JP2018155254A - 変速機におけるブレーキの組付け構造、変速機及び車両 - Google Patents

変速機におけるブレーキの組付け構造、変速機及び車両 Download PDF

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Abstract

【課題】変速機ケースの内径又は外径を大きくすることなく且つトルクコンバータ等の回転体の構成部品のレイアウト自由度の低下も防止できる変速機用ブレーキの組付け構造を提供することを目的とする。【解決手段】自動変速機3は、トルクコンバータ2と、変速機ケース10と、変速機ケース10内に収容され、且つ互いに隣接するツーウェイクラッチF1及び第1ブレーキB1と、を備える。第1ブレーキB1は、ドラム112と、ドラム112に相対回転不能に固定されるアウタープレート114と、アウタープレート114に軸方向から接触するインナーディスク116と、インナーディスク116が相対回転不能に固定されたハブ118とを備える。ドラム112は、変速機ケース10と別体で構成され、且つ油圧室124を備える。ツーウェイクラッチF1を変速機ケース10内に組み付けた後に、第1ブレーキB1が変速機ケース10内に組付けられる。【選択図】図9

Description

本発明は、互いに隣接する2つのブレーキをトルクコンバータに隣接させて設けられた変速機のブレーキの組付け構造、及びそれを用いた変速機、車両に関する。
従来、トルクコンバータと2つのブレーキとを備える変速機が知られている(例えば、特許文献1参照)。2つのブレーキは互いに隣接すると共に、トルクコンバータに隣接させて配置されている。
特開2014‐202248号公報
トルクコンバータケースや電動機ケースを備える変速機は、トルクコンバータや電動機などの駆動源側の回転体とは反対側から順にブレーキ等の変速機の構成部品が変速機のケース内で軸方向に組み付けられていく。従って、変速機のケースは回転体側に向かって次第に拡径するような形状となる。
ところで、互いに隣接する2つのブレーキが回転体に隣接させて設けられている場合、回転体側のブレーキのピストンや油圧室等を変速機のケースに設けようとすると、変速機のケースは、組み付けの関係上、回転体側に向かって次第に拡径する形状であり、これに加えて更に、変速機のケースにピストンを配置するための空間や油圧室及び油圧室への油路等を設けるとなると、先に組付けられるブレーキの径方向外側にピストンを配置するための空間や油圧室、油路等を設ける必要があり、変速機のケースの内径又は外径が大きくなってしまうという問題がある。
また、変速機のケースの大型化を防止すべく回転体側にピストンや油路を設けることも考えられるが、これではトルクコンバータや電動機などの回転体の構成部品のレイアウト自由度が低下する問題がある。
本発明は、以上の点に鑑み、ケースの内径又は外径を大きくすることなく且つトルクコンバータや電動機等の回転体の構成部品のレイアウト自由度の低下も防止できる変速機におけるブレーキの組付け構造を提供することを目的とする。
[1]上記目的を達成するため、本発明は、
駆動源(例えば、実施形態のエンジンE。以下同一。)側の回転体(例えば、実施形態のトルクコンバータ2。以下同一。)と、前記駆動源に隣接して配置される変速機のケース(例えば、実施形態の変速機ケース10。以下同一。)と、前記ケース内に収容され、且つ互いに隣接する2つのブレーキ(例えば、実施形態のツーウェイクラッチF1と第1ブレーキB1。以下同一。)と、を備える変速機におけるブレーキの組付け構造であって、
前記2つのブレーキのうち、回転体側の一方のブレーキ(例えば、実施形態の第1ブレーキB1。以下同一。)は、ドラム(例えば、実施形態のドラム112。以下同一。)と、前記ドラムに相対回転不能に固定されるアウタープレート(例えば、実施形態のアウタープレート114。以下同一。)と、前記アウタープレートに軸方向から接触するインナーディスク(例えば、実施形態のインナーディスク116。以下同一。)と、前記インナーディスクが相対回転不能に固定されたハブ(例えば、実施形態のハブ118。以下同一。)とを備え、
前記ドラム及び前記ハブは、前記ケースと別体で構成され、
前記ドラム又は前記ハブは、油圧室(例えば、実施形態の油圧室124。以下同一。)を備えており、
他方のブレーキ(例えば、実施形態のツーウェイクラッチF1。以下同一。)を前記ケース内に組み付けた後に、前記一方のブレーキが組付けられて組立てられた構造であることを特徴とする。
本発明によれば、従来では変速機のケースに設けられていた油圧室がドラム又はハブに設けられているため、従来のように、先に取り付ける他方のブレーキの外側に位置させてケースに油圧室を設ける必要がなく、ケースの内径又は外径が大きくなることを防止し、且つトルクコンバータや電動機等の回転体にブレーキの油圧室が設けられていないため、回転体の構成部品のレイアウト自由度の低下も防止できる。
[2]また、本発明においては、前記他方のブレーキはツーウェイクラッチ(例えば、実施形態のツーウェイクラッチF1。以下同一。)を用いることができる。
[3]また、本発明の変速機(例えば、実施形態の自動変速機3。以下同一。)は、上述した変速機におけるブレーキの組付け構造と、入力部(例えば、実施形態の入力軸11(入力部材)。以下同一。)と、出力部(例えば、実施形態の出力ギヤからなる出力部材13。以下同一。)と、を備える。
[4]また、本発明の車両(例えば、実施形態の車両V。以下同一。)は、上述した変速機と、前記変速機に駆動力を出力する駆動源(例えば、実施形態のエンジンE。以下同一。)と、前記変速機から出力される駆動力によって回転する車輪(例えば、実施形態の前輪WFL,WFR。以下同一。)と、を備える。
