JP4604817B2 - 自動変速機のバンドブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に自動車用自動変速機内に装着される自動変速機のバンドブレーキ装置に関するものである。

従来、自動変速機として、遊星ギヤ機構を備えたものが広く用いられている。一般的な遊星ギヤ機構は、小径で外歯を有するサンギヤと、大径で内歯を有するリングギヤとが同軸上に設けられ、サンギヤとリングギヤとの間に、キャリヤに支持された複数の遊星ギヤが配設されている。そしてサンギヤ、リングギヤ及びキャリヤが、それぞれ入力要素、固定要素および出力要素の何れかに対応する。何れの部材を何れの要素に対応させるかによって、入力要素に対する出力要素の速度比が変化し、変速がなされるように構成されている。また、このような遊星ギヤ機構を複列式に備えたものや、２列の遊星ギヤ機構を複合した機構（例えばラビニヨ式遊星ギヤ機構など）も知られている。

バンドブレーキ装置は、主として上記サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤの何れかを固定要素とするために用いられる。すなわち、固定要素の対象となる部材を回転ドラムと一体に配設し、その回転ドラムの外周に周設されたバンドブレーキで回転ドラムを締付け、その回転を規制することにより固定要素を固定するのである（例えば特許文献１および特許文献２参照）。

上記各特許文献に示されたバンドブレーキ装置は、回転ドラムの外周に略全周にわたり周設した帯状のバンドブレーキの一端に固定端が、他端に可動端がそれぞれ設けられている。固定端には、変速機ケースに固定されたアンカーエンドロッドの先端が当接され、可動端には、サーボピストンと一体に設けられたピストンステムの先端が当接されている。アンカーエンドロッドとピストンステムとは略同一直線上に配設されている。ピストンステムを軸方向アンカーエンドロッド側に押付けると、固定端と可動端とが接近する、つまりバンドブレーキが縮径するので、それによって回転ドラムを締付けることができる。

サーボピストンは、変速機ケースに設けられたシリンダ室に収納され、油圧とリターンスプリングによって動作し、ピストンステムを軸方向に移動させるように構成されている。シリンダ室（変速機ケースの一部）には、ピストンステムを挿通する貫通孔が設けられており、ピストンステムはサーボピストンからこの貫通孔を経由してバンドブレーキの可動端に延びている。

また、シリンダ室において、上記貫通孔の開口する部分には、ピストンステムと一体のサーボピストンを上記可動端から遠ざける（バンドブレーキを解放操作する）方向に移動させるための油圧が供給される解放側油圧室が形成されている。

この解放側油圧室には、例えば特許文献１に示されるように、エア抜き用通路が設けられたものもある。エア抜き用通路は、解放側油圧室のオイル（作動油）が抜けているときに滞留したエア（空気）を、解放側油圧室にオイルが供給されたときに、その油圧上昇前に排出するためのエア通路である。このようなエア抜き用通路を設けることにより、オイルにエアが混入することによって油圧が低下したり油圧の上昇が遅れたりすることを抑制することができる。

ところで、ピストンステムが挿通される変速機ケースの貫通孔（以下ステム摺動部という）は、その中でピストンステムが円滑に摺動できるように、ピストンステムの外径よりも僅かに大径となるように穿設されている。但し、ステム摺動部とピストンステムとの隙間（クリアランス）からの上記解放側油圧室のオイル漏れ（リーク）が多いと、油圧低下等の問題が生じるので、リーク量を最小限とすべく、上記クリアランスを可及的に小さくする必要がある。

すなわち、ステム摺動部の径は、ピストンステムが円滑に摺動し得る範囲で可及的に小径とする必要があり、高精度の加工が施されている。
実公平６−５０６８８号公報 特公平７−１０３９３１号公報

しかしながら、製造当初は高精度に保たれていた上記クリアランスが、長期の使用に伴って拡大してしまうという経年変化が生じることがある。この経年変化は、主としてステム摺動部の偏磨耗による。すなわちピストンステムには、エンジン振動や回転ドラムに作用するトルクの変動等によって、軸に垂直な方向（ラジアル方向）に外力が作用することがあり、僅かにラジアル方向に変位してもクリアランスの小ささからステム摺動部に強く当たってしまい、これを偏磨耗させるのである。

ステム摺動部の偏磨耗によってクリアランスが拡大すると、解放側油圧室のオイルリークが増大し、サーボピストンを解放側に作動させる油圧が低下してしまう。その結果、バンドブレーキの解放を伴う変速において、変速ショックの増大を招く虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、長期の使用後においても解放側油圧室からのリークを低減し、もって経年変化による変速ショック増大を効果的に抑制することができる自動変速機のバンドブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る自動変速機のバンドブレーキ装置は、動力伝達機構を構成する回転ドラムの外周に周設されたバンドブレーキと、変速機ケース内に形成されたシリンダ室と、上記シリンダ室に摺動可能に設けられたサーボピストンと、上記サーボピストンと一体に設けられ、上記シリンダ室から、上記バンドブレーキの可動端まで延設されたピストンステムと、上記変速機ケースの、上記シリンダ室と上記バンドブレーキの可動端とを隔てる部分に設けられ、上記ピストンステムを摺動可能に挿通するステム摺動部と、上記シリンダ室において上記サーボピストンを隔壁の一部となす油圧室であって、当該油圧室内の油圧の上昇に伴って上記サーボピストンを上記バンドブレーキが解放する方向に移動させる解放側油圧室とを備えた自動変速機のバンドブレーキ装置であって、上記ピストンステムと上記ステム摺動部との間の環状隙間によって形成され、上記解放側油圧室への作動油供給初期において当該解放側油圧室に滞留したエアが排出されるエア抜き用通路と、上記解放側油圧室への作動油供給後期以降の油圧上昇時において、上記エア抜き用通路を形成する環状隙間をシールするシール機構と、を備えることを特徴とする。

また請求項２の発明は、請求項１記載の自動変速機のバンドブレーキ装置において、上記シール機構は、上記環状隙間の開口端をシールする機構であり、上記ピストンステムの、上記シリンダ室より突出した部分に周設されたシール機構用シール部材を含み、上記シール機構用シール部材は、上記ピストンステムが締結側に移動した状態では上記環状隙間の開口端を開放し、上記ピストンステムが解放側に移動した状態では上記環状隙間の開口端を閉塞するように構成されていることを特徴とする。

