JP4606124B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は無段変速機、特に入力軸上に設けられた前後進切替装置から駆動プーリへの動力伝達構造に関するものである。

従来、入力軸上に遊星歯車機構を持つ前後進切替装置が配置され、入力軸と駆動プーリとが軸方向に直列に配置され、上記前後進切替装置の出力回転要素と駆動プーリの固定シーブとが近接して配置され、上記固定シーブの背面に突設されたボス部と上記出力回転要素とが機械的に連結された無段変速機が知られている。

特許文献１には、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用い、遊星歯車機構のサンギヤを入力軸に連結し、キャリアを駆動プーリの固定シーブと連結した無段変速機が開示されている。キャリアの内径部の内周に固定シーブのボス部をスプライン嵌合するとともに、キャリアの内径部の外周面をベアリングにより支持した構造となっている。

また、特許文献２には、特許文献１と同じく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用い、遊星歯車機構のサンギヤを入力軸に連結し、キャリアを固定シーブと連結したものが知られている。この場合は、固定シーブのボス部の外周面をベアリングにより支持するとともに、このボス部から軸方向に延長部を突設し、この延長部の外周面にキャリアの内径部をスプライン嵌合させた構造となっている。

特許文献１の場合、キャリアはベアリングにより直接支持されるが、固定シーブはキャリアとのスプライン嵌合部を介して間接的にベアリング支持されるため、固定シーブの支持精度が低下する問題がある。
また、特許文献１，２に記載の前後進切替装置の場合、共にサンギヤ入力、キャリア出力となっており、リングギヤは入力軸などに安定的に支持されていない。そのため、リングギヤの位置精度が低下し、ギヤ音や偏摩耗が発生しやすいという問題がある。

特許文献３には、前後進切替装置がシングルピニオン式の遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構のサンギヤを入力側に連結し、リングギヤを出力側に連結し、キャリアをケースに対して係止する逆転ブレーキと、キャリアとサンギヤとを連結する直結クラッチとを備えた無段変速機が開示されている。

図６は特許文献３に記載された前後進切替装置の構造を示す。
前後進切替装置を構成する遊星歯車機構１００のサンギヤ１０１は入力軸１０２に結合され、サンギヤ１０１とかみ合うピニオンギヤ１０３はピニオン軸１０４を介してキャリア１０５によって支持されている。キャリア１０５の前側にはピニオン軸１０４を介してキャリアプレート１０６が固定され、その内径部が入力軸１０２に回転自在に支持されている。キャリアプレート１０６と変速機ケース１１２との間には逆転ブレーキ１０７が設けられ、キャリアプレート１０６と入力軸１０２との間には直結クラッチ１０８が設けられている。ピニオンギヤ１０３とかみ合うリングギヤ１１４の内径部１１４ａは、駆動プーリの固定シーブ１１５の背面に突設されたボス部１１５ａの内側にスプライン嵌合している。ボス部１１５ａの外周面はベアリング１１６を介して変速機ケース１１２によって支持されている。

この前後進切替装置の場合、シングルピニオン式のため、構造を簡素にできるとともに、リングギヤ１１４の内径部１１４ａが、ベアリング１１６により支持される固定シーブ１１５のボス部１１５ａとスプライン嵌合しているため、固定シーブ１１５の支持精度だけでなく、リングギヤ１１４の支持精度の向上も期待される。
しかしながら、固定シーブ１１５のスプライン溝をボス部１１５ａの内周面に形成する必要上、スプライン溝は冷鍛成形となり、寸法精度を高くできない。そのため、リングギヤ１１４の支持精度の向上はさほど見込めず、スプラインの歯当たり不良によるギヤ音が発生する問題がある。
特開平１０−２８１２４６号公報 特開平７−１８６７４７号公報 特開２００２−３２７８２８号公報

そこで、本発明の目的は、固定シーブおよびリングギヤの支持精度を高くし、ギヤ音や摩耗を抑制できる無段変速機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、入力軸上に遊星歯車機構を持つ前後進切替装置が配置され、入力軸と駆動プーリとが軸方向に直列に配置され、上記前後進切替装置の出力回転要素と駆動プーリの固定シーブとが近接して配置され、上記固定シーブの背面に突設されたボス部と上記出力回転要素とが機械的に連結された無段変速機において、上記固定シーブのボス部外周面が変速機ケースなどの静止部材にベアリングを介して支持されるとともに、上記ボス部から軸方向に延長された延長部の外周面に外スプラインが形成され、上記出力回転要素は遊星歯車機構のリングギヤであり、このリングギヤの軸方向一端部には円板状の支持部材が連結され、この支持部材の内周部に上記延長部の外スプラインとスプライン嵌合する内スプラインが形成され、上記入力軸の軸端部上に上記遊星歯車機構のキャリアが回転自在に支持されており、上記キャリアとリングギヤの支持部材とが軸方向に隣接して配置され、上記キャリアと上記支持部材との間にスラストベアリングが配置されていることを特徴とする無段変速機を提供する。

