JP2805916B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は複数組の遊星歯車機構によって歯車列を構
成した車両用の自動変速機に関し、特にいずれかの変速
段を設定するためのクラッチ手段やブレーキ手段の係合
・解放の組合せ、すなわち係合・解放パターンが複数種
類ある自動変速機に関するものである。

従来の技術 車両用の自動変速機は、一般に、複数組の遊星歯車機
構を使用し、それぞれのサンギヤやリングギヤあるいは
キャリヤなどの回転部材のうちの所定の回転部材同士を
連結し、またいずれかの回転部材を入力軸にクラッチ手
段を介して選択的に連結し、さらに他のいずれか回転部
材をブレーキ手段によって選択的に固定するとともに更
に他の回転部材に出力軸を連結する構成である。この種
の自動変速機では、使用する遊星歯車機構の数やそれぞ
れの回転部材の連結の仕方、あるいはクラッチ手段やブ
レーキ手段などの摩擦係合手段の数や設置の仕方によっ
て設定可能な変速段数やそれぞれの変速段での変速比、
あるいは回転部材の回転数や負荷トルクなどが様々に変
化し、そして原理的に構成可能なものは極めて多数にの
ぼる。原理的に構成可能のものであっても全てが実用で
きるものではなく、製造が容易であること、小型軽量で
あること、変速制御性に富むこと、耐久性に優れている
ことなどの実用上の要求を充分満すものを創作すること
は決して容易ではなく、いずれかの要請を充分満し得て
も他の要請を充分に満すことができない場合が多い。例
えば三組の遊星歯車機構を使用して前進５段・後進１段
の変速段を設定可能な自動変速機であっても、クラッチ
などの摩擦係合手段の配置の仕方や各遊星歯車機構のギ
ヤ比（サンギヤとリングギヤとの歯数の比）の採り方に
よって後進段での変速比が大きくなり過ぎる場合があ
り、このような自動変速機にあっては摩擦係合手段の容
量を大きくする必要があり、またその摩擦係合手段や軸
受などの耐久性が損なわれるなどの問題があるのがその
例である。そして従来、このような問題点を解消するも
のとして例えば特開昭60−57036号公報では、後進段へ
の変速比が前進第１速での変速比に近似するよう構成し
た自動変速機が提案されている。

この提案にかかる自動変速機の構成を簡単に説明する
と、これは、三組のシングルピニオン型遊星歯車機構を
主体とするものであって、第１遊星歯車機構のサンギヤ
と第２遊星歯車機構のサンギヤとが常時もしくは選択的
に連結されるとともに、第１遊星歯車機構のサンギヤと
第２遊星歯車機構をキャリヤとが必要に応じてクラッチ
を介して連結され、また第２遊星歯車機構のリングギヤ
と第３遊星歯車機構のリングギヤとが連結されるととも
に、これらのリングギヤに第１遊星歯車機構のキャリヤ
が連結され、さらに第２遊星歯車機構のキャリヤと第３
遊星歯車機構のサンギヤとがクラッチを介して連結され
ている。入力軸は、互いに連結された前記第１遊星歯車
機構のサンギヤおよび第２遊星歯車機構のサンギヤにク
ラッチを介して連結される一方、第１遊星歯車機構のリ
ングギヤの他のクラッチを介して連結されるようになっ
ている。これに対して出力軸は第３遊星歯車機構のキャ
リヤに連結されている。そして回転を止めるブレーキを
手段としては、互いに連結された前記第１遊星歯車機構
のサンギヤおよび第２遊星歯車機構のサンギヤを固定す
るブレーキと、第３遊星歯車機構のサンギヤを固定する
ブレーキとが設けられている。この特開昭60−57036号
公報には、変速制御を容易にするために、前述したクラ
ッチやブレーキと並列に一方向クラッチを配置した構成
が示されている。そしてこの特開昭60−57036号公報に
示されている自動変速機では、前進第１速と後進段との
変速比の絶対値が近似した値となり、その結果、使用頻
度の低い変速段で過大なトルクが回転部材に作用するこ
とを防止して自動変速機を小型化できるとしている。

