JP6737331B2 - 自動変速機及び摩擦締結要素 - Google Patents

Description

本発明は、油圧により制御される車両用の自動変速機及び摩擦締結要素に関する。

車両に搭載される自動変速機は、一般に、複数の遊星歯車機構と、クラッチやブレーキ等の複数の摩擦締結要素を備え、これらの摩擦締結要素を選択的に締結させることにより、駆動源から車輪に動力を伝える動力伝達経路を切り換えて複数の変速段を実現するように構成されている。

前記摩擦締結要素は、二つの回転要素（ブレーキの場合は回転要素と固定要素）の間に配設されてこれらの回転要素に交互に係合する複数の摩擦板と、これらの摩擦板を押圧して締結させるピストンと、該ピストンに押圧力を与える油圧が供給される締結油圧室とを有し、油圧制御機構によって該油圧室への油圧の給排を制御することにより、当該摩擦締結要素が締結又は解放されるようになっている。

また、締結油圧室自体が回転するクラッチにおいては、解放時に該油圧室に残る作動油に作用する遠心力によってピストンが摩擦板側（締結方向）に押圧されて、解放状態の摩擦板に引き摺り抵抗が発生することが懸念される。このような摩擦板の引き摺り現象を防止するために、ピストンの締結油圧室の反対側に前記遠心力による押圧力を相殺するための油圧が供給される遠心バランス室を設けることがある。

遠心バランス室を設けた場合、クラッチ締結状態では、締結油圧室内の高圧のクラッチ締結圧を保持するために遠心バランス室と締結油圧室との油の流れを遮断する必要がある。一方で、クラッチ解放状態では、両室間を連通させて、両室内の油圧がバランスするようにすることが望ましい。

例えば特許文献１には、図９に示すように、ピストン２０１を挟んで締結油圧室２０２に対向するように遠心バランス室２０３が設けられた摩擦締結要素２００を備えた自動変速機であって、遠心バランス室２０３と締結油圧室２０２がボール弁２０４を介して連通可能に構成されたものが開示されている。この場合、クラッチ締結時は、ボール弁２０４によって締結油圧室２０２から遠心バランス室２０３への油の流れが遮断されて、締結油圧室２０２内の高圧のクラッチ締結圧を保持される一方で、クラッチ解放時は、ボール弁２０４によって遠心バランス室２０３から締結油圧室２０２への油の流れが許容されて、両室２０２、２０３内の油圧がバランスされる。

ここで、有段式の自動変速機搭載車では、変速時のフィーリング向上等のため、変速時間の短縮、即ち、摩擦締結要素を締結状態に切り替えるのに要する時間（締結切替時間）、及び摩擦締結要素を解放状態に切り替えるのに要する時間（解放切替時間）を短縮することが望まれている。

前記特許文献１に記載の構成によれば、クラッチ締結時、ピストンのストローク開始直後に、遠心バランス室の容積が減少することに伴い、作動油が前記ボール弁を開いて遠心バランス室から締結油圧室側に流入することで、該締結油圧室への作動圧の供給が促進され、クラッチの締結切替時間が短縮されるメリットがある。

一方、クラッチ解放時は、その解放動作の開始直後は締結油圧室内の油圧が高く、しかも、ピストンのストロークにより締結油圧室の容積が減少するため、該ピストンのストローク開始直後はボール弁が閉じることになる。これにより、締結油圧室から遠心バランス室側への作動油の排出が妨げられ、作動油は専ら油圧制御機構を通じて排出されることになる。そのため、作動油の排出時間、即ちクラッチの解放切替時間の短縮作用が得られない。また、締結切替時間の短縮が可能であっても、解放切替時間が短縮されないと、クラッチの掛け替え（締結されているクラッチを解放しつつ別のクラッチを締結する操作）が行われる変速については、変速時間を短縮することができない。

なお、前記ボール弁を用いた場合の解放時における締結油圧室からの作動油の排出の遅れの問題は、締結油圧室内の作動油に遠心力が作用するクラッチに限らず、解放用油圧が供給される解放油圧室がピストンを挟んで設けられたブレーキにおいても同様である。

特開平１０−１３１９８４号公報

そこで、本発明は、ピストンを挟んで締結油圧室に対向するように遠心バランス室や解放油圧室等の対向油圧室が設けられた摩擦締結要素、又は該摩擦締結要素を備えた自動変速機において、前記摩擦締結要素の解放時における締結油圧室からの作動油の排出を促進して該摩擦要素の解放切替時間を短縮することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明は、軸方向に対向する第１面及び第２面をそれぞれ有しかつ軸方向に移動可能な第１ピストン及び第２ピストンと、前記第１、第２ピストンの第２面側に配置された複数の摩擦板と、前記第１、第２ピストンの第１面側に設けられ、前記複数の摩擦板を締結する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる締結油圧室と、前記第１、第２ピストンの第２面側に設けられ、前記複数の摩擦板を解放する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる対向油圧室と、前記第１ピストンを摩擦板の解放方向に付勢する第１付勢部材と、前記第２ピストンを前記第１付勢部材より大きい付勢力で摩擦板の解放方向に付勢する第２付勢部材と、を備え、前記第１、第２ピストンの一方に、前記締結油圧室と前記対向油圧室とを連通させる連通孔が設けられるとともに、前記第１、第２ピストンの他方に、前記連通孔を閉塞可能な弁部が設けられ、前記第１、第２ピストンの移動時に、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材との付勢力の差に起因した両ピストンのストローク量の差により前記弁部が前記連通孔を開通させるように、前記第１、第２付勢部材の各付勢力が設定されている、ことを特徴とする摩擦締結要素、又は該摩擦締結要素を備えた自動変速機である。

