JP2012202550A - 自動変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】5つの回転要素を有するプラネタリギヤセットと3つのクラッチ及び3つのブレーキとを備えて多段変速を達成する自動変速機にあって、コンパクト化や軽量化を可能にする。
【解決手段】自動変速機1は、プラネタリギヤセットPSと、第1乃至第3クラッチC−1〜C−3と、第1乃至第3ブレーキB−1〜B−3と、変速された回転を出力するカウンタギヤ100とを備えている。該カウンタギヤ100をプラネタリギヤセットPSの軸方向一方側に配置し、第2ブレーキB−2をカウンタギヤ100に対してプラネタリギヤセットPSとは軸方向反対側に配置する。他のクラッチやブレーキに比して高回転となることがない第2ブレーキB−2をプラネタリギヤセットPSから離して配置でき、他のクラッチやブレーキ、カウンタギヤ100をプラネタリギヤセットPSの近傍に配置し、肉厚が厚くなる部材を短縮化してコンパクト化や軽量化を図る。
【選択図】図1

Description

本発明は、車輌等に搭載される多段式の自動変速機に係り、詳しくは、プラネタリギヤセットの各ギヤやキャリヤに入力軸の回転を入力自在なクラッチや各ギヤやキャリヤの回転を係止自在なブレーキの配置構造に関する。
近年、車輌等に搭載される自動変速機においては、燃費向上等が求められており、変速段の多段化が進められている。このような多段式の自動変速機の中には、例えば2つのサンギヤと2つのリングギヤとキャリヤとの、つまり5つの回転要素を有するプラネタリギヤセットを用い、かつ例えば3つのクラッチ及び3つのブレーキを用いることで、例えば前進6速段及び後進段を達成するものが提案されている(例えば特許文献1の第1図乃至第3図、特許文献2の図6乃至図8参照)。
特開平2−229946号公報 特開2001−241519号公報
上記特許文献1及び特許文献2のように5つの回転要素を有するプラネタリギヤセットは、例えば他のプラネタリギヤ等を組合せることなく、1つのプラネタリギヤセットで例えば前進6速段及び後進段を達成することが可能であり、コンパクト性に優れたものであるが、上記特許文献1及び特許文献2にあっては、上述した3つのクラッチ及び3つのブレーキの配置構造によるコンパクト化や軽量化について何ら考慮されていない。
そこで本発明は、5つの回転要素を有するプラネタリギヤセットと3つのクラッチ及び3つのブレーキとを備えて多段変速を達成するものであって、コンパクト化や軽量化を可能にした自動変速機を提供することを目的とするものである。
本発明は(例えば図1乃至図4参照)、駆動源の回転を入力する入力軸(5)と、
第1サンギヤ(S1)と、第2サンギヤ(S2)と、第1リングギヤ(R1)と、第2リングギヤ(R2)と、キャリヤ(CR)と、を有するプラネタリギヤセット(PS)と、
前記第1サンギヤ(S1)に前記入力軸(5)の回転を入力自在な第1クラッチ(C−1)と、
前記キャリヤ(CR)に前記入力軸(5)の回転を入力自在な第2クラッチ(C−2)と、
前記第2サンギヤ(S2)に前記入力軸(5)の回転を入力自在な第3クラッチ(C−3)と、
前記第2サンギヤ(S2)の回転を係止自在な第1ブレーキ(B−1)と、
前記第1リングギヤ(R1)の回転を係止自在な第2ブレーキ(B−2)と、
前記キャリヤ(CR)の回転を係止自在な第3ブレーキ(B−3)と、
前記第2リングギヤ(R2)の回転を出力する出力部材(100)と、を備え、
前記出力部材(100)を、前記プラネタリギヤセット(PS)の軸方向一方側に配置し、
前記第2ブレーキ(B−2)を、前記出力部材(100)に対して前記プラネタリギヤセット(PS)とは軸方向反対側に配置した、
ことを特徴とする自動変速機(1)によって構成される。
また、本発明は(例えば図1及び図4参照)、前記第2クラッチ(C−2)を、前記出力部材(100)の軸方向一方側に配置すると共に、前記第2ブレーキ(B−2)の内周側に配置したことを特徴とする。
また、本発明は(例えば図1及び図4参照)、前記第3ブレーキ(B−3)の摩擦板(61)を、前記プラネタリギヤセット(PS)の外周側に配置したことを特徴とする。
さらに、本発明は(例えば図1及び図4参照)、ケース(3)の内周面(3d)から内側へ中空円板状に延設され、前記出力部材(100)を回転自在に支持するサポート壁(3c)を備え、
前記第3ブレーキ(B−3)の油圧サーボ(60)の作動油室(64)は、前記サポート壁(3c)の側面に形成されたことを特徴とする。
さらに、本発明は(例えば図1及び図4参照)、前記キャリヤ(CR)の一方向の回転を規制するワンウェイクラッチ(F−2)を備え、
前記ワンウェイクラッチ(F−2)を、前記プラネタリギヤセット(PS)の外周側に配置したことを特徴とする。
また、本発明は(例えば図1及び図4参照)、前記キャリヤ(CR)は、前記第1サンギヤ(S1)及び前記第1リングギヤ(R1)に噛合する第1ピニオン(P1)と、前記第1ピニオン(P1)に連結された第2ピニオン(P2)に噛合すると共に前記第2サンギヤ(S2)及び前記第2リングギヤ(R2)に噛合する第3ピニオン(P3)とを回転自在に支持してなることを特徴とする。
そして、本発明は(例えば図2及び図3参照)、前記第1クラッチ(C−1)を係合すると共に、前記第3ブレーキ(B−3)を係止することにより前進1速段を、
前記第1クラッチ(C−1)を係合すると共に、前記第2ブレーキ(B−2)を係止することにより前進2速段を、
前記第1クラッチ(C−1)を係合すると共に、前記第1ブレーキ(B−1)を係止することにより前進3速段を、
