(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上に配列されたハブとドラムとの間に複数のドライブプレートとドリブンプレートとを軸方向に沿って交互に配列した摩擦プレート列と、この摩擦プレート列を押圧して上記ドライブプレートとドリブンプレートとを締結するピストン機構部と、を備え、上記ドライブプレート或いはドリブンプレートのうち何れか一方の摩擦プレートの外周を上記ドラムの内周にスプライン係合するとともに、他方の摩擦プレートの内周を上記ハブの外周にスプライン係合し、上記ドライブプレートとドリブンプレートとの締結時に上記ハブと上記ドラムとの間で動力伝達可能とする多板式摩擦係合装置において、
上記ピストン機構部は、上記摩擦プレート列を押圧可能なメインピストンと、
このメインピストンに弾性的に支持されたサブピストンと、を備え、
上記メインピストンを上記摩擦プレート列全体の一側に配設してそのプレート押圧部を上記摩擦プレート列の一側端部に位置する上記一方の摩擦プレートに対向させるとともに、
上記サブピストンを上記摩擦プレート列全体の一側で上記メインピストンに弾性的に支持してそのプレート押圧部を上記一方の摩擦プレートの何れかに対向させ、
上記メインピストンのプレート押圧部と該プレート押圧部に対向された上記一方の摩擦プレートとの間隔を、上記サブピストンのプレート押圧部と該プレート押圧部に対向された上記一方の摩擦プレートとの間隔よりも大きく設定したことを特徴とする多板式摩擦係合装置。
【請求項２】
上記メインピストンは円筒状のピストン本体の端面に上記プレート押圧部を所定間隔毎に複数備え、上記ピストン本体の端面であって互いに隣接する上記プレート押圧部の間隙に上記サブピストンを配設したことを特徴とする請求項１に記載の多板式摩擦係合装置。
【請求項３】
上記一方の摩擦プレートと上記ドラムとのスプライン係合は、上記一方の摩擦プレートの外周に形成された複数の突部が上記ドラムの内周に形成されたスプライン溝に係合されてなり、
上記一方の摩擦プレートのうち、上記サブピストンのプレート押圧部が対向された上記摩擦プレートよりも一側に配設される摩擦プレートの突部を一部切り欠いて上記サブピストンのプレート押圧部を挿通するための間隙を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多板式摩擦係合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多板クラッチや多板ブレーキ等の、複数の摩擦プレートを係合させて動力の伝達を行う多板式摩擦係合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両等に搭載されている自動変速機は、エンジン負荷、車速等に基づき、現在の車両走行状態に適合する最適な変速段を自動的に設定するもので、変速機としてプラネタリギヤを採用するものでは、油圧多板クラッチや油圧多板ブレーキ等の摩擦係合要素を選択的に係合させることで所望の変速段を得るようにしている。油圧多板クラッチや油圧多板ブレーキ等の摩擦係合要素には動力を入力する側に連設するドライブプレートと、動力を出力する側に連設するドリブンプレートとが交互に配列されており、両摩擦プレートを締結することで、上記両プレート間でトルク授受が行われて動力が伝達される。
【０００３】
ところで、このような多板式摩擦係合装置においては、ピストンストロークのばらつき等に起因して変速ショックを生じることがある。また、特に過給機付エンジン等のような出力トルクの変動が大きなエンジンが搭載された車両等においては、エンジントルクと摩擦係合要素のトルク容量とのバランス設定が困難であり、エンジン低出力時等に摩擦係合要素のトルク容量過多により変速ショックが発生したりする。
【０００４】
