JP4492329B2

JP4492329B2 - 自動変速機

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Publication number: JP4492329B2
Application number: JP2004353835A
Authority: JP
Inventors: 正宏早渕; 直司加藤; 悟糟谷; 博加藤; 康尋浅井
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
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Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2010-06-30
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Description

本発明は、入力軸に連結された単式プラネタリギヤの各要素を複式プラネタリギヤの各要素にクラッチを介して連結可能とするとともに、ブレーキを介して固定可能とすることにより、入力軸の回転を複数段に変速して出力軸に伝達する自動変速機に関する。

入力軸が連結された第１リングギヤ、トランスミッションケースに固定された第１サンギヤおよび第１リングギヤと第１サンギヤとに噛合するピニオンを支承する第１キャリアからなる単式プラネタリギヤと、第２および第３サンギヤ、第２サンギヤに直接噛合し第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びに前記ロングピニオンと噛合する共通リングギヤを有する複式プラネタリギヤとを設け、該複式プラネタリギヤの共通リングギヤを出力軸に直結し、入力軸の回転より回転数が減速された単式プラネタリギヤの第１キャリアの回転を第１および第３クラッチを介して複式プラネタリギヤの第３および第２サンギヤに選択的に伝達し、入力軸の回転を第２クラッチを介して複式プラネタリギヤのキャリアに選択的に伝達し、複式プラネタリギヤの第２サンギヤおよび共通キャリアを第１および第２ブレーキを介して夫々選択的に固定して前進６速、後退速の変速段を成立する自動変速機が特許文献１に開示されている。

また、特許文献２には、エンジンのクランクシャフト１４をトルクコンバータ１０のインペラ１２に直結し、タービン１６に入力軸４４を直結し、入力軸４４に直結されたキャリア７４、固定されたサンギヤ７０および入力軸４４の回転を増速して回転されるリングギヤ７２により単式プラネタリギヤ５２を構成し、２個のプラネタリギヤ５０，４８のリングギヤ６４とキャリア５８とを直結し、キャリア６６とリングギヤ５６とをクラッチＣＬ１により連結可能として複式プラネタリギヤ５０，４８を構成した自動変速機が記載されている（Fig.１参照）。プラネタリギヤ５０，４８のサンギヤ６２はクラッチＣＬ３を介してキャリア７４に連結可能であり、又はブレーキＢ２により固定可能である。キャリア６６はワンウエイクラッチ８２により逆転を阻止され、キャリア６６にクラッチＣＬ１により連結されたリングギヤ５６はワンウエイクラッチ８２により逆転を阻止される。キャリア６６はクラッチＣＬ２を介してプラネタリギヤ５２のリングギヤ７２に連結可能であり、又はブレーキＢ１により固定可能である。直結されたリングギヤ６４およびキャリア５８は出力軸９０に直結され、プラネタリギヤ４８のサンギヤ５４は入力軸４４に直結されている。
特開平４−２１９５５３号公報（第〔００３０〕および〔００３４〕欄、図３）米国特許第５，５４２，８８９号明細書（第３，４欄、Fig.１）

特許文献１に記載された自動変速機では、エンジンの出力回転が単式プラネタリギヤにより減速されて複式プラネタリギヤに入力されるので、複式プラネタリギヤに増大されたトルクが伝達される。さらに、エンジンの出力特性が、例えばジーゼルエンジンのように比較的低い出力回転で高いトルクを出力する場合、伝達トルクがさらに大きくなり、高トルクに対応するために、各部のサイズを大きくし、クラッチ、ブレーキの容量を大きくする必要がある。