前記第1クラッチ(C−1)と前記第2クラッチ(C−2)とを係合することにより前進4速段を、
前記第2クラッチ(C−2)を係合すると共に、前記第1ブレーキ(B−1)を係止することにより前進5速段を、
前記第2クラッチ(C−2)を係合すると共に、前記第2ブレーキ(B−2)を係止することにより前進6速段を、
前記第3クラッチ(C−3)を係合すると共に、前記第3ブレーキ(B−3)を係止することにより後進段を、それぞれ達成してなることを特徴とする。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、出力部材をプラネタリギヤセットの軸方向一方側に配置し、第2ブレーキを出力部材に対して前記プラネタリギヤセットとは軸方向反対側に配置したので、他のクラッチやブレーキ(例えば第1クラッチ、第3クラッチ、第1ブレーキ、第3ブレーキ)に比して回転数が高くなることがない第2ブレーキ、つまり第1リングギヤと摩擦板とを連結する連結部材やハブ部材等の肉厚を比較的薄くすることが可能な第2ブレーキを、プラネタリギヤセットから離した位置に配置することができる。これにより、出力部材や他のクラッチ及びブレーキをプラネタリギヤセットの近傍に配置することを可能とすることができ、それら出力部材や他のクラッチ及びブレーキとプラネタリギヤセットとを連結する比較的肉厚の厚い連結部材等を短縮化することができるため、自動変速機のコンパクト化や軽量化を図ることができる。また、軽量化によって発生するイナーシャを小さくすることができ、自動変速機の制御性の向上も図ることができる。
また、第2ブレーキを、出力部材を介してプラネタリギヤセットとは軸方向反対側に配置することになるので、出力部材が軸方向の中央に寄せて配置することが可能となり、例えばFFタイプの(軸方向が車両進行方向に対して横置きとなる)自動変速機に用いた場合に、カウンタシャフトやディファレンシャル装置の配置構造として有利なものとすることができる。
請求項2に係る本発明によると、第2クラッチを出力部材の軸方向一方側に配置すると共に第2ブレーキの内周側に配置したので、他のクラッチやブレーキ(例えば第1クラッチ、第3クラッチ、第1ブレーキ、第3ブレーキ)に比して回転数が高くなることがない第2クラッチ、つまりキャリヤと摩擦板とを連結する連結部材やハブ部材等の肉厚を比較的薄くすることが可能な第2クラッチを、プラネタリギヤセットから離した位置に配置することができる。これにより、出力部材や他のクラッチ及びブレーキをプラネタリギヤセットの近傍に配置することを可能とすることができ、それら出力部材や他のクラッチ及びブレーキとプラネタリギヤセットとを連結する比較的肉厚の厚い連結部材等を短縮化することができるため、自動変速機のコンパクト化や軽量化を図ることができる。
更に、第2クラッチは、他のクラッチやブレーキ(例えば第1クラッチ、第3クラッチ、第1ブレーキ、第3ブレーキ)に比して高速段で係合されるため伝達トルク容量が大きくなることがなく、摩擦板の摩擦係合部分の面積が小さくても十分であり、摩擦板を小径化することができる。このような小径化した摩擦板を有する第2クラッチを第2ブレーキの内周側に配置するので、例えば第2クラッチの摩擦板と第2ブレーキの摩擦板とを軸方向に並列に配置する場合に比して、軸方向のコンパクト化も図ることができる。
請求項3に係る本発明によると、第3ブレーキの摩擦板をプラネタリギヤセットの外周側に配置したので、前進1速段や後進段で係合されて伝達トルク容量が大きくなる第3ブレーキ、つまりキャリヤと摩擦板とを連結する連結部材やハブ部材等の肉厚が比較的厚くなる第3ブレーキを、プラネタリギヤセットに近接させて配置することができる。これにより、第3ブレーキの摩擦板とプラネタリギヤセットとを連結する比較的肉厚の厚い連結部材等を短縮化することができるため、自動変速機のコンパクト化や軽量化を図ることができる。また、プラネタリギヤセットと、大きなトルク容量により枚数の多くなる傾向にある第3ブレーキの摩擦板を(径方向から視て)軸方向にオーバーラップすることができるため、自動変速機の軸方向への短縮化ができる。
請求項4に係る本発明によると、第3ブレーキの油圧サーボの作動油室を、ケースのサポート壁の側面に形成したので、複雑な油路構造になることがなく、ケース内に形成した簡易な構造の油路で第3ブレーキの油圧サーボの作動油室に作動油圧を供給することができる。
請求項5に係る本発明によると、キャリヤの一方向の回転を規制するワンウェイクラッチを、プラネタリギヤセットの外周側に配置したので、前進1速段で係合されて伝達トルク容量が大きくなるワンウェイクラッチ、つまりキャリヤとインナーレースとを連結する連結部材等の肉厚が比較的厚くなるワンウェイクラッチを、プラネタリギヤセットに近接させて配置することができる。これにより、ワンウェイクラッチとプラネタリギヤセットとを連結する比較的肉厚の厚い連結部材等を短縮化することができるため、自動変速機のコンパクト化や軽量化を図ることができる。また、プラネタリギヤセットと、大きなトルク容量により軸方向に長くなる傾向にあるワンウェイクラッチを(径方向から視て)軸方向にオーバーラップすることができるため、自動変速機の軸方向への短縮化ができる。
請求項6に係る本発明によると、キャリヤは、第1サンギヤ及び第1リングギヤに噛合する第1ピニオンと、第1ピニオンに連結された第2ピニオンに噛合すると共に第2サンギヤ及び第2リングギヤに噛合する第3ピニオンとを回転自在に支持する構造からなるので、前進6速段を良好なステップ比で得ることができるプラネタリギヤセットを構成することができる。
