(57)【要約】【課題】前進８段の多段変速遊星歯車列において、動力伝達効率を上げて燃費をよくする。【解決手段】入力軸１０と出力軸１２と第１、第２遊星歯車組１４、１６と、入力メンバー４０、出力メンバー４８、固定メンバー４２を有する第１減速遊星歯車組１８と、第２減速遊星歯車１９とを備え、入力軸１０は第１キャリア２８と連結されるとともに互いに一体的に連結された第１入力メンバー４０および第２リングギヤ３２と連結可能であり、出力軸１２は第１出力メンバー４８と第２減速遊星歯車１９を介して連結されるとともに第２キャリア３８と連結され、第１サンギヤ２０と第１固定メンバー４２とは一体的に連結されるとともに静止部６４に固定可能であり、第１リングギヤ２２は第２リングギヤ３２および第１入力メンバー４０と連結可能であるとともに第２サンギヤ３０と連結可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸と同軸に配置され、第１サンギヤ、第１リングギヤ、該第１リングギヤおよび前記第１サンギヤに噛み合った第１ピニオン、該第１ピニオンを回転自在に軸支する第１キャリアを有する第１遊星歯車組と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置され、第２サンギヤ、第２リングギヤ、該第２リングギヤおよび前記第２サンギヤに噛み合った第２ピニオン、該第２ピニオンを回転自在に軸支する第２キャリアを有する第２遊星歯車組と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置され、第１入力メンバー、第１出力メンバー、第１固定メンバーを有する第１減速遊星歯車組と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置され、第２入力メンバー、第２出力メンバー、第２固定メンバーを有する第２減速遊星歯車組と、を備え、
前記入力軸は、前記第１キャリアと連結されるとともに互いに一体的に連結された前記第１入力メンバーおよび前記第２リングギヤと連結可能であり、
記出力軸は、前記第２キャリアと連結されるとともに前記第１出力メンバーと前記第２減速遊星歯車組を介して連結可能であり、
前記第１サンギヤと前記第１固定メンバーとは一体的に連結されるとともに静止部に固定可能であり、
前記第１リングギヤは、前記第１入力メンバーおよび前記第２リングギヤと連結可能であるとともに、前記第２サンギヤと連結可能としたことを特徴とする多段変速遊星歯車列。
【請求項２】
前記第１減速遊星歯車組は、第３サンギヤ、第３リングギヤ、該第３リングギヤおよび前記第３サンギヤに噛み合った第３ピニオン、該第３ピニオンを回転自在に軸支する第３キャリアを備え、前記第３サンギヤが前記第１入力メンバーを、前記第３キャリアが前記第１出力メンバーを、前記第３リングギヤが前記第１固定メンバーを構成したことを特徴とする請求項１に記載の多段変速遊星歯車列。
【請求項３】
前記第２減速遊星歯車組は、第４サンギヤ、第４リングギヤ、該第４リングギヤおよび前記第４サンギヤに噛み合った第４ピニオン、該第４ピニオンを回転自在に軸支する第４キャリアを備え、前記第４サンギヤが前記第２入力メンバーを、前記第４キャリアが前記第２出力メンバーを、前記第４リングギヤが前記第２固定メンバーを構成したことを特徴とする請求項１に記載の多段変速遊星歯車列。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用自動変速機に用いる、多段変速が可能な遊星歯車列に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用自動変速機に用いる遊星歯車列としては、車両の燃費、排気特性、加速性能等を向上することを主眼に、前進８段の多段変速が可能なものが実用化されている。
