JP2017067199A - 自動変速機の油圧サーボ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧サーボ装置のピストンに設けられたシール部材の耐久性を向上させる。【解決手段】ピストン７０のＯリング９０よりも他端部側（図の左側）に油溜９２が設けられ、シリンダ部７４に設けられた油導入路９４から導入された潤滑油を保持するようになっているため、ピストン７０が移動させられる際にその油溜９２に保持された潤滑油がシリンダボア７８に付着させられる。これにより、ピストン７０が油圧室８６と反対の他端部側へ移動させられる際にも、Ｏリング９０が適切に潤滑されるようになり、シリンダボア７８との間の摩擦が低減されてＯリング９０の耐久性が向上する。【選択図】図４

Description

本発明は自動変速機の油圧サーボ装置に係り、特に、ピストンの外周面に配設されたシール部材の耐久性を向上させる技術に関するものである。

(a) 変速機ケースに設けられたシリンダ部内に軸方向の移動可能に嵌合されたピストンと、(b) そのピストンの一端部と前記シリンダ部との間に設けられ、作動油が供給されることによってそのピストンを他端部側へ移動させる油圧室と、(c) 前記ピストンの外周面に配設されて前記シリンダ部の内周面との間をシールする環状のシール部材と、を有する自動変速機の油圧サーボ装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、遊星歯車式等の自動変速機のギヤ段を切り換える摩擦係合要素（バンドブレーキ）を係合させるもので、ピストンの他端部側は変速機ケース内に開放されており、リターンスプリングによって一端部側へ戻されるようになっている。

特開平１１−２５７３８０号公報

しかしながら、このような油圧サーボ装置においては、シール部材よりもピストンの他端部側が開放されており、ピストンの外周面とシリンダ部の内周面との間に油が存在しないため、ピストンがその他端部側へ移動させられる際にシール部材が適切に潤滑されず、シリンダ部の内周面との間の摩擦によってシール部材の耐久性が損なわれる可能性があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、油圧サーボ装置のピストンに設けられたシール部材の耐久性を向上させることにある。

本発明は、(a) 変速機ケースに設けられたシリンダ部内に軸方向の移動可能に嵌合されたピストンと、(b) そのピストンの一端部と前記シリンダ部との間に設けられ、作動油が供給されることによってそのピストンを他端部側へ移動させる油圧室と、(c) 前記ピストンの外周面に配設されて前記シリンダ部の内周面との間をシールする環状のシール部材と、を有する自動変速機の油圧サーボ装置において、(d) 前記ピストンの外周面のうち前記シール部材よりも前記他端部側に設けられて潤滑油を保持する油溜と、(e) 前記油溜に連通するように前記シリンダ部に設けられ、その油溜に前記潤滑油を導入する油導入路と、を有することを特徴とする。

このような自動変速機の油圧サーボ装置においては、ピストンのシール部材よりも他端部側に油溜が設けられ、シリンダ部に設けられた油導入路から導入された潤滑油を保持するようになっているため、ピストンが移動させられる際にその油溜に保持された潤滑油がシリンダ部の内周面に付着させられる。これにより、ピストンが油圧室と反対の他端部側へ移動させられる際にも、シール部材が適切に潤滑されるようになり、シリンダ部の内周面との間の摩擦が低減されてシール部材の耐久性が向上する。

本発明が適用された油圧サーボ装置を備えている車両用動力伝達装置の一例を説明する骨子図である。 図１の実施例の油圧サーボ装置の近傍の断面図である。 図２の油圧サーボ装置のピストンが油圧によって移動させられた状態を示した断面図である。 図３における油圧サーボ装置のピストン部分の拡大図である。 図４におけるピストンの上端部分を更に拡大して示した図で、油溜に保持された潤滑油がシリンダ部の内周面に付着するメカニズムを説明する図である。

