JP6274342B1 - 変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】変速機における摩擦係合装置の摩擦部材に供給する潤滑油の不足を抑制して、摩擦部材を冷却する性能を確保すること。【解決手段】円環状の複数の第1係合部材と、第1係合部材の内歯とスプライン嵌合する外歯を有し、所定の回転軸を軸心として回転可能な嵌合部材と、第1係合部材と係合可能に構成された円環状の複数の第2係合部材と、嵌合部材に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を収容する変速機ケースを備えた変速機であって、潤滑油供給手段が、変速機ケースの内壁に設けられ、潤滑油供給手段における潤滑油を噴射する吐出部は、第1係合部材と嵌合部材とがスプライン嵌合する部分に向けて潤滑油を噴射可能に構成されている。【選択図】図4
Description
本発明は、摩擦係合装置を備えた変速機に関する。
回転軸まわりに回転可能であり軸線方向に並設された複数の環状の第1プレートと、これら第1プレートの間に対向して配設された第2プレートとを軸線方向に押圧して、第1プレートと第2プレートとを摩擦係合させる摩擦係合装置が知られている。特許文献1には、自動変速機における摩擦係合装置のクラッチハブに径方向通穴を形成し、クラッチハブの内周側から潤滑油を供給する導管によって、潤滑油を油圧制御装置から摩擦係合装置に供給する方法が開示されている。
ところで、近年、変速段数の多い変速機が求められ、より多段の変速段を実現するために、クラッチハブなどの嵌合部材やプレートなどの係合部材の内周側にさらにプラネタリギヤなどを配設する必要が生じている。係合部材の内周側にプラネタリギヤがさらに配設されると、係合部材の内周側において導管を設けるスペースがなくなる。導管を設けない場合には、潤滑油を摩擦係合装置の係合部材に供給しづらくなり、潤滑油が不足する可能性がある。摩擦部材である係合部材に供給する潤滑油が不足すると、係合部材を冷却する性能が低下する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、変速機における摩擦係合装置の係合部材に供給する潤滑油の不足を抑制して、係合部材を冷却する性能を確保することができる変速機を提供することにある。
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る変速機は、円環状の複数の第1係合部材と、前記第1係合部材の内歯とスプライン嵌合する外歯を有し、所定の回転軸を中心として回転可能な嵌合部材と、前記第1係合部材と係合可能に構成された円環状の複数の第2係合部材と、前記嵌合部材に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を収容する変速機ケースを備えた変速機であって、前記潤滑油供給手段が、前記変速機ケースの内壁に設けられ、前記潤滑油供給手段における前記潤滑油を噴射する吐出部は、前記第1係合部材と前記嵌合部材とがスプライン嵌合する部分に向けて前記潤滑油を噴射可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る変速機は、上記の発明において、前記嵌合部材は外周に前記外歯が設けられた略円筒状を有し、前記嵌合部材の内周側に、少なくとも1台の遊星歯車機構が配置されていることを特徴とする。
潤滑油供給手段が、変速機ケースの内壁に設けられていることにより、潤滑油を第1係合部材や第2係合部材に供給する導管を嵌合部材の内周側に設ける必要がないため、嵌合部材の内周側における遊星歯車機構の配置の自由度を向上できる。
本発明の一態様に係る変速機は、上記の発明において、前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給を制御する制御部を備え、前記第1係合部材における前記スプライン嵌合する部分において、前記第1係合部材の前記内歯のうちの一部が欠歯となる領域を有し、前記制御部は、前記潤滑油供給手段に対して、前記吐出部を通じて少なくとも前記欠歯となる領域に前記潤滑油を噴射させることを特徴とする。
この構成により、第1係合部材と嵌合部材との間において、欠歯となる領域を通じて潤滑油を効率的に流すことができるので、第1係合部材や第2係合部材を冷却する性能をより一層向上できる。
本発明の一態様に係る変速機は、この構成において、前記欠歯となる領域は、前記軸方向に沿って複数並ぶように配置されていることを特徴とする。
この構成により、吐出部から遠い位置の第1係合部材および第2係合部材にまで、潤滑油を効率的に行き渡らせることができるので、潤滑および冷却に使用する潤滑油量を低減できる。
本発明の一態様に係る変速機は、上記の発明において、前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第1係合部材と前記第2係合部材とが半係合状態の間、および前記半係合状態となった後のタイミングで、前記潤滑油供給手段に対して、前記吐出部を通じて前記潤滑油を噴射させることを特徴とする。
この構成により、摩擦係合装置を最も冷却する必要がある場合に、効率的に潤滑油を供給することができ、潤滑油を常時供給することがないため、潤滑および冷却に使用する潤滑油量を低減できる。
本発明に係る変速機によれば、潤滑油を噴射する吐出部を嵌合部材の外周側に設けて、嵌合部材の外周側から第1係合部材と嵌合部材との間に向けて潤滑油を噴射していることにより、嵌合部材の内周側に潤滑油を供給するための導管を設けることなく、変速機における摩擦係合装置の係合部材に必要な量の潤滑油を供給できるので、潤滑油の不足を抑制して、係合部材を冷却する性能を確保することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
まず、本発明の一実施形態による変速機を備えた車両の構成について説明する。図1は、この一実施形態による車両におけるパワートレーンを示す概略構成図である。この一実施形態による車両Veは、例えば、有段自動変速機を搭載したFF(Front engine Front drive)車両である。なお、車両VeはFF車両以外であってもよい。
