JP3794102B2 - 自動変速機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載される自動変速機に用いる自動変速機構に係り、特に横置き式自動変速機に用いて好適であり、詳しくは、前進5速等の多段自動変速機に用いられる自動変速機構の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば特公平7−30818号公報に示すように、シンプルプラネタリギヤとダブルピニオンプラネタリギヤとを組合せたプラネタリギヤユニットを備え、該プラネタリギヤユニットのキャリヤを共通して出力部に連結すると共に、前進時リングギヤに入力する自動変速機構が本出願人により案出されている。
【0003】
該変速機構は、前進時、サンギヤ等に比して大径からなるリングギヤから入力するため、噛合部での曲げ応力が小さくなり、近時の大馬力傾向に対応して入力許容トルクを大きく設定することができると共に、歯幅を比較的小さく設定でき、共通キャリヤと相俟って、軸方向にコンパクトな構成とすることができ、これにより、実際に3速主変速機構とアンダードライブ機構とを組合せたFF用4速自動変速機として生産されている。
【0004】
更に、前記特公平7−30818号公報には、入力軸とダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤとの間に第3のクラッチ(C0)を設けて、前進4速の変速段を達成する実施例が記載されている。即ち、図7に示すように、キャリヤCR及びサンギヤSを共通としたダブルピニオンプラネタリギヤ1及びシンプルプラネタリギヤ2を有し、入力軸5が、第1のクラッチC1を介してシンプルプラネタリギヤ2のリングギヤR2に、第2のクラッチC2を介してサンギヤSに、第3のクラッチC0を介してダブルピニオンプラネタリギヤ1のリングギヤR1にそれぞれ連結している。
【0005】
そして、図8の作動表に示すように、Dレンジにおける1速状態では、第1の(フォワード)クラッチC1を接続する。すると、入力軸5の回転は、クラッチC1を介してシンプルプラネタリギヤ2のリングギヤR2に伝達され、かつこの状態では、ダブルプピニオンプラネタリギヤ1のリングギヤR1は第2のワンウェイクラッチF2により回転が阻止されているので、サンギヤSを逆方向に空転させながら共通キャリヤCRが正方向に大幅減速回転され、該回転が出力部材(歯車)6から取出される。また、2速状態では、第1のクラッチC1の接続に加えて第2の(セカンド)ブレーキB2が作動する。すると、サンギヤSがブレーキB2に基づく第1のワンウェイクラッチF1の作動により回転が停止され、従つて入力軸5からのリングR1の回転は、ダブルプラネタリギヤ1のリングギヤR1を正方向に空転させながらキャリヤCRを正方向に減速回転し、該回転が出力部材6に2速として取出される。
【0006】
また3速状態は、第1のクラッチC1の接続に加えて第3のクラッチC0が接続する。すると、入力軸5の回転はクラッチC1を介してシングルプラネタリギヤ2のリングギヤR2に伝達されると同時にクラッチC0を介してダブルプラネタリギヤ1のリングギヤR1に伝達される。従って、プラネタリギヤユニット3の各要素は一体となって回転し、キャリヤCRから出力部材6に入力軸5と同速回転が伝達される。なおこの際、第2ブレーキB2はクラッチC0が係合するまで係止状態を維持して2速から一旦1速状態に戻ることを阻止し、またクラッチC0の係合が完了してプラネタリユニット3が一体に回転した状態では、第3のワンウェイクラッチF0が同期回転する。そして、4速状態では、第1のクラッチC1を解放するとと共に第1のブレーキB1を作動する。すると、入力軸5の回転はクラッチC0を介してダブルプラネタリギヤのリングギヤR1に伝達され、かつこの状態ではサンギヤSが停止されているので、シンプル側リングギヤR2を増速空転しながらキャリヤCRは高速回転し、該高速回転がオーバドライブとして出力部材6に取出される。
【0007】
更に、リバース(R)レンジでは、第2のクラッチC2及び第3の(lst・リバース)ブレーキB3が作動する。すると、入力軸5の回転はクラッチC2を介してサンギヤSに伝達され、かつこの状態ではダブルプラネタリギヤ1のリングギヤR1が固定されているので、シングルプラネタリギヤ2のリングギヤR2を逆転させながらキャリヤCRも逆転し、該キャリヤの逆転が出力軸6に取出される。
【0008】
従来、上記4速自動変速機構と、カウンタ軸に配置したアンダードライブ機構とを組合せて、5速段等の多段変速を可能とする自動変速機が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
