JP3614390B2 - 自動変速機のクラッチ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のクラッチ装置に関し、特に、その油圧サーボピストンの振れ止め構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機のクラッチ装置の一形態として、クラッチドラムの背面側に油圧サーボピストンを配置し、該ピストンをクラッチドラムに対して引くことで、クラッチドラムに支持した摩擦部材（本明細書において、積層状態の摩擦材ディスクとセパレータプレートを総称して摩擦部材という）を押圧してクラッチを係合させるクラッチ構造が特開昭５５−１５２９４６号公報及び特開平５−３３８１６号公報において提案されている。この提案に係るクラッチ構造では、配置スペースを削減すべく２つのクラッチを組み合わせた構成が採られており、クラッチドラムを両クラッチに共通のサーボシリンダとし、背面配置のピストンは、前記のようにクラッチドラムの外側でドラムに嵌る配置としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のクラッチ構造では、クラッチドラムの背面側の油圧サーボのピストンは、クラッチドラムの全長を超えて、クラッチドラムの開口端部側まで延びる長尺な構造となるため、元々、Ｏリングなどのシール部材を介して心出し支持される支持位置と、ピストンの質量の中心で決まる重心位置に軸線方向のズレが存在する。このように支持位置と重心位置に大きなズレがあると、それにより、サーボピストンが傾いた状態で回転するため、クラッチドラム開口端部とサーボピストンが、周方向に長い範囲で接触する可能性がある。また、こうした接触状態は、クラッチドラムが遠心力により開口端部側で拡開することで、一層発生の可能性が大きくなる。そして、このような接触が起きると、サーボピストン作動時の摺動抵抗が大きくなり、クラッチ作動の応答性が損なわれ恐れがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、クラッチドラムとサーボピストンが径方向に重なる構造を持つものにおいて、サーボピストンの軸線に対する傾斜を防止した自動変速機のクラッチ装置を提供することを主たる目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載のように、クラッチドラムに支持した摩擦部材をクラッチドラムの開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストンが、少なくとも軸方向の一部でクラッチドラムと径方向に重ねて配置されてなる自動変速機のクラッチ装置において、前記クラッチドラムの開口端部近傍における周面とサーボピストンの周面とが対向する部分に、それら周面のいずれか一方から突出して、他方への当接部となる突部が設けられ、前記クラッチドラムの開口端部近傍は、クラッチドラムの拡開によりサーボピストンへの当接が生じる部分であり、前記クラッチドラムと前記サーボピストンとは、スプラインにより軸方向に相対移動し、前記突部は、前記スプラインの歯山部に形成された、ことを特徴とする構成により達成される。
【０００７】
上記の構成において、請求項２に記載のように、前記突部は、周方向に複数個配置された構成とするのが有効である。
【０００８】
上記の構成において、請求項３に記載のように、前記突部の周縁は、傾斜面を経て周面につながる構成とするのが望ましい。
【０００９】
また、上記の構成において、請求項４に記載のように、前記突部は、例えば、クラッチドラムに設けられ、サーボピストンの周面を支持する構成とすることができる。
【００１０】
あるいは、上記の構成において、請求項５に記載のように、前記突部は、サーボピストンに設けられ、クラッチドラムの周面に支持される構成とすることもできる。
【００１１】
更に、上記いずれかの構成において、請求項６に記載のように、前記突部は、プレスにより押出し形成されてなる構成とするのが有効である。
【００１３】
更に、上記いずれかの構成において、請求項７に記載のように、前記クラッチ装置は、有底筒状に形成され、底部を自動変速機の入力軸に連結されたクラッチドラムと、該クラッチドラムに対して軸方向に並べて配置された第１及び第２の摩擦部材と、第１の摩擦部材を係合させる第１のサーボピストンと、第２の摩擦部材を係合させる第２のサーボピストンと、を備え、第１の摩擦部材は、クラッチドラムの外径側に延びる第１のサーボピストンにより開口端部方向から押圧され、第２の摩擦部材は、クラッチドラムの内径側に配置された第２のサーボピストンにより押圧され、前記第１のサーボピストンは、その底部を貫通する部材と、クラッチドラムの筒状部の外周面とに対して油密状態で摺動可能に支持され、前記第２のサーボピストンは、その底部を貫通する部材と、クラッチドラムの筒状部の内周面とに対して油密状態で摺動可能に支持された構成とすることもできる。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、クラッチドラムに対してサーボピストンが傾斜した場合に、クラッチドラムの開口端部近傍に設けられた突部を介する局部的な当接により、サーボピストンの支持部から遠い側で傾きが規制され、クラッチドラムとサーボピストンの周面間のクリアランスが確実に保持されるため、サーボピストンとクラッチドラム間のがた量を低減できる。
【００１５】
請求項１に記載の構成では、突部をクラッチドラムの拡開によりサーボピストンへの当接が生じる部分とすることで、遠心力によりクラッチドラムの開口端部側が拡開することによるクラッチドラムとサーボピストンの周方向に長い範囲での接触も防ぐことができる。更に、前記突部は、スプラインの歯山部に形成されているので、クラッチドラムに対してサーボピストンが傾斜した場合の上記局部的な当接面が小さい面積で足りると共に、トルクが作用するスプライン側面に対して上記突部が影響することがなく、スプラインによる相対移動に対する摺動抵抗を小さく抑えることができる。また、油抜き孔の形成を同時に行うことができるので、突部を設けることによる加工工数の増加とコスト増加を抑えることができる。
【００１６】
次に、請求項２に記載の構成では、突部が周方向に複数個配置されることで、周方向いずれの方向への傾斜にも対応することができる。
【００１７】
次に、請求項３に記載の構成によると、突部の周縁が傾斜面で周面につながることで、突部に鋭利な角部が形成されるのを防ぐことができるため、突部のエッジ当たりを防止でき、サーボピストンの傾斜により突部での接触が生じた場合でも、サーボピストンの摺動抵抗が少ない。したがって、クラッチ作動の応答性が損なわれることがない。
【００１８】
更に、請求項４記載の構成では、クラッチドラムに設けられた突部によりクラッチドラムにサーボピストンが支持されて、それにより周面間のクリアランスが保持される。
【００１９】
また、請求項５記載の構成では、サーボピストンに設けられた突部によりサーボピストンがクラッチドラムの周面に支持され、それにより周面間のクリアランスが保持される。
【００２０】
また、請求項６記載の構成では、突部の形成に関して、通常クラッチドラムに形成される油抜き用の孔のプレスによる抜きと同時に突部を押出し成形できるため、突部を設けることによる加工工数の増加とコスト増加を抑えることができる。
【００２２】
また、請求項７記載の構成では、自動変速機のコンパクト化のために２つのクラッチを組合せ配置としたものにおいて、クラッチドラムとサーボピストンの周面間のクリアランスの保持が可能となるほか、前記各効果が達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明が適用される車両用自動変速機のギヤトレインの一形態をスケルトンで示す。このギヤトレインは、図示しないトルクコンバータを介してエンジン出力軸などに接続される入力軸Ｘと、車輪等に接続される出力軸Ｙに対して、それらの間に、フロントプラネタリギヤユニット（以下、実施形態の説明においてフロントプラネタリギヤと略記する）Ｇ１と、ミドルプラネタリギヤユニット（同じく、ミドルプラネタリギヤと略記する）Ｇ２と、リアプラネタリギヤユニット（同じく、リアプラネタリギヤと略記する）Ｇ３を配した構成とされている。
【００２４】
フロントプラネタリギヤＧ１は、相互に噛合する対を成すピニオンＰ１，Ｐ１’を支持するキャリアＣ１と、一方のピニオンＰ１と噛合するサンギヤＳ１と、他方のピニオンＰ１’と噛合するリングギヤＲ１とを３要素とするデュアルプラネタリ構成とされている。そして、サンギヤＳ１は、クラッチＣ−３を介して入力軸Ｘに接続されると共に、直列に接続したワンウェイクラッチＦ−２及びブレーキＢ−３を介してギヤケースＺに接続され、キャリアＣ１は、ワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−１を介して並列にギヤケースＺに接続され、リングギヤＲ１は、ミドルプラネタリギヤＧ２の後記するリングギヤＲ２に接続されている。
【００２５】
ミドルプラネタリギヤＧ２は、サンギヤＳ２と、それに噛合するピニオンＰ２を支持するキャリアＣ２と、ピニオンＰ２と噛合するリングギヤＲ２とを３要素とするシンプルプラネタリ構成とされている。サンギヤＳ２は、クラッチＣ−１を介して入力軸Ｘに接続されると共に、リアプラネタリギヤＧ３の後記するサンギヤＳ３にも接続されている。キャリアＣ２は、クラッチＣ−２を介して入力軸Ｘに接続されると共に、リアプラネタリギヤＧ３の後記するリングギヤＲ３に接続され、更に、ワンウェイクラッチＦ−３を介してギヤケースＺにも接続されている。
