JP2006161867A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動変速機各部の分担トルクを減少し、各部サイズ及び各摩擦係合要素の容量を小さくする。
【解決手段】 複式プラネタリギヤの第１要素は、入力軸に直結された単式プラネタリギヤの入力要素に第３クラッチを介して連結され、又は第１ブレーキにより固定される。第２要素は入力軸の回転を増速して回転される増速要素に第２クラッチを介して連結され、又は第２ブレーキにより固定される。第３要素は出力軸に直結されている。第４要素は、入力要素に第１クラッチを介して連結可能な中間軸に直結されている。中間軸は、入力軸に相対回転可能に軸承され増速要素に直結された中間部材に一端を相対回転不能に同軸に嵌合され、他端を出力軸に同軸に軸承され、中間部材には各部に潤滑油を供給するための潤滑油路、及び第１クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が分離して形成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、入力軸に連結された単式プラネタリギヤの各要素を複式プラネタリギヤの各要素にクラッチを介して連結可能とするとともに、ブレーキを介して固定可能とすることにより、入力軸の回転を複数段に変速して出力軸に伝達する自動変速機に関する。

入力軸が連結された第１リングギヤ、トランスミッションケースに固定された第１サンギヤおよび第１リングギヤと第１サンギヤとに噛合するピニオンを支承する第１キャリアからなる単式プラネタリギヤと、第２および第３サンギヤ、第２サンギヤに直接噛合し第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びに前記ロングピニオンと噛合する共通リングギヤを有する複式プラネタリギヤとを設け、該複式プラネタリギヤの共通リングギヤを出力軸に直結し、入力軸の回転より回転数が減速された単式プラネタリギヤの第１キャリアの回転を第１および第３クラッチを介してプラネタリギヤの第３および第２サンギヤに選択的に伝達し、入力軸の回転を第２クラッチを介して複式プラネタリギヤのキャリアに選択的に伝達し、複式プラネタリギヤの第２サンギヤおよび共通キャリアを第１および第２ブレーキを介して夫々選択的に固定して前進６速、後退速の変速段を成立する自動変速機が特許文献１に開示されている。

また、特許文献２には、エンジンのクランクシャフト１４に回転連結された入力軸４４に直結されたキャリア７４、固定されたサンギヤ７０および入力軸４４の回転を増速して回転されるリングギヤ７２により単式プラネタリギヤ５２を構成し、２個のプラネタリギヤ５０，４８のリングギヤ６４とキャリア５８とを直結し、キャリア６６とリングギヤ５６とをクラッチＣＬ１により連結可能として複式プラネタリギヤ５０，４８を構成した自動変速機が記載されている（Fig.１参照）。プラネタリギヤ５０，４８のサンギヤ６２はクラッチＣＬ３を介してキャリア７４に連結可能であり、又はブレーキＢ２により固定可能である。キャリア６６はワンウエイクラッチ８２により逆転を阻止され、キャリア６６にクラッチＣＬ１により連結されたリングギヤ５６はワンウエイクラッチ８２により逆転を阻止されている。キャリア６６はクラッチＣＬ２を介してプラネタリギヤ５２のリングギヤ７２に連結可能であり、又はブレーキＢ１により固定可能である。直結されたリングギヤ６４およびキャリア５８は出力軸９０に直結され、プラネタリギヤ４８のサンギヤ５４は入力軸４４に直結されている。
特開平４−２１９５５３号公報（第〔００３０〕および〔００３４〕欄、図３） 米国特許第５，５４２，８８９号明細書（第３，４欄、Fig.１）

特許文献１に記載された自動変速機では、エンジンの出力回転が単式プラネタリギヤにより減速されて複式プラネタリギヤに入力されるので、複式プラネタリギヤに増大されたトルクが伝達される。特に、エンジンの出力特性が、例えばジーゼルエンジンのように比較的低い出力回転で高いトルクを出力する場合、伝達トルクがさらに大きくなり、高トルクに対応するために、各部のサイズを大きくし、クラッチ、ブレーキの容量を大きくする必要がある。

これに対し、特許文献２に記載された自動変速機では、エンジンの出力回転を単式プラネタリギヤ５２により増速して複式プラネタリギヤ４８，５０に入力している。しかしながら、特許文献２に記載された自動変速機は、キャリア６６がワンウエイクラッチ８２により逆転を阻止され、このキャリア６６にリングギヤ５６がクラッチＣＬ１により連結されることにより回転を阻止されて反力をとり、サンギヤ５４に直結された入力軸４４の回転を減速して第１速を達成している。従って、係る自動変速機は構造が複雑になるとともに、伝達トルクが大きい第１速において、反力を受けるリングギヤ５６の回転を阻止するためにリングギヤ５６をワンウエイクラッチ８２に連結するクラッチＣＬ１の容量を大きくする必要があり、装置が大型化してしまう。