車両Veのパワートレーンは、エンジン1、自動変速機2、プラネタリギヤユニット3、油圧制御回路4、ディファレンシャルギヤ5、ドライブシャフト6、車輪7、およびECU(Electronic Control Unit)10を備える。プラネタリギヤユニット3および油圧制御回路4はそれぞれ、自動変速機2の一部を構成する。エンジン1と自動変速機2とはトルクコンバータ8を介して連結されている。
エンジン1は、燃料を燃焼させて動力を出力する動力装置である。エンジン1としては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、またはLPGエンジンなどを用いることができる。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転される。自動変速機2は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転速度を所望の回転速度に変速する。自動変速機2の出力ギヤは、ディファレンシャルギヤ5と噛合っている。ディファレンシャルギヤ5にはドライブシャフト6がスプライン嵌合などによって連結されている。エンジン1の出力は、ドライブシャフト6を介して、左右の車輪7に動力が伝達される。
制御部としてのECU10には、ハーネスなどを介して各種センサ(いずれも図示せず)が接続されている。ECU10は、各センサから供給された信号、ROM(Read Only Memory)に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両Veが所望の状態となるように、エンジン1や自動変速機2などの機器類を制御する。自動変速機2は、入力回転数と出力回転数との間の比、すなわち変速比を、不連続で段階的に変更可能な有段変速機である。ECU10は、車両Veの走行において、1〜8速のギヤ段(変速比)のうちのいずれかのギヤ段が形成されるように、自動変速機2を制御する。1〜8速のギヤ段のうちのいずれかのギヤ段が形成されることによって、自動変速機2は車輪7に駆動力を伝達する。なお、ギヤ段は1〜8速であることに限定されない。
図2は、この一実施形態による車両Veの構成を示すスケルトン図である。図2に示すように、エンジン1においては、燃料の燃焼によって発生した熱エネルギが、クランクシャフト11の回転運動に変換される構成である。エンジン1においては、クランクシャフト11と動力伝達可能なトルクコンバータ12が設けられている。トルクコンバータ12は流体の運動エネルギによって動力伝達可能な装置である。
トルクコンバータ12は、ポンプインペラ12aおよびタービンランナ12bを有する。ポンプインペラ12aには、作動油圧を発生させる機械式のオイルポンプ15が連結されている。オイルポンプ15は、自動変速機2を変速制御したり、自動変速機2の動力伝達経路の各部に潤滑油を供給したりするためのポンプである。
インプットシャフト13は、クランクシャフト11と同軸上に配置され、自動変速機2がクランクシャフト11から車輪7に至る動力伝達経路に設けられている。自動変速機2は、中空のケーシング14の内部に設けられている。この一実施形態による自動変速機2は、第1遊星歯車機構21からなる第1変速部20、および第2遊星歯車機構23と第3遊星歯車機構25とからなる第2変速部22を有する。
第1変速部20は、副変速部を構成し、ダブルピニオン型の第1遊星歯車機構21によって構成されている。第1遊星歯車機構21は、外歯である第1サンギヤ21S、内歯である第1リングギヤ21R、ピニオンギヤ21P1,21P2、およびキャリヤ21Cを有する。第1サンギヤ21Sと第1リングギヤ21Rとは同軸上に配置されている。ピニオンギヤ21P1は第1サンギヤ21Sおよびピニオンギヤ21P2に噛合され、ピニオンギヤ21P2は、第1リングギヤ21Rおよびピニオンギヤ21P1に噛合されている。キャリヤ21Cは、2種類のピニオンギヤ21P1,21P2をそれぞれ自転可能、かつ一体的に公転可能に支持する。第1遊星歯車機構21は、相互に差動回転可能に接続された3個の回転要素、すなわち、第1サンギヤ21S、第1リングギヤ21R、およびキャリヤ21Cを有する。第1サンギヤ21Sは回転しない状態でケーシング14に固定されている。
第2変速部22は、インプットシャフト13の外周側に配置されている。第2変速部22は、主変速部を構成し、複数組の遊星歯車機構によって構成されている。第2変速部22の一部を構成する第2遊星歯車機構23は、第2サンギヤ23S、第2リングギヤ23R、ロングピニオンギヤ22P、およびキャリヤ22Cを有する。第2サンギヤ23Sおよび第2リングギヤ23Rは同軸上に配置されている。ロングピニオンギヤ22Pは、第2サンギヤ23Sおよび第2リングギヤ23Rに噛合されている。キャリヤ22Cは、ロングピニオンギヤ22Pを自転かつ公転可能に支持する。第2遊星歯車機構23は、相互に差動回転可能に接続された3個の回転要素、すなわち、第2サンギヤ23S、第2リングギヤ23R、およびキャリヤ22Cを有している。なお、第2リングギヤ23Rと一体回転する出力ギヤ24が設けられている。出力ギヤ24には車輪7が動力伝達可能に接続されている。
第2変速部22の一部を構成する第3遊星歯車機構25は、第3サンギヤ25S、ショートピニオンギヤ25P、およびキャリヤ22Cを有する。第3サンギヤ25Sは、第2サンギヤ23Sと同軸に配置され、かつ第2サンギヤ23Sよりも歯数が少ない。ショートピニオンギヤ25Pは、第3サンギヤ25Sおよびロングピニオンギヤ22Pに噛合されている。キャリヤ22Cは、ロングピニオンギヤ22Pおよびショートピニオンギヤ25Pをそれぞれ自転可能、かつ一体的に公転可能に支持する。すなわち、第2変速部22のキャリヤ22Cは、第2遊星歯車機構23および第3遊星歯車機構25において共用化されている。第2変速部22は、第2遊星歯車機構23および第3遊星歯車機構25により構成されたラビニョ型の遊星歯車機構である。
