JP5652914B2 - 静止シリンダ型クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は無段変速機（ＣＶＴ）や有段自動変速機（ＡＴ）などに用いられる静止シリンダ型クラッチ装置に関する。

一般に、無段変速機等に用いられるクラッチ装置は、入出力回転部材を構成するハブおよびドラムと、ハブの外周とドラムの内周との間に配設されたクラッチ板と、油圧を受けてクラッチ板を締結させるピストンとで構成されている。静止シリンダ型クラッチ装置は、ピストンが固定部材に設けられており、ピストンの押圧力はスラストベアリングを介して回転するクラッチ板に伝達される（例えば、特許文献１、２を参照。）。

特開２００７−１１３６８４号公報 特許第３８５２１４３号公報

静止シリンダ型クラッチ装置では、スラストベアリングのレースは、その外周部に設けられた爪片をキャリア内の雌インボリュートスプラインに係合させることで、ドラム、および／またはキャリアと一体に回転させるようにしている。

ところが、図１１に示すように、キャリア７０の雌インボリュートスプライン７１の噛合い面７２が傾斜しているのに対し、レース８０の爪片８１が、根元から半径方向に真直ぐ立ち上がっているため、爪片８１のエッジ８１ａが雌インボリュートスプライン７１の噛合い面７２に当接する。特に、シフトレンジの切替等により、レース８０とキャリア７０の相対回転方向が反転する際に、爪片８１のエッジ８１ａが雌インボリュートスプライン７１の噛合い面７２に衝突することから、雌インボリュートスプライン７１が磨耗するおそれがある。また、軽量化のために、キャリア７０にアルミニュウム合金等の軽合金が採用されれば、上記磨耗が更に促されるおそれがある。

本発明は既述の問題に鑑みて創案されたものであり、スラストベアリングのレースの外周部に設けられた爪片と当接することによってキャリア等の回転体側が摩耗してしまうことを抑制する静止シリンダ型クラッチ装置を提供することを目的する。

上述の課題を解決するための手段として、本発明の静止シリンダ型クラッチ装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明の静止シリンダ型クラッチ装置は、入力軸回りに回転する回転体内に形成された欠歯部を有する雌インボリュートスプラインと、前記雌インボリュートスプラインに嵌合されたクラッチ板と、前記入力軸回りに回転不能に設けられ、油圧の供給を受けて前記クラッチ板を押圧するピストンと、前記クラッチ板と前記ピストンとの間に配置され、前記雌インボリュートスプラインに係合した爪片を有するレースを含んで構成されたスラストベアリングと、を備えるものを前提としており、前記爪片の噛合い面が、前記雌インボリュートスプラインの噛合い面に対応したインボリュートスプライン形状とされ、前記爪片は、前記レースの外周部に略等間隔に設定された複数の領域に分布形成されており、前記各領域には、前記雌インボリュートスプラインと同じピッチで形成された複数の小爪片、および／または、前記雌インボリュートスプラインの欠歯部に嵌合するように形成された大爪片が形成され、前記各領域のうち一対の領域において、一方の領域には小爪片のみが形成され、他方の領域には大爪片と、小爪片とが非対称に形成されている、ことを特徴とするものである。

かかる構成を備える静止シリンダ型クラッチ装置によれば、レースの爪片の噛合い面が、回転体の雌インボリュートスプラインの噛合い面に対応したインボリュートスプライン形状とされているため、互いの接触面積が大きくなり、レースの爪片による回転体側の磨耗が抑制される。

また、インボリュートスプラインにはトルク伝達時に調芯作用が生じるため、スラストベアリングの回転中心のずれが矯正される。この結果、スラストベアリングの寿命が長くなる。

また、レースの爪片の噛合い面をインボリュートスプライン形状とすることで、回転体の雌インボリュートスプラインとの間の隙間が小さくなり、レースと回転体との間を通過する潤滑油の通過油量を適量にすることが容易になる。また、爪片の上側に小爪片のみを形成し、下側に大爪片と小爪片を配置するなどして、小爪片と大爪片との配置を非対称にすることで、レースを回転体に組み付ける際の誤組み付けの防止を図ることができる。

