JP4438223B2

JP4438223B2 - クラッチ

Info

Publication number: JP4438223B2
Application number: JP2000376614A
Authority: JP
Inventors: 正宏早渕; 正明西田; 悟糟谷; 隆森本; 一能伊藤
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: JP2002181077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動変速機に用いられるクラッチに関し、特にその油圧サーボのキャンセルピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機において、そのギヤトレイン中に配置されて動力伝達経路の断接を行なうクラッチは、その制御性を向上させるために、油圧サーボにかかる遠心力によりサーボピストンにかかる遠心油圧を相殺すべく、サーボピストンの外側に遠心油圧に対抗する油圧を作用させるための油室を画定するキャンセルピストンを設けた構成を採ることがある。こうしたキャンセルピストンは、その内径側をクラッチドラムの内径側のボス部外周に嵌挿し、外径側をＯリング等のシール部材を介してサーボピストンの外径側の内周に嵌挿し、ボス部に嵌めた止め部材で軸方向止めされた配置とされる。また、配設スペースの削減と重量増加の低減の見地から、一般にキャンセルピストンは環板状部材とされ、更に変速機構の回転要素を支持するベアリング等の他の部材配置との関係と軸方向の短縮のため、キャンセルピストンの軸方向止め部は、可及的にサーボピストンに近い位置とされることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、キャンセルピストンは本来その外径側ほど油圧による大きな軸方向荷重がかかる部材であり、しかも上記の軸方向止め位置との関係から、片持ち梁状の荷重支持構造となり、止め部を支点とする曲げ荷重がかかる部材である。したがって、キャンセルピストンは、油圧荷重を受けることで、その外径側が軸方向に倒れる変形挙動を示す。そして、特に軸方向止め部を可及的にサーボピストンに近い位置とした場合、キャンセルピストンは、油圧荷重がない状態でも外径側がサーボピストンから離れる方向に傾斜した皿状の形状、又は内径側に対して外径が段差を経てサーボピストンから遠い側に位置する形状となり、上記荷重変形によりキャンセルピストンが傾斜変形すると、外径が縮小する圧縮荷重を受けるのに対して、内径は拡径方向の引張荷重を受ける。こうしたことから、キャンセルピストンは内径側の強度が弱く、耐久性の確保が難しい。
【０００４】
そこで、こうした変形が生じないように、キャンセルピストンの厚肉化による剛性の向上により耐久性を確保することが一般的対策として想起されるが、前記のように配置スペースと重量との関係から、この対策にも自ずと限界がある。また、上記のようにキャンセルピストンの支持部を油圧荷重の作用部よりサーボピストン側にオフセットした構造を採る場合、キャンセルピストンの剛性の向上により却って内径側にかかる応力が大きくなり、キャンセルピストンの耐久性の向上にはつながらない。
【０００５】
そこで、本発明は、キャンセルピストンの耐久性を肉厚増加を極力抑えながら向上させたクラッチを提供することを主たる目的とする。次に本発明は、支持部を油圧荷重の作用部よりサーボピストン側にオフセットした構造を採るキャンセルピストンにおける、特に内径側にかかる拡開方向の応力を減少させることを更なる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、内・外径側をそれぞれクラッチドラムのボス部外周とサーボピストンの内周に嵌合させ、内径部外側をボス部外周に嵌合した止めリングに当接させて軸方向止めしたキャンセルピストンを備えるクラッチにおいて、前記キャンセルピストンは、内径側部と外径側部との間に、少なくとも内径側部より剛性の低い連接部を有すると共に、同一円周上で周方向に多数形成されたスプリング嵌挿穴を有し、前記連接部は、前記スプリング嵌挿穴の形成位置と同じ径方向位置に配置されていると共に、該スプリング嵌挿穴の形成位置以外の部分について凹湾曲面とされ、油圧荷重による前記外径側部の内径側部に対する傾斜変形を許容することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成を採る場合も、前記内径側部は、外径側部より相対的に厚肉とされた構成とするのが有効である。
