JP6278092B1 - 自動変速機の摩擦締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な油圧制御を行うことなく締結ショックの抑制を果たしつつ、締結油圧室と対向油圧室との間を適宜連通させることで締結および解放に要する時間の短縮を図るとともに、締結用ピストンの摺動抵抗を抑制することで締結時及び解放時の応答性を向上させる。【解決手段】摩擦締結装置１０に、第１受圧面部、及び、該第１受圧面部に比べて受圧面積が小さい第２受圧面部を有する締結用ピストン３０と、複数の摩擦板２１，２２と、第１受圧面部に面して設けられた締結油圧室５１と、第２受圧面部に面して設けられた対向油圧室５２と、締結油圧室と対向油圧室とを連通させるように締結用ピストンに設けられた連通孔３６と、第１受圧面部に設けられた凹部３４と、凹部に摺動可能に支持されるように締結油圧室に配置され、連通孔を開閉する開閉用ピストン４０と、連通孔を開放させる方向に開閉用ピストンを付勢する連通用付勢手段４４と、を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機の摩擦締結装置に関し、車両用変速機の技術分野に属する。

一般に、自動車等の車両に搭載される有段式の自動変速機は、複数のプラネタリギヤ機構とクラッチやブレーキなどの複数の摩擦締結装置とを有する変速機構を備え、これらの摩擦締結装置を選択的に締結することにより、各プラネタリギヤ機構を経由する動力伝達経路を切り換えて、車両の運転状態に応じた所定の変速段を形成するように構成されている。

自動変速機のクラッチは、通例、クラッチハブやクラッチドラムなどの２つの回転要素に交互に係合された複数の摩擦板と、これらの摩擦板を押圧して締結させる締結用ピストンと、締結用ピストンを締結方向に押圧する油圧が供給される締結油圧室とを備え、締結油圧室への油圧の給排が制御されることで、クラッチが締結ないし解放される。

クラッチの締結油圧室は、クラッチハブやクラッチドラムなどの回転要素によって構成されるため、締結状態のクラッチを解放させるとき、締結油圧室に残された作動油に遠心力が作用することで、締結用ピストンが締結方向に押圧され、これにより、締結用ピストンに引き摺り抵抗が生じることがある

そこで、締結用ピストンの引き摺り抵抗を抑制するために、締結油圧室側から締結用ピストンに作用する押圧力を締結用ピストンの反対側から相殺させるために、締結用ピストンを介して締結油圧室に対向する遠心バランス室を設けることがある。

この場合、クラッチ解放状態では、遠心バランス室と締結油圧室の油圧の均衡を図るために、両室が連通されることが好ましい。一方、クラッチ締結状態では、締結油圧室の高油圧状態を維持するために、締結油圧室から遠心バランス室への作動油の流れを遮断することが好ましい。

このような要求に対応した技術として、例えば特許文献１の図６等には、締結用ピストンに、遠心バランス室と締結油圧室とを連通させる連通孔が設けられるとともに、該連通孔を締結油圧室側から開閉するボール弁が設けられた自動変速機のクラッチが開示されている。

特許文献１の構成によれば、クラッチ締結状態において、締結油圧室に供給された油圧によってボール弁が遠心バランス室側に向かって押圧されることで、連通孔がボール弁によって閉じられ、これによって、締結油圧室から遠心バランス室への作動油の流れが遮断されるため、高いクラッチ締結圧を保持しやすい。また、クラッチ解放状態には、ボール弁に強い押圧力が作用せず、連通孔が開放されるため、締結油圧室と遠心バランス室との間での作動油の移動が許容され、これにより、両室の油圧の均衡が図られる。

また、特許文献１の構成によれば、クラッチ解放状態からクラッチの締結動作が開始されるとき、締結用ピストンが締結方向にストロークするのに伴って、遠心バランス室の容積が減少するとき、遠心バランス室内の作動油が開放状態の連通孔を経由して締結油圧室に流入することで、締結油圧室への作動油の供給が促進される。これにより、クラッチの締結に要する時間が短縮され、締結応答性が向上する。

特開平１０−１３９１８４号公報

ところで、上記の特許文献１の構成では、クラッチ締結状態からクラッチの解放動作が開始されるとき、この時点では締結油圧室の油圧が高いため、連通孔を塞ぐ方向の押圧力がボール弁に作用している。そのため、締結油圧室の容積を減少させる方向にストロークする締結用ピストンに対してボール弁が押し付けられることになり、これにより、連通孔がボール弁によって閉じられて、締結油圧室から遠心バランス室への作動油の流れが遮断される。したがって、クラッチ解放時に、締結油圧室から遠心バランス室を経由した作動油の排出を行えないため、クラッチの解放に要する時間を短縮できず、変速時のクラッチの掛け替えに要する時間の短縮を図る上で課題が残されている。

この課題は、上記のような遠心バランス室を備えたクラッチに限られず、解放用の油圧が供給される解放油圧室が、締結用ピストンを挟んで締結油圧室に対向するように設けられたブレーキにおいて、解放油圧室と締結油圧室とを連通させる連通孔が締結用ピストンに設けられ、該連通孔がボール弁によって締結油圧室側から開閉可能とされた構成にも同様に存在する。

