JP2007051722A

JP2007051722A - 自動変速機のピストン構造

Info

Publication number: JP2007051722A
Application number: JP2005237913A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Onishi; 博文大西; Yuji Yasuda; 勇治安田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】自動変速機の大型化を招くことなく、バネ受板のねじれによるパッククリアランスの減少を防ぎ、摩擦材の耐久性低下を防ぐクラッチおよびブレーキ機構を提供する。
【解決手段】摩擦係合要素２４の径方向外側にリターンスプリング３６が配置されるブレーキ３２において、そのリターンスプリング３６の一端は、ピストンとバネ受とが一体的に構成されているピストン部材３４に連結され、他端においては摩擦エンドプレート２８ｅに連結されることで、ピストン部材３４の剛性が増し、ねじれによるパッククリアランスの減少を防ぎ、摩擦材の耐久性低下を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機に備えられるクラッチ装置の構造に関するものである。

自動変速機は、エンジンと駆動輪との間に備えられ、エンジンの回転を駆動輪に伝達する。この自動変速機内には、複数の遊星歯車装置が備えられ、それらの遊星歯車装置を構成するサンギヤ、キャリヤ、およびリングギヤの連結関係により構成される回転要素をクラッチおよびブレーキによって選択的に係合または回転停止させることで各変速段が成立させられる。このクラッチおよびブレーキは、それぞれ摩擦係合要素を有し、その摩擦係合要素を押圧するピストン、そのピストンを非作動位置に向かうように付勢するリターンスプリング、およびそのリターンスプリングを受け止めるバネ受け板をそれぞれ有している。例えば、特許文献１では、自動変速機の摩擦係合要素の外側にリターンスプリングを配置するブレーキにおいて、そのリターンスプリングを受けるバネ受板（特許文献１においてはリターンスプリングシート）が開示されている。

特開２００２−９８１６９号公報実公平６−２７８６８号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものをはじめとするバネ受板は、外接円の径寸法と内径寸法との差が比較的大きいことから、バネ受板がねじれやすく、そのバネ受板のねじれにより、ピストンをその非作動位置へ充分に戻すことができないので、本来は摩擦係合要素とピストンとの間に設けられている隙間（パッククリアランス）が詰まり、ピストンが非作動の時でもピストンと摩擦係合要素とが互いに擦れ、摩擦材の耐久性低下などの機能低下を招く恐れがあった。これに対し、バネ受板の厚みを増加させることでバネ受板のねじれを抑制することが考えられるが、バネ受板の厚みを増加させるとバネ受板にリターンスプリングを固定するかしめ部を設けるなどのプレス等の加工が困難になり、また、自動変速機の大型化を招くという問題があった。

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、自動変速機の大型化を招くことなく、バネ受板のねじれによるパッククリアランスの減少を防ぎ、摩擦材の耐久性低下を防ぐ自動変速機能のクラッチおよびブレーキ機構を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、摩擦係合要素を押圧するために軸心方向に往復動させられる円環状のピストン部材と、該摩擦係合要素の径方向外側において周方向に所定の間隔を隔てた複数の配置位置にそれぞれ位置させられて該ピストン部材をその非作動位置に向かって付勢するリターンスプリングとを備えた摩擦係合装置であって、前記ピストン部材は、該ピストン部材の外周面から径方向外側に複数突き出して前記リターンスプリングの一端を受けるバネ受部を一体的に備えていることを特徴とする。

このようにすれば、ピストン部材が摩擦係合要素の径方向外側に配置されるリターンスプリングを受けるバネ受部を一体的に備えることで、自動変速機の大型化を招かない範囲内においてバネ受部の軸心方向の厚みを増し剛性を確保するのが容易となり、バネ受部のねじれを抑制することができるのでバネ受部のねじれによるパッククリアランス減少を防ぎ摩擦材の耐久性低下を抑制することができる。

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において、前記ピストン部材は、軸心方向において前記摩擦係合要素側に位置し且つ前記バネ受部が外周側から突設された先端部と、該軸心方向において該先端部とは反対側に位置する基端部とを備えたものであり、前記ピストンの基端部を摺動可能に嵌め入れる環状溝と、非作動位置における該ピストン部材の先端部の外周面から突き出すバネ受部を収容するために周方向に所定の間隔を隔てた複数箇所に設けられた収容溝とを有するハウジングケースと、前記バネ受部の基部の周方向両端に形成され、前記ピストン部材が回転した際に前記収容溝の内周側開口縁との干渉を防止するための切欠とがさらに設けられていることを特徴とする。このようにすれば、前記ピストン部材が回転し前記ハウジングケースの収容溝の内周側開口縁と接触した際において、前記ピストン部材と前記ハウジングケースとの接触面積が最小限に抑えることができるため、ピストン部材の作動に対する摺動抵抗を低減することができる。

