JP6365246B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機構と変速歯車機構とを備える自動変速機に係り、詳しくは、無段変速機構を介して入力軸と出力部材とを接続し回転伝達する低速モードと、増速プラネタリギヤ及び無段変速機構を介して入力軸と出力部材とを接続し回転伝達する高速モードと、を達成可能な変速歯車機構を備える自動変速機に関する。

従来、例えば、車両に用いて好適な自動変速機として、１対のプーリとこれらプーリに巻回される金属製ベルトを備え、プーリの有効径を変更することにより無段に変速するベルト式無段変速機構を用いた自動変速機が普及している。

更に、これらの自動変速機において、ベルト式無段変速機構と変速機構とを組合せ、変速比が低い無段変速を行う低速モードと、それよりも変速比が高い無段変速を行う高速モードとを有する自動変速機が提案されている（特許文献１参照）。この自動変速機では、エンジン回転を入力する入力軸の回転を無段変速機構により無段変速し、カウンタシャフト（出力軸）上にある変速機構で変速せずに、無段変速回転を反転・再反転して車輪に出力することで低速モードを達成し、また、入力軸の回転を無段変速機構により無段変速し、カウンタシャフト上にある変速機構で無段変速回転とエンジンの回転とを合成して増速し、その増速した無段変速回転を反転・再反転して車輪に出力することで高速モードを達成している。

特開２００２−５２５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の自動変速機では、上記高速モードの際に、カウンタシャフト上にある変速機構に無段変速回転と入力軸の回転との２つの回転を入力する必要があるため、平行な軸間同士で回転を伝達するギヤとして、入力軸に駆動連結されたギヤ及びそれに噛合する変速機構のギヤ、無段変速機構の従動プーリに駆動連結されたギヤ及びそれに噛合する変速機構のギヤ、の計４つのギヤを必要としている。そのため、部品点数の削減を妨げており、軽量化やコストダウンの妨げとなっている。

また、通常、車両に搭載されるエンジンは重量物であり、車両に搭載する場合になるべく低重心となるように配置される。しかしながら、一般的なベルト式無段変速機構をそのまま採用し、それに変速機構を付加した構造となっているので、エンジンの出力軸（クランクシャフト）に駆動連結される入力軸の延長上に、自動変速機の部品の中でも比較的大きい無段変速機構の駆動プーリが、そのまま駆動連結されている。そのため、特許文献１の自動変速機は、エンジンルーム内における下方側に大きなスペースが必要とされ、例えば車両のフレーム、ラジエータ、サスペンションなどに対する干渉が懸念されるなど、搭載性の観点から好ましい構造ではない。

そこで、平行な軸間同士で動力伝達を行うギヤの数を削減することが可能で、かつ車両の搭載性の向上を図ることが可能な自動変速機を提供することを目的とするものである。

本開示に係る自動変速機（１）は（例えば図１）、第１軸（ＡＸ１）上に配置され、駆動源（４０）に駆動連結された入力軸（２）と、
前記第１軸（ＡＸ１）と平行な第２軸（ＡＸ２）上に配置されたプライマリプーリ（１１）と、前記第２軸（ＡＸ２）と平行な第３軸（ＡＸ３）上に配置されたセカンダリプーリ（１２）と、それら両プーリに巻回されたベルト（１３）と、を有し、変速比を連続的に変更可能な無段変速機構（１０）と、
前記第３軸（ＡＸ３）上に配置されて変速した回転を出力する出力部材（８）と、
前記第３軸（ＡＸ３）上に配置され、前記セカンダリプーリ（１２）に駆動連結される第１の回転要素（Ｓ１）、前記入力軸（２）の回転を入力可能な第２の回転要素（ＣＲ１）及び前記出力部材（８）に駆動連結された第３の回転要素（Ｒ１）を有して前記無段変速機構（１０）の回転を増速する増速プラネタリギヤ（ＳＰ１）と、係合時に前記無段変速機構（１０）を介して前記入力軸（２）と前記出力部材（８）とを接続し回転伝達する低速モードを達成可能な第１の係合要素（ＣＬ）と、係合時に前記増速プラネタリギヤ（ＳＰ１）及び前記無段変速機構（１０）を介して前記入力軸（２）と前記出力部材（８）とを接続し回転伝達する高速モードを達成可能な第２の係合要素（ＣＨ）と、を有する変速歯車機構（２０）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記プライマリプーリ（１１）に駆動連結されたプライマリ入力ギヤ（３１）と、
前記第３軸（ＡＸ３）上に配置され、前記変速歯車機構（２０）が前記高速モードである場合に前記第２の回転要素（ＣＲ１）に駆動連結されるハイ用入力ギヤ（３２）と、
前記第１軸（ＡＸ１）上に配置され、前記入力軸（２）に駆動連結され、かつ前記プライマリ入力ギヤ（３１）と前記ハイ用入力ギヤ（３２）とに噛合するドライブギヤ（３０）と、を備え、前記変速歯車機構（２０）は、前記セカンダリプーリ（１２）に接続された第４の回転要素（Ｓ２）と、前記第３の回転要素（Ｒ１）及び前記出力部材（８）に駆動連結された第５の回転要素（ＣＲ２）と、回転固定自在な第６の回転要素（Ｒ２）と、を有する減速プラネタリギヤ（ＳＰ２）を有し、前記低速モード時において、前記第１の係合要素（ＢＬ）が係合されると前記第６の回転要素（Ｒ２）の回転を固定して前記減速プラネタリギヤ（ＳＰ２）で前記無段変速機構（１０）の回転を減速して前記出力部材（８）に出力する、ことを特徴とする。

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、これは理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