図1は、本発明の実施形態の変速機を搭載した車両を模式的に示す説明図である。 図2は、本実施形態の変速機を示すスケルトン図である。 図3は、本実施形態の遊星歯車機構の共線図である。 図4は、本実施形態の各変速段における各係合機構の係合状態を示す説明図である。 図5は、本実施形態のツーウェイクラッチの固定状態を断面で示す説明図である。 図6は、本実施形態のツーウェイクラッチの逆転阻止状態を断面で示す説明図である。 図7は、本実施形態のツーウェイクラッチの固定状態を示す斜視図である。 図8は、本実施形態のツーウェイクラッチの逆転阻止状態を示す斜視図である。 図9は、本実施形態の第1ブレーキを拡大して示す断面図である。 図10は、図9における組立て途中を示す断面図である。 図11は、図10にツーウェイクラッチを組付けた状態を示す断面図である。 図12は、図11にキャリアを組付けた状態を示す断面図である。 図13は、図12に第1ブレーキの主要部を組付けた状態を示す断面図である。 図14は、図13に第1ブレーキのハブを組付けた状態を示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明の変速機におけるブレーキの組付け構造の実施形態を適用した変速機及びこの変速機を搭載する車両について説明する。
図1に示すように、本実施形態の変速機におけるブレーキの組付け構造を適用した変速機を搭載した車両Vは、エンジンE(内燃機関、駆動源。エンジンEに代えて電動機を用いてもよい。)を、クランクシャフト1が車体左右方向を向くように横置きに車体へ搭載されている。エンジンEから出力される駆動力は、動力伝達装置PTに伝達される。そして、動力伝達装置PTは、エンジンEの駆動力を選択された変速比に対応して調整して、左右の前輪WFL,WFRに伝達する。
動力伝達装置PTは、クランクシャフト1に接続されたトルクコンバータ2を有する自動変速機3と、自動変速機3に接続されたフロントデファレンシャルギヤ4とで構成される。
フロントデファレンシャルギヤ4は、前部左車軸7L及び前部右車軸7Rを介して左右の前輪WFL,WFRに接続される。
図2は、自動変速機3のトルクコンバータ2を除いた部分を示すスケルトン図である。この自動変速機3は、筐体としての変速機ケース10内に回転自在に軸支した、エンジンEが出力する駆動力がロックアップクラッチ及びダンパを有するトルクコンバータ2を介して伝達される入力部材としての入力軸11と、入力軸11と同心に配置された出力ギヤからなる出力部材13とを備えている。なお、トルクコンバータ2に代えて電動機を配置し、内燃機関と電動機とを動力源として走行するハイブリッド自動車としてもよい。
出力部材13の回転は、出力部材13と噛合するアイドルギヤ21と、アイドルギヤ21を軸支するアイドル軸23と、アイドル軸23に軸支されるファイナルドライブギヤ25と、ファイナルドライブギヤ25に噛合するファイナルドリブンギヤ27を備えるフロントデファレンシャルギヤ4と、を介して車両の左右の駆動輪(前輪WFL,WFR)に伝達される。なお、トルクコンバータ2に代えて、摩擦係合自在に構成される単板型又は多板型の発進クラッチを設けてもよい。また、フロントデファレンシャルギヤ4に代えてプロペラシャフトを接続して、後輪駆動車両に適用することもできる。また、フロントデファレンシャルギヤ4にトランスファーを介してプロペラシャフトを接続して、四輪駆動車両に適用することもできる。
筐体としての変速機ケース10内には、駆動源ENG側から順に第1〜第4の4つの遊星歯車機構PG1〜4が入力軸11と同心に配置されている。第3遊星歯車機構PG3は、サンギヤScと、リングギヤRcと、サンギヤScとリングギヤRcとに噛合するピニオンPcを自転及び公転自在に軸支するキャリアCcとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。
所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構は、キャリアを固定してサンギヤを回転させると、リングギヤがサンギヤと異なる方向に回転するため、マイナス遊星歯車機構又はネガティブ遊星歯車機構ともいう。なお、所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構は、リングギヤを固定してサンギヤを回転させると、キャリアがサンギヤと同一方向に回転する。
図3の上から2段目に示す第3遊星歯車機構PG3の共線図(サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの要素の相対回転速度の比を直線(速度線)で表すことができる図)を参照して、第3遊星歯車機構PG3の3つの要素Sc,Cc,Rcを、共線図におけるギヤ比(リングギヤの歯数/サンギヤの歯数)に対応する間隔での並び順に左側から夫々第1要素、第2要素及び第3要素とすると、第1要素はサンギヤSc、第2要素はキャリアCc、第3要素はリングギヤRcになる。
ここで、サンギヤScとキャリアCc間の間隔とキャリアCcとリングギヤRc間の間隔との比は、第3遊星歯車機構PG3のギヤ比をhとして、h:1に設定される。なお、共線図において、下の横線と上の横線(4th及び6thと重なる線)は夫々回転速度が「0」と「1」(入力軸11と同じ回転速度)であることを示している。
