JP2008164099A - 遊星歯車装置および自動変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラネタリキャリアの回転が停止し、プラネタリシャフトが回転する状態において、回転中心軸からプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部まで潤滑油を確実に導入するようにして、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギア、サンギアおよびリングギアが磨耗するのを防止することができる遊星歯車装置を提供すること。
【解決手段】プラネタリギアPG2を回転自在に支持するプラネタリシャフト34を、外周部にニードルベアリング35が取付けられた軸受部38と、外周部が多角形に形成された多角形部39とから構成することにより、多角形部39の外周部とプラネタリギアPG2の内周部に画成される空間をプラネタリシャフト34の周方向を沿って複数の空間40に区画し、軸方向油路34aに連通する放射方向油路34bを多角形部39に形成するとともに、プラネタリギアPG2に形成された放射方向油路37の入口を多角形部39に対向するように開口する。
【選択図】図4

Description

本発明は、遊星歯車装置および自動変速機に関し、特に、車両の自動変速機に設けられたプラネタリキャリアの回転停止時におけるプラネタリギアの周辺の潤滑性能を良好に行うことができる遊星歯車装置および自動変速機に関する。
一般に、車両の自動変速機にあっては、回転中心軸回りに回転するサンギアとサンギアの放射方向外方に設けられたリングギアとの間に介装されてリングギアとサンギアに噛合するプラネタリギアと、プラネタリギアを軸受部材を介して回転自在に支持するプラネタリシャフトを有し、回転中心軸回りに回転するプラネタリキャリアとを有する遊星歯車装置を備えている。
この遊星歯車装置は、各ギアの噛合部の潤滑を行うようにして各ギアの耐久性が低下するのを防止しつつ、各ギアを円滑に回転させる必要があり、従来から潤滑を良好に行うための種々の工夫がなされている。
図12(a)(b)は従来の遊星歯車装置の潤滑構造を示す図である(例えば、特許文献1参照)。図12(a)において、エンジンに連結される回転中心軸1回りに回転するプラネタリキャリア2は、回転中心軸1の軸方向に直角な一対の円環形状の側壁面2a、2bを備えており、この側壁面2a、2bに回転中心軸1の軸方向と平行にプラネタリシャフト3が設けられている。
このプラネタリシャフト3にはニードルベアリング4を介してプラネタリギア5が回転自在に支持されており、このプラネタリギア5は回転中心軸1の外周部に取付けられたサンギア6およびプラネタリギア5の放射方向外周部に設けられたリングギア7の間に介装され、サンギア6の外周部およびリングギア7の内周部に噛合している。
また、プラネタリシャフト3の内部には軸方向に沿って軸方向油路8が形成されており、この軸方向油路8はプラネタリシャフト3の放射方向に延在する貫通穴9を介してプラネタリシャフト3の外周部とプラネタリギア5の内周部の間の空間に連通している。この軸方向油路8に導入された潤滑油は貫通穴9を通してニードルベアリング4、さらにはプラネタリギア5とリングギア7の噛合部に供給されるようになっている。
また、側壁面2aには導入プレート10が一体的に設けられており、この導入プレート10は軸方向油路8に潤滑油を導入するようになっている。
導入プレート10は板状の円環形状をしており、回転中心軸1の軸方向と同心に側壁面2aに密着して取り付けられているとともに、その側壁面2aとの間に導入油路11を形成しており、導入油路11は、図12(b)に示すように導入プレート10に設けられた溝によって構成され、軸方向油路8の開口部を通って外周側および内周側の両方向に斜めに直線状に延び出す中間油路12と、中間油路12の外周側端部から鋭角に回曲する第1回曲部13を経て内周側へ直線状に延び出し、軸方向油路8よりも内周側で開口している第1導入部14と、中間油路12の内周側端部から鋭角に回曲する第2回曲部15を経て外周側に直線状に延び出し、軸方向油路8よりも外周側で開口している第2導入部16とを有して全体として略S字形状をしている。
このような構成を導入油路11にあっては、プラネタリキャリア2が回転駆動される変速段では、遠心力で外周側に流動する潤滑油が、内周側に向かって開口している第1導入部14内に流入するとともに第1回曲部13で受け止められ、中間油路12から軸方向油路8に導入されて貫通穴9から流出させられることにより、ニードルベアリング4やプラネタリギア5とリングギア7の噛合部が潤滑されるようになっている。
この潤滑油は、例えば、回転中心軸1の軸方向油路にオイルポンプから潤滑油を供給し、回転中心軸1の回転に伴う遠心力と、プラネタリキャリア2の回転に伴って発生する遠心力によって回転中心軸1から外周側に流動させられる。
また、プラネタリキャリア2の回転が停止される変速段では、自重で流下する潤滑油が第1導入部14または第2導入部16内に流入し、中間油路12から軸方向油路8内に導入されて貫通穴9から流出させられることにより、ニードルベアリング4やプラネタリギア5およびリングギア7の噛合部が潤滑される。
すなわち、回転中心軸1の上方で停止させられたプラネタリギア5については、自重で流下する潤滑油が上向きに開口している第2導入部16内に流入させられるとともに、第2回曲部15で受け止められ、中間油路12から軸方向油路8内に導入されることによって潤滑される一方、回転中心軸1の下方で停止させられたプラネタリギア5については、自重で流下する潤滑油が上向きに開口している第1導入部14内に流入させられるとともに、第1回曲部13で受け止められ、中間油路12から軸方向油路8に導入されることによって潤滑される。
特開2004−270736号公報
しかしながら、このような従来の遊星歯車装置の潤滑構造にあっては、導入プレート10を利用することにより、プラネタリキャリア2の非回転時に自重で流下する潤滑油を第1導入部14または第2導入部16内に流入し、中間油路12から軸方向油路8内に導入した後に貫通穴9から流出させるようにしているが、プラネタリギア5からプラネタリギア5とリングギア7の噛合部にまで十分に潤滑油を供給することが困難であった。
