(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリカルギヤからなるプラネタリギヤを有する変速機構と、該変速機構の所定の回転要素同士を連結するクラッチと、該クラッチを係合させる油圧サーボと、を備える車輌用動力伝達装置であって、
前記油圧サーボは、シリンダと、該シリンダに嵌挿されたピストンと、該ピストンにベアリングを介して当接し、ピストンの押圧力をクラッチに伝達する押圧部材と、ピストンのリターンスプリングとから構成され、
前記回転要素の一方は、前記押圧部材と対向してピストンの押圧力を前記変速機構を介してケースに伝達する反力部材を有し、
前記シリンダは、ケースに形成された静止シリンダとされた、車両用動力伝達装置の油圧サーボ装置において、
前記リターンスプリングは、押圧部材と反力部材との間に配設され、反力部材に作用するヘリカルギヤのスラスト力より大きな荷重を作用させる荷重設定とされたことを特徴とする、車両用動力伝達装置の油圧サーボ装置。
【請求項２】
前記ヘリカルギヤのはす歯のねじれ方向は、前記反力部材に作用するスラスト力が、コースト時にリターンスプリングによる荷重に対向し、駆動時にはリターンスプリングによる荷重と同方向に作用するように設定された、請求項１記載の車両用動力伝達装置の油圧サーボ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用動力伝達装置に関し、特に、そのクラッチの油圧サーボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用動力伝達装置において、回転要素同士を連結するクラッチを係合させるための油圧サーボは、一般には、回転要素のいずれか一方に組み込んで設けられるが、油圧サーボを動力伝達装置のケースに配設した、いわゆる静止シリンダ型に構成した技術として、従来、特開平７−１１９７６１号公報に開示の技術がある。こうした静止シリンダ型の構成を採った場合、回転要素に組み込んだ従来形式の油圧サーボのように、油圧サーボの押圧力を、該サーボを配設した回転要素上の反力部材で受けて、回転要素内で力の閉ループを構成させて不平衡力を生じないようにすることができない。そこで、この技術では、油圧サーボの押圧力を、反力部材を介してケースに伝達する構成が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用動力伝達装置では、一般に、歯車の噛み合い部での動力伝達を円滑化するため、歯車の歯すじを軸線に対して傾斜させたヘリカルギヤ（はす歯歯車）が用いられる。こうしたヘリカルギヤは、動力を伝達する場合にスラスト力を発生させるが、このスラスト力の作用する方向は、車両の走行状態により変化する。すなわち、スロットルオンによりエンジンの動力で車両が駆動されている（本明細書において、これを駆動という）状態と、逆に、スロットルオフによる車両の惰行でエンジンがホイール駆動されている（同じくコーストという）状態とでは、スラスト力が反転する。このような状態の変化で、上記技術のように静止型シリンダ構成とした場合に、以下の理由により油圧サーボの制御性が低下する。
【０００４】
すなわち、動力伝達装置の各部材間には、製造誤差、熱膨張等を考慮して所定の隙間が設けられているが、上記スラスト力が油圧サーボの押圧力に対向する方向に作用する場合、反力部材は、クラッチの係合方向のクリアランスを小さくするように隙間分移動するので、ピストンの無効ストロークを減少させる。その反対に、スラスト力が油圧サーボの押圧力と同方向に作用する場合には、クラッチのクリアランスは小さくされないので、無効ストロークは長くなる。したがって、駆動時とコースト時とで、クラッチを係合させるために油圧サーボに油圧を供給していく場合に、無効ストローク時間が変化してしまい、制御性を低下させる。
【０００５】
そこで本発明は、静止型シリンダ形式の油圧サーボ装置を用いた車両用動力伝達装置において、ヘリカルギヤにより発生するスラスト力によりクラッチの制御性を低下させない油圧サーボ装置を提供することを第１の目的とする。
【０００６】
