(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転をするとともに両者の間で円筒状空間を形成する２つの部材と、前記円筒状空間において前記部材のそれぞれにスプライン嵌合されたプレート群と、前記プレート群の軸方向一側において前記部材の一方に配設されたリテーニングプレートと、前記プレート群の軸方向他側において前記部材の一方に配設され且つ前記リテーニングプレートとの間で前記プレート群を摩擦係合させる油圧作動式ピストンとを有してなる摩擦係合装置において、
前記リテーニングプレートと前記プレート群との間で前記部材に対して回転が拘束されないカムプレートと、前記リテーニングプレートと前記カムプレートを離間付勢するばねと、前記ピストンと前記プレート群との間で前記部材の一方にスプライン嵌合するとともに前記ピストン作動時に前記部材の他方のスプラインにスプライン嵌合するスプライン歯を有する同期プレートとを有し、
前記リテーニングプレートと前記カムプレートとが、軸方向厚みが周方向に増減するように形成されたカム面で対向しており、
前記ピストンの非作動時に前記同期プレートが前記ばねによって前記ピストン側に付勢されて前記部材の他方とスプライン嵌合せず、前記ピストン作動時に前記同期プレートが前記部材の他方とスプライン嵌合することを特徴とする、
摩擦係合装置。
【請求項２】
相対回転をするとともに両者の間で円筒状空間を形成する２つの部材と、前記円筒状空間において前記部材のそれぞれにスプライン嵌合されたプレート群と、前記プレート群の軸方向一側において前記部材の一方に配設されたリテーニングプレートと、前記プレート群の軸方向他側において前記部材の一方に配設され且つ前記リテーニングプレートとの間で前記プレート群を摩擦係合させる油圧作動式ピストンとを有してなる摩擦係合装置において、
前記プレート群の前記ピストン側で前記部材に対して回転が拘束されないカムプレートと、前記カムプレートの前記ピストン側で前記部材の一方にスプライン嵌合するとともに前記ピストン作動時に前記部材の他方のスプラインにスプライン嵌合するスプライン歯を有する同期プレートと、前記カムプレートと前記同期プレートを離間付勢するばねと有し、
前記カムプレートと前記同期プレートとの対向面に周方向に傾斜カム面が形成されており、
前記ピストンの非作動時に前記同期プレートが前記ばねによって前記ピストン側に付勢されて前記部材の他方とスプライン嵌合せず、前記ピストン作動時に前記同期プレートが前記部材の他方とスプライン嵌合することを特徴とする、
摩擦係合装置。
【請求項３】
相対回転をするとともに両者の間で円筒状空間を形成するつの部材と、前記円筒状空間において前記部材のそれぞれにスプライン嵌合されたプレート群と、前記プレート群の軸方向一側において前記部材の一方に配設されたリテーニングプレートと、前記プレート群の軸方向他側において前記部材の一方に配設され且つ前記リテーニングプレートとの間で前記プレート群を摩擦係合させる油圧作動式ピストンとを有してなる摩擦係合装置において、
前記リテーニングプレートの軸方向外側に設けられたスナップリングと、前記リテーニングプレートを前記プレート群に向って付勢するばねと、前記ピストンと前記プレート群との間で前記部材の一方にスプライン嵌合するとともに前記ピストン作動時に前記部材の他方のスプラインにスプライン嵌合するスプライン歯を有する同期プレートとを有し、
前記部材の一方のスプラインが切り欠かれて前記プレート群との対向面に周方向に傾斜カム面が形成されており、前記リテーニングプレートが前記カム面に対向するカム面を有して前記スプラインの切欠部分に保持されており、  前記ピストンの非作動時に前記同期プレートが前記ばねによって前記ピストン側に付勢されて前記部材の他方とスプライン嵌合せず、前記ピストン作動時に前記リテーニングプレートが前記部材の一方のスプラインに沿って移動して前記同期プレートが前記部材の他方とスプライン嵌合することを特徴とする、
摩擦係合装置。
【請求項４】
