JP2009162322A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】車両への搭載性の向上及び軽量化を図ることができ、動力伝達効率の向上を図ることができる変速機の提供。
【解決手段】入力軸１の回転をＮ段に変速してカウンタ軸２に伝達する上流側変速機構ＵＩと、第１、第２遊星歯車列４０，５０を有する複列式遊星歯車変速機構ＵＯとを備え、複列式遊星歯車変速機構ＵＯは、第１クラッチＫ１を介して入力軸２と係脱自在に連結される第１回転要素Ｓ１，Ｓ２と、出力軸４に連結される第２回転要素Ｃ１と、第２クラッチＫ２を介して入力軸１と係脱自在に連結され、第１ブレーキＢ１によって回転を停止可能な第３回転要素Ｃ２と、カウンタ軸２の回転が伝達されて回転し、第２ブレーキＢ２によって回転を停止可能な第４回転要素Ｒ２と、を備え、第２ブレーキＢ２は、上流側変速機構ＵＩに設置され、カウンタ軸２を固定保持することで第４回転要素Ｒ２の回転を停止させる変速機。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両などに搭載され、入力回転を受けて回転される入力部材の回転を変速して出力部材に出力する変速機に関する。

従来、車両などに搭載され、入力回転を受けて回転される入力軸（入力部材）の回転を変速して出力軸（出力部材）に出力する変速機がある。この種の変速機として、例えば、特許文献１に記載された変速機がある。特許文献１の変速機は、上流側（回転入力側）に設けた上流側変速機構と、下流側（回転出力側）に設けた複列式遊星歯車変速機構との２つのユニットを連結して構成されている。上流側変速機構は、互いの軸方向が平行に配置された入力軸とカウンタ軸とを有し、入力軸の回転をＮ段に変速してカウンタ軸に伝達する平行軸式変速機構で構成されている。また、下流側の複列式遊星歯車変速機構は、入力軸とカウンタ軸の少なくともいずれかの回転を入力し、該回転を変速して出力軸に伝達するための複数の遊星歯車列を備えて構成されている。
特開２００７−３２７５３６号公報

上記のような変速機の複列式遊星歯車変速機構は、いずれかの遊星歯車列が備えるリングギヤから構成される回転要素（特許文献１の変速機における第４回転要素）を備えている。さらに、この回転要素の回転を停止させるためのブレーキ手段が設けられている。特許文献１の変速機においては、当該ブレーキ手段は、複列式遊星歯車変速機構の内部に設置されている。

ところで、複列式遊星歯車変速機構は、部品点数が多く内部構造が複雑であるため、該複列式遊星歯車変速機構を収納しているケースの内部において上記のブレーキ手段を設置可能なスペースは、限られた位置になってしまうのが現状である。このため、特許文献１の変速機では、当該ブレーキ手段は、複列式遊星歯車変速機構の内部において入力軸と該入力軸の回転が伝達される他の部材との間に設置されたクラッチ手段の外側（外周側）の位置に配置されている。しかしながら、ブレーキ手段をこの位置に配置すると、クラッチ手段を避けるためにブレーキ手段の外径が大きくなってしまうため、ケースの外径を大きくするなどして対応せざるを得ず、変速機の外径（胴回り寸法）の大型化を招いてしまう。これにより、変速機の車両への搭載性に悪影響が生じるおそれがあった。また、ケースの大型化によってケースを含む変速機全体の重量の増加にもつながり、車両の軽量化の妨げになるおそれもあった。

また、ブレーキ手段の外径が大きくなると、変速機の外径の大型化や重量の増加のみでなく、ブレーキ手段で生じるフリクションの増大にもつながってしまう。これにより、変速機における動力伝達効率の低下を招くおそれがあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、外径の大型化や重量の増加を回避して車両への搭載性の向上を図ることができ、かつ、ブレーキ手段のフリクションを低減して動力伝達効率の向上を図ることができる変速機を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかる変速機は、入力回転を受けて回転される上流側入力部材（１）の回転をＮ段に変速して上流側出力部材（２）に伝達する上流側変速機構（ＵＩ）と、２組以上の遊星歯車列（４０，５０）を有して構成され、上流側入力部材（１）と上流側出力部材（２）の少なくともいずれかの回転を変速して変速機出力部材（４）に伝達する複列式遊星歯車変速機構（ＵＯ）とを備え、複列式遊星歯車変速機構（ＵＯ）は、第１クラッチ手段（Ｋ１）を介して上流側入力部材（１）と係脱自在に連結される第１回転要素（Ｓ１，Ｓ２）と、変速機出力部材（４）に連結される第２回転要素（Ｃ１）と、第２クラッチ手段（Ｋ２）を介して上流側入力部材（１）と係脱自在に連結されるとともに、第１ブレーキ手段（Ｂ１）によって回転を停止可能である第３回転要素（Ｃ２）と、上流側出力部材（２）の回転が伝達されて回転するとともに、第２ブレーキ手段（Ｂ２）によって回転を停止可能である第４回転要素（Ｒ２）とを備え、第２ブレーキ手段（Ｂ２）は、上流側変速機構（ＵＩ）に設置され、上流側出力部材（２）あるいは上流側出力部材（２）に回転を伝達する部材（１１，１３）を固定保持することで第４回転要素（Ｒ２）の回転を停止させることを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

