JP2010133544A - 自動変速機のピストン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、摩擦係合要素の係合の際、作動部材の筒部と連結部とを接続する曲げ部分に作用する応力を低減可能な自動変速機のピストン装置を提供する。
【解決手段】自動変速機１の第２ピストン４は、入力軸１００の軸方向に移動可能なピストン部材４１と第２油室４０とを備え、第２油室４０の圧力でピストン部材４１が軸方向に移動するように構成されている。ピストン部材４１は、軸方向に延び且つ第２油室４０の圧力が伝達される筒部４１ａと、半径方向に延び且つ第２摩擦係合要素１０２を押圧する押圧部４１ｂと、筒部４１ａおよび押圧部４１ｂを連結し且つ押圧部４１ｂに対し軸方向で第２摩擦係合要素１０２から離間する方向にオフセットされた連結部４１ｃとを備え、押圧部４１ｂに対する連結部４１ｃのオフセット量Ｌ１がピストン部材４１のピストンストロークＳＴ１よりも大きく設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動変速機のピストン装置に関する。

エンジン（内燃機関）を搭載した車両において、エンジンが発生するトルクおよび回転速度を車両の走行状態に応じて適切に駆動輪に伝達する変速機として、エンジンと駆動輪との間の変速比を自動的に最適設定する自動変速機が用いられている。このような自動変速機として、例えば、クラッチやブレーキ等の摩擦係合要素と、遊星歯車装置とを用いて変速比（ギヤ比）を設定する有段式の自動変速機がある。

そのような自動変速機には、クラッチやブレーキ等の摩擦係合要素を係合・解放するために、油圧作動式のピストン装置が備えられている。従来では、そのようなピストン装置として、いわゆる押すタイプのピストン装置が用いられていたが、最近では、自動変速機の小型化を図るために、いわゆる引くタイプのピストン装置も用いられている（例えば、特許文献１参照）。引くタイプのピストン装置は、例えば、特許文献１に示されるように、自動変速機の回転軸の軸方向に移動可能な円筒状のピストン部材（作動部材）と油室とを備えており、その油室に供給する作動油（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｌｕｉｄ）を制御することで、ピストンを軸方向に移動させるように構成されている。このような引くタイプのピストン装置では、摩擦係合要素を係合する際、油室の圧力がピストン部材に伝達されることで、ピストン部材が軸方向の一方側に引っ張られるように移動する。そして、ピストン部材に一体的に設けられた押圧部材によって摩擦係合要素が押圧されるようになっている。この場合、油室と押圧部材とは、摩擦係合要素を挟んで軸方向の反対側にそれぞれ配置されている。

しかしながら、特許文献１に示されるピストン装置では、摩擦係合要素を押圧する押圧部材がピストン部材とは別部材となっており、部品点数が多くなるという問題があった。また、スナップリング等を用いて押圧部材をピストン部材に固定しなければならないという問題があった。

そのため、例えば、図５に示すように、摩擦係合要素を押圧する押圧部をピストン部材に一体形成したピストン装置も用いられている。ここで、図５に示すピストン装置について具体的に説明する。図５は、従来の自動変速機のクラッチ用のピストン装置の一部を示しており、このピストン装置は、図示しない油室の圧力によって軸方向に移動可能なピストン部材（作動部材）１４１を備えている。

まず、摩擦係合要素としてのクラッチＣは、図５に示すように、複数のアウタクラッチプレートＰ１およびこれら各アウタクラッチプレートＰ１の間に配置された複数のインナクラッチプレートＰ２によって構成されている。アウタクラッチプレートＰ１は、クラッチドラムＤの筒部Ｄ１の内周面にスプライン嵌合されており、インナクラッチプレートＰ２は、クラッチハブＨの外周面にスプライン嵌合されている。

ピストン部材１４１は、軸方向に延び且つ上記油室の圧力が伝達される筒部１４１ａと、半径方向に延び且つクラッチＣを押圧する押圧部１４１ｂと、筒部１４１ａと押圧部１４１ｂとを連結する連結部１４１ｃとを備えている。押圧部１４１ｂのクラッチＣ側の面１４１ｅは、クラッチＣのアウタクラッチプレートＰ１を押圧する押圧面となっている。連結部１４１ｃは、筒部１４１ａの端部から半径方向の内側（回転中心側）に向けて延びる第１部分１４１ｆと、この第１部分１４１ｆの内周縁と押圧部１４１ｂの外周縁とを繋ぐように延びる第２部分１４１ｇとによって構成されている。そして、クラッチＣの係合の際、ピストン部材１４１の連結部１４１ｃがクラッチドラムＤと干渉することを回避するために、ピストン部材１４１の連結部１４１ｃを押圧部１４１ｂに対して軸方向でクラッチＣから離間する方向にオフセットさせた構成となっている。
特開２００５−３２０９９０号公報