次に、第1遊星歯車機構21、第2遊星歯車機構23、および第3遊星歯車機構25に含まれる回転要素同士を、相互に接続または解放する係合要素としてのクラッチ、および回転要素を選択的に停止、固定する係合要素としてのブレーキについて説明する。クラッチとしては、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、および第4クラッチC4が設けられ、ブレーキとしては、第1ブレーキB1および第2ブレーキB2が設けられている。
第1クラッチC1は、第1リングギヤ21Rと第3サンギヤ25Sとを選択的に接続または解放する。第2クラッチC2は、キャリヤ22Cとインプットシャフト13とを選択的に接続または解放する。第3クラッチC3は、第1リングギヤ21Rと第2サンギヤ23Sとを選択的に接続または解放する。第4クラッチC4は、キャリヤ21Cと第2サンギヤ23Sとを選択的に接続または解放する。第1ブレーキB1は、第2サンギヤ23Sを停止させる。第2ブレーキB2は、キャリヤ22Cを停止させる。
上述した第1クラッチC1〜第4クラッチC4、および第1ブレーキB1、第2ブレーキB2(以下、特に区別しない場合は、単にクラッチC、ブレーキB、または係合装置という)は、油圧式の摩擦係合装置である。クラッチCおよびブレーキBは、油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型のクラッチやブレーキなどにより構成されている。このように構成されたクラッチCおよびブレーキBは、油圧制御回路4によって、それぞれのトルク容量(すなわち係合力)が変化させられて、係合と解放とが切り替えられる。
油圧制御回路4は、湿式の多板クラッチおよび湿式の多板ブレーキに作用する油圧を、それぞれ別々に制御するアクチュエータとして設けられている。この油圧制御回路4は、油路、圧力制御弁、油路切換弁などを有する公知のものである。
一方、車両Veの室内に設けられたシフトポジション選択装置(図示せず)を操作すると、パーキング(P)ポジション、リバース(R)ポジション、ニュートラル(N)ポジション、ドライブ(D)ポジションを選択可能である。シフトポジションを切り替えると、上述した第1クラッチC1〜第4クラッチC4、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2を係合状態または解放状態にする制御が行われる。パーキングポジションが選択された場合、またはニュートラルポジションが選択された場合は、ブレーキBおよびクラッチCが全て解放されて、インプットシャフト13と出力ギヤ24との間の動力伝達が遮断される。パーキングポジションおよびニュートラルポジションは、非駆動ポジションである。
これに対し、ドライブポジションまたはリバースポジションが選択された場合は、インプットシャフト13と出力ギヤ24とが動力伝達可能に接続される。ドライブポジションおよびリバースポジションは駆動ポジションである。ECU10には自動変速機2の変速段を制御するために変速マップが記憶されており、ドライブポジションでは、その変速マップに基づいて自動変速機2の変速段を選択し、かつ変速段を切り替える制御が行われる。この変速マップは、車速およびアクセル開度をパラメータとして、各変速段を選択する領域を定めたものである。具体的には、自動変速機2の変速段として、第1速(1st)、第2速(2nd)、第3速(3rd)、第4速(4th)、第5速(5th)、第6速(6th)、第7速(7th)、第8速(8th)、第1リバースポジション(Rev1)、および第2リバースポジション(Rev2)が選択される領域を定めてあり、その変速マップを用いて自動変速機2でアップシフトおよびダウンシフトが行われる。
図3は、ドライブポジションが選択された際の、クラッチCおよびブレーキBの作動状態を示す係合表である。図3において「○」印は、クラッチCまたはブレーキBが係合されることを意味する。なお、この一実施形態においては、クラッチCおよびブレーキBの全てについて、それぞれ別個に油圧室(図2中、図示せず)が設けられており、各油圧室に供給されるオイルの油圧が制御されて、クラッチおよびブレーキが係合または解放される。例えば、図3において、第1速が選択された場合、第1クラッチC1および第2ブレーキB2が係合される。なお、係合されるブレーキおよびクラッチ以外のクラッチやブレーキは解放される。
図4は、図1および図2に示す自動変速機2の断面図である。自動変速機2は、非回転部材である変速機ケースとしてのケーシング14内に、インプットシャフト13、出力ギヤ24、第1遊星歯車機構21、第2遊星歯車機構23、第3遊星歯車機構25、第1クラッチC1〜第4クラッチC4、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2を収容して構成されている。なお、インプットシャフト13、第1遊星歯車機構21〜第3遊星歯車機構25、第1クラッチC1〜第4クラッチC4、第1ブレーキB1〜第2ブレーキB2は、所定の回転軸RCに対して略対称的に構成されているため、図4においては、回転軸RCから下半分を省略している。
インプットシャフト13は、回転軸RCまわりに回転可能に配置されている。インプットシャフト13は、回転軸RC方向でトルクコンバータ12側に配置される第1回転軸13aと、回転軸RC方向の一端部が第1回転軸13aにスプライン嵌合されることで第1回転軸13aと一体的に回転させられる第2回転軸13bとから構成されている。第1回転軸13aの回転軸RC方向においてトルクコンバータ12側の端部は、トルクコンバータ12のタービンランナ12bに動力伝達可能に連結されている。
回転軸RC方向のトルクコンバータ12側(図4中、右側)から順に、第1遊星歯車機構21、出力ギヤ24、第2遊星歯車機構23、および第3遊星歯車機構25が配置されている。
