JP4543613B2 - 変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機に関し、特に、オイルパンに回収されるオイルの量を多くすることができる変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変速機においては、エンジンによって発生させられた回転をトルクコンバータを介して変速機に入力し、該変速機において入力軸の回転数を所定の回転数に変換して出力し、駆動輪に伝達するようになっている。変速機には、通常、大小の各種歯車等の数段にわたる組合せから成るギヤユニットが配設されており、クラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素が断続し、選択された歯車の回転を出力することによって、複数の変速段が達成される。
【０００３】
変速機は、歯車、ベアリング等の回転部材を潤滑しかつ冷却するためのオイルが蓄えられるオイルパンが変速機ケースの下方に形成されている。オイルパンに蓄えられたオイルは、ストレーナを通ってオイルポンプによって吸引され、各回転部材に供給されるようになっている。そして、供給されたオイルは、各回転部材を潤滑しかつ冷却した後、各回転部材の遠心力によって変速機ケース内に飛散し、その後、重力によって降下し、オイルパンに回収される。
【０００４】
ところで、従来の変速機の前後進切換装置には、入力軸と一体に前進用クラッチドラムが設けられており、サンギアと一体にハブが設けられており、このハブはドラム状であり外周部にはサンギアから遠ざかる方向に伸びる円筒状部を有しており、この円筒状部外周にスプラインが形成され、このスプラインに前進用クラッチドラムがかみ合わされており（図５参照）、サンギアには、内径部から外径部まで貫通する油路が形成されており、この油路のサンギア外径部側の出口が、サンギアのギア部とハブ結合部との間に位置しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２２１４００号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の変速機の前後進切換装置では、ドラム状のハブ内にオイルが溜まってしまうという問題がある。すなわち、前進用クラッチの潤滑のために、サンギアの油路から供給されるオイルは、ドラム状のハブの背面側だけでなく内面側にも放出されるので、ハブの内面側のオイルがハブと前進用クラッチドラムとがかみ合わさった部分で流れにくいので、ハブ内にオイルが溜まりやすい。
【０００７】
ハブ内にオイルが溜まると、以下のような問題を生ずる。すなわち、オイルパンの容積を十分にとれない場合に、エンジンを始動してからしばらくすると、オイルポンプによりオイルパンからオイルが吸い上げられてゆくうちに、オイルパン内のオイルの量が少なくなり、エアーを吸い込みやすくなる。エアーが吸い込まれると、（１）オイルポンプから異音が発生したり、（２）エアーが入ったオイルがオイルポンプの下流にあるバルブボデーに流入することによって油圧が変動し、変速ショックが大きくなったり、（３）エアーが入ったオイルが原因で必要な油圧が出なくなり（図６参照）、クラッチの結合力が弱くなり、すべってクラッチが焼けてしまう等の不具合が発生する場合がある。
【０００８】
このような不具合を回避するために、オイルを単純に増やせばよいとも考えられるが、オイルの容積が増えると、高温となった場合にクラッチ等の摩擦材がオイルにひたった状態になり、その結果、オイルの温度が上昇したり、オイルの劣化を早めたりすることになる。その他にも、摩擦材の低温側高温側の摩擦性能を両立させることが困難になるといった問題もある。
【０００９】
また、オイルパンの容積が十分にある場合は、オイルパン内の油がなくなる前に、トランスミッション側からのオイルがオイルパンで回収されるため、前記不具合の発生を抑えることできるが、トラックのように荷台がシャシーの上にあり、かつ、車高も制限されるという制約のある車両では、オイルパンの容積を十分に確保できないので、前記不具合は回避できない。
【００１０】
さらに、車両が走行している場合は、出力系も回転しているため、オイルがトランスミッション側から回収されやすく、前記不具合の発生を抑えることできるが、車両がアイドリング状態の場合は、出力系が回転していないので、オイルがトランスミッション側から戻りにくく、前記不具合は回避できない。特に、エンジン始動時のようにオイルが低温である場合には、オイルの粘性が高くなり、油の流動性が低くなると、遠心力が加わってもオイルが飛散することなく各回転部材の表面に残留しやすいので、オイルパンに回収される油の量がその分少なくなり、油面レベルが低くなってしまう。
【００１１】
