| 【発明の名称】 |
車両用自動変速機 |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤 健次
【氏名】西田 正明
【氏名】早渕 正宏
【氏名】塚本 一雅
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| 【要約】 |
【課題】多段の車両用自動変速機において、最少の係合要素の追加で大幅な多段化を図る。
【解決手段】車両用自動変速機は、入力軸１１の回転に対して、固定の第１の速度比を持つ第１の入力経路Ｔ１と、第１の速度比と異なる固定の第２の速度比を持つ第２の入力経路Ｔ２と、複数のプラネタリギヤの組み合わせからなる４要素のプラネタリギヤセットＧと、プラネタリギヤセットの４要素を、速度線図上での各要素の並び順に従い第１〜第４要素として、第２の入力経路からの回転を第１要素Ｓ３と第４要素Ｓ２とにそれぞれ伝達する第１クラッチ（Ｃ−１）及び第３クラッチ（Ｃ−３）と、第１の入力経路からの回転を第３要素Ｃ２（Ｃ３）と第１要素とにそれぞれ伝達する第２クラッチ（Ｃ−２）及び第４クラッチ（Ｃ−４）と、第４要素を係止する第１ブレーキ（Ｂ−１）及び第３要素を係止する第２ブレーキ（Ｂ−２）と、第２要素Ｒ２（Ｒ３）に連結された出力軸３３とを有する。この構成により前進１０段を達成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 入力軸の回転に対して、固定の第１の速度比を持つ第１の入力経路と、第１の速度比と異なる固定の第２の速度比を持つ第２の入力経路と、複数のプラネタリギヤの組み合わせからなる４要素のプラネタリギヤセットと、該プラネタリギヤセットの４要素を、速度線図上での各要素の並び順に従い第１〜第４要素として、第２の入力経路からの回転を第１要素と第４要素とにそれぞれ伝達する第１クラッチ及び第３クラッチと、第１の入力経路からの回転を第３要素と前記第１要素とにそれぞれ伝達する第２クラッチ及び第４クラッチと、第４要素を係止する第１ブレーキ及び第３要素を係止する第２ブレーキと、第２要素に連結された出力軸とを有する車両用自動変速機。
【請求項２】 入力軸からの回転を減速して出力する減速プラネタリギヤを有し、該減速プラネタリギヤからの入力経路が前記第２の入力経路とされ、減速プラネタリギヤを介さない入力軸からの入力経路が前記第１の入力経路とされたことを特徴とする、請求項１記載の車両用自動変速機。
【請求項３】 入力軸からの回転を増速して出力する増速プラネタリギヤを有し、該増速プラネタリギヤからの入力経路が前記第１の入力経路とされ、増速プラネタリギヤを介さない入力軸からの入力経路が前記第２の入力経路とされたことを特徴とする、請求項１記載の車両用自動変速機。
【請求項４】 入力軸からの回転を前記第１の速度比で出力する第１のカウンタギヤ列と、入力軸からの回転を前記第２の速度比で出力する第２のカウンタギヤ列とを有し、前記第１カウンタギヤ列からの入力経路が前記第１の入力経路とされ、前記第２カウンタギヤ列からの入力経路が前記第２の入力経路とされたことを特徴とする、請求項１記載の車両用自動変速機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される多段の自動変速機に関し、特に、そのギヤトレインに関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載させる自動変速機には、ドライバビリティの確保と、省エネルギに不可欠な燃費の向上のために、多段化の要請がある。こうした要請に応えるには、ギヤトレインの変速段数当たりの変速要素数と係合要素数の一層の削減が必要となる。そこで、最小限の要素からなるプラネタリギヤセットを、３つのクラッチと２つのブレーキとからなる５つの係合要素で操作して、前進６速・後進１速を達成するコンパクトなギヤトレインが特開平４−２１９５５３号公報において提案されている。この提案に係るギヤトレインによれば、前進６段を達成することにより、ワイドなギヤ比幅とクロスレシオの両立が可能となり、駆動力、燃費において、高い性能を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、考えられる様々な走行状態において、最適な駆動力を得、かつ最良の燃費を確保するためには、６段の変速段でも必ずしも十分とは言えず、更なる多段化が望ましい。他方、そのために自動変速機が大型化し重量が増加することは、逆に燃費の悪化を招くので避けなければならない。
【０００４】そこで、本発明は、多段の自動変速機において、装置の大型化を最小限に抑えながら更なる多段化を達成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の車両用自動変速機は、入力軸の回転に対して、固定の第１の速度比を持つ第１の入力経路と、第１の速度比と異なる固定の第２の速度比を持つ第２の入力経路と、複数のプラネタリギヤの組み合わせからなる４要素のプラネタリギヤセットと、該プラネタリギヤセットの４要素を、速度線図上での各要素の並び順に従い第１〜第４要素として、第２の入力経路からの回転を第１要素と第４要素とにそれぞれ伝達する第１クラッチ及び第３クラッチと、第１の入力経路からの回転を第３要素と前記第１要素とにそれぞれ伝達する第２クラッチ及び第４クラッチと、第４要素を係止する第１ブレーキ及び第３要素を係止する第２ブレーキと、第２要素に連結された出力軸とを有する。
