JP6490638B2 - 回転軸の位置規制構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される変速機などに適用され、回転軸の回転軸線方向の位置を規制する構造に関する。

自動変速機が搭載された車両では、エンジンの発生トルクがトルクコンバータを介して自動変速機に入力され、自動変速機で変速された駆動力が駆動輪に伝達される。自動変速機には、たとえば、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）や有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）などが広く用いられる。

自動変速機では、回転要素を制動するためのブレーキや回転要素と別の回転要素とを連結するためのクラッチなどが多く使用されている。ブレーキやクラッチ、トルクコンバータには、その作動のためのオイルを供給する必要がある。そのため、自動変速機では、オイルポンプで発生した油圧がバルブボディで調圧されて、その調圧された油圧がバルブボディから油路を通してオイルの供給を必要とする各部に供給される。

オイルポンプは、ポンプ駆動軸、ポンプハウジングおよびポンプギヤを備えている。ポンプ駆動軸は、ポンプハウジングを相対回転可能に貫通している。ポンプギヤは、ポンプハウジング内に収容されている。ポンプ駆動軸の周面には、ポンプハウジング内に配置される部分に、スプラインが形成されており、このスプラインにポンプギヤに形成されたスプラインが噛み合うことにより、ポンプ駆動軸とポンプギヤとが相対回転不能にスプライン結合されている。

特開２０１５−１４５６８２号公報

ポンプ駆動軸の回転軸線方向の位置を規制する構成として、たとえば、ポンプ駆動軸のスプラインの切り上がり部分に円周状の溝を形成し、その溝にスナップリングを取り付けて、スナップリングとポンプギヤとを当接させる構成が考えられる。ところが、その構成では、スナップリングを必要とするため、コストが嵩むうえ、ポンプ駆動軸にポンプギヤおよびスナップリングを取り付けた後にポンプ駆動軸をポンプハウジングに挿通させなければならず、組み付け順序が制限されてしまう。

本発明の目的は、スナップリングを用いずに回転軸の回転軸線方向の位置を規制することができる、回転軸の位置規制構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る回転軸の位置規制構造は、回転軸線方向に並んで設けられた第１部材および第２部材に回転軸線方向に挿入または挿通される回転軸の回転軸線方向の位置を規制する構造であって、第１部材と回転軸との間および第２部材と回転軸との間には、それぞれオイルが供給され、その供給されるオイルの油圧によって回転軸に回転軸線方向の一方側に向かう力が発生するように、回転軸の周面の形状が設計されている。

この構成によれば、回転軸は、回転軸線方向に並んで設けられた第１部材および第２部材に挿入または挿通されている。第１部材と回転軸との間および第２部材と回転軸との間には、それぞれオイル（油圧）が供給される。そのため、回転軸の周面には、第１部材と回転軸との間に供給されるオイルの油圧および第２部材と回転軸との間に供給されるオイルの油圧が作用する。

回転軸の周面に段差が形成されている構成では、その段差部分に回転軸線方向と交差する面が存在し、その面に作用する油圧が回転軸線方向の成分を有する。したがって、第１部材と回転軸との間および第２部材と回転軸との間にそれぞれ供給されるオイルの油圧を考慮して、回転軸の周面の形状（段差）を設計することにより、回転軸に回転軸線方向の一方側に向かう力を発生させることができる。

回転軸の周面に付与される油圧によって回転軸に回転軸線方向の一方側に向かう力が発生することにより、スナップリングを用いずに、回転軸が回転軸線方向の他方側にずれることを規制（回転軸の回転軸線方向に位置を規制）できるので、コストの低減および回転軸の組み付けの自由度の向上を図ることができる。

