JP5315375B2

JP5315375B2 - 多板式摩擦係合機構

Info

Publication number: JP5315375B2
Application number: JP2011071392A
Authority: JP
Inventors: 裕介中野; 克也小林
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: US20120247913A1; KR101288218B1; CN102734344A; EP2505866A2; CN102734344B; EP2505866A3; JP2012207675A; KR20120112061A; US8752686B2

Description

本発明は、自動変速機のクラッチ・ブレーキに用いられる多板式摩擦係合機構に関する。

自動変速機のクラッチ・ブレーキにおいては、同軸に配置される２つの部材（クラッチの場合は双方が回転要素、ブレーキの場合は一方が回転要素で他方が非回転要素）を連結するために、多板式摩擦係合機構が用いられている。

多板式摩擦係合機構においては、複数の摩擦プレートが２つの部材それぞれに軸方向に摺動自在に取り付けられ、かつ、２つの部材の摩擦プレートが交互に配置される。そして、２つの部材の摩擦プレートを油圧ピストンによって互いに押し付けると、２つの部材が摩擦プレートを介して連結される。

特開平７−１２２２１号公報

しかしながら、上記構成の多板式摩擦係合機構においては、締結状態を維持するには、オイルポンプを駆動し、油圧ピストンを変位させる油室に油圧を常時供給する必要があり、自動変速機を搭載した車両の燃費が悪化するという問題があった。

また、油圧を常時供給する場合は、油圧を受けて軸方向及び径方向に変形することによって対向する部材への押し付け力を発生するシールリングが常時押し付けられることになり、シールリングの摺動摩擦力によっても燃費が悪化する。

特許文献１は、非締結状態においてスプリングの付勢力を利用して摩擦プレート同士のクリアランスを確保し、これによって非締結状態における摩擦プレート同士のフリクションを低減し、車両の燃費を向上させているが、締結状態を維持するためにはオイルポンプを駆動して油室に常時油圧を供給する必要があることには変わりがない。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、締結状態において油圧ピストンを変位させる油室に供給する油圧を減らし、自動変速機を搭載した車両の燃費を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、同軸に配置される第１部材及び第２部材を連結する多板式摩擦係合機構であって、前記第１部材に対して軸方向に摺動自在に取り付けられる複数の第１摩擦プレートと、前記第２部材に対して軸方向に摺動自在に取り付けられ、前記複数の第１摩擦プレートと交互に配置される複数の第２摩擦プレートと、前記第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートに対して直交方向に変位可能に配置され、径方向に延出する第１受圧部を有するクラッチピストンと、前記第２部材に対して相対回転不能かつ軸方向に変位可能に設けられ、径方向に延出する第２受圧部と、前進したときに前記第１部材に係合し前記第１部材と前記第２部材とを相対回転不能に係合させる係合部と、を有するジョイントピストンと、前記第１受圧部に油圧を作用させる第１油室と、前記第１油室に連通し、前記第１油室に油圧を供給すると前記第１油室に遅れて油圧が供給されて前記第２受圧部に油圧を作用させる第２油室と、を備えたことを特徴とする多板式摩擦係合機構が提供される。

上記態様によれば、締結状態において第１油室に油圧を供給する必要がなくなるので、第１油室に供給する油圧を減少させることができ、また、第１油室に供給する油圧を減少させることでシールリングの変形を抑えて押し付け力を減少させ、摺動摩擦力を減らすことができるので、自動変速機を搭載した車両の燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る多板式摩擦係合機構の断面図である。スプライン嵌合部を径方向から見た図である。多板式摩擦係合機構の締結動作を説明するための図である。多板式摩擦係合機構の締結動作を説明するための図である。多板式摩擦係合機構の締結動作を説明するための図である。多板式摩擦係合機構の締結動作を説明するための図である。多板式摩擦係合機構の締結動作を説明するための図である。多板式摩擦係合機構の解放動作を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る多板式クラッチ１の断面図である。多板式クラッチ１は、自動変速機の変速機ケース内に配置され、ドリブンプレート２とドライブプレート３とを締結することによって、同軸上に配置されたクラッチハブ４とクラッチドラム５とを一体回転可能に連結する摩擦係合機構である。

