JP4463223B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、前後進切換機構を備えた自動変速機に関するものである。

従来、自動変速機に用いられる前後進切換機構として図３に示すようなものがある。この前後進切換機構について説明すると、この前後進切換機構は、所謂ダブルピニオン型遊星歯車機構を用いた前後進切換機構であって、プライマリプーリの固定プーリ２に連結されるサンギア４ｓとフォワードクラッチハブ１５とを結合し、キャリア４ｃをフォワードクラッチドラム７と結合し、フォワードクラッチハブ１５とフォワードクラッチドラム７間にフォワードクラッチ５を配置し、リングギア４ｒをリバースクラッチ６によりケース８に静止可能とすることで、フォワードクラッチドラム７に入力された回転を、フォワードクラッチ締結時（リバースクラッチ非締結時）には、サンギア４ｓとキャリア４ｃの一体回転により正回転でプライマリプーリ２に伝達し、リバースクラッチ締結時（フォワードクラッチ非締結時）には、キャリア４ｃの回転が逆転してプライマリプーリ２に伝達する。

しかしながら、従来技術においては、前後進切換機構の組み立て性の要件より、フォワードクラッチドラム７とキャリア４ｃとの結合は、スプライン結合に制約される。このため、遊星歯車機構のガタによりキャリア４ｃが軸方向に変位し、この変位により軸直方向の軸回りに回転（倒れ）が生じ、この倒れによりギアノイズが悪化するという課題がある。

この倒れを抑制する手段として、キャリア４ｃとサンギア４ｓの間にベアリングやメタルブッシュ等を設ける手段がある。しかしながら、このような抑制手段は、部品点数の増加、加工工数の増加等によりコストアップ、重量増加を招くことになる。

本発明は、こうした事実を鑑みてなされたものであり、コストや重量が増加することなく、キャリアの軸方向変位を抑制する前後進切換機構を備えた自動変速機を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの回転を伝達する入力軸と、この入力軸の回転速度を変速する自動変速機構と、前記入力軸と前記自動変速機構との間に設置され、前記入力軸の回転方向を適宜切り換える前後進切換機構と、前記入力軸と前記自動変速機構と前記前後進切換機構とを内部に設置するケースとを備え、前記前後進切換機構は、前記自動変速機構に接続するサンギアと、前記ケースに接続するリングギアと、前記サンギアと前記リングギアと間で回転を伝達する第１、第２ピニオンギアと、前記第１、第２ピニオンギアを回転自在に支持するとともに前記リングギアを相対回転自在に支持し、前記入力軸に固定されたドラムに前記入力軸の軸方向に摺動自在に接続するキャリアと備える遊星歯車機構と、前記ドラム内に設置されるとともに前記サンギアに接続し、前記キャリアの前記第１、第２ピニオンギアを支持する側の面の背面を相対回転自在に支持する第１クラッチ機構と、前記ケースと前記リングギアとの間に設置される第２クラッチ機構と、からなる自動変速機において、前記サンギアと前記第１、第２ピニオンギアと前記リングギアは、はすば歯車で形成され、前記第２クラッチ機構が締結され、前記第１クラッチ機構を非締結状態として、前記入力軸と前記自動変速機構の回転方向を逆とした場合に、前記第１ピニオンギアと噛合する前記サンギアの歯先の向きを、噛合時に前記サンギアに生じる前記軸方向の力の向きが前記キャリアと反対側に向くように設定し、前記第２ピニオンギアに噛合する前記リングギアの歯先の向きを、噛合時に前記リングギアに生じる前記軸方向の力の向きが前記キャリア側に向くように設定して、前記キャリアの前記軸方向の変位を規制することを特徴とする自動変速機である。

本発明は、第２クラッチ機構が締結され、第１クラッチ機構を非締結状態として、入力軸と自動変速機構の回転方向を逆とした場合に、第１ピニオンギアと噛合するサンギアの歯先の向きを、噛合時にサンギアに生じる軸方向の力の向きがキャリアと反対側に向くように設定し、第２ピニオンギアに噛合するリングギアの歯先の向きを、噛合時にリングギアに生じる軸方向の力の向きがキャリア側に向くように設定したため、リングギアをキャリアに押し付け、またサンギアが第１クラッチ機構をキャリア側に引き付けることでキャリアの軸方向の変位を規制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した自動変速機の前後進切換機構の部分断面図である。

