JP2022078809A - 自動変速機 - Google Patents

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Tatsuhiko Iwasaki
龍利 溝部
Tatsutoshi Mizobe
芳彦 藤田
Yoshihiko Fujita
惠一 中村
Keiichi Nakamura
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Abstract

【課題】複数のクラッチを備えた自動変速機において、複数のクラッチの軸方向寸法が短縮された自動変速機を提供する。【解決手段】自動変速機は、動力伝達軸2の軸心上に複数の摩擦板13を備える一方側クラッチ10と、複数の摩擦板23を備えた他方側クラッチ20とを有し、一方側クラッチ10のピストン14の押圧部14aと他方側クラッチ20のピストン24の押圧部とは、軸方向にオーバーラップして配置され、一方側クラッチ10のピストン14の径方向部14bと他方側クラッチ20のピストン24の径方向部24bとは、一方側クラッチ10の複数の摩擦板13よりも軸方向一方側で軸方向に並列に配置され、一方側クラッチ10及び他方側クラッチ20のピストン14,24の受圧部14d,24dと、一方側クラッチ10及び他方側クラッチ20のピストン14,24のベアリング部14e,24eとが、径方向内側に集約配置される。【選択図】図2

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機に関する。
自動車等の車両に搭載される自動変速機は、プラネタリギヤセット等でなる動力伝達経路をクラッチやブレーキ等でなる複数の摩擦締結要素の選択的な締結によって切り換えて、車両の運転状態に応じた所定の変速段を達成するように構成されている。
このような自動変速機に用いられるクラッチには、一般的に、クラッチドラムと、クラッチハブと、クラッチドラム及びクラッチハブ間に配置される複数の摩擦板と、複数の摩擦板を押圧するピストンと、該ピストンを摩擦板方向に付勢する作動油が供給される油圧室とが設けられている。
油圧室は、クラッチドラム又はクラッチハブと共に回転するため、クラッチ非締結時においても油圧室に残存した作動油に作用する遠心力(以下、遠心油圧ともいう)によって、ピストンが摩擦板方向に移動する場合がある。クラッチには、非締結時における不要な締結を防止するために、ピストンを挟んで反油圧室側に遠心油圧をキャンセルするためのキャンセル室を備えたものがある。
ところで、車両の燃費性能の向上等を目的とした自動変速機の多段化のために、変速機構を構成するプラネタリギヤセットの個数が増加する傾向にあるが、プラネタリギヤセットの個数が増加すると変速機全体の軸方向寸法や径方向寸法が増大し、車載性の問題が発生する。
これに対して、特許文献1に開示されているクラッチのように、ピストンと摩擦板との間にベアリングを配置して、ピストンに作用する油圧をベアリングを介して摩擦板に伝達する構成を備えたものが知られている。特許文献1のクラッチによれば、油圧室及びピストンが非回転部となるので、油圧室に遠心油圧が作用せず、非締結時におけるピストンの摩擦板方向への移動が防止され、キャンセル室が不要となって、キャンセル室を設けるための軸方向寸法の短縮が図りやすい。
特開2017-166679号公報
しかしながら、特許文献1には、複数の摩擦締結要素およびプラネタリギヤセットを備えた自動変速機についての開示はなく、例えば、径方向寸法の拡大を抑制するために、各クラッチの摩擦板が軸方向に並べて配置される場合における自動変速機の軸方向寸法の短縮については、改善の余地がある。
本発明は、複数のクラッチを備えた自動変速機において、複数のクラッチを備えた自動変速機において、複数のクラッチの軸方向寸法が短縮された自動変速機を提供することを課題とする。
この課題を解決するため、本発明に係る自動変速機は、次のように構成したことを特徴とする。
本発明は、動力伝達軸の軸心上に、軸方向の一方側に配置される複数の摩擦板を備える一方側クラッチと、前記複数の摩擦板の前記軸方向の他方側に軸方向に並べて配置される複数の摩擦板を備えた他方側クラッチと、を有する自動変速機であって、
前記一方側クラッチ及び前記他方側クラッチは、前記複数の摩擦板を軸方向に摺動可能に係合するドラム部材と、前記ドラム部材の径方向内側で前記複数の摩擦板を軸方向に摺動可能に係合するハブ部材と、前記複数の摩擦板を軸方向の一方側から押圧するピストンと、前記ピストンを前記複数の摩擦板方向に付勢する作動油が供給される油圧室と、をそれぞれ備え、
前記一方側クラッチ及び前記他方側クラッチの各ピストンは、軸方向に延びて前記複数の摩擦板を押圧する押圧部と、前記押圧部の軸方向一方側から径方向内側に延びる径方向部と、前記油圧室に供給される作動油の圧力を受ける受圧部と、前記径方向部と前記受圧部との間に配置されたベアリング部とを有し、
前記一方側クラッチの前記押圧部と前記他方側クラッチの前記押圧部とは、前記軸方向にオーバーラップして配置され、
前記一方側クラッチの前記径方向部と前記他方側クラッチの前記径方向部とは、前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板よりも前記軸方向一方側で前記軸方向に並列に配置され、
前記一方側クラッチの前記受圧部と、前記他方側クラッチの前記受圧部と、前記一方側クラッチの前記ベアリング部と、前記他方側クラッチの前記ベアリング部とが、径方向内側に集約配置された自動変速機を提供する。
本発明によれば、ピストンを回転可能な押圧部及び径方向部と、固定された受圧部とに分割し、受圧部に作用する油圧をベアリング部を介して押圧部に伝達できるので、油圧室を回転させる必要がない。これにより、油圧室の回転によって油圧室の作動油に作用する遠心油圧をキャンセルするためのキャンセル室が不要となり、キャンセル室を確保するための軸方向寸法の増大を抑制できる。
また、受圧部及びベアリング部を押圧部よりも径方向内側に集約配置したので、摩擦板の径方向位置においては、一方側クラッチと他方側クラッチの径方向部のみを軸方向一方側に並列配置できる。これにより、ベアリング部を押圧部と摩擦板との間に配置する場合に比して、摩擦板が配置される部位における軸方向寸法の短縮が実現しやすい。
