JPH07110067A - 自動変速機の多板式摩擦クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動変速機の多板式摩擦クラッチの伝達トル
ク容量当たりの摩擦材の枚数を低減する。 【構成】 多板式摩擦クラッチＣ−１は、摩擦材６１を
支持するシリンダ６と、スラスト力を受ける遊星歯車機
構の一要素５３に連結され、摩擦材７１を支持するハブ
７と、シリンダ６に摺動自在に嵌装されて両摩擦材６
１，７１を押圧して互いに摩擦係合させるピストン８
と、ピストン８をクラッチ解放方向に付勢するスプリン
グ９とを有する。ハブ７とピストン８との間にハブ７に
かかるスラスト力をピストン８に伝達する係合手段７
７，８１が設けられている。これにより、遊星歯車機構
の一要素５３のスラスト力によりハブ７とピストン８と
をクラッチ係合方向に連動して付勢させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機の多板式摩
擦クラッチに関し、特に、スラスト力の作用する遊星歯
車機構と連結される多板式摩擦クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動変速機における遊星歯車機構
のサンギヤ、キャリヤ、リングギヤ等の構成要素を随時
連結させる多板式摩擦クラッチは、伝達するトルクに応
じたトルク容量を持たせるべく、クラッチ板即ち摩擦材
の枚数を設定される。図４はこうした多板式摩擦クラッ
チの典型例（特開昭６１−４１０５２号公報及び特開昭
６０−２３４１５５号公報参照）としての前進用クラッ
チ（前進時に主変速機構に常時動力を伝達するクラッ
チ）を示すもので、こうしたクラッチでは、図示しない
トルクコンバータを経て中間伝動軸１３’に伝わるエン
ジントルクを、上記軸１３’に連結されたクラッチシリ
ンダ６’からシリンダ側摩擦材６１’に伝え、シリンダ
６’への油圧供給によりピストン８’で押圧してシリン
ダ側摩擦材６１’とハブ側摩擦材７１’を摩擦係合さ
せ、ハブ側摩擦材７１’を支持するハブ７’からリング
ギヤフランジ７５’を経てリングギヤ５３’に伝えて主
変速機構に伝達するため、エンジントルクに比例した枚
数の摩擦材６１’，７１’を必要とし、例えば、該トル
クが３０ｋｇｍのときは５枚、３５ｋｇｍのときは図示
のように６枚、４５ｋｇｍのときは７枚というようにト
ルクに応じて枚数を増加させる必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにトルク容量を増加させるための摩擦材の多板化は、
それに応じて、摩擦材を支持するシリンダやハブの軸方
向寸法の増加をもたらし、クラッチの軸方向寸法を長く
するばかりでなく、自動変速機全体の軸方向寸法を延長
することとなり、車両への搭載性を悪化させる。さら
に、摩擦材の多板化は、搭載性の悪化だけに止まらず、
質量や慣性モーメントの増加、それによるクラッチのひ
きずり等をもたらし、車両の燃費や加速性能の悪化を引
き起こし、コストアップにもつながる。

【０００４】本発明は、伝達トルク容量に比して必要と
する摩擦材の枚数を低減することで、軸方向寸法の増大
に伴う上記諸問題点の発生を防ぐことのできる自動変速
機の多板式摩擦クラッチを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、相互に隣接する摩擦材の一方の組を支持
するシリンダと、スラスト力を受ける遊星歯車機構の一
要素に連結され、前記摩擦材の他方の組を支持するハブ
と、前記シリンダに摺動自在に嵌装されて該シリンダと
協働して油圧室を画定し、該油圧室への油圧供給により
係合方向に摺動して前記両摩擦材の組を押圧して互いに
摩擦係合させるピストンと、該ピストンをクラッチ解放
方向に付勢するスプリングとを有する多板式摩擦クラッ
チにおいて、前記ハブにかかるスラスト力を前記ピスト
ンに伝達する係合手段を前記ハブと前記ピストンとの間
に設け、遊星歯車機構の一要素のスラスト力によりハブ
とピストンとをクラッチ係合方向に連動して付勢させる
ことを構成とする。

