JP2009185863A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクコンバータ２のタービン回転を比較的大きな減速比で伝達する第１伝動機構３と、ポンプ回転を比較的小さな減速比で伝達する第２伝動機構４と、複式プラネタリギヤ６とを備える前進８段の変速が可能な自動変速機を提供する。
【解決手段】複式プラネタリギヤ６の４つの回転要素を速度線図における並び順に第１、第２、第３要素及び第４要素として、第２要素Ｒを出力部材５に連結する。第１要素Ｓ２を第１伝動機構３に連結する第１クラッチＣ１と、第３要素Ｃを第２伝動機構４に連結する第２クラッチＣ２と、第４要素Ｓ１を第２伝動機構４に連結する第３クラッチＣ３素と、第４要素Ｓ１を第１伝動機構３に連結する第４クラッチＣ４と、第４要素Ｓ１を固定する第１ブレーキＢ１と、第３要素Ｃを固定する第２ブレーキＢ２とを備える
【選択図】図１

Description

本発明は、動力源に連結される流体トルクコンバータから伝達される回転を複式プラネタリギヤにより複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機に関する。

従来、特許文献１により、流体トルクコンバータのタービンの回転を所定の減速比で伝達する第１伝動機構と、流体トルクコンバータのポンプの回転を第１伝動機構の減速比より小さな減速比で伝達する第２伝動機構と、第１と第２の両伝動機構と出力部材との間に介設される複式プラネタリギヤと、複数の係合要素とを備える自動変速機が知られている。

複式プラネタリギヤは、ラビニヨ型プラネタリギヤや、２つのプラネタリギヤのサンギヤ、キャリア及びリングギアの一部を互いに連結することで構成されるもので、速度線図においてギヤ比に対応する間隔を存して順に並ぶ第１乃至第４の４つの回転要素を有する。そして、上記従来例では、第２要素を出力部材に連結すると共に、係合要素として、第１要素にタービンの回転を第１伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第１クラッチと、第４要素にタービンの回転を第１伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２クラッチと、第３要素にポンプの回転を第２伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第３クラッチと、第３要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第１ブレーキと、第４要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキとを設けている。

以上の構成によれば、第１クラッチと第１ブレーキとを係合することで１速段が確立され、第１クラッチと第２ブレーキとを係合することで２速段が確立され、第１クラッチと第２クラッチとを係合することで３速段が確立され、第１クラッチと第３クラッチとを係合することで４速段が確立され、第２クラッチと第３クラッチとを係合することで５速段が確立され、第３クラッチと第２ブレーキとを係合させることで６速段が確立される。
特開平４−２１９５３３号公報（図１４、図１５）

上記従来例のものでは、４速段及び５速段において、動力源からの動力が流体トルクコンバータのタービン経由だけでなく第３クラッチの係合によりポンプから直接伝達され、更に、６速段では動力源からの動力がポンプのみを介して伝達される。そのため、流体トルクコンバータでの滑りによる損失が低減されて、変速機の効率が向上する。

ところで、上記従来例は、５個の係合要素を用いて前進６段の変速を行うものであるが、燃費性の向上のためには、より多段の変速を行うことができるようにすることが望まれる。

本発明は、以上の点に鑑み、上記従来例を改良して、前進８段の変速を行うことができるようにした自動変速機を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、動力源に連結される流体トルクコンバータと、流体トルクコンバータのタービンの回転を所定の減速比で伝達する第１伝動機構と、流体トルクコンバータのポンプの回転を第１伝動機構の減速比より小さな減速比で伝達する第２伝動機構と、第１と第２の両伝動機構と出力部材との間に介設される複式プラネタリギヤと、複数の係合要素とを備える自動変速機であって、複式プラネタリギヤは、速度線図においてギヤ比に対応する間隔で並ぶ４つの回転要素を有し、これら回転要素を、速度線図における並び順に夫々第１要素、第２要素、第３要素及び第４要素として、第２要素が出力部材に連結され、係合要素として、第１要素にタービンの回転を第１伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第１係合要素と、第３要素にポンプの回転を第２伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素と、第４要素にポンプの回転を第２伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第３係合要素と、第４要素にタービンの回転を第１伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第４係合要素と、第４要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第５係合要素と、第３要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第６係合要素とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、前進８段の変速を行うことができる。また、４速、５速及び７速段では、動力源からの動力が流体トルクコンバータのタービン経由だけでなくポンプからも直接伝達され、更に、６速及び８速段では動力源からの動力がポンプのみを介して伝達される。そのため、流体トルクコンバータでの滑りによる損失が低減されて、変速機の効率が向上する。