従来のように第２ブレーキ手段を複列式遊星歯車変速機構に設置する場合、第２ブレーキ手段の大径化が必要であり、第２ブレーキ手段で生じるフリクションが大きくなる。また、第２ブレーキ手段の外径に応じて決まる変速機の外径（胴回り径）も大きくなり、変速機の重量も増加する。仮に、第２ブレーキ手段を複列式遊星歯車変速機構に設置して、当該第２ブレーキ手段を小径化しようとすれば、上述したクラッチ手段の径方向における外側の位置ではなく、クラッチ手段の前後方向における隣接位置などに第２ブレーキ手段を配置する必要がある。そのためには、クラッチ手段の間に第２ブレーキ手段を設置するためのスペースを設ける必要があり、変速機の前後方向の長さ寸法を大きく延ばさなければならない。これに対して、上流側変速機構は、複列式遊星歯車変速機構と比べて部品点数が少なく、内部の空きスペースが大きいので、本発明のように第２ブレーキ手段を上流側変速機構に配置すれば、変速機の胴回り径を大きくせず、かつ、長さ寸法を延ばさずに、第２ブレーキ手段の設置スペースを容易に確保でき、第２ブレーキ手段の小径化を図ることが可能となる。

すなわち、本発明にかかる変速機によれば、複列式遊星歯車変速機構が備える第４回転要素の回転を停止させるための第２ブレーキ手段を上流側変速機構に配置したことで、変速機内のスペースを有効に活用して、第２ブレーキ手段を含む変速機の構成部品を効率良くレイアウトすることが可能となる。これにより、変速機の外形寸法（胴回り寸法あるいは軸方向の長さ寸法）の大型化を防止でき、変速機の車両への搭載性の向上を図ることができる。また、第２ブレーキ手段を上流側変速機構に配置することで、第２ブレーキ手段の寸法形状の自由度が高まるので、第２ブレーキ手段の小径化・小容量化を図ることが可能となる。これにより、第２ブレーキ手段で生じるフリクションを効果的に低減することができ、変速機の動力伝達効率の向上を図ることができる。

また、上記構成の変速機において、上流側出力部材（２）の回転を減速して第４回転要素（Ｒ２）に伝達する回転伝達部（Ｇ３）を備えてもよい。

この構成によれば、回転伝達部によって上流側出力部材の回転が減速されて第４回転要素に伝達されるので、第２ブレーキ手段は、減速前の上流側出力部材を固定保持することで、減速後の第４回転要素の回転を停止させることが可能となる。したがって、第４回転要素を直接に固定保持する場合と比較して、第４回転要素を停止させるために必要なトルクが小さくて済む。これにより、第２ブレーキ手段の容量を小さくすることができ、第２ブレーキ手段を構成するブレーキ板の枚数を減らしたり、ブレーキ板を小径化したりすることが可能となる。また、第２ブレーキ手段の少容量化によって、ブレーキの引きずりを低減する効果も望める。さらに、第２ブレーキ手段で生じるフリクションの低減を図ることが可能となる。

また、上記構成の変速機においては、上流側変速機構（ＵＩ）は、上流側入力部材（１）である入力軸（１）と上流側出力部材（２）であるカウンタ軸（２）とを平行に配置してなる平行軸式変速機構であり、第２ブレーキ手段（Ｂ２）は、カウンタ軸（２）あるいは該カウンタ軸（２）と一体に回転する部材（１２，１４，１５）を固定保持可能に配置されていてもよい。

平行軸式変速機構におけるカウンタ軸の周辺には、第２ブレーキ手段を設置可能な空きスペースがある。したがって、第２ブレーキ手段をカウンタ軸あるいは該カウンタ軸と一体に回転する部材を固定保持可能に配置すれば、第２ブレーキ手段の設置スペースを容易に確保できる。これにより、他の構成部品の配置を変えずに第２ブレーキ手段を設置することが可能となるので、変速機の構成部品のレイアウト性を向上させることができる。また、本発明の第２ブレーキ手段は、カウンタ軸の周辺の空きスペースを利用して配置することで、形状寸法の自由度を高めることができるので、複列式遊星歯車変速機構に設置する従来のブレーキ手段と比較して小径化を図ることが可能となる。

また、上記構成の変速機においては、上流側変速機構（ＵＩ）は、上流側入力部材（１）である入力軸（１）と上流側出力部材（２）であるカウンタ軸（２）とを平行に配置してなる平行軸式変速機構であり、第２ブレーキ手段（Ｂ２）は、入力軸（１）の回転をカウンタ軸（２）に伝達する部材（１１，１３）を固定保持可能に配置されていてもよい。

平行軸式変速機構におけるトルクコンバータ付近（上流側端部近傍）などの入力軸の周辺には、第２ブレーキ手段を設置可能な空きスペースがある。したがって入力軸の回転をカウンタ軸に伝達する部材を固定保持可能となるように第２ブレーキ手段を配置すれば、他の構成部品の配置を変えずに第２ブレーキ手段を設置することが可能となり、変速機の構成部品のレイアウト性を向上させることができる。また、入力軸の周辺の空きスペースに第２ブレーキ手段を設置することで、変速機の外径を大型化せずに、第２ブレーキ手段に必要なブレーキ容量を持たせるための径寸法の確保が可能となる。

本発明にかかる変速機によれば、車両への搭載性の向上および動力伝達効率の向上を図ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる自動変速機（以下、単に「変速機」という。）ＴＭ１を備えた動力伝達装置１０を示す概略図である。動力伝達装置１０は、例えばＦＲ型の車両に搭載されるものである。動力伝達装置１０は、車両前方に配設されたエンジン５と、エンジン５の出力軸５ａにトルクコンバータ６を介して入力軸１が接続される変速機ＴＭ１と、変速機ＴＭ１の出力軸４が接続されるデフ機構７とで構成される。この動力伝達装置１０では、エンジン５の駆動力により所定方向に回転数Ｎｅで回転する入力軸１の回転駆動力が変速機ＴＭ１により変速されて、出力軸４から出力される。出力された回転駆動力は、デフ機構７により左右のドライブシャフト８，８に分割されて、左右の駆動輪（後輪）９，９に伝達される。ＦＲ型の車両においては、しばしば、図１に示すように、変速機ＴＭ１の入力軸１と出力軸４とを車両の前後方向に延びる同軸上に位置させたレイアウトで動力伝達装置１０が構成される。なお、変速機ＴＭ１は、複数のケース部材を組み付けて成形されるケーシング２０の内部空間に収容されている。

