JP2014035059A - 自動変速機装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】4つの遊星歯車機構と4つのクラッチと2つのブレーキによる新たな自動変速機装置を提案すると共に動力の伝達効率の向上を図る。
【解決手段】シングルピニオン式の4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4を備え、連結要素R1,R2により、キャリアP12とリングギヤP23とキャリアP32とキャリアP42、リングギヤP33とサンギヤP41を連結し、クラッチC1〜C4により、サンギヤP11とキャリアP22、サンギヤP11とサンギヤP21、サンギヤP11とリングギヤP43、サンギヤP21とサンギヤP31を接続し、ブレーキB1,B2により、連結要素R2、サンギヤP31をケース2に接続し、入力軸3をキャリアP22に接続し、出力軸4をリングギヤP13に接続する。これにより、前進10速段と後進段に変速可能な自動変速機装置を構成することができる。
【選択図】図1
【解決手段】シングルピニオン式の4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4を備え、連結要素R1,R2により、キャリアP12とリングギヤP23とキャリアP32とキャリアP42、リングギヤP33とサンギヤP41を連結し、クラッチC1〜C4により、サンギヤP11とキャリアP22、サンギヤP11とサンギヤP21、サンギヤP11とリングギヤP43、サンギヤP21とサンギヤP31を接続し、ブレーキB1,B2により、連結要素R2、サンギヤP31をケース2に接続し、入力軸3をキャリアP22に接続し、出力軸4をリングギヤP13に接続する。これにより、前進10速段と後進段に変速可能な自動変速機装置を構成することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置に関する。
従来、この種の自動変速機装置としては、4つの遊星歯車機構と、3つのクラッチと3つのブレーキとにより前進7速段と後進段とを形成可能なものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置の構成を図6に示す。背景技術としての従来例の自動変速機装置901は、図示するように、1つのダブルピニオン式の遊星歯車機構S1と、3つのシングルピニオン式の遊星歯車機構S2,S3,S4とを備える。遊星歯車機構S1は、外歯歯車としてのサンギヤS11と、内歯歯車としてのリングギヤS13と、サンギヤS11に噛合する複数の第1のピニオンギヤS14と、第1のピニオンギヤS14に噛合すると共にリングギヤS13に噛合する複数の第2のピニオンギヤS15と、複数の第1のピニオンギヤS14および複数の第2のピニオンギヤS15を自転かつ公転自在に保持するキャリアS12とを備える。3つの遊星歯車機構S2,S3,S4は、外歯歯車としてのサンギヤS21,S31,S41と、内歯歯車としてのリングギヤS23,S33,S43と、サンギヤS21,S31,S41およびリングギヤS23,S33,S43に噛合する複数のピニオンギヤS24,S34,S44と、複数のピニオンギヤS24,S34,S44を自転かつ公転自在に保持するキャリアS22,S32,S42とを備える。遊星歯車機構S2のキャリアS22と遊星歯車機構S3のリングギヤS33は連結要素T1により連結されており、遊星歯車機構S2のリングギヤS23と遊星歯車機構S3のキャリアS32と遊星歯車機構S4のキャリアS42は連結要素T2により連結されており、遊星歯車機構S3のサンギヤS31と遊星歯車機構S4のサンギヤS41は連結要素T3により連結されている。遊星歯車機構S1のキャリアS12は、クラッチC1を介して連結要素T3(サンギヤS31,サンギヤS41)に接続されていると共に、クラッチC2を介して連結要素T1(キャリアS22,リングギヤS33)に接続されている。また、遊星歯車機構S1のリングギヤS13は、クラッチC3を介して遊星歯車機構S2のサンギヤS21に接続されている。連結要素T1(キャリアS22,リングギヤS33)は、ブレーキB1により自動変速機装置901のケース902に接続されており、遊星歯車機構S4のリングギヤS43はブレーキB2によりケース902に接続されており、遊星歯車機構S2のサンギヤS21はb入力軸3によりケース902に接続されている。また、連結要素T1(キャリアS22,リングギヤS33)は、ワンウェイクラッチOWCによりケース902に接続されている。そして、遊星歯車機構S1のキャリアS12に入力軸903が接続されており、連結要素T2(リングギヤS23,キャリアS32,キャリアS42)に出力軸904が接続されている。
この従来例の自動変速機装置901では、遊星歯車機構S1,S,S3,S4のギヤ比λ1,λ2,λ3,λ4(各遊星歯車機構におけるサンギヤの歯数/リングギヤの歯数)は、0.544,0.439,0.310, 0.535に設定されており、図7の作動表に示すように、前進1速段から前進7速段と後進段とを以下のように形成する。前進1速段(ギヤ比が4.222)はクラッチC1およびブレーキB1を係合すると共にクラッチC2,C3およびブレーキB2,B3を解放することにより形成し、前進2速段(ギヤ比が2.868でステップ比(前進1速段のギヤ比/前進2速段のギヤ比)が1.47)はクラッチC1およびブレーキB3を係合すると共にクラッチC2,C3およびブレーキB1,B2を解放することにより形成し、前進3速段(ギヤ比が1.979でステップ比(前進2速段のギヤ比/前進3速段のギヤ比)が1.45)はクラッチC1およびブレーキB2を係合すると共にクラッチC2,C3およびブレーキB1,B3を解放することにより形成し、前進4速段(ギヤ比が1.369でステップ比(前進3速段のギヤ比/前進4速段のギヤ比)が1.45)はクラッチC1,C3を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB1〜B3を解放することにより形成し、前進5速段(ギヤ比が1.000でステップ比(前進4速段のギヤ比/前進5速段のギヤ比)が1.37)はクラッチC1,C2を係合すると共にクラッチC3およびブレーキB1〜B3を解放することにより形成し、前進6速段(ギヤ比が0.807でステップ比(前進5速段のギヤ比/前進6速段のギヤ比)が1.24)はクラッチC2,C3を係合すると共にクラッチC1およびブレーキB1〜B3を解放することにより形成し、前進7速段(ギヤ比が0.695でステップ比(前進6速段のギヤ比/前進7速段のギヤ比)が1.16)はクラッチC2およびブレーキB2を係合すると共にクラッチC1,C3およびブレーキB1,B3を解放することにより形成し、後進段(ギヤ比が−5.004)はクラッチC3およびブレーキB1を係合すると共にクラッチC1,C2およびブレーキB2,B3を解放することにより形成する。この従来例の自動変速機装置901では最低速段の前進1速段のギヤ比が4.222であり、最高速段の前進7速段のギヤ比が0.695であるから、ギヤ比幅(最低速段のギヤ比/最高速段のギヤ比)は6.06となる。
