JP6221893B2

JP6221893B2 - 動力伝達装置

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Publication number: JP6221893B2
Application number: JP2014066475A
Authority: JP
Inventors: 武史鳥居; 勇貴菊地
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015190504A

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、詳しくは、遊星歯車機構と摩擦係合要素とを含む変速機を備える動力伝達装置に関する。

従来、この種の動力伝達装置として、軸方向に長いクラッチドラムと軸方向に短いプラネットキャリアとをスプライン嵌合により連結するドラム構造を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このドラム構造では、プラネットキャリアの周端縁部をクラッチドラムの周端縁部より径が大きくなるように形成すると共にプラネットキャリアの周端縁部の内周側に穴スプラインを形成する一方で、クラッチドラムの周端縁部の外周側に軸スプラインを形成し、穴スプラインと軸スプラインとを嵌合するスプライン嵌合によりクラッチドラムとプラネットキャリアとを連結することにより、遠心力によりクラッチドラムの周端縁部が外周側に膨張するのを抑制している。

特開平０９−４６５５号公報

上述のドラム構造を構成する部材は、強度や加工性など考慮して、一般的には鉄材のプレス加工により形成されるが、一部の部材について軽量化を図るためにアルミニウム鋳造により形成することも考えられる。鋳造によって形成する場合、型を抜くために、穴スプライの歯の幅を軸方向に開口端に向かって先細りにする（溝の幅を開口端に向かって広くする）などの抜き勾配が形成される。一般的なスプライン嵌合としては、図６に示すように、穴スプライン１６０の歯１６３の両側面と軸スプライン１７０の歯１７３の両側面とが当接し、穴スプライン１６０の歯１６３の歯先と軸スプライン１７０の歯１７３の歯底および穴スプライン１６０の歯１６３の歯底と軸スプライン１７０の歯１７３の歯先が当接しない嵌合（以下、「歯面嵌合」と称する。）があるが、この歯面嵌合を鋳造による穴スプラインに適用すると、穴スプラインの抜き勾配によって、歯の側面の接触は部分的なものとなり、スプラインの接触面積が小さくなってしまい、回転軸に対する芯出しの精度も確保できなくなってしまう。また、穴スプラインの小径（歯先の径）と軸スプラインの小径（歯底の径）とを当接する嵌合（以下、「小径嵌合」と称する。）とすると、軸スプラインの歯底の肩が曲線状（Ｒ状）に形成されているため、穴スプラインの歯の肩が軸スプラインの歯底の肩に当接して小径嵌合を形成することができない場合が生じ、回転軸の芯出しを確保することができない。

本発明の動力伝達装置は、鋳造により穴スプラインが形成された円筒形状の部材を用いたスプライン嵌合において、嵌合後の回転トルクに対して十分な接触面積を確保しながら、回転軸の芯出しの精度を確保することを主目的とする。

本発明による動力伝達装置は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による動力伝達装置は、
遊星歯車機構と摩擦係合要素とを含む変速機を備える動力伝達装置において、
鋳造により略円筒形状に形成され、軸方向に一方に開口した開口端部を有し、回転軸の芯出しがなされた第１円筒部材と、
プレス加工により略円筒形状に形成され、前記開口端部に嵌挿される挿入端部を有する第２円筒部材と、
を備え、
前記開口端部は、穴スプラインが形成されており、
前記挿入端部は、前記穴スプラインとスプライン嵌合可能な軸スプラインが形成されており、更に、前記軸スプラインの歯底のうちの少なくとも一部の歯底は、該歯底の両隅を除く中央部の少なくとも一部に外周側に凸の突起を有する突起有り歯底として形成されている、
ことを特徴とする。