【０００６】上記の構成において、入力軸からの回転を減速して出力する減速プラネタリギヤを有し、該減速プラネタリギヤからの入力経路が前記第２の入力経路とされ、減速プラネタリギヤを介さない入力軸からの入力経路が前記第１の入力経路とされた構成とするのが有効である。
【０００７】あるいは、上記の構成において、入力軸からの回転を増速して出力する増速プラネタリギヤを有し、該増速プラネタリギヤからの入力経路が前記第１の入力経路とされ、増速プラネタリギヤを介さない入力軸からの入力経路が前記第２の入力経路とされた構成を採るのが有効である。
【０００８】また、上記の構成において、入力軸からの回転を前記第１の速度比で出力する第１のカウンタギヤ列と、入力軸からの回転を前記第２の速度比で出力する第２のカウンタギヤ列とを有し、前記第１カウンタギヤ列からの入力経路が前記第１の入力経路とされ、前記第２カウンタギヤ列からの入力経路が前記第２の入力経路とされた構成とするのも有効である。
【０００９】
【発明の作用及び効果】上記請求項１記載の構成では、第１〜第４クラッチと第１及び第２ブレーキからなる６つの係合要素により最高で前進１０段を得ることができる。よって、少ない係合要素により大幅な多段化が可能となるので、自動変速機の大型化を最小限に抑えながら、様々な走行状態において、最適なギヤ比の選択が可能となる。
【００１０】次に、請求項２記載の構成では、入力経路の回転が、入力回転に対して直結及び減速回転となることで、プラネタリギヤセットで作られる変速段のギヤ比を全体的に低いギヤ比とすることができるので、特に、ＦＦ車やＲＲ車用のトランスアクスルのように、変速機部にディファレンシャル装置を備える場合には、それへの入力部で設定される最終減速比を比較的小さくすることができ、変速機部を小さくすることができる。
【００１１】また、請求項３記載の構成では、入力経路の回転が、入力回転に対して直結及び増速回転となることで、プラネタリギヤセットへの両入力経路で伝達されるトルクの増幅がなくなり、各クラッチ、ブレーキ及びプラネタリギヤセットをコンパクトに構成でき、変速機部を小さくすることができる。
【００１２】次に、請求項４記載の構成では、プラネタリギヤセットが、入力軸とは異なる軸、即ち、エンジンの軸とは異なる軸に配置されることになるので、エンジンの軸上での部材の集中を妨止でき、レイアウトの自由度が増す。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１〜図４は本発明を具体化した車両用自動変速機の第１実施形態を示す。図１にそのギヤトレイン構成を軸間を共通平面内に展開してスケルトンで示すように、この自動変速機は、互いに並行する主軸Ｘ、カウンタ軸Ｙ、デフ軸Ｚの各軸上に各要素が配設された３軸構成の横置式トランスアクスルを構成している。
【００１４】このギヤトレインは、主軸Ｘの入力側に配置されたロックアップクラッチ付の３要素のトルクコンバータ４と、出力側に配置された変速機構１と、変速機構に対して並列配置とされたカウンタ軸Ｙ上のカウンタギヤ機構２と、更にカウンタギヤ機構に対して並列配置とされたデフ軸Ｚ上のディファレンシャル装置３とで構成されている。トルクコンバータ４は、ポンプインペラ４１とタービンランナ４２とステータ４３を備える構成とされている。また、カウンタギヤ機構２は、カウンタ軸２０に固定されたカウンタドリブンギヤ２１とデフドライブピニオンギヤ２２とを備える構成とされている。更に、ディファレンシャル装置３は、デフケース３０と、それに固定のデフリングギヤ３１と、デフケース３０内に配置された差動歯車３２と、デフサイドギヤに連結された出力軸３３とを備える構成とされている。これら相互の連結関係は、トルクコンバータ４のタービンランナ４２が変速機構１の入力軸１１に連結され、変速機構の出力部材を構成するカンタドライブギヤ１９が噛合によりカウンタギヤ機構２のカウンタドリブンギヤ２１に連結され、デフドライブピニオンギヤ２２が噛合によりデフリングギヤ３１に連結された構成とされている。
【００１５】主軸Ｘ上の変速機構１は、入力軸１１の回転に対して、固定の第１の速度比（本形態では、直結の速度比１）を持つ第１の入力経路Ｔ１と、第１の速度比と異なる固定の第２の速度比（本形態において、減速比）を持つ第２入力経路Ｔ２と、複数のプラネタリギヤの組み合わせからなる４要素のプラネタリギヤセット（本形態において、ラビニョタイプのプラネタリギヤセット）Ｇと、プラネタリギヤセットＧの４要素を、速度線図（図３参照）上での各要素の並び順に従い第１〜第４要素として、第２の入力経路Ｔ２からの回転を第１要素Ｓ３と第４要素Ｓ２とにそれぞれ伝達する第１クラッチ（Ｃ−１）及び第３クラッチ（Ｃ−３）と、第１の入力経路Ｔ１からの回転を第１要素Ｓ３と第３要素Ｃ２（Ｃ３）とにそれぞれ伝達する第４クラッチ（Ｃ−４）及び第２クラッチ（Ｃ−２）と、第４要素Ｓ２を係止する第１ブレーキ（Ｂ−１）及び第３要素Ｃ２（Ｃ３）を係止する第２ブレーキ（Ｂ−２）と、第２要素Ｒ２（Ｒ３）に連結された出力軸（本形態において、出力軸は、カウンタギヤ機構２とデファレンシャル装置３を介して第２要素に連結）３３とを有する。
【００１６】このギヤトレインは、入力軸１１からの回転を減速して出力する減速プラネタリギヤＧ１を有し、減速プラネタリギヤからの入力経路が第２の入力経路Ｔ２とされ、減速プラネタリギヤを介さない入力軸１１からの入力経路が第１の入力経路Ｔ１とされている。