本発明の第１の目的は、オイルパンの容積を十分にとれない場合にも、オイルパンに回収されるオイルの量を多くすることができる変速機を提供することである。
【００１２】
本発明の第２の目的は、車両がアイドリング状態の場合にも、オイルパンに回収されるオイルの量を多くすることができる変速機を提供することである。
【００１３】
本発明の第３の目的は、オイルが低温である場合にも、オイルパンに回収されるオイルの量を多くすることができる変速機を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の視点においては、変速機において、入力軸（１０）と一体に回転するとともに、円筒状部を有し、前記円筒状部の内周に内スプライン（３５）を有する第１の部材（３１）と、円筒状部を有し、前記円筒状部の外周に前記内スプラインにかみ合わさる外スプライン（４４）を有する第２の部材（４１）と、を備え、前記第２の部材の外スプライン（４４）は、歯と歯の間の溝の一部又は全部の底に凹部（４２）が形成されており、前記第１の部材の内スプラインとかみ合わさった状態にあるときに、前記凹部によって前記第１の部材と前記第２の部材によって囲まれた内部からその外部に貫通する空所（４３）が形成され、前記第２の部材の外スプラインと、前記第１の部材の内スプラインとは、それぞれ歯を欠落することなく、かみ合わさっており、前記第２の部材の前記円筒状部の内周面は、前記凹部に沿って突出していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の視点においては、一組の遊星歯車組と、前進用クラッチと、を有しており、前記遊星歯車組がサンギアと、リングギアと、両ギアと同時にかみ合う複数のピニオンギアを回転可能に保持するキャリアとから構成され、前記サンギアが前記前進用クラッチを介して入力軸と常時連結される変速機において、前記サンギア（４０）の一端にこれと一体にサンギアハブ（４１）が設けられており、前記サンギアハブ（４１）は、ドラム状であって前記サンギアから離れる方向に延在する円筒状部を有し、前記円筒状部の外周に外スプライン（４４）が形成され、前記外スプラインに前進用クラッチのドラム（３１）に形成された内スプライン（３５）がかみ合わさり、前記サンギアハブ上の外スプライン（４４）は、溝の一部又は全部の底に凹部（４２）が形成されており、前記前進用クラッチのドラムの内スプラインとかみ合わさった状態にあるときに、前記凹部によって前記サンギアハブと前記前進用クラッチのドラムによって囲まれた内部からその外部に貫通する空所（４３）が形成されることを特徴とする。この空所により、サンギアハブ４１の内側から外側にオイルが出やすくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る変速機について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る変速機の構成を模式的に示した断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る変速機の構成を模式的に示したスケルトン図である。図３は、本発明の一実施形態に係る変速機におけるサンギアハブと第２クラッチドラムが互いに連結した状態を模式的に示したＡ−Ａ´間の断面図及びその部分拡大図である。図４は、本発明の一実施形態に係る変速機における低温での油圧と時間の関係を示したグラフである。
【００１７】
この変速機１は、自動変速機であり、変速機ケース２と、オイルパン３と、ストレーナ４と、バルブボデー５と、オイルポンプ６と、入力軸１０と、第１クラッチ２０と、第２クラッチ３０と、サンギア４０と、キャンセラ５０と、リングギア６０と、第１ピニオンギア６１と、第２ピニオンギア６２と、キャリア６３と、第３クラッチ７０と、出力軸９０と、を有する。
【００１８】
変速機ケース２は、変速機の構成要素を内蔵するケーシングである。オイルパン３は、変速機ケース２の下方に取付けられるとともに、オイルが溜まっている皿状の受け部である。ストレーナ４は、オイルパン３内に配設されるとともに、オイルパン３から吸い上げられたオイルのおおまかな異物を取り除く濾過器である。バルブボデー５は、変速機１の油圧制御を行う部品であって、その中には調圧バルブや油路の切替えバルブ等（図示せず）が含まれ、それらを繋ぐ油路が迷路の如く構成されたものである。オイルポンプ６は、変速機１内の各部にオイルを所定の油圧で送るポンプである。
【００１９】
入力軸１０は、エンジンから出た出力を変速機１に伝えるための回転軸である。入力軸１０の内部には、オイルが流通する油路１１が形成されており、油路１１からキャンセラ室５１へオイルを供給するための穴１２が形成されている。入力軸１０は、第１クラッチ２０、第２クラッチ３０、及びサンギア４０と常時連結されておりこれらと一体に回転する。
