JP4392526B2 - 多段変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段変速装置に関し、特に、車両に搭載される自動変速機のギヤトレインを構成する変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載させる自動変速機は、ドライバビリティの確保と、省エネルギに不可欠な燃費向上の要請から多段化の傾向にある。従来、多段化の手法としては、変速機構を構成するプラネタリギヤセット自体を多要素化する方法と、在来の変速機構の前段又は後段にオーバドライブ又はアンダドライブ構成の副変速機構を設ける方法があり、前者の例として、特公平７−６５６５１号公報に開示の技術がある。この技術は、５要素のプラネタリギヤセットを用いて前進６段を達成するものである。また、後者の例としては、特開２０００−６５１６８号公報に開示の技術があり、この技術では、主変速機構に副変速機構を直列に連結した構成が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載される自動変速機における変速機構は、スペースの制約が厳しいことから、コンパクトなものであることが要求され、この面からみると、前者は、変速段数当りの要素数の少ないプラネタリギヤで前進６速を達成している点で有効なものではあるが、更なる多段化への対応の発展性には乏しい。他方、後者のように単純に２つの変速機構を直列に組み合わせる構成では、コンパクト化と両立する多段化は困難である。
【０００４】
そこで、多段化の他の手法について考察するに、在来の方法として、入力回転と、その回転に対する逆回転を入力とすることで変速段を付加する技術が米国特許第５２６１８６２号明細書にみられる。この技術では、２つのシンプルプラネタリギヤのうちの１つの要素（各要素の挙動を端的に表す後に詳記する速度線図上で、前進の入力クラッチが設けられる線の反対側の線）に逆回転を入力することにより減速段を付加させる点で特異な技術である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の技術に着目し、多要素のプラネタリギヤセットに逆回転を入力させることで、装置の大型化を避けながら、可及的に多くの変速段を達成可能な多段変速装置を提供することを主たる目的とする。
【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、入力回転を変速して多段を達成する変速装置であって、入力回転を逆回転にして出力可能な逆転プラネタリギヤと、前記入力回転と前記逆転プラネタリギヤが出力する逆回転を選択的な入力として変速回転を出力する５要素のプラネタリギヤセットと、前記逆転プラネタリギヤとプラネタリギヤセットの各要素を制御する係合手段とからなり、前記プラネタリギヤセットは、速度線図上で表される並び順に従う５要素について、第１の要素（Ｓ１）は入力回転を伝達する第１のクラッチ（Ｃ−１）に連結され、第２の要素（Ｒ２）は出力部材に連結され、第３の要素（Ｃ）は、入力回転を伝達する第２のクラッチ（Ｃ−２）と、第１の係止手段（Ｂ−３，Ｆ−１）とに連結され、第４の要素（Ｒ１）は第２の係止手段（Ｂ−２）に連結され、第５の要素（Ｓ２）は、第３の係止手段（Ｂ−１）と、入力回転を伝達する第３のクラッチ（Ｃ−３）とに連結されるとともに、逆転プラネタリギヤの逆回転の出力が、伝達手段（Ｂ−４又はＣ−４）により伝達されることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成において、前記プラネタリギヤセットが出力する変速回転は、逆回転の伝達手段（Ｂ−４又はＣ−４）の係合と、他の係合手段（Ｂ−３，Ｃ−１，Ｃ−３）の係合により達成する変速段（１ｓｔ、２．５ｔｈ、６．５ｔｈ）を含む構成とするのが有効である。
【０００８】
上記の構成において、前記逆転プラネタリギヤは、３要素からなるシンプルプラネタリギヤであり、逆回転の伝達手段は、シンプルプラネタリギヤの反力要素を係止するブレーキ（Ｂ−４）である構成を採るのが有効である。
【０００９】
あるいは、上記の構成において、前記逆転プラネタリギヤは、３要素からなるシンプルプラネタリギヤであり、逆回転の伝達手段は、シンプルプラネタリギヤの出力要素をプラネタリギヤセットの第５の要素に連結する第４のクラッチ（Ｃ−４）である構成とするのも有効である。
【００１０】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、対を成すシンプルプラネタリギヤの一方のピニオンをロングピニオンとして他方のピニオンに噛合させ、両ピニオンを共通のキャリアに支持し、一方のピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ１）を第１の要素とし、他方のピニオンに噛合するリングギヤ（Ｒ２）を第２の要素とし、キャリア（Ｃ）を第３の要素とし、一方のピニオンに噛合するリングギヤ（Ｒ１）を第４の要素とし、他方のピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ２）を第５の要素とする構成とするのも有効である。
【００１１】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第３の要素（Ｃ）を反力要素として多数の変速段のうちの最低変速段の変速回転を出力する構成とするのも有効である。
【００１２】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第１の要素（Ｓ１）を入力回転の入力要素として減速回転を出力する構成とするのも有効である。
【００１３】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第３の要素（Ｃ）を入力回転の入力要素として増速回転を出力する構成とするのも有効である。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、５要素のプラネタリギヤセットに逆転プラネタリギヤと逆転回転の伝達手段を付加するだけで複数の変速段を追加することができるので、オーバドライブギヤやアンダドライブギヤを付加した場合のように、２つの係合手段の追加を必要としないため、少ない係合手段数で多段化が可能となる。
【００１５】
次に、請求項２記載の構成では、逆回転の入力により構成される変速段の達成に、入力回転により構成される変速段達成のため本来必要とされる係合手段を共用することができるので、必要とする係合手段の数を減らすことができ、装置のコンパクト化に有利である。
【００１６】
また、請求項３記載の構成では、逆回転の伝達手段がブレーキで構成されるため、伝達手段の制御がクラッチの場合に比べて容易となる。
【００１７】
次に、請求項４記載の構成では、逆転プラネタリギヤの反力要素を常時固定とすることができるため、逆転プラネタリギヤの支持構造が単純化される。
【００１８】
次に、請求項５記載の構成では、５要素のプラネタリギヤセットがシンプルプラネタリ構成の組合せとなるため、いずれか一方の噛合部がダブルピニオン構成となる５要素のプラネタリギヤセットに比べて、プラネタリギヤセットのコンパクト化が可能となる。加えて、プラネタリギヤ相互の連結も必要としないため、一層コンパクトな構成での多段化が可能となる。
【００１９】
次に、請求項６記載の構成では、最低変速段を逆転入力で構成することにより、大きな減速比を得ることができる。また、これにより５要素のプラネタリギヤセット側で大きな減速比を構成しなくてもよいので、減速段を構成する側のプラネタリギヤを小きくできる。
【００２０】
次に、請求項７記載の構成では、プタネタリギヤセットへの入力回転とその逆回転の入力により、入力回転のみの入力により達成される複数の変速段に対して減速回転の変速段を付加することができる。
【００２１】
次に、請求項８記載の構成では、プタネタリギヤセットへの入力回転とその逆回転の入力により、入力回転のみの入力により達成される複数の変速段に対して、増速回転の変速段を付加することができる。
【００２２】
