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JP6069346B2 - 自動変速機 - Google Patents
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Description

本発明は、例えば車輌等に搭載される自動変速機に係り、詳しくは、プラネタリギヤのリングギヤの外周側にクラッチの内摩擦板及び外摩擦板が設けられた構造を有する自動変速機に関する。
近年、車輌等に搭載される自動変速機は、出力部材の変速比を生成するために、リングギヤを有するプラネタリギヤを採用したものが広く普及している。この種の自動変速機では、燃費向上等の要求から例えば前進8速段等の多段化が図られており、減速プラネタリギヤと変速用プラネタリギヤを有したものが知られている。
このような自動変速機では、車輌搭載性の観点からコンパクト化が求められており、そのために減速プラネタリギヤのリングギヤの外周側に形成されるスプラインに係合する内摩擦板と、内摩擦板に交互に配置される外摩擦板と、内摩擦板を軸方向一方側から押圧可能なピストンを有する油圧サーボと、を備えるクラッチが採用されたものがある(特許文献1参照)。外摩擦板は変速用プラネタリギヤのサンギヤに連結されている。即ち、このクラッチは、減速プラネタリギヤのリングギヤと、変速用プラネタリギヤのサンギヤとを接断するようになっている。この自動変速機によれば、減速プラネタリギヤとクラッチの内摩擦板及び外摩擦板とを軸方向に重ねて配置できるので、コンパクト化を図ることができる。
この自動変速機では、ピストンにより内摩擦板及び外摩擦板を押圧する油圧サーボが、外摩擦板が連結するクラッチドラムに内包されており、変速用プラネタリギヤのサンギヤに一体回転するように設けられている。
また、この自動変速機では、リングギヤを支持するために、リングギヤが嵌合される略円板形状の支持部材を備え、リングギヤと支持部材とはスナップリングにより軸方向に位置決めされている。この構成により、リングギヤと支持部材とを簡易な構成で一体化することができる。
特開2008−121808号公報
ところで、変速用プラネタリギヤのサンギヤは、変速段の設定によっては高速回転することがあり、該サンギヤに一体回転するよう設けられている油圧サーボは高速回転による遠心力に対する耐久性を確保するために剛性を高めるべく大型化してしまい、コンパクト化が困難になっている。このため、このような理由によって剛性を高めるために自動変速機が大型化してしまうことを抑制し、コンパクト化を図ることが望まれている。
これに対し、減速プラネタリギヤのリングギヤの回転数は、変速用プラネタリギヤのサンギヤの高速回転時の回転数より低いので、油圧サーボを減速プラネタリギヤのリングギヤに設けることで、油圧サーボに作用する遠心力を小さくして要求される剛性を小さくし、コンパクト化を図ることが考えられる。
しかしながら、特許文献1の自動変速機では、リングギヤの支持部材に油圧サーボを設けるには、リングギヤと支持部材とがスナップリングで軸方向に位置決めされているので、油圧サーボを設けるために必要な剛性を確保するために、リングギヤと支持部材とを溶接で接合することが望まれる。また、リングギヤの支持部材に油圧サーボを設けた場合は、ピストンにより押圧される内摩擦板及び外摩擦板をリングギヤに軸方向に位置決めするストッパ部を設ける必要がある。
ところが、特許文献1の自動変速機でリングギヤと支持部材とを溶接により接合した場合は、溶接部分には、回転に伴うラジアル方向の応力に加え、プラネタリギヤに使用されるはすば歯車によるスラスト方向への応力が加わり、更にはピストンの作動により、リングギヤ→ストッパ部→内摩擦板及び外摩擦板→油圧サーボ→支持部材→リングギヤという応力の閉ループが形成されることでスラスト方向への応力が集中してしまうため、必要な耐久性を得るために応力集中の抑制が望まれていた。
そこで本発明は、高速回転に起因する遠心力に対して剛性を高めるための大型化を抑制し、コンパクト化を図ることができる自動変速機を提供することを第1の目的とするものである。また、本発明は、リングギヤと支持部材との溶接面への応力の集中を抑制することで、耐久性を向上することができる自動変速機を提供することを第2の目的とするものである。
本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4参照)、キャリヤ(CR1)に入力される回転を減速してリングギヤ(R1)から出力するダブルピニオン式の減速プラネタリギヤ(DP)と、該減速プラネタリギヤ(DP)の前記リングギヤ(R1)と他の回転要素(S2)とを連結すると共に両者の連結を解除する油圧クラッチ(C−1)とを備える自動変速機(1)において、
前記油圧クラッチ(C−1)は、
前記他の回転要素(S2)に連結されるクラッチドラム(22)と、
前記減速プラネタリギヤ(DP)の前記リングギヤ(R1)が一体化されたクラッチハブ(91)と、
前記クラッチドラム(22)に嵌合される第1摩擦係合プレート(21a)と、
前記クラッチハブ(91)に嵌合される第2摩擦係合プレート(21b)と、
前記第1及び第2摩擦係合プレート(21a,21b)を押圧して摩擦係合させるピストン(23)と、
前記ピストン(23)と共に係合油圧が供給される係合油室(26)を画成する係合油室画成部材(24)とを含み、
前記ピストン(23)は、前記クラッチハブ(91)により移動自在に支持され、該クラッチハブ(91)と共に前記係合油室(26)内で発生する遠心油圧をキャンセルするためのキャンセル油室(27)を画成し、
前記クラッチハブ(91)は、前記リングギヤ(R1)と、該リングギヤ(R1)と一体に回転すると共に該リングギヤ(R1)を前記自動変速機(1)の入力軸(7)上に回転自在に支持する支持部材(95)とからなり、
前記キャンセル油室(27)は、前記ピストン(23)と前記支持部材(95)とで画成され
前記第2摩擦係合プレート(21b)は、前記リングギヤ(R1)の外周部に嵌合されると共に、前記ピストン(23)により軸方向一方側から押圧され、
前記クラッチハブ(91)は、前記第2摩擦係合プレート(21b)の軸方向他方側を前記リングギヤ(R1)に対して位置決めするストッパ部(R1a)を備え、
前記係合油室画成部材(24)は、前記支持部材(95)により軸方向に移動不能に支持されることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4参照)、前記他の回転要素(S2)を含む第2プラネタリギヤ(PU)を更に備え、
