JP5012536B2

JP5012536B2 - 自動変速機

Info

Publication number: JP5012536B2
Application number: JP2008017431A
Authority: JP
Inventors: 聡一杉野; 祥雅田中; 卓也黒川; 純也立川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: US20090192002A1; DE602009000079D1; EP2085644B1; JP2009180242A; EP2085644A1; US8007392B2

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間に配設された単式プラネタリギヤと複式プラネタリギヤとにより入力軸の回転を複数段に変速して出力軸に伝達する自動変速機に関する。

自動車の車両に設けられる自動変速機として、入力軸に連結された単式プラネタリギヤの各要素と複式プラネタリギヤの各要素とを複数のクラッチを介して連結し或いはブレーキを介して固定することにより、入力軸の回転を複数段に変速して出力軸に伝達するものが知られている。例えば、特許文献１に記載の自動変速機は、入力軸の回転を前進６速、後退速に変速して出力軸に出力するものであって、入力軸と出力軸とがトランスミッションケースに軸承され、中間部材が前記入力軸に相対回転可能に同軸に軸承されている。該中間部材には、中間軸の一端が相対回転不能に同軸に嵌合され、該中間軸の他端が前記出力軸に相対回転可能に同軸に軸承されている。単式プラネタリギヤは、前記入力軸に直結された入力要素（キャリア）と、前記トランスミッションケースに固定された固定要素（サンギヤ）と、前記入力軸の回転を増速する増速要素（リングギヤ）とを備え、増速要素が前記中間部材に直結されている。また、複式プラネタリギヤは、第３クラッチを介して前記入力要素に連結可能とされると共に第１ブレーキを介して固定可能とされる第１回転要素と、前記中間軸に第２クラッチを介して連結可能とされると共に第２ブレーキを介して固定可能とされる第２回転要素と、出力軸に直結された第３回転要素と、第１クラッチを介して前記入力要素に連結可能と第４回転要素とを備えている。
特開２００６−１６１８６７号公報（第５−７頁、第１図）

しかし、特許文献１のものでは、第２クラッチが複式プラネタリギヤに対して軸線方向で単式プラネタリギヤの反対側に設けられているために、入力軸と同軸に相対回転可能な中間軸を設ける必要がある。更に、単式プラネタリギヤの増速要素であるリングギヤを入力軸の軸線に沿った中間軸に連結するために中間部材が必要となる。このために、入力軸の軸方向に並ぶトルク伝達要素が多い。そしてこの構成では、特にディーゼルエンジンのような比較的低回転で高トルクの出力回転を入力する場合には、自動変速機各部の分担トルクが大きくなり、それに応じて容量の大きなクラッチやブレーキを用いなければならないために、自動変速機が大型化して車両への搭載性が悪化する。

また、通常、前記第１乃至第３の各クラッチは、ピストンが作動油により摩擦プレートを圧接させて２部材を連結させる構成とされるが、第４回転要素側に第１クラッチのピストン室を設けて分担トルクを小とし、小容量のクラッチやブレーキを使用可能とすることが考えられる。しかし、６速時には第４回転要素が高回転となるためピストン室に過大な遠心油圧が発生し、第１クラッチの円滑な作動が得られなくなるおそれがある。