本自動変速機によると、第１軸上に入力軸が配置され、第１軸と平行な第２軸上に無段変速機構のプライマリプーリ及びプライマリプーリに駆動連結されたプライマリ入力ギヤが配置され、第２軸と平行な第３軸上に無段変速機構のセカンダリプーリ、変速歯車機構、及び該変速歯車機構と駆動連結されるハイ用入力ギヤが配置されており、第１軸上に配置され、入力軸に駆動連結され、かつプライマリ入力ギヤとハイ用入力ギヤとに噛合するドライブギヤを備えている。これにより、共通のドライブギヤから、プライマリ入力ギヤとハイ用入力ギヤとに入力軸の回転を伝達する構造にすることができ、平行な軸間同士で動力伝達を行うギヤを３つのギヤにすることができて、軽量化やコストダウンを図ることができる。また、駆動源が駆動連結される入力軸が配置された第１軸とは異なる第２軸上にプライマリプーリを配置することができ、プライマリプーリの位置を入力軸よりも高い位置に配置することを可能とすることができる。これにより、例えばエンジンルーム内の下方側における自動変速機の設置スペースが狭い車両などにも対応する設計が可能となり、自動変速機の車両搭載性の向上を図ることができる。

第１の実施形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。 第１の実施形態に係る自動変速機の概略側面図。 （ａ）は、第１の実施形態に係る自動変速機の速度線図、（ｂ）は、自動変速機の係合表。 第２の実施形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。 （ａ）は、第２の実施形態に係る自動変速機の速度線図、（ｂ）は、自動変速機の係合表。

＜第１の実施形態＞
以下、本実施形態に係る自動変速機１を、図１乃至図３（ａ）、（ｂ）に沿って説明する。なお、本明細書中で駆動連結とは、互いの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、それら回転要素が一体的に回転するように連結された状態、あるいはそれら回転要素がクラッチ等を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いる。

本実施形態の自動変速機１の概略構成について図１に沿って説明する。自動変速機１は、トルクコンバータ４１と、無段変速機構（ＣＶＴ）としてベルト式無段変速装置１０と、変速歯車機構２０と、ディファレンシャル装置５０等を有しており、ハウジングケース及びミッションケースを一体にしたケース７に収納されている。また、自動変速機１は、第１軸ＡＸ１〜第３軸ＡＸ３までの互いに平行な軸を備えている。

無段変速装置１０は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、それら両プーリに巻回されたベルト１３と、を有している。ここで、ベルト１３は、ゴム製ベルト、金属製プッシュタイプベルト（いわゆるバントーネタイプ）、金属製プルタイプベルト、金属リング等のあらゆる無端ベルトを含む。

第１軸ＡＸ１上には、駆動源としてのエンジン４０のクランク軸にトルクコンバータ４１を介して接続される入力軸２と、入力軸２に駆動連結されるドライブギヤ３０と、が配置されている。ドライブギヤ３０は、エンジン４０のクランク軸の回転と共に回転する入力軸２によって回転される。

第２軸ＡＸ２上には、無段変速装置１０のプライマリプーリ１１と、プライマリプーリ１１と第１連結軸３を介して駆動連結しドライブギヤ３０と噛合するプライマリ入力ギヤ３１と、が配置されている。プライマリプーリ１１は、可動シーブ１１ａと固定シーブ１１ｂとを有している。可動シーブ１１ａは、固定シーブ１１ｂの軸部（不図示）に摺動自在に支持されており、かつその背面に変速操作用の油圧アクチュエータ（不図示）が配置されている。また、固定シーブ１１ｂの軸部は、例えばボールベアリングなどによりケース７に回転自在に支持されており、第１連結軸３と連結している。したがって、可動シーブ１１ａ及び固定シーブ１１ｂは、ドライブギヤ３０及びプライマリ入力ギヤ３１を介して入力軸２、つまりエンジン４０の回転が伝達されて回転駆動されるようになっている。

第３軸ＡＸ３上には、無段変速装置１０のセカンダリプーリ１２と、変速歯車機構２０と、ドライブギヤ３０と噛合するハイ用入力ギヤ３２と、が配置されている。セカンダリプーリ１２は、固定シーブ１２ｂ及び固定シーブ１２ｂの軸部（不図示）に摺動自在に支持されている可動シーブ１２ａを有しており、可動シーブ１２ａの背面にはベルト挟圧力保持用の油圧アクチュエータ（不図示）が配置されている。また同様に、固定シーブ１２ｂの軸部の両端は、それぞれローラベアリングなどを介してケース７に回転自在に支持されている。したがって、可動シーブ１２ａ及び固定シーブ１２ｂは、ベルト１３を介して両プーリ１１，１２のプーリ幅に基づき変速された回転が伝達されて回転駆動されるようになっている。両プーリ１１，１２のプーリ幅を変更することにより、無段変速装置１０は、変速比を連続的に変更可能になっている。

変速歯車機構２０は、セカンダリプーリ１２の固定シーブ１２ｂの軸部に連結された第２連結軸４と、第１の回転要素としての第１サンギヤＳ１、第３の回転要素としての第１リングギヤＲ１及び第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛合する少なくとも１つの第１ピニオンギヤＰ１を有する第２の回転要素としての第１キャリヤＣＲ１を有するいわゆるシングルピニオンプラネタリギヤである増速プラネタリギヤとしての第１プラネタリギヤＳＰ１と、第１の係合要素としての低速用クラッチＣＬと、第２の係合要素としての高速用クラッチＣＨと、第３の係合要素としての後進用ブレーキＢＲと、ドライブギヤ３０と噛合するハイ用入力ギヤ３２に接続された第４連結軸６と、を備えて構成されている。自動変速機１は、入力軸２の回転を変速歯車機構２０を介して出力部材としての出力ギヤ８に出力する。

第１プラネタリギヤＳＰ１の第１サンギヤＳ１は、第２連結軸４を介して無段変速装置１０のセカンダリプーリ１２と駆動連結されている。また、第１リングギヤＲ１は、第３連結軸５を介して出力ギヤ８と連結されている。そして、第２連結軸４と出力ギヤ８との間には低速用クラッチＣＬが介在するように配置され、第１キャリヤＣＲ１と第４連結軸６との間には高速用クラッチＣＨが介在するように配置されている。また、高速用クラッチＣＨと第１キャリヤＣＲ１との間には、ケース７に常時固定された後進用ブレーキＢＲが配置されており、不図示の油圧制御装置の油圧制御により後進用ブレーキＢＲが係合状態となることで、第１キャリヤＣＲ１が固定される。