変速機ＴＭ１には、変速制御を行うように構成された図示しない変速制御装置が備えられている。変速制御装置は、車両各部に設けたセンサからの入力情報やシフトレバーの操作状態などに応じて、変速機ＴＭ１に設けた複数のクラッチやブレーキからなる各係合要素（後述する摩擦係合要素Ｋ１〜Ｋ４，Ｂ１，Ｂ２など）の作動制御を行うように構成されており、これら係合要素の作動状態（係脱状態）に応じて変速機ＴＭ１に複数の変速段が設定されるようになっている。変速機ＴＭ１は、変速制御装置により設定された変速段に応じて入力軸１の回転を変速して出力軸４を回転させるようになっている。

図２は、変速機ＴＭ１を示すスケルトン図である。なお、以下では、図２における右側（エンジン側）を入力側あるいは上流側と称し、左側（駆動輪側）を出力側あるいは下流側と称す。また、入力軸１の軸方向を前後方向と称すことがある。この点は、後述する他の実施形態においても同様である。変速機ＴＭ１は、入力側が、入力軸１の回転を変速してカウンタ軸２に出力する平行軸式変速機ＰＴＭからなる上流側変速機構ＵＩになっており、出力側が、入力軸１とカウンタ軸２の少なくともいずれかの回転を変速して出力軸４に出力する複列式遊星ギヤ列ＰＬＡおよび遊星ギヤ用係合要素３０からなる複列式遊星歯車変速機構ＵＯになっている。この第１実施形態の変速機ＴＭ１は、詳しくは後述するように、従来は複列式遊星歯車変速機構ＵＯに設けていた第２ブレーキ（Ｂ２）を上流側変速機構ＵＩにおけるカウンタ軸２の外周に設けたことを特徴としている。

入力軸１は、ケーシング２０内部を上流側から下流側に延びて設けられており、上流側が図示しないベアリングにより回転自在に支持されている。カウンタ軸２は、ケーシング２０の内部を入力軸１と平行に延びるように設けられており、上流端及び下流端がそれぞれ図示しないベアリングによって回転自在に支持されている。カウンタ軸２は、ケーシング２０の内部空間において入力軸１の下方に配置されている。センタ軸３は、入力軸１の下流側において入力軸１と同一の軸線上を延びるように設けられている。

平行軸式変速機ＰＴＭは、第１ギヤ列Ｇ１、第２ギヤ列Ｇ２および第３ギヤ列Ｇ３から構成される入力軸側変速ギヤ列ＧＭを備えている。第１ギヤ列Ｇ１は、入力軸１上に相対回転可能に設けられた第１ドライブギヤ１１と、第１ドライブギヤ１１に噛合してカウンタ軸２上に連結されてカウンタ軸２と一体回転可能な第１ドリブンギヤ１２とから構成される。第１ドライブギヤ１１は、入力軸１上に設けられ入力軸１と一体に回転するクラッチＫ３（以下、後述する第１、第２クラッチＫ１，Ｋ２と区別するために第３クラッチＫ３という。）により入力軸１に対して係脱自在に構成されている。

第２ギヤ列Ｇ２は、入力軸１上に相対回転可能に設けられた第２ドライブギヤ１３と、第２ドライブギヤ１３に噛合してカウンタ軸２上に連結されてカウンタ軸２と一体回転可能な第２ドリブンギヤ１４とから構成される。第２ドライブギヤ１３は、入力軸１上に設けられ入力軸１と一体に回転するクラッチＫ４（以下、第４クラッチＫ４という。）により入力軸１に対して係脱自在に構成されている。なお、第３クラッチＫ３と第４クラッチＫ４は入力軸１上に並設されている。

第３ギヤ列Ｇ３は、カウンタ軸２上に設けられてカウンタ軸２と一体回転可能な第３ドライブギヤ１５と、第３ドライブギヤ１５と噛合して入力軸１の外周に入力軸１に対して相対回転可能に設けられた第３ドリブンギヤ１６とから構成されている。第３ドリブンギヤ１６は、後述する第２リングギヤＲ２に連結されている。

図３（ａ）は、図２に示す構成からなる変速機ＴＭ１におけるギヤ列とレシオとの関係の具体例を示す表で、（ｂ）は、（ａ）の具体例に対して実現される変速機ＴＭ１における変速段（変速レンジ）とレシオとの関係を示す表である。第１ギヤ列Ｇ１に設定されるギヤ比（レシオ）ｒ_G1は、第１ドリブンギヤ１２（カウンタ軸２側）の歯数を第１ドライブギヤ１１（入力軸１側）の歯数で除したものである。第２ギヤ列Ｇ２に設定されるギヤ比（レシオ）ｒ_G2は、第２ドリブンギヤ１４（カウンタ軸２側）の歯数を第２ドライブギヤ１３（入力軸１側）の歯数で除したものである。第３ギヤ列Ｇ３に設定されるギヤ比（レシオ）ｒ_G3は、第３ドライブギヤ１５（カウンタ軸２側）の歯数を第３ドリブンギヤ１６（入力軸１側）の歯数で除したものである。ここでは、第１ギヤ列Ｇ１と第３ギヤ列Ｇ３のギヤ比ｒ_G1，ｒ_G3は１よりも小さく設定されており、第２ギヤ列Ｇ２のギヤ比ｒ_G2は１よりも大きく設定されている。

上記構成の変速機ＴＭ１では、第３クラッチＫ３が係合すると、カウンタ軸２が、入力軸１に対して第１ギヤ列Ｇ１のギヤ比ｒ_G1に応じた回転数（Ｎｅ×１／ｒ_G1）に増速されて入力軸１と逆方向に回転する。また、第４クラッチＫ４が係合すると、カウンタ軸２が、入力軸１に対して第２ギヤ列Ｇ２のギヤ比ｒ_G2に応じた回転数（Ｎｅ×１／ｒ_G2）に減速されて入力軸１と逆方向に回転する。また、第３ドリブンギヤ１６は、カウンタ軸２に対して第３ギヤ列Ｇ３のギヤ比ｒ_G3に応じた回転数（Ｎｃ×ｒ_G3）に減速されてカウンタ軸２と逆方向、すなわち入力軸１と同方向に回転する。ここで、Ｎｃはカウンタ軸２の回転数である。

