JP5957086B2 - 駆動力伝達装置の潤滑構造 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源からの駆動力を伝達する駆動力伝達装置において、当該駆動力伝達装置を構成するプラネタリギヤ（遊星歯車機構）および係合要素などを潤滑する潤滑構造に関するものである。

自動車が備える自動変速機（駆動力伝達装置）には、入力軸（回転軸）からの駆動力を変速して出力するため変速機構として、プラネタリギヤ（遊星歯車機構）を含む変速機構を備えたものがある。プラネタリギヤは、入力軸上に設置したサンギヤと、サンギヤの外径側で複数のピニオンギヤ及びピニオンシャフトを支持してなるキャリアと、キャリアの外径側でピニオンギヤに噛合するリングギヤとを備えている。このようなプラネタリギヤでは、例えば、特許文献１，２のように、キャリアの端部（軸方向の端部）に潤滑油を案内するためのオイルキャッチプレート（潤滑油案内部材）を取り付けたものがある。このようなプラネタリギヤでは、当該オイルキャッチプレートによって、ピニオンシャフトとピニオンギヤとの間に設けたベアリングなどの回転摺接部分に潤滑油が供給される。

また、自動変速機では、入力軸上に設置したプラネタリギヤの外径側にクラッチやブレーキなどの係合要素（摩擦係合要素）が径方向で互いに重なり合うように配置されているものがある。このような構成では、入力軸側から供給される潤滑油の一部が上記のオイルキャッチプレートで捕捉されてプラネタリギヤの内部に供給される。残りの潤滑油は、オイルキャッチプレートの外側を通過してクラッチやブレーキなどの係合要素に供給される。そして、特許文献３には、このような潤滑構造において、プラネタリギヤに供給される潤滑油の割合と係合要素に供給される潤滑油の割合とが最適になるように構成したオイルキャッチプレートが開示されている。

特開２０００−１４５９３３号公報 特開２００６−９０４５８号公報 特許第４３５６３８２号公報

しかし、プラネタリギヤやクラッチ又はブレーキなどの係合要素の回転数（回転速度）の変化に伴って、プラネタリギヤが必要とする潤滑量（潤滑油の量）の割合と、係合要素が必要とする潤滑量の割合に変化（差異）が生じる。例えば、回転軸の回転数が増加するにしたがって係合要素が必要とする潤滑量の割合は増加するが、プラネタリギヤが必要とする潤滑量の割合は、回転数が増加してもさほど大きく増加しない。このような場合、プラネタリギヤおよび係合要素に対して回転軸の回転数にかかわらず一定の割合で潤滑油を供給すると、潤滑量が余剰となる部位（例えばプラネタリギヤ）と不足する部位（例えば係合要素）が生じてしまう。その結果、潤滑量が余剰となる部位は、潤滑油によるフリクション（摩擦）の増加が懸念され、潤滑量が不足する部位は、部品の過度の温度上昇による劣化や焼き付きなどのおそれが増加する。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、回転数の変化により各部位の必要潤滑量の割合に変化が生じる場合でも、その変化に応じて各部位に対する潤滑量を適切に調整することができる駆動力伝達装置の潤滑構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る駆動力伝達装置の潤滑構造は、回転軸（２）を中心に所定の関係にて配置された複数の回転要素（１０，３０，４０）を有するプラネタリギヤ（１）と、該プラネタリギヤ（１）の外周側に配置された係合要素（８０）と、プラネタリギヤ（１）に取り付けた潤滑油を案内するための潤滑油案内部材（６０）と、を備え、潤滑油案内部材（６０）は、回転軸（２）側から供給される潤滑油をプラネタリギヤ（１）の内部に誘導する第１の油路（６４，６２）と、回転軸（２）側から供給される潤滑油を係合要素（８０）に誘導する第２の油路と、第１の油路（６４，６２）を流通する潤滑油の一部を係合要素（８０）に誘導する第３の油路（６５）と、第３の油路（６５）を開閉するための開閉手段（７０）と、を備え、開閉手段（７０）は、潤滑油案内部材（６０）の回転数が所定の回転数以上になった場合に該第３の油路（６５）を開放することを特徴とする。