請求項7によると、第1乃至第3クラッチ及び第1乃至第3ブレーキの作動により前進6速段及び後進段を達成することができる。
第1の実施の形態に係る自動変速機を示す模式断面図。 本自動変速機の係合表。 本自動変速機の速度線図。 第2の実施の形態に係る自動変速機を示す模式断面図。
<第1の実施の形態>
以下、本発明に係る第1の実施の形態を図1乃至図3に沿って説明する。図1に示すように、例えばFFタイプ(フロントドライブ、フロントエンジン)の車輌に搭載して好適である自動変速機1は、不図示のトルクコンバータを内包するハウジングケース等が接続されるミッションケース(ケース)3を有しており、該ミッションケース3内には、変速機構2、図示を省略したカウンタシャフト及びディファレンシャル装置が配置されている。変速機構2は、例えばエンジン(不図示)の出力軸と同軸上である入力軸5を中心とした軸上に配置されており、また、不図示のカウンタシャフトは、それら入力軸5と平行な軸上に配置されて、更に、不図示のディファレンシャルギヤ装置は、該カウンタシャフトと平行な軸上に左右車軸を有する形で配置されている。なお、上記入力軸5と、カウンタシャフトと、左右車軸とは、側面視くの字状の位置関係である。また、一般にカウンタシャフトやディファレンシャル装置は、トルクコンバータに隣接する位置に配置され、つまり軸方向において入力軸5の入力側にオーバーラップする位置に配置されている。
なお、以下に説明するFFタイプの車輌に搭載して好適な自動変速機においては、図中における左右方向が実際にも車輌における左右方向である。しかしながら、搭載する方向によっては、図中の右側が実際の車輌の左側、図中の左側が実際の車輌の右側になるが、以下の説明において、単に「右方側」又は「左方側」という場合は、図中における「右方側」又は「左方側」をいう。
まず、自動変速機1の変速機構2における各部の大まかな配置構造について図1に沿って説明する。自動変速機1の変速機構2には、不図示のトルクコンバータ等を介してエンジン(駆動源)に接続され、該エンジンの回転を入力する入力軸5が備えられており、該入力軸5は、その両端が図示を省略したベアリングによりミッションケース3に回転自在に支持されている。該入力軸5上には、該入力軸5を中心としてプラネタリギヤセットPSが配置されており、該プラネタリギヤセットPSの右方側(軸方向一方側)には、ミッションケース3の内周面3dから内側に延設されると共に中空円板状に形成されたサポート壁3cが配置されている。
該サポート壁3cの内周側には、ベアリング90が配置されており、詳しくは後述する第2リングギヤR2に連結された連結部材109を介して該ベアリング90により、該サポート壁3cの右方側(軸方向一方側)に配置されたカウンタギヤ(出力部材)100が回転自在に支持されている。該カウンタギヤ100のさらに右方側(軸方向一方側)には、ミッションケース3の入力側の隔壁3b(例えばオイルポンプカバー等で形成される壁)との間にあって、摩擦板51及びそれを押圧駆動する油圧サーボ50を有する第2ブレーキB−2が外周側に、摩擦板21及びそれを押圧駆動する油圧サーボ20を有する第2クラッチC−2が該第2ブレーキB−2の内周側にそれぞれ配置されている。つまり第2ブレーキB−2及び第2クラッチC−2は、カウンタギヤ100に対してプラネタリギヤセットPSとは軸方向反対側に配置されている。
一方、上記プラネタリギヤセットSPの外周側には、ミッションケース3の内周面3dとの間にあって、第3ブレーキB−3の摩擦板61とワンウェイクラッチF−2とがそれぞれ配置されており、第3ブレーキB−3の摩擦板61を押圧駆動する油圧サーボ60は、上記サポート壁3cの側面に作動油室64が形成される形で、該サポート壁3cからプラネタリギヤセットPSの外周側にかけて配置されている。
また、上記プラネタリギヤセットPSの左方側(軸方向他方側)には、ミッションケース3の入力側とは反対側の端壁3aとの間にあって、摩擦板41及びそれを押圧駆動する油圧サーボ40を有する第1ブレーキB−1が外周側に、摩擦板31及びそれを押圧駆動する油圧サーボ30を有する第3クラッチC−3が該第1ブレーキB−1の内周側に、摩擦板11及びそれを押圧駆動する油圧サーボ10を有する第1クラッチC−1が該第3クラッチC−3の内周側に、それぞれ配置されている。
つづいて、変速機構2の各部について詳細に説明する。入力軸5上に配置された第1クラッチC−1は、摩擦板11と、この摩擦板11を接断させる油圧サーボ10とを備えている。この油圧サーボ10は、後述の第3クラッチC−3の油圧サーボ30のピストン部材32をシリンダとして用いた、いわゆるダブルピストンタイプからなり、ピストン部材12や、該ピストン部材12や後述のピストン部材32を左方側に押し戻すためのリターンスプリング16、及び該リターンスプリング16の反力を受けるキャンセルプレート17を有している。ピストン部材12は、入力軸5及びピストン部材32に対して軸方向(左右方向)移動可能に配置されていて、2本のシールリングa10,a11により、入力軸5及びピストン部材32との間に作動油室14を構成している。また、キャンセルプレート17は、入力軸5に対してスナップリング81により軸方向に位置決め固定されており、これらピストン部材12とキャンセルプレート17との間にリターンスプリング16が縮設されていると共に、シールリングa12によりピストン部材12とキャンセルプレート17との間に遠心油圧をキャンセルするキャンセル油室18を形成している。