また、遠心バランス室や解放油圧室等の対向油圧室が締結用ピストンを挟んで締結油圧室に対向して設けられたクラッチやブレーキなどの摩擦締結装置では、迅速な締結と締結ショックの抑制を両立させるために、締結時において、締結油圧室の油圧が所定のプリチャージ油圧に上昇するまでは大流量の作動油を供給し、締結用ピストンの締結ストロークが完了する直前に供給流量を低下させるなどといった緻密な流量制御が行われることがあるが、このような流量制御を実現するためには、油圧制御が複雑化する課題がある。

締結油圧室と対向油圧室を備えた摩擦締結装置において、以上の２つの課題（摩擦締結装置の解放に要する時間を短縮させるという課題、及び、油圧制御の簡素化を図りつつ迅速な締結と締結ショックの抑制を両立させるという課題）を解決するべく、本願の出願人は、先の特許出願（特願２０１５−１２５９４３）において、本願の図５に示すような摩擦締結装置２００を提案している。

図５に示す摩擦締結装置２００は、複数の摩擦板２０１、締結用ピストン２１０、並びに、締結用ピストン２１０を挟んで対向する締結油圧室２０２及び対向油圧室２０４を備えている。締結用ピストン２１０は、複数の摩擦板２０１を押圧して締結させる第１ピストン部材２１１と、第１ピストン部材２１１とは別体の第２ピストン部材２１２とで構成されている。第１ピストン部材２１１には、締結油圧室２０２と対向油圧室２０４との間を連通させる連通孔２１６が設けられ、第２ピストン部材２１２には、連通孔２１６を締結油圧室２０２側から開閉する弁部２２６が設けられている。

第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２は、いずれも、締結油圧室２０２側の受圧面積が対向油圧室２０４側の受圧面積に比べて大きく構成されており、これにより、両室２０２，２０４に同等の油圧が供給された状態で、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２を締結方向にストロークさせることができる。そのため、このストロークの途中で作動油の流量を変化させるなどの複雑な油圧制御を行うことなく、締結ショックを抑制できる。

また、摩擦締結装置２００は、第１ピストン部材２１１を解放方向に付勢する第１付勢手段２１８と、第１付勢手段２１８よりも大きな付勢力で第２ピストン部材２１２を解放方向に付勢する第２付勢手段２２８とを更に備えている。

そのため、締結用ピストン２１０の締結ストロークの際、第１ピストン部材２１１に比べて第２ピストン部材２１２が遅れてストロークすることで、第２ピストン部材２１２の弁部２２６から第１ピストン部材２１１の連通孔２１６が開放されていることにより、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２の締結ストロークに伴って容積が減少する対向油圧室２０４から連通孔２１６を経由して締結油圧室２０２に作動油が供給され、これにより、上記の特許文献１の構成と同様、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２の締結ストローク完了に要する時間が短縮される。

第１及び第２ピストン部材２１１，２１２のストロークが完了した状態では、連通孔２１６が弁部２２６によって塞がれることで、締結油圧室２０２から連通孔２１６を経由した対向油圧室２０４への作動油の流れが遮断されるため、高い締結油圧が保持される。この締結状態から締結用ピストン２１０が解放方向にストロークする際、第１ピストン部材２１１に比べて第２ピストン部材２１２が速くストロークすることで、弁部２２６から連通孔２１６が開放され、これにより、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２の解放ストロークに伴って容積が減少する締結油圧室２０２から連通孔２１６を経由して対向油圧室２０４に作動油が排出される。そのため、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２の解放ストローク完了に要する時間も短縮され、この点で、上記の特許文献１の構成では得られない効果が得られる。

しかしながら、図５に示す摩擦締結装置２００では、締結時及び解放時に、締結油圧室２０２と対向油圧室２０４との間で、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２を個別にストロークさせる必要がある。そのため、締結油圧室２０２及び遠心バランス室２０４の油密性を確保するために、第１ピストン部材２１１と周辺部品との間をシールするシール部材２３１，２３２、及び、第２ピストン部材２１２と周辺部品との間をシールするシール部材２３３，２３４，２３５に加えて、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２間をシールするシール部材２３６，２３７が必要になる。したがって、第１及び第２ピストン部材２１１，２１２間で生じる摺動抵抗によって、各ピストン部材２１１，２１２のストローク時の応答性に影響し得る課題が新たに生じる。

そこで、本発明は、締結油圧室と対向油圧室を備えた自動変速機の摩擦締結装置において、複雑な油圧制御を行うことなく締結ショックの抑制を果たしつつ、締結油圧室と対向油圧室との間を適宜連通させることで締結および解放に要する時間の短縮を図るとともに、締結用ピストンの摺動抵抗を抑制することで締結時及び解放時の応答性を更に向上させることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る自動変速機の摩擦締結装置は、次のように構成したことを特徴とする。

