JPWO2016114007A1 - 変速機 - Google Patents

Abstract

変速機構を収納する第１空間（１８）の油面（Ｌ２）を、ディファレンシャルギヤ（１７）を収納する第２空間（１６）の油面（Ｌ１）よりも低くすることで、総油量を削減しながら、ドライブピニオン（３３）やリングギヤ（３４）を充分に潤滑することができる。また、ピニオンシャフト（３２）の軸心に沿って形成された第２油路（３２ａ）を介して、第２空間（１６）の過剰なオイルを第１空間（１８）に排出することができる。

Description

本発明は、変速機構を収納する第１空間と、ディファレンシャルギヤを収納する第２空間と、一端に前記変速機構からの駆動力が伝達されるファイナルドリブンギヤが設けられ、他端に前記ディファレンシャルギヤのリングギヤに駆動力を伝達するドライブピニオンが設けられたピニオンシャフトとを備える変速機に関する。

変速機の出力軸に設けたハイポイドピニオンと、ディファレンシャルギヤのケースに設けたハイポイドリングギヤとを噛合させ、出力軸の内部に形成した軸方向油路をハイポイドピニオンの中心に開口させることで、ハイポイドリングギヤの回転により連れ回りされるオイルを出力軸の軸方向油路内に導入し、そのオイルを出力軸の内部に形成した径方向油路を介して変速機の被潤滑部に供給するものが、下記特許文献１により公知である。

日本特許第４１０４０９１号公報

ところで、ハイポイドピニオンおよびハイポイドリングギヤは、複数のギヤ歯が同時に噛み合うことで動力伝達するため、通常のベベルギヤに対して耐久性および静粛性が優れているが、ギヤ歯どうしが滑りながら接触するために充分な量のオイルを供給して潤滑および冷却を行う必要がある。

しかしながら、上記従来のものは、変速機の入力軸、出力軸、変速ギヤ等を収納する第１空間と、ディファレンシャルギヤ、ハイポイドピニオン、ハイポイドリングギヤ等を収納する第２空間とが仕切られることなく連通しているため、ハイポイドピニオンやハイポイドリングギヤが油面下に浸るように第２空間の油面を高く設定すると、第１空間の油面が必要以上高くなり、変速機の総油量が増加したり、変速ギヤによるオイルの攪拌抵抗が増加したりする問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、変速機の総油量を増加させることなく、変速機構の駆動力をディファレンシャルギヤに伝達するドライブピニオンおよびリングギヤの潤滑性能を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、変速機構を収納する第１空間と、ディファレンシャルギヤを収納する第２空間と、一端に前記変速機構からの駆動力が伝達されるファイナルドリブンギヤが設けられ、他端に前記ディファレンシャルギヤのリングギヤに駆動力を伝達するドライブピニオンが設けられたピニオンシャフトとを備える変速機であって、前記第１空間に配置されたオイルポンプと、前記オイルポンプから供給されるオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルクーラにより冷却されたオイルを前記第２空間に供給する第１油路と、前記ピニオンシャフトの軸心に沿って形成されて前記第２空間のオイルを前記第１空間に供給する第２油路とを備え、前記第１空間のオイルの油面は前記第２空間のオイルの油面よりも低いことを第１の特徴とする変速機が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記第１油路は前記ドライブピニオンの上方にオイルを供給することを第２の特徴とする変速機が提案される。

また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記第２油路から出たオイルを前記オイルポンプに連通する吸い込み口に案内する第３油路をミッションケースに設けたことを第３の特徴とする変速機が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、前記第２油路の前記第２空間側の開口部に羽根部材を設け、車両の前進走行時に前記ピニオンシャフトが回転することで、前記羽根部材が前記第２空間のオイルを前記第２油路内に吸入することを第４の特徴とする変速機が提案される。

尚、実施の形態の油路１１ｃは本発明の第１油路に対応し、実施の形態の後部ケース１２は本発明のミッションケースに対応し、実施の形態の油路１２ｃは本発明の第３油路に対応し、実施の形態のディファレンシャルギヤ収納室１６は本発明の第２空間に対応し、実施の形態の変速機構収納室１８は本発明の第１空間に対応し、実施の形態の油路３２ａは本発明の第２油路に対応し、実施の形態のハイポイドピニオン３３は本発明のドライブピニオンに対応し、実施の形態のハイポイドリングギヤ３４は本発明のリングギヤに対応し、実施の形態の主オイルクーラ３６は本発明のオイルクーラに対応する。