本発明は、車両用の自動変速機の油圧サーボ装置に好適に適用されるが、車両用以外の自動変速機の油圧サーボ装置にも適用され得る。この油圧サーボ装置は、油圧によってピストンを一方向、すなわち油圧室と反対の他端部側へ移動させる単動式の油圧シリンダで、例えば摩擦係合装置や噛合いクラッチ等の断接装置を駆動する場合に好適に用いられるが、ベルト式無段変速機の変速制御や挟圧力制御など、その他の駆動源として用いられるものでも良い。摩擦係合装置は、バンドブレーキや単板式、多板式の摩擦クラッチ、摩擦ブレーキなどである。噛合いクラッチとしては、必要に応じてシンクロメッシュ機構（同期機構）付きが用いられる。ピストンの外周面に配設されるシール部材としては、ゴム等の弾性体製のＯリングが好適に用いられるが、Ｏリング以外の弾性体製のシール部材を用いることもできる。

油導入路は、例えばピストンが油圧によって移動させられる他端部側の移動端に達した状態で油溜に連通するように設けられるが、少なくともピストンの移動ストロークの範囲内で油溜に連通するように設けられれば良い。この油導入路は、例えばピストンの上方部分に設けられ、重力により潤滑油が流下して油溜に導入されるが、側方などから潤滑油を吐出して油溜に導入されるように設けることもできる。油溜は、例えばピストンの外周面に設けられた環状溝にて構成され、ピストンの全周に連続して設けることが望ましいが、断続的に設けるだけでも良い。また、油溜は、その幅寸法（ピストンの移動方向の寸法）が略一定の矩形断面であっても良いが、開口側程幅寸法が大きくなるように少なくとも一方の側壁が傾斜している逆台形断面が望ましく、その場合はピストンの移動の際に油溜内の潤滑油が傾斜に沿って外部へ流動し、シリンダ部の内周面に適切に付着させられる。潤滑油は、油圧サーボ装置の油圧室に供給される作動油と同じでものでも良いが、潤滑用の別個の油を用いることもできる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された油圧サーボ装置５６を備えている車両用動力伝達装置１０の構成を説明する骨子図で、互いに平行な複数の軸が一平面内に位置するように展開して示した図である。この車両用動力伝達装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に採用されるものであり、走行用の駆動力源である内燃機関等のエンジン１２の出力は、流体式伝動装置としてのトルクコンバータ１４から自動変速機１６を介して差動歯車装置１８に伝達され、左右の駆動輪２０Ｌ、２０Ｒへ分配される。自動変速機１６は、トルクコンバータ１４の出力回転部材であるタービン軸と一体的に設けられた入力軸２２、入力軸２２に連結されたベルト式無段変速機２４、同じく入力軸２２に連結されてベルト式無段変速機２４と並列に設けられた前後進切換装置２６およびギヤ変速機構２８、ベルト式無段変速機２４およびギヤ変速機構２８の共通の出力回転部材である出力軸３０、減速歯車装置３２を備えており、その減速歯車装置３２の小径ギヤ３４が差動歯車装置１８のリングギヤ３６と噛み合わされている。このように構成された自動変速機１６においては、エンジン１２の出力が、トルクコンバータ１４からベルト式無段変速機２４を介して出力軸３０へ伝達され、或いはベルト式無段変速機２４を介することなく前後進切換装置２６およびギヤ変速機構２８を介して出力軸３０へ伝達され、更に減速歯車装置３２および差動歯車装置１８を経て左右の駆動輪２０Ｌ、２０Ｒへ伝達される。

このように、本実施例の自動変速機１６は、エンジン１２の出力を入力軸２２から無段変速機２４を介して出力軸３０へ伝達する第１動力伝達経路と、エンジン１２の出力を入力軸２２から前後進切換装置２６およびギヤ変速機構２８を介して出力軸３０へ伝達する第２動力伝達経路とを備えているのであり、車両の走行状態に応じてそれ等の動力伝達経路が切り換えられる。このため、自動変速機１６は、上記第１動力伝達経路における動力伝達を断接（接続・遮断）する第１クラッチ機構としてのベルト走行用クラッチＣ２と、上記第２動力伝達経路における動力伝達を断接する第２クラッチ機構としての噛合いクラッチ４０とを備えている。

