JP3520623B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用の自動変
速機に関するものであり、特に複数組の遊星歯車機構を
主体として構成された歯車変速機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】複数組の遊星歯車機構を使用した変速装
置は、歯車の噛み合わせを変更することなく変速を実行
できることに加え、入力軸と出力軸とを同一軸線上に配
列できるなどの利点がある。そのためこの種の変速装置
は、車両用の自動変速機に多用されている。

【０００３】一方、車両におけるエンジンの搭載形式と
して、横置きの形式が知られており、この種の車両では
自動変速機も横置きされる。すなわち中心軸線が車両の
幅方向を向くように自動変速機が搭載される。したがっ
て横置きタイプの自動変速機では、車幅の寸法が小さい
ために、軸長が大きく制約される。

【０００４】そのため従来、設定可能な変速段数の多い
横置きタイプの自動変速機では、入力軸と同一軸線上に
遊星歯車機構を設けることに加え、これと平行なカウン
タ軸上に他の遊星歯車機構を設けている。その一例が特
開平４−３０２７４８号公報に記載されている。

【０００５】この自動変速機は、キャリヤとリングギヤ
とをそれぞれ連結した２組のシングルピニオン型の遊星
歯車機構を入力軸と同一軸線上に配置し、キャリヤを出
力要素としてある第１の遊星歯車機構のサンギヤに対し
て入力する第１クラッチと、第２の遊星歯車機構のキャ
リヤに対して入力する第２クラッチと、第２の遊星歯車
機構のサンギヤに入力する第３クラッチとが設けられて
いる。またブレーキ手段として、第２の遊星歯車機構の
サンギヤを固定する第１ブレーキと、第２の遊星歯車機
構のキャリヤおよびこれに連結されている第１の遊星歯
車機構のリングギヤを固定する第２ブレーキとが設けら
れている。

【０００６】また入力軸と平行なカウンタ軸上には、１
組のシングルピニオン型の第３遊星歯車機構が設けられ
ており、そのリングギヤと前記第１遊星歯車機構のキャ
リヤとが、カウンタギヤ対を介して連結されている。ま
たこの第３遊星歯車機構のキャリヤがカウンタ軸に連結
されている。そしてこのキャリヤとサンギヤとを連結一
体化する第４クラッチと、サンギヤを固定する一方向ク
ラッチおよび第３ブレーキが設けられている。

【０００７】したがって上記の公報に記載されている自
動変速機では、入力軸と同一軸線上に配置してある第１
および第２の遊星歯車機構によってアンダードライブ状
態である第１速および第２速ならびに直結状態である第
３速を設定し、かつこれら第１速ないし第３速で第３遊
星歯車機構をアンダードライブ状態に設定している。ま
た第１および第２の遊星歯車機構を直結状態にするとと
もに第３遊星歯車機構を直結状態とすることにより、直
結段である第４速を設定し、さらに第１および第２の遊
星歯車機構をオーバードライブ状態にするとともに第３
遊星歯車機構を直結状態とすることによりオーバードラ
イブ段である第５速を設定している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した横置きタイプ
の自動変速機では、第１速ないし第３速で第３遊星歯車
機構をアンダードライブ状態とし、第４速および第５速
で第３遊星歯車機構を直結状態とするから、第３速と第
４速との間の変速の際に第３遊星歯車機構で変速が生じ
る。その第３遊星歯車機構のサンギヤは一方向クラッチ
を介して反力トルクを受けるようになっているから、第
３速と第４速との間の変速の際に一方向クラッチを作用
させることになる。しかしながら通常の定速走行時に設
定される変速段は最高速段であって、走行中の車速やス
ロットル開度の一時的な変化によって最高速段からのダ
ウンシフトや最高速段へのアップシフトが生じる。

【０００９】そのため最も頻度の高い変速は、上記の自
動変速機では、第４速と第５速との間の変速であって、
この変速は、第１および第２の遊星歯車機構に関連して
設けてある第１クラッチを解放するとともに第２ブレー
キを係合させるいわゆるクラッチ・ツウ・クラッチ変速
になる。このクラッチ・ツウ・クラッチ変速は、一方の
摩擦係合装置の油圧に関連させて他方の摩擦係合装置の
油圧を制御する必要のある変速であるため、複雑な変速
制御を余儀無くされるが、上記の自動変速機では、この
クラッチ・ツウ・クラッチ変速を頻繁に行わざるを得な
い不都合がある。

【００１０】ところで、従来、自動変速機の基本的な構
成を変更することなく、設定可能な変速段数を変更する
ことが行われている。これは、部品の共通化によるコス
トの低廉化の要請によるものであり、従来一般には、オ
ーバードライブ部を着脱することにより、設定可能な変
速段数を変更している。このような手法に従って上記従
来の自動変速機を前進４段の自動変速機に変更するとす
れば、前記第３の遊星歯車機構を省いて、第１遊星歯車
機構の出力要素であるキャリヤをカウンタギヤ対を介し
てカウンタ軸に連結することになる。このようにすれ
ば、５速自動変速機と４速自動変速機とで、トランスミ
ッションケースを含む多くの部品を共通化することがで
きる。また４速自動変速機での最高速段を、変速比が
“１”未満のオーバードライブ段とすることができる。

【００１１】しかしながら、上述した第１および第２の
遊星歯車機構の２つの遊星歯車機構を備えた４速自動変
速機では、これらの遊星歯車機構および摩擦係合装置の
全てが、入力軸と同一軸線上に並んで配置されるために
４速自動変速機でありながら軸長が長くなる不都合があ
った。

【００１２】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであり、変速制御や変速段数の変更が容易であ
り、しかも軸長を短くす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。

