JP2008039074A - 液圧ストローク装置、遊星歯車式自動変速機及びクラッチ装置 - Google Patents

液圧ストローク装置、遊星歯車式自動変速機及びクラッチ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能な液圧ストローク装置、この液圧ストローク装置を用いた遊星歯車式自動変速機及びクラッチ装置。
【解決手段】遊星歯車式自動変速機のブレーキを駆動するための油圧ピストン１０の移動時は、油圧ピストン１０内の油路１０ｉから与えられる背圧の上昇は十分ではないので、図(Ａ)のごとくオーリング１８，２０の摺動抵抗が低く応答性が向上する。作動油圧の加圧状態で油圧ピストン１０が停止している期間は油路１０ｉからの背圧は十分に高まり、図(Ｂ)のごとくオーリング１８，２０によるシール性は高くなるので作動油漏洩を生じるおそれがない。こうして課題が達成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、作動液圧調節によりストローク出力を行う液圧ストローク装置、この液圧ストローク装置を用いた遊星歯車式自動変速機及びクラッチ装置に関する。
遊星歯車式自動変速機の変速時において変速機内のクラッチやブレーキを駆動するために油圧サーボなどの液圧ストローク装置が用いられている。このような遊星歯車式自動変速機の変速応答性を高めるため、クラッチやブレーキの締結や開放動作の迅速化が図られている（例えば特許文献１参照）。
上記特許文献１の技術では、作動油の油密性保持のためのシールリングの数を少なくする構成を採用することでシールによる摺動抵抗を少なくして油圧サーボによる変速応答性を高めている。
特開２００５−９８４３２号公報（第２０−２２頁、図４，５）
しかしシールリングの数を限界まで少なくしても、シールリングを皆無とすることは油密の必要性から困難であり、シールリング数低減では摺動抵抗の低減には限界がある。特に低温時にはシールリングやオーリングなどの数を少なくしても、これによる摺動抵抗が大きくなり応答性が悪化する。
このような場合、シールリングやオーリングの締め代を調節すれば摺動抵抗は低減できるが、このような締め代の調節ではシール性が低下して作動油漏洩のおそれが生じて逆に応答性が低下してしまうおそれがある。したがってこのような手法では摺動抵抗の低減を実現することは困難である。
このようにシールリングやオーリングなどのシール材の摺動抵抗低減は、変速を迅速に実行するために遊星歯車式自動変速機用の油圧サーボにおいて求められるが、このようなシール材の摺動抵抗低減は、遊星歯車式自動変速機用のみに限らない。他の分野、例えばセンターデフの多板クラッチ差動制限装置などにおいても、多板クラッチを駆動する液圧ストローク装置の摺動抵抗低減による応答性の向上が求められている。
本発明は、作動液漏洩が生じることなく、シール材の数の低減とは無関係に、摺動抵抗低減による応答性の向上が可能な液圧ストローク装置、この液圧ストローク装置を用いた遊星歯車式自動変速機及びクラッチ装置の実現を目的とするものである。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の液圧ストローク装置は、作動液圧調節によりストローク出力を行う液圧ストローク装置であって、作動液圧を受けて液室内にて移動することでストローク出力を行う液圧ピストンと、前記液圧ピストンの周面と前記液室の内面との間で作動液をシールするシール材と、作動液圧の加圧状態で前記液圧ピストンが停止している期間は、前記液圧ピストンの移動している期間よりも、前記シール材によるシール性を高めるシール性可変機構とを備えたことを特徴とする。
このようにシール性可変機構が、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間は、液圧ピストンが移動している期間よりも、シール材によるシール性を高めている。したがって液圧ピストンの移動時には、シール材は油密性に必要なシール状態よりもシール性が低くなっている。このシール性の低下のため、自ずとシール材の摺動抵抗は低下し、液圧ピストンがシール材を介して液室の内面から受ける移動に対する抵抗力も低下する。
したがって本発明の液圧ストローク装置は、液圧ピストンの移動時は摺動抵抗低減により応答性が向上する。作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間はシール材によるシール性は高められているので、作動液漏洩も生じるおそれがない。こうして作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
請求項２に記載の液圧ストローク装置では、請求項１において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に設けられていると共に、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の他方に対する前記シール材の接触面積を大きくすることによりシール性を高めることを特徴とする。
このように相手側に対するシール材の接触面積を大きくすることによってシール性を高めることができる。したがってシール性可変機構が、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間は、液圧ピストンが移動している期間よりも、相手側に対するシール材の接触面積を大きくすることでシール材によるシール性を高められる。そして液圧ピストンの移動時には、相手側に対するシール材の接触面積を小さくすることでシール材は油密性に必要なシール状態よりもシール性が低くされて、摺動抵抗が低くされる。
このことにより前記請求項１にて述べたごとく、液圧ピストン移動時は応答性が向上し、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間は作動液漏洩は生じるおそれがない。こうして作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
