JP4710951B2

JP4710951B2 - 摩擦係合装置

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Inventors: 浩文森下
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Description

本発明は、車両用動力伝達装置に装備される摩擦係合装置、特に他部材との干渉防止のために摩擦板押圧部側を部分的に切り欠いたピストンを備える摩擦係合装置に関する。

車両用の動力伝達装置、例えば自動変速機においては、変速機構を構成する複数のプラネタリーギヤセットのリングギヤ、プラネタリキャリア、サンギヤ等を摩擦係合装置である湿式多板型のクラッチやブレーキで相互に選択的に摩擦係合させたりあるいはケース側に選択的に摩擦係合させたりすることで、複数の変速段を形成するように動力伝達経路の切り換えがなされる。

一般に、自動変速機においては、例えば図５に示すように、変速機構１００が平行な複数の回転要素１０１、１０２、１０３を有しているので、コンパクト化のためにはこれら回転要素１０１〜１０３の間の軸間距離を短縮する必要がある。

そこで、例えば変速機ケース１０４に支持されたブレーキ装置のピストンが変速機構の出力要素であるカウンタドライブギヤの大半を取り囲む略円筒状に形成されるとともに部分的に切り欠かれ、その切欠き部分でカウンタドライブギヤと出力伝動用のカウンタドリブンギヤとが噛合するものがある（例えば、特許文献１参照）。この装置では、薄肉のピストンをプレス加工により有底筒状にすることで比較的高強度のピストンとし、皿ばね状のリターンスプリングを用いることで軸長の短縮化を可能にしている。

他の摩擦係合装置として、変速機構を構成する平行軸歯車組の軸間距離を短縮すべく、摩擦板に隣接する大径のＣ字形スナップリングの切欠き部を主副変速機間の伝動歯車対を噛合させるためのケース開口部に合致させるとともに回り止めするようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、ピストンをブレーキ解放側に復帰させるリターンスプリングの環状のリテーナを部分的に切り欠いてピストン前部のブレーキ押圧部を貫通させるようにしたり、摩擦板である環状のブレーキプレートの外歯のスプラインを部分的に欠歯させてそこにリターンスプリングを配置したりすることで、圧縮コイルばねを用いながらも大径化を抑えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献３、４参照）。
特開２００６−１４４８７９号公報特開２０００−８１１１８号公報特開２００７−１７０４４２号公報特開２００７−１７０４４０号公報

しかしながら、上述のような従来の摩擦係合装置にあっては、ピストンを解放位置側に付勢する手段が、ピストンに対し周方向に等間隔に配置された圧縮コイルばね（圧縮コイルばね群）や周方向の各位置で同等のばね剛性および板の曲げ剛性を有する皿ばね状のリターンスプリングで構成されていた。

そのため、摩擦係合装置のピストンが駆動輪側への出力要素となるカウンタドライブギヤ等の他部材（例えばカウンタドリブンギヤ）と干渉するのを避けるべく、ピストンのスカート状の環状押圧部を切り欠く必要があるとき、複数のリターンスプリングがピストンの環状押圧部に沿って周方向等間隔に配置されていたり周方向の各位置で同等のばね剛性および板の曲げ剛性を有する皿ばね状のリターンスプリングで構成されていたりする構成では、摩擦板側からの反力がなく押圧方向の油圧力のみがかかるピストンの切欠き部分に応力が集中し易くなり、ピストンをより小要素にすると、ピストンが変形してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、小要素化されたピストンに他部材との干渉を防止するための切欠きが形成される場合でも、そのピストンの不要な変形を抑えることのできる、小型の動力伝達装置に好適な摩擦係合装置を提供することを目的とする。

本発明に係る摩擦係合装置は、上記目的達成のため、（１）ケースに支持された一方側の摩擦板と、ケースに対し回転可能な回転要素に支持された他方側の摩擦板と、前記ケースに摺動可能に収納されて前記ケースとの間に環状の油圧室を形成する受圧部と該受圧部からの推力により前記一方側の摩擦板および前記他方側の摩擦板を軸方向一方側の押圧方向に押圧する押圧部とを有する環状のピストンと、前記ケースと前記ピストンの間に介装され、前記ピストンを軸方向のいずれか一方側に付勢する弾性部材を有する付勢手段と、を備えた摩擦係合装置において、前記ピストンが、前記押圧部側をその周方向の一部で切り欠いた第１受圧区間と該第１受圧区間以外の第２受圧区間とを有し、前記付勢手段は、前記環状のピストンと同心的に配置された環状板部および該環状板部の半径方向に延びる複数の撓み腕部を有する環状の板ばねを含んで構成され、該環状の板ばねの一定の周方向長さ当りの前記押圧方向への曲げ剛性が、前記ピストンの前記第１受圧区間の範囲内にて前記ピストンの前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも大きくなっていることを特徴とする。