ディファレンシャル装置５０は、図示を省略したディファレンシャルギヤを内包したデフケース５３を有しており、デフケース５３はケース７に回転自在に支持されていると共に、比較的大径のマウントリングギヤ５１を固定して有している。マウントリングギヤ５１は、デフケース５３を介してディファレンシャルギヤに接続されており、ディファレンシャルギヤを介してデフケース５３に支持された左右車軸（不図示）が接続されている。そして、第３軸ＡＸ３上の出力ギヤ８と、マウントリングギヤ５１とが噛合しており、かつ出力ギヤ８は比較的小径に、マウントリングギヤ５１は比較的大径に構成されて、比較的大きな減速比を得ている。

図２は、自動変速機１を車両に搭載した場合における各構成要素の位置関係の一例を示す概略側面図である。図２に示すように、入力軸２（エンジン４０）と同軸の第１軸ＡＸ１上にドライブギヤ３０が配置され、ドライブギヤ３０と噛合するプライマリ入力ギヤ３１の軸上に第２軸ＡＸ２が位置することで、第１軸ＡＸ１とは異なる第２軸ＡＸ２上にプライマリプーリ１１が配置される。つまり、エンジン４０が駆動連結される入力軸２が配置された第１軸ＡＸ１とは異なる第２軸ＡＸ２上にプライマリプーリ１１を配置することができ、プライマリプーリ１１の位置を入力軸２よりも高い位置に配置することを可能とすることができる。これにより、例えばエンジンルーム内の下方側における自動変速機１の設置スペースが狭い車両などにも対応する設計が可能となり、自動変速機１の車両搭載性の向上を図ることができる。

次に、自動変速機１の作用について説明する。例えば、ドライバによりシフトレバーがＮ（ニュートラル）レンジに選択されると、不図示の油圧制御装置の油圧制御により、図３（ｂ）に示すように、低速用クラッチＣＬ、高速用クラッチＣＨ及び後進用ブレーキＢＲが解放状態（図中×）にされる。

この状態で、エンジン４０が駆動されていると、入力軸２にエンジン４０からの駆動回転がトルクコンバータ４１を介して入力され、ドライブギヤ３０、プライマリ入力ギヤ３１を介してプライマリプーリ１１が駆動回転される。また、上記変速操作用の油圧アクチュエータによりプライマリプーリ１１のプーリ幅が低速段側（プーリ幅が広がる方向）に制御されると共に、上記ベルト挟圧力保持用の油圧アクチュエータによりセカンダリプーリ１２の挟持力が制御され、つまり両プーリ１１，１２によりベルト１３が挟持されて、セカンダリプーリ１２にプライマリプーリ１１の回転が減速されて伝達される。

なお、エンジン４０の出力回転の回転方向を正転回転とすると、入力軸２、ドライブギヤ３０は、第１軸ＡＸ１上において正転回転であり、ドライブギヤ３０と噛合するプライマリ入力ギヤ３１、プライマリ入力ギヤ３１と駆動連結するプライマリプーリ１１は、第２軸ＡＸ２上においてエンジン４０の出力回転と逆方向の回転となり、プライマリプーリ１１にベルト１３を介して回転されるセカンダリプーリ１２も、第３軸ＡＸ３上において逆転回転する。

このように無段変速装置１０により減速された回転は、セカンダリプーリ１２より第２連結軸４に出力され、第１プラネタリギヤＳＰ１の第１サンギヤＳ１に入力される。ここで、低速用クラッチＣＬ、高速用クラッチＣＨ及び後進用ブレーキＢＲが解放状態であることから、第１プラネタリギヤＳＰ１は、セカンダリプーリ１２より第２連結軸４を介して第１サンギヤＳ１に入力された回転によって第１ピニオンギヤＰ１が空転し、第１キャリヤＣＲ１及び第１リングギヤＲ１が回転しない。第１リングギヤＲ１が回転しないことにより、第１リングギヤＲ１に第３連結軸５を介して連結される出力ギヤ８に入力軸２の回転が伝達されないこととなり、変速歯車機構２０とディファレンシャル装置５０を介して駆動連結された車輪に動力伝達が行われず、自動変速機１はニュートラル状態となる。

次に、例えばドライバによりシフトレバーがＮレンジからＤ（ドライブ）レンジに選択されると、不図示の油圧制御装置の油圧制御により、図３（ｂ）に示すように、まず、変速歯車機構２０は、ニュートラル状態から低速モードに移行し、低速用クラッチＣＬが係合状態（図中○）にされ、高速用クラッチＣＨと後進用ブレーキＢＲが解放状態（図中×）にされる。

低速用クラッチＣＬが係合状態となることで、第１プラネタリギヤＳＰ１が一体となって回転するため、プライマリプーリ１１の回転に対して減速して回転するセカンダリプーリ１２に連結する第２連結軸４の逆転回転が、低速用クラッチＣＬを介して出力ギヤ８に伝達される。この状態における第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、図３（ａ）の直線Ａに示す運動状態となる。そして、出力ギヤ８の逆転回転は、出力ギヤ８よりマウントリングギヤ５１に、更に減速されると共に逆転されて伝達される。これにより、マウントリングギヤ５１には、エンジン４０と同方向の回転である正転回転となって伝達され、つまり左右車軸には正転回転の駆動回転が伝達されて、不図示の駆動車輪を前進方向に駆動する。このように、変速歯車機構２０は、低速用クラッチＣＬを係合状態にすることで、無段変速装置１０を介して入力軸２と出力ギヤ８とを接続し回転伝達する低速モードを達成可能に構成されている。

