JP5018215B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機に関し、特に、遊星歯車装置を備える自動変速機に関する。

従来、この種の自動変速機として、シングルピニオン型の第１の遊星歯車装置と、ダブルピニオン型の第２の遊星歯車装置を互いに隣接させるとともに、キャリア同士、リングギヤ同士を互いに連結して共用化した構成を有し、通常の遊星歯車装置よりも多くの変速比を発生するようにしたラビニヨ型遊星歯車装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、第１の遊星歯車装置は、第１サンギヤと、第１サンギヤに歯合する複数のロングピニオンギヤと、ロングピニオンギヤに歯合するリングギヤと、ロングピニオンギヤを自転および公転可能に支持するキャリアを備えている。また、第２の遊星歯車装置は、第２サンギヤと、第２サンギヤに歯合するとともに、ロングピニオンギヤにも歯合する複数のショートピニオンギヤとを備えており、リングギヤとキャリアを第１の遊星歯車装置と共用している。また、リングギヤは、スラストベアリングやワンウェイクラッチ等により支持されている。
特開２００５−２４９０５４号公報

しかしながら、上述のような従来の自動変速機にあっては、ラビニヨ型遊星歯車装置の重量が重く、また、ショートピニオンギヤおよびロングピニオンギヤを支持するキャリアの重量バランスを正確に調整することが困難であり、更に、リングギヤのサイズが大きいものであるため、リングギヤやキャリアの回転軸が入力軸の回転軸から変位する振れ回りが発生してしまうという問題があった。このため、リングギヤおよびキャリアの振れ回りによって、各ギヤの歯合面において歯当たり不良が起き、耐久性の悪化、ギヤノイズの増加、動力伝達効率の低下が発生してしまうという問題があった。

また、リングギヤを支持するワンウェイクラッチは、放射方向の遊びを完全に無くすことが構造的に困難であるため、リングギヤを、ブレーキまたはクラッチのフリクションプレートのハブとして機能させている場合、リングギヤの振れ回りによって、ブレーキまたはクラッチが係合状態となるいわゆる引きずりが発生してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、リングギヤの振れ回りを抑制して、遊星歯車装置がスムーズに同軸回転をすることができる自動変速機を提供することを目的とする。

本発明に係る自動変速機は、上記目的達成のため、（１）変速機ケースと、リングギヤおよび前記リングギヤの軸線方向一端部を軸支する軸支部を有して、前記変速機ケースに収納された遊星歯車装置と、を備えた自動変速機において、前記変速機ケースが前記リングギヤを支持する支持部を有し、前記支持部に前記リングギヤの軸線方向他端部が軸受を介して支持されたものから構成されている。

この構成により、リングギヤの軸線方向他端部が軸受を介して変速機ケースの支持部に支持されるので、リングギヤの振れ回りを抑制して、遊星歯車装置がスムーズに同軸回転をすることができる。

本発明に係る自動変速機は、上記（１）に記載の自動変速機において、（２）前記軸受が滑り軸受であるものから構成されている。

この構成により、滑り軸受は、転がり軸受を用いた場合よりも占有する空間を小さくすることができるので、自動変速機の設計の自由度を高めることができる。

また、本発明に係る自動変速機は、上記（１）に記載の自動変速機において、（３）前記軸受が転がり軸受であるものから構成されている。

この構成により、滑り軸受を用いた場合よりも摩擦損失を少なくすることができる。

本発明によれば、リングギヤの振れ回りを抑制して、遊星歯車装置がスムーズに同軸回転をすることのできる自動変速機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る自動変速機の概略構成を示すスケルトン図である。

まず、構成について説明する。

図１に示すように、自動変速機１は、エンジンのクランクシャフト２に連結されたトルクコンバータ３に接続されている。自動変速機１は、第１遊星歯車装置５と、第２遊星歯車装置１０と、出力ギヤ１８と、ギヤケース２５に固定された第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２および第３ブレーキＢ３と、第１クラッチＣ１と、第２クラッチＣ２と、ワンウェイクラッチＦとによって構成されている。ここで、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２および第３ブレーキＢ３と、第１クラッチＣ１と、第２クラッチＣ２は、何れも油圧等を利用したソレノイドにより摩擦係合させられる多板式の摩擦係合装置である。

