JP6107577B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機に関し、車両用変速機の技術分野に属する。

車両に搭載される自動変速機は、一般に、複数のプラネタリギヤセット（遊星歯車機構）とクラッチやブレーキ等の複数の油圧式摩擦締結要素とを備え、油圧制御によってこれらの摩擦締結要素を選択的に締結することにより、各プラネタリギヤセットを経由する動力伝達経路を切り換えて、複数の前進変速段と通例１段の後退速段とを実現可能なように構成される。

例えば、特許文献１には、いずれもシングルピニオン型の３つのプラネタリギヤセットと、５つの摩擦締結要素とを備え、これらの摩擦締結要素のうち、いずれか２つを締結することにより、前進６段、後退１段を実現する自動変速機が開示されている。

一方、近年においては、エンジンの燃費性能の向上や変速性能の向上のため、前進変速段のさらなる多段化が求められており、例えば、３つのプラネタリギヤセットと６つの摩擦締結要素とを備えれば、これらの摩擦締結要素のうちの２つの摩擦締結要素の締結の組み合わせにより、前進８段を実現することが可能となる。

しかし、この構成では、各変速段において非締結状態の摩擦締結要素が４つ存在することになり、そのため、これらの摩擦締結要素における摩擦板間の摺動抵抗或いは摩擦板間の潤滑油の粘性抵抗等により、変速機全体としての駆動損失が大きくなり、多段化による燃費性能の向上効果が損なわれる可能性がある。

これに対し、特許文献２には、２つのシングルピニオン型プラネタリギヤセット及び２つのダブルピニオン型プラネタリギヤセットと、５つの摩擦締結要素とを備え、これらの摩擦締結要素のうちの３つを選択的に締結することにより、前進８段を実現する自動変速機が開示されている。

これによれば、各変速段における非締結状態の摩擦締結要素の数が２つになるので、上記のような駆動損失が抑制される。

特開２００８−２９８１２６号公報 特開２００９−１７４６２６号公報

しかし、前記特許文献２に開示された自動変速機の構成では、減速比１の直結段が５速で、減速段が４段、増速段が３段となっており、全般的に減速比が小さくなるので、車両重量に対して相対的に排気量の小さなエンジンを搭載した場合に、駆動力が不足する懸念がある。特に発進加速性が不足する可能性があるので、この自動変速機では、１速の減速比を大きく設定しており、そのために、１−２速間のギヤステップ（下段の減速比／上段の減速比）が他の変速段間のギヤステップよりも大きくなり、適切なギヤステップの配分性が犠牲にされている（図１４の比較例参照）。

この問題に対しては、終減速比を大きくすることによって、適切なギヤステップの配分を実現しながら、所要の駆動力や発進加速性を確保することが考えられる。

しかし、この場合、デファレンシャル機構の入力ギヤが大型化し、特に、変速機が横置き式とされ、デファレンシャル機構と一体化された駆動ユニットが構成されるフロントエンジン・フロントドライブ車等の場合、該駆動ユニットが大型化し、エンジンルームへの搭載性が問題となる。

また、前記特許文献２に開示された自動変速機において、直結段を６速以上の高変速段に設定することが考えられるかもしれないが、５つの摩擦締結要素のうちの３つを締結する１０通りの組み合わせのうち、１〜８速及び後退速で用いられていない残り１つの組み合わせ、具体的には、クラッチＣ１、ブレーキＢ１、Ｂ２を締結する組合せでは、クラッチＣａ、Ｃｂが解放されるので、プラネタリギヤセット８におけるキャリヤＣｒがフリーとなり、そのため、出力ギヤ３が連結されたプラネタリギヤセット８のリングギヤＲｒに回転力を出力できず、ニュートラル状態となる。

つまり、特許文献２に開示された自動変速機では、５速より低速段側に新たな変速段を設けて直結段を６速以上とすることが不可能なのである。

また、この自動変速機において、あえて直結段を６速以上に設定しようとして、各プラネタリギヤセットの回転要素間の連結関係や、これらの回転要素と摩擦締結要素との関係の一部を変更しようとしても、一般に自動変速機の構成は、一部の変更が他の部位に及び、実現可能なギヤ寸法で、各変速段の適切な減速比と変速段間の適切なギヤステップを実現しようとすると、結局、新しい自動変速機を始めから創り出さなければならないことになる。

その場合、エンジンルームへの良好な搭載性を確保するため、変速段の多段化に伴う自動変速機の大型化、特に、軸方向寸法の増大が抑制されるように構成部品をレイアウトすることが求められる。

本発明は、自動変速機の多段化に関する上記のような実情に鑑み、直結段を６速に設定でき、各変速段間のギヤステップの適切な配分が可能であり、かつ、軸方向の小型化を図ることができる前進８段の自動変速機の実現を課題とし、鋭意検討の結果、これを実現したものである。

