JP3399108B2 - 自動変速機のクラッチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機のクラッチ
装置に関し、特に該装置のサーボ装置を非回転にして遠
心油圧による影響を排除したクラッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動変速機のギヤトレイン中に介
装されて動力の伝達と遮断を行う湿式多板クラッチは、
内周をハブに回り止め支持した一方の組の摩擦板と、外
周をドラムに回り止め支持した他方の組の摩擦板とを交
互に積層し、前記ドラム及びハブの何れかに、積層した
前記摩擦板の一端側を支持するスラスト受けを設け、他
端側にピストンシリンダ機構からなるサーボ装置を設
け、該サーボ装置のピストンの押し出しにより前記スラ
スト受けと前記サーボ装置との間で前記両方の組の摩擦
板を互いに係合させて動力の伝達を行い、前記ピストン
の戻しで係合を解放させて動力の遮断を行う構成とされ
ている。こうしたクラッチのサーボ装置は、通常ドラム
と一体に回転する構成とされているが、自動変速機にお
けるこうしたサーボ装置では、その軸心を動力伝達軸が
貫通する構成となるため、サーボ装置のシリンダ内周側
は、自動変速機のケースのセンタサポートの外周に回転
自在に支持される。ところで、自動変速機のケースは、
軽量化のためアルミ合金製とされるので、硬度は低いが
シリンダを支持するためのシリンダ内周側に圧入された
ラジアルベアリングとの摺動において、摩耗が発生しや
すく、両者の間にラジアルベアリングの内輪として機能
する硬度の高い鋼製のスリーブを介在させるのが通例で
ある。

【０００３】このようにサーボ装置を回転する構成とす
ると、そのシリンダ内の作動油に作用する遠心力で外周
側ほど大きくなる遠心油圧が生じる。このため、クラッ
チ係合過程において、シリンダとピストン背後間に画定
される油室が停止状態から回転し始める過程で、係合油
圧が設定値より増加し、変速特性を悪化させる。他方、
クラッチ解放過程では、遠心油圧が排出されずに残圧と
して残り、該圧により摩擦板の引きずりが起こり、変速
特性の悪化や摩擦板の耐久性低下（焼損等）を招く。こ
のため、従来は、前者の問題点に対する対策として、油
室の外径を縮小して遠心油圧を低減し、後者の問題点に
対する対策として、クラッチ解放時の遠心油圧の抜けを
助けるためのチェックボ−ルをピストンの外周側に配設
することが行われている。

【０００４】他方、サーボ装置を回転される構成は、前
記のように鋼製のスリーブの介在を余儀なくするため、
自動変速機の構成の簡素化と、それによる製造価格の低
減の妨げとなる。このようなサーボ装置の回転により生
じる問題点は、該装置を非回転式にすれば避けられる。
こうした事情から、自動変速機のクラッチのサーボ装置
を非回転式とする提案もなされている（一例として特開
平２−２９０７３１号公報参照）。この技術は、サーボ
装置のシリンダを自動変速機ケースと一体化し、それに
ピストンをピンで回り止め支持する一方、ドラム側に回
り止め支持したプレッシャプレートを設け、両者の間に
ベアリングを介装したものである。

【０００５】また、自動変速機のサーボ装置ではない
が、動力取出装置（パワーテイクオフ装置）のクラッチ
機構において、クラッチのサーボ装置を非回転式とする
提案もなされている（一例として特開平４−２８５３３
１号公報参照）。これでは、サーボ装置のシリンダを変
速機ケースに外付式にボルト止めし、ピストンの摩擦板
押圧面側にスラストベアリングを配設した構成が採られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記両
技術を通じて言えることは、サーボ装置を非回転とする
ことに伴って、従来クラッチ装置内で打ち消すことが可
能であったクラッチ係合時のスラスト力が、入力部材か
出力部材の何れか（前者の技術においてドラム、後者の
技術において出力軸）にアンバランス力として負荷され
るようになるため、このスラスト力を支持する何らかの
手段をクラッチ装置外に新たに設けなければならなくな
る。また、特に前者の技術では、ドラム側にプレッシャ
プレートを支持しているため、その分だけドラムの軸長
を延ばさなければならず、この延長分とプレッシャプレ
ートの分だけ回転部分の慣性質量の削減効果が減少す
る。

