JP2005155865A - コネクティングシェルの結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸方向位置決めの切り欠き部凹部の応力集中を緩和して板厚を薄くし、軽量な回転部分の結合構造を提供する。
【解決手段】 コネクティングシェル２０の噛み合わせ構造において、ドラム１０の切り欠き溝は、ドラム１０の軸方向の位置を決める位置決め溝である第１溝１１と、回転方向のトルク伝達を受け持つトルク伝達溝である第２溝１２を有することとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動変速機のドラムにコネクティングシェルを連結して一体に回転させる、コネクティングシェルの結合構造の技術分野に属する。

従来、自動変速機において、ドラムとコネクティングシェルを、噛み合わせ構造を用いて連結し一体となって回転させている。この噛み合わせ構造は、ドラムの外周の端部を等間隔で軸方向に切り欠いて設けられた多数の切り欠き溝と、コネクティングシェルの円周端部を切り欠いて設けられた切り欠き凸部を噛み合わせて結合する構造となっている。

この構造では、ドラムの切り欠き溝とコネクティングシェルの切り欠き凸部の接触面で軸方向および回転方向のトルクを伝達するため、接触面積が不足し座屈変形や圧縮変形のおそれがあった。

よって、この問題を解決するため、従来の自動変速機におけるコネクティングシェルの結合構造においては、噛み合わせ部分の接触面積を大きくするため、ドラムとコネクティングシェルの接触部分の一方または両方の肉厚を増すことにより、接触面積を増大させ、座屈変形等を防止している（例えば、特許文献1参照。）。
特開平８−１００８４５号公報

上記従来技術にあっては、ドラムの全切り欠き部で軸方向および回転方向のトルクを伝達するため、ドラムの全切り欠き部の凹部に軸方向位置決めのストレート面が設けられている。このストレート面確保のため切り欠き部根元の凹部の加工代を小さくする必要があった。しかしながら、加工代を小さくすると切り欠き部根元に応力集中が発生し耐久性が低下するおそれがある。よって、強度確保のために結合部全体の板厚を上げる必要があり、軽量化の妨げとなっていた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コストアップを招くことなく、更に耐久性の向上を図ることが可能なコネクティングシェルの結合構造を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本願発明では、コネクティングシェルの結合構造において、ドラムの切り欠き溝は、ドラムの軸方向の位置を決める位置決め溝と、回転方向のトルク伝達を受け持つトルク伝達溝を有することとした。

よって、本発明にあっては、結合部において軸方向位置決めと回転方向トルクをそれぞれ別の部位で分担して受け持つことにより、軸方向位置決め溝にかかる応力集中を緩和することで部材を薄肉化でき、耐久性の向上を図りつつ、軽量な結合構造を提供することが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の全体構成を表す概略図である。エンジン１から出力された回転は、エンジン出力軸E1を介してトルクコンバータ２に入力され、トルク増大された回転は、入力軸Inputを介して変速機構部に入力される。トルクコンバータ２はロックアップクラッチ機構を備えており、トルクの伝達効率が低下すると、エンジン出力軸E1と入力軸Inputを直結する。

変速機構部は、第１遊星ギヤG1と遊星ギヤセットGSとから構成され、入力軸Inputから入力された回転を出力ギヤOutputから出力する。

第１遊星ギヤG1は、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、両ギヤS1,R1に噛み合う第１ピニオンP1を支持する第１キャリヤC1と、を有する減速装置としてのシングルピニオン型遊星ギヤである。

遊星ギヤセットGSは、第２遊星ギヤG2及び第３遊星ギヤG3から構成されている。
第２遊星ギヤG2は、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、両ギヤS2,R2に噛み合う第２ピニオンP2を支持する第２キャリヤC2と、を有するシングルピニオン型遊星ギヤである。
第３遊星ギヤＧ３は、第３サンギヤS3及び第４サンギヤS4と、第３及び第４サンギヤS3，S4の各々に噛み合う第３ピニオンP3と、この第３ピニオンP3を支持する軸方向の第３キャリヤC3と、該第３キャリヤC3に接続され、両サンギヤS3，S4の間に配置されるセンターメンバCMと、第３ピニオンP3に噛み合う１つの第３リングギヤR3と、を有するダブルサンギヤ型遊星ギヤである。なお、センターメンバCMは、第３キャリヤC3の円周上に隣接する複数の第３ピニオンP3との空間位置において、第３キャリヤC3に結合されている。