本願の請求項１に記載の発明に係る自動変速機の摩擦締結装置は、
第１受圧面部、及び、該第１受圧面部に比べて受圧面積が小さい第２受圧面部を有する締結用ピストンと、
前記締結用ピストンの第２受圧面部側に配置され、前記締結用ピストンによって押圧されることで締結される複数の摩擦板と、
前記締結用ピストンの第１受圧面部に面して設けられた締結油圧室と、
前記締結用ピストンの第２受圧面部に面して設けられた対向油圧室と、
前記締結油圧室と前記対向油圧室とを連通させるように前記締結用ピストンに設けられた連通孔と、
前記締結用ピストンの第１受圧面部に設けられた凹部と、
前記凹部に摺動可能に支持されるように前記締結油圧室に配置され、前記連通孔を前記締結油圧室側から開閉する開閉用ピストンと、
前記連通孔を開放させる方向に前記開閉用ピストンを付勢する連通用付勢手段と、を備えていることを特徴とする。

本願の請求項２に記載の発明に係る自動変速機の摩擦締結装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記複数の摩擦板を解放させる方向に前記締結用ピストンを付勢する解放用付勢手段を更に備え、
前記連通用付勢手段の付勢力は、前記解放用付勢手段の付勢力よりも小さいことを特徴とする。

本願の請求項３に記載の発明に係る自動変速機の摩擦締結装置は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記凹部内に、大気に連通した大気連通室が設けられ、
前記締結油圧室と前記大気連通室との間を油密状態に遮断するシール部材が、前記凹部と前記開閉用ピストンとの間に介在されていることを特徴とする。

本願の請求項４に記載の発明に係る自動変速機の摩擦締結装置は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記締結油圧室に接続された第１油路と、前記対向油圧室に接続された第２油路とは、共通の油圧制御弁の出力部に接続されていることを特徴とする。

本願の請求項５に記載の発明に係る自動変速機の摩擦締結装置は、前記請求項４に記載の発明において、
前記第２油路上に、前記対向油圧室の油圧を所定圧以下に調整する調圧弁が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、締結用ピストンの第１受圧面部は第２受圧面部よりも受圧面積が大きいため、締結油圧室と対向油圧室に同等の油圧が供給された状態で、締結用ピストンを締結方向にストロークさせることができる。そのため、このストロークの途中で作動油の流量を変化させるなどの複雑な油圧制御を行うことなく、締結ショックを抑制できる。

また、締結用ピストンが締結方向にストロークするとき、締結用ピストンに支持された開閉用ピストンは、締結用ピストンと共に締結方向にストロークする。このとき、開閉用ピストンは、締結用ピストンの連通孔を開放させる方向に付勢されていることにより、連通孔を開放状態とすることができる。これにより、対向油圧室から連通孔を経由した締結油圧室への作動油の流れが促進されることで、対向油圧室側から締結用ピストンの第２受圧面部に作用する抵抗が軽減されるとともに、締結油圧室への油圧供給が促進される。そのため、締結用ピストンの締結ストローク完了に要する時間が短縮されて、締結応答性が向上する。

さらに、締結用ピストンの締結ストローク完了後の締結状態では、締結油圧室の油圧を受けた開閉用ピストンが連通用付勢手段の付勢力に抗して連通孔を閉じることにより、締結油圧室から連通孔を経由した対向油圧室への作動油の流れが遮断されるため、締結油圧室の高油圧状態が維持された締結状態を実現できる。

また、締結状態において締結油圧室から作動油が排出されることで、締結用ピストンとこれに支持された開閉用ピストンが解放方向にストロークするとき、連通用付勢手段の付勢力を受けた開閉用ピストンが連通孔を開放することにより、締結油圧室から連通孔を経由した対向油圧室への作動油の流れが促進される。そのため、締結油圧室側から締結用ピストンの第１受圧面部に作用する抵抗が軽減されるとともに、締結油圧室から連通孔及び対向油圧室を経由した作動油の排出が可能になるため、締結用ピストンの解放ストローク完了に要する時間が短縮されて、解放応答性が向上する。

そして、締結時及び解放時のいずれにおいても、締結用ピストンの凹部に支持された開閉用ピストンは、締結用ピストンと共にストロークするため、締結用ピストンの凹部と開閉用ピストンとの間にシール部材が設けられる場合であっても、これによって締結用ピストンの摺動抵抗が増大することはない。したがって、締結用ピストンの摺動抵抗が抑制されることで、摩擦締結装置の締結時及び解放時の応答性が更に向上する。

請求項２に記載の発明によれば、摩擦締結装置の解放時において、解放用付勢手段の付勢力を利用して、締結用ピストンを解放方向にスムーズにストロークさせることができる。また、摩擦締結装置の締結時において連通孔を閉じるとき、解放用付勢手段による連通孔を開放させる方向の付勢力が比較的小さいことにより、この付勢力に抗した開閉用ピストンの摺動をスムーズ且つ確実に果たすことができ、これにより、開閉用ピストンによって連通孔を閉じるときの応答性を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、締結油圧室と大気連通室との間の圧力差を利用して、開閉用ピストンを確実に作動させて連通孔を閉じることができる。

請求項４に記載の発明によれば、共通の油圧制御弁から締結油圧室と対向油圧室に作動油が供給されるように油圧制御回路が構成されることで、油圧制御の簡素化を図ることができる。