【００１７】プラネタリギヤセットＧを構成する４要素は、第１要素Ｓ３が小径サンギヤ、第２要素Ｒ２（Ｒ３）がリングギヤ、第３要素Ｃ２（Ｃ３）が２つのピニオンギヤＰ２，Ｐ３を支持するキャリア、第４要素Ｓ２が大径サンギヤとされ、２つのピニオンギヤＰ２，Ｐ３は、互いに噛合するロングピニオンＰ２とショートピニオンＰ３とで構成され、ショートピニオンＰ３が小径サンギヤＳ３に噛合し、ロングピニオンＰ２が大径サンギヤＳ２とリングギヤＲ２に噛合する関係にある。
【００１８】減速プラネタリギヤＧ１は、３要素のシンプルプラネタリタイプとされ、サンギヤＳ１、それに外接噛合するピニオンギヤＰ１を支持するキャリアＣ１、ピニオンギヤＰ１が内接噛合するリングギヤＲ１を有する。この形態では、リングギヤＲ１を入力要素とすべく、該ギヤＲ１が入力軸１１に連結され、キャリアＣ１は出力要素としてクラッチ（Ｃ−１）のドラム側に連結され、サンギヤＳ１が反力要素として変速機ケース１０に固定されている。
【００１９】第１クラッチ（Ｃ−１）は多板構成とれ、そのドラム側を前記のように減速プラネタリギヤＧ１のキャリアＣ１に連結され、ハブ側は動力伝達部材１２を介して小径サンギヤＳ３に連結されている。
【００２０】第２クラッチ（Ｃ−２）も多板構成とれ、そのドラム側を第４クラッチ（Ｃ−４）のドラムを介して入力軸１１に連結され、ハブ側はプラネタリギヤセットＧのキャリアＣ２（Ｃ３）に連結されている。
【００２１】第３クラッチ（Ｃ−３）も同様に多板構成とれ、そのハブ側が第１クラッチ（Ｃ−１）のドラムを介して減速プラネタリギヤＧ１のキャリアＣ１に連結され、ドラム側はプラネタリギヤセットＧの大径サンギヤＳ２に動力伝達部材１３を介して連結されている。
【００２２】第４クラッチ（Ｃ−４）も同様に多板構成とれ、そのドラム側が入力軸１１に連結され、ハブ側はプラネタリギヤセットＧの小径サンギヤＳ３に連結されている。
【００２３】第１ブレーキ（Ｂ−１）は、第３クラッチ（Ｃ−３）のドラムをブレーキドラムとするバンドブレーキ構成とされ、第３クラッチ（Ｃ−３）とプラネタリギヤセットＧの連結関係から、その大径サンギヤＳ２を変速機ケース１０に係止するものとされている。
【００２４】第２ブレーキ（Ｂ−２）は、そのハブ側を後記するワンウェイクラッチ（Ｆ−１）のインナレースを介してプラネタリギヤセットＧのキャリアＣ２（Ｃ３）に連結された多板構成のブレーキとされている。
【００２５】なお、図に示すギヤトレインでは、第２ブレーキ（Ｂ−２）に並列させてワンウェイクラッチ（Ｆ−１）を配しているが、これは、１→２変速時の第２ブレーキ（Ｂ−２）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の掴み替えのための複雑な油圧制御を避け、第２ブレーキ（Ｂ−２）の解放制御を単純化すべく、第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合に伴って自ずと係合力を解放する回転方向に対して係合・解放に方向性を持つワンウェイクラッチ（Ｆ−１）を用いたものであり、第２ブレーキ（Ｂ−２）と同等のものである。
【００２６】こうした構成からなる自動変速機は、図示しない電子制御装置と油圧制御装置とによる制御で、運転者により選択されたレンジに応じた変速段の範囲で車両負荷に基づき、変速を行う。図２は図に略号で示す各クラッチ及びブレーキの係合及び解放（○印で係合、無印で解放を表す）で達成される変速段と、各変速段のギヤ比を図表化して示す。この図表におけるギヤ比は、減速プラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１とリングギヤＲ１の歯数比λ１＝０．６２５、プラネタリギヤセットＧの大径サンギヤＳ２とリングギヤＲ２（Ｒ３）すなわちラビニョのシンプル側の歯数比λ２＝０．３９７、小径サンギヤＳ３とリングギヤＲ３すなわちラビニョのダブルプラネタリ側の歯数比λ３＝０．３８４に設定したもので、この場合の入出力ギヤ比は、第１速（１ＳＴ）：（Ａ＋Ｂ）／ＡＣ＝４．２３７第２速（２ＮＤ）：（Ａ＋Ｂ）／Ａ＝２．６０７第３速（３ＲＤ）：（１＋Ａ＋Ｂ）／（１＋Ａ）Ｃ＝２．３６８第４速（４ＴＨ）：１／Ｃ＝１．６２５第５速（５ＴＨ）：（１＋Ａ＋Ｂ）／（１＋Ａ）＝１．４５７第６速（６ＴＨ）：（Ａ＋Ｂ）／（Ｂ＋ＡＣ）＝１．１７３第７速（７ＴＨ）：（１＋Ａ＋Ｂ）／（１＋Ａ＋ＢＣ）＝１．１３７第８速（８ＴＨ）：１／１＝１．０００第９速（９ＴＨ）：１／（１＋Ａ（１−Ｃ））＝０．８６７第１０速（１０ＴＨ）：１／（１＋Ａ）＝０．７１６後進（ＲＥＶ）：−１／ＡＣ＝−４．０９１となる。
【００２７】また、図３は各クラッチ及びブレーキの係合（●印でそれらの係合を表す）により達成される変速段と、そのときの各要素の速度比との関係を速度線図で示す。速度線図における縦軸は、それぞれ減速プラネタリギヤＧ１及びプラネタリギヤセットＧの各要素を示し、それら各軸間の横方向幅がギヤ比の関係、縦方向位置が速度比を示す。ちなみに、減速プラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１を固定（速度比０）とし、リングギヤＲ１に入力（速度比１）を与えることで、キャリアＣ１に減速回転（サンギヤＳ１の速度比０の点とリングギヤＲ１の速度比１の点とを結ぶ直線とキャリアＣ１を表す縦線との交点の速度比）が出力され、この減速回転を第１クラッチ（Ｃ−１）の係合でプラネタリギヤセットＧの小径サンギヤＳ３に入力させ、かつ、第２ブレーキ（Ｂ−２）の係止でキャリアＣ２（Ｃ３）を係止（速度比０）した場合に、リングギヤＲ３（Ｒ２）に第１速（１ＳＴ）の減速回転が出力され、サンギヤＳ２はサンギヤＳ３とリングギヤＲ３（Ｒ２）に対して逆回転（速度比−）で空転する。
