JP2009236188A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】多板ブレーキとプレート状カップリングとを備えた自動変速機において、その全長寸法を短縮する。
【解決手段】多板ブレーキ１３とプレート状カップリング１５とを変速機入力軸の軸方向に近接して配置する。プレート状カップリング１５の固定プレート２５に、多板ブレーキ１３を押圧するピストン３１と、このピストン３１が摺動するピストンシリンダ３２とを設けてシリンダ装置２４を構成した。また、固定プレート２５に、ピストンシリンダ３２とピストン３１とで形成される締結油圧室３３,３４への制御油圧を供給する油圧供給油路と、エア抜きバルブ３５とを設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は流体伝動装置からの出力回転を変速して車軸に伝える自動車用の自動変速機に関するものである。

この種の自動変速機として、変速機ケース内に、入力回転を変速する変速歯車機構（以下、一般的な遊星歯車機構の場合で説明する）と、複数の多板式の摩擦要素と、プレート状カップリング（ワンウェイクラッチ）とを設け、摩擦要素の組み合わせの選択とプレート状カップリングの作用とにより、遊星歯車機構によって得られる変速段を複数段の間で自動的に切換えるように構成されたものが公知である（特許文献１参照）。

この公知の自動変速機において、多板式の摩擦要素（機能に応じてクラッチまたはブレーキと称される）は、複数枚の摩擦板がピストンで押圧されることによって動力の断続作用を行うように構成されている。

ピストンは、ピストンシリンダ内で入力軸の軸方向に摺動することによって上記押圧作用を行う。

また、プレート状カップリングは、互いの一面側が近接対向する状態で入力軸の軸方向に配置された固定、回転両プレートを備え、一方のプレートの対向面に複数のストラットポケットとこのストラットポケット内で対向面方向に起伏するストラット、他方のプレートの対向面に上記ストラットが起立したときに係合する多数のノッチをそれぞれ設け、ストラットとノッチの係合作用により、遊星歯車機構の回転要素（たとえばリングギヤ）に対して一方向の回転ロック機能を果たすように構成されている。
特開２００８−８４３９号公報

自動車、とくにフロントエンジン−フロントドライブ車のようなエンジン横置き式の自動車に搭載される自動変速機においては、収容スペースの制限が厳しいことからミリ単位での全長寸法の短縮が強く求められている。このため、各摩擦要素についても軸方向寸法の短縮が要請される。

ところが、公知の自動変速機においては、ピストン及びピストンシリンダ（以下、この両者を備えたものをシリンダ装置という）を独立した部品、つまり独自の軸方向寸法を持ち、専用のスペースを占める部品として摩擦要素に近接して設ける構成をとっている。

従って、このシリンダ装置の分だけ変速機の軸方向寸法が拡張することとなり、これが変速機の全長短縮化を妨げる一因となっていた。

そこで本発明は、変速機全長寸法をシリンダ装置分だけ短縮することができる自動変速機を提供するものである。

請求項１の発明は、変速歯車機構の回転要素を係止自在に支持する多板ブレーキと、上記回転要素の一方側の回転を許容し他方側の回転を係止するプレート状カップリングとを備えた自動変速機であって、上記プレート状カップリングは、変速機ケースに固定された環状の固定プレートと、上記回転要素に固定され上記固定プレートの一面側に対向するように配置された環状の一面側を有する回転プレートと、この回転プレートと上記固定プレートのうち一方のプレートに対向面方向に起伏自在に設けられたストラットと、他方のプレートに設けられ上記ストラットが起立したときに係合するノッチとを有し、上記多板ブレーキは、多板ブレーキの一端側に設けられて同ブレーキを押圧するピストンと、このピストンが摺動するピストンシリンダとを備え、上記固定プレートに上記ピストンシリンダが設けられたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記固定プレートにストラットが設けられ、上記固定プレートの周方向の複数個所に設けられた上記ストラットを収容するストラットポケットと、上記ピストンシリンダと上記ピストンとで形成される締結油圧室と、この締結油圧室への制御油圧を供給する油圧供給油路とを備え、上記油圧供給油路が、隣り合う上記ストラットポケット間においてストラットポケットに対し周方向にずれた位置に設けられたものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成において、上記締結油圧室に貯留された空気を大気に放出するエア抜きバルブを備え、このエア抜きバルブが、上方部にある隣り合うストラットポケット間においてストラットポケット及び上記油圧供給油路に対し周方向にずれた位置に設けられたものである。

