JPH07332489A - 流体作動トルク伝達装置 - Google Patents

流体作動トルク伝達装置

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JPH07332489A
JPH07332489A JP7141699A JP14169995A JPH07332489A JP H07332489 A JPH07332489 A JP H07332489A JP 7141699 A JP7141699 A JP 7141699A JP 14169995 A JP14169995 A JP 14169995A JP H07332489 A JPH07332489 A JP H07332489A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 クラッチとブレーキとの間の重複係合を制御
できるトルク伝達装置を提供する。 【構成】 クラッチ及びブレーキの如き一対の選択的に
作動できるトルク伝達装置(12、14)を設けて遊星
歯車セットにおける速比を制御する。一方の装置即ちク
ラッチ(12)はバネにより係合せしめられて遊星歯車
セット内に1つの速比を提供し、選択的に作動するピス
トン組立体(42)により流体圧力で係合解除される。
他方の装置即ちブレーキ(14)はピストン組立体によ
り流体圧力で係合せしめられて遊星歯車セット内で他の
速比を確立する。トルク応答機構(50)をピストン組
立体に組み込み、速比変更中クラッチとブレーキとの間
の重複係合状態を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトランスミッションにお
ける摩擦作動トルク伝達装置の係合を制御する機構に関
し、特に、オンカミングトルク伝達装置(即ち、速比を
変えるために新たに係合するトルク伝達装置)とオフゴ
ーイングトルク伝達装置(即ち、速比を変えるために係
合を解除されるトルク伝達装置)との間の重複係合を制
御する機構に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】大半の遊星トランスミッ
ションは、アップシフトやダウンシフトを行い、アンダ
ードライブとダイレクトドライブ(直接駆動)との間、
又は、ダイレクトドライブとオーバードライブとの間で
速比を変更する。速比変更中、両方の摩擦装置が重複係
合するのを回避し、また、エンジンフレアが発生するの
を回避するのが望ましい。2つの摩擦装置が十分な量の
トルクを同時に伝達するのに十分な能力で同時に係合し
たときに、重複係合状態が発生する。この重複係合状態
が発生すると、運転手が気付かないようなトルク低下が
生じる。エンジンフレアは、いずれの摩擦装置もエンジ
ントルクを伝達できないような状態となった場合に発生
する。エンジンフレアが発生すると、エンジンの回転増
加が生じ、少なくとも1つの摩擦装置にスリップが生じ
る。
【0003】大半の遊星トランスミッションにおいて
は、速比変更は少なくとも1つのクラッチ又はブレーキ
の如き一方向トルク伝達装置により制御される。一方向
トルク伝達装置は、オンカミング装置が必要なトルクを
伝達するのに十分な能力となったときに係合解除され、
オフゴーイング装置がトルクレベルを維持できなくなっ
たときに係合せしめられる。一方のトルク伝達装置が流
体作動サーボにより係合せしめられるバンドブレーキを
有する場合は、いわゆる「ウォッシュアウト」(wash ou
t)シフトを使用できる。このような構成では、オンカミ
ング装置の圧力はサーボ内の解除部材へ導かれる。従っ
て、オンカミング装置がトルク伝達能力を回復したとき
には、オフゴーイング装置(バンドブレーキ)がそのト
ルク伝達能力を失う。その結果、大半の状況下で円滑な
速比変更を行うことができる。
【0004】電子的に制御されるトランスミッションの
出現により、摩擦装置の重複係合は、個々の摩擦装置の
圧力を制御できるコンピュータ即ち中央処理装置(CP
U)により制御されるようになった。このため、「クラ
ッチ対クラッチ」シフトが可能となった。すなわち、オ
ンカミング装置及びオフゴーイング装置は、それらがク
ラッチとして使用されるかブレーキとして使用されるか
に拘わらず、ディスク型式のものとすることができる。
【0005】しかし、電子制御はトランスミッションを
一層高価かつ複雑にしてしまうので、大半のトランスミ
ッションは速比変更を制御するために一方向トルク伝達
装置及び「ウォッシュアウト」シフトを採用しており、