【００２８】両図を併せ参照してわかるように、第１速（１ＳＴ）は、第１クラッチ（Ｃ−1 ）と第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合（本形態において、作動図表を参照してわかるように、この第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合に代えてワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の自動係合が用いられているが、この係合を用いている理由及びこの係合が第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合に相当する理由については前記のとおりである。）により達成される。この場合、図１を参照して、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転が第１クラッチ（Ｃ−１）経由で小径サンギヤＳ３に入力され、ワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合により係止されたキャリアＣ２（Ｃ３）に反力を取って、リングギヤＲ２（Ｒ３）の最大減速比の減速回転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。
【００２９】次の第２速（２ＮＤ）〜第７速（７ＴＨ）は、一般には、プラネタリギヤセットＧの各要素間のギヤ比設定次第で、達成される変速段と変速段の達成関与する要素との関係が入れ替わる可能性のあるものであるが、これらの変速段については、前記のギヤ比設定の場合を例として説明する。
【００３０】上記の前提の下に、第２速（２ＮＤ）は、第４クラッチ（Ｃ−４）とワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合により達成される。この場合、入力軸１１からの非減速回転が第４クラッチ（Ｃ−４）経由で小径サンギヤＳ３に入力され、ワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合により係止されたキャリアＣ２（Ｃ３）に反力を取って、リングギヤＲ２（Ｒ３）の減速回転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。このときの減速比は、入力回転が非減速回転であるため、ギヤ比の設定に関わりなく入力回転が減速回転である第１速（１ＳＴ）より小さくなる。
【００３１】次に、第３速（３ＲＤ）は、第１クラッチ（Ｃ−１）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により達成される。この場合、減速プラネタリギヤＧ１経由の減速回転が第１クラッチ（Ｃ−１）経由で小径サンギヤＳ３に入力され、第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により係止された大径サンギヤＳ２に反力を取って、リングギヤＲ２（Ｒ３）の減速回転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。この場合の速度比は図３の速度線図を参照して解かるように第２速（２ＮＤ）と接近したものであり、ギヤ比設定によっては、第２速（２ＮＤ）と減速比が逆転する可能性のあるものである。
【００３２】次の第４速（４ＴＨ）は、第１クラッチ（Ｃ−１）と第３クラッチ（Ｃ−３）の同時係合により達成される。この場合、一方で入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転が第１クラッチ（Ｃ−１）経由で小径サンギヤＳ３に入力され、他方で入力軸１１から第３クラッチ（Ｃ−３）経由で入力された減速回転が大径サンギヤＳ２に入力され、プラネタリギヤセットＧは直結状態となって、減速プラネタリギヤＧ１により減速された回転がそのままリングギヤＲ２（Ｒ３）の回転としてカウンタドライブギヤ１９に出力される。したがって、この場合の減速比は、減速入力を更に減速して出力する第３速（３ＲＤ）とはギヤ比設定の如何に関わらず入れ替わらない。
【００３３】次に、第５速（５ＴＨ）は、第４クラッチ（Ｃ−４）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により達成される。この場合、入力軸１１からの回転が第４クラッチ（Ｃ−４）経由で小径サンギヤＳ３に入力され、第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合で係止された大径サンギヤＳ２に反力を取るリングギヤＲ２（Ｒ３）の回転がカウンタドライブギヤ１９に出力される。この場合の減速比は、第４速（４ＴＨ）のものと入れ替わる可能性がある。