請求項５に記載の発明を請求項４に記載の発明に適用すれば、油圧制御の簡素化を図りつつ、摩擦締結装置の締結状態において、対向油圧室よりも締結油圧室の油圧が高い状態を形成することができ、これにより、所要の締結力を得ることができる。

本発明の実施形態に係る自動変速機の摩擦締結装置を概略的に示す断面図である。 同摩擦締結装置の状態の経時的変化を示すタイムチャートである。 同摩擦締結装置が解放状態から締結状態に変化する動作を説明するための図である。 同摩擦締結装置が締結状態から解放状態に変化する動作を説明するための図である。 先の特許出願に係る自動変速機の摩擦締結装置を概略的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る自動変速機の摩擦締結装置としてのクラッチ１０の主要部を周方向から見た概略的な断面図である。該クラッチ１０を有する自動変速機は、同一軸心上に複数のプラネタリギヤ機構と前記クラッチ１０を含む複数の摩擦締結装置とを有する有段式の変速機構を備え、該変速機構は、前記複数の摩擦締結装置を選択的に締結することにより、各プラネタリギヤ機構を経由する動力伝達経路を切り換えて、車両の運転状態に応じた所定の変速段を形成するように構成されている。

図１に示すように、クラッチ１０は、内側回転要素としてのクラッチハブ１１に係合された内側摩擦板２１と、外側回転要素としてのクラッチドラム１２に係合された外側摩擦板２２と、これらの摩擦板２１，２２を押圧して締結させる締結用ピストン３０とを備えている。

クラッチハブ１１は、変速機構を構成するいずれか１つのプラネタリギヤ機構の回転要素に、該回転要素と共に回転するように連結されており、クラッチドラム１２は、変速機構を構成する別のプラネタリギヤ機構の回転要素に、該回転要素と共に連結されている。

クラッチドラム１２は、軸方向に延びる内側筒状部１３、内側筒状部１３の軸方向一方側の端部から径方向外側に延びる第１縦壁部１４、第１縦壁部１４の径方向外側端部から軸方向他方側に延びる第１外側筒状部１５、第１外側筒状部１５の軸方向他方側の端部から径方向外側に延びる第２縦壁部１６、及び、第２縦壁部１６の径方向外側端部から軸方向他方側に延びる第２外側筒状部１７を備えている。

内側摩擦板２１は、クラッチハブ１１の外周に係合されており、外側摩擦板２２は、クラッチドラム１２の第２外側筒状部１７の内周に係合されている。内側摩擦板２１と外側摩擦板２２は、軸方向に交互に配置されている。内側摩擦板２１と外側摩擦板２２は、これらの摩擦板２１，２２よりも軸方向一方側に配置された締結用ピストン３０と、摩擦板２１，２２よりも軸方向他方側においてクラッチドラム１２に固定されたリテーナ２３との間に挟み込まれて相対回転不能となることで締結される。

締結用ピストン３０は、クラッチドラム１２の内側筒状部１３、第１縦壁部１４、第１外側筒状部１５、第２縦壁部１６及び第２外側筒状部１７で形成されたシリンダ内に、軸方向に移動可能に嵌合されており、該シリンダ内における締結用ピストン３０の背部に、締結油圧室５１が形成されている。

締結用ピストン３０は、クラッチドラム１２の内側筒状部１３の外周面に沿って配置される内側筒状部３１、内側筒状部３１から径方向外側に延びる縦壁部３２、及び、縦壁部３２の径方向外側端部から摩擦板２１，２２に向かって軸方向に延びる外側筒状部３３を備えている。

締結用ピストン３０の外側筒状部３３における軸方向摩擦板２１，２２側の端部は、摩擦板２１，２２を押圧する押圧部３３ａとされている。締結用ピストン３０の縦壁部３２は、全周に亘って周方向に連続して設けられた環状部である。縦壁部３２の軸方向摩擦板２１，２２側には、クラッチドラム１２の内側筒状部１３の外周面に取り付けられた環状部材２４が対向配置されている。

締結用ピストン３０の縦壁部３２と環状部材２４との間には、軸方向に伸縮可能なリターンスプリング３９が介装されている。リターンスプリング３９は、収縮された状態において、締結用ピストン３０を軸方向の反摩擦板２１，２２側に付勢する。これにより、リターンスプリング３９は、摩擦板２１，２２を解放させる方向に締結用ピストン３０を付勢する解放用付勢手段として機能する。

締結用ピストン３０の摩擦板２１，２２側には、締結用ピストン３０の内側筒状部３１、縦壁部３２及び外側筒状部３３、並びに、環状部材２４によって囲まれた遠心バランス室５２が形成されている。遠心バランス室５２は、締結用ピストン３０を挟んで締結油圧室５１に対向する対向油圧室である。

締結用ピストン３０の縦壁部３２には、軸方向の反摩擦板２１，２２側に突出した突出部３２ａが設けられている。突出部３２ａは、縦壁部３２の全周に亘って環状に設けられている。締結用ピストン３０における突出部３２ａと内側筒状部３１との間には、締結油圧室５１側に開放した凹部３４が形成されている。凹部３４は、全周に亘って周方向に連続する周溝である。