図１（ａ）は、本発明の自動変速機の第１実施形態を示している。この第１実施形態の変速機は、動力源たるエンジン１に連結される流体トルクコンバータ２を備えている。流体トルクコンバータ２は、エンジン１のフライホイール１ａに回転振動吸収用のダンパ１ｂを介して連結されるポンプＰＯと、ポンプＰＯから内部流体を介して動力伝達されるタービンＴＢと、ポンプＰＯとタービンＴＢとの間に介設されワンウェイクラッチを介して変速機ケース７に固定されるステータＳＴと、タービンＴＢをポンプＰＯに機械的に連結するロックアップクラッチＬＣとを備えている。

また、この変速機は、タービンＴＢの回転を伝達する第１伝動機構３と、ポンプＰＯの回転を伝達する第２伝動機構４と、第１と第２の両伝動機構３，４と出力部材たる出力ギヤ５との間に介設される複式プラネタリギヤ６とを備えている。出力ギヤ５は、流体トルクコンバータ２の軸線と平行な軸線回りに配置されている。そして、出力ギヤの回転が図外のデファレンシャルギヤを介して車両の左右の駆動輪に伝達されるようにしている。

第１伝動機構３は、タービンＴＢに結合されたタービン軸ＴＢａに連結される駆動ギヤ３ａと、駆動ギヤ３ａに噛合する、出力ギヤ５と同一軸線回りに回転自在な従動ギヤ３ｂとから成るギヤ列で構成され、第２伝動機構４も、ポンプＰＯに結合されたポンプ軸ＰＯａに連結される駆動ギヤ４ａと、駆動ギヤ４ａに噛合する、出力ギヤ５と同一軸線回りに回転自在な従動ギヤ４ｂとから成るギヤ列で構成されている。ここで、第２伝動機構４の減速比（従動ギヤ４ｂの歯数／駆動ギヤ４ａの歯数）は第１伝動機構３の減速比（従動ギヤ３ｂの歯数／駆動ギヤ３ａの歯数）よりも小さく設定されている。従って、第１伝動機構３の出力速度をＮ１、第２伝動機構４の出力速度をＮ２とすると、Ｎ２＞Ｎ１になる。

複式プラネタリギヤ６は、出力ギヤ５と同一軸線回りに配置した第１と第２の２つのサンギヤＳ１，Ｓ２と、１つのリングギヤＲと、第１サンギヤＳ１とリングギヤＲとに噛合する第１ピニオンＰ１と第２サンギヤＳ２と第１ピニオンＰ１とに噛合する第２ピニオンＰ２とを自転及び公転自在に支持する１つのキャリアＣとを有するラビニヨ型プラネタリギヤで構成されている。

図２に示す複式プラネタリギヤ６の速度線図（プラネタリギヤを構成する複数の回転要素の回転速度を直線で表すことができる図）を参照して、複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳ１、第２サンギヤＳ２、リングギヤＲ及びキャリアＣから成る４つの回転要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に右側から夫々第１要素、第２要素、第３要素及び第４要素とすると、第１要素は第２サンギヤＳ２、第２要素はリングギヤＲ、第３要素はキャリアＣ、第４要素は第１サンギヤＳ１になる。尚、速度線図において、第２サンギヤＳ２とリングギヤＲ間の間隔と、リングギヤＲとキャリアＣ間の間隔と、キャリアＣと第１サンギヤＳ１間の間隔との比は、リングギヤＲと第１サンギヤＳ１とのギヤ比（リングギヤＲの歯数／第１サンギヤＳ１の歯数）をｉ、リングギヤＲと第２サンギヤＳ２とのギヤ比（リングギヤＲの歯数／第２サンギヤＳ２の歯数）をｊとして、ｊ−１：１：ｉに設定されている。