前記ピストンと前記同期プレートが一体である、請求項１乃至３のいずれか１つの摩擦係合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用トランスミッション、又は、産業機械用若しくは建設機械用トランスミッションに利用される摩擦係合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両用オートマティックトランスミッションの摩擦係合装置５１０は、図７に示されるように、相対回転するドラム５１２及びハブ５１４の間の円筒状空間において、ドラム５１２にスプライン嵌合するメイティングプレート５１６及びハブ５１４にスプライン嵌合するクラッチプレート５１８を有してなる。ドラム５１２には、プレート群５１６，５１８の軸方向一側において、スナップリング５２０によって軸方向移動を阻止されたリテーニングプレート５２２がスプライン嵌合している。プレート群５１６，５１８の軸方向他側には、ドラム５１２との間に油室５２４を形成するピストン５２６が設けられている。油室５２４に油が供給されると、ピストン５２６が軸方向に作動して、リテーニングプレート５２２とピストン５２６との間でプレート群５１６，５１８が摩擦係合する。これによって、ドラム５１２からハブ５１４へ、又は  ハブ５１４からドラム５１２へトルクが伝達される。
なお、摩擦係合装置は、ハウジングとドラムとの間のブレーキとしてトランスミッション内に設けられる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の技術躍進に伴い、自動車のエンジン性能が向上すると、それに応じて摩擦係合装置の性能向上が要求され、伝達トルク容量を如何に増加させるかが課題となる。この課題は、一般的に、ピストンに作用する油圧の増加、ピストンの受圧面積の増加、プレート群の直径の増大、又はプレート群の枚数の増加によって解決することができる。
【０００４】
しかし、このような解決手段では、油圧ポンプの動力損失が著しくなって油圧機器の伝達効率低下を招くとともに、部品サイズの増大、部品点数の増加等によってトランスミッションが大型化するという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の目的は、相対回転する部材が同期した後は、両部材を機械的に結合させることができる摩擦係合装置を提供することにある。本発明は、相対回転をするとともに両者の間で円筒状空間を形成する２つの部材と、前記円筒状空間において前記部材のそれぞれにスプライン嵌合されたプレート群と、前記プレート群の軸方向一側において前記部材の一方に配設されたリテーニングプレートと、前記プレート群の軸方向他側において前記部材の一方に配設され且つ前記リテーニングプレートとの間で前記プレート群を摩擦係合させる油圧作動式ピストンとを有してなる摩擦係合装置において、以下の特徴を有する。
【０００６】
本発明は、第１に、前記リテーニングプレートと前記プレート群との間で前記部材に対して回転が拘束されないカムプレートと、前記リテーニングプレートと前記カムプレートを離間付勢するばねと、前記ピストンと前記プレート群との間で前記部材の一方にスプライン嵌合するとともに前記ピストン作動時に前記部材の他方のスプラインにスプライン嵌合するスプライン歯を有する同期プレートとを有し、前記リテーニングプレートと前記カムプレートとが、軸方向厚みが周方向に増減するように形成されたカム面で対向しており、前記ピストンの非作動時に前記同期プレートが前記ばねによって前記ピストン側に付勢されて前記部材の他方とスプライン嵌合せず、前記ピストン作動時に前記同期プレートが前記部材の他方とスプライン嵌合する摩擦係合装置により前記課題を解決した。
【０００７】
本発明は、第２に、前記プレート群の前記ピストン側で前記部材に対して回転が拘束されないカムプレートと、前記カムプレートの前記ピストン側で前記部材の一方にスプライン嵌合するとともに前記ピストン作動時に前記部材の他方のスプラインにスプライン嵌合するスプライン歯を有する同期プレートと、前記カムプレートと前記同期プレートを離間付勢するばねと有し、前記カムプレートと前記同期プレートとの対向面に周方向に傾斜カム面が形成されており、前記ピストンの非作動時に前記同期プレートが前記ばねによって前記ピストン側に付勢されて前記部材の他方とスプライン嵌合せず、前記ピストン作動時に前記同期プレートが前記部材の他方とスプライン嵌合する摩擦係合装置により前記課題を解決した。
【０００８】
