JP3763287B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用自動変速機に係り、特に、３組の遊星歯車装置で前進７段の多段変速が可能であり、小型且つ低損失の自動変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の自動変速機として、複数の遊星歯車装置とクラッチおよびブレーキを用いたものが多用されている。特開２０００−２６６１３８号公報に記載の車両用自動変速機はその一例であり、４組の遊星歯車装置を用いて前進７段の変速が可能とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用自動変速機は４組の遊星歯車装置を用いているため、軸長が大きくなって車両への搭載性が悪くなるとともに、重量が増加したりコスト高になったりする問題があった。また、７段の変速ギヤ段を得るために係合作動を組み合わせる７つの摩擦係合装置が備えられているため、部品点数が多くなって高コストとなるだけでなく、引きずり抵抗が大きくなり、それが燃費悪化の一因となっていた。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、３組の遊星歯車装置を用いながら一層少ない摩擦係合装置で前進７段以上の多段変速が可能な車両用自動変速機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、(a) 遊星歯車装置の３つの回転要素の何れか１つが入力部材に連結されて回転駆動され、他の１つが回転不能に固定され、残りの１つが中間回転部材として前記入力部材に対して減速回転させられて出力する副変速部と、(b) 複数組の遊星歯車装置のサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの一部が互いに連結されることによって５つの回転要素が構成されるとともに、該５つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において該５つの回転要素を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素、および第５回転要素とした時、該第１回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第２回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第１回転要素は第３クラッチを介して前記中間回転部材に選択的に連結され、該第３回転要素は第２クラッチを介して前記入力部材に選択的に連結され、該第５回転要素は第１クラッチを介して前記中間回転部材に選択的に連結され、該第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する主変速部とを備えている一方、(c) 前記第１クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって最も大きい変速比の第１変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって前記第１変速段よりも変速比が小さい第２変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって前記第２変速段よりも変速比が小さい第３変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチが係合させられることによって前記第３変速段よりも変速比が小さい第４変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって前記第４変速段よりも変速比が小さい第５変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって前記第５変速段よりも変速比が小さい第６変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって前記第６変速段よりも変速比が小さい第７変速段が成立させられることにある。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の車両用自動変速機は、前進７段以上の多段変速が３組の遊星歯車装置と３つのクラッチおよび２つのブレーキからなる合計５つの摩擦係合装置とによって得られるため、４組の遊星歯車装置を用いる車両用変速機に比較して軽量且つコンパクトに構成されると同時に、一層少ない個数の摩擦係合装置によって変速を行うことができる。このため、部品点数が少なくなって低コストとなるだけでなく、引きずり抵抗が小さくなって一層良好な燃費が得られる。
【０００７】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記主変速部は、(a) 前記第１クラッチを介して前記中間回転部材と選択的に連結される第１サンギヤと、出力部材に連結される第１リングギヤと、該第１サンギヤに噛み合う第１ピニオンと、該第１ピニオンおよび第１リングギヤに噛み合う第２ピニオンと、該第１ピニオンおよび第２ピニオンを回転可能に支持し、前記第２クラッチを介して前記入力部材に選択的に連結される第１キャリヤとを有する第１遊星歯車装置と、(b) 前記第３クラッチを介して前記中間回転部材と選択的に連結され且つ第２ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結される第２サンギヤと、前記第１ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結される第２リングギヤと、該第２サンギヤに噛み合う第３ピニオンと、前記第１ピニオンに対して一体回転するように同軸に連結されるとともに該第３ピニオンと第２リングギヤに噛み合う第４ピニオンと、前記第１キャリヤと一体回転するように連結されるとともに該第３ピニオンおよび第４ピニオンを回転可能に支持する第２キャリヤとを有する第２遊星歯車装置とを、備えたものであり、(c) 前記第１回転要素は前記第２サンギヤであり、前記第２回転要素は第２リングギヤであり、前記第３回転要素は互いに連結された前記第１キャリヤおよび第２キャリヤであり、前記第４回転要素は前記第１リングギヤであり、前記第５回転要素は前記第１サンギヤであることにある。このようにすれば、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置の第１ピニオンと、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置の第４ピニオンとが一体回転するように同軸に連結されているので、ラビニヨ型と同様に、部品点数や軸長が一層低減される。
【０００８】
また、好適には、前記副変速部は、非回転部材に連結されたサンギヤと、前記中間回転部材として機能するリングギヤと、該サンギヤと噛み合う第５ピニオンと該リングギヤと噛み合う第６ピニオンとを相互に噛み合った状態で回転可能に支持するキャリヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車装置である。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用遊星歯車式自動変速機（以下、変速機という）１０の骨子図であり、図２は複数の変速段を成立させる際の係合要素および変速比を説明する作動表であり、図３は共線図である。
【００１０】
図１において、変速機１０は、図示しないエンジンから入力軸１６に入力された回転力を変速して出力歯車２４から図示しないプロペラシャフトや差動歯車装置などを介して左右の駆動輪へ向かって出力する。変速機１０は、車体に取り付けられるトランスミッションケース（非回転部材）１２内において共通の軸心上に順次配設された図示しないロックアップクラッチ付トルクコンバータ、このトルクコンバータに連結された入力軸１６、第３遊星歯車装置２２、第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０を同軸上に順次備え、出力歯車２４を第３遊星歯車装置２２と第１遊星歯車装置１８との間に備えている。上記トルクコンバータは、図示しないエンジンのクランク軸に連結されている。本実施例では、上記入力軸１６および出力歯車２４が入力回転部材および出力回転部材に対応し、上記トランスミッションケース１２が非回転部材に対応している。なお、変速機１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、第１図の骨子図においてはその下側が省略されている。
【００１１】
