JP2009063031A

JP2009063031A - 自動変速機

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Publication number: JP2009063031A
Application number: JP2007229574A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kato; 博加藤; Masaaki Nishida; 正明西田
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: WO2009031330A1; CN101636599B; CN101636599A; DE112008000637T5; JP5034792B2; US7931558B2; US20090062056A1

Abstract

【課題】本発明は、適切に離間した前進１０変速段又は１１変速段、後進２変速段のギヤ比を成立することができ、構成が簡素かつコンパクトで、良好なフィーリングで変速可能な自動変速機を提供する。
【解決手段】変速用複式プラネタリギヤの第４サンギヤは、減速用複式プラネタリギヤの減速共通リングギヤに第１クラッチを介して連結され、変速共通キャリアは、入力軸に第２クラッチを介して連結されるとともに、第２ブレーキにより選択的に固定される。変速用複式プラネタリギヤの第３サンギヤは、減速用複式プラネタリギヤの減速共通リングギヤに第３クラッチを介して連結され、減速共通キャリアに第４クラッチを介して連結され、第１サンギヤに第５クラッチを介して選択的に連結されるとともに、第１ブレーキを介して選択的に固定される。変速共通リングギヤは、出力軸に直結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の原動機等によって回転駆動される入力軸の回転を複数変速段に変速して出力軸に伝達する自動変速機に関する。

特許文献１には、入力軸と、トランスミッションケースに固定され段付ピニオンを支承する減速共通キャリア、前記段付ピニオンの大径ピニオン部と噛合し入力軸と直結された第１サンギヤ、小径ピニオン部と噛合する第２サンギヤ、及び前記小径ピニオン部と噛合する減速共通リングギヤを備えた減速用複式プラネタリギヤと、互いに噛合する一対のピニオンを支承する第３キャリア、一対のピニオンの一方ピニオンと噛合する第３サンギヤ、他方ピニオンと噛合する第３リングギヤ、第３リングギヤと直結されピニオンを支承する第４キャリア、該ピニオンと噛合し第３キャリアと直結された第４サンギヤ、及び該ピニオンと噛合し出力軸と直結された第４リングギヤを備えた変速用複式プラネタリギヤと、第４リングギヤに直結された出力軸と、第２サンギヤと第３サンギヤとを選択的に連結する第１クラッチと、第４キャリアを入力軸に選択的に連結する第２クラッチと、第２サンギヤを第３キャリアに選択的に連結する第３クラッチと、第４サンギヤを入力軸に選択的に連結する第４クラッチと、第１リングギヤを第３キャリアに選択的に連結する第５クラッチと、第３キャリアを選択的に固定する第１ブレーキと、直結された第３リングギヤ及び第４キャリアを選択的に固定する第２ブレーキとを備え、入力軸の回転を前進１０変速段、後進２変速段に変速して出力軸に伝達する自動変速機が開示されている。

また、特許文献２には、入力軸と、トランスミッションケースに固定され第１ピニオンを支承する第１キャリア、前記第１ピニオンと噛合する第１サンギヤ、前記第１ピニオンと噛合する第１リングギヤ、互いに噛合する第２、第３ピニオンを支承し前記入力軸及び前記第１サンギヤに直結された第２キャリア、第２ピニオンと噛合し第１キャリアと直結された第２サンギヤ、及び第３ピニオンと噛合する第２リングギヤを備えた減速用複式プラネタリギヤと、ロングピニオン及び該ロングピニオンと噛合する第４ピニオンを回転可能に支承し前記入力軸に連結可能な変速共通キャリア、前記ロングピニオンと噛合する第３サンギヤ、前記第４ピニオンと噛合する第４サンギヤ、及び前記ロングピニオンと噛合する変速共通リングギヤを有する変速用複式プラネタリギヤと、変速共通リングギヤに直結された出力軸と、第２リングギヤと第４サンギヤとを選択的に連結する第１クラッチと、入力軸と変速共通キャリアとを選択的に連結する第２クラッチと、第２リングギヤと第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチと、第２キャリアと第３サンギヤとを選択的に連結する第４クラッチと、第１リングギヤと第３サンギヤとを選択的に連結する第５クラッチと、第３サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキと、変速共通キャリアを選択的に固定する第２ブレーキとを備え、入力軸の回転を前進１０変速段、後進２変速段に変速して出力軸に伝達する自動変速機が開示されている。
特開２００７−２４３０３号公報（段落〔０７１５〕〜〔０７１８〕及び図１２５、図１２６）特開２００７−５７０８４号公報（段落〔０１１８〕〜〔０１２０〕、〔０１４９〕〜〔０１６３〕及び図１５、図１８）

