JP4161444B2 - 自動変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に縦置式に搭載される自動変速機に関し、特に、そのギヤトレインにおける各変速機構成要素の配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のドライバビリティの確保のみならず、省エネルギに不可欠な燃費の向上のために、車両用自動変速機には多段化の要求があり、こうした要求から、変速機構は従来の前進４速のものから５速のものへと移行しつつある。こうしたなかで、限られた車両搭載スペース内で更なる多段化を実現するには、ギヤトレインの一層の小要素化、機構の簡素化が必要となる。そこで、最小限の変速要素からなるプラネタリギヤセットを用い、それを操作する３つのクラッチと２つのブレーキとで、前進６速・後進１速を達成するギヤトレインが特開平４−２１９５５３号公報において提案されている。この提案に係るギヤトレインは、エンジン出力回転、厳密にはトルクコンバータのタービン出力回転と、それを減速した回転とを３つのクラッチを用いて適宜変速機構の４つの変速要素からなるプラネタリギヤセットへ２つの速度の異なる入力として入力させ、２つのブレーキで２つの変速要素を係止制御することで多段の前進６速を達成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案に係るギヤトレイン構成は、変速段当たりの変速要素数、必要とするクラッチ及びブレーキの数において非常に合理的なものであるが、実用面での改善すべき問題点を含んでいる。特に、上記ギヤトレインの特徴として、減速プラネタリギヤからの出力をプラネタリギヤセットに入力するクラッチとして、２つのクラッチを必要とするが、これらのクラッチは、発進時のストールトルクと減速により増幅されたトルクを伝達するところから、それなりのトルク容量の確保を必要とする。そのため、これらのクラッチの摩擦部材を可能な限り変速機構の外径側に配置して有効径を大きくし、油圧サーボのピストンの受圧面積も大きく採ることでサーボ容量を稼ぐことが望ましい。しかしながら、このギヤトレインにおいては、一方のクラッチは第１速達成時に、また他方のクラッチはリバース時に係合させなければならないため、上記のようにピストンの受圧面積を大きくすると、それに伴い、サーボシリンダの容積も増加し、シリンダ内に油を充満させてピストンをストロークさせ、摩擦部材の係合を開始させるまでの時間が長くなり、発進のためのＮ→ＤシフトやＮ→Ｒシフト時の両クラッチの係合にタイムラグが生じるため、レスポンスの悪化が懸念される。
【０００４】
こうしたことから、これら両クラッチの油圧サーボへの油圧の供給油路は、できる限り短くしなければならないが、上記提案に係るギヤトレイン構成では、プラネタリギヤセットへの入力経路が３つの経路となっているため、動力伝達経路と油圧供給路が錯綜しやすく、これらクラッチの配置を減速プラネタリギヤの配置との関係で工夫しないと、供給油路が長くなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、減速プラネタリギヤからの出力をプラネタリギヤセットに入力する２つのクラッチのトルク容量を確保しつつ、これら２つのクラッチの油圧サーボへの供給油路を短くし、クラッチ係合時の油圧供給のタイムラグを少なくして、係合レスポンスの悪化を防いだレイアウトの自動変速機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、変速機ケースに、入力軸と、出力軸と、少なくとも４つの変速要素を有するプラネタリギヤセットと、減速プラネタリギヤと、少なくとも２つの係止手段と、３つのクラッチと、油圧制御装置が配置された自動変速機であって、プラネタリギヤセットは、その第１の変速要素が第１のクラッチにより減速プラネタリギヤを介して入力軸に連結され、第２の変速要素が第３のクラッチにより減速プラネタリギヤを介して入力軸に連結されるとともに、第１の係止手段により変速機ケースに係止可能とされ、第３の変速要素が第２のクラッチにより入力軸に連結されるとともに、第２の係止手段により変速機ケースに係止可能とされ、第４の変速要素が出力軸に連結され、前記各クラッチ及び係止手段が、油圧制御装置によるそれらクラッチ及び係止手段の各油圧サーボの油圧の給排により選択的に係合解放されて、後進を含む複数の変速段を達成するものにおいて、前記第１のクラッチは、前進第１速度達成時に係合するクラッチとされ、前記第３のクラッチは、後進達成時に係合するクラッチとされ、変速機ケースは、その前端壁部から内部に向かって延在する円筒ボス部を有し、該円筒ボス部の外周上に減速プラネタリギヤ及び第２のクラッチの油圧サーボを内包するドラムが配置され、該減速プラネタリギヤの後方に、変速機ケースに固定してサポート部材が設けられ、前記サポート部材は、変速機ケースに連結された径方向壁部と、径方向壁部の内周側で軸方向に前後に延びる前側円筒部と後側円筒部とからなる円筒部を有し、前記径方向壁部は、前記油圧制御装置に対して径方向に重なる位置に配置され、第１のクラッチの油圧サーボを内包するドラムは、前側円筒部の外周上に配置され、第３のクラッチの油圧サーボを内包するドラムは、後側円筒部の外周上に配置され、サポート部材内に油圧制御装置と連結する油路が形成されると共に、該油路はサポート部材内を径方向壁部から前側円筒部及び後側円筒部まで延び、それぞれの円筒部で第１及び第３のクラッチの油圧サーボに連結されたことを特徴とする。
【０００８】
また、第１の係止手段をバンドブレーキとする場合において、前記プラネタリギヤの第２の変速要素と一体回転するドラム部材が設けられ、該ドラム部材の外周に、バンドブレーキが配置され、ドラム部材は、バンドブレーキ配置位置の径方向内側のサポート部材の円筒部外周上に回転自在に支持された構成とするのが有効である。
【０００９】
更に、第１の係止手段の配置に関して、前記第１の係止手段は、第１のブレーキと、該第１のブレーキに並列に連結され、かつ互いに直列に連結されたワンウェイクラッチと第２のブレーキから構成され、前記第２のブレーキの油圧サーボは、サポート部材に内包された構成とするのが有効である。また、前記第２のブレーキの油圧サーボのピストンは、前記ワンウェイクラッチの外周側に配置され、少なくとも一部が該ワンウェイクラッチと軸方向に重なる位置に配置された構成とするのが有効である。
【００１０】
更に、第１の係止手段の配置に関して、前記第２の変速要素を係止する第１の係止手段は、多板ブレーキとされ、該ブレーキの油圧サーボは、サポート部材に内包された構成とするのが有効である。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、反力要素を変速機ケースに固定しなければならない減速プラネタリギヤ及び第２のクラッチの油圧サーボについては、変速機ケースの前端壁部から延びる円筒ボス部の外周に配置することで、変速機ケースへの直接固定を可能とし、減速プラネタリギヤの後方のサポート部材の前側円筒部及び後側円筒部に第１及び第３のクラッチの油圧サーボをそれぞれ配置し、サポート部材内に油圧制御装置と連結する油路を形成すると共に、それぞれの円筒部で第１及び第３のクラッチの油圧サーボに連結されたので、油圧制御装置からサポート部材を経て第１のクラッチ及び第３のクラッチのそれぞれの油圧サーボにつながる油圧の供給油路を短くすることができる。したがって、Ｎ→Ｄシフト、Ｎ→Ｒシフト時にクラッチ係合タイムラグが少ない６速度ギヤトレインができる。
【００１３】
そして、請求項２記載の構成では、バンドブレーキ締結時に、ドラム部材にかかる荷重をバンドブレーキ配置位置の径方向内側の、サポート部材の円筒部外周上で受けることができるので、ドラム部材を支持する他のベアリング等に影響を及ぼさない配置とすることができる。
【００１４】
次に、請求項３記載の構成では、１→２変速時のクラッチ係合ショック軽減のためにワンウェイクラッチを用いる場合、ワンウェイクラッチとそれに直列配置の第２のブレーキが必要になるが、第２のブレーキの油圧サーボが、サポート部材を利用して、それに包含させる形態で配置されているので、第２のブレーキの配設に伴う油圧サーボシリンダの配設を不要とすることができ、それにより部品点数の増加を抑えることができる。
【００１５】
また、請求項５記載の構成では、第２の変速要素を係止する第１の係止手段を多板構成のブレーキとした場合について、油圧サーボをサポート部材に内包させているので、油圧サーボシリンダを不要とすることができ、それにより部品点数の増加を抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した自動変速機の第１実施形態のギヤトレインをスケルトンで示す。この自動変速機は、変速機ケース１０に、入力軸１１と、出力軸１９と、少なくとも４つの変速要素Ｓ２，Ｓ３，Ｃ２（Ｃ３），Ｒ３（Ｒ２）を有するプラネタリギヤセットＧと、減速プラネタリギヤＧ１と、少なくとも２つの係止手段Ｂ−１，Ｂ−３と、３つのクラッチＣ−１，Ｃ−２，Ｃ−３と、図示しない油圧制御装置とが配置された構成とされている。
【００１７】
そして、プラネタリギヤセットＧの第１の変速要素Ｓ３が第１のクラッチＣ−１により減速プラネタリギヤＧ１を介して入力軸１１に連結され、第２の変速要素Ｓ２が第３のクラッチＣ−３により減速プラネタリギヤＧ１を介して入力軸１１に連結されるとともに第１の係止手段Ｂ−１（Ｆ−１，Ｂ−２）により変速機ケース１０に係止可能とされ、第３の変速要素Ｃ３が第２のクラッチＣ−２により入力軸１１に連結されるとともに第２の係止手段Ｂ−３（Ｆ−２）により変速機ケース１０に係止可能とされ、第４の変速要素Ｒ３（Ｒ２）が出力軸１９に連結されている。これにより、各クラッチ及び係止手段が、油圧制御装置によるそれらクラッチ及び係止手段の各油圧サーボの油圧の給排により選択的に係合解放されて、後進を含む前進６速の変速段を達成する。
【００１８】
以下、この実施形態のギヤトレインを更に詳細に説明する。図１を参照して、この自動変速機では、その機構の最前部に、図示しないエンジンに連結されるロックアップクラッチ２０付のトルクコンバータ２が配置され、その後部に前進６速・後進１速を達成する変速機構が配置された構成が採られている。トルクコンバータ２は、ポンプインペラ２１と、タービンランナ２２と、それらの間に配置されたステータ２３と、ステータ２３を変速機ケース１０に一方向回転係合させるワンウェイクラッチ２４と、ワンウェイクラッチのインナレースを変速機ケース１０に固定するステータシャフト２５とを備える。
【００１９】
変速機構の主体をなすプラネタリギヤセットＧは、大小径の異なる一対のサンギヤＳ２，Ｓ３と、互いに噛合して大径のサンギヤＳ２に噛合するとともにリングギヤＲ３（Ｒ２）に噛合するロングピニオンＰ２と、小径のサンギヤＳ３に噛合するショートピニオンＰ３とを支持するキャリアＣ２（Ｃ３）からなるラビニヨ式のギヤセットで構成されている。そして、この形態では、小径のサンギヤＳ３が第１の変速要素、大径のサンギヤＳ２が第２の変速要素、キャリアＣ２（Ｃ３）が第３の変速要素、リングギヤＲ３（Ｒ２）が第４の変速要素とされている。
【００２０】
減速プラネタリギヤＧ１は、シンプルプラネタリギヤで構成され、その入力要素としてのリングギヤＲ１を入力軸１１に連結され、出力要素としてのキャリアＣ１を第１のクラッチＣ−１を介して第１の変速要素すなわち小径サンギヤＳ３に連結されるとともに、第３のクラッチＣ−３を介して第２の変速要素すなわち大径のサンギヤＳ２に連結され、反力を取る固定要素としてのサンギヤＳ１を変速機ケース１０に固定されている。