【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〜図３は本発明を車両用自動変速機に具体化した第１実施形態を示す。図１にそのギヤトレイン構成をスケルトンで示すように、この実施形態は、エンジン軸と同軸配置とされる主軸側の出力を、図示しないカウンタ軸を介してディファレンシャル装置に伝達する横置式のトランスアクスル用の形態とされている。
【００２３】
このギヤトレインは、主軸上にエンジンからの入力手段を構成するロックアップクラッチ付のトルクコンバータＴと、そのタービン出力を入力として多段の変速段を達成する２組のプラネタリギヤセットＧ，Ｇ３からなる変速機構とを配した構成とされている。これら相互の連結関係は、トルクコンバータＴのタービンランナが変速機構の入力軸１１に連結され、変速機構の出力部材を構成するカウンタドライブギヤ１９が、２組のプラネタリギヤセットＧ，Ｇ３の間で、図示しないカウンタ軸上のカウンタドリブンギヤに連結された構成とされている。
【００２４】
変速機構は、５要素のラビニョタイプのプラネタリギヤセットＧを主体とし、それに逆回転を入力可能な逆転プラネタリギヤＧ３を組み合わせた構成とされている。詳しくは、プラネタリギヤセットＧは、軸方向に並ぶ大径のリヤサンギヤ（便宜上、以下エンジン側を前とした部材名で説明する）Ｓ１と小径のフロントサンギヤＳ２、リヤサンギヤＳ１の外径側に位置する小径のリヤリングギヤＲ１とフロントサンギヤＳ２の外径側に位置する大径のフロントリングギヤＲ２、互いに噛合し、かつリヤサンギヤＳ１とリヤリングギヤＲ１とに噛合するロングピニオンＰ１と、フロントサンギヤＳ２とフロントリングギヤＲ２とに噛合するショートピニオンＰ２’と、両ピニオンを支持するキャリアＣから構成されている。要すれば、このプラネタリギヤセットＧは、対を成すシンプルプラネタリギヤの一方のピニオンをロングピニオンＰ１，Ｐ２として他方のピニオンＰ２’に噛合させ、両ピニオンを共通のキャリアＣに支持したシンプルプラネタリギヤの組合せとされている。そして、この形態では、ロングピニオンは、リヤサンギヤＳ１及びリヤリングギヤＲ１との噛合部Ｐ１の噛合径よりもショートピニオンＰ２’との噛合部Ｐ２の噛合径の方が大径である段付ピニオンとされている。また、逆転プラネタリギヤＧ３は、サンギヤＳ３と、リングギヤＲ３と、それらに噛合するピニオンＰ３を支持するキャリアＣ３の３要素からなるシンプルプラネタリギヤで構成されている。
【００２５】
こうした構成からなる変速機構は、図２に示すように、逆転プラネタリギヤＧ３とプラネタリギヤセットＧを構成する各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配した縦軸として表し、縦軸方向にそれらの速度比を取った速度線図として表現すると、各要素の配列が次のような位置関係となる。すなわち、逆転プラネタリギヤＧ３については、左端にサンギヤＳ３、右端にリングギヤＲ３を表す縦軸を配したときに、ギヤ噛み合いの関係から、キャリアＣ３を表す縦軸はそれらの間に位置し、プラネタリギヤセットＧ１については、左端にリヤサンギヤＳ１、右端にフロントサンギヤＳ２を表す縦軸を配したときに、同様にギヤ噛み合いの関係から、キャリアＣを表す縦軸はそれらの間に位置し、リヤリングギヤＲ１とフロントリングギヤＲ２を表す縦軸は、キャリアＣを表す縦軸を挟んでそれぞれリヤサンギヤＳ１とフロントサンギヤＳ２を表す縦軸に対して逆側に位置することになる。
【００２６】
この形態では、プラネタリギヤセットＧは、速度線図上で表される並び順に従う５要素について、第１の要素としてのリヤサンギヤＳ１に入力回転を伝達すべく、リヤサンギヤＳ１は入力回転を伝達する第１のクラッチ（Ｃ−１）（以下の説明において、各クラッチ、ブレーキ、ワンウェイクラッチ等の係合手段については、それらを表す略号を部材名の前に記す）に連結され、第２の要素としてのフロントリングギヤＲ２は出力部材としてのカウンタギヤ１９に連結され、第３の要素としてのキャリアＣは、入力回転を伝達する第２のクラッチとしてのＣ−２クラッチと、第１の係止手段としてのＢ−３ブレーキ及びＦ−１ワンウェイクラッチとに連結され、第４の要素としてのリヤリングギヤＲ１は第２の係止手段としてのＢ−２ブレーキに連結され、第５の要素としてのフロントサンギヤＳ２は、第３の係止手段としてのＢ−１ブレーキと、入力回転を伝達する第３のクラッチとしてのＣ−３クラッチと、逆転プラネタリギヤＧ３の逆回転の伝達手段としてのＢ−４ブレーキとに連結されている。
【００２７】
この速度線図において、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（○印でそれらの速度比を表す）と、そのときの各要素の速度比との関係は、次のようになる。例えば、逆転プラネタリギヤＧ３のサンギヤＳ３入力（速度比１）で、キャリアＣ３をＢ−４ブレーキの係合による固定（速度比０）とすることで、リングギヤＲ３に逆転プラネタリギヤＧ３のギヤ比に応じた逆回転（速度比負）が出力される。この逆回転は、そのままプラネタリギヤセトＧのフロントサンギヤＳ２に伝達される（図上で点線を結んで同じ速度比であることを示す）ので、Ｂ−３ブレーキを係合させてキャリアＣを固定（速度比０）することで、フロントリングギヤＲ２に第１速（１ＳＴ）の正転（フロントサンギヤＳ２を表す縦軸上のＢ−４で示す点とキャリアＣを表す縦軸上のＢ−３で示す点とを結ぶ直線がフロントリングギヤＲ２を表す縦軸と交わる点に相当する正の速度比）の減速回転が出力される。なお、この状態で、動力伝達に直接関与しないリヤサンギヤＳ１は、上記２点間を結ぶ直線の延長がリヤサンギヤＳ１を表す縦軸と交わる点に相当する速度比（減速回転）で正転方向に空転し、リヤリングギヤＲ１は、同様に上記２点を結ぶ直線とリヤリングギヤＲ１を表す縦軸とが交わる点に相当する速度比（減速回転）で逆転方向に空転する。
【００２８】
この連結関係を図１のスケルトンに戻って更に詳しく説明すると、リヤサンギヤＳ１は、多板構成のＣ−１クラッチのハブ側に連結され、ドラム側を入力軸１１に連結されたＣ−１クラッチのハブ−ドラム間の摩擦材の係合により入力軸１１に連結可能とされている。フロントリングギヤＲ２は、リングギヤフランジ等の適宜の連結部材を介してカウンタギヤ１９に連結されている。キャリアＣは、Ｃ−２クラッチのハブ側に連結され、ドラム側を入力軸１１に連結されたＣ−２クラッチのハブ−ドラム間の摩擦材の係合により入力軸１１に連結可能とされている。また、キャリアＣは、多板構成のＢ−３ブレーキのハブとＦ−１ワンウェイクラッチのインナレースにも連結され、Ｂ−３ブレーキのハブ−ケース間の摩擦材の係合又はインナレースのアウタレース対するロックにより並列的にケース１０に係止可能とされている。リヤリングギヤＲ１は、同じく多板構成のＢ−２ブレーキのハブに連結され、Ｂ−２ブレーキのハブ−ケース間の摩擦材の係合によりケース１０に係止可能とされている。フロントサンギヤＳ２は、逆転プラネタリギヤＧ３のリングギヤＲ３と一体回転するバンド−ドラム構成のＢ−１ブレーキのドラムに連結され、ケース側に支持したバンドの締結でケース１０に係止可能とされるとともに、Ｃ−３クラッチのハブ側にも連結され、ドラム側を入力軸１１に連結したＣ−３クラッチのハブ−ドラム間の摩擦材の係合により入力軸に連結可能とされている。更に、フロントサンギヤＳ２は、逆転プラネタリギヤＧ３のリングギヤＲ３とキャリアＣ３を介し、更にバンド−ドラム構成のＢ−４ブレーキを介してケース１０に間接的に連結されている。
【００２９】
一方、逆転プラネタリギヤＧ３は、そのサンギヤＳ３をそれへの入力回転の伝達のために入力軸１１に連結され、リングギヤＲ３を逆回転の伝達のためにプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に連結され、逆回転達成のために反力支持を可能とすべく前記Ｂ−４ブレーキのドラムに連結され、ケース側に支持したバンドの締結でケース１０に係止可能とされている。
【００３０】