請求項４の発明は、請求項１の構成において、上記固定プレートにノッチが設けられ、上記ピストンシリンダと上記ピストンとで形成される締結油圧室と、この締結油圧室への制御油圧を供給する油圧供給油路とを備え、上記油圧供給油路が上記固定プレートの軸方向厚肉部分に配設されたものである。

請求項５の発明は、請求項４の構成において、上記締結油圧室に貯留された空気を大気に放出するエア抜きバルブを備え、このエア抜きバルブが上記固定プレートの上方部にある軸方向厚肉部分でかつ上記油圧供給油路に対し周方向にずれた位置に配設されたものである。

本発明によると、プレート状カップリングが、元々、ピストンとピストンシリンダ（シリンダ装置）を設けるのに十分な厚みを有している点に着目し、プレート状カップリングの固定プレートをシリンダ装置のハウジングとして兼用する構成としたから、公知技術と比較して、シリンダ装置分だけ自動変速機の全長寸法を短縮することができる。

また、シリンダ装置のハウジングが不要となるため、部品点数の削減及びコストダウンを実現することができる。

ところで、プレート状カップリングは、前記のように固定、回転両プレートのうち一方のプレートの対向面にストラットポケット及びストラット、他方のプレートの対向面に周方向に傾斜したノッチをそれぞれ設けて構成される。

従って、固定プレートにストラットポケットを設けた場合は、ストラットポケットが設けられた部分で肉厚が薄くなる。また、固定プレートにノッチを設けた場合は、このノッチによって固定プレートの肉厚が周方向に大小変化する。

一方、固定プレートにシリンダ装置を設ける場合、ピストンシリンダとピストンとで形成される締結油圧室に制御油圧を供給する油圧供給油路を、外部配管ではなく同プレートそのものに設けるのが組み付け性の点等で望ましい。また、締結油圧室内には空気が溜まるため、この空気を外部に抜くエア抜きバルブをも同プレートに設けるのが望ましい。

ここで、請求項２,３の発明においては、固定プレートにストラットを設けた場合に、油圧供給油路を、隣り合うストラットポケット間においてストラットポケットに対し周方向にずれた位置に設け、請求項４,５の発明では、固定プレートにノッチを設けた場合に、油圧供給油路を固定プレートの軸方向厚肉部分に設けたから、いずれの発明によっても、シリンダ装置が組み込まれる固定プレートの肉厚（軸方向寸法）を油路形成のために拡張する必要がない。

また、請求項３の発明においては、エア抜きバルブを、上方部にある隣り合うストラットポケット間においてストラットポケット及び上記油圧供給油路に対し周方向にずれた位置に設け、請求項５の発明では、エア抜きバルブを、厚肉部分でかつ油圧供給油路に対し周方向にずれた位置に設けたから、結合プレートの肉厚をエア抜きバルブのために拡張する必要がない。

つまり、固定プレートが本来の機能のために元々持っている必要最小限の厚み寸法のままシリンダ装置を組み込むことができる。このため、全長短縮という所期の目的を十分に達成することができる。

第１実施形態（図１〜図７参照）
まず、実施形態に係る自動車用の自動変速機の全体構成を図１（スケルトン図）によって簡単に説明する。

この自動変速機は、主たる構成要素として、エンジン出力軸１に取付けられた流体伝動装置であるトルクコンバータ２と、このトルクコンバータ２の出力回転が入力軸３を介して入力される変速機構４とを有し、この変速機構４の出力回転が、入力軸３まわりに配置された出力ギヤ５から図示しないカウンタドライバ機構及び差動装置を介して車軸に伝達されるように構成されている。６は変速機構４が収容された変速機ケースである。