【００２６】
リアプラネタリギヤＧ３は、サンギヤＳ３と、それに噛合するピニオンＰ３を支持するキャリアＣ３と、ピニオンＰ３と噛合するリングギヤＲ３とを３要素とするシンプルプラネタリ構成とされている。サンギヤＳ３は、サンギヤＳ２に接続されており、その接続関係から、クラッチＣ−１を介して入力軸Ｘに接続されている。キャリアＣ３は、出力軸Ｙに接続されている。リングギヤＲ３は、ミドルプラネタリギヤＧ２のキャリアＣ２に接続されると共に、ブレーキＢ−４を介してギヤケースＺに接続され、先のキャリアＣ２との接続関係から、ワンウェイクラッチＦ−３を介してギヤケースＺにも接続されている。
【００２７】
かくしてこのギヤトレインでは、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、相互接続の両リングギヤＲ１／Ｒ２、相互接続の両サンギヤＳ２／Ｓ３、及び相互接続のキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３を５つの入力又は反力支持に関わる変速要素とし、キャリアＣ３を出力要素とする構成とされている。
【００２８】
次に、このギヤトレインの作動を、図１のギヤトレインと併せて、図２の速度線図と図３の係合図表を参照して説明する。なお、図２における各縦線は、３つのプラネタリギヤＧ１〜Ｇ３の各変速要素及び出力要素の関係を、横軸方向の間隔をギヤ比として表し、縦軸方向の長さは、入力回転を１とする速度比を表す。また、図３における○印は各クラッチ及びブレーキについては係合、ワンウェイクラッチについてはロックを表し、括弧付の○印はエンジンブレーキ時の係合、●印はトルク伝達に関与しない係合を表す。
【００２９】
第１速（１ＳＴ）は、図３の係合図表に示すように、クラッチＣ−１を係合することで、入力軸ＸとサンギヤＳ２／Ｓ３が連結されると共に、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３の逆回転がワンウェイクラッチＦ−３により阻止されることで、リアプラネタリギヤＧ３によるトルク伝達で達成される。この状態で、図２の速度線図に示すように、入力軸Ｘの回転がクラッチＣ−１を介して直接サンギヤＳ３に入力される。すると、停止状態にあるリングギヤＲ３に自転の反力を支持されるピニオンＰ３の公転がキャリアＣ３に出力され、これが出力軸Ｙの出力回転となる。この出力回転は、図２の速度線図上で、サンギヤＳ２／Ｓ３入力（速度比１）、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３固定（速度比０）の２点を通る直線とキャリアＣ３を表す縦線との交点（図に○印で示す）の速度比で表される最大減速比の正回転である第１速（１ＳＴ）回転となる。この際、ミドルプラネタリギヤＧ２は、サンギヤＳ２の正回転（速度比１）に対してキャリアＣ２が固定となるため、リングギヤＲ２が減速逆回転で空転する。この際のギヤ比は、リアプラネタリギヤＧ３のギヤ比λ３ ＝Ｚｓ ３ ／ＺＲ ３ （ただし、ＺＳ ３ ：サンギヤＳ３の歯数、ＺＲ ３ ：リングギヤＲ３の歯数）により定まり、
（１ ＋λ３ ）／λ３
となる。
【００３０】
第２速（２ＮＤ）は、図３に示すように、クラッチＣ−１の係合に加えて、ブレーキＢ−３を係合することで達成される。この状態では、第１速時に空転状態にあったフロントプラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１の回転が、ブレーキＢ−３の係合によりワンウェイクラッチＦ−２のロックが有効とされることで阻止される。一方、第１速時と同様にサンギヤＳ２／Ｓ３に入る入力によりピニオンＰ２の回転を介してリングギヤＲ１／Ｒ２が逆回転方向のトルクを受けるが、このトルクがフロントプラネタリギヤＧ１においてサンギヤＳ１が係止されていることでキャリアＣ１を逆回転させる方向のトルクになるのに対してワンウェイクラッチＦ−１がロックしてその回転を阻止するため、結局、リングギヤＲ１／Ｒ２の回転は阻止される。この結果、ミドルプラネタリギヤＧ２は、サンギヤＳ２／Ｓ３入力、リングギヤＲ１／Ｒ２固定の状態となり、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３は減速回転する。したがって、リアプラネタリギヤＧ３については、サンギヤＳ２／Ｓ３入力、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３減速回転の状態が生じ、図２に示すように、このキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３減速回転よりは高速の減速回転がキャリアＣ３の回転となり、出力軸Ｙに第２速（２ＮＤ）回転が出力される。この際のギヤ比は、ミドルプラネタリギヤＧ２のギヤ比を、λ２ ＝ＺＳ ２ ／ＺＲ ２ （ただし、ＺＳ ２ ：サンギヤＳ２の歯数、ＺＲ ２ ：リングギヤＲ２の歯数）とすると、
（１＋λ２ ）（１＋λ３ ）／（λ２ ＋λ３ ＋λ２ λ３ ）
となる。
【００３１】
第３速（３ＲＤ）は、図３に示すように、クラッチＣ−１とクラッチＣ−３の係合により達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転は、クラッチＣ−１を介してサンギヤＳ２／Ｓ３に入力され、同時に、クラッチＣ−３の係合によりサンギヤＳ１に入力される。この場合、フロントプラネタリギヤＧ１では、サンギヤＳ１への入力によりワンウェイクラッチＦ−２がフリーとなり、代わってワンウェイクラッチＦ−１がロックし、キャリアＣ−１の逆回転がケースＺへの係止により阻止されるため、リングギヤＲ１／Ｒ２が減速回転する。また、ミドルプラネタリギヤＧ２では、サンギヤＳ２／Ｓ３入力に対してリングギヤＲ１／Ｒ２が減速回転となるため、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３は減速回転する。この結果、リアプラネタリギヤＧ３では、サンギヤＳ２／Ｓ３入力、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３減速回転の状態が生じるため、これらの回転に拘束されてキャリアＣ３には、図２に示すように、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３の回転よりは高く、サンギヤＳ２／Ｓ３の入力回転よりは低い減速回転が出力され、この回転が出力軸Ｙの第３速（３ＲＤ）回転となる。この際、ブレーキＢ−３は、ダウンシフト時の係合操作を不要とすべく、図３に●印で示すように係合状態に維持されるが、それと直列のワンウェイクラッチＦ−２がフリー状態なので、ブレーキＢ−３の係合は第３速の達成の妨げとはならない。この際の、ギヤ比は、フロントプラネタリギヤＧ１のギヤ比を、λ１ ＝ＺＳ １ ／ＺＲ １ （ただし、ＺＳ １ ：サンギヤＳ１の歯数、ＺＲ １ ：リングギヤＲ１の歯数）とすると、
（１＋λ２ ）（１＋λ３ ）／｛（１＋λ２ ）（１＋λ３ ）−（１−λ１ ）｝
となる。
【００３２】
第４速（４ＴＨ）は、図３に示すように、クラッチＣ−１とクラッチＣ−２の係合により達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転は、クラッチＣ−１からサンギヤＳ２／Ｓ３へ入力されると共に、クラッチＣ−２を介してキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３にも入力され、リアプラネタリギヤＧ３において、サンギヤＳ２／Ｓ３及びキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３同時入力による直結回転が生じる。この結果、キャリアＣ３接続の出力軸Ｙからは、入力軸Ｘと直結の第４速（４ＴＨ）が出力される。
【００３３】
この際、クラッチＣ−３及びブレーキＢ−３は、図３に●印で示すように、係合状態となっているが、フロントプラネタリギヤＧ１は、サンギヤＳ１に入力軸Ｘの回転が伝達される一方で、ミドルプラネタリギヤＧ２が、入力軸Ｘと直結状態で正回転することから、そのリングギヤＲ２に連結されたリングギヤＲ１にも入力軸Ｘの回転が入力され、フロントプラネタリギヤＧ１は全体が直結状態で回転する。第４速状態のギヤ比は、上記のように全段直結状態の回転となるので、ギヤ比設定に関わりなく１となる。
【００３４】
第５速（５ＴＨ）は、図３に示すように、クラッチＣ−２、クラッチＣ−３及びブレーキＢ−１の係合により達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転は、クラッチＣ−２を介してリアプラネタリギヤＧ３のキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３に入力されると共に、クラッチＣ−３を介してフロントプラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１に入力される。これに対して、キャリアＣ１がブレーキＢ−１により係止されることで、リングギヤＲ１／Ｒ２は減速正回転となり、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３には、入力軸Ｘの回転が入力されることで、サンギヤＳ２／Ｓ３は増速回転となる。この結果、リアプラネタリギヤＧ３において、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３入力、サンギヤＳ２／Ｓ３増速回転の状態が成立するため、キャリアＣ３から出力軸Ｙへは、入力回転に対して増速の第５速（５ＴＨ）回転が出力される。この際、ブレーキＢ−３は、ダウンシフト時の係合操作を不要とすべく、図３に●印で示すように、係合状態を維持されるが、ワンウェイクラッチＦ−２がフリー状態となっているので、これらの係合は第５速達成の妨げとはならない。この際の、ギヤ比は、