なお、図に示すギヤトレインにおいて、Ｂ−３ブレーキに並列させてＦ−１ワンウェイクラッチを配しているのは、２→３変速時のＢ−３ブレーキとＢ−２ブレーキの掴み替えのための複雑な油圧制御を避け、Ｂ−３ブレーキの解放制御を単純化するためであり、その趣旨からＢ−２ブレーキの係合に伴って自ずと係合力を解放する回転方向に対して係合・解放に方向性を持つＦ−１ワンウェイクラッチを用いたものである。したがって、キャリアＣにかかる反力が上記と異なる回転方向となるエンジンブレーキ時は、Ｂ−３ブレーキの係合を必要とする。
【００３１】
こうした連結関係を採ることで、このギヤトレインは、図３の係合図表に示すように、３つのクラッチと４つのブレーキ（制御性の関係から、作動上でＢ−３ブレーキと重複するＦ−１ワンウェイクラッチを含む）を係合手段として、９段の前進段を達成することができる。なお、この係合図表上に非整数で示す２つの変速段（２．５速、６．５速）は、図２の速度線図を参照して解かるように、２−３速間と６−７速間で達成可能な変速段であって、この実施形態においては、ギヤ比ステップの関係から実際の使用を控えた変速段を表す。
【００３２】
ここで、ギヤ比の設定について説明すると、プラネタリギヤセットＧの各要素について、
リヤサンギヤＳ１の歯数＝ＺS 1
リヤリングギヤＲ１の歯数＝ＺR 1
フロントサンギヤＳ２の歯数＝ＺS 2
フロントリングギヤＲ２の歯数＝ＺR 2
ロングピニオンのサンギヤリングギヤ噛合部Ｐ１側の歯数＝ＺP 1
ショートピニオンとの噛合部Ｐ２側の歯数＝ＺP 2
とし、逆転プラネタリギヤＧ３の各要素について、
サンギヤＳ３の歯数＝ＺS 3
リングギヤＲ３の歯数＝ＺR 3
とし、
ＺS 1 ／ＺR 1 ＝λ1
ＺS 2 ／ＺR 2 ＝λ2
ＺS 3 ／ＺR 3 ＝λ3
（ＺP 1 ／ＺP 2 ）＊（ＺS 2 ／ＺR 1 ）＝λ4
としたとき、速度線図上に示すＡ〜Ｄは、
Ａ＝λ1 ＊λ2 ／（λ4 −λ1 ＊λ2 ）
Ｂ＝λ1 ＊λ4 ／（λ4 −λ1 ＊λ2 ）
Ｃ＝λ1 ＊（１−λ1 ）／（λ4 −λ1 ＊λ2 ）
Ｄ＝λ3
で表される。これを用いた各変速段のギヤ比の計算式を係合図表の最右欄の示す。ちなみに、係合図表に例示するギヤ比及びギヤ比ステップは、ＺS 1 ＝３９、ＺR 1 ＝９１、ＺS 2 ＝３６、ＺR 2 ＝９４、ＺS 3 ＝５０、ＺR 3 ＝９８、ＺP 1 ＝２６、ＺP 2 ＝２０としたときの値である。
【００３３】
次に、図３に略号で示す各クラッチ（Ｃ−１〜Ｃ−３）、ブレーキ（Ｂ−１〜Ｂ−４）及びワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合及び解放（○印で係合、無印で解放を表す）と達成される変速段との関係を説明する。
【００３４】
図３を参照して解かるように、第１速（１ｓｔ）は、Ｂ−４ブレーキの係合とＢ−３ブレーキの係合に代えるＦ−１ワンウェイクラッチの自動係合により達成される。この場合、図１及び図２を参照して、入力軸１１から逆転プラネタリギヤＧ３に入る入力回転（以下、この方向の回転を正転という）がＢ−４ブレーキの係合によるキャリアＣ３の固定で反力を取って、リングギヤＲ３の逆回転（同じく、逆転という）となってプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に入力され、Ｆ−１ワンウェイクラッチの係合により係止されたキャリアＣに反力を取って、フロントリングギヤＲ２の最大減速比の正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３５】
次の第２速（２ｎｄ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−３ブレーキの係合に代えるＦ−１ワンウェイクラッチの自動係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、Ｆ−１ワンウェイクラッチの係合により係止されたキャリアＣに反力を取って、フロントリングギヤＲ２の減速正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３６】
次に、第３速（３ｒｄ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−２ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、Ｂ−２ブレーキの係合により係止されたリヤリングギヤＲ１に反力を取って、フロントリングギヤＲ２の減速正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３７】
次の第４速（４ｔｈ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−１ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、Ｂ−１ブレーキの係合により係止されたフロントサンギヤＳ２に反力を取って、フロントリングギヤＲ２の減速正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３８】
次に、第５速（５ｔｈ）は、Ｃ−１クラッチとＣ−２クラッチの同時係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、同時にＣ−３クラッチ経由でキャリアＣにも入力されるため、プラネタリギヤセットＧは直結状態となり、入力正転がそのままフロントリングギヤＲ２の正転としてカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３９】
そして、第６速（６ｔｈ）は、Ｃ−２クラッチとＢ−１ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でキャリアＣに入力され、Ｂ−１ブレーキの係合でフロントサンギヤＳ２が係止されるため、フロントサンギヤＳ２を反力要素とする増速正転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４０】
次の第７速（７ｔｈ）は、Ｃ−２クラッチとＢ−２ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でキャリアＣに入力され、Ｂ−２ブレーキの係合でリヤリングギヤＲ１が係止されるため、それを反力要素とする増速正転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４１】
途中の第２．５速（２．５ｔｈ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−４ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１から逆転プラネタリギヤＧ３に入る正転が逆転となってプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に入力され、Ｃ−１クラッチ経由の正転がリヤサンギヤＳ１に入力されるため、リヤサンギヤＳ１の正転とフロントサンギヤＳ２の逆転との兼ね合いで正転となる減速回転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４２】
また、第６．５速（６．５ｔｈ）は、Ｃ−２クラッチとＢ−４ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でキャリアＣに入力され、入力軸１１から逆転プラネタリギヤＧ３に入る正転が逆転となってプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に入力されるため、フロントサンギヤＳ２の逆転とキャリアＣの正転との兼ね合いで正転となる増速回転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４３】
なお、後進（Ｒ）は、Ｃ−３クラッチとＢ−３ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でフロントサンギヤＳ２に入力され、Ｂ−３ブレーキの係合により係止されたキャリアＣを反力要素としてフロントリングギヤＲ２の逆転がカウンタドライブギヤ１９に出力され、リバースが達成される。
