JP2016148407A - Automatic transmission for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用自動変速機に係り、特に、動力伝達中に発生する振動や騒音の低減に関するものである。 The present invention relates to an automatic transmission for a vehicle, and particularly to reduction of vibration and noise generated during power transmission.
動力源の回転を変速して出力軸に伝達する車両用自動変速機として、様々な構造の自動変速機が実現されている。例えば、特許文献1にあっては、動力源として機能するエンジン2と出力軸22との間に、ギヤ列23(歯車列)による動力伝達経路と、無段変速機1による動力伝達機構とを並列に備えた構造が開示されている。例えば、特許文献1の図10には、ギヤ列23による動力伝達経路として、遊星歯車装置で構成される前後進切替機構10、駆動ギヤ25、カウンタドリブンギヤ26、カウンタドライブギヤ27、従動ギヤ28から構成されるものが開示されている。また、前後進切替機構10は、動力源からの動力が伝達されるキャリアと、ブレーキ機構Bが設けられているリングギヤと、前記キャリアに入力された動力を出力するサンギヤとを含んで構成され、そのサンギヤから出力された動力が駆動ギヤ25に伝達されるように構成されている。
2. Description of the Related Art Automatic transmissions with various structures have been realized as automatic transmissions for vehicles that change the speed of rotation of a power source and transmit it to an output shaft. For example, in Patent Document 1, a power transmission path by a gear train 23 (gear train) and a power transmission mechanism by a continuously variable transmission 1 are provided between an engine 2 that functions as a power source and an
ところで、上述した特許文献1の構成において、前記サンギヤと前記駆動ギヤ25とが一体構造を有して構成されている。このように構成されていると、駆動ギヤ25が駆動輪側からの噛み合い反力によって傾いた際に、サンギヤも同様に傾いてしまう。このとき、遊星歯車装置の噛合状態が悪化し、振動や騒音が大きくなる可能性があった。
Incidentally, in the configuration of Patent Document 1 described above, the sun gear and the
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、遊星歯車装置と、その遊星歯車装置のサンギヤから出力された動力が入力される発進ギヤとを備えた車両用自動変速機において、発進ギヤに伝達される噛み合い反力によってサンギヤが傾くことが防止される車両用自動変速機を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and the object thereof is to include a planetary gear device and a starting gear to which power output from the sun gear of the planetary gear device is input. An object of the present invention is to provide an automatic transmission for a vehicle in which the sun gear is prevented from being tilted by a meshing reaction force transmitted to a starting gear.
上記目的を達成するための、第1発明の要旨とするところは、(a)動力源からの動力が入力されるキャリア、そのキャリアへ入力された動力が出力されるサンギヤ、およびリングギヤを含んで構成される遊星歯車装置と、前記サンギヤから出力された動力が入力される発進ギヤとを、備えた車両用自動変速機において、(b)前記サンギヤと前記発進ギヤとがスプライン嵌合で接続されており、(c)前記サンギヤと前記発進ギヤとのスプライン嵌合部は、その発進ギヤと噛み合うギヤからその発進ギヤに伝達される噛み合い反力によるその発進ギヤの傾きによるその発進ギヤの変位よりも大きいガタが形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the gist of the first invention includes (a) a carrier to which power from a power source is input, a sun gear to which power input to the carrier is output, and a ring gear. In an automatic transmission for a vehicle provided with a planetary gear unit configured and a starting gear to which power output from the sun gear is input, (b) the sun gear and the starting gear are connected by spline fitting. (C) The spline fitting portion between the sun gear and the starting gear is based on the displacement of the starting gear due to the inclination of the starting gear due to the meshing reaction force transmitted from the gear meshing with the starting gear to the starting gear. A large backlash is formed.