λ２ （１＋λ３ ）／｛λ２ （１＋λ３ ）＋（１−λ１ ）λ３ ｝
となる。
【００３５】
後進（ＲＥＶ）は、図３に示すように、クラッチＣ−３を係合すると共に、ブレーキＢ−４を係合することで達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転が、クラッチＣ−３を介してフロントプラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１に入力され、それによりキャリアＣ１がワンウェイクラッチＦ−１のロックで係止されることから、デュアルプラネタリ構成のフロントプラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１／Ｒ２は減速の正回転となる。これに対して、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３はブレーキＢ−４により係止されるので、これを反力要素としてサンギヤＳ２／Ｓ３は入力回転と同様の速度比で逆回転し、それにより減速逆回転するキャリアＣ３から出力軸Ｙへは、後進用の減速回転が出力される。この際のギヤ比は、
λ２ （１＋λ３ ）／λ３ λ１
となる。
【００３６】
なお、前記の各変速段の達成状況から明らかなように、各ワンウェイクラッチは、入力回転に対する逆回転を阻止する要素として配置されているため、出力軸Ｙ側から入力軸Ｘ側にトルクが伝達されるエンジンブレーキ（コースト）時には、これらのロックによるトルク伝達や反力支持はできない。そこで、このギヤトレインでは、ブレーキＢ−１又はブレーキＢ−２をワンウェイクラッチＦ−１に対する並列の係合要素、ブレーキＢ−４をワンウェイクラッチＦ−３に対する並列の係合要素として、図３に括弧付の○印で示すように、通常の作動に加えて、エンジンブレーキ（コースト）時に係合させている。
【００３７】
前記構成のギヤトレインに対して、本発明の技術思想は、クラッチＣ−２とクラッチＣ−３を対象として適用されている。図４は本発明を適用した第１実施形態のクラッチ装置を備える自動変速機の軸方向部分断面を示し、図５はその一部を拡大して示し、図６は拡大部の周面形状を平面に展開して示す。このクラッチ装置は、クラッチドラム１に支持した摩擦部材３をクラッチドラム１の開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストン４が、軸方向の大部分でクラッチドラム１と径方向に重合配置されてなるクラッチ装置を構成している。そして、本発明の特徴に従い、クラッチドラム１の開口端部近傍における周面とサーボピストン４の周面とが対向する部分に、それら周面のクラッチドラム１側から突出して、サーボピストン４への当接部となる突部１９が設けられている。
【００３８】
この形態では、突部１９は、図６に示すように、クラッチドラム１のスプライン１ａの歯山部に一定間隔（本形態において１つ置きに）周方向に複数個配置されている。また、図５に詳細を示すように、突部１９の周縁は、傾斜面１９ａを経てクラッチドラム１のスプライン１ａの歯山部の周面につながる形状とされている。ここに言う周縁とは、歯山部の外周面から傾斜周面に至る所定の範囲を言い、傾斜面１９ａの概念には周方向のみに曲率を持つ円錐面のみでなく傾斜方向にも曲率を持つ曲面を含むものであり、この形状は、エッジ当たりを生じないようにする形状である。この場合の突部１９は、図５に示す断面形状からも分かるように、プレスにより押出し形成されてなる。サーボピストン４は、クラッチドラム１に対してスプライン係合による相対移動をするが、スプラインの歯山部に突部１９が形成されているので、クラッチドラムに対してサーボピストンが傾斜した場合の突部による局部的な当接面が小さい面積で足りると共に、トルクが作用するスプライン側面に対して突部１９が影響することがなく、スプラインによる相対移動の摺動抵抗を小さく抑えることができる。
【００３９】
図４に戻って、この形態におけるクラッチ装置は、有底筒状に形成され、底部を自動変速機の入力軸７に連結されたクラッチドラム１と、クラッチドラム１に対して軸方向に並べて配置された第１及び第２の摩擦部材３，９と、第１の摩擦部材３を係合させる第１のサーポピストン４と、第２の摩擦部材９を係合させる第２のサーポピストン６とを備える。第１の摩擦部材３は、クラッチドラム１の外径側に延びる第１のサーポピストン４により開口端部方向から押圧され、第２の摩擦部材９は、クラッチドラム１の内径側に配置された第２サーポピストン６により押圧される構成とされている。第１のサーポピストン４は、その底部を貫通する部材１１と、クラッチドラム１の筒状部１２ａの外周面とに対して油密状態で摺動可能に支持され、第２のサーポピストン６は、その底部を貫通する部材１１と、クラッチドラム１の筒状部１２ａの内周面とに対して油密状態で摺動可能に支持されている。
【００４０】
各部について更に詳述すると、このクラッチ装置のクラッチドラム１は、油圧サーボシリンダの内周側部材を構成する型成形品からなる軸状部材１１と、外周側部材を構成するプレス品からなるカップ状部材１２とで構成される。軸状部材１１は、２つの油圧サーボシリンダの径方向位置をずらすべく、外径側を段付状とされ、その大径側が外側の油圧サーボのピストン４の内径側を貫通して、サーボピストン４の摺動面とされ、小径側が内側の油圧サーボのピストン６の内径側を貫通してサーボピストン６の摺動面とされている。軸状部材１１の内径側は、変速機ケースボス部８への支持部を構成する中間の縮径部を挟んで、ボス部８の外周に嵌る側が平滑な円筒面の油路接続部とされ、ボス部８を超えて延びる部分が入力軸７に連結するスプライン係合部とされている。カップ状部材１２は、カップの底部にあたる中心孔付の径方向フランジ部と、その外周側から軸方向に延びる短筒状部１２ａと、それに続く円錐部と、更にそれに続く長円筒部とを有する構造とされ、長円筒部はそのほぼ全長に渡って形成されたスプライン１ａにより２組の摩擦部材３，９の外周側支持部を構成する。こうした構成からなる軸状部材１１とカップ状部材１２は、軸状部材１１の外径側の段差部にカップ状部材１２の中心孔を嵌めて溶接により固定一体化されている。
【００４１】
両クラッチのハブ２，５は、中心孔を有する径方向フランジ部と、その外周側を軸方向に延びる筒状部を有するカップ状のプレス成形品で構成される。それぞれのハブ２，５の筒状部には、摩擦部材３，９の軸方向長に対応するスプラインが形成され、摩擦部材３，９の内周側支持部を構成する。両ハブ２，５の径方向フランジ部の内周側は、それぞれ異なる動力伝達軸に連結されている。
【００４２】
２組の摩擦部材３，９は、それぞれ相互に積層された複数の摩擦材ディスク３１，９１とセパレータプレート３２，９２から構成され、各摩擦材ディスク３１，９１は、それらの内周側に形成されたスプライン歯（図の上半分は歯山部分、下半分は歯底部分の断面を示す）をハブ２，５のスプライン（同じく、上半分は歯底部分、下半分は歯山部分の断面を示す）に嵌合させてハブ２，５に軸方向可動に回り止め支持され、各セパレータプレート３２，９２は、それらの外周側に形成されたスプライン歯（同じく、上半分は歯山部分、下半分は歯底部分の断面を示す）をクラッチドラム１のスプライン（同じく、上半分は歯底部分、下半分は歯山部分の断面を示す）１ａに嵌合させてクラッチドラム１に軸方向可動に回り止め支持されている。こうした構成からなる摩擦部材３，９は、それらの一端側のセパレータプレートをクラッチドラム１の内周周回溝に嵌めたスナップリング１３，１４に当接させることで、それぞれクラッチドラム１の閉鎖端側及び開口端側への軸方向移動を規制されている。そして、クラッチドラム１の開口端側の摩擦部材３については、他端側のセパレータプレートに押圧部４２からのクラッチ係合力を受けることで相互に係合して、クラッチドラム−ハブ１，２間でトルクを伝達する。また、クラッチドラム１の閉鎖端側の摩擦部材９については、直接サーボピストン６からのクラッチ係合力を受けることで相互に係合して、クラッチドラム１とハブ５間でトルクを伝達する。
【００４３】