この構成により、ピストンは、押圧部が切り欠かれていない第２受圧区間では油圧室側の油圧力とこれに対抗する摩擦板側からの反力とを受けることになるが、押圧部が部分的に切り欠かれた第１受圧区間では油圧室側の油圧力を受けるものの摩擦板側からの反力を直接受けないことになり、そのままではピストンの第１受圧区間に撓みや応力の集中が生じ易くなる。しかし、ピストンの第１受圧区間においては、付勢手段を構成しピストンに係合する環状の板ばねの押圧方向への曲げ剛性が第２受圧区間のそれより大きいことから、第１受圧区間の受圧部における撓みが高曲げ剛性の環状の板ばねによって抑制される補強構造となり、第１受圧区間における過度の歪みや応力の集中が抑制されることになる。

また、環状の板ばねの形状設定によって第１受圧区間と第２受圧区間とで板ばねの一定の周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を容易に相違させることができるとともに、この環状の板ばねにピストンの復帰力を発揮させることで、軸方向長さの短い装置にできる。

さらに、環状の板ばねの環状板部および複数の撓み腕部のうち少なくとも一方を第１受圧区間と第２受圧区間とでは相違する形状として、その環状の板ばねの一定周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を容易に相違させることができるとともに、その低曲げ剛性部分と高曲げ剛性部分とを容易に識別できることになる。

上記（１）に記載の構成を有する摩擦係合装置においては、（２）前記環状の板ばねの環状板部が、前記ピストンの前記第１受圧区間の範囲内にて前記ピストンの前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも半径方向に幅広くなっていてもよい。

この場合、環状の板ばねの一定周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を容易に相違させることができるとともに、その低曲げ剛性部分と高曲げ剛性部分とを容易に識別できることになる。

上記（１）または（２）に記載の構成を有する摩擦係合装置においては、（３）前記環状の板ばねの複数の撓み腕部が、前記ピストンの前記第１受圧区間の範囲内にて前記ピストンの前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなっていてもよい。
この場合、環状の板ばねの一定周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を容易に相違させることができるとともに、その低曲げ剛性部分と高曲げ剛性部分とを容易に識別できることになる。

上記（２）または（３）に記載の構成を有する摩擦係合装置においては、（４）前記環状の板ばねは、円周方向で互いに反対側に位置するよう対向配置された一対の高剛性部分を有し、該一対の高剛性部分でそれぞれ前記環状板部が前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも半径方向に幅広くなり、または、該一対の高剛性部分でそれぞれ前記撓み腕部が前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなっているものであってもよい。
また、上記（１）〜（４）に記載の構成を有する摩擦係合装置においては、（５）前記環状の板ばねの複数の撓み腕部が、前記環状板部の半径方向外側に延び、前記ピストンが、前記第１受圧区間の両端側近傍に、前記環状の板ばね側に突出して前記環状の板ばねを回転方向で位置決めするとともに前記ピストンを補強する一対の凸部を有しているものであってもよい。

上記（１）〜（５）に記載の構成を有する摩擦係合装置においては、（６）前記ピストンが、プレス加工された板金部材と、該板金部材に装着されたシール部材とによって構成されているのが好ましい。

この構成により、薄肉化が容易になり、比較的大径の環状部品でありながらその製造コストを低減できる。

上記（６）に記載の構成を有する摩擦係合装置においては、（７）前記ピストンの板金部材が、前記受圧部に対応する底壁部と、該底壁部から前記押圧方向に屈曲するように形成された略円筒状の筒状壁部と、を有し、前記筒状壁部の周方向の一部が略Ｕ字形状に切り欠かれることで、前記第１受圧区間における前記筒状壁部の軸方向の長さが前記第２受圧区間における前記筒状壁部の軸方向の長さより短くなっているのが好ましい。

この場合、第１受圧区間においても底壁部から筒状壁部への曲げ部が存在することになり、ピストンを小要素化する場合に所要の曲げ剛性を得ることができる。

なお、環状の板ばねの環状板部および複数の撓み腕部のうち少なくとも一方を第１受圧区間内で第２受圧区間内よりも高剛性にする場合、環状の板ばねの円周方向で反対側に位置するよう、該環状板部および複数の撓み腕部のうち少なくとも一方の高剛性部分を対向配置すると、油圧受圧時および復帰時のいずれにおいても、ピストンに軸線の傾きが生じ難くなるようにすることができる。