この問題を解消するために、特許文献２に記載された自動変速機のように、エンジンによりトルクコンバータを介して回転駆動される入力軸の回転を単式プラネタリギヤ５２により増速して複式プラネタリギヤ４８，５０に入力している。低速回転で出力トルクが大きい例えばジーゼルエンジンを搭載した自動車では、トルクコンバータに替えて発進クラッチを徐々に接続して自動車を発進させることが行われているが、特許文献２に記載された自動変速機は、トルクコンバータを介して回転駆動されるため、流体による伝達ロスによって伝達効率の低下が避けられない。また、自動変速機内の単式プラネタリギヤの変更が必要となるため、高回転となるガソリンエンジンと比較的低回転、高トルクとなるジーゼルエンジンのバリエーションに対応させようとした場合、部品の変更が多く必要になるため、コストの増加につながる。本発明は従来の係る問題を解消するためになされたもので、エンジンの出力回転が発進クラッチを介して増速用プラネタリギヤに伝達され増速されて入力軸に伝達され、入力軸の回転が単式プラネタリギヤおよび複式プラネタリギヤにより変速されることにより、自動変速機各部の分担トルクを減少して各部サイズおよび各摩擦係合要素の容量を小さくできる自動変速機を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、トランスミッションケースに入力軸および出力軸が共通軸線上で回転可能に軸承され、複数の摩擦係合要素により連結または固定して前記入力軸の回転を複数段に変速して前記出力軸に伝達する自動変速機において、エンジンの出力回転が伝達される駆動部材が前記トランスミッションケースのフロント側に前記共通軸線上で回転可能に支承され、前記駆動部材に発進クラッチを介して連結可能である第１回転要素と、前記入力軸に直結された第２回転要素と、前記トランスミッションケースに固定された第３回転要素とを有し、エンジンの出力回転を常時増速して前記入力軸に伝達可能な増速用プラネタリギヤを備え、前記発進クラッチの油圧サーボ部を前記増速用プラネタリギヤより後方で前記駆動部材に設け、前記トランスミッションケースには、前記入力軸を軸承する支持部材が前記共通軸線上に突設された中間壁部が、前記複数の摩擦係合要素を収納するリアケース部と、前記増速用プラネタリギヤおよび前記発進クラッチを収納するフロントケース部との間に設けられ、前記第３回転要素は前記中間壁部から延びる前記支持部材に回転不能に連結され、前記駆動部材の後壁が前記中間壁部と前記増速用プラネタリギヤとの間で前記中間壁部に回転可能に支承され、前記発進クラッチの油圧サーボ部のシリンダが前記駆動部材の後壁に形成され、前記油圧サーボ部のシリンダに連通する作動油路が前記駆動部材と前記支持部材との間に設けられ、前記油圧サーボ部の遠心油圧キャンセラおよび前記増速用プラネタリギヤの各部に潤滑油を供給するための潤滑油路が前記入力軸に穿設されていることである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記作動油路の一端は、前記作動部材と前記支持部材との間に前記作動油路内の油の漏れを防止するシール手段を有することである。

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記発進クラッチは、前記油圧サーボ部のシリンダに供給された油圧により作動するピストンにより押圧され、該ピストンに対して、前記油圧サーボ部のシリンダと反対側に、前記油圧サーボ部内の油に作用する遠心油圧を相殺するためのキャンセル油室が形成され、該キャンセル油室には、前記第２回転要素と前記入力軸とを連結する連結体と前記作動油路との間に形成された連通油路を介して、前記潤滑油路から潤滑油が供給されることである。

請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記潤滑油路は前記連結体より前方に開口する開口部と、前記連結体より後方側において前記連通油路に連通する分岐油路を有することである。

請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記増速用プラネタリギヤはシングルピニオンプラネタリギヤであり、前記第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素はそれぞれキャリア、リングギヤ、サンギヤであり、前記入力軸と前記出力軸との間に前記入力軸に連結された単式プラネタリギヤおよび前記出力軸に連結された複式プラネタリギヤを設け、前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された第１リングギヤと、前記トランスミッションケースに固定された第１サンギヤと、前記第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛合するピニオンを支承する第１キャリアとを備えたシングルピニオンプラネタリギヤであり、前記複式プラネタリギヤは、第２および第３サンギヤ、前記第２サンギヤに直接噛合し前記第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび前記中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びに前記ロングピニオンと噛合する共通リングギヤにより構成されたラビニヨ式プラネタリギヤであり、前記第２サンギヤは第３クラッチを介して前記第１キャリアに連結可能であるとともに、第１ブレーキを介して固定可能であり、前記共通キャリアは第２クラッチを介して前記入力軸に連結可能であるとともに、第２ブレーキを介して固定可能であり、前記共通リングギヤは前記出力軸に直結され、前記第３サンギヤは第１クラッチを介して前記第１キャリアに連結可能であることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、車両の発進時にエンジンの出力回転が伝達される駆動部材が発進クラッチを介して増速用プラネタリギヤのキャリアに徐々に連結される。発進クラッチが係合されると、駆動部材の回転は増速用プラネタリギヤにより増速されてリングギヤに直結された入力軸に伝達される。この入力軸に伝達された回転は、単式プラネタリギヤおよび出力軸に連結された複式プラネタリギヤの各要素が複数の摩擦係合要素により選択的に連結または固定されることにより、複数段に変速して出力軸に伝達される。

これにより、駆動部材の回転が増速用プラネタリギヤにより増速されて、単式および複式プラネタリギヤに入力されるので、この入力されるトルクが減少し、各部のサイズおよびクラッチ、ブレーキの容量を小さくすることができる。また、ガソリンエンジンに回転連結された入力軸の回転を単式プラネタリギヤにより減速して複式プラネタリギヤに入力するようにした従来のガソリンエンジン用自動変速機と大部分を共通化し、トルクコンバータに替えて、エンジンの出力回転が伝達される駆動部材と、増速用プラネタリギヤのリングギヤとを発進クラッチにより連結可能とすることにより、ガソリンエンジンより低回転数で高トルクを出力する例えばジーゼルエンジンに適した自動変速機を、各部のサイズおよびクラッチ、ブレーキの容量を大きくすることなく提供することができる。

さらに、発進クラッチの油圧サーボ部が増速用プラネタリギヤより後側で駆動部材に設けられているので、この油圧サーボ部に作動油を給排するために作動油路および増速用プラネタリギヤに潤滑油を供給するための潤滑油路を容易に形成することができる。

