JP2010174917A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機において、摩擦プレートへのオイルの潤滑量を調整すること。
【解決手段】低回転時には、ばね１１４に付勢力により球弁子１１２は、摩擦プレート潤滑孔１０２の入口を閉塞する。これにより、摩擦プレート４１，４２に流れるオイル量が制限される。そして、入力回転が増加すると、リングギヤＲ２の回転も増加する。これに伴って、球弁子１１２に遠心力が発生する。高回転時には、ばね１１４の付勢力に抗して球弁子１１２がテーパ１０８に沿ってリングギヤＲ２のスプライン部１００の遠心側内壁１００Ａ側に移動する。そうすると、摩擦プレート潤滑孔１０２の入口が開放され、オイルを摩擦プレート４１，４２に流せるようになる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機に関する。

一般に、プラネタリギヤ装置において、左右のキャリアプレートをそれぞれ軸部材にスプライン結合するものは、スプラインの嵌合公差のため、キャリアの支持精度が充分にでない。

これに対処するため、特許文献１では、左右のキャリアプレートのボス部内周面に形成したスプライン部の外側にそれぞれ嵌合部を形成し、これら嵌合部を、軸部材の外スプラインの大径外周面および軸部材の嵌合面に嵌合するようにしている。

また、プラネタリギヤ装置は、自動変速機などに用いられる。この自動変速機において、フェーシング摩擦係数を精度良く設定し、この摩擦係数に基づいて変速クラッチの油圧制御を精度良く行なえるようにした制御技術が、特許文献２にて提案されている。

特許文献２に記載の技術では、変速クラッチのフェーシング摩擦係数を算出するとともに、この摩擦係数に基づいて変速クラッチの締結油圧を制御するために、変速クラッチは、クラッチドラムとクラッチハブとの間に複数の摩擦プレートを列設し、クラッチハブに内周側からオイルを摩擦プレートに供給するオイル供給口を設け、クラッチドラムにオイルを径方向外部に排出するオイル排出口を設けている。オイル排出口から径方向外部に排出されたオイルの温度は、排出油温検出センサにより検出され、この検出したオイルの温度がフェーシング摩擦係数に換算される。

特開２００６−１０５３２９号公報 特開２００７−２３９９００号公報

ところで、現在の構成上、耐久性の問題からプラネタリギヤへのオイルの潤滑量を減らすことができないが、プラネタリギヤ噛み合い部へのオイルの潤滑量を増加させると、摩擦プレートへのオイルの潤滑量が増加し、摩擦プレートによる損失トルクが増加してしまう。

これは、ギヤなどの噛み合い部が回転数および入力トルクが増加する高負荷な条件になると、オイルの潤滑量を増加させなければ焼付きなどの破損に至るため、オイルの潤滑量が多くなってしまうからである。

また、リングギヤに摩擦プレート固定用の機構があるため、オイルの逃道がなく再びギヤで攪拌され、損失トルクが増加する。

これは、自動変速機に用いられる摩擦プレートは、プラネタリギヤのリングギヤの外周に配置されることが大半であり、内部からのオイルの潤滑を逃がしにくく、オイルが溜まってしまう構造であるからである。

そこで、プラネタリギヤのリングギヤの外周に摩擦プレートを持つ自動変速機において、摩擦プレートへのオイルの潤滑量を調整することが要望されている。

ちなみに、特許文献１の段落００５３には、「プラネタリギヤのリングギヤの外周に摩擦プレートを持つ自動変速機において、リングギヤハブには、円周のリングギヤと外周のスプラインとを連通するように径方向に貫通して複数の油孔が形成され、オイルが流れ易い構造である」ことを主旨とする記載があり、一方、特許文献２の段落００４２には、「プラネタリギヤのリングギヤの外周に摩擦プレートを持つ自動変速機において、オイルを各摩擦プレートに供給するためのオイル供給口が設けられ、オイルが流れ易い構造である」ことを主旨とする記載があるが、いずれの特許文献にも上記摩擦プレートへのオイルの潤滑量調整については言及されていない。

本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、摩擦プレートへのオイルの潤滑量を調整しうる自動変速機の提供を目的とする。

テーパ状に切り抜かれた円筒内部に質量のある物質を入れ、その円筒を回転させることで、物質はテーパの外周方向に向かって動いていくことが分かっている。

そこで、本発明者らは、上記の原理を利用し、リングギヤ内部をテーパ状にし、上記物質として、たとえば、金属製のボールなどの球体と、ばねなどの球体の位置決めするための手段とを用いて、プラネタリギヤへのオイルの潤滑は元のままとし、回転数に応じて摩擦プレートへのオイルの潤滑量のみを変化させる機構を採用すればよいのではないかと着想した。