【００２１】
こうした構成からなる自動変速機は、図示しない電子制御装置と油圧制御装置とによる制御で、運転者により選択されたレンジに応じた変速段の範囲で車両負荷と車速に基づき、変速を行う。図３は各クラッチ及びブレーキの係合及び解放（○印で係合、無印で解放、△印でエンジンブレーキ時のみの係合、●印で変速段の達成に直接作用しない係合を表す）で達成される変速段を図表化して示す。また、図２は各クラッチ及びブレーキの係合（●印でそれらの係合を表す）により達成される変速段と、そのときの各変速要素の回転数比との関係を速度線図で示す。
【００２２】
図２及び図３を併せ参照してわかるように、第１速（１ＳＴ）は、クラッチＣ−1 とブレーキＢ−３の係合（本形態において、作動表を参照してわかるように、このブレーキＢ−３の係合に代えてワンウェイクラッチＦ−２の自動係合が用いられているが、この係合を用いている理由及びこの係合がブレーキＢ−３の係合に相当する理由については後に詳述する。）により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１経由で小径サンギヤＳ３に入力され、ワンウェイクラッチＦ−２の係合により係止されたキャリアＣ３に反力を取って、リングギヤＲ３（Ｒ２）の最大減速比の減速回転が出力軸１９に出力される。
【００２３】
次に、第２速（２ＮＤ）は、クラッチＣ−1 とブレーキＢ−１の係合に相当するワンウェイクラッチＦ−１の係合とそれを有効にするブレーキＢ−２の係合（これらの係合がブレーキＢ−１の係合に相当する理由についても後に詳述する。）により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１経由で小径サンギヤＳ３に入力され、ブレーキＢ−２及びワンウェイクラッチＦ−１の係合により係止された大径サンギヤＳ２に反力を取って、リングギヤＲ３（Ｒ２）の減速回転が出力軸１９に出力される。このときの減速比は、図２にみるように、第１速（１ＳＴ）より小さくなる。
【００２４】
また、第３速（３ＲＤ）は、クラッチＣ−１とクラッチＣ−３の同時係合により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１とクラッチＣ−３経由で同時に大径サンギヤＳ２と小径サンギヤＳ３に入力され、プラネタリギヤセットＧが直結状態となるため、両サンギヤへの入力回転と同じリングギヤＲ３（Ｒ２）の回転が、入力軸１１の回転に対しては減速された回転として、出力軸１９に出力される。
【００２５】
更に、第４速（４ＴＨ）は、クラッチＣ−１とクラッチＣ−２の同時係合により達成される。この場合、一方で入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１経由でサンギヤＳ３に入力され、他方で入力軸１１からクラッチＣ−２経由で入力された非減速回転がキャリアＣ３に入力され、２つの入力回転の中間の回転が、入力軸１１の回転に対しては僅かに減速されたリングギヤＲ３（Ｒ２）の回転として出力軸１９に出力される。
【００２６】
次に、第５速（５ＴＨ）は、クラッチＣ−２とクラッチＣ−３の同時係合により達成される。この場合、一方で入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−３経由でサンギヤＳ２に入力され、他方で入力軸１１からクラッチＣ−２経由で入力された非減速回転がキャリアＣ２に入力され、リングギヤＲ３（Ｒ２）の入力軸１１の回転より僅かに増速された回転が出力軸１９に出力される。
【００２７】
そして、第６速（６ＴＨ）は、クラッチＣ−２とブレーキＢ−１の係合により達成される。この場合、入力軸１１からチクラッチＣ−２経由で非減速回転がキャリアＣ２にのみ入力され、ブレーキＢ−１の係合により係止されたサンギヤＳ２に反力を取り、リングギヤＲ３（Ｒ２）の更に増速された回転が出力軸１９に出力される。
【００２８】
なお、後進（ＲＥＶ）は、クラッチＣ−３とブレーキＢ−３の係合により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−３経由でサンギヤＳ２に入力され、ブレーキＢ−３の係合により係止されたキャリアＣ２に反力を取り、リングギヤＲ３（Ｒ２）の逆転が出力軸１９に出力される。
【００２９】
このようにして達成される各変速段は、図２の速度線図上で、リングギヤＲ２，Ｒ３の速度比を示す○印の上下方向の間隔を参照して定性的にわかるように、各変速段に対して比較的等間隔の良好な速度ステップとなる。この関係を具体的に数値を設定して、定量的に表すと、図３に示すギヤ比及びギヤ比間のステップとなる。この場合のギヤ比は、減速プラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１とリングギヤＲ１の歯数比λ１＝０．５５６、プラネタリギヤセットＧの大径サンギヤ側のサンギヤＳ２とリングギヤＲ２（Ｒ３）の歯数比λ２＝０．４５８、小径サンギヤ側のサンギヤＳ３とリングギヤＲ３の歯数比λ３＝０．３７５に設定した場合であり、ギヤ比幅は６．０４９となる。
【００３０】
ここで、先に触れたワンウェイクラッチＦ−２とブレーキＢ−３との関係及びワンウェイクラッチＦ−１と両ブレーキＢ−１，Ｂ−２との関係について説明する。上記の第１速と第２速時の両ブレーキＢ−１，Ｂ−３の係合・解放関係にみるように、これら両ブレーキは、両変速段間でのアップダウンシフト時に、一方の解放と同時に他方の係合が行われる、いわゆる掴み替えされる摩擦要素となる。こうした摩擦要素の掴み替えは、それらを操作する油圧サーボの係合圧と解放圧の精密な同時制御を必要とし、こうした制御を行うには、そのためのコントロールバルブの付加や油圧回路の複雑化等を招くこととなる。そこで、本形態では、第１速と第２速とで、キャリアＣ２（Ｃ３）にかかる反力トルクが逆転するのを利用して、ワンウェイクラッチＦ−２の係合方向を第１速時の反力トルク支持方向に合わせた設定とすることで、ワンウェイクラッチＦ−２に実質上ブレーキＢ−３の係合と同等の機能を発揮させて、第１速時のブレーキＢ−３の係合に代えて（ただし、ホイール駆動の車両コースト状態ではキャリアＣ２（Ｃ３）にかかる反力トルクの方向がエンジン駆動の状態に対して逆転するので、エンジンブレーキ効果を得るためには、図３に△印で示すようにブレーキＢ−３の係合を必要とする）、キャリアＣ２（Ｃ３）の係止を行っているわけである。したがって、変速段を達成する上では、ワンウェイクラッチを設けることなく、ブレーキＢ−３の係合により第１速を達成する構成を採ることもできる。
【００３１】
上記と同様の関係がサンギヤＳ２の場合について成り立ち、この場合は、ワンウェイクラッチＦ−１の係合方向を第２速時の反力トルク支持方向に合わせた設定とすることで、ワンウェイクラッチＦ−１に実質上ブレーキＢ−１の係合と同等の機能を発揮させることができる。ただし、このサンギヤＳ２は、キャリアＣ２（Ｃ３）とは異なり、第２速時のエンジンブレーキ効果を得るために係合するだけでなく、第６速達成のためにも係止される変速要素であるため、ブレーキＢ−１が必要となる。また、サンギヤＳ２は、図２の速度線図でも分かるように、第１速達成時には入力回転方向に対して逆方向に回転するが、第３速以上の変速段の場合は、入力回転方向と同じ方向に回転する。したがって、ワンウェイクラッチＦ−１は、直接固定部材に連結することができないため、ブレーキＢ−２との直列配置により係合状態の有効性を制御可能な構成としている。
【００３２】
次に、図４は上記ギヤトレインの変速機構部を更に詳細に模式化した断面で示す。先にスケルトンを参照して説明した各構成要素については、同じ参照符号を付して説明に代えるが、スケルトンから参照し得ない細部について、次に説明する。なお、本明細書を通じて、各クラッチ及びブレーキという用語は、摩擦部材と油圧サーボを総称するものとする。したがって、クラッチＣ−１は、油圧サーボ３０と摩擦部材３５で構成される。同様に、クラッチＣ−２は油圧サーボ５０と摩擦部材５５で、クラッチＣ−３は油圧サーボ４０と摩擦部材４５で構成されている。また、バンドブレーキＢ−１はバンド６と図示しない油圧サーボで構成され、多板ブレーキＢ−３は油圧サーボ７０と摩擦部材７５で構成され、多板ブレーキＢ−２は各クラッチやブレーキＢ−３と同様の油圧サーボ８０と摩擦部材８５で構成されている。
【００３３】
本発明の基本的特徴に従い、第１のクラッチＣ−１と第３のクラッチＣ−３は、前進第１速度達成時と後進達成時に係合するクラッチとされている。そして、変速機ケース１０は、その前端壁部１０ａから内部に向かって延在する円筒ボス部１０ｂと、後端壁部１０ｃから内部に向かって延在する円筒ボス部１０ｄとを有する筒状に構成され、変速機ケース１０のほぼ中央に固定してサポート部材１０Ａが設けられている。サポート部材１０Ａは、変速機ケース１０に連結された径方向壁部１０ｅと、径方向壁部１０ｅの内周側で軸方向に前後に延びる前側円筒部１０ｆ’と後側円筒部１０ｆ”とからなる円筒部１０ｆを有する。なお、符号Ｓｎは、変速制御のための入力回転センサを示す。
【００３４】
次に、入力軸１１は、前側部分１１Ａと後側部分１１Ｂとに分割され、前側部分１１Ａは、トルクコンバータ２のタービンランナ２２に連結され、変速機ケース１０内において、前端部をベアリングを介して前端壁部１０ａの内周に支持され、後端部をベアリングを介して円筒ボス部１０ｂの先端内周に支持され、変速機ケース１０に対して回転自在とされている。入力軸の後側部分１１Ｂの前端部は、前側部分１１Ａの凹部に嵌挿させてベアリングを介して支持され、後端部は、出力軸１９の凹部にベアリングを介して嵌挿支持され、出力軸１９を介して変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｄに回転自在に支持されている。そして、減速プラネタリギヤＧ１への入力部は、前側部分１１Ａの後端部付近に形成されたフランジとされ、このフランジがリングギヤＲ１に連結されている。また、プラネタリギヤセットＧのキャリアＣ３への連結部は、後側部分１１Ｂの後端部付近に形成されたフランジとされている。
【００３５】
出力軸１９は、その前端部をベアリングを介して変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｄの内周に回転自在に支持され、後端部をベアリングを介して変速機ケース１０の最後部に固定されたエクステンションハウジングに回転自在に支持されている。プラネタリギヤセットＧのリングギヤＲ３への連結部は、出力軸１９先端のフランジとされ、それに固定されたドラム状部材を介してリングギヤＲ３に連結されている。
【００３６】
プラネタリギヤセットＧは、入力軸１１の後側部分１１Ｂの軸方向後方部分の外周側に配置され、後側部分１１Ｂの外周にサンギヤＳ３が回転自在に支持され、更にその外周にサンギヤＳ２が回転自在に支持されている。ロングピニオンＰ２とショートピニオンＰ３を支持するキャリアＣ２，Ｃ３は一体化され、その前端部はサンギヤＳ２の軸部に回転自在に支持され、後端部は後側部分１１Ｂに固定支持されている。このプラネタリギヤセットＧは、その一方の第１のプラネタリギヤＧ２の外周にリングギヤがないことから、リングギヤＲ３のある第２のプラネタリギヤＧ３とは互いに外径が異なっている。
【００３７】
減速プラネタリギヤＧ１は、変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｂの先端外周に配置され、その固定要素としてのサンギヤＳ１は、円筒ボス部１０ｂにスプライン嵌合等で固定されている。減速プラネタリギヤＧ１の出力要素を構成するキャリアＣ１は、円筒ボス部１０ｂの外周にベアリングを介して片持支持されている。
