(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンギヤに噛合する複数のピニオンと、それらピニオンを軸支するキャリアとを備え、該キャリアが複数のピニオンの外周を全周にわたって取巻く環状周壁を有するプラネタリギヤセットにおいて、
前記環状周壁は、前記ピニオンの配設個数に合わせて各ピニオンの配設位置に対応する周方向位置に、内径側の凹入により形成される薄肉壁部を有することを特徴とするプラネタリギヤセット。
【請求項２】
前記環状周壁は、その外周に摩擦部材を回り止め支持するスプラインを有し、該スプラインは、薄肉壁部において欠歯され、薄肉壁部の外径は、スプラインの歯山の外径と一致する、請求項１記載のプラネタリギヤセット。
【請求項３】
前記複数のピニオンは、それぞれ少なくともリングギヤに噛合する他のピニオンに連結された、請求項１又は２記載のプラネタリギヤセット。
【請求項４】
前記複数のピニオンと前記他のピニオンは、ラビニョ形プラネタリギヤセットのロングピニオンである、請求項３記載のプラネタリギヤセット。
【請求項５】
前記ロングピニオンは、前記複数のピニオンが前記他のピニオンより小径な段付ピニオンである、請求項４記載のプラネタリギヤセット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機等の伝動装置に使用されるプラネタリギヤセットに関し、特にそのキャリア構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機等の伝動装置において、その変速機構を構成するプラネタリギヤセットは、一般に、伝動機構の入力軸、出力軸又はそれらに連結された中間軸若しくはそれらの軸が同軸に重ねられた軸周に配置される。また、その変速要素としてのサンギヤ、キャリア、リングギヤを入出力部材やケースに係脱制御するクラッチ、ブレーキ等の摩擦部材は、配設位置の制約を受けにくいことから、装置のレイアウトとの関係でプラネタリギヤセットの間や外周に配置され、特にブレーキの摩擦部材は、その外周側を伝動装置のケースに支持させることから、プラネタリギヤセットの外周に配置されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の配置関係から、伝達トルク容量に合わせて軸径が定まる上記軸の外周に配置されるプラネタリギヤセットの構成要素としてのサンギヤは、その内径を軸の外径に制約されるため、装置の高トルク化に伴って大径化し、更にそれに伴ってプラネタリギヤセット全体の外径も増大する。したがって、その外周に摩擦係合要素の摩擦部材を配置すると、それらを合わせた機構の外径は一層大きなものとなり、車両に搭載させる自動変速機のように外径寸法の制約される装置にあっては、こうした配置が極めて困難になる。
【０００４】
また、高トルクを伝達するプラネタリギヤセットにあっては、その耐久性の確保の面から、各ピニオン当りのトルク負荷を軽減するために、ピニオン数を多くするのが有利であるが、ピニオン数の増加に伴って、それを支持するキャリヤの剛性の確保が難しくなり、また、ピニオンを軸支するキャリアには噛合いの反力による捩じりモーメントが作用するため、キャリアの剛性維持が一層困難となる。こうした剛性維持の困難性は、サンギヤ径に対してピニオン径が大きくなるラビニョ形のプラネタリギヤセットにおいて特に著しい。こうした事情からキャリアの剛性が低下すると、その変形によりギヤのかみ合いが適正に行われなくなるので、耐久性の低下、ギヤノイズの発生等の問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、キャリアの剛性を確保しながら、サンギヤ径に対して大きな外径のピニオンの多数配置を可能とするプラネタリギヤセットを提供することを目的とする。また、本発明は、プラネタリギヤセットの外周側にクラッチ、ブレーキ等の摩擦部材を配置する場合に、プラネタリギヤセットや摩擦部材の伝達トルク容量を確保しながら装置の径方向寸法の増大を防ぐキャリア構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、サンギヤに噛合する複数のピニオンと、それらピニオンを軸支するキャリアとを備え、該キャリアが複数のピニオンの外周を全周にわたって取巻く環状周壁を有するプラネタリギヤセットにおいて、前記環状周壁は、前記ピニオンの配設個数に合わせて各ピニオンの配設位置に対応する周方向位置に、内径側の凹入により形成される薄肉壁部を有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記の構成において、環状周壁は、その外周に摩擦部材を回り止め支持するスプラインを有し、該スプラインは、薄肉壁部において欠歯され、薄肉壁部の外径は、スプラインの歯山の外径と一致する構成とするのが有効である。