また請求項３の発明は、請求項１記載の自動変速機のバンドブレーキ装置において、上記シール機構は、上記環状隙間の軸方向中間部をシールする機構であり、略環状で、その環の一部に、当該環を切断したような合口部が形成され、上記合口部の相対移動によって容易に拡径ならしめたシール機構用シールリングと、上記ピストンステムに設けられ、上記シール機構用シールリングを嵌設するシールリング溝とを含むことを特徴とする。

請求項１の発明によると、以下に述べる作用により、長期の使用後においても解放側油圧室からのリークを低減し、もって経年変化による変速ショック増大を効果的に抑制することができる。

本発明の構成によれば、サーボピストンをバンドブレーキが解放する方向に移動させた状態のとき、つまり解放操作したとき、シール機構が、上記エア抜き用通路を形成する環状隙間をシールする。したがって、たとえ経年変化によってステム摺動部の偏磨耗が進行し、クリアランスが拡大しても、結果的にオイルリークが抑制されるので、その実害たる油圧の低下、および油圧低下による変速ショックの増大を効果的に抑制することができるのである。

特に、以下に述べる作用により、簡単な構造で解放側油圧室のエア抜き用通路を確保し、そのエア抜き作用を損なうことなく、シール機構によるオイルリーク抑制作用を得ることができる。

本発明の構成によれば、まず簡単な構造で解放側油圧室のエア抜き用通路を設けることができる。すなわち、本来ピストンステムを円滑に摺動させるために設けられているステム摺動部とピストンステムとの間のクリアランスを、エア抜き用通路としても利用することにより、別途エア抜き用通路を設けることなく、解放側油圧室内のエアを排出することができる。

ところが、ステム摺動部の偏磨耗が進行してもオイルリークが増大しないように、シール機構によって単に上記クリアランスを塞いでしまうと、上記エア抜き用通路も塞いでしまうことになり、エア抜き作用を得られなくなってしまう。

そこで本発明では、解放側油圧室へのオイル供給初期においては当該解放側油圧室に滞留したエアが排出されるようにエア抜き用通路が開放され、オイル供給後期以降の油圧上昇時においては、シール機構がエア抜き用通路をシールする。つまり、解放側油圧室へのオイル供給初期にエア抜き用通路を開放することにより速やかにエアを排出し、オイル供給後期以降の油圧上昇時に、上記エア抜き用通路を形成する環状隙間をシールすることによりオイルリークを抑制する。上記環状隙間をシールすると、エア抜き用通路が塞がれてしまうが、オイル供給後期以降は既にエアが排出されてしまっているので問題はない。

このように、エアを排出するタイミングと油圧が上昇するタイミングとの間に僅かな時間差があることを利用して、エア抜き用通路の確保と上記環状隙間のシールとを両立させているのである。

請求項２の発明によると、以下に述べる作用により、ピストンステムの動作を利用して簡単な構造で請求項１記載のシール機構を形成することができる。

本発明の構成によると、ピストンステムとステム摺動部との間の環状隙間（エア抜き用通路）の開口端を、シール機構用シール部材（例えば弾性の高いオーリング等が好適である）でシールすることになる。従って、このシール機構用シール部材を、オイル供給初期においては上記開放端から離間させ、オイル供給後期以降の油圧上昇時においては、上記開放端に密着させて塞ぐという何らかの移動機構が必要となる。

本発明の構成では、シール機構用シール部材をピストンステムに設けることにより、上記移動機構をピストンステム自体に行わせている。解放側油圧室にオイルを供給し、油圧をかける場合、その直前の状態は、通常、ピストンステムがバンドブレーキの締結側に移動している状態に限られる。なぜなら、ピストンステムがバンドブレーキの解放側に移動している状態のときに、あえて解放側油圧室にオイルを供給し、油圧をかける必要がないからである。

つまり、解放側油圧室にオイルを供給し、油圧をかけるという操作は、通常、常にピストンステムを締結側から解放側へ移動させるという動作を伴うものである。本発明ではこの動作をシール機構用シール部材の移動機構として利用している。すなわち、オイル供給初期であって、まだピストンステムが動き始める前、つまりピストンステムが締結側にあるときにはシール機構用シール部材が環状隙間の開口端から離間しているようにシール機構用シール部材を配設するとともに、オイル供給後期以降の油圧上昇時であって、ピストンステムが動いた後、つまりピストンステム解放側にあるときにはシール機構用シール部材が環状隙間の開口端に密着してこれを閉塞するようにシール機構用シール部材を配設するだけで、簡単に請求項１記載のシール機構を形成することができるのである。

なお、仮に何らかの準備動作として、ピストンステムがバンドブレーキの解放側に移動している状態のときに、あえて解放側油圧室にオイルを供給し、油圧をかける場合があったとしても、そのときには直ちにバンドブレーキの締結状態が変化するわけではない（解放状態を継続）ので、エア抜きが行われず、オイル中に多少のエアが混入しても実害はない。

請求項３の発明によると、以下に述べる作用により、シールリングのシール特性を利用して、ピストンステムの摺動抵抗増大を抑制しつつ簡単な構造で請求項１記載のシール機構を形成することができる。

本発明の構成では、略環状で、その環の一部に、当該環を切断したような合口部が形成され、上記合口部の相対移動によって容易に拡径ならしめたシール機構用シールリングを用いている。このようなシールリング自体は公知のものであり、例えば樹脂製のものが多くの油圧機構に用いられている。オーリングとの違いは、オーリングがシールすべき隙間を完全に閉塞し、常時シール機能を発揮するのに対し、シールリングは、シールすべき隙間にオイルが充満し、ある程度の油圧上昇があったときにそのシール機能を発揮する点である。換言すれば、シールリングは、シールすべき隙間にオイルが充満し、ある程度の油圧上昇があるまでは、エアやオイルのリークを許容するという特性を有している。