締結用ピストン３０の縦壁部３２には、締結油圧室５１と遠心バランス室５２とを連通させる連通孔３６が設けられている。連通孔３６は、突出部３２ａが形成された部分において縦壁部３２を軸方向に貫通している。連通孔３６は、周方向の複数箇所に設けられている。

締結用ピストン３０の突出部３２ａには、上記の凹部３４の内部空間と締結用ピストン３０の径方向外側の空間と連通させる連通部４６が設けられている。連通部４６は、突出部３２ａを径方向に貫通する貫通穴で構成されている。連通部４６は、周方向において連通孔３６とは異なる１箇所又は複数箇所に設けられている。締結用ピストン３０の径方向外側の空間は大気に連通していることから、凹部３４内には、連通部４６を介して大気に連通した大気連通室５３が形成されている。

締結油圧室５１には、締結用ピストン３０の連通孔３６を締結油圧室５１側から開閉する開閉用ピストン４０が配置されている。開閉用ピストン４０は、軸方向に延びる筒状部４１と、筒状部４１から径方向外側に延びる弁部４２とを備えている。

開閉用ピストン４０の筒状部４１は、締結用ピストン３０の凹部３４に、軸方向に摺動可能に支持されている。締結用ピストン３０の内側筒状部３１の外周面と開閉用ピストン４０の筒状部４１の内周面との間、及び、開閉用ピストン４０の筒状部４１の外周面と締結用ピストン３０の突出部３２ａの内周面との間には、それぞれシール部材６６，６７が介装されている。

このようにして、締結用ピストン３０の凹部３４の内面と開閉用ピストン４０の筒状部４１との間に介在するシール部材６６，６７によって、凹部３４内の大気連通室５３と締結油圧室５１との間が油密状態に遮断されている。

開閉用ピストン４０の弁部４２は、締結用ピストン３０の突出部３２ａの軸方向反摩擦板２１，２２側に対向配置されている。弁部４２の径方向外側端部は、締結用ピストン３０の連通孔３６よりも径方向の外側に位置しており、これにより、連通孔３６を締結油圧室５１側から閉塞可能となっている。弁部４２は、全周に亘って連続してフランジ状に設けられている。ただし、弁部４２は、締結用ピストン３０の連通孔３６に対応する周方向位置のみにおいて、連通孔３６を閉塞可能なように設けられてもよい。

開閉用ピストン４０の弁部４２と締結用ピストン３０の突出部３２ａとの間には、軸方向に伸縮可能なリターンスプリング４４が介装されている。リターンスプリング４４は、収縮された状態において、開閉用ピストン４０を軸方向の反摩擦板２１，２２側に付勢する。これにより、リターンスプリング４４は、連通孔３６を開放させる方向に開閉用ピストン４０を付勢する連通用付勢手段として機能する。該連通用のリターンスプリング４４は、上述した解放用のリターンスプリング３９よりも付勢力が小さくなるように構成されている。

締結用ピストン３０の内側筒状部３１の外周面には、開閉用ピストン４０よりも軸方向反摩擦板２１，２２側に位置するスナップリング４３が装着されている。これにより、開閉用ピストン４０は、連通孔３６を開放した状態において、スナップリング４３によって反摩擦板２１，２２側から軸方向に位置決めされる。

締結油圧室５１及び遠心バランス室５２の油密性を確保するために、クラッチドラム１２の内側筒状部１３の外周面と締結用ピストン３０の内側筒状部３１の内周面との間、締結用ピストン３０の突出部３２ａの外周面とクラッチドラム１２の第１外側筒状部１５の内周面との間、締結用ピストン３０の内側筒状部３１の外周面と環状部材２４との間、及び、締結用ピストン３０の外側筒状部３３の内周面と環状部材２４との間には、それぞれシール部材６２，６３が介装されている。

締結油圧室５１における作動油の給排は、クラッチドラム１２の第１縦壁部１４に設けられた油穴１９を通じて行われる。該油穴１９は、開閉用ピストン４０の弁部４２の軸方向反摩擦板２１，２２側に対向配置されている。

遠心バランス室５２における作動油の給排は、クラッチドラム１２の内側筒状部１３に設けられた油穴１８、及び、締結用ピストン３０の内側筒状部３１に設けられた油穴３５を通じて行われる。これらの油穴１８，３５は、軸方向において上記の２つのシール部材６１，６２の間に配置されている。

締結用ピストン３０における締結油圧室５１に面する第１受圧面部３７は、径方向における内側筒状部３１の内側端部から突出部３２ａの外側端部に亘る領域で構成されている。締結用ピストン３０における遠心バランス室５２に面する第２受圧面部３８は、径方向における内側筒状部３１の外側端部から外側筒状部３３の内側端部に亘る領域で構成されている。第１受圧面部３７は、第２受圧面部３８に比べて径方向に広い領域を有する。これにより、第１受圧面部３７の受圧面積は、第２受圧面部３８の受圧面積よりも大きい。