遊星ギヤ用係合要素３０は、入力軸１およびセンタ軸３上に並設された第１クラッチＫ１と第２クラッチＫ２とで構成される。入力軸１の出力側とセンタ軸３の入力側とは、第１クラッチＫ１を介して係脱可能に構成されている。これにより、第１クラッチＫ１が係合されると、入力軸１の回転がそのままセンタ軸３に伝達され、センタ軸３は入力軸１と一体に回転する。また、入力軸１の出力側は、後述する複列式遊星ギヤ列ＰＬＡを構成する第２キャリアＣ２に、第２クラッチＫ２を介して係脱自在に連結されている。

複列式遊星ギヤ列ＰＬＡは、同一ギヤ比を有するシングルピニオンタイプの第１遊星ギヤ列（第１遊星歯車列）４０及び第２遊星ギヤ列（第２遊星歯車列）５０を有している。

第１遊星ギヤ列４０は、センタ軸３上に位置する回転軸を中心に回転可能な第１サンギヤＳ１と、第１サンギヤＳ１と噛合して第１サンギヤＳ１の周りを自転しながら公転する第１ピニオンギヤＰ１と、ニードルベアリングを介して第１ピニオンギヤＰ１を回転自在に保持するとともに出力軸４に固定されて出力軸４を回転中心として第１ピニオンギヤＰ１と同じ速度で公転する第１キャリアＣ１と、第１ピニオンギヤＰ１と噛合する内歯を有して第１サンギヤＳ１の回転軸と同軸上に位置する回転軸を中心に回転可能な第１リングギヤＲ１とから構成されている。第１クラッチＫ１が係合されると、第１サンギヤＳ１にはセンタ軸３を介して入力軸１の回転が直接的に伝達される。また、図３（ａ）のＰＧ１の欄に示すように、第１遊星ギヤ列４０には、第１リングギヤＲ１の歯数を第１サンギヤＳ１の歯数で除して求められる所定のレシオ（ギヤ比）ｒ_RPGが設定されている。

第２遊星ギヤ列５０は、センタ軸３上に位置する回転軸を中心に回転可能な第２サンギヤＳ２と、第２サンギヤＳ２と噛合して第２サンギヤＳ２の周りを自転しながら公転する第２ピニオンギヤＰ２と、ニードルベアリングを介して第２ピニオンギヤＰ２を回転自在に保持するとともにセンタ軸３を回転中心として第２ピニオンギヤＰ２と同じ速度で公転する第２キャリアＣ２と、第２ピニオンギヤＰ２と噛合する内歯を有し、第２サンギヤＳ２の回転軸と同軸上に位置する回転軸を中心に回転可能な第２リングギヤＲ２と、から構成されている。また、図３（ａ）のＰＧ２の欄に示すように、第２遊星ギヤ列５０には、第２リングギヤＲ２の歯数を第２サンギヤＳ２の歯数で除して求められる所定のレシオ（ギヤ比）ｒ_RPGが設定されているが、第２リングギヤＲ２の歯数は第１リングギヤＲ１の歯数と同じであり、第２サンギヤＳ２の歯数は第１サンギヤＳ１の歯数と同じであるため、第１遊星ギヤ列４０および第２遊星ギヤ列５０のレシオの値は、同じになる。

第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とは、互いの回転軸が連結されて一体に設けられている。第１リングギヤＲ１は、第２キャリアＣ２と連結されて一体に設けられている。また、第２キャリアＣ２は、第２クラッチＫ２を介して入力軸１と係脱自在に連結されている。第２リングギヤＲ２は、第３ドリブンギヤ１６と連結されて一体に設けられている。第１キャリアＣ１は、その回転軸が下流側に延びる出力軸４に接続されている。

これにより、第１遊星ギヤ列４０及び第２遊星ギヤ列５０の各構成部品は、第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２が連結されて構成される第１回転要素と、第１キャリアＣ１および第１ピニオンギヤＰ１から構成される第２回転要素と、第２ピニオンギヤＰ２、第２キャリアＣ２および第１リングギヤＲ１から構成される第３回転要素と、第２リングギヤＲ２から構成される第４回転要素の各回転要素を構成している。

複列式遊星歯車変速機構ＵＯには、第１ブレーキ（第１ブレーキ手段）Ｂ１が設けられている。第１ブレーキＢ１は、第１リングギヤＲ１の外周に配置されており、係合により第１リングギヤＲ１を固定保持するようになっている。したがって、第３回転要素である第１リングギヤＲ１と第２キャリアＣ２は一体に回転可能であるとともに、第１ブレーキＢ１により一体に停止されるようになっている。なお、第１ブレーキＢ１は、ワンウェイブレーキ機構Ｆ１を有するブレーキである。ワンウェイブレーキ機構Ｆ１は、第１ブレーキＢ１が係合していない状態で、第１リングギヤＲ１の前進側駆動方向（入力軸１に対して逆方向）の回転を規制してブレーキ作用を生じさせる機構である。

上流側変速機構ＵＩには、第２ブレーキ（第２ブレーキ手段）Ｂ２が設けられている。第２ブレーキＢ２は、カウンタ軸２の下流端近傍の外周に配置されており、係合によりカウンタ軸２を固定保持するようになっている。第２ブレーキＢ２によってカウンタ軸２が固定保持されると、第３ドライブギヤ１５を介して第３ドリブンギヤ１６の回転が停止される。したがって、第４回転要素である第２リングギヤＲ２は、第３ドリブンギヤ１６と一体に回転可能であるとともに、第２ブレーキＢ２により第３ドリブンギヤ１６と一体に停止されるようになっている。