近時、燃費、動力性能の面から自動変速機は多段化が望まれており、多段化する際には、ワイドなギヤ比と、高速段側でのクロスレシオ(ステップ比が小さいこと)が好ましく、かつ自動車への搭載性能上、多段化に伴う大型化を抑える必要がある。
【0010】
更に、自動変速機構は、使用頻度の高い最高速段が伝達効率の高い直結状態が好ましいが、上述した4速自動変速機構は、最高速段である4速段が増速回転(オーバードライブ)となっている。
【0011】
上述したコンパクトな自動変速機構をベースにして、最高速段を直結とする多段変速機構を考える場合、低速段側をローギヤ比化する必要があるが、上記自動変速機構のプラネタリギヤユニットによる1速段は、rR1,rR2をダブルピニオンプラネタリギヤ1及びシンプルプラネタリギヤ2のリングギヤR1,R2の径(歯数)とすると、
(rR1/rR2)+1
で定まるので、径rR1を大きくするか、径rR2を小さくする必要がある。
【0012】
ダブルピニオンプラネタリギヤ1のリングギヤ径rR1を大きくすると、プラネタリギヤユニット3の外径が大きくなってコンパクト性で不利となり、またシンプルピニオンプラネタリギヤ2のリングギヤ径rR2を小さくすると、2速段のギヤ比(rS2/rR2)(rS2;シンプルプラネタリギヤのサンギヤの径)が大きくなり、高速段側でのクロスレシオが得られなくなる。
【0013】
そこで、本発明は、最高速段での高い伝達効率及びコンパクト性を維持しながら、ワイドなギヤ比と高速段側でのクロスレシオを得ることができる自動変速機構を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る本発明は、エンジンからの動力が伝達される入力部材(5)と、
車輪へ動力を伝達する出力部材(6)と、
前記入力部材からの回転を、異なる伝達経路を介して前記出力部材に出力するプラネタリギヤユニット(3)と、
を備えてなる自動変速機構(11)において、
前記プラネタリギヤユニットは、第1のリングギヤ(R1)と、該第1のリングギヤに噛合する第1のピニオン(P1)と、該第1のピニオンに噛合する第2のピニオン(P2)と、該第2のピニオンに噛合する第1のサンギヤ(S1)と、前記第2のピニオンと一体回転する第3のピニオン(P3)と、該第3のピニオンに噛合する第2のリングギヤ(R2)及び第2のサンギヤ(S2)と、前記第1、第2及び第3のピニオンを支持すると共に前記出力部材(6)に連結するキャリヤ(CR)と、を有し、
前記第2のピニオン(P2)を前記第3のピニオン(P3)より小径に構成し、
前記入力部材(5)の回転を前記第2のリングギヤ(R2)に伝達すると共に前記第1のリングギヤ(R1)、前記第1のサンギヤ(S1)及び前記第2のサンギヤ(S2)を適宜係止することにより減速状態にある複数の前進変速段を達成し、
前記入力部材の回転を前記第2のリングギヤに伝達すると共に前記プラネタリギヤユニット(3)を前記入力部材と一体に回転して最高速の変速段を達成する、
ことを特徴とする自動変速機構にある。
【0015】
請求項2に係る本発明は、前記プラネタリギヤユニット(3)は、前記第2及び第3のピニオン(P2,P3)と一体回転する第4のピニオン(P4)と、該第4のピニオンと噛合する第3のサンギヤ(S3)と、を更に有し、
前記第4のピニオン(P4)を前記第3のピニオン(P3)より小径に構成し、
前記入力部材(5)の回転を前記第2のリングギヤ(R2)に伝達すると共に前記第3のサンギヤ(S3)に伝達して前記最高速の変速段を達成し、
前記入力部材の回転を前記第3のサンギヤ(S3)に伝達すると共に前記第1のリングギヤ(R1)を係止することにより後進段を達成してなる、
請求項1記載の自動変速機構にある。
【0016】
請求項3に係る本発明は、前記第1のサンギヤ(S1)に連結する第1の中空軸(30)を、前記第2のサンギヤ(S2)に連結する第2の中空軸(31)の外周に回転自在に被嵌し、
前記第1のサンギヤ(S1)を係止するブレーキ(B2)用油圧サーボ(33)を、前記第2のサンギヤ(S2)に係止するブレーキ(B1)用油圧サーボ(32)の外周側における変速機ケース(20a)壁面に配置してなる、
請求項1又は2記載の自動変速機構にある。
【0017】
請求項4に係る本発明は、前記自動変速機構(11)は、前記直結回転からなる最高速変速段を4速段とする前進4速を達成し、
更に該自動変速機構に、減速段と直結段とからなるアンダードライブ機構(13)を組合せて前進5速・後進1速を達成し、