発明が解決しようとする課題 ところで自動変速機は、車載性を向上させ、また燃費
を向上させるために可及的に小型・軽量であることが好
ましいことは周知のとおりであり、そのためには構成部
品を小型化することのみならず、構成部品点数を少なく
することが望ましい。しかるに前記の特開昭60−57036
号公報に記載された自動変速機では、過大なトルクが生
じることを回避して部品の小型化を図っているが、変速
制御を容易にするべく一方向クラッチを備えているもの
の、変速段を設定するためのクラッチやブレーキの係合
・解放のパターンは、各変速段ごとに一種類であるか
ら、各一方向クラッチの自動的な切換え特性を機能させ
る変速は、それぞれ一つのみであると思われ、したがっ
て全ての変速で制御性を良好ならしめるためには、更に
多くの一方向クラッチを必要とすることになる。すなわ
ち上述した従来の自動変速機では、変速制御性を良好に
するためには必要部品点数が多くなって大型化する不都
合があり、これを避けるために一方向クラッチの数を少
なくすれば、変速ショックが悪化するおそれがあるうえ
に、変速制御が難しくなる問題がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
変速制御性や変速ショックを悪化させずに小型・軽量化
を図ることのできる自動変速機を提供することを目的と
するものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、複数組の
遊星歯車機構からなる歯車列をケーシング内に収容する
とともに、前記遊星歯車機構の回転部材同士およびいず
れかの回転部材と入力軸とを連結する複数のクラッチ手
段と、いずれかの回転部材を前記ケーシングに対して固
定する複数のブレーキ手段とを備えた車両用自動変速機
において、前記クラッチ手段もしくはブレーキ手段のう
ちのいずれかが一方向クラッチを含むとともに、いずれ
かの変速段を設定するための前記クラッチ手段とブレー
キ手段との係合・解放パターンが、前記一方向クラッチ
を係合させるパターンと解放させるパターンとの少なく
とも二種類可能なよう構成され、前記いずれかの変速段
を設定するための前記クラッチ手段とブレーキ手段との
係合・解放パターンを、該いずれかの変速段への他の変
速段からの変速の際に前記一方向クラッチを解放させか
つ該いずれかの変速段から他の変速段への変速の際に前
記一方向クラッチを解放させるパターンとなるように、
前記いずれかの変速段を設定している際に変更する機能
と、前記いずれかの変速段を設定するための前記クラッ
チ手段とブレーキ手段との係合・解放パターンを、該い
ずれかの変速段への他の変速段からの変速の際に前記一
方向クラッチを係合させかつ該いずれかの変速段から他
の変速段への変速の際に前記一方向クラッチを係合させ
るパターンとなるように、前記いずれかの変速段を設定
している際に変更する機能との少なくともいずれか一方
の機能を備えていることを特徴とするものである。

作用 この発明の自動変速機においても、クラッチ手段やブ
レーキ手段が適宜に係合もしくは解放することにより、
歯車列における駆動力の伝達経路が変ってそれぞれに対
応した変速段に設定される。そしていずれか所定の変速
段へ他の変速段から例えばアップシフトする場合、所定
のクラッチ手段もしくはブレーキ手段が係合もしくは解
放することに伴って一方向クラッチが切替わり（例えば
解放し）、しかる後にその一方向クラッチを係合させて
前記所定の変速段を設定する他の係合・解放パターンに
変更され、その後に更に他の変速段に変速され、その際
に一方向クラッチが再度切替わる（例えば解放する）。
したがって一方向クラッチが前記所定の変速段への変速
およびその変速段から更に他の変速段への変速の際の両
方で作用するため、必要とする一方向クラッチの数が少
なくなり、また変速制御が容易になるとともに変速ショ
ックが良好になる。

実 施 例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示す例は三組のシングルピニオン型遊星歯車
機構1,2,3を主体として歯車列を構成したものであっ
て、これらの各遊星歯車機構1,2,3における各要素が次
のように連結されて構成されている。すなわち第１遊星
歯車機構１のキャリヤ1Cと第３遊星歯車機構３のリング
ギヤ3Rとが一体となって回転するよう連結されるととも
に、第２遊星歯車機構２のリングギヤ2Rと第３遊星歯車
機構３のキャリヤ3Cとが一体となって回転するよう連結
されている。また第１遊星歯車機構１のサンギヤ1Sは第
２クラッチ手段K2を介して第２遊星歯車機構２のキャリ
ヤ2Cに連結される一方、第４クラッチ手段K4を介して第
２遊星歯車機構２のサンギヤ2Sに連結され、さらに第２
遊星歯車機構２のキャリヤ2Cは第５クラッチ手段K5を介
して第３遊星歯車機構３のサンギヤ3Sに連結されてい
る。

