(57)【要約】【課題】第１の回転要素と、これを囲む第２の回転要素と、さらにこれを囲む第３の回転要素との間に摩擦係合要素を配した従来のクラッチ装置は、第２の回転要素を構成する材料の肉厚を厚くしてその剛性を高める必要があり、コンパクト化の阻害要因となる。【解決手段】本発明によるクラッチ装置は、内側ハブ１４と、内側ハブ１４を囲む中央ハブ１８と、中央ハブ１８を囲む外側ハブ２１と、内側ハブ１４と中央ハブ１８との間に配される摩擦板１４ｂ，１８ｃを回転軸線Ｃと平行な第１の方向に沿って押圧し、内側ハブ１４と中央ハブ１８とを接続する油圧ピストン１９ａを含むフリーラン用クラッチ１９と、中央ハブ１８と外側ハブ２１との間に配される摩擦板１８ｅ，２１ｂを第１の方向と逆向きの第２の方向に沿って押圧し、中央ハブ１８と外側ハブ２１とを接続する油圧ピストン２３ａを有するロックアップクラッチ２３とを具える。【選択図】図２
2017096344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面を有し、回転軸線を中心として回転可能な第１の回転要素と、
この第１の回転要素の外周面と対向する内周面およびその反対側の外周面を有し、前記回転軸線を中心として回転可能な第２の回転要素と、
この第２の回転要素の外周面と対向する内周面を有し、前記回転軸線を中心として回転可能な第３の回転要素と、
前記第１の回転要素の外周面と前記第２の回転要素の内周面との間に配される複数枚の摩擦板およびこれら摩擦板を前記回転軸線と平行な第１の方向に沿って押圧することにより、前記第１および第２の回転要素を接続し得る油圧ピストンを含む内側摩擦係合要素と、
前記第２の回転要素の外周面と前記第３の回転要素の内周面との間に配される複数枚の摩擦板およびこれら複数枚の摩擦板を前記第１の方向と逆向きの第２の方向に沿って押圧することにより、前記第２および第３の回転要素を接続し得る油圧ピストンを有する外側摩擦係合要素と
を具えたことを特徴とするクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の回転要素と第２の回転要素との間および第２の回転要素と第３の回転要素との間にそれぞれ配される２つの摩擦係合要素を具えたクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１〜第３の回転要素に対し、それぞれ摩擦係合要素を組み込み、第１および第２の回転要素間の動力伝達ならびに第２および第３の回転要素間の動力伝達を独立して切り替えることができるようにしたクラッチ装置が知られている。このようなクラッチ装置をこれらの回転要素の回転軸線方向に沿ってコンパクト化するため、第２の回転要素の内周側と外周側とに第１および第３の回転要素と摩擦係合要素とを配したものが特許文献１にて提案されている。特許文献１においては、第１の出力軸と、この第１の出力軸を囲む筒状の入力軸と、この入力軸を囲む筒状の第２の出力軸との間にそれぞれ摩擦係合要素を組み込み、入力軸と第１および／または第２の出力軸との接続を切り替えることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたクラッチ装置においては、入力軸の内周側に配される摩擦係合要素の油圧ピストンと外周側に配される摩擦係合要素の油圧ピストンとが、入力軸の回転軸線と平行な同方向に摩擦板を押圧するようになっている。このため、入力軸と第１および第２の出力軸とが同時に接続した状態においては、入力軸に作用する曲げモーメントが入力軸と第１または第２の出力軸とを接続した場合の約２倍程度に達してしまう。つまり、入力軸には、このような大きな曲げモーメントに対処し得るような剛性を持たせる必要があり、材料の肉厚の増大に伴う材料コストの上昇およびクラッチ装置全体のコンパクト化を阻害する要因となっている。
【０００５】