上記車両用自動変速機１０は、ＦＦ車両などのための横置用のものであり、ダブルピニオン型の第３遊星歯車装置２２を主体として構成されている副（第２）変速部２６と、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１８および第２遊星歯車装置２０を主体として構成されている主（第１）変速部２８とを有し、５つの摩擦係合装置の作動の組み合わせを切り換えることにより、７種類の変速比γn が異なる前進ギヤ段、或いは後進ギヤ段を達成し、そのギヤ段において入力軸１６の回転を変速して出力歯車２４へ伝達する。
【００１２】
上記副変速部２６において、第３遊星歯車装置２２は、第３サンギヤＳ３と、その外周側に同心に配置された第３リングギヤＲ３と、第３サンギヤＳ３に噛み合う第５ピニオンＰ５と第３リングギヤＲ３に噛み合う第６ピニオンＰ６を相互に噛み合った状態で回転可能にすなわち自転且つ公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３とを備えたものである。第３サンギヤＳ３はトランスミッションケース１２に連結されることにより非回転とされている。第３遊星歯車装置２２の第３キャリヤＣＡ３は、入力軸１６に連結されるとともに第２クラッチＣ２を介して第１遊星歯車装置１８の第１キャリヤＣＡ１と選択的に連結され、入力軸１６からの動力をそのまま第１変速部２８へ出力する。そして、第３遊星歯車装置２２の第３リングギヤＲ３は、第１クラッチＣ１を介して第１遊星歯車装置１８の第１サンギヤＳ１と選択的に連結されるとともに第３クラッチＣ３を介して第２遊星ギヤ２０の第２サンギヤＳ２と選択的に連結され、入力軸１６に対して減速回転させられる中間回転部材として機能して第１変速部２８へ動力を出力する。
【００１３】
また、主変速部２８において、上記第１遊星歯車装置１８は、第１クラッチＣ１を介して前記第３リングギヤＲ３と選択的に連結される第１サンギヤＳ１と、出力部材として機能する出力歯車２４に連結される第１リングギヤＲ１と、その第１サンギヤＳ１に噛み合う第１ピニオンＰ１と第１リングギヤＲ１に噛み合う第２ピニオンＰ２とを相互に噛み合った状態で回転可能にすなわち自転且つ公転可能に支持し、第２クラッチＣ２を介して入力軸１６に選択的に連結される第１キャリヤＣＡ１とを備えたものである。また、上記第２遊星歯車装置２０は、第３クラッチＣ３を介して第３リングギヤＲ３（中間回転部材）と選択的に連結され且つ第２ブレーキＢ２を介してトランスミッションケース１２に選択的に連結される第２サンギヤＳ２と、並列させられた第１ブレーキＢ１および一方向クラッチＦ１を介してトランスミッションケース１２に選択的に連結される第２リングギヤＲ２と、第２サンギヤに噛み合う第３ピニオンＰ３と第１ピニオンＰ１に対して一体回転するように同軸にそれと連結されるとともに第２リングギヤＲ２に噛み合う第４ピニオンとを相互に噛み合った状態で回転可能にすなわち自転且つ公転可能に支持し、第１キャリヤＣＡ１と一体回転するようにそれに連結される第２キャリヤＣＡ２とを、備えたものである。
【００１４】
上記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２は、たとえば、従来の車両用遊星歯車式自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介そうされている両側の部材を選択的に連結するためのものである。上記第１ブレーキＢ１に並列に設けられた一方向クラッチＦ１も係合装置すなわち第１ブレーキとして機能するものであり、いずれか一方が設けられていてもよい。
【００１５】
以上のように構成された変速機１０では、たとえば、図２の係合作動表に示されるように、前記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２のうちから選択された２つが同時に係合作動させられることにより、前進側の第１速ギヤ段乃至第７速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段が選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ（＝入力軸回転速度Ｎin／出力軸回転速度ＮOUT ）が各ギヤ段毎に得られるようになっている。
【００１６】
すなわち、図２に示すように、第１クラッチＣ１、第１ブレーキＢ１の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第２リングギヤＲ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ1 が最大値たとえば「３．７７」である第１速ギヤ段が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第２ブレーキＢ２の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第２サンギヤＳ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ2 が第１速ギヤ段よりも小さい値たとえば「２．６７」程度である第２速ギヤ段が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第３リングギヤＲ３と第２サンギヤＳ２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ3 が第２速ギヤ段よりも小さい値たとえば「１．８２」程度である第３速ギヤ段が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ4 が第３速ギヤ段よりも小さい値たとえば「１．１４」程度である第４速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３の係合により、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間、第３リングギヤＲ３と第２サンギヤＳ２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ5 が第４速ギヤ段よりも小さい値たとえば「０．９１」程度である第５速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２、第２ブレーキＢ２の係合により、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間、第２サンギヤＳ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ6 が第５速ギヤ段よりも小さい値たとえば「０．８２」程度である第６速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１の係合により、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間、第２リングギヤＲ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ7 が第６速ギヤ段よりも小さい値たとえば「０．５９」である第７速ギヤ段が成立させられる。また、第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１の係合により、第３リングギヤＲ３と第２サンギヤＳ２との間、第２リングギヤＲ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γR が第２速ギヤ段と第３速ギヤ段との間の値たとえば「２．３５」である後進ギヤ段が成立させられる。前記第１遊星歯車装置１８のギヤ比（＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）ρ1 、第２遊星歯車装置２０のギヤ比ρ2 、第３遊星歯車装置２２のギヤ比ρ3 は、上記のような変速比が得られるように設定されており、たとえば、ρ1 ＝０．２８、ρ2 ＝０．３１、ρ3 ＝０．４５である。
【００１７】
上記変速機１０において、各ギヤ段の変速比変化率（変速比間の比＝γn ／γn+1 ）は、たとえば第１速ギヤ段の変速比γ1 と第２速ギヤ段の変速比γ2 との比（＝γ1 ／γ2 ）が「１．４１」とされ、第２速ギヤ段の変速比γ2 と第３速ギヤ段の変速比γ3 との比（＝γ2 ／γ3 ）が「１．４７」とされ、第３速ギヤ段の変速比γ3 と第４速ギヤ段の変速比γ4 との比（＝γ3 ／γ4 ）が「１．５９」とされ、第４速ギヤ段の変速比γ4 と第５速ギヤ段の変速比γ5 との比（＝γ4 ／γ5 ）が「１．２５」とされ、第５速ギヤ段の変速比γ5 と第６速ギヤ段の変速比γ6 との比（＝γ5 ／γ6 ）が「１．１１」とされ、第６速ギヤ段の変速比γ6 と第７速ギヤ段の変速比γ7 との比（＝γ6 ／γ7 ）が「１．３９」とされ、各変速比γが略等比的に変化させられている。また、上記上記変速機１０において、第１速ギヤ段の変速比γ1 と第７速ギヤ段の変速比γ7 との比であるギヤ比幅（＝γ1 ／γ7 ）が比較的大きな値すなわち「６．３８」とされている。また、後進変速段「Ｒｅｖ」の変速比も適当値であり、全体として適切な変速比特性が得られる。
