JP4565390B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は自動車の自動変速機に関するものである。

自動車の自動変速機は多段化が進んでおり、前進６段の変速段を持つ自動変速機を搭載した自動車も普及しつつある。変速段が多段化するとこれに比例して自動変速機の構成部品も多くなる傾向にあり、構成の簡素化、特に、プラネタリギヤの数の削減が望まれる。変速段が前進６段のクラスになると、理論上成立し得るギヤ等の組合せは膨大な数にのぼる。また、理論上成立しても実際に製造できない組合せや、シフトクオリティ、伝達効率、ギヤリングといった自動変速機に要求される基本的な性能を満足できないものも含まれる。従って、自動変速機の設計には困難を極めているのが実情である。

プラネタリギヤの数をより少なくしながら前進６段の変速段を実現する自動変速機としては例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、ラビニョー型のプラネタリギヤを一つ用いたもの（図３）や、入力軸と同軸上のプライマリ軸に減速ギヤを設けて減速比を稼ぎ、セカンダリ軸にシングルピニオン型のプラネタリギヤを２組設けたもの（図１）が開示されている。

特開平４−２１９５５３号公報

ラビニョー型のプラネタリギヤを一つ用いた構成のものは、プラネタリギヤが１つで足りる点で優れる。しかし、ラビニョー型のプラネタリギヤは、長いピニオンを用いるため、短いピニオンに対しその倒れ量が大きく、ギヤノイズが大きくなる傾向があると共に、ダブルピニオンを有するのでギヤの噛合い箇所が２箇所になり、ギヤの伝達効率が劣るという問題がある。従って、シングルピニオン型のプラネタリギヤを採用する方が望ましい。一方、セカンダリ軸にシングルピニオン型のプラネタリギヤを２組設けたものでは、セカンダリ軸の周囲にプラネタリギヤ、クラッチ、ブレーキ等の各構成が存在するため、変速機ケースのセカンダリ軸の収容部分が大径となる。このため、自動変速機の高さ方向の幅が大きくなりコンパクト性に欠け、自動車への搭載時にその設置スペースの確保が問題となる。

従って、本発明の目的は、より簡素かつコンパクト性に優れた、前進６段、後進１段の自動変速機を提供することにある。

本発明によれば、第１乃至第３クラッチと、第１及び第２ブレーキと、を備え、前進６段及び後進１段の変速段の切り換えを行なう自動変速機において、入力軸と同軸上に配設された、シングルピニオン型の第１及び第２のプラネタリギヤと、前記入力軸に設けられたギヤと噛合する入力側ギヤと、前記入力軸の回転を減速して出力する減速ギヤと、を備え、前記入力軸と平行な軸上に設けられたカウンタ軸と、前記第１のプラネタリギヤを構成する第１回転要素と前記第２のプラネタリギヤを構成する第２回転要素とを常時連結し、前記入力軸と同軸上に配設された出力ギヤが設けられた第１常時連結部材と、前記第１のプラネタリギヤを構成する回転要素であって、変速段に応じて前記第１クラッチにより前記入力軸に連結され、また、変速段に応じて前記第１ブレーキにより変速機ケースと連結される第３回転要素と、前記第１のプラネタリギヤを構成する回転要素であって、前記減速ギヤから回転力が伝達されて前記入力軸と同軸回りに回転するギヤに対して変速段に応じて前記第２クラッチにより連結され、また、変速段に応じて前記第２ブレーキにより変速機ケースと連結される第４回転要素と、前記第２のプラネタリギヤを構成する回転要素であって、前記減速ギヤから回転力が伝達されて前記入力軸と同軸回りに回転する前記ギヤに対して変速段に応じて連結される第５回転要素と、前記第２のプラネタリギヤを構成する第６回転要素と、前記第３回転要素又は前記第４回転要素のいずれか一方を常時連結する第２常時連結部材と、を備え、前記第１及び第２ブレーキの一方が、前記入力側ギヤの配設位置を通り前記入力軸と直交する平面と、前記減速ギヤの配設位置を通り前記入力軸と直交する平面との間の空間に配設され、前記第１乃至第３クラッチと前記第１及び第２ブレーキとの中から選択されるいずれか２つを接続状態とすることで各変速段の動力伝達経路を形成することを特徴とする自動変速機が提供される。

この自動変速機によれば、前記カウンタ軸に前記減速ギヤを設けたことにより減速比を稼ぎ、入力軸と同軸上に２組のプラネタリギヤが配設される。入力軸と同軸上に２組のプラネタリギヤが配設されることにより、従来のようにセカンダリ軸上に２組のプラネタリギヤが配設される場合と比べて、自動変速機の高さ方向の幅を小さくでき、よりコンパクトな自動変速機が提供できる。