このようにすれば、発進ギヤに噛み合い反力が伝達されることで発進ギヤが傾いても、ガタによってサンギヤが傾くこともないため、遊星歯車装置の噛合状態が悪化することによる振動や騒音の悪化を抑制することができる。 In this way, since the meshing reaction force is transmitted to the starting gear and the starting gear is tilted, the sun gear is not tilted due to backlash, so that vibrations and noise caused by deterioration of the meshing state of the planetary gear device are prevented. Deterioration can be suppressed.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図1は、本発明の一実施例である車両用駆動装置12(以下、駆動装置12)の概略構成を説明するための骨子図である。駆動装置12は、例えば走行用の動力源として用いられるエンジン14と、流体式伝動装置としてのトルクコンバータ16と、前後進切替装置18と、ベルト式無段変速機構20(以下、無段変速機構20)と、ギヤ機構22と、駆動輪70に動力伝達可能な出力ギヤ24が形成されている出力軸25と、デフギヤ64とを、含んで構成されている。駆動装置12にあっては、タービン軸26と出力軸25との間に、無段変速機構20とギヤ機構22とが並列に備えられて構成される自動変速機23(車両用自動変速機)が設けられている。これより、エンジン14から出力される動力がトルクコンバータ16を経由してタービン軸26に伝達され、この動力がタービン軸26から無段変速機構20を介して出力軸25に伝達される第1伝達経路と、エンジン14から出力される動力がトルクコンバータ16を経由してタービン軸26に伝達され、この動力がタービン軸26からギヤ機構22を介して出力軸25に伝達される第2伝達経路とが形成され、車両の走行状態に応じて前記第1伝達経路および第2伝達経路が選択的に切り替えられるように構成されている。
FIG. 1 is a skeleton diagram for explaining a schematic configuration of a vehicle drive device 12 (hereinafter referred to as drive device 12) according to an embodiment of the present invention. The
エンジン14は、動力源として機能するものであり、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関にて構成されている。トルクコンバータ16は、エンジン14のクランク軸に連結されたポンプ翼車16p、およびトルクコンバータ16の出力側部材に相当するタービン軸26を介して前後進切替装置18に連結されたタービン翼車16tを備えており、流体を介して動力伝達を行うようになっている。また、ポンプ翼車16pおよびタービン翼車16tの間にはロックアップクラッチ28が設けられており、このロックアップクラッチ28が完全係合させられることによってポンプ翼車16pおよびタービン翼車16tは一体回転させられる。
The
前後進切替装置18は、前進用クラッチCaおよび後進用ブレーキBとダブルピニオン型の遊星歯車装置30とを主体として構成されており、キャリア30cがトルクコンバータ16のタービン軸26および無段変速機構20のプライマリシャフト32に一体的に連結され、リングギヤ30rが後進用ブレーキBを介して非回転部材としてのハウジング34に選択的に連結され、サンギヤ30sが小径ギヤ36に接続されている。また、サンギヤ30sとキャリア30cとが、前進用クラッチCaを介して選択的に連結される。前進用クラッチCaおよび後進用ブレーキBは断接装置に相当するもので、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式摩擦係合装置である。従って、サンギヤ30sとキャリア30cとが連結されると、エンジン12からの動力がキャリア30cに入力され、そのキャリア30cに入力された動力がサンギヤ30sから小径ギヤ36に入力される。なお、小径ギヤ36が、本発明の発進ギヤに対応している。
The forward /