【００１８】
図３は、上記変速機１０において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線で表すことができる共線図を示している。図３の共線図は、横軸方向において各遊星歯車装置１８、２０、２２のギヤ比ρの関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示す二次元座標であり、２本の横線のうちの下側の横線Ｘ１が回転速度零を示し、その上側の横線Ｘ３が入力軸１６の回転速度よりも低い減速回転を示し、さらに上側の横線Ｘ２が回転速度「１．０」すなわち入力軸１６の回転速度を示している。主変速部２８において、５本の縦線Ｙ１乃至Ｙ５は、左から順に、第１回転要素ＲＥ１に対応する第２サンギヤＳ２を、第２回転要素ＲＥ２に対応する第２リングギヤＲ２を、第３回転要素ＲＥ３に対応し且つ相互に連結された第１キャリヤＣＡ１および第２キャリヤＣＡ２を、第４回転要素ＲＥ４に対応する第１リングギヤＲ１を、第５回転要素ＲＥ５に対応する第１サンギヤＳ１をそれぞれ表し、それらの間隔は第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０のギヤ比ρ1 、ρ2 に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間において、サンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔とされ、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定されている。
【００１９】
上記共線図を利用して主変速部２８を表現すれば、第１遊星歯車装置１８の第１サンギヤＳ１、第１キャリアＣＡ１、第１リングギヤＲ１、および第２遊星歯車装置２０の第２サンギヤＳ２、第２キャリアＣＡ２、第２リングギヤＲ２の一部が互いに連結されることによって５つの回転要素ＲＥ１乃至ＲＥ５が構成されるとともに、その５つの回転要素ＲＥ１乃至ＲＥ５の回転速度を直線で表すことができる共線図上においてその５つの回転要素ＲＥ１乃至ＲＥ５を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素ＲＥ１、第２回転要素ＲＥ２、第３回転要素ＲＥ３、第４回転要素ＲＥ４、および第５回転要素ＲＥ５とした時、その第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）は第２ブレーキＢ２によって選択的に回転停止させられ、第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）は第１ブレーキＢ１によって選択的に回転停止させられ、その第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）は第３クラッチＣ３を介して前記第３リングギヤＲ３（中間回転部材）に選択的に連結され、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）は第２クラッチＣ２，第３キャリヤＣＡ３を介して前記入力軸１６（入力部材）に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）は第１クラッチＣ１を介して第３リングギヤＲ３（中間回転部材）に選択的に連結され、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は出力歯車２４（出力部材）に連結されている。
【００２０】
そして、上記の共線図から明らかなように、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）が第３リングギヤＲ３に連結されることにより第１変速部２６を介して入力軸１６よりも減速回転させられるとともに第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「１ｓｔ」で示す回転速度で回転させられ、最も大きい変速比の第１変速段「１ｓｔ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合させられて、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）が第３リングギヤＲ３に連結されることにより第１変速部２６を介して入力軸１６よりも減速回転させられるとともに第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「２ｎｄ」で示す回転速度で回転させられ、第１変速段「１ｓｔ」よりも変速比が小さい第２変速段「２ｎｄ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合させられて、主変速部２８全体が副変速部２６の第３リングギヤＲ３と共に減速回転させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「３ｒｄ」で示す回転速度すなわち副変速部２６の第３リングギヤＲ３と同じ回転速度で回転させられ、第２変速段「２ｎｄ」よりも変速比が小さい第３変速段「３ｒｄ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合させられて、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）が第３リングギヤＲ３に連結されることにより第１変速部２６を介して入力軸１６よりも減速回転させられるとともに、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「４ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第３変速段「３ｒｄ」よりも変速比が小さい第４変速段「４ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合させられて、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられるとともに、第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が減速回転させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「５ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第４変速段「４ｔｈ」よりも変速比が小さい第５変速段「５ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第２ブレーキＢ２が係合させられて、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられるとともに、第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「６ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第５変速段「５ｔｈ」よりも変速比が小さい第６変速段「６ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられるとともに、第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「７ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第６変速段「６ｔｈ」よりも変速比が小さい第７変速段「７ｔｈ」が成立させられる。
【００２１】
また、第３クラッチＣ３および第１ブレーキＢ１が係合させられると、第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が入力軸１６よりも減速回転させられるとともに、第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「Ｒｅｖ」で示す回転速度で逆回転させられ、後進変速段「Ｒｅｖ」が成立させられる。
【００２２】
上述のように、本実施例の車両用自動変速機１０によれば、前進７段の多段変速が３組の第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０、第３遊星歯車装置２２と、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３および２つのブレーキＢ１、Ｂ２から成る合計５つの摩擦係合装置によって得られるため、４組の遊星歯車装置を用いる場合に比較して軽量且つコンパクトに構成され、車両への搭載性が向上する。同時に、一層少ない個数の摩擦係合装置によって変速を行うことができるため、部品点数が少なくなって低コストとなるだけでなく、引きずり抵抗が小さくなって一層良好な燃費が得られる。
