JP4900193B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載される自動変速機、特にその変速機構における摩擦要素のレイアウトに関し、自動車用変速機の技術分野に属する。

自動車に搭載される自動変速機は、トルクコンバータを介してエンジン出力回転が入力される変速機構の動力伝達経路を複数の摩擦要素の選択的締結によって切り換えることにより、減速比の異なる複数の変速段を達成するように構成されたものであるが、この種の自動変速機においては、コンパクト化や組み立て性向上等のため、変速機構の構成要素のレイアウトが課題となる。

例えば、特許文献１に記載された自動変速機の場合、２つの多板ブレーキを有し、各多板ブレーキは、変速機ケースのケース本体とその内側に配設された回転要素とを断接するために、固定側摩擦板の外周に形成されたスプラインがケース本体の内周面に形成された共通のスプライン嵌合部と係合されている。その２つの多板ブレーキの内側に、クラッチやプラネタリギヤセットなどの回転要素が配置されている。これにより、自動変速機のコンパクト化が図られている。

特開２００３−２８７０９０公報

ところが、特許文献１に記載の自動変速機の場合、２つの多板ブレーキの固定側摩擦板は、自動変速機全体の構成上、径の設定が制約されるケース本体の内周面に形成されたスプライン嵌合部と係合するために、径の設定の自由度が少なく、これに伴い、摩擦板を締結するピストンの径も制約される。

特に、摩擦板やピストンを小径にすることが困難で、必要以上に大径化する。この場合、潤滑油による摩擦板の冷却性が低下すると共に、締結、解放動作の応答性が低下し、特に自動変速レンジで頻繁に締結、解放が繰り返される多板ブレーキの場合に、冷却不足による耐久性の低下や、変速時の制御性の低下等を招くことになる。

その対処として、ケース本体の中心軸から外周までの距離を小さくすることにより、スプライン嵌合部が形成されている内周面を小径化し、多板ブレーキの摩擦板やピストンも小径化することが考えられるが、そうすると、他の回転要素を収納するためにケース本体を軸方向に大きくしなければならず、コンパクトな変速機の実現が困難になる。

そこで、本発明は、コンパクトであって、多板ブレーキの径の設定の自由度が高く、また、組み立て性に優れた構成の自動変速機を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、隣接させて並設され、所定の２つの回転要素と変速機ケースとをそれぞれ断接する２つの多板ブレーキと、前記変速機ケースのケース本体に固定されて該ケース本体の一端の開口を閉塞するエンドカバーとを有する自動変速機であって、
前記エンドカバーは、前記ケース本体と該エンドカバーの合わせ面からケース本体の内部空間に向かって延びて内周面が前記２つの回転要素の外周面に対向する突出部を有し、
前記２つの回転要素の外周面に、前記２つの多板ブレーキの回転側摩擦板がそれぞれ係合するスプライン嵌合部が形成されていると共に、
前記エンドカバーにおける突出部の内周面に、前記２つの多板ブレーキの固定側摩擦板が係合するスプライン嵌合部が形成されており、かつ、
前記エンドカバーにおける突出部の先端にピストンシリンダが形成された部材が取り付けられ、該部材のシリンダピストンとエンドカバーに設けられたピストンシリンダとに２つの多板ブレーキのピストンがそれぞれ支持されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、多板ブレーキの回転側摩擦板は回転要素の外周面に形成されているスプライン嵌合部と係合し、固定側摩擦板は、変速機ケースのケース本体に固定されたエンドカバーの内周面に形成されているスプライン嵌合部と係合する。これにより、多板ブレーキは、回転要素とケース本体とをエンドカバーを介して断接する。

その場合に、エンドカバーの内周面は、ケース本体の内周面より径の設定の自由度が高いから、多板ブレーキの固定側摩擦板が係合されるスプライン嵌合部をエンドカバーの内周面に設けることにより、該多板ブレーキの摩擦板やピストンの径の設定の自由度も高くなる。特に、前記エンドカバーのスプライン嵌合部を、例えばケース本体の内部空間に開口側から挿入される突出部に設ければ、ケース本体の内周面に形成されたスプライン嵌合部と係合する摩擦板に比べて、該エンドカバーのスプライン嵌合部と係合する摩擦板を小径にすることが可能となり、該摩擦板を締結するピストンも小径にすることが可能となる。これにより、例えば当該多板ブレーキが自動変速レンジで締結されるものであって、頻繁に締結、解放が繰り返されるブレーキである場合に、潤滑油による冷却が効果的に行われ、締結、解放動作の緻密な制御が可能となる。また、エンドカバーが摩擦板を支持することになるので、摩擦板とエンドカバーとを含むサブアセンブリを構成することができ、その結果、メイン組立ラインを短縮することが可能となるなど、自動変速機全体の組み立て性が向上する。

