JP2005090682A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】変速要素の数を削減し、オイルポンプの駆動ロスを低減する。
【解決手段】この発明は、第１・第２プラネタリギヤ列の第１・第２サンギヤを第１サンギヤ軸で結合し、第１キャリアと第２リングギヤとを第１伝動軸で結合してなる主変速ユニットと、第３・第４プラネタリギヤ列の第３・第４サンギヤを第２サンギヤ軸で結合し、第３キャリアと第４リングギヤとを第２伝動軸で結合してなる副変速ユニットとを備え、主変速ユニットを第１リングギヤを介して変速機の入力軸に結合し、副変速ユニットを第３リングギヤを介して第１伝動軸に結合した自動変速機において、副変速ユニットより下手側の駆動力伝達経路に前後進切換用ギヤ列を設け、第２キャリアと第４キャリアとを変速機ケースに一方向クラッチで結合し、第１・第２サンギヤ軸の夫々を制動する第１・第２ブレーキ機構を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は自動変速機に係り、特に、変速要素の数を削減することができ、オイルポンプの駆動ロスを低減できる自動変速機に関する。

自動車等の車両においては、エンジンの駆動力を運転状態に応じて所要に変換して取り出すために、手動操作によりギヤ列の係合状態を切換えて変速比を切換える手動変速機や、運転状態に応じて駆動手段によりギヤ列の係合状態を自動的に切換える自動変速機を搭載している。

近年は、燃費規制が厳しくなり、燃費向上の一環として手動変速機をベースとした自動変速機が提案されている。手動変速機をベースとした自動変速機の基本構造は、複数段のギヤ列とこれらギヤ列を切換える切換機構とを備え、切換機構をアクチュエータによりシフト動作及びセレクト動作させてギヤ列の係合状態を切換えるものがある。

従来の自動変速機には、主軸上に第１・第２プラネタリギヤユニットを有する主変速ユニットを設け、主軸に平行な副軸上に第３・第４プラネタリギヤユニットを有する副変速ユニットを設け、主変速ユニットで変速されて出力された回転を副変速ユニットに伝達し、副変速ユニットの出力ギヤから出力するものがある。
また、従来の自動変速機には、２列のシングルプラネタリギヤユニットを有し、トルクコンバータと第１列のシングルプラネタリギヤユニットとの間に出力ギヤを配設してシンプソンタイプの３速の自動変速機を構成し、このシンプソンタイプの３速の自動変速機のトルクコンバータと出力ギヤとの間に２列のシングルプラネタリギヤユニットの各サンギヤと一体的に連結されたブレーキドラムを配置し、このブレーキドラムにブレーキ手段を設けて４速の自動変速機としたものがある。
さらに、従来の自動変速機には、オーバドライブプラネタリギヤセットと、このオーバドライブプラネタリギヤセットの後方に配置された２列のシンプソン型プラネタリギヤセットとからなり、オーバドライブプラネタリギヤセットの出力軸とシンプソン型プラネタリギヤセットの主力軸とを駆動連結した駆動装置において、オーバドライブプラネタリギヤセットをはすば歯車で構成し、２列のシンプソン型プラネタリギヤセットを平歯車で構成したものがある。
特開平３−４０６０号公報 特開平５−２８０６０３号公報 実開昭６１−２３５５１号公報

ところで、複数段のギヤ列を備えた手動変速機をベースとする自動変速機においては、ギヤ列の係合状態を切換える際にトルクを抜く操作（スロットルバルブを閉じてクラッチを解放し、駆動力の伝達を遮断する操作）を必要とし、切換えが終了した後にトルクを伝達させる操作（スロットルバルブを開けてクラッチを接続する操作）を必要とする。

これらの操作は、１速から２速、２速から３速にアップシフト（及び３速から２速、２速から１速にダウンシフト）する際に、同期回転が大きいことと同期慣性マスが大きいことから、短時間でシフトを完了させることができない問題がある。このため、手動変速機をベースとする自動変速機においては、発進時等の変速に違和感を与える不都合がある。

一方、シングルプラネタリギヤ列を組合せたシンプソンタイプと呼ばれる変速ユニットを備えた自動変速機は、前記特許文献１の図４及び第１表に示すように、前進クラッチ、直結クラッチ、１速用ブレーキ、２速用ブレーキ等の４つの変速要素を設け、前進３段、後退１段の変速段の成立が可能である。また、自動変速機には、前記特許文献２・３に示すように、前記変速ユニットに異なる第２の変速ユニットを追加して主・副変速ユニットを備え、４段以上に変速段を多段化したものがある。