入力軸Inputは、第１リングギヤR1に連結され、駆動源であるエンジン１からの回転駆動力を、トルクコンバータ２を介して入力する。

出力ギヤOutputは、第２キャリヤC2に連結され、出力回転駆動力を図外のファイナルギヤ等を介して駆動輪に伝達する。

第２サンギヤS2と第３サンギヤS3とは第１連結メンバM1により一体的に連結されている。第２キャリヤC2と第３リングギヤR3とは第２連結メンバM2により一体的に連結されている。

ロークラッチL/Cは、第１キャリヤC1と第２リングギヤR2とを選択的に断接する。3-5リバースクラッチ3-5R/Cは、第１キャリヤC1と第２サンギヤS2とを選択的に断接する。ハイクラッチH/Cは、入力軸InputとセンターメンバCMとを選択的に断接する。

ローリバースブレーキL&R/Bは、第３キャリヤC3の回転を選択的に停止させる。2-6ブレーキ2-6/Bは、第４サンギヤS4の回転を選択的に停止させる。

前記各クラッチL/C，3-5R/C，H/C及び各ブレーキL&R/B，2-6/Bには、図２の締結作動表に示すように、前進６速後退１速の各変速段にて締結圧（○印）や解放圧（無印）を作り出す図外の変速油圧制御装置が接続されている。なお、変速油圧制御装置としては、油圧制御タイプ，電子制御タイプ，油圧＋電子制御タイプ等が採用される。

図３は実施例１の自動変速機における前進６速後退１速の各変速段でのメンバの回転停止状態を示す共線図である。図２に示す締結作動表に従って、１速〜６速及び後退１速を達成する。

図４は、自動変速機の全体構成の断面図である。
第１遊星ギヤG1の第１キャリヤC1は回転軸９に接続され、回転軸９の外周側端にはクラッチドラム３が接続されている。

ドラム１０は出力ギヤOutputに連結され、さらにコネクティングシェル２０と噛み合わせにより結合している。

コネクティングシェル２０は、第３遊星ギヤG3の第３リングギヤR3に溶接により接続し、第３リングギヤR3は、第２連結メンバM2に溶接により接続されている。

クラッチドラム３には、ロークラッチL/Cのドライブ側クラッチプレートとスプライン嵌合する第１スプライン部３ａと、3-5リバースクラッチ3-5R/Cのドライブ側クラッチプレートとスプライン嵌合する第２スプライン部３ｂが設けられている。

クラッチドラム３の内部には第1ピストン４が設けられ、この第1ピストン４のロークラッチL/C側端部にはロークラッチL/Cを押圧する押圧部４ａが設けられている。

ロークラッチL/Cのドリブン側クラッチプレートには第1クラッチハブ６がスプライン嵌合して設けられ、第１クラッチハブ６は径方向に延在された支持部材５により支持されている。

支持部材５はスラストベアリングを介して第２遊星ギヤG2の第２キャリヤC2および第２クラッチハブ７と相対回転可能に狭持されている。

3-5リバースクラッチ3-5R/Cは第２クラッチハブ７とスプライン嵌合し、第２ピストン８により押圧される。第２クラッチハブ７は第１メンバＭ１と接続されている。

図５は、ドラム１０の詳細図である。
ドラム１０の図中左端部には、ドラム１０の軸方向の位置決めを行う第1溝１１と、ドラム１０の回転トルクをコネクティングシェル２０に伝達する第２溝１２が設けられている。

第1溝１１の凹部には位置決めのためのストレート面１１ａが設けられており、第１溝１１の凹部には、ストレート面１１ａを加工する際に必要な加工代１１ｃが設けられ、Ｒを形成している。なお、Ｒの詳細については後述する。