第1遊星歯車機構21は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構から構成されている。第1遊星歯車機構21の第1サンギヤ21Sは、第1回転軸13aの外周に配置されている中間部材26に連結されている。中間部材26は、非回転部材であるケーシング14に連結されている。これにより、第1サンギヤ21Sは回転不能に保持されている。キャリヤ21Cは、第4クラッチC4に連結されている。第1リングギヤ21Rは、円環状に形成されており、第1リングギヤ21Rの外周部に、第1クラッチC1の摩擦係合要素42および第3クラッチC3の摩擦係合要素62が設けられている。
第2遊星歯車機構23の第2サンギヤ23Sは、連結ドラム81の円筒状に形成された小径部81aの端部にスプライン嵌合されている。第3遊星歯車機構25の第3サンギヤ25Sは、略円筒状に形成されており、回転軸RC方向のトルクコンバータ12側の端部が、クラッチドラム41の小径部41aにスプライン嵌合されている。
第2遊星歯車機構23および第3遊星歯車機構25の共通のキャリヤ22Cは、ロングピニオンギヤ22Pおよびショートピニオンギヤ25Pを自転および公転可能に支持している。キャリヤ22Cの外周部に、後述する第2クラッチC2の摩擦係合要素52および第2ブレーキB2の摩擦係合要素85が設けられている。なお、図4にあっては、第2クラッチC2の摩擦係合要素52の内周側に、キャリヤ22Cが記載されていないが、周方向の別の位相においてキャリヤ22Cが配置されている。すなわち、摩擦係合要素85の内周側に、少なくとも1台、この一実施形態においては第2遊星歯車機構23および第3遊星歯車機構25の2台の遊星歯車機構が設けられている。第2遊星歯車機構23および第3遊星歯車機構25の共通の第2リングギヤ23Rは、円環状に形成されており、その内周部が変速機出力軸となる出力ギヤ24にスプライン嵌合されている。
第3サンギヤ25Sの回転軸RC方向においてトルクコンバータ12側(図4中、右側)の外周面にスプライン歯91が形成されている。また、クラッチドラム41の径方向からみて第3サンギヤ25Sのスプライン歯91と重なる部位の内周面にスプライン歯92が形成されている。第3サンギヤ25Sのスプライン歯91とクラッチドラム41のスプライン歯92とが互いにスプライン嵌合されることで、第3サンギヤ25Sとクラッチドラム41とを、ガタ分の相対回転は生じつつも相対回転不能、かつ回転軸RC方向への相対移動可能に連結するスプライン嵌合部93が形成されている。スプライン嵌合部93を構成するスプライン歯91,92の噛合位置に対して回転軸RC方向で隣り合う位置(すなわちスプライン嵌合部93と異なる部位)であって、径方向から見て、第3サンギヤ25Sとクラッチドラム41とが重なる部位の間に、トレランスリング94が、これら第3サンギヤ25Sとクラッチドラム41との両方に接するようにして配置されている。クラッチドラム41の内周面には、環状溝95が形成されており、この環状溝95によって形成される環状空間に、トレランスリング94が配置されている。
第1クラッチC1〜第4クラッチC4は、この一実施形態において具体的に、湿式の多板クラッチである。多板クラッチは、インプットシャフト13の回転軸方向に沿って配置された複数の環状ディスクおよび複数の環状プレートを有する。環状ディスクおよび環状プレートの両端面にはそれぞれ、摩擦材が取り付けられている。多板クラッチの係合状態においては、環状ディスクおよび環状プレートにインプットシャフト13の回転軸方向に沿って押圧力が加えられ、摩擦力により動力伝達が行われる。また、多板クラッチは湿式であり、ケーシング14内に供給または封入されている潤滑油により、多板クラッチが冷却および潤滑される。第1ブレーキB1および第2ブレーキB2は、摩擦クラッチであって湿式の多板ブレーキを用いて構成されている。多板ブレーキは、インプットシャフト13の回転軸方向軸線に沿った方向に配置された複数の環状ディスクおよび複数の環状プレートを有する。多板ブレーキは、ディスクおよびプレートに軸線に沿った方向の押圧力を加えて、摩擦力によって制動力を発生するブレーキである。多板ブレーキは湿式であり、ケーシング14内に供給または封入されている潤滑油により、多板ブレーキが冷却および潤滑される。すなわち、第1クラッチC1〜第4クラッチC4、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2はそれぞれ、摩擦係合装置として略同様の構造を有する。第1クラッチC1〜第4クラッチC4、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2を構成する摩擦係合装置の詳細、および潤滑油の供給の詳細については、後述する。
第1クラッチC1は、クラッチドラム41、摩擦係合要素42、ピストン43、スプリング44、および油圧室45を有して構成されている。摩擦係合要素42は、クラッチドラム41と第1リングギヤ21Rとの間に設けられている。ピストン43は、摩擦係合要素42を押圧するように設けられている。スプリング44は、ピストン43を回転軸RC方向で摩擦係合要素42から遠ざかる方向に付勢するように設けられている。油圧室45は、ピストン43とクラッチドラム41とにより囲まれて形成される油密な空間であり、油圧制御回路4から作動油が供給される。
クラッチドラム41は、小径部41aおよび大径部41bが形成された円筒状の部材で形成され、回転軸RCまわりに回転可能に配置されている。クラッチドラム41の大径部41bの内周面と第1リングギヤ21Rの外周面との間に、複数枚の摩擦プレートから構成されている摩擦係合要素42が設けられている。ピストン43は、回転軸RC方向に沿った摩擦係合要素62と隣り合う位置に押圧部が形成されている。ピストン43が回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素62側に移動することによって摩擦係合要素42を押圧し、第1クラッチC1が係合状態またはスリップ係合状態(半係合状態)になる。第1クラッチC1が係合状態になると、クラッチドラム41と第1リングギヤ21Rとが連結される。ピストン43は、油圧室45に供給される油圧によって制御される。
