JP2008075722A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機を伝達効率が高く、コンパクトで適正なギヤリング設定可能な前進６速のものとする。
【解決手段】第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣＡ１と第１リングギヤＲ１とを有する第１プラネタリギヤセット７、第２サンギヤＳ２と第２キャリヤＣＡ２と第２リングギヤＲ２とを有する第２プラネタリギヤセット８及び第３サンギヤＳ３と第３キャリヤＣＡ３と第３リングギヤＲ３とダブルピニオンＰ３とを有する第３プラネタリギヤセット９を設け、第１クラッチＣＬ１と第２ブレーキＢ２とを締結することで第１速、第１クラッチＣＬ１と第１ブレーキＢ１とを締結することで第２速、第１クラッチＣＬ１と第３クラッチＣＬ３とを締結することで第３速、第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２とを締結することで第４速、第２クラッチＣＬ２と第３クラッチＣＬ３とを締結することで第５速、第２クラッチＣＬ２と第１ブレーキＢ１とを締結することで第６速を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動変速機に関し、特に５個の摩擦要素で前進６速を達成する自動変速機に関するものである。

従来より、５個の摩擦要素で前進６速を達成する自動変速機は知られている。このような前進６速の自動変速機における各要素のギヤリングのパターンは、数兆通りのケースがあり、ギヤリングを如何に選択するかが重要な要素となる。

この選択に際しては、（１）潤滑不足による焼き付きを防止するため、高回転部材がないこと、（２）変速時のギヤステップを滑らかにすること、（３）ギヤの伝達効率を高くすること等の要件を満たす必要がある。

例えば、特許文献１では、減速回転と非減速回転を入力として複数の変速回転を出力するプラネタリギヤセットと、このプラネタリギヤセットと軸方向に並べて配設された減速プラネタリギヤと、プラネタリギヤセットの内周側を通る入力軸と、この入力軸を減速プラネタリギヤを介してプラネタリギヤセットの２つの異なる変速要素にそれぞれ係脱自在に連結する第１及び第３のクラッチとを備える車両用自動変速機が開示されている。この自動変速機は、いわゆるラビニヨ式のプラネタリギヤセットを有し、このプラネタリギヤセットの一方側に減速プラネタリギヤと第３のクラッチ、他方側に第１のクラッチがそれぞれ配置されている。
特開２０００−１６６５４９号公報

しかしながら、上記特許文献１の自動変速機では、まず最初に入力軸からの回転を減速プラネタリギヤで減速しているためにトルクが増大し、この減速された回転を受ける部分では、増大したトルクに耐えるだけの剛性を必要とする。また、ラビニヨ式であり、ロングピニオンを使用しているため、支持剛性を確保する必要がある。これらの剛性確保が不十分であるとギヤノイズが発生しやすく、剛性を保とうとすると、各部材のサイズが大きくなり、コストアップにつながるという問題があった。また、高速段においても、必ずダブルピニオンを経由するため、伝達効率が悪くなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動変速機を伝達効率が高く、コンパクトで適正なギヤリング設定可能な前進６速のものとすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、３個のクラッチを入力軸に直結し、使用頻度の高い第６速においてダブルピニオンを経由しないようにした。

具体的には、第１の発明では、ケース内に入力軸と同軸上に出力部が配設され、前進６速を達成する自動変速機を前提とし、
上記自動変速機は、
第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤとシングルピニオンとを有する第１プラネタリギヤセットと、
第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤとシングルピニオンとを有する第２プラネタリギヤセットと、
第３サンギヤと第３キャリヤと第３リングギヤとダブルピニオンとを有する第３プラネタリギヤセットとを備え、
第１キャリヤと第２リングギヤと出力部、第１リングギヤと第２キャリヤ、第２サンギヤと第３リングギヤ、上記ケースと第３サンギヤ、のそれぞれが常時連結し、
上記入力軸と第１サンギヤとを断接する第１クラッチと、
上記入力軸と第２キャリヤとを断接する第２クラッチと、
上記入力軸と第３キャリヤとを断接する第３クラッチと、
上記第３リングギヤとケースとを断接する第１ブレーキと、
上記第２キャリヤとケースとを断接する第２ブレーキと、
上記第１クラッチと第２ブレーキとを締結することで第１速、
上記第１クラッチと第１ブレーキとを締結することで第２速、
上記第１クラッチと第３クラッチとを締結することで第３速、
上記第１クラッチと第２クラッチとを締結することで第４速、
上記第２クラッチと第３クラッチとを締結することで第５速、及び
上記第２クラッチと第１ブレーキとを締結することで第６速が形成されるものとする。