本発明によれば、摩擦締結要素の解放時における締結油圧室からの作動油の排出が促進されるので、該摩擦要素の解放切替時間を短縮することができる。

本発明の第１実施形態に係る自動変速機の摩擦締結要素を示す断面図である。 前記摩擦締結要素における各ピストンのストロークの変化を示すタイムチャートである。 前記摩擦締結要素における各室への出力油圧の変化を示すタイムチャートである。 前記摩擦締結要素の解放状態から締結状態までの動作を説明するための説明図である。 前記摩擦締結要素の締結状態から解放状態までの動作を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係る自動変速機の摩擦締結要素を示す断面図である。 前記摩擦締結要素の変形例を示す断面図である。 前記摩擦締結要素の別の変形例を示す断面図である。 従来の自動変速機の摩擦締結要素を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る自動変速機１は、複数の遊星歯車機構と、クラッチやブレーキ等の複数の摩擦締結要素を備え、これらの摩擦締結要素を選択的に締結させることにより、駆動源から車輪に動力を伝える動力伝達経路を切り換えて複数の変速段を実現するように構成されている。

図１は、自動変速機１のクラッチ１０を示す断面図である。図１に示すように、クラッチ１０は、同心状に配置されたハブ１１及びドラム１２と、該ハブ１１とドラム１２との間に配設され、これらに交互に係合された複数の摩擦板１３と、軸方向に移動可能な第１、第２ピストン１４、１５と、複数の摩擦板１３を締結する方向（図１の左側）に第１、第２ピストン１４、１５を押圧する油圧が与えられる締結油圧室１６と、複数の摩擦板１３を解放する方向（図１の右側）に第１、第２ピストン１４、１５を押圧する油圧が与えられる遠心バランス室１９（対向油圧室）と、を有する。なお、以下では、図１の左側を「前」、図１の右側を「後」として説明する。つまり、ピストン１４，１５から摩擦板１３に向かう軸方向の一方側を「前」、その反対の軸方向の他方側を「後」とする。

ドラム１２は、軸方向に延びる外側円筒部１２ａと、該外側円筒部１２ａの後端から径方向内側に延びる底部１２ｂと、該底部１２ｂの内周端から前方に向けて軸方向に延びる内側円筒部１２ｃと、を一体的に備えている。外側円筒部１２ａの内周面に摩擦板１３が係合されている。ドラム１２の内側円筒部１２ｃには、後述する油圧制御機構１００の第２油路１０４からのバランス用油圧を遠心バランス室１９へ供給するための油路１２ｄと、第１油路１０２からの締結用油圧を締結油圧室１６へ供給するための油路１２ｅと、が設けられている。

第１ピストン１４は、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９の油圧を受ける円環状の油圧受け部１４ａと、摩擦板１３を押圧するために油圧受け部１４ａから前方に向けて軸方向に延びる円筒状の押圧部１４ｂと、を一体的に備えており、かつドラム１２内を軸方向に移動可能に支持されている。油圧受け部１４ａ及び押圧部１４ｂは、ドラム１２の外側円筒部１２ａの内周面に取り囲まれるように配置され、かつ該外側円筒部１２ａに対して軸方向に摺動自在に設けられている。ドラム１２の外側円筒部１２ａと第１ピストン１４との間には、環状のシール部材２１ａが介装されている。

第１ピストン１４の油圧受け部１４ａは、その後側に第１面１４_１を、前側に第２面１４_２を有している。第１面１４_１は締結油圧室１６の油圧を受け、第２面１４_２は遠心バランス室１９の油圧を受ける。第１面１４_１は、第２面１４_２よりも受圧面積が大きくなるように形成されている。

第１ピストン１４の油圧受け部１４ａには、締結油圧室１６と遠心バランス室１９とを連通させる連通孔１４ｃが形成されている。該連通孔１４ｃは、油圧受け部１４ａの内部を略軸方向に延びるように設けられ、その両端が第１面１４_１及び第２面１４_２に開口している。

第２ピストン１５は、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９の油圧を受ける円環状の油圧受け部１５ａと、第１ピストン１４を介して摩擦板１３を押圧するために該油圧受け部１５ａから前方に向けて軸方向に延びる円筒状の押圧部１５ｂと、第１ピストン１４の連通孔１４ｃを開閉するために油圧受け部１５ａから径方向の外側に延びる弁部１５ｃと、を一体的に備えており、かつドラム１２内を軸方向に移動可能に支持されている。油圧受け部１５ａ及び押圧部１５ｂは、ドラム１２の内側円筒部１２ｃの外周面を取り囲むように配置され、かつ該内側円筒部１２ｃに対して軸方向に摺動自在に設けられている。ドラム１２の内側円筒部１２ｃと第２ピストン１５との間には環状のシール部材２１ｅ、２１ｆが介装されている。第２ピストン１５の油圧受け部１５ａは、第１ピストン１４の油圧受け部１４ａの内周面に取り込まれるように配置され、かつ該油圧受け部１４ａに対して軸方向に摺動自在に設けられている。油圧受け部１５ａと油圧受け部１４ａとの間には環状のシール部材２１ｂ、２１ｃが介装されている。押圧部１５ｂには、後述する油圧制御機構１００の第２油路１０４からのバランス用油圧を遠心バランス室１９へ供給するための油路１５ｄが設けられている。