本発明は、第３に、前記リテーニングプレートの軸方向外側に設けられたスナップリングと、前記リテーニングプレートを前記プレート群に向って付勢するばねと、前記ピストンと前記プレート群との間で前記部材の一方にスプライン嵌合するとともに前記ピストン作動時に前記部材の他方のスプラインにスプライン嵌合するスプライン歯を有する同期プレートとを有し、前記部材の一方のスプラインが切り欠かれて前記プレート群との対向面に周方向に傾斜カム面が形成されており、前記リテーニングプレートが前記カム面に対向するカム面を有して前記スプラインの切欠部分に保持されており、前記ピストンの非作動時に前記同期プレートが前記ばねによって前記ピストン側に付勢されて前記部材の他方とスプライン嵌合せず、前記ピストン作動時に前記リテーニングプレートが前記部材の一方のスプラインに沿って移動して前記同期プレートが前記部材の他方とスプライン嵌合する摩擦係合装置により前記課題を解決した。
【０００９】
なお、ピストンと同期プレートとを一体にすることができる。
【００１０】
【作用】
まず、第１の発明についてその作用を説明する。ピストンの非作動時、プレート群は相互に離間しており、部材間でトルクは伝達されない。
油室に油圧が作用すると、ピストンが作動してプレート群が摩擦係合を始める。同時に、リテーニングプレートとカムプレートとがカム面同士で当接する。カムプレートは両部材に対して回転が拘束されていないので、プレート群に引きずられて同方向に回転しようとする。このとき、カムプレートには、ピストンによる軸方向の力と、プレート群に引きずられることによる周方向の力が作用する。カム面の傾斜角は所定の角度に設定されているので、プレート群は徐々に同期する。
プレート群の相対回転数が０になると、カム面同士に滑りが生じる。その結果、リテーニングプレートとカムプレートが完全に密着するとともに同期プレートが軸方向に移動し、同期プレートは部材の他方のスプラインとスプライン嵌合する。
この動作は、部材の他方側の回転慣性の減少又はプレート群間の伝達トルクの低下によって生じる。
これにより、相対回転する部材は摩擦力ではなく、スプライン嵌合によって完全に同期する。
【００１１】
第２の発明においては、カム面の作動がカムプレートと同期プレートとの間で生じる。第３の発明においては、カム面の作動がスプラインの端面とリテーニングプレートとの間で生じる。しかし、両部材がスプライン嵌合によって完全に同期する動作は第１の発明と同じである。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明による摩擦係合装置の実施例を説明する。図１乃至図２は第１実施例を示し、図３及び図４は第２実施例を示す。図５及び図６は第３実施例を示す。以下の実施例では、相対回転する部材がハブとドラムであるが、相対回転する部材がドラムとハウジングである場合もある。後者の場合の摩擦係合装置は、ブレーキに相当する。
【００１３】
図１及び図２を参照して、本発明による摩擦係合装置の第１実施例を説明する。摩擦係合装置１０は、内周にスプライン２２が形成されたドラム２０と、外周にスプライン３２が形成されたハブ３０とを有してなる。ドラム２０のスプライン２２には、メイティングプレート２４がスプライン嵌合しており、ハブ３０のスプライン３２には、摩擦材３４が固着されたクラッチプレート３６が嵌合している。これらのプレート群２４，３６は交互に配設されている。
【００１４】
プレート群２４，３６の軸方向一側では、リテーニングプレート４０がドラム２０にスプライン嵌合している。リテーニングプレート４０はスナップリング４４によって一方への軸方向移動が阻止されている。プレート群２４，３６の軸方向他側では、ドラム２０にピストン５０が嵌装されている。ピストン５０は油室５２に作用する油圧によって軸方向に作動する。ピストン５０の戻りはコイルばね５４によってなされる。
【００１５】
リテーニングプレート４０とプレート群２４，３６の間には、ドラム２０及びハブ３０に対して回転を拘束されないカムプレート６０が配設されている。カムプレート６０は、内周側でリテーニングプレート４０に向って突出している。この突出部分６２にカム面６４が形成されている。同様に、リテーニングプレート４０にはカムプレート６０に面する側にカム面４２が形成されている。図２に示されるように、カム面４２，６４は、半径方向から見たとき、軸方向厚みが周方向に増減するように形成されている。