本発明は、以上の点に鑑み、自動変速機各部の分担トルクを減少させることができ、クラッチの無用な高回転を抑えながらトルク伝達要素を減少させてコンパクトに構成することができる自動変速機を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本発明の自動変速機は、入力軸の回転を変速機ケース内に配置した単式プラネタリギヤ及び複式プラネタリギヤを介し複数段に変速して出力軸に伝達する自動変速機において、前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に連結されたキャリアと、前記変速機ケースに固定されたサンギヤと、リングギヤとを備え、前記複式プラネタリギヤは、第１サンギヤと、第２サンギヤと、リングギヤと、該第１サンギヤ及びリングギヤに噛合する第１ピニオンと、該第２サンギヤ及び第１ピニオンに噛合する第２ピニオンと、該第１ピニオン及び第２ピニオンを自転及び公転自在に支持するキャリアとを備え、前記自動変速機は、さらに前記第２サンギヤを前記入力軸に解除自在に連結する第１クラッチと、前記複式プラネタリギヤのキャリアを前記単式プラネタリギヤのリングギヤに解除自在に連結する第２クラッチと、前記第１サンギヤを前記入力軸に解除自在に連結する第３クラッチと、前記第１サンギヤを前記変速機ケースに解除自在に固定する第１ブレーキと、前記複式プラネタリギヤのキャリアを前記変速機ケースに解除自在に固定する第２ブレーキとを備え、前記第２クラッチは、前記単式プラネタリギヤと前記複式プラネタリギヤとの間に配置され、前記第１クラッチ及び第３クラッチは、前記入力軸の軸方向において前記複式プラネタリギヤに対して前記単式プラネタリギヤの反対側に配置されることを特徴とする。

本発明の自動変速装置は、後述する実施形態の説明から明らかなように、前記第２クラッチが、単式プラネタリギヤのリングギヤと複式プラネタリギヤのキャリアとの間に配置されるので、従来の中間部材及び中間軸を不要として各要素の分担トルクを小さく抑えることができる。また、例えば、第２クラッチのピストン室を単式プラネタリギヤのリングギヤ側に設けることができるだけでなく、前記第３クラッチを、入力軸の軸方向において複式プラネタリギヤに対して単式プラネタリギヤの反対側に配置することで、第３クラッチのピストン室を複式プラネタリギヤの第１サンギヤ側に設けることができるので、各要素の分担トルクを減少させることができる。しかも、前記第１クラッチも、入力軸の軸方向において複式プラネタリギヤに対して単式プラネタリギヤの反対側に配置するので、単式プラネタリギヤのキャリア側に第１クラッチのピストン室を設けることができ、第１クラッチのピストン室が無用に高回転となることを防止することができる。

従って、本発明によれば、各要素の分担トルクを減少させることができ、クラッチの無用な高回転を抑えながらトルク伝達要素を減少させてコンパクトな自動変速機を得ることができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の自動変速機を模式的に示すスケルトン図、図２は本実施形態の自動変速機における複式プラネタリギヤの速度線図である。

本実施形態の自動変速機１は、図１に示すように、変速機ケース２内に回転自在に軸支した入力軸３と、入力軸３と同心に配置された出力ギヤ４とを備え、出力ギヤ４の回転は、図外の出力軸及び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。また、入力軸３は、図外のトルクコンバータのタービン軸であり、エンジン等の動力源により回転されるものである。なお、自動変速機１は、中心線に対して略対称に構成されているが、図１においては中心線の下半部を省略して示している。

変速機ケース２内には、入力用の単式プラネタリギヤ５と、変速用の複式プラネタリギヤ６とが配置されている。単式プラネタリギヤ５は、サンギヤＳｆと、サンギヤＳｆに噛合するピニオンＰｆと、ピニオンＰｆに噛合するリングギヤＲｆと、ピニオンＰｆを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｆとで構成されている。そして、本実施形態では、キャリアＣｆが入力軸３に連結された入力要素とされ、サンギヤＳｆが変速機ケースに固定される固定要素とされ、リングギヤＲｆが入力軸３の回転を増速して出力する増速要素とされている。

複式プラネタリギヤ６は、第１サンギヤＳｒ１と、第２サンギヤＳｒ２と、リングギヤＲｒとを備え、第１サンギヤＳｒ１とリングギヤＲｒとに噛合する第１ピニオンＰｒ１と、第２サンギヤＳｒ２と第１ピニオンＰｒ１とに噛合する第２ピニオンＰｒ２と、第１ピニオンＰｒ１と第２ピニオンＰｒ２とを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｒとを備えて構成されている。

