JPWO2006059754A1 - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

複式プラネタリギヤの第１要素は、入力軸に第３クラッチを介して選択的に連結され、又は第１ブレーキを介して選択的に固定される。第２要素は、入力軸の回転を増速して回転される単式プラネタリギヤの増速要素に直結された中間軸に第２クラッチを介して選択的に連結され、又は第２ブレーキを介して選択的に固定される。第３要素は出力軸に直結されている。第４要素は、入力軸に第１クラッチを介して選択的に連結される。これにより、入力軸の回転を単式プラネタリギヤにより増速して複式プラネタリギヤに伝達することにより、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することができる。

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開平４−２１９５５３号公報に開示されている。
また、米国特許第５，５４２，８８９号明細書には、Ｆｉｇ．１に示されているように、エンジンのクランクシャフト１４に回転連結された入力軸４４に直結されたキャリア７４、変速機ケース８０に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におけるリングギヤ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。プラネタリギヤ５０，４８におけるサンギヤ６２はクラッチＣＬ３を介して単式プラネタリギヤ５２のキャリア７４に連結可能であり、又はブレーキＢ２により変速機ケース８０に固定可能である。またキャリア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ている。キャリア６６はクラッチＣＬ２を介して単式プラネタリギヤ５２のリングギヤ７２に連結可能であり、又はブレーキＢ１により変速機ケース８０に固定可能である。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。
さらに、特開平４−２１９５５３号公報に記載されたものと同様の特開２０００−２２０７０４号公報に記載された自動変速機においては、その図６，７に示されているように、エンジンにより回転駆動される入力軸１１が軸前半部１１Ａと軸後半部１１Ｂとに分割されてスプライン結合されている。軸前半部１１Ａには、油圧サーボ部６への作動油を供給するための油路１１ｐおよびトランスミッションケース１０内に配置された各構成要素への潤滑油を供給する潤滑油路１１ｒが平行に形成され、軸後半部１１Ｂには潤滑油路１１ｓが形成されている。そして、単式プラネタリギヤＧ１のキャリアＣ１は入力軸１１と連結されることなく第１及び第３のクラッチＣ−１，Ｃ−３の共通のハブ７４に連結されている。
特開平４−２１９５５３号公報および特開２０００−２２０７０４号公報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。特に、エンジンの出力特性が、例えばディ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、米国特許第５，５４２，８８９号明細書に記載された自動変速機では、エンジンの出力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。しかしながら、米国特許第５，５４２，８８９号明細書に記載された自動変速機は、キャリア６６がワンウエイクラッチ８２により逆転を阻止され、このキャリア６６にリングギヤ５６がクラッチＣＬ１により連結されることにより回転を阻止されて反力をとり、サンギヤ５４に直結された入力軸４４の回転を減速して第１速を達成している。従って、係る自動変速機は構造が複雑になるとともに、伝達トルクが大きい第１速において、反力を受けるリングギヤ５６の回転を阻止するためにリングギヤ５６をワンウエイクラッチ８２に連結するクラッチＣＬ１の容量を大きくする必要があり、装置が大型化してしまう。
本発明は係る要望に応えるためになされたもので、入力軸の回転を単式プラネタリギヤにより増速して複式プラネタリギヤに伝達することにより、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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、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の各要素を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、前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された入力要素、前記トランスミッションケースに固定された固定要素および前記入力軸の回転を増速して回転され前記中間軸に直結された増速要素を備え、前記複式プラネタリギヤは、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第１、第２、第３および第４要素を有し、前記第１要素は第３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１ブレーキを介して固定可能であり、前記第２要素は第２クラッチを介して前記中間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、前記第３要素は出力軸に直結され、前記第４要素は第１クラッチを介して前記入力軸に連結可能としたことである。
これによれば、エンジンに回転連結された入力軸の回転が単式プラネタリギヤにより増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伝達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、複式プラネタリギヤ部分等を共通化し、単式プラネタリギヤにより入力軸の回転を減速することに替えて増速するように変更するだけで、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ディ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、伝達トルクが大きい第１速において、第２要素の回転はクラッチを介することなく阻止されるので、大容量のクラッチを装備する必要がなくなり、自動変速機を小型、軽量、低コスト化することができる。
また、本発明は、上述の改良された自動変速機において、前記入力軸および出力軸は、トランスミッションケースに共通軸線上で回転可能に軸承され、前記中間軸は、先端部に形成された支承軸部で前記入力軸の端部に穿設された軸承穴に前記入力軸と同軸に相対回転可能に支承されている。
これによれば、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増速して中間軸に伝達し、この中間軸の回転を複式プラネタリギヤにより複数段に変速して出力軸に伝達する自動変速機において、増速する中間軸が入力軸の端部に同軸に相対回転可能に支承されているので、中間軸を小さなスペースで高剛性に回転可能に支承することができる。
