JP6091512B2 - 摩擦締結装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等の動力伝達系に組み込まれ、油圧を受けて移動して摩擦板を押圧するピストンを備えた摩擦締結装置に関する。

従来のこの種摩擦締結装置は、例えば図５の（ａ）に示す構成を有している。
すなわち、変速機ケース９０の内側にスプライン９１が形成されており、リテーナプレート９７およびドリブンプレート９６（外側の摩擦板）が、その外周に形成された歯をスプライン９１に噛み合わせて変速機ケース９０に対する回転を規制されている。ドリブンプレート９６は、スプライン９１に沿って軸方向に移動可能である。
ドリブンプレート９６と交互に重ね合せたドライブプレート９５（内側の摩擦板）は、その内周に形成された歯を回転部材１００のスプライン１０１に噛み合わせて回転部材１００と一体に回転するとともに、スプライン１０１に沿って軸方向に移動可能である。

変速機ケース９０内にはスプライン９１に隣接してシリンダ９３が形成され、シリンダ９３に配置したピストン１０３を油圧駆動する機構が設けられている。リターンスプリング１０５によって付勢されたピストン１０３は、シリンダ９３に油圧が供給されると、リターンスプリング１０５を押し縮めて移動し、ピストン１０３から延びる押圧部１０４が交互に重なったドライブプレート９５とドリブンプレート９６からなる摩擦板列９４を圧縮して摩擦力を発生させ、回転部材１００の回転を停止させる。
ここで、シリンダ９３は変速機ケース９０の内部隔壁９２にそれぞれ軸方向に延びる外筒と内筒とを形成して断面コ字形のリング状に区画され、ピストン１０３もこれに対応してリング状をなしている。
同一構成が特開２００６−３０００９５号公報に示されている。

ピストン１０３による押圧力は摩擦板列９４で伝達するべきトルクによって必要な値が定まり、押圧力はシリンダ９３に供給される油圧とピストン１０３の受圧面積で求められる。その受圧面積を得るため、シリンダ９３は摩擦板列９４が位置する変速機ケース９０の外壁近傍に設定された外径側の壁面から内方に例えば半径の１／４〜１／２に相当する径方向幅Ｓを有するのが一般である。

特開２００６−３０００９５号公報

本願発明者は、ドライブプレート９５とドリブンプレート９６の摩擦特性や供給油圧の高さ、あるいは伝達するべきトルクによっては、受圧面積の小さいピストン１０３’を設定しなければならない場合もあることを発見した。
この場合、従来シリンダ空間に設定していた領域を内部隔壁９２’で埋めることにより、シリンダの径方向幅Ｓを小さくすることになるが、ピストン１０３’で押圧すべき摩擦板列９４が変速機ケース９０の外壁近傍に位置することから、シリンダ９３’も例えば図５の（ｂ）に示すように、軸心から離間した外壁寄りに設定するのが好ましい。

しかしながら、受圧面積を同一とするシリンダでは軸心側より外壁寄りに設定するほどその径方向幅Ｓ’が狭くなり、例えば５〜１０ｍｍ程度になると、シリンダ９３’の切削加工が困難あるいは不可能となる問題が生じる。
また、内部隔壁９２’におけるシリンダ９３’空間以外の広領域、すなわちシリンダ９３’の内径側の壁面と出力軸等を通す軸穴間Ｍが、複雑な肉抜きを形成しないと極端な厚肉断面となり、変速機ケース成形時にヒケや巣の発生を招いてしまうおそれがある。

そこで、本願発明者は、上記の問題点にかんがみ、摩擦板を押圧するピストン用のシリンダの切削加工が容易で、しかもシリンダ周辺に極端な厚肉断面を招かないで済む摩擦締結装置を提供することを目的とした。

このため本発明は、第１の部材と噛み合う第１の摩擦板と第２の部材と噛み合う第２の摩擦板とを軸方向交互に並べた摩擦板列を、リング状のシリンダ内に配置したピストンの油圧駆動により押圧して第１の部材と第２の部材とを接続する摩擦締結装置において、ピストンの受圧面積がシリンダの径方向幅に基づく断面積よりも小さく設定され、シリンダの断面積におけるピストンの受圧面積を除く残余の断面積を埋めるスペーサをシリンダ内に固定してあるものとした。

