JPS587860B2 - シヤリヨウヨウジドウヘンソクキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車輛用自動変速機に係り、特に直結クラッチ付
き流体伝動機構を備えた車輛用自動変速機に係る。

車輛用自動変速機に於ける流体伝動機構としては、一般
にトルクコンバータが用いられており、かかるトルクコ
ンバータはエンジン出力軸に結合されたポンプと、歯車
変速装置に結合されたタービンと、タービンよりポンプ
へ戻る流体の流れを偏向して適宜トルクの変換を行うス
テータとよりなり、エンジン出力軸と歯車変速装置の入
力軸との間の回転速度差に応じて適当なトルク変換を行
いつつ回転動力を流体運動を介して伝達するように構成
されている。

かかるトルクコンバータに於ては、タービン回転速度が
ポンプ回転速度に最も近付いた伝動状態に於ても、ポン
プとタービンとの間に必然的に滑りが存在し、そのだめ
機械的クラッチによる直結伝導機構に較べて動力伝達能
率が低下し、それだけ自動車の燃料消費率を増大させ、
資源の節約及び排気ガス浄化対策の観点からかなりの不
利益をもたらすという問題がある。

かかる問題に対処して、トルクコンバータによる流体駆
動部分と並列に油圧作動式摩擦クラッチによる直結駆動
部分を設け、車輛の運転状態に応じて摩擦クラッチを選
択的に作動させ双方の長所の活かそうとする直結クラッ
チ付き流体伝動機構が既に提案されている。

かかる直結クラッチ付き流体伝動機構の一つの基本的な
構成として、米国特許第３３３８３５８５号にて提案さ
れたものが知られている。

この米国特許による直結クラッチ付き流体伝動機構は、
エンジン出力軸に連結されている入力軸と歯車変速装置
の変速入力軸と連結されている出力軸とが摩擦クラッチ
により機械的に直結される如く構成されており、トルク
増大を必要としない運転状態に於ては可及的に摩擦クラ
ッチを係合させ、トルクコンバータによる動力損失を回
避すると共に、各種の変速切換えに際しては摩擦クラッ
チを一時的に解除し、歯車変速装置の切換えによるトル
ク変動をトルクコンバータにより吸収して滑らかな変速
を達成できるようになっている。

しかし、この構造に於ては、摩擦クラッチは流体伝導機
構の入力軸と出力軸、即ち歯車変速装置の変速入力軸と
を直結する態様となっているため、直結状態時にあって
も前記歯車変速装置の所要の変速噛合いを達成させるた
めのクラッチやブレーキ等の係合機構を所定の組合せに
て作動させなければならず、又かかる係合機構に供給す
る油圧も同時に所定圧にて供給され且制御されなければ
ならない。

そこで、本発明は、直結クラッチの作動時には歯車変速
装置の係合機構を特に作動させる必要がなく、又係合機
構への油圧のコントロールを行わなくとも良いようにし
て、トルクコンバータによる伝達損失の軽減にあわせて
油圧装置のポンプ損失の軽減を行うことができる改良さ
れた直結クラッチ付きトルクコンバータを備えた車輛用
自動変速装置を提供することを目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、入力軸と出力軸とを流
体的に連結する流体伝動機構と、前記流体伝動機構の出
力軸の回転を変速歯車列により変速し変速比１を含む複
数の変速段のうちから選択された一つの変速段にて変速
した回転を変速出力軸から出力する歯車変速装置を備え
た車輛用自動変速機に於て、前記流体伝動機構の入力軸
と前記歯車変速装置の変速出力軸とを選択的に直結する
直結クラッチ装置を備えたことを特徴とする車輛用自動
変速機によって達成される。

かかる構成によれば、特に歯車変速装置の変速比が１で
ある高速レンジ、例えば第３速レンジに於て直結クラッ
チが作動するように制御して、流体伝動機構の入力軸、
即ちエンジン出力軸と歯車変速装置の変速出力軸とを直
結させれば、直結クラッチの係合に際してその入力軸と
出力軸との間の速度差がトルクコンバータの高速低トル
ク運転時に於ける小さな滑りのみによる小さな値にある
ことから、直結クラッチの係合が滑らかに行われかかる
直結作動時に於ては、エンジン出力は流体伝動機構及び
歯車変速機構を介さず直接歯車変速装置の変速出力軸に
伝達されるので、流体伝動機構に於けるポンプとタービ
ンとの間の滑りに起因する伝達損失が回避されることは
勿論のこと、歯車変速装置の係合装置を何ら作動させる
必要がないと同時にこれへの油圧をコントロールする必
要もなくなる。