さらに、本発明は、上記２番目の改良された自動変速機において、前記中間軸は、該中間軸の先端部から前記複式プラネタリギヤの内周側を貫通して延出され、該延出部の端部で前記トランスミッションケースに前記共通軸線上で回転可能に軸承されている。
これによれば、増速する中間軸を小さなスペースで高剛性にトランスミッションケースに両端支持することができる。
本発明は、上記１番目乃至３番目のいずれかの改良された自動変速機において、前記複式プラネタリギヤは、２つの単式プラネタリギヤからなり、該２つの単式プラネタリギヤの一方の単式プラネタリギヤの異なる２つの要素を、他方の単式プラネタリギヤのそれぞれ異なる２つの要素に常時連結することで、４つの回転要素を有する。
これによれば、請求項１に係る発明と同様の効果を奏するとともに、簡単な構成で、入力軸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。
本発明は、上記１番目乃至３番目のいずれかの改良された自動変速機において、前記単式プラネタリギヤは、第１サンギヤ、該第１サンギヤと噛合するピニオンを支承する第１キャリアおよび該ピニオンと噛合する第１リングギヤにより構成され、該第１キャリアが前記入力要素、該サンギヤが前記固定要素、該第１リングギヤが前記増速要素であり、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、該第２サンギヤが前記第１要素、該共通キャリアが前記第２要素、該共通リングギヤが前記第３要素、該第３サンギヤが前記第４要素である。
これによれば、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クラッチを介して第１リングギヤ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、入力軸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。
本発明は、上記１乃至５番目のいずれかの改良された自動変速機において、前記第１および第３クラッチが前記単式プラネタリギヤの近傍に配置されている。
これによれば、従来のガソリンエンジン用自動変速機と複式プラネタリギヤ１６部分を共通化し、単式プラネタリギヤにより入力軸の回転を減速することに替えて増速するように変更するだけで、従来の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ディーゼルエンジンに適した自動変速機を容易に提供することができる。
本発明は、上記２番目の改良された自動変速機において、前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるとともに前記入力軸の端部から半径方向に突設した部材を介して連結されたキャリアと、前記固定要素であるとともに前記トランスミッションケースに連結され軸方向に延びた固定部材を介して連結されたサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記リングギヤと中間軸は、前記リングギヤから径方向内方に延出した径方向延出部と該径方向延出部から軸方向に延びた軸方向延出部とからなる連結部材を介して連結され、前記軸方向延出部には、前記中間軸との連結部と、摩擦係合要素の油圧サーボ部へ油圧を供給する供給部とを有し、前記連結部は、前記供給部に対して、前記中間軸の先端部に形成された支承軸部とは軸方向反対側に配置されている。
これによれば、中間軸の先端部が入力軸の端部に穿設された軸承穴に支承される箇所で、連結部材の軸方向延出部に設けられた供給部を中間軸に液密的に嵌合させるとともに、連結部材を係合部で中間軸に連結させることができる。
本発明は、上記７番目の改良された自動変速機において、前記トランスミッションケースに連結され軸方向に延びた固定部材は前記入力軸の外周に配置され、前記固定部材、前記入力軸、前記中間軸に前記供給部に連通する油路が形成されており、該油路を介して、前記油圧サーボ部への作動油を供給する。
これによれば、中間軸に形成される油路において、前記連結部を前記供給部に対して、前記中間軸の先端部に形成された支承軸部と軸方向同じ方向に配置される構造に比べて、油路距離を短くすることができる。
本発明は、上記７番目又は８番目の改良された自動変速機において、前記トランスミッションケース、前記中間軸にトランスミッションケース内に配置された要素への潤滑油を供給するための潤滑油路が形成されている。
これによれば、トランスミッションケース内に配置された要素への潤滑油を供給するための潤滑油路を、油圧サーボ部に作動油を供給するための油路と干渉することなく容易に形成することができる。また、前記作動油を供給するために前記中間軸に形成された油路を、前記中間軸の先端部に形成された支承軸部と軸方向同じ方向に配置される構造に比べて、その油路長さを短くすることができるので、その分、潤滑油路長さを長くとることができ、要素へ十分な潤滑油を供給することが可能となる。
本発明は、上記１番目又は２番目の改良された自動変速機において、前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるキャリアと、前記固定要素であるサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記キャリアから前記単式プラネタリギヤの外周軸線方向に延びるハブ部材を有し、前記キャリアと前記ハブ部材とは一体物として構成され、前記キャリアは、キャリア本体とキャリアカバーとからなり、該キャリアカバーに前記ピニオンを挿入するための切り欠きが形成されている。
これによれば、入力軸に連結されたキャリア内にピニオンを容易に組み付けることができるとともに、部品点数が少なく構成が簡素で、摩擦係合要素の作動が円滑な自動変速機を提供することができる。
本発明は、上記１０番目の改良された自動変速機において、前記切欠きが複数個、前記共通軸線を中心に点対称に前記キャリアカバーに形成されている。
これによれば、キャリアは回転バランスがよくなり、振動することなく回転することができる。
本発明は、上記１０番目の改良された自動変速機において、前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるキャリアと、前記固定要素であるサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記キャリアから前記単式プラネタリギヤの外周軸線方向に延びるハブ部材を有し、前記キャリアと前記ハブ部材とは別体に構成され、スプラインとスナップリングにより軸方向および回転方向の移動を規制されている。
これによれば、入力軸に連結されたキャリア内にピニオンをキャリア本体の外周に形成された窓部から容易に組み付けることができる。
本発明は、上記１０番目の改良された自動変速機において、前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるキャリアと、前記固定要素であるサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記キャリアから前記単式プラネタリギヤの外周軸線方向に延びるハブ部材を有し、前記キャリアと前記ハブ部材とは一体物として構成され、前記ハブ部材には、前記ピニオンを挿入するための穴が形成されていることである。
