(57)【要約】【課題】第１乃至第３の３個のプラネタリギヤと６個の係合要素とを用いて前進７段の変速を行う自動変速機において、各変速段において３個の係合要素を係合させて、解放している係合要素によるフリクションロスを低減する。【解決手段】第２プラネタリギヤ６の３個の要素を速度線図における並び順に第１、第２、第３要素とし、第３プラネタリギヤ７の３個の要素を速度線図における並び順に第４、第５、第６要素として、第３と第６の要素Ｓｍ，Ｒｒを連結する。入力部材２と第２要素Ｒｍを連結する第１係合要素Ｃ１と、第３及び第６要素Ｓｍ，Ｒｒと第１プラネタリギヤ４の出力要素を連結する第２係合要素Ｃ２と、第２要素Ｒｍと第４要素Ｓｒを連結する第３係合要素Ｃａと、第１要素Ｃｍと第４要素Ｓｒを連結する第４係合要素Ｃｂと、第１要素Ｃｍと第５要素Ｃｒを連結する第５係合要素Ｃｃと、第２要素Ｒｍを固定する第６係合要素Ｂ１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材の回転を変速機ケース内に配置した入力用の第１プラネタリギヤと変速用の複式プラネタリギヤとを介して複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機であって、
複式プラネタリギヤは、第２と第３の２つのプラネタリギヤで構成され、
第２プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア及びリングギヤから成る３個の要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、第３プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア及びリングギヤから成る３個の要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第４要素、第５要素及び第６要素として、第３要素と第６要素とが連結されると共に、第５要素が出力部材に連結され、
第２要素と入力部材とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１係合要素と、
第３要素及び第６要素に入力部材の回転を第１プラネタリギヤを介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素と、
第２要素と第４要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３係合要素と、
第１要素と第４要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第４係合要素と、
第１要素と第５要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第５係合要素と、
第２要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第６係合要素とを備えることを特徴とする自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力部材の回転を複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１により、入力用の第１プラネタリギヤと変速用の複式プラネタリギヤと６個の係合要素とを用いて、前進７段の変速を行うことができるようにした自動変速機が知られている。このもので複式プラネタリギヤは、第２と第３の２つのプラネタリギヤのサンギヤ、キャリア及びリングギアの一部を互いに連結することで構成される４つの回転要素を有する。例えば、第２プラネタリギヤのサンギヤと第３プラネタリギヤのキャリアとを連結することで構成される第１回転要素と、第２プラネタリギヤのキャリアと第３プラネタリギヤのリングギヤとを連結することで構成される第２回転要素と、第２プラネタリギヤのリングギヤから成る第３回転要素と、第３プラネタリギヤのサンギヤから成る第４回転要素とを有する。これら第１乃至第４回転要素は、速度線図においてギヤ比に対応する間隔を存して順に並ぶ。そして、第３回転要素が出力部材に連結される。
【０００３】
また、係合要素として、入力部材の回転を第１プラネタリギヤを介して第４回転要素に伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第１クラッチと、入力部材の回転を第１プラネタリギヤを介して第１回転要素に伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２クラッチと、入力部材と第２回転要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３クラッチと、入力部材と第１回転要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第４クラッチと、第１回転要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第１ブレーキと、第２回転要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキとを備えている。
【０００４】