ところが、このようなシンプソンタイプと呼ばれる変速ユニットを備えた自動変速機の場合は、各変速段を成立させるために、クラッチ機構、ブレーキ機構等の変速要素の数が更に増加する問題があった。また、このような変速要素は、通常、油圧で作動されるためオイルポンプを必要とし、オイルポンプによるエンジンの駆動ロスが生じて車両の燃費が悪化する問題があった。

この発明は、第１・第２プラネタリギヤ列の第１・第２サンギヤを第１サンギヤ軸で結合するとともに、前記第１プラネタリギヤ列の第１キャリアと前記第２プラネタリギヤ列の第２リングギヤとを第１伝動軸で結合してなる主変速ユニットと、第３・第４プラネタリギヤ列の第３・第４サンギヤを第２サンギヤ軸で結合するとともに、前記第３プラネタリギヤ列の第３キャリアと前記第４プラネタリギヤ列の第４リングギヤとを第２伝動軸で結合してなる副変速ユニットとを備え、前記主変速ユニットを前記第１プラネタリギヤ列の第１リングギヤを介して変速機の入力軸に結合するとともに、前記副変速ユニットを前記第３プラネタリギヤ列の第３リングギヤを介して前記第１伝動軸に結合した自動変速機において、前記副変速ユニットより下手側の駆動力伝達経路に前後進切換用ギヤ列を設け、前記第２プラネタリギヤ列の第２キャリアと前記第４プラネタリギヤ列の第４キャリアとを変速機ケースに一方向クラッチで結合するとともに、前記第１・第２サンギヤ軸の夫々を制動する第１・第２ブレーキ機構を設けたことを特徴とする。

この発明の自動変速機は、副変速ユニットより下手側の駆動力伝達経路に前後進切換用ギヤ列を設け、第２プラネタリギヤ列の第２キャリアと第４プラネタリギヤ列の第４キャリアとを変速機ケースに一方向クラッチで結合するとともに、第１・第２サンギヤ軸の夫々を制動する第１・第２ブレーキ機構を設けたことにより、前後進切換用ギヤ列を主変速ユニット及び副変速ユニットから独立させ、２つの第１・第２ブレーキ機構の制動のみで１速から４速までの変速段を成立させる構造としている。
このため、この自動変速機は、変速要素の数を削減することができ、第１・第２ブレーキ機構の作動手段を電気駆動とすることによってオイルポンプを不要にして駆動ロスを低減することができ、また、変速制御をブレーキ機構の締め付け及び解放で行うことにより制御が簡単になり、信頼性を高めることができる。

この発明の自動変速機置は、前後進切換ギヤ列を主変速ユニット及び副変速ユニットから独立させ、２つの第１・第２ブレーキ機構の制動のみで１速から４速までの変速段を成立させる構造とすることにより、変速要素の数を削減してオイルポンプの駆動ロスを低減するものである。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図７は、この発明の実施例を示すものである。図１において、２は図示しない車両に搭載されたエンジンに連結された自動変速機である。この自動変速機２は、変速機ケース４内に入力軸６と第１伝動軸８と第２伝動軸１０と出力軸１２とリバースアイドラ軸１４とを備え、各軸６〜１４間に主変速ユニット１６と副変速ユニット１８と前後進切換用ギヤ列２０とを備えている。

前記入力軸６は、一端側を図示しないクラッチ等を介してエンジンのクランク軸に連絡するように配置され、変速機ケース４に軸支されている。前記第１・第２伝動軸８・１０は、入力軸６の他端側軸線延長上に同軸に配置され、変速機ケース４に軸支されている。前記出力軸１２は、入力軸６及び第１・第２伝動軸８・１０に平行に配置され、変速機ケース４に軸支されている。前記リバースアイドラ軸１４は、入力軸６及び第１・第２伝動軸８・１０と出力軸１２とに平行に配置され、変速機ケース４に軸支されている。

前記主変速ユニット１６は、図２に示す如く、入力軸６と第１伝動軸８との間に配置され、入力軸６の回転を第１伝動軸８に伝達する。主変速ユニット１６は、第１・第２プラネタリギヤ列２２・２４の２列で構成されるシンプソンタイプである。

前記第１プラネタリギヤ列２２は、第１リングギヤ２６と、第１キャリア２８に軸支される第１ピニオンギヤ３０と、第１サンギヤ３２とで構成される。第１リングギヤ２６は、入力軸６のエンジン離間側端に固定されている。第１キャリア２８は、第１伝動軸８のエンジン近接側端に固定され、第１ピニオンギヤ３０を回動可能に軸支している。第１ピニオンギヤ３０は、第１リングギヤ２６及び第１サンギヤ３２に噛合する。第１サンギヤ３２は、第１伝動軸８に軸支された第１サンギヤ軸３４のエンジン近接側に設けられている。