すなわち、貫通穴9は、プラネタリシャフト3の放射方向に延在する構成となっているため、軸方向油路8からプラネタリキャリア2の非回転時に自重で流下する潤滑油を利用するだけでは、軸方向油路8から貫通穴9を通してプラネタリギア5の放射外方に設けられたプラネタリギア5とリングギア7の噛合部まで十分に潤滑油を導入することができないおそれがあり、未だ改良の余地がある。
また、プラネタリギア5とサンギア6の噛合部を潤滑するには、回転中心軸1の遠心力とサンギア6の回転に伴う遠心力によって、回転中心軸1からサンギア6の放射方向に設けられた油路を介してプラネタリギア5とサンギア6の噛合部に潤滑油を供給することが考えられる。
このように多くの潤滑油の導入用の油路を遊星歯車装置に設けると、複数の油路に潤滑油を導入するために、オイルポンプから油路毎に導入される潤滑油の圧力が低くなってしまう。このため、軸方向油路8から貫通穴9を通してプラネタリギア5の放射外方に設けられたプラネタリギア5とリングギア7の噛合部まで十分に潤滑油を供給することがさらに困難なものとなってしまう。この結果、プラネタリギア5やサンギア6が早期に磨耗してしまうおそれがある。
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、プラネタリキャリアの回転が停止し、プラネタリシャフトが回転する状態において、回転中心軸からプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部まで潤滑油を確実に導入するようにして、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギア、サンギアおよびリングギアが磨耗するのを防止することができる遊星歯車装置および自動変速機を提供することを目的とする。
本発明に係る遊星歯車装置は、(1)回転中心軸回りに回転するサンギアと前記サンギアの放射方向外方に設けられたリングギアとの間に介装され、前記サンギアおよび前記リングギアに噛合する少なくとも1つ以上のプラネタリギアと、前記回転中心軸の延在方向と略平行に延在するとともに、前記プラネタリギアを軸受部材を介して回転自在に支持する少なくとも1つ以上のプラネタリシャフトを有し、前記回転中心軸回りに回転するプラネタリキャリアとを備え、前記プラネタリシャフトが、軸方向に沿って延在し、前記回転中心軸から潤滑油が導入される第1の導入路および前記第1の導入路から前記プラネタリシャフトの放射外方に延在し、前記第1の導入路から導入された潤滑油を前記プラネタリシャフトの外周部と前記プラネタリギアの内周部の間に画成された空間に導入する第2の導入路を有し、前記プラネタリギアが、放射方向に沿って設けられ、前記プラネタリシャフトの外周部と前記プラネタリギアの内周部の間に画成された空間に導入された潤滑油を前記プラネタリギアと前記サンギアの噛合部および前記プラネタリギアと前記リングギアの噛合部に供給する第3の導入路を有し、前記プラネタリシャフトを、外周部に前記軸受部材が取付けられた軸受部と、外周部が多角形に形成された多角形部とから構成することにより、前記多角形部の外周部と前記プラネタリギアの内周部の間を前記プラネタリシャフトの周方向を沿って複数の空間に区画し、前記第2導入路を前記多角形部に形成するとともに、前記第3導入路の入口を前記多角形部に対向するように開口したものから構成されている。
この構成により、プラネタリキャリアおよびプラネタリギアが回転する変速段、すなわち、プラネタリギアが公転する変速段においては、回転中心軸の回転に伴う遠心力によって回転中心軸から第1導入路に導入された潤滑油が、第2導入路を介してプラネタリシャフトとプラネタリギアの間に導入され、軸受部材が潤滑される。
このとき、プラネタリキャリアの回転に伴って発生する遠心力によってプラネタリシャフトとプラネタリギアの間から第3導入路を介してプラネタリギアとリングギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部に供給される。
一方、プラネタリキャリアが回転しないでプラネタリギアのみが回転する変速段、すなわち、プラネタリギアが自転する変速段においては、回転中心軸の回転に伴う遠心力によって回転中心軸から第1導入路に導入された潤滑油が、第2導入路を介してプラネタリシャフトとプラネタリギアの間の空間に導入され、軸受部材が潤滑される。
このとき、プラネタリギアの回転に伴って第3導入路に対する多角形部の外周部とプラネタリギアの内周部の間の空間の容積が変化することにより、第2導入路を介してプラネタリシャフトとプラネタリギアの間の空間に導入される潤滑油がポンプ効果によって第3導入路に導入され、第3導入路を介してプラネタリギアとリングギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部に供給される。
したがって、回転中心軸からプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部まで潤滑油を確実に導入することができる。
また、回転中心軸から連続して形成される第1導入路、第2導入路および第3導入路を介してプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部まで潤滑油を導入することができるため、オイルポンプからプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部までの潤滑油の導入路を1つにすることができる。
このため、オイルポンプから各導入路に供給される潤滑油の圧力が低下するのを防止することができ、ポンプ効果を効果的に発生させることができる。この結果、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギア、サンギアおよびリングギアが磨耗するのを防止することができる。
また、本発明に係る遊星歯車装置は、(1)において、(2)前記多角形部が、前記プラネタリシャフトの外周部を取り囲むようにして設けられ、外周面が多角形状に形成された別体構造の多角形部材を有し、前記第2導入路が前記プラネタリシャフトと前記多角形部に形成されるものから構成されている。
この構成により、多角形部材をプラネタリシャフトと別体に設けたので、プラネタリシャフトの外周部を多角形に加工するのを不要にして、既存のプラネタリシャフトを使用することができる。