この状態から無段変速装置１０による変速比を小さく、すなわち油圧制御装置の油圧制御によりプライマリプーリ１１の可動シーブ１１ａを固定シーブ１１ｂに近づく方向に摺動させることで、プライマリプーリ１１の溝幅を次第に小さくして有効径を増大させるとともに、セカンダリプーリ１２の可動シーブ１２ａを固定シーブ１２ｂから離れる方向に摺動させることで、セカンダリプーリ１２の溝幅を次第に大きくして有効径を減少させることで、セカンダリプーリ１２の回転速度が速くなり、セカンダリプーリ１２に連結された第２連結軸４から第１プラネタリギヤＳＰ１に入力される回転速度が大きくなるとともに、第１プラネタリギヤＳＰ１の全体が一体となって回転するため、入力軸２の回転速度に対する出力ギヤ８の回転速度が、無段変速装置１０での変速比の変化に応じて増大する。

低速用クラッチＣＬを係合状態とし、無段変速装置１０の変速比を最低変速比とした状態における第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、図３（ａ）の直線Ｂに示す運動状態となる。つまり、低速モード時における第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、無段変速装置１０の変速比の変化に応じて図３（ａ）に示す直線Ａの運動状態から直線Ｂの運動状態の範囲で変更可能に構成されている。

第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態が図３（ａ）の直線Ｂに示す状態である場合、ドライブギヤ３０と噛合するハイ用入力ギヤ３２に連結される第４連結軸６の回転速度と、第１プラネタリギヤＳＰ１の全体の回転速度と、が一致している。したがって、変速歯車機構２０は、自動変速機１を構成する各回転部材に回転変動を生じさせることなく、高速用クラッチＣＨを係合状態にし、かつ低速用クラッチＣＬを解放状態にして、低速モードから高速モードに移行することができる。このようにして係合状態とするクラッチの変更、いわゆるつかみ替え（クラッチ・ツウ・クラッチ変速）を行うことで、自動変速機１は、第１キャリヤＣＲ１に入力軸２の回転を入力可能となり、第１キャリヤＣＲ１を入力軸２の回転速度に応じた回転速度にするとともに、無段変速装置１０のセカンダリプーリ１２と駆動連結された第１サンギヤＳ１の回転速度を変化させることにより、いわゆるオーバードライブ状態を設定することができる。

第１キャリヤＣＲ１の回転速度を入力軸２の回転速度に維持した状態で、無段変速装置１０の変速比を小さくしセカンダリプーリ１２の回転速度を低下させることで、セカンダリプーリ１２に駆動連結される第１サンギヤＳ１の回転速度を低下させた場合、第１サンギヤＳ１の回転速度の低下に従って第１リングギヤＲ１の回転速度が増大し、第１リングギヤＲ１に第３連結軸５を介して駆動連結された出力ギヤ８の回転速度も増大する。セカンダリプーリ１２の回転速度の低下に応じて、第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、図３（ａ）の直線Ｂに示す運動状態から直線Ｃに示す運動状態の範囲で変化可能に構成されている。このように、変速歯車機構２０は、高速用クラッチＣＨを係合状態にすることで、第１プラネタリギヤＳＰ１及び無段変速装置１０を介して入力軸２と出力ギヤ８とを接続し回転伝達する高速モードを達成可能に構成されている。

このように、自動変速機１は、共通のドライブギヤ３０から、プライマリ入力ギヤ３１とハイ用入力ギヤ３２とに入力軸２の回転を伝達する構造にすることができ、平行な軸間同士で動力伝達を行うギヤを３つのギヤにすることができて、軽量化やコストダウンを図ることができる。

次に、例えばドライバによりシフトレバーがＮレンジからＲ（リバース）レンジに選択されると、不図示の油圧制御装置の油圧制御により、図３（ｂ）に示すように、後進用ブレーキＢＲが係合状態（図中○）にされ、低速用クラッチＣＬと高速用クラッチＣＨとが解放状態（図中×）にされる。

後進用ブレーキＢＲが係合状態となることで、第１プラネタリギヤＳＰ１の第１キャリヤＣＲ１の回転が固定される。そのため、エンジン４０の出力回転の回転方向を正転回転とした場合、上述した通り、セカンダリプーリ１２は、第３軸ＡＸ３上において逆転回転しており、セカンダリプーリ１２と第２連結軸４を介して駆動連結される第１プラネタリギヤＳＰ１の第１サンギヤＳ１も第３軸ＡＸ３上で逆転回転する。そして、後進用ブレーキＢＲにより第１キャリヤＣＲ１が固定されていることから、第１リングギヤＲ１は、第１サンギヤＳ１の逆転回転が第１ピニオンギヤＰ１を介して入力され、第３軸ＡＸ３上で正転回転する。第１リングギヤＲ１が正転回転することにより、第１リングギヤＲ１に連結された第３連結軸５が正転回転し、第３連結軸５に連結された出力ギヤ８よりマウントリングギヤ５１に、更に減速されると共に逆転されて伝達される。

これにより、マウントリングギヤ５１には、エンジン４０と逆方向の回転である逆転回転となって伝達され、つまり左右車軸には逆転回転の駆動回転が伝達されて、不図示の駆動車輪を後進方向に駆動する。このように、変速歯車機構２０は、後進用ブレーキＢＲを係合状態にすることで、第１キャリヤＣＲ１の回転を固定し、無段変速装置１０の回転を逆転して出力ギヤ８に出力する後進モードを達成可能に構成されている。

後進用ブレーキＢＲを係合状態にし、無段変速装置１０の変速比を高い変速比とした場合における第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、図３（ａ）の直線Ｄに示す運動状態となる。なお、第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、後進用ブレーキＢＲを係合状態にした場合、図３（ａ）の直線Ｄに示す運動状態から、無段変速装置１０の変速比を最低変速比とした場合における第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態を示す図３（ａ）の直線Ｅの運動状態の範囲で変更可能に構成されている。