外側の油圧サーボのピストン４は、軸方向にずれた２つの環状径方向フランジ部４０ａ，４０ｂを短筒部４０ｃで連結したサーボピストン本体４０と、一方の環状径方向フランジ部４０ｂの外周に内径方向への屈曲部先端４１ｄを連結した延出部４１としてのアプライチューブで構成されている。短筒部４０ｃを挟む他方の環状径方向フランジ部４０ａの外周と一方の環状径方向フランジ部４０ｂの内周には、それぞれＯリングが嵌合され、環状径方向フランジ部４０ｂの内周側のＯリングが、クラッチドラム１の短筒状部１２ａの外周に嵌り、軸状部材１１の外径側大径部に嵌ったＯリングと協動して、サーボピストン本体４０を軸状部材部１１とクラッチドラム１に対して封止状態に心出し支持している。他方の環状径方向フランジ部４０ａの外周のＯリングは、カップ状のキャンセルプレート１５の筒状部に嵌り、キャンセル室の外周側を封止している。アプライチューブ４１には、そのサーボピストン本体４０につながる根元部分から全長の概ね１／３の長さの範囲にスプライン４１ｃが形成され、その内周側に位置するクラッチドラム１のスプライン１ａとの嵌合（図の上半分の断面は、アプライチューブ４１側の歯底とクラッチドラム１側の歯山との噛合断面、下半分の断面は、アプライチューブ４１側の歯山とクラッチドラム１側の歯底との噛合断面を示す）によりサーボピストン４全体をクラッチドラム１に対して回り止めしている。
【００４４】
本クラッチ構造では、クラッチドラム１の外径側に、軸方向に長尺のサーボピストン延出部４１が配設されることになるため、Ｏリングを介して軸状部材１１とクラッチドラム１の円筒状部１２ａの外周面に支持されたサーボピストン４の重心位置は、該支持部の軸方向位置よりクラッチドラム１の開口端部方向にずれた軸方向位置にあり、それにより軸線に対して傾きやすい構造となっている。そのため、前記のように、クラッチドラム１の開口端部近傍にドラム周面から外径方向に突出する突部１９を設けて、この傾きを制限する構成が採られている。
【００４５】
本形態では、図６に平面視の形状を示すように、突部１９は円形の突起とされている。この突起１９は、その周縁から山裾状に広がる傾斜面１９ａを持つ形状とされ、それによりサーボピストン４がクラッチドラム１に対して傾いた場合でも、サーボピストン４の内周面に対して突起１９がエッジ当りしない配慮がなされている。
【００４６】
こうした構成からなるクラッチ装置は、変速機ケースボス部８のそれぞれの周回油路から軸状部材１１のそれぞれの油路を経て各シリンダ内に油圧を供給することで個別に係合作動する。本発明に係る外側のクラッチＣ−３（図１参照）、すなわち、クラッチドラム１、第１のサーボピストン４、第１の摩擦部材３及びハブ２からなるクラッチについては、油圧の供給でサーボピストン４がクラッチドラム１に対して押し出されることで、アプライチューブ４１先端の押圧部４２をスナップリング４３を介してクラッチドラム１側に引張り、それにより、一端側をスナップリング１３を介してクラッチドラム１に支持された摩擦部材３をスナップリング１３と押圧部４２との間で押圧して、摩擦部材３の摩擦材ディスク３１とセパレータプレート３２の係合によりクラッチ係合状態となる。また、シリンダ内からの油圧の排出で、リターンスプリング１７の荷重でアプライチューブ４１を押し戻すクラッチ解放操作時は、アプライチューブ４１の戻りにつれてその先端の押圧部４２もアプライチューブ４１の内周側に張出す凸部との係合で押し戻されて、摩擦部材３との係合状態から引き離される。
【００４７】
内側のクラッチＣ−２（図１参照）、すなわち、クラッチドラム１、第２のサーボピストン６、摩擦部材９及びハブ５からなるクラッチの作動については、特に従来の一般的クラッチの作動と異なるところがないので説明を省略する。
【００４８】
こうしたクラッチの係合、解放作動に際して、この実施形態によれば、油圧サーボをクラッチドラム１の外側に配置した引き型クラッチＣ−３において、クラッチドラム１に対してサーボピストン４が傾斜した場合に、クラッチドラム１の開口端部近傍に設けられた突部１９を介する当接により、サーボピストン４の支持部から遠い側で傾きが規制され、クラッチドラム１とサーボピストン４の周面間のクリアランスが確実に保持されるため、サーボピストン４とクラッチドラム１間のがた量を低減できる。また、突部１９が周方向に複数個配置されることで、周方向いずれの方向への傾斜にも対応することができる。
【００４９】
更に、突部１９の周縁が傾斜面１９ａでクラッチドラム１の周面、詳しくはクラッチドラム１のスプライン１ａの歯山部の周面につながることで、突部１９に鋭利な角部が形成されるのを防ぐことができるため、サーボピストン４の内周面への突部１９のエッジ当たりを防止でき、サーボピストン４の傾斜により突部１９での接触が生じた場合でも、サーボピストン４の摺動抵抗が少ない。したがって、クラッチ作動の応答性が損なわれることがない。なお、この第１実施形態では、突部１９をクラッチドラム１側に設けているが、サーボピストン４側に設けても、上記の各効果は同様に達成される。
【００５０】
また、突部１９の形成に関して、通常クラッチドラム１には、摩擦部材３を潤滑後の油を排出するために油抜き孔１ｂが必要とされ、この油抜き孔１ｂは、プレスによる打ち抜き加工とされるが、この孔抜き同時に突部１９を押出し成形することで、突部１９を設けることによる加工工数の増加とコスト増加を抑えることができる。
【００５１】
次に、図７は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態では、前記第１実施形態と同様に、クラッチドラム１に支持した摩擦部材３をクラッチドラム１の開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストン４が、少なくとも軸方向の一部でクラッチドラム１と径方向に重合配置されてなる自動変速機のクラッチ装置を前提として、クラッチドラム１の開口端部に、該開口端部のサーボピストン４周面へのエッジ当たりを防ぐ面取りＲが設けられている。
【００５２】
詳しくは、面取りＲは、クラッチドラム１のカップ状部１２におけるスプライン１ａの歯山部がカップ状部材１２の端部で終端する角部を曲面状に切欠くことで形成されている。こうした形態を採ることで、クラッチドラム１に対してサーボピストン４が傾斜した場合に、クラッチドラム１の開口端部に設けられた面取りＲで当接が生じるため、面取りＲの曲面の適宜の部分でクラッチドラム１の外周面とサーボピストン４の内周面が当接することになるため、鋭利な角部によるエッジ当たりを防止でき、サーボピストン４の傾斜により開口端部での接触が生じた場合でも、サーボピストン４の摺動抵抗が少ない。したがって、クラッチ作動の応答性が損なわれることがない。
【００５３】
以上、本発明の技術思想の理解の便宜のために、２つの実施形態を例として説明したが、本発明は、例示の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で、種々に具体的な構成を変更して実施することができるものである。例えば、本発明の適用は、例示のような共通のクラッチドラム１に並べて２組の第１及び第２の摩擦部材を支持する２つのクラッチの一方への適用に限定されるものではなく、第１及び第２の摩擦部材を軸方向に並べて配置しながらも、第２の摩擦部材をクラッチドラムの内周側に支持するのに対して、第１の摩擦部材をクラッチドラムに対して背面配置のサーボピストンの内周側に支持し、クラッチドラムの背後側の油圧サーボへの油圧供給によりサーボピストンが引張られたときに、サーボピストンの外端側の支持部材の移動につれた第１の摩擦部材がクラッチドラムの開口端部と上記支持部材との間で押圧されることで係合状態となるクラッチへの適用も可能である。そして、こうした構成も当然に本発明の範疇に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッチ装置の適用に係る自動変速機のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】図１のギヤトレインの作動を示す速度線図である。
【図３】図１のギヤトレインにより達成される変速段と係合要素の作動をギヤ比設定例と共に示す係合図表である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るクラッチ装置の構成を適用した自動変速機の軸方向部分断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】図４の拡大部分のクラッチドラム外周面を平面に展開して示す展開側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るクラッチ装置の構成を適用した自動変速機の軸方向部分断面図である。
【符号の説明】
１ クラッチドラム
１１ 軸状部材
１２ａ 筒状部
１９ 突起（突部）
１９ａ 傾斜面
３ 第１の摩擦部材
４ 第１のサーボピストン
６ 第２のサーボピストン
７ 入力軸
９ 第２の摩擦部材
Ｒ 面取り