前記課題を解決するため、本発明に係る自動変速機は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
変速機ケース内に、
駆動源に連結された入力軸と、
該入力軸と同軸上に配設されてデファレンシャル機構に連結される出力部材と、
第１サンギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤを有するダブルピニオン型の第１プラネタリギヤセットと、
第２サンギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤを有するシングルピニオン型の第２プラネタリギヤセットと、
第３サンギヤ、第３キャリヤ及び第３リングギヤを有するダブルピニオン型の第３プラネタリギヤセットと、
第４サンギヤ、第４キャリヤ及び第４リングギヤを有するシングルピニオン型の第４プラネタリギヤセットと、
第１、第２、第３クラッチと、
第１、第２ブレーキと、
を備えた前進８段の自動変速機であって、
前記入力軸と前記第１サンギヤと前記第４キャリヤとが常時連結され、
前記出力部材と前記第３リングギヤと前記第４リングギヤとが常時連結され、
前記第２リングギヤと前記第３サンギヤとが常時連結され、
前記第１リングギヤと前記第２キャリヤとが常時連結され、
前記第１クラッチは、前記第１キャリヤと前記第２サンギヤとの間を断接し、
前記第２クラッチは、前記第２サンギヤと前記第２リングギヤとの間を断接し、
前記第３クラッチは、前記第２サンギヤと前記第４サンギヤとの間を断接し、
前記第１ブレーキは、前記第１キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、
前記第２ブレーキは、前記第３キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、
前記第１、第２、第３クラッチ及び前記第１、第２ブレーキのうち、いずれか３つの摩擦締結要素が締結され、残り２つの摩擦締結要素が非締結状態とされることで、各変速段が形成されるように構成され、
前記第１、第２、第３クラッチが締結され、前記第１、第２ブレーキが解放されたときに、減速比１の６速が形成され、かつ、
軸方向一端側から順に、前記第１プラネタリギヤセット、前記第１クラッチ、前記第２プラネタリギヤセット、前記第２クラッチ、前記第３プラネタリギヤセット、前記第３クラッチ、前記第４プラネタリギヤセットが軸方向に並べて配設されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
第１、第２、第３クラッチ及び第１、第２ブレーキのうち、
前記第２クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキが締結されたときに１速が形成され、
前記第１クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキが締結されたときに２速が形成され、
前記第１クラッチ、前記第２クラッチ及び前記第２ブレーキが締結されたときに３速が形成され、
前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキが締結されたときに４速が形成され、
前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキが締結されたときに５速が形成され、
前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキが締結されたときに７速が形成され、
前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキが締結されたときに８速が形成され、
前記第３クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキが締結されたときに後退速が形成されることを特徴とする。

上記の構成により、請求項１に記載の発明によれば、２つのダブルピニオン型のプラネタリギヤセットと、２つのシングルピニオン型のプラネタリギヤセットと、５つの摩擦締結要素とを備えた前進８段自動変速機において、直結段を６速とすることが可能となり、前述の直結段が５速の自動変速機に比べて減速段の数が多くなる。

したがって、全般的に減速比を大きくすることができて、小排気量エンジンに適用されたときに、終減速比の増大や、これに伴う駆動ユニットの大型化、エンジンルームへの搭載性の悪化等を抑制し、かつ、各変速段間の適切なギヤステップの設定を可能としながら、所要の駆動力や発進加速性を実現することが可能となる。

特に、この発明によれば、軸方向に隣接するプラネタリギヤセット間にクラッチが１つずつ配置されているため、各クラッチの構成部品を近くのプラネタリギヤセットの回転要素に連結しやすい。そのため、クラッチの構成部品とプラネタリギヤセットの回転要素とを連結する連結部材、及び、プラネタリギヤセットの回転要素同士を連結する連結部材において、軸心側から径方向外側に延びる部分の点数を低減できる。したがって、このように径方向に延びる部分が軸方向に複数重なることが防止されることで、自動変速機全体を軸方向にコンパクトに形成することができる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、各プラネタリギヤセットのサンギヤとリングギヤの歯数を適切に設定することにより、１〜５速、７、８速、及び後退速についても、適切な減速比が実現される。

