JP6107579B2 - 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１６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、軸心が車幅方向に延びる横置き式とされ、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、変速動作が迅速に行われるような構成部品のレイアウト、具体的には、変速機構の入力側の慣性質量を低減し、変速動作中のイナーシャフェーズ期間の短縮を図るため、変速段の多段化に伴う入力軸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。

また、新たに創り出される自動変速機が横置き式である場合、例えばエンジンとトルクコンバータとでなる駆動源と、自動変速機と、デファレンシャル機構とをエンジンルーム内の限られた車幅方向寸法内に収納する必要上、自動変速機の駆動源側にデファレンシャル機構を配置した上で、これらをできるだけコンパクトに一体化することが要請されることになる。そのため、新たに創り出される自動変速機には、デファレンシャル機構への出力部が、入力側と同じ側である駆動源側に配置されるようにレイアウトされ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速に設定し、かつ、各変速段間のギヤステップの適切な配分を可能とすると共に、入力軸の短縮を図りながら、出力部を駆動源側に配置す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シングルピニオン型の第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ダブルピニオン型の第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シングルピニオン型の第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ダブルピニオン型の第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段の横置き式の自動変速機であって、
前記入力軸と前記第１キャリヤと前記第２サンギヤとが常時連結され、
前記出力部材と前記第１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３リングギヤと前記第４サンギヤとが常時連結され、
前記第２リングギヤと前記第３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サンギヤと前記第３サンギヤとの間を断接し、
前記第２クラッチは、前記第２キャリヤと前記第３サンギヤとの間を断接し、
前記第３クラッチは、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤとの間を断接し、
前記第１ブレーキは、前記第４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２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、
前記入力軸が常時連結された第１キャリヤ及び第２サンギヤをそれぞれ有する第１、第２プラネタリギヤセットが、他のプラネタリギヤセットよりも軸方向の駆動源側に配置されていると共に、
前記第１、第２プラネタリギヤセットのうち、前記出力部材が常時連結された第１リングギヤを有する第１プラネタリギヤセットが、軸方向の最も駆動源側に配置されており、
前記出力部材は、第１プラネタリギヤセットよりも軸方向の駆動源側に配置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、
前記第１、第２、第３、第４プラネタリギヤセットのうち、前記第１リングギヤに常時連結された第４リングギヤを有する第４プラネタリギヤセットが、軸方向の最も反駆動源側に配設されていることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記第１、第２、第３クラッチは、軸方向において前記第２プラネタリギヤセットよりも反駆動源側に配設されていることを特徴とする。

またさらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項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１速が形成され、
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２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３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１ブレーキが締結されたときに４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５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７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８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、入力軸が常時連結された回転要素を有する第１、第２プラネタリギヤセットが他のプラネタリギヤセットよりも駆動源側に配設されるため、別の順にプラネタリギヤセットを並べる場合に比べて、入力軸の短縮を図ることができる。これにより、入力側の慣性質量が低減されることで、変速動作中のイナーシャフェーズ期間の短縮を図ることができ、迅速な変速動作を実現することができる。

さらに、この発明に係る横置き式の自動変速機によれば、最も駆動源側に配置された第１プラネタリギヤセットの第１リングギヤに、自動変速機の出力部材が常時連結されているため、該出力部材を変速機ケース内において駆動源側に容易に配置することができる。そのため、該出力部材に連結されるデファレンシャル機構を自動変速機の駆動源側に配置することができ、これにより、例えばエンジンとトルクコンバータとでなる駆動源と、本発明に係る自動変速機と、デファレンシャル機構とを、エンジンルーム内の限られた車幅方向寸法内に収まるようにコンパクトに一体化することが可能になる。したがって、上記のような変速段の多段化を図りつつ、エンジンルームへの良好な搭載性を実現することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、出力部材に常時連結された第１リングギヤを有する第１プラネタリギヤセットが最も駆動源側に配置され、同じく出力部材に常時連結された第４リングギヤを有する第４プラネタリギヤセットが最も反駆動源側に配置されているため、第１リングギヤと第４リングギヤとを、他の部材に干渉しないように第２、第３プラネタリギヤセットの径方向外側に配置された連結部材を介して容易に連結することができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、軸方向において第２プラネタリギヤセットよりも駆動源側には第１〜第３のいずれのクラッチも配置されないため、第１、第２プラネタリギヤセットをより駆動源側に寄せて配置することができ、これにより、入力軸を更に短縮することができる。