特に、この発明によれば、２つの多板ブレーキが並設され、エンドカバーのスプライン嵌合部は、この２つの多板ブレーキの固定側摩擦板のスプラインと係合する。すなわち、エンドカバーに各多板ブレーキ用のスプライン嵌合部を設ける必要がなくなる。これにより、他の変速機構の構成要素のレイアウトの自由度が向上するとともに、２つの多板ブレーキの摩擦板とエンドカバーとを含むサブアセンブリを構成することができ、その結果、変速機全体の組み立て性が向上する。

また、前記エンドカバーに上述の２つの多板ブレーキの一方のピストンシリンダが形成された部材が取り付けられ、このピストンシリンダとエンドカバーに設けられたシリンダピストンとに２つの多板ブレーキのピストンがそれぞれ支持される。これにより、２つのブレーキ（摩擦板、ピストン、およびシリンダ）とエンドカバーとを含むサブアセンブリを構成することができ、その結果、変速機全体の組み立て性がさらに向上する。

さらにまた、この発明よれば、エンドカバーのスプライン嵌合部は、ケース本体とエンドカバーの合わせ面よりケース本体側に延びた突出部に形成される。これにより、ケース本体のエンドカバーとの合せ面を構成する部分（例えば、フランジ部）が、自動変速機のエンドカバー側の端部に寄り、その結果、ケース本体の合わせ面を構成する部分の反エンドカバー側に配置されるバルブボディや該部分の外周に固定されるオイルパンを大型化することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る自動変速機の構成を示す骨子図であって、この自動変速機１は、フロントエンジンフロントドライブ車等のエンジン横置き式自動車に適用されるもので、主たる構成要素として、エンジン出力軸２に取り付けられたトルクコンバータ３と、該トルクコンバータ３の出力回転が入力軸４を介して入力される変速機構５とを有し、該変速機構５が入力軸４の軸心上に配置された状態で、変速機ケース６に収納されている。

そして、該変速機構５の出力回転が、同じく入力軸４の軸心上において該入力軸４の中間部に配置された出力ギヤ７からカウンタドライブ機構８を介して差動装置９に伝達され、左右の車軸９ａ、９ｂが駆動されるようになっている。

前記トルクコンバータ３は、エンジン出力軸２に連結されたケース３ａと、該ケース３ａ内に固設されたポンプ３ｂと、該ポンプ３ｂに対向配置されて該ポンプ３ｂにより作動油を介して駆動されるタービン３ｃと、該ポンプ３ｂとタービン３ｃとの間に介設され、かつ、前記変速機ケース６にワンウェイクラッチ３ｄを介して支持されてトルク増大作用を行うステータ３ｅと、前記ケース３ａとタービン３ｃとの間に設けられ、該ケース３ａを介してエンジン出力軸２とタービン３ｃとを直結するロックアップクラッチ３ｆとで構成されている。そして、タービン３ｃの回転が前記入力軸４を介して変速機構５に伝達されるようになっている。

一方、変速機構５は、第１、第２、第３プラネタリギヤセット（以下、単に「第１、第２、第３ギヤセット」という）１０、２０、３０を有し、これらが変速機ケース６内における前記出力ギヤ７の反トルクコンバータ側において、トルクコンバータ側から順に配置されている。

また、変速機構５を構成する摩擦要素として、前記出力ギヤ７のトルクコンバータ側に、第１クラッチ４０及び第２クラッチ５０が配置されていると共に、出力ギヤ７の反トルクコンバータ側には、第１ブレーキ６０、第２ブレーキ７０及び第３ブレーキ８０がトルクコンバータ側から順に配置されており、さらに、第１ブレーキ６０に並列にワンウェイクラッチ９０が配置されている。

前記第１、第２、第３ギヤセット１０、２０、３０は、いずれもシングルピニオン型のプラネタリギヤセットであって、サンギヤ１１、２１、３１と、これらのサンギヤ１１、２１、３１にそれぞれ噛み合った各複数のピニオン１２、２２、３２と、これらのピニオン１２、２２、３２をそれぞれ支持するキャリア１３、２３、３３と、ピニオン１２、２２、３２にそれぞれ噛み合ったリングギヤ１４、２４、３４とで構成されている。