本発明の実施形態に係る自動変速機の骨子図である。 同自動変速機の摩擦締結要素の締結表である。 １速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ２速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ３速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ４速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ５速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ６速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ７速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 ８速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 後退速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 プラネタリギヤセットを構成するギヤの歯数例の表である。 図１２の歯数例の場合の減速比とギヤステップを示す表である。 図１３のギヤステップを比較例とともに図示したグラフである。 図１に示す自動変速機の変形例に係る骨子図である。 比較例に係る自動変速機の骨子図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自動変速機１０の構成を示す骨子図であって、この自動変速機１０は、変速機ケース１１内に、同一軸線上に配設された入力軸１２と出力軸１３とを有し、これらの軸心上に、図の左側の入力側（駆動源側）から、ダブルピニオン型の第１プラネタリギヤセット（以下、単に「第１ギヤセット」という）ＰＧ１、シングルピニオン型の第２プラネタリギヤセット（以下、単に「第２ギヤセット」という）ＰＧ２、ダブルピニオン型の第３プラネタリギヤセット（以下、単に「第３ギヤセット」という）ＰＧ３、及び、シングルピニオン型の第４プラネタリギヤセット（以下、単に「第４ギヤセット」という）ＰＧ４が配設されている。

また、第１ギヤセットＰＧ１と第２ギヤセットＰＧ２との間には第１クラッチＣＬ１が配設され、第２ギヤセットＰＧ２と第３ギヤセットＰＧ３との間には第２クラッチＣＬ２が配設され、第３ギヤセットＰＧ３と第４ギヤセットＰＧ４との間には第３クラッチＣＬ３が配設されている。そして、第１ギヤセットＰＧ１の入力側に第１ブレーキＢＲ１が配設され、第３ギヤセットＰＧ３の入力側に第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

前記第１〜第４ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４は、それぞれ３つの回転要素を有し、これらの回転要素として、第１ギヤセットＰＧ１は、第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、第１キャリヤＣ１を有し、第２ギヤセットＰＧ２は、第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリヤＣ２を有し、第３ギヤセットＰＧ３は、第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３、第３キャリヤＣ３を有し、第４ギヤセットＰＧ４は、第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４、第４キャリヤＣ４を有する。

ここで、ダブルピニオン型の第１、第３ギヤセットＰＧ１、ＰＧ３は、第１、第３サンギヤＳ１、Ｓ３にそれぞれ噛み合わされた第１ピニオンと、該第１ピニオンと第１、第３リングギヤＲ１、Ｒ３とにそれぞれ噛み合わされた第２ピニオンとを有し、これらのピニオンが前記第１、第３キャリヤＣ１、Ｃ３にそれぞれ支持されている。また、シングルピニオン型の第２、第４ギヤセットＰＧ２、ＰＧ４は、第２、第４サンギヤＳ２、Ｓ４と第２、第４リングギヤＲ２、Ｒ４とにそれぞれ噛み合わされたピニオンを有し、これらのピニオンが前記第２、第４キャリヤＣ２、Ｃ４にそれぞれ支持されている。

また、この自動変速機１０においては、前記第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３、前記第３リングギヤＲ３と第４リングギヤＲ４、前記第１サンギヤＳ１と第４キャリヤＣ４、及び、前記第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２が、それぞれ常時連結されている。そして、前記入力軸１２は、第１サンギヤＳ１及び第４キャリヤＣ４に常時連結され、前記出力軸１３は、第３リングギヤＲ３及び第４リングギヤＲ４に常時連結されている。

また、前記第１クラッチＣＬ１は、前記第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２との間に配設されて、これらを断接するようになっており、前記第２クラッチＣＬ２は、前記第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２との間に配設されて、これらを断接するようになっており、前記第３クラッチＣＬ３は、前記第２サンギヤＳ２と第４サンギヤＳ４との間に配設されて、これらを断接するようになっている。

さらに、前記第１ブレーキＢＲ１は、前記変速機ケース１１と第１キャリヤＣ１との間に配設されて、これらを断接するようになっており、前記第２ブレーキＢＲ２は、前記変速機ケース１１と第３キャリヤＣ３との間に配設されて、これらを断接するようになっている。

この自動変速機１０によれば、以上の構成において、図２の締結表に示すように、５つの摩擦締結要素から３つの摩擦締結要素を選択的に締結することにより、前進の１〜８速及び後退速が形成される。

次に、図２に示す各摩擦締結要素の締結の組み合わせに従い、変速段ごとに、減速比が決定されるメカニズムを図３〜図１１によって説明する。

なお、図３〜図１１の（ａ）図は、当該変速段で締結される摩擦締結要素を網掛けによって表示したものであり、また、（ｂ）図は、当該変速段の減速比を線図によって示すもので、この減速比線図において、各ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４における回転要素間の横方向の間隔はそれぞれのギヤ比によって定まり、ダブルピニオン型のギヤセットＰＧ１、ＰＧ３では、キャリヤ、リングギヤ、サンギヤの順に配置され、シングルピニオン型のギヤセットＰＧ２、ＰＧ４では、リングギヤ、キャリヤ、サンギヤの順に配置されている。

