JP2016044770A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】流体伝動装置と、当該流体伝動装置のケースを介してエンジンに駆動される油圧ポンプとを備えた自動変速機において、その製造コストの上昇を抑制しながら、エンジンの駆動損失の増大と油圧ポンプの吐出圧における油圧振動とを抑制する。
【解決手段】流体伝動装置のケース２０は、エンジンのクランク軸１０の端部に設けられた芯出し孔１１に嵌入されるボス２３と、先端部が油圧ポンプのインナロータ３３に嵌合されるスリーブ２４とを有する。スリーブ２４の先端部の外周面には、インナロータ３３の内周面に設けられたロータ側係合部３３ａに係合するスリーブ側係合部２４ａと、インナロータ３３の内周面におけるロータ側係合部３３ａを除いたロータ側非係合部に対向するスリーブ側非係合部２４ｂとが設けられる。スリーブ側非係合部２４ｂとロータ側非係合部との間のクリアランスは、スリーブ２４の先端に向かって大きくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体伝動装置と、当該流体伝動装置のケースを介してエンジンに駆動される油圧ポンプとを備えた自動変速機に関する。

一般的に、エンジンを駆動源とする自動車に搭載される自動変速機は、エンジン出力を変速する変速機構、この変速機構にエンジン出力を伝達する流体伝動装置、変速機構と流体伝動装置との間に配置され、これらに作動油を供給するための油圧ポンプを備える。変速機構から出力された駆動力は差動装置に伝達され、これにより、駆動輪に連結された車軸が駆動される。

さらに、例えば特許文献１に開示されているように、一般的な自動変速機は以下のように構成されている。すなわち、自動変速機に備えられる流体伝動装置のケースは、そのエンジン側の面をなすフロントカバーと、反エンジン側の面をなすポンプシェルとを有する。フロントカバーの中心部には、エンジンの出力軸であるクランク軸に対して流体伝動装置をセンタリングするためのボスが設けられている。このボスは、自動変速機をエンジンに組み付ける時に、クランク軸の端部に設けられた芯出し孔へ嵌入される。また、フロントカバーの外周部には複数のボルトが設けられ、このボルトにより、クランク軸の端部に取り付けられたドライブプレートの外周部にフロントカバーが取り付けられる。これにより、トルクコンバータ全体がクランク軸に連結されて、エンジンにより駆動されることになる。一方、ポンプシェルの中心部には、油圧ポンプを駆動するスリーブが設けられている。

上記油圧ポンプは、互いに偏心して配置されたインナロータとアウタロータを組み合わせてなる内歯噛み合い式のギヤポンプである。このインナロータの内周面と、上記スリーブの先端部の外周面とには、互いに係合するようにそれぞれ平行二面が設けられている。自動変速機を組み立てる時には、スリーブの先端部がインナロータに嵌合され、これらの平行二面が係合する。

そして、エンジンの出力は、クランク軸を介して流体伝動装置のケースに入力され、これにより、上記の通り係合したインナロータとスリーブとが一体となって回転する。この回転に伴って、インナロータとアウタロータとの間の隙間に形成される各空間の容積が周期的に増加・減少する。当該容積が増加するときに吸入口から作動油が吸入され、当該容積が減少するときに吐出口から作動油が吐出される。

特開平８−２２６５１９号公報

ところで、上記特許文献１の自動変速機に備えられた流体伝動装置のケースでは、フロントカバーとポンプシェルとの間、ポンプシェルとスリーブとの間などに複数の溶接部が存在する。上記溶接部における芯出し誤差、更にはフロントカバーとポンプシェルの寸法公差などに起因して、ボスとスリーブとの同軸度を高くすることは困難である。

しかし、ボスとスリーブとの同軸度が低い状態では、エンジンを駆動した時にスリーブが振れ回り、これにより、当該スリーブが嵌合される油圧ポンプのインナロータは、その回転中心が移動しつつ回転することになる。その結果、当該インナロータがスリーブから径方向に力を受け、インナロータと噛み合うアウタロータが油圧ポンプのハウジングに部分的に強く押し付けられる。これにより、以下のような問題が想定される。第１に、上記ハウジングに押し付けられるアウタロータが抵抗となり、エンジンの駆動損失の増大、すなわち燃費の低下が生じる。更には、油圧ポンプのギヤやスリーブに生じる摩耗が激しくなることも考えられる。第２に、油圧ポンプの回転が不安定となり、変速装置や流体伝動装置に供給される作動油の吐出圧に油圧振動が生じてしまう。

