JP4613588B2 - 自動変速機の摩擦係合装置 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、自動変速機の摩擦係合装置に関し、より特定的には、自動変速機のブレーキやクラッチとして使用される摩擦係合装置に関する。

従来の自動変速機の摩擦係合装置に関して、たとえば、特開平１１−１４１６６２号公報には、車体フロアとの干渉を避けると同時に、ブレーキピストンの剛性を確保することを目的とした自動変速機が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された自動変速機には、多板ブレーキを構成する固定側および回転側の摩擦板と、これらの摩擦板を押圧するリング状のブレーキピストンとが設けられている。ブレーキピストンに隣り合った位置には、油圧室が形成されており、その油圧室の底部には、油圧コントロールバルブユニットに通じる油穴が形成されている。
特開平１１−１４１６６２号公報

上述の特許文献１に開示された自動変速機では、油穴を介して、油圧コントロールバルブユニットから油圧室に油圧供給される。これにより、ブレーキピストンがストロークし、固定側および回転側の摩擦板を互いに係合させる。しかしながら、油穴は、油圧室の底部にのみ設けられているため、ブレーキピストンが傾いた状態で摩擦板を押圧してしまう。この場合、摩擦板への負荷が不均一となり、摩擦板の耐久性が損なわれる。また、摩擦板が受ける力が、摩擦板の周方向でばらつき、円滑な変速動作を妨げる原因となる。このような現象は、油の粘性が高くなる低温時に発生しやすくなるため、特に寒冷地等での使用に際して、自動変速機の信頼性が低下してしまう。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、摩擦板への負荷が局所的に大きくなることを防止するとともに、円滑な変速動作が実現される自動変速機の摩擦係合装置を提供することである。

この発明に従った自動変速機の摩擦係合装置は、油圧によりピストンを作動させ、そのピストンによって摩擦板を押圧する自動変速機の摩擦係合装置である。自動変速機の摩擦係合装置は、環状に延びて形成された油圧室と、油圧室に油を供給し、それぞれ独立して延びる複数の油路とを備える。複数の油路の各々は、油圧室が延びる周方向において互いに異なる位置で油圧室に連通している。

このように構成された自動変速機の摩擦係合装置によれば、油は、複数の油路を通って油圧室の周方向にずれた複数箇所に供給される。このため、油圧室内の位置によって、油圧が発生するタイミングに差が生じることを防止し、ピストンを傾きのない状態で作動させることができる。これにより、ピストンによって押圧される摩擦板への負荷を均一化し、摩擦板の耐久性を向上させることができる。また、円滑な変速動作を実現するとともに、自動変速機の制御性を向上させることができる。

また、複数の油路は、相対的に短い油路長を有する第１の油路と、相対的に長い油路長を有する第２の油路とを含む。自動変速機の摩擦係合装置は、第２の油路に開閉自在に設けられ、第２の油路の油の流れを制御する遮断部材をさらに備える。このように構成された自動変速機の摩擦係合装置によれば、遮断部材を開き、第１および第２の油路から油圧室に油を供給することによって、ピストンを傾きのない状態で作動させることができる。また、遮断部材を閉じ、相対的に短い油路長を有する第１の油路から油圧室に油を供給することによって、油圧供給をより短時間で行なうことができる。これにより、自動変速機の応答性を向上させることができる。

また好ましくは、遮断部材は、油温が所定の温度よりも高いと判断された時に閉じられて、第２の油路の油の流れを遮断し、油温が所定の温度よりも低いと判断された時に開かれて、第２の油路の油の流れを許容する。また好ましくは、遮断部材は、油の粘度が所定の値よりも低いと判断された時に閉じられて、第２の油路の油の流れを遮断し、油の粘度が所定の値よりも高いと判断された時に開かれて、第２の油路の油の流れを許容する。

このように構成された自動変速機の摩擦係合装置によれば、油温が高い時、つまり油の粘度が低い時には、油圧室内で油のまわりが比較的良くなる。このため、ピストンの作動時に傾きが生じにくくなる。したがって、この時には、遮断部材を閉じ、第１の油路から油圧室に油を供給することで、自動変速機の応答性を向上させる。一方、油温が低い時、つまり油の粘度が高い時には、油圧室内で油のまわりが比較的悪くなる。このため、ピストンの作動時に傾きが生じやすくなる。したがって、この時には、遮断部材を開き、第１および第２の油路から油圧室に油を供給することで、ピストンが傾いた状態で作動することを防止する。これにより、応答性の向上とピストンの傾き防止とを両立した自動変速機を実現することができる。