前記第２プラネタリギヤ列２４は、第２リングギヤ３６と、第２キャリア３８に軸支される第２ピニオンギヤ４０と、第２サンギヤ４２とで構成される。第２リングギヤ３６は、第１サンギヤ軸３４のエンジン離間側端に近接して第１伝動軸８に固定されている。第２キャリア３８は、第１サンギヤ軸３４外周において回転可能に設けられ、第２ピニオンギヤ４０を回動可能に軸支している。第２ピニオンギヤ４０は、第２リングギヤ３６及び第２サンギヤ４２に噛合している。第２サンギヤ４２は、第１伝動軸８に軸支された第１サンギヤ軸３４のエンジン離間側に設けられている。

これにより、主変速ユニット１６は、第１・第２プラネタリギヤ列２２・２４の第１・第２サンギヤ３２・４２を第１サンギヤ軸３４で結合するとともに、第１プラネタリギヤ列２２の第１キャリア２８と第２プラネタリギヤ列２４の第２リングギヤ３６とを第１伝動軸８で結合している。

主変速ユニット１６は、第２キャリア３８の外周を変速ケース４方向に延長し、変速機ケース４との間に逆転方向の回転を阻止する一方向クラッチ４４を設けている。また、主変速ユニット１６は、第１サンギヤ軸３４の回転を制動する第１ブレーキ機構４６を設けている。第１ブレーキ機構４６は、図４に示す如く、第１サンギヤ軸３４に第１ブレーキドラム４８を固定して設け、この第１ブレーキドラム４８に第１ブレーキバンド５０を捲装して設けている。第１ブレーキバンド５０は、一端側を固定端５２として固定部材５４により変速機ケース４に固定して設け、他端側を自由端５６として第１ピストン５８により固定端５２に対して接離する方向に動作可能に設けている。

第１ブレーキ機構４６は、第１作動手段６０により作動される。第１作動手段６０は、図４に示す如く、駆動源である第１モータ６２と、この第１モータ６２の回転を減速する第１ウォームギヤ機構６４と、この第１ウォームギヤ機構６４の出力する回転を第１ブレーキバンド５０が締め付け・解放動作される方向の作動ストロークに変換する第１ストローク機構６６とで構成される。

前記第１モータ６２は、第１モータ軸６８に第１ウォームギヤ機構６４の入力側の第１ウォーム７０を設けている。前記第１ウォームギヤ機構６４は、第１モータ６２により回転される入力側の第１ウォーム７０と、この第１ウォーム７０に噛合されて回転軸心を略直角方向に変換して出力する出力側の第１ウォームホイール７２とを設けている。

前記第１ストローク機構６６は、第１ウォームホイール７２にねじ嵌合されて、第１ウォームホイール７２の回転により第１ブレーキバンド５０の自由端５６に対して接離するストローク方向に移動されるボールスクリュー７４からなる。ボールスクリュー７４と第１ブレーキバンド５０の第１ピストン５８との間には、ボールスクリュー７４が第１ブレーキバンド５０の自由端５６に接近する方向へ移動することにより圧縮される第１弾性部材７６を設けている。ボールスクリュー７４は、第１弾性部材７６の圧縮反発力により第１ブレーキバンド５０の自由端５６を固定端５２に対して接近させる方向に第１ピストン５８を移動させる。

第１作動手段６０は、第１モータ６２により第１ウォームギヤ機構６４を介して第１ストローク機構６６のボールスクリュー７４を第１ブレーキバンド５０の自由端５６に接近・離間する方向に移動させ、第１弾性部材７６を介して第１ピストン５８を第１ブレーキバンド５０の固定端５２に対して自由端５６が接近・離間される方向に進退動作させ、第１ブレーキバンド５０を締め付け・解放動作させて第１ブレーキドラム４８を固定・解放し、第１サンギヤ軸３４の変速機ケース４に対する回転を許容・阻止することにより変速を行う。

主変速ユニット１６は、図５に示す如く、第１作動手段６０によって第１ブレーキ機構４６をＯＮして第１ブレーキバンド５０を締め付け動作させると、第１サンギヤ軸３４の回転が阻止されてギヤ比α１となり、第１作動手段６０によって第１ブレーキ機構４６をＯＦＦして第１ブレーキバンド５０を解放動作させると、第１サンギヤ軸３４の回転が許容されてギヤ比α２となる。なお、第１作動手段６０は、第１ウォームギヤ機構６４の噛合によって、ボールスクリュー７４が第１ブレーキバンド５０の自由端５６から離間される方向への移動を阻止している。