またさらに、請求項４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。

本発明の第１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。 図１に示す自動変速機を含む駆動ユニットの骨子図である。 第２実施形態に係る自動変速機の骨子図である。 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１４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１５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。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１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、入力軸１２と、該入力軸１２と同軸上に配設された出力ギヤ１３とを有する横置き式の自動変速機である。出力ギヤ１３は、変速機ケース１１内において、軸方向における図の右側の入力側（駆動源側）の端部に配設されている。該出力ギヤ１３は、図１２に示すように、カウンタ軸４上のギヤ５、６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７の入力ギヤ８に連結されており、この出力ギヤ１３から入力ギヤ８までのギヤ列で終減速機が構成されている。該終減速機で減速された動力は、デファレンシャル機構７を介して車軸９ａ、９ｂに伝達される。

図１に示すように、変速機ケース１１内には、入力軸１２の軸心上に、駆動源側から順に、シングルピニオン型の第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、ダブルピニオン型の第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、シングルピニオン型の第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、ダブルピニオン型の第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。

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、シングルピニオン型の第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ピニオンを有し、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、ダブルピニオン型の第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２、第４リングギヤＲ２、Ｒ４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３リングギヤＲ３と第４サンギヤＳ４、前記第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４、前記第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２、及び、前記第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３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キャリヤＣ１及び第２サンギヤＳ２に常時連結され、前記出力ギヤ１３は、第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４に常時連結されている。

第１ギヤセットＰＧ１と第２ギヤセットＰＧ２との間には、駆動源側から第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２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３クラッチＣＬ３が配設されている。第１クラッチＣＬ１は、前記第１サンギヤＳ１と第３サンギヤＳ３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、第２クラッチＣＬ２は、前記第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３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、第３クラッチＣＬ３は、前記第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３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。

また、第４ギヤセットＰＧ４の反駆動源側に、駆動源側から第１、第２ブレーキＢＲ１、ＢＲ２が配設されている。第１ブレーキＢＲ１は、前記変速機ケース１１と第４キャリヤＣ４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、第２ブレーキＢＲ２は、前記変速機ケース１１と第２キャリヤＣ２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、シングルピニオン型のギヤセットＰＧ１、ＰＧ３では、リングギヤ、キャリヤ、サンギヤの順に配置され、ダブルピニオン型のギヤセットＰＧ２、ＰＧ４では、キャリヤ、リングギヤ、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キャリヤＣ１及び第２サンギヤＳ２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１、第４リングギヤＲ１、Ｒ４ないし出力ギヤ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キャリヤＣ２及び第４キャリヤＣ４の回転速度が「０」となる共に、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の各回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、第３リングギヤＲ３に常時連結された第４サンギヤＳ４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２ギヤセットＰＧ２において、第２サンギヤＳ２の回転速度が「１」、第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」の条件から決定され、この回転速度が第４ギヤセットＰＧ４の第４サンギヤＳ４に入力されることにより、第４リングギヤＲ４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２キャリヤＣ２及び第４キャリヤＣ４の回転速度が「０」となると共に、第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３とが連結されることにより、第３サンギヤＳ３の回転も「０」となる。

そして、第２サンギヤＳ２の回転が「１」、第２キャリヤＣ２の回転が「０」であることから、第２リングギヤＲ２、及びこれに常時連結された第３キャリヤＣ３の回転速度が決定し、これにより、第３リングギヤＲ３の回転速度及びこれに常時連結された第４サンギヤＳ４の回転速度が決定する。その結果、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「０」であることから第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Ｎ２となる。

次に、３速では、図５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３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の各回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、第３リングギヤＲ３に常時連結された第４サンギヤＳ４もこれらと同一回転する。