前記クラッチハブ(91)、前記ピストン(23)及び前記係合油室画成部材(24)は、前記クラッチドラム(22)の内側かつ前記減速プラネタリギヤ(DP)と前記第2プラネタリギヤ(PU)との間に配置されることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4参照)、前記係合油室画成部材(24)の外周部は、前記ピストン(23)に対して油密状にシールされ、
前記係合油室画成部材(24)の内周部は、前記クラッチハブ(91)に対して油密状にシールされると共に、前記外周部より前記他の回転要素(S2)側に位置することを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4参照)、前記入力軸(7)は、前記支持部材(95)を回転自在に支持する第1入力軸(7A)と、前記他の回転要素(S2)を回転自在に支持する第2入力軸(7B)と、を備え、
前記第1入力軸(7A)の前記第2入力軸(7B)側の端部には、前記第2入力軸(7B)の端部の外周面に嵌合する嵌合部(7b)を備え、
前記嵌合部(7b)より前記他の回転要素(S2)側の前記クラッチドラム(22)と前記支持部材(95)との間に、前記第1入力軸(7A)の外径より小さい内径を有するスラストベアリング(b5)を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4参照)、前記支持部材(95)は、前記嵌合部(7b)の外径側にラジアルベアリング(b4)を介して回転自在に支持されると共に、前記ラジアルベアリング(b4)より前記第1入力軸(7A)側に、前記支持部材(95)の内周側から前記係合油室(26)に連通する作動油路(c3)を備え、
前記支持部材(95)と前記第1入力軸(7A)との間には、前記作動油路(c3)を軸方向両側で油密状にシールする一対のシールリング(a1,a2)を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4参照)、前記他の回転要素(S2)の最高回転数は、前記自動変速機(1)を構成する複数の回転要素の最高回転数の中で最も高いことを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図4乃至図6参照)、前記リングギヤ(R1)は、
前記減速プラネタリギヤ(DP)のピニオン(P1)に噛合するギヤ部(R1c)と、
前記支持部材(95)の支持側溶接部(95d)に溶接面(96)で溶接されるギヤ側溶接部(R1b)と、
前記ギヤ部(R1c)及び前記ギヤ側溶接部(R1b)の間に形成され、前記ギヤ部(R1c)及び前記ギヤ側溶接部(R1b)よりも薄肉の薄肉部(R1d)と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図5及び図6参照)、前記ギヤ側溶接部(R1b)の内周面と前記支持側溶接部(95d)の外周面とが溶接され、
前記薄肉部(R1d)の内周面は、前記ギヤ側溶接部(R1b)の内周面よりも凹んだ凹部(R1e)を有することを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図5及び図6参照)、前記支持部材(95)は、前記ギヤ部(R1c)に当接する当接部(95e)を有し、前記凹部(R1e)は、前記ギヤ部(R1c)と前記支持部材(95)とにより閉塞されることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図5及び図6参照)、前記凹部(R1e)の隅部(R1f)は、連続した湾曲形状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図5及び図6参照)、前記ギヤ側溶接部(R1b)の内周面は、前記ギヤ部(R1c)の歯底より外周側に配置されることを特徴とする。
また、本発明に係る自動変速機(1)は(例えば、図6参照)、前記ギヤ側溶接部(R1b)の前記薄肉部(R1d)側の側面の内周縁部(R1g)と、前記支持側溶接部(95d)の前記薄肉部(R1d)側の側面の外周縁部(95f)とは、径方向に延びた面を有することを特徴とする。
なお、カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
本発明によると、自動変速機は、キャリヤに入力される回転を減速してリングギヤから出力するダブルピニオン式の減速プラネタリギヤと、当該減速プラネタリギヤのリングギヤが一体化されたクラッチハブを含む油圧クラッチとを備える。そして、油圧クラッチの第1及び第2摩擦係合プレートを押圧して摩擦係合させるピストンは、クラッチハブにより移動自在に支持され、当該クラッチハブと共に係合油圧が供給される係合油室内で発生する遠心油圧をキャンセルするためのキャンセル油室を画成する。更に、ピストンと共に係合油室を画成する係合油室画成部材は、ピストンに対してキャンセル油室とは反対側に位置するようにクラッチハブにより支持される。これにより、係合油室やキャンセル油室を画成するピストン及び係合油室画成部材を減速プラネタリギヤの入力要素であるキャリヤよりも常時低い回転数で回転するリングギヤと一体に回転させることができるため、キャリヤに入力される回転が高まったとしても、係合油室内やキャンセル油室内に過大な遠心油圧が発生するのをより良好に抑制することができる。従って、この自動変速機では、油圧クラッチの係合油室やキャンセル油室を画成するクラッチハブ、ピストン及び係合油室画成部材に求められる剛性をより低減することができるため、これらの部材を薄肉化し、油圧クラッチひいては自動変速機の小型化、特に軸方向の短縮化を図ることが可能となる。
また、クラッチハブは、リングギヤと、該リングギヤと一体に回転すると共に該リングギヤを自動変速機の入力軸上に回転自在に支持する支持部材とからなり、キャンセル油室は、ピストンと支持部材とで画成されている。これにより、係合油室やキャンセル油室を画成するピストン及び係合油室画成部材を自動変速機の入力軸上に回転自在に支持されたリングギヤと一体に回転させることができるため、当該入力軸の回転が高まったとしても、係合油室内やキャンセル油室内に過大な遠心油圧が発生するのをより良好に抑制することができる。