請求項３に記載の液圧ストローク装置では、請求項１において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に設けられていると共に、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の他方に対する前記シール材の圧力を高めることによりシール性を高めることを特徴とする。
このように相手側に対するシール材による圧力を高めることによってシール性を高めることができる。したがってシール性可変機構が、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間は、液圧ピストンが移動している期間よりも、相手側に対するシール材の圧力を大きくすることでシール材によるシール性を高められる。そして液圧ピストンの移動時には、相手側に対するシール材の圧力を小さくすることでシール材は油密性に必要なシール状態よりもシール性が低くされて、摺動抵抗が低くされる。
このことにより前記請求項１にて述べたごとく、液圧ピストン移動時は応答性が向上し、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間は作動液漏洩は生じるおそれがない。こうして作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
請求項４に記載の液圧ストローク装置では、請求項１において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に設けられていると共に、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の他方側へ、前記シール材を移動させることによりシール性を高めることを特徴とする。
このように相手側へシール材を移動することによってシール性を高めることができる。例えば液圧ピストンが移動している期間はシール材を相手側とはわずかに離した位置、あるいはわずかに接触した位置としてシール性を低くしておく。そして作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間はシール材を相手側へ移動させて接触させ、あるいはより強く接触させてシール性を高くする。
このことにより前記請求項１にて述べたごとく、液圧ピストン移動時は応答性が向上し、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間は作動液漏洩は生じるおそれがない。こうして作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
請求項５に記載の液圧ストローク装置では、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記シール性可変機構は、前記作動液圧をシール材の背圧として供給することにより、作動液圧調節に伴って前記シール性を可変とすることを特徴とする。
前記請求項２〜４のいずれかに述べたシール性の可変は、作動液圧をシール材の背圧として供給することにより、ストローク出力を行うための作動液圧調節に伴ってシール性を可変とすることができる。このため簡易な構成にて、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間と、液圧ピストンの移動している期間とで、シール材のシール性を可変できる。
請求項６に記載の液圧ストローク装置では、請求項５において、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方の内部を通過して、作動液側から前記シール材の背面側へ連通する油路であることを特徴とする。
このように油路を形成することにより、簡易な構成にて、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間と、液圧ピストンの移動している期間とで、シール材のシール性を可変できる。
請求項７に記載の液圧ストローク装置では、請求項６において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に形成されたオーリング溝に配置されたオーリングであり、該オーリングよりも前記オーリング溝の内奥にて前記油路が開口していることを特徴とする。
このように油路を液圧ピストンに形成することで、簡易な構成にて、液圧ピストンの移動している期間では、背圧の油圧があまり上昇しないので摺動抵抗が低減されて、液圧ピストンの移動が迅速に行われ応答性が向上する。作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間には背圧の油圧は十分に上昇するので、オーリングによるシール性を高めて作動液漏洩を防止できる。このように作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
請求項８に記載の液圧ストローク装置では、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記液圧ピストンに対して作動液圧に対向する方向の付勢力を出力する付勢手段が設けられていることを特徴とする。
このことにより作動液圧が低下した後に、付勢手段にて液圧ピストンをストローク出力前の位置に戻すことができる。この時には、シール性可変機構はシール材のシール性を高めていないので、迅速に液圧ピストンは元に戻り、このことによって、ストロークを戻す方向においても応答性を向上させることができる。
請求項９に記載の液圧ストローク装置は、作動液圧調節によりストローク出力を行う液圧ストローク装置であって、作動液圧を受けて液室内にて移動することでストローク出力を行う液圧ピストンと、前記液圧ピストンとは別体に形成され、前記液室内にて前記液圧ピストンにおける作動液圧受圧側とは反対側面に密着及び分離可能に配置されるシール支持体と、前記液圧ピストンとの密着方向へ向けて前記シール支持体に付勢力を与えるシール支持体付勢手段と、前記シール支持体に設けられて前記液室の内面との間をシールするシール材とを備えたことを特徴とする。
シール材は、液圧ピストンではなくシール支持体側に設けられている。このシール支持体は、液圧ピストンとは別体に形成されており、液圧ピストンとはその作動液圧受圧側とは反対側面にて密着及び分離可能である。シール支持体が液圧ピストンに密着状態となっている場合には、シール材は間接的に液圧ピストンと液室の内面との間で作動液をシールすることができる。