本発明は、シールリングのこのような特性を利用し、環状隙間の軸方向中間部におけるピストンステムの摺動面にシールリングを配設するだけで、オイル供給初期においては、エアのリークを許容するシールリングの特性によって上記環状隙間をエア抜き用通路となし、オイル供給後期以降の油圧上昇時においては、本来のシール機能を発揮させて上記環状隙間を効果的にシールすることができる。

またピストンステムのようにステム摺動部を摺動する軸の摺動面にオーリングを設けた場合、大きな摺動抵抗が生じ、またオーリングの損傷の懸念もあるが、シールリングを設けた場合には摺動抵抗が小さく、またシールリングの損傷の懸念も殆どない。この点もピストンステムと上記ステム摺動部との間の環状隙間にシール機構用シールリングを配設した利点となっている。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る自動変速機１の概略構成図である。自動変速機１は、エンジンのクランクシャフト５０に連結されたトルクコンバータ５１と、このトルクコンバータ５１の出力軸であるタービンシャフト５９に連結された多段変速機構５２とを備え、これらに含まれる複数の摩擦要素６７〜７１を断続させることにより所定の変速段を選択して車輪側への駆動力の伝達を行うように構成されている。

上記トルクコンバータ５１は、クランクシャフト５０に連結されたポンプカバー５３と、このポンプカバー５３に一体に形成されたポンプインペラ５４と、これに対向するように設置されたタービン（タービンライナ）５５と、その間でワンウェイクラッチ５６を介して変速機ケース５７に取付けられたステータ５８とを備えている。上記ポンプカバー５３内の空間には、作動流体としてのオイル（作動油）が充満され、ポンプインペラ５４の駆動力がこのオイルを介してタービン５５に伝達されるものとなされている。そして、タービン５５に連結されたタービンシャフト５９を介して多段変速機構５２との間で駆動力の伝達がなされる。トルクコンバータ５１には、更に上記ポンプカバー５３とタービン５５との間に介設され、該カバー５３を介してクランクシャフト５０とタービン５５とを直結するロックアップクラッチ６４が設けられている。さらにポンプインペラ５４には中空回転シャフト６０が連結され、このシャフト６０の後端部（クランクシャフト５０と反対側の端部）にオイルポンプ６１が取付けられている。

一方、多段変速機構５２は、第１および第２遊星ギヤ機構６５，６６と、この遊星ギヤ機構６５，６６を含む動力伝達経路を切替える締結要素（クラッチプレートやバンドブレーキ等の複数の摩擦要素６７〜７１及びワンウェイクラッチ７２）とを備え、シフトレンジ（Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ等）に応じ、これらの締結要素６７〜７２を断続して前進速、ニュートラル状態、後退速を切替えるように構成されている。またＤレンジ等の前進走行レンジにおいて、車速やアクセルの踏み込み度合に応じて適宜変速段が選択されるように構成されている。

第１および第２遊星ギヤ機構６５，６６は、それぞれ、サンギヤ６５ａ，６６ａと、これらのサンギヤ６５ａ，６６ａの周りに配置され、これらに噛合する複数個（例えば各３個）の遊星ギヤ６５ｂ，６６ｂと、これらの遊星ギヤ６５ｂ，６６ｂを支持するキャリヤ６５ｃ，６６ｃと、遊星ギヤ６５ｂ，６６ｂの周りを取り囲むように配置され、これらに噛合するリングギヤ６５ｄ，６６ｄとを備え、第１遊星ギヤ機構６５のリングギヤ６５ｄと第２遊星ギヤ機構６６のキャリヤ６６ｃとが連結されているとともに、第１遊星ギヤ機構６５のキャリヤ６５ｃと第２遊星ギヤ機構６６のリングギヤ６６ｄとが連結され、各遊星ギヤ機構６５，６６が連動し得るものとなされている。

摩擦要素は、上記タービンシャフト５９および第１遊星ギヤ機構６５のサンギヤ６５ａの間に介在するフォワードクラッチ６７と、タービンシャフト５９と第２遊星ギヤ機構６６のサンギヤ６６ａとの間に介在するリバースクラッチ６８と、タービンシャフト５９と第２遊星ギヤ機構６６のキャリヤ６６ｃとの間に介在する３−４クラッチ６９と、第２遊星ギヤ機構６６のサンギヤ６６ａを固定する２−４ブレーキ７０（バンドブレーキ装置）と、第１遊星ギヤ機構６５のリングギヤ６５ｄ及び第２遊星ギヤ機構６６のキャリヤ６６ｃを固定するローリバースブレーキ７１等とを備える。またワンウェイクラッチ７２は、リングギヤ６５ｄ及びキャリヤ６６ｃの一方向（クランクシャフト５０の駆動方向）への回転のみを可能ならしめ、逆方向へは回転しないようにロックする。これらの締結要素６７〜７２が断続されて出力ギヤ７３に繋がる動力伝達経路が変更ないし断絶されるものとなされている。

そして、この出力ギヤ７３が回転することにより、駆動力が駆動輪側、すなわち伝動ギヤ７４，７５，７６および差動機構７７を介して左右の車軸７８，７９に伝達されるようになっている。車軸７８，７９は、図外の車輪（駆動輪）と一体回転するように構成されている。

図２は、摩擦要素６７〜７１のうち、Ｄレンジにおいて動力伝達に関与するフォワードクラッチ６７、３−４クラッチ６９及び２−４ブレーキ７０の油圧供給状態と変速段との関係を示す図である。図２において、○印は各摩擦要素６７，６９，７０の油圧室に油圧が供給された状態を示し、空欄は油圧が抜かれた状態を示している。フォワードクラッチ６７と３−４クラッチ６９は、油圧が供給されると締結し、油圧が抜かれると解放される。これに対し２−４ブレーキ７０は油圧の供給室が２箇所あり、詳細は後述するが、解放圧Ｐ２が供給されていない状態において締結圧Ｐ１が供給されると締結し、抜かれると解放される。解放圧Ｐ２が供給されている状態では、締結圧Ｐ１の供給有無に拘わらず解放される。

従って、Ｄレンジ第１速段ではフォワードクラッチ６７が締結され、第２速段ではフォワードクラッチ６７および２−４ブレーキ７０が締結される。第３速段ではフォワードクラッチ６７および３−４クラッチ６９が締結される。２−４ブレーキ７０については、締結圧Ｐ１と解放圧Ｐ２とが供給されているので、解放状態となっている。第４速段では３−４クラッチ６９および２−４ブレーキ７０が締結されている。