【００２３】
また、前述の実施例において、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１８の第１ピニオンＰ１と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置２０の第４ピニオンＰ４とが一体回転するように同軸に相互に連結されているので、ラビニヨ型と同様に、部品点数や軸長が一層低減され、変速機３０が一層小型且つ安価となる。
【００２４】
また、上記３組の第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０、第３遊星歯車装置２２のギヤ比ρ1 、ρ2 、ρ3 を略０．３〜０．６の範囲内として、それ等の遊星歯車装置１８、２０、２２を比較的小型（小径）に維持しつつ、図２に示すように全体として適切な変速比特性を得ることができる。
【００２５】
以上、本発明の１実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００２６】
たとえば、前述の実施例において、第３遊星歯車装置２２は、ダブルピニオン型であったが、シングルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。その３つの回転要素に対応する第３サンギヤＳ３、第３キャリヤＣＡ３、第３リングギヤＲ３のうち、いずれが固定され、いずれが中間回転部材とされ、いずれが入力部材に直接或いは間接に連結されてもよい。
【００２７】
また、前述の実施例の車両用自動変速機１０は、その自動変速機１０の軸線が車両の幅方向となるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用すなわち搭載姿勢が横置き型となる車両に適したものであったが、自動変速機１０の軸線が車両の前後方向となるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用すなわち搭載姿勢が縦置き型となる場合にも適用される。
【００２８】
また、前記車両用自動変速機１０は、アクセル操作量や車速などの運転状態に応じて自動的に変速段を切り換えるものでも良いが、運転者のスイッチ操作（アップダウン操作など）に従って変速段を切り換えるものでもよい。
【００２９】
また、前記車両用自動変速機１０において、第１クラッチＣ１〜第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２としては、油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式や単板式、ベルト式などの油圧式摩擦係合装置が好適に用いられるが、電磁式等の他の形式の係合装置を採用することもできる。変速制御を容易にするため、それ等のブレーキやクラッチと並列に一方向クラッチを設けることもできる。エンジンブレーキが必要無い場合には、一方向クラッチを設けるだけでも良い。回転を停止する点で一方向クラッチはブレーキと同様の機能が得られるのである。この他、第１ブレーキと並列に、直列に接続されたブレーキおよび一方向クラッチを設けるなど、種々の態様が可能である。
【００３０】
また、前記車両用自動変速機１０において、主変速部２８と副変速部２６との位置関係や、主変速部２８の第１遊星歯車装置１８と第２遊星歯車装置２０との位置関係は特に限定されず、種々の態様が可能である。クラッチやブレーキについても、例えば一端部に集中して配置するなど種々の態様が可能である。また、第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０、第３遊星歯車装置２２は必ずしも同心でなくてもよい。
【００３１】
また、前述の実施例の共線図は、回転要素ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３、ＲＥ４、ＲＥ５に対応する縦軸Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５が、左から右へ向かって順次配列されていたが、右から左へ向かって順次配列されていてもよい。また、回転速度零に対応する横軸Ｘ１の上側に回転速度「１」に対応する横軸Ｘ２が配置されていたが、横軸Ｘ１の下側に配置されていてもよい。
【００３２】
また、前述の実施例において、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１８の第１ピニオンＰ１と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置２０の第４ピニオンＰ４とが一体回転するように同軸に相互に連結されていたが、相互に同径であってもよい。第１ピニオンＰ１、第２ピニオンＰ２、第３ピニオンＰ３、第４ピニオンＰ４の径（歯数）は適宜変更され得る。
【００３３】
また、前述の実施例の主変速部２８は、第１遊星歯車装置１８と第２遊星歯車装置２０との２組の遊星歯車装置を備えたものであったが、３組以上の遊星歯車装置を備えたものであってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例の主変速部２８において、第１回転要素ＲＥ１、第２回転要素ＲＥ２、第３回転要素ＲＥ３、第４回転要素ＲＥ４、第５回転要素ＲＥ５を構成する回転部材は、第１遊星歯車装置１８および第２遊星歯車装置２０、或いはそれと他の遊星歯車装置の構成するサンギヤ、リングギヤ、キャリヤのいずれであってもよい。
【００３５】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用自動変速機の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１の車両用自動変速機の変速ギヤ段とそれを実現するための複数の摩擦係合装置の係合作動の組み合わせとの関係を説明する作動表である。
【図３】図１の車両用自動変速機の共線図である。
【符号の説明】
１０：車両用自動変速機（自動変速機）
１２：トランスミッションケース（非回転部材）
１６：入力軸（入力部材）
１８：第１遊星歯車装置
２０：第２遊星歯車装置
２２：第３遊星歯車装置
２４：出力歯車（出力部材）
ＲＥ１：第１回転要素
ＲＥ２：第２回転要素
ＲＥ３：第３回転要素
ＲＥ４：第４回転要素
ＲＥ５：第５回転要素
Ｃ１：第１クラッチ
Ｃ２：第２クラッチ
Ｃ３：第３クラッチ
Ｂ１：第１ブレーキ
Ｂ２：第２ブレーキ
Ｒ３：第３リングギヤ（中間回転部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用自動変速機に係り、特に、３組の遊星歯車装置で前進７段の多段変速が可能であり、小型且つ低損失の自動変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の自動変速機として、複数の遊星歯車装置とクラッチおよびブレーキを用いたものが多用されている。特開２０００−２６６１３８号公報に記載の車両用自動変速機はその一例であり、４組の遊星歯車装置を用いて前進７段の変速が可能とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用自動変速機は４組の遊星歯車装置を用いているため、軸長が大きくなって車両への搭載性が悪くなるとともに、重量が増加したりコスト高になったりする問題があった。また、７段の変速ギヤ段を得るために係合作動を組み合わせる７つの摩擦係合装置が備えられているため、部品点数が多くなって高コストとなるだけでなく、引きずり抵抗が大きくなり、それが燃費悪化の一因となっていた。