クラッチハブ４は、図中右側が開口した筒状の部材で、図示しない回転要素（軸、ギヤ等）に連結される。

クラッチドラム５は、図中左側が開口し、内側に折り返し部５ａを有する筒状の部材である。クラッチドラム５は、折り返し部５ａにおいて、変速機内部に固定されたドラムサポート６に設けられたシールリング２５を介して回転自在に支持される。クラッチドラム５は、図示しない別の回転要素（軸、ギヤ等）に連結され、当該別の回転要素から入力される回転をドリブンプレート２及びドライブプレート３を介してクラッチハブ４に伝達する。

クラッチハブ４の外周には軸方向に延びるスプラインが形成されており、スプラインには複数枚のドリブンプレート２が軸方向に摺動自在に嵌合している。同様に、クラッチドラム５の内周にも軸方向に延びるスプラインが形成されており、スプラインには複数枚のドライブプレート３が軸方向に摺動自在に嵌合している。

ドリブンプレート２は金属製の円盤であり、両面に摩擦材が張り合わされている。ドライブプレート３は金属製の円盤である。ドリブンプレート２とドライブプレート３とは交互に、すなわち入れ子に配置される。

クラッチドラム５のスプライン溝にはさらにリテーニングプレート７が嵌合している。リテーニングプレート７の図中左方向の変位は、スナップリング８によって規制される。

また、クラッチハブ４の内周には軸方向に延びるスプライン４ｓが形成されており、クラッチハブ４とクラッチドラム５とを締結する時に、後述するジョイントピストン１３の係合部１３ｅに形成されるスプライン１３ｓが嵌合する（これについては後述する。）。

クラッチドラム５の内部には、テンションプレート１１、クラッチピストン１２、ジョイントピストン１３、座面プレート１４が収容されている。クラッチドラム５とクラッチピストン１２との間、クラッチピストン１２とジョイントピストン１３との間、ジョイントピストン１３と座面プレート１４との間には、それぞれ第１油室２１、第２油室２２、第３油室２３が画成される。

テンションプレート１１は、ドリブンプレート２及びドライブプレート３とクラッチピストン１２との間に介装され、多板式クラッチ１が解放状態にあるときに両者の距離を一定に保持する。

クラッチピストン１２は、ピストン部１２ｐと、ピストン部１２ｐから径方向に延出する第１受圧部１２ｒとを有する。第１受圧部１２ｒの外周及び内周にはそれぞれ凹溝１２ｇが形成され、凹溝１２ｇにはＤリング１５が収容されている。

第１受圧部１２ｒには、第１油室２１と第２油室２２とを連通する連通孔１２ｔが形成されており、連通孔１２ｔの内部にはボール３１と、スプリング３２が収容される。連通孔１２ｔの第１油室２１側が絞られてシート面３３となっており、スプリング３２によって付勢されたボール３１がシート面３３に着座する。ボール３１、スプリング３２及びシート面３３は逆止弁として機能し、第１油室２１の油圧がスプリング３２の付勢力によって決まる開弁圧を超えると、ボール３１がシート面３３から離れ、連通孔１２ｔを介して第１油室２１から第２油室２２への油圧の供給が許容される。

クラッチハブ４とクラッチドラム５の回転同期は、クラッチピストン１２をドリブンプレート２及びドライブプレート３に対して直交方向に変位させて、テンションプレート１１を圧縮し、さらにドリブンプレート２とドライブプレート３とを摺接させることで行われる。

ジョイントピストン１３は、第２受圧部１３ｒと係合部１３ｅとを有する。ジョイントピストン１３は、内周側がクラッチドラム５とスプライン嵌合しており、クラッチドラム５に対して軸方向に変位可能かつ相対回転不能になっている。また、外周側にはオイルシール１３ｏが装着されており、オイルシール１３ｏを介してクラッチピストン１２のピストン部１２ｐに摺接する。

係合部１３ｅは、第２受圧部１３ｒから軸方向に延出している。係合部１３ｅの端部外周には軸方向に延びるスプライン１３ｓが形成され、端部内周には周方向に延びる凹溝１３ｇが形成される。凹溝１３ｇにはシール材で被覆された、係合部１３ｅの内周よりも小さな内径のスナップリング１８が収容される。

クラッチハブ４とクラッチドラム５との回転方向の係合は、クラッチハブ４とクラッチドラム５とが回転同期、又は、略回転同期した状態で、係合部１３ｅのスプライン１３ｓをクラッチハブ４の内周のスプライン４ｓに係合させることで行われる。