第２ピストン１５の油圧受け部１５ａは、その後側に第１面１５_１を、前側に第２面１５_２を有している。第１面１５ _１ は締結油圧室１６の油圧を受け、第２面１５ _２ は遠心バランス室１９の油圧を受ける。第１面１５_１は、第２面１５_２よりも受圧面積が大きくなるように形成されている。

弁部１５ｃは、少なくとも第１ピストン１４の連通孔１４ｃを閉塞可能な周方向位置において油圧受け部１５ａから径方向の外側に延び、第１ピストン１４の油圧受け部１４ａの後面に離接可能に設けられている。そのため、弁部１５ｃによって連通孔１４ｃが閉塞された状態で第２ピストン１５が前方に移動すると、弁部１５ｃが第１ピストン１４の油圧受け部１４ａに当接しながら第１ピストン１４を前方に押圧する。

なお、必要に応じて、第１ピストン１４に対して第２ピストン１５が相対回転しないように、第１ピストン１４と第２ピストン１５間に周り止め機構（図示しない）を設けてもよい。周り止め機構を設けた場合には、弁部１５ｃが連通孔１４ｃを閉塞可能な周方向位置でのみ油圧受け部１５ａから径方向の外側に突出している場合でも、第１ピストン１４に対する第２ピストン１５の相対回転によって弁部１５ｃが連通孔１４ｃを閉塞できなくなるのを防ぐことができる。また、第２ピストン１５の弁部１５ｃと連通孔１４ｃが設けられた第１ピストン１４との間には、連通孔１４ｃの開口部の周囲からオイルが漏れないように、シール部材（図示しない）を設けてもよい。

第１、第２ピストン１４、１５の後側、つまり、第１ピストン１４の油圧受け部１４ａの第１面１４_１及び第２ピストン１５の油圧受け部１５ａの第１面１５_１と、これら第１面１４_１、１５_１と対向するドラム１２の底部１２ｂとの間には、締結油圧室１６が画成されている。該締結油圧室１６に所定の締結用油圧が供給されると、第１、第２ピストン１４、１５によって複数の摩擦板１３が前方に押し付けられ、クラッチ１０が締結される。

クラッチ１０は、第１、第２ピストン１４、１５の前方に配設されたプレート部材２０を更に備えている。プレート部材２０はドラム１２に固定されている。プレート部材２０の径方向の外周側の端部には、第１ピストン１４の円筒部１４ｂとプレート部材２０との間をシールするシール部材２１ｇが取り付けられている。また、第２ピストン１５の円筒部１５ｂとプレート部材２０との間には、環状のシール部材２１ｄが介装されている。

プレート部材２０と第１、第２ピストン１４、１５との間には、遠心バランス室１９が画成されている。該遠心バランス室１９に作動油が導入されると、遠心バランス室１９内の作動油に作用する遠心力によって、締結油圧室１６内の作動油に作用する遠心力をキャンセルして、クラッチ１０の解放状態において第１ピストン１４が前方（摩擦板１３の締結方向）に移動するのを抑制することができる。

クラッチ１０は、遠心バランス室１９内に、第１圧縮ばね１７及び第２圧縮ばね１８を備える。第１圧縮ばね１７（第１付勢部材）は、第１ピストン１４の油圧受け部１４ａとプレート部材２０の間に設けられ、第１ピストン１４を後方（摩擦板１３の解放方向）に付勢する。第２圧縮ばね１８（第２付勢部材）は、第２ピストン１５の油圧受け部１５ａとプレート部材２０の間に設けられ、第２ピストン１５を後方に付勢する。第２圧縮ばね１８は、第１圧縮ばね１７よりも大きな付勢力を有する。

ここで、第１、第２ピストン１４、１５の動作について図２を参照しながら説明する。図２は、クラッチ１０が解放→締結→解放状態に移行する間の第１、第２ピストン１４、１５のストローク量の変化を示すタイムチャートである。

図２に示すように、クラッチ１０が解放状態にある時刻ｔ０では、第１、第２ピストン１４、１５は、初期位置（ストローク量がゼロの位置）にある。このとき、連通孔１４ｃは僅かに開いている状態（弁部１５ｃが第１ピストン１４から僅かに離間した状態）にあり、遠心バランス室１９と締結油圧室１６とが連通孔１４ｃを介して連通している。そのため、仮に締結油圧室１６及び遠心バランス室１９への供給油圧に大小関係が発生した場合でも、連通孔１４ｃを介して油が流れることで遠心バランス室１９及び締結油圧室１６内の油圧は同等となる。油圧が同等である場合、第１、第２ピストン１４、１５には、締結油圧室１６側の受圧面積（第１面１４_１、１５_１の面積）と遠心バランス室１９側の受圧面積（第２面１４_２、１５_２の面積）との差に基づく前方への押圧力が発生する。ただし、時刻ｔ０の時点では、この前方への押圧力は第１圧縮ばね１７及び第２圧縮ばね１８による付勢力よりも小さく、第１、第２ピストン１４、１５は初期位置のまま移動しない。

クラッチ１０が解放状態から締結状態に移行する時刻ｔ０〜ｔ１では、第１、第２ピストン１４、１５は、上述した初期位置から、押圧部１４ｂの前端と摩擦板１３とのクリアランス（クラッチクリアランス）がゼロとなる位置（以下、これをゼロクリアランス位置という）まで移動する。このとき、この第１圧縮ばね１７と第２圧縮ばね１８の付勢力の差によって、両ピストン１４、１５が初期位置から移動を開始するタイミングに差が生じる。より具体的には、第２圧縮ばね１８の付勢力が第１圧縮ばね１７の付勢力よりも大きいので、最初に第１ピストン１４が初期位置から移動を開始し、それから所定時間遅れた時点で第２ピストン１５が初期位置から移動を開始する。これにより、第２ピストン１５の弁部１５ｃが第１ピストン１４から離間して、連通孔１４ｃが開通される。第１、第２ピストン１４、１５のストローク量の差は、両ピストン１４、１５がゼロクリアランス位置に近づくに従って徐々に減少する。