また、本発明に係る遊星歯車装置は、(1)または(2)において、前記プラネタリギアの内周部を多角形状に形成し、前記プラネタリシャフトの外周部と前記プラネタリギアの内周部に画成される空間を前記プラネタリシャフトの周方向を沿って複数の空間に区画したものから構成されている。
この構成により、プラネタリギアの回転に伴って第3導入路に対するプラネタリシャフトの外周部とプラネタリギアの内周部の間の空間の容積をより一層大きく変化させることができ、第2導入路を介してプラネタリシャフトとプラネタリギアの間の空間に導入される潤滑油のポンプ効果をより一層大きくすることができる。
この結果、潤滑油を第3導入路を介してプラネタリギアとリングギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部により確実に供給することができる。
また、本発明に係る変速機は、(1)〜(3)の何れかに記載の遊星歯車装置を複数備え、内燃機関から前記回転中心軸に入力された回転を前記遊星歯車装置を介して変速して出力するものから構成されている。
この構成により、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギア、サンギアおよびリングギアが磨耗するのを防止することができる自動変速機を得ることができる。
本発明によれば、プラネタリキャリアの回転が停止し、プラネタリシャフトが回転する状態において、回転中心軸からプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部まで潤滑油を確実に導入することができ、高い潤滑性能を得ることができる遊星歯車装置および自動変速機を提供することができる。
以下、本発明に係る軸受構造および自動変速機の実施の形態について、図面を用いて説明する。
(第1の実施の形態)
図1〜図9は本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態を示す図であり、本発明の遊星歯装置を自動変速機に適用した例を示す。
まず、構成を説明する。
図1において、自動変速機21は、トルクコンバータTCと、第1遊星歯車装置100、第2遊星歯車装置110、第3遊星歯車装置120を有する多段変速機構22とを備えており、これらトルクコンバータTCおよび多段変速機構22が1軸上に直列的に配置されている。また、トルクコンバータTCはコンバータハウジング23およびミッションケース24からなる一体ケーシング25に収納されている。
トルクコンバータTCは、エンジン26の出力軸27に連結されたインペラ28と、インペラ28に流体接続されたタービン29とを備えており、タービン29の入力軸30は多段変速機構22の回転中心軸を構成する中間軸31に接続されている。
この中間軸31は出力軸32に連結されており、この出力軸32は図示しない差動歯車装置を介して図示しない左右の駆動輪に接続されている。また、中間軸31は、その両端部位がそれぞれ、入力軸30および出力軸32を介してミッションケース24に回転自在に支持されている。
多段変速機構22は、車両の前面側となるトルクコンバータTC側がクラッチ部CPとして、背面側となる出力軸32側がギア部GPとして構成されている。クラッチ部CPには、3個のクラッチ、すなわち、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3が、図示しない油圧アクチュエータと共に配置されている。
これら3個のクラッチのうち第2クラッチC2、第3クラッチC3は、外径側において第2クラッチC2が前面側に、第3クラッチC3がその背面側に配置されている。すなわち、第2クラッチC2、 第3クラッチC3は、外径側において第2クラッチC2の背面側と第3クラッチC3の前面側とが対面するように、軸方向に略々整列されて配置されている。また、第1クラッチC1は第2クラッチC2および第3クラッチC3の内径側に配置されている。
ギア部GPは、前方である入力軸30側から、スリーブ軸SL1に形成されたサンギアS1を有する第1遊星歯車装置100、スリーブ軸SL2に連結されるプラネタリキャリアCR2を有する第2遊星歯車装置110および中間軸31に形成されたサンギアS3を有する第3遊星歯車装置120が順次に配設されている。
また、中間軸31の軸方向に対してクラッチ部CPと第1遊星歯車装置100の間には、第3ブレーキB3、第1ワンウェイクラッチF1および第2ワンウェイクラッチF2が配設されており、第2遊星歯車装置110と第3遊星歯車装置120の間には第3ワンウェイクラッチF3が配設されている。
第1ブレーキB1は、プラネタリギアPG1a、PG1bを回転自在に支持するプラネタリキャリアCR1に対して、ミッションケース24との間でブレーキ動作可能とされており、第2ブレーキB2は、第1遊星歯車装置100および第2遊星歯車装置110のリングギアR1、R2に対してそれぞれ、ブレーキ動作可能に構成されている。
また、第3ブレーキB3は、第1ワンウェイクラッチF1と協働して第1遊星歯車装置100のプラネタリキャリアCR1に正転方向の回転のみを許容する。また、第2ワンウェイクラッチF2はスリーブ軸SL1の正回転を確保するように、また、第3ワンウェイクラッチF3はスリーブ軸SL2の正回転を確保するために設けられている。
また、プラネタリキャリアCR1は後述するプラネタリシャフトを介してプラネタリギアPG1a、PG1bを回転自在に支持してスリーブ軸SL1回りに回転するようになっており、プラネタリギアPG1a、PG1bはサンギアS1とリングギアR1の間に介装されてサンギアS1とリングギアR1に噛合している。
また、プラネタリキャリアCR2は後述するプラネタリシャフトを介してプラネタリギアPG2を回転自在に支持して中間軸31回りに回転するようになっており、プラネタリギアPG2はサンギアS2とリングギアR2の間に介装されてサンギアS2とリングギアR2に噛合している。
また、プラネタリキャリアCR3はプラネタリシャフトを介してプラネタリギアPG3を回転自在に支持して中間軸31回りに回転するようになっており、プラネタリギアPG3はサンギアS3とリングギアR3の間に介装されてサンギアS3とリングギアR3に噛合している。
次に、図2に示す作動図および図3に示す速度線図に基づいて多段変速機構22の多段変速状態を説明する。