【００３８】
第１のクラッチＣ−１は、その油圧サーボ３０が、サポート部材１０Ａの前方で、前側円筒部１０ｆ’外周に配置され、摩擦部材３５が、減速プラネタリギヤＧ１と油圧サーボ３０の間の位置に配置されている。このクラッチの油圧サーボ３０は、内周部をサポート部材１０Ａの円筒部１０ｆ内周を通る動力伝達部材１１Ｄを介して第３のクラッチＣ−３のハブ４６に連結され、拡径された外周部の内周側を摩擦部材３５の支持部とするドラム３１に内包された形態で構成され、ドラム３１の内側をシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン３２と、ドラム３１の内周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン３２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−１の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材３５は、セパレータプレートをドラム３１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ３６の外周側に係合支持されて、ドラム３１とハブ３６との間に配置されている。ドラム３１の前端は、第２のクラッチＣ−２の油圧サーボの内周側を通して減速プラネタリギヤＧ１のキャリアＣ１に連結されたドラム状部材に連結されている。また、ハブ３６は、サポート部材１０Ａの内周を通る動力伝達部材１１Ｅを介してプラネタリギヤセットＧのサンギヤＳ３に連結されている。
【００３９】
第３のクラッチＣ−３は、その油圧サーボ４０が、サポート部材１０Ａの後方で、後側円筒部１０ｆ”の外周にベアリングを介して支持され、摩擦部材４５が、ワンウェイクラッチＦ−２のほぼ外周に配置されている。このクラッチの油圧サーボ４０は、拡径された外周部の内周側を摩擦部材４５の支持部とするドラム４１に内包された形態で構成され、ドラム４１の内側をシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン４２と、ドラム４１の内周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン４２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−３の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材４５は、セパレータプレートをドラム４１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ４６の外周側に係合支持されて、ドラム４１とハブ４６との間に配置されている。そして、ハブ４６は、前記のように動力伝達部材１１Ｄを介して第１のクラッチＣ−１のドラム３１に連結されている。また、ドラム４１の外周部は、プラネタリギヤセットＧのサンギヤＳ２に連結され、サンギヤＳ２と一体回転する構成とされ、ドラム４１の内周部は、バンドブレーキＢ−１の配置位置の径方向内側のサポート部材１０Ａの円筒部１０ｆの外周上にベアリングを介して回転自在に支持されている。
【００４０】
第２のクラッチＣ−２は、その油圧サーボ５０が、減速プラネタリギヤＧ１の前方で、円筒ボス部１０ｂの外周に配置され、摩擦部材５５が、減速プラネタリギヤＧ１の外周に配置されている。このクラッチの油圧サーボ５０は、拡径された外周部の内周側を摩擦部材５５の支持部とするドラム５１に内包された形態で構成され、ドラム５１の内側をシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン５２と、ドラム５１の内周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン５２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−２の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材５５は、セパレータプレートをドラム５１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ５６の外周側に係合支持されて、ドラム５１とハブ５６との間に配置されている。この場合、ハブ５６は、減速プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１と一体化されている。
【００４１】
第１の係止手段の一方を構成するブレーキＢ−１は、第３のクラッチＣ−３のドラム４１の外周部に係合するバンド６を備え、ドラム４１をブレーキドラムとするバンドブレーキとされている。このように、ブレーキをバンドブレーキ構成とした場合、ブレーキ締結時の径方向負荷でドラムの振れ回りによりドラム軸を傾斜させるモーメントが作用するが、この形態では、前記のようにサポート部材１０Ａに支持された第３のクラッチＣ−３のドラム４１をブレーキドラムとすることで、バンド締結部の径方向内側において、ドラムをケースに支持した構造となるため、他の部材にブレーキ締結時の負荷を及ぼすことがない構成となっている。なお、このブレーキの油圧サーボについては、図示を省略されている。
【００４２】
第１の係止手段の他方を構成するワンウェイクラッチＦ−１は、そのインナレースを第３のクラッチＣ−３のドラム４１の内周部に連結され、アウタレースをブレーキＢ−２のハブ８６と一体化された構成とされ、第３のクラッチＣ−３の前方、かつサポート部材１０Ａの後方に配置されている。アウタレースを変速機ケース１０に係止するブレーキＢ−２は、ハブ８６に係合支持された摩擦材と、変速機ケース１０の内周スプラインに係合支持されたセパレータプレートを摩擦部材８５とする多板構成のブレーキとされている。ブレーキＢ−２の油圧サーボ８０は、サポート部材１０Ａをシリンダとし、それに摺動自在に嵌挿されたピストン８２と、サポート部材１０Ａに軸方向止めされてピストン８２に当接するリターンスプリングとを備えた構成とされている。
【００４３】
第２の係止手段の一方を構成するブレーキＢ−３は、多板の摩擦材とセパレータプレートを摩擦部材７５とする多板ブレーキとされ、セパレータプレートが変速機ケース１０内周に係止支持され、摩擦材がキャリアＣ２に固定されたハブ７６に係合支持されて、プラネタリギヤセットＧの小径のプラネタリギヤＧ２の外周側に径方向に重合させて配置されている。ブレーキＢ−３の油圧サーボ７０は、変速機ケース１０の後端壁部１０ｃと円筒ボス部１０ｄをシリンダとし、それに摺動自在に嵌挿されたピストン７２と、変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｄに軸方向止めされてピストン７２に当接するリターンスプリングとを備えた構成とされている。ピストン７２の変速機ケース１０の周壁に沿って延長されて摩擦部材７５の後端に至る延長部は、その外周を変速機ケース１０周壁のスプラインに嵌合させて回り止めされている。
【００４４】
そして、第２の係止手段の他方を構成するブレーキＢ−３と並列なワンウェイクラッチＦ−２は、そのインナレースをキャリアＣ２の前端部に連結され、アウタレースを変速機ケース１０の内周に係合させて、第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０とプラネタリギヤセットＧとの間に配置されている。
【００４５】
図５は、この形態において、油圧制御装置を構成するバルブボディ９と、変速機ケース１０の油路構成との関係を示す。バルブボディ９は、変速機ケース１０の下側の開口部に取付けられており、第１速〜第４速達成のためのレンジ圧を出力する油路Ｌ1 と、リバース達成のためのレンジ圧を出力する油路ＬR は、ともにサポート部材１０Ａの径方向壁部１０ｅを経て円筒部１０ｆにおいて、前側円筒部１０ｆ’の外周と、後側円筒部１０ｆ”の外周に開口している。このように前側円筒部１０ｆ’の外周に開口する油路ＬI は、周溝を経て油圧サーボ３０のシリンダ内に連通し、油圧サーボ３０を包含するドラム３１との相対回転部を前後一対のシールリングで漏止めされている。後側円筒部１０ｆ”の外周に開口する油路ＬR も同様に、後側円筒部１０ｆ”外周の周溝を経て油圧サーボ４０のシリンダ内に連通し、油圧サーボ４０を包含するドラム４１との相対回転部を前後一対のシールリングで漏止めされている。
【００４６】
このように、第１実施形態の構成では、反力要素としてのサンギヤＳ１を変速機ケース１０に固定しなければならない減速プラネタリギヤＧ１については、変速機ケースの前端壁部１０ａから延びる円筒ボス部１０ｂの外周に配置することで、変速機ケース０への直接固定を可能とし、最短油路での油圧供給が望ましい第１及び第３のクラッチの油圧サーボ３０，４０については、それらをサポート部材１０Ａの前後で、かつ外周に配置したので、両油圧サーボ３０，４０とサポート部材１０Ａとの間の距離を短くすることができ、その結果、バルブボディ９からサポート部材１０Ａを経て第１のクラッチＣ−１及び第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ３０，４０につながる油圧の供給油路Ｌ1 ，ＬR を短くすることができる。したがって、Ｎ→Ｄシフト、Ｎ→Ｒシフト時にクラッチ係合タイムラグが少ない６速度ギヤトレインができる。
【００４７】
しかもこの構成では、第１及び第３のクラッチの油圧サーボ３０，４０への油圧供給に関して、サポート部材１０Ａの円筒部１０ｆからの直接の油圧供給が可能となるため、回転軸を介さない油圧供給により油路長のみならず、油路により形成される容積も小さくすることができ、結果的に、油路短縮と同様の効果が得られ、クラッチ係合レスポンスが向上している。
【００４８】
この関係を図６を参照して更に詳述すると、図の（Ａ）に示すように、サポート部材１０Ａの円筒部１０ｆに形成された油孔Ｈ1 と第１のクラッチＣ−１の油圧サーボ３０又は第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０の油孔Ｈ2 との相対回転部の接続は、円筒部１０ｆの周溝によってなされ、周溝からの漏れ止めは、その軸方向両側に配置された一対のシールリングによりなされる。このため、両油孔Ｈ1 ，Ｈ2 間にはシールリングＫ，Ｋにより挟まれる比較的大きな容積の環状空間の介在は不可避である。一方、図の（Ｂ）に示すように、両油孔Ｈ1 ，Ｈ2 の間を回転部材１１Ｅが横断する配置の場合、上記の環状空間は、回転部材１１Ｅの外周側にも二重に形成されることになり、合計の容積は一層大きなものとなる。この比較から明らかなように、本形態では、（Ａ）の接続構成が採られることで、油路容積の増大を抑えている。しかも、シールリングＫは、油路に油圧がかかった状態では、摺動面への圧接により摺動抵抗が増し、動力伝達効率のロスが大きくなるという欠点がある。したがって、シールリングが少ない点も本実施形態の利点である。
【００４９】