第２溝１２の溝側面にはトルクを伝達する面である第２溝側面１２ａが設けられており、第２溝１２の凹部である第２溝凹部１２ｂにはＲが設けられている。

第1溝１１の側面である第1溝側面１１ｂはトルク伝達に関与せず、第1溝１１の溝数は第２溝１２の溝数よりも少ない。

ドラム１０の軸方向端部の溝には、軸方向にかかる力を均等に分担するため、第１溝１１を１溝備え、第２溝１２を複数備えた構成を一組として、等間隔で配置されている。

尚、第一溝１１の一組とは、複数の第１溝１１を１組とし、１組ずつ等間隔で配置してもよい。

図６は、コネクティングシェル２０の詳細図である。
コネクティングシェル２０は中空円板状のプレートであり、外周部に凸部２１が設けられている。凸部２１は全て均等な幅となるよう設けられている。

凸部２１の溝側面である凸部側面２１ａは前記ドラム１０の第２溝１２における第２溝側面１２ａと面接触する。凸部２１におけるドラム１０側の側面には、ドラム１０側に設けられたストレート面１１ａと面接触する軸方向支持部２１ｂが設けられている。この軸方向支持部２１ｂの数はドラム１０における第1溝１１の数と対応する。

図７は、ドラム１０とコネクティングシェル２０を噛み合わせる際の斜視図である。
上述のように、ドラム１０は円筒状構造の一方の端部に切り欠きを設けて第１溝１１および第２溝１２を設けており、コネクティングシェル２０は外周に切り欠きを設けて切り欠き凸部２１を設けている。この凸部２１を前記ドラム１０の第1溝１１、第２溝１２に噛み合わせて結合する。

尚、ドラム１０とコネクティングシェル２０の結合部には特にスナップリング等を設けていない。これは、第３リングギヤR3にかかるスラスト力が出力ギヤOutput側に作用するからであるが、特に限定しない。

図８は、結合部におけるドラム１０における第１溝１１とコネクティングシェル２０における凸部２１の詳細図である。
ドラム１０の第１溝１１において、位置決めのストレート面１１ａとコネクティングシェル２０の軸方向支持部２１ｂが面接触する。

ドラム１０における第1溝１１の溝幅はコネクティングシェル２０の凸部２１の幅よりも広く設けられているため、噛み合わせ時にドラム１０の第1溝側面１１ｂとコネクティングシェル２０の切り欠き凸部側面２１ａと接触することはない。

ストレート面１１ａはドラム１０の軸方向の位置決めを行うため、相応の精度が要求される。そのため、加工に際して加工代１１ｃを設け、それに伴って加工代１１ｃにはＲが設けられている。

上述のように第１溝１１の溝幅を広げた場合、第１溝１１における加工代１１ｃのＲは、溝幅を広げなかった場合の加工代１１ｃのｒよりも大きくなる。そのため、第１溝１１の溝幅を広げておけば、広げなかった場合と比べ、軸方向、及び隣接する第２溝１２を介して伝わる回転方向の力が第１溝１１にかかる際に、加工代１１ｃに発生する応力集中が緩和される。

図９は、結合部におけるドラム１０の第２溝１２とコネクティングシェル２０の凸部２１の詳細図である。
ドラム１０の第２溝１２の溝幅はコネクティングシェル２０の凸部２１の幅とほぼ同じく設けられているため、噛み合わせ時においては、ドラム１０の第２溝側面１２ａとコネクティングシェル２０の凸部側面２１ａは互いに面接触する。

回転トルクの伝達に関しては、ドラム１０とコネクティングシェル２０は第２溝側面１２ａと凸部側面２１ａでのみ面接触していればよく、第２溝凹部の形状は問わない。そのため第２溝１２凹部１２ｂにおいては、強度確保のため凹部全体に渡ってＲを設け、溝底部に近づくに従って幅が狭くなるよう設けられている。そのため、凸部２１は第２溝凹部１２ｂのＲ部分に入り込むことはない。
よって、凸部２１は回転方向トルクのみを伝達し、軸方向の力が加わることはない。