カムプレート６０は、ドラム２０のスプライン２２の先端によって形成される円の直径より僅かに小さい直径を有する。また、カムプレート６０のカム面６４は、ピストン非作動時においては、リテーニングプレート４０のカム面４２と一部で当接している。従って、カムプレート６０は、ドラム２０に対して完全に拘束はされないが、メイティングプレート２４及びリテーニングプレート４０と同じ方向に回転する。
６６は波形ばねであり、ピストン５０が非作動状態にあるとき、プレート群２４，３６をピストン５０に向って押し戻す役割を有する。
【００１６】
ピストン５０とプレート群２４，３６の間には、同期プレート７０が配設されている。同期プレート７０は、ドラム２０のスプライン２２に嵌合している。また、内周側には、ハブ３０のスプライン３２にスプライン嵌合しうるスプライン７２が形成されている。ハブ３０は、ピストン非作動時、同期プレート７０がそのハブ３０にスプライン嵌合しない長さである。
なお、同実施例では、ピストン５０と同期プレート７０が別体であるが、これらは一体になっていても差し支えない。
【００１７】
次に動作を説明する。ピストン５０の非作動時、プレート群２４，３６は相互に隙間を有しており、ドラム２０とハブ３０は相対回転可能である。このとき、トルクは伝達されない。カムプレート６０は、リテーニングプレート４０とカム面６４で当接し、ドラム２０と同じ方向に回転している。
【００１８】
油室５２に油が供給されると、プレート群２４，３６同士の隙間がなくなるとともに、リテーニングプレート４０とカムプレート６０がカム面４２，６４で係合を始める。カムプレート６０には、ピストン５０による軸方向の力と、クラッチプレート３６との摩擦係合による周方向の力が作用する。軸方向の力は、リテーニングプレート４０とカムプレート６０とを密着させようとする力であり、周方向の力は、リテーニングプレート４０とカムプレート６０とを離反させようとする力である。カム面４２，６４を所定の傾斜角で形成することにより、プレート群２４，３６は摩擦係合を続けるので、ドラム２０とハブ３０は同期しようとする。
【００１９】
プレート群の相対回転数が０になり、リテーニングプレート４０とカムプレート６０とを離反させようとする力がなくなると、リテーニングプレート４０とカムプレート６０とはカム面４２，６４で密着する。同期プレート７０は、軸方向に移動してハブ３０のスプライン３２にスプライン嵌合する。このようにして、ドラム２０とハブ３０は一体回転できるようになる。同期プレート７０がハブ３０のスプライン３２にスプライン嵌合した後、ドラム２０とハブ３０は一体回転するので、ばね６６の付勢力に抗する程度の油圧を油室５２に作用させれば充分である。従って、高油圧を必要としない。油圧回路内にソレノイドバルブ等を設けて、高油圧を解放することができる。
【００２０】
図３及び図４は、本発明による摩擦係合装置の第２実施例を示している。本実施例の摩擦係合装置１１０では、カムプレート１６０がプレート群１２４，１３６のピストン１５０側に設けられている。また、同期プレート１７０はピストン１５０と一体に設けられている。
【００２１】
カムプレート１６０は、ドラム１２０とハブ１３０に回転を拘束されず、ドラム１２０のスプライン１２２の先端と僅かな隙間をもって配設されている。カムプレート１６０は、内周側において、放射状に延びる複数の櫛歯状突起１６２を有する。それぞれの突起１６２の先端には周方向に傾斜カム面１６４が形成されている。
ピストン１５０と一体の同期プレート１７０は前記突起１６２に相補い合う突起１７４を有する。その先端には、カムプレート１６０のカム面１６４と相補い合うカム面１７６を有する。カムプレート１６０とピストン１５０との間には、これらを離間付勢する波形ばね１６６が配設されている。
【００２２】
ピストン非作動時、プレート群１２４，１３６は相互に隙間を有し、ドラム１２０とハブ１３０との間でトルクは伝達されない。油室１５２に油が供給され始めると、プレート群１２４，１３６間の隙間が減少するとともに、カム面１６４，１７６同士が係合する。そして、プレート群１２４，１３６が摩擦係合して、ドラム１２０とハブ１３０を同期させる。プレート群１２４，１３６の相対回転数が０になると、カム面１６４，１７６で滑りが生じる。突起１６２，１７４が相互に嵌入して、ピストン１５０が軸方向に作動する。ピストン１５０の突起１７４の幅はハブ１３０のスプライン１３２と同じ幅で形成されているので、カム面１６４，１７６で滑りが生じると、このピストン１５０はドラム１２０とハブ１３０を完全に結合させる。