また、高回転となるガソリンエンジンと比較的低回転、高トルクとなるジーゼルエンジンのバリエーションに対応させる場合でも、発進クラッチ及び増速用プラネタリギヤのアッシーを、例えば増速用プラネタリギヤを排した発進クラッチ装置や、トルクコンバータなどに変更さえすればよく、自動変速機本体をガソリンエンジン用とジーゼルエンジン用とで共通化できるため、バリエーションを増やしてもコスト増加を最小限に抑制することができる。

さらに、請求項１に係る発明においては、トランスミッションケースには、単式プラネタリギヤ、複式プラネタリギヤおよび複数の摩擦係合要素を収納するリアケース部と、増速用プラネタリギヤおよび発進クラッチを収納するフロントケース部との間に、入力軸を軸承する支持部材が突設された中間壁部が設けられている。この中間壁部と増速用プラネタリギヤとの間で該中間壁部に、駆動部材の後壁が回転可能に支承されている。発進クラッチの油圧サーボ部のシリンダがこの後壁に形成され、このシリンダに連通する作動油路が中間壁部に設けられ、油圧サーボ部の遠心油圧キャンセラおよび増速用プラネタリギヤの各部に潤滑油を供給するための潤滑油孔が入力軸に穿設されている。

これにより、発進クラッチの油圧サーボ部に作動油を給排するために作動油路を中間壁部に形成し、油圧サーボ部の遠心油圧キャンセラおよび増速用プラネタリギヤの各部に潤滑油を供給するための潤滑油路を入力軸に、作動油路と確実に分離して容易に形成することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、シンプルな構造で作動油の漏れを防止できるため、発進クラッチの制御性が向上する。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、作動油路と連結体との間の連通油路を設けたため、例えば、スプライン連結部を貫通させるなど、複雑な油路構造を採ることなく潤滑油をキャンセル油室に供給できる。したがって、連通油路の管路抵抗が減少し、キャンセル油室に確実に潤滑油を供給できるため、油圧サーボに作用する遠心油圧を確実に相殺でき、発進クラッチの制御性が向上する。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、連結体の前方と後方の両側に潤滑油を供給できるため、連結体の前後に設けられた被潤滑物、例えばスラストベアリング、を確実に潤滑することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、増速用プラネタリギヤはシングルピニオンプラネタリギヤで構成されている。単式プラネタリギヤは、入力軸に直結された第１リングギヤと、トランスミッションケースに固定された第１サンギヤと、第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛合する第１ピニオンを支承するキャリアにより構成されている。複式プラネタリギヤは、第２および第３サンギヤ、第２サンギヤに直接噛合し第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、ロングピニオンおよび中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びにロングピニオンと噛合する共通リングギヤにより構成されている。車両の発進時にエンジンの出力回転が伝達される駆動部材が発進クラッチを介して増速用プラネタリギヤのキャリアに徐々に連結される。発進クラッチが係合されると、第２サンギヤは第３クラッチを介して第１キャリアに選択的に連結され、又は第１ブレーキを介して選択的に固定される。共通キャリアは第２クラッチを介して入力軸に選択的に連結され、又は第２ブレーキを介して選択的に固定される。共通リングギヤは出力軸に直結されている。第３サンギヤは第１クラッチを介して第１キャリアに選択的に連結される

これにより、請求項１に係る発明と同様の効果を奏するとともに、全長が短いコンパクトな構成で、駆動部材の回転を適切に離間した前進６速、後退速に変速して出力軸に出力することができる。

以下、図面に基づいて本発明に係る自動変速機の実施の形態について説明する。図１において、１０は本発明に係る自動変速機で、例えば自動車のジーゼルエンジンの出力回転が伝達される駆動部材１１の回転を変速して駆動輪に伝達するために使用される。自動変速機１０は、車体に取り付けられたトランスミッションケース１２内に共通軸線１３上に順次支承された駆動部材１１、増速用プラネタリギヤ１９、単式プラネタリギヤ１５、複式プラネタリギヤ１６、出力軸１７、発進クラッチC-S、クラッチC-1乃至C-3、およびブレーキB-1,B-2で構成されている。

増速用プラネタリギヤ１９は、トランスミッションケース１２に固定されたサンギヤＳ４、駆動部材１１に発進クラッチC-Sを介して連結可能であり、サンギヤＳ４と噛合するピニオン２０を支承するキャリアＣ４、およびピニオン２０と噛合し入力軸１４に直結されたリングギヤＲ４により構成されている。

単式プラネタリギヤ１５は、ケース１２に固定された第１サンギヤＳ１、該第１サンギヤＳ１と噛合するピニオン１８を支承する第１キャリアＣ１、および該ピニオン１８と噛合し入力軸１４に直結された第１リングギヤＲ１により構成されている。