したがって液圧ピストンが液室内にてシール支持体側へ移動する場合、液圧ピストンとシール支持体とは最初から密着している場合は勿論のこと、最初は離れていても最後には密着状態となる。このため作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止している期間では、シール材は間接的に液圧ピストンと液室の内面との間で作動液をシールすることができる。
液圧ピストンが液室内にてシール支持体側とは反対側へ移動する場合、シール材の摺動による移動抵抗力はシール支持体に作用するが、液圧ピストンはシール支持体とは別体でありシール支持体から離れる方向に移動しているので、シール材の移動抵抗力は液圧ピストンには作用しない。このため液圧ピストンはシール支持体を離れて迅速にストローク出力前の位置に戻ることができる。このことによってストロークを戻す方向において応答性を向上させることができる。
こうして作動液漏洩が生じることなくシール材の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
請求項１０に記載の液圧ストローク装置では、請求項９において、前記液圧ピストンに対して作動液圧に対向する方向の付勢力を出力する付勢手段が設けられていることを特徴とする。
このことにより作動液圧が低下した後に、付勢手段にて液圧ピストンをストローク出力前の位置に戻すことができる。この時にはシール支持体は分離できるので、迅速に液圧ピストンは元に戻り、このことによってストロークを戻す方向において応答性を向上させることができる。
請求項１１に記載の液圧ストローク装置では、請求項９又は１０において、前記液圧ピストンと前記シール支持体とのストローク方向の移動範囲は、同一に設定されていることを特徴とする。
このように液圧ピストンとシール支持体とのストローク方向の移動範囲を同一に設定しても、液圧ピストンが戻る時には、液圧ピストンはシール支持体を離れて迅速にストローク出力前の位置に戻ることができ、このことによってストロークを戻す方向において応答性を向上させることができる。
請求項１２に記載の液圧ストローク装置では、請求項９又は１０において、前記シール支持体のストローク方向の移動範囲は、前記液圧ピストンのストローク方向の移動範囲よりも小さく設定されていることを特徴とする。
このことにより前記請求項１１の作用・効果と共に、更に液圧ピストンがストローク出力する初期においては、シール支持体に当接するまでは、液圧ピストンは単独で迅速に移動できる。その後、シール支持体に当接して密着した後に、作動液圧の加圧状態で液圧ピストンが停止状態となる。このためシール材は間接的に液圧ピストンと液室の内面との間で作動液をシールすることができる。
このように液圧ピストンは行きも帰りも単独で移動できる期間が存在することから、より迅速な移動となり、応答性を更に向上させることができる。
請求項１３に記載の遊星歯車式自動変速機は、請求項１〜１２のいずれかに記載の液圧ストローク装置を、クラッチ又はブレーキを締結・開放駆動する機構として用いたことを特徴とする。
このことにより遊星歯車式自動変速機は迅速な変速が可能となり、応答性の高い遊星歯車式自動変速機が提供できる。
請求項１４に記載のクラッチ装置では、請求項１〜１２のいずれかに記載の液圧ストローク装置を、多板クラッチを締結・開放駆動する機構として用いたことを特徴とする。
このことにより多板クラッチの迅速な締結あるいは開放が可能となり、応答性の高いクラッチ装置が提供できる。
［実施の形態１］
図１は上述した発明が適用された多板式クラッチを用いた遊星歯車式自動変速機（以下、自動変速機と略す）２の要部縦断面図であり、自動変速機２を構成する複数のブレーキの内の１つのブレーキ４を示している。このブレーキ４は多板クラッチとして形成され、外側に複数枚のドリブンプレート６、内側に複数枚のドライブプレート８を配置している。このドリブンプレート６とドライブプレート８の間を油圧ピストン（液圧ピストンに相当）１０の駆動により圧縮し締結することでドリブンプレート６とドライブプレート８との間の摩擦力により、ドライブプレート８に噛み合う回転体１２の回転を制動することができる。
自動変速機２のギアボックス１４の内面にはスプライン１４ａが形成され、スプライン１４ａにはドリブンプレート６の外周に形成したスプラインエッジ６ａが噛み合っている。一方、軸受によって内側の部材に回転自在に支持されている回転体１２は、その外面に設けたスプライン１２ａにはドライブプレート８の内周に形成したスプラインエッジ８ａが噛み合っている。このことによりドリブンプレート６はギアボックス１４に対して回転しないが、そのスプライン１４ａに沿って軸方向に移動可能であり、ドライブプレート８は回転体１２とは一体に回転すると共にそのスプライン１２ａに沿って軸方向に移動可能である。
ドリブンプレート６とドライブプレート８とは、交互に重ね合わせた状態でリテーニングプレート１６と油圧ピストン１０の押圧凸部１０ａとの間に配置されている。油圧ピストン１０は、ギアボックス１４に形成された油圧室１４ｂ（液室に相当）内にギアボックス１４の軸方向（図示左右方向）に摺動可能に配置されている。このことにより油圧ピストン１０の図示右側にて油圧室１４ｂ内に油圧が供給されることにより、油圧ピストン１０を図示左方向に駆動することができる。油圧ピストン１０には油圧供給側とは反対側に、バネ受１７ａとの間に圧縮バネ１７が配置されて、油圧供給側の油圧室１４ｂを縮小する側に油圧ピストン１０を付勢している。図１は圧縮バネ１７により油圧供給側の油圧室１４ｂが最も縮小された状態を表している。この状態では油圧ピストン１０に設けられているストッパー１０ｂが油圧供給側の油圧室１４ｂの端面に当接し、油圧ピストン１０はこれ以上図示右側には移動しない。
油圧供給側の油圧室１４ｂに油路１４ｃを介して油圧が供給されると、油圧ピストン１０は圧縮バネ１７を圧縮しつつ図示左方向に移動する。この移動により押圧凸部１０ａはドリブンプレート６に接触し、更にリテーニングプレート１６との間でドリブンプレート６とドライブプレート８との積層部分を圧縮する。この圧縮力がドリブンプレート６とドライブプレート８の接触面間に摩擦力を生み出し、ブレーキ４は締結される。このことによりスプライン１４ａ、ドリブンプレート６、ドライブプレート８及びスプライン１２ａの経路に制動トルクが伝達されて、回転体１２の回転が制動される。
