JP6381587B2 - 遠心油圧キャンセラ構造 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチのピストン室に発生する遠心油圧をキャンセルするための遠心油圧キャンセラ構造に関する。

自動変速機が搭載された車両では、エンジンからの駆動力がトルクコンバータを介して自動変速機に入力され、自動変速機で変速された駆動力が駆動輪に伝達される。自動変速機には、たとえば、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）や有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）などが広く用いられる。

自動変速機では、回転要素を制動または回転要素と別の回転要素とを連結するためのクラッチ（ブレーキ）が使用されている。たとえば、図２に示されるベルト式の無段変速機２０１では、セカンダリ軸２０６からアウトプット軸２３１に動力を伝達するための遊星歯車機構２３２が設けられており、その遊星歯車機構のサンギヤ２３３とリングギヤ２３７とを直結／分離するため、クラッチ２４１が設けられている。

クラッチ２４１では、アウトプット軸２３１に固定されたクラッチドラム２４２とサンギヤ２３３に相対回転不能に支持されたクラッチハブ２４３との間に、複数のクラッチプレート２４４およびクラッチディスク２４５が交互に配置されている。リングギヤ２３７は、クラッチドラム２４２に相対回転不能に保持されている。各クラッチプレート２４４は、クラッチドラム２４２に支持され、各クラッチディスク２４５は、クラッチハブ２４３に支持されている。クラッチドラム２４２の内側には、クラッチピストン２４６が軸線方向に移動自在に配置され、クラッチドラム２４２とクラッチピストン２４６との間には、ピストン室２４７が形成されている。また、クラッチピストン２４６を挟んでピストン室２４７と反対側には、キャンセラ２４８が配置されており、クラッチピストン２４６とキャンセラ２４８との間には、キャンセラ室２４９が形成されている。また、クラッチピストン２４６とキャンセラ２４８との間には、それらを互いに離間する方向に付勢するリターンスプリング２５０が介裝されている。

アウトプット軸２３１の内部には、キャンセラ油路２５１が形成されている。キャンセラ油路２５１は、アウトプット軸２３１のエンジン側の端面で開放されており、その端面とケース２５２との間の空間２５３と連通している。アウトプット軸２３１には、キャンセラ室２４９とキャンセラ油路２５１とを連通させる連通路２５４が形成されている。

キャンセラ油路２５１には、アウトプット軸２３１のセカンダリ軸２０６側と反対側の端面とケース２５２との間の空間２５３からオイルが供給される。キャンセラ油路２５１に供給されるオイルは、キャンセラ油路２５１から連通路２５４を通してキャンセラ室２４９に流入する。キャンセラ２４８の内周端部には、オイル排出孔２５５が貫通して形成されており、オイルは、キャンセラ室２４９からオイル排出孔２５５を通して排出される。オイル排出孔２５５から排出されるオイルは、クラッチプレート２４４およびクラッチディスク２４５などに潤滑油として供給される。

ピストン室２４７にオイルが供給されて、ピストン室２４７内の油圧が高まると、クラッチピストン２４６がクラッチプレート２４４側に移動し、クラッチピストン２４６がクラッチプレート２４４を押圧する。この押圧により、クラッチプレート２４４とクラッチディスク２４５とが圧接（クラッチ２４１が係合）し、サンギヤ２３３とリングギヤ２３７とが一体となって回転する直結状態となる。

サンギヤ２３３とリングギヤ２３７とが一体となって回転している状態では、キャンセラ室２４９内のオイルに遠心力が作用し、キャンセラ室２４９内に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室２４７内に発生する遠心油圧をキャンセル（相殺）することができる。そのため、ピストン室２４７へのオイル（油圧）の供給が停止されると、リターンスプリング２５０の付勢力により、クラッチピストン２４６がクラッチプレート２４４側と反対側にスムーズに移動する。このクラッチピストン２４６の移動により、クラッチプレート２４４とクラッチディスク２４５との圧接が解除（クラッチ２４１が解放）され、サンギヤ２３３とリングギヤ２３７とが分離される。

