JP4861635B2 - 自動変速機用ピストン - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素を備えた自動変速機において、その摩擦係合要素を押圧するピストンに関する。

複数の摩擦板からなる摩擦係合要素を備えたクラッチ、ブレーキの係合・解放によって自動変速を達成する自動変速機において、その摩擦係合要素を押圧するピストンとして、円筒部を構成する第１ピストン部材と、底部を構成する第２ピストン部材の２部材から構成されたものが知られている（たとえば、特許文献１）。特許文献１に記載のピストンは、第１ピストン部材（円筒部）に形成された切り欠きに、第２ピストン部材（底部）に形成された爪状部が嵌め込まれており、スナップリングにより両部材が一体に連結されている。
特開平９−３２９１９号公報

ピストンを、円筒部を構成する第１ピストン部材と底部を構成する第２ピストン部材の２部材にて構成し、両部材をスナップリング等で一体に連結させる場合、両部材はそれぞれ所定の寸法公差内で製造されることから、スナップリング等で連結された状態でも、両部材の嵌合部分には軸方向に小さな隙間が不可避的に存在し、その隙間分だけ、第１ピストン部材と第２ピストン部材とは軸方向に微少量相対移動可能となっている。そのため、第１ピストン部材は軸方向にがたつきがあり、このがたつきにより、第１ピストン部材が摩擦係合要素と不用に接触してしまい、ピストンおよび摩擦係合要素の耐久性が低下するとともに、引きずり損失の増大を招く恐れがあった。

本発明は、以上の事情を背景として成されたものであり、その目的とするところは、ピストンを、円筒部を構成する第１ピストン部材と底部を構成する第２ピストン部材から構成した場合において、ピストンおよび摩擦係合要素の耐久性を向上させ、且つ、そのピストンの作動効率、および、自動変速機の伝達効率を向上させることにある。

上記目的を達成するための第１発明は、円筒部を構成する第１ピストン部材に、底部を構成する第２ピストン部材が軸方向に微少量相対移動可能に嵌め合わされた自動変速機用ピストンであって、(a) 前記第１ピストン部材には、軸方向の一方の端部に径方向に平行な径方向面を有する嵌合溝が形成され、(b) 前記第２ピストン部材には周方向の長爪が形成されており、(c) その長爪は、先端部がその長爪の基部に対して軸方向に突き出すように曲げられるとともに、その先端部に前記第１ピストン部材の嵌合溝に嵌合してその嵌合溝の前記径方向面に当接させられる嵌合爪が形成され、(d) 前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材とは、その第１ピストン部材に形成された周方向の溝にスナップリングが嵌め合わせられることによって一体化させられており、(e) 前記第２ピストン部材には、その第２ピストン部材の縁と前記スナップリングの縁とが径方向において重なる位置に、そのスナップリングとは反対側に凹む凹部が形成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、第２ピストン部材に形成された長爪は、その先端部が基部に対して軸方向に突き出すように曲げられているので、長爪は軸方向に弾性力を有しており、その長爪の先端部に形成された嵌合爪が第１ピストン部材の嵌合溝に嵌合してその嵌合溝の径方向面に当接させられているので、第１ピストン部材は長爪により軸方向に付勢される。従って、第１ピストン部材の軸方向のがたつきが低減させられて、第１ピストン部材が摩擦係合要素と不用に接触することが防止されるので、ピストンおよび摩擦係合要素の耐久性が向上するとともに、ピストンの作動効率および自動変速機の伝達効率が向上する。しかも、軸方向の弾性力を有する長爪が周方向に形成されているので、その長さを比較的長くすることができる。従って、長爪に加わる応力が低減するので、長爪の耐久性が向上し、また、第２ピストン部材としてバネ鋼ではなく、通常の鋼板を使用することが可能となるため、コストの低減も可能となる。また、第２ピストン部材は、その第２ピストン部材の縁とスナップリングの縁とが径方向において重なる位置にスナップリングとは反対側に凹む凹部が形成されているので、ピストンの作動によって、スナップリングと第２ピストン部材とが互いに押圧させられた状態でも、第２ピストン部材の縁とスナップリングの縁とが径方向において重なる位置では、両者の間に隙間が存在する。従って、その位置に生じる応力が減少することから、ピストンの耐久性が向上する。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明が適用されたピストンである外周側ピストン１８を備えた自動変速機８の一部を示す断面図である。

自動変速機８は、ダブルクラッチ構造を有するクラッチ装置１０を備えている。このクラッチ装置１０は、第１摩擦係合要素１２および第２摩擦係合要素１４を支持するクラッチドラム１６の外周側にそのクラッチドラム１６を覆うように外周側ピストン１８が配置され、そのクラッチドラム１６の内周側に内周側ピストン２０が配置された構造を有している。