第4遊星歯車機構PG4も、サンギヤSdと、リングギヤRdと、サンギヤSd及びリングギヤRdに噛合するピニオンPdを自転及び公転自在に軸支するキャリアCdとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から1段目(最上段)に示す第4遊星歯車機構PG4の共線図を参照して、第4遊星歯車機構PG4の3つの要素Sd,Cd,Rdを、共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4要素、第5要素及び第6要素とすると、第4要素はリングギヤRd、第5要素はキャリアCd、第6要素はサンギヤSdになる。サンギヤSdとキャリアCd間の間隔とキャリアCdとリングギヤRd間の間隔との比は、第4遊星歯車機構PG4のギヤ比をiとして、i:1に設定される。
第1遊星歯車機構PG1も、サンギヤSaと、リングギヤRaと、サンギヤSa及びリングギヤRaに噛合するピニオンPaを自転及び公転自在に軸支するキャリアCaとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から3段目に示す第1遊星歯車機構PG1の共線図を参照して、第1遊星歯車機構PG1の3つの要素Sa,Ca,Raを、共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7要素、第8要素及び第9要素とすると、第7要素はサンギヤSa、第8要素はキャリアCa、第9要素はリングギヤRaになる。サンギヤSaとキャリアCa間の間隔とキャリアCaとリングギヤRa間の間隔との比は、第1遊星歯車機構PG1のギヤ比をjとして、j:1に設定される。
第2遊星歯車機構PG2も、サンギヤSbと、リングギヤRbと、サンギヤSb及びリングギヤRbに噛合するピニオンPbを自転及び公転自在に軸支するキャリアCbとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から4段目(最下段)に示す第2遊星歯車機構PG2の共線図を参照して、第2遊星歯車機構PG2の3つの要素Sb,Cb,Rbを、共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10要素、第11要素及び第12要素とすると、第10要素はリングギヤRb、第11要素はキャリアCb、第12要素はサンギヤSbになる。サンギヤSbとキャリアCb間の間隔とキャリアCbとリングギヤRb間の間隔との比は、第2遊星歯車機構PG2のギヤ比をkとして、k:1に設定される。
第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)は、入力軸11に連結されている。また、第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)は、出力ギヤからなる出力部材13に連結されている。
また、第3遊星歯車機構PG3のキャリアCc(第2要素)と第4遊星歯車機構PG4のキャリアCd(第5要素)と第1遊星歯車機構PG1のリングギヤRa(第9要素)とが連結されて、第1連結体Cc−Cd−Raが構成されている。また、第3遊星歯車機構PG3のリングギヤRc(第3要素)と第2遊星歯車機構PG2のサンギヤSb(第12要素)とが連結されて、第2連結体Rc−Sbが構成されている。また、第1遊星歯車機構PG1のキャリアCa(第8要素)と第2遊星歯車機構PG2のキャリアCb(第11要素)とが連結されて、第3連結体Ca−Cbが構成されている。
また、本実施形態の自動変速機は、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3と、第1から第3の3つのブレーキB1〜B3と、1つのツーウェイクラッチF1からなる7つの係合機構を備える。
第1クラッチC1は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)と第3連結体Ca−Cbとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
第3クラッチC3は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)と第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
第2クラッチC2は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)と第2連結体Rc−Sbとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
ツーウェイクラッチF1は、第4ブレーキB4としての機能を兼ね備えるものであり、第3連結体Ca−Cbの正転(入力軸11及び出力部材13の回転方向と同一方向への回転)を許容し、逆転を阻止する逆転阻止状態と、第3連結体Ca−Cbを変速機ケース10に固定する固定状態とに切換自在に構成されている。
ツーウェイクラッチF1は、逆転阻止状態において、第3連結体Ca−Cbに正転方向に回転しようとする力が加わった場合に、この回転が許容されて開放状態となり、逆転方向に回転しようとする力が加わった場合に、この回転が阻止されて変速機ケース10に固定される固定状態となる。本実施形態においては、ツーウェイクラッチが切換機構に該当する。
第1ブレーキB1は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)を変速機ケース10に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。