ピストンが摺動する相手側摺動面が、広い径方向幅をもつシリンダの壁面と、別部品のスペーサ６０の壁面とになるので、摺動面の切削加工等が容易で、製作に何らの不都合も生じない。
スペーサが移動しない分、シリンダに供給されるオイル量が少なくて済み、高い応答性が得られる。
さらに、残余の断面積を埋めるのに別部品のスペーサを用いるので、シリンダの形成部位に極端な厚肉断面を設ける必要がなく、ヒケや巣の発生を招くおそれもない。

本発明の実施の形態にかかる摩擦締結装置の部分断面図である ピストンおよびスペーサを示す図である。 リターンスプリングの設置状態を示す部分断面図である。 変形例を示す図である。 従来例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態にかかる摩擦締結装置の部分断面図である。
摩擦締結装置１には、遊星歯車機構２０を介した入力側の第１軸８から出力側の第２軸９への動力伝達経路に、ドラム３０を共通の構成部材とする２つの摩擦締結部ＣＬ１、ＣＬ２が設けられている。
遊星歯車機構２０は、そのサンギア２１が第１軸８にスプライン結合された第１回転部材２２に固定されてピニオンギア２４と噛み合い、ピニオンキャリア２５はドラム３０の後述する内面スプライン３６と噛み合っている。ピニオンギア２４と噛み合うリングギア２８は第２軸９にスプライン結合された第２回転部材２７の外周に設けられている。
第２軸９は変速機ケース２の内部隔壁７におけるシリンダ１０形成部に隣接する内径側に取り付けられたベアリング１９に支持されており、第１軸８は一端を第２軸９の中心孔に回転可能に支持されている。

ドラム３０はプレス成型品で、円盤部３１と、円盤部３１の外縁から軸方向に延びる外筒３２と、円盤部３１の内縁から外筒３２と同方向に延びる中間筒３３と、中間筒３３の先端に連なってさらに内径側で軸方向円盤部３１側へ延びる内筒３４とからなり、内筒３４において第１軸８に回転可能に支持されている。
円盤部３１には中間筒３３と協同してリング状のシリンダ３８が形成されている。
外筒３２はその外側と内側にそれぞれ軸方向の外面スプライン３５と内面スプライン３６を備え、外面スプライン３５の山部は内面スプライン３６の谷部となっている。
内面スプライン３６には被駆動側の摩擦板として複数のドリブンプレート７２が噛み合い、ドリブンプレート７２と軸方向交互に配置された駆動側の摩擦板としてのドライブプレート７１が第１回転部材２２の外周に設けられたスプライン２３と噛み合っている。

前述のピニオンキャリア２５はその外周に設けられた歯２６が、ドライブプレート７１とドリブンプレート７２からなる摩擦板列７０よりドラム３０の開口側で内面スプライン３６と噛み合っている。内面スプライン３６の歯を横切って形成された溝３９にスナップリング８０が嵌め込まれて、ピニオンキャリア２５が抜け止めされている。
シリンダ３８にはプレス成型品のピストン７５が軸方向スライド可能に配置され、ピストン７５は摩擦板列７０に向かって延びる押圧部７６を有している。
また、スナップリング８１により中間筒３３に係止された遠心キャンセルピストン７８がピストン７５と相対的にスライド可能に設けられ、ピストン７５との間に遠心キャンセル油室を形成している。遠心キャンセルピストン７８とピストン７５の間にはリターンスプリング７９が設けられている。

これにより、ドラム３０の内側の摩擦締結部ＣＬ２が形成され、シリンダ３８に油圧が供給されると、ピストン７５がリターンスプリング７９を押し縮めて移動する。ピニオンキャリア２５は摩擦板列７０の受け部となり、ピストン７５の押圧部７６が摩擦板列７０をピニオンキャリア２５との間に圧縮して摩擦力を発生させて、ピニオンキャリア２５を第１回転部材２２と一体に回転させ、したがって第１軸８と接続させる。