図４は、変速制御装置による摩擦係合要素Ｋ１〜Ｋ４，Ｂ２，Ｂ１，Ｆ１の係合・解除状態と変速段との関係を示す図である。上記のように構成される変速機ＴＭ１は、変速制御装置が摩擦係合要素Ｋ１〜Ｋ４，Ｂ２，Ｂ１，Ｆ１を選択的に係合させる制御を行うことにより、図４に示すように、前進８速（１ｓｔ〜８ｔｈ）および後進２速（ＲＥＶ１、ＲＥＶ２）の変速段を設定できる。なお、図４の●印は、摩擦係合要素が係合状態にあることを示している。各変速段は、２つの摩擦係合要素が係合されて設定される。また、前進段において隣り合う変速段間の変速は、２つの摩擦係合要素のうち１つを係合させたままとし、残りの１つを解放して別の１つの摩擦係合要素を係合させて行うように構成されている。このため、変速をスムーズに行うことができる。また、図４においては、１速における第１ブレーキＢ１が○印となっており、ワンウェイブレーキ機構Ｆ１が●印となっているが、これは第１ブレーキＢ１を係合させずにワンウェイブレーキ機構Ｆ１の作用により第１リングギヤＲ１の回転を規制する状態を示している。

図５は、変速機ＴＭ１における遊星ギヤ列を構成する各要素の速度の関係を示す速度線図である。この速度線図では、４本の縦軸は、それぞれ左側から複列式遊星ギヤ列ＰＬＡを構成する第１回転要素である第１および第２サンギヤＳ１、Ｓ２、第２回転要素である第１キャリアＣ１、第３回転要素である第１リングギヤＲ１および第２キャリアＣ２、第４回転要素である第２リングギヤＲ２の回転数Ｎを示すものであり、縦線上の上下方向の位置が回転数Ｎの値に対応している。また、各縦軸は、第１回転要素および第２回転要素間の間隔と、第２回転要素および第３回転要素間の間隔と、第３回転要素および第４回転要素間の間隔との比がｒ_RPG：１：（１＋ｒ_RPG）／ｒ_RPGになっている。同図の第１回転要素、第３回転要素および第４回転要素を表す縦軸上の●印はクラッチの係合を表し、■印はブレーキの係合（ワンウェイブレーキ機構Ｆ１による回転の規制を含む）を表す。また、回転数Ｎは入力軸１の回転方向を正としており、出力軸４が正方向に回転するとき、すなわち、第１キャリアＣ１が正方向に公転するとき、車両は前進する。

上記の各変速段は、図４に示すように、摩擦係合要素Ｋ１〜Ｋ４，Ｂ２，Ｂ１のうちのいずれか２つが選択的に係合されることで設定される。このとき、図５に示すように、各変速段において、係合される２つの摩擦係合要素を結ぶ直線Ｌ₁〜Ｌ₈，Ｌ_REV1，Ｌ_REV2と第１キャリアＣ１の回転数を示す縦軸との交点である回転数Ｎ₁〜Ｎ₈，Ｎ_REV1，Ｎ_REV2で第１キャリアＣ１が正方向あるいは逆方向に回転する。したがって、１速〜８速、後進１速、後進２速の各変速段において、出力軸４がそれぞれ回転数Ｎ₁〜Ｎ₈，Ｎ_REV1，Ｎ_REV2で正方向あるいは逆方向に回転するようになる。なお、ワンウェイブレーキ機構Ｆ１は、上述のように１速において第１リングギヤＲ１が第１サンギヤＳ１と逆方向に回転するのを規制するように配設されている。第１サンギヤＳ１が回転すると、その回転は第１ピニオンギヤＰ１を介して第１リングギヤＲ１に伝達されるが、このとき第１リングギヤＲ１には、第１サンギヤＳ１と逆方向に回転するトルクが働く。その場合、ワンウェイブレーキ機構Ｆ１により、その方向に第１リングギヤＲ１が回転するのを規制することで、第１リングギヤＲ１が固定保持されて入力軸１と同じ回転方向の出力軸４への動力伝達が行われる。１速以外のときは、第１リングギヤＲ１は第１サンギヤＳ１と同方向に回転するため、ワンウェイブレーキ機構Ｆ１による回転の規制は起こらない。

なお、図４及び図５に示すように、本発明に従って上流側変速機構ＵＩに配置されている第２ブレーキＢ２は、２速（２ｎｄ）と８速（８ｔｈ）で係合されるようになっている。すなわち、２速では、第１クラッチＫ１と第２ブレーキＢ２が係合される。このとき、第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２は、回転数Ｎｅで正方向に回転する。第２リングギヤＲ２は、第２ブレーキＢ２の係合により停止されているため回転しない。また、８速では、第２クラッチＫ２と第２ブレーキＢ２が係合される。このとき、第２クラッチＫ２の係合により第１リングギヤＲ１および第２キャリアＣ２が入力軸１の回転数Ｎｅで正方向に回転する。第２リングギヤＲ２は、第２ブレーキＢ２の係合により停止されているため回転しない。

以上説明したように、本実施形態の変速機ＴＭ１では、複列式遊星歯車変速機構ＵＯが備える第４回転要素の回転を停止させるための第２ブレーキＢ２を上流側変速機構ＵＩに配置している。これにより、変速機ＴＭ１内の空きスペースを有効に活用して、第２ブレーキＢ２を含む変速機ＴＭ１の構成部品を効率良くレイアウトすることが可能となる。したがって、変速機ＴＭ１の外径（胴回り寸法）の大型化を防止できる。また、第２ブレーキＢ２を内部の空きスペースが比較的大きい上流側変速機構ＵＩに配置することで、第２ブレーキＢ２の寸法形状の自由度が高まるので、第２ブレーキＢ２の小径化・小容量化を図ることが可能となる。これにより、第２ブレーキＢ２で生じるフリクションを低減させることができ、変速機ＴＭ１の動力伝達効率の向上を図ることができる。

