JP2007303532A - Automatic transmission - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動変速機に関し、より特定的には、摩擦係合要素を用いた自動変速機に関するものである。 The present invention relates to an automatic transmission, and more particularly to an automatic transmission using a friction engagement element.
従来、摩擦部材に関しては、特開2003−247564号公報(特許文献1)に開示されている。
特許文献1では、クラッチピストンが第一の方向と、反対の第二の方向に付勢するリターンスプリングを具備し、クラッチプレートの一部を該クラッチピストン側に折返した折返し部の少なくとも一部を形状記憶合金から形成し、クッションスプリングとする技術が開示されている。 In Patent Document 1, the clutch piston includes a return spring that urges the clutch piston in a first direction and a second direction opposite to the first direction, and at least a part of the folded portion in which a part of the clutch plate is folded back to the clutch piston side. A technique of forming a cushion spring from a shape memory alloy is disclosed.
従来の自動変速機では、冷間時(低油温時すなわち、ATF(オートマチックトランスミッションフルード)の高粘度時)の引き摺り防止(ピストンの戻り補償)のために、リターンスプリングの荷重を大きくする必要があった。リターンスプリングの荷重が大きくなることにより、ピストンの油圧による押付け力がリターンスプリングによりキャンセルされ、トルク容量不足となる。その結果、摩擦材の枚数を増加させる必要があった。これにより、コスト、重量、体格の増大などが発生する。また、必要な油圧を大きくする必要があり、燃費が悪化するという問題があった。 In the conventional automatic transmission, it is necessary to increase the load of the return spring in order to prevent dragging (piston return compensation) during cold (low oil temperature, that is, high viscosity of ATF (automatic transmission fluid)). there were. When the load of the return spring increases, the pressing force due to the hydraulic pressure of the piston is canceled by the return spring, and the torque capacity becomes insufficient. As a result, it is necessary to increase the number of friction materials. This causes an increase in cost, weight, and physique. In addition, there is a problem in that the required oil pressure needs to be increased, and the fuel consumption deteriorates.
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化が可能で、かつ、低い油圧で動作することが可能な自動変速機を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an automatic transmission that can be reduced in size and that can operate at a low hydraulic pressure. .
この発明に従った自動変速機は、互いに接続または切り離され、相対して回転し、油中に設けられる第一および第二部材と、第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて第一および第二の方向に移動することで第一および第二部材の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能な押圧部材と、押圧部材を第一または第二の方向のいずれか一方に付勢する第一付勢部材と、第一付勢部材と反対方向に押圧部材を付勢し、形状記憶物質を含む第二付勢部材とを備える。 The automatic transmission according to the present invention is connected or disconnected from each other, rotates relative to each other, is provided with first and second members provided in oil, and first and second hydraulic pressures are provided. A pressing member capable of connecting or disconnecting one of the first and second members to the other by moving in the first and second directions according to the balance of the two hydraulic pressures; A first urging member that urges in one of the first and second directions; and a second urging member that urges the pressing member in a direction opposite to the first urging member and includes a shape memory substance. .
このように構成された自動変速機では第二付勢部材が形状記憶物質を含むため、油温に応じて形状記憶物質の形状が変化する。これにより、油温に応じた付勢力を第二付勢部材が発生させることができ、低油温時には第一部材と第二部材とを離し、高油温時には第一部材と第二部材とを接触させることができる。その結果、小型化が可能で、かつ、低い油圧で動作することが可能な油温に応じた摩擦力を発生させることができる。 In the automatic transmission configured as described above, since the second urging member includes the shape memory substance, the shape of the shape memory substance changes according to the oil temperature. Thereby, the second urging member can generate the urging force according to the oil temperature, the first member and the second member are separated at a low oil temperature, and the first member and the second member at a high oil temperature. Can be contacted. As a result, it is possible to generate a frictional force according to the oil temperature that can be reduced in size and can be operated at a low oil pressure.
好ましくは、複数の第二付勢部材が押圧部材を押圧する。
好ましくは、第二付勢部材は第一の温度で第一の自然長を有し、第一の温度よりも高い第二の温度で第一の自然長よりも長い第二の自然長を有する。
Preferably, the plurality of second urging members press the pressing member.
Preferably, the second biasing member has a first natural length at the first temperature and a second natural length longer than the first natural length at a second temperature higher than the first temperature. .