【００４４】
かくして、上記第１実施形態のギヤトレインによれば、５要素のプラネタリギヤセットＧと逆転プラネタリギヤＧ３の組合せで前進９段を得ることができる。したがって、従来の５要素のプラネタリギヤセットを用いて前進６段を達成するものに対して、逆転プラネタリギヤと、その逆転の伝達手段の付加で変速段を３段増加させることができるため、オーバドライブやアンダドライブ用のプラネタリギヤと、その専用の係合手段を前段又は後段に付加する構成に比べて、少ない係合要素数でより多くの変速段を達成することができる。
【００４５】
また、プラネタリギヤセットＧに逆転を入力とする構成とすることで、正転を入力とする各変速段において使用するプラネタリギヤセットＧの各係合手段を、逆転の入力による変速段の達成においてもそのまま用いることができるので、係合手段の共用によるコンパクト化も達成できる。
【００４６】
更に、５要素のプラネタリギヤセットＧがロングピニオンでつながるシンプルプラネタリギヤの組合で構成されるラビニョタイプとされているので、一方がダブルピニオンとなる構成のラビニョタイプより要素数に対してプラネタリギヤセットをコンパクトなものとすることができる。
【００４７】
しかも、最低変速段（１ｓｔ）を逆転入力で達成しているので、大きな減速比を得ることができる。その結果、最低変速段達成のために５要素のプラネタリギヤセットＧ側で大きな減速比を構成しなくてもよくなり、特に前進減速段の達成に関与するリヤ側のプラネタリギヤ部分を小さくすることができ、それによりプラネタリギヤセット全体の小型化の利点も得られる。
【００４８】
ところで、上記第１実施形態では、逆転プラネタリギヤＧ３をシンプルプラネタリタイプとしたが、それをダブルピニオンタイプとするのも有効である。図４はこのように逆転プラネタリギヤＧ３を相互に噛合するピニオンＰ３及びピニオンＰ３’がそれぞれサンギヤＳ３とリングギヤＲ３に個々に噛合するダブルピニオンタイプに置き替えた第２実施形態を示す。この場合の第１実施形態に対する相違点のみ説明すると、図４のスケルトンを参照して、第１実施形態におけるキャリアＣ３とリングギヤＲ３の他の要素との連結関係を入れ替えたものとなっている。すなわち、キャリアＣ３が逆転の出力要素としてプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に連結され、リングギヤＲ３が反力要素としてＢ−４ブレーキのドラム側に連結されている。
【００４９】
この第２実施形態において達成される各変速段と係合手段の関係は、先の第１実施形態の場合と同様であり、またギヤ比についても、同様の設定を用いる限り第１実施形態の場合と同様となる。なお、この形態の場合、スケルトン上では明確ではないが、外周側のリングギヤＲ３がブレーキにつながり、それより内周側のキャリアが軸を経てフロントサンギヤＳ２につながる自然な連結構成となるため、構造上は連結部材のコンパクト化が容易となる利点が得られる。
【００５０】
前記両実施形態では、プラネタリギヤセットＧへの逆転の入力の際に、逆転プラネタリギヤＧ３の反力要素を逆回転の伝達手段としてのＢ−４ブレーキで係止する構成とし、これにより逆回転の出力要素としてのリングギヤＲ３又はキャリアＣ３を直接サンギヤＳ２に連結した構成としているが、反力要素を常時固定とする場合、逆回転の伝達手段はクラッチに置き替わる。次の図５及び図６に示す実施形態は、こうした構成を用いた第３実施形態を示す。
【００５１】
この第３実施形態においては、逆転プラネタリギヤＧ３のキャリアＣ３を反力要素としてケース１０に固定し、サンギヤＳ３を入力軸１１に連結した入力要素、リングギヤＲ３を出力要素として、これを逆回転の伝達手段としてＣ−４クラッチを介してフロントサンギヤＳ２に連結している。当然に、先の２つの実施形態におけるＢ−４ブレーキはなくされている。その余の構成については、先の２つの実施形態の場合と同様であるので、対応する部材に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００５２】
この第３実施形態における各係合手段と達成される変速段との関係を図６の係合図表に示す。この場合、第１実施形態における逆回転の伝達手段（Ｂ−４ブレーキ）がＣ−４クラッチに置き替わることになるので、図を参照して解かるように、Ｃ−４クラッチが第１速、第２．５速及び第６．５速において係合する係合手段となる。他の係合手段の各変速段に対する係合関係は変わらない。
【００５３】
以上、本発明を横置き式のトランスアクスルに適用して例示したが、本発明は、ＦＲ車用の縦置き式の変速機にも当然に適用可能なものである。また、構成要素や連結関係の変更については、逆転プラネタリギヤ関連の部分のみ挙げたが、５要素のプラネタリギヤセット側についても種々の変更が可能なものであり、本発明は、例示の実施形態に限定されるものではなく、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】本発明を適用した第１実施形態の車両用自動変速機のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】第１実施形態のギヤトレインの速度線図である。
【図３】第１実施形態のギヤトレインの作動及び達成されるギヤ比を示す図表である。
【図４】第２実施形態のギヤトレインのスケルトン図である。
【図５】第３実施形態のギヤトレインのスケルトン図である。
【図６】第３実施形態のギヤトレインの作動及び達成されるギヤ比を示す図表である。
【符号の説明】
Ｇ プラネタリギヤセット
Ｇ３ 逆転プラネタリギヤ
Ｓ１ リヤサンギヤ（第１の要素）
Ｒ２ フロントリングギヤ（第２の要素）
Ｃ キャリア（第３の要素）
Ｒ１ フロントリングギヤ（第４の要素）
Ｓ２ フロントサンギヤ（第５の要素）
Ｐ１，Ｐ２ ロングピニオン（一方のピニオン）
Ｐ２’ ショートピニオン（他方のピニオン）
Ｃ−１ 第１のクラッチ（係合手段）
Ｃ−２ 第２のクラッチ（係合手段）
Ｃ−３ 第３のクラッチ（係合手段）
Ｂ−３ ブレーキ（第１の係止手段、係合手段）
Ｆ−１ ワンウェイクラッチ（第１の係止手段、係合手段）
Ｂ−２ ブレーキ（第２の係止手段、係合手段）
Ｂ−１ ブレーキ（第３の係止手段、係合手段）
Ｂ−４ ブレーキ（逆回転の伝達手段、係合手段）
Ｃ−４ 第４のクラッチ（逆回転の伝達手段、係合手段）
１９ カウンタドライブギヤ（出力部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段変速装置に関し、特に、車両に搭載される自動変速機のギヤトレインを構成する変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載させる自動変速機は、ドライバビリティの確保と、省エネルギに不可欠な燃費向上の要請から多段化の傾向にある。従来、多段化の手法としては、変速機構を構成するプラネタリギヤセット自体を多要素化する方法と、在来の変速機構の前段又は後段にオーバドライブ又はアンダドライブ構成の副変速機構を設ける方法があり、前者の例として、特公平７−６５６５１号公報に開示の技術がある。この技術は、５要素のプラネタリギヤセットを用いて前進６段を達成するものである。また、後者の例としては、特開２０００−６５１６８号公報に開示の技術があり、この技術では、主変速機構に副変速機構を直列に連結した構成が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載される自動変速機における変速機構は、スペースの制約が厳しいことから、コンパクトなものであることが要求され、この面からみると、前者は、変速段数当りの要素数の少ないプラネタリギヤで前進６速を達成している点で有効なものではあるが、更なる多段化への対応の発展性には乏しい。他方、後者のように単純に２つの変速機構を直列に組み合わせる構成では、コンパクト化と両立する多段化は困難である。
【０００４】