第2ブレーキB2は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)を変速機ケース10に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。第3ブレーキB3は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)を変速機ケース10に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。
各クラッチC1〜C3及び各ブレーキB1〜B3、ツーウェイクラッチF1は、図1に示すトランスミッション・コントロール・ユニット(TCU)で構成される変速制御装置ECUにより、図示省略した統合制御ユニットなどから送信される車両の走行速度等の車両情報に基づいて、状態が切り換えられる。
変速制御装置ECUは、図示省略したCPUやメモリ等により構成された電子ユニットで構成され、車両Vの走行速度やアクセル開度、エンジンEの回転速度や出力トルク、パドルシフトレバー33の操作情報等の所定の車両情報を受信することができると共に、メモリなどの記憶装置に保持された制御プログラムをCPUで実行することにより、自動変速機3(変速機構)を制御する。
図1に示すように、本実施形態の車両Vのハンドル31にはパドルシフトレバー33が設けられており、右パドル33uを手前に引くことで手動操作によるアップシフトとなり、左パドル33dを手前に引くことで手動操作によるダウンシフトとなる。パドルシフトレバー33の操作信号は変速制御装置ECUに送信される。
なお、手動操作するための操作部としては、実施形態のパドルシフトレバー33に限らず、他の操作部、例えば、運転席と助手席の間に配置されたシフトレバーやハンドルに配置されたボタンであってもよい。
図2に示すように、入力軸11の軸線上には、駆動源ENG及びトルクコンバータ2側から、第1クラッチC1、第1遊星歯車機構PG1、第2遊星歯車機構PG2、第3遊星歯車機構PG3、第2クラッチC2、第4遊星歯車機構PG4、第3クラッチC3の順番で配置されている。
そして、第3ブレーキB3が第4遊星歯車機構PG4の径方向外方に配置され、第2ブレーキB2が第2クラッチC2の径方向外方に配置され、第1ブレーキB1は第1クラッチC1の径方向外方に配置され、ツーウェイクラッチF1は第1遊星歯車機構PG1の径方向外方に配置されている。
このように、3つのブレーキB1〜B3及びツーウェイクラッチF1を遊星歯車機構又はクラッチの径方向外方に配置することにより、ブレーキB1〜B3及びツーウェイクラッチF1を遊星歯車機構及びクラッチと共に入力軸11の軸線上に並べて配置した場合に比べて、自動変速機3の軸長の短縮化を図ることができる。なお、第3ブレーキB3を第3クラッチC3の径方向外方に配置し、第2ブレーキB2を第4遊星歯車機構PG4の径方向外方に配置してもよい。
次に、図3及び図4を参照して、実施形態の自動変速機3の各変速段を確立させる場合を説明する。
1速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(図4のR)とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(R)とし、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第3連結体Ca−Cb及び第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の逆転が阻止され、第3連結体Ca−Cb及び第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。
これにより、第1遊星歯車機構PG1の第7から第9の3つの要素Sa,Ca,Raが相対回転不能なロック状態となり、第1遊星歯車機構PG1のリングギヤRa(第9要素)を含む第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度も「0」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「1st」となり、1速段が確立される。
なお、1速段を確立させるためには第2ブレーキB2を固定状態とする必要はないが、1速段から後述する2速段へスムーズに変速できるように1速段で固定状態とさせている。また、1速段でエンジンブレーキを効かせる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(R)から固定状態(L)に切り換えればよい。
2速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態(R)とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とし、第2クラッチC2を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。
また、第2クラッチC2を連結状態とするで、第2連結体Rc−Sbの回転速度が、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度と同一速度の「0」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「2nd」となり、2速段が確立される。
3速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。