本発明によれば、ピストンの押圧部の一部が切り欠かれた第１受圧区間で、付勢手段を構成する環状の板ばねの高曲げ剛性部分によってピストンの押圧方向への撓みが抑制され、ピストンの第１受圧区間における応力の集中が抑制されるようにしているので、小要素化されたピストンに他部材との干渉を防止するための切欠きが形成される場合でも、そのピストンの不要な変形を抑えることのできる、小型の動力伝達装置に好適な摩擦係合装置を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
図１ないし図３は、本発明に係る摩擦係合要素の第１の実施の形態を示す図であり、図１は、第１の実施の形態に係る摩擦係合要素の模式的な縦断面図、図２は第１の実施の形態の摩擦係合装置におけるピストンとその内方を切欠き部側から見た要部横断面図、図３は第１の実施の形態の摩擦係合装置を含む自動変速機の部分断面図である。

まず、その構成について説明する。

図１に模式的に示す本実施形態の摩擦係合装置１０は、動力伝達装置である自動変速機内に設けられたものである。なお、自動変速機の全体の概略構成は、図５に示した公知のものと同様であり、車両のエンジンからの動力を変速機ケース内に収納された複数の回転要素を介して変速しつつ駆動車輪側に動力を伝達することができ、その変速用の複数の摩擦係合要素のうちの１つの変速用ブレーキが摩擦係合装置１０となっている。

摩擦係合装置１０は、筒状のケース１１と、このケース１１の一端側（図１中の右端側）の内周部にスプライン嵌合することでケース１１に対し軸方向変位可能にかつ回転方向には一体的に支持された複数の一方側の摩擦板１２と、自動変速機内に設けられた複数のうちいずれか１つの回転要素１３に軸方向変位可能にかつ回転方向には一体的に支持された他方側の摩擦板１４と、シール部材１６ａ、１６ｂが装着されてケース１１に摺動可能に収納された環状のピストン１５と、ピストン１５を図１中の左方側（ブレーキ解放側）に付勢するようケース１１とピストン１５の間に介装された付勢手段１７と、を備えている。

複数の一方側の摩擦板１２はケース１１に設けられたストッパ１１ａによって軸方向一方側への変位を所定位置で規制されるようになっており、一方側の摩擦板１２と他方側の摩擦板１４は、複数の一方側の摩擦板１２によって他方側の摩擦板１４を挟むように交互に配置されている。また、回転要素１３は、自動変速機内の動力伝達経路の一部を形成するものである（詳細は後述する）。

ピストン１５は、ケース１１との間に環状の油圧室２０を形成する環状ピストン部１５ａ（受圧部）と、この環状ピストン部１５ａからの推力によって一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４を摩擦係合させるように、複数の一方側の摩擦板１２のうちピストン１５に最も近接する１枚を軸方向一方側である押圧方向に押圧する筒状壁部１５ｂ（押圧部）とを有している。また、ケース１１には図示しないリニアソレノイドバルブ等の油圧制御バルブからの作動油圧を油圧室２０に導入する油路１１ｈが形成されている。

この摩擦係合装置１０においては、油圧室２０内の油圧が高いときにはピストン１５が一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４を互いに圧接させるよう押圧して所定の摩擦係合状態とし、油圧室２０内の油圧が低いときには一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４の摩擦係合状態を解くようになっている。このような摩擦係合動作やその解除動作自体は公知のものと同様であるので、詳述しない。

図２に示すように、ピストン１５には筒状壁部１５ｂ側をその周方向の一部で所定角度範囲にわたって切り欠いた切欠き部１５ｃが形成されている。これによりピストン１５は、筒状壁部１５ｂ側に切欠き部１５ｃが形成された第１受圧区間Ａ１と、この第１受圧区間Ａ１以外の第２受圧区間Ａ２とを有している。

より具体的には、図３に示すように、ピストン１５は、プレス加工された板金部材で構成されており、その板金部材にゴム弾性材料が加硫接着されることで、シール部材１６ａ、１６ｂがオイルシール機能を持つ一体膜状のシール部材１６としてピストン１５に装着されている。

さらに、ピストン１５の主要部をなす板金部材は、環状ピストン部１５ａをその内周側の底壁部としたものであり、筒状壁部１５ｂは環状ピストン部１５ａの底壁部の外周から押圧方向（図３中右側）に屈曲するように連続して形成された略円筒状の押圧部となっている。そして、この筒状壁部１５ｂの周方向の一部が略Ｕ字形状に切り欠かれることで、第１受圧区間Ａ１における筒状壁部１５ｂ（筒状壁部）の軸方向の長さが第２受圧区間Ａ２における筒状壁部１５ｂの軸方向の長さより短くなっている。

また、付勢手段１７は、環状のピストン１５と同心的に配置された環状の歯付き皿ばね状のリターンスプリング１８（環状体、環状の板ばね）と、Ｃリング等のスナップリングからなるストップリング１９とを含んで構成されている。

