JP5295893B2 - 湿式油圧クラッチのピストンチェックバルブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機等に使用される湿式油圧クラッチのピストンチェックバルブ構造に関する。

自動変速機や無段変速機等に用いられる湿式油圧クラッチには、油圧室の遠心油圧を逃がすために、ドレインへの連通孔をピストンに設け、この連通孔を開閉するボールを具えているものがある。

しかし、上記構造においては、弁体を兼ねるボールが、遠心力に応じて動くことにより連通孔を開閉する仕組みとなっており、しかも、構造上、ボールの動きを拘束するのは油圧のみであるため、ボールの動きが安定せず、特に、低制御油圧下において、作動が不安定で、クラッチのオン作動時の応答が遅いという問題がある。

しかも、連通孔の開閉を行う弁体がボールそのものであるため、遠心油圧解放特性の設計自由度が制限されるという問題がある。具体的には、連通孔を開放する力を決定するボール径とシート角度が、油圧とボール着座面積により求められるボール押付荷重とそれぞれ関連しているために、その中での最適バランスによって仕様を決めざるを得ない構造となっている。

従来技術として、特許文献１があり、この発明では、ピストンの油圧室側側面に薄板状の制御体をリベットで固定し、ボールの動きを、或る程度、制御するようにしている。

特開平１−１７２６３６号公報

しかし、この先行技術においても、連通孔の開閉を行う弁体は依然としてボールそのものであるため、従来のチェックバルブ機構に内在する上記のような課題は解決されていない。

近年、ユニット商品性の向上に対応した高度な油圧制御応答性の要求に応えるため、クラッチにおける遠心油圧の影響を排除する手段として、キャンセラー機構が多く採用されている。キャンセラー機構は、クラッチ締結用ピストンの反圧力側に油を溜める空間を形成し、遠心油圧による荷重を完全に相殺する機構である。
しかし、キャンセラー機構は、遠心油圧による荷重を発生させない効果を有するものの、ボール構造に比べて、部品点数が多いためコストパフォーマンスに劣り、また、油を溜めるための余計なスペースが必要、という問題がある。

そこで、本発明は、従来のボールそのものが連通孔を開閉する弁体である構造を廃止し、連通孔を開閉する弁体としては別に帯板状弾性体を使用し、一方、遠心力でボールが帯板状弾性体側に転がり、その力が帯板状弾性体を押し開けることによって連通孔を開く構造とすることで、低制御油圧下においても安定したピストン作動応答性が得られ、設計自由度が高い、湿式油圧クラッチのピストンチェックバルブ構造を提供することをその目的とする。

本発明は、ドラム内に摩擦板とメーティングプレートが交互に配置され、前記ドラムとピストンの間に油圧室が形成され、前記ピストンの押圧により前記摩擦板とメーティングプレートが係合することによりトルクが伝達される湿式油圧クラッチにおいて、
前記湿式油圧クラッチは、前記ピストンに形成された連通孔、ボールポケット、
前記ボールポケットに配設されたボール、及び前記ピストンの前記油圧室側に固定され前記連通孔を密閉する帯板状弾性体を有し、
前記ボールポケットの少なくとも径方向外側の側面が前記油圧室に向けて拡開され、該ボールポケットは、前記ボールに遠心力が作用しないときは、前記帯板状弾性体に前記ボールによる荷重がかからない深さであり、
前記帯板状弾性体は、前記連通孔を塞ぐ方向に予荷重が加えられており、
前記ボールに遠心力が作用したとき、該ボールが前記ポケット内を前記帯板状弾性体側に転がり、該帯板状弾性体を押し開けることによって前記連通孔を開くことを特徴とする湿式油圧クラッチのピストンチェックバルブ構造により、前記課題を解決した。
前記帯板状弾性体は、形状の異なる弾性体部と弁体部からなるものとしてもよい。

本発明によると、連通孔を開閉する弁体としては帯板状弾性体を使用し、ボールが遠心力に基づいて帯板状弾性体側に転がり出し、その力で帯板状弾性体を押し開ける構造とすることで、低油圧制御下におけるボールの動きが安定し、低油圧制御下では連通孔が開放されないため、安定したピストン作動応答性を得ることができる。従って、低油圧制御下での正確な動作が必要とされるシステムでも、キャンセラー機構よりも部品数が少ないボール構造による対応が可能となり、部品にかかるコストが低減される上に、クラッチの軽量化を実現できる。また、キャンセラー機構で必要とされる油を溜めるためのスペースも不要であることから、余分なスペースをとらない。さらに、連通孔を開閉する弁体にボールを使用しないことにより、連通孔の大きさとボールの大きさを関連させることなく、自由に決められるため、遠心油圧解放特性の設計自由度が向上し、キャンセラー機構でのみ成立していたシステムへの拡大適用が可能となる。