また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が、入力軸11に連結された第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」、リングギヤRd(第4要素)の回転速度が「1」となるため、キャリアCd(第5要素)の回転速度、即ち第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度は、i/(i+1)となる。
そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「3rd」となり、3速段が確立される。
4速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1ブレーキB1を固定状態とし、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。
また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)と第2連結体Rc−Sbとが同一速度で回転する。これにより、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4との間では、キャリアCc(第2要素)とキャリアCd(第5要素)とが連結され、リングギヤRc(第3要素)とサンギヤSd(第6要素)とが連結されることとなり、第2クラッチC2を連結状態とする4速段においては、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4とで4つの要素からなる1つの共線図を描くことができる。
そして、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となり、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4とで構成される4つの要素のうちの2つの要素の回転速度が同一速度の「1」となる。
従って、第3遊星歯車機構PG3及び第4遊星歯車機構PG4の各要素が相対回転不能なロック状態となり、第3遊星歯車機構PG3及び第4遊星歯車機構PG4の全ての要素の回転速度が「1」となる。そして、第3連結体Ca−Cbの回転速度がj/(j+1)となり、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「4th」となり、4速段が確立される。
5速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1ブレーキB1を固定状態とし、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSa(第7要素)の回転速度が「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「5th」となり、5速段が確立される。
なお、5速段を確立させるためには第3クラッチC3を連結状態とする必要はない。しかしながら、4速段及び後述する6速段では第3クラッチC3を連結状態とする必要があるため、5速段から4速段へのダウンシフト、及び5速段から後述する6速段へのアップシフトをスムーズに行えるように5速段でも連結状態とさせている。
6速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とすることで、4速段で説明したように、第3遊星歯車機構PG3と第4遊星歯車機構PG4の各要素が相対回転不能な状態となり、第2連結体Rc−Sbの回転速度が「1」となる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が「1」となる。
従って、第2遊星歯車機構PG2は、キャリアCb(第11要素)とサンギヤSb(第12要素)とが同一速度の「1」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「6th」の「1」となり、6速段が確立される。
7速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が、第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となり、第4遊星歯車機構PG4のキャリアCd(第5要素)を含む第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度がi/(i+1)となる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が、入力軸11に連結された第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「7th」となり、7速段が確立される。
8速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2連結体Rc−Sbの回転速度が第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度と同一速度の「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「8th」となり、8速段が確立される。