本発明の第１の特徴によれば、変速機は、変速機構を収納する第１空間と、ディファレンシャルギヤを収納する第２空間と、一端に変速機構からの駆動力が伝達されるファイナルドリブンギヤが設けられ、他端にディファレンシャルギヤのリングギヤに駆動力を伝達するドライブピニオンが設けられたピニオンシャフトとを備える。第１空間に配置されたオイルポンプからオイルクーラに供給されて冷却されたオイルは第１油路を介して第２空間に供給され、そこでドライブピニオンやリングギヤを潤滑した後に、ピニオンシャフトの軸心に沿って形成された第２油路を介して第１空間に戻される。第１空間のオイルの油面は第２空間のオイルの油面よりも低いので、第１空間および第２空間の両方の油面を高くする場合に比べて総油量を削減しながら、第２空間に収納されたドライブピニオンやリングギヤを充分な量のオイルで潤滑することができるだけでなく、第２空間に溜まった過剰なオイルを第２油路を介して第１空間に排出することで、第２空間におけるオイルの攪拌抵抗を低減するとともに、第１空間の油面の過剰な低下を防止してオイルポンプのエアレーションを回避することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、第１油路はドライブピニオンの上方にオイルを供給するので、オイルクーラを通過して冷却されたオイルをドライブピニオンに直接供給して効率的に潤滑することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、第２油路から出たオイルをオイルポンプに連通する吸い込み口に案内する第３油路をミッションケースに設けたので、ドライブピニオンやリングギヤを潤滑して温度上昇したオイルをオイルポンプを経てオイルクーラに速やかに供給して冷却することができる。

また本発明の第４の特徴によれば、第２油路の第２空間側の開口部に羽根部材を設け、車両の前進走行時にピニオンシャフトが回転することで、羽根部材が第２空間のオイルを第２油路内に吸入するので、第２空間のオイルを第１空間に確実にかつ効率的に排出することができる。

図１は自動車のトランスミッションのオイル冷却系の配置を示す図である。（第１の実施の形態） 図２はトランスミッションの一部破断斜視図である。（第１の実施の形態） 図３は図２の３−３線断面図である。（第１の実施の形態） 図４は図３の４−４線断面図である。（第１の実施の形態） 図５は図３の５−５線矢視図である。（第１の実施の形態） 図６は邪魔板の斜視図である。（第１の実施の形態） 図７は羽根部材の斜視図である。（第１の実施の形態）

１１ｃ 油路（第１油路）
１２ 後部ケース（ミッションケース）
１２ｃ 油路（第３油路）
１６ ディファレンシャルギヤ収納室（第２空間）
１７ ディファレンシャルギヤ
１８ 変速機構収納室（第１空間）
３２ ピニオンシャフト
３２ａ 油路（第２油路）
３３ ハイポイドピニオン（ドライブピニオン）
３４ ハイポイドリングギヤ（リングギヤ）
３６ 主オイルクーラ（オイルクーラ）
３９ オイルポンプ
４３ａ 吸い込み口
４９ 羽根部材
５０ ファイナルドリブンギヤ
Ｌ１ 第２空間の油面
Ｌ２ 第１空間の油面

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態

図１および図３に示すように、ミッドシップ車両の車体の前後方向中央部にエンジンＥが縦方向に搭載されており、エンジンＥの後部にトランスミッションＴが接続される。トランスミッションＴは、エンジンＥの後端に結合される前部ケース１１と、前部ケース１１の後端に接続される後部ケース１２とを備えており、前部ケース１１の右端開口部が側部カバー１３で閉塞され、ミッションケースの後端開口部が後部カバー１４で閉塞される。

図２に示すように、前部ケース１１は前後方向に延びる第１隔壁１１ａで左側のクラッチ収納室１５と右側のディファレンシャルギヤ収納室１６とに区画されており、クラッチ収納室１５には不図示のクラッチが収納され、ディファレンシャルギヤ収納室１６にはディファレンシャルギヤ１７が収納される。前部ケース１１は車幅方向に延びる第２隔壁１１ｂを備えており、第２隔壁１１ｂよりも後方の前部ケース１１と後部ケース１２とで区画された変速機構収納室１８に不図示のデュアルクラッチ式の変速機構が収納される。