こうした自動変速機装置では、4つの遊星歯車機構と6つの係合要素とによって自動変速機を構成する場合、4つの遊星歯車機構の各回転要素の接続や6つの係合要素の取り付け方は多数存在し、接続や取り付け方によっては自動変速機装置として機能することができるものと機能することができないものとが存在する。このため、自動変速機装置として機能する接続や取り付け方を見つけるのは困難なものとなる。
また、自動変速機装置を構成する遊星歯車機構としては、シングルピニオン式の遊星歯車機構とダブルピニオン式の遊星歯車機構とがあるが、ダブルピニオン式の遊星歯車機構は、径方向に2列のピニオンギヤを有するため、ピニオンギヤ同士の噛み合いが生じ、シングルピニオン式の遊星歯車機構に比して、ギヤの噛み合い損失が増加し、動力の伝達効率が低下してしまう。また、ダブルピニオン式の遊星歯車機構は、径方向に2列のピニオンギヤを有するため、シングルピニオン式の遊星歯車機構に比して、部品点数が多くなり、組み付け性や経済性も低下する。このため、自動変速機装置を構成する4つの遊星歯車機構は、できるだけ多くをシングルピニオン式の遊星歯車機構で構成するのが好ましい。
さらに、自動変速機装置では、ギヤ比幅(最低速段のギヤ比/最高速段のギヤ比)が大きくなれば、搭載される車両の燃費と加速とを両立することができるから、ギヤ比幅が大きい方が好ましい。一方、ステップ比(1つ低速側の変速段のギヤ比/その変速段のギヤ比)が大きいと、変速の前後における滑らかな加速を損なってしまう。このため、自動変速比装置では、適正な範囲のステップ比でギヤ比幅を大きくするために、前進側の変速段の段数は多い方が好ましい。
また、自動変速機装置の係合要素は、解放されていても僅かな接触による引き摺り損失が生じるため、変速段を形成する際に解放される係合要素が多いと引き摺り損失により動力の伝達効率が低下してしまう。このため、自動変速機装置では、各変速段を形成する際に解放される係合要素は少ない方が好ましい。
本発明の自動変速機装置は、4つの遊星歯車機構と6つの係合要素とによる新たな自動変速機装置を提案することを主目的とし、更に、動力の伝達効率の向上を図ることを更なる目的とする。
本発明の自動変速機装置は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動変速機装置は、
入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P11と回転要素P12と回転要素P13とを有する遊星歯車機構P1と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P21と回転要素P22と回転要素P23とを有する遊星歯車機構P2と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P31と回転要素P32と回転要素P33とを有する遊星歯車機構P3と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P41と回転要素P42と回転要素P43とを有する遊星歯車機構P4と、
前記回転要素P12と前記回転要素P23と前記回転要素P32と前記回転要素P42とを連結する連結要素R1と、
前記回転要素P33と前記回転要素P41とを連結する連結要素R2と、
前記回転要素P11と前記回転要素P22とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC1と、
前記回転要素P11と前記回転要素P21とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC2と、
前記回転要素P11と前記回転要素P43とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC3と、
前記回転要素P21と前記回転要素P31とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC4と、
前記連結要素R2を自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放するブレーキB1と、
前記回転要素P31を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放するブレーキB2と、
を備え、
前記入力部材を前記回転要素P22に接続し、
前記出力部材を前記回転要素P13に接続してなる、
ことを特徴とする。
入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P11と回転要素P12と回転要素P13とを有する遊星歯車機構P1と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P21と回転要素P22と回転要素P23とを有する遊星歯車機構P2と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P31と回転要素P32と回転要素P33とを有する遊星歯車機構P3と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P41と回転要素P42と回転要素P43とを有する遊星歯車機構P4と、
前記回転要素P12と前記回転要素P23と前記回転要素P32と前記回転要素P42とを連結する連結要素R1と、
前記回転要素P33と前記回転要素P41とを連結する連結要素R2と、
前記回転要素P11と前記回転要素P22とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC1と、
前記回転要素P11と前記回転要素P21とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC2と、
前記回転要素P11と前記回転要素P43とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC3と、
前記回転要素P21と前記回転要素P31とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC4と、
前記連結要素R2を自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放するブレーキB1と、