この本発明の動力伝達装置では、第１円筒部材は、鋳造により略円筒形状に形成されており、軸方向に一方に開口した開口端部を有し、この開口端部には穴スプラインが形成されている。第２円筒部材は、プレス加工により略円筒形状に形成されており、その第１円筒部材の開口端部に嵌挿される挿入端部は、開口端部に形成された穴スプラインとスプライン嵌合可能な軸スプラインが形成されている。そして、この軸スプラインの歯底は、全体の少なくとも一部の歯底については歯底の両隅を除く中央部の少なくとも一部に外周側に凸の突起を有する突起有り歯底として形成されている。第１円筒部材の開口端部の穴スプラインに第２円筒部材の挿入端部の軸スプラインを挿入すると、軸スプラインの突起有り歯底の突起が穴スプラインの歯先に当接してスプライン嵌合する。本明細書では、こうした軸スプラインの突起有り歯底の突起と穴スプラインの歯先との当接による嵌合を「突起付き小径嵌合」と称する。この突起付き小径嵌合では、軸スプラインの歯先の肩が穴スプラインの歯底の肩に当接したり穴スプラインの歯の肩が軸スプラインの歯底の肩に当接することなく、軸スプラインの突起有り歯底の突起が穴スプラインの歯先に当接するから、軸スプラインが形成された第２円筒部材の芯出しの精度を確保することができる。また、回転トルクに対しては、回転トルクを伝達する側の円筒部材の回転により第１円筒部材の穴スプラインの歯の一方の側面とこの側面に対向する軸スプラインの歯の側面とが当接してトルクの伝達が行なわれるから、回転トルクに対して十分な接触面積を確保することができる。これらの結果、第２円筒部材の芯出し精度を確保することができると共に嵌合後の回転トルクに対して十分な接触面積を確保することができる。ここで、第１円筒部材における「回転軸の芯出し」としては、中心軸にベアリングを介して回転支持したり、中心軸にベアリングを介して回転支持された回転体に対して更にベアリングを介して回転支持したり、中心軸に固定したり、ケース上のベアリングを介して回転支持するなど種々の手法を用いることができる。

本発明の一実施形態に係る動力伝達装置２０の概略構成図である。図１における破線部分を拡大して示す拡大部分断面図である。図２におけるクラッチＣ３およびブレーキＢ１の一部を拡大して示す拡大説明図である。図３におけるＡ−Ａ線断面の一部を示す部分断面図である。図４の破線の円部分を拡大して示す拡大説明図である。歯面嵌合の一例を示す説明図である。

次に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る動力伝達装置２０の概略構成図であり、図２は、図１における破線部分を拡大して示す拡大部分断面図であり、図３は、図２におけるクラッチＣ３およびブレーキＢ１の一部を拡大して示す拡大説明図である。実施形態の動力伝達装置２０は、前輪駆動車両に搭載される図示しないエンジンのクランクシャフトに接続されると共にエンジンからの動力を図示しない左右の駆動輪（前輪）に伝達可能なものである。図示するように、動力伝達装置２０は、トランスミッションケース２２や、当該トランスミッションケース２２の内部に収容される発進装置（流体伝動装置）２３、オイルポンプ２４、自動変速機２５、ギヤ機構（ギヤ列）４０、デファレンシャルギヤ（差動機構）５０等を備える。

発進装置２３は、エンジンのクランクシャフトに接続される入力側のポンプインペラ２３ｐや、自動変速機２５の入力軸（入力部材）２６に接続される出力側のタービンランナ２３ｔ、ポンプインペラ２３ｐおよびタービンランナ２３ｔの内側に配置されてタービンランナ２３ｔからポンプインペラ２３ｐへの作動油の流れを整流するステータ２３ｓ、ステータ２３ｓの回転方向を一方向に制限するワンウェイクラッチ２３ｏ、ロックアップクラッチ２３ｃ、ダンパ機構２３ｄ等を有するトルクコンバータとして構成されている。