油路１４ｃからの油圧負荷が解消されると、油圧ピストン１０は圧縮バネ１７の付勢力により、図１に示した状態に戻る。このことによりブレーキ４は開放されて、スプライン１４ａ、ドリブンプレート６、ドライブプレート８及びスプライン１２ａの経路での制動トルクの伝達がなされなくなり、回転体１２の回転制動が解除される。
このような動作を行う油圧ピストン１０には、内外２つの周面１０ｃ，１０ｄにオーリング溝１０ｅ，１０ｆが全周に形成されており、その内部にはそれぞれシール材としてのオーリング１８，２０が配置されている。このオーリング１８，２０は、油圧ピストン１０の各周面１０ｃ，１０ｄと油圧室１４ｂの各内面１４ｄ，１４ｅとの間をオイルシールするために設けられている。
オーリング溝１０ｅ，１０ｆの内部空間には、油圧供給側から油圧ピストン１０内に形成された油路１０ｉが通じており、油圧供給側の油圧室１４ｂから油圧ピストン１０駆動用の油圧が供給される。このオーリング溝１０ｅ，１０ｆ内に配置されているオーリング１８，２０は、オーリング溝１０ｅ，１０ｆの幅よりもゲージ径（太さ）が大きいので、オーリング１８，２０はオーリング溝１０ｅ，１０ｆ内の空間の内、溝底部１０ｇ，１０ｈ側を密閉している状態になっている。又、２つのオーリング１８，２０の内で、内側にあるオーリング１８の外径は、内側のオーリング溝１０ｅの溝底部１０ｇの径よりもわずかに大きいので、内側のオーリング１８は全体が溝底部１０ｇに当接した状態となっている。外側のオーリング２０の内径は、外側のオーリング溝１０ｆの溝底部１０ｈの径よりもわずかに小さいので、外側のオーリング２０は全体が溝底部１０ｈに当接した状態となっている。
したがって油圧供給側の油圧室１４ｂ内の油圧が上昇していない状態では、図１に示したごとくオーリング１８，２０は溝底部１０ｇ，１０ｈに当接した状態のままであり、オーリング１８，２０は油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅには接触していない。
ブレーキ４を締結するために油路１４ｃを介して油圧室１４ｂ内に油圧を供給した場合、油圧ピストン１０は図２の(Ａ)に示すごとく油圧ピストン１０の押圧凸部１０ａがドリブンプレート６とドライブプレート８とを圧縮する。このことにより前述のごとく回転体１２の回転が制動される。圧縮のためのストローク出力が完了して油圧ピストン１０が停止すると、油圧室１４ｂ内の油圧が更に上昇し、油路１０ｉを介してオーリング溝１０ｅ，１０ｆ内の油圧が更に上昇する。このことによりオーリング１８，２０はオーリング溝１０ｅ，１０ｆ内から押し出されるようにして、油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅ側に移動する。このことにより図２の(Ｂ)に示すごとく、オーリング１８，２０は油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅに接触し、更に内面１４ｄ，１４ｅに押しつけられる。このことによりオーリング１８，２０による作動油のシール性が出現し更に高まる。
この間の油圧ピストン１０のストローク（ｍｍ）と油圧室１４ｂ内の油圧（Ｐａ）との推移を図３の(Ａ)のタイミングチャート（実線）に示す。図示するごとく、油圧ピストン１０が油圧にて移動されても移動中は油圧の上昇の程度は鈍いのでオーリング１８，２０は油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅには接触しないか、あるいは軽い接触状態である。したがって後述する比較例（破線）に比べて高速にストロークが大きくなる（ｔ１〜ｔ２）。
そして加圧状態で油圧ピストン１０の移動が停止すると、油圧室１４ｂ内の油圧が更に上昇する（ｔ３）と、油圧ピストン１０内の油路１０ｉを介して供給されるオーリング１８，２０に対する背圧が高くなる。このことにより図２の(Ｂ)に示したごとくオーリング１８，２０は油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅに押しつけられて、油圧ピストン１０と油圧室１４ｂとの間でのシール性が高まり、比較例と同様に作動油の漏洩はなくなる。
尚、ここで比較例は、油圧ピストン１０内の油路１０ｉが存在しないものであり、各オーリングは油圧とは無関係に油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅに十分に圧接されており最初からシール効果を発揮する形状のものを用いている。このため比較例では最初から各オーリングと油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅとの摩擦力が大きい。このためストロークの上昇が遅く（ｔ１〜ｔ３）、ブレーキ４の締結が遅れる（ｔ４）。
次にブレーキ４を開放する場合は、図３の(Ｂ)に示すごとく油圧室１４ｂ内の油圧を低下させる（ｔ１０）。このことにより油圧ピストン１０内の油路１０ｉを介して各オーリング１８，２０に対する背圧も低下し、オーリング１８，２０は油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅに対する圧力を次第に緩めるので、シール性が低下して行く（ｔ１０〜ｔ１１）。このためオーリング１８，２０と油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅとの摩擦力は小さくなるので圧縮バネ１７の付勢力によるストローク低下が急速に行われ、ブレーキ４は迅速に開放される。比較例では、背圧に関係なくオーリング１８，２０と油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅとの摩擦力は大きいまま維持されるので、圧縮バネ１７の付勢力に抵抗してストロークの低下が遅く（ｔ１０〜ｔ１２）、ブレーキ４の開放が遅れる。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．油圧ピストン１０内の油路１０ｉとオーリング１８，２０とからなるシール性可変機構が、作動油圧が加圧された状態で油圧ピストン１０が停止している期間（図２の(Ｂ)）は、油圧ピストン１０が移動している期間よりもオーリング１８，２０によるシール性を高めている。したがって油圧ピストン１０の移動時には、オーリング１８，２０は油密性に必要なシール状態よりもシール性が低くなっている。このシール性の低下のため、自ずとオーリング１８，２０の摩擦による摺動抵抗は低下し、油圧ピストン１０がオーリング１８，２０を介して油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅから受ける移動に対する抵抗力も低下する。