【０００９】
上記の構成を採る場合、前記連接部は、内径側部の肉厚と外径側部の肉厚とをつなぐ連続的な肉厚変化部分を有する構成とすると更に有効である。
【００１０】
また、上記の構成において、前記キャンセルピストンの止めリングへの当接部は、外径側部の軸方向位置よりサーボピストン寄りに設定された構成を採ることができる。
【００１１】
更に、上記の構成において、前記キャンセルピストンの内径側部は、外径側部の軸方向位置よりサーボピストン寄りにずらして配置され、内径側部の外周面と外径側部の側面は、連接部に形成された凹湾曲面を介してつながる構成を採るのが有効である。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
前記請求項１記載の構成では、遠心油圧の作用により生じる外径側部の傾斜による応力が内・外径間の連接部の撓みにより吸収され、外径側部から内径側部に伝わる応力が低減する。この結果、キャンセルピストンの内径側が受ける引張応力が減少し、肉厚の増加による剛性補強によらずに、キャンセルピストンの耐久性が向上する。特にキャンセルピストンを油圧サーボのリターンスプリングシートを兼ねる部材とする場合に、スプリング嵌挿穴を周方向に多数形成することで剛性が低くなることを避けがたい径方向部分を応力分散のための連接部に利用した可撓構造となるため、耐久性を損なうことなく、キャンセルピストンとリターンスプリングシートとを一体化することができる。更に、連接部を凹湾曲面とすることで、応力が集中するのを防止することができ、キャンセルピストンの耐久性が向上する。
【００１５】
次に、請求項２記載の構成では、相対的に厚肉の内径側部の剛性が薄肉の外径側部より高くなるため、遠心油圧の作用により外径側部が傾斜する変形を生じるが、この変形による応力が内・外径間の連接部の撓みにより分散吸収されるため、外径側部から内径側部に伝わる応力を低減することができる。この結果、キャンセルピストンの内径側が受ける引張応力が減少し、内径側の拡径変形が減少するため、キャンセルピストンの耐久性が向上する。
【００１６】
また、請求項３記載の構成では、内径側部と外径側部とをつなぐ連接部での急激な断面変化を緩和することができるため、連接部の撓みにより局部的な応力集中が生じるのを防ぐことができる。
【００１７】
更に、請求項４記載の構成では、キャンセルピストンの内径側にスペースを確保することができるため、他の部材の配設が容易となり、軸方向長さを短縮することができる。
【００１８】
更に、請求項５記載の構成では、連接部の外径側部につながる部位をサーボピストンから遠ざけることができるため、スプリング嵌挿穴の底部を外径側部の位置まで後退させることができ、それによりサーボピストンとキャンセルピストンの間に配設されるリターンスプリングのストロークの確保が容易となる。また、外径側部と内径側部の位置ずれによる連接部での急激な断面変化も凹湾曲面の形成で緩和することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明を適用した自動変速機用クラッチの構造を軸方向断面で示す。図に示すように、この自動変速機用クラッチは、クラッチドラム１と、ハブ２と、それらの間に配設された摩擦部材３と、クラッチドラム１をシリンダとしてその内部に組込まれた油圧サーボＣとから構成されている。
【００２１】
クラッチドラム１は、それを適宜の軸Ｓに回転自在に支持すべく内径側に軸方向に延びる筒状のボス部１ａと、ボス部１ａの基端側から径方向外側に延び、中間径部の筒状部１ｃに至る側壁部１ｂと、筒状部１ｃの先端から径方向に傾斜して延び更に軸方向に延びるドラム部１ｄとを備える。ハブ２は、この形態では、プラネタリギヤセットのキャリアカバーで構成されている。摩擦部材３は、交互に積層された摩擦材ディスク３１とセパレータプレート３２で構成され、摩擦材ディスク３１は、その内周スプラインをハブ２の外周スプラインに嵌合させて、ハブ２に軸方向摺動自在に支持され、セパレータプレート３２は、その外周のスプラインをクラッチドラム１のドラム部１ｄの内周スプラインに嵌合させてドラム１に軸方向摺動自在に支持されている。