自動変速機２５は、８段変速式の変速機として構成されており、図１に示すように、入力軸２６に加えて、ダブルピニオン式の第１遊星歯車機構３０、ラビニヨ式の第２遊星歯車機構３５、入力側から出力側までの動力伝達経路を変更するための４つのクラッチＣ１〜Ｃ４、２つのブレーキＢ１，Ｂ２、ワンウェイクラッチＦ１を備える。

第１遊星歯車機構３０は、外歯歯車であるサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置される内歯歯車であるリングギヤ３２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ３１に、他方がリングギヤ３２に噛合する２つのピニオンギヤ３３ａ，３３ｂの組を自転自在（回転自在）かつ公転自在に複数保持するプラネタリキャリヤ３４とを有する。第１遊星歯車機構３０のサンギヤ３１は、トランスミッションケース２２に固定されており、第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリヤ３４は、入力軸２６に一体回転可能に連結されている。

第２遊星歯車機構３５は、外歯歯車である第１サンギヤ３６ａおよび第２サンギヤ３６ｂと、第１および第２サンギヤ３６ａ，３６ｂと同心円上に配置される内歯歯車であるリングギヤ３７と、第１サンギヤ３６ａに噛合する複数のショートピニオンギヤ３８ａと、第２サンギヤ３６ｂおよび複数のショートピニオンギヤ３８ａに噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のロングピニオンギヤ３８ｂと、複数のショートピニオンギヤ３８ａおよび複数のロングピニオンギヤ３８ｂを自転自在（回転自在）かつ公転自在に保持するプラネタリキャリヤ３９とを有する。プラネタリキャリヤ３９は、ワンウェイクラッチＦ１を介してトランスミッションケース２２により支持されている。

第１遊星歯車機構３０のリングギヤ３２と第２遊星歯車機構３５の第１サンギヤ３６ａはクラッチＣ１を介して接続されており、入力軸２６と第２遊星歯車機構３５のプラネタリキャリヤ３９はクラッチＣ２を介して接続されており、第１遊星歯車機構３０のリングギヤ３２と第２遊星歯車機構３５の第２サンギヤ３６ｂはクラッチＣ３を介して接続されており、第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリヤ３４と第２遊星歯車機構３５の第２サンギヤ３６ｂはクラッチＣ４により接続されている。クラッチＣ１〜Ｃ４は、いずれも多板摩擦式油圧クラッチとして構成されている。第２遊星歯車機構３５の第２サンギヤ３６ｂはブレーキＢ１を介してトランスミッションケース２２に接続されており、第２遊星歯車機構３５のプラネタリキャリヤ３９はブレーキＢ２を介してトランスミッションケース２２に接続されている。ブレーキＢ１，Ｂ２は、いずれも多板摩擦式油圧ブレーキとして構成されている。

ギヤ機構４０は、自動変速機２５の第２遊星歯車機構３５のリングギヤ３７に連結されるカウンタドライブギヤ４１と、自動変速機２５の入力軸２６と平行に延在するカウンタシャフト４２に固定されると共にカウンタドライブギヤ４１に噛合するカウンタドリブンギヤ４３と、当該カウンタドリブンギヤ４３から軸方向に離間するようにカウンタシャフト４２に一体に成形（あるいは固定）されたドライブピニオンギヤ（ファイナルドライブギヤ）４４と、ドライブピニオンギヤ４４に噛合すると共にデファレンシャルギヤ５０に連結されるデフリングギヤ（ファイナルドリブンギヤ）４５とを有する。