これによれば、入力軸に連結されたキャリア内にピニオンをハブ部材に形成された穴およびキャリア本体外周の窓部から容易に組み付けることができる。

第１図は、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であり、第２図は、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、ギヤ比およびステップを示す図であり、第３図は、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であり、第４図は、制御装置を示すブロック図であり、第５図は、プラネタリギヤの各要素のトルク分担を示す表であり、第６図は、各摩擦係合要素のトルク分担を示す表であり、第７図は、本発明をＦＦ車両用の自動変速機に適用した第１の実施例を示す断面図であり、第８図は、本発明をＦＦ車両用の自動変速機に適用した第２の実施例を示す断面図であり、第９図は、第２の実施例の単式プラネタリギヤ部分の拡大断面図であり、第１０図は、第９図に示す単式プラネタリギヤの第１キャリアを前方から見た図であり、第１１図は、単式プラネタリギヤ部分の第３の実施例を示す拡大断面図であり、第１２図は、本発明をＦＲ車両用の自動変速機に適用した第４の実施例を示す断面図であり、第１３図は、従来のガソリンエンジン用自動変速機を示すスケルトン図であり、第１４図は、従来のガソリンエンジン用自動変速機のブレーキおよびクラッチの係合状態、ギヤ比およびステップを示す図であり、第１５図は、従来のガソリンエンジン用自動変速機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であり、第１６図は、従来のガソリンエンジン用自動変速機のプラネタリギヤの各要素のトルク分担を示す表であり、第１７図は、従来のガソリンエンジン用自動変速機の各摩擦係合要素のトルク分担を示す表である。

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、例えば自動車のディーゼルエンジンにより回転駆動される流体トルクコンバータ１１の出力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入力軸１４、流体トルクコンバータ１１、単式プラネタリギヤ１５、複式プラネタリギヤ１６、出力軸１７、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。
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を支承し、入力軸１４に直結された第１キャリアＣ１、および該ピニオン１８と噛合するリングギヤＲ１により構成され、第１キャリアＣ１が入力軸１４に連結された入力要素、第１サンギヤＳ１がケース１２に固定された固定要素、第１リングギヤＲ１が入力軸１４の回転を増速して回転される増速要素をなしている。
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に連結可能とされるとともに、第１ブレーキＢ−１を介してケース１２に固定可能とされている。共通キャリアＣ２，Ｃ３は、第２クラッチＣ−２を介して第１リングギヤＲ１に連結可能とされるとともに、第２ブレーキＢ−２を介してケース１２に固定可能とされている。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に連結可能とされている。
なお、流体トルクコンバータ１１のポンプインペラ３０は図略のエンジンによって回転駆動されてオイルを送り出し、ステータ３１がオイルの反力を受け止めてトルクをタービン３２に発生するようになっている。入力軸１４はタービン３２に直結されている。３３はポンプインペラ３０とタービン３２とを連結可能とするロックアップクラッチである。
以上のように構成された自動変速機１０は、第１乃至第３クラッチＣ−１〜Ｃ−３を選択的に係脱し、第１、第２ブレーキＢ−１，Ｂ−２を選択的に作動し、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の各要素を選択的に連結、或いは固定することにより、前進６速、後退速の変速段を成立することができる。図２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。
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とみなした場合、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とみなした場合、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とみなした場合、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、エンジンの回転が伝達されるトルクコンバータ１１のエンジン側回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ３６、自動変速機１０の入力軸１４の回転数Ｎｉを検出する入力回転数センサ３７、自動変速機１０の出力軸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５７〜６１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。
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。複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１の回転が第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延いては出力軸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が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に直結された単式プラネタリギヤ１５の第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延いては出力軸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に直結された第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延いては出力軸１７は第３速のギヤ比で入力軸１４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。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された第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、入力軸の回転を増速した第１リングギヤＲ１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延いては出力軸１７は第４速のギヤ比で増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。