すなわち、従来のように第２ブレーキを複列式遊星歯車変速機構ＵＯに設置すると、限られた空きスペースに第２ブレーキを設置しなければならないため、第２ブレーキを大径化せざるを得ず、第２ブレーキで生じるフリクションも大きくなる。また、第２ブレーキの外径に応じて決まる変速機ＴＭ１の外径（胴回り径）も大きくなり、変速機ＴＭ１の重量も増加する。仮に、第２ブレーキを複列式遊星歯車変速機構ＵＯに設置して、当該第２ブレーキを小径化しようとすれば、第１、第２クラッチＫ１，Ｋ２の径方向における外側の位置ではなく、第１、第２クラッチＫ１，Ｋに対して前後方向に並ぶ位置に第２ブレーキを配置する必要がある。そのためには、第１、第２クラッチＫ１，Ｋ２の前後に第２ブレーキＢ２を設置するためのスペースを設ける必要があり、このスペースを確保するため、変速機ＴＭ１の前後方向の長さ寸法を大きく延ばさなければならない。これに対して、上流側変速機構ＵＩは、複列式遊星歯車変速機構ＵＯと比べて部品点数が少なく、内部の空きスペースが大きいので、本実施形態の変速機ＴＭ１のように、第２ブレーキＢ２を上流側変速機構ＵＩに配置すれば、変速機ＴＭ１の胴回り径を大きくせず、かつ、前後方向の長さ寸法を延ばさずに、第２ブレーキＢ２の設置スペースを容易に確保し、第２ブレーキＢ２の小径化を図ることが可能となる。これにより、変速機ＴＭ１の車両への搭載性の向上、および軽量化を図ることができる。また、第２ブレーキＢ２で生じるフリクションを効果的に低減できる。

また、本実施形態の変速機ＴＭ１では、平行軸式変速機構ＵＩにおけるカウンタ軸２の周辺には、第２ブレーキＢ２を設置可能な空きスペースがある。したがって、本実施形態のように第２ブレーキＢ２をカウンタ軸２の外周に設置すれば、第２ブレーキＢ２の設置スペースを容易に確保でき、他の構成部品の配置を変えずに第２ブレーキＢ２を設置することが可能となるので、変速機ＴＭ１の構成部品のレイアウト性を向上させることができる。また、カウンタ軸２の周辺の空きスペースを利用して第２ブレーキＢ２を設置することによって、本実施形態の第２ブレーキＢ２は、複列式遊星歯車変速機構ＵＯに設置する従来のブレーキ手段と比較して小径化を図ることが可能となる。

また、本実施形態の変速機ＴＭ１は、カウンタ軸２の回転を減速して第２リングギヤＲ２に伝達する第３ギヤ列（回転伝達部）Ｇ３を備えており、第３ギヤ列Ｇ３の上流側に第２ブレーキＢ２を配置している。これにより、第２ブレーキＢ２は、減速前のカウンタ軸２を固定保持することで、減速後の第２リングギヤＲ２の回転を停止させるようになっている。したがって、第２リングギヤＲ２を直接に固定保持して停止させる場合と比較して、第２リングギヤＲ２を停止させるために必要なトルクが小さくて済む。よって、第２ブレーキＢ２の小容量化を図ることができ、第２ブレーキＢ２を構成するブレーキ板の枚数を低減したり、ブレーキ板を小径化したりすることが可能となる。また、第２ブレーキＢ２の少容量化によって、第２ブレーキＢ２の引きずりを低減できる効果も望める。さらに、第２ブレーキＢ２で生じるフリクションの低減も可能となる。

なお、本実施形態では、第２ブレーキＢ２は、カウンタ軸２を固定保持するように構成しているが、これ以外にも、第２ブレーキＢ２は、カウンタ軸２と一体に回転する部材である第１ドリブンギヤ１２、第２ドリブンギヤ１４、第３ドライブギヤ１５のいずれかを固定保持するように構成することも可能である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる変速機について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は他の実施形態についても同様とする。

図６は、本発明の第２実施形態にかかる変速機ＴＭ２を示すスケルトン図である。第２実施形態の変速機ＴＭ２は、第１実施形態の変速機ＴＭ１においてカウンタ軸２の外周に配置されていた第２ブレーキＢ２にかえて、入力軸１の周辺に配置した第２ブレーキＢ２−２を備えている。第２ブレーキＢ２−２は、入力軸１の回転をカウンタ軸２に伝達する第１ドライブギヤ１１を固定保持可能に配置されており、詳細には、入力軸１の上流側端部近傍、すなわちトルクコンバータＴＣ（図１参照）の近傍に配置された第３クラッチＫ３の外側（外周側）に設置されている。この第２ブレーキＢ２−２の係合によって、第１ドライブギヤ１１が固定保持されることで、第１ドリブンギヤ１２、カウンタ軸２、第３ドライブギヤ１５、第３ドリブンギヤ１６を介して第２リングギヤＲ２の回転が停止されるようになっている。

本実施形態の変速機ＴＭ２では、上記のように第２ブレーキＢ２−２を入力軸１の周辺に配置したことで、平行軸式変速機構ＵＩ内の空きスペースを有効に活用して、他の構成部品の配置に変更を加えずに第２ブレーキＢ２−２をレイアウトすることを可能としている。また、第２ブレーキＢ２−２を第３クラッチの外周側に設置したことで、第２ブレーキＢ２−２を配置するためのスペースを第３クラッチの前後方向の隣接位置に設けずに済むので、変速機ＴＭ２の全長を延ばさなくてよい。したがって、変速機ＴＭ２の全長の小型化を図ることができ、変速機ＴＭ２の車両への搭載性を向上させることができる。