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、３組の遊星歯車装置を用いながら一層少ない摩擦係合装置で前進７段以上の多段変速が可能な車両用自動変速機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、(a) 遊星歯車装置の３つの回転要素の何れか１つが入力部材に連結されて回転駆動され、他の１つが回転不能に固定され、残りの１つが中間回転部材として前記入力部材に対して減速回転させられて出力する副変速部と、(b) 複数組の遊星歯車装置のサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの一部が互いに連結されることによって５つの回転要素が構成されるとともに、該５つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において該５つの回転要素を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素、および第５回転要素とした時、該第１回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第２回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第１回転要素は第３クラッチを介して前記中間回転部材に選択的に連結され、該第３回転要素は第２クラッチを介して前記入力部材に選択的に連結され、該第５回転要素は第１クラッチを介して前記中間回転部材に選択的に連結され、該第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する主変速部とを備えている一方、(c) 前記第１クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって最も大きい変速比の第１変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって前記第１変速段よりも変速比が小さい第２変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって前記第２変速段よりも変速比が小さい第３変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチが係合させられることによって前記第３変速段よりも変速比が小さい第４変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって前記第４変速段よりも変速比が小さい第５変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって前記第５変速段よりも変速比が小さい第６変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって前記第６変速段よりも変速比が小さい第７変速段が成立させられることにある。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の車両用自動変速機は、前進７段以上の多段変速が３組の遊星歯車装置と３つのクラッチおよび２つのブレーキからなる合計５つの摩擦係合装置とによって得られるため、４組の遊星歯車装置を用いる車両用変速機に比較して軽量且つコンパクトに構成されると同時に、一層少ない個数の摩擦係合装置によって変速を行うことができる。このため、部品点数が少なくなって低コストとなるだけでなく、引きずり抵抗が小さくなって一層良好な燃費が得られる。
【０００７】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記主変速部は、(a) 前記第１クラッチを介して前記中間回転部材と選択的に連結される第１サンギヤと、出力部材に連結される第１リングギヤと、該第１サンギヤに噛み合う第１ピニオンと、該第１ピニオンおよび第１リングギヤに噛み合う第２ピニオンと、該第１ピニオンおよび第２ピニオンを回転可能に支持し、前記第２クラッチを介して前記入力部材に選択的に連結される第１キャリヤとを有する第１遊星歯車装置と、(b) 前記第３クラッチを介して前記中間回転部材と選択的に連結され且つ第２ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結される第２サンギヤと、前記第１ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結される第２リングギヤと、該第２サンギヤに噛み合う第３ピニオンと、前記第１ピニオンに対して一体回転するように同軸に連結されるとともに該第３ピニオンと第２リングギヤに噛み合う第４ピニオンと、前記第１キャリヤと一体回転するように連結されるとともに該第３ピニオンおよび第４ピニオンを回転可能に支持する第２キャリヤとを有する第２遊星歯車装置とを、備えたものであり、(c) 前記第１回転要素は前記第２サンギヤであり、前記第２回転要素は第２リングギヤであり、前記第３回転要素は互いに連結された前記第１キャリヤおよび第２キャリヤであり、前記第４回転要素は前記第１リングギヤであり、前記第５回転要素は前記第１サンギヤであることにある。このようにすれば、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置の第１ピニオンと、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置の第４ピニオンとが一体回転するように同軸に連結されているので、ラビニヨ型と同様に、部品点数や軸長が一層低減される。
【０００８】
また、好適には、前記副変速部は、非回転部材に連結されたサンギヤと、前記中間回転部材として機能するリングギヤと、該サンギヤと噛み合う第５ピニオンと該リングギヤと噛み合う第６ピニオンとを相互に噛み合った状態で回転可能に支持するキャリヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車装置である。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用遊星歯車式自動変速機（以下、変速機という）１０の骨子図であり、図２は複数の変速段を成立させる際の係合要素および変速比を説明する作動表であり、図３は共線図である。
【００１０】
図１において、変速機１０は、図示しないエンジンから入力軸１６に入力された回転力を変速して出力歯車２４から図示しないプロペラシャフトや差動歯車装置などを介して左右の駆動輪へ向かって出力する。変速機１０は、車体に取り付けられるトランスミッションケース（非回転部材）１２内において共通の軸心上に順次配設された図示しないロックアップクラッチ付トルクコンバータ、このトルクコンバータに連結された入力軸１６、第３遊星歯車装置２２、第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０を同軸上に順次備え、出力歯車２４を第３遊星歯車装置２２と第１遊星歯車装置１８との間に備えている。上記トルクコンバータは、図示しないエンジンのクランク軸に連結されている。本実施例では、上記入力軸１６および出力歯車２４が入力回転部材および出力回転部材に対応し、上記トランスミッションケース１２が非回転部材に対応している。なお、変速機１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、第１図の骨子図においてはその下側が省略されている。
【００１１】
上記車両用自動変速機１０は、ＦＦ車両などのための横置用のものであり、ダブルピニオン型の第３遊星歯車装置２２を主体として構成されている副（第２）変速部２６と、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１８および第２遊星歯車装置２０を主体として構成されている主（第１）変速部２８とを有し、５つの摩擦係合装置の作動の組み合わせを切り換えることにより、７種類の変速比γn が異なる前進ギヤ段、或いは後進ギヤ段を達成し、そのギヤ段において入力軸１６の回転を変速して出力歯車２４へ伝達する。
【００１２】
上記副変速部２６において、第３遊星歯車装置２２は、第３サンギヤＳ３と、その外周側に同心に配置された第３リングギヤＲ３と、第３サンギヤＳ３に噛み合う第５ピニオンＰ５と第３リングギヤＲ３に噛み合う第６ピニオンＰ６を相互に噛み合った状態で回転可能にすなわち自転且つ公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３とを備えたものである。第３サンギヤＳ３はトランスミッションケース１２に連結されることにより非回転とされている。第３遊星歯車装置２２の第３キャリヤＣＡ３は、入力軸１６に連結されるとともに第２クラッチＣ２を介して第１遊星歯車装置１８の第１キャリヤＣＡ１と選択的に連結され、入力軸１６からの動力をそのまま第１変速部２８へ出力する。そして、第３遊星歯車装置２２の第３リングギヤＲ３は、第１クラッチＣ１を介して第１遊星歯車装置１８の第１サンギヤＳ１と選択的に連結されるとともに第３クラッチＣ３を介して第２遊星ギヤ２０の第２サンギヤＳ２と選択的に連結され、入力軸１６に対して減速回転させられる中間回転部材として機能して第１変速部２８へ動力を出力する。
【００１３】
また、主変速部２８において、上記第１遊星歯車装置１８は、第１クラッチＣ１を介して前記第３リングギヤＲ３と選択的に連結される第１サンギヤＳ１と、出力部材として機能する出力歯車２４に連結される第１リングギヤＲ１と、その第１サンギヤＳ１に噛み合う第１ピニオンＰ１と第１リングギヤＲ１に噛み合う第２ピニオンＰ２とを相互に噛み合った状態で回転可能にすなわち自転且つ公転可能に支持し、第２クラッチＣ２を介して入力軸１６に選択的に連結される第１キャリヤＣＡ１とを備えたものである。また、上記第２遊星歯車装置２０は、第３クラッチＣ３を介して第３リングギヤＲ３（中間回転部材）と選択的に連結され且つ第２ブレーキＢ２を介してトランスミッションケース１２に選択的に連結される第２サンギヤＳ２と、並列させられた第１ブレーキＢ１および一方向クラッチＦ１を介してトランスミッションケース１２に選択的に連結される第２リングギヤＲ２と、第２サンギヤに噛み合う第３ピニオンＰ３と第１ピニオンＰ１に対して一体回転するように同軸にそれと連結されるとともに第２リングギヤＲ２に噛み合う第４ピニオンとを相互に噛み合った状態で回転可能にすなわち自転且つ公転可能に支持し、第１キャリヤＣＡ１と一体回転するようにそれに連結される第２キャリヤＣＡ２とを、備えたものである。