ここで、本実施形態では、リングギヤＲ（第２要素）を出力ギヤ５に連結している。また、係合要素として、第２サンギヤＳ２（第１要素）にタービンＴＢの回転を第１伝動機構３を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第１係合要素たる第１クラッチＣ１と、キャリアＣ（第３要素）にポンプＰＯの回転を第２伝動機構４を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素たる第２クラッチＣ２と、第１サンギヤＳ１（第４要素）にポンプＰＯの回転を第２伝動機構４を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第３係合要素たる第３クラッチＣ３と、第１サンギヤＳ１（第４要素）にタービンＴＢの回転を第１伝動機構３を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第４係合要素たる第４クラッチＣ４と、第１サンギヤＳ１（第４要素）を変速機ケース７に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第５係合要素たる第１ブレーキＢ１と、キャリアＣ（第３要素）を変速機ケース７に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第６係合要素たる第２ブレーキＢ２とを備えている。尚、変速機ケース７には、第２ブレーキＢ２と並列に、キャリアＣの正転（前進方向の回転）を許容し、逆転を阻止する一方向クラッチＦ１が連結されている。

本実施形態では、第１クラッチＣ１を係合させると、第２サンギヤＳ２の回転速度が第１伝動機構３の出力速度Ｎ１、キャリアＣの回転速度が一方向クラッチＦ１の働きで「０」になり、出力ギヤ５に連結されるリングギヤＲの回転速度は「１ｓｔ」になる。即ち、１速段が確立される。尚、第１クラッチＣ１に加えて第２ブレーキＢ２を係合させると、エンジンブレーキを効かせられる状態で１速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とを係合させると、第２サンギヤＳ２の回転速度が第１伝動機構３の出力速度Ｎ１、第１サンギヤＳ１の回転速度が「０」になり、リングギヤＲの回転速度は「２ｎｄ」になる。即ち、２速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とを係合させると、第２サンギヤＳ２の回転速度と第１サンギヤＳ１の回転速度が共に第１伝動機構３の出力速度Ｎ１になり、リングギヤＲの回転速度もＮ１である「３ｒｄ」になる。即ち、３速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３とを係合させると、第２サンギヤＳ２の回転速度が第１伝動機構３の出力速度Ｎ１、第１サンギヤＳ１の回転速度が第２伝動機構４の出力速度Ｎ２になり、リングギヤＲの回転速度は「４ｔｈ」になる。即ち、４速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とを係合させると、第２サンギヤＳ２の回転速度が第１伝動機構３の出力速度Ｎ１、キャリアＣの回転速度が第２伝動機構４の出力速度Ｎ２になり、リングギヤＲの回転速度は「５ｔｈ」になる。即ち、５速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを係合させると、キャリアＣの回転速度と第１サンギヤＳ１の回転速度が共に第２伝動機構４の出力速度Ｎ２になり、リングギヤＲの回転速度もＮ２である「６ｔｈ」になる。即ち、６速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを係合させると、キャリアＣの回転速度が第２伝動機構４の出力速度Ｎ２、第１サンギヤＳ１の回転速度が第１伝動機構３の出力速度Ｎ１になり、リングギヤＲの回転速度は「７ｔｈ」になる。即ち、７速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第１ブレーキＢ１とを係合させると、キャリアＣの回転速度が第２伝動機構４の出力速度Ｎ２、第１サンギヤＳ１の回転速度が「０」になり、リングギヤＲの回転速度は「８ｔｈ」になる。即ち、８速段が確立される。

第４クラッチＣ４と第２ブレーキＢ２とを係合させると、キャリアＣの回転速度が「０」、第１サンギヤＳ１の回転速度が第１伝動機構３の出力速度Ｎ１、になり、リングギヤＲの回転速度はマイナスの「Ｒｅｖ」になる。即ち、後進段が確立される。

このように、本実施形態によれば、前進８段後進１段の変速を行うことができる。図１（ｂ）は、上述した各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２の係合状態との関係を纏めて表示した図であり、○は係合を表している。尚、１速段の第２ブレーキＢ２の（○）は、エンジンブレーキ時に第２ブレーキＢ２を係合させることを示している。