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のクラッチ装置に関し、特に、その油圧サーボピストンの振れ止め構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機のクラッチ装置の一形態として、クラッチドラムの背面側に油圧サーボピストンを配置し、該ピストンをクラッチドラムに対して引くことで、クラッチドラムに支持した摩擦部材（本明細書において、積層状態の摩擦材ディスクとセパレータプレートを総称して摩擦部材という）を押圧してクラッチを係合させるクラッチ構造が特開昭５５−１５２９４６号公報及び特開平５−３３８１６号公報において提案されている。この提案に係るクラッチ構造では、配置スペースを削減すべく２つのクラッチを組み合わせた構成が採られており、クラッチドラムを両クラッチに共通のサーボシリンダとし、背面配置のピストンは、前記のようにクラッチドラムの外側でドラムに嵌る配置としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のクラッチ構造では、クラッチドラムの背面側の油圧サーボのピストンは、クラッチドラムの全長を超えて、クラッチドラムの開口端部側まで延びる長尺な構造となるため、元々、Ｏリングなどのシール部材を介して心出し支持される支持位置と、ピストンの質量の中心で決まる重心位置に軸線方向のズレが存在する。このように支持位置と重心位置に大きなズレがあると、それにより、サーボピストンが傾いた状態で回転するため、クラッチドラム開口端部とサーボピストンが、周方向に長い範囲で接触する可能性がある。また、こうした接触状態は、クラッチドラムが遠心力により開口端部側で拡開することで、一層発生の可能性が大きくなる。そして、このような接触が起きると、サーボピストン作動時の摺動抵抗が大きくなり、クラッチ作動の応答性が損なわれ恐れがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、クラッチドラムとサーボピストンが径方向に重なる構造を持つものにおいて、サーボピストンの軸線に対する傾斜を防止した自動変速機のクラッチ装置を提供することを主たる目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載のように、クラッチドラムに支持した摩擦部材をクラッチドラムの開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストンが、少なくとも軸方向の一部でクラッチドラムと径方向に重ねて配置されてなる自動変速機のクラッチ装置において、前記クラッチドラムの開口端部近傍における周面とサーボピストンの周面とが対向する部分に、それら周面のいずれか一方から突出して、他方への当接部となる突部が設けられ、前記クラッチドラムの開口端部近傍は、クラッチドラムの拡開によりサーボピストンへの当接が生じる部分であり、前記クラッチドラムと前記サーボピストンとは、スプラインにより軸方向に相対移動し、前記突部は、前記スプラインの歯山部に形成された、ことを特徴とする構成により達成される。
【０００７】
上記の構成において、請求項２に記載のように、前記突部は、周方向に複数個配置された構成とするのが有効である。
【０００８】
上記の構成において、請求項３に記載のように、前記突部の周縁は、傾斜面を経て周面につながる構成とするのが望ましい。
【０００９】
また、上記の構成において、請求項４に記載のように、前記突部は、例えば、クラッチドラムに設けられ、サーボピストンの周面を支持する構成とすることができる。
【００１０】
あるいは、上記の構成において、請求項５に記載のように、前記突部は、サーボピストンに設けられ、クラッチドラムの周面に支持される構成とすることもできる。
【００１１】
更に、上記いずれかの構成において、請求項６に記載のように、前記突部は、プレスにより押出し形成されてなる構成とするのが有効である。
【００１３】
更に、上記いずれかの構成において、請求項７に記載のように、前記クラッチ装置は、有底筒状に形成され、底部を自動変速機の入力軸に連結されたクラッチドラムと、該クラッチドラムに対して軸方向に並べて配置された第１及び第２の摩擦部材と、第１の摩擦部材を係合させる第１のサーボピストンと、第２の摩擦部材を係合させる第２のサーボピストンと、を備え、第１の摩擦部材は、クラッチドラムの外径側に延びる第１のサーボピストンにより開口端部方向から押圧され、第２の摩擦部材は、クラッチドラムの内径側に配置された第２のサーボピストンにより押圧され、前記第１のサーボピストンは、その底部を貫通する部材と、クラッチドラムの筒状部の外周面とに対して油密状態で摺動可能に支持され、前記第２のサーボピストンは、その底部を貫通する部材と、クラッチドラムの筒状部の内周面とに対して油密状態で摺動可能に支持された構成とすることもできる。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、クラッチドラムに対してサーボピストンが傾斜した場合に、クラッチドラムの開口端部近傍に設けられた突部を介する局部的な当接により、サーボピストンの支持部から遠い側で傾きが規制され、クラッチドラムとサーボピストンの周面間のクリアランスが確実に保持されるため、サーボピストンとクラッチドラム間のがた量を低減できる。
【００１５】
請求項１に記載の構成では、突部をクラッチドラムの拡開によりサーボピストンへの当接が生じる部分とすることで、遠心力によりクラッチドラムの開口端部側が拡開することによるクラッチドラムとサーボピストンの周方向に長い範囲での接触も防ぐことができる。更に、前記突部は、スプラインの歯山部に形成されているので、クラッチドラムに対してサーボピストンが傾斜した場合の上記局部的な当接面が小さい面積で足りると共に、トルクが作用するスプライン側面に対して上記突部が影響することがなく、スプラインによる相対移動に対する摺動抵抗を小さく抑えることができる。また、油抜き孔の形成を同時に行うことができるので、突部を設けることによる加工工数の増加とコスト増加を抑えることができる。
【００１６】
次に、請求項２に記載の構成では、突部が周方向に複数個配置されることで、周方向いずれの方向への傾斜にも対応することができる。
【００１７】
次に、請求項３に記載の構成によると、突部の周縁が傾斜面で周面につながることで、突部に鋭利な角部が形成されるのを防ぐことができるため、突部のエッジ当たりを防止でき、サーボピストンの傾斜により突部での接触が生じた場合でも、サーボピストンの摺動抵抗が少ない。したがって、クラッチ作動の応答性が損なわれることがない。
【００１８】
更に、請求項４記載の構成では、クラッチドラムに設けられた突部によりクラッチドラムにサーボピストンが支持されて、それにより周面間のクリアランスが保持される。
【００１９】
また、請求項５記載の構成では、サーボピストンに設けられた突部によりサーボピストンがクラッチドラムの周面に支持され、それにより周面間のクリアランスが保持される。
【００２０】
また、請求項６記載の構成では、突部の形成に関して、通常クラッチドラムに形成される油抜き用の孔のプレスによる抜きと同時に突部を押出し成形できるため、突部を設けることによる加工工数の増加とコスト増加を抑えることができる。
【００２２】
また、請求項７記載の構成では、自動変速機のコンパクト化のために２つのクラッチを組合せ配置としたものにおいて、クラッチドラムとサーボピストンの周面間のクリアランスの保持が可能となるほか、前記各効果が達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明が適用される車両用自動変速機のギヤトレインの一形態をスケルトンで示す。このギヤトレインは、図示しないトルクコンバータを介してエンジン出力軸などに接続される入力軸Ｘと、車輪等に接続される出力軸Ｙに対して、それらの間に、フロントプラネタリギヤユニット（以下、実施形態の説明においてフロントプラネタリギヤと略記する）Ｇ１と、ミドルプラネタリギヤユニット（同じく、ミドルプラネタリギヤと略記する）Ｇ２と、リアプラネタリギヤユニット（同じく、リアプラネタリギヤと略記する）Ｇ３を配した構成とされている。
【００２４】
フロントプラネタリギヤＧ１は、相互に噛合する対を成すピニオンＰ１，Ｐ１’を支持するキャリアＣ１と、一方のピニオンＰ１と噛合するサンギヤＳ１と、他方のピニオンＰ１’と噛合するリングギヤＲ１とを３要素とするデュアルプラネタリ構成とされている。そして、サンギヤＳ１は、クラッチＣ−３を介して入力軸Ｘに接続されると共に、直列に接続したワンウェイクラッチＦ−２及びブレーキＢ−３を介してギヤケースＺに接続され、キャリアＣ１は、ワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−１を介して並列にギヤケースＺに接続され、リングギヤＲ１は、ミドルプラネタリギヤＧ２の後記するリングギヤＲ２に接続されている。
【００２５】
ミドルプラネタリギヤＧ２は、サンギヤＳ２と、それに噛合するピニオンＰ２を支持するキャリアＣ２と、ピニオンＰ２と噛合するリングギヤＲ２とを３要素とするシンプルプラネタリ構成とされている。サンギヤＳ２は、クラッチＣ−１を介して入力軸Ｘに接続されると共に、リアプラネタリギヤＧ３の後記するサンギヤＳ３にも接続されている。キャリアＣ２は、クラッチＣ−２を介して入力軸Ｘに接続されると共に、リアプラネタリギヤＧ３の後記するリングギヤＲ３に接続され、更に、ワンウェイクラッチＦ−３を介してギヤケースＺにも接続されている。
【００２６】
リアプラネタリギヤＧ３は、サンギヤＳ３と、それに噛合するピニオンＰ３を支持するキャリアＣ３と、ピニオンＰ３と噛合するリングギヤＲ３とを３要素とするシンプルプラネタリ構成とされている。サンギヤＳ３は、サンギヤＳ２に接続されており、その接続関係から、クラッチＣ−１を介して入力軸Ｘに接続されている。キャリアＣ３は、出力軸Ｙに接続されている。リングギヤＲ３は、ミドルプラネタリギヤＧ２のキャリアＣ２に接続されると共に、ブレーキＢ−４を介してギヤケースＺに接続され、先のキャリアＣ２との接続関係から、ワンウェイクラッチＦ−３を介してギヤケースＺにも接続されている。
【００２７】
かくしてこのギヤトレインでは、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、相互接続の両リングギヤＲ１／Ｒ２、相互接続の両サンギヤＳ２／Ｓ３、及び相互接続のキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３を５つの入力又は反力支持に関わる変速要素とし、キャリアＣ３を出力要素とする構成とされている。