本発明の目的は、内周側と外周側とに摩擦係合要素が配される第２の回転要素の剛性を従来のものの半分程度に抑えることができるクラッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるクラッチ装置は、外周面を有し、回転軸線を中心として回転可能な第１の回転要素と、この第１の回転要素の外周面と対向する内周面およびその反対側の外周面を有し、前記回転軸線を中心として回転可能な第２の回転要素と、この第２の回転要素の外周面と対向する内周面を有し、前記回転軸線を中心として回転可能な第３の回転要素と、前記第１の回転要素の外周面と前記第２の回転要素の内周面との間に配される複数枚の摩擦板およびこれら摩擦板を前記回転軸線と平行な第１の方向に沿って押圧することにより、前記第１および第２の回転要素を接続し得る油圧ピストンを含む内側摩擦係合要素と、前記第２の回転要素の外周面と前記第３の回転要素の内周面との間に配される複数枚の摩擦板およびこれら複数枚の摩擦板を前記第１の方向と逆向きの第２の方向に沿って押圧することにより、前記第２および第３の回転要素を接続し得る油圧ピストンを有する外側摩擦係合要素とを具えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のクラッチ装置においては、第１の回転要素と第２の回転要素とを接続してこれらの間で回転動力を伝達する場合、内側摩擦係合要素の油圧ピストンを回転軸線と平行な第１の方向に沿って押圧する。これにより、第１の回転要素と第２の回転要素との間に介在する複数枚の摩擦板が相互に押し当たって第１の回転要素と第２の回転要素とが接続状態となる。一方、第２の回転要素と第３の回転要素とを接続してこれらの間で回転動力を伝達する場合、外側摩擦係合要素の油圧ピストンを回転軸線と平行な第２の方向に沿って押圧する。これにより、第２の回転要素と第３の回転要素との間に介在する複数枚の摩擦板が相互に押し当たって第２の回転要素と第３の回転要素とが接続状態となる。このように、第１〜第３の回転要素がすべて接続状態となった場合、第２の回転要素には内側摩擦係合要素と外側摩擦係合要素とによって相互に逆向きのモーメントが作用する。
【０００８】
本発明によるクラッチ装置において、内側摩擦係合要素に負荷する最大の伝達トルクが、外側摩擦係合要素に負荷する最大の伝達トルクよりも大きくなるように、第１〜第３の回転要素の動力伝達経路を構成することが好ましい。換言すると、内側および外側摩擦係合要素の伝達トルク容量に関し、より大きな伝達トルク容量を必要とする摩擦係合要素が内側摩擦係合要素となるように、第１〜第３の回転要素の動力伝達経路を構成することが有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のクラッチ装置によると、第１〜第３の回転要素がすべて接続状態となった場合、第２の回転要素には内側摩擦係合要素と外側摩擦係合要素とによって相互に逆向きのモーメントが作用する。この結果、第２の回転要素に作用するモーメントは、第２の回転要素と第１および第３の回転要素の何れか一方のみを接続した場合に発生するモーメントよりも小さくなる。つまり、第２の回転要素に要求される剛性は、第２の回転要素と第１または第３の回転要素とを接続した場合に発生するうちの大きな方のモーメントに対処できる程度でよいこととなる。このため、従来のものよりも第２の回転要素を構成する材料コストの削減およびその回転軸線と平行な方向に沿ったクラッチ装置のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】トルクコンバーター付き自動変速機が組み込まれた車両に対し、本発明によるクラッチ装置を適用した一実施形態におけるエンジンから自動変速機に至るギヤトレーンを模式的に示す概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における主要部の構造を抽出拡大した断面図である。
【図３】トルクコンバーター付き自動変速機が組み込まれたハイブリッド車両に対し、本発明によるクラッチ装置を適用した一実施形態におけるエンジンから自動変速機に至るギヤトレーンを模式的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明によるクラッチ装置をトルクコンバーター付き自動変速機が組み込まれた車両のエンジンから自動変速機へと至る動力伝達経路に組み入れた一実施形態について、図１および図２を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態におけるエンジンから自動変速機に至るギヤトレーンを模式的に図１に示し、その主要部の断面構造を図２に示す。すなわち、本実施形態における車両に搭載されたエンジン１０の出力軸１０ａには、エンジン１０の始動時に始動用モーター１１のピニオン１１ａとかみ合う始動用歯車（リングギヤ）１２ａを外周面に形成したフライホイール１２が連結されている。基端側がこのフライホイール１２に緩衝用のダンパー１３を介して連結されたエンジン１０の出力軸１０ａの末端側には、本発明の第１の回転要素としての内側ハブ１４の内周端部が一体的に設けられている。この内側ハブ１４の外周側には、スプライン構造の外周面を持つ筒部１４ａが一体的に形成されている。
