JP2018003903A - 変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星歯車機構を備え、コンパクト化が可能であり、構成も簡略化された変速装置を提供することを課題とする。【解決手段】サンギヤ５と一体回転する筒状の外側伝動軸３と、外側伝動軸３の内周側に位置し且つ第１スプライン４１を有する内側伝動軸４と、内側伝動軸４に外装され且つ第１スプライン４１と係合する第２スプライン９２，９３を有する切換スリーブ９と備え、前記切換スリープ９によって遊星歯車機構１ｂを介した変速切換が行われ、第１スプライン４１及び第２スプライン９２，９３の一方には厚みを増加させた抵抗部４２が形成されるとともに、他方は軸方向に並べて配置された複数の分割スプラインであり、該抵抗部４２を、該軸方向において上記複数の分割スプライン中の１つに対応させて少なくとも１つ設ける。【選択図】図４

Description

本発明は遊星歯車機構を備えた変速装置に関する。

遊星歯車機構を備えた変速装置が従来公知である。この変速装置は、コンパクト化が容易であるため、オートマチック車やマニュアル車の副変速装置として広く用いられている。

例えば、サンギヤ、プラネタリーギヤ、インターナルギヤ及びキャリアを有する遊星歯車機構と、前記サンギヤと一体回転する筒状の外側伝動軸と、前記外側伝動軸の内周側に回転可能に支持された内側伝動軸と、前記内側伝動軸に外装された切換スリーブと備え、前記切換スリーブの内周側には、内側伝動軸の雄スプラインとスプライン結合する雌スプラインが形成され、前記遊星歯車機構は、切換スリープの内側伝動軸の軸方向へのスライド移動によって、外側伝動軸と内側伝動との間の動力伝動経路が変更されて変速切換が行われるように構成された変速装置が公知になっている（例えば、特許文献１を参照）。

米国特許出願公開第２０１４／０２５１０８２号明細書

上記文献の変速装置は、外側伝動軸の内周面側と内側伝動軸の外周面側との間のスペースを上手く活用して変速切換用の部材である切換スリーブを設けているため、遊星歯車機構と変速切換用の部材とを外側伝動軸の軸方向に並べて配置したものと比べて、全体をコンパクト化できる。

一方、前記切換スリーブ側にはいわゆるギヤ抜け防止用のテーパのような負荷トルクによるシフト抜け防止機構が設けられていないため、軸方向において切換スリーブを保持するシフトフォーク側にデテント機構等、保持荷重（以下、「吸込み荷重」）を設ける必要があるとともに、この場合、軸方向に発生するギヤ抜けの荷重が切換スリーブからシフトフォークに直接的に作用するため、両者の間にも摺動部材等を設ける必要があり、構成が複雑化して単価が高くなる。

本発明は、遊星歯車機構を備え、コンパクト化が可能であり、構成も簡略化された変速装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、遊星歯車機構を備えた変速装置であって、サンギヤ、プラネタリーギヤ、インターナルギヤ及びキャリアを有する遊星歯車機構と、前記サンギヤと一体回転する筒状の外側伝動軸と、前記外側伝動軸の内周側に回転可能に支持され、且つ第１スプラインを有する内側伝動軸と、前記内側伝動軸に外装され、前記第１スプラインと係合する第２スプラインを有する切換スリーブと備え、前記遊星歯車機構は、前記切換スリープの内側伝動軸の軸方向へのスライド移動によって、前記外側伝動軸と前記内側伝動との間の動力伝動経路が変更されて変速切換が行われるように構成され、前記第１スプライン及び第２スプラインの一方には、厚みが増加された抵抗部が形成されるとともに、前記第１スプライン及び第２スプラインの他方は軸方向に並べて配置された複数の分割スプラインであり、前記抵抗部は、該軸方向において上記複数の分割スプライン中の１つに対応させて少なくとも１つ設けられたことを特徴とする。

前記抵抗部は、軸方向において少なくとも２つ設けられ、各抵抗部は上記軸方向の最も両端側に位置する２つの分割スプラインのそれぞれに対応するものとしてもよい。

前記分割スプラインは前記切換スリーブの内周側に配置され、前記切換スリーブの内周面側において軸方向で隣接する分割スプライン同士の間には溝部が設けられ、前記切換スリーブの周壁部には上記溝部の底面から外周面まで延びる連通孔が形成されたものとしてもよい。