また好ましくは、遮断部材は、油温によってばね係数が変化する形状記憶スプリングと、形状記憶スプリングにより付勢され、第２の油路を開閉するチェックボールとを含む。このように構成された自動変速機の摩擦係合装置によれば、形状記憶スプリングによってチェックボールを付勢する力を、油温によって変化させ、その油温に対応した開閉位置にチェックボールを位置決めする。これにより、簡易かつ安価な構成で、第２の油路の油の流れを制御することができる。

また好ましくは、遮断部材は、電磁弁である。このように構成された自動変速機の摩擦係合装置によれば、第２の油路の油の流れを制御する際の制御性を向上させることができる。

また、複数の油路は、相対的に短い油路長を有する第１の油路と、相対的に長い油路長を有する第２の油路とを含む。好ましくは、第１の油路は、油が相対的に大きい抵抗を受けて流れるように形成されており、第２の油路は、油が相対的に小さい抵抗を受けて流れるように形成されている。このように構成された自動変速機の摩擦係合装置によれば、油路長の違いにより、第１および第２の油路が油圧室に連通する位置の間で、油圧が発生するタイミングにずれが生じることを防止できる。これにより、作動時に生じるピストンの傾きを、さらに効果的に抑制することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、摩擦板への負荷が局所的に大きくなることを防止するとともに、円滑な変速動作が実現される自動変速機の摩擦係合装置を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ参照番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態における摩擦係合装置が適用された自動変速機を示す断面図である。図１を参照して、自動変速機１０は、入力された回転を、減速または加速して出力したり、逆回転にして出力するプラネタリギア１７を備える。自動変速機１０には、プラネタリギア１７を構成するプラネタリキャリアの回転をロックするブレーキ１１が設けられている。

ブレーキ１１は、プラネタリギア１７を収容するケース体１２に固定された摩擦板１３と、プラネタリキャリア側に固定された摩擦板１４と、プラネタリギア１７の軸方向に摩擦板１３および１４と並んで配置されたブレーキピストン１５とを備える。摩擦板１３および１４は、ケース体１２の内周面に沿って延在するリング形状を有し、プラネタリギア１７の軸方向に沿って交互に入り組んだ櫛の歯状に形成されている。ブレーキピストン１５は、摩擦板１３および１４と同様にリング形状を有する。

ケース体１２内には、ブレーキピストン１５に隣り合った位置で環状に延在する油圧室２０が形成されている。油圧室２０は、ケース体１２の内周面から半径方向内側に突出するリブ状部１２ｒと、ブレーキピストン１５とに囲まれた位置に形成されている。油圧室２０への油圧供給により、ブレーキピストン１５は、プラネタリギア１７の軸方向にストロークし、摩擦板１３および１４を押圧する。押圧された摩擦板１３および１４は、互いに圧着し、これによって、プラネタリキャリアの回転がロックされる。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上から見た自動変速機を示す模式図である。図２を参照して、自動変速機１０には、油圧を発生させるオイルポンプ２４と、油圧制御を行なうソレノイドバルブが取り付けられたバルブボディ２１とが設けられている。バルブボディ２１は、自動変速機１０のオイルパンが設けられた側、つまり、油圧室２０の底部側に設けられている。バルブボディ２１には、油温センサ２３が設けられており、油温センサ２３によって、バルブボディ２１内を流れる作動油の温度が検出される。

自動変速機１０には、さらに、バルブボディ２１から油圧室２０に達するメイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６が形成されている。メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６は、バルブボディ２１内で分岐した位置から油圧室２０に向けて、互いに独立して延びている。メイン油圧供給路３１は、ケース体１２に形成された開口部３２によって、油圧室２０の底部近くに連通している。サブ油圧供給路３６は、ケース体１２に形成された開口部３７によって、油圧室２０の頂部近くに連通している。つまり、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６は、油圧室２０が延在する周方向にずれた位置で、それぞれ、油圧室２０に連通している。メイン油圧供給路３１は、相対的に短い管路長で形成されており、サブ油圧供給路３６は、相対的に長い管路長で形成されている。

このような構成により、本実施の形態では、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６の２つの経路を介して、油圧室２０に作動油が供給される。このため、油圧室２０に対して、油圧室２０が延在する周方向にずれた複数箇所から油圧供給することができ、油圧を受けるブレーキピストン１５の表面全体で、油圧供給のタイミング（油圧のアプライタイミング）を均一化することができる。これにより、ブレーキピストン１５を傾きのない状態でストロークさせることができる。