【００１４】
上記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２は、たとえば、従来の車両用遊星歯車式自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介そうされている両側の部材を選択的に連結するためのものである。上記第１ブレーキＢ１に並列に設けられた一方向クラッチＦ１も係合装置すなわち第１ブレーキとして機能するものであり、いずれか一方が設けられていてもよい。
【００１５】
以上のように構成された変速機１０では、たとえば、図２の係合作動表に示されるように、前記第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２のうちから選択された２つが同時に係合作動させられることにより、前進側の第１速ギヤ段乃至第７速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段が選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ（＝入力軸回転速度Ｎin／出力軸回転速度ＮOUT ）が各ギヤ段毎に得られるようになっている。
【００１６】
すなわち、図２に示すように、第１クラッチＣ１、第１ブレーキＢ１の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第２リングギヤＲ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ1 が最大値たとえば「３．７７」である第１速ギヤ段が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第２ブレーキＢ２の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第２サンギヤＳ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ2 が第１速ギヤ段よりも小さい値たとえば「２．６７」程度である第２速ギヤ段が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第３リングギヤＲ３と第２サンギヤＳ２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ3 が第２速ギヤ段よりも小さい値たとえば「１．８２」程度である第３速ギヤ段が成立させられる。また、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２の係合により、第３リングギヤＲ３と第１サンギヤＳ１との間、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ4 が第３速ギヤ段よりも小さい値たとえば「１．１４」程度である第４速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３の係合により、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間、第３リングギヤＲ３と第２サンギヤＳ２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ5 が第４速ギヤ段よりも小さい値たとえば「０．９１」程度である第５速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２、第２ブレーキＢ２の係合により、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間、第２サンギヤＳ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ6 が第５速ギヤ段よりも小さい値たとえば「０．８２」程度である第６速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１の係合により、第３キャリヤＣＡ３と第１キャリヤＣＡ１との間、第２リングギヤＲ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γ7 が第６速ギヤ段よりも小さい値たとえば「０．５９」である第７速ギヤ段が成立させられる。また、第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１の係合により、第３リングギヤＲ３と第２サンギヤＳ２との間、第２リングギヤＲ２とトランスミッションケース１２との間がそれぞれ連結されることにより、変速比γR が第２速ギヤ段と第３速ギヤ段との間の値たとえば「２．３５」である後進ギヤ段が成立させられる。前記第１遊星歯車装置１８のギヤ比（＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）ρ1 、第２遊星歯車装置２０のギヤ比ρ2 、第３遊星歯車装置２２のギヤ比ρ3 は、上記のような変速比が得られるように設定されており、たとえば、ρ1 ＝０．２８、ρ2 ＝０．３１、ρ3 ＝０．４５である。
【００１７】
上記変速機１０において、各ギヤ段の変速比変化率（変速比間の比＝γn ／γn+1 ）は、たとえば第１速ギヤ段の変速比γ1 と第２速ギヤ段の変速比γ2 との比（＝γ1 ／γ2 ）が「１．４１」とされ、第２速ギヤ段の変速比γ2 と第３速ギヤ段の変速比γ3 との比（＝γ2 ／γ3 ）が「１．４７」とされ、第３速ギヤ段の変速比γ3 と第４速ギヤ段の変速比γ4 との比（＝γ3 ／γ4 ）が「１．５９」とされ、第４速ギヤ段の変速比γ4 と第５速ギヤ段の変速比γ5 との比（＝γ4 ／γ5 ）が「１．２５」とされ、第５速ギヤ段の変速比γ5 と第６速ギヤ段の変速比γ6 との比（＝γ5 ／γ6 ）が「１．１１」とされ、第６速ギヤ段の変速比γ6 と第７速ギヤ段の変速比γ7 との比（＝γ6 ／γ7 ）が「１．３９」とされ、各変速比γが略等比的に変化させられている。また、上記上記変速機１０において、第１速ギヤ段の変速比γ1 と第７速ギヤ段の変速比γ7 との比であるギヤ比幅（＝γ1 ／γ7 ）が比較的大きな値すなわち「６．３８」とされている。また、後進変速段「Ｒｅｖ」の変速比も適当値であり、全体として適切な変速比特性が得られる。
【００１８】
図３は、上記変速機１０において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線で表すことができる共線図を示している。図３の共線図は、横軸方向において各遊星歯車装置１８、２０、２２のギヤ比ρの関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示す二次元座標であり、２本の横線のうちの下側の横線Ｘ１が回転速度零を示し、その上側の横線Ｘ３が入力軸１６の回転速度よりも低い減速回転を示し、さらに上側の横線Ｘ２が回転速度「１．０」すなわち入力軸１６の回転速度を示している。主変速部２８において、５本の縦線Ｙ１乃至Ｙ５は、左から順に、第１回転要素ＲＥ１に対応する第２サンギヤＳ２を、第２回転要素ＲＥ２に対応する第２リングギヤＲ２を、第３回転要素ＲＥ３に対応し且つ相互に連結された第１キャリヤＣＡ１および第２キャリヤＣＡ２を、第４回転要素ＲＥ４に対応する第１リングギヤＲ１を、第５回転要素ＲＥ５に対応する第１サンギヤＳ１をそれぞれ表し、それらの間隔は第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０のギヤ比ρ1 、ρ2 に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間において、サンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔とされ、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定されている。
【００１９】
