(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連設する出力軸と変速機に連設する入力軸とを連結するフォワードクラッチ部と、
上記入力軸にサンギヤを設け該サンギヤの外周にリングギヤを配設し更に該両ギヤ間をプラネタリピニオンで連設すると共に該プラネタリピニオンの両側面をプラネタリキャリヤで支持したプラネタリギヤと、
上記リングギヤを締結するリバースブレーキ部とを備え、
一方の上記プラネタリキャリヤを上記出力軸に連設した自動変速装置の前後進切換装置において、
上記入力軸を支持する軸受け部材を保持するボスを本体ケースに形成し、
他方の上記プラネタリキャリヤの少なくとも一部、及び該ブラネタリピニオンを回動自在に支持するピニオン軸であって該他方のプラネタリキャリヤに支持されている軸端部を上記ボス内に臨ませることを特徴とする自動変速装置の前後進切換装置。
【請求項２】
前記リングギヤの前記プラネタリピニオンに噛合する歯面のねじれ角を、前記リバースブレーキ部が上記リングギヤを締結したときの上記プラネタリピニオンから受けるスラスト荷重によって上記リングギヤが前記低摩擦部材の方向へ押圧される方向に形成したことを特徴とする請求項１記載の自動変速装置の前後進切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆転機構としてプラネタリギヤを採用する自動変速装置の前後進切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主変速部として無段変速機を備える自動変速装置には、駆動力の伝達方向を切換える前後進切換装置が内蔵されている。
【０００３】
図３に示すように、一般に、この種の前後進切換装置１は、トルクコンバータ、電磁クラッチ等からなる発進デバイス側から延出する出力軸２と、無段変速機３側から延出するプーリ入力軸３ａとの間の伝達系路に介装されており、フォワードクラッチ部４と逆転機構としてのプラネタリギヤ５とリバースブレーキ６とを備えている。
【０００４】
そして、図示しないセレクトレバーをＤレンジ等の前進走行レンジにセットすると、上記前後進切換装置１に設けたフォワードクラッチ部４のクラッチプレート４ａが結合し、上記出力軸２に連結するクラッチドラム４ｂと、上記プラネタリギヤ５に設けたダブル配列のプラネタリピニオン５ａを支持するプラネタリキャリヤ５ｂとを連結する。すると、上記プラネタリピニオン５ａが上記出力軸２と一体回転し、上記プラネタリピニオン５ａの他側を支持するプラネタリキャリヤ５ｃを介して上記プーリ入力軸３ａに正転方向の駆動力を伝達する。
【０００５】
一方、後進走行を行うべく、セレクトレバーをＲレンジにセットすると、上記クラッチプレート４ａが解放されると共に、リバースブレーキ部６のブレーキプレート６ａが結合される。すると、上記出力軸２と一体に結合された上記プラネタリギヤ５のサンギヤ５ｅと上記リングギヤ５ｄとの間に噛合する上記プラネタリピニオン５ａが上記サンギヤ５ｅの周囲を逆方向へ公転し、逆転した駆動力をプラネタリキャリヤ５ｃを介して上記プーリ入力軸３ａへ所定に減速した状態で伝達する。
【０００６】
尚、このようなプラネタリギヤ式前後進切換装置を内蔵する無段変速装置の構成については、例えば特公平３−７２８５７号公報に詳述されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記プラネタリギヤ５を構成する各ギヤの歯面は、噛合い騒音を低減させるためにヘリカル状に形成されているのが一般的であり、従って、後進走行時にプラネタリピニオン５ａが公転すると、各ギヤ５ａ，５ｄ，５ｅに、回転方向の力の分力としてのスラスト荷重が互いに反発する方向へ発生する。
【０００８】