ところで、上述したような摩擦係合要素を押圧する押圧部をピストン部材に一体形成したピストン装置では、自動変速機の小型化を図る観点から、ピストン部材の軸方向のオフセット量（図５ではＬ２）が、ピストン部材のピストンストローク（図５ではＳＴ２）と略一致するように設定されている。図５に示す構成では、オフセット量Ｌ２は、ピストン部材１４１の押圧部１４１ｂに対する連結部１４１ｃの軸方向のオフセット量であり、押圧部１４１ｂの押圧面１４１ｅと、連結部１４１ｃの第１部分１４１ｆのクラッチＣ側の壁面１４１ｈとの軸方向の距離である。ピストンストロークＳＴ２は、クラッチＣの解放状態と係合状態との間でピストン部材１４１が移動可能な軸方向の距離である。なお、図５では、クラッチＣの解放状態でのピストン部材１４１の位置を実線で示し、クラッチＣの係合状態でのピストン部材１４１の位置を二点鎖線で示している。

しかしながら、図５に示すような構成においては、次のような点が懸念される。すなわち、自動変速機において、クラッチＣを係合する際、筒部１４１ａに上記油室の圧力が伝達されると、ピストン部材１４１が軸方向の一方側（図５のＹ１方向側）にストロークする。これにともない、ピストン部材１４１の押圧部１４１ｂがクラッチＣのアウタクラッチプレートＰ１を押圧する。このとき、ピストン部材１４１の押圧部１４１ｂには、軸方向の他方側（図５のＹ２方向側）に向かう荷重（曲げモーメント）Ｍ２が作用することになる。この場合、ピストン部材１４１の筒部１４１ａと連結部１４１ｃとを接続する曲げ部分Ａ２に応力が集中することになり、この曲げ部分Ａ２の耐久性が問題となる。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、簡単な構成によって、摩擦係合要素の係合の際、ピストン部材の筒部と連結部とを接続する曲げ部分に作用する応力を低減することが可能な自動変速機のピストン装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、自動変速機の回転軸の軸方向に移動可能な筒状の作動部材と油室とを備え、上記油室の圧力で上記作動部材が軸方向に移動するように構成された自動変速機のピストン装置において、上記作動部材は、軸方向に延び且つ上記油室の圧力が伝達される筒部と、半径方向に延び且つ自動変速機の摩擦係合要素を押圧する押圧部と、上記筒部および押圧部を連結し且つ上記押圧部に対し軸方向で上記摩擦係合要素から離間する方向にオフセットされた連結部とを備え、上記押圧部に対する連結部の軸方向のオフセット量は、上記作動部材のストローク量よりも大きく設定されていることを特徴としている。より具体的には、上記摩擦係合要素が自動変速機に備えられるクラッチであることを特徴としている。

上記構成によれば、上記オフセット量を上記ストローク量よりも大きくするという簡単な構成によって、摩擦係合要素の係合の際、作動部材の筒部と連結部とを接続する部分（曲げ部分）に作用する応力を低減することができ、作動部材の耐久性を向上させることができる。

より具体的には、上記構成のピストン装置を自動変速機のクラッチに適用すると、クラッチの係合の際、作動部材の筒部と連結部とを接続する曲げ部分に作用する応力が低減される。これにより、上記オフセット量を上記ストローク量よりも大きくするという簡単な構成によって、作動部材の曲げ部分の剛性を高くすることができ、作動部材の耐久性の向上を図ることができる。この場合、作動部材の肉厚を厚くしなくても、また、作動部材の素材に高価な高強度材を用いなくても、作動部材の耐久性を向上させることができるので、コストダウンを図ることが可能になる。

本発明において、上記オフセット量は、このオフセット量が上記ストローク量と同じ値に設定された場合に比べて上記作動部材の断面係数が大きくなるような値に設定されていることが好ましい。

