JP4985574B2 - 摩擦係合装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦係合装置に関し、特に、自動変速機における多板クラッチや多板ブレーキなどの摩擦係合装置に関する。

従来、自動変速機には、各変速段を選択的に作動させるために複数の摩擦係合装置、すなわち、多板クラッチや多板ブレーキが設けられている。従来の摩擦係合装置に関する種々の技術は、たとえば、特許文献１〜３に開示されている。

図１６は、従来の摩擦係合装置の構成を示す断面模式図である。図１６に示すように、摩擦係合装置としてのブレーキ１６１０は、摩擦係合板１０３０を構成するディスク１０１０およびプレート１０２０と、フランジ１０４０と、スナップリング１０５０と、ハウジング１０６０と、ハブ１０７０と、ピストン１０８０とを含んで構成される。

ハウジング１０６０は、中空円筒状に形成されている。ハブ１０７０は、ハウジング１０６０の内部にハウジング１０６０から離れて配置されている。プレート１０２０は、ＤＲ１方向（図１６中の左右方向）に移動可能にハウジング１０６０に支持されている。他方、ディスク１０１０は、ＤＲ１方向に移動可能にハブ１０７０に支持されている。ピストン１０８０は、ディスク１０１０とプレート１０２０とをＤＲ１方向に押圧して摩擦係合させる。フランジ１０４０は、ＤＲ１方向に移動可能であるようにハウジング１０６０に支持され、ピストン１０８０との間に摩擦係合板１０３０を挟持する。

ブレーキ１６１０を作動させる際は、ピストン１０８０により摩擦係合板１０３０をＤＲ１方向に押圧し、ディスク１０１０とプレート１０２０とを摩擦係合させる。ピストン１０８０に作用する油圧が減じられると、ピストン１０８０は図示しないスプリングの弾性力により元の位置に戻される。これにより、ディスク１０１０およびプレート１０２０は元の位置に戻される。

スナップリング１０５０は、フランジ１０４０に隣接する位置に設けられ、摩擦係合板１０３０がピストン１０８０により押圧されたときのフランジ１０４０のＤＲ１方向の移動を規制する。スナップリング１０５０は、ハウジング１０６０の内周面に設けられた環状溝１０６１に嵌合されている。ハウジング１０６０は、スナップリング１０５０に対向するバックアップ面１０６２を有する。

図１７は、従来の摩擦係合装置を備える自動変速機の概略図である。図１７には、図１６に示す従来の摩擦係合装置を矢印ＸＶＩＩ方向から見た図を示しており、ハウジング１０６０と、ハウジング１０６０の内部に設置されたスナップリング１０５０とが図示されている。ピストン１０８０は、紙面に対し垂直方向の奥側から手前側に向かって摩擦係合板１０３０を押圧する。中空円筒状に形成されたハウジング１０６０の内周面には、スプライン溝１０６３ａ〜１０６３ｋが形成されており、また係合凹部１０６４ａ〜１０６４ｃが形成されている。

プレート１０２０およびフランジ１０４０の外周部にはスプライン歯が形成されている。このスプライン歯がスプライン溝１０６３ａ〜１０６３ｋとスプライン嵌合することにより、プレート１０２０およびフランジ１０４０はＤＲ１方向に移動可能にハウジング１０６０に支持されている。またフランジ１０４０の外周部には、係合凹部１０６４ａ〜１０６４ｃと係合する係合凸部が形成されている。

ハウジング１０６０の内部中央にはシャフト１２５０が設けられている。シャフト１２５０は、ハウジング１０６０に対し相対回転可能に設けられている。ディスク１０１０は、ハブ１０７０を介在させてシャフト１２５０に支持されている。

この自動変速機１００１の周辺には、たとえばギヤなどの周辺干渉物１０６５ａ，１０６５ｂが存在している。ハウジング１０６０は、周辺干渉物１０６５ａ，１０６５ｂと対向する位置において、相対的に厚みが小さい薄肉部を有している。この薄肉部は、スプライン溝１０６３ａ〜１０６３ｋと同等の溝深さのスプライン溝を形成するために必要な厚みを有していない。そのため、薄肉部にはスプライン溝が形成されていない。
特開２００３−４９８６６号公報 特開２０００−４６０７１号公報 実開平６−８０９２９号公報

図１８は、従来の摩擦係合装置の摩擦係合板を展開した模式図である。図１８に示すＤＲ１方向は、図１６にも示したハウジング１０６０の内周面が形成する円筒形状の軸方向を示す。またＤＲ３方向は、上記軸方向と直交する円筒形状の周方向を示す。図１８には、ＤＲ１方向に対向して配置された摩擦係合板１０３０（ディスク１０１０およびプレート１０２０）と、摩擦係合板１０３０を挟持するフランジ１０４０およびピストン１０８０と、フランジ１０４０の背面側のスナップリング１０５０とが図示されている。図１８は、ＤＲ１方向に沿った摩擦係合板１０３０、フランジ１０４０、ピストン１０８０およびスナップリング１０５０の各断面を展開した図である。

図１７を参照して説明したように、ハウジング１０６０は薄肉部を有しており、当該薄肉部にはスプライン溝が形成されていない。そのため、ＤＲ３方向における係合凹部１０６４ａとスプライン溝１０６３ｋとの間、およびＤＲ３方向におけるスプライン溝１０６３ｋと係合凹部１０６４ｃとの間において、ハウジング１０６０は、スナップリング１０５０に対向するバックアップ面１０６２を有している。一方、ハウジング１０６０にスプライン溝１０６３ｋおよび係合凹部１０６４ａ，１０６４ｃが形成されている箇所では、ハウジング１０６０は、スナップリング１０５０に対向するバックアップ面１０６２を有していない。