それ故に直結クラッチの作動時に於ては歯車変速装置の
各係合装置を作動させるための油圧回路装置のライン油
圧を所定の油圧に維持する必要がなくなり、その結果オ
イルポンプの負荷が低減され、オイルポンプによるエン
ジンの馬力損失が低減される。

かくして流体伝動機構による伝達損失とオイルポンプに
よる馬力損失が回避低減されることにより、自動車の燃
料消費率が改善され、又燃料消費率が改善されることに
基き排気ガス特性も改善される。

但し、直結クラッチを備えた直結クラッチ付トルクコン
バータを有する車輛用自動変速機に於ては、従来より一
般に、直結クラッチが係合されるのは、歯車変速機構が
最高速度段に設定されている状態にて、しかも車輛が或
る所定の速度以上の比較的高い速度にて運転されている
場合の如く、トルクコンバータのトルク緩衝作用がなく
ても車輛の滑らかな駆動が行われる時であり、歯車変速
機構が最適速度段に設定されている状態であっても、車
速か所定の車速に達しない比較的低い状態にある時には
、直結クラッチを解除し、トルクコンバータにそのトル
ク緩衝能力を発揮させることが行われている。

従って上記の如く歯車変速装置の各係合装置への作動油
圧の供給を解除することは、直結クラッチの係合中にの
み許されることであり、車輛の運転状態によって直結ク
ラッチを解除した状態にて歯車変速機構を最高速度段、
即ち変速比１にて作動せしめる時には、勿論歯車変速機
構の係合装置のうちの変速比１を達成するための係合装
置には所定の油圧が供給されなければならない。

尚車輛の運転状態に応じて直結クラッチをオンオフ制御
することは既に種々の構成に於て公知である。

本発明の構成によれば、変速比が１であるところの例え
ば第３速時にしか直結状態とすることができないが、一
般的な走行に於ける第３速（直結状態）の使用頻度は極
めて高く（通常６０％）、上述の如き燃料消費率の改善
への寄与度は大きい。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

図は本発明による直結クラツチ付き流体伝動機構と歯車
変速装置とを組み合わせて示す概略図である。

図に於て、１にて全体的に示された直結クラッチ付き流
体伝動機構は、その前方（図にて左側）に位置するエン
ジンの出力軸２によってこれの軸周りに回転駆動される
ハウジング３を備えている。

かかるハウジングには直結クラッチ付き流体伝動機構の
主要部を内蔵すると共に、それ自身も主たる伝動要素を
構成するものであり、即ちその前方部に於ては直結クラ
ッチ（ロックアップクラッチ）のためのシリンダ４を与
こると共に、その後方部に於ては５にて全体的に示され
た流体式トルクコンバータのポンプ６を構成するポンプ
ハウジング７を与えている。

トルクコンバータ５には前記ポンプ６によって駆動され
るタービン８と該タービンを出た流体に必要な偏向作用
を与えて前記ポンプ６へ戻すステータ９とが含まれてお
り、タービン８は中空出力軸１０に、又ステータ９は一
方向クラッチ１１を経て中空出力軸１０と同心のスリー
ブ１２により支持されている。

又スリーブ１２は図にて解図的に示されている如く外側
の固定ハウジング１３により固定支持されている。

又トルクコンバータ５内には油路１４ａと連通している
ポンプ入口空間１５から作動流体が供給されるよう構成
されていると共に、該ポンプ入口空間に供給された作動
流体はポンプ６、タービン８、ステータ９を回る環状流
路内に導入され、そしてタービン出口空間１６から排油
路１４ｂに戻されるように表っている。