本発明の静止シリンダ型クラッチ装置によれば、レースの爪片の噛合い面が、回転体の雌インボリュートスプラインの噛合い面に対応したインボリュートスプライン形状とされることで、レースの爪片による回転体側の磨耗が抑制される。その結果、部品コストの低減と部品の軽量化を図ることができる。また、また、爪片を非対称にすることで、レースを回転体に組み付ける際の誤組み付けの防止を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る静止シリンダ型クラッチ装置を含んだ無段変速機を搭載した車両の概略構成を示す図である。 図１のＺ部の拡大詳細断面図である。 本発明の実施の形態に係るスラストベアリングのレースを軸線方向エンジン側から視た図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 キャリアを軸線方向エンジン側から視た図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 キャリア内にスラストベアリングのレースを嵌め込んだ状態を示す軸線方向エンジン側から視た図である。 本発明の実施の形態に係るレースがキャリアの雌インボリュートスプラインに嵌合した状態を示す部分拡大図である。 本発明の他の実施形態に係るスラストベアリングのレースを軸線方向エンジン側から視た図である。 本発明の他の実施形態に係るスラストベアリングのレースを軸線方向エンジン側から視た図である。 従来例に係るレースがキャリアの雌インボリュートスプラインに係合した状態を示す部分拡大図である。

以下、本発明の実施の形態に係る静止シリンダ型クラッチ装置について図面に基づき説明する。上記静止シリンダ型クラッチ装置は、無段変速機（ＣＶＴ）や有段自動変速機（ＡＴ）などに用いられる。以下の例では、ベルト式無段変速機に静止シリンダ型クラッチ装置が適用された場合を説明する。

図１は、ベルト式無段変速機を搭載した車両の概略構成を示している。この図１に示す車両は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両であって、エンジン１、トルクコンバータ２、前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４、減速歯車装置５、差動歯車装置６などを搭載している。

エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１は、トルクコンバータ２に連結されており、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２から前後進切換装置３、ベルト式無段変速機４および減速歯車装置５を介して差動歯車装置６に伝達され、左右の駆動輪（図示せず。）へ分配される。

トルクコンバータ２は、入力軸側のポンプインペラ２１と、出力軸側のタービンランナ２２と、トルク増幅機能を発現するステータ２３と、ワンウェイクラッチ２４とを備え、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行なう。トルクコンバータ２には、その入力側と出力側とを直結するロックアップクラッチ２５が設けられている。また、トルクコンバータ２にはポンプインペラ２１に連結して駆動される機械式のオイルポンプ７が設けられている。

前後進切換装置３は、遊星歯車機構３０、前進用クラッチ６０（静止シリンダ型クラッチ装置）および後進用ブレーキ５０を備えている。図１に例示する遊星歯車機構３０は、シングルピニオン方式のものであり、サンギヤ３１がタービンシャフト２８に連結され、リングギヤ３２がベルト式無段変速機４の入力軸４０に連結されている。後進用ブレーキ５０は、キャリア３４の回転を停止するためのものであり、前進用クラッチ６０は、ピニオンギヤ３３を自転自在に支持するキャリア３４とサンギヤ３１とを回転一体に締結するためのものである。

前進用クラッチ６０を解放して後進用ブレーキ５０を締結すると、タービンシャフト２８の回転は、反転かつ減速されて入力軸４０へ伝達される。一方、後進用ブレーキ５０を解放して前進用クラッチ６０を締結すると、遊星歯車機構３０のキャリア３４とサンギヤ３１とが一体に回転して、タービンシャフト２８と入力軸４０とが直結される。また、前進用クラッチ６０および後進用ブレーキ５０がともに解放されると、前後進切換装置３は、動力を遮断してニュートラル状態を形成する。

ベルト式無段変速機４は、入力側のプライマリプーリ４１、出力側のセカンダリプーリ４２、およびこれらプライマリプーリ４１とセカンダリプーリ４２との間に巻き掛けられた金属製のベルト４３などを備えている。

プライマリプーリ４１は、有効径が可変な可変プーリであって、入力軸４０に固定された固定シーブ４１１と、入力軸４０に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４１２とで主に構成されている。セカンダリプーリ４２も、プライマリプーリ４１と同様に、有効径が可変な可変プーリであって、出力軸４４に固定された固定シーブ４２１と、出力軸４４に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４２２とで主に構成されている。