図２から明らかなように、Ｄレンジ第２速から第３速へ変速（以下２→３変速という）する場合、３−４クラッチ６９を締結させつつ、２−４ブレーキ７０を解放させなければならない。このような変速は、３−４クラッチ６９の締結と２−４ブレーキ７０の解放との相対的なタイミング取りを要するので、例えば１→２変速の場合のような、単に２−４ブレーキ７０を解放状態から締結状態に切替えるだけの変速に比べ、より高精度な変速動作が要求される。

そこで当実施形態では、２→３変速において２−４ブレーキ７０を解放操作するにあたり、締結圧Ｐ１を抜くのではなく、解放圧Ｐ２を供給することによって２−４ブレーキ７０の解放を行わせている。油圧制御においては、抜く動作よりも供給する動作の方が高精度かつ柔軟な制御を行い易いからである。

図３は、図１のIII−III線に相当する位置での部分断面図であり、主に２−４ブレーキ７０の周辺について示している。また図４は、図３の部分拡大図であり、主にピストンステム３に設けられたシール機構４の周辺について示している。

２−４ブレーキ７０は、回転ドラム２０ａの外周に略全周にわたり周設された帯状のバンドブレーキ２０の一端に固定端２２が、他端に可動端２１がそれぞれ設けられている。固定端２２には、変速機ケース５７に固定されたアンカーエンドロッド２３の先端が当接され、可動端２１には、サーボピストン３１と一体に設けられたピストンステム３の先端が当接されている。アンカーエンドロッド２３とピストンステム３とは略同一直線上に配設されている。ピストンステム３を軸方向アンカーエンドロッド側に押付けると、固定端２２と可動端２１とが接近する、つまりバンドブレーキ２０が縮径するので、それによって回転ドラム２０ａを締付けることができる。

図４に示すように、ピストンステム３は、そのステム基端部３ｄでサーボピストン３１と接合されている。サーボピストン３１は、変速機ケース５７に設けられたシリンダ室１０に収納され、油圧とリターンスプリング３３によって動作し、ピストンステム３を軸方向に移動させるように構成されている。

サーボピストン３１は、略円盤状に成形され、その外周部には環状のシール部材３２が設けられている。サーボピストン３１とシール部材３２とによって、シリンダ室１０は２室に仕切られている。図４に示す状態で、下側が締結側油圧室１２、上側が解放側油圧室１５となっている。締結側油圧室１２（シリンダ室１０）は、オーリング３５とサーボカバー３４とによって閉塞されている。そして、締結側油圧室１２に油圧（締結圧Ｐ１）を給排する締結圧油路１２ａと、解放側油圧室１５に油圧（解放圧Ｐ２）を給排する解放圧油路１５ａとが形成されている。

シリンダ室１０の解放側油圧室１５側には、ピストンステムを挿通する貫通孔（ステム摺動部５７ａ）が設けられており、ピストンステム３はサーボピストン３１からこのステム摺動部５７ａを経由してバンドブレーキ２０の可動端２１に延びている。

ピストンステム３の摺動面となるステム胴体部３ｃとステム摺動部５７ａとの間には、ピストンステム３の摺動を円滑にするための僅かな環状隙間５７ｄ（図５参照）が形成されている。環状隙間５７ｄは、解放側油圧室１５からのリーク油路でもあるが、充分な長さを有するチョークとなっているので、通常の作動状況において、この環状隙間５７ｄからのオイルリークは問題にならない程度に僅かである。

また、ステム胴体部３ｃの円周方向の一部で、環状隙間５７ｄの長さ、つまりステム摺動部５７ａの長さが短い区間（図４の状態で、ピストンステム３の左側に示している。）が設けられ、エア抜き用通路５７ｂとして利用されている。

ピストンステム３の先端には、ステム胴体部３ｃよりも小径で、直接バンドブレーキ２０の可動端２１を押付けるステム先端部３ａが形成されている。そしてステム胴体部３ｃとステム先端部３ａとを繋ぐ部分には、連続的に径の変化する円錐台状のステム斜面部３ｂが形成されている。

ステム斜面部３ｂ付近には、シール機構４が設けられている。シール機構４は、後述するように、解放側油圧室１５へのオイル供給初期においては解放側油圧室１５に滞留したエアが排出されるようにエア抜き用通路５７ｂを開放し、オイル供給後期以降の油圧上昇時においては、エア抜き用通路５７ｂを含む環状隙間５７ｄをシールする機構である。シール機構４は、ゴム等の弾性体からなるオーリング５（シール機構用シール部材）、環板状のリテーナ６およびストッパーリング７からなる。オーリング５の内径がステム胴体部３ｃよりも僅かに小さくなっており、オーリング５はステム斜面部３ｂの斜面下端付近に乗り上げるようにして周設されている。そしてリテーナ６がオーリング５を押さえるようにしてストッパーリング７によってステム先端部３ａに固定されている。こうしてオーリング５は、その下面がステム胴体部３ｃとステム斜面部３ｂとの境界と略同位置となるようにステム斜面部３ｂとリテーナ６とによって挟持されている。

次に、図１〜図４を参照して２−４ブレーキ７０の動作について説明する。

まず、締結側油圧室１２に油圧が供給されて２−４ブレーキ７０が締結される動作、例えば１→２変速時の動作について説明する。締結圧油路１２ａを経由して締結側油圧室１２にオイルが供給されて締結側油圧室１２を満たし、サーボピストン３１の板面（締結側受圧部）にかかる油圧（締結圧Ｐ１）が上昇すると、これを解放側油圧室１５側へ移動させようとする押圧力が高まる。締結圧Ｐ１による押圧力がリターンスプリング３３による付勢力よりも大きくなるとサーボピストン３１は解放側油圧室１５側へ移動を開始する。それに伴ってピストンステム３はバンドブレーキ２０の可動端２１に向けて移動し、ステム先端部３ａの先端で可動端２１をアンカーエンドロッド２３側に押付ける。これによって固定端２２と可動端２１とが接近する、つまりバンドブレーキ２０が縮径するので、回転ドラム２０ａが締付けられ、固定される。