多段変速機構22は、第1遊星歯車装置100からなるフロントギアユニットFGUと、第2遊星歯車装置110および第3遊星歯車装置120からなるリヤギアユニットRGUとに機能が分かれている。
リヤギアユニットRGUは、中間軸31を介して連結されているサンギアS2、S3からなる第1の回転要素RM1と、連結部材33を介して連結されているプラネタリキャリアCR2およびリングギアR3からなる第2の回転要素RM2と、相互に連結されているリングギアR1、R2からなる第3の回転要素RM3と、出力軸32に連結されているプラネタリキャリアCR3からなる第4の回転要素RM4の合計4個の回転要素RMから構成されている。ここで、第4の回転要素RM4は、実質的に出力回転要素として働く。
第1の回転要素RM1は、中間軸31を介して第1クラッチC1に連結されており、2 の回転要素RM2はスリーブ軸SL2を介して第2クラッチC2に連結されている。また、プラネタリギアPG1の入力要素であるサンギアS1はスリーブ軸SL1を介して第3クラッチC3に連結されている。
前進段の1速(1速段:1ST)においては、図2に示すように、第1クラッチC1が係合して第3ワンウェイクラッチF3が作動し、入力軸30とサンギアS2、S3(第1の回転要素RM1)が連結されるとともに、プラネタリキャリアCR2およびリングギアR3(第2の回転要素RM2)の逆転が第3ワンウェイクラッチF3により阻止されて、すなわち、プラネタリキャリアCR2が固定状態となり、入力軸30の回転は、第1クラッチC1を介して直接、第3遊星歯車装置120のサンギアS3に入力される。
この結果、第3ワンウェイクラッチF3の作動に基づいて、停止状態にあるリングギアR3により、図3の速度線図において、線図L1に示す状態となり、出力軸32が接続されたプラネタリキャリアCR3からは、正回転の1速が取り出される。なお、第2遊星歯車装置110は、サンギアS2が回転するが、空転状態となっている。
また、1速におけるエンジンブレーキ時には、第4ブレーキB4が係合されて、リングギアR3およびプラネタリキャリアCR1をより確実に係止することができ、サンギアS2を空転状態にすることができる。
すなわち、第1速においては、プラネタリキャリアCR2が固定されてプラネタリギアPG2が自転する。
前進段の2速(2速段:2ND)では、図2に示すように、1速時の第1クラッチC1の係合に加えて、第3ブレーキB3が係合するとともに、第3ワンウェイクラッチF3の作動が解除され、第1、第2ワンウェイクラッチF1、F2が作動する。
この状態では、プラネタリギアPG1a、PG1bは、ロック状態の第1ワンウェイクラッチF1により停止状態のプラネタリキャリアCR1および第3ブレーキB3の係止によりロック状態の第2ワンウェイクラッチF2により停止状態のサンギアS1に基づき、停止状態にある。したがって、リングギアR1に連結している第2遊星歯車装置110のリングギアR2も停止状態にある。
そして、入力軸30の回転は、第1クラッチC1を介してサンギアS2からプラネタリギアPG2に入力されるとともに、サンギアS3を介してプラネタリギアPG3に入力される。
第2遊星歯車装置110は、前述したようにリングギアR2の回転が阻止され(速度=0)、図3の速度線図において、線図L2に示す状態となり、出力軸32が接続されたプラネタリキャリアCR3から正回転の2速回転が取り出される。
前進段の3速(3速段:3RD)では、図2に示すように、1速および2速時の第1クラッチC1の係合に加えて、第3クラッチC3が係合され、第3ブレーキB3の係合が維持されるとともに、第2ワンウェイクラッチF2の作動が解除され、第1ワンウェイクラッチF1の作動が維持される。
この状態では、入力軸30の回転は、それまでの第1クラッチC1を介したリヤギアユニットRGUへの入力に加えて、第3クラッチC3を介してフロントギアユニットFGU のサンギアS1にも入力され、かつプラネタリキャリアCR1が第1ワンウェイクラッチF1により係止される。
この結果、第1遊星歯車装置100は、サンギアS1に入力軸30の回転が入力され、キャリアCR1が係止されることから、図3の速度線図において、線図L3に示す状態となり、フロントギアユニットFGUの出力要素としてのリングギアR1から、正回転RV 1がリヤギアユニットRGUの入力要素としての第2遊星歯車装置110のリングギアR2に出力される。
一方、リヤギアユニットRGUには、サンギアS2、S3に入力軸30の回転が入力されているので、上述のリングギアR2へ入力される回転RV1は、図3の線図L4に示すように合成され、出力軸32に連結されるプラネタリキャリアCR3からは、3速回転が取り出される。
前進段の4速(4速段:4TH)では、図2に示すように、1速、2速および3速時の第1クラッチC1の係合および3速時の第3クラッチC3の係合に加えて、第2クラッチC2が係合されるとともに、第1ワンウェイクラッチF1の作動が解除される。
この状態では、入力軸30の回転は、それまでの第1クラッチC1を介したリヤギアユニットRGUのサンギアS2、S3への入力に加えて、第2クラッチC2を介してプラネタリキャリアCR2およびリングギアR3にも入力され、リヤギアユニットRGU、すなわち、第2遊星歯車装置110、第3遊星歯車装置120全体が直結回転となり、図3の線図L5に示す状態となり、出力軸32に連結されるプラネタリキャリアCR3から、4速回転が取り出される。
上述した第2〜第4速においては、プラネタリキャリアCR2が固定されないため、プラネタリギアPG2が中間軸31回りに公転する。
前進段の5速(5速段:5TH)では、図2に示すように、第1クラッチC1の係合が解除されるとともに、第2クラッチC2、第3クラッチC3がそのまま係合状態を維持し、かつ第1ブレーキB1が係合される。
この状態では、入力軸30の回転は、第2クラッチC2を介してリヤギアユニットRGUである第2遊星歯車装置110のプラネタリキャリアCR2および第3遊星歯車装置120のリングギアR3に入力されるとともに、第3クラッチC3を介してフロントギアユニットFGUである第1遊星歯車装置100のサンギアS1に入力される。
このとき、プラネタリキャリアCR1が第1ブレーキB1により係止されているので、フロントギアユニットFGUは、図3の線図L3で示す状態となり、リングギアR1からは、減速された正回転RV1がリヤギアユニットRGUのリングギアR2に出力される。