図１８に示すように、ピストン１０８０が摩擦係合板１０３０をＤＲ１方向に押圧したとき、スナップリング１０５０はピストン１０８０からの荷重を受けて変形する。具体的には、スナップリング１０５０は、スプライン溝１０６３ｋおよび係合凹部１０６４ａ，１０６４ｃの内側に突起するように変形する。かつ、この変形に伴って、スナップリング１０５０は、ＤＲ３方向における係合凹部１０６４ａとスプライン溝１０６３ｋとの間、およびＤＲ３方向におけるスプライン溝１０６３ｋと係合凹部１０６４ｃとの間において、ピストン１０８０側に突起するように変形する。その結果、スナップリング１０５０は、波の起伏するような形状に変形する。

このスナップリング１０５０の波状の変形に伴って、スナップリング１０５０と当接するフランジ１０４０も波状に変形する。このフランジ１０４０の変形に伴って、フランジ１０４０と当接するディスク１０１０も波状に変形する。摩擦係合板１０３０（ディスク１０１０およびプレート１０２０）の変形量は、ピストン１０８０側の摩擦係合板１０３０に対して、スナップリング１０５０側の摩擦係合板１０３０の方が大きくなっている。

プレート１０２０は、ハウジング１０６０に支持されている。一方ディスク１０１０は、ハブ１０７０を介在させて、ハウジング１０６０に対し相対回転可能に設けられたシャフト１２５０に支持されている。そのためディスク１０１０は、図１８中の矢印に示すように、プレート１０２０に対してＤＲ３方向に相対移動する。

このとき、図１８中に示すＤＲ３Ａ位置とＤＲ３Ｂ位置とでは、ディスク１０１０とプレート１０２０間に発生する面圧が異なる。ＤＲ３Ａ位置では、ディスク１０１０とプレート１０２０間に相対的に高い面圧が発生し、ディスク１０１０とプレート１０２０間に発生する摩擦トルクが相対的に大きくなる。ピストン１０８０が摩擦係合板１０３０をＤＲ１方向に押圧したとき、摩擦荷重が発生し、この摩擦荷重がディスク１０１０のプレート１０２０に対する相対移動を制限し、ディスク１０１０をプレート１０２０に対し停止させるように作用する。ＤＲ３Ａ位置では、この摩擦荷重が相対的に大きく発生する。

一方ＤＲ３Ｂ位置では、ディスク１０１０とプレート１０２０間に相対的に低い面圧が発生し、ディスク１０１０とプレート１０２０間に発生する摩擦トルクが相対的に小さくなる。ＤＲ３Ｂ位置では、上記摩擦荷重が相対的に小さく発生する。つまり、ディスク１０１０がプレート１０２０に対してＤＲ３方向に相対移動するとき、プレート１０２０およびフランジ１０４０が波状に変形していると、プレート１０２０とフランジ１０４０との摩擦係合面に発生する摩擦トルクが不均一になる。

また、ハウジング１０６０の薄肉部では、図１６に示すように、スナップリング１０５０はハウジング１０６０の内周面に設けられた環状溝１０６１に嵌合され、ハウジング１０６０によって支持されている。一方、フランジ１０４０はハウジング１０６０の内周面よりも径方向内側に位置している。

摩擦係合板１０３０がピストン１０８０により押圧された状態では、図１９に示すように、ピストン１０８０からＤＲ１方向の荷重を受けたフランジ１０４０がスナップリング１０５０の内周側と接触し、スナップリング１０５０の径方向内側に力を加える。その結果、スナップリング１０５０が撓み、図１９に示すように変形する場合がある。スナップリング１０５０が変形すると、ピストン１０８０が摩擦係合板１０３０を押圧するときに摩擦係合板１０３０が軸方向に対して傾斜するので、摩擦係合板１０３０同士が片当りする。その結果、摩擦係合板１０３０間の面圧が不均一となり変速性能が悪化する。なお図１９は、従来のフランジとスナップリングとの位置関係の、ピストンにより押圧された状態での一例を示す断面模式図である。

このように、図１６〜図１９に示す従来の摩擦係合装置では、摩擦材最背面のフランジ１０４０とスプライン嵌合するスプライン溝１０６３ａ〜１０６３ｋによって、スナップリング１０５０に対向するバックアップ面１０６２が決定されていた。そのため、ピストン１０８０が摩擦係合板１０３０を押圧するときフランジ１０４０に微小な凹凸が発生して、この凹凸によりプレート１０２０とフランジ１０４０との摩擦係合面に発生する摩擦トルクが不均一になり、ＤＲ３Ａ位置では止まり易く、ＤＲ３Ｂ位置では滑り易くなり、変速性能が悪化するという問題があった。また、ディスク１０１０とプレート１０２０間の面圧の高いＤＲ３Ａ位置では、焼けが発生し易く、摩擦係合装置の耐久性が悪化するという問題があった。

変速性能を改善するために、従来、摩擦材の摩擦係数特性の調整が行なわれてきた。しかし、摩擦係数特性を調整するためには、摩擦材の材料や配合を変化させ、より厳しく管理する必要があり、摩擦係合装置の原価上昇の要因となっていた。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、変速性能の悪化を容易に抑制できる摩擦係合装置を提供することである。

本発明に係る摩擦係合装置は、ハウジング部と、スナップリングとを備える。ハウジング部は、中空円筒状に形成されている。ハウジング部の内周面の周方向には、環状溝が形成されている。ハウジング部の内周面の軸方向には、第一スプライン溝および第二スプライン溝が形成されている。ハウジング部は、径方向の厚みが相対的に大きい厚肉部と、径方向の厚みが相対的に小さい薄肉部とを有する。スナップリングは、環状溝に嵌合されている。第一スプライン溝は、厚肉部に形成されており、環状溝よりも溝深さが大きく、環状溝を跨ぐように形成されており、第一スプライン溝と嵌合するハウジング側の摩擦係合要素の軸方向の移動を許容するとともに軸回りの回転を妨げる。第二スプライン溝は、薄肉部に形成されており、第一スプライン溝よりも溝深さが小さく、環状溝よりも溝深さが大きく、環状溝を跨ぐように形成されている。