また、前記第１及び第２常時連結部材により２組のプラネタリギヤの回転要素間を常時連結し、前記プラネタリギヤとしてシングルピニオン型のプラネタリギヤが採用される。よって、ラビニョー型のプラネタリギヤに比して伝達効率、ギヤノイズ低減といった自動変速機に要求される基本的な性能も満足される。更に、２組のプラネタリギヤと３つのクラッチと２つのブレーキという、比較的簡素な構成により前進６段、後進１段の変速段の切り換えが実現する。更に、前記第１及び第２ブレーキの一方が、前記入力側ギヤの配設位置を通り前記入力軸と直交する平面と、前記減速ギヤの配設位置を通り前記入力軸と直交する平面との間の空間に配設されている構成を採用したことで、自動変速機のコンパクト化を一層図ることができる。

従って、本発明によれば、自動変速機に要求される基本的な性能を満足しながら、より簡素かつコンパクト性に優れた、前進６段、後進１段の自動変速機を提供することができる。

本発明においては、前記第２常時連結部材は前記第６回転要素と前記第３回転要素とを常時連結し、前記第１回転要素が前記第１のプラネタリギヤのリングギヤであり、前記第２回転要素が前記第２のプラネタリギヤのキャリアであり、前記第３回転要素が前記第１のプラネタリギヤのキャリアであり、前記第４回転要素が前記第１のプラネタリギヤのサンギヤであり、前記第５回転要素が前記第２のプラネタリギヤのサンギヤであり、前記第６回転要素が前記第２のプラネタリギヤのリングギヤである構成が採用できる。

また、本発明においては、前記第２常時連結部材は前記第６回転要素と前記第４回転要素とを常時連結し、前記第１回転要素が前記第１のプラネタリギヤのリングギヤであり、前記第２回転要素が前記第２のプラネタリギヤのキャリアであり、前記第３回転要素が前記第１のプラネタリギヤのキャリアであり、前記第４回転要素が前記第１のプラネタリギヤのサンギヤであり、前記第５回転要素が前記第２のプラネタリギヤのリングギヤであり、前記第６回転要素が前記第２のプラネタリギヤのサンギヤである構成を採用できる。

また、本発明においては、前記入力軸は、前記第１及び第２のプラネタリギヤを通過して前記変速機ケースの後壁部まで延設され、前記第１クラッチは前記後壁部近傍において前記入力軸に設けられている構成を採用できる。この構成によれば、前記第１クラッチの作動油の流路の取り回しを前記後壁部から行なうことができ、前記第１クラッチの配設を容易化できる。

また、本発明においては、前記第１クラッチは前進４速乃至６速時に接続状態とされ、前記第２クラッチは前進３速及び５速並びに後進時に接続状態とされ、前記第３クラッチは前進１速乃至４速時に接続状態とされ、前記第１ブレーキは前進１速及び後進時に接続状態とされ、前記第２ブレーキは前進２速及び６速時に接続状態とされる構成を採用できる。この構成によれば、前記第１乃至第３クラッチと前記第１及び第２ブレーキのうち、一つを接続状態としたままで、２つを接続状態又は解放状態とすることで前進６段の変速段が切り換えられ、シフトクオリティが向上し、自動変速機に要求される基本的な性能を一層満足できる。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る自動変速機Ａのスケルトン図、図１（ｂ）はクラッチ及びブレーキの締結表である（○が接続状態）。自動変速機Ａは、不図示のトルクコンバータ等からの出力が入力される入力軸として機能するプライマリ軸１と、プライマリ軸１と平行な軸上に設けられたカウンタ軸１０及びセカンダリ軸２と、３つのクラッチＣ１乃至Ｃ３と、２つのブレーキＢ１及びＢ２と、プライマリ軸１と同軸上に配設された、シングルピニオン型の２つのプラネタリギヤ２０及３０と、変速機ケース３と、を備える。プライマリ軸１は図１（ａ）で見て右端の入力端からプラネタリギヤ２０及３０を通過して変速機ケース３の後壁部３’まで延設されている。

プラネタリギヤ２０はプライマリ軸１回りに回転する複数の回転要素から構成されており、サンギヤ２１と、リングギヤ２２と、サンギヤ２１及びリングギヤ２２の双方に噛合する複数のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂと、複数のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂを保持するキャリア２４と、から構成されている。