かつ前記アンダードライブ機構は、前記自動変速機構の低速段(例えば2速段)において減速段から直結段に切換えられてなる、
請求項1ないし3のいずれか記載の自動変速機構を備えた自動変速機(A)にある。
【0018】
[作用]
以上構成に基づき、1速段にあっては、第1のリングギヤ(R1)を係止して、入力部材(5)から第2のリングギヤ(R2)に伝達された回転は、減速されてキャリヤ(CR)から取出されて出力部材(6)から出力する。2速段にあっては、第1のサンギヤ(S1)を係止して、第2のリングギヤ(R2)の回転は、減速されてキャリヤ(CR)から取出される。3速段にあっては、第2のサンギヤ(S2)を係止して、第2のリングギヤ(R2)の回転は、減速されてキャリヤ(CR)から取出される。この際、第1又第2のサンギヤ(S1,S2)を係止するので、それらと噛合する第2及び第3のピニオン(P2,P3)の径(歯数)差により異なる変速段を得ることができ、更に1速にあっては、第1及び第2のリングギヤ径の比(rR1/rR2)に第3及び第2のピニオン径の比(rP3/rP2)を乗じかつ第2のピニオン(P2)が第3のピニオン(P3)よりも小径なので、大きな減速比を得ることができ、かつ第2のサンギヤ及び第2のリングギヤの径の比(rS2/rR2)にて定まる3速段の減速比が大きくなることはない。
【0019】
そして、最高速段である4速段にあっては、例えば第3のサンギヤ(S3)を入力部材(5)に連結することにより、第2のリングギヤ(R2)への入力部材(5)からの入力と相俟って、プラネタリギヤユニット(3)が入力部材(5)と一体回転し、該直結回転がキャリヤ(CR)を介して出力部材(5)に出力する。
【0020】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、本発明の構成を何等限定するものではない。
【0021】
【発明の効果】
請求項1に係る本発明によると、径の異なる第2及び第3のピニオンにそれぞれ噛合する第1及び第2のサンギヤを適宜係止するので、変速段の増加が可能となり、かつこれら第2及び第3のピニオンの径の比を第1及び第2のリングギヤの径の比に乗じて1速段を得るので、第2のリングギヤを小径又は第1のリングギヤを大径にしなくとも大きなギヤ比を得るこができ、更に3速段等のギヤ比が大きくなることはないと共に最高速段が直結回転からなり、これらが相俟って、高い伝達効率及びコンパクト性を維持しながら、ワイドなギヤ比及び高速段側でのクロスレシオを得ることができる。
【0022】
請求項2に係る本発明によると、第3のサンギヤを入力部材に連結することにより確実な直結回転を得ることができ、かつ第1のリングギヤの係止と該第3のサンギヤからの入力により得られる後進段のギヤ比は、「(rR1/rS3)*(rP4/rP2)−1」となるが、この際第4のピニオンの径(rP4)及び第2のピニオンの系(rP2)はどちらも第3のピニオンの径(rP3)より小径であるため、(rP4/rP2)はそれほど大きくならず、また小径の第4のピニオン(P4)に噛合する第3のサンギヤの径(rS3)は比較的大径となることにより(rR1/rS3)も小さくなり、従って第2のサンギヤ(S2)に入力すると共に第1のリングギヤを係止することより得られる後進段のギヤ比「(rR1/rS2)*(rP3/rP2)−1」のように大きなギヤ比となることはなく、全体として最適な後進段のギヤ比を設定することが可能となる。
【0023】
請求項3に係る本発明によると、自動変速機構を、例えば前進4速から3速のように変速段を減らす場合、それぞれ第1及び第2のサンギヤに連結する2個の中空軸を1本に共通化すれば足り、容易に変速段の変更が可能であると共に、従来の技術のように(第1の)ワンウェイクラッチ(F1)及びエンジンブレーキ用ブレーキ(B1)を追加する場合、上述共通化に伴い不要となる油圧サーボを上記エンジンブレーキ用油圧サーボとして転用でき、自動変速機構のケース等の大幅な変更を伴うことなく変速段の異なる自動変速機構を容易に提供することができる。
【0024】
請求項4に係る本発明によると、アンダードライブ機構と組合せることにより、現行生産の自動変速機と同じケースを用いることが可能となり、略々現行生産機と同じ搭載スペースにて前進5速・後進1速を得ることができ、かつアンダードライブ機構の減速段から直結段への比較的大きなギヤ比ステップからなる変速段を自動変速機構の低速段にて行い、高速段がクロスレシオとなる最適なギヤ比ステップからなる前進5速の自動変速機を得ることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は、本発明の実施例に係る自動変速機Aを示す図で、図1はスケルトン図、図2は断面図である。該自動変速機Aは、エンジン出力軸10に整列するトルクコンバータ4及び主自動変速機構11とカウンタ軸12に配置されるアンダードライブ(U/D)機構13と、左右車軸15l ,15rに整列するディファレンシャル装置16を備えており、これらが、一体に結合されるハウジング19、ミッションケース20及びリヤカバー21に収納されている。また、バルブボディ22がケース20に一体に固定して配置されている。