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された第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の回転を増速した第１リングギヤＲ１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延いては出力軸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。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４の回転を増速した第１リングギヤＲ１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延いては出力軸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。単式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された第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延いては出力軸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、およびダブルピニオンプラネタリギヤ２２の各ギヤ比λ１，λ２，λ３（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、各変速段における第１キャリアＣ１と共通リングギヤ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２．６６７、第２速で１．５２４、第３速で１．０００、第４速で０．７４２、第５速で０．５５２、第６速で０．４４１、後退速で２．１８２と適切な値となる。そして、各ギヤ比間のステップは、第１，２速間で１．７５、第２，３速間で１．５２、第３，４速間で１．３５、第４，５速間で１．３４、第５，６速間で１．２５となり、各ギヤ比間のステップは、高速段になるにつれて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。
この場合に第１乃至第３サンギヤＳ１〜Ｓ３、第１キャリアＣ１、第１リングギヤＲ１、共通キャリアＣ２，Ｃ３および共通リングギヤＲ２，Ｒ３、並びに第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が分担するトルクは図５，６に示すようになる。
次に、車両のフロント側にエンジンを搭載して前輪を駆動するＦＦ車両用の自動変速機１０に本発明を適用した第１の実施例を図７に基づいて説明する。トランスミッションケース１２は有底円筒状のリアケース部１２ｒと、リアケース部１２ｒの前方に固定されたフロント壁部１２ｆを有している。フロント壁部１２ｆは、ミッションケース１１にボルト１０７により固定されオイルポンプギヤを収容するオイルポンプボディ１２ａおよび該オイルポンプボディ１２ａにボルト１０８により固定されたオイルポンプカバー１２ｂからなり、該オイルポンプカバー１２ｂは、その内周部から軸方向後方に延びるボス部１２ｃを有し、該ボス部１２ｃの内周面に、ステータ３１にワンウエイクラッチ８６を介して連結されているステータシャフト８７が圧入固定されている。該ステータシャフト８７には入力軸１４がニードルベアリング８８およびメタル軸受８９により共通軸線１３を中心に回転可能に軸承されている。また、入力軸１４の後方側端部には軸承穴６５が設けられ、軸承穴６５に中間軸４１の先端に設けられた支承軸部４１ａがニードルベアリング８１により同軸に相対回転可能に軸承されている。中間軸４１の後方側端部はリアケース部１２ｒの底部にニードルベアリング８２により回転可能に軸承されている。フロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプボディ１２ａには、流体トルクコンバータ１１のポンプインペラ３０がニードル軸受９１により回転可能に支承され、ステータ３１がワンウエイクラッチ８６を介してフロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプカバー１２ｂのボス部に圧入されたステータシャフト８７に連結され、タービン３２が入力軸１４の先端部に相対回転を規制して嵌合されている。ここで、自動変速機１０において、トルクコンバータ側を前方、トルクコンバータとは軸方向反対側の複式プラネタリギヤ方向を後方とする。
単式プラネタリギヤ１５の第１サンギヤＳ１は、フロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプカバー１２ｂに圧入固定されているステータシャフト８７に共通軸線１３上で固定され、第１キャリアＣ１のキャリア本体４３ａは、入力軸１４の後方側端部に半径方向に突設された入力フランジ部に固着されて入力軸１４に直結されている。第１リングギヤＲ１と中間軸４１は、第１リングギヤＲ１と連結して径方向内方に延出する径方向延出部４２ａと径方向延出部４２ａから軸方向に延びて中間軸４１とスプライン嵌合する軸方向延出部４２ｂとからなる連結部材４２を介して連結されている。第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛合するピニオン１８が回転可能に支承されたピニオン軸４５が、第１キャリアのキャリア本体４３ａおよびキャリア本体４３ａに固定されたキャリアカバー４３ｂに両端を支持されている。
中間軸４１には、複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３が２個のメタル軸受９２により回転可能に支承され、第３サンギヤＳ３の筒状軸部の外周に第２サンギヤＳ２が２個のメタル軸受９３により回転可能に支承されている。共通キャリアＣ２，Ｃ３は、そのトルクコンバータ側にある前壁部で第２サンギヤＳ２の筒状軸部にメタル軸受９４により回転可能に支承され、共通キャリアＣ２，Ｃ３に両端支持されたピニオン軸４６，４７には、ロングピニオン２３および中間ピニオン２４が夫々ニードル軸受により回転可能に支承されている。ロングピニオン２３は第２サンギヤＳ２に直接噛合され、第３サンギヤＳ３に中間ピニオン２４を介して噛合されるとともに、共通リングギヤＲ２，Ｒ３に噛合されている。リアケース部１２ｒ内には、中心円筒部が突設された支承体４８が、単式プラネタリギヤ１５と複式プラネタリギヤ１６との間でリヤケース部１２ｒにボルト９５により固定され、支承体４８の中心円筒部には、共通リングギヤＲ２，Ｒ３に相対回転を規制して連結された出力軸１７がボール軸受９６により支承されている。
トランスミッションケース１２には、カウンタ軸４９が共通軸線１３と平行に回転可能に軸承され、カウンタ軸４９に固定されたドリブンギヤ５０は出力軸１７に形成されたドライブギヤ５１と噛合されている。カウンタ軸４９にはドリブンギヤ５０より小径のデフドライブピニオンが固定され、デフドライブピニオンは出力軸１７の回転を車両の左右前輪に伝達する図略のデファレンシャル装置のデフリングギヤに噛合されている。