【０００７】そこで本発明は、クラッチ係合時のスラス
ト荷重をサーボ装置を含めたクラッチ装置内で閉ループ
として打ち消すことで、サーボ装置を非回転とすること
に伴う上記の問題点を解決することを概括的な目的とす
る。次に本発明は、サーボ装置を非回転としたクラッチ
装置を自動変速機のギヤトレイン中に配設可能とするこ
とをより具体的な目的とする。さらに本発明は、サーボ
装置の自動変速機ギヤトレイン中への介装をより簡素な
構成により実現することをさらに具体的な目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決する
ため、本発明は、入力部材に回り止め支持した一方の組
の摩擦板と、出力部材に回り止め支持した他方の組の摩
擦板とを交互に積層し、前記入力部材及び出力部材の何
れかに、積層した前記摩擦板の一端側を支持するスラス
ト受けを配設し、他端側にピストンシリンダ機構からな
るサーボ装置を配設し、該サーボ装置のピストンの押し
出しにより前記スラスト受けと前記サーボ装置との間で
前記両方の組の摩擦板を互いに係合させて動力の伝達を
行い、前記ピストンの戻しで係合を解放させて動力の遮
断を行う自動変速機のクラッチ装置において、前記サー
ボ装置のピストンは、積層した前記摩擦板をスラストベ
アリングを介して押圧し、前記シリンダの背後は、スラ
ストベアリングを介して前記スラスト受けを配設した部
材に当接することを特徴とする。

【０００９】具体的には、前記サーボ装置は、該サーボ
装置のシリンダを自動変速機のケースに回り止め支持さ
れた構成とすることができる。また、前記入力部材をハ
ブとし、前記出力部材をドラムとし、前記スラスト受け
を前記ドラムに配設し、前記シリンダの背後をスラスト
ベアリングを介して前記ドラムに当接する構成とするこ
ともできる。さらに、前記シリンダは、環状に構成さ
れ、その内周面を直接自動変速機のケースに嵌挿された
構成としてもよい。

【００１０】

【発明の作用及び効果】本発明では、サーボ装置作動時
のスラスト荷重がピストンからスラストベアリングを介
して積層した摩擦板に負荷され、スラスト受けで受けら
れるのに対して、スラスト荷重の反力はシリンダからそ
の背後のスラストベアリングを経てスラスト受けを配設
した部材に支持されるので、スラスト受け配設部材によ
り両方向のスラスト荷重がバランスし、積層した摩擦板
及びサーボ装置並びにスラスト受け配設部材により最短
軸方向長さのスラスト荷重の閉ループが構成される。こ
れにより、サーボ装置をスラスト受け配設部材とは独立
した要素としたにも拘らず、これらを一体化した従来の
クラッチ装置と同様にクラッチ装置内でスラスト荷重の
バランスをとることができる。

【００１１】したがって、本発明によれば、クラッチ装
置内でスラスト荷重を閉ループとすることで、クラッチ
装置外へのスラスト荷重支持手段の配設を不要とするこ
とができ、しかも、シリンダをケースに回り止め支持す
ることでサーボ装置の油室を非回転として遠心油圧の影
響をなくし、変速ショックの発生や摩擦板の耐久性の低
下を防ぐことができる。特に前記入力部材をハブとし、
前記出力部材をドラムとし、前記スラスト受けを前記ド
ラムに配設し、前記シリンダの背後をスラストベアリン
グを介して前記ドラムに当接した請求項３記載の構成に
よれば、従来のサーボ装置回転式のクラッチの配設位置
にそのまま置き換え配設が可能なクラッチ装置とするこ
とができる。また、シリンダを環状に構成して、その内
周面を直接自動変速機のケースに嵌挿した請求項４記載
の構成によれば、相互に回転しないケースからサーボ装
置の油室への作動油供給が可能となり、従来必要とした
ケースとシリンダとの間のスリーブを不要とした構成の
簡素化が可能となり、しかも相対回転しない部分での油
路接続によりシール装置の機密性を向上させることがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に沿い、本発明の実施例を説明す
る。先ず概略構成から説明すると、この自動変速機のク
ラッチ装置は、中間入力軸１１のフランジにクラッチＣ
１のドラム５１を介し連結して入力部材を構成するハブ
３１に内周側をスプライン係合で回り止め支持した一方
の組の摩擦板（以下区別を要する場合のみこれらをハブ
側摩擦板という）３２と、動力伝達ドラム１４を介して
サンギヤ軸１３に連結して出力部材を構成するドラム３
３に外周側をスプライン係合で回り止め支持した他方の
組の摩擦板（同じくドラム側摩擦板という）３４とを交
互に積層し、この例においてドラム３３に、積層した摩
擦板３２，３４の一端側を支持する本例においてドラム
３３の後端（以下本例において便宜上各部材の前後位置
関係を入力側を前として説明する）に形成された内周溝
に嵌合されたスナップリングの形態を採るスラスト受け
３５を配設し、他端側にピストンシリンダ機構からなる
サーボ装置４０を配設し、サーボ装置４０のピストン４
１の押し出しによりスラスト受け３５とサーボ装置４０
との間でハブ側摩擦板３２とドラム側摩擦板３４を互い
に係合させて動力の伝達を行い、ピストン４１の戻しで
係合を解放させて動力の遮断を行う構成とされている。