【００２８】
次に、このギヤトレインの作動を、図１のギヤトレインと併せて、図２の速度線図と図３の係合図表を参照して説明する。なお、図２における各縦線は、３つのプラネタリギヤＧ１〜Ｇ３の各変速要素及び出力要素の関係を、横軸方向の間隔をギヤ比として表し、縦軸方向の長さは、入力回転を１とする速度比を表す。また、図３における○印は各クラッチ及びブレーキについては係合、ワンウェイクラッチについてはロックを表し、括弧付の○印はエンジンブレーキ時の係合、●印はトルク伝達に関与しない係合を表す。
【００２９】
第１速（１ＳＴ）は、図３の係合図表に示すように、クラッチＣ−１を係合することで、入力軸ＸとサンギヤＳ２／Ｓ３が連結されると共に、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３の逆回転がワンウェイクラッチＦ−３により阻止されることで、リアプラネタリギヤＧ３によるトルク伝達で達成される。この状態で、図２の速度線図に示すように、入力軸Ｘの回転がクラッチＣ−１を介して直接サンギヤＳ３に入力される。すると、停止状態にあるリングギヤＲ３に自転の反力を支持されるピニオンＰ３の公転がキャリアＣ３に出力され、これが出力軸Ｙの出力回転となる。この出力回転は、図２の速度線図上で、サンギヤＳ２／Ｓ３入力（速度比１）、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３固定（速度比０）の２点を通る直線とキャリアＣ３を表す縦線との交点（図に○印で示す）の速度比で表される最大減速比の正回転である第１速（１ＳＴ）回転となる。この際、ミドルプラネタリギヤＧ２は、サンギヤＳ２の正回転（速度比１）に対してキャリアＣ２が固定となるため、リングギヤＲ２が減速逆回転で空転する。この際のギヤ比は、リアプラネタリギヤＧ３のギヤ比λ３ ＝Ｚｓ ３ ／ＺＲ ３ （ただし、ＺＳ ３ ：サンギヤＳ３の歯数、ＺＲ ３ ：リングギヤＲ３の歯数）により定まり、
（１ ＋λ３ ）／λ３
となる。
【００３０】
第２速（２ＮＤ）は、図３に示すように、クラッチＣ−１の係合に加えて、ブレーキＢ−３を係合することで達成される。この状態では、第１速時に空転状態にあったフロントプラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１の回転が、ブレーキＢ−３の係合によりワンウェイクラッチＦ−２のロックが有効とされることで阻止される。一方、第１速時と同様にサンギヤＳ２／Ｓ３に入る入力によりピニオンＰ２の回転を介してリングギヤＲ１／Ｒ２が逆回転方向のトルクを受けるが、このトルクがフロントプラネタリギヤＧ１においてサンギヤＳ１が係止されていることでキャリアＣ１を逆回転させる方向のトルクになるのに対してワンウェイクラッチＦ−１がロックしてその回転を阻止するため、結局、リングギヤＲ１／Ｒ２の回転は阻止される。この結果、ミドルプラネタリギヤＧ２は、サンギヤＳ２／Ｓ３入力、リングギヤＲ１／Ｒ２固定の状態となり、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３は減速回転する。したがって、リアプラネタリギヤＧ３については、サンギヤＳ２／Ｓ３入力、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３減速回転の状態が生じ、図２に示すように、このキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３減速回転よりは高速の減速回転がキャリアＣ３の回転となり、出力軸Ｙに第２速（２ＮＤ）回転が出力される。この際のギヤ比は、ミドルプラネタリギヤＧ２のギヤ比を、λ２ ＝ＺＳ ２ ／ＺＲ ２ （ただし、ＺＳ ２ ：サンギヤＳ２の歯数、ＺＲ ２ ：リングギヤＲ２の歯数）とすると、
（１＋λ２ ）（１＋λ３ ）／（λ２ ＋λ３ ＋λ２ λ３ ）
となる。
【００３１】
第３速（３ＲＤ）は、図３に示すように、クラッチＣ−１とクラッチＣ−３の係合により達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転は、クラッチＣ−１を介してサンギヤＳ２／Ｓ３に入力され、同時に、クラッチＣ−３の係合によりサンギヤＳ１に入力される。この場合、フロントプラネタリギヤＧ１では、サンギヤＳ１への入力によりワンウェイクラッチＦ−２がフリーとなり、代わってワンウェイクラッチＦ−１がロックし、キャリアＣ−１の逆回転がケースＺへの係止により阻止されるため、リングギヤＲ１／Ｒ２が減速回転する。また、ミドルプラネタリギヤＧ２では、サンギヤＳ２／Ｓ３入力に対してリングギヤＲ１／Ｒ２が減速回転となるため、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３は減速回転する。この結果、リアプラネタリギヤＧ３では、サンギヤＳ２／Ｓ３入力、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３減速回転の状態が生じるため、これらの回転に拘束されてキャリアＣ３には、図２に示すように、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３の回転よりは高く、サンギヤＳ２／Ｓ３の入力回転よりは低い減速回転が出力され、この回転が出力軸Ｙの第３速（３ＲＤ）回転となる。この際、ブレーキＢ−３は、ダウンシフト時の係合操作を不要とすべく、図３に●印で示すように係合状態に維持されるが、それと直列のワンウェイクラッチＦ−２がフリー状態なので、ブレーキＢ−３の係合は第３速の達成の妨げとはならない。この際の、ギヤ比は、フロントプラネタリギヤＧ１のギヤ比を、λ１ ＝ＺＳ １ ／ＺＲ １ （ただし、ＺＳ １ ：サンギヤＳ１の歯数、ＺＲ １ ：リングギヤＲ１の歯数）とすると、
（１＋λ２ ）（１＋λ３ ）／｛（１＋λ２ ）（１＋λ３ ）−（１−λ１ ）｝
となる。
【００３２】
第４速（４ＴＨ）は、図３に示すように、クラッチＣ−１とクラッチＣ−２の係合により達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転は、クラッチＣ−１からサンギヤＳ２／Ｓ３へ入力されると共に、クラッチＣ−２を介してキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３にも入力され、リアプラネタリギヤＧ３において、サンギヤＳ２／Ｓ３及びキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３同時入力による直結回転が生じる。この結果、キャリアＣ３接続の出力軸Ｙからは、入力軸Ｘと直結の第４速（４ＴＨ）が出力される。
【００３３】
この際、クラッチＣ−３及びブレーキＢ−３は、図３に●印で示すように、係合状態となっているが、フロントプラネタリギヤＧ１は、サンギヤＳ１に入力軸Ｘの回転が伝達される一方で、ミドルプラネタリギヤＧ２が、入力軸Ｘと直結状態で正回転することから、そのリングギヤＲ２に連結されたリングギヤＲ１にも入力軸Ｘの回転が入力され、フロントプラネタリギヤＧ１は全体が直結状態で回転する。第４速状態のギヤ比は、上記のように全段直結状態の回転となるので、ギヤ比設定に関わりなく１となる。
【００３４】
第５速（５ＴＨ）は、図３に示すように、クラッチＣ−２、クラッチＣ−３及びブレーキＢ−１の係合により達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転は、クラッチＣ−２を介してリアプラネタリギヤＧ３のキャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３に入力されると共に、クラッチＣ−３を介してフロントプラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１に入力される。これに対して、キャリアＣ１がブレーキＢ−１により係止されることで、リングギヤＲ１／Ｒ２は減速正回転となり、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３には、入力軸Ｘの回転が入力されることで、サンギヤＳ２／Ｓ３は増速回転となる。この結果、リアプラネタリギヤＧ３において、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３入力、サンギヤＳ２／Ｓ３増速回転の状態が成立するため、キャリアＣ３から出力軸Ｙへは、入力回転に対して増速の第５速（５ＴＨ）回転が出力される。この際、ブレーキＢ−３は、ダウンシフト時の係合操作を不要とすべく、図３に●印で示すように、係合状態を維持されるが、ワンウェイクラッチＦ−２がフリー状態となっているので、これらの係合は第５速達成の妨げとはならない。この際の、ギヤ比は、
λ２ （１＋λ３ ）／｛λ２ （１＋λ３ ）＋（１−λ１ ）λ３ ｝
となる。
【００３５】