前記副変速ユニット１８は、図３に示す如く、第１伝動軸８と第２伝動軸１０との間に配置され、第１伝動軸８の回転を第２伝動軸１０に伝達する。副変速ユニット１８は、第３・第４プラネタリギヤ列７８・８０の２列で構成されるシンプソンタイプである。

前記第３プラネタリギヤ列７８は、第３リングギヤ８２と、第３キャリア８４に軸支される第３ピニオンギヤ８６と、第３サンギヤ８８とで構成される。第３リングギヤ８２は、第１伝動軸８のエンジン離間側端に固定されている。第３キャリア８４は、第２伝動軸１０のエンジン近接側端に固定され、第３ピニオンギヤ８６を回動可能に軸支している。第３ピニオンギヤ８６は、第３リングギヤ８２及び第３サンギヤ８８に噛合している。第３サンギヤ８８は、第２伝動軸１０に軸支された第２サンギヤ軸９０のエンジン近接側に設けられている。

前記第４プラネタリギヤ列８０は、第４リングギヤ９２と、第４キャリア９４に軸支される第４ピニオンギヤ９６と、第４サンギヤ９８とで構成される。第４リングギヤ９２は、第２サンギヤ軸９０のエンジン離間側端に近接して第２伝動軸１０に固定されている。第４キャリア９４は、第２サンギヤ軸９０外周において回転可能に設けられ、第４ピニオンギヤ９６を回動可能に軸支している。第４ピニオンギヤ９６は、第４リングギヤ９２及び第４サンギヤ９８に噛合している。第４サンギヤ９８は、第２伝動軸１０に軸支された第２サンギヤ軸９０のエンジン離間側に設けられている。

これにより、副変速ユニット１８は、第３・第４プラネタリギヤ列７８・８０の第３・第４サンギヤ８８・９８を第２サンギヤ軸９０で結合するとともに、第３プラネタリギヤ列７８の第３キャリア８４と第４プラネタリギヤ列８０の第４リングギヤ９２とを第２伝動軸１０で結合している。

副変速ユニット１８は、第４キャリア９４の外周を変速ケース４方向に延長し、変速機ケース４との間に逆転方向の回転を阻止する一方向クラッチ１００を設けている。また、副変速ユニット１８は、第２サンギヤ軸９０の回転を制動する第２ブレーキ機構１０２を設けている。第２ブレーキ機構１０２は、図４に示す如く、第２サンギヤ軸９０に第２ブレーキドラム１０４を固定して設け、この第２ブレーキドラム１０４に第２ブレーキバンド１０６を捲装して設けている。第２ブレーキバンド１０６は、一端側を固定端１０８として固定部材１１０により変速機ケース４に固定して設け、他端側を自由端１１２として第２ピストン１１４により固定端１０８に対して接離する方向に動作可能に設けている。

第２ブレーキ機構１０２は、第２作動手段１１６により作動される。第２作動手段１１６は、図４に示す如く、駆動源である第２モータ１１８と、この第２モータ１１８の回転を減速する第２ウォームギヤ機構１２０と、この第２ウォームギヤ機構１２０の出力する回転を第２ブレーキバンド１０６が締め付け・解放動作される方向の作動ストロークに変換する第２ストローク機構１２２とで構成される。

前記第２モータ１１８は、第２モータ軸１２４に第２ウォームギヤ機構１２０の入力側の第２ウォーム１２６を設けている。前記第２ウォームギヤ機構１２０は、第２モータ１１８により回転される入力側の第２ウォーム１２６と、この第２ウォーム１２６に噛合されて回転軸心を略直角方向に変換して出力する出力側の第２ウォームホイール１２８とを設けている。

前記第２ストローク機構１２２は、第２ウォームホイール１２８にねじ嵌合されて、第２ウォームホイール１２８の回転により第２ブレーキバンド１０６の自由端１１２に対して接離するストローク方向に移動されるボールスクリュー１３０からなる。ボールスクリュー１３０と第２ブレーキバンド１０６の第２ピストン１１４との間には、ボールスクリュー１３０が第２ブレーキバンド１０６の自由端１１２に接近する方向へ移動することにより圧縮される第２弾性部材１３２を設けている。ボールスクリュー１３０は、第２弾性部材１３２の圧縮反発力により第２ブレーキバンド１０６の自由端１１２を固定端１０８に対して接近させる方向に第２ピストン１１４を移動させる。

第２作動手段１１６は、第２モータ１１８により第２ウォームギヤ機構１２０を介して第２ストローク機構１２２のボールスクリュー１３０を第２ブレーキバンド１０６の自由端１１２に接離する方向に移動させ、第２弾性部材１３２を介して第２ピストン１１４を第２ブレーキバンド１０６の固定端１０８に対して自由端１１２が接離される方向に進退動作させ、第２ブレーキバンド１０６を締め付け・解放動作させて第２ブレーキドラム１０４を固定・解放し、第２サンギヤ軸９０の変速機ケース４に対する回転を許容・阻止することにより変速を行う。

副変速ユニット１８は、図６に示す如く、第２作動手段１１６によって第２ブレーキ機構１０２をＯＮして第２ブレーキバンド１０６を締め付け動作させると、第２サンギヤ軸９０の回転が阻止されてギヤ比α３となり、第２作動手段１１６によって第２ブレーキ機構１０２をＯＦＦして第２ブレーキバンド１０６を解放動作させると、第２サンギヤ軸９０の回転が許容されてギヤ比α４となる。なお、第２作動手段１１６は、第２ウォームギヤ機構１２０の噛合によって、ボールスクリュー１３０が第２ブレーキバンド１０６の自由端１１２から離間される方向への移動を阻止している。

前記前後進切換用ギヤ列２０は、副変速ユニット１８よりもエンジン離間側の第２伝動軸１０と出力軸１２との間に配置され、前進ギヤ列１３４とリバースギヤ列１３６とを構成している。

前進ギヤ列１３４は、第２伝動軸１０に回動自在に軸支された第２伝動軸側前進ギヤ１３８と、出力軸１２に固定されて第２伝動軸側前進ギヤ１３８に噛合する出力軸側前進ギヤ１４０とからなる。リバースギヤ列１３６は、第２伝動軸１０に回動自在に軸支された第２伝動軸側リバースギヤ１４２と、出力軸１２に固定された出力軸側リバースギヤ１４４と、リバースアイドラ軸１４に固定されて第２伝動軸側リバースギヤ１４２及び出力軸側リバースギヤ１４４に噛合されるリバースアイドラギヤ１４６とからなる。

前記第２伝動軸側前進ギヤ１３８と出力軸側リバースギヤ１４４との間の第２伝動軸１０には、噛み合いクラッチ１４８を設けている。噛み合いクラッチ１４８は、第２伝動軸１０に固定したクラッチハブ１５０にクラッチスリーブ１５２を軸線方向に移動可能且つ周方向に回転不可能に設け、第２伝動軸側前進ギヤ１３８に前進用係合部１５４を一体に設け、第２伝動軸側リバースギヤ１４２に後進用係合部１５６を一体に設けている。

噛み合いクラッチ１４８は、クラッチスリーブ１５２を前進用係合部１５４と後進用係合部１５６とに選択的に係合・離脱させることにより、第２伝動軸側前進ギヤ１３８と第２伝動軸側リバースギヤ１４２とのいずれか一方を第２伝動軸１０に対して固定・解放し、前進ギヤ列１３４とリバースギヤ列１３６とを選択的に係合する。

このように、前後進切換用ギヤ列２０は、副変速ユニット１８の下手側の駆動力伝達経路である第２伝動軸１０及び出力軸１２に設けられ、平行軸式歯車列の前進ギヤ列１３４とリバースギヤ列１３６とで構成され、噛み合いクラッチ１４８により選択的に係合される。

この自動変速機２は、出力軸１２のエンジン近接側端に終減速ギヤ列１５８を構成する終減速駆動ギヤ１６０を設け、この終減速駆動ギヤ１６０に噛合する終減速従動ギヤ１６２を差動機１６４の差動機ケース１６６に取付けて設けている。差動機１６４には、差動機ケース１６６内の差動ギヤ列（図示せず）に左右の駆動車軸１６８・１６８の一端側を連絡して設けている。駆動車軸１６８・１６８の他端側には、図示しない駆動輪を取付けて設けている。

前記噛み合いクラッチ１４８は、クラッチ作動手段１７０により作動される。クラッチ作動手段１７０は、噛み合いクラッチ１４８のクラッチスリーブ１５２に係合する切換機構１７２を設け、この切換機構１７２を第２伝動軸１０の軸線方向に移動させる切換モータ１７４を設けている。クラッチ作動手段１７０は、切換モータ１７４により切換機構１７２を介してクラッチスリーブ１５２を軸線方向に移動させ、クラッチスリーブ１５２を前進用係合部１５４と後進用係合部１５６とに選択的に係合・離脱させることにより、前進ギヤ列１３４とリバースギヤ列１３６とを選択的に係合する。

