JP6064851B2 - 自動変速機 - Google Patents
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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、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段を実現する自動変速機が考えられている。
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。
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14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、終減速機を構成する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、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、新しい構成の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。
その際、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。
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8速に設定でき、しかも、各変速段間のギヤステップの適切な配分が可能な前進8段の自動変速機の実現を課題とし、鋭意検討の結果、これを実現したのである。特に、この自動変速機を、入力軸の慣性質量を低減して自動変速機としての変速応答性を向上させつつ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、
前記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リングギヤ及び第1キャリヤを有するダブルピニオン型の第1プラネタリギヤセットと、
第2サンギヤ、第2リングギヤ及び第2キャリヤを有するシングルピニオン型の第2プラネタリギヤセットと、
第3サンギヤ、第3リングギヤ及び第3キャリ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リングギヤ及び第4キャリ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、
を備えた横置き式の自動変速機であって、
前記入力軸と前記第1サンギヤとが常時連結され、
前記出力部材と前記第3キャリヤとが常時連結され、
前記第1リングギヤと前記第3リングギヤとが常時連結され、
前記第1キャリヤと前記第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4リングギヤとが常時連結され、
前記第2キャリヤと前記第3サンギヤとが常時連結され、
前記第1クラッチは、前記第1キャリヤと前記第3キャリヤ及び前記出力部材との間を断接し、
前記第2クラッチは、前記第4キャリヤと前記第1リングギヤ及び前記第3リングギヤとの間を断接し、
前記第3クラッチは、前記第4キャリヤと前記第2キャリヤ及び前記第3サンギヤとの間を断接し、
前記第1ブレーキは、前記第2サンギ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リングギヤ及び前記第4リングギ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8速が形成され、かつ、
前記第1、第2、第3、第4プラネタリギヤセットのうち、前記入力軸が常時連結された第1サンギヤを有する第1プラネタリギヤセットが最も駆動源側に配設されている、
ことを特徴とする。
変速機ケース内に、
駆動源に連結された入力軸と、
前記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リングギヤ及び第1キャリヤを有するダブルピニオン型の第1プラネタリギヤセットと、
第2サンギヤ、第2リングギヤ及び第2キャリヤを有するシングルピニオン型の第2プラネタリギヤセットと、
第3サンギヤ、第3リングギヤ及び第3キャリ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リングギヤ及び第4キャリ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、
を備えた横置き式の自動変速機であって、
前記入力軸と前記第1サンギヤとが常時連結され、
前記出力部材と前記第3キャリヤとが常時連結され、
前記第1リングギヤと前記第3リングギヤとが常時連結され、
前記第1キャリヤと前記第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4リングギヤとが常時連結され、
前記第2キャリヤと前記第3サンギヤとが常時連結され、
前記第1クラッチは、前記第1キャリヤと前記第3キャリヤ及び前記出力部材との間を断接し、
前記第2クラッチは、前記第4キャリヤと前記第1リングギヤ及び前記第3リングギヤとの間を断接し、
前記第3クラッチは、前記第4キャリヤと前記第2キャリヤ及び前記第3サンギヤとの間を断接し、
前記第1ブレーキは、前記第2サンギ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リングギヤ及び前記第4リングギ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8速が形成され、かつ、
前記第1、第2、第3、第4プラネタリギヤセットのうち、前記入力軸が常時連結された第1サンギヤを有する第1プラネタリギヤセットが最も駆動源側に配設されている、
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クラッチ及び前記第1、第2ブレーキのうち、