本発明のピストンチェックバルブ構造を採用した湿式油圧クラッチの縦断面図で、（ａ）は全体図、（ｂ）はピストンの拡大縦断面図。 本発明のピストンチェックバルブ構造の遠心油圧解放時における作動状態を示した要部の縦断面図。 本発明と従来技術の構造の差を示した部分断面図で、（ａ）は従来技術の場合、（ｂ）は本発明の場合の部分断面図。 本発明のピストンチェックバルブ構造と従来技術を比較した図。 （ａ）と（ｂ）は、帯板状弾性体の異なる実施形態の平面図。

以下、添付図面１〜５を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１の（ａ）は、本発明のピストンチェックバルブ構造を採用した湿式油圧クラッチの縦断面図、図１の（ｂ）は、ピストンの拡大縦断面図、図２は、ピストンチェックバルブ構造の遠心油圧解放時における作動状態を示した要部の縦断面図、図３は、本発明と従来技術の構造の差を示した部分断面図で、（ａ）は従来技術の場合、（ｂ）は本発明の場合の部分断面図、図４は、本発明のピストンチェックバルブ構造と従来技術を比較した図である。

まず、図１に示す、湿式油圧クラッチ１０について説明する。なお、図１はクラッチ１０のオフ状態の図であるため、油圧室４５は最小になっている。
湿式油圧クラッチ１０は、ドラム４０、ドラム４０内に交互に配置された摩擦板４２とメーティングプレート４４、及び戻しばね４６を具え、クラッチがオンの時は、油圧室４５に、図示しないポンプから圧油が供給されることによりピストン３０が左方向に押圧され、摩擦板４２とメーティングプレート４４は摩擦係合し、トルクが伝達される。戻しばね４６は縮められる。クラッチ１０がオフに切換えられたときは、戻しばね４６はピストン３０を押し戻す。

ピストン３０には、油圧室４５からドレインへの連通孔２２が軸方向に開けられ、ボール２４を配置するボールポケット２６が油圧室４５側に形成される。連通孔２２を密閉してシールするために、帯板状弾性体２８がピストン３０にリベット２９により固定される。帯板状弾性体２８及びリベット２９がドラム４０に干渉しないようにするため、ピストン３０には、凹み３２が設けられ、ここに、チェックボール機構が収納されるようになっている。帯板状弾性体２８としては、板状のばねを用いるのが好適であり、連通孔２２をシールする効果を高め、確実に連通孔２２を塞ぐことができるように、予荷重を加えてもよい。帯板状弾性体２８に予荷重を加えるには、予め弾性変形を与えておく方法のほか、連通孔２２の周辺を僅かに隆起させてもよい。なお、連通孔２２、ボールポケット２６、及び帯板状弾性体２８は径方向に整列して設けられている。

ボールポケット２６は、ボール２４が遠心力に基づいて動いたとき、帯板状弾性体２８を押して連通孔２２を開くことができるだけのスペースを持たせ、少なくとも、ボールポケット２６の径方向外側の側面が油圧室４５に向けて拡開する形状とする。ボールポケット２６の径方向内側の側面は、フラットでよい。なお、ボールポケット２６の径方向外側の側面の径方向の断面は、必ずしも、円弧状である必要はなく、ボールの横方向移動が拘束されれば、コの字状であってもよい。また、ボールポケット２６は、ボール２４に遠心力が作用しないときは、帯板状弾性体２８にボール２４による荷重がかからない深さにする必要がある。

上記構造において、連通孔２２から遠心油圧の解放が行なわれる場合は、遠心力により、ボールポケット２６の径方向外側の側面の傾斜に沿って、ボール２４が帯板状弾性体２８側に動かされる。これにより、帯板状弾性体２８に油圧室４５方向へ開弁力がかかり、図２に示すように、帯板状弾性体２８が連通孔２２から離されるため、油圧室で発生した遠心油圧は、連通孔２２から解放される。

ボール２４に作用する遠心力が比較的小さいときは、帯板状弾性体２８により連通孔２２は確実に塞がれる。これにより、低速回転においては、クラッチオンの作動応答性が良くなる。また、ボールポケット２６は、遠心力がボール２４に作用しないときは、帯板状弾性体２８にボール２４による荷重がかからない深さであるため、遠心油圧の解放が必要になるだけの遠心力がボール２４に加わらない限り、連通孔２２が開放されることはない。