該第1クラッチC−1の摩擦板11のうちの外摩擦板は、上記ピストン部材32の先端内周側にスプライン係合されており、さらに、該ピストン部材32は後述のクラッチドラム33にスプライン係合され、該クラッチドラム33は入力軸5に連結されている。従って、第1クラッチC−1の摩擦板11の外摩擦板は、入力軸5に回転連結されている。また、該第1クラッチC−1の摩擦板11のうちの内摩擦板は、ハブ部材15の外周側にスプライン係合されており、該ハブ部材15は連結部材19に連結され、さらに該連結部材19は後述の第1サンギヤS1に連結されている。
入力軸5上に配置された第3クラッチC−3は、上記第1クラッチC−1の外周側を覆う形で配置されており、摩擦板31と、この摩擦板31を接断させる油圧サーボ30とを備えている。この油圧サーボ30は、上述のように第1クラッチC−1の油圧サーボ10を内包した、いわゆるダブルピストンタイプからなり、クラッチドラム33、ピストン部材32を有している。クラッチドラム33の内周側は、入力軸5の左方側端部に連結・固着されており、つまり入力軸5に回転連結されている。ピストン部材32は、入力軸5及びクラッチドラム33に対して軸方向(左右方向)移動可能に配置されていて、2本のシールリングa30,a31により、入力軸5及びクラッチドラム33との間に作動油室34を構成している。
該第3クラッチC−3の摩擦板31のうちの外摩擦板は、上記クラッチドラム33の先端内周側にスプライン係合されており、つまり該外摩擦板は入力軸5に回転連結されている。また、該第3クラッチC−3の摩擦板31のうちの内摩擦板は、ハブ部材35の外周側にスプライン係合されており、該ハブ部材35は連結部材39に連結され、さらに該連結部材39は後述の第2サンギヤS2に連結されている。
上記第3クラッチC−3の外周側を覆う形で配置された第1ブレーキB−1は、ミッションケース3の内周面3dに沿って配置されており、摩擦板41と、この摩擦板41を接断させる油圧サーボ40とを備えている。この油圧サーボ40は、ミッションケース3の端壁3aの内面に形成されたシリンダ部43、ピストン部材42、該ピストン部材42を左方側に押し戻すためのリターンスプリング46、及び該リターンスプリング46の反力を受けるリターンプレート47を有している。ピストン部材42は、ミッションケース3に対して軸方向(左右方向)移動可能に配置されていて、2本のシールリングa40,a41により、ミッションケース3との間に作動油室44を構成している。また、リターンプレート47は、ミッションケース3に対してスナップリング84により軸方向に位置決め固定されており、これらピストン部材42とリターンプレート47との間にリターンスプリング46が縮設されている。
該第1ブレーキB−1の摩擦板41のうちの外摩擦板は、ミッションケース3の内周面3dにスプライン係合されており、つまり該外摩擦板は相対回転不能に配置されている。また、該第1ブレーキB−1の摩擦板41のうちの内摩擦板は、ハブ部材45の外周側にスプライン係合されており、該ハブ部材45は上述の連結部材39に連結され、さらに該連結部材39は後述の第2サンギヤS2に連結されている。
上記プラネタリギヤセットPSの外周側からサポート壁3cの側面にかけて配置された第3ブレーキB−3は、ミッションケース3の内周面3dに沿って配置されており、後述の第1リングギヤR1の外周側に配置された摩擦板61と、この摩擦板61を接断させる油圧サーボ60とを備えている。この油圧サーボ60は、ミッションケース3のサポート壁3cの側面に形成されたシリンダ部63、ピストン部材62、該ピストン部材62を右方側に押し戻すためのリターンスプリング66、及び該リターンスプリング66の反力を受けるリターンプレート47を有している。ピストン部材62は、ミッションケース3のサポート壁3cに対して軸方向(左右方向)移動可能に配置されていて、2本のシールリングa60,a61により、ミッションケース3のサポート壁3cの側面との間に作動油室64を構成している。また、ピストン部材62の外周側には支持プレート部62aが固着されていると共に、リターンプレート67は、ミッションケース3に対してスナップリング86により軸方向に位置決め固定されており、これら支持プレート62aとリターンプレート67との間にリターンスプリング66が縮設されている。
該第3ブレーキB−3の摩擦板61のうちの外摩擦板は、ミッションケース3の内周面3dにスプライン係合されており、つまり該外摩擦板は相対回転不能に配置されている。また、該第3ブレーキB−3の摩擦板61のうちの内摩擦板は、ハブ部材65の外周側にスプライン係合されており、該ハブ部材65は後述のワンウェイクラッチF−2のインナーレース71の内周側を通って、後述のキャリヤCRに連結されている。
上記プラネタリギヤセットPSの外周側にあって、後述の第2リングギヤR2の外周側に配置されたワンウェイクラッチF−2は、インナーレース71とアウターレース72とそれら両レースの間に配置されたローラ機構73とを備えている。アウターレース72は、ミッションケース3の内周面3dにスプライン係合して相対回転不能に配置されており、また、インナーレース71は、連結部材69の外周側にスプライン係合されて配置され、上記ハブ部材65及びキャリヤCRに回転連結されている。そして、ローラ機構73は、アウターレース72に対してインナーレース71の回転を一方向に規制するように構成されており、つまりワンウェイクラッチF−2はキャリヤCRの逆転回転を規制する。なお、本実施の形態においてインナーレース71は、ハブ部材65及びキャリヤCRを連結する連結部材69の外周側にスプライン係合するように構成しているが、インナーレース71自体をハブ部材65及びキャリヤCRを連結する部材として用いてもよい。また、ワンウェイクラッチF−2は同様の機能を達成できればローラ機構73に限らずスプラグ機構を用いてもよい。
