JP5867477B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車などの車両に搭載される自動変速機に関する。

特許文献１に示す自動変速機では、変速機ケースの円筒部に出力歯車がラジアルベアリングを介して支持されている。

出力歯車の外周歯は、ヘリカルギヤとされている。ラジアルベアリングは、複列アンギュラ玉軸受とされており、前記変速機ケースの円筒部に軸方向に位置決めされている。この位置決めは、止め輪を用いている。この止め輪は、ラジアルベアリングの外輪の外周面に設けられる外周溝と前記変速機ケースの円筒部の内周面に設けられる内周溝とに跨って係止されている。

前記変速機ケースの円筒部において前記ラジアルベアリングの支持領域には、変速制御用の摩擦係合要素（ブレーキ）を加圧するためのピストンがスライド可能に外装されている。この変速機ケースの円筒部の前記支持領域には、さらに、前記ピストンを非加圧時に前記摩擦係合要素から引き離す方向に付勢するためのリターンスプリングが配置されている。このリターンスプリングは、前記変速機ケースの円筒部の外周溝に係止される止め輪により抜け止めされている。

特開２００７−１３２４２１号公報（特に図３参照）

上記特許文献１の構成では、次のような懸念事項がある。一般に、前記変速機ケースは軽量化を図るためにアルミニウム合金などで形成され、また、前記２つの止め輪は十分な強度を確保するために鉄系金属で形成される関係より、前記変速機ケースの円筒部の内周溝および外周溝が経時的に摩耗しやすいことが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、自動変速機において、ラジアルベアリング位置決め用の止め輪の係止用溝、および変速制御用の摩擦係合要素を加圧するためのピストンのリターンスプリングの抜け止め用の止め輪の係止用溝の摩耗を抑制可能として、前記変速機ケースの耐久性の低下を阻止することを目的としている。

本発明は、変速機ケースの円筒部に、出力歯車のスラスト力を発生する方向に突出する円筒ボス部がラジアルベアリングを介して回転自在に支持され、前記出力歯車において前記スラスト力の発生方向と反対側に変速制御用の摩擦係合要素が配置されている構成の自動変速機であって、前記変速機ケースの円筒部の外径側には、前記摩擦係合要素を係合させるための加圧力を付与するピストンが軸方向スライド可能に配置されており、前記ラジアルベアリングの外輪は、その外周面に設けられる周溝と前記変速機ケースの円筒部内周面に設けられる周溝とに跨って第１止め輪を係止することにより軸方向に位置決めされており、前記外輪には、前記変速機ケースの円筒部において前記出力歯車側の端面に軸方向から当接される径方向外向きの輪状片が設けられており、この輪状片の外周には、前記ピストンの加圧動作を解除したときに当該ピストンを前記加圧方向と反対側へ付勢するためのリターンスプリングが配置されており、このリターンスプリングは、その内径側が前記輪状片の外周面に設けられる周溝に係止される第２止め輪により軸方向に抜け止めされている、ことを特徴としている。

この構成では、前記出力歯車が発生するスラスト力が前記ラジアルベアリングの外輪の輪状片を介して前記変速機ケースの円筒部で受け止められるようになる。そのため、前記スラスト力が前記第１止め輪に作用しなくなるか、あるいは僅かしか作用しなくなるので、前記変速機ケースを軽量化のためにアルミニウム合金などで形成するとともに前記第１止め輪を強度確保のために鉄系金属とする場合であっても、前記第１止め輪が係止される前記変速機ケースの円筒部の内周溝が経時的に摩耗しにくくなる。

このように、前記第１止め輪の係止用溝（外輪の外周溝、変速機ケースの内周溝）の摩耗を抑制することが可能になるので、変速機ケースの耐久性の低下を阻止することが可能になる。

好ましくは、前記ラジアルベアリングは、複列アンギュラ玉軸受とされ、その外輪の軸方向中央に第１止め輪係止用の周溝が設けられ、前記出力歯車は、ヘリカルギヤからなる外周歯を有し、この出力歯車の円筒ボス部は、入力軸の外径側に同心状に配置され、前記ピストンは、有底円筒形状とされ、かつ、中心線が前記入力軸の中心軸線と同心状となるように横置き姿勢とされ、前記リターンスプリングは、皿ばねとされ、かつ、外周縁が前記ピストンの円筒部と底部との角部内隅に当接され、また、内周縁が前記第２止め輪に当接されるような形態にすることができる。

