JP4363380B2

JP4363380B2 - 変速装置

Info

Publication number: JP4363380B2
Application number: JP2005240082A
Authority: JP
Inventors: 清春高木; 義幸鬼丸
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2006017311A

Description

本発明は変速装置に関するものであり、例えば自動車の自動変速装置に用いられる変速装置に関するものである。

従来の変速装置として、例えば特開平６−３２３３８１号公報に開示される技術がある。この公報には、３つのプラネタリギヤユニットが直列に配置され、各プラネタリギヤユニットはそれぞれ１つのリングギヤ、キャリヤ、サンギヤを用いている。これらのギヤを使用して、外力で駆動される５つの係合要素（２つのクラッチと３つのブレーキ）を介して６つの前進ギヤ段と１つの後進ギヤ段を切換え可能な変速装置が開示されている。
特開平６−３２３３８１号公報

しかしながら上記公報に開示される変速装置は、変速段が５速或いは６速のときのピニオン回転数が大きくならないように設計すると、後進のギヤ比が大きくなってしまい、設計の自由度が低いという問題がある。

そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、３列のプラネタリギヤを用いて、変速段が５速或いは６速等の高速段のときのピニオン回転数を大きくすることなく後進のギヤ比を適切に設計することが可能な前進６段以上の変速装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために請求項１の発明は、入力軸と、出力軸と、キャリヤを入力軸と連結した第１列のダブルピニオンプラネタリギヤと、第２列のシングルピニオンプラネタリギヤのリングギヤと第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤとを連結するとともに第２列のシングルピニオンプラネタリギヤのキャリヤと第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリヤとを連結し、第２列のシングルピニオンプラネタリギヤのサンギヤに連結される第１の軸要素と、第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリヤに連結される第２の軸要素と、第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤに連結される第３の軸要素と、第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのサンギヤに連結される第４の軸要素と、を具備させ且つ第３の軸要素を出力軸に連結したラビニヨ式ギヤユニットと、第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤとラビニヨ式ギヤユニットの第４の軸要素とを選択的に連結するための第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１と、第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤとラビニヨ式ギヤユニットの第１の軸要素とを選択的に連結するための第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２と、第１列のダブルピニオンプラネタリギヤを介することなく、入力軸とラビニヨ式ギヤユニットの第２の軸要素を選択的に連結するための第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３と、ラビニヨ式ギヤユニットの第１の軸要素を選択的に固定するための第１の摩擦ブレーキ要素Ｂ１と、ラビニヨ式ギヤユニットの第２の軸要素を選択的に固定するための第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２と、を備える変速装置とした。

請求項２の発明は、請求項１の変速装置において、出力軸を入力軸と同軸に配設したものである。

請求項３の発明は、請求項１の変速装置において、入力軸と同じ回転を第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリアから外周側へ取り出す部材を設けたものである。

請求項１によると、変速段が５速或いは６速のときのピニオン回転数を大きくすることなく、後進のギヤ比を適切に設計することが可能な前進６段、後進１段の変速装置を構成することができる。更に請求項１によると、第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリヤを介して入力軸の回転トルクを取り出すことが可能になり、ダンプカー、ミキサー車、消防車等の走行目的以外に動力を必要とする車両のパワーテークオフ装置を備えた変速装置を提供することができる。更に、第１列のプラネタリギヤがダブルピニオンプラネタリギヤであるので、サンギヤおよびリングギヤの歯数の設定の自由度が向上し、これに伴ってギヤ比の設定の自由度が向上する。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本実施の形態では、自動車の自動変速装置に用いた場合について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における変速装置１０のギヤトレーンを示す概略図である。変速装置１０はハウジング１内に配設され、図示しないエンジンの出力を粘性媒体の剪断力を介して変速装置１０に出力するトルクコンバータ２からの出力を摩擦係合要素の切換えに応じて前進６速、後進１速に増減速切換えして、図示しない車軸に出力する。