一方、第2クラッチC−2の外周側を覆う形で配置された第2ブレーキB−2は、ミッションケース3の内周面3dに沿って配置されており、摩擦板51と、この摩擦板51を接断させる油圧サーボ50とを備えている。この油圧サーボ50は、ミッションケース3の隔壁3bの内面に形成されたシリンダ部53、ピストン部材52、該ピストン部材52を左方側に押し戻すためのリターンスプリング56、及び該リターンスプリング56の反力を受けるリターンプレート57を有している。ピストン部材52は、ミッションケース3に対して軸方向(左右方向)移動可能に配置されていて、2本のシールリングa50,a51により、ミッションケース3との間に作動油室54を構成している。また、リターンプレート57は、ミッションケース3に対してスナップリング85により軸方向に位置決め固定されており、これらピストン部材52とリターンプレート57との間にリターンスプリング56が縮設されている。
該第2ブレーキB−2の摩擦板51のうちの外摩擦板は、ミッションケース3の内周面3dにスプライン係合されており、つまり該外摩擦板は相対回転不能に配置されている。また、該第2ブレーキB−2の摩擦板51のうちの内摩擦板は、ハブ部材55の外周側にスプライン係合されており、該ハブ部材55は連結部材59に連結され、さらに該連結部材59は後述のカウンタギヤ100の内周側を通って後述の第1リングギヤR1に連結されている。
上記第2ブレーキB−2の内周側にあって、入力軸5上に配置された第2クラッチC−2は、摩擦板21と、この摩擦板21を接断させる油圧サーボ20とを備えている。この油圧サーボ20は、入力軸5の右方側端部に連結されたクラッチドラム23、ピストン部材22、該ピストン部材22を右方側に押し戻すためのリターンスプリング26、及び該リターンスプリング26の反力を受けるキャンセルプレート27を有している。ピストン部材22は、入力軸5及びクラッチドラム23に対して軸方向(左右方向)移動可能に配置されていて、2本のシールリングa20,a21により、入力軸5及びクラッチドラム23との間に作動油室24を構成している。また、キャンセルプレート27は、入力軸5に対してスナップリング82により軸方向に位置決め固定されており、これらピストン部材22とキャンセルプレート27との間にリターンスプリング26が縮設されていると共に、シールリングa22によりピストン部材22とキャンセルプレート27との間に遠心油圧をキャンセルするキャンセル油室28を形成している。
該第2クラッチC−2の摩擦板21のうちの外摩擦板は、上記クラッチドラム23の先端内周側にスプライン係合されており、つまり該外摩擦板は入力軸5に回転連結されている。また、該第2クラッチC−2の摩擦板21のうちの内摩擦板は、ハブ部材25の外周側にスプライン係合されており、該ハブ部材25は連結部材29に連結され、さらに該連結部材29は後述のカウンタギヤ100の内周側(上記連結部材59のさらに内周側)を通って後述の第2サンギヤS2に連結されている。
プラネタリギヤセットPSは、第1サンギヤS1と、第2サンギヤS2と、キャリヤCRと、第1リングギヤR1と、第2リングギヤR2とを備えている。このうち第1サンギヤS1は、入力軸5に対して回転自在に支持されていると共に、上述したように連結部材19に連結されており、第1クラッチC−1から入力軸5の回転が入力自在となっている。また、第2サンギヤS2は、連結部材19を介して入力軸5に対して回転自在に支持されていると共に、上述したように連結部材39に連結されており、第3クラッチC−3から入力軸5の回転が入力自在となり、かつ第1ブレーキB−1によって回転が係止自在(固定自在)となっている。
更に、キャリヤCRは、上述したように連結部材29に連結されており、第2クラッチC−2から入力軸5の回転を入力自在となっていると共に、上記ワンウェイクラッチF−2のインナーレース71及びハブ部材65に連結され、該ワンウェイクラッチF−2により一方向の回転(逆転回転)が規制され、かつ第3ブレーキB−3によって回転が係止自在(固定自在)となっている。
このキャリヤCRは、第1サンギヤS1及び第1リングギヤR1に噛合する第1ピニオンP1と、該第1ピニオンP1に連結された第2ピニオンP2に噛合すると共に第2サンギヤS2及び第2リングギヤR2に噛合する第3ピニオンP3とを回転自在に支持して構成されている。
また、第1リングギヤR1は、上述したように連結部材59に連結されており、第2ブレーキB−2によって回転が係止自在(固定自在)となっている。そして、第2リングギヤR2は、連結部材109に連結されており、該連結部材109はカウンタギヤ100に連結されている。該連結部材109は、サポート壁3cの内周側を通っており、該連結部材109及びカウンタギヤ100は、サポート壁3cに対してベアリング90を介して回転自在に支持されている。なお、カウンタギヤ100の外周側の一部には、不図示のカウンタシャフトに連結されたギヤが噛合しており、更に該カウンタシャフトは、不図示のギヤ機構やディファレンシャルギヤなどを介して駆動車輪に連結されている。