そこで、多段化の他の手法について考察するに、在来の方法として、入力回転と、その回転に対する逆回転を入力とすることで変速段を付加する技術が米国特許第５２６１８６２号明細書にみられる。この技術では、２つのシンプルプラネタリギヤのうちの１つの要素（各要素の挙動を端的に表す後に詳記する速度線図上で、前進の入力クラッチが設けられる線の反対側の線）に逆回転を入力することにより減速段を付加させる点で特異な技術である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の技術に着目し、多要素のプラネタリギヤセットに逆回転を入力させることで、装置の大型化を避けながら、可及的に多くの変速段を達成可能な多段変速装置を提供することを主たる目的とする。
【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、入力回転を変速して多段を達成する変速装置であって、入力回転を逆回転にして出力可能な逆転プラネタリギヤと、前記入力回転と前記逆転プラネタリギヤが出力する逆回転を選択的な入力として変速回転を出力する５要素のプラネタリギヤセットと、前記逆転プラネタリギヤとプラネタリギヤセットの各要素を制御する係合手段とからなり、前記プラネタリギヤセットは、速度線図上で表される並び順に従う５要素について、第１の要素（Ｓ１）は入力回転を伝達する第１のクラッチ（Ｃ−１）に連結され、第２の要素（Ｒ２）は出力部材に連結され、第３の要素（Ｃ）は、入力回転を伝達する第２のクラッチ（Ｃ−２）と、第１の係止手段（Ｂ−３，Ｆ−１）とに連結され、第４の要素（Ｒ１）は第２の係止手段（Ｂ−２）に連結され、第５の要素（Ｓ２）は、第３の係止手段（Ｂ−１）と、入力回転を伝達する第３のクラッチ（Ｃ−３）とに連結されるとともに、逆転プラネタリギヤの逆回転の出力が、伝達手段（Ｂ−４又はＣ−４）により伝達されることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成において、前記プラネタリギヤセットが出力する変速回転は、逆回転の伝達手段（Ｂ−４又はＣ−４）の係合と、他の係合手段（Ｂ−３，Ｃ−１，Ｃ−３）の係合により達成する変速段（１ｓｔ、２．５ｔｈ、６．５ｔｈ）を含む構成とするのが有効である。
【０００８】
上記の構成において、前記逆転プラネタリギヤは、３要素からなるシンプルプラネタリギヤであり、逆回転の伝達手段は、シンプルプラネタリギヤの反力要素を係止するブレーキ（Ｂ−４）である構成を採るのが有効である。
【０００９】
あるいは、上記の構成において、前記逆転プラネタリギヤは、３要素からなるシンプルプラネタリギヤであり、逆回転の伝達手段は、シンプルプラネタリギヤの出力要素をプラネタリギヤセットの第５の要素に連結する第４のクラッチ（Ｃ−４）である構成とするのも有効である。
【００１０】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、対を成すシンプルプラネタリギヤの一方のピニオンをロングピニオンとして他方のピニオンに噛合させ、両ピニオンを共通のキャリアに支持し、一方のピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ１）を第１の要素とし、他方のピニオンに噛合するリングギヤ（Ｒ２）を第２の要素とし、キャリア（Ｃ）を第３の要素とし、一方のピニオンに噛合するリングギヤ（Ｒ１）を第４の要素とし、他方のピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ２）を第５の要素とする構成とするのも有効である。
【００１１】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第３の要素（Ｃ）を反力要素として多数の変速段のうちの最低変速段の変速回転を出力する構成とするのも有効である。
【００１２】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第１の要素（Ｓ１）を入力回転の入力要素として減速回転を出力する構成とするのも有効である。
【００１３】
また、上記の構成において、前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第３の要素（Ｃ）を入力回転の入力要素として増速回転を出力する構成とするのも有効である。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、５要素のプラネタリギヤセットに逆転プラネタリギヤと逆転回転の伝達手段を付加するだけで複数の変速段を追加することができるので、オーバドライブギヤやアンダドライブギヤを付加した場合のように、２つの係合手段の追加を必要としないため、少ない係合手段数で多段化が可能となる。
【００１５】
次に、請求項２記載の構成では、逆回転の入力により構成される変速段の達成に、入力回転により構成される変速段達成のため本来必要とされる係合手段を共用することができるので、必要とする係合手段の数を減らすことができ、装置のコンパクト化に有利である。
【００１６】
また、請求項３記載の構成では、逆回転の伝達手段がブレーキで構成されるため、伝達手段の制御がクラッチの場合に比べて容易となる。
【００１７】
次に、請求項４記載の構成では、逆転プラネタリギヤの反力要素を常時固定とすることができるため、逆転プラネタリギヤの支持構造が単純化される。
【００１８】
次に、請求項５記載の構成では、５要素のプラネタリギヤセットがシンプルプラネタリ構成の組合せとなるため、いずれか一方の噛合部がダブルピニオン構成となる５要素のプラネタリギヤセットに比べて、プラネタリギヤセットのコンパクト化が可能となる。加えて、プラネタリギヤ相互の連結も必要としないため、一層コンパクトな構成での多段化が可能となる。
【００１９】
次に、請求項６記載の構成では、最低変速段を逆転入力で構成することにより、大きな減速比を得ることができる。また、これにより５要素のプラネタリギヤセット側で大きな減速比を構成しなくてもよいので、減速段を構成する側のプラネタリギヤを小きくできる。
【００２０】
次に、請求項７記載の構成では、プタネタリギヤセットへの入力回転とその逆回転の入力により、入力回転のみの入力により達成される複数の変速段に対して減速回転の変速段を付加することができる。
【００２１】
次に、請求項８記載の構成では、プタネタリギヤセットへの入力回転とその逆回転の入力により、入力回転のみの入力により達成される複数の変速段に対して、増速回転の変速段を付加することができる。
【００２２】
【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〜図３は本発明を車両用自動変速機に具体化した第１実施形態を示す。図１にそのギヤトレイン構成をスケルトンで示すように、この実施形態は、エンジン軸と同軸配置とされる主軸側の出力を、図示しないカウンタ軸を介してディファレンシャル装置に伝達する横置式のトランスアクスル用の形態とされている。
【００２３】
このギヤトレインは、主軸上にエンジンからの入力手段を構成するロックアップクラッチ付のトルクコンバータＴと、そのタービン出力を入力として多段の変速段を達成する２組のプラネタリギヤセットＧ，Ｇ３からなる変速機構とを配した構成とされている。これら相互の連結関係は、トルクコンバータＴのタービンランナが変速機構の入力軸１１に連結され、変速機構の出力部材を構成するカウンタドライブギヤ１９が、２組のプラネタリギヤセットＧ，Ｇ３の間で、図示しないカウンタ軸上のカウンタドリブンギヤに連結された構成とされている。
【００２４】
