JP4513635B2 - リングギヤフランジ - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機に備えられる遊星歯車装置のリングギヤが軸方向へ移動することを阻止するために設けられるリングギヤフランジに関する。

遊星歯車装置のリングギヤは、通常、はす歯とされているために、回転によりスラスト力が発生する。そのスラスト力によってリングギヤが軸方向へ移動することを阻止するために、軸方向に移動不能とされたリングギヤフランジにリングギヤが固定されることがある（たとえば、非特許文献１）。

非特許文献１のリングギヤフランジは、外周縁がリングギヤに固定されているために、リングギヤからのスラスト力は外周縁に加えられる一方で、両側面の内周部はスラストベアリングに当接させられているため、内周部は軸方向に固定されている。そのため、仮に、加えられるスラスト力によってリングギヤフランジが変形してしまうと、その外周部が内周部に対して軸方向の一方に傾いてしまうので、リングギヤフランジの両側面に配置されているスラストベアリングの当たり面が傾いてしまい、スラストベアリングの寿命低下につながってしまう。

しかし、非特許文献１のリングギヤフランジはブッシュを介してインプットシャフトの外周に嵌め合わせられており、ブッシュによって内周側が支持されていることから、リングギヤに加えられるスラスト力によってリングギヤフランジが変形することが抑制される。
「ビスタ 新型車解説書」、トヨタ自動車株式会社発行、２００１年８月２２日、２−２頁 実開平８−２３３０６５号公報

近年、車両出力向上に伴い、リングギヤフランジに加えられるスラスト力は増大しており、スラスト力が増大してもリングギヤフランジの変形を抑制するには、リングギヤフランジの肉厚を厚くするなどして剛性を向上させる必要がある。しかし、リングギヤフランジを厚肉化するとコストアップとなり、また、近年の自動変速機の小型化要請にも反する。

本発明は以上の事情を背景として成されたもので、その目的とするところは、コストアップを伴わずに隣接して配置されたスラストベアリングの寿命を向上させることができるリングギヤフランジを提供することにある。

上記目的を達成するための第１発明は、自動変速機に備えられる遊星歯車装置のリングギヤが軸方向へ移動することを阻止するために、外周縁がそのリングギヤに固定されるとともに側面の内周部にスラストベアリングが当接させられたリングギヤフランジであって、組付後の状態において、側面の前記スラストベアリングが当接させられる部分が、外周側ほど前記スラストベアリングとの間の軸方向の隙間が大きくなるように傾斜したテーパ形状となっていることを特徴とする。

また、第２発明は、第１発明のリングギヤフランジにおいて、前記内周部が他の部材に外嵌されていないことを特徴とする。

第１発明のスラストベアリングも、外周縁はリングギヤに固定される一方で、内周部はスラストベアリングが当接させられて軸方向のそのスラストベアリング方向の移動が阻止されているので、リングギヤからのスラスト力によって変形させられる場合、軸方向の変形量は外周側ほど大きくなるが、第１発明のリングギヤフランジは、組付後の状態において、その側面のスラストベアリングが当接させられる部分が外周側ほどスラストベアリングとの軸方向の隙間が大きくなるように予め傾斜させられていることから、スラスト力を受けて変形させられたときに、その側面の傾きが比較的垂直に近くなる。従って、スラストベアリングの寿命が向上する。また、リングギヤフランジを厚肉化する必要もないのでコストアップもない。

また、第２発明の構造のリングギヤフランジはコンパクトとなる利点を有する反面、前記特許文献１に記載のリングギヤフランジのように内周部が支持されているものに比較して剛性が低くなるので、リングギヤからのスラスト力によって変形しやすい。すなわち、リングギヤフランジを第２発明の構造とすると、それに隣接するスラストベアリングの当たり面が垂直となりやすい。従って、前記第１発明のように側面をテーパ形状とすることによるスラストベアリングの寿命向上効果が大きい。