また、第３サンギヤＳ３と第２キャリヤＣ２とが連結されることにより、第２ギヤセットＰＧ２も一体化し、その結果、第２、第３ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３の全体が第２サンギヤＳ２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４キャリヤＣ４の回転速度が「０」である第４ギヤセットＰＧ４の第４サンギヤＳ４に伝達されることにより、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Ｎ３となる。

次に、４速では、図６に示すように、第１、第２クラッチＣＬ１、ＣＬ２と、第１ブレーキＢＲ１とが締結されるから、第４キャリヤＣ４の回転速度が「０」となると共に、第１サンギヤＳ１と第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３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３リングギヤＲ３と第４サンギヤＳ４とが常時連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３とが常時連結され、入力回転要素である第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが常時連結され、出力回転要素である第１リングギヤＲ１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キャリヤＣ１及び第２サンギヤＳ２への入力回転速度「１」に対する第１リングギヤＲ１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１、第３クラッチＣＬ１、ＣＬ３と、第１ブレーキＢＲ１とが締結されるから、まず、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の各回転要素が同一回転し、第３リングギヤＲ３に常時連結された第４サンギヤＳ４、及び、第３サンギヤＳ３に連結された第１サンギヤＳ１もこれらと同一回転する。

その結果、第１ギヤセットＰＧ１と第４ギヤセットＰＧ４とにおいて、第１サンギヤＳ１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１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが同一回転し、かつ、第４キャリヤＣ４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１リングギヤＲ１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３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の各回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、第３リングギヤＲ３に常時連結された第４サンギヤＳ４もこれらと同一回転し、さらに、第３サンギヤＳ３に連結された第１サンギヤＳ１も同一回転する。

また、第３サンギヤＳ３と第２キャリヤＣ２とが連結されることにより、第２ギヤセットＰＧ２も一体化し、第２ギヤセットの各回転要素が同一回転すると共に、第２サンギヤＳ２に常時連結された第１キャリヤＣ１も同一回転し、その結果、第１ギヤセットＰＧ１も一体化し、第１リングギヤＲ１及びこれに常時連結された第４リングギヤＲ４も、前記各回転要素と同一回転する。その結果、第４ギヤセットＰＧ４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キャリヤＣ１及び第２サンギヤＳ２に入力される回転の速度「１」が、そのまま、第１、第４リングギヤＲ１、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、まず、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の各回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、第３リングギヤＲ３に常時連結された第４サンギヤＳ４もこれらと同一回転し、さらに、第３サンギヤＳ３に連結された第１サンギヤＳ１も同一回転する。

そして、これらの条件と、第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」、第１キャリヤＣ１及び第２サンギヤＳ２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１リングギヤＲ１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、２クラッチＣＬ１、ＣＬ２と、第２ブレーキＢＲ２とが締結されるから、第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」とされると共に、これに連結された第１サンギヤＳ１及び第３サンギヤＳ３の回転速度も「０」となる。

そして、第１ギヤセットＰＧ１において、第１キャリヤＣ１の回転速度が「１」、第１サンギヤＳ１の回転速度が「０」となることにより、第１リングギヤＲ１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サンギヤＳ１と第３サンギヤＳ３とが連結されて、これらが同一回転すると共に、第２、第４キャリヤＣ２、Ｃ４の回転速度が「０」となる。

そして、これらの条件と、第３リングギヤＲ３と第４サンギヤＳ４とが常時連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３とが常時連結され、入力回転要素である第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが常時連結され、出力回転要素である第１リングギヤＲ１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キャリヤＣ１及び第２サンギヤＳ２への入力回転速度「１」に対して、第１リングギヤＲ１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。

また、図１に示すように、第１実施形態では、入力軸１２が常時連結された第１キャリヤＣ１を有する第１ギヤセットＰＧ１、入力軸１２が常時連結された第２サンギヤＳ２を有する第２ギヤセットＰＧ２が、他のプラネタリギヤセットＰＧ３、ＰＧ４よりも軸方向の駆動源側に配設されている。そのため、第１〜第４ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４を別の順で並べる場合に比べて、入力軸１２の短縮を図ることができる。これにより、入力側の慣性質量が低減されることで、変速動作中のイナーシャフェーズ期間の短縮を図ることができ、迅速な変速動作を実現することができる。