このような多段変速が可能な従来の遊星歯車列としては、１組のダブルピニオン型遊星歯車とラビニヨウ型と呼ばれる遊星歯車群と、６個の摩擦要素からなる多段変速遊星歯車列があり、この歯車列は、６個の摩擦要素のうち常に２個の摩擦要素を締結するように切り替えることにより前進８段の変速比を得ている。（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかし、上記従来の遊星歯車列は、前進８段の自動車用として好ましい変速比を得るために、２セットのダブルピニオン型遊星歯車を必要とするため、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車と比べて製造コストが高くなるとともに、歯車の噛み合いが多いため動力伝達効率が悪いという問題がある一方、６個の摩擦要素のうち常に４個が遊転しているため、遊転している摩擦要素のドラッグトルクが大きくなり、前述の動力伝達効率が悪いという問題と相まって、自動車の燃費が悪いとともに発熱が多いという問題があった。
【特許文献１】特許第３７７７９２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、上記従来の多段変速郵政歯車組にあっては、常に４個の摩擦要素が遊転しているため、燃費が悪いとともに発熱が多い点である。
本発明の目的は、自動車等の車両にとって好ましい変速比を確保しながら、常に遊転している摩擦要素の数を減らして、燃費と発熱を改善することが可能な多段変速遊星歯車列を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の多段遊星歯車列は、入力軸と、出力軸と、入力軸と同軸に配置され、第１サンギヤ、第１リングギヤ、該第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛み合った第１ピニオン、該第１ピニオンを回転自在に軸支する第１キャリアを有する第１遊星歯車組と、第２サンギヤ、第２リングギヤ、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２ピニオン、該第２ピニオンを回転自在に軸支する第２キャリアを有する第２遊星歯車組と、第１入力メンバー、第１出力メンバー、第１固定メンバーを有する第１減速遊星歯車組と、第２入力メンバー、第２出力メンバー、第２固定メンバーを有する第２減速遊星歯車組とを備え、入力軸は第１キャリアと連結されるとともに互いに一体的に連結された第１入力メンバーおよび第２リングギヤと連結可能であり、出力軸は第２キャリアと連結されるとともに第１出力メンバーと第２減速遊星歯車組を介して連結可能であり、第１サンギヤと第１固定メンバーとは一体的に連結されるとともに静止部に固定可能であり、第１リングギヤは第１入力メンバーおよび第２リングギヤと連結可能であるとともに、第２サンギヤと連結可能とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の多段変速遊星歯車列は、上記のように構成したため、自動車等用の変速機にとって好ましい変速比を得ながら、常に遊転している摩擦要素の数を２個と従来例より２個分少なくして燃費と発熱の改善が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列を、実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の実施例１の遊星歯車列を表すスケルトン図である。
図１に示した実施例の多段変速遊星歯車列では、エンジン１からトルクコンバータ２を介して駆動される入力軸１０および出力軸１２が、エンジン１の出力軸１ａと同じ軸上にあり、出力軸１２は図示しない駆動輪を駆動する。
【０００９】
歯車列を構成する第１遊星歯車組１４と第２遊星歯車組１６と第３遊星歯車組１８と第４遊星歯車組１９とは、いずれも一般的にシングルピニオン型と呼ばれるものであり、それぞれが同じ構成になっている。
すなわち、第１遊星歯車組１４は、第１サンギヤ２０と、第１リングギヤ２２と、第１リングギヤ２２および第１サンギヤ２０に噛み合った複数の第１ピニオン２４と、第１ピニオン２４を回転自在に軸支する第１キャリア２８といった回転メンバーで構成されている。