上記の構成によると、３個のクラッチが入力軸に直結されているので、トルク増大が防止されてクラッチ容量を小さくすることができ、全体のコンパクト化が行える。また、ラビニヨ式のようなロングピニオンを使用しないので、剛性を確保しやすいことから低コストとなり、かつギヤノイズの発生が防止される。特に、高速段において２つのプラネタリで変速が達成できるので、ギヤ効率の低下が防止される。低速段でダブルピニオンを使用し、第４速で直結とし、特に、使用頻度の高い第６速においてダブルピニオンを経由しないため、ギヤ効率が高くなる。

第２の発明では、上記入力軸の一方端がエンジンに連絡され、一方端側から軸上に、順に第１プラネタリギヤセット、第２プラネタリギヤセット、第３プラネタリギヤセットが並設され、
上記第１プラネタリギヤセットの一方端側に第１クラッチ、第２クラッチが設けられ、
上記出力部が第１プラネタリギヤセットと第１クラッチ及び第２クラッチとの間に設けられている。

上記の構成によると、出力部をエンジン側に近付けて配置できるので、カウンタドライブギヤが左右中心よりに配置できることから、カウンタ軸を短くでき、ディファレンシャル装置を左右中央よりに配置できる。このため、横置き変速機としてコンパクトなレイアウトが実現されると共に、走行性が向上する。

第３の発明では、上記入力軸の一方端がエンジンに連絡され、該一方端側から軸上に、順に第３プラネタリギヤセット、第２プラネタリギヤセット、第１プラネタリギヤセットが並設され、
上記出力部が他方端側に入力軸と同軸上に出力軸として設けられている。

上記の構成によると、縦置き変速機としてのレイアウトが可能となり、ＦＲ車に本発明の適用が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、３個のクラッチを入力軸に直結して、トルク増大を防ぐと共に、ラビニヨ式のようなロングピニオンを使用せず、使用頻度の高い第６速においてダブルピニオンを経由しないようにした。このため、伝達効率が高く、コンパクトで適正なギヤリング設定可能な前進６速の自動変速機が得られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態の自動変速機の断面図を示し、図２は、そのスケルトンを示す。この自動変速機１は、入力軸２と同軸上に出力部が配設され、前進６速後進１速の自動変速機１である。本実施形態の自動変速機１は、入力軸２が挿通される変速機ケース３を備え、入力軸２の一方端２ａがロックアップクラッチ付のトルクコンバータ４を介してエンジン５に連絡され、一方端２ａ側から軸上に、順に第１プラネタリギヤセット７、第２プラネタリギヤセット８、第３プラネタリギヤセット９が並設されたＦＦ車用のものとなっている。なお、トルクコンバータ４を介さない構造でもよい。

上記第１プラネタリギヤセット７は、入力軸２と同軸上に第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣＡ１と第１リングギヤＲ１とを備え、第１キャリヤＣＡ１には、シングルピニオンＰ１が設けられている。

上記第２プラネタリギヤセット８は、入力軸２と同軸上に第２サンギヤＳ２と第２キャリヤＣＡ２と第２リングギヤＲ２とを備え、第２キャリヤＣＡ２には、シングルピニオンＰ２が設けられている。第１キャリヤＣＡ１と第２リングギヤＲ２とは、常時連結している。第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣＡ２とは、常時連結している。第２キャリヤＣＡ２と変速機ケース３とは、第２ブレーキＢ２で断接されるようになっている。第２ブレーキＢ２の側方には、ワンウェイクラッチ１０が設けられている。

上記第３プラネタリギヤセット９は、入力軸２と同軸上に第３サンギヤＳ３と第３キャリヤＣＡ３と第３リングギヤＲ３とを備え、第３キャリヤＣＡ３には、ダブルピニオンＰ３が設けられている。第２サンギヤＳ２と第３リングギヤＲ３とは、常時連結している。第３サンギヤＳ３と変速機ケース３とは、常時連結して固定されている。第３リングギヤＲ３と変速機ケース３とは、第１ブレーキＢ１で断接されるようになっている。