クラッチの係合の際、作動部材の筒部と連結部とを接続する曲げ部分に作用する応力は、作動部材の押圧部に作用する曲げモーメントを作動部材の断面係数で除したものであるため、この曲げ部分に作用する応力を低減するには、作動部材の断面係数を大きくすることが有効である。そこで、この構成では、作動部材の上記オフセット量を、このオフセット量が上記ストローク量と同じ値に設定された場合に比べて上記作動部材の断面係数が大きくなるような値に設定している。

本発明において、上記オフセット量が、上記作動部材の素材に応じて設定されていることが好ましい。

この場合、作動部材の素材として、比較的安価な一般材を使用することで、コストダウンを図ることができる。一方、作動部材の素材として、引張強度が比較的高い高強度材を使用することで、上記オフセット量を小さく抑えることができ、自動変速機の小型化を図ることができる。

本発明によれば、作動部材の押圧部に対する連結部の軸方向のオフセット量を作動部材のストローク量よりも大きくするという簡単な構成によって、摩擦係合要素の係合の際、作動部材の筒部と連結部とを接続する曲げ部分に作用する応力を低減することができ、作動部材の耐久性を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明のピストン装置を適用する一実施形態に係る自動変速機（トルクコンバータを含む）を示すスケルトン図である。

この図１では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型の車両に搭載される自動変速機１を例示している。なお、自動変速機１およびトルクコンバータ２００は中心線に対して略対称的に構成されているので、図１では中心線の下半分を省略している。

まず、トルクコンバータ２００は、入力軸側と出力軸側との間で流体を介して動力伝達を行う流体伝動装置である。トルクコンバータ２００は、入力軸側のポンプインペラ２０１と、出力軸側のタービンランナ２０２と、トルク増幅機能を発現するステータ２０３と、ワンウェイクラッチ２０４とを備えている。

トルクコンバータ２００には、入力軸側と出力軸側とを直結状態にするロックアップクラッチ２０５が設けられている。このロックアップクラッチ２０５は、その係合圧を制御することにより、係合・解放される。ロックアップクラッチ２０５を完全係合させることにより、ポンプインペラ２０１とタービンランナ２０２とが一体回転する。また、ロックアップクラッチ２０５を所定のスリップ状態（半係合状態）で係合させることにより、駆動時には所定のスリップ量でタービンランナ２０２がポンプインペラ２０１に追随して回転する。

自動変速機１は、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置１０３を主体として構成される第１変速部１Ａと、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置１０４およびダブルピニオン型の第３遊星歯車装置１０５を主体として構成される第２変速部１Ｂとを備えている。第１変速部１Ａと第２変速部１Ｂとは、同軸線上に配置されている。このように、自動変速機１は、遊星歯車式多段変速機として構成されており、入力軸１００に入力された回転を変速して出力軸１０６に伝達し、出力歯車１０７から出力するようになっている。出力歯車１０７は、車両に搭載される差動歯車装置に直接的にもしくはカウンタ軸を介して連結される。

第１変速部１Ａを構成する第１遊星歯車装置１０３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いる。サンギヤＳ１は、入力軸１００に連結されている。また、サンギヤＳ１は、リングギヤＲ１が第３ブレーキＢ３を介してハウジングケース１０に固定されることにより、キャリヤＣＡ１を中間出力部材として入力軸１００に対して減速回転される。

第２変速部１Ｂを構成する第２遊星歯車装置１０４および第３遊星歯車装置１０５においては、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〜ＲＭ４が構成されている。具体的には、第３遊星歯車装置１０５のサンギヤＳ３によって第１回転要素ＲＭ１が構成されている。第２遊星歯車装置１０４のリングギヤＲ２および第３遊星歯車装置１０５のリングギヤＲ３が互いに連結されており、リングギヤＲ２およびＲ３によって第２回転要素ＲＭ２が構成されている。さらに、第２遊星歯車装置１０４のキャリヤＣＡ２および第３遊星歯車装置１０５のキャリヤＣＡ３が互いに連結されており、キャリヤＣＡ２およびＣＡ３によって第３回転要素ＲＭ３が構成されている。また、第２遊星歯車装置１０４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。

この実施形態では、第２遊星歯車装置１０４および第３遊星歯車装置１０５は、ラビニヨ型の遊星歯車列とされている。キャリヤＣＡ２およびＣＡ３が共通の部材にて構成されているとともに、リングギヤＲ２およびＲ３が共通の部材にて構成されている。さらに、第２遊星歯車装置１０４のピニオンギヤが第３遊星歯車装置１０５の第２ピニオンギヤを兼ねている。