このとき、上記サンギヤ５ｅに掛かるスラスト荷重は、このサンギヤ５ｅを固設する出力軸２で受け止められ、又リングギヤ５ｄに掛かるスラスト荷重は、プラネタリギヤ５ｃとの両側面間に組み付けた摺動部材で受け止められ、一方、プラネタリピニオン５ａに掛かるスラスト荷重は、このプラネタリピニオン５ａの両側面に対設するプラネタリキャリヤ５ｂ，５ｃの側面にて低摩擦部材を介して受け止められる。或いは、図４に示すように、プラネタリピニオン５ａの両側面にスラスト荷重を受けるプレート８を軸着し、このプレート８を上記プラネタリキャリヤ５ｂ，５ｃの側面にて低摩擦部材を介して挟持することで、上記プラネタリピニオン５ａに作用するスラスト荷重を受け止める。
【０００９】
又、図３、図４に示すように、リバースブレーキ部６のブレーキプレート６ａを作動させるブレーキピストン６ｅは、無段変速機３側の本体ケース９に進退自在に挿通支持されている。上記ブレーキピストン６ｅの軸中心方向には、上記プーリ入力軸３ａの基部をプーリ軸受け１０を介して支持するボス９ａが上記本体ケース９から突出形成されている。
【００１０】
その結果、図３では、上記プラネタリキャリヤ５ｃとリングギヤ５ｄを保持する支持プレート５ｆとが、又、図４では上記プーリ入力軸３ａに連設するプラネタリキャリヤ５ｃが、上記プーリ軸受け１０を支持するボス９ａに対して軸方向に配列されているため、この各部品の板厚、及び上記ボス９ａと支持プレート５ｆ、或いはプラネタリキャリヤ５ｃとの間の空隙幅だけ、前後進切換装置１の軸方向を広げなければならず、スペース効率が悪い。
【００１１】
ところで、車体の前部に設けたエンジンルームに、エンジンと該エンジンに連設する自動変速装置とで構成されたパワーユニットを横置きに搭載する場合、当然、その全幅はエンジンルームに収納可能な寸法でなればならない。
【００１２】
ところが、このパワーユニットの両側には、衝突時の衝撃を吸収するフレームが設けられ、更に、このフレーム７の外側にはフロントタイヤが配設される。
【００１３】
上記フレームは、車両の操縦安定性の維持、及び衝突安全性を保証するために不可欠であり、しかも剛性を維持するには、ある程度の断面を確保する必要がある。又、上記フロントタイヤは、車両の取回し性を確保するためには転舵角を大きく設定する必要がある。更に、最近の燃費向上等の効率化のためには車体幅をタイヤ幅を含めて小さくする傾向にある。
【００１４】
その結果、エンジンルーム内の、パワーユニットを収納するスペースは次第に狭小化する傾向となり、上記パワーユニットの全幅の短縮化を図る必要性がでてきた。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑み、軸方向の寸法を、耐久性、機能性を低下させずに短縮することが可能な自動変速装置の前後進切換装置を提供することを目的とする。
【００１６】
上記目的を達成するため本発明による第１の自動変速装置の前後進切換装置は、エンジンに連設する出力軸と変速機に連設する入力軸とを連結するフォワードクラッチ部と、上記入力軸にサンギヤを設け該サンギヤの外周にリングギヤを配設し更に該両ギヤ間をプラネタリピニオンで連設すると共に該プラネタリピニオンの両側面をプラネタリキャリヤで支持したプラネタリギヤと、上記リングギヤを締結するリバースブレーキ部とを備え、一方の上記プラネタリキャリヤを上記出力軸に連設した自動変速装置の前後進切換装置において、上記入力軸を支持する軸受け部材を保持するボスを本体ケースに形成し、他方の上記プラネタリキャリヤの少なくとも一部、及び該ブラネタリピニオンを回動自在に支持するピニオン軸であって該他方のプラネタリキャリヤに支持されている軸端部を上記ボス内に臨ませることを特徴とする。
【００１８】