また、サンギヤ２３３とリングギヤ２３７とが分離して回転している状態においても、キャンセラ室２４９内のオイルに遠心力が作用し、キャンセラ室２４９内に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室２４７内に発生する遠心油圧でクラッチピストン２４６がクラッチプレート２４４側に移動することを防止でき、クラッチ２４１が係合することを防止できる。

特開２０１５−１４５６８２号公報

キャンセラ室２４９内に発生する遠心油圧によって、ピストン室２４７内に発生する遠心油圧を効果的にキャンセルするために、図２に示される構成では、クラッチピストン２４６の受圧部分の外径とキャンセラ２４８の外径とがほぼ同じになるように設計されている。

具体的には、クラッチドラム２４２の外周部分に、クラッチプレート２４４側が回転径方向に一段上がる段差２６１が形成されており、この段差２６１により、クラッチドラム２４２の内面には、相対的に径が小さい小径部分と相対的に径が大きい大径部分とが生じている。これに対応して、クラッチピストン２４６の外周部分にも、クラッチプレート２４４側が回転径方向に一段上がる段差２６２が形成されており、この段差２６２により、クラッチピストン２４６の内面には、相対的に径が小さい小径部分と相対的に径が大きい大径部分とが生じている。そして、クラッチピストン２４６に貼着されたシール２６３がクラッチドラム２４２の内面の小径部分に当接し、キャンセラ２４８に貼着されたシール２６４がクラッチピストン２４６の内面の大径部分に当接している。

しかしながら、かかる構成では、段差２６１，２６２の形成のために、クラッチドラム２４２およびクラッチピストン２４６の各外周部分を折り曲げるためのスペースが必要となり、無段変速機２０１を備えるユニットの回転軸線方向の全長（軸長）が伸び、ユニットの体格が大きくなる。

本発明の目的は、ピストン室内に発生する遠心油圧をキャンセルする性能を確保しつつ、クラッチが備えられるユニットの軸長の短縮を図ることができる、遠心油圧キャンセラ構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る遠心油圧キャンセラ構造では、回転軸と一体的に回転するクラッチドラムとクラッチドラム内に回転軸線方向に移動可能に設けられたクラッチピストンとの間のピストン室内に発生する遠心油圧をキャンセルするために、クラッチピストンに対してピストン室と反対側にキャンセラが設けられて、クラッチピストンとキャンセラとの間に遠心油圧を発生させるキャンセラ室が形成され、回転軸に、回転軸線方向に延びる第１油路と、キャンセラ室と第１油路とを連通し、キャンセラ室から第１油路に向けてオイルが流れる第２油路とが形成されている。

この構造によれば、湿式クラッチのキャンセラ室と回転軸に形成された第１油路とが回転軸に形成された第２油路を介して連通している。これにより、キャンセラ室内に発生する遠心油圧の起点が第１油路と第２油路との接続点付近となり、第２油路が形成されていない構成と比較して、遠心油圧の起点からキャンセラ室の回転径方向の最外点までの距離を拡大することができる。そのため、回転径方向において、キャンセラ室の最外点がピストン室の最外点よりも内側に位置していても、ピストン室内に発生する遠心油圧をキャンセラ室内に発生する遠心油圧で良好にキャンセルすることができる。

よって、クラッチドラムおよびクラッチピストンの内径を縮小することにより、ピストン室内に発生する遠心油圧をキャンセルする性能を確保しつつ、クラッチが備えられるユニットの軸長の短縮を図ることができる。

