JP2007100913A

JP2007100913A - 摩擦係合装置

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Publication number: JP2007100913A
Application number: JP2005294174A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Goto; 慎太郎後藤; Naoki Kato; 直紀加藤; Teru Harashima; 照原嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: US20070080041A1; JP4356679B2; CN100478576C; CN1945042A; US7614487B2

Abstract

【課題】車両用自動変速機の機能を損なわずに車両用自動変速機の軸心方向への軸長を短縮化した摩擦係合装置を提供する。
【解決手段】第１摩擦係合要素４２と第２摩擦係合要素４４との間に共通のスナップリング５１を介在させ、このスナップリング５１の内周面に円周溝５１ａを設けることで、一方の摩擦係合要素の押圧によってスナップリング５１の一端が変形させられても、そのスナップリング５１の変形は、スナップリングの円周溝５１ａ内で吸収され、スナップリング５１の他端には伝達されないため、他方の摩擦係合要素への影響を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用自動変速機内等に備えられている摩擦係合装置に関するものであり、特に、その摩擦係合装置の小型化および軽量化に関するものである。

従来、複数の遊星歯車装置および複数の摩擦係合装置を備え、これら遊星歯車装置の連結関係によって構成される複数の回転要素を、適宜これら摩擦係合装置によって係合および解放することで複数の変速段を実現した車両用自動変速機が提案され実現化されている。近年の車両用自動変速機の多段化に伴い、車両用自動変速機には、より多くの遊星歯車装置および摩擦係合装置が備えられるが、これにより車両用自動変速機の大型化および重量化が問題となっている。この問題を解消するため、特許文献１をはじめとして、車両用自動変速機の小型化および軽量化に関するする技術が開示されている。図５は、たとえば特許文献１に記載されている、従来の車両用自動変速機１００を示している。車両用自動変速機１００は、共通のクラッチドラム１０２の内周側に軸心方向に複数枚の摩擦プレートで構成されている第１摩擦係合要素１０４および第２摩擦係合要素１０６の２組の摩擦係合要素が順次配置されており、これら第１摩擦係合要素１０４および第２摩擦係合要素１０６の間には、クラッチドラム１０２の内周面に軸心方向に移動不能且つ回転不能に嵌め着けられている共通の止め輪１０８が介在させられている。この止め輪１０８を共通化することによって車両用自動変速機の軸心方向の長さが短縮化されている。

特開平９−５３６９１号公報

ところで、特許文献１の摩擦係合装置では、図６に示されるように、第１摩擦係合要素１０４側に配置されている第１ピストン１１０が第１摩擦係合要素１０４を押圧すると、止め輪１０８が変形させられ、その変形によって第２摩擦係合要素１０６側の摩擦プレート同士が接触させられるおそれがあり、これにより、摩擦係合要素を構成する摩擦プレートの耐久性が低下する恐れがあり、改善の必要があった。

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、車両用自動変速機の機能を損なわずに車両用自動変速機の軸心方向の長さを短縮化した摩擦係合装置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、（ａ）第１の摩擦係合要素とその第１の摩擦係合要素の軸心方向に配置された第２の摩擦係合要素とを相対回転不能且つ軸心方向の移動可能に支持する共通の回転体を備えた摩擦係合装置であって、（ｂ）前記第１および第２の摩擦係合要素の間に介在させられて、互いに接近する方向への移動を阻止するための共通の止め輪が前記回転体に嵌め着けられ、（ｃ）その止め輪の前記回転体から離れる側には、その厚みが減少する方向の弾性変形を許容する切欠部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１に記載の摩擦係合装置において、（ａ）前記回転体は、車両用自動変速機内に備えられるクラッチドラムであり、そのクラッチドラムの内周側に前記第１および第２の摩擦係合要素がそれぞれ配置され、（ｂ）それら２組の摩擦係合装置の間に前記止め輪が介在させられ、（ｃ）その止め輪の内周面に前記切欠部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項２に記載の摩擦係合装置において、前記第１および第２の摩擦係合要素の軸心方向において、第１の摩擦係合要素を前記止め輪側に向かって押圧するための第１のピストンおよびその第２の摩擦係合要素をその止め輪側に向かって押圧するための第２のピストンが配置され、それぞれのピストンは独立して作動させられることを特徴とする。

請求項１にかかる発明の摩擦係合装置によれば、一方の摩擦係合要素の押圧によって止め輪の一端が、止め輪の厚みが減少する方向に変形させられた際、止め輪の変形は、止め輪の切欠による空間内で吸収され、止め輪の他端には伝達されないため、他方の摩擦係合要素への影響を防止することができる。