これらの問題を解決するためには、トルクコンバータの製造過程において、ケースのエンジン側の面に設けられるボスと反エンジン側の面に設けられるスリーブとの同軸度を高めればよいが、そのためには、各部材の製造時や溶接時の寸法精度を高めることが必要となり、生産性が低下して製造コスト上昇の要因となってしまう。

そこで、本発明は、流体伝動装置と、当該流体伝動装置のケースを介してエンジンに駆動される油圧ポンプとを備えた自動変速機において、その製造コストの上昇を抑制しながら、エンジンの駆動損失の増大と油圧ポンプの吐出圧における油圧振動とを抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、
流体伝動装置と、該流体伝動装置の反エンジン側に設けられ、前記流体伝動装置のケースを介してエンジンに駆動される油圧ポンプとを備えた自動変速機であって、
前記流体伝動装置のケースは、前記エンジンのクランク軸の端部に設けられた芯出し孔に嵌入されるボスと、先端部が前記油圧ポンプのインナロータに嵌合されるスリーブとを有し、
前記スリーブの先端部の外周面には、前記インナロータの内周面に設けられたロータ側係合部に係合するスリーブ側係合部と、前記インナロータの内周面におけるロータ側係合部を除いたロータ側非係合部に対向するスリーブ側非係合部とが設けられ、
前記スリーブ側非係合部と前記ロータ側非係合部との間のクリアランスは、前記スリーブの先端に向かって大きくなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動変速機において、
前記スリーブ側非係合部において前記スリーブの外径が該スリーブの先端に向かって小さくなることにより、前記クリアランスが前記スリーブの先端に向かって大きくなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の自動変速機において、
前記ロータ側非係合部において前記インナロータの内径が前記スリーブの先端に向かって大きくなることにより、前記クリアランスが前記スリーブの先端に向かって大きくなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ロータ側非係合部とスリーブ側非係合部との間のクリアランスがスリーブの先端に向かって大きくなることにより、油圧ポンプのインナロータがスリーブから受ける径方向の力が軽減する。これにより、ボスとスリーブとの同軸度を向上させることによる製造コストの上昇を抑制しながら、エンジンの駆動損失の増大と油圧ポンプの吐出圧における油圧振動とを抑制できる。

請求項２に記載の発明によれば、スリーブを加工するだけで、請求項１の効果が具体的に達成されることになる。

請求項３に記載の発明によれば、インナロータを加工するだけで、請求項１の効果が具体的に達成されることになる。また、請求項３に記載の発明を請求項２に記載の自動変速機に適用することにより、請求項１の効果をより確実に得ることができる。

本発明の実施の形態に係る自動変速機の構造の一部を示す断面図である。 トルクコンバータケースのスリーブと油圧ポンプのインナロータとの嵌合状態を示す断面図である。 トルクコンバータケースのスリーブと油圧ポンプのインナロータとの嵌合状態を示す分解斜視図である。 本発明の第１の変形例に係る自動変速機の構造の一部を示す断面図である。 本発明の第２の変形例に係る自動変速機の構造の一部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る自動変速機１の構造の一部を示す断面図である。
自動変速機１は、エンジンを駆動源とする自動車に搭載される流体伝動装置の一例であり、エンジン側から、トルクコンバータ２、油圧ポンプ３、図示しない変速機構を備えている。また、自動変速機１は、トルクコンバータ２の出力軸、変速機構の入力軸として機能するタービンシャフト４を備えている。

トルクコンバータ２は、トルクコンバータケース２０の内部に、ポンプ、タービン、ステータ、ワンウェイクラッチ、ロックアップクラッチ、ロックアップダンパなどを主な構成要素として備えているが、図１ではその一部または全部を省略して図示しており、その説明についても省略する。