【0026】
トルクコンバータ4は、エンジン出力軸10に連結されているポンプインペラ23、主変速機構11の入力軸5に連結されているタービンランナ24及びステータ25、並びにロックアップクラッチ26を備えており、エンジン出力軸10の回転を、油流を介して又はロックアップクラッチ26による機械的結合により入力軸5に伝達する。
【0027】
主自動変速機構11は、前記トルクコンバータに隣接するオイルポンプ27から軸方向後端に向かって、ブレーキ部29、出力部28、プラネタリギヤユニット3そしてクラッチ部60が順に配置されている。プラネタリギヤユニット部3はシンプルプラネタリギヤ2とダブルピニオンプラネタリギヤ1を有しており、ダブルピニオンプラネタリギヤ1は第1のサンギヤS1、第2のリングギヤR1、並びにサンギヤS1に噛合する第2のピニオンP2及びリングギヤR1に噛合する第1のピニオンP1を互に噛合するように支持するキャリヤCRからなり、またシンプルプラネタリギヤ2は第2のサンギヤS2、第2のリングギヤR2及びこれらギヤに噛合する第3のピニオンP3を支持するキャリヤCRからなり、更に第3のサンギヤS3及び該サンギヤに噛合するピニオンP4を有している。そして、前記各ピニオンP1、P2、P3、P4を支持するキャリヤCRは共通のものからなり、また第3のピニオンP3より第2のピニオンP2が小径からなり(rP3>rP2)、かつ第3のピニオンより第4のピニオンが小径からなり(rP3>rP4)、更に第2のピニオンは第4のピニオンより僅かに小径からなる(rP4>rP2)。また、第2のサンギヤS2に連結している第2の中空軸31が入力軸5の外周に回転自在に被嵌されており、第1のサンギヤS1に連結している第1の中空軸30が上記第2の中空軸31の外周に回転自在に被嵌されている。
【0028】
また、ブレーキ部29は、内径側から外径方向に向って第1のブレーキB1そして第2のブレーキB2が配設されており、更に各ブレーキに隣接する位置にはオイルポンプ27に一体に連結されたポンプケース(変速機ケース)20aの壁面に形成された油圧サーボ32,33が径方向に並設されている。即ち、ケース20aの壁面の内径側に第1のブレーキB1用油圧サーボ32が配置され、その外周側におけるケース壁面に第2のブレーキB2用油圧サーボ33が配置されている。また、第1のブレーキB1は第2の中空軸31先端のフランジ部とポンプケース20aから延びている鍔部との間に介在されおり、また第2のブレーキB2は第1の中空軸30先端のフランジ部とポンプケース20aからの鍔部との間に介在されている。
【0029】
一方、出力部28はミッションケース20に形成された隔壁20bにベアリング34にて支持されているカウンタドライブギヤ6を有しており、該ギヤ6はスプラインを介してキャリヤCRに連結している。更に、ベアリング34のアウターレース部分は隔壁20bに回転不能に固定されていると共に軸方向に延びており、該延長部分とダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤR1と一体に連結されている連結部との間に第2のワンウェイクラッチF2が介在している。また、該リングギヤR1外周とミッションケース20との間には第3のブレーキB3が介在しており、かつ隔壁の一側壁面部に油圧サーボ35が配設され、該油圧サーボ35のピストンはくし歯状に軸方向に延びて、第3のブレーキB3を制御すると共にそのくし歯部分に戻りスプリングが配設される。
【0030】