切換スリーブと内側伝動軸とをスプライン結合させる第１スプライン及び第２スプライン自体によって、負荷トルクによる吸込み荷重によりシフト抜けを効率的に防止することも可能になるため、遊星歯車機構を備えた変速装置のコンパクト化と構成の簡略化とを両立できる。

また、軸方向に分割形成された複数の分割スプラインによって負荷トルクを分散できるため、個々の分割スプラインの全長を短くできるとともに、このようにして全長が短くなった分割スプラインは短いスライド長で抵抗部を通過することが可能になるため、変速切換操作時のストローク量も短くできる。

本発明を適用した副変速装置の内部構造を示す縦断面図である。 切換スリーブの要部構成を示す側断面図である。 出力シャフトの外周面に形成された第１スプラインの構成を示す斜視図である。 （Ａ）はシフト抜け防止機構の作用状態を模式的に示す模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）の比較例である。 本発明の別実施形態に係る切換スリーブの要部構成を示す側断面図である。 本発明の別実施形態に係るシフト抜け防止機構の作用状態を模式的に示す模式図である。

図１は本発明を適用した副変速装置の内部構造を示す縦断面図である。この副変速装置１は、金属製の伝動ケース１ａ側にベアリング２を介して回転自在に支持され且つ前後方向に延びる筒状に成形された金属製の入力シャフト（外側伝動軸）３と、該入力シャフト３と同一軸心をなし且つ一端部（前端部）が入力シャフト３内に挿入された金属製の出力シャフト（内側伝動軸）４と、前記入力シャフト３の出力シャフト４が挿入された側の端部に一体的に設けられ且つ該入力シャフト３と一体回転する金属製のサンギヤ５と、入力シャフト３及び出力シャフト４の軸心を中心として回転するように、該入力シャフト３の外周面側に支持された円形リング状の金属製のインターナルギヤ６と、サンギヤ５及びインターナルギヤ６の両方と噛合い両者の間に配置された金属製のプラネタリーギヤ７と、該プラネタリーギヤ７を回転自在に支持する金属製のキャリア８と、入力シャフト３の内周側と出力シャフト４の外周側との間に同一軸心をなすように配置される金属製の切換スリーブ９とを備えている。

サンギヤ５、インターナルギヤ６、プラネタリーギヤ７及びキャリア８は、遊星歯車機構１ｂを構成している。

プラネタリーギヤ７は入力シャフト３及び出力シャフト４の軸方向視でサンギヤ６の周方向に等間隔で満遍無く複数並べて配置されている。この複数のプラネタリーギヤ７は、全て、単一のキャリア８に回転可能に支持されている。

キャリア８は、切換スリーブ９における入力シャフト３外に後方突出した部分の外周面側に配置され、入力シャフト３及び出力シャフト４の軸回りに回転作動する。ちなみに、このキャリア８とサンギヤ５は出力シャフト４の軸方向に隣接配置されている。

そして、このキャリア８は、個々のプラネタリーギヤ７が回転作動（自転）してサンギヤ５の周囲を公転すると、この公転に伴って入力シャフト３及び出力シャフト４の軸回りに回転作動される。

この切換スリーブ９を、入力シャフト３及び出力シャフト４の軸方向にスライド移動させることにより、遊星歯車機構１ｂを介した入力シャフト３と出力シャフト４との間の動力伝動経路を変更し、変速切換を行う。

具体的には、切換スリーブ９の外周面側には雄スプラインである第３スプライン９１が一体的に形成されている。切換スリーブ９の内周面側には雌スプラインである第２スプライン９２，９３が一体的に形成されている。サンギヤ５の内周面（入力シャフト３の内周面）側には、上記第３スプライン９１とスプライン結合する雌スプラインである第４スプライン５１が一体的に形成され、キャリア８の内周面側には、上記第３スプライン９１とスプライン結合する雌スプラインである第５スプライン８１が一体的に形成され、出力シャフト４の外周面側には、上記第２スプライン９２，９３とスプライン結合する雄スプラインである第１スプライン４１が一体的に形成されている。

切換スリーブ９の第２スプライン９２，９３と、出力シャフト４の第１スプライン４１とは常時スプライン結合されているため、切換スリーブ９は、出力シャフト４と一体回転し且つ該出力シャフト４の軸方向にスライド可能な状態で、出力シャフト４に外装されている。

切換スリーブ９の第３スプライン９１は、該切換スリーブ９の軸方向一方側へのスライド移動によって、サンギヤ５側の第４スプライン５１とスプライン結合した状態になり、該軸方向他方側へのスライド移動によって、キャリア８側の第５スプライン８１とスプライン結合した状態になる。すなわち、切換スリーブ９の第３スプライン９１は、サンギヤ５側の第４スプライン５１と、キャリア側の第５スプライン８１との何れか一方に排他的にスプライン結合される。