変速機構は、５要素のラビニョタイプのプラネタリギヤセットＧを主体とし、それに逆回転を入力可能な逆転プラネタリギヤＧ３を組み合わせた構成とされている。詳しくは、プラネタリギヤセットＧは、軸方向に並ぶ大径のリヤサンギヤ（便宜上、以下エンジン側を前とした部材名で説明する）Ｓ１と小径のフロントサンギヤＳ２、リヤサンギヤＳ１の外径側に位置する小径のリヤリングギヤＲ１とフロントサンギヤＳ２の外径側に位置する大径のフロントリングギヤＲ２、互いに噛合し、かつリヤサンギヤＳ１とリヤリングギヤＲ１とに噛合するロングピニオンＰ１と、フロントサンギヤＳ２とフロントリングギヤＲ２とに噛合するショートピニオンＰ２’と、両ピニオンを支持するキャリアＣから構成されている。要すれば、このプラネタリギヤセットＧは、対を成すシンプルプラネタリギヤの一方のピニオンをロングピニオンＰ１，Ｐ２として他方のピニオンＰ２’に噛合させ、両ピニオンを共通のキャリアＣに支持したシンプルプラネタリギヤの組合せとされている。そして、この形態では、ロングピニオンは、リヤサンギヤＳ１及びリヤリングギヤＲ１との噛合部Ｐ１の噛合径よりもショートピニオンＰ２’との噛合部Ｐ２の噛合径の方が大径である段付ピニオンとされている。また、逆転プラネタリギヤＧ３は、サンギヤＳ３と、リングギヤＲ３と、それらに噛合するピニオンＰ３を支持するキャリアＣ３の３要素からなるシンプルプラネタリギヤで構成されている。
【００２５】
こうした構成からなる変速機構は、図２に示すように、逆転プラネタリギヤＧ３とプラネタリギヤセットＧを構成する各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配した縦軸として表し、縦軸方向にそれらの速度比を取った速度線図として表現すると、各要素の配列が次のような位置関係となる。すなわち、逆転プラネタリギヤＧ３については、左端にサンギヤＳ３、右端にリングギヤＲ３を表す縦軸を配したときに、ギヤ噛み合いの関係から、キャリアＣ３を表す縦軸はそれらの間に位置し、プラネタリギヤセットＧ１については、左端にリヤサンギヤＳ１、右端にフロントサンギヤＳ２を表す縦軸を配したときに、同様にギヤ噛み合いの関係から、キャリアＣを表す縦軸はそれらの間に位置し、リヤリングギヤＲ１とフロントリングギヤＲ２を表す縦軸は、キャリアＣを表す縦軸を挟んでそれぞれリヤサンギヤＳ１とフロントサンギヤＳ２を表す縦軸に対して逆側に位置することになる。
【００２６】
この形態では、プラネタリギヤセットＧは、速度線図上で表される並び順に従う５要素について、第１の要素としてのリヤサンギヤＳ１に入力回転を伝達すべく、リヤサンギヤＳ１は入力回転を伝達する第１のクラッチ（Ｃ−１）（以下の説明において、各クラッチ、ブレーキ、ワンウェイクラッチ等の係合手段については、それらを表す略号を部材名の前に記す）に連結され、第２の要素としてのフロントリングギヤＲ２は出力部材としてのカウンタギヤ１９に連結され、第３の要素としてのキャリアＣは、入力回転を伝達する第２のクラッチとしてのＣ−２クラッチと、第１の係止手段としてのＢ−３ブレーキ及びＦ−１ワンウェイクラッチとに連結され、第４の要素としてのリヤリングギヤＲ１は第２の係止手段としてのＢ−２ブレーキに連結され、第５の要素としてのフロントサンギヤＳ２は、第３の係止手段としてのＢ−１ブレーキと、入力回転を伝達する第３のクラッチとしてのＣ−３クラッチと、逆転プラネタリギヤＧ３の逆回転の伝達手段としてのＢ−４ブレーキとに連結されている。
【００２７】
この速度線図において、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（○印でそれらの速度比を表す）と、そのときの各要素の速度比との関係は、次のようになる。例えば、逆転プラネタリギヤＧ３のサンギヤＳ３入力（速度比１）で、キャリアＣ３をＢ−４ブレーキの係合による固定（速度比０）とすることで、リングギヤＲ３に逆転プラネタリギヤＧ３のギヤ比に応じた逆回転（速度比負）が出力される。この逆回転は、そのままプラネタリギヤセトＧのフロントサンギヤＳ２に伝達される（図上で点線を結んで同じ速度比であることを示す）ので、Ｂ−３ブレーキを係合させてキャリアＣを固定（速度比０）することで、フロントリングギヤＲ２に第１速（１ＳＴ）の正転（フロントサンギヤＳ２を表す縦軸上のＢ−４で示す点とキャリアＣを表す縦軸上のＢ−３で示す点とを結ぶ直線がフロントリングギヤＲ２を表す縦軸と交わる点に相当する正の速度比）の減速回転が出力される。なお、この状態で、動力伝達に直接関与しないリヤサンギヤＳ１は、上記２点間を結ぶ直線の延長がリヤサンギヤＳ１を表す縦軸と交わる点に相当する速度比（減速回転）で正転方向に空転し、リヤリングギヤＲ１は、同様に上記２点を結ぶ直線とリヤリングギヤＲ１を表す縦軸とが交わる点に相当する速度比（減速回転）で逆転方向に空転する。
【００２８】
この連結関係を図１のスケルトンに戻って更に詳しく説明すると、リヤサンギヤＳ１は、多板構成のＣ−１クラッチのハブ側に連結され、ドラム側を入力軸１１に連結されたＣ−１クラッチのハブ−ドラム間の摩擦材の係合により入力軸１１に連結可能とされている。フロントリングギヤＲ２は、リングギヤフランジ等の適宜の連結部材を介してカウンタギヤ１９に連結されている。キャリアＣは、Ｃ−２クラッチのハブ側に連結され、ドラム側を入力軸１１に連結されたＣ−２クラッチのハブ−ドラム間の摩擦材の係合により入力軸１１に連結可能とされている。また、キャリアＣは、多板構成のＢ−３ブレーキのハブとＦ−１ワンウェイクラッチのインナレースにも連結され、Ｂ−３ブレーキのハブ−ケース間の摩擦材の係合又はインナレースのアウタレース対するロックにより並列的にケース１０に係止可能とされている。リヤリングギヤＲ１は、同じく多板構成のＢ−２ブレーキのハブに連結され、Ｂ−２ブレーキのハブ−ケース間の摩擦材の係合によりケース１０に係止可能とされている。フロントサンギヤＳ２は、逆転プラネタリギヤＧ３のリングギヤＲ３と一体回転するバンド−ドラム構成のＢ−１ブレーキのドラムに連結され、ケース側に支持したバンドの締結でケース１０に係止可能とされるとともに、Ｃ−３クラッチのハブ側にも連結され、ドラム側を入力軸１１に連結したＣ−３クラッチのハブ−ドラム間の摩擦材の係合により入力軸に連結可能とされている。更に、フロントサンギヤＳ２は、逆転プラネタリギヤＧ３のリングギヤＲ３とキャリアＣ３を介し、更にバンド−ドラム構成のＢ−４ブレーキを介してケース１０に間接的に連結されている。
【００２９】
一方、逆転プラネタリギヤＧ３は、そのサンギヤＳ３をそれへの入力回転の伝達のために入力軸１１に連結され、リングギヤＲ３を逆回転の伝達のためにプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に連結され、逆回転達成のために反力支持を可能とすべく前記Ｂ−４ブレーキのドラムに連結され、ケース側に支持したバンドの締結でケース１０に係止可能とされている。
【００３０】
なお、図に示すギヤトレインにおいて、Ｂ−３ブレーキに並列させてＦ−１ワンウェイクラッチを配しているのは、２→３変速時のＢ−３ブレーキとＢ−２ブレーキの掴み替えのための複雑な油圧制御を避け、Ｂ−３ブレーキの解放制御を単純化するためであり、その趣旨からＢ−２ブレーキの係合に伴って自ずと係合力を解放する回転方向に対して係合・解放に方向性を持つＦ−１ワンウェイクラッチを用いたものである。したがって、キャリアＣにかかる反力が上記と異なる回転方向となるエンジンブレーキ時は、Ｂ−３ブレーキの係合を必要とする。
【００３１】
こうした連結関係を採ることで、このギヤトレインは、図３の係合図表に示すように、３つのクラッチと４つのブレーキ（制御性の関係から、作動上でＢ−３ブレーキと重複するＦ−１ワンウェイクラッチを含む）を係合手段として、９段の前進段を達成することができる。なお、この係合図表上に非整数で示す２つの変速段（２．５速、６．５速）は、図２の速度線図を参照して解かるように、２−３速間と６−７速間で達成可能な変速段であって、この実施形態においては、ギヤ比ステップの関係から実際の使用を控えた変速段を表す。
【００３２】
ここで、ギヤ比の設定について説明すると、プラネタリギヤセットＧの各要素について、
リヤサンギヤＳ１の歯数＝ＺS 1
リヤリングギヤＲ１の歯数＝ＺR 1
フロントサンギヤＳ２の歯数＝ＺS 2
フロントリングギヤＲ２の歯数＝ＺR 2
ロングピニオンのサンギヤリングギヤ噛合部Ｐ１側の歯数＝ＺP 1
ショートピニオンとの噛合部Ｐ２側の歯数＝ＺP 2
とし、逆転プラネタリギヤＧ３の各要素について、
サンギヤＳ３の歯数＝ＺS 3
リングギヤＲ３の歯数＝ＺR 3
とし、
ＺS 1 ／ＺR 1 ＝λ1
ＺS 2 ／ＺR 2 ＝λ2
ＺS 3 ／ＺR 3 ＝λ3