また、図１（ｂ）は、第１伝動機構３の減速比を１．９、第２伝動機構４の減速比を１．０、リングギヤＲと第１サンギヤＳ１のギヤ比ｉを２．２、リングギヤＲと第２サンギヤＳ２のギヤ比ｊを２．６とした場合における各変速段のギヤレシオも示している。これによれば、公比（各変速段間のギヤレシオの比）が適切になると共に、トータルレンジ（一速レシオ／８速レシオ）も適切になる。

また、本実施形態では、１速〜３速段及び後進段において、ポンプＰＯの回転を伝達する第２、第３クラッチＣ２，Ｃ３が解放されているため、エンジン１の出力トルクは全てタービンＴＢ経由で伝達される。従って、流体トルクコンバータ２のトルク増幅効果を好適に利用することができる。また、４速、５速及び７速段では、エンジン１の出力トルクがタービンＴＢ経由だけでなく第２クラッチＣ２や第３クラッチＣ３の係合でポンプＰＯからも直接伝達される。そのため、ロックアップクラッチＬＣの係合力を然程高くしなくても済むため、変速機の機械効率を向上できる。更に、６速及び８速段では、エンジン１の出力トルクが全てポンプＰＯから直接伝達される。そのため、ロックアップクラッチＬＣを係合させる必要がない。その結果、油圧ポンプからのオイル吐出量を低減して、変速機の効率を向上させることができる。

ところで、上記第１実施形態では、ポンプ軸ＰＯａをタービン軸ＴＢａの外側に設け、流体トルクコンバータ２側から順に、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３及び第１ブレーキＢ１と、第２伝動機構４と、出力ギヤ５と、複式プラネタリギヤ６及び第２ブレーキＢ２と、第１クラッチＣ１及び第４クラッチＣ４と、第１伝動機構３とを配置したが、これに限られない。例えば、図３に示す第２実施形態のように、ポンプ軸ＰＯａをタービン軸ＴＢａの内側に設け、流体トルクコンバータ２側から順に、出力ギヤ５と、複式プラネタリギヤ６及び第２ブレーキＢ２と、第１クラッチＣ１及び第４クラッチＣ４と、第１伝動機構３と、第１ブレーキＢ１と、第２伝動機構４と、第２クラッチＣ２及び第３クラッチＣ３とを配置しても良い。

また、上記実施形態では、複式プラネタリギヤ６をラビニヨ型プラネタリギヤで構成しているが、これに限られない。例えば、図４に示す第３実施形態のように、サンギヤＳｆと、リングギヤＲｆと、サンギヤＳｆとリングギヤＲｆとに噛合するピニオンＰｆを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｆとを有する単式プラネタリギヤから成る第１プラネタリギヤ６１と、サンギヤＳｒと、リングギヤＲｒと、サンギヤＳｒとリングギヤＲｒとに噛合するピニオンＰｒを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｒとを有する単式プラネタリギヤから成る第２プラネタリギヤ６２とを用い、第１プラネタリギヤ６１のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ６２のリングギヤＲｒとを連結すると共に、第１プラネタリギヤ６１のリングギヤＲｆと第２プラネタリギヤ６２のキャリアＣｒとを連結して複式プラネタリギヤ６を構成しても良い。

第３実施形態の複式プラネタリギヤ６は、第１プラネタリギヤ６１のサンギヤＳｆと、第２プラネタリギヤ６２のサンギヤＳｒと、第１プラネタリギヤ６１のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ６２のリングギヤＲｒとの連結体（第１連結体）と、第１プラネタリギヤ６１のリングギヤＲｆと第２プラネタリギヤ６２のキャリアＣｒとの連結体（第２連結体）とから成る４つの回転要素を有することになる。そして、これら回転要素を、図５に示す速度線図におけるギア比に対応する間隔での並び順に右側から夫々第１要素、第２要素、第３要素及び第４要素とすると、第１要素は第２プラネタリギヤ６２のサンギヤＳｒ、第２要素は第２連結体Ｒｆ，Ｃｒ、第３要素は第１連結体Ｃｆ，Ｒｒ、第４要素は第１プラネタリギヤ６１のサンギヤＳｆになる。