ここでは、ラジアルベアリングの型式と、出力歯車がスラスト力を発生するための構成および設置形態と、ピストンの形状および設置形態と、リターンスプリングの形状および設置形態とを特定している。

好ましくは、前記外輪の輪状片は、前記ケースの円筒部よりも強度が高く設定される、構成とすることができる。

この構成では、前記リターンスプリングによるピストンへの付勢力の反力が前記第２止め輪に作用することになるが、当該第２止め輪を前記ケースの円筒部に比べて高強度な外輪の輪状片の外周溝に係止させる形態にしているから、例えば前記第２止め輪を強度確保のために鉄系金属とする場合であっても、前記外輪の輪状片の外周溝が経時的に摩耗しにくくなる。

本発明に係る自動変速機は、出力歯車のスラスト力を受けるラジアルベアリング位置決め用の止め輪の係止用溝（外輪の外周溝、変速機ケースの内周溝）の摩耗を抑制することが可能になる。その結果、前記変速機ケースの耐久性の低下を阻止することが可能になる。

本発明に係る自動変速機の一実施形態の概略構成を示すスケルトン図である。 図１の自動変速機の要部を示す縦断面図である。 図２に示すラジアルベアリングの組み付け手順を説明するための図で、第１段階を示している。 図３の続きの第２段階を示す図である。 図４の続きの第３段階を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に、本発明の一実施形態を示している。本発明の特徴説明に先立ち、図１を参照して、本発明の適用対象となるフロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）型の自動変速機の概略構成を説明する。

図１において、１はエンジン（内燃機関）であり、このエンジン１の出力は、トルクコンバータ２を介して自動変速機３に伝達され、さらにデファレンシャル４ならびに一対の車軸５Ｌ，５Ｒなどを介して図示していない左右の駆動輪に伝達される。

自動変速機３は、同軸線上に配置される第１変速部１０と第２変速部２０とで入力軸６の回転を変速して出力歯車７から出力する構成であって、前進６段、後進１段の変速を可能とする構成になっている。

出力歯車７は、カウンタシャフト９に回転一体に設けられているカウンタギヤ９ａに噛合されており、このカウンタシャフト９からデファレンシャル４に回転動力が伝達されるようになっている。

第１変速部１０は、リングギヤ１１、サンギヤ１２、多数のピニオンギヤ１３、キャリア１４を備える構成のシングルピニオン型の遊星歯車機構を主体として構成されている。

リングギヤ１１は、第３ブレーキ５３を介して変速機ケース８に固定される状態または相対回転可能な空転状態とされる。サンギヤ１２は、入力軸６に回転一体に連結されていて、入力軸６と共に回転駆動させられる。

多数のピニオンギヤ１３は、それぞれキャリア１４に自転可能に支持されており、リングギヤ１１とサンギヤ１２とにそれぞれ噛合されている。キャリア１４は、第１ブレーキ５１を介して変速機ケース８に固定される状態または相対回転可能な空転状態とされる。

第２変速部２０は、単一のリングギヤ２１、２つのサンギヤ２２，２３、ロングピニオンギヤ２４、ショートピニオンギヤ２５、単一のキャリア２６を備える構成のラビニヨ式の遊星歯車機構を主体として構成されている。

リングギヤ２１は、第２ブレーキ５２を介して変速機ケース８に固定される状態または相対回転可能な空転される状態とされる。また、リングギヤ２１は、第２クラッチ５５を介して入力軸６に回転一体に連結される状態または相対回転可能な空転状態とされる。

第１サンギヤ２２は、第１クラッチ５４を介して入力軸６に回転一体に連結される状態または相対回転可能な空転状態とされる。第２サンギヤ２３は、第１変速部１０のキャリア１４にスプライン嵌合されることによって回転一体に連結されている。

多数のロングピニオンギヤ２４および多数のショートピニオンギヤ２５は、それぞれキャリア１４に自転可能に支持されている。多数のロングピニオンギヤ２４は、リングギヤ２１と第１サンギヤ２２とにそれぞれ噛合されている。多数のショートピニオンギヤ２５は、多数のロングピニオンギヤ２４と第２サンギヤ２３とにそれぞれ噛合されている。キャリア２６は、出力歯車７に回転一体に連結されている。

