替装置
８ オイルポンプカバー（静止部材）
４１ サンギヤ
４１ａ 円筒部（ハブ）
４４ キャリア
４４ａ 円筒部（ドラム）
５１ 後進用クラッチ（静止シリンダ型クラッチ装置）
５１ａ クラッチ板
５１ｂ 油圧室
５１ｃ ピストン
５１ｃ₁ 円筒部
５２ スラストベアリング
５２ａ 一方のレース
５２ａ₁ 延長部
５２ｂ 他方のレース
５３ リターンスプリング
５４ スプリングリテーナ

Claims (2)

1. 入出力回転部材を構成するハブおよびドラムと、上記ハブの外周とドラムの内周との間に配置されたクラッチ板と、静止部材に設けられ、油圧を受けて上記クラッチ板を締結させるピストンとを備えた静止シリンダ型クラッチ装置において、
   上記ピストンのクラッチ板と対向する側面に、上記ピストンとクラッチ板との相対回転を許容するスラストベアリングが配置され、
   上記スラストベアリングのピストンに接する側の一方のレースは、上記ピストンの側面に沿って内径方向または外径方向に延長され、
   上記レースの延長部は、静止部材に一端部が支持されたリターンスプリングの他端部によって軸方向位置が位置決めされており、
   上記スラストベアリングの他方のレースは、上記クラッチ板の解放時に、上記クラッチ板に対して所定のクリアランスをもって対面していることを特徴とする静止シリンダ型クラッチ装置。
2. 上記ピストンの内径部または外径部にクラッチ板側へ突出する円筒部が設けられ、
   上記一方のレースの延長部の端部が上記円筒部に沿って軸方向に突設され、
   上記一方のレースの延長部の端部は上記リターンスプリングの他端部で位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の静止シリンダ型クラッチ装置。

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