前記第１ブレーキ機構４６を作動させる第１作動手段６０の第１モータ６２と前記第２ブレーキ機構１０２を作動させる第２作動手段１１６の第２モータ１１８と前記噛み合いクラッチ１４８を作動させるクラッチ作動手段１７０の切換モータ１７４とは、自動変速制御手段１７６に接続して設けている。自動変速制御手段１７６は、各種センサ１７８から入力する信号に基づいて第１モータ６２と第２モータ１１８と切換モータ１７４とを駆動し、第１ブレーキ機構４６と第２ブレーキ機構１０２と噛み合いクラッチ１４８とを動作制御して変速する。

このように、この自動変速機２は、主変速ユニット１６の第１ブレーキ機構４６を第１作動手段６０によって作動させるとともに、副変速ユニット１８の第２ブレーキ機構１０２を第２作動手段１１６によって作動させることにより、図７に示す如く、ギヤ比αを組み合わせて１速から４速の変速段を成立させ、また、前後進切換用ギヤ列２０の噛み合いクラッチ１４８をクラッチ作動手段１７０により動作させることにより、駆動力を前進用と後進用とに切換える。

次に、この実施例の作用を説明する。

自動変速機２は、自動変速制御手段１７６によって、第１・第２作動手段６０・１１６を作動させて変速を行う。自動変速機２は、図７に示す如く、第１・第２ブレーキ機構４６・１０２をＯＦＦし、主・副変速ユニット１６・１８の第１・第２ブレーキバンド５０・１０６を解放動作させることにより、「α２・α４」からなるギヤ比αの１速変速段を成立させる。

従来の複数段の変速ギヤ列を有する手動変速機をベースとする自動変速機での改善が難しいローギヤ側（１〜３速間）の変速において、１速から２速への変速は、まず、第１作動手段６０によって第１ブレーキ機構４６をＯＮして、主変速ユニット１６の第１ブレーキバンド５０を締め付け動作させることにより、「α１・α４」からなるギヤ比αの２速変速段を成立させる。

２速から３速への変速においては、第１作動手段６０によって第１ブレーキ機構４６をＯＦＦして、主変速ユニット１６の第１ブレーキバンド５０を解放動作させ、第２作動手段１１６によって第２ブレーキ機構１０２をＯＮして、副変速ユニット１８の第２ブレーキバンド１０６を締め付け動作させることにより、「α２・α３」からなるギヤ比αの３速変速段を成立させる。

また、３速から４速への変速においては、第１作動手段６０によって第１ブレーキ機構４６をＯＮして、主変速ユニット１６の第１ブレーキバンド５０を締め付け動作させ、第２作動手段１１６によって第２ブレーキ機構１０２をＯＮして、副変速ユニット１８の第２ブレーキバンド１０６を締め付け動作させることにより、「α１・α３」からなるギヤ比αの４速変速段を成立させる。

なお、４速から３速、３速から２速、２速から１速への変速においては、前記の各変速段への変速と同様に、第１・第２作動手段６０・１１６を作動させて第１・第２ブレーキバンド５０・１０６を締め付け・解放動作させることにより、各変速段を成立させる。

これにより、自動変速機２は、回転している第１・２サンギヤ軸３４・９０の回転を許容・阻止することにより、手動変速機をベースとする自動変速機のように変速の際にトルクを抜く操作を必要とせず、連続的に１速から４速に変速することができるため、変速制御が容易になり、第１・第２ブレーキバンド５０・１０６を締め付け・解放する速度を変更することによって、変速フィーリングをハードにもソフトにも変更することができ、通常の自動変速機に近いシフトフィーリングと高効率とを両立させることができる。

また、第１・第２作動手段６０・１１６は、第１・第２ウォームギヤ機構６４・１２０の不可逆機能を利用して、第１・第２モータ６２・１１８への電流カット時にも、第１・第２ブレーキバンド５０・１０６の解放を阻止することができるため、変速動作を確実なものとすることができる。

このように、この自動変速機２は、副変速ユニット１８より下手側の駆動力伝達経路に前後進切換用ギヤ列２０を設け、第２プラネタリギヤ列２４の第２キャリア３８と第４プラネタリギヤ列８０の第４キャリア９４とを変速機ケース４に一方向クラッチ４４・１００で結合するとともに、第１・第２サンギヤ軸３４・９０の夫々を制動する第１・第２ブレーキ機構４６・１０２を設けたことにより、前後進切換用ギヤ列２０を主変速ユニット１６及び副変速ユニット１８から独立させ、２つの第１・第２ブレーキ機構４６・１０２の制動のみで１速から４速までの変速段を成立させる構造としている。