好ましくは、第二付勢部材は第一の温度で第一のばね定数を有し、第一の温度よりも高い第二の温度で第一のばね定数よりも大きい第二のばね定数を有する。 Preferably, the second biasing member has a first spring constant at a first temperature and a second spring constant greater than the first spring constant at a second temperature higher than the first temperature. .
好ましくは、第二付勢部材は油中に設けられる。 Preferably, the second urging member is provided in oil.
この発明に従えば、小型化が可能で、かつ、低い油圧で動作可能な自動変速機を提供することができる。 According to this invention, it is possible to provide an automatic transmission that can be miniaturized and that can be operated at a low hydraulic pressure.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った自動変速機の一部分の断面図である。図1を参照して、自動変速機1では、シャフト60の外周に第一部材10が位置しており、第一部材10はシャフト60に対して回転自在に保持されている。第一部材10の外周には円盤形状の係合部材11が設けられており、相手材としての摩擦部材21と当接可能に配置されている。複数枚の係合部材11はATF100で潤滑および冷却されている。第一部材10はATF100内に存在する。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a part of an automatic transmission according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, in automatic transmission 1,
シャフト60には第二部材20が取付けられており、第二部材20はシャフト60と共に回転する。第二部材20は複数の当接部材としての摩擦部材21を含んでおり、各々の摩擦部材21は係合部材11と接触および離隔することが可能である。これにより第一部材10の回転が第二部材20に伝えられ、また第一部材10の回転が第二部材20に伝えられない。すなわち、係合部材11と摩擦部材21とが接触している場合には、第一部材10の回転が第二部材20に伝えられる。これに対して、係合部材11と摩擦部材21とが接触していない場合には、第一部材10の回転は第二部材20に伝えられない。第二部材20はATF100で潤滑され、かつ冷却されている。
The
第二部材20の一部分がディスク部材23により軸方向に押圧される。この押圧力を受けることにより第二部材20が軸方向へスライドして移動し、第二部材20を構成する摩擦部材21が係合部材11と接触する。ディスク部材23は円盤形状であり、その一端はリターンスプリング22で押圧されている。このため、図1で示す状態ではリターンスプリング22によりディスク部材23が押し戻されており、摩擦部材21と係合部材11とが接触していない。したがって、図1で示す状態では第一部材10の回転は第二部材20に伝えられない。
A part of the
リターンスプリング22の荷重(ばね定数)は、ディスク部材23を押し戻すのに十分なものとされる。リターンスプリング22の荷重(ばね定数)が大きいほど確実に摩擦部材21を係合部材11から切り離すことができ、いわゆる本来摩擦部材21と係合部材11とが接触していない筈のときに摩擦部材21と係合部材11とが接触する、いわゆる引き摺りを防止できる。
The load (spring constant) of the
摩擦部材21と係合部材11との接触およびこれらの間の動力伝達は接触面積および接触圧だけでなく、ATF100の油温にも依存する。ATF100の粘度は油温が高くなるにつれて小さくなり、低くなるにつれて大きくなる。粘度が大きいと仮に摩擦部材21と係合部材11との間に若干の隙間が生じていても、その隙間に粘度の高いATF100が存在するためATF100を介して摩擦部材21と係合部材11とが連動して回転する。これがいわゆる引き摺りの原因にもなり得る。
The contact between the
ピストン40は環状であり、シリンダ30内に収納されている。ピストン40は矢印101で示す第一の方向と矢印102で示す第二の方向にスライドして移動することが可能なように設けられている。ピストン40の外周にはシール部材41がリング状に設けられており、シール部材41がATFの漏れを防止できる。
The
第一油圧室110および第二油圧室120がピストン40を挟んでそれぞれ反対側に設けられている。第一油圧室110および第二油圧室120の油圧に差が設けられるとピストン40が移動する。この移動はディスク部材23を通じて摩擦部材21へ伝えられるため、ピストン40の移動に伴い摩擦部材21も軸方向に移動する。これにより摩擦部材21と係合部材11との接触および切断が可能となる。第一油圧室110と第二油圧室120とは、自動変速機の一部分を構成するオイルコントロールバルブによって行なわれる。すなわち、第一油圧室110および第二油圧室120はそれぞれオイルコントロールバルブに接続されており、オイルコントロールバルブで第一油圧室110および第二油圧室120の油圧を調整することにより、ピストン40を矢印101で示す方向、または、矢印102で示す方向に移動させることが可能である。
A first
第一油圧室110と第二油圧室120との間の油圧の流れを防ぐために、シール部材41が設けられている。これにより第一油圧室110と第二油圧室120との油圧を独立して制御することが可能である。第一油圧室110内に形状記憶合金からなる形状記憶スプリング42が設けられる。形状記憶スプリング42は合金だけでなく、形状を記憶することが可能な形状記憶材料で構成することが可能である。具体的には、合金を用いる場合には、可逆式的マルテンサイト変態を行なう合金において、マルテンサイト変態とその逆変態に伴って超弾性および形状記憶効果が認められる合金を用いることが可能である。このような挙動を持つ合金として、(CuNI)3Al、AuCd、In−Ti、CuAuZn、CuZn、TiNiAl、Ag、Cd、Fe3Ptなどを用いることができる。
In order to prevent the flow of hydraulic pressure between the first
また、形状記憶合金に代えて形状記憶樹脂を用いることもできる。また、形状記憶合金を形状記憶繊維で置き換えることも可能である。 Further, a shape memory resin can be used instead of the shape memory alloy. It is also possible to replace the shape memory alloy with a shape memory fiber.