遊星歯車装置30のサンギヤ30sは、ギヤ機構22を構成する小径ギヤ36に連結されている。ギヤ機構22は、前記小径ギヤ36と、第1カウンタ軸38に相対回転不能に設けられている大径ギヤ40とを、含んで構成されている。第1カウンタ軸38と同じ回転軸線まわりには、アイドラギヤ42が第1カウンタ軸38に対して相対回転可能に設けられている。また、第1カウンタ軸38とアイドラギヤ42との間には、これらを選択的に断接する噛合クラッチDが設けられている。噛合クラッチDは、第1カウンタ軸38に形成されている第1ギヤ48と、アイドラギヤ42に形成されている第2ギヤ50と、これら第1ギヤ48および第2ギヤ50と嵌合可能(係合可能、噛合可能)なスプライン歯が形成されているハブスリーブ61とを含んで構成されており、ハブスリーブ61がこれら第1ギヤ48および第2ギヤ50と嵌合することで、第1カウンタ軸38とアイドラギヤ42とが接続される。また、噛合クラッチDは、第1ギヤ48と第2ギヤ50とを嵌合する際に回転を同期させる同期機構としてのシンクロメッシュ機構Sをさらに備えている。なお、大径ギヤ40が、本発明の発進ギヤと噛み合うギヤに対応している。
The
アイドラギヤ42は、そのアイドラギヤ42よりも大径の入力ギヤ52と噛み合わされている。入力ギヤ52は、無段変速機構20の後述するセカンダリプーリ56の回転軸線と共通の回転軸線に配置されている出力軸25に対して相対回転不能に設けられている。出力軸25は、前記回転軸線まわりに回転可能に配置されており、前記入力ギヤ52および出力ギヤ24が相対回転不能に設けられている。また、エンジン14の動力がタービン軸26からギヤ機構22を経由して出力軸25に伝達される第2伝達経路上には、前進用クラッチCa、後進用ブレーキB、および噛合クラッチDが設けられている。
The idler gear 42 is meshed with an
無段変速機構20は、入力軸として機能するタービン軸26と出力軸25との間のトルク伝達経路上に設けられ、プライマリシャフト32を介してタービン軸26に連結された入力側部材である有効径が可変のプライマリプーリ54(可変プーリ54)と、後述するベルト走行用クラッチCbを介して出力軸25に連結された出力側部材である有効径が可変のセカンダリプーリ56(可変プーリ56)と、その一対のプーリ54、56の間に巻き掛けられた伝動ベルト58とを備えており、一対の可変プーリ54、56と伝動ベルト58との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。
The continuously
プライマリプーリ54は、プライマリシャフト32に固定された入力側固定回転体としての固定シーブ54aと、プライマリシャフト32に対して軸まわりの相対回転不能かつ軸方向の移動可能に設けられた入力側可動回転体としての可動シーブ54bと、それらの間のV溝幅を変更する為に可動シーブ54bを移動させるための推力を発生させるプライマリ側油圧アクチュエータ54cとを、備えて構成されている。また、セカンダリプーリ56は、出力側固定回転体としての固定シーブ56aと、固定シーブ56aに対して軸まわりの相対回転不能かつ軸方向の移動可能に設けられた出力側可動回転体としての可動シーブ56bと、それらの間のV溝幅を変更する為に可動シーブ56bを移動させるための推力を発生させるセカンダリ側油圧アクチュエータ56cとを備えて構成されている。
The
前記一対の可変プーリ54,56のV溝幅が変化して伝動ベルト58の掛かり径(有効径)が変更されることで、実変速比(ギヤ比)γ(=プライマリ回転速度Nin/セカンダリ回転速度Nout)が連続的に変更させられる。例えば、プライマリプーリ54のV溝幅が狭くされると、変速比γが小さくされる。すなわち、無段変速機構20がアップシフトされる。また、プライマリプーリ54のV溝幅が広くされると、変速比γが大きくされる。すなわち、無段変速機構20がダウンシフトされる。
By changing the V groove width of the pair of
また、無段変速機構20と出力軸25との間には、これらの間を選択的に断接するベルト走行用クラッチCbが介挿されており、このベルト走行用クラッチCbが係合されることで、エンジン14の動力がタービン軸26および無段変速機構20を経由して出力軸25に伝達される第1伝達経路が形成される。また、ベルト走行用クラッチCbが解放されると、第1伝達経路が遮断され、無段変速機構20を介して出力軸25に動力が伝達されない。
Further, between the continuously
出力ギヤ24は、第2カウンタ軸60に固定されている大径ギヤ62と噛み合わされている。第2カウンタ軸60には、前記大径ギヤ62およびデフギヤ64のデフリングギヤ66と噛み合う小径ギヤ68が設けられている。デフギヤ64は、差動機構から構成され、左右の駆動輪70L、70Rに適宜回転速度差を与えつつ、デフリングギヤ66から入力された動力をその左右の駆動輪70L、70Rに伝達する。なお、デフギヤ64は、公知の技術であるためその詳細な説明を省略する。