本発明によると、クラッチハブは、第2摩擦係合プレートの軸方向他方側をリングギヤに対して位置決めするストッパ部を備え、係合油室画成部材は、支持部材により軸方向に移動不能に支持される。これにより、ピストンの押圧力は、各摩擦係合プレートからストッパ部を経てリングギヤに伝達される。また、ピストンの押圧を支持するために後方に作用する反力は、係合油室内の作動油から係合油室画成部材を経て、支持部材に伝達される。したがって、リングギヤ、油圧クラッチ、支持部材では軸方向の応力の閉ループが形成され、ピストンの作動によりリングギヤと支持部材との間には軸方向への応力が発生し、動作するようになる。
本発明によると、クラッチハブ、ピストン及び係合油室画成部材は、クラッチドラムの内側かつ減速プラネタリギヤと第2プラネタリギヤとの間に配置されている。これにより、クラッチドラムの内側かつ減速プラネタリギヤと第2プラネタリギヤとの間のスペースを有効に活用して、油圧クラッチ、ひいては自動変速機の軸長をより短縮化することができる。
本発明によると、係合油室画成部材の内周部が外周部より他の回転要素側に位置することにより、係合油室画成部材の全体形状は、中央部を他の回転要素側に突出させた凸形状になる。これにより、係合油室画成部材が平板状である場合に比べて、剛性を向上することができ、軸方向の薄型化を図ることができる。
本発明によると、クラッチドラムと支持部材との間に介在されるスラストベアリングを内径側に小さくすることができる。これにより、スラストベアリングを径方向に小型化することができ、自動変速機の小型化を図ることができる。
本発明によると、支持部材の内周側から係合油室に連通する作動油路がラジアルベアリングより第1入力軸側に配置されているので、係合油室を第1入力軸側に寄せて配置することができる。このため、第1入力軸の外周部に形成された油路から係合油室へ、作動油を作動油路1本のみで供給可能になるので、部品点数及び加工工数を低減することができる。
本発明によると、他の回転要素の最高回転数は、自動変速機を構成する複数の回転要素の最高回転数の中で最も高い。この場合には、油圧クラッチのクラッチドラムが自動変速機を構成する複数の回転要素の中で最も高回転となり得る回転要素に連結されるが、油圧クラッチの解放時にクラッチドラムが当該他の回転要素と共に高回転状態になったとしても、係合油室やキャンセル油室を画成するピストン及び係合油室画成部材は、クラッチドラムの回転数に依存しない減速プラネタリギヤのリングギヤと一体に回転するため、係合油室内やキャンセル油室内に過大な遠心油圧が発生するのをより良好に抑制することができる。
本発明によると、リングギヤは、ギヤ部及びギヤ側溶接部の間に薄肉部を有しているので、リングギヤに大きなラジアル方向の応力が作用した際に、薄肉部がギヤ部及びギヤ側溶接部よりも大きく弾性変形することで、溶接面に伝達される応力が吸収されて低減されるようになる。これにより、リングギヤと支持部材との溶接面への応力の集中を抑制できるので、耐久性を向上することができる。
本発明によると、薄肉部の内周面側に凹部が形成されているので、薄肉部の外径をギヤ部及びギヤ側溶接部と同じ外径にすることができ、リングギヤのギヤ部、薄肉部、ギヤ側溶接部の外周面の全域にスプラインを形成することができる。これにより、スプラインを形成する際の加工性を向上することができる。
本発明によると、薄肉部の凹部は支持部材により閉塞されるので、凹部は閉空間になり、ギヤ側溶接部と支持側溶接部とを溶接する際に発生するスパッタ(溶接部から飛散する金属粒子)を閉空間に閉じ込めることができる。これにより、スパッタが他の部位に飛散して潤滑油に混入したり、リングギヤ等の歯面に付着したりすることを抑制できる。
本発明によると、凹部の隅部は連続した湾曲形状に形成されているので、当該隅部が例えば直角のように直線の交わりである場合に比べて、応力を分散させ応力集中を抑制することができる。
本発明によると、ギヤ側溶接部の内周面はギヤ部の歯底より外周側に配置されるので、例えばブローチ盤を利用してギヤ部に歯を形成する際に、ブローチがギヤ側溶接部に干渉することを防止して、リングギヤを形成する際の加工性を向上することができる。
本発明によると、ギヤ側溶接部の薄肉部側の側面の内周縁部と、支持側溶接部の薄肉部側の側面の外周縁部とは、径方向に延びた面を有するので、これら内周縁部と外周縁部とが角度、特に鋭角を形成する場合に比べて、溶接面への応力の集中を抑制することができる。
本発明の実施の形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。 自動変速機の変速段の係合表。 自動変速機の速度線図。 本発明の実施の形態に係る自動変速機の一部を示す拡大断面図。 本発明の実施の形態に係る自動変速機の主要部を示す拡大断面図。 自動変速機の変形例を示す拡大断面図。
以下、本発明に係る実施の形態を図1乃至図5に沿って説明する。
なお、本発明に係る自動変速機は、例えばFF(フロントエンジン・フロントドライブ)タイプ等の車輌に搭載されて好適な自動変速機であり、図1、図4、図5中における左右方向が実際の車輌搭載状態における左右方向(或いは左右逆方向)に対応するが、説明の便宜上、エンジン等の駆動源側である図中右方側を「前方側」、図中左方側を「後方側」というものとする。また、本実施の形態では、8段変速の自動変速機としているが、これに限られないのは勿論である。
まず、本発明を適用し得る自動変速機1の概略構成について図1に沿って説明する。例えばFFタイプの車輌に用いて好適な自動変速機1は、ケース6を備えており、該ケース6の前方側に、不図示のエンジンのクランクシャフトに接続し得る自動変速機1の入力部材(フロントカバー及びセンターピース)10を有している。また、該自動変速機1は、ケース6内に、ロックアップクラッチ2aを有するトルクコンバータ2と、変速機構3、カウンタシャフト部4、及びディファレンシャル部5が配置されている。
該トルクコンバータ2は、例えばエンジン(不図示)の出力軸と同軸上である変速機構3の入力軸(第1入力軸)7Aを中心とした軸上に配置されており、該変速機構3は、該入力軸7Aと同軸上で接続された中心軸(第2入力軸)7Bを中心とした軸上に配置されている。また、カウンタシャフト部4は、それら入力軸7A及び中心軸7Bと平行な軸上であるカウンタシャフト12上に配置されており、ディファレンシャル部5は、該カウンタシャフト12と平行な軸上に不図示の左右車軸を有する形で配置されている。