これらの不具合を解消するために、入力軸および中間軸がトランスミッションケースに共通軸線上で互いに相対回転可能に軸承され、入力軸に直結された第１キャリア、トランスミッションケースに固定された第１サンギヤ、および入力軸の回転を増速回転され中間軸に直結された第１リングギヤを有する単式プラネタリギヤと、第２および第３サンギヤ、該第２サンギヤに直接噛合し第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びにロングピニオンと噛合する共通リングギヤを有する複式プラネタリギヤとを備え、第２サンギヤが第３クラッチを介して第１キャリアに連結可能であるとともに、第１ブレーキを介して固定可能であり、共通キャリアが第２クラッチを介して中間軸に連結可能であるとともに、第２ブレーキを介して固定可能であり、共通リングギヤが出力軸に直結され、第３サンギヤが第１クラッチを介して第１キャリアに連結可能である自動変速機が、最近、開発されている。

ところが、車両のフロント側にエンジンを搭載し、エンジンの回転を後輪に伝達して後輪を駆動するＦＲ車両用の自動変速機においては、出力軸がミッションケースの後壁に共通軸線上で回転可能に軸承されて後方に突出され、この出力軸に中間軸の後端が同軸に軸承されるので、第２クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排する作動油路をミッションケースの後壁に設けることができず、中間軸に設けなければならない。ところが、中間軸には各部に潤滑油を供給する潤滑油路および第１クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排する作動油路も設けなければならない。１本の中間軸に長い潤滑油路を偏心して軸線方向に穿設し、第１および第２クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排する作動油路を中間軸の前端部および後端部に潤滑油路と並んで夫々設けることは、中間軸の回転バランスが悪くなるとともに、寸法上および加工上困難である。

本発明は係る問題を解消するためになされたもので、入力軸の回転を単式プラネタリギヤで増速した増速回転を複式プラネタリギヤに伝達する中間軸部分に潤滑油路およびクラッチの油圧サーボ部への作動油路を省スペースで形成可能とし、自動変速機各部の分担トルクを減少するとともに、各部サイズおよび各摩擦係合要素の容量を小さくできる自動変速機を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、トランスミッションケースに入力軸および出力軸が共通軸線上で回転可能に軸承され、前記入力軸に連結された単式プラネタリギヤおよび前記出力軸に連結された複式プラネタリギヤの各要素を連結または固定して前記入力軸の回転を複数段に変速して前記出力軸に伝達する自動変速機において、中間部材が前記入力軸に相対回転可能に同軸に軸承され、該中間部材に中間軸の一端が相対回転不能に同軸に嵌合され、該中間軸の他端が前記出力軸に相対回転可能に同軸に軸承され、前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された入力要素、前記トランスミッションケースに固定された固定要素および前記入力軸の回転を増速して回転され前記中間部材に直結された増速要素を備え、前記複式プラネタリギヤは、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第１、第２、第３および第４要素を有し、前記第１要素は第３クラッチを介して前記入力要素に連結可能であるとともに、第１ブレーキを介して固定可能であり、前記第２要素は前記中間軸に第２クラッチを介して連結可能であるとともに、第２ブレーキを介して固定可能であり、前記第３要素は出力軸に直結され、前記第４要素は第１クラッチを介して前記入力要素に連結可能であり、前記中間部材には各部に潤滑油を供給するための潤滑油路、および前記中間部材上に設けられたクラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が互いに分離して形成され、前記中間部材に設けられた潤滑油路に連通し、かつ、前記中間軸の略中心に前記中間部材より後部に潤滑油を供給する潤滑油路を設けていることである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記単式プラネタリギヤは、第１サンギヤ、該第１サンギヤと噛合するピニオンを支承する第１キャリアおよび該ピニオンと噛合する第１リングギヤにより構成され、該第１キャリアが前記入力要素、該第１サンギヤが前記固定要素、該第１リングギヤが前記増速要素であり、前記複式プラネタリギヤは、第２および第３サンギヤ、前記第２サンギヤに直接噛合し前記第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび前記中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びに前記ロングピニオンと噛合する共通リングギヤにより構成され、該第２サンギヤが前記第１要素、該共通キャリアが前記第２要素、該共通リングギヤが前記第３要素、該第３サンギヤが前記第４要素であることである。

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記入力軸に軸承穴が後端面から軸線上に穿設され、該軸承穴に中間部材の軸部が嵌合されて軸受により相対回転可能に同軸に軸承されていることである。

請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記入力軸は前記トランスミッションケースに軸受を介して回転自在に支持され、前記中間部材を前記軸承穴に支持している軸受は、前記入力軸を前記トランスミッションケースに支持する軸受と径方向に重なるように設けられていることである。

請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３又は４において、前記中間部材は前記軸承穴に２つの軸受で回転自在に支持されていることである。

請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記入力要素は、前記入力軸の後端部に半径方向に突設された入力フランジ部を介して該入力軸に直結され、前記増速要素は、前記入力フランジ部と並んで前記中間部材に半径方向に突設された増速フランジ部を介して前記中間部材に直結されていることである。