図４に示すように、ディファレンシャルギヤ１７のギヤケース１９は、左側の筒状の軸部１９ａが前部ケース１１の第１隔壁１１ａにローラベアリング２０を介して回転自在に支持され、右側の筒状の軸部１９ｂが前部ケース１１の側部カバー１３にローラベアリング２１を介して回転自在に支持される。左側のインボードシャフト２２の右端がクラッチケースの第１隔壁１１ａとギヤケース１９の左側の軸部１９ａとを貫通し、左側のディファレンシャルサイドギヤ２３の内周にスプライン結合される。また右側のインボードシャフト２４の左端がクラッチケースの側部カバー１３とギヤケース１９の右側の軸部１９ｂとを貫通し、右側のディファレンシャルサイドギヤ２５の内周にスプライン結合される。ギヤケース１９の内部に固定されたピニオンシャフト２６に回転自在に支持されたディファレンシャルピニオン２７が、左右のディファレンシャルサイドギヤ２３，２５に噛合する。

左右のディファレンシャルサイドギヤ２３，２５の筒状の軸部２３ａ，２５ａの外周とギヤケース１９の内周とが、軸方向に重なり合うように圧接された多数の摩擦板２８…で接続される。摩擦板２８…が発生する摩擦力でギヤケース１９に対する左右のディファレンシャルサイドギヤ２３，２５の相対回転が抑制され、ディファレンシャルギヤ１７に差動制限機能が与えられる。

ディファレンシャルギヤ収納室１６の前部に後方から挿入されたベアリングホルダ２９に一対のローラベアリング３０，３１を介してピニオンシャフト３２が回転自在に支持されており、ピニオンシャフト３２の前端に一体に形成されたハイポイドピニオン３３が、ディファレンシャルギヤ１７のギヤケース１９の外周に固定したハイポイドリングギヤ３４に噛合する。後部ケース１２内に突出するピニオンシャフト３２の後端はローラベアリング３５を介して後部ケース１２に支持されており、ピニオンシャフト３２の後部に固設したファイナルドリブンギヤ５０がデュアルクラッチ式の変速機構のファイナルドライブギヤ５１に噛合する。

従って、デュアルクラッチ式の変速機構から出力される駆動力は、ファイナルドライブギヤ５１→ファイナルドリブンギヤ５０→ピニオンシャフト３２→ハイポイドピニオン３３→ハイポイドリングギヤ３４→ギヤケース１９→ピニオンシャフト２６→ディファレンシャルピニオン２７→ディファレンシャルサイドギヤ２３，２５→インボードシャフト２２，２４の経路で駆動輪に伝達される。

次に、トランスミッションＴの潤滑系の構造を説明する。

図１に示すように、トランスミッションＴのオイル（ＡＴＦ）を走行風で冷却するための主オイルクーラ３６が車体前部に配置されており、トランスミッションＴの下部左側面と主オイルクーラ３６とが第１配管３７を介して接続され、主オイルクーラ３６とトランスミッションＴの下部右側面とが第２配管３８を介して接続される。トランスミッションＴの内部には変速制御を行うための油圧回路が収納されており、この油圧回路に設けられたオイルポンプ３９により、トランスミッションＴのオイルが第１配管３７→主オイルクーラ３６→第２配管３８→トランスミッションＴの経路で循環する。

図３に示すように、第２配管３８の下流端は前部ケース１１の側部カバー１３の前下部に継ぎ手４０を介して接続されており、継ぎ手４０から側部カバー１３の内部を上方に向かって延びる油路１３ａが前部ケース１１の上面に支持された副オイルクーラ４１の入口に接続される。副オイルクーラ４１の出口は油路１１ｃ，１１ｄを介してディファレンシャルギヤ収納室１６の上部に連通し、また他の油路１１ｅを介して後部ケース１２に形成した変速機構収納室１８に連通する。

ピニオンシャフト３２の中心を油路３２ａが軸方向に貫通しており、その油路３２ａのハイポイドピニオン３３側の入口開口３２ｂはディファレンシャルギヤ収納室１６内に連通し、その油路３２ａのハイポイドピニオン３３と反対側の出口開口３２ｃはピニオンシャフト３２を支持するローラベアリング３５と後部ケース１２との間に形成した油室１２ａに連通する。油室１２ａは、後部ケース１２の外面に突出するリブ１２ｂ内に形成した油路１２ｃを介して変速機構収納室１８の上部に連通する（図５参照）。油路１２ｃの出口は、変速機構収納室１８の底部のオイル溜め４２に配置したオイルストレーナ４３の吸い込み口４３ａに向かって斜め下方を指向する。オイルストレーナは第１配管３７にオイルを吐出するオイルポンプ３９に連通する。