上記摩擦係合装置において好ましくは、回転部材と、第一摩擦板と、第二摩擦板と、ピストン部材と、フランジ部材とをさらに備える。回転部材は、ハウジング部の内部にハウジング部から離れて配置され、ハウジング部に対し相対回転可能に設けられている。第一摩擦板は、平板状に形成されている。第一摩擦板は、ハウジング部の内周面の径方向に沿って延在する表面を有し、軸方向に移動可能であるようにハウジング部に支持されている。第二摩擦板は、平板状に形成されている。第二摩擦板は、第一摩擦板と対向して設置され、軸方向に移動可能であるように回転部材に支持されている。ピストン部材は、第一摩擦板および第二摩擦板を軸方向に押圧して摩擦係合させる。フランジ部材は、軸方向に移動可能であるようにハウジング部に支持されている。フランジ部材は、ピストン部材との間に第一摩擦板および第二摩擦板を挟持する。スナップリングは、ピストン部材が第一摩擦板および第二摩擦板を押圧するときフランジ部材と当接して、フランジ部材の軸方向の移動を妨げる。フランジ部材の外周部には、径方向外側へ突起する第一スプライン歯が形成されている。第一摩擦板の外周部には、径方向外側へ突起する第二スプライン歯が形成されている。第一スプライン歯および第二スプライン歯が第一スプライン溝にスプライン嵌合して、フランジ部材および第一摩擦板の軸方向の移動を許容するとともに、フランジ部材および第一摩擦板の軸回りの回転を妨げる。

好ましくは、フランジ部材の外周部には、第一スプライン歯および第二スプライン歯の歯たけよりも歯たけの小さい第三スプライン歯がさらに形成されている。第三スプライン歯は、第二スプライン溝とスプライン嵌合する。

好ましくは、第三スプライン歯の歯厚は、第一スプライン歯および第二スプライン歯の歯厚よりも小さい。

本発明の摩擦係合装置によると、ハウジング部には、摩擦係合要素が係合する第一スプライン溝に加えて、第二スプライン溝が環状溝を跨ぐように形成されている。そのため、スナップリングがハウジング部に押圧されたとき、スナップリングは第二スプライン溝の内側に突起するように変形することができるので、スナップリングが波状に変形する変形量を低減することができる。その結果、摩擦係合装置の摩擦トルクの均一性を向上させて、変速性能の悪化を容易に抑制することができる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

図１は、本発明の一実施の形態に係る摩擦係合装置が適用される自動変速機の構成を示すスケルトン図である。本実施の形態では、動力伝達装置としての自動変速機１が、車両に搭載される自動変速機である例を示している。図１に示すように、自動変速機１は、クランクシャフトに連結された入力軸１１０と出力軸１２０とを含むトルクコンバータ１００と、遊星歯車機構である第１セット２００，第２セット３００と、出力ギヤ４００と、ギヤケース５００とを備える。また自動変速機１は、ギヤケース５００に固定されたＢ１ブレーキ６１０、Ｂ２ブレーキ６２０およびＢ３ブレーキ６３０と、Ｃ１クラッチ７１０およびＣ２クラッチ７２０と、ワンウェイクラッチ７３０とを備える。

第１セット２００は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。第１セット２００は、サンギヤＳ（ＵＤ）２１０と、ピニオンギヤ２２０と、リングギヤＲ（ＵＤ）２３０と、キャリアＣ（ＵＤ）２４０とを含む。

サンギヤＳ（ＵＤ）２１０は、トルクコンバータ１００の出力軸１２０に連結されている。ピニオンギヤ２２０は、キャリアＣ（ＵＤ）２４０に回転自在に支持されている。ピニオンギヤ２２０は、サンギヤＳ（ＵＤ）２１０およびリングギヤＲ（ＵＤ）２３０と係合している。

リングギヤＲ（ＵＤ）２３０は、Ｂ３ブレーキ６３０によりギヤケース５００に固定される。キャリアＣ（ＵＤ）２４０は、Ｂ１ブレーキ６１０によりギヤケース５００に固定される。

第２セット３００は、ラビニヨ型の遊星歯車機構である。第２セット３００は、サンギヤＳ（Ｄ）３１０と、ショートピニオンギヤ３２０と、キャリアＣ（１）３２１と、ロングピニオンギヤ３３０と、キャリアＣ（２）３３１と、サンギヤＳ（Ｓ）３４０と、リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３５０とを含む。

サンギヤＳ（Ｄ）３１０は、キャリアＣ（ＵＤ）２４０に連結されている。ショートピニオンギヤ３２０は、キャリアＣ（１）３２１に回転自在に支持されている。ショートピニオンギヤ３２０は、サンギヤＳ（Ｄ）３１０およびロングピニオンギヤ３３０と係合している。キャリアＣ（１）３２１は、出力ギヤ４００に連結されている。

ロングピニオンギヤ３３０は、キャリアＣ（２）３３１に回転自在に支持されている。ロングピニオンギヤ３３０は、ショートピニオンギヤ３２０、サンギヤＳ（Ｓ）３４０およびリングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３５０と係合している。キャリアＣ（２）３３１は、出力ギヤ４００に連結されている。

サンギヤＳ（Ｓ）３４０は、Ｃ１クラッチ７１０によりトルクコンバータ１００の出力軸１２０に連結される。リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３５０は、Ｂ２ブレーキ６２０により、ギヤケース５００に固定され、Ｃ２クラッチ７２０によりトルクコンバータ１００の出力軸１２０に連結される。また、リングギヤＲ（１）（Ｒ（２））３５０は、ワンウェイクラッチ７３０に連結されており、１速ギヤ段の駆動時に回転不能となる。

図２は、図１に示す自動変速機における、各変速ギヤ段と、各クラッチおよび各ブレーキの作動状態との関係を表した作動表である。図２において、「○」は係合を表している。「×」は解放を表している。「◎」はエンジンブレーキ時のみの係合を表している。「△」は駆動時のみの係合を表している。この作動表に示された組合わせで各ブレーキおよび各クラッチを作動させることにより、１速〜６速の前進ギヤ段と、後進ギヤ段が形成される。