変速装置１０は、トルクコンバータ２の出力軸である入力軸１１と、図示しない差動装置を介して車軸に連結される出力軸１２と、入力軸１１と連結するキャリヤＰＣ１を有する第１列のダブルピニオンプラネタリギヤＧ１（以下、第１プラネタリギヤＧ１と称す）と、第２列のシングルピニオンプラネタリギヤ（以下、第２プラネタリギヤＧ２と称す）のリングギヤＲ２と第３列のダブルピニオンプラネタリギヤ（以下、第３プラネタリギヤＧ３と称す）のリングギヤＲ３とを連結するとともに第２プラネタリギヤＧ２のキャリヤＰＣ２と第３プラネタリギヤＧ３のキャリヤＰＣ３とを連結し、第２プラネタリギヤＧ２のサンギヤＳ２に連結される第１の軸要素Ｊ１と、第３プラネタリギヤＧ３のキャリヤＰＣ３に連結される第２の軸要素Ｊ２と、第３プラネタリギヤＧ３のリングギヤＲ３に連結される第３の軸要素Ｊ３と、第３プラネタリギヤＧ３のサンギヤＳ３に連結される第４の軸要素Ｊ４と、を具備させ且つ第３の軸要素Ｊ３を出力軸１２に連結したラビニヨ式ギヤユニットＧ２３と、第１プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１とラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４とを選択的に連結する第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１と、第１プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１とラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１とを選択的に連結する第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２と、入力軸１１とラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２を選択的に連結するための第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３と、ラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１を選択的に固定する第１の摩擦ブレーキ要素Ｂ１と、ラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２を選択的に固定する第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２とを備える。

第１プラネタリギヤＧ１では、ρ１＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数＝０．３７５、第２プラネタリギヤＧ２では、ρ２＝サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲ２の歯数＝０．５、第３プラネタリギヤＧ３では、ρ３＝サンギヤＳ３の歯数／リングギヤＲ３の歯数＝０．３７５である。

表１に第１の実施の形態における各係合要素の組み合せ及びギヤ比を示す。

尚、表１において○は係合状態を、空欄は開放状態を示している。

表１における変速段の切換えについて説明する。１速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２にてラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２を固定することで第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、１速を形成する。

２速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第１の摩擦ブレーキ要素Ｂ１にてラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１を固定することで第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、２速を形成する。

３速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に入力軸１１のトルクを増大させたリングギヤＲ１の出力を伝達することでラビニヨ式ギヤユニットＧ２３がリングギヤＲ１と一体回転し、第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、３速を形成する。

４速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３を係合して入力軸１１のトルクをラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２に伝達することで第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、４速を形成する。

５速では、第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２を係合して入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力をラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に伝達するとともに、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３の係合により入力軸１１のトルクをラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２に伝達することで第３の軸要素Ｊ３が増速回転され、オーバードライブである５速を形成する。

６速では、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３を係合して入力軸１１のトルクをラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に伝達するとともに、第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２にてラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２を固定することで第３の軸要素Ｊ３が増速回転され、オーバードライブである６速を形成する。

後進（Ｒｅｖ）では、第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２を係合して入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力をラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に伝達するとともに、第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２にてラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２を固定することで第３の軸要素Ｊ３が逆回転され、後進を形成する。

上述したように各摩擦係合要素を切換えることで、３列のプラネタリギヤＧ１、Ｇ２、Ｇ３と５つの摩擦係合要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｂ１、Ｂ２で１速から４速がアンダードライブ、５速と６速がオーバードライブの前進６速、後進１速の変速装置１０を構成することができる。更に、第１プラネタリギヤＧ１のキャリヤＰＣ１を介して入力軸１１の回転トルクを取り出すことが可能になり、ダンプカー、ミキサー車、消防車等の走行目的以外に動力を必要とする車両のパワーテークオフ装置を備えた変速装置を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態における変速装置２０について説明する。図２は第２の実施の形態における変速装置２０のギヤトレーンを示す概略図である。

第２の実施の形態の変速装置２０は、上述した第１の実施の形態の変速装置１０に対し、第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリヤとラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素とを選択的に連結するための第４の摩擦クラッチ要素Ｃ４を備えたものであり、それ以外の構成については第１の実施の形態と同一であるので説明を省略する。尚、各プラネタリギヤのギヤ比ρ１、ρ２およびρ３についても変速装置１０と同一である。

表２に第２の実施の形態における各係合要素の組み合せ及びギヤ比を示す。

尚、表２において○は係合状態を、空欄は開放状態を示している。

表２における変速段の切換えについて説明する。１速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２にてラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２を固定することで第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、１速を形成する。

４速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してしてラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第４の摩擦クラッチ要素Ｃ４を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に入力軸のトルクを伝達することで第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、４速を形成する。