トランスミッションケース１２内には、第１、第３クラッチＣ−１，Ｃ−３および第１ブレーキＢ−２が単式プラネタリギヤ１５に接近して設けられ、第２クラッチＣ−２および第２ブレーキＢ−２が複式プラネタリギヤ１６に接近して設けられている。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、複数のセパレータプレートと複数の摩擦板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５２〜５６と油圧サーボ部５７〜６１とで構成されている。摩擦係合部５２〜５６は、係脱可能に連結される複数のセパレータプレートと複数の摩擦板とから構成されており、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ものであって、それぞれが交互に配置されている。
また、第１乃至第３クラッチＣ−１〜Ｃ−３の油圧サーボ部５７〜５９は、シリンダ９７と、該シリンダ９７に摺動可能に配置されたピストン９８と、該ピストンとシリンダとの間を油密状に形成されたサーボ室９９と、キャンセルプレート１００と、該キャンセルプレートとピストンとの間に形成され、キャンセル油の供給により、前記サーボ室に発生する遠心力をキャンセルするキャンセル室１０１、そして、セパレータプレートおよび摩擦板の２部材を非連結する方向に付勢する圧縮スプリング１０２とから構成されている。
第１および第２ブレーキＢ−１，Ｂ−２の油圧サーボ部６０，６１は、シリンダ１０３と、該シリンダ１０３に摺動可能に配置されたピストン１１０と、該ピストンとシリンダとの間を油密状に形成されたサーボ室１１１と、そして、セパレータプレートおよび摩擦板の２部材を非連結する方向に付勢する圧縮スプリング１１２とから構成されている。
単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１を構成するキャリアカバー４３ｂの外周に円筒状のハブ部材４４が一体に形成され、ハブ部材４４の外周に複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に連結された連結部材６２の円筒部が配置されている。該円筒部の内周面およびハブ部材４４の外周面に第３クラッチＣ−３の摩擦係合部５４を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。第３クラッチＣ−３の油圧サーボ部５９は、フロント壁部１２ｆと単式プラネタリギヤ１５との間で連結部材６２に設けられている。連結部材６２の円筒部の外周面およびリアケース部１２ｒの内周面に第１ブレーキＢ−１の摩擦係合部５５を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。第１ブレーキＢ−１の油圧サーボ部６０は、そのシリンダ１０３が、フロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプボディ１２ａによって形成されている。ハブ部材４４の外周には、第３サンギヤＳ３に連結された連結部材６３の円筒部が配置され、該円筒部の内周面およびハブ部材４４の外周面に第１クラッチＣ−１の摩擦係合部５２を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。第１クラッチＣ−１の油圧サーボ部５７は、連結部材６３に設けられている。
複式プラネタリギヤ１６の共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周に、中間軸４１の後方側端部に固着された連結部材６４の円筒部が配置され、該円筒部の内周面および共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周面に第２クラッチＣ−２の摩擦係合部５３を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。第２クラッチＣ−２の油圧サーボ部５８は、連結部材６４に設けられている。共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周面とリアケース部１２ｒの内周面には、第２ブレーキＢ−２の摩擦係合部５６を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。第２ブレーキＢ−２の油圧サーボ部６１は、リアケース部１２ｒの底部に配置されている。そして、共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周面とリアケース部１２ｒの内周面との間には、ワンウエイクラッチＦ−１が配置されている。
入力軸１４の後方側端部および中間軸４１の前方側端部には、第１クラッチＣ−１の油圧サーボ部５７のサーボ室９９に作動油を給排するための油路７２が軸承穴６５の底部に開口して設けられている。軸承穴６５と中間軸４１先端との間には、シール部材７４が介在されてシールされており、高圧の作動油が中間軸４１の外周に侵入し潤滑油と混ざることがない。入力軸１４の前方側端部には、ロックアップクラッチ３３のサーボ部に連通する油路８０が穿設されている。リアケース部１２ｒの底部には、第２クラッチＣ−２の油圧サーボ部５８に作動油を給排する油路７８が穿設されている。入力軸１４の後方側端部および中間軸４１には各部に潤滑油を供給するための潤滑油路７５，７７が油路７２と分離して穿設されている。
次に、車両のフロント側にエンジンを搭載して前輪を駆動するＦＦ車両用の自動変速機に本発明を適用した第２の実施例を図８乃至図１０に基づいて説明する。前述の第１の実施例に係る自動変速機１０と同じ構成部分には同一参照番号を付して詳細な説明を省略する。
トランスミッションケース１２のフロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプカバー１２ｂの内周部から軸方向後方側に延びたボス部１２ｃに圧入固定されたステータシャフト８７には、入力軸１４がニードルベアリング８８およびメタル軸受８９により共通軸線１３を中心に回転可能に軸承されている。入力軸１４の後方側端部には軸承穴６５が設けられ、軸承穴６５に中間軸４１の先端に形成された支承軸部４１ａがニードルベアリング８１により同軸に相対回転可能に軸承されている。中間軸４１は、複式プラネタリギヤ１６の内周側を貫通してリヤ側へ延出され、該延出部の後方側端部でトランスミッションケース１２のリアケース部１２ｒの底部にニードルベアリング８２により共通軸線１３上で回転可能に軸承されている。
単式プラネタリギヤ１５は、トランスミッションケース１２に固定された第１サンギヤＳ１と、中間軸４１に連結された第１リングギヤＲ１と、入力軸１４に固定されて第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛合するピニオン１８を回転可能に支承する第１キャリアＣ１とから構成されている。第１サンギヤＳ１は、トランスミッションケース１２に固定されたフロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプカバー１２ｂの内周部から軸方向後方に延出されたボス部１２ｃに圧入固定されたステータシャフト８７にスプライン嵌合して固定されている。