また、好適には、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の自動変速機において、前記リターンスプリングの配置位置が周方向に等角度間隔となるように、前記バネ受部が前記ピストン部材に設けられていることを特徴とする。このようにすれば、バネ受部にかかる力が比較的均等にかかるため、バネ受部の局所的なねじれの発生を抑制することができる。

また、好適には、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の自動変速機において、前記リターンスプリングを受けるために前記ピストン部材にそれぞれ備えられた前記バネ受部には、並列した複数本のコイルスプリングがそれぞれ配置されていることを特徴とする。このようにすれば、バネ受部１カ所あたりで対応できる力が大きくなるのでバネ受部の数を少なくすることができ、ピストン部材およびハウジングケースの構造を比較的シンプルにすることができる。

また、好適には、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の自動変速機において、前記複数本のコイルスプリングの他端を受けるために前記ハウジングケースに固定された環状のバネ受板と、該バネ受板と前記複数本のコイルスプリングの他端との間に介挿され、該複数本のコイルスプリングの他端がそれぞれかしめ付けられた複数のスプリング保持板を前記配置位置毎に備えていることを特徴とする。このようにすれば、コイルスプリングをかしめ付けるスプリング保持板とバネ受板とを分離することで、バネ受板はねじれを抑制するため比較的軸心方向に厚みを持たすことが容易になるとともにスプリング保持板はかしめ部の加工が容易となるため、実用的な自動変速機となる。

また、好適には、請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の自動変速機において、前記ピストン部材の先端部外周面から突設されたバネ受部は、前記複数本のコイルスプリングの一端を受ける面に該複数本のコイルスプリングの一端内に嵌め入れる複数の位置決め突起を備えていることを特徴とする。このようにすれば、コイルスプリングの位置がずれることがなく、何らかの弾みによってコイルスプリングが脱落する恐れもないため実用的な自動変速機となる。

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、本実施例が適用された自動変速機１０の一部を示す要部断面図である。なお、図１において自動変速機１０は軸心Ｃに対して対称に構成され、その軸心Ｃよりも下側と後段部とが省略されている。

自動変速機１０は、図示しないエンジンと駆動輪との間に搭載され、エンジンの出力を駆動輪に伝達する。自動変速機１０内に配置されるロックアップクラッチ１４付のトルクコンバーター１６は、エンジンから伝達される回転を流体を介して入力軸１８に伝達する。

また、遊星歯車装置２０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、サンギヤＳ、遊星歯車Ｐ、その遊星歯車Ｐを自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ、および上記遊星歯車Ｐを介して上記サンギヤＳと噛み合うリングギヤＲを軸心Ｃが共通の軸心となるように備えている。

遊星歯車装置２０のサンギヤＳは例えば入力軸１８に連結され遊星歯車装置２０の入力部材として機能し、キャリヤＣＡはブレーキ３２に連結されることにより選択的に回転停止させられるとともに遊星歯車装置２０の出力部材としても機能し、リングギヤＲは図示されないブレーキに連結されることにより選択的に回転停止させられる。

また、キャリヤＣＡはクラッチハブ２２に連結され、そのクラッチハブ２２の外周面においては、摩擦係合要素２４の一方を構成する摩擦板２６の内周部が複数枚スプライン嵌合されている。

摩擦係合要素２４は、上記複数枚の摩擦板２６とその複数枚の摩擦板２６の間に介在させられる他方の複数枚の摩擦プレート２８とから構成されている。これら複数枚の摩擦プレート２８の外周部は、非回転部材であるハウジングケース３０に設けられている外周壁３０ａのスプライン溝３０ｂにスプライン嵌合されている。

遊星歯車装置２４の径方向外側には、前述の摩擦係合要素２４が構成要素の一部であるブレーキ３２が配置され、このブレーキ３２は遊星歯車装置２０のキャリヤＣＡの回転を選択的に停止させる。ブレーキ３２は、前述の摩擦係合要素２４、クラッチハブ２２、ピストン部材３４、リターンスプリング３６、スナップリング４０、およびスプリング保持板４２によって主に構成されている。

