JP2018017379A - 変速ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】ユニット全長を短縮および部品点数を削減できる。
【解決手段】トルクコンバータ2および自動変速機3は、それぞれユニットケース4の第1ケース61および第2ケース62に収容されている。第1ケース61および第2ケース62は、互いに結合されて一体化されている。自動変速機3のインプットシャフト41は、ステータシャフト42に回転可能に挿通されている。ステータシャフト42は、トルクコンバータ2のステータ16を保持している。トルクコンバータ2と自動変速機3との間には、ステータシャフト42に相対回転不能に外嵌されるリテーナ43が設けられている。リテーナ43は、第1ケース61に一体に形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、トルクコンバータおよび自動変速機を含む変速ユニットに関する。
自動変速機が搭載された車両では、エンジンの発生トルクがトルクコンバータを介して自動変速機に入力され、自動変速機で変速された駆動力が駆動輪に伝達される。自動変速機としては、たとえば、無段変速機(CVT:Continuously Variable Transmission)や有段式の自動変速機(AT:Automatic Transmission)などが広く知られている。
特開2015−145682号公報
たとえば、図3に示されるように、トルクコンバータ201および自動変速機202を含む変速ユニット203では、自動変速機202のインプットシャフト204に、略円筒状のステータシャフト205が外嵌されている。
インプットシャフト204は、ステータシャフト205からエンジン(図示せず)側に延出しており、その端部には、トルクコンバータ201のタービンハブ206が相対回転不能に外嵌(スプライン嵌合)されている。タービンハブ206には、トルクコンバータ201のタービンランナ207が固定されている。また、タービンランナ207のエンジン側には、トルクコンバータ201のフロントカバー208が設けられ、タービンランナ207のエンジン側と反対側には、トルクコンバータ201のポンプインペラ209が設けられている。さらに、タービンランナ207とポンプインペラ209との間には、トルクコンバータ201のステータ210が設けられている。ステータ210は、ステータシャフト205のエンジン側の端部に固定されている。
変速ユニット203の外殻をなすユニットケース221は、第1ケース222および第2ケース223を含む。第1ケース222および第2ケース223は、エンジン側からこの順に並べられて、ボルトで締結されることにより一体化されている。トルクコンバータ201は、第1ケース222内に収容され、自動変速機202は、第2ケース223内に収容されている。
第1ケース222は、ポンプインペラ209と間隔を空けて、ポンプインペラ209に沿って延びる壁部224を有している。壁部224には、円形の開口225がインプットシャフト204の回転軸線方向に貫通して形成されており、その開口225には、ステータシャフト205が挿通されている。
ステータシャフト205には、壁部224から第2ケース223側に延びる部分に、略円環板状のリテーナ231が圧入によって相対回転不能に外嵌されている。リテーナ231は、第2ケース223にボルトで締結されている。これにより、ステータシャフト205は、リテーナ231を介して、第2ケース223に固定的に保持されている。
リテーナ231の内部には、油路232および接続油路233が形成されている。油路232は、回転径方向に延び、リテーナ231の内周面で開放されている。接続油路233は、リテーナ231の外周端部で回転軸線方向に延び、油路232と連通し、また、リテーナ231のエンジン側と反対側の端面234で開放されている。第2ケース223には、端面235で開放される供給油路236が形成されている。リテーナ231の端面234は、第2ケース223の端面235に当接し、接続油路233は、供給油路236と連通している。また、ステータシャフト205には、油路237が形成されている。油路237は、リテーナ231の油路232と連通している。
変速ユニット203では、オイルポンプ238で発生した油圧がバルブボディで調圧されて、その油圧により、バルブボディから供給油路236にオイルが供給される。供給油路236に供給されるオイルは、リテーナ231の接続油路233および油路232をこの順に通して、ステータシャフト205の油路232に供給され、油路232からリテーナ231のエンジン側と反対側に設けられたクラッチ241に供給される。