第２の自動変速機の前後進切換装置は、第１の自動変速機の前後進切換装置において、前記リングギヤの前記プラネタリピニオンに噛合する歯面のねじれ角を、前記リバースブレーキ部が上記リングギヤを締結したときの上記プラネタリピニオンから受けるスラスト荷重によって上記リングギヤが前記低摩擦部材の方向へ押圧される方向に形成したことを特徴とする。
【００１９】
すなわち、第１の自動変速装置の前後進切換装置では、エンジンが回転すると、その駆動力がプラネタリギヤのプラネタリピニオンを支持するプラネタリキャリヤとフォワードクラッチ部とに伝達される。上記フォワードクラッチ部とリバースブレーキ部との双方が解放状態にあるとき、エンジンからの駆動力は変速機に連設する入力軸に伝達されず、上記プラネタリキャリヤに支持されているプラネタリピニオンが上記入力時に設けたサンギヤを自転しながら周回する。又、フォワードクラッチ部のみを結合させる前進走行時は、上記入力軸と上記出力軸とが直結され、上記プラネタリギヤは上記出力軸と共に一体回転する。
【００２０】
その際、本体ケースに形成すると共に前記入力軸を軸受け部材を介して支持するボスに、上記プラネタリピニオンの両側面を支持する上記プラネタリキャリヤの他方の少なくとも一部、及び該ブラネタリピニオンを回動自在に支持するピニオン軸であって該他方のプラネタリキャリヤに支持されている軸端部をボス内に臨ませて、軸方向の短縮を図る。
【００２１】
第２の自動変速機の前後進切換装置では、第１の自動変速機の前後進切換装置において、前記リングギヤの前記プラネタリピニオンに噛合する歯面のねじれ角を、前記リバースブレーキ部が上記リングギヤを締結したときの上記プラネタリピニオンから受けるスラスト荷重によって上記リングギヤが前記低摩擦部材の方向へ押圧される方向に形成することで、上記リングギヤを締結する後退走行時に、該リングギヤがスラスト荷重により上記低摩擦係数部材に押接され、前記出力軸と一体回転する側のプラネタリキャリヤと上記リングギヤとの間に隙間を形成させる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２の図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。
【００２３】
図１の符号２１は自動変速装置で、無段変速機２２を内蔵すると共に、この無段変速機２２の入力側に前後進切換装置２３と、発進デバイス２４とが設けられており、更に、この自動変速装置２１の入力側にエンジンＡが連設されている。
【００２４】
上記発進デバイス２４に、上記エンジンＡのクランク軸Ａ１に連結するドライブプレート２５が設けられており、このドライブプレート２５を固設するトルコンケース２６がトルクコンバータ２７のポンプインペラ２７ａに連設されている。更に、このポンプインペラ２７ａに流体を介して連設するタービンランナ２７ｂから延出するトルコン出力軸２８が、上記前後進切換装置２３側へ延出されている。
【００２５】
又、上記トルコンケース２６に、上記タービンランナ２７ｂに連設するロックアップクラッチ２６ａが対設されている。このロックアップクラッチ２６ａが上記トルコンケース２６に係合するとエンジンＡの駆動力が上記トルクコンバータ２７を経由せず、上記タービンランナ２７ｂを介して無段変速機２２のプーリ入力軸３３ａに直接伝達される、ロックアップ状態になる。
【００２６】
又、上記トルクコンバータ２７の流体を整流するステータ２７ｃが、ワンウェイクラッチ２７ｄを介して、上記発進デバイス２４の本体ケース２４ａに直接或いは間接的に固定されているステータ軸２７ｅに連設されている。尚、符号２９は上記ポンプインペラ２７ａによって回転駆動するオイルポンプである。
【００２７】