第2クラッチC2は、クラッチドラム51、摩擦係合要素52、ピストン53、スプリング54、および油圧室55を有して構成されている。摩擦係合要素52は、クラッチドラム51とキャリヤ22Cとの間に設けられている。ピストン53は、摩擦係合要素52を押圧するように構成されている。スプリング54は、ピストン53を回転軸RC方向で摩擦係合要素52から遠ざかる方向に付勢するように設けられている。油圧室55は、ピストン53とクラッチドラム51とによって囲まれて形成される油密な空間であり、油圧制御回路4から作動油が供給される。
クラッチドラム51は、有底円筒状に形成された部材であり、回転軸RCまわりに回転可能に配置されている。摩擦係合要素52は、複数枚の摩擦プレートから構成され、クラッチドラム51の内周面とキャリヤ22Cの外周面(図4中、図示せず)との間に設けられている。ピストン53は、回転軸RC方向に沿った摩擦係合要素52と隣り合う位置に押圧部が設けられている。ピストン53が回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素52側に移動することによって、摩擦係合要素52を押圧し、第2クラッチC2が係合状態または半係合状態になる。第2クラッチC2が係合状態になると、クラッチドラム51とキャリヤ22Cとが連結される。ピストン53は、油圧室55に供給される油圧によって制御される。
第3クラッチC3は、クラッチドラム61、摩擦係合要素62、ピストン63、油圧室64、およびスプリング(図示せず)を有して構成されている。摩擦係合要素62は、第1リングギヤ21Rの外周面とクラッチドラム61の内周面との間に設けられている。ピストン63は、摩擦係合要素62を押圧するように設けられている。スプリング(図示せず)は、ピストン63を回転軸RC方向に沿った摩擦係合要素62から遠ざかる側に付勢するように設けられている。油圧室64は、ピストン63とクラッチドラム61とによって囲まれて形成される油密な空間であり、油圧制御回路4から作動油が供給される。
クラッチドラム61は、有底円筒状に形成された部材であり、回転軸RCまわりに回転可能に配置されている。摩擦係合要素62は、複数枚の摩擦プレートから構成され、クラッチドラム61の円筒部の内周面と第1リングギヤ21Rの外周面との間に設けられている。ピストン63は、回転軸RC方向で摩擦係合要素62と隣り合う位置に押圧部が設けられている。ピストン63が回転軸RC方向に沿った摩擦係合要素62側に移動することによって摩擦係合要素62を押圧し、第3クラッチC3が係合状態または半係合状態になる。第3クラッチC3が係合状態になると、クラッチドラム61と第1リングギヤ21Rとが連結される。ピストン63は、油圧室64に供給される油圧によって制御される。
第4クラッチC4は、クラッチドラム71、摩擦係合要素72、ピストン73、油圧室74、およびスプリング(図示せず)を有して構成されている。摩擦係合要素72は、クラッチドラム71とキャリヤ21Cとの間に設けられている。ピストン73は、摩擦係合要素72を押圧するように設けられている。スプリング(図示せず)は、ピストン73を回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素72から遠ざかる側に付勢するように設けられている。油圧室74は、ピストン73とクラッチドラム71とによって囲まれることで形成される油密な空間であり、油圧制御回路4から作動油が供給される。
クラッチドラム71は、二重有底円筒状に形成された部材であり、回転軸RCまわりに回転可能に配置されている。摩擦係合要素72は、複数枚の摩擦プレートから構成され、クラッチドラム71の外周側の円筒部とキャリヤ21Cに連結された円筒部材75との間に設けられている。ピストン73は、回転軸RC方向に沿った摩擦係合要素72と隣り合う位置に押圧部が設けられている。ピストン73が回転軸RC方向で摩擦係合要素72側に移動することによって摩擦係合要素72を押圧し、第4クラッチC4が係合状態または係合状態になる。第4クラッチC4が係合状態になると、キャリヤ21Cとクラッチドラム71とが連結される。ピストン73は、油圧室74に供給される油圧によって制御される。
第1ブレーキB1は、連結ドラム81、摩擦係合要素82、ピストン83、油圧室84、およびスプリング(図示せず)を有して構成されている。連結ドラム81は、クラッチドラム61に連結されている。摩擦係合要素82は、ケーシング14と連結ドラム81との間に設けられている。ピストン83は、摩擦係合要素82を押圧するように設けられている。スプリング(図示せず)は、ピストン83を回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素82から遠ざかる方向に付勢するように設けられている。油圧室84は、ケーシング14とピストン83とによって囲まれて形成される油密な空間であり、油圧制御回路4から作動油が供給される。
連結ドラム81は、小径部81aおよび大径部81bが形成された円筒状の部材から構成され、回転軸RCまわりに回転可能に配置されている。摩擦係合要素82は、複数枚の摩擦プレートから構成され、連結ドラム81の大径部81bの外周面とケーシング14の内壁面との間に設けられている。ピストン83は、回転軸RC方向で摩擦係合要素82と隣り合う位置に押圧部が設けられている。ピストン83が回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素82側に移動することによって摩擦係合要素82を押圧し、第1ブレーキB1が係合状態または半係合状態になる。第1ブレーキB1が係合すると、連結ドラム81とケーシング14とが連結され、連結ドラム81が回転停止させられる。ピストン83は、油圧室84に供給される油圧によって制御される。
摩擦係合装置としての第2ブレーキB2は、摩擦係合要素85、ピストン86、油圧室87、潤滑切換バルブ100、およびスプリング(図示せず)を有して構成されている。摩擦係合要素85は、キャリヤ22Cの外周面とケーシング14の内壁面との間に設けられている。押圧部材としてのピストン86は、摩擦係合要素85を押圧するように設けられている。スプリング(図示せず)は、ピストン86を回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素85から遠ざかる側に付勢するように設けられている。油圧室87は、ピストン86とケーシング14とによって囲まれて形成される油密な空間であり、油圧制御回路4から作動油が供給される。