第１〜第３ブレーキ５１〜５３、第１，第２クラッチ５４，５５は、詳細に図示していないが、何れも多板式の摩擦係合要素であって、例えば図示していない油圧シリンダなどの作動源で係合または解放されることによって、自動変速機３の前進６段、後進１段のいずれかを成立する。

ところで、図２に示すように、出力歯車７は、変速機ケース８の円筒部８ａにラジアルベアリング３０を介して回転自在に支持されている。

この出力歯車７は、円筒ボス部７ａの軸方向一端側に径方向外向きに歯車部７ｂを一体に設けた構成とされている。

出力歯車７の円筒ボス部７ａは、第２変速部２０のキャリア２６の円筒軸部２６ａにスプライン嵌合されることによって回転一体に連結されていて、この円筒軸部２６ａにロックナット４１を螺合することによりキャリア２６に出力歯車７が軸方向に位置決めされている。

ロックナット４１と第１変速部１０のリングギヤ１１の環状板部１１ａとの間には、スラストベアリング４２が介装されている。

歯車部７ｂの外周歯は、ヘリカルギヤとされていて、カウンタシャフト９に回転一体に設けられているカウンタギヤ９ａに噛合される。

ラジアルベアリング３０は、複列アンギュラ玉軸受とされ、外輪３１、２つの内輪３２Ｌ，３２Ｒ、多数のボール３３、リテーナ３４を備えている。

このラジアルベアリング３０は、変速機ケース８の円筒部８ａに軸方向に位置決めされている。この位置決めは、ラジアルベアリング３０の外輪３１の外周面の軸方向中央に設けられる外周溝３１ａと変速機ケース８の円筒部８ａの内周面に設けられる内周溝８ｂとに跨って第１止め輪４３を係止させることによって行われている。

この第１止め輪４３は、一般にスナップリングと呼ばれるものとされる。このスナップリングは、円周１ヶ所が分離していて、弾性的に拡縮するようになっている。

このようなスナップリングからなる第１止め輪４３の組み付け形態を説明する。

図３に示すように、変速機ケース８の円筒部８ａに外輪３１を組み込む前に、この外輪３１の外周溝３１ａ内に第１止め輪４３を拡径した状態で嵌め入れる。すると、当該第１止め輪４３が弾性復元して縮径することになるので、第１止め輪４３が外周溝３１ａ内に嵌まるとともに、当該第１止め輪４３の一部が外周溝３１ａから外側へ飛び出す状態になる。

この後、図４に示すように、外輪３１を変速機ケース８の円筒部８ａに内嵌するのであるが、そのとき、第１止め輪４３を再度縮径させることにより外周溝３１ａ内に飛び出ない状態に収めておくようにする。そして、外輪３１の押し込みに伴い当該外輪３１に装着している第１止め輪４３が円筒部８ａの内周溝８ｂの位置に到達すると、第１止め輪４３が弾性復元して拡径することによってその外径側部分が変速機ケース８の円筒部８ａの内周溝８ｂに入ることになる。

この状態では、第１止め輪４３が外周溝３１ａと内周溝８ｂとに対してそれぞれ僅かな軸方向隙間ならびに径方向隙間を持つ状態で嵌まるようになっている。

ところで、出力歯車７の側方に配置されている第３ブレーキ５３は、第１変速部１０のリングギヤ１１の外周にスプライン嵌合される内径側の摩擦プレート５３ａと、変速機ケース８に固定される部材５７の所定領域にスプライン嵌合されている外径側の摩擦プレート５３ｂとを備えている。

この第３ブレーキ５３は、ピストン５６の加圧動作によってブレーキ作動状態とされ、また、ピストン５６の加圧動作を解除するとピストン５６がリターンスプリング４４のばね力により前記加圧方向と反対側に付勢されることによってブレーキ解放状態とされる。

なお、このピストン５６の加圧動作は、前記図示していない油圧シリンダによる油圧の印加、解除により制御されるようになっている。

ピストン５６は、有底円筒形状とされ、かつ、中心線が入力軸６の中心軸線と同心状となるように横置き姿勢とされている。このピストン５６は、変速機ケース８において円筒部８ａ（ラジアルベアリング３０の支持領域）に軸方向スライド可能に外嵌されている。