つぎに、外筒３２の外側では、軸方向交互に配置されて摩擦板列４０を形成する複数のドライブプレート４１とドリブンプレート４２とが外面スプライン３５と変速機ケース２の外壁の内面に形成されたスプライン３と噛み合い、内面に形成された溝４に嵌め込まれたスナップリング４４によりリテーナ４３とともに抜け止めされている。
摩擦板列４０は遊星歯車機構２０を挟んで変速機ケース２の内部隔壁７から離間した位置にある。
内部隔壁７に形成されたシリンダ１０は、外筒１１と内筒１２とで画成されたリング状で、遊星歯車機構２０および摩擦板列４０側に開口している。外筒１１と内筒１２の肉厚はいずれも内部隔壁７の基本厚Ｄと同等で、これによりシリンダ１０は従来と同様の広い径方向幅Ｓを有して、後述するピストン５０の受圧面積ｆａと比較される断面積ｆを有する。

シリンダ１０には、ピストン５０とスペーサ６０が配置されている。
図２の（ａ）はピストン５０を示す斜視図、図２の（ｂ）はスペーサ６０を示す斜視図である。
図１および図２の（ａ）に示すように、ピストン５０は、筒部５１と、筒部５１の軸端に連なって径方向外方に延びたフランジ部５２と、フランジ部５２から周方向等間隔で軸方向に延びる複数の押圧部５３とからなり、フランジ部５２にはさらに後述するリターンスプリング４８の支持ボス５５が押圧部５３間に形成されている。筒部５１はそれぞれ軸方向所定長さの外径面５４ａおよび内径面５４ｂを摺動部５４とし、摺動部５４の径方向肉厚Ｈを伝達するべきトルクその他に基づく（比較的に小さい）所定の受圧面積ｆａを得る値に設定してある。
ピストン５０の摺動部５４の外径面５４ａはシリンダ１０の外筒１１の内壁面との摺動面となる。

図３はリターンスプリング４８の設置状態を示す部分断面図である。
変速機ケース２の外壁内面には、スナップリング４７で抜け止めされたスプリング受け４５がドラム３０と内部隔壁７の間に設けられ、支持ボス５５で位置決めされたリターンスプリング４８がフランジ部５２とスプリング受け４５の間に配置されている。ピストン５０はリターンスプリング４８によりそのフランジ部５２が内部隔壁７に着座するように付勢される一方、図１に示されるように、押圧部５３はスプリング受け４５に形成された通過穴４６を貫通して摩擦板列４０に向かっている。

図１に示すように、スペーサ６０は、シリンダ１０の径方向幅（Ｓ）においてピストン５０の摺動部５４が摺動するリング状の間隙（Ｈ相当）を除いた残余空間を占める径方向幅Ｓｓと、ピストン５０の摺動部５４の内径面５４ｂをカバーする軸方向長さを有する断面が略矩形のリング状である。
スペーサ６０はシリンダ１０の底壁１３に形成されたリング状のストッパ突起１４に当接するとともに、シリンダ１０の内筒１２に形成された溝１５に嵌め込まれたスナップリング６７により抜け止めされ、実質移動不可となっている。

このようにシリンダ１０内に固定的に配置されたスペーサ６０の外周面がピストン５０の摺動部５４の内径面５４ｂとの摺動面となる。これにより、シリンダ１０内でもとくにストッパ突起１４より外径側が、径方向におけるシリンダ１０の外筒１１とスペーサ６０間のピストン５０に対する有効空間Ｑとなる。不図示のオイル供給路が有効空間Ｑに開口する。
ピストン５０は摺動部５４の外径面５４ａに溝５６（図３参照）を有して、外筒１１の内壁面に密に接するシールリング５７を保持している。
そして、図１および図２の（ｂ）に示すように、スペーサ６０は外周面に溝６４を有して、ピストン５０の摺動部５４の内径面５４ｂに密に接するシールリング６５を保持し、スペーサ６０の内周面には溝６２を有して、内筒１２の内壁面に密に接するシールリング６３を保持している。

