説明

自動変速機

【課題】ハウジングの外径の増加を抑えつつ、歯車要素の破損を防止することができるPTOを搭載した自動変速機を提供すること。
【解決手段】シフトレバーがNレンジ、Pレンジに選択された場合に回転するとともに、内周に内スプライン部31aを有するC2フロントドラム31と、外周にPTO用のギヤ部6aを有し、外周のうちギヤ部6a以外の部分に内スプライン部31aと嵌合する外スプライン部6bを有し、内周に内スプライン部6cを有するPTOドライブギヤ部材6と、プラネタリセットのサンギヤと連結されるとともに、外周に内スプライン部6cと嵌合する外スプライン部41aを有するサンギヤドラム41と、を備える。内スプライン部31aと外スプライン部6bとの間の径方向の第1クリアランスは、内スプライン部6cと外スプライン部41aとの間の径方向の第2クリアランスよりも小さく構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動変速機に関し、特に、パワーテイクオフ(以下、PTO)を搭載した自動変速機に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、オートマチックトランスミッション(以下、AT)を搭載した特殊車両(クレーン車、ポンプ車、ダンプ車、除雪車等)では、ATにおいて、機械装置(クレーン、ポンプ、ダンプ、ロータリ等)を作動させるためのPTOを備えている。
【0003】
PTOを搭載した3クラッチ2ブレーキ型の自動変速機の一例を図5に示す。エンジン(図示せず)の回転力は、トルクコンバータ101を経由して、インプットシャフト102に伝達される。インプットシャフト102の回転力は、C2ドラム103からサンギヤドラム104へと伝達される。サンギヤドラム104の外周の段部には、PTOドライブギヤ105が取り付けられており、PTOドライブギヤ105で外部のPTOドリブンギヤ106を駆動する。
【0004】
ここで、一般に、機械装置(クレーン、ポンプ、ダンプ、ロータリ等)は、ATのシフトレンジがNレンジ、Pレンジにおいて作動されるため、両レンジで回転力が伝達される回転要素にPTOドライブギヤ105を取り付ける必要がある。また、PTOドライブギヤ105にトルクが作用すると、ギヤの噛み合い反力F1が発生する。ATのシフトレンジがNレンジ、Pレンジの状態で、ギヤの噛み合い反力F1が、AT内部に作用し続けると歯車要素(例えば、サンギヤ111)が破損する可能性がある。よって、このような破損を防止するため、PTOドライブギヤ105の噛み合い反力F1は、ケース107等の固定要素で支持するのが望ましい。図5の自動変速機においても、PTOドライブギヤ105の噛み合い反力F1は、ケース107に固定されているキャリア108の内周部に圧入されているニードルベアリング109、110で支持されている。
【0005】
上記で説明したように、PTOドライブギヤの取り付け位置に関しては、以下の制約を満たさなければならない。第1条件として、ATのシフトレンジがNレンジ、Pレンジの状態で回転力が伝達されていること。第2条件として、PTOドライブギヤの噛み合い反力が、固定要素で支持可能なメンバーであること。
【0006】
3クラッチ3ブレーキ型の自動変速機に関し、特許文献1(図6参照)では、PTOドライブギヤ202はフロントドラム201の外周段部201bにてスプライン嵌合228しており、フロントドラム201はNレンジ、Pレンジでも回転するインプットシャフト208と連結され、PTOドライブギヤ202とインプットシャフト208が一体に回転するので、上記第1条件を満たす。また、インプットシャフト208は固定要素となるハウジング237に回転可能に支持されており、PTOドライブギヤ202の噛み合い反力が歯車要素に係ることなくフロントドラム201とインプットシャフト208を介してハウジング237に係るので、上記第2条件を満たす。
【0007】