【００２２】
油圧サーボＣは、クラッチドラム１の内側に画定されるシリンダと、該シリンダに油密に軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン４と、リターンスプリング機構５とから成る。詳しくは、シリンダは、ボス部１ａを内径、中間径部の筒状部１ｃを外径とする環状に構成され、ピストン４は、シリンダの内・外径間に嵌るピストン部４ａと、該ピストン部から一旦軸方向に延び、次いで径方向，更に軸方向に延びて、先端が拡径されて摩擦部材３に対峙する３段階の段付構造とされている。この油圧サーボＣには、更に、内・外径側をそれぞれクラッチドラム１のボス部１ａ外周とサーボピストン４の内周に嵌合させ、内径部外側をボス部１ａ外周に嵌合した止めリングとしてのスナップリング６に当接させて軸方向止めしたキャンセルピストン７が設けられている。
【００２３】
こうした構成により、シリンダとそれに嵌るピストン部４ａで画定される油室に対してピストン４を挟んで反対側に、それぞれ一側及び外周をピストン４で、内周をクラッチドラム１のボス部１ａで、他側をキャンセルピストン７で囲われた遠心油圧のキャンセル室が画定されている。また、リターンスプリング機構５は、ピストン４の内側に嵌挿させて径方向支持したスプリングシート５１に一端をかしめ止めされ、他端をキャンセルピストン７に形成されたスプリング嵌挿穴７ｄに嵌合させて軸周方向に多数配置された圧縮コイルスプリング５０で構成される。
【００２４】
本発明の特徴に従い、図２に詳細を軸方向断面で示すように、キャンセルピストン７は、内径側部７ａと、外径側部７ｂと、それらをつなぐ連接部７ｃとから成り、連接部７ｃは、内径側部７ａより剛性の低い可撓構造とされ、油圧荷重による外径側部７ｂの内径側部７ａに対する傾斜を許容する構造とされている。そして、キャンセルピストン７の内径側部７ａは、剛性強度を確保すべく、外径側部７ｂより相対的に厚肉とされている。また、図３に正面形状を半截して示すように、キャンセルピストン７は、同一円周上で周方向に多数形成されたスプリング嵌挿穴７ｄを有することから、このスプリング嵌挿穴７ｄを形成した径方向位置（図に一点鎖線で中心位置を示す）が他の径方向位置より本来薄肉化することから、これを利用して、連接部７ｃは、スプリング嵌挿穴７ｄの形成位置と同じ径方向位置に配置されている。
【００２５】
更に、キャンセルピストン７のスナップリング６への当接部は、クラッチドラム１の内側にスペースを確保すべく、クラッチドラム１に対して外径側部７ｂの軸方向位置より内側に設定されている。そして、この設定により確保されたボス部１ａの外周を利用して、隣接配置のプラネタリギヤセットのキャリアカバーの内周側ボス部がブッシュを介して支持されている。更に、この当接部の設定に関連して、リターンスプリング５０の軸長を確保すべく、当接部より軸方向外側に位置するスプリング嵌挿穴７ｄの底部の位置と外径側部７ｂの軸方向位置を実質上同位置とすべく、キャンセルピストン７の内径側部７ａと外径側部７ｂは、相互に軸方向にずれた配置とされ、外径側部７ｂはクラッチドラム１に対して内径側部７ａより軸方向外側に位置する構成とされている。
【００２６】
ところで、上記のように連設部を相対的に薄肉の可撓構造とする場合、この構造部で急激な肉厚変化を生じさせると、その部分に応力が集中することから、この形態では、スプリング嵌挿穴７ｄの形成位置以外の部分について、外径側部７ｂから内径側部７ａにつながる連接部での段階的な肉厚変化をなくすべく、内径側部７ａの外周面と外径側部７ｂの内側面とをつなぐ山裾状の凹湾曲面（断面形状で実質上連接部の内外径差に相当する半径Ｒの円弧）が形成されている。
【００２７】
図４及び図５はこうした凹湾曲面を形成した場合のスプリング嵌挿穴７ｄに挟まれる部分の断面積変化を示す。図４に示すように、この部分を所定の間隔Ｄで径方向に区切って、スプリング嵌挿穴７ｄ間の長さを幅とし、同穴の深さ方向の長さを奥行きとして各セクションごとの断面をみた場合、図５に示すように各断面の面積は、図３に示すＡ部で最小となり、それより外径側（図５において左側）に行くにしたがって若干大きくなり、反対に内径側（図５において右側）に行くにしたがって比較的急激に大きくなるが、その変化は連続的な滑らかなものとなる。したがって、この凹湾曲面部がスプリング嵌挿穴７ｄの形成による不連続な肉厚変化を緩衝し、連接部７ｃでの応力集中を防ぐ機能を果たす。