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１０３のキャリヤＣＡ１に一体的に連結されており、第１ブレーキＢ１によってハウジングケース１０に選択的に連結されて回転停止される。第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２およびＲ３）は、第２クラッチＣ２を介して入力軸１００に選択的に連結される一方、ワンウェイクラッチＦ１および第２ブレーキＢ２を介してハウジングケース１０に選択的に連結されて回転停止される。

第３回転要素ＲＭ３（キャリヤＣＡ２およびＣＡ３）は、出力軸１０６に一体的に連結されている。第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ２）は、第１クラッチＣ１を介して入力軸１００に選択的に連結される。

上述のように構成された自動変速機１では、摩擦係合要素である第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、第３ブレーキＢ３、および、ワンウェイクラッチＦ１が、所定の状態に係合または解放されることによって変速段が設定される。

図２は、自動変速機１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作動を説明する係合表（作動表）である。この図２において、「○」は係合を、「×」は解放をそれぞれ表している。

図２に示すように、自動変速機１において、第１クラッチＣ１を係合させると、前進段の１速（１ｓｔ）が成立し、この１速では、ワンウェイクラッチＦ１が係合する。また、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１を係合させると、前進段の２速（２ｎｄ）が成立する。第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３を係合させると、前進段の３速（３ｒｄ）が成立する。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させると、前進段の４速（４ｔｈ）が成立する。第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３を係合させると、前進段の５速（５ｔｈ）が成立する。さらに、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を係合させると、前進段の６速（６ｔｈ）が成立する。

一方、自動変速機１において、第２ブレーキＢ２および第３ブレーキＢ３を係合させると、後進段（Ｒｅｖ）が成立する。

次に、自動変速機１の具体的な構造について説明する。

図３は、自動変速機１の第２変速部１Ｂの一部を示す縦断面図である。図４は、図３の要部を拡大して示す図である。なお、自動変速機１は中心線に対して略対称的に構成されているので、図３では中心線の下半分を省略している。

図３、図４に示すように、自動変速機１は、ハウジングケース１０にベアリングを介して相対回転可能に支持された入力軸１００、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置１０４、ダブルピニオン型の第３遊星歯車装置１０５、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、クラッチドラム２、第１ピストン３、第２ピストン４などを備えている。

入力軸１００には、軸心に対して垂直に延びるフランジ１００ａが形成されている。このフランジ１００ａの外周縁には、円環状の基部材２０が配置されている。基部材２０は、ハウジングケース１０に相対回転可能に支持されている。

クラッチドラム２は、基部材２０に外装されたハブ部２１と、このハブ部２１から半径方向に延びる円環状の側壁２２と、この側壁２２の外周縁から軸方向に延びる略円筒状の筒部２３とによって構成されている。クラッチドラム２のハブ部２１は、基部材２０に溶接等によって固定されている。また、基部材２０は、入力軸１００のフランジ１００ａに溶接等によって固定されている。このため、クラッチドラム２は、入力軸１００と一体となって回転する。

クラッチドラム２の筒部２３の内側には、第１クラッチＣ１の構成部材である第１摩擦係合要素１０１、および、第２クラッチＣ２の構成部材である第２摩擦係合要素１０２が配置されている。

第１摩擦係合要素１０１は、複数のアウタクラッチプレート（摩擦板）１１１およびこれら各アウタクラッチプレート１１１の間に配置された複数のインナクラッチプレート（摩擦板）１１２によって構成されている。

第１摩擦係合要素１０１を構成するアウタクラッチプレート１１１は、クラッチドラム２の筒部２３の内周面にスプライン嵌合されており、インナクラッチプレート１１２は、第１クラッチハブ１０８の外周面にスプライン嵌合されている。第１摩擦係合要素１０１は、クラッチドラム２の筒部２３に固定されたスナップリング１１３によって第２摩擦係合要素１０２側への移動（軸方向の移動）が規制されている。

また、第２摩擦係合要素１０２も、同様に、複数のアウタクラッチプレート（摩擦板）１２１およびこれら各アウタクラッチプレート１２１の間に配置された複数のインナクラッチプレート１２２（摩擦板）によって構成されている。