近年、燃費及び動力伝達性能向上を図るため、或いは運転者の嗜好にマッチしたギヤ比を得るために自動変速機の多段化が求められている。特許文献１、２に開示された自動変速機もかかる要望に応えるもので、前進１０変速段及び後進２変速段のギヤ比を得ることができる。しかしながら、特許文献１に記載のものは、変速用複列プラネタリギヤが、互いに噛合する一対のピニオンを支承する第３キャリア、一対のピニオンの一方ピニオンと噛合する第３サンギヤ、他方ピニオンと噛合する第３リングギヤ、第３リングギヤと直結されてピニオンが支承された第４キャリア、該ピニオンと噛合し第３キャリアと直結された第４サンギヤ、該ピニオンと噛合し出力軸と直結された第４リングギヤで構成されているので、自動変速機の軸線方向の長さが長くなるとともに部品点数が多くなり、コスト高になる。そして、特許文献１に開示された自動変速機は、その図１２６に示された各変速段のギヤ比から明らかなように、ｎ変速段のギヤ比を（ｎ＋１）変速段のギヤ比で除した各ステップの差が大きく、第１変速段と第２変速段間のステップは１．５１１と大きく、変速ショックを生じる虞があり、第９変速段と第１０変速段間のステップは１．１３１と１に近くて変速感に乏しく、運転者は１０変速段全てにおいてバラツキの少ない好ましいフィーリングを得ることができない。

また、特許文献２に記載のものは、減速用複列プラネタリギヤが、トランスミッションケースに固定され第１ピニオンを支承する第１キャリア、第１ピニオンと夫々噛合する第１サンギヤ、第１リングギヤ、互いに噛合する第２、第３ピニオンを支承し第１サンギヤ及び入力軸に直結された第２キャリア、第２ピニオンと噛合し第１キャリアと直結された第２サンギヤ、及び第３ピニオンと噛合する第２リングギヤで構成されているので、自動変速機の軸線方向の長さが長くなるとともに部品点数が多くなり、コスト高になる。そして、特許文献２に開示された自動変速機も、その図１８に示された各変速段のギヤ比から明らかなように、各ステップの差が大きく、第１速と第２速間のステップは１．６８８と大きく、変速ショックを生じる虞があり、第９変速段と第１０変速段間のステップは１．１２２と１に近くて変速感に乏しく、運転者は１０変速段全てにおいて変速したというバラツキの少ない好ましいフィーリングを得ることができない。

従って、小型軽量化、低コスト化への対応、隣接する変速段のギヤ比を適切に離間させながら多段化を達成するという要求を満たすために、構成が簡素かつコンパクトで、良好なフィーリングで変速可能な自動変速機の開発が求められている。

