JP2006300266A

JP2006300266A - 自動変速機の湿式クラッチ装置

Info

Publication number: JP2006300266A
Application number: JP2005125403A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Morioka; 顕一森岡; Yuichi Nishida; 勇一西田; Shinya Matsuoka; 慎弥松岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】自動変速機において、効率よく油をクラッチ係合部に供給できる湿式クラッチ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ピストン２２が前進することでクラッチ係合部２０を押圧する湿式クラッチ装置１０であって、サンギヤシャフト１６の外周面に設けられた潤滑油流出口２９と、ピストン２２の内周面に開口する開口部５０と、ピストン２２のクラッチ係合部２０に対向する位置に設けられた放出口５２と、ピストン２２内において開口部５０および放出口５２を連結する油路５４とを含み、ピストン２２とクラッチ係合部２０とが隔離された状態である元位置およびピストン２２とクラッチ係合部２０とが押圧されている状態である押圧終了位置では流出口２９と開口部５０との間が閉じられるが、ピストン２２の前進過程では流出口２９と開口部５０との間が連通させられて放出口５２からクラッチ係合部２０に潤滑油が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の自動変速機などに使用される湿式クラッチに関し、特にクラッチの摩擦板に潤滑油を供給するための湿式クラッチの冷却機構に関する。

内周側にクラッチ係合部を有するクラッチドラムの内部にそのクラッチドラムとともに油室を形成するピストンが設けられ、そのピストンが回転部材であるシャフトの外周面を摺動することで前記クラッチ係合部を押圧するクラッチ装置が知られている。このようなクラッチ装置のクラッチ係合部は互いに重ねられて相対回転させられる複数の摩擦板および摩擦プレートから構成され、クラッチ係合作動時には大きな摩擦負荷が加えられることから、そのクラッチ係合部への潤滑油の供給が耐久性を確保する上で重要である。

特許文献１に記載されているクラッチ装置は、ピストンの元位置では未だ押圧が開始されていないクラッチ係合部に対する潤滑油の供給量の増加が行われないが、ピストンの前進に従って、そのクラッチ係合部への潤滑油の供給が増加されるように構成されたクラッチ装置が提案されている。しかしながら、上記特許文献１のクラッチ装置では、ピストンが前進完了してクラッチ係合部の係合が終了しその摩擦がなくなった状態でも潤滑油の供給が増加されたままであるので、そのクラッチ係合部へ不要に潤滑油が供給されることになり、他の潤滑部位への有効な潤滑油の供給ができない可能性があった。

これに対し、特許文献２に記載されているクラッチ装置は、クラッチ装置内のピストン内にバルブ付油路を設け、作動油が油路に供給されると、係合初期圧ではバルブが閉じ、係合中期ではバルブが開いてクラッチ係合部に油が供給されて冷却され、係合後期ではバルブが閉じるように構成されたクラッチ装置が提案されている。このクラッチ装置は、前述の特許文献１のクラッチ装置における、ピストンの前進終了後にも潤滑油の供給が継続されるという問題を解消している。しかし、特許文献２のクラッチ装置においては、ピストン内の油圧がある一定の圧に達しない限り潤滑油が供給されないため、クラッチ係合部内の摩擦板および摩擦プレートが互いに密接された状態になってから初めて潤滑油が供給されることになり、摩擦箇所内部まで潤滑油が行き渡りにくい可能性があった。

特開平８−２００３９３号公報特開２００１−１６５１９６号公報

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、効率よく潤滑油を係合前の摩擦板および摩擦プレートで構成されるクラッチ係合部に供給でき、しかも係合完了時には潤滑油の供給量の増加を停止し有効に活用できるクラッチ装置を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、内周側にクラッチ係合部を有するクラッチドラムと、そのクラッチドラムの中央部から突設されたシャフトと、そのクラッチドラムの内周面とそのシャフトの外周面とに摺動可能に嵌め入れられてそのクラッチドラムおよびシャフトとともに油室を形成するピストンとが設けられ、そのピストンが前進することで前記クラッチ係合部を押圧する湿式クラッチ装置であって、（ａ）前記シャフトの外周面に設けられた潤滑油流出口と、（ｂ）前記ピストンの前記シャフトと接する内周面に開口する開口部と、（ｃ）前記ピストンの前記クラッチ係合部に対向する位置に設けられた放出口と、（ｄ）前記ピストン内において前記開口部および放出口を連結する油路とを含み、（ｅ）前記ピストンと前記クラッチ係合部とが隔離された状態である元位置および前記ピストンと前記クラッチ係合部とが押圧された状態である押圧終了位置では前記流出口と前記開口部との間が閉じられるが、そのピストンの前進過程ではその流出口と開口部との間が連通させられて前記放出口から前記クラッチ係合部に潤滑油が供給されることを特徴とする。

