JP4259079B2 - 自動変速機の出力軸支持構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動変速機の出力軸を支持する構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動変速機の出力軸を支持する従来の技術として、自動変速機の本体を覆うケーシングの内周面と出力軸の外周面との間に第1のボールベアリングを配設するとともに、ケーシングの出力軸側端面に取り付けられるエクステンションハウジングの内周面と出力軸の外周面との間に第2のボールベアリングを嵌めこむことで、出力軸を回転可能に支持する技術がある(例えば、非特許文献1参照。)。
【0003】
上記の従来の技術では、第1のボールベアリングと第2のボールベアリングとの軸方向距離を比較的長く設定することで、出力軸の回転軸心が傾きながら回転する現象(以下、出力軸の振れ回りと称す)を極力抑える構成が知られている。一般的に、両ボールベアリング間の距離を長くするほど出力軸が振れ回りにくくなる。
【0004】
【非特許文献1】
「トヨタ ランドクルーザー新型車解説書 品番61569」、トヨタ自動車株式会社サービス部、1990年1月17日、第4章 シャシー p.16
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した従来の技術では、両ボールベアリング間の距離を長くすることで出力軸の振れ回りは抑えられるが、自動変速機の軸方向寸法が長くなってしまうため、自動変速機の軸方向寸法が限られている車両への搭載が困難であった。
【0006】
そこで本発明は、自動変速機の軸方向寸法をできるだけ短くするとともに、自動変速機の出力軸の振れ回りをできるだけ抑えることが可能な自動変速機の出力軸支持構造を提供することを技術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、複数の遊星歯車機構を備える自動変速機において、出力軸を支持する出力軸支持構造であって、一端を入力軸側とするとともに他端を入力軸から離間する側として、一端側に開口する中空部を有し、変速段に応じた変速比に応じて入力軸の回転を減速或いは増速して回転する自動変速機の出力軸と、該出力軸と同軸上に形成され、一端が入力軸側に配されるとともに前記出力軸の中空部に挿入される挿入部を他端側に有する中間軸と、自動変速機の本体を覆うケーシングにおける前記出力軸の他端側の端面に取り付けられるエクステンションハウジングと、前記出力軸の外周面側と前記エクステンションハウジングの内周面との間に配設される第1軸受と、該第1軸受より前記出力軸の他端側における前記エクステンションハウジングの内周面と前記出力軸の外周面との間に配設される第2軸受と、前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間に配設される第3軸受とを備え、前記第3軸受よりも前記中間軸の一端側における前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間で遊星歯車機構の回転要素の一部を保持し、前記第3軸受の軸方向位置の少なくとも一部が前記第1軸受と前記第2軸受の間に位置する自動変速機の出力軸支持構造において、前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間で保持される前記遊星歯車機構の回転要素の外周面には、前記中空部に形成される内スプラインと係合する外スプラインが形成され、前記遊星歯車機構の回転要素の内周面は前記挿入部の外周面に対して相対回転可能に支持されることを特徴とする自動変速機の出力軸支持構造とした。
【0008】
請求項1では、出力軸を支持する第1軸受と第2軸受とが共にエクステンションハウジングに取り付けられる構造である。この構造によると、第1軸受がケーシングに支持され第2軸受がエクステンションハウジングに支持される従来の技術に比べ、第1軸受と第2軸受との間にはエクステンションハウジングとケーシングとの軸心のずれがないので、第1軸受と第2軸受との軸心のずれは小さくなる。したがって、第1軸受と第2軸受との軸方向距離を長くしなくても出力軸の回転軸心の傾きが抑えられ、出力軸の振れ回りを抑えることができる。
【0009】
更に、請求項1の構造では、遊星歯車機構の回転要素の重力は中間軸に付加され、第3軸受を支点として出力軸に付加される。ここで、第3軸受の軸方向位置は第1軸受と第2軸受の間となるので、遊星歯車機構を支持することによる出力軸の傾きが抑えられる。言い換えれば、第1軸受と第2軸受との間よりも出力軸の端部側で遊星歯車機構を支持すると、遊星歯車機構の重力によって出力軸が軸心に対して傾きやすくなるが、出力軸を支持する第1軸受と第2軸受との間で遊星歯車機構の重力を受けるようにすることで、軸心に対して出力軸が傾きにくくなる。
【0010】