前後進切換装置２６は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置を主体として構成されており、キャリヤ２６ｃが入力軸２２に一体的に連結され、サンギヤ２６ｓが入力軸２２に対して同軸に相対回転可能に配設された小径ギヤ４２に連結されている一方、リングギヤ２６ｒが後進用ブレーキＢ１を介して選択的に回転停止させられるとともに、キャリヤ２６ｃおよびサンギヤ２６ｓが前進用クラッチＣ１を介して選択的に連結されるようになっている。そして、前進用クラッチＣ１が係合させられるとともに後進用ブレーキＢ１が解放されると、入力軸２２が小径ギヤ４２に直結されて前進用動力伝達状態が成立させられ、後進用ブレーキＢ１が係合させられるとともに前進用クラッチＣ１が解放されると、小径ギヤ４２は入力軸２２に対して逆方向へ回転させられ、後進用動力伝達状態が成立させられる。また、前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１が共に解放されると、動力伝達を遮断するニュートラル状態となる。

ギヤ変速機構２８は、小径ギヤ４２と、カウンタ軸４４に相対回転不能に設けられて小径ギヤ４２と噛み合わされた大径ギヤ４６と、カウンタ軸４４に対して同軸に相対回転可能に設けられた小径のアイドラギヤ４８とを備えている。そして、カウンタ軸４４とアイドラギヤ４８との間に、前記噛合いクラッチ４０が設けられており、それ等の間の動力伝達が断接される。噛合いクラッチ４０は、シンクロナイザリング等のシンクロメッシュ機構（同期機構）を備えており、クラッチハブスリーブ５０が図１の左方向である接続方向へ移動させられると、シンクロナイザリングを介してアイドラギヤ４８がカウンタ軸４４と同期回転させられるようになり、クラッチハブスリーブ５０が更に移動させられると、そのクラッチハブスリーブ５０の内周面に設けられたスプライン歯を介してアイドラギヤ４８がカウンタ軸４４に対して相対回転不能に連結される。

クラッチハブスリーブ５０は、クラッチ断接シャフト５２に配設されたシフトフォーク５４と係合させられており、そのクラッチ断接シャフト５２が油圧サーボ装置５６によって軸方向へ往復移動させられることにより、シフトフォーク５４と共にカウンタ軸４４の軸方向へ移動させられて、アイドラギヤ４８とカウンタ軸４４との間が断接される。アイドラギヤ４８は、出力軸３０に設けられた大径ギヤ５８と噛み合わされており、前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢ１の何れか一方が係合させられ且つ噛合いクラッチ４０が接続されることにより、エンジン１２の出力が入力軸２２から前後進切換装置２６、ギヤ変速機構２８、アイドラギヤ４８、および大径ギヤ５８を順次経由して出力軸３０に伝達されるようになり、第２動力伝達経路が成立させられる。なお、小径のアイドラギヤ４８と大径ギヤ５８との間でも変速（減速）が行なわれ、それ等を含めてギヤ変速機構２８が構成されていると見做すこともできる。

ベルト式無段変速機２４は、入力軸２２に設けられた有効径が可変のプライマリプーリ６０と、出力軸３０と同軸の回転軸６２に設けられた有効径が可変のセカンダリプーリ６４と、それ等の一対の可変プーリ６０、６４の間に巻き掛けられた伝動ベルト６６とを備えており、一対の可変プーリ６０、６４と伝動ベルト６６との間の摩擦を介して動力伝達が行われる。このベルト式無段変速機２４は、油圧アクチュエータによって一対の可変プーリ６０、６４のＶ溝幅が連動して変化させられ、伝動ベルト６６の掛かり径（有効径）が変更されることにより、変速比が連続的に変化させられる。出力軸３０は、回転軸６２に対して同軸に相対回転可能に配設されており、その出力軸３０とセカンダリプーリ６４との間に設けられた前記ベルト走行用クラッチＣ２により、それ等の出力軸３０とセカンダリプーリ６４との間の動力伝達が断接される。このベルト走行用クラッチＣ２が係合させられると、エンジン１２の出力が入力軸２２からベルト式無段変速機２４を経由して出力軸３０に伝達されるようになり、第１動力伝達経路が成立させられる。