このようにすれば、ピストンが前進を始める初期段階において、ピストンがクラッチ係合部を押圧する前に予め潤滑油を供給することができ、クラッチ係合部を構成する摩擦板および摩擦プレートの摩擦箇所内部まで潤滑油が行き渡らせられ、効果的な冷却が可能となる。

また、好適には、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の自動変速機の湿式クラッチ装置において、前記開口部は、前記流出口の軸心方向寸法よりも大きい幅寸法を有する環状溝からなることを特徴とする。このようにすれば、ピストンの移動中から押圧終了までの間、開口部から作動油が連続的に供給され続け、効率よくクラッチ係合部を冷却することができるとともに、ピストンがクラッチドラムと相対回転したとしても同様の作用効果が継続的に得られる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明が適用されたクラッチ装置１０を含む自動変速機１２の一部を示す断面図である。

自動変速機１２は、軸心Ｃ周りに回転するサンギヤＳおよびリングギヤＲとそれらと噛み合う遊星歯車Ｐを自転および公転可能に支持するキャリアＣＡとからなる遊星歯車装置１４と、キャリアＣＡとサンギヤＳとの間に設けられたクラッチ装置１０とを備えている。

サンギヤシャフト１６は、段付円筒部材であり、クラッチ装置１０の図示しないケースによってスラスト軸受けおよびベアリング等を介して相対回転可能に直接的間接的に支持されている。また、サンギヤシャフト１６は、大径部１６ａと、遊星歯車装置１４の一部であるサンギヤＳが備えられた小径部１６ｃと、大径部１６ａと小径部１６ｃとを連結する段付部１６ｂとからなる。サンギヤシャフト１６には、大径部１６ａの内周面から段付部１６ｂの遊星歯車装置１４側の端面を連絡する第１油孔２８が設けられている。また、小径部１６ｃには、その内周面から外周面を連絡する第２油孔２９が設けられている。

クラッチ装置１０は、たとえば入力軸として回転するサンギヤシャフト１６の外側に嵌め着けられて一体的に回転するクラッチドラム１８と、クラッチ係合部２０を押圧するためにそのクラッチドラム１８内に摺動可能に勘合されたピストン２２と、クラッチ係合部２０からピストン２２を元位置に戻すためのリターンスプリング２４をピストン２２との間で受け止めるばね受板２６とを有している。

クラッチドラム１８は、環状の底部１８ａと、その底部１８ａの外周縁から軸心Ｃに平行に伸びる小径筒部１８ｂと、その小径筒部１８ｂの端面に鍔部１８ｃを介して連結された大径筒部１８ｄとを一体的に有する軸方向の一方に開口する有底円筒状部材である。

底部１８ａは、サンギヤシャフト１６の大径部１６ａの外周面に溶接により接合されている。小径筒部１８ｂは、底部１８ａの外周縁に連結され、軸心Ｃと平行に遊星歯車装置１４側に向けて伸びており、小径筒部１８ｂの端面には軸心Ｃに垂直で外向きの方向に鍔部１８ｃが設けられている。大径筒部１８ｄは、小径筒部１８ｂの端面に設けられた鍔部１８ｃの外周縁に接続され、軸心Ｃと平行に遊星歯車装置１４に向けて伸びている。大径筒部１８ｄの内周面には、クラッチ係合部２０を構成する一方の摩擦プレート３０の外周部が複数枚スプライン嵌合されている。クラッチ係合部２０は、上記複数枚の摩擦プレート３０とその複数枚の摩擦プレート３０の間に介在させられる他方の複数枚の摩擦板３４とから構成される。この複数枚の摩擦板３４の内周部は、クラッチハブ３６の外周面にスプライン嵌合されている。このクラッチハブ３６は、遊星歯車装置１４のキャリヤＣＡに連結されているので、キャリヤＣＡと一体回転させられる。

ピストン２２は、サンギヤシャフト１６の小径部１６ｃの外周面に摺動可能に嵌合された円還状の底板部２２ａと、その底板部２２ａの外周縁から軸心Ｃと平行で遊星歯車装置１４側に伸びる円筒部２２ｂと、摩擦プレート３０および摩擦板３４を押圧するためにその円筒部２２ｂから外周側へ伸びるフランジ状の押圧部２２ｃとからなる。