第１、第２ピストン１４、１５は、時刻ｔ１においてゼロクリアランス位置に到達する。このとき、両ピストン１４、１５のストローク量の差がゼロとなるため、弁部１５ｃが第１ピストン１４に当接して、連通孔１４ｃが再び閉塞される。

連通孔１４ｃの閉塞により締結油圧室１６の油圧が上昇し、この油圧を受けた第１、第２ピストン１４、１５は、時刻ｔ１の後短時間で、ゼロクリアランス位置からストローク量が最大となる完全締結位置まで移動し、最大の押圧力で摩擦板１３を押圧する。これによりクラッチ１０は締結状態へと切り替わり、その状態が時刻ｔ２まで継続される。このようにクラッチ１０が締結状態にある期間中（時刻ｔ１〜ｔ２）、弁部１５ｃは第１ピストン１４に当接したままとされ、連通孔１４ｃが閉塞状態に保持される。

クラッチ１０が締結状態から解放状態に移行する時刻ｔ２〜ｔ３では、第１、第２ピストン１４、１５は、完全締結位置から初期位置まで移動する。このとき、第１圧縮ばね１７と第２圧縮ばね１８の付勢力の差によって、両ピストン１４、１５が締結完了位置から移動を開始するタイミングに差が生じる。より具体的には、第２圧縮ばね１８の付勢力が第１圧縮ばね１７の付勢力よりも大きいので、最初に第２ピストン１５が締結完了位置から移動を開始し、それから所定時間遅れた時点で第１ピストン１４が締結完了位置から移動を開始する。そして、第２ピストン１５が先に初期位置に到達し、遅れて第１ピストン１４が初期位置に到達する。これにより、第２ピストン１５の弁部１５ｃが第１ピストン１４から離間して、連通孔１４ｃが開通される。第１、第２ピストン１４、１５のストローク量の差は、第２ピストン１５が初期位置に近づくに従って徐々に拡大し、第２ピストン１５が初期位置に到達した時点から徐々に減少する。

クラッチ１０が解放状態となる時刻ｔ３では、第１、第２ピストン１４、１５は共に初期位置に到達している。このとき、時刻ｔ０と同様に、連通孔１４ｃは僅かに開いている状態（弁部１５ｃが第１ピストン１４から僅かに離間した状態）にあり、遠心バランス室１９と締結油圧室１６とが連通孔１４ｃを介して連通している。

上述の構成を有するクラッチ１０は、油圧制御機構１００によって締結油圧室１６及び遠心バランス室１９への油圧の給排を制御することにより、締結又は解放される。

油圧制御機構１００は、入力ポート１０１ｂから入力されたライン圧を締結用油圧に調整して出力ポート１０１ａから出力するソレノイドバルブからなる油圧制御弁１０１と、該油圧制御弁１０１の出力ポート１０１ａと締結油圧室１６との間を接続する第１油路１０２と、出力ポート１０１ａと遠心バランス室１９との間を減圧弁１０３を介して接続する第２油路１０４と、を備える。

減圧弁１０３は、内蔵されたスプリングによる付勢力と遠心バランス室１９側（二次側）の油圧が釣り合う位置にスプールが移動することによって、減圧弁１０３に入力される油圧と減圧弁１０３からドレインポート１０３ａを介して排出される油圧を自動的に調整可能である。この減圧弁１０３の作用により、遠心バランス室１９には所定の油圧まで減圧されたバランス用油圧が供給されるようになっている。

ここで、油圧制御機構１００の動作について図３を参照しながら説明する。図３は、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９への供給油圧と第１、第２ピストン１４、１５の押圧力との変化をそれぞれ示すタイムチャートである。

図３に示すように、クラッチ１０が解放状態から締結状態に移行する時刻ｔ０〜ｔ１では、油圧制御機構１００によって締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に同等の油圧が供給される。これにより、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９内の油圧は、それぞれ所定のバランス用油圧Ｐ０となるまで徐々に上昇する。このような締結油圧室１６及び遠心バランス室１９内の油圧の上昇に応じて、第１、第２ピストン１４、１５によるピストン押圧力も徐々に上昇する。

クラッチ１０が実質的に締結し始める時刻ｔ１では、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９内の油圧が所定のバランス用油圧Ｐ０となる。

クラッチ１０が締結状態である時刻ｔ１〜ｔ２では、油圧制御機構１００によって締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に更に油圧が供給される。これにより、締結油圧室１６内の油圧は所定の締結用油圧となるまで徐々に上昇する一方で、遠心バランス室１９内の油圧は、減圧弁１０３によって所定のバランス用油圧Ｐ０に維持される。このとき、締結油圧室１６内の油圧の上昇に応じて、ピストン押圧力も徐々に上昇する。その後、締結油圧室１６内の油圧は所定の締結用油圧に保持され、ピストン押圧力も所定の押圧力に維持される。

クラッチ１０が締結状態から解放状態に移行する時刻ｔ２〜ｔ３では、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９への供給油圧が油圧制御機構１００によって徐々に減らされ、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９内の油圧はゼロになるまで徐々に低下する。このとき、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９内の油圧の低下に応じて、第１、第２ピストン１４、１５によるピストン押圧力も徐々に低下する。