第２摩擦係合要素１０２を構成するアウタクラッチプレート１２１は、クラッチドラム２の筒部２３の内周面にスプライン嵌合されており、インナクラッチプレート１２２は、第２クラッチハブ１０９の外周面にスプライン嵌合されている。第２摩擦係合要素１０２は、クラッチドラム２の筒部２３に固定されたスナップリング１２３によって第１摩擦係合要素１０１側への移動（軸方向の移動）が規制されている。

クラッチドラム２の前面側（第１クラッチＣ１側）には、第１ピストン３が配置されている。第１ピストン３は、入力軸１００に対し軸方向に摺動自在に嵌め込まれている。第１ピストン３は、略円板状の部材で、その外周縁に押圧部３１が一体形成されている。第１ピストン３は、クラッチドラム２と一体的に回転する。

第１ピストン３とクラッチドラム２の側壁２２との間には、第１油室３０が形成されている。この第１油室３０内に、入力軸１００に形成された油孔１００ｂからＡＴＦ（作動油）が供給されると、第１ピストン３がクラッチドラム２の側壁２２に対して離間する方向（第１摩擦係合要素１０１側）に移動し、この第１ピストン３の押圧部３１が第１摩擦係合要素１０１を押圧する。このようにして第１摩擦係合要素１０１が押圧されることにより、当該第１摩擦係合要素１０１を構成するアウタクラッチプレート１１１とインナクラッチプレート１１２とが互いに係合する（第１クラッチＣ１の係合）。

逆に、第１油室３０内のＡＴＦが油孔１００ｂから流出すると、第１ピストン３がクラッチドラム２の側壁２２に対して接近する方向に移動し、この第１ピストン３の押圧部３１の第１摩擦係合要素１０１への押圧が解除される。第１摩擦係合要素１０１に対する押圧が解除されることにより、当該第１摩擦係合要素１０１を構成するアウタクラッチプレート１１１とインナクラッチプレート１１２との係合が解除される（第１クラッチＣ１の解放）。つまり、第１油室３０の圧力により第１ピストン３が軸方向に移動することで、第１クラッチＣ１が係合・解放されるようになっている。

第１ピストン３の前面側（第１クラッチＣ１側）には、円環状のバランサ５１が配置されている。バランサ５１は、入力軸１００に外嵌されており、入力軸１００に固定されたスナップリング８１によって第１ピストン３に対して離間する方向への移動が規制されている。バランサ５１と第１ピストン３との間には、リターンスプリング（圧縮コイルばね）７１が配置されており、このリターンスプリング７１の弾性力によって、第１ピストン３がバランサ５１に対して離間する方向（クラッチドラム２側）に付勢されている。そして、バランサ５１と第１ピストン３との間には、第１ピストン３の第１油室３０の遠心油圧をキャンセルするキャンセル室（油室）６１が形成されている。キャンセル室６１は、バランサ５１の内周部に形成された切欠き５１ａを通じて、バランサ５１の前面側の空間に連通している。

クラッチドラム２の背面側（第１ピストンの反対側）には、第２ピストン４が配置されている。第２ピストン４は、基部材２０に対し軸方向に摺動自在に嵌め込まれている。第２ピストン４は、クラッチドラム２と一体的に回転する。

第２ピストン４は、クラッチドラム２の外周部を覆う略円筒状のピストン部材（作動部材）４１と、このピストン部材４１の筒部４１ａの一端部（図３では左端部）に設けられた円環状の側壁４２とによって構成されている。側壁４２は、ピストン部材４１の筒部４１ａの一端部に形成された溝部４１ｋに嵌め込まれており、その軸方向の移動が規制されている。ピストン部材４１の筒部４１ａの他端部（図３、図４では右端部）には、内側（回転中心側）に突出する押圧部４１ｂが連結部４１ｃを介して一体的に設けられている。

第２ピストン４の側壁４２とクラッチドラム２の側壁２２との間には、第２油室４０が形成されている。この第２油室４０内に、基部材２０に形成された油孔２０ａからＡＴＦ（作動油）が供給されると、第２油室４０の油圧が第２ピストン４に伝達され、第２ピストン４がクラッチドラム２の側壁２２に対して離間する方向（第１ピストン３とは逆の方向）に移動する。これにともない、第２ピストン４の押圧部４１ｂが第２摩擦係合要素１０２を押圧する。第２摩擦係合要素１０２が押圧されることにより、当該第２摩擦係合要素１０２を構成するアウタクラッチプレート１２１とインナクラッチプレート１２２とが互いに係合する（第２クラッチＣ２の係合）。