【００１３】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、サンギヤとリングギ
ヤとキャリヤとを三要素とした第１および第２の遊星歯
車機構がトルクコンバータに連結された入力部材と同一
軸線上に配列されるとともに、第１遊星歯車機構におけ
るキャリヤと第２遊星歯車機構におけるリングギヤとが
連結されて第１回転要素を構成するとともに第１遊星歯
車機構のサンギヤが第２回転要素を構成し、かつ第２遊
星歯車機構のサンギヤが第３回転要素を構成するととも
に、第１遊星歯車機構のリングギヤと第２遊星歯車機構
のキャリヤとが連結されて第４回転要素を構成し、さら
にこれら第１および第２の遊星歯車機構の軸線と平行な
軸線上に、サンギヤおよびリングギヤならびにキャリヤ
を三要素とする第３の遊星歯車機構が配置され、前記第
１回転要素と第３遊星歯車機構の三要素のうちのいずれ
かの要素とが動力を伝達可能に連結された自動変速機で
あって、前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車
機構よりも前記トルクコンバータ側に配置され、かつ駆
動力を入力する入力部材と前記第２回転要素とを選択的
に連結する第１のクラッチ手段と、前記第１遊星歯車機
構および第２遊星歯車機構を挟んで前記第１のクラッチ
手段とは反対側に配置され、かつ前記入力部材と前記第
３回転要素とを選択的に連結する第２のクラッチ手段
と、前記第３遊星歯車機構における三要素のうち前記第
１回転要素と連結されてる要素とは異なる要素に連結さ
れた出力部材と、前記第３遊星歯車機構の前記三要素の
いずれかに連結され、かつ第３遊星歯車機構を前記出力
部材が高速回転する高速駆動状態と低速回転する低速駆
動状態とに切り換える際に係合状態が切り替わる一方向
クラッチと、前記第４回転要素に連結され、かつ前記第
１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構によって設定さ
れる変速比が最も大きい場合に係合して前記第４回転要
素の回転を止める他の一方向クラッチとを備え、前記第
３遊星歯車機構が、その全体が一体となって回転する直
結段と前記出力部材を直結段より低速回転させる減速段
とに切り換えられるように構成されていることを特徴と
するものである。

【００１４】したがって請求項１の発明による自動変速
機では、最高速段である第４速とそれより１段低速側の
変速段との間の変速を第３の遊星歯車機構によって実行
することになり、前進４速を達成する複数の遊星歯車機
構を２つの軸上に分割して配置することになるので、全
体としての軸長を短くすることができる。また、トルク
変動の大きい変速と変速頻度の高い変速とを一方向クラ
ッチを使用して実行できるので、変速ショックの悪化を
防止し、また変速制御が容易になる。さらに、第１遊星
歯車機構と第２遊星歯車機構との連結が容易になり、こ
の点でも全長を短縮化することができる。そして、適当
な変速比を容易に設定することができる。

【００１５】また請求項２に記載した発明は、請求項１
の発明において、前記入力部材と前記第４回転要素とを
選択的に連結する第３クラッチ手段が、前記第１遊星歯
車機構および第２遊星歯車機構と同一軸線上でかつ前記
第２クラッチ手段を挟んで前記第２遊星歯車機構とは反
対側に設けられていることを特徴とするものである。

【００１６】この請求項２に記載した発明では、前進５
段を設定することができ、また請求項１と同様な理由で
軸長を短くすることができる。また、第３クラッチ手段
の有無によって前進４段と前進５段との自動変速機に変
更でき、部品の共通化によるコストの低廉化に有利であ
る。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図を参照して具
体的に説明する。先ず４速自動変速機として構成した場
合について図１を参照して説明すると、ロックアップク
ラッチ１を備えたトルクコンバータ２のタービランナ３
に入力軸４が連結されている。この入力軸４と同一軸線
上に第１遊星歯車機構５と第２遊星歯車機構６とが配列
されている。これらの遊星歯車機構５，６は、それぞれ
サンギヤ７，８と、サンギヤ７，８に対して同心円上に
配置された内歯歯車であるリングギヤ９，１０と、それ
らのサンギヤ７，８およびリングギヤ９，１０に噛合し
たピニオンを保持しているキャリヤ１１，１２とを三要
素とするシングルピニオン型の遊星歯車機構である。

【００２７】これらの遊星歯車機構５，６のうち図１の
右側の第１遊星歯車機構５のキャリヤ１１と左側の第２
遊星歯車機構６のリングギヤ１０とが一体回転するよう
に連結されており、また第１遊星歯車機構５のリングギ
ヤ９と第２遊星歯車機構６のキャリヤ１２とが一体回転
するように連結されている。したがってこれら第１遊星
歯車機構５および第２遊星歯車機構６のキャリヤ１１，
１２とリングギヤ９，１０とが上記のように連結されて
いることにより、これら一体化されたキャリヤ１１およ
びリングギヤ１０と、キャリヤ１２およびリングギヤ９
と、２つのサンギヤ７，８の合計４つの回転要素を有す
るように構成されている。

【００２８】これらの回転要素のうち第１遊星歯車機構
５のサンギヤ７に入力軸４を選択的に連結する多板クラ
ッチ（以下、仮に第１クラッチする。）Ｃ1 が設けられ
ている。また第２遊星歯車機構６のサンギヤ８を入力軸
４に選択的に連結する多板クラッチ（以下、仮に第３ク
ラッチする。）Ｃ3 が設けられている。

