(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク伝達機構であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に形成された選択的に加圧される流体キャビティと、
前記キャビティ内に摺動可能に配置され、且つ、該キャビティと協働して流体チャンバーを形成するピストンであって、該チャンバーは、前記トルク伝達機構と選択的に係合するため前記ピストンを軸方向に移動させるように油圧流体で加圧される、前記ピストンと、
前記チャンバーと該チャンバーの外側の位置との間を連通させる通路と、
前記チャンバーから該チャンバーの外側の位置へとガスの通過を可能にするため、前記通路内に固定されたガス透過性のマットと、
を含む、トルク伝達機構。
【請求項２】
前記ハウジングは回転可能部材であり、
前記チャンバーは環状であって、内側周辺部及び外側周辺部を有し、
前記通路は前記チャンバーの前記外側周辺部よりも前記内側周辺部に近い位置に配置される、請求項１に記載のトルク伝達機構。
【請求項３】
前記ハウジングは静止部材であり、
前記チャンバーは環状であって、内側周辺部及び外側周辺部を有し、前記通路は前記チャンバーの前記内側周辺部よりも前記外側周辺部の頂部に近い位置に配置される、請求項１に記載のトルク伝達機構。
【請求項４】
トルク伝達機構であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に形成された選択的に加圧される流体チャンバーと、
前記チャンバーが加圧されるとき前記トルク伝達機構と選択的に係合するため該チャンバー内に摺動可能に配置されるピストンと、
前記チャンバーと該チャンバーの外側の位置との間を連通させると共に、肩部を有する、通路と、
前記チャンバーから該チャンバーの外側の位置へとガスの通過を可能にするため、前記通路内の前記肩部に対面して配置されたガス透過性のマットと、
前記肩部に対面する位置に前記ガス透過性マットを固定するための多孔性金属ボディを含む手段と、
を含む、トルク伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク伝達機構のための流体圧作動型ピストンに係り、より詳しくは、空気抜き取り構造を有するピストンに関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばクラッチ及びブレーキなどのトルク伝達機構は、ハウジングに交互にスプラインされた複数の摩擦プレートの間の摩擦係合を強化するため流体圧で作動するピストンを用いる。ハウジングは、該ピストン及び一般にギア部材と接続されるハブ部材を含む。トルク伝達機構が車両作動の間、不能化されているとき、ピストンおよびハウジングの間に形成されたキャビティ即ちチャンバーは、非常に低い圧力のオイルで満たされたままになっている。しかし、車両が停止され、エンジンがある一定の時間の間、例えば夜通し作動しない場合、キャビティ内の油圧流体は、油だめに排液されることが可能となり、キャビティは空気で満たされるに至る。
【０００３】
車両が引き続いて始動するとき、空気は、首尾一貫したシフトの品質が達成される前にキャビティから排除されなければならない。これは、５つ又はそれ以上のシフトサイクルを必要とするかもしれず、反対すべきものである。今日の電子油圧制御では、首尾一貫した油圧流体充填時間及び体積が、シフト品質の首尾一貫性にとって必要である。電子油圧制御の電子コントローラは、現在のシフト事象の間に用いられるべき最適の流れ及び加圧率を計算するため、以前のシフトからのデータを使用する。空気が圧縮可能な媒体であり、これと比較すると油圧流体が非圧縮媒体であるので、空気がキャビティ内に存在する場合、コントローラにとって最適な流れ率及び加圧率を決定することは困難である。最初の５乃至それ以上のシフト事象の間に、空気は、キャビティが油圧流体のみで満たされるまで、ピストンの密封下でキャビティからゆっくりと抜き取られる。
【０００４】