なお、上記の各要素の連結構造としては、中空軸や中
実軸もしくは適宜のコネクティングドラムなどの一般の
自動変速機で採用されている連結構造などを採用するこ
とができる。

入力軸４は、トルクコンバータや流体継手などの動力
伝達手段（図示せず）を介してエンジン（図示せず）に
連結されており、この入力軸４と第１遊星歯車機構１の
リングギヤ1Rとの間には、両者を選択的に連結する第１
クラッチ手段K1が設けられ、また入力軸４と第１遊星歯
具歯車機構１のサンギヤ1Sとの間には、両者を選択的に
連結する第３クラッチ手段K3が設けられている。

上記の第１ないし第５のクラッチ手段K1,〜K5のうち
第４クラッチ手段K4は、互いに並列の関係にある一方向
クラッチ20と多板クラッチ22とによって構成されてお
り、他のクラッチ手段は多板クラッチによって構成され
ている。なお、実用にあたっては、各構成部材の配置上
の制約があるから、各クラッチ手段K1,K2,K3,K4,K5に対
する連結部材としてコネクィングドラムなどの適宜の中
間部材を介在させ得ることは勿論である。

また上記の遊星歯車機構1,2,3における回転部材の回
転を阻止するブレーキ手段として、第３遊星歯車機構３
のサンギヤ3Sの回転を選択的に阻止する第１ブレーキ手
段B1と、第２遊星歯車機構２のキャリヤ2Cの回転を選択
的に阻止する第２ブレーキ手段B2と、第２遊星歯車機構
２のサンギヤ2Sの回転を選択的に阻止する第３ブレーキ
手段B3と、第１遊星歯車機構１のサンギヤ1Sの回転を選
択的に阻止する第４ブレーキ手段B4とが設けられてい
る。これらのブレーキ手段のうち第１ブレーキ手段B1
は、第３遊星歯車機構３のシンギヤ3Sとトランスミッシ
ョンケース（以下、単にケースと記す）６との間に設ら
れた一方向クラッチ40とこの一方向クラッチ40の並列の
関係にあるバンドブレーキ42とによって構成されてお
り、また第２ブレーキ手段B2は多段ブレーキであり、さ
らに第３ブレーキ手段B3および第４ブレーキ手段B4はそ
れぞれバンドブレーキによって構成されている。なお、
実用にあたっては、これらのブレーキ手段B1,B2,B3,B4
とこれらのブレーキ手段B1,B2,B3,B4によって固定すべ
き各要素との間もしくはケース６との間に適宜の連結部
材を介在させ得ることは勿論である。

そしてプロペラシャフトやカウンタギヤ（それぞれ図
示せず）に回転を伝達する出力軸５が、互いに連結され
た第２遊星歯車機構２のリングギヤ2Rと第３遊星歯車機
構３のキャリヤ3Cに対して連結されている。

この第１図に示す構成の自動変速機では、前進５段・
後進１段を主たる変速段とし、これに前進第２速と第３
速との間に所謂第2.2速、第2.5速、第2.7速の変速段を
付加し、かつ前進第３速と第４速との間に所謂第3.2速
と第3.5速とを付加した前進10段・後進１段の変速段を
設定することが原理的には可能であり、また第2.2速、
第2.7速、第3.2速および第3.5速を除いた他の変速段で
は、当該変速段を設定するためのクラッチ手段およびブ
レーキ手段の係合・解放の組合せ（所謂係合・解放パタ
ーン）は複数組あり、これを作動表として示せば第１表
のとおりである。なお、第１表において、○印は係合す
ることを示し、空欄は解放することを示し、また＊印は
係合させてもよいことを示し、さらにこの＊印には第１
速の第５クラッチ手段K5や第１ブレーキ手段B1などのよ
うに解放しても変速比や回転状態に変化が生じないも
の、第４速のｂ欄のパターンにおける第１ブレーキ手段
B1のように解放すれば変速比は変化しないが回転状態が
変化するもの、第２速のｂ欄のパターンにおける第４ク
ラッチ手段K4や第３ブレーキ手段B3のように他の＊印の
手段を係合させていれば解放しても変速比および回転状
態に変化が生じないものを含む。また第１表および第２
表において第２速、第３速、第４速、第５速および後進
段でのa,b,c…の符号を付した欄は、当該変速段を設定
するための係合・解放パターンのうち遊星歯車機構の回
転要素の回転数が異なるものの係合・解放パターンであ
ることを示し、さらに，，…の符号は遊星歯車機
構の回転要素の回転数が異ならないものの係合・解放パ
ターン同士の種別を表わす。