次に、本発明を図面に基づいてより具体的に説明する。図１は、車両用自動変速機１０の部分断面図であり、この自動変速機１０は、本発明のリングギヤフランジ８０を備えた第１遊星歯車装置２０、および第２遊星歯車装置６０を有している。

第１、第２遊星歯車装置２０、６０は、互いに隣接し、且つ、キャリヤ同士、リングギヤ同士が互いに連結されて共用化されている所謂ラビニヨ型である。すなわち、第１遊星歯車装置２０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、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入力軸１２の回りに相対回転可能に、その入力軸１２の外周側に嵌合された第１サンギヤ２２と、その第１サンギヤ２２と噛み合う複数個のロングピニオン２４と、そのロングピニオン２４と噛み合うリングギヤ２６と、そのロングピニオン２４を自転および公転可能に支持するキャリヤ２８とを備えている。そして、上記ロングピニオン２４の軸心には、ニードルベアリング３０を介してロングピニオン２４をキャリヤ２８に固定するためにピニオンシャフト３２が挿し通されている。なお、上記第１サンギヤ２２、ロングピニオン２４、およびリングギヤ２６に形成されている歯は、はす歯とされている。

上記キャリヤ２８は、軸部３４と、その軸部３４の一方の端に連結され、前記ピニオンシャフト３２および後述するピニオンシャフト６８を支持する支持部３６とからなり、その軸部３４が、ベアリング３８を介して自動変速機１０のケース４０に支持されることにより、キャリヤ２８はケース４０に対して相対回転可能に固定されている。また、キャリヤ２８の支持部３６の軸方向両端には、軸部３４に対して垂直な円盤状の第１および第２支持壁４２、４４が形成されている。

上記第１および第２支持壁４２、４４には、ロングピニオン２４および後述するショートピニオン６４の数に対応する数の貫通穴４６が形成されている。この貫通穴４６には、前記ピニオンシャフト３２またはショートピニオン６４をキャリヤ２８に固定するためのピニオンシャフト６８が挿し通されており、また、それらピニオンシャフト３２、６８の両端は支持壁４２、４４に支持されている。

上記第２支持壁４４には、外周面から径方向内側に向かい、前記貫通穴４６と連通する外側径方向穴４８、および、その外側径方向穴４８と同一軸線上であって、内周面から径方向外側に向かい、前記貫通穴４６と連通する内側径方向穴５０とが形成されている。

前記ピニオンシャフト３２、６８には、その軸方向の一方の端部に、第２支持壁４４に形成された外側径方向穴４８および内側径方向穴５０に連通する径方向穴５２が形成されている。そして、ピン５６が、第２支持壁４４の外側径方向穴４８を貫通し、ピニオンシャフト３２、６８に形成された径方向穴５２の中央付近まで差し込まれることにより、ピニオンシャフト３２、６８はキャリヤ２８に固定される。

前記第２遊星歯車装置６０は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置であり、前記第１サンギヤ２２に隣接する位置において、入力軸１２に対して相対回転可能にその入力軸１２の外周側に嵌合された第２サンギヤ６２と、その第２サンギヤ６２と噛み合うとともに、前記ロングピニオン２４とも噛み合う複数のショートピニオン６４とを備えている。これら第２サンギヤ６２およびショートピニオン６４も、はす歯とされている。これら第２サンギヤ６２およびショートピニオン６４と、前記ロングピニオン２４、キャリヤ２８、リングギヤ２６などにより、第２遊星歯車装置６０が構成される。そして、上記ショートピニオン６４の軸心には、ニードルベアリング６６を介してショートピニオン６４をキャリヤ２８に固定するために前記ピニオンシャフト６８が挿し通されている。

前記キャリヤ２８の支持部３６には、軸方向の中央付近に、前記第１および第２支持壁４２、４４と平行な中間支持壁７０が形成されており、前記ショートピニオン６４は、この中間支持壁７０と第１支持壁４２との間に配置される。