9速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とし、第1クラッチC1を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度も「0」となる。このため、第4遊星歯車機構PG4の各要素Sd,Cd,Rdは相対回転不能なロック状態となり、第4遊星歯車機構PG4のキャリアCd(第5要素)を含む第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度も「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度は第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す「9th」となり、9速段が確立される。
10速段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とし、第3ブレーキB3を固定状態とし、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とする。ツーウェイクラッチF1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの正転が許容される。
また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2連結体Rc−Sbと第4遊星歯車機構PG4のサンギヤSd(第6要素)とが同一速度で回転する。また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PG4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が「0」になる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が第3遊星歯車機構PG3のサンギヤSc(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「10th」となり、10速段が確立される。
後進段を確立させる場合には、ツーウェイクラッチF1を固定状態(図4のL)とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とする。第2ブレーキB2を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第1連結体Cc−Cd−Raの回転速度がi/(i+1)となる。また、ツーウェイクラッチF1を固定状態とすることで、第3連結体Ca−Cbの回転速度が「0」になる。そして、出力部材13が連結された第2遊星歯車機構PG2のリングギヤRb(第10要素)の回転速度が図3に示す逆転の「Rvs」となり、後進段が確立される。
なお、図3中の破線で示す速度線は、4つの遊星歯車機構PG1〜PG4のうち動力伝達する遊星歯車機構に追従して他の遊星歯車機構の各要素が回転(空回り)することを表している。
図4は、上述した各変速段におけるクラッチC1〜C3、ブレーキB1〜B3、ツーウェイクラッチF1の状態を纏めて表示した図であり、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3、第1から第3の3つのブレーキB1〜B3の列の「○」は連結状態又は固定状態を示し、空欄は開放状態を示している。また、ツーウェイクラッチF1の列の「R」は逆転阻止状態を示し、「L」は固定状態を示している。
また、下線を付した「R」及び「L」はツーウェイクラッチF1の働きで第3連結体Ca−Cbの回転速度が「0」となることを示している。また、「R/L」は、通常時は逆転阻止状態の「R」であるが、エンジンブレーキを効かせる場合には固定状態の「L」に切り換えることを示している。
また、図4には、第3遊星歯車機構PG3のギヤ比hを2.734、第4遊星歯車機構PG4のギヤ比iを1.614、第1遊星歯車機構PG1のギヤ比jを2.681、第2遊星歯車機構PG2のギヤ比kを1.914とした場合における各変速段の変速比(入力軸11の回転速度/出力部材13の回転速度)、及び公比(各変速段間の変速比の比。所定の変速段の変速比を所定の変速段よりも1段高速側の変速段の変速比で割った値。)も示しており、これによれば、公比を適切に設定できることが分かる。
次に、図5から図8を参照して、ツーウェイクラッチF1について詳しく説明する。ツーウェイクラッチF1は、第3連結体Ca−Cbを変速機ケース10に固定する固定状態と、第3連結体Ca−Cbの正転を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態とに切換自在に構成されている。
図5及び図6に断面で示すように、ツーウェイクラッチF1は、変速機ケース10に固定された固定プレートTW11と、回転プレートTW12とを備える。図7に示すように、固定プレートTW11は、環状(ドーナツ状)に形成されている。また、図7では省略しているが、回転プレートTW12も固定プレートTW11と同様に環状(ドーナツ状)に形成されており、固定プレートTW11と回転プレートTW12とは、同心に配置されている。
図5に示すように、固定プレートTW11における回転プレートTW12と対向する対向面TW11aには、固定プレートTW11の周方向一方側(回転プレートTW12が正転する方向)の端部を軸に周方向他方側(回転プレートTW12が逆転する方向)の端TW13aが揺動する板状の正転阻止側揺動部TW13と、固定プレートTW11の周方向他方側(逆転方向)の端部を軸に周方向一方側(正転方向)の端TW14aが揺動する板状の逆転阻止側揺動部TW14とが設けられている。
