(57)【要約】【課題】リターンスプリングの荷重をキャンセルすることが可能な自動変速機を提供する。【解決手段】自動変速機１は、互いに接続または切り離され、相対して回転し、ＡＴＦ１００中に設けられる第一部材１０および第二部材２０と、第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて第一および第二の方向に移動することで第一および第二部材１０，２０の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能なピストン４０と、ピストン４０を第一または第二の方向のいずれか一方に付勢するリターンスプリング２２と、リターンスプリング２２と反対方向にピストン４０を付勢し、ＡＴＦ１００中に設けられ、形状記憶物質を含む形状記憶スプリング４２とを備える。【選択図】図１
2007303532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続または切り離され、相対して回転し、油中に設けられる第一および第二部材と、
第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて第一および第二の方向に移動することで第一および第二部材の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能な押圧部材と、
前記押圧部材を前記第一および第二の方向のいずれか一方に付勢する第一付勢部材と、
前記第一付勢部材と反対方向に前記押圧部材を付勢し、形状記憶物質を含む第二付勢部材とを備えた、自動変速機。
【請求項２】
複数の前記第二付勢部材が前記押圧部材を押圧する、請求項１に記載の自動変速機。
【請求項３】
前記第二付勢部材は第一の温度で第一の自然長を有し、前記第一の温度よりも高い第二の温度で前記第一の自然長よりも長い第二の自然長を有する、請求項１または２に記載の自動変速機。
【請求項４】
前記第二付勢部材は前記第一の温度で第一のばね定数を有し、前記第一の温度よりも高い第二の温度で第一のばね定数よりも大きい第二のばね定数を有する、請求項１または２に記載の自動変速機。
【請求項５】
前記第二付勢部材は油中に設けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動変速機に関し、より特定的には、摩擦係合要素を用いた自動変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、摩擦部材に関しては、特開２００３−２４７５６４号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２４７５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、クラッチピストンが第一の方向と、反対の第二の方向に付勢するリターンスプリングを具備し、クラッチプレートの一部を該クラッチピストン側に折返した折返し部の少なくとも一部を形状記憶合金から形成し、クッションスプリングとする技術が開示されている。
【０００４】
従来の自動変速機では、冷間時（低油温時すなわち、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）の高粘度時）の引き摺り防止（ピストンの戻り補償）のために、リターンスプリングの荷重を大きくする必要があった。リターンスプリングの荷重が大きくなることにより、ピストンの油圧による押付け力がリターンスプリングによりキャンセルされ、トルク容量不足となる。その結果、摩擦材の枚数を増加させる必要があった。これにより、コスト、重量、体格の増大などが発生する。また、必要な油圧を大きくする必要があり、燃費が悪化するという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化が可能で、かつ、低い油圧で動作することが可能な自動変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に従った自動変速機は、互いに接続または切り離され、相対して回転し、油中に設けられる第一および第二部材と、第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて第一および第二の方向に移動することで第一および第二部材の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能な押圧部材と、押圧部材を第一または第二の方向のいずれか一方に付勢する第一付勢部材と、第一付勢部材と反対方向に押圧部材を付勢し、形状記憶物質を含む第二付勢部材とを備える。