上記第１プラネタリギヤセット７の一方端２ａ側に第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２が設けられ、他方端２ｂ側に第３クラッチＣＬ３が設けられている。第１クラッチＣＬ１は、入力軸２と第１サンギヤＳ１とを断接するものであり、第２クラッチＣＬ２は、入力軸２と第２キャリヤＣＡ２とを断接するものである。第３クラッチＣＬ３は、入力軸２と第３キャリヤＣＡ３とを断接するものである。第１〜第３クラッチＣＬ１〜ＣＬ３は、多板クラッチで構成されている。

第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２は、多板クラッチタイプで構成されているが、バンド式でも構わない。

第１プラネタリギヤセット７と第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２との間には、上記出力部としてのカウンタドライブギヤ１１が設けられている。カウンタドライブギヤ１１には、第１キャリヤＣＡ１が常時連結している。入力軸２と平行にカウンタ軸２０が設けられている。このカウンタ軸２０上には、カウンタギヤ２１が設けられている。このカウンタギヤ２１は、大径のカウンタドリブンギヤ２２と小径のデフドライブピニオンギヤ２４とを備えている。カウンタドリブンギヤ２２には、カウンタドライブギヤ１１が噛み合い、デフドライブピニオンギヤ２４には、デフリングギヤ２３が噛み合っている。これらにより入力軸２側からの出力を減速するとともに、反転させてディファレンシャル装置２５に伝達するようになっている。デフ軸２６上にディファレンシャル装置２５が配設されている。このディファレンシャル装置２５には、デフリングギヤ２３に固定したデフ変速機ケース２７が設けられ、その中に配置された差動歯車の差動回転が左右軸２８に出力され、最終的な自動車の駆動力とされている。

なお、上記構成は、以下の５つの要素から決定された。
（１）高速回転部材がないこと。つまり、ある部材が２００００〜３００００ｒｐｍにもなると、潤滑不足となり、焼き付きが生じてしまうからである。
（２）ギヤステップが滑らかであること。
（３）ギヤの伝達効率が高いこと。
（４）高速回転でダブルピニオンをできるだけ使わないこと。
（５）クラッチとブレーキと合わせて５つの要素を用いること。

図１に示すように、上記５つの要素から決定された第２サンギヤＳ２は、他のサンギヤＳ１，Ｓ３に比べ大きなものとなっているが、この場合、貫通孔（図示せず）を適宜設けるなどにより、軽量化を図ればよい。

−変速方法−
次に、本実施形態にかかる自動変速機１の変速方法について説明する。

図４は各クラッチＣＬ１〜ＣＬ３の係合（○で示す）及びブレーキＢ１，Ｂ２の係合（●印で表す）により達成される変速段と、そのときの各変速要素の速度比との関係を速度線図で示す。■は、常時固定を示す。図において、縦軸は第１〜第３プラネタリギヤセット７〜９の各要素を示し、それら各軸間の横方向幅がギヤ比の関係を示し、縦方向位置が速度比を示す。縦方向位置では、入力軸の速度を１とし、０は回転しない状態を示し、マイナスは逆回転を示す。白矢印（ＯＵＴ）は、出力を示す。なお、横方向幅は、簡略化のためにギヤ比に合わせた正確な幅とはしていないが、出力部につながる第１キャリヤＣＡ１（第２リングギヤＲ２）の速度比を示す上下方向の間隔により、各変速段の大まかな速度ステップがわかる。

第１速は、上記第１クラッチＣＬ１と第２ブレーキＢ２とを締結することで達成される。すなわち、入力軸２から入力された回転が第１クラッチＣＬ１経由で第１サンギヤＳ１に入力され、ワンウェイクラッチ１０の締結により係止された第２キャリヤＣＡ２（第１リングギヤＲ１）の反力を取って、第１キャリヤＣＡ１の最大減速比の減速回転がカウンタドライブギヤ１１に出力される。このとき、図２にも示すように、第２ブレーキＢ２の締結に代えてワンウェイクラッチ１０の自動締結が行われる。ワンウェイクラッチ１０に実質上第２ブレーキＢ２の係合と同等の機能を発揮させて、第１速のときの第２ブレーキＢ２の係合に代えて、第２キャリヤＣＡ２（第１リングギヤＲ１）の係止を行う。但し、下り坂のようにエンジンブレーキ効果を得たいときには、図３に括弧付の○印で示すように第２ブレーキＢ２の係合を必要とする。変速段を達成する上では、ワンウェイラッチ１０を設けることなく、第２ブレーキＢ２の係合により第１速を達成してもよい。