【００２９】ブレーキ手段として、第２遊星歯車機構６
のサンギヤ８の回転を選択的に止める多板ブレーキ（以
下、仮に第１ブレーキとする。）Ｂ1 が、そのサンギヤ
８とケーシング１３との間に設けられている。また、互
いに一体化された第１遊星歯車機構５のリングギヤ９お
よび第２遊星歯車機構６のキャリヤ１２の回転を選択的
に止める多板ブレーキ（以下、仮に第２ブレーキとす
る。）Ｂ2 が、これらリングギヤ９およびキャリヤ１２
とケーシング１３との間に設けられている。そしてこの
第２ブレーキＢ2 と並列に一方向クラッチＦ1 が設けら
れている。

【００３０】さらに、他の回転要素である互いに一体化
された第１遊星歯車機構５のキャリヤ１１および第２遊
星歯車機構６のリングギヤ１０には、カウンタドライブ
ギヤ１４が取り付けられている。

【００３１】なお、上述した構成部材の配列について説
明すると、第１遊星歯車機構５と第２遊星歯車機構６と
は互いに隣接して配置され、その第１遊星歯車機構５と
トルクコンバータ２との間に第１クラッチＣ1 が配置さ
れ、その第１クラッチＣ1 と第１遊星歯車機構５との間
にカウンタドライブギヤ１４が配置されている。これに
対して第３クラッチＣ3 は、各遊星歯車機構５，６を挟
んで第１クラッチＣ1とは反対側に配置されており、そ
の第３クラッチＣ3 と第２遊星歯車機構６との間に一方
向クラッチＦ1 が配置されている。

【００３２】上述した入力軸４と平行に、すなわち各遊
星歯車機構５，６の中心軸線と平行に、カウンタ軸１５
が配置されている。このカウンタ軸１５と同一軸線上に
第３遊星歯車機構１６が配置されている。この第３遊星
歯車機構１６は、サンギヤ１７と、サンギヤ１７に対し
て同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１８
と、これらサンギヤ１７とリングギヤ１８とに噛合した
ピニオンを保持しているキャリヤ１９とを三要素とする
シングルピニオン型の遊星歯車機構である。

【００３３】この第３遊星歯車機構１６に隣接してカウ
ンタドリブンギヤ２０が、カウンタ軸１５に対して回転
自在にかつ同一軸線上に配置されており、このカウンタ
ドリブンギヤ２０は、前記カウンタドライブギヤ１４に
噛合している。そしてこのカウンタドリブンギヤ２０に
第３遊星歯車機構１６のリングギヤ１８が一体回転する
ように連結され、またキャリヤ１９がカウンタ軸１５に
一体回転するよう連結されている。

【００３４】第３遊星歯車機構１６の三要素のうちサン
ギヤ１７とキャリヤ１９とを選択的に連結する多板クラ
ッチＣ0 が、これら両者の間に設けられている。またそ
のサンギヤ１７の回転を選択的に止める多板ブレーキＢ
0 が、このサンギヤ１７とケーシング１３との間に配置
されている。さらにこのブレーキＢ0 と並列に一方向ク
ラッチＦ0 が、サンギヤ１７とケーシング１３との間に
配置されている。

【００３５】そしてカウンタ軸１５の図１における右側
の端部、すなわちトルクコンバータ２側の端部に出力ギ
ヤ２１が取り付けられており、この出力ギヤ２１は、デ
ィファレンシャル２２におけるリングギヤ２３に噛合し
ている。

【００３６】上記の自動変速機を更に具体化した例を図
２および図３に断面図として示してある。ケーシング１
３におけるトルクコンバータ２側の開口部に油圧ポンプ
２４が取り付けられており、入力軸４は、その油圧ポン
プ２４の中心部を軸線方向に貫通している。入力軸４の
先端部には、これと一体に回転する第２入力軸２５が同
一軸線上に連結されている。すなわちこの第２入力軸２
５の一方の端部が、前記入力軸４の先端部にスプライン
嵌合させられるとともに、第２入力軸２５の他方の端部
が、ケーシング１３のトルクコンバータ２とは反対側の
端部に取り付けたエンドカバー２６に軸受２７を介して
回転自在に保持されている。

【００３７】前記油圧ポンプ２４は、トルクコンバータ
２とは反対側に向けて突出したボス部を有しており、こ
のボス部の外周に第１クラッチＣ1 のクラッチドラム２
８が回転自在に嵌合されている。このクラッチドラム２
８は、内周側に円筒部分を有しており、この内周側の円
筒部分で前記入力軸４の先端部に一体回転するように連
結されている。また外周側に円筒部分を有しており、こ
の外周側の円筒部分の内周面に複数枚のクラッチプレー
ト２９がスプライン嵌合させられている。さらにクラッ
チドラム２８は、内周側の円筒部分と外周側の円筒部分
とを連結する側壁部を有しており、その側壁部の内面に
対向するようにピストン３０が、液密状態を保持して軸
線方向に前後動するように配置されている。なお、図２
において符号３１はリターンスプリングである。

【００３８】前記クラッチプレート２９に対して交互に
配列したクラッチディスク３２をスプライン嵌合させた
クラッチハブ３３が、クラッチドラム２８の内周側に配
置されている。このクラッチハブ３３は、前記第２入力
軸２５の外周に回転自在に嵌合させた中空軸部３４を一
体に備えており、この中空軸部３４は第２入力軸２５の
軸線方向の中間部分まで延びている。

【００３９】さらにこの中空軸部３４の外周側には、ケ
ーシング１３の内面から内周側に突出させた中空円板状
のセンターサポート部３５が設けられており、このセン
ターサポート部３５の内周側に嵌合させた一対のベアリ
ング３６によってカウンタドライブギヤ１４が回転自在
に保持されている。すなわちカウンタドライブギヤ１４
は、センターサポート部３５と前記第１クラッチＣ1 と
の間に配置されるとともに、その中心側の部分に円筒軸
部３７を一体に有しており、その円筒軸部３７をベアリ
ング３６の内周側に嵌合させてベアリング３６によって
回転自在に保持されている。さらにこの円筒軸部３７の
内周部には、第１遊星歯車機構５におけるキャリヤ１１
に一体化させてあるキャリヤ軸３８がスプライン嵌合さ
せられている。すなわちこのキャリヤ軸３８を介してキ
ャリヤ１１とカウンタドライブギヤ１４とが一体化され
ている。

