JP4905028B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータと変速機構部とを含む自動変速機に係り、特にステータシャフトとポンプカバーとの嵌合構造の改良に関する。

一般的に、車両用の自動変速機において、トルクコンバータのステータ反力を担持するステータシャフトを中空軸とし、このステータシャフトの中心孔内に自動変速機のインプットシャフトを相対回転可能に挿入するようになっている。

また、ステータシャフトは、前半領域が小径とされ、後半領域が大径とされている。このステータシャフトの小径の前半領域は、ステータを支持するワンウェイクラッチのインナーレースの内周面にスプライン嵌合により連結されており、また、ステータシャフトの大径の後半領域は、ポンプカバーの中心孔に嵌合されて一体的に結合されるようになっている。

ここで、ポンプカバーにステータシャフトを一体的に結合するために、一般的に、ポンプカバーに対するステータシャフトの嵌合領域を圧入とする形態を採用するようになっている。

近年においては、自動変速機の軽量化を図る目的から、ポンプカバーをアルミニウム合金等とすることがある（例えば特許文献１参照。）。但し、機械的強度を必要とするステータシャフトは、鉄系金属製のままとしている。

このように、熱膨張率の相違する素材の組み合わせとなる場合、ポンプカバーに対するステータシャフトの嵌合領域の圧入長さや締め代等といった圧入条件の管理が困難となる。

ところで、ポンプカバーにステータシャフトを一体的に結合する他の形態としては、例えばポンプカバー側からステータシャフトに対しピンを打ち込む形態を採用することも考えられている。

この場合、ポンプカバーにステータシャフトを強固に一体化できて高い信頼性を確保できるものの、ピンという余分な部品を必要としているために、部品点数が増加する他、ピンの打ち込み作業が面倒であることが指摘され、コスト増加を余儀なくされる。しかも、ポンプカバー外径側に、ピンを打ち込むための作業スペースを確保する必要があるために、自動変速機の設計自由度が制限されることが指摘される。

このような余分な部品を使用せずに、ポンプカバーにステータシャフトを一体的に結合するための他の形態として、例えばポンプカバーをステータシャフトよりも弾性変形率の大きな材質としたうえで、ステータシャフトの圧入部における圧入方向先端側から圧入方向後端側へ向けて外径を漸次縮径するようなテーパ形状としたものがある（例えば特許文献２参照。）。

なお、この特許文献２では、ポンプカバーをアルミニウム合金とし、また、ステータシャフトを鉄系金属としている。

この従来技術によれば、圧入時にステータシャフトの圧入部における圧入方向先端側でポンプカバーの中心孔を弾性変形領域内で押し広げて、圧入後にポンプカバーの中心孔の前記押し広げられた部分が弾性復元してステータシャフトの圧入部外周面に締め付けられるように密着させることを狙っている。

このように圧入すれば、ステータシャフトにおけるテーパ形状の圧入部の楔作用によってステータシャフトの抜け出しが阻止される。
特許第２７７４５１５号公報 特開２００３−３１４５１２号公報

上記従来例では、ポンプカバーをステータシャフトよりも弾性変形率の大きな材質としたうえで、ポンプカバーの中心孔内にステータシャフトを圧入により嵌合させる形態を採用しているので、圧入荷重を大きくする必要がある反面、圧入時においてポンプカバーの中心孔が拡径する割合を弾性変形領域内と小さめに管理する必要がある。

そのため、ポンプカバーに対するステータシャフトの嵌合部分の圧入長さや締め代等といった圧入条件の管理がきわめて困難になって、生産効率が悪くなることが懸念されるうえ、実際にポンプカバーの中心孔にステータシャフトを圧入する際に芯合わせしにくくなるとともに初期挿入が困難になることが容易に推測できる。