本発明によれば、ピストン室内に発生する遠心油圧をキャンセルする性能を確保しつつ、クラッチが備えられるユニットの軸長の短縮を図ることができる。その結果、クラッチが備えられるユニットの体格の縮小を図ることができ、そのユニットの車両などへの搭載性を高めることができる。また、ユニットの体格の縮小により、ユニットのコストを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る遠心油圧キャンセラ構造が適用された無段変速機の出力側の構成を示す断面図である。 従来のベルト式の無段変速機の出力側の構成を示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜無段変速機＞
図１は、本発明の一実施形態に係る遠心油圧キャンセラ構造が適用された無段変速機１の出力側の構成を示す断面図である。図１では、断面を表すハッチングの付与が省略されている。

ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）１は、車両のトランスミッションの一例であり、入力側のプライマリプーリ（図示せず）と出力側のセカンダリプーリ１１との間に無端状のベルト１２が巻き掛けられた構成を有している。

＜セカンダリプーリ＞
セカンダリプーリ１１は、固定シーブ１３、可動シーブ１４およびシリンダ１５を備えている。

固定シーブ１３は、セカンダリ軸１６と一体に形成され、セカンダリ軸１６から回転径方向に鍔状に張り出している。

可動シーブ１４は、固定シーブ１３に対してベルト１２を挟んだ一方側（図１における右側。以下、「右側」という。）に配置されている。可動シーブ１４は、セカンダリ軸１６に回転軸線方向に移動可能に外嵌された略円筒状の外嵌部２１と、外嵌部２１の固定シーブ１３側（図１における左側。以下、「左側」という。）の端部から回転径方向に鍔状に張り出すシーブ本体部２２と、シーブ本体部２２の外周端部からエンジン側に延びる略円筒状の外周部２３とを一体的に備えている。ベルト１２は、固定シーブ１３と可動シーブ１４のシーブ本体部２２との間に挟持される。

シリンダ１５は、可動シーブ１４に対して右側の位置で、セカンダリ軸１６に外嵌されている。シリンダ１５には、回転径方向に延びる略円環板状の内端部２４と、内端部２４から左側に延びる略円筒状の第１中間部２５と、第１中間部２５から回転径方向の外側に延びる略円環板状の第２中間部２６と、第２中間部２６から左側に膨らみつつ回転径方向の外側に延びる外端部２７とがこの順に連続して形成されている。

セカンダリ軸１６おけるシリンダ１５が外嵌される部分は、可動シーブ１４の外嵌部２１が外嵌されている部分よりも小径に形成されている。これにより、セカンダリ軸１６の外周面には、可動シーブ１４の外嵌部２１が外嵌されている部分とシリンダ１５が外嵌されている部分との間で段差が生じている。

その段差によって形成される面３１とシリンダ１５の内端部２４との間には、可動シーブ１４の移動を規制するための円環板状のストッパ３２が介在されている。

また、セカンダリ軸１６の外周面において、シリンダ１５の内端部２４が外嵌されている部分の右側には、ねじが切られている。ねじが切られた部分には、ロックナット３３が螺着されている。このロックナット３３の締め付けにより、シリンダ１５の内端部２４およびストッパ３２の内周端部が面３１とロックナット３３との間で圧接されて、シリンダ１５およびストッパ３２がセカンダリ軸１６に固定されている。

セカンダリ軸１６の右側の端部には、端面で開放される凹部３４が形成されている。凹部３４は、セカンダリ軸１６の回転軸線を中心とする円筒状の内周面を有している。

＜アウトプット軸＞
セカンダリ軸１６の右側には、アウトプット軸４１がセカンダリ軸１６と同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。

アウトプット軸４１の左側の端部は、セカンダリ軸１６の凹部３４の内径よりも小さい外径を有する円柱状に形成されており、凹部３４に挿入されている。凹部３４とアウトプット軸４１の端部との間には、ベアリング４２が介在されている。アウトプット軸４１の右側の端部には、ベアリング４３が外嵌されている。ベアリング４３の外輪は、無段変速機１の外殻をなすケース４４に保持されている。これにより、アウトプット軸４１は、左側の端部がベアリング４２を介してセカンダリ軸１６に回転可能に支持され、右側の端部がベアリング４３を介してケース４４に回転可能に支持されている。