一方、前述したように、リヤギアユニットRGUのプラネタリキャリアCR2およびリングギアR3には、入力軸30の回転が入力されるので、速度線図は、図3の線図L6となり、プラネタリキャリアCR3から出力軸32に5速回転が取り出される。
前進段の6速(6速段:6TH)では、図2に示すように、第2クラッチC2、第3クラッチC3がそのまま係合状態を維持され、かつ第1ブレーキB1が解放され、第2ブレーキB2が係合されるとともに、第3ブレーキB3が解放される。
この状態では、入力軸30の回転は、第2クラッチC2を介してリヤギアユニットRG Uである第2遊星歯車装置110のプラネタリキャリアCR2および第3遊星歯車装置120のリングギアR3に入力される。
一方、リングギアR2が第2ブレーキB2により係止されているので、上述のプラネタリキャリアCR2の回転により、サンギアS2、サンギアS3が上述の5速のときよりも高速で正回転する。上述のリングギアR3の回転とこのサンギアS3の高速回転とにより、プラネタリキャリアCR3から出力軸32には、5速よりもさらに高速の6速回転が取り出される。
この6速は、図3の速度線図のL7に対応する。この際、第1ブレーキB1、第3ブレーキB3は、図2に示すように、解放状態となっているので、何ら変速に関与しない。また、第3クラッチC3は係合状態を維持するが、第2ワンウェイクラッチF2の作動が解除されており、また、第1遊星歯車装置100のプラネタリキャリアCR1がフリー状態となっているので、変速には何等寄与しない。
なお、図2に示すパーキング(P)、ニュートラル(N)および逆転状態(REV)に関しては、説明を省略する。図3において、REVは逆転速度を示している。
図4、図5は、プラネタリギアPG2を軸支するプラネタリシャフト34周りの潤滑構造を説明する。
図4、図5において、第2遊星歯車装置110はシンプルプラネタリギアであり、プラネタリギアPG2はプラネタリキャリアCR2に両持ちで固定されたプラネタリシャフト34に軸受部材としてニードルベアリング35に回転自在に支持されている。また、プラネタリキャリアCR2は前面側がスリーブ軸SL2に連結されているとともに、背面側が連結部材33を介してリングギアR3に連結されており、プラネタリギアPG2に噛合するリングギアR2はリングギアR1に連結されている。
すなわち、本実施の形態の多段変速機構22は、中間軸31回りに回転するサンギアS2とサンギアS2の放射方向外方に設けられたリングギアR2との間に介装され、サンギアS2およびリングギアR2に噛合するプラネタリギアPG2と、中間軸31の延在方向と略平行に延在するとともに、プラネタリギアPG2をニードルベアリング35を介して回転自在に支持するプラネタリシャフト34を有し、中間軸31回りに回転するプラネタリキャリアCR2とからなる第2遊星歯車装置110を備えている。
また、中間軸31の内部には中間軸31の軸方向に沿って軸方向油路31aが設けられており、この軸方向油路31aには図示しないオイルポンプから潤滑油が供給されるよう になっている。
また、中間軸31の放射方向には複数の放射方向油路31bが設けられており、この放射方向油路31bは軸方向油路31aに連通している。
また、プラネタリキャリアCR2には油路36が設けられており、この油路36は放射方向油路31bに連通している。また、プラネタリシャフト34の内部には軸方向に沿って第1の導入路としての軸方向油路34aが設けられており、この軸方向油路34aは油路36に接続されている。また、プラネタリシャフト34の放射方向には第2の導入路としての複数の放射方向油路34bが設けられており、この放射方向油路34bは軸方向油路34aに連通している。
この放射方向油路34bはプラネタリシャフト34の放射方向に貫通しており、出口がプラネタリシャフト34の外周部とプラネタリギアPG2の間に形成される空間に開口している。
本実施の形態では、中間軸31の回転に伴って発生する遠心力によって、軸方向油路31a、放射方向油路31b、油路36、軸方向油路34aを介して放射方向油路34bに潤滑油が導入され、この放射方向油路34bからプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG2の間の空間に導入され、ニードルベアリング35を潤滑するようにしている。
また、プラネタリギアPG2の放射方向には第3の導入路としての複数の放射方向油路37が設けられており、この放射方向油路37はプラネタリギアPG2の放射方向に貫通している。
この放射方向油路37は、一端がプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG2の間の空間に連通するとともに、他端がサンギアS2とプラネタリギアPG2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部に連通しており、この放射方向油路37は、プラネタリシャフト34とプラネタリギアPG2の間の空間からサンギアS2とプラネタリギアPG2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部に潤滑油を供給するようになっている。
一方、図6、図7に示すように、プラネタリシャフト34は、外周部にニードルベアリング35が取付けられた円状の軸受部38と、外周部が多角形、すなわち、本実施の形態では、六角形に形成された多角形部39とから構成されており、多角形部39の外周部とプラネタリギアPG2の内周部に画成される空間がプラネタリシャフト34の周方向を沿って5つの空間40に区画されている。
また、放射方向油路34bは多角形部39に形成されており、放射方向油路37の入口は多角形部39に対向している。
次に、本実施の形態の自動変速機21の潤滑方法を説明する。
本実施の形態では、中間軸31が第1クラッチC1によって入力軸30に接続され、プラネタリキャリアCR2およびプラネタリギアPG2が回転する変速段、すなわち、プラネタリギアPG2が公転する2速、3速および4速において、中間軸31の回転に伴う遠心力によって潤滑油が中間軸31の軸方向油路31aから放射方向油路31b、油路36、軸方向油路34aおよび放射方向油路34bを介してプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG2の間の空間に供給されることにより、ニードルベアリング35が潤滑される。