前記回転要素P31を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放するブレーキB2と、
を備え、
前記入力部材を前記回転要素P22に接続し、
前記出力部材を前記回転要素P13に接続してなる、
ことを特徴とする。
この本発明の自動変速機装置では、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P11と回転要素P12と回転要素P13とを有する遊星歯車機構P1と、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P21と回転要素P22と回転要素P23とを有する遊星歯車機構P2と、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P31と回転要素P32と回転要素P33とを有する遊星歯車機構P3と、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P41と回転要素P42と回転要素P43とを有する遊星歯車機構P4と、を備え、回転要素P12と回転要素P23と回転要素P32と回転要素P42とを連結要素R1により連結し、回転要素P33と回転要素P41とを連結要素R2により連結する。また、クラッチC1を介して回転要素P11と回転要素P22とを接続し、クラッチC2を介して回転要素P11と回転要素P21とを接続し、クラッチC3を介して回転要素P11と回転要素P43とを接続し、クラッチC4を介して回転要素P21と回転要素P31とを接続する。さらに、ブレーキB1により連結要素R2を自動変速機装置ケースに接続し、ブレーキB2により回転要素P31を自動変速機装置ケースに接続する。そして、入力部材を回転要素P22に接続し、出力部材を回転要素P13に接続する。これにより、4つの遊星歯車機構と4のクラッチと2つのブレーキとにより機能可能な自動変速装置を構成することができる。
こうした本発明の自動変速機装置において、前進1速段から前進10速段および後進段を以下のように構成することができる。
(1)前進1速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(2)前進2速段は、前記クラッチC3と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC2と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(3)前進3速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(4)前進4速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(5)前進5速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記クラッチC4とを係合すると共に前記クラッチC1と前記ブレーキB1と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(6)前進6速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(7)前進7速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(8)前進8速段は、前記クラッチC3と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC2と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(9)前進9速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(10)前進10速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(11)後進段は、前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
こうすれば、4つの遊星歯車機構と4つのクラッチと2つのブレーキにより前進1速段から前進10速段および後進段の変速が可能な装置とすることができる。この結果、本発明の自動変速機装置は、前進1速段から前進7速段および後進段の変速が可能な従来例の自動変速機装置に比して、前進側の変速段の段数を多くすることができ、従来例の自動変速機装置に比して、搭載される車両の燃費と加速との両立を図った上で燃費の向上を図ることができると共に、変速の前後における滑らかな加速を保持することができる。
(1)前進1速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(2)前進2速段は、前記クラッチC3と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC2と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(3)前進3速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(4)前進4速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(5)前進5速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記クラッチC4とを係合すると共に前記クラッチC1と前記ブレーキB1と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
(6)前進6速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(7)前進7速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(8)前進8速段は、前記クラッチC3と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC2と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(9)前進9速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(10)前進10速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを解放することにより形成する。
(11)後進段は、前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する。