また、請求項２にかかる発明の摩擦係合装置によれば、クラッチドラムの内周側に止め輪を嵌め着けることで、止め輪の内周面に切欠が設けられ、一方の摩擦係合要素の押圧による他方の摩擦係合要素への影響を防止することができる。

また、請求項３にかかる発明の摩擦係合装置によれば、第１の摩擦係合要素および第２の摩擦係合要素の両端に配置されている第１のピストンおよび第２のピストンが独立して作動させられるため、それぞれ一方の摩擦係合要素のみの係合、および両方の摩擦係合要素の係合が可能となる。

以下、本発明が適用された車両用自動変速機１６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車両用駆動装置１０を説明する骨子図である。この車両用駆動装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に採用されるもので、走行用の駆動源としてエンジン１２を備えている。内燃機関にて構成されるエンジン１２の出力は、流体式伝動装置として機能するトルクコンバータ１４、車両用自動変速機１６、図示しない差動歯車装置、一対の車軸などを介して左右の駆動輪に伝達されるようになっている。

上記トルクコンバータ１４は、エンジン１２のクランク軸に連結されたポンプ翼車１４ｐ、自動変速機１６の入力軸３２に連結されたタービン翼車１４ｔ、および一方向クラッチを介してハウジングケース３６に連結されたステータ翼車１４ｓを備えており、流体を介して動力伝達を行うようになっている。また、それらのポンプ翼車１４ｐおよびタービン翼車１４ｔの間には、ロックアップクラッチ３８が設けられており、ロックアップクラッチ３８が係合されるとポンプ翼車１４ｐおよびタービン翼車１４ｔが一体的に回転させられるようになっている。

車両用自動変速機１６は、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置２２を主体として構成されている第１変速部２４と、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置２６およびダブルピニオン型の第３遊星歯車装置２８を主体として構成されている第２変速部３０とを同軸線上に有し、入力軸３２の回転を変速して出力歯車３４から出力する。入力軸３２は、入力部材に相当するするもので、前記トルクコンバータ１４のタービン翼車１４ｔと一体的に回転させられているタービン軸であり、出力歯車３４は出力部材に相当するもので、カウンタ軸を介して或いは直接的に差動歯車装置と噛み合い、左右の駆動輪を回転駆動させる。なお、この車両用自動変速機１６および前記トルクコンバータ１４は、中心線に対して略対称的に構成されており、図１では中心線の下半分が省略されている。

上記第１変速部２４を構成している第１遊星歯車装置２２は、サンギヤＳ１、キャリヤＣＡ１、およびリングギヤＲ１の３つの回転要素を備えており、サンギヤＳ１が入力軸３２に連結されて回転駆動させられると共に、リングギヤＲ１が第３ブレーキＢ３を介して選択的に非回転部材であるハウジングケース３６に連結されることにより、キャリヤＣＡ１が中間出力部材として入力軸３２に対して減速回転させられて出力する。また、第２変速部３０を構成している第２遊星歯車装置２６および第３遊星歯車装置２８は、一部が互いに連結されることによって４つの回転要素ＲＭ１乃至ＲＭ４が構成されており、具体的には、第３遊星歯車装置２８のサンギヤＳ３によって第１回転要素ＲＭ１が構成され、第２遊星歯車装置２６のリングギヤＲ２および第３遊星歯車装置２８のリングギヤＲ３が互いに連結されて第２回転要素ＲＭ２が構成され、第２遊星歯車装置２６のキャリヤＣＡ２および第３遊星歯車装置２８のキャリヤＣＡ３が互いに連結されて第３回転要素ＲＭ３が構成され、第２遊星歯車装置２６のサンギヤＳ２によって第４回転要素ＲＭ４が構成されている。上記第２遊星歯車装置２６および第３遊星歯車装置２８は、キャリヤＣＡ２およびキャリヤＣＡ３が共通の部材で構成されていると共に、リングギヤＲ２およびリングギヤＲ３が共通の部材にて構成されており、且つ第２遊星歯車装置２６のピニオンギヤが第３遊星歯車装置２８の第２ピニオンギヤを兼ねているラビニヨ式の遊星歯車列とされている。