また、プラネタリキャリアCR2の回転に伴って発生する遠心力によってプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG2の間の空間に供給された潤滑油がプラネタリギアPG2の放射方向油路37を通して、サンギアS2とプラネタリギアPG2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部に供給され、サンギアS2とプラネタリギアPG2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部が潤滑される。
一方、中間軸31が第1クラッチC1によって入力軸30に接続され、プラネタリギアPG2が自転する変速段、すなわち、1速において、プラネタリキャリアCR2が回転しないため、プラネタリキャリアCR2による遠心力が発生しない。
本実施の形態では、中間軸31の回転に伴う遠心力によって中間軸31の軸方向油路31aから放射方向油路31b、油路36、軸方向油路34aおよび放射方向油路34bを介してプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG2の間の空間に供給された潤滑油は、多角形部39とプラネタリギアPG2の間の空間に導入される。
このとき、プラネタリギアPG2の回転に伴って、図8(a)〜(e)に示すように、放射方向油路37に対する多角形部39の外周部とプラネタリギアPG2の内周部の間の空間40の容積が変化するため、多角形部39とプラネタリギアPG2の間の空間40に導入される潤滑油は、多角形部39回りに回転するプラネタリギアPG2によるポンプ効果によって放射方向油路37に導入され、この放射方向油路37を介してプラネタリギアPG2とサンギアS1の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部に供給される。なお、図8において、矢印は潤滑油の流れを示すものである。
したがって、プラネタリシャフト34の外周部に位置するプラネタリギアPG2が自転する変速段にあっても、中間軸31からプラネタリギアPG2とサンギアS2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部まで潤滑油を確実に導入することができる。
また、中間軸31の軸方向油路31aから連続する放射方向油路31b、油路36、軸方向油路34aおよび放射方向油路34bを介してプラネタリギアPG2とサンギアS2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部まで潤滑油を導入することができるため、オイルポンプからプラネタリギアPG2とサンギアS2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部までの潤滑油の油路を1つにすることができ、ポンプ効果を効果的に発生させることができる。この結果、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギアPG2、サンギアS2およびリングギアR2が磨耗するのを防止することができる。
なお、第3遊星歯車装置120の潤滑構造にあっては、各変速段においてプラネタリギアPG3が公転するため、プラネタリギアPG3を回転自在に支持するプラネタリシャフトに多角形部を形成する必要はないが、潤滑性能をより一層向上させるために、プラネタリギアPG2と同様にプラネタリシャフトを多角形部を形成しても良い。
また、第1遊星歯車装置100にあっては、図2に示すように、5速、6速において、中間軸31が第1クラッチC1によって入力軸30に接続されないため、中間軸31の遠心力を利用してプラネタリギアPG1に潤滑油を供給することはできない。
本実施の形態では、図示していないが、サンギアS1が外周部に一体形成される回転中心軸としてのスリーブ軸SL1の軸方向に沿って軸方向油路が形成するとともに、この軸方向油路をスリーブ軸SL1の放射方向油路に連通し、この放射方向油路をプラネタリギアPG1の油路に連通させている。
以下、図9に基づいて第1遊星歯車装置100の潤滑構造を説明する。なお、プラネタリシャフトの構成は第2遊星歯車装置120のプラネタリシャフトと同様であるため、詳細な説明は省略する。
図9において、第1遊星歯車装置100はダブルプラネタリギアから構成されており、プラネタリキャリアCR1に設けられた2つのプラネタリシャフト34にニードルベアリング35を介してそれぞれのプラネタリギアPG1a、PG1bが回転自在に支持されている。
すなわち、本実施の形態の多段変速機構22は、スリーブ軸SL1回りに回転するサンギアS1とサンギアS1の放射方向外方に設けられたリングギアR1との間に介装され、サンギアS1およびリングギアR1に噛合する一対のプラネタリギアPG1a、PG1bと、スリーブ軸SL1の延在方向と略平行に延在するとともに、プラネタリギアPG1a、PG1bをニードルベアリング35を介して回転自在に支持する一対のプラネタリシャフト34を有し、スリーブ軸SL1回りに回転するプラネタリキャリアCR1とからなる第1遊星歯車装置100を備えている。
この第1遊星歯車装置100のプラネタリキャリアCR1にはスリーブ軸SL1の放射方向油路に連通する油路51が形成されており、この油路51はプラネタリシャフト34の軸方向に形成された第1の導入路としての軸方向油路34aに連通している。
この軸方向油路34aはプラネタリシャフト34の放射方向に形成された第2導入路としての放射方向油路34bに連通しており、この放射方向油路34bはそれぞれプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG1a、PG1bの間の空間にそれぞれ連通している。
また、放射方向油路34bはプラネタリシャフト34の放射方向に貫通しており、出口がプラネタリシャフト34の多角形部39とプラネタリギアPG1a、PG1bの間の空間に開口している。
また、プラネタリギアPG1a、PG1bの放射方向には第3の導入路としての複数の放射方向油路52、53がそれぞれ設けられており、この放射方向油路52、53はプラネタリギアPG1a、PG1bの放射方向に貫通している。