この自動変速機は、エンジンの動力が伝達される入力軸１と、入力軸１の回転速度を変速し、図示しない出力軸に動力を伝達するＶベルト式変速機構のプライマリプーリの固定プーリ２と、入力軸１と固定プーリ２との間に設置され、入力軸１から固定プーリ２に伝達される動力の回転方向を制御する前後進切換機構３とを備える。なお、本実施形態では、変速機構としてＶベルト式無段変速機構を用いて説明するがこれに限られない。

前後進切換機構３は、１組の遊星歯車機構４と、２つのクラッチ（フォワードクラッチ５とリバースクラッチ６）とから構成される。

詳しく説明すると、遊星歯車機構４は、所謂ダブルピニオン型の遊星歯車機構であって、互いに噛合する第１ピニオン４ｐ１と図示しない第２ピニオンをそれぞれのピニオンシャフト４ｐｓを介して回転自在に支持するキャリア４ｃを備える。キャリア４ｃはスプライン結合により、入力軸１と同軸に形成されたフォワードクラッチドラム７の円筒状の外壁７ａの内周面に連結される。またフォワードクラッチドラム７の円筒状の内壁７ｂも入力軸１と同軸に円筒状に形成され、内壁７ｂは入力軸１にスプライン結合される。

またフォワードクラッチドラム７の外壁７ａ内周面には、フォワードクラッチ５のドライブプレート５ａがスプライン結合により連結され、一方、ドライブプレート５ａから動力が伝達されるドリブンプレート５ｂは、遊星歯車機構４のサンギア４ｓに連結するフォワードクラッチハブ１５に固定される。ここで、ドライブプレート５ａとドリブンプレート５ｂは、入力軸１と平行方向に積層状に構成される。つまりフォワードクラッチ５は多板式クラッチとして構成される。サンギア４ｓは、第１ピニオン４ｐ１と噛合すると共に、固定プーリ２に固定されて固定プーリ２を回転する。また、フォワードクラッチハブ１５とキャリア４ｃとの間に第２ベアリング１６が設置され、キャリア４ｃの軸方向の位置決めがなされると共に、フォワードクラッチハブ１５とキャリア４ｃ間の相対回転が許容される。

遊星歯車機構４の図示しない第２ピニオンと噛合する内歯歯車のリングギア４ｒは、リバースクラッチ６を介して自動変速機のケース８に固定される。リバースクラッチ６もフォワードクラッチ５と同様に、多板式クラッチとして構成される。

フォワードクラッチドラム７の外壁７ａと内壁７ｂのエンジン側の端部を繋ぐ側壁７ｃが形成され、これら壁７ａ、７ｂ、７ｃにより画成されるフォワードクラッチドラム７内には、フォワードクラッチ５を入力軸と平行方向に押し付けるピストン９が設置される。ピストン９は、フォワードクラッチドラム７の側壁７ｃとの間に形成される油室１０に作用する油圧により入力軸１の軸方向に外壁７ａの内周面に沿って移動し、フォワードクラッチ５を押し付け、ドライブプレート５ａとドリブンプレート５ｂ間に摩擦力を発生させ、入力軸１に伝達されたエンジンの動力をサンギア４ｓに伝達する。油室１０には入力軸１に形成された油路１ａから作動油が供給される。

フォワードクラッチドラム７に固定されるハブ１１が設置され、このハブ１１とピストン９と間にピストン９を軸方向に押圧するスプリング１２が設置される。このようなスプリング１２を設置したため、フォワードクラッチ５の非係合時には、油室１０に作動油が供給されず、油室１０の油圧が低下し、スプリング１２の押圧力が油室１０内の油圧を上回り、ピストン９がフォワードクラッチ５から離れる方向に移動し、フォワードクラッチ５の係合を中断する。

一方、リバースクラッチ６を押圧し、リバースクラッチ６のドライブプレート６ａとドリブンプレート６ｂ間に摩擦力を発生させるためのピストン１３がケース８に設置され、ケース８とピストン１３との間の図示しない油室に作動油が供給することでピストン１３がリバースクラッチ６を押圧し、リバースクラッチ６を係合状態とする。なお、リバースクラッチ６を非係合状態とするスプリングは図示しない。また、リングギア４ｒとキャリア４ｃとの間に第１ベアリング１７が設置され、キャリア４ｃの軸方向の位置決めがなされると共に、リングギア４ｒとキャリア４ｃ間の相対回転が許容される。