【００１０】
同様に、第２遊星歯車組１６は、第２サンギヤ３０、第２リングギヤ３２、複数の第２ピニオン３４、第２キャリア３８といった回転メンバーで構成されており、第３遊星歯車組１８は、第３サンギヤ４０、第３リングギヤ４２、複数の第３ピニオン４４、第３キャリア４８といった回転メンバーで構成されており、第４遊星歯車組１９は、第４サンギヤ５０、第４リングギヤ５２、複数の第４ピニオン５４、第４キャリア５８といった回転メンバーで構成されている。
【００１１】
続いて、第１遊星歯車組１４と、第２遊星歯車組１６と、第３遊星歯車組１８と、第４遊星歯車組１９の連結関係につき、以下に説明する。
入力軸１０は、第１キャリア２８と連結されるとともに、第１クラッチ６０を介して互いに連結された第２リングギヤ３２および第３サンギヤ４０と連結可能である。
【００１２】
第１リングギヤ２２は、第２クラッチ６６を介して互いに連結された第２リングギヤ３２および第３サンギヤ４０と連結可能であるともに、第３クラッチ６８を介して第２サンギヤ３０と連結される可能である。
第１サンギヤ２０は、第３リングギヤ４２と一体的に連結されるとともに、第１ブレーキ６２により変速機のケース（静止部）６４に固定可能である。
【００１３】
第３キャリア４８は、第４サンギヤ５０と連結されている。
第４リングギヤ５２は、第２ブレーキ７０により変速機のケース６４に固定可能である。
出力軸１２は、第４キャリア５８と連結されるとともに、第２キャリア３８と連結されている。
【００１４】
ここで、第３遊星歯車組１８は本発明の第１減速遊星歯車組を構成し、第３サンギヤ４０が本発明の第１入力メンバーを、第３キャリア４８が本発明の第１出力メンバーを、第３リングギヤ４２が本発明の第１固定メンバーを、それぞれ構成する。
また、第４遊星歯車組１９が本発明の第２減速遊星歯車を構成し、第４サンギヤ５０が本発明の第２入力メンバーを、第４キャリア５８が本発明の第２出力メンバーを、第４リングギヤ５２が本発明の第２固定メンバーを、それぞれ構成する。
【００１５】
つぎに、図１に示した実施例の遊星歯車列の作動を、図２に示した作動表を参考にしながら説明する。
以下の説明では、クラッチやブレーキを摩擦要素と呼ぶ。
図２の作動表において、横方向の欄にはクラッチやブレーキといった摩擦要素が割り当ててあり、Ｃ−１は第１クラッチ６０を、Ｂ−１は第１ブレーキ６２をといった具合に、それぞれ表す。なお、これらの記号と各摩擦要素の符号との関係は、図１に記してある。
【００１６】
作動表の縦方向の欄には、図示しない操作レバーの「Ｐ」「Ｒ」「Ｎ」「Ｄ」「Ｌ」などのレンジのうち「Ｄレンジ」「Ｒレンジ」を取り上げて、Ｄレンジは前進第１速（１ｓｔ）乃至第８速（８ｔｈ）の、Ｒレンジは後進の、各変速段を割り当ててある。
図２の作動表中、○印は各締結要素の締結を、空欄は各締結要素の解放を、それぞれ表す。
【００１７】
ここで、変速比に関係する各遊星歯車組の歯数比を、リングギヤの歯数（Ｚｒ）に対するサンギヤの歯数（Ｚｓ）の比（Ｚｓ／Ｚｒ）をαで表現し、第１遊星歯車組１４ではα１、第２遊星歯車組１６ではα２、第３遊星歯車組１８ではα３、第４遊星歯車組１９にあってはα４として説明する。
【００１８】
ここでは、各変速比の計算に用いるそれぞれの歯数比を、α１を０．６０、α２を０．６０、α３を０．６０、α４を０．５５とした場合について例示する。
なお、変速比は入力軸１０の回転速度と出力軸１２の回転速度の比（入力軸１０の回転速度／出力軸１２の回転速度）で表す。
また、計算式を簡素化するため、α１・α２（１＋α３）／（１＋α２）をＡとして説明する。
上記した歯数比においては、Ａが０．３６０になる。
【００１９】
はじめに、前進第１速（１ｓｔ）の駆動は、図２に示した作動表に見るように、第１クラッチ６０（Ｃ−１）、第１ブレーキ６２（Ｂ−１）、第２ブレーキ７０（Ｂ−２）の締結で行われる。
以降の変速で第２ブレーキ７０の締結は第５速まで維持される。