本発明は、かかる要望を満たすためになされたもので、適切に離間した前進１０変速段又は１１変速段、後進２速段のギヤ比を成立することができ、構成が簡素かつコンパクトで、良好なフィーリングで変速可能な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に係る発明の構成上の特徴は、入力軸と、大径ピニオン部と小径ピニオン部が形成された段付ピニオン及び前記小径ピニオンと噛合する第１ピニオンを回転可能に支承し前記入力軸に直結された減速共通キャリア、前記大径ピニオン部と噛合する第１サンギヤ、前記小径ピニオン部と噛合し常時固定された第２サンギヤ、及び前記第１ピニオンと噛合する減速共通リングギヤを有する減速用複式プラネタリギヤと、ロングピニオン及び該ロングピニオンと噛合する第２ピニオンを回転可能に支承し前記入力軸に連結可能な変速共通キャリア、前記ロングピニオンと噛合する第３サンギヤ、前記第２ピニオンと噛合する第４サンギヤ、及び前記ロングピニオンと噛合する変速共通リングギヤを有する変速用複式プラネタリギヤと、前記変速共通リングギヤに直結された出力軸と、前記減速共通リングギヤと前記第４サンギヤとを選択的に連結する第１クラッチと、前記入力軸と前記変速共通キャリアとを選択的に連結する第２クラッチと、前記減速共通リングギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチと、前記減速共通キャリアと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第４クラッチと、前記第１サンギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第５クラッチと、前記第３サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキと、前記変速共通キャリアを選択的に固定する第２ブレーキと、を備えることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、変速用複式プラネタリギヤの第４サンギヤは、減速用複式プラネタリギヤの減速共通リングギヤに第１クラッチを介して選択的に連結され、変速共通キャリアは、入力軸に第２クラッチを介して選択的に連結されるとともに、第２ブレーキにより選択的に固定される。変速用複式プラネタリギヤの第３サンギヤは、減速用複式プラネタリギヤの減速共通リングギヤに第３クラッチを介して選択的に連結され、減速共通キャリアに第４クラッチを介して選択的に連結され、第１サンギヤに第５クラッチを介して選択的に連結されるとともに、第１ブレーキを介して選択的に固定され、変速共通リングギヤは、出力軸に直結されている。

これにより、本発明係る自動変速機によれば、変速段の数が前進１０変速段又は１１速段、後進２速段と極めて多いにも拘らず、減速用及び変速用複式プラネタリギヤをいずれも、２個のキャリアを共通キャリアとし、２個のリングギヤを共通リングギヤとする上記構成の複式プラネタリギヤとしたので、部品点数が少なく構成が簡素で軸線方向の長さを短くすることができる。さらに、通常使用可能な歯数設定を用いて各変速段の全てのステップ比を適切な大きさにすることができ、エンジンの使いたい回転数域を有効に使用可能な前進１０変速段に自動変速機を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態に係る自動変速機について説明する。図１に示す自動変速機１０は、例えば自動車のエンジンにより回転駆動される流体トルクコンバータ１１の出力回転を変速して駆動輪に伝達するために使用される。自動変速機１０は、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、減速用複式プラネタリギヤ１５、変速用複式プラネタリギヤ１６、出力軸１７、第１、第２、第３、第４、第５クラッチC-1、C-2、C-3、C-4、C-5、第１、第２レーキB-1、B-2及びワンウェイクラッチF-1等で構成されている。

減速用複式プラネタリギヤ１５は、大径ピニオン部２０と小径ピニオン部２１が形成された段付ピニオン２２及び小径ピニオン部２１と噛合する第１ピニオン２３を回転可能に支承し入力軸１４に直結された減速共通キャリアC0C1、大径ピニオン部２０と噛合する第１サンギヤS0、小径ピニオン部２１と噛合する第２サンギヤS1、及び第１ピニオン２３と噛合する減速共通リングギヤR0R1で構成されている。

変速用複式プラネタリギヤ１６は、ロングピニオン２５及び該ロングピニオン２５と噛合する第２ピニオン２６を回転可能に支承し入力軸１４に連結可能な変速共通キャリアC2C3、ロングピニオン２５と噛合する第３サンギヤS2、第２ピニオン２６と噛合する第４サンギヤS3、及びロングピニオン２５と噛合する変速共通リングギヤR2R3で構成されている。

