JP2012518757A - 複数の摩擦式のシフト要素を備えたトランスミッション - Google Patents

Abstract

【課題】高い効率で動作可能であり、従来に比して広範な動作領域において機能性を発揮することが可能なトランスミッションを提供すること。
【解決手段】様々なギヤ比を得るために断接される複数の摩擦式のシフト要素Ａ，Ｂ，Ｃを備えて成るトランスミッション１において、シフト要素Ａ，Ｂ，Ｃのうちシフトアップ時に所定のギヤ比を得るために接続される接続要素Ｂ，Ｃにおける、互いに摩擦係合する摩擦面領域での許容面圧を、シフト要素Ａ，Ｂ，Ｃのうちシフトアップ時に所定のギヤ比を得るために断絶のみされる断絶要素Ａにおける、互いに摩擦係合する摩擦面領域での許容面圧よりも小さく設定した。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載した複数の摩擦式のシフト要素を備えたトランスミッションに関するものである。

特許文献１には、複数のシフト要素と、該シフト要素を介して出力伝達経路へ切り換えられる複数のギヤを備えた特にオートマチックトランスミッションであるトランスミッションが開示されている。また、ギヤ比を設定するために、複数のシフト要素のうち少なくとも１つが接続（閉鎖）されるようになっている。シフトアップ時に接続されるシフト要素は摩擦式のものとして形成されている一方、シフトアップ時に断絶のみされるシフト要素は係合式（噛合式）のものとして形成されている。

しかして、加速におけるシフトアップ時に断絶され、かつ、更なる加速時のシフトアップをしない場合には再び接続（閉鎖）される摩擦式のものの代わりに係合式又は噛合式を用いることで、トランスミッションの効率を低減させるエンジンブレーキトルクと、大きな負荷が特徴であるシフト要素のスリップ段階とが低減され、更にトランスミッションの制御が単純化される。

このように、摩擦式のシフト要素を係合式のシフト要素で置き換えるのは、係合式のものとは違って、パッド付きの板状部材を備える摩擦式のシフト要素はその所定の摩擦係数変化によってトランスミッションあるいはオートマチックトランスミッションにおける快適なシフトチェンジを行うことができるものの、パッド周辺において高い負荷が発生し、摩擦式のシフト要素の寿命を短縮させるような摩耗が生じてしまうためである。

さらに、オートマチックトランスミッションにおける摩擦式のシフト要素のパッド付き板状部材の領域での許容面圧が制限されてしまうため、トルクを伝達することができるよう、摩擦面をそれ相応に大きくする必要がある。このように大きなサイズで形成された摩擦面においては、係合式のものと違い、摩擦式のシフト要素が断絶された動作状態において、公知のようにトランスミッションの効率に悪影響を及ぼすエンジンブレーキトルクが発生してしまう。

独国特許出願公開第１０２４４０２３号明細書

しかしながら、係合式のシフト要素は、摩擦式のシフト要素と違い、基本的にその同期点及び少なくともほぼ無負荷の動作状態の場合に限りシフト可能となっている。そのため、内燃機関とトランスミッションの間に追加的なクラッチが設けられていない様々なギヤシステムにおいては、十分良好な状態で動作することができない。

さらに、係合式のシフト要素を備えたトランスミッションにおいては、摩擦式のシフト要素のように、あらかじめ設定されたシフト時間内に回転数差を補整することができない。したがって、係合式のシフト要素は、シフトチェンジ時に発生するフリクションロスあるいは摩擦力によってなすべき仕事がほぼゼロである場合にのみしかトランスミッションにおいて使用することができない。そのため、係合式のシフト要素を有するトランスミッションの機能性は、不都合に制限された動作領域においてのみ得ることができる。

本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、高い効率で動作可能であり、従来に比して広範な動作領域において機能性を発揮することが可能なトランスミッションを提供することにある。

上記目的は、請求項１記載のトランスミッションによって達成される。

本発明によるトランスミッションは複数の摩擦式のシフト要素によって形成されており、これらシフト要素は、様々なギヤ比を得るために断接（開閉）されるようになっている。

本発明は、シフト要素のうちシフトアップ時に所定のギヤ比を得るために接続される接続要素における、互いに摩擦係合する摩擦面領域での許容面圧を、シフト要素のうちシフトアップ時に所定のギヤ比を得るために断絶のみされる断絶要素における、互いに摩擦係合する摩擦面領域での許容面圧よりも小さく設定したことを特徴としている。

シフトアップ時に所定のギヤ比を得るために断絶のみされる断絶要素は、トランスミッションの動作時にも比較的小さな熱的負荷しか受けない。これは、シフトアップ時（特に加速のためのシフトアップ時）に断絶要素がシフト快適性を損なわずに滑りなしで短時間内に断絶されるためである。このため、断絶要素において生じる、シフトアップ時あるいは加速のためのシフトアップ時のシフトチェンジ過程に対する摩擦変化は特に重要ではない。