なお、図1に示すスケルトン図は、自動変速機1を平面的に展開して示しているものであって、入力軸7A及び中心軸7Bと、カウンタシャフト12と、左右車軸15,15とは、側面視で、入力軸7A及び中心軸7Bとカウンタシャフト12とを結ぶ直線が、カウンタシャフト12と左右車軸15,15とを結ぶ直線に対して曲折した角度を有するように位置されている。
変速機構3には、トルクコンバータ2を介してエンジンからの回転が伝達される入力軸7Aが備えられており、該入力軸7Aの後方側に接続配置された中心軸7Bが備えられている。即ち、本自動変速機1においては、入力軸7Aと中心軸7Bとによって広義としての入力軸7が構成されている。また、入力軸7Aの中心軸7B側の端部には、中心軸7Bの端部の外周面に嵌合する嵌合部7bが設けられている。そして、該変速機構3には、入力軸7A上において、プラネタリギヤ(減速プラネタリギヤ)DPが備えられ、該中心軸7B上において、変速用プラネタリギヤユニット(プラネタリギヤユニット、第2プラネタリギヤ)PUが備えられている。
プラネタリギヤDPは、第1のサンギヤS1、第1のキャリヤ(キャリヤ)CR1、及び第1のリングギヤ(リングギヤ)R1を備えており、該第1のキャリヤCR1に、第1のサンギヤS1に噛合するピニオンP2及び第1のリングギヤR1に噛合するピニオンP1を互いに噛合する形で有している、いわゆるダブルピニオン式のプラネタリギヤである。
一方、該プラネタリギヤユニットPUは、4つの回転要素として第2のサンギヤS2、第3のサンギヤS3、第2のキャリヤCR2、及び第2のリングギヤR2を有し、該第2のキャリヤCR2に、第3のサンギヤS3及び第2のリングギヤR2に噛合するロングピニオンP3と、第2のサンギヤS2に噛合するショートピニオンP4とを互いに噛合する形で有している、いわゆるラビニヨ型プラネタリギヤである。
プラネタリギヤDPの第1のサンギヤS1は、ケース6に対して回転が固定されている。また、第1のキャリヤCR1は、入力軸7Aに接続されて、該入力軸7Aの回転と同回転(以下、「入力回転」という。)になっていると共に、第4のクラッチC−4に接続されている。更に、第1のリングギヤR1は、該固定された第1のサンギヤS1と該入力回転する第1のキャリヤCR1とにより、入力回転が減速された減速回転になると共に、第1のクラッチC−1及び第3のクラッチC−3に接続されている。
プラネタリギヤユニットPUの第3のサンギヤS3は、第1のブレーキB−1に接続されてケース6に対して固定自在となっていると共に、第4のクラッチC−4及び第3のクラッチC−3に接続されて、第4のクラッチC−4を介して第1のキャリヤCR1の入力回転が、第3のクラッチC−3を介して第1のリングギヤR1の減速回転が、それぞれ入力自在となっている。また、第2のサンギヤS2は、第1のクラッチC−1に接続されており、第1のリングギヤR1の減速回転が入力自在となっている。これにより、第1のクラッチC−1は、プラネタリギヤDPの第1のリングギヤR1と、プラネタリギヤユニットPUの第2のサンギヤS2とを連結すると共に、両者の連結を解除可能になっている。
更に、第2のキャリヤCR2は、中心軸7Bを介して入力軸7Aの回転が入力される第2のクラッチC−2に接続されて、該第2のクラッチC−2を介して入力回転が入力自在となっており、また、ワンウェイクラッチF−1及び第2のブレーキB−2に接続されて、該ワンウェイクラッチF−1を介してケース6に対して一方向の回転が規制されると共に、該第2のブレーキB−2を介して回転が固定自在となっている。そして、第2のリングギヤR2は、ケース6に固定されたセンターサポート部材に対して回転自在に支持されたカウンタギヤ8に接続されている。
また、カウンタギヤ8には、カウンタシャフト部4のカウンタシャフト12上に固定されている大径ギヤ11が噛合しており、該カウンタシャフト12には、外周面上に形成されている小径ギヤ12aを介してディファレンシャル部5のギヤ14が噛合している。そして、該ギヤ14は、ディファレンシャルギヤ13に固定されており、ディファレンシャルギヤ13を介して左右車軸15,15に接続されている。
以上のように構成された自動変速機1は、図1のスケルトン図に示す各第1〜第4のクラッチC−1〜C−4、第1及び第2のブレーキB−1,B−2、ワンウェイクラッチF−1が、図2の係合表に示す組み合わせで係脱されることにより、図3の速度線図のような回転数比で、前進1速段(1st)〜前進8速段(8th)、及び後進1速段(Rev1)〜後進2速段(Rev2)が達成される。
ここで、図3に示すように、例えば、前進8速段や前進7速段では、第2のサンギヤS2がエンジン回転数よりも高くなってしまう。このため、従来のように第2のサンギヤS2に連動するクラッチドラム22に油圧サーボを設置すると、高速回転による遠心力に対する耐久性を確保するために剛性を高めるべく大型化してしまい、コンパクト化が困難になってしまう。これに対し、第1のリングギヤR1の回転数は、エンジン回転数を減速するものであるので、油圧サーボ20を第1のリングギヤR1に設けることで、油圧サーボ20に作用する遠心力を小さくして要求される剛性を小さくし、後述するピストン23の肉厚を薄くすることで油圧サーボ20のコンパクト化を図ることできる。
続いて、自動変速機1において、本発明に係るプラネタリギヤDP等が配置されている部分を、図4に沿って詳細説明する。ケース6の内側には、入力軸7A上にプラネタリギヤDPが配置されており、第1のサンギヤS1と、第1のキャリヤCR1と、第1のリングギヤR1とが配置されている。このうち第1のサンギヤS1は、入力軸7Aの外周面に被嵌されるとともに前方に延びるスリーブ部材90に一体的に固定されている。このスリーブ部材90は、ニードルベアリングb2を介して入力軸7Aを回転自在に支持すると共に、ケース6の前方に設けられたオイルポンプのポンプカバーの内径側から後方に延設されたボス部の内周面に一体的に固定されており、これらスリーブ部材90とボス部とによって、広義としてのケース6から延設されたボス部を構成している。従って、第1のサンギヤS1は、ケース6に対して回転不能に固定されている。
第1のキャリヤCR1は、後キャリヤプレートと前キャリヤプレートとを有していて、ピニオンP1,P2を回転自在に支持している。これらピニオンP1,P2は相互に噛合されるとともに、該ピニオンP2はサンギヤS1に、また該ピニオンP1はリングギヤR1にそれぞれ噛合している。後キャリヤプレートは、入力軸7Aの外周面から外径側に向かってフランジ状に延設された部分7aに固着されている。この入力軸7Aのフランジ状の部分7aは、第1のサンギヤS1に対してスラストベアリングb3によって回転自在に支持されている。