The
上記のように構成される駆動装置12において、ベルト走行用クラッチCbが係合されると、無段変速機構20を介して動力が伝達される第1伝達経路による前進走行が実行され、前進用クラッチCa および噛合クラッチDが係合されると、ギヤ機構22を介して動力が伝達される第2伝達経路による前進走行が実行される。また、後輪用ブレーキBおよび噛合クラッチDが係合されると、ギヤ機構22を介して動力が伝達される第2経路による後進走行が実行される。
In the
図2は、図1の前後進切替装置18および小径ギヤ36周辺の構造を説明する断面図である。前後進切替装置18および小径ギヤ36は、回転軸線C1まわりに回転するタービン軸26の外周側に配置されている。前後進切替装置18は、主に、遊星歯車装置30、前進用クラッチCa、および後輪用ブレーキBから構成されている。遊星歯車装置30は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置であり、サンギヤ30sと、そのサンギヤ30sと同心円上に配置されているリングギヤ30rと、サンギヤ30sおよびリングギヤ30rとそれぞれ噛み合う一対のピニオンギヤP1、P2と、これらピニオンギヤP1、P2を自転可能かつ公転可能に保持するキャリア30cとを備えて構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure around the forward /
サンギヤ30sは、円環状に形成され、回転軸線C1まわりに回転可能に配置されている。また、サンギヤ30sの外周面には、ピニオンギヤP1(図2では図示せず)と噛み合う外周歯が形成されている。サンギヤ30sの回転軸線C1方向のエンジン14側(図2において右側)には、小径ギヤ36が接続されている。
The
リングギヤ30rは、円環状に形成されており、回転軸線C1まわりに回転可能に配置されている。リングギヤ30rの内周面には、ピニオンギヤP2と噛み合う内周歯が形成されている。なお、図2では図示されないが、リングギヤ30rの外周側は、ブレーキ機構Bを介して非回転部材であるハウジング34に選択的に接続可能に構成されている。
The
ピニオンギヤP1(図2では図示せず)およびピニオンギヤP2は、互いに噛み合うとともに、それぞれ両端がキャリア30cによって保持されているキャリアピン72を中心にして回転可能(自転可能)に保持されている。また、ピニオンギヤP1は、サンギヤ30sの外周歯と噛み合わされ、ピニオンギヤP2は、リングギヤ30rの内周歯と噛み合わされている。
The pinion gear P1 (not shown in FIG. 2) and the pinion gear P2 mesh with each other and are held rotatably (rotatable) around the
キャリア30cは、ピニオンギヤP1、P2を自転可能かつ公転可能に保持している。また、キャリア30cの軸線軸線C1方向の無段変速機20側(図において左側)の内周端部が、入力軸26から径方向に伸びる鍔部26aに接続されている。従って、キャリア30cは、入力軸26と一体的に回転する。キャリア30cの回転軸線C1方向のエンジン14側(図において右側)の外周部には、回転軸線C1方向のエンジン14側に向かって伸びる円筒部74が形成されている。円筒部74の外周部には、前進用クラッチCaを構成する摩擦係合要素の内側摩擦板が相対回転不能に嵌合されている。
The
サンギヤ30sの回転軸線C1方向のエンジン14側が、小径ギヤ36にスプライン嵌合によって動力伝達可能に接続されている。小径ギヤ36は、円筒状に形成され、回転軸線C1方向のエンジン14側の外周部に、大径ギヤ40と噛み合う外周歯36aが形成されている。小径ギヤ36は、ハウジング34に嵌め付けられている玉軸受76によって、回転軸線C1まわりに回転可能に支持されている。
The
ここで、サンギヤ30sと小径ギヤ36との接続部であるスプライン嵌合部78において、サンギヤ30sのスプライン歯80(外周歯80)と小径ギヤ36のスプライン歯82(内周歯82)とは、ルーズ嵌合で締結されている。具体的には、小径ギヤ36の外周歯36aに伝達される噛み合い反力によって小径ギヤ36に傾きが生じても、その傾きによってサンギヤ30sが傾かないように、サンギヤ30sのスプライン歯80と小径ギヤ36のスプライン歯82とのスプライン嵌合部78には、小径ギヤ36に伝達される噛み合い反力による小径ギヤ36の傾きによる小径ギヤ36のスプライン歯82の変位よりも大きいガタ(隙間)が形成されている。すなわち、動力伝達中は回転方向の動力を伝達することから、小径ギヤ36のスプライン歯82とサンギヤ30sのスプライン歯80との間に形成されるスプライン嵌合部78の径方向のガタ(隙間)が、小径ギヤ36の傾きによるスプライン歯82の変位よりも離間している。