本発明では、駆動プーリの固定シーブの背面に突設されたボス部の外周面をベアリング支持しているので、固定シーブの支持精度が向上する。
また、固定シーブのボス部からさらに軸方向に延長部が突設され、この延長部に外スプラインが形成されているため、固定シーブに冷鍛成形を行うことなく、切削加工などの精度のよい加工方法で外スプラインを加工でき、リングギヤの内スプラインとの歯当たり不良によるギヤ音の発生を防止できる。
さらに、リングギヤは支持部材によって支持され、支持部材の内周部がボス部の延長部に対してスプライン嵌合しているので、外スプラインの加工精度の向上と相俟ってリングギヤの位置精度も向上し、ギヤ摩耗などを防止できるという利点がある。

請求項２のように、入力軸に遊星歯車機構のサンギヤが一体形成または固定され、サンギヤとキャリアとリングギヤの支持部材とが軸方向に順に配置されている構造とするのがよい。
このようにサンギヤとキャリアとリングギヤの支持部材とを軸方向に順に配置することにより、各部品の構造を簡素にでき、軸方向寸法を短縮することができる。

以上のように、本発明によれば、固定シーブのボス部外周面がベアリング支持されるとともに、ボス部から軸方向に延長された延長部の外スプラインにリングギヤを支持する支持部材の内スプラインが嵌合するようになっているので、固定シーブの支持精度が向上するだけでなく、切削加工などの精度のよい加工方法で外スプラインを加工できるので、リングギヤの内スプラインとの歯当たり不良によるギヤ音の発生を防止できる。また、リングギヤの支持部材の内周部がボス部の延長部に対してスプライン嵌合しているので、リングギヤの位置精度も向上し、ギヤ摩耗などを防止できるという利点がある。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１〜図３は本発明にかかる無段変速機の一例を示す。
この実施例の無段変速機はＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、大略、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸３、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する前後進切替装置４、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とからなる無段変速装置Ａ、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置され、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機は全体として３軸構成とされている。
この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。

無段変速機を構成する各部品は変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。このオイルポンプは、図３に示すように、変速機ケース５に固定されたオイルポンプボデー７と、オイルポンプボデー７に対して固定されたオイルポンプカバー８と、オイルポンプボデー７とオイルポンプカバー８との間に収容されたポンプギヤ９とで構成されている。ポンプギヤ９はトルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動される。なお、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂは入力軸３に連結されている。

前後進切替装置４は、図３に示すように、遊星歯車機構４０と前進用ブレーキ５０と後進用クラッチ５１とで構成され、遊星歯車機構４０のサンギヤ４１が入力部材である入力軸３に連結され、リングギヤ４２が出力部材である駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａに連結されている。遊星歯車機構４０はシングルピニオン方式であり、前進用ブレーキ５０はピニオンギヤ４３をピニオン軸４５を介して支持するキャリア４４と変速機ケース５との間に設けられ、後進用クラッチ５１はキャリア４４とサンギヤ４１との間に設けられている。後進用クラッチ５１を解放して前進用ブレーキ５０を締結すると、入力軸３の回転が逆転され、かつ減速されて駆動軸１０へ伝えられる。逆に、前進用ブレーキ５０を解放して後進用クラッチ５１を締結すると、遊星歯車機構４０のキャリア４４とサンギヤ４１とが一体に回転するので、入力軸３と駆動軸１０とが直結される。

前後進切替装置４の構造について具体的に説明する。キャリア４４には、前進用ブレーキ５０のハブと後進用クラッチ５１のドラムとを兼ねる円筒部４４ａが設けられており、この円筒部４４ａがエンジン側へ突出している。円筒部４４ａの外周と変速機ケース５との間には前進用ブレーキ５０のブレーキ板（ブレーキディスクとブレーキプレート）５０ａが配置されている。前進用ブレーキ５０のピストン５０ｂは、変速機ケース５に形成された油圧室５０ｃに供給される油圧により作動され、ピストン５０ｂによってブレーキ板５０ａは締結される。ピストン５０ｂの圧力によって押されたブレーキ板５０ａの端部を支える反力部材として、静止部材であるオイルポンプカバー８から円筒状のシリンダ部８ａが一体に突設されている。