複式プラネタリギヤ１６は、共通軸線１３上に回転可能に支承された第２および第３サンギヤＳ２，Ｓ３、第２サンギヤＳ２に直接噛合し第３サンギヤＳ３に中間ピニオン２４を介して噛合するロングピニオン２３、該ロングピニオン２３および中間ピニオン２４を支承する共通キャリアＣ２，Ｃ３、並びにロングピニオン２３と噛合する共通リングギヤＲ２，Ｒ３により構成されている。

複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２は、第３クラッチC-3を介して単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１に連結可能であるとともに、第１ブレーキB-1を介してケース１２に固定可能である。共通キャリアＣ２，Ｃ３は、第２クラッチC-2を介して入力軸１４に連結可能であるとともに、第２ブレーキB-2を介してケース１２に固定可能である。共通キャリアＣ２，Ｃ３は、第２ブレーキB-2と並列に配置されたワンウエイクラッチF-1を介してケース１２に連結され逆転を阻止されるようになっている。共通リングギヤＲ２，Ｒ３は出力軸１７に直結されている。第３サンギヤＳ３は第１クラッチC-1を介して第１キャリアＣ１に連結可能である。

トランスミッションケース１２には、カウンタ軸２５が共通軸線１３と平行に回転可能に軸承され、カウンタ軸２５に固定されたドリブンギヤ２６は出力軸１７に形成されたドライブギヤ２７と噛合されている。カウンタ軸２５にはドリブンギヤ２６より小径のデフドライブピニオン２８が固定され、デフドライブピニオン２８は出力軸１７の回転を車両の左右前輪に伝達するデファレンシャル装置２９のデフリングギヤ３０に噛合されている。

以上のように構成された自動変速機１０は、発進時に発進クラッチC-Sが徐々に係合され、エンジンの出力回転が伝達される駆動部材１１と増速用プラネタリギヤ１９のキャリアＣ４とが連結され、リングギヤＲ４に直結された入力軸１４が駆動部材１１の回転を増速して回転される。その後に、第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、および第１、第２ブレーキB-1，B-2が選択的に係合されて、入力軸１４、出力軸１７、単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６の各要素が選択的に連結、或いは固定されることにより、前進６速、後退速の変速段が達成される。図２の係合表において、各変速段に対応する各クラッチ、ブレーキの欄に丸が付されている場合、クラッチであれば連結状態、ブレーキであれば固定状態にあることを示す。

発進クラッチC-Sおよび第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、並びに第１および第２ブレーキB-1，B-2は、２部材を係脱可能に連結する摩擦係合要素として機能し、各摩擦係合要素は摩擦係合部と油圧サーボ部とで構成されている。摩擦係合部は、係脱可能に連結される２部材の各々に相対回転を規制して軸線方向に相対移動可能にスプライン係合された複数の摩擦プレートが交互に配置され、油圧サーボ部は、シリンダに摺動可能に嵌合されたピストンが作動油により圧縮スプリングのばね力に抗して前進され摩擦プレートを圧接させて２部材を連結し、圧縮スプリングのばね力により後退されて２部材を非連結するようになっている。

単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６のシングルピニオンプラネタリギヤ２１においては、サンギヤの回転数Ns、キャリアの回転数Nc、リングギヤの回転数Nrとシングルピニオンプラネタリギヤのギヤ比λとの関係は、式（１）で示され、複式プラネタリギヤ１６のダブルピニオンプラネタリギヤ２２においては、サンギヤの回転数Ns、キャリアの回転数Nc、リングギヤの回転数Nrとダブルピニオンプラネタリギヤのギヤ比λとの関係は、式（２）で示され、各変速段におけるギヤ比は、式（１）、（２）に基づいて算出される。第１乃至第３サンギヤＳ１，Ｓ２，Ｓ３の歯数をZs1，Zs2，Zs3、第１および共通リングギヤＲ１およびＲ２，Ｒ３の歯数をZr1， Zr23とすると、単式プラネタリギヤ１５、シングルピニオンプラネタリギヤ２１、ダブルピニオンプラネタリギヤ２２、のギヤ比はλ1＝Zs1／Zr1，λ２＝Zs2／Zr23，λ３＝Zs3／Zr23である。

Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（１）

Ｎｒ＝（１−λ）Ｎｃ＋λＮｓ・・・（２）

第１乃至第３クラッチC-1〜C-3を選択的に係合し、第１および第２ブレーキB-1，B-2を選択的に係合したとき、単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６の各要素の速度比は、図３に示す速度線図のようになる。速度線図は、プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア、リングギヤからなる各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその速度比を取ったものである。図３には、単式プラネタリギヤ１５および複式プラネタリギヤ１６の速度線図が左右に並べて記載されている。複式プラネタリギヤ１６では、シングルピニオンプラネタリギヤ２１およびダブルピニオンプラネタリギヤ２２のキャリアＣ２およびＣ３、リングギヤＲ２およびＲ３が夫々共用されているので、Ｃ２，Ｃ３およびＲ２，Ｒ３が夫々付された各１本の縦線上に共通キャリアＣ２，Ｃ３、共通リングギヤＲ２，Ｒ３の速度比を表している。単式プラネタリギヤ１５については、第１キャリアＣ１の縦線とサンギヤＳ１の縦線との間隔を１とみなし、リングギヤＲ１の縦線が第１キャリアＣ１の縦線からサンギヤＳ１の縦線の反対側に間隔λ1だけ離して配置されている。シングルピニオンプラネタリギヤ２１については、共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線とサンギヤＳ２縦線との間隔を１とみなし、共通リングギヤＲ２，Ｒ３の縦線が共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線からサンギヤＳ２の縦線の反対側に間隔λ2だけ離して配置されている。ダブルピニオンプラネタリギヤ２２については、共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線とサンギヤＳ３の縦線との間隔を１とみなし、共通リングギヤＲ２，Ｒ３の縦線を共通キャリアＣ２，Ｃ３の縦線からサンギヤＳ３の縦線と同じ側にギヤ比λ3だけ離して配置されている。速度線図には、第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、第１および第２ブレーキB-1，B-2が選択的に作動された点にC-1〜C-3、B-1，B-2が記入されている。

このように作成された複式プラネタリギヤ１６の速度線図において、４本の各縦線に対応する要素を縦線の左から並び順に第１、第２、第３、第４要素とする。実施の形態の場合、複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２が第１要素、共通キャリアＣ２，Ｃ３が第２要素、共通リングギヤＲ２，Ｒ３が第３要素、第３サンギヤＳ２が第４要素である。

自動変速機１０の制御装置を図４に示すブロック図に基づいて説明する。CPUを内蔵した制御装置３５は、エンジンの回転数Neを検出するエンジン回転数センサ３６、入力軸１４の回転数Niを検出する入力回転数センサ３７、出力軸１７の回転数Ｎｖを検出する出力回転数センサ３８、シフトレバーがドライブレンジＤ、ニュートラルレンジＮ、リバースレンジＲにシフトされているとき、検出信号Ｄ，Ｎ，Ｒを送出するレンジ位置センサ３９、アクセルの踏み込み量Ssを検出するスロットル開度センサ４０等から各検出信号が入力され、これら検出信号に基づいて最適な変速段を選択し、制御電流を各クラッチ、ブレーキを作動させる各油圧サーボ部に出力して第１乃至第３クラッチC-1〜C-3、第１および第２ブレーキB-1，B-2を図２に示すように選択的に係脱して前進６速、後退１速を達成する。発進時に制御装置３５は、漸減する制御電流を油圧サーボ部６２に出力して発進クラッチC-Sを徐々に係合させる。

第１速（１ｓｔ）は、制御装置３５による第１クラッチC-1の係合とワンウエイクラッチF-1の自動係合により達成される。入力軸１４の回転を減速した単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１の回転が、複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に第１クラッチC-1を介して入力され、共通キャリアＣ２，Ｃ３がワンウエイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は第１速のギヤ比で減速して正回転される。

下り坂道でエンジンブレーキをかける場合、駆動輪により回転される共通リングギヤＲ２，Ｒ３の回転がエンジン側から第２サンギヤＳ２に伝達される回転数より大きくなり、共通キャリアＣ２，Ｃ３に作用する反力の方向が逆転する。このために、エンジンブレーキをかけるときは、図２において（○）で示すように共通キャリアＣ２，Ｃ３は第２ブレーキB-2の係合により固定される。

第２速（２ｎｄ）は、第１クラッチC-1と第１ブレーキB-1の係合により達成される。入力軸１４の回転を減速した第１キャリアＣ１の回転が第１クラッチC-1を介して複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、第２サンギヤＳ２が第１ブレーキB-1により固定されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は第２速のギヤ比で減速して正回転される。

第３速（３ｒｄ）は、第１および第３クラッチC-1，C-3の係合により達成される。入力軸１４の回転を減速した第１キャリアＣ１の回転が複式プラネタリギヤ１６の第３および第２サンギヤＳ３，Ｓ２に第１および第３クラッチC-1，C-3を介して入力され、複式プラネタリギヤ１６が一体回転され、共通リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は第３速のギヤ比で第１キャリアＣ１と同一回転数で正回転される。

第４速（４ｔｈ）は、第１および第２クラッチC-1，C-2の係合により達成される。入力軸１４の回転を減速した第１キャリアＣ１の回転が第１クラッチC-1を介して複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して共通キャリアＣ２，Ｃ３に入力されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は第４速のギヤ比で減速して正回転される。

第５速（５ｔｈ）は、第２および第３クラッチC-2，C-3の係合により達成される。入力軸１４の回転を減速した第１キャリアＣ１の回転が第３クラッチC-3を介して複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に入力され、入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して共通キャリアＣ２，Ｃ３に入力されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は第５速のギヤ比で増速して正回転される。