油圧作動型のトルクトランスミッターを組み込んだ現在利用可能なパワートランスミッションは、捕捉された空気を通して吸い出すことができる制御された通路を提供するため、ボールブリードバルブ（ｂａｌｌ  ｂｌｅｅｄ  ｖａｌｖｅ）及びその種の他の装置を利用する。これらの装置は、空気抜き取り機能が完了した後に有意な量の油圧流体がキャビティから漏れることを可能にしている。これらの装置の繰り返し再現性は、トランスミッション内の作動温度変化に起因したオイル粘性率の変動のため首尾一貫していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トルク伝達機構の適用チャンバーのための改善された空気抜き取り構造を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様では、疎水性材料が、流体作動型トルク伝達機構の適用チャンバーとトランスミッションのケーシングの内部との間で流体連通した状態で固定される。本発明の別の態様では、疎水性材料は、ピストン及びトルク伝達機構のハウジングのいずれかの内部に配置される。本発明の更に別の態様では、トルクトランスミッターの適用チャンバー及び周囲の環境の間で通路が設けられ、蒸気には透過可能であるが、液体には不透過性の材料が当該通路内に固定される。
【０００７】
流体作動型ディスク型式トルク伝達機構は、例えばクラッチなどの回転式トランスミッター及び例えばブレーキなどの静止トランスミッターのいずれかを用いることができる。クラッチ内の捕捉空気は、クラッチが回転するときより重い油圧流体がクラッチの外側半径へと遠心分離されるので、その内側半径へと押しやられる。従って、回転式トルク伝達機構では、蒸気透過性で液体不透過性の材料、例えば編まれたポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ；  ＰＴＦＥ）がクラッチ適用チャンバー内側半径のところで、又は、その近傍で通路内に配置される。この環境に適用可能であることが分かったそのような生産物の一つが、商標名「Ｈｙｄｒｏｌｏｎ（Ｒ）」で、ポールスペシャリティマテリアルズ（ＰＡＬＬ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社によって販売されている。
【０００８】
一般に、アイドル期間後にクラッチが最初に係合する間、捕捉された空気は、クラッチ適用チャンバーから追い払われなければならない。空気は、入ってきた油圧流体により径方向内側に押しやられ、ＰＴＦＥを通過してトランスミッションの内部に入り、そこから大気へと排気され得る。
【０００９】
ブレーキでは、ＰＴＦＥ材料は、適用チャンバーの外側半径の頂部のところに、又は、その近傍に形成された通路内に配置される。ブレーキが印加されたとき、油圧流体は、捕捉空気を、ブレーキ適用チャンバーの外側周辺部に押しやる。ＰＴＦＥ材料は、当該空気がトランスミッションハウジングの内部に逃げることを可能にするが、有意な量の油圧流体が漏れることを防止する。クラッチ又はブレーキの初期係合は、僅かに対抗され得るが、捕捉空気が汲み出された後では、ブレーキ又はクラッチの引き続く係合は、性能及び快適さにとって望ましい設計仕様の範囲内にあるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す回転式トルクトランスミッター即ちクラッチ１０は、図示しないパワートランスミッション内の一部材であり、スプライン接続１６を介して入力シャフト１４と駆動可能に接続されたハウジング１２を有する。ハウジング１２は、図示しないポンプハウジングの一部分であり得る支持スリーブ１８上に回転可能に取り付けられる。ハウジング１２は、環状キャビティ２０を有し、そのキャビティ内ではピストン２２が摺動可能に配置される。ピストン２２は、キャビティ２０の最外側周辺部２６と密封可能に係合するシール部２４を有する。キャビティ２０の最内側周辺部３０内に配置された環状シール部２８は、ピストン２２と密封可能に係合する。ピストン２２、キャビティ２０及びシール部２４、２８は、協働してクラッチ１０用の適用チャンバー３２を形成する。チャンバー３２は、クラッチ１０の係合が要求されたとき、ハウジング１２内の通路３４及び支持スリーブ１８内の通路３６を通して、図示しない従来の圧力源及び制御機構と油圧流体で選択的に連通する。
【００１１】
戻りスプリングアセンブリ３８は、ピストン２２上の壁４０及びハウジング１２内の溝４４内に固定された係止リング４２の間に配置されている。戻りスプリングアセンブリ３８は、チャンバー３２が加圧されないときピストン２２を左方に押しやるように作動する。図示しない従来のボールダンプバルブ機構を、クラッチ１０の遠心性のドリフトオン（ｄｒｉｆｔ−ｏｎ）を防止するため備えるようにしてもよい。
【００１２】