次に、前記油圧サーボ装置５６について具体的に説明する。図２および図３は、何れも油圧サーボ装置５６の近傍を具体的に示した断面図で、図２は噛合いクラッチ４０が遮断される遮断状態であり、図３は噛合いクラッチ４０が接続される接続状態である。また、図４は、図３に示す接続状態における油圧サーボ装置５６のピストン７０付近の拡大図である。この油圧サーボ装置５６は、油圧によってピストン７０を一方向へ移動させる単動式の油圧シリンダで、有底円筒形状のピストン７０を備えている。このピストン７０は、有底円筒形状の底部の外側面（端面）が前記クラッチ断接シャフト５２の端部に密着するように突き当てられた状態で、ボルト６８によりクラッチ断接シャフト５２に一体的に固設されている。ピストン７０は、ハウジング７２に一体に設けられたシリンダ部７４内に軸方向の移動可能に嵌合されており、常にはリターンスプリング（実施例では圧縮コイルスプリング）７６の付勢力に従って図２に示す原位置、すなわち噛合いクラッチ４０を遮断する位置に保持される。シリンダ部７４は有底円筒形状を成していて、ピストン７０が摺動可能に嵌合されるシリンダボア（円筒内周面）７８を備えているとともに、底面８０にピストン７０が当接させられることによって上記原位置が規定される。底面８０には、クラッチ断接シャフト５２が軸方向に移動可能に挿通させられる挿通孔８２が、シリンダボア７８と同心に連続して設けられている。リターンスプリング７６は、有底円筒形状のピストン７０の底部の内側面とカバー８４との間に圧縮状態で配設されている。ハウジング７２は、内部に前記自動変速機１６等を収容しているもので、両端が開口している筒形状を成しており、その一方の端部の開口を閉塞するようにカバー８４が一体的に固設されており、有底円筒形状のシリンダ部７４の開口部もカバー８４によって略閉塞されるようになっている。これ等のハウジング７２およびカバー８４は変速機ケースを構成している。

ピストン７０の一端部、すなわち有底円筒形状の底部側の端部と、シリンダ部７４の底面８０との間には、油圧室８６が設けられており、ハウジング７２に設けられた給油通路８８からその油圧室８６内に作動油が供給されると、ピストン７０はリターンスプリング７６の付勢力に抗して他端部側へ移動させられ、図３に示す接続側移動端まで移動させられることにより、前記噛合いクラッチ４０が接続される。この接続側移動端は、ピストン７０がカバー８４に当接させられることによって規定される。ピストン７０の一端部には、小径外周部が設けられており、底面８０に当接させられた原位置においても、その小径外周部の周囲に油圧室８６が形成されるようになっている。また、ピストン７０の外周面には、断面が矩形の環状溝が設けられてゴム製のＯリング９０が嵌着されており、シリンダボア７８との間が液蜜にシールされるようになっている。Ｏリング９０はシール部材に相当する。

上記ピストン７０にはまた、Ｏリング９０が配設された位置よりも他端部側の外周面に、潤滑油を保持する油溜９２が設けられている。すなわち、Ｏリング９０は、ピストン７０の外周面のうち軸方向の中央部分よりも一端部側へ片寄った位置に配設されており、他端部側に油溜９２を形成するためのスペースが確保されている。油溜９２は、ピストン７２の外周面の全周に連続して設けられた環状溝にて構成されており、その溝断面は、図５の拡大図から明らかなように、開口側程溝幅が広くなるように両側の側壁９２ｓがそれぞれ外側へ傾斜させられた逆台形形状を成している。一方、シリンダ部７４には、上記油溜９２に連通するように油導入路９４が設けられており、その油導入路９４から油溜９２内に潤滑油が流入するようになっている。具体的には、ピストン７０が図３〜図５に示すように他端部側の移動端すなわち接続側移動端に達した状態で、油溜９２に連通するように、有底円筒形状のシリンダ部７４の先端部に切欠状の溝が設けられ、カバー８４との間に油導入路９４が形成されるようになっている。