こうすれば、4つの遊星歯車機構と4つのクラッチと2つのブレーキにより前進1速段から前進10速段および後進段の変速が可能な装置とすることができる。この結果、本発明の自動変速機装置は、前進1速段から前進7速段および後進段の変速が可能な従来例の自動変速機装置に比して、前進側の変速段の段数を多くすることができ、従来例の自動変速機装置に比して、搭載される車両の燃費と加速との両立を図った上で燃費の向上を図ることができると共に、変速の前後における滑らかな加速を保持することができる。
上述したように、前進1速段から前進10速段および後進段のいずれの変速段も、4つのクラッチと2つのブレーキとからなる6つの係合要素のうち3つの係合要素を係合すると共に3つの係合要素の係合を解放することによって形成するから、本発明の自動変速機装置は、6つの係合要素のうちの2つの係合要素を係合すると共に4つの係合要素の係合を解放する従来例の自動変速機装置に比して、解放する係合要素を少なくすることができる。係合要素は、解放されていても僅かな接触による引き摺り損失が生じるため、変速段を形成する際に解放される係合要素が多いと引き摺り損失により動力の伝達効率が低下する。本発明の自動変速機装置は、従来例の自動変速機装置に比して、解放する係合要素を少なくしているから、従来例の自動変速機装置に比して、動力の伝達効率を高くすることができる。
上述の本発明の自動変速機装置において、前記遊星歯車機構P1と前記遊星歯車機構P2と前記遊星歯車機構P3と前記遊星歯車機構P4は、いずれもサンギヤとリングギヤとキャリアとを前記3つの回転要素とするシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されてなり、前記回転要素P11と前記回転要素P21と前記回転要素P31と前記回転要素P41は、いずれもサンギヤであり、前記回転要素P12と前記回転要素P22と前記回転要素P32と前記回転要素P42は、いずれもキャリアであり、前記回転要素P13と前記回転要素P23と前記回転要素P33と前記回転要素P43は、いずれもリングギヤである、ことを特徴とするものとすることもできる。即ち、4つの遊星歯車機構のすべてをシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成している。ダブルピニオン式の遊星歯車機構は、径方向に2列のピニオンギヤを有するため、ピニオンギヤ同士の噛み合いが生じ、シングルピニオン式の遊星歯車機構に比して、ギヤの噛み合い損失が増加し、動力の伝達効率が低下する。また、ダブルピニオン式の遊星歯車機構は、径方向に2列のピニオンギヤを有するため、シングルピニオン式の遊星歯車機構に比して、部品点数が多くなり、組み付け性や経済性も低下する。本発明の自動変速機装置の4つの遊星歯車機構のすべてをシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成することにより、4つの遊星歯車機構のうちの3つをシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成すると共に1つをダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成する従来例の自動変速機装置に比して、動力の伝達効率を高くすることができると共に、組み付け性や経済性を良好なものとすることができる。
本発明の自動変速機装置において、前記ブレーキB1はドグブレーキとして構成されてなる、ことを特徴とするものとすることもできる。ドグブレーキは係合時にショックが生じやすく、回転を同期させる同期制御が必要となるが、ブレーキB1は前進1速段から前進4速段まで係合が連続していると共に前進6速段から前進10速段まで解放が連続しているから、係合と解放が頻繁に繰り返されることがなく、同期制御が発生する頻度が少ない。このため、ドグブレーキを採用しても変速フィーリングの悪化は抑制される。
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例としての自動変速機装置1の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動変速機装置1は、4つのシングルピニオン式の遊星歯車機構P1,P2,P3,P4と、4つのクラッチC1,C2,C3,C4と、2つのブレーキB1,B2とを備え、図示しない内燃機関としてのエンジンが縦置き(車両の前後方向に)配置されたタイプ(例えば、フロントエンジンリアドライブ式)の車両に搭載されており、エンジンからの動力を図示しないトルクコンバータなどの発進装置を介して入力軸(インプットシャフト)3から入力すると共に入力した動力を変速して出力軸(アウトプットシャフト)4に出力する有段変速機構として構成されている。出力軸4に出力された動力は、図示しないデファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に出力される。なお、実施例の自動変速装置1では、図1に示すように、入力軸3側から遊星歯車機構P2,遊星歯車機構P3,遊星歯車機構P4,遊星歯車機構P1の順に配置されている。
遊星歯車機構P1は、外歯歯車としてのサンギヤP11と、このサンギヤP11と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤP13と、サンギヤP11に噛合すると共にリングギヤP13に噛合する複数のピニオンギヤP14と、複数のピニオンギヤP14を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリアP12とを備える。遊星歯車機構P1は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されているから、3つの回転要素であるサンギヤP11,リングギヤP13,キャリアP12は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤP11,キャリアP12,リングギヤP13となる。遊星歯車機構P1のギヤ比λ1(サンギヤP11の歯数/リングギヤP13の歯数)は、例えば0.45に設定されている。
遊星歯車機構P2も、遊星歯車機構P1と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、3つの回転要素として、サンギヤP21と、リングギヤP23と、複数のピニオンギヤP24を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリアP22とを備える。この遊星歯車機構P2の3つの回転要素であるサンギヤP21,リングギヤP23,キャリアP22は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤP21,キャリアP22,リングギヤP23となる。遊星歯車機構P2のギヤ比λ2(サンギヤP21の歯数/リングギヤP23の歯数)は、例えば0.40に設定されている。