第１遊星歯車装置５は、シングルピニオン型遊星歯車機構を有している。第１遊星歯車装置５は、サンギヤ６と、ピニオンギヤ７と、リングギヤ８と、キャリア９とによって構成されている。

サンギヤ６は、トルクコンバータ３からの動力を入力し、軸線Ａ１を中心として回転する入力軸４に固定されている。ピニオンギヤ７は、キャリア９に回転自在に支持されている。ピニオンギヤ７は、サンギヤ６およびリングギヤ８と歯合している。

リングギヤ８は、第３ブレーキＢ３によりギヤケース２５に選択的に固定されるようになっている。キャリア９は、第１ブレーキＢ１によりギヤケース２５に選択的に固定されるようになっている。

第２遊星歯車装置１０は、ラビニヨ型遊星歯車機構を有している。第２遊星歯車装置１０は、サンギヤ１１と、ショートピニオンギヤ１２と、キャリア１３と、ロングピニオンギヤ１４と、キャリア１５と、サンギヤ１６と、リングギヤ１７とによって構成されている。

サンギヤ１１は、キャリア９に連結されている。ショートピニオンギヤ１２は、キャリア１３に回転自在に支持されている。ショートピニオンギヤ１２は、サンギヤ１１およびロングピニオンギヤ１４と歯合している。キャリア１３は、出力ギヤ１８に連結されている。

ロングピニオンギヤ１４は、キャリア１５に回転自在に支持されている。ロングピニオンギヤ１４は、ショートピニオンギヤ１２、サンギヤ１６およびリングギヤ１７と歯合している。キャリア１５は、出力ギヤ１８に連結されている。

サンギヤ１６は、第１クラッチＣ１により入力軸４に連結される。リングギヤ１７は、第２ブレーキＢ２により、ギヤケース２５に固定され、第２クラッチＣ２により入力軸４に連結される。また、リングギヤ１７は、ワンウェイクラッチＦにより一方向にのみ回転するようにギヤケース２５に支持されている。

図２は、本発明の一実施の形態に係る自動変速機の作動表である。

図２に示すように、自動変速機１においては、この作動表に示された組み合わせで、図示しないトランスミッションソレノイド、リニアソレノイドの励磁、非励磁によって第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、第３ブレーキＢ３、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、ワンウェイクラッチＦを作動させることにより、１速〜６速の前進ギヤ段と、後進ギヤ段が形成される。なお、図２において、「○」は係合を表し、「×」は解放を表している。また、「◎」はエンジンブレーキ時のみの係合を表し、「△」は駆動時のみの係合を表している。

第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合し、サンギヤ１６が入力軸４と一体回転するとともにリングギヤ１７が回転停止するときには、出力ギヤ１８に連結されたキャリア１３、１５は、「１ｓｔ」〜「６ｔｈ」のうち最も低速の「１ｓｔ」の回転速度で回転し、最も大きい変速比の第１ギヤ段「１ｓｔ」が成立する。

第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合し、サンギヤ１６が入力軸４と一体回転するとともにキャリア９とサンギヤ１１が回転停止するときには、キャリア１３、１５は、「１ｓｔ」より高速の「２ｎｄ」の回転速度で回転し、第１ギヤ段「１ｓｔ」よりも変速比が小さい第２ギヤ段「２ｎｄ」が成立する。

第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３が係合し、サンギヤ１６が入力軸４と一体回転するとともにサンギヤ１１が第１遊星歯車装置５を介して減速回転するときには、キャリア１３、１５は、「２ｎｄ」より高速の「３ｒｄ」の回転速度で回転し、第２ギヤ段「２ｎｄ」よりも変速比が小さい第３ギヤ段「３ｒｄ」が成立する。