【００１３】
末端側にポンプインペラー１５ａを固定したトルクコンバーターケース１６と一体の基端側の隔壁部１６ａの内周部分には、トルクコンバーター１７の筒状をなす入力軸１７ａが形成されている。このトルクコンバーター１７の入力軸１７ａは、エンジン１０の出力軸１０ａを取り囲み、このエンジン１０の出力軸１０ａに対して相対回転可能である。隔壁部１６ａの内側には、小径部１８ａと、内側ハブ１４の筒部１４ａを取り囲むスプライン構造の内周面および外周面を持った大径部１８ｂとを有するカップ形断面の中央ハブ１８の基端部が本発明の第２の回転要素として一体的に固定されている。
【００１４】
内側ハブ１４の筒部１４ａの外周面には環状をなす複数枚の摩擦板１４ｂがスプライン嵌合状態で保持され、中央ハブ１８の大径部１８ｂの内周面にも環状をなす複数枚の摩擦板１８ｃがスプライン嵌合状態で保持されている。これら内側ハブ１４の筒部１４ａにスプライン嵌合する摩擦板１４ｂと、中央ハブ１８の大径部１８ｂにスプライン嵌合する摩擦板１８ｃとは、エンジン１０の出力軸１０ａの回転軸線Ｃと平行な方向に沿って交互に配列した状態となっている。中央ハブ１８の大径部１８ｂの内周面の先端側には、図２中、右方向への摩擦板１４ｂ，１８ｃの変位を規制して内側ハブ１４の筒部１４ａおよび中央ハブ１８の大径部１８ｂからの摩擦板１４ｂ，１８ｃの抜け外れを防止する環状のストッパー１８ｄが固定されている。一方、トルクコンバーター１７の入力軸１７ａの外周面と中央ハブ１８の小径部１８ａの内周面との間には、環状をなす油圧ピストン１９ａがトルクコンバーター１７の入力軸１７ａの回転軸線Ｃと平行な方向に沿って摺動自在に嵌合されている。これら摩擦板１４ｂ，１８ｃおよび油圧ピストン１９ａなどが本発明の内側摩擦係合要素としてのフリーラン用クラッチ１９を構成する。
【００１５】
これにより、ストッパー１８ｄと反対側に面する油圧ピストン１９ａの端面と、隔壁部１６ａおよびトルクコンバーター１７の入力軸１７ａと、中央ハブ１８とで囲まれる油室１９ｂが画成される。この油室１９ｂには、トルクコンバーター１７の入力軸１７ａおよびエンジン１０の出力軸１０ａに形成された油路１７ｂ，１０ｂを介して圧油が供給される。油室１９ｂに供給される圧油の油圧は、車両の運転状態などに基づいて図示しない周知の油圧制御回路によって設定される。トルクコンバーター１７の入力軸１７ａの先端部には、環状をなす皿ばね１９ｃが取り付けられている。この皿ばね１９ｃは、油圧ピストン１９ａを隔壁部１６ａ側、すなわち図２中、左方向へ押圧してフリーラン用クラッチ１９を非結合状態、すなわちエンジン１０の出力軸１０ａとトルクコンバーター１７の入力軸１７ａとが非接続状態となるように付勢する。つまり、油圧への圧油の供給がなくなった場合、皿ばね１９ｃのばね力によって油室１９ｂに介在する圧油が油路１７ｂ，１０ｂを通って排出され、フリーラン用クラッチ１９が非係合状態となる。この結果、エンジン１０の出力軸１０ａに対してトルクコンバーター１７の入力軸１７ａが切り離され、車両は慣性運動に従ったフリーラン状態となる。逆に、皿ばね１９ｃのばね力よりも大きな圧油が油室１９ｂに供給されると、油圧ピストン１９ａがストッパー１８ｄ側に変位して摩擦板１４ｂ，１８ｃを押圧する。この結果、フリーラン用クラッチ１９が係合状態となり、エンジン１０の出力軸１０ａからの駆動トルクが中央ハブ１８および隔壁部１６ａと一体のトルクコンバーターケース１６へと伝達される。そして、ポンプインペラー１５ａと対向するタービンランナー１５ｂがトルクコンバーターケース１６内に介在する自動変速機油を介してタービンランナー１５ｂと一体のトルクコンバーター１７の出力軸１７ｃと共に連れ回りする。これにより、エンジン１０からの駆動トルクが自動変速機２０の入力軸２０ａへと伝達される。
【００１６】