第１リングギヤＲ１と中間軸４１とは、第１リングギヤＲ１とスプライン嵌合する外周から径方向内方に延出する径方向延出部４２ａと径方向延出部４２ａから軸方向に延びて中間軸４１とスプライン嵌合する軸方向延出部４２ｂを有する連結部材４２を介して連結されている。軸方向延出部４２ｂには、中間軸４１とスプライン嵌合する連結部４２ｃと、摩擦係合要素の油圧サーボ部、本実施の形態では第１クラッチＣ−１の摩擦係合部５２を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板を係脱させる油圧サーボ部５７のサーボ室９９へ油圧を供給する供給部４２ｄとが設けられている。連結部４２ｃは、供給部４２ｄに対して、単式プラネタリギヤ１５とは軸方向反対側に配置されており、中間軸４１には、先端から支承軸部４１ａ、供給部４２ｄと嵌合する供給軸部４１ｂ、連結部４２ｃとスプライン嵌合するスプライン軸部４１ｃが順次段階的に径を大きくして形成されている。
第１キャリアＣ１は、入力軸１４の後方側端部に半径方向に突設された入力フランジ部１４ａに溶接等で固着されたキャリア本体４３ａを備え、キャリア本体４３ａは半径方向に延在して外縁で屈曲し、ピニオン１８の幅より僅かに長く軸線方向に延在している。キャリア本体４３ａの外周部の前端には半径方向に幅広の円環状キャリアカバー４３ｂが溶接等により一体に固定されている。キャリア本体４３ａとキャリアカバー４３ｂには、複数（図１０においては６個）のピニオン軸４５が入力軸１４と平行に両端支持されている。各入力軸１４にはピニオン１８が回転可能に支承され、ピニオン１８は第１サンギヤＳ１に噛合するとともに、キャリア本体４３ａの外周に形成された窓部４３ｃを介して第１リングギヤＲ１と噛合している。
第１リングギヤＲ１の外周には、第１及び第３クラッチＣ−１，Ｃ−３が共用する円筒状のハブ部材４４が配置され、ハブ部材４４はキャリアカバー４３ｂの外周に一体に形成されている。ハブ部材４４の外周面及び連結部材６３，６２の円筒部の内周面には、第１の実施例の場合と同様に、第１および第３クラッチＣ−１，Ｃ−３の摩擦係合部５２，５５を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合され、セパレータプレートと摩擦板とが油圧サーボ部５７，５９により係脱されることにより、第１キャリアＣ１が連結部材６３，６２を介して複式プラネタリギヤ１６の第３及び第２サンギヤＳ３，Ｓ２に係脱可能に連結される。
第１キャリアＣ１は入力軸１４と一体に形成され、ハブ部材４４もキャリアカバー４３ｂと一体に形成されているので、ピニオン１８をキャリア本体４３ａの外周に形成された窓部４３ｃから第１キャリアＣ１内に挿入してピニオン軸４５と嵌合させることができない。このため、第２の実施例では、キャリアカバー４３ｂの小径側内周面にピニオン１８を挿入するための切欠き８３が形成されている。複数のピニオン１８が切欠き８３と入力軸１４の外周面との間からキャリアＣ１内に順次挿入され、ピニオン１８の中心穴にピニオン軸４５がキャリア本体４３ａとキャリアカバー４３ｂに穿設された支持穴に挿通される間に軸受を介して嵌合され、その後にピニオン軸４５がキャリア本体４３ａの支持穴にカシメ等により固定される。切欠き８３は複数個、共通軸線１３を中心に点対称にキャリアカバー４３ｂの小径側内周面に形成されている。これにより、第１キャリアＣ１は回転バランスがよく、振動することなく円滑に回転することができる。
上述の場合は、ピニオン１８を組み付けるために、キャリアカバー４３ｂの内周面に切欠き８３を形成しているが、図９に仮想線で示すように、切欠き８３に替えてハブ部材４４にキャリア本体４３ａの外周に形成された窓部４３ｃと整列してピニオン１８を挿入するための穴８４を形成してもよい。これによれば、ピニオン１８は穴８４及び窓部４３ｃから第１キャリアＣ１内に挿入され、ピニオン軸４５に軸受を介して支承される。
図８，９に示すように、トランスミッションケース１２に固定されたフロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプカバー１２ｂの内周部から軸方向後方に延出されたボス部１２ｃに圧入固定されたステータシャフト８７には、油圧サーボ部のサーボ室９９に作動油を給排するための油路８７ａが設けられ、該油路８７ａが入力軸１４の外周に刻設された環状溝１４ｂと連通している。そして、入力軸１４には、一端が該環状溝１４ｂに連通して開口し他端が軸承穴６５の底面に開口する油路７２が穿設され、中間軸４１の先端部には、一端が中間軸４１の先端面に開口し他端が供給軸部４１ｂの外周面に開口する油路７２が穿設されている。供給部４２ｄの内周面には、供給軸部４１ｂに開口する油路７２と連通し両側をシールされた環状溝４２ｅが設けられ、さらに供給部４２ｄの外周面には、第１クラッチのシリンダを構成するドラムをなす連結部材６３の内周部から軸方向トルクコンバータ側に延出されたボス部に形成されるとともに第１クラッチのサーボ室９９に連通した油路１１３に、ドラムのボス部内周面に圧入されたスリーブに形成された油路１１４を介して連通する環状溝４２ｆが形成されている。環状溝４２ｆは、その両側をシールされている。また、環状溝４２ｅと環状溝４２ｆとは、径方向油路４２ｇを介して連通されている。したがって、環状溝４２ｅ，４２ｆは第１クラッチＣ−１の油圧サーボ部５７のサーボ室９９に作動油を給排する油路７２に連通されている。このように、トランスミッションケース１２、入力軸１４、中間軸４１には、油圧サーボ部への作動油を供給するための油路が形成されている。ここで、前記ステータシャフト８７に形成される油路８７ａは図略の油圧制御装置に接続され、油圧制御装置より供給される圧油が作動油として前記油圧サーボ部のサーボ室へ供給されるようになっている。
中間軸４１の後方側端部を支承するニードルベアリング８２が嵌合するリアケース部１２ｒ底部の軸受穴には潤滑油路が開口され、中間軸４１には各部に潤滑油を供給するための潤滑油路７７が後端面から油路７２の近傍まで軸線方向に穿設されている。潤滑油路７７の先端からは小径の潤滑油路７７ａが油路７２と干渉しないように傾斜して穿設され、供給軸部４１ｂを通過して支承軸部４１ａの外周面に開口している。潤滑油路７７ａから供給される潤滑油は、入力軸１４に連結された単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１と連結部材４２との間に位置するニードルベアリング６５等の要素を潤滑する。このように、トランスミッションケース１２、中間軸４１にトランスミッションケース１２内に配置された要素への潤滑油を供給するための潤滑油路が形成されている。
図１１に示す第３の実施例では、第１キャリアＣ１とハブ部材４４とが別体に構成され、ハブ部材４４の内周に形成されたスプラインとキャリアカバー４３ｂの外周に刻設されたスプラインとが噛合されて回転方向の相対移動が規制されている。ハブ部材４４の内周面にキャリアカバー４３ｂを挟んで刻設された２個の環状溝に２個のスナップリング８５が係入されることにより、ハブ部材４４は第１キャリアＣ１に対して軸方向の移動を規制されている。