【０００６】

【発明の作用及び効果】このような構成を採った本発明
では、クラッチ係合のために油圧室への油圧供給がなさ
れると、先ずピストンがスプリングの付勢力に抗してク
ラッチ係合方向に摺動し、両摩擦材の組を相互に係合さ
せる動作が生じる。この係合で、回転トルクが両摩擦材
を介して遊星歯車機構の一要素にも伝わり始める。この
トルク伝達の開始で、遊星歯車機構の一要素にスラスト
力が生じ始め、該スラスト力で該要素が変位し、係合手
段を介してピストンに係合し、係合手段を介するスラス
ト力の伝達でピストンをクラッチ係合方向に付勢する。
したがって、ピストンは油圧による押圧力に加えて、伝
達されたスラスト力に応じた力でさらに強く両摩擦材を
摩擦係合させる動作をする。こうして本発明のクラッチ
では、遊星歯車機構に生じるスラスト力をクラッチの係
合力に利用することができる。

【０００７】他方、クラッチ解放のために油圧室から供
給圧が抜かれると、油圧の解除でスプリングによるピス
トンへのクラッチ解放方向の付勢力が勝るようになり、
両摩擦材の組を相互に係合させる摩擦係合力が減少し、
両摩擦材は互いにスリップし始める。こうした動作が生
じると、摩擦材を介して伝達されていたトルクは減少
し、遊星歯車機構の一要素の負荷も減少するので、スラ
スト力もそれに応じて減少する。したがって、上記スラ
スト力がクラッチ解放の妨げとなることはないのみなら
ず、それまでピストンにかかっていた油圧及びスラスト
力による係合方向の付勢力は共に解除されるため、スプ
リング負荷によりクラッチは速やかに解放される。

【０００８】したがって、本発明の多板式摩擦クラッチ
によれば、スラスト力を利用して摩擦材の係合力を増加
させることで、トルク伝達容量当たりの摩擦材の枚数を
低減することができると共に、それによりひきずりトル
クを低下させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を、実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。図２に全体構成をスケルトンで示す自
動変速機１の多板式摩擦クラッチＣ−１は、図１に詳細
を示すように、相互に隣接する摩擦材６１，７１の一方
の組、即ち摩擦材６１の組を支持するシリンダ６と、ス
ラスト力を受ける遊星歯車機構の一要素（本例におい
て、はす歯歯車からなるリングギヤ５３）に連結され、
摩擦材の他方の組、即ち摩擦材７１の組を支持するハブ
７と、シリンダ６に摺動自在に嵌装されてシリンダ６と
協働して油圧室Ｒを画定し、油圧室Ｒへの油圧供給によ
りクラッチ係合方向（図に実線矢印で示す右方向）に摺
動して両摩擦材６１，７１の組を押圧して互いに摩擦係
合させるピストン８と、ピストン８をクラッチ解放方向
（図に点線矢印で示す左方向）に付勢するスプリング９
とを有する。

【００１０】さらに、本発明の主題に従い、このクラッ
チＣ−１には、ハブ７にかかるスラスト力をピストン８
に伝達する係合手段（本例においてハブ７前端の爪７７
とピストン８に嵌め込まれたスナップリング８１）がハ
ブ７とピストン８との間に設けられている。これによ
り、遊星歯車機構の一要素即ちリングギヤ５３のスラス
ト力によりハブ７とピストン８とをクラッチ係合方向に
連動して付勢させることができる。

【００１１】さらに各部について、自動変速機全体の概
略構成も含めて詳細に説明する。図２に示すように、こ
の自動変速機１は、エンジンの回転を入力軸１１から変
速機構に伝達するロックアップクラッチ３付のトルクコ
ンバータ２と、変速機構を構成するオーバドライブプラ
ネタリギヤユニット４と、２つのプラネタリギヤユニッ
トを組合わせた主変速ユニット５とから構成されてい
る。そして、トルクコンバータ２は、ポンプインペラ２
１とタービンランナ２２とステータ２３とからなり、タ
ービンランナ２２のタービン軸１２はオーバドライブプ
ラネタリギヤユニット４のキャリヤ４２に連結されてい
る。

【００１２】オーバドライブプラネタリギヤユニット４
のキャリヤ４２とサンギヤ４１は、並列するクラッチＣ
−０とワンウェイクラッチＦ−０を介して連結され、且
つブレーキＢ−０を介して変速機ケース１０に固定可能
とされ、リングギヤ４３は、主変速ユニット５に中間伝
動軸１３を介して連結されている。