形状記憶スプリング42はピストン40を矢印102で示す方向に押圧する。これに対して、リターンスプリング22はピストン40を矢印101で示す方向に付勢する。すなわち、リターンスプリング22と形状記憶スプリング42との付勢方向が逆である。形状記憶スプリング42はATF100の温度(油温)に応じて、その自然長またはばね定数を変化させる。すなわち、低温のときは自然長が短いか、またはばね定数が小さい。これに対し、油温が上がれば形状記憶スプリング42の温度も上がり、これによりばね定数が大きくなるか、または自然長が長くなる。そのため、温度が高くなればなるほどピストン40を矢印102に示す方向に付勢する力が強くなる。
The
ATF100の温度が低いときには、ATF100の粘性が高い。そのため、摩擦部材21と係合部材11とを確実に切り離す必要がある。このため、リターンスプリング22による付勢力が形状記憶スプリング42による付勢力よりも大きくなるように、形状記憶スプリング42のばね定数を小さくするか、または形状記憶スプリング42の自然長を短くする。これによりピストン40が矢印101で示す方向に押される。そのためディスク部材23が摩擦部材21を押圧することを防止し、摩擦部材21を確実に係合部材11から離すことが可能となる。その結果引き摺りを防止することができる。
When the temperature of the
これに対し、ATF100の温度が高くなった場合には形状記憶スプリング42のばね定数が大きくなるか、形状記憶スプリング42の自然長が長くなる。これにより、形状記憶スプリング42がピストン40を矢印102で示す方向に付勢する力が強くなる。そのため確実に摩擦部材21が係合部材11に押付けられ、摩擦部材21と係合部材11との間で確実に動力の伝達が可能となる。
On the other hand, when the temperature of the
図2は、図1中の矢印IIで示す方向から見た自動変速機の正面図である。図2を参照して、1つのピストン40に対して3つの形状記憶スプリング42が設けられている。3つの形状記憶スプリング42は中心に対して同一円周上に等間隔で配置される。なお、図2では3つの形状記憶スプリング42を示しているが、これに限られるものではなく、さらに多くの、または少ない形状記憶スプリング42を配置してもよい。
FIG. 2 is a front view of the automatic transmission as viewed from the direction indicated by arrow II in FIG. Referring to FIG. 2, three shape memory springs 42 are provided for one
また、円盤の中心からの距離が等しい位置に複数の形状記憶スプリング42が配置されているが、この点に関しても、中心からの距離が不均等な位置に複数の形状記憶スプリング42が設けられていてもよい。また、各々の形状記憶スプリング42の間の距離は一定でもよく、一定でなくてもよい。 In addition, a plurality of shape memory springs 42 are arranged at positions where the distance from the center of the disk is equal, but also in this respect, a plurality of shape memory springs 42 are provided at positions where the distance from the center is unequal. May be. In addition, the distance between the shape memory springs 42 may or may not be constant.
複数の形状記憶スプリング42が配置されるため、各々の形状記憶スプリング42の特性にばらつきがあっても、これらが平均化される。 Since a plurality of shape memory springs 42 are arranged, even if the characteristics of the shape memory springs 42 vary, they are averaged.