このような構成によれば、回転軸の回転数の変化によりプラネタリギヤと係合要素の潤滑量の割合に変化（差異）が生じた場合であっても、その変化に応じてプラネタリギヤと係合要素に対する潤滑量の配分を調整することができる。その結果、潤滑量が余剰となる部位（プラネタリギヤ）における潤滑油によるフリクション（摩擦）の増加を防止することができるとともに、潤滑量が不足する部位（係合要素）における部品の過度の温度上昇による劣化や焼け付き等の不具合が発生することを防止することができる。

また、上記の駆動力伝達装置の潤滑構造では、開閉手段（７０）は、付勢手段（７３）の付勢力で弁体（７２）が弁座部（７１）に着座していることで第３の油路（６５）を閉じている開閉弁であり、潤滑油案内部材（６０）の回転により弁体（７２）にかかる遠心力で該弁体（７２）が付勢手段（７３）の付勢力に抗して弁座部（７１）から離間するようにしてよい。これによれば、簡単な構成で、回転軸の回転数に応じて開閉弁を自動的に開放することができ、プラネタリギヤと係合要素との潤滑量の配分を適切に調整することができる。

また、上記の駆動力伝達装置の潤滑構造では、潤滑油案内部材（６０）は、円形環状に形成された部材であり、第１の油路（６４，６２）は、潤滑油案内部材（６０）の内周に形成された径方向の外側へ窪む溝部（６４）を含み、第３の油路（６５）は、溝部（６４）から潤滑油案内部材（６０）の外周縁（６１ｃ）に連通する連通路であってよい。これによれば、簡単な構成で、係合要素とプラネタリギヤとの潤滑量の配分を適切に調整できるようになる。

また、第１の油路（６４，６２）は、溝部（６４）から潤滑油案内部材（６０）を貫通してプラネタリギヤ（１）側へ延びる筒状の通路（６２）を含み、プラネタリギヤ（１）は、回転軸（２）上に設置したサンギヤ（１０）と、サンギヤ（１０）の外径側で複数のピニオンギヤ（３０）及びピニオンシャフト（４０）を支持してなるキャリア（２０）と、キャリア（２０）の外径側でピニオンギヤ（３０）に噛合するリングギヤ（５１）と、を備え、筒状の通路（６２）は、回転軸（２）側から供給される潤滑油をピニオンシャフト（４０）を介してピニオンギヤ（３０）の回転摺接部分（３２）に誘導するようにしてよい。この構成によれば、プラネタリギヤにおける潤滑が必要な部位であるピニオンギヤとピニオンシャフトとの回転摺接部分の潤滑量の最適化を図ることができる。

本発明にかかる駆動力伝達装置の潤滑構造によれば、回転軸の回転数の変化によりプラネタリギヤと係合要素とに必要な潤滑量の割合に変化（差異）が生じた場合であっても、その変化に応じてプラネタリギヤと係合要素に対する潤滑量の割合を調整することができる。

本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の構成例を示す側断面図である。 駆動力伝達装置におけるオイルキャッチプレートおよびその周辺の部分拡大断面図である。 開閉弁の動作を説明するための図で、図３Ａは、開閉弁が閉じた状態、図３Ｂは、開閉弁が開いた状態を示す図である。 駆動力伝達装置における潤滑油が流れる経路を示す図である。 オイルキャッチプレートの回転数とプラネタリギヤ及び係合要素に必要な潤滑油の流量との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の構成例を示す側断面図である。また、図２は、駆動力伝達装置におけるオイルキャッチプレートおよびその周辺の部分拡大断面図である。図１に示すプラネタリギヤ１は、自動変速機が備える変速用のギヤ機構を構成するプラネタリギヤである。このプラネタリギヤ１は、入力軸２上に設置されて、外周に外歯が形成されたサンギヤ１０と、サンギヤ１０の外歯と噛合する複数（例えば５個）のピニオンギヤ３０と、複数のピニオンギヤ３０を支持するキャリア２０と、キャリア２０の外周側に設置した回転部材５０とを備えて構成されている。回転部材５０の内周には、ピニオンギヤ３０と噛合するリングギヤ５１が形成されている。なお、以下の説明で軸方向というときは、入力軸２の軸方向を指すものとする。