【００４０】キャリヤ１１，１２およびリングギヤ９，
１０を前述したように連結された第１および第２の遊星
歯車機構５，６は、センターサポート部３５を挟んで、
カウンタドライブギヤ１４とは反対側に配置されてい
る。その配列順序は、センターサポート部３５側から第
１遊星歯車機構５、第２遊星歯車機構６の順序である。
その第１遊星歯車機構５のキャリヤ１１が前記キャリヤ
軸３８に一体化されるとともに、サンギヤ７が、クラッ
チハブ３３と一体の中空軸部３４にスプライン嵌合して
いる。またこの第１遊星歯車機構５の外周側にそのリン
グギヤ９と第２遊星歯車機構６のキャリヤ１２とを連結
しているコネクティングドラム３９が配置され、そのコ
ネクティングドラム３９の外周面に、第２ブレーキＢ2
を構成する複数枚のブレーキディスク４０がスプライン
嵌合されている。これらのブレーキディスク４０に対し
て軸線方向で交互に配列されたブレーキプレート４１
は、ケーシング１３の内面にスプライン嵌合されてい
る。

【００４１】なお、この第２ブレーキＢ2 を係合させる
油圧サーボ機構は、前記センターサポート部３５に組み
込まれている。すなわちセンターサポート部３５におけ
る図２での左側の側面には、液密状態を維持して軸線方
向に前後動するピストン４２が収容されている。またそ
のピストン４２の前面側には、リターンスプリング４３
が配置されている。

【００４２】第２遊星歯車機構６の外周側には、第２ブ
レーキＢ2 に隣接してシリンダ部材４４が配置されてい
る。このシリンダ部材４４は、第１ブレーキＢ1 を係合
させるためのピストン４５を保持するためのものであっ
て、ケーシング１３の内面に固定されている。またこの
シリンダ部材４４の図２の左側の部分には、凹部が形成
されており、ここにピストン４５が液密状態を維持して
軸線方向に前後動するように収容されている。なお、こ
のピストン４５についてのリータンスプリングとしてダ
イヤフラムスプリングが採用されている。

【００４３】また第２遊星歯車機構６に隣接して一方向
クラッチＦ1 が配置されている。この一方向クラッチＦ
1 は、インナーレースとアウターレースとの間に多数の
スプラグを介在させたものであって、そのインナーレー
スが第２遊星歯車機構６のキャリヤ１２に連結されてい
る。またアウターレースは、前記シリンダ部材４４から
第２遊星歯車機構６の側部にまで延ばした円筒状の部材
に回転方向において係合して一体化されている。そして
この一方向クラッチＦ1 は、キャリヤ１２が逆回転（入
力軸４とは反対方向の回転）しようする場合に係合する
ようになっている。

【００４４】上記の一方向クラッチＦ1 および第２遊星
歯車機構６の外周側を覆う形状のブレーキハブ４６が設
けられている。このブレーキハブ４６は、第１ブレーキ
Ｂ1を構成するものであって、その外周側の円筒部分の
外周面に、複数枚のブレーキディスク４７がスプライン
嵌合されている。またこれらのブレーキディスク４７に
対して交互に配置したブレーキプレート４８はケーシン
グ１３の内面にスプライン嵌合されている。前記ピスト
ン４５はこれらのブレーキディク４７およびブレーキプ
レート４８に軸線方向で対向している。

【００４５】上記のブレーキハブ４６の内周部は、前記
第２入力軸２５の外周面の近くまで延びており、第２入
力軸２５の外周面に対して回転自在に嵌合させた円筒軸
部４９が一体化されている。そしてこの円筒軸部４９の
端部外周に第２遊星歯車機構６のサンギヤ８が形成され
ている。

【００４６】さらに第３クラッチＣ3 の構成について説
明すると、前記エンドカバー２６の内面には、前記ベア
リング２７を内周部に保持したボス部が形成されてお
り、そのボス部の外周面にクラッチドラム５０が、液密
状態を維持して回転するように嵌合させられている。こ
のクラッチドラム５０は、エンドカバー２６のボス部に
嵌合した内周側円筒部分と、複数枚のクラッチプレート
５１をスプライン嵌合させた外周側の円筒部分と、これ
らの円筒部分を連結している側壁部分とを備えており、
これらの三者で形成された中空部にピストン５２が、液
密状態を維持して図２の右方向に前進するように保持さ
れている。また内周側の円筒部分が第２入力軸２５に連
結されている。

【００４７】また外周側の円筒部分の内周側には、これ
と同心円上に位置するようにクラッチハブ５３が配置さ
れており、このクラッチハブ５３は、第１ブレーキＢ1
についての前記ブレーキハブ４６の外面に固定されてい
る。そしてこのクラッチハブ５３の外周面に、前記クラ
ッチプレート５１と交互に配置したクラッチディスク５
４がスプライン嵌合されている。すなわちここに第３ク
ラッチＣ3 が形成されている。

【００４８】カウンタ軸１５は、前記第２入力軸２５と
平行に配置されており、その一方の端部は、トルクコン
バータハウジング５５にベアリング５６を介して回転自
在に保持され、また他方の端部は、ケーシング１３にベ
アリング５７を介して回転自在に保持されている。この
カウンタ軸１５の軸線方向での中間部、より正確には、
前記カウンタドライブギヤ１４の半径方向での外周側の
位置に、カウンタドリブンギヤ２０がベアリング５８を
介して回転自在に取り付けられている。