以上の構成によりドラム３０の外側の摩擦締結部ＣＬ１が形成され、シリンダ１０（有効空間Ｑ）に油圧が供給されると、ピストン５０がリターンスプリング４８を押し縮めて移動し、ピストン５０から延びる押圧部５３が摩擦板列４０をリテーナ４３との間に圧縮して摩擦力を発生させ、所定のトルクに対して適切な締結作動を行ってドラム３０の回転を停止させる。また、シリンダ１０から油圧が抜かれるとリターンスプリング４８に付勢されてピストン５０が戻り、摩擦板列４０が圧縮状態から解放されてドラム３０の回転を許す。
この際、スペーサ６０は移動しないので、シリンダ１０（有効空間Ｑ）に供給されるオイル量が少なくて済むから、応答性が高い。

なお、同じ受圧面積をもつピストンは内径側に配置してスペーサを外径側に配置することもできるが、その場合ピストンの受圧部（摺動部）と押圧部間に大きな径方向距離が生じるため、ピストンに油圧による回転モーメントが作用して押圧部が摩擦板を抉る事象が発生する。
これに対して、実施の形態ではピストン５０がシリンダ１０内の外径側に配置されているので、同じ受圧面積ｆａでも内径側に配置される場合と比較してより薄い径方向幅Ｈで済むことも相俟って、ピストン５０の筒部５１、押圧部５３および摩擦板列４０が一直線上に極めて近い整列状態となり、押圧部５３が垂直に摩擦板列４０を押圧して効率の良い滑らかな締結作動が得られる。

さらに、摩擦締結部ＣＬ１については、受圧面積の大きなピストンを用いていた変速機に対して、摩擦締結特性の変更により受圧面積の小さいピストンが要求された場合にも、従来のシリンダを変更せず、したがって新たな変速機ケースを設定する必要なしに、スペーサを追加するだけで対応できる。

本実施の形態では、摩擦締結部ＣＬ１が発明における摩擦締結装置に該当し、ドラム３０が第１の部材に、変速機ケース２が第２の部材に、そして摩擦板列４０を構成するドライブプレート４１が第１の摩擦板に、ドリブンプレート４２が第２の摩擦板に該当する。
シリンダ１０が発明におけるシリンダに該当し、ピストン５０がピストンに該当する。

実施の形態は以上のように構成され、ドラム３０（の外面スプライン３５）と噛み合うドライブプレート４１と変速機ケース２（のスプライン３）と噛み合うドリブンプレート４２とを軸方向交互に並べた摩擦板列４０を、リング状のシリンダ１０内に配置したピストン５０の油圧駆動により押圧してドラム３０と変速機ケース２とを接続する摩擦締結部ＣＬ１において、ピストン５０の受圧面積ｆａがシリンダ１０の径方向幅Ｓに基づく断面積ｆよりも小さく設定され、シリンダ１０の断面積ｆにおけるピストン５０の受圧面積ｆａを除く残余の断面積を埋めるスペーサ６０をシリンダ１０内に固定したので、スペーサ６０が移動しない分、シリンダ１０に供給されるオイル量が少なくて済み、高い応答性が得られる。
そして、ピストン５０が摺動する相手側摺動面は広い径方向幅Ｓをもつシリンダ１０の壁面と別部品のスペーサ６０の壁面となるので、摺動面の切削加工等が容易で、製作に何らの不都合も生じない。
さらに、残余の断面積を埋めるのに別部品のスペーサ６０を用いるので、内部隔壁７におけるシリンダ１０の形成部位に極端な厚肉断面を設ける必要がなく、ヒケや巣の発生を招くおそれもない。

ピストン５０は外径面５４ａと内径面５４ｂを有する筒部５１を備え、シリンダ１０とスペーサ６０の間にリング状の間隙が形成されて、当該間隙をピストン５０の筒部５１が摺動するように構成されているので、スペーサ６０も径方向幅Ｓｓを有する単純なリング形状となり、製作が容易である。