第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合し、第２遊星歯車装置１０が入力軸４と一体回転するときには、キャリア１３、１５は、「３ｒｄ」より高速の「４ｔｈ」で示す回転速度すなわち入力軸４と同じ回転速度で回転し、第３ギヤ段「３ｒｄ」よりも変速比が小さい第４ギヤ段「４ｔｈ」が成立する。この第４ギヤ段「４ｔｈ」の変速比は１である。

第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３が係合し、リングギヤ１７が入力軸４と一体回転するとともにサンギヤ１１が第１遊星歯車装置５を介して減速回転するときには、キャリア１３、１５は、「４ｔｈ」より高速の「５ｔｈ」の回転速度で回転し、第４ギヤ段「４ｔｈ」よりも変速比が小さい第５ギヤ段「５ｔｈ」が成立する。

第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合し、リングギヤ１７が入力軸４と一体回転するとともにサンギヤ１１が回転停止するときには、キャリア１３、１５は、「５ｔｈ」より高速の「６ｔｈ」の回転速度で回転し、第５ギヤ段「５ｔｈ」よりも変速比が小さい第６ギヤ段「６ｔｈ」が成立する。

また、第２ブレーキＢ２および第３ブレーキＢ３が係合し、リングギヤ１７が回転停止するとともにサンギヤ１１が第１遊星歯車装置５を介して減速回転するときには、キャリア１３、１５は、「１ｓｔ」〜「６ｔｈ」における回転方向と逆方向に回転し、後進ギヤ段「Ｒ」が成立する。

ここで、第２ブレーキＢ２と並列にワンウェイクラッチＦが設けられているため、作動表に「◎」で示されているように、第１ギヤ段「１ｓｔ」成立時のエンジン側からの駆動状態（加速時）には第２ブレーキＢ２を係合させる必要はない。本実施の形態において、ワンウェイクラッチＦは、第１ギヤ段の駆動時には、リングギヤ１７の回転を防止する。エンジンブレーキを利かせる場合、ワンウェイクラッチＦは、リングギヤ１７の回転を防止しない。

運転室内に設けられた図示しないシフトレバーは、車両の後方から前方に向かって、ローレンジに対応するＬポジション、第２〜第３レンジに対応する２〜３ポジション、ドライブレンジ（以下、単にＤレンジという）に対応するＤポジション、中立レンジに対応するＮポジション、後進レンジに対応するＲポジション、駐車レンジに対応するＰポジションを取るようになっている。なお、本発明に係る前進レンジとは、中立レンジ、後進レンジ、駐車レンジを除く、少なくとも前進レンジをいい、本実施の形態においては、Ｄレンジをいう。

図３は、本発明の一実施の形態に係る自動変速機のリングギヤ周辺部の断面図である。

図３に示すように、リングギヤ１７の一方の端部には、リングギヤ１７と共に回転する第２クラッチＣ２の摩擦係合部材であるフリクションプレート３４が嵌合されるフリクションプレート固定部１７ａがリングギヤ１７と一体に設けられている。フリクションプレート３４は、円環状に形成され、フリクションプレート固定部１７ａの外周面にスプライン嵌合されている。また、リングギヤ１７の他方の端部には、リングギヤ１７と共に回転する第２ブレーキＢ２の摩擦係合部材であるフリクションプレート３５が固定されるフリクションプレート固定部１７ｂがリングギヤ１７と一体に設けられている。フリクションプレート３５は、円環状に形成され、フリクションプレート固定部１７ｂの外周面にスプライン嵌合されている。

リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ａの内周面には、円環状のリングギヤフランジ３０が固定されている。リングギヤフランジ３０の外周縁は、リングギヤ１７の内周面に当接させられる状態で嵌め入れられて固定されている。

リングギヤフランジ３０の内周部の両側面には、スラストベアリング２８、２９がそれぞれ当接させられている。一方のスラストベアリング２８は、リングギヤフランジ３０と第１クラッチＣ１のハブ３１とにより挟持されており、他方のスラストベアリング２９は、リングギヤフランジ３０と、キャリア９の支持壁３２の内周端に係止されたベアリングレース３３とにより挟持されている。すなわち、リングギヤフランジ３０とスラストベアリング２８、２９は、リングギヤ１７の軸線方向一端部であるフリクションプレート固定部１７ａを軸支する軸支部を構成している。