第１速の変速比は、（１＋α３）（１＋α４）／（α３・α４）になり、上記の値に設定した歯数比においては７．５１５である。
【００２０】
つぎに、第２速（２ｎｄ）への変速は、第１速での第１クラッチ６０の締結を解除して、第２クラッチ６６（Ｃ−２）を締結することで行われる。
第２速の変速比は、（１＋α３）（１＋α４）／｛α３・α４（１＋α１）｝になり、上記した歯数比においては４．６９７である。
【００２１】
つぎに、第３速（３ｒｄ）への変速は、第２速での第１ブレーキ６２の締結を解除して再び第１クラッチ６０を締結することで行われる。
変速比は、（１＋α４）／α４になる。
上記した歯数比においては２．８１８である。
【００２２】
つぎに、第４速（４ｔｈ）への変速は、第３速での第１クラッチ６０の締結を解除して、第３クラッチ６８（Ｃ−３）を締結することで行われる。
第４速のように第２クラッチ６６と第３クラッチ６８とを同時に締結した場合は、第２遊星歯車組１６は一体になる。
第４速の変速比は、｛α４（１＋α１）＋α１（１＋α３）｝／｛α４（１＋α１）｝になる。上記した歯数比においては２．０９１である。
【００２３】
つぎに、第５速（５ｔｈ）への変速は、第４速での第２クラッチ６６の締結を解除して、再び第１クラッチ６０を締結することで行われる。
第５速の変速比は、｛α４（１＋Ａ）＋Ａ｝／｛α４（１＋Ａ）｝になる。上記した歯数比においては１．４８１である。
【００２４】
つぎに、第６速（６ｔｈ）への変速は、第５速までにおける第２ブレーキ７０の締結を解除して、第２クラッチ６６を締結することで行われる。
これにより、遊星歯車列全体が一体になり、入力軸１０と出力軸１２とは直結されるので、第６速の変速比は歯数比に関係なく１になる。
【００２５】
つぎに、第７速（７ｔｈ）への変速は、第６速における第２クラッチ６６の締結を解除して、第１ブレーキ６２を締結することで行われる。
これにより、変速比は（１＋α３）／（１＋α３＋Ａ）になり、上記した歯数比においては０．８１６の増速である。
【００２６】
つぎに、第８速（８ｔｈ）への変速は、第７速における第１クラッチ６０の締結を解除して、再び第２クラッチ６６を締結することで行われる。
これにより、変速比は１／（１＋α１）になり、上記した歯数比においては０．６２５の増速である。
【００２７】
つぎに、Ｒレンジの後進の変速は、第３クラッチ６８と第１ブレーキ６２と第２ブレーキ７０を締結することで行われる。
これにより、変速比は（１＋α２）／｛α２（１＋α１）｝−（１＋α３）（１＋α４）／｛α２・α３・α４（１＋α１）｝になって、上記した歯数比においては−６．１６２である。
【００２８】
以上で説明した前進の変速比を並べてみると以下になる。なお、左側の値が変速比であり、右側括弧内の値は当該変速比と１段上位の変速比との間の比（段間比）である。
第１速  ７．５１５    （１．６００）
第２速  ４．６９７    （１．６６７）
第３速  ２．８１８    （１．３４８）
第４速  ２．０９１    （１．４１２）
第５速  １．４８１    （１．４８１）
第６速  １．０００    （１．２２５）
第７速  ０．８１６    （１．３０６）
第８速  ０．６２５
【００２９】
これを見ると、車両総重量の重い大型トラックまたはバス用の変速比として好ましい段間比の８段の変速比が得られるのが分かる。
【００３０】
このように、本発明の実施例１に係る多段遊星歯車列は、前進８段、後進１段において自動車にとって好ましい変速比が得られるとともに、歯車列を上記のように構成したため、４組の遊星歯車組１４、１６、１８、１９は、ダブルピニオン型をまったく用いずにすべて構造が簡単で重量も軽く動力伝達効率の高いシングルピニオン型を用いることができるとともに、常に遊転している摩擦要素の数が２個であり、遊転している摩擦要素の引きずり抵抗（ドラッグトルク）が少ない。
さらに、第３クラッチ６８に作用するトルクがより小さいのが特徴であり、このため第１リングギヤ２２と第２サンギヤ３０とを連結する第３クラッチ６８はサイズを小さく重量も軽くすることができる。
