JP5957086B2 - 駆動力伝達装置の潤滑構造 - Google Patents
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Description
本発明は、駆動源からの駆動力を伝達する駆動力伝達装置において、当該駆動力伝達装置を構成するプラネタリギヤ(遊星歯車機構)および係合要素などを潤滑する潤滑構造に関するものである。
自動車が備える自動変速機(駆動力伝達装置)には、入力軸(回転軸)からの駆動力を変速して出力するため変速機構として、プラネタリギヤ(遊星歯車機構)を含む変速機構を備えたものがある。プラネタリギヤは、入力軸上に設置したサンギヤと、サンギヤの外径側で複数のピニオンギヤ及びピニオンシャフトを支持してなるキャリアと、キャリアの外径側でピニオンギヤに噛合するリングギヤとを備えている。このようなプラネタリギヤでは、例えば、特許文献1,2のように、キャリアの端部(軸方向の端部)に潤滑油を案内するためのオイルキャッチプレート(潤滑油案内部材)を取り付けたものがある。このようなプラネタリギヤでは、当該オイルキャッチプレートによって、ピニオンシャフトとピニオンギヤとの間に設けたベアリングなどの回転摺接部分に潤滑油が供給される。
また、自動変速機では、入力軸上に設置したプラネタリギヤの外径側にクラッチやブレーキなどの係合要素(摩擦係合要素)が径方向で互いに重なり合うように配置されているものがある。このような構成では、入力軸側から供給される潤滑油の一部が上記のオイルキャッチプレートで捕捉されてプラネタリギヤの内部に供給される。残りの潤滑油は、オイルキャッチプレートの外側を通過してクラッチやブレーキなどの係合要素に供給される。そして、特許文献3には、このような潤滑構造において、プラネタリギヤに供給される潤滑油の割合と係合要素に供給される潤滑油の割合とが最適になるように構成したオイルキャッチプレートが開示されている。
しかし、プラネタリギヤやクラッチ又はブレーキなどの係合要素の回転数(回転速度)の変化に伴って、プラネタリギヤが必要とする潤滑量(潤滑油の量)の割合と、係合要素が必要とする潤滑量の割合に変化(差異)が生じる。例えば、回転軸の回転数が増加するにしたがって係合要素が必要とする潤滑量の割合は増加するが、プラネタリギヤが必要とする潤滑量の割合は、回転数が増加してもさほど大きく増加しない。このような場合、プラネタリギヤおよび係合要素に対して回転軸の回転数にかかわらず一定の割合で潤滑油を供給すると、潤滑量が余剰となる部位(例えばプラネタリギヤ)と不足する部位(例えば係合要素)が生じてしまう。その結果、潤滑量が余剰となる部位は、潤滑油によるフリクション(摩擦)の増加が懸念され、潤滑量が不足する部位は、部品の過度の温度上昇による劣化や焼き付きなどのおそれが増加する。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、回転数の変化により各部位の必要潤滑量の割合に変化が生じる場合でも、その変化に応じて各部位に対する潤滑量を適切に調整することができる駆動力伝達装置の潤滑構造を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。
本発明に係る駆動力伝達装置の潤滑構造は、回転軸(2)を中心に所定の関係にて配置された複数の回転要素(10,30,40)を有するプラネタリギヤ(1)と、該プラネタリギヤ(1)の外周側に配置された係合要素(80)と、プラネタリギヤ(1)に取り付けた潤滑油を案内するための潤滑油案内部材(60)と、を備え、潤滑油案内部材(60)は、回転軸(2)側から供給される潤滑油をプラネタリギヤ(1)の内部に誘導する第1の油路(64,62)と、回転軸(2)側から供給される潤滑油を係合要素(80)に誘導する第2の油路と、第1の油路(64,62)を流通する潤滑油の一部を係合要素(80)に誘導する第3の油路(65)と、第3の油路(65)を開閉するための開閉手段(70)と、を備え、開閉手段(70)は、潤滑油案内部材(60)の回転数が所定の回転数以上になった場合に該第3の油路(65)を開放することを特徴とする。
このような構成によれば、回転軸の回転数の変化によりプラネタリギヤと係合要素の潤滑量の割合に変化(差異)が生じた場合であっても、その変化に応じてプラネタリギヤと係合要素に対する潤滑量の配分を調整することができる。その結果、潤滑量が余剰となる部位(プラネタリギヤ)における潤滑油によるフリクション(摩擦)の増加を防止することができるとともに、潤滑量が不足する部位(係合要素)における部品の過度の温度上昇による劣化や焼け付き等の不具合が発生することを防止することができる。