これらに対処し、例えば、特開平５−１５７１６７号公報には、入力回転と入力トルクを検出し、摩擦係合手段を係合させる際の係合側サーボ圧を、一定の低圧に維持した後、所定の増加率で緩除に昇圧させる技術が開示されている。また、特開平８−９３９０８号公報には、ブレーキ等の締結要素の締結反力を検出し、検出した締結反力に基づいて締結要素へ供給する流体圧を学習補正することによって、変速ショックを防止する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の各技術は、何れも複雑な制御を必要とし、また、入力回転や入力トルク等あるいは締結反力等を検出するための様々なセンサ類等を必要とするため構造が複雑化する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複雑な制御を行うことなく簡単な構成で、摩擦プレート締結時のショックを低減することのできる多板式摩擦係合装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明による多板式摩擦係合装置は、同軸上に配列されたハブとドラムとの間に複数のドライブプレートとドリブンプレートとを軸方向に沿って交互に配列した摩擦プレート列と、この摩擦プレート列を押圧して上記ドライブプレートとドリブンプレートとを締結するピストン機構部と、を備え、上記ドライブプレート或いはドリブンプレートのうち何れか一方の摩擦プレートの外周を上記ドラムの内周にスプライン係合するとともに、他方の摩擦プレートの内周を上記ハブの外周にスプライン係合し、上記ドライブプレートとドリブンプレートとの締結時に上記ハブと上記ドラムとの間で動力伝達可能とする多板式摩擦係合装置において、上記ピストン機構部は、上記摩擦プレート列を押圧可能なメインピストンと、このメインピストンに弾性的に支持されたサブピストンと、を備え、上記メインピストンを上記摩擦プレート列全体の一側に配設してそのプレート押圧部を上記摩擦プレート列の一側端部に位置する上記一方の摩擦プレートに対向させるとともに、上記サブピストンを上記摩擦プレート列全体の一側で上記メインピストンに弾性的に支持してそのプレート押圧部を上記一方の摩擦プレートの何れかに対向させ、上記メインピストンのプレート押圧部と該プレート押圧部に対向された上記一方の摩擦プレートとの間隔を、上記サブピストンのプレート押圧部と該プレート押圧部に対向された上記一方の摩擦プレートとの間隔よりも大きく設定したことを特徴とする。
【０００８】
すなわち、ピストン機構部が一側から他側に移動されれると、先ず、サブピストンのプレート押圧部が該プレート押圧部に対向された一方の摩擦プレートを弾性的に押圧して係合のイニシャルトルクを発生させ、その後、メインピストンのプレート押圧部が摩擦プレート列の一側端部に位置する一方の摩擦プレートを押圧して全てのドライブプレートとドリブンプレートとを係合させる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明による多板式摩擦係合装置は、請求項１に記載の多板式摩擦係合装置において、上記メインピストンは円筒状のピストン本体の端面に上記プレート押圧部を所定間隔毎に複数備え、上記ピストン本体の端面であって互いに隣接する上記プレート押圧部の間隙に上記サブピストンを配設したことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、ピストン本体の端面であって互いに隣接するプレート押圧部の間隙にサブピストンを配設することにより、ピストン機構部を大型化させることなく簡単な構成でサブピストンを設けることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明による多板式摩擦係合装置は、請求項１または請求項２に記載の多板式摩擦係合装置において、上記一方の摩擦プレートと上記ドラムとのスプライン係合は、上記一方の摩擦プレートの外周に形成された複数の突部が上記ドラムの内周に形成されたスプライン溝に係合されてなり、上記一方の摩擦プレートのうち、上記サブピストンのプレート押圧部が対向された上記摩擦プレートよりも一側に配設される摩擦プレートの突部を一部切り欠いて上記サブピストンのプレート押圧部を挿通するための間隙を形成したことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、摩擦プレートの突部を一部切り欠いてサブピストンのプレート押圧部を挿通するための間隙を形成することにより、簡単な構成で、サブピストンを所望の摩擦プレートに対向させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１は油圧多板ブレーキの要部を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図３のＣ−Ｃ断面図、図５は油圧多板ブレーキの要部を示す分解斜視図、図６はピストンの要部を示す側面図、図７は油圧多板ブレーキの動作説明図、図８はピストンストロークとクラッチトルクとの関係を示す図表、図９は自動変速機の動力伝達列を示す模式図、である。
【００１４】
図９に示すように、本実施の形態で採用する自動変速機の動力伝達列には、入力側からトルクコンバータ１、オイルポンプ２、多段変速機３が配設され、エンジン出力軸４からの駆動力が上記トルクコンバータ１を経て上記多段変速機３の入力軸５に伝達される。尚、符号６はロックアップクラッチであり、このロックアップクラッチ６が締結されると、上記エンジン出力軸４からの動力が上記トルクコンバータ１による流体を介さず上記入力軸５に直接伝達される。
【００１５】
上記多段変速機３は、フロントプラネタリギヤユニット３ａとリヤプラネタリギヤユニット３ｂとを備え、上記フロントプラネタリギヤユニット３ａのフロントリングギヤが上記リヤプラネタリギヤユニット３ｂのリヤプラネタリピニオンを支持するリヤプラネタリキャリヤに連設され、更に、このリヤプラネタリキャリヤが出力軸１２連設されている。
【００１６】
又、上記フロントプラネタリギヤユニット３ａの側方に、ハイクラッチ８、リバースクラッチ９、２＆４ブレーキ１０が並列に配設されている。
【００１７】
上記ハイクラッチ８のハイクラッチドラム８ａが上記入力軸５に連設され、このハイクラッチドラム８ａに対向するハイクラッチハブ８ｂが上記フロントプラネタリギヤユニット３ａのフロントプラネタリピニオンを支持するフロントプラネタリキャリヤに連設されている。
【００１８】
又、上記リバースクラッチ９のリバースクラッチドラム９ａが上記ハイクラッチドラム８ａに連続して形成されており、このリバースクラッチドラム９ａに対設するリバースクラッチハブ９ｂが上記フロントプラネタリギヤユニット３ａのフロントサンギヤに連設されている。
【００１９】
更に、上記リバースクラッチハブ９ｂが上記２＆４ブレーキ１０のブレーキハブ１０ａに連設され、このブレーキハブ１０ａに対設するブレーキドラム１０ｂが自動変速機ケース１１に一体形成されている。
【００２０】
又、上記両プラネタリギヤユニット３ａ，３ｂの外周に、ロークラッチ１３が配設され、このロークラッチ１３のロークラッチドラム１３ａが上記フロントプラネタリキャリヤに連設され、このロークラッチドラム１３ａに対設するロークラッチハブ１３ｂが上記リヤプラネタリギヤユニット３ｂのリヤリングギヤに連設されている。
【００２１】
又、上記リヤプラネタリギヤユニット３ｂの側方に、ローワンウェイクラッチ１４と、このローワンウェイクラッチ１４の空転を防止するローアンドリバース（Ｌ＆Ｒ）ブレーキ１５とが並列に配設されており、上記ローワンウェイクラッチ１４、及び上記Ｌ＆Ｒブレーキ１５のＬ＆Ｒブレーキハブ１５ａが上記ロークラッチドラム１３ａに連設されている。更に、このＬ＆Ｒブレーキハブ１５ａの外周面に対設するＬ＆Ｒブレーキドラム１５ｂが上記自動変速機ケース１１に一体形成されている。
【００２２】
このような構成による上記多段変速機３は、前進４段、後進１段の変速段を有し、これら各変速段が上記ハイクラッチ８、上記リバースクラッチ９、上記２＆４ブレーキ１０、上記ロークラッチ１３、Ｌ＆Ｒブレーキ１５の動作により適宜選択される。
【００２３】
ところで、上記各クラッチ８，９，１３、及び各ブレーキ１０，１５の各ドラム８ａ，９ａ，１０ｂ，１３ａ，１５ｂと各ハブ８ｂ，９ｂ，１０ａ，１３ｂ，１５ａとの間には、動力の断続を制御する複数の多板式摩擦プレート列が軸方向に沿って配列されている。
【００２４】