尚、第１プラネタリギヤ６１のギヤ比（リングギヤＲｆの歯数／サンギアＳｆの歯数）をｉ、第２プラネタリギヤ６２のギヤ比（リングギヤＲｒの歯数／サンギアＳｒの歯数）をｊとして、速度線図における第２プラネタリギヤ６２のサンギヤＳｒと第２連結体Ｒｆ，Ｃｒ間の間隔と、第２連結体Ｒｆ，Ｃｒと第１連結体Ｃｆ，Ｒｒ間の間隔と、第１連結体Ｃｆ，Ｒｒと第１プラネタリギヤ６１のサンギヤＳｆ間の間隔との比はｊ：１：ｉに設定されている。

第３実施形態では、第２連結体Ｒｆ，Ｃｒ（第２要素）を出力ギヤ５に連結している。また、第１プラネタリギヤ６１のサンギヤＳｆ（第４要素）を、第４クラッチＣ４を介して第１伝動機構３に連結自在すると共に、第３クラッチＣ３を介して第２伝動機構４に連結自在とし、更に、第１ブレーキＢ１を介して変速機ケース７に固定自在としている。また、第２プラネタリギヤ６２のサンギヤＳｒ（第１要素）を第１クラッチＣ１を介して第１伝動機構３に連結自在とし、第１連結体Ｃｆ，Ｒｒを、第２クラッチＣ２を介して第２伝動機構４に連結自在とすると共に、第２ブレーキＢ２を介して変速機ケース７に固定自在としている。

第３実施形態のものも、前進８段、後進１段の変速が行われ、各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２の係合状態との関係は図１（ｂ）に示したものと同一になる。更に、第１伝動機構３の減速比を１．９、第２伝動機構４の減速比を１．０、第１プラネタリギヤ６１のギヤ比ｉを２．２、第２プラネタリギヤ６２のギヤ比ｊを１．６に設定すれば、各変速段のギヤレシオも図１（ｂ）に示したものと同一になる。

また、第３実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、ポンプ軸ＰＯａをタービン軸ＴＢａの内側に配置したレイアウトに変更できる。

（ａ）本発明変速機の第１実施形態のスケルトン図、（ｂ）各変速段での各係合要素の係合状態を纏めて示した図。 第１実施形態の複式プラネタリギヤの速度線図。 本発明変速機の第２実施形態のスケルトン図。 本発明変速機の第３実施形態のスケルトン図。 第３実施形態の複式プラネタリギヤの速度線図。

符号の説明

１…エンジン（動力源）、２…流体トルクコンバータ、ＰＯ…ポンプ、ＴＢ…タービン、３…第１伝動機構、４…第２伝動機構、５…出力ギヤ（出力部材）、６…複式プラネタリギヤ、Ｓ１…第１サンギヤ（第４要素）、Ｓ２…第２サンギヤ（第１要素）、Ｒ…リングギヤ（第２要素）、Ｃ…キャリア（第３要素）、Ｃ１…第１クラッチ（第１係合要素）、Ｃ２…第２クラッチ（第２係合要素）、Ｃ３…第３クラッチ（第３係合要素）、Ｃ４…第４クラッチ（第４係合要素）、Ｂ１…第１ブレーキ（第５係合要素）、Ｂ２…第２ブレーキ（第６係合要素）。

Claims (1)

1. 動力源に連結される流体トルクコンバータと、流体トルクコンバータのタービンの回転を所定の減速比で伝達する第１伝動機構と、流体トルクコンバータのポンプの回転を第１伝動機構の減速比より小さな減速比で伝達する第２伝動機構と、第１と第２の両伝動機構と出力部材との間に介設される複式プラネタリギヤと、複数の係合要素とを備える自動変速機であって、
   複式プラネタリギヤは、速度線図においてギヤ比に対応する間隔で並ぶ４つの回転要素を有し、これら回転要素を、速度線図における並び順に夫々第１要素、第２要素、第３要素及び第４要素として、第２要素が出力部材に連結され、
   係合要素として、第１要素にタービンの回転を第１伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第１係合要素と、
   第３要素にポンプの回転を第２伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素と、
   第４要素にポンプの回転を第２伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第３係合要素と、
   第４要素にタービンの回転を第１伝動機構を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第４係合要素と、
   第４要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第５係合要素と、
   第３要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第６係合要素とを備えることを特徴とする自動変速機。

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