第1のリングギヤR1は、その外周面にスプラインR1hが形成され、後述する第1のクラッチ(油圧クラッチ)C−1の内摩擦板(第2摩擦係合プレート)21bと、第3のクラッチC−3とがスプライン係合されている。即ち、内摩擦板21bは、クラッチハブ91の第1のリングギヤR1に嵌合されている。第1のリングギヤR1の外周面であって、第1のクラッチC−1の前端側(軸方向他方側)には、内摩擦板21bを第1のリングギヤR1に対して位置決めする拡径された段部からなるストッパ部R1aが形成されている。
一方、支持部材95は、入力軸7Aに支持されるボス部95bと、ボス部95bの前端部から径方向外側に延設された円板部95aと、円板部95aの外端部から後方側に向けて延設された外筒部95gとを備えている。第1のリングギヤR1は、支持部材95の円板部95aの外端部によって支持されており、該円板部95aは、入力軸7Aのフランジ状の部分7aに対してスラストベアリングb1によって回転自在に支持されている。支持部材95のボス部95bは、ベアリング(ラジアルベアリング)b4を介して入力軸7Aに回転自在に支持されている。支持部材95は、ボス部95bが入力軸7Aに支持されているので、入力軸7Aに対するがた付きが抑えられている。
図中、符号a1,a2は、油路c1をシールするためのシールリングである。これらの一対のシールリングa1,a2は、ボス部95bと入力軸7Aとの間に配置されると共に、油路c1及び後述する油路c3を軸方向両側で油密状にシールするようになっている。これにより、支持部材95の内周側から作動油室26に連通する油路c3がベアリングb4より入力軸7A側に配置されているので、作動油室26を入力軸7A側に寄せて配置することができる。このため、入力軸7Aの外周部に形成された油路c1から作動油室26へ、作動油を1本の油路c3のみで供給可能になるので、部品点数及び加工工数を低減することができる。
これにより、支持部材95は、第1のリングギヤR1と一体に回転すると共に、第1のリングギヤR1を入力軸7Aに回転自在に支持するようになっている。これら第1のリングギヤR1及び支持部材95が一体化されることにより、クラッチハブ91が構成されている。
第1のクラッチC−1の内摩擦板21bの間には、外摩擦板(第1摩擦係合プレート)21aが交互に配置されている。一方、クラッチドラム22は、外摩擦板21aの外周部が嵌合されるスプラインを有するドラム部22aと、ドラム部22aから径方向内側に延びる環状壁部22cと、環状壁部22cの内周部から後方に向けて延設されるボス部22bとを備えている。外摩擦板21aは、外周側に配置されたクラッチドラム22のドラム部22aの内周面に形成されたスプラインにスプライン係合されている。即ち、外摩擦板21aは、クラッチドラム22に嵌合されている。
クラッチドラム22のボス部22bは、支持部材95のボス部95bに対してスラストベアリングb5によって回転自在に支持されている。即ち、スラストベアリングb5は、嵌合部7bより第2のサンギヤS2側のクラッチドラム22と支持部材95との間に配置されている。また、スラストベアリングb5は、入力軸7Aの外径より小さい内径を有するようになっている。このため、クラッチドラム22と支持部材95との間に介在されるスラストベアリングb5を内径側に小さくすることができ、自動変速機1の小型化を図ることができる。
また、クラッチドラム22のボス部22bは、プラネタリギヤユニットPUの第2のサンギヤ(他の回転要素)S2に一体回転するように連結されている。クラッチドラム22が第2のサンギヤS2に連結されることにより、クラッチドラム22の最高回転数は、自動変速機1を構成する複数の回転要素の最高回転数の中で最も高くなる可能性がある。また、クラッチハブ91と、後述するピストン23及びシリンダプレート24とは、クラッチドラム22の内側かつプラネタリギヤDPとプラネタリギヤユニットPUとの間に配置されている。
クラッチドラム22の外周側及び後方側には、第1のブレーキB−1と第3のサンギヤS3とを連結するクラッチドラム30が設けられている。クラッチドラム30は、第1のブレーキB−1の内摩擦板にスプライン係合するスプラインを備えている。
一方、プラネタリギヤDPの後方側、詳しくは支持部材95の円板部95aの後方側には、第1のクラッチC−1の油圧サーボ20が配置されている。該第1のクラッチC−1は、外摩擦板21a及び内摩擦板21bからなる摩擦板21と、この摩擦板21を接断させる油圧サーボ20とを備えており、上述のように該摩擦板21がリングギヤR1の外周側に配置されると共に、該油圧サーボ20が、該摩擦板21の内周側に配置されている。
該油圧サーボ20は、一部を支持部材95により構成されると共に、ピストン23、シリンダプレート(係合油室画成部材)24、リターンスプリング25を有しており、これらにより、作動油室(係合油室)26、キャンセル油室27を構成している。作動油室26は、係合油圧が供給される油室であり、ピストン23とシリンダプレート24とにより画成される。キャンセル油室27は、作動油室26内で発生する遠心油圧をキャンセルするための油室であり、ピストン23とクラッチハブ91の支持部材95とにより画成される。
円板部95aの後方側で、円板部95aを挟んでボス部95b及び外筒部95gに囲まれたピストン23と対向する部分には、キャンセル油室27を構成するためのシリンダ部95cが形成されている。ボス部95bの外周側には、ピストン23が軸方向摺動自在に嵌合されていると共に、シリンダプレート24が嵌合されスナップリング29によって移動不能に位置決めされる形で配設されている。即ち、ピストン23は、クラッチハブ91により移動自在に支持されている。
ピストン23は、円板部95aの後方に、円板部95aに対向して軸方向移動自在に配置されており、円板部95aとの間に板ばねからなるリターンスプリング25が縮設されると共に、2本のシールリングa3,a4により、支持部材95との間に油密状のキャンセル油室27を構成している。キャンセル油室27には、該キャンセル油室27に作動油を流入及び流出させるために円板部95aに形成された油路c2が連通している。
ピストン23は、油圧を受ける受圧部23bと、受圧部23bの外周部に連続する筒状部23cと、筒状部23cに連続して、外摩擦板21a及び内摩擦板21bを押圧可能な押圧部23aとを備えている。受圧部23bは、環状で、中心孔23dを有すると共に、支持部材95に対向して設けられている。筒状部23cは、受圧部23bの外周部から、後方側に向けて支持部材95から離間するように延設されている。