【００２０】
第１クラッチ２０は、入力軸１０と常時連結された前進用クラッチであり、第１クラッチドラム２１と、スプライン２５と、を有し、クラッチプレート２６が締結状態になることにより第１クラッチハブ２２と一体に回転可能になる。第１クラッチドラム２１は、第１クラッチハブ２２の外周側に配され、クラッチプレート２６を介して第１クラッチハブ２２と接続し、キャンセラ５０側からサンギアハブ４１と第２クラッチドラムの連結部近傍の空間３６へオイルを送るための穴２３を有する。第１クラッチハブ２２は、サンシャフト７１と常時連結されており、キャンセラ５０の窓５２から出てきたオイルを第１クラッチドラム２１の穴２３側に送り、かつ、非係合時にクラッチプレート２６を潤滑するための穴２４を有する。スプライン２５は、第２クラッチ３０と常時連結するための内スプラインである。
【００２１】
第２クラッチ３０は、第１クラッチ２０を介して入力軸１０と常時連結された前進用クラッチであり、第２クラッチドラム３１と、スプライン３４と、スプライン３５と、を有し、クラッチプレート３７が締結状態になることにより第２クラッチハブ３２と一体に回転可能になる。第２クラッチドラム３１は、サンギアハブ４１と常時連結されるドラム状部分であり、第２クラッチハブ３２の外周側に配され、クラッチプレート３７を介して第２クラッチハブ３２と接続する。第２クラッチハブ３２は、第１クラッチドラム２１の外周を所定間隔をおいて覆い、遊星歯車組群８０のキャリア８１と常時連結されており、キャンセラ５０側からサンギアハブ４１と第２クラッチドラム３１の連結部近傍の空間３６へオイルを送るための穴３３を有する。ここで、遊星歯車組群８０は、複数の回転速度又は後進の切替えが行われる公知の部分である。スプライン３４は、第１クラッチ２０のスプライン２５と常時連結するための外スプラインである。スプライン３５は、第２クラッチドラム３１の先端部付近に配されるとともに、サンギアハブ４１と常時連結するための内スプラインである。
【００２２】
サンギア４０は、遊星歯車組の構成要素の１つであり、中心軸に取り付けられる外歯車であり、第１クラッチ２０及び第２クラッチ３０を介して入力軸と常時連結されている。サンギア４０の一端には、これと一体にサンギアハブ４１が設けられている。サンギアハブ４１はドラム状であり外周部にはサンギア４０から離れる方向に延在する円筒状部を有し、この円筒状部外周にスプライン４４が形成され、このスプライン４４に第２クラッチドラム３１のスプライン３５がかみ合わさる。スプライン４４は、外スプラインの溝の底に凹部４２が形成されており、第２クラッチドラム３１のスプライン３５とかみ合わさった状態でもサンギアハブ４１の内側から外側にオイルを排出することが可能な空所４３（図２参照）ができる。サンギア４０の他端にはこれと一体にサンギアハブ４１が設けられている。
【００２３】
キャンセラ５０は、ピストンにかかる遠心差圧をなくす部材であり、第１クラッチ２０の内側に配され、キャンセラ室５１に溜められたオイルを第１クラッチ２０側に送るための窓５２を有する。
【００２４】
リングギア６０は、第２ピニオンギア６２とかみ合う遊星歯車組の構成要素の１つであり、中心軸と同軸に配置される内歯車である。リングギア６０は、クラッチプレートが締結状態になることにより、第３のクラッチ７０を介して遊星歯車組群８０のリングギア８２と一体に回動する。第１ピニオンギア６１は、サンギア４０及び第２ピニオンギア６２のそれぞれとかみ合う遊星歯車組の構成要素の１つであり、同軸に取り付けられる外歯車である。第２ピニオンギア６２は、第１ピニオンギア６１及びリングギア６０のそれぞれとかみ合う遊星歯車組の構成要素の１つであり、同軸に取り付けられる外歯車である。キャリア６３は、遊星歯車組の構成要素の１つであり、第１ピニオンギア６１及び第２ピニオンギア６２を回転可能に保持する部材であり、変速機ケース２に固定されている。
【００２５】
次に、本発明の一実施形態に係る変速機の動作の一部について図面を用いて説明する。
【００２６】
図１を参照すると、アイドリング状態では、入力軸１０に連動する構成要素（入力系）のみ回転しているため、入力軸１０と一体となる第１クラッチ２０と、第２クラッチ３０と、サンギアハブ４１と、が回転している。この時のオイルパン３で回収されるオイルは、潤滑、冷却に使われるオイルである。
【００２７】
このときのオイルの流れについて説明すると、まず、オイルポンプ６から出てきた調圧されたオイルは、入力軸１０の油路１１に流入する。次に、同じく入力軸１０に開けられた、キャンセラ室５１へ行くための穴１２を通り、キャンセラ室５１へ入ってゆく。キャンセラ室５１がオイルで充満した後、オイルは、キャンセラ５０に開けられた窓５２を通り、遠心力により軸外側方向へ出ていく。その後、第１クラッチハブ２２に開けられた穴２４より第１クラッチ２０（クラッチプレート２６）を潤滑後、第１クラッチドラム２１に開けられた穴２３、及び第２クラッチハブ３２に開けられた穴３３を通って外側の空間３６に出される。