ところで、前記第１実施形態では、第１の係合手段をバンドブレーキＢ−１とそれに併設したワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−２としたが、前記したように、バンドブレーキＢ−１単独でも変速機能は達成される。図７は、こうしたワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−２をなくした構成を採る第２実施形態の自動変速機の断面構造を模式化して示す。以下、重複を避ける意味で、この形態における前記第１実施形態との相違点のみ説明する。この形態では、上記のように、第１実施形態に対してワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−２がなくされているため、それに伴って、ブレーキＢ−２の油圧サーボ８０の軸長分だけサポート部材１０Ａの後側円筒部１０ｆ”の軸方向長も短縮されている。こうした構成は、変速機構の軸長の短縮に役立つのみならず、後側円筒部１０ｆ”の軸方向長の短縮分だけ第３のクラッチの油圧供給油路も短縮される利点を持っている。反面、こうした形態は、ブレーキＢ−１の係合制御に関して、特にそれがバンドブレーキである場合の油圧サーボの制御が複雑になる点は否めない。
【００５０】
こうしたバンドブレーキの油圧サーボ制御の複雑さを避ける意味で、第１の係止手段としてのブレーキＢ−１を多板構成のブレーキとするのも一策である。図８に示す第３実施形態は、こうした構成の変速機構を模式化した断面で示す。この形態の場合、第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０の外周に、油圧サーボ４０を内包するドラム４１をハブ６６とする多板ブレーキＢ−１の摩擦部材６５が配置されている。摩擦部材６５は、他のクラッチやブレーキと同様に、セパレータプレートと摩擦材からなる構成とされ、セパレータプレートが変速機ケース１０の周壁に形成したスプライン等に係合させて支持され、摩擦材がドラム４１をハブとして同様にスプライン係合支持されている。そして、ブレーキＢ−１の油圧サーボ６０は、第１実施形態におけるブレーキＢ−２のものと同様に、サポート部材１０Ａに後向きに内包させた形態で設けられている。この油圧サーボがピストン６２とリターンスプリングを備える点もまた、ブレーキＢ−２のものと同様である。
【００５１】
次に、図９は第２実施形態に対して、サポート部材１０Ａの円筒部をなくした第４実施形態を示す。この形態の場合、第１のクラッチＣ−１の油圧サーボ３０と、第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０は、それらを内包するドラム３１，４１の内周部を相互に動力伝達部材１１Ｄで連結した構成とされている。この場合の両油圧サーボ３０，４０への油圧供給油路Ｌ1 ，ＬR は、動力伝達部材１１Ｄ，１１Ｅ及びブッシュ１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈにより形成される空間１１Ｊ，１１Ｋを油路とすることで、サポート部材１０Ａと動力伝達部材１１Ｄとの相対回転部の前後一対のシールリングのみ、あるいは図示のように、一方を共通とする３個のシールリングによる漏止め連結も可能である。更にこの構成の利点は、両クラッチの油圧サーボ３０，４０への油圧供給において、円筒部を介する場合に比して油路接続部の径を小さくすることができるため、油圧供給時の遠心力の影響を小さくすることができ、それにより両クラッチの制御性が向上する点にもある。
【００５２】
以上の各実施形態は、いずれも第２のクラッチＣ−２を減速プラネタリギヤＧ１の外周に配置したものであるが、このクラッチＣ−２は、変速機構の最後部に配置することもできる。図１０及び図１１は、こうした形態を採る第１参考例を示す。この配列の場合、図１０に示すスケルトン上のギヤトレイン配置（係合要素にのみ符号を付す。後続の実施形態におけるスケルトン図について同じ）からも判るように、入力軸の構成が大幅に変更されている。この場合、入力軸１１は、主として加工上の便宜のために前側部分１１Ａと後側部分１１Ｂとに分割されているが、互いにスプライン等で緊密に嵌合させて実質上一体化させた構成とされている。そして、減速プラネタリギヤＧ１への入力部は、前側部分１１Ａのほぼ中央付近に形成されたフランジとされ、このフランジがリングギヤＲ１に連結されている。また、第２のクラッチＣ−２への連結は、後側部分１１Ｂの後端部付近に不動に固定され、第２のクラッチＣ−２の油圧サーボ５０の内周側を構成するスリーブ部材１１Ｃのフランジとされ、該フランジにドラム５１を固定することでなされている。
【００５３】
第１及び第３のクラッチに関しては、第２実施形態の場合と本質的な差異はなく、ただ、第１のクラッチＣ−１の摩擦部材３５の配設位置が、減速プラネリギヤＧ１と油圧サーボ３０の間隔がつまった分だけ減速プラネリギヤＧ１の外周にかかる位置となっている。
【００５４】
第２のクラッチＣ−２は、その油圧サーボ５０が、プラネタリギヤセットＧの後方で、入力軸１１に固定して支持され、摩擦部材５５が、油圧サーボ５０の前方に配置されている。このクラッチの油圧サーボ５０は、拡径された外周部の内周側を摩擦部材５５の支持部とするドラム５１と前記スリーブ部材１１Ｃとに内包された形態で構成され、ドラム５１の内側とスリーブ部材１１Ｃをシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン５２と、スリーブ部材１１Ｃの外周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン５２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−２の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材５５は、セパレータプレートをドラム５１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ５６の外周側に係合支持されて、ドラム５１とハブ５６との間に配置されている。そして、ハブ５６は、プラネタリギヤセットＧのキャリアＣ２に連結支持されている。なお、この形態における油圧サーボ５０への油圧供給は、入力軸１１の後側部分１１Ｂの軸内油路を介して行われる。
【００５５】
最後に、図１２及び図１３は、第２実施形態に対して第２のクラッチＣ−２の配置のみを変更した第２参考例を示す。この場合、第２のクラッチＣ−２の油圧サーボ５０は、入力軸１１の前側部分１１Ａに載置して、減速プラネタリギヤＧ１の後方に配置されている。詳しくは、油圧サーボ５０は、前側部分１１Ａを減速プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１に連結するフランジに内周部を固定され、リングギヤＲ１との連結部材を兼ねるドラム５１と、前側部分１１Ａの外周とフランジとをシリンダとする構成とされ、ピストン５２は、これらにより囲まれる内側で摺動する構成とされている。
【００５６】
また、この場合の第２のクラッチＣ−２は、第２実施形態の構成に対して、ドラム５１とハブ５６の前側部分１１Ａと後側部分１１Ｂへの連結関係が逆になっている。すなわち、ドラム５１が前側部分１１Ａに連結され、ハブ５６が後側部分１１Ｂに連結されている。そして、摩擦部材５５は、油圧サーボ５０の外周にほぼ重合させて配置されている。この配置の利点は、油圧サーボ５０の前側部分１１Ａへの載置で、変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｂ外周への配置に比して油圧サーボの有効径の増大により、軸方向寸法の短縮が可能な点にあり、これが変速機構の軸長の短縮に役立っている。なお、この第２参考例と前記第１参考例は、ワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−１がない構造となっているが、それらを第１実施形態のごとく配置することもできる。
【００５７】
以上、本発明を想定される多数の実施形態を挙げて詳説したが、これら各実施形態はいずれも例示のためのものであり、本発明は、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に具体的な構成を変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した自動変速機の第１実施形態のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】 上記ギヤトレインの速度線図である。
【図３】 上記ギヤトレインの作動及び達成されるギヤ比並びにギヤ比ステップを示す図表である。
【図４】 上記ギヤトレインの変速機構部を模式化して示す軸方向断面図である。
【図５】 上記自動変速機の油圧制御装置と第１及び第３のクラッチの油圧サーボとを連結する油路構成を模式化して示す軸方向断面図である。
【図６】 上記油路構成の特徴を他の構成との対比で示す説明図である。
【図７】 変速機構部を変更した第２実施形態の模式化軸方向断面図である。
【図８】 変速機構部を更に変更した第３実施形態の模式化軸方向断面図である。
【図９】 変速機構部を更に変更した第４実施形態の模式化軸方向断面図である。
【図１０】 変速機構部を更に変更した第１参考例のスケルトン図である。
【図１１】 第１参考例の変速機構部を模式化して示す軸方向断面図である。
【図１２】 変速機構部を更に変更した第２参考例のスケルトン図である。
【図１３】 第２参考例の変速機構部を模式化して示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
Ｇ プラネタリギヤセット
Ｇ１ 減速プラネタリギヤ
Ｒ１ 出力要素
Ｓ３ 第１の変速要素
Ｓ２ 第２の変速要素
Ｃ３，Ｃ２ 第３の変速要素
Ｒ３ 第４の変速要素
Ｂ−１ 第１のブレーキ（第１の係止手段）
Ｆ−１ ワンウェイクラッチ（第１の係止手段）
Ｂ−２ 第２のブレーキ（第１の係止手段）
Ｂ−３ ブレーキ（第２の係止手段）
Ｆ−２ ワンウェイクラッチ（第２の係止手段）
Ｃ−１ 第１のクラッチ
Ｃ−２ 第２のクラッチ
Ｃ−３ 第３のクラッチ
９ バルブボディ（油圧制御装置）
１０ 変速機ケース
１０ａ 前端壁部
１０ｂ 円筒ボス部
１０Ａ サポート部材
１０ｅ 径方向壁部
１０ｆ 円筒部
１０ｆ’ 前側円筒部
１０ｆ” 後側円筒部
１１ 入力軸
１９ 出力軸
３０，４０，５０，６０，７０，８０ 油圧サーボ
３１ ドラム
３５ 摩擦部材
４１ ドラム（ドラム部材）
Ｌ１ 油路
ＬＲ 油路