（本実施形態のまとめ）
以上説明したように、本実施形態の自動変速機（１）によると、第１軸（ＡＸ１）上に配置され、駆動源（４０）に駆動連結された入力軸（２）と、
第１軸（ＡＸ１）と平行な第２軸（ＡＸ２）上に配置されたプライマリプーリ（１１）と、第２軸（ＡＸ２）と平行な第３軸（ＡＸ３）上に配置されたセカンダリプーリ（１２）と、それら両プーリに巻回されたベルト（１３）と、を有し、変速比を連続的に変更可能な無段変速機構（１０）と、
第３軸（ＡＸ３）上に配置されて変速した回転を出力する出力部材（８）と、
第３軸（ＡＸ３）上に配置され、セカンダリプーリ（１２）に駆動連結される第１の回転要素（Ｓ１）、入力軸の回転を入力可能な第２の回転要素（ＣＲ１）及び出力部材（８）に駆動連結された第３の回転要素（Ｒ１）を有して無段変速機構の回転を増速する増速プラネタリギヤ（ＳＰ１）と、係合時に無段変速機構（１０）を介して入力軸（２）と出力部材（８）とを接続し回転伝達する低速モードを達成可能な第１の係合要素（ＣＬ）と、係合時に増速プラネタリギヤ（ＳＰ１）及び無段変速機構（１０）を介して入力軸（２）と出力部材（８）とを接続し回転伝達する高速モードを達成可能な第２の係合要素（ＣＨ）と、を有する変速歯車機構（２０）と、
第２軸（ＡＸ２）上に配置され、プライマリプーリ（１１）に駆動連結されたプライマリ入力ギヤ（３１）と、
第３軸（ＡＸ３）上に配置され、変速歯車機構（２０）が高速モードである場合に第２の回転要素（ＣＲ１）に駆動連結されるハイ用入力ギヤ（３２）と、
第１軸（ＡＸ１）上に配置され、入力軸（２）に駆動連結され、かつプライマリ入力ギヤ（３１）とハイ用入力ギヤ（３２）とに噛合するドライブギヤ（３０）と、を備えている。

このため、共通のドライブギヤ（３０）から、プライマリ入力ギヤ（３１）とハイ用入力ギヤ（３２）とに入力軸（２）の回転を伝達する構造にすることができ、平行な軸間同士で動力伝達を行うギヤを３つのギヤにすることができて、軽量化やコストダウンを図ることができる。また、駆動源（４０）が駆動連結される入力軸（２）が配置された第１軸（ＡＸ１）とは異なる第２軸（ＡＸ２）上にプライマリプーリ（１１）を配置することができ、プライマリプーリ（１１）の位置を入力軸（２）よりも高い位置に配置することを可能とすることができる。これにより、例えばエンジンルーム内の下方側における自動変速機（１）の設置スペースが狭い車両などにも対応する設計が可能となり、自動変速機（１）の車両搭載性の向上を図ることができる。

また、変速歯車機構（２０）は、第２の回転要素（ＣＲ１）の回転を固定可能であり、係合時に無段変速機構（１０）の回転を逆転して出力部材（８）に出力する後進モードを達成可能な第３の係合要素（ＢＲ）を有している。これにより、自動変速機（１）は、第３の係合要素（ＢＲ）が変速歯車機構（２０）と同一軸線上に配置されていて第２の回転要素（ＣＲ１）を直接固定するので、第２の回転要素（ＣＲ１）の回転を止めるためのトルクが増幅されずにそのまま第３の係合要素（ＢＲ）に作用するため、第３の係合要素（ＢＲ）を特に大型化することなく、第２の回転要素（ＣＲ１）を固定することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第１の実施形態を一部変更した第２の実施形態について、図４及び図５（ａ）、（ｂ）に沿って説明する。図４は、第２の実施形態に係る自動変速機を示すスケルトン図、図５は、第２の実施形態に係る変速歯車機構の作用を説明する図で、（ａ）は、速度線図、（ｂ）は、係合表である。なお、第２の実施形態においては、上記第１の実施形態と同様な部分に同符合を付して、その説明を省略する。

変速歯車機構２０は、第４回転要素としての第２サンギヤＳ２、第６の回転要素としての第２リングギヤＲ２及び第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とに噛合する少なくとも１つの第２ピニオンギヤＰ２を有する第５の回転要素としての第２キャリヤＣＲ２を有するいわゆるシングルピニオンプラネタリギヤである減速プラネタリギヤとしての第２プラネタリギヤＳＰ２と、第１の係合要素としての低速用ブレーキＢＬと、を備えて構成されている。

第１プラネタリギヤＳＰ１の第１リングギヤＲ１は、第５連結軸９を介して第２プラネタリギヤＳＰ２の第２キャリヤＣＲ２に駆動連結されている。また、第２プラネタリギヤＳＰ２の第２サンギヤＳ２は、第２連結軸４を介して無段変速装置１０のセカンダリプーリ１２と駆動連結されている。また、第２リングギヤＲ２は、ケース７に常時固定された低速用ブレーキＢＬが不図示の油圧制御装置の油圧制御により係合状態となった場合に、回転が固定される。そして、第１プラネタリギヤＳＰ１の第１リングギヤＲ１と駆動連結される第２キャリヤＣＲ２は、第３連結軸５を介して出力ギヤ８と連結されている。

次に、自動変速機１の作用について説明する。例えば、ドライバによりシフトレバーがＮ（ニュートラル）レンジに選択されると、不図示の油圧制御装置の油圧制御により、図５（ｂ）に示すように、低速用ブレーキＢＬ、高速用クラッチＣＨ及び後進用ブレーキＢＲが解放状態（図中×）にされる。

この状態で、エンジン４０が駆動されていると、入力軸２にエンジン４０からの駆動回転がトルクコンバータ４１を介して入力され、ドライブギヤ３０、プライマリ入力ギヤ３１を介してプライマリプーリ１１が駆動回転される。また、上記変速操作用の油圧アクチュエータによりプライマリプーリ１１のプーリ幅が低速段側（プーリ幅が広がる方向）に制御されると共に、上記ベルト挟圧力保持用の油圧アクチュエータによりセカンダリプーリ１２の挟持力が制御され、つまり両プーリ１１，１２によりベルト１３が挟持されて、セカンダリプーリ１２にプライマリプーリ１１の回転が減速されて伝達される。

