JP2902014B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents

車両用自動変速機

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、フロントエンジン・フロントドライブ車
(FF車)やリヤエンジン・リヤドライブ車(RR車)等に
適用される車両用自動変速機に関する。
(従来の技術) 従来、車両用自動変速機としては、例えば、特開昭62
−141344号公報に記載されているものが知られている。
この従来出典には、エンジン出力軸と同軸上に配置さ
れた第1軸と、該第1軸と同心上に配置された中空の第
2軸と、第1,第2軸とは平行に配置された差動装置を持
つ第3軸を有し、前記第2軸に主変速機が設けられ、前
記第3軸には、変速機無しか、副変速機が設けられた車
両用自動変速機が示されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の車両用自動変速機に
あっては、入力軸である第1軸は、その外周が第2軸に
より覆われてしまう構成である為、第1軸はエンジンか
らの回転駆動入力機能を持つのみであり、第2軸に主変
速機の全ての構成要素(遊星歯車組や変速要素)が配置
されることになり、設計上のレイアウト自由度が低いと
いう問題があった。
また、第1軸には変速要素を設ける余地がなくて第2
軸上に主変速機の遊星歯車組及び変速要素の全て配置し
なければならない為、必然的に軸長が長くなるし、ギヤ
比の設定自由度が低いという問題があった。
また、第1軸には主変速機以外の遊星歯車組や副変速
機を設けることができない為、大型化することなく多段
化や適切なギヤ比設定の要求に応えることができないと
いう問題があった。
本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、遊星歯車組を有する主変速機を有する車両用自動変
速機において、主変速機の遊星歯車組や変速要素の設計
上のレアウト自由度を高め、かつ、自動変速機の軸長の
短縮化及びギヤ比の設定自由度の増大を第1の課題とす
る。
更に、自動変速機の多段化や適切なギヤ比設定要求に
応えることを第2及び第3の課題とする。
(課題を解決するための手段) 上記第1の課題を解決するために請求項1記載の車両
用自動変速機では、エンジン出力軸と同軸上に配置され
た第1軸と、 前記第1軸に対し平行に配置された第2軸と、 前記第2軸と平行に配置された差動装置を持つ第3軸
と、 前記第1軸の回転を第2軸に伝達する第1トランスフ
ァギヤ列と、 前記第2軸に設けられた遊星歯車組を有する主変速機
と、 前記主変速機の遊星歯車組と軸方向に重なる位置に配
置され、第1軸とは同芯中空軸構造の等価回転メンバ
と、 前記主変速機の遊星歯車組の外周位置に配置され、第
2軸を回転軸とする遊星歯車組の回転メンバのうち変速
位置によって入力軸である第1軸に結合されたりケース
に固定される回転メンバの回転を前記等価回転メンバに
伝達する第2トランスファギヤ列と、 前記等価回転メンバと第1軸またはケースとの間に設
けられた変速要素と、 を備えてることを特徴とする。
上記第2の課題を解決するために請求項2記載の車両
用自動変速機では、前記第1軸と等価回転メンバとの間
であって、主変速機の遊星歯車組と軸方向に重なる位置
に遊星歯車組を配置し、この遊星歯車組により得られる
変速段を主変速機による変速段に加えた変速段を得るよ
うにしたことを特徴とする。
上記第3の課題を解決するために請求項3記載の車両
用自動変速機では、前記第1軸側の余裕スペースに副変
速機を配置したことを特徴とする。
(作 用) 請求項1記載の発明の作用を述べる。
主変速機の遊星歯車組や変速要素のレイアウトを行な
う時、エンジン出力軸と同軸上に配置された第1軸に対
し平行に配置された第2軸に主変速機の遊星歯車組が設