請求項７に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３乃至６のいずれか１項において、前記中間部材上に設けられたクラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が前記軸承穴の底部に開口され、前記中間部材上に設けられたクラッチの油圧サーボ部に連通する作動油路が前記中間部材の軸部に前端面から軸線方向に穿設され、前記軸承穴と前記中間部材の軸部先端との間がシール部材によりシールされ、各部に潤滑油を供給するための潤滑油路が前記中間部材に前記作動油路と分離して軸線方向に並設されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、複式プラネタリギヤの第１要素は、入力軸に直結された単式プラネタリギヤの入力要素に第３クラッチを介して選択的に連結され、又は第１ブレーキを介して選択的に固定される。第２要素は中間軸に第２クラッチを介して選択的に連結され、又は第２ブレーキを介して選択的に固定される。第３要素は出力軸に直結されている。第４要素は、入力要素に第１クラッチを介して選択的に連結される。中間軸は、入力軸に相対回転可能に軸承された中間部材に一端を相対回転不能に同軸に嵌合され、他端を出力軸に相対回転可能に軸承され、この中間部材に入力軸の回転を増速して回転される単式プラネタリギヤの増速要素が直結されている。これにより、複式プラネタリギヤに伝達されるトルクが減少し、各部のサイズおよびクラッチ、ブレーキの容量を小さくすることができる。

そして、中間部材に各部に潤滑油を供給するための潤滑油路、および第１クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が互いに分離して形成されているので、潤滑油路および作動油路を寸法上および加工上の困難なく容易に形成することができるとともに、中間軸の回転バランスを良好に維持することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、固定された第１サンギヤ、該第１サンギヤと噛合するピニオンを支承し入力軸に直結された第１キャリア、および該ピニオンと噛合し入力軸の回転を増速して回転される第１リングギヤにより単式プラネタリギヤが構成されている。第２および第３サンギヤ、第２サンギヤに直接噛合し第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びにロングピニオンと噛合する共通リングギヤにより複式プラネタリギヤが構成されている。第２サンギヤは第３クラッチを介して第１キャリアに選択的に連結され、又は第１ブレーキを介して選択的に固定される。共通キャリアは第２クラッチを介して第１リングギヤに選択的に連結され、又は第２ブレーキを介して選択的に固定される。共通リングギヤは出力軸に直結されている。第３サンギヤは第１クラッチを介して第１キャリアに選択的に連結される。

これにより、請求項１に係る発明と同様の効果を奏するとともに、全長が短いコンパクトな構成で、入力軸の回転を適切に離間した前進６速、後退速に変速して出力軸に出力することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、入力軸に軸承穴が後端面から軸線上に穿設され、該軸承穴に中間部材の軸部が嵌合して軸受により相対回転可能に同軸に軸承される。これにより、中間部材を入力軸に高剛性で軸承することができ、一端を出力軸に軸承された中間軸の他端をこの中間部材により高剛性に支持することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、中間部材を支持する軸受と入力軸を支持する軸受とを径方向に重なるように設けることによって、中間部材を確実にケースに支持することができるため、軸の回転振動が減少する。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、中間部材を入力軸に２点支持できるため、支持精度が向上するため、軸の回転振動が減少する。

上記のように構成した請求項６に係る発明においては、単式プラネタリギヤの入力要素が、入力軸の後端部に半径方向に突設された入力フランジ部を介して入力軸に直結され、増速要素が、入力フランジ部と並んで中間部材に半径方向に突設された増速フランジ部を介して中間部材に直結されている。これにより、入力軸および複式プラネタリギヤのキャリアを入力要素および増速要素に省スペースで直結することができる。

上記のように構成した請求項７に係る発明においては、第１クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が、入力軸に穿設された軸承穴の底部に開口され、第１クラッチの油圧サーボ部に連通する作動油路が、軸承穴に軸承された中間部材の軸部に前端面から軸線方向に穿設され、軸承穴と中間部材の軸部先端との間がシールされ、各部に潤滑油を供給するための潤滑油路が中間部材に作動油路と分離して軸線方向に並設されているので、潤滑油路および作動油路を寸法上および加工上の困難なく容易に形成することができる。

以下、図面に基づいて本発明に係る自動変速機の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る自動変速機は、低速回転で高トルクを出力する例えばジーゼルエンジンを自動車のフロント側に搭載し、係るエンジンにより回転駆動される流体トルクコンバータの出力回転を複数段に変速して後輪に伝達するＦＲ車用の自動変速機に適したものである。先ず、図１のスケルトン図に基づいて本実施の形態に係る自動変速機１０のギヤトレンを説明する。車体に取り付けられたトランスミッションケース１２内に共通軸線１３上に順次支承された入力軸１４、単式プラネタリギヤ１５、複式プラネタリギヤ１６、出力軸１７、クラッチC-1乃至C-3およびブレーキB-1,B-2で構成されている。