本発明に従った自動変速機は動力源と車輪との間に設けられ、回転の回転数および回転トルクを変換する装置として用いられる。自動変速機の入力および出力軸は車両の進行方向と平行に延びていてもよく、または車両の進行方向と直交するように延びていてもよい。 An automatic transmission according to the present invention is provided between a power source and wheels, and is used as a device for converting the rotational speed and rotational torque. The input and output shafts of the automatic transmission may extend parallel to the traveling direction of the vehicle, or may extend so as to be orthogonal to the traveling direction of the vehicle.
自動変速機の変速段は2段以上のさまざまな段として設定することが可能である。また、自動変速機に接続される動力源として、エンジンまたはモータなどを採用することができる。さらにエンジンの場合にはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれであってもよく、またはレシプロ型、ロータリー型のいずれのエンジンであってもよい。さらに複数の気筒を有するエンジンの場合には、直列型、並列型、水平対向型、V型およびW型などのさまざまな形状のエンジンに自動変速機を接続することが可能である。 The shift stage of the automatic transmission can be set as various stages of two stages or more. Moreover, an engine or a motor can be employed as a power source connected to the automatic transmission. Further, in the case of an engine, it may be either a gasoline engine or a diesel engine, or a reciprocating type engine or a rotary type engine. Further, in the case of an engine having a plurality of cylinders, the automatic transmission can be connected to engines of various shapes such as a series type, a parallel type, a horizontally opposed type, a V type and a W type.
図3は、形状記憶合金の温度とばね定数との関係を示すグラフである。図4は形状記憶合金の温度と自然長との関係を示すグラフである。図3を参照して、本発明に従った形状記憶スプリングを構成する形状記憶合金は温度が上がるにつれてばね定数が大きくなるものを採用することができる。すなわち、低温の温度T1ではばね定数がk1であるのに対し、高温側の温度T2では、ばね定数はk1より大きいk2となる。すなわち、ばねの変位が同じであれば高温になるにつれてばねによって働く力(付勢力)が大きくなる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature of the shape memory alloy and the spring constant. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature and the natural length of the shape memory alloy. Referring to FIG. 3, a shape memory alloy constituting the shape memory spring according to the present invention may be one whose spring constant increases as the temperature rises. That is, while the spring constant is k1 at the low temperature T1, the spring constant is k2 larger than k1 at the high temperature T2. That is, if the displacement of the spring is the same, the force (biasing force) exerted by the spring increases as the temperature increases.
図4を参照して、本発明に従った形状記憶スプリングを構成する形状記憶合金は低温の温度T1で自然長がL1であり、高温の温度T2となれば長い自然長L2となってもよい。L2はL1より大きい。なお、本発明に従った形状記憶スプリングで用いられる形状記憶合金は、図3および図4の両方の特性を兼ね備えている必要はなく、図3および図4の特性のいずれか一方を少なくとも兼ね備えていればよい。 Referring to FIG. 4, the shape memory alloy constituting the shape memory spring according to the present invention has a natural length L1 at a low temperature T1 and may have a long natural length L2 at a high temperature T2. . L2 is greater than L1. Note that the shape memory alloy used in the shape memory spring according to the present invention does not have to have both of the characteristics shown in FIGS. 3 and 4, and has at least one of the characteristics shown in FIGS. Just do it.
形状記憶スプリング42は第一油圧室110内に存在するため、オイルとしてのATF100に浸される。そのためATF100の温度が形状記憶スプリング42の温度となり、摩擦部材21および係合部材11の間に介在するATF100の温度に応じて形状記憶スプリング42の温度も変化する。
Since the
図5は、互いに接触する摩擦部材および係合部材を説明するために示す自動変速機の一部断面図である。図5を参照して、第一油圧室110の油圧が第二油圧室120の油圧よりも大きくなり、かつこの油圧の差がリターンスプリング22による付勢力よりも大きくなれば、ピストン40は矢印102で示す方向に移動する。このとき、ピストン40と接触するディスク部材23も矢印102で示す方向に移動し摩擦部材21と当接し摩擦部材21を矢印102で示す方向に押圧する。これに伴い、摩擦部材21の各々が係合部材11と接触し、摩擦部材21の回転が係合部材11へ伝えられる。これにより、第一部材10と第二部材20とがともに回転するようになる。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the automatic transmission shown to explain the friction member and the engagement member that are in contact with each other. Referring to FIG. 5, when the hydraulic pressure in the first