リングギヤ１７とギヤケース２５との間にはワンウェイクラッチＦが設けられている。ワンウェイクラッチＦは、ギヤケース２５に固定された環状のアウターレース２７と、アウターレース２７とリングギヤ１７の外周面に当接してリングギヤ１７とともに回転するインナーレース２６とを備えている。また、リングギヤ１７は、図１に示すようにロングピニオンギヤ１４に内接している。

また、ギヤケース２５は、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂの内周面を支持する支持部２５ａを有している。支持部２５ａは、フリクションプレート固定部１７ｂの延在方向と平行に延在し、軸線Ａ１に対し同心円状に形成された円筒形状を有している。また、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂと支持部２５ａとの間には、滑り軸受３６が介装されている。

図４は、本発明の一実施の形態に係る自動変速機のリングギヤと支持部の拡大図であり、リングギヤと支持部との間に滑り軸受を介装した場合を示す図である。

図４に示すように、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂと支持部２５ａとの間には、滑り軸受３６が介装されている。滑り軸受３６は、環状に形成されたブッシュ３６ａおよびスリーブ３６ｂから構成されている。ブッシュ３６ａは、銅または鉛等の軟質な金属から構成され、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂの内周面に圧入されるようになっている。スリーブ３６ｂは、鋼等の硬質な金属から構成され、支持部２５ａの外周面に圧入されるようになっている。支持部２５ａの滑り軸受３６の近傍には、支持部２５ａを放射内方から放射外方に貫通するオイル通路２５ｂが設けられており、オイル通路２５ｂを通ったオイルがブッシュ３６ａとスリーブ３６ｂとの間に供給されるようになっている。このため、ブッシュ３６ａとスリーブ３６ｂは、ブッシュ３６ａとスリーブ３６ｂとの間に形成される油膜により、焼き付くことなく相対回転するようになっている。

図５は、本発明の一実施の形態に係る自動変速機のリングギヤと支持部の拡大図であり、リングギヤと支持部との間に転がり軸受を介装した場合を示す図である。

図５に示すように、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂと支持部２５ａとの間には、転がり軸受３７を介装してもよい。転がり軸受３７は、環状に形成され、支持部２５ａの外周面に圧入されるインナーレース３７ｂと、インナーレース３７ｂの外周部に回動可能に設けられ、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂの内周面に当接する複数のローラー３７ａとから構成されている。なお、リングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂと支持部２５ａとの間に、転がり軸受３７を介装する場合も、支持部２５ａの転がり軸受３７の近傍に、支持部２５ａを放射内方から放射外方に貫通するオイル通路２５ｂを設け、オイル通路２５ｂを通ったオイルが転がり軸受３７に供給されるようにすることにより、ローラー３７ａは、焼き付くことなく回転することができる。滑り軸受３６と転がり軸受３７の何れを用いる場合も、滑り軸受３６の滑り抵抗および転がり軸受３７の転がり抵抗が小さくなり、リングギヤ１７がスムーズに回転できるように、支持部２５ａとリングギヤ１７との間隔や接触圧力を設定するのが好ましい。

次に、作用について説明する。

自動変速機１に入力軸４から動力が入力され、リングギヤ１７が回転している状態では、リングギヤ１７の軸線方向の移動は、リングギヤフランジ３０およびスラストベアリング２８、２９により規制され、リングギヤ１７の放射方向の移動は、支持部２５ａに設けられた滑り軸受３６または転がり軸受３７およびワンウェイクラッチＦにより規制される。このため、リングギヤ１７の振れ回りが抑止されるとともに、リングギヤ１７の内周部に配置されたロングピニオンギヤ１４、ショートピニオンギヤ１２およびこれらロングピニオンギヤ１４、ショートピニオンギヤ１２を回転自在に支持するキャリア１３、１５の振れ回りも抑止される。