Here, in the spline
ここで、噛み合い反力とは、小径ギヤ36と大径ギヤ40との間で動力伝達中に、小径ギヤ36と噛み合う大径ギヤ40から小径ギヤ36に伝達される、互いのギヤ36、40の回転軸線間の距離が遠ざかる方向に作用する力である。この噛み合い反力が作用することで、小径ギヤ36の一端が径方向に付勢されるため、小径ギヤ36に傾きが生じる。すなわち、小径ギヤ36の回転軸線がタービン軸26の回転軸線に対して偏心する。
Here, the meshing reaction force is the
従って、小径ギヤ36の外周歯36aに、駆動輪70側からの噛み合い反力が伝達されて小径ギヤ36が傾いても、サンギヤ30sは前記ガタの範囲で変位(移動)するだけであるため、サンギヤ30sが噛み合い反力の影響を受けて傾くことが抑制される。よって、サンギヤ30sの傾きによる遊星歯車装置30の噛合状態が悪化することもなく、噛合状態悪化に起因するギヤ強度の低下、噛合伝達誤差の悪化による振動や騒音、噛合効率の低下が抑制される。
Accordingly, even if the meshing reaction force from the drive wheel 70 side is transmitted to the outer
図3は、サンギヤ30sが傾いたときの、サンギヤ30sのピニオンギヤP1との接触面である歯当りを示している。図3(a)が、サンギヤ30sが傾かない場合、すなわち本実施例(姿勢良)の歯当りを示し、図3(b)が、比較対象としてサンギヤ30sが傾いた場合(姿勢悪)の歯当りを示している。図3において、網目状の部位が、ピニオンギヤP1との歯当り、すなわちピニオンギヤP1との接触面に対応している。図3(a)に示すように、サンギヤ30sが傾かない状態では、噛合開始から噛合終了までの間において、サンギヤ30の外周歯の歯面が、歯幅方向および歯たけ方向の略全体に渡ってピニオンギヤP1と接触している(歯当り良)。一方、サンギヤ30sが傾くと、図3(b)に示すように、歯幅方向で接触面に偏りが生じ、歯当りが図3(a)に比べて大幅に小さくなっている(歯当り悪)。
FIG. 3 shows a tooth contact that is a contact surface of the
図4は、サンギヤ30sの噛合姿勢と歯元にかかる歯元応力との関係を示している。図4に示すように、本実施例に対応する(a)歯当り良の状態(図3(a)に対応)と、(b)歯当り悪の状態(図3(b)に対応)とでは、歯当り良の状態の方が、サンギヤ30sの歯元にかかる歯元応力が低くなっている。これに対して、噛合姿勢が悪いと、歯元にかかる歯元応力が姿勢良の場合と比べて75%程度も高くなるため、歯元強度が不利となりギヤ強度も低下する。本実施例では、噛合姿勢が良となるため、歯元応力が高くなることもなく、ギヤ強度の低下も抑制される。
FIG. 4 shows the relationship between the meshing posture of the
図5は、サンギヤ30sの噛合姿勢と噛合伝達誤差との関係を示している。図5に示すように、本実施例に対応する(a)歯当り良の状態と、(b)歯当り悪の状態とでは、歯当り良の状態の方が、歯当り悪の場合と比べて噛合伝達誤差が小さくなる。これに対して、噛合姿勢が悪いと、姿勢良の場合と比べて噛合伝達誤差が35%も大きくなることから、動力伝達中に発生する振動や騒音が悪化する。本実施例では、噛合姿勢が良となるため、噛合伝達誤差が増加することもなく、振動や騒音の悪化も抑制される。
FIG. 5 shows the relationship between the meshing posture of the
上記より、本実施例にあっては、小径ギヤ36に噛み合い反力が伝達されて小径ギヤが傾いても、サンギヤ30sは傾くことがないため、歯当りが悪くなくこともなく、歯当りの悪化による歯元応力の増加や噛合伝達誤差の悪化が抑制され、結果として、ギヤ強度の悪化や振動および騒音の悪化が抑制される。これに関連して、遊星歯車装置30の強度増加による大型化や重量化を防止することもできる。
From the above, in the present embodiment, even if the meshing reaction force is transmitted to the small-