そのため、断絶要素の摩擦面において比較的大きな許容面圧を設定することが可能であるとともに、トルクを伝達するのに必要な、断絶要素における摩擦面を接続要素に比して小さくすることができる上、断絶要素及びトランスミッションの設置空間の縮小を図ることも可能である。さらに、摩擦面を小さくすることで、トランスミッションの動作中に摩擦式のシフト要素としての断絶要素において小さなエンジンブレーキトルクのみしか生じず、トランスミッションを高効率で動作させることも可能である。

また、本発明によるトランスミッションによれば、係合式のシフト要素として形成された断絶要素を備えた従来のトランスミッションに比して、その断絶要素を介して、動作状態に応じたシンクロ動作を達成することができるという利点が得られる。これは、係合式のシフト要素と違い、摩擦式の断絶要素については、スリップ動作が生じ、必要な場合には、トランスミッション内での回転数差を少なくともほぼ補整することが可能であることに由来するものである。したがって、本発明によるトランスミッションの機能性を、従来のトランスミッションに比して大幅に広範な動作範囲にわたって得ることができる。

また、例えば、断絶要素を、パッド付きの摩擦シフト要素に比して大幅に大きな空隙を形成することが可能なパッドレスの摩擦シフト要素として形成することも考えられる。なお、この空隙は、公知のとおり、摩擦式のシフト要素において生じるエンジンブレーキトルクに対して少なくない影響を与えるものである。

また、断絶要素の範囲には接続要素の範囲に比して少ない熱負荷が生じることから、摩擦面と共に形成された断絶要素の構成部材を、その厚みを小さくするとともにその重量を軽減して設置空間の縮小及びコストの削減を図ることが可能である。

さらに、上記のとおり、断絶要素の範囲には接続要素の範囲に比して少ない熱負荷が生じることから、各用途に応じて、断絶要素における所定の油路を省略することも可能である。これにより、トランスミッションオイルポンプを、より少ない油圧油流量で動作させることができ、より小さな出力で動作させることも可能である。

しかして、本発明によるトランスミッションの他の実施形態は、断絶要素を多板式のシフト要素として形成するとともに、その各アウタディスクにおける外部端縁部及び各インナディスクにおける外部端縁部を少なくとも部分的に皿バネ状に形成したことを特徴としている。これにより、断絶要素のインナディスクあるいはアウタディスクは、当該断絶要素が断絶した動作状態において構造的に容易に互いの間に間隔を保持することが可能であり、断絶要素が断絶した動作状態において生じるエンジンブレーキトルクを最小限に抑えることができる。

また、本発明によるトランスミッションの他の実施形態は、皿バネ状の各インナディスクにおける内部端縁部及び各アウタディスクにおける外部端縁部を、これらインナディスク及びアウタディスクの摩擦面をそれぞれ互いに異なった軸方向へ突出させたことを特徴としている。そのため、トランスミッションあるいは断絶要素の組付を容易に簡略化することが可能である。

また、本発明によるトランスミッションの他の実施形態は、断絶要素において所望の大きな許容面圧を得られるよう、断絶要素のインナディスク及びアウタディスクにおける少なくとも摩擦面を、例えば、鋼、粉末焼結材料、モリブデン、セラミック、アルミニウム等の高摩擦係数を有する材料で形成したことを特徴としている。

さらに、本発明の他の実施形態は、多板状に形成された断絶要素のうち少なくとも１つを円すい状に形成したことを特徴としている。このような断絶要素において生じる単位面積当たりの摩擦トルクが上記の実施形態における摩擦面に比べて大きくなる。そのため、同様の伝達性能を有するとした場合の、断絶要素における互いに接触する摩擦面を縮小することができ、トランスミッションの効率に悪影響を与えるエンジンブレーキトルクを更に減少させることが可能である。

他の利点及び他の実施形態については、各請求項と、図面を参照した以下の実施形態の説明に記載されている。なお、各図面には、説明を明りょうにするため、同じ部材にはそれぞれ同じ符号を付している。

本発明によれば、高い効率で動作可能であり、従来に比して広範な動作領域において機能性を発揮することが可能なトランスミッションを提供することが可能である。

複数の摩擦式のシフト要素を備えたトランスミッションの縦断面図である。 図１に示すトランスミッションにおける断絶要素についての他の実施形態を示す図である。 図２における断絶要素のアウタディスク及びインナディスクを示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１には複数の摩擦式のシフト要素Ａ〜Ｃを備えたトランスミッション１が示されており、これらシフト要素Ａ〜Ｃは、様々なギヤ比を得るために断接（開閉）されるようになっているとともに、本実施形態においては多板式のシフト要素として形成されている。

ここで、シフト要素Ａは、断絶要素として形成されており、特に加速におけるシフトアップ時には所定のギヤ比を得るために断絶（開放）され、加速時のシフトアップをしない場合には接続（閉鎖）される。一方、シフト要素Ｂ，Ｃは、トランスミッション１の接続要素を形成しており、特に加速におけるシフトアップ時にはトランスミッション１の所定のギヤ比が得られるよう接続される。