第１表は原理的に設定可能な変速段を示すものであ
り、実用の際にはこれらの変速段のうちから動力性能や
加速性などの点で選れたものとなる変速段を選択して設
定することになり、具体的には変速比が等比級数に近い
関係となる変速段を主要変速段として選択することにな
り、またそれぞれの変速段を設定するための係合・解放
パターンとして第１表に掲げるもののうちから変速制御
性や耐久性などの点で有利なものを選択することにな
る。これを前進段の各々について具体的に示せば、この
実施例においては、前進第１速を第１表ののパターン
で設定し、また第２速をａ欄ののパターンおよびｂ欄
のおよびのパターンで設定する。第３速は、ｂ欄の
パターンおよびｃ欄のパターンで設定し、さらに第４速
はａ欄のパターンで設定し、さらに第５速をａ欄のパタ
ーンで設定する。これらを作動表として示せば第２表の
とおりである。なお、第２表で※印はエンジンブレーキ
時に係合させることを示す。

そしてこの実施例では、上記の変速段のうち第１速か
ら第２速への変速は、第１クラッチ手段K1と、第１ブレ
ーキ手段B1のバンドブレーキ42および一方向クラッチ40
と、第２ブレーキ手段B2とを係合させることに伴って第
４クラッチ手段K4の一方向クラッチ20を係合させること
により第１速を設定した状態で第４ブレーキ手段B4を係
合させることにより、第４クラッチ手段K4の一方向クラ
ッチ20を解放させて実行する。換言すれば、第１速の
のパターンから第２速ののパターンに切換えることに
より第１速から第２速への変速を行なう。また第２速か
ら第３速への変速の場合には、第２速を設定する係合・
解放パターンをｂ欄ののパターンに一旦変更し、すな
わち第１クラッチ手段K1と、第４クラッチ手段K4の一方
向クラッチ20と、第１ブレーキ手段B1のバンドブレーキ
42および一方向クラッチ40と、第３ブレーキ手段B3とを
係合させる。その場合、遊星歯車機構1,2,3のうち第２
遊星歯車機構２における各回転部材の回転数に変動を来
たすが、変速比が変化するわけではないから、振動やシ
ョックが特に生じることはない。このように第２速をｂ
欄ののパターンで一旦設定した後に第３クラッチ手段
K3を係合させることにより第４クラッチ手段K4の一方向
クラッチ20を自動的に解放させて第３速をｂ欄のパター
ンで設定する。すなわちこの場合も第４クラッチ手段K4
の一方向クラッチ20を機能させて変速を実行する。その
ため第１速から第２速への変速および第２速から第３速
への変速のいずれの場合であっても変速ショックを悪化
させずに、しかも簡単な制御で変速を行なうことができ
る。

さらに第３速から第４速への変速について説明する
と、第１クラッチ手段K1と、第３クラッチ手段K3と、第
１ブレーキ手段B1の一方向クラッチ40と、第３ブレーキ
手段B3とを係合させるｂ欄のパターンで第３速を設定し
た状態から第４クラッチ手段K4の多板クラッチ22を係合
させるとともに、第３ブレーキ手段B3を解放させてｃ欄
に示すパターンで第３速を一旦設定し、その状態で第５
クラッチ手段K5を係合させることにより第１ブレーキ手
段B1の一方向クラッチ40を解放させて第４速への変速を
実行する。したがってこの場合は第１ブレーキ手段B1の
一方向クラッチ40が作用するために変速ショックを悪化
させず、また簡単な制御で変速を行なうことができる。