この実施の形態では形状記憶スプリング42は摩擦部材21と係合部材11とを接触させるような方向にピストン40を付勢したが、逆にリターンスプリング側に形状記憶スプリングを用いることで形状記憶スプリングが、摩擦部材21と係合部材11とを引き離す方向に付勢してもよい。
In this embodiment, the
すなわち、形状記憶スプリング42を用いて摩擦部材21と係合部材11とを接続してもよく、形状記憶スプリング42を用いて摩擦部材21と係合部材11とを切り離してもよい。
That is, the
ピストン40などの構成要素はケーシング51内に収納されており液密空間にピストン40、第一部材10および第二部材20が配置される。
Components such as the
図6は、比較例に従った自動変速機の一部断面図である。図6を参照して、比較例に従った自動変速機1では、ピストン40を押圧する形状記憶スプリング42が設けられていない点で、実施の形態1に従った自動変速機1と異なる。このように、形状記憶スプリングを設けない場合には、冷間時の引き摺り防止のために、リターンスプリング22の荷重を大きくする必要がある。リターンスプリング22の荷重が大きくなるとピストン40の油圧による押付け力がリターンスプリング22によりキャンセルされトルク容量不足となり摩擦材の枚数が増加するか、油圧が上昇する。これによりコスト重量および体格が増大し、さらに燃費の悪化が問題となる。本発明では、クラッチやブレーキのピストンのチャンバ室に、形状記憶スプリング42を設定し、所定温度以上になると形状復帰し、ねらいのばね荷重を発生するような構成とする。すなわち、常温時(所定温度以上)に、リターンスプリング22とは逆向きの荷重を形状記憶スプリング42で発生させることによって、リターンスプリング22の荷重の一部をキャンセルし、摩擦材枚数増や油圧アップを図ることなく、トルク容量の確保が可能となる。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of an automatic transmission according to a comparative example. Referring to FIG. 6, automatic transmission 1 according to the comparative example differs from automatic transmission 1 according to the first embodiment in that
冷間時のピストン押付け力が小さくなることによる問題がある場合には、トルクダウン制御などを併用する。 When there is a problem due to a small piston pressing force during cold, torque down control is used together.
この発明に従った自動変速機1は互いに接続または切り離され、相対して回転し、ATF100内に設けられる第一部材10および第二部材20と、第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて矢印101で示す第一の方向および矢印102で示す第二の方向に移動することで第一部材10および第二部材20の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能な押圧部材としてのピストン40と、ピストン40を第一または第二の方向のいずれか一方に付勢する第一付勢部材としてのリターンスプリング22と、リターンスプリング22と反対方向にピストン40を付勢し、ATF100中に設けられ、形状記憶物質を含む第二付勢部材としての形状記憶スプリング42とを備える。複数の形状記憶スプリング42がピストン40を押圧する。形状記憶スプリング42は第一の温度で第一の自然長を有し、第一の温度よりも高い第二の温度で第一の自然長よりも長い第二の自然長を有する。また、形状記憶スプリング42は第一の温度で第一のばね定数を有し、第一温度よりも高い第二の温度で第一のばね定数よりも大きい第二のばね定数を有する。
The automatic transmission 1 according to the present invention is connected or disconnected from each other, rotates relative to each other, is provided with a
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 自動変速機、10 第一部材、11 係合部材、20 第二部材、21 摩擦部材、22 リターンスプリング、23 ディスク部材、30 シリンダ、40 ピストン、41 シール部材、42 形状記憶スプリング、60 シャフト、100 ATF、110 第一油圧室、120 第二油圧室。 1 automatic transmission, 10 first member, 11 engaging member, 20 second member, 21 friction member, 22 return spring, 23 disk member, 30 cylinder, 40 piston, 41 seal member, 42 shape memory spring, 60 shaft, 100 ATF, 110 first hydraulic chamber, 120 second hydraulic chamber.
Claims (5)
第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて第一および第二の方向に移動することで第一および第二部材の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能な押圧部材と、
前記押圧部材を前記第一および第二の方向のいずれか一方に付勢する第一付勢部材と、
前記第一付勢部材と反対方向に前記押圧部材を付勢し、形状記憶物質を含む第二付勢部材とを備えた、自動変速機。 First and second members connected or disconnected from each other, rotating relative to each other and provided in oil;
First and second hydraulic pressures are applied, and one of the first and second members is connected to the other by moving in the first and second directions according to the balance between the first and second hydraulic pressures. Or a pressing member that can be separated;
A first biasing member that biases the pressing member in either one of the first and second directions;
An automatic transmission comprising: a second biasing member that biases the pressing member in a direction opposite to the first biasing member and includes a shape memory substance.
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