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に縦置式に搭載される自動変速機に関し、特に、そのギヤトレインにおける各変速機構成要素の配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のドライバビリティの確保のみならず、省エネルギに不可欠な燃費の向上のために、車両用自動変速機には多段化の要求があり、こうした要求から、変速機構は従来の前進４速のものから５速のものへと移行しつつある。こうしたなかで、限られた車両搭載スペース内で更なる多段化を実現するには、ギヤトレインの一層の小要素化、機構の簡素化が必要となる。そこで、最小限の変速要素からなるプラネタリギヤセットを用い、それを操作する３つのクラッチと２つのブレーキとで、前進６速・後進１速を達成するギヤトレインが特開平４−２１９５５３号公報において提案されている。この提案に係るギヤトレインは、エンジン出力回転、厳密にはトルクコンバータのタービン出力回転と、それを減速した回転とを３つのクラッチを用いて適宜変速機構の４つの変速要素からなるプラネタリギヤセットへ２つの速度の異なる入力として入力させ、２つのブレーキで２つの変速要素を係止制御することで多段の前進６速を達成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案に係るギヤトレイン構成は、変速段当たりの変速要素数、必要とするクラッチ及びブレーキの数において非常に合理的なものであるが、実用面での改善すべき問題点を含んでいる。特に、上記ギヤトレインの特徴として、減速プラネタリギヤからの出力をプラネタリギヤセットに入力するクラッチとして、２つのクラッチを必要とするが、これらのクラッチは、発進時のストールトルクと減速により増幅されたトルクを伝達するところから、それなりのトルク容量の確保を必要とする。そのため、これらのクラッチの摩擦部材を可能な限り変速機構の外径側に配置して有効径を大きくし、油圧サーボのピストンの受圧面積も大きく採ることでサーボ容量を稼ぐことが望ましい。しかしながら、このギヤトレインにおいては、一方のクラッチは第１速達成時に、また他方のクラッチはリバース時に係合させなければならないため、上記のようにピストンの受圧面積を大きくすると、それに伴い、サーボシリンダの容積も増加し、シリンダ内に油を充満させてピストンをストロークさせ、摩擦部材の係合を開始させるまでの時間が長くなり、発進のためのＮ→ＤシフトやＮ→Ｒシフト時の両クラッチの係合にタイムラグが生じるため、レスポンスの悪化が懸念される。
【０００４】
こうしたことから、これら両クラッチの油圧サーボへの油圧の供給油路は、できる限り短くしなければならないが、上記提案に係るギヤトレイン構成では、プラネタリギヤセットへの入力経路が３つの経路となっているため、動力伝達経路と油圧供給路が錯綜しやすく、これらクラッチの配置を減速プラネタリギヤの配置との関係で工夫しないと、供給油路が長くなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、減速プラネタリギヤからの出力をプラネタリギヤセットに入力する２つのクラッチのトルク容量を確保しつつ、これら２つのクラッチの油圧サーボへの供給油路を短くし、クラッチ係合時の油圧供給のタイムラグを少なくして、係合レスポンスの悪化を防いだレイアウトの自動変速機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、変速機ケースに、入力軸と、出力軸と、少なくとも４つの変速要素を有するプラネタリギヤセットと、減速プラネタリギヤと、少なくとも２つの係止手段と、３つのクラッチと、油圧制御装置が配置された自動変速機であって、プラネタリギヤセットは、その第１の変速要素が第１のクラッチにより減速プラネタリギヤを介して入力軸に連結され、第２の変速要素が第３のクラッチにより減速プラネタリギヤを介して入力軸に連結されるとともに、第１の係止手段により変速機ケースに係止可能とされ、第３の変速要素が第２のクラッチにより入力軸に連結されるとともに、第２の係止手段により変速機ケースに係止可能とされ、第４の変速要素が出力軸に連結され、前記各クラッチ及び係止手段が、油圧制御装置によるそれらクラッチ及び係止手段の各油圧サーボの油圧の給排により選択的に係合解放されて、後進を含む複数の変速段を達成するものにおいて、前記第１のクラッチは、前進第１速度達成時に係合するクラッチとされ、前記第３のクラッチは、後進達成時に係合するクラッチとされ、変速機ケースは、その前端壁部から内部に向かって延在する円筒ボス部を有し、該円筒ボス部の外周上に減速プラネタリギヤ及び第２のクラッチの油圧サーボを内包するドラムが配置され、該減速プラネタリギヤの後方に、変速機ケースに固定してサポート部材が設けられ、前記サポート部材は、変速機ケースに連結された径方向壁部と、径方向壁部の内周側で軸方向に前後に延びる前側円筒部と後側円筒部とからなる円筒部を有し、前記径方向壁部は、前記油圧制御装置に対して径方向に重なる位置に配置され、第１のクラッチの油圧サーボを内包するドラムは、前側円筒部の外周上に配置され、第３のクラッチの油圧サーボを内包するドラムは、後側円筒部の外周上に配置され、サポート部材内に油圧制御装置と連結する油路が形成されると共に、該油路はサポート部材内を径方向壁部から前側円筒部及び後側円筒部まで延び、それぞれの円筒部で第１及び第３のクラッチの油圧サーボに連結されたことを特徴とする。
【０００８】
また、第１の係止手段をバンドブレーキとする場合において、前記プラネタリギヤの第２の変速要素と一体回転するドラム部材が設けられ、該ドラム部材の外周に、バンドブレーキが配置され、ドラム部材は、バンドブレーキ配置位置の径方向内側のサポート部材の円筒部外周上に回転自在に支持された構成とするのが有効である。
【０００９】
更に、第１の係止手段の配置に関して、前記第１の係止手段は、第１のブレーキと、該第１のブレーキに並列に連結され、かつ互いに直列に連結されたワンウェイクラッチと第２のブレーキから構成され、前記第２のブレーキの油圧サーボは、サポート部材に内包された構成とするのが有効である。また、前記第２のブレーキの油圧サーボのピストンは、前記ワンウェイクラッチの外周側に配置され、少なくとも一部が該ワンウェイクラッチと軸方向に重なる位置に配置された構成とするのが有効である。
【００１０】
更に、第１の係止手段の配置に関して、前記第２の変速要素を係止する第１の係止手段は、多板ブレーキとされ、該ブレーキの油圧サーボは、サポート部材に内包された構成とするのが有効である。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、反力要素を変速機ケースに固定しなければならない減速プラネタリギヤ及び第２のクラッチの油圧サーボについては、変速機ケースの前端壁部から延びる円筒ボス部の外周に配置することで、変速機ケースへの直接固定を可能とし、減速プラネタリギヤの後方のサポート部材の前側円筒部及び後側円筒部に第１及び第３のクラッチの油圧サーボをそれぞれ配置し、サポート部材内に油圧制御装置と連結する油路を形成すると共に、それぞれの円筒部で第１及び第３のクラッチの油圧サーボに連結されたので、油圧制御装置からサポート部材を経て第１のクラッチ及び第３のクラッチのそれぞれの油圧サーボにつながる油圧の供給油路を短くすることができる。したがって、Ｎ→Ｄシフト、Ｎ→Ｒシフト時にクラッチ係合タイムラグが少ない６速度ギヤトレインができる。
【００１３】
そして、請求項２記載の構成では、バンドブレーキ締結時に、ドラム部材にかかる荷重をバンドブレーキ配置位置の径方向内側の、サポート部材の円筒部外周上で受けることができるので、ドラム部材を支持する他のベアリング等に影響を及ぼさない配置とすることができる。
【００１４】
次に、請求項３記載の構成では、１→２変速時のクラッチ係合ショック軽減のためにワンウェイクラッチを用いる場合、ワンウェイクラッチとそれに直列配置の第２のブレーキが必要になるが、第２のブレーキの油圧サーボが、サポート部材を利用して、それに包含させる形態で配置されているので、第２のブレーキの配設に伴う油圧サーボシリンダの配設を不要とすることができ、それにより部品点数の増加を抑えることができる。
【００１５】
また、請求項５記載の構成では、第２の変速要素を係止する第１の係止手段を多板構成のブレーキとした場合について、油圧サーボをサポート部材に内包させているので、油圧サーボシリンダを不要とすることができ、それにより部品点数の増加を抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した自動変速機の第１実施形態のギヤトレインをスケルトンで示す。この自動変速機は、変速機ケース１０に、入力軸１１と、出力軸１９と、少なくとも４つの変速要素Ｓ２，Ｓ３，Ｃ２（Ｃ３），Ｒ３（Ｒ２）を有するプラネタリギヤセットＧと、減速プラネタリギヤＧ１と、少なくとも２つの係止手段Ｂ−１，Ｂ−３と、３つのクラッチＣ−１，Ｃ−２，Ｃ−３と、図示しない油圧制御装置とが配置された構成とされている。
【００１７】
そして、プラネタリギヤセットＧの第１の変速要素Ｓ３が第１のクラッチＣ−１により減速プラネタリギヤＧ１を介して入力軸１１に連結され、第２の変速要素Ｓ２が第３のクラッチＣ−３により減速プラネタリギヤＧ１を介して入力軸１１に連結されるとともに第１の係止手段Ｂ−１（Ｆ−１，Ｂ−２）により変速機ケース１０に係止可能とされ、第３の変速要素Ｃ３が第２のクラッチＣ−２により入力軸１１に連結されるとともに第２の係止手段Ｂ−３（Ｆ−２）により変速機ケース１０に係止可能とされ、第４の変速要素Ｒ３（Ｒ２）が出力軸１９に連結されている。これにより、各クラッチ及び係止手段が、油圧制御装置によるそれらクラッチ及び係止手段の各油圧サーボの油圧の給排により選択的に係合解放されて、後進を含む前進６速の変速段を達成する。
【００１８】
以下、この実施形態のギヤトレインを更に詳細に説明する。図１を参照して、この自動変速機では、その機構の最前部に、図示しないエンジンに連結されるロックアップクラッチ２０付のトルクコンバータ２が配置され、その後部に前進６速・後進１速を達成する変速機構が配置された構成が採られている。トルクコンバータ２は、ポンプインペラ２１と、タービンランナ２２と、それらの間に配置されたステータ２３と、ステータ２３を変速機ケース１０に一方向回転係合させるワンウェイクラッチ２４と、ワンウェイクラッチのインナレースを変速機ケース１０に固定するステータシャフト２５とを備える。
【００１９】
変速機構の主体をなすプラネタリギヤセットＧは、大小径の異なる一対のサンギヤＳ２，Ｓ３と、互いに噛合して大径のサンギヤＳ２に噛合するとともにリングギヤＲ３（Ｒ２）に噛合するロングピニオンＰ２と、小径のサンギヤＳ３に噛合するショートピニオンＰ３とを支持するキャリアＣ２（Ｃ３）からなるラビニヨ式のギヤセットで構成されている。そして、この形態では、小径のサンギヤＳ３が第１の変速要素、大径のサンギヤＳ２が第２の変速要素、キャリアＣ２（Ｃ３）が第３の変速要素、リングギヤＲ３（Ｒ２）が第４の変速要素とされている。
【００２０】
減速プラネタリギヤＧ１は、シンプルプラネタリギヤで構成され、その入力要素としてのリングギヤＲ１を入力軸１１に連結され、出力要素としてのキャリアＣ１を第１のクラッチＣ−１を介して第１の変速要素すなわち小径サンギヤＳ３に連結されるとともに、第３のクラッチＣ−３を介して第２の変速要素すなわち大径のサンギヤＳ２に連結され、反力を取る固定要素としてのサンギヤＳ１を変速機ケース１０に固定されている。
【００２１】
こうした構成からなる自動変速機は、図示しない電子制御装置と油圧制御装置とによる制御で、運転者により選択されたレンジに応じた変速段の範囲で車両負荷と車速に基づき、変速を行う。図３は各クラッチ及びブレーキの係合及び解放（○印で係合、無印で解放、△印でエンジンブレーキ時のみの係合、●印で変速段の達成に直接作用しない係合を表す）で達成される変速段を図表化して示す。また、図２は各クラッチ及びブレーキの係合（●印でそれらの係合を表す）により達成される変速段と、そのときの各変速要素の回転数比との関係を速度線図で示す。
【００２２】
図２及び図３を併せ参照してわかるように、第１速（１ＳＴ）は、クラッチＣ−1 とブレーキＢ−３の係合（本形態において、作動表を参照してわかるように、このブレーキＢ−３の係合に代えてワンウェイクラッチＦ−２の自動係合が用いられているが、この係合を用いている理由及びこの係合がブレーキＢ−３の係合に相当する理由については後に詳述する。）により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１経由で小径サンギヤＳ３に入力され、ワンウェイクラッチＦ−２の係合により係止されたキャリアＣ３に反力を取って、リングギヤＲ３（Ｒ２）の最大減速比の減速回転が出力軸１９に出力される。