図２および図４に示すように、ディファレンシャルギヤ収納室１６の内部には、ハイポイドリングギヤ３４の回転によるオイル溜め４４の油面の暴れを防止すべく、ディファレンシャルギヤ１７の左右両側面を挟むように左バッフルプレート４５および右バッフルプレート４６が配置される。

図３および図６に示すように、前部ケース１１の第１側壁１１ａには、ピニオンシャフト３２の入口開口３２ｂの上方を覆う張り出し部４７ａを有する邪魔板４７の２個の取付部４７ｂ，４７ｂが２本のボルト４８，４８で固定される。

図４および図７に示すように、ピニオンシャフト３２の入口開口３２ｂには、２枚の捩じれた羽根４９ａ，４９ａを有するカップ状の羽根部材４９が圧入により固定される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１および図３に示すように、後部ケース１２の変速機構収納室１８のオイル溜め４２の底部に貯留された高温のオイルはオイルポンプ３９により第１配管３７を介して主オイルクーラ３６に供給され、主オイルクーラ３６を通過して冷却された低温のオイルは第２配管３８、継ぎ手４０および側部カバー１３の油路１３ａを介して副オイルクーラ４１に供給される。

副オイルクーラ４１を通過して更に冷却されたオイルの一部は、副オイルクーラ４１の下面から前部ケース１１の油路１１ｃを介してディファレンシャルギヤ収納室１６内のハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４に噛合部に供給され、他の一部は前部ケース１１の油路１１ｄを介してピニオンシャフト３２を支持する一対のローラベアリング３０，３１に供給され、残部は前部ケース１１の油路１１ｅを介して後部ケース１２に形成した変速機構収納室１８のデュアルクラッチ式の変速機構に供給される。

油路１１ｃ，１１ｄからディファレンシャルギヤ収納室１６に供給されてオイル溜め４４に貯留されたオイルは、回転するハイポイドリングギヤ３４により図３の矢印Ａ方向に掻き上げられて飛散し、ディファレンシャルデヤ収納室１６内の各被潤滑部を潤滑する。このとき、ハイポイドリングギヤ３４により掻き上げられたオイルの一部は、邪魔板４７の張り出し部４７ａの下面に衝突して下向きに方向転換し、そこに開口するピニオンシャフト３２の入口開口３２ｂに設けられた羽根部材４９の羽根４９ａ，４９ａにより、ピニオンシャフト３２の油路３２ａ内に積極的に吸い込まれる。羽根部材４９の羽根４９ａ，４９ａの捩れ方向は、頻度の高い車両の前進走行時にピニオンシャフト３２の油路３２ａ内にオイルを吸い込むように設定される。

ピニオンシャフト３２の出口開口３２ｃから油室１２ａに供給されたオイルは後部ケース１２のリブ１２ｂ内の油路１２ｃを介して変速機構収納室１８内の底部のオイル溜め４２に排出され（図５参照）、オイル溜め４２に配置したオイルストレーナを４３通過して濾過された後にオイルポンプ３９で第１配管３７に供給される。

ところで、ハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４はギヤ歯どうしが滑りながら接触するため、充分な量のオイルを供給して潤滑および冷却を行わないと、歯面にスコーリングが発生して耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。仮に、ディファレンシャルギヤ収納室１６および変速機構収納室１８を前部ケース１１の第２隔壁１１ｂの底部に設けた油孔で連通させたとすると、ディファレンシャルギヤ収納室１６および変速機構収納室１８の油面が同じ高さになるため、ディファレンシャルギヤ収納室１６の油面を充分に高い位置に維持することができず、ハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４を充分に潤滑することが難しくなる。これを防止するために、オイルの総量を増加させてディファレンシャルギヤ収納室１６および変速機構収納室１８の油面を共に高く設定すると、変速機構収納室１８の油面が過剰に高くなって変速機構によるオイルの攪拌抵抗が増加したり、大量のオイルによりトランスミッションＴの重量が増加したりする問題がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、図３に示すように、ディファレンシャルギヤ収納室１６のオイルをピニオンシャフト３２の油路３２ａを介して変速機構収納室１８に排出することで、ディファレンシャルギヤ収納室１６の油面Ｌ１を変速機構収納室１８の油面Ｌ２よりも高く設定したので、ハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４の潤滑性能を確保しながら、変速機構収納室１８に過剰なオイルが滞留するのを防止して攪拌抵抗の低減および重量の低減を図ることができる。しかも副オイルクーラ４１を通過したオイルの一部はハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４に噛合部に供給されるので、ハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４を一層確実に潤滑することができる。