ハウジング１２は、複数の摩擦プレート４８及び反作用プレート５０が回転可能に且つ駆動可能に係合されるスプライン部４６を有する。反作用プレート５０は、スプライン部４６内に形成された溝５４内に固定された係止リング５２によって右方向の運動に制限される。摩擦プレート４８と交互に間隔を隔てているのは、出力ハブ６０に形成されたスプライン５８と回転可能且つ駆動可能に接続された複数の摩擦プレート５６である。出力ハブ６０は、従来の態様で、図示しないギア又は他のトランスミッション部材と駆動可能に接続されている。適用チャンバー３２が加圧されたとき、ピストン２２は、シャフト１４及びハブ６０の間のトルク伝達経路を提供するため、摩擦プレート４８及び摩擦プレート５６の間の摩擦係合を強化するように右方に移動する。
【００１３】
ハウジング１２は、図２の開口即ち通路６２を有し、該通路は、適用チャンバー３２とトランスミッションの内側部分６４との間を連通させる。開口６２は、第１のボア部分６６及び第２のボア部分６８を有する。第２のボア部分６８は、環状肩部７０が開口６２内に形成されるように第１のボア６６よりも直径が大きい。第２のボア６８は、ねじが切られた外側表面７２を有する。ガス透過性で液体不透過性のマット７４が、第２のボア６８に配置され、透過性即ち多孔性金属支持部７７に対してボア６８内に螺合された環状プラグ７６により肩部７０に対して保持される。マット７４は、好ましくは、ポリテトラフルオレエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＴＦＥ）材料でできており、肩部７０に隣接した表面に結合されたポリエステル布である。そのような材料の一つが、ポール・スペシャルティ・マテリアルズ（Ｐａｌｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）によって、商標名「Ｈｙｄｒｏｌｏｎ（Ｒ）」として販売されている。ただ一つだけの通路６２及びマット７４が示されているが、そのようなアセンブリの複数個を、ハウジング１２の内側周辺部の回りに間隔を隔てて配置することができる。
【００１４】
トランスミッションが例えば夜通しなど延長した期間の間、不作動であるとき、チャンバー３２内の残りの油圧流体は、トランスミッションの油だめに排液され、空気により置き換えされ得る。車両が不作動の期間に続いて作動状態に置かれたとき、クラッチの作動は、チャンバー３２内の空気が排出されるまで、オペレータにより予期されるよりも好ましくない。クラッチ１０の係合の間、クラッチハウジング１２の回転は、チャンバー３２に流入する油圧流体を径方向外側に押しやり、これによって、捕捉された空気を内側に押しやる。マット７４は、捕捉された空気が内側部分６４に逃げることを可能にする。最初の係合の後、クラッチが延長された期間に亘って係合された場合、空気は最初の係合の間、排出される。全ての空気が排出される前に、比率変化がトランスミッション内に生じた場合、２つ又はそれ以上のサイクルが必要とされ得るが、これは、現在利用可能なシステムが必要とするよりも少ない。
【００１５】
図３では、一対の入れ子式回転トルク伝達機構即ちクラッチ８０及び８２が示されている。クラッチ８２は、クラッチ８０の径方向内側にある。クラッチ８０は、スリーブ支持部８６に回転可能に取り付けられたハウジング８４を有する。ハウジング８４は、スプライン接続９０を介して入力シャフト８８と駆動可能に接続されている。入力シャフト８８は、複数の摩擦プレート９４と駆動可能に係合するスプライン部９２及びその上に摺動可能に配置された反作用プレート９６も有する。ハウジング８４は、その上に固定された内側ハウジング９８を有する。ピストン１００は、ハウジング９８内に摺動可能に配置されている。ピストン１００及びハウジング９８は、従来のトランスミッション制御機構と通路１０４及び１０６を介して油圧流体で連通されている適用チャンバー１０２を協働して形成する。
【００１６】
クラッチ８２は出力ハブ１０８を備え、複数の摩擦プレート１１０が、複数の摩擦プレート９４とその上に交互に摺動可能に配置されている。遠心性のバランスチャンバー１１２は、ダム１１４、ハウジング９８及びピストン１００の壁１１６によって形成される。戻りスプリングアセンブリ１１７が、ピストン１００を解離された位置に押しやるため、ハウジング８４に固定された係止リング１１８と、ピストン１００との間に配置される。チャンバー１０２内の油圧流体は、ピストンを右方に動かし、これによって、入力シャフト８８と出力ハブ１０８との間のトルク伝達接続を完成するため、摩擦プレート９４及び１１０の間の係合を強化する。
【００１７】