【００２８】
このように構成された上記実施形態のクラッチでは、図１及び図２を参照して、軸内油路から軸Ｓの径方向油孔を経、更にボス部１ａの供給孔を経てキャンセル室内に供給された潤滑油が、クラッチドラム１の回転による遠心力でキャンセル室の外周側に行くに従って大きくなる遠心油圧を発生させることでキャンセルピストン７の外径側をサーボピストン４から押出す方向の荷重負荷による変形が生じるが、この変形は連接部７ｃの撓みにより外径側部７ｂを内径側部７ａに対して傾斜させる変形となり、キャンセルピストン全体の剛性を高めた場合のように、スナップリング６との当接部を支点とする内・外径部全体の傾斜変形とはならないため、内径側部７ａの特に図示左側の内径を拡大させる方向の引張応力としては伝わり難くなる。
【００２９】
以上詳述したように、この実施形態の構成によれば、遠心油圧の作用により生じる外径側部７ｂの傾斜による応力が内・外径間の連接部７ｃの撓みにより吸収され、外径側部７ｂから内径側部７ａに伝わる応力が低減する。この結果、キャンセルピストン７の内径側が受ける引張応力が減少し、全体に及ぶ肉厚の増加による剛性補強によらずに、キャンセルピストンの耐久性が向上する。また、相対的に厚肉の内径側部７ａの剛性が薄肉の外径側部７ｂより高くなるため、遠心油圧の作用により外径側部７ｂが傾斜しやすい構造となるが、この傾斜変形による応力が内・外径間の連接部７ｃの撓みにより分散吸収されるため、外径側部７ｂから内径側部７ａに伝わる応力を低減することができる。この結果、キャンセルピストン７の内径側が受ける引張応力が減少し、内径側の拡径変形が減少するため、キャンセルピストン７の耐久性が向上する。
【００３０】
以上、本発明を一実施形態を挙げて説明したが、この例示は、本発明の技術思想を限定するものではなく、本発明は、特許請求の範囲に記載の事項に基づき、種々に具体的構成を変更して実施可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る自動変速機用クラッチの軸方向断面図である。
【図２】クラッチのキャンセルピストンの軸方向部分断面図である。
【図３】キャンセルピストンの半截正面図である。
【図４】キャンセルピストンのスプリング嵌挿穴間の径方向及び軸方向の断面変化を示す区画図である。
【図５】キャンセルピストンの連接部の断面積変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１クラッチドラム
１ａボス部
４サーボピストン
６スナップリング（止めリング）
６ｄスプリング嵌挿穴
７キャンセルピストン
７ａ内径側部
７ｂ外径側部
７ｃ連接部
Ｒ凹湾曲面半径

Claims

内・外径側をそれぞれクラッチドラムのボス部外周とサーボピストンの内周に嵌合させ、内径部外側をボス部外周に嵌合した止めリングに当接させて軸方向止めしたキャンセルピストンを備えるクラッチにおいて、
前記キャンセルピストンは、内径側部と外径側部との間に、少なくとも内径側部より剛性の低い連接部を有すると共に、同一円周上で周方向に多数形成されたスプリング嵌挿穴を有し、
前記連接部は、前記スプリング嵌挿穴の形成位置と同じ径方向位置に配置されていると共に、該スプリング嵌挿穴の形成位置以外の部分について凹湾曲面とされ、油圧荷重による前記外径側部の内径側部に対する傾斜変形を許容することを特徴とするクラッチ。
前記内径側部は、外径側部より相対的に厚肉とされた、請求項１記載のクラッチ。
前記連接部は、内径側部の肉厚と外径側部の肉厚とをつなぐ連続的な肉厚変化部分を有する、請求項２記載のクラッチ。
前記キャンセルピストンの止めリングへの当接部は、外径側部の軸方向位置よりサーボピストン寄りに設定された、請求項１〜３のいずれか１項記載のクラッチ。
前記キャンセルピストンの内径側部は、外径側部の軸方向位置よりサーボピストン寄りにずらして配置され、内径側部の外周面と外径側部の側面は、連接部に形成された凹湾曲面を介してつながる、請求項３又は４記載のクラッチ。