【００４９】このカウンタドリブンギヤ２０に対して図
３での左側に第３遊星歯車機構１６が配置されている。
この第３遊星歯車機構１６におけるキャリヤ１９は、カ
ウンタ軸１５に半径方向に突出されて形成したフランジ
部が兼ねており、このフランジ部にピニオンピンを嵌合
させることにより、第３遊星歯車機構１６のキャリヤ１
９がカウンタ軸１５に連結されている。またこの第３遊
星歯車機構１６のリングギヤ１８がカウンタドリブンギ
ヤ２０に連結されている。

【００５０】またカウンタ軸１５の外周側に円筒状のサ
ンギヤ軸５９が回転自在に嵌合させられており、このサ
ンギヤ軸５９の先端部（図３での右端部）にサンギヤ１
７が形成されている。さらにピニオンピンのカウンタド
リブンギヤ２０とは反対側の端部に円筒状のクラッチハ
ブ６０が取り付けられており、このクラッチハブ６０の
外周側に同心円上に配置されたクラッチドラム６１が、
サンギヤ軸５９に連結一体化されている。これらのクラ
ッチハブ６０とクラッチドラム６１とは、第３遊星歯車
機構１６についてのクラッチＣ0 を構成しており、その
クラッチハブ６０の外周面にクラッチディスク６２がス
プライン嵌合する一方、クラッチドラム６１の内周面に
クラッチプレート６３がスプライン嵌合している。

【００５１】そしてクラッチドラム６１とサンギヤ軸５
９とによってシリンダ部が形成されて、このシリンダ部
にピストン６４がクラッチディスク６２およびクラッチ
プレート６３に対して、液密状態を維持して前後動する
ように収容されている。

【００５２】サンギヤ軸５９のうちクラッチドラム６１
を取り付けた部分に隣接する部分の外周部は、一方向ク
ラッチＦ0 のインナーレースとなっており、その外周面
に多数のスプラグが配列されている。またこれらのスプ
ラグの外周側にアウターレースが嵌合させられている。
そしてこのアウターレースはケーシング１３の内周面に
スプライン嵌合している。

【００５３】さらにサンギヤ軸５９の図３の左側の端部
の外周面には、ブレーキＢ0 を構成する複数枚のブレー
キディスク６５がスプライン嵌合しており、このブレー
キディスク６５に対して交互に配置されたブレーキプレ
ート６６がケーシング１３の内周面にスプライン嵌合し
ている。このブレーキＢ0 を係合させるためのピストン
６７は、ケーシング１３の内面に形成されたシリンダ部
に、液密状態を維持して前後動するように収容されてい
る。

【００５４】一方、カウンタ軸１５の外周部のうちカウ
ンタドリブンギヤ２０を挟んで第３遊星歯車機構１６と
は反対側の部分に、出力ギヤ２１がスプライン嵌合させ
られている。またこの出力ギヤ２１と一体にパーキング
ギヤ６８が取り付けられている。

【００５５】上述した自動変速機では、前進４段・後進
１段の変速段を設定することができ、そのためのクラッ
チおよびブレーキの係合・解放状態は、図４に示すとお
りである。なお、図４において○印は係合状態を示し、
×印は解放状態を示し、△印は変速時には係合状態を示
す。またＰはパーキングレンジ、Ｎはニュートラルレン
ジ、Ｒはリバースリンジ、Ｄはドライブレンジ、“２”
は第２速までのアップシフトを行うエンジンブレーキレ
ンジである“２”レンジ、Ｌはエンジンブレーキの効く
第１速を設定するローレンジをそれぞれ示す。以下、各
変速段について簡単に説明する。

【００５６】前進第１速は、第１クラッチＣ1 を係合さ
せることに伴って第１の一方向クラッチＦ1 が係合し、
またカウンタ軸１５上では、ブレーキＢ0 もしくは一方
向クラッチＦ0 を係合させることによって設定される。
すなわち第１クラッチＣ1 が係合させられて第１遊星歯
車機構５のサンギヤ７が入力軸４と共に回転すると、キ
ャリヤ１１に負荷がかかっていることによりリングギヤ
９が逆回転しようとするので、一方向クラッチＦ1 が係
合する。したがってリングギヤ９を固定した状態でサン
ギヤ７が入力軸４と共に回転するので、キャリヤ１１お
よびこれと一体のカウンタドライブギヤ１４が、入力軸
４に対して減速させられて正回転する。

【００５７】一方、第３遊星歯車機構１６は、ブレーキ
Ｂ0 が係合してサンギヤ１７が固定されており、これに
対してリングギヤ１８がカウンタドリブンギヤ２０に連
結されて入力要素となっているから、第３遊星歯車機構
１６はアンダードライブ状態となっている。したがって
カウンダドライブギヤ１４からカウンタドリブンギヤ２
０に伝達された駆動力は、第３遊星歯車機構１６で減速
されてカウンタ軸１５および出力ギヤ２１を経てディフ
ァレンシャル２２に伝達される。

【００５８】したがって駆動状態の第１速は一方向クラ
ッチＦ1 が係合して設定されるので、エンジンブレーキ
を効かせる場合には、その一方向クラッチＦ1 と並列に
設けてある第２ブレーキＢ2 を係合させる。