【特許文献1】実公平7−23645号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、2クラッチ3ブレーキ型の自動変速機(図7参照)は、軸方向の幅が小さくすむというメリットがある。2クラッチ3ブレーキ型の自動変速機において、特許文献1と同様に、PTOドライブギヤ303をフロントドラム302の外周段部にスプライン嵌合させた構成とすると、PTOドライブギヤ303と、Nレンジ、Pレンジでも回転するインプットシャフト301とが一体に回転するので、上記第1条件を満たすが、PTOドライブギヤ303がフロントドラム302とフォローシャフト307を介して歯車要素となるサンギヤ308と一体に回転するので、PTOドライブギヤ303の噛み合い反力がサンギヤ308に係るので、上記第2条件を満たさない。また、PTOドライブギヤ303をフロントドラム302の外周段部に取り付けると、ハウジング(図示せず)の外径が大きくなり、サイズの大型化につながる。これは、ハウジングの製造性を著しく悪化させるととともに、自動変速機の車両搭載性を著しく悪化させる。
【0009】
本発明の主な課題は、ハウジングの外径の増加を抑えつつ、歯車要素の破損を防止することができるPTOを搭載した自動変速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一視点においては、複数の摩擦係合要素と複数のプラネタリギヤセットを有するとともに、前記複数の摩擦係合要素の係合の組合せにより変速比を切換える自動変速機であって、前記複数の摩擦係合要素のうちの1つを構成するとともに、前記自動変速機のシフトレバーがNレンジ、Pレンジに選択された場合に回転し、かつ、内周に内スプラインを有するフロントドラムと、外周にPTOギヤ部を有するとともに、外周のうち前記PTOギヤ部以外の部分に前記フロントドラムの前記内スプラインと嵌合する外スプラインを有し、かつ、内周に内スプラインを有するPTOギヤ部材と、前記複数のプラネタリギヤセットのうちの1つと連結されるとともに、外周に前記PTOギヤ部材の前記内スプラインと嵌合する外スプラインを有するギヤドラムと、を備え、前記フロントドラムの前記内スプラインと前記PTOギヤ部材の前記外スプラインとの間の径方向の第1クリアランスは、前記PTOギヤ部材の前記内スプラインと前記ギヤドラムの前記外スプラインとの間の径方向の第2クリアランスよりも小さく構成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明の前記自動変速機において、前記PTOギヤ部材の前記内スプラインと前記ギヤドラムの前記外スプラインとの噛み合い長さは、前記フロントドラムの前記内スプラインと前記PTOギヤ部材の前記外スプラインとの噛み合い長さより長いことが好ましい。
【0012】
本発明の前記自動変速機において、前記フロントドラムは、インプットシャフトと連結されていることが好ましい。
【0013】
本発明の前記自動変速機において、前記フロントドラムと前記PTOギヤ部材との嵌合部分には溝部が形成されており、前記溝部にて前記フロントドラムと前記PTOギヤ部材の軸方向移動不能にするスナップリングが配されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、PTOギヤ部材とフロントドラムとのスプライン嵌合の第1クリアランスは、PTOギヤ部材とギヤドラムとのスプライン嵌合の径方向の第2クリアランスよりも小さく構成されるので、PTOギヤ部材に作用する、例えば、ウィンチ装置やクレーン装置、油圧装置等からの外力による反力は、PTOギヤ部材に対し径方向のクリアランスの小さいフロントドラムに先に作用する。よって、このPTOの噛み合い反力は、フロントドラム側のみに伝達され、ギヤドラム側には伝達されないので、歯車要素(プラネタリギヤセット)への過大な反力の入力が抑制される。また、ハウジング内で最も外周に配置されるPTOギヤ部材において、その外周におけるそれぞれ軸方向に異なる位置にPTOギヤ部と外スプラインを形成したので、PTOギヤ部と外スプラインの噛み合い部の径方向のオーバーラップがなくなり、自動変速機の外径を低減でき、車両の搭載性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る自動変速機について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る自動変速機の構成を模式的に示した断面図である。図2は、本発明の実施形態1に係る自動変速機におけるPTOドライブギヤ部材の構成を模式的に示した平面図である。図3は、本発明の実施形態1に係る自動変速機におけるPTOドライブギヤ部材とC2フロントドラムとサンギヤドラムとの組合せを模式的に示した部分断面図である。図4は、本発明の実施形態1に係る自動変速機の構成を模式的に示したギヤトレーン図である。