逆に、第２油室４０内のＡＴＦが油孔２０ａから流出すると、第２ピストン４がクラッチドラム２の側壁２２に対して接近する方向（第１ピストン３とは逆の方向）に移動し、この第２ピストン４の押圧部４１ｂの第２摩擦係合要素１０２への押圧が解除される。第２摩擦係合要素１０２に対する押圧が解除されることにより、当該第２摩擦係合要素１０２を構成するアウタクラッチプレート１２１とインナクラッチプレート１２２との係合が解除される（第２クラッチＣ２の解放）。つまり、第２油室４０の圧力により第２ピストン４が軸方向に移動することで、第２クラッチＣ２が係合・解放されるようになっている。

第２ピストン４の背面側（第２油室４０の反対側）には、円環状のバランサ５２が配置されている。バランサ５２は、基部材２０に外嵌されており、基部材２０に固定されたスナップリング８２によって第２ピストン４に対して離間する方向への移動が規制されている。バランサ５２と第２ピストン４の側壁４２との間には、リターンスプリング（圧縮コイルばね）７２が配置されており、このリターンスプリング７２の弾性力によって第２ピストン４がバランサ５２に対して離間する方向（クラッチドラム２側）に付勢されている。そして、バランサ５２と第２ピストン４の側壁４２との間には、第２ピストン４の第２油室４０の遠心油圧をキャンセルするキャンセル室（油室）６２が形成されている。キャンセル室６２は、基部材２０の外周に形成された複数の溝２０ｂを通じてバランサ５２の背面側の空間と連通している。

この実施形態では、第２ピストン４と第２油室４０とによって、いわゆる引くタイプのピストン装置が構成されている。すなわち、第２クラッチＣ２を係合する際、第２油室４０の圧力がピストン部材４１に伝達されることで、ピストン部材４１が軸方向の一方側（図４のＸ１方向側）に引っ張られるように移動する。そして、ピストン部材４１に設けられた押圧部４１ｂによって摩擦係合要素１０２が押圧されるようになっている。この場合、第２油室４０と押圧部４１ｂとは、摩擦係合要素１０２を挟んで軸方向の反対側にそれぞれ配置されている。

そして、この実施形態では、引くタイプのピストン装置において、第２ピストン４のピストン部材４１の押圧部４１ｂに対する連結部４１ｃの軸方向のオフセット量Ｌ１が、ピストン部材４１のピストンストロークＳＴ１よりも大きく設定されていることを特徴としている。以下、この特徴部分について、図３、図４を参照して説明する。

図３、図４に示すように、第２ピストン４のピストン部材４１は、軸方向に延び且つ第２油室４０の圧力が伝達される筒部４１ａと、半径方向に延び且つ第２摩擦係合要素１０２を押圧する押圧部４１ｂと、筒部４１ａおよび押圧部４１ｂを連結する連結部４１ｃとを備えている。ピストン部材４１は、例えば、熱間圧延鋼板（ＳＰＨ材）などのような鋼板にプレス加工などを行うことによって形成され、筒部４１ａと押圧部４１ｂとが連結部４１ｃを介して一体形成された構成となっている。

ピストン部材４１の筒部４１ａの内周面には、クラッチドラム２の筒部２３の外周面に形成されたスプライン歯と嵌合するスプライン溝４１ｄが形成されている。押圧部４１ｂは、ピストン部材４１の他端側（図４のＸ２方向側）に設けられている円環状の部分である。押圧部４１ｂの第２摩擦係合要素１０２側の面４１ｅは、第２摩擦係合要素１０２を構成するアウタクラッチプレート１２１を押圧する押圧面となっており、軸方向に直交する面となっている。

ピストン部材４１の連結部４１ｃは、筒部４１ａの他端から半径方向の内側（回転中心側）に向けて延びる第１部分４１ｆと、この第１部分４１ｆの内周縁と押圧部４１ｂの外周縁とを繋ぐように延びる第２部分４１ｇとによって構成されている。この場合、第１部分４１ｆは、押圧部４１ｂと略平行に設けられている略円環状の部分である。第２部分４１ｇは、押圧部４１ｂに対して傾斜して設けられている筒状の部分であり、この第２部分４１ｇの断面形状は、半径方向の外側へ向かうほど第２摩擦係合要素１０２から離間する方向側に傾斜するような形状となっている。