CPUによる電子制御は制御圧力の確立及びシフト点の
規制に使用される。
【0006】もちろん、圧力を制御するために電子制御
を使用することは、適応制御を利用できるという点で有
利である。すなわち、先の事象の結果に応じて制御圧力
を修正できる。例えば、シフトが大ざっぱ過ぎる場合
は、電子制御子がその事実を知らせ、これと同じシフト
状態が生じたときには、所望のシフト円滑化が得られる
までオンカミング装置に対する圧力増加比を減少させ
る。
【0007】
【発明の目的】本発明の目的は、2つの選択的に作動で
きる摩擦装置を備え、遊星歯車セットにおける速比変更
を確立しシフトの重複を制御するためにピストン組立体
を使用する改善したトルク伝達装置を提供することであ
る。
【0008】
【発明の構成並びに作用効果】本発明は、「クラッチタ
イミング」の基礎を得るように2つの摩擦装置間の速比
変更を制御するために単一の流体作動ピストンを使用し
たトルク伝達装置に関する。本発明においては、オンカ
ミング装置とオフゴーイング装置との間の関係は調整リ
ング部材により制御され、一方の装置の係合及び係合解
除位置に対して相対的に他方の装置の係合状態及び係合
解除状態を確立する。
【0009】本発明の装置により提供される物理的な関
係は、入力トルクの如き車両の作動パラメータに基づき
トルク伝達部材において調整され、シフトのトルク相の
間、オンカミング摩擦素子とオフゴーイング摩擦素子と
の間の適正な関係が提供される。これらの摩擦素子の組
み合わせ能力は入力トルクより大きく、トルク逆転時に
は、オフゴーイング摩擦素子の能力がゼロになる。
【0010】トルク伝達装置において通常発生する摩擦
素子の摩耗による寸法変化及び(又は)製造許容公差か
らの寸法変化を補うように適用解除部材を調整するため
に適応制御を利用することができる。
【0011】本発明の一形態によれば、トルク伝達機構
は2つの選択的に作動する摩擦装置を備え、これら摩擦
装置間の重複係合は車両の作動パラメータに応答して調
整可能な状態で制御される。
【0012】本発明の別の形態によれば、調整可能な機
械的な部材は、一方の摩擦装置の係合/係合解除の開始
位置を確立するために車両の作動パラメータに応答でき
る。
【0013】本発明の更に別の形態によれば、トルク伝
達装置において、単一のピストンは、一方の摩擦装置の
トルク能力を減少させると同時に他方の摩擦装置のトル
ク能力を増大させることにより、遊星歯車セットにおけ
る速比変更を制御するように作動でき、2つの摩擦装置
のトルク伝達重複係合を制御するようにこのピストンの
係合表面を調整できる。
【0014】
【実施例】遊星歯車機構10を図1に示す。この機構1
0はクラッチ12及びブレーキ14により制御され、入
力シャフト16と出力スプロケット即ち出力シャフト1
8との間にダイレクトドライブ(直接駆動)又はアンダ
ードライブを提供する。入力シャフト16はリングギヤ
22に接続し、出力シャフト18は遊星キャリヤ24に
接続している。遊星キャリヤ24はリングギヤ22及び
サンギヤ28に噛合した複数個のピニオンギヤ26を支
持する。遊星歯車機構は周知の方法で作動し、任意の2
つの部材(例えば、遊星キャリヤ24及びサンギヤ2
8)が相互連結したときに、入力シャフト16とスプロ
ケット18との間に1:1の駆動比が確立される。代わ
りに、一方の部材(例えば、サンギヤ28)が固定され
たときには、遊星歯車セットは入力シャフト16と出力
シャフト18との間にアンダードライブ比を確立する。
もちろん、これは普通の遊星機構であり、その特性は周
知であって、遊星機構の種々の部材から入力及び出力駆
動を生じさせることにより、種々の速比を確立できる。
【0015】入力シャフト16は遊星トランスミッショ
ンへパワーを入力する既知のエンジン及びトルクコンバ
ータ機構30に接続している。エンジン及びトルクコン
バータ機構30は圧力制御電子CPU34に流体圧力を
供給するように作動できる容積式ポンプ32を有する。
圧力制御電子CPU34も既知の装置であって、摩擦装
置及びシフト弁素子を制御し、遊星歯車セット内での速
比変更を行いたい場合に摩擦装置間の速比変更を制御す
るための所望の圧力レベルを得るために自動トランスミ
ッションにおいて普通に使用される。
【0016】圧力制御電子CPUは静止のハウジング4
0に設けた流体ポート36、38へそれぞれ供給される
出力A、Bを発生させる。ハウジング40はピストン組
立体42を摺動自在に支持し、このピストン組立体は適
用ピストン44と、調整リング46と、係合制御部材