トルクコンバータ２は、エンジン出力軸１に連結されたケース２ａと、このケース２ａ内に設けられたポンプ２ｂと、このポンプ２ｂにより駆動されるタービン２ｃと、ポンプ２ｂとタービン２ｃとの間でトルク増大作用を行うステータ２ｄと、このステータ２ｄと変速機ケース６との間に設けられたトルコン用ワンウェイクラッチ２ｅと、ケース２ａを介してエンジン出力軸１とタービン２ｃとを直結するロックアップクラッチ２fとによって構成され、タービン２ｃの回転が入力軸３を介して変速機構４に伝達される。

変速機構４は、トルクコンバータ２に近い側から順に入力軸３まわりに配置された変速歯車機構としての第１、第２、第３の各遊星歯車機構７,８,９と、摩擦要素としての多板式の第１、第２両クラッチ１０,１１、及び第１〜第３各ブレーキ１２,１３,１４と、第１、第２両ブレーキ１３間に設けられたプレート状カップリング（ワンウェイクラッチ）１５とから成っている。

各遊星歯車機構７〜９は、サンギヤ１６と、このサンギヤ１６に噛み合うプラネタリギヤ１７と、このプラネタリギヤ１７を支持するキャリア１８と、プラネタリギヤ１７に噛み合うリングギヤ１９とで構成され、この遊星歯車機構同士、またはこれらと両クラッチ１０,１１及び各ブレーキ１２〜１４の関係等が次のように設定されている。

（ｉ）入力軸３が第３遊星歯車機構９のサンギヤ１６に連結されている。

（ｉｉ）第１、第２両遊星歯車機構７,８のサンギヤ１６,１６同士が連結されている。

（ｉｉｉ）第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９と第２遊星歯車機構８のキャリア１８とが連結されている。

（ｉｖ）第２遊星歯車機構８のリングギヤ１９と第３遊星歯車機構９のキャリア１８とが連結されている。

（ｖ）第１遊星歯車機構７のキャリア１８に出力ギヤ５が連結されている。

（ｖｉ）第１、第２両遊星歯車機構７のサンギヤ１６,１６は、第１クラッチ１０を介して入力軸３に断続（切断／接続）可能に連結されている。

（ｖｉｉ）第２遊星歯車機構８のキャリア１８は、第２クラッチ１１を介して入力軸３に断続可能に連結されている。

（ｖｉｉｉ）第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９、及び第２遊星歯車機構８のキャリア１８は、第１ブレーキ１２及びプレート状カップリング１５を介して変速機ケース６に断続可能に連結されている。

（ｉｘ）第２遊星歯車機構８のリングギヤ１９、及び第３遊星歯車機構９のキャリア１８は、第２ブレーキ１３を介して変速機ケース６に断続可能に連結されている。

（x）第３遊星歯車機構９のリングギヤ１９は、第３ブレーキ１４を介して変速機ケース６に断続可能に連結されている。

以上の構成に基づき、プレート状カップリング１５による一方向回転ロック作用と、摩擦要素（クラッチ１０,１１及びブレーキ１２〜１４）の作動／非作動の組み合わせの選択とにより、遊星歯車機構７〜９によって得られる変速段を前進６速と後退速の間で自動的に切換え得るようになっている。上記組み合わせと変速段の具体的な関係を図２によって簡単に説明する。

前進１速
第１クラッチ１０と第１ブレーキ１２とが作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７により大きな減速比で減速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

なお、第１ブレーキ１２は、エンジンブレーキを作動させる１速でのみ接続状態となり、エンジンブレーキを作動させない１速では、プレート状カップリング１５の一方向回転ロック機能のみが働く。