リターンスプリング１８は、環状のピストン１５と同心的に配置された環状板部１８ａと、その環状板部１８ａの半径方向に延びるとともに周方向に離間する複数の台形の撓み腕部１８ｂとを有している。また、環状板部１８ａは環状体をなすリターンスプリング１８の一部として略円環状に形成されており、複数の撓み腕部１８ｂはそれぞれ環状板部１８ａから放射方向に突出する片持ちの板ばね（弾性部材）となっている。

ここで、環状体をなすリターンスプリング１８の一定の周方向長さ当りの前記押圧方向への曲げ剛性は、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内でピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内よりも大きくなっている。

具体的には、図２に示すように、環状の板ばねであるリターンスプリング１８の環状板部１８ａが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも半径方向に幅広く、例えば撓み腕部１８ｂの全長分に及ぶ程度に幅広くなっており、撓み腕部１８ｂがピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてその全範囲に及ぶ程度に周方向に幅広くなっている。なお、図２中に仮想線（二点鎖線）で示すように、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてもリターンスプリング１８を歯付形状として、リターンスプリング１８の環状板部１８ａが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも半径方向に幅広く、複数の撓み腕部１８ｂが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなるようにしてもよい。

この場合、ピストン１５が一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４を押圧するとき、リターンスプリング１８の複数の撓み腕部１８ｂには撓みが生じるが、第１受圧区間Ａ１における単位角度範囲当りの撓み腕部１８ｂのばね定数は、第２受圧区間Ａ２における単位角度範囲当りの撓み腕部１８ｂのばね定数より大きくなる。

また、ピストン１５に加わる油圧が解放されているとき、第１受圧区間Ａ１の撓み腕部１８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力は、第２受圧区間Ａ２の撓み腕部１８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力と同等な程度に、あるいはそれよりわずかに小さい値に設定されている。一方、ピストン１５にブレーキを係合させる油圧が加えられ、リターンスプリング１８の複数の撓み腕部１８ｂがピストン１５により撓められるとき、第１受圧区間Ａ１と第２受圧区間Ａ２での撓み腕部１８ｂのばね定数の相違から、第１受圧区間Ａ１の撓み腕部１８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力は、第２受圧区間Ａ２の撓み腕部１８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力より十分に大きくなる。

前述のように本実施形態の摩擦係合装置１０は、図３に部分断面を示す自動変速機の変速機構内に設けられている。この変速機構は、複数のプラネタリーギヤセットを備えた遊星歯車式のギヤトレーンで構成されたものであるが、同図にはその第１のプラネタリーギヤセットの周辺のみを図示している。

図３に示す変速機構は、図外のタービンランナからの回転を入力する変速機入力軸３１と、変速機入力軸３１にスプライン結合したサンギヤ３２と、サンギヤ３２の周囲に複数設けられたピニオン３３と、複数のピニオン３３をサンギヤ３２に噛合させた状態で自転可能にかつ周方向等間隔に保持するキャリア３４と、複数のピニオン３３に噛合するよう複数のピニオン３３を取り囲むとともに回転要素１３に支持されたリングギヤ３５とを備えている。

回転要素１３は、上述のように、摩擦係合装置１０の一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４が摩擦係合するときには、ブレーキとして機能する摩擦係合装置１０によってケース１１を介して自動変速機のケース１に締結される。したがって、リングギヤ３５は回転要素１３および摩擦係合装置１０を介して選択的に自動変速機のケース１側からの拘束によってその回転を制限されるようになっている。

そして、リングギヤ３５の回転が拘束されたときには、リングギヤ３５内で変速機入力軸３１からの入力回転を受けたサンギヤ３２の回転に応じてピニオン３３が自転および公転し、キャリア３４が入力回転を所定減速比で減速した回転を第２のプラネタリーギヤセット側の回転軸３６に出力する。

また、摩擦係合装置１０の摩擦係合状態が解けてリングギヤ３５が回転可能になるときには、リングギヤ３５の回転により変速機入力軸３１の入力回転に対するピニオン３３の自転速度が減るとともにピニオン３３の公転速度が増し、キャリア３４から第２のプラネタリーギヤセット側の回転軸３６に出力する回転数が増加するようになっている。このような遊星歯車式の変速機構の動作自体は、公知のものと同様である。

ピストン１５の内方には、図外の駆動輪側への出力要素となるカウンタドライブギヤ３７が配置されており、これに噛合するカウンタドリブンギヤ３８がピストン１５の切欠き部１５ｃを通してカウンタドライブギヤ３７に噛合するようになっている。また、ピストン１５の周壁の一部には切り起こされた回り止め用ストッパ部１５ｓが設けられており、この回り止め用ストッパ部１５ｓによりピストン１５はケース１１に対して軸方向移動のみ可能な状態で回転を規制されるようになっている。