上述のように、本実施例によれば、サンギヤ30sと発進ギヤ36とのスプライン嵌合部78には、発進ギヤ36に伝達される噛み合い反力による発進ギヤ36の傾きによる発進ギヤ36の変位よりも大きいガタが形成されているため、小径ギヤ36に噛み合い反力が伝達されることで小径ギヤ36が傾いても、サンギヤ30sが傾くこともなく、遊星歯車装置30の噛合状態が悪化することによる振動や騒音の悪化を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the spline
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例では、自動変速機23は、タービン軸26と出力軸25との間に、無段変速機20とギヤ機構22とを並列に備えるものであったが、本発明は、必ずしもこれに限定されない。本発明は、動力源からの動力が入力されるキャリア、そのキャリアへ入力された動力が出力されるサンギヤ、およびリングギヤを含んで構成される遊星歯車装置と、前記サンギヤから出力された動力が入力される発進ギヤとを、備えた構成であれば適宜適用することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、動力源として内燃機関であるエンジン14が適用されていたが、例えば電動モータなど動力源として機能するものであれば適宜変更することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
14:エンジン(動力源)
23:自動変速機(車両用自動変速機)
30:遊星歯車装置
30s:サンギヤ
30c:キャリア
30r:リングギヤ
36:小径ギヤ(発進ギヤ)
40:大径ギヤ(発進ギヤと噛み合うギヤ)
78:スプライン嵌合部
14: Engine (power source)
23: Automatic transmission (automatic transmission for vehicles)
30:
40: Large diameter gear (gear meshing with starting gear)
78: Spline fitting part
Claims (1)
前記サンギヤと前記発進ギヤとがスプライン嵌合で接続されており、
前記サンギヤと前記発進ギヤとのスプライン嵌合部には、該発進ギヤと噛み合うギヤから該発進ギヤに伝達される噛み合い反力による該発進ギヤの傾きによる該発進ギヤの変位よりも大きいガタが形成されている
ことを特徴とする車両用自動変速機。 A planetary gear device including a carrier to which power from a power source is input, a sun gear to which power input to the carrier is output, and a ring gear, and a starting gear to which power output from the sun gear is input In an automatic transmission for a vehicle equipped with
The sun gear and the starting gear are connected by spline fitting,
The spline fitting portion between the sun gear and the starting gear has a backlash larger than the displacement of the starting gear due to the inclination of the starting gear due to the meshing reaction force transmitted from the gear meshing with the starting gear to the starting gear. An automatic transmission for a vehicle characterized by the above.
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JP (1) | JP2016148407A (en) |
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2015
- 2015-02-12 JP JP2015025860A patent/JP2016148407A/en active Pending
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