なお、エンジン４０の出力回転の回転方向を正転回転とすると、入力軸２、ドライブギヤ３０は、第１軸ＡＸ１上において正転回転であり、ドライブギヤ３０と噛合するプライマリ入力ギヤ３１、プライマリ入力ギヤ３１と駆動連結するプライマリプーリ１１は、第２軸ＡＸ２上においてエンジン４０の出力回転と逆方向の回転となり、プライマリプーリ１１にベルト１３を介して回転されるセカンダリプーリ１２も、第３軸ＡＸ３上において逆転回転する。

このように無段変速装置１０により減速された回転は、セカンダリプーリ１２より第２連結軸４に出力され、第１プラネタリギヤＳＰ１の第１サンギヤＳ１と、第２プラネタリギヤＳＰ２の第２サンギヤＳ２と、に入力される。ここで、低速用ブレーキＢＬ、高速用クラッチＣＨ及び後進用ブレーキＢＲが解放状態であることから、第１プラネタリギヤＳＰ１は、セカンダリプーリ１２より第２連結軸４を介して第１サンギヤＳ１に入力された回転によって第１ピニオンギヤＰ１が空転し、第１キャリヤＣＲ１及び第１リングギヤＲ１が回転しない。また、第２プラネタリギヤＳＰ２は、セカンダリプーリ１２より第２連結軸４を介して第２サンギヤＳ２に入力された回転によって第２ピニオンギヤＰ２が空転し、第２キャリヤＣＲ２及び第２リングギヤＲ２が回転しない。第２キャリヤＣＲ２が回転しないことにより、第２キャリヤＣＲ２に第３連結軸５を介して連結される出力ギヤ８に入力軸２の回転が伝達されないこととなり、変速歯車機構２０とディファレンシャル装置５０を介して駆動連結された車輪に動力伝達が行われず、自動変速機１はニュートラル状態となる。

次に、例えばドライバによりシフトレバーがＮレンジからＤ（ドライブ）レンジに選択されると、不図示の油圧制御装置の油圧制御により、図５（ｂ）に示すように、まず、変速歯車機構２０は、ニュートラル状態から低速モードに移行し、低速用ブレーキＢＬが係合状態（図中○）にされ、高速用クラッチＣＨと後進用ブレーキＢＲが解放状態（図中×）にされる。

低速用ブレーキＢＬが係合状態となることで、第２リングギヤＲ２の回転が固定される。第２リングギヤＲ２の回転が固定されることで、プライマリプーリ１１の回転に対して減速して回転するセカンダリプーリ１２に連結する第２連結軸４の逆転回転が、第２ピニオンギヤＰ２によって減速され、第２キャリヤＣＲ２を介して出力ギヤ８に伝達される。つまり、自動変速機１は、無段変速装置１０で減速した入力軸２の回転を、第２プラネタリギヤＳＰ２によってより減速して出力ギヤ８に伝達することができる。このため、自動変速機１は、前進の開始時等のエンジン４０から入力される入力軸２の回転を出力ギヤ８に伝達するまでに減速してトルクを大きくする必要がある場合に、セカンダリプーリ１２の回転が第２プラネタリギヤＳＰ２により減速されるため、セカンダリプーリ１２の可動シーブ１２ａを固定シーブ１２ｂ方向に摺動させ、セカンダリプーリ１２の有効径を過度に小さくする必要がなく、可動シーブ１２ａを摺動させるために必要な油圧アクチュエータの能力を抑えることができ、無段変速装置１０を小型化及び軽量化することができる。

ここで、低速用ブレーキＢＬが係合状態となった場合、第１プラネタリギヤＳＰ１は、第１サンギヤＳ１がセカンダリプーリ１２及び第２サンギヤＳ２と同速度で回転し、第１リングギヤＲ１が第２サンギヤＳ２よりも低速度の第２キャリヤＣＲ２と同速度で回転するため、第１キャリヤＣＲ１によって第１サンギヤＳ１及び第１リングギヤＲ１の回転差を吸収する。この状態における第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態は、図５（ａ）の直線Ｆに示す運動状態となる。そして、出力ギヤ８の逆転回転は、マウントリングギヤ５１に更に減速されると共に逆転されて伝達される。これにより、マウントリングギヤ５１には、エンジン４０と同方向の回転である正転回転となって伝達され、つまり左右車軸には正転回転の駆動回転が伝達されて、不図示の駆動車輪を前進方向に駆動する。このように、変速歯車機構２０は、低速用ブレーキＢＬを係合状態にすることで、無段変速装置１０を介して入力軸２と出力ギヤ８とを接続し回転伝達する低速モードを達成可能に構成されている。

この状態から無段変速装置１０による変速比を小さく、すなわち油圧制御装置の油圧制御によりプライマリプーリ１１の可動シーブ１１ａを固定シーブ１１ｂに近づく方向に摺動させることで、プライマリプーリ１１の溝幅を次第に小さくして有効径を増大させるとともに、セカンダリプーリ１２の可動シーブ１２ａを固定シーブ１２ｂから離れる方向に摺動させることで、セカンダリプーリ１２の溝幅を次第に大きくして有効径を減少させることで、セカンダリプーリ１２の回転速度が速くなり、セカンダリプーリ１２に連結された第２連結軸４から第１プラネタリギヤＳＰ１に入力される回転速度が大きくなるとともに、第１プラネタリギヤＳＰ１の全体が一体となって回転するため、入力軸２の回転速度に対する出力ギヤ８の回転速度が、無段変速装置１０での変速比の変化に応じて増大する。低速用ブレーキＢＬを係合状態とし、無段変速装置１０の変速比を最低変速比とした状態における第１プラネタリギヤＳＰ１の各構成要素の運動状態は、図５（ａ）の直線Ｇに示す運動状態となる。つまり、低速モード時における第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態は、無段変速装置１０の変速比の変化に応じて図５（ａ）に示す直線Ｆの運動状態から直線Ｇの運動状態の範囲で変更可能に構成されている。

