(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン側から軸出力された駆動力の回転速度を変換する歯車機構と、
前記歯車機構の出力歯車の中心軸と平行に間隔を置いて配置され、前記出力歯車側から伝達された駆動力を受け取る最終歯車を設けた出力軸と、
前記出力歯車に噛み合う第１歯車および前記最終歯車に噛み合う第２歯車を設けたアイドル軸と、
前記アイドル軸の軸端を支持する一対の軸受け部を備え、前記歯車機構、出力軸、およびアイドル軸の位置関係を固定するハウジング部材と、を有する変速機において、
前記アイドル軸の軸芯を貫通して前記一対の軸受け部を連結し、前記ハウジング部材の対向間隔を拘束する連結部材を設けたことを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記ハウジング部材の軸受け部の一方の中心線上に雌ネジを設けるとともに、前記連結部材を、先端に雄ネジ、反対端に係止部を設けたスルーボルトとし、
前記ハウジング部に前記係止部が突き当たる以上にまで、前記スルーボルトをねじ込むことを特徴とする請求項１記載の変速機。
【請求項３】
前記連結部材は、前記アイドル軸の材料と熱膨脹率の等しい材料から形成されることを特徴とする請求項１または２記載の変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、自動車の変速機、すなわち、エンジン側から軸出力された駆動力の回転速度を変換して出力軸に出力する変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の前置き横型エンジンに連結される変速機（ＦＦ用変速機）では、エンジン側から軸出力された駆動力の回転速度を変速ギア機構で変換して、変速ギア機構の主軸と平行な出力軸から出力させる。変速ギア機構の主軸と出力軸の間には、両者の間を連絡する中間のアイドル軸が設けられる。アイドル軸には、変速ギア機構の出力歯車に噛み合う第１歯車と、出力軸の最終歯車に噛み合う第２歯車が設けられる。そして、アイドル軸は、変速機のハウジングに設けた「対向する一対の軸受け部」によって支持される。
【０００３】
図２、図３は従来のＦＦ用自動変速機の構造の説明図である。図３の（ａ）はエンジン側から見た外観、（ｂ）は内部の軸配置を示す。ここでは、変速機のハウジングが対向する２つの部材、すなわち、エンジン側のコンバーターハウジング２１と反対側のギアケース２２に分割されており、両者は、ギアケースの外縁に沿って配置された多数のボルト２１Ａによって一体化されている。
【０００４】
図２において、変速機のハウジングは、エンジンブロック（図示略）に接続される左側の面から後退させてトルクコンバーター３１を格納する凹所２１Ｅを形成したコンバーターハウジング２１と、変速ギア機構３２等を格納したギアケース２２とに分割される。ギアケース２２のコンバーターハウジング２１と反対の側にはケース底２２Ｅが固定される。コンバーターハウジング２１は、ギアケース２２の外縁に沿って設けた多数の雌ネジ２２Ａに、ボルト２１Ａをそれぞれ挿入して締め付ける形式でギアケース２２に組み立てられる。
【０００５】
トルクコンバーター３１は、左方に位置する図示しないエンジンとギアケース２２内の変速ギア機構３２との間で駆動力を伝達する。変速ギア機構３２は、複数の遊星歯車機構と複数のクラッチ機構を組み合わせて構成され、最終段のアウトプット歯車２８を通じて変速出力を出力する。変速ギア機構３２は、複数のクラッチ機構の選択締結によって、トルクコンバーター３１側から入力される回転数と、アウトプット歯車２８の回転数の比を複数通りに切り替える。