例えば、２＆４ブレーキ１０では、図１〜図７に示すように、ブレーキドラム１０ｂの前方（トルクコンバータ１方向）に指向する開口端の内周にスナップリング２０が嵌着され、このスナップリング２０の後方（一側）にリテーニングプレート２１が配設されている。リテーニングプレート２１の後方には、他方の摩擦プレートとしてのドライブプレート２２と、一方の摩擦プレートとしてのドリブンプレート２３と、が交互に各４枚配設されており、最後部のドリブンプレート２３はプレッシャプレートとして形成されている。さらに、ブレーキドラム１０ｂ内部において、これらドライブプレート２２とドリブンプレート２３からなる摩擦プレート列の後方には、ピストン作動室２４が形成され、このピストン作動室２４にはピストン機構部２５が収納されている。
【００２５】
上記２＆４ブレーキ１０についてさらに具体的に説明すると、ドライブプレート２２の内周には突部２２ａが一定間隔おきに形成され、この突部２２ａが、ブレーキハブ１０ａの外周に軸方向に沿って一定間隔おきに形成されたスプライン溝１０ｃに軸方向に移動自在に係合されている（図２参照）。
【００２６】
一方、上記ドリブンプレート２３の外周には突部２３ａが一定間隔おきに形成され、この突部２３ａが、ブレーキドラム１０ｂの内周に沿って一定間隔おきに形成されたスプライン溝１０ｄに軸方向に移動自在に係合されている。ここで、図１，２，５に示すように、４枚のドリブンプレート２３のうち後方に位置する２枚のドリブンプレート２３の突部２３ａは、例えば３個連なる毎に１個の割合で都合６箇所切り欠かれている。また、ブレーキドラム１０ｂの内周には、上記突部２３ａが切り欠かれて形成された切欠部２３ｂに対向する位置に、凹溝１０ｅが形成されている。
【００２７】
上記ピストン機構部２５は、油圧駆動式のメインピストン２６と、このメインピストン２６の先端側に弾性的に支持された例えば６本のサブピストン２７（図５に２本のみ図示）と、を備えて構成されている。
【００２８】
上記メインピストン２６は、円筒状のピストン本体２６ａと、このピストン本体２６ａの前端面２６ｃでプレッシャプレートに対向して所定間隔毎に突設された例えば６本のプレート押圧部２６ｂと、を備えて構成されている。
【００２９】
図１，４に示すように、上記ピストン本体２６ａの周部はブレーキドラム１０ｂに摺接され、この摺接部後方が油圧室２８として形成されている。ここで、油圧室２８には、図示しない油圧コントロールユニットが接続され、この油圧コントロールユニットから必要に応じて作動油圧が供給されるようになっている。
【００３０】
また、上記ピストン本体２６ａの前端面２６ｃであって互いに隣接するプレート押圧部２６ｂ，２６ｂの間隙には、それぞれ、一対のリターンスプリング３０，３０が配設されているとともに、上記サブピストン２７が配設されている。
【００３１】
上記リターンスプリング３０，３０は、ピストン機構部２５を後方に付勢するためのもので、上記ピストン本体２６ａの前端面２６ｃとリターンスプリングリテーナ３２との間で挟持されている（図４，５参照）。
【００３２】
ここで、上記リターンスプリングリテーナ３２は、ブレーキドラム１０ｂに嵌着されたスナップリング３１に係止されることにより前方への移動が規制されている。また、上記リターンスプリング３０，３０は、上記ピストン本体２６ａの前端面２６ｃに突設された一対のボス３３，３３と、このボス３３，３３に対向して上記リターンスプリングリテーナ３２に突設された一対のボス３４，３４に嵌合されることによって抜け落ちが防止されている（図６参照）。
【００３３】
さらに、上記ピストン本体２６ａの前端面２６ｃには、サブピストン２７を支持するための一対のボス３５，３５が、ボス３３，３３に隣接して突設されている。サブピストン２７の基端面には上記ボス３５，３５に対応して一対のボス３６，３６が突設され、これらのボス３５，３５、ボス３６，３６に一対のスプリング３７，３７がそれぞれ嵌合されることによって、サブピストン２７がメインピストン２６に支持されている（図５，６参照）。
【００３４】
上記サブピストン２７はプレート押圧部２７ａを備え、このプレート押圧部２７ａは、外方に湾曲されるとともに前方に延出されることによって（図１参照）、ドリブンプレート２３の切欠部２３ｂとブレーキドラム１０ｂの凹溝１０ｅとの間隙に挿通され（図２参照）、前方から２枚目のドリブンプレート２３に対向して臨まされている。