次に、本発明は、上記装置において、クラッチの係合方向のクリアランスを保つリターンスプリングの荷重を低く設定しながらクラッチの制御性の低下を防ぐことを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するため、本発明は、ヘリカルギヤからなるプラネタリギヤを有する変速機構と、該変速機構の所定の回転要素同士を連結するクラッチと、該クラッチを係合させる油圧サーボと、を備える車輌用動力伝達装置であって、前記油圧サーボは、シリンダと、該シリンダに嵌挿されたピストンと、該ピストンにベアリングを介して当接し、ピストンの押圧力をクラッチに伝達する押圧部材と、ピストンのリターンスプリングとから構成され、前記回転要素の一方は、前記押圧部材と対向してピストンの押圧力を前記変速機構を介してケースに伝達する反力部材を有し、前記シリンダは、ケースに形成された静止シリンダとされた、車両用動力伝達装置の油圧サーボ装置において、前記リターンスプリングは、押圧部材と反力部材との間に配設され、反力部材に作用するヘリカルギヤのスラスト力より大きな荷重を作用させる荷重設定とされたことを特徴とする。
【０００８】
次に、上記第２の目的を達成するため、前記ヘリカルギヤのねじれ方向は、前記反力部材に作用するスラスト力が、コースト時にリターンスプリングによる荷重に対向し、駆動時にはリターンスプリングによる荷重と同方向に作用するように設定された、構成とされる。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
上記構成よりなる本発明では、リターンスプリングは、反力部材と押圧部材との間に配設されているので、クラッチに対する押圧部材のクリアランスを確保するように作用する。そして、リターンスプリングによる荷重は、反力部材に作用するヘリカルギヤのスラスト力よりも大きな荷重を反力部材と押圧部材とに作用させるようにしているので、反力部材に作用するスラスト力の変化に関わらず常に押圧部材が押し戻された状態になり、クラッチと油圧サーボの押圧部材のクリアランスが常に一定に保たれる。よって、クラッチの制御性が低下することがない。
【００１０】
そして特に、請求項２に記載の構成によれば、駆動時に比べてコースト時は、比較的スラスト力が小さいので、コースト時にスラスト力を押圧力に対向して作用させるようにすることで、リターンスプリングに必要なスプリング荷重を小さく設定できる。更に、リターンスプリングのスプリング荷重を小さく設定できるので、クラッチの係合に必要な油圧を低くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図２は本発明が適用された動力伝達装置を示す。先ず、全体の概略構成から説明すると、この装置は、横置構成のトランスファ装置とされており、車両のエンジンに連結されるロックアップクラッチ１１付のトルクコンバータ１２と、その出力を前進５速後進１速に変速する３段のプラネタリギヤセットＭ１，Ｍ２，Ｍ３を有する変速機構Ｍとからなる自動変速機Ｔと、その変速出力を減速して差動装置２１に伝達するカウンタギヤ２０と、伝達された出力を車両の左右のホイールに伝達する差動装置２１とから構成されている。
【００１２】
そして、変速機構Ｍの両ギヤセットＭ１，Ｍ２の大・小径の異なるピニオンギヤＰ１，Ｐ２は直結され、両ギヤセットＭ１，Ｍ３のそれぞれのリングギヤＲ１，Ｒ３とキャリアＣ３，Ｃ１は、相互に連結されており、ギヤセットＭ１のサンギヤＳ１とキャリアＣ１は入力要素とすべく、それぞれクラッチ（Ｃ−１，Ｃ−２）を介してトルクコンバータ１２のタービン軸１３に連なる入力軸１４に連結されている。また、相互に連結されたリングギヤＲ１とキャリアＣ３は、出力軸１５を介して出力要素としての出力ギヤ１９に連結されている。更に、ギヤセットＭ１のサンギヤＳ１は、ブレーキ（Ｂ−１）により変速機ケース１０に固定可能とされ、ギヤセットＭ２のサンギヤＳ２は、ブレーキ（Ｂ−２）により変速機ケース１０に固定可能とされ、ギヤセットＭ３のサンギヤＳ３は、ブレーキ（Ｂ−３）により同じく変速機ケース１０に固定可能とされ、キャリアＣ１に連結されたリングギヤＲ３は、ブレーキ（Ｂ−Ｒ）により変速機ケース１０に固定可能とされている。
【００１３】