単式プラネタリギヤ１５は、ケース１２に固定された第１サンギヤＳ１、該第１サンギヤＳ１と噛合するピニオン１８を支承し、入力軸１４に直結された第１キャリアＣ１、および該ピニオン１８と噛合するリングギヤＲ１により構成され、第１キャリアＣ１が入力軸１４に連結された入力要素、第１サンギヤＳ１が固定された固定要素、第１リングギヤＲ１が入力軸１４の回転を増速して回転される増速要素をなしている。

複式プラネタリギヤ１６は、共通軸線１３上に回転可能に支承された第２および第３サンギヤＳ２，Ｓ３、第２サンギヤＳ２に直接噛合し第３サンギヤＳ３に中間ピニオン２４を介して噛合するロングピニオン２３、該ロングピニオン２３および中間ピニオン２４を支承する共通キャリアＣ２，Ｃ３、並びにロングピニオン２３と噛合する共通リングギヤＲ２，Ｒ３により構成されている。

複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２は、第３クラッチC-3を介して単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１に連結可能とされるとともに、第１ブレーキB-1を介してケース１２に固定可能とされている。共通キャリアＣ２，Ｃ３は、第２クラッチC-2を介して第１リングギヤＲ１に連結可能とされるとともに、第２ブレーキB-2を介してケース１２に固定可能とされている。共通キャリアＣ２，Ｃ３は、第２ブレーキB-2と並列に配置されたワンウエイクラッチF-1を介してケース１２に連結され逆転を阻止されるようになっている。共通リングギヤＲ２，Ｒ３は出力軸１７に直結されている。第３サンギヤＳ３は第１クラッチC-1を介して第１キャリアＣ１に連結可能とされている。

なお、流体トルクコンバータ１１のポンプインペラ３０は図略のエンジンによって回転駆動されてオイルを送り出し、ステータ３１がオイルの反力を受け止めてトルクをタービン３２に発生するようになっている。入力軸１４はタービン３２に直結されている。３３はポンプインペラ３０とタービン３２とを連結可能とするロックアップクラッチである。

以上のように構成された自動変速機１０は、第１乃至第３クラッチC-1〜C-3を選択的に係脱し、第１、第２ブレーキB-1，B-2を選択的に作動し、入力軸１４、出力軸１７、単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６の各要素を選択的に連結、或いは固定することにより、前進６速、後退速の変速段を成立することができる。図２において、各変速段に対応する各クラッチ、ブレーキの欄に丸が付されている場合、クラッチであれば連結状態、ブレーキであれば固定状態にあることを示す。

単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６のシングルピニオンプラネタリギヤ２１においては、サンギヤの回転数Ns、キャリアの回転数Nc、リングギヤの回転数Nrとシングルピニオンプラネタリギヤのギヤ比λとの関係は、式（１）で示され、複式プラネタリギヤ１６のダブルピニオンプラネタリギヤ２２においては、サンギヤの回転数Ns、キャリアの回転数Nc、リングギヤの回転数Nrとダブルピニオンプラネタリギヤのギヤ比λとの関係は、式（２）で示され、各変速段におけるギヤ比は、式（１）、（２）に基づいて算出される。第１乃至第３サンギヤＳ１，Ｓ２，Ｓ３の歯数をZs1，Zs2，Zs3、第１および共通リングギヤＲ１およびＲ２，Ｒ３の歯数をZr1， Zr23とすると、単式プラネタリギヤ１５、シングルピニオンプラネタリギヤ２１、ダブルピニオンプラネタリギヤ２２、のギヤ比はλ1＝Zs1／Zr1，λ２＝Zs2／Zr23，λ３＝Zs3／Zr23である。

Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（１）

Ｎｒ＝（１−λ）Ｎｃ＋λＮｓ・・・（２）

第１乃至第３クラッチC-1〜C-3を選択的に係合し、第１および第２ブレーキB-1，B-2を選択的に係合したとき、単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６の各要素の速度比は、図３に示す速度線図のようになる。速度線図は、プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア、リングギヤからなる各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその速度比を取ったものである。図３には、単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６の速度線図が左右に並べて記載されている。複式プラネタリギヤ１６では、シングルピニオンプラネタリギヤ２１およびダブルピニオンプラネタリギヤ２２のキャリアＣ２およびＣ３、リングギヤＲ２およびＲ３が夫々共用されているので、Ｃ２，Ｃ３およびＲ２，Ｒ３が夫々付された各１本の縦線上に共通キャリアＣ２，Ｃ３、共通リングギヤＲ２，Ｒ３の速度比を表している。単式プラネタリギヤ１５については、第１キャリアＣ１の縦線とサンギヤＳ１の縦線との間隔を１とみなし、リングギヤＲ１の縦線が第１キャリアＣ１の縦線からサンギヤＳ１の縦線の反対側に間隔λ1だけ離して配置されている。シングルピニオンプラネタリギヤ２１については、共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線とサンギヤＳ２縦線との間隔を１とみなし、共通リングギヤＲ２，Ｒ３の縦線が共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線からサンギヤＳ２の縦線の反対側に間隔λ2だけ離して配置されている。ダブルピニオンプラネタリギヤ２２については、共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線とサンギヤＳ３の縦線との間隔を１とみなし、共通リングギヤＲ２，Ｒ３の縦線を共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線からサンギヤＳ３の縦線と同じ側にギヤ比λ3だけ離して配置されている。速度線図には、第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、第１および第２ブレーキB-1，B-2が選択的に作動された点にC-1〜C-3、B-1，B-2が記入されている。