なお、ベアリング部が、ピストンの押圧部よりも径方向内側に配置されるので、ベアリング部が押圧部と摩擦板との間に配置される場合よりもベアリング部の周速が低減され、ベアリング部の油切れ等を抑制できる。
前記他方側クラッチは、前記一方側クラッチ側に配置された第1他方側クラッチと、前記第1他方側クラッチの前記軸方向の他方側に配置された第2他方側クラッチとを備えてもよい。
この構成によれば、3つのクラッチを備えた自動変速機においても、複数のクラッチの軸方向寸法の増大を抑制できる。
前記他方側クラッチの前記ピストンは、前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板を軸方向に貫通してもよい。
この構成によれば、一方側クラッチと他方側クラッチの摩擦板を軸方向に並列に配置させつつ、複数の一方側摩擦板よりも軸方向一方側に配置された他方側クラッチのピストンによって、複数の他方側摩擦板を押圧できる。
前記一方側クラッチの前記ドラム部材は、径方向内側に延びるドラム径方向部を備え、
前記ドラム径方向部の端部は、ベアリングを介して変速機ケースに固定されることが好ましい。
この構成によれば、ドラム部材が複数の摩擦板を介してピストンから受ける軸方向の荷重は、ドラム径方向部の内端部に伝達される。ドラム径方向部の内端部に伝達された前記荷重は、ベアリングを介して変速機ケースで受けることができる。
したがって、ドラム部材に入力される軸方向の荷重がその他の回転要素に伝達されることがないので、他の回転要素に伝達される場合に必要となる軸受等の配置スペースを省略できる。具体的には、他の回転要素に伝達される場合には、他の回転要素に伝達された軸方向の荷重を分担するための軸受等を配置しながらケースに伝達することになるが、本発明によれば、ドラム部材に入力された軸方向の荷重が他の回転要素に伝達されないので、不要な荷重分担部材を配置する必要がない。
前記一方側クラッチのドラム部材は、
前記複数の摩擦板が係合される円筒部と、
前記円筒部の前記軸方向の一方側の端部から径方向内側に延びる第1径方向部と、
前記第1径方向部の径方向内側の端部から前記軸方向の他方側に延びる軸方向部と、
前記軸方向部の前記軸方向の他方側の端部からさらに径方向内側に延びる第2径方向部とを備え、
前記軸方向部が、前記ピストンの押圧部を貫通してもよい。
この構成によれば、ドラム部材に軸方向部を設け、ドラム部材がピストンの径方向部を貫通する構成としたので、ドラム部材が円筒部から径方向に延びる径方向部のみを有する場合に比して、所定の軸方向寸法内において、ピストンの径方向部を径方向外側から内側に向かうにつれて軸方向他方側から軸方向一方側に傾斜させることができる。
これにより、例えば、ピストンの径方向部が径方向に沿って軸方向に直交するように延びる場合に比べて、押圧部と径方向部とがなす角度を大きくすることができるので、ピストンの押圧部の折れ変形が抑制されやすい。
前記他方側クラッチの前記ドラム部材に係合される隣接する外側摩擦板間には、前記ピストンを軸方向一方側に付勢する付勢部材が配置されてもよい。
この構成によれば、例えば、ピストンを軸方向一方側に付勢するリターンスプリングを軸方向一方側に配置する場合に比べて、軸方向寸法短縮できる。
前記第1他方側クラッチのピストンが前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板を貫通する第1貫通位置と、前記第2他方側クラッチのピストンが前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板を貫通する第2貫通位置とは、周方向に位置をずらして配置されてもよい。
この構成によれば、例えば、複数の摩擦板側に各ピストンを貫通させるための貫通穴を設ける場合に、第1他方側クラッチのピストンと第2他方側クラッチのピストンの一方側クラッチの複数の摩擦板の貫通穴を同じ周方向位置に設ける場合に比べて、一方側クラッチの複数の摩擦板の剛性が不足することを抑制する。
本発明によれば、複数のクラッチを備えた自動変速機において、複数のクラッチの軸方向寸法が短縮された自動変速機を提供することができる。
本発明の実施形態に係る自動変速機の後部の断面図。 図1の要部拡大図。 第1~3クラッチのドラム、ピストン及び摩擦板の分解斜視図。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、自動変速機の反駆動源側(以下、反駆動源側を後方又は軸方向一方側、駆動源側を前方又は軸方向他方側とする)の構成を示す。本体ケース1aと、その後端の開口部を閉塞するエンドカバー1bとを有する変速機ケース1内の後部には、駆動源側から延びる入力軸2上に、後方から、軸方向に並べて配置された複数の摩擦板13,23,33をそれぞれ備えた一方側クラッチとしての第1クラッチ10と、第1他方側クラッチとしての第2クラッチ20と、第2他方側クラッチとしての第3クラッチ30と、軸方向に並べられた第1、第2プラネタリギヤセット40,50とが配設されている。
第1、第2プラネタリギヤセット40,50は、いずれも、回転要素として、サンギヤ41,51と、リングギヤ42,52と、ピニオンキャリヤ43,53とを有する。
第1、第2、第3クラッチ10,20,30は、それぞれ、締結時に結合されて一体回転するドラム部材11,21,31と、ハブ部材12,22,32とを有する。
最も軸方向他方側(駆動源側)に位置する第3クラッチ30のドラム部材31は、第2プラネタリギヤセット50のサンギヤ51に接続されている。第3クラッチ30のハブ部材32は、第1プラネタリギヤセット40のリングギヤ42に連結されている。
第3クラッチ30のドラム部材31の軸方向一方側には、第2クラッチ20のドラム部材21が設けられている。ドラム部材21は、第3クラッチ30のドラム部材31から軸方向一方側に延びて一体的に形成されている。第2クラッチ20のドラム部材21は、第3クラッチ30のドラム部材31を介して、第2プラネタリギヤセット50のサンギヤ51に接続されている。第2クラッチ20のハブ部材22は、図示しない他のプラネタリギヤセットのリングギヤに連結されている。