【００５９】第２速は、第１速の状態から第１ブレーキ
Ｂ1 を係合させることにより設定される。すなわち第１
速の状態で逆回転していた第２遊星歯車機構６のサンギ
ヤ８の回転を第１ブレーキＢ1 によって止めることによ
り設定する。したがって第１遊星歯車機構５のリングギ
ヤ９およびこれと一体の第２遊星歯車機構６のキャリヤ
１２がゆっくり正回転するので、出力要素である第１遊
星歯車機構５のキャリヤ１１および第２遊星歯車機構６
のリングギヤ１０が、第１速の場合より高回転数で正回
転する。なお、第３遊星歯車機構１６は上述したアンダ
ードライブ状態に維持される。

【００６０】したがって第１速から第２速のアップシフ
トは、第１ブレーキＢ1 の係合に伴って一方向クラッチ
Ｆ1 が解放することにより達成される。そのため、トル
ク変動の大きい変速であっても円滑な変速を行うことが
でき、また変速制御も容易である。

【００６１】第３速は、第２速の状態で第１ブレーキＢ
1 を解放するとともに、第３クラッチを係合させること
によって設定される。したがってこの第３速では、第１
および第２の遊星歯車機構５，６のサンギヤ７，８が共
に入力軸４に連結されるので、これらの遊星歯車機構
５，６の全体およびカウンタドライブギヤ１４が、入力
軸４と一体となって回転する。すなわち第１遊星歯車機
構５および第２遊星歯車機構６はいわゆる直結状態とな
る。また第３遊星歯車機構１６は、上記第１速および第
２速の場合と同様にアンダードライブ状態に維持され
る。

【００６２】したがって第２速から第３速へのアップシ
フトは、第１ブレーキＢ1 と第３クラッチＣ3 との係合
・解放状態を切り換えるいわゆるクラッチ・ツウ・クラ
ッチ変速になるが、これら第２速と第３速との間の変速
は、発進の後、定速走行に至る過程あるいは停止する過
程で生じる変速であって、その頻度は低く、また第２速
と第３速との間のトルクの変動幅は、第１速と第２速と
の間のトルク変動幅に比較して小さいから、この変速が
クラッチ・ツウ・クラッチであっても、車両全体として
の乗り心地の悪化要因になるおそれはない。

【００６３】第４速は、上記の第３速の状態で第３遊星
歯車機構１６側のブレーキＢ0 を解放するとともにクラ
ッチＣ0 を係合させて設定する。すなわちクラッチＣ0
を係合させて第３遊星歯車機構１６のキャリヤ１９とサ
ンギヤ１７を連結することにより、第３遊星歯車機構１
６をアンダードライブ状態から直結状態に切り換える。
換言すれば、第３遊星歯車機構１６でアップシフトを行
う。その場合、第３遊星歯車機構１６のアンダードライ
ブ状態は、駆動状態（パワーオン状態）であれば、一方
向クラッチＦ0 が係合してサンギヤ１７の逆回転を阻止
することにより設定されるから、ブレーキＢ0 をアップ
シフトに先立って解放させておくことにより、クラッチ
Ｃ0 の係合に伴って一方向クラッチＦ0 が解放されてア
ップシフトが達成される。すなわちクラッチ・ツウ・ク
ラッチ変速とはならない。

【００６４】上記の自動変速機は、第４速を最高速段と
するよう構成されているから、通常の定速走行はこの第
４速が設定され、その走行中の車速の一時的な低下やス
ロットル開度の増大によって第３速へ一時的にダウンシ
フトすることがある。したがって第４速と第３速との間
の変速の頻度が高いが、上述したようにこの変速は、一
方向クラッチＦ0 を使用した変速となるから、変速ショ
ックの悪化のおそれがなく、また変速制御も容易であ
る。

【００６５】なお、後進段は、第３クラッチＣ3 と第２
ブレーキＢ2 と第３遊星歯車機構１６側のブレーキＢ0
との三者を係合させて設定する。したがって第２遊星歯
車機構６においては、キャリヤ１２を固定した状態でサ
ンギヤ８が入力軸４と共に回転するので、リングギヤ１
０およびこれと一体のカウンタドライブギヤ１４が入力
軸４に対して減速されて逆回転する。また第３遊星歯車
機構１６はサンギヤ１７がブレーキＢ0 によって固定さ
れていることによりアンダードライブ状態になってお
り、カウンタドリブンギヤ２０に伝達された駆動力は更
に減速されて出力ギヤ２１からディファレンシャル２２
に出力される。

【００６６】したがって上述した自動変速機では、最低
速段である第１速とそれより１段高速側の第２速との間
の変速および最高速段である第４速とそれより１段低速
側の第３速との間の変速を、一方向クラッチＦ1 ，Ｆ0
を作用させて実行するよう構成してあるから、トルク変
動の大きい第１速と第２速の間の変速を、円滑かつ容易
に実行することができ、また変速頻度の高い第３速と第
４速との間の変速が容易になる。また各一方向クラッチ
Ｆ1 ，Ｆ0 は、駆動状態で逆回転することのない回転部
材（第２遊星歯車機構６のキャリヤ１２および第３遊星
歯車機構１６のサンギヤ１７）を固定するように配置し
てあるから、この一方向クラッチＦ1 ，Ｆ0 とケーシン
グ１３との間に他のブレーキ手段を介在させる必要がな
い。そのため上記の自動変速機では、一方向クラッチＦ
1 ，Ｆ0 と直列に配列する多板式の摩擦係合装置が不要
であるから、軸長の短縮化を図ることができる。すなわ
ち多板式の摩擦係合装置は、複数枚の摩擦板を軸線方向
に配列しなければならないうえに、油圧サーボ機構をそ
の摩擦板に対して軸線方向に配列しなければならないか
らである。