このように作成された複式プラネタリギヤ１６の速度線図において、４本の各縦線に対応する要素を縦線の左から並び順に第１、第２、第３、第４要素とする。実施の形態の場合、複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２が第１要素、共通キャリアＣ２，Ｃ３が第２要素、共通リングギヤＲ２，Ｒ３が第３要素、第３サンギヤＳ２が第４要素である。

自動変速機１０の制御装置を図４に示すブロック図に基づいて説明する。CPUを内蔵した制御装置３５は、エンジンの回転が伝達されるトルクコンバータ１１のエンジン側回転数Neを検出するエンジン回転数センサ３６、入力軸１４の回転数Niを検出する入力回転数センサ３７、出力軸１７の回転数Ｎｖを検出する出力回転数センサ３８、シフトレバーがドライブレンジＤ、ニュートラルレンジＮ、リバースレンジＲにシフトされているとき、検出信号Ｄ，Ｎ，Ｒを送出するレンジ位置センサ３９、アクセルの踏み込み量Ssを検出するスロットル開度センサ４０等から各検出信号が入力され、これら検出信号に基づいて最適な変速段を選択し、制御電流を各クラッチ、ブレーキを作動させる各油圧サーボ部５７〜６１に出力して第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、第１および第２ブレーキB-1，B-2を図２に示すように選択的に係脱して前進６速、後退１速を達成する。

第１速（１ｓｔ）は、制御装置３５による第１クラッチC-1の係合とワンウエイクラッチF-1の自動係合により達成される。複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１の回転が第１クラッチC-1を介して入力され、共通キャリアＣ２，Ｃ３がワンウエイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は第１速のギヤ比で減速して正回転される。

下り坂道でエンジンブレーキをかける場合、駆動輪により回転される共通リングギヤＲ２，Ｒ３の回転がエンジン側から第２サンギヤＳ２に伝達される回転数より大きくなり、共通キャリアＣ２，Ｃ３に作用する反力の方向が逆転する。このために、エンジンブレーキをかけるときは、図２において▲で示すように共通キャリアＣ２，Ｃ３は第２ブレーキB-2が係合により固定される。

第２速（２ｎｄ）は、第１クラッチC-1と第１ブレーキB-1の係合により達成される。入力軸１４に直結された単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１の回転が第１クラッチC-1を介して複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、第２サンギヤＳ２が第１ブレーキB-1により固定されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は第２速のギヤ比で減速して正回転される。

第３速（３ｒｄ）は、第１および第３クラッチC-1，C-3の係合により達成される。入力軸１４に直結された第１キャリアＣ１の回転が複式プラネタリギヤ１６の第３および第２サンギヤＳ３，Ｓ２に第１および第３クラッチC-1，C-3を介して入力され、複式プラネタリギヤ１６が一体回転され、共通リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は第３速のギヤ比で入力軸１４と同一回転数で正回転される。

第４速（４ｔｈ）は、第１および第２クラッチC-1，C-2の係合により達成される。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された第１キャリアＣ１の回転が第１クラッチC-1を介して複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、入力軸の回転を増速した第１リングギヤＲ１の回転が第２クラッチC-2を介して共通キャリアＣ２，Ｃ３に入力されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は第４速のギヤ比で増速して正回転される。

第５速（５ｔｈ）は、第２および第３クラッチC-2，C-3の係合により達成される。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された第１キャリアＣ１の回転が第３クラッチC-3を介して複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に入力され、入力軸１４の回転を増速した第１リングギヤＲ１の回転が第２クラッチC-2を介して共通キャリアＣ２，Ｃ３に入力されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は第５速のギヤ比で増速して正回転される。

第６速（６ｔｈ）は、第２クラッチC-2および第１ブレーキB-1の係合により達成される。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４の回転を増速した第１リングギヤＲ１の回転が第２クラッチC-2を介して複式プラネタリギヤ１６のキャリアＣ２，Ｃ３に入力され、第２サンギヤＳ２が第１ブレーキB-1を介して固定されるので、リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は第６速のギヤ比で増速して正回転される。