そして、前記入力軸４が第３ギヤセット３０のサンギヤ３１に連結されていると共に、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１と第２ギヤセット２０のサンギヤ２１、第１ギヤセット１０のリングギヤ１４と第２ギヤセット２０のキャリア２３、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４と第３ギヤセット３０のキャリア３３が、それぞれ連結されている。そして、第１ギヤセット１０のキャリア１３に前記出力ギヤ７が連結されている。

また、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１及び第２ギヤセット２０のサンギヤ２１は、前記第１クラッチ４０を介して入力軸４に断接可能に連結されており、第２ギヤセット２０のキャリア２３は、前記第２クラッチ５０を介して入力軸４に断接可能に連結されている。

さらに、第１ギヤセット１０のリングギヤ１４及び第２ギヤセット２０のキャリア２３は、並列に配置された前記第１ブレーキ６０及びワンウェイクラッチ９０を介して変速機ケース６に断接可能に連結されており、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４及び第３ギヤセット３０のキャリア３３は、前記第２ブレーキ７０を介して変速機ケース６に断接可能に連結されており、さらに、第３ギヤセット３０のリングギヤ３４は、前記第３ブレーキ８０を介して変速機ケース６に断接可能に連結されている。

以上の構成により、この変速機構５によれば、第１、第２クラッチ４０、５０及び第１、第２、第３ブレーキ６０、７０、８０の締結状態の組み合わせにより、前進６速と後退速とが得られるようになっており、その組み合わせと変速段の関係を図２の締結表に示す。

即ち、１速では、第１クラッチ４０と第１ブレーキ６０とが締結され、入力軸４の回転は、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１に入力され、該第１ギヤセット１０により大きな減速比で減速されて該第１ギヤセット１０のキャリア１３から出力ギヤ７に出力される。なお、第１ブレーキ６０はエンジンブレーキを作動させる１速でのみ締結され、エンジンブレーキを作動させない１速では、ワンウェイクラッチ９０がロックすることにより１速を形成する。

２速では、第１クラッチ４０と第２ブレーキ７０とが締結され、入力軸４の回転は、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１に入力されると同時に、第２ギヤセット２０を介して該第１ギヤセット１０のリングギヤ１４にも入力され、入力軸４の回転は前記１速よりも小さな減速比で減速されて、第１ギヤセット１０のキャリア１３から出力ギヤ７に出力される。

３速では、第１クラッチ４０と第３ブレーキ８０とが締結され、入力軸４の回転は、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１に入力されると同時に、第３ギヤセット３０及び第２ギヤセット２０を介して該第１ギヤセット１０のリングギヤ１４にも入力され、入力軸４の回転は前記２速よりもさらに小さな減速比で減速されて、第１ギヤセット１０のキャリア１３から出力ギヤ７に出力される。

４速では、第１クラッチ４０と第２クラッチ５０とが締結され、入力軸４の回転は、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１に入力されると同時に、第２ギヤセット２０を経由してそのまま第１ギヤセット１０のリングギヤ１４にも入力される。これにより、第１ギヤセット１０の全体が入力軸４と一体的に回転し、キャリア１３から減速比１の回転が出力ギヤ７に出力される。

５速では、第２クラッチ５０と第３ブレーキ８０とが締結され、入力軸４の回転は、第２ギヤセット２０を経由してそのまま第１ギヤセット１０のリングギヤ１４に入力されると同時に、第３ギヤセット３０及び第２ギヤセット２０を介して該第１ギヤセット１０のサンギヤ１１にも入力され、入力軸４の回転は増速されて、第１ギヤセット１０のキャリア１３から出力ギヤ７に出力される。

６速では、第２クラッチ５０と第２ブレーキ７０とが締結され、入力軸４の回転は、第２ギヤセット２０を経由してそのまま第１ギヤセット１０のリングギヤ１４に入力されると同時に、第２ギヤセット２０を介して該第１ギヤセット１０のサンギヤ１１にも入力され、入力軸４の回転は、前記５速よりも大きな増速比で増速されて、第１ギヤセット１０のキャリア１３から出力ギヤ７に出力される。

そして、後退速では、第１ブレーキ６０と第３ブレーキ８０とが締結され、入力軸４の回転は、第３ギヤセット３０及び第２ギヤセット２０を介して第１ギヤセット１０のサンギヤ１１に入力される。このとき、第２ギヤセット２０において回転方向が逆転されることにより、第１ギヤセット１０のキャリア１３から出力ギヤ７に入力軸４の回転方向と反対方向の回転が出力される。

以上のように、この実施の形態によれば、変速機構５が、３つのシングルピニオン型プラネタリギヤセット１０、２０、３０と、５つの摩擦要素４０、５０、６０、７０、８０とを用いて構成され、これにより、前進６速及び後退速が可能な自動変速機が実現される。