続いて、本自動変速機1の動作について図1を参照しつつ図2及び図3に沿って説明する。例えばD(ドライブ)レンジであって、前進1速段(1st)では、図2に示すように、第1クラッチC−1及びワンウェイクラッチF−2が係合される。すると、図1及び図3に示すように、キャリヤCRの回転が固定(規制)され、かつ第1サンギヤS1に入力軸5の回転(以下、「入力回転」という)が入力される。これにより、第1サンギヤS1の入力回転が、固定されたキャリヤCRを介して第2リングギヤR2に減速されて出力され、前進1速段としての減速回転がカウンタギヤ100から出力される。
なお、エンジンブレーキ時(コースト時)には、第3ブレーキB−3を係止してキャリヤCRを固定し、該キャリヤCRの正転回転を防止する形で、上記前進1速段の状態を維持する。また、該前進1速段では、ワンウェイクラッチF−2によりキャリヤCRの逆転回転を防止し、かつ正転回転を可能にするので、例えば非走行レンジから走行レンジに切り替えた際の前進1速段の達成を、ワンウェイクラッチF−2の自動係合により滑らかに行うことができる。
前進2速段(2nd)では、図2に示すように、第1クラッチC−1が係合され、第2ブレーキB−2が係止される。すると、図1及び図3に示すように、第1リングギヤR1の回転が固定され、かつ第1サンギヤS1に入力回転が入力される。これにより、第1サンギヤS1の入力回転と固定された第1リングギヤR1とによってキャリヤCRが減速回転し、減速回転したキャリヤCRと第1サンギヤS1の入力回転とによって、第2リングギヤR2が減速回転し、前進2速段としての減速回転がカウンタギヤ100から出力される。
前進3速段(3rd)では、図2に示すように、第1クラッチC−1が係合され、第1ブレーキB−1が係止される。すると、図1及び図3に示すように、第2サンギヤS2の回転が固定され、かつ第1サンギヤS1に入力回転が入力される。これにより、第1サンギヤS1の入力回転と固定された第2サンギヤS2とによってキャリヤCRが上記前進2速段よりも僅かに早い減速回転で回転し、該減速回転のキャリヤCRと第1サンギヤS1の入力回転とによって、第2リングギヤR2が減速回転し、前進2速段としての減速回転がカウンタギヤ100から出力される。
前進4速段(4th)では、図2に示すように、第1クラッチC−1及び第2クラッチC−2が係合される。すると、図1及び図3に示すように、第1クラッチC−1の係合により第1サンギヤS1に入力回転が入力され、また、第2クラッチC−2の係合によりキャリヤCRに入力回転が入力される。つまり、第1サンギヤS1及びキャリヤCRに入力回転が入力されるため、プラネタリギヤセットPSが入力回転の直結状態となり、そのまま入力回転が第2リングギヤR2に出力され、前進4速段としての直結回転がカウンタギヤ100から出力される。
前進5速段(5th)では、図2に示すように、第2クラッチC−2が係合され、第1ブレーキB−1が係止される。すると、図1及び図3に示すように、第2サンギヤS2の回転が固定され、かつキャリヤCRに入力回転が入力される。これにより、キャリヤCRの入力回転と固定された第2サンギヤS2とによって、第2リングギヤR2が増速回転し、前進5速段としての増速回転がカウンタギヤ100から出力される。
前進6速段(6th)では、図2に示すように、第2クラッチC−2が係合され、第2ブレーキB−2が係止される。すると、図1及び図3に示すように、第1リングギヤR1の回転が固定され、かつキャリヤCRに入力回転が入力される。これにより、キャリヤCRの入力回転と固定された第1リングギヤR1とによって、第1ピニオンP1よりも小径な第2ピニオンP2が大径な第3ピニオンP3に噛合している歯数比の関係上、第2リングギヤR2が上記前進5速段よりも僅かに早い増速回転で回転し、前進6速段としての増速回転がカウンタギヤ100から出力される。
後進段(Rev)では、図2に示すように、第3クラッチC−3が係合され、第3ブレーキB−3が係止される。すると、図1及び図3に示すように、キャリヤCRの回転が固定され、第2サンギヤS2に入力回転が入力される。これにより、第2サンギヤS2の入力回転が、固定されたキャリヤCRによって反転されて第2リングギヤR2に出力され、後進段としての減速逆転回転がカウンタギヤ100から出力される。
なお、例えばP(パーキング)レンジ及びN(ニュートラル)レンジでは、第1クラッチC−1、第2クラッチC−2、及び第3クラッチC−3が解放される。すると、入力軸5とプラネタリギヤセットPSとの間が切断状態となり、入力軸5から」プラネタリギヤセットPSに動力伝達が行われず、つまり入力軸5とカウンタギヤ100との動力伝達が切断状態となる。
以上説明した本自動変速機1においては、図3に示すように、第1リングギヤR1やキャリヤCRの回転が、前進4速段において入力回転となるものの、他の前進段や後進段では入力回転よりも低回転となる。従って、第1リングギヤR1と第2ブレーキB−2とを連結する連結部材59やハブ部材55、キャリヤCRと第2クラッチC−2とを連結する連結部材29やハブ部材25は、他の連結部材19,39やハブ部材15,35、或いはカウンタギヤ100に比して、高回転となることがない。そのため、連結部材29,59やハブ部材25,55は、高い遠心力に耐える必要がなく、肉厚を薄くした構造を採用することができる。
また、第2クラッチC−2は、図2及び図3に示すように、前進4速段〜前進6速段という比較的高速段で係合されるため、前進1速段〜前進3速段や後進段で係合(係止)される他のクラッチやブレーキに比して、伝達トルク容量が小さくて足りる。これにより、連結部材29やハブ部材25は、さらに肉厚を薄いものとすることができる。また、伝達トルク容量が小さいので、摩擦板21の摩擦係合部分(摩擦材)の面積が小さくても十分足りるので、摩擦板21を小径化することができ、第2ブレーキB−2の摩擦板51と軸方向に並列に配置しなくても、該摩擦板51の内周側に収納するように配置することができる。
