JP5303004B2 - 自動変速機 - Google Patents
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Description
(1) 出力ギアの音振性能が劣る。
出力ギアの内周側にブレーキB1の部材が配置されており、出力ギアはブレーキB1のハブ部材を介して支持している。これは、直接ケースで支持する場合に比べて、ブレーキB1のハブ部材を介している分だけ、出力ギアのガタが大きくなり、ノイズや振動が発生しやすい。なお、出力ギアの内周側にブレーキB1のハブ部材が配置されたレイアウトにおいて、ケース部材で直接支持しようとすると、出力ギア支持用の中間壁を設けなければならず、変速機が大型化し、コストアップを招く。
(2) コントロールバルブボディが大型化し、コストが高い。
出力ギアの一方側および他方側にてケース側とコントロールバルブ側との油路を接続しなければならず、コントロールバルブボディが大型化し、コストが高くなる。
(3) 共通キャリアが大型化し、コストが高い。
共通キャリアからクラッチC-2までの回転メンバが、2つあるサンギアの間に配置されている。よって、共通キャリアの中央部にセンターキャリアプレートを1枚追加する必要があり、共通キャリアが大型化するし、コストが高くなる。
フロントサンギアと、リアサンギアと、リングギアと、前記フロントサンギアと前記リングギアに噛み合うロングピニオンと、前記リアサンギアと前記ロングピニオンに噛み合うショートピニオンと、前記ロングピニオンと前記ショートピニオンを回転可能に支持する共通キャリアと、を有するラビニオ式遊星歯車と、
駆動源の回転を入力する入力部材と、
前記入力部材と前記フロントサンギアを選択的に連結する第1摩擦締結要素と、
前記入力部材と前記共通キャリアを選択的に連結する第2摩擦締結要素と、
前記リアサンギアを選択的に自動変速機ケースに固定する第3摩擦締結要素と、
前記フロントサンギアを選択的に自動変速機ケースに固定する第4摩擦締結要素と、
前記共通キャリアを選択的に自動変速機ケースに固定する第5摩擦締結要素と、
前記リングギアに常時連結する出力部材と、
を備え、前記5つの摩擦締結要素のうち、二つの要素を同時に締結する締結組み合わせにより、前進4速及び後退1速を達成するものを前提とする。
この自動変速機であって、
前記ラビニオ式遊星歯車の一方側に、前記出力部材を配置する。
前記出力部材の他方側に、前記第1摩擦締結要素、前記第2摩擦締結要素、前記第3摩擦締結要素、前記第4摩擦締結要素、前記第5摩擦締結要素を配置する。
外周側に前記第2摩擦締結要素が配置され、前記共通キャリアの前記一方側端部の第1キャリアプレートに連結する第1ハブ部材と、
外周側に前記第5摩擦締結要素が配置され、前記共通キャリアの前記他方側端部の第2キャリアプレートに連結する第2ハブ部材と、
前記ラビニオ式遊星歯車および前記各摩擦締結要素を収納する変速機室を自動変速機ケースとともに形成する隔壁部材と、
を備える。
前記出力部材は、前記隔壁部材から軸方向の前記他方側に伸びる円筒部に支持される。
すなわち、出力部材を支持するために中間壁を設けることなしに、出力部材を隔壁部材で直接支持するため、例えば、出力部材を摩擦締結要素のハブ部材を介して支持する場合に比べて、出力部材を支持する際のガタを低減でき、ノイズや振動の発生が抑制される。
また、ラビニオ式遊星歯車の一方側に配置した出力部材の他方側に、第1摩擦締結要素〜第5摩擦締結要素をまとめて配置するレイアウトを採用した。
したがって、各摩擦締結要素を押圧するピストンへのケース側の油路と、コントロールバルブボディ側の油路と、のそれぞれの受け渡し箇所を集中して配置できる。このため、コントロールバルブボディの大型化が抑えられるし、コストも低減される。
さらに、共通キャリアの両端部に設けられる第1キャリアプレートと第2キャリアプレートに対し第1ハブ部材と第2ハブ部材を連結するレイアウトを採用した。
すなわち、既存のキャリアプレートを用いることで、2つのサンギアの間の位置に、センターキャリアプレートを1枚追加する必要がない。このため、センターキャリアプレートの追加による共通キャリアの大型化が抑えられるし、コストも低減される。
この結果、出力部材の音振性能を向上できるともに、コントロールバルブボディと共通キャリアの大型化を抑制し、コスト低減を図ることができる。
実施例1の自動変速機の構成を、「全体構成」、「変速構成」、「変速機室における各要素の配置構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の自動変速機の全体構成を示す縦断面図であり、図2は、実施例1の自動変速機を示すスケルトン図である。以下、図1及び図2に基づいて、実施例1の自動変速機の遊星歯車構成と摩擦締結要素構成を説明する。