以上の構成によれば、第１クラッチと第２ブレーキとを係合することで１速段が確立され、第１クラッチと第１ブレーキとを係合することで２速段が確立され、第１クラッチと第２クラッチとを係合することで３速段が確立され、第１クラッチと第４クラッチとを係合することで４速段が確立され、第３クラッチと第４クラッチとを係合することで５速段が確立され、第２クラッチと第３クラッチとを係合することで６速段が確立され、第３クラッチと第１ブレーキとを係合することで７速段が確立される。
【特許文献１】特開２００３−１３０１５２号公報（図７、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例のものでは、各変速段において係合する係合要素の数が２個になる。そのため、解放している残りの４個の係合要素の引き摺りによるフリクションロスが大きくなり、変速機の効率が悪化する不具合がある。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、６個の係合要素のうち各変速段において３個の係合要素を係合させて、解放している係合要素によるフリクションロスを低減できるようにした自動変速機を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、入力部材の回転を変速機ケース内に配置した入力用の第１プラネタリギヤと変速用の複式プラネタリギヤとを介して複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機であって、複式プラネタリギヤは、第２と第３の２つのプラネタリギヤで構成され、第２プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア及びリングギヤから成る３個の要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、第３プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア及びリングギヤから成る３個の要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第４要素、第５要素及び第６要素として、第３要素と第６要素とが連結されると共に、第５要素が出力部材に連結され、第２要素と入力部材とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１係合要素と、第３要素及び第６要素に入力部材の回転を第１プラネタリギヤを介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素と、第２要素と第４要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３係合要素と、第１要素と第４要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第４係合要素と、第１要素と第５要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第５係合要素と、第２要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第６係合要素とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、前進７段の変速を行うことができると共に、第１乃至第６の６個の係合要素のうち各変速段において３個の係合要素が係合することになる。そのため、各変速段で解放している係合要素の数は３個になる。従って、４個の係合要素が解放している従来例のものに比し、解放している係合要素によるフリクションロスを低減でき、変速機の効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１（ａ）は、本発明の自動変速機の第１実施形態を示している。この第１実施形態は、変速機ケース１内に回転自在に軸支した、図外のエンジン等の動力源に連結される入力部材たる入力軸２と、入力軸２と同心に配置された出力部材たる出力ギヤ３とを備えている。出力ギヤ３の回転は、図外のデファレンシャルギヤを介して車両の左右の駆動輪に伝達される。
【００１０】
また、変速機ケース１内には、入力軸２の周りに位置させて、入力用の第１プラネタリギヤ４と、変速用の複式プラネタリギヤ５とが配置されている。
【００１１】
第１プラネタリギヤ４は、サンギヤＳｆと、リングギヤＲｆと、サンギヤＳｆとリングギヤＲｆとに噛合するピニオンＰｆを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｆとから成る単式プラネタリギヤで構成されている。そして、サンギヤＳｆを変速機ケース１に固定される固定要素とし、リングギヤＲｆを入力軸２に連結される入力要素として、キャリアＣｆが出力要素になるようにしている。図２の上段に示す第１プラネタリギヤ４の速度線図（サンギヤ、キャリア、リングギヤの３個の要素の回転速度を直線で表すことができる図）から明らかなように、入力軸２の回転が減速されてキャリアＣｆから出力される。
【００１２】