この実施形態では、リターンスプリング４４を抜け止めするための第２止め輪４５をラジアルベアリング３０の外輪３１に係止させるように工夫しているので、以下で詳細に説明する。

外輪３１の外周面において軸方向一端側には、径方向外向きに突出する輪状片３１ｂが設けられている。この輪状片３１ｂの外径寸法は、変速機ケース８の円筒部８ａの内径寸法よりも大きくかつ円筒部８ａの外径寸法よりも若干小さいか、あるいは同じ程度に設定されている。これにより、外輪３１を変速機ケース８の円筒部８ａに第１止め輪４３によって軸方向に位置決めした状態において、外輪３１の輪状片３１ｂが変速機ケース８の円筒部８ａの端面に当接されるようになっている。

そして、外輪３１の輪状片３１ｂの外周面には、第２止め輪４５を位置決めするための外周溝３１ｃが設けられている。

リターンスプリング４４は、例えば皿ばねとされ、かつ、外周縁がピストン５６の円筒部５６ａと底部５６ｂとの間の角部内隅に当接され、また、内周縁がラジアルベアリング３０の外輪３１の輪状片３１ｂの外周面に外嵌された状態で外輪３１の外周溝３１ａに係止される第２止め輪４５に当接されている。

第２止め輪４５は、一般にスナップリングと呼ばれるものとされる。このスナップリングは、円周１ヶ所が分離していて、弾性的に拡縮するようになっている。

このようなスナップリングからなる第２止め輪４５の組み付け形態を説明する。

第２止め輪４５を拡径することにより分離部分の隙間を拡げるようにしておいて、外輪３１の外周溝３１ｃ内に嵌め入れる。それによって第２止め輪４５が弾性復元力で縮径することになって外周溝３１ｃの溝底に当接するようになる。これにより、第２止め輪４５が外周溝３１ｃから簡単に抜け出にくくなっている。

なお、第２止め輪４５は、外周溝３１ｃに対して僅かな軸方向隙間を持つ状態で嵌め入れられるようになっている。

そして、このように外輪３１の外周に輪状片３１ｂを設けるようにしているので、この輪状片３１ｂの軸方向寸法分について、変速機ケース８の円筒部８ａの軸方向寸法を短くするようにしている。つまり、この実施形態での変速機ケース８の円筒部８ａについては、特許文献１に示すものに比べて軸方向寸法を短くしているのである。このようなことから、この実施形態において出力歯車７を支持するために必要な軸方向長さ寸法は、特許文献１に示すものと同等にできて、わざわざ大きくせずに済むようになっている。

この実施形態では、変速機ケース８が軽量化を図るためにアルミニウム合金で形成され、また、ラジアルベアリング３０の外輪３１が十分な強度を確保するために鉄系金属（軸受鋼など）で形成されている。また、第１、第２止め輪４３，４５については、十分な強度を確保するために鉄系金属で形成されている。

このような構成を採用した場合、ヘリカルギヤからなる外周歯を有する出力歯車７の回転に伴い発生するスラスト力（図２の左側）が、出力歯車７の円筒ボス部７ａに外嵌固定しているラジアルベアリング３０に作用することになる。

これに伴いラジアルベアリング３０は、その外輪３１の輪状片３１ｂが変速機ケース８の円筒部８ａの端面に押圧されることになる。つまり、出力歯車７が発生するスラスト力が、ラジアルベアリング３０の外輪３１の輪状片３１ｂを介して変速機ケース８の円筒部８ａで受け止められるようになる。

これにより、前記スラスト力が第１止め輪４３に作用しなくなるか、あるいは僅かしか作用しなくなるので、変速機ケース８を軽量化のためにアルミニウム合金などで形成するとともに第１止め輪４３を強度確保のために鉄系金属とする場合であっても、第１止め輪４３が係止される変速機ケース８の円筒部８ａの内周溝８ｂが経時的に摩耗しにくくなる。