ばね受板２６は、有底円筒形状部材であり、ばね受板２６の開口部がピストン２２の開口部と向き合うように、ピストン２２の円筒部２２ｂとサンギヤシャフト１６との間に嵌め入れられている。また、ばね受板２６は、環状の底部２６ａと、その底部２６ａの外周縁から軸心Ｃに平行で遊星歯車装置１４とは逆方向に延びる円筒部２６ｂと、その円筒部２６ｂの開口部に連結され径方向外向きで軸心Ｃに垂直に設けられた鍔部２６ｃとからなる。ばね受板２６は、サンギヤシャフト１６に装着されたスナップリング４２に当接させられているので、ばね受板２６はピストン２２から隔離する方向への移動が阻止され、ピストン２２がリターンスプリング２４によって元位置へ向かって付勢されている。

また、ピストン２２の底板部２２ａはサンギヤシャフト１６に対してオイルシール７７と油密されるとともに摺動可能とされており、クラッチドラム１８の小径筒部１８ｂとピストン２２の円筒部２２ｂとがオイルシール４４により油密とされている。これより、ピストン２２の底板部２２ａ、クラッチドラム１８およびサンギヤシャフト１６とで囲まれた空間がピストン２２を駆動するために油密なピストン油室４０を形成している。

一方、ピストン油室４０の背面においては、ピストン２２の円筒部２２ｂとばね受板２６の鍔部２６ｃとがオイルシール４６により油密とされており、それらピストン２２、ばね受板２６およびサンギヤ１６で囲まれた、補償油室４８が形成される。

また、ピストン２２内には、サンギヤシャフト１６の外周面に接する底板部２２ａの内周面に開口する開口部５０が設けられ、クラッチ係合部２０に対向する位置に放出口５２が設けられ、開口部５０と放出口５２とを連結する油路５４が設けられている。開口部５０は、ピストン２２がクラッチ係合部２０を押圧する前から押圧が終了するまでの間、開口部５０とサンギヤシャフト１６の第２油孔２９とが連結され続けるように、サンギヤシャフト１６の第２油孔２９の軸心方向寸法よりも大きい幅寸法を有する環状溝が設けられている。

以上のように構成された自動変速機１２において、クラッチ装置１０の作動について説明する。図１はピストン２２がリターンスプリング２４によって元位置に位置させられているクラッチ非係合時の状態を示している。このクラッチ非係合時において一体的に連結されているサンギヤシャフト１６およびクラッチドラム１８とそれに摺動可能に嵌合するピストン２２とがともに回転させられると、ピストン油室４０には、油孔２８から流れ込んだ作動油の遠心力に起因する遠心油圧が発生する。この遠心油圧に対し、サンギヤシャフト１６の小径部１６ｃに設けられた第２油孔２９から供給される作動油が補償油室４８に供給され、補償油室４８内の作動油にも同様の油圧が発生させられ、ピストン油室４０内の遠心油圧に基づいてピストン２２に発生する推力が相殺される。すなわち、補償油室４８が遠心油圧キャンセル室として機能する。また、この図１に示されるピストン２２の元位置では開口部５０が第２油孔２９と連通されないため潤滑油が放出口５２から供給されない。

図２はクラッチ装置１０内のピストン２２がクラッチ係合部２０を押圧するために前進をしている状態を説明する断面図である。ピストン油室４０にサンギヤシャフト１６の大径部１６ａに形成された第１油孔２８を経由して作動油が供給されるとピストン２２はその作動油に押されてクラッチ係合部２０へ向かって前進を開始する。

このとき、ピストン２２が元位置から所定距離前進すると、サンギヤシャフト１６の小径部１６ｃの第２油孔２９とピストン２２の開口部５０とが連通し、第２油孔２９から開口部５０に作動油が供給される。供給された作動油は、油路５４を経由しピストン２２の押圧部２２ｃ付近にある放出口５２からクラッチ係合部２０へ向かって放出される。この放出された作動油が潤滑油として機能し、クラッチ係合部２０を構成する複数枚の摩擦プレート３０および摩擦板３４はその係合に先立って作動油が予め供給される。

このように、ピストン２２が前進を開始すると、ピストン２２がクラッチ係合部２０を押圧する前に予め潤滑油を供給することができ、クラッチ係合部２０を構成する摩擦板３４および摩擦プレート３０の摩擦箇所内部まで潤滑油が行き渡らせられ、効果的な冷却が可能となる。