(板)48と、調整ピストン50とを有する。
【0017】ベルビレ型式又はダイアフラム型式又はワ
ッシャ型式のバネ52は適用ピストン44に固定した係
止リング54と調整ピストン50との間に位置し、調整
ピストン50と係合制御部材48とを離間状態に維持す
る。適用ピストン44はハウジング40内に摺動可能な
状態で位置し、スプライン連結手段56によりピストン
44とハウジング40との間の相対回転が阻止される。
【0018】一対の環状シール部材58、60はピスト
ン44及びハウジング40と共働し、ポート38に流体
連通した適用室62を画成する。ポート38を介して供
給された室62内の流体圧力はピストン組立体42を右
方(図1、2)へ移動させ、係合制御部材48の係合制
御表面64を制御リング66に当接させる(図2)。調
整リング46はピストン組立体42と一緒に軸方向に運
動でき、その係合制御表面(縁)68をニードル軸受7
0に当接させて、ピストン組立体42とブレーキ14の
一部材として形成された圧力板72との間の係合を制御
する。
【0019】リング66はクラッチ12の一部材であ
り、適用板74に作用してこの適用板74をワッシャ型
式又はベルビレ型式のバネ76に当接させ、クラッチ1
2の係合制御を行う。クラッチ12は交互に配置された
複数個の摩擦ディスク(板)78及びスチールディスク
(板)80を有する。摩擦ディスク78はスプロケット
18に固定されたハウジング82及びキャリヤ24の側
板84にスプライン係合している。
【0020】図2においては、適用板74はリング66
により右方へ移動されてしまっており、摩擦板78とス
チール板80との間の分離が生じ、クラッチ12の係合
が解除される。スチール板80はハブ88に設けたスプ
ライン86に接続している。ハブ88は壁即ち環状板9
0及びスプライン連結部92を介してシャフト94に接
続し、このシャフトにはサンギヤ28が設けてある。従
って、クラッチ12はサンギヤ28とキャリヤ24との
間の駆動連結を提供し、遊星歯車機構10において1:
1の速比即ちダイレクトドライブ比を確立する。
【0021】ハブ88は環状の内側スプライン部96を
有し、これに複数個のスチール板98がスプライン連結
し、これらのスチール板は複数個の摩擦板100と交互
に配置されている。これらの板98、100はブレーキ
14を構成する。板100の内周はハウジング40に設
けたスプライン102に接続している。従って、板10
0はハウジング40と一緒に静止しており、板98はサ
ンギヤ28に接続している。
【0022】室62内の流体圧力が十分大きくなってピ
ストン組立体42を右方へ移動させ、バネ76の作用に
抗してクラッチ12の係合を解除したとき、板72は調
整リング46により右方へ押圧され、板98、100間
の摩擦係合を生じさせる。調整リング46が左方から右
方へ移動すると、支持板104がワッシャ型式又はベル
ビレ型式のバネ108の偏倚力に抗して右方に移動し、
保持リング106から離れる。
【0023】従って、ブレーキ14は、室62内の流体
圧力がバネ108の偏倚力(抵抗力)に打ち勝ったとき
に係合せしめられる。ブレーク14が係合したとき、サ
ンギヤ28は静止状態に保持され、リングギヤ22での
入力駆動がキャリヤ24において減少せしめられ(アン
ダードライブ)、これが遊星歯車セット10からの出力
としてスプロケット18へ供給される。次いで、スプロ
ケット18はチェーン駆動子即ちギヤドロップを介して
普通の多速遊星トランスミッションに普通の方法で接続
され、遊星歯車機構10が既知の方法で多速遊星トラン
スミッションへ2速度入力を提供する。
【0024】調整ピストン50は適用ピストン44に形
成した室110内に摺動可能な状態で位置している。室
110はピストン50上に位置した一対の環状シール1
12、114と共働し、ポート36を通って導入される
流体圧力のための制御室を画成する。ポート36での流
体圧力はピストン44に設けた通路116を通って室1
10内へ供給される。室110内の流体圧力はピストン
50に作用し、バネ52に対してピストン50を押圧す
る。室110内の流体圧力がバネ52の力より大きくな
った場合は、ピストン50が右方へ移動するが、室11
0内の流体圧力がバネ52の力より小さくなったときに
は、ピストン50は左方へ移動する。ピストン50の右
方及び左方への運動はリング46に伝達される。
【0025】図3、4に明示するように、リング46は
外表面118と内表面120とを有する。これらの表面