さらに、第１、第２ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のうち、出力ギヤ１３が常時連結された第１リングギヤＲ１を有する第１ギヤセットＰＧ１が、軸方向の最も駆動源側に配置されており、出力ギヤ１３は、第１ギヤセットＰＧ１よりも軸方向駆動源側に配置されている。出力ギヤ１３と第１ギヤセットＰＧ１との間には、他のギヤセットＰＧ２〜ＰＧ４、クラッチＣＬ１〜ＣＬ３、ブレーキＢＲ１、ＢＲ２のいずれも介在しないため、第１リングギヤＲ１と出力ギヤ１３とを他の部材に干渉することなく容易に連結することができる。即ち、出力ギヤ１３を変速機ケース１１内において駆動源側の端部に容易に配置することができる。

図１２に示すように、自動変速機１０は、例えば、駆動源であるエンジン２及びトルクコンバータ３、並びに、デファレンシャル機構７と共に、駆動ユニット１を構成している。上述のように、自動変速機１０の出力ギヤ１３は、変速機ケース１１内において駆動源側の端部に配置されているため、カウンタ軸４上のギヤ５、６を介して出力ギヤ１３に駆動連結されたデファレンシャル機構７を、トルクコンバータ３に近接させて配置することができる。そのため、駆動ユニット１を、エンジンルーム内の限られた車幅方向寸法内に収まるようにコンパクトに形成することが可能になる。したがって、上記のような変速段の多段化を図りつつ、エンジンルームへの良好な搭載性を実現することができる。

また、図１に示すように、変速機ケース１１内において、出力ギヤ１３に常時連結された第４リングギヤＲ４を有する第４ギヤセットＰＧ４が軸方向の最も反駆動源側に配置されており、同じく出力ギヤ１３に常時連結された第１リングギヤＲ１を有する第１ギヤセットＰＧ１は、上述のように軸方向の最も駆動源側に配置されている。そのため、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とを、他の部材に干渉しないように第２、第３ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３の径方向外側に配置された連結部材１４を介して容易に連結することができる。

次に、図１３に示す第２実施形態に係る自動変速機について説明する。

第２実施形態に係る自動変速機２０においても、変速機ケース２１内において、入力軸２２と出力ギヤ２３とが同軸上に配置されており、入力軸２２の軸線上に、シングルピニオン型の第１、第３ギヤセットＰＧ１、ＰＧ３と、ダブルピニオン型の第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。

なお、前記軸線上の構成要素は第１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、第１実施形態と同じ符号を用いる。

第２実施形態は、第１実施形態と比べて、前記軸線上における第１〜第４ギヤセット、第３クラッチ及び第１、第２ブレーキの並びの順番は同じであるが、第１、第２クラッチの配置が異なっている。

即ち、第２実施形態に係る自動変速機２０においては、第１〜第３クラッチＣＬ１〜ＣＬ３が、全て第２ギヤセットＰＧ２と第３ギヤセットＰＧ３との間に配設されている。具体的に、第２ギヤセットＰＧ２と第３ギヤセットＰＧ３との間において、駆動源側から第２クラッチＣＬ２、第１クラッチＣＬ１、第３クラッチＣＬ３が順に配置されている。

以上のように、第２実施形態に係る自動変速機２０は、第１実施形態のものと比べて、第１、第２クラッチの配置の配設位置が異なっているが、その他の構成は第１実施形態と同様である。

即ち、第２実施形態に係る自動変速機２０においても、入力軸２２が常時連結された第１キャリヤＣ１を有する第１ギヤセットＰＧ１、入力軸２２が常時連結された第２サンギヤＳ２を有する第２ギヤセットＰＧ２が、他のプラネタリギヤセットＰＧ３、ＰＧ４よりも軸方向の駆動源側に配設されているため、入力軸２２を短縮できる。しかも、第２実施形態では、第１〜第３クラッチＣＬ１〜ＣＬ３が全て、第２ギヤセットＰＧ２よりも軸方向の反駆動源側に配設されている。即ち、軸方向において第２ギヤセットＰＧ２よりも駆動源側にはいずれのクラッチＣＬ１〜ＣＬ３も配置されないため、第１、第２ギヤセットＰＧ１ＰＧ２を第１実施形態よりも駆動源側に寄せて配置することができ、これにより、入力軸２２の更なる短縮を図ることができる。したがって、入力側の慣性質量が効果的に低減され、これにより、より迅速な変速動作を実現することができる。