前記リングギヤ２６の内周面の第２支持壁４４側の端部には、円環板状のリングギヤフランジ８０の外周端が、溶接により接合されている。そのリングギヤフランジ８０は、内周側に向かうにつれて段階的に第２支持壁４４から離隔するように構成されるととともに、内周部に、入力軸１２の軸心に対して垂直な垂直壁部８０ａが形成されている。また、その垂直壁部８０ａに連続するリングギヤフランジ８０の内周端には、軸方向のキャリヤ２８側に折り曲げられることにより筒部８０ｂが形成されている。この筒部８０ｂの径方向の位置は、第２支持壁４４の内周端よりも僅かに径方向内側となっている。

上記リングギヤフランジ８０の垂直壁部８０ａの両側面には、スラストベアリング８２、８４がそれぞれ当接させられており、一方のスラストベアリング８２は、リングギヤフランジ８０の垂直壁部８０ａと、溶接により第１サンギヤ２２に固定されたクラッチドラムの側板８６とにより挟持されている。他方のスラストベアリング８４は、リングギヤフランジ８０の筒部８０ｂにガイドされることにより（すなわち、リングギヤフランジ８０の筒部８０ｂの外周面に当接させられることにより）、その径方向位置が決定されている。また、そのスラストベアリング８４は、リングギヤフランジ８０の垂直壁部８０ａに当接させられている側とは反対側の面が、キャリヤ２８の第２支持壁４４の内周端に係止されたベアリングレース８８を介して第２支持壁４４の側面に当接させられている。

この構成により、リングギヤフランジ８０およびそれに固定されているリングギヤ２６は、サンギヤ２２、６２およびキャリヤ２８に対して相対回転可能、且つ、入力軸１２の軸方向への移動が禁止される。また、リングギヤ２６が回転させられると、スラスト力が生じ、そのスラスト力がリングギヤフランジ８０に加わる。

図２は、上記リングギヤフランジ８０の内周側部分の拡大断面図である。この図２はリングギヤフランジ８０にスラスト力が加えられていない無負荷状態を示しており、図２に示すように、リングギヤフランジ８０の垂直壁部８０ａの図左側の側面（第１遊星歯車装置２０とは反対側の側面）８０ｃは、外周側ほど軸方向のリングギヤ２６側（図右側）に僅かに傾斜するテーパ形状、換言すれば、外周側ほどスラストベアリング８２との間に形成される軸方向の僅かな隙間ｄが大きくなるように傾斜したテーパ形状となっている。かかる構造のリングギヤフランジ８０にリングギヤ２６からスラストベアリング８２方向（図左方向）のスラスト力が入力されてリングギヤフランジ８０が変形させられる場合、内周部のスラストベアリング８２に当接させられている部分が支点となって軸方向に変形させられるので、上記隙間ｄが狭められ、或いは消失する。

次に、上記テーパ形状とされた側面８０ｃの傾斜の大きさ、すなわち、前記隙間ｄの大きさについて、図２を概略化した図３に基づいて説明する。図３において、Ｖはスラストベアリング８２の一方の側面を含む垂直面、Ｓはリングギヤフランジ８０の側面８０ｃを含む平面を、それぞれ示している。また、横線Ｙ（ｏｕｔ）はスラストベアリング８２の外周端の径方向位置を示しており、ｄ（ｏｕｔ）は、その横線Ｙ（ｏｕｔ）上における前記隙間ｄを示している。なお、図３においては隙間ｄは誇張して示されている。

上記横線Ｙ（ｏｕｔ）上におけるリングギヤフランジ８０の軸方向（図３の横方向）の変形量をｔとすると、その変形量ｔはリングギヤ２６からのスラスト力によって変化し、側面８０ｃの傾斜は、その変形量ｔに基づいて定められる。すなわち、実験あるいは計算により予め求めた最大変形量をｔ（ｍａｘ）とすると、側面８０ｃの傾斜は、無負荷状態における前記隙間ｄが、最大変形量ｔ（ｍａｘ）以下（ｄ≦ｔ（ｍａｘ））となるように設定されている。