図３は、摩擦係合装置の構成を示す断面模式図である。図３には、図１に示す自動変速機に含まれる、摩擦係合装置としてのＢ１ブレーキ６１０の構成を示している。図３に示すように、Ｂ１ブレーキ６１０は、ディスク１０およびプレート２０を含んで構成される摩擦係合板３０と、フランジ４０と、スナップリング５０と、ハウジング６０（外方部材）と、ハブ７０（内方部材）と、ピストン８０とを備える。

ハウジング部としてのハウジング６０は、中空円筒状に形成されている。図３に示すＤＲ１方向（図３中の左右方向）は、ハウジング６０の内周面６５が形成する円筒形状の軸方向を示す。図３に示すＤＲ２方向（図３中の上下方向）は、ハウジング６０の内周面６５が形成する円筒形状の径方向を示す。回転部材としてのハブ７０は、ハウジング６０の内部に、ハウジング６０の内周面６５から離れて配置されている。

第一摩擦板としてのプレート２０は、平板状に形成されている。プレート２０の表面２８および裏面２９がＤＲ２方向に沿って延在するように（典型的には、表面２８および裏面２９がＤＲ２方向と平行となるように）、プレート２０は設けられている。プレート２０は、ハウジング６０の内周面６５の径方向に沿って延在する表面２８および裏面２９を有する。プレート２０は、ＤＲ１方向に移動可能であるように、ハウジング６０に支持されている。

第二摩擦板としてのディスク１０は、平板状に形成されている。ディスク１０の表面１８および裏面１９がＤＲ２方向に沿って延在するように（典型的には、表面１８および裏面１９がＤＲ２方向と平行となるように）、ディスク１０は設けられている。ディスク１０の裏面１９は、プレート２０の表面２８と対向している。ディスク１０は、プレート２０と対向して設置されている。ディスク１０は、ＤＲ１方向に移動可能であるように、ハブ７０に支持されている。

ピストン部材としてのピストン８０は、複数のディスク１０とプレート２０とをＤＲ１方向に押圧して、それぞれ摩擦係合させる。フランジ部材としてのフランジ４０は、ＤＲ１方向に移動可能であるようにハウジング６０に支持され、ピストン８０との間に摩擦係合板３０（すなわち、ディスク１０およびプレート２０）を挟持する。ピストン８０は油圧によってＤＲ１方向へ移動する。つまり、Ｂ１ブレーキ６１０は、油圧式であって、常に油で潤滑した状態で使用される湿式の摩擦係合装置である。

スナップリング５０は、フランジ４０に隣接する位置のピストン８０から離れる側（背面側）に設けられている。スナップリング５０は、ハウジング６０の内周面６５の周方向に形成された環状溝６６に嵌合されて、ハウジング６０に支持されている。ハウジング６０は、スナップリング５０の背面側の面に対向するバックアップ面６２を有する。ピストン８０が摩擦係合板３０を押圧するとき、スナップリング（止め具）５０のフランジ４０側の表面がフランジ４０と当接し、反対側の表面がバックアップ面６２と当接して、フランジ４０のＤＲ１方向の移動を妨げる。

Ｂ１ブレーキ６１０を作動させる際は、ピストン８０に油圧を作用させて摩擦係合板３０をＤＲ１方向に押圧し、ディスク１０とプレート２０とを摩擦係合させる。ピストン８０に作用する油圧が減じられると、ピストン８０は図示しないスプリングの弾性力により元の位置に戻される。これにより、ディスク１０およびプレート２０は元の位置に戻される。

図４は、ディスクの形状を示す模式図である。図４に示すように、ディスク１０は、平面形状が円環形状の平板である円環板部１１を有する。金属製の円環板部１１の両面には、それぞれ摩擦材１２が、たとえば接着剤を用いて接着されるなどにより、周方向に張り合わされるように固定されている。円環板部１１の径方向内側には、複数のスプライン歯１３が形成されている。このスプライン歯１３が、ハブ７０の外周面に形成された図示しないスプライン溝とスプライン嵌合することにより、ディスク１０は、ＤＲ１方向に移動可能であるようにハブ７０に支持される。

図５は、プレートの形状を示す模式図である。図５に示すように、プレート２０は、平面形状が円環形状の平板である円環板部２１を有する。プレート２０の外周部をなす円環板部２１の外縁２５には、円環形状の径方向外側へ突起するスプライン歯２２ａ〜２２ｋ（以下、纏めてスプライン歯２２と称する場合もある）が形成されている。このスプライン歯２２ａ〜２２ｋが、ハウジング６０の内周面６５に形成されたスプライン溝とスプライン嵌合することにより、プレート２０は、ＤＲ１方向に移動可能であるようにハウジング６０に支持される。

図６は、フランジの形状を示す模式図である。図６に示すように、フランジ４０は、平面形状が円環形状の平板である円環板部４１を有する。フランジ４０の外周部をなす円環板部４１の外縁４５には、円環形状の径方向外側へ突起するスプライン歯４２ａ〜４２ｋ（以下、纏めてスプライン歯４２と称する場合もある）、係合凸部４４ａ〜４４ｃ（以下、纏めて係合凸部４４と称する場合もある）が形成されている。外縁４５にはさらに、スプライン歯４２ａ〜４２ｋに対し相対的に小さな歯たけを有する、スプライン歯４３ａ，４３ｂ（以下、纏めてスプライン歯４３と称する場合もある）が形成されている。スプライン歯４３ａ，４３ｂの歯たけは、フランジ４０に形成されたスプライン歯４２およびプレート２０に形成されたスプライン歯２２の歯たけよりも小さい。