シリンダ１０の径方向においてピストン５０の筒部５１は摩擦板列４０に近い側に配置され、スペーサ６０は摩擦板列４０から遠い側に配置されているので、ピストン５０に油圧による大きな回転モーメントが作用することなく、筒部５１と摩擦板列４０とを整列させるのが容易で、垂直に摩擦板列４０を押圧して効率の良い滑らかな締結作動が得られる。
とくに、摩擦板列４０が変速機ケース２の外壁に沿って配置され、シリンダ１０が変速機ケース２の内部隔壁７に形成され、ピストン５０の筒部５１がシリンダ１０の径方向外側に配置され、スペーサ６０が径方向内側に配置されているので、筒部５１が内径側に配置される場合と比較してより薄い径方向幅Ｈで済み、筒部５１と摩擦板列４０とを整列させるのが一層容易となる。（請求項１に対応する効果）

なお、上述の実施の形態では、スペーサ６０はシリンダ１０の底壁１３のストッパ突起１４に当接させ、スナップリング６７により抜け止めしてあるが、もし有効空間Ｑからスペーサ６０とストッパ突起１４との当接部を通過してストッパ突起１４より内径側の空間へ油圧が及んでくると、ピストン５０よりも径方向幅の大きいスペーサ６０に大きな軸方向の押圧力がかかることになる。
そこで、変形例として、スペーサ６０とストッパ突起１４の当接部にシール構造を形成すれば、スペーサ６０に軸方向の力が作用するのを防止することができる。

例えば、図４に示すように、スペーサ６０の底壁１３に面する端面におけるストッパ突起１４に対向する径位置に溝６８を形成し、この溝６８にストッパ突起１４の端面に密に接するシールリング６９を保持させてシール構造とすることにより、有効空間Ｑからの油圧進入によるスペーサ６０への押圧力が阻止されるから、スナップリング６７に要求される耐加重特性も軽減される。（請求項１に対応する効果）
シール位置はスペーサ６０のできるだけ径方向外側が望ましく、もしストッパ突起１４の位置が内径側に偏っている場合は、スペーサ６０の外周近傍からシールリング６９の保持部を底壁１３へ向けて突出させればよい。

Claims (1)

1. 第１の部材と噛み合う第１の摩擦板と第２の部材と噛み合う第２の摩擦板とが軸方向交互に並んだ摩擦板列が、リング状のシリンダ内に配置されているピストンの油圧駆動により押圧されて第１の部材と第２の部材とが接続される摩擦締結装置において、
   前記摩擦板列が変速機ケースの外壁に沿って配置され、
   前記シリンダが前記変速機ケースの内部隔壁に形成され、
   前記ピストンは、外径面と内径面を有する筒部と、
   筒部の軸端に連なって径方向外方に延びリターンスプリングによって前記変速機ケースの内部隔壁に着座するように付勢されるフランジ部と、
   フランジ部から軸方向に延び油圧駆動により摩擦板列を押圧する押圧部と、を備え、
   前記ピストンの受圧面積が前記シリンダの径方向幅に基づく断面積よりも小さく設定され、
   前記シリンダの断面積における前記ピストンの受圧面積を除く残余の断面積を埋めるスペーサが前記シリンダ内に固定され、
   前記シリンダと前記スペーサの間にリング状の間隙が形成されて、
   前記ピストンの筒部が前記間隙を摺動するように配置され、
   前記ピストンの筒部は前記摩擦板列に近い側であって前記シリンダの径方向外側に配置され、
   前記スペーサは前記摩擦板列から遠い側であって前記シリンダの径方向内側に配置され、
   前記スペーサと前記シリンダの底壁側との間にシール構造が設けられ、
   前記シール構造は、シリンダの底壁に形成されたリング状のストッパ突起と、そのストッパ突起に対向する径方向位置の溝に保持されているシールリングと、を有した摩擦締結装置。

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