また、縦軸は回転速度を表し、入力回転速度、即ち、入力軸１２とこれに常時連結された第１サンギヤＳ１及び第４キャリヤＣ４の回転速度を「１」、ブレーキによって固定された回転要素の回転速度を「０」とする。また、常時連結された回転要素同士、及びクラッチによって連結された回転要素同士の回転速度は等しくなる。そして、Ｎ１〜Ｎ８、Ｎｒは、第３、第４リングギヤＲ３、Ｒ４ないし出力軸１３から出力される回転の各変速段での回転速度を示し、この出力回転速度の逆数が当該変速段における減速比となる。

まず、１速では、図３に示すように、第２クラッチＣＬ２と、第１、第２ブレーキＢＲ１、ＢＲ２とが締結されるから、第１キャリヤＣ１及び第３キャリヤＣ３の回転速度が「０」となる共に、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とが結合されて第２ギヤセットＰＧ２が一体化することにより、第２ギヤセットＰＧ２の各回転要素が同一回転し、第２キャリヤＣ２に常時連結された第１リングギヤＲ１、第２リングギヤＲ２に常時連結された第３サンギヤＳ３もこれらと同一回転する。

これらの回転要素の回転速度は、第１ギヤセットＰＧ１において、第１サンギヤＳ１の回転速度が「１」、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」の条件から決定され、この回転速度が第３ギヤセットＰＧ３の第３サンギヤＳ３に入力されることにより、第３リングギヤＲ３の回転速度が決まり、これが出力回転速度Ｎ１となる。

次に、２速では、図４に示すように、第１クラッチＣＬ１と、第１、第２ブレーキＢＲ１、ＢＲ２とが締結されるから、第１キャリヤＣ１及び第３キャリヤＣ３の回転速度が「０」となると共に、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが連結されることにより、第２サンギヤＳ２の回転も「０」となる。

そして、第１サンギヤＳ１の回転が「１」、第１キャリヤＣ１の回転が「０」であることから、第１リングギヤＲ１、及びこれに常時連結された第２キャリヤＣ２の回転速度が決定し、これにより、第２リングギヤＲ２の回転速度及びこれに常時連結された第３サンギヤＳ３の回転速度が決定する。その結果、第３ギヤセットＰＧ３において、第３キャリヤＣ３の回転速度が「０」であることから第３リングギヤＲ３の回転速度が決定し、これが出力回転速度Ｎ２となる。

次に、３速では、図５に示すように、第１、第２クラッチＣＬ１、ＣＬ２と、第２ブレーキＢＲ２とが締結されるから、まず、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とが結合されて第２ギヤセットＰＧ２が一体化することにより、第２ギヤセットＰＧ２の各回転要素が同一回転し、第２キャリヤＣ２に常時連結された第１リングギヤＲ１、第２リングギヤＲ２に常時連結された第３サンギヤＳ３もこれらと同一回転する。

また、第２サンギヤＳ２と第１キャリヤＣ１とが連結されることにより、第１ギヤセットＰＧ１も一体化し、その結果、第１、第２ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２の全体が第１サンギヤＳ１に入力される入力回転速度「１」で一体回転する。

そして、この回転速度「１」が、第３キャリヤＣ３の回転速度が「０」である第３ギヤセットＰＧ３の第３サンギヤＳ３に伝達されることにより、第３リングギヤＲ３の回転速度が決定し、これが出力回転速度Ｎ３となる。

次に、４速では、図６に示すように、第１、第３クラッチＣＬ１、ＣＬ３と、第２ブレーキＢＲ２とが締結されるから、第３キャリヤＣ３の回転速度が「０」となると共に、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２と第４サンギヤＳ４とが連結され、これらが同一回転する。

そして、これらの条件と、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とが常時連結され、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２とが常時連結され、入力回転要素である第１サンギヤＳ１と第４キャリヤＣ４とが常時連結され、出力回転要素である第３リングギヤＲ３と第４リングギヤＲ４とが常時連結されているとの条件とから、第１サンギヤＳ１及び第４キャリヤＣ４への入力回転速度「１」に対する第３リングギヤＲ３及び第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、これが出力回転速度Ｎ４となる。

次に、５速では、図７に示すように、第２、第３クラッチＣＬ２、ＣＬ３と、第２ブレーキＢＲ２とが締結されるから、まず、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とが結合されて第２ギヤセットＰＧ２が一体化することにより、第２ギヤセットＰＧ２の各回転要素が同一回転し、第２リングギヤＲ２に常時連結された第３サンギヤＳ３、及び、第２サンギヤＳ２に連結された第４サンギヤＳ４もこれらと同一回転する。