プライマリプーリ４１の可動シーブ４１２側には、固定シーブ４１１と可動シーブ４１２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４１３が配設されている。この油圧アクチュエータ４１３へ供給される油圧を制御することにより、上記Ｖ溝幅が変更される。また、セカンダリプーリ４２の可動シーブ４２２側にも同様に、固定シーブ４２１と可動シーブ４２２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４２３が配置されており、この油圧アクチュエータ４２３へ供給される油圧を制御することにより、上記Ｖ溝幅が変更される。

以下、静止シリンダ型クラッチ装置である前進用クラッチ６０（以下単に「クラッチ６０」ともいう。）について詳細に説明する。

図１および図２に示すように、サンギヤ３１の前側（エンジン１側）には、クラッチハブとなる円筒部３１１が一体に突設されている。円筒部３１１の外周にクラッチ板６１の内径部がスプライン嵌合されている。

図２に示すように、回転しない固定部材であるポンプカバー８の後側（反エンジン１側）には断面コ字形のピストン６３が配置され、このピストン６３がクラッチ板（クラッチディスクとクラッチプレート）６１を押圧することによって前進用クラッチ６０が締結される。クラッチ板６１とピストン６３との間には、相対回転を許容しながら推力を伝えるスラストベアリング６５が配置されている。なお、クラッチ板６１とキャリア３４のリム３４１との間には、クッションばね６６が介設されている。

スラストベアリング６５は、複数のローラ６５１を備えており、ローラ６５１は保持器６５３を介してレース６５２によって回転自在に保持されている。また、ローラ６５１と対向するピストン６３の後側面には、スラストベアリング６５のもう一つのレースでもある支持板６５４が配置されている。

レース６５２は、図３および図４に示すように、その外周部にピストン６３側に向かって折り曲げられ、キャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２の歯先に摺動自在に接する円筒状のガイド部６５２２が形成されている。また、レース６５２の外周部には、複数の爪片６５２１が半径方向に突設されている。

図５および図６は、キャリア３４の一例を示す図である。このキャリア３４の内部には、欠歯部３４２１を有する雌インボリュートスプライン３４２が形成されている。欠歯部３４２１は、ピニオンギヤ３３（図１参照）のピンを挿通するための挿通孔３４３を形成するために設けられる。

図７は、上記キャリア３４内にレース６５２を嵌め込んだ様子を示す図である。この図７では、レース６５２とキャリア３４との識別を容易にするため、レース６５２の部分に網掛けを施している。この図に示すように、レース６５２の爪片６５２１は、キャリア３４（回転体）に形成された雌インボリュートスプライン３４２に係合されており、これにより、レース６５２はキャリア３４と一体に回転するようになっている。

レース６５２の爪片６５２１は、図８に示すように、その噛合い面Ｂ１が、雌インボリュートスプライン３４２の噛合い面Ｃ１に対応したインボリュートスプライン形状とされている。このため、従来の爪片８１（図１１を参照）と比較して、キャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２の噛合い面Ｃ１に対する接触面積が大きくなり、その結果、キャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２側の磨耗が大幅に抑制されるようになる。

また、上記爪片６５２１は、図３に示すように、レース６５２の外周部に略等間隔に設定された複数（図３では４か所）の領域Ｆ１〜Ｆ４に分布形成されている。各領域Ｆ１〜Ｆ４には、小爪片６５２１ａまたは大爪片６５２１ｂが形成されている。小爪片６５２１ａは雌インボリュートスプライン３４２と同じピッチで形成された複数の爪片６５２１からなり、大爪片６５２１ｂは雌インボリュートスプライン３４２の欠歯部３４２１に嵌合するように形成されている。

以上に説明した静止シリンダ型クラッチ装置によれば、既述したようにキャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２側の磨耗が大幅に抑制されるほか、以下のような作用効果も奏される。

すなわち、インボリュートスプラインにはトルク伝達時の調芯作用があることから、スラストベアリング６５の回転中心のずれが矯正される。この結果、スラストベアリング６５の寿命が長くなる。