放射方向油路52は一端がプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG1aの間の空間に連通するとともに、他端がサンギアS1とプラネタリギアPG1aの噛合部およびプラネタリギアPG1a、PG1b同士の噛合部に連通しており、この放射方向油路52は、プラネタリシャフト34とプラネタリギアPG1aの間の空間からサンギアS1とプラネタリギアPG1aの噛合部およびプラネタリギアPG1、PG2同士の噛合部に潤滑油を供給するようになっている。
また、放射方向油路53は一端がプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG1bの間の空間に連通するとともに、他端がリングギアR1とプラネタリギアPG1bの噛合部およびプラネタリギアPG1a、PG1b同士の噛合部に連通しており、この放射方向油路53は、プラネタリシャフト34とプラネタリギアPG1bの間の空間からリングギアR1とプラネタリギアPG1bの噛合部およびプラネタリギアPG1、PG2同士の噛合部に潤滑油を供給するようになっている。
プラネタリギアPG1a、PG2にあっては、スリーブ軸SL1が第3クラッチC3を介して入力軸30に連結され、プラネタリギアPG1a、PG1bが自転する変速段、すなわち、図3に示すように、5速においてプラネタリキャリアCR1が回転しないため、プラネタリキャリアCR1による遠心力が発生しない。
本実施の形態では、スリーブ軸SL1の回転に伴う遠心力によってスリーブ軸SL1の軸方向油路からスリーブ軸SL1の放射方向油路、油路51、軸方向油路34aおよび放射方向油路34bを介してプラネタリシャフト34とプラネタリギアPG1a、PG1bの間の空間に供給された潤滑油は、多角形部39とプラネタリギアPG1a、PG2の間の空間に導入される。
このとき、プラネタリギアPG1a、PG1bの回転に伴って、図8に示すものと同様に、放射方向油路37に対する多角形部39の外周部とプラネタリギアPG1a、PG1bの内周部の間の空間の容積が変化するため、多角形部39とプラネタリギアPG1a、PG1bの間の空間に導入される潤滑油は、多角形部39回りに回転するプラネタリギアPG1a、PG1bによるポンプ効果によって放射方向油路52、53に導入される。
この潤滑油は、放射方向油路52からサンギアS1とプラネタリギアPG1aの噛合部およびプラネタリギアPG1、PG2同士の噛合部に供給され、放射方向油路53からリングギアR1とプラネタリギアPG1bの噛合部およびプラネタリギアPG1、PG2同士の噛合部に潤滑油が供給される。このため、各噛合部を潤滑することができる。
また、スリーブ軸SL1の放射方向油路から連続するスリーブ軸SL1の放射方向油路、油路51、軸方向油路34aおよび放射方向油路34bを介してサンギアS1とプラネタリギアPG1aの噛合部、リングギアR1とプラネタリギアPG1bの噛合部およびプラネタリギアPG1、PG2同士の噛合部に供給することができ、オイルポンプからサンギアS1とプラネタリギアPG1aの噛合部、リングギアR1とプラネタリギアPG1bの噛合部およびプラネタリギアPG1、PG2同士の噛合部までの潤滑油の油路を1つにすることができ、ポンプ効果を効果的に発生させることができる。この結果、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギアPG1a、PG1b、サンギアS1およびリングギアR1が磨耗するのを防止することができる。
(第2の実施の形態)
図10は本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第2の実施の形態を示す図であり、本実施の形態では、プラネタリシャフトの構成以外は第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図10において、プラネタリシャフト61は外周部が軸方向に亘って円状に形成されており、プラネタリシャフト61の内部には軸方向に沿って油路36(図1参照)に連通する第1の導入路としての軸方向油路61aが形成されている。
また、プラネタリシャフト61の軸方向中央部にはプラネタリシャフト61と別体の多角形部材62が設けられており、この多角形部材62はプラネタリシャフト61を取り囲むようにして取付けられている。
この多角形部材62は外周部が六角形に形成されており、放射方向に第2の導入路としての放射方向油路62aが設けられている。また、プラネタリシャフト61の放射方向には第2の導入路としての放射方向油路61bが設けられており、この放射方向油路61bは多角形部材62の放射方向油路62aおよび軸方向油路61aに連通している。
本実施の形態では、プラネタリシャフト61の外周部に多角形部材62を取付けたので、プラネタリギアPG2の回転に伴って、放射方向油路37に対する多角形部材62の外周部とプラネタリギアPG2の内周部の間の空間の容積を変化させることができる。
このため、多角形部材62の外周部とプラネタリギアPG2の内周部の間の空間に導入される潤滑油を、多角形部材62回りに回転するプラネタリギアPG2によるポンプ効果によって放射方向油路37に導入することができる。
したがって、この放射方向油路37を介してプラネタリギアPG2とサンギアS2の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部に供給することができ、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、多角形部材62をプラネタリシャフト61と別体に設けたので、プラネタリシャフト61の外周部を多角形に加工するのを不要にして、既存のプラネタリシャフト61を使用することができる。
なお、上記各実施の形態では、プラネタリシャフト34の外周部を多角形状に形成したり、プラネタリシャフト61の外周部に多角形部材62を取付けるようにしているが、これに限らず、プラネタリギアPG2の内周部を多角形状に形成しても良い。
具体的には、図11に示すように、例えば、プラネタリシャフト34の多角形部39に対向するプラネタリギアPG2の内周部に六角形の多角形部71を形成し、多角形部39と多角形部71の間に画成される空間をプラネタリシャフト34の周方向を沿って複数の空間に区画するようにしても良い。