第2クラッチ20のドラム部材21の軸方向一方側には、第1クラッチ10のドラム部材11が設けられている。第1クラッチ10のドラム部材11は、第2クラッチ20の軸方向一方側に延びて、第2及び第3クラッチ20,30のドラム部材21,31と一体的に形成されている。第1クラッチ10のドラム部材11は、第2及び第3クラッチ20,30のドラム部材21,31を介して、第2プラネタリギヤセット50のサンギヤ51に接続されている。第1クラッチ10のハブ部材12は、自動変速機の入力軸2に連結されている。
次に、図2、図3により、第1、第2、第3クラッチ10,20,30の構成を説明する。なお、図3は、第1~第3クラッチ10,20,30を構成するピストン、摩擦板、ドラムの分解斜視図である。
第1、第2、第3クラッチ10,20,30は、いずれも、ドラム部材11,21,31とハブ部材12,22,32とこれらの間に軸方向に並べて配設されてドラム部材11,21,31とハブ部材12,22,32とに交互にスプライン係合された各複数枚の摩擦板13,23,33とに加え、これらの摩擦板13,23,33の後方(軸方向一方側)に配置されたピストン14,24,34と、ピストン14,24,34の背部に設けられた油圧室15,25,35とを有する。これらの油圧室15,25,35のいずれかに締結圧が供給されたときに、締結圧が供給されたクラッチ10,20,30のピストン14,24,34が摩擦板を押圧してドラム部材11,21,31とハブ部材12,22,32を結合することにより、クラッチ10,20,30が締結されるようになっている。
第1、第2、第3クラッチ10,20,30の複数の摩擦板13,23,33は、ドラム部材11,21,31にスプライン係合された複数の外側摩擦板13a,23a,33aと、ハブ部材12にスプライン係合されると共に複数の外側摩擦板13a,23a,33aと軸方向に交互に配置された複数の内側摩擦板13b,23b,33bとをそれぞれ備える。
第1クラッチ10のドラム部材11は、外側摩擦板13aが係合される外側円筒部11aと、外側円筒部11aの軸方向一方側の端部から更に軸方向一方側に延びる延設部11bと、延設部11bの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる第1径方向部11cと、第1径方向部11cの径方向内側の内端部から軸方向の他方側に延びる軸方向部11dと、軸方向部11dの他方側の端部から径方向内側に伸びる第2径方向部11eとを備える。
第1径方向部11cは、軸方向に対して概ね直交するようにエンドカバー1bに沿って延びている。軸方向部11dは、櫛歯状に形成されており、周方向に均等に並べて配置されて、後述の第1クラッチ10、第2クラッチ20及び第3クラッチ30のピストン14,24,34に設けられた貫通穴14h,24h,34hを軸方向に貫通している(図3参照)。
第2径方向部11eの径方向内側は、ベアリング11fを介して、エンドカバー1bに設けられた軸方向他方側に突出するボス部1cに固定されている。ベアリング11fのアウタレース11f1の軸方向の中央部には径方向外側に突出する凸部11gが設けられ、第2径方向部11eの軸方向他方側の端面が当接するように構成されている。
ベアリング11fのインナレース11f2の内周面は、エンドカバー1bのボス部1cに圧入されている。インナレース11f2は、軸方向一方側に延びると共に、ボス部1cに係合されて、ベアリング11fの軸方向移動を規制するための規制部材1dを係合するための被係合部11hが設けられている。
図3に示すように、ドラム部材11は、第1外側円筒部11a、延設部11b、第1径方向部11c及び軸方向部11dと、第2径方向部11eとが別体で構成されている。ドラム部材11は、軸方向部11dに設けられた軸方向の他端部から径方向内側に延びるフランジ部11d1と、第2径方向部11eの径方向外側の端部とが接合されて一体化されている。
第1クラッチ10のハブ部材12は、内側摩擦板13bが係合される内側円筒部12aと、内側円筒部12aの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる円板部12bと、円板部12bの内端部から軸方向一方側及び他方側に延びて入力軸2にスプライン嵌合されるスプライン部12cとを備える。
図3に示すように、外側摩擦板13aの外周面には外側円筒部11aにスプライン係合されるスプライン部13a1が設けられ、内側摩擦板13bの内周面には内側円筒部12aにスプライン係合されるスプライン部13b1が設けられている。
外側摩擦板13aの径方向外側の部位には、第2クラッチ20のピストン24を軸方向に貫通させるための複数の第1貫通穴13cと、第3クラッチ30のピストン34を軸方向に貫通させるための複数の第2貫通穴13dとが設けられている。
複数の第1貫通穴13c及び複数の第2貫通穴13dは、それぞれ周方向に均等に並べて配置されていると共に、各第1貫通穴13cと各第2貫通穴13dとは周方向に位置を異ならせて配置されている。換言すると、外側摩擦板13aにおける第2クラッチ20のピストン24が貫通する第1貫通位置と、第3クラッチ30のピストン34が貫通する第2貫通位置とは周方向に位置が異なる。より詳しくは、各第1貫通穴13cの周方向中央部と第1貫通穴13cに隣接する各第2貫通穴13dの周方向中央部とは周方向位置がずれた状態で設けられている。本実施形態においては、各第1貫通穴13cの周方向の一端部と、第1貫通穴13cに隣接する第2貫通穴13dの周方向の他端部とは周方向位置が重複しているが、前記一端部と前記他端部とは重複しなくてもよい。
図2に示すように、各第2貫通穴13dの径方向位置は、各第1貫通穴13cの径方向位置よりも外周側かつ、各内側摩擦板13bの外周よりも外側で、スプライン部13a1よりも径方向内側に位置している。