後退速（ＲＥＶ）は、第３クラッチC-3および第２ブレーキB-2の係合により達成される。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された第１キャリアＣ１の回転が第３クラッチC-3を介して複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に入力され、共通キャリアＣ２，Ｃ３がブレーキB-2により固定されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３延いては出力軸１７は後退速のギヤ比で減速して逆回転される。

単式プラネタリギヤ１５、シングルピニオンプラネタリギヤ２１、およびダブルピニオンプラネタリギヤ２２の各ギヤ比λ1，λ2，λ3（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を、例えば０．５５６，０．４５８，０．３７５に設定し、各変速段におけるギヤ比を、式（１）、（２）に基づいて算出すると、各変速段における第１キャリアＣ１と共通リングギヤＲ２，Ｒ３との回転比すなわちギヤ比は、図２に示すように、第1速で２．６６７、第２速で１．５２４、第３速で１．０００、第４速で０．７４２、第５速で０．５５２、第６速で０．４４１、後退速で２．１８２と適切な値となる。そして、各ギヤ比間のステップは、第１，２速間で１．７５、第２，３間で１．５２、第３，４間で１．３５、第４，５間で１．３４、第５，６間で１．２５となり、ギヤ比は、各変速段で適当な割合で減少し、本実施形態に係る自動変速機によれば適切に離間した前進６速、後退１速のギヤ比を得ることができる。

次に、自動変速機１０の具体的な構成を図５に基づいて説明する。トランスミッションケース１２は底壁を有する円筒状のリアケース部１２ｒと、リアケース部１２ｒの前方に固定されたフロント壁部１２ｆを有している。フロント壁部１２ｆに突設された円筒部には入力軸１４がニードルベアリングにより共通軸線１３を中心に回転可能に軸承されている。リアケース部１２ｒの底壁に形成された貫通孔には、出力軸１７がニードル軸受により共通軸線１３上で回転可能に軸承され、トランスミッションケース１２から後方に突出され、車両の左右後輪に回転を伝達する図略のデファレンシャル装置のデフリングギヤにプロペラシャフトを介して回転連結されている。

入力軸１４の後端部には軸承穴６５が設けられ、軸承穴６５に中間部材６６の軸部６６aが２個のメタル軸受により入力軸１４と同軸に相対回転可能に軸承されている。そして、中間部材６６を軸承穴６５に支持している軸受は、入力軸１４をトランスミッションケース１２に支持する軸受と径方向に重なるように設けられている。中間部材６６の後端部に形成された連結穴６８には中間軸４１の先端が中間部材６６と同軸に嵌合されるとともにスプライン嵌合されて相対回転不能に結合され、中間軸４１の後端は出力軸１７の先端部に穿設された支持穴６９にニードルベアリングにより共通軸線１３上で回転可能に軸承されている。

単式プラネタリギヤ１５の第１サンギヤＳ１は、フロント壁部１２ｆに共通軸線１３上で固定され、第１キャリアＣ１の後壁部は、入力軸１４の後端部に半径方向に突設された入力フランジ部１４ａに固着されて入力軸１４に直結され、第１リングギヤＲ１は、入力フランジ部１４ａと並んで中間部材６６に半径方向に突設された増速フランジ部６６ｂにスプライン嵌合して中間部材６６に直結されている。第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛合するピニオン１８が回転可能に支承されたピニオン軸４５が、第１キャリアＣ１の後壁部およびこの後壁部に相対回転を規制して連結された係合部材４４に両端を支持されている。

中間軸４１には、複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３が２個のメタル軸受により回転可能に支承され、第３サンギヤＳ３の筒状軸部の外周に第２サンギヤＳ２が２個のメタル軸受により回転可能に支承されている。中間軸４１には共通キャリアＣ２，Ｃ３の後壁部が第３サンギヤＳ３の後側で軸受により回転可能に支承され、共通キャリアＣ２，Ｃ３の前壁部は第２サンギヤＳ２の筒状軸部にメタル軸受により回転可能に支承されている。共通キャリアＣ２，Ｃ３に両端支持されたピニオン軸４６，４７には、ロングピニオン２３および中間ピニオン２４が夫々ニードル軸受により回転可能に支承され、ロングピニオン２３は第２サンギヤＳ２に直接噛合され、第３サンギヤＳ３に中間ピニオン２４を介して噛合されるとともに、共通リングギヤＲ２，Ｒ３に噛合されている。

トランスミッションケース１２内には、第１、第３クラッチC-1，C-3および第１ブレーキB-1が単式プラネタリギヤ１５に接近して設けられ、第２クラッチC-2および第２ブレーキB-2が複式プラネタリギヤ１６に接近して設けられている。第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、並びに第１および第２ブレーキB-1，B-2は、２部材を係脱可能に連結する摩擦係合要素として機能し、各摩擦係合要素は摩擦係合部５２〜５６と油圧サーボ部５７〜６１とで構成されている。摩擦係合部５２〜５６は、係脱可能に連結される２部材の各々に相対回転を規制して軸線方向に相対移動可能にスプライン係合された複数の摩擦プレートが交互に配置され、油圧サーボ部５７〜６１は、シリンダに摺動可能に嵌合されたピストンが作動油により圧縮スプリングのばね力に抗して前進され摩擦プレートを圧接させて２部材を連結し、圧縮スプリングのばね力により後退されて２部材を非連結するようになっている。