また、上記の駆動力伝達装置の潤滑構造では、開閉手段(70)は、付勢手段(73)の付勢力で弁体(72)が弁座部(71)に着座していることで第3の油路(65)を閉じている開閉弁であり、潤滑油案内部材(60)の回転により弁体(72)にかかる遠心力で該弁体(72)が付勢手段(73)の付勢力に抗して弁座部(71)から離間するようにしてよい。これによれば、簡単な構成で、回転軸の回転数に応じて開閉弁を自動的に開放することができ、プラネタリギヤと係合要素との潤滑量の配分を適切に調整することができる。
また、上記の駆動力伝達装置の潤滑構造では、潤滑油案内部材(60)は、円形環状に形成された部材であり、第1の油路(64,62)は、潤滑油案内部材(60)の内周に形成された径方向の外側へ窪む溝部(64)を含み、第3の油路(65)は、溝部(64)から潤滑油案内部材(60)の外周縁(61c)に連通する連通路であってよい。これによれば、簡単な構成で、係合要素とプラネタリギヤとの潤滑量の配分を適切に調整できるようになる。
また、第1の油路(64,62)は、溝部(64)から潤滑油案内部材(60)を貫通してプラネタリギヤ(1)側へ延びる筒状の通路(62)を含み、プラネタリギヤ(1)は、回転軸(2)上に設置したサンギヤ(10)と、サンギヤ(10)の外径側で複数のピニオンギヤ(30)及びピニオンシャフト(40)を支持してなるキャリア(20)と、キャリア(20)の外径側でピニオンギヤ(30)に噛合するリングギヤ(51)と、を備え、筒状の通路(62)は、回転軸(2)側から供給される潤滑油をピニオンシャフト(40)を介してピニオンギヤ(30)の回転摺接部分(32)に誘導するようにしてよい。この構成によれば、プラネタリギヤにおける潤滑が必要な部位であるピニオンギヤとピニオンシャフトとの回転摺接部分の潤滑量の最適化を図ることができる。
本発明にかかる駆動力伝達装置の潤滑構造によれば、回転軸の回転数の変化によりプラネタリギヤと係合要素とに必要な潤滑量の割合に変化(差異)が生じた場合であっても、その変化に応じてプラネタリギヤと係合要素に対する潤滑量の割合を調整することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の構成例を示す側断面図である。また、図2は、駆動力伝達装置におけるオイルキャッチプレートおよびその周辺の部分拡大断面図である。図1に示すプラネタリギヤ1は、自動変速機が備える変速用のギヤ機構を構成するプラネタリギヤである。このプラネタリギヤ1は、入力軸2上に設置されて、外周に外歯が形成されたサンギヤ10と、サンギヤ10の外歯と噛合する複数(例えば5個)のピニオンギヤ30と、複数のピニオンギヤ30を支持するキャリア20と、キャリア20の外周側に設置した回転部材50とを備えて構成されている。回転部材50の内周には、ピニオンギヤ30と噛合するリングギヤ51が形成されている。なお、以下の説明で軸方向というときは、入力軸2の軸方向を指すものとする。
キャリア20の軸方向の一端には、円形環状のオイルキャッチプレート(潤滑油案内部材)60が取り付けられている。また、プラネタリギヤ1の外径側には、固定側の部材であるケーシング85と回転部材50との間に設けたクラッチ又はブレーキ(以下、「係合要素」と記す。)80が配置されている。係合要素80は、ケーシング85側に取り付けた複数の摩擦材81aと、回転部材50側に取り付けた他の複数の摩擦材81bとを軸方向に沿って交互に積層した摩擦係合式の係合要素であり、積層した摩擦材81a,81bを軸方向に押圧することで、ケーシング85に対して回転部材50を係止するようになっている。また、係合要素80は、入力軸2側から潤滑油が供給される湿式の摩擦係合要素である。
入力軸(回転軸)2は、エンジン等の駆動源からの駆動力によって回転する。入力軸2には、該入力軸2の内部で軸方向に延びる中空の軸油路3と、軸油路3から径方向の外側に貫通する径方向油路4とが形成されている。入力軸2の軸油路3に導入された潤滑油は、軸油路3から径方向油路4を通って、入力軸2の外周側面に開口する径方向油路4の開口部4aから放出される。
プラネタリギヤ1のサンギヤ10は、入力軸2の外周にスプライン嵌合している。キャリア20は、入力軸2の周りに回転可能に設置された円形環状の本体部25と、該本体部25の内周側に一体形成した小径円筒状のフランジ部26とを備えている。フランジ部26の内径側に入力軸2が配置されている。また、キャリア20における入力軸2の径方向油路4に対応する位置には、径方向油路4から放出された潤滑油をオイルキャッチプレート60側に導くためのガイド穴20aが形成されている。