押圧部23aは、筒状部23cの後端部から外摩擦板21a及び内摩擦板21bに向けて延設され、後方側(軸方向一方側)から前方側に押圧可能になっている。即ち、ピストン23は、押圧部23aにより外摩擦板21a及び内摩擦板21bを押圧して摩擦係合させることができるようになっている。また、押圧部23aの内周面にはスプライン23sが形成されており、第1のリングギヤR1の外周側に形成されたスプラインR1hにスプライン係合している。
シリンダプレート24は、上述したように、ボス部95bに嵌合されたスナップリング29によって後側への移動が規制されている。シリンダプレート24は、2本のシールリングa5,a6により油密状の作動油室26を構成している。シリンダプレート24の外周部は、ピストン23に対してシールリングa6により油密状にシールされている。シリンダプレート24の内周部は、クラッチハブ91に対してシールリングa5により油密状にシールされると共に、外周部より第2のサンギヤS2側に位置している。このため、シリンダプレート24の全体形状は、中央部を第2のサンギヤS2側に突出させた凸形状になる。これにより、シリンダプレート24が平板状である場合に比べて、剛性を向上することができ、軸方向の薄型化を図ることができる。
作動油室26には、該作動油室26に作動油を流入及び流出させるためにボス部95bに形成された油路(作動油路)c3が連通している。油路c3は、支持部材95のラジアルベアリングb4より入力軸7A側に形成され、支持部材95の内周側から作動油室26に連通するようになっている。なお、シリンダプレート24は、リターンスプリング25の付勢力あるいは作動油室26の油圧に基づき後方側に常時付勢されて、支持部材95に対して固定された形となっている。
油路c3から作動油室26に作動油が流入されると、ピストン23はリターンスプリング25に抗して前方に摺動し、第1のクラッチC−1の摩擦板21を押圧する。この時、ピストン23の押圧力は、摩擦板21からストッパ部R1aを経てリングギヤR1に伝達される。一方、ピストン23の押圧を支持するために後方に作用する反力は、作動油室26内の作動油→シリンダプレート24→スナップリング29という経路を経て、支持部材95に伝達される。したがって、第1のリングギヤR1、第1のクラッチC−1、支持部材95では軸方向の応力の閉ループが形成され、ピストン23の作動により、第1のリングギヤR1と支持部材95との間には、軸方向への応力が発生する。
続いて、本発明の要部となる第1のリングギヤR1について説明する。
図4及び図5に示すように、第1のリングギヤR1は、後端部にギヤ側溶接部R1bを有し、該ギヤ側溶接部R1bの内周面は、支持部材95の円板部95aの外周部に設けられた支持側溶接部95dの外周面に溶接面96で溶接されている。このギヤ側溶接部R1bとピニオンP1に噛合するギヤ部R1cとの間には、ギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bよりも薄肉の薄肉部R1dが形成されている。薄肉部R1dは、ギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bに比べて薄肉であるので、リングギヤR1に大きなラジアル方向の応力が作用した際には、薄肉部R1dがギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bよりも大きく弾性変形し、溶接面96に伝達される応力が吸収されて低減されるようになる。
ギヤ側溶接部R1bの内周面は、ギヤ部R1cの歯底よりも外周側に配置されている。これにより、例えばブローチ盤を利用してギヤ部R1cに歯を形成する際に、ブローチがギヤ側溶接部R1bに干渉することを防止できる。
薄肉部R1dの内周面は、ギヤ側溶接部R1bの内周面よりも凹んだ凹部R1eを有し、第1のリングギヤR1の外周面は後端部からストッパ部R1aの近傍までスプラインR1hが形成されている。凹部R1eの隅部R1fは、連続した湾曲形状に形成されている。凹部R1eに対向する円板部95aの外周部には、ギヤ部R1cの後端面に当接する当接部95eが形成されている。これにより、凹部R1eはギヤ部R1cと支持部材95とにより閉塞されているので閉空間になり、ギヤ側溶接部R1bと支持側溶接部95dとを溶接する際に発生するスパッタを当該閉空間に閉じ込めることができる。尚、ギヤ側溶接部R1bの前端面の内周縁部と、支持側溶接部95dの前端面の外周縁部とは、成形の容易さを考慮して適宜な角度を有して組み付けられるようにしている。
上述した自動変速機1の第1のクラッチC−1の動作を以下に説明する。
作動油室26に作動油が供給されていない時は、リターンスプリング25がピストン23を後方に付勢することで、押圧部23aは摩擦板21から離隔しており、第1のクラッチC−1は切断されている。
そして、油路c3から作動油室26に作動油が流入されると、ピストン23はリターンスプリング25に抗して前方に摺動し、第1のクラッチC−1の摩擦板21を押圧する。摩擦板21は、前端をストッパ部R1aにより止められているので、内摩擦板21b及び外摩擦板21aとの押圧力が高まって、第1のクラッチC−1が接続されるようになる。
ここで、ピストン23が作動して摩擦板21を押圧する際は、上述したように第1のリングギヤR1と支持部材95との間には、軸方向への応力が発生する。これに対し、第1のリングギヤR1と支持部材95とは溶接面96において溶接により接合されていることから剛性が十分高い上に、ギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bの間に薄肉部R1dが形成されているので、薄肉部R1dが弾性変形して溶接面96に伝達される応力が吸収されて低減される。