プレート２０に形成されたスプライン歯２２と、フランジ４０に形成されたスプライン歯４２とは、同位相に形成されている。つまり、スプライン歯２２とスプライン歯４２とは、周方向における同じ位置に形成されている。また、スプライン歯２２，４２は、歯たけおよび歯厚が等しくなるように、形成されている。つまり、スプライン歯２２の円環板部２１から径方向外側へ突出している寸法は、スプライン歯４２の円環板部４１から径方向外側へ突出している寸法と等しい。かつ、スプライン歯２２の周方向の寸法は、スプライン歯４２の周方向の寸法と等しい。

図７は、スナップリングの形状を示す模式図である。図７に示すように、スナップリング５０は、リングプレート部５１を有する。リングプレート部５１の平面形状は略円環形状に形成されており、その円環形状の一部が切り取られて切欠き部５２が形成されている。またリングプレート部５１の外縁には、円環形状の径方向外側へ突起する突起部５３が形成されている。スナップリング５０がハウジング６０の内周面６５に形成された環状溝６６に嵌合されるとき、ハウジング６０の内周面６５のスプライン溝に突起部５３が係合するようにスナップリング５０は配置され、これによりスナップリング５０の周方向へのずれ移動が抑制される。

図８は、摩擦係合装置を備える自動変速機の概略図である。図８には、図３に示す摩擦係合装置を矢印ＶＩＩＩ方向から見た図を示しており、ハウジング６０と、ハウジング６０の内部に設置されたスナップリング５０とが図示されている。ピストン８０は、紙面に垂直方向奥側から手前側へむかって、摩擦係合板３０を押圧する。ハウジング６０の内部中央にはシャフト２５０が設けられている。シャフト２５０は、ハウジング６０に対し相対回転可能に設けられている。ディスク１０は、ハブ７０を介在させてシャフト２５０に支持されている。

中空円筒状に形成されたハウジング６０の内周面６５には、第一スプライン溝としてのスプライン溝６３ａ〜６３ｋ（以下、纏めてスプライン溝６３と称する場合もある）が形成されており、また係合凹部６４ａ〜６４ｃ（以下、纏めて係合凹部６４と称する場合もある）が形成されている。フランジ４０に形成された第一スプライン歯としてのスプライン歯４２ａ〜４２ｋ、およびプレート２０に形成された第二スプライン歯としてのスプライン歯２２ａ〜２２ｋは、対応するスプライン溝６３ａ〜６３ｋとそれぞれスプライン嵌合する。フランジ４０の係合凸部４４ａ〜４４ｃは、対応する係合凹部６４ａ〜６４ｃとそれぞれ係合する。

この自動変速機１の周辺には、たとえばギヤなどの周辺干渉物６９ａ，６９ｂが存在している。ハウジング６０は、周辺干渉物６９ａ，６９ｂと対向する位置において径方向の厚みが小さくなっており、径方向の厚みが相対的に小さい薄肉部６７を有している。またハウジング６０は、スプライン溝６３ａ〜６３ｋが形成されている位置において、径方向の厚みが相対的に大きい厚肉部６８を有している。スプライン溝６３ａ〜６３ｋは、厚肉部６８に形成されている。

ハウジング６０は、薄肉部６７において、スプライン溝６３ａ〜６３ｋと同等の溝深さのスプライン溝を形成するために必要な厚みを有していない。そのため、ハウジング６０の薄肉部６７の内周面６５には、スプライン溝６３ａ〜６３ｋよりも溝深さが小さい、第二スプライン溝としてのスプライン溝（小スプライン溝）６１ａ，６１ｂ（以下、纏めてスプライン溝６１と称する場合もある）が形成されている。スプライン溝６１ａ，６１ｂは、薄肉部６７に形成されている。フランジ４０に形成された第三スプライン歯としてのスプライン歯４３ａ，４３ｂは、スプライン溝６１ａ，６１ｂとそれぞれスプライン嵌合する。

突起部５３がスプライン溝６３ａの内部にあるように、スナップリング５０は配置されている。ハウジング６０の内周面６５の周方向にスナップリング５０がずれようとすると、突起部５３がスプライン溝６３ａの内面に突き当たり、これによりスナップリング５０のずれ移動を妨げる構成となっている。

図９は、小スプライン溝（すなわちスプライン溝６１ａ，６１ｂ）が形成されている断面における摩擦係合装置の断面模式図である。フランジ４０の外周部にはスプライン歯４３が形成されているために、スプライン溝６１が形成されている断面では、スナップリング５０の外縁（図９に示す上端）に対しフランジ４０の外縁（図９に示す上端）は、ハウジング６０の内周面６５の径方向においてより外側（図９に示す上側）に至るまで延びている。つまり、図９に示すスプライン溝６１が形成されている断面において、スナップリング５０のピストン８０側の面は、内周面６５の径方向の全長に渡ってフランジ４０と対向している。

図１０は、小スプライン溝が形成されている付近のハウジングを拡大して示す斜視図である。図１０には、ハウジング６０の内周面６５に形成されたスプライン溝６１ａ，６１ｂ、スプライン溝６３ｋに代表されるスプライン溝６３および環状溝６６の関係を図示している。図１０中に示すＤＲ１方向は図３にも示した内周面６５の軸方向であり、ＤＲ３方向はＤＲ１方向と直交する内周面６５の周方向である。

図１０に示すように、ハウジング６０の内周面６５の軸方向であるＤＲ１方向に、スプライン溝６３ｋおよびスプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている。スプライン溝６３がＤＲ１方向に延びているために、スプライン溝６３と嵌合するスプライン歯２２を有するプレート２０、および、スプライン溝６３と嵌合するスプライン歯４２を有するフランジ４０は、ＤＲ１方向への移動が許容されている。一方、プレート２０またはフランジ４０がＤＲ３方向へハウジング６０に対する相対回転移動しようとしたときには、スプライン歯２２，４２がスプライン溝６３と突き当たって、回転が妨げられる構成となっている。