摩擦係合要素85は、複数枚の摩擦プレートから構成され、キャリヤ22Cの外周面とケーシング14の内壁面との間に設けられている。ピストン86は、ピストン本体86aと押圧部材としてのエクステンション86bとから構成されている。エクステンション86bの回転軸RC方向に沿った摩擦係合要素85と隣り合う位置に押圧部が設けられている。ピストン86が回転軸RC方向に沿って摩擦係合要素85側に移動することによって、摩擦係合要素85を押圧し、第2ブレーキB2が係合状態または半係合状態になる。第2ブレーキB2が係合状態になると、キャリヤ22Cとケーシング14とが連結され、キャリヤ22Cが回転停止させられる。ピストン86は、油圧室87に供給される油圧によって制御される。
潤滑油供給手段としての潤滑切換バルブ100は、第2ブレーキB2において、摩擦係合要素85の外周側であって、ケーシング14の内壁の部分に設けられている。潤滑切換バルブ100は、油圧制御回路4から供給される潤滑油の吐出と停止とを切換可能に構成されている。潤滑切換バルブ100としては、油圧制御回路4から供給される潤滑油の油圧(係合油圧)に応じてバルブが開閉する油圧開閉バルブなどを用いることができる。潤滑切換バルブ100における潤滑油の吐出側には、吐出ノズル101が連通して設けられている。吐出ノズル101は、例えば略U字状に形成され、油圧制御回路4から潤滑切換バルブ100を通じて供給された潤滑油を、第2ブレーキB2の摩擦係合要素85に向けて噴射可能に構成されている。吐出ノズル101の吐出部101aは、例えば摩擦係合要素85を構成する摩擦プレートを介してピストン86に対向する位置、すなわち摩擦係合要素85を構成する摩擦プレートの面に対向する位置に配置されている。
次に、この一実施形態による変速機における摩擦係合装置を構成する第2ブレーキB2の構成について説明する。図5、図6、図7、および図8はそれぞれ、第2ブレーキB2の摩擦係合要素85を示す拡大断面図である。図9および図10はそれぞれ、この一実施形態による第1係合部材において欠歯になる領域が存在しない場合と存在する場合とを示す平面図である。
図5〜図8に示すように、第2ブレーキB2の摩擦係合要素85は、回転側の第1係合要素851、固定側の第2係合要素852、および嵌合部材853を有する。第1係合要素851は、複数枚の例えば円環状の摩擦プレートからなる第1係合部材851A,851B,851C,851D,851Eから構成されている。第1係合部材851A〜851Eは、回転軸RCの方向に沿って移動可能に、ピストン86のエクステンション86bの側から順次並んで設けられる。第2係合要素852は、複数枚の例えば円環状の摩擦プレートからなる第2係合部材852A,852B,852C,852D,852Eから構成されている。第2係合部材852A〜852Eは、回転軸RCの方向に沿って移動可能に、ピストン86のエクステンション86bの側から順次並んで設けられる。第1係合部材851A〜851Eおよび第2係合部材852A〜852Eはそれぞれ、回転軸RCの方向に沿って交互に並ぶようにして配置されている。第2係合部材852Aはピストン86の押圧によって、エクステンション86bを介して押圧可能であって、第1係合要素851と第2係合要素852とが係合可能に構成されている。なお、第1係合部材851Aを押圧可能に構成してもよい。嵌合部材853は、略円筒状を有し、インプットシャフト13と一体回転するクラッチハブや、遊星歯車機構の回転要素と一体回転する部材から構成されている。この一実施形態において嵌合部材853は、キャリヤ22Cに連結されて回転軸RCを中心に回転可能に構成されている。第1係合部材851A〜851Eの内周部(径方向内側の部分)は、嵌合部材853の外周部における外歯としてのスプライン歯853aにスプライン嵌合している。これにより、第1係合部材851A〜851Eは、回転軸RCを中心に回転可能に構成されている。第2係合部材852A〜852Eの外周部(径方向外側の部分)は、ケーシング14にスプライン嵌合して回転不能に固定されている。すなわち、第1係合部材851A〜851Eと第2係合部材852A〜852Eとは、相対回転可能に構成されている。
図9および図10に示すように、第1係合部材851A〜851Eの円環状部分の表面には、第2係合部材852A〜852Eとの間で係合状態または半係合状態における摩擦力を増加させるための、摩擦材851aが設けられている。また、図9に示すように、第1係合部材851Eにおいては、円環状の摩擦プレートの内周側に、嵌合部材853に嵌合可能な内歯としてのスプライン歯851bが、円環状の周方向に沿って周期的に設けられている。第1係合部材851Eは、従来の摩擦プレートと同様の摩擦プレートである。一方、図10に示すように、第1係合部材851A〜851Dにおいては、円環状の摩擦プレートの内周側に、嵌合部材853のスプライン歯853aに嵌合可能なスプライン歯851bが設けられている一方、スプライン歯851bが存在するはずの部分が欠歯となった欠歯領域851c(破線囲み)が設けられている。欠歯領域851cは、円環状の摩擦プレートの周方向に沿って周期的に設けることが望ましいが、必ずしも周期的に設けることに限定されない。
この一実施形態においては、欠歯領域851cの数は、第1係合部材851Aにおいて最も多く、第1係合部材851B,851C,851Dの順に減少し、第1係合部材851Eにおいては0となるように構成されている。図5は、摩擦係合要素85の断面のうちの、第1係合部材851Aにおいて欠歯領域851cとなり、第1係合部材851B〜851Eにおいてスプライン歯851bとなる部分の断面図である。図6は、摩擦係合要素85の断面のうちの、第1係合部材851A,851Bにおいて欠歯領域851cとなり、第1係合部材851C〜851Eにおいてスプライン歯851bとなる部分の断面図である。図7は、摩擦係合要素85の断面のうちの、第1係合部材851A〜851Cにおいて欠歯領域851cとなり、第1係合部材851D,851Eにおいてスプライン歯851bとなる部分の断面図である。図8は、摩擦係合要素85の断面のうちの、第1係合部材851A〜851Dにおいて欠歯領域851cとなり、第1係合部材851Eにおいてスプライン歯851bとなる部分の断面図である。