ピストン14は、摩擦板13a,13bの軸方向一方側に配置されて、締結時に摩擦板13a,13bを押圧する押圧部14aと、押圧部14aから径方向内側に延びる円板状の径方向部14bと、径方向部14bの内端部から軸方向一方側に延びる円筒部14cと、油圧室15に供給された油圧を受ける受圧面を備えた円板状の受圧部14dと、円筒部14cと受圧部14dとの間に配置されたベアリング部14eとを有する。
ピストン14は、円筒部14cの内周面に配設された例えば樹脂製のブッシュを介してエンドカバー1bから軸方向に突出させて設けられたボス部1cに回転可能に支持されている。
径方向部14bは、受圧部14d側から摩擦板13側に向かって傾斜している。より詳しくは、径方向部14bは、径方向内側から外側に向かって、軸方向の一方側から他方側に傾斜している。押圧部14aは、ドラム部材11の第2径方向部11eと軸方向にオーバーラップしており、径方向部14bの径方向内側の部位は、ドラム部材11の第2径方向部11eよりも軸方向一方側に位置している。
押圧部14aの径方向における中間部には、軸方向に貫通する複数の貫通穴14fが周方向に並べて設けられている。各貫通穴14fは、ドラム部材11の軸方向部11dに対応する周方向位置で、軸方向部11dが貫通可能な周方向寸法で形成されている。貫通穴14f内には、後述の第3ピストン34を反摩擦板方向に付勢するリターンスプリング37が配置されるため、貫通穴14fの径方向寸法は、リターンスプリング37の直径よりも大きく設定されている。
円筒部14cの軸方向一方側には、ベアリング部14eが配置されている。ベアリング部14eのアウタレース14e1は、ボス部1cに沿って軸方向他方側に延びる延設部14e2を備える。延設部14e2の軸方向他方側の端部は、円筒部14cの軸方向一方側の端部の内周面に例えば、溶接等によって接続されている。ベアリング部14eの軸方向一方側には、円板状の受圧部14dが配置されており、ベアリング部14eのインナレース14e3に接合等によって接続されている。受圧部14d及びベアリング部14eは、エンドカバー1bに設けられた後述の凹部1g内に配置されている。
油圧室15及びベアリング部14eは、摩擦板13よりも径方向内側に配置されている。ピストン14の受圧部14dと押圧部14aとの径方向位置も同様にオフセットしている。
複数の摩擦板13のうち軸方向において最も他方側に位置する外側摩擦板13aは、リテーニング部材13eを構成する。
リテーニング部材13eは、軸方向寸法(板厚)が他の外側摩擦板13aの板厚よりも全体的に厚く設定されている。リテーニング部材13eは、径方向内側の部位の板厚が径方向外側の部位よりもさらに厚く設定されている。
リテーニング部材13eの軸方向他方側には、各摩擦板13の軸方向移動を規制する規制部材13fが配置されている。
第1クラッチ10では、隣接する外側摩擦板13aの間にそれぞれ皿バネ等で構成された付勢部材17が配設され、付勢部材17は、隣接する外側摩擦板13aを離反方向に弾性的に付勢するように設けられている。これら付勢部材17は、内側摩擦板13bの外周側に配置されている。
付勢部材17は、クラッチクリアランスが各隣接外側摩擦板間に分散されるように設けられている。また、これら付勢部材17は、ピストン14を反摩擦板側へ移動させるリターンスプリングとしても機能する。
図2に示すように、第2クラッチ20のドラム部材21は、円筒状に形成されており、内周側に外側摩擦板23aが係合されている。ドラム部材21は、第1クラッチ10の外側円筒部11aから軸方向他方側に延びて一体的に形成されている。
ハブ部材22は、内側摩擦板23bが係合される内側円筒部22aと、内側円筒部22aの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる円板部22bと、円板部22bの内端部から軸方向一方側に延びて他の回転要素に連結される動力伝達部22cとを備える。
図3に示すように、外側摩擦板23aの外周面には外側円筒部21aにスプライン係合されるスプライン部23a1が設けられ、内側摩擦板23bの内周面には内側円筒部22aにスプライン係合されるスプライン部23b1が設けられている。
外側摩擦板23aの径方向外側の部位には、後述の第3クラッチ30のピストン34を軸方向に貫通させるための複数の第3貫通穴23cが設けられている。
複数の第3貫通穴23cは、周方向に均等に並べて配置されていると共に、各第3貫通穴23cの周方向位置は、各第2貫通穴13dの周方向位置に対応させて設けられている。各第3貫通穴23cの周方向位置は、各第2貫通穴13dの周方向位置と一致するように配置されている。
各第3貫通穴23cの径方向位置は、内側摩擦板23bの外周よりも外側かつ、スプライン部23a1よりも径方向内側に位置している。内側摩擦板23bの外周の径方向位置は、第1貫通穴13cよりも径方向外側に位置している(図2参照)。
ピストン24は、第2クラッチ20の複数の摩擦板23の軸方向一方側に配置されて締結時に摩擦板23を押圧する押圧部24aと、押圧部24aの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる円板状の径方向部24bと、径方向部24bの内端部から更に軸方向一方側に延びる円筒部24cと、油圧室25に供給された油圧を受ける受圧面を備えた受圧部24dと、円筒部24cと受圧部24dとの間に配置されたベアリング部24eを有する。
ピストン24は、円筒部24cの内周面とピストン14の円筒部14cの外周面との間に配設された例えば樹脂製のブッシュを介して第1クラッチ10のピストン14の外周面に相対回転及び軸方向に摺動可能に支持されている。
押圧部24aは、第1クラッチ10の押圧部14aよりも径方向外側に配置されていると共に、押圧部24aの軸方向一方側が第1クラッチ10の押圧部14aと軸方向にオーバーラップしている。
押圧部24aは、第2クラッチ20の摩擦板23の軸方向一方側から第2クラッチ20の摩擦板23の軸方向一方側まで軸方向に延びると共に、櫛歯状に形成されている。押圧部24aは、周方向に均等に並べて配置され、複数の押圧部24aの軸方向他端部は、リング状の連結部24fで連結されている。各押圧部24aは、各第1貫通穴13cに対応させて設けられて、第1貫通穴13cに貫通されている。