上記共線図を利用して主変速部２８を表現すれば、第１遊星歯車装置１８の第１サンギヤＳ１、第１キャリアＣＡ１、第１リングギヤＲ１、および第２遊星歯車装置２０の第２サンギヤＳ２、第２キャリアＣＡ２、第２リングギヤＲ２の一部が互いに連結されることによって５つの回転要素ＲＥ１乃至ＲＥ５が構成されるとともに、その５つの回転要素ＲＥ１乃至ＲＥ５の回転速度を直線で表すことができる共線図上においてその５つの回転要素ＲＥ１乃至ＲＥ５を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素ＲＥ１、第２回転要素ＲＥ２、第３回転要素ＲＥ３、第４回転要素ＲＥ４、および第５回転要素ＲＥ５とした時、その第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）は第２ブレーキＢ２によって選択的に回転停止させられ、第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）は第１ブレーキＢ１によって選択的に回転停止させられ、その第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）は第３クラッチＣ３を介して前記第３リングギヤＲ３（中間回転部材）に選択的に連結され、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）は第２クラッチＣ２，第３キャリヤＣＡ３を介して前記入力軸１６（入力部材）に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）は第１クラッチＣ１を介して第３リングギヤＲ３（中間回転部材）に選択的に連結され、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は出力歯車２４（出力部材）に連結されている。
【００２０】
そして、上記の共線図から明らかなように、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）が第３リングギヤＲ３に連結されることにより第１変速部２６を介して入力軸１６よりも減速回転させられるとともに第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「１ｓｔ」で示す回転速度で回転させられ、最も大きい変速比の第１変速段「１ｓｔ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合させられて、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）が第３リングギヤＲ３に連結されることにより第１変速部２６を介して入力軸１６よりも減速回転させられるとともに第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「２ｎｄ」で示す回転速度で回転させられ、第１変速段「１ｓｔ」よりも変速比が小さい第２変速段「２ｎｄ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合させられて、主変速部２８全体が副変速部２６の第３リングギヤＲ３と共に減速回転させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「３ｒｄ」で示す回転速度すなわち副変速部２６の第３リングギヤＲ３と同じ回転速度で回転させられ、第２変速段「２ｎｄ」よりも変速比が小さい第３変速段「３ｒｄ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合させられて、第５回転要素ＲＥ５（Ｓ１）が第３リングギヤＲ３に連結されることにより第１変速部２６を介して入力軸１６よりも減速回転させられるとともに、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「４ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第３変速段「３ｒｄ」よりも変速比が小さい第４変速段「４ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合させられて、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられるとともに、第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が減速回転させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「５ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第４変速段「４ｔｈ」よりも変速比が小さい第５変速段「５ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第２ブレーキＢ２が係合させられて、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられるとともに、第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「６ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第５変速段「５ｔｈ」よりも変速比が小さい第６変速段「６ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第３回転要素ＲＥ３（ＣＡ１、ＣＡ２）が入力軸１６とともに回転させられるとともに、第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「７ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第６変速段「６ｔｈ」よりも変速比が小さい第７変速段「７ｔｈ」が成立させられる。
【００２１】
また、第３クラッチＣ３および第１ブレーキＢ１が係合させられると、第１回転要素ＲＥ１（Ｓ２）が入力軸１６よりも減速回転させられるとともに、第２回転要素ＲＥ２（Ｒ２）が回転停止させられると、第４回転要素ＲＥ４（Ｒ１）は「Ｒｅｖ」で示す回転速度で逆回転させられ、後進変速段「Ｒｅｖ」が成立させられる。
【００２２】
上述のように、本実施例の車両用自動変速機１０によれば、前進７段の多段変速が３組の第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０、第３遊星歯車装置２２と、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３および２つのブレーキＢ１、Ｂ２から成る合計５つの摩擦係合装置によって得られるため、４組の遊星歯車装置を用いる場合に比較して軽量且つコンパクトに構成され、車両への搭載性が向上する。同時に、一層少ない個数の摩擦係合装置によって変速を行うことができるため、部品点数が少なくなって低コストとなるだけでなく、引きずり抵抗が小さくなって一層良好な燃費が得られる。
【００２３】
また、前述の実施例において、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１８の第１ピニオンＰ１と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置２０の第４ピニオンＰ４とが一体回転するように同軸に相互に連結されているので、ラビニヨ型と同様に、部品点数や軸長が一層低減され、変速機３０が一層小型且つ安価となる。
【００２４】
また、上記３組の第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０、第３遊星歯車装置２２のギヤ比ρ1 、ρ2 、ρ3 を略０．３〜０．６の範囲内として、それ等の遊星歯車装置１８、２０、２２を比較的小型（小径）に維持しつつ、図２に示すように全体として適切な変速比特性を得ることができる。
【００２５】
以上、本発明の１実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００２６】
たとえば、前述の実施例において、第３遊星歯車装置２２は、ダブルピニオン型であったが、シングルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。その３つの回転要素に対応する第３サンギヤＳ３、第３キャリヤＣＡ３、第３リングギヤＲ３のうち、いずれが固定され、いずれが中間回転部材とされ、いずれが入力部材に直接或いは間接に連結されてもよい。
【００２７】
また、前述の実施例の車両用自動変速機１０は、その自動変速機１０の軸線が車両の幅方向となるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用すなわち搭載姿勢が横置き型となる車両に適したものであったが、自動変速機１０の軸線が車両の前後方向となるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用すなわち搭載姿勢が縦置き型となる場合にも適用される。
【００２８】
また、前記車両用自動変速機１０は、アクセル操作量や車速などの運転状態に応じて自動的に変速段を切り換えるものでも良いが、運転者のスイッチ操作（アップダウン操作など）に従って変速段を切り換えるものでもよい。