キャリア20に設けた軸穴20b内には、ピニオンシャフト40が設置されている。ピニオンシャフト40は、入力軸2の外周側で該入力軸2に対して平行に支持されている。ピニオンシャフト40には、ベアリング32を介してピニオンギヤ30が軸支されている。ピニオンシャフト40に軸支されたピニオンギヤ30の軸方向の両端には、軸方向の荷重を受けるワッシャー(スラストワッシャー)31が取り付けられている。ピニオンシャフト40及びピニオンギヤ30は、キャリア20における周方向に沿って等間隔で複数組(例えば5組)が設置されている。ピニオンシャフト40の内部には、軸方向に延びる長穴からなる中空部45が形成されている。中空部45は、ピニオンシャフト40における軸方向の一方の端部(オイルキャッチプレート60側の端部)に開口している。
図2に示すように、オイルキャッチプレート60は、中心に貫通穴を有する円形平板状の本体部61と、該本体部61のキャリア20側の側面61aに設けた円筒状の小突起からなる筒部62とを一体に備える。筒部62は、本体部61の側面61aから垂直に突出しており、本体部61の周方向に沿って等間隔で複数個(例えば5個)が形成されている。筒部62の内部には、中空の貫通穴からなる中空部62aが形成されている。また、本体部61の内径側には、径方向の内側に向かって延伸する略平板状のつば部63が突出形成されており、つば部63の側面61a側には、キャリア20のガイド穴20aから放出された潤滑油を取り込むための潤滑溝64が形成されている。潤滑溝64は、本体部61の内周において径方向の外側に底面64aを有する有底の凹部からなる。筒部62の中空部62aは、潤滑溝64の内側面(プラネタリギヤ1側の側面)64bに連通している。図1に示すように、潤滑溝64は、キャリア20のガイド穴20aに対向する位置に配置される。そして、つば部63の先端(内径側の先端)63aは、軸方向でプラネタリギヤ1から離れる方へ傾斜している。これにより、キャリア20のガイド穴20aに対向する潤滑溝64の内径側の開口が外径側(底面64a側)よりも拡径されている。
オイルキャッチプレート60における潤滑溝64と本体部61の外周縁61cとの間には、径方向に延びる貫通穴からなる通路(第3の油路)65が形成されており、該通路65には、開閉弁70が設置されている。図2に示すように、開閉弁70は、通路65の外周面に形成した段状の弁座部71と、該弁座部71に着座する球状の弁体72と、該弁体72を弁座部71に向けて付勢するコイルスプリング(付勢手段)73とを備える。コイルスプリング73は、径方向の内側に向かって弁体72を付勢することで該弁体72を弁座部71に着座させるように配置されている。
図3は、開閉弁70の動作を説明するための図で、図3Aは、開閉弁70が閉じた状態、図3Bは、開閉弁70が開いた状態を示す図である。開閉弁70は、オイルキャッチプレート60の回転数が予め設定した所定の回転数(図5に示す回転数R1)を超えるまでは、図3Aに示すように、弁体72がコイルスプリング73の付勢力で径方向の内側へ押圧されて弁座部71に着座している。これにより、通路65が弁体72で塞がれた状態になっている。そして、オイルキャッチプレート60の回転数が上記所定の回転数を超えると、図3Bに示すように、オイルキャッチプレート60の回転に伴い弁体72にかかる遠心力で、弁体72が径方向の外側(図2中の上方向)に移動する。これにより、弁体72が弁座部71から離間して、通路65が開かれた状態となる。したがって、オイルキャッチプレート60の潤滑溝64と本体部61の外周縁61cとが連通する。このように、開閉弁70は、オイルキャッチプレート60の回転に伴う遠心力により通路65を開放するように構成されている。
図1に示すように、上記構成のオイルキャッチプレート60は、キャリア20の端部にネジ68の締結によって取り付けられている。その状態で、ピニオンシャフト40の端部にオイルキャッチプレート60が被せられている。また、オイルキャッチプレート60の筒部62がピニオンシャフト40の中空部45に差し込まれている。オイルキャッチプレート60は、キャリア20の回転に伴って該キャリア20と一体に回転する。また、図2に示すように、ピニオンシャフト40の端部には、ピニオンシャフト40の回り止め及び抜け止めを施すためのピン75が差し込まれている。ピン75は、キャリア20に設けた挿入穴20c及びピニオンシャフト40に設けた挿入穴40cに沿って径方向に差し込まれており、ピン75と挿入穴20cとの間に設けたネジ溝及びネジ山の係合(螺合)で固定されている。