【０００７】
このように構成された自動変速機では第二付勢部材が形状記憶物質を含むため、油温に応じて形状記憶物質の形状が変化する。これにより、油温に応じた付勢力を第二付勢部材が発生させることができ、低油温時には第一部材と第二部材とを離し、高油温時には第一部材と第二部材とを接触させることができる。その結果、小型化が可能で、かつ、低い油圧で動作することが可能な油温に応じた摩擦力を発生させることができる。
【０００８】
好ましくは、複数の第二付勢部材が押圧部材を押圧する。
好ましくは、第二付勢部材は第一の温度で第一の自然長を有し、第一の温度よりも高い第二の温度で第一の自然長よりも長い第二の自然長を有する。
【０００９】
好ましくは、第二付勢部材は第一の温度で第一のばね定数を有し、第一の温度よりも高い第二の温度で第一のばね定数よりも大きい第二のばね定数を有する。
【００１０】
好ましくは、第二付勢部材は油中に設けられる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に従えば、小型化が可能で、かつ、低い油圧で動作可能な自動変速機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った自動変速機の一部分の断面図である。図１を参照して、自動変速機１では、シャフト６０の外周に第一部材１０が位置しており、第一部材１０はシャフト６０に対して回転自在に保持されている。第一部材１０の外周には円盤形状の係合部材１１が設けられており、相手材としての摩擦部材２１と当接可能に配置されている。複数枚の係合部材１１はＡＴＦ１００で潤滑および冷却されている。第一部材１０はＡＴＦ１００内に存在する。
【００１４】
シャフト６０には第二部材２０が取付けられており、第二部材２０はシャフト６０と共に回転する。第二部材２０は複数の当接部材としての摩擦部材２１を含んでおり、各々の摩擦部材２１は係合部材１１と接触および離隔することが可能である。これにより第一部材１０の回転が第二部材２０に伝えられ、また第一部材１０の回転が第二部材２０に伝えられない。すなわち、係合部材１１と摩擦部材２１とが接触している場合には、第一部材１０の回転が第二部材２０に伝えられる。これに対して、係合部材１１と摩擦部材２１とが接触していない場合には、第一部材１０の回転は第二部材２０に伝えられない。第二部材２０はＡＴＦ１００で潤滑され、かつ冷却されている。
【００１５】
第二部材２０の一部分がディスク部材２３により軸方向に押圧される。この押圧力を受けることにより第二部材２０が軸方向へスライドして移動し、第二部材２０を構成する摩擦部材２１が係合部材１１と接触する。ディスク部材２３は円盤形状であり、その一端はリターンスプリング２２で押圧されている。このため、図１で示す状態ではリターンスプリング２２によりディスク部材２３が押し戻されており、摩擦部材２１と係合部材１１とが接触していない。したがって、図１で示す状態では第一部材１０の回転は第二部材２０に伝えられない。
【００１６】
リターンスプリング２２の荷重（ばね定数）は、ディスク部材２３を押し戻すのに十分なものとされる。リターンスプリング２２の荷重（ばね定数）が大きいほど確実に摩擦部材２１を係合部材１１から切り離すことができ、いわゆる本来摩擦部材２１と係合部材１１とが接触していない筈のときに摩擦部材２１と係合部材１１とが接触する、いわゆる引き摺りを防止できる。
【００１７】
摩擦部材２１と係合部材１１との接触およびこれらの間の動力伝達は接触面積および接触圧だけでなく、ＡＴＦ１００の油温にも依存する。ＡＴＦ１００の粘度は油温が高くなるにつれて小さくなり、低くなるにつれて大きくなる。粘度が大きいと仮に摩擦部材２１と係合部材１１との間に若干の隙間が生じていても、その隙間に粘度の高いＡＴＦ１００が存在するためＡＴＦ１００を介して摩擦部材２１と係合部材１１とが連動して回転する。これがいわゆる引き摺りの原因にもなり得る。