回転軸である入力軸２２は、自動変速機のケース２４に相対回転可能に支持されており、また、その入力軸２２には、ケース２４に支持されている端部２２ａに隣接する位置に、径方向外側に突き出し、且つ、軸心に垂直なツバ部２２ｂが形成されている。なお、この入力軸２２は、エンジン等の走行用駆動源によって回転駆動されるトルクコンバータのタービン軸である。

前記クラッチドラム１６は、インナドラム２６とアウタドラム２８とからなる。インナドラム２６は、外径が軸方向において略一定とされている円筒状部材であり、ケース２４に形成された軸方向筒部２４ａに外嵌されている。このインナドラム２６は、軸方向の内周側ピストン２０側端部が薄肉部２６ａとされることにより、内径が拡径された部分が形成されるとともに、内周面に段部２６ｂが形成されている。そして、その薄肉部２６ａの端面が、入力軸２２のツバ部２２ｂの内周側ピストン２０側の面と一致させられており、インナドラム２６と入力軸２２とは、入力軸２２のツバ部２２ｂの外周縁とインナドラム２６の薄肉部２６ａの内周縁において互いに溶接により接合されている。これにより、段部２６ｂの内周側に油溜まり３０が形成されている。

一方、アウタドラム２８は、軸方向の一方に開口する有底円筒状部材であり、内周側筒部２８ａと、その内周側筒部２８ａに内周縁が連結される環状の底部２８ｂと、その底部２８ｂの外周縁に連結される外周側筒部２８ｃとから構成されている。

上記内周側筒部２８ａは、インナドラム２６の薄肉部２６ａの外周に嵌合するように配置され、内周側ピストン２０側の端面が前記インナドラム２６の薄肉部２６ａの内周側ピストン２０側の端面と一致させられており、内周側筒部２８ａの内周縁とインナドラム２６の薄肉部２６ａの外周縁とが溶接させられている。従って、アウタドラム２８は、入力軸２２と一体回転させられる。

アウタドラム２８の底部２８ｂは、入力軸２２の径方向に略垂直に設けられ、内周側筒部２８ａの外周側ピストン１８側の端部に連結されている。外周側筒部２８ｃは、底部２８ｂの外周縁から内周側ピストン２０方向に延びており、その開口部付近の内周面に、第１摩擦係合要素１２の複数の内向摩擦板３２がスプライン嵌合されている。第１摩擦係合要素１２は、上記複数の内向摩擦板３２およびその複数の内向摩擦板３２の間に介在させられる複数の外向摩擦板３４から構成される。さらに、上記第１摩擦係合要素１２を支持している部分よりも底部２８ｂ側には、第２摩擦係合要素１４の内向摩擦板３８がスプライン嵌合されている。第２摩擦係合要素１４は、上記複数の内向摩擦板３８およびその複数の内向摩擦板３８の間に介在させられる複数の外向摩擦板４０から構成される。

また、第１摩擦係合要素１２の複数の外向摩擦板３４は、クラッチハブとして機能するリングギヤ３６の外周面にスプライン嵌合されており、第２摩擦係合要素１４の複数の外向摩擦板４０は、クラッチハブ４２の外周面にスプライン嵌合されている。また、クラッチハブ４２の内周縁は入力軸２２に外嵌されたサンギヤ４４に固定されているので、クラッチハブ４２は、サンギヤ４４と一体回転させられる。

前記外周側ピストン１８は、アウタドラム２８の外周を覆い、ピストン１８の円筒部を構成する第１ピストン部材４６と、第１ピストン部材４６の軸方向の一方の端部に嵌合し、ピストン１８の底部を構成する円環状の第２ピストン部材４８と、第１ピストン部材４６の第２ピストン部材４８が嵌合させられている側の端部に固定されて、第２ピストン部材４８が第１ピストン部材４６から外れることを防止するスナップリング５０とからなる。

上記第２ピストン部材４８の内周縁はインナドラム２６に対して摺動可能とされており、第２ピストン部材４８とアウタドラム２８の底部２８ｂとの間に第１油圧室５２が形成されている。この第１油圧室５２には、インナドラム２６に形成された油路５４を経由して作動油が供給され、第１油圧室５２に作動油が供給されることにより、外周側ピストン１８は、第２ピストン部材４８がアウタドラム２８の底部２８ｂから離隔する方向に移動させられる。