遊星歯車機構P3も、遊星歯車機構P1や遊星歯車機構P2と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、3つの回転要素として、サンギヤP31と、リングギヤP33と、複数のピニオンギヤP34を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリアP32とを備える。この遊星歯車機構P3の3つの回転要素であるサンギヤP31,リングギヤP33,キャリアP32は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤP31,キャリアP32,リングギヤP33となる。遊星歯車機構P3のギヤ比λ3(サンギヤP31の歯数/リングギヤP33の歯数)は、例えば0.25に設定されている。
遊星歯車機構P4も、遊星歯車機構P1や遊星歯車機構P2,遊星歯車機構P3と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、3つの回転要素として、サンギヤP41と、リングギヤP43と、複数のピニオンギヤP44を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリアP42とを備える。この遊星歯車機構P4の3つの回転要素であるサンギヤP41,リングギヤP43,キャリアP42は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤP41,キャリアP42,リングギヤP43となる。遊星歯車機構P4のギヤ比λ4(サンギヤP41の歯数/リングギヤP43の歯数)は、例えば0.40に設定されている。
遊星歯車機構P1のキャリアP12と遊星歯車機構P2のリングギヤP23と遊星歯車機構P3のキャリアP32と遊星歯車機構P4のキャリアP42は、連結要素R1により連結されており、遊星歯車機構P3のリングギヤP33と遊星歯車機構P4のサンギヤP41は、連結要素R2により連結されている。また、遊星歯車機構P1のサンギヤP11と遊星歯車機構P2のキャリアP22は、クラッチC1により接続されており、遊星歯車機構P1のサンギヤP11と遊星歯車機構P2のサンギヤP21は、クラッチC2により接続されており、遊星歯車機構P1のサンギヤP11と遊星歯車機構P4のリングギヤP43は、クラッチC3により接続されており、遊星歯車機構P2のサンギヤP21と遊星歯車機構P3のサンギヤP31は、クラッチC4により接続されている。さらに、連結要素R2(遊星歯車機構P3のリングギヤP33,遊星歯車機構P4のサンギヤP41)は、ブレーキB1により自動変速機装置1のケース2に接続されており、遊星歯車機構P3のサンギヤP31は、ブレーキB2により自動変速機装置1のケース2に接続されている。そして、遊星歯車機構P2のキャリアP22は、入力軸3に接続されており、遊星歯車機構P1のリングギヤP13は、出力軸4に接続されている。ここで、4つのクラッチC1,C2,C3,C4と2つのブレーキB1,B2は、実施例では、いずれも摩擦プレートをピストンで押圧することにより係合する油圧駆動の摩擦クラッチや摩擦ブレーキとして構成されている。
このように実施例の自動変速機装置1では、4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のいずれも、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成している。ダブルピニオン式の遊星歯車機構は、径方向に2列のピニオンギヤを有するため、ピニオンギヤ同士の噛み合いが生じ、シングルピニオン式の遊星歯車機構に比して、ギヤの噛み合い損失が増加し、動力の伝達効率が低下する。また、ダブルピニオン式の遊星歯車機構は、径方向に2列のピニオンギヤを有するため、シングルピニオン式の遊星歯車機構に比して、部品点数が多くなり、組み付け性や経済性も低下する。実施例の自動変速機装置1の4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4は、いずれもシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されているから、4つの遊星歯車機構S1,S2,S3,S4のうちの3つをシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成すると共に1つをダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成する従来例の自動変速機装置901に比して、動力の伝達効率を高くすることができると共に、組み付け性や経済性を良好なものとすることができる。
こうして構成された実施例の自動変速機装置1は、4つのクラッチC1,C2,C3,C4の係合と解放および2つのブレーキB1,B2の係合と解放の組み合わせにより前進1速段から前進10速段と後進段とを切り替えることができる。図2に自動変速機装置1の作動表を示し、図3に自動変速機装置1の遊星歯車機構P1,P2,P3,P4の速度線図を示す。図3には、左から順に、遊星歯車機構P1の速度線図,遊星歯車機構P2の速度線図,遊星歯車機構P3の速度線図,遊星歯車機構P4の速度線図を示し、いずれの速度線図も左からサンギヤ,キャリア,リングギヤの順に並んでいる。また、図3中、「1st」は前進1速段を示し、「2nd」は前進2速段を示し、「3rd」は前進3速段を示し、「4th」〜「10th」は前進4速段から前進10速段を示し、「Rev」は後進段を示している。「λ1」〜「λ4」は各遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のギヤ比を示し、「B1」,「B2」はブレーキB1,B2を示している。「入力」は入力軸3の接続位置を示し、「出力」は出力軸4の接続位置を示している。
実施例の自動変速機装置1では、図2に示するように、以下のように前進1速段から前進10速段と後進段とを形成する。なお、ギヤ比(入力軸3の回転数/出力軸4の回転数)は、遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のギヤ比λ1,λ2,λ3,λ4として0.45,0.40,0.25,0.40を用いた場合を示した。
(1)前進1速段は、クラッチC1とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC3とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は4.412となる。