第６速（６ｔｈ）は、第２クラッチC-2および第１ブレーキB-1の係合により達成される。入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して複式プラネタリギヤ１６のキャリアＣ２，Ｃ３に入力され、第２サンギヤＳ２が第１ブレーキB-1を介して固定されるので、リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は第６速のギヤ比で増速して正回転される。

後退速（ＲＥＶ）は、第３クラッチC-3および第２ブレーキB-2の係合により達成される。入力軸１４の回転を減速した第１キャリアＣ１の回転が第３クラッチC-3を介して複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に入力され、共通キャリアＣ２，Ｃ３がブレーキB-2により固定されるので、共通リングギヤＲ２，Ｒ３においては出力軸１７は後退速のギヤ比で減速して逆回転される。

単式プラネタリギヤ１５、シングルピニオンプラネタリギヤ２１、ダブルピニオンプラネタリギヤ２２、および増速用プラネタリギヤ１９の各ギヤ比λ1，λ2，λ3，λ4（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を、例えば０．５５６，０．４５８，０．３７５，０．６３９に設定し、各変速段におけるギヤ比を、式（１）、（２）に基づいて算出すると、各変速段における駆動部材１１（キャリアＣ４）と出力軸１７（共通リングギヤＲ２，Ｒ３）との回転比すなわちギヤ比は、図２に示すように、第1速で４．０６７、第２速で２．３５４、第３速で１．５６４、第４速で１．１６１、第５速で０．８５７、第６速で０．６８４、後退速で３．３８９となり、各変速段で適当な割合で減少し、本実施形態に係る自動変速機によれば適切に離間した前進６速、後退１速のギヤ比を得ることができる。

次に、従来のガソリンエンジン用自動変速機と大部分を共通化し、トランスミッションケース１２のフロントケース部１２ｆにトルクコンバータに替えて、ジーゼルエンジンの出力回転が伝達される駆動部材１１、増速用プラネタリギヤ１９、および駆動部材１１と増速用プラネタリギヤ１９のリングギヤＲ４とを連結するために発進クラッチC-Ｓとを収納したジーゼルエンジン用自動変速機１０の駆動部材１１、増速用プラネタリギヤ１９、および発進クラッチC-S部分の具体的な構成を図５に基づいて説明する。

トランスミッションケース１２は底壁を有する円筒状のリアケース部１２ｒと、リアケース部１２ｒの前面に固定されたフロントケース部１２ｆと、リアケース部１２ｒの前面にフロントケース部１２ｆの内側で固定された中間壁部１２ｗとから構成されている。リアケース部１２ｒ内には、単式プラネタリギヤ１５と、複式プラネタリギヤ１６と、単式プラネタリギヤおよび複式プラネタリギヤの各要素を連結または固定する複数の摩擦係合要素が収納され、フロントケース部１２ｆ内には、駆動部材１１、増速用プラネタリギヤ１９、および発進クラッチC-Sが収納されている。

トランスミッションケース１２の中間壁部１２ｗには円筒状の支持部材１２ｃが共通軸線１３上に突設され、その中心孔に入力軸１４がメタル軸受４１により回転可能に軸承されている。駆動部材１１の後壁１１ｒには、円筒状の支持部材１２ｃと隙間を持って嵌合する前筒状部１１ｍおよび後筒状部ｎが前後方向に突設され、後筒状部１１ｎは、中間壁部１２ｗと増速用プラネタリギヤ１９との間で中間壁部１２ｗの中心孔にニードルベアリング４２により共通軸線１３上で回転可能に支承されている。増速用プラネタリギヤ１９のサンギヤＳ４に形成された円筒状の固定部Ｓ４ｃは、前筒状部１１ｍの内孔とシール部材６０を介在して嵌合するとともに中間壁部１２ｗの支持部材１２ｃの外周にスプライン嵌合されている。入力軸１４にはリングギヤＲ４に固定された連結体４３がサンギヤＳ４の前方でスプライン嵌合されている。連結体４３の前面とスラスト軸受を介して当接する駆動部材１１の前壁１１ｆには軸部１１ｓが前方に突設され、ジーゼルエンジンのクランクシャフトに回転連結されている。駆動部材１１の後壁１１ｒと前壁１１ｆとは、増速用プラネタリギヤ１９より大径の円筒部１１ｃで一体的に連結されている。増速用プラネタリギヤ１９のキャリアＣ４の後側壁Ｃ４ｒおよび前側壁Ｃ４ｆには、ピニオン軸４４の両端が夫々固着され、ピニオン軸４４にはサンギヤＳ４及びリングギヤＲ４に噛合するピニオン４５が回転可能に支承されている。