けられている為、第1軸側に変速要素等を移すことが可
能となり、設計上のレアウト自由度が高まる。
また、主変速機の遊星歯車組や変速要素のレイアウト
を行なう時、第2軸を回転軸とする回転メンバの回転
を、第1軸を回転軸とする等価回転メンバに伝達する第
2トランスファギヤ列が主変速機の遊星歯車組の外周位
置に配置され、この等価回転メンバと第1軸またはケー
スとの間に変速要素が設けられている為、第2軸側に移
した変速要素による軸方向占有スペース分と第2トラン
スファギヤ列を主変速機の遊星歯車組にオーバラップさ
せたことによるギヤ肉厚分とを合わせた長さだけ自由変
速機の軸長の短縮化が図られるし、第1トランスファギ
ヤ列と第2トランスファギヤ列とのギヤ比を変更するこ
とで変速ギヤ比の設定自由度の増大が図られる。
請求項2記載の発明の作用を述べる。
自動変速機の多段化を行なう時、第1軸と等価回転メ
ンバとの間であって、主変速機の遊星歯車組と軸方向に
重なる位置に遊星歯車組が配置され、この遊星歯車組に
より得られる変速段を主変速機による変速段に加えた変
速段が得られ為、第1軸側の主変速機の遊星歯車組と軸
方向に重なる余裕スペースに遊星歯車組を配置すること
で大型化することなく、自動変速機の多段化要求に応え
られる。
請求項3記載の発明の作用を述べる。
自動変速機の多段化や適切なギヤ比設定を行なう時、
第1軸側の余裕スペースに副変速機を配置している為、
大型化することなく、自動変速機の多段化要求や適切な
ギヤ比設定要求に応えられる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
第1図は請求項1記載の発明に対応する第1実施例の
車両用自動変速機のスケルトン図である。
図外のエンジン出力軸と同軸上に配置された第1軸SF
T1と、前記第1軸SFT1に対し平行に配置された第2軸SF
T2と、前記第2軸SFT2と同軸上に配置された図外の差動
装置を持つ第3軸SFT3と、前記第1軸SFT1の回転を第2
軸SFT2に伝達する第1トランスファギヤ列TG1と、前記
第2軸SFT2に設けられた2組の遊星歯車組PG1,PG2を有
する主変速機と、を備えている。
前記主変速機のギヤトレーンは、第1リングギヤR1,
第1サンギヤS1,第1ピニオンP1,第1ピニオンキャリヤ
PC1を有するシングルプラネタリーギヤタイプの第1遊
星歯車組PG1と、第2リングギヤR2,第2サンギヤS2,第
2ピニオンP2,第2ピニオンキャリヤPC2を有するシング
ルプラネタリーギヤタイプの第2遊星歯車組PG2とを有
して構成されている。
そして、この2組の遊星歯車組PG1,PG2で所定の拘束
条件を与えることで互いに異なる回転をすることが可能
な5つの回転メンバは、互いに結合される第1リングギ
ヤR1と第2ピニオンキャリヤPC2とに連結される第1回
転メンバと、前記第2サンギヤS2に連結される第2回
転メンバと、第1サンギヤS1に連結される第3回転メ
ンバと、第1ピニオンキャリヤPC1に連結される第4
回転メンバと、第2リングギヤR2に連結される第5回
転メンバにより構成される。
そして、この5つの回転メンバに、入力部材,出力部
材、ケースを加え、5つの回転メンバの全てを直結また
は変速要素等を介して入力部材,出力部材,ケースのう
ち少なくとも1つに結合するメンバ結合構造を付加する
ことで主変速機が構成される。
即ち、第1回転メンバは、出力部材である第3軸SF
T3に直結されていて、この第3軸SFT3には差動装置に噛
み合うアウトプットギヤ0Gが設けられている。
第2回転メンバは、入力部材である第1軸SFT1,第
1トランスファギヤ列TG1,第2軸SFT2に対し直結されて
いる。
前記第3回転メンバは、第2クラッチC2を介して入
力部材である第1軸SFT1,第1トランスファギヤ列TG1,
第2軸SFT2に対し結合可能とされ、第1ブレーキB1によ
りケース固定可能とされている。
前記第4回転メンバは、そのメンバ回転が第2トラ