複数の押圧部24aのうち、少なくとも3つの押圧部24aには、押圧部24aの一部を切り起して径方向外側に延びるように形成された切り起し部24gが設けられている。切り起し部24gは、周方向に均等に設けられると共に、ドラム部材21にスプライン係合されてドラム部材に対する回り止めとしての機能を有する。
押圧部24aの軸方向他方側の端部は、径方向部24bの径方向外側の端部から軸方向他方側に突出するフランジ部24b1に径方向内側から例えば溶接によって接続されている。径方向部24bは、第1クラッチ10の径方向部14bと同様に、径方向内側から外側に向かって、軸方向の一方側から他方側に傾斜している。径方向部24bは、受圧部24c側から摩擦板13側に向かって傾斜している。径方向部24bは、第1クラッチ10の径方向部14bと軸方向に並べて配置されている。径方向部24bは、第1クラッチ10の円筒部14cよりも径方向外側、かつ、軸方向にオーバーラップしている。
径方向部24bの径方向中間部には、径方向部24bを軸方向に貫通する複数の貫通穴24hが周方向に並べて設けられている。各貫通穴24hは、ドラム部材11の軸方向部11dに対応する周方向位置に並べて設けられている。各貫通穴24hは、第1クラッチ10のピストン14と同様に、ドラム部材11の軸方向部11dに対応する周方向位置で、軸方向部11dが貫通可能な周方向寸法に設定されている。貫通穴24h内には、後述の第3ピストン34を反摩擦板方向に付勢するリターンスプリング37が配置されるため、貫通穴24hの径方向寸法は、リターンスプリング37の直径よりも大きく設定されている。
径方向部24bの軸方向一方側には、ベアリング部24e配置されている。ベアリング部24eのインナレース24e1は、径方向部24bの径方向内側かつ軸方向一方側の面に接合等によって接続されている。ベアリング部24eの軸方向一方側には、受圧部24dが配置されており、ベアリング部24eのアウタレース24e2に接合等によって接続されている。
受圧部24dには、径方向内側に位置してアウタレース24e2に当接する部分から軸方向一方側に向かって径方向外側に傾斜する段部24iが形成されている。段部24iは、第1クラッチ10のベアリング部14eの径方向外側に位置すると共に、ベアリング部14eと軸方向にオーバーラップしている。受圧部24d及び油圧室25は、エンドカバー1bに設けられた後述の凹部1g内に配置されている。
ベアリング部24eは、第1クラッチ10のベアリング部14eよりも軸方向他方側に配置されている。ベアリング部24eと第1クラッチ10のベアリング部14eとは、少なくとも一部が径方向にオーバーラップして配置されている。より詳しくは、ベアリング部24eのインナレース24e1の径方向内側の部位と第1クラッチ10のアウタレース14e1の径方向外側の部位とは径方向にオーバーラップしている。
油圧室25及びベアリング部24eは、摩擦板23よりも径方向内側に配置されている。ピストン24の押圧部24aと受圧部24cとの径方向位置も同様にオフセットすることになる。油圧室25は、ベアリング部24eと第1クラッチ10のベアリング部14eとの間に配置されている。
複数の摩擦板23のうち軸方向において最も他方側に位置する外側摩擦板23aは、第1クラッチ10同様に、リテーニング部材23eを構成する。
リテーニング部材23eは、軸方向寸法(板厚)が他の外側摩擦板23aの板厚よりも全体的に厚く設定されている。リテーニング部材23eは、径方向内側の部分で、特に、ピストン24が外側摩擦板23aに当接する部位の板厚は径方向外側の部位よりもさらに厚く設定されている。
リテーニング部材23eの軸方向他方側には、各摩擦板13の軸方向移動を規制する規制部材23fが配置されている。
第2クラッチ20では、隣接する外側摩擦板23aの間にそれぞれ皿バネ等で構成された付勢部材27が配設され、付勢部材27は、隣接する外側摩擦板23aを離反方向に弾性的に付勢するように設けられている。これら付勢部材27は、内側摩擦板23bの外周側に配置されている。
付勢部材27は、クラッチクリアランスが各隣接外側摩擦板間に分散されるように設けられている。また、これら付勢部材27は、ピストン24を反摩擦板側へ移動させるリターンスプリングとしても機能する。
図2に示すように、第3クラッチ30のドラム部材31は、円筒状に形成されて、内周側に外側摩擦板33aが係合される。ドラム部材31は、第2クラッチ20のドラム部材21から軸方向他方側に延びて一体的に形成されている。換言すると、第1クラッチ10の外側円筒部11aと、第2クラッチ20のドラム部材21と、第3クラッチ30のドラム部材31とは、一体的に形成されている。
ハブ部材32は、内側摩擦板33bが係合される内側円筒部32aと、内側円筒部32aの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる円板部32bとを備える。
外側摩擦板33aの外周面には外側円筒部31aにスプライン係合されるスプライン部33a1が設けられ、内側摩擦板33bの内周面には内側円筒部32aにスプライン係合されるスプライン部33b1が設けられている。
ピストン34は、第3クラッチ30の複数の摩擦板33の軸方向一方側に配置されて締結時に摩擦板33を押圧する押圧部34aと、押圧部34aの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる円板状の径方向部34bと、油圧室35に供給された油圧を受ける受圧面を備えた受圧部34dと、径方向部34bと受圧部34dとの間に配置されたベアリング部34eとを有する。
押圧部34aは、第2クラッチ20の押圧部24aよりも径方向外側に配置されていると共に、押圧部34aと第2クラッチ20の押圧部24aとは、軸方向にオーバーラップしている。押圧部34aは、第3クラッチ30の摩擦板33の軸方向一方側から第1クラッチ10の摩擦板13の軸方向一方側まで軸方向に延びると共に、櫛歯状に形成されている。押圧部34aは、周方向に均等に並べて配置され、複数の押圧部34aの軸方向他端部は、リング状の連結部34fで連結されている。各押圧部34aは、各第2貫通穴13d及び各第3貫通穴23cに対応させて設けられて、第2貫通穴13d及び第3貫通穴23cに貫通されている。
