JP2009185864A

JP2009185864A - 自動変速機

Info

Publication number: JP2009185864A
Application number: JP2008025084A
Authority: JP
Inventors: Soichi Sugino; 聡一杉野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: JP4945790B2

Abstract

【課題】前進７段後進１段の変速が可能で、且つ、プラネタリギヤとクラッチの合計個数を少なくして軸長を短縮できるようにした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、第４要素として、第１要素Ｓｍが入力側の第１プラネタリギヤ４の出力要素Ｒｆ１、第２要素Ｃｍ，Ｒｒが入力側の第２プラネタリギヤ５の出力要素Ｒｆ２、第３要素Ｒｍ，Ｃｒが出力部材３に夫々連結される。係合要素として、第４要素Ｓｒを入力軸２に連結する第１クラッチＣ１と、第２要素Ｃｍ，Ｒｒを入力軸２に連結する第２クラッチＣ２と、第４要素Ｓｒを固定する第１ブレーキＢ１と、第２プラネタリギヤの固定要素Ｓｆ２を固定する第２ブレーキＢ２と、第１プラネタリギヤの固定要素Ｓｆ２を固定する第３ブレーキＢ３と、第２要素Ｃｍ，Ｒｒを固定する第４ブレーキＢ４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力部材の回転を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、入力軸の回転を減速して出力する減速用プラネタリギヤと変速用の複式プラネタリギヤと６個の係合要素とを用いて、前進７段後進１段の変速を行うことができるようにした自動変速機が知られている。このもので複式プラネタリギヤは、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４つの回転要素を有する。例えば、一方のプラネタリギヤのサンギヤから成る第１回転要素と、一方のプラネタリギヤのキャリアと他方のプラネタリギヤのリングギヤとを連結することで構成される第２回転要素と、一方のプラネタリギヤのリングギヤと他方のプラネタリギヤのキャリアとを連結することで構成される第３回転要素と、他方のプラネタリギヤのサンギヤから成る第４回転要素とを有する。これら第１乃至第４回転要素は、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。そして、第３回転要素が出力部材に連結される。

また、係合要素として、第４回転要素を入力軸に連結する第１クラッチと、第１要素を減速用プラネタリギヤの出力要素に連結する第２クラッチと、第２要素を減速用プラネタリギヤの出力要素に連結する第３クラッチと、第２回転要素を入力軸に連結する第４クラッチと、第２回転要素を変速機ケースに固定する第１ブレーキと、第４回転要素を変速機ケースに固定する第２ブレーキとを備えている。

以上の構成によれば、第２クラッチと第２ブレーキとを係合することで１速段が確立され、第３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２クラッチと第３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１クラッチと第２クラッチとを係合することで５速段が確立され、第１クラッチと第４クラッチとを係合させることで６速段が確立され、第２クラッチと第４クラッチとを係合することで７速段が確立され、第２クラッチと第１ブレーキとを係合することで後進段が確立される。
特表２００４−５２４４８５号公報（図１０）

上記従来例のものでは、減速用プラネタリギヤと複式プラネタリギヤを構成する２個のプラネタリギヤとの計３個のプラネタリギヤと、４個のクラッチと２個のブレーキとから成る計６個の係合要素を用いている。

ところで、ＦＦ車用の自動変速機では、車両への搭載性を良くするため、変速機の軸長を短くすることが望まれる。ここで、プラネタリギヤやクラッチは入力軸の周りに軸方向に並べて配置されるため、プラネタリギヤとクラッチの合計個数が多くなると、変速機の軸長を短くすることが困難になる。上記従来例では、３個のプラネタリギヤと４個のクラッチとを用いているため、プラネタリギヤとクラッチの合計個数が７個と多く、変速機の軸長が長くなって、ＦＦ車への搭載性が悪くなる不具合がある。