図２に示すように、上記前後進切換装置２３には、上記発進デバイス２４側から上記トルコン出力軸２８が延出され、又、上記無段変速機２２側からプライマリプーリ３３に突設したプーリ入力軸３３ａが延出されている。このプーリ入力軸３３ａの基部が上記前後進切換装置２３の本体ケース２３ａに形成したボス２３ｃに圧入されたプーリ軸受け３８を介して支持され、更に、プーリ入力軸３３ａの軸端部３３ｃに上記トルコン出力軸２８の軸端部２８ａが同軸状に挿通され、その先端が上記軸端部３３ｃの内周に軸受けを介して相対回動自在に支持されている。
【００２８】
又、上記前後進切換装置２３の上記本体ケース２３ａには、フォワードクラッチ部３０、プラネタリギヤ３１、及びリバースブレーキ部３２が内蔵されており、上記フォワードクラッチ部３０に設けたクラッチドラム３０ａの小径部が上記トルコン出力軸２８の軸端部２８ａに結合され、又、上記フォワードクラッチ部３０に設けたクラッチハブ３０ｂの小径部が上記プーリ入力軸３３ａの軸端部３３ｃの先端に連結されている。尚、２３ｂは上記オイルポンプ２９のポンプカバーで、上記前後進切換装置２３の本体ケース２３ａに一体的に組み込まれており、このポンプカバー２３ｂの内周と外周とに、上記トルコン出力軸２８と上記クラッチドラム３０ａとが摺動部材を介して回動自在に支持されている。
【００２９】
又、上記プーリ入力軸３３ａの軸端部３３ｃに上記プラネタリギヤ３１のサンギヤ３１ａが一体形成されており、このサンギヤ３１ａにリングギヤ３１ｂがダブル配列のプラネタリピニオン３１ｃを介して連設されている。このプラネタリピニオン３１ｃの両側がプラネタリキャリヤ３１ｄ，３１ｅに支持されており、上記クラッチドラム３０ａに対設する側のプラネタリキャリヤ３１ｄが、該クラッチドラム３０ａの外周の開口端部に係合され、スナップリング３０ｉで抜け止めされている。
【００３０】
更に、上記クラッチドラム３０ａの内周に上記クラッチハブ３０ｂの外周が対設され、この両者間がクラッチプレート３０ｆを介して連設される。又、このクラッチプレート３０ｆに作動荷重を印加するクラッチピストン３０ｇが上記クラッチドラム３０ａに進退自在に支持され、このクラッチピストン３０ｇと上記クラッチドラム３０ａとの対向面間に油圧作動室が形成されている。一方、上記プラネタリキャリヤ３１ｄの上記クラッチプレート３０ｆの対向面に荷重受け面３１ｆが形成されている。
【００３１】
又、上記プラネタリギヤ３１のリングギヤ３１ｂの外周と上記本体ケース２３ａとの間に、上記リバースブレーキ部３２に設けたブレーキプレート３２ａが介装され、このブレーキプレート３２ａに対して作動荷重を印加するブレーキピストン３２ｂが、上記プーリ軸受け３８の外周を保持する上記ボス２３ｃの外周に形成したドーナツ状の空隙部に進退自在に装着され、上記空隙部に油圧作動室が形成されている。
【００３２】
又、上記リングギヤ３１ｂのハブが、上記本体ケース２３ａに形成したボス２３ｃの突出端面と上記プラネタリキャリヤ３１ｄとに摺動部材３９を介して支持されている。
【００３３】
上記ブレーキプレート３２ａは上記ボス２３ｃの上方にオーバハングされており、又、上記プラネタリピニオン３１ｃの上記プーリ軸受け３８に面する側を支持するプラネタリキャリヤ３１ｅの外径が上記ボス２３ｃの内径よりも小さく形成されて、上記ボス２３ｃ内に臨まされている。上記ブレーキプレート３２ａと上記プラネタリキャリヤ３１ｅとを上記ボス２３ｃの突出部にオーバラップさせた分、前後進切換装置２３の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００３４】
尚、上記ブレーキプレート３２ａが締結すると、上記リングギヤ３１ｂが固定され、上記プラネタリピニオン３１ｃがリングギヤ３１ｂの内周を自転しながら周回し、上記プーリ入力軸３３ａに形成したサンギヤ３１ａを所定の減速状態で逆回転させる。上記プラネタリギヤ３１の各歯面はヘリカル状に形成されており、そのねじれ角が上記リングギヤ３１ｂが固定され、プラネタリピニオン３１ｃから受ける相対回転によって生じるスラスト荷重にて上記リングギヤ３１ｂが上記ボス２３ｃの突出端面に押接される方向に形成されている。