減速用複式プラネタリギヤ１５は、第２サンギヤS１がトランスミッションケース１２に固定され、減速共通キャリアC0C1が入力軸１４に直結されている。

変速用複式プラネタリギヤ１６は、変速共通リングギヤR2R3が出力軸１７に直結されている。変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3は第１クラッチC-1を介して減速用複式プラネタリギヤ１５の減速共通リングギヤR0R1に選択的に連結され、変速共通キャリアC2C3が第２クラッチC-2を介して入力軸１４に選択的に連結され、かつ第２ブレーキB-2を介して選択的に固定されるとともに、第２ブレーキB-2と並列に配置されたワンウェイクラッチF-1を介してケース１２に連結され逆転を阻止されている。変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2は、減速用複式プラネタリギヤ１５の減速共通リングギヤR0R1に第３クラッチC-3を介して選択的に連結され、減速共通キャリアC0C1に第４クラッチC-4を介して選択的に連結され、第１サンギヤS0に第５クラッチC-5を介して連結されるとともに、第１ブレーキB-1を介して選択的に固定されている。

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、ケース１２にワンウェイクラッチ３１を介して支承されたステータ３２がオイルの反力を受け止めてトルクをタービン３３に発生するようになっている。入力軸１４はタービン３３に直結されている。３４はポンプインペラ３０とタービン３３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５クラッチC-1〜C-5を選択的に係合し、第１、第２ブレーキB-1、B-2を選択的に係合し、入力軸１４、出力軸１７、減速用複式プラネタリギヤ１５及び変速用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１０速段、後進２速段の変速段を成立することができる。図２の作動表において、第１乃至第５クラッチC-1〜C-5、第１、第２ブレーキB-1、B-2及びワンウェイクラッチF-1の各変速段に対応する欄に●が付されている場合、クラッチであれば係合して連結状態、ブレーキであれば係合して固定状態にあることを示す。▲が付されている場合は、エンジンブレーキをかけるときにブレーキB-2が係合される状態を示す。

減速用複式プラネタリギヤ１５の第１サンギヤS0、段付ピニオン２２と第１ピニオン２３とを支承する減速共通キャリアC0C1、第１ピニオン２３と噛合し大径ピニオン部２０を介して第１サンギヤS0と噛合する減速共通リングギヤR0R1で構成される第１ダブルピニオンプラネタリギヤ３６と、減速用複式プラネタリギヤ１５の第２サンギヤS1、段付ピニオン２１と第１ピニオン２３とを支承する減速共通キャリアC0C1、第１ピニオン３５と噛合し小径ピニオン部２１を介して第２サンギヤS1と噛合する減速共通リングギヤR0R1で構成される第２ダブルピニオンプラネタリギヤ３７と、変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3、互いに噛合する第２ピニオン２６とロングピニオン２５とを支承する変速共通キャリアC2C3、ロングピニオン２５と噛合し第２ピニオン２６を介して第４サンギヤと噛合する変速共通リングギヤR2R3で構成される第２ダブルピニオンプラネタリギヤ３８とにおいて、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（１）で示される。

変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2、ロングピニオン２５と第２ピニオン２６とを支承する変速共通キャリアC2C3、ロングピニオン２５を介して第３サンギヤS2と噛合する変速共通リングギヤR2R3で構成される第３シングルピニオンプラネタリギヤ３８において、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（２）で示され、自動変速機１０の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、第２、第４ダブルピニオンプラネタリギヤ３６、３７、３９のサンギヤS0、S1、S3の歯数をZs0、Zs1、Zs3、リングギヤR0、R1、R3の歯数をZr0、Zr1、Zr3、第３シングルピニオンプラネタリギヤ３８のサンギヤS2の歯数をZs2、リングギヤR2の歯数をZr2とすると、第１、第２、第４ダブルピニオンプラネタリギヤ３６、３７、３９、第３シングルピニオンプラネタリギヤ３８、のギヤ比はλ0＝Zs0／Zr0、λ１＝Zs1／Zr1、λ3＝Zs3／Zr3、λ2＝Zs2／Zr2である。