本発明は、トルクコンバータと変速機構部とを含み、かつ前記トルクコンバータのステータ反力を担持するステータシャフトが、前記トルクコンバータと変速機構部との間に位置するオイルポンプのポンプカバーの中心孔に嵌合固定される構成の自動変速機において、比較的簡素でかつ容易に組み立て可能な構造でありながら、ポンプカバーからのステータシャフトの抜け出しを確実に阻止することを目的としている。

本発明は、回転動力をインプットシャフトに入力するトルクコンバータと、前記インプットシャフトの回転を変速して出力する変速機構部とを含み、かつ前記トルクコンバータのステータ反力を担持するステータシャフトが、前記トルクコンバータと変速機構部との間に位置するオイルポンプのポンプカバーの中心孔に嵌合固定される構成の自動変速機であって、前記ポンプカバーと前記ステータシャフトとの嵌合領域に、前記トルクコンバータのステータ反力を受けたときに当該ステータシャフトを螺旋回転させて嵌合方向へ押圧させる荷重に変換する変換部が設けられており、前記変換部は、前記ステータシャフトの外周面における嵌合領域と、前記ポンプカバーの内周面における被嵌合領域とに、振り分けて設けられる捩れキーと捩れキー溝とを含み、前記捩れキーは、前記ステータシャフトの中心軸線に対し傾斜して設けられており、前記捩れキー溝は、前記捩れキーに係合するように設けられていることを特徴としている。

なお、この自動変速機は、例えば車両用とされ、例えば車両に搭載されるエンジンやモータの回転動力が入力される。

この構成によれば、トルクコンバータからステータシャフトに作用するステータ反力つまりトルクを利用することにより、ステータシャフトに対し、それを嵌合方向つまり組み込み方向へ押圧させることが可能になる。

これにより、ポンプカバーの中心孔からステータシャフトが抜け方向に変位することを阻止できるようになるので、ポンプカバーに対するステータシャフトの結合に関する信頼性が向上する。

このようなことから、従来例のように、ポンプカバーの中心孔に対しステータシャフトを嵌合するときの圧入締め代を大きく設定したり、あるいは圧入長さを長くしたりせずに済むので、ステータシャフトの組み付け作業を比較的容易に行えるようになる等、自動変速機の生産効率を向上するうえで有利となる。

また、前記変換部を捩れキーと捩れキー溝とを含む構成に特定しているから、送りねじの原理によって前記押圧荷重を比較的容易に確保することが可能になり、また、ステータ反力と押圧荷重との関係を特定するための設計が比較的容易に行えるようになる等、設計自由度が向上する。

好ましくは、前記ステータシャフトは、前記ポンプカバーの中心孔に対する最大嵌合深さを制限するためのストッパを有する。

この構成によれば、ステータシャフトに前記押圧荷重が付与され続けても、ポンプカバーの中心孔にステータシャフトを必要以上に嵌合しすぎることを防止できるようになる等、ステータシャフトの嵌合位置を正確に管理することが可能になる。

好ましくは、前記ステータシャフトは鉄系金属製とされ、前記ポンプカバーはアルミニウム合金製とされる。

この構成によれば、自動変速機の温度上昇に伴いポンプカバーの中心孔内径が拡大する度合いがステータシャフトの外径が拡大する度合いに比べて大きくなるので、ステータシャフトが抜けやすくなるとともに傾きやすくなる。

これに対しては、従来例では圧入荷重を大きくすることで対処しているが、その場合、低温時の組み付け作業が困難になるので、本発明では、上述したようにトルクコンバータのステータ反力を利用して得る押圧荷重でもってステータシャフトの抜け防止を図るようにしている。これにより、本発明では、前記従来例の不具合を解消することが可能になる。

本発明によれば、比較的簡素でかつ容易に組み立て可能な構造でありながら、ポンプカバーからステータシャフトが抜け方向へ変位することを阻止できるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図５に本発明の一実施形態を示している。

まず、図１を参照して、本発明に係る自動変速機の一実施形態についての概要を説明する。図示例の自動変速機は、主として、インプットシャフト１、ロックアップクラッチ３付のトルクコンバータ２、変速機構部４、オイルポンプ５等を含む。