以上説明したように、本実施の形態の自動変速機1によると、作動油室26やキャンセル油室27を画成するピストン23及びシリンダプレート24をプラネタリギヤDPの入力要素である第1のキャリヤCR1よりも常時低い回転数で回転する第1のリングギヤR1と一体に回転させることができるため、第1のキャリヤCR1に入力される回転が高まったとしても、作動油室26内やキャンセル油室27内に過大な遠心油圧が発生するのをより良好に抑制することができる。従って、この自動変速機1では、作動油室26やキャンセル油室27を画成する油圧サーボ20のクラッチハブ91、ピストン23及びシリンダプレート24に求められる剛性をより低減することができるため、これらの部材を薄肉化し、第1のクラッチC−1ひいては自動変速機1の小型化、特に軸方向の短縮化を図ることが可能となる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、クラッチハブ91は、第1のリングギヤR1と、該第1のリングギヤR1と一体に回転する支持部材95とからなり、キャンセル油室27は、ピストン23と支持部材95とで画成されている。これにより、作動油室26やキャンセル油室27を画成するピストン23及びシリンダプレート24を入力軸7A上に回転自在に支持された第1のリングギヤR1と一体に回転させることができるため、当該入力軸7Aの回転が高まったとしても、作動油室26内やキャンセル油室27内に過大な遠心油圧が発生するのをより良好に抑制することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、クラッチハブ91、ピストン23及びシリンダプレート24は、クラッチドラム22の内側かつプラネタリギヤDPとプラネタリギヤユニットPUとの間に配置されている。これにより、クラッチドラム22の内側かつプラネタリギヤDPとプラネタリギヤユニットPUとの間のスペースを有効に活用して、第1のクラッチC−1ひいては自動変速機1の軸長をより短縮化することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、プラネタリギヤユニットPUの第2のサンギヤS2の最高回転数は、自動変速機1を構成する複数の回転要素の最高回転数の中で最も高い。この場合には、クラッチドラム22が自動変速機1を構成する複数の回転要素の中で最も高回転となり得る回転要素に連結されるが、第1のクラッチC−1の解放時にクラッチドラム22が第2のサンギヤS2と共に高回転状態になったとしても、作動油室26やキャンセル油室27を画成するピストン23及びシリンダプレート24は、クラッチドラム22の回転数に依存しない第1のリングギヤR1と一体に回転するため、作動油室26内やキャンセル油室27内に過大な遠心油圧が発生するのをより良好に抑制することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、第1のリングギヤR1がギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bの間に薄肉部R1dを有しているので、第1のリングギヤR1に大きなラジアル方向の応力が作用した際に、薄肉部R1dがギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bよりも大きく弾性変形することで、溶接面96に伝達される応力が吸収されて低減されるようになる。これにより、第1のリングギヤR1と支持部材95との溶接面96への応力の集中を抑制できるので、耐久性を向上することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、薄肉部R1dの内周面側に凹部R1eが形成されているので、薄肉部R1dの外径をギヤ部R1c及びギヤ側溶接部R1bと同じ外径にすることができ、ギヤ部R1c、薄肉部R1d、ギヤ側溶接部R1bの外周面の全域にスプラインR1hを形成することができる。これにより、スプラインR1hを形成する際の加工性を向上することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、薄肉部R1dの凹部R1eはギヤ部R1cと支持部材95とにより閉塞されるので、凹部R1eは閉空間になり、ギヤ側溶接部R1bと支持側溶接部95dとを溶接する際に発生するスパッタを閉空間に閉じ込めることができる。これにより、スパッタがプラネタリギヤ等の他の部位に飛散して潤滑油に混合したり、各ギヤに付着することを抑制できる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、当接部95eは、ギヤ部R1cの後端面に当接しているので、自動変速機1の組立時に、第1のリングギヤR1に対して支持部材95を組み付ける際に支持部材95の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、凹部R1eの隅部R1fは連続した湾曲形状に形成されているので、当該隅部R1fが例えば直角のように直線の交わりである場合に比べて、応力を分散させ応力集中を抑制することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、ギヤ側溶接部R1bの内周面はギヤ部R1cの歯底より外周側に配置されるので、例えばブローチ盤を利用してギヤ部に歯を形成する際に、ブローチがギヤ側溶接部R1bに干渉することを防止して、第1のリングギヤR1を形成する際の加工性を向上することができる。
また、本実施の形態の自動変速機1によると、第1のリングギヤR1は、プラネタリギヤDPに入力された回転を減速して出力するものであるので、油圧サーボ20を高速回転するプラネタリギヤユニットPUの第2のサンギヤS2に連動するクラッチドラム22に設ける場合に比べて、油圧サーボ20に要求される剛性が低くなり、ピストン23の肉厚を薄くすることで油圧サーボ20のコンパクト化を図ることができると共に、油圧サーボ20への遠心力による負荷が小さくなることから耐久性を向上することができる。
なお、以上説明した本実施の形態の自動変速機1においては、ギヤ側溶接部R1bの前端面の内周縁部と、支持側溶接部95dの前端面の外周縁部とは、適宜な角度を有して組み付けられる場合について説明した。しかしながら、本発明に係る自動変速機は、これに限られず、例えば、図6に示すように、ギヤ側溶接部R1bの前端面の内周縁部R1gと、支持側溶接部95dの前端面の外周縁部95fとは、径方向に延びた面を有するようにしてもよい。この場合、これら内周縁部R1gと外周縁部95fとが角度、特に鋭角を形成する場合に比べて、溶接面96への応力の集中を抑制することができる。
本発明に係る自動変速機は、例えば車輌等に搭載することが可能であり、特にプラネタリギヤのリングギヤの外周側にクラッチの内摩擦板及び外摩擦板が設けられた構造を有するものに用いて好適である。
1 自動変速機
7 入力軸
7A 入力軸(第1入力軸)