続いて、上記のクラッチ１０の締結油圧室５１及び遠心バランス室５２に油圧を供給する油圧回路７０の構成について説明する。

油圧回路７０は、油圧源としてのオイルポンプ７１、締結油圧室５１の油圧を制御する油圧制御弁７２、及び、遠心バランス室５２の油圧を所定圧以下に調整する調圧弁８０を備えている。

オイルポンプ７１は、例えば、エンジンに駆動されて油圧を生成する機械式のものであるが、モータによって駆動されて油圧を生成する電動ポンプであってもよい。また、電動ポンプと機械式のオイルポンプ７１との間で油圧源を切り換え可能なように油圧回路７０が構成されてもよい。

油圧制御弁７２は、開閉だけでなく出力圧を制御可能な電磁弁である。油圧制御弁７２には、オイルポンプ７１で生成された油圧が所定の回路部分（図示せず）を経由して入力される。油圧制御弁７２の出力部は、第１油路としての締結ライン９２を介して締結油圧室５１に接続されている。

調圧弁８０は、油圧制御弁７２の出力圧を所定圧に減圧して遠心バランス室５２に出力する機能を有する。調圧弁８０は、入力ポート８４、出力ポート８５、制御ポート８６及びドレンポート８７を備えている。入力ポート８４には、締結ライン９２から分岐した入力ライン９３が接続され、出力ポート８５には、第２油路としての供給ライン９４が接続され、制御ポート８６には、供給ライン９４から分岐したフィードバックライン９５が接続され、ドレンポート８７には、オイルパンへオイルを導くドレンライン９６が接続されている。

調圧弁８０の入力ポート８４に入力された油圧は、出力ポート８５から一旦出力されて、制御ポート８６に再入力され得る。制御ポート８６に入力される油圧が所定圧未満であるときは入力ポート８４が開き且つドレンポート８７が閉じられるようにスプール８２が図中の比較的右側に位置し、制御ポート８６に所定圧以上の油圧が入力されるときは入力ポート８４が閉じられ且つドレンポート８７が開くようにスプール８２が図中の比較的左側に位置するように構成されている。

このような調圧弁８０の構成により、油圧制御弁７２の出力圧が所定圧未満であるときは、調圧弁８０の入力ポート８４及び制御ポート８６に入力される油圧が所定圧未満に維持されることにより、入力ポート８４が出力ポート８５に連通した状態が維持され、これにより、遠心バランス室５２には、油圧制御弁７２の出力圧がそのまま供給される。

一方、油圧制御弁７２の出力圧が所定圧以上に上昇すると、制御ポート８６に所定圧以上の油圧が入力されることにより、スプール８２が図中左側に移動することで入力ポート８４と出力ポート８５との間が遮断される。これによって、入力ポート８４及び出力ポート８５を経由した制御ポート８６への油圧の供給が遮断されることで、制御ポート８６の入力圧が低下する。制御ポート８６の入力圧が所定圧よりも僅かに低くなると、スプール８２が図中右側に移動することで入力ポート８４が出力ポート８５に連通する。これにより、再び、所定圧以上の油圧が入力ポート８４及び制御ポート８６に入力されることにより、スプール８２が図中左側に移動して入力ポート８４を閉じる。

このようなスプール８２の動作が繰り返されている間、常に所定圧に略等しい油圧が出力ポート８５から出力されることになる。よって、油圧制御弁７２の出力圧が所定圧以上であるときは、常に所定圧の油圧が遠心バランス室５２に供給される。

図２及び図３を参照しながら、クラッチ１０の締結動作の一例について説明する。

図２の時刻ｔ０において、クラッチ１０は、図１に示す解放状態となっている。このとき、油圧制御弁７２からの出力は停止されており、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２のいずれにも油圧は供給されていない。また、このとき、調圧弁８０のスプール８２のストローク位置は、入力ポート８４を開き且つドレンポート８７を閉じる位置とされ、開閉用ピストン４０のストローク位置は締結用ピストン３０の連通孔３６を開放する位置とされている。

図２の時刻ｔ１において、油圧制御弁７２からの出力が開始されると、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２に油圧が供給される（図２（ａ）の符号Ｐ，Ｑ参照）。図２の時刻ｔ２において、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２の油圧がある程度上昇すると、図２（ｅ）の符号Ｒに示すように、締結用ピストン３０は、締結方向へのストロークを開始する。

このとき、締結油圧室５１と遠心バランス室５２にはほぼ同じ油圧が供給されているが、締結用ピストン３０の第１受圧面部３７の受圧面積が第２受圧面部３８の受圧面積よりも大きいことにより（図１参照）、締結用ピストン３０を締結方向（軸方向の摩擦板２１，２２側）にストロークさせることができる。また、このとき、図２（ｅ）の符号Ｓに示すように、開閉用ピストン４０は、これを支持する締結用ピストン３０と共に締結方向にストロークする。