また、固定プレートTW11の対向面TW11aには、正転阻止側揺動部TW13と逆転阻止側揺動部TW14とを夫々収納可能に凹んだ収納部TW15,TW16が設けられている。収容部TW15,TW16の底面には、対応する揺動部TW13,TW14の揺動する端TW13a,TW14aを収容部TW15,TW16から突出させるように、各揺動部TW13,TW14を付勢するバネからなる付勢部材TW17a,TW17bが設けられている。
回転プレートTW12における固定プレートTW11と対向する対向面TW12aには、揺動部TW13,TW14に対応する位置に穴部TW18,TW19が設けられている。正転阻止側揺動部TW13に対応する位置に設けられた第1穴部TW18には、その回転プレートTW12の周方向他方側(逆転方向側)に位置させて、正転阻止側揺動部TW13の揺動する端TW13aと係合可能な段形状からなる第1係合部TW18aが設けられている。
逆転阻止側揺動部TW14に対応する位置に設けられた第2穴部TW19には、その回転プレートTW12の周方向一方側(正転方向側)に位置させて、逆転阻止側揺動部TW14の揺動する端TW14aと係合可能な段形状からなる第2係合部TW19aが設けられている。
図5及び図7に示すように、正転阻止側揺動部TW13の端TW13aと第1係合部TW18aとが係合可能な状態であり、且つ、逆転阻止側揺動部TW14の端TW14aと第2係合部TW19aとが係合可能な状態であるときには、回転プレートTW12が正転逆転共に阻止される。従って、各端TW13a,TW14aと、それに対応する係合部TW18a,TW19aとが、互いに係合する状態が、本実施形態のツーウェイクラッチF1における固定状態となる。
固定プレートTW11と回転プレートTW12との間には、切換プレートTW20が挟まれている。図7に示すように、切換プレートTW20も環状(ドーナツ状)に形成されている。切換プレートTW20には、揺動部TW13,TW14に対応する位置に切欠孔TW20a,TW20bが設けられている。
切換プレートTW20の外縁には、径方向外方に突出する突部TW20cが設けられている。図8に示すように、切換プレートTW20は固定プレートTW11に対して揺動自在とされている。
切換プレートTW20を図7に示す固定状態から図8に示す状態に揺動させたとき、図6に示すように、正転阻止側揺動部TW13に対応する第1切欠孔TW20aは正転阻止側揺動部TW13を超えて、正転阻止側揺動部TW13は、切換プレートTW20に押されて、付勢部材TW17aの付勢力に抗し、収納部TW15内に収納される。これにより、正転阻止側揺動部TW13の端TW13aと第1係合部TW18aとの係合が阻止される。従って、回転プレートTW12の正転側の回転が許容される。
また、図8に示すように、逆転阻止側揺動部TW14に対応する第2切欠孔TW20bは、切換プレートTW20を図7に示す固定状態から図8に示す状態に揺動させたときでも、逆転阻止側揺動部TW14が収納部TW16に収容させることなく端TW14aが第2係合部TW19aと係合できるように構成されている。
これらのことから図6及び図8に示す状態は、本実施形態のツーウェイクラッチF1における逆転阻止状態となる。
図9は、ツーウェイクラッチF1及び第1ブレーキB1を拡大して示す断面図である。図9に示すように、第1ブレーキB1は、変速機ケース10に固定されるドラム112と、ドラム112に相対回転不能に固定されるアウタープレート114と、アウタープレート114に軸方向から接触可能なインナーディスク116と、インナーディスク116が相対回転不能に固定されたハブ118とを備える。
ドラム112は、変速機ケース10とは別体で構成されている。また、ドラム112は、ピストン120を配置可能なピストン配置部122を備え、ピストン配置部122とピストン120とで油圧室124を画成する。
図10は、出力部材13(出力ギヤ)、第2遊星歯車機構PG2のサンギヤSb、リングギヤRbまでを変速機ケース10内に組付けた状態を示している。
その後、図11に示すように、ツーウェイクラッチF1を変速機ケース10に嵌合させる。そして、図12に示すように、第2遊星歯車機構PG2のキャリアCb、ピニオンPb、第1遊星歯車機構PG1のリングギヤRa、キャリアCa、ピニオンPaを組付ける。
そして、図13に示すように、第1ブレーキB1のドラム112、アウタープレート114、インナーディスク116を組付ける。そして、図14に示すように、第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSaとハブ118とを連結した部材を組付ける。そして、図9で示したように、第1クラッチC1を組付けた後、トルクコンバータ2を取り付けて自動変速機3が組み上がる。
ここで、トルクコンバータ2を備える自動変速機3は、トルクコンバータ2とは反対側から順にブレーキ等の自動変速機3の構成部品が変速機ケース10内で軸方向に組み付けられていく。従って、変速機ケース10はトルクコンバータ2側に向かって次第に内径及び/又は外径が次第に拡径するような形状となる。
また、本実施形態のツーウェイクラッチF1(本願のツーウェイクラッチF1はブレーキとして機能している)と第1ブレーキB1のように互いに隣接する2つのブレーキがトルクコンバータ2に隣接させて設けられている場合、トルクコンバータ2側のブレーキである第1ブレーキB1のピストン120や油圧室124や油圧室124に油圧を伝達させる油路等を変速機ケース10に設けようとすると、変速機ケース10は、組み付けの関係上、トルクコンバータ2側に向かって次第に拡径する形状であり、これに加えて更に、変速機ケース10にピストンを配置するための空間や油圧室及び油圧室への油路等を設けるとなると、先に組み付けられるブレーキ(本実施形態ではツーウェイクラッチF1に相当)の径方向外側にピストンを配置するための空間や油圧室、油路等を設ける必要がり、変速機ケース10の内径又は外径が大きくなってしまうという問題がある。