【００２３】
次に、第２速（２ＮＤ）は、クラッチＣ−1 とブレーキＢ−１の係合に相当するワンウェイクラッチＦ−１の係合とそれを有効にするブレーキＢ−２の係合（これらの係合がブレーキＢ−１の係合に相当する理由についても後に詳述する。）により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１経由で小径サンギヤＳ３に入力され、ブレーキＢ−２及びワンウェイクラッチＦ−１の係合により係止された大径サンギヤＳ２に反力を取って、リングギヤＲ３（Ｒ２）の減速回転が出力軸１９に出力される。このときの減速比は、図２にみるように、第１速（１ＳＴ）より小さくなる。
【００２４】
また、第３速（３ＲＤ）は、クラッチＣ−１とクラッチＣ−３の同時係合により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１とクラッチＣ−３経由で同時に大径サンギヤＳ２と小径サンギヤＳ３に入力され、プラネタリギヤセットＧが直結状態となるため、両サンギヤへの入力回転と同じリングギヤＲ３（Ｒ２）の回転が、入力軸１１の回転に対しては減速された回転として、出力軸１９に出力される。
【００２５】
更に、第４速（４ＴＨ）は、クラッチＣ−１とクラッチＣ−２の同時係合により達成される。この場合、一方で入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−１経由でサンギヤＳ３に入力され、他方で入力軸１１からクラッチＣ−２経由で入力された非減速回転がキャリアＣ３に入力され、２つの入力回転の中間の回転が、入力軸１１の回転に対しては僅かに減速されたリングギヤＲ３（Ｒ２）の回転として出力軸１９に出力される。
【００２６】
次に、第５速（５ＴＨ）は、クラッチＣ−２とクラッチＣ−３の同時係合により達成される。この場合、一方で入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−３経由でサンギヤＳ２に入力され、他方で入力軸１１からクラッチＣ−２経由で入力された非減速回転がキャリアＣ２に入力され、リングギヤＲ３（Ｒ２）の入力軸１１の回転より僅かに増速された回転が出力軸１９に出力される。
【００２７】
そして、第６速（６ＴＨ）は、クラッチＣ−２とブレーキＢ−１の係合により達成される。この場合、入力軸１１からチクラッチＣ−２経由で非減速回転がキャリアＣ２にのみ入力され、ブレーキＢ−１の係合により係止されたサンギヤＳ２に反力を取り、リングギヤＲ３（Ｒ２）の更に増速された回転が出力軸１９に出力される。
【００２８】
なお、後進（ＲＥＶ）は、クラッチＣ−３とブレーキＢ−３の係合により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転がクラッチＣ−３経由でサンギヤＳ２に入力され、ブレーキＢ−３の係合により係止されたキャリアＣ２に反力を取り、リングギヤＲ３（Ｒ２）の逆転が出力軸１９に出力される。
【００２９】
このようにして達成される各変速段は、図２の速度線図上で、リングギヤＲ２，Ｒ３の速度比を示す○印の上下方向の間隔を参照して定性的にわかるように、各変速段に対して比較的等間隔の良好な速度ステップとなる。この関係を具体的に数値を設定して、定量的に表すと、図３に示すギヤ比及びギヤ比間のステップとなる。この場合のギヤ比は、減速プラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１とリングギヤＲ１の歯数比λ１＝０．５５６、プラネタリギヤセットＧの大径サンギヤ側のサンギヤＳ２とリングギヤＲ２（Ｒ３）の歯数比λ２＝０．４５８、小径サンギヤ側のサンギヤＳ３とリングギヤＲ３の歯数比λ３＝０．３７５に設定した場合であり、ギヤ比幅は６．０４９となる。
【００３０】
ここで、先に触れたワンウェイクラッチＦ−２とブレーキＢ−３との関係及びワンウェイクラッチＦ−１と両ブレーキＢ−１，Ｂ−２との関係について説明する。上記の第１速と第２速時の両ブレーキＢ−１，Ｂ−３の係合・解放関係にみるように、これら両ブレーキは、両変速段間でのアップダウンシフト時に、一方の解放と同時に他方の係合が行われる、いわゆる掴み替えされる摩擦要素となる。こうした摩擦要素の掴み替えは、それらを操作する油圧サーボの係合圧と解放圧の精密な同時制御を必要とし、こうした制御を行うには、そのためのコントロールバルブの付加や油圧回路の複雑化等を招くこととなる。そこで、本形態では、第１速と第２速とで、キャリアＣ２（Ｃ３）にかかる反力トルクが逆転するのを利用して、ワンウェイクラッチＦ−２の係合方向を第１速時の反力トルク支持方向に合わせた設定とすることで、ワンウェイクラッチＦ−２に実質上ブレーキＢ−３の係合と同等の機能を発揮させて、第１速時のブレーキＢ−３の係合に代えて（ただし、ホイール駆動の車両コースト状態ではキャリアＣ２（Ｃ３）にかかる反力トルクの方向がエンジン駆動の状態に対して逆転するので、エンジンブレーキ効果を得るためには、図３に△印で示すようにブレーキＢ−３の係合を必要とする）、キャリアＣ２（Ｃ３）の係止を行っているわけである。したがって、変速段を達成する上では、ワンウェイクラッチを設けることなく、ブレーキＢ−３の係合により第１速を達成する構成を採ることもできる。
【００３１】
上記と同様の関係がサンギヤＳ２の場合について成り立ち、この場合は、ワンウェイクラッチＦ−１の係合方向を第２速時の反力トルク支持方向に合わせた設定とすることで、ワンウェイクラッチＦ−１に実質上ブレーキＢ−１の係合と同等の機能を発揮させることができる。ただし、このサンギヤＳ２は、キャリアＣ２（Ｃ３）とは異なり、第２速時のエンジンブレーキ効果を得るために係合するだけでなく、第６速達成のためにも係止される変速要素であるため、ブレーキＢ−１が必要となる。また、サンギヤＳ２は、図２の速度線図でも分かるように、第１速達成時には入力回転方向に対して逆方向に回転するが、第３速以上の変速段の場合は、入力回転方向と同じ方向に回転する。したがって、ワンウェイクラッチＦ−１は、直接固定部材に連結することができないため、ブレーキＢ−２との直列配置により係合状態の有効性を制御可能な構成としている。
【００３２】
次に、図４は上記ギヤトレインの変速機構部を更に詳細に模式化した断面で示す。先にスケルトンを参照して説明した各構成要素については、同じ参照符号を付して説明に代えるが、スケルトンから参照し得ない細部について、次に説明する。なお、本明細書を通じて、各クラッチ及びブレーキという用語は、摩擦部材と油圧サーボを総称するものとする。したがって、クラッチＣ−１は、油圧サーボ３０と摩擦部材３５で構成される。同様に、クラッチＣ−２は油圧サーボ５０と摩擦部材５５で、クラッチＣ−３は油圧サーボ４０と摩擦部材４５で構成されている。また、バンドブレーキＢ−１はバンド６と図示しない油圧サーボで構成され、多板ブレーキＢ−３は油圧サーボ７０と摩擦部材７５で構成され、多板ブレーキＢ−２は各クラッチやブレーキＢ−３と同様の油圧サーボ８０と摩擦部材８５で構成されている。
【００３３】
本発明の基本的特徴に従い、第１のクラッチＣ−１と第３のクラッチＣ−３は、前進第１速度達成時と後進達成時に係合するクラッチとされている。そして、変速機ケース１０は、その前端壁部１０ａから内部に向かって延在する円筒ボス部１０ｂと、後端壁部１０ｃから内部に向かって延在する円筒ボス部１０ｄとを有する筒状に構成され、変速機ケース１０のほぼ中央に固定してサポート部材１０Ａが設けられている。サポート部材１０Ａは、変速機ケース１０に連結された径方向壁部１０ｅと、径方向壁部１０ｅの内周側で軸方向に前後に延びる前側円筒部１０ｆ’と後側円筒部１０ｆ”とからなる円筒部１０ｆを有する。なお、符号Ｓｎは、変速制御のための入力回転センサを示す。
【００３４】
次に、入力軸１１は、前側部分１１Ａと後側部分１１Ｂとに分割され、前側部分１１Ａは、トルクコンバータ２のタービンランナ２２に連結され、変速機ケース１０内において、前端部をベアリングを介して前端壁部１０ａの内周に支持され、後端部をベアリングを介して円筒ボス部１０ｂの先端内周に支持され、変速機ケース１０に対して回転自在とされている。入力軸の後側部分１１Ｂの前端部は、前側部分１１Ａの凹部に嵌挿させてベアリングを介して支持され、後端部は、出力軸１９の凹部にベアリングを介して嵌挿支持され、出力軸１９を介して変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｄに回転自在に支持されている。そして、減速プラネタリギヤＧ１への入力部は、前側部分１１Ａの後端部付近に形成されたフランジとされ、このフランジがリングギヤＲ１に連結されている。また、プラネタリギヤセットＧのキャリアＣ３への連結部は、後側部分１１Ｂの後端部付近に形成されたフランジとされている。
【００３５】
出力軸１９は、その前端部をベアリングを介して変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｄの内周に回転自在に支持され、後端部をベアリングを介して変速機ケース１０の最後部に固定されたエクステンションハウジングに回転自在に支持されている。プラネタリギヤセットＧのリングギヤＲ３への連結部は、出力軸１９先端のフランジとされ、それに固定されたドラム状部材を介してリングギヤＲ３に連結されている。
【００３６】
プラネタリギヤセットＧは、入力軸１１の後側部分１１Ｂの軸方向後方部分の外周側に配置され、後側部分１１Ｂの外周にサンギヤＳ３が回転自在に支持され、更にその外周にサンギヤＳ２が回転自在に支持されている。ロングピニオンＰ２とショートピニオンＰ３を支持するキャリアＣ２，Ｃ３は一体化され、その前端部はサンギヤＳ２の軸部に回転自在に支持され、後端部は後側部分１１Ｂに固定支持されている。このプラネタリギヤセットＧは、その一方の第１のプラネタリギヤＧ２の外周にリングギヤがないことから、リングギヤＲ３のある第２のプラネタリギヤＧ３とは互いに外径が異なっている。
【００３７】
減速プラネタリギヤＧ１は、変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｂの先端外周に配置され、その固定要素としてのサンギヤＳ１は、円筒ボス部１０ｂにスプライン嵌合等で固定されている。減速プラネタリギヤＧ１の出力要素を構成するキャリアＣ１は、円筒ボス部１０ｂの外周にベアリングを介して片持支持されている。
【００３８】
第１のクラッチＣ−１は、その油圧サーボ３０が、サポート部材１０Ａの前方で、前側円筒部１０ｆ’外周に配置され、摩擦部材３５が、減速プラネタリギヤＧ１と油圧サーボ３０の間の位置に配置されている。このクラッチの油圧サーボ３０は、内周部をサポート部材１０Ａの円筒部１０ｆ内周を通る動力伝達部材１１Ｄを介して第３のクラッチＣ−３のハブ４６に連結され、拡径された外周部の内周側を摩擦部材３５の支持部とするドラム３１に内包された形態で構成され、ドラム３１の内側をシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン３２と、ドラム３１の内周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン３２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−１の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材３５は、セパレータプレートをドラム３１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ３６の外周側に係合支持されて、ドラム３１とハブ３６との間に配置されている。ドラム３１の前端は、第２のクラッチＣ−２の油圧サーボの内周側を通して減速プラネタリギヤＧ１のキャリアＣ１に連結されたドラム状部材に連結されている。また、ハブ３６は、サポート部材１０Ａの内周を通る動力伝達部材１１Ｅを介してプラネタリギヤセットＧのサンギヤＳ３に連結されている。