【００２３】
図５及び図６は、本発明による摩擦係合装置の第３実施例を示している。本実施例の摩擦係合装置２１０では、ドラム２２０は、ピストン２５０と反対側でスナップリング２４４を有する。リテーニングプレート２４０とスナップリング２４４との間にはばね２６６が配設されており、このばね２６６はリテーニングプレート２４０をプレート群２２４，２３６に向って付勢する。
【００２４】
ドラム２２０のスプライン２２２は、リテーニングプレート２４０が嵌合する部分で周方向に切り欠かれている。プレート群２２４，２３６と対向するスプライン２２２の端面には、周方向に傾斜カム面２６４が形成されている。同様に、リテーニングプレート２４０にもカム面２４２が形成されている。リテーニングプレート２４０は、切り欠かれた部分に位置するとき、周方向へは僅かな回転が許されるとともに、スプライン２２２が延びる方向にも移動可能である。
【００２５】
プレート群２２４，２３６のピストン側には、ピストン２５０と一体となった同期プレート２７０が配設されている。同期プレート２７０は、ドラム２２０のスプライン２２２に嵌合している。また、同期プレート２７０の内周には、ピストン２５０が軸方向に作動したときハブ２３０のスプライン２３２にスプライン嵌合するスプライン２７２が形成されている。プレート群２２４，２３６の相対回転数が０になると、リテーニングプレート２４０がドラム２２０のスプライン２２２に沿って移動して、ピストン２５０と一体の同期プレート２７０はハブ２３０のスプライン２３２に嵌合する。
【００２６】
以上のように、本発明は、カム面の作用によって、２つの部材の回転差を徐々に少なくし、プレート群に相対回転数が０になったとき、ドラムとハブを機械的に同期させる機能を有する。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明では、ピストンに油圧が作用し始めると、カム面同士の作用により、部材を同期させるようにプレート群を摩擦係合させ、プレート群に相対回転数が０になると、同期プレートが軸方向に移動して部材をスプラインによって機械的に同期させることができる。従って、プレート群及びピストン等のサイズの増大や、油圧ポンプ等の周辺機器の動力損失を抑えて、部材間の伝達容量の増大を図ることができる。
【００２８】
請求項４の発明では、同期プレートをピストンと一体にして、ピストンの作動に同期プレートの作動を連動させたので、トルク伝達状態とトルク非伝達状態との切り換えが確実であり、部品点数も削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による摩擦係合装置の第１実施例の断面図。
【図２】図１の摩擦係合装置をＡから見た矢視図。
【図３】本発明による摩擦係合装置の第２実施例の断面図。
【図４】図３の摩擦係合装置をＢから見た矢視図。
【図５】本発明による摩擦係合装置の第３実施例の断面図。
【図６】図５の摩擦係合装置のドラムのスプラインをＣから見た矢視図。
【図７】従来の摩擦係合装置の断面図。
【符号の説明】
１０，１１０，２１０  摩擦係合装置
２０，１２０，２２０  ドラム
２２，１２２，２２２  スプライン
２４，１２４，２２４  メイティングプレート（プレート群）
３０，１３０，２３０  ハブ
３２，１３２，２３２  スプライン
３６，１３６，２３６  クラッチプレート（プレート群）
４０，        ２４０  リテーニングプレート
４２，        ２４２  カム面
５０，１５０，２５０  ピストン
６０，１６０          カムプレート
６４，１６４，２６４  カム面
６６，１６６，２６６  ばね
７０，１７０，２７０  同期プレート
７２，        ２７２  スプライン
１７６          カム面
【図１】
0003630728.tif 000002
【図２】
0003630728.tif 000003
【図３】
0003630728.tif 000004
【図４】
0003630728.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003630728.tif 000007
【図７】
0003630728.tif 000008