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1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2ブレーキが締結されたときに2速が形成され、
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3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4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1ブレーキが締結されたときに6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後退速が形成される、
ことを特徴とする。
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、
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1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2ブレーキが締結されたときに2速が形成され、
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3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4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1ブレーキが締結されたときに6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後退速が形成される、
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クラッチは、前記第1プラネタリギヤセットの前記駆動源側に配設され、
前記第2クラッチ及び前記第3クラッチは、前記第1プラネタリギヤセットと前記第2プラネタリギヤセットの間において前記駆動源側から前記第2クラッチ及び前記第3クラッチの順に配設されている、
ことを特徴とする。
前記第1クラッチは、前記第1プラネタリギヤセットの前記駆動源側に配設され、
前記第2クラッチ及び前記第3クラッチは、前記第1プラネタリギヤセットと前記第2プラネタリギヤセットの間において前記駆動源側から前記第2クラッチ及び前記第3クラッチの順に配設されている、
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プラネタリギヤセットと、2つのシング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た横置き式の前進8段の自動変速機において、直結段を8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回避し、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。
さらに、第1、第2、第3、第4プラネタリギヤセットのうち、入力軸が常時連結された第1サンギヤを有する第1プラネタリギヤセットが最も駆動源側に配設されることにより、入力軸の慣性質量を低減して、自動変速機としての変速応答性を向上させることができる。
また、請求項2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、1〜7速、及び後退速についても、適切な減速比が実現される。
さらに、請求項3に記載の発明によれば、第1クラッチは、第1プラネタリギヤセットの駆動源側に配設され、第2及び第3クラッチは、第1プラネタリギヤセットと第2プラネタリギヤセットの間に配設されることにより、クラッチを最も駆動源側に配設される第1プラネタリギヤセットのさらに駆動源側に配設しなければならない場合でも、1つのクラッチだけであるので、入力軸の軸長の延長ないし変速応答性の悪化が抑制される。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る自動変速機10の構成を示す骨子図である。この自動変速機10は、入力側(駆動源側)が出力側と同じ側であるフロントエンジン・フロントドライブ車用等の横置き式の自動変速機であって、変速機ケース11内に、駆動源(不図示)に連結された入力軸12と該入力軸12の軸心上に配置された出力部材としての出力ギヤ13とを有し、出力ギヤ13は、変速機ケース11の中間壁11aに設けられた反駆動源側に突出するボス部11bに支持されている。
なお、前記出力ギヤ13は、図示しないが、カウンタ軸上のギヤを介して、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の入力ギヤに連結されており、この出力ギヤ13から入力ギヤまでのギヤ列で終減速機が構成されている。
変速機ケース11内にはまた、中間壁11の反駆動源側において、入力軸12の軸心上に、図の右側の入力側から、ダブルピニオン型の第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と、シングルピニオン型の第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と、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と、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とが配設されている。
また、第1ギヤセットPG1の入力側には第1クラッチCL1が配設され、第1ギヤセットPG1と第2ギヤセットPG2の間には、入力側から第2及び第3クラッチCL2、CL3が配設されている。そして、第4ギヤセットの近傍に、入力側から第1、第2ブレーキBR1、BR2が配設されている。