ンスファギヤ列TG2により第1軸SFT1を回転軸とする等
価回転メンバ′に伝達され、この等価回転メンバ′
が、第3クラッチC3を介して入力部材である第1軸SFT1
に結合可能とされ、第2ブレーキB2またはワンウェイク
ラッチOWCによりケース固定可能とされている。
前記第5回転メンバは、第1クラッチC1を介して第
4回転メンバに結合可能とされている。
また、変速要素のうち機械的に作動するワンウェイク
ラッチOWCを除く各クラッチC1,C2,C3とブレーキB1,B2
は、セレクト位置や車両状態により決定された変速位置
に対応してその締結・非締結を制御するA/Tコントロー
ルユニットからの制御油路が接続されている。
次に、作用を説明する。
第1実施例の自動変速機では、第2図の共線図に示す
ように、A/Tコントロールユニットにより変速要素であ
る各クラッチC1,C2,C3とブレーキB1,B2を2個締結し、
2つの拘束条件を与えることにより1つの変速段が構成
される。即ち、共線図は、横軸に設定歯数比に対応して
割りふられる回転メンバ,,,,の位置をと
り、縦軸に回転速度比をとり、前記回転メンバ,,
,,の位置を通り縦方向に引かれる直線と、回転
速度比0と回転速度比1に対応して横方向に引かれる直
線との交点にそれぞれブレーキとクラッチの変速要素を
表示し、作動する変速要素を結ぶ線により描かれる。
この共線図では、出力部材である第1回転メンバ上
で交わる交点が入力回転速度に対する回転速度比(以
下、ギヤ比という)を示すことになり、第1実施例の場
合、第3図の締結論理表に示すように、ギヤ比の異なる
前進4速,後退1速が達成される。
次に、各変速位置でのギヤ比について説明する。
まず、第1遊星歯車組PG1と第2遊星歯車組PG2とのリ
ングギヤに対するサンギヤの歯数比をそれぞれα及び
αとし、第1トランスファギヤ列TG1と第2トランス
ファギヤ列TG2の歯数比をそれぞれγ及びγとする
と、各変速段でのギヤ比は下記の式であらわされる。
ここで、同一軸上に全ての部材を配置している従来の
配置例のギヤ比は、実施例のγγ=1,γ=1の場合
に相当する。
そこで、γ2=k(γ=kγ)とおけば、上
記式は下記の様に書き替えられる。
第1トランスファギヤ列TG1と第2トランスファギヤ
列TG2の歯数比γ1のうち、γは全ギヤ比につい
て共通の比率であるので相対的な意味を持たない。しか
し、γによりkの値を変えることで遊星歯車組はその
ままでも、ギヤ比の相対的な比率を変え得ることを示し
ているし、更に、遊星歯車組だけではその構造上実現し
にくいようなギヤ比を取り得ることを示している。
例えば、便宜上γ=1.0として、kの値を変えた例
を第4図のグラフに示す。
この第4図においてk=1.0の時の各ギヤの段間比が
遊星歯車組のみで決る場合であり、kの値を変えること
でi1/i2は一定のままでi2/i3及びi3/i4を変更し得るこ
とを示している。
以上説明してきたように、第1実施例の自動変速機
は、下記に列挙する特徴を有する。
第1軸SFT1と第2軸SFT2とは平行に配置し、第2軸
SFT2側に主変速機を設けた為、主変速機の変速要素とし
て設けられるクラッチやブレーキの一部を第1軸SFT1側
に移すことが可能となり、設計上のレイアウト自由度が
高い。
第4回転メンバのメンバ回転を第1軸SFT1を回転
軸とする等価回転メンバ′に伝達する第2トランスフ
ァギヤ列TG2を設け、この等価回転メンバ′と第1軸S
FT1との間に第3クラッチC3及び第2ブレーキB2を移し
た為、軸長が短くなり、自動変速機のコンパクト化が図
れる。
前進4速を得るために3速の主変速機と2速の副変
速機とを組合わせることによっても可能であるが、この
場合には変速要素として最小限6個のクラッチ,ブレー
キを必要とするのに対し、5個の変速要素で前進4速を
得ることができる。
第1トランスファギヤ列TG1と第2トランスファギ