たとえば、ｄ＝ｔ（ｍａｘ）とされている場合には、スラストベアリング８２に最も負荷が加わる、リングギヤフランジ８０が最大量変形させられたときに、スラストベアリング８２の側面とリングギヤフランジ８０の側面８０ｃとが平行となり、また、それよりも変形量ｔが小さいときでも、無負荷状態で側面８０ｃが垂直とされている場合よりも側面８０ｃの傾きが垂直に近くなるのでスラストベアリング８２に対する片当たりの程度が緩和される。

また、ｄ＜ｔ（ｍａｘ）とされている場合には、リングギヤ２６から加えられるスラスト力が最大値よりも小さいどこかの時点においてスラストベアリング８２の側面とリングギヤフランジ８０の側面８０ｃとが平行となり、また、それよりもスラスト力が大きいときでも、無負荷状態において隙間ｄが存在しているため、無負荷状態で側面８０ｃが垂直とされている場合よりも側面８０ｃの傾きが垂直に近くなるのでスラストベアリング８２に対する片当たりの程度が緩和される。

以上、説明したように、本実施例のスラストベアリング８２は、外周縁がリングギヤ２６に固定される一方で、内周部はスラストベアリング８２が当接させられて軸方向のそのスラストベアリング８２の移動が阻止されているので、リングギヤ２６からのスラスト力によって変形させられる場合、軸方向の変形量は外周側ほど大きくなり、また、このリングギヤフランジ８０は内周部が他の部材に外嵌されていないことから、剛性の確保が困難であるため、リングギヤ２６からのスラスト力によって変形させられやすい。しかし、本実施例のスラストベアリング８２は、スラストベアリング８２側の側面８０ｃが、外周側ほどスラストベアリング８２との軸方向の隙間ｄが大きくなるように予め傾斜させられていることから、スラスト力を受けて変形させられたときに、その側面８０ｃの傾きが比較的垂直に近くなる。従って、スラストベアリング８２の寿命が向上する。また、リングギヤフランジ８０を厚肉化する必要もないのでコストアップもない。

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、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例では、遊星歯車装置２０、６０は所謂ラビニヨ型であったが、本発明は、ラビニヨ型以外の遊星歯車装置にも適用できる。

また、前述の実施例のリングギヤフランジ８０は、内周部が他の部材に外嵌されていなかったが、前述の特許文献１のように、内周部が他の部材に外嵌されたリングギヤフランジに本発明が適用されてもよい。

また、前述の実施例のリングギヤフランジ８０は、第１遊星歯車装置２０とは反対側の側面８０ｃのみがテーパ形状とされていたが、他方の側面にも本発明が適用されてテーパ形状とされてもよい。

また、前述の実施例のリングギヤフランジ８０の側面８０ｃは、スラストベアリング８２が当接させられる範囲よりも広い範囲がテーパ状とされていたが、スラストベアリング８２が当接させられる範囲、すなわち径方向のスラストベアリング８２の内周端から外周端までの範囲がテーパ状とされていればよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は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。

本発明のリングギヤフランジを備えた遊星歯車装置を有する車両用自動変速機の部分断面図である。 図１のリングギヤフランジの内周側部分の拡大断面図である。 図２を概略化して示す図である。

符号の説明

２０：第１遊星歯車装置、 ２６：リングギヤ、 ８０：リングギヤフランジ、 ８０ｃ：側面、 ８４：スラストベアリング

Claims (2)

1. 自動変速機に備えられる遊星歯車装置のリングギヤが軸方向へ移動することを阻止するために、外周縁が該リングギヤに固定されるとともに側面の内周部にスラストベアリングが当接させられたリングギヤフランジであって、
   組付後の状態において、側面の前記スラストベアリングが当接させられる部分が、外周側ほど前記スラストベアリングとの間の軸方向の隙間が大きくなるように傾斜したテーパ形状となっていることを特徴とするリングギヤフランジ。
2. 前記内周部が他の部材に外嵌されていないことを特徴とする請求項１に記載のリングギヤフランジ。

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