上記第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ３）はブレーキＢ１によって選択的にハウジングケース３６に連結されて回転停止させられ、第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２、Ｒ３）は第２ブレーキＢ２によって選択的にハウジングケース３６に連結されて回転停止させられ、第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ２）は第１クラッチＣ１を介して選択的に前記入力軸３２に連結され、第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２、Ｒ３）は第２クラッチＣ２を介して選択的に入力軸３２に連結され、第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ３）は中間出力部材である第１遊星歯車装置２２のキャリヤＣＡ１に連結され、第３回転要素ＲＭ３（キャリヤＣＡ２、ＣＡ３）は前記出力歯車３４に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。第１ブレーキＢ１乃至第３ブレーキＢ３、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２は、何れも油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式の油圧式摩擦係合装置で、これらのブレーキおよびクラッチの係合解放状態が切り換えられることにより、前進６段および後進１段の各変速段が成立させられる。

図２の作動表は、クラッチおよびブレーキの作動状態と各変速段との関係をまとめて示したもので、「○」は係合を表している。本実施例の車両用自動変速機１６においては、２つのクラッチＣ１、Ｃ２および３つのブレーキＢ１乃至Ｂ３のうち何れか２つの係合によって前進６段の多段変速機が達成される。

図３は、本発明が適用された車両用自動変速機１６の第２変速部３０を詳細に説明する要部断面図である。

車両用自動変速機１６は、一方が開口する有底円筒状のドラム４０の内周面に開口側から軸心方向に、第２摩擦係合要素４４および第１摩擦係合要素４２を備えている。ドラム４０は、略円板形状の底板部４０ａと、その底板部４０ａの外周縁に連結されている円筒形状の筒部４０ｂとで構成されている。筒部４０ｂの内周面には、長手状にスプライン歯が設けられており、筒部４０ｂの開口側には第２摩擦要素４４の構成部材である複数枚の摩擦プレート４６が軸心方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されており、底板部４０ａ側には第１摩擦係合要素４２の構成部材である複数枚の摩擦プレート４６がスプライン嵌合されている。このドラム４０は、図１に示されている入力軸３２に連結させられており、常に入力軸と一体的に回転駆動させられている。なお、ドラム４０が本発明の回転体であるクラッチドラムに対応する。

第１摩擦係合要素４２は、前記筒部４０ｂにスプライン嵌合されている複数枚の摩擦プレート４６と、その摩擦プレート４６の間に介在させられ、図１に示される第２遊星歯車装置２６のサンギヤＳ２に回転を伝達するクラッチハブ４８の外周面にスプライン嵌合されている複数枚の摩擦プレート５０とで構成されている。この第１摩擦係合要素４２が、図１の第１クラッチＣ１に対応しており、本発明の第１の摩擦係合要素に対応している。

第２摩擦係合要素４４は、前記筒部４０ｂにスプライン嵌合されている複数枚の摩擦プレート４６と、その摩擦プレート４６の間に介在させられ、リングギヤＲの外周面にスプライン嵌合されている複数枚の摩擦プレート５０とで構成されている。この第２摩擦係合要素４４が、図１の第２クラッチＣ２に対応しており、リングギヤＲが図１の共用化された、第２遊星歯車装置２６および第３遊星歯車装置２８のリングギヤＲ２、Ｒ３に対応している。また、本実施例では、第２摩擦係合要素４４が本発明の第２の摩擦係合要素に対応している。

これら第１摩擦係合要素４２と第２摩擦係合要素４４との間には、ばね鋼などによって構成されているスナップリング５１がドラム４０の筒部４０ｂの内周面形成された環状溝５３内に軸心方向に移動不能に嵌め着けられており、スナップリング５１の軸心方向の両端が筒部４０ｂの共通のスプライン歯にスプライン嵌合されている第１および第２摩擦係合要素の摩擦プレート４６の端面にそれぞれ隣接して位置決めしている。このスナップリング５１によって、第１摩擦係合要素４２および第２摩擦係合要素４４の互いに接近しあう方向への移動が阻止されている。

また、スナップリング５１の内周面には、環状の円周溝５１ａが設けられている。これにより、スナップリング５１の断面は、円周溝５１ａが開口しない外周側において厚み方向に連続するが、円周溝５１ａが開口する内周面において厚み方向の中間に空間が設けられた断面Ｕ字状とされており、そのドラム４０の筒部４０ｂから離れた側である内周側において、押圧の際に厚み寸法が減少する方向の弾性変形が可能とされている。なお、スナップリング５１が本発明の止め輪に対応しており、円周溝５１ａが本発明の切欠部に対応する。