このため、この自動変速機２は、変速要素の数を削減することができ、第１・第２ブレーキ機構４６・１０２の第１・第２作動手段６０・１１６を電気駆動とすることによってオイルポンプを不要にしてエンジンの駆動ロスを低減することができ、また、変速制御を第１・第２ブレーキ機構４６・１０２の締め付け及び解放で行うことにより制御が簡単になり、信頼性を高めることができる。

なお、この実施例においては、ブレーキ機構を作動する作動機構としてモータとウォームギヤ機構とストローク機構とを組み合わせたが、別の組み合わせとすることもできる。

例えば、図８は、作動機構の変形例を示すものである。なお、この変形例においては、第１ブレーキ機構４６を作動する第１作動手段６０を例示して説明する。第１ブレーキ機構４６を作動する第１作動手段６０は、第１モータ６２と第１ウォームギヤ機構６４と第１ストローク機構６６で構成される。

第１作動手段６０は、第１モータ６２の第１モータ軸６８に第１ウォームギヤ機構６４の入力側の第１ウォーム７０を設け、この第１ウォーム７０に第１ウォームギヤ機構６４の出力側の第１ウォームホイール７２を噛合して設けている。

この第１作動手段６０の第１ストローク機構６６は、第１ウォームホイール７２に取付けられて、第１ブレーキバンド５０の自由端５６に対して接離する方向に回転されるクランクアーム１８０からなる。クランクアーム１８０と第１ブレーキバンド５０の第１ピストン５８との間には、クランクアーム１８０が第１ブレーキバンド５０の自由端５６に接近する方向へ移動することにより圧縮される第１弾性部材７６を設けている。クランクアーム１８０は、第１弾性部材７６の圧縮反発力により第１ブレーキバンド５０の自由端５６を固定端５２に対して接近させる方向に第１ピストン５８を移動させる。

第１作動手段６０は、第１モータ６２により第１ウォームギヤ機構６４を介して第１ストローク機構６６のクランクアーム１８０を第１ブレーキバンド５０の自由端５６に接近・離間する方向に回動させ、第１弾性部材７６を介して第１ピストン５８を第１ブレーキバンド５０の固定端５２に対して自由端５６が接近・離間される方向に進退動作させ、第１ブレーキバンド５０を締め付け・解放動作させて第１ブレーキドラム４８を固定・解放し、第１サンギヤ軸３４の変速機ケース４に対する回転を許容・阻止することにより変速を行う。

このように、第１ブレーキ機構４６を作動する第１作動手段６０は、第１モータ６２と第１ウォームギヤ機構６４とクランクアーム１８０からなる第１ストローク機構６６とを組み合わせても、同様の機能を果たすことができる。

図９は、作動機構の他の変形例を示すものである。なお、この変形例においては、第１ブレーキ機構４６を作動する第１作動手段６０を例示して説明する。第１ブレーキ機構４６を作動する第１作動手段６０は、第１モータ６２と第１ウォームギヤ機構６４と第１ストローク機構６６で構成される。

第１作動手段６０は、第１モータ６２の第１モータ軸６８に第１ウォームギヤ機構６４の入力側の第１ウォーム７０を設け、この第１ウォーム７０に第１ウォームギヤ機構６４の出力側の第１ウォームホイール７２を噛合して設けている。

この第１作動手段６０の第１ストローク機構６６は、第１ウォームホイール７２に取付けられて、第１ブレーキバンド５０の自由端５６に対して接離する方向に回転されるカム１８２からなる。カム１８２には、自由端５６に対して接離する方向に変位する傾斜カム面１８４を設け、傾斜カム面１８４の最高高さ位置に係合凹部１８６を設けるとともにストッパ部１８８を設けている。カム１８２と第１ブレーキバンド５０の第１ピストン５８との間には、傾斜カム面１８４に一端側を摺接されて他端側が自由端５６に対して接離される方向に移動されるロッド１９０と、このロッド１９０が第１ブレーキバンド５０の自由端５６に接近する方向へ移動することにより圧縮される第１弾性部材７６とを設けている。カム１８２は、第１弾性部材７６の圧縮反発力により第１ブレーキバンド５０の自由端５６を固定端５２に対して接近させる方向に第１ピストン５８を移動させる。