図4は、プラネタリギヤ1及びその周辺の潤滑油が流れる経路を示す図である。同図では、潤滑油の流れを一点鎖線で示している。オイルキャッチプレート60の回転数が上記所定の回転数未満のときは、開閉弁70が閉じて通路65が閉鎖している。この状態では、入力軸2の軸油路3に供給された潤滑油は、入力軸2の回転に伴う遠心力によって径方向油路4に導かれる。径方向油路4から出た潤滑油は、キャリア20のガイド穴20aに導かれて、ガイド穴20aから放出(飛散)される。そして、ガイド穴20aから放出された一部の潤滑油は、図4に示す油路(第1の油路)L1のように、オイルキャッチプレート60の潤滑溝64に導かれる。
潤滑溝64に導かれた潤滑油は、筒部62の中空部62aを通り、ピニオンシャフト40の中空部45および貫通穴46を通って、貫通穴46から放出される。貫通穴46から放出された潤滑油は、ピニオンシャフト40とピニオンギヤ30との間に介在するベアリング32に供給される。これにより、ベアリング32の潤滑が行われる。さらに、ベアリング32に供給された潤滑油の一部は、ピニオンギヤ30の回転に伴う遠心力によって該ピニオンギヤ30の外周側に導かれ、その後、リングギヤ51(回転部材50)を介して係合要素80に導かれる。
一方、ガイド穴20aから放出された残りの潤滑油は、図4に示す油路(第2の油路)L2のように、オイルキャッチプレート60のキャリア20と反対側の側面61bに沿って径方向の外側へ供給される。この潤滑油は、回転部材50の開口部52を通過して係合要素80に導かれる。これにより、係合要素80の潤滑が行われる。
そして、オイルキャッチプレート60の回転数(キャリア20の回転数)が上記の所定回転数を超えると、開閉弁70が開放する。開閉弁70が開放すると、オイルキャッチプレート60の潤滑溝64と外周縁61cとを連通する通路65が開通する。したがって、開閉弁70の開放した状態では、潤滑溝64に導かれた一部の潤滑油は、筒部62の中空部62aに向かわずに、図4に示す油路(第3の油路)L3のように、通路65を通って係合要素80に導かれる。
図5は、オイルキャッチプレート60(キャリア20)の回転数とプラネタリギヤ1及び係合要素80に必要な潤滑油の流量(潤滑量)との関係を示すグラフである。図5のグラフでは、横軸にオイルキャッチプレート60の回転数Rを取り、縦軸に潤滑油の流量(潤滑量)Sを取っている。また、グラフ中のA1は、係合要素80の目標潤滑量(係合要素80において潤滑過剰でも潤滑不足でもない最適な潤滑量)を示している。A2は、オイルキャッチプレート60に開閉弁70を設けていない場合における係合要素80の実潤滑量を示している。A3は、オイルキャッチプレート60に開閉弁70を設けた場合における該開閉弁70の開放状態での係合要素80の実潤滑量を示している。B1は、プラネタリギヤ1(ピニオンギヤ30とピニオンシャフト40との間のベアリング32)の目標潤滑量(プラネタリギヤ1において潤滑過剰でも潤滑不足でもない最適な潤滑量)を示し、B2は、オイルキャッチプレート60に開閉弁70を設けていない場合におけるプラネタリギヤ1の実潤滑量を示し、B3は、オイルキャッチプレート60に開閉弁70を設けた場合における該開閉弁70の開放状態でのプラネタリギヤ1の実潤滑量を示している。
図5に示すように、オイルキャッチプレート60の回転数Rが上昇するにつれて、係合要素80が必要とする目標潤滑量A1は増加していくが、プラネタリギヤ1が必要とする目標潤滑量B1は、係合要素80が必要とする目標潤滑量A1ほど大きく増加しない。また、オイルキャッチプレート60の回転数が上昇するにつれて遠心力が増していくため、キャリア20のガイド穴20aから放出(飛散)される潤滑量が増加する。ここで、オイルキャッチプレート60に開閉弁70を設けていない場合は、一定の割合でプラネタリギヤ1に対する潤滑量と係合要素80に対する潤滑量が増加していくので、オイルキャッチプレート60の回転数が増加するほど、係合要素80における潤滑量A2は、目標潤滑量A1よりも大幅に不足する。その一方で、プラネタリギヤ1における潤滑量B2は、目標潤滑量B1よりも大幅に余ってしまう。