キャリア２０の軸方向の一端には、円形環状のオイルキャッチプレート（潤滑油案内部材）６０が取り付けられている。また、プラネタリギヤ１の外径側には、固定側の部材であるケーシング８５と回転部材５０との間に設けたクラッチ又はブレーキ（以下、「係合要素」と記す。）８０が配置されている。係合要素８０は、ケーシング８５側に取り付けた複数の摩擦材８１ａと、回転部材５０側に取り付けた他の複数の摩擦材８１ｂとを軸方向に沿って交互に積層した摩擦係合式の係合要素であり、積層した摩擦材８１ａ，８１ｂを軸方向に押圧することで、ケーシング８５に対して回転部材５０を係止するようになっている。また、係合要素８０は、入力軸２側から潤滑油が供給される湿式の摩擦係合要素である。

入力軸（回転軸）２は、エンジン等の駆動源からの駆動力によって回転する。入力軸２には、該入力軸２の内部で軸方向に延びる中空の軸油路３と、軸油路３から径方向の外側に貫通する径方向油路４とが形成されている。入力軸２の軸油路３に導入された潤滑油は、軸油路３から径方向油路４を通って、入力軸２の外周側面に開口する径方向油路４の開口部４ａから放出される。

プラネタリギヤ１のサンギヤ１０は、入力軸２の外周にスプライン嵌合している。キャリア２０は、入力軸２の周りに回転可能に設置された円形環状の本体部２５と、該本体部２５の内周側に一体形成した小径円筒状のフランジ部２６とを備えている。フランジ部２６の内径側に入力軸２が配置されている。また、キャリア２０における入力軸２の径方向油路４に対応する位置には、径方向油路４から放出された潤滑油をオイルキャッチプレート６０側に導くためのガイド穴２０ａが形成されている。

キャリア２０に設けた軸穴２０ｂ内には、ピニオンシャフト４０が設置されている。ピニオンシャフト４０は、入力軸２の外周側で該入力軸２に対して平行に支持されている。ピニオンシャフト４０には、ベアリング３２を介してピニオンギヤ３０が軸支されている。ピニオンシャフト４０に軸支されたピニオンギヤ３０の軸方向の両端には、軸方向の荷重を受けるワッシャー（スラストワッシャー）３１が取り付けられている。ピニオンシャフト４０及びピニオンギヤ３０は、キャリア２０における周方向に沿って等間隔で複数組（例えば５組）が設置されている。ピニオンシャフト４０の内部には、軸方向に延びる長穴からなる中空部４５が形成されている。中空部４５は、ピニオンシャフト４０における軸方向の一方の端部（オイルキャッチプレート６０側の端部）に開口している。

図２に示すように、オイルキャッチプレート６０は、中心に貫通穴を有する円形平板状の本体部６１と、該本体部６１のキャリア２０側の側面６１ａに設けた円筒状の小突起からなる筒部６２とを一体に備える。筒部６２は、本体部６１の側面６１ａから垂直に突出しており、本体部６１の周方向に沿って等間隔で複数個（例えば５個）が形成されている。筒部６２の内部には、中空の貫通穴からなる中空部６２ａが形成されている。また、本体部６１の内径側には、径方向の内側に向かって延伸する略平板状のつば部６３が突出形成されており、つば部６３の側面６１ａ側には、キャリア２０のガイド穴２０ａから放出された潤滑油を取り込むための潤滑溝６４が形成されている。潤滑溝６４は、本体部６１の内周において径方向の外側に底面６４ａを有する有底の凹部からなる。筒部６２の中空部６２ａは、潤滑溝６４の内側面（プラネタリギヤ１側の側面）６４ｂに連通している。図１に示すように、潤滑溝６４は、キャリア２０のガイド穴２０ａに対向する位置に配置される。そして、つば部６３の先端（内径側の先端）６３ａは、軸方向でプラネタリギヤ１から離れる方へ傾斜している。これにより、キャリア２０のガイド穴２０ａに対向する潤滑溝６４の内径側の開口が外径側（底面６４ａ側）よりも拡径されている。