【００３５】
又、図１に示すように、上記無段変速機２２の上記プライマリプーリ３３と該プライマリプーリ３３に対設するセカンダリプーリ３４とがベルト３５を介して連設されており、このセカンダリプーリ３４を軸支するプーリ出力軸３４ａが、終減速装置３５の減速歯車群１５ａを介して、前輪或いは後輪の駆動軸３６に軸着されているデファレンシャル装置３５ｂに連設されている。
【００３６】
上記無段変速機２２は、上記プライマリプーリ３３に設けたプライマリ油圧室３３ｂに供給されるプライマリ油圧によりプーリ溝幅が設定され。又、セカンダリプーリ３４に設けたセカンダリ油圧室３４ｂに供給されるセカンダリ油圧により、上記セカンダリプーリ３４に対しトルク伝達に必要な張力を付与する。上記プライマリ油圧、及び上記セカンダリ油圧は図示しないトランスミッション制御装置においてエンジン運転状態等に基づいて設定され、上記無段変速機２２では、両プーリ３３，３４の溝幅を反比例状態に設定して所望の減速比を得る。
【００３７】
次に、上記構成による本実施の形態の動作について説明する。
エンジンＡを始動すると、このエンジンＡの出力が、クランク軸Ａ１を介して発進デバイス２４に設けたトルクコンバータ２７に伝達され、このトルクコンバータ２７のトルコン出力軸２８に連結するクラッチドラム３０ａと、こクラッチドラム３０ａに係合するプラネタリキャリヤ３１ｄとを回転させる。このとき、セレクトレバー（図示せず）は、Ｎ（ニュートラル）レンジ、或いはＰ（パーキング）レンジにセットされているため、上記前後進切換装置２３のフォワードクラッチ部３０のクラッチプレート３０ｆ、及びリバースブレーキ部３２のブレーキプレート３２ａが共に解放状態にあり、従って、上記前後進切換装置２３に設けたプラネタリギヤ３１が空転するのみで、上記エンジンＡから無段変速機２２への動力伝達は遮断される。
【００３８】
そして、上記セレクトレバーをＤ（ドライブ）レンジ等の前進走行レンジにセットすると、上記フォワードクラッチ部３０のクラッチピストン３０ｇが作動して、クラッチプレート３０ｆに作動荷重を印加し、このクラッチプレート３０ｆを結合状態とする。尚、このとき上記ブレーキプレート３２ａは解放状態を維持している。
【００３９】
上記クラッチプレート３０ｆに作動荷重が印加されると、この作動荷重がプラネタリキャリヤ３１ｄの荷重受け面３１ｆの全体で受け止められる。クラッチプレート３０ｆがリテーニングプレートを兼用することで、部品点数の削減により低コスト化が実現でき、更に、前後進切換装置２３の軸方向を短縮することができる。
【００４０】
そして、上記クラッチプレート３０ｆが結合すると、トルクコンバータ２７のタービンランナ２７ｂからの駆動力が、トルコン出力軸２８を介して前後進切換装置２３のフォワードクラッチ部３０に設けたクラッチドラム３０ａ、クラッチプレート３０ｆ、クラッチハブ３０ｂに伝達され、このクラッチハブ３０ｂを軸着する、無段変速機２２に設けたプライマリプーリ３３のプーリ入力軸３３ａを正転させる。
【００４１】
又、発進後、定常走行へ移行すると、発進デバイス２４に設けたロックアップクラッチ２６ａが係合し、エンジンＡのクラッチ軸Ａ１がドライブプレート２５、上記ロックアップクラッチ２６ａ、トルクコンバータ２７のタービンランナ２７ｂを介してトルコン出力軸２８に直結されるロックアップ状態となる。
【００４２】
一方、運転者が後進走行すべく、セレクトレバーをＲ（リバース）レンジにセットすると、上記リバースブレーキ部３２のブレーキプレート３２ａが係合動作すると共に、上記フォワードクラッチ部３０のクラッチプレート３０ｆが解放動作する。クラッチプレート３０ｆが解放すると、クラッチドラム３０ａとクラッチハブ３０ｂとの係合が解け、又、ブレーキプレート３２ａの結合により、上記プラネタリギヤ３１のリングギヤ３１ｂが固定される。