複数の押圧部34aのうち、少なくとも3箇所の隣接する押圧部34a間には、連結部34fから径方向外側に延びるように形成された切り起し部34gが設けられている。切り起し部34gは、周方向に均等に設けられると共に、ドラム部材31にスプライン係合されてドラム部材31に対する回り止めとしての機能を有する。
押圧部34aの軸方向一方側の端部は、径方向部34bの径方向外側の端部から軸方向他方側に突出するフランジ部34b1に径方向内側から例えば溶接によって接続されている。径方向部34bは、第1及び第2クラッチ10,20の径方向部14b,24bと同様に、径方向内側から外側に向かって、軸方向の一方側から他方側に傾斜している。径方向部34bは、受圧部34c側から摩擦板13側に向かって傾斜している。径方向部34bは、第2クラッチ20の径方向部24bに軸方向に並べて配置されている。径方向部34bは、第1及び第2クラッチ10,20の円筒部14c,24cよりも径方向外側で、軸方向にオーバーラップしている。
径方向部34bの径方向中間部には、径方向部34bを軸方向に貫通する複数の貫通穴34hが周方向に並べて設けられている。各貫通穴34hは、ドラム部材11の軸方向部11dに対応する周方向位置に並べて設けられている。各貫通穴34hは、第1クラッチ10のピストン14と同様に、ドラム部材11の軸方向部11dに対応する周方向位置で、軸方向部11dが貫通可能な周方向寸法に設定されている。
貫通穴34hの内側には、第3クラッチのピストン34を反摩擦板方向に付勢する後述のリターンスプリング37の軸方向一方側の端部が着座するためのシート部34b2が設けられている。
第3クラッチ30では、シート部34b2とドラム部材11の第2径方向部11eとの間にコイルスプリング等で構成されたリターンスプリング37が配設され、リターンスプリング37は、ピストン34を反摩擦板側に弾性的に付勢するように設けられている。リターンスプリング37は、第1及び第2クラッチ10,20の貫通穴14f,24h内を軸方向に貫通している。
径方向部34bの軸方向一方側には、ベアリング部34eが配置されている。ベアリング部34eのインナレース34e1は、径方向部34bの反シート部34b2側の面(径方向内側かつ軸方向一方側の面)に接合等によって接続されている。ベアリング部34eの径方向外側でベアリング部34eと軸方向にオーバーラップする位置には、受圧部34dが配置されている。受圧部34dは、径方向内側の端部から更に径方向内側に向かいつつベアリング部34eよりも軸方向一方側に延びて、ベアリング部34eのアウタレース34e2に接合等によって接続される接続部34d1を備える。
ベアリング部34e及び接続部34d1は、エンドカバー1bの後述の凹部1g内に配置されている。接続部34d1は、第2クラッチ20の段部24iの径方向外側の面と、凹部1gの内周側の面との間に配置されている。ベアリング部34eは、第1クラッチ10のベアリング部14eよりも軸方向他方側、かつ、第2クラッチ20のベアリング部24eよりも軸方向一方側に配置されている。ベアリング部34eは、油圧室35及びドラム部材11の軸方向部11dよりも径方向内側に配置されている。
油圧室35及びベアリング部34eは、摩擦板33よりも径方向内側に配置されている。ピストン34の押圧部34aと受圧部34dとの径方向位置も同様にオフセットすることになる。油圧室35は、ベアリング部34eよりも径方向外側に配置されると共に、ベアリング部34eと軸方向にオーバーラップしている。
複数の摩擦板33の軸方向一方側には、ドラム部材31と第2プラネタリギヤ50のサンギヤ51とを接続する動力伝達部材33eがスプライン係合されている。第3クラッチ30では、動力伝達部材33eがリテーニング部材の機能を有する。動力伝達部材33eの軸方向他方側には、各摩擦板33の軸方向移動を規制する規制部材33fが配置されている。
第1、第2、第3クラッチ10、20、30の油圧室15、25、35は、変速機ケース1のエンドカバー1bに形成されており、これらの油圧室15、25、35の構成を説明する。
エンドカバー1bは、本体ケース1aの径方向外側の端部に固定される被固定部1eと、被固定部1eから径方向内側に延びて径方向外側に位置する外側縦壁部1fと、外側縦壁部1fの径方向内側において軸方向一方側に窪む凹部1gとを備える。凹部1gは、外側縦壁部1fの内端部から軸方向一方側に延びる円筒部1hと、円筒部1hの軸方向一方側の端部から径方向内側に延びる底部1iと、底部1iの内端部側から回転中心線に沿って前方に延びるボス部1cとによって構成されている。
エンドカバー1bは、円筒部1hの軸方向他方側の面から軸方向他方側に延びる筒状の第1シリンダ部71と、底部1iから軸方向他方側に延びる円筒状の第2シリンダ部72と、外側縦壁部1fの軸方向他方側の面から軸方向他方側に延びる筒状の第3シリンダ部73とを備える。
底部1iにおける第1シリンダ部71と第2シリンダ部72との間には、第2クラッチ20の油圧室25を構成する油圧室構成部材75が図示しないボルト等で固定されている。油圧室構成部材75は、径方向外側の外側円筒部76と、径方向内側の内側円筒部77と、外側円筒部76と内側円筒部77とを軸方向一方側の端部で連結する縦壁部75aを有する。外側円筒部76は、第3クラッチ30の接続部34c1近傍まで延びている。内側円筒部77は、第2クラッチ20の受圧部24cに沿って、軸方向一方側の部位が軸方向他方側の部位よりも径方向外側に位置するように段部78を有する。内側円筒部77と受圧部24cとは、軸方向にオーバーラップして配置されている。
ボス部1cの外周面と第1シリンダ部71の内周面との間に第1クラッチ10のピストン14の受圧部14dが嵌合され、油圧室構成部材75の外側円筒部76の内周面と内側円筒部77の外周面との間に第2クラッチ20のピストン24の受圧部24dが嵌合され、第2シリンダ部72の外周面と第3シリンダ部73の内周面との間に第3クラッチ30のピストン34の受圧部34dが嵌合されている。