前記ハウジング３の前方部に郭定されたシリンダ４内に
はピストンディスク１７が軸線方向に摺動自在に配置さ
れており、該ピストンディスク１７により区分されたシ
リンダ４の前方（図にて左側）に位置する圧力室内には
図には示されていない油圧回路装置から流体通路１８を
介して第３速時など高速運転時にのみ所定の油圧が供給
されるよう構成されている。

又前記ピストンディスク１７により仕切られたシリンダ
室４の後力（図にて右側）に位置する部位には前記ハウ
ジング３の内周面から半径方向内側へ突出した環状クラ
ッチ要素１９が設けてあると共に、これと前記ピストン
ディスク１７との間には前記環状クラッチ要素１９と重
なり合う周縁部を備えたクラッチディスク２０が設けて
ある。

かかるクラッチデイスク２０は、前記中空出力軸１０の
中空部を通して流体伝動機構部分にまで延長された後述
する遊星歯車変速装置２２の変速出力軸２３の前端部に
スプライン等により回転方向に対し固定されて支持され
ている。

該クラッチディスク２０は、詳細には前記環状クラッチ
要素１９に重なり合う外周部２０ａと前記変速出力軸２
３に支持される中心のハブ部２０ｂとに分割され、この
両者は周方向に沿って延びる複数個の圧縮コイルばね２
１による緩衝構造によシ連結されており、これによって
クラッチディスクの外周部２０ａに伝えられた回転動力
が変速出力軸２３へ伝わる経路に於て緩衝作用を与え、
クラッチ作動時に於ける衝撃を柔らげるように構成され
ている。

次に遊星歯車変速装置２２について説明する。

前記流体伝動機構１の中空出力軸１０は遊星歯車変速装
置２２の入力軸となっており、後続の遊星歯車列を所定
の組合せにて作動させるだめの第一のクラッチ２４の入
力部材に直結されている。

該第一のクラッチ２４の出力部材は内部回転ハウジング
２５により担持されており、更に該内部回転ハウジング
２５は第一のリンクギャ２６を担持している。

該第一のリンクギャ２６には前記変速出力軸２３によっ
て担持されたキャリャ２７により担持された第一のプラ
ネタリピニオン２８が噛み合っている。

又前記変速出力軸２３はリングギャ担持要素２９を介し
て第二のリンクギャ３０を担持しており、この第二のリ
ンクギャには一方向クラッチ３１によって一方向のみ回
転し得るよう支持された他の一つのキャリャ３２により
担持された第二のプラネタリピニオン３３が噛み合って
いる。

第一及び第二のプラネタリピニオン２８及び３３のそれ
と噛み合うサンギャ３４及び３５がそれと一体の外部回
転ハウジング３６と共に前記変速出力軸２３と同心に回
転し得るよう装着されている。

又前記第一のクラッチ２４の入力部材は同時に第二のク
ラッチ３７の入力部材をも構成してお）、該第二のクラ
ッチ３７の出力部材は前記外部回転ハウジング３６と一
体に構成されている。

前記キャリャ３２の回転は第一のブレーキ３８により選
択的に回転を制動されるようになっており、又前記外部
回転ハウジング３６は第二のブレーキ３９の作動により
選択的にその回転を制御されるようになっている。

以上の如き構成を有する遊星歯車変速装置は次の如く作
動する。

Ｄレンジ、第１速時・・・第一のクラッチ２４が係合作
動される。

これによってその回転（右方向回転とする）は内部回転
ハウジング２５を経て第一のリンクギャ２６に伝えられ
、第一のプラネタリピニオン２８を右方向に駆動する。

これによって該第一のプラネタリピニオン２８と噛み合
うサンギャ３４は左方向の回転力を受け、その回転力は
もう一つのサンギャ３５を介して第二のプラネタリピニ
オン３３へ伝えられるため、第二のプラネタリピニオン
及びこれを担持するキャリャ３２は左方向に回転されよ
うとする。

しかし、ワンウエイクラッチ３１の作用によりかかる回
転は阻止されているため、キャリャ２７が右方向に駆動
され変速出力軸２３が右方向へ回転駆動される。

Ｄレンジ、第２速時・・・第一のクラッチ２４が係合作
動され、且第二のブレーキ３９も作動される出力軸１０
０回転は内部回転ハウジング２５を経て第一のリンクギ
ャ２６に伝えられ、第一のプラネタリビニオン２８を右
方向に駆動する。