そしてまた第４速から第５速への変速は、第４速を設
定する係合・解放パターンを、第２クラッチ手段K2、第
３クラッチ手段K3、第４クラッチ手段K4の一方向クラッ
チ20、第５クラッチ手段K5を係合させるパターンに一旦
変更し、その状態で第３ブレーキB3を係合させ、それに
伴って第４クラッチ手段K4の一方向クラッチ20を自動的
に解放させて第５速をａ欄のパターンで設定することに
より実行する。したがってこの場合も一方向クラッチ20
が作用して変速ショックの良好な変速が行なわれる。

上述した各変速段は、従来の自動変速機と同様に、エ
ンジン負荷と車速とに応じて設定されるのであり、した
がって前述した各多板クラッチや多板ブレーキを動作さ
せるための油圧制御装置Ｃが設けられるとともに、車速
Ｖやスロットル開度θあるいは冷却水温度などのデータ
に基づいて変速制御を実行する信号を出力する電子コン
トロールユニットＥとが設けられている。そして上述し
た変速を行なうにあたっては、例えば第２速の状態で第
３速に変速する信号が出力され、もしくは第３速への変
速が判断されると、第２速を設定する係合・解放パター
ンが第１表のｂ欄のに示すパターンに変更するよう電
子コントロールユニットＥが信号を出力してパターンの
変更を先ず行ない、しかるのちに第３クラッチ手段K3を
係合させる信号の出力すなわち第３速への変速実行の信
号が出力され、これにより第２速から第３速への変速が
行なわれる。第３速から第４速への変速および第４速か
ら第５速への変速も同様であって、変速の判断が行なわ
れ、もしくは変速の信号が出力されると、先ず係合・解
放パターンを変更する信号が出力されて係合・解放パタ
ーンが前述したように変更され、ついで変速が実行され
る。

なお、以上述べた説明は、アップシフトの場合につい
てであるが、ダウンシフトの場合も上述した変速と同様
に、変速の実行に先立って、もしくは同時に、所定の変
速段を設定するための係合・解放パターンを他のパター
ンに一旦変更するよう構成してもよい。

この発明の他の実施例を第２図に示す。ここに示す構
成は、前述した第１図に示す構成を改良したものであ
り、第１図に示す構成のうち第２遊星歯車機構２のリン
グギヤ2Rを第３遊星歯車機構３のキャリヤ3Cに替えて第
３遊星歯車機構３のリングギヤ3Rに連結し、したがって
第１遊星歯車機構１のキャリヤ1Cを第２遊星歯車機構２
および第３遊星歯車機構３のリングギヤ2R,3Rの両方に
連結し、他の構成は第１図に示す構成と同様としたもの
である。この第２図に示す構成の自動変速機では、原理
的には、第１速、第２速、第2.2速、第2.5速、第３速、
第3.2速、第3.5速、第４速第4.5速、第５速の前進10段
と後進１段との変速段の設定が可能であり、また所定の
変速段を設定する係合・解放パターンが複数種類あり、
これを作動表として示せば第３表のとおりである。

ところで第２図に示す構成であっても前述した実施例
と同様に、実際の前進走行の場合には、変速比が等比級
数に近い関係となる第１速、第２速、第３速、第４速な
らびに第５速に設定することになる。そしてそれぞれの
変速段を設定するための係合・解放パターンは、変速制
御性などを考慮して選択され、その選択の基準およびパ
ターンの変更は前述した第１図に示す実施例の場合とほ
ぼ同様であり、これを作動表として示せば、第４表のと
おりである。

この第２図に示す構成においても、第１速から第２速
への変速は、第４ブレーキ手段B4を係合させることに伴
って第４クラッチ手段K4の一方向クラッチ20を自動的に
解放させて行ない、また第２速では、第３速への変速に
先立って、もしくは同時に係合・解放パターンを第３表
のｂ欄ののパターンに一旦変更し、しかる後に第３ク
ラッチ手段K3を係合させ、これに伴って第４クラッチ手
段K4の一方向クラッチ20を解放させることにより第３速
への変速を行なう。