次に、作用を説明する。
図８において、ドラム１０の位置決めのストレート面１１ａとコネクティングシェル２０の軸方向支持部２１ｂが面接触しており、これによりドラム１０の軸方向の位置決めを行う。

第1溝１１の溝幅は第２溝１２よりも広く設けられているため、ドラム１０の第1溝側面１１ｂはコネクティングシェル２０の凸部側面２１ａとは接触しない。そのため、ドラム１０における第1溝１１は軸方向の位置決めのみを行い、回転方向トルクを負担することはない。

また、第１溝１１の溝幅を広く設けたことにより、広く設けない場合と比べ、第１溝１１における加工代１１ｃのＲを大きくできるため、加工代１１ｃにかかる応力集中が緩和され、第１溝１１へのストレスが減少する。

よって、加工代にかかるストレスが減少し、第１溝１１の肉厚を薄くして軽量化を図ることが可能となる。

また、自動変速機においては、トルク伝達は回転方向が中心であり、軸方向位置決めの第１溝１１には回転方向ほどの力がかからない。

そのため、ドラム１０の軸方向の位置決めに耐えうる強度が確保できれば、第１溝１１の溝数はできるだけ少なくし、回転トルクを受け持つ第２溝１２の溝数を増やすほうが結合部分の強度向上には有効であり、コスト削減にもつながる。よって、軸方向第1溝１１の溝数を第２溝１２の溝数よりも少なくしている。

図９において、ドラム１０の第２溝側面１２ａとコネクティングシェル２０の凸部側面２１ａが面接触しており、これによりドラム１０の回転方向トルクをコネクティングシェル２０に伝達する。

また、ドラム１０の第２溝側面１２ａとコネクティングシェル２０の凸部側面２１ａは、互いに回転方向にのみ面接触している。そのため、コネクティングシェル２０の凸部２１はドラム１０の第２溝凹部１２ｂに接触することがなく、ドラム１０における第２溝１２は回転方向トルクの伝達のみを行い、軸方向の位置決めを行うことはない。

さらに、第２溝凹部１２ｂは凹部全体に渡ってＲを設けているため、回転トルク伝達に伴って凹部に発生する応力集中を緩和できる。

よって、第２溝１２においては軸方向のストレスを負担することがなく、また第２溝凹部１２ｂに設けられたＲによって、回転方向に大きなトルクがかかる第２溝１２のストレスを緩和できるため、肉厚を薄くしても強度を確保することができる。

以上の作用から、自動変速機のコネクティングシェル２０の結合構造において、軸方向位置決めと回転トルクの伝達をそれぞれ別の部位で受け持つことにより、強度を確保しつつ薄い部材を用いることができ、結合部の軽量化が可能となる。さらに軸方向位置決めのストレート面１１ａの数を減らすことができ、コスト削減にも資する。

次に効果を説明する。
実施例１のコネクティングシェルの結合構造にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。

(1) ドラムの軸方向の位置を決める第１溝１１と、回転方向のトルク伝達を受け持つ第２溝１２を設けたことにより、軸方向の力と回転トルクの伝達をそれぞれ別の部位に負担させることができるため、結合部材の各部位にかかるストレスを軽減でき、部材を薄くすることが可能となる。よって、軽量な結合部を提供することができる（請求項１に対応）。

(2) ドラム１０側の第２溝側面１２ａ、およびコネクティングシェル２０側の凸部側面２１ａを回転トルク伝達面とし、第２溝１２と凸部２１はこのトルク伝達面でのみ接触し、もって回転トルクのみを受け持つため、軸方向の力の負担から解放される。また、軸方向の力を受け持たないことで、第２溝凹部１２ｂの凹部を全てＲとし、回転トルク伝達に伴う応力集中を緩和することができる。これによりトルク伝達部にかかるストレスが緩和されて耐久性が向上し、トルク伝達部をより薄くしても耐久性は保たれる。よってトルク伝達部の薄肉化が可能となり、軽量な結合部を提供することができる(請求項２に対応）。