ドラム４０の底板部４０ａとクラッチハブ４８との間には底板部４０ａ側から第１クラッチピストン５２およびバネ受板５４が配置されている。第１クラッチピストン５２は、軸心方向に移動可能となっており、その外周縁には、第１摩擦係合要素４２を押圧して係合させるため、第１摩擦係合要素４２側すなわちスナップリング５１側に向かって突き出す押圧部５２ａを備えている。バネ受板５４は、その内周縁に図示しないスナップリングに軸心方向に移動不能に当接させられており、バネ受板５４と第１クラッチピストン５２との間には、リターンスプリング５６が介在させられ、第１ピストン５２をドラム４０の底板部４０ａ側に移動するように付勢されている。なお、第１クラッチピストン５２が、本発明の第１のピストンに対応する。

また、ドラム４０と第１クラッチピストン５２との間には、オイルシール５８が介在させられることによって油密となっており、ドラム４０と第１クラッチピストン５２との間に形成される油密な空間が、第１クラッチピストン５２を油圧によって移動させる推進力を付与する第１油室６０として機能する。一方、第１クラッチピストン５２とバネ受板５４との間は、オイルシール６２が介在されることによって油密となっており、第１クラッチピストン５２とバネ受板５４とで形成される空間が、所謂、遠心油圧キャンセル室として機能する。

また、ドラム４０を覆うように第２クラッチピストン６４が配置されている。第２クラッチピストン６４は、内周面が基部材６６の外周面にシールリングを介して軸心方向に移動可能に嵌め付けられている略円板形状の底板部６４ａと、その底板部６４ａの外周縁に連結されている略円筒形状の筒部６４ｂと、筒部６４ｂの内周面に嵌め着けられているスナップリング６６によって構成されている。筒部６４ｂの開口側の一端部には、径方向内側に突き出すと共に、第２摩擦係合要素４４を押圧するため、第２摩擦係合要素４４側すなわちスナップリング５１側に向かって突き出す押圧部６４ｃが設けられている。また、筒部６４ｂの他端部の内周面には、スナップリング６６が嵌め着けられ、そのスナップリング６６の一端面に底板部６４ａの外周部の一端面が当接されている。さらに、筒部６４ｂの内周面には、周方向に長手状の複数の突起部６４ｄが突き出しており、その突起部６４ｄの長手方向の端部が底板部６４ａの外周部の他端面に当接されている。このようして、底板部６４ａの外周部は筒部６４ｂに対して軸心方向に移動不能に固定されている。また、ドラム４０の筒部４０ｂの外周面は、前記突起部６４ｄに嵌合されており、ドラム４０と第２クラッチピストン６４とは一体的に回転させられる。なお、第２クラッチピストン６４が本発明の第２のピストンに対応する。

第２クラッチピストン６４の底板部６４ａとドラム４０の底板部４０ａとの間は、シールリング６８が介在されることで油密となっており、この底板部４０ａと底板部６４ａとの間に形成される油密な空間が第２クラッチピストン６４を油圧によって軸心方向に移動させる推進力を付与する第２油室７０として機能する。一方、底板部６４ａの第２油室７０側の背面側では、基部材６６の外周面にスナップリングによって軸心方向に移動不能なバネ受板７２が嵌め着けられており、これらバネ受板７２と底板部６４ａとの間には、リターンスプリング７４が介在されており、第２クラッチピストン６４をドラム４０側に移動するように付勢されている。また、バネ受板７２と底板部６４ａとの間にはシールリング７６が介在されているため油密な空間となっており、この空間が、所謂、遠心油圧キャンセル室として機能する。

このように構成される車両用自動変速機１６において、第１油室６０に図示しない作動油供給路から作動油が供給されると、第１クラッチピストン５２が軸心方向にクラッチハブ４８側に移動させられ、押圧部５２ａが第１摩擦係合要素４２を押圧し、第１クラッチＣ１が係合させられる。一方、第２油室７０に作動油が供給されると、第２クラッチピストン６４がバネ受板７２側に移動させられ、押圧部６４ｃが第２摩擦係合要素４４を押圧し、第２クラッチＣ２が係合させられる。なお、第１クラッチピストン５２と第２クラッチピストン６４とは、それぞれ別の作動油供給路から作動油が供給されるため、それぞれ独立して作動させられ、図２に示される第４変速段のように同時に係合させることも可能となっている。