またディファレンシャルギヤ収納室１６の油面Ｌ１が過剰に高まるとディファレンシャルギヤ１７のギヤケース１９やハイポイドリングギヤ３４によるオイルの攪拌抵抗が増加するが、本実施の形態によれば、図３において矢印Ａ方向に回転するハイポイドリングギヤ３４が掻き上げたオイルは邪魔板４７の張り出し部４７ａに衝突して下方に向きを変え、そこに開口するピニオンシャフト３２の入口開口３２ｂに設けられた羽根部材４９によりピニオンシャフト３２の油路３２ａ内に積極的に吸い込まれるので、ディファレンシャルギヤ収納室１６内の過剰なオイルをピニオンシャフト３２の油路３２ａを介して変速機構収納室１８に確実に排出し、ディファレンシャルギヤ収納室１６の油面Ｌ１を常に適正に維持することができる。

しかもディファレンシャルギヤ収納室１６内に過剰なオイルが滞留しないため、変速機構収納室１８の油面Ｌ２も適切に維持され、油面Ｌ２の過剰な低下による変速機構の潤滑不良やオイルポンプ３９のエアレーションを未然に防止することができる。特に、ピニオンシャフト３２の油路３２ａから後部ケース１２の油路１２ｃを介して変速機構収納室１８に排出されたオイルは、オイルポンプ３９に連通するオイルストレーナ４３の吸い込み口４３ａを指向するので、ハイポイドピニオン３３やハイポイドリングギヤ３４を潤滑して温度上昇したオイルをオイルポンプ３９を経て主オイルクーラ３６に速やかに供給して冷却することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明のドライブピニオンおよびリングギヤは実施の形態のハイポイドピニオン３３およびハイポイドリングギヤ３４に限定されず、ベベルギヤ等の他種のギヤであっても良い。

また本発明の変速機構は実施の形態のデュアルクラッチ式の変速機構に限定されるものではない。

Claims (4)

1. 変速機構を収納する第１空間（１８）と、ディファレンシャルギヤ（１７）を収納する第２空間（１６）と、一端に前記変速機構からの駆動力が伝達されるファイナルドリブンギヤ（５０）が設けられ、他端に前記ディファレンシャルギヤ（１７）のリングギヤ（３４）に駆動力を伝達するドライブピニオン（３３）が設けられたピニオンシャフト（３２）とを備える変速機であって、
   前記第１空間（１８）に配置されたオイルポンプ（３９）と、前記オイルポンプ（３９）から供給されるオイルを冷却するオイルクーラ（３６）と、前記オイルクーラ（３６）により冷却されたオイルを前記第２空間（１６）に供給する第１油路（１１ｃ）と、前記ピニオンシャフト（３２）の軸心に沿って形成されて前記第２空間（１６）のオイルを前記第１空間（１８）に供給する第２油路（３２ａ）とを備え、前記第２空間（１６）のオイルの油面（Ｌ１）は前記第１空間（１８）のオイルの油面（Ｌ２）よりも高いことを特徴とする変速機。
2. 前記第１油路（１１ｃ）は前記ドライブピニオン（３３）の上方にオイルを供給することを特徴とする、請求項１に記載の変速機。
3. 前記第２油路（３２ａ）から出たオイルを前記オイルポンプ（３９）に連通する吸い込み口（４３ａ）に案内する第３油路（１２ｃ）をミッションケース（１２）に設けたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の変速機。
4. 前記第２油路（３２ａ）の前記第２空間（１６）側の開口部に羽根部材（４９）を設け、車両の前進走行時に前記ピニオンシャフト（３２）が回転することで、前記羽根部材（４９）が前記第２空間（１６）のオイルを前記第２油路（３２ａ）内に吸入することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の変速機。

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