【００１８】
ピストン４０は環状であり、シリンダ３０内に収納されている。ピストン４０は矢印１０１で示す第一の方向と矢印１０２で示す第二の方向にスライドして移動することが可能なように設けられている。ピストン４０の外周にはシール部材４１がリング状に設けられており、シール部材４１がＡＴＦの漏れを防止できる。
【００１９】
第一油圧室１１０および第二油圧室１２０がピストン４０を挟んでそれぞれ反対側に設けられている。第一油圧室１１０および第二油圧室１２０の油圧に差が設けられるとピストン４０が移動する。この移動はディスク部材２３を通じて摩擦部材２１へ伝えられるため、ピストン４０の移動に伴い摩擦部材２１も軸方向に移動する。これにより摩擦部材２１と係合部材１１との接触および切断が可能となる。第一油圧室１１０と第二油圧室１２０とは、自動変速機の一部分を構成するオイルコントロールバルブによって行なわれる。すなわち、第一油圧室１１０および第二油圧室１２０はそれぞれオイルコントロールバルブに接続されており、オイルコントロールバルブで第一油圧室１１０および第二油圧室１２０の油圧を調整することにより、ピストン４０を矢印１０１で示す方向、または、矢印１０２で示す方向に移動させることが可能である。
【００２０】
第一油圧室１１０と第二油圧室１２０との間の油圧の流れを防ぐために、シール部材４１が設けられている。これにより第一油圧室１１０と第二油圧室１２０との油圧を独立して制御することが可能である。第一油圧室１１０内に形状記憶合金からなる形状記憶スプリング４２が設けられる。形状記憶スプリング４２は合金だけでなく、形状を記憶することが可能な形状記憶材料で構成することが可能である。具体的には、合金を用いる場合には、可逆式的マルテンサイト変態を行なう合金において、マルテンサイト変態とその逆変態に伴って超弾性および形状記憶効果が認められる合金を用いることが可能である。このような挙動を持つ合金として、（ＣｕＮＩ）3Ａｌ、ＡｕＣｄ、Ｉｎ−Ｔｉ、ＣｕＡｕＺｎ、ＣｕＺｎ、ＴｉＮｉＡｌ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｆｅ3Ｐｔなどを用いることができる。
【００２１】
また、形状記憶合金に代えて形状記憶樹脂を用いることもできる。また、形状記憶合金を形状記憶繊維で置き換えることも可能である。
【００２２】
形状記憶スプリング４２はピストン４０を矢印１０２で示す方向に押圧する。これに対して、リターンスプリング２２はピストン４０を矢印１０１で示す方向に付勢する。すなわち、リターンスプリング２２と形状記憶スプリング４２との付勢方向が逆である。形状記憶スプリング４２はＡＴＦ１００の温度（油温）に応じて、その自然長またはばね定数を変化させる。すなわち、低温のときは自然長が短いか、またはばね定数が小さい。これに対し、油温が上がれば形状記憶スプリング４２の温度も上がり、これによりばね定数が大きくなるか、または自然長が長くなる。そのため、温度が高くなればなるほどピストン４０を矢印１０２に示す方向に付勢する力が強くなる。
【００２３】
ＡＴＦ１００の温度が低いときには、ＡＴＦ１００の粘性が高い。そのため、摩擦部材２１と係合部材１１とを確実に切り離す必要がある。このため、リターンスプリング２２による付勢力が形状記憶スプリング４２による付勢力よりも大きくなるように、形状記憶スプリング４２のばね定数を小さくするか、または形状記憶スプリング４２の自然長を短くする。これによりピストン４０が矢印１０１で示す方向に押される。そのためディスク部材２３が摩擦部材２１を押圧することを防止し、摩擦部材２１を確実に係合部材１１から離すことが可能となる。その結果引き摺りを防止することができる。
【００２４】
これに対し、ＡＴＦ１００の温度が高くなった場合には形状記憶スプリング４２のばね定数が大きくなるか、形状記憶スプリング４２の自然長が長くなる。これにより、形状記憶スプリング４２がピストン４０を矢印１０２で示す方向に付勢する力が強くなる。そのため確実に摩擦部材２１が係合部材１１に押付けられ、摩擦部材２１と係合部材１１との間で確実に動力の伝達が可能となる。
【００２５】