Ｎｒ＝（１−λ）Ｎｃ＋λＮｓ・・・（１）
Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（２）
第１乃至第５クラッチC-1〜C-5を選択的に係合し、第１、第２ブレーキB-1、B-2を選択的に係合したとき、減速用及び変速用複式プラネタリギヤ１５、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、減速用及び変速用複式プラネタリギヤ１５、１６の速度線図が左右に並べて記載されている。減速用複式プラネタリギヤ１５では、S0、S1、R0R1、C0C1が夫々付された各１本の縦線上に第１サンギヤS0、第２サンギヤS1、減速共通リングギヤR0R1及び減速共通キャリアC0C1の速度比を表している。変速用複式プラネタリギヤ１６では、S2、C2C3、R2R3、S3が夫々付された各１本の縦線上に第３サンギヤS2、変速共通キャリアC2C3、変速共通リングギヤR2R3及び第４サンギヤS3の速度比を表している。

減速用複式プラネタリギヤ１５の第１、第２ダブルピニオンプラネタリギヤ３６、３７については、第１サンギヤS0及び第２サンギヤS1の縦線と減速共通キャリアC0C1の縦線との間隔を夫々１とみなし、減速共通リングギヤR0R1の縦線を減速共通キャリアC0C1の縦線から第１、第２サンギヤS0、S1の縦線と同じ側に夫々ギヤ比λ０、λ１だけ離して配置されている。

変速用複式プラネタリギヤ１６の第４ダブルピニオンプラネタリギヤ３９については、第４サンギヤS3の縦線と変速共通キャリアC2C3の縦線との間隔を１とみなし、変速共通リングギヤR2R3の縦線を変速共通キャリアC2C3の縦線から第４サンギヤS3の縦線と同じ側にギヤ比λ４だけ離して配置されている。変速シングルピニオンプラネタリギヤ２９については、第３サンギヤS2の縦線と変速共通キャリアC2C3の縦線との間隔を１とみなし、変速共通リングギヤR2R3の縦線を変速共通キャリアC2C3の縦線から第３サンギヤS2の縦線の反対側にギヤ比λ３だけ離して配置されている。

速度線図には、第１乃至第５クラッチC-1〜C-5、第１、第２ブレーキB-1、B-2及びワンウェイクラッチF-1が選択的に作動された点にC-1〜C-5、B-1、B-2、F-1が記入されている。

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４０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４１、入力軸１４の回転数Niを検出する入力回転数センサ４２、出力軸１７の回転数Nvを検出する出力回転数センサ４３、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４４、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４５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４６に出力して第１乃至第５クラッチC-1〜C-5、第１、第２ブレーキB-1、B-2を図２の作動表に示すように選択的に係合して前進１０速段、後進２速段を達成する。

第１変速段（１ｓｔ）は、制御装置４０による第１クラッチC-1の係合とワンウェイクラッチF-1の自動係合により達成される。入力軸１４の回転が減速用複式プラネタリギヤ１５の減速共通キャリアC0C1に直接入力され、第２サンギヤS1は固定されているので、減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力され、変速共通キャリアC2C3がワンウェイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第１変速段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、駆動輪から変速共通リングギヤR2R3を介して変速共通キャリアC2C3に伝達される回転数が、エンジン側から伝達される回転数より大きくなり、変速共通キャリアC2C3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▲で示すように変速共通キャリアC2C3は第２ブレーキB-2の係合により固定される。

第２変速段（２ｎｄ）は、第１、第５クラッチC-1、C-5の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力され、減速して逆転された第１サンギヤS0の回転が、第５クラッチC-5を介して第３サンギヤS2に入力されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第２変速段のギヤ比で減速して正回転される。

第３変速段（３ｒｄ）は、第１クラッチC-1及び第１ブレーキB-1の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力され、第３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、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第３変速段のギヤ比で減速して正回転される。