は反対向きの螺旋部を備え、これらの螺旋部は調整ピス
トン50及び適用ピストン44にそれぞれ設けた螺旋部
122、124に係合する。調整ピストン50が軸方向
に移動すると、螺旋部122と外表面118との共働に
より、調整リング46の回転運動を生じさせる。調整リ
ング46の回転運動は内表面120及び螺旋部124に
作用し、調整リング46の軸方向での運動を生じさせ
る。従って、室110内の流体圧力により、係合制御表
面64に関するリング64の軸方向の調整が行われ、上
述のように、クラッチ12の係合及び係合解除を制御す
る。
【0026】リング46の縁部68と板48の係合制御
表面64との間の軸方向の関係を制御することにより、
クラッチ12とブレーキ14との間の重複係合状態を制
御できる。室110内の圧力が増大すると、表面64、
68間の軸方向の関係が一層大きくなり、クラッチ12
の係合解除の前にブレーキ14が係合し、同様に、クラ
ッチ12の係合の前にブレーキ14の係合が解除され
る。室110内の流体圧力は車両の少なくとも1つの作
動パラメータに比例する。好ましくは、流体圧力は、ク
ラッチの重複係合に関して考慮される要素の1つである
エンジン入力トルクに比例する。
【0027】アップシフト中(すなわち、アンダードラ
イブからダイレクトドライブへの速比の変更中)、エン
ジントルクが低レベルにあるときは、クラッチ12の係
合サイクルにおける初期にブレーキ14の係合解除を開
始させるのが望ましい。事実、大ざっぱなアップシフト
においては、クラッチの係合前にブレーキの係合を実質
上完全に解除するのが望ましい。しかし、一層大きなト
ルク状態では、クラッチの係合と一部重複してブレーキ
を係合させておき、速比変更のトルク相の間、利用可能
なトルクを吸収又は制御するのが望ましい。
【0028】アップシフトとしての速比変更中、ポート
38を通して室62へ供給される流体の圧力が減少した
ときにシフトが開始される。この状態が生じると、バネ
76が適用板74及び適用ピストン44を直接押圧す
る。バネ108は板98、100で構成されたブレーキ
14に作用する。適用板74が板78、80で構成され
たクラッチ12に接触したとき、クラッチ12はエンジ
ン負荷を支え始める。摩擦装置のゲインは種々の要素に
依存する。これらの要素は、例えば、摩擦材料の圧縮
性、板の平坦度、板厚の変化、各摩擦装置における板の
数、適用バネのバネ比、及び、製造工程中又はトランス
ミッションの作動中に影響を受けるその他のファクター
である。
【0029】適用板74がクラッチに接触したとき、調
整リング46は支持板104を保持リング106に接触
させる。そこで、ブレーキ14の能力が減少し始める。
クラッチ12が入力トルクを支えることができるように
なる直前に、ブレーキ14のゲインはこのブレーキの係
合が解除されるような大きさでなければならない。クラ
ッチ12の能力が入力トルクより大きい場合、シフトの
慣性相が開始され、室62内の流体圧力の減少が停止し
て、この圧力が一定に保たれ、シフトが完了するまでク
ラッチ12の能力を所定のレベルに維持させる。シフト
が完了したとき、室62内の流体が排出圧力まで減少
し、バネ76がクラッチ12に全能力を与える。
【0030】ダウンシフト(すなわち、ダイレクトドラ
イブからアンダードライブへの速比変更)を制御するた
め、室62内の流体圧力が制御された割合で増大せしめ
られる。これが生じたとき、ピストン44が適用板74
に接触し、バネ76を圧縮してクラッチ12の能力を減
少させ、この能力が入力トルク以下に下がったときに、
クラッチがスリップし始め、エンジン速度を増大させ
る。ピストン44が前進すると、クラッチ12はその能
力を失い、リング46がブレーキ14を圧縮し始め、ト
ルクの伝達が開始される。ブレーキ14が入力トルク能
力に到達したとき、シフトが完了する。エンジンフレア
即ちトルク低下を阻止するためのこの速比変更のタイミ
ングは室110内の流体圧力を使用してピストン50を
調整することにより得られる。シフトが完了しても、ピ
ストン44は前進し続け、バネ108、76を圧縮して
ブレーキ14を完全に係合させ、クラッチ12のための
ランニング(運転)クリアランスを提供する。
【0031】上述の説明から、ピストン50の軸方向の
調整により、調整リング46が軸方向の直線運動を行
い、クラッチ12及びブレーキ14の係合及び係合解除
の重複期間を制御する。
【0032】図5には別の実施例を示す。この実施例に
おいては、エンジン及びトルクコンバータ機構30はシ
ャフト200を介して遊星歯車セット204のキャリヤ