単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１を構成する係合部材４４の円筒部の外周に、複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に連結された連結部材６２の円筒部が配置され、両円筒部の外周面および内周面に第３クラッチC-3の摩擦係合部５４の複数の摩擦プレートが交互にスプライン係合されている。第３クラッチC-3の油圧サーボ部５９は、フロント壁部１２ｆと単式プラネタリギヤ１５との間で連結部材６２に設けられている。連結部材６２の円筒部の外周面およびリアケース部１２ｒの内周面に第１ブレーキB-1の摩擦係合部５５の複数の摩擦プレートが交互にスプライン係合されている。第１ブレーキB-1の油圧サーボ部６０は、フロント壁部１２ｆの内側に配置されている。係合部材４４の円筒部の内周には、第３サンギヤＳ３に連結された連結部材６３の円筒部が配置され、両円筒部の内周面および外周面に第１クラッチC-1の摩擦係合部５２の複数の摩擦プレートが交互にスプライン係合されている。第１クラッチC-1の油圧サーボ部５７は、連結部材６３と単式プラネタリギヤ１５との間で係合部材４４に設けられている。

複式プラネタリギヤ１６の共通キャリアＣ２，Ｃ３の円筒部外周に、中間軸４１の後端部に固着された連結部材６４の円筒部が配置され、両円筒部の外周面および内周面に第２クラッチC-2の摩擦係合部５３の複数の摩擦プレートが交互にスプライン係合されている。第２クラッチC-2の油圧サーボ部５８は、連結部材６４に設けられている。共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周面とリアケース部１２ｒの内周面には、第２ブレーキB-2の摩擦係合部５６の複数の摩擦プレートが交互にスプライン係合されている。第２ブレーキB-2の油圧サーボ部６１は、リアケース部１２ｒの底部に配置されている。リアケース部１２ｒの内周面には、環状体７０が第２ブレーキB-2の摩擦係合部５６の前方に固定され、この環状体７０と共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周面との間には、ワンウエイクラッチF-1が配置されている。

軸承穴６５の底部には、第１クラッチC-1の油圧サーボ部５７に作動油を給排するための作動油路７１が開口され、中間部材６６の軸部６６ａには、軸承穴６５に開口する止り穴７２が作動油路として前端面から軸線方向に穿設されている。止り穴７２は、増速フランジ部６６ｂより後方で中間部材６６の後方軸部の外周面に開口する半径穴と連通し、油圧サーボ部５７に連通されている。軸承穴６５と中間部材６６の軸部６６ａ先端との間には、シール部材７４が介在されてシールされている。これにより、高圧の作動油が軸部６６ａの外周に侵入し潤滑油と混ざることがない。

中間部材６６の軸部６６ａには、潤滑油穴７５が軸線方向に貫通して穿設され、先端にはボールが圧入されて軸承穴６５の底部と分離され、後端は連結穴６８の底面に開口している。潤滑油穴７５は、シール部材７４の僅か後方で軸部６６ａに半径方向に穿設された半径穴を介して潤滑油路７６に連通され、潤滑油ポンプから低圧の潤滑油を供給されるようになっている。軸部６６ａには、潤滑油穴７５に連通する複数の分岐穴が半径方向に穿設され各部に潤滑油を供給する。中間軸４１には連結穴６８の底部に開口する止り穴７７が潤滑油路として軸線上に穿設されるとともに、止り穴７７に連通する複数の分岐穴が半径方向に穿設され各部に潤滑油を供給するようになっている。

中間軸４１には、作動油穴７８が後端面から止り穴７７の手前まで軸線上に穿設され、作動油穴７８は外周面に開口する半径穴と底部で交差し、第２クラッチC-2の油圧サーボ部５８に連通されている。入力軸１４には、作動油穴８０が軸承穴６５の手前まで軸線上に穿設され、ロックアップクラッチ３３の油圧サーボ部に連通されている。

本発明に係る自動変速装置の実施の形態を示すスケルトン図。 本実施の形態の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの係合状態、ギヤ比およびステップを示す図。 本実施の形態の各変速段におけるプラネタリギヤの各要素の回転比を示す速度線図。 制御装置を示すブロック図。 本実施の形態に係る自動変速機の具体的な構成を示す断面図。