リターンスプリング１８の環状板部１８ａは、プレス加工により鉤形断面の段付き形状に形成された環状ピストン部１５ａの外周縁部と筒状壁部１５ｂの基端部との間の環状段付き面部１５ｅに対し皿ばね状の外周縁部で係合しており、リターンスプリング１８の複数の撓み腕部１８ｂの内周側端部は、カウンタドライブギヤ３７の側方に近接するケース１１の円筒状のボス部１１ｂの外周に、ストップリング１９によって係止されている。

なお、摩擦板１２に近接するピストン１５の筒状壁部１５ｂの端部には、半径方向外側に曲げ加工されたフランジ１５ｆとなっており、ピストン１５はこのフランジ１５ｆ側から環状ピストン部１５ａ側へと順次縮径されている。勿論、ピストン１５の切欠き部１５ｃが形成される円周方向の一部の範囲内には、フランジ１５ｆは形成されず、フランジ１５ｆは第２受圧区間Ａ２の略全範囲に及ぶ略Ｃ字形状となっている。

また、本実施形態では、リターンスプリング１８の環状ピストン部１５ａおよび複数の撓み腕部１８ｂのうち一方を第１受圧区間Ａ１内において第２受圧区間Ａ２内におけるよりも高剛性にして高剛性部分１８ｃを設けるが、高剛性部分１８ｃはリターンスプリング１８の円周方向で１８０度位相がずれた位置に位置しつつ互いに対向するように、リターンスプリング１８の中心を挟んで対向配置されており、ピストン１５の油圧受圧時およびリターンスプリング１８からの復帰力による復帰時のいずれにおいても、ピストン１５に軸線の傾きが生じ難く、かつ、リターンスプリング１８のピストン１５内への組込みが１８０度回転した位置でも可能になるようになっている。

複数の撓み腕部１８ｂの間の略Ｕ時形状の複数の歯間溝部１８ｄは図２中では高剛性部分１８ｃの両側で幅狭くなり、他の部分ではそれより幅広くなっている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態の摩擦係合装置１０では、図示しない油圧制御バルブから油圧室２０内に選択的に係合油圧が供給され、あるいは、その油圧が解放される。

そして、油圧室２０内に係合油圧が供給されたときには、ピストン１５によって一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４に押圧力が加えられてこれら摩擦板１２、１４が摩擦係合状態（締結状態）となる。一方、油圧室２０内の油圧が解放されたときには、一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４の摩擦係合状態が解除される。

このような摩擦係合装置１０の係合時には、ピストン１５は、筒状壁部１５ｂが存在する第２受圧区間Ａ２では油圧室２０側からの油圧による等分布の荷重と圧接状態の摩擦板１２、１４からの反力を受ける。一方、ピストン１５の筒状壁部１５ｂ側の周壁の一部が略Ｕ字形に切り欠かれて切欠き部１５ｃが形成されている第１受圧区間Ａ１では、ピストン１５が油圧室２０側からの油圧による等分布の荷重を受けるが、圧接状態の摩擦板１２、１４からの反力を直接に受けない。したがって、ピストン１５の第２受圧区間Ａ２側の環状ピストン部１５ａおよび筒状壁部１５ｂによって両持ち支持された第１受圧区間Ａ１内の梁状の環状ピストン部１５ａおよび短軸長の筒状壁部１５ｂに油圧力による押圧方向への曲げや応力の集中が生じ易くなる。

これに対し、本実施形態では、リターンスプリング１８が、第１受圧区間Ａ１における単位角度範囲当りの撓み腕部１８ｂのばね定数を、第２受圧区間Ａ２における単位角度範囲当りの撓み腕部１８ｂのばね定数より大きくしたものとなっていることから、切欠き部１５ｃが存在するものの、リターンスプリング１８を内方に重ねて配置したピストン１５の剛性が相当に均一化される。したがって、第１受圧区間Ａ１内における環状ピストン部１５ａおよび短軸長の筒状壁部１５ｂの変形が有効に抑制され、第１受圧区間Ａ１内における応力の集中が抑制されることになり、ピストン１５がより小径のものとなっても、切欠き部１５ｃ付近に過度な歪みや変形が生じることがない。

また、本実施形態では、付勢手段１７が、環状の板ばねからなるリターンスプリング１８を主要部としていることから、そのリターンスプリング１８の形状設定によって第１受圧区間Ａ１と第２受圧区間Ａ２とで、その板ばねの一定の周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を容易に相違させることができ、このリターンスプリング１８をピストン１５の復帰力を発揮する板ばねとすることで、摩擦係合装置１０の軸方向長さを短縮できる。