図5〜図8に示すように、第1係合部材851A〜851Dにおいては、円環状の正面、すなわち吐出ノズル101の吐出部101a側から見て、欠歯領域851cが可能な限り直列的に複数並ぶように、周方向に沿った欠歯領域851cの位置が決定されている。すなわち、図8に示すように、第1係合部材851A〜851Dのうちのエクステンション86bに最も近い第1係合部材851Dにおいて、欠歯領域851cが存在する部分においては、吐出部101a側から見て、第1係合部材851A〜851Cにおけるそれぞれの欠歯領域851cが位置する。同様に、図7に示すように、第1係合部材851A〜851Cのうちのエクステンション86bに最も近い第1係合部材851Cにおいて、欠歯領域851cが存在する部分においては、吐出部101a側から見て、第1係合部材851A、851Bにおけるそれぞれの欠歯領域851cが位置する。図6に示すように、第1係合部材851A,851Bのうちのエクステンション86bに最も近い第1係合部材851Bにおいて、欠歯領域851cが存在する部分においては、吐出部101a側から見て、第1係合部材851Aにおける欠歯領域851cが位置する。図5に示すように、第1係合部材851Aにおいて、欠歯領域851cが存在する部分においては、吐出部101a側から見て、第1係合部材851B〜851Eにおいてスプライン歯851bが存在する。
以上のようにして、第1係合部材851A〜851Eを並べることによって、吐出部101aから吐出された潤滑油は、第1係合部材851Aから第1係合部材851Eまで順次供給される。すなわち、図5に示す状態において潤滑油は、第1係合部材851Aの欠歯領域851cを通過して第1係合部材851Aよりエクステンション86b側に供給される。図6に示す状態において潤滑油は、第1係合部材851A,851Bの欠歯領域851cを通過して、第1係合部材851Bよりさらにエクステンション86b側に供給される。図7に示す状態において潤滑油は、第1係合部材851A〜851Cの欠歯領域851cを通過して、第1係合部材851Cよりさらにエクステンション86b側に供給される。図8に示す状態において潤滑油は、第1係合部材851A〜851Dの欠歯領域851cを通じて、第1係合部材851Dよりさらにエクステンション86b側に供給される。これにより、吐出ノズル101の吐出部101aから遠い位置の、第1係合部材851Eおよび第2係合部材852Eにまで、潤滑油を効率的に行き渡らせることができる。そのため、それらの部分における潤滑油の不足を抑制できるとともに、潤滑および冷却に使用する潤滑油量を低減できる。
以上説明した本発明の一実施形態によれば、第2ブレーキB2の外周側に潤滑切換バルブ100を設け、潤滑切換バルブ100から吐出ノズル101が連通して嵌合部材853の外周側に吐出部101aが位置するように構成し、吐出部101aから第1係合要素851と嵌合部材853との間に潤滑油を供給している。これにより、第2ブレーキB2より内周側に遊星歯車機構などが配置されて、潤滑油を供給するための導管を配置できない場合であっても、第2ブレーキB2の摩擦係合要素85に効率的に潤滑油を供給できる。そのため、摩擦係合要素85における潤滑油の不足を抑制できるので、摩擦係合要素85を冷却する性能を確保できる。
また、上述した一実施形態においては、第1係合部材851A〜851Dにおいて、スプライン歯851bが欠歯した欠歯領域851cを設けている。これにより、欠歯領域851cにおいて嵌合部材853のスプライン歯853aとの隙間を大きくできるため、潤滑油が供給される部分から遠い部材にまで、潤滑油をより一層確実に供給することが可能となる。
(一実施形態の変形例)
次に、上述した一実施形態の変形例について説明する。図11は、一実施形態の変形例による変速機における摩擦係合装置の部分を示す断面図である。
次に、上述した一実施形態の変形例について説明する。図11は、一実施形態の変形例による変速機における摩擦係合装置の部分を示す断面図である。
図11に示すように、一実施形態の変形例による変速機においては、一実施形態と異なり、潤滑切換バルブ100の代わりに潤滑油供給手段としてのソレノイドバルブ200が設けられている。ソレノイドバルブ200は、ECU10により開閉制御される。すなわち、摩擦係合要素85に対する潤滑油の供給および遮断は、ECU10により制御される。その他の構成は、一実施形態と同様である。
また、ECU10による制御は次のように行う。すなわち、上述したように、第1係合部材851A〜851Eは、回転軸RCを中心に回転可能に構成されている。そのため、第1係合要素851が回転している場合、ソレノイドバルブ200の吐出ノズル201における吐出部201aから見て、第1係合部材851Aの周方向に沿ったスプライン歯851bの並びの一部に、欠歯領域851cが現れる。そこで、ECU10によって、ソレノイドバルブ200の開閉制御を行うことによって、第1係合部材851Aの欠歯領域851cへの潤滑油の供給および遮断のタイミングを調整する。具体的には、欠歯領域851cが吐出部201aの近傍を通過するタイミングにおいて、ソレノイドバルブ200を開弁して吐出部201aから潤滑油を供給する一方、その前後のタイミングにおいては、潤滑油の供給を遮断する。このように、摩擦係合要素85への潤滑油の供給の切換を、ソレノイドバルブ200を用いて行うことにより、潤滑油の供給および遮断を任意のタイミングで切り換えることができる。これにより、冷却および潤滑に使用する潤滑油量を低減することが可能になる。