クラッチ１０が解放状態となる時刻ｔ３では、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９内の油圧がともにゼロとなり、ピストン押圧力もゼロとなる。

次に、上述のクラッチ１０の動作について、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図４は、クラッチ１０の解放状態から締結状態までの動作を説明するための説明図であり、図５は、締結状態から解放状態までの動作を説明するための説明図である。

図４（ａ）に示すように、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に油圧が供給されていないとき、第１、第２ピストン１４、１５は、第１、第２圧縮ばね１７、１８によってそれぞれ後方（摩擦板１３から離れる方向）に付勢され、摩擦板１３から最も離間した初期位置（ストローク量がゼロの位置）にある。このため、摩擦板１３は第１、第２ピストン１４、１５によって押圧されず、クラッチ１０は解放状態にある。またこのとき、弁部１５ｃは第１ピストン１４から僅かに離間しており、連通孔１４ｃは開放されている。これにより、遠心バランス室１９と締結油圧室１６とが連通孔１４ｃを介して連通し、遠心バランス室１９及び締結油圧室１６内の油圧は同等になる（必要なら図２、図３の時刻ｔ０を参照）。

次に、図４（ｂ）に示すように、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９への供給油圧が高められる。このとき、第１、第２ピストン１４、１５は共に第１面１４_１、１５_１の受圧面積が第２面１４_２、１５_２の受圧面積よりも大きいために、第１、第２ピストン１４、１５は前方（摩擦板１３に近づく方向）に押圧される。つまり、クラッチ１０の解放状態から締結状態への移行が開始される。ただし、第２圧縮ばね１８の付勢力が第１圧縮ばね１７よりも大きいため、この付勢力の差によって、最初に第１ピストン１４のみが前方に移動して、ゼロクリアランス位置（クラッチクリアランスがほぼゼロで、摩擦板１３への押圧力もほぼゼロになる位置）へと接近する。これにより、第２ピストン１５の弁部１５ｃが第１ピストン１４から離間して連通孔１４ｃが開放され、この開放された連通孔１４ｃを介して締結油圧室１６から遠心バランス室１９に油が流れる（必要なら図２、図３の時刻ｔ０〜ｔ１を参照）。

図４（ｃ）に示すように、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に対して更に油圧を供給すると、第２圧縮ばね１８の付勢力に抗して第２ピストン１５も前方に移動し、第１、第２ピストン１４、１５は共にゼロクリアランス位置まで移動する。このとき、第２ピストン１５の弁部１５ｃによって第１ピストン１４の連通孔１４ｃが閉鎖され、連通孔１４ｃを介して締結油圧室１６から遠心バランス室１９に油が流れなくなる。これにより、締結油圧室１６の油圧が上昇し、第１、第２ピストン１４、１５が押圧される。そして、第１、第２ピストン１４、１５によって摩擦板１３が押圧される結果、クラッチ１０が締結状態へと変位する（必要なら図２、図３の時刻ｔ１〜ｔ２を参照）。

図５（ａ）では、締結油圧室１６に所定の締結用油圧が供給され、遠心バランス室１９にはバランス用油圧が供給されている。このため、第１、第２ピストン１４、１５は第１、第２圧縮ばね１７、１８の付勢力に抗して前方に押圧されている（図２の時刻ｔ２を参照）。また、第１、第２ピストン１４、１５によって摩擦板１３が押圧されることにより、クラッチ１０は締結状態に維持されている（必要なら図２、図３の時刻ｔ２を参照）。

次に、図５（ｂ）に示すように、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に供給する油圧を低減させると、第１、第２圧縮ばね１７、１８の付勢力によって、第１、第２ピストン１４、１５が後方に押し戻され、クラッチ１０は締結状態から解放状態への移行を開始する。このとき、第２圧縮ばね１８の付勢力が第１圧縮ばね１７よりも大きいため、この付勢力の差によって、最初に第２ピストン１５のみが後方に移動する。これにより、第２ピストン１５の弁部１５ｃが第１ピストン１４から離間して連通孔１４ｃが開放され、この開放された連通孔１４ｃを介して遠心バランス室１９から締結油圧室１６に油が流れる（必要なら図２、図３の時刻ｔ２〜ｔ３を参照）。

その後、第１ピストン１４も第１圧縮ばね１７の付勢力に抗して後方への移動を開始する。そして、図５（ｃ）に示すように、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に対する油圧の供給が停止されるまで更に油圧を低減すると、第１、第２ピストン１４、１５は共に初期位置まで移動し、クラッチ１０が解放状態となる。このとき、第２ピストン１５の弁部１５ｃは第１ピストン１４から僅かに離間しており、連通孔１４ｃは開放されている。これにより、遠心バランス室１９と締結油圧室１６とが連通孔１４ｃを介して連通し、遠心バランス室１９及び締結油圧室１６内の油圧は同等になる（必要なら図２、図３の時刻ｔ３を参照）。

以上説明したように、第１実施形態では、ピストン１４、１５を挟んで相対向する締結油圧室１６及び遠心バランス室１９を有するクラッチ１０及びこれを備えた自動変速機１において、締結油圧室１６と遠心バランス室１９とを連通させる連通孔１４ｃが第１ピストン１４に設けられるとともに、この連通孔１４ｃを閉塞可能な弁部１５ｃが第２ピストン１５に設けられており、第１、第２ピストン１４、１５の移動時には、第１圧縮ばね１７と第２圧縮ばね１８との付勢力の差に起因した両ピストン１４、１５のストローク量の差によって弁部１５ｃが連通孔１４ｃを開通させる。このため、クラッチ１０の解放時は、締結油圧室１６に供給される油圧の減少に応じて、最初に第２ピストン１５のみが後方（摩擦板１３の解放方向）にストロークを開始する。そして、この第２ピストン１５のストローク開始直後は、第１、第２ピストン１４、１５が軸方向に互いに離間して弁部１５ｃが連通孔１４ｃを開通させ、締結油圧室１６から遠心バランス室１９に連通孔１４ｃを介して作動油が排出される。つまり、締結油圧室１６内の作動油は、油圧制御機構１００を通じてだけでなく、連通孔１４ｃを通じても排出されることになる。これにより、作動油の排出時間、即ちクラッチ１０の解放切替時間の短縮作用が得られる。