加えて、請求項1の構造では、前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間で保持される前記遊星歯車機構の回転要素の外周面には、前記中空部に形成される内スプラインと係合する外スプラインが形成され、前記遊星歯車機構の回転要素の内周面は前記挿入部の外周面に対して相対回転可能に支持されるようにしたことである。
【0011】
このように、請求項1の支持機構によると、従来の技術に対して自動変速機の軸方向寸法をできるだけ短くできるとともに、自動変速機の出力軸の振れ回りをできるだけ抑えることが可能な自動変速機の出力軸支持構造を提供することができる。更に、遊星歯車機構の回転要素の重力が中間軸に付加されるようにして遊星歯車機構は中間軸に支持され、回転要素の外周側で出力軸がスプライン係合しているので、回転要素の重力で中間軸の軸心が傾いたとしても、回転要素と中空部とのスプライン間の隙間によって中間軸の軸心の傾きが吸収されるので、遊星歯車機構の重力により出力軸の軸心が大きく傾くことはない。
【0012】
好ましくは、請求項2の発明のように、前記中空部に形成される内スプラインと前記遊星歯車機構の回転要素に形成される外スプラインとの径方向に関する隙間が、軸心に対する前記中間軸の径方向への最大傾き量よりも大きくなるように設定すると、遊星歯車機構の重力により中間軸が大きく傾く場合であっても、中間軸の傾きは中空部と回転要素とのスプライン間の隙間によって確実に吸収されるので、遊星歯車機構の重力により出力軸の軸心が傾くことはない。
【0013】
請求項3の発明は、遊星歯車機構と、中間軸と、出力軸との係合について具体的に説明したものであり、請求項1或いは請求項2において、前記中空部の内周面にスプライン係合される前記遊星歯車機構の回転要素はキャリアであり、前記中間軸は前記遊星歯車機構のピニオンギアとギア係合するサンギアを構成し、前記出力軸の一端側における外周面は、前記遊星歯車機構のリングギアを相対回転可能に支持するようにしたことである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本実施の形態における自動変速機全体を示す断面図、図2は図1における出力軸支持構造10周辺を示す拡大断面図である。
【0016】
自動変速機10は、トルクコンバータ(図示せず)を介してエンジン(図示せず)の出力を伝達する入力軸11と、入力軸11と同軸上且つ入力軸11と相対回転可能に配設される中間軸12と、中間軸12と同軸上且つ中間軸12と相対回転可能に配設される出力軸13と、3つの遊星歯車機構G1、G2及びG3と、各軸間での回転駆動力の伝達或いは各遊星歯車機構を介した回転駆動力の伝達経路を切換える5つの摩擦係合要素C1、C2、C3、B1及びB2と、一方向への回転駆動力の伝達を許容し、他方向への回転駆動力の伝達を許容しない一方向クラッチF1と、これらを収容するケーシング14とを主な構成要件としている。図1において、図が見難くならないように遊星歯車機構G1、G2及びG3や、摩擦係合要素C1、C2、C3、B1及びB2等のハッチングは省略する。
【0017】
エンジンの回転に伴って入力軸11が回転駆動すると、遊星車機構G1、G2及びG3を介して増減速された入力軸11の回転が出力軸13に伝達される。なお、入力軸11の回転の増減速は、変速段に応じた変速比の切換えに伴って切換えられる。尚、変速段の切換えは、5つの摩擦係合要素C1、C2、C3、B1及びB2の係合・解放の組合せを切換えることによって行われる。摩擦係合要素C1、C2、C3、B1及びB2の係合・解放は、油圧の給排を制御することによって行われる。
【0018】
次に、出力軸支持構造20に係る構成について、図2を用いて説明する。出力軸支持構造20は、一端を入力軸11側(図2左側)とするとともに他端を入力軸11から離間する側(図2右側)として、一端側に開口する中空部13Aを有する自動変速機の出力軸13と、一端が入力軸11側に配されるとともに出力軸13の中空部13Aに挿入される挿入部12Aを他端側に有する中間軸12と、自動変速機10の本体を覆うケーシング14における出力軸13の他端側の端面に取り付けられるエクステンションハウジング21と、出力軸13の外周面側とエクステンションハウジング21の内周面との間に配設される第1軸受22と、第1軸受22より出力軸13の他端側におけるエクステンションハウジング21の内周面と出力軸13の外周面との間に配設される第2軸受23と、中間軸12の挿入部12Aの外周面と出力軸13の内周面との間に配設される第3軸受24とを備える。
【0019】
本実施の形態では、第1軸受22及び第2軸受23として鉄製のボールベアリングを用いるとともに、第3軸受24としてニードルベアリングを用いている。
【0020】