本発明は、以上の点に鑑み、前進７段後進１段の変速が可能で、且つ、プラネタリギヤとクラッチの合計個数を少なくして軸長を短縮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、変速機ケース内に配置した、入力用の第１と第２の２つのプラネタリギヤと、変速用の複式プラネタリギヤと、複数の係合要素とを備え、入力軸の回転を複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機であって、第１と第２の各プラネタリギヤは、入力軸に連結される入力要素と、変速機ケースに固定可能な固定要素と、出力要素とを有し、固定要素を変速機ケースに固定したときに入力軸の回転を減速して出力要素から出力するように構成され、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回転要素、第２回転要素、第３回転要素及び第４回転要素として、第１回転要素が第１プラネタリギヤの出力要素、第２回転要素が第２プラネタリギヤの出力要素、第３回転要素が出力部材に夫々連結され、係合要素として、第４回転要素を入力軸に連結する第１クラッチと、第２回転要素を入力軸に連結する第２クラッチと、第４回転要素を変速機ケースに固定する第１ブレーキと、第２プラネタリギヤの固定要素を変速機ケースに固定する第２ブレーキと、第１プラネタリギヤの固定要素を変速機ケースに固定する第３ブレーキと、第２回転要素を変速機ケースに固定する第４ブレーキとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１ブレーキと第３ブレーキとを係合することで１速段が確立され、第１ブレーキと第２ブレーキとを係合することで２速段が確立され、第２ブレーキと第３ブレーキ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２ブレーキとを係合することで４速段が確立され、第１クラッチと第３ブレーキとを係合することで５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６速段が確立され、第２クラッチと第３ブレーキとを係合することで７速段が確立され、第３ブレーキと第４ブレーキとを係合することで後進段が確立される。従って、前進７段後進１段の変速を行うことができる。

そして、本発明では、プラネタリギヤとして第１プラネタリギヤと第２プラネタリギヤと複式プラネタリギヤを構成する実質的に２個のプラネタリギヤとの計４個のプラネタリギヤを用いているが、クラッチは２個しか用いておらず、プラネタリギヤとクラッチの合計個数は上記従来例より１個少ない６個になる。そのため、上記従来例より変速機の軸長を短縮でき、ＦＦ車への搭載性が良好になる。

また、本発明において、第１プラネタリギヤのギヤ比と第２プラネタリギヤのギヤ比とを互いに異ならせれば、公比（各変速段間のレシオ比）の設定の自由度が増し、レシオレンジ（１速段のレシオ／７速段のレシオ）と公比とを共に好適な値にすることができる。

図１（ａ）は、本発明の自動変速機の実施形態を示している。この実施形態はＦＦ車用の変速機であって、変速機ケース１内に回転自在に軸支した、図外のエンジン等の動力源に連結される入力軸２と、入力軸２と同心に配置された出力部材たる出力ギヤ３とを備えている。出力ギヤ３の回転は、図外のデファレンシャルギヤを介して車両の左右の前輪に伝達される。

また、変速機ケース１内には、入力軸２の周りに位置させて、入力用の第１と第２の２つのプラネタリギヤ４、５と、変速用の複式プラネタリギヤ６とが配置されている。

第１プラネタリギヤ４は、サンギヤＳｆ１と、リングギヤＲｆ１と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤＳｆ１に噛合し、他方がリングギヤＲｆ１に噛合する一対のピニオンＰｆ１、Ｐｆ１´を自転及び公転自在に支持するキャリアＣｆ１とから成るダブルプラネタリ型の単式プラネタリギヤで構成されている。また、第２プラネタリギヤ５も、サンギヤＳｆ２と、リングギヤＲｆ２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤＳｆ２に噛合し、他方がリングギヤＲｆ２に噛合する一対のピニオンＰｆ２、Ｐｆ２´を自転及び公転自在に支持するキャリアＣｆ２とから成るダブルプラネタリ型の単式プラネタリギヤで構成されている。