【００１３】サーボ装置４０は、本例において、内周壁
４２１と外周壁４２２とそれらの前端を径方向壁４２３
で連結したシリンダ４２と、内周壁４２１と外周壁４２
２とに内外周を摺動自在に支持されて、シリンダ４２と
協働して内外周に嵌装されたＯリングによるシールの下
に油室４０１を画定するピストン４１と、内周壁４２１
の後端に固定されたスプリングシート４５とピストン４
１の後面から突出する突起との間に圧縮状態で配設され
たリターンスプリング４６とから構成されている。サー
ボ装置４０のシリンダ４２は、その内周壁４２１を自動
変速機１のケース１０のセンタサポート１０１の筒状部
１０２に回り止め支持されている。サーボ装置４０のピ
ストン４１には、積層した両側摩擦板３２，３４に対峙
する外周側の押圧面にスラストベアリング４３がその前
側のレースをピストン４１に嵌挿させて取付けられてい
る。

【００１４】シリンダ４２の背後すなわち径方向壁４２
３は、スラストベアリング４４を介してドラム３３の前
端を径方向内側に延びる鍔部３３１に当接している。ス
ラストベアリング４４は、その前側のレースから折り曲
げ形成された爪部４４１を上記鍔部３３１に形成された
孔に掛け止めしてドラム３３に支持されている。シリン
ダ４２の外周面とドラム３３の内周面との間には、ドラ
ム３３とそれと溶接等で一体化された動力伝達ドラム１
４とを振れ止めするブッシュ３６が介装されている。シ
リンダ４２の内周壁４２１には前記油室４０１に開口す
る油孔４２４が形成されている。この油孔４２４は、筒
状部１０２の油溝１０３に連なり、油溝１０３は、セン
タサポート１０１の油路１０５を経て図示しない油圧制
御装置のバルブボディの係合圧供給油路に接続されてい
る。なお、図において、符号５０〜５６はクラッチＣ１
の構成要素を示し、５０はそのサーボ装置、５２はピス
トン、５３はドラム側摩擦板、５４はハブ側摩擦板、５
５はリンギヤＲ１に接続されたハブ、５６はリターンス
プリングを示す。

【００１５】図２は、上記自動変速機のギヤトレインの
全体構成をスケルトンで示す。この図と前出の図１とを
併せ参照するに、この変速機は、前置式オーバドライブ
ギヤユニットＯＤと、前後２段のプラネタリギヤユニッ
トＦｒ，Ｒｒからなる主変速機Ｔから構成されている。
オーバドライブギヤユニットＯＤは、そのキャリアＰＣ
０を図示しないトルクコンバータのタービン軸に連なる
入力軸０１に連結され、リングギヤＲ０をリングギヤフ
ランジを介して主変速機Ｔの中間入力軸１１に連結さ
れ、サンギヤＳ０とキャリアＰＣ０が並列するクラッチ
Ｃ０とワンウェイクラッチＦ０とで相互に連結され、さ
らにサンギヤＳ０は、ブレーキＢ０を介して変速機ケー
ス１０に固定可能とされている。主変速機Ｔの前段のリ
ングギヤＲ１は、クラッチＣ１を介して中間入力軸１１
に連結され、サンギヤＳ１はクラッチＣ２を介して中間
入力軸１１に連結されるとともにバンドブレーキＢ１を
介してケース１０に固定可能とされており、キャリアＰ
Ｃ１は出力軸１２に連結されている。後段のサンギヤＳ
２は前段のサンギヤＳ１にそれらと一体のサンギヤ軸１
３を介して連結され、共に直列するワンウェイクラッチ
Ｆ１とブレーキＢ２を介してケース１０に固定可能とさ
れ、キャリアＰＣ２は並列するワンウェイクラッチＦ２
とブレーキＢ３を介してケース１０に固定可能とされ、
リングギヤＲ２は出力軸１２に連結されている。