これらの結果、燃費が優れ、発熱の少ない前進８段の自動変速機を得ることができる。
【００３１】
なお、実施例１は本発明の第１減速遊星歯車組である第３遊星歯車組１８と、本発明の第２減速遊星歯車である第４遊星歯車組１９を、それぞれシングルピニオン型の遊星歯車組の構成としているが、これらの一方または両方をダブルピニオン型の遊星歯車組で構成することも可能である。
【００３２】
仮に第３遊星歯車組１８をダブルピニオン型の遊星歯車組で構成した場合について説明すると、第３リングギヤ４２が本発明の第１出力メンバーを構成し、第３サンギヤ４０と第３キャリア４８の一方が第１入力メンバーを、他方が第１固定メンバーをそれぞれ構成する。
同様に、第４遊星歯車組１９をダブルピニオン型の遊星歯車組で構成した場合は、第４リングギヤ５２が本発明の第２出力メンバーを構成し、第４サンギヤ５０と第４キャリア５８の一方が第２入力メンバーを、他方が第２固定メンバーをそれぞれ構成する。
【００３３】
図示および詳細の説明は省略するが、いずれの場合も実施例１と同様に前進８段、後進１段の変速比が得られるとともに、常に遊転している摩擦要素の数が２個であり、遊転している摩擦要素の引きずり抵抗（ドラッグトルク）が少ない。
さらに、第３クラッチ６８に作用するトルクがより小さいのが特徴であり、このため第１リングギヤ２２と第２サンギヤ３０とを連結する第３クラッチ６８はサイズを小さく重量も軽くすることができる。
これらの結果、燃費が優れ、発熱の少ない前進８段の自動変速機を得ることができる。
【００３４】
本発明の多段変速遊星歯車列は、上記のように構成したため、自動車等用の変速機にとって好ましい変速比を得ながら、動力伝達効率の向上を図ることができるとともに、常に遊転している摩擦要素の数を２個と従来例より２個分少なくして燃費と発熱の改善が期待できる。
【００３５】
上記の実施例では、エンジン１と入力軸１０との間にトルクコンバータ２を設けているが、これに代えてフルードカップリングまたは摩擦クラッチを用いてもよいことは言うまでもない。
また、各遊星歯車組および各摩擦要素の配列は、変速機のレイアウトに応じて適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
前進８段の変速比を得るとともに、燃費が優れ、発熱の少ない自動変速機を得ることが可能になるので、燃費が重視される乗用車から大型商用車などに幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の多段変速遊星歯車列を示したスケルトン図である。（実施例１）
【図２】実施例１の多段変速遊星歯車列の作動表を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      エンジン
２      トルクコンバータ
１０    入力軸
１２    出力軸
１４    第１遊星歯車組
１６    第２遊星歯車組
１８    遊星歯車群
１８    第３遊星歯車組
１９    第４遊星歯車組
２０    第１サンギヤ
２２    第１リングギヤ
２４    第１ピニオン
２８    第１キャリア
３０    第２サンギヤ
３２    第２リングギヤ
３４    第２ピニオン
３８    第２キャリア
４０    第３サンギヤ
４２    第３リングギヤ
４４    第３ピニオン
４８    第３キャリア
５０    第４サンギヤ
５２    第４リングギヤ
５４    第４ピニオン
５８    第４キャリア
６０    第１クラッチ
６２    第１ブレーキ
６４    ケース
６６    第２クラッチ
６８    第３クラッチ
７０    第２ブレーキ
【図１】
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【図２】
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