【００３５】
ここで、上記サブピストン２７のプレート押圧部２７ａと前方から２枚目のドリブンプレート２３との間隔Ｄ1は、メインピストン２６のプレート押圧部２６ｂと最後部のドリブンプレート２３との間隔Ｄ2よりも小さく設定されている。
【００３６】
次に、上記構成による２＆４ブレーキ１０の作用について説明する。図１，４に示すように、油圧室２８に作動油圧が供給されていない非作動時には、ピストン機構部２５は、リターンスプリング３０の付勢力によって後退位置で維持され、プレート押圧部２６ｂ及びプレート押圧部２７ａは、それぞれ対向されたドリブンプレート２３から離間されている。
【００３７】
図示しない油圧コントロールユニットから油圧室２８に作動油圧が供給されてピストン機構部２５が前方に移動されると、間隔Ｄ1＜間隔Ｄ2であるため、先ず、図７（ａ）に示すように、サブピストン２７のプレート押圧部２７ａが前方から２枚目のドリブンプレート２３に当接され、該ドリブンプレート２３を前方に押圧する。
【００３８】
これにより、ブレーキドラム１０ｂ内に配設された各４枚のドライブプレート２２とドリブンプレート２３のうち、前方に位置する各２枚のドライブプレート２２とドリブンプレート２３とが係合される。
【００３９】
さらに油圧室２８に作動油圧が供給されてピストン機構部２５がさらに前方に移動されると、図７（ｂ）に示すように、メインピストン２６のプレート押圧部２６ｂが最後部のドリブンプレート２３（プレッシャプレート）に当接され、該ドリブンプレート２３を前方に押圧する。
【００４０】
これにより、ブレーキドラム１０ｂ内に配設された全てのドライブプレート２２とドリブンプレート２３とが係合され、２＆４ブレーキ１０は締結される。
【００４１】
このような２＆４ブレーキ１０におけるブレーキトルクは、図８に示すように、サブピストン２７によって前方各２枚のドライブプレート２２とドリブンプレート２３とが係合されるブレーキ締結初期には、ピストン機構部２５のピストンストロークに応じて緩やかに上昇する。すなわち、ブレーキ締結初期には、各２枚のドライブプレート２２とドリブンプレート２３しか係合されていないためトルク容量が小さく、しかも、サブピストン２７によるドリブンプレート２３の押圧はスプリング３７を介して弾性的に行われるものであるので、ブレーキトルクの上昇は緩やかなものとなる。
【００４２】
そして、ピストンストロークがＤ2に達し、メインピストン２６の押圧によって全てのドライブプレート２２とドリブンプレート２３とが係合されると、ブレーキトルクはピストンストロークに応じて急上昇し、速やかに２＆４ブレーキの締結が実現する。
【００４３】
このような実施の形態によれば、メインピストン２６と該メインピストン２６に弾性的に支持されたサブピストン２７とを備えてピストン機構部２５を構成し、２＆４ブレーキ１０の締結時には、先ずサブピストン２７によって前方各２枚のドライブプレート２２とドリブンプレート２３とを弾性的に係合し、その後メインピストン２６によって全てのドライブプレート２２とドリブンプレート２３とを係合することにより、２段階のブレーキトルク制御を機械的に行うことができ、複雑な油圧制御等を行うことなく締結時のトルクショックを緩和することができる。すなわち、ブレーキ締結初期にサブピストン２７によって摩擦プレート列の一部を弾性的に係合し、機械的にイニシャルトルクを発生させることにより、単純な油圧制御で締結時のトルクショックを緩和することができる。
【００４４】
また、入力回転や入力トルク等或いは締結反力等のパラメータを用いた複雑な油圧制御を行う必要がないため、これらを検出するための様々なセンサ類を省略することができ、構造を簡素化するとともに製造コストを低減することができる。
【００４５】
また、サブピストン２７は、スプリング３７を介してメインピストン２６に支持されたものであるため、ピストンストロークのばらつき等の誤差を弾性的に吸収することができ、上記誤差に起因して締結初期に発生する摩擦プレートの食いつき等を防止することができる。
【００４６】