後進（ＲＥＶ）は、図３に示すように、クラッチＣ−３を係合すると共に、ブレーキＢ−４を係合することで達成される。この状態では、入力軸Ｘの回転が、クラッチＣ−３を介してフロントプラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１に入力され、それによりキャリアＣ１がワンウェイクラッチＦ−１のロックで係止されることから、デュアルプラネタリ構成のフロントプラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１／Ｒ２は減速の正回転となる。これに対して、キャリア・リングギヤＣ２／Ｒ３はブレーキＢ−４により係止されるので、これを反力要素としてサンギヤＳ２／Ｓ３は入力回転と同様の速度比で逆回転し、それにより減速逆回転するキャリアＣ３から出力軸Ｙへは、後進用の減速回転が出力される。この際のギヤ比は、
λ２ （１＋λ３ ）／λ３ λ１
となる。
【００３６】
なお、前記の各変速段の達成状況から明らかなように、各ワンウェイクラッチは、入力回転に対する逆回転を阻止する要素として配置されているため、出力軸Ｙ側から入力軸Ｘ側にトルクが伝達されるエンジンブレーキ（コースト）時には、これらのロックによるトルク伝達や反力支持はできない。そこで、このギヤトレインでは、ブレーキＢ−１又はブレーキＢ−２をワンウェイクラッチＦ−１に対する並列の係合要素、ブレーキＢ−４をワンウェイクラッチＦ−３に対する並列の係合要素として、図３に括弧付の○印で示すように、通常の作動に加えて、エンジンブレーキ（コースト）時に係合させている。
【００３７】
前記構成のギヤトレインに対して、本発明の技術思想は、クラッチＣ−２とクラッチＣ−３を対象として適用されている。図４は本発明を適用した第１実施形態のクラッチ装置を備える自動変速機の軸方向部分断面を示し、図５はその一部を拡大して示し、図６は拡大部の周面形状を平面に展開して示す。このクラッチ装置は、クラッチドラム１に支持した摩擦部材３をクラッチドラム１の開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストン４が、軸方向の大部分でクラッチドラム１と径方向に重合配置されてなるクラッチ装置を構成している。そして、本発明の特徴に従い、クラッチドラム１の開口端部近傍における周面とサーボピストン４の周面とが対向する部分に、それら周面のクラッチドラム１側から突出して、サーボピストン４への当接部となる突部１９が設けられている。
【００３８】
この形態では、突部１９は、図６に示すように、クラッチドラム１のスプライン１ａの歯山部に一定間隔（本形態において１つ置きに）周方向に複数個配置されている。また、図５に詳細を示すように、突部１９の周縁は、傾斜面１９ａを経てクラッチドラム１のスプライン１ａの歯山部の周面につながる形状とされている。ここに言う周縁とは、歯山部の外周面から傾斜周面に至る所定の範囲を言い、傾斜面１９ａの概念には周方向のみに曲率を持つ円錐面のみでなく傾斜方向にも曲率を持つ曲面を含むものであり、この形状は、エッジ当たりを生じないようにする形状である。この場合の突部１９は、図５に示す断面形状からも分かるように、プレスにより押出し形成されてなる。サーボピストン４は、クラッチドラム１に対してスプライン係合による相対移動をするが、スプラインの歯山部に突部１９が形成されているので、クラッチドラムに対してサーボピストンが傾斜した場合の突部による局部的な当接面が小さい面積で足りると共に、トルクが作用するスプライン側面に対して突部１９が影響することがなく、スプラインによる相対移動の摺動抵抗を小さく抑えることができる。
【００３９】
図４に戻って、この形態におけるクラッチ装置は、有底筒状に形成され、底部を自動変速機の入力軸７に連結されたクラッチドラム１と、クラッチドラム１に対して軸方向に並べて配置された第１及び第２の摩擦部材３，９と、第１の摩擦部材３を係合させる第１のサーポピストン４と、第２の摩擦部材９を係合させる第２のサーポピストン６とを備える。第１の摩擦部材３は、クラッチドラム１の外径側に延びる第１のサーポピストン４により開口端部方向から押圧され、第２の摩擦部材９は、クラッチドラム１の内径側に配置された第２サーポピストン６により押圧される構成とされている。第１のサーポピストン４は、その底部を貫通する部材１１と、クラッチドラム１の筒状部１２ａの外周面とに対して油密状態で摺動可能に支持され、第２のサーポピストン６は、その底部を貫通する部材１１と、クラッチドラム１の筒状部１２ａの内周面とに対して油密状態で摺動可能に支持されている。
【００４０】
各部について更に詳述すると、このクラッチ装置のクラッチドラム１は、油圧サーボシリンダの内周側部材を構成する型成形品からなる軸状部材１１と、外周側部材を構成するプレス品からなるカップ状部材１２とで構成される。軸状部材１１は、２つの油圧サーボシリンダの径方向位置をずらすべく、外径側を段付状とされ、その大径側が外側の油圧サーボのピストン４の内径側を貫通して、サーボピストン４の摺動面とされ、小径側が内側の油圧サーボのピストン６の内径側を貫通してサーボピストン６の摺動面とされている。軸状部材１１の内径側は、変速機ケースボス部８への支持部を構成する中間の縮径部を挟んで、ボス部８の外周に嵌る側が平滑な円筒面の油路接続部とされ、ボス部８を超えて延びる部分が入力軸７に連結するスプライン係合部とされている。カップ状部材１２は、カップの底部にあたる中心孔付の径方向フランジ部と、その外周側から軸方向に延びる短筒状部１２ａと、それに続く円錐部と、更にそれに続く長円筒部とを有する構造とされ、長円筒部はそのほぼ全長に渡って形成されたスプライン１ａにより２組の摩擦部材３，９の外周側支持部を構成する。こうした構成からなる軸状部材１１とカップ状部材１２は、軸状部材１１の外径側の段差部にカップ状部材１２の中心孔を嵌めて溶接により固定一体化されている。
【００４１】
両クラッチのハブ２，５は、中心孔を有する径方向フランジ部と、その外周側を軸方向に延びる筒状部を有するカップ状のプレス成形品で構成される。それぞれのハブ２，５の筒状部には、摩擦部材３，９の軸方向長に対応するスプラインが形成され、摩擦部材３，９の内周側支持部を構成する。両ハブ２，５の径方向フランジ部の内周側は、それぞれ異なる動力伝達軸に連結されている。
【００４２】
２組の摩擦部材３，９は、それぞれ相互に積層された複数の摩擦材ディスク３１，９１とセパレータプレート３２，９２から構成され、各摩擦材ディスク３１，９１は、それらの内周側に形成されたスプライン歯（図の上半分は歯山部分、下半分は歯底部分の断面を示す）をハブ２，５のスプライン（同じく、上半分は歯底部分、下半分は歯山部分の断面を示す）に嵌合させてハブ２，５に軸方向可動に回り止め支持され、各セパレータプレート３２，９２は、それらの外周側に形成されたスプライン歯（同じく、上半分は歯山部分、下半分は歯底部分の断面を示す）をクラッチドラム１のスプライン（同じく、上半分は歯底部分、下半分は歯山部分の断面を示す）１ａに嵌合させてクラッチドラム１に軸方向可動に回り止め支持されている。こうした構成からなる摩擦部材３，９は、それらの一端側のセパレータプレートをクラッチドラム１の内周周回溝に嵌めたスナップリング１３，１４に当接させることで、それぞれクラッチドラム１の閉鎖端側及び開口端側への軸方向移動を規制されている。そして、クラッチドラム１の開口端側の摩擦部材３については、他端側のセパレータプレートに押圧部４２からのクラッチ係合力を受けることで相互に係合して、クラッチドラム−ハブ１，２間でトルクを伝達する。また、クラッチドラム１の閉鎖端側の摩擦部材９については、直接サーボピストン６からのクラッチ係合力を受けることで相互に係合して、クラッチドラム１とハブ５間でトルクを伝達する。
【００４３】
外側の油圧サーボのピストン４は、軸方向にずれた２つの環状径方向フランジ部４０ａ，４０ｂを短筒部４０ｃで連結したサーボピストン本体４０と、一方の環状径方向フランジ部４０ｂの外周に内径方向への屈曲部先端４１ｄを連結した延出部４１としてのアプライチューブで構成されている。短筒部４０ｃを挟む他方の環状径方向フランジ部４０ａの外周と一方の環状径方向フランジ部４０ｂの内周には、それぞれＯリングが嵌合され、環状径方向フランジ部４０ｂの内周側のＯリングが、クラッチドラム１の短筒状部１２ａの外周に嵌り、軸状部材１１の外径側大径部に嵌ったＯリングと協動して、サーボピストン本体４０を軸状部材部１１とクラッチドラム１に対して封止状態に心出し支持している。他方の環状径方向フランジ部４０ａの外周のＯリングは、カップ状のキャンセルプレート１５の筒状部に嵌り、キャンセル室の外周側を封止している。アプライチューブ４１には、そのサーボピストン本体４０につながる根元部分から全長の概ね１／３の長さの範囲にスプライン４１ｃが形成され、その内周側に位置するクラッチドラム１のスプライン１ａとの嵌合（図の上半分の断面は、アプライチューブ４１側の歯底とクラッチドラム１側の歯山との噛合断面、下半分の断面は、アプライチューブ４１側の歯山とクラッチドラム１側の歯底との噛合断面を示す）によりサーボピストン４全体をクラッチドラム１に対して回り止めしている。
【００４４】
本クラッチ構造では、クラッチドラム１の外径側に、軸方向に長尺のサーボピストン延出部４１が配設されることになるため、Ｏリングを介して軸状部材１１とクラッチドラム１の円筒状部１２ａの外周面に支持されたサーボピストン４の重心位置は、該支持部の軸方向位置よりクラッチドラム１の開口端部方向にずれた軸方向位置にあり、それにより軸線に対して傾きやすい構造となっている。そのため、前記のように、クラッチドラム１の開口端部近傍にドラム周面から外径方向に突出する突部１９を設けて、この傾きを制限する構成が採られている。
【００４５】