＜遊星歯車機構＞
セカンダリプーリ１１の右側には、セカンダリ軸１６からアウトプット軸４１に動力を伝達するための遊星歯車機構５１が設けられている。遊星歯車機構５１は、サンギヤ５２、キャリア６３およびリングギヤ５４を備えている。

サンギヤ５２は、セカンダリ軸１６の右側の端部にスプライン嵌合し、ロックナット３３に対して右側に隙間を空けて配置されている。

キャリア６３は、ブレーキハブ５３と一体回転可能に設けられている。具体的には、ブレーキハブ５３は、回転径方向の外側に延びる略円環板状の基端部６１と、基端部６１の外周端部から左側に延びる略円筒状の延部６２とを一体的に備え、ベアリング５５を介して、アウトプット軸４１に相対回転可能に支持されている。キャリア６３は、延部６２の左側の端部にスプライン嵌合し、その端部から回転径方向の内側に延びる略円環板状をなしている。

キャリア６３には、複数のピニオン軸６４が保持されている。複数のピニオン軸６４は、セカンダリ軸１６の回転軸線を中心とする円周上に配置されている。各ピニオン軸６４は、キャリア６３から右側に延出し、ピニオンギヤ６５を回転可能に支持している。各ピニオンギヤ６５は、サンギヤ５２と噛合している。

リングギヤ５４は、複数のピニオンギヤ６５を一括して取り囲む略円筒状を有し、各ピニオンギヤ６５に回転径方向の外側から噛合している。

＜クラッチ＞
サンギヤ５２とリングギヤ５４とを直結／分離するため、クラッチ７１が設けられている。クラッチ７１は、クラッチドラム７２、クラッチハブ７３、クラッチピストン７４およびキャンセラ７５を備えている。

クラッチドラム７２は、アウトプット軸４１に圧入により外嵌固定された略円環板状の外嵌固定部８１と、外嵌固定部８１の外周端部から左側に延びる略円筒状の延部８２とを一体的に備えている。延部８２の先端部（左側の端部）に、リングギヤ５４が保持されている。延部８２には、リングギヤ５４の右側に、複数のクラッチプレート８３が回転軸線方向に間隔を空けて保持されている。

クラッチハブ７３は、クラッチドラム７２の内側に設けられて、サンギヤ５２に相対回転不能に支持されている。クラッチハブ７３は、サンギヤ５２から回転径方向の外側に延びる略クランク状の断面を有する支持部９１と、支持部９１の外周端部から左側に延びる略円筒状の延部９２とを一体的に備えている。延部９２は、クラッチドラム７２の延部８２と回転径方向に間隔を空けて対向している。延部９２には、複数のクラッチディスク９３が回転軸線方向に間隔を空けて保持されている。クラッチプレート８３とクラッチディスク９３とは、回転軸線方向に交互に並ぶように配置されている。

クラッチピストン７４は、クラッチドラム７２の内側かつクラッチハブ７３の右側に、回転軸線方向に移動可能に設けられている。クラッチピストン７４は、回転径方向に延びる略円環板状の受圧部１０１と、受圧部１０１の外周端部から左側に延びる略円筒状の押圧部１０２とを一体的に備えている。受圧部１０１の右側の面には、シール１０３が貼着されている。シール１０３の外周端部は、クラッチドラム７２の延部８２に液密的に当接し、内周端部は、アウトプット軸４１に液密的に当接している。これにより、アウトプット軸４１の周囲において、クラッチドラム７２とクラッチピストン７４との間に、クラッチピストン７４に作用する油圧が供給されるピストン室１０４が形成されている。