そして、クラッチ部60は第1の(フォワード)クラッチC1及び第2の(ダイレクト)クラッチC2を備えており、かつ主自動変速機構11先端に位置して一体ケースを構成するトランスアクスルリヤカバー21部分に収納されている。また、入力軸5の先端部にはカバー21に形成されたボス部21aに被嵌してフランジ部5aが一体に連結されており、該フランジ部には可動部材36が嵌合されており、更に該可動部材にはピストン部材37が嵌合している。また、可動部材36は、その内径部分にてフランジ部との間で油室を構成すると共に、その外径部がフランジ部と相対回転のみを阻止するように連結されかつフォワードクラッチC1と僅少間隔をあけて対接しており、フォワードクラッチ用の油圧サーボを構成している。一方、ピストン部37は、可動部材36との間にて油室を構成すると共に反対面にてダイレクトクラッチC2と対接しており、ダイレクトクラッチ用の油圧サーボを構成している。更に、該ピストン部材37と入力軸5に固着されたリングとの間にはスプリング39が縮設されており、該スプリング39は両油圧サーボのピストン部材36,37に共通する戻しスプリングを構成している。また、フォワードクラッチC1はフランジ部外側内周とシンプルプラネタリギヤの(第2の)リングギヤR2に連結されたフランジ部の外周との間に介在しており、またダイレクトクラッチC2は可動部材36の内周と前記第3のサンギヤS3に連結されたフランジ部との間に介在している。
【0031】
アンダードライブ(U/D)機構13は、1個のシンプルプラネタリギヤ40を有しており、該ギヤのピニオンP5を支持するキャリヤCR4がカウンタ軸12に一体に形成されている。該カウンタ軸12はケース20,19にベアリングを介して両持ち支持されており、かつ該カウンタ軸12にはカウンタドリブンギヤ41がベアリング42を介して回転自在に支持されていると共に、出力ギヤ43が一体に連結されている。そして、前記シンプルプラネタリギヤ40のリングギヤR4は前記カウンタドリブンギヤ41に一体に連結されており、またサンギヤS4はカウンタ軸12に回転自在に支持されていると共にカップ状のドラム部材45に連結されている。
【0032】
該ドラム部材45にはその外周に(第4の)バンドブレーキB4が配置されており、またその内周と前記キャリヤCR4から延びているクラッチハブ46との間に第3のクラッチC3が配置されている。更に、該クラッチに隣接して、前記ドラム部材をシリンダとして嵌合しているピストンにより構成される油圧サーボ47が配置されている。また、前記ドラム部材45のカラー部分にはケースとの間に第3のワンウェイクラッチF3が介在・配置されている。
【0033】
ディファレンシャル装置16は、ケース20,19にベアリングを介して回転自在に支持されているデフケース(キャリヤ)50を有しており、該ケース50には前記出力ギヤ43と噛合するギヤ51が固定されている。更に、該デフケースにはシャフト52が車軸に直交する方向に設けられており、該シャフトにベベルギヤ53が回転自在に支持されている。また、前記デフケースには前記ベベルギヤに噛合するベベルギヤからなる左右サイドギヤ55,56が回転自在に支持されており、これらサイドギヤにそれぞれ左右前車軸15l ,15rが連結されている。
【0034】
ついで、上記自動変速機Aの作動について、図3の作動表及び図4の速度線図に沿って説明する。
【0035】
なお、図2に示す自動変速機は、前述した現在生産中の4速自動変速機と主変速機構のギヤトレインを一部変更するが、ブレーキ部、出力部、プラネタリギヤユニット部及びクラッチ部の配置は同じであり、かつアクスルケース19、ミッションケース20及びリヤカバー21は上記現行のものと同じものを適用することが可能であって、同じ寸法内に納めることが可能である。
【0036】
1速(1st)状態では、主自動変速機構11にあってはフォワードクラッチC1が接続し、かつ第2ワンウェイクラッチF2が作動してダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤR1が停止状態に保持される。この状態では、入力軸5の回転は、フォワードクラッチC1を介してシンプルプラネタリギヤのリングギヤR2に伝達され、かつダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤR1は停止状態にあるので、各サンギヤS1,S2,S3を逆方向に空転させながらキャリヤCRが正方向に大幅減速回転され、該減速回転が、カウンタドライブギヤ6から取出される。
【0037】
また、アンダードライブ(U/D)機構にあっては、第4のブレーキB4及び第3のワンウェイクラッチF3が作動してサンギヤS4が停止状態に保持される。従って、前述カウンタドライブギヤ6に噛合するカウンタドリブンギヤ41からリングギヤR4に伝達された回転は、シンプルプラネタリギヤ40にて減速され、キャリヤCR4に取出され、そして出力ギヤ43、ギヤ51を介してディファレンシャル装置16に伝達されて左右車軸15l ,15rに伝達される。
【0038】
即ち、速度線図(図4)に示すように、主変速機構において、リングギヤR2の回転(1)は、リングギヤR1の停止(0)によりキャリヤCRから各ギヤ比により減速されて取出され、更にアンダードライブ機構において、リングギヤR4の上記減速回転がサンギヤS4の停止(0)により減速されてキャリヤCR4から1速(1st)回転として取出される。