(2)前進2速段は、クラッチC3とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は2.613となる。
(3)前進3速段は、クラッチC1とクラッチC3とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC4とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は1.707となる。
(4)前進4速段は、クラッチC2とクラッチC3とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC4とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は1.359となる。
(2)前進2速段は、クラッチC3とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は2.613となる。
(3)前進3速段は、クラッチC1とクラッチC3とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC4とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は1.707となる。
(4)前進4速段は、クラッチC2とクラッチC3とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC4とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は1.359となる。
(5)前進5速段は、クラッチC2とクラッチC3とクラッチC4とを係合すると共にクラッチC1とブレーキB1とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は1.000となる。
(6)前進6速段は、クラッチC2とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.930となる。
(7)前進7速段は、クラッチC1とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.861となる。
(8)前進8速段は、クラッチC3とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.684となる。
(6)前進6速段は、クラッチC2とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.930となる。
(7)前進7速段は、クラッチC1とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.861となる。
(8)前進8速段は、クラッチC3とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.684となる。
(9)前進9速段は、クラッチC1とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC3とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.633となる。
(10)前進10速段は、クラッチC2とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC3とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.493となる。
(11)後進段は、クラッチC2とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC3とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は−2.679となる。
(10)前進10速段は、クラッチC2とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC3とブレーキB1とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は0.493となる。
(11)後進段は、クラッチC2とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC3とブレーキB2とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は−2.679となる。
このように実施例の自動変速機装置1では、4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4と4つのクラッチC1,C2,C3,C4と2つのブレーキB1,B2により前進1速段から前進10速段および後進段の変速が可能な自動変速機装置とすることができる。この結果、実施例の自動変速機装置1は、前進1速段から前進7速段および後進段の変速が可能な従来例の自動変速機装置に比して、前進側の変速段の段数を多くすることができる。そして、実施例の自動変速機装置1では、ギヤ比幅(最低速段(前進1速段)のギヤ比/最高速段(前進10速段)のギヤ比)は4.412/0.493=8.949となるから、ギヤ比幅が6.06の従来例の自動変速機装置に比して、ギヤ比幅を大きくすることができる。この結果、実施例の自動変速機装置1は、従来例の自動変速機装置901に比して、搭載される車両の燃費と加速との両立を図った上で燃費の向上を図ることができると共に、変速の前後における滑らかな加速を保持することができる。
また、実施例の自動変速機装置1では、前進1速段から前進10速段および後進段のいずれの変速段も、4つのクラッチC1,C2,C3,C4と2つのブレーキB1,B2とからなる6つの係合要素のうちの3つの係合要素を係合すると共に3つの係合要素を解放することによって形成されるから、前進1速段から前進7速段および後進段のいずれの変速段も6つの係合要素のうち2つの係合要素を係合すると共に4つの係合要素を解放する従来例の自動変速機装置に比して、解放する係合要素を少なくすることができる。クラッチやブレーキなどの係合要素は、解放されていても僅かな接触による引き摺り損失が生じるため、変速段を形成する際に解放される係合要素が多いと引き摺り損失により動力の伝達効率が低下する。したがって、実施例の自動変速機装置1は、従来例の自動変速機装置901に比して、解放する係合要素を少なくしているから、従来例の自動変速機装置901に比して、動力の伝達効率を高くすることができる。