第1クラッチ10の油圧室15は、ボス部1cの外周面と、底部1iの軸方向他方側の面と、第1シリンダ部71の内周面と、受圧部14dの背面とにより油密状に形成されている。第2クラッチ20の油圧室25は、油圧室構成部材75の内側円筒部77の外周面と、縦壁部75aの軸方向他方側の面と、外側円筒部66の内周面と受圧部24cの背面とにより油密状に形成されている。第3クラッチ30の油圧室35は、外側縦壁部1fの軸方向他方側の面と、第2シリンダ部72の外周面と、第3シリンダ部73の内周面と、受圧部34cの背面とにより油密状に形成されている。エンドカバー1bには、各油圧室15,25,35の上端部に連通すると共に、各油圧室15,25,35に溜まったエアを抜くためのエア抜き部15a,25a,35aが設けられている。
そして、第1、第2、第3クラッチ10、20、30の油圧室15、25、35にそれぞれ締結用作動油を供給する締結用作動油供給路80a、80b、80c、がエンドカバー1bに周方向に位置を異ならせて設けられている。
次に、この実施形態に係る自動変速機の作用を説明すると、まず、第1クラッチ10の油圧室15に締結用作動油供給路80aを介して締結圧(締結用作動油)が供給されることにより第1クラッチ10が締結され、入力軸2と第2プラネタリギヤセット50のサンギヤ51とが結合される。
また、第2クラッチ20の油圧室25に締結用作動油供給路80bを介して締結圧が供給されることにより該第2クラッチ20が締結され、図示しない他のプラネタリギヤのリングギヤと第2プラネタリギヤセット50のサンギヤ51とが結合される。
第3クラッチ30の油圧室35に締結用作動油供給路80cを介して締結圧が供給されることにより該第3クラッチ30が締結され、第2プラネタリギヤセット50のサンギヤ51とが結合される。
そして、特にこの自動変速機においては、第1、第2、第3クラッチ10,20,30の各摩擦板13,23,33が軸方向に並べて配置されているので、各摩擦板13,23,33を径方向に重ねて配置する場合に比べて、径方向寸法の増大が抑制できる。
各ピストン14,24,34を回転可能な押圧部14a,24a,34a及び径方向部14b,24b,34bと、固定された受圧部14d,24d,34dとに分割し、受圧部14d,24d,34dに作用する油圧をベアリング部14e,24e,34eを介して押圧部14a,24a,34aに伝達するので、油圧室15,25,35が回転しない。これにより、油圧室15,25,35が回転することによって、油圧室15,25,35内の作動油に作用する遠心力が生じることがないので、前記遠心力をキャンセルするためのキャンセル室が不要となり、キャンセル室を確保するための軸方向寸法の増大が抑制できる。
受圧部14d,24d,34d及びベアリング部14e,24e,34eを、押圧部14a,24a,34aよりも径方向内側に集約配置したので、摩擦板13,23,33が配置された径方向位置においては、各ピストン14,24,34の径方向部14b,24b,34bのみを軸方向一方側に並列配置できる。これにより、ベアリング部14e,24e,34eを押圧部14a,24a,34aと摩擦板13との間に配置する場合に比して、摩擦板13,23,33が配置される部位における軸方向寸法の短縮が実現しやすい。
その結果、複数のクラッチ10,20,30を備えた自動変速機において、複数のクラッチの軸方向寸法の増大を抑制できる。
また、ベアリング部14e,24e,34eが、ピストン14,24,34の押圧部14a,24a,34aよりも径方向内側に配置されるので、ベアリング部14e,24e,34eが押圧部14a,24a,34aと摩擦板13との間に配置される場合よりもベアリング部14e,24e,34eの周速が低減され、ベアリング部14e,24e,34eの油切れ等を抑制できる。
また、前述のように、第2クラッチ20のピストン24は、第1クラッチ10の外側摩擦板13aを軸方向に貫通し、第3クラッチ30のピストン34は、第1クラッチ10の外側摩擦板13a及び第2クラッチ20の外側摩擦板23aを軸方向に貫通するので、第1、第2、第3クラッチ10,20,30の摩擦板13,23,33を軸方向に並列に配置させつつ、摩擦板13よりも軸方向一方側に配置された第2、第3クラッチ20,30のピストン24,34によって、各摩擦板23,33を押圧できる。
また、前述のように、第1クラッチ10のドラム部材11の内端部は、ベアリング11fを介して変速機ケース1に支持されているので、ドラム部材11が複数の摩擦板13を介してピストン14から受ける軸方向の荷重は、ドラム部材11の軸方向に延びる外側円筒部11aを介してドラム部材11の内端部に伝達される。ドラム部材11の内端部に伝達された前記荷重は、ベアリング11fを介して変速機ケース1で受けることができる。
したがって、ドラム部材11に入力される軸方向の荷重がその他の回転要素に伝達されることがないので、他の回転要素に伝達される場合に必要となる軸受等の配置スペースを省略できる。具体的には、他の回転要素に伝達される場合には、他の回転要素に伝達された軸方向の荷重を分担するための軸受等を配置しながら変速機ケース1に伝達することになるが、この構成によれば、ドラム部材11に入力された軸方向の荷重が他の回転要素に伝達されないので、不要な荷重分担部材を配置する必要がない。
第1クラッチ10のドラム部材11の軸方向部11dが、各ピストン14,24,34の径方向部14b,24b,34bを貫通するので、ドラム部材11が円筒部11aから径方向に延びる径方向部のみを有する場合に比べて、所定の軸方向寸法内において、ピストン14,24,34の径方向部14b,24b,34bを径方向外側から内側に向かうにつれて軸方向他方側から軸方向一方側に傾斜させることができる。
これにより、例えば、ピストン14,24,34の径方向部14b,24b,34bが径方向に沿って軸方向に直交するように延びる場合に比べて、押圧部14a,24a,34aと径方向部14b,24b,34bとがなす角度を大きくすることができるので、ピストン14,24,34の押圧部14a,24a,34aの折れ変形を抑制しやすい。