前進２速
第１クラッチ１０と第２ブレーキ１３とが作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力されると同時に、第２遊星歯車機構８を介して第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９にも入力される。このため、入力回転は１速の場合よりも小さな減速比で減速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力歯車５に出力される。

前進３速
第１クラッチ１０と第３ブレーキ１４とが作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力されると同時に、第３及び第２両遊星歯車機構９,８を介して第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９にも入力される。このため、入力回転は２速よりもさらに小さい減速比で減速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

前進４速
第１、第２両クラッチ１０,１１が作動する。入力軸３の回転は、第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力されると同時に、第２遊星歯車機構８経由でそのまま第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９にも入力される。これにより、第１遊星歯車機構７全体が入力軸３と一体に回転し、キャリア１８から減速比１の回転が出力ギヤ５に出力される。

前進５速
第２クラッチ１１と第３ブレーキ１４とが作動する。入力軸３の回転は、第２遊星歯車機構８経由でそのまま第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９に入力されると同時に、第３及び第２両遊星歯車機構９,８を介して第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６にも入力される。これにより、入力回転は増速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

前進６速
第２クラッチ１１と第２ブレーキ１３とが作動する。入力軸３の回転は、第２遊星歯車機構８経由でそのまま第１遊星歯車機構７のリングギヤ１９に入力されると同時に、第２遊星歯車機構８を介して第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６にも入力される。これにより、入力回転は５速よりも大きな増速比で増速されて第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に出力される。

後退速
第１、第３両ブレーキ１２,１４が作動する。入力軸３の回転は、第３及び第２両遊星歯車機構９,８を介して第１遊星歯車機構７のサンギヤ１６に入力される。このとき、第２遊星歯車機構８において回転方向が逆転されることにより、第１遊星歯車機構７のキャリア１８から出力ギヤ５に、入力軸３の回転方向と反対方向の回転が出力される。

各摩擦要素、すなわち、両クラッチ１０,１１及び各ブレーキ１２〜１４は、複数枚の摩擦板が油圧式のシリンダ装置で駆動されることによって動力の断続作用を行うように構成されている。

シリンダ装置は、ピストンとこのピストンが摺動するピストンシリンダとを有し、ピストンを入力軸の軸方向に作動させることによって押圧作用を行う。

この自動変速機の特徴的構成として、図１中に破線で囲っている第２ブレーキ１３とプレート状カップリング１５とが入力軸３の軸方向に近接して配置され、第２ブレーキ１３を作動させるためのシリンダ装置がプレート状カップリング１５に組み込まれている。

この点の構成を図３以降によって詳述する。

図３は第２遊星歯車機構８、第２ブレーキ１３及びプレート状カップリング１５の一部を示し、図４はさらにその一部（シリンダ装置組み込み部分）を拡大して示す。

図１中の変速機ケース６に固定されたブレーキハウジング２０と、第２遊星歯車機構８のリングギヤ１９、及び第３遊星歯車機構９（図３では省略）のキャリア１８と一体のハブ２１にそれぞれ複数枚の摩擦板２２,２３が軸方向に交互にかつ一定の隙間を置いて軸方向スライド自在に設けられ、これら摩擦板２２,２３が、シリンダ装置２４内を軸方向に摺動するピストン３１で押圧されて密着し、作動状態となる。

プレート状カップリング１５は、互いの一面側が近接対向する状態で入力軸３の軸方向に配置された環状の固定、回転両プレート２５,２６を具備している。

このうち固定プレート２５には、図５〜図７に示すように回転プレート２６に対向する環状の一面側に、複数のストラットポケット２７が周方向に一定間隔を置いて設けられ、このストラットポケット２７内に、対向面方向に起伏自在なストラット２８と、このストラット２８に起立方向のバネ力を加えるバネ部材２９とが設けられている。