【0039】
この際、図5に示すように、各ギヤの符号の前にrを付してそのギヤの径(歯数)とすると、主変速機構のギヤ比Aは、(rR1/rR2)*(rP3/rP2)+1となり、かつアンダードライブ機構のギヤ比Bは、(rS4/rR4)+1となり、具体的には図6に示すように、ギヤ比は、主変速機構(MAIN)で2.806、アンダードライブ機構(U/D)で、1.508、変速機全体(TOTAL)で4.321となる。従って、主変速機構にあって、1速は、リングギヤのギヤ比(rR1/rR2)に第3及び第2のピニオンのギヤ比(rP3/rP2)が乗ぜられるので、かつ第2のピニオンP2は第3のピニオンP3より小径からなるので、第1及び第2のリングギヤのギヤ比を大きくしなくとも、5速に対応するワイドなギヤ比を達成する大きな減速比を得ることができる。
【0040】
2速(2nd)状態では、フォワードクラッチC1に加えて、第2のブレーキB2が作動し、かつ第2のワンウェイクラッチF2がフリーとなる。この状態では、ダブルピニオンプラネタリギヤのサンギヤS1が第2のブレーキB2により停止され、従って入力軸5からフォワードクラッチC1を介して伝達されたシンプルプラネタリギヤのリングギヤR2の回転は、ダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤR1及び第2及び第3サンギヤS2,S3を空転させながらキャリヤCRを正方向に減速回転し、該減速回転が、カウンタギヤ6から取出される。
【0041】
また、アンダードライブ機構13は上述した減速状態のままであって、リングギヤR4の回転を減速してキャリヤCR4に伝達する。
【0042】
即ち、速度線図(図4)において、リングギヤR2の回転(1)は、サンギヤS1の停止(0)により所定ギヤ比により減速されてキャリヤCRに出力し、更に該出力回転がリングギヤR4に伝達され、サンギヤS4の停止(0)によりキャリヤCR4から2速(2nd)回転が取出される(2nd)。
【0043】
この際、主変速機構のギヤ比Aは、
(rS1/rR2)*(rP3/rP2)+1となり、
アンダードライブ機構のギヤ比Bは、
(rS4/rR4)+1となり(図5)、具体的には、ギヤ比は、主変速機構で1.731、アンダードライブ機構で1.508、変速機全体で2.611となる(図6)。
【0044】
3速(3rd)状態では、主変速機構は上述した2速状態のままであり、アンダードライブ機構13が、第4のブレーキB4及び第3のワンウェイクラッチF3が解放されると共に第3のクラッチC3が係合する。この状態では、シンプルプラネタリギヤ40が一体となって主変速機構からギヤ6,41を介して伝達されるリングギヤR4の回転は、直結回転としてキャリヤCR4に出力する。なおこの際、第3のクラッチC3の接続に先立ち第4のブレーキB4を解放することにより第3のワンウェイクラッチF3を機能し、クラッチ掴み換えタイミングを正確に保つ。
【0045】
即ち、速度線図(図4)において、主変速機構がサンギヤS1の停止(0)に伴う減速回転がキャリヤCRから出力し、アンダードライブ機構において該出力回転が伝達されるリングギヤR4の回転がそのままキャリヤCR4から取出される(3rd)。
【0046】
この際、主変速機構のギヤ比Aは、前述した2速と同様であって、(rS1/rR2)*(rP3/rP2)+1であり、アンダードライブ機構のギヤ比Bは1となり(図5)、具体的には、ギヤ比は、主変速機構で1.731、アンダードライブ機構で1.000、変速機全体で1.731となる(図6)。上記アンダードライブ機構は、減速段から直結段へ変速される時のギヤ比ステップは比較的大くなるが、主変速機構が2速段の時に上記変速が行なわれるので、5速自動変速機としてのワイドなギヤ比を得ると共に、高速段側でのクロスレシオが可能となる。
【0047】
4速(4th)状態では、主変速機構11において、フォワードクラッチC1が係合し、かつ第2のブレーキB2を解放すると共に第1のブレーキB1を係合する。この状態では、入力軸5からシンプルプラネタリギヤのリングギヤR2に伝達された回転は、第1のブレーキB1により停止されているサンギヤS2により、第1のリングギヤR1、第1及び第3のサンギヤS1、S3を空転しながらキャリヤCRを減速回転し、該回転がカウンタドライブギヤ6から取出される。また、アンダードライブ機構13は前述した直結状態に維持される。
【0048】