このスプライン結合がスムーズに行われるように、切換スリーブ９の第３スプライン９１における全長方向の両端部には、軸方向への移動時に第４スプライン５１や第５スプライン８１を掻き分けるチャンファ９１ａ，９１ｂがそれぞれ一体成形されている（図２参照）。

そして、切換スリーブ９を入力シャフト３の内周側に挿入する側（高速位置）にスライド移動させると、上記高速状態に変速切換され、入力シャフト３と切換スリーブ９と出力シャフト４とが一体回転する状態になり、入力シャフト３に入力された回転動力が出力シャフト４に高速伝動される高速状態になる一方で、切換スリーブ９を入力シャフト３の内周側から引抜く側（低速位置）にスライド移動させると、上記低速状態に変速切換され、入力シャフト３に入力された回転動力が、サンギヤ５→プラネタリーギヤ７→キャリア８と伝動され、出力シャフト４を低速で回転させる低速状態になる。

なお、この切換スリーブ９においてキャリア８を挟んでサンギヤ５から遠ざかる側に突出した部分の外周面には、係合溝９ａが環状に形成され、この係合溝９ａには金属製のシフトフォーク１１が係合され、このシフトフォーク１１によって該切換スリーブ９のスライド操作（変速切換操作）が行われる。

この副変速装置１には、切換スリーブ９における高速位置又は低速位置でのシフト抜けを防止するシフト抜け防止機構が設けられている。

次に、図２乃至図４に基づいてシフト抜け防止機構の構成を説明する。

図２は切換スリーブの要部構成を示す側断面図であり、図３は出力シャフトの外周面に形成された第１スプラインの構成を示す斜視図であり、図４（Ａ）はシフト抜け防止機構の作用状態を模式的に示す模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）の比較例である。シフト抜け防止機構は、常時互いのスプライン結合事態が保持される第１スプライン４１及び第２スプライン９２，９３自体に設けられている。

具体的には、第１スプライン４１及び第２スプライン９２，９３の一方（図示する例では第１スプライン４１）には、上記変速切換途の完了後においてギヤ抜け抵抗になるように歯厚（厚み）をその他の部分と比較して増加させた抵抗部４２が一体形成され、他方は自身の軸方向に並べて配置された複数（本例では２つ）の分割スプライン９２，９３になり、この抵抗部４２と分割スプライン９２，９３によって上述のシフト抜け防止機構が構成される。

上記抵抗部４２は、第１スプライン４１の中途部に一体成形される。この抵抗部４２の出力シャフト４の軸方向に設けられる個数は、複数の分割スプライン９２，９３の１つ（好ましくは、該軸方向における最も端側に位置する一の分割スプライン９２，９３）に対応させて少なくとも１つ設ければよいが、図示する例では、上記軸方向において、抵抗部４２が分割スプライン９２，９３毎に設けられている。

ちなみに、第１スプライン４１は、上述の抵抗部４２によって歯面間の距離が短縮され、シフト完了後におけるシフト抜け荷重を抑制する。

また、この抵抗部４２は、出力シャフト４の軸方向における中間部分が歯厚最大部４２ａになるとともに、歯厚最大部４２ａから両側の抵抗部４３に向かって次第に歯厚が減少する歯厚変化部４２ｂになる。

そして、図４（Ａ）に示す通り、切換スリーブ９を低速位置から高速位置又は高速位置から低速位置にスライド移動させる過程においては、各分割スプライン９２，９３が、まず、対応する抵抗部４２の一方の歯厚変化部４２ｂに接触して吸込み荷重が発生する状態から続いて、各分割スプライン９２，９３が、該最大歯厚部４２ａに達し、さらに、各分割スプライン９２，９３が、他方の歯厚変化部４２ｂ付近に位置してシフト完了となり、吸込み荷重が発生する。

そして、以上のような変速切換の作動状態によれば、複数の分割スプライン９２，９３によって、負荷トルク（回転負荷）を分散できるため、各分割スプライン９２，９３における出力シャフト４の軸方向の長さ（全長）を短くして、ストローク量Ｌを短くすることが可能になる。

一方、図４（Ｂ）に示す通り、単一の雌スプライン９２´による場合、負荷トルクへの耐性を考慮すれば、該雌スプライン９２´の全長が個々の分割スプライン９２，９３よりも長くなる（図示する例では２倍長くなる）ため、そのストロークＬ´も上述のストロークＬに比べて長くなってしまう。