なお、回転軸の周面の形状には、周面自体の形状はもちろん、回転軸と一体的に設けられた部材の形状も含まれる。

回転軸に対する回転軸線方向の他方側には、オイルポンプが配置され、回転軸は、オイルポンプに備えられるポンプ駆動シャフトであってもよい。この場合、スナップリングを用いずにポンプ駆動シャフトの回転軸線方向の位置を規制（オイルポンプ側にずれることを抑制）でき、コストの低減およびオイルポンプの組み付けの自由度の向上を図ることができる。

本発明によれば、スナップリングを用いずに回転軸の回転軸線方向の位置を規制することができるので、コストの低減および回転軸の組み付けの自由度の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る位置規制構造が適用された変速ユニットの一部を示す断面図である。 ポンプ駆動シャフトの一端部の形状を示す断面図である。 ポンプ駆動シャフトの他端部の形状を示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜変速ユニットの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る位置規制構造が適用された変速ユニット１の一部を示す断面図である。なお、図１を含む各図では、断面を示すハッチングの付与が省略されている。

変速ユニット１は、車両に搭載されて、エンジン（図示せず）が発生するトルクを変速して駆動輪（図示せず）に伝達するユニットであり、トルクコンバータ２および自動変速機３を含む。

トルクコンバータ２は、フロントカバー１１、ポンプインペラ１２、タービンランナ１３、ロックアップクラッチ１４およびステータ１５を備えている。

フロントカバー１１は、回転軸線を中心に略円板状に延びている。フロントカバー１１には、エンジンの発生トルク（エンジントルク）が入力される。フロントカバー１１の中心部には、フロントカバー１１がエンジン側（図１における右側。以下、「右側」という。）に円筒状に膨出することにより、センタピース１６が形成されている。センタピース１６の内側には、比較的厚肉の円筒状の軸受部材１７がセンタピース１６と一体的に設けられている。

ポンプインペラ１２は、フロントカバー１１に対するエンジン側と反対側（図１における左側。以下、「左側」という。）に配置されている。ポンプインペラ１２は、フロントカバー１１と一体回転可能に設けられている。

タービンランナ１３は、フロントカバー１１とポンプインペラ１２との間に配置されて、回転軸線を中心に回転可能に設けられている。

ロックアップクラッチ１４は、フロントカバー１１とタービンランナ１３との間に配置されている。ロックアップクラッチ１４は、ロックアップクラッチ１４とフロントカバー１１との間の解放側油室１８とロックアップクラッチ１４とポンプインペラ１２との間の係合側油室１９との間の油圧差により係合／解放される。

ステータ１５は、ポンプインペラ１２とタービンランナ１３との間に配置されている。

自動変速機３は、インプットシャフト２１を備えている。

インプットシャフト２１は、回転軸線上を延びている。インプットシャフト２１の右側端部は、トルクコンバータ２内に挿入されている。トルクコンバータ２のタービンランナ１３は、インプットシャフト２１とスプライン結合し、インプットシャフト２１に相対回転不能に支持されている。

インプットシャフト２１の外周は、略円筒状のステータシャフト２２に取り囲まれている。インプットシャフト２１とステータシャフト２２との間には、隙間２３が設けられている。ステータシャフト２２の右側端部は、トルクコンバータ２内に挿入されている。トルクコンバータ２のステータ１５は、ステータシャフト２２の右側端部に（ワンウェイクラッチを介して）支持されている。ステータシャフト２２とタービンランナ１３との間には、間隔が空けられており、インプットシャフト２１とステータシャフト２２との間の隙間２３は、ステータシャフト２２とタービンランナ１３との間を介して係合側油室１９と連通している。

インプットシャフト２１の左側には、オイルポンプ４が配置されている。オイルポンプ４は、ポンプハウジング３１、ポンプ駆動シャフト３２およびポンプギヤ３３を備えている。