【００３９】
第３のクラッチＣ−３は、その油圧サーボ４０が、サポート部材１０Ａの後方で、後側円筒部１０ｆ”の外周にベアリングを介して支持され、摩擦部材４５が、ワンウェイクラッチＦ−２のほぼ外周に配置されている。このクラッチの油圧サーボ４０は、拡径された外周部の内周側を摩擦部材４５の支持部とするドラム４１に内包された形態で構成され、ドラム４１の内側をシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン４２と、ドラム４１の内周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン４２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−３の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材４５は、セパレータプレートをドラム４１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ４６の外周側に係合支持されて、ドラム４１とハブ４６との間に配置されている。そして、ハブ４６は、前記のように動力伝達部材１１Ｄを介して第１のクラッチＣ−１のドラム３１に連結されている。また、ドラム４１の外周部は、プラネタリギヤセットＧのサンギヤＳ２に連結され、サンギヤＳ２と一体回転する構成とされ、ドラム４１の内周部は、バンドブレーキＢ−１の配置位置の径方向内側のサポート部材１０Ａの円筒部１０ｆの外周上にベアリングを介して回転自在に支持されている。
【００４０】
第２のクラッチＣ−２は、その油圧サーボ５０が、減速プラネタリギヤＧ１の前方で、円筒ボス部１０ｂの外周に配置され、摩擦部材５５が、減速プラネタリギヤＧ１の外周に配置されている。このクラッチの油圧サーボ５０は、拡径された外周部の内周側を摩擦部材５５の支持部とするドラム５１に内包された形態で構成され、ドラム５１の内側をシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン５２と、ドラム５１の内周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン５２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−２の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材５５は、セパレータプレートをドラム５１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ５６の外周側に係合支持されて、ドラム５１とハブ５６との間に配置されている。この場合、ハブ５６は、減速プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１と一体化されている。
【００４１】
第１の係止手段の一方を構成するブレーキＢ−１は、第３のクラッチＣ−３のドラム４１の外周部に係合するバンド６を備え、ドラム４１をブレーキドラムとするバンドブレーキとされている。このように、ブレーキをバンドブレーキ構成とした場合、ブレーキ締結時の径方向負荷でドラムの振れ回りによりドラム軸を傾斜させるモーメントが作用するが、この形態では、前記のようにサポート部材１０Ａに支持された第３のクラッチＣ−３のドラム４１をブレーキドラムとすることで、バンド締結部の径方向内側において、ドラムをケースに支持した構造となるため、他の部材にブレーキ締結時の負荷を及ぼすことがない構成となっている。なお、このブレーキの油圧サーボについては、図示を省略されている。
【００４２】
第１の係止手段の他方を構成するワンウェイクラッチＦ−１は、そのインナレースを第３のクラッチＣ−３のドラム４１の内周部に連結され、アウタレースをブレーキＢ−２のハブ８６と一体化された構成とされ、第３のクラッチＣ−３の前方、かつサポート部材１０Ａの後方に配置されている。アウタレースを変速機ケース１０に係止するブレーキＢ−２は、ハブ８６に係合支持された摩擦材と、変速機ケース１０の内周スプラインに係合支持されたセパレータプレートを摩擦部材８５とする多板構成のブレーキとされている。ブレーキＢ−２の油圧サーボ８０は、サポート部材１０Ａをシリンダとし、それに摺動自在に嵌挿されたピストン８２と、サポート部材１０Ａに軸方向止めされてピストン８２に当接するリターンスプリングとを備えた構成とされている。
【００４３】
第２の係止手段の一方を構成するブレーキＢ−３は、多板の摩擦材とセパレータプレートを摩擦部材７５とする多板ブレーキとされ、セパレータプレートが変速機ケース１０内周に係止支持され、摩擦材がキャリアＣ２に固定されたハブ７６に係合支持されて、プラネタリギヤセットＧの小径のプラネタリギヤＧ２の外周側に径方向に重合させて配置されている。ブレーキＢ−３の油圧サーボ７０は、変速機ケース１０の後端壁部１０ｃと円筒ボス部１０ｄをシリンダとし、それに摺動自在に嵌挿されたピストン７２と、変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｄに軸方向止めされてピストン７２に当接するリターンスプリングとを備えた構成とされている。ピストン７２の変速機ケース１０の周壁に沿って延長されて摩擦部材７５の後端に至る延長部は、その外周を変速機ケース１０周壁のスプラインに嵌合させて回り止めされている。
【００４４】
そして、第２の係止手段の他方を構成するブレーキＢ−３と並列なワンウェイクラッチＦ−２は、そのインナレースをキャリアＣ２の前端部に連結され、アウタレースを変速機ケース１０の内周に係合させて、第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０とプラネタリギヤセットＧとの間に配置されている。
【００４５】
図５は、この形態において、油圧制御装置を構成するバルブボディ９と、変速機ケース１０の油路構成との関係を示す。バルブボディ９は、変速機ケース１０の下側の開口部に取付けられており、第１速〜第４速達成のためのレンジ圧を出力する油路Ｌ1 と、リバース達成のためのレンジ圧を出力する油路ＬR は、ともにサポート部材１０Ａの径方向壁部１０ｅを経て円筒部１０ｆにおいて、前側円筒部１０ｆ’の外周と、後側円筒部１０ｆ”の外周に開口している。このように前側円筒部１０ｆ’の外周に開口する油路ＬI は、周溝を経て油圧サーボ３０のシリンダ内に連通し、油圧サーボ３０を包含するドラム３１との相対回転部を前後一対のシールリングで漏止めされている。後側円筒部１０ｆ”の外周に開口する油路ＬR も同様に、後側円筒部１０ｆ”外周の周溝を経て油圧サーボ４０のシリンダ内に連通し、油圧サーボ４０を包含するドラム４１との相対回転部を前後一対のシールリングで漏止めされている。
【００４６】
このように、第１実施形態の構成では、反力要素としてのサンギヤＳ１を変速機ケース１０に固定しなければならない減速プラネタリギヤＧ１については、変速機ケースの前端壁部１０ａから延びる円筒ボス部１０ｂの外周に配置することで、変速機ケース０への直接固定を可能とし、最短油路での油圧供給が望ましい第１及び第３のクラッチの油圧サーボ３０，４０については、それらをサポート部材１０Ａの前後で、かつ外周に配置したので、両油圧サーボ３０，４０とサポート部材１０Ａとの間の距離を短くすることができ、その結果、バルブボディ９からサポート部材１０Ａを経て第１のクラッチＣ−１及び第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ３０，４０につながる油圧の供給油路Ｌ1 ，ＬR を短くすることができる。したがって、Ｎ→Ｄシフト、Ｎ→Ｒシフト時にクラッチ係合タイムラグが少ない６速度ギヤトレインができる。
【００４７】
しかもこの構成では、第１及び第３のクラッチの油圧サーボ３０，４０への油圧供給に関して、サポート部材１０Ａの円筒部１０ｆからの直接の油圧供給が可能となるため、回転軸を介さない油圧供給により油路長のみならず、油路により形成される容積も小さくすることができ、結果的に、油路短縮と同様の効果が得られ、クラッチ係合レスポンスが向上している。
【００４８】
この関係を図６を参照して更に詳述すると、図の（Ａ）に示すように、サポート部材１０Ａの円筒部１０ｆに形成された油孔Ｈ1 と第１のクラッチＣ−１の油圧サーボ３０又は第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０の油孔Ｈ2 との相対回転部の接続は、円筒部１０ｆの周溝によってなされ、周溝からの漏れ止めは、その軸方向両側に配置された一対のシールリングによりなされる。このため、両油孔Ｈ1 ，Ｈ2 間にはシールリングＫ，Ｋにより挟まれる比較的大きな容積の環状空間の介在は不可避である。一方、図の（Ｂ）に示すように、両油孔Ｈ1 ，Ｈ2 の間を回転部材１１Ｅが横断する配置の場合、上記の環状空間は、回転部材１１Ｅの外周側にも二重に形成されることになり、合計の容積は一層大きなものとなる。この比較から明らかなように、本形態では、（Ａ）の接続構成が採られることで、油路容積の増大を抑えている。しかも、シールリングＫは、油路に油圧がかかった状態では、摺動面への圧接により摺動抵抗が増し、動力伝達効率のロスが大きくなるという欠点がある。したがって、シールリングが少ない点も本実施形態の利点である。
【００４９】
ところで、前記第１実施形態では、第１の係合手段をバンドブレーキＢ−１とそれに併設したワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−２としたが、前記したように、バンドブレーキＢ−１単独でも変速機能は達成される。図７は、こうしたワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−２をなくした構成を採る第２実施形態の自動変速機の断面構造を模式化して示す。以下、重複を避ける意味で、この形態における前記第１実施形態との相違点のみ説明する。この形態では、上記のように、第１実施形態に対してワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−２がなくされているため、それに伴って、ブレーキＢ−２の油圧サーボ８０の軸長分だけサポート部材１０Ａの後側円筒部１０ｆ”の軸方向長も短縮されている。こうした構成は、変速機構の軸長の短縮に役立つのみならず、後側円筒部１０ｆ”の軸方向長の短縮分だけ第３のクラッチの油圧供給油路も短縮される利点を持っている。反面、こうした形態は、ブレーキＢ−１の係合制御に関して、特にそれがバンドブレーキである場合の油圧サーボの制御が複雑になる点は否めない。
【００５０】