また、第1係合要素851と第2係合要素852とが半係合状態である場合や半係合状態が経過した後に解放状態となった場合は、摩擦係合要素85において発熱量が大きくなり、最も冷却する必要が生じる。このような場合、ECU10は、少なくとも第1係合要素851と第2係合要素852とが半係合状態の間、および半係合状態となった後のタイミング、好ましくは半係合状態が経過した後に解放状態となったタイミングで、ソレノイドバルブ200に対して、吐出部201aを通じて潤滑油を噴射させるように制御する。このように、摩擦係合要素85への潤滑油の供給の切換を、ソレノイドバルブ200を用いて行うことで、潤滑油の供給および遮断を任意のタイミングで切り換えることができる。これにより、冷却および潤滑に使用する潤滑油量を低減することが可能になる。また、半係合状態である場合や半係合状態が経過した後に解放状態となった場合は、潤滑油量が多量に必要になることも想定されるため、ECU10によってソレノイドバルブ200を常時開状態に制御して、摩擦係合要素85に潤滑油を常時供給するようにしてもよい。
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
例えば、上述の一実施形態においては、摩擦係合装置として、第2ブレーキB2を例に説明したが、本発明を第1ブレーキB1に適用することも可能である。さらに、摩擦係合装置として、本発明を第1クラッチC1〜第4クラッチC4に適用することも可能である。
例えば、上述の一実施形態においては、第1係合部材851A〜851Eの内周側に、内歯であるスプライン歯851bが存在するはずの部分が欠歯となった欠歯領域851cを設けているが、必ずしもこの構成に限定されず、例えば、嵌合部材853の外周側に、外歯であるスプライン歯853aが存在するはずの部分が欠歯となった欠歯領域を設けてもよい。
2 自動変速機
3 プラネタリギヤユニット
4 油圧制御回路
10 ECU
21 第1遊星歯車機構
23 第2遊星歯車機構
25 第3遊星歯車機構
52,56,62,72,82,85 摩擦係合要素
100 潤滑切換バルブ
101,201 吐出ノズル
101a,201a 吐出部
200 ソレノイドバルブ
851 第1係合要素
851A,851B,851C,851D,851E 第1係合部材
851a 摩擦材
851b,853a スプライン歯
851c 欠歯領域
852 第2係合要素
852A,852B,852C,852D,852E 第2係合部材
853 嵌合部材
3 プラネタリギヤユニット
4 油圧制御回路
10 ECU
21 第1遊星歯車機構
23 第2遊星歯車機構
25 第3遊星歯車機構
52,56,62,72,82,85 摩擦係合要素
100 潤滑切換バルブ
101,201 吐出ノズル
101a,201a 吐出部
200 ソレノイドバルブ
851 第1係合要素
851A,851B,851C,851D,851E 第1係合部材
851a 摩擦材
851b,853a スプライン歯
851c 欠歯領域
852 第2係合要素
852A,852B,852C,852D,852E 第2係合部材
853 嵌合部材
Claims (7)
- 円環状の複数の第1係合部材と、
前記第1係合部材の内歯とスプライン嵌合する外歯を有し、所定の回転軸を中心として回転可能な嵌合部材と、
前記第1係合部材と係合可能に構成された円環状の複数の第2係合部材と、
前記嵌合部材に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を収容する変速機ケースを備えた変速機であって、
前記潤滑油供給手段が、前記変速機ケースの内壁、かつ前記第1係合部材の外周側に設けられ、
前記潤滑油供給手段における前記潤滑油を噴射する吐出ノズルは、前記潤滑油を、前記第1係合部材と前記嵌合部材とがスプライン嵌合する部分に向けて、前記第1係合部材および前記嵌合部材が回転しているときに噴射可能に構成されている
ことを特徴とする変速機。 - 前記潤滑油供給手段は、前記潤滑油の噴射と遮断とを切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の変速機。
- 前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給を制御する制御部を備え、前記第1係合部材における前記スプライン嵌合する部分において、前記第1係合部材の前記内歯のうちの一部が欠歯となる領域を有し、前記制御部は、前記潤滑油供給手段に対して、前記欠歯となる領域の回転に応じて、前記潤滑油の噴射と遮断とのタイミングを調整することを特徴とする請求項2に記載の変速機。
- 前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給を制御する制御部を備え、前記第1係合部材における前記スプライン嵌合する部分において、前記第1係合部材の前記内歯のうちの一部が欠歯となる領域を有し、前記制御部は、前記潤滑油供給手段に対して、前記吐出ノズルを通じて少なくとも前記欠歯となる領域に前記潤滑油を噴射させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の変速機。
- 前記欠歯となる領域は、前記所定の回転軸の方向に沿って複数並ぶように配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の変速機。
- 前記潤滑油供給手段による前記潤滑油の供給を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第1係合部材と前記第2係合部材とが半係合状態の間、および前記半係合状態となった後のタイミングで、前記潤滑油供給手段に対して、前記吐出ノズルを通じて前記潤滑油を噴射させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の変速機。
- 前記嵌合部材は外周に前記外歯が設けられた略円筒状を有し、前記嵌合部材の内周側に、少なくとも1台の遊星歯車機構が配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の変速機。
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