尚、速度線図において、下の横線と上の横線は夫々回転速度が「０」と「１」（入力軸２と同じ回転速度）であることを示している。また、各縦線は左側から順にリングギヤＲｆ、キャリアＣｆ、サンギヤＳｆを表しており、これらの間隔は第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉ（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）に応じて定められている。即ち、サンギヤＳｆとキャリアＣｆ間の間隔とキャリアＣｆとリングギヤＲｆ間の間隔との比がｉ：１になるように設定されている。そして、第１プラネタリギヤ４の出力速度（キャリアＣｆの回転速度）Ｎ１はｉ／（ｉ＋１）になる。
【００１３】
複式プラネタリギヤ５は、第２プラネタリギヤ６と第３プラネタリギヤ７とで構成されている。第２プラネタリギヤ６は、サンギヤＳｍと、リングギヤＲｍと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤＳｍ、他方がリングギヤＲｍに噛合する一対のピニオンＰｍ、Ｐｍ´を自転及び公転自在に支持するキャリアＣｍとから成るダブルピニオン型の単式プラネタリギヤで構成される。第３プラネタリギヤ７は、サンギヤＳｒと、リングギヤＲｒと、サンギヤＳｒとリングギヤＲｒとに噛合するピニオンＰｒを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｒとから成る単式プラネタリギヤで構成されている。
【００１４】
図２の下段に示す複式プラネタリギヤ５の速度線図を参照して、第２プラネタリギヤ６のサンギヤＳｍ、キャリアＣｍ及びリングギヤＲｍから成る３個の要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第１要素、第２要素及び第３要素とすると、第１要素はキャリアＣｍ、第２要素はリングギヤＲｍ、第３要素はサンギヤＳｍになる。尚、キャリアＣｍとサンギヤＳｍ間の間隔とキャリアＣｍとリングギヤＲｍ間の間隔との比は、第２プラネタリギヤ６のギヤ比をｊとして、ｊ：１に設定される。
【００１５】
また、上記複式プラネタリギヤ５の速度線図を参照して、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ、キャリアＣｒ及びリングギヤＲｒから成る３個の要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第４要素、第５要素及び第６要素とすると、第４要素はサンギヤＳｒ、第５要素はキャリアＣｒ、第６要素はリングギヤＲｒになる。尚、サンギヤＳｒ（縦線Ｙ２）とキャリアＣｒ（縦線Ｙ４）間の間隔とキャリアＣｒ（縦線Ｙ４）とリングギヤＲｒ（縦線Ｙ６）間の間隔との比は、第３プラネタリギヤ６のギヤ比をｋとして、ｋ：１に設定される。
【００１６】
ここで、本実施形態では、第２プラネタリギヤ６のサンギヤＳｍ（第３要素）と第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒ（第６要素）とを連結すると共に、第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｒ（第５要素）を出力ギヤ３に連結している。また、係合要素として、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍ（第２要素）と入力軸２とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１係合要素たる第１クラッチＣ１と、第２プラネタリギヤ６のサンギヤＳｍ（第３要素）及び第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒ（第６要素）に入力軸２の回転を第１プラネタリギヤ４を介して伝達する状態（サンギヤＳｍ及びリングギヤＲｒと第１プラネタリギヤ４の出力要素Ｃｆとを連結する状態）とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素たる第２クラッチＣ２と、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍ（第２要素）と第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第４要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３係合要素たる第１切換クラッチＣａと、第２プラネタリギヤ６のキャリアＣｍ（第１要素）と第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第４要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第４係合要素たる第２切換クラッチＣｂと、第２プラネタリギヤ６のキャリアＣｍ（第１要素）と第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｒ（第５要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第５係合要素たる第３切換クラッチＣｃと、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍ（第２要素）を変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第６係合要素たる第１ブレーキＢ１とを備えている。
【００１７】