トルクコンバータケース２０は、そのエンジン側の面をなすフロントカバー２１と、反エンジン側の面をなすと共に上記ポンプの外殻をなすポンプシェル２２とを有する。図示していないが、フロントカバー２１とポンプシェル２２とはその外周部にて溶接されている。また、フロントカバー２１の外周部には複数のボルトが同心円上に固設されており、このボルトにより、クランク軸１０の端部に取り付けられたドライブプレートの外周部にフロントカバー２１が取り付けられる。これにより、トルクコンバータ２全体がクランク軸１０に連結され、クランク軸１０と一体となって回転するようになっている。

フロントカバー２１は、その中心部に設けられたボス２３を有する。ボス２３は、自動変速機１をエンジンに組み付ける時に、クランク軸１０の端部に設けられた芯出し孔１１へ嵌入される。これにより、トルクコンバータ２がクランク軸１０に対してセンタリングされる。なお、図１では、符号Ｘを付してクランク軸１０の軸心を示している。また、ボス２３の内側には、タービン軸４の端部が嵌合している。タービン軸４の軸心上には上記変速機構が設けられており、これにより、トルクコンバータ２の出力回転がタービン軸４を介して変速機構に入力されるようになっている。

ポンプシェル２２の中心部であって内周端部には、反エンジン側に延びるスリーブ２４が溶接されている。スリーブ２４の先端部の外周面には、平行な二面部２４ａが設けられている。また、スリーブ２４の先端部の外周面のうち二面部２４ａが設けられていない部分にはテーパ面部２４ｂが設けられており、このテーパ面部２４ｂにおいて、スリーブ２４の外径がその先端（反エンジン側）に向かって小さくなっている。

油圧ポンプ３は、内歯噛み合い式のギヤポンプであり、図示しない変速機ケースに固定されたポンプハウジング３１、そのエンジン側に設けられたポンプカバー３２、これらの間に形成される隙間に収納された一対のインナロータ３３とアウタロータ３４を備えている。インナロータ３３とアウタロータ３４は、互いに偏心して配置されている。インナロータ３３には、自動変速機１の組立て時にトルクコンバータケース２０のスリーブ２４の先端部が挿入されて嵌合される。インナロータ３３の外周面には、スリーブ２４と同様に平行な二面部３３ａが設けられている。

図２、図３はそれぞれ、トルクコンバータケース２０のスリーブ２４と油圧ポンプ３のインナロータ３３との嵌合状態を示す断面図、分解斜視図である。
図示しているように、スリーブ２４の先端部がインナロータ３３に嵌合されると、インナロータ３３の二面部３３ａとスリーブ２４の二面部２４ａとが係合するようになっている。また、インナロータ３３の内周面のうち二面部３３ａが設けられていない部分（内周面部と称す）３３ｂとスリーブ２４のテーパ面部２４ｂとが対向するようになっている。この対向する部分では、インナロータ３３の内周面部３３ｂとスリーブ２４のテーパ面部２４ｂとの間のクリアランスが、スリーブ２４の先端に向かって大きくなる。

なお、上記実施形態において、インナロータ３３の二面部３３ａ、内周面部３３ｂは、それぞれロータ側係合部、ロータ側非係合部の一例に相当する。また、スリーブ２４の二面部２４ａ、テーパ面部２４ｂは、それぞれスリーブ側係合部、スリーブ側非係合部の一例に相当する。

自動変速機１の構成によれば、エンジンが駆動されると、その出力がクランク軸１０を介してトルクコンバータケース２０のフロントカバー２１に入力され、トルクコンバータ２全体が回転する。そして、トルクコンバータケース２０のポンプシェル２２に接合されたスリーブ２４と、スリーブ２４の先端部が嵌合された油圧ポンプ３のインナロータ３３とが、これらの二面部２４ａ，３３ａの係合により、一体となって回転する。この回転に伴って、油圧ポンプ３における作動油の吸入・吐出が行われる。また、タービン軸４を介して、トルクコンバータ２の出力回転が変速機構に入力される。