図２は、クラッチハブ４のスプライン４ｓと係合部１３ｅのスプライン１３ｓとを径方向からみた図である。スプライン４ｓ、１３ｓは、対向する側にテーパ面を有しており、両者を近づけるとテーパ面同士が接触し、スプライン４ｓ、１３ｓが噛み合うように、クラッチハブ４とクラッチドラム５との回転方向（図中上下方向）の位置合わせが自動的になされる。

図１に戻り、座面プレート１４は、図中右側が開いた筒状の部材で、クラッチドラム５と一体に設けられる。座面プレート１４とジョイントピストン１３との間にはリターンスプリング１９が介装される。また、座面プレート１４の外周には、スナップリング１８の内径よりも大きな外径を有する隆起部１４ｐと、隆起部１４ｐの両側に形成されスナップリング１９の内径に等しい外径を有する解放側保持部１４ｓｒ、締結側保持部１４ｓｅとを有するカム面１４ｃが形成される。

なお、以下の説明において、クラッチピストン１２及びジョイントピストン１３がドリブンプレート２及びドライブプレート３に近づくことを「前進する」と表現し、離れることを「後退する」と表現する。また、ドリブンプレート２及びドライブプレート３に近づく方向を「締結方向」と表現し、離れる方向を「解放方向」と表現する。

クラッチドラム５の折り返し部５ａには、クラッチドラム５の内側と外側を連通する第１油路５１、第２油路５２がそれぞれ形成されている。第１油室２１には、ドラムサポート６に形成された油路６１から第１油路５１を介してアプライ圧を供給することができる。第３油室２３には、ドラムサポート６に形成された油路６２から第２油路５２を介してリリース圧を供給することができる。アプライ圧、リリース圧は図示しないオイルポンプの吐出圧を元圧として図示しない油圧制御回路によって調圧される。

油路５１、５２の両側には、凹溝６４がそれぞれ形成されており、凹溝６４にはそれぞれシールリング２５が収容されている。シールリング２５は、油路５１、５２、６１、６２の油圧を受けて軸方向及び径方向に変形し、ドラムサポート６に押し付けられることで、クラッチドラム５とドラムサポート６との間をシールする。

続いて上記多板式クラッチ１の締結・解放動作について説明する。

図３Ａ〜３Ｅは多板式クラッチ１が解放状態から締結状態に変化する場合の動作を示している。

多板式クラッチ１を締結するには、まず、油路５１、６１を介して、第１油室２１にアプライ圧を供給する（図３Ａ)。

すると、クラッチピストン１２が前進し、テンションプレート１１が圧縮され、さらに、ドリブンプレート２及びドライブプレート３が互いに押し付けられて締結する(図３Ｂ)。これにより、クラッチハブ４とクラチドラム５との回転が同期する。

また、クラッチピストン１２とともにジョイントピストン１３が前進し、スナップリング１８が解放側保持部１４ｓｒから出て隆起部１４ｐに乗り上げ、これによってジョイントピストン１３の自由に前進することができるようになる。

ドリブンプレート２とドライブプレート３との間のクリアランスがゼロになってクラッチピストン１２が停止すると、第１油室２１の油圧が上昇し、スプリング３２の付勢力に対向してボール３１がシール面３３から離れる（図３Ｃ）。これによって、第１油室２１と第２油室２２とが連通孔１２ｔを介して連通し、第１油室２１から第２油室２２に油圧が供給される。

上記の通り、この状態では、ジョイントピストン１３は自由に前進することができるので、第２油室２２への油圧の供給を受けてジョイントピストン１３は前進する。

クラッチハブ４とクラッチドラム５の回転が同期しているので、係合部１３ｅのスプライン１３ｓがクラッチハブ４のスプライン４ｓに近づくと、回転方向の位置合わせが自動でなされた後、両者が係合し、これによってクラッチハブ４とクラッチドラム５とが回転方向に相対回転不能に係合する（図３Ｄ）。

また、スナップリング１８が締結側保持部１４ｓｅに嵌り、これによってジョイントピストン１３の後退が規制される。

その後、アプライ圧の供給が停止され（図３Ｅ）、第１油室２１の油圧は最終的にはゼロになるが、スプライン４ｓ、１３ｓが係合しており、また、ジョイントピストン１３の解放方向の位置がスナップリング１８によって規制されているので、クラッチハブ４とクラッチドラム５の締結状態は維持される。すなわち、第１油室２１への油圧の供給は一時的である。