スプライン溝６３ｋは、環状溝６６よりも溝深さが大きく形成されている。スプライン溝６３ｋは、環状溝６６を跨ぐように形成されている。つまり、スプライン溝６３ｋは、環状溝６６に対して軸方向（ＤＲ１方向）手前側に延びるように形成されており、かつ、軸方向奥側に延びるようにも形成されている。

スプライン溝６１ａ，６１ｂは、環状溝６６よりも溝深さが大きく形成されている。スプライン溝６１ａ，６１ｂは、環状溝６６を跨ぐように形成されている。スプライン溝６１ａ，６１ｂは、環状溝６６に対して軸方向（ＤＲ１方向）手前側に延びるように形成されており、かつ、軸方向奥側に延びるようにも形成されている。

このようにスプライン溝６１、スプライン溝６３および環状溝６６が形成されているために、スナップリング５０を環状溝６６に嵌合させた状態でハウジング６０を軸方向から視た場合において、スプライン溝が形成されている位置ではスナップリング５０の外縁が現れている。一方、スプライン溝が形成されていない位置では、スナップリング５０の外縁は環状溝６６の内側にあって視認できない。

つまり、図８に示すように、スプライン溝６３ａ〜６３ｋ、係合凹部６４ａ〜６４ｃおよびスプライン溝６１ａ，６１ｂの内部において、スナップリング５０の外周形状が図示されている。一方、その他の位置では、スナップリング５０の外周形状はハウジング６０によって隠されており、図８に示されていない。

図１１は、ハウジングの内部にスナップリングが設けられている軸方向位置における、ハウジングとスナップリングとの断面模式図である。図１１は、図３および図９に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図を示している。なお図３は、図１１中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う摩擦係合装置の模式図であり、図９は、図１１中に示すＩＸ−ＩＸ線に沿う摩擦係合装置の模式図である。

図１１には、ハウジング６０の内周面６５に環状溝６６が形成されている断面での、スナップリング５０とハウジング６０との断面を示している。上述したように、スプライン溝６１およびスプライン溝６３の溝深さは、環状溝６６の溝深さよりも大きい。そのため、図１１に示す断面において、スプライン溝６１ａ，６１ｂおよびスプライン溝６３ａ〜６３ｋは、スナップリング５０の外縁のさらに径方向外側に図示されている。

図１１に示すように、スプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている位置において、スナップリング５０の外縁は環状溝６６に嵌合していない。スプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている位置において、スナップリング５０はハウジング６０の内周面６５と接触しておらず、ハウジング６０によってスナップリング５０が直接支持されていない状態となっている。

図１２は、ハウジングの内部にフランジが設けられている軸方向位置における、ハウジングとフランジとの断面模式図である。図１２は、図３および図９に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図を示している。なお図３は、図１２中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う摩擦係合装置の模式図であり、図９は、図１２中に示すＩＸ−ＩＸ線に沿う摩擦係合装置の模式図である。

図６を参照して説明したように、フランジ４０の外周部には、円環形状の径方向外側へ突起するスプライン歯４２ａ〜４２ｋ、係合凸部４４ａ〜４４ｃおよびスプライン歯４３ａ，４３ｂが形成されている。一方、ハウジング６０の内周面６５には、スプライン溝６３ａ〜６３ｋ、係合凹部６４ａ〜６４ｃおよびスプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている。図１２は、スプライン歯４２ａ〜４２ｋがスプライン溝６３ａ〜６３ｋにスプライン嵌合し、係合凸部４４ａ〜４４ｃが係合凹部６４ａ〜６４ｃの内部に係合し、かつスプライン歯４３ａ，４３ｂがスプライン溝６１ａ，６１ｂにスプライン嵌合した状態を示している。つまり、スプライン歯４２およびスプライン歯４３は、ハウジング６０の内周面６５の径方向外側へ突起するように、フランジ４０の外周部に形成されている。

スプライン溝（小スプライン溝）６１ａ，６１ｂにスプライン歯４３ａ，４３ｂが嵌合しているために、スプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている位置において、フランジ４０はハウジング６０の内周面６５と当接し、ハウジング６０によってフランジ４０が支持されている状態となっている。

スプライン歯の形状について以下説明する。図１３および図１４は、フランジの外周部に形成されたスプライン歯の形状を示す概略斜視図である。図１３はスプライン歯４２の形状について示す図であり、図１４はスプライン歯４３の形状について示す図である。図１３および図１４を比較して、スプライン歯４２の歯たけ（すなわち、スプライン歯４２の歯底〜歯先間の距離）Ｄ１は、スプライン歯４３の歯たけＤ２に対して大きい。つまり、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たすように、スプライン歯４２，４３は形成される。

一方、スプライン歯４２の歯厚（すなわち、フランジ４０の周方向における各スプライン歯の長さ）Ｔ１は、スプライン歯４３の歯厚Ｔ２に対して大きい。つまり、Ｔ１＞Ｔ２の関係を満たすように、スプライン歯４２，４３は形成される。このように、スプライン溝６１とスプライン嵌合するスプライン歯４３は、スプライン溝６３とスプライン嵌合するスプライン歯４２に対して、相対的に小さい歯たけおよび歯厚を有するように形成されている。

プレート２０およびフランジ４０がディスク１０と摩擦係合してディスク１０のハウジング６０に対する相対回転を停止させるとき、スプライン歯４２の側面４６がスプライン溝６３の内側面と衝突することによって、フランジ４０はハウジング６０に対して回転しない構成とされている。またこのとき、プレート２０に形成されたスプライン歯２２の側面がスプライン歯６３の内側面と衝突することによって、プレート２０はハウジング６０に対して回転しない構成とされている。スプライン歯２２，４２の歯たけは、プレート２０およびフランジ４０をハウジング６０に衝突させて確実にディスク１０の相対回転を止めるために必要な高さに設定されている。