図3は、実施例1の自動変速機において5つの摩擦締結要素のうち二つの同時締結の組み合わせにより前進4速及び後退1速を達成する締結作動表を示す。以下、図3に基づいて、実施例1の自動変速機の各変速段を成立させる変速構成を説明する。
上記のように、自動変速機ケースATCのケース内部空間(=変速機室20)には、図1に示すように、入力軸INと、ラビニオ式遊星歯車PGUと、出力ギアOUTと、5つの摩擦締結要素13R/C,234/C,12/B,4/B,R/Bを配置している。以下、図4に基づいて、変速機室20における各要素の配置構成を説明する。
まず、「比較例における共通キャリアの大型化課題」の説明を行う。続いて、実施例1の自動変速機における作用を、「各変速段での変速作用」、「音振性能向上と大型化抑制作用」、「摩擦締結要素の潤滑作用」に分けて説明する。
ラビニオ式遊星歯車を用いて、クラッチ2個、ブレーキ3個の締結・解放の組合せにより4速を達成する特開平10−169730号公報の図9に記載された自動変速機を比較例とする。
1) ロングピニオン穴とセンターキャリアプレート外周との径方向肉厚を確保するため、センターキャリアプレートの外径が大きくなる。
2) ロングピニオン穴とセンターキャリアプレート内周との径方向肉厚を確保するため、センターキャリアプレートの内径が小さくなり、サンギアを組み付けられなくなる。
3) ロングピニオンが通るロングピニオン穴が開くため、センターキャリアプレートの強度を確保するために、プレート板厚を厚くしなければならない。
したがって、1枚追加されたセンターキャリアプレートは、1),2),3)の制約条件をクリアした外径が大きな分厚いプレートとなり、共通キャリアが径方向にも軸方向にも大型化する。センターキャリアプレートは、新たに追加を要する追加部品であることでコストが高くなる。
実施例1のラビニオ式遊星歯車PGUは、速度線図上で回転速度関係が直線上に並ぶ4つの回転要素として、フロントサンギアSsとリアサンギアSdとリングギアRと共通キャリアCを備えている。以下、図6〜図10に基づいて、4つの回転要素の回転速度関係変更により得られる各変速段での変速作用を説明する。
第1速(1st)の変速段では、図6(a)のハッチングに示すように、第1クラッチ13R/Cと第3ブレーキ12/Bが同時締結され、第3ブレーキ12/Bの締結によりリアサンギアSdが自動変速機ケースATCに固定される。
したがって、入力軸INを経過してフロントサンギアSsに入力回転数が入力されると、図6(b)に示すように、リアサンギアSdの固定により、フロントサンギアSsと共通キャリアCとリングギアRとリアサンギアSdの回転速度関係が一つの直線により規定される。つまり、共通キャリアCの回転数がフロントサンギアSsより減速され、リングギアRの回転数が共通キャリアCよりさらに減速される。このように、フロントサンギアSsへの入力回転数を減速したリングギアRの回転数が出力ギアOUTにそのまま伝達され、第1速の変速段(ファーストアンダードライブ変速段)が達成される。
第2速(2nd)の変速段では、図7(a)のハッチングに示すように、第2クラッチ234/Cと第3ブレーキ12/Bが同時締結され、第3ブレーキ12/Bの締結によりリアサンギアSdが自動変速機ケースATCに固定される。
したがって、入力軸INを経過して共通キャリアCに入力回転数が入力されると、図7(b)に示すように、リアサンギアSdの固定により、共通キャリアCとリングギアRとリアサンギアSdの回転速度関係が一つの直線により規定される。つまり、リングギアRの回転数が共通キャリアCより減速される。このように、共通キャリアCへの入力回転数を減速したリングギアRの回転数が出力ギアOUTにそのまま伝達され、第2速の変速段(セカンドアンダードライブ変速段)が達成される。
第3速(3rd)の変速段では、図8(a)のハッチングに示すように、第1クラッチ13R/Cと第2クラッチ234/Cが同時締結される。
したがって、入力軸INを経過してフロントサンギアSsと共通キャリアCに入力回転数が入力されると、図8(b)に示すように、ラビニオ式遊星歯車PGU2の三つの回転要素であるフロントサンギアSsと共通キャリアCとリングギアRが一体となって回転する。このように、フロントサンギアSsと共通キャリアCへの入力回転数と同じリングギアRの回転数(=入力回転数)が出力ギアOUTにそのまま伝達され、第3速の変速段(ダイレクトドライブ変速段)が達成される。