このように構成される前後進切換機構３において、フォワードクラッチ５が締結され、リバースクラッチ６が非締結状態の場合には、入力軸１の回転は、フォワードクラッチドラム７から、フォワードクラッチ５、フォワードクラッチハブ１５を介してサンギア４ｓに伝達され、サンギア４ｓが固定プーリ２を回転する。つまり、入力軸１の回転と固定プーリ２の回転とが同じ方向に回転することになる。

対してリバースクラッチ６が締結され、フォワードクラッチ５が非締結状態の場合には、入力軸１の回転は、フォワードクラッチドラム７から、キャリア４ｒ、第１、第２ピニオンを介してサンギア４ｓに伝達され、入力軸１の回転方向と逆方向にサンギア４ｓが回転し、サンギア４ｓは固定プーリ２を回転する。つまり、この場合には入力軸１の回転と固定プーリ２の回転とが逆方向に回転することになる。

このような前後進切換機構３において、キャリア４ｃはフォワードクラッチドラム７の外壁７ａの内周面にスプライン結合しており、入力軸１の軸方向に変位可能である。また、遊星歯車機構４の構成部品の部品精度により軸方向にガタが生じ、このガタによりキャリア４ｃが軸方向に変位を生じたり、図面に直交する軸に対して反時計回りにキャリア４ｃが回転する（倒れる）という課題がある。

本発明は、このガタ詰めを抑制する手法として、遊星歯車機構４を構成する、はすば歯車からなるサンギア４ｓ、第１、第２ピニオンギア４ｐ１、４ｐ２及びリングギア４ｒの歯先の向きを所定方向に規定し、はすば歯車の噛合時に生じる軸方向の力を用いてガタ詰めすることを特徴とする。ここで、サンギア４ｓ、第１、第２ピニオンギア４ｐ１、４ｐ２は外歯歯車であり、リングギア４ｒは内歯歯車で形成される。

以下、具体的な手法を図２を用いて説明する。

キャリア４ｒの軸方向のガタ詰めのためには、キャリア４ｃをフォワードクラッチハブ１５に押し付ける力がギアの噛合により生じさせればよい。つまり、リングギア４ｒに生じる軸方向の力がキャリア４ｒをフォワードクラッチハブ１５に押し付けるようにリングギア４ｒの歯先の向きを設定する。

ガタ詰めは、車両後進時に行われるようにはすば歯車の歯先の向きを設定し、今、入力軸１の回転方向を図の右側（エンジン側）から見て時計回りの回転を車両後進時の回転（以下、正回転という）とすると、前述のように後進時にはリバースクラッチ６が締結され、キャリア４ｃが正回転し、リングギア４ｒが停止する。したがって、第２ピニオンギア４ｐ２は逆回転し、かつ駆動ギアとなり、被動ギアとしての第１ピニオンギア４ｐ１を正回転する。

次に第１ピニオンギア４ｐ１は駆動ギアとして、被動ギアとしてのサンギア４ｓを逆回転し、固定プーリ２を逆回転する。

そして、第２ピニオン４ｐ２（逆回転）とリングギア４ｒ（停止）との噛合時に、内歯歯車のリングギア４ｒに第１ベアリング１７を介してキャリア４ｃをフォワードクラッチハブ１５側に押し付ける方向の力を生じさせるためには、内歯歯車のリングギア４ｒの歯先の向きは、右捩れであればよい。したがって、各ギアの回転方向と歯先の向き及び噛合により生じる力の向きは、表１のようになる。なお、噛合時に生じる力の向きは、エンジン側をプラス（＋）方向として表記する。

ここで、サンギア４ｓにはマイナス方向の力、つまりサンギア４ｓに接続するフォワードクラッチハブ１５をキャリア４ｒに引き付ける力が生じ、リングギア４ｒのキャリア４ｃをフォワードクラッチハブ１５に押し付ける力と合わせて、キャリア４ｃのガタを抑制することができる。