増速用プラネタリギヤ１９のキャリアＣ４の後側壁Ｃ４ｒには、リングギヤＣ４の外方で共通軸線１３方向に延在する円筒状の係合部Ｃ４ｃが形成され、係合部Ｃ４ｃの外周面と、駆動部材１１の円筒部１１ｃの内周面に発進クラッチC-Sの摩擦係合部４６の複数の摩擦プレートが交互にスプライン係合されている。駆動部材１１の後壁１１ｒの増速用プラネタリギヤ１９と対向する面側および前筒状部１１ｍの外周側には、発進クラッチC-Sの油圧サーボ部４７の環状シリンダ４８が形成されている。シリンダ４８には環状ピストン４９がシールされて摺動可能に嵌合され、環状ピストン４９の大径側から外方に突設されたフランジ部４９ｅが発進クラッチC-Sの摩擦係合部４６の後端側と対向している。前筒状部１１ｍ前端部には、油圧サーボ部４７の遠心油圧キャンセラ５０の環状プレート５１の内径側が嵌合されてスナップリングにより抜け止されている。環状プレート５１の外径側は環状ピストン４９の外径側に略同径に形成された内周面に液密的に摺動可能に嵌合されている。環状ピストン４９と環状プレート５１との間に形成されたキャンセル油室５２内には、フランジ部４９ｅが摩擦係合部４６から開離する方向に環状ピストン４９を付勢するための圧縮スプリング５３が介在されている。

駆動部材１１の前筒状部１１ｍには環状シリンダ４８に開口するポート５４が穿設され、後筒状部１１ｎと支持部材１２ｃとの間および中間壁部１２ｗには、作動油を環状シリンダ４８のポート５４を介して給排するための作動油路５５が形成されている。発進時に圧力制御された作動油が作動油路５５、ポート５４を通って環状シリンダ室４８に供給されると、環状ピストン４９が圧縮スプリング５３のばね力に抗して前進され、摩擦係合部４６の摩擦プレートが圧接されて発進クラッチC-Sが徐々に係合され、ジーゼルエンジンのクランクシャフトに回転連結された駆動部材１１が増速用プラネタリギヤ１９のキャリアＣ４に連結される。発進クラッチC-Sの係合により、ジーゼルエンジンの出力回転が伝達される駆動部材１１の回転は増速用プラネタリギヤ１９により増速されて入力軸１４に伝達される。作動油路５５がリザーバに連通されると、環状シリンダ４８内の圧力が低下し、環状ピストン４９が圧縮スプリング５３のばね力により後退され、摩擦係合部４６の摩擦プレートが解放されて発進クラッチC-Sが遮断され、ジーゼルエンジンの出力回転が入力軸１４に伝達されなくなる。

サンギヤＳ４の固定部Ｓ４ｃの外周と駆動部材１１の前筒状部１１ｍの内孔との間はシール部材６０によりシールされ、固定部Ｓ４ｃの内周と中間壁部１２ｗの支持部材１２ｃの外周とはスプライン嵌合のガタをなくすことでシールされている。このようにして、作動油路５５の一端（前側）は、駆動部材１１と支持部材１２ｃとの間に作動油路５５内の油の漏れを防止するシール手段が形成される。

入力軸１４には、油圧サーボ部４７の遠心油圧キャンセラ５０および増速用プラネタリギヤ１９の各部に潤滑油を供給するための潤滑油孔５６が潤滑油路として軸線上に穿設され、潤滑油孔５６は連結体４３より前方で入力軸１４の前端面に開口して開口部５６ａを形成している。入力軸１４には、連結体４３より後方側において潤滑油孔５６と連通する分岐孔５７が分岐油路として半径方向に穿設されて、サンギヤＳ４の固定部Ｓ４ｃの内周面と入力軸１４の外周面との間の隙間および固定部Ｓ４ｃに半径方向に穿設された連通孔５８からなる連通通路６１に連通されている。即ち、潤滑油路５６は連結体４３より前方に開口する開口部５６ａと、連結体４３より後方側において連通油路６１に連通する分岐油路５７を有する。前筒状部１１ｍには、潤滑油をキャンセル油室５２に供給するためのポート５９が半径方向に穿設されている。潤滑油孔５６に供給された潤滑油は、分岐孔５７、連通孔５８、ポート５９を通ってキャンセル油室５２内に流入する。

キャンセル油室５２には、作動油路５５と第２回転要素であるリングギヤＲ４と入力軸１４とを連結する連結体４３との間に形成された連通油路６１を介して、潤滑油孔５６から潤滑油が供給される。油圧サーボ部４７が回転したとき、環状シリンダ４８内の作動油が環状ピストン４９に作用する遠心力は、キャンセル油室５２内の潤滑油が環状ピストン４９に作用する遠心力により相殺される。また、潤滑油孔５６に供給された潤滑油は、分岐孔５７、連通孔５８、および入力軸１４の先端開口部５６ａを通って増速用プラネタリギヤ１９の各部に供給されて潤滑する。

本発明に係る自動変速装置の実施の形態を示すスケルトン図。本実施の形態の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの係合状態およびギヤ比を示す図。本実施の形態の各変速段におけるプラネタリギヤの各要素の回転比を示す速度線図。制御装置を示すブロック図。本実施の形態係る自動変速機の増速用プラネタリギヤおよび発進クラッチ部分の具体的な構成を示す断面図。