第４変速段（４ｔｈ）は、第１、第３クラッチC-1、C-3の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力されるとともに、第３クラッチC-3を介して第３サンギヤS2に入力されるので、変速用複式プラネタリギヤ１６は一体的に回転され、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第４変速段のギヤ比で減速して正回転される。

第５変速段（５ｔｈ）は、第１、第４クラッチC-1、C-4の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力され、入力軸１４に直結された減速共通キャリアC0C1の回転が、第４クラッチC-4を介して第３サンギヤS2に入力されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第５変速段のギヤ比で減速して正回転される。

第６変速段（６ｔｈ）は、第１、第２クラッチC-1、C-2の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力され、入力軸１４の回転が、第２クラッチC-2を介して変速共通キャリアC2C3に入力されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第６変速段のギヤ比で減速して正回転される。

第７変速段（７ｔｈ）は、第２、第４クラッチC-2、C-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が、第４クラッチC-4の係合により減速用複式プラネタリギヤ１５の減速共通キャリアC0C1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に伝達され、第２クラッチC-2を介して変速共通キャリアC2C3に伝達されるので、変速用複式プラネタリギヤ１６は一体的に回転され、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４と同一回転数で正回転される。

第８変速段は、第２、第３クラッチC-2、C-3の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第３クラッチC-3を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に入力され、入力軸１４の回転が、第２クラッチC-2を介して変速共通キャリアC2C3に入力されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第８変速段のギヤ比で増速して正回転される。

第９変速段は、第２クラッチC-2及び第１ブレーキB-1の係合により達成される。入力軸１４の回転が、第２クラッチC-2を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の変速共通キャリアC2C3に入力され、第３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、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第９変速段のギヤ比で増速して正回転される。

第１０変速段は、第２、第５クラッチC-2、C-5の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速して逆転された第１サンギヤS0の回転が、第５クラッチC-5を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に入力され、入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して変速共通キャリアC2C3に伝達されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第１０変速段のギヤ比で増速して正回転される。

後進第１変速段（Ｒｅｖ１）は、第３クラッチC-3及び第２ブレーキB-2の係合により達成される。減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第３クラッチC-3を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に伝達され、変速共通キャリアC2C3が第２ブレーキB-2を介して固定されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を後進第１変速段のギヤ比で減速して逆回転される。

後進第２変速段（Ｒｅｖ２）は、第４クラッチC-4及び第２ブレーキB-2の係合により達成される。入力軸１４に直結された減速共通キャリアC0C1の回転が、第４クラッチC-4を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に入力され、変速共通キャリアC2C3が第２ブレーキB-2を介して固定されるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を後進第２変速段のギヤ比で減速して逆回転される。

減速用複式プラネタリギヤ１５の第１、第２ダブルピニオンプラネタリギヤ３６、３７の各ギヤ比、及び変速用複式プラネタリギヤ１６の第３シングルルピニオンプラネタリギヤ３８及び第４ダブルピニオンプラネタリギヤ３９の各ギヤ比λ０、λ１、λ２、λ３を、例えば０．３２０、０．４８５、０．３９０、０．３６５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、各変速段における入力軸１４と出力軸１７との回転比すなわちギヤ比は、第１変速段で５．３２０、第２変速段で３．８６１、第３変速段で２．８９０、第４変速段で１．９４２、第５変速段で１．４８３、第６変速段で１．２１５、第７変速段で１．０００、第８変速段で０．８４１、第９変速段で０．７１９、第１０変速段で０．６２８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変速段間で１．３７８、第２、３変速段間で１．３３６、第３、４変速段間で１．４８８、第４、５変速段間で１．３０９、第５、６変速段間で１．２２１、第６、７変速段間で１．２１５、第７、８変速段間で１．１８９、第８、９変速段間で１．１６９、第９、１０変速段間で１．１４５となり、ギヤ比は、各変速段で適当な割合で減少し、第１の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１０変速段、後進２変速段のギヤ比を得ることができる。これにより、運転者が１０変速段全てにおいてバラツキの少ない変速したという良好なフィーリングを得ることができ、エンジンの使いたい回転数域を有効に使用することができる。