以上説明したように、本実施の形態に係る自動変速機は、ギヤケース２５がリングギヤ１７を支持する支持部２５ａを有し、支持部２５ａにリングギヤ１７のフリクションプレート固定部１７ｂが滑り軸受３６または転がり軸受３７を介して支持されたので、支持部２５ａに支持されることによりリングギヤ１７の振れ回りが抑制されるだけでなく、リングギヤ１７の内周部に配置されたロングピニオンギヤ１４、ショートピニオンギヤ１２およびこれらロングピニオンギヤ１４、ショートピニオンギヤ１２を回転自在に支持するキャリア１３、１５の振れ回りが抑止されるので、リングギヤ１７の振れ回りを抑制して、第２遊星歯車装置１０がスムーズに同軸回転をすることができる。

また、本実施の形態に係る自動変速機は、リングギヤ１７の内周面と支持部２５ａの外周面との間に滑り軸受３６を介装した場合、滑り軸受３６は、ローラーやボールを用いていないので、転がり軸受３７を用いた場合よりも占有する空間を小さくすることができ、自動変速機１の設計の自由度を高めることができる。

また、本実施の形態に係る自動変速機は、リングギヤ１７の内周面と支持部２５ａの外周面との間に転がり軸受３７を介装した場合、滑り軸受３６を用いた場合よりも摩擦損失を少なくすることができる。

なお、本実施の形態に係る自動変速機は、リングギヤ１７の外周面に、第２クラッチＣ２のフリクションプレート３４や第２ブレーキＢ２のフリクションプレート３５が設けられているので、リングギヤ１７を第２クラッチＣ２のフリクションプレート３４や第２ブレーキＢ２のフリクションプレート３５のハブとして機能させていても、リングギヤ１７が振れ回りを起こすことがないので、第２クラッチＣ２や第２ブレーキＢ２に引きずりが発生することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る自動変速機は、第２遊星歯車装置１０がラビニヨ型遊星歯車機構を有するので、重量が重く、重量バランスの正確な調整が困難なラビニヨ型遊星歯車装置であっても、リングギヤ１７の振れ回りを抑制して、第２遊星歯車装置１０がスムーズに同軸回転をすることができる。

以上説明したように、本発明に係る自動変速機は、リングギヤの振れ回りを抑制して、遊星歯車装置がスムーズに同軸回転をすることができるという効果を有し、遊星歯車装置を備える自動変速機全般に有用である。

本発明の一実施の形態に係る自動変速機の概略構成を示すスケルトン図である。 本発明の一実施の形態に係る自動変速機の作動表である。 本発明の一実施の形態に係る自動変速機のリングギヤ周辺部の断面図である。 本発明の一実施の形態に係る自動変速機のリングギヤと支持部の拡大図であり、リングギヤと支持部との間に滑り軸受を介装した場合を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る自動変速機のリングギヤと支持部の拡大図であり、リングギヤと支持部との間に転がり軸受を介装した場合を示す図である。

符号の説明

１ 自動変速機
１０ 第２遊星歯車装置（遊星歯車装置）
１７ リングギヤ
１７ａ フリクションプレート固定部（一端部）
１７ｂ フリクションプレート固定部（他端部）
２５ ギヤケース（変速機ケース）
２５ａ 支持部
２８、２９ スラストベアリング（軸支部）
３０ リングギヤフランジ（軸支部）
３４、３５ フリクションプレート
３６ 滑り軸受（軸受）
３７ 転がり軸受（軸受）
Ｂ２ 第２ブレーキ（摩擦係合装置）
Ｃ２ 第２クラッチ（摩擦係合装置）

Claims (3)

1. 変速機ケースと、リングギヤおよび前記リングギヤの軸線方向一端部を軸支する軸支部を有して、前記変速機ケースに収納された遊星歯車装置と、を備えた自動変速機において、前記リングギヤの軸線方向他端部の外周面に係合要素が配置され、前記変速機ケースが前記リングギヤを支持する支持部を有し、前記支持部に前記リングギヤの軸線方向他端部の内周面が軸受を介して支持されたことを特徴とする自動変速機。
2. 前記軸受が滑り軸受であることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記軸受が転がり軸受であることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。