本副変速装置１によれば、このようなストローク状のメリットもあり、シフト抜け防止機構を設けるにあたって、吸込み荷重の発生のために別途の部材も不要であるため、構成も簡略化され、サイズもコンパクト化可能になる。

なお、上述の形態では、第１スプライン４１に抵抗部４２を設け且つ第２スプライン９２，９３を分割スプラインとしたが、これを逆にしても同様の効果が期待でき、具体的には、切換スリーブ９の第２スプラインを単一のスプラインとするとともに抵抗部を設け、出力シャフト４の第１スプラインを複数の分割スプラインとしてもよい。

また、本形態では、外側伝動軸３を入力シャフト、内側伝動軸４を出力シャフトとしたが、これを逆にすることも論理的には可能である。

次に、図５に基づいて、本発明の別実施形態に関し、上述の形態と異なる部分を説明する。

図５は、本発明の別実施形態に係る切換スリーブの要部構成を示す側断面図である。同図に示す形態では、軸方向で隣接する分割スプライン９２，９３同士の間に、切換スリーブ９の内周径を拡大させる溝部９ｂを環状に凹設するとともに、この切換スリーブ９の周壁部には、該溝部９ｂの底面から外周面まで延びる径方向の連通孔９ｃが穿設（形成）されている。この連通孔９ｃを介して切換スリーブ９の外周面側から溝部９ｂ内に流入した潤滑油は、その場で滞留し、スプライン結合部分等を良好に保持する。

次に、図６に基づいて、本発明の別実施形態に関し、上述の形態と異なる部分を説明する。

図６は、本発明の別実施形態に係るシフト抜け防止機構の作用状態を模式的に示す模式図である。上述した形態では、分割スプライン９２，９３を２つ以上設けたが、これを３つ以上（本例では３つ）の分割スプライン９２，９３，９４を設けてもよい。この場合には、分割スプライン９２，９３，９４毎に対応する抵抗部４２を設けてもよいが、軸方向の両側に位置する分割スプライン９２，９３のみに対応する抵抗部４２，４２を設けてもよい。これによって、変速切換時における分割スプライン９２，９３と、抵抗部４２，４２との位置合せが容易になる。

１ 変速装置
１ｂ 遊星歯車機構
３ 入力シャフト（外側伝動軸）
４ 出力シャフト（内側伝動軸）
４１ 第１スプライン
４２ 抵抗部
５ サンギヤ
６ インターナルギヤ
７ プラネタリーギヤ
８ キャリア
９ 切換スリーブ
９ｂ 溝部
９ｃ 連通孔
９２ 分割スプライン（第２スプライン）
９３ 分割スプライン（第２スプライン）
９４ 分割スプライン（第２スプライン）

Claims (3)

1. 遊星歯車機構を備えた変速装置であって、
   サンギヤ、プラネタリーギヤ、インターナルギヤ及びキャリアを有する遊星歯車機構と、
   前記サンギヤと一体回転する筒状の外側伝動軸と、
   前記外側伝動軸の内周側に回転可能に支持され、且つ第１スプラインを有する内側伝動軸と、
   前記内側伝動軸に外装され、前記第１スプラインと係合する第２スプラインを有する切換スリーブと備え、
   前記遊星歯車機構は、前記切換スリープの内側伝動軸の軸方向へのスライド移動によって、前記外側伝動軸と前記内側伝動との間の動力伝動経路が変更されて変速切換が行われるように構成され、
   前記第１スプライン及び第２スプラインの一方には、厚みが増加された抵抗部が形成されるとともに、
   前記第１スプライン及び第２スプラインの他方は軸方向に並べて配置された複数の分割スプラインであり、
   前記抵抗部は、該軸方向において上記複数の分割スプライン中の１つに対応させて少なくとも１つ設けられた
   ことを特徴とする変速装置。
2. 前記抵抗部は、軸方向において少なくとも２つ設けられ、各抵抗部は上記軸方向の最も両端側に位置する２つの分割スプラインのそれぞれに対応する
   請求項１に記載の変速装置。
3. 前記分割スプラインは前記切換スリーブの内周側に配置され、
   前記切換スリーブの内周面側において軸方向で隣接する分割スプライン同士の間には溝部が設けられ、
   前記切換スリーブの周壁部には上記溝部の底面から外周面まで延びる連通孔が形成された
   請求項１又は２の何れかに記載の変速装置。

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