したがって油路１０ｉを有する油圧ピストン１０とオーリング１８，２０とからなる本実施の形態の液圧ストローク装置は、油圧ピストン１０の移動時は摺動抵抗低減により応答性が向上する。そして油密性が必要となる期間、すなわち作動油圧の加圧状態で油圧ピストン１０が停止している期間は、オーリング１８，２０によるシール性は油路１０ｉからの背圧上昇により高められている。すなわちオーリング１８，２０を油圧室１４ｂの内面１４ｄ，１４ｅ側に移動させ、この内面１４ｄ，１４ｅに対するオーリング１８，２０の圧力を高めて接触面積を大きしているので作動油漏洩を生じるおそれがない。こうして作動油漏洩が生じることなくオーリング１８，２０の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
（ロ）．油圧ピストン１０に油路１０ｉを形成することでシール性可変機構の機能を果たしている。このような簡易な構成にて、作動油圧の加圧状態で油圧ピストン１０が停止している期間と、油圧ピストン１０が移動している期間とで、オーリング１８，２０のシール性を可変にできる。
（ハ）．自動変速機２内の構成である多板クラッチを利用したブレーキ４に、シール性可変機構を組み込んでいるので、迅速な変速が可能となり、応答性の高い遊星歯車式自動変速機が提供できる。
［実施の形態２］
本実施の形態の自動変速機１０２では、図４，５に断面図を示すごとくのブレーキ１０４を用いている。尚、図５は図４におけるＸ−Ｘ線での断面図である。ここでブレーキ１０４において、多板クラッチ側の構成、すなわちドリブンプレート１０６、ドライブプレート１０８、回転体１１２、ギアボックス１１４、リテーニングプレート１１６の構成は前記実施の形態と同一であるが、液圧ストローク装置に相当する構成が前記実施の形態１とは異なる。
本実施の形態の液圧ストローク装置は、油圧ピストン１１０、この油圧ピストン１１０用の圧縮バネ１１７、シール支持体１２０、リップ状シール材１２２，１２３及びシール支持体１２０用の圧縮バネ１２４により構成されている。
油圧ピストン１１０はギアボックス１１４に形成された油圧室１１４ｂ内に配置されて、油路１１４ｃから油圧を供給されることで図示左方向に駆動可能とされ、油圧供給側とは反対側に配置されたバネ受１１７ａとの間の圧縮バネ１１７により図示右方向への付勢力を受けている。図４は圧縮バネ１１７により油圧供給側の油圧室１１４ｂが最も縮小された状態を表している。この状態では油圧ピストン１１０に設けられているストッパー１１０ｂが油圧室１１４ｂの図示右側の端面に当接している。
油圧ピストン１１０に対して油圧供給側とは反対側の油圧室１１４ｂ内には、シール支持体１２０が配置されている。このシール支持体１２０は、押圧凸部１１０ａ及び圧縮バネ１１７が接触している部分を除いて、油圧ピストン１１０の表面１１０ｃに密着する密着面１２０ａを形成している。シール支持体１２０の周面１２０ｂ，１２０ｃには油圧室１１４ｂの内面１１４ｄ，１１４ｅとの間をシールするリップ状シール材１２２，１２３が形成されている。そして油圧室１１４ｂの内面１１４ｅにおいて、油圧ピストン１１０用のバネ受１１７ａとは軸方向同位置にて、バネ受１２４ａが形成されて、このバネ受１２４ａとの間にはシール支持体１２０を油圧ピストン１１０側に付勢する圧縮バネ１２４が配置されている。
油圧ピストン１１０の押圧凸部１１０ａはシール支持体１２０に形成された貫通孔１２０ｄを通過して先端はドリブンプレート１０６に対向している。そして圧縮バネ１１７はシール支持体１２０に形成された貫通孔１２０ｅを通過することで、バネ受１１７ａと油圧ピストン１１０の表面１１０ｃとの間に配置されている。
このように構成されているため、油圧室１１４ｂに油路１１４ｃを介して油圧が供給されると、油圧ピストン１１０が圧縮バネ１１７を圧縮して図示左方向に移動する。この時、油圧ピストン１１０の表面１１０ｃはシール支持体１２０の密着面１２０ａに圧着される。この状態でシール支持体１２０と共に油圧ピストン１１０が図示左方向に移動する。このため油圧ピストン１１０の各周面１１０ｄ，１１０ｅにはオーリング等のシール材は存在しないが、作動油が油圧供給側とは反対側へ漏出することはない。すなわち油圧ピストン１１０の表面１１０ｃとシール支持体１２０の密着面１２０ａとは圧着されているので、この圧着部分を介して、油圧供給側から貫通孔１２０ｄ，１２０ｅ側へ、作動油が漏出することはない。更にシール支持体１２０の各周面１２０ｂ，１２０ｃでは、リップ状シール材１２２，１２３が油圧室１１４ｂの内面１１４ｄ，１１４ｅとの間をシールしている。このためシール支持体１２０の周面１２０ｂ，１２０ｃと油圧室１１４ｂの内面１１４ｄ，１１４ｅとの間からも、油圧供給側から作動油が漏出することはない。
このようにして図６の(Ａ)に示すごとく、ドリブンプレート１０６側へ移動した油圧ピストン１１０は、リテーニングプレート１１６との間でドリブンプレート１０６とドライブプレート１０８との重複部分を圧縮する。この圧縮力にてドリブンプレート１０６とドライブプレート１０８の接触面間に摩擦力が生じ、ブレーキ１０４が締結されて回転体１１２の回転が制動される。
次にブレーキ１０４を開放するために油路１１４ｃを介して油圧室１１４ｂ内の油圧を低下させると、図６の(Ｂ)に示すごとく油圧ピストン１１０は圧縮バネ１１７の付勢力により図示右側に移動する。シール支持体１２０については圧縮バネ１２４にて図示右側に移動する付勢力を受けているが、リップ状シール材１２２，１２３の摺動抵抗によりシール支持体１２０はその移動に抵抗力を受ける。シール支持体１２０は油圧ピストン１１０とは別体に形成されているためシール支持体１２０のみリップ状シール材１２２，１２３による移動抵抗力にて図６の(Ｂ)に示したごとく油圧ピストン１１０とは離れて移動が遅延する。