かかる構成では、トルクコンバータ201と自動変速機202との間に、少なくとも第1ケース222の壁部224の厚さ、リテーナ231の厚さおよび壁部224とリテーナ231との間の隙間の合計分の間隔が必要である。そのため、変速ユニット203の回転軸線方向の寸法(ユニット全長)が大きくならざるを得ない。また、リテーナ231を第2ケース223に締結するためのボルトなどが必要であり、部品点数が多いという問題もある。
本発明の目的は、ユニット全長を短縮および部品点数を削減できる、変速ユニットを提供することである。
前記の目的を達成するため、本発明に係る変速ユニットは、トルクコンバータと、自動変速機と、トルクコンバータのステータを保持し、自動変速機のインプットシャフトが回転可能に挿通されるステータシャフトと、トルクコンバータと自動変速機との間に設けられ、ステータシャフトに相対回転不能に外嵌されるリテーナと、外殻をなすユニットケースとを備え、ユニットケースは、トルクコンバータを収容する第1ケースと、第1ケースと結合され、自動変速機を収容する第2ケースとを含み、リテーナの少なくとも一部は、第1ケースに一体に形成されている。
この構成によれば、トルクコンバータおよび自動変速機は、それぞれユニットケースの第1ケースおよび第2ケースに収容されている。第1ケースおよび第2ケースは、互いに結合されて一体化されている。
自動変速機のインプットシャフトは、ステータシャフトに回転可能に挿通されている。ステータシャフトは、トルクコンバータのステータを保持している。トルクコンバータと自動変速機との間には、ステータシャフトに相対回転不能に外嵌されるリテーナが設けられており、リテーナは、その少なくとも一部が第1ケースに一体に形成されている。これにより、第1ケースがトルクコンバータとリテーナとの間に介在される壁部を有する構成(図3参照)と比較して、リテーナの少なくとも一部がその壁部を兼ねることになるので、壁部の厚さおよび壁部とリテーナとの間の隙間の合計分、ユニット全長を短縮することができる。また、リテーナを第1ケースまたは第2ケースに固定するためのボルトなどが不要であり、変速ユニットを構成する部品の点数を削減することができる。
リテーナは、その少なくとも一部が第1ケースに一体に形成されていればよいが、その全体(全部)が第1ケースに一体に形成されていることが好ましい。
リテーナの一部が第1ケースに一体に形成される構成では、そのリテーナの一部に残りの部分を接合する必要があり、その接合のための部材(ボルトまたは接着剤など)および工程が必要となるが、リテーナの全体が第1ケースに一体に形成されることにより、それらを不要にすることができる。その結果、変速ユニットのコストを低減することができる。
第1ケースには、第1端面を有する第1外周壁部が形成され、第2ケースには、第1端面と突き合わされる第2端面を有する第2外周壁部が形成されており、リテーナは、その全体が第1ケースに一体に形成されて、第1端面に対して回転軸線方向の自動変速機側に突出していることが好ましい。
この構成では、リテーナにおける第1端面に対して自動変速機側に突出した部分の回転径方向の外側に第1外周壁部が存在しないので、ドリルなどの工具を用いて、第1外周壁部に孔を開けることなく、リテーナに回転径方向に延びる貫通孔を形成することができる。そして、その貫通孔の外側端部にボールを圧入することにより、リテーナの内周面(ステータシャフトとの接触面)で開放される油路をリテーナに形成することができる。
一方、リテーナが第1端面に対して回転軸線方向のトルクコンバータ側に設けられた構成では、ドリルなどの工具を用いて、第1外周壁部の回転径方向の外側から第1外周壁部およびリテーナに貫通孔を形成することができる。そして、その貫通孔の外側端部をボルトおよびガスケットで封止することにより、リテーナの内周面で開放される油路をリテーナに形成することができる。
前者の構成では、第1外周壁部に孔が開かないので、その孔を封止する構成が不要であるうえ、後者の構成よりもオイルの漏れの懸念が小さい点で優れているといえる。
本発明によれば、変速ユニットの回転軸線方向の長さを短縮することができる。また、変速ユニットを構成する部品の点数を削減することができる。