この第３の実施例においては、ハブ部材４４を第１キャリアＣ１に取り付ける前に、ピニオン１８はキャリア本体４３ａの外周に形成された窓部４３ｃから第１キャリアＣ１内に挿入され、ピニオン軸４５に軸受を介して支承される。その後に、ハブ部材４４がキャリアカバー４３ｂにスプライン嵌合されスナップリング８５で止められる。
次に、車両のフロント側にエンジンを搭載し、エンジンの回転を後輪に伝達して後輪を駆動するＦＲ車両用の自動変速機に本発明を適用した第４の実施例を図１２に基づいて説明する。前述のＦＲ車両用の自動変速機１０と同じ構成部分には同一参照番号を付して詳細な説明を省略する。
トランスミッションケース１２に固定されたフロント壁部１２ｆの一部を構成するオイルポンプカバー１２ｂの内周部から軸方向後方に延出されたボス部１２ｃに圧入固定されたステータシャフト８７には、入力軸１４がニードルベアリング１１５および図示しないメタル軸受により共通軸線１３上で回転可能に軸承され、リアケース部１２ｒの底部には、出力軸１７がニードル軸受１０４により共通軸線１３上で回転可能に軸承され、トランスミッションケース１２から後方に突出され、車両の左右後輪に回転を伝達する図略のデファレンシャル装置のデフリングギヤにプロペラシャフトを介して回転連結されている。
単式プラネタリギヤ１５の第１キャリアＣ１を構成する係合部材４４の円筒部の外周に、複式プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に連結された連結部材６２の円筒部が配置され、両円筒部の外周面および内周面に第３クラッチＣ−３の摩擦係合部５４を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。係合部材４４の円筒部の内周には、第３サンギヤＳ３に連結された連結部材６３の円筒部が配置され、両円筒部の内周面および外周面に第１クラッチＣ−１の摩擦係合部５２を構成する複数のセパレータプレートと複数の摩擦板が交互にスプライン係合されている。
入力軸１４の後方側端部には軸承穴６５が設けられ、軸承穴６５に中間部材６６の軸部６６ａが２個のメタル軸受１０５により入力軸１４と同軸に相対回転可能に軸承されている。中間部材６６の後方側端部に形成された連結穴６８には中間軸４１の先端が中間部材６６と同軸に嵌合されるとともにスプライン嵌合されて相対回転不能に結合され、中間軸４１の後方側端は出力軸１７の先端部に穿設された支持穴６９にニードルベアリング１０６により共通軸線１３上で回転可能に軸承されている。この具体的構成においては、中間軸４１および中間部材６６により中間軸が構成されている。第１リングギヤＲ１は、中間部材６６に半径方向に突設された増速フランジ部６６ｂにスプライン嵌合して中間部材６６に直結されている。リアケース部１２ｒの内周面には、環状体７０が第２ブレーキＢ−２の摩擦係合部５６の前方で固定され、この環状体７０と共通キャリアＣ２，Ｃ３の外周面との間に、ワンウエイクラッチＦ−１が配置されている。
中間部材６６の軸部６６ａ、中間軸４１の後端部および入力軸１４には、第１、第２クラッチＣ−１，Ｃ−２の油圧サーボ部５７，５８およびロックアップクラッチ３３の油圧サーボ部に作動油を給排する油路７２，７８，８０が穿設されている。中間部材６６の軸部６６ａおよび中間軸４１には、各部に潤滑油を供給する潤滑油路７５，７７が油路７２，７８と分離して穿設されている。
ＦＦ車両用およびＦＲ車両用のいずれの自動変速機１０においても、第１、第３クラッチＣ−１，Ｃ−３が単式プラネタリギヤ１５の近傍に配置されているので、従来のガソリンエンジン用自動変速機と複式プラネタリギヤ１６部分を共通化し、単式プラネタリギヤにより入力軸の回転を減速することに替えて増速するように変更するだけで、従来の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ディーゼルエンジンに適した自動変速機を容易に提供することができる。
従来のガソリンエンジン用自動変速機７１は、図９に示すように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入力軸１４、流体トルクコンバータ１１、単式プラネタリギヤ７３、複式プラネタリギヤ１６、出力軸１７、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。単式プラネタリギヤ７３の第１サンギヤＳ１が固定され、入力軸１４が第１リングギヤＲ１に直結されている。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７３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。
従って、従来のガソリンエンジン用自動変速機７１の入力軸１４を入力軸１４と中間軸４１とに相対回転可能に分割し、入力軸１４に単式プラネタリギヤ７３の第１キャリアＣ１を直結し、中間軸４１に第１リングギヤＲ１を直結し、第１サンギヤＳ１を固定することにより、従来の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ディーゼルエンジンに適した自動変速機を、従来のガソリンエンジン用自動変速機７１と大部分を共通化し、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作成することができる。
従来のガソリンエンジン用自動変速機７１は、図１０に示すように、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を本実施の形態に係る自動変速機１０と同様に選択的に係脱して前進６速、後退１速を達成している。単式プラネタリギヤ７３、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の各ギヤ比λ１，λ２，λ３を０．５５６，０．４５８，０．３７５に設定すると、各変速段におけるギヤ比および各ギヤ比間のステップは、図１０のギヤ比欄およびステップ欄に示すようになる。このときの単式プラネタリギヤ７３および複式プラネタリギヤ１６の各要素の速度比は、図１１に示す速度線図のようになる。そして、第１乃至第３サンギヤＳ１〜Ｓ３、第１キャリアＣ１、第１リングギヤＲ１、共通キャリアＣ２，Ｃ３および共通リングギヤＲ２，Ｒ３、並びに第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が分担するトルクは図１２，１３に示すようになる。
本実の施形態に係る自動変速機１０は、従来のガソリンエンジン用自動変速機７１に比して、第１速乃至第６速および後退速のギヤ比がすべて一例として１／１．５５６倍に減少するので、低回転数で高トルクを出力するエンジンの出力回転数を所望回転数に変速して駆動輪に伝達することができる。そして、第１乃至第３サンギヤＳ１〜Ｓ３、第１キャリアＣ１、第１リングギヤＲ１、共通キャリアＣ２，Ｃ３、および共通リングギヤＲ２，Ｒ３のトルク分担、および第１乃至第３クラッチＣ−１〜Ｃ−３、第１、第２ブレーキＢ−１，Ｂ−２およびワンウエイクラッチＦ−１のトルク分担がすべて１／１．５５６倍に減少するので、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。特に、伝達トルクが大きい第１速において、第２要素の回転をクラッチを介することなく阻止できるので、大容量のクラッチを装備する必要がなくなる。