このようにブレーキ１０４を開放する際には、シール支持体１２０とは別体に形成されている油圧ピストン１１０はリップ状シール材１２２，１２３の摺動抵抗力は受けない。したがって図７のタイミングチャートに実線にて示すごとく、油圧室１１４ｂ内の油圧を低下させると（ｔ２０）、油圧ピストン１１０はシール支持体１２０とは分離して、圧縮バネ１１７の付勢力によりストロークが早期に低下し（ｔ２０〜ｔ２１）、ブレーキ１０４は迅速に開放される。そして油圧ピストン１１０のストッパー１１０ｂが油圧室１１４ｂの端面に当接することで油圧ピストン１１０が元の位置に戻った後に、シール支持体１２０が追いつくことにより、図４に示した状態に戻る。
図７に破線で示した比較例は、シール支持体１２０を設けずにリップ状シール材１２２，１２３を油圧ピストン１１０側に取り付けた場合の例である。このような比較例では、リップ状シール材１２２，１２３と油圧室１１４ｂの内面１１４ｄ，１１４ｅとの摩擦力が大きいので、圧縮バネ１１７の付勢力に対する抵抗力となりストロークの低下が遅く（ｔ２０〜ｔ２２）、ブレーキ１０４の開放が遅れる。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．リップ状シール材１２２，１２３は、油圧ピストン１１０側ではなく別体のシール支持体１２０側に設けられ、このシール支持体１２０は油圧ピストン１１０とはその作動油圧受圧側とは反対側面に密着及び分離可能である。したがってシール支持体付勢手段である圧縮バネ１２４が、シール支持体１２０を油圧ピストン１１０に密着状態とした場合には、リップ状シール材１２２，１２３は間接的に油圧ピストン１１０と油圧室１１４ｂの内面１１４ｄ，１１４ｅとの間で作動油をシールすることができる。
油圧ピストン１１０が油圧室１１４ｂ内にてシール支持体１２０側へ移動する場合は、上述のごとく油圧ピストン１１０とシール支持体１２０とは密着状態が維持される。このため作動油圧の加圧状態で油圧ピストン１１０が停止している期間にても、リップ状シール材１２２，１２３は間接的に油圧ピストン１１０と油圧室１１４ｂの内面１１４ｄ，１１４ｅとの間で作動油をシールすることができる。
油圧ピストン１１０が圧縮バネ１１７により、シール支持体１２０側とは反対側へ移動する場合、前述したごとくリップ状シール材１２２，１２３の摺動による移動抵抗力はシール支持体１２０に作用する。しかし油圧ピストン１１０はシール支持体１２０とは別体でありシール支持体１２０から離れる方向に移動しているので、リップ状シール材１２２，１２３の移動抵抗力は油圧ピストン１１０には作用しない。このため油圧ピストン１１０はシール支持体１２０を離れて迅速にストローク出力前の位置に向けて移動することができる。このことによって、ストロークを戻す方向において応答性を向上させることができる。
こうして作動油漏洩が生じることなくリップ状シール材１２２，１２３の数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
（ロ）．前記実施の形態１の（ハ）に記載した効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態の自動変速機２０２では図８に断面図を示すごとくブレーキ２０４を用いている。このブレーキ２０４において、多板クラッチ側の構成、すなわちドリブンプレート２０６、ドライブプレート２０８、回転体２１２、リテーニングプレート２１６の構成は前記実施の形態１と同一である。ブレーキ２０４においては液圧ストローク装置に相当する構成が前記実施の形態１とは異なる。
本実施の形態の液圧ストローク装置は、油圧ピストン２１０、圧縮バネ２１７、オーリング溝２１４ａ，２１４ｂ、油路２１４ｃ，２１４ｄ及びオーリング２２２，２２３により構成されている。
オーリング溝２１４ａ，２１４ｂは油圧室２１４ｅの内面２１４ｆ，２１４ｇ側に形成されて、このオーリング溝２１４ａ，２１４ｂ内にオーリング２２２，２２３が配置されている。オーリング２２２，２２３の背圧を供給するために、オーリング溝２１４ａ，２１４ｂ内と油圧室２１４ｅとを通じる油路２１４ｃ，２１４ｄはギアボックス２１４側に形成されている。
油圧ピストン２１０は、ギアボックス２１４に形成された油圧室２１４ｅに油路２１４ｈを介して油圧が供給されることで図示左方向に駆動可能とされ、そして油圧供給側とは反対側にバネ受２１７ａとの間に圧縮バネ２１７が配置されていることで油圧室２１４ｅを縮小する側に付勢されている。図８は圧縮バネ２１７により油圧室２１４ｅの油圧供給側が最も縮小された状態を表している。この状態では油圧ピストン２１０に設けられているストッパー２１０ｂは油圧室２１４ｅの端面に当接している。
オーリング２２２，２２３は、オーリング溝２１４ａ，２１４ｂの幅よりもゲージ径が大きいので、オーリング溝２１４ａ，２１４ｂ内の空間の溝底部側を密閉している。又、オーリング２２２，２２３の外径は各オーリング溝２１４ａ，２１４ｂ内に全体が収まるように形成されている。したがって油圧室２１４ｅ内の油圧が上昇していない状態では、オーリング２２２，２２３は、図１のごとく油圧ピストン２１０の周面２１０ｃ，２１０ｄにはわずかに接触した状態となっている。尚、油圧ピストン２１０の周面２１０ｃ，２１０ｄからオーリング２２２，２２３を離した状態としても良い。
ブレーキ２０４を締結するために油路２１４ｈを介して油圧室２１４ｅ内に油圧を供給した場合、油圧ピストン２１０は図９の(Ａ)に示すごとく油圧ピストン２１０の押圧凸部２１０ａがドリブンプレート２０６とドライブプレート２０８とを接触し圧縮する。このことにより前述のごとく回転体２１２の回転が制動される。圧縮がなされて油圧ピストン２１０が停止すると、油圧室２１４ｅ内の油圧が更に上昇して、ギアボックス２１４に形成された油路２１４ｃ，２１４ｄを介してオーリング溝２１４ａ，２１４ｂ内の油圧も更に上昇して、オーリング２２２，２２３は油圧ピストン２１０側に移動する。このことにより図９の(Ｂ)に示すごとく、オーリング２２２，２２３は油圧ピストン２１０の周面２１０ｃ，２１０ｄに強く圧接される。