符号の説明

１０…自動変速機、１１…流体トルクコンバータ、１２…トランスミッションケース、１２ｆ…フロント壁部、１２ｒ…リアケース部、１３…共通軸線、１４…入力軸、１４ａ…入力フランジ部、１５…単式プラネタリギヤ、１６…複式プラネタリギヤ、１７…出力軸、１８…ピニオン、２１…シングルピニオンプラネタリギヤ、２２…ダブルピニオンプラネタリギヤ、２３…ロングピニオン、
２４…中間ピニオン、３５…制御装置、４１…中間軸、４４…係合部材、４５，４６，４７…ピニオン軸、５２〜５６…摩擦係合部、５７〜６１…油圧サーボ部、
６２，６３，６４…連結部材、６５…軸承穴、６６…中間部材、６６ａ…軸部、６６ｂ…増速フランジ部、６８…連結穴、６９…支持穴、７０…環状体、７１…作動油路、７２，７７…止り穴、７４…シール部材、７５…潤滑油穴、７６…潤滑油路、７８，８０…作動油穴、C-1〜C-3…第１乃至第３クラッチ、B-1,B-2…第１、第２ブレーキ、Ｓ１〜Ｓ３…第１乃至第３サンギヤ、Ｃ１…第１キャリア、Ｃ１，Ｃ２…共通キャリア、Ｒ１…第１リングギヤ、Ｒ２、Ｒ３…共通リングギヤ。

Claims (7)

1. トランスミッションケースに入力軸および出力軸が共通軸線上で回転可能に軸承され、前記入力軸に連結された単式プラネタリギヤおよび前記出力軸に連結された複式プラネタリギヤの各要素を連結または固定して前記入力軸の回転を複数段に変速して前記出力軸に伝達する自動変速機において、
   中間部材が前記入力軸に相対回転可能に同軸に軸承され、
   該中間部材に中間軸の一端が相対回転不能に同軸に嵌合され、該中間軸の他端が前記出力軸に相対回転可能に同軸に軸承され、
   前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された入力要素、前記トランスミッションケースに固定された固定要素および前記入力軸の回転を増速して回転され前記中間部材に直結された増速要素を備え、
   前記複式プラネタリギヤは、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第１、第２、第３および第４要素を有し、
   前記第１要素は第３クラッチを介して前記入力要素に連結可能であるとともに、第１ブレーキを介して固定可能であり、
   前記第２要素は前記中間軸に第２クラッチを介して連結可能であるとともに、第２ブレーキを介して固定可能であり、
   前記第３要素は出力軸に直結され、
   前記第４要素は第１クラッチを介して前記入力要素に連結可能であり、
   前記中間部材には各部に潤滑油を供給するための潤滑油路、および前記中間部材上に設けられたクラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が互いに分離して形成され、前記中間部材に設けられた潤滑油路に連通し、かつ、前記中間軸の略中心に前記中間部材より後部に潤滑油を供給する潤滑油路を設けていることを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１において、前記単式プラネタリギヤは、第１サンギヤ、該第１サンギヤと噛合するピニオンを支承する第１キャリアおよび該ピニオンと噛合する第１リングギヤにより構成され、該第１キャリアが前記入力要素、該第１サンギヤが前記固定要素、該第１リングギヤが前記増速要素であり、
   前記複式プラネタリギヤは、第２および第３サンギヤ、前記第２サンギヤに直接噛合し前記第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび前記中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びに前記ロングピニオンと噛合する共通リングギヤにより構成され、該第２サンギヤが前記第１要素、該共通キャリアが前記第２要素、該共通リングギヤが前記第３要素、該第３サンギヤが前記第４要素であることを特徴とする自動変速機。
3. 請求項１又は２において、前記入力軸に軸承穴が後端面から軸線上に穿設され、該軸承穴に中間部材の軸部が嵌合されて軸受により相対回転可能に同軸に軸承されていることを特徴とする自動変速機。
4. 請求項３において、前記入力軸は前記トランスミッションケースに軸受を介して回転自在に支持され、前記中間部材を前記軸承穴に支持している軸受は、前記入力軸を前記トランスミッションケースに支持する軸受と径方向に重なるように設けられていることを特徴とする自動変速機。
5. 請求項３又は４において、前記中間部材は前記軸承穴に２つの軸受で回転自在に支持されていることを特徴とする自動変速機。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項において、前記入力要素は、前記入力軸の後端部に半径方向に突設された入力フランジ部を介して該入力軸に直結され、前記増速要素は、前記入力フランジ部と並んで前記中間部材に半径方向に突設された増速フランジ部を介して前記中間部材に直結されていることを特徴とする自動変速機。
7. 請求項３乃至６のいずれか１項において、前記中間部材上に設けられたクラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するための作動油路が前記軸承穴の底部に開口され、前記中間部材上に設けられたクラッチの油圧サーボ部に連通する作動油路が前記中間部材の軸部に前端面から軸線方向に穿設され、前記軸承穴と前記中間部材の軸部先端との間がシール部材によりシールされ、各部に潤滑油を供給するための潤滑油路が前記中間部材に前記作動油路と分離して軸線方向に並設されていることを特徴とする自動変速機。

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