【００４３】
すると、上記プラネタリピニオン３１ｃが上記プラネタリキャリヤ３１ｄに支持されているプラネタリピニオン３１ｃが上記リングギヤ３１ｂの内周を自転しながら周回し、サンギヤ３１ａを所定に減速した状態で逆回転させる。
【００４４】
このように、本実施の形態では、エンジンＡからの駆動力が上記プラネタリギヤ３１を介して無段変速機２２へ伝達されるのは、後進走行時のみであるため、必要とする耐久性を低く抑えることができる。
【００４５】
又、上記プラネタリギヤ３１のヘリカル状に形成した各歯面のねじれ角が、リングギヤ３１ｂをボス２３ｃへ横設する方向に形成されているため、後進走行時に停止しているリングギヤ３１ｂのハブとプラネタリキャリヤ３１ｄとの間に摩擦摺動が発生せず、耐久性が向上するばかりでなく、走行燃費の改善を図ることができる。
【００４６】
尚、本発明は上記実施の形態に限るものではなく、例えば、サンギヤ３１ａはプーリ入力軸３３ａと別体であっても良く、又、プーリ軸受け３８の外径とボス２３ｃの内径とは必ずしも一致させる必要はない。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、前後進切換装置に設けたプラネタリギヤを構成するリングギヤと該リングギヤの側面に対設する本体ケースとの間に低摩擦部材を介装したので、相対回転するリングギヤの側面と本体ケースとの間に空隙部を設ける必要がなくなり、上記リングギヤの側面を上記本体ケースに上記低摩擦部材を介して近接させることで、前後進切換装置の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００４８】
この場合、上記本体ケースに形成した、無段変速機から延出する入力軸を支持する軸受け部材を保持するボスの外周にリバースブレーキ部に設けたブレーキピストンを配設し、プラネタリギヤを構成するプラネタリピニオンの上記ボス側を支持するプラネタリキャリヤの少なくとも一部を上記ボスに没入させると共に上記ブレーキピストンに対し径方向で重畳させることで、前後進切換装置の軸方向の寸法を更に短縮することができる。
【００４９】
又、リングギヤの上記プラネタリピニオンに噛合する歯面のねじれ角を、前記リバースブレーキ部が上記リングギヤを締結したときの上記プラネタリピニオンから受けるスラスト荷重によって上記リングギヤが上記低摩擦部材の方向へ押圧される方向に形成することで、上記リングギヤと反スラスト荷重方向に対設する部品との間の空隙部を極めて狭小化させることができ、前後進切換装置の軸方向の寸法をより一層短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による動力伝達装置の模式図
【図２】同、前後進切換装置の正面断面図
【図３】従来例による前後進切換装置の正面断面図
【図４】他の従来例による前後進切換装置の正面断面図
【符号の説明】
Ａ…エンジン
１…自動変速装置
２１…前後進切換装置
２２…変速機（無段変速機）
２３ａ…本体ケース
２３ｃ…ボス
２８…出力軸（トルコン出力軸）
３０…フォワードクラッチ部
３１…プラネタリギヤ
３１ａ…サンギヤ
３１ｂ…リングギヤ
３１ｃ…プラネタリピニオン
３１ｄ，３１ｅ…プラネタリキャリヤ
３２…リバースブレーキ部
３２ｂ…ブレーキピストン
３３ａ…入力軸（プーリ入力軸）
３９…低摩擦部材
３８…軸受け部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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