プラネタリギヤ３０もプライマリ軸１回りに回転する複数の回転要素から構成されており、サンギヤ３１と、リングギヤ３２と、サンギヤ３１及びリングギヤ３２の双方に噛合する複数のピニオンギヤ３３ａ、３３ｂと、複数のピニオンギヤ３３ａ、３３ｂを保持するキャリア３４と、から構成されている。

カウンタ軸１０は、プライマリ軸１に固定されたギヤ１ｂと噛合する入力側ギヤ１１と、プライマリ軸１の回転を減速して出力する減速ギヤ１２と、を備え、プライマリ軸１が回転中、常時回転する。減速ギヤ１２にはギヤ６０が噛合している。ギヤ６０はプライマリ軸１と同軸回りに回転可能に配設され、減速ギヤ１２から回転力が伝達されてプライマリ軸１が回転中、常時回転する。

リングギヤ２２とキャリア３４とは常時連結部材４０により常時連結され、両者は一体となってプライマリ軸１と同軸回りに回転する。キャリア３４は常時連結部材４０と一体に形成されており、プライマリ軸１と同軸上に配設された出力ギヤ５０が設けられている。従って、構造上、出力ギヤ５０は常時連結部材４０に設けられていることになる。また、キャリア２４とリングギヤ３２とは常時連結部材１４１により常時連結され、両者は一体となってプライマリ軸１と同軸回りに回転する。

出力ギヤ５０は常時連結部材４０がプライマリ軸１と同軸回りに回転することにより、当該同軸回りに回転する。出力ギヤ５０はセカンダリ軸２のギヤ２ａと噛合してセカンダリ軸２へ回転力が伝達され、セカンダリ軸２のギヤ２ｂから出力される回転力は不図示のファイナルギヤを介して不図示の差動装置へ伝達される。出力ギヤ５０は、減速ギヤ１２と、プラネタリギヤ２０及び３０との間の空間に配設されている。本実施形態の場合、図１（ａ）で見てプライマリ軸１の右端側に自動変速機Ａと連結されるエンジンが配設されることになるが、出力ギヤ５０のこの配設位置は、不図示の差動装置が自動変速機Ａとエンジンとの全長の略中間部分に位置する構成となるため、セカンダリ軸２の長さを長くすることなく、自動変速機Ａのコンパクト化が一層図れる。

クラッチＣ１はプライマリ軸１に固定された部材１ｃに設けられており、プライマリ軸１と常時連結部材４１（つまり、キャリア２４及びリングギヤ３２）との接続（接続状態）、又は、解放（解放状態）を行なう。クラッチＣ１が接続状態の場合、常時連結部材４１、キャリア２４及びリングギヤ３２は一体となってプライマリ軸１と共に回転する。クラッチＣ１は後壁部３’近傍においてプライマリ軸１に設けられている。この構成によれば、クラッチＣ１の作動油の流路の取り回しを後壁部３’から行なうことができ、クラッチＣ１の配設を容易化できる。

ブレーキＢ１は変速機ケース３と常時連結部材４１（つまり、キャリア２４及びリングギヤ３２）との接続、又は、解放を行なう。ブレーキＢ１が接続状態の場合、常時連結部材４１、キャリア２４及びリングギヤ３２は回転しないことになる。なお、図１（ｂ）に示すように変速段が前進１速の場合、ブレーキＢ１は接続状態となる。前進２速にシフトチェンジする際、変速ショックを軽減するためにブレーキＢ１にワンウェイクラッチを併設して常時連結部材４１の回転方向を規制することもできる。

クラッチＣ２はサンギヤ２１とギヤ６０との接続、又は、解放を行なう。クラッチＣ２が接続状態の場合、サンギヤＣ２とギヤ６０とはプライマリ軸１回りに一体的に回転する。ブレーキＢ２はサンギヤ２１と変速機ケース３との接続、又は、解放を行なう。ブレーキＢ２が接続状態の場合、サンギヤ２１は回転しない。このブレーキＢ２は入力側ギヤ１１の配設位置を通りプライマリ軸１の軸方向と直交する平面と、減速ギヤ１２の配設位置を通りプライマリ軸１の軸方向と直交する平面との間の空間に配設されている。この構成によれば、ブレーキＢ２が張り出さず、特にプライマリ軸１の軸方向の長さについて自動変速機Ａのコンパクト化を図ることができる。
クラッチＣ３はギヤ６０とサンギヤ３１との接続、又は、解放を行なう。クラッチＣ３が接続状態の場合、サンギヤ３１とギヤ６０とは一体となってプライマリ軸１回りに回転する。