第4速(4th)の変速段では、図9(a)のハッチングに示すように、第2クラッチ234/Cと第4ブレーキ4/Bが同時締結され、第4ブレーキ4/Bの締結によりフロントサンギアSsが自動変速機ケースATCに固定される。
したがって、入力軸INを経過して共通キャリアCに入力回転数が入力されると、図9(b)に示すように、フロントサンギアSsの固定により、フロントサンギアSsと共通キャリアCとリングギアRの回転速度関係が一つの直線により規定される。つまり、リングギアRの回転数が共通キャリアCの回転数(=入力回転数)より増速される。このように、共通キャリアCへの入力回転数を増速したリングギアRの回転数が出力ギアOUTにそのまま伝達され、第4速の変速段(オーバードライブ変速段)が達成される。
後退速(Rev)の変速段では、図10(a)のハッチングに示すように、第1クラッチ13R/Cと第5ブレーキR/Bが同時締結され、第5ブレーキR/Bの締結により共通キャリアCが自動変速機ケースATCに固定される。
したがって、入力軸INを経過してフロントサンギアSsに入力回転数が入力されると、図10(b)に示すように、共通キャリアCの固定により、フロントサンギアSsと共通キャリアCとリングギアRの回転速度関係が一つの直線により規定される。つまり、リングギアRの回転が、フロントサンギアSsの入力回転方向と逆回転方向で、かつ、減速される。このように、フロントサンギアSsへの入力回転数を逆転減速したリングギアRの回転数が出力ギアOUTにそのまま伝達され、後退速の変速段(リバース変速段)が達成される。
小型・廉価をコンセプトとする自動変速機の実用化を目指すには、比較例において未解決である「出力ギアの音振性能が劣る。」、「コントロールバルブボディが大型化し、コストが高い。」、「共通キャリアが大型化し、コストが高い。」という課題を解決する必要がある。以下、これを反映する車載性向上と大型化抑制作用を説明する。
実施例1では、出力ギアOUTの前方側に摩擦締結要素を配置せず、出力ギアOUTは、隔壁部材であるオイルポンプハウジング30から軸方向の後方側に伸びる円筒部30aにベアリング25を介して支持するレイアウトを採用した。
すなわち、出力ギアOUTを支持するために中間壁を設けることなしに、出力ギアOUTを自動変速機ケースATCに固定されたオイルポンプハウジング30で直接(ベアリング25を介して)支持する。
このため、例えば、出力部材を摩擦締結要素のハブ部材を介して支持する場合に比べて、出力ギアOUTを支持する際のガタを低減でき、ノイズや振動の発生が抑制される。
実施例1では、ラビニオ式遊星歯車PGUの前方側に配置した出力ギアOUTの後方側の変速機室20に、5つの摩擦締結要素13R/C,234/C,12/B,4/B,R/Bをまとめて配置するレイアウトを採用した。
したがって、5つの摩擦締結要素13R/C,234/C,12/B,4/B,R/Bを押圧する各ピストン41,42,43,44,45へのケース側の油路と、コントロールバルブボディC/V側の油路と、のそれぞれの受け渡し箇所を集中して配置できる。実施例1の場合、図1に示すように、コントロールバルブボディC/Vからの各油路11,12,13,14,15,16のうち径方向油路部を、自動変速機ケースATCの後部であって、軸方向の同じ位置に集中配置している。
このため、出力部材の前方側にケース側とコントロールバルブボディ側との油路の受け渡し箇所を設ける必要がなくなることによって、出力部材の前方側にてケース側とコントロールバルブボディ側との油路を接続するためにコントロールバルブボディを大型化する必要がなくなる。この結果、コントロールバルブボディC/Vの大型化が抑えられるし、コストも低減される。そして、コントロールバルブボディC/Vが大型化しない分、ストレーナやCPUの配置の自由度が増すとともに、コントロールバルブボディC/Vを収めるオイルパン17も小型化でき、車両搭載性も向上する。
実施例1では、共通キャリアCの両端部に設けられるフロントキャリアプレート23とリアキャリアプレート24に対し第1ハブ部材31と第2ハブ部材32を連結するレイアウトを採用した。
すなわち、共通キャリアCから第2クラッチ234/Cまでの回転メンバが、ロングピニオンPL及びショートピニオンPSを支持するために共通キャリアCの前方側端部に連結された既存のフロントキャリアプレート23を用いる構成である。このため、比較例のように、共通キャリアの中央部であって、2つのサンギアの間の位置に、センターキャリアプレートを1枚追加する必要がない。
このように、共通キャリアCの両端で各ハブ部材31,32と連結するようにしたため、センターキャリアプレートの追加による共通キャリアの大型化が抑えられるし、コストも低減される。