次に、締結側油圧室１２に油圧が供給されている状態で、さらに解放側油圧室１５に油圧を供給し、２−４ブレーキ７０を解放する動作、例えば２→３変速時の動作について説明する。解放圧油路１５ａを経由して解放側油圧室１５にオイルが供給されて解放側油圧室１５を満たし、サーボピストン３１の板面（締結圧Ｐ１が作用している側の裏面。解放側受圧部。）にかかる油圧（解放圧Ｐ２）が上昇すると、これを締結側油圧室１２側へ移動させようとする押圧力が高まる。ピストンステム３が可動端２１を押付ける力は、締結圧Ｐ１による押圧力から解放圧Ｐ２による押圧力とリターンスプリング３３による付勢力とを減じたものであるから、解放圧Ｐ２の上昇に伴い、ピストンステム３から可動端２１への押付け力が減少する。つまり２−４ブレーキ７０の締結力が減少して行く。

２→３変速の場合は、解放圧Ｐ２を適度な速さで上昇するように制御することにより、２−４ブレーキ７０の締結力を適度な速さで減少させる。そしてそれに同期させて３−４クラッチ６９への供給油圧を適度な速さで上昇させる。こうして２−４ブレーキ７０の解放と３−４クラッチ６９の締結とが、タイミングを同期させつつ適度な速さで行われるので、変速ショックの小さい、円滑な動力伝達経路切替え操作が行われる。

解放圧Ｐ２が殆ど締結圧Ｐ１に等しくなる程度まで上昇し、解放圧Ｐ２による押圧力とリターンスプリング３３による付勢力との和が締結圧Ｐ１による押圧力よりも大きくなると、サーボピストン３１は締結側油圧室１２側へ移動を開始する。それに伴ってピストンステム３はバンドブレーキ２０の可動端２１から離反する。これによって固定端２２と可動端２１とが離反する、つまりバンドブレーキ２０が拡径するので、回転ドラム２０ａは完全に解放される。

ところで、上記のように解放圧Ｐ２を供給して２−４ブレーキ７０を解放する操作、特に２→３変速のように他の摩擦要素との同期を取りつつ解放させる場合、解放側油圧室１５内での解放圧Ｐ２の上昇を高精度で制御する必要がある。しかし解放圧Ｐ２が抜けている間に解放側油圧室１５にエアが流入し、滞留していると、オイルが供給されたときにオイル内にエアが混入し、油圧の低下や上昇遅れを招く虞がある。そこで当実施形態では、このようなエア混入を防止するために、オイル供給の初期に速やかに滞留エアを解放側油圧室１５外に排出するエア抜き機構を設けている。次に、このエア抜き機構と、そのエア抜き作用を有効としつつ、必要な油圧シール機能を確保するシール機構について説明する。

図５は、当実施形態のシール機構４の動作を示す説明図である。（ａ）は解放側油圧室１５へのオイル供給初期の状態、（ｂ）はオイル供給後期以降の油圧上昇時の状態を示す。なお、何れの図もエア抜き用通路５７ｂおよび環状隙間５７ｄを、説明のために実際の縮尺に対して特に誇張して示している。

図５（ａ）に示すように、解放側油圧室１５へのオイル供給初期においては締結圧Ｐ１による押圧力Ｆ１によって、ピストンステム３は可動端２１側（図示の状態で上方）に移動しており、環状隙間の開口端５７ｃとオーリング５とは離反している。従って環状隙間の開口端５７ｃは開放されている。この状態で解放側油圧室１５にオイルが供給されると、滞留エアは矢印Ａ２で示すようにエア抜き用通路５７ｂを経由し、環状隙間の開口端５７ｃから解放側油圧室１５の外部に排出される。従って、解放側油圧室１５にオイルが満たされたとき、そのオイルにエアが混入することが効果的に防止される。

図５（ｂ）に示すように、オイル供給後期以降の油圧（解放圧Ｐ２）上昇時においては、解放圧Ｐ２による押圧力とリターンスプリング３３の付勢力との和（戻し力Ｆ２）によって、ピストンステム３は可動端２１から離反する方向（図示の状態で下方）に移動し、環状隙間の開口端５７ｃとオーリング５とは密着している。オーリング５は、戻し力Ｆ２で環状隙間の開口端５７ｃに押付けられているので、充分なシール機能を有している。

自動変速機１の製造行程においてエア抜き用通路５７ｂや環状隙間５７ｄが充分狭くなるように高精度で管理されている。したがって、製造直後乃至は経年変化の少ない場合には、オーリング５を用いるまでもなく、エア抜き用通路５７ｂや環状隙間５７ｄからのオイルリークは、その影響を考慮する必要のない程度に僅かである。しかし経年変化が進行し、ステム摺動部５７ａの偏磨耗量が増大した場合、仮にオーリング５によるシール機能がないと、環状隙間５７ｄからのオイルリークは、変速ショック（特に２→３変速時）に悪影響を及ぼす程度に多くなる虞がある。そこで当実施形態では、オーリング５によって環状隙間の開口端５７ｃを確実に閉塞し、シールすることにより、ステム摺動部５７ａの偏磨耗量が増大した場合であっても環状隙間５７ｄからのオイルリークを効果的に抑制することができる。

以上説明したことから明らかなように、当実施形態の２−４ブレーキ７０は、シール機構４を設けることによって、長期の使用後においても解放側油圧室１５からのリークを低減し、もって経年変化による変速ショック増大を効果的に抑制することができる。

しかも、解放側油圧室１５へのオイル供給初期にエア抜き用通路５７ｂを確保し、そのエア抜き作用を損なうことなく、解放圧Ｐ２の上昇時における環状隙間５７ｄのシールを確実に行っている。また、そのためのオーリング５の移動操作を、シール機構４をステム斜面部３ｂに配設することにより、別途移動手段を新設することなく、ピストンステム３の移動を利用して行っている。従ってシール機構４を簡単な構造とすることができる。

次に、本発明の第２実施形態について図６〜図８を参照して説明する。なお、図６以下の図面において、図１〜図５に示す部材と同一または同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、その重複説明を省略する。