このように締結用ピストン３０が締結方向にストロークしているとき、開閉用ピストン４０は、連通用のリターンスプリング４４によって締結用ピストン３０の連通孔３６を開放させる方向に付勢されていることにより、連通孔３６は開放状態となっている。これにより、図３（ａ）に示すように、遠心バランス室５２から連通孔３６を経由した締結油圧室５１への作動油の流れが促進されることで、遠心バランス室５２側から締結用ピストン３０の第２受圧面部３８に作用する抵抗が軽減されるとともに、締結油圧室５１への油圧供給が促進される。そのため、締結用ピストン３０を締結方向へスムーズ且つ迅速にストロークさせることができる。

図２の時刻ｔ３には、締結用ピストン３０の締結方向のストロークが概ね完了し、クラッチクリアランスが微小量に詰められた締結準備状態（小クリアランス状態）となる。なお、ここでいう「クラッチクリアランス」とは、クラッチ１０の非締結状態において、締結用ピストン３０と摩擦板２１，２２との隙間、摩擦板２１，２２間の各隙間、及び、摩擦板２１，２２とリテーナ２３との隙間の軸方向寸法を合計した寸法を意味する。

締結準備状態において、締結油圧室５１の油圧が更に上昇すると、該油圧を受けた開閉用ピストン４０は、連通用のリターンスプリング４４の付勢力に抗して、軸方向の摩擦板２１，２２側に向かって締結用ピストン３０に対して相対移動する。これにより、図２の時刻ｔ４に、図３（ｂ）に示すように、開閉用ピストン４０によって締結用ピストン３０の連通孔３６が閉じられて、締結油圧室５１と遠心バランス室５２との間が締結用ピストン３０及び開閉用ピストン４０によって遮断される。

このとき、締結油圧室５１と大気連通室５３（図１参照）との間の圧力を利用して、開閉用ピストン４０を確実に作動させて連通孔３６を閉じることができる。また、連通用のリターンスプリング４４の付勢力は、解放用のリターンスプリング３９の付勢力よりも小さいため、連通孔３６の閉塞動作時において、リターンスプリング４４の付勢力に抗した開閉用ピストン４０の摺動をスムーズ且つ確実に果たすことができ、これにより、開閉用ピストン４０によって連通孔３６を閉じるときの応答性を向上させることができる。

その後、時刻ｔ５から時刻ｔ６にかけて、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２に供給される油圧は一定圧に保持され、これにより、クラッチ１０が締結準備状態に保持される。

調圧弁８０のスプール８２は、入力ポート８４に入力される油圧の上昇に応じて、次第に図の左側に移動するが、クラッチ１０の締結準備状態では、調圧弁８０のドレンポート８７は閉じられた状態となっている（図３（ｂ）参照）。

その後、図２の時刻ｔ６に、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２に供給される油圧が再び上昇されると、調圧弁８０の入力ポート８４に入力される油圧も上昇することになる。この入力圧の上昇によって、図２の時刻ｔ７において、調圧弁８０は、上述したようにドレンポート８７を適宜開放して、遠心バランス室５２に供給される油圧を一定圧に保持させる動作を行う（図３（ｃ）参照）。これにより、図２の時刻ｔ７から時刻ｔ９にかけて、図２（ａ）の符号Ｑに示す遠心バランス室５２の油圧は一定圧に保持される。

この間、締結油圧室５１の油圧は上昇を続け、これに応じて、締結用ピストン３０による摩擦板２１，２２の締結力が上昇し、図２の時刻ｔ８において、クラッチ１０は、完全に締結された状態となる。このとき、締結油圧室５１と遠心バランス室５２には略同じ油圧が供給されているため、締結油圧室５１に供給される作動油の流量を締結完了直前に低下させるなどの複雑な油圧制御を行うことなく、締結ショックを抑制できる。

クラッチ１０の締結状態において、上記のように開閉用ピストン４０によって連通孔３６が閉じられていることにより、締結油圧室５１から連通孔３６を経由した遠心バランス室５２への作動油の流れが遮断されるため、締結油圧室５１の高油圧状態を確実に保持できる。

続いて、図２及び図４を参照しながら、クラッチ１０の解放動作の一例について説明する。

図２の時刻ｔ９において、油圧制御弁７２からの出力が停止されると、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２の油圧が低下し、図４（ａ）に示すように、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２から作動油が排出される。この間、遠心バランス室５２の油圧は、締結油圧室５１の油圧よりも低い状態となっている。

図２（ｅ）の符号Ｒに示すように、締結油圧室５１及び遠心バランス室５２の油圧低下に応じて、解放用のリターンスプリング３９の付勢力を受けている締結用ピストン３０は、解放方向へストロークする。このとき、締結用ピストン３０に支持された開閉用ピストン４０も、締結用ピストン３０と共に解放方向にストロークする。

図２の時刻ｔ１０において、クラッチ１０が完全に解放されると、締結油圧室５１から排出された作動油の一部が遠心バランス室５２に流入し（図４（ａ）参照）、これにより、時刻ｔ１１において、締結油圧室５１と遠心バランス室５２の油圧はほぼ等しくなる。このとき、解放用のリターンスプリング４４の付勢力を受けている開閉用ピストン４０は、締結用ピストン３０に対して軸方向反摩擦板２１，２２側に相対移動し、これにより、締結用ピストン３０の連通孔３６が開放される。