係る構成からなる自動変速機Ａでは図１（ｂ）に示すように、クラッチＣ１乃至Ｃ３及びブレーキＢ１及びＢ２の５つの要素の中から選択されるいずれか２つの要素を接続状態とすることで前進６段、後進１段の各変速段の動力伝達経路を形成することができる。また、前進６段の切り換えについては１つの要素を接続状態としたままで、２つの要素を接続状態又は解放状態とすることで切り換えられ、シフトクオリティが向上し、自動変速機に要求される基本的な性能を満足できる。

図３（ａ）は自動変速機Ａの速度線図である。同図の左側は、プライマリ軸１およびギヤ６０の速度比を示し、同図の右側は、プラネタリギヤ２０および３０の各部材の速度比を示す。縦軸はプライマリ軸１の回転数を１とした時の各構成の回転数比（速度比）を示し、常時連結されている構成やクラッチで互いに接続された構成の速度比は同一となり、また、ブレーキで変速機ケース３に接続された構成の速度比は０となる。

横軸のうち、ギヤ６０の速度比を示す点はギヤ１ｂとギヤ１１およびギヤ１２とギヤ６０により減速された速度比（すなわちカウンタ軸１０を介して減速された速度比）を示しており、架空の点Ｏとプライマリ軸１の回転数が１となる点とを結ぶ線上に設定されている。プラネタリギヤ２０および３０の各構成の横軸上の座標は、常時連結されている構成やクラッチで互いに接続された構成は同一座標とし、図３（ａ）の左側より、サンギヤ３１、常時連結部材４０（リングギヤ２２とキャリア３４）、常時連結部材４１（キャリア２４とリングギヤ３２）、およびサンギヤ２１の順に設定されている。

これらの横軸上の座標の間隔は、プラネタリギヤ２０および３０のそれぞれにおいて、サンギヤ（２１、３１）とリングギヤ（２２、３２）の位置は、キャリア（２４、３４）を中心とおいて、サンギヤ（２１、３１）の歯数とリングギヤ（２２、３２）の歯数の逆数比に設定する。すなわち、プラネタリギヤ３０においては、サンギヤ３１と常時連結部材４０（キャリア３４）の間隔と、常時連結部材４０（キャリア３４）とリングギヤ３２の間隔は、サンギヤ３１の歯数の逆数とリングギヤ３２の歯数の逆数の割合になるように設定されている。また、プラネタリギヤ２０においては、常時連結部材４０（リングギヤ２２）と常時連結部材４１（キャリア２４）の間隔と、常時連結部材４１（キャリア２４）とサンギヤ２１の間隔は、リングギヤ２２の歯数の逆数とサンギヤ２１の歯数の逆数の割合になるように設定されている。

このようにして縦軸と横軸の座標を設定し、各変速段のクラッチとブレーキの接続および解放状態（図１（ｂ））に従って決定される、各構成の速度比を通る直線を描くことによって、各変速段における速度線図が得られる。図３（ａ）において、線Ｌ１乃至Ｌ６、線ＬＲは、各変速段における速度線図を示し、常時連結部材４０がプライマリ軸１と同軸上の出力ギヤ５０と連結されているため、□プロット内の数字１乃至６は前進６段の変速段の、Ｒは後進段の、プライマリ軸１と同軸上の出力部材の速度比を示す。

例えば、前進１速では、クラッチＣ３を接続状態とすることで、ギヤ６０と連結されているサンギヤ３１がプラネタリギヤ３０における入力となり、ブレーキＢ１を接続状態とすることで、リングギヤ３２の速度比は０となり、プラネタリギヤ３０の速度線図は、線Ｌ１のように表される。なお、前進１速において、プラネタリギヤ２０は動力伝達に関与しない空転要素となるが、常時連結部材４０および４１によりプラネタリギヤ３０の拘束を受けるため、プラネタリギヤ２０の速度線図も線Ｌ１と同一線となる。

また、前進６速では、クラッチＣ１を接続状態とすることで、プライマリ軸１と連結されたキャリア２４がプラネタリギヤ２０における入力となり、ブレーキＢ２を接続状態とすることで、サンギヤ２１の速度比は０となり、プラネタリギヤ２０の速度線図は、線Ｌ６のように表される。なお、前進６速において、プラネタリギヤ３０は動力伝達に関与しない空転要素となるが、常時連結部材４０および４１によりプラネタリギヤ２０の拘束を受けるため、プラネタリギヤ３０の速度線図も線Ｌ６と同一線となる。

図３（ａ）からは、空転要素の速度比が比較的高い変速段があるものの、動力伝達に関与する構成の速度比が小さいため、発熱に伴う潤滑性や冷却性の問題も小さく、信頼性上有利な構造であることが読み取れる。