図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た自動変速機の正面図である。図２を参照して、１つのピストン４０に対して３つの形状記憶スプリング４２が設けられている。３つの形状記憶スプリング４２は中心に対して同一円周上に等間隔で配置される。なお、図２では３つの形状記憶スプリング４２を示しているが、これに限られるものではなく、さらに多くの、または少ない形状記憶スプリング４２を配置してもよい。
【００２６】
また、円盤の中心からの距離が等しい位置に複数の形状記憶スプリング４２が配置されているが、この点に関しても、中心からの距離が不均等な位置に複数の形状記憶スプリング４２が設けられていてもよい。また、各々の形状記憶スプリング４２の間の距離は一定でもよく、一定でなくてもよい。
【００２７】
複数の形状記憶スプリング４２が配置されるため、各々の形状記憶スプリング４２の特性にばらつきがあっても、これらが平均化される。
【００２８】
本発明に従った自動変速機は動力源と車輪との間に設けられ、回転の回転数および回転トルクを変換する装置として用いられる。自動変速機の入力および出力軸は車両の進行方向と平行に延びていてもよく、または車両の進行方向と直交するように延びていてもよい。
【００２９】
自動変速機の変速段は２段以上のさまざまな段として設定することが可能である。また、自動変速機に接続される動力源として、エンジンまたはモータなどを採用することができる。さらにエンジンの場合にはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれであってもよく、またはレシプロ型、ロータリー型のいずれのエンジンであってもよい。さらに複数の気筒を有するエンジンの場合には、直列型、並列型、水平対向型、Ｖ型およびＷ型などのさまざまな形状のエンジンに自動変速機を接続することが可能である。
【００３０】
図３は、形状記憶合金の温度とばね定数との関係を示すグラフである。図４は形状記憶合金の温度と自然長との関係を示すグラフである。図３を参照して、本発明に従った形状記憶スプリングを構成する形状記憶合金は温度が上がるにつれてばね定数が大きくなるものを採用することができる。すなわち、低温の温度Ｔ１ではばね定数がｋ１であるのに対し、高温側の温度Ｔ２では、ばね定数はｋ１より大きいｋ２となる。すなわち、ばねの変位が同じであれば高温になるにつれてばねによって働く力（付勢力）が大きくなる。
【００３１】
図４を参照して、本発明に従った形状記憶スプリングを構成する形状記憶合金は低温の温度Ｔ１で自然長がＬ１であり、高温の温度Ｔ２となれば長い自然長Ｌ２となってもよい。Ｌ２はＬ１より大きい。なお、本発明に従った形状記憶スプリングで用いられる形状記憶合金は、図３および図４の両方の特性を兼ね備えている必要はなく、図３および図４の特性のいずれか一方を少なくとも兼ね備えていればよい。
【００３２】
形状記憶スプリング４２は第一油圧室１１０内に存在するため、オイルとしてのＡＴＦ１００に浸される。そのためＡＴＦ１００の温度が形状記憶スプリング４２の温度となり、摩擦部材２１および係合部材１１の間に介在するＡＴＦ１００の温度に応じて形状記憶スプリング４２の温度も変化する。
【００３３】
図５は、互いに接触する摩擦部材および係合部材を説明するために示す自動変速機の一部断面図である。図５を参照して、第一油圧室１１０の油圧が第二油圧室１２０の油圧よりも大きくなり、かつこの油圧の差がリターンスプリング２２による付勢力よりも大きくなれば、ピストン４０は矢印１０２で示す方向に移動する。このとき、ピストン４０と接触するディスク部材２３も矢印１０２で示す方向に移動し摩擦部材２１と当接し摩擦部材２１を矢印１０２で示す方向に押圧する。これに伴い、摩擦部材２１の各々が係合部材１１と接触し、摩擦部材２１の回転が係合部材１１へ伝えられる。これにより、第一部材１０と第二部材２０とがともに回転するようになる。
【００３４】
この実施の形態では形状記憶スプリング４２は摩擦部材２１と係合部材１１とを接触させるような方向にピストン４０を付勢したが、逆にリターンスプリング側に形状記憶スプリングを用いることで形状記憶スプリングが、摩擦部材２１と係合部材１１とを引き離す方向に付勢してもよい。
【００３５】