この結果、図４（ｂ）に示すように、締結油圧室５１から連通孔３６を経由した遠心バランス室５２への作動油の流れが促進される。そのため、締結油圧室５１側から締結用ピストン３０の第１受圧面部３７（図１参照）に作用する抵抗が軽減されるとともに、締結油圧室５１から連通孔３６及び遠心バランス室５２を経由した作動油の排出が可能になるため、締結用ピストン３０の解放ストローク完了に要する時間が短縮される。

上記のように、本実施形態によれば、連通孔３６を適宜開放させることで、クラッチ１０の締結時及び解放時の応答性を向上させることができる。

そして、締結時及び解放時のいずれにおいても、開閉用ピストン４０は、締結用ピストン３０に支持されてこれと共にストロークするため、開閉用ピストン４０と締結用ピストン３０との間に設けられたシール部材６６，６７（図１参照）が締結用ピストン３０の摺動の抵抗になることはない。そのため、開閉用ピストン４０が設けられることによって締結用ピストン３０の摺動抵抗が増大することを回避できる。したがって、締結用ピストン３０の摺動抵抗が抑制されることで、クラッチ１０の締結時及び解放時の応答性が更に向上する。

また、本実施形態によれば、締結油圧室５１に接続された締結ライン９２と、遠心バランス室５２に接続された供給ライン９４とが、共通の油圧制御弁７２の出力部に接続されていることから、クラッチ１０の締結動作及び開放動作に関する油圧制御の簡素化を図ることができる。

さらに、このような油圧制御の簡素化を図りつつ、クラッチ１０の締結状態では、上述した調圧弁８０の機能により、遠心バランス室５２よりも締結油圧室５１の油圧が高い状態を形成することができ、これにより、所要の締結力を得ることができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、自動変速機のクラッチの構成を説明したが、本発明は、締結油圧室と解放油圧室などの対向油圧室を備えた自動変速機のブレーキにも適用可能である。また、本発明は、有段式の自動変速機の摩擦締結装置に限らず、無段変速機（ＣＶＴ）やデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）などの種々の自動変速機の摩擦締結装置に適用可能である。

以上のように、本発明によれば、締結油圧室と対向油圧室を備えた自動変速機の摩擦締結装置において、複雑な油圧制御を行うことなく締結ショックの抑制を果たしつつ、締結油圧室と対向油圧室との間を適宜連通させることで締結および解放に要する時間の短縮を図るとともに、締結用ピストンの摺動抵抗を抑制することで締結時及び解放時の応答性を更に向上させることが可能となるから、この種の自動変速機、及びこれを搭載した自動車の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１０ クラッチ
１１ クラッチハブ
１２ クラッチドラム
２１，２２ 摩擦板
３０ 締結用ピストン
３４ 凹部
３６ 連通孔
３７ 第１受圧面部
３８ 第２受圧面部
３９ 解放用のリターンスプリング（解放用付勢手段）
４０ 開閉用ピストン
４４ 連通用リターンスプリング（連通用付勢手段）
５１ 締結油圧室
５２ 遠心バランス室（対向油圧室）
５３ 大気連通室
６６，６７ シール部材
７２ 油圧制御弁
８０ 調圧弁
９２ 締結ライン（第１油路）
９４ 供給ライン（第２油路）

Claims (5)

1. 第１受圧面部、及び、該第１受圧面部に比べて受圧面積が小さい第２受圧面部を有する締結用ピストンと、
   前記締結用ピストンの第２受圧面部側に配置され、前記締結用ピストンによって押圧されることで締結される複数の摩擦板と、
   前記締結用ピストンの第１受圧面部に面して設けられた締結油圧室と、
   前記締結用ピストンの第２受圧面部に面して設けられた対向油圧室と、
   前記締結油圧室と前記対向油圧室とを連通させるように前記締結用ピストンに設けられた連通孔と、
   前記締結用ピストンの第１受圧面部に設けられた凹部と、
   前記凹部に摺動可能に支持されるように前記締結油圧室に配置され、前記連通孔を前記締結油圧室側から開閉する開閉用ピストンと、
   前記連通孔を開放させる方向に前記開閉用ピストンを付勢する連通用付勢手段と、を備えていることを特徴とする自動変速機の摩擦締結装置。
2. 前記複数の摩擦板を解放させる方向に前記締結用ピストンを付勢する解放用付勢手段を更に備え、
   前記連通用付勢手段の付勢力は、前記解放用付勢手段の付勢力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の摩擦締結装置。
3. 前記凹部内に、大気に連通した大気連通室が設けられ、
   前記締結油圧室と前記大気連通室との間を油密状態に遮断するシール部材が、前記凹部と前記開閉用ピストンとの間に介在されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動変速機の摩擦締結装置。
4. 前記締結油圧室に接続された第１油路と、前記対向油圧室に接続された第２油路とは、共通の油圧制御弁の出力部に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機の摩擦締結装置。
5. 前記第２油路上に、前記対向油圧室の油圧を所定圧以下に調整する調圧弁が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の自動変速機の摩擦締結装置。

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