ヤ列TG2の歯数比γ1の変更により、ギヤ比の設定
自由度が増大すると共に、遊星歯車組のみでは設定しに
くいようなギヤ比の設定も可能となる。
次に、ラビニョー型遊星歯車組を適用した第2実施例
の自動変速機について説明する。
第5図は請求項1記載の発明に対応する第2実施例の
車両用自動変速機のスケルトン図である。
図外のエンジン出力軸と同軸上に配置された第1軸SF
T1と、前記第1軸SFT1に対し平行に配置された第2軸SF
T2と、前記第2軸SFT2と同軸上に配置された図外の差動
装置を持つ第3軸SFT3と、前記第1軸SFT1の回転を第2
軸SFT2に伝達する第1トランスファギヤ列TG1と、前記
第2軸SFT2に設けられた2組の遊星歯車組PG1,PG2によ
り構成された主変速機と、を備えている。
前記主変速機のギヤトレーンは、第1リングギヤR1,
第1サンギヤS1,第1ピニオンP1を有するの第1遊星歯
車組PG1と、第2リングギヤR2,第2リングギヤR2と第1
サンギヤS1と第1ピニオンP1に噛み合うロングピニオン
LPを有する第2遊星歯車組PG2と、第1ピニオンP1及び
ロングピニオンLPを支承する共通キャリヤPCによって、
所謂、ラビニョー型遊星歯車組により構成されている。
そして、このラビニョー型遊星歯車組で所定の拘束条件
を与えることで互いに異なる回転をすることが可能な4
つの回転メンバは、共通キャリヤPCに連結される第1回
転メンバと、前記第1サンギヤS1に連結される第2回
転メンバと、前記第1リンクギヤR1に連結される第3
回転メンバと、第2リングギヤR2に連結される第4回
転メンバとにより構成される。
そして、この4つの回転メンバに、入力部材,出力部
材,ケースを加え、4つの回転メンバの全てを直結また
は変速要素を介して入力部材,出力部材,ケースのうち
少なくとも1つに結合するメンバ結合構造を付加するこ
とで主変速機が構成される。
即ち、第1回転メンバは、出力部材である第3軸SF
T3に直結されていて、この第3軸SFT3には差動装置に噛
み合うアウトプットギヤOGが設けられている。
第2回転メンバは、第2クラッチC2を介して入力部
材である第1軸SFT1,第1トランスファギヤ列TG1,第2
軸SFT2に対し結合可能とされ、第1ブレーキB1によりケ
ース固定可能とされている。
前記第3回転メンバは、そのメンバ回転が第2トラ
ンスファギヤ列TG2により第1軸SFT1を回転軸とする等
価回転メンバ′に伝達され、この等価回転メンバ′
が、第3クラッチC3を介して入力部材である第1軸SFT1
に結合可能とされ、第2ブレーキB2またはワンウェイク
ラッチOWCによりケース固定可能とされている。
前記第4回転メンバは、第1クラッチC1を介して入
力部材である第1軸SFT1,第1トランスファギヤ列TG1,
第2軸SFT2に対し結合可能とされている。
また、変速要素のうち機械的に作動するワンウェイク
ラッチOWCを除く各クラッチC1,C2,C3とブレーキB1,B2
は、セレクト位置や車両状態により決定された変速位置
に対応してその締結・非締結を制御するA/Tコントロー
ルユニットからの制御油路が接続されている。
次に、作用を説明する。
第2実施例の自動変速機では、第6図の共線図に示す
ように、A/Tコントロールユニットにより変速要素であ
る各クラッチC1,C2,C3とブレーキB1,B2を2個締結し、
2つの拘束条件を与えることにより1つの変速段が構成
される。即ち、共線図は、横軸に設定歯数比に対応して
割りふられる回転メンバ,,,の位置をとり、
縦軸に回転速度比をとり、前記回転メンバ,,,
の位置を通り縦方向に引かれる直線と、回転速度比0
と回転速度比1に対応して横方向に引かれる直線との交
点にそれぞれブレーキとクラッチの変速要素を表示し、
作動する変速要素を結ぶ線により描かれる。
この共線図では、出力部材である第1回転メンバ上
で交わる交点が入力回転速度に対する回転速度比(以
下、ギヤ比という)を示すことになり、第2実施例の場