また、第２実施形態においても、出力ギヤ１３が常時連結された第１リングギヤＲ１を有する第１ギヤセットＰＧ１が、軸方向の最も駆動源側に配置されているため、出力ギヤ１３を変速機ケース１１内において駆動源側の端部に容易に配置することができる。そのため、駆動源、自動変速機、及びデファレンシャル機構７（図１２参照）を、エンジンルーム内の限られた車幅方向寸法内に収まるようにコンパクトに一体化することが可能になる。

さらに、第２実施形態においても、出力ギヤ１３に常時連結された第４リングギヤＲ４を有する第４ギヤセットＰＧ４が軸方向の最も反駆動源側に配置されている。そのため、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とを、他の部材に干渉しないように第２、第３ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３の径方向外側に配置された連結部材２４を介して容易に連結することができる。

また、第２の実施形態において、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、第１実施形態と同様である。

即ち、第２実施形態に係る自動変速機２０においても、第３リングギヤＲ３と第４サンギヤＳ４、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４、第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２、及び、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３がそれぞれ常時連結されている。また、入力軸２２と第１キャリヤＣ１と第２サンギヤＳ２とが常時連結され、出力ギヤ２３と第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが常時連結されている。

さらに、第１クラッチＣＬ１は、第１サンギヤＳ１と第３サンギヤＳ３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、第２クラッチＣＬ２は、第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３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、第３クラッチＣＬ３は、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３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。

また、第１ブレーキＢＲ１は、変速機ケース２１と第４キャリヤＣ４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、第２ブレーキＢＲ２は、変速機ケース２１と第２キャリヤＣ２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。

したがって、第２実施形態に係る自動変速機２０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、第１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。

ここで、第１、第２実施形態に関して、第１〜第４ギヤセットＰＧ１〜ＰＧ４の各ギヤの歯数を例えば図１４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１５に示すようになる。

このギヤステップの配分を、図１６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、２０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。

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。

１ 駆動ユニット
２ エンジン
３ トルクコンバータ
４ カウンタ軸
７ デファレンシャル機構
１０、２０ 自動変速機
１１、２１ 変速機ケース
１２、２２ 入力軸
１３、２３ 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 (4)

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シングルピニオン型の第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ダブルピニオン型の第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シングルピニオン型の第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ダブルピニオン型の第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段の横置き式の自動変速機であって、
   前記入力軸と前記第１キャリヤと前記第２サンギヤとが常時連結され、
   前記出力部材と前記第１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３リングギヤと前記第４サンギヤとが常時連結され、
   前記第２リングギヤと前記第３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サンギヤと前記第３サンギヤとの間を断接し、
   前記第２クラッチは、前記第２キャリヤと前記第３サンギヤとの間を断接し、
   前記第３クラッチは、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤとの間を断接し、
   前記第１ブレーキは、前記第４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２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、
   前記入力軸が常時連結された第１キャリヤ及び第２サンギヤをそれぞれ有する第１、第２プラネタリギヤセットが、他のプラネタリギヤセットよりも軸方向の駆動源側に配置されていると共に、
   前記第１、第２プラネタリギヤセットのうち、前記出力部材が常時連結された第１リングギヤを有する第１プラネタリギヤセットが、軸方向の最も駆動源側に配置されており、
   前記出力部材は、第１プラネタリギヤセットよりも軸方向の駆動源側に配置されていることを特徴とする自動変速機。
2. 前記第１、第２、第３、第４プラネタリギヤセットのうち、前記第１リングギヤに常時連結された第４リングギヤを有する第４プラネタリギヤセットが、軸方向の最も反駆動源側に配設されてい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１、第２、第３クラッチは、軸方向において前記第２プラネタリギヤセットよりも反駆動源側に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動変速機。
4. 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１速が形成され、
   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２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３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１ブレーキが締結されたときに４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５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７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８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後退速が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動変速機。

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