こうしたバンドブレーキの油圧サーボ制御の複雑さを避ける意味で、第１の係止手段としてのブレーキＢ−１を多板構成のブレーキとするのも一策である。図８に示す第３実施形態は、こうした構成の変速機構を模式化した断面で示す。この形態の場合、第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０の外周に、油圧サーボ４０を内包するドラム４１をハブ６６とする多板ブレーキＢ−１の摩擦部材６５が配置されている。摩擦部材６５は、他のクラッチやブレーキと同様に、セパレータプレートと摩擦材からなる構成とされ、セパレータプレートが変速機ケース１０の周壁に形成したスプライン等に係合させて支持され、摩擦材がドラム４１をハブとして同様にスプライン係合支持されている。そして、ブレーキＢ−１の油圧サーボ６０は、第１実施形態におけるブレーキＢ−２のものと同様に、サポート部材１０Ａに後向きに内包させた形態で設けられている。この油圧サーボがピストン６２とリターンスプリングを備える点もまた、ブレーキＢ−２のものと同様である。
【００５１】
次に、図９は第２実施形態に対して、サポート部材１０Ａの円筒部をなくした第４実施形態を示す。この形態の場合、第１のクラッチＣ−１の油圧サーボ３０と、第３のクラッチＣ−３の油圧サーボ４０は、それらを内包するドラム３１，４１の内周部を相互に動力伝達部材１１Ｄで連結した構成とされている。この場合の両油圧サーボ３０，４０への油圧供給油路Ｌ1 ，ＬR は、動力伝達部材１１Ｄ，１１Ｅ及びブッシュ１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈにより形成される空間１１Ｊ，１１Ｋを油路とすることで、サポート部材１０Ａと動力伝達部材１１Ｄとの相対回転部の前後一対のシールリングのみ、あるいは図示のように、一方を共通とする３個のシールリングによる漏止め連結も可能である。更にこの構成の利点は、両クラッチの油圧サーボ３０，４０への油圧供給において、円筒部を介する場合に比して油路接続部の径を小さくすることができるため、油圧供給時の遠心力の影響を小さくすることができ、それにより両クラッチの制御性が向上する点にもある。
【００５２】
以上の各実施形態は、いずれも第２のクラッチＣ−２を減速プラネタリギヤＧ１の外周に配置したものであるが、このクラッチＣ−２は、変速機構の最後部に配置することもできる。図１０及び図１１は、こうした形態を採る第１参考例を示す。この配列の場合、図１０に示すスケルトン上のギヤトレイン配置（係合要素にのみ符号を付す。後続の実施形態におけるスケルトン図について同じ）からも判るように、入力軸の構成が大幅に変更されている。この場合、入力軸１１は、主として加工上の便宜のために前側部分１１Ａと後側部分１１Ｂとに分割されているが、互いにスプライン等で緊密に嵌合させて実質上一体化させた構成とされている。そして、減速プラネタリギヤＧ１への入力部は、前側部分１１Ａのほぼ中央付近に形成されたフランジとされ、このフランジがリングギヤＲ１に連結されている。また、第２のクラッチＣ−２への連結は、後側部分１１Ｂの後端部付近に不動に固定され、第２のクラッチＣ−２の油圧サーボ５０の内周側を構成するスリーブ部材１１Ｃのフランジとされ、該フランジにドラム５１を固定することでなされている。
【００５３】
第１及び第３のクラッチに関しては、第２実施形態の場合と本質的な差異はなく、ただ、第１のクラッチＣ−１の摩擦部材３５の配設位置が、減速プラネリギヤＧ１と油圧サーボ３０の間隔がつまった分だけ減速プラネリギヤＧ１の外周にかかる位置となっている。
【００５４】
第２のクラッチＣ−２は、その油圧サーボ５０が、プラネタリギヤセットＧの後方で、入力軸１１に固定して支持され、摩擦部材５５が、油圧サーボ５０の前方に配置されている。このクラッチの油圧サーボ５０は、拡径された外周部の内周側を摩擦部材５５の支持部とするドラム５１と前記スリーブ部材１１Ｃとに内包された形態で構成され、ドラム５１の内側とスリーブ部材１１Ｃをシリンダとし、それに軸方向摺動自在に嵌挿されたピストン５２と、スリーブ部材１１Ｃの外周部に軸方向止めされたキャンセルプレートと、ピストン５２とキャンセルプレートとの間に配設されたリターンスプリングとを備えた構成とされている。クラッチＣ−２の多板の摩擦材とセパレータプレートからなる摩擦部材５５は、セパレータプレートをドラム５１の外周部の内周側に係合支持され、摩擦材の内周をハブ５６の外周側に係合支持されて、ドラム５１とハブ５６との間に配置されている。そして、ハブ５６は、プラネタリギヤセットＧのキャリアＣ２に連結支持されている。なお、この形態における油圧サーボ５０への油圧供給は、入力軸１１の後側部分１１Ｂの軸内油路を介して行われる。
【００５５】
最後に、図１２及び図１３は、第２実施形態に対して第２のクラッチＣ−２の配置のみを変更した第２参考例を示す。この場合、第２のクラッチＣ−２の油圧サーボ５０は、入力軸１１の前側部分１１Ａに載置して、減速プラネタリギヤＧ１の後方に配置されている。詳しくは、油圧サーボ５０は、前側部分１１Ａを減速プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１に連結するフランジに内周部を固定され、リングギヤＲ１との連結部材を兼ねるドラム５１と、前側部分１１Ａの外周とフランジとをシリンダとする構成とされ、ピストン５２は、これらにより囲まれる内側で摺動する構成とされている。
【００５６】
また、この場合の第２のクラッチＣ−２は、第２実施形態の構成に対して、ドラム５１とハブ５６の前側部分１１Ａと後側部分１１Ｂへの連結関係が逆になっている。すなわち、ドラム５１が前側部分１１Ａに連結され、ハブ５６が後側部分１１Ｂに連結されている。そして、摩擦部材５５は、油圧サーボ５０の外周にほぼ重合させて配置されている。この配置の利点は、油圧サーボ５０の前側部分１１Ａへの載置で、変速機ケース１０の円筒ボス部１０ｂ外周への配置に比して油圧サーボの有効径の増大により、軸方向寸法の短縮が可能な点にあり、これが変速機構の軸長の短縮に役立っている。なお、この第２参考例と前記第１参考例は、ワンウェイクラッチＦ−１及びブレーキＢ−１がない構造となっているが、それらを第１実施形態のごとく配置することもできる。
【００５７】
以上、本発明を想定される多数の実施形態を挙げて詳説したが、これら各実施形態はいずれも例示のためのものであり、本発明は、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に具体的な構成を変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した自動変速機の第１実施形態のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】 上記ギヤトレインの速度線図である。
【図３】 上記ギヤトレインの作動及び達成されるギヤ比並びにギヤ比ステップを示す図表である。
【図４】 上記ギヤトレインの変速機構部を模式化して示す軸方向断面図である。
【図５】 上記自動変速機の油圧制御装置と第１及び第３のクラッチの油圧サーボとを連結する油路構成を模式化して示す軸方向断面図である。
【図６】 上記油路構成の特徴を他の構成との対比で示す説明図である。
【図７】 変速機構部を変更した第２実施形態の模式化軸方向断面図である。
【図８】 変速機構部を更に変更した第３実施形態の模式化軸方向断面図である。
【図９】 変速機構部を更に変更した第４実施形態の模式化軸方向断面図である。
【図１０】 変速機構部を更に変更した第１参考例のスケルトン図である。
【図１１】 第１参考例の変速機構部を模式化して示す軸方向断面図である。
【図１２】 変速機構部を更に変更した第２参考例のスケルトン図である。
【図１３】 第２参考例の変速機構部を模式化して示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
Ｇ プラネタリギヤセット
Ｇ１ 減速プラネタリギヤ
Ｒ１ 出力要素
Ｓ３ 第１の変速要素
Ｓ２ 第２の変速要素
Ｃ３，Ｃ２ 第３の変速要素
Ｒ３ 第４の変速要素
Ｂ−１ 第１のブレーキ（第１の係止手段）
Ｆ−１ ワンウェイクラッチ（第１の係止手段）
Ｂ−２ 第２のブレーキ（第１の係止手段）
Ｂ−３ ブレーキ（第２の係止手段）
Ｆ−２ ワンウェイクラッチ（第２の係止手段）
Ｃ−１ 第１のクラッチ
Ｃ−２ 第２のクラッチ
Ｃ−３ 第３のクラッチ
９ バルブボディ（油圧制御装置）
１０ 変速機ケース
１０ａ 前端壁部
１０ｂ 円筒ボス部
１０Ａ サポート部材
１０ｅ 径方向壁部
１０ｆ 円筒部
１０ｆ’ 前側円筒部
１０ｆ” 後側円筒部
１１ 入力軸
１９ 出力軸
３０，４０，５０，６０，７０，８０ 油圧サーボ
３１ ドラム
３５ 摩擦部材
４１ ドラム（ドラム部材）
Ｌ１ 油路
ＬＲ 油路
Claims (5)
- 変速機ケースに、入力軸と、出力軸と、少なくとも４つの変速要素を有するプラネタリギヤセットと、減速プラネタリギヤと、少なくとも２つの係止手段と、３つのクラッチと、油圧制御装置が配置された自動変速機であって、
プラネタリギヤセットは、その第１の変速要素が第１のクラッチにより減速プラネタリギヤを介して入力軸に連結され、第２の変速要素が第３のクラッチにより減速プラネタリギヤを介して入力軸に連結されるとともに、第１の係止手段により変速機ケースに係止可能とされ、第３の変速要素が第２のクラッチにより入力軸に連結されるとともに、第２の係止手段により変速機ケースに係止可能とされ、第４の変速要素が出力軸に連結され、
前記各クラッチ及び係止手段が、油圧制御装置によるそれらクラッチ及び係止手段の各油圧サーボの油圧の給排により選択的に係合解放されて、後進を含む複数の変速段を達成するものにおいて、
前記第１のクラッチは、前進第１速度達成時に係合するクラッチとされ、前記第３のクラッチは、後進達成時に係合するクラッチとされ、
変速機ケースは、その前端壁部から内部に向かって延在する円筒ボス部を有し、
該円筒ボス部の外周上に減速プラネタリギヤ及び第２のクラッチの油圧サーボを内包するドラムが配置され、
該減速プラネタリギヤの後方に、変速機ケースに固定してサポート部材が設けられ、
前記サポート部材は、変速機ケースに連結された径方向壁部と、径方向壁部の内周側で軸方向に前後に延びる前側円筒部と後側円筒部とからなる円筒部を有し、
前記径方向壁部は、前記油圧制御装置に対して径方向に重なる位置に配置され、
第１のクラッチの油圧サーボを内包するドラムは、前側円筒部の外周上に配置され、第３のクラッチの油圧サーボを内包するドラムは、後側円筒部の外周上に配置され、
サポート部材内に油圧制御装置と連結する油路が形成されると共に、該油路はサポート部材内を径方向壁部から前側円筒部及び後側円筒部まで延び、それぞれの円筒部で第１及び第３のクラッチの油圧サーボに連結されたことを特徴とする自動変速機。 - 前記プラネタリギヤの第２の変速要素と一体回転するドラム部材が設けられ、
該ドラム部材の外周に、バンドブレーキが配置され、
ドラム部材は、バンドブレーキ配置位置の径方向内側のサポート部材の円筒部外周上に回転自在に支持された、請求項１記載の自動変速機。 - 前記第１の係止手段は、第１のブレーキと、該第１のブレーキに並列に連結され、かつ互いに直列に連結されたワンウェイクラッチと第２のブレーキから構成され、
前記第２のブレーキの油圧サーボは、サポート部材に内包された、請求項１又は２記載の自動変速機。 - 前記第２のブレーキの油圧サーボのピストンは、前記ワンウェイクラッチの外周側に配置され、少なくとも一部が該ワンウェイクラッチと軸方向に重なる位置に配置された、請求項３記載の自動変速機。
- 前記第２の変速要素を係止する第１の係止手段は、多板ブレーキとされ、該ブレーキの油圧サーボは、サポート部材に内包された、請求項１又は２記載の自動変速機。
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