このように、第１実施形態によれば、クラッチ１０の解放時における締結油圧室１６からの作動油の排出が促進されるので、該摩擦要素１０の解放切替時間を短縮することができる。

また、上記第１実施形態では、ピストン１４、１５の第１、第２圧縮ばね１７、１８が遠心バランス室１９内に配設されるので、引張コイルばねを用いた場合に比べて装着構造が簡素化できる。

また、上記第１実施形態の自動変速機１は、クラッチ１０を制御するための油圧制御弁１０１と、該油圧制御弁１０１の出力ポート１０１ａと締結油圧室１６を連絡するための第１油路１０２と、出力ポート１０１ａと遠心バランス室１９を連絡するための第２油路１０４と、を有する油圧制御機構１００を更に備えている。これにより、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に必要な油圧を共通の油圧制御弁１０１によって効率よく供給することができる。

また、上記第１実施形態の自動変速機１は、遠心バランス室１９の油圧が所定圧以上高くなるのを抑制するために第２油路１０４上に設けられた減圧弁１０３を更に備えている。これにより、クラッチ１０の締結状態において、締結油圧室１６の油圧が遠心バランス室１９の油圧よりも高い状態を適正に確保でき、当該クラッチ１０を締結するための所要の締結力を確保することができる。

また、上記第１実施形態において、第１、第２ピストン１４、１５は、その第１面１４ _１ 、１５ _１ が第２面１４ _２ 、１５ _２ よりも大きくなるように形成されており、受圧面積に差が設けられている。これにより、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９に供給される油圧に大きな差がないとき、例えば、減圧弁１０３が存在しない場合や、制御開始直後のように減圧弁１０３による実質的な減圧作用がまだ得られていない状況などでも、クラッチ１０の締結時に第１、第２ピストン１４、１５を第１、第２圧縮ばね１７、１８に抗して前方（摩擦板１３の締結方向）に確実に移動させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る自動変速機の摩擦締結要素を示す断面図である。この第２実施形態では、締結油圧室と遠心バランス室とを連通させる連通孔と、該連通孔を開閉させるための弁部とが設けられている場所が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と共通する構成については、同じ符号を用いて詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態では、締結油圧室１６と遠心バランス室１９とを連通させる連通孔１１５ｃが第２ピストン１５の油圧受け部１５ａに設けられている。また、該連通孔１１５ｃを開閉させるための弁部１１４ｃが第１ピストン１４の油圧受け部１４ａから径方向の内側に延びるように設けられている。この弁部１１４ｃは、遠心バランス室１９内において、油圧受け部１５ａの連通孔１１５ｃの前側（摩擦板１３に近い側）の開口を閉じるように設けられている。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、クラッチ解放時は、締結油圧室１６に供給される油圧の減少に応じて、最初に第２ピストン１５のみがゼロクリアランス位置から初期位置に向けてストロークを開始する。そして、この第２ピストン１５のストローク開始直後は、両ピストン１４、１５が軸方向に互いに離間して弁部１１４ｃが連通孔１１５ｃを開通させ、締結油圧室１６から遠心バランス室１９に連通孔１１５ｃを介して作動油が排出される。つまり、締結油圧室１６内の作動油は、油圧制御機構１００を通じてだけではなく、連通孔１１５ｃからも排出される。そのため、締結油圧室１６内の作動油の排出時間、即ちクラッチ１０の解放切替時間の短縮作用が得られる。すなわち、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、クラッチ１０の解放時における締結油圧室１６からの作動油の排出を促進でき、該摩擦要素１０の解放切替時間を短縮することができる。

＜変形例＞
本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。以下、そのいくつかの例を変形例として説明する。

図７及び図８は、変形例にかかる摩擦締結要素を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については、同じ符号を用いて詳細な説明を省略する。

図７に示すように、遠心バランス室１９には、油圧制御機構１００で生成されたバランス用油圧が供給されるのではなく、自動変速機１内のギヤや軸受等に潤滑油を供給するための潤滑油路１１４からその潤滑油の一部がバランス用油圧生成用として供給されてもよい。

図８に示すように、第１ピストン１４にエア抜き孔３０を設けてもよい。エア抜き孔３０は、第１ピストン１４の油圧受け部１４ａを径方向に貫通するように設けられている。エア抜き孔３０の一端（内周側の開放端）は、第１ピストン１４と第２ピストン１５との間に画成された空間３１に連通しており、エア抜き孔３０の他端（外周側の開放端）は、第１ピストン１４の外周面とドラム１２の外側円筒部１２ａとの間の空間に連通している。空間３１は、第１ピストン１４と第２ピストン１５との間に設けられたシール部材２１ｂ，２１ｃにより、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９のいずれとも隔絶されている。