実施例1において、第1速と第2速と第3速の間の変速時には、第1クラッチ13R/Cと第2クラッチ234/Cと第3ブレーキ12/Bによる掛け替え制御が行われるため、これら3個の摩擦締結要素13R/C,234/C,12/Bを如何に潤滑するかの工夫が必要である。以下、図11に基づき、これを反映する摩擦締結要素の潤滑作用を説明する。
実施例1の自動変速機にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
駆動源の回転を入力する入力部材(入力軸IN)と、
前記入力部材(入力軸IN)と前記フロントサンギアSsを選択的に連結する第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)と、
前記入力部材(入力軸IN)と前記共通キャリアCを選択的に連結する第2摩擦締結要素(第2クラッチ234/C)と、
前記リアサンギアSdを選択的に自動変速機ケースATCに固定する第3摩擦締結要素(第3ブレーキ12/B)と、
前記フロントサンギアSsを選択的に自動変速機ケースATCに固定する第4摩擦締結要素(第4ブレーキ4/B)と、
前記共通キャリアCを選択的に自動変速機ケースATCに固定する第5摩擦締結要素(第5ブレーキR/B)と、
前記リングギアRに常時連結する出力部材(出力ギアOUT)と、
を備え、前記5つの摩擦締結要素のうち、二つの要素を同時に締結する締結組み合わせにより、前進4速及び後退1速を達成する自動変速機であって、
前記ラビニオ式遊星歯車PGUの一方側に、前記出力部材(出力ギアOUT)を配置し、
前記出力部材(出力ギアOUT)の他方側に、前記第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)、前記第2摩擦締結要素(第2クラッチ234/C)、前記第3摩擦締結要素(第3ブレーキ12/B)、前記第4摩擦締結要素(第4ブレーキ4/B)、前記第5摩擦締結要素(第5ブレーキR/B)を配置し、
外周側に前記第2摩擦締結要素(第2クラッチ234/C)が配置され、前記共通キャリアCの前記一方側端部の第1キャリアプレート(フロントキャリアプレート23)に連結する第1ハブ部材31と、
外周側に前記第5摩擦締結要素(第5ブレーキR/B)が配置され、前記共通キャリアCの前記他方側端部の第2キャリアプレート(リアキャリアプレート24)に連結する第2ハブ部材32と、
前記ラビニオ式遊星歯車PGUおよび前記各摩擦締結要素13R/C,234/C,12/B,4/B,R/Bを収納する変速機室20を自動変速機ケースATCとともに形成する隔壁部材(オイルポンプハウジング30)と、
を備え、
前記出力部材(出力ギアOUT)は、前記隔壁部材(オイルポンプハウジング30)から軸方向の前記他方側に伸びる円筒部30aに支持される。
このため、出力部材(出力ギアOUT)の音振性能を向上できるともに、コントロールバルブボディC/Vと共通キャリアCの大型化を抑制し、コスト低減を図ることができる。
前記第1ハブ部材31は、前記入力部材(入力軸IN)の外周側を通って前記第1キャリアプレート(フロントキャリアプレート23)と連結され、
内周側に前記第2摩擦締結要素(第2クラッチ234/C)が配置されるとともに、該第2摩擦締結要素(第2クラッチ234/C)と径方向に重なる位置の外周側に前記第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)が配置され、前記入力部材(入力軸IN)に連結する第1ドラム部材35と、
内周側に前記第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)が配置され、前記第1ハブ部材31の外周側および前記リアサンギアSdの内周側を通って、前記フロントサンギアSsに連結する第2ドラム部材36と、
外周側に前記第3摩擦締結要素(第3ブレーキ12/B)が配置され、前記第2ドラム部材36の外周を通って前記リアサンギアSdに連結する第3ハブ部材33と、
外周側に前記第4摩擦締結要素(第4ブレーキ4/B)が配置され、前記第2ドラム部材36の前記第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)よりも他方側にて前記第2ドラム部材36に連結する第4ハブ部材34と、を備え、
前記第2ハブ部材32は、前記第3ハブ部材33の外周側に設けられている。