以上説明した実施例の自動変速機装置1によれば、遊星歯車機構P1,P2,P3,P0と、4つのクラッチC1,C2,C3,C4と、2つのブレーキB1,B2とを備え、遊星歯車機構P1のキャリアP12と遊星歯車機構P2のリングギヤP23と遊星歯車機構P3のキャリアP32と遊星歯車機構P4のキャリアP42を連結要素R1により連結し、遊星歯車機構P3のリングギヤP33と遊星歯車機構P4のサンギヤP41を連結要素R2により連結し、遊星歯車機構P1のサンギヤP11と遊星歯車機構P2のキャリアP22をクラッチC1により接続し、遊星歯車機構P1のサンギヤP11と遊星歯車機構P2のサンギヤP21をクラッチC2により接続し、遊星歯車機構P1のサンギヤP11と遊星歯車機構P4のリングギヤP43をクラッチC3により接続し、遊星歯車機構P2のサンギヤP21と遊星歯車機構P3のサンギヤP31をクラッチC4により接続し、連結要素R2(遊星歯車機構P3のリングギヤP33,遊星歯車機構P4のサンギヤP41)をブレーキB1によりケース2に接続し、遊星歯車機構P3のサンギヤP31をブレーキB2によりケース2に接続し、遊星歯車機構P2のキャリアP22を入力軸3に接続し、遊星歯車機構P1のリングギヤP13を出力軸4に接続することにより、前進1速段から前進10速段および後進段に変速可能な自動変速機装置を構成することができる。
また、実施例の自動変速機装置1では、4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のいいずれも、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成したので、4つの遊星歯車機構のうちの3つをシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成すると共に1つをダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成している従来例の自動変速機装置に比して、動力の伝達効率を高くすることができると共に、装置の組み付け性や経済性を良好なものとすることができる。
さらに、実施例の自動変速機装置1では、遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のギヤ比λ1,λ2,λ3,λ4として0.45,0.40,0.25,0.40を用いることにより、ギヤ比幅は8.949となるから、ギヤ比幅が6.06の従来例の自動変速機装置に比して、ギヤ比幅を大きくすることができる。この結果、従来例の自動変速機装置に比して、搭載される車両の燃費を向上させることができると共に、変速の前後の加減速のフィーリングを良好なものとすることができる。
加えて、実施例の自動変速機装置1では、前進1速段から前進10速段および後進段のいずれの変速段も、4つのクラッチC1,C2,C3,C4と2つのブレーキB1,B2とからなる6つの係合要素のうちの3つの係合要素を係合すると共に3つの係合要素を解放することによって形成するから、前進1速段から前進7速段および後進段のいずれの変速段も6つの係合要素のうち2つの係合要素を係合すると共に4つの係合要素を解放する従来例の自動変速機装置に比して、解放する係合要素を少なくすることができる。この結果、従来例の自動変速機装置に比して、動力の伝達効率を高くすることができる。
実施例の自動変速機装置1では、4つのクラッチC1,C2,C3,C4のすべてを摩擦クラッチとして構成すると共に2つのブレーキB1,B3のすべてを摩擦ブレーキとして構成するものとしたが、一部のクラッチやブレーキを摩擦クラッチや摩擦ブレーキに代えてドグクラッチやドグブレーキによって構成するものとしてもよい。ブレーキB2をドグブレーキとして構成した自動変速機装置1に対する変形例の自動変速機装置1Bを図4に示す。変形例の自動変速機装置1Bの作動表および速度線図は図2,図3と同一である。ドグブレーキは係合時にショックが生じやすく、回転を同期させる同期制御が必要となるが、ブレーキB2は前進1速段から前進5速段まで係合が連続していると共に前進6速段から前進10速段まで解放が連続しているから、係合と解放が頻繁に繰り返されることがなく、同期制御が発生する頻度が少ない。このため、ドグブレーキを採用しても変速フィーリングの悪化は抑制される。
実施例の自動変速機装置1では、4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のギヤ比λ1,λ2,λ3,λ4として0.45,0.40,0.25,0.40を用いたが、ギヤ比λ1,λ2,λ3,λ4はこの値に限定されるものではない。
実施例の自動変速機装置1では、4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4を、いずれもシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成するものとしたが、4つの遊星歯車機構P1,P2,P3,P4のうち一部或いは全部をダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成するものとしても構わない。
実施例の自動変速機装置1では、4つのクラッチC1,C2,C3,C4と2つのブレーキB1,B2とからなる6つの係合要素のうちの3つの係合要素を係合すると共に3つの係合要素を解放することによって形成することにより、前進1速段から前進10速段と後進段が可能な自動変速機装置として構成したが、前進1速段から前進10速段の10速変速のうちのいずれか1つの変速段を除いた9速変速または複数の変速段を除いた8速変速以下の変速と後進段が可能な自動変速機装置としても構わない。
実施例の自動変速機装置1では、エンジンが縦置き(車両の前後方向に)配置されたタイプ(例えば、フロントエンジンリアドライブ式)の車両に搭載されるものとしたが、図5に例示する自動変速装置1Cに示すように、出力軸4に代えて出力ギヤ4bを備え、エンジンが横置き(車両の左右方向に)配置されたタイプ(例えば、フロントエンジンフロントドライブ式)の車両に搭載されるものとしてもよい。
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、入力軸(インプットシャフト)3が「入力部材」に相当し、出力軸4が「出力部材」に相当し、遊星歯車機構P1が「遊星歯車機構P1」に相当し、サンギヤP11が「回転要素P11」に相当し、キャリアP12が「回転要素P12」に相当し、リングギヤP13が「回転要素P13」に相当し、遊星歯車機構P2が「遊星歯車機構P2」に相当し、サンギヤP21が「回転要素P21」に相当し、キャリアP22が「回転要素P22」に相当し、リングギヤP23が「回転要素P23」に相当し、遊星歯車機構P3が「遊星歯車機構P3」に相当し、サンギヤP31が「回転要素P31」に相当し、キャリアP32が「回転要素P32」に相当し、リングギヤP33が「回転要素P33」に相当し、遊星歯車機構P4が「遊星歯車機構P4」に相当し、サンギヤP41が「回転要素P41」に相当し、キャリアP42が「回転要素P42」に相当し、リングギヤP43が「回転要素P43」に相当し、連結要素R1が「連結要素R1」に相当し、連結要素R2が「連結要素R2」に相当し、クラッチC1が「クラッチC1」に相当し、クラッチC2が「クラッチC2」に相当し、クラッチC3が「クラッチC3」に相当し、クラッチC4が「クラッチC4」に相当し、ブレーキB1が「ブレーキB1」に相当し、ブレーキB2が「ブレーキB2」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動変速機装置の製造産業などに利用可能である。