【００３４】そして、第６速（６ＴＨ）は、第１クラッチ（Ｃ−１）と第２クラッチ（Ｃ−２）の同時係合により達成される。この場合、一方で減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された第１クラッチ（Ｃ−１）経由の回転が小径サンギヤＳ３に入力され、他方で入力軸１１から第３クラッチ（Ｃ−２）経由の非減速回転がキャリアＣ２（Ｃ３）に入力されて、キャリアＣ２（Ｃ３）と小径サンギヤＳ３の回転に対する中間の回転がリングギヤＲ２（Ｒ３）からカウンタドライブギヤ１９に出力される。この第６速（６ＴＨ）の減速比は第５速（５ＴＨ）の減速比と入れ替わることはない。
【００３５】次の第７速（７ＴＨ）は、第３クラッチ（Ｃ−３）と第４クラッチ（Ｃ−４）の同時係合により達成される。この場合、一方で減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された第３クラッチ（Ｃ−３）経由の回転が大径サンギヤＳ２に入力され、他方で入力軸１１から第４クラッチ（Ｃ−４）経由の非減速回転が小径サンギヤＳ３に入力されて、大径サンギヤＳ２と小径サンギヤＳ３の回転に対する中間の回転がリングギヤＲ２（Ｒ３）からカウンタドライブギヤ１９に出力される。この第７速（７ＴＨ）の減速比も第６速（６ＴＨ）の減速比と入れ替わる可能性がある。
【００３６】第８速（８ＴＨ）は、第２クラッチ（Ｃ−２）と第４クラッチ（Ｃ−４）の同時係合により達成される。この場合、両クラッチとも入力軸１１の回転をそのまま入力するクラッチであるので、プラネタリギヤセットＧは直結状態となり、入力軸１１の回転がそのままリングギヤＲ２（Ｒ３）からカウンタドライブギヤ１９に出力される。この第８速（８ＴＨ）の速度比は、他の変速段に対して絶対的なものであり、それらと入れ替わることはない。
【００３７】第９速（９ＴＨ）は、第２クラッチ（Ｃ−２）と第３クラッチ（Ｃ−３）の同時係合により達成される。この場合、第３クラッチ経由の大径サンギヤＳ２への入力は減速回転となるのに対して、第２クラッチ経由のキャリアＣ２（Ｃ３）への入力は非減速回転となるため、リングギヤＲ２（Ｒ３）出力はオーバドライブとなってカウンタドライブギヤ１９に出力される。このときの速度比も他の変速段に対して絶対的なものであり、それらと入れ替わることはない。
【００３８】第１０速（１０ＴＨ）は、第２クラッチ（Ｃ−２）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により達成される。この場合、第２クラッチ経由のキャリアＣ２（Ｃ３）への非減速回転入力に対して、第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により大径サンギヤＳ２が係止されるため、リングギヤＲ２（Ｒ３）出力は更にオーバドライブとなってカウンタドライブギヤ１９に出力される。このときの速度比も同様に他の変速段に対して絶対的なものであり、それらと入れ替わることはない。
【００３９】なお、後進（ＲＥＶ）は、第３クラッチ（Ｃ−３）と第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合により達成される。この場合、入力軸１１から減速プラネタリギヤＧ１を経て減速された回転が第３クラッチ（Ｃ−３）経由で大径サンギヤＳ２に入力され、ブレーキ（Ｂ−２）の係合により係止されたキャリアＣ２（Ｃ３）に反力を取るリングギヤＲ２（Ｒ３）の逆転がカウンタドライブギヤ１９に出力され、リバースが達成される。なお、この場合の大径サンギヤＳ２にかかる反力は、エンジンドライブ状態での第１速（１ＳＴ）や第２速（２ＮＤ）とは逆回転方向となるため、これらの変速段のようにワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合を代用することはできない。この点は、同様に大径サンギヤＳ２にかかる反力が逆向きとなるエンジンコースト状態においても同様である。したがって、図２の係合図表にみるように、図に括弧付きで係合を示すエンジンブレーキ状態では、これらの変速段においても、エンジンブレーキ達成のためには、ワンウェイクラッチ（Ｆ−１）の係合による第２ブレーキ（Ｂ−２）係合の代用はできない。
【００４０】かくして、上記第１実施形態のギヤトレインによれば、６つの係合要素により前進１０段を得ることができる。したがって、従来の５つの係合要素により前進６段を達成するものに対して、１つの係合要素の増加だけの少ない係合要素により自動変速機の大型化を最小限に抑えながら、大幅な多段化が可能となる。しかも、このようにして達成される各変速段は、図３の速度線図上で、リングギヤＲ２（Ｒ３）の速度比を示す○印の上下方向の間隔を参照して定性的にわかるように、特にアンダドライブ側の第１速（１ＳＴ）〜第８速（８ＴＨ）間で極めて間隔の詰まった速度ステップとなるため、様々な走行状態において、エンジン特性に応じた最適な駆動力を得るギヤ比の選択が可能となる。
【００４１】また、入力経路Ｔ１，Ｔ２の回転が、直結及び減速回転となるので、プラネタリギヤセットＧで作られる変速段のギヤ比を全体的に低いギヤ比とすることができ、最終減速比を小さくすることができるため、該減速比を設定するデフリングギヤ３１径を小さくすることで、３軸間の距離を縮めて変速機全体を小さくすることができる。