【０００８】
上記いずれの構成を採る場合も、複数のピニオンは、それぞれ少なくともリングギヤに噛合する他のピニオンに連結された構成とするのが有効である。
【０００９】
そして前記の各構成において、前記複数のピニオンと前記他のピニオンは、ラビニョ形プラネタリギヤセットのロングピニオンとする適用が可能である。
【００１０】
また、上記の構成において、ロングピニオンは、前記複数のピニオンが前記他のピニオンより小径な段付ピニオンとする適用も可能である。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
前記請求項１記載の構成では、キャリアの剛性を維持するに必要な環状周壁を確保しながら、サンギヤ径に対してピニオン径を大きく取った多数のピニオンを配するプラネタリギヤセットを得ることができる。また、キャリアの剛性を損なうことのないピニオンの多数配置が可能となることで、各ピニオン当りのトルク負荷を軽減することができ、それによりプラネタリギヤセットの耐久性の向上も可能となる。
【００１２】
次に、請求項２記載の構成では、プラネタリギヤセットの外周側にクラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素を配置する場合に、摩擦係合要素の摩擦部材を支持するためのスプライン歯とピニオンの外径とが外接又は一部重なる配置を採ることができるため、プラネタリギヤセットと摩擦係合要素の径方向への重合配置による機構の大径化を抑えることができる。したがって、制約された外径寸法の下で、摩擦係合要素のトルク容量を必要とする場合には、摩擦部材を内径方向に拡径させ、プラネタリギヤセットのトルク容量を必要とする場合は、キャリアを含めたプラネタリギヤセットを大径化する選択が可能となり、プラネタリギヤセットを使用する伝動装置の設定の自由度が向上する。
【００１３】
また、請求項３記載の構成では、プラネタリギヤセットの外周側にクラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素とリングギヤを軸方向に並べた配置による伝動装置のコンパクト化が可能となる。
【００１４】
更に、請求項４記載の構成では、特にピニオン数が多くなるラビニョ形プラネタリギヤセットについて、前記請求項１、２又は３に記載の構成に対応する各効果を有効に発揮させることができる。
【００１５】
更に、請求項５記載の構成では、プラネタリギヤセットの外周側に配置するクラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素の摩擦部材の配設スペースの確保が一層容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１〜図４は本発明を４つのピニオンギヤ対を備えるラビニョ形プラネタリギヤセットに適用した第１実施形態を示す。
【００１７】
図１にキャリアへのピニオン配置を示す正面、図２にサンギヤとリングギヤを除いた全体の軸方向断面をそれぞれ示すように、このプラネタリギヤセットは、図示しない軸方向に並ぶ小径のサンギヤ及び大径のサンギヤと、互いに噛合しピニオンギヤ対を成し且つ小径のサンギヤに噛合するショートピニオンＰ１及び大径のサンギヤに噛合し、ショートピニオンＰ１と図示しないリングギヤに噛合する他のピニオンに連結一体化されたロングピニオンＰ２と、それらピニオンを各ピニオン軸Ｓ１，Ｓ２を介して軸支するキャリアＣとを備える。そして、キャリアＣは、ロングピニオンＰ２の外周を全周にわたって取巻く環状周壁１２を有する。更に、本発明の特徴に従い、キャリアＣの環状周壁１２は、各ロングピニオンＰ２の配設位置に対応する周方向位置に、内径側の外径方向への凹入により形成される薄肉壁部１２ａを有する。また、環状周壁１２は、その外周に、図示しない摩擦部材を回り止め支持するスプライン１２ｂを有し、スプライン１２ｂは、薄肉壁部１２ａにおいて欠歯され、薄肉壁部１２ａの外径は、スプライン１２ｂの歯山１２ｃの外径と一致する外径とされている。
【００１８】