第２ピストン部材４８の第１油圧室５２とは反対の背面側には、バランサ５８がインナドラム２６の外周に嵌合している。そして、バランサ５８と第２ピストン部材４８との間に第２油圧室６０が形成されている。また、バランサ５８と第２ピストン部材４８との間には、それらを互いに離隔する方向に付勢するリターンスプリング６２が設けられている。一方、バランサ５８の内周縁の外周側ピストン１８とは反対側の面は、インナドラム２６の外周面に固設されたスナップリング６４に当接させられている。

インナドラム２６には、上記第２油圧室６０と油溜まり３０とを繋ぐ図示しない供給油孔が形成されており、その供給油孔を経由して第２油圧室６０に作動油が供給されることにより、第２油圧室６０は、第１油圧室５２の遠心油圧をキャンセルするキャンセル室として機能する。なお、第２油圧室６０に供給された作動油は、インナドラム２６の前記バランサ５８が取り付けられている部分に形成された軸方向に延びる溝６６を経由して、バランサ５８の背面側（バランサ５８の第２油圧室６０とは反対側）に排出される。

外周側ピストン１８の第１ピストン部材４６は、プレス成型品であり、アウタドラム２８の外周側筒部２８ｃの外周側に配置されている筒部４６ａと、その筒部４６ａの前記第２ピストン部材４８が嵌合されている側とは反対側の端に連結され、径方向内側に向かうとともに軸方向には第１摩擦係合要素１２側へ向かう押圧部４６ｂとから構成されている。上記押圧部４６ｂの先端（内周端）の径方向位置は、第１摩擦係合要素１２に対向する位置とされ、また、押圧部４６ｂの先端と第１摩擦係合要素１２との間は、第１油圧室５２から作動油が排出された状態において、極狭いクリアランスが生じるように構成されている。また、第１摩擦係合要素１２の上記押圧部４６ｂとは反対側には、アウタドラム２８の外周側筒部２８ｃに固定されて第１摩擦係合要素１２が軸方向の第２摩擦係合要素１４側へ移動することを阻止するスナップリング５６が設けられている。

図２は、外周側ピストン１８の第２ピストン部材４８を示す図であって、（ａ）は正面図（図１の矢印Ａ方向から見た図）であり、（ｂ）は背面図である。図２に示すように、第２ピストン部材４８には、一端が第２ピストン部材４８の外周面に開口し、周方向に沿って延びる切り欠き６８が形成されており、この切り欠き６８が形成されることにより、切り欠き６８の外周側に、周方向に沿った長爪７０が周方向に等間隔に複数（図２では４つ）形成されている。

上記長爪７０の先端部には径方向外側に突き出す第１嵌合爪７２が形成されており、また、第２ピストン部材４８の外周部の長爪７０とされていない部分には、上記第１嵌合爪７２と同様に径方向外側に突き出す第２嵌合爪７４が、２つの第１嵌合爪７２の周方向の中間位置にそれぞれ形成されている。なお、この第２ピストン部材４８もプレス成型品である。

図１に戻って、第１ピストン部材４６の筒部４６ａには、第２ピストン部材４８と嵌合させられる側の端（開口）に、その端から軸方向に延び、且つ、径方向には貫通する嵌合溝７６が形成されており、第２ピストン部材４８の第１嵌合爪７２および第２嵌合爪７４は、この嵌合溝７６に嵌合させられている。なお、図１には、第２嵌合爪７４が嵌合溝７６と嵌合させられている部分が示されており、図１に示されるように、嵌合溝７６の開口とは反対側に形成された径方向面７６ａと第２嵌合爪７４との間には、第１ピストン部材４６および第２ピストン部材４８の寸法公差に由来する微小隙間Ｓが存在する。従って、第１ピストン部材４６は、その微小隙間Ｓだけ、第２ピストン部材４８に対して軸方向相対に移動可能となっている。

図３は、図２（ａ）のIII矢視図である。図３に示すように、長爪７０は、第１嵌合爪７２が形成されている先端部がその長爪７０の基部に対して軸方向に突き出すように曲げられている。従って、長爪７０は軸方向に弾性力を有する。なお、この先端部が突き出す側は、前記アウタドラム２８側とされており、また、無負荷状態において先端部が軸方向に突き出す長さは、前記微小隙間Ｓよりも大きくなるように設定されている。