ポンプ駆動シャフト３２は、回転軸線に沿って延び、インプットシャフト２１内に挿通されている。ポンプ駆動シャフト３２の右端部の外周面には、スプライン３４が形成されている。そして、そのポンプ駆動シャフト３２の右端部は、軸受部材１７内に挿入されて、スプライン３４と軸受部材１７の内周面に形成されたスプライン３５とが噛み合うことにより、軸受部材１７とスプライン結合されている。インプットシャフト２１の内周面とポンプ駆動シャフト３２の外周面との間には、隙間が設けられており、その隙間による軸間油路３６が形成されている。軸間油路３６の左端は、インプットシャフト２１の内周面とポンプ駆動シャフト３２の外周面との間に介在されたシール３７により閉鎖され、その右端は、開放されている。これにより、軸間油路３６は、ロックアップクラッチ１４とフロントカバー１１との間の解放側油室１８と連通している。

ポンプ駆動シャフト３２の左端部は、ポンプハウジング３１内に挿入されている。

ポンプギヤ３３は、ポンプハウジング３１内に収容されて、ポンプ駆動シャフト３２と一体回転可能にスプライン結合している。これにより、トルクコンバータ２のフロントカバー１１が回転すると、ポンプ駆動シャフト３２が回転し、ポンプギヤ３３がポンプ駆動シャフト３２と一体に回転する。ポンプギヤ３３の回転により、オイルポンプ４で油圧（ライン圧ＰＬ）が発生し、その油圧がバルブボディ（図示せず）に供給される。

ポンプギヤ３３の左右両側には、ポンプハウジング３１によってポンプ駆動シャフト３２を支持し、ポンプハウジング３１とポンプ駆動シャフト３２との間を封止するシール３８，３９が設けられている。

ポンプハウジング３１には、バルブボディからオイル（油圧）が供給される供給油路４１が形成されている。ポンプ駆動シャフト３２には、軸心油路４２が形成されている。軸心油路４２は、ポンプ駆動シャフト３２の左端で開放されており、供給油路４１と連通している。また、軸心油路４２は、ポンプ駆動シャフト３２に形成された連通油路４３を介して、インプットシャフト２１とポンプ駆動シャフト３２との間の軸間油路３６と連通している。これにより、供給油路４１から軸心油路４２および連通油路４３を通して、インプットシャフト２１とポンプ駆動シャフト３２との間の軸間油路３６に油圧を供給することができ、その油圧を軸間油路３６を通してトルクコンバータ２の解放側油室１８に作動圧Ｐｓとして供給することができる。作動圧Ｐｓは、たとえば、バルブボディに設けられたリニアソレノイドバルブにより、ライン圧ＰＬを調圧することにより生成される。

＜ポンプ駆動シャフトの形状＞
図２Ａおよび図２Ｂは、ポンプ駆動シャフト３２の形状を示す断面図である。

ポンプ駆動シャフト３２は、図２Ａに示されるように、ポンプハウジング３１内に収容される部分における最小の直径Ｄｓ１および最大の直径ＤＬを有している。

また、インプットシャフト２１の内周面とポンプ駆動シャフト３２の外周面との間に介在されるシール３７は、ポンプ駆動シャフト３２の外周面に形成されたシール溝５１に嵌合されて、その外周端がインプットシャフト２１の内周面に液密的に当接している。シール３７の外径Ｄｓ２は、インプットシャフト２１の内周面の直径と同じである。

前述のとおり、供給油路４１に作動圧Ｐｓが供給されることにより、その作動圧Ｐｓが軸心油路４２、連通油路４３および軸間油路３６を順に通して、トルクコンバータ２の解放側油室１８に供給される。そのため、図２Ａおよび図２Ｂに右上がりのハッチングで示されるように、ポンプハウジング３１内におけるシール３８より左側の部分、解放側油室１８、軸間油路３６、軸心油路４２、連通油路４３ならびにポンプ駆動シャフト３２の右端部とフロントカバー１１（センタピース１６）および軸受部材１７との間は、作動圧Ｐｓのオイルで満たされる。