トルクコンバーター１７のポンプインペラー１５ａと対向するタービンランナー１５ｂは、トルクコンバーター１７の出力軸１７ｃに取り付けられている。このトルクコンバーター１７の出力軸１７ｃには、中央ハブ１８の大径部１８ｂの外周面を取り囲む本発明の第３の回転要素としてのスプライン構造の内周面を持った筒部２１ａを有する外側ハブ２１の内周端部が一体的に接合されている。この外側ハブ２１と隙間を隔てて対向するインナーケース２２もまた、その内周端部がトルクコンバーター１７の出力軸１７ｃに嵌合されている。このインナーケース２２の外周端部には、中央ハブ１８の大径部１８ｂの先端部の外周面に近接してこれを取り囲むように位置する筒部２２ａが形成されている。外側ハブ２１の筒部２１ａの内周面と対向する中央ハブ１８の大径部１８ｂの外周面には、環状をなす複数枚の摩擦板１８ｅがスプライン嵌合状態で保持されている。また、外側ハブ２１の筒部２１ａの内周面にも環状をなす複数枚の摩擦板２１ｂがスプライン嵌合状態で保持されている。これら中央ハブ１８の大径部１８ｂにスプライン嵌合する摩擦板１８ｅと、外側ハブ２１の筒部２１ａの内周面にスプライン嵌合する摩擦板２１ｂとは、エンジン１０の出力軸１０ａの回転軸線Ｃと平行な方向に沿って交互に配列した状態となっている。中央ハブ１８の大径部１８ｂの外周面の基端側には、環状のストッパー１８ｆが固定されている。このストッパー１８ｆは、図２中、左方向への摩擦板１８ｅ，２２ｂの変位を規制して中央ハブ１８の大径部１８ｂおよび外側ハブ２１の筒部２１ａからの摩擦板１８ｅ，２２ｂの抜け外れを防止する機能を有する。
【００１７】
なお、中央ハブ１８の大径部１８ｂの内周面および外周面のスプライン加工をプレス成形によって行った場合、中央ハブ１８を構成する板材の肉厚を最小限に抑えた状態でその剛性を最大限に高めることができる。しかも、その径方向の寸法も最小限に抑えることができ、クラッチ装置のコンパクト化をさらに達成することが可能である。
【００１８】
外側ハブ２１の内周面とインナーケース２２の筒部２２ａの外周面との間には、環状をなす油圧ピストン２３ａがトルクコンバーター１７の出力軸１７ｃの回転軸線Ｃと平行な方向に沿って摺動自在に嵌合されている。これにより、摩擦板１８ｅ，２２ｂと反対側に面する油圧ピストン２３ａの端面と、外側ハブ２１と、インナーケース２２とで囲まれる油室２３ｂが画成される。この油室２３ｂには、外側ハブ２１とインナーケース２２との間およびトルクコンバーター１７の出力軸１７ｃに形成された油路２３ｃ，１７ｄを介して圧油が供給される。油室２３ｂに供給される圧油の油圧は、車両の運転状態などに基づいて図示しない周知の油圧制御回路により設定される。外側ハブ２１，インナーケース２２，摩擦板１８ｅ，２２ｂおよび油圧ピストン２３ａなどが本発明の外側摩擦係合要素としてのロックアップクラッチ２３を構成する。
【００１９】
摩擦板１８ｅ，２２ｂと油圧ピストン２３ａとの間に位置する外側ハブ２１の筒部２１ａの内周には、環状をなす皿ばね２３ｃが取り付けられている。この皿ばね２３ｃは、油圧ピストン２３ａをタービンランナー１５ｂ側、すなわち図２中、右方向へ押圧してロックアップクラッチ２３を非結合状態、すなわちエンジン１０の出力軸１０ａとトルクコンバーター１７の入力軸１７ａとを非接続状態に付勢する。つまり、油室２３ｂへの圧油の供給がなくなった場合、皿ばね２３ｃのばね力によって油室２３ｂに介在する圧油が油路２３ｃ，１７ｄを通って排出され、ロックアップクラッチ２３が非係合状態となる。この状態においては、トルクコンバーター１７のタービンランナー１５ｂがポンプインペラー１５ａの回転に伴って流動する自動変速機油によって駆動されることとなる。逆に、皿ばね２３ｃのばね力よりも大きな圧油が油室２３ｂに供給されると、油圧ピストン２３ａがストッパー１８ｆ側に変位して摩擦板１８ｅ，２２ｂを押圧する。この結果、ロックアップクラッチ２３が係合状態となり、トルクコンバーター１７のタービンランナー１５ｂは、機械的にポンプインペラー１５ａと同回転にて駆動されることとなる。
【００２０】
トルクコンバーター１７の出力軸１７ｃは、自動変速機２０の入力軸２０ａに連結され、本実施形態における自動変速機２０は、周知の少なくとも１組のラビニヨ式遊星歯車列と複数の摩擦係合要素とを組み合わせたものであるが、これに限定されない。また、ポンプインペラー１５ａとタービンランナー１５ｂとの間に配されるトルクコンバーター１７のステーター１５ｃは、一方向クラッチ１７ｄを介して変速機ケース２４などに連結されている。