このように、高速回転にならない第2ブレーキB−2及び第2クラッチC−2、或いは伝達トルク容量が小さい第2クラッチC−2をプラネタリギヤセットPSから、サポート壁3cやカウンタギヤ100を介して離れた位置に配置することで、前進1速段や後進段で係止するために伝達トルク容量が大きくなる第3ブレーキB−3、比較的高速回転となる第1クラッチC−1、第3クラッチC−3、第1ブレーキB−1、或いは、低速段では伝達トルクが大きく、かつ高速段では高速回転となるカウンタギヤ100を、プラネタリギヤセットPSの近傍に配置することができる。これにより、比較的肉厚の厚くなる連結部材19,39,109やハブ部材15,35,65などの長さを短縮化することができ、自動変速機1のコンパクト化や軽量化が可能となる。また、軽量化が可能となることで、発生するイナーシャを小さくすることができるので、自動変速機1の制御性も向上を図ることができる。
また、第2ブレーキB−2及び第2クラッチC−2を、カウンタギヤ100を介してプラネタリギヤセットPSとは軸方向反対側に配置することになるので、カウンタギヤ100が軸方向の中央に寄せて配置することが可能となり、例えばFFタイプの(軸方向が車両進行方向に対して横置きとなる)本自動変速機1に用いた場合に、カウンタギヤ100がトルクコンバータ等と干渉することないので、カウンタシャフトやディファレンシャル装置の配置構造として有利なものとすることができる。
さらに具体的には、前進1速段や後進段で係合されて伝達トルク容量が大きくなる第3ブレーキB−3の摩擦板61をプラネタリギヤセットPSの外周側に配置したので、キャリヤCRと摩擦板61とを連結する連結部材(例えばインナーレース71)やハブ部材65は肉厚が比較的厚くなるが、プラネタリギヤセットPSに近接させて配置することで、その長さを短縮化することができるため、自動変速機1のコンパクト化や軽量化を図ることができる。また、プラネタリギヤセットPSと、大きなトルク容量により枚数の多くなる傾向にある第3ブレーキB−3の摩擦板61を(径方向から視て)軸方向にオーバーラップすることができるため、自動変速機の軸方向への短縮化ができる。
また、第3ブレーキB−3の油圧サーボ60の作動油室64を、ミッションケース3のサポート壁3cの側面に形成したので、複雑な油路構造になることがなく、ミッションケース3内に形成した簡易な構造の油路で第3ブレーキB−3の油圧サーボ60の作動油室64に作動油圧を供給する構成を採用することができる。
さらに、前進1速段で係合されて伝達トルク容量が大きくなるため、インナーレース71の肉厚や、キャリヤCRとインナーレース71とを連結する連結部材69(キャリヤCRの側板も含む)等の肉厚が、比較的厚くなるワンウェイクラッチF−2を、プラネタリギヤセットPSの外周側に配置することができるので、プラネタリギヤセットPSの外周側のスペースに適宜に配置することができると共に、比較的肉厚の厚い連結部材69等を短縮化することができるため、自動変速機1のコンパクト化や軽量化を図ることができる。また、プラネタリギヤセットPSと、大きなトルク容量により軸方向に長くなる傾向にあるワンウェイクラッチF−2を(径方向から視て)軸方向にオーバーラップすることができるため、自動変速機の軸方向への短縮化ができる。
また、キャリヤCRは、第1サンギヤS1及び第1リングギヤR1に噛合する第1ピニオンP1と、第1ピニオンP1に連結された第2ピニオンP2に噛合すると共に第2サンギヤS2及び第2リングギヤR2に噛合する第3ピニオンP3とを回転自在に支持する構造からなるので、上述したような前進1速段〜前進6速段を良好なステップ比として得ることができるプラネタリギヤセットPSを構成することができる。
<第2の実施の形態>
ついで、上記第1の実施の形態を一部変更した第2の実施の形態について、図4に沿って説明する。なお、以下に説明する第2の実施の形態においては、第1の実施の形態に係る自動変速機1に対して異なる部分だけを説明し、その他の部分は略同様であるので、その説明を省略する。
図4に示すように、例えばFFタイプ(フロントドライブ、フロントエンジン)の車輌に搭載して好適である自動変速機1は、前述の第1の実施の形態に係る自動変速機1に対し、入力軸5に対するエンジン(不図示)の接続方向をそのままに、第1乃至第3クラッチC−1〜C−3、第1乃至第3ブレーキB−1〜B−3、ワンウェイクラッチF−2、プラネタリギヤセットPS、カウンタギヤ100などの配置を左右方向(軸方向)に略反転させて構成したものであり、即ち、変速機構2を左右方向(軸方向)に略反転させて変速機構2を構成したものである。
詳述すると、自動変速機1は、変速機構2が、例えばエンジン(不図示)の出力軸と同軸上である入力軸5を中心とした軸上に配置されており、ミッションケース3内には、上記入力軸5上にプラネタリギヤセットPSが配置されている。該プラネタリギヤセットPSの軸方向の左方側(軸方向一方側)には、サポート壁3cを介してカウンタギヤ100が配置されており、さらにカウンタギヤ100の軸方向左方側(軸方向一方側)には、第2ブレーキB−2が配置され、該第2ブレーキB−2の内周側に第2クラッチC−2が配置されている。つまり第2ブレーキB−2及び第2クラッチC−2は、カウンタギヤ100に対してプラネタリギヤセットPSとは軸方向反対側に配置されている。