【００４２】ところで、上記実施形態のような係合関係から各変速段を達成する場合、図２の係合図表を参照して解かるように、第４速（４ＴＨ）〜第７速（７ＴＨ）間で、２つずつの係合要素の一方を解放し、他方を同時に係合させる変速操作、いわゆる２係合要素同士の掴み替えを必要とすることになる。こうした操作は、不可能ではないにしても、複雑な制御を要するため、コストパフォーマンスの点で実現性に乏しいものである。そこで、こうした変速操作を経ることなく、１つの係合要素の追加係合又は１つずつの係合要素の掴み替えにより達成可能な変速のシーケンスを図４に模式化して示す。この場合、各変速段を示すブロック（それらの上下位置で速度比の大小関係を表す）間を結ぶ線がアップダウンシフトのシーケンスを示す。
【００４３】ちなみに、アップシフトの場合、第１速（１ＳＴ）からは、第２速（２ＮＤ）、第３速（３ＥＤ）、第４速（４ＴＨ）又は第６速（６ＴＨ）への直接変速が可能であり、それより上位の一方の変速系列として、第２速（２ＮＤ）からは、第５速（５ＴＨ）、第７速（７ＴＨ）又は第８速（８ＴＨ）への直接変速が可能であり、第５速（５ＴＨ）からは、第７速（７ＴＨ）、第８速（８ＴＨ）又は第１０速（１０ＴＨ）への変速、第７速（７ＴＨ）からは第８速（８ＴＨ）又は第９速（９ＴＨ）、第８速（８ＴＨ）からは第９速（９ＴＨ）又は第１０速（１０ＴＨ）への変速が可能である。また、他の系列として、第３速（３ＲＤ）からは、第４速（４ＴＨ）、第５速（５ＴＨ）、第６速（６ＴＨ）又は第１０速（１０ＴＨ）への跳び変速が可能であり、第４速（４ＴＨ）からは、第６速（６ＴＨ）、第７速（７ＴＨ）又は第９速（９ＴＨ）への変速、第６速（６ＴＨ）からは、第８速（８ＴＨ）、第９速（９ＴＨ）又は第１０速（１０ＴＨ）への変速が可能である。またダウンシフトの場合、上記と逆の系統を辿る変速が可能である。
【００４４】この変速関係から明らかように、このギヤトレインでは、最小の３段（１ＳＴ→３ＲＤ→１０ＴＨ、１ＳＴ→６ＴＨ→１０ＴＨ）から、４段（１ＳＴ→２ＮＤ→５ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→２ＮＤ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＴＨ→３ＲＤ→５ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→４ＴＨ→９ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→６ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ）、５段（１ＳＴ→２ＮＤ→７ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→４ＴＨ→７ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→４ＴＨ→６ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→４ＴＨ→９ＴＨ→１０ＴＨ）、最大の６段（１ＳＴ→２ＮＤ→５ＴＨ→７ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→２ＮＤ→５ＴＨ→７ＴＨ→９ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→４ＴＨ→７ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→５ＴＨ→７ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→５ＴＨ→７ＴＨ→９ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→４ＴＨ→６ＴＨ→８ＴＨ→１０ＴＨ、１ＳＴ→３ＲＤ→４ＴＨ→６ＴＨ→９ＴＨ→１０ＴＨ）まで、各段数に対応して複数のシーケンスが成立する。したがって、これらのシーケンスから運転状況や所期の変速特性に適したものをマップ等で状況に応じて選択することにより、エンジン特性への適合のための微細な設定や、所望とする変速モードへのきめ細かなギヤ比ステップの適合が可能となる。
【００４５】なお、他の変速段の設定方法として、運転者のアクセルペダルやブレーキペダルの操作状況、車両の車速や加速度などの走行状況、更には、車両の走行している道路の勾配などの道路状況等から、最適なギヤ比を求め、現在の変速段から２係合要素同士の掴み替えを必要としない変速を行うことができる変速段の中で、求められる最適なギヤ比に一番近い変速段を設定することも可能である。
【００４６】ところで、上記第１実施形態では、減速プラネタリギヤＧ１をシンプルプラネタリタイプとしたが、ギヤ比ステップをより良好なものとする上では、減速プラネタリギヤＧ１が若干大型化するものの、それをダブルピニオンタイプとするのも有効である。図５〜図８はこのようにした第２実施形態を示す。この場合の第１実施形態に対する相違点のみ説明すると、図５のスケルトンを参照して、第１実施形態において出力要素とされていたキャリアＣ１が反力要素として変速機ケース１０に固定され、入力要素とされていたリングギヤＲ１が出力要素として第１クラッチ（Ｃ−１）のドラムに連結され、反力要素とされていたサンギヤＳ１が入力要素として入力軸１１に連結されている。こうした連結関係を採ると、減速プラネタリギヤＧ１の内周側のサンギヤＳ１をより内周側の入力軸１１に自然に連結し、キャリアＣ１をその直前の変速機ケース１０に固定することで、出力を後側に無理な引回しなく自然な形態で導くことができるため、減速プラネタリギヤＧ１周りの取回しを簡素化することができる。