更に細部について詳述すると、この形態の場合、プラネタリキャリアＣは、図２に見るように、本体ＡとカバーＢとで構成されている。本体Ａは、中心にサンギヤが連結された軸を通す開口を有し、各ピニオンＰ１，Ｐ２の一端を軸支するボックス構造部１と、ボックス構造部１の開口に沿って外側に延び、軸へのキャリアＣの支持部を構成するボス部２と、ボックス構造部１の外周側から軸方向にボス部２の延在方向とは反対側に延び、カバーＢへの連結部を構成するブリッジ部３を備えている。ボックス構造部１は、ロングピニオンＰ２の一端を軸支する外側の端壁１０と、ショートピニオンＰ１の一端を軸支する内側の端壁１１と、それらを軸方向に連結する周方向に連続する環状周壁１２と、両端壁１０，１１の縁部を軸方向に連結する内壁１３とを一体に形成したボックス構造とされている。
【００１９】
更に詳しくは、図１におけるピニオンギヤ対を除去して示す図３及び本体の背面を示す図４を参照して、ボックス構造部１は、各ロングピニオンＰ２の端面に当接させるスラストワッシャＷ２（図２参照）に対応する位置に設けられることで４つに分かれているが、軸方向に見て全体として概ね十字状を呈する端壁１０と、それら端壁１０とは異なる軸方向位置（図３において端壁１０より手前側）で、軸方向に見て端壁１０の間にほぼ各ショートピニオンＰ１の端面に当接させるスラストワッシャＷ１（図２参照）に対応する位置に設けられることで、軸方向に見てそれぞれ概ね扇形を呈する端壁１１と、それら両端壁１０，１１の外周側につながり、キャリアＣの外周を切れ目なく周回する環状周壁１２と、各端壁１０の両側と、端壁１１の両側と内周側とをつなぐ軸方向視で概ねＶ字状の内壁１３とで構成されている。そして、各端壁１０の中央部には、各ロングピニオンＰ２のピニオン軸Ｓ２を支持する大径の孔１０ａが形成され、各端壁１１にも各ショートピニオンＰ１のピニオン軸Ｓ１を支持する小径の孔１１ａが形成されている。
【００２０】
この実施形態では、ボックス構造部１の環状周壁１２を、キャリアＣを変速機ケース等に固定するブレーキ又は他の変速部材に連結するクラッチのハブとして利用すべく、環状周壁１２の外周面に、多板ブレーキ又は多板クラッチの摩擦材を支持するスプライン１２ｂが形成されている。このスプライン１２ｂは、ロングピニオンＰ２の配設個数に合わせて薄肉化された薄肉部１２ａに対応する周方向４箇所で欠歯、すなわち、歯切りを行なわないことで歯型が形成されない部分を残す処理、とされており、環状周壁１２を径方向外側から内側にみて、他の部分に対して概ね歯丈分の径方向肉厚が確保されている。また、ブリッジ部３には、キャリアＣからの潤滑油の排出を良好にすべく、ブリッジ部３を径方向に貫通する適宜数のオイル排出孔３０が形成されている。
【００２１】
カバーＢは、各ピニオンＰ１，Ｐ２の他端をピニオン軸Ｓ１，Ｓ２を介して軸支する支持部と、キャリアＣ自身の軸への支持部とを兼ねており、軸を通す中心開口を有する板状の端壁部４０と、中心開口の径を内径とするボス部４１が一体形成されたものとされている。端壁部４０の内外径の概ね中間径部には、各ショートピニオンＰ１のピニオン軸Ｓ１を支持する４個の小径の孔４２と、各ロングピニオンＰ２のピニオン軸Ｓ２を支持する４個の大径の孔４３が形成され、径方向にみて大径の孔４３の外側に位置する端壁３の周面４箇所は、他の周面に対して拡径されている。これら拡径部４４と他の周面との間の段差の一側は、本体ＡとカバーＢの組立時の相互の周方向位置決めとして機能する。
【００２２】
こうした構成からなる本体ＡとカバーＢは、本体Ａのブリッジ部３の先端の段差部をカバーＢの外周に嵌合させて径方向位置決めし、軸方向のボルト締め等で固定され、必要に応じて溶接等で強固に一体化されて、先に説明した各壁が連結されたプラネタリキャリアＣを構成する。なお、図２においてカバーＢの外端面にねじ止め固定された符号５で示す部材は、プラネタリキャリアＣへの入力部材であり、この形態において、入力部材５は摩擦部材をスプライン係合支持するハブの形態を採っており、プラネタリキャリアＣ内を通す軸から各ピニオン軸Ｓ１，Ｓ２の軸内油路に潤滑油を導く油路カバーを兼ねている。
【００２３】