これに対して、オイルキャッチプレート60に開閉弁70を設けた場合は、オイルキャッチプレート60の回転数Rが所定の回転数R1に達すると、開閉弁70が開放する。これにより、油路L1を通ってオイルキャッチプレート60の潤滑溝64に取り込まれる潤滑油の一部が、開閉弁70(油路L3)を通って係合要素80に導かれる。そして、キャリア20の回転数が上昇するほど、開閉弁70を通過する潤滑量が増えていく。したがって、係合要素80における潤滑量A3が目標潤滑量A1に近づき、プラネタリギヤ1における潤滑量B3が目標潤滑量B1に近づいていく。
以上説明したように、この実施の形態によれば、入力軸2側から供給される潤滑油をプラネタリギヤ1のピニオンギヤ30側に導く油路(油路L1)の途中(オイルキャッチプレート60の潤滑溝64の外周側)に、所定回転数以上で弁を開放する開閉弁70を設けたので、回転数の変化により各部位(プラネタリギヤ1、係合要素80)の潤滑量の割合に変化(差異)が生じた場合であっても、その変化に応じて各部位に対する潤滑量の配分(バランス)を調整することができる。その結果、潤滑量が余剰となる部位(プラネタリギヤ1)におけるフリクション(摩擦)の増加を防止することができるとともに、潤滑量が不足する部位(係合要素80)における部品の劣化や焼き付きなどの不具合が発生することを防止できる。
また、上記の実施の形態によれば、開閉弁70は、入力軸2の回転に伴い回転するオイルキャッチプレート60に設けられ、入力軸2の回転に伴う遠心力により開放するように構成されているので、入力軸2の回転数に応じて開閉弁70を自動的に開放することができ、プラネタリギヤ1と係合要素80の潤滑量の配分を適切に調整することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、キャリア20とオイルキャッチプレート60を別部材で構成した場合を示したが、これ以外にも、本発明にかかる潤滑油案内部材(オイルキャッチプレート)は、キャリアと一体に構成することも可能である。また、上記実施形態に示すオイルキャッチプレート60は、本発明にかかる潤滑油案内部材の一例である。そのため、本発明にかかる潤滑油案内部材の具体的な形状等は、上記オイルキャッチプレート60が備える形状等には限定されない。
Claims (4)
- 回転軸を中心に所定の関係にて配置された複数の回転要素を有するプラネタリギヤと、
該プラネタリギヤの外周側に配置された係合要素と、
前記プラネタリギヤに取り付けた潤滑油を案内するための潤滑油案内部材と、を備え、
前記潤滑油案内部材は、前記回転軸側から供給される潤滑油を前記プラネタリギヤの内部に誘導する第1の油路と、
前記回転軸側から供給される潤滑油を前記係合要素に誘導する第2の油路と、
前記第1の油路を流通する潤滑油の一部を前記係合要素に誘導する第3の油路と、
前記第3の油路を開閉するための開閉手段と、を備え、
前記開閉手段は、前記潤滑油案内部材の回転数が所定の回転数以上になった場合に該第3の油路を開放する
ことを特徴とする駆動力伝達装置の潤滑構造。 - 前記開閉手段は、付勢手段の付勢力で弁体が弁座部に着座していることで前記第3の油路を閉じている開閉弁であり、前記潤滑油案内部材の回転により前記弁体にかかる遠心力で該弁体が前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁座部から離間するように構成した
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動力伝達装置の潤滑構造。 - 前記潤滑油案内部材は、円形環状に形成された部材であり、
前記第1の油路は、前記潤滑油案内部材の内周に形成された径方向の外側へ窪む溝部を含み、前記第3の油路は、前記溝部から前記潤滑油案内部材の外周縁に連通する連通路である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動力伝達装置の潤滑構造。 - 前記第1の油路は、前記溝部から前記潤滑油案内部材を貫通して前記プラネタリギヤ側へ延びる筒状の通路を含み、
前記プラネタリギヤは、前記回転軸上に設置したサンギヤと、前記サンギヤの外径側で複数のピニオンギヤ及びピニオンシャフトを支持してなるキャリアと、前記キャリアの外径側で前記ピニオンギヤに噛合するリングギヤと、を備え、
前記筒状の通路は、前記回転軸側から供給される潤滑油を前記ピニオンシャフトを介して前記ピニオンギヤの回転摺接部分に誘導する
ことを特徴とする請求項3に記載の駆動力伝達装置の潤滑構造。
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