第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態が図５（ａ）の直線Ｇに示す状態である場合、ドライブギヤ３０と噛合するハイ用入力ギヤ３２に連結される第４連結軸６の回転速度と、第１プラネタリギヤＳＰ１の第１キャリヤＣＲ１の回転速度と、が一致するように構成されている。したがって、変速歯車機構２０は、自動変速機１を構成する各回転部材に回転変動を生じさせることなく、高速用クラッチＣＨを係合状態にし、かつ低速用ブレーキＢＬを解放状態にして、低速モードから高速モードに移行することができる。このようにして係合状態とするクラッチ及びブレーキの変更を行うことで、自動変速機１は、第１キャリヤＣＲ１を入力軸２の回転速度に応じた回転速度にするとともに、無段変速装置１０のセカンダリプーリ１２と駆動連結された第１サンギヤＳ１の回転速度を変化させることにより、いわゆるオーバードライブ状態を設定することができる。

第１キャリヤＣＲ１の回転速度を入力軸２の回転速度に維持した状態で、無段変速装置１０の変速比を小さくしセカンダリプーリ１２の回転速度を低下させることで、セカンダリプーリ１２に駆動連結される第１サンギヤＳ１の回転速度を低下させた場合、第１サンギヤＳ１の回転速度の低下に従って第１リングギヤＲ１の回転速度が増大する。また、低速用ブレーキＢＬが解放状態であるため、第２プラネタリギヤＳＰ２は、第１リングギヤＲ１と駆動連結される第２キャリヤＣＲ２が第１リングギヤＲ１と同速度で回転し、第２連結軸４を介してセカンダリプーリ１２と駆動連結される第２サンギヤＳ２が第１サンギヤＳ１と同速度で回転するため、第２キャリヤＣＲ２に第３連結軸５を介して連結された出力ギヤ８の回転速度も入力軸２の回転速度よりも増大するとともに、第２リングギヤＲ２の回転速度が第２サンギヤＳ２及び第２キャリヤＣＲ２によって増大する。セカンダリプーリ１２の回転速度の低下に応じて、第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態は、図５（ａ）の直線Ｇに示す運動状態から直線Ｈに示す運動状態の範囲で変化可能に構成されている。このように、変速歯車機構２０は、高速用クラッチＣＨを係合状態にすることで、第１プラネタリギヤＳＰ１、第２プラネタリギヤＳＰ２及び無段変速装置１０を介して入力軸２と出力ギヤ８とを接続し回転伝達する高速モードを達成可能に構成されている。

次に、例えばドライバによりシフトレバーがＮレンジからＲ（リバース）レンジに選択されると、不図示の油圧制御装置の油圧制御により、図５（ｂ）に示すように、後進用ブレーキＢＲが係合状態（図中○）にされ、低速用ブレーキＢＬと高速用クラッチＣＨとが解放状態（図中×）にされる。

後進用ブレーキＢＲが係合状態となることで、第１プラネタリギヤＳＰ１の第１キャリヤＣＲ１の回転が固定される。そのため、エンジン４０の出力回転の回転方向を正転回転とした場合、上述した通り、セカンダリプーリ１２は、第３軸ＡＸ３上において逆転回転しており、セカンダリプーリ１２と第２連結軸４を介して駆動連結される第１プラネタリギヤＳＰ１の第１サンギヤＳ１も第３軸ＡＸ３上で逆転回転する。そして、後進用ブレーキＢＲにより第１キャリヤＣＲ１が固定されていることから、第１リングギヤＲ１は、第１サンギヤＳ１の逆転回転が第１ピニオンギヤＰ１を介して入力され、第３軸ＡＸ３上で正転回転する。第２プラネタリギヤＳＰ２は、セカンダリプーリ１２と第２連結軸４を介して駆動連結される第２サンギヤＳ２が第３軸ＡＸ３上で逆転回転し、第１リングギヤＲ１と駆動連結される第２キャリヤＣＲ２が正転回転することにより、第２リングギヤＲ２が増速して正転回転する。第２キャリヤＣＲ２が正転回転することにより、第２キャリヤＣＲ２に第３連結軸５を介して連結された出力ギヤ８が正転回転し、出力ギヤ８よりマウントリングギヤ５１に、更に減速されると共に逆転されて伝達される。

これにより、マウントリングギヤ５１には、エンジン４０と逆方向の回転である逆転回転となって伝達され、つまり左右車軸には逆転回転の駆動回転が伝達されて、不図示の駆動車輪を後進方向に駆動する。このように、変速歯車機構２０は、後進用ブレーキＢＲを係合状態にすることで、第１キャリヤＣＲ１の回転を固定し、無段変速装置１０の回転を逆転して出力ギヤ８に出力する後進モードを達成可能に構成されている。

後進用ブレーキＢＲを係合状態にし、無段変速装置１０の変速比を高い変速比とした場合における第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態は、図５（ａ）の直線Ｉに示す運動状態となる。なお、第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態は、後進用ブレーキＢＲを係合状態にした場合、図５（ａ）の直線Ｉに示す運動状態から、無段変速装置１０の変速比を最低変速比とした場合における第１プラネタリギヤＳＰ１及び第２プラネタリギヤＳＰ２の各構成要素の運動状態を示す図５（ａ）の直線Ｊの運動状態の範囲で変更可能に構成されている。