本発明にかかる自動変速機は、エンジンからトルクコンバータを介して入力される回転を複数段に変速して車両の駆動輪に向かって出力する自動変速機に用いるのに適している。

Claims (13)

1. 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の各要素を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、
   前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された入力要素、前記トランスミッションケースに固定された固定要素および前記入力軸の回転を増速して回転され前記中間軸に直結された増速要素を備え、
   前記複式プラネタリギヤは、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第１、第２、第３および第４要素を有し、
   前記第１要素は第３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１ブレーキを介して固定可能であり、
   前記第２要素は第２クラッチを介して前記中間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、
   前記第３要素は出力軸に直結され、
   前記第４要素は第１クラッチを介して前記入力軸に連結可能であることを特徴とする自動変速機。
2. 前記入力軸および出力軸は、トランスミッションケースに共通軸線上で回転可能に軸承され、前記中間軸は、先端部に形成された支承軸部で前記入力軸の端部に穿設された軸承穴に前記入力軸と同軸に相対回転可能に支承されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の自動変速機。
3. 前記中間軸は、該中間軸の先端部から前記複式プラネタリギヤの内周側を貫通して延出され、該延出部の端部で前記トランスミッションケースに前記共通軸線上で回転可能に軸承されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の自動変速機。
4. 前記複式プラネタリギヤは、２つの単式プラネタリギヤからなり、該２つの単式プラネタリギヤの一方の単式プラネタリギヤの異なる２つの要素を、他方の単式プラネタリギヤのそれぞれ異なる２つの要素に常時連結することで、４つの回転要素を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の自動変速機。
5. 前記単式プラネタリギヤは、第１サンギヤ、該第１サンギヤと噛合するピニオンを支承する第１キャリアおよび該ピニオンと噛合する第１リングギヤにより構成され、該第１キャリアが前記入力要素、該サンギヤが前記固定要素、該第１リングギヤが前記増速要素であり、
   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、該第２サンギヤが前記第１要素、該共通キャリアが前記第２要素、該共通リングギヤが前記第３要素、該第３サンギヤが前記第４要素であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の自動変速機。
6. 前記第１および第３クラッチが前記単式プラネタリギヤの近傍に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の自動変速機。
7. 前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるとともに前記入力軸の端部から半径方向に突設した部材を介して連結されたキャリアと、前記固定要素であるとともに前記トランスミッションケースに連結され軸方向に延びた固定部材を介して連結されたサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記リングギヤと中間軸は、前記リングギヤから径方向内方に延出した径方向延出部と該径方向延出部から軸方向に延びた軸方向延出部とからなる連結部材を介して連結され、前記軸方向延出部には、前記中間軸との連結部と、摩擦係合要素の油圧サーボ部へ油圧を供給する供給部とを有し、前記連結部は、前記供給部に対して、前記中間軸の先端部に形成された支承軸部とは軸方向反対側に配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の自動変速機。
8. 前記トランスミッションケースに連結され軸方向に延びた固定部材は前記入力軸の外周に配置され、前記固定部材、前記入力軸、前記中間軸に前記供給部に連通する油路が形成されており、該油路を介して、前記油圧サーボ部への作動油を供給することを特徴とする請求の範囲第７項記載の自動変速機。
9. 前記トランスミッションケース、前記中間軸にトランスミッションケース内に配置された要素への潤滑油を供給するための潤滑油路が形成されていることを特徴とする請求の範囲第７項又は第８項記載の自動変速機。
10. 前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるキャリアと、前記固定要素であるサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記キャリアから前記単式プラネタリギヤの外周軸線方向に延びるハブ部材を有し、前記キャリアと前記ハブ部材とは一体物として構成され、前記キャリアは、キャリア本体とキャリアカバーとからなり、該キャリアカバーに前記ピニオンを挿入するための切り欠きが形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の自動変速機。
11. 前記切欠きが複数個、前記共通軸線を中心に点対称に前記他側壁に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の自動変速機。
12. 前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるキャリアと、前記固定要素であるサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記キャリアから前記単式プラネタリギヤの外周軸線方向に延びるハブ部材を有し、前記キャリアと前記ハブ部材とは別体に構成され、スプラインとスナップリングにより軸方向および回転方向の移動を規制されていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の自動変速機。
13. 前記単式プラネタリギヤは、前記入力要素であるキャリアと、前記固定要素であるサンギヤと、前記増速要素であるリングギヤとからなり、前記キャリアから前記単式プラネタリギヤの外周軸線方向に延びるハブ部材を有し、 前記キャリアと前記ハブ部材とは一体物として構成され、前記ハブ部材には、前記ピニオンを挿入するための穴が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の自動変速機。

Images