また、変速機ケース10の大型化を防止すべくトルクコンバータ2側にピストンや油路を設けることも考えられるが、これではトルクコンバータ2の構成部品のレイアウト自由度が低下する問題がある。
そこで、本実施形態の変速機におけるブレーキの組付け構造では、第1ブレーキB1のドラム112を変速機ケース10と別体に構成し、且つドラム112にピストン120を配置するピストン配置部122を設け、ピストン120とピストン配置部122とで油圧室124を画成している。そして、ドラム112をボルト126で変速機ケース10に固定している。
このように、ドラム112は油圧室124を備えているため、先に取り付けるツーウェイクラッチF1の外側に位置させて第1ブレーキB1の油圧室を変速機ケース10に設ける必要がなく、変速機ケース10の内径又は外径が大きくなることを防止し、且つトルクコンバータ2に第1ブレーキB1の油圧室がもうけられていないため、トルクコンバータ2の構成部品のレイアウト自由度の低下も防止できる。
また、ツーウェイクラッチF1は軸線方向のトルクコンバータ2側から変速機ケース10の内面に嵌合させているが、ツーウェイクラッチF1が軸線方向に動かないように固定する必要がある。本実施形態の自動変速機3では、ピストン配置部122を備えるドラム112を変速機ケース10にボルトでしっかりと固定しているため、第1ブレーキB1に隣接するツーウェイクラッチF1も第1ブレーキB1のドラムでしっかりと抑えることができ、ツーウェイクラッチF1用のスラスト位置決めのスナップリングなどを設ける必要がなく、部品点数を削減できると共に組立ての簡略化を図ることができる。
なお、本実施形態においては、他方のブレーキとしてツーウェイクラッチF1を用いて説明したが、本発明の他方のブレーキはこれに限らない。例えば、他方のブレーキは、ワンウェイクラッチが併設された湿式多板ブレーキであってもよい。
また、本実施形態においては、ドラム112を変速機ケース10に固定してハブ118と第1遊星歯車機構PG1のサンギヤSaとを連結し、ドラム112に油圧室124を設けたものを説明した。しかしながら、本発明の変速機におけるブレーキの組付け構造はこれに限らない。例えば、ハブを変速機ケースに固定して且つ油圧室を設け、ドラムを第1遊星歯車機構のサンギヤに連結させてもよい。
1 クランクシャフト
2 トルクコンバータ
3 自動変速機(変速機構)
4 フロントデファレンシャルギヤ
10 変速機ケース(ケース)
11 入力軸(入力部材)
13 出力部材
E エンジン(内燃機関、駆動源)
PT 動力伝達装置
WFL,WFR 前輪
WRL,WRR 後輪
ECU 変速制御装置
PG1 第1遊星歯車機構
Sa サンギヤ (第7要素)
Ca キャリア (第8要素)
Ra リングギヤ (第9要素)
Pa ピニオン
PG2 第2遊星歯車機構
Sb サンギヤ (第12要素)
Cb キャリア (第11要素)
Rb リングギヤ (第10要素)
Pb ピニオン
PG3 第3遊星歯車機構
Sc サンギヤ (第1要素)
Cc キャリア (第2要素)
Rc リングギヤ (第3要素)
Pc ピニオン
PG4 第4遊星歯車機構
Sd サンギヤ (第6要素)
Cd キャリア (第5要素)
Rd リングギヤ (第4要素)
Pd ピニオン
C1 第1クラッチ
C2 第2クラッチ
C3 第3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
F1 ツーウェイクラッチ(切換機構)
V 車両
21 アイドルギヤ
23 アイドル軸
25 ファイナルドライブギヤ
27 ファイナルドリブンギヤ
31 ハンドル
33 パドルシフトレバー
33u 右パドル
33d 左パドル
112 ドラム
114 アウタープレート
116 インナーディスク
118 ハブ
120 ピストン
122 ピストン配置部
124 油圧室
126 ボルト

Claims (4)

  1. 駆動源側の回転体と、前記駆動源に隣接して配置される変速機のケースと、前記ケース内に収容され、且つ互いに隣接する2つのブレーキと、を備える変速機におけるブレーキの組付け構造であって、
    前記2つのブレーキのうち、回転体側の一方のブレーキは、ドラムと、前記ドラムに相対回転不能に固定されるアウタープレートと、前記アウタープレートに軸方向から接触可能なインナーディスクと、前記インナーディスクが相対回転不能に固定されたハブとを備え、
    前記ドラム及び前記ハブは、前記ケースと別体で構成され、
    前記ドラム又は前記ハブは、油圧室を備えており、
    他方のブレーキを前記ケース内に組み付けた後に、前記一方のブレーキが組付けられて組立てられた構造であることを特徴とする変速機におけるブレーキの組付け構造。
  2. 請求項1に記載の変速機におけるブレーキの組付け構造であって、
    前記他方のブレーキはツーウェイクラッチであることを特徴とする変速機におけるブレーキの組付け構造。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の変速機におけるブレーキの組付け構造と、入力部と、出力部と、を備える変速機。
  4. 請求項3の変速機と、前記変速機に駆動力を出力する駆動源と、前記変速機から出力される駆動力によって回転する車輪と、を備える車両。
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