また、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６は、メイン油圧供給路３１の管路抵抗がサブ油圧供給路３６の管路抵抗よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。この場合、管路抵抗が相対的に大きいメイン油圧供給路３１で油が流れにくくなり、管路抵抗が相対的に小さいサブ油圧供給路３６で油が流れやすくなる。結果、メイン油圧供給路３１とサブ油圧供給路３６との間で、管路長の差に起因して、油圧のアプライタイミングがずれることを防止できる。これにより、ブレーキピストン１５のストローク時の傾きを、さらに効果的に抑えることができる。

メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６の管路抵抗を、上述のように操作する方法としては、たとえば、メイン油圧供給路３１の管路径を、サブ油圧供給路３６の管路径よりも小さくする方法がある。また、開口部３２の直径を、開口部３７の直径よりも小さく設定したり、メイン油圧供給路３１の内壁の表面粗さを、サブ油圧供給路３６の内壁の表面粗さよりも大きく設定したりする方法もある。また、メイン油圧供給路３１の経路上に、作動油の流れの抵抗となる回転羽根を設けても良い。

なお、図２中では、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６が、バルブボディ２１内で分岐した形状に描かれているが、メイン油圧供給路３１とサブ油圧供給路３６とは、バルブボディ２１の外側、たとえばケース体１２内で分岐して形成されていても良い。この場合、その分岐した位置から油圧室２０に達するまでの油路が、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６となる。また、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６は、互いに等しい長さで形成されていても良く、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６とは別の油圧供給路が、さらに形成されていても良い。

図３は、図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた位置を拡大して示す断面図である。図３を参照して、バルブボディ２１には、サブ油圧供給路３６の経路上に位置して、油圧切り換え機構４１が設けられている。油圧切り換え機構４１は、チェックボール４３と、チェックボール４３を両側から付勢するように配置されたスプリング４４および４５とから構成されている。チェックボール４３は、隔壁４２に形成された孔４２ｈを塞ぐように配置されている。スプリング４４および４５の周りは、サブ油圧供給路３６を流れる作動油によって満たされる。

図４は、図３中のスプリングのばね特性を示すグラフである。図４を参照して、図中では、スプリング４４および４５のばね特性が、それぞれ、直線４７および４８によって示されている。図３および図４を参照して、スプリング４４および４５のばね特性は、サブ油圧供給路３６を流れる作動油の温度によって変化する。油温が高いほどスプリングのばね係数が大きくなり、チェックボール４３を付勢するばね荷重が大きくなる。油温の変化に対するばね荷重の変化の割合（直線４７および４８の傾き）は、スプリング４５の方がスプリング４４よりも大きい。

油温がＴ（℃）よりも低い範囲では、スプリング４４によるばね荷重が、スプリング４５によるばね荷重よりも大きくなる。このとき、チェックボール４３は、スプリング４４によって、孔４２ｈから離れた位置まで押し戻され、サブ油圧供給路３６は、作動油の流れが許容された状態になる。これに対して、油温がＴ（℃）よりも高い範囲では、スプリング４５によるばね荷重が、スプリング４４によるばね荷重よりも大きくなる。このとき、チェックボール４３は、スプリング４５によって、孔４２ｈを塞ぐ位置に押し付けられ、サブ油圧供給路３６は、作動油の流れが遮断された状態になる。

このような構成により、作動油の温度がＴ（℃）よりも低い場合には、作動油が、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６の双方から油圧室２０に供給される。油温が低いと、作動油の粘度が大きくなる。このため、作動油が流れにくくなり、油圧室２０内で油圧のアプライタイミングにずれが生じやすくなる。したがって、この場合には、油圧室２０に対して複数箇所から油圧供給し、ブレーキピストン１５が傾いてストロークすることを確実に防止する。一方、作動油の温度がＴ（℃）よりも高い場合には、作動油が、メイン油圧供給路３１のみから油圧室２０に供給される。油温が高い場合、作動油の粘度は小さくなり、油圧のアプライタイミングにずれが生じにくくなる。したがって、この場合には、相対的に短い管路長で形成されたメイン油圧供給路３１のみを用いることで、自動変速機１０の応答性を向上させる。

なお、チェックボール４３と、スプリング４４および４５とから構成される油圧切り換え機構４１は、バルブボディ２１の外側、たとえばケース体１２に形成されたサブ油圧供給路３６に配置されていても良い。