【0016】
自動変速機1は、パワーテイクオフ(以下、PTO)を搭載した2クラッチ3ブレーキ型の自動変速機である。自動変速機1には、エンジン(図示せず)の出力軸(図示せず)の回転力がトルクコンバータ2、インプットシャフト3を介して入力される。
【0017】
トルクコンバータ2は、エンジンの出力軸に連結されたポンプインペラ11と、当該ポンプインペラ11に対向するとともにインプットシャフト3に連結されたタービンランナ12と、ワンウェイクラッチ14を介してハウジング4に連結されたステータ13と、を有する。
【0018】
インプットシャフト3は、C1フロントドラム21と連結し、当該C1フロントドラム21を介してC2フロントドラム31と連結している。インプットシャフト3は、Nレンジ、Pレンジでも回転する。
【0019】
C1フロントドラム21の内周側にはC1ハブ23が配されており、C1フロントドラム21(内スプライン部)とC1ハブ23(外スプライン部)の間には多板型のC1摩擦係合要素22が配されており、C1摩擦係合要素22の軸方向片側にC1ピストン24が配されている。C1摩擦係合要素22の各プレートは、C1フロントドラム21とC1ハブ23に交互に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合する。C1ピストン24は、油圧とスプリングのバランスによって作動する。C1フロントドラム21、C1摩擦係合要素22、C1ハブ23、及びC1ピストン24は、C1クラッチを構成する。C1ハブ23は、インターミディエットシャフト5と連結されている。
【0020】
C2フロントドラム31の外周先端部内側には内スプライン部31aが形成されており、当該内スプライン部31aとPTOドライブギヤ部材6の外スプライン部6bとは相対回転不能にスプライン嵌合している(図3参照)。C2フロントドラム31とPTOドライブギヤ部材6とのスプライン嵌合部分には溝部が形成されており、当該溝部にて両者の軸方向移動不能、かつ、両者を分解可能にするスナップリング7が配されている(図2、3参照)。PTOドライブギヤ部材6の外周部のうちスプライン嵌合しない部分には外歯のギヤ部6aが形成されている。PTOドライブギヤ部材6のギヤ部6aは、PTOドリブンギヤ8と噛み合っている(図4参照)。PTOドライブギヤ部材6の内周部には内スプライン部6cが形成されており、当該内スプライン部6cと、第1列ダブルピニオンプラネタリギヤセットのサンギヤドラム41の外スプライン部41aとは相対回転不能にスプライン嵌合している(図3参照)。PTOドライブギヤ部材6の外スプラインとC2フロントドラム31のうちスプラインとのスプライン嵌合の径方向の第1クリアランスは、PTOドライブギヤ部材6の内スプラインとサンギヤドラム41の外スプラインとのスプライン嵌合の径方向の第2クリアランスよりも小さく構成されている。これにより、PTOの噛み合い反力は、C2フロントドラム31側のみに伝達され、サンギヤドラム41側には伝達されない。また、PTOドライブギヤ部材6をC2フロントドラム31の内径側に嵌合させたことで、C2フロントドラム31外径からのPTOドライブギヤ部材6のギヤ部6aの外径の飛び出し代を抑え、装置の外径増加を抑制することができる。なお、C2フロントドラム31、PTOドライブギヤ部材6、サンギヤドラム41、及びサンギヤ42は、インプットシャフト3とともに、Nレンジ、Pレンジでも回転する。
【0021】