1,1B 自動変速機装置、2 ケース(自動変速機装置ケース)、3 入力軸、4 出力軸、4b 出力ギヤ、P1,P2,P3,P4 遊星歯車機構、P11,P21,P31,P41 サンギヤ、P12,P22,P32,P42 キャリア、P13,P23,P33,P43 リングギヤ、P14,P24,P34,P44 ピニオンギヤ、R1,R2 連結要素、C1,C2,C3,C4 クラッチ、B1,B2 ブレーキ。
Claims (4)
- 入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P11と回転要素P12と回転要素P13とを有する遊星歯車機構P1と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P21と回転要素P22と回転要素P23とを有する遊星歯車機構P2と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P31と回転要素P32と回転要素P33とを有する遊星歯車機構P3と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に回転要素P41と回転要素P42と回転要素P43とを有する遊星歯車機構P4と、
前記回転要素P12と前記回転要素P23と前記回転要素P32と前記回転要素P42とを連結する連結要素R1と、
前記回転要素P33と前記回転要素P41とを連結する連結要素R2と、
前記回転要素P11と前記回転要素P22とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC1と、
前記回転要素P11と前記回転要素P21とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC2と、
前記回転要素P11と前記回転要素P43とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC3と、
前記回転要素P21と前記回転要素P31とを係合すると共に該係合を解放するクラッチC4と、
前記連結要素R2を自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放するブレーキB1と、
前記回転要素P31を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放するブレーキB2と、
を備え、
前記入力部材を前記回転要素P22に接続し、
前記出力部材を前記回転要素P13に接続してなる、
ことを特徴とする自動変速機装置。 - 請求項1記載の自動変速機装置であって、
前進1速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを解放することにより形成し、
前進2速段は、前記クラッチC3と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC2と前記ブレーキB2とを解放することにより形成し、
前進3速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを解放することにより形成し、
前進4速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを解放することにより形成し、
前進5速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記クラッチC4とを係合すると共に前記クラッチC1と前記ブレーキB1と前記ブレーキB2とを解放することにより形成し、
前進6速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを解放することにより形成し、
前進7速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを解放することにより形成し、
前進8速段は、前記クラッチC3と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC2と前記ブレーキB1とを解放することにより形成し、
前進9速段は、前記クラッチC1と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC2と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを解放することにより形成し、
前進10速段は、前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB2とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB1とを解放することにより形成し、
後進段は、前記クラッチC2と前記クラッチC4と前記ブレーキB1とを係合すると共に前記クラッチC1と前記クラッチC3と前記ブレーキB2とを解放することにより形成する、
ことを特徴とする自動変速機装置。 - 請求項1または2記載の自動変速機装置であって、
前記遊星歯車機構P1と前記遊星歯車機構P2と前記遊星歯車機構P3と前記遊星歯車機構P4は、いずれもサンギヤとリングギヤとキャリアとを前記3つの回転要素とするシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されてなり、
前記回転要素P11と前記回転要素P21と前記回転要素P31と前記回転要素P41は、いずれもサンギヤであり、
前記回転要素P12と前記回転要素P22と前記回転要素P32と前記回転要素P42は、いずれもキャリアであり、
前記回転要素P13と前記回転要素P23と前記回転要素P33と前記回転要素P43は、いずれもリングギヤである、
ことを特徴とする自動変速機装置。 - 請求項1ないし3のうちのいずれか1つの請求項に記載の自動変速機装置であって、
前記ブレーキB1はドグブレーキとして構成されてなる、
ことを特徴とする自動変速機装置。
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