前記第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、ダブルピニオン型の第1、第4ギヤセットPG1、PG4は、第1、第4サンギヤS1、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1、第4リングギヤR1、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1、第4キャリヤC1、C4にそれぞれ支持されている。また、シングルピニオン型の第2、第3ギヤセットPG2、PG3は、第2、第3サンギヤS2、S3と第2、第3リングギヤR2、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2、第3キャリヤC2、C3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1リングギヤR1と第3リングギヤR3、前記第1キャリヤC1と第4サンギヤS4、前記第2リングギヤR2と前記第4リングギヤR4、及び、前記第2キャリヤC2と第3サンギヤS3とが、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サンギヤS1に常時連結され、前記出力ギヤ13は、第3キャリヤC3に常時連結されている。
また、前記第1クラッチCL1は、前記第1キャリヤC1と第3キャリヤC3及び出力ギヤ13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、前記第2クラッチCL2は、前記第4キャリヤC4と第1リングギヤR1及び前記第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おり、前記第3クラッチCL3は、前記第4キャリヤC4と第2キャリヤC2及び第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いる。
さらに、前記第1ブレーキBR1は、前記変速機ケース11と第2サンギヤS2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、前記第2ブレーキBR2は、前記変速機ケース11と第2リングギヤR2及び第4リングギヤR4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、以上の構成により、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って前進の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、ダブルピニオン型のギヤセットPG1、PG4では、キャリヤ、リングギヤ、サンギヤの順に配置され、シングルピニオン型のギヤセットPG2、PG3では、リングギヤ、キャリヤ、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サンギヤS1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キャリヤC1又は第3キャリヤC3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、まず、第4キャリヤC4と、常時連結された第1、第3リングギヤR1、R3とが連結されて、これらが同一回転すると共に、第2、第4リングギヤR2、R4及び第2サンギヤS2の回転速度が「0」となる。また、第2ギヤセットPG2において第2サンギヤS2と第2リングギヤR2の回転速度が「0」となることにより、第2ギヤセットPG2の全体が固定されて、第2キャリヤC2及びこれに常時連結された第3サンギヤS3の回転速度も「0」となる。
そして、これらの条件と、第1キャリヤC1と第4サンギヤS4とが常時連結されていることから、第1サンギヤS1の回転速度「1」に対する第3キャリヤC3の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度N1となる。
次に、2速では、図4に示すように、第2、第3クラッチCL2、CL3と、第2ブレーキBR2とが締結されるから、まず、第4キャリヤC4と、常時連結された第1、第3リングギヤR1、R3とが連結されて、これらが同一回転し、また、第2キャリヤC2と第4キャリヤC4とが連結され、これらと第2キャリヤC2に常時連結された第3サンギヤS3とが同一回転し、その結果、第3サンギヤS3及び第3リングギヤR3がいずれも第4キャリヤC4と同一回転することになって、第3ギヤセットPG3が一体化し、第3キャリヤC3もこれらと同一回転する。
そして、第2、第4リングギヤR2、R4の回転速度が「0」とされると共に、第1キャリヤC1と第4サンギヤS4とが常時連結されていることから、第1サンギヤS1の回転速度「1」に対して、同一回転する前記各回転要素の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度N2として第3キャリヤC3から出力される。
次に、3速では、図5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、まず、第2、第4リングギヤR2、R4及び第2サンギヤS2の回転速度が「0」とされ、第2ギヤセットPG2は全体が固定されて、第2キャリヤC2の回転速度及びこれに連結された第4キャリヤC4の回転速度も「0」となる。したがって、第4ギヤセットPG4も全体が固定され、第4サンギヤS4の回転速度も「0」となる。
さらに、第2、第4ギヤセットPG2、PG4の全体が固定されることにより、第4サンギヤS4に常時連結された第1キャリヤC1、及び、第2キャリヤC2に常時連結された第3サンギヤS3の回転速度も「0」となる。
そして、これらの条件と、第1リングギヤR1と第3リングギヤR3とが常時連結されていることとにより、第1サンギヤS1の入力回転速度「1」に対する第3キャリヤC3の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度N3となる。
次に、4速では、図6に示すように、第1、第3クラッチCL1、CL3と、第2ブレーキBR2とが締結されるから、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3とが連結され、これらと第1キャリヤC1に常時連結された第4サンギヤS4とが同一回転し、また、第4キャリヤC4と第2キャリヤC2とが連結され、これらと第2キャリヤC2に常時連結された第3サンギヤS3とが同一回転する。そして、第2リングギヤR2及び第4リングギヤR4の回転速度が「0」となる。