その結果、第３ギヤセットＰＧ３と第４ギヤセットＰＧ４とにおいて、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４とが同一回転すると共に、常時連結された第３リングギヤＲ３と第４リングギヤＲ４とが同一回転し、かつ、第３キャリヤＣ３の回転速度が「０」であるとの条件から、出力回転要素である第３リングギヤＲ３と第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度Ｎ５となる。

次に、６速では、図８に示すように、第１、第２、第３クラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３が締結されるから、まず、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とが結合されて第２ギヤセットＰＧ２が一体化することにより、第２ギヤセットＰＧ２の各回転要素が同一回転し、第２キャリヤＣ２に常時連結された第１リングギヤＲ１、第２リングギヤＲ２に常時連結された第３サンギヤＳ３もこれらと同一回転し、さらに、第２サンギヤＳ２に連結された第４サンギヤＳ４も同一回転する。

また、第２サンギヤＳ２と第１キャリヤＣ１とが連結されることにより、第１ギヤセットＰＧ１も一体化し、第１ギヤセットの各回転要素が同一回転すると共に、第１サンギヤＳ１に常時連結された第４キャリヤＣ４も同一回転し、その結果、第４ギヤセットＰＧ４も一体化し、第４リングギヤＲ４及びこれに常時連結された第３リングギヤＲ３も、前記各回転要素と同一回転する。その結果、第３ギヤセットＰＧ３も一体化し、第１〜第４ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４が全て一体化して、全回転要素が同一回転速度で回転することになる。

したがって、第１サンギヤＳ１及び第４キャリヤＣ４に入力される回転の速度「１」が、そのまま、第３、第４リングギヤＲ３、Ｒ４から出力回転速度Ｎ６として出力される。これにより、６速が減速比「１」の直結段となる。

次に、７速では、図９に示すように、第２、第３クラッチＣＬ２、ＣＬ３と、第１ブレーキＢＲ１とが締結されるから、まず、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とが結合されて第２ギヤセットＰＧ２が一体化することにより、第２ギヤセットＰＧ２の各回転要素が同一回転し、第２キャリヤＣ２に常時連結された第１リングギヤＲ１、第２リングギヤＲ２に常時連結された第３サンギヤＳ３もこれらと同一回転し、さらに、第２サンギヤＳ２に連結された第４サンギヤＳ４も同一回転する。

そして、これらの条件と、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」、第１サンギヤＳ１及び第４キャリヤＣ４の回転速度が「１」であることとから、同一回転する前記各回転要素の回転速度が決定すると共に、これに伴って第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度Ｎ７となる。

次に、８速では、図１０に示すように、第１、３クラッチＣＬ１、ＣＬ３と、第１ブレーキＢＲ１とが締結されるから、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」とされると共に、これに連結された第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４の回転速度も「０」となる。

そして、第４ギヤセットＰＧ４において、第４キャリヤＣ４の回転速度が「１」、第４サンギヤＳ４の回転速度が「０」となることにより、第４リングギヤＲ４の回転が決定し、この回転速度が出力回転速度Ｎ８となる。

さらに、後退速では、図１１に示すように、第３クラッチＣＬ３と、第１、第２ブレーキＢＲ１、ＢＲ２とが締結されるから、第２サンギヤＳ２と第４サンギヤＳ４とが連結されて、これらが同一回転すると共に、第１、第３キャリヤＣ１、Ｃ３の回転速度が「０」となる。

そして、これらの条件と、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とが常時連結され、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２とが常時連結され、入力回転要素である第１サンギヤＳ１と第４キャリヤＣ４とが常時連結され、出力回転要素である第３リングギヤＲ３と第４リングギヤＲ４とが常時連結されていることとから、第１サンギヤＳ１及び第４キャリヤＣ４への入力回転速度「１」に対して、第３リングギヤＲ３及び第４リングギヤＲ４からの出力回転速度が決まり、これが前進時と逆方向の出力回転速度Ｎｒとなる。

以上のようにして、図２に示す摩擦締結要素の締結の組み合わせにより、回転速度Ｎ１〜Ｎ８、Ｎｒを、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４＜Ｎ５＜Ｎ６＜Ｎ７＜Ｎ８、Ｎｒ＜０とすることが可能となると共に、前記の構成により、Ｎ６＝１となるから、前進８段、後退段１段で、６速が減速比「１」の直結段となる自動変速機が得られる。

したがって、直結段が５速の自動変速機に比べて減速段の数が多くなり、全般的に減速比を大きくすることが可能となって、小排気量エンジンに適用したときに、終減速比の増大や、これに伴う差動装置ないし駆動ユニットの大型化、エンジンルームへの搭載性の悪化等を抑制し、かつ、各変速段間の適切なギヤステップの設定を可能としながら、所要の駆動力や発進加速性を実現することが可能となる。