本実施形態の自動変速機Ａによれば、カウンタ軸１０に減速ギヤ１２を設けたことにより減速比を稼ぎ、入力軸であるプライマリ軸１と同軸上に２組のプラネタリギヤ２０及び３０が配設される。プライマリ軸１と同軸上に２組のプラネタリギヤ２０及び３０が配設されることにより、従来のようにセカンダリ軸上に２組のプラネタリギヤが配設される場合と比べて、自動変速機Ａの高さ方向の幅を小さくでき、よりコンパクトな自動変速機が提供できる。

また、２つの常時連結部材４０、４１により２組のプラネタリギヤの回転要素間を常時連結し、プラネタリギヤとしてシングルピニオン型のプラネタリギヤが採用される。よって、ラビニョー型のプラネタリギヤに比して伝達効率、ギヤノイズ低減といった自動変速機に要求される基本的な性能も満足される。更に、２組のプラネタリギヤと３つのクラッチと２つのブレーキという、比較的簡素な構成により前進６段、後進１段の変速段の切り換えが実現する。

従って、自動変速機に要求される基本的な性能を満足しながら、より簡素かつコンパクト性に優れた、前進６段、後進１段の自動変速機を提供することができる。また、各クラッチＣ１乃至Ｃ３の容量も比較的小さくて足りる。

＜第２実施形態＞
図２（ａ）は本発明の第２実施形態に係る自動変速機Ｂのスケルトン図、図２（ｂ）はクラッチ及びブレーキの締結表である（○が接続状態）。自動変速機Ｂは、不図示のトルクコンバータ等からの出力が入力される入力軸として機能するプライマリ軸１０１と、プライマリ軸１０１と平行な軸上に設けられたカウンタ軸１１０及びセカンダリ軸１０２と、３つのクラッチＣ１０１乃至Ｃ１０３と、２つのブレーキＢ１０１及びＢ１０２と、プライマリ軸１０１と同軸上に配設された、シングルピニオン型の２つのプラネタリギヤ１２０及１３０と、変速機ケース１０３と、を備える。プライマリ軸１０１は図２（ａ）で見て右端の入力端からプラネタリギヤ１２０及１３０を通過して変速機ケース１０３の後壁部１０３’まで延設されている。

プラネタリギヤ１２０はプライマリ軸１０１回りに回転する複数の回転要素から構成されており、サンギヤ１２１と、リングギヤ１２２と、サンギヤ１２１及びリングギヤ１２２の双方に噛合する複数のピニオンギヤ１２３ａ、１２３ｂと、複数のピニオンギヤ１２３ａ、１２３ｂを保持するキャリア１２４と、から構成されている。

プラネタリギヤ１３０もプライマリ軸１０１回りに回転する複数の回転要素から構成されており、サンギヤ１３１と、リングギヤ１３２と、サンギヤ１３１及びリングギヤ１３２の双方に噛合する複数のピニオンギヤ１３３ａ、１３３ｂと、複数のピニオンギヤ１３３ａ、１３３ｂを保持するキャリア１３４と、から構成されている。

カウンタ軸１１０は、プライマリ軸１０１に固定されたギヤ１０１ｂと噛合する入力側ギヤ１１１と、プライマリ軸１０１の回転を減速して出力する減速ギヤ１１２と、を備え、プライマリ軸１０１が回転中、常時回転する。減速ギヤ１１２にはギヤ１６０が噛合している。ギヤ１６０はプライマリ軸１と同軸回りに回転可能に配設され、減速ギヤ１１２から回転力が伝達されてプライマリ軸１０１が回転中、常時回転する。

リングギヤ１２２とキャリア１３４とは常時連結部材１４０により常時連結され、両者は一体となってプライマリ軸１０１と同軸回りに回転する。常時連結部材１４０にはプライマリ軸１０１と同軸上に配設された出力ギヤ１５０が設けられている。サンギヤ１２１とサンギヤ１３１とは常時連結部材１４１により常時連結され、両者は一体となってプライマリ軸１０１と同軸回りに回転する。