回転プレート２６には、図７に示すように対向面に、ストラット２８が起立したときに係合する多数のノッチ３０が設けられている。

このノッチ３０は、プレート厚みを周方向に大小変化させる傾斜溝として形成され、ストラット２８が起立状態でこのノッチ３０に係合することにより、両プレート２５,２６が一方向の回転に対し結合されてロック機能を果たすように構成されている。

この実施形態では、図３,４に示すようにこのプレート状カップリング１５が第２ブレーキ１３に近接して配置され、両プレート２５,２６のうち固定プレート２５に、第２ブレーキ１３（摩擦板２２,２３）を押圧するピストン３１と、このピストン３１が摺動するピストンシリンダ３２と、このピストンシリンダ３２とピストン３１とで形成される第１及び第２の二つの締結油圧室３３,３４とが設けられてシリンダ装置２４が構成されている。

両締結油圧室３３,３４は、互いに連通した状態で図示しないバルブの制御により時間的なずれをもって油圧が供給され、この油圧供給の時間的ずれにより、ピストン３１に作用する力が徐々に増加してピストン３１が緩やかにスライドし、ショックの無い摩擦板押圧作用が行われる。

また、固定プレート２５には、図４〜図６に示すように、締結油圧室３３,３４内の空気をプレート上方から外部に抜くためのエア抜きバルブ３５と、両締結油圧室３３,３４に制御油圧を供給するための油圧供給油路３６,３７とが設けられている。

エア抜きバルブ３５は、固定プレート２５の上方部に設けられた穴３８（図４参照）にプラグ３９を、空気は通すが油は通さない僅かな隙間がプラグ外周に形成される状態で嵌め込むことによって構成されている。

ここで、プレート状カップリング１５の固定プレート２５は、前記のように対向面にストラットポケット２７が設けられているため、図７に示すようにこのストラットポケット２７が設けられた部分で肉厚が相対的に薄くなる。

そこで、この実施形態においては、図６,７に示すようにエア抜きバルブ３５及び油圧供給油路３６,３７が、それぞれストラットポケット２７に対し周方向にずれた位置、つまり相対的に肉厚が大きい部分で、かつ、互いに周方向にずれた位置に設けられている。

こうすれば、固定プレート２５の肉厚（軸方向寸法）を、エア抜きバルブ３５及び油圧供給油路３６,３７を設けるために拡張する必要がない。

つまり、固定プレート２５が本来のカップリング機能のために元々持っている必要最小限の厚み寸法のままシリンダ装置２４を組み込むことができる。

この自動変速機によると、第２ブレーキ１３とプレート状カップリング１５とが軸方向に並設される点、及びプレート状カップリング１５の固定２５は、元々、シリンダ装置２４の締結油圧室３３,３４及びピストン３１を設けるのに十分な厚みを有している点に着目し、第２ブレーキ１３とプレート状カップリング１５とを軸方向に近接して配置し、固定プレート２５をシリンダ装置２４のハウジングとして兼用する構成としているため、シリンダ装置２４のための専用スペースが不要となる。従って、シリンダ装置を独立した別部品としてブレーキに加える公知技術と比較して、シリンダ装置分だけ自動変速機の全長寸法を短縮することができる。

また、シリンダ装置専用のハウジングが不要となるため、部品点数の削減及びコストダウンを実現することができる。

さらに、前記のようにストラット側結合プレート２５の軸方向寸法をシリンダ組み込みのために拡張する必要がないため、自動変速機の全長短縮という所期の目的を十分に達成することができる。

第２実施形態（図８,９参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。

第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、固定プレート２５にノッチ３０、回転プレート２６にストラット２８及びストラットポケット２７がそれぞれ設けられた場合に適用している。