第2クラッチ20及び第3クラッチ30の隣接する外側摩擦板23a,33a間には、各ピストン24,34を軸方向一方側に付勢する付勢部材27,37が配置されているので、リターンスプリングを軸方向一方側に配置する場合に比べて、軸方向寸法の短縮が図れる。
第2クラッチ20のピストン24が第1クラッチ10の摩擦板13を貫通する第1貫通位置と、第3クラッチ30のピストン34が第1クラッチ10の摩擦板13を貫通する第2貫通位置とは、周方向に位置をずらして配置されているので、摩擦板13に設けられた第1貫通穴13cと第2貫通穴13dを同じ周方向位置に設ける場合に比べて、摩擦板13の剛性を確保しやすい。
以上により、この自動変速機によれば、変速機全体の軸方向寸法が効果的に短縮されることになり、例えば変速段の多段化のためにプラネタリギヤセットを追加した場合などにおいても良好な車載性が得られ、特に、エンジンルーム内に軸方向を車幅方向に向けて配置され、軸方向寸法に対する制約が厳しい横置き式自動変速機の場合に、所要の車載性が得られる。
なお、以上の実施形態では、第1、第2、第3クラッチ10,20,30の3つのクラッチの複数の摩擦板13,23,33が軸方向に並列に配置されているが、例えば、第1、第2クラッチ10,20等の2つのクラッチの複数の摩擦板が軸方向に並列に配置されている場合にも、同様に構成することができ、同様の効果が得られる。
以上のように、本発明によれば、複数のクラッチを備えた自動変速機において、複数のクラッチの軸方向寸法が短縮された自動変速機を提供することができるので、この種の自動変速機又はこれが搭載される車両の製造産業分野において、好適に利用される可能性がある。
1 変速機ケース
2 入力軸(動力伝達軸)
10 一方側クラッチ
11,21,31 ドラム部材
11a 外側ドラム部
11c 第1径方向部
11d 軸方向部
11e 第2径方向部(内側ドラム部)
11f ベアリング
12,22,32 ハブ部材
13 複数の一方側摩擦板
13c 第1貫通穴
13d 第2貫通穴
14,24,34 ピストン
14a,24a,34a 押圧部
14b,24b,34b 径方向部
14d,24d,34d 受圧部
14e,24e,34e ベアリング部
15,25,35 油圧室
17,27 付勢部材
20 第1他方側クラッチ(他方側クラッチ)
23 複数の他方側摩擦板
30 第2他方側クラッチ(他方側クラッチ)

Claims (7)

  1. 動力伝達軸の軸心上に、軸方向の一方側に配置される複数の摩擦板を備える一方側クラッチと、前記複数の摩擦板の前記軸方向の他方側に軸方向に並べて配置される複数の摩擦板を備えた他方側クラッチと、を有する自動変速機であって、
    前記一方側クラッチ及び前記他方側クラッチは、前記複数の摩擦板を軸方向に摺動可能に係合するドラム部材と、前記ドラム部材の径方向内側で前記複数の摩擦板を軸方向に摺動可能に係合するハブ部材と、前記複数の摩擦板を軸方向の一方側から押圧するピストンと、前記ピストンを前記複数の摩擦板方向に付勢する作動油が供給される油圧室と、をそれぞれ備え、
    前記一方側クラッチ及び前記他方側クラッチの各ピストンは、軸方向に延びて前記複数の摩擦板を押圧する押圧部と、前記押圧部の軸方向他方側から径方向内側に延びる径方向部と、前記油圧室に供給される作動油の圧力を受ける受圧部と、前記径方向部と前記受圧部との間に配置されたベアリング部とを有し、
    前記一方側クラッチの前記押圧部と前記他方側クラッチの前記押圧部とは、前記軸方向にオーバーラップして配置され、
    前記一方側クラッチの前記径方向部と前記他方側クラッチの前記径方向部とは、前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板よりも前記軸方向一方側で前記軸方向に並列に配置され、
    前記一方側クラッチの前記受圧部と、前記他方側クラッチの前記受圧部と、前記一方側クラッチの前記ベアリング部と、前記他方側クラッチの前記ベアリング部とが、径方向内側に集約配置された自動変速機。
  2. 前記他方側クラッチは、前記一方側クラッチ側に配置された第1他方側クラッチと、前記第1他方側クラッチの前記軸方向の他方側に配置された第2他方側クラッチとを有する請求項1に記載の自動変速機。
  3. 前記他方側クラッチの前記ピストンは、前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板を軸方向に貫通する請求項1又は請求項2に記載の自動変速機。
  4. 前記一方側クラッチの前記ドラム部材は、径方向内側に延びるドラム径方向部を備え、
    前記ドラム径方向部の端部は、ベアリングを介して変速機ケースに固定されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の自動変速機。
  5. 前記一方側クラッチのドラム部材は、
    前記複数の一方側摩擦板が係合される円筒部と、
    前記円筒部の前記軸方向の一方側の端部から径方向内側に延びる第1径方向部と、
    前記第1径方向部の径方向内側の端部から前記軸方向の他方側に延びる軸方向部と、
    前記軸方向部の前記軸方向の他方側の端部からさらに径方向内側に延びる第2径方向部とを備え、
    前記軸方向部が、前記ピストンの前記径方向部を貫通する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の自動変速機。
  6. 前記他方側クラッチの前記ドラム部材に係合される隣接する外側摩擦板間には、前記ピストンを軸方向一方側に付勢する付勢部材が配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載された自動変速機。
  7. 前記第1他方側クラッチのピストンが前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板を貫通する第1貫通位置と、前記第2他方側クラッチのピストンが前記一方側クラッチの前記複数の摩擦板を貫通する第2貫通位置とは、周方向に位置をずらして配置されている請求項2に記載の自動変速機。
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