出力ギヤ１５０は常時連結部材１４０がプライマリ軸１０１と同軸回りに回転することにより、当該同軸回りに回転する。出力ギヤ１５０はセカンダリ軸１０２のギヤ１０２ａと噛合してセカンダリ軸１０２へ回転力が伝達され、セカンダリ軸１０２のギヤ１０２ｂから出力される回転力は不図示のファイナルギヤを介して不図示の差動装置へ伝達される。出力ギヤ１５０は、減速ギヤ１１２と、プラネタリギヤ１２０及び１３０との間の空間に配設されている。本実施形態の場合、図２（ａ）で見てプライマリ軸１０１の右端側に自動変速機Ｂと連結されるエンジンが配設されることになるが、出力ギヤ１５０のこの配設位置は、不図示の差動装置が自動変速機Ｂとエンジンとの全長の略中間部分に位置する構成となるため、セカンダリ軸１０２の長さを長くすることなく、自動変速機Ｂのコンパクト化が一層図れる。

クラッチＣ１０１はプライマリ軸１０１に固定された部材１０１ｃに設けられており、プライマリ軸１０１とキャリア１２４との接続（接続状態）、又は、解放（解放状態）を行なう。クラッチＣ１０１が接続状態の場合、キャリア１２４はプライマリ軸１０１と共に回転する。クラッチＣ１０１は後壁部１０３’近傍においてプライマリ軸１０１に設けられている。この構成によれば、クラッチＣ１０１の作動油の流路の取り回しを後壁部１０３’から行なうことができ、クラッチＣ１０１の配設を容易化できる。

ブレーキＢ１０１は変速機ケース１０３とキャリア１２４との接続、又は、解放を行なう。ブレーキＢ１０１が接続状態の場合、キャリア１２４は回転しないことになる。なお、図２（ｂ）に示すように変速段が前進１速の場合、ブレーキＢ１０１は接続状態となる。前進２速にシフトチェンジする際、変速ショックを軽減するためにブレーキＢ１０１にワンウェイクラッチを併設してキャリア１２４の回転方向を規制することもできる。

クラッチＣ１０２はギヤ１６０と常時連結部材１４１（つまり、サンギヤ１２１及び１３１）との接続、又は、解放を行なう。クラッチＣ１０２が接続状態の場合、ギヤ１６０と常時連結部材１４１、サンギヤ１２１及び１３１とはプライマリ軸１回りに一体的に回転する。ブレーキＢ１０２は変速機ケース１０３と常時連結部材１４１（つまり、サンギヤ１２１及び１３１）との接続、又は、解放を行なう。ブレーキＢ１０２が接続状態の場合、常時連結部材１４１、サンギヤ１２１及び１３１は回転しない。

このブレーキＢ１０２は入力側ギヤ１１１の配設位置を通りプライマリ軸１０１の軸方向と直交する平面と、減速ギヤ１１２の配設位置を通りプライマリ軸１０１の軸方向と直交する平面との間の空間に配設されている。この構成によれば、ブレーキＢ１０２が張り出さず、特にプライマリ軸１０１の軸方向の長さについて自動変速機Ｂのコンパクト化を図ることができる。

クラッチＣ１０３はギヤ１６０とリングギヤ１３２との接続、又は、解放を行なう。クラッチＣ１０３が接続状態の場合、ギヤ１６０とリングギヤ１３２とは一体となってプライマリ軸１０１回りに回転する。

係る構成からなる自動変速機Ｂでは図２（ｂ）に示すように、クラッチＣ１０１乃至Ｃ１０３及びブレーキＢ１０１及びＢ１０２の５つの要素の中から選択されるいずれか２つの要素を接続状態とすることで前進６段、後進１段の各変速段の動力伝達経路を形成することができる。また、前進６段の切り換えについては１つの要素を接続状態としたままで、２つの要素を接続状態又は解放状態とすることで切り換えられ、シフトクオリティが向上し、自動変速機に要求される基本的な性能を満足できる。

図３（ｂ）は自動変速機Ｂの速度線図であって、図３（ａ）に示した自動変速機Ａの速度線図と同様の方式で構成されたものであり、同図の左側は、プライマリ軸１０１およびギヤ１６０の速度比を示し、同図の右側は、プラネタリギヤ１２０および１３０の各構成の速度比を示す。縦軸はプライマリ軸１０１の回転数を１とした時の各構成の回転数比（速度比）を示し、常時連結されている構成やクラッチで互いに接続された構成の速度比は同一となり、また、ブレーキで変速機ケース１０３に接続された構成の速度比は０となる。

横軸のうち、ギヤ１６０の速度比を示す点はギヤ１０１ｂとギヤ１１１およびギヤ１１２とギヤ１６０により減速された速度比（すなわちカウンタ軸１１０を介して減速された速度比）を示しており、架空の点Ｏとプライマリ軸１０１の回転数が１となる点とを結ぶ線上に設定されている。プラネタリギヤ１２０および１３０の各構成の横軸上の座標は、常時連結されている構成やクラッチで互いに接続された構成は同一座標とし、図３（ｂ）の左側より、リングギヤ１３２、常時連結部材１４０（リングギヤ１２２とキャリア１３４）、キャリア１２４、及び常時連結部材１４１（サンギヤ１２１とサンギヤ１３１）の順に設定されている。