図５は、図３中の油圧切り換え機構の変形例を示す模式図である。図５を参照して、本変形例では、図３中の油圧切り換え機構４１に替えて、サブ油圧供給路３６に電磁弁５１が設けられている。電磁弁５１は、たとえば、バルブボディ２１に設けられたソレノイドバルブと一体に構成されている。電磁弁５１は、油温センサ２３から信号を受け、油温センサ２３で検出された作動油の温度に基づいて制御される。つまり、検出された油温がＴ（℃）よりも低い場合には、電磁弁５１は、開く側に制御され、サブ油圧供給路３６の作動油の流れが許容される。一方、検出された油温がＴ（℃）よりも高い場合には、電磁弁５１は、閉じる側に制御され、サブ油圧供給路３６の作動油の流れが遮断される。

なお、油温センサ２３とは別に粘度検出センサを設け、そのセンサで検出された作動油の粘度に基づいて、電磁弁５１の開閉を制御しても良い。この場合、作動油の粘度が、油温がＴ（℃）の時、Ｙ（Ｐａ・ｓ）であるとすれば、検出された粘度がＹ（Ｐａ・ｓ）よりも高い時に、電磁弁５１は、開く側に制御され、検出された粘度がＹ（Ｐａ・ｓ）よりも低い時に、電磁弁５１は、閉じる側に制御される。

メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６が油圧室２０に連通する位置と、ブレーキピストン１５の傾き量との関係を調べるために、以下に説明する試験を行なった。

図６は、メイン油圧供給路およびサブ油圧供給路が油圧室に連通する位置を示す模式図である。図６を参照して、メイン油圧供給路３１が油圧室２０に連通する位置を、図中の０°の位置に固定して、まず比較のため、メイン油圧供給路３１から油圧室２０に油圧供給を行なった。そして、ブレーキピストン１５のストロークを複数箇所で測定し、その測定結果から、油圧供給時のブレーキピストン１５の傾き量を求めた。作動油の粘度は、−３０（℃）の時の粘度とした。次に、図中の６０°、１２０°および１８０°の位置で油圧室２０に連通するように、サブ油圧供給路３６を順に設け、メイン油圧供給路３１と、それぞれの位置で連通するサブ油圧供給路３６との２経路から油圧室２０に油圧供給を行なった。同様に、それぞれの場合で、ブレーキピストン１５の傾き量を求めた。以上の結果を、続いて説明する図７にまとめた。

図７は、アプライ角度（メイン油圧供給路３１とサブ油圧供給路３６との位相差）と、ブレーキピストンの傾き量との関係を示すグラフである。図７から分かるように、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６の２経路から油圧供給することによって、メイン油圧供給路３１のみから油圧供給した場合と比較して、ブレーキピストン１５の傾き量を小さく抑えることができた。また、メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６のアプライ角度が大きいほど、ブレーキピストン１５の傾き量は小さくなり、アプライ角度が１８０°の時に、ブレーキピストン１５の傾き量が最も小さい値となった。

この発明の実施の形態における自動変速機の摩擦係合装置は、油圧によりピストンとしてのブレーキピストン１５を作動させ、ブレーキピストン１５によって摩擦板１３および１４を押圧する自動変速機１０の摩擦係合装置である。自動変速機１０の摩擦係合装置は、環状に延びて形成された油圧室２０と、油圧室２０に油を供給し、それぞれ独立して延びる複数の油路としてのメイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６とを備える。メイン油圧供給路３１およびサブ油圧供給路３６の各々は、油圧室２０が延びる周方向において互いに異なる位置で油圧室２０に連通している。自動変速機の摩擦係合装置は、自動変速機１０のブレーキ装置としてのブレーキ１１に用いられている。

メイン油圧供給路３１とサブ油圧供給路３６とが、それぞれ油圧室２０に連通する位置の位相差は、６０°以上１８０°以下であることが好ましい。メイン油圧供給路３１とサブ油圧供給路３６とが、それぞれ油圧室２０に連通する位置の位相差は、９０°以上１８０°以下であることが、さらに好ましい。メイン油圧供給路３１とサブ油圧供給路３６とが、それぞれ油圧室２０に連通する位置の位相差は、１２０°以上１８０°以下であることが、さらに好ましい。