この自動変速機の動作としては、要するに、図示していないエンジンのクランクシャフトの回転がトルクコンバータ２あるいはロックアップクラッチ３を介してインプットシャフト１に入力されると、このインプットシャフト１に入力された回転を、変速機構部４で適宜の変速比に変速して図示していない出力軸から出力する。

インプットシャフト１は、その中心にオイル通路が設けられている。このインナーシリンダ１の前端には、ロックアップクラッチ３がタービンハブ２６を介してスプライン嵌合により連結されており、また、インプットシャフト１の後端には、変速機構部４の一構成要素であるフロントプラネタリ４１のサンギア４３がスプライン嵌合により連結されている。

トルクコンバータ２は、エンジンに回転連結されるもので、ポンプインペラ２１、タービンランナ２２、ステータ２３、ワンウェイクラッチ２４、ステータシャフト２５、タービンハブ２６等を含む、一般的に公知の構成である。

なお、ワンウェイクラッチ２４は、ステータ２３とステータシャフト２５との径方向対向間に介装されており、ステータ２３の一方向の回転のみ許容して支承するものである。

このワンウェイクラッチ２４において、アウターレース２４ａにはステータ２３が外嵌固定されており、また、インナーレース２４ｂはステータシャフト２５における小径の前半領域２５ａの前端側にスプライン嵌合により連結されている。

つまり、ステータシャフト２５は、ワンウェイクラッチ２４のインナーレース２４ｂをトランスミッションケース６に固定する中継部材となっている。このステータシャフト２５における小径の前半領域２５ａには、インプットシャフト１がラジアルニードルベアリング１１を介して回転自在に支持されている。

ロックアップクラッチ３は、トルクコンバータ２のポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを直結するものである。

このロックアップクラッチ３とトルクコンバータ２のタービンランナ２２とが、タービンハブ２６を介してインプットシャフト１の前端にスプライン嵌合により連結されている。

変速機構部４は、トルクコンバータ２からインプットシャフト１に入力される回転動力を変速して出力軸（図示省略）に出力するもので、適宜の遊星機構を複数組み合わせた一般的に公知の構成とされる。図１には、変速機構部４の一構成要素であるフロントプラネタリ４１のみを開示している。

フロントプラネタリ４１は、シングルピニオンタイプのギア式遊星機構であり、同心状に配置されるリングギア４２とサンギア４３との径方向対向空間に複数個のピニオンギア４４を介装し、各ピニオンギア４４をキャリヤ４５で回転自在に支持させた構成になっている。

オイルポンプ５は、例えばノンクレセント型と呼ばれるものとされており、少なくとも、ポンプカバー５１と、ポンプボディ５２と、ポンプ駆動軸５３と、インナードライブギア５４と、アウタードリブンギア５５とを含む。

なお、ポンプカバー５１は、トランスミッションケース６にボルト（符号省略）により固定されており、このポンプカバー５１にポンプボディ５２がボルト（符号省略）により固定されている。

また、ポンプ駆動軸５３は、トルクコンバータ２のポンプインペラ２１に一体に連結されており、ポンプボディ５２の中心孔内にラジアルニードルベアリング１２を介して回転自在に支持されている。

さらに、インナードライブギア５４およびアウタードリブンギア５５は、ポンプカバー５１とポンプボディ５２とで形成するポンプ室内に収納されている。インナードライブギア５４は、ポンプ駆動軸５３の外径側にスプライン嵌合により連結されていて、ポンプ駆動軸５３と同期して回転する。

次に、上述したような自動変速機の入力側における基本的な動作について説明する。

図示していないエンジンのクランクシャフトの回転がトルクコンバータ２のポンプインペラ２１に入力されると、ポンプインペラ２１による油流がタービンランナ２２に作用する。