即ち、速度線図(図4)において、リングギヤR2の回転(1)は、サンギヤS2の停止により所定ギヤ比にて減速されてキャリヤCRに出力し、更に該回転がリングギヤR4に伝達されてそのままキャリヤCR4から出力して、4速(4th)回転となる。
【0049】
この際、主変速機構のギヤ比Aは、
(rS2/rR2)+1となり、アンダードライブ機構のギヤ比Bは1であり(図5)、具体的にはギヤ比は、主変速機構で1.313、アンダードライブ機構で1、変速機全体で1.313となる(図6)。主変速機構の2速及び3速は、第1及び第3のサンギヤS2、S3の係止を切換えることにより行なわれ、これらサンギヤにそれぞれ噛合する第2のピニオンP2及び第3のピニオンP3の径の差により異なる変速段となり、主変速機構11は、コンパクトな構成で4速を達成し得る。
【0050】
5速(5th)状態では、主変速機構11においてフォワードクラッチC1の外、ダイレクトクラッチC2も係合する。この状態では、入力軸5の回転が第2のリングギヤR2と共に第3のサンギヤS3に伝達され、シングル及びダブルピニオンプラネタリギヤ1,2からなるギヤユニット3が一体に回転して、直結回転がカウンタドライブギヤ6に伝達される。また、アンダードライブ機構13は前述した直結状態のままであり、カウンタドリブンギヤ41の回転がそのまま出力ギヤ43に出力する。
【0051】
即ち、速度線図(図4)において、リングギヤR2の回転(1)は、サンギヤS3の回転(1)と相俟ってプラネタリギヤユニット3が一体回転し、かつ該回転がリングギヤR4に伝達されて、プラネタリギヤ40が一体回転してキャリヤCR4から出力する。
【0052】
従って、主変速機構のギヤ比Aは1であり、かつアンダードライブ機構のギヤ比Bも1であり、変速機全体としてのギヤ比も1となる(図5、図6)。該5速状態は、最高速段であって定常走行にあっては通常この変速段になり、使用時間が他の変速段に比して極めて長いが、この状態で、アンダードライブ機構13は勿論、主自動変速機構11も直結状態となって、高い伝達効率によりエンジン回転を車輪に伝達することができる。
【0053】
後進(Rev)状態では、ダイレクトクラッチC2及び第3のブレーキB3が係合する。この状態では、入力軸5の回転はダイレクトクラッチC2を介して第3のサンギヤS3に伝達され、かつ第3のブレーキB3により第1のリングギヤR1が停止状態にあるので、第2のリングギヤR2を逆転方向に空転させながらキャリヤCRも逆転し、該逆転が、カウンタギヤ6から取出される。また、アンダードライブ機構は、第4のブレーキB4が係止状態にあって、サンギヤS4が停止し、リングギヤR4の回転を減速してキャリヤCR4から出力する。
【0054】
即ち、速度線図(図4)において、サンギヤS3の回転(1)は、リングギヤR1の停止(0)により所定ギヤ比にて逆転されてキャリヤCRに出力し、更に該回転がリングギヤR4に伝達され、サンギヤS4の停止により減速されてキャリヤCR4から出力する。
【0055】
この際、主変速機構のギヤ比Aは、(rR1/rS3)*(rP4/rP2)−1となり、かつアンダードライブ機構のギヤ比Bは、(rS4/rR4)+1となり(図5)、具体的には、ギヤ比は、主変速機構で2.049、アンダードライブ機構で1.508、変速機全体で3.090となる(図6)。なお、第2のサンギヤS2に入力軸5の回転を入力すると共に第1のリングギヤR1を係止することによっても後進段を得ることができるが、この場合、ギヤ比は、(rR1/rS2)*(rP3/rP2)−1となり、rP3/rP2で減速される分、該後進ギヤ比が大きくなり過ぎるが、上述したように第3のサンギヤS3に入力することにより、上記(rR1/rS3)*(rP4/rP2)−1において、第4及び第2のピニオン径rP4及びrP2はどちらも第3のピニオン径rP3よりも小径であるので、(rP4/rP2)はそれほど大きくならず、また小径の第4のピニオンP4に噛合する第3のサンギヤS3の径は比較的大きくなるので、(rR1/rS3)も小さくなり、全体として小さなギヤ比の後進段を達成できる。
【0056】
なお、エンジンブレーキを作動するには、図3において三角印が作動状態となる。即ち、1速にあって、第3のブレーキB3が係合して、第2のワンウェイクラッチF2では空転してしまうダブルピニオンプラネタリギヤのリングギヤR1を停止状態に保持する。
【0057】
車輌停止(N/C)状態では、主変速機構11において第2のブレーキを係止状態、好ましくは坂道での車輌の後退を阻止し得る低いトルク容量にて係止すると共に、フォワードクラッチC1が引きずりトルクを発生する直前のトルク状態にて係合される。これにより、車輌は、坂道での後退を阻止され、かつフォワードクラッチC1の係合に伴うクリープ現象の発生を防止すると共に、発進信号に基づき、フォワードクラッチC1のトルク容量を直ちに増大して速やかに発進する。