図４は、上記第１嵌合爪７２が第１ピストン部材４６の嵌合溝７６に嵌合させられている部分を示す断面図であり、図５は図４のＶ矢視図である。図４、５に示すように、第１嵌合爪７２は一方の側面が嵌合溝７６の径方向面７６ａに当接させられ、第２ピストン部材４８の上記径方向面７６ａとは反対側の側面はスナップリング５０に当接させられている。また、前述のように、無負荷状態において長爪７０の先端部がその基部に対して軸方向に突き出す長さは前記微小隙間Ｓよりも大きくされているので、長爪７０によって第１ピストン部材４６は軸方向に付勢される。

以上、説明したように、本実施例によれば、第２ピストン部材４８に形成された長爪７０は、その先端部が基部に対して軸方向に突き出すように曲げられているので、長爪７０は軸方向に弾性力を有しており、その長爪７０の先端部に形成された第１嵌合爪７２が第１ピストン部材４６の嵌合溝７６に嵌合してその嵌合溝７６の径方向面７６ａに当接させられているので、第１ピストン部材４６は長爪７０により軸方向に付勢される。従って、第１ピストン部材４６の軸方向のがたつきが低減させられて、第１ピストン部材４６が第１摩擦係合要素１２と不用に接触することが防止されるので、外周側ピストン１８および第１摩擦係合要素１２の耐久性が向上するとともに、外周側ピストン１８の作動効率、および自動変速機８の伝達効率が向上する。

しかも、本実施例によれば、軸方向に弾性力を生じさせる長爪７０は、周方向に形成されているので、その長さを比較的長くすることができる。従って、例えば第２嵌合爪７４を軸方向に折り曲げて弾性力を生じさせ、それにより第１ピストン部材４６を軸方向に付勢する場合に比較して、長爪７０に加わる応力が低減するので、長爪７０の耐久性も向上し、また、第２ピストン部材４８としてバネ鋼ではなく、通常の鋼板を使用することが可能となるため、コストの低減も可能となる。

次に、本発明の第２実施例を説明する。なお、以下の説明において、前述の第１実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、第２実施例の外周側ピストン８０を図１の矢印Ａ方向から見た図である。この外周側ピストン８０は、第１実施例と同一の第１ピストン部材４６、スナップリング５６、および第１実施例とは異なる第２ピストン部材８２から構成されている。

第２実施例が前述の第１実施例と異なるのは、上記第２ピストン部材８２の構造のみである。図７はその第２ピストン部材８２の部分拡大図であり、図８は図７のVIII矢視図である。この第２ピストン部材８２は、長爪７０の根元部分に段部８４が形成されている点において、第１実施例の第２ピストン部材４８と異なるのみである。

上記段部８４は凹部として機能するものであり、図８に示すように、この段部８４は、第２ピストン部材８２が部分的に薄肉とされることにより、スナップリング５６側（図８下側）の側面に形成されている。この段部８４は、第２ピストン部材８２のプレス時に同時に形成される。従って、製造コストは第１実施例の第２ピストン部材４６と同じである。なお、図８においてＢ−Ｂ線は、長爪７０の折れ曲がり部すなわち長爪７０の基端部である。

また、図７に示すように、上記段部８４は、周方向には長爪７０の基部から第２ピストン部材８２の本体部８６（第２ピストン部材８２において長爪７０、第２嵌合爪７４を除いた部分）にかけて形成されており、径方向には、第２ピストン部材８２の外周縁から切り欠き６８と重なる位置まで形成されている。なお、図７のＢ−Ｂ線は、図８と同様に、長爪７０の折れ曲がり部すなわち長爪７０の基端部を示している。

図９は、図６のIX−IX線断面図である。図９に示すように、第２ピストン部材８２に段部８４が形成されているために、その段部８４が形成された部分では、第１ピストン部材４６に形成された周方向の溝８８に嵌め入れられたスナップリング５６と第２ピストン部材８２の本体部８６との間には、軸方向の隙間が生じる。一方、上記段部８４が形成されていない部分では、第２ピストン部材８２の本体部８６の側面とスナップリング５６の側面とが接触させられており、ピストン作動時には、上記本体部８６がスナップリング５６方向に移動させられるので、本体部８６とスナップリング５６は、互いの接触面において他方を押圧する。

図６に戻って、スナップリング５６は、その内周縁の径方向位置が切り欠き６８の先端の円弧状部６８ａと重なっている。すなわち、切り欠き６８を構成する第２ピストン部材８２の縁とスナップリング５６の内周縁とは、互いの径方向の位置が、点Ｃにおいて重なっている。また、前記段部８４の内周縁（または内周端）は上記点Ｃよりも内径側とされており、それによって、段部８４は点Ｃの径方向両側の領域を有している。

前述の第１実施例の場合、段部８４が形成されていないために、上記点Ｃにおいても第２ピストン部材４６とスナップリング５６は接触しており、ピストンの作動によって、上記点Ｃにおいて応力集中が生じる。