図４は、多板式クラッチ１が締結状態から解放状態に変化する場合の動作を示している。

多板式クラッチ１を解放するには、油路５２、６２から第３油室２３にリリース圧を供給する（図４）。すると、まず、スナップリング１８が締結側保持部１４ｓｅから出て隆起部１４ｐに乗り上げ、これによってジョイントピストン１３が自由に後退できるようになる。

そして、ジョイントピストン１３が後退し、係合部１３ｅのスプライン１３ｓとクラッチハブ４のスプライン４ｓとの係合が解除される。次いで、クラッチピストン１２が後退し、ドリブンプレート２とドライブプレート３との締結も解除される。

その後、リリース圧の供給が停止され、第３油室２３の油圧は最終的にはゼロになるが、クラッチハブ４とクラッチドラム５の解放状態は維持される。すなわち、第３油室２３への油圧の供給は一時的である。

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、締結状態において第１油室２１に油圧を供給する必要がなく、第１油室２１に油圧を供給する油圧を減らして、自動変速機が搭載される車両の燃費を向上させることができる（請求項１〜４に対応する効果）。

また、第１油室２１に供給する油圧が減ると、シールリング２５の変形が抑えられて押し付け力が減り、シールリング２５とドラムサポート６との間の摺動摩擦力が減るので、これによっても燃費を向上させることができる（請求項１〜４に対応する効果）。

なお、本実施形態によれば、解放状態において第３油室２３に油圧を供給する必要もない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態は本発明を多板式クラッチ１に適用した例であるが、締結される一方の要素が回転要素、他方の要素が非回転要素であるブレーキにも適用することができる。

また、上記実施形態では、締結状態及び解放状態で油圧の供給を停止し、第１油圧２１及び第３油室２３の油圧をゼロにしているが、油圧を減少させるだけであってもよい（減少後の油圧はゼロ以上の油圧）。

１多板式クラッチ（多板式摩擦係合機構）
２ドリブンプレート（第１摩擦プレート）
３ドライブプレート（第２摩擦プレート）
４クラッチハブ（第１部材）
４ｓスプライン
５クラッチドラム（第２部材）
１２クラッチピストン
１２ｔ連通孔
１２ｒ第１受圧部
１３ジョイントピストン
１３ｓスプライン
１３ｒ第２受圧部
１３ｅ係合部
２１第１油室
２２第２油室
２３第３油室

Claims

同軸に配置される第１部材及び第２部材を連結する多板式摩擦係合機構であって、
前記第１部材に対して軸方向に摺動自在に取り付けられる複数の第１摩擦プレートと、
前記第２部材に対して軸方向に摺動自在に取り付けられ、前記複数の第１摩擦プレートと交互に配置される複数の第２摩擦プレートと、
前記第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートに対して直交方向に変位可能に配置され、径方向に延出する第１受圧部を有するクラッチピストンと、
前記第２部材に対して相対回転不能かつ軸方向に変位可能に設けられ、径方向に延出する第２受圧部と、前進したときに前記第１部材に係合し前記第１部材と前記第２部材とを相対回転不能に係合させる係合部と、を有するジョイントピストンと、
前記第１受圧部に油圧を作用させる第１油室と、
前記第１油室に連通し、前記第１油室に油圧を供給すると前記第１油室に遅れて油圧が供給されて前記第２受圧部に油圧を作用させる第２油室と、
を備えたことを特徴とする多板式摩擦係合機構。
請求項１に記載の多板式摩擦係合機構であって、
前記係合部は、スプラインであり、前記第１部材に形成された別のスプラインと係合することによって前記第１部材と前記第２部材とが相対回転不能に係合される、
ことを特徴とする多板式摩擦係合機構。
請求項１又は２に記載の多板式摩擦係合機構であって、
前記第２油室は前記第１受圧部と前記第２受圧部との間に画成され、
前記第１油室と前記第２油室とは、前記第１受圧部に形成された連通孔を介して連通し、前記連通孔には前記第１油室の油圧が開弁圧まで上昇した時に開く弁が設けられる、
ことを特徴とする多板式摩擦係合機構。
請求項１から３のいずれか一つに記載の多板式摩擦係合機構であって、
前記係合部が前記第１部材に係合した状態において、前記ジョイントピストンの後退を規制する規制機構をさらに備えたことを特徴とする多板式摩擦係合機構。