符号の説明

１０…自動変速機、１１…駆動部材、１２…トランスミッションケース、１３…共通軸線、１４…入力軸、１５…増速用単式プラネタリギヤ、１６…変速用複式プラネタリギヤ、１７…出力軸、１９…増速用プラネタリギヤ、２１…シングルピニオンプラネタリギヤ、２２…ダブルピニオンプラネタリギヤ、２３…ロングピニオン、２４…中間ピニオン、２６…ドリブンギヤ、３５…制御装置、４１…メタル軸受、４２…ニードルベアリング、４３…連結体、４４…ピニオン軸、４５…ピニオン、４６…摩擦係合部、４７…油圧サーボ部、４８…環状シリンダ、４９…環状ピストン、５０…遠心油圧キャンセラ、５１…環状プレート、５２…キャンセル油室、５３…圧縮スプリング、５４，５９…ポート、５５…作動油路、５６…潤滑油孔（潤滑油路）、５７…分岐孔（分岐油路）、５８…連通孔、６０…シール部材、６１…連通油路。

Claims

トランスミッションケースに入力軸および出力軸が共通軸線上で回転可能に軸承され、複数の摩擦係合要素により連結または固定して前記入力軸の回転を複数段に変速して前記出力軸に伝達する自動変速機において、
エンジンの出力回転が伝達される駆動部材が前記トランスミッションケースのフロント側に前記共通軸線上で回転可能に支承され、
前記駆動部材に発進クラッチを介して連結可能である第１回転要素と、前記入力軸に直結された第２回転要素と、前記トランスミッションケースに固定された第３回転要素とを有し、前記エンジンの出力回転を常時増速して前記入力軸に伝達可能な増速用プラネタリギヤを備え、
前記発進クラッチの油圧サーボ部を前記増速用プラネタリギヤより後方で前記駆動部材に設け、
前記トランスミッションケースには、前記入力軸を軸承する支持部材が前記共通軸線上に突設された中間壁部が、前記複数の摩擦係合要素を収納するリアケース部と、前記増速用プラネタリギヤおよび前記発進クラッチを収納するフロントケース部との間に設けられ、
前記第３回転要素は前記中間壁部から延びる前記支持部材に回転不能に連結され、
前記駆動部材の後壁が前記中間壁部と前記増速用プラネタリギヤとの間で前記中間壁部に回転可能に支承され、
前記発進クラッチの油圧サーボ部のシリンダが前記駆動部材の後壁に形成され、
前記油圧サーボ部のシリンダに連通する作動油路が前記駆動部材と前記支持部材との間に設けられ、
前記油圧サーボ部の遠心油圧キャンセラおよび前記増速用プラネタリギヤの各部に潤滑油を供給するための潤滑油路が前記入力軸に穿設されていることを特徴とする自動変速機。
請求項１において、前記作動油路の一端は、前記駆動部材と前記支持部材との間に前記作動油路内の油の漏れを防止するシール手段を有することを特徴とする自動変速機。
請求項１又は２において、前記発進クラッチは、前記油圧サーボ部のシリンダに供給された油圧により作動するピストンにより押圧され、
該ピストンに対して、前記油圧サーボ部のシリンダと反対側に、前記油圧サーボ部内の油に作用する遠心油圧を相殺するためのキャンセル油室が形成され、
該キャンセル油室には、前記第２回転要素と前記入力軸とを連結する連結体と前記作動油路との間に形成された連通油路を介して、前記潤滑油路から潤滑油が供給されることを特徴とする自動変速機。
請求項３において、前記潤滑油路は前記連結体より前方に開口する開口部と、前記連結体より後方側において前記連通油路に連通する分岐油路を有することを特徴とする自動変速機。
請求項１において、前記増速用プラネタリギヤはシングルピニオンプラネタリギヤであり、前記第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素はそれぞれキャリア、リングギヤ、サンギヤであり、
前記入力軸と前記出力軸との間に前記入力軸に連結された単式プラネタリギヤおよび前記出力軸に連結された複式プラネタリギヤを設け、
前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された第１リングギヤと、前記トランスミッションケースに固定された第１サンギヤと、前記第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛合するピニオンを支承する第１キャリアとを備えたシングルピニオンプラネタリギヤであり、
前記複式プラネタリギヤは、第２および第３サンギヤ、前記第２サンギヤに直接噛合し前記第３サンギヤに中間ピニオンを介して噛合するロングピニオン、該ロングピニオンおよび前記中間ピニオンを支承する共通キャリア、並びに前記ロングピニオンと噛合する共通リングギヤにより構成されたラビニヨ式プラネタリギヤであり、
前記第２サンギヤは第３クラッチを介して前記第１キャリアに連結可能であるとともに、第１ブレーキを介して固定可能であり、
前記共通キャリアは第２クラッチを介して前記入力軸に連結可能であるとともに、第２ブレーキを介して固定可能であり、
前記共通リングギヤは前記出力軸に直結され、
前記第３サンギヤは第１クラッチを介して前記第１キャリアに連結可能であることを特徴とする自動変速機。