ここで、図２は、複式プラネタリギヤ６が備える４個の回転要素の回転速度を直線で表すことができる速度線図であり、最下の横線が回転速度「０」を、その直上の横線が回転速度「１」を、更に、最上の横線が本実施形態の単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）から得られる回転速度「１．５６」を示している。また、４本の縦線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４は、複式プラネタリギヤ６のギヤ比に応じて定められたもので、左側から順に第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素及び第４回転要素を示し、第１回転要素が第１サンギヤＳｒ１、第２回転要素がキャリアＣｒ、第３回転要素がリングギヤＲｒ、第４回転要素が第２サンギヤＳｒ２に対応している。

本実施形態では、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）が出力ギヤ４を介して図外の出力軸に連結されている。また、複式プラネタリギヤ６の第２サンギヤＳｒ２（第４回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを解除自在に連結する第１クラッチＣ１と、複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）と単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）とを解除自在に連結する第２クラッチＣ２と、複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを解除自在に連結する第３クラッチＣ３と、複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）を変速機ケース２に解除自在に固定する第１ブレーキＢ１と、複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）を変速機ケース２に解除自在に固定する第２ブレーキＢ２とを備えている。

また、図１に示すように、第２クラッチＣ２は、単式プラネタリギヤ５と複式プラネタリギヤ６との間に配置され、第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３は、入力軸３の軸方向において複式プラネタリギヤ６に対して単式プラネタリギヤ５の反対側に配置されている。更に、本実施形態においては、第２クラッチＣ２のピストン室Ｃ２ａが単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）に連設され、第３クラッチＣ３のピストン室Ｃ３ａが複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）に連設される。第１クラッチＣ１のピストン室Ｃ１ａは単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）側に設けられている。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、詳しくは図示しないが、夫々ピストン室Ｃ１ａ，Ｃ２ａ，Ｃ３ａ内の作動油により摩擦プレートを作動させて２つの要素間を連結させる構成とされている。

そして、図２の速度線図から明らかなように、第１クラッチＣ１により複式プラネタリギヤ６の第２サンギヤＳｒ２（第４回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結し、第２ブレーキＢ２により複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）を変速機ケース２に固定すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「１ｓｔ」となって第１速段が確立される。

第１クラッチＣ１により複式プラネタリギヤ６の第２サンギヤＳｒ２（第４回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結し、第１ブレーキＢ１により複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）を変速機ケース２に固定すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「２ｎｄ」となって、第１速段よりも変速比が小さい第２速段が確立される。

第１クラッチＣ１により複式プラネタリギヤ６の第２サンギヤＳｒ２（第４回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結し、第３クラッチＣ３により複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が横線の回転速度「０」に一致して「３ｒｄ」となり、第２速段よりも変速比が小さい第３速段が確立される。

第１クラッチＣ１により複式プラネタリギヤ６の第２サンギヤＳｒ２（第４回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結し、第２クラッチＣ２により複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）と単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）とを連結すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「４ｔｈ」となり、第３速段よりも変速比が小さい第４速段が確立される。

第２クラッチＣ２により複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）と単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）とを連結し、第３クラッチＣ３により複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「５ｔｈ」となり、第４速段よりも変速比が小さい第５速段が確立される。

第２クラッチＣ２により複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）と単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）とを連結し、第１ブレーキＢ１により複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）を変速機ケース２に固定すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「６ｔｈ」となって、第５速段よりも変速比が小さい第６速段が確立される。

また、第３クラッチＣ３により複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）と単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）とを連結し、第２ブレーキＢ２により複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）を変速機ケース２に固定すると、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「Ｒｅｖ」となって逆回転し、後進段が確立される。

このように作動する本実施形態の自動変速機１は、図１に示すように、第２クラッチＣ２が、単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）と複式プラネタリギヤ６のキャリアＣｒ（第２回転要素）との間に配置されるので、従来のような中間部材及び中間軸を不要として各要素の分担トルクを小さく抑えることができる。