ピストン部材３４は、円環状の部材であり、ハウジングケース３０に設けられている環状の第１突壁５２および第２突壁５４の間に設けられている環状溝４８に摺動可能に嵌め入れられている。なお、本実施例のピストン部材３４は、例えばアルミニウム合金であり、アルミダイキャストによって一体的に成形されている。

また、ピストン部材３４は、軸心方向において摩擦係合要素側２４に位置する先端部４６とその先端部４６と反対側に位置する基端部４４とで構成されている。前記基端部４４は、円環状の部材であり、ハウジングケース３０に突設されている環状の第１突壁５２と第２突壁５４とで形成されている環状溝４８の間に摺動可能に嵌め入れられている。また、基端部４４の内周面および外周面にはそれぞれＯリングが介在させられ作動油の漏洩を封止している。なお、基端部４４の摩擦係合要素２４側の背面には、基端部４４、第１突壁５２、第２突壁５４、および環状溝４８で囲まれた油密な油室５０が形成される。

先端部４６は、基端部４４に連結され、前記基端部４４の摺動によって摩擦係合要素２４を押圧する押圧部４６ａと、その押圧部４６ａの外周縁から径方向外側に向かって張り出すバネ受け部４６ｂと、そのバネ受部４６ｂに突設されている位置決め突起４６ｃとで構成されている。なお、図１に示される断面図は、図２のピストン部材３４を軸心Ｃに対して垂直な面で切った断面図であって、I-I視断面図である。

また、図２の断面図に示されるように、バネ受部４６ｂは、ハウジングケース３０に設けられている収容溝３１に収容され、ピストン部材３４のハウジングケース３０に対する相対回転が阻止されている。ここでバネ受部４６ｂは周方向において複数設けられるものであり、本実施例の自動変速機１０では、３カ所のバネ受部４６ｂが等角度間隔（１２０°間隔）に設けられ、ハウジングケース３０の収容溝３１も同様の等角度間隔で設けられている。

バネ受部４６ｂに突設されている位置決め突起４６ｃは、基部が円柱形状、先端部が半球形状を有し、それぞれの位置決め突起が略等間隔に配置されている。なお、本実施例の位置決め突起４６ｃは、１つのバネ受部４６ｃにつき４つの位置決め突起４６ｃが略等間隔に突設されている。

また、バネ受部４６ｂの基部の周方向両端には、バネ受部４６ｂ両端の位置決め突起４６ｃに干渉しない程度の大きさを有する切欠５６が設けられている。さらに、この切欠５６によってバネ受部４６ｂの周方向両端には尖部５８が形成されている。

一方、図２においてブレーキ３２をIII−IIIの視線を示す矢印方向から見ると図３の断面図となる。III−III視断面図においてはリターンスプリング３６が配置されず、ピストン部材３４は、バネ受部４６ｂおよび位置決め突起４６ｃが排除された形状となっている。なお、図２のＢ−Ｂ線上にあるハウジングケース３０の凸部により形成されている空間は、摩擦プレート２８が複数枚スプライン嵌合されるために設けられているスプライン溝３０ｂである。なお、このスプライン溝３０ｂは、それぞれの収容溝３１の間に等角度間隔に複数個設けられている。

図１の断面図に戻り、摩擦板２６および摩擦プレート２８で構成される摩擦係合要素２４の径方向外側には４本のコイル状のリターンスプリング３６が軸心Ｃと平行に配置されている。本実施例のリターンスプリング３６には所謂コイルスプリングから構成され、リターンスプリング３６の一端は、そのリターンスプリング３６の内周部が前述のピストン部材３４の位置決め突起４６ｃに嵌め付けられている。

一方、このリターンスプリング３６の他端においては、スプリング保持板４２にかしめ付けられている。このスプリング保持板４２は、収容溝３１内に収まるような曲率を有する中空円弧状の板材であり、例えばプレス加工等によってピストン部材３４の位置決め突起４６ｃの個数および位置に対応するように等間隔に４つのかしめ部が設けられている。