上記第１の実施形態において、図５に示す作動表のように、第１変速段（１ｓｔ）を、第５クラッチC-5の係合とワンウェイクラッチF-1の自動係合により達成するようにしてもよい。この場合、図６に示す速度線図のように、入力軸１４の回転が減速用複式プラネタリギヤ１５の減速共通キャリアC0C1に直接入力され、減速逆転された第１サンギヤS0の回転が、第５クラッチC-5を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に入力され、変速共通キャリアC2C3がワンウェイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４を第１変速段のギヤ比で減速して正回転される。第１変速段で走行中にエンジンブレーキをかけるときは、図５において▲で示すように変速共通キャリアC2C3は第２ブレーキB-2の係合により固定される。第１変速段以外は、図２の作動表と同じである。

この場合、減速用複式プラネタリギヤ１５の第１、第２ダブルピニオンプラネタリギヤ３６、３７の各ギヤ比、及び変速用複式プラネタリギヤ１６の第３シングルルピニオンプラネタリギヤ３８及び第４ダブルピニオンプラネタリギヤ２９の各ギヤ比λ０、λ１、λ２、λ３を、第１の実施形態と同じに設定すると、第１変速段でのギヤ比が４．９７３、第１、２変速段間でのステップが１．２８８と適切な値となり、他の変速段でのギヤ比及び他の変速段間のステップは、第１の実施形態の場合と同じである。

第２の実施形態は、図１に示すスケルトン図において、図７に示す作動表のように、第１変速段（１ｓｔ）を、第５クラッチC-5の係合とワンウェイクラッチF-1の自動係合により達成し、第２変速段（２ｎｄ）を第１クラッチC-1の係合とワンウェイクラッチF-1の自動係合により達成し、第３変速段以降を図２の作動表の第２変速段以降を１変速段繰り下げた状態でクラッチ、ブレーキを係合させて、前進１１変速段、後進２変速段を達成している。

第１変速段では、図８に示す速度線図のように、入力軸１４の回転が減速用複式プラネタリギヤ１５の減速共通キャリアC0C1に直接入力され、減速逆転された第１サンギヤS0の回転が、第５クラッチC-5を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に入力され、変速共通キャリアC2C3がワンウェイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４を第１変速段のギヤ比で減速して正回転される。第１変速段で走行中にエンジンブレーキをかけるときは、図８において▲で示すように変速共通キャリアC2C3は第２ブレーキB-2の係合により固定される。

第２変速段（２ｎｄ）は、減速用複式プラネタリギヤ１５により入力軸１４の回転が減速された減速共通リングギヤR0R1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第４サンギヤS3に入力され、変速共通キャリアC2C3がワンウェイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、変速共通リングギヤR2R3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第２変速段のギヤ比で減速して正回転される。第２変速段で走行中にエンジンブレーキをかけるときは、図８において▲で示すように変速共通キャリアC2C3は第２ブレーキB-2の係合により固定される。

第３変速段（３ｒｄ）は、図８の作動表に示すように、第１の実施形態の第２変速段（２ｎｄ）と同様に第１、第５クラッチC-1、C-5の係合により達成される。以下同様に、図２の作動表に示す各変速段を１変速段繰り下げた状態で各クラッチC-1〜C-5、ブレーキB-1、B-2が選択的に係合され第４変速段から第１１変速段が達成される。