図６は、第２実施形態のピストンステム３の周辺における断面図である。当実施形態は、第１実施形態に対し、シール機構４に代えてシール機構４ａが設けられている点が異なっている。シール機構４ａは、環状隙間５７ｄの軸方向中間部に対応するピストンステム３のステム胴体部３ｃに２本のシールリング溝３ｅを設け、各シールリング溝３ｅにシールリング８を嵌設したものである。各シールリング８は、ピストンステム３の位置に拘わらず、その外周面がステム摺動部５７ａと対向するように配設されている。

図７はシール機構４ａ及びその変形例であるシール機構４ｂの分解斜視図である。（ａ）は当実施形態のシールリング８を用いたシール機構４ａ、（ｂ）はシールリング９を用いたシール機構４ｂをそれぞれ示している。

図７（ａ），（ｂ）に示すシールリング８，９は公知のものであり、例えば樹脂製のものが多くの油圧機構に用いられている。その形状は略環状で、その環の一部に、当該環を切断したような合口部８ａ又は９ａが形成され、合口部８ａ，９ａの相対移動によって容易に拡径するように構成されている。

シールリング８は鉤型状合口部８ａを有し、この鉤型状合口部８ａで対向して接する分断面が、相互に接しつつ周方向に滑るように移動することにより拡径する。拡径後も、鉤型状合口部８ａにおける分断面が互いに密着し得るので、シールリング８の上面と下面、或いは外径側と内径側とを隙間なく隔絶することができる。

シールリング９は斜面状合口部９ａを有し、この斜面状合口部９ａで対向して接する分断面が、相互に接しつつ斜面に沿って滑るように移動することにより拡径する。拡径後も、斜面状合口部９ａにおける分断面が互いに密着し得るので、シールリング９の上面と下面、或いは外径側と内径側とを隙間なく隔絶することができる。

シールリング溝３ｅは矩形の断面形状を有する溝で、その溝幅および溝深さは、シールリング８，９の断面形状に対してやや大きめに設定されている。従って、シールリング８，９はシールリング溝３ｅ内である程度のガタをもって比較的自由に動くことができるようになっている。

図８は、シールリング８の動作を示す説明図である。（ａ）は解放側油圧室１５へのオイル供給初期の状態、（ｂ）はオイル供給後期以降の油圧上昇時の状態を示す。なお、何れの図も環状隙間５７ｄを、説明のために実際の縮尺に対して特に誇張して示している。

図８（ａ）に示すように、解放側油圧室１５へのオイル供給初期においてはシールリング８が拡径しておらず、まだそのシール機能を発揮していない。従って、解放側油圧室１５内の残留エアは、矢印Ａ２に示すように、シールリング８周囲の隙間を抜けて外部に輩出される。つまり効果的にエア抜きがなされる。

図８（ｂ）に示すように、解放側油圧室１５にオイルが充満し、解放圧Ｐ２が上昇すると、シールリング８はシールリング溝３ｅの溝壁（図示の状態で上側の溝壁）に押付けられ、密着する。それと共に、解放圧Ｐ２によって拡径し、その外周面がエア抜き用通路５７ｂ（ステム摺動部５７ａも同様）に押付けられ、密着する。その結果、環状隙間５７ｄが完全に閉塞され、解放側油圧室１５が効果的にシールされる。

シールリング８は、ステム摺動部５７ａやエア抜き用通路５７ｂの形状に沿うように拡径するので、これらが偏磨耗した場合にも、そのリークを大幅に抑制することができる。以上の動作は、シールリング９を用いた場合も同様である。つまりシール機構４ａ，４ｂは、製造直後乃至は経年変化の少ない場合はもとより、経年変化が進行してステム摺動部５７ａの偏磨耗量が増大した場合においても、解放側油圧室１５へのオイル供給初期におけるエア抜き作用を確保しつつ、オイル供給後期以降の解放圧Ｐ２の上昇時におけるオイルリークを効果的に抑制することができる。

しかもシールリング８，９には、例えばオーリングと比較して、ピストンステム３の摺動抵抗増大を大幅に抑制することができ、また摺動に伴う損傷の懸念も殆どないという利点があるので、僅かな環状隙間５７ｄをもってステム摺動部５７ａを摺動するピストンステム３に設けるのに好適である。

図９は、第３実施形態のピストンステム３の周辺における断面図である。当実施形態は、第１実施形態に対し、サーボピストン３１に代えて第１サーボピストン３１ａと第２サーボピストン３１ｂとを有する、いわゆる２ピストンタイプのバンドブレーキ装置である点が異なっている。このバンドブレーキ装置は、同じ締結圧Ｐ１（第１締結圧Ｐ１ａおよび第２締結圧Ｐ１ｂ）のときのピストンステム３の押付け力を２段階に切替えることができるという特徴がある。

シリンダ室１０は、変速機ケース５７の一部に形成された略有底円筒状の空間をサーボカバー３４ａで閉塞することによって形成されている。そしてサーボリテーナ３７が、シリンダ室１０の底面部とサーボカバー３４ａとで挟持されるように固定的に設けられている。サーボリテーナ３７は略円筒状であり、その内径部は大径部と小径部とを有する段付き形状となっている。

そしてサーボリテーナ３７の大径部，小径部と略同径の大径部，小径部を有する第１サーボピストン３１ａが、シールリング３２ａ，３２ｂとともにサーボリテーナ３７の大径部，小径部を摺動可能に設けられている。

一方、サーボカバー３４ａは略有底円筒状であり、その内径と略同径の第２サーボピストン３１ｂがシールリング３２ｃとともにサーボカバー３４の内径部を摺動可能に設けられている。

ピストンステム３は第１サーボピストン３１ａに固定されており、第２サーボピストン３１ｂとは切り離されている。そして、主に第１サーボピストン３１ａをバンドブレーキ２０の可動端２１から離反する方向に押し戻す第１リターンスプリング３３ａと、主に第２サーボピストン３１ｂを押し戻す第２リターンスプリング３３ｂとが設けられている。