オイルキャッチプレート６０における潤滑溝６４と本体部６１の外周縁６１ｃとの間には、径方向に延びる貫通穴からなる通路（第３の油路）６５が形成されており、該通路６５には、開閉弁７０が設置されている。図２に示すように、開閉弁７０は、通路６５の外周面に形成した段状の弁座部７１と、該弁座部７１に着座する球状の弁体７２と、該弁体７２を弁座部７１に向けて付勢するコイルスプリング（付勢手段）７３とを備える。コイルスプリング７３は、径方向の内側に向かって弁体７２を付勢することで該弁体７２を弁座部７１に着座させるように配置されている。

図３は、開閉弁７０の動作を説明するための図で、図３Ａは、開閉弁７０が閉じた状態、図３Ｂは、開閉弁７０が開いた状態を示す図である。開閉弁７０は、オイルキャッチプレート６０の回転数が予め設定した所定の回転数（図５に示す回転数Ｒ１）を超えるまでは、図３Ａに示すように、弁体７２がコイルスプリング７３の付勢力で径方向の内側へ押圧されて弁座部７１に着座している。これにより、通路６５が弁体７２で塞がれた状態になっている。そして、オイルキャッチプレート６０の回転数が上記所定の回転数を超えると、図３Ｂに示すように、オイルキャッチプレート６０の回転に伴い弁体７２にかかる遠心力で、弁体７２が径方向の外側（図２中の上方向）に移動する。これにより、弁体７２が弁座部７１から離間して、通路６５が開かれた状態となる。したがって、オイルキャッチプレート６０の潤滑溝６４と本体部６１の外周縁６１ｃとが連通する。このように、開閉弁７０は、オイルキャッチプレート６０の回転に伴う遠心力により通路６５を開放するように構成されている。

図１に示すように、上記構成のオイルキャッチプレート６０は、キャリア２０の端部にネジ６８の締結によって取り付けられている。その状態で、ピニオンシャフト４０の端部にオイルキャッチプレート６０が被せられている。また、オイルキャッチプレート６０の筒部６２がピニオンシャフト４０の中空部４５に差し込まれている。オイルキャッチプレート６０は、キャリア２０の回転に伴って該キャリア２０と一体に回転する。また、図２に示すように、ピニオンシャフト４０の端部には、ピニオンシャフト４０の回り止め及び抜け止めを施すためのピン７５が差し込まれている。ピン７５は、キャリア２０に設けた挿入穴２０ｃ及びピニオンシャフト４０に設けた挿入穴４０ｃに沿って径方向に差し込まれており、ピン７５と挿入穴２０ｃとの間に設けたネジ溝及びネジ山の係合（螺合）で固定されている。

図４は、プラネタリギヤ１及びその周辺の潤滑油が流れる経路を示す図である。同図では、潤滑油の流れを一点鎖線で示している。オイルキャッチプレート６０の回転数が上記所定の回転数未満のときは、開閉弁７０が閉じて通路６５が閉鎖している。この状態では、入力軸２の軸油路３に供給された潤滑油は、入力軸２の回転に伴う遠心力によって径方向油路４に導かれる。径方向油路４から出た潤滑油は、キャリア２０のガイド穴２０ａに導かれて、ガイド穴２０ａから放出（飛散）される。そして、ガイド穴２０ａから放出された一部の潤滑油は、図４に示す油路（第１の油路）Ｌ１のように、オイルキャッチプレート６０の潤滑溝６４に導かれる。

潤滑溝６４に導かれた潤滑油は、筒部６２の中空部６２ａを通り、ピニオンシャフト４０の中空部４５および貫通穴４６を通って、貫通穴４６から放出される。貫通穴４６から放出された潤滑油は、ピニオンシャフト４０とピニオンギヤ３０との間に介在するベアリング３２に供給される。これにより、ベアリング３２の潤滑が行われる。さらに、ベアリング３２に供給された潤滑油の一部は、ピニオンギヤ３０の回転に伴う遠心力によって該ピニオンギヤ３０の外周側に導かれ、その後、リングギヤ５１（回転部材５０）を介して係合要素８０に導かれる。