（ＺP 1 ／ＺP 2 ）＊（ＺS 2 ／ＺR 1 ）＝λ4
としたとき、速度線図上に示すＡ〜Ｄは、
Ａ＝λ1 ＊λ2 ／（λ4 −λ1 ＊λ2 ）
Ｂ＝λ1 ＊λ4 ／（λ4 −λ1 ＊λ2 ）
Ｃ＝λ1 ＊（１−λ1 ）／（λ4 −λ1 ＊λ2 ）
Ｄ＝λ3
で表される。これを用いた各変速段のギヤ比の計算式を係合図表の最右欄の示す。ちなみに、係合図表に例示するギヤ比及びギヤ比ステップは、ＺS 1 ＝３９、ＺR 1 ＝９１、ＺS 2 ＝３６、ＺR 2 ＝９４、ＺS 3 ＝５０、ＺR 3 ＝９８、ＺP 1 ＝２６、ＺP 2 ＝２０としたときの値である。
【００３３】
次に、図３に略号で示す各クラッチ（Ｃ−１〜Ｃ−３）、ブレーキ（Ｂ−１〜Ｂ−４）及びワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合及び解放（○印で係合、無印で解放を表す）と達成される変速段との関係を説明する。
【００３４】
図３を参照して解かるように、第１速（１ｓｔ）は、Ｂ−４ブレーキの係合とＢ−３ブレーキの係合に代えるＦ−１ワンウェイクラッチの自動係合により達成される。この場合、図１及び図２を参照して、入力軸１１から逆転プラネタリギヤＧ３に入る入力回転（以下、この方向の回転を正転という）がＢ−４ブレーキの係合によるキャリアＣ３の固定で反力を取って、リングギヤＲ３の逆回転（同じく、逆転という）となってプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に入力され、Ｆ−１ワンウェイクラッチの係合により係止されたキャリアＣに反力を取って、フロントリングギヤＲ２の最大減速比の正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３５】
次の第２速（２ｎｄ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−３ブレーキの係合に代えるＦ−１ワンウェイクラッチの自動係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、Ｆ−１ワンウェイクラッチの係合により係止されたキャリアＣに反力を取って、フロントリングギヤＲ２の減速正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３６】
次に、第３速（３ｒｄ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−２ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、Ｂ−２ブレーキの係合により係止されたリヤリングギヤＲ１に反力を取って、フロントリングギヤＲ２の減速正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３７】
次の第４速（４ｔｈ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−１ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、Ｂ−１ブレーキの係合により係止されたフロントサンギヤＳ２に反力を取って、フロントリングギヤＲ２の減速正転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３８】
次に、第５速（５ｔｈ）は、Ｃ−１クラッチとＣ−２クラッチの同時係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−１クラッチ経由でリヤサンギヤＳ１に入力され、同時にＣ−３クラッチ経由でキャリアＣにも入力されるため、プラネタリギヤセットＧは直結状態となり、入力正転がそのままフロントリングギヤＲ２の正転としてカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００３９】
そして、第６速（６ｔｈ）は、Ｃ−２クラッチとＢ−１ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でキャリアＣに入力され、Ｂ−１ブレーキの係合でフロントサンギヤＳ２が係止されるため、フロントサンギヤＳ２を反力要素とする増速正転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４０】
次の第７速（７ｔｈ）は、Ｃ−２クラッチとＢ−２ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でキャリアＣに入力され、Ｂ−２ブレーキの係合でリヤリングギヤＲ１が係止されるため、それを反力要素とする増速正転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４１】
途中の第２．５速（２．５ｔｈ）は、Ｃ−１クラッチとＢ−４ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１から逆転プラネタリギヤＧ３に入る正転が逆転となってプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に入力され、Ｃ−１クラッチ経由の正転がリヤサンギヤＳ１に入力されるため、リヤサンギヤＳ１の正転とフロントサンギヤＳ２の逆転との兼ね合いで正転となる減速回転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４２】
また、第６．５速（６．５ｔｈ）は、Ｃ−２クラッチとＢ−４ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でキャリアＣに入力され、入力軸１１から逆転プラネタリギヤＧ３に入る正転が逆転となってプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に入力されるため、フロントサンギヤＳ２の逆転とキャリアＣの正転との兼ね合いで正転となる増速回転がフロントリングギヤＲ２からカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００４３】
なお、後進（Ｒ）は、Ｃ−３クラッチとＢ−３ブレーキの係合により達成される。この場合、入力軸１１からの正転がＣ−２クラッチ経由でフロントサンギヤＳ２に入力され、Ｂ−３ブレーキの係合により係止されたキャリアＣを反力要素としてフロントリングギヤＲ２の逆転がカウンタドライブギヤ１９に出力され、リバースが達成される。
【００４４】
かくして、上記第１実施形態のギヤトレインによれば、５要素のプラネタリギヤセットＧと逆転プラネタリギヤＧ３の組合せで前進９段を得ることができる。したがって、従来の５要素のプラネタリギヤセットを用いて前進６段を達成するものに対して、逆転プラネタリギヤと、その逆転の伝達手段の付加で変速段を３段増加させることができるため、オーバドライブやアンダドライブ用のプラネタリギヤと、その専用の係合手段を前段又は後段に付加する構成に比べて、少ない係合要素数でより多くの変速段を達成することができる。
【００４５】
また、プラネタリギヤセットＧに逆転を入力とする構成とすることで、正転を入力とする各変速段において使用するプラネタリギヤセットＧの各係合手段を、逆転の入力による変速段の達成においてもそのまま用いることができるので、係合手段の共用によるコンパクト化も達成できる。
【００４６】
更に、５要素のプラネタリギヤセットＧがロングピニオンでつながるシンプルプラネタリギヤの組合で構成されるラビニョタイプとされているので、一方がダブルピニオンとなる構成のラビニョタイプより要素数に対してプラネタリギヤセットをコンパクトなものとすることができる。
【００４７】
しかも、最低変速段（１ｓｔ）を逆転入力で達成しているので、大きな減速比を得ることができる。その結果、最低変速段達成のために５要素のプラネタリギヤセットＧ側で大きな減速比を構成しなくてもよくなり、特に前進減速段の達成に関与するリヤ側のプラネタリギヤ部分を小さくすることができ、それによりプラネタリギヤセット全体の小型化の利点も得られる。