第１作動手段６０は、第１モータ６２により第１ウォームギヤ機構６４を介して第１ストローク機構６６のカム１８２を回転させ、傾斜カム面１８４を第１ブレーキバンド５０の自由端５６に接近・離間する方向に変位させてロッド１９０を往復動させ、第１弾性部材７６を介して第１ピストン５８を第１ブレーキバンド５０の固定端５２に対して自由端５６が接近・離間される方向に進退動作させ、第１ブレーキバンド５０を締め付け・解放動作させて第１ブレーキドラム４８を固定・解放し、第１サンギヤ軸３４の変速機ケース４に対する回転を許容・阻止することにより変速を行う。

また、第１作動手段６０は、傾斜カム面１８４の最高高さ位置の係合凹部１８６にロッド１９０の一端側を係合させることにより、ロッド１９０が自由端５６に対して離間する方向への移動を阻止することができ、第１ウォームギヤ機構６４の不可逆性と相俟って、第１モータ６２への電流カット時に第１ブレーキバンド５０の解放を確実に阻止することができ、変速動作をさらに確実なものとすることができる。

このように、第１ブレーキ機構４６を作動する第１作動手段６０は、第１モータ６２と第１ウォームギヤ機構６４とカム１８２からなる第１ストローク機構６６とを組み合わせても、同様の機能を果たすことができる。

この発明の自動変速機は、プラネタリギヤ列とドラム式のブレーキ機構との組み合わせにより複数段の変速段を成立させる構造であるため汎用性が高く、４輪だけでなく２輪や特機等にも転用が可能である。

実施例を示す自動変速機のスケルトン図である。 実施例を示す主変速ユニットの拡大スケルトン図である。 実施例を示す副変速ユニットの拡大スケルトン図である。 実施例を示すブレーキ機構及び作動機構の側面図である。 実施例を示す第１ブレーキ機構ＯＮ・ＯＦＦによる主変速ユニットのギヤ比を示す図である。 実施例を示す第２ブレーキ機構ＯＮ・ＯＦＦによる副変速ユニットのギヤ比を示す図である。 実施例を示す第１・第２ブレーキ機構ＯＮ・ＯＦＦによる自動変速機の各変速段のギヤ比を示す図である。 変形例を示すブレーキ機構及び作動機構の側面図である。 他の変形例を示すブレーキ機構及び作動機構の側面図である。

符号の説明

２ 自動変速機
４ 変速機ケース
６ 入力軸
８ 第１伝動軸
１０ 第２伝動軸
１２ 出力軸
１４ リバースアイドラ軸
１６ 主変速ユニット
１８ 副変速ユニット
２０ 前後進切換用ギヤ列
２２ 第１プラネタリギヤ列
２４ 第２プラネタリギヤ列
３４ 第１サンギヤ軸
４４ 一方向クラッチ
４６ 第１ブレーキ機構
６０ 第１作動手段
７８ 第３プラネタリギヤ列
８０ 第４プラネタリギヤ列
９０ 第２サンギヤ軸
１００ 一方向クラッチ
１０２ 第２ブレーキ機構
１１６ 第２作動手段
１４８ 噛み合いクラッチ
１７６ 自動変速制御手段
１７８ 各種センサ

Claims (3)

1. 第１・第２プラネタリギヤ列の第１・第２サンギヤを第１サンギヤ軸で結合するとともに、前記第１プラネタリギヤ列の第１キャリアと前記第２プラネタリギヤ列の第２リングギヤとを第１伝動軸で結合してなる主変速ユニットと、第３・第４プラネタリギヤ列の第３・第４サンギヤを第２サンギヤ軸で結合するとともに、前記第３プラネタリギヤ列の第３キャリアと前記第４プラネタリギヤ列の第４リングギヤとを第２伝動軸で結合してなる副変速ユニットとを備え、前記主変速ユニットを前記第１プラネタリギヤ列の第１リングギヤを介して変速機の入力軸に結合するとともに、前記副変速ユニットを前記第３プラネタリギヤ列の第３リングギヤを介して前記第１伝動軸に結合した自動変速機において、前記副変速ユニットより下手側の駆動力伝達経路に前後進切換用ギヤ列を設け、前記第２プラネタリギヤ列の第２キャリアと前記第４プラネタリギヤ列の第４キャリアとを変速機ケースに一方向クラッチで結合するとともに、前記第１・第２サンギヤ軸の夫々を制動する第１・第２ブレーキ機構を設けたことを特徴とする自動変速機。
2. 前記第１・第２ブレーキ機構の作動手段は、駆動源であるモータと、このモータの回転を減速するウォームギヤ機構と、このウォームギヤ機構の出力回転を前記第１・第２ブレーキ機構の作動ストロークに変換するストローク機構とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記前後進切換用ギヤ列は、平行軸式歯車列で構成され、噛み合いクラッチにより選択的に係合されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の自動変速機。

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