この場合、ノッチ３０が設けられることによって固定プレート２５の肉厚が周方向に大小変化する。つまり、相対的に薄肉部分と厚肉部分とが生じる。

そこで、図８,９に示すように、エア抜きバルブ３５及び油路３６,３７は固定プレート２５における厚肉部分に、かつ、互いに周方向に位置ずれして設けられる。

なお、シリンダ装置２４、エア抜きバルブ３５、油圧供給油路３６,３７そのものの構成は上記実施形態と同じである。

他の実施形態
（１） 上記実施形態では、シリンダ装置２４に二つの締結油圧室３３,３４を設けた場合を例示したが、本発明においては締結油圧室を一つだけ設けてもよい。

（２） 上記実施形態では、前進６速、後退１速の変速段を有する変速機を例示したが、本発明はこれとは異なる変速段を有する変速機にももちろん適用することができる。

この場合、変速段に応じて変速機の変速歯車機構、クラッチ、ブレーキの配置が異なるが、少なくとも一つの多板ブレーキとプレート状カップリングとが軸方向に並んで配置される変速機であれば、上記実施形態同様に適用することができる。

本発明の第１実施形態にかかる自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。 同変速機における摩擦要素の組み合わせと変速段の関係を示す表である。 同変速機における第２ブレーキ及びプレート状カップリングの一部を示す断面図である。 図３の一部を拡大して示す図である。 プレート状カップリングの固定プレートの斜視図である。 同正面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。 本発明の第２実施形態を示す図６相当図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。

符号の説明

７〜９ 遊星歯車機構（変速歯車機構）
１３ 多板ブレーキ
１５ プレート状カップリング
２２,２３ 摩擦板
２４ シリンダ装置
２５ プレート状カップリングの固定プレート
２６ 同回転プレート
２７ ストラットポケット
２８ ストラット
２９ バネ部材
３０ ノッチ
３１ ピストン
３２ ピストンシリンダ
３３,３４ 締結油圧室
３５ エア抜きバルブ
３６,３７ 油路

Claims (5)

1. 変速歯車機構の回転要素を係止自在に支持する多板ブレーキと、上記回転要素の一方側の回転を許容し他方側の回転を係止するプレート状カップリングとを備えた自動変速機であって、上記プレート状カップリングは、変速機ケースに固定された環状の固定プレートと、上記回転要素に固定され上記固定プレートの一面側に対向するように配置された環状の一面側を有する回転プレートと、この回転プレートと上記固定プレートのうち一方のプレートに対向面方向に起伏自在に設けられたストラットと、他方のプレートに設けられ上記ストラットが起立したときに係合するノッチとを有し、上記多板ブレーキは、多板ブレーキの一端側に設けられて同ブレーキを押圧するピストンと、このピストンが摺動するピストンシリンダとを備え、上記固定プレートに上記ピストンシリンダが設けられたことを特徴とする自動変速機。
2. 上記固定プレートにストラットが設けられ、上記固定プレートの周方向の複数個所に設けられた上記ストラットを収容するストラットポケットと、上記ピストンシリンダと上記ピストンとで形成される締結油圧室と、この締結油圧室への制御油圧を供給する油圧供給油路とを備え、上記油圧供給油路が、隣り合う上記ストラットポケット間においてストラットポケットに対し周方向にずれた位置に設けられたことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
3. 上記締結油圧室に貯留された空気を大気に放出するエア抜きバルブを備え、このエア抜きバルブが、上方部にある隣り合うストラットポケット間においてストラットポケット及び上記油圧供給油路に対し周方向にずれた位置に設けられたことを特徴とする請求項２記載の自動変速機。
4. 上記固定プレートにノッチが設けられ、上記ピストンシリンダと上記ピストンとで形成される締結油圧室と、この締結油圧室への制御油圧を供給する油圧供給油路とを備え、上記油圧供給油路が上記固定プレートの軸方向厚肉部分に配設されたことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
5. 上記締結油圧室に貯留された空気を大気に放出するエア抜きバルブを備え、このエア抜きバルブが上記固定プレートの上方部にある軸方向厚肉部分でかつ上記油圧供給油路に対し周方向にずれた位置に配設されたことを特徴とする請求項４記載の自動変速機。

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