本発明の第1の実施形態に係る変速ユニットの一部の構成を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る変速ユニットの一部の構成を示す断面図である。 従来の変速ユニットの一部の構成を示す断面図である。
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
<変速ユニット>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る変速ユニット1の一部の構成を示す断面図である。なお、図1では、ユニットケース4の断面のみにハッチングが付され、その他の部材の断面へのハッチングの付与が省略されている。
変速ユニット1は、車両に搭載されて、エンジン(図示せず)が発生するトルクを変速して駆動輪(図示せず)に伝達するユニットであり、トルクコンバータ2および自動変速機3を含む。トルクコンバータ2および自動変速機3は、変速ユニット1の外殻をなすユニットケース4内に収容されている。
<トルクコンバータ>
トルクコンバータ2は、フロントカバー11、ポンプインペラ12、タービンハブ13、タービンランナ14、ロックアップ機構15およびステータ16を備えている。
フロントカバー11は、回転軸線を中心に略円板状に延び、その外周端部が自動変速機3側(図1における左側。以下、「左側」という。)に屈曲した形状をなしている。フロントカバー11の中心部は、エンジン側(図1における右側。以下、「右側」という。)に膨出している。この膨出した部分には、エンジンの発生トルク(エンジントルク)が入力される。
ポンプインペラ12は、フロントカバー11の左側に配置されている。ポンプインペラ12の外周端部は、フロントカバー11の外周端部に接続され、回転軸線を中心にフロントカバー11と一体回転可能に設けられている。ポンプインペラ12の内面には、複数のブレード21が放射状に並べて配置されている。
タービンハブ13は、フロントカバー11とポンプインペラ12との間に配置されている。タービンハブ13は、略円筒状のボス部22と、ボス部22から回転径方向の外側に延出したフランジ部23とを一体的に有している。
タービンランナ14は、タービンハブ13のフランジ部23のポンプインペラ12側の面に固定されている。タービンランナ14のポンプインペラ12との対向面には、複数のブレード24が放射状に並べて配置されている。
ロックアップ機構15は、ロックアップピストン25およびダンパ機構26を備えている。
ロックアップピストン25は、略円環板状をなし、その内周端部がタービンハブ13のフランジ部23に外嵌されて、フロントカバー11とタービンランナ14との間に位置している。ロックアップピストン25に対してタービンランナ14側の係合側油室27の油圧がフロントカバー11側の解放側油室28の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン25がフロントカバー11側に移動する。逆に、解放側油室28の油圧が係合側油室27の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン25がタービンランナ14側に移動する。
ロックアップピストン25のフロントカバー11側の面には、その外周端部に摩擦材29が貼着されている。差圧により、ロックアップピストン25がフロントカバー11側に移動し、摩擦材29がフロントカバー11に押し付けられると、ポンプインペラ12とタービンランナ14とが直結(ロックアップオン)される。その状態から、差圧により、ロックアップピストン25がタービンランナ14側に移動すると、摩擦材29がフロントカバー11から離間し、ポンプインペラ12とタービンランナ14との直結が解除(ロックアップオフ)される。
ダンパ機構26は、ポンプインペラ12とタービンランナ14との直結時にエンジンからの振動を減衰するための機構である。具体的には、ダンパ機構26は、ロックアップピストン25に支持されるリテーニングプレート31と、リテーニングプレート31に支持されるスプリング32と、スプリング32を介して回転方向にリテーニングプレート31と弾性的に連結されるドリブンプレート33と、スプリング32の外周を取り囲む外周部材34とを備えている。フロントカバー11に入力される振動は、リテーニングプレート31とドリブンプレート33との間でスプリング32が圧縮および復元を繰り返すことによって減衰される。
ステータ16は、ポンプインペラ12とタービンランナ14との間に配置されている。