【００６７】上述した自動変速機は、小さな改良よって
５速自動変速機とすることができる。その例を図５に示
してある。図５において、第３クラッチＣ3 を挟んで第
２遊星歯車機構６とは反対側には、第３クラッチＣ3 に
隣接して多板式のクラッチ（以下、仮に第２クラッチと
する。）Ｃ2 が配置されている。そしてこの第２クラッ
チＣ2 は、第２遊星歯車機構６のキャリヤ１２と入力軸
４とを選択的に連結するように構成されている。なお、
図５において、他の構成は図１に示す構成と同様である
から、図５に図４と同一の符号を付してその説明を省略
する。

【００６８】この図５に示す構成をより具体化した例を
図６に示してある。この図６に示す構成は、図２および
図３に示す構成を改良したものであり、第２入力軸２５
は、若干小径化され、また延長されている。またエンド
カバー２６は、その内部の容積が大きくなるように、図
２に示す例よりも若干深く形成されている。

【００６９】エンドカバー２６のボス部に回転自在に嵌
合させた第３クラッチＣ3 のクラッチドラム５０は、図
２に示す例におけるよりも大径化されており、それに合
わせて第１ブレーキＢ1 のブレーキハブ４６が大径化さ
れている。そして第３クラッチＣ3 のクラッチディスク
５４は、その大径化されたブレーキハブ４６の外周面に
直接スプライン嵌合されている。すなわち図２に示す第
３クラッチＣ3 のクラッチハブ５３が廃止されている。

【００７０】上記の大径化されたクラッチドラム５０の
内部には、液密状態を維持して軸線方向に前後動するピ
ストン７０が配置されている。このピストン７０は、第
３クラッチＣ3 のクラッチディスク５４およびクラッチ
プレート５１に軸線方向で対向する外周側円筒部を有し
ており、その外周側円筒部の先端でこれらクラッチディ
スク５４およびクラッチプレート５１を押圧して第３ク
ラッチＣ3 を係合させるようになっている。

【００７１】また前記ピストン７０の外周側円筒部の内
周面に第２クラッチＣ2 を構成する複数枚のクラッチプ
レート７１がスプライン嵌合されている。すなわちピス
トン７０が、第２クラッチＣ2 のクラッチドラムを兼ね
ている。これらのクラッチプレート７１に対して交互に
配置されたクラッチディスク７２が、前記外周側円筒部
と同心円上に配置したクラッチハブ７３の外周面にスプ
ライン嵌合している。そしてこのクラッチハブ７３が第
２遊星歯車機構６のキャリヤ１２に連結されている。す
なわち前記サンギヤ軸４９の内周側に、中空軸であるキ
ャリヤ軸７４が回転自在に配置されており、その図６で
の左側の軸端部に、クラッチハブ７３が連結一体化され
ている。

【００７２】また前記ピストン７０は、第２クラッチＣ
2 についての油圧サーボ機構のシリンダ部材を兼ねてお
り、そのピストン７０の内部には、先端部を第２クラッ
チＣ2 のクラッチプレート７１およびクラッチディスク
７２に対向させたピストン７５が、液密状態を維持して
軸線方向に前後動するように配置されている。

【００７３】なお、図６において符号７６は、リターン
スプリングを示し、また符号７７は、チェックボールバ
ルブを示す。さらに他の構成は、図２および図３に示す
構成とほぼ同様なので、図６に図２および図３と同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００７４】図５および図６に示す自動変速機では、前
進５段の変速段を設定することが可能であり、そのため
の摩擦係合装置の係合作動表を図７に示してある。各変
速段について簡単に説明すると、後進段および第１速な
らびに第２速は、前述した図１ないし図３に示す４速自
動変速機と同様にして設定される。

【００７５】第１遊星歯車機構５および第２遊星歯車機
構６とをいわゆる直結状態とする第３速は、第１および
第２のクラッチＣ1 ，Ｃ2 と第３遊星歯車機構１６側の
ブレーキＢ0 もしくは一方向クラッチＦ0 を係合させて
設定される。すなわち前述した第３クラッチＣ3 に替え
て第２クラッチＣ2 を係合させる。これは、第１遊星歯
車機構５の二つの要素すなわちサンギヤ７とリングギヤ
９とを入力軸４に直接連結することにより、トルクの伝
達効率を向上させるためである。なお、その場合、第３
クラッチＣ3 を併せて係合させてもよい。

【００７６】第４速は第２クラッチＣ2 を設けたことに
よって設定可能な変速段であって、第２クラッチＣ2 と
第１ブレーキＢ1 とを係合させて第１遊星歯車機構５お
よび第２遊星歯車機構６をオーバードライブ状態とし、
またブレーキＢ0 もしくは一方向クラッチＦ0 を係合さ
せて第３遊星歯車機構１６をアンダードライブ状態とす
る。すなわち第２遊星歯車機構６では、サンギヤ８を第
１ブレーキＢ1 で固定した状態でキャリヤ１２を入力軸
４に連結することになるので、リングギヤ１０およびこ
れに連結してあるカウンタドライブギヤ１４が入力軸４
に対して増速されて正回転する。そしてこのカウンタド
ライブギヤ１４からカウンタドリブンギヤ２０に伝達さ
れた駆動力が第３遊星歯車機構１６によって減速されて
出力ギヤ２１からディファレンシャル２２に出力され
る。

【００７７】第５速は、上記の第４速の状態で第３遊星
歯車機構１６におけるクラッチＣ0を係合させて第３遊
星歯車機構１６を直結状態にアップシフトすることによ
り達成される。したがってカウンタドライブギヤ１４お
よびカウンタドリブンギヤ２０を介して伝達された駆動
力が減速されずにそのまま出力ギヤ２１からディファレ
ンシャル２２に出力される。