第２速は、上記第１クラッチＣＬ１と第１ブレーキＢ１とを締結することで達成される。すなわち、入力軸２から入力された回転が第１クラッチＣＬ１経由で第１サンギヤＳ１に入力されると共に、第１ブレーキＢ１の締結により第３リングギヤＲ３及び該第３リングギヤＲ３に常時連結された第２サンギヤＳ２は回転しない。回転しない第２サンギヤＳ２と第１サンギヤＳ１の入力回転によって決定された第１キャリヤＣＡ１の減速回転がカウンタドライブギヤ１１に出力される。このときに減速比は、図４に示すように、第１速よりも小さくなる。

第３速は、上記第１クラッチＣＬ１と第３クラッチＣＬ３とを締結することで達成される。すなわち、入力軸２から入力された回転が第１クラッチＣＬ１経由で第１サンギヤＳ１に入力されると共に、他方で入力軸２から入力され、第３クラッチＣＬ３経由で第３キャリヤＣＡ３に入力が伝達される。第３キャリヤＣＡ３の入力を受け、第３サンギヤＳ３の反力を取って第３リングギヤＲ３が回転し、その回転が第２サンギヤＳ２に入力される。第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２の入力回転の中間の第１キャリヤＣＡ１の減速回転が、カウンタドライブギヤ１１に出力される。このときに減速比は、図４に示すように、第２速よりも小さくなる。

第４速は、上記第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２とを締結することで達成される。すなわち、入力軸２から入力された回転が第１クラッチＣＬ１経由で第１サンギヤＳ１に入力されると共に、入力軸２から入力された回転が第２クラッチＣＬ２経由で第２キャリヤＣＡ２に入力される。第１プラネタリギヤセット７と第２プラネタリギヤセット８とが直結状態となり、第２キャリヤＣＡ２に連結された第１リングギヤＲ１及び第１サンギヤＳ１の入力回転と同じ、すなわち、入力軸２と同じ回転がカウンタドライブギヤ１１に出力される。このときに減速比は、１．０となる。

第５速は、上記第２クラッチＣＬ２と第３クラッチＣＬ３とを締結することで達成される。すなわち、入力軸２から入力された回転が第２クラッチＣＬ２経由で第２キャリヤＣＡ２に入力されると共に、他方で入力軸２から入力された回転が、第３クラッチＣＬ３の締結により第３キャリヤＣＡ３に入力され、第３サンギヤＳ３の反力を取って回転する第３リングギヤＲ３の回転が第２サンギヤＳ２に入力される。第２キャリヤＣＡ２及び第２サンギヤＳ２の入力回転により決定した第２リングギヤＲ２（第１キャリヤＣＡ１）の増速回転が、カウンタドライブギヤ１１に出力される。このときに減速比は、図４に示すように、第４速よりも小さくなる。

第６速は、上記第２クラッチＣＬ２と第１ブレーキＢ１とを締結することで達成される。すなわち、入力軸２から入力された回転が第２クラッチＣＬ２経由で第２キャリヤＣＡ２に入力され、第１ブレーキＢ１の締結により係止された第３リングギヤＲ３及び第２サンギヤＳ２の反力を取って、回転する第２リングギヤＲ２（第１キャリヤＣＡ１）の増速回転がカウンタドライブギヤ１１に出力される。このときに減速比は、図４に示すように、第５速よりも小さくなる。使用頻度の高い第６速においてダブルピニオンＰ３を経由しないため、ギヤ効率が極めて高くなっている。

なお、詳しくは説明しないが、後進（ＲＥＶ）は、上記第２ブレーキＢ２と第３クラッチＣＬ３とを締結することで達成される。

以上に述べた変速において、例えば、表１に示すようにギヤ歯数を設定すると、各変速段のギヤ比及びギヤ比間のステップは、図３に示される。

このように、ギヤ比間のステップは、最小限に保たれているので、変速時のショックの発生がなくなり、運転者の不快感の発生を防ぐことができる。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる自動変速機１によると、３個のクラッチを入力軸２に直結して、トルク増大を防ぐと共に、ラビニヨ式のようなロングピニオンを使用せず、使用頻度の高い第６速においてダブルピニオンＰ３を経由しないようにした。このため、伝達効率が高く、コンパクトで適正なギヤリング設定可能な前進６速の自動変速機１が得られる。