５速では、第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第４の軸要素Ｊ４に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３を係合して入力軸１１のトルクをラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２に伝達することで第３の軸要素Ｊ３が減速回転され、５速を形成する。

６速では、第４の摩擦クラッチ要素Ｃ４を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に入力軸１１のトルクを伝達するとともに、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３を係合して第２の軸要素に入力軸１１のトルクを伝達することでラビニヨ式ギヤユニットＧ２３が一体回転し、６速を形成する。

７速では、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２に入力軸１１のトルクを伝達するとともに、第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達することで第３の軸要素Ｊ３が増速回転し、７速を形成する。

８速では、第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第２の軸要素Ｊ２に入力軸１１のトルクを伝達するとともに、第１の摩擦ブレーキ要素Ｂ１にて第１の軸要素Ｊ１を固定することで第３の軸要素Ｊ３が増速回転し、８速を形成する。

後進１速では、第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に入力軸１１のトルクを増大したリングギヤＲ１の出力を伝達するとともに、第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２にて第２の軸要素Ｊ２を固定することで第３の軸要素Ｊ３が逆回転し、後進１速を形成する。

後進２速では、第４の摩擦クラッチ要素Ｃ４を係合してラビニヨ式ギヤユニットＧ２３の第１の軸要素Ｊ１に入力軸１１のトルクを伝達するとともに、第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２にて第２の軸要素Ｊ２を固定することで第３の軸要素Ｊ３が逆回転し、後進２速を形成する。

上述したように、第１の実施の形態で示した変速装置１０に第４の摩擦クラッチ要素Ｃ４を追加しただけの構成で、１速から６速がアンダードライブ、７速と８速がオーバードライブの前進８速、後進２速の変速装置２０を構成することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定される意図はなく、本発明の主旨に沿った形態の変速装置であればどのような形態であってもよい。

本発明の第１の実施の形態における変速装置の概略図である。本発明の第２の実施の形態における変速装置の概略図である。

符号の説明

１・・・ハウジング
２・・・トルクコンバータ
１０、２０・・・変速装置
１１・・・入力軸
１２・・・出力軸
Ｇ１・・・第１プラネタリギヤ
Ｇ２・・・第２プラネタリギヤ
Ｇ３・・・第３プラネタリギヤ
Ｇ２３・・・ラビニヨ式ギヤユニット
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・サンギヤ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・・リングギヤ
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３・・・キャリヤ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・摩擦クラッチ要素
Ｂ１、Ｂ２・・・摩擦ブレーキ要素
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４・・・軸要素

Claims

入力軸と、出力軸と、キャリヤを前記入力軸と連結した第１列のダブルピニオンプラネタリギヤと、第２列のシングルピニオンプラネタリギヤのリングギヤと第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤとを連結するとともに前記第２列のシングルピニオンプラネタリギヤのキャリヤと前記第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリヤとを連結し、前記第２列のシングルピニオンプラネタリギヤのサンギヤに連結される第１の軸要素と、前記第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリヤに連結される第２の軸要素と、前記第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤに連結される第３の軸要素と、前記第３列のダブルピニオンプラネタリギヤのサンギヤに連結される第４の軸要素と、を具備させ且つ前記第３の軸要素を前記出力軸に連結したラビニヨ式ギヤユニットと、前記第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤと前記ラビニヨ式ギヤユニットの前記第４の軸要素とを選択的に連結するための第１の摩擦クラッチ要素Ｃ１と、前記第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤと前記ラビニヨ式ギヤユニットの前記第 1の軸要素とを選択的に連結するための第２の摩擦クラッチ要素Ｃ２と、前記第１列のダブルピニオンプラネタリギヤを介することなく、前記入力軸と前記ラビニヨ式ギヤユニットの前記第２の軸要素を選択的に連結するための第３の摩擦クラッチ要素Ｃ３と、前記ラビニヨ式ギヤユニットの前記第１の軸要素を選択的に固定するための第１の摩擦ブレーキ要素Ｂ１と、前記ラビニヨ式ギヤユニットの前記第２の軸要素を選択的に固定するための第２の摩擦ブレーキ要素Ｂ２と、を備える変速装置。
前記出力軸は、前記入力軸と同軸に配設されることを特徴とする請求項１の変速機。
入力軸と同じ回転を、前記第１列のダブルピニオンプラネタリギヤのキャリアから外周側へ取り出す部材を設けたことを特徴とする請求項１の変速機。