しかしこのとき、サンギャ３４及び３５を担持する外部
回転ハウジング３６は、その回転を第二のブレーキ３９
により阻止されているので、第一のプラネタリピニオン
２８はサンギャ３４の周りに回転駆動され、それに伴っ
て該第一のプラネタリピニオン２８を担持するキャリャ
２７及びこれと一体となった変速出力軸２３は右方向へ
，駆動される。

Ｄレンジ、第３速時・・・第一のクラッチ２４及び第二
のクラッチ３７が係合される。

このため内部回転ハウジング２５とサンギャ３４あるい
は外部回転ハウジング３６とは一体と々って回転し、遊
星歯車列は実質的に作動せず、キャリャ２７及び変速出
力軸２３は流体式伝動機構１の出力軸と一体となって減
速されることなく右方向へ駆動される。

Ｒ （ 後進）レンジ・・・第二のクラッチ３７が係合
され、且第一のブレーキ３８も作動される。

出力軸１０の右方向回転は外部回転ハウジング３６を経
てサンギャ３５へ伝えられ、第二のプラネタリピニオン
３３を全体として該サンギャ３５の周りに右方向に回転
しようとする。

しかしその回転は第一のブレーキ３８によって阻止され
ているため第二のプラネタリピニオン３３はその軸線の
周クに左方向に回転され、これによって第二のリンクギ
ャ３０を介してリンクギャ３０を介してリングギャ担持
要素２９及び変速出力軸２３は左方向へ回転される。

Ｓ（セコンド）レンジ、第４速時・・・第一のクラッチ
２４が係合され、且第一のブレーキ３８が作動される。

このときは出力軸１０より変速出力軸２３へ駆動力が伝
達されるエンジンドライブ時にはＤレンジ、第１速時と
全く同一であるが、Ｄレンジ、第１速時の場合、変速出
力軸２３より出力軸１０が駆動される、謂ゆるエンジン
ブレーキ時には一方向クラッチ３１が滑って動力が伝達
されないのに比して、このレンジの場合には変速出力軸
２３より出力軸１０への駆動力伝達が行われる点に於て
Ｄレンジ、第１速時とは異なっている。

Ｓレンジ、第２速時・・・第一のクラッチ２４が係合さ
れ、且第二のブレーキ３９が作動される。

従ってこの場合はＤレシジ、第２速時と全く同一である
。

Ｌ（前進第１速に固定）レンジ・・・このレンジに於て
は、クラッチ及びブレーキの作動状態はＳレンジ、第１
速時と全く同一である。

さて、上述した歯車変速装置２２と前記直結クラッチ付
き流体伝動機構１とを組み合わせて本発明装置を実際に
作動させる場合は、トルクコンパータ５による流体式伝
動が行われるべき作動状態、即ちＤレンジ、第３速以外
の作動状態に於ては、トルクコンバータ内を環流する所
定量の作動流体流が維持され、トルクコンバータの正常
々作動が保証される。

従って、エンジンの出力軸２の回転はトルクコンバータ
を介して出力軸１０に伝達され、そして前記各クラッチ
及びブレーキにより所定の変速噛合いが達成されている
遊星歯車変速装置２２の遊星歯車列により所要の変速比
にて変速された後、変速出力軸２３へ伝達される。

尚このときは、流体伝動機構１のピストンディスクは非
作動状態にあり、クラッチディスク２ロの外周面は環状
クラッチ要素１９に対し自由に摺動し得る態様にあるの
で、ハウジング３によりクラッチディスク２０を介して
変速出力軸２３へ直接動力が伝達されることはない。

これに対し、Ｄレンジ、第３速時に於て、車輛が直結ク
ラッチを係合させてよい運転状態にあり、直結クラッチ
が係合される時には、流体通路１８よりシリンダ４内に
作動流体を供給し、クラッチピストン１７を図にて右方
へ向けて偏位させ、これによりクラッチディスク２０の
外周部を環状クラッチ要素１９に所定の押圧力にて押し
付ける。