図４は、第１クラッチピストン５２の押圧部５２ａが第１摩擦係合要素４２を押圧した際の、第１摩擦係合要素４２および第２摩擦係合要素４４の状態を説明する簡略図である。スナップリング５１は、その内周面に円周溝５１ａが設けられており、第１摩擦係合要素４２側に隣接するリング５１ｂと第２摩擦係合要素４４側に隣接するリング５１ｃとが形成される。押圧部５２ａが第１摩擦係合要素４２を押圧すると、第１摩擦係合要素４２の摩擦プレート４６および摩擦プレート５０が斜めに傾き、リング５１ｂに当接する摩擦プレート４６の傾きに沿って、リング５１ｂは軸心方向にスナップリング５１の軸心方向の厚みが減少する方向に弾性変形させられる。この弾性変形は、円周溝５１ａによって形成されている空間の軸心方向の溝幅内に収まり、円周溝５１ａがこの弾性変形を許容する構造となっているため、第２摩擦係合要素４４側のリング５１ｃにはその変形による影響は伝達されない。これより、第１摩擦係合要素４２が押圧されても、第２摩擦係合要素４４には、その影響が伝達されない構造となっている。また、第２クラッチピストン６４の押圧部６４ｃが第２摩擦係合要素４４を押圧する際も同様に第１摩擦係合要素４２にはその影響が伝達されない。

上述のように、本実施例によれば、第１摩擦係合要素４２と第２摩擦係合要素４４との間に共通のスナップリング５１を介在させ、このスナップリング５１の内周面に円周溝５１ａを設けることで、一方の摩擦係合要素の押圧によってスナップリング５１の一端が変形させられても、そのスナップリング５１の変形は、スナップリングの円周溝５１ａ内で吸収され、スナップリング５１の他端には伝達されないため、他方の摩擦係合要素への影響を防止することができる。

また、本実施例によれば、第１摩擦係合要素４２を押圧する第１クラッチピストン５２および第２摩擦係合要素４４を押圧する第２クラッチピストン６４は、それぞれ独立して作動させられるため、それぞれ一方の摩擦係合要素の係合、および両方の摩擦係合要素の係合が可能となる。

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。

たとえば、本実施例においては、クラッチドラムの内周側に第１および第２摩擦係合要素４２および４４と、それらの間に介在させられたスナップリング５１が配置されているが、クラッチハブの外周側に第１および第２摩擦係合要素４２および４４と、それらの間に介在させられたスナップリング５１を配置させて実施することもできる。この際、スナップリングはクラッチドラムの外周面に嵌め着けられることから、切欠部はスナップリングの外周面に設けられることとなる。

また、本実施例においては、スナップリングは、１つの部材によって構成されているが、必ずしも１つの部材によって構成される必要はなく、２つのスナップリングの間に円板状のスペーサリングを挟み込むことよって前述の円周溝５１ａと同様の機能の切欠部を形成させるなど、複数の部材で構成することで実施することもできる。

また、本実施例のスナップリングはばね鋼で構成されているが、特にばね鋼である必要はなく、他の比較的弾性力を有する材料で構成することもできる。

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。

本発明が適用された車両用自動変速機の骨子図である。図１の車両用自動変速機の各変速段を成立させるためのクラッチおよびブレーキの係合を説明する図である。図１の車両用自動変速機の構造を詳細に説明する図である。図３の摩擦係合要素が押圧された際の作動を説明する図である。従来の車両用自動変速機の構造を詳細に説明する図である。図５の摩擦係合要素が押圧された際の作動を説明する図である。

符号の説明

４０：ドラム（回転体）４２：第１摩擦係合要素４４：第２摩擦係合要素５１：スナップリング（止め輪）５１ａ：円周溝（切欠部）５２：第１クラッチピストン６４：第２クラッチピストン

Claims

第１の摩擦係合要素と該第１の摩擦係合要素の軸心方向に配置された第２の摩擦係合要素とを相対回転不能且つ軸心方向の移動可能に支持する共通の回転体を備えた摩擦係合装置であって、
前記第１および第２の摩擦係合要素の間に介在させられて、互いに接近する方向への移動を阻止するための共通の止め輪が前記回転体に嵌め着けられ、
該止め輪の前記回転体から離れる側には、その厚みが減少する方向の弾性変形を許容する切欠部が設けられていることを特徴とする摩擦係合装置。
前記回転体は、車両用自動変速機内に備えられるクラッチドラムであり、該クラッチドラムの内周側に前記第１および第２の摩擦係合要素がそれぞれ配置され、
それら２組の摩擦係合装置の間に前記止め輪が介在させられ、
該止め輪の内周面に前記切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦係合装置。
前記第１および第２の摩擦係合要素の軸心方向において、該第１の摩擦係合要素を前記止め輪側へ向かって押圧するための第１のピストンおよび該第２の摩擦係合要素を該止め輪側に向かって押圧するための第２のピストンが配置され、
それぞれのピストンは独立して作動させられることを特徴とする請求項２に記載の摩擦係合装置。