【００４７】この第２実施形態においては、図６の作動図表に示すように、減速プラネタリギヤＧ１のギヤ比λ１＝０．５４２、プラネタリギヤセットＧのラビニョのシンプル側のギヤ比λ２＝０．５００、同じくダブルプラネタリ側のギヤ比＝０．４５８に設定した場合、図６と図２との対比で解かるように、第２速（２ＮＤ）と第３速（３ＲＤ）が第１実施形態に対して逆転する。したがって、この場合の第２速（２ＮＤ）は、図７の速度線図を参照して、第１クラッチ（Ｃ−１）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成され、第３速（３ＲＤ）は、第４クラッチ（Ｃ−４）と第２ブレーキ（Ｂ−２）（ただし、実際にはワンウェイクラッチ（Ｆ−１））の係合で達成される。
【００４８】そして、この第２、第３速の入れ替わりで、アップダウンシフトのシーケンスは図８に示すようなものとなる。具体的には、アップシフトの場合、第１速（１ＳＴ）からは、第２速（２ＮＤ）、第３速（３ＥＤ）、第４速（４ＴＨ）又は第６速（６ＴＨ）への直接変速が可能である点は同様であり、一方の系列として、第２速（２ＮＤ）からは、第４速（４ＴＨ）、第５速（５ＴＨ）又は第６速（６ＴＨ）への直接変速が可能となり、他の系列として、第３速（３ＲＤ）からは、第５速（５ＴＨ）、第７速（７ＴＨ）又は第８速（８ＴＨ）への跳び変速が可能となる。これより上位の第４速（４ＴＨ）と第５速（５ＴＨ）からのアップシフトについては、第１実施形態の場合と同様となる。またダウンシフトの場合、上記と逆の系統を辿る変速が可能となる。
【００４９】この第２実施形態においては、各変速段のギヤ比を図６の係合図表に具体的数値で例示し、また図７の変速線図に○印で示すように設定することができ、これらを参照して解かるように、比較的等間隔の良好なギヤ比ステップが得られる。
【００５０】前記両実施形態では、プラネタリギヤセットＧをラビニョタイプとしたが、これをより単純なシンプルプラネタリタイプの組み合わせとすることもできる。図９〜図１１は第１実施形態に対して上記のようにプラネタリギヤセットを変更した第３実施形態を示す。この場合、図９にスケルトンで示すように、プラネタリギヤセットＧは、３要素のシンプルプラネタリギヤＧ２と同じく３要素のシンプルプラネタリギヤＧ３との組み合わせで構成されている。そして、この形態におけるプラネタリギヤセットの４要素は、図１１に示す速度線図の順番で、第１要素が互いに連結されたサンギヤＳ３とリングギヤＲ２、第２要素が同じく互いに連結されたキャリアＣ２とキャリアＣ３、第３要素がリングギヤＲ３、そして第４要素がサンギヤＳ２となる。したがって、第１要素Ｓ３，Ｒ２と第４要素Ｓ２に第２の入力経路Ｔ２からの回転をそれぞれ伝達する第１クラッチ（Ｃ−１）及び第３クラッチ（Ｃ−３）は、図９のスケルトンに示すように、それぞれサンギヤＳ３とリングギヤＲ２に連結され、第１要素Ｓ３，Ｒ２と第３要素Ｒ３に第１の入力経路Ｔ１からの回転をそれぞれ伝達する第４クラッチ（Ｃ−４）及び第２クラッチ（Ｃ−２）は、それぞれサンギヤＳ３とリングギヤＲ３に連結され、第４要素Ｓ２と第３要素Ｒ３をそれぞれ係止する第１ブレーキ（Ｂ−１）及び第２ブレーキ（Ｂ−２）は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ３に連結され、第２要素としてのキャリアＣ２，Ｃ３がカウンタドライブギヤ１９経由で出力軸３３に連結された構成となる。
【００５１】この第３実施形態においては、図１０に係合図表を示すように、減速プラネタリギヤＧ１のギヤ比λ１＝０．５９７、プラネタリギヤセットのシンプルプラネタリギヤＧ２側のギヤ比λ２＝０．４３１、シンプルプラネタリギヤＧ３側のギヤ比＝０．５６９に設定した場合、各変速段について図１０の係合図表に示すようなギヤ比が得られる。そして、図１０と図２との対比及び図１１と図３の対比で解かるように、各係合要素とそれにより達成される変速段の関係は、第１実施形態と同様となる。したがって、この場合の変速のアップダウンシフトのシーケンスは第１実施形態の場合と全く同様となるので、第１実施形態におけるアップダウンシフトのシーケンスを示す図４及びそれに関連する説明の参照をもって説明に代える。
【００５２】以上の各実施形態は、固定の第１の速度比を１とし、第１の速度比とは異なる固定の第２の速度比を減速側としたものであるが、第１の速度比を増速側とし、第２の速度比を１とする選択により本発明を具体化することもできる。この場合、入力軸からの回転を増速して出力する増速プラネタリギヤを用いたものが、図１２に示す第４実施形態である。この形態では、図にスケルトンで示すように、増速プラネタリギヤＧ１’を経た入力経路が第１の入力経路Ｔ１、増速プラネタリギヤＧ１’を介さずに入力軸１１に直結した入力経路が第２の入力経路Ｔ２とされる。
【００５３】この形態においても、プラネタリギヤセットＧは第１実施形態の場合と同様にラビニョタイプとされているので、以下第１実施形態との相違点を主として説明する。増速プラネタリギヤＧ１’は、この例では３要素のシンプルプラネタリタイプとされ、変速機構１の最後部に配置されている。増速プラネタリギヤＧ１’のサンギヤＳ１’は反力要素として変速機ケース１０に固定され、キャリアＣ１’が入力要素として入力軸１１に連結され、リングギヤＲ１’が出力要素として第４クラッチ（Ｃ−４）と第２クラッチ（Ｃ−２）のドラム側に連結されている。一方、第１クラッチ（Ｃ−１）のドラム側と第３クラッチ（Ｃ−３）のハブ側は、入力軸１１に直結の第２の入力経路Ｔ２に連結されている。この場合の各係合要素とプラネタリギヤセットＧの４要素との連結関係及び出力側への連結関係は、第１実施形態の場合と同様である。