【0058】
なお、プラネタリギヤユニットは、前述した後進時の適切なギヤ比を考慮しなければ、第3のサンギヤS3を設けなくてもよい。この場合、入力軸5と第2のサンギヤS2との間にダイレクトクラッチC2を介在し、後進時、該サンギヤS2に回転が入力される。
【0059】
また、副変速機構は、上述したアンダードライブ機構に限らず、他の変速ギヤ機構を採用してもよく、この場合例えばシンプソンタイプからなる3速自動変速機構に組合せて6速自動変速機としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動変速機構を用いた自動変速機を示すスケルトン図。
【図2】その断面図。
【図3】その作動を示す図。
【図4】その速度線図。
【図5】そのギヤ比の計算を示す図。
【図6】本実施例の各変速段のギヤ比を示す図。
【図7】従来の技術による自動変速機構を示す概略図。
【図8】その作動を示す図。
【符号の説明】
1 ダブルプラネタリギヤ
2 シンプルプラネタリギヤ
3 プラネタリギヤユニット
5 入力部材(入力軸)
6 出力部材(カウンタドライブギヤ)
11 自動(主)変速機構
13 アンダードライブ変速機構
20a 変速機ケース
30 第1の中空軸
31 第2の中空軸
32 油圧サーボ
33 油圧サーボ
B1 第1の係止手段(第1のブレーキ)
B2 第1の係止手段(第2のブレーキ)
B3 第2の係止手段(第3のブレーキ)
C1 第1の(フォワード)クラッチ
C2 第2の(ダイレクト)クラッチ
F2 第2の係止手段(第2のワンウェイクラッチ)
S1 第1のサンギヤ
S2 第2のサンギヤ
R1 第1のリングギヤ
R2 第2のリングギヤ
CR キャリヤ
P1 第1のピニオン
P2 第2のピニオン
P3 第3のピニオン
P4 第4のピニオン
Claims (4)
- エンジンからの動力が伝達される入力部材と、
車輪へ動力を伝達する出力部材と、
前記入力部材からの回転を、異なる伝達経路を介して前記出力部材に出力するプラネタリギヤユニットと、
を備えてなる自動変速機構において、
前記プラネタリギヤユニットは、第1のリングギヤと、該第1のリングギヤに噛合する第1のピニオンと、該第1のピニオンに噛合する第2のピニオンと、該第2のピニオンに噛合する第1のサンギヤと、前記第2のピニオンと一体回転する第3のピニオンと、該第3のピニオンに噛合する第2のリングギヤ及び第2のサンギヤと、前記第1、第2及び第3のピニオンを支持すると共に前記出力部材に連結するキャリヤと、を有し、
前記第2のピニオンを前記第3のピニオンより小径に構成し、
前記入力部材の回転を前記第2のリングギヤに伝達すると共に前記第1のリングギヤ、前記第1のサンギヤ及び前記第2のサンギヤを適宜係止することにより減速状態にある複数の前進変速段を達成し、
前記入力部材の回転を前記第2のリングギヤに伝達すると共に前記プラネタリギヤユニットを前記入力部材と一体に回転して最高速の変速段を達成する、
ことを特徴とする自動変速機構。 - 前記プラネタリギヤユニットは、前記第2及び第3のピニオンと一体回転する第4のピニオンと、該第4のピニオンと噛合する第3のサンギヤと、を更に有し、
前記第4のピニオンを前記第3のピニオンより小径に構成し、
前記入力部材の回転を前記第2のリングギヤに伝達すると共に前記第3のサンギヤに伝達して前記最高速の変速段を達成し、
前記入力部材の回転を前記第3のサンギヤに伝達すると共に前記第1のリングギヤを係止することにより後進段を達成してなる、
請求項1記載の自動変速機構。 - 前記第1のサンギヤに連結する第1の中空軸を、前記第2のサンギヤに連結する第2の中空軸の外周に回転自在に被嵌し、
前記第1のサンギヤを係止するブレーキ用油圧サーボを、前記第2のサンギヤに係止するブレーキ用油圧サーボの外周側における変速機ケース壁面に配置してなる、
請求項1又は2記載の自動変速機構。 - 前記自動変速機構は、前記直結回転からなる最高速変速段を4速段とする前進4速を達成し、
更に該自動変速機構に、減速段と直結段とからなるアンダードライブ機構を組合せて前進5速・後進1速を達成し、
かつ前記アンダードライブ機構は、前記自動変速機構の低速段において減速段から直結段に切換えられてなる、
請求項1ないし3のいずれか記載の自動変速機構を備えた自動変速機。
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