【０００６】
アウトプット歯車２８は、ギアケース２２の内壁から内側に突出させて形成した環状の軸受け部２８Ｂに、ベアリング２８Ａを介して取り付けられる。アウトプット歯車２８の上方にアイドル軸２３、さらに上方にファイナル軸２５が図示される。アウトプット歯車２８の出力は、歯車２３Ａを通じてアイドル軸２３を回転させる。
【０００７】
アウトプット歯車２８と歯車２３Ａにははすば歯車が採用され、円滑な駆動力の伝達を行う。アイドル軸２３の回転は、歯車２３Ｂを通じてファイナル歯車２４からファイナル軸２５へと伝達される。アイドル軸２３は、コンバーターハウジング２１に設けたベアリング２３Ｅと、ギアケース２２に設けたベアリング２３Ｆによって、回転自在に支持される。ファイナル軸２５は、その外縁にファイナル歯車２４を固定し、その内部に破線で示されるディファレンシャル機構２６Ｂを格納する。左右の駆動軸２６は、根元をディファレンシャル機構２６Ｂに固定しており、先端側は、図示しない自在継手等を介して自動車の前輪に連絡される。
【０００８】
なお、図２では、ファイナル軸２５とアイドル軸２３、アイドル軸２３とアウトプット歯車２８の２つの従動関係を同一面内に表現しているが、現実には、図３の（ｂ）に示すように、２つの従動関係は、ほぼ９０度の角度で交差して同一面内になく、トルクコンバーター３１の上縁は、図２中に矢印で示す破線の位置に達する。
【０００９】
図３の（ａ）において、図２のトルクコンバーター３１は、コンバーターハウジング２１の凹所２１Ｅに格納される。凹所２１Ｅを囲んで立ち上がる壁構造の頂上は、エンジンブロックに連結される接合面を構成しており、図中、梨地模様を付して区別される。
【００１０】
コンバーターハウジング２１の表面には、補強リブ２１Ｈ、２１Ｊ、２１Ｋが形成され、背面側の図示しないギアケース２２とコンバーターハウジング２１が構成する箱状のハウジング構造の剛性を確保している。補強リブ２１Ｈは、図２の出力軸２６を貫通させる開口２１Ｌを中心に放射状に配置される。補強リブ２１Ｊは、図２のディファレンシャル機構２６Ｂを格納する部分を、ボルト２１Ａを締め付けるフランジ部分に連続させて補強する。補強リブ２１Ｋは、トルクコンバーター３１等の一連の機構を支持する張り出し部分の剛性を高める。アイドル軸２３の支持剛性に関しては、凹所２１Ｅを囲んで立ち上がる壁構造、凹所２１Ｅの底に放射状に形成した低い補強リブ、補強リブ２１Ｊの一部分等がそれぞれ補強機能を分担している。
【００１１】
図３の（ｂ）において、アウトプット歯車２８とアイドル軸２３の中心を結ぶ線は、アイドル軸２３とファイナル軸２５の中心線を結ぶ線とほぼ９０度の角度で交差している。変速ギア機構３２からアウトプット歯車２８に伝達された駆動力は、歯車２３Ｂによってアイドル軸２３に伝達され、歯車２３Ａを通じてファイナル歯車２４に伝達される。
【００１２】
アウトプット歯車２８は、図２に示されるように、ギアケース２２だけで支持されるが、アイドル軸２３とファイナル軸２５は、一方の端をコンバーターハウジング２１に、他方の端をギアケース２１にそれぞれ支持される。多数のボルト２１Ａで相互に固定されたコンバーターハウジング２１とギアケース２１の箱構造の剛性によって、アイドル軸２３とファイナル軸２５の姿勢と相互の位置関係が保たれる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図２、図３に示した従来のＦＦ用自動変速機では、ギアケース２２とコンバーターハウジング２１を連結するボルト２１Ａの締め付け位置が、ファイナル歯車２４、歯車２３Ａ、２３Ｂ、アウトプット歯車２８との干渉を避けて、アイドル軸２３よりもかなり外側に配置されるため、アイドル軸２３の両端の支持剛性を高めようとすると、ギアケース２２やコンバーターハウジング２１を肉厚にしたり、複雑な補強リブ構造を追加する必要があった。しかし、部材の肉厚化や補強リブ構造の複雑化は、材料コスト、変速機の軽量化、制作歩留まり等の観点から好ましくない。