ロックアップオフの状態において、エンジントルクによりポンプインペラ12が回転すると、ポンプインペラ12からタービンランナ14に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ14のブレード24で受けられて、タービンランナ14が回転する。このとき、トルクコンバータ2の増幅作用が生じ、タービンランナ14には、エンジントルクよりも大きなトルクが発生する。
<自動変速機>
自動変速機3は、インプットシャフト41を備えている。
インプットシャフト41は、中空軸に形成されている。インプットシャフト41は、トルクコンバータ2の回転軸線上を延び、トルクコンバータ2に挿通されている。インプットシャフト41の右側の端部には、タービンハブ13のボス部22が外嵌されて、そのボス部22がスプライン嵌合されている。これにより、インプットシャフト41は、タービンハブ13と一体回転し、さらには、そのタービンハブ13に対して固定されたタービンランナ14およびロックアップ機構15(ロックアップピストン25およびダンパ機構26)と一体回転する。
インプットシャフト41には、略円筒状のステータシャフト42が外嵌されている。ステータシャフト42の右側の端部は、回転軸線方向においてポンプインペラ12とタービンランナ14との間に位置し、その端部とタービンハブ13のボス部22との間には、間隔が空けられている。ステータシャフト42の右側の端部には、トルクコンバータ2のステータ16が固定されており、ステータシャフト42は、ステータ16を回転不能に支持している。ステータシャフト42は、トルクコンバータ2から左側に延出している。そして、ステータシャフト42には、トルクコンバータ2から延出した部分に、略円環板状のリテーナ43が圧入により外嵌されている。
インプットシャフト41とステータシャフト42との間には、隙間44が設けられており、この隙間44には、リテーナ43と回転径方向に対向する位置に、ニードルローラベアリング45が配置されている。インプットシャフト41は、ニードルローラベアリング45を介して、ステータシャフト42に回転可能に保持されている。また、インプットシャフト41の左側の端部には、ボールベアリング46のインナレース(内輪)が外嵌されている。ボールベアリング46のアウタレース(外輪)は、ユニットケース4に固定されている。これにより、インプットシャフト41の左側の端部は、ボールベアリング46を介して、ユニットケース4に回転可能に保持されている。
また、インプットシャフト41は、ボールベアリング46から左側に延出し、その延出した部分には、インプットシャフト41の回転をインプットシャフト41と平行に設けられたシャフト(プライマリシャフト)51に伝達するためのギヤ52が一体に形成されている。
<ユニットケース>
ユニットケース4は、第1ケース61、第2ケース62および第3ケース63に分割して構成されている。第1ケース61、第2ケース62および第3ケース63は、たとえば、アルミ合金製であり、ダイカスト法によって鋳造されている。第1ケース61、第2ケース62および第3ケース63は、エンジン側からこの順に並べられて、ボルトで締結されることにより一体化されている。トルクコンバータ2は、第1ケース61内に収容され、自動変速機3は、第2ケース62および第3ケース63内に収容されている。
第1ケース61は、トルクコンバータ2に回転径方向の外側から対向する第1外周壁部64と、トルクコンバータ2に左側から対向する端壁部65とを一体的に有している。
第1外周壁部64は、右側から見た形状が略C字状(略コ字状)をなし、右側に開放されている。また、第1外周壁部64は、左側に窄まった形状をなし、その左端に第1端面66を有している。
端壁部65は、第1外周壁部64からステータシャフト42に向けて延びている。端壁部65は、リテーナ43の一部を構成している。端壁部65の外周端部には、断面略半円形状の溝67が形成されている。溝67の外周端は、第1外周壁部64の第1端面66の内周端と一致している。端壁部65には、溝67の内周端を外周端として左側に膨出する膨出部68が一体に形成されており、その膨出部68によって、リテーナ43の残りの部分が構成されている。
すなわち、第1ケース61には、リテーナ43が一体に形成されている。そして、リテーナ43の一部は、第1外周壁部64の内側に配置され、リテーナ43の残りの部分(膨出部68)は、第1外周壁部64の第1端面66に対して左側に突出している。リテーナ43が第1ケース61に一体に形成されることにより、ステータシャフト42は、リテーナ43を介してユニットケース4に固定的に保持されている。