さらに、リターンスプリング１８の環状板部１８ａおよび複数の撓み腕部１８ｂによって、付勢手段１７が復帰力発生用の複数の弾性部材とそれらを支持する環状体を有する一体の板ばねに構成されているので、リターンスプリング１８の環状板部１８ａおよび複数の撓み腕部１８ｂのうち少なくとも一方を第１受圧区間Ａ１と第２受圧区間Ａ２とでは相違する形状として、そのリターンスプリング１８の一定周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を容易に相違させることができるとともに、その低曲げ剛性部分と高曲げ剛性部分とを容易に識別できる。

特に、リターンスプリング１８の環状板部１８ａが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも半径方向に幅広くなっており、リターンスプリング１８の複数の撓み腕部１８ｂが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなっているので、リターンスプリング１８の一定の周方向長さ当りの押圧方向への曲げ剛性を第１受圧区間Ａ１の範囲と第２受圧区間Ａ２の範囲とで容易に相違させることができ、その高剛性部分１８ｃを容易に識別でき、リターンスプリング１８の組込み作業性が容易になる。

また、ピストン１５が、プレス加工された板金部材にシール部材１６を一体に装着して構成されているので、薄肉化が容易になるとともに、ケース１１内への組付け工数が低減され、装置の組立て作業の容易化と、比較的大径の環状部品でありながら軽量化と製造コストの低減が可能になる。

しかも、第１受圧区間Ａ１内でカウンタドライブギヤ３７のカウンタドリブンギヤ３８との噛合を可能にする切欠き形状を確保しながら、第１受圧区間Ａ１において、環状ピストン部１５ａから筒状壁部１５ｂへの曲げ部がリターンスプリング１８の高剛性部分１８ｃに沿って存在することになり、ピストン１５を小要素化する場合にあってもその筒状壁部１５ｂの切欠き付近における所要の曲げ剛性を得ることができる。

このように、本実施形態の摩擦係合装置によれば、ピストン１５の押圧部の一部が切り欠かれた第１受圧区間Ａ１で、付勢手段１７を構成するリターンスプリング１８の高曲げ剛性部分１８ｃによってピストン１５の押圧方向への撓みが抑制され、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１における応力の集中が抑制されるようにしているので、小要素化されたピストン１５に他部材との干渉を防止するための切欠き部１５ｃが形成される場合でも、そのピストン１５の不要な変形や応力集中を抑えることのできる、小型の動力伝達装置に好適な摩擦係合装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る摩擦係合装置のピストンとその内方を切欠き部側から見た要部横断面図である。

なお、本実施形態の摩擦係合装置は、第１の実施の形態とは付勢手段の構成を相違させたもので、その付勢手段を構成するリターンスプリングの形状に応じて、ピストンの内周側の形状の一部を相違させたものとなっているが、他の構成については第１の実施の形態と同様であるので、同様な構成については図１から図３に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、以下、相違点についてのみ詳述する。

本実施形態においては、ケース１１とピストン１５の間に介装されてピストン１５をブレーキ解放側に付勢する付勢手段５７が、環状のピストン１５と同心的に配置された環状の歯付き皿ばね状のリターンスプリング５８（環状体、環状の板ばね）を含んで構成されている。このリターンスプリング５８は上述の実施形態におけるリターンスプリング１８とは歯の向きが半径方向の内外で逆向きになっている。

このリターンスプリング５８は、環状のピストン１５と同心的に配置された環状板部５８ａと、その環状板部５８ａの半径方向外側に延びるとともに周方向に離間する複数の台形の撓み腕部５８ｂ（弾性部材）とを有している。また、環状板部５８ａは環状体をなすリターンスプリング５８の一部として略円環状に形成されており、複数の撓み腕部５８ｂはそれぞれ環状板部５８ａから放射方向外側に向かって突出する片持ちの板ばねとなっている。

また、リターンスプリング５８の一定の周方向長さ当りの油圧作用方向（押圧方向）への曲げ剛性は、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内でピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内よりも大きくなっている。

すなわち、図４に示すように、環状の板ばねであるリターンスプリング５８の環状板部５８ａが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも半径方向に幅広く、例えば撓み腕部５８ｂの全長に近い程度に幅広くなっており、撓み腕部５８ｂがピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてその大半の範囲に及ぶ程度に周方向に幅広くなって、高剛性部分５８ｃが形成されている。なお、図４中の高剛性部分５８ｃに仮想線で示すように、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてもリターンスプリング５８を歯付形状として、リターンスプリング５８の環状板部５８ａが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内において第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも半径方向に幅広く、複数の撓み腕部５８ｂが、ピストン１５の第１受圧区間Ａ１の範囲内においてピストン１５の第２受圧区間Ａ２の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなるようにしてもよい。

