| 【発明の名称】 |
自動変速機 |
| 【発明者】 |
【氏名】坂口 吉一
【氏名】塚本 一雅
【氏名】横山 文友
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| 【要約】 |
【課題】コンパクトで、適正なギヤ比ステップを有する自動変速機の提供。
【解決手段】プラネタリギヤユニット５、６は、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ１に噛合するピニオンＰＬと、ピニオンＰＬと一体的に回転するように連結されるピニオンＰＳと、ピニオンＰＳと噛合するピニオン１０と、ピニオン１０と噛合するリングギヤＲ２を有し、ピニオンＰＳは、ピニオンＰＬよりも小径に形成される。外径の小さなシンプルプラネタリギヤユニットにより構成することが出来、自動変速機を小径小型化することが可能。入力側サンギヤＳ１と、出力側リングギヤＲ２間で、ピニオンＰＬとピニオンＰＳがそれ自体で減速ギヤ比を構成し、変速機１の第１速、第２速、第３速のギヤ比をその分低速側に拡大することが可能。各ギヤ段のギヤ比ステップを、過小となることなく適正な大きさに設定することが可能。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンからの動力が伝達される入力部材と、車輪への動力を伝達する出力部材とを有し、前記入力部材からの回転を、プラネタリギヤユニットの異なる伝達経路を介して前記出力部材に出力する自動変速機において、前記プラネタリギヤユニットは、前記入力部材の回転が伝達される第１のサンギヤと、第１のリングギヤと、該第１のサンギヤ及び第１のリングギヤに噛合する第１のピニオンと、該第１のピニオンと一体的に回転するように連結される第２のピニオンと、第１のサンギヤに対して相対回転自在な第２のサンギヤと、該第２のサンギヤ及び第２のピニオンと噛合する第３のピニオンと、前記第１、第２及び第３のピニオンを支持する第１のキャリアと、前記第３のピニオンに噛合し、前記出力部材に連結される第２のリングギヤと、を有し、前記第２のピニオンは、前記第１のピニオンよりも小径に形成されていることを特徴とする、自動変速機。
【請求項２】 エンジンからの動力が伝達される入力部材と、車輪への動力を伝達する出力部材とを有し、プラネタリギヤユニットがそれぞれ設けられた主変速機構と副変速機構を有し、前記入力部材からの回転を、前記プラネタリギヤユニットの異なる伝達経路を介して前記出力部材に出力する自動変速機において、前記主変速機構のプラネタリギヤユニットは、前記入力部材の回転が伝達される第１のサンギヤと、第１のリングギヤと、該第１のサンギヤ及び第１のリングギヤに噛合する第１のピニオンと、該第１のピニオンと一体的に回転するように連結される第２のピニオンと、前記第１のサンギヤに対して相対回転自在な第２のサンギヤと、該第２のサンギヤ及び第２のピニオンと噛合する第３のピニオンと、前記第１、第２及び第３のピニオンを支持する第１のキャリアと、前記第３のピニオンと噛合し、副変速機構に連結される第２のリングギヤと、を有し、前記第２のピニオンは、第１のピニオンよりも小径に形成し、前記副変速機構のプラネタリギヤユニットは、前記第２のリングギヤの回転が伝達される第３のリングギヤと、該第３のリングギヤと噛合する第４のピニオンと、該第４のピニオンと噛合する第３のサンギヤと、前記第４のピニオンを支持し、前記出力部材に連結された第２のキャリアを有して構成される、自動変速機。
【請求項３】 前記入力部材の回転を、前記主変速機構の第１のサンギヤに伝達すると共に、前記第１のキャリアを係止し、前記副変速機構の第３のサンギヤを係止することにより第１の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、前記主変速機構の第１のサンギヤに伝達すると共に、第１のリングギヤを係止し、前記副変速機構の第３のサンギヤを係止することにより第２の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、前記主変速機構の第１のサンギヤに伝達すると共に、第１のリングギヤを係止し、前記副変速機構のプラネタリギヤユニットを一体に回転させて第３の変速段を達成し、前記主変速機構のプラネタリギヤユニットを前記入力部材と一体に回転させると共に、前記副変速機構の第３のサンギヤを係止することにより第４の変速段を達成し、前記主変速機構のプラネタリギヤユニットを前記入力部材と一体に回転させると共に、前記副変速機構のプラネタリギヤユニットを一体に回転させて第５の変速段を達成してなる、請求項２記載の自動変速機【請求項４】 前記入力部材の回転を前記第２のサンギヤに伝達すると共に、前記第１のキャリアを係止し、前記副変速機構の前記第３のサンギヤを係止して後進段を達成してなる、請求項３記載の自動変速機。
【請求項５】 前記主変速機構は、前記入力部材と前記第１のサンギヤとの間に介在する第１のクラッチと、前記前記入力部材と前記第２のサンギヤとの間に介在する第２のクラッチと、前記第１のリングギヤを係止し得る第１の係止手段と、前記第１のキャリアを係止しし得る第２の係止手段を有し、前記副変速機構は、前記第３のサンギヤを係止しし得る第３の係止手段と、前記第３のサンギヤと第２のキャリアの間に介在する第３のクラッチを有してなる、請求項３記載の自動変速機。
【請求項６】 前記入力部材の回転を、第１のサンギヤに伝達すると共に、前記第１のキャリアを係止することにより第１の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、第１のサンギヤに伝達すると共に、第１のリングギヤを係止することにより第２の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、第１のサンギヤに伝達すると共に、第２のサンギヤを係止して第３の変速段を達成し、前記プラネタリギヤユニットを前記入力部材と一体に回転させることにより第４の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、第１のキャリアに伝達すると共に、第２のサンギヤを係止することにより第５の変速段を達成してなる、請求項１記載の自動変速機。