一方、プラネタリギヤセットPSの外周側に、第3ブレーキB−3の摩擦板61が位置するように、該第3ブレーキB−3がプラネタリギヤセットPSの外周側からサポート壁3cにかけて配置されており、その軸方向の右方側(軸方向他方側)には、ワンウェイクラッチF−2が第1リングギヤR1の外周側に位置するように配置されている。さらに、プラネタリギヤセットPSの右方側には、外周側から内周側に順に、第1ブレーキB−1、第3クラッチC−3、第1クラッチC−1が配置されている。
以上のような配置構造を有する自動変速機1は、上述した第1の実施の形態に係る自動変速機1と連結関係、各変速段の動作、及びその効果が同じであるので、その説明は省略する。
なお、以上説明した第1及び第2の実施の形態においては、自動変速機がFFタイプの車両に用いて好適なものを説明したが、特にこれに限定されるものではない。
また、第1及び第2の実施の形態において説明した自動変速機は、例えば駆動源をエンジンのみとして搭載される車両の他に、電気モータ等を搭載したハイブリッド車両等にも用いることができることは、言うまでもない。
また、第1及び第2の実施の形態において説明した自動変速機では、エンジンとの間にトルクコンバータが配置されるものを前提として説明したが、これに限らず、発進クラッチを有する発進装置などを用いても構わない。
また、第1及び第2の実施の形態においては、ワンウェイクラッチF−2を備えて、比較的滑らかに前進1速段を達成し得る自動変速機を一例として説明したが、特にワンウェイクラッチF−2を備えていないものであってもよく、この際は、第3ブレーキB−3を係合させることで前進1速段を達成することが可能となる。
1 自動変速機
3 ケース
3c サポート壁
3d 内周面
5 入力軸
60 油圧サーボ
61 摩擦板
64 作動油室
100 出力部材(カウンタギヤ)
PS プラネタリギヤセット
S1 第1サンギヤ
S2 第2サンギヤ
R1 第1リングギヤ
R2 第2リングギヤ
CR キャリヤ
P1 第1ピニオン
P2 第2ピニオン
P3 第3ピニオン
C−1 第1クラッチ
C−2 第2クラッチ
C−3 第3クラッチ
B−1 第1ブレーキ
B−2 第2ブレーキ
B−3 第3ブレーキ
F−2 ワンウェイクラッチ

Claims (7)

  1. 駆動源の回転を入力する入力軸と、
    第1サンギヤと、第2サンギヤと、第1リングギヤと、第2リングギヤと、キャリヤと、を有するプラネタリギヤセットと、
    前記第1サンギヤに前記入力軸の回転を入力自在な第1クラッチと、
    前記キャリヤに前記入力軸の回転を入力自在な第2クラッチと、
    前記第2サンギヤに前記入力軸の回転を入力自在な第3クラッチと、
    前記第2サンギヤの回転を係止自在な第1ブレーキと、
    前記第1リングギヤの回転を係止自在な第2ブレーキと、
    前記キャリヤの回転を係止自在な第3ブレーキと、
    前記第2リングギヤの回転を出力する出力部材と、を備え、
    前記出力部材を、前記プラネタリギヤセットの軸方向一方側に配置し、
    前記第2ブレーキを、前記出力部材に対して前記プラネタリギヤセットとは軸方向反対側に配置した、
    ことを特徴とする自動変速機。
  2. 前記第2クラッチを、前記出力部材の軸方向一方側に配置すると共に、前記第2ブレーキの内周側に配置した、
    ことを特徴とする請求項1記載の自動変速機。
  3. 前記第3ブレーキの摩擦板を、前記プラネタリギヤセットの外周側に配置した、
    ことを特徴とする請求項1または2記載の自動変速機。
  4. ケースの内周面から内側へ中空円板状に延設され、前記出力部材を回転自在に支持するサポート壁を備え、
    前記第3ブレーキの油圧サーボの作動油室は、前記サポート壁の側面に形成された、
    ことを特徴とする請求項3記載の自動変速機。
  5. 前記キャリヤの一方向の回転を規制するワンウェイクラッチを備え、
    前記ワンウェイクラッチを、前記プラネタリギヤセットの外周側に配置した、
    ことを特徴とする請求項3または4記載の自動変速機。
  6. 前記キャリヤは、前記第1サンギヤ及び前記第1リングギヤに噛合する第1ピニオンと、前記第1ピニオンに連結された第2ピニオンに噛合すると共に前記第2サンギヤ及び前記第2リングギヤに噛合する第3ピニオンとを回転自在に支持してなる、
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか記載の自動変速機。
  7. 前記第1クラッチを係合すると共に、前記第3ブレーキを係止することにより前進1速段を、
    前記第1クラッチを係合すると共に、前記第2ブレーキを係止することにより前進2速段を、
    前記第1クラッチを係合すると共に、前記第1ブレーキを係止することにより前進3速段を、
    前記第1クラッチと前記第2クラッチとを係合することにより前進4速段を、
    前記第2クラッチを係合すると共に、前記第1ブレーキを係止することにより前進5速段を、
    前記第2クラッチを係合すると共に、前記第2ブレーキを係止することにより前進6速段を、
    前記第3クラッチを係合すると共に、前記第3ブレーキを係止することにより後進段を、それぞれ達成してなる、
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか記載の自動変速機。
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