合、第7図の締結論理表に示すように、ギヤ比の異なる
前進4速,後退1速が達成される。
尚、他の作用効果に関しては第1実施例と同様である
ので説明を省略する。
次に、第1軸と等価回転メンバとの間に1組のシング
ルプラネタリー型の第3遊星歯車組を付加した請求項2
記載の発明に対応する実施例について説明する。
第8図は第1実施例自動変速機の第1軸SFT1と等価回
転メンバ′との間に第3遊星歯車組PG3を配置し、こ
の第3遊星歯車組PG3により得られる1速の変速段を主
変速機による4速の変速段に加え、前進5速を得るよう
にした第3実施例の自動変速機を示すスケルトン図であ
る。
前記第3遊星歯車組PG3は、前記等価回転メンバ′
に連結される第3サンギヤS3と、前記第1軸SFT1に対し
第4クラッチC4を介して結合可能な第3リングギヤR3
と、前記第1軸SFT1に対し第3クラッチC3を介して結合
可能な第3ピニオンキャリヤPC3(第3ピニオンP3を支
承)とによって構成されている。
そして、第9図の締結論理表に示すように、前進5速
後退1速の変速段を得ることができる。
従って、この第3実施例の自動変速機では、第1実施
例の特徴に加え、第1軸SFT1のスペース的に余裕のある
部分に第3遊星歯車組PG3を設けることで、大型化する
ことなく変速段の多段化要求に応えることができるとい
う特徴を有する。
第10図は第2実施例自動変速機の第1軸SFT1と等価回
転メンバ′との間に第3遊星歯車組PG3を配置し、こ
の第3遊星歯車組PG3により得られる1速の変速段を主
変速機による4速の変速段に加え、第11図の締結論理表
に示すように、前進5速を得るようにした第4実施例の
自動変速機を示すスケルトン図である。
尚、付加された第3遊星歯車組PG3の構成は第4実施
例と同様であるので説明を省略し、また、作用効果につ
いても第4実施例と同様であるので説明を省略する。
次に、第1軸に主変速機とは独立した副変速機を付加
した請求項3記載の発明に対応する実施例について説明
する。
第12図は第1実施例自動変速機の第1軸SFT1を第1軸
入力部SFT1INと第1軸出力部SFT1OUTとに分け、第1軸
入力部SFT1INと第1軸出力部SFT1OUTとの間に副変速機S
Vを設けた第5実施例の自動変速機を示すスケルトン図
である。
前記副変速機SVは、第3遊星歯車組PG3と第4クラッ
チC4と第3ブレーキB3とで構成され、前記第1軸入力部
SFT1INには、第3リングギヤR3が連結され、この第3リ
ングギヤR3は第4クラッチC4を介して第3サンギヤS3と
結合可能とされる。また、第3サンギヤS3は、第3ブレ
ーキB3によりケースに固定可能とされている。
前記第1軸出力部SFT1OUTには、第3ピニオンP3を支
承する第3ピニオンキャリヤPC3が直結されている。
従って、主変速機によって4速、副変速機SVによって
2速を得ることができることで、原理的には、8速(2
×4)の変速段を得ることが可能であるが、現実的に
は、主変速機のいずれかの変速位置で副変速機SVにより
1回だけ切換える4+1=5速の方式が望ましく、この
場合には、多段化の要求に応えるばかりでなく、制御の
容易性や適切なギヤ比設定の要求に応えることができ
る。
以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても
本発明に含まれる。
例えば、主変速機の具体的なギヤトレーンは実施例に
限られるものではなく、様々なタイプのギヤトレーンが
適応できるのは勿論である。
(発明の効果) 以上説明してきたように、請求項1記載の車両用自動
変速機にあっては、エンジン出力軸と同軸上に配置され
た第1軸に対し平行に配置された第2軸に主変速機の遊
星歯車組を設け、第2軸を回転軸とする回転メンバの回
転を、第1軸を回転軸とする等価回転メンバに伝達する
第2トランスファギヤ列を主変速機の遊星歯車組の外周