本形態では、図６に平面視の形状を示すように、突部１９は円形の突起とされている。この突起１９は、その周縁から山裾状に広がる傾斜面１９ａを持つ形状とされ、それによりサーボピストン４がクラッチドラム１に対して傾いた場合でも、サーボピストン４の内周面に対して突起１９がエッジ当りしない配慮がなされている。
【００４６】
こうした構成からなるクラッチ装置は、変速機ケースボス部８のそれぞれの周回油路から軸状部材１１のそれぞれの油路を経て各シリンダ内に油圧を供給することで個別に係合作動する。本発明に係る外側のクラッチＣ−３（図１参照）、すなわち、クラッチドラム１、第１のサーボピストン４、第１の摩擦部材３及びハブ２からなるクラッチについては、油圧の供給でサーボピストン４がクラッチドラム１に対して押し出されることで、アプライチューブ４１先端の押圧部４２をスナップリング４３を介してクラッチドラム１側に引張り、それにより、一端側をスナップリング１３を介してクラッチドラム１に支持された摩擦部材３をスナップリング１３と押圧部４２との間で押圧して、摩擦部材３の摩擦材ディスク３１とセパレータプレート３２の係合によりクラッチ係合状態となる。また、シリンダ内からの油圧の排出で、リターンスプリング１７の荷重でアプライチューブ４１を押し戻すクラッチ解放操作時は、アプライチューブ４１の戻りにつれてその先端の押圧部４２もアプライチューブ４１の内周側に張出す凸部との係合で押し戻されて、摩擦部材３との係合状態から引き離される。
【００４７】
内側のクラッチＣ−２（図１参照）、すなわち、クラッチドラム１、第２のサーボピストン６、摩擦部材９及びハブ５からなるクラッチの作動については、特に従来の一般的クラッチの作動と異なるところがないので説明を省略する。
【００４８】
こうしたクラッチの係合、解放作動に際して、この実施形態によれば、油圧サーボをクラッチドラム１の外側に配置した引き型クラッチＣ−３において、クラッチドラム１に対してサーボピストン４が傾斜した場合に、クラッチドラム１の開口端部近傍に設けられた突部１９を介する当接により、サーボピストン４の支持部から遠い側で傾きが規制され、クラッチドラム１とサーボピストン４の周面間のクリアランスが確実に保持されるため、サーボピストン４とクラッチドラム１間のがた量を低減できる。また、突部１９が周方向に複数個配置されることで、周方向いずれの方向への傾斜にも対応することができる。
【００４９】
更に、突部１９の周縁が傾斜面１９ａでクラッチドラム１の周面、詳しくはクラッチドラム１のスプライン１ａの歯山部の周面につながることで、突部１９に鋭利な角部が形成されるのを防ぐことができるため、サーボピストン４の内周面への突部１９のエッジ当たりを防止でき、サーボピストン４の傾斜により突部１９での接触が生じた場合でも、サーボピストン４の摺動抵抗が少ない。したがって、クラッチ作動の応答性が損なわれることがない。なお、この第１実施形態では、突部１９をクラッチドラム１側に設けているが、サーボピストン４側に設けても、上記の各効果は同様に達成される。
【００５０】
また、突部１９の形成に関して、通常クラッチドラム１には、摩擦部材３を潤滑後の油を排出するために油抜き孔１ｂが必要とされ、この油抜き孔１ｂは、プレスによる打ち抜き加工とされるが、この孔抜き同時に突部１９を押出し成形することで、突部１９を設けることによる加工工数の増加とコスト増加を抑えることができる。
【００５１】
次に、図７は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態では、前記第１実施形態と同様に、クラッチドラム１に支持した摩擦部材３をクラッチドラム１の開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストン４が、少なくとも軸方向の一部でクラッチドラム１と径方向に重合配置されてなる自動変速機のクラッチ装置を前提として、クラッチドラム１の開口端部に、該開口端部のサーボピストン４周面へのエッジ当たりを防ぐ面取りＲが設けられている。
【００５２】
詳しくは、面取りＲは、クラッチドラム１のカップ状部１２におけるスプライン１ａの歯山部がカップ状部材１２の端部で終端する角部を曲面状に切欠くことで形成されている。こうした形態を採ることで、クラッチドラム１に対してサーボピストン４が傾斜した場合に、クラッチドラム１の開口端部に設けられた面取りＲで当接が生じるため、面取りＲの曲面の適宜の部分でクラッチドラム１の外周面とサーボピストン４の内周面が当接することになるため、鋭利な角部によるエッジ当たりを防止でき、サーボピストン４の傾斜により開口端部での接触が生じた場合でも、サーボピストン４の摺動抵抗が少ない。したがって、クラッチ作動の応答性が損なわれることがない。
【００５３】
以上、本発明の技術思想の理解の便宜のために、２つの実施形態を例として説明したが、本発明は、例示の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で、種々に具体的な構成を変更して実施することができるものである。例えば、本発明の適用は、例示のような共通のクラッチドラム１に並べて２組の第１及び第２の摩擦部材を支持する２つのクラッチの一方への適用に限定されるものではなく、第１及び第２の摩擦部材を軸方向に並べて配置しながらも、第２の摩擦部材をクラッチドラムの内周側に支持するのに対して、第１の摩擦部材をクラッチドラムに対して背面配置のサーボピストンの内周側に支持し、クラッチドラムの背後側の油圧サーボへの油圧供給によりサーボピストンが引張られたときに、サーボピストンの外端側の支持部材の移動につれた第１の摩擦部材がクラッチドラムの開口端部と上記支持部材との間で押圧されることで係合状態となるクラッチへの適用も可能である。そして、こうした構成も当然に本発明の範疇に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッチ装置の適用に係る自動変速機のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】図１のギヤトレインの作動を示す速度線図である。
【図３】図１のギヤトレインにより達成される変速段と係合要素の作動をギヤ比設定例と共に示す係合図表である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るクラッチ装置の構成を適用した自動変速機の軸方向部分断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】図４の拡大部分のクラッチドラム外周面を平面に展開して示す展開側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るクラッチ装置の構成を適用した自動変速機の軸方向部分断面図である。
【符号の説明】
１ クラッチドラム
１１ 軸状部材
１２ａ 筒状部
１９ 突起（突部）
１９ａ 傾斜面
３ 第１の摩擦部材
４ 第１のサーボピストン
６ 第２のサーボピストン
７ 入力軸
９ 第２の摩擦部材
Ｒ 面取り
Claims (7)
- クラッチドラムに支持した摩擦部材をクラッチドラムの開口端部側から軸方向に押圧するサーボピストンが、少なくとも軸方向の一部でクラッチドラムと径方向に重ねて配置されてなる自動変速機のクラッチ装置において、
前記クラッチドラムの開口端部近傍における周面とサーボピストンの周面とが対向する部分に、それら周面のいずれか一方から突出して、他方への当接部となる突部が設けられ、
前記クラッチドラムの開口端部近傍は、クラッチドラムの拡開によりサーボピストンへの当接が生じる部分であり、
前記クラッチドラムと前記サーボピストンとは、スプラインにより軸方向に相対移動し、前記突部は、前記スプラインの歯山部に形成された、ことを特徴とする自動変速機のクラッチ装置。 - 前記突部は、周方向に複数個配置された、請求項１記載の自動変速機のクラッチ装置。
- 前記突部の周縁は、傾斜面を経て周面につながる、請求項１又は２記載の自動変速機のクラッチ装置。
- 前記突部は、クラッチドラムに設けられ、サーボピストンの周面を支持する、請求項１〜３のいずれか１項記載の自動変速機のクラッチ装置。
- 前記突部は、サーボピストンに設けられ、クラッチドラムの周面に支持される、請求項１〜３のいずれか１項記載の自動変速機のクラッチ装置。
- 前記突部は、プレスにより押出し形成されてなる、請求項１〜５のいずれか１項記載の自動変速機のクラッチ装置。
- 前記クラッチ装置は、
有底筒状に形成され、底部を自動変速機の入力軸に連結されたクラッチドラムと、
該クラッチドラムに対して軸方向に並べて配置された第１及び第２の摩擦部材と、
第１の摩擦部材を係合させる第１のサーボピストンと、
第２の摩擦部材を係合させる第２のサーボピストンと、
を備え、
第１の摩擦部材は、クラッチドラムの外径側に延びる第１のサーボピストンにより開口端部方向から押圧され、
第２の摩擦部材は、クラッチドラムの内径側に配置された第２のサーボピストンにより押圧され、
前記第１のサーボピストンは、その底部を貫通する部材と、クラッチドラムの筒状部の外周面とに対して油密状態で摺動可能に支持され、
前記第２のサーボピストンは、その底部を貫通する部材と、クラッチドラムの筒状部の内周面とに対して油密状態で摺動可能に支持された、請求項１〜６のいずれか１項記載の自動変速機のクラッチ装置。
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