このため、上記(1)の効果に加え、ハブ部材31,32,33,34及びドラム部材35,36を取り回すことによって、5個の摩擦締結要素13R/C,234/C,12/B,4/B,R/Bを出力部材(出力ギアOUT)の他方側にまとめて配置することができる。さらに、第1速と第2速との間での変速時に掛け替えられる第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)と第2摩擦締結要素(第2クラッチ234/C)の潤滑を効率的に行うことができる。
このため、上記(2)の効果に加え、第2速と第3速との間での変速時に掛け替えられる第1摩擦締結要素(第1クラッチ13R/C)と第3摩擦締結要素(第3ブレーキ12/B)の潤滑を効率的に行うことができる。
Ss フロントサンギア
Sd リアサンギア
R リングギア
PL ロングピニオン
PS ショートピニオン
C 共通キャリア
IN 入力軸(入力部材)
OUT 出力ギア(出力部材)
ATC 自動変速機ケース
C/V コントロールバルブボディ
13R/C 第1クラッチ(第1摩擦締結要素)
234/C 第2クラッチ(第2摩擦締結要素)
12/B 第3ブレーキ(第3摩擦締結要素)
4/B 第4ブレーキ(第4摩擦締結要素)
R/B 第5ブレーキ(第5摩擦締結要素)
17 オイルパン
20 変速機室
23 フロントキャリアプレート(第1キャリアプレート)
24 リアキャリアプレート(第2キャリアプレート)
30 オイルポンプハウジング(隔壁部材)
30a 円筒部
31 第1ハブ部材
32 第2ハブ部材
33 第3ハブ部材
34 第4ハブ部材
35 第1ドラム部材
36 第2ドラム部材
Claims (3)
- フロントサンギアと、リアサンギアと、リングギアと、前記フロントサンギアと前記リングギアに噛み合うロングピニオンと、前記リアサンギアと前記ロングピニオンに噛み合うショートピニオンと、前記ロングピニオンと前記ショートピニオンを回転可能に支持する共通キャリアと、を有するラビニオ式遊星歯車と、
駆動源の回転を入力する入力部材と、
前記入力部材と前記フロントサンギアを選択的に連結する第1摩擦締結要素と、
前記入力部材と前記共通キャリアを選択的に連結する第2摩擦締結要素と、
前記リアサンギアを選択的に自動変速機ケースに固定する第3摩擦締結要素と、
前記フロントサンギアを選択的に自動変速機ケースに固定する第4摩擦締結要素と、
前記共通キャリアを選択的に自動変速機ケースに固定する第5摩擦締結要素と、
前記リングギアに常時連結する出力部材と、
を備え、前記5つの摩擦締結要素のうち、二つの要素を同時に締結する締結組み合わせにより、前進4速及び後退1速を達成する自動変速機であって、
前記ラビニオ式遊星歯車の一方側に、前記出力部材を配置し、
前記出力部材の他方側に、前記第1摩擦締結要素、前記第2摩擦締結要素、前記第3摩擦締結要素、前記第4摩擦締結要素、前記第5摩擦締結要素を配置し、
外周側に前記第2摩擦締結要素が配置され、前記共通キャリアの前記一方側端部の第1キャリアプレートに連結する第1ハブ部材と、
外周側に前記第5摩擦締結要素が配置され、前記共通キャリアの前記他方側端部の第2キャリアプレートに連結する第2ハブ部材と、
前記ラビニオ式遊星歯車および前記各摩擦締結要素を収納する変速機室を自動変速機ケースとともに形成する隔壁部材と、
を備え、
前記出力部材は、前記隔壁部材から軸方向の前記他方側に伸びる円筒部に支持される
ことを特徴とする自動変速機。 - 請求項1に記載された自動変速機において、
前記入力部材は、前記ラビニオ式遊星歯車の内周側に設けられ、
前記第1ハブ部材は、前記入力部材の外周側を通って前記第1キャリアプレートと連結され、
内周側に前記第2摩擦締結要素が配置されるとともに、該第2摩擦締結要素と径方向に重なる位置の外周側に前記第1摩擦締結要素が配置され、前記入力部材に連結する第1ドラム部材と、
内周側に前記第1摩擦締結要素が配置され、前記第1ハブ部材の外周側および前記リアサンギアの内周側を通って、前記フロントサンギアに連結する第2ドラム部材と、
外周側に前記第3摩擦締結要素が配置され、前記第2ドラム部材の外周を通って前記リアサンギアに連結する第3ハブ部材と、
外周側に前記第4摩擦締結要素が配置され、前記第2ドラム部材の前記第1摩擦締結要素よりも他方側にて前記第2ドラム部材に連結する第4ハブ部材と、を備え、
前記第2ハブ部材は、前記第3ハブ部材の外周側に設けられている
ことを特徴とする自動変速機。 - 請求項2に記載された自動変速機において、
前記第3摩擦締結要素は、前記第2摩擦締結要素と径方向に重なる位置の外周側に配置される
ことを特徴とする自動変速機。
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