図３は、本発明と従来技術の構造の差を示した図である。左の従来技術（ａ）では、ボール２４自体が、直接、弁体として連通孔２２を開閉するため、連通孔２２の斜面角度θとボール２４の径、ボールの作動半径Ｒで決定される開弁力と、同、遠心油圧による閉弁力を計算した上で、両者の最適バランス設計を要求されるため、自由な設計はできず、汎用性に欠ける。右の本発明（ｂ）では、ボール２４が弁体の帯板状弾性体２８を動作させて連通孔２２を開閉するため、連通孔２２とボール２４の大きさを互いに関連させることなく、自由に決めることができ、設計における自由度に優れる。

図４は、本発明のピストンチェックバルブ構造と従来技術の動作を比較した図である。図４を参照すると、従来技術と本発明の差が明らかとなる。

まず、クラッチの低速回転時について考えると、従来技術の場合は、ボール２４の動きを閉回路拘束する油圧力のないクラッチオフ時、ボール２４はボールシートに着座できず、ボールポケット２６内を不安定に動いているため、連通孔２２は開いたままである。従って、クラッチオンの信号が出されても、油圧が作用して、ボール２４によって連通孔２２が塞がれる迄は、実際には、クラッチオンにならない。その分、応答性が悪くなる。一方、本発明では、連通孔２２は、帯板状弾性体２８により、確実に塞がれているから、直ちに、クラッチオンとすることができる。

次に、クラッチの高速回転時について考えると、この場合は、遠心油圧が戻しばね４６の作動を妨げる程度が大きいため、連通孔２２が開かれる必要があり、ここでは、従来技術と本発明の間には、大きな差はない。本発明の場合は、クラッチ軸の回転数が図４の「バルブ開放位置」を越えると、開弁力が遠心油圧による荷重を上回る結果、バルブが開き、戻しばね４６により、ピストン３０は元の位置に戻される。
なお、帯板状弾性体２８に加える予荷重を大きくすると、図４の「バルブ開放位置」は右方向に移動する。

なお、帯板状弾性体２８は、図５（ａ）のように単純な帯板状でなく、図５（ｂ）の帯板状弾性体２８’のように、弾性体部２８Ａと弁体部２８Ｂで形状を変えてもよい。図５（ａ）のように単純な帯板状では、固定点から先端まで弾性が一定であるが、図５（ｂ）のように、弾性体としての機能が不要な弁体部２８Ｂと撓み機能が必要な弾性体部２８Ａで形状を異ならせることにより、弾性体部２８Ａを撓み易くして、より良好な開弁機能を付与することができる。

以上説明したように、本発明のピストンチェックバルブ構造によれば、低制御油圧下では、帯板状弾性体により常時安定して連通孔が塞がれ、安定したクラッチのオン作動性を得ることができる。一方、高速回転時は、遠心油圧を解放して、クラッチを確実にオフとすることができる。従って、低油圧制御下での正確な動作が必要とされるシステムでも、キャンセラー機構よりも部品数が少ないチェックボール構造を採用できるため、コストの低減化及びクラッチの軽量化が可能となる。また、キャンセラー機構で必要とされる油を溜めるためのスペースも不要のため、余分なスペースをとらない。さらに、連通孔とボールの大きさを互いに関連させることなく、自由に決めることができるため、遠心油圧解放特性の設計自由度が向上し、キャンセラー機構でのみ成立していたシステムへの拡大適用が可能となる。

１０ 湿式油圧クラッチ
２２ 連通孔
２４ ボール
２６ ボールポケット
２８，２８’ 帯板状弾性体
２８Ａ 弾性体部
２８Ｂ 弁体部
３０ ピストン
４０ ドラム
４２ 摩擦板
４４ メーティングプレート
４５ 油圧室

Claims (2)

1. ドラム内に摩擦板とメーティングプレートが交互に配置され、前記ドラムとピストンの間に油圧室が形成され、前記ピストンの押圧により前記摩擦板とメーティングプレートが係合することによりトルクが伝達される湿式油圧クラッチにおいて、
   前記湿式油圧クラッチは、前記ピストンに形成された連通孔、ボールポケット、
   前記ボールポケットに配設されたボール、及び前記ピストンの前記油圧室側に固定され前記連通孔を密閉する帯板状弾性体を有し、
   前記ボールポケットの少なくとも径方向外側の側面が前記油圧室に向けて拡開され、該ボールポケットは、前記ボールに遠心力が作用しないときは、前記帯板状弾性体に前記ボールによる荷重がかからない深さであり、
   前記帯板状弾性体は、前記連通孔を塞ぐ方向に予荷重が加えられており、
   前記ボールに遠心力が作用したとき、該ボールが前記ポケット内を前記帯板状弾性体側に転がり、該帯板状弾性体を押し開けることによって前記連通孔を開くことを特徴とする、
   湿式油圧クラッチのピストンチェックバルブ構造。
2. 前記帯板状弾性体が形状の異なる弾性体部と弁体部からなる、請求項１の湿式油圧クラッチのピストンチェックバルブ構造。

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