【００１４】
また、アウトプット歯車２８と歯車２３Ｂがはすば歯車であるから、アイドル軸２３にスラスト荷重（アキシャル荷重）が発生し、ベアリング２３Ｅ、２３Ｆの一方が外側に付勢される。このとき、コンバーターハウジング２１とギアケース２１の一方が外側にたわみ、他方がそのままの位置を保つため、アイドル軸２３の伝達トルクが過大となると、ベアリング２３Ｅ、２３Ｆの間隔が拡大して、ベアリング２３Ｅ、２３Ｆの一方でスラスト方向の予圧力が失われ、アイドル軸２３にがたつきを生じる可能性がある。
【００１５】
そこで、ボルト２１Ａを締め付けてコンバーターハウジング２１とギアケース２２を固定した時点で、アイドル軸２３に大きな予圧力が必然的に発生するようにしている。すなわち、アイドル軸と一方のベアリング（２３Ｅまたは２３Ｆ）の間にシム（薄い環状のスペーサ）を適当な枚数だけ挟み込んで、アイドル軸２３に組み立てた際のベアリング２３Ｅ、２３Ｆの距離よりも、ギアケース２２とコンバーターハウジング２１に組み立てた際のベアリング２３Ｅ、２３Ｆの距離をいくぶん短く設定している。この距離の差に相当するだけ、ギアケース２２とコンバーターハウジング２１が外側にたわんでベアリング２３Ｅ、２３Ｆに予圧力を発生している。運転中、はすば歯車のスラスト荷重が最大限に高まってもベアリング２３Ｅ、２３Ｆの予圧力を失わせないために、静止状態で付与すべき予圧力はかなり大きくなる。
【００１６】
この大きな予圧力によって、いくぶんベアリング２３Ｅ、２３Ｆの寿命が短くなる問題がある。また、ギアケース２２とコンバーターハウジング２１の一方がアイドル軸２３の全スラスト荷重を受け持つことになるから、受け持つ側の部材にスラスト方向の高い剛性を付与しておく必要がある。
【００１７】
また、アイドル軸２３に歯車２３Ａ、２３Ｂが距離を隔てて配置され、歯車２３Ａ、２３Ｂの被圧力方向が異なるため、ベアリング２３Ｅ、２３Ｆには、異なる方向のラジアル荷重が発生する。このラジアル荷重によるギアケース２２とコンバーターハウジング２１のたわみは、アイドル軸２３をわずかに傾斜させ、アウトプット歯車２８と歯車２３Ｂの噛み合わせを狂わせ、歯面に片減りを発生させる可能性がある。
【００１８】
これらのスラスト荷重やラジアル荷重に加えて、歯車の噛み合わせ衝撃が恒常的に作用する一方で、コンバーターハウジング２１やギアケース２２は、ボルト２１Ａで締め付けるフランジ部分を胴として、ベアリング２３Ｅ、２３Ｆの支持部分を振動板とした振動系を構成しており、部分的な共振状態を起こして振動や騒音を発生する可能性がある。特に、いくつかの歯車が磨滅して、歯車の噛み合わせにがたつきを生じた場合に、ギアケース２２やコンバーターハウジング２１が騒音源となる可能性がある。
【００１９】
そこで、ギアケース２２やコンバーターハウジング２１を含む全体構造の設計を最適化して、これらの可能性を許容限度以下に抑制している。つまり、これらの可能性が設計の自由度を束縛して、変速機構のさらなる静寂化、小型化、軽量化を妨げている。
【００２０】