【００１６】このように構成された変速機は、前記油圧
制御装置の制御の下に各摩擦係合要素に対応するサーボ
装置に油圧を供給し、図３に示すように各係合要素を係
合及び解放させることで各変速段を達成する。すなわ
ち、第１速（１ｓｔ）は、クラッチＣ０を係合させてオ
ーバドライブギヤユニットＯＤを直結とし、クラッチＣ
１を係合させたときに達成される。このとき、入力軸０
１の回転は、そのまま中間入力軸１１に入り、ワンウェ
イクラッチＦ２の係合によるキャリアＰＣ２の固定で最
も減速されたリングギヤＲ２の回転として出力軸１２に
出力される。第２速（２ｎｄ）は、ブレーキＢ２の追加
係合によるワンウェイクラッチＦ１係合の逆回転阻止の
有効化で達成される。この場合、サンギヤＳ１の固定に
よるキャリアＰＣ１の差動回転が出力軸１２に出力され
る。第３速（３ｒｄ）は、本発明が適用されたクラッチ
Ｃ２の追加係合による前段のプラネタリギヤユニットＦ
ｒの直結で達成される。このとき中間入力軸１１の回転
は、そのままキャリアＰＣ１の回転となり、出力軸１２
に出力される。オーバドライブ（Ｏ／Ｄ）は、主変速機
Ｔが上記直結状態で、クラッチＣ０を解放し、ブレーキ
Ｂ０を係合させることで達成される。このとき、入力軸
０１の回転はオーバドライブギヤユニットＯＤで増速さ
れ、直結状態の主変速機Ｔの出力軸１２からそのまま出
力される。

【００１７】なお、本例において、上記第１速と第２速
の間に第１．５速（１．５ｔｈ）のギヤ段が設けられて
いるが、これは、主変速機Ｔを上記第１速の係合状態と
して、オーバドライブギヤユニットＯＤを作動させるこ
とで達成される。本例では、このときのギヤ比を第１速
と第２速の間に設定しているため、これを便宜上第１．
５速（１．５ｔｈ）と表現している。また、後進（Ｒｅ
ｖ）は、本例において、オーバドライブギヤユニットＯ
Ｄを作動させた状態で、クラッチＣ２係合、ブレーキＢ
３係合によるリングギヤＲ２の逆転で得ている。

【００１８】図３の作動表を参照して上記の説明から明
らかなように、本発明が適用されたクラッチＣ２は、第
２速から第３速あるいはその逆の変速時に、ハブ側回転
数がタービン回転と同速又はオーバドライブギヤユニッ
トＯＤの作動によりそれより増速されているときになさ
れる。そのため、従来のもののように、サーボ装置がド
ラムと共に回転する構成とすると、クラッチ係合時は、
クラッチ係合の進行につれて遠心油圧を生じ、クラッチ
解放操作時は、当初から大きな遠心油圧がかかった状態
に置かれ、遠心油圧による影響が変速ショックの発生や
摩擦板の耐久性の低下につながる。したがって、前進段
において常時係合状態を維持されるクラッチＣ１とは異
なり、クラッチＣ２において遠心油圧による影響を排除
することは、より重要な意味をもっている。