このように構成された、この発明の実施の形態における自動変速機の摩擦係合装置によれば、ブレーキピストン１５を傾きのない状態でストロークさせ、摩擦板１３および１４に負荷する力を、摩擦板の周方向に均一に分散させることができる。これにより、摩擦板１３および１４への熱的負荷が局所的に大きくなることを防止し、摩擦板１３および１４の焼損等の不具合を解消することができる。また、摩擦板１３および１４を均一に圧着させることで、油圧制御に対応したブレーキ１１の正確な作動を得ることができる。これにより、滑らかな変速動作を実現することができ、たとえば、クラッチｔｏクラッチ制御による変速時にも、ショックが生じることを確実に防止できる。

なお、本実施の形態では、本発明を、ブレーキ１１に適用した場合について説明したが、自動変速機のクラッチに適用しても良い。また、本発明を、無段変速機に適用しても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態における摩擦係合装置が適用された自動変速機を示す断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上から見た自動変速機を示す模式図である。 図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた位置を拡大して示す断面図である。 図３中のスプリングのばね特性を示すグラフである。 図３中の油圧切り換え機構の変形例を示す模式図である。 メイン油圧供給路およびサブ油圧供給路が油圧室に連通する位置を示す模式図である。 アプライ角度と、ブレーキピストンの傾き量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 自動変速機、１５ ブレーキピストン、１３，１４ 摩擦板、２０ 油圧室、３１ メイン油圧供給路、３６ サブ油圧供給路、４１ 油圧切り換え機構、４３ チェックボール、４４，４５ スプリング、５１ 電磁弁。

Claims (8)

1. 油圧によりピストンを作動させ、そのピストンによって摩擦板を押圧する自動変速機の摩擦係合装置であって、
   環状に延びて形成された油圧室と、
   前記油圧室に油を供給し、それぞれ独立して延びる複数の油路とを備え、
   前記複数の油路の各々は、前記油圧室が延びる周方向において互いに異なる位置で前記油圧室に連通し、
   前記複数の油路は、相対的に短い油路長を有する第１の油路と、相対的に長い油路長を有する第２の油路とを含み、
   前記第２の油路に開閉自在に設けられ、前記第２の油路の油の流れを制御する遮断部材をさらに備える、自動変速機の摩擦係合装置。
2. 前記遮断部材は、油温が所定の温度よりも高いと判断された時に閉じられて、前記第２の油路の油の流れを遮断し、油温が前記所定の温度よりも低いと判断された時に開かれて、前記第２の油路の油の流れを許容する、請求項１に記載の自動変速機の摩擦係合装置。
3. 前記遮断部材は、油の粘度が所定の値よりも低いと判断された時に閉じられて、前記第２の油路の油の流れを遮断し、油の粘度が前記所定の値よりも高いと判断された時に開かれて、前記第２の油路の油の流れを許容する、請求項１に記載の自動変速機の摩擦係合装置。
4. 前記遮断部材は、油温によってばね係数が変化する形状記憶スプリングと、前記形状記憶スプリングにより付勢され、前記第２の油路を開閉するチェックボールとを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の自動変速機の摩擦係合装置。
5. 前記遮断部材は、電磁弁である、請求項１から３のいずれか１項に記載の自動変速機の摩擦係合装置。
6. 前記複数の油路は、相対的に短い油路長を有する第１の油路と、相対的に長い油路長を有する第２の油路とを含み、
   前記第１の油路は、油が相対的に大きい抵抗を受けて流れるように形成されており、前記第２の油路は、油が相対的に小さい抵抗を受けて流れるように形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の自動変速機の摩擦係合装置。
7. 油圧によりピストンを作動させ、そのピストンによって摩擦板を押圧する自動変速機の摩擦係合装置であって、
   環状に延びて形成された油圧室と、
   前記油圧室に油を供給し、それぞれ独立して延びる複数の油路とを備え、
   前記複数の油路の各々は、前記油圧室が延びる周方向において互いに異なる位置で前記油圧室に連通し、
   前記複数の油路は、相対的に短い油路長を有する第１の油路と、相対的に長い油路長を有する第２の油路とを含み、
   前記第１の油路は、油が相対的に大きい抵抗を受けて流れるように形成されており、前記第２の油路は、油が相対的に小さい抵抗を受けて流れるように形成されている、自動変速機の摩擦係合装置。
8. 前記相対的に大きい抵抗および前記相対的に小さい抵抗は、前記第１の油路と前記第２の油路との間で、油路長の差に起因して前記油圧室への油圧の適用タイミングがずれないように設定される、請求項７に記載の自動変速機の摩擦係合装置。

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