本発明は、部材の肉厚化や複雑な補強リブの追加無しにアイドル軸の支持剛性を高め得る変速機を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の変速機は、エンジン側から軸出力された駆動力の回転速度を変換する歯車機構と、前記歯車機構の出力歯車の中心軸と平行に間隔を置いて配置され、前記出力歯車側から伝達された駆動力を受け取る最終歯車を設けた出力軸と、前記出力歯車に噛み合う第１歯車および前記最終歯車に噛み合う第２歯車を設けたアイドル軸と、前記アイドル軸の軸端を支持する一対の軸受け部を備えて前記歯車機構、出力軸、およびアイドル軸の位置関係を固定するハウジング部材と、を有する変速機において、前記アイドル軸の軸芯を貫通して前記一対の軸受け部を連結して、前記ハウジング部材の対向間隔を拘束する連結部材を設けたものである。
【００２２】
請求項２の変速機は、請求項１の変速機における前記ハウジング部材の軸受け部の一方の中心線上に雌ネジを設けるとともに、前記連結部材を、先端に雄ネジ、反対端に係止部を設けたスルーボルトとし、前記ハウジング部に前記係止部が突き当たる以上にまで、前記スルーボルトをねじ込むものである。
【００２３】
請求項３の変速機は、請求項１または２の変速機における前記連結部材が前記アイドル軸の材料と熱膨脹率の等しい材料から形成されるものである。
【００２４】
【作用】
請求項１の変速機では、ハウジング部材に設けた一対の軸受け部によってアイドル軸が支持される。アイドル軸の中心軸は貫通孔に形成され、貫通孔を貫通させる形式で連結部材がハウジング部材の対向面を連絡し、かつ、対向面の間隔を一定に保つ。アイドル軸が一方の軸受け部に作用するスラスト荷重（アキシャル荷重）は、連結部材を通じて、他方の側の軸受け部（ハウジング部材）に直接分配される。すなわち、スラスト荷重を両側のハウジング部材で受け持ち、スラスト荷重の増減とは無関係に両方の軸受け部の間隔を保って、スラスト荷重のかからない側の軸受け部にも予圧力を維持する。
【００２５】
請求項２の変速機では、連結部材がスルーボルトに限定される。一方の軸受け部側から挿入したスルーボルトが他方の軸受け部側の雌ネジにねじ込まれる。係止部が一方の軸受け側を他方の軸受け側に付勢して、ハウジング部材をわずかに内側にたわませた状態で一対の軸受けがアイドル軸を圧縮し、一対の軸受けに必要な予圧力が設定される。予圧力は、スルーボルトの締め付け力からハウジング部材の反発力を差し引いた大きさとなる。
【００２６】
請求項３の変速機では、ハウジング部材の材料とアイドル軸の材料で熱膨脹率が大幅に異なる場合でも、連結部材で拘束される「一対の軸受け部の間隔」の熱膨脹量は、アイドル軸の熱膨脹量と等しい。すなわち、温度上昇しても、アイドル軸の予圧力はほぼ一定に維持される。
【００２７】
【実施例】
図１を参照して実施例のＦＦ用自動変速機を説明する。図１は実施例のＦＦ用自動変速機の構造の説明図である。ここでは、図２、図３に示した従来のＦＦ用自動変速機におけるアイドル軸の支持構造が改良されており、アイドル軸の中心にスルーボルトを貫通させて、コンバーターハウジングとギアケースを一体に連結している。
【００２８】
なお、図１のＦＦ用自動変速機は、アイドル軸１３と、コンバーターハウジング１１およびギアケース１２のアイドル軸支持部とを除けば、図２、３のＦＦ用自動変速機と全く同様の構造、部材、および機構を用いて構成されており、図２のアウトプット歯車２８よりもエンジン側の構成については説明を省略する。
【００２９】
図１において、変速機のハウジングは、コンバーターハウジング１１とギアケース１２とに分割される。コンバーターハウジング１１は、ギアケース１２の外縁に沿って図３の（ｂ）の場合と同様に配置した多数の雌ネジ１２Ａに、ボルト１１Ａをそれぞれ挿入して締め付けて組み立てられる。