【００１９】かくして、上記実施例の装置によれば、サ
ーボ装置４０を非回転とすることで、遠心油圧による影
響を排除することができるが、それに加えて、サーボ装
置を回転させる分の慣性質量を低減させて、燃費を向上
させることができるほか、センタサポート１０１の油溝
１０３から直接作動油の供給が可能となり、しかも油溝
１０３前後のシールも従来の相対回転部に用いる金属シ
ールより簡易なＯリングとしながら十分な機密性を確保
することができる。さらに、サーボ装置４０作動時のス
ラスト荷重は、ピストン４１からスラストベアリング４
３を介して積層した摩擦板３２，３４に負荷され、スラ
スト受け３５で受けられるのに対して、スラスト荷重の
反力はシリンダ４２からその背後のスラストベアリング
４４を経てスラスト受け３５を配設したドラム３３に支
持されるので、ドラム３３により両方向のスラスト荷重
がバランスし、積層した摩擦板３２，３４及びサーボ装
置４０並びにドラム３３により最短軸方向長さのスラス
ト荷重の閉ループが構成される。これにより、サーボ装
置をスラスト受け配設部材とは独立した要素としたにも
拘らず、これらを一体化した従来のクラッチ装置と同様
にクラッチ装置内でスラスト荷重のバランスをとること
ができる。したがって、クラッチ装置におけるドラム３
３とサーボ装置４０とを独立させた構成を採りながら、
入力要素であるハブ３１及びそれに連なる中間入力軸１
１にも、また、出力要素である動力伝達ドラム１４及び
それに連なるサンギヤ軸１３にもスラスト力は負荷され
ない。しかも、上記最短軸方向長さの閉ループを構成す
ることで、ピストンストロ−ク量の調整も従来のものに
対して特に変更の必要がない利点も得られる。

【００２０】次に、図４は本発明の第２実施例を示す自
動変速機のクラッチ装置を示す部分断面図である。この
例は、摩擦板３２，３４の枚数をそれぞれ５枚構成とし
てトルク伝達容量を増したもので、それによる軸方向寸
法の増加分、ピストン４１とそれに対峙する摩擦板３４
との間の間隙をピストン押圧部の厚さの減少と両スラス
トベアリング４３，４４の厚さの減少で打ち消した例を
示す。この例における各構成要素は、実質的に前記第１
実施例と同様のものなので、該当する部材に同様の参照
符号を付すことで各部の構成及び作用の説明に代える。

【００２１】以上、本発明を２つの実施例について説明
した、本発明は、上記実施例に拘束されることなく、特
許請求の範囲に記載の事項の範囲内で、種々に具体的構
成を変更して実施することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る自動変速機のクラッ
チ装置を一部のみ断面で示す部分端面図である。

【図２】上記自動変速機の全体のギヤトレインを示すス
ケルトン図である。

【図３】上記自動変速機の変速動作を示す作動表であ
る。

【図４】本発明の第２実施例に係る自動変速機のクラッ
チ装置を図１と同様に示す部分端面図である。

【符号の説明】

１ 自動変速機 Ｃ１ クラッチ装置 １０ ケース ３１ ハブ（入力部材） ３２ ハブ側摩擦板（一方の組の摩擦板） ３３ ドラム（出力部材） ３４ ドラム側摩擦板（他方の組の摩擦板） ３５ スラスト受け ４０ サーボ装置 ４１ ピストン ４２ シリンダ ４３ スラストベアリング ４４ スラストベアリング

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 25/0638

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力部材に回り止め支持した一方の組の
   摩擦板と、出力部材に回り止め支持した他方の組の摩擦
   板とを交互に積層し、前記入力部材及び出力部材の何れ
   かに、積層した前記摩擦板の一端側を支持するスラスト
   受けを配設し、他端側にピストンシリンダ機構からなる
   サーボ装置を配設し、該サーボ装置のピストンの押し出
   しにより前記スラスト受けと前記サーボ装置との間で前
   記両方の組の摩擦板を互いに係合させて動力の伝達を行
   い、前記ピストンの戻しで係合を解放させて動力の遮断
   を行う自動変速機のクラッチ装置において、 前記サーボ装置のピストンは、積層した前記摩擦板をス
   ラストベアリングを介して押圧し、 前記シリンダの背後は、スラストベアリングを介して前
   記スラスト受けを配設した部材に当接することを特徴と
   する自動変速機のクラッチ装置。
2. 【請求項２】 前記サーボ装置は、該サーボ装置のシリ
   ンダを自動変速機のケースに回り止め支持された請求項
   １記載の自動変速機のクラッチ装置。
3. 【請求項３】 前記入力部材をハブとし、前記出力部材
   をドラムとし、前記スラスト受けを前記ドラムに配設
   し、前記シリンダの背後をスラストベアリングを介して
   前記ドラムに当接した請求項１又は２記載の自動変速機
   のクラッチ装置。
4. 【請求項４】 前記シリンダを環状とし、その内周面を
   直接自動変速機のケースに嵌挿した請求項１〜３の何れ
   か１項記載の自動変速機のクラッチ装置。