第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ１と第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ２は互いに結合された状態で入力軸２に連結されており、各キャリアＣｆ１，Ｃｆ２が各プラネタリギヤ４，５の入力要素になる。そして、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ１を第３ブレーキＢ３を介して変速機ケース１に固定される固定要素として、リングギヤＲｆ１が出力要素になるようにしている。また、第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｆ２を第２ブレーキＢ２を介して変速機ケース１に固定される固定要素として、リングギヤＲｆ２が出力要素になるようにしている。

図２の上段に示す第１プラネタリギヤ４の速度線図（サンギヤ、キャリア、リングギヤの３個の要素の回転速度を直線で表すことができる図）から明らかなように、第３ブレーキＢ３を係合させてサンギヤＳｆ１の回転速度を「０」にすると、入力軸２の回転が減速されてリングギヤＲｆ１から出力される。尚、速度線図において、下の横線と上の横線は夫々回転速度が「０」と「１」（入力軸２と同じ回転速度）であることを示している。また、各縦線は左側から順にサンギヤＳｆ１、リングギヤＲｆ１、キャリアＣｆ１を表しており、これらの間隔は第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉ（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）に応じて定められている。即ち、サンギヤＳｆ１とリングギヤＲｆ１間の間隔とリングギヤＲｆ１とキャリアＣｆ１間の間隔との比がｉ−１：１になるように設定されている。そして、第１プラネタリギヤ４の出力速度（リングギヤＲｆ１の回転速度）Ｎ１は（ｉ−１）／ｉになる。

また、図２の中段に示す第２プラネタリギヤ５の速度線図から明らかなように、第２ブレーキＢ２を係合させてサンギヤＳｆ２の回転速度を「０」にすると、入力軸２の回転が減速されてリングギヤＲｆ２から出力される。即ち、第２プラネタリギヤ５のギヤ比をｊとして、第２プラネタリギヤ５の出力速度（リングギヤＲｆ２の回転速度）Ｎ２はｊ−１／ｊになる。

複式プラネタリギヤ６は、第３プラネタリギヤ７と第４プラネタリギヤ８とを備えている。第３プラネタリギヤ７は、サンギヤＳｍと、リングギヤＲｍと、サンギヤＳｍとリングギヤＲｍとに噛合するピニオンＰｍを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｍとから成るシングルピニオン型の単式プラネタリギヤで構成される。第４プラネタリギヤ８も、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とから成るシングルピニオン型の単式プラネタリギヤで構成されている。そして、第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｍと第４プラネタリギヤ８のリングギヤＲｒとを連結すると共に、第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｍと第４プラネタリギヤ８のキャリアＣｒとを連結している。これにより、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍと、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒと、第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｍと第４プラネタリギヤ８のリングギヤＲｒとの連結体（第１連結体）と、第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｍと第４プラネタリギヤ８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複式プラネタリギヤ６が構成される。

複式プラネタリギヤ６のこれら４つの回転要素を、図２の下段に示す複式プラネタリギヤ６の速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素及び第４回転要素とすると、第１回転要素は第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍ、第２回転要素は第１連結体Ｃｍ，Ｒｒ、第３回転要素は第２連結体Ｒｍ，Ｃｒ、第４回転要素は第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒになる。尚、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍと第１連結体Ｃｍ，Ｒｒ間の間隔と、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒと第２連結体Ｒｍ，Ｃｒ間の間隔と、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒと第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒ間の間隔との比は、第３プラネタリギヤ７のギヤ比をｋ、第４プラネタリギヤ８のギヤ比をｍとして、ｋ：１：ｍに設定される。