一方、ガイド穴２０ａから放出された残りの潤滑油は、図４に示す油路（第２の油路）Ｌ２のように、オイルキャッチプレート６０のキャリア２０と反対側の側面６１ｂに沿って径方向の外側へ供給される。この潤滑油は、回転部材５０の開口部５２を通過して係合要素８０に導かれる。これにより、係合要素８０の潤滑が行われる。

そして、オイルキャッチプレート６０の回転数（キャリア２０の回転数）が上記の所定回転数を超えると、開閉弁７０が開放する。開閉弁７０が開放すると、オイルキャッチプレート６０の潤滑溝６４と外周縁６１ｃとを連通する通路６５が開通する。したがって、開閉弁７０の開放した状態では、潤滑溝６４に導かれた一部の潤滑油は、筒部６２の中空部６２ａに向かわずに、図４に示す油路（第３の油路）Ｌ３のように、通路６５を通って係合要素８０に導かれる。

図５は、オイルキャッチプレート６０（キャリア２０）の回転数とプラネタリギヤ１及び係合要素８０に必要な潤滑油の流量（潤滑量）との関係を示すグラフである。図５のグラフでは、横軸にオイルキャッチプレート６０の回転数Ｒを取り、縦軸に潤滑油の流量（潤滑量）Ｓを取っている。また、グラフ中のＡ１は、係合要素８０の目標潤滑量（係合要素８０において潤滑過剰でも潤滑不足でもない最適な潤滑量）を示している。Ａ２は、オイルキャッチプレート６０に開閉弁７０を設けていない場合における係合要素８０の実潤滑量を示している。Ａ３は、オイルキャッチプレート６０に開閉弁７０を設けた場合における該開閉弁７０の開放状態での係合要素８０の実潤滑量を示している。Ｂ１は、プラネタリギヤ１（ピニオンギヤ３０とピニオンシャフト４０との間のベアリング３２）の目標潤滑量（プラネタリギヤ１において潤滑過剰でも潤滑不足でもない最適な潤滑量）を示し、Ｂ２は、オイルキャッチプレート６０に開閉弁７０を設けていない場合におけるプラネタリギヤ１の実潤滑量を示し、Ｂ３は、オイルキャッチプレート６０に開閉弁７０を設けた場合における該開閉弁７０の開放状態でのプラネタリギヤ１の実潤滑量を示している。

図５に示すように、オイルキャッチプレート６０の回転数Ｒが上昇するにつれて、係合要素８０が必要とする目標潤滑量Ａ１は増加していくが、プラネタリギヤ１が必要とする目標潤滑量Ｂ１は、係合要素８０が必要とする目標潤滑量Ａ１ほど大きく増加しない。また、オイルキャッチプレート６０の回転数が上昇するにつれて遠心力が増していくため、キャリア２０のガイド穴２０ａから放出（飛散）される潤滑量が増加する。ここで、オイルキャッチプレート６０に開閉弁７０を設けていない場合は、一定の割合でプラネタリギヤ１に対する潤滑量と係合要素８０に対する潤滑量が増加していくので、オイルキャッチプレート６０の回転数が増加するほど、係合要素８０における潤滑量Ａ２は、目標潤滑量Ａ１よりも大幅に不足する。その一方で、プラネタリギヤ１における潤滑量Ｂ２は、目標潤滑量Ｂ１よりも大幅に余ってしまう。

これに対して、オイルキャッチプレート６０に開閉弁７０を設けた場合は、オイルキャッチプレート６０の回転数Ｒが所定の回転数Ｒ１に達すると、開閉弁７０が開放する。これにより、油路Ｌ１を通ってオイルキャッチプレート６０の潤滑溝６４に取り込まれる潤滑油の一部が、開閉弁７０（油路Ｌ３）を通って係合要素８０に導かれる。そして、キャリア２０の回転数が上昇するほど、開閉弁７０を通過する潤滑量が増えていく。したがって、係合要素８０における潤滑量Ａ３が目標潤滑量Ａ１に近づき、プラネタリギヤ１における潤滑量Ｂ３が目標潤滑量Ｂ１に近づいていく。