C2フロントドラム31とC1フロントドラム21の間にはC2ハブ33が配されており、C2フロントドラム31(内スプライン部)とC2ハブ33(外スプライン部)の間には多板型のC2摩擦係合要素32が配されており、C2摩擦係合要素32の軸方向片側にC2ピストン34が配されている。C2摩擦係合要素32の各プレートは、C2フロントドラム31とC2ハブ33に交互に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合する。C2ピストン34は、油圧とスプリングのバランスによって作動する。C2フロントドラム31、C2摩擦係合要素32、C2ハブ33、及びC2ピストン34は、C2クラッチを構成する。C2ハブ33は、第2列シングルプラネタリギヤセットのキャリア51と連結されている。
【0022】
サンギヤドラム41の外周にはサンギヤ42が連結されている。サンギヤ42は内ピニオンギヤ43と噛み合う。キャリア44は、内ピニオンギヤ43と外ピニオンギヤ45を回転可能に支持している。外ピニオンギヤ45はリングギヤ46と噛み合い、当該リングギヤ46は第1列フランジ47を介して第2列シングルピニオンプラネタリギヤセットのリングギヤ53と連結されている。サンギヤドラム41、サンギヤ42、内ピニオンギヤ43、キャリア44、外ピニオンギヤ45、リングギヤ46、及び第1列フランジ47は、第1列ダブルピニオンプラネタリギヤセットを構成する。
【0023】
キャリア44の外周部分(外スプライン部)とハウジング4の内壁部4a(内スプライン部)の間には多板型のB1摩擦係合要素48が配されており、B1摩擦係合要素48の軸方向片側にB1ピストン49が配されている。B1摩擦係合要素48の各プレートは、キャリア44と内壁部4aに交互に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合する。B1ピストン49は、油圧とスプリングのバランスによって作動する。キャリア44、B1摩擦係合要素48、及びB1ピストン49は、B1ブレーキを構成する。
【0024】
インターミディエットシャフト5に形成されたサンギヤ部5aはピニオンギヤ52と噛み合っており、ピニオンギヤ52は第2列フランジ54に回転可能に支持されており、ピニオンギヤ52はリングギヤ53と噛み合っており、第2列フランジ54は第3列シングルピニオンプラネタリギヤセットのリングギヤ62に連結されており、リングギヤ53は第1列フランジ47を介してリングギヤ46に連結されている。キャリア51、サンギヤ部5a、ピニオンギヤ52、リングギヤ53、及び第2列フランジ54は、第2列シングルピニオンプラネタリギヤセットを構成する。
【0025】
リングギヤ53の外周部分(外スプライン部)とハウジング4の内壁部4b(内スプライン部)の間には多板型のB2摩擦係合要素55が配されており、B2摩擦係合要素55の軸方向片側にB2ピストン56が配されている。B2摩擦係合要素55の各プレートは、リングギヤ53と内壁部4bに交互に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合する。B2ピストン56は、油圧とスプリングのバランスによって作動する。リングギヤ53、B2摩擦係合要素55、及びB2ピストン56は、B2ブレーキを構成する。
【0026】
インターミディエットシャフト5に形成されたサンギヤ部5bはピニオンギヤ61と噛み合っており、ピニオンギヤ61はキャリア63に回転可能に支持されており、ピニオンギヤ61はリングギヤ62と噛み合っており、キャリア63はアウトプットシャフト9に連結されており、リングギヤ62は第3列フランジ64を介してワンウェイクラッチ65に連結されている。サンギヤ部5b、ピニオンギヤ61、リングギヤ62、キャリア63、及び第3列フランジ64は、第3列シングルピニオンプラネタリギヤセットを構成する。
【0027】
リングギヤ62の外周部分(外スプライン部)とハウジング4の内壁部4c(内スプライン部)の間には多板型のB3摩擦係合要素66が配されており、B3摩擦係合要素66の軸方向片側にB3ピストン67が配されている。B3摩擦係合要素66の各プレートは、リングギヤ62と内壁部4cに交互に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合する。B3ピストン67は、油圧とスプリングのバランスによって作動する。リングギヤ62、B3摩擦係合要素66、及びB3ピストン67は、B3ブレーキを構成する。