次に、図３と図４により、本発明の特徴部である変速機構５のリア側に配置された第２ブレーキ７０、第３ブレーキ８０、およびその周辺の具体的構成について説明する。なお、図３、図４は、変速機構５の軸方向の同一部位を周方向の異なる断面で切断した状態を示すものである。

図３に示すように、変速機ケース６は、変速機構５を収納した本体ケース６ａ（請求項におけるケース本体）と、該本体ケース６ａのリア側端面の開口を閉塞するエンドカバー６ｂとで構成される。

エンドカバー６ｂは外周にフランジ部６ｃを備えており、フランジ部６ｃは本体ケース６ａのエンドカバー側端の外周に形成されたフランジ部６ｄにボルト１００を介して固定されている。２つのフランジ部６ｃ、６ｄの接触し合う面が、合わせ面Ｘである。

エンドカバー６ｂの近傍には、第２ギヤセット２０と第３ギヤセット３０が内周側に軸方向に並んで配置されているとともに、その外周側に第２ブレーキ７０と第３ブレーキ８０とが軸方向に並んで配置されている。

第２ブレーキ７０と第３ブレーキ８０は複数の摩擦板を有する多板ブレーキである。

第２ブレーキ７０は、エンドカバー６ｂの合わせ面Ｘから本体ケース６ａの内部空間に向かって延びる筒形状の突出部６ｅの内周面に形成されたスプライン嵌合部１０１に対して外周に形成されたスプラインが係合する固定側摩擦板７１ａと、第３ギヤセット３０の反エンドカバー側のキャリア３３の外周面に形成されたスプライン嵌合部１０２に対して内周に形成されたスプラインが係合する回転側摩擦板７１ｂとを有する。

第３ブレーキ８０は、スプライン嵌合部１０１に対して外周に形成されたスプラインが係合する固定側摩擦板８１ａと、第３ギヤセット３０のリングギヤ３４と一体に接続された筒体１０３の外周面に形成されたスプライン嵌合部１０４に対して内周に形成されたスプイラインが係合する回転側摩擦板８１ｂとを有する。

また、第２のブレーキ７０は、図４に示すように、エンドカバー６ｂの突出部６ｅの先端にボルト１０５を介して固定された肉厚リング形状の部材１０６のエンドカバー６ｂ側に形成されたピストンシリンダ７２と、ピストンシリンダ７２に摺動して複数の摩擦板（７１ａ、７１ｂ）を押圧するピストン７３とを有する。

一方、第３のブレーキ８０は、エンドカバー６ｂに形成されたピストンシリンダ８２と、ピストンシリンダ８２に摺動して複数の摩擦板（８１ａ、８１ｂ）を押圧するピストン８３とを有する。

したがって、図４に示すように、エンドカバー６ｂをベースとする、エンドカバー６ｂに第２ブレーキ７０の複数の摩擦板（７１ａ、７１ｂ）、ピストンシリンダ７２、およびピストン７３と第３のブレーキ８０の複数の摩擦板（８１ａ、８１ｂ）、ピストンシリンダ８２、およびピストン８３とが構成された、さらに第２ギヤセット２０のリングギヤ２４と第３ギヤセット３０のピニオン３２、キャリア３３、およびリングギヤ３４とが組み付けられてなるサブアセンブリが構成可能になる。すなわち、ピストンシリンダ７２が形成された部材１０６が２つのブレーキ７０、８０の複数の摩擦板７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂをスプライン係合部１０１から脱落しないように支持するため、サブアセンブリが実現可能になる。これにより、メイン組立ラインを短縮することが可能となるなど、自動変速機全体の組み立て性が向上する。

本実施形態によれば、２つの多板ブレーキ７０、８０の固定側摩擦板７１ａ、８１ａは、エンドカバー６ｂの突出部６ｅの内周面に形成された共通のスプライン嵌合部１０１と係合する。これにより、２つのブレーキ７０、８０ｂの固定側摩擦板７１ａ、８１ａそれぞれと係合する専用のスプライン嵌合部をエンドカバー６ｂに設ける必要がなくなる。これにより、変速機内部の空間スペースが大きくなり、変速機構５の他の構成要素のレイアウトの自由度が向上する。