膨出部68の回転径方向の外側には、第1外周壁部64が存在しない。そのため、ドリルなどの工具を用いて、第1外周壁部64に孔を開けることなく、膨出部68に回転径方向に延びる貫通孔を形成することができる。この工法により、膨出部68には、複数の貫通孔が形成されている。そして、各貫通孔の外側端部にボール69が圧入されることにより、リテーナ43には、その内周面(ステータシャフト42との接触面)で開放される複数の油路71が形成されている。また、リテーナ43の外周端部には、回転軸線方向に延びる接続油路72が形成されている。接続油路72は、各油路71に対応して設けられ、油路71と連通し、リテーナ43(膨出部68)の左側の端面で開放されている。
第2ケース62は、第1ケース61の第1端面66と突き合わされる第2端面81を有する第2外周壁部82を有している。また、第2ケース62には、リテーナ43の各接続油路72に対応して、回転軸線方向に延びる略円筒状の円筒状部83が形成されている。円筒状部83の内部空間は、供給油路84として形成されている。第1ケース61と第2ケース62とが締結された状態で、各円筒状部83の右側の端面がリテーナ43の左側の端面に当接し、各供給油路84とそれに対応するリテーナ43の接続油路72とが接続される。
<オイル供給構造>
インプットシャフト41の左側には、オイルポンプ5が配置されている。オイルポンプ5は、ポンプ駆動軸101およびポンプギヤ102を備えている。
ポンプ駆動軸101は、回転軸線に沿って延び、インプットシャフト41内に挿通されている。ポンプ駆動軸101の右側の端部は、トルクコンバータ2のフロントカバー11に直結されている。インプットシャフト41とポンプ駆動軸101との間には、隙間が空けられており、その隙間による軸間油路111が設けられている。軸間油路111の左側の端部は、シール112により封止されている。軸間油路111は、インプットシャフト41の右側の端面で開放されており、フロントカバー11とロックアップピストン25との間の解放側油室28と連通している。
ポンプ駆動軸101の左側の端部には、軸心油路113が形成されている。また、ポンプ駆動軸101には、軸間油路111と軸心油路113とを連通する連通油路114が形成されている。
ポンプギヤ102は、ポンプ駆動軸101と一体回転可能に設けられている。トルクコンバータ2のフロントカバー11が回転すると、ポンプ駆動軸101が回転し、ポンプギヤ102がポンプ駆動軸101と一体に回転する。ポンプギヤ102の回転により、オイルポンプ5で油圧が発生し、その油圧がバルブボディ(図示せず)に供給される。
ステータシャフト42には、連通油路115が形成されている。
連通油路115は、リテーナ43に形成されている油路71の1つと連通している。また、連通油路115は、ニードルローラベアリング45の右側において、インプットシャフト41とステータシャフト42との間の隙間44に開放され、その隙間44と連通している。
オイルポンプ5からバルブボディに供給される油圧は、バルブボディで調圧される。そして、その油圧により、バルブボディから軸心油路113および第2ケース62に形成されている各供給油路84にオイルが供給される。
軸心油路113に供給されるオイルは、連通油路114を通して軸間油路111に供給され、軸間油路111を流れて、トルクコンバータ2の解放側油室28に供給される。
供給油路84の1つに供給されるオイルは、リテーナ43に形成されている接続油路132を通して油路71に供給され、連通油路115を通してインプットシャフト41とステータシャフト42との間の隙間44に供給される。そして、その隙間44を流れて、ステータシャフト42の右側の端部とタービンハブ13のボス部22との間を通してトルクコンバータ2の係合側油室27に供給される。
<作用効果>
以上のように、自動変速機3のインプットシャフト41は、ステータシャフト42に回転可能に挿通されている。ステータシャフト42は、トルクコンバータ2のステータ16を保持している。トルクコンバータ2と自動変速機3との間には、ステータシャフト42に相対回転不能に外嵌されるリテーナ43が設けられている。