【００１３】主変速ユニット５の前段のサンギヤ５１と
後段のサンギヤ５４は、サンギヤ軸１４を介して相互に
連結され、連結筒１５を介してバンドブレーキＢ−１に
より変速機ケース１０に固定可能に、また、直列するワ
ンウェイクラッチＦ−１とブレーキＢ−２を介して同ケ
ース１０に固定可能とされている。前段のリングギヤ５
３はクラッチＣ−１を介して、また、サンギヤ軸１４は
クラッチＣ−２を介して、それぞれ中間伝動軸１３に連
結されている。前段のキャリヤ５２と後段のリングギヤ
５６とは出力軸１６に連結されている。後段のキャリヤ
５５は、並列するブレーキＢ−３とワンウェイクラッチ
Ｆ−２を介して変速機ケース１０に固定可能とされてい
る。

【００１４】上記構成より成るギヤトレインでは、クラ
ッチＦ−０の係合によるオーバドライブプラネタリギヤ
ユニット４の直結状態下で、クラッチＣ−１の係合でリ
ングギヤ５３に入った入力が、ワンウェイクラッチＦ−
２の係合によるキャリヤ５５の反力支持でリングギヤ５
６の回転として出力されて第１速、ブレーキＢ−２の係
合によるサンギヤ５１の固定でキャリヤ５２の回転とし
て出力されて第２速、クラッチＣ−２の追加係合による
リングギヤ５３とサンギヤ５１の同速回転による主変速
ユニット５の直結状態で、入力回転がそのままキャリヤ
５２から出力されて第３速、この状態で、オーバドライ
ブプラネタリギヤユニット４のクラッチＦ−０解放、ブ
レーキＢ−０係合によるオーバドライブ回転で第４速を
達成し、オーバドライブプラネタリギヤユニット４の直
結状態下で、クラッチＣ−２係合、ブレーキＢ−３係合
により、サンギヤ５４入力、キャリヤ５５固定によるリ
ングギヤ５６の逆回転でリバースを達成する。

【００１５】図１に詳細を示すように、シリンダ６は、
その径方向フランジ部６２の内径側を中間伝動軸１３の
径方向フランジ部１３１に嵌合固定されており、リング
部６３の後方は軸線方向に延びる凹凸とされ、該凹凸の
内周面がシリンダ側摩擦材６１の外周凹凸に対する摺動
嵌合部とされている。この嵌合部に嵌まるシリンダ側摩
擦材６１は、この例において３枚（但し、最後部の端板
を除く）とされ、凹凸部の外端近傍に固定された止めリ
ング６４で抜け止めされている。なお、この例におい
て、中間伝動軸１３はケース１０のセンタサポート１０
１に支持されている。

【００１６】ハブ７は、前端を内径側へ、後端を外径側
へ屈曲させたリングとされ、内外周面にそれぞれ軸線方
向に延びるスプライン７２，７３が形成されている。外
径側への屈曲部即ち外向きフランジ７４にはリングギヤ
５３が連結され、内周面のスプライン７３には、リング
ギヤ５３及びハブ７を出力軸１６に回転自在に支持する
リングギヤフランジ７５の外歯７６が噛合して、該フラ
ンジ７５に対してリングギヤ５３及びハブ７を軸線方向
摺動自在としている。外周スプライン７２にはこの例に
おいて３枚のハブ側摩擦材７１がその内周凹凸を嵌挿さ
せて、軸線方向摺動自在に支持されている。内径側への
屈曲部即ち内向きフランジ７０の先端には爪７７が形成
されており、これがピストン８（具体的にはスナップリ
ング８１）との係合手段を構成する。また、スプライン
７３には周溝が形成され、それにリングギヤフランジ７
５と係合して、ハブ７の過剰なクラッチ解放方向への変
位を規制するスナップリング７８が嵌められている。

【００１７】なお、この例において、リングギヤ５３と
サンギヤ５１に噛み合うピニオンギヤ５２１は、キャリ
ヤ５２に支持され、キャリヤ５２は出力軸１６にスプラ
イン連結されている。また、サンギヤ５１を含むサンギ
ヤ軸１４は、出力軸１６に支持され、出力軸１６は前端
を中間伝動軸１３に、後部をケース１０後部の図示しな
いリヤサポートに支持されている。