【0028】
なお、実施形態1に係る自動変速機の変速動作については、従来の2クラッチ3ブレーキ型自動変速機の変速動作と同様である。
【0029】
実施形態1によれば、PTOドライブギヤ部材6とC2フロントドラム31とのスプライン嵌合は、PTOドライブギヤ部材6とサンギヤドラム41とのスプライン嵌合よりも径方向に嵌合力が強くなるように構成することにより、PTOの噛み合い反力は、C2フロントドラム31側のみに伝達され、サンギヤドラム41側には伝達されないので、歯車要素(サンギヤ42、内ピニオンギヤ43)の破損を防止することができる。また、2クラッチ3ブレーキ型自動変速機において、PTOドライブギヤ部材6をC2フロントドラム31の内径側に嵌合させたことで、C2フロントドラム31の外径からのPTOドライブギヤ部材6の外径の飛び出し代を抑え、装置の外径増大を抑制し、自動変速機の商品性を高めることができる。
【0030】
なお、実施形態1では、2クラッチ3ブレーキ型自動変速機について説明したが、本発明は、歯車要素がフロントドラムとギヤドラムを介してインプットシャフトと一体に回転し、Nレンジ、Pレンジでも当該歯車要素が回転する構成の自動変速機についても有効である。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施形態1に係る自動変速機(2クラッチ3ブレーキ型)の構成を模式的に示した断面図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る自動変速機におけるPTOドライブギヤ部材の構成を模式的に示した平面図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る自動変速機におけるPTOドライブギヤ部材とC2フロントドラムとサンギヤドラムとの組合せを模式的に示した部分断面図である。
【図4】本発明の実施形態1に係る自動変速機(2クラッチ3ブレーキ型)の構成を模式的に示したギヤトレーン図である。
【図5】従来例1に係る自動変速機(3クラッチ2ブレーキ型)の構成を模式的に示した断面図である。
【図6】従来例2に係る自動変速機(3クラッチ3ブレーキ型)の構成を模式的に示した断面図である。
【図7】比較例に係る自動変速機(2クラッチ3ブレーキ型)の構成を模式的に示したギヤトレーン図である。
【符号の説明】
【0032】
1 自動変速機
2 トルクコンバータ
3 インプットシャフト
4 ハウジング
4a、4b、4c 内壁部
5 インターミディエットシャフト
5a、5b サンギヤ部
6 PTOドライブギヤ部材
6a ギヤ部
6b 外スプライン部
6c 内スプライン部
7 スナップリング
8 PTOドリブンギヤ
9 アウトプットシャフト
11 ポンプインペラ
12 タービンランナ
13 ステータ
14 ワンウェイクラッチ
21 C1フロントドラム
22 C1摩擦係合要素
23 C1ハブ
24 C1ピストン
31 C2フロントドラム
31a 内スプライン部
32 C2摩擦係合要素
33 C2ハブ
34 C2ピストン
41 サンギヤドラム
41a 外スプライン部
42 サンギヤ
43 内ピニオンギヤ
44 キャリア
45 外ピニオンギヤ
46 リングギヤ
47 第1列フランジ
48 B1摩擦係合要素
49 B1ピストン
51 キャリア
52 ピニオンギヤ
53 リングギヤ
54 第2列フランジ
55 B2摩擦係合要素
56 B2ピストン
61 ピニオンギヤ
62 リングギヤ
63 キャリア
64 第3列フランジ
65 ワンウェイクラッチ
66 B3摩擦係合要素
67 B3ピストン
101 トルクコンバータ
102 インプットシャフト
103 C2ドラム
104 サンギヤドラム
105 PTOドライブギヤ
106 PTOドリブンギヤ
107 ケース
108 キャリア
109、110 ニードルベアリング
111 サンギヤ
112 ピニオンギヤ
113 リングギヤ
201 フロントドラム
201a ハブ部
201b 段部
201c ハブ部
202 PTOドライブギヤ
203 C3クラッチピストン
205 摩擦プレート
206 C3フランジ
207 ハブ