すなわち、形状記憶スプリング４２を用いて摩擦部材２１と係合部材１１とを接続してもよく、形状記憶スプリング４２を用いて摩擦部材２１と係合部材１１とを切り離してもよい。
【００３６】
ピストン４０などの構成要素はケーシング５１内に収納されており液密空間にピストン４０、第一部材１０および第二部材２０が配置される。
【００３７】
図６は、比較例に従った自動変速機の一部断面図である。図６を参照して、比較例に従った自動変速機１では、ピストン４０を押圧する形状記憶スプリング４２が設けられていない点で、実施の形態１に従った自動変速機１と異なる。このように、形状記憶スプリングを設けない場合には、冷間時の引き摺り防止のために、リターンスプリング２２の荷重を大きくする必要がある。リターンスプリング２２の荷重が大きくなるとピストン４０の油圧による押付け力がリターンスプリング２２によりキャンセルされトルク容量不足となり摩擦材の枚数が増加するか、油圧が上昇する。これによりコスト重量および体格が増大し、さらに燃費の悪化が問題となる。本発明では、クラッチやブレーキのピストンのチャンバ室に、形状記憶スプリング４２を設定し、所定温度以上になると形状復帰し、ねらいのばね荷重を発生するような構成とする。すなわち、常温時（所定温度以上）に、リターンスプリング２２とは逆向きの荷重を形状記憶スプリング４２で発生させることによって、リターンスプリング２２の荷重の一部をキャンセルし、摩擦材枚数増や油圧アップを図ることなく、トルク容量の確保が可能となる。
【００３８】
冷間時のピストン押付け力が小さくなることによる問題がある場合には、トルクダウン制御などを併用する。
【００３９】
この発明に従った自動変速機１は互いに接続または切り離され、相対して回転し、ＡＴＦ１００内に設けられる第一部材１０および第二部材２０と、第一および第二の油圧が付与され、第一および第二の油圧のバランスに応じて矢印１０１で示す第一の方向および矢印１０２で示す第二の方向に移動することで第一部材１０および第二部材２０の一方を他方に対して接続し、または切り離すことが可能な押圧部材としてのピストン４０と、ピストン４０を第一または第二の方向のいずれか一方に付勢する第一付勢部材としてのリターンスプリング２２と、リターンスプリング２２と反対方向にピストン４０を付勢し、ＡＴＦ１００中に設けられ、形状記憶物質を含む第二付勢部材としての形状記憶スプリング４２とを備える。複数の形状記憶スプリング４２がピストン４０を押圧する。形状記憶スプリング４２は第一の温度で第一の自然長を有し、第一の温度よりも高い第二の温度で第一の自然長よりも長い第二の自然長を有する。また、形状記憶スプリング４２は第一の温度で第一のばね定数を有し、第一温度よりも高い第二の温度で第一のばね定数よりも大きい第二のばね定数を有する。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態１に従った自動変速機の一部分の断面図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た自動変速機の正面図である。
【図３】形状記憶合金の温度とばね定数との関係を示すグラフである。
【図４】形状記憶合金の温度と自然長との関係を示すグラフである。
【図５】互いに接触する摩擦部材および係合部材を説明するために示す自動変速機の一部断面図である。
【図６】比較例に従った自動変速機の一部断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  自動変速機、１０  第一部材、１１  係合部材、２０  第二部材、２１  摩擦部材、２２  リターンスプリング、２３  ディスク部材、３０  シリンダ、４０  ピストン、４１  シール部材、４２  形状記憶スプリング、６０  シャフト、１００  ＡＴＦ、１１０  第一油圧室、１２０  第二油圧室。
【図１】
2007303532.tif 000003
【図２】
2007303532.tif 000004
【図３】
2007303532.tif 000005
【図４】
2007303532.tif 000006
【図５】
2007303532.tif 000007
【図６】
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