するとこれによって環状クラッチ要素１９とクラッチデ
ィスク２９との間には両者の摩擦による係合状態が達成
され、エンジンの出力軸２よりハウジング３へ伝えられ
た回転力はそのまま環状クラッチ要素１９よりクラッチ
ディスク２０を経て変速出力軸２３へ直接伝達されるこ
とになる。

従って、このときはトルクコンバータ５に作動流体を供
給して作動させる必要がないと共に、遊星歯車変速装置
２２の各クラッチ及びブレーキを上述した組合せにて作
動させ所定の変速噛合いを達成させる必要もない。

かくして直結クラッチを係合させた状態にて車輛が運転
されている時、車輛の運転状態の変化により直結クラッ
チを解除すべき状態となった時にはシリンダ４への作動
流体の供給が解除されると同時に、或いは好ましくはそ
れに先立ってトルクコンバータ５及び遊星歯車変速装置
２２の各クラッチ及びブレーキに対するその時の運転状
態に応じた作動油圧の供給を再開する。

尚このように車輛の運転状態に応じて作動油圧の供給を
適当に制御すること自身は、本発明の対象外であり、ま
たこの分野に於ける公知の範囲にて種々の態様にて実施
することができる事項である。

以上の如き流体伝動機構の直結クラッチと遊星歯車変速
装置のクラッチ及びブレーキの作動組合せ及び各変速時
に於ける変速比の一例をまとめると、下記の表の如くで
ある。

以上の如くして、本発明によれば、エンジン出力軸と変
速出力軸とを選択的に直結させ、トルクコンバータ及び
歯車変速装置とをバイパスさせることにより、直結作動
時にはトルクコンバータ並びに歯車変速装置の変速噛合
いを達成させる結合装置を何ら作動させる必要がない。

以上に於ては本発明を好ましい実施例について詳細に説
明したが、本発明がこの実施例にのみ限られるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の修正及び実施例が可能
であることは当業者にとづて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による直結クラッチ付き流体伝動機構と遊星
歯車変速機構とを組み合わせた車輛用自動変速機の一例
を示す概略図である。 １・・・・・・流体伝動機構、２・・・・・・エンジン
の出力軸計・・・・・ハウジング、４・・・・・・シリ
ンダ、５・・・・・・トルクコンバータ、６・・・・・
・ポンプ、７・・・・・・ポンプハウジング、８・・・
・・・タービン、９・・・・・・ステータ、１０・・・
・・・中空出力軸、１１・・・・・・一方向クラッチ、
１２・・・・・・スリーブ、１３・・・・・・固定ハウ
ジング，１４ａ，１４ｂ・・・・・・油路、１５・・・
・・・ポンプ入口空間、１６・・・・・・タービン出口
空間、１７・・・・・・ピストンディスク、１９・・・
・・・環状クラッチ要素、２０・・・・・・クラッチデ
ィスク、２２・・・・・・遊星歯車変速装置、２３・・
・・・・変速出力軸、２４・・・・・・第一のクラッチ
、２５・・・・・・内部回転ハウジング、２６・・・・
・・第一のリンクギャ、２７・・・・・・キャリャ、２
８・・・・・・第一のプラネタリピニオン、２９・・・
・・・リンクギャ担持要素、３０・・・・・・第二のリ
ンクギャ、３１・・・・・・一方向クラッチ、３２・・
・・・・キャリャ、３３・・・・・・第二のプラネタリ
ピニオン、３４ ， ３５・・・・・・サンギャ、３６
・・・・・・外部回転ハウジング、３７・・・・・・第
二のクラッチ、３８・・・・・・第一のブレーキ、３９
・・・・・・第二のブレーキ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力軸と出力軸とを流体的に連結する流体伝動機構
   と、前記流体伝動機構の出力軸の回転を変速歯車列によ
   り変速し変速比１を含む複数の変速段のうちから選択さ
   れた一つの変速段にて変速した回転を変速出力軸から出
   力する歯車変速装置を備えた車輛用自動変速機に於て、
   前記流体伝動機構の入力軸と前記歯車変速装置の変速出
   力軸とを選択的に直結する直結クラッチ装置を備えたこ
   とを特徴とする車輛用自動変速機。