【００３０】
ファイナル軸１５は、図示しないディファレンシャル機構を格納する球状の空間１５Ａと、図２の駆動軸２６を非接触に貫通させる貫通部１５Ｂとを内部に形成している。ファイナル軸１５は、コンバーターハウジング１１に設けたベアリング１５Ｅとギアケース１２に設けたベアリング１５Ｆとによって両持ち式に支持される。ファイナル軸１５は、締め付けネジ１４Ａを用いて、その外縁にファイナル歯車１４を固定する。ファイナル歯車１４は、アイドル軸１３の歯車１３Ａに噛み合う。
【００３１】
歯車１３Ａを形成したアイドル軸１３は、反対側に歯車１３Ｂを挿入してナット１３Ｃで固定している。アイドル軸１３は、ベアリング１３Ｅとベアリング１３Ｆによって両持ち式に支持されて回転自在である。コンバーターハウジング１１に設けた凹所にベアリング１３Ｅは挿入され、ギアケース１２に設けた凹所にベアリング１３Ｆは挿入される。
【００３２】
アイドル軸１３は、中心軸に貫通孔１３Ｈを形成しており、貫通孔１３Ｈよりも小径のスルーボルト１７が非接触に貫通孔１３Ｈを貫通する。スルーボルト１７は、六角穴１７Ｃを設けた頭１７Ａを、コンバーターハウジング１１に設けた凹所１１Ｐの底に係止する一方、先端の雄ネジ１７Ｂを、ギアケース１２に設けた雌ネジ１２Ｐにねじ込んでいる。
【００３３】
アイドル軸１３と一方のベアリング（１３Ｅまたは１３Ｆ）の間隔に適当な厚さのシムを重ねて、コンバーターハウジング１１とギアケース１２をボルト１１Ａで固定した状態でも、アイドル軸１３がベアリング１３Ｅ、１３Ｆの間に予圧力無しで保持されるようにする。この状態から、制御されたトルクでスルーボルト１７を締め付ける。これにより、コンバーターハウジング１１とギアケース１２を内側にわずかにたわませた状態で、ベアリング１３Ｅ、１３Ｆに必要な予圧力を設定している。ベアリング１３Ｅ、１３Ｆがアイドル軸１３を圧縮して、アイドル軸１３のスラスト方向のがたつきを生じさせない。
【００３４】
スルーボルト１７は、アイドル軸１３の材料と熱膨脹率の等しい材料から形成される。例えば、両者を共に鋼材で形成する。これに対して、コンバーターハウジング１１とギアケース１２には、例えば、アルミニウム合金の鋳物が採用される。
【００３５】
スルーボルト１７が無い場合、アルミニウム合金は、鋼材よりも熱膨脹率が高いため、コンバーターハウジング１１とギアケース１２の温度上昇によるベアリング１３Ｅ、１３Ｆの距離の伸びは、同じ温度上昇幅のアイドル軸１３の伸びを上回る。伴って、運転に伴う温度上昇によって、ベアリング１３Ｅ、１３Ｆの予圧力が失われ、アイドル軸１３のがたつきやこれに伴う騒音が発生する可能性がある。
【００３６】
しかし、本実施例では、コンバーターハウジング１１とギアケース１２の熱膨脹がスルーボルト１７に拘束されて、ベアリング１３Ｅ、１３Ｆの距離に影響しない。さらに、温度上昇に伴ってアイドル軸１３と等しく伸びるスルーボルト１７によって、ベアリング１３Ｅ、１３Ｆの予圧力は、温度上昇と無関係にほぼ一定に保たれる。
【００３７】
以上のように構成された実施例のＦＦ用自動変速機では、アイドル軸１３を貫通してスルーボルト１７を設けたから、アイドル軸１３のスラスト荷重に対してコンバーターハウジング１１とギアケース１２の両方が一体に抵抗し、スラスト荷重が作用する側の部材のたわみが抑制される。また、スラスト荷重の作用しない側の部材をスルーボルト１７で引っ張って、スラスト荷重の作用しない側のベアリング（１３Ｅまたは１３Ｆ）の予圧力を失わせない。従って、スラスト荷重が増大する高い出力状態でも、アイドル軸１３のがたつきが発生せず、歯車１３Ａ、１３Ｂにおける噛み合わせに片減りや伝達効率の低下を生じない。アイドル軸１３の支持剛性が高まった結果、コンバーターハウジング１１とギアケース１２の弾性は主にファイナル軸１５を支持すればよく、ファイナル軸１５の支持剛性も向上している。