サンギヤ４１のエンジン側側部には、後進用クラッチ５１のクラッチハブとなる円筒部４１ａが一体に突設されており、この円筒部４１ａの外周とキャリア４４の円筒部４４ａの内周との間に後進用クラッチ５１のクラッチ板（クラッチディスクとクラッチプレート）５１ａが配置されている。後進用クラッチ５１は後述するように、静止シリンダ型クラッチ装置である。オイルポンプカバー８の前後進切替装置４に面する側面には凹型の油圧室５１ｂが形成され、この油圧室５１ｂに供給される油圧によりピストン５１ｃが作動され、後進用クラッチ５１は締結される。ピストン５１ｃは断面コ字形に形成されており、クラッチ板５１ａと対面するピストン５１ｃの側面には、相対回転を許容するスラストベアリング５２が配置されている。そのため、ピストン５１ｃの推力はクラッチ板５１ａに効果的に伝達され、かつピストン５１ｃが後進用クラッチ５１のクラッチ板５１ａと連れ回りするのが防止される。なお、クラッチ板５１ａの背後にはキャリア４４が配置されているため、ピストン５１ｃの圧力によって押されたクラッチ板５１ａの端部をキャリア４４の端面で支えることができる。

無段変速装置Ａの駆動プーリ１１は、駆動軸（プーリ軸）１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上にローラスプライン部１３を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられた油圧サーボ１２とを備えている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部１２ａが一体に形成され、このピストン部１２ａの外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ１２ｂの内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ１２ｂとの間に油圧サーボ１２の作動油室１２ｃが形成され、この作動油室１２ｃへの油圧を制御することにより、変速制御が実施される。

従動プーリ２１は、従動軸（プーリ軸）２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上にローラスプライン部２３を介して軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられた油圧サーボ２２とを備えている。このローラスプライン部２３の構造は、駆動プーリ１１のローラスプライン部１３と同様である。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部２２ａが一体に形成され、このシリンダ部２２ａの内周部に従動軸２０に固定されたピストン２２ｂが摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン２２ｂとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ｃが形成され、この作動油室２２ｃの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。なお、作動油室２２ｃには初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。

従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギヤ２７ａはデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

ここで、前後進切替装置４から駆動プーリ１１への伝動機構部分について、図３〜図５を参照しながら説明する。
前後進切替装置４の入力回転要素であるサンギヤ４１は入力軸３とスプライン嵌合している。出力回転要素であるリングギヤ４２の軸方向後端部は、円板状の支持部材４２ａによって支持されており、この支持部材４２ａの内周部に内スプライン４２ｂが形成されている。

駆動プーリ１１の固定シーブ１１ａの背面にはボス部１１ａ₁ が突設され、ボス部１１ａ₁ の外周面が変速機ケース５にベアリング４６を介して支持されている。そのため、固定シーブ１１ａは高い精度で支持される。ボス部１１ａ₁ の前端部には、軸方向前方に延びる円筒状の延長部１１ａ₂ が突設され、延長部１１ａ₂ の外周面に外スプライン１１ａ₃ が形成されている。この外スプライン１１ａ₃ にはリングギヤ４２の支持部材４２ａの内スプライン４２ｂがスプライン嵌合している。このように支持精度の高い延長部１１ａ₂ 上に支持部材４２ａが支持されているので、リングギヤ４２の位置精度も高くなる。なお、固定シーブ１１ａの背面軸心部には中空部１１ａ₅ が形成されている。

前後進切替装置４のサンギヤ４１とキャリア４４とリングギヤ４２の支持部材４２ａとは軸方向に順に並んで配置されている。支持部材４２ａの後面は固定シーブ１１ａのボス部１１ａ₁ と延長部１１ａ₂ との間の段差面１１ａ₄ に当接しており、サンギヤ４１の前面は入力軸３に形成されたフランジ部３ａに当接している。さらに、支持部材４２ａとキャリア４４との間、およびキャリア４４とサンギヤ４１との間には、それぞれスラストベアリング４８，４９が配置されている。そのため、リングギヤ４２の支持部材４２ａとキャリア４４とサンギヤ４１の３者は、相対回転自在にかつ軸方向にガタなく支持される。その結果、サンギヤ４１とピニオンギヤ４３との噛み合い、ピニオンギヤ４３とリングギヤ４２との噛み合いが安定する。