このようにすれば、プラネタリギアPG2の回転に伴って放射方向油路37に対するプラネタリシャフト34の多角形部39の外周部とプラネタリギアPG2の多角形部71の間の空間の容積を、実線と仮想線で示すようにより一層大きく変化させることができ、放射方向油路34bを介してプラネタリシャフト34の外周部とプラネタリギアPG2の内周部の間の空間に導入される潤滑油のポンプ効果をより一層大きくすることができる。
この結果、放射方向油路37を介して潤滑油をプラネタリギアPG2とサンギアS1の噛合部およびプラネタリギアPG2とリングギアR2の噛合部により確実に供給することができる。
以上のように、本発明に係る遊星歯車装置は、プラネタリキャリアの回転が停止し、プラネタリシャフトが回転する状態において、回転中心軸からプラネタリギアとサンギアの噛合部およびプラネタリギアとリングギアの噛合部まで潤滑油を確実に導入するようにして、高い潤滑性能を得ることができ、プラネタリギア、サンギアおよびリングギアが磨耗するのを防止することができるという効果を有し、車両の自動変速機に設けられたプラネタリキャリアの回転停止時におけるプラネタリギアの周辺の潤滑性能を良好に行うことができる遊星歯車装置および自動変速機等として有用である。
本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態を示す図であり、遊星歯車装置を備えた変速機の概略構成図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の変速機の各変速段を成立させるための作業表を示す図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の変速機の速度線図を示す図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の第2の遊星歯車装置の断面図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の第2遊星歯車装置のプラネタリシャフトおよびプラネタリギア部分の断面図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の第2遊星歯車装置のプラネタリシャフトおよびプラネタリギアの斜視図である。 図5のA−A方向矢視断面図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態のプラネタリシャフトとプラネタリギアの間の空間に潤滑油が導入されるときのポンプ効果を示す説明図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の第1遊星歯車装置の潤滑構造を示す図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第2の実施の形態の第2遊星歯車装置のプラネタリシャフトおよびプラネタリギアの要部断面図である。 本発明に係る遊星歯車装置および自動変速機の第1の実施の形態の他の構成の第2遊星歯車装置のプラネタリシャフトおよびプラネタリギアの要部断面図である。 (a)は従来の遊星歯車装置の要部断面図、(b)は従来の遊星歯車装置の導入プレートに設けられた油路の溝形状を示す正面図である。
符号の説明
SL1 スリーブ軸(回転中心軸)
S1、S2、S3 サンギア
R1、R2、R3 リングギア
PG1、PG2、PG3 プラネタリギア
CR1、CR2、CR3 プラネタリキャリア
21 自動変速機
31 中間軸(回転中心軸)
34、61 プラネタリシャフト
34a、61a 軸方向油路(第1の導入路)
34b 61b、62a 放射方向油路(第2の導入路)
35 ニードルベアリング(軸受部材)
37、52、53 放射方向油路(第3の導入路)
38 軸受部
39 多角形部
40 空間
62 多角形部材
71 多角形部

Claims (4)

  1. 回転中心軸回りに回転するサンギアと前記サンギアの放射方向外方に設けられたリングギアとの間に介装され、前記サンギアおよび前記リングギアに噛合する少なくとも1つ以上のプラネタリギアと、
    前記回転中心軸の延在方向と略平行に延在するとともに、前記プラネタリギアを軸受部材を介して回転自在に支持する少なくとも1つ以上のプラネタリシャフトを有し、前記回転中心軸回りに回転するプラネタリキャリアとを備え、
    前記プラネタリシャフトが、軸方向に沿って延在し、前記回転中心軸から潤滑油が導入される第1の導入路および前記第1の導入路から前記プラネタリシャフトの放射外方に延在し、前記第1の導入路から導入された潤滑油を前記プラネタリシャフトの外周部と前記プラネタリギアの内周部の間に画成された空間に導入する第2の導入路を有し、
    前記プラネタリギアが、放射方向に沿って設けられ、前記プラネタリシャフトの外周部と前記プラネタリギアの内周部の間に画成された空間に導入された潤滑油を前記プラネタリギアと前記サンギアの噛合部および前記プラネタリギアと前記リングギアの噛合部に供給する第3の導入路を有し、
    前記プラネタリシャフトを、外周部に前記軸受部材が取付けられた軸受部と、外周部が多角形に形成された多角形部とから構成することにより、前記多角形部の外周部と前記プラネタリギアの内周部の間を前記プラネタリシャフトの周方向を沿って複数の空間に区画し、
    前記第2導入路を前記多角形部に形成するとともに、前記第3導入路の入口を前記多角形部に対向するように開口したことを特徴とする遊星歯車装置。
  2. 前記多角形部が、前記プラネタリシャフトの外周部を取り囲むようにして設けられ、外周面が多角形状に形成された別体構造の多角形部材を有し、
    前記第2導入路が前記プラネタリシャフトと前記多角形部に形成されることを特徴とする請求項1に記載の遊星歯車装置。
  3. 前記多角形部に対向する前記プラネタリギアの内周部を多角形状に形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の遊星歯車装置。
  4. 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の遊星歯車装置を複数備え、内燃機関から前記回転中心軸に入力された回転を前記遊星歯車装置を介して変速して出力すること特徴とする自動変速機。
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