【００３８】
また、寸法、構造が異なるために共振周波数が異なるコンバーターハウジング１１とギアケース１２がスルーボルト１７で連結されるため、ハウジング構造全体の共振が起こりにくくなり、ファイナル軸１５やエンジン側から同じレベルの加振力が作用しても騒音レベルが低くなる。これに加えて、アイドル軸１３のスラスト荷重、ベアリング１３Ｅ、１３Ｆの異なる方向のラジアル荷重等に対する部材の振幅が減少され、歯車の噛み合わせ不良等の加振力要因も減少するから、静かな運転が長期間に渡って継続する。
【００３９】
また、スルーボルト１７によってベアリング１３Ｅ、１３Ｆの距離が一定に保たれ、スラスト荷重がかからない側で予圧力が失われる心配が無いから、従来ほど大きな予圧力を設定しなくてもアイドル軸のがたつきを防止できる。ベアリング１３Ｅ、１３Ｆの寿命を大きな予圧力で損なう心配が無い。スルーボルト１７の締め付けトルクによって、ベアリング１３Ｅ、１３Ｆの予圧力を従来以上に精密に調整できる。
【００４０】
以上に説明した本実施例では、エンジンブロックに直結されるＦＦ用自動変速機について説明したが、本発明の変速機は、手動で変速比を切り替える形式でもよく、エンジンブロックに直接連結されない形式のものでもよい。また、ハウジング部材は、２以上の部材、例えば、図２のコンバーターハウジング２１にギアケース２２を組み合わせる形式に限定されない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の変速機によれば、アイドル軸の中心に連結部材を配置してアイドル軸の支持剛性を高めているから、ハウジング部材を肉厚にしたり、複雑な補強リブ構造を採用しなくても、ハウジング部材の強度を確保し、アイドル軸に関する振動を抑制できる。従って、変速機のハウジング部材やアイドル軸に関する設計の自由度が高まり、支持剛性が向上した結果、さらにコンパクトな軸受けを採用することも可能になる等、変速機の小型化、軽量化が容易となる。
【００４２】
ここで、連結部材をスルーボルトとして、ハウジング部材を内側にひずませた場合、アイドル軸の予圧力の制御が容易になり、その軸受け部への負担が軽減される。また、ハウジング部材の共振の起こりにくさが増すから、騒音レベルの低い静寂な変速機を提供できる。
【００４３】
また、連結部材とアイドル軸の材料の熱膨脹率を等しくした場合、変速機の運転に伴う温度上昇によってもアイドル軸の予圧力を適正レベルに維持でき、振動や騒音の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のＦＦ用自動変速機の構造の説明図である。
【図２】従来のＦＦ用自動変速機の構造の説明図である。
【図３】従来のＦＦ用自動変速機の構造の説明図である。
【符号の説明】
１１  コンバーターハウジング
１２  ギアケース
１３  アイドル軸
１４  ファイナル歯車
１５  ファイナル軸
１７  スルーボルト
１１Ａ  ボルト
１２Ａ  雌ネジ
１３Ａ、１３Ｂ  歯車
１３Ｃ  ナット
１３Ｅ、１３Ｆ、１５Ｅ、１５Ｆ  ベアリング
１３Ｈ  貫通孔
１４Ａ  締め付けネジ
１５Ａ  空間
１５Ｂ  貫通部
１７Ａ  頭
１７Ｂ  雄ネジ
１７Ｃ  六角穴
【図１】
0003557247.tif 000002
【図２】
0003557247.tif 000003
【図３】
0003557247.tif 000004