また、第２クラッチＣ２のピストン室Ｃ２ａを単式プラネタリギヤ５のリングギヤＲｆ（増速要素）に連設することができるだけでなく、第３クラッチＣ３が、入力軸３の軸方向において複式プラネタリギヤ６に対して単式プラネタリギヤ５の反対側に配置されるので、第３クラッチＣ３のピストン室Ｃ３ａを複式プラネタリギヤ６の第１サンギヤＳｒ１（第１回転要素）に連設することができ、これによっても、各要素の分担トルクを減少させることができる。従って、ディーゼルエンジンのように比較的低回転で高トルクの出力回転を入力する場合でも、自動変速機１の各部の分担トルクが小さく、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３や各ブレーキＢ１，Ｂ２の容量を大とすることも不要であるので、自動変速機１をコンパクトに形成して搭載性を向上させることができる。

更に、第１クラッチＣ１も、入力軸３の軸方向において複式プラネタリギヤ６に対して単式プラネタリギヤ５の反対側に配置されるので、第１クラッチＣ１のピストン室Ｃ１ａを単式プラネタリギヤ５のキャリアＣｆ（入力要素）側に設けることができ、複式プラネタリギヤ６のリングギヤＲｒ（第３回転要素）の回転速度が「６ｔｈ」であるときに、高回転となる複式プラネタリギヤ６の第２サンギヤＳｒ２（第４回転要素）から、第１クラッチＣ１のピストン室Ｃ１ａを切り離した状態とすることができるので、第１クラッチＣ１のピストン室Ｃ１ａに過大な遠心油圧が発生することもない。

本発明の一実施形態の自動変速機を模式的に示すスケルトン図。本実施形態の自動変速機における複式プラネタリギヤの速度線図。

符号の説明

１…自動変速機、２…変速機ケース、３…入力軸、５…単式プラネタリギヤ、６…複式プラネタリギヤ、Ｃｆ…キャリア（入力要素）、Ｓｆ…サンギヤ（固定要素）、Ｒｆ…リングギヤ（増速要素）、Ｓｒ１…第１サンギヤ（第１回転要素）、Ｃｒ…キャリア（第２回転要素）、Ｒｒ…リングギヤ（第３回転要素）、Ｓｒ２…第２サンギヤ（第４回転要素）、Ｃ１…第１クラッチ、Ｃ２…第２クラッチ、Ｃ３…第３クラッチ、Ｂ１…第１ブレーキ、Ｂ２…第２ブレーキ。

Claims

入力軸の回転を変速機ケース内に配置した単式プラネタリギヤ及び複式プラネタリギヤを介し複数段に変速して出力軸に伝達する自動変速機において、
前記単式プラネタリギヤは、前記入力軸に連結されたキャリアと、前記変速機ケースに固定されたサンギヤと、リングギヤとを備え、
前記複式プラネタリギヤは、第１サンギヤと、第２サンギヤと、リングギヤと、該第１サンギヤ及びリングギヤに噛合する第１ピニオンと、該第２サンギヤ及び第１ピニオンに噛合する第２ピニオンと、該第１ピニオン及び第２ピニオンを自転及び公転自在に支持するキャリアとを備え、
前記自動変速機は、さらに前記第２サンギヤを前記入力軸に解除自在に連結する第１クラッチと、前記複式プラネタリギヤのキャリアを前記単式プラネタリギヤのリングギヤに解除自在に連結する第２クラッチと、前記第１サンギヤを前記入力軸に解除自在に連結する第３クラッチと、前記第１サンギヤを前記変速機ケースに解除自在に固定する第１ブレーキと、前記複式プラネタリギヤのキャリアを前記変速機ケースに解除自在に固定する第２ブレーキとを備え、
前記第２クラッチは、前記単式プラネタリギヤと前記複式プラネタリギヤとの間に配置され、
前記第１クラッチ及び第３クラッチは、前記入力軸の軸方向において前記複式プラネタリギヤに対して前記単式プラネタリギヤの反対側に配置されることを特徴とする自動変速機。