第１サーボピストン３１ａの大径部と小径部との段差部と、サーボリテーナ３７とに囲まれた空間に第１締結側油圧室１３が形成されている。また第２サーボピストン３１ｂとサーボカバー３４とに囲まれた空間に第２締結側油圧室１４が形成されている。そしてシリンダ室１０の底部（図示の状態では上方）と第１サーボピストン３１ａの大径部に囲まれた空間に解放側油圧室１５が形成されている。

第１締結側油圧室１３、第２締結側油圧室１４、解放側油圧室１５には、それぞれオイルを給排する第１締結圧油路１３ａ、第２締結圧油路１４ａ、解放圧油路１５ａが導かれており、それぞれ第１締結圧Ｐ１ａ、第２締結圧Ｐ１ｂ、解放圧Ｐ２をかけることができるように構成されている。

また第１実施形態と同様に、シリンダ室１０（図示の状態では上方）の底面にはステム摺動部５７ａとエア抜き用通路５７ｂとが形成され、ピストンステム３にはシール機構４が設けられている。なお、エア抜き用通路５７ｂに代えて、解放側油圧室１５とステム摺動部５７ａとを連通させる細いエア抜き用通路５７ｅ（二点鎖線で示す）を設けても良い。

当実施形態においても、第１実施形態と同様に第２速と第４速でバンドブレーキ２０を締結させるように構成されている。但し、第２速においては第１締結側油圧室１３に油圧が供給され、第４速においてはさらに第２締結側油圧室１４に油圧が供給される。

第２速では、第１締結側油圧室１３に油圧（第１締結圧Ｐ１ａ）が供給され、その第１締結圧Ｐ１ａが第１サーボピストン３１ａのシールリング３２ａとシールリング３２ｂとに囲まれた段差部に作用し、ピストンステム３をバンドブレーキ２０の可動端２１側に押圧する。

２→３変速時には、そのままの状態で解放側油圧室１５に解放圧Ｐ２が供給される。解放圧Ｐ２が上昇し、解放圧Ｐ２による押圧力とリターンスプリング３３ａ及び３３ｂによる付勢力との和が第１締結圧Ｐ１ａによる押圧力よりも大きくなると、第１サーボピストン３１ａは第１締結側油圧室１３へ移動を開始する。それに伴ってピストンステム３はバンドブレーキ２０の可動端２１から離反する。これによって固定端２２と可動端２１とが離反する、つまりバンドブレーキ２０が拡径するので、回転ドラム２０ａは完全に解放される。

この２→３変速時において、当実施形態の２−４ブレーキ７０は、第１実施形態と同様のシール機構４を設けることによって、長期の使用後においても解放側油圧室１５からのリークを低減し、もって経年変化による変速ショック増大を効果的に抑制することができる。エア抜き用通路５７ｂに代えてエア抜き用通路５７ｅを設けた場合も同様である。

こうして第３速時には第１締結側油圧室１３と解放側油圧室１５に油圧が供給されているが、その状態で３→４変速が実行されると、第２締結側油圧室１４に第２締結圧Ｐ１ｂが供給され、第２サーボピストン３１ｂがピストンステム３の端面を図示の状態で上方に向けて押圧する。これによって再びピストンステム３がバンドブレーキ２０の可動端２１を押圧し、バンドブレーキ２０を縮径させる。つまり２−４ブレーキ７０を確実に締結させ、円滑に第４速に移行させることができる。

図１０は、第４実施形態のピストンステム３の周辺における断面図である。当実施形態は、第２実施形態に対し、サーボピストン３１に代えて押圧側の受圧部が２箇所あるサーボピストン３１ｃを用いており、いわゆる１ピストン２締結側受圧部タイプのバンドブレーキ装置である点が異なっている。このバンドブレーキ装置は、第３実施形態と同様に、同じ締結圧Ｐ１（第１締結圧Ｐ１ａおよび第２締結圧Ｐ１ｂ）のときのピストンステム３の押付け力を２段階に切替えることができるという特徴がある。

シリンダ室１０は、変速機ケース５７の一部に形成された略有底円筒状の空間をサーボカバー３４ｂとサーボピストン３１ｃとで閉塞することによって形成されている。サーボピストン３１ｃにはシールリング３２ｄが設けられた大径部、シールリング３２ｅが設けられた中径部およびシールリング３２ｆが設けられた小径部とを備え、その段差に合わせてサーボカバー３４ｂが成形されている。従って、サーボピストン３１ｃの大径部と中径部との段差部とサーボカバー３４ｂとに囲まれた空間に第１締結側油圧室１３が形成されている。また中径部と小径部との段差部とサーボカバー３４ｂとに囲まれた空間に第２締結側油圧室１４が形成されている。そしてシリンダ室１０（図示の状態では上方）の底部とサーボピストン３１ｃの大径部とに囲まれた空間に解放側油圧室１５が形成されている。

第１締結側油圧室１３、第２締結側油圧室１４、解放側油圧室１５には、それぞれオイルを給排する第１締結圧油路１３ａ、第２締結圧油路１４ａ、解放圧油路１５ａが導かれており、それぞれ第１締結圧Ｐ１ａ、第２締結圧Ｐ１ｂ、解放圧Ｐ２をかけることができるように構成されている。

ピストンステム３はサーボピストン３１ｃに固定されている。またサーボピストン３１ｃをバンドブレーキ２０の可動端２１から離反する方向に押し戻すリターンスプリング３３が設けられている。

また第２実施形態と同様に、シリンダ室１０の底面にはステム摺動部５７ａとエア抜き用通路５７ｂとが形成され、ピストンステム３にはシール機構４ｂ（４ａでも良い）が設けられている。

当実施形態においても、第３実施形態と同様に第２速と第４速でバンドブレーキ２０を締結させ、第２速においては第１締結側油圧室１３に油圧が供給され、第４速においてはさらに第２締結側油圧室１４に油圧が供給される。

第２速では、第１締結側油圧室１３に油圧（第１締結圧Ｐ１ａ）が供給され、その第１締結圧Ｐ１ａがサーボピストン３１ｃのシールリング３２ｄとシールリング３２ｅとに囲まれた段差部に作用し、ピストンステム３をバンドブレーキ２０の可動端２１側に押圧する。