図４に示すリターンスプリング５８の場合、ピストン１５が一方側の摩擦板１２および他方側の摩擦板１４を押圧するときにはリターンスプリング５８の複数の撓み腕部５８ｂに撓みが生じるが、第１受圧区間Ａ１における単位角度範囲当りの撓み腕部５８ｂ、すなわち高剛性部分５８ｃのばね定数は、第２受圧区間Ａ２における単位角度範囲当りの撓み腕部５８ｂのばね定数より大きくなる。

また、ピストン１５に加わる油圧が解放されているときに、第１受圧区間Ａ１の撓み腕部５８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力は、第２受圧区間Ａ２の撓み腕部５８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力と同等な程度に、あるいはそれよりわずかに小さい値に設定されている。

一方、ピストン１５にブレークを係合させる油圧が加えられ、リターンスプリング５８の複数の撓み腕部５８ｂがピストン１５により撓められるときには、第１受圧区間Ａ１と第２受圧区間Ａ２での撓み腕部５８ｂのばね定数の相違から、第１受圧区間Ａ１の撓み腕部５８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力は、第２受圧区間Ａ２の撓み腕部５８ｂに生じる単位角度範囲当りの反力より十分に大きくなるようになっている。

なお、図４においては、リターンスプリング５８の一対の高剛性部分５８ｃの外端縁は、リターンスプリング５８の外周半径より小さい半径で湾曲しており、ピストン１５に係合油圧が加わるときに、リターンスプリング５８の一対の高剛性部分５８ｃの中央部が両端部（リターンスプリング１８の外周方向）より先にピストン１５に圧接するようになっている。また、他の複数の撓み腕部５８ｂの外端縁はリターンスプリング５８の外周半径と同一の半径で湾曲していてもよいし、高剛性部分５８ｃの外端縁と同様により小さい半径で湾曲していてもよい。

また、ピストン１５の周方向における切欠き部１５ｃの両端側近傍には、環状段付き面部１５ｅおよび筒状壁部１５ｂのうち少なくとも一方側からリターンスプリング側に突出した、リターンスプリング５８の回転方向の位置決めおよびピストン補強用の一対の凸部１５ｇが設けられている。

本実施形態においても、摩擦係合装置１０の係合時に、ピストン１５の第２受圧区間Ａ２側の環状ピストン部１５ａおよび筒状壁部１５ｂによって両持ち支持された第１受圧区間Ａ１内の梁状の環状ピストン部１５ａおよび短軸長の筒状壁部１５ｂに油圧力による押圧方向への曲げや応力の集中が生じ易くなるのを防止すべく、リターンスプリング１８が、第１受圧区間Ａ１における単位角度範囲当りの撓み腕部１８ｂのばね定数を、第２受圧区間Ａ２における単位角度範囲当りの撓み腕部１８ｂのばね定数より大きくしたものとなっているので、第１受圧区間Ａ１内における環状ピストン部１５ａおよび短軸長の筒状壁部１５ｂの変形が有効に抑制され、第１受圧区間Ａ１内における応力の集中が抑制されることになり、上述の第１の実施の形態と同様な効果が得られる。

なお、上述の各実施形態では、リターンスプリング１８、５８を歯付円環状の板ばねによって構成するものとしたが、本発明の付勢手段は、全体を板ばねで構成するものである必要はなく、高剛性の環状部材（筒状を含む）にその半径方向に延びる複数の板状もしくは腕状（板状以外の半径方向に一定の長さを有する形状）の弾性部材を装着したもの、あるいは、高剛性の環状部材がその半径方向に突出する複数の支持腕部を有し、それらの支持腕部にピストンを押圧する圧縮コイルばねを装着したようなものであってもよい。

また、板ばねにより付勢手段を構成する場合に、環状部材に内外周一方側の歯状の撓み腕部を設けていたが同心の内方側および外方側の環状部材を複数の撓み腕部材で一体に連結したようなものであってもよい。

さらに、上述の各実施形態においては、動力伝達装置を自動変速機としていたが、それと併用される副変速機やトランスファー装置のような動力伝達装置であって複数の平行軸とそのいずれかの軸線上に配置される摩擦係合要素とを装備するものであれば、本発明を適用できる。

また、上述の各実施形態においては、リターンスプリングをピストンの復帰用の付勢手段としていたが、ピストンをブレーキ係合側またはクラッチ係合側に付勢する付勢手段としてもよく、その場合には、例えば図４に示すような外側に突出する歯を有する歯付き皿ばね状の板ばねがピストンとケースの間に画成される油圧室内に配置され、リターンスプリング５８の回転方向の位置決めおよびピストン補強用の一対の凸部１５ｇが環状ピストン部１５ａの油圧室２０側に形成されることになる。