これらの横軸上の座標の間隔は、プラネタリギヤ１２０および１３０のそれぞれにおいて、サンギヤ（１２１、１３１）とリングギヤ（１２２、１３２）の位置は、キャリア（１２４、１３４）を中心とおいて、サンギヤ（１２１、１３１）の歯数とリングギヤ（１２２、１３２）の歯数の逆数比に設定する。すなわち、プラネタリギヤ１３０においては、リングギヤ１３２と常時連結部材１４０（キャリア１３４）の間隔と、常時連結部材１４０（キャリア１３４）と常時連結部材１４１（サンギヤ１３１）の間隔は、リングギヤ１３２の歯数の逆数とサンギヤ１３１の歯数の逆数の割合になるように設定されている。また、プラネタリギヤ１２０においては、常時連結部材１４０（リングギヤ１２２）とキャリア１２４の間隔と、キャリア１２４と常時連結部材１４１（サンギヤ１２１）の間隔は、リングギヤ１２２の歯数の逆数とサンギヤ１２１の歯数の逆数の割合になるように設定されている。

このようにして縦軸と横軸の座標を設定し、各変速段のクラッチとブレーキの接続および解放状態（図２（ｂ））に従って決定される、各構成の速度比を通る直線を描くことによって、各変速段における速度線図が得られる。図３（ｂ）において、線Ｌ１０１乃至Ｌ１０６、線Ｌ１０Ｒは、各変速段における速度線図を示し、常時連結部材１４０がプライマリ軸１０１と同軸上の出力ギヤ１５０と連結されているため、□プロット内の数字１乃至６は前進６段の変速段の、Ｒは後進段の、プライマリ軸１０１と同軸上の出力部材の速度比を示す。

例えば、前進２速では、クラッチＣ１０３を接続状態とすることで、ギヤ１６０と連結されているリングギヤ１３２がプラネタリギヤ１３０における入力となり、ブレーキＢ１０２を接続状態とすることで、サンギヤ１３１の速度比は０となり、プラネタリギヤ１３０の速度線図は、線Ｌ１０２のように表される。なお、前進２速において、プラネタリギヤ１２０は動力伝達に関与しない空転要素であるが、常時連結部材１４０および１４１によりプラネタリギヤ１３０の拘束を受けるため、プラネタリギヤ１２０の速度線図も線Ｌ１０２と同一線となる。

また、前進６速では、クラッチＣ１０１を接続状態とすることで、プライマリ軸１０１と連結されたキャリア１２４がプラネタリギヤ１２０における入力となり、ブレーキＢ１０２を接続状態とすることで、サンギヤ１２１の速度比は０となり、プラネタリギヤ１２０の速度線図は、線Ｌ１０６のように表される。なお、前進６速において、プラネタリギヤ１３０は動力伝達に関与しない空転要素であるが、常時連結部材１４０および１４１によりプラネタリギヤ１２０の拘束を受けるため、プラネタリギヤ１３０の速度線図も線Ｌ１０６と同一線となる。

図３（ｂ）からは、空転要素の速度比が比較的高い変速段があるものの、動力伝達に関与する構成の速度比が小さいため、発熱に伴う潤滑性や冷却性の問題も小さく、信頼性上有利な構造であることが読み取れる。

本実施形態の自動変速機Ｂによれば、カウンタ軸１１０に減速ギヤ１１２を設けたことにより減速比を稼ぎ、入力軸であるプライマリ軸１０１と同軸上に２組のプラネタリギヤ１２０及び１３０が配設される。プライマリ軸１０１と同軸上に２組のプラネタリギヤ１２０及び１３０が配設されることにより、従来のようにセカンダリ軸上に２組のプラネタリギヤが配設される場合と比べて、自動変速機Ｂの高さ方向の幅を小さくでき、よりコンパクトな自動変速機が提供できる。

また、２つの常時連結部材１４０、１４１により２組のプラネタリギヤの回転要素間を常時連結し、プラネタリギヤとしてシングルピニオン型のプラネタリギヤが採用される。よって、ラビニョー型のプラネタリギヤに比して伝達効率、ギヤノイズ低減といった自動変速機に要求される基本的な性能も満足される。更に、２組のプラネタリギヤと３つのクラッチと２つのブレーキという、比較的簡素な構成により前進６段、後進１段の変速段の切り換えが実現する。