さらに、サブピストン２７によってピストンストロークのばらつき等の誤差を吸収できるので、２＆４ブレーキ１０組立時のチューニング工程等を簡素化することができる。
【００４７】
また、サブピストン２７をピストン本体２６ａの前端面２６ｃであって互いに隣接するプレート押圧部２６ｂの間隙に配設することにより、ピストン機構部２５を大型化させることなく簡単な構成でメインピストン２６にサブピストン２７を設けることができる。
【００４８】
また、ブレーキドラム１０ｂにスプライン係合されたドリブンプレート２３の突部２３ａを一部切り欠いて、サブピストン２７のプレート押圧部２７ａ挿通用の間隙を形成することにより、簡単な構成で、サブピストン２７を所望のドリブンプレート２３に対向させることができる。
【００４９】
なお、上述の実施の形態においては、複数の摩擦プレートを機械的に２段階のトルク特性で係合させるための機構を２＆４ブレーキ１０に適用した一例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ハイクラッチ８、リバースクラッチ９、ロークラッチ１３、Ｌ＆Ｒブレーキ１５等や他の多板クラッチ及び多板ブレーキに上述のものと同様の機構を適用してもよい。
【００５０】
また、上述の実施の形態においては、ドラム側（ブレーキドラム）にドリブンプレートを係合し、このドリブンプレートをピストン機構部で押圧する構成について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ドラム側にドライブプレートを係合しこのドライブプレートをピストン機構部で押圧する構成としてもよい。
【００５１】
また、ドライブプレートとドリブンプレートの枚数は上述のものに限られるものではなく、さらに、サブピストンのプレート押圧部が対向されるドライブプレート或いはドリブンプレートの位置も任意に設定可能である。
【００５２】
また、複数のサブピストン２７，２７，…，２７は連結部材で連結一体化して形成してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、摩擦プレート列を押圧するピストン機構部をメインピストンとサブピストンとを備えて構成し、サブピストンによって所定の摩擦プレートを弾性的に押圧した後、メインピストンで全ての摩擦プレートを押圧するので、機械的に２段階のトルク特性を得ることができ、複雑な油圧制御等を行うことなく簡単な構成で、摩擦プレート締結時のショックを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧多板ブレーキの要部を示す断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】図３のＣ−Ｃ断面図
【図５】油圧多板ブレーキの要部を示す分解斜視図
【図６】ピストンの要部を示す側面図
【図７】油圧多板ブレーキの動作説明図
【図８】ピストンストロークとクラッチトルクとの関係を示す図表
【図９】自動変速機の動力伝達列を示す模式図
【符号の説明】
１０  ２＆４ブレーキ（多板式摩擦係合装置）
１０ａ  ブレーキハブ
１０ｂ  ブレーキドラム
１０ｃ  スプライン溝
１０ｄ  スプライン溝
１０ｅ  凹溝
２０  スナップリング
２１  リテーニングプレート
２２  ドライブプレート（他方の摩擦プレート）
２２ａ  突部
２３  ドリブンプレート（一方の摩擦プレート）
２３ａ  突部
２３ｂ  切欠部
２４  ピストン作動室
２５  ピストン機構部
２６  メインピストン
２６ａ  ピストン本体
２６ｂ  プレート押圧部
２６ｃ  前端面
２７  サブピストン
２７ａ  プレート押圧部
２８  油圧室
３０  リターンスプリング
３１  スナップリング
３２  リターンスプリングリテーナ
３３  ボス
３４  ボス
３５  ボス
３６  ボス
３７  スプリング
Ｄ1   間隔
Ｄ2   間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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