また、エンドカバー６ｂの内周面は、本体ケース６ａの内周面より径の設定の自由度が高いから、２つの多板ブレーキ７０、８０の固定側摩擦板７１ａ、８１ａが係合されるスプライン嵌合部１０１をエンドカバー６ｂの内周面に設けることにより、２つのブレーキ７０、８０の摩擦板７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂやピストン７３、８３の径の設定の自由度も高くなる。また、スプライン係合部１０１が形成される内周面が本体ケース６ａの内部空間に開口側から挿入される突出部６ｅに設けられているので、本体ケース６ａの内周面に形成されたスプライン嵌合部と係合する摩擦板に比べて、エンドカバー６ｂのスプライン嵌合部１０１と係合する摩擦板７１ａ、８１ａを小径にすることが可能となり、摩擦板７１ａ、８１ａを締結するピストン７３、８３も小径にすることが可能となる。これにより、例えば２つの多板ブレーキ７０、８０が自動変速レンジで締結されるものであって、頻繁に締結、解放が繰り返されるブレーキである場合に、潤滑油による冷却が効果的に行われ、また、締結、解放動作の緻密な制御が可能となる。

なお、２つのブレーキ７０、８０以外に、第１ブレーキ６０が存在する。第１ブレーキ６０は、他のブレーキ７０、８０に比べて本体ケース６ａの奥に配置されているため、図示してはいないが、その固定側摩擦板は本体ケース６ａの内周面に形成されたスプライン係合部に係合している。そのため、ブレーキ７０、８０に比べて固定側摩擦板は大径化する。しかしながら、第１ブレーキ６０は、１速固定と後退速でのみ締結され、また自動変速時には締結されないので、ブレーキ７０、８０に比べて締結解放を繰り返すことによる発熱の問題（冷却の問題）があまりなく、緻密な締結、解放制御が要求されない。したがって、第１ブレーキ６０の固定側摩擦板は、ブレーキ７０、８０のように小径化する必要がない（第１ブレーキ６０の固定側摩擦板が、小径化するためにエンドカバーのスプライン嵌合部と係合する必要がない。）。

さらに、突出部６ｅはエンドカバー６ｂの合わせ面Ｘより本体ケース６ａ側に延びるようにエンドカバー６ｂに形成されている。すなわち、合わせ面Ｘが自動変速機１のエンドカバー６ｂ側の端部に寄る。これにより、図５に示すように、合わせ面Ｘを構成する本体ケース６ａのフランジ部６ｄの反エンドカバー側に軸方向に大きい、大型のバルブボディＶＢを配置するための領域Ｚが得られる。また、フランジ部６ｄに固定される、大型のオイルパンＯＰを配置するための領域Ｙが得られる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

以上のように、本発明に係る自動変速機は、多板ブレーキを有する自動変速機において、多板ブレーキの径の設定の自由度を高くすることができる。また、組み立て性に優れてコンパクトな自動変速機を得ることができる。したがって、自動車産業もしくは自動車用変速機の製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の実施の形態に係る自動変速機の骨子図である。 摩擦要素の締結の組み合わせと変速段との関係を示す表である。 ２つの多板ブレーキ、およびその周辺の断面図である。 別の２つの多板ブレーキ、およびその周辺の断面図である。 本発明の１つの効果を説明するための図である。

符号の説明

６ 変速機ケース
６ａ ケース本体
６ｂ エンドカバー
２４ 回転要素（リングギヤ）
３３ 回転要素（キャリア）
３４ 回転要素（リングギヤ）
７０ 多板ブレーキ（第２ブレーキ）
７１ａ 固定側摩擦板
７１ｂ 回転側摩擦板
８０ 多板ブレーキ（第３ブレーキ）
８１ａ 固定側摩擦板
８１ｂ 回転側摩擦板
１０１ スプライン嵌合部
１０２ スプライン嵌合部
１０４ スプライン嵌合部

Claims (1)

1. 隣接させて並設され、所定の２つの回転要素と変速機ケースとをそれぞれ断接する２つの多板ブレーキと、前記変速機ケースのケース本体に固定されて該ケース本体の一端の開口を閉塞するエンドカバーとを有する自動変速機であって、
   前記エンドカバーは、前記ケース本体と該エンドカバーの合わせ面からケース本体の内部空間に向かって延びて内周面が前記２つの回転要素の外周面に対向する突出部を有し、
   前記２つの回転要素の外周面に、前記２つの多板ブレーキの回転側摩擦板がそれぞれ係合するスプライン嵌合部が形成されていると共に、
   前記エンドカバーにおける突出部の内周面に、前記２つの多板ブレーキの固定側摩擦板が係合するスプライン嵌合部が形成されており、かつ、
   前記エンドカバーにおける突出部の先端にピストンシリンダが形成された部材が取り付けられ、該部材のシリンダピストンとエンドカバーに設けられたピストンシリンダとに２つの多板ブレーキのピストンがそれぞれ支持されていることを特徴とする自動変速機。

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