上述した図８の変形例によれば、上記空間３１に存在する空気の圧力が高まったとしても、その空気がエア抜き孔３０を通じて外側（第１ピストン１４と外側円筒部１２ａとの間の空間）に抜け出るので、空間３１内の空気の圧力が無用に高まるのを防止でき、当該空気がシール部材２１ｂ，２１ｃの隙間（シール部材２１ｂ，２１ｃとその接触面との間に生じる微小隙間）を通じて締結油圧室１６又は遠心バランス室１９に混入するのを防止することができる。特に、上記空間３１内の空気の圧力が高まっている状態で、締結油圧室１６又は遠心バランス室１９の油圧がゼロまで低下した場合には、上記空間３１内の空気が締結油圧室１６又は遠心バランス室１９に混入する可能性が高くなる。これに対し、当該空間３１に連通するエア抜き孔３０が第１ピストン１４に設けられた図８の変形例によれば、エアの混入が起き易い上記のような条件下でも、当該エアの混入を確実に防止することができる。これにより、締結油圧室１６及び遠心バランス室１９への供給油圧を増減させるときの応答性が高まるので、第１ピストン１４及び第２ピストン１５をより精度よく駆動制御することができる。

なお、上記変形例（図８）では、エア抜き孔３０を第１ピストン１４に設けたが、エア抜き孔は、上記空間３１内の空気を油圧室以外の別の空間に抜くことができればよく、その限りにおいて、エア抜き孔を第２ピストン１５に設けることも可能である。

図７及び図８に例示したもの以外にも、更に次のような変形例が考えられる。

例えば、上述の実施形態では、摩擦締結要素がクラッチ１０である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、摩擦締結要素はブレーキであってもよい。ブレーキの場合、摩擦板の一部が、ドラムではなく回転しない変速機ケース等に固定され、遠心バランス室１９の代わりに解放油圧室が設けられる。

また、弁部１５ｃ（１１４ｃ）は、少なくとも連通孔１４ｃ（１１５ｃ）に対応する部分に設けられていればよい。例えば、第１実施形態の場合、弁部１５ｃは、連通孔１４ｃを閉塞可能な周方向位置でのみ油圧受け部１５ａから径方向の外側に突出していてもよいし、油圧受け部１５ａの全周に設けられていてもよい。このことは、第２実施形態の弁部１１４ｃでも同様である。

更に、上述の実施形態では、遊星歯車機構を有する多段式の自動変速機１を搭載した車両に本発明を適用した例について説明したが、これに限るものではなく、例えば、ＣＶＴを搭載した車両や、エンジンの動力を断接するクラッチ等を搭載したＨＥＶ車両等にも本発明を適用することができる。

＜実施形態のまとめ＞
前記実施形態をまとめると以下のとおりである。

前記実施形態は、摩擦締結要素もしくはこれを備えた自動変速機に関する。前記摩擦締結要素は、軸方向に対向する第１面及び第２面をそれぞれ有しかつ軸方向に移動可能な第１ピストン及び第２ピストンと、前記第１、第２ピストンの第２面側に配置された複数の摩擦板と、前記第１、第２ピストンの第１面側に設けられ、前記複数の摩擦板を締結する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる締結油圧室と、前記第１、第２ピストンの第２面側に設けられ、前記複数の摩擦板を解放する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる対向油圧室と、前記第１ピストンを摩擦板の解放方向に付勢する第１付勢部材と、前記第２ピストンを前記第１付勢部材より大きい付勢力で摩擦板の解放方向に付勢する第２付勢部材と、を有する。前記第１、第２ピストンの一方に、前記締結油圧室と前記対向油圧室とを連通させる連通孔が設けられるとともに、前記第１、第２ピストンの他方に、前記連通孔を閉塞可能な弁部が設けられる。前記第１、第２ピストンの移動時に、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材との付勢力の差に起因した両ピストンのストローク量の差により前記弁部が前記連通孔を開通させるように、前記第１、第２付勢部材の各付勢力が設定されている。

この構成によれば、ピストンを挟んで相対向する締結油圧室及び対向油圧室を有する摩擦締結要素又はこれを備えた自動変速機において、第１、第２ピストンの一方に、締結油圧室と対向油圧室とを連通させる連通孔が設けられるとともに、第１、第２ピストンの他方に、連通孔を閉塞可能な弁部が設けられており、第１、第２ピストンの移動時には、第１付勢部材と第２付勢部材との付勢力の差に起因した両ピストンのストローク量の差によって弁部が連通孔を開通させる。このため、摩擦締結要素の解放時は、締結油圧室に供給される油圧の減少に応じて、最初に第２ピストンのみが解放方向にストロークを開始し、第１、第２ピストンが軸方向に互いに離間して弁部が連通孔を開通させる。この結果、締結油圧室内の作動油は、油圧制御機構を通じてだけでなく、連通孔を通じても排出されることになる。これにより、摩擦締結要素の解放時における締結油圧室からの作動油の排出が促進されるので、該摩擦要素の解放切替時間を短縮することができる。

好ましくは、前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材は、前記対向油圧室に配設される。

このように、第１付勢部材及び第２付勢部材を対向油圧室に配設した場合には、これら付勢部材として、皿ばね、板ばね、圧縮コイルばね等の圧縮型の付勢部材を使用することが可能となり、引張コイルばね等の引張型の付勢部材を用いた場合に比べて装着構造を簡素化できる。

好ましくは、前記自動変速機は油圧制御機構を更に備える。該油圧制御機構は、前記摩擦締結要素を制御するための油圧制御弁と、該油圧制御弁の出力ポートと前記締結油圧室とを連通する第１油路と、前記出力ポートと前記対向油圧室とを連通する第２油路と、を有する。