タービンランナ２２およびロックアップクラッチ３の回転は、インプットシャフト１に伝達され、また、トルクコンバータ２のハウジング２７の回転は、ポンプ駆動軸５３を介してインナードライブギア５４に伝達され、オイルポンプ５を駆動する。

この際、ステータ２３にトルクが作用してポンプインペラ２１およびタービンランナ２２間にトルク差を生じるが、ステータ２３に作用するトルクの反力（ステータ反力と言う）は、ワンウェイクラッチ２４を介してステータシャフト２５に伝達され、このステータシャフト２５が一体的に結合されるポンプカバー５１でもって担持されるようになっている。つまり、前記ステータ反力は、ステータシャフト２５とポンプカバー５１との嵌合部分にて担持されることになる。

なお、タービンランナ２２からの油流がステータ２３の背面側に作用すると、ステータ２３がワンウェイクラッチ２４の作用により空転する。

ここで、図２から図５を参照して、本発明の特徴を適用した部分について詳細に説明する。

要するに、ポンプカバー５１に対するステータシャフト２５の結合構造に工夫を施している。

この実施形態では、まず、ステータシャフト２５を機械的強度を確保するために鉄系金属製とし、また、ポンプカバー５１を軽量化を図るためにアルミニウム合金等の軽合金製としている。ポンプカバー５１は、例えばダイカスト製法にて製造される。

ステータシャフト２５は、その前半領域２５ａが後半領域２５ｂよりも小径とされており、大径の後半領域２５ｂの端には、径方向外向きに張り出すフランジ部２５ｃが設けられている。

ポンプカバー５１は、円環状のカバー本体５１ａの中心部分に円筒形状のボス部５１ｂを設けた形状とされている。ボス部５１ｂは、その中心孔が大、小と二段の異径形状とされており、この中心孔における大径内周面に５１ｃを、小径内周面に５１ｄを付している。

なお、ステータシャフト２５の大径領域２５ｂは、図４および図５に示すように、ポンプカバー５１のボス部５１ｂにおける中心孔の小径内周面５１ｄにルーズフィット状態で嵌合されている。この嵌合部分は、ジャストフィット状態に設定することも可能である。

また、ステータシャフト２５のフランジ部２５ｃは、ポンプカバー５１のボス部５１ｂにおける中心孔の大径内周面５１ｃにジャストフィット状態またはタイトフィット状態で嵌合されている。

なお、このステータシャフト２５のフランジ部２５ｃの内周面は、インプットシャフト１の後端側にラジアルニードルベアリング１３を介して相対回転可能に支持されている。

このようなポンプカバー５１とステータシャフト２５との嵌合領域には、トルクコンバータ２のステータ反力を受けたときに、ステータシャフト２５を螺旋回転させて嵌合方向へ押圧させる荷重に変換する変換部が設けられている。

この変換部は、図２および図３に示すように、捩れキー７と、それに係合する捩れキー溝８とで構成され、回転動力を軸方向推進力に変換する。

捩れキー７は、ステータシャフト２５の大径領域２５ｂの外周面における円周等間隔の数箇所に、ステータシャフト２５の中心軸線Ｏに対し傾斜して設けられている。

捩れキー溝８は、ポンプカバー５１の小径内周面５１ｄにおける円周等間隔の数箇所に、捩れキー７と同様、ポンプカバー５１の中心軸線（ステータシャフト２５の中心軸線Ｏと同軸）に対し傾斜して設けられている。

そして、捩れキー７は、ステータシャフト２５の大径領域２５ｂの外周面において、フランジ部２５ｃの段壁面の位置から小径領域２５ａの段壁面の手前までの領域に設けられている。この捩れキー７は、ステータシャフト２５と一体に形成してもよいし、また、別体に形成してステータシャフト２５に固着してもよい。仮に、捩れキー７は、ステータシャフト２５と別体にしても、ピンを用いる従来例のように、その打ち込み用の作業スペースを確保する必要がない点で有利である。