従って、自動変速機に要求される基本的な性能を満足しながら、より簡素かつコンパクト性に優れた、前進６段、後進１段の自動変速機を提供することができる。また、各クラッチＣ１０１乃至Ｃ１０３の容量も比較的小さくて足りる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る自動変速機Ａのスケルトン図、（ｂ）はクラッチ及びブレーキの締結表である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る自動変速機Ｂのスケルトン図、（ｂ）はクラッチ及びブレーキの締結表である。 （ａ）は自動変速機Ａの速度線図、（ｂ）は自動変速機Ｂの速度線図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ 自動変速機
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１０１、Ｂ１０２ ブレーキ
Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ１０１〜Ｃ１０３ クラッチ
１０、１１０ カウンタ軸
１２、１１２ 減速ギヤ
２０、３０、１２０、１３０ プラネタリギヤ
４０、４１、１４０、１４１ 常時連結部材

Claims (5)

1. 第１乃至第３クラッチと、第１及び第２ブレーキと、を備え、前進６段及び後進１段の変速段の切り換えを行なう自動変速機において、
   入力軸と同軸上に配設された、シングルピニオン型の第１及び第２のプラネタリギヤと、
   前記入力軸に設けられたギヤと噛合する入力側ギヤと、前記入力軸の回転を減速して出力する減速ギヤと、を備え、前記入力軸と平行な軸上に設けられたカウンタ軸と、
   前記第１のプラネタリギヤを構成する第１回転要素と前記第２のプラネタリギヤを構成する第２回転要素とを常時連結し、前記入力軸と同軸上に配設された出力ギヤが設けられた第１常時連結部材と、
   前記第１のプラネタリギヤを構成する回転要素であって、変速段に応じて前記第１クラッチにより前記入力軸に連結され、また、変速段に応じて前記第１ブレーキにより変速機ケースと連結される第３回転要素と、
   前記第１のプラネタリギヤを構成する回転要素であって、前記減速ギヤから回転力が伝達されて前記入力軸と同軸回りに回転するギヤに対して変速段に応じて前記第２クラッチにより連結され、また、変速段に応じて前記第２ブレーキにより変速機ケースと連結される第４回転要素と、
   前記第２のプラネタリギヤを構成する回転要素であって、前記減速ギヤから回転力が伝達されて前記入力軸と同軸回りに回転する前記ギヤに対して変速段に応じて連結される第５回転要素と、
   前記第２のプラネタリギヤを構成する第６回転要素と、前記第３回転要素又は前記第４回転要素のいずれか一方を常時連結する第２常時連結部材と、
   を備え、
   前記第１及び第２ブレーキの一方が、前記入力側ギヤの配設位置を通り前記入力軸と直交する平面と、前記減速ギヤの配設位置を通り前記入力軸と直交する平面との間の空間に配設され、
   前記第１乃至第３クラッチと前記第１及び第２ブレーキとの中から選択されるいずれか２つを接続状態とすることで各変速段の動力伝達経路を形成することを特徴とする自動変速機。
2. 前記第２常時連結部材は前記第６回転要素と前記第３回転要素とを常時連結し、
   前記第１回転要素が前記第１のプラネタリギヤのリングギヤであり、
   前記第２回転要素が前記第２のプラネタリギヤのキャリアであり、
   前記第３回転要素が前記第１のプラネタリギヤのキャリアであり、
   前記第４回転要素が前記第１のプラネタリギヤのサンギヤであり、
   前記第５回転要素が前記第２のプラネタリギヤのサンギヤであり、
   前記第６回転要素が前記第２のプラネタリギヤのリングギヤであることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記第２常時連結部材は前記第６回転要素と前記第４回転要素とを常時連結し、
   前記第１回転要素が前記第１のプラネタリギヤのリングギヤであり、
   前記第２回転要素が前記第２のプラネタリギヤのキャリアであり、
   前記第３回転要素が前記第１のプラネタリギヤのキャリアであり、
   前記第４回転要素が前記第１のプラネタリギヤのサンギヤであり、
   前記第５回転要素が前記第２のプラネタリギヤのリングギヤであり、
   前記第６回転要素が前記第２のプラネタリギヤのサンギヤであることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
4. 前記出力ギヤが、前記減速ギヤと、前記第１及び第２のプラネタリギヤとの間の空間に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動変速機。
5. 前記入力軸は、前記第１及び第２のプラネタリギヤを通過して前記変速機ケースの後壁部まで延設され、前記第１クラッチは前記後壁部近傍において前記入力軸に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動変速機。

Images