202へ入力駆動を提供する。遊星歯車セット204は
リングギヤ206と、サンギヤ208と、これらリング
ギヤ206及びサンギヤ208に噛合した複数個のピニ
オンギヤ210とを有する。リングギヤ206はハブ2
12を介してスプロケット即ち出力ギヤ214に接続し
ている。
【0033】流体作動ブレーキ216は、サンギヤ20
8を遊星歯車機構の選択的な反作用部材として作用させ
るように作動でき、バネ負荷クラッチ218はリングギ
ヤ206とサンギヤ208との間にダイレクトドライブ
関係を確立するように作動できる。ブレーキ216を使
用したとき、サンギヤ208は遊星歯車セット204に
おいて反作用装置として作用し、キャリヤ202での入
力駆動をリングギヤ206(従ってスプロケット21
4)でのオーバードライブに変更する。周知のように、
オーバードライブは入力速度より大きな出力速度を与え
る。
【0034】クラッチ218が係合したとき、サンギヤ
及びリングギヤが相互連結し、遊星歯車機構内に1:1
の駆動比が確立され、スプロケット214における出力
速度をシャフト200における入力速度と同じにする。
【0035】図1、2に示した実施例と同様、クラッチ
218は、バネにより係合せしめられ圧力により係合解
除される装置であり、ブレーキ216は圧力により係合
せしめられバネにより係合解除される装置である。シフ
ト手順は図1、2に関連して説明したものと同じであ
る。すなわち、クラッチ218とブレーキ216との間
の重複係合は、アップシフト及びダウンシフト中に過剰
なエンジンフレア又はトルク低下を伴わずに重複係合が
生じるように、制御される。
【0036】本発明の要旨を変更することなく種々の修
正及び変形が可能である。それ故、本発明は、以上説明
した実施例にのみ限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】遊星歯車機構を組み込んだトランスミッション
の一部の概略断面図で、摩擦装置の作動を制御する制御
子をも示す図である。
【図2】図1と同様の図で、摩擦装置の別の作動位置を
示す図である。
【図3】図1の摩擦装置内に位置する調整部材の斜視図
である。
【図4】図3の円内に示す部分の拡大図である。
【図5】図1に示す歯車機構の別の実施例(ダイレクト
ドライブ及びオーバードライブを摩擦装置で制御するも
の)を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 遊星歯車機構 12 クラッチ 14 ブレーキ 40 ハウジング 44 適用ピストン 46 調整リング 50 調整ピストン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体作動トルク伝達装置において、 バネ負荷摩擦トルク伝達手段(12)と;流体圧力作動
    摩擦トルク伝達手段(14)と;静止のハウジング(4
    0)と;上記ハウジング内に摺動可能な状態で配置さ
    れ、上記バネ負荷摩擦トルク伝達手段の係合解除及び上
    記流体圧力作動摩擦トルク伝達手段の係合を生じさせる
    ための流体圧力に応答して一方向へ直線運動できる流体
    作動ピストン(44)と;上記流体作動ピストン上に配
    置され、制御圧力に応答し、上記バネ負荷摩擦トルク伝
    達手段の係合解除の開始に先立ち、上記流体圧力作動摩
    擦トルク伝達手段の係合を開始させる流体作動ピストン
    の制御表面の位置を確立する重複係合調整手段(50)
    と;を有することを特徴とする流体作動トルク伝達装
    置。
  2. 【請求項2】 上記重複係合調整手段が上記流体作動ピ
    ストンに対して回転運動を生じさせる回転運動発生手段
    を備えた調整リングを有することを特徴とする請求項1
    の流体作動トルク伝達装置。
  3. 【請求項3】 上記重複係合調整手段が、上記回転運動
    に応答して上記調整リングの直線的運動を生じさせる手
    段を有することを特徴とする請求項2の流体作動トルク
    伝達装置。
  4. 【請求項4】 上記重複係合調整手段が、上記回転運動
    発生手段に接続していて、車両の作動パラメータに比例
    する圧力に応答して当該回転運動発生手段の直線運動を
    生じさせる流体作動手段を有することを特徴とする請求
    項2の流体作動トルク伝達装置。
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