２→３変速時には、そのままの状態で解放側油圧室１５に解放圧Ｐ２が供給される。解放圧Ｐ２が上昇し、解放圧Ｐ２による押圧力とリターンスプリング３３による付勢力との和が第１締結圧Ｐ１ａによる押圧力よりも大きくなると、サーボピストン３１ｃは第１締結側油圧室１３へ移動を開始する。それに伴ってピストンステム３はバンドブレーキ２０の可動端２１から離反する。これによって固定端２２と可動端２１とが離反する、つまりバンドブレーキ２０が拡径するので、回転ドラム２０ａは完全に解放される。

この２→３変速時において、当実施形態の２−４ブレーキ７０は、第２実施形態と同様のシール機構４ｂ（または４ａ）を設けることによって、長期の使用後においても解放側油圧室１５からのリークを低減し、もって経年変化による変速ショック増大を効果的に抑制することができる。

こうして第３速時には第１締結側油圧室１３と解放側油圧室１５に油圧が供給されているが、その状態で３→４変速が実行されると、第２締結側油圧室１４に第２締結圧Ｐ１ｂが供給され、サーボピストン３１ｃのシールリング３２ｅとシールリング３２ｆとに囲まれた段差部に作用し、ピストンステム３をバンドブレーキ２０の可動端２１側に押圧する。これによって再びピストンステム３が可動端２１を押圧し、バンドブレーキ２０を縮径させる。つまり２−４ブレーキ７０を確実に締結させ、円滑に第４速に移行させることができる。

以上、本発明の第１〜第４実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、第２実施形態においてシール機構４ａ，４ｂでシールリング８，９を用いた形態を示したが、これら以外の合口形状を有するシールリングを用いても良い。またシールリングの本数は２本に限定するものではなく、１本または３本以上のシールリングを用いても良い。

上記実施形態では、何れもステム摺動部５７ａの少なくとも一部をエア抜き用通路５７ｂとして利用する形態を示したが、本発明は、他の箇所にエア抜き用通路を設けたものや、特にエア抜き用通路を持たないものを除外する趣旨ではなく、これらのバンドブレーキ装置に本発明を適用しても良い。その場合も、長期の使用後においても解放側油圧室からのリークを低減し、もって経年変化による変速ショック増大を効果的に抑制することができるという本発明の効果を充分得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る自動変速機の概略構成図である。 Ｄレンジにおいて動力伝達に関与する摩擦要素への油圧供給状態と変速段との関係を示す図である。 図１のIII−III線に相当する位置での部分断面図であり、主にバンドブレーキ装置の周辺について示す図である。 図３の部分拡大図であり、主にピストンステムに設けられたシール機構の周辺について示す図である。 シール機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は解放側油圧室へのオイル供給初期の状態、（ｂ）はオイル供給後期以降の油圧上昇時の状態をそれぞれ示す。 本発明の第２実施形態のピストンステムの周辺における断面図である。 シール機構の分解斜視図である。（ａ）は鉤型状合口部を有するシールリングを用いたもの、（ｂ）は斜面状合口部を有するシールリングを用いたものである。 シールリングの動作を示す説明図である。（ａ）は解放側油圧室へのオイル供給初期の状態、（ｂ）はオイル供給後期以降の油圧上昇時の状態を示す。 本発明の第３実施形態のピストンステム周辺における断面図である。 本発明の第４実施形態のピストンステム周辺における断面図である。

符号の説明

３ ピストンステム
３ｅ シールリング溝
４，４ａ，４ｂ シール機構
５ オーリング（シール機構用シール部材）
８ （シール機構用）シールリング
９ （シール機構用）シールリング
１０ シリンダ室
２０ バンドブレーキ
２１ （バンドブレーキの）可動端
２０ａ 回転ドラム
３１，３１ｃ サーボピストン
３１ａ （第１）サーボピストン
３１ｂ （第２）サーボピストン
５７ 変速機ケース
５７ａ ステム摺動部
５７ｂ，５７ｅ エア抜き用通路
５７ｃ 環状隙間の開口端
５７ｄ 環状隙間（リーク油路）
７０ ２−４ブレーキ（バンドブレーキ装置）

Claims (3)

1. 動力伝達機構を構成する回転ドラムの外周に周設されたバンドブレーキと、
   変速機ケース内に形成されたシリンダ室と、
   上記シリンダ室に摺動可能に設けられたサーボピストンと、
   上記サーボピストンと一体に設けられ、上記シリンダ室から、上記バンドブレーキの可動端まで延設されたピストンステムと、
   上記変速機ケースの、上記シリンダ室と上記バンドブレーキの可動端とを隔てる部分に設けられ、上記ピストンステムを摺動可能に挿通するステム摺動部と、
   上記シリンダ室において上記サーボピストンを隔壁の一部となす油圧室であって、当該油圧室内の油圧の上昇に伴って上記サーボピストンを上記バンドブレーキが解放する方向に移動させる解放側油圧室とを備えた自動変速機のバンドブレーキ装置であって、
   上記ピストンステムと上記ステム摺動部との間の環状隙間によって形成され、上記解放側油圧室への作動油供給初期において当該解放側油圧室に滞留したエアが排出されるエア抜き用通路と、
   上記解放側油圧室への作動油供給後期以降の油圧上昇時において、上記エア抜き用通路を形成する環状隙間をシールするシール機構と、
   を備えることを特徴とする自動変速機のバンドブレーキ装置。
2. 上記シール機構は、上記環状隙間の開口端をシールする機構であり、
   上記ピストンステムの、上記シリンダ室より突出した部分に周設されたシール機構用シール部材を含み、
   上記シール機構用シール部材は、上記ピストンステムが締結側に移動した状態では上記環状隙間の開口端を開放し、上記ピストンステムが解放側に移動した状態では上記環状隙間の開口端を閉塞するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の自動変速機のバンドブレーキ装置。
3. 上記シール機構は、上記環状隙間の軸方向中間部をシールする機構であり、
   略環状で、その環の一部に、当該環を切断したような合口部が形成され、上記合口部の相対移動によって容易に拡径ならしめたシール機構用シールリングと、
   上記ピストンステムに設けられ、上記シール機構用シールリングを嵌設するシールリング溝とを含むことを特徴とする請求項１記載の自動変速機のバンドブレーキ装置。

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