一方、ポンプハウジング３１内におけるシール３８，３９の間には、図２Ａに右下がりのハッチングで示されるように、オイルポンプ４が発生するライン圧ＰＬのオイルが流入する。

ポンプ駆動シャフト３２の周面の形状、具体的には、ポンプ駆動シャフト３２の直径Ｄｓ１，ＤＬおよびシール３７の外径Ｄｓ２は、下記の不等式を満たすように設計されている。

Ａｓ１×Ｐｓ＋（ＡＬ−Ａｓ１）×ＰＬ＞Ａｓ２×Ｐｓ ・・・（式）
Ａｓ１×Ｐｓ＋（ＡＬ−Ａｓ１）×ＰＬ：ポンプ駆動シャフト３２を右側に押す力
Ａｓ２×Ｐｓ：ポンプ駆動シャフト３２を左側に押す力
Ａｓ１＝π×Ｄｓ１＾２／４
Ａｓ２＝π×Ｄｓ２＾２／４
ＡＬ＝π×ＤＬ＾２／４

これにより、ポンプ駆動シャフト３２は、油圧により右側に押され、その右端がフロントカバー１１（センタピース１６）に当接して、回転軸線方向に位置決めされる。ポンプ駆動シャフト３２が左側に押されて、その左端がポンプハウジング３１に押し当てられると、ポンプハウジング３１とポンプ駆動シャフト３２との間で相対回転が生じ、それらの摩耗などを生じるおそれがある。ポンプ駆動シャフト３２がこれと一体的に回転するフロントカバー１１に押し当てられることにより、ポンプ駆動シャフト３２とフロントカバー１１との間で相対回転が生じないので、それらの摩耗などの発生を抑制することができる。

＜作用効果＞
このように、ポンプ駆動シャフト３２が油圧により右側に押されることにより、スナップリングを用いずに、ポンプ駆動シャフト３２が左側にずれることを規制でき、ポンプ駆動シャフト３２がフロントカバー１１に当接することにより右側にずれることも規制できる。すなわち、スナップリングを用いずに、ポンプ駆動シャフト３２の回転軸線方向の位置を規制することができる。よって、コストの低減およびオイルポンプ４の組み付けの自由度の向上を図ることができる。

また、オイルポンプ４の発生油圧（ライン圧ＰＬ）の立ち上がりとともに、シール３８，３９に流入するオイルの油圧によりポンプ駆動シャフト３２が右側に押されるので、オイルポンプ４の始動直後（車両のエンジンの始動直後）からポンプ駆動シャフト３２の回転軸線方向の位置を規制することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、ポンプ駆動シャフト３２の回転軸線方向の位置を規制する構造を取り上げたが、本発明は、変速ユニット１に備えられているポンプ駆動シャフト３２以外の回転軸、たとえば、アウトプットシャフトなどの回転軸線方向の位置を規制する構造にも適用可能である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２１：インプットシャフト（第１部材）
３１：ポンプハウジング（第２部材）
３２：ポンプ駆動シャフト（回転軸）

Claims (1)

1. 回転軸線方向に並んで設けられた第１部材および第２部材に前記回転軸線方向に挿入または挿通される回転軸の前記回転軸線方向の位置を規制する構造であって、
   前記第１部材と前記回転軸との間および前記第２部材と前記回転軸との間には、それぞれオイルが供給され、
   その供給されるオイルの油圧によって前記回転軸に前記回転軸線方向の一方側に向かう力が発生するように、前記回転軸の周面の形状が設計されており、
   前記回転軸に対する前記回転軸線方向の他方側には、油圧を発生するオイルポンプが配置され、
   前記第２部材は、前記オイルポンプに備えられるポンプハウジングであり、
   前記回転軸は、前記オイルポンプに備えられるポンプ駆動シャフトであり、前記回転軸線方向の一方側に向かう力により、前記回転軸と一体的に回転するトルクコンバータのフロントカバーに押し当てられる、位置規制構造。

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