すなわち、前記実施の形態１と同様に、油圧による油圧ピストン２１０の移動中は、オーリング２２２，２２３は油圧ピストン２１０の周面２１０ｃ，２１０ｄに接触せず、あるいは軽い接触状態であるので、油圧ピストン２１０は大きな摺動抵抗を受けずに高速にストロークが上昇する。そして加圧状態で油圧ピストン２１０の移動が停止すると、オーリング２２２，２２３に対する背圧が更に高くなってオーリング２２２，２２３は油圧ピストン２１０の周面２１０ｃ，２１０ｄに強く圧接されて、油圧ピストン２１０と油圧室２１４ｅとの間での油密性が高まる。このことにより作動油の漏洩は防止される。
ブレーキ２０４を開放するために油圧室２１４ｅ内の油圧を低下させた場合は、油路２１４ｃ，２１４ｄを介して各オーリング２２２，２２３に対する背圧も低下するので、オーリング２２２，２２３は油圧ピストン２１０の周面２１０ｃ，２１０ｄに対する圧力を次第に緩める。このため圧縮バネ２１７の付勢力によりストロークも早期に低下し、ブレーキ２０４は迅速に開放される。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．オーリング２２２，２２３を油圧室２１４ｅの内面２１４ｆ，２１４ｇ側に設けた構成でも、作動油圧加圧状態で油圧ピストン２１０が停止している期間には、油圧ピストン２１０の移動している期間よりもオーリング２２２，２２３によるシール性を高めることができる。
このことにより前記実施の形態１と同じ効果を生じさせることができる。
［実施の形態４］
図１０に示すごとく本実施の形態では前記実施の形態２と同様に油圧ピストン３１０、油圧ピストン３１０用の圧縮バネ３１７、シール支持体３２０及びシール支持体３２０用のバネ３２４を備えている。前記実施の形態２と異なる構成は、シール支持体３２０のストローク方向の移動範囲は、実質的に油圧ピストン３１０のストローク方向の移動範囲よりも小さく設定されている点である。
すなわちシール支持体３２０用のバネ３２４は、外力を受けていない状態では図１０に示す状態にて最大の長さを示し、この位置から、前記図６の(Ａ)のごとく油圧ピストン３１０の押圧凸部３１０ａがブレーキ３０４を締結する位置までが実質的な移動範囲である。
したがって油圧供給側において油圧室３１４ｂ内の圧力が上昇を開始した場合、油圧ピストン３１０の移動初期は油圧ピストン３１０は単独で移動する。その後、移動の途中にてシール支持体３２０に当接してシール支持体３２０と油圧ピストン３１０とが一体化した後、押圧凸部３１０ａにてドリブンプレート３０６とドライブプレート３０８との重複部分を押圧して、ブレーキ３０４を締結する。
油圧室３１４ｂの油圧供給側における油圧が低下すると、油圧ピストン３１０は圧縮バネ３１７の付勢力により図示右側に移動する。この場合は前記実施の形態２と同様にシール支持体３２０はリップ状シール材３２２，３２３の摺動抵抗により遅れる。このため油圧ピストン３１０はシール支持体３２０と分離してストロークが早期に低下するので、ブレーキ３０４は迅速に開放される。そして油圧ピストン３１０のストッパー３１０ｂが油圧室３１４ｂの端面に当接することで油圧ピストン３１０が元の位置に戻る。シール支持体３２０については、バネ３２４による付勢力が消失した位置（図１０の位置）で停止する。
以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態２の効果を生じる。更にストローク出力時の初期においても油圧ピストン３１０はシール支持体３２０から分離した状態となっているので、油圧ピストン３１０によるブレーキ３０４の駆動はストロークを戻して開放する方向のみでなく、ストローク出力を開始してブレーキ３０４を締結する場合も応答性が向上する。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態は、自動変速機のブレーキに対する液圧ストローク装置の例であったが、自動変速機のクラッチに対しても適用でき、作動油漏洩を生じることなく、オーリングの数の低減とは関係なく摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
前記各実施の形態にて示した液圧ストローク装置は、自動変速機以外の多板クラッチにも適用できる。例えばセンターデフの多板クラッチ差動制限装置等にて多板クラッチの締結・開放に用いることができ、同様に作動油漏洩が生じることなくオーリングの数の低減とは無関係に摺動抵抗低減による応答性の向上が可能となる。
（ｂ）．前記実施の形態２，４の構成では、図５に示したごとく、シール支持体１２０用の圧縮バネ１２４、油圧ピストン１１０の押圧凸部１１０ａが通過する貫通孔１２０ｄ及び油圧ピストン１１０用の圧縮バネ１１７は、ギアボックス１１４の径方向に配列されていた。この代わりに図１１の断面図（図５と同じ切断位置）に示すごとく、シール支持体４２０用の圧縮バネ４２４、油圧ピストン４１０の押圧凸部４１０ａが通過する貫通孔４２０ｄ及び油圧ピストン４１０用の圧縮バネ４１７は、ギアボックス４１４の周方向に配列しても良い。このことによりギアボックス４１４全体の径を小さくでき、自動変速機の大型化を抑制できる。
（ｃ）．前記実施の形態２，４ではシール支持体にはリップ状シール材を用いていたが、シール支持体の周面にオーリング溝を設けることで通常のオーリングでオイルシールした構成でも良い。
実施の形態１の液圧ストローク装置を用いた自動変速機の要部縦断面図。 実施の形態１の液圧ストローク装置の作動説明図。 実施の形態１の液圧ストローク装置の作動過程を示すタイミングチャート。 実施の形態２の液圧ストローク装置を用いた自動変速機の要部縦断面図。 図４におけるＸ−Ｘ断面図。 実施の形態２の液圧ストローク装置の作動説明図。 実施の形態２の液圧ストローク装置の作動過程を示すタイミングチャート。 実施の形態３の液圧ストローク装置を用いた自動変速機の要部縦断面図。 実施の形態３の液圧ストローク装置の作動説明図。 実施の形態４の液圧ストローク装置を用いた自動変速機の要部縦断面図。 他の実施の形態の断面図。
符号の説明