入力軸３の軸心部には潤滑穴３ｂが形成されており、軸端部３ｃに開口している。キャリア４４の内径部は、ブッシュ４７を介して入力軸３の軸端部３ｃに回転自在に支持されている。キャリア４４の内径部には、軸端方向に向かって拡径した拡径部４４ｂが形成され、この拡径部４４ｂを閉じる閉栓部材３９が嵌着されている。さらに、キャリア４４の内径部であって、ブッシュ４７の外周面と接触する内周面には、周方向に間隔をあけて複数の流入溝４４ｃが形成され、これら流入溝４４ｃはキャリア４４の内部に形成された径方向の連通穴４４ｄと連通している。なお、キャリア４４の拡径部４４ｂは、上記ボス部１１ａ₁ の延長部１１ａ₂ の内側へ挿入されている。

前進レンジでは前進用ブレーキ５０が締結されるため、キャリア４４は静止している。そのため、遠心力を利用して潤滑油をピニオンギヤ４３に供給することができず、ピニオンギヤ４３の摩耗や、ピニオンギヤ４３とピニオン軸４５との間に配置されたニードルベアリング３７の焼き付きといった問題が発生する可能性がある。この実施例では、入力軸３の潤滑穴３ｂを通って送られた潤滑油は、閉栓部材３９によって軸方向への流出が阻止されるため、拡径部４４ｂの内側に油溜まり３６が形成される。そのため、油溜まり３６の潤滑圧によって潤滑油は流入溝４４ｃを通って連通穴４４ｄへと送り込まれる。連通穴４４ｄの外周端にはピニオン軸４５をキャリア４４に固定するためのピン３８が圧入され、ピニオン軸４５の径方向穴４５ａからの油漏れが防止される。連通穴４４ｄから供給された潤滑油は、ピニオン軸４５の軸心潤滑穴４５ｂを通り、ニードルベアリング３７、さらにはピニオンギヤ４３を潤滑することができる。このように前進レンジ時にキャリア４４が静止していても、ニードルベアリング３７およびピニオンギヤ４３を強制潤滑できるので、それらの摩耗や焼き付きを効果的に防止することができる。

閉栓部材３９の軸心部には小穴３９ａが形成されており、上記油溜まり３６に溜められた潤滑油の一部は小穴３９ａを通り、固定シーブ１１ａの背面の中空部１１ａ₅ へ流れこむようになっている。そして、この潤滑油は遠心力により外径方向に流れ、スラストベアリング４８やスプライン１１ａ₃ ，４２ｂを潤滑することができる。

本発明にかかる無段変速機の一例の展開断面図である。 図１に示す無段変速機のスケルトン図である。 図１に示す無段変速機の前後進切替装置の断面図である。 図３に示す前後進切替装置と駆動プーリとの連結部分の詳細断面図である。 図４の一部拡大図である。 従来の前後進切替装置の一例の断面図である。

符号の説明

３ 入力軸
４ 前後進切替装置
５ 変速機ケース（静止部材）
１１ 駆動プーリ
１１ａ 固定シーブ
１１ａ₁ ボス部
１１ａ₂ 延長部
１１ａ₃ 外スプライン
４０ 遊星歯車機構
４１ サンギヤ
４２ リングギヤ
４２ａ 支持部材
４２ｂ 内スプライン
４３ ピニオンギヤ
４４ キャリア
４５ ピニオン軸
４６ ベアリング
５０ 前進用ブレーキ
５１ 後進用クラッチ

Claims (2)

1. 入力軸上に遊星歯車機構を持つ前後進切替装置が配置され、入力軸と駆動プーリとが軸方向に直列に配置され、上記前後進切替装置の出力回転要素と駆動プーリの固定シーブとが近接して配置され、上記固定シーブの背面に突設されたボス部と上記出力回転要素とが機械的に連結された無段変速機において、
   上記固定シーブのボス部外周面が変速機ケースなどの静止部材にベアリングを介して支持されるとともに、
   上記ボス部から軸方向に延長された延長部の外周面に外スプラインが形成され、
   上記出力回転要素は遊星歯車機構のリングギヤであり、
   このリングギヤの軸方向一端部には円板状の支持部材が連結され、
   この支持部材の内周部に上記延長部の外スプラインとスプライン嵌合する内スプラインが形成され、
   上記入力軸の軸端部上に上記遊星歯車機構のキャリアが回転自在に支持されており、
   上記キャリアとリングギヤの支持部材とが軸方向に隣接して配置され、
   上記キャリアと上記支持部材との間にスラストベアリングが配置されていることを特徴とする無段変速機。
2. 上記入力軸には上記遊星歯車機構のサンギヤが一体形成または固定されており、
   上記サンギヤとキャリアとリングギヤの支持部材とが軸方向に順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。

Images