これらの条件と、第1リングギヤR1と第3リングギヤR3とが常時連結されていることから、第1サンギヤS1への入力回転速度「1」に対する第3キャリヤC3の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度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、まず、第2、第4リングギヤR2、R4及び第2サンギヤS2の回転速度が「0」となって、第2ギヤセットPG2の全体が固定され、第2キャリヤC2及びこれに常時連結された第3サンギヤS3の回転速度も「0」となる。また、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3とが連結されて同一回転する。
そして、これらの条件と、第1リングギヤR1と第3リングギヤR3とが常時連結されて同一回転することとから、第1サンギヤS1への入力回転速度「1」に対する第3キャリヤC3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1キャリヤC1と第3キャリヤC3とが連結され、これらと第1キャリヤC1に常時連結された第4サンギヤS4とが同一回転し、また、第4キャリヤC4と第2キャリヤC2とが連結され、これらと第2キャリヤC2に常時連結された第3サンギヤS3とが同一回転する。そして、第2サンギヤS2の回転速度が「0」となる。
これらの条件と、第1、第3リングギヤR1、R3が常時連結されていること、及び、第2、第4リングギヤR2、R4が常時連結されていることから、第1サンギヤS1への入力回転速度「1」に対する第3キャリヤC3の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度N6となる。
次に、7速では、図9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、まず、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3とが連結され、これらと第1キャリヤC1に常時連結された第4サンギヤS4とが同一回転し、また、第4キャリヤC4と、常時連結された第1リングギヤR1及び第3リングギヤR3とが連結されて、これらが同一回転する。そして、第2サンギヤS2の回転速度が「0」となる。
これらの条件と、第2、第4リングギヤR2、R4が常時連結されていること、及び、第2キャリヤC2と第3サンギヤS3とが常時連結されていることとから、第1サンギヤS1への入力回転速度「1」に対する第3キャリヤC3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、第2、第3クラッチCL1、CL2、CL3が締結されるから、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3とが連結され、これらと第1キャリヤC1に常時連結された第4サンギヤS4とが同一回転し、また、第4キャリヤC4と、常時連結された第1リングギヤR1及び第3リングギヤR3とが連結されて、これらが同一回転する。さらに、第4キャリヤC4と第2キャリヤC2とが連結され、これらと第2キャリヤC2に常時連結された第2サンギヤS2とが同一回転する。
そのため、第3ギヤセットPG3において、第3サンギヤS3と第3リングギヤR3とが第4キャリヤC4と同一回転することになって、第3ギヤセットPG3が一体化し、第3キャリヤC3もこれらと同一回転し、これに連結された第1キャリヤC1も同一回転する。
したがって、第1ギヤセットPG1において、第1キャリヤC1と第1リングギヤR1も前記各回転要素と同一回転し、第1ギヤセットPG1も一体化する。その結果、第1サンギヤS1への入力回転速度「1」に対して、第1キャリヤC1及びこれに連結された第3キャリヤC3の回転速度も「1」となり、この回転速度が出力回転速度N8となる。つまり、8速が減速比「1」の直結段となる。
なお、このとき、第2、第4ギヤセットPG2、PG4も第1、第3ギヤセットPG1、PG3と同一回転速度で一体回転し、第1〜第4ギヤセットPG1〜PG4の全てが、入力回転速度「1」で一体回転することになる。
さらに、後退速では、図11に示すように、第1、第2クラッチCL1、CL2と、第2ブレーキBR2とが締結されるから、まず、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3とが連結され、これらと第1キャリヤC1に常時連結された第4サンギヤS4とが同一回転し、また、第4キャリヤC4と、常時連結された第1リングギヤR1及び第3リングギヤR3とが連結されて、これらが同一回転する。
そして、第1、第4ギヤセットPG1、PG4において、第1サンギヤS1の回転速度が「1」、第4リングギヤR4の回転速度が「0」の条件から、同一回転する第1キャリヤC1及び第4サンギヤS4の回転速度が決定され、この回転速度が負の値の出力回転速度Nrとなる。
以上のようにして、図2に示す5つの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、N8=1となるから、前進8段、後退段1段で、8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、直結段が例えば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。
ここで、第1〜第4ギヤセットPG1〜PG4の各ギヤの歯数を例えば図12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13に示すようになる。
このギヤステップの配分を、図14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では、各変速段間のギヤステップは、1.1から1.4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。