ハウジング９８は、チャンバー１０２と、ハウジング９８及びクラッチ８０のピストン１２６間の低圧空間１２４との間の連通を提供する第１のボア１２０及び第２のボア１２２を有する。ガス透過性で液体不透過性のマット１２８は、ねじ切られた部材１３０及び多孔性金属補強部材１３１によってボア１２０内に固定される。マット１２８は、チャンバー１０２から捕捉ガスの排出を可能にするため、マット７４と同様に構成される。
【００１８】
クラッチ８０のピストン１２６は、ハウジング８４内で摺動可能に配置される。一対の環状シール部１３２、１３４は、通路１３８を通した伝達制御機構と油圧流体連通する適用チャンバー１３６を形成するため、ピストン１２６及びハウジング８４と協働する。ハウジング８４は、複数の摩擦プレート１４２と、補強／転移プレート１４４の結合体が摺動可能に配置されたスプライン部１４０を有する。プレート１４４は、クラッチ８０の下流で更なる入力部材と接続するようになったスプライン１４８を有する。複数の摩擦プレート１５０が、図示しないギアなどの他の伝達部材と接続された出力ハブ１５４上に形成されたスプライン１５２上に摺動可能に配置され、駆動可能に接続される。
【００１９】
ハウジング８４は、チャンバー１３６及び低圧空間１６０の間の連通を提供するため内部接続された、第１のボア１５６及び第２のボア１５８を有する。ガス透過性で液体不透過性のマット１６２が、螺合された部材１６４及び多孔性金属部材１６５によってボア１５８内に固定される。ボア１５８、螺合部材１６４、多孔性金属部材及びマット１６２の構成は、図１及び図２で説明された構成要素の構成に類似している。マット１６２は、油圧流体の漏れを有意に制限する一方で、捕捉された空気がチャンバー１３６から逃げることを可能にする。図１に記載されたクラッチに関して、チャンバー１０２及び１３６から空気を完全に排出するのに十分な時間が利用可能でないように初期の係合の後短い時間内で比率の変化を受けること、が無い場合には、空気は、クラッチ８０及び８２の第１の係合の間、排出される。しかしながら、クラッチ８０又は８２の引き続く係合では、空気は一般に十分に排気される。
【００２０】
クラッチ８０は、ハウジング８４及びピストン１２６の間に形成された遠心性圧力バランスチャンバー１６６も有する。このチャンバーは、環状ダム１６８及びピストン１２６の環状端部壁１７０により形成される。ダム１６８は係止リング１２６によりハウジング８４内に固定される。バランスチャンバー１６６は、通路１７４を通してチャンバー１３６からの流体が供給される。バランスチャンバー１６６内の流体は、油圧流体がチャンバー１３６内に存在するときはいつでもチャンバー１３６内の遠心力に対抗する。バランスチャンバー１１２には、通路１７６を通して潤滑油回路からの油圧流体が供給される。バランスチャンバー１１２内の油圧流体は、チャンバー１０２で生成された遠心力とバランスを取る。チャンバー１０２は、クラッチ８２が離されるとき、遠心力を相殺するのを援助するため従来型のボールダンプバルブも設けられている。
【００２１】
静止トルク伝達機構即ちブレーキ１７８が図４に示されている。ブレーキ１７８は、トランスミッションハウジング１８４内に形成された環状キャビティ１８２内に摺動可能に配置されたピストン１８０を有する。ピストン１８０は、該ピストンに組み付けられた一対の環状シール部１８６及び１８８を有し、これらのシール部はキャビティ１８２と協働して環状適用チャンバー１９０を形成する。戻りスプリングアセンブリ１９２は、図４に示されるようにピストン１８０を解離位置へと左方に押しやるため、ハウジング１８４及びピストン１８０の間に配置される。ピストン１８９を係合位置へと右方に押しやるため、流体圧力がチャンバー１９０に供給される。複数の摩擦プレート１９４及び後方支持プレート１９６がスプライン１９４を介してハウジング１８４と接続される。後方支持プレート１９６は係止リング２００により右方向の運動から制限される。複数の摩擦プレート２０２が摩擦プレート１９４と交互に配置され、スプライン２０６を介して出力ハブ２０４に接続される。出力ハブ２０４は、トランスミッションにより要求されるときその回転を抑制するため、図示しないギア部材と接続される。
【００２２】