【００２９】
また、前記車両用自動変速機１０において、第１クラッチＣ１〜第３クラッチＣ３、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２としては、油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式や単板式、ベルト式などの油圧式摩擦係合装置が好適に用いられるが、電磁式等の他の形式の係合装置を採用することもできる。変速制御を容易にするため、それ等のブレーキやクラッチと並列に一方向クラッチを設けることもできる。エンジンブレーキが必要無い場合には、一方向クラッチを設けるだけでも良い。回転を停止する点で一方向クラッチはブレーキと同様の機能が得られるのである。この他、第１ブレーキと並列に、直列に接続されたブレーキおよび一方向クラッチを設けるなど、種々の態様が可能である。
【００３０】
また、前記車両用自動変速機１０において、主変速部２８と副変速部２６との位置関係や、主変速部２８の第１遊星歯車装置１８と第２遊星歯車装置２０との位置関係は特に限定されず、種々の態様が可能である。クラッチやブレーキについても、例えば一端部に集中して配置するなど種々の態様が可能である。また、第１遊星歯車装置１８、第２遊星歯車装置２０、第３遊星歯車装置２２は必ずしも同心でなくてもよい。
【００３１】
また、前述の実施例の共線図は、回転要素ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３、ＲＥ４、ＲＥ５に対応する縦軸Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５が、左から右へ向かって順次配列されていたが、右から左へ向かって順次配列されていてもよい。また、回転速度零に対応する横軸Ｘ１の上側に回転速度「１」に対応する横軸Ｘ２が配置されていたが、横軸Ｘ１の下側に配置されていてもよい。
【００３２】
また、前述の実施例において、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１８の第１ピニオンＰ１と、ダブルピニオン型の第２遊星歯車装置２０の第４ピニオンＰ４とが一体回転するように同軸に相互に連結されていたが、相互に同径であってもよい。第１ピニオンＰ１、第２ピニオンＰ２、第３ピニオンＰ３、第４ピニオンＰ４の径（歯数）は適宜変更され得る。
【００３３】
また、前述の実施例の主変速部２８は、第１遊星歯車装置１８と第２遊星歯車装置２０との２組の遊星歯車装置を備えたものであったが、３組以上の遊星歯車装置を備えたものであってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例の主変速部２８において、第１回転要素ＲＥ１、第２回転要素ＲＥ２、第３回転要素ＲＥ３、第４回転要素ＲＥ４、第５回転要素ＲＥ５を構成する回転部材は、第１遊星歯車装置１８および第２遊星歯車装置２０、或いはそれと他の遊星歯車装置の構成するサンギヤ、リングギヤ、キャリヤのいずれであってもよい。
【００３５】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用自動変速機の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１の車両用自動変速機の変速ギヤ段とそれを実現するための複数の摩擦係合装置の係合作動の組み合わせとの関係を説明する作動表である。
【図３】図１の車両用自動変速機の共線図である。
【符号の説明】
１０：車両用自動変速機（自動変速機）
１２：トランスミッションケース（非回転部材）
１６：入力軸（入力部材）
１８：第１遊星歯車装置
２０：第２遊星歯車装置
２２：第３遊星歯車装置
２４：出力歯車（出力部材）
ＲＥ１：第１回転要素
ＲＥ２：第２回転要素
ＲＥ３：第３回転要素
ＲＥ４：第４回転要素
ＲＥ５：第５回転要素
Ｃ１：第１クラッチ
Ｃ２：第２クラッチ
Ｃ３：第３クラッチ
Ｂ１：第１ブレーキ
Ｂ２：第２ブレーキ
Ｒ３：第３リングギヤ（中間回転部材）
Claims (3)
- 遊星歯車装置の３つの回転要素の何れか１つが入力部材に連結されて回転駆動され、他の１つが回転不能に固定され、残りの１つが中間回転部材として前記入力部材に対して減速回転させられて出力する副変速部と、
複数組の遊星歯車装置のサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの一部が互いに連結されることによって５つの回転要素が構成されるとともに、該５つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において該５つの回転要素を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素、および第５回転要素とした時、該第１回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第２回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第１回転要素は第３クラッチを介して前記中間回転部材に選択的に連結され、該第３回転要素は第２クラッチを介して前記入力部材に選択的に連結され、該第５回転要素は第１クラッチを介して前記中間回転部材に選択的に連結され、該第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する主変速部と、
を備えている一方、
前記第１クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって最も大きい変速比の第１変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって前記第１変速段よりも変速比が小さい第２変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって前記第２変速段よりも変速比が小さい第３変速段が成立させられ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチが係合させられることによって前記第３変速段よりも変速比が小さい第４変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって前記第４変速段よりも変速比が小さい第５変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって前記第５変速段よりも変速比が小さい第６変速段が成立させられ、前記第２クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって前記第６変速段よりも変速比が小さい第７変速段が成立させられる
ことを特徴とする車両用自動変速機。 - 前記主変速部は、
前記第１クラッチを介して前記中間回転部材と選択的に連結される第１サンギヤと、出力部材に連結される第１リングギヤと、該第１サンギヤに噛み合う第１ピニオンと、該第１ピニオンおよび第１リングギヤに噛み合う第２ピニオンと、該第１ピニオンおよび第２ピニオンを回転可能に支持し、前記第２クラッチを介して前記入力部材に選択的に連結される第１キャリヤとを有する第１遊星歯車装置と、
前記第３クラッチを介して前記中間回転部材と選択的に連結され且つ第２ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結される第２サンギヤと、前記第１ブレーキを介して非回転部材に選択的に連結される第２リングギヤと、該第２サンギヤに噛み合う第３ピニオンと、前記第１ピニオンに対して一体回転するように同軸に連結されるとともに該第３ピニオンと第２リングギヤに噛み合う第４ピニオンと、前記第１キャリヤと一体回転するように連結されるとともに該第３ピニオンおよび第４ピニオンを回転可能に支持する第２キャリヤとを有する第２遊星歯車装置とを、備えたものであり、
前記第１回転要素は前記第２サンギヤであり、前記第２回転要素は第２リングギヤであり、前記第３回転要素は互いに連結された前記第１キャリヤおよび第２キャリヤであり、前記第４回転要素は前記第１リングギヤであり、前記第５回転要素は前記第１サンギヤである
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機。 - 前記副変速部は、非回転部材に連結されたサンギヤと、前記中間回転部材として機能するリングギヤと、該サンギヤと噛み合う第５ピニオンと該リングギヤと噛み合う第６ピニオンとを相互に噛み合った状態で回転可能に支持するキャリヤとを有するダブルピニオン型の遊星歯車装置である請求項１または２の車両用自動変速機。
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