上記ボックス構造部を備えるプラネタリキャリアＣにおいて、捩れ応力が作用した場合、ブリッジ部３は、それ自体の変形はほとんど生じずに、キャリア中心軸に対する捩じれ方向への傾き変位が生じ、その力が両端の端壁としてのボックス構造部１と端壁部４０に伝達され、板状のカバーＢと本体Ａにキャリア軸周回方向の波状の変形が生じることになる。したがって、少なくも一方の端壁の剛性を高めれば、両端壁の波打ち変形を小さくすることができる。本形態では、環状周壁１２の連続性をロングピニオンＰ２との干渉を避ける薄肉化により維持させてボックス構造とする補強で、一方の端壁としてのボックス構造部１の剛性を向上させているため、その波打ち変形を小さくし、それによりブリッジ部３の倒れを小さくし、その結果として、強度保持が困難なカバーＢの波打ち変形を小さくしている。ちなみに、カバーＢの板厚を種々変更して変形をみた場合、板厚の変化が変形に与える影響が小さいことが検証されている。
【００２４】
このように構成された上記実施形態のプラネタリギヤセットは、種々の形態の動力伝達に用いることができるが、例えば、キャリアＣと２つのサンギヤを適宜動力の入力要素兼固定要素とし、リングギヤを出力要素とする動力伝達に用い、前記入力部材５をクラッチに連結する場合、キャリアＣの環状周壁１２は、そこにスプライン係合支持させたブレーキの摩擦部材のハブとして機能する。この場合、上記摩擦部材を含む摩擦係合要素がキャリアＣとプラネタリギヤセットが収容されるケースとの間のスペースに配設されるが、本発明の構成を適用したことにより、摩擦係合要素の内径とキャリアＣの外径との間に、実質上径方向のスペースを必要としない摩擦係合要素支持構造が実現されるため、その分の径方向スペースを、摩擦係合要素の内径方向への拡径によるブレーキトルク容量の確保や、キャリアＣの外径方向への拡径によるギヤ伝達トルク容量の確保に利用することができる。
【００２５】
そして、特にこのプラネタリギヤセットの構成を車両に搭載する自動変速機のラビニョ形プラネタリギヤセットに適用すると、一般にラビニョ形プラネタリギヤセットは、ギヤ比設定の関係から、サンギヤ径に対して、それに噛合するロングピニオンの径が大きくなりがちであることから、ロングピニオンの外周に周回壁を通すことが困難であるのに対して、本発明の適用に係る前記実施形態の構成によれば、ロングピニオンＰ２との干渉を避ける周回壁が成立するため、高トルク伝達容量確保のためにロングピニオンＰ２が大径且つ多数となるプラネタリキャリアＣの剛性を保つことができる。
【００２６】
次に、図５は上記第１実施形態と同様に環状周壁を薄肉化する構成を、３組のピニオンギヤ対を有する同様のラビニョ形プラネタリギヤセットに適用した第２実施形態を示す。この形態の場合、第１実施形態における欠歯構造は適用されていない。その余の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるので、相当する部材に同様の参照符号を付して説明に代える。なお、図５は上下軸方向断面ともピニオン軸Ｓ１，Ｓ２が通る断面であるため、キャリアＣのブリッジ部が現れていないが、この形態の場合、ピニオンギヤ対の間の周方向スペースが先の実施形態に比べて広いため、ブリッジ部は隣り合うピニオンギヤ対のロングピニオンＰ２とショートピニオンＰ１の間を通す形で設けられている。こうした構成を採る場合も、キャリアＣのボックス構造は成立し、その捩れ剛性の確保による耐久性が得られる。
【００２７】
以上、本発明をその適用が特に有効であることから、ラビニョ形プラネタリギヤセットのうち、特にロングピニオンのショートピニオン及び大径サンギヤとの噛合部が同径のものに適用して例示したが、本発明は、この噛合部が異径の段付ピニオンとした形態のものにも適用可能であり、また、他の形式のプラネタリギヤセットにも広く適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラネタリギヤセットのキャリア本体をギヤ組込み状態で示す正面図である。
【図２】プラネタリギヤセットのサンギヤとリングギヤを除去した軸方向全体断面図である。
【図３】プラネタリキャリア本体のみを示す正面図である。
【図４】プラネタリキャリア本体の背面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るプラネタリギヤセットのサンギヤとリングギヤを除去した軸方向全体断面図である。
【符号の説明】
Ｃ  キャリア
Ｐ１  ショートピニオン
Ｐ２  ロングピニオン
１２  環状周壁
１２ａ  薄肉壁部
１２ｂ  スプライン
１２ｃ  歯山
【図１】
0004423782.tif 000002
【図２】
0004423782.tif 000003
【図３】
0004423782.tif 000004
【図４】
0004423782.tif 000005
【図５】
0004423782.tif 000006