前述した自動変速機10はまた、第1、第2、第3、第4ギヤセットPG1、PG2、PG3、PG4のうち、入力軸12が常時連結された第1サンギヤS1を有する第1ギヤセットPG1が最も駆動源側に配設されることにより、入力軸12の慣性質量を低減して、自動変速機としての変速応答性を向上させることができる。
自動変速機10ではまた、第1クラッチCL1は、第1ギヤセットPG1の駆動源側に配設され、第2及び第3クラッチCL2、CL3は、第1ギヤセットPG1と第2ギヤセットPG2の間に配設されることにより、クラッチを最も駆動源側に配設される第1ギヤセットPG1のさらに駆動源側に配設しなければならない場合でも、1つのクラッチだけであるので、入力軸12の軸長の延長ないし変速応答性の悪化が抑制される。
なお、本実施形態に係る自動変速機10は、変速機ケース11に設けられた中間壁11aの反駆動源側に出力ギヤ13が配置されているが、変速機ケース11に設けられた中間壁の駆動源側に出力ギヤを配置するように構成することも可能である。
図15に示すように、出力ギヤを変速機ケースの中間壁の駆動側に配置した自動変速機10’においては、自動変速機10に対して出力ギヤ13’が変速機ケース11の中間壁11a’の駆動源側に配置されて、変速機ケース11の中間壁11a’に設けられた駆動源側に突出するボス部11b’に支持されている。
出力ギヤ13’を変速機ケース11の中間壁11aの駆動源側に配置した自動変速機10’においても、出力ギヤ13’は、ボス部11b’の内部を通じて第3ギヤセットPG3の第3キャリヤC3に常時連結されると共に、第1クラッチCL1によって第1キャリヤC1と断接される。その他の構成は、自動変速機10と全く同じである。
そして、前記出力ギヤ13’においても、図示しないが、カウンタ軸上のギヤを介して、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の入力ギヤに連結されており、この出力ギヤ13’から入力ギヤまでのギヤ列で終減速機が構成されている。
以上のように本発明によれば、直結段を8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。
10、10’ 自動変速機
11 変速機ケース
12 入力軸
13、13’ 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
11 変速機ケース
12 入力軸
13、13’ 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 (3)
- 変速機ケース内に、
駆動源に連結された入力軸と、
前記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リングギヤ及び第1キャリヤを有するダブルピニオン型の第1プラネタリギヤセットと、
第2サンギヤ、第2リングギヤ及び第2キャリヤを有するシングルピニオン型の第2プラネタリギヤセットと、
第3サンギヤ、第3リングギヤ及び第3キャリ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リングギヤ及び第4キャリ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、
を備えた横置き式の自動変速機であって、
前記入力軸と前記第1サンギヤとが常時連結され、
前記出力部材と前記第3キャリヤとが常時連結され、
前記第1リングギヤと前記第3リングギヤとが常時連結され、
前記第1キャリヤと前記第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4リングギヤとが常時連結され、
前記第2キャリヤと前記第3サンギヤとが常時連結され、
前記第1クラッチは、前記第1キャリヤと前記第3キャリヤ及び前記出力部材との間を断接し、
前記第2クラッチは、前記第4キャリヤと前記第1リングギヤ及び前記第3リングギヤとの間を断接し、
前記第3クラッチは、前記第4キャリヤと前記第2キャリヤ及び前記第3サンギヤとの間を断接し、
前記第1ブレーキは、前記第2サンギ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リングギヤ及び前記第4リングギ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8速が形成され、かつ、
前記第1、第2、第3、第4プラネタリギヤセットのうち、前記入力軸が常時連結された第1サンギヤを有する第1プラネタリギヤセットが最も駆動源側に配設されている、
ことを特徴とする自動変速機。 - 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、
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1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2ブレーキが締結されたときに2速が形成され、
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3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4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1ブレーキが締結されたときに6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後退速が形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の自動変速機。 - 前記第1クラッチは、前記第1プラネタリギヤセットの前記駆動源側に配設され、
前記第2クラッチ及び前記第3クラッチは、前記第1プラネタリギヤセットと前記第2プラネタリギヤセットの間において前記駆動源側から前記第2クラッチ及び前記第3クラッチの順に配設されている、
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。
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