ここで、第１〜第４ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４の各ギヤの歯数を例えば図１２に示すように設定すれば、各変速段の減速比及び前進の隣接変速段間のギヤステップは図１３に示すようになる。

このギヤステップの配分を、図１４により、前述の特許文献２に記載された直結段が５速の自動変速機のものと比較すると、特許文献２のものは、１速の減速比を相対的に大きくした結果、１−２速間のギヤステップが他の変速段間に比べて極端に大きくなっており、これに対して、本発明の実施形態に係る自動変速機１０では、各変速段間のギヤステップは、１．１から１．５の狭い範囲内に収まり、極めて均等化されたギヤステップの配分が実現される。

また、図１に示すように、本実施形態に係る自動変速機１０では、軸方向の駆動源側（図の左側）から順に、第１ギヤセットＰＧ１、第１クラッチＣＬ１、第２ギヤセットＰＧ２、第２クラッチＣＬ２、第３ギヤセットＰＧ３、第３クラッチＣＬ３、第４ギヤセットＰＧ４が軸方向に並べて配設されている。即ち、軸方向に隣接するギヤセット間にクラッチが１つずつ配置されている。このレイアウトによれば、以下の理由により、自動変速機１０を軸方向にコンパクトに構成することができる。

先ず、第１クラッチＣＬ１の構成部品は、軸方向の駆動源側に隣接する第１ギヤセットＰＧ１の第１キャリヤＣ１と、軸方向の反駆動源側に隣接する第２ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２とに連結されている。これらの連結は、他のクラッチＣＬ２〜ＣＬ４やギヤセットＰＧ３、ＰＧ４、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２とを連結する連結部材Ｍ１、及び、入力軸１２を含むいずれの部品にも干渉することなく、寸法の小さな連結部材によって容易に実現可能である。

第２クラッチＣＬ２の構成部品は、軸方向の駆動源側に隣接する第２ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２と、同じく第２ギヤセットＰＧ２の第２リングギヤＲ２とに連結されている。これらの連結も、他のクラッチＣＬ１、ＣＬ３、ＣＬ４やギヤセットＰＧ１、ＰＧ３、ＰＧ４、及び、入力軸１２を含むいずれの部品にも干渉することなく、寸法の小さな連結部材によって容易に実現可能である。また、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とを連結する連結部材Ｍ２を利用して、第２クラッチＣＬ２の構成部品を第２リングギヤＲ２に連結することができるため、連結部材の部品点数を低減できる。

第３クラッチＣＬ３の構成部品は、軸方向において第２クラッチＣＬ２及び第３ギヤセットＰＧ３を挟んで駆動源側に配置された第２ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２と、軸方向の反駆動源側に隣接する第４ギヤセットＰＧ４の第４サンギヤＳ４とに連結されている。第３クラッチＣＬ３の構成部品と第２サンギヤＳ２とを連結する連結部材Ｍ３は、第２クラッチＣＬ２、第３ギヤセットＰＧ３、及び、第３リングギヤＲ３と第４リングギヤＲ４とを連結する連結部材Ｍ４を含むいずれの部品にも干渉することなく、第２クラッチＣＬ２及び第３サンギヤＳ３の径方向内側を軸方向に延びるように配設されている。また、第３クラッチＣＬ３の構成部品と第４サンギヤＳ４との連結は、他の部品に干渉することなく、寸法の小さな連結部材によって容易に実現可能である。

以上のように、本実施形態に係る自動変速機１０では、第３クラッチＣＬ３と第２サンギヤＳ２との連結を除けば、クラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３は、隣接するギヤセットの回転要素に連結されている。そのため、これらの連結に、寸法が小さく構造が簡素な連結部材を用いることができる。

さらに、ギヤセットの回転要素同士を常時連結するための連結部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４は、いずれも隣接するギヤセット間を連結するものである。なお、軸方向に離間した第１サンギヤＳ１と第４キャリヤＣ４との連結には、入力軸１２が用いられている。上記連結部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４は、当該連結部材によって連結されるギヤセット以外のギヤセットに干渉することがないため、径方向外側へ迂回させる必要がない。また、ギヤセットよりも小径のクラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を上記連結部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４の径方向内側に配設することで、クラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３と連結部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４との干渉を容易に回避できる。したがって、これらの連結部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４についても、構造の簡素化および小型化を図ることができる。

以上のように構成された自動変速機１０によれば、ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４とクラッチＣＬ１〜ＣＬ３を別の順番で軸方向に並べて配置する場合に比べて、自動変速機１０全体を軸方向にコンパクトに形成することができる。以下、図１に示す本実施形態に係る自動変速機１０と、図１６に示す比較例に係る自動変速機１１０とを比較しながら、より具体的に説明する。