また第３速から第４速への変速の場合には、第３速を
設定するパターンをｂ欄のパターンからｃ欄のパターン
に変更し、その状態で第５クラッチ手段K5を係合させる
とともに、それに伴って第１ブレーキ手段B1の一方向ク
ラッチ40を自動的に解放させて変速を実行し、さらに第
４速から第５速への変速は、第４速を設定するパターン
をのパターンからのパターンに一旦変更し、その状
態で第３ブレーキ手段B3を係合させ、それに伴って第４
クラッチ手段K4の一方向クラッチ20を解放させて実行す
る。

また、ダウンシフトの場合には、上記の場合とは反対
の順序で係合・解放パターンが変更されて変速が実行さ
れる。

そしてこのような変速制御は上述した第１図に示す実
施例におけると同様に、入力されるデータに基づいて電
子コントロールユニットＥが信号を出力し、これによっ
て油圧制御装置Ｃから油圧が所定の係合手段に送られ、
また排圧されて実行される。

したがってこの第２図に示す構成の自動変速機であっ
ても、第４クラッチ手段K4の一方向クラッチ20が第１速
から第２速への変速の際および第２速から第３速への変
速の際に作用するため、必要とする一方向クラッチの数
が少なくてよく、また変速ショックが良好で変速制御の
容易な自動変速機とすることができる。

なお、上記の各実施例では、第２速において係合・解
放のパターンを変更するととしたが、この発明は上記の
実施例に限定されるものではなく、歯車列の構成に従っ
て他の変速段において係合・解放のパターンを変更する
構成としてもよい。また一方向クラッチ以外の係合手段
の構成は、上記の実施例で示したもの以外の構成を採用
してもよく、この発明は上記の各実施例に示した構成に
限定されるものではない。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の自動変速機
では、同一の一方向クラッチを相異なる変速の際にその
自動的な係合もしくは係合作用を発揮させることになる
ので、必要とする一方向クラッチの数が少なくてよく、
したがって変速制御性および変速ショックを良好な状態
に維持して小型・軽量化を図ることができ、ひいては低
コストの自動変速機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すスケルトン図、第２
図はこの発明の他の実施例を示すスケルトン図である。 1,2,3……遊星歯車機構、1S,2S,3S……サンギヤ、1C,2
C,3C……キャリヤ、1R,2R,3R……リングギヤ、20,40…
…一方向クラッチ、K1,K2,K3,K4,K5……クラッチ手段、
B1,B2,B3,B4……ブレーキ手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数組の遊星歯車機構からなる歯車列をケ
   ーシング内に収容するとともに、前記遊星歯車機構の回
   転部材同士およびいずれかの回転部材と入力軸とを連結
   する複数のクラッチ手段と、いずれかの回転部材を前記
   ケーシングに対して固定する複数のブレーキ手段とを備
   えた車両用自動変換機において、 前記クラッチ手段もしくはブレーキ手段のうちのいずれ
   かが一方向クラッチを含むとともに、いずれの変速段を
   設定するための前記クラッチ手段とブレーキ手段との係
   合・解除パターンが、前記一方向クラッチを係合させる
   パターンと解放させるパターンとの少なくとも二種類可
   能なよう構成され、前記いずれかの変速段を設定するた
   めの前記クラッチ手段とブレーキ手段との係合・解放パ
   ターンを、該いずれかの変速段への他の変速段からの変
   速の際に前記一方向クラッチを解放させかつ該いずれか
   の変速段から他の変速段への変速の際に前記一方向クラ
   ッチを解放させるパターンとなるように、前記いずれか
   の変速段を設定している際に変更する機能と、前記いず
   れかの変速段を設定するための前記クラッチ手段とブレ
   ーキ手段との係合・解放パターンを、該いずれかの変速
   段への他の変速段からの変速の際に前記一方向クラッチ
   を係合させかつ該いずれかの変速段から他の変速段への
   変速の際に前記一方向クラッチを係合させるパターンと
   なるように、前記いずれかの変速段を設定している際に
   変更する機能との少なくともいずれか一方の機能を備え
   ていることを特徴とする車両用自動変速機。