【００４８】
ところで、上記第１実施形態では、逆転プラネタリギヤＧ３をシンプルプラネタリタイプとしたが、それをダブルピニオンタイプとするのも有効である。図４はこのように逆転プラネタリギヤＧ３を相互に噛合するピニオンＰ３及びピニオンＰ３’がそれぞれサンギヤＳ３とリングギヤＲ３に個々に噛合するダブルピニオンタイプに置き替えた第２実施形態を示す。この場合の第１実施形態に対する相違点のみ説明すると、図４のスケルトンを参照して、第１実施形態におけるキャリアＣ３とリングギヤＲ３の他の要素との連結関係を入れ替えたものとなっている。すなわち、キャリアＣ３が逆転の出力要素としてプラネタリギヤセットＧのフロントサンギヤＳ２に連結され、リングギヤＲ３が反力要素としてＢ−４ブレーキのドラム側に連結されている。
【００４９】
この第２実施形態において達成される各変速段と係合手段の関係は、先の第１実施形態の場合と同様であり、またギヤ比についても、同様の設定を用いる限り第１実施形態の場合と同様となる。なお、この形態の場合、スケルトン上では明確ではないが、外周側のリングギヤＲ３がブレーキにつながり、それより内周側のキャリアが軸を経てフロントサンギヤＳ２につながる自然な連結構成となるため、構造上は連結部材のコンパクト化が容易となる利点が得られる。
【００５０】
前記両実施形態では、プラネタリギヤセットＧへの逆転の入力の際に、逆転プラネタリギヤＧ３の反力要素を逆回転の伝達手段としてのＢ−４ブレーキで係止する構成とし、これにより逆回転の出力要素としてのリングギヤＲ３又はキャリアＣ３を直接サンギヤＳ２に連結した構成としているが、反力要素を常時固定とする場合、逆回転の伝達手段はクラッチに置き替わる。次の図５及び図６に示す実施形態は、こうした構成を用いた第３実施形態を示す。
【００５１】
この第３実施形態においては、逆転プラネタリギヤＧ３のキャリアＣ３を反力要素としてケース１０に固定し、サンギヤＳ３を入力軸１１に連結した入力要素、リングギヤＲ３を出力要素として、これを逆回転の伝達手段としてＣ−４クラッチを介してフロントサンギヤＳ２に連結している。当然に、先の２つの実施形態におけるＢ−４ブレーキはなくされている。その余の構成については、先の２つの実施形態の場合と同様であるので、対応する部材に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００５２】
この第３実施形態における各係合手段と達成される変速段との関係を図６の係合図表に示す。この場合、第１実施形態における逆回転の伝達手段（Ｂ−４ブレーキ）がＣ−４クラッチに置き替わることになるので、図を参照して解かるように、Ｃ−４クラッチが第１速、第２．５速及び第６．５速において係合する係合手段となる。他の係合手段の各変速段に対する係合関係は変わらない。
【００５３】
以上、本発明を横置き式のトランスアクスルに適用して例示したが、本発明は、ＦＲ車用の縦置き式の変速機にも当然に適用可能なものである。また、構成要素や連結関係の変更については、逆転プラネタリギヤ関連の部分のみ挙げたが、５要素のプラネタリギヤセット側についても種々の変更が可能なものであり、本発明は、例示の実施形態に限定されるものではなく、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】本発明を適用した第１実施形態の車両用自動変速機のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】第１実施形態のギヤトレインの速度線図である。
【図３】第１実施形態のギヤトレインの作動及び達成されるギヤ比を示す図表である。
【図４】第２実施形態のギヤトレインのスケルトン図である。
【図５】第３実施形態のギヤトレインのスケルトン図である。
【図６】第３実施形態のギヤトレインの作動及び達成されるギヤ比を示す図表である。
【符号の説明】
Ｇ プラネタリギヤセット
Ｇ３ 逆転プラネタリギヤ
Ｓ１ リヤサンギヤ（第１の要素）
Ｒ２ フロントリングギヤ（第２の要素）
Ｃ キャリア（第３の要素）
Ｒ１ フロントリングギヤ（第４の要素）
Ｓ２ フロントサンギヤ（第５の要素）
Ｐ１，Ｐ２ ロングピニオン（一方のピニオン）
Ｐ２’ ショートピニオン（他方のピニオン）
Ｃ−１ 第１のクラッチ（係合手段）
Ｃ−２ 第２のクラッチ（係合手段）
Ｃ−３ 第３のクラッチ（係合手段）
Ｂ−３ ブレーキ（第１の係止手段、係合手段）
Ｆ−１ ワンウェイクラッチ（第１の係止手段、係合手段）
Ｂ−２ ブレーキ（第２の係止手段、係合手段）
Ｂ−１ ブレーキ（第３の係止手段、係合手段）
Ｂ−４ ブレーキ（逆回転の伝達手段、係合手段）
Ｃ−４ 第４のクラッチ（逆回転の伝達手段、係合手段）
１９ カウンタドライブギヤ（出力部材）
Claims (8)
- 入力回転を変速して多段を達成する変速装置であって、入力回転を逆回転にして出力可能な逆転プラネタリギヤと、前記入力回転と前記逆転プラネタリギヤが出力する逆回転を選択的な入力として変速回転を出力する５要素のプラネタリギヤセットと、前記逆転プラネタリギヤとプラネタリギヤセットの各要素を制御する係合手段とからなり、
前記プラネタリギヤセットは、速度線図上で表される並び順に従う５要素について、
第１の要素（Ｓ１）は入力回転を伝達する第１のクラッチ（Ｃ−１）に連結され、
第２の要素（Ｒ２）は出力部材に連結され、
第３の要素（Ｃ）は、入力回転を伝達する第２のクラッチ（Ｃ−２）と、第１の係止手段（Ｂ−３，Ｆ−１）とに連結され、
第４の要素（Ｒ１）は第２の係止手段（Ｂ−２）に連結され、
第５の要素（Ｓ２）は、第３の係止手段（Ｂ−１）と、入力回転を伝達する第３のクラッチ（Ｃ−３）とに連結されるとともに、逆転プラネタリギヤの逆回転の出力が、伝達手段（Ｂ−４又はＣ−４）により伝達されることを特徴とする多段変速装置。 - 前記プラネタリギヤセットが出力する変速回転は、逆回転の伝達手段（Ｂ−４又はＣ−４）の係合と、他の係合手段（Ｂ−３，Ｃ−１，Ｃ−３）の係合により達成する変速段（１ｓｔ、２．５ｔｈ、６．５ｔｈ）を含む、請求項１記載の多段変速装置。
- 前記逆転プラネタリギヤは、３要素からなるシンプルプラネタリギヤであり、逆回転の伝達手段は、シンプルプラネタリギヤの反力要素を係止するブレーキ（Ｂ−４）である、請求項１又は２記載の多段変速装置。
- 前記逆転プラネタリギヤは、３要素からなるシンプルプラネタリギヤであり、逆回転の伝達手段は、シンプルプラネタリギヤの出力要素をプラネタリギヤセットの第５の要素に連結する第４のクラッチ（Ｃ−４）である、請求項１又は２記載の多段変速装置。
- 前記プラネタリギヤセットは、対を成すシンプルプラネタリギヤの一方のピニオンをロングピニオンとして他方のピニオンに噛合させ、両ピニオンを共通のキャリアに支持し、一方のピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ１）を第１の要素とし、他方のピニオンに噛合するリングギヤ（Ｒ２）を第２の要素とし、キャリア（Ｃ）を第３の要素とし、一方のピニオンに噛合するリングギヤ（Ｒ１）を第４の要素とし、他方のピニオンに噛合するサンギヤ（Ｓ２）を第５の要素とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の多段変速装置。
- 前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第３の要素（Ｃ）を反力要素として多数の変速段のうちの最低変速段の変速回転を出力する、請求項１〜５のいずれか１項記載の多段変速装置。
- 前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第１の要素（Ｓ１）を入力回転の入力要素として減速回転を出力する、請求項１〜６のいずれか１項記載の多段変速装置。
- 前記プラネタリギヤセットは、第５の要素（Ｓ２）を逆回転の入力要素とし、第３の要素（Ｃ）を入力回転の入力要素として増速回転を出力する、請求項１〜７のいずれか１項記載の多段変速装置。
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