かかる着想に基づく具体的な発明は、以下の通りである。

本発明にかかる自動変速機は、リングギヤを有するプラネタリギヤと、リングギヤのスプライン部の外周に間隔を隔てた状態でスプライン嵌合された複数の摩擦プレートとを備えた自動変速機であって、前記スプライン部には、径方向に沿って貫通する摩擦プレート潤滑孔が設けられ、前記スプライン部の内周面には、前記スプライン部の内周側において前記スプライン部の端面に向かうに従って径方向外向きに漸次拡径する環状空間を区画するようにテーパが設けられ、前記環状空間内には、前記摩擦プレート潤滑孔の入口を開閉するための弁機構が設けられ、前記弁機構は、球弁子、および球弁子と前記スプライン部の遠心側内壁との間に介装され、球弁子を前記摩擦プレート潤滑孔側に付勢して球弁子を前記摩擦プレート潤滑孔の入口に位置決めするための付勢手段を含む。

上記構成において、低回転時には、付勢手段に付勢力により球弁子は、摩擦プレート潤滑孔の入口を閉塞する。これにより、摩擦プレートに流れるオイル量が制限される。そして、入力回転が増加すると、リングギヤの回転も増加する。これに伴って、球弁子に遠心力が発生する。高回転時には、付勢手段の付勢力に抗して球弁子がテーパに沿ってスプライン部の遠心側内壁側に移動する。そうすると、摩擦プレート潤滑孔の入口が開放され、オイルを摩擦プレートに流せるようになる。

本発明によれば、摩擦プレートへのオイルの潤滑量を調整できる自動変速機の提供が可能となる。

本発明にかかる自動変速機の一部を破断して示す図である。 同自動変速機の要部を拡大して示す断面図である。 弁機構の摩擦プレートへのオイルの潤滑量調整動作を図解的に説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明にかかる自動変速機の一部を破断して示す図である。なお、図１においては、弁機構の図示を省略している。

図１を参照して、本実施の形態の自動変速機は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のトランスアクスルと呼ばれるものであり、トルクコンバータ１、インプットシャフト２およびインターミディエイトシャフト３に加えて、図示しない変速機構部、カウンタードライブギヤ、カウンタードリブンギヤおよびデファレンシャルなどを含む。

この自動変速機の動作としては、図示しないエンジンのクランクシャフトの回転がトルクコンバータ１を介してインプットシャフト２に入力されると、このインプットシャフト２に入力された回転を、変速機構部で適宜の変速比に変速して、カウンタードライブギヤ、カウンタードリブンギヤおよびデファレンシャルを介して車輪側へ出力する。

変速機構部は、トルクコンバータ１からインプットシャフト２に入力される回転動力を変速するもので、複数の遊星歯車機構と、それの動力伝達経路を制御するための複数のブレーキ、クラッチなどの摩擦係合装置やワンウェイクラッチなどとを組み合わせた一般的に公知の構成とされる。

遊星歯車機構としては、２つのプラネタリギヤ６，７が用いられている。

リアプラネタリギヤ７は、ラビニオタイプと呼ばれるギヤ式遊星歯車機構とされており、小径のサンギヤＳ２、大径のサンギヤＳ３、リングギヤＲ２、複数個のショートピニオンギヤＰＳ、複数個のロングピニオンギヤＰＬおよびキャリアＣＡ２を含む構成である。

なお、小径のサンギヤＳ２は、フロントプラネタリギヤ６のキャリア（図示せず。）に一体回転可能に連結され、大径のサンギヤＳ３およびリングギヤＲ２は、それぞれ別々のクラッチ（図示せず。）を介してインターミディエイトシャフト３に連結されている。

また、複数個のショートピニオンギヤＰＳは、小径のサンギヤＳ２に噛み合いされ、複数個のロングピニオンギヤＰＬは、大径のサンギヤＳ３およびリングギヤＲ２に噛み合いするとともにショートピニオンギヤＰＳを介して小径のサンギヤＳ２に噛み合いされている。

さらに、キャリアＣＡ２は、複数個のショートピニオンギヤＰＳおよび複数個のロングピニオンギヤＰＬを回転可能に支持するもので、その前端側には、カウンタードライブギヤが外装されている。

リングギヤＲ２は、ワンウェイクラッチＦおよびブレーキＢを介してケース５に支持されている。

ワンウェイクラッチＦは、非回転のケース５に対してリアプラネタリギヤ７のリングギヤＲ２を一方向に相対回転可能とするフリー状態と、非回転のケース５に対してリアプラネタリギヤ７のリングギヤＲ２を逆方向に回転不可能とするロック状態とに切り替えるためのものである。なお、図１中、３１は外輪、３２は複数個のローラである。

外輪３１は、非回転のケース５の内周に軸方向変位可能かつ円周方向不動に取り付けられている。ただし、この外輪３１は、図示しないスナップリングなどによって軸方向に位置決めされている。

上記のワンウェイクラッチＦの動作としては、リングギヤＲ２が時計方向に回転しようとした場合に、ローラ３２が楔状空間の広い側で空転するために、リングギヤＲ２が非回転の外輪３１に対して相対的に回転可能なフリー状態となり、逆に、リングギヤＲ２が反時計方向に回転しようとした場合に、ローラ３２が楔状空間の狭い側に食い込むために、リングギヤＲ２が非回転の外輪３１に対して相対回転不可能なロック状態となる。