クラッチＣ３は、図１〜図３に示すように、ドラム部材６０の内側に取り付けられた複数の内摩擦部材６９と第１遊星歯車機構のリングギヤ３２に連結された連結部材８０の外側に取り付けられた複数の外摩擦部材６８とを有する。また、ブレーキＢ１は、トランスミッションケース２２に連結された図示しない保持部材の内側に取り付けられた複数の内摩擦部材７９とドラム部材６０に嵌め込まれてドラム部材６０と一体回転するハブ部材７０の外側に取り付けられた複数の外摩擦部材７８とを有する。なお、ドラム部材６０は、クラッチＣ４の複数の外摩擦部材が取り付けられた取付部材８２が連結されており、連結部材８０には、クラッチＣ１の複数の内摩擦部材も取り付けられている。なお、取付部材８２は、サンギヤ３１に一体回転するように取り付けられて入力軸２６に対してベアリングを介して回転支持された第１回転部材８４に対して更にベアリングを介して回転支持された第２回転部材８６に一体回転するように取り付けられている。したがって、ドラム部材６０は、入力軸２６に対して取付部材８２，第２回転部材８６，第１回転部材８４を介して芯出しがなされていることになる。

図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面の一部を示す部分断面図であり、図５は、図４の破線の円部分を拡大して示す拡大説明図である。ドラム部材６０は、アルミニウム鋳造により全体として略円筒形状に形成されており、その開口端を含む開口端部６１の内周側には、型抜き用の抜き勾配を有する複数の歯６３による穴スプラインが形成されている。ハブ部材７０は、鉄材のプレス加工により略円筒形状に形成されており、その開口端を含む挿入端部７１の外周側にはドラム部材６０の開口端部６１に形成された穴スプラインにスプライン嵌合可能な複数の歯７３による軸スプラインが形成されている。この軸スプラインを構成する複数の歯７３の歯底（隣接する歯の間、小径部）は、一定数（５や７など）の底部に突起がない突起無し歯底７４と１つの底部の突起がある突起有り歯底７５とが順に繰り返すように、即ち、一定数の突起無し歯底７４毎に１つの突起有り歯底７５となるように形成されている。突起有り歯底７５は、図５に示すように、底部の両隅７５ｂを除く中央部に外周側に凸の突起部７５ａとして形成されている。また、ハブ部材７０の挿入端部７１より胴側（図３中左側）の取付部７２には、挿入端部７１から連続すると共に複数の歯７３および突起無し歯底７４だけによる軸スプラインが形成されており、複数の外摩擦部材７８がスプライン嵌合により取り付けられている。

次に、ドラム部材６０とハブ部材７０との組み付けの様子について説明する。まず、ハブ部材７０の取付部７２に複数の外摩擦部材７８を歯面嵌合によるスプライン嵌合として組み付ける。ここで、ハブ部材７０の取付部７２への複数の外摩擦部材７８の取り付けは歯面嵌合によるが、突起有り歯底７５は挿入端部７１のスプラインにのみ形成されているだけで取付部７２のスプラインには形成されていないから、従来どおりの歯面嵌合による取り付けを行なうことができる。続いて、ドラム部材６０の開口端部６１の穴スプラインにハブ部材７０の挿入端部７１の軸スプラインを挿入する。ドラム部材６０の開口端部６１には、上述したように、抜き勾配を有する穴スプラインとして形成されているから、穴スプラインに軸スプラインを挿入すると、軸スプラインの突起有り歯底７５の突起部７５ａが穴スプラインの歯６３の歯先に当接し、突起付き小径嵌合によるスプライン嵌合を形成する。

図４，図５に示すように、この突起付き小径嵌合によるスプライン嵌合では、軸スプラインの歯７３の歯先の肩が穴スプラインの歯底６４の隅に当接したり穴スプラインの歯６３の歯先の肩が軸スプラインの突起無し歯底７４の隅に当接することなく、軸スプラインの一定数の突起無し歯底７４毎に形成された突起有り歯底７５の突起部７５ａが穴スプラインの歯６３の歯先に当接する。このため、ドラム部材６０に対してハブ部材７０の芯出しを精度よく確保することができる。一方、ドラム部材６０は、上述したように、取付部材８２や第２回転部材８６，第１回転部材８４を介して入力軸２６に対して芯出しが行なわれているから、ハブ部材７０は、ドラム部材６０を介して入力軸２６に対する芯出しが行なわれることになり、ハブ部材７０のより正確な芯出しを確保することができる。また、こうした突起付き小径嵌合では、回転トルクに対しては、回転によりドラム部材６０の穴スプラインの複数の歯６３の一方の側面とこの側面に対向するハブ部材７０の軸スプラインの複数の歯７３の側面とが当接してトルク伝達を行なう。したがって、回転トルクに対しては十分な接触面積を確保することができる。