(3) 軸方向位置決め溝である第１溝１１の溝幅を拡大したことにより、第１溝１１はコネクティングシェル２０の凸部側面２１ａと接触せず、ストレート面１１ａにおいて軸方向のみの力を受け持つことになるため、第１溝１１は回転方向トルクの負担から解放される。また、溝幅の拡大に伴って加工代１１ｃのＲも拡大し、加工代１１ｃにかかる応力集中も軽減されるため、耐久性の向上が可能となる。また、第１溝１１をより薄肉化できるため、結合部の軽量化が可能となる。また、第１溝１１が負担するストレスが緩和されることにより、軸方向位置決め溝である第１溝１１の溝数を減らすことができるため、ストレート面を持つ軸方向位置決め部を減少させてコスト削減を図ることが可能となる（請求項３に対応）。

(4) 軸方向位置決め溝である第１溝１１の数よりも、回転方向トルク伝達溝である第２溝１２の数を多く設けた。すなわち、トルク伝達が行われる回転方向の結合部を増加させることで、一カ所の第２溝１２が分担するトルクを低減することが可能となり、結合部分の肉厚増大や補強部材の追加を回避できる。また、ストレート面を持つ軸方向位置決め部の数の減少により、コスト削減を図ることが可能となる（請求項４に対応。）。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

実施例１の自動変速機の全体構成を表す概略図である。 実施例１の自動変速機の各変速段における締結作動表である。 実施例１の自動変速機の各変速段における共線図である。 実施例１の自動変速機の全体構成の拡大断面図である。 実施例１のドラムの詳細図である。 実施例１のコネクティングシェルの詳細図である。 実施例１のドラムとコネクティングシェルを噛み合わせる際の斜視図である。 実施例１のドラムとコネクティングシェルの噛み合わせ部における位置決め部の詳細図である。 実施例１のドラムとコネクティングシェルの噛み合わせ部における回転方向トルク伝達部の詳細図である。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ クラッチドラム
３ａ 第１スプライン部
３ｂ 第２スプライン部
４ 第１ピストン
４ａ 押圧部
５ 支持部材
６ 第１クラッチハブ
７ 第２クラッチハブ
８ 第２ピストン
９ 回転軸
１０ ドラム
１１ 第１溝
１１ａ ストレート面
１１ｂ 第１溝側面
１１ｃ 加工代
１２ 第２溝
１２ａ 第２溝側面
１２ｂ 第２溝凹部
２０ コネクティングシェル
２１ 凸部
２１ａ 凸部側面
２１ｂ 軸方向支持部

Claims (4)

1. 円筒状の外周の端部を軸方向に切り欠いて多数の切り欠き溝を設けたドラムと、
   円周部分を放射方向に切り欠いて多数の切り欠き凸部を設け、前記ドラムと結合するコネクティングシェルと、
   前記切り欠き溝に前記切り欠き凸部を噛み合わせたコネクティングシェルの結合構造において、
   前記切り欠き溝は、前記ドラムの軸方向の位置を決める位置決め溝と、回転方向のトルク伝達を受け持つトルク伝達溝を有することを特徴とするコネクティングシェルの結合構造。
2. 請求項１に記載のコネクティングシェルの結合構造において、
   前記トルク伝達溝と前記切り欠き凸部の円周方向の側面にトルク伝達面を設け、
   前記トルク伝達溝と前記切り欠き凸部は、このトルク伝達面でのみ接触することを特徴とするコネクティングシェルの結合構造。
3. 請求項１に記載のコネクティングシェルの結合構造において、
   前記位置決め溝の溝幅は、前記切り欠き凸部の幅よりも広く設けていることを特徴とするコネクティングシェルの結合構造。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコネクティングシェルの結合構造において、
   前記位置決め溝の数よりも前記トルク伝達溝の数を多く設けたことを特徴とするコネクティングシェルの結合構造。

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