ここで、フロントカバー２１のボス２３とポンプシェル２２に接合されたスリーブ２４との同軸度が低い状態では、スリーブ２４が振れ回り、油圧ポンプ３のインナロータ３３は、その回転中心が移動しつつ回転することになる。このとき、本実施形態のように、インナロータ３３の内周面部３３ｂとスリーブ２４のテーパ面部２４ｂとの間のクリアランスをスリーブ２４の先端に向かって大きくなるようにすることで、インナロータ３３がスリーブ２４から径方向に受ける力が小さくなり、ひいては、エンジンの駆動損失の増大と油圧ポンプ３の吐出圧における油圧振動とが抑制されることになる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。また、上述の実施形態には種々の変形、改良が加えられてよく、従って本発明には種々の変形例が存在する。

例えば、第１の変形例として図４に示すように、スリーブ１２４の先端部の外周面のうち二面部１２４ａが設けられていない部分（外周面部と称す）１２５ｂにテーパ面を設けず、インナロータ１３３の内周面のうち二面部が設けられていない部分に逆テーパ面部１３３ｂ設けてもよい。この構成によれば、インナロータ１３３の内径がスリーブ１２４の先端に向かって大きくなり、インナロータ１３３の逆テーパ面部１３３ｂとスリーブ１２４の外周面部１２４ｂとの間のクリアランスが、スリーブ１２４の先端に向かって大きくなり、これにより上述の実施形態の効果と同様の効果が得られる。

なお、第１の変形例を示す図４と次の第２の変形例を示す図５は図１の一部を示すものであるが、図１で示した構成の多くについては図示を省略している。また、符号Ｘを付した一点鎖線は、図１と同様にクランク軸１０の軸心を示している。

さらに、第２の変形例として図５に示すように、スリーブ２２４の先端部の外周面のうち二面部２２４ａが設けられていない部分にテーパ面２２４ｂが設けられ、さらに、インナロータ２３３の内周面のうち二面部が設けられていない部分に逆テーパ面部２３３ｂが設けられてもよい。すなわち、この第２の変形例は、上述の実施形態と第１の変形例とを組み合わせた構成を有し、この構成により上述の実施形態の効果をより確実に得ることができる。

以上のように、本発明によれば、自動変速機の製造コストの上昇を抑制しながら、エンジンの駆動損失の増大と油圧ポンプの吐出圧における油圧振動とを抑制することが可能となるから、この種の自動変速機の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 自動変速機
２ トルクコンバータ（流体伝動装置）
３ 油圧ポンプ
１０ クランク軸
１１ 芯出し孔
２０ トルクコンバータケース
２１ フロントカバー
２２ ポンプシェル
２３ ボス
２４ スリーブ
２４ａ 二面部（スリーブ側係合部）
２４ｂ テーパ面部（スリーブ側非係合部）
３３ インナロータ
３３ａ 二面部（ロータ側係合部）
３３ｂ 内周面部（ロータ側非係合部）
３４ アウタロータ

Claims (3)

1. 流体伝動装置と、該流体伝動装置の反エンジン側に設けられ、前記流体伝動装置のケースを介してエンジンに駆動される油圧ポンプとを備えた自動変速機であって、
   前記流体伝動装置のケースは、前記エンジンのクランク軸の端部に設けられた芯出し孔に嵌入されるボスと、先端部が前記油圧ポンプのインナロータに嵌合されるスリーブとを有し、
   前記スリーブの先端部の外周面には、前記インナロータの内周面に設けられたロータ側係合部に係合するスリーブ側係合部と、前記インナロータの内周面におけるロータ側係合部を除いたロータ側非係合部に対向するスリーブ側非係合部とが設けられ、
   前記スリーブ側非係合部と前記ロータ側非係合部との間のクリアランスは、前記スリーブの先端に向かって大きくなることを特徴とする
   自動変速機。
2. 前記スリーブ側非係合部において前記スリーブの外径が該スリーブの先端に向かって小さくなることにより、前記クリアランスが前記スリーブの先端に向かって大きくなることを特徴とする、
   請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記ロータ側非係合部において前記インナロータの内径が前記スリーブの先端に向かって大きくなることにより、前記クリアランスが前記スリーブの先端に向かって大きくなることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の自動変速機。

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