このようにワンウェイクラッチＦとして一般的に公知のローラタイプを例示したが、ローラ３２の代わりに、スプラグを用いるタイプとしてもよい。

ブレーキＢは、非回転のケース５に対してリングギヤＲ２を一方向に相対回転可能とする解放状態と、非回転のケース５に対してリングギヤＲ２を逆方向に回転不可能とする係合状態とに切り替えるもので、複数枚の外径側摩擦プレート４１と、複数枚の内径側摩擦プレート４２とを含んだ構成になっている。

外径側摩擦プレート４１は、非回転のケース５の内周に軸方向変位可能かつ円周方向不動に取り付けられている。内径側摩擦プレート４２は、リアプラネタリギヤ７のリングギヤＲ２の外周に軸方向変位可能かつ円周方向不動に取り付けられている。ただし、これらの摩擦プレート４１，４２は、いずれも、スナップリングなどによって軸方向変位範囲が規制されている。

すなわち、ブレーキＢは、オイルの粘性を利用した湿式多板構造とされている。

このブレーキＢの係合ないし解放動作は、油圧式のアクチュエータ８により制御される。このアクチュエータ８は、ケース５の壁面に設けられる環状凹部からなるシリンダ８１と、シリンダ８１に軸方向摺動可能に挿入されて油圧室８３を形成するピストン８２と、ピストン８２をシリンダ８１の奥に押し込むように付勢するリターンスプリング８４とを含んで構成されている。

このアクチュエータ８の動作としては、油圧室８３に図示しない油圧回路から適宜圧力が付与された作動油を供給して外径側摩擦プレート４１を内径側摩擦プレート４２に圧接させたり、作動油の圧力を抜いて外径側摩擦プレート４１を内径側摩擦プレート４２から引き離させたりする。

図２は自動変速機の要部を拡大して示す断面図である。

図２を参照して、上記リアプラネタリギヤ７のリングギヤＲ２のスプライン部１００の外周には、上記複数の内径側摩擦プレート４２が間隔を隔てた状態でスプライン嵌合されている。

リングギヤＲ２のスプライン部１００には、径方向に沿って貫通する摩擦プレート潤滑孔１０２が設けられている。このスプライン部１００の内周面には、スプライン部１００の内周側のショートピニオンギヤＰＳの間においてスプライン部１００の端面１０４に向かうに従って径方向外向きに漸次拡径する環状空間１０６を区画するようにテーパ１０８が設けられている。

環状空間１０６内には、摩擦プレート潤滑孔１０２の入口を開閉するための弁機構１１０が設けられている。この弁機構１１０は、球弁子１１２、および球弁子１１２とスプライン部１００の遠心側内壁１００Ａとの間に介装され、球弁子１１２を摩擦プレート潤滑孔１０２側に付勢して球弁子１１２を摩擦プレート潤滑孔１０２の入口に位置決めするためのばね１１４を含んで構成されている。なお、球弁子１１２としては、金属製のボールが適用される。

上記構成において、低回転時には、図３（Ａ）に示すように、ばね１１４に付勢力により球弁子１１２は、摩擦プレート潤滑孔１０２の入口を閉塞する。これにより、摩擦プレート４１，４２に流れるオイル量が制限される。

そして、入力回転が増加すると、リングギヤＲ２の回転も増加する。これに伴って、球弁子１１２に遠心力が発生する。

高回転時には、図３（Ｂ）に示すように、ばね１１４の付勢力に抗して球弁子１１２がテーパ１０８に沿ってリングギヤＲ２のスプライン部１００の遠心側内壁１００Ａ側に移動する。そうすると、摩擦プレート潤滑孔１０２の入口が開放され、オイルを摩擦プレート４１，４２に流せるようになる。これにより、摩擦プレート４１，４２は冷却される。

以上のように、本実施の形態によると、摩擦プレート４１，４２へのオイルの潤滑量を調整できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加えうることは勿論である。

７ リアプラネタリギヤ
Ｒ２ リングギヤ
４１，４２ 摩擦プレート
１００ スプライン部
１００Ａ 遠心側内壁
１０２ 摩擦プレート潤滑孔
１０４ 端面
１０６ 環状空間
１０８ テーパ
１１０ 弁機構
１１２ 球弁子
１１４ ばね

Claims (1)

1. リングギヤを有するプラネタリギヤと、リングギヤのスプライン部の外周に間隔を隔てた状態でスプライン嵌合された複数の摩擦プレートとを備えた自動変速機であって、
   前記スプライン部には、径方向に沿って貫通する摩擦プレート潤滑孔が設けられ、
   前記スプライン部の内周面には、前記スプライン部の内周側において前記スプライン部の端面に向かうに従って径方向外向きに漸次拡径する環状空間を区画するようにテーパが設けられ、
   前記環状空間内には、前記摩擦プレート潤滑孔の入口を開閉するための弁機構が設けられ、
   前記弁機構は、球弁子、および球弁子と前記スプライン部の遠心側内壁との間に介装され、球弁子を前記摩擦プレート潤滑孔側に付勢して球弁子を前記摩擦プレート潤滑孔の入口に位置決めするための付勢手段を含むことを特徴とする自動変速機。

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