リテーナ43は、ユニットケース4の第1ケース61に一体に形成されている。これにより、リテーナ43とは別に、第1ケース61がトルクコンバータ2とリテーナ43との間に介在される壁部を有する構成(図3参照)と比較して、リテーナ43がその壁部を兼ねることになるので、壁部の厚さおよび壁部とリテーナ43との間の隙間の合計分、変速ユニット1の回転軸線方向の長さ(ユニット全長)を短縮することができる。また、リテーナ43を第1ケース61または第2ケース62に固定するためのボルトなどが不要であり、変速ユニット1を構成する部品の点数を削減することができる。
また、リテーナ43を構成する膨出部68は、第1ケース61の第1端面66に対して左側に突出している。そのため、膨出部68の回転径方向の外側には、第1ケース61の第1外周壁部64が存在しないので、ドリルなどの工具を用いて、第1外周壁部64に孔を開けることなく、リテーナ43に回転径方向に延びる貫通孔を形成することができる。そして、その貫通孔の外側端部にボール69を圧入することにより、リテーナ43の内周面で開放される油路71をリテーナ43に形成することができる。また、第1外周壁部64に孔が開いていないので、ユニットケース4からのオイルの漏れの懸念を小さくすることができる。
<第2実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態に係る変速ユニット1の一部の構成を示す断面図である。なお、図2においても、ユニットケース4の断面のみにハッチングが付され、その他の部材の断面へのハッチングの付与が省略されている。また、図2において、図1に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略し、図2に示される構成について、図1に示される構成との相違点のみを説明する。
図2に示される構成では、リテーナ43の全体が第1外周壁部64の内側、つまり第1外周壁部64の第1端面66に対して右側に設けられている。そして、第1外周壁部64の外周面からリテーナ43の内周面に至る貫通孔が形成され、その貫通孔の外側端部にボルト121がねじ込まれ、ボルト121と第1外周壁部64との間にガスケット122が介在されることにより、リテーナ43には、その内周面(ステータシャフト42との接触面)で開放される複数の油路123が形成されている。油路123は、リテーナ43の外周端部に形成された接続油路72と連通している。
この図2に示される構成によっても、変速ユニット1のユニット全長を短縮することができ、また、変速ユニット1を構成する部品の点数を削減することができる。
<変形例>
以上、本発明の2つの実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することも可能である。
たとえば、前述の各実施形態では、リテーナ43の全体が第1ケース61に一体に形成されている構成を取り上げたが、リテーナ43の一部(たとえば、端壁部65)が第1ケース61に一体に形成され、当該一部にリテーナ43の残りの部分(たとえば、膨出部68)が接着剤などを用いて接合されることにより、リテーナ43の全体が第1ケース61に一体的に設けられていてもよい。
また、図1および図2には、公知の無段変速機(CVT:Continuously Variable Transmission)を備える変速ユニット1の一部が示されているが、本発明は、有段式の自動変速機(AT:Automatic Transmission)など、無段変速機以外の自動変速機を備える変速ユニットに広く適用可能である。
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1 変速ユニット
2 トルクコンバータ
3 自動変速機
4 ユニットケース
16 ステータ
41 インプットシャフト
42 ステータシャフト
45 リテーナ
61 第1ケース
62 第2ケース

Claims (1)

  1. トルクコンバータと、
    自動変速機と、
    前記トルクコンバータのステータを保持し、前記自動変速機のインプットシャフトが回転可能に挿通されるステータシャフトと、
    前記トルクコンバータと前記自動変速機との間に設けられ、前記ステータシャフトに相対回転不能に外嵌されるリテーナと、
    外殻をなすユニットケースとを備え、
    前記ユニットケースは、前記トルクコンバータを収容する第1ケースと、前記第1ケースと結合され、前記自動変速機を収容する第2ケースとを含み、
    前記リテーナの少なくとも一部は、前記第1ケースに一体に形成されている、変速ユニット。
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