キャンセラ７５は、クラッチハブ７３とクラッチピストン７４との間に設けられている。キャンセラ７５は、回転径方向に延びる略円環板状に形成されている。キャンセラ７５の内周端部は、アウトプット軸４１に外嵌されている。キャンセラ７５の外周端部には、その外周端部に沿った環状のシール１０５が貼着されている。シール１０５は、クラッチピストン７４の押圧部１０２に回転径方向の内側から液密的に当接している。これにより、アウトプット軸４１の周囲において、クラッチピストン７４とキャンセラ７５との間に、キャンセラ室１０６が形成されている。キャンセラ室１０６には、リターンスプリング１０７が設けられており、クラッチピストン７４とキャンセラ７５とは、リターンスプリング１０７の付勢力により、互いに離間する方向に弾性的に付勢されている。この付勢により、キャンセラ７５は、アウトプット軸４１に取り付けられたスナップリング１０８に当接し、回転軸線方向の移動が規制されている。

＜油路構成＞
アウトプット軸４１の内部には、クラッチ油路１１１およびキャンセラ油路１１２が形成されている。クラッチ油路１１１およびキャンセラ油路１１２は、アウトプット軸４１の回転軸線から外れた位置に互いに独立して形成されている。

クラッチ油路１１１は、アウトプット軸４１の右側の端面からピストン室１０４と回転径方向に対向する位置まで回転軸線方向に延びている。クラッチ油路１１１の右側の端部は、ボール１１３の圧入により封止されている。アウトプット軸４１の右側の端部には、アウトプット軸４１の外周面とクラッチ油路１１１との間を貫通するオイル導入口１１４が形成されている。また、アウトプット軸４１には、ピストン室１０４とクラッチ油路１１１とを連通させる連通油路１１５が形成されている。

キャンセラ油路１１２は、アウトプット軸４１の右側の端面からクラッチ油路１１１よりも遠い位置まで回転軸線方向に延びている。キャンセラ油路１１２は、アウトプット軸４１の右側の端面で開放されており、その端面とケース４４との間の空間１１６と連通している。アウトプット軸４１には、キャンセラ室１０６とキャンセラ油路１１２とを連通させる連通油路１１７が形成されている。また、アウトプット軸４１には、キャンセラ油路１１２と連通する分配油路１１８が形成されている。分配油路１１８は、ベアリング４３に対する右側の位置において、アウトプット軸４１の外周面で開放されている。

アウトプット軸４１の左側の端部には、クラッチ油路１１１およびキャンセラ油路１１２が形成されていない。そして、その左側の端部には、軸心油路１２１が形成されている。軸心油路１２１は、アウトプット軸４１の回転軸線上をアウトプット軸４１の左側の端面まで延び、その端面で開放され、セカンダリ軸１６の凹部３４内でセカンダリ軸１６とアウトプット軸４１との間に生じている空間と連通している。また、アウトプット軸４１には、キャンセラ室１０６と軸心油路１２１とを連通させるキャンセラ排出油路１２２が形成されている。さらに、アウトプット軸４１には、軸心油路１２１と連通する連通油路１２３が形成されている。連通油路１２３は、ベアリング４２に対する右側の位置において、アウトプット軸４１の外周面で開放されている。

＜クラッチの動作＞
クラッチ油路１１１には、オイル導入口１１４を介して、オイルが供給される。クラッチ油路１１１に供給されるオイルは、連通油路１１５からピストン室１０４に供給される。オイルの供給により、ピストン室１０４内の油圧が高まると、クラッチピストン７４の受圧部１０１が油圧を受けて、クラッチピストン７４が左側に移動し、クラッチピストン７４の押圧部１０２がクラッチプレート８３を押圧する。この押圧により、クラッチプレート８３とクラッチディスク９３とが圧接（クラッチ７１が係合）し、サンギヤ５２とリングギヤ５４とが一体となって回転する直結状態となる。