油導入路９４は、ピストン７０の上方部分に設けられており、シリンダ部７４の上方位置に形成された空間９６内に供給された潤滑油が重力によりその油導入路９４内を流下して油溜９２内に流入するようになっている。そして、このように油溜９２内に導入された潤滑油は、ピストン７０が移動させられる際にシリンダボア７８に付着させられ、ピストン７０が原位置から接続側移動端へ向かって移動させられる際にも、シリンダボア７８に付着した潤滑油によってＯリング９０が適切に潤滑される。油溜９２の側壁９２ｓは傾斜させられているため、例えば図５に矢印Ａで示すようにピストン７０が原位置へ向かって移動させられる場合、油溜９２内の潤滑油は矢印Ｂで示すように他端部側の側壁９２ｓに沿って外方へ流動させられ、シリンダボア７８に適切に付着させられる。ピストン７０が原位置から接続側移動端（他端部側）へ向かって移動させられる際にも、油溜９２内に潤滑油が残っている場合には、反対側の側壁９２ｓに沿って潤滑油が流動し、シリンダボア７８に適切に付着されてＯリング９０が潤滑される。

上記空間９６内には、ハウジング７２或いはカバー８４に設けられた図示しない潤滑油路から潤滑油が供給されるようになっている。また、有底円筒形状のシリンダ部７４の先端部の下端部分とカバー８４との間には隙間ｄ（図４参照）が設けられており、油溜９２とシリンダボア７８との間の隙間から流出した潤滑油は、その隙間ｄから更に下方へ流下させられるようになっている。この潤滑油は、前記油圧室８６内に供給される作動油と同じもので、作動油の一部が潤滑油路を経て供給されたものであり、隙間ｄから流下した潤滑油は、例えばベルト式無段変速機２４のベルト挟圧部の潤滑等に用いられた後、作動油と共通のオイルパンへ戻されて、作動油や潤滑油として繰り返し用いられる。

このように、本実施例の自動変速機１６の油圧サーボ装置５６においては、ピストン７０のＯリング９０よりも他端部側に油溜９２が設けられ、シリンダ部７４に設けられた油導入路９４から導入された潤滑油を保持するようになっているため、ピストン７０が移動させられる際にその油溜９２に保持された潤滑油がシリンダボア７８に付着させられる。これにより、ピストン７０が油圧室８６と反対の他端部側へ移動させられる際にも、Ｏリング９０が適切に潤滑されるようになり、シリンダボア７８との間の摩擦が低減されてＯリング９０の耐久性が向上する。

また、本実施例では、油溜９２の両側の側壁９２ｓが何れも外側へ傾斜させられているため、ピストン７０が軸方向へ移動させられる際に、油溜９２内の潤滑油が側壁９２ｓに沿って外方へ流動させられ、シリンダボア７８に適切に付着させられるため、Ｏリング９０が一層適切に潤滑されて耐久性が向上する。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１６：自動変速機 ５６：油圧サーボ装置 ７０：ピストン ７２：ハウジング（変速機ケース） ７４：シリンダ部 ７８：シリンダボア（内周面） ８６：油圧室 ９０：Ｏリング（シール部材） ９２：油溜 ９４：油導入路

Claims (1)

1. 変速機ケースに設けられたシリンダ部内に軸方向の移動可能に嵌合されたピストンと、
   該ピストンの一端部と前記シリンダ部との間に設けられ、作動油が供給されることによって該ピストンを他端部側へ移動させる油圧室と、
   前記ピストンの外周面に配設されて前記シリンダ部の内周面との間をシールする環状のシール部材と、
   を有する自動変速機の油圧サーボ装置において、
   前記ピストンの外周面のうち前記シール部材よりも前記他端部側に設けられて潤滑油を保持する油溜と、
   前記油溜に連通するように前記シリンダ部に設けられ、該油溜に前記潤滑油を導入する油導入路と、
   を有することを特徴とする自動変速機の油圧サーボ装置。

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