以上説明した本実施形態の動力伝達装置２０では、ドラム部材６０をアルミニウム鋳造により開口端部６１の内周側に抜き勾配のある穴スプラインを有するように形成し、ハブ部材７０を鉄材のプレス加工により挿入端部７１の外周側にドラム部材６０の開口端部６１に形成された穴スプラインにスプライン嵌合可能な軸スプラインであって一定数の突起無し歯底７４毎に１つの突起有り歯底７５となる軸スプラインを有するように形成し、穴スプラインと軸スプラインとを突起付き小径嵌合によるスプライン嵌合として連結する。突起付き小径嵌合によるスプライン嵌合では、軸スプラインの歯７３の歯先の肩が穴スプラインの歯底６４の隅に当接したり穴スプラインの歯６３の歯先の肩が軸スプラインの突起無し歯底７４の隅に当接することなく、軸スプラインの突起有り歯底７５の突起部７５ａが穴スプラインの歯６３の歯先に当接するから、ドラム部材６０に対してハブ部材７０の芯出しの精度を確保することができる。しかも、ドラム部材６０は取付部材８２を介して入力軸２６に対する芯出しが行なわれているから、ハブ部材７０の入力軸２６に対する芯出しの精度を確保することができる。また、突起付き小径嵌合では、回転トルクに対しては、回転によりドラム部材６０の穴スプラインの複数の歯６３の一方の側面とこの側面に対向するハブ部材７０の軸スプラインの複数の歯７３の側面とが当接してトルク伝達を行なうから、回転トルクに対して十分な接触面積を確保することができる。これらの結果、嵌合後の回転トルクに対して十分な接触面積を確保しながら、回転軸の芯出しの精度を確保することができる。もとより、ドラム部材６０をアルミニウム鋳造により形成するから、鉄材を用いて形成する場合に比して軽量化を図ることができる。

本実施形態の動力伝達装置２０では、略円筒形状のドラム部材６０をアルミニウム鋳造により形成すると共に略円筒形状のハブ部材７０を鉄材のプレス加工により形成するものとしたが、ドラム部材をアルミニウム合金やアルミニウム以外の金属材料による鋳造により形成するものとしてもよい。

本実施形態の動力伝達装置２０では、ハブ部材７０の挿入端部７１を一定数の突起無し歯底７４毎に１つの突起有り歯底７５となるスプライン軸を有するように形成するものとしたが、芯出し（位置決め）ができればよいから、突起有り歯底７５は挿入端部７１の外周のうちの１８０度を超える範囲に亘って少なくとも３つ以上形成されていればよい。

本実施形態の動力伝達装置２０では、突起有り歯底７５を、底部の両隅７５ｂを除く中央部に外周側に凸の突起部７５ａを形成することにより構成したが、底部の両隅７５ｂを除く中央部の一部のみが外周側に凸の突起部となるよう形成することにより構成するものとしてもよい。