更に詳しくは、本形態において、サンギヤＳ１は、入力軸１４の外周に嵌まるサンギヤ軸１６を介してクラッチ（Ｃ−１）に連結され、キャリアＣ１は、入力軸１４の外周に嵌まるキャリア軸１７を介してクラッチ（Ｃ−２）に連結され、サンギヤＳ３は、キャリア軸１７の外周に嵌まるサンギヤ軸１８を介してブレーキ（Ｂ−３）に連結されている。また、これに限るものではないが、ブレーキ（Ｂ−Ｒ）を除く各ブレーキは、バンドブレーキ構成とされ、ブレーキ（Ｂ−Ｒ）については、多板ブレーキ構成とされている。なお、出力ギヤ１９は、減速ギヤを兼ねるカウンタギヤ２０を介して差動装置２１に連結されている。
【００１４】
このように構成された自動変速機Ｔは、図示しない油圧制御装置の制御の下に各クラッチ及びブレーキに対応する油圧サーボに油圧を供給し、図３に示すように各クラッチ及びブレーキを係合（図に○印で示す）及び解放（図に無印で示す）させることで各変速段を達成する。すなわち、第１速（１ＳＴ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−３）を係合させたときに達成される。このとき、入力軸１４の回転は、クラッチ（Ｃ−１）経由でサンギヤＳ１に入り、ブレーキ（Ｂ−３）の係合によるサンギヤＳ３の固定で最も減速されたキャリアＣ３の回転として出力ギヤ１９に出力される。これに対して第２速（２ＮＤ）は、クラッチ（Ｃ−２）とブレーキ（Ｂ−３）の係合で達成される。このとき、クラッチ（Ｃ−２）経由でキャリア軸１７に入った入力は、キャリアＣ１経由でそのままリングギヤＲ３に入り、ブレーキ（Ｂ−３）の係合で固定されたサンギヤＳ３を反力要素とするキャリアＣ３の差動回転として出力ギヤ１９に出力される。第３速（３ＲＤ）は、両クラッチ（Ｃ−１，Ｃ−２）の係合による第１のプラネタリギヤセットＭ１の直結で達成される。このとき入力軸１４の回転は、そのままキャリアＣ３の回転として出力ギヤ１９に出力される。
【００１５】
オーバドライブによる第４速（４ＴＨ）は、クラッチ（Ｃ−２）の係合と、サンギヤＳ１を固定するブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成される。このとき、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対してピニオンギヤＰ１の自転分増速されたリングギヤＲ１の回転としてキャリアＣ３から出力ギヤ１９に伝達される。これに対して、第５速は、クラッチ（Ｃ−２）の係合と、ブレーキ（Ｂ−２）の係合で達成され、このとき、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対して、第４速達成時より大径のサンギヤＳ２に反力をとる小径のピニオンギヤＰ２の自転分更に増速されたリングギヤＲ１の回転としてキャリアＣ３から出力ギヤ１９に伝達される。
【００１６】
なお、後進（ＲＥＶ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−Ｒ）の係合で達成され、このとき、サンギヤＳ１の入力に対してキャリアＣ１の固定で逆転する減速されたリングギヤＲ１の回転がキャリアＣ３経由で出力ギヤ１９から出力される。
【００１７】
こうした構成の自動変速機において、本発明は、ヘリカルギヤをプラネタリギヤセットＭ３、具体的には、そのリングギヤＲ３とし、所定の回転要素を入力軸１４及びサンギヤＳ１に連結されたサンギヤ軸１６とし、クラッチをクラッチ（Ｃ−１）とし、油圧サーボを油圧サーボ３として適用されている。
【００１８】
図１に軸方向支持のための構成を加えて変速機Ｔ部のみを示すように、油圧サーボ３は、シリンダ３０と、シリンダ３０に嵌挿されたピストン３１と、ピストン３１にベアリング３２を介して当接し、ピストン３１の押圧力をクラッチＣ−１に伝達する押圧部材３３と、ピストン３１のリターンスプリング５８とから構成されている。入力軸１４は、押圧部材３３と対向してピストン３１の押圧力をケース１０に伝達する反力部材５６を有し、シリンダ３０は、ケース１０に形成された静止シリンダとされている。本発明にしたがい、リターンスプリング５８は、押圧部材３３と反力部材５６との間に配設され、反力部材５６に作用するスラスト力よりも大きな荷重を両部材に作用させる荷重設定とされている。更にこの形態では、ヘリカルギヤＲ３のはす歯のねじれ方向は、反力部材５６に作用するスラスト力が、コースト時にリターンスプリング５８による荷重に対向し、駆動時にはリターンスプリング５８による荷重と同方向に作用するように設定されている。