また、ピストン２２の開口部５０には、サンギヤシャフト１６の第２油孔２９の軸心方向寸法よりも大きい幅寸法を有する環状溝が設けられているため、ピストン２２の移動開始後から押圧終了直前までの移動ストロークの間、サンギヤシャフト１６の第２油孔２９と開口部５０が連結され続けるため、作動油を連続的にクラッチ係合部２０に供給し続けることができる。

図３はピストン２２がさらに前進し、ピストン２２がクラッチ係合部２０を押圧している状態を説明する断面図である。ピストン２２の押圧部２２ｃがクラッチ係合部２０を押圧すると、クラッチ係合部２０のピストン２２の押圧部２２ｃとは反対側では、クラッチドラム１８の大径筒部１８ｄに装着され摩擦プレート３０および摩擦板３４の移動を阻止するスナップリング５６が設けられているので、そのクラッチ係合部２０を構成する複数の摩擦プレート３０および摩擦板３４は互いに係合させられる。また、摩擦プレート３０および摩擦板３４が係合されると、それら摩擦プレート３０および摩擦板３４が一体的に回転を始め、クラッチハブ３６を通して遊星歯車装置１４のキャリアＣＡに回転が伝達されサンギヤＳおよびリングギヤＲとともに一体的に回転する。

このピストン２２の前進終了状態では、サンギヤシャフト１６の第２油孔２９はピストン２２の底板部２２ａの内周面によって遮断され作動油の供給が停止する。なお、クラッチ係合後においては、摩擦プレート３０および摩擦板３４が一体的に回転し、クラッチ係合部２０内には摩擦熱がほとんど発生しないため、クラッチ係合部２０に作動油が供給されなくても摩擦プレート３０および摩擦板３４の焼き付きおよび劣化は見られない。

このように、作動油はクラッチ装置１０の押圧後において、サンギヤシャフト１６に設けられた第２油孔２９をピストン２２の底板部２２ａの内周面で遮断し、作動油を潤滑油或いは冷却油として他の部位に利用することが可能となる。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４は本発明が適用された自動変速機６８の一部であるクラッチ装置７０を示す断面図である。

クラッチ装置７０は、図示しないケースにスラスト軸受けおよびベアリング等を介して回転可能に支持されているシャフト７２の外周面に嵌合されてそれと相対回転可能に設けられたクラッチドラム７４と、そのクラッチドラム７４内に設けられたクラッチ係合部２０を押圧するためにそのクラッチドラム７４に摺動可能に勘合されたピストン７６と、クラッチ係合部２０とピストン７６とを隔離する方向に付勢するリターンスプリング７８をピストン７６との間で受け止めるばね受板８０とを有している。

シャフト７２の内部には作動油をクラッチ装置７０内に供給するための第１油孔８２が設けられている。また、第１油孔８２の両脇には第１油孔８２から供給される作動油の漏れを阻止するオイルシール８６が設けられている。

クラッチドラム７４は、シャフト７２の外周面に嵌合されている円筒形状の内周壁部７４ａと、その内周壁部７４ａの端面に接続されシャフト７２の軸心に垂直で軸心に対し外向きに伸びる環状の底板部７４ｂと、その底板部７４ｂの外周縁から開口部方向へ向けて軸心と平行に伸びる円筒形状の外周壁部７４ｃとからなる二重円筒状部材である。

内周壁部７４ａは作動油をクラッチ装置７０内へ供給する第２油孔８８とシャフト７２の第１油孔８２から供給された作動油をクラッチ装置７０内へ供給する第３油孔９０とを有する。また、外周壁部７４ｃの開口付近の内周面には、クラッチ係合部２０を構成する複数枚の摩擦プレート３０の外周部がスプライン嵌合されている。クラッチ係合部２０は、上記複数枚の摩擦プレート３０とその複数枚の摩擦プレート３０の間に介在させられる他方の複数枚の摩擦板３４とから構成される。この複数枚の摩擦板３４の内周部は、クラッチハブ９２の外周面にスプライン嵌合されている。

ピストン７６は、クラッチドラム７４の内周壁部７４ａと外周壁部７４ｃとの
間に摺動可能に嵌合されている。ピストン７６はクラッチドラム７４の内周壁部７４ａにリング９４を介して嵌合されている内周壁部７６ａと、その内周壁部７６ａの端面から軸心に対して垂直に外向きの方向へ伸びる円還形状の底板部７６ｂと、その底板部７６ｂの外周縁から軸心と平行に開口方向に向けて伸びるとともにクラッチドラム７４の外周壁部７４ｃとリング９６を介して摺動可能に嵌合されている外周壁部７６ｃと、その外周壁部７６ｃの端面に突設され摩擦プレート３０および摩擦板３４を押圧する押圧部７６ｄとからなる。