上記の如く第２プラネタリギヤ６のサンギヤＳｍと第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとを連結することにより、図２の下段に示す複式プラネタリギヤ５の速度線図において、第２プラネタリギヤ６のサンギヤＳｍは、第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒと同一の縦線Ｙ６上に常時位置する。一方、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍとキャリアＣｍの速度線図上の位置は、第１切換クラッチＣａを係合させた場合と第２切換クラッチＣｂを係合させた場合と第３切換クラッチＣｃを係合させた場合とで異なる。これを詳述するに、第１切換クラッチＣａの係合時には、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍが第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒと同一の縦線Ｙ２上に位置し、第２プラネタリギヤ６のキャリアＣｍは、縦線Ｙ２と縦線Ｙ６間の間隔の１／（ｊ−１）だけ縦線Ｙ２から左側に離れた縦線Ｙ１上に位置する。また、第２切換クラッチＣｂの係合時には、第２プラネタリギヤ６のキャリアＣｍが縦線Ｙ２上に位置し、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍは、縦線Ｙ２と縦線Ｙ６間の間隔の１／ｊだけ縦線Ｙ２から右側に離れた縦線Ｙ３上に位置する。また、第３切換クラッチＣｃの係合時には、第２プラネタリギヤ６のキャリアＣｍが第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｒと同一の縦線Ｙ４上に位置し、第２プラネタリギヤ６のリングギヤＲｍは、縦線Ｙ４と縦線Ｙ６間の間隔の１／ｊだけ縦線Ｙ４から右側に離れた縦線Ｙ５上に位置する。
【００１８】
第２クラッチＣ２と第２切換クラッチＣｂと第１ブレーキＢ１とを係合させると、縦線Ｙ３での回転速度が「０」、縦線Ｙ６での回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、出力ギヤ３に連結される第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する縦線Ｙ４での回転速度は「１ｓｔ」になる。即ち、１速段が確立される。
【００１９】
第２クラッチＣ２と第１切換クラッチＣａと第１ブレーキＢ１とを係合させると、縦線Ｙ２での回転速度が「０」、縦線Ｙ６での回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、縦線Ｙ４での回転速度は「２ｎｄ」になる。即ち、２速段が確立される。
【００２０】
第２クラッチＣ２と第１切換クラッチＣａと第２切換クラッチＣｂとを係合させると、第２プラネタリギヤ６のキャリアＣｍとリングギヤＲｍとが連結されて、第２プラネタリギヤ６が各要素の相対回転不能なロック状態になるため、縦線Ｙ２での回転速度と縦線Ｙ６での回転速度とが共に第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、縦線Ｙ４での回転速度もＮ１である「３ｒｄ」になる。即ち、３速段が確立される。
【００２１】
第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第１切換クラッチＣａとを係合させると、縦線Ｙ２での回転速度が「１」、縦線Ｙ６での回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、縦線Ｙ４での回転速度は「４ｔｈ」になる。即ち、４速段が確立される。
【００２２】
第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第２切換クラッチＣｂとを係合させると、縦線Ｙ３での回転速度が「１」、縦線Ｙ６での回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、縦線Ｙ４での回転速度は「５ｔｈ」になる。即ち、５速段が確立される。
【００２３】
第１クラッチＣ１と第２切換クラッチＣｂと第３切換クラッチＣｃとを係合させると、第３プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒとキャリアＣｒとが連結されて、第３プラネタリギヤ７が各要素の相対回転不能なロック状態になるため、縦線Ｙ２での回転速度と縦線Ｙ３での回転速度とが共に「１」になり、縦線Ｙ４での回転速度も「１」である「６ｔｈ」になる。即ち、６速段が確立される。
【００２４】
第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３切換クラッチＣｃとを係合させると、縦線Ｙ５での回転速度が「１」、縦線Ｙ６での回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、縦線Ｙ４での回転速度は「７ｔｈ」になる。即ち、７速段が確立される。
【００２５】
第２クラッチＣ２と第３切換クラッチＣｃと第１ブレーキＢ１とを係合させると、縦線Ｙ５での回転速度が「０」、縦線Ｙ６での回転速度が第１プラネタリギヤ４の出力速度Ｎ１になり、縦線Ｙ４での回転速度はマイナスの「Ｒｅｖ」になる。即ち、後進段が確立される。