【００１９】
なお、図１において符号４は、油圧サーボ３と同様の構成からなる油圧サーボを示し、この油圧サーボ４も同様に、シリンダ４０、ピストン４１、ベアリング４２、押圧部材４３を備える構成とされている。また、符号５９〜６４はそれぞれスラストベアリングを示す。
【００２０】
図４は油圧サーボ装置とその関連部分の詳細断面を示しており、クラッチ（Ｃ−１）は、入力軸１４にスプライン係合する反力部材５６に取付けられたハブ５３と、サンギヤ軸１６の端部フランジに固定され、外周にブレーキ（Ｂ−１）のバンドドラムを取付けられたドラム５４と、ハブ５３の外周面に内周側をスプライン嵌合された複数のセパレータプレート５１と、ドラム５４の内周面に外周側をスプライン嵌合され、セパレータプレート５１と軸方向に交互に配設された、両面にフェーシングが貼られた複数の摩擦材５２とからなる摩擦板部５０とを有する。
【００２１】
油圧サーボ３は、前記のように、ケース１０、具体的にはそれにボルト止めされたカバー１０ａに形成された環状の凹部をシリンダ３０とし、その内部に摺動自在に嵌挿された円環板状のピストン３１と、ピストン３１の内周寄り端面に当接配置されたスラストベアリング３２と、クラッチ（Ｃ−１）とベアリング３２との間に配設され、内周側部でベアリング３２と対峙し、外周側部でクラッチ（Ｃ−１）の摩擦板部５０と対峙する円環板状の押圧部材３３と、一端を押圧部材３３の内周寄り端面にスプリングシートを介して当接させ、他端を反力部材５６に当接させて、所定のスプリング荷重を設定して配置されたリターンスプリング５８とを有する。押圧部材３３は、その外径側の一側に、摩擦材５２に対する当接部を有し、当接部の内周面がセパレータプレート５１と同様に、入力軸１４に連結されたハブ５３に相対回転不能でかつ軸方向摺動可能にスプライン係合され、当接部の外周側は、クラッチ（Ｃ−１）のドラム５４の径方向外側に被さるように、軸方向に延長され、クラッチ回転センサの検出用スリットが形成されたロータ部とされている。
【００２２】
なお、入力軸１４の端部はカバー１０ａの支持孔内にラジアルベアリングを介して支持され、入力軸１４にかかる図示左方へのスラスト力が反力部材５６に作用しないように、反力部材５６と入力軸１４の連結は、スプライン係合による軸方向摺動自在な連結とし、入力軸１４の段差部に嵌合させたフランジ１４ａをスラストベアリング５９を介してカバー１０ａに当接させる構成が採られている。その余の関連部分については、該当部分に図１及び図２に付したと同様の符号を付して説明に代える。
【００２３】
かくしてこの油圧サーボ装置では、クラッチ（Ｃ−１）係合のために油圧サーボ３の油室３Ｃにカバー１０ａ内の供給油路３０ｃから油圧が供給されると、ピストン３１が係合方向にストロークし、それに伴って、ベアリング３２と押圧部材３３がストロークして、ケース１０に反力を取る反力部材５６と押圧部材３３との間で摩擦板部５０を押圧し、クラッチ（Ｃ−１）を係合に至らせる。その際、ピストン３１とクラッチ（Ｃ−１）の間にはベアリング３２と押圧部材３３が設けられているので、クラッチ（Ｃ−１）とピストン３１との相対回転を許容しながらピストン３１からの押圧力を摩擦板部５０に伝達することができる。
【００２４】
ここで、図１に戻って、ヘリカルギヤからなるリングギヤＲ３の動力伝達により反力部材５６にスラスト力が伝達される理由を説明する。この自動変速機Ｔでは、前記のように、車両走行状態でクラッチ（Ｃ−１）が係合操作されるのは、第２速から第３速へのシフトアップ、第４速から第３速へのシフトダウン及び第２速から第１速へのシフトダウン時となり、これらのシフトの前段階の第２速及び第４速では、キャリアＣ1 がクラッチ（Ｃ−２）の係合で入力軸１４に連結され、それによりリングギヤＲ３は、入力要素として動力伝達に関与している。
【００２５】