同様に、第２クラッチ３０（クラッチプレート３７）からも一部のオイルが空間３６へ流入する。
【００２８】
第２クラッチハブ３２、サンギアハブ４１、第２クラッチドラム３１、クラッチプレート３７に覆われた空間３６のオイルをサンギアハブ４１の外側に出すために、サンギアハブ４１の形状をオイルが出やすいように、スプライン４４（外スプライン）の溝底をさらに深い凹部４２を形成することで空所４３を設け、トランスミッション内部から飛散したオイルをオイルパン３で多く回収することができる。
【００２９】
図３に示すサンギアハブを用いた変速機（実施例）と、図５に示すサンギアハブを用いた変速機（比較例）それぞれについての油圧波形についてベンチテストを行ったところ、比較例では油圧のむらが大きく、油圧が大きく低下し、一定時間で油圧の最低基準５９０ｋＰａを下回るところが４回あった（図６参照）。これに対し、実施例では油圧の極端な低下が抑えられ、一定時間（比較例と同じ時間）で油圧の最低基準５９０ｋＰａを下回るところが全くなかった（図４参照）。これは、実施例の方がオイルをオイルパン３で多く回収することができたからである。なお、ベンチテストの条件は、アイドリング状態、油温−３０℃、オイルパンの油量約１２．１リットルである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、トランスミッション内部から排出されたオイルをオイルパンで多く回収することができる。その理由は、サンギアハブのスプライン（外スプライン）の溝底にさらに深い凹部が形成され、オイルが出やすくなるからである。また、低温時の粘度の高い油に対して大きな空所を開けてオイルパンへの戻り性を改善している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る変速機の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る変速機の構成を模式的に示したスケルトン図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る変速機におけるサンギアハブと第２クラッチドラムが互いに連結した状態を模式的に示したＡ−Ａ´間の断面図及びその部分拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る変速機における低温での油圧と時間の関係を示したグラフである。
【図５】従来の一形態に係る変速機におけるサンギアハブとクラッチドラムが互いに連結した状態を模式的に示した断面図及びその部分拡大図である。
【図６】従来の一形態に係る変速機における低温での油圧と時間の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１ 変速機
２ 変速機ケース
３ オイルパン
４ ストレーナ
５ バルブボデー
６ オイルポンプ
１０ 入力軸
１１ 油路
１２ 穴
２０ 第１クラッチ
２１ 第１クラッチドラム
２２ 第１クラッチハブ
２３ 穴
２４ 穴
２５ スプライン
２６ クラッチプレート
３０ 第２クラッチ
３１、１３１ 第２クラッチドラム
３２ 第２クラッチハブ
３３ 穴
３４ スプライン
３５ スプライン
３６ 空間
３７ クラッチプレート
４０ サンギア
４１、１４１ サンギアハブ
４２ 凹部
４３ 空所
４４ スプライン
５０ キャンセラ
５１ キャンセラ室
５２ 窓
６０ リングギア
６１ 第１ピニオンギア
６２ 第２ピニオンギア
６３ キャリア
７０ 第３クラッチ
７１ サンシャフト
７２ クラッチプレート
８０ 遊星歯車組群
８１ キャリア
８２ リングギア
９０ 出力軸

Claims (1)

1. 入力軸と一体に回転するとともに、円筒状部を有し、前記円筒状部の内周に内スプラインを有する第１の部材と、
   円筒状部を有し、前記円筒状部の外周に前記内スプラインにかみ合わさる外スプラインを有する第２の部材と、
   を備え、
   前記第２の部材の外スプラインは、歯と歯の間の溝の一部又は全部の底に凹部が形成されており、前記第１の部材の内スプラインとかみ合わさった状態にあるときに、前記凹部によって前記第１の部材と前記第２の部材によって囲まれた内部からその外部に貫通する空所が形成され、
   前記第２の部材の外スプラインと、前記第１の部材の内スプラインとは、それぞれ歯を欠落することなく、かみ合わさっており、
   前記第２の部材の前記円筒状部の内周面は、前記凹部に沿って突出していることを特徴とする変速機。

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