以上説明したように、本発明に係る摩擦係合装置は、小要素化されたピストンに他部材との干渉を防止するための切欠きが形成される場合でも、そのピストンの不要な変形を抑えることのできる、小型の動力伝達装置に好適な摩擦係合装置を提供することができるという効果を奏するものであり、車両用動力伝達装置に装備される摩擦係合装置、特に他部材との干渉防止のために摩擦板押圧部側を部分的に切り欠いたピストンを備えている摩擦係合装置全般に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る摩擦係合要素の模式的な縦断面図である。本発明の第１の実施の形態の摩擦係合装置におけるピストンとその内方を切欠き部側から見た要部横断面図である。本発明の第１の実施の形態の摩擦係合装置を含む自動変速機の部分断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る摩擦係合装置のピストンとその内方を切欠き部側から見た要部横断面図である。従来の車両用の動力伝達装置における平行軸歯車の軸配置の説明図である。

符号の説明

１自動変速機のケース
１０摩擦係合装置
１１ケース
１１ｂボス部
１１ｈ油路
１２摩擦板（一方側の摩擦板）
１３回転要素
１４摩擦板（他方側の摩擦板）
１５ピストン
１５ａ環状ピストン部（受圧部）
１５ｂ筒状壁部（押圧部）
１５ｃ切欠き部
１５ｅ環状段付き面部
１５ｆフランジ
１６、１６ａ、１６ｂシール部材
１７、５７付勢手段
１８、５８リターンスプリング（環状体、環状の板ばね）
１８ａ、５８ａ環状板部（環状の支持部材）
１８ｂ、５８ｂ撓み腕部（複数の弾性部材）
１８ｃ、５８ｃ高剛性部分
１９ストップリング
２０油圧室
３１変速機入力軸
３２サンギヤ
３３ピニオン
３４キャリア
３５リングギヤ
３７カウンタドライブギヤ（出力部材）
３８カウンタドリブンギヤ
Ａ１第１受圧区間
Ａ２第２受圧区間

Claims

ケースに支持された一方側の摩擦板と、
ケースに対し回転可能な回転要素に支持された他方側の摩擦板と、
前記ケースに摺動可能に収納されて前記ケースとの間に環状の油圧室を形成する受圧部と該受圧部からの推力により前記一方側の摩擦板および前記他方側の摩擦板を軸方向一方側の押圧方向に押圧する押圧部とを有する環状のピストンと、
前記ケースと前記ピストンの間に介装され、前記ピストンを軸方向他方側に付勢する弾性部材を有する付勢手段と、を備えた摩擦係合装置において、
前記ピストンが、前記押圧部側をその周方向の一部で切り欠いた第１受圧区間と該第１受圧区間以外の第２受圧区間とを有し、
前記付勢手段は、前記環状のピストンと同心的に配置された環状板部および該環状板部の半径方向に延びる複数の撓み腕部を有する環状の板ばねによって構成され、該環状の板ばねの一定の周方向長さ当りの前記押圧方向への曲げ剛性が、前記ピストンの前記第１受圧区間の範囲内にて前記ピストンの前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも大きくなっていることを特徴とする摩擦係合装置。
前記環状の板ばねの前記環状板部が、前記ピストンの前記第１受圧区間の範囲内にて前記ピストンの前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも半径方向に幅広くなっていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦係合装置。
前記環状の板ばねの前記複数の撓み腕部が、前記ピストンの前記第１受圧区間の範囲内にて前記ピストンの前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦係合装置。
前記環状の板ばねは、円周方向で互いに反対側に位置するよう対向配置された一対の高剛性部分を有し、該一対の高剛性部分でそれぞれ前記環状板部が前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも半径方向に幅広くなり、または、該一対の高剛性部分でそれぞれ前記撓み腕部が前記第２受圧区間の範囲内におけるよりも周方向に幅広くなっていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の摩擦係合装置。
前記環状の板ばねの複数の撓み腕部が、前記環状板部の半径方向外側に延び、
前記ピストンが、前記第１受圧区間の両端側近傍に、前記環状の板ばね側に突出して前記環状の板ばねを回転方向で位置決めするとともに前記ピストンを補強する一対の凸部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の摩擦係合装置。
前記ピストンが、プレス加工された板金部材と、該板金部材に装着されたシール部材とによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の摩擦係合装置。
前記ピストンの板金部材が、前記受圧部に対応する底壁部と、該底壁部から前記押圧方向に屈曲するように形成された略円筒状の筒状壁部と、を有し、
前記筒状壁部の周方向の一部が略Ｕ字形状に切り欠かれることで、前記第１受圧区間における前記筒状壁部の軸方向の長さが前記第２受圧区間における前記筒状壁部の軸方向の長さより短くなっていることを特徴とする請求項６に記載の摩擦係合装置。