【００７８】したがって第２クラッチＣ2 を追加設置す
ることにより５速自動変速機として構成しても、トルク
変動の大きい第１速と第２速との間の変速、および変速
頻度の高い第４速と第５速との間の変速が、一方向クラ
ッチＦ1 ，Ｆ0 を作用させる変速となるので、上述した
４速自動変速機と同様に、変速ショックの少ない円滑な
変速を容易に実行することができる。また図５および図
６に示す構成においても、第２クラッチＣ2 が増設され
るものの、一方向クラッチＦ1 ，Ｆ0 と直列に多板構造
の摩擦係合装置を配置する必要がないので、軸長の短い
自動変速機とすることができる。

【００７９】そして上述した構成では、第２クラッチＣ
2 の設置あるいは廃止およびそれに関連する部品のわず
かな変更によって前進４段を設定可能な自動変速機と前
進５段を設定可能な自動変速機とに容易に変更すること
ができ、従来、遊星歯車機構の設置もしくは廃止によっ
て変速段数のことなる自動変速機に変更していたのと比
較して、設定可能な変速段数の変更が極めて容易であ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、３組の遊星歯車機構で前進４段の変速機とする場
合、１組の遊星歯車機構を他の２組の遊星歯車機構に対
して平行な軸線上に配置したので、軸長が短く、車載性
の良好な自動変速機を得ることができる。また、最低速
段とそれより１段高速側の変速段との間の変速を一方向
クラッチを作用させて実行することになるので、トルク
変動の大きい変速を円滑かつ容易に実行することができ
る。さらに、同一軸線上に配列される２組の遊星歯車機
構における二要素同士の連結が簡単になり、またこれら
の遊星歯車機構を接近させることができるので、全体と
してコンパクトな自動変速機を得ることができる。そし
て、実用に適した変速比の設定が容易になる。

【００８１】また請求項２の発明では、請求項１の構成
に１つのクラッチを追加して前進５段の自動変速機とす
ることができるので、軸長が短く、車載性の良好な自動
変速機を得ることができる。また、４速自動変速機と５
速自動変速機とに変更するための第３クラッチが軸線方
向の端部に配置されるために、４速自動変速機と５速自
動変速機との変更が容易であり、またこれらの自動変速
機の間での部品の共通化を図ることができる。

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示すスケルトン図で
ある。

【図２】図１に示す構成を具体化した自動変速機の一部
の断面図である。

【図３】図２に示す自動変速機の他の部分の断面図であ
る。

【図４】図１に示す自動変速機についての係合作動表を
示す図表である。

【図５】この発明の他の実施例を示すスケルトン図であ
る。

【図６】図５に示す構成を具体化した自動変速機の一部
の断面図である。

【図７】図５に示す自動変速機についての係合作動表を
示す図表である。

【符号の説明】

４ 入力軸 ５ 第１遊星歯車機構 ６ 第２遊星歯車機構 ７，８，１７ サンギヤ ９，１０，１８ リングギヤ １１，１２，１９ キャリヤ １５ カウンタ軸 １６ 第３遊星歯車機構 ２１ 出力ギヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 光史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−302748（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−117753（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147279（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 3/00 - 3/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンギヤとリングギヤとキャリヤとを三
   要素とした第１および第２の遊星歯車機構がトルクコン
   バータに連結された入力部材と同一軸線上に配列される
   とともに、第１遊星歯車機構におけるキャリヤと第２遊
   星歯車機構におけるリングギヤとが連結されて第１回転
   要素を構成するとともに第１遊星歯車機構のサンギヤが
   第２回転要素を構成し、かつ第２遊星歯車機構のサンギ
   ヤが第３回転要素を構成するとともに、第１遊星歯車機
   構のリングギヤと第２遊星歯車機構のキャリヤとが連結
   されて第４回転要素を構成し、さらにこれら第１および
   第２の遊星歯車機構の軸線と平行な軸線上に、サンギヤ
   およびリングギヤならびにキャリヤを三要素とする第３
   の遊星歯車機構が配置され、前記第１回転要素と第３遊
   星歯車機構の三要素のうちのいずれかの要素とが動力を
   伝達可能に連結された自動変速機において、前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構より
   も前記トルクコンバータ側に配置され、かつ駆 動力を入
   力する入力部材と前記第２回転要素とを選択的に連結す
   る第１のクラッチ手段と、 前記第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を挟んで
   前記第１のクラッチ手段とは反対側に配置され、かつ前
   記入力部材と前記第３回転要素とを選択的に連結する第
   ２のクラッチ手段と、 前記第３遊星歯車機構における三要素のうち前記第１回
   転要素と連結された要素とは異なる要素に連結された出
   力部材と、 前記第３遊星歯車機構の前記三要素のいずれかに連結さ
   れ、かつ第３遊星歯車機構を前記出力部材が高速回転す
   る高速駆動状態と低速回転する低速駆動状態とに切り換
   える際に係合状態が切り替わる一方向クラッチと、 前記第４回転要素に連結され、かつ前記第１遊星歯車機
   構および第２遊星歯車機構によって設定される変速比が
   最も大きい場合に係合して前記第４回転要素の回転を止
   める他の一方向クラッチとを備え、 前記第３遊星歯車機構が、その全体が一体となって回転
   する直結段と前記出力部材を直結段より低速回転させる
   減速段とに切り換えられるように構成されているこ とを
   特徴とする自動変速機。
2. 【請求項２】 前記入力部材と前記第４回転要素とを選
   択的に連結する第３クラッチ手段が、前記第１遊星歯車
   機構および第２遊星歯車機構と同一軸線上でかつ前記第
   ２クラッチ手段を挟んで前記第２遊星歯車機構とは反対
   側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   自動変速機。