【００１８】ピストン８は、内径側が後方に傾斜した板
状に構成され、外周から後方に延びる押圧フランジ６５
と、中間部から後方に張り出す係合フランジ６６とを有
し、内外周に形成された溝にはシリンダ６との摺動面を
密封するＯリングシール６７，６８が嵌装されている。
係合フランジ６６の後端には外周歯６９が形成され、該
歯６９の前方の外周に周方向溝が形成され、該溝にピス
トン側係合手段を構成するスナップリング８１が嵌装さ
れている。なお、上記外周歯６９はスナップリング８１
にかかる係合力をバックアップする役割と、組付時にハ
ブ７の内向きフランジ先端の爪７７を通過させる役割を
果たす。

【００１９】スプリング９は、円筒形のコイルスプリン
グとされ、その後端の縮径部が中間伝動軸１３に固定さ
れたスプリングシート１３２のカシメにより該シートに
固定され、位置決めされており、前端はピストン８の背
面に当接して予圧縮状態に設定されている。図には１つ
だけ示されているが、スプリング９はピストン８に均等
に復帰力を付与すべく中間伝動軸１３回りに当分に複数
個配設されている。

【００２０】係合手段は、本例では、上記ハブ７の内向
きフランジ先端の爪７７と、ピストン８に嵌装されたス
ナップリング８１とからなる一方向係合手段とされてい
る。この理由は、エンジンドライブ時とエンジンコース
ト時でスラスト力の作用方向が逆転するためである。す
なわち、コースト時は、リングギヤ５３がサンギヤ５１
に対して従動側となるため、ハブ７にクラッチ解放方向
のスラスト力が作用し、ピストン８とハブ７とが完全に
連結していると、この力でピストン８が前方に押し戻さ
れ、係合中のクラッチＣ−１を滑らせる力が作用するた
め、この力を逃がして、コースト時のクラッチＣ−１の
滑りを防ぐようにしているのである。

【００２１】かく構成された自動変速機１における多板
式摩擦クラッチＣ−１は、図３に示すように、クラッチ
係合のために中間伝動軸１３の油孔１３３から油圧室Ｒ
への油圧供給がなされると、先ずピストン８がスプリン
グ９の付勢力に抗してクラッチ係合方向に摺動し、両摩
擦材６１，７１の組を相互に係合させる動作が生じる。
この係合で、シリンダ６の回転トルクが両摩擦材６１，
７１を介してハブ７に、さらには、それに連結されたリ
ングギヤ５３にも伝わり始める。このトルク伝達の開始
で、リングギヤ５３は従動側の負荷に応じたスラスト力
Ｔでクラッチ係合方向に摺動変位するため、ハブ７もそ
れに連れて同方向に変位し、爪７７がスナップリング８
１に当接することでピストン８に係合し、該スラスト力
Ｔでピストン８をクラッチ係合方向に付勢する。

【００２２】ここで、上記リングギヤ５３にスラスト力
Ｔが作用する理由を簡単に説明する。自動変速機の遊星
歯車機構においては、騒音低減などの理由から歯車はは
す歯とされる。こうしたはす歯歯車においては、周知の
ように噛み合い面の傾斜により歯車軸線方向の分力があ
るため、この力がスラスト力Ｔとなる。この例の場合、
ピニオンギヤ５２１に噛み合う駆動側となるリングギヤ
５３にはクラッチ係合方向へのスラスト力Ｔ、従動側と
なるサンギヤ５１へは逆方向（図示矢印方向）へのスラ
スト力Ｔが生じる。

【００２３】したがって、ピストン８は油圧による係合
力Ｐに加えて、伝達されたスラスト力Ｔでさらに強く両
摩擦材６１，７１を摩擦係合させる動作をする。この結
果、中間伝動軸１３からシリンダ６に伝達されたトルク
は、両摩擦材６１，７１、ハブ７を介してリングギヤ５
３に伝達される。その後のトルク伝達は、前記図２を参
照した説明のとおりである。このように、上記実施例の
クラッチＣ−１では、遊星歯車機構に生じるスラスト力
ＴをクラッチＣ−１の係合力に利用することができる。

【００２４】こうした係合状態で、エンジンがスロット
ルオフとされ、車両がコースト状態になると、リングギ
ヤ５３にかかるスラスト力は逆向きとなり、逆駆動の負
荷に応じたスラスト力ｔが作用する。このスラスト力ｔ
によりリングギヤ５３はクラッチ解放方向に変位する
が、その変位は、爪７７をスナップリング８１から離す
方向の変位であるため、ピストン８には影響しない。そ
して、この変位は、スナップリング７８が外歯７６に当
接したところで止められる。一方、スロットルのオフで
油圧室Ｒへの供給油圧もそれに応じて減圧され、係合力
もｐに減じられるが、これは油圧制御装置により逆駆動
トルクｔに対応したものとされるため、クラッチの係合
状態は適正に維持される。