ハウジング１８４は大径部分２１０及び該大径部分の頂部近傍に形成された小径部分２１２からなる段付けボア２０８を有する。ＰＴＦＥマット２１４は、図２に示されたものと類似の態様で、螺合された締め具２１６及び多孔性金属後方支持部材２１８により大径部分に固定される。小径部分２１２は、その頂部外側周辺部の近傍で適用チャンバー１９０と連通する。大径部分２１０は、適用チャンバー１９０とハウジング１８４の内部との間にガス透過性で液体不透過性の通路を提供するため、ハウジング１８４の内部と連通する。チャンバー１９０が、車両停止の延長された期間の後、初期に加圧されるとき、チャンバー１９０内に収集される空気は、チャンバー１９０の頂部外側周辺部に入ってきた油圧流体により推し進められ、ハウジング１８４の内部にマット２１４を通して排出される。ブレーキ１７８が初期の係合の間延長された期間に亘って係合された場合、全ての空気はこの期間の間排出されるが、迅速な比率変化の間、この係合期間は短く、チャンバー１９０から空気を完全に排出するためには、ブレーキ１７８の２つ又はおそらく３つの係合を必要とする。
【００２３】
上記例の実施形態は、キャビティ当たり一つの排気開口を表したが、当業者は、複数の開口を各キャビティ内で使用することができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を組み込んだトルク伝達機構の立断面図である。
【図２】図２は、図１の一部分の拡大図である。
【図３】図３は、本発明を組み込んだ１揃いのトルク伝達機構の立断面図である。
【図４】図４は、本発明を組み込んだ固定トルク伝達機構の立断面図である。
【符号の説明】
１０    回転式トルクトランスミッター（クラッチ）
１２    ハウジング
１４    入力シャフト
１６    スプライン接続
１８    支持スリーブ
２０    環状キャビティ
２２    ピストン
２４    シール部
２６    最外側周辺部
２８    環状シール部
３２    適用チャンバー
３４    通路
３６    通路
４０    壁
４２    係止リング
４４    溝
４６    スプライン部
４８    複数の摩擦プレート
５０    反作用プレート
５２    係止リング
５４    溝
５６    複数の摩擦プレート
５８    スプライン
６０    出力ハブ
６２    通路（開口）
６４    トランスミッションの内側部分
６６    第１のボア部分
６８    第２のボア部分
７０    環状肩部
７２    ねじが切られた外側表面
７４    ガス透過性で液体不透過性のマット
７６    環状プラグ
７７    多孔性金属支持部
８０、８２    回転トルク伝達機構（一対のクラッチ）
８４    ハウジング
８６    スリーブ支持部
８８    入力シャフト
９０    スプライン接続
９２    スプライン部
９４    複数の摩擦プレート
９６    反作用プレート
９８    内側ハウジング
１００    ピストン
１０２    適用チャンバー
１０４、１０６    通路
１０８    出力ハブ
１１０    複数の摩擦プレート
１１２    遠心性バランスチャンバー
１１４    ダム
１１６    ピストン壁
１１７    戻りスプリングアセンブリ
１１８    係止リング
１２０    第１のボア
１２２    第２のボア
１２４    低圧空間
１２６    ピストン
１２８    ガス透過性で液体不透過性のマット
１３２、１３４    一対の環状シール部
１３６    適用チャンバー
１３８    通路
１４０    スプライン部
１４２    複数の摩擦プレート
１４４    補強／転移プレート
１４８    スプライン
１５０    複数の摩擦プレート
１５２    スプライン
１５４    出力ハブ
１５６    第１のボア
１５８    第２のボア
１６２    ガス透過性で液体不透過性のマット
１６４    螺合部材
１６５    多孔性金属部材
１６６    遠心性圧力バランスチャンバー
１６８    ダム
１７０    環状端部壁
１７４    通路
１７６    通路
１７８    ブレーキ
１８０    ピストン
１８２    環状キャビティ
１８４    トランスミッションハウジング
１８６，１８８  一対の環状シール部
１９０    環状適用チャンバー
１９２    戻りスプリングアセンブリ
１９４    複数の摩擦プレート
１９６    後方支持プレート
２００    係止リング
２０２    複数の摩擦プレート
２０４    出力ハブ
２０６    スプライン
２０８    段付けボア
２１０    大径部分
２１２    小径部分
２１４    ＰＴＦＥマット
２１６    締め具
２１８    多孔性金属後方支持部材
【図１】
0003585451.tif 000002
【図２】
0003585451.tif 000003
【図３】
0003585451.tif 000004
【図４】
0003585451.tif 000005