前記複数枚の摩擦プレート２８のうち、ピストン部材３４側とは反対側に位置する摩擦エンドプレート２８ｅは上記スプリング保持板４２の裏面に当接してそれを受けるように構成されている。すなわち、スプリング保持板４２を支持する摩擦エンドプレート２８ｅは、摩擦プレート２８と同様に環状を成すと共に、スプリング保持板４２を受けるためにその外周側へ突き出してハウジングケース３０の収容溝３１に嵌め入れられているバネ受部３８を備えている。さらに摩擦エンドプレート２８ｅの軸心方向において摩擦係合要素２４と隔離する側にはハウジングケース３０の内周面に固定されて摩擦係合装置２４および摩擦エンドプレート２８ｅの開口方向への移動を阻止するスナップリング４０が設けられている。また、摩擦エンドプレート２８ｅおよびそれを受けるスプリング保持板４２の間は、溶接等の接合はなく組み付けた際のリターンスプリング３６の反力により互いに圧接されている。なお、上記摩擦エンドプレート２８ｅは軸方向寸法すなわち厚み寸法の異なる複数種類からピストン部材３４のストローク量が所望量となるように選択されて組付けられている。すなわち、この摩擦エンドプレート２８ｅは、部品交差や個体差に拘わらずピストン部材３４のストローク量が所定の値となるようにするシム調整の機能を備えたものである。

上述のように構成されているブレーキ３２において、ハウジングケース３０に設けられている図示しない油路から油室５０に作動油が供給されると、油室５０内の油圧によってピストン部材３４は摩擦係合要素２４に向かって移動し、押圧部４６ａが摩擦係合要素２４を押圧する。また、摩擦係合要素２４の押圧部４６ａとは反対側には、スナップリング４０が固定され摩擦係合要素２４の移動を阻止するので、摩擦板２６および摩擦プレート２８は互いに係合されられる。これにより、クラッチハブ２２を介して遊星歯車装置２０のキャリヤＣＡは回転停止させられる。

また、ブレーキ３２が係合されるとピストン部材３４は、わずかながら回転させられるが、係合が解放されるとピストン部材３４の基端部４４の内周および外周面に介在させられているＯリングの弾性復帰力によって元位置に復帰する。しかし、ピストン部材３４の作動、非作動を繰り返すうちにピストン部材３４は、回転方向に次第に回転させられ、バネ受部４６ｂの周方向の両端がハウジングケース３０の収容溝３１の内周側開口縁に接触する恐れがあった。この問題を解消するため、図２に示されるように、バネ受部４６ｂの基部の周方向の両端には切欠５６が設けられている。この構造によって、ピストン部材３４は、回転させられとしても切欠５６によってハウジングケース３０の内周側開口縁と接触することが回避される。また、さらにピストン部材３４が回転させられたとしても切欠５６によってその外周側に形成される尖部５８が接触するだけですみ、ハウジングケース３０とピストン部材３４との接触面積が最小限に抑えられるため、それら部材の接触による摺動抵抗を最小限に抑制することができる。

上述のように、本実施例によれば、摩擦係合要素２４の径方向外側にリターンスプリング３６が配置されるブレーキ３２において、そのリターンスプリング３６の一端は、ピストンとバネ受とが一体的に構成されているピストン部材３４に連結され、他端においては、リターンスプリング３６と摩擦エンドプレート２８ｅとの間に介在させられいてるスプリング保持板４２に連結されることで、ピストン部材３４の剛性が増し、ねじれによるパッククリアランスの減少を防ぎ、摩擦材の耐久性低下を防ぐことができる。

また、本実施例によれば、ピストン部材３４のバネ受部４６ｂの基部の両端に切欠５６を設けることによって、ピストン部材３４がハウジングケース３０に接触した際でも、その接触部は切欠５６に形成される尖部５８のみと最小限の面積に抑えられ、ピストン部材３４とハウジングケース３０との摺動抵抗を低減させることができるため、全体としても自動変速機１０の機能低下を抑制させることができる。

また、本実施例によれば、リターンスプリング３６が周方向に等角度間隔に配置されることによって、ピストン部材３４に局所的なねじれが発生するのを抑制することができるため、実用的な自動変速機１０となる。

また、本実施例によれば、それぞれのバネ受部４６ｂに複数本のリターンスプリング３６を配置することでバネ受部４６ｂ１カ所あたりで対応できる力が大きくなるのでバネ受部４６ｂの数を少なくすることができ、ハウジングケース３０およびピストン部材３４の複雑化を防ぐことができる。