図１６に示すように、比較例に係る自動変速機１１０においても、変速機ケース１１１内において、入力軸１１２と出力軸１１３とが同一軸線上に配置されており、該軸線上に、ダブルピニオン型の第１、第３ギヤセットＰＧ１、ＰＧ３と、シングルピニオン型の第２、第４ギヤセットＰＧ２、ＰＧ４と、第１、第２、第３クラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３と、第１、第２ブレーキＢＲ１、ＢＲ２とが配設されている。これら軸線上の構成要素は上記実施形態と同じであるので、第１〜第４ギヤセット及びその回転要素、並びに各摩擦締結要素について、上記実施形態と同じ符号を用いる。

図１６に示す自動変速機１１０では、図１に示す自動変速機１０と比べて、前記軸線上における第１〜第４ギヤセット、第１〜第３クラッチ及び第１、第２ブレーキの並びの順番が異なっているが、その他の構成は同じである。

即ち、図１６に示す比較例においても、各ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４における回転要素、即ちサンギヤ、リングギヤ及びキャリヤの連結関係や、ブレーキによって変速機ケースとの間で断接され、或いはクラッチによって互いに断接される回転要素の関係も、図１に示す実施形態と同様である。したがって、図１６に示す自動変速機１１０においても、図２に示す締結表に従って３つの摩擦締結要素が選択的に締結されることにより、上記実施形態に係る自動変速機１０と同様に、前進８段と後退段とが形成されると共に、６速が直結段となる。

比較例に係る自動変速機１１０においては、軸方向の駆動源側から順に、第１ギヤセットＰＧ１、第１クラッチＣＬ１、第３クラッチＣＬ３、第４ギヤセットＰＧ４、第２ギヤセットＰＧ２、第２クラッチＣＬ２、第３ギヤセットＰＧ３が配設されている。また、比較例では、第１ギヤセットＰＧ１の駆動源側に第１ブレーキＢＲ１が配設され、第３ギヤセットＰＧ３の駆動源側に第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

このような比較例のレイアウトでは、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣ２とを連結する連結部材Ｍ１１を、第１クラッチＣＬ１、第３クラッチＣＬ３及び第４ギヤセットＰＧ４に干渉しないように径方向外側へ迂回させる必要があり、第１クラッチＣＬ１及び第３クラッチＣＬ３の構成部品を第２サンギヤＳ２に連結するための連結部材Ｍ１２を、第４ギヤセットＰＧ４に干渉しないように径方向外側へ迂回させる必要がある。

そのため、これらの連結部材Ｍ１１、Ｍ１２が大型化してしまい、これらの連結部材Ｍ１１、Ｍ１２の反駆動源側の端部に、軸心側から径方向外側へ延びる部分ｍ１１、ｍ１２が形成される。また、比較例では、第４リングギヤＲ４と出力軸１１３とを連結する連結部材Ｍ１３に、軸心側から径方向外側に延びる部分ｍ１３が形成される。これら径方向に延びる部分ｍ１１、ｍ１２、ｍ１３は、第４ギヤセットＰＧ４と第２ギヤセットＰＧ２との間において軸方向に重なるように配置され、これらの部分ｍ１１、ｍ１２、ｍ１３同士が対向する部分には、それぞれスラストベアリングを介装させる必要がある。また、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とを連結する連結部材Ｍ１４にも、軸心側から径方向外側に延びる部分ｍ１４が形成される。

したがって、比較例に係る自動変速機１１０は、全体的に軸方向に長い構造となってしまい、エンジンルームへの搭載性が悪くなる。

これに対して、図１に示す本実施形態に係る自動変速機１０では、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とを連結する連結部材Ｍ２に、軸心側から径方向外側に延びる部分ｍ１が形成される点を除けば、他の連結部材においては、このような径方向に延びる部分を省略することが可能である。そのため、このように径方向に延びる部分が軸方向に複数重なることが防止され、これにより、スラストベアリングを省略することができる。したがって、自動変速機１０全体を軸方向にコンパクトに形成することができる。

なお、以上の実施形態に係る自動変速機１０は、入、出力軸が同一軸線上に配置されたフロントエンジン・リヤドライブ車用等の縦置き式のものであるが、ギヤセットや摩擦締結要素に関する同一の構成で、フロントエンジン・フロントドライブ車用等の横置き式の自動変速機を構成することも可能である。

図１５に示すように、図１に示す自動変速機１０を横置き式に変更した自動変速機１０’においては、縦置き式の自動変速機１０に対して入力側（駆動源側）が出力側と同じ側（図の右側）とされて、駆動源に連結された入力軸１２’が図の右側から左側に向けて延びて第４キャリヤＣ４と第１サンギヤＳ１とに連結されている。