２…自動変速機、４…ブレーキ、６…ドリブンプレート、６ａ…スプラインエッジ、８…ドライブプレート、８ａ…スプラインエッジ、１０…油圧ピストン、１０ａ…押圧凸部、１０ｂ…ストッパー、１０ｃ，１０ｄ…周面、１０ｅ，１０ｆ…オーリング溝、１０ｇ，１０ｈ…溝底部、１０ｉ…油路、１２…回転体、１２ａ…スプライン、１４…ギアボックス、１４ａ…スプライン、１４ｂ…油圧室、１４ｃ…油路、１４ｄ，１４ｅ…内面、１６…リテーニングプレート、１７…圧縮バネ、１７ａ…バネ受、１８，２０…オーリング、１０２…自動変速機、１０４…ブレーキ、１０６…ドリブンプレート、１０８…ドライブプレート、１１０…油圧ピストン、１１０ａ…押圧凸部、１１０ｂ…ストッパー、１１０ｃ…表面、１１０ｄ，１１０ｅ…周面、１１２…回転体、１１４…ギアボックス、１１４ｂ…油圧室、１１４ｃ…油路、１１４ｄ，１１４ｅ…内面、１１６…リテーニングプレート、１１７…圧縮バネ、１１７ａ…バネ受、１２０…シール支持体、１２０ａ…密着面、１２０ｂ，１２０ｃ…周面、１２０ｄ，１２０ｅ…貫通孔、１２２，１２３…リップ状シール材、１２４…圧縮バネ、１２４ａ…バネ受、２０２…自動変速機、２０４…ブレーキ、２０６…ドリブンプレート、２０８…ドライブプレート、２１０…油圧ピストン、２１０ａ…押圧凸部、２１０ｂ…ストッパー、２１０ｃ，２１０ｄ…周面、２１２…回転体、２１４…ギアボックス、２１４ａ，２１４ｂ…オーリング溝、２１４ｃ，２１４ｄ…油路、２１４ｅ…油圧室、２１４ｆ，２１４ｇ…内面、２１４ｈ…油路、２１６…リテーニングプレート、２１７…圧縮バネ、２１７ａ…バネ受、２２２，２２３…オーリング、３０４…ブレーキ、３０６…ドリブンプレート、３０８…ドライブプレート、３１０…油圧ピストン、３１０ａ…押圧凸部、３１０ｂ…ストッパー、３１４ｂ…油圧室、３１７…圧縮バネ、３２０…シール支持体、３２２，３２３…リップ状シール材、３２４…バネ、４１０…油圧ピストン、４１０ａ…押圧凸部、４１４…ギアボックス、４１７…圧縮バネ、４２０…シール支持体、４２０ｄ…貫通孔、４２４…圧縮バネ。

Claims (14)

  1. 作動液圧調節によりストローク出力を行う液圧ストローク装置であって、
    作動液圧を受けて液室内にて移動することでストローク出力を行う液圧ピストンと、
    前記液圧ピストンの周面と前記液室の内面との間で作動液をシールするシール材と、
    作動液圧の加圧状態で前記液圧ピストンが停止している期間は、前記液圧ピストンの移動している期間よりも、前記シール材によるシール性を高めるシール性可変機構と、
    を備えたことを特徴とする液圧ストローク装置。
  2. 請求項１において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に設けられていると共に、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の他方に対する前記シール材の接触面積を大きくすることによりシール性を高めることを特徴とする液圧ストローク装置。
  3. 請求項１において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に設けられていると共に、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の他方に対する前記シール材の圧力を高めることによりシール性を高めることを特徴とする液圧ストローク装置。
  4. 請求項１において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に設けられていると共に、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の他方側へ、前記シール材を移動させることによりシール性を高めることを特徴とする液圧ストローク装置。
  5. 請求項２〜４のいずれかにおいて、前記シール性可変機構は、前記作動液圧をシール材の背圧として供給することにより、作動液圧調節に伴って前記シール性を可変とすることを特徴とする液圧ストローク装置。
  6. 請求項５において、前記シール性可変機構は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方の内部を通過して、作動液側から前記シール材の背面側へ連通する油路であることを特徴とする液圧ストローク装置。
  7. 請求項６において、前記シール材は、前記液圧ピストンの周面及び前記液室の内面の一方に形成されたオーリング溝に配置されたオーリングであり、該オーリングよりも前記オーリング溝の内奥にて前記油路が開口していることを特徴とする液圧ストローク装置。
  8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、前記液圧ピストンに対して作動液圧に対向する方向の付勢力を出力する付勢手段が設けられていることを特徴とする液圧ストローク装置。
  9. 作動液圧調節によりストローク出力を行う液圧ストローク装置であって、
    作動液圧を受けて液室内にて移動することでストローク出力を行う液圧ピストンと、
    前記液圧ピストンとは別体に形成され、前記液室内にて前記液圧ピストンにおける作動液圧受圧側とは反対側面に密着及び分離可能に配置されるシール支持体と、
    前記液圧ピストンとの密着方向へ向けて前記シール支持体に付勢力を与えるシール支持体付勢手段と、
    前記シール支持体に設けられて前記液室の内面との間をシールするシール材と、
    を備えたことを特徴とする液圧ストローク装置。
  10. 請求項９において、前記液圧ピストンに対して作動液圧に対向する方向の付勢力を出力する付勢手段が設けられていることを特徴とする液圧ストローク装置。
  11. 請求項９又は１０において、前記液圧ピストンと前記シール支持体とのストローク方向の移動範囲は、同一に設定されていることを特徴とする液圧ストローク装置。
  12. 請求項９又は１０において、前記シール支持体のストローク方向の移動範囲は、前記液圧ピストンのストローク方向の移動範囲よりも小さく設定されていることを特徴とする液圧ストローク装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の液圧ストローク装置を、クラッチ又はブレーキを締結・開放駆動する機構として用いたことを特徴とする遊星歯車式自動変速機。
  14. 請求項１〜１２のいずれかに記載の液圧ストローク装置を、多板クラッチを締結・開放駆動する機構として用いたことを特徴とするクラッチ装置。
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