7B 中心軸(第2入力軸)
7b 嵌合部
20 油圧サーボ
21a 外摩擦板(第1摩擦係合プレート)
21b 内摩擦板(第2摩擦係合プレート)
22 クラッチドラム
23 ピストン
24 シリンダプレート(係合油室画成部材)
26 作動油室(係合油室)
27 キャンセル油室
91 クラッチハブ
95 支持部材
95d 支持側溶接部
95e 当接部
95f 外周縁部
96 溶接面
a1 シールリング
a2 シールリング
b4 ラジアルベアリング
b5 スラストベアリング
C−1 第1のクラッチ(油圧クラッチ)
CR1 第1のキャリヤ(キャリヤ)
c3 油路(作動油路)
DP プラネタリギヤ(減速プラネタリギヤ)
P1 ピニオン
PU 変速用プラネタリギヤユニット(第2プラネタリギヤ)
R1 第1のリングギヤ(リングギヤ)
R1a ストッパ部
R1b ギヤ側溶接部
R1c ギヤ部
R1d 薄肉部
R1e 凹部
R1f 隅部
R1g 内周縁部
R1h スプライン
S2 第2のサンギヤ(他の回転要素)

Claims (12)

  1. キャリヤに入力される回転を減速してリングギヤから出力するダブルピニオン式の減速プラネタリギヤと、該減速プラネタリギヤの前記リングギヤと他の回転要素とを連結すると共に両者の連結を解除する油圧クラッチとを備える自動変速機において、
    前記油圧クラッチは、
    前記他の回転要素に連結されるクラッチドラムと、
    前記減速プラネタリギヤの前記リングギヤが一体化されたクラッチハブと、
    前記クラッチドラムに嵌合される第1摩擦係合プレートと、
    前記クラッチハブに嵌合される第2摩擦係合プレートと、
    前記第1及び第2摩擦係合プレートを押圧して摩擦係合させるピストンと、
    前記ピストンと共に係合油圧が供給される係合油室を画成する係合油室画成部材とを含み、
    前記ピストンは、前記クラッチハブにより移動自在に支持され、該クラッチハブと共に前記係合油室内で発生する遠心油圧をキャンセルするためのキャンセル油室を画成し、
    前記クラッチハブは、前記リングギヤと、該リングギヤと一体に回転すると共に該リングギヤを前記自動変速機の入力軸上に回転自在に支持する支持部材とからなり、
    前記キャンセル油室は、前記ピストンと前記支持部材とで画成され
    前記第2摩擦係合プレートは、前記リングギヤの外周部に嵌合されると共に、前記ピストンにより軸方向一方側から押圧され、
    前記クラッチハブは、前記第2摩擦係合プレートの軸方向他方側を前記リングギヤに対して位置決めするストッパ部を備え、
    前記係合油室画成部材は、前記支持部材により軸方向に移動不能に支持される、
    ことを特徴とする自動変速機。
  2. 前記他の回転要素を含む第2プラネタリギヤを更に備え、
    前記クラッチハブ、前記ピストン及び前記係合油室画成部材は、前記クラッチドラムの内側かつ前記減速プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤとの間に配置される、
    ことを特徴とする請求項1記載の自動変速機。
  3. 前記係合油室画成部材の外周部は、前記ピストンに対して油密状にシールされ、
    前記係合油室画成部材の内周部は、前記クラッチハブに対して油密状にシールされると共に、前記外周部より前記他の回転要素側に位置する、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の自動変速機。
  4. 前記入力軸は、前記支持部材を回転自在に支持する第1入力軸と、前記他の回転要素を回転自在に支持する第2入力軸と、を備え、
    前記第1入力軸の前記第2入力軸側の端部には、前記第2入力軸の端部の外周面に嵌合する嵌合部を備え、
    前記嵌合部より前記他の回転要素側の前記クラッチドラムと前記支持部材との間に、前記第1入力軸の外径より小さい内径を有するスラストベアリングを備える、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動変速機。
  5. 前記支持部材は、前記嵌合部の外径側にラジアルベアリングを介して回転自在に支持されると共に、前記ラジアルベアリングより前記第1入力軸側に、前記支持部材の内周側から前記係合油室に連通する作動油路を備え、
    前記支持部材と前記第1入力軸との間には、前記作動油路を軸方向両側で油密状にシールする一対のシールリングを備える、
    ことを特徴とする請求項に記載の自動変速機。
  6. 前記他の回転要素の最高回転数は、前記自動変速機を構成する複数の回転要素の最高回転数の中で最も高い、
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の自動変速機。
  7. 前記リングギヤは、
    前記減速プラネタリギヤのピニオンに噛合するギヤ部と、
    前記支持部材の支持側溶接部に溶接面で溶接されるギヤ側溶接部と、
    前記ギヤ部及び前記ギヤ側溶接部の間に形成され、前記ギヤ部及び前記ギヤ側溶接部よりも薄肉の薄肉部と、を有する、
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の自動変速機。
  8. 前記ギヤ側溶接部の内周面と前記支持側溶接部の外周面とが溶接され、
    前記薄肉部の内周面は、前記ギヤ側溶接部の内周面よりも凹んだ凹部を有する、
    ことを特徴とする請求項に記載の自動変速機。
  9. 前記支持部材は、前記ギヤ部に当接する当接部を有し、
    前記凹部は、前記ギヤ部と前記支持部材とにより閉塞される、
    ことを特徴とする請求項8記載の自動変速機。
  10. 前記凹部の隅部は、連続した湾曲形状に形成されている、
    ことを特徴とする請求項8又は9に記載の自動変速機。
  11. 前記ギヤ側溶接部の内周面は、前記ギヤ部の歯底より外周側に配置される、
    ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の自動変速機。
  12. 前記ギヤ側溶接部の前記薄肉部側の側面の内周縁部と、前記支持側溶接部の前記薄肉部側の側面の外周縁部とは、径方向に延びた面を有する、
    ことを特徴とする請求項乃至11のいずれか1項に記載の自動変速機。
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