この構成によれば、締結油圧室及び対向油圧室に必要な油圧を共通の油圧制御弁によって効率よく供給することができる。

前記構成において、より好ましくは、前記第１、第２ピストンは、それぞれ、前記第１面が前記第２面よりも大きくなるように形成される。

このように、第１、第２ピストンとして、締結油圧室側の受圧面積と遠心バランス室側の受圧面積とに差があるものを用いた場合には、両室に供給される油圧に大きな差がないとき、例えば、減圧弁が存在しない場合や、制御開始直後のように減圧弁による実質的な減圧作用がまだ得られていない状況などでも、摩擦締結要素の締結時に第１、第２ピストンを第１、第２付勢部材に抗して確実に移動させることが可能となる。

前記構成において、より好ましくは、前記自動変速機は、前記対向油圧室の油圧が所定圧以上高くなるのを抑制するために前記第２油路上に設けられた減圧弁を更に備える。

この構成によれば、摩擦締結要素の締結状態において、締結油圧室の油圧が対向油圧室の油圧よりも高い状態を適正に確保でき、当該摩擦締結要素を締結するための所要の締結力を確保することができる。

好ましくは、前記第１ピストンと第２ピストンとの間に、前記締結油圧室及び対向油圧室から隔絶された空間が形成されるとともに、当該空間にある空気を外に抜くためのエア抜き孔が、前記第１ピストン又は第２ピストンを貫通するように設けられる。

この構成によれば、前記空間に存在する空気の圧力が高まったとしても、その空気が第１ピストン又は第２ピストンに形成されたエア抜き孔を通じて外に抜けるので、前記空間内の空気の圧力が無用に高まるのを防止でき、当該空気が締結油圧室又は対向油圧室に混入するのを防止することができる。

以上のように、本発明によれば、ピストンを挟んで相対向する締結油圧室及び対向油圧室（遠心バランス室又は解放油圧室等）が設けられた摩擦締結要素又は該摩擦締結要素を備えた自動変速機において、摩擦締結要素の解放時における締結油圧室からの作動油の排出を促進して該摩擦要素の解放切替時間を短縮することができるので、摩擦締結要素を備えた自動変速機乃至これを搭載する車両の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

Claims (7)

1. 摩擦締結要素を備えた自動変速機であって、
   前記摩擦締結要素は、
   軸方向に対向する第１面及び第２面をそれぞれ有しかつ軸方向に移動可能な第１ピストン及び第２ピストンと、
   前記第１、第２ピストンの第２面側に配置された複数の摩擦板と、
   前記第１、第２ピストンの第１面側に設けられ、前記複数の摩擦板を締結する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる締結油圧室と、
   前記第１、第２ピストンの第２面側に設けられ、前記複数の摩擦板を解放する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる対向油圧室と、
   前記第１ピストンを摩擦板の解放方向に付勢する第１付勢部材と、
   前記第２ピストンを前記第１付勢部材より大きい付勢力で摩擦板の解放方向に付勢する第２付勢部材と、を有し、
   前記第１、第２ピストンの一方に、前記締結油圧室と前記対向油圧室とを連通させる連通孔が設けられるとともに、前記第１、第２ピストンの他方に、前記連通孔を閉塞可能な弁部が設けられ、
   前記第１、第２ピストンの移動時に、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材との付勢力の差に起因した両ピストンのストローク量の差により前記弁部が前記連通孔を開通させるように、前記第１、第２付勢部材の各付勢力が設定されている、
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材は、前記対向油圧室に配設される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 油圧制御機構を更に備え、
   該油圧制御機構は、前記摩擦締結要素を制御するための油圧制御弁と、該油圧制御弁の出力ポートと前記締結油圧室とを連通する第１油路と、前記出力ポートと前記対向油圧室とを連通する第２油路と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速機。
4. 前記第１、第２ピストンは、それぞれ、前記第１面が前記第２面よりも大きくなるように形成される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の自動変速機。
5. 前記対向油圧室の油圧が所定圧以上高くなるのを抑制するために前記第２油路上に設けられた減圧弁を更に備えた、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の自動変速機。
6. 前記第１ピストンと第２ピストンとの間に、前記締結油圧室及び対向油圧室から隔絶された空間が形成されるとともに、当該空間にある空気を外に抜くためのエア抜き孔が、前記第１ピストン又は第２ピストンを貫通するように設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動変速機。
7. 軸方向に対向する第１面及び第２面をそれぞれ有しかつ軸方向に移動可能な第１ピストン及び第２ピストンと、
   前記第１、第２ピストンの第２面側に配置された複数の摩擦板と、
   前記第１、第２ピストンの第１面側に設けられ、前記複数の摩擦板を締結する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる締結油圧室と、
   前記第１、第２ピストンの第２面側に設けられ、前記複数の摩擦板を解放する方向に該第１、第２ピストンを押圧する油圧が与えられる対向油圧室と、
   前記第１ピストンを摩擦板の解放方向に付勢する第１付勢部材と、
   前記第２ピストンを前記第１付勢部材より大きい付勢力で摩擦板の解放方向に付勢する第２付勢部材と、を備え、
   前記第１、第２ピストンの一方に、前記締結油圧室と前記対向油圧室とを連通させる連通孔が設けられるとともに、前記第１、第２ピストンの他方に、前記連通孔を閉塞可能な弁部が設けられ、
   前記第１、第２ピストンの移動時に、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材との付勢力の差に起因した両ピストンのストローク量の差により前記弁部が前記連通孔を開通させるように、前記第１、第２付勢部材の各付勢力が設定されている、
   ことを特徴とする摩擦締結要素。

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