ピストン部材４１の連結部４１ｃは、押圧部４１ｂに対して軸方向で第２摩擦係合要素１０２から離間する方向にオフセットされている。このように連結部４１ｃをオフセットさせる理由は、第２クラッチＣ２の係合の際、ピストン部材４１の連結部４１ｃがクラッチドラム２と干渉することを回避するためである。

そして、ピストン部材４１の押圧部４１ｂに対する連結部４１ｃの軸方向のオフセット量Ｌ１が、ピストン部材４１のピストンストロークＳＴ１よりも大きく設定されている（Ｌ１＞ＳＴ１）。上記オフセット量Ｌ１は、図４に示すように、押圧部４１ｂの押圧面４１ｅと、連結部４１ｃの第１部分４１ｆの第２摩擦係合要素１０２側の壁面４１ｈとの軸方向の距離である。上記ピストンストロークＳＴ１は、第２クラッチＣ２の解放状態と係合状態との間でピストン部材４１が移動可能な軸方向の距離である。なお、図４には、第２クラッチＣ２の解放状態でのピストン部材４１の位置を実線で示し、第２クラッチＣ２の係合状態でのピストン部材４１の位置を二点鎖線で示している。

以上のように、この実施形態では、上記オフセット量Ｌ１を上記ピストンストロークＳＴ１よりも大きな値としているので、オフセット量Ｌ２を上記ピストンストロークＳＴ２と略同じ値とした従来の構成（図５参照）に比べて、ピストン部材４１の断面係数が大きくなる。このため、第２クラッチＣ２の係合の際、ピストン部材４１の曲げ部分Ａ１、具体的には、筒部４１ａと連結部４１ｃとの接続部分に作用する応力（曲げ応力）が低減される。これにより、上記オフセット量Ｌ１を上記ピストンストロークＳＴ１よりも大きくするという簡単な構成によって、ピストン部材４１の曲げ部分Ａ１の剛性を高くすることができ、ピストン部材４１の耐久性の向上を図ることができる。この点について、以下に詳しく説明する。

自動変速機１において、第２クラッチＣ２を係合する際、ピストン部材４１の筒部４１ａに第２油室４０の圧力が伝達されると、ピストン部材４１が軸方向の一方側（図４のＸ１方向側）にストロークする。これにともない、ピストン部材４１の押圧部４１ｂが第２摩擦係合要素１０２を構成するアウタクラッチプレート１２１を押圧する。この際、ピストン部材４１の押圧部４１ｂには、軸方向の他方側（図４のＸ２方向側）に向かう荷重（曲げモーメント）Ｍ１が作用することになる。このとき、ピストン部材４１の筒部４１ａと連結部４１ｃとを接続する上記曲げ部分Ａ１に応力が集中することになり、この曲げ部分Ａ１の耐久性が問題となる。

ここで、第２クラッチＣ２の係合の際にピストン部材４１の曲げ部分Ａ１に作用する応力は、上記曲げモーメントＭ１をピストン部材４１の断面係数で除したものとなるので、この曲げ部分Ａ１に作用する応力を低減するには、ピストン部材４１の断面係数を大きくすることが有効である。そこで、この実施形態では、ピストン部材４１の端部形状を、その断面係数が大きくなるような形状としている。

具体的には、ピストン部材４１の断面係数は、上記オフセット量Ｌ１を大きくするほど大きくなる。このため、上記オフセット量Ｌ１を大きくするほど、第２クラッチＣ２の係合の際、ピストン部材４１の曲げ部分Ａ１に作用する応力を低減することが可能となる。これは、断面視で、ピストン部材４１の押圧部４１ｂと連結部４１ｃとを囲う矩形領域Ｒ１の形状が、半径方向に比較的長い縦長の形状から、軸方向に比較的長い横長の形状に近づくことによる。矩形領域Ｒ１は、図４に示すように、軸方向の領域が、押圧部４１ｂの押圧面４１ｅと連結部４１ｃの他端（図４では右端）とにわたっており、半径方向の領域が、押圧部４１ｂの内周端と筒部４１ａの外周面とにわたっている。