（本実施形態のまとめ）
以上説明したように、本実施形態の自動変速機（１）によると、変速歯車機構（２０）は、セカンダリプーリ（１２）に接続された第４の回転要素（Ｓ２）と、第３の回転要素（Ｒ１）及び出力部材（８）に駆動連結された第５の回転要素（ＣＲ２）と、回転固定自在な第６の回転要素（Ｒ２）と、を有する減速プラネタリギヤ（ＳＰ２）を有し、低速モード時において、第１の係合要素（ＢＬ）が係合されると第６の回転要素（Ｒ２）の回転を固定して減速プラネタリギヤ（ＳＰ２）で無段変速機構（１０）の回転を減速して出力部材（８）に出力する。

このため、自動変速機（１）は、前進の開始時等のエンジン（４０）から入力される入力軸（２）の回転を出力部材（８）に伝達するまでに減速してトルクを大きくする必要がある場合にセカンダリプーリ（１２）の回転が減速プラネタリギヤ（ＳＰ２）により減速されるため、セカンダリプーリ（１２）の有効径を過度に小さくする必要がなく、セカンダリプーリ（１２）の有効径を小さくするために必要な油圧アクチュエータの能力を抑えることができ、無段変速機構（１０）を小型化及び軽量化することができる。

なお、以上説明した第１乃至第２の実施形態において、自動変速機１にトルクコンバータを備えたものを一例に説明したが、これに限らず、例えば発進クラッチを備えたものであってもよく、つまり発進時などに、エンジン４０からの回転を調整して無段変速装置１０に入力し得るものであれば、いずれのものを備えていてもよい。

また、第１乃至第２の実施形態において、無段変速装置１０としてベルト式無段変速装置を備えたものを一例に説明したが、これに限らず、例えばトロイダル式無段変速機構やコーンリング式無段変速機構等を備えたものであってもよく、つまり変速比を連続的に変更可能なものであれば、いずれのものを備えていてもよい。

また、第１乃至第２の実施形態において、自動変速機１は、エンジン４０に接続されるものとして説明したが、これに限らず、モータ及びエンジンの組合せ、或いはモータのみを駆動源とするものであってもよく、つまりハイブリッド車輌や電気自動車などに本発明に係る自動変速機１を用いてもよい。また、これらに限らず、本発明に係る自動変速機を接続し得る駆動源として用いることができるものであれば、どのようなものであってもよい。

また、第１乃至第２の実施形態において説明した自動変速機１は、ＦＦ車輌に用いて好適なものであるが、これに限らず、ＲＲ車輌や四輪駆動車など、特にエンジンのクランク軸と平行な軸上に車輪に連結されるドライブシャフトが配置されるような車両に搭載する自動変速機であれば、どのようなものに用いても構わない。

１ 自動変速機
２ 入力軸
８ 出力部材（出力ギヤ）
１０ 無段変速機構（ベルト式無段変速装置）
１１ プライマリプーリ
１２ セカンダリプーリ
１３ ベルト
２０ 変速歯車機構
３０ ドライブギヤ
３１ プライマリ入力ギヤ
３２ ハイ用入力ギヤ
４０ 駆動源（エンジン）
ＡＸ１ 第１軸
ＡＸ２ 第２軸
ＡＸ３ 第３軸
ＢＬ 第１の係合要素（低速用ブレーキ）
ＢＲ 第３の係合要素（後進用ブレーキ）
ＣＬ 第１の係合要素（低速用クラッチ）
ＣＨ 第２の係合要素（高速用クラッチ）
ＣＲ１ 第２の回転要素（第１キャリヤ）
ＣＲ２ 第５の回転要素（第２キャリヤ）
Ｒ１ 第３の回転要素（第１リングギヤ）
Ｒ２ 第６の回転要素（第２リングギヤ）
Ｓ１ 第１の回転要素（第１サンギヤ）
Ｓ２ 第４の回転要素（第２サンギヤ）
ＳＰ１ 増速プラネタリギヤ（第１プラネタリギヤ）
ＳＰ２ 減速プラネタリギヤ（第２プラネタリギヤ）

Claims (2)

1. 第１軸上に配置され、駆動源に駆動連結された入力軸と、
   前記第１軸と平行な第２軸上に配置されたプライマリプーリと、前記第２軸と平行な第３軸上に配置されたセカンダリプーリと、それら両プーリに巻回されたベルトと、を有し、変速比を連続的に変更可能な無段変速機構と、
   前記第３軸上に配置されて変速した回転を出力する出力部材と、
   前記第３軸上に配置され、前記セカンダリプーリに駆動連結される第１の回転要素、前記入力軸の回転を入力可能な第２の回転要素及び前記出力部材に駆動連結された第３の回転要素を有して前記無段変速機構の回転を増速する増速プラネタリギヤと、係合時に前記無段変速機構を介して前記入力軸と前記出力部材とを接続し回転伝達する低速モードを達成可能な第１の係合要素と、係合時に前記増速プラネタリギヤ及び前記無段変速機構を介して前記入力軸と前記出力部材とを接続し回転伝達する高速モードを達成可能な第２の係合要素と、を有する変速歯車機構と、
   前記第２軸上に配置され、前記プライマリプーリに駆動連結されたプライマリ入力ギヤと、
   前記第３軸上に配置され、前記変速歯車機構が前記高速モードである場合に前記第２の回転要素に駆動連結されるハイ用入力ギヤと、
   前記第１軸上に配置され、前記入力軸に駆動連結され、かつ前記プライマリ入力ギヤと前記ハイ用入力ギヤとに噛合するドライブギヤと、を備え、
   前記変速歯車機構は、前記セカンダリプーリに接続された第４の回転要素と、前記第３の回転要素及び前記出力部材に駆動連結された第５の回転要素と、回転固定自在な第６の回転要素と、を有する減速プラネタリギヤを有し、前記低速モード時において、前記第１の係合要素が係合されると前記第６の回転要素の回転を固定して前記減速プラネタリギヤで前記無段変速機構の回転を減速して前記出力部材に出力する、
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 前記変速歯車機構は、前記第２の回転要素の回転を固定可能であり、係合時に前記無段変速機構の回転を逆転して前記出力部材に出力する後進モードを達成可能な第３の係合要素を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。

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