したがって、駆動時は、図１に白抜き矢印で示す方向とは逆方向に作用するリングギヤＲ３のスラスト力が、キャリアＣ１及びベアリング６２を介してサンギヤＳ３に伝達され、サンギヤＳ３に生じている逆方向のスラスト力と対向してバランスする。したがって、反力部材５６は、リターンスプリング５８の設定荷重により図示右方に押され、ベアリング６０、サンギヤ軸１６、ベアリング６１、キャリアＣ１のフランジ、ベアリング６２、サンギヤＳ３、ベアリング６３、キャリアＣ３のフランジ及びベアリング６４を経てケース１０に伝達され、それの間の間隙をつめた所定の軸方向位置に置かれる。一方、押圧部材３３は、その反力で図示左方に押され、ベアリング３２を介してピストン３１を所定の位置まで押し戻した状態に保つ。こうして、油圧サーボ３とクラッチ（Ｃ−１）のクリアランスは所定の値に保たれる。
【００２６】
これに対して、コースト時は、リングギヤＲ３のスラスト力は、図１に白抜き矢印で示す方向に作用し、この力はキャリアＣ１のフランジからベアリング６１を介してサンギヤ軸１６に伝達され、更にベアリング６０を介して反力部材５６に伝達される。この力は、反力部材５６を図示左方へ変位させる力となるが、本発明にしたがう前記のようなリターンスプリング５８の荷重設定により、このスラスト力より大きな荷重が反力部材５６に負荷されているため、反力部材５６は、上記駆動時と同様の力の伝達で部材間の間隙をつめた所定の軸方向位置に置かれる。そして、押圧部材３３の方も同様に、ピストン３１を所定の位置まで押し戻した状態とする。こうして油圧サーボ３とクラッチ（Ｃ−１）のクリアランスは、駆動時と同様に所定の値に保たれる。
【００２７】
なお、クラッチ係合後の反力部材５６にかかる押圧力をケース１０に伝達する経路については、前記駆動時のリターンスプリング５８の設定荷重をケース１０に伝達する経路と同様となるので、説明を省略する。
【００２８】
以上要するに、上記実施形態の油圧サーボ装置によれば、リターンスプリング５８が反力部材５６と押圧部材３３との間に配設されているので、クラッチ（Ｃ−１）に対する押圧部材３３のクリアランスを確保するように作用する。そして、リターンスプリング５８による荷重は、反力部材５６に作用するヘリカルギヤのスラスト力よりも大きな荷重を反力部材５６と押圧部材３３とに作用させるようにしているので、反力部材５６に作用するスラスト力の変化に関わらず常に押圧部材３３が押し戻されて、ケース１０との間に中間の各部材を介して隙間のない状態となり、クラッチ（Ｃ−１）と油圧サーボ３の押圧部材３３のクリアランスが常に一定に保たれる。その結果、油圧の供給により係合に至るまでのピストンストロークが一定し、クラッチ（Ｃ−１）の制御性の低下が防止される。
【００２９】
しかも、駆動時に比べてコースト時は、比較的スラスト力が小さい（通常、駆動時の数分の１程度の値となる）ので、より小さい値となるコースト時のスラスト力が押圧力に対向して作用するようにすることで、駆動時のスラスト力を押圧力に対向させるより、リターンスプリング５８に必要なスプリング荷重を小さく設定でき、それによりクラッチ（Ｃ−１）の係合に必要な油圧を低くすることができる。
【００３０】
以上、本発明を特定の自動変速機に適用して説明したが、本発明は、上記実施形態に例示した変速機に限らず、種々の動力伝達装置に適用可能なものであり、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で、種々に具体的構成を変更して、広く種々の車両用動力伝達装置に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用動力伝達装置の油圧サーボ装置を適用した一実施形態に係る自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。
【図２】上記自動変速機を組み込んだトランスファ装置の概略構成を示すスケルトン図である。
【図３】上記自動変速機の作動図表である。
【図４】上記実施形態のクラッチとその油圧サーボを示す部分断面図である。
【符号の説明】
Ｔ  自動変速機（車両用動力伝達装置）
Ｒ３  リングギヤ（ヘリカルギヤ）
Ｍ  変速機構
Ｃ−１  クラッチ
３  油圧サーボ
１０  変速機ケース
１４  入力軸（回転要素）
１６  サンギヤ軸（回転要素）
３０  シリンダ
３１  ピストン
３２  ベアリング
３３  押圧部材
５６  反力部材
５８  リターンスプリング
【図１】
0003814870.tif 000002
【図２】
0003814870.tif 000003
【図３】
0003814870.tif 000004
【図４】
0003814870.tif 000005