遊星歯車機構G3のキャリアPC3は、第3軸受24よりも中間軸12の一端側における挿入部12Aの外周面と中空部13Aの内周面との間で保持されており、第3軸受24の一部が第1軸受22と第2軸受23の軸方向間となるように、第3軸受24の軸方向における配設位置が設定されている。また、キャリアPC3の外周面には中空部13Aに形成される内スプライン13ASと係合する外スプラインPC3Sが形成され、キャリアPC3の内周面はブッシュ25を介して挿入部12Aの外周面に対して相対回転可能に支持されている。本実施の形態では、中空部13Aの内スプライン13ASとキャリアPC3の外スプラインPC3Sとの径方向の隙間は、軸心に対して中間軸12が最も傾くときにおける中間軸12の径方向への変位量よりも大きくなるように設定されている。
【0021】
中間軸12の外周面には、遊星歯車機構G3のピニオンギアS3とギア係合するギア12Bが形成されており、このギア12Bは遊星歯車機構G3のサンギアを構成している。出力軸13の一端側における外周面は、ブッシュ26を介して遊星歯車機構G3のリングギアR3を相対回転可能に支持している。尚、本実施の形態では、リングギアR3が一方向クラッチF1の一部と一体回転するように、リングギアR3と一方向クラッチF1の一部とが固定されている。
【0022】
更に詳しく説明する。出力軸13の他端側にはジョイント27が取り付けられており、このジョイント27から図示しないディファレンシャルを介して車輪に駆動力が伝達されるようになっている。また、出力軸13の一端側は他端側に比べて大径となっており、これに伴い中空部13Aも一端側で大径となっている。更に、中空部13Aの他端側には、径方向に延在して出力軸13の外周面と連通する連通孔13Bが形成されている。また、中間軸12の軸心部分は、軸方向に貫通する貫通孔12Cが形成され、中空部13Aと同様に径方向に延在して中間軸12の外周面と連通する複数の連通孔12Dが形成されており、貫通孔12C及び中空部13Aの内部にはオイルが流れるようになっている。そして、中間軸12及び出力軸13の回転時においては、遠心力により連通孔13B、12Dを介してオイルが各軸の外周側に流れ出し、各部材を潤滑するように構成されている。
【0023】
エクステンションハウジング21はアルミニウム製であり、軸方向に突出する筒部21Aを内径側に有するとともに、この筒部21Aの外径側にピストン28を収容する空間を形成するための収容壁21Bを有している。出力軸13の外周には鉄製のパーキングギア29が出力軸13の外周面とスプライン結合しており、このパーキングギア29のボス部分と筒部21Aの内周面との間に第1軸受22が配設されている。エクステンションハウジング21の筒部21Aの内周面と第1軸受22のアウターレースの外周面との間には、鉄製の環状スリーブ30が圧入されている。
【0024】
本実施の形態では、自動変速機10が高温になりエクステンションハウジング21が熱膨張した時の筒部21Aの内径よりも環状スリーブ30の外径を大きく設定しており、このような寸法に設定される環状スリーブ30を筒部21Aの内周面に圧入している。ここで、第1軸受22のインナーレースとパーキングギア29のボス部分とは圧入により取り付けられ、その後、ケーシング14に対してエクステンションハウジング21を取り付ける際に、環状スリーブ30と第1軸受22とがスキマ嵌めによって取り付けられるようになっている。
【0025】
第1軸受22が配設される軸方向位置よりも出力軸13の他端側(図1の右側)においては、エクステンションハウジング21の内周面と出力軸13の外周面側との間に鉄製の第2軸受23が配設されている。自動変速機のケーシング14に対してエクステンションハウジング21を取り付ける際に、エクステンションハウジング21の内周と第2軸受23のアウターレース23Aとが圧入によって取り付けられて、その後、第2軸受23のインナーレースが出力軸13の外周にスキマ嵌めされることによって、第2軸受23がエクステンションハウジング21の内周面と出力軸13の外周面側との間に配設される。
【0026】
上述した構成の出力軸支持構造20によると、出力軸13を支持する第1軸受22と第2軸受23とが共にエクステンションハウジング21に取り付けられるので、第1軸受22がケーシング14に支持され第2軸受23がエクステンションハウジング21に支持される形式の従来の技術に比べ、第1軸受22と第2軸受23との間にはエクステンションハウジング21とケーシング14との軸心のずれがないので、第1軸受22と第2軸受23との軸心のずれは小さくなる。
【0027】
更に、遊星歯車機構G3による重力は、キャリアPC3からブッシュ25を介して中間軸12に付加される。中間軸12は第3軸受24により出力軸13に支持されているので、遊星歯車機構G3の重力は、第3軸受24を支点として出力軸13に付加される。ここで、第3軸受24の軸方向位置は第1軸受22の軸方向位置と重なるように構成されているので、遊星歯車機構G3を支持することによる出力軸13の傾きが抑えられる。つまり、仮に、第3軸受24の軸方向位置が第1軸受22の軸方向位置よりも出力軸13の一端側に形成されている場合には、出力軸13が軸心に対して傾きやすくなるが、出力軸13を支持する第1軸受22と第2軸受23との間で遊星歯車機構G3の重力を受けるようにすることで、軸心に対して出力軸13が傾きにくくなる。遊星歯車機構G3の重力により中間軸12が大きく傾く場合であっても、中間軸12の傾きは内スプライン13ASと外スプラインPC3Sとの間に設定された隙間によって吸収されるので、遊星歯車機構G3の重力により出力軸13の軸心が大きく傾くことはない。