一方、キャンセラ油路１１２には、アウトプット軸４１の右側の端面とケース４４との間の空間１１６を介して、オイルが常に供給されている。これにより、キャンセラ油路１１２、連通油路１１７、キャンセラ室１０６、キャンセラ排出油路１２２および軸心油路１２１をオイルが流通する。軸心油路１２１を流通するオイルの一部は、連通油路１２３を流れて、ベアリング４２に対する右側の位置に流出し、その残りのオイルは、セカンダリ軸１６とアウトプット軸４１との間に生じている空間に流出する。

サンギヤ５２とリングギヤ５４とが一体となって回転している状態では、キャンセラ室１０６内のオイルに遠心力が作用し、キャンセラ室１０６に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室１０４内に発生する遠心油圧をキャンセル（相殺）することができる。そのため、クラッチ油路１１１へのオイル（油圧）の供給が停止されると、リターンスプリング１０７の付勢力により、クラッチピストン７４が右側にスムーズに移動する。このクラッチピストン７４の移動により、クラッチプレート８３とクラッチディスク９３との圧接が解除され、サンギヤ５２とリングギヤ５４との直結状態が解除（クラッチ７１が解放）される。

また、サンギヤ５２とリングギヤ５４とが分離して回転している状態においても、キャンセラ室１０６内のオイルに遠心力が作用し、キャンセラ室１０６内に遠心油圧が発生する。この遠心油圧により、ピストン室１０４内に発生する遠心油圧でクラッチピストン７４がクラッチプレート８３側に移動することを防止でき、クラッチ７１が係合することを防止できる。

＜作用効果＞
クラッチ７１のキャンセラ室１０６とアウトプット軸４１に形成された軸心油路１２１とがアウトプット軸４１に形成されたキャンセラ排出油路１２２を介して連通している。これにより、キャンセラ室１０６内に発生する遠心油圧の起点が軸心油路１２１とキャンセラ排出油路１２２との接続点付近となり、キャンセラ排出油路１２２が形成されていない構成（たとえば、図２に示される構成）と比較して、遠心油圧の起点からキャンセラ室１０６の回転径方向の最外点、つまりクラッチピストン７４の押圧部１０２の内面までの距離を拡大することができる。そのため、回転径方向において、キャンセラ室１０６の最外点がピストン室１０４の最外点、つまりクラッチドラム７２の延部８２の内面よりも内側に位置していても、ピストン室１０４内に発生する遠心油圧をキャンセラ室１０６内に発生する遠心油圧で良好にキャンセルすることができる。

よって、クラッチドラム７２およびクラッチピストン７４の内径を縮小することにより、ピストン室１０４内に発生する遠心油圧をキャンセルする性能を確保しつつ、クラッチ７１が備えられる無段変速機１の軸長の短縮を図ることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、無段変速機１を例にとったが、本発明は、無段変速機１以外の動力伝達機構に備えられたクラッチ（ブレーキ）のピストン室に発生する遠心油圧をキャンセルするための構造にも適用可能である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

４１ アウトプット軸（回転軸）
７２ クラッチドラム
７４ クラッチピストン
７５ キャンセラ
１０４ ピストン室
１０６ キャンセラ室
１２１ 軸心油路（第１油路）
１２２ キャンセラ排出油路（第２油路）

Claims (1)

1. 回転軸と一体的に回転するクラッチドラムと前記クラッチドラム内に回転軸線方向に移動可能に設けられたクラッチピストンとの間のピストン室内に発生する遠心油圧をキャンセルするために、前記クラッチピストンに対して前記ピストン室と反対側にキャンセラが設けられて、前記クラッチピストンと前記キャンセラとの間に遠心油圧を発生させるキャンセラ室が形成され、
   前記回転軸に、
   回転軸線方向に延びる第１油路と、
   前記キャンセラ室と前記第１油路とを連通し、前記キャンセラ室から前記第１油路に向けてオイルが流れる第２油路とが形成されており、
   前記第１油路は、前記回転軸の回転軸線上を延びる軸心油路である、遠心油圧キャンセラ構造。

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