また、ピストン７６の外周壁部７６ｃの内周側には遠心力によって流出される作動油を溜める環状の油溜まり１０２が設けられ、その溜められた作動油をクラッチ係合部２０へ向けて放出する放出口１０４が設けられている。

ばね受板８０はクラッチドラム７４の内周壁部７４ａの外周面に装着されたスナップリング９８に当接させられ、ばね受板８０の開口部への前進が阻止されるようになっている。また、リターンスプリング７８は、ばね受板８０とピストン７６の底板部７６ｂの間を介在させられピストン７６の押圧部７６ｄとクラッチ係合部２０とを隔離させるように付勢されている。

また、クラッチドラム７４内には、ピストン７６がリング９４および９６を介して摺動可能に嵌め入れられているため、クラッチドラム７４の底板部７４ｂとピストン７６の底板部７６ｂとの間には油密な油室１００が設けられている。

シャフト７２の第１油孔８２から作動油が供給されると、作動油は第３油孔９０を通り油室１００に供給される。供給された油が回転されると遠心力により油室１００には遠心油圧が発生し、ピストン７６の押圧部７６ｄがクラッチ係合部２０を押圧する押圧力が変化する。また、クラッチドラム７４の開口部側では、クラッチドラム７４の外周壁部７４ｃの内周面に固定されて摩擦プレート３０および摩擦板３４の移動を阻止するスナップリング１０６が設けられているので、ピストン７６の押圧部７６ｄによりクラッチ係合部２０が押圧されるとクラッチ係合部２０を構成する複数枚の摩擦プレート３０および摩擦板３４は互いに係合させられる。

上述のように構成されるクラッチ装置７０において、クラッチドラム７４が回転されるとクラッチドラム７４の内周壁部７４ａに設けられている第２油孔８８から遠心力によって作動油が供給される。この作動油がさらに遠心力によってピストン７６の大径筒部７６ｃの油溜まり１０２に作動油が溜められ、遠心力によって遠心油圧が発生する。この遠心油圧が発生することにより放出口１０４からクラッチ係合部２０へ向けて作動油が潤滑油として供給され、摩擦プレート３０および摩擦板３４が冷却され、摩擦プレート３０および摩擦板３４の焼き付きおよび劣化が防がれる。

このように、クラッチ装置７０においてピストン７６に油溜まり１０２および放出口１０４を設けることにより、遠心力によって油溜まり１０２に溜められた潤滑油が放出口１０４から放出されクラッチ係合部２０全体に渡って潤滑油を供給することができ、効率よく摩擦プレートおよび摩擦板３４を冷却することが可能となる。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明が適用された自動変速機の一部であるクラッチ装置の非係合時の状態を説明する断面図である。図１のクラッチ装置のピストンが前進している状態を説明する断面図である。図１のクラッチ装置のピストンが押圧している状態を説明する断面図である。本発明の他の実施例であるクラッチ装置を説明する断面図である。

符号の説明

１０：クラッチ装置１２：自動変速機１６：サンギヤシャフト１８：クラッチドラム２０：クラッチ係合部２２：ピストン２９：第２油孔摩擦プレート３０３４：摩擦板４０：ピストン油室５０：開口部５２：放出口５４：油路

Claims

内周側にクラッチ係合部を有するクラッチドラムと、該クラッチドラムの中央部から突設されたシャフトと、該クラッチドラムの内周面と該シャフトの外周面とに摺動可能に嵌め入れられて該クラッチドラムおよびシャフトとともに油室を形成するピストンとが設けられ、該ピストンが前進することで前記クラッチ係合部を押圧する湿式クラッチ装置であって、
前記シャフトの外周面に設けられた潤滑油流出口と、
前記ピストンの前記シャフトと接する内周面に開口する開口部と、
前記ピストンの前記クラッチ係合部に対向する位置に設けられた放出口と、
前記ピストン内において前記開口部および放出口を連結する油路とを含み、
前記ピストンと前記クラッチ係合部とが隔離された状態である元位置および前記ピストンと前記クラッチ係合部とが押圧された状態である押圧終了位置では前記流出口と前記開口部との間が閉じられるが、該ピストンの前進過程では該流出口と開口部との間が連通させられて前記放出口から前記クラッチ係合部に潤滑油が供給されることを特徴とする自動変速機の湿式クラッチ装置。
前記開口部は、前記流出口の軸心方向寸法よりも大きい幅寸法を有する環状溝からなることを特徴とする請求項１の自動変速機の湿式クラッチ装置。