【請求項７】 前記入力部材の回転を、第１のキャリアに伝達すると共に、第１のリングギヤを係止することにより第６の変速段を達成してなる、請求項６記載の自動変速機。
【請求項８】 前記入力部材の回転を前記第２のサンギヤに伝達すると共に、前記第１のキャリアを係止して後進段を達成してなる、請求項６記載の自動変速機。
【請求項９】 前記入力部材と前記第１のサンギヤとの間に介在する第１のクラッチと、前記前記入力部材と前記第２のサンギヤとの間に介在するクラッチ手段と、前記入力部材と前記第１のキャリアとの間に介在する第４のクラッチと、前記第１のリングギヤを係止し得る第１の係止手段と、前記第１のキャリアを係止しし得る第２の係止手段と、前記第２のサンギヤを係止し得る第４の係止手段とを有してなる、請求項７記載の自動変速機。
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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、プラネタリギヤユニットを有する自動変速機に係わり、特にコンパクトで、自動変速機の全体のギヤ比を減速側に大きくとることが出来る、自動変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】５段変速の自動変速機としては、シンプルプラネタリギヤユニットとディユアルプラネタリギヤユニットを連結したものや、シンプルプラネタリギヤユニットを２個連結するシンプソンタイプのものなどがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ディユアルプラネタリギヤユニットを用いると、リングギヤとサンギヤとの間に介在するピニオンギヤが２個存在するために，どうしても自動変速機が大径化、大型化する傾向がある。
【０００４】また、シンプルプラネタリギヤユニットを２個連結するシンプソンタイプでは、全体のギヤ比幅が大きくとれず、各ギヤ段間のギヤ比ステップが良好に取れなくなる不都合が生じる。
【０００５】本発明は、上記した事情に鑑み、コンパクトで、全体のギヤ比幅を大きくとることが出来る、自動変速機を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エンジンからの動力が伝達される入力部材（２）と、車輪への動力を伝達する出力部材（１７、１９）とを有し、前記入力部材からの回転を、プラネタリギヤユニット（５、６）の異なる伝達経路を介して前記出力部材（１７、１９）に出力する自動変速機（１）において、前記プラネタリギヤユニット（５、６）は、前記入力部材の回転が伝達される第１のサンギヤ（Ｓ１）と、第１のリングギヤ（Ｒ１）と、該第１のサンギヤ及び第１のリングギヤに噛合する第１のピニオン（ＰＬ）と、該第１のピニオンと一体的に回転するように連結される第２のピニオン（ＰＳ）と、前記第１のサンギヤ（Ｓ１）に対して相対回転自在な第２のサンギヤ（Ｓ２）と、該第２のサンギヤ及び第２のピニオンと噛合する第３のピニオン（１０）と、前記第１、第２及び第３のピニオンを支持する第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）と、前記第３のピニオンに噛合し、前記出力部材に連結される第２のリングギヤ（Ｒ２）と、を有し、前記第２のピニオン（ＰＳ）は、前記第１のピニオン（ＰＬ）よりも小径に形成されていることを特徴として構成される。
【０００７】請求項２の発明は、エンジンからの動力が伝達される入力部材（２）と、車輪への動力を伝達する出力部材（１７、１９）とを有し、プラネタリギヤユニット（５、６、１５）がそれぞれ設けられた主変速機構（３）と副変速機構（１２）を有し、前記入力部材からの回転を、前記プラネタリギヤユニットの異なる伝達経路を介して前記出力部材に出力する自動変速機（１）において、前記主変速機構（３）のプラネタリギヤユニット（５、６）は、前記入力部材の回転が伝達される第１のサンギヤ（Ｓ１）と、第１のリングギヤ（Ｒ１）と、該第１のサンギヤ及び第１のリングギヤに噛合する第１のピニオン（ＰＬ）と、該第１のピニオンと一体的に回転するように連結される第２のピニオン（ＰＳ）と、前記第１のサンギヤに対して相対回転自在な第２のサンギヤ（Ｓ２）と、該第２のサンギヤ及び第２のピニオンと噛合する第３のピニオン（１０）と、前記第１、第２及び第３のピニオンを支持する第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）と、前記第３のピニオンと噛合し、副変速機構（１２）に連結される第２のリングギヤ（Ｒ２）と、を有し、前記第２のピニオン（ＰＳ）は、第１のピニオン（ＰＬ）よりも小径に形成し、前記副変速機構（１２）のプラネタリギヤユニット（１５）は、前記第２のリングギヤ（Ｒ２）の回転が伝達される第３のリングギヤ（Ｒ３）と、該第３のリングギヤと噛合する第４のピニオン（１６）と、該第４のピニオンと噛合する第３のサンギヤ（Ｓ３）と、前記第４のピニオンを支持し、前記出力部材に連結された第２のキャリア（ＣＲ３）を有して構成される。
【０００８】請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記入力部材の回転を、前記主変速機構の第１のサンギヤ（Ｓ１）に伝達すると共に、前記第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）を係止し（主変速機構の１速）、前記副変速機構の第３のサンギヤ（Ｓ３）を係止する（副変速機構のアンダードライブ）ことにより第１の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、前記主変速機構の第