〔第３実施形態〕
図７は、本発明の第３実施形態にかかる変速機ＴＭ３を示すスケルトン図である。本実施形態の変速機ＴＭ３は、第１実施形態の変速機ＴＭ１においてカウンタ軸２の外周に配置されていた第２ブレーキＢ２にかえて、入力軸１の周辺に配置された第２ブレーキＢ２−３を備えている。第２ブレーキＢ２−３は、入力軸１の周辺に配置されている点、および第１ドライブギヤ１１を固定保持するものである点は、第２実施形態の第２ブレーキＢ２−２と同じであるが、その詳細な配置位置が第２ブレーキＢ２−２とは若干異なっている。すなわち、第２ブレーキＢ２−３は、第３クラッチＫ３の外側（外周側）ではなく、第３クラッチＫ３に対して入力軸１の軸方向の下流側（後方側）に並ぶ位置に配置されている。

第２ブレーキＢ２−３をこのような位置に配置したことで、第２ブレーキＢ２−３が第３クラッチＫ３の外側にはみ出さずに済むので、変速機ＴＭ３の外径（胴回り寸法）の大型化を防止することができる。また、第２ブレーキＢ２−３を入力軸１に近い位置に設置できるので、第２ブレーキＢ２−３の小径化を図ることもできる。

〔第４実施形態〕
図８は、本発明の第４実施形態にかかる変速機ＴＭ４を示すスケルトン図である。第４実施形態の変速機ＴＭ４は、第１実施形態の変速機ＴＭ１が備える入力軸側変速ギヤ列ＧＭを構成する第１〜第３ギヤ列Ｇ１〜Ｇ３のうち、第１ギヤ列Ｇ１を省略し、第２ギヤ列Ｇ２と第３ギヤ列Ｇ３だけを備えて構成されている。また、第１ギヤ列Ｇ１を省略したことに伴い、第３クラッチＫ３も省略している。さらに、第１実施形態の変速機ＴＭ１においてカウンタ軸２を固定保持可能に設置されていた第２ブレーキＢ２にかえて、入力軸１の周辺に配置され、第２ギヤ列Ｇ２の第２ドライブギヤ１３を固定保持可能である第２ブレーキＢ２−４が設けられている。第２ブレーキＢ２−４は、第２ドライブギヤ１３に対して入力軸１に沿って前方に並ぶ位置に配置されており、トルクコンバータＴＣ（図１参照）の下流端近傍位置に配置されている。

図９は、変速機ＴＭ４における摩擦係合要素Ｋ１，Ｋ２，Ｋ４，Ｂ２−４，Ｂ１，Ｆ１の係合・解除状態と変速段との関係を示す図である。上記のように構成される変速機ＴＭ４は、変速制御装置が摩擦係合要素Ｋ１，Ｋ２，Ｋ４，Ｂ２−４，Ｂ１，Ｆ１を選択的に係合させる制御を行うことにより、同図に示すように、前進６速（１ｓｔ〜６ｔｈ）および後進１速（ＲＥＶ）の変速段を設定できる。このときの速度線図を図１０に示す。本実施形態の変速機ＴＭ４の速度線図では、図３に示す第１実施形態の変速機ＴＭ１の速度線図で第１ギヤ列Ｇ１を構成するギヤを断続させていた第３クラッチＫ３が省かれている。これにより、図１０に示すような６速の速度線図が構成される。

図１１（ａ）は、図８に示す構成からなる変速機ＴＭ４におけるギヤ列とレシオとの関係の具体例を示す表で、（ｂ）は、（ａ）の具体例に対して実現される変速機ＴＭ４における変速段（変速レンジ）とレシオとの関係を示す表である。図１０のようにして設定される各変速段のレシオ（減速比）は、各ギヤの歯数設定により、一例として図１１（ｂ）のように変化する。

本実施形態の変速機ＴＭ４では、第１ギヤ列Ｇ１および第３クラッチＫ３を省略したことで、入力軸１の周辺におけるトルクコンバータＴＣの下流側近傍位置に空きスペースが生じている。したがって、この空きスペースに第２ブレーキＢ２−４を設置することで、変速機ＴＭ１の外径や長さ寸法を大型化せず、かつ、他の部品の配置構成に変更を加えずに、第２ブレーキＢ２−４を効率良くレイアウトすることが可能となる。また、第２ブレーキＢ２−４の小径化を図ることも可能となる。

〔第５実施形態〕
図１２は、本発明の第５実施形態にかかる変速機ＴＭ５を示すスケルトン図である。第５実施形態の変速機ＴＭ５は、第４実施形態の変速機ＴＭ４と同様、第１実施形態の変速機ＴＭ１が備える入力軸側変速ギヤ列ＧＭを構成する第１〜第３ギヤ列Ｇ１〜Ｇ３のうち第１ギヤ列Ｇ１を省略して、第２ギヤ列Ｇ２と第３ギヤ列Ｇ３だけを備えて構成されている。また、第１ギヤ列Ｇ１を省略したことに伴い、第３クラッチＫ３も省略している。これにより、変速機ＴＭ４と同様、前進６速（１ｓｔ〜６ｔｈ）および後進１速（ＲＥＶ）の変速段を設定できる。

また、本実施形態の変速機ＴＭ５が備える第２ブレーキＢ２−５は、第１実施形態の変速機ＴＭ１が備える第２ブレーキＢ２と同様、カウンタ軸２を固定保持可能になっている。しかしながら、本実施形態の第２ブレーキＢ２−５は、カウンタ軸２の下流端近傍ではなく、上流端近傍の外周に配置されている。これは、本実施形態の変速機ＴＭ５では、第１ギヤ列Ｇ１および第３クラッチＫ３を省略したことで、入力軸１の上流側のトルクコンバータＴＣ近傍及びその周辺に空きスペースが生じているため、第２ブレーキＢ２−５をカウンタ軸２の上流端近傍に配置すれば、この空きスペースを利用して第２ブレーキＢ２−５を効率良くレイアウトすることが可能となるからである。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