一方、第２実施例の場合、第２ピストン部材８２には、切り欠き６８の円弧状部６８ａとスナップリング５６の内周縁とが径方向において重なる点Ｃを含む範囲に、スナップリング５６とは反対側に凹む段部８４が形成されているので、ピストンの作動によって、スナップリング５６と第２ピストン部材８２とが互いに押圧させられた状態でも、点Ｃでは両者の間に隙間が存在する。従って、点Ｃにおいて生じる応力が第１実施例の場合よりも減少することから、外周側ピストン８０の耐久性が向上する。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はさらに他の態様でも実施することができる。

たとえば、前述の実施例は、クラッチのピストンに本発明が適用された例であったが、ブレーキのピストンにも本発明は適用可能である。

また、前述の実施例では、長爪７０は、周方向に等間隔に４つ形成されていたが、長爪７０の数は前述の実施例のものに限られず、軸心に対して互いに対称となる少なくとも２箇所に形成されていればよい。

また、前述の第２実施例では、段部８４は、第２ピストン部材８２の外周縁まで形成されていたが、点Ｃよりも外径側であれば第２実施例の場合より段部の外周縁（または外周端）が内径側とされてもよい。また、段部８４の周方向も点Ｃを挟むように形成されていれば、第２実施例の場合よりも狭い範囲であってもよい。

また、前述の第２実施例では、段部８４は、第２ピストン部材８２が部分的に薄肉とされることにより形成されていたが、肉厚は均一とされて、部分的にスナップリング５６とは反対側に折り曲げられることにより段部が形成されてもよい。

また、前述の第２実施例では、凹部として段部８４すなわち段形状が形成されていたが、凹部の形状は段形状に限られず、たとえば、曲面状であってもよい。

また、図６において、点Ｄ、Ｅ、Ｆにおいても、スナップリング５６の縁と第２ピストン部材８２とは径方向において重なるとともに、互いに接触しているので、これらの点Ｄ、Ｅ、Ｆにおいても応力集中が生じる。従って、これらの点Ｄ、Ｅ、Ｆにおいてスナップリング５６とは反対側に凹む凹部が形成されてもよい。点Ｃに加えて点Ｄ、Ｅ、Ｆにも凹部が形成されれば、一層、ピストンの耐久性が向上する。なお、これらの点において形成される凹部も、径方向においてスナップリングと重なる部分と重ならない部分とを含むように形成される。

以上、本発明の実施態様を説明したが、本発明は上述の実施態様に限定されず、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明が適用されたピストンである外周側ピストンを備えた自動変速機の一部を示す断面図である。 外周側ピストンの第２ピストン部材を示す図であって、（ａ）は正面図（図１の矢印Ａ方向から見た図）であり、（ｂ）は背面図である。 図２（ａ）のIII矢視図である。 第１嵌合爪が第１ピストン部材の嵌合溝に嵌合させられている部分を示す断面図である。 図４のＶ矢視図である。 第２実施例の外周側ピストンを図１の矢印Ａ方向から見た図である。 第２実施例の外周側ピストンの部分拡大図である。 図７のVIII矢視図である。 図６のIX−IX線断面図である。

符号の説明

１８：外周側ピストン、 ４６：第１ピストン部材、 ４８：第２ピストン部材、 ７０：長爪、 ７２：第１嵌合爪、 ７６：嵌合溝、 ７６ａ：径方向面、 ８０：外周側ピストン、 ８２：第２ピストン部材、 ８４：段部（凹部）

Claims (1)

1. 円筒部を構成する第１ピストン部材に、底部を構成する第２ピストン部材が軸方向に微少量相対移動可能に嵌め合わされた自動変速機用ピストンであって、
   前記第１ピストン部材には、軸方向の一方の端部に径方向に平行な径方向面を有する嵌合溝が形成され、
   前記第２ピストン部材には周方向の長爪が形成されており、
   該長爪は、先端部が該長爪の基部に対して軸方向に突き出すように曲げられるとともに、該先端部に前記第１ピストン部材の嵌合溝に嵌合して該嵌合溝の前記径方向面に当接させられる嵌合爪が形成され、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材とは、該第１ピストン部材に形成された周方向の溝にスナップリングが嵌め合わせられることによって一体化させられており、
   前記第２ピストン部材には、該第２ピストン部材の縁と前記スナップリングの縁とが径方向において重なる位置に、該スナップリングとは反対側に凹む凹部が形成されている
   ことを特徴とする自動変速機用ピストン。

Images