ここで、本実施形態では、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍ（第１回転要素）が第１プラネタリギヤ４の出力要素であるリングギヤＲｆ１に連結され、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒ（第２回転要素）が第２プラネタリギヤ５の出力要素であるリングギヤＲｆ２に連結され、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒ（第３回転要素）が出力ギヤ３に連結されている。また、係合要素として、上記した第２と第３のブレーキＢ２，Ｂ３に加え、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒ（第４回転要素）を入力軸２に連結する第１クラッチＣ１と、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒ（第２回転要素）を入力軸２に連結する第２クラッチＣ２と、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒ（第４回転要素）を変速機ケース１に固定する第１ブレーキＢ１と、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒ（第２回転要素）を変速機ケース１に固定する第４ブレーキＢ４とを備えている。尚、本実施形態では、第２クラッチＣ２を入力軸２に連結される第１と第２の両プラネタリギヤ４，５のキャリアＣｆ１，Ｃｆ２と第１連結体Ｃｍ，Ｒｒとの間に介設し、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒが第１クラッチＣ１とキャリアＣｆ１，Ｃｆ２とを介して入力軸２に連結されるようにしている。

また、本実施形態では、入力軸２の周りに動力源側から順に、第１クラッチＣ１と、第４プラネタリギヤ８と、第３プラネタリギヤ７と、出力ギヤ３と、第２クラッチＣ２と、第１プラネタリギヤ４と、第２プラネタリギヤ５とを配置している。ところで、ブレーキは、プラネタリギヤやクラッチにオーバーラップさせた状態でこれらの外側に配置できるが、プラネタリギヤやクラッチは互いにオーバーラップするように配置できない。そのため、プラネタリギヤとクラッチの合計個数が多くなると、変速機の軸長が長くなる。ここで、本実施形態では、第１乃至第４の４個のプラネタリギヤＣ１〜Ｃ４を用いているが、クラッチは第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２との２個しか用いておらず、プラネタリギヤとクラッチの合計個数は上記従来例より１個少ない６個になる。プラネタリギヤとクラッチの個々の軸長は約３５ｍｍであり、そのため、上記従来例より変速機の軸長を約３５ｍｍ短縮でき、ＦＦ車への搭載性が良好になる。

次に、本実施形態の変速機による変速作動について、図２を参照して説明する。第１ブレーキＢ１と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒの回転速度が「０」、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍの回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、出力ギヤ３に連結される第２連結体Ｒｍ，Ｃｒの回転速度は「１ｓｔ」になる。即ち、１速段が確立される。

第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを係合させると、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒの回転速度が「０」、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒの回転速度が第２プラネタリギヤ５の出力速度Ｎ２になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒの回転速度は「２ｎｄ」になる。即ち、２速段が確立される。

第２ブレーキＢ２と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒの回転速度が第２プラネタリギヤ５の出力速度Ｎ２、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍの回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒの回転速度は「３ｒｄ」になる。即ち、３速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とを係合させると、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒの回転速度が第２プラネタリギヤ５の出力速度Ｎ２になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒ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３ブレーキＢ３とを係合させると、第４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍの回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒの回転速度は「５ｔｈ」になる。即ち、５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４プラネタリギヤ８のサンギヤＳｒの回転速度と第１連結体Ｃｍ，Ｒｒの回転速度とが共に「１」になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒの回転速度も「１」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３ブレーキＢ３とを係合させると、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒの回転速度の回転速度が「１」、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍの回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒの回転速度は「７ｔｈ」になる。即ち、７速段が確立される。

第３ブレーキＢ３と第４ブレーキＢ４とを係合させると、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｍの回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１、第１連結体Ｃｍ，Ｒｒの回転速度の回転速度が「０」になり、第２連結体Ｒｍ，Ｃｒ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。

図１（ｂ）は、上述した各変速段とクラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１〜Ｂ４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。