そして、従来では、図５に示すように、上記ピストンストロークＳＴ２と略一致するだけのオフセット量Ｌ２しか確保されない構成であったのに対し（Ｌ２≒ＳＴ２）、この実施形態では、図４に示すように、上記ピストンストロークＳＴ１を上回るオフセット量Ｌ１が確保されている（Ｌ１＞ＳＴ１）。したがって、この実施形態では、従来の構成に比べて、第２クラッチＣ２の係合の際、ピストン部材４１の曲げ部分Ａ１に作用する応力を低減することができ、ピストン部材４１の耐久性を向上させることができる。この場合、ピストン部材４１の肉厚を厚くしなくても、また、ピストン部材４１の素材に高価な高強度材を用いなくても、ピストン部材４１の耐久性を向上させることができるので、コストダウンを図ることが可能になる。

ここで、上記オフセット量Ｌ１としては、自動変速機１の小型化を図る観点から、ピストン部材４１の曲げ部分Ａ１に作用する応力を低減するために必要な最小限の値に設定することが好ましい。したがって、ピストン部材４１の素材に応じて上記オフセット量Ｌ１を設定することが好ましい。

この場合、ピストン部材４１の素材として、比較的安価な一般材を使用することで、コストダウンを図ることができる。比較的安価な一般材としては、例えば、引張強度が４４０ＭＰａ級のＳＰＨ４４０材やＳＰＣ４４０材、引張強度が２７０ＭＰａ級のＳＰＨ２７０材やＳＰＣ２７０材などがある。なお、一般材として、他の鋼板等を用いてもよい。

一方、ピストン部材４１の素材として、引張強度が比較的高い高強度材を使用することで、上記オフセット量Ｌ１を小さく抑えることができ、自動変速機１の小型化を図ることができる。引張強度が比較的高い高強度材としては、例えば、引張強度が５９０ＭＰａ級のＳＰＨ５９０材やＳＰＣ５９０材、引張強度が７８０ＭＰａ級のＳＰＨ７８０材やＳＰＣ７８０材などがある。なお、高強度材として、他の鋼板等を用いてもよい。

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。

上記実施形態では、第２クラッチＣ２の係合・解放を行うピストン装置に本発明を適用した例を示したが、これに限らず、いわゆる引くタイプのピストン装置よって摩擦係合要素の係合・解放を行うものであれば、そのピストン装置にも本発明を適用することが可能である。例えば、自動変速機に備えられるブレーキの係合・解放を行うピストン装置にも本発明を適用することが可能である。

また、前進６段変速の自動変速機のピストン装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、他の任意の変速段の遊星歯車式自動変速機のピストン装置に適用可能である。

また、本発明は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に搭載される自動変速機のピストン装置に限られることなく、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型車両、４輪駆動車に搭載される自動変速機のピストン装置にも適用可能である。

本発明のピストン装置を適用する一実施形態に係る自動変速機を示すスケルトン図である。 図１の自動変速機の作動表である。 図１の自動変速機の一部を示す縦断面図である。 図３の要部を拡大して示す図である。 従来の自動変速機のピストン装置の一部を示す図４に対応する図である。

符号の説明

１ 自動変速機
１００ 入力軸
Ｃ２ 第２クラッチ
１０２ 第２摩擦係合要素
４ 第２ピストン
４０ 第２油室
４１ ピストン部材（作動部材）
４１ａ 筒部
４１ｂ 押圧部
４１ｃ 連結部
Ａ１ 曲げ部分
Ｌ１ オフセット量
ＳＴ１ ピストンストローク

Claims (4)

1. 自動変速機の回転軸の軸方向に移動可能な筒状の作動部材と油室とを備え、上記油室の圧力で上記作動部材が軸方向に移動するように構成された自動変速機のピストン装置において、
   上記作動部材は、軸方向に延び且つ上記油室の圧力が伝達される筒部と、半径方向に延び且つ自動変速機の摩擦係合要素を押圧する押圧部と、上記筒部および押圧部を連結し且つ上記押圧部に対し軸方向で上記摩擦係合要素から離間する方向にオフセットされた連結部とを備え、
   上記押圧部に対する連結部の軸方向のオフセット量は、上記作動部材のストローク量よりも大きく設定されていることを特徴とする自動変速機のピストン装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機のピストン装置において、
   上記オフセット量は、このオフセット量が上記ストローク量と同じ値に設定された場合に比べて上記作動部材の断面係数が大きくなるような値に設定されていることを特徴とする自動変速機のピストン装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動変速機のピストン装置において、
   上記オフセット量は、上記作動部材の素材に応じて設定されていることを特徴とする自動変速機のピストン装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動変速機のピストン装置において、
   上記摩擦係合要素は、当該自動変速機に備えられるクラッチであることを特徴とする自動変速機のピストン装置。

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