例えば、上記各実施形態では、複列式遊星歯車変速機構ＵＯは、第１遊星ギヤ列４０と第２遊星ギヤ列５０の２組の遊星ギヤ列を有して構成されているが、遊星ギヤ列の具体的な組数は、上記の２組には限定されず、他の組数とすることも可能である。また、上流側変速機構ＵＩが有するクラッチの段数も上記実施形態で示した２段あるいは１段には限定されず、他の段数であってもよい。

本発明の第１実施形態にかかる変速機を備えた動力伝達装置を示す概略図である。 第１実施形態の変速機を示すスケルトン図である。 （ａ）は、第１実施形態の変速機におけるギヤ列とレシオとの関係の具体例を示す表で、（ｂ）は、変速段とレシオとの関係を示す表である。 第１実施形態の変速機における摩擦係合要素の係合・解除状態と変速段との関係を示す図である。 第１実施形態の変速機における遊星ギヤ列を構成する各要素の速度の関係を示す速度線図である。 本発明の第２実施形態にかかる変速機を示すスケルトン図である。 本発明の第３実施形態にかかる変速機を示すスケルトン図である。 本発明の第４実施形態にかかる変速機を示すスケルトン図である。 第４実施形態の変速機における摩擦係合要素の係合・解除状態と変速段との関係を示す図である。 第４実施形態の変速機における遊星ギヤ列を構成する各要素の速度の関係を示す速度線図である。 （ａ）は、第４実施形態の変速機におけるギヤ列とレシオとの関係の具体例を示す表で、（ｂ）は、変速段とレシオとの関係を示す表である。 本発明の第５実施形態にかかる変速機を示すスケルトン図である。

符号の説明

１ 入力軸（上流側入力部材）
２ カウンタ軸（上流側出力部材）
３ センタ軸
４ 出力軸（変速機出力部材）
５ エンジン
６ トルクコンバータ
７ デフ機構
８ ドライブシャフト
１０ 動力伝達装置
１１ 第１ドライブギヤ
１２ 第１ドリブンギヤ
１３ 第２ドライブギヤ
１４ 第２ドリブンギヤ
１５ 第３ドライブギヤ
１６ 第３ドリブンギヤ
２０ ケーシング
３０ 遊星ギヤ用係合要素
４０ 第１遊星ギヤ列（第１遊星歯車列）
５０ 第２遊星ギヤ列（第２遊星歯車列）
Ｂ１ 第１ブレーキ（第１ブレーキ手段）
Ｂ２〜Ｂ２−５ 第２ブレーキ（第２ブレーキ手段）
Ｃ１ 第１キャリア（第２回転要素）
Ｃ２ 第２キャリア（第３回転要素）
Ｆ１ ワンウェイブレーキ
Ｇ１ 第１ギヤ列
Ｇ２ 第２ギヤ列
Ｇ３ 第３ギヤ列
ＧＭ 入力軸側変速ギヤ列
Ｋ１ 第１クラッチ（第１クラッチ手段）
Ｋ２ 第２クラッチ（第２クラッチ手段）
Ｋ３ 第３クラッチ（第３クラッチ手段）
Ｋ４ 第４クラッチ（第４クラッチ手段）
Ｐ１ 第１ピニオンギヤ（第２回転要素）
Ｐ２ 第２ピニオンギヤ（第３回転要素）
Ｒ１ 第１リングギヤ（第３回転要素）
Ｒ２ 第２リングギヤ（第４回転要素）
Ｓ１ 第１サンギヤ（第１回転要素）
Ｓ２ 第２サンギヤ（第１回転要素）
ＴＣ トルクコンバータ
ＴＭ１〜ＴＭ５ 変速機（自動変速機）
ＰＴＭ 平行軸式変速機
ＰＬＡ 複列式遊星ギヤ列
ＵＩ 上流側変速機構
ＵＯ 複列式遊星歯車変速機構

Claims (4)

1. 入力回転を受けて回転される上流側入力部材の回転をＮ段に変速して上流側出力部材に伝達する上流側変速機構と、
   ２組以上の遊星歯車列を有して構成され、前記上流側入力部材と前記上流側出力部材の少なくともいずれかの回転を変速して変速機出力部材に伝達する複列式遊星歯車変速機構と
   を備え、
   前記複列式遊星歯車変速機構は、
   第１クラッチ手段を介して前記上流側入力部材と係脱自在に連結される第１回転要素と、
   前記変速機出力部材に連結される第２回転要素と、
   第２クラッチ手段を介して前記上流側入力部材と係脱自在に連結されるとともに、第１ブレーキ手段によって回転を停止可能である第３回転要素と、
   前記上流側出力部材の回転が伝達されて回転するとともに、第２ブレーキ手段によって回転を停止可能である第４回転要素と
   を備え、
   前記第２ブレーキ手段は、前記上流側変速機構に設置され、前記上流側出力部材あるいは前記上流側出力部材に回転を伝達する部材を固定保持することで前記第４回転要素の回転を停止させる
   ことを特徴とする変速機。
2. 前記上流側出力部材の回転を減速して前記第４回転要素に伝達する回転伝達部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の変速機。
3. 前記上流側変速機構は、前記上流側入力部材である入力軸と前記上流側出力部材であるカウンタ軸とを平行に配置してなる平行軸式変速機構であり、
   前記第２ブレーキ手段は、前記カウンタ軸あるいは該カウンタ軸と一体に回転する部材を固定保持可能に配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機。
4. 前記上流側変速機構は、前記上流側入力部材である入力軸と前記上流側出力部材であるカウンタ軸とを平行に配置してなる平行軸式変速機構であり、
   前記第２ブレーキ手段は、前記入力軸の回転を前記カウンタ軸に伝達する部材を固定保持可能に配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機。

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