このとき、スプライン歯４３はスプライン歯２２，４２に対して歯たけが小さいため、ハウジング６０にスプライン歯４３が衝突するとスプライン歯４３が磨耗する可能性がある。そこで、スプライン歯４２の歯厚Ｔ２をスプライン歯２２，４２の歯厚Ｔ１よりも小さくすることによって、フランジ４０がディスク１０の回転力を受けて周方向に動くとき、ハウジング６０と衝突する箇所をスプライン歯４２とし、スプライン歯４３はハウジング６０に衝突しないようにすることができる。このようにすれば、歯たけが相対的に小さく磨耗しやすいスプライン歯４３が磨耗することを抑制することができる。

次に、摩擦係合要素が摩擦係合するときのスナップリング５０の挙動について説明する。図１５は、摩擦係合装置の摩擦係合板を展開した模式図である。図１５に示すＤＲ１方向は、ハウジング６０の内周面６５が形成する円筒形状の軸方向を示す。またＤＲ３方向は、上記軸方向と直交する円筒形状の周方向を示す。図１５には、ＤＲ１方向に対向して配置された摩擦係合板３０（ディスク１０およびプレート２０）と、摩擦係合板３０を挟持するフランジ４０およびピストン８０と、フランジ４０の背面側のスナップリング５０とが図示されている。図１５は、ＤＲ１方向に沿った摩擦係合板３０、フランジ４０、ピストン８０およびスナップリング５０の各断面を展開した図である。

摩擦係合板３０、フランジ４０およびスナップリング５０は、いずれも摩擦力を利用して係合する要素であり、総称して摩擦係合要素と称する。ハウジング６０に支持されたプレート２０、フランジ４０およびスナップリング５０は、ハウジング６０側（固定側）の摩擦係合要素である。一方ハブ７０に支持されたディスク１０は、ハブ７０側（回転側）の摩擦係合要素である。

ハウジング６０の薄肉部６７には、スプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている。ハウジング６０にスプライン溝６３ｋ、係合凹部６４ａ，６４ｃおよびスプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている箇所では、ハウジング６０は、スナップリング５０に対向するバックアップ面６２を有していない。そのため、図１８に示す従来の摩擦係合装置と比較して、バックアップ面６２がＤＲ３方向に延在する長さは、スプライン溝６１ａ，６１ｂが形成されている位置において小さくなっている。

ピストン８０が摩擦係合板３０をＤＲ１方向に押圧したとき、スナップリング５０はピストン８０からの荷重を受けて変形する。具体的には、スナップリング５０は、スプライン溝６３ｋ、係合凹部６４ａ，６４ｃおよびスプライン溝６１ａ，６１ｂの内側に突起するように変形する。かつ、この変形に伴って、スナップリング５０は、ハウジング６０のバックアップ面６２と対向する位置において、ピストン８０側に突起するように変形する。その結果、スナップリング５０は、波の起伏するような凹凸形状に変形する。

このとき、バックアップ面６２のＤＲ３方向長さが小さくなっているために、スナップリング５０の変形量は、図１８に示す従来の例と比較して、大幅に低減されている。そのため、スナップリング５０の変形に伴うフランジ４０、ディスク１０およびプレート２０の変形量も、従来と比較して大きく低減されている。

波形状が小さくなる結果、ディスク１０が図１５中の矢印に示すようにプレート２０に対してＤＲ３方向に相対移動するとき、ディスク１０とプレート２０間に発生する面圧の均一性が向上されている。つまり、プレート２０とフランジ４０との摩擦係合面に発生する摩擦トルクが均一化する。したがって、摩擦トルク特性を安定させることができるので、変速性能を安定させることができ、かつ、耐久性を向上させることができる。

また、図９に示すように、スナップリング５０のピストン８０側の面は、内周面６５の径方向の全長に渡ってフランジ４０と対向している。そのため、摩擦係合板３０がピストン８０により押圧されたとき、フランジ４０にスプライン歯４３ａ，４３ｂが形成されている位置において、スナップリング５０は径方向の全長においてフランジ４０と接触する。スナップリング５０の径方向の全長でフランジ４０を受けるため、スナップリング５０に発生する反り量は低減される。スナップリング５０の反りが小さいので、フランジ４０に発生する反り量も小さくなる。その結果、摩擦係合板３０とフランジ４０、および摩擦係合板３０同士は片当りせずに全面当りする。したがって、摩擦係合板３０間の面圧の均一性をより向上させ、摩擦トルク特性をより安定させることができるので、より変速性能を安定させることができる。

以上説明したように、本実施の形態の摩擦係合装置としてのＢ１ブレーキ６１０は、中空円筒状のハウジング６０と、スナップリング５０とを備える。ハウジング６０の内周面６５の周方向（ＤＲ３方向）に沿って、環状溝６６が形成されている。ハウジング６０の内周面６５の軸方向（ＤＲ１方向）に沿って、スプライン溝６３およびスプライン溝６１が形成されている。スナップリング５０は、環状溝６６に嵌合されている。スプライン溝６３は、環状溝６６よりも溝深さが大きく、環状溝６６を跨ぐように形成されている。スプライン溝６３は、スプライン溝６３と嵌合するプレート２０およびフランジ４０のＤＲ１方向の移動を許容するとともに、ＤＲ３方向の回転を妨げる。スプライン溝６１は、環状溝６６よりも溝深さが大きく、環状溝６６を跨ぐように形成されている。

このようにすれば、スナップリング５０がハウジング６０に押圧されたとき、スナップリング５０はスプライン溝６１（６１ａ，６１ｂ）の内側に突起するように変形することができる。その結果、スナップリング５０が波状に変形する変形量を低減することができるので、Ｂ１ブレーキ６１０の摩擦トルクの均一性を向上させて、変速性能の悪化を容易に抑制することができる。

ハウジング６０の内周面６５にスプライン溝６１を形成することで変速性能の悪化を抑制できるので、従来の摩擦係合装置に新たな部材を追加する必要はなく、また、新たな部材のためのスペースを必要とすることもない。さらに、ハウジング６０がダイキャストにより成形される場合、鋳型の形状を変更することによりスプライン溝６１を簡単に形成することができ、製造コストの上昇なく変速性能の悪化を抑制することができる。