位置に配置し、この等価回転メンバと第1軸またはケー
スとの間に変速要素を設けた為、主変速機の遊星歯車組
や変速要素の設計上のレアウト自由度を高めることが出
来、かつ、自動変速機の軸長の短縮化及びギヤ比の設定
自由度の増大を図ることが出来るという効果が得られ
る。
また、請求項2記載の車両用自動変速機にあっては、
第1軸と等価回転メンバとの間であって、主変速機の遊
星歯車組と軸方向に重なる位置に遊星歯車組を配置し、
この遊星歯車組により得られる変速段を主変速機による
変速段に加えた変速段を得るようにした為、大型化する
ことなく、自動変速機の多段化要求に応えることが出来
るという効果が得られる。
また、請求項3記載の車両用自動変速機にあっては、
第1軸側の余裕スペースに副変速機を配置した為、大型
化することなく、自動変速機の多段化要求や適切なギヤ
比設定要求に応えることが出来るという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第1実施例の車両用自動変速機を示すス
ケルトン図、第2図は第1実施例自動変速機での変速関
係を示す共線図、第3図は第1実施例自動変速機の締結
論理表を示す図、第4図はトランスファギヤ列のギヤ比
を変更した場合の変速ギヤ比に及ぼす影響を示すグラフ
図、第5図は本発明第2実施例の車両用自動変速機を示
すスケルトン図、第6図は第2実施例自動変速機での変
速関係を示す共線図、第7図は第2実施例自動変速機の
締結論理表を示す図、第8図は本発明第3実施例の車両
用自動変速機を示すスケルトン図、第9図は第3実施例
自動変速機の締結論理表を示す図、第10図は本発明第4
実施例の車両用自動変速機を示すスケルトン図、第11図
は第4実施例自動変速機の締結論理表を示す図、第12図
は本発明第5実施例の車両用自動変速機を示すスケルト
ン図である。 SFT1……第1軸 SFT2……第2軸 SFT3……第3軸 PG1……第1遊星歯車歯車組 PG2……第2遊星歯車歯車組 TG1……第1トランスファギヤ列 TG2……第2トランスファギヤ列 ,,,,……回転メンバ ′……等価第4回転メンバ C1,C2,C3……クラッチ B1,B2……ブレーキ OWC……ワンウェイクラッチ PG3……第3遊星歯車組 SV……副変速機

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン出力軸と同軸上に配置された第1
    軸と、 前記第1軸に対し平行に配置された第2軸と、 前記第2軸と平行に配置された差動装置を持つ第3軸
    と、 前記第1軸の回転を第2軸に伝達する第1トランスファ
    ギヤ列と、 前記第2軸に設けられた遊星歯車組を有する主変速機
    と、 前記主変速機の遊星歯車組と軸方向に重なる位置に配置
    され、第1軸とは同芯中空軸構造の等価回転メンバと、 前記主変速機の遊星歯車組の外周位置に配置され、第2
    軸を回転軸とする遊星歯車組の回転メンバのうち変速位
    置によって入力軸である第1軸に結合されたりケースに
    固定される回転メンバの回転を前記等価回転メンバに伝
    達する第2トランスファギヤ列と、 前記等価回転メンバと第1軸またはケースとの間に設け
    られた変速要素と、 を備えてることを特徴とする車両用自動変速機。
  2. 【請求項2】前記第1軸と等価回転メンバとの間であっ
    て、主変速機の遊星歯車組と軸方向に重なる位置に遊星
    歯車組を配置し、この遊星歯車組により得られる変速段
    を主変速機による変速段に加えた変速段を得るようにし
    たことを特徴とする請求項1記載の車両用自動変速機。
  3. 【請求項3】前記第1軸側の余裕スペースに副変速機を
    配置したことを特徴とする請求項1記載の車両用自動変
    速機。
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