一方、捩れキー溝８は、ポンプカバー５１の小径内周面５１ｄの軸方向全長にわたって設けられている。

さらに、捩れキー７の幅寸法を捩れキー溝８の幅と同じかあるいは大きく設定することにより、図４および図５に示すように、捩れキー７を捩れキー溝８にジャストフィット状態またはタイトフィット状態で係合させるようにしている。

以上、要するに、ポンプカバー５１に対するステータシャフト２５を圧入嵌合とせずに、捩れキー７と捩れキー溝８との係合部分の締め代でもってポンプカバー５１にステータシャフト２５を円周方向かつ軸方向にがたつきのない状態で一体的に結合させるようになっている。

このようなポンプカバー５１に対してステータシャフト２５を組み付ける際の手順を説明する。

まず、ポンプカバー５１の中心孔、詳しくはボス部５１ｂの小径内周面５１ｄの後端側開口から、ステータシャフト２５の小径の前半領域２５ａを差し入れる。

ステータシャフト２５の大径の後半領域２５ｂが、ポンプカバー５１の小径内周面５１ｄの後端位置に到達すると、ポンプカバー５１の各捩れキー溝８に、ステータシャフト２５の各捩れキー７の位相を合致させるように位置合わせする。

こうしてから、ステータシャフト２５をさらに押し込むことにより、捩れキー７を捩れキー溝８に係合させる。このステータシャフト２５の押し込み量は、例えばステータシャフト２５のフランジ部２５ｃの後端面が、ポンプカバー５１のボス部５１ｂの後端面と面一になるまでとすることができる。このとき、捩れキー７と捩れキー溝８との傾斜角度に応じて、ステータシャフト２５が螺旋回転しながら押し込まれる。

この状態では、ステータシャフト２５のフランジ部２５ｃにおける内側段壁面と、ポンプカバー５１の軸方向中間の段壁面との間に所定の隙間が残ることになる。

この隙間は、ゼロに管理するようにしてもよい。このように隙間をゼロにすると、つまりステータシャフト２５のフランジ部２５ｃの内側段壁面をポンプカバー５１の軸方向中間の段壁面に軸方向から当接させた状態にすると、ポンプカバー５１の中心孔に対するステータシャフト２５の最大嵌合深さが制限される。このことから、フランジ部２５ｃは、組み込み方向でのストッパとしての役割を担うのである。

ここで、上述しているように、自動変速機の動作に伴い、ステータ２３に作用するトルクの反力（ステータ反力と言う）が、ワンウェイクラッチ２４を介してステータシャフト２５に伝達される。このステータ反力は、捩れキー７と捩れキー溝８との係合部分によって、ステータシャフト２５を組み込み方向へ螺旋回転させて押圧させる荷重に変換される。

なお、ステータ反力と押圧荷重との関係は、捩れキー７および捩れキー溝８の傾斜角度等を調整することによって比較的容易に変更することが可能である。

これにより、ステータ反力が作用している限り、ステータシャフト２５をポンプカバー５１の中心孔に組み込み方向に押圧し続けるようになるから、自動変速機の動作中においてポンプカバー５１の中心孔からステータシャフト２５が抜け出すことを阻止できるようになる。

しかも、ステータシャフト２５のフランジ部２５ｃが、ポンプカバー５１の中心孔に対するステータシャフト２５の最大嵌合深さを制限するようになっているから、ステータシャフト２５に前記押圧荷重が作用し続けても、組み込み方向に必要以上に押し込まれずに済む。

したがって、従来例のように、ポンプカバー５１の中心孔に対しステータシャフト２５を嵌合するときの圧入締め代を大きく設定したり、あるいは圧入長さを長くしたりせずに済むので、ステータシャフト２５の組み付け作業を比較的容易に行えるようになる等、自動変速機の生産効率を向上するうえで有利となる。