【００２５】他方、クラッチ解放のために油圧室から供
給圧が抜かれると、油圧の解除でスプリング９によるピ
ストン８へのクラッチ解放方向の付勢力が勝るようにな
り、両摩擦材６１，７１の組を相互に係合させる摩擦係
合力が減少し、両摩擦材６１，７１は互いにスリップし
始める。こうした動作が生じると、摩擦材６１，７１を
介して伝達されていたトルクは減少し、リングギヤ５３
の負荷も減少するので、スラスト力Ｔもそれに応じて減
少する。したがって、上記スラスト力Ｔがクラッチ解放
の妨げとなることはないのみならず、それまでピストン
８にかかっていた油圧による係合力Ｐ及びスラスト力Ｔ
による係合方向の付勢力は共に解除されるため、スプリ
ング負荷によりクラッチＣ−１は速やかに解放される。

【００２６】以上、要するに、本発明の主題に係る上記
実施例における多板式摩擦クラッチＣ−１は、同トルク
容量を持つ図４に示す従来のクラッチと比較して明らか
なように、摩擦材の枚数を半減することができる。な
お、図１に示す例の場合、図４に示す従来の自動変速機
の寸法を変更することなく、クラッチＣ−１の部分のみ
を本発明の適用により変更しているため、全体の軸方向
寸法を敢えて同様としているが、摩擦材後方に形成され
たスペースをなくすべく、リングギヤフランジ７５の内
径側の折り返し部の削除、ハブ７の軸長の短縮等と併せ
てその分の出力軸１６の短縮を行えば、本発明による軸
方向寸法の縮小効果は明らかであろう。

【００２７】ところで、上記実施例では、入力側をシリ
ンダ６とし、出力側をハブ７としているが、適用箇所に
よっては、この関係を逆にすることもできる。また、ス
ラスト力を受ける遊星歯車機構の一要素をリングギヤ５
３としているが、変速機構の構成によっては、これをサ
ンギヤとする適用も可能であることは上記説明から明ら
かであろう。

【００２８】以上、本発明を特定の自動変速機の特定の
部位に適用した実施例を基に説明したが、本発明の適用
対象はこれに限るものではなく、また、本発明は、前記
実施例を含み特許請求の範囲の記載内での種々の変更を
伴った実施が可能であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多板式摩擦クラッチの一実施例を示す
自動変速機中央部の軸線方向断面図である。

【図２】上記実施例の多板式摩擦クラッチの配設位置を
示す自動変速機全体の構成を示すスケルトン図である。

【図３】上記実施例の多板式摩擦クラッチのエンジンド
ライブ時とコースト時の動作を比較して示す軸方向断面
図である。

【図４】従来の多板式摩擦クラッチを示す自動変速機中
央部の軸方向断面図である。

【符号の説明】

１ 自動変速機 ６ シリンダ ７ ハブ ８ ピストン ９ スプリング ５３ リングギヤ（遊星歯車機構の一要素） ６１，７１ 摩擦材 ７７ 爪（係合手段） ８１ スナップリング（係合手段） Ｒ 油圧室 Ｃ−１ 多板式摩擦クラッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に隣接する摩擦材の一方の組を支持
   するシリンダと、スラスト力を受ける遊星歯車機構の一
   要素に連結され、前記摩擦材の他方の組を支持するハブ
   と、前記シリンダに摺動自在に嵌装されて該シリンダと
   協働して油圧室を画定し、該油圧室への油圧供給により
   係合方向に摺動して前記両摩擦材の組を押圧して互いに
   摩擦係合させるピストンと、該ピストンをクラッチ解放
   方向に付勢するスプリングとを有する多板式摩擦クラッ
   チにおいて、前記ハブにかかるスラスト力を前記ピスト
   ンに伝達する係合手段を前記ハブと前記ピストンとの間
   に設け、遊星歯車機構の一要素のスラスト力によりハブ
   とピストンとをクラッチ係合方向に連動して付勢させる
   ことを特徴とする自動変速機の多板式摩擦クラッチ。