したがって、本発明では、エンジンの回転を伝達する入力軸と、この入力軸の回転速度を変速する自動変速機構と、前記入力軸と前記自動変速機構との間に設置され、前記入力軸の回転方向を適宜切り換える前後進切換機構と、前記入力軸と前記自動変速機構と前記前後進切換機構とを内部に設置するケースとを備え、前記前後進切換機構は、前記自動変速機構に接続するサンギアと、前記ケースに接続するリングギアと、前記サンギアと前記リングギアと間で回転を伝達する第１、第２ピニオンギアと、前記第１、第２ピニオンギアを回転自在に支持するとともに前記リングギアを相対回転自在に支持し、前記入力軸に固定されたドラムに前記入力軸の軸方向に摺動自在に接続するキャリアと備える遊星歯車機構と、前記ドラム内に設置されるとともに前記サンギアに接続し、前記キャリアの前記第１、第２ピニオンギアを支持する側の面の背面を相対回転自在に支持する第１クラッチ機構（フォワードクラッチ）と、前記ケースと前記リングギアとの間に設置される第２クラッチ機構（リバースクラッチ）と、からなる自動変速機において、前記サンギアと前記第１、第２ピニオンギアと前記リングギアは、はすば歯車で形成され、前記第２クラッチ機構が締結され、前記第１クラッチ機構を非締結状態として、前記入力軸と前記自動変速機構の回転方向を逆とした場合に、前記第１ピニオンギアと噛合する前記サンギアの歯先の向きを、噛合時に前記サンギアに生じる前記軸方向の力の向きが前記キャリアと反対側に向くように設定し、前記第２ピニオンギアに噛合する前記リングギアの歯先の向きを、噛合時に前記リングギアに生じる前記軸方向の力の向きが前記キャリア側に向くように設定して、前記キャリアの前記軸方向の変位を規制するため、リングギアをキャリアに押し付け、またサンギアが第１クラッチ機構をキャリア側に引き付けることでキャリアの軸方向の変位を規制することができる。

本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明の前後進切換機構の部分断面図である。 前後進切換機構のガタ詰め手法を説明する図である。 従来の前後進切換機構の部分断面図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ 固定プーリ
３ 前後進切換機構
４ 遊星歯車機構
４ｓ サンギア
４ｒ リングギア
４ｃ キャリア
４ｐｓ ピニオンシャフト
４ｐ１ 第１ピニオンギア
４ｐ２ 第２ピニオンギア
５ フォワードクラッチ（第１クラッチ）
５ａ ドライブプレート
５ｂ ドリブンプレート
６ リバースクラッチ（第２クラッチ）
６ａ ドライブプレート
６ｂ ドリブンプレート
７ フォワードクラッチドラム
７ａ 外壁
７ｂ 内壁
７ｃ 側壁
８ ケース
１５ フォワードクラッチハブ
１６ 第２ベアリング
１７ 第１ベアリング

Claims (2)

1. エンジンの回転を伝達する入力軸と、
   この入力軸の回転速度を変速する自動変速機構と、
   前記入力軸と前記自動変速機構との間に設置され、前記入力軸の回転方向を適宜切り換える前後進切換機構と、
   前記入力軸と前記自動変速機構と前記前後進切換機構とを内部に設置するケースとを備え、
   前記前後進切換機構は、
   前記自動変速機構に接続するサンギアと、前記ケースに接続するリングギアと、前記サンギアと前記リングギアと間で回転を伝達する第１、第２ピニオンギアと、前記第１、第２ピニオンギアを回転自在に支持するとともに前記リングギアを第１ベアリングを介して相対回転自在に支持し、前記入力軸に固定されたドラムに前記入力軸の軸方向に摺動自在に接続するキャリアと備える遊星歯車機構と、
   前記ドラム内に設置されるとともに前記サンギアに接続し、前記キャリアの前記第１、第２ピニオンギアを支持する側の面の背面を前記第１ベアリングより径の小さい第２ベアリングを介して相対回転自在に支持する第１クラッチ機構と、
   前記ケースと前記リングギアとの間に設置される第２クラッチ機構と、
   からなる自動変速機において、
   前記サンギアと前記第１、第２ピニオンギアと前記リングギアは、はすば歯車で形成され、
   前記第２クラッチ機構が締結され、前記第１クラッチ機構を非締結状態として、前記入力軸と前記自動変速機構の回転方向を逆とした場合に、
   前記第１ピニオンギアと噛合する前記サンギアの歯先の向きを、噛合時に前記サンギアに生じる前記軸方向の力の向きが前記キャリアと反対側に向くように設定し、
   前記第２ピニオンギアに噛合する前記リングギアの歯先の向きを、噛合時に前記リングギアに生じる前記軸方向の力の向きが前記キャリア側に向くように設定して、前記キャリアの前記軸方向の変位を規制することを特徴とする自動変速機。
2. 前記前後進切換機構に対して前記入力軸の右側に前記エンジンを配置し、前記エンジン側から見た前記入力軸の回転方向が時計回りの場合に、
   前記サンギアの歯先の向きを右捩れに設定し、
   前記リングギアの歯先の向きを右捩れに設定することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。

Images