また、前記構成では、リターンスプリング４４によるピストン５６への付勢力の反力が第２止め輪４５に作用することになるが、当該第２止め輪４５をアルミニウム合金に比べて高強度な鉄系金属で形成される外輪３１の輪状片３１ｂの外周溝３１ｃに係止させる形態にしているから、第２止め輪４５を強度確保のために鉄系金属とする場合であっても、例えば第２止め輪４５を変速機ケース８の円筒部８ａに係止させる形態（例えば特許文献１）に比べると、外輪３１の輪状片３１ｂの外周溝３１ｃが経時的に摩耗しにくくなる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、ラジアルベアリング３０の位置決め用の第１止め輪４３の係止用溝（外輪３１の外周溝３１ａ、変速機ケース８の内周溝８ｂ）、およびリターンスプリング４４の抜け止め用の第２止め輪４５の係止用溝（外輪３１の輪状片３１ｂの外周溝３１ｃ）の摩耗を抑制することが可能になるので、変速機ケース８の耐久性の低下を阻止することが可能になる。

しかも、この実施形態では、第１、第２止め輪４３，４５の係止用溝の摩耗を抑制する構成にするにあたって、出力歯車７を支持するために必要な軸方向長さ寸法を特許文献１に示すものと同等にできて、わざわざ大きくせずに済むように工夫しているので、自動変速機３の構成要素の寸法や配置などを変更する必要がなくなる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、ラジアルベアリング３０を複列アンギュラ玉軸受とした例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、その他の種類のラジアルベアリングとすることが可能である。

（２）上記実施形態では、本発明に係る自動変速機３をフロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）型とした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図示していないがフロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ）型の自動変速機またはミッドシップ型の自動変速機などに本発明を適用することが可能である。

本発明は、変速機ケースの円筒部に、出力歯車のスラスト力を発生する方向に突出する円筒ボス部がラジアルベアリングを介して回転自在に支持され、前記出力歯車において前記スラスト力の発生方向と反対側に変速制御用の摩擦係合要素が配置されている構成の自動変速機に好適に利用することが可能である。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ 自動変速機
６ 入力軸
７ 出力歯車
７ａ 出力歯車の円筒ボス部
７ｂ 出力歯車の歯車部
８ 変速機ケース
８ａ 変速機ケースの円筒部
８ｂ 円筒部の内周溝
３０ ラジアルベアリング
３１ ラジアルベアリングの外輪
３１ａ 外輪の外周溝
３１ｂ 外輪の輪状片
３１ｃ 輪状片の外周溝
４３ 第１止め輪
４４ リターンスプリング
４５ 第２止め輪
５３ 第３ブレーキ
５３ａ 内径側の摩擦プレート
５３ｂ 外径側の摩擦プレート
５６ ピストン
５６ａ ピストンの円筒部
５６ｂ ピストンの底部

Claims (3)

1. 変速機ケースの円筒部に、出力歯車のスラスト力を発生する方向に突出する円筒ボス部がラジアルベアリングを介して回転自在に支持され、前記出力歯車において前記スラスト力の発生方向と反対側に変速制御用の摩擦係合要素が配置されている構成の自動変速機であって、
   前記変速機ケースの円筒部の外径側には、前記摩擦係合要素を係合させるための加圧力を付与するピストンが軸方向スライド可能に配置されており、
   前記ラジアルベアリングの外輪は、その外周面に設けられる外周溝と前記変速機ケースの円筒部の内周面に設けられる内周溝とに跨って第１止め輪を係止することにより軸方向に位置決めされており、
   前記外輪には、前記変速機ケースの円筒部において前記出力歯車側の端面に軸方向から当接される径方向外向きの輪状片が設けられており、
   この輪状片の外周には、前記ピストンの加圧動作を解除したときに当該ピストンを前記加圧方向と反対側へ付勢するためのリターンスプリングが配置されており、
   このリターンスプリングは、その内径側が前記輪状片の外周面に設けられる外周溝に係止される第２止め輪により軸方向に抜け止めされている、ことを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１に記載の自動変速機において、
   前記ラジアルベアリングは、複列アンギュラ玉軸受とされ、その外輪の軸方向中央に第１止め輪係止用の周溝が設けられ、
   前記出力歯車は、ヘリカルギヤからなる外周歯を有し、この出力歯車の円筒ボス部は、入力軸の外径側に同心状に配置され、
   前記ピストンは、有底円筒形状とされ、かつ、中心線が前記入力軸の中心軸線と同心状となるように横置き姿勢とされ、
   前記リターンスプリングは、皿ばねとされ、かつ、外周縁が前記ピストンの円筒部と底部との角部内隅に当接され、また、内周縁が前記第２止め輪に当接される、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、
   前記外輪の輪状片は、前記ケースの円筒部よりも強度が高く設定される、ことを特徴とする自動変速機。

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