ここで、第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉと第２プラネタリギヤ５のギヤ比ｊとを異ならせると、第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１と第２プラネタリギヤ５の出力速度Ｎ２とが異なる速度になり、３速段における速度線が傾斜した線になる。その結果、公比（各変速段間のレシオの比）の設定の自由度が増す。図１（ｂ）には、第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉと第２プラネタリギヤ５のギヤ比ｊとを異ならせて、ｉ＝２．２、ｊ＝２．１にすると共に、第３プラネタリギヤ７のギヤ比ｋを２．５、第４プラネタリギヤ８のギヤ比ｍを２．０とした場合における各変速段のレシオ（入力軸２の回転速度／出力ギヤ３の回転速度）も記入している。これから明らかなように、レシオレンジ（一速レシオ／７速レシオ）が６．０近傍の実用的な値になる。また、公比の変化を示す図３から明らかなように、低速段側で大きく高速段側で小さくなる良好な公比になる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、上記実施形態では、複式プラネタリギヤ６を単式プラネタリギヤから成る第３と第４の２つのプラネタリギヤ７，８を組合せて構成したが、２つのサンギヤと、１つのリングギヤと、一方のサンギヤとリングギヤとに噛合するピニオンとこのピニオンと他方のサンギヤとに噛合するピニオンとを自転及び公転自在に支持する１つのキャリアとを有するラビニヨ型プラネタリギヤで複式プラネタリギヤ６を構成することも可能である。

（ａ）本発明変速機の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。実施形態の第１、第２プラネタリギヤと複式プラネタリギヤの速度線図。実施形態における公比の変化を示す折れ線グラフ。

符号の説明

１…変速機ケース、２…入力軸、３…出力ギヤ（出力部材）、４…第１プラネタリギヤ、Ｓｆ１…第１プラネタリギヤのサンギヤ（固定要素）、Ｃｆ１…第１プラネタリギヤのキャリア（入力要素）、Ｒｆ１…第１プラネタリギヤのリングギヤ（出力要素）、５…第２プラネタリギヤ、Ｓｆ２…第２プラネタリギヤのサンギヤ（固定要素）、Ｃｆ２…第２プラネタリギヤのキャリア（入力要素）、Ｒｆ２…第２プラネタリギヤのリングギヤ（出力要素）、６…複式プラネタリギヤ、Ｓｍ…第３プラネタリギヤのサンギヤ（第１回転要素）、Ｃｍ，Ｒｒ…第３プラネタリギヤのキャリアと第４プラネタリギヤのリングギヤ（第２回転要素）、Ｒｍ，Ｃｒ…第３プラネタリギヤのリングギヤと第４プラネタリギヤのキャリア（第３回転要素）、Ｓｍ…第４プラネタリギヤのサンギヤＳｒ（第４回転要素）、Ｃ１…第１クラッチ、Ｃ２…第２クラッチ、Ｂ１…第１ブレーキ、Ｂ２…第２ブレーキ、Ｂ３…第３ブレーキ、Ｂ４…第４ブレーキ。

Claims

変速機ケース内に配置した、入力用の第１と第２の２つのプラネタリギヤと、変速用の複式プラネタリギヤと、複数の係合要素とを備え、入力軸の回転を複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機であって、
第１と第２の各プラネタリギヤは、入力軸に連結される入力要素と、変速機ケースに固定可能な固定要素と、出力要素とを有し、固定要素を変速機ケースに固定したときに入力軸の回転を減速して出力要素から出力するように構成され、
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回転要素、第２回転要素、第３回転要素及び第４回転要素として、第１回転要素が第１プラネタリギヤの出力要素、第２回転要素が第２プラネタリギヤの出力要素、第３回転要素が出力部材に夫々連結され、
係合要素として、第４回転要素を入力軸に連結する第１クラッチと、第２回転要素を入力軸に連結する第２クラッチと、第４回転要素を変速機ケースに固定する第１ブレーキと、第２プラネタリギヤの固定要素を変速機ケースに固定する第２ブレーキと、第１プラネタリギヤの固定要素を変速機ケースに固定する第３ブレーキと、第２回転要素を変速機ケースに固定する第４ブレーキとを備えることを特徴とする自動変速機。
前記第１プラネタリギヤのギヤ比と前記第２プラネタリギヤのギヤ比とが互いに異なることを特徴とする請求項１記載の自動変速機。