【００２６】
図１（ｂ）は、上述した各変速段とクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃａ，Ｃｂ、Ｃｃ、ブレーキＢ１の係合状態との関係を纏めて表示した図であり、「○」は係合を表している。また、図１（ｂ）は、第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉを１．４、第２プラネタリギヤ６のギヤ比を２．１、第３プラネタリギヤ７のギヤ比を２．１とした場合における各変速段のギヤレシオ（入力軸２の回転速度／出力ギヤ３の回転速度）も示している。これによれば、公比（各変速段間のギヤレシオの比）が適切になると共に、レンジ（一速レシオ／７速レシオ）も適切になる。
【００２７】
また、本実施形態では、６個の係合要素のうち各変速段において３個の係合要素が係合するため、各変速段で解放している係合要素の数は３個になる。従って、４個の係合要素が解放している上記従来例のものに比し、解放している係合要素によるフリクションロスを低減でき、変速機の効率が向上する。
【００２８】
ところで、上記第１実施形態では、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆを固定要素、リングギヤＲｆを入力要素、キャリアＣｆを出力要素としたが、図３に示す第２実施形態のように、第１プラネタリギヤ４を、互いに噛合すると共に一方がサンギヤＳｆに噛合し、他方がリングギヤＲｆに噛合する一対のピニオンＰｆ，Ｐｆ´を有するダブルピニオン型のものに構成し、サンギヤＳｆを固定要素、キャリアＣｆを入力要素、リングギヤＲｆを出力要素にしても良い。
【００２９】
また、第２実施形態の第１プラネタリギヤ４において、入力要素と固定要素とを入れ替え、図４に示す第３実施形態のように、キャリアＣｆを固定要素、サンギヤＳｆを入力要素とすることも可能である。
【００３０】
また、上記実施形態では、第２プラネタリギヤ６のサンギヤＳｍ（第３要素）及び第３プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒ（第６要素）に入力軸２の回転を第１プラネタリギヤ４を介して伝達する状態とこの伝達を断つ状態とに切換自在な第２係合要素として、サンギヤＳｍ及びリングギヤＲｒと第１プラネタリギヤ４の出力要素とを連結する第２クラッチＣ２を用いているが、図５に示す第４実施形態のように、第１プラネタリギヤ４の固定要素を変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキＢ２を第２係合要素として用いることも可能である。尚、第４実施形態では、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆが固定要素になっているが、第３実施形態のようにキャリアＣｆを固定要素とする場合にも、第２クラッチＣ２を第２ブレーキＢ２に置換可能である。
【００３１】
以上、第１プラネタリギヤ４側から順に第３プラネタリギヤ７と第２プラネタリギヤ６とを配置して、第３プラネタリギヤ７と第２プラネタリギヤ６との間に出力部材たる出力ギヤ３を配置したＦＦ車用の自動変速機について説明したが、ＦＲ車用の自動変速機にも同様に本発明を適用できる。例えば、図６に示す第５実施形態のように、第１プラネタリギヤ４側（前側）から順に第２プラネタリギヤ６と第３プラネタリギヤ７とを配置し、後方にのびる出力部材たるプロペラシャフト３´に第３プラネタリギヤ７のキャリアＣｒ（第５要素）を連結しても良い。尚、第５実施形態は第２実施形態の変速機をＦＲ車用のものに変更したものであるが、第１、第３、第４実施形態の変速機も同様にＦＲ車用のものに変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）本発明変速機の第１実施形態のスケルトン図、（ｂ）各変速段での各係合要素の係合状態を纏めて示した図。
【図２】第１実施形態の第１プラネタリギヤと複式プラネタリギヤの速度線図。
【図３】本発明変速機の第２実施形態のスケルトン図。
【図４】本発明変速機の第３実施形態のスケルトン図。
【図５】本発明変速機の第４実施形態のスケルトン図。
【図６】本発明変速機の第５実施形態のスケルトン図。
【符号の説明】
【００３３】
１…変速機ケース、２…入力軸（入力部材）、３…出力ギヤ（出力部材）、３´…プロペラシャフト（出力部材）、４…第１プラネタリギヤ、５…複式プラネタリギヤ、６…第２プラネタリギヤ、Ｓｍ…第２プラネタリギヤのサンギヤ（第３要素）、Ｒｍ…第２プラネタリギヤのリングギヤ（第２要素）、Ｃｍ…第２プラネタリギヤのキャリア（第１要素）、７…第３プラネタリギヤ、Ｓｒ…第３プラネタリギヤのサンギヤ（第４要素）、Ｒｒ…第３プラネタリギヤのリングギヤ（第６要素）Ｃｒ…第３プラネタリギヤのキャリア（第５要素）、Ｃ１…第１クラッチ（第１係合要素）、Ｃ２…第２クラッチＣ２（第２係合要素）、Ｃａ…第１切換クラッチ（第３係合要素）、Ｃｂ…第２切換クラッチ（第４係合要素）、Ｃｃ…第３切換クラッチ（第５係合要素）、Ｂ１…第１ブレーキ（第４係合要素）、Ｂ２…第２ブレーキ（第２係合要素）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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