【００２１】
上述したフリーラン用クラッチ１９およびロックアップクラッチ２３が共に係合状態となった場合、これらの油圧ピストン１９ａ，２３ａが相互に逆方向にそれぞれ摩擦板１４ｂ，１８ｃおよび１８ｅ，２１ｂを押圧する。このため、トルクコンバーター１７の入力軸１７ａの回転軸線Ｃに対して中央ハブ１８の大径部１８ｂが傾くように中央ハブ１８に作用する２つのモーメントが相殺されるような状態となる。この結果、フリーラン用クラッチ１９またはロックアップクラッチ２３を接続した場合に発生するうちの大きな方のモーメントに対処できる程度の剛性を中央ハブ１８に持たせるだけで良い。しかも、本実施形態では、伝達トルク容量が少なくてすむロックアップクラッチ２３を中央ハブ１８の外周側に配すると共により大きな伝達トルク容量を必要とするフリーラン用クラッチ１９を中央ハブ１８の内周側に配している。このため、中央ハブ１８の剛性をさらに低減させることが可能であり、従来のものよりも第２の回転要素、すなわち本実施形態では中央ハブ１８を構成する材料コストの削減およびその回転軸線Ｃと平行な方向に沿ったクラッチ装置のコンパクト化を企図し得る。
【００２２】
本発明を内燃機関とモーター２５とを用いたハイブリッド車両に対しても応用することができる。このような本発明の他の実施形態におけるエンジン１０からトルクコンバーター１７に至るギヤトレーンを模式的に図３に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明を省略する。すなわち、エンジン１０と共に原動機を構成する本実施形態におけるモーター２５の回転子２５ａは、トルクコンバーターケース１６の外側に取り付けられ、この回転子２５ａと対向する固定子２５ｂが変速機ケース２４の内側に取り付けられている。モーター２５は、車載の図示しない二次電池からの電力によって駆動され、低負荷の運転状態にある場合、フリーラン用クラッチ１９を非係合状態にすると共にエンジン１０を停止した状態でモーター２５のみを利用した走行が行われる。これに対し、所定以上の負荷になると、エンジン１０を作動させると共にフリーラン用クラッチ１９を係合状態に切り替え、エンジン１０からの出力を図示しない駆動輪へと伝達する。この場合、車両の運転状態によってはモーター２５に対する通電を停止してもかまわない。何れにしろ、トルクコンバーター１７のロックアップクラッチ２３に対する圧油の供給は、車両の運転状態に応じて適切に制御される。本実施形態においても、フリーラン用クラッチ１９を接続する場合の油圧ピストン１９ａの移動方向と、ロックアップクラッチ２３を接続する場合の油圧ピストン２３ａの移動方向とは逆向きであり、先の実施形態と基本的に同じであることは言うまでもない。
【００２３】
上述した２つの実施形態では、エンジン１０とトルクコンバーター１７との間に内側摩擦係合要素としてフリーラン用クラッチ１９を介在させ、外側摩擦係合要素としてロックアップクラッチ２３をトルクコンバーター１７に組み込んでいる。しかしながら、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。要するに、第１および第２の回転要素の間と、第２および第３の回転要素の間とにそれぞれ摩擦係合要素を組み入れたクラッチ装置であれば、あらゆる回転動力伝達系に対して本発明を応用することができる。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のない構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  エンジン
１０ａ  出力軸
１４  内側ハブ
１４ａ  筒部
１４ｂ  摩擦板
１７  トルクコンバーター
１７ａ  入力軸
１７ｂ  油路
１７ｃ  出力軸
１８  中央ハブ
１８ｂ  大径部
１８ｃ  摩擦板
１８ｄ  ストッパー
１８ｅ  摩擦板
１８ｆ  ストッパー
１９  フリーラン用クラッチ
１９ａ  油圧ピストン
１９ｃ  皿ばね
２１  外側ハブ
２１ａ  筒部
２１ｂ  摩擦板
２２  インナーケース
２３  ロックアップクラッチ
２３ａ  油圧ピストン
２３ｄ  皿ばね
Ｃ  回転軸線
【図１】
2017096344.tif 000003
【図２】
2017096344.tif 000004
【図３】
2017096344.tif 000005