さらに、図１に示すトランスミッション１の実施形態におけるシフト要素（断絶要素）Ａは共にパッドレスのインナディスク２及びアウタディスク３を備えて形成されている。一方、シフト要素（接続要素）Ｂ，Ｃは、公知のようにパッド付きの板状部材を備える構成となっている。

したがって、摩擦係合時に互いに接触するインナディスク２及びアウタディスク３の摩擦面は、インナディスク２及びアウタディスク３の他の部分と同様の材料で形成されている。なお、本実施形態では、インナディスク２及びアウタディスク３の前記他の部分は、鋼で形成されている。

シフト要素Ａの摩擦係合時に互いに接触する摩擦面の許容面圧は、シフト要素Ｂ，Ｃの摩擦係合時に互いに接触する摩擦面の許容面圧よりも大きく設定されている。したがって、シフト要素Ａは、パッド付きの板状部材を備える実施形態の場合より小さなサイズでも同様の伝達性能を有するとともに、断絶された動作状態においてエンジンブレーキトルクの原因となりにくい。

図２には図１に示すものの代替となる実施形態が示されており、ここでは、インナディスク２の各内側端縁部４とアウタディスク３の各外側端縁部５が少なくとも部分的に皿バネ状に形成されている。シフト要素Ａにおけるこの皿バネ状のインナディスク２の内側端縁部４及びアウタディスク３の外側端縁部５は、シフト要素Ａのインナディスク２及びアウタディスク３の任意の取付が可能となるよう、図２に示すようにこれらインナディスク２及びアウタディスク３の摩擦面がそれぞれ異なる軸方向に突出するよう配置されている。

また、インナディスク２の内側端縁部４及びアウタディスク３の外側端縁部５は図３に示すように歯６，７を備えて形成されており、これら歯６，７は、インナディスク２あるいはアウタディスク３をそれぞれ互いに離間して設けるとともにシフト要素Ａが断絶されている動作状態において所望の空隙を確保するために、図２に示すように、特に軸方向に向かって交互に、かつ、軸方向において互いに逆向きに配置されている。

なお、本発明によるトランスミッションは、特許文献１に詳細に記載されたギヤセットと共に使用することが可能である。さらに、本発明によるトランスミッションをルペルシャ式ギヤ又は摩擦式の接続シフト要素及び断絶シフト要素を有するシンクロ式レンジシフト機構を備えた無段変速機として形成することも考えられる。

１ トランスミッション
２ インナディスク
３ アウタディスク
４ 内側端縁部
５ 外側端縁部
６，７ 歯
Ａ 断絶シフト要素
Ｂ，Ｃ 接続シフト要素

Claims (9)

1. 様々なギヤ比を得るために断接される複数の摩擦式のシフト要素（Ａ，Ｂ，Ｃ）を備えて成るトランスミッション（１）において、
   前記シフト要素のうちシフトアップ時に所定のギヤ比を得るために接続される接続要素（Ｂ，Ｃ）における、互いに摩擦係合する摩擦面領域での許容面圧を、前記シフト要素のうちシフトアップ時に所定のギヤ比を得るために断絶のみされる断絶要素（Ａ）における、互いに摩擦係合する摩擦面領域での許容面圧よりも小さく設定したことを特徴とするトランスミッション。
2. 前記断絶要素（Ａ）を多板式のシフト要素として形成するとともに、その各アウタディスク（３）における外部端縁部（５）及び各インナディスク（２）における外部端縁部（４）を少なくとも部分的に皿バネ状に形成したことを特徴とする請求項１記載のトランスミッション。
3. 前記皿バネ状の各インナディスク（２）における内部端縁部（４）及び各アウタディスク（３）における外部端縁部（５）を、これらインナディスク（２）及びアウタディスク（３）の摩擦面をそれぞれ互いに異なった軸方向へ突出させたことを特徴とする請求項２記載のトランスミッション。
4. 前記断絶要素（Ａ）の前記インナディスク（２）及び前記アウタディスク（３）における少なくとも前記摩擦面を鋼で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスミッション。
5. 前記断絶要素（Ａ）の前記インナディスク（２）及び前記アウタディスク（３）における少なくとも前記摩擦面を粉末焼結材料で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスミッション。
6. 前記断絶要素（Ａ）の前記インナディスク（２）及び前記アウタディスク（３）における少なくとも前記摩擦面をモリブデンで形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスミッション。
7. 前記断絶要素（Ａ）の前記インナディスク（２）及び前記アウタディスク（３）のける少なくとも前記摩擦面をセラミックで形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスミッション。
8. 前記断絶要素（Ａ）の前記インナディスク（２）及び前記アウタディスク（３）のける少なくとも前記摩擦面をアルミニウムで形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランスミッション。
9. 多板状に形成された前記断絶要素（Ａ）のうち少なくとも１つを円すい状に形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のトランスミッション。

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