以上説明したように、この実施の形態によれば、入力軸２側から供給される潤滑油をプラネタリギヤ１のピニオンギヤ３０側に導く油路（油路Ｌ１）の途中（オイルキャッチプレート６０の潤滑溝６４の外周側）に、所定回転数以上で弁を開放する開閉弁７０を設けたので、回転数の変化により各部位（プラネタリギヤ１、係合要素８０）の潤滑量の割合に変化（差異）が生じた場合であっても、その変化に応じて各部位に対する潤滑量の配分（バランス）を調整することができる。その結果、潤滑量が余剰となる部位（プラネタリギヤ１）におけるフリクション（摩擦）の増加を防止することができるとともに、潤滑量が不足する部位（係合要素８０）における部品の劣化や焼き付きなどの不具合が発生することを防止できる。

また、上記の実施の形態によれば、開閉弁７０は、入力軸２の回転に伴い回転するオイルキャッチプレート６０に設けられ、入力軸２の回転に伴う遠心力により開放するように構成されているので、入力軸２の回転数に応じて開閉弁７０を自動的に開放することができ、プラネタリギヤ１と係合要素８０の潤滑量の配分を適切に調整することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、キャリア２０とオイルキャッチプレート６０を別部材で構成した場合を示したが、これ以外にも、本発明にかかる潤滑油案内部材（オイルキャッチプレート）は、キャリアと一体に構成することも可能である。また、上記実施形態に示すオイルキャッチプレート６０は、本発明にかかる潤滑油案内部材の一例である。そのため、本発明にかかる潤滑油案内部材の具体的な形状等は、上記オイルキャッチプレート６０が備える形状等には限定されない。

Claims (4)

1. 回転軸を中心に所定の関係にて配置された複数の回転要素を有するプラネタリギヤと、
   該プラネタリギヤの外周側に配置された係合要素と、
   前記プラネタリギヤに取り付けた潤滑油を案内するための潤滑油案内部材と、を備え、
   前記潤滑油案内部材は、前記回転軸側から供給される潤滑油を前記プラネタリギヤの内部に誘導する第１の油路と、
   前記回転軸側から供給される潤滑油を前記係合要素に誘導する第２の油路と、
   前記第１の油路を流通する潤滑油の一部を前記係合要素に誘導する第３の油路と、
   前記第３の油路を開閉するための開閉手段と、を備え、
   前記開閉手段は、前記潤滑油案内部材の回転数が所定の回転数以上になった場合に該第３の油路を開放する
   ことを特徴とする駆動力伝達装置の潤滑構造。
2. 前記開閉手段は、付勢手段の付勢力で弁体が弁座部に着座していることで前記第３の油路を閉じている開閉弁であり、前記潤滑油案内部材の回転により前記弁体にかかる遠心力で該弁体が前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁座部から離間するように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置の潤滑構造。
3. 前記潤滑油案内部材は、円形環状に形成された部材であり、
   前記第１の油路は、前記潤滑油案内部材の内周に形成された径方向の外側へ窪む溝部を含み、前記第３の油路は、前記溝部から前記潤滑油案内部材の外周縁に連通する連通路である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動力伝達装置の潤滑構造。
4. 前記第１の油路は、前記溝部から前記潤滑油案内部材を貫通して前記プラネタリギヤ側へ延びる筒状の通路を含み、
   前記プラネタリギヤは、前記回転軸上に設置したサンギヤと、前記サンギヤの外径側で複数のピニオンギヤ及びピニオンシャフトを支持してなるキャリアと、前記キャリアの外径側で前記ピニオンギヤに噛合するリングギヤと、を備え、
   前記筒状の通路は、前記回転軸側から供給される潤滑油を前記ピニオンシャフトを介して前記ピニオンギヤの回転摺接部分に誘導する
   ことを特徴とする請求項３に記載の駆動力伝達装置の潤滑構造。

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