また、カウンタドライブギヤ１１が左右中心よりに配置でき、カウンタ軸２０を短くできるので、ディファレンシャル装置２５を左右中央よりに配置できる。このため、横置き変速機としてコンパクトなレイアウトが実現されると共に、走行性を向上させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、ＦＦ車を対象とし、エンジン５は、入力軸２の一方端２ａ側に配置したが、他方端２ｂ側に配置してもよい。但し、一方端２ａ側に配置した方がカウンタドライブギヤ１１が左右中央に配置され、カウンタ軸２０を短くできるので、デファレンシャルが左右中央側に配置でき、車両の走行性の上で望ましい。

また、例えば、図５に示すように、ＦＲ車に本発明を適用する場合には、入力軸１０２の一方端１０２ａ（車両前方側）をエンジン５に連絡し、この一方端１０２ａ側から軸上に、順に第３プラネタリギヤセット９、第２プラネタリギヤセット８、第１プラネタリギヤセット７を並設すればよい。この場合には、出力部が他方端１０２ｂ側に入力軸１０２と同軸上に出力軸１１１として設けられる。この出力軸１１１が、図示しないプロペラシャフトに連結される。このように配置することで、ＦＲ車に最適な縦置き変速機としてレイアウトが可能となる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本発明の実施形態にかかる自動変速機を示す断面図である。 自動変速機のスケルトン図である。 自動変速機の作動、ギヤ比及びギヤ比ステップを示す図表である。 自動変速機の速度線図である。 その他の実施形態にかかる図１相当図である。

符号の説明

Ｐ１、Ｐ２ シングルピニオン
Ｐ３ ダブルピニオン
ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３ 第１〜第３キャリヤ
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３ 第１〜第３クラッチ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 第１〜第３サンギヤ
Ｂ１、Ｂ２ 第１、第２ブレーキ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 第１〜第３リングギヤ
１ 自動変速機
２ 入力軸
２ａ 一方端
２ｂ 他方端
３ 変速機ケース
５ エンジン
７ 第１プラネタリギヤセット
８ 第２プラネタリギヤセット
９ 第３プラネタリギヤセット
１１ カウンタドライブギヤ（出力部）
１０２ 入力軸
１０２ａ 一方端
１０２ｂ 他方端
１１１ 出力軸（出力部）

Claims (3)

1. ケース内に入力軸と同軸上に出力部が配設され、前進６速を達成する自動変速機であって、
   第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤとシングルピニオンとを有する第１プラネタリギヤセットと、
   第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤとシングルピニオンとを有する第２プラネタリギヤセットと、
   第３サンギヤと第３キャリヤと第３リングギヤとダブルピニオンとを有する第３プラネタリギヤセットとを備え、
   第１キャリヤと第２リングギヤと出力部、第１リングギヤと第２キャリヤ、第２サンギヤと第３リングギヤ、上記ケースと第３サンギヤ、のそれぞれが常時連結し、
   上記入力軸と第１サンギヤとを断接する第１クラッチと、
   上記入力軸と第２キャリヤとを断接する第２クラッチと、
   上記入力軸と第３キャリヤとを断接する第３クラッチと、
   上記第３リングギヤとケースとを断接する第１ブレーキと、
   上記第２キャリヤとケースとを断接する第２ブレーキと、
   上記第１クラッチと第２ブレーキとを締結することで第１速、
   上記第１クラッチと第１ブレーキとを締結することで第２速、
   上記第１クラッチと第３クラッチとを締結することで第３速、
   上記第１クラッチと第２クラッチとを締結することで第４速、
   上記第２クラッチと第３クラッチとを締結することで第５速、及び
   上記第２クラッチと第１ブレーキとを締結することで第６速が形成される
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１に記載の自動変速機において、
   上記入力軸の一方端がエンジンに連絡され、一方端側から軸上に、順に第１プラネタリギヤセット、第２プラネタリギヤセット、第３プラネタリギヤセットが並設され、
   上記第１プラネタリギヤセットの一方端側に第１クラッチ、第２クラッチが設けられ、
   上記出力部が第１プラネタリギヤセットと第１クラッチ及び第２クラッチとの間に設けられている
   ことを特徴とする自動変速機。
3. 請求項１に記載の自動変速機において、
   上記入力軸の一方端がエンジンに連絡され、該一方端側から軸上に、順に第３プラネタリギヤセット、第２プラネタリギヤセット、第１プラネタリギヤセットが並設され、
   上記出力部が他方端側に入力軸と同軸上に出力軸として設けられている
   ことを特徴とする自動変速機。
   

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