以上説明したように、本実施形態で提示した自動変速機では、ポンプカバー５１にステータシャフト２５を圧入嵌合とせずに、捩れキー７と捩れキー溝８との係合構造とすることによって、ポンプカバー５１にステータシャフト２５を強固に一体的に結合させるようにしている。しかも、自動変速機の動作中に発生するトルクコンバータ２のステータ反力を利用して、ステータシャフト２５を組み込み方向へ押圧させる形態とすることにより、ステータシャフト２５の抜け出しを阻止するようにしている。

これにより、比較的簡素な構造でかつ容易な組み付け作業でありながら、ポンプカバー５１からのステータシャフト２５の抜け出しを確実に阻止できる等、自動変速機の生産効率ならびにポンプカバー５１に対するステータシャフト２５の結合に関する信頼性の向上に貢献できる。

また、上記実施形態のように、ポンプカバー５１をアルミニウム合金製としてステータシャフト２５を鉄系金属製としている場合でも、自動変速機の温度変化に関係なく、ポンプカバー５１にステータシャフト２５を軸方向に位置決めした状態を保つことが可能になる。

なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、いろいろな変形や応用が考えられる。

（１）本発明に係る自動変速機の基本構成は、上記実施形態で説明したものに限定されず、他の構成の自動変速機にも適用できる。

（２）上記実施形態において、捩れキー７や捩れキー溝８の数、捩れキー７や捩れキー溝８の断面形状や形成範囲についても特に限定されるものではない。

（３）上記実施形態では、ステータシャフト２５側に捩れキー７を、ポンプカバー５１側に捩れキー溝８を設けた例を挙げているが、その反対、つまりステータシャフト２５側に捩れキー溝８を、ポンプカバー５１側に捩れキー７を設けてもよい。

本発明に係る自動変速機の前方部分を示す縦断面図である。 図１においてポンプカバーとステータシャフトとを分離した状態を示す斜視図である。 図１においてポンプカバーとステータシャフトとを分離した状態を示す断面図である。 図１の要部を拡大して示す図である。 図４の（５）−（５）線断面の矢視図である。

符号の説明

１ インプットシャフト
２ トルクコンバータ
２３ ステータ
２５ ステータシャフト
２５ａ ステータシャフトの小径前半領域
２５ｂ ステータシャフトの大径後半領域
２５ｃ ステータシャフトのフランジ部（ストッパ）
４ 変速機構部
５ オイルポンプ
５１ ポンプカバー
５１ａ ポンプカバー本体
５１ｂ ポンプカバーのボス部
５１ｃ ボス部の大径内周面
５１ｄ ボス部の小径内周面
７ 捩れキー（変換部）
８ 捩れキー溝（変換部）

Claims (3)

1. 回転動力をインプットシャフトに入力するトルクコンバータと、前記インプットシャフトの回転を変速して出力する変速機構部とを含み、かつ前記トルクコンバータのステータ反力を担持するステータシャフトが、前記トルクコンバータと変速機構部との間に位置するオイルポンプのポンプカバーの中心孔に嵌合固定される構成の自動変速機であって、
   前記ポンプカバーと前記ステータシャフトとの嵌合領域に、前記トルクコンバータのステータ反力を受けたときに当該ステータシャフトを螺旋回転させて嵌合方向へ押圧させる荷重に変換する変換部が設けられており、
   前記変換部は、前記ステータシャフトの外周面における嵌合領域と、前記ポンプカバーの内周面における被嵌合領域とに、振り分けて設けられる捩れキーと捩れキー溝とを含み、
   前記捩れキーは、前記ステータシャフトの中心軸線に対し傾斜して設けられており、前記捩れキー溝は、前記捩れキーに係合するように設けられている、ことを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１記載の自動変速機において、
   前記ステータシャフトは、前記ポンプカバーの中心孔に対する最大嵌合深さを制限するためのストッパを有することを特徴とする自動変速機。
3. 請求項１または２に記載の自動変速機において、
   前記ステータシャフトは鉄系金属製とされ、前記ポンプカバーはアルミニウム合金製とされることを特徴とする自動変速機。

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