また、本実施例によれば、リターンスプリング３６を受け止める摩擦エンドプレート２８ｅとリターンスプリング３６をかしめつけるスプリング保持板４２とを分離させることによって、それぞれの部材の加工が容易となり組み付けにおいても溶接などの工程を経る必要がないため実用的である。

また、本実施例によれば、ピストン部材３４のバネ受部４６ｂにリターンスプリング３６の一端を嵌め入れる位置決め突起４６ｃを設けることでリターンスプリング３６の位置がずれることがなく、リターンスプリング３６が外れることもなくなるため、実用的な自動変速機１０となる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、本実施例の自動変速機では、ピストン部材３４の円周に沿って等角度間隔に３つのバネ受部４６ｂを設けたが、特に３つである必要はなく、任意に変えることができ、線対称位置など必ずしも等角度間隔でなくても本発明は実施することができる。

また、本実施例では、１つのバネ受部４６ｂに対し４本のコイル状のリターンスプリング３６を設けたが、リターンスプリングの数はブレーキが正常に機能する範囲において任意に決定することができる。

また、本実施例では、ピストン部材３４のバネ受部４６ｂに位置決め突起４６ｃを設け、摩擦エンドプレート２８ｅ側にスプリング保持板４２を設けたが、ピストン部材３４側にスプリング保持板４２を設け、摩擦エンドプレート２８ｅ側に位置決め突起を設けて実施することも可能である。

また、本実施例では、バネ受部４６ｂの周方向両端に切欠５６を設けたが、回転方向が一定であれば、回転方向側の端部のみに切欠５６を設けて実施することもできる。

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。

本実施例が適用された自動変速機の要部断面図である。図１のピストン部材を軸心方向から見た図である。図２のピストン部材のIII−III視断面図である。

符号の説明

１０：自動変速機２４：摩擦係合要素２８：摩擦プレート２８ｅ：摩擦エンドプレート３０：ハウジングケース３１：収容溝３４：ピストン部材３６：リターンスプリング４２：スプリング保持板４４：基端部４６：先端部４６ｂ：バネ受部４６ｃ：位置決め突起４８：環状溝５６：切欠

Claims

摩擦係合要素を押圧するために軸心方向に往復動させられる円環状のピストン部材と、該摩擦係合要素の径方向外側において周方向に所定の間隔を隔てた複数の配置位置にそれぞれ位置させられて該ピストン部材をその非作動位置に向かって付勢するリターンスプリングとを備えた摩擦係合装置であって、
前記ピストン部材は、該ピストン部材の外周面から径方向外側に複数突き出して前記リターンスプリングの一端を受けるバネ受部を一体的に備えていることを特徴とする自動変速機。
前記ピストン部材は、軸心方向において前記摩擦係合要素側に位置し且つ前記バネ受部が外周側から突設された先端部と、該軸心方向において該先端部とは反対側に位置する基端部とを備えたものであり、
前記ピストンの基端部を摺動可能に嵌め入れる環状溝と、非作動位置における該ピストン部材の先端部の外周面から突き出すバネ受部を収容するために周方向に所定の間隔を隔てた複数箇所に設けられた収容溝とを有するハウジングケースと、
前記バネ受部の基部の周方向両端に形成され、前記ピストン部材が回転した際に前記収容溝の内周側開口縁との干渉を防止するための切欠と
がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
前記リターンスプリングの配置位置が周方向に等角度間隔となるように、前記バネ受部が前記ピストン部材に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の自動変速機。
前記リターンスプリングを受けるために前記ピストン部材にそれぞれ備えられた前記バネ受部には、並列した複数本のコイルスプリングがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の自動変速機。
前記複数本のコイルスプリングの他端を受けるために前記ハウジングケースに固定された環状のバネ受板と、該バネ受板と前記複数本のコイルスプリングの他端との間に介挿され、該複数本のコイルスプリングの他端がそれぞれかしめ付けられた複数のスプリング保持板を前記配置位置毎に備えていることを特徴とする請求項４に記載の自動変速機。
前記ピストン部材の先端部外周面から突設されたバネ受部は、前記複数本のコイルスプリングの一端を受ける面に該複数本のコイルスプリングの一端内に嵌め入れる複数の位置決め突起を備えていることを特徴とする請求項５に記載の自動変速機。