スプライン溝６１は、スプライン溝６３よりも溝深さが小さく形成されている。このようにすれば、径方向の厚みが相対的に小さくスプライン溝６３と同等の溝深さのスプライン溝を形成できないハウジング６０の薄肉部６７にも、スプライン溝６１を形成することができる。したがって、ハウジング６０が薄肉部６７を有する場合でも、確実にスナップリング５０が波状に変形する変形量を低減することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。この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。

本発明の一実施の形態に係る摩擦係合装置が適用される自動変速機の構成を示すスケルトン図である。 図１に示す自動変速機における、各変速ギヤ段と、各クラッチおよび各ブレーキの作動状態との関係を表した作動表である。 摩擦係合装置の構成を示す断面模式図である。 ディスクの形状を示す模式図である。 プレートの形状を示す模式図である。 フランジの形状を示す模式図である。 スナップリングの形状を示す模式図である。 摩擦係合装置を備える自動変速機の概略図である。 小スプライン溝が形成されている断面における摩擦係合装置の断面模式図である。 小スプライン溝が形成されている付近のハウジングを拡大して示す斜視図である。 ハウジングの内部にスナップリングが設けられている軸方向位置における、ハウジングとスナップリングとの断面模式図である。 ハウジングの内部にフランジが設けられている軸方向位置における、ハウジングとフランジとの断面模式図である。 フランジの外周部に形成されたスプライン歯の形状を示す概略斜視図である。 フランジの外周部に形成された他のスプライン歯の形状を示す概略斜視図である。 摩擦係合装置の摩擦係合板を展開した模式図である。 従来の摩擦係合装置の構成を示す断面模式図である。 従来の摩擦係合装置を備える自動変速機の概略図である。 従来の摩擦係合装置の摩擦係合板を展開した模式図である。 従来のフランジとスナップリングとの位置関係の、ピストンにより押圧された状態での一例を示す断面模式図である。

符号の説明

１ 自動変速機、１０ ディスク、１１，２１，４１ 円環板部、１２ 摩擦材、１３ スプライン歯、１８，２８ 表面、１９，２９ 裏面、２０ プレート、２２，２２ａ〜２２ｋ，４２，４２ａ〜４２ｋ，４３，４３ａ，４３ｂ スプライン歯、２５，４５ 外縁、３０ 摩擦係合板、４０ フランジ、４４，４４ａ〜４４ｃ 係合凸部、４６ 側面、５０ スナップリング、５１ リングプレート部、５２ 切欠き部、５３ 突起部、６０ ハウジング、６１，６１ａ，６１ｂ，６３，６３ａ〜６３ｋ スプライン溝、６２ バックアップ面、６４，６４ａ〜６４ｃ 係合凹部、６５ 内周面、６６ 環状溝、６７ 薄肉部、６８ 厚肉部、６９ａ，６９ｂ 周辺干渉物、７０ ハブ、８０ピストン、Ｄ１，Ｄ２ 歯たけ、Ｔ１，Ｔ２ 歯厚。

Claims (4)

1. 内周面の周方向に環状溝が形成され、前記内周面の軸方向に第一スプライン溝および第二スプライン溝が形成されており、径方向の厚みが相対的に大きい厚肉部と、径方向の厚みが相対的に小さい薄肉部とを有する、中空円筒状のハウジング部と、
   前記環状溝に嵌合されたスナップリングとを備え、
   前記第一スプライン溝は、前記厚肉部に形成されており、前記環状溝よりも溝深さが大きく、前記環状溝を跨ぐように形成されており、前記第一スプライン溝と嵌合する前記ハウジング側の摩擦係合要素の前記軸方向の移動を許容するとともに前記軸回りの回転を妨げ、
   前記第二スプライン溝は、前記薄肉部に形成されており、前記第一スプライン溝よりも溝深さが小さく、前記環状溝よりも溝深さが大きく、前記環状溝を跨ぐように形成されている、摩擦係合装置。
2. 前記ハウジング部の内部に前記ハウジング部から離れて配置され、前記ハウジング部に対し相対回転可能に設けられた回転部材と、
   前記内周面の径方向に沿って延在する表面を有し、前記軸方向に移動可能であるように前記ハウジング部に支持された、平板状の第一摩擦板と、
   前記第一摩擦板と対向して設置され、前記軸方向に移動可能であるように前記回転部材に支持された、平板状の第二摩擦板と、
   前記第一摩擦板および前記第二摩擦板を前記軸方向に押圧して摩擦係合させるピストン部材と、
   前記軸方向に移動可能であるように前記ハウジング部に支持され、前記ピストン部材との間に前記第一摩擦板および前記第二摩擦板を挟持するフランジ部材とをさらに備え、
   前記スナップリングは、前記ピストン部材が前記第一摩擦板および前記第二摩擦板を押圧するとき前記フランジ部材と当接して前記フランジ部材の前記軸方向の移動を妨げ、
   前記フランジ部材の外周部には、前記径方向外側へ突起する第一スプライン歯が形成されており、
   前記第一摩擦板の外周部には、前記径方向外側へ突起する第二スプライン歯が形成されており、
   前記第一スプライン歯および前記第二スプライン歯が前記第一スプライン溝にスプライン嵌合して、前記フランジ部材および前記第一摩擦板の前記軸方向の移動を許容するとともに、前記フランジ部材および前記第一摩擦板の前記軸回りの回転を妨げる、請求項１に記載の摩擦係合装置。
3. 前記フランジ部材の外周部には、前記第一スプライン歯および前記第二スプライン歯の歯たけよりも歯たけの小さい第三スプライン歯がさらに形成されており、
   前記第三スプライン歯は前記第二スプライン溝とスプライン嵌合する、請求項２に記載の摩擦係合装置。
4. 前記第三スプライン歯の歯厚は、前記第一スプライン歯および前記第二スプライン歯の歯厚よりも小さい、請求項３に記載の摩擦係合装置。

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