本実施形態の動力伝達装置２０では、クラッチＣ３を構成するドラム部材６０とブレーキＢ１を構成するハブ部材７０とのスプライン嵌合に軸スプラインの歯底に突起有り歯底を用いた小径嵌合を適用するものとしたが、鋳造により略円筒形状に形成される第１円筒部材とプレス加工により略円筒形状に形成される第２円筒部材のスプライン嵌合に軸スプラインの歯底に突起有り歯底を用いた小径嵌合を適用するものであれば第１円筒部材や第２円筒部材は如何なる円筒部材であっても構わない。この場合、第１円筒部材の芯出しは、入力軸や出力軸などの中心軸にベアリングを介して回転支持したり、中心軸にベアリングを介して回転支持された回転体に対して更にベアリングを介して回転支持したり、中心軸に固定したり、ケース上のベアリングを介して回転支持するなど種々の手法を用いることができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の動力伝達装置において、前記挿入端部には、前記挿入端部の外周のうちの１８０度を超える範囲に亘って少なくとも３つの突起有り歯底が形成されているものとすることもできる。こうすれば、第２円筒部材の芯出しを容易に行なうことができる。

本発明の動力伝達装置において、前記第２円筒部材の前記挿入端部より他端部側の取付部には、前記挿入端部から連続すると共に突起のない歯底からなる軸スプラインが形成されており、前記取付部の外周側には、前記軸スプラインに対して歯面嵌合により複数の摩擦部材が取り付けられているものとすることもできる。こうすれば、従前通り、複数の摩擦部材の取付部への取り付けを歯面嵌合によるスプライン嵌合によって行なうことができる。

本発明は、動力伝達装置の製造産業等において利用可能である。

２０動力伝達装置、２２トランスミッションケース、２３発進装置、２３ｃロックアップクラッチ、２３ｄダンパ機構、２３ｏワンウェイクラッチ、２３ｐポンプインペラ、２３ｓステータ、２３ｔタービンランナ、２４オイルポンプ、２５自動変速機、２６入力軸、３０第１遊星歯車機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３３ａ，３３ｂピニオンギヤ、３４プラネタリキャリヤ、３５第２遊星歯車機構、３６ａ第１サンギヤ、３６ｂ第２サンギヤ、３７リングギヤ、３８ａショートピニオンギヤ、３８ｂロングピニオンギヤ、３９プラネタリキャリヤ、４０ギヤ機構、４１カウンタドライブギヤ、４２カウンタシャフト、４３カウンタドリブンギヤ、４４ドライブピニオンギヤ、４５デフリングギヤ、５０デファレンシャルギヤ、６０ドラム部材、６１開口端部、６３歯、６４歯底、６８外摩擦部材、６９内摩擦部材、７０ハブ部材、７１挿入端部、７２取付部、７３歯、７４突起無し歯底、７５突起有り歯底、７５ａ突起部、７５ｂ隅、７８外摩擦部材、７９内摩擦部材、８０連続部材、８２取付部材、８４第１回転部材、８６第２回転部材、１６０穴スプライン、１６３歯、１７０軸スプライン、１７３歯、Ｂ１，Ｂ２ブレーキ、Ｃ１〜Ｃ４クラッチ、Ｆ１ワンウェイクラッチ。

Claims

遊星歯車機構と摩擦係合要素とを含む変速機を備える動力伝達装置において、
鋳造により略円筒形状に形成され、軸方向に一方に開口した開口端部を有し、回転軸の芯出しがなされた第１円筒部材と、
プレス加工により略円筒形状に形成され、前記開口端部に嵌挿される挿入端部を有する第２円筒部材と、
を備え、
前記開口端部は、穴スプラインが形成されており、
前記挿入端部は、前記穴スプラインとスプライン嵌合可能な軸スプラインが形成されており、更に、前記軸スプラインの歯底のうちの前記挿入端部の外周のうちの１８０度を超える範囲に亘って少なくとも３つの歯底は、該歯底の両隅を除く中央部の少なくとも一部に外周側に凸の突起を有する突起有り歯底として形成されている、
ことを特徴とする動力伝達装置。
請求項１記載の動力伝達装置であって、
前記第２円筒部材の前記挿入端部より他端部側の取付部には、前記挿入端部から連続すると共に突起のない歯底からなる軸スプラインが形成されており、
前記取付部の外周側には、前記軸スプラインに対して歯面嵌合により複数の摩擦部材が取り付けられている、
動力伝達装置。