減速用複式プラネタリギヤ１５の第１、第２ダブルピニオンプラネタリギヤ３６、３７の各ギヤ比、及び変速用複式プラネタリギヤ１６の第３シングルルピニオンプラネタリギヤ３８及び第４ダブルピニオンプラネタリギヤ２９の各ギヤ比λ０、λ１、λ２、λ３を、例えば０．３３０、０．４７５、０．３７５、０．３５０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、各変速段におけるギヤ比は、第１変速段で６．０６９、第２変速段で５．４４２、第３変速段で３．６９１、第４変速段で２．８７０、第５変速段で１．９０５、第６変速段で１．４６０、第７変速段で１．１９９、第８変速段で１．０００、第９変速段で０．８４９、第１０変速段で０．７２７、第１１変速段で０．６４９となる。そして、各ギヤ比間のステップは、第１、２変速段間で１．１１５、第２、３変速段間で１．４７４、第３、４変速段間で１．２８６、第４、５変速段間で１．５０６、第５、６変速段間で１．３０４、第６、７変速段間で１．２１８、第７、８変速段間で１．１９９、第８、９変速段間で１．１７８、第９、１０変速段間で１．１６７、第１０、１１変速段間で１．１２０となる。

第２の実施形態では、第１変速段のギヤ比は、６．０６９、第２変速段のギヤ比は、５．４４２であり、その間のステップは１．１１５と小さい。従って、第１の実施形態では、第１変速段及び第２変速段のいずれか一方を第１変速段とし、他方を使用しないで前進１０変速段としている。しかし、第２の実施形態では、通常の発進は第２変速段で行い、特にトルクが必要なときに第１変速段を使用する自動変速機として前進１１変速段を達成可能としている。

本発明に係る自動変速機の第１の実施形態を示すスケルトン図。第１の実施形態の各変速段におけるブレーキ及びクラッチの作動表を示す図。第１の実施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。第１の実施形態の各変速段におけるブレーキ及びクラッチの作動表の他の例を示す図。図５に示す作動表に基づいてクラッチ、ブレーキを作動した場合の速度線図。第２の実施形態の各変速段におけるブレーキ及びクラッチの作動表を示す図。第２の実施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。

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、１３…共通軸線、１４…入力軸、１５…減速用複式プラネタリギヤ、１６…変速用複式プラネタリギヤ、１７…出力軸、２０…段付ピニオン、２１…小径ピニオン部、２２…大径ピニオン部、２３…第１ピニオン、２５…ロングピニオン、２６…第２ピニオン、３０…ポンプインペラ、３２…ステータ、３３…タービン、３６，３７，３９…第１、第２、第４ダブルピニオンプラネタリギヤ、３８…第３シングルピニオンプラネタリギヤ、４０…制御装置、４６…油圧サーボ部。

Claims

入力軸と、
大径ピニオン部と小径ピニオン部が形成された段付ピニオン及び前記小径ピニオンと噛合する第１ピニオンを回転可能に支承し前記入力軸に直結された減速共通キャリア、前記大径ピニオン部と噛合する第１サンギヤ、前記小径ピニオン部と噛合し常時固定された第２サンギヤ、及び前記第１ピニオンと噛合する減速共通リングギヤを有する減速用複式プラネタリギヤと、
ロングピニオン及び該ロングピニオンと噛合する第２ピニオンを回転可能に支承し前記入力軸に連結可能な変速共通キャリア、前記ロングピニオンと噛合する第３サンギヤ、前記第２ピニオンと噛合する第４サンギヤ、及び前記ロングピニオンと噛合する変速共通リングギヤを有する変速用複式プラネタリギヤと、
前記変速共通リングギヤに直結された出力軸と、
前記減速共通リングギヤと前記第４サンギヤとを選択的に連結する第１クラッチと、
前記入力軸と前記変速共通キャリアとを選択的に連結する第２クラッチと、
前記減速共通リングギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第３クラッチと、
前記減速共通キャリアと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第４クラッチと、
前記第１サンギヤと前記第３サンギヤとを選択的に連結する第５クラッチと、
前記第３サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキと、
前記変速共通キャリアを選択的に固定する第２ブレーキと、
を備えることを特徴とする自動変速機。