【００５４】こうした形態を採ると、入力経路Ｔ１，Ｔ２の回転が、入力回転に対して直結及び増速回転となることで、プラネタリギヤセットＧへの両入力経路Ｔ１，Ｔ２で伝達されるトルクの増幅がなくなり、各クラッチ、ブレーキ及びプラネタリギヤセットＧをコンパクトに構成でき、変速機構を小さくすることができる。
【００５５】最後に、図１３はこれまでの各実施形態と異なり、変速機構１をカウンタ軸Ｙ上に配置した第５実施形態を示す。こうした形態を採っても、本発明の基本とする概念である、固定の第１の速度比を持つ第１の入力経路と、第１の速度比と異なる固定の第２の速度比を持つ第２の入力経路と、プラネタリギヤセットの４要素と、各係合要素との関係は貫かれる。この形態では、第１の速度比と第２の速度比は、主軸Ｘ上の両カウンタドライブギヤ１４，１５と、それらに噛合するカウンタ軸Ｙ上の両カウンタドリブンギヤ２３，２４との歯数比の設定により実現される。
【００５６】この形態では、入力軸１１からの回転を第１の速度比で出力する第１のカウンタギヤ列１４，２３からの入力経路が第１の入力経路Ｔ１とされ、入力軸１１からの回転を第２の速度比で出力する第２のカウンタギヤ列１５，２４からの入力経路が第２の入力経路Ｔ２とされている。
【００５７】この形態について、若干詳しく説明すると、図示しないエンジンのクランク軸と同軸とされる主軸Ｘ上には、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ４と、そのタービンランナ４２に連結された入力軸１１と、入力軸に固定した２つのカウンタドライブギヤ１４，１５が配置されている。
【００５８】カウンタ軸Ｙ上には、カウンタ軸２０と、第１実施形態における変速機構と同様の変速機構１が減速プラネタリギヤを除いた形態で配置され、カウンタ軸２０の軸端に固定してカウンタドリブンギヤ２４がカウンタドライブギヤ１５と噛合させて配置され、カウンタ軸２０に対して回転自在にカウンタドリブンギヤ２３がカウンタドライブギヤ１４に噛合させて配置されている。この場合、前記のように第１のカウンタギヤ列１４，２３からの入力経路が第１の入力経路Ｔ１を構成することから、この入力経路に第４クラッチ（Ｃ−４）と第２クラッチ（Ｃ−２）の両ドラム側が連結され、同様に第２のカウンタギヤ列１５，２４からの入力経路が第２の入力経路Ｔ２を構成することから、この入力経路にカウンタ軸２０を介して第１クラッチ（Ｃ−１）のドラム側と第３クラッチ（Ｃ−３）のハブ側が連結されている。この場合も各係合要素とプラネタリギヤセットＧの４要素との連結関係は、第１実施形態の場合と同様である。なお、この形態では、変速機構１がカウンタ軸Ｙ上に配置されたことから、プラネタリギヤセットＧの出力要素としてのリングギヤＲ２（Ｒ３）に連結したカウンタギヤは、直接デフリングギヤ３１に噛合するデフドライブピニオンギヤ２５の形態を採っている。
【００５９】こうした形態を採っても、第１実施形態の場合と同様の効果を達成することができる。そして、特にこの形態の特徴として、プラネタリギヤセットＧが、入力軸１１とは異なる軸２０、すなわち、エンジンの軸とは異なる軸に配置されることになるので、エンジンの軸上での部材の集中を妨止でき、レイアウトの自由度が増す利点が得られる。
【００６０】なお、以上の各実施形態では、前進１０段をすべて使用するものとして説明したが、ギヤ比の設定によっては、達成可能な前進１０段すべてを使用するのではなく、例えば、それら変速段のうちの前進９段や８段のみを使用する形態を採ることも可能である。
【００６１】以上、本発明をトランスアクスルの形態を基として、各構成要素の形式及び配置並びに連結関係を変更した実施形態を挙げて詳説したが、これらは、代表例の例示であって、本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、ディファレンシャル装置を備えないＦＲ車用の変速機にも当然に適用可能なものであり、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に具体的な構成を変更して実施することができるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１００７６８
【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月９日（１９９９．９．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５１０８
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 英幸
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２５５５（Ｐ２００１−８２５５５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２７日（２００１．３．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５６３５４ |
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