また、縦置き式自動変速機１０における出力軸１３の代わりに、入力側に出力ギヤ１３’が配置されており、前記出力軸１３と同様、第３、第４リングギヤＲ３、Ｒ４に連結されている。その他の構成は、縦置き式自動変速機１０と全く同じである。

そして、前記出力ギヤ１３’は、図示しないが、カウンタ軸上のギヤを介して、当該自動変速機１０’と一体化されたデファレンシャル機構の入力ギヤに連結されており、この出力ギヤ１３’から入力ギヤまでのギヤ列で終減速機が構成されている。

図１５に示す自動変速機１０’では、軸方向の反駆動源側（図の左側）から順に、第１ギヤセットＰＧ１、第１クラッチＣＬ１、第２ギヤセットＰＧ２、第２クラッチＣＬ２、第３ギヤセットＰＧ３、第３クラッチＣＬ３、第４ギヤセットＰＧ４が配設されている。これらギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４及びクラッチＣＬ１〜ＣＬ３の位置関係及び連結関係は、図１に示す自動変速機１０と同じである。したがって、図１５に示す自動変速機１０’も、図１に示す自動変速機１０と同様、軸方向にコンパクトに形成することができる。

以上のように本発明によれば、直結段を６速に設定することができると共に、各変速段間のギヤステップを適切に設定することができる前進８段の自動変速機が実現され、車両用自動変速機ないし車両の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

１０、１０’ 自動変速機
１１、１１’ 変速機ケース
１２、１２’ 入力軸
１３ 出力軸
１３’ 出力ギヤ
ＰＧ１〜ＰＧ４ 第１〜第４プラネタリギヤセット
Ｓ１〜Ｓ４ サンギヤ
Ｒ１〜Ｒ４ リングギヤ
Ｃ１〜Ｃ４ キャリヤ
ＣＬ１〜ＣＬ３ 第１〜第３クラッチ
ＢＲ１、ＢＲ２ 第１、第２ブレーキ

Claims (2)

1. 変速機ケース内に、
   駆動源に連結された入力軸と、
   該入力軸と同軸上に配設されてデファレンシャル機構に連結される出力部材と、
   第１サンギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤを有するダブルピニオン型の第１プラネタリギヤセットと、
   第２サンギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤを有するシングルピニオン型の第２プラネタリギヤセットと、
   第３サンギヤ、第３キャリヤ及び第３リングギヤを有するダブルピニオン型の第３プラネタリギヤセットと、
   第４サンギヤ、第４キャリヤ及び第４リングギヤを有するシングルピニオン型の第４プラネタリギヤセットと、
   第１、第２、第３クラッチと、
   第１、第２ブレーキと、
   を備えた前進８段の自動変速機であって、
   前記入力軸と前記第１サンギヤと前記第４キャリヤとが常時連結され、
   前記出力部材と前記第３リングギヤと前記第４リングギヤとが常時連結され、
   前記第２リングギヤと前記第３サンギヤとが常時連結され、
   前記第１リングギヤと前記第２キャリヤとが常時連結され、
   前記第１クラッチは、前記第１キャリヤと前記第２サンギヤとの間を断接し、
   前記第２クラッチは、前記第２サンギヤと前記第２リングギヤとの間を断接し、
   前記第３クラッチは、前記第２サンギヤと前記第４サンギヤとの間を断接し、
   前記第１ブレーキは、前記第１キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、
   前記第２ブレーキは、前記第３キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、
   前記第１、第２、第３クラッチ及び前記第１、第２ブレーキのうち、いずれか３つの摩擦締結要素が締結され、残り２つの摩擦締結要素が非締結状態とされることで、各変速段が形成されるように構成され、
   前記第１、第２、第３クラッチが締結され、前記第１、第２ブレーキが解放されたときに、減速比１の６速が形成され、かつ、
   軸方向一端側から順に、前記第１プラネタリギヤセット、前記第１クラッチ、前記第２プラネタリギヤセット、前記第２クラッチ、前記第３プラネタリギヤセット、前記第３クラッチ、前記第４プラネタリギヤセットが軸方向に並べて配設されていることを特徴とする自動変速機。
2. 第１、第２、第３クラッチ及び第１、第２ブレーキのうち、
   前記第２クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキが締結されたときに１速が形成され、
   前記第１クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキが締結されたときに２速が形成され、
   前記第１クラッチ、前記第２クラッチ及び前記第２ブレーキが締結されたときに３速が形成され、
   前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキが締結されたときに４速が形成され、
   前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキが締結されたときに５速が形成され、
   前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキが締結されたときに７速が形成され、
   前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキが締結されたときに８速が形成され、
   前記第３クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキが締結されたときに後退速が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。

Images