また、レース６５２の爪片６５２１をインボリュート形状化することで、オーバーボール径（ＯＢＤ）管理やＢＢＤ（ビトウィーンボール径）管理が可能となり、レース６５２の爪片６５２１とキャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２との回転方向ガタや芯ずれ量の縮小が容易に行える。

また、レース６５２の爪片６５２１の噛合い面Ｂ１をインボリュートスプライン形状とすることで、従来のものと比較してキャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２との間の隙間が小さくなり、レース６５２とキャリア３４との間を通過する潤滑油の通過油量を適量にすることが容易になる。

また、領域Ｆ１〜Ｆ４を周方向に略等間隔に設定したことでレース６５２の回転バランスが良好となる。

また、図３に示すように、図中上側に小爪片６５２１ａのみを形成し、図中下側に大爪片６５２１ｂと小爪片６５２１ａを配置するなどして、小爪片６５２１ａと大爪片６５２１ｂとの配置を非対称にすることで、レース６５２をキャリア３４に組み付ける際の誤組み付けの防止を図ることができる。

＜他の実施形態＞
図９に示すように、レース６５２において、キャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２の欠歯部３４２１に対応する全ての箇所を大爪片６５２１ｂとしてもよい。また、図１０に示すように、レース６５２において、キャリア３４の雌インボリュートスプライン３４２の欠歯部３４２１に対応する全ての箇所を小爪片６５２１ａとしてもよい。また、既述の実施形態では、レース６５２の外周部に略等間隔で４つの領域Ｆ１〜Ｆ４に爪片６５２１が分布形成されたものを例に挙げたが、この領域を２箇所、３箇所又は５箇所以上に略等間隔に設定してもよい。

また、キャリア３４として、ピニオンギヤ３３用ピンの挿通孔３４３が周方向に等間隔に４箇所設けられ、当該４箇所に対応して欠歯部３４２１が形成されたレース６５２を例示したが、上記挿通孔３４３が周方向に等間隔に３箇所または５箇所以上設けられたキャリアを採用する場合は、当該箇所の各欠歯部３４２１に大爪片６５２１ｂまたは小爪片６５２１ａが嵌まり込むレースを採用すればよい。

本発明は、例えば、ＣＶＴやＡＴなどに用いられる静止シリンダ型クラッチ装置に適用可能である。

２８ タービンシャフト（入力軸）
３４ キャリア（回転体）
６０ 前進用クラッチ（静止シリンダ型クラッチ装置）
６１ クラッチ板
６３ ピストン
６５ スラストベアリング
３４２ 雌インボリュートスプライン
６５２ レース
３４２１ 欠歯部
６５２１ 爪片
６５２１ａ 小爪片
６５２１ｂ 大爪片
Ｂ１ レース側の噛合い面
Ｃ１ キャリア側の噛合い面
Ｆ１〜Ｆ４ 領域

Claims (1)

1. 入力軸回りに回転する回転体内に形成された欠歯部を有する雌インボリュートスプライ
   ンと、
   前記雌インボリュートスプラインに嵌合されたクラッチ板と、
   前記入力軸回りに回転不能に設けられ、油圧の供給を受けて前記クラッチ板を押圧する
   ピストンと、
   前記クラッチ板と前記ピストンとの間に配置され、前記雌インボリュートスプラインに
   係合した爪片を有するレースを含んで構成されたスラストベアリングと、
   を備える静止シリンダ型クラッチ装置において、
   前記爪片の噛合い面が、前記雌インボリュートスプラインの噛合い面に対応したインボ
   リュートスプライン形状とされ、
   前記爪片は、前記レースの外周部に略等間隔に設定された複数の領域に分布形成されており、
   前記各領域には、前記雌インボリュートスプラインと同じピッチで形成された複数の小
   爪片、および／または、前記雌インボリュートスプラインの欠歯部に嵌合するように形成
   された大爪片が形成され、
   前記各領域のうち一対の領域において、一方の領域には小爪片のみが形成され、他方の領域には大爪片と、小爪片とが非対称に形成されている、
   ことを特徴とする、静止シリンダ型クラッチ装置。