【0028】
また、本実施の形態では、環状スリーブ30がエクステンションハウジング21の内周に圧入されることで、環状スリーブ30とエクステンションハウジング21とは、熱膨張時であっても径方向に関してクリアランスが生じにくくなる。ここで、環状スリーブ30は第1軸受22と別部材で構成されているので、出力軸13とエクステンションハウジング21との間に第1軸受22を配設する前の段階で、環状スリーブ30をエクステンションハウジング21に予め圧入することができる。また、環状スリーブ30と第1軸受22はともに鉄製なので、両者間では熱膨張による径方向のクリアランスはほとんど生じない。そのため、出力軸13の回転時において、自動変速機10の温度変化によらずにエクステンションハウジング21に対して精度よく出力軸13が支持される。これにより、第1軸受22と第2軸受23との軸方向距離を長くしなくても出力軸13の回転軸心のずれが抑えられる。
【0029】
このように、本実施の形態によると、従来の技術に対して自動変速機の軸方向寸法をできるだけ短くできるとともに、自動変速機の出力軸の振れ回りをできるだけ抑えることが可能になる。
【0030】
【発明の効果】
従来の技術に対して自動変速機の軸方向寸法をできるだけ短くできるとともに、自動変速機の出力軸の振れ回りをできるだけ抑えることが可能な自動変速機の出力軸支持構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る自動変速機全体の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る自動変速機の出力軸支持構造近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
10・・・自動変速機
11・・・入力軸
12・・・中間軸
12A・・・挿入部
12B・・・ギア(サンギア)
13・・・出力軸
13A・・・中空部
13AS・・・内スプライン
14・・・ケーシング
20・・・自動変速機の出力軸支持構造
21・・・エクステンションハウジング
22・・・第1軸受
23・・・第2軸受
24・・・第3軸受
G3・・・遊星歯車機構
PC3・・・キャリア
PC3S・・・外スプライン
R3・・・リングギア
S3・・・ピニオンギア
Claims (3)
- 複数の遊星歯車機構を備える自動変速機において、出力軸を支持する出力軸支持構造であって、一端を入力軸側とするとともに他端を入力軸から離間する側として、一端側に開口する中空部を有し、変速段に応じた変速比に応じて入力軸の回転を減速或いは増速して回転する自動変速機の出力軸と、該出力軸と同軸上に形成され、一端が入力軸側に配されるとともに前記出力軸の中空部に挿入される挿入部を他端側に有する中間軸と、自動変速機の本体を覆うケーシングにおける前記出力軸の他端側の端面に取り付けられるエクステンションハウジングと、前記出力軸の外周面側と前記エクステンションハウジングの内周面との間に配設される第1軸受と、該第1軸受より前記出力軸の他端側における前記エクステンションハウジングの内周面と前記出力軸の外周面との間に配設される第2軸受と、前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間に配設される第3軸受とを備え、前記第3軸受よりも前記中間軸の一端側における前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間で遊星歯車機構の回転要素の一部を保持し、前記第3軸受の軸方向位置の少なくとも一部が前記第1軸受と前記第2軸受の間に位置する自動変速機の出力軸支持構造において、前記挿入部の外周面と前記中空部の内周面との間で保持される前記遊星歯車機構の回転要素の外周面には、前記中空部に形成される内スプラインと係合する外スプラインが形成され、前記遊星歯車機構の回転要素の内周面は前記挿入部の外周面に対して相対回転可能に支持されることを特徴とする自動変速機の出力軸支持構造。
- 前記中空部に形成される内スプラインと前記遊星歯車機構の回転要素に形成される外スプラインとの径方向に関する隙間は、軸心に対する前記中間軸の径方向への最大傾き量よりも大きくなるように設定されることを特徴とする、請求項1に記載の自動変速機の出力軸支持構造。
- 前記中空部の内周面にスプライン係合される前記遊星歯車機構の回転要素はキャリアであり、前記中間軸は前記遊星歯車機構のピニオンギアとギア係合するサンギアを構成し、前記出力軸の一端側における外周面は、前記遊星歯車機構のリングギアを相対回転可能に支持することを特徴とする、請求項1或いは請求項2に記載の自動変速機の出力軸支持構造。
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