208 インプットシャフト
209 摩擦プレート
214 インターミディエットシャフト
215 アウトプットシャフト
216 センターサポート
217 C2ドラム
218 C2ピストン
219 トルクコンバータ
219a ポンプ羽根車
219b タービン羽根車
219c ステータ
228 スプライン嵌合
230 リングギヤ
231 サンギヤ
232 キャリア
233 リングギヤ
234 フォローシャフト
235 フォローシャフト
236 一方向クラッチ
237 ハウジング
238 摩擦係合要素
239 C1クラッチ
240 キャリア
241 プラネタリピニオン
242 キャリア
243 プラネタリピニオン
244 リングギヤ
245 プラネタリピニオン
246 フランジ部材
247 摩擦係合要素
248 C3クラッチ
249 摩擦係合要素
250 C2クラッチ
251 B1ブレーキ
252 B2ブレーキ
253 B3ブレーキ
254 スプリング
255 C3ハブ
256 スプリング
301 インプットシャフト
302 フロントドラム
303 PTOドライブギヤ
304 PTOドリブンギヤ
305 インターミディエットシャフト
306 フォローシャフト
307 フォローシャフト
308 サンギヤ
309 ピニオンギヤ
310 ピニオンギヤ
311 リングギヤ
312 キャリア
313 キャリア
314 サンギヤ
315 ピニオンギヤ
316 リングギヤ
317 キャリア
318 キャリア
319 サンギヤ
320 ピニオンギヤ
321 リングギヤ
322 キャリア
323 アウトプットシャフト

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の摩擦係合要素と複数のプラネタリギヤセットを有するとともに、前記複数の摩擦係合要素の係合の組合せにより変速比を切換える自動変速機であって、
前記複数の摩擦係合要素のうちの1つを構成するとともに、前記自動変速機のシフトレバーがNレンジ、Pレンジに選択された場合に回転し、かつ、内周に内スプラインを有するフロントドラムと、
外周にPTOギヤ部を有するとともに、外周のうち前記PTOギヤ部以外の部分に前記フロントドラムの前記内スプラインと嵌合する外スプラインを有し、かつ、内周に内スプラインを有するPTOギヤ部材と、
前記複数のプラネタリギヤセットのうちの1つと連結されるとともに、外周に前記PTOギヤ部材の前記内スプラインと嵌合する外スプラインを有するギヤドラムと、
を備え、
前記フロントドラムの前記内スプラインと前記PTOギヤ部材の前記外スプラインとの間の径方向の第1クリアランスは、前記PTOギヤ部材の前記内スプラインと前記ギヤドラムの前記外スプラインとの間の径方向の第2クリアランスよりも小さく構成されていることを特徴とする自動変速機。
【請求項2】
前記PTOギヤ部材の前記内スプラインと前記ギヤドラムの前記外スプラインとの噛み合い長さは、前記フロントドラムの前記内スプラインと前記PTOギヤ部材の前記外スプラインとの噛み合い長さより長いことを特徴とする請求項1記載の自動変速機。
【請求項3】
前記フロントドラムは、インプットシャフトと連結されていることを特徴とする請求項1又は2記載の自動変速機。
【請求項4】
前記フロントドラムと前記PTOギヤ部材との嵌合部分には溝部が形成されており、
前記溝部にて前記フロントドラムと前記PTOギヤ部材の軸方向移動不能にするスナップリングが配されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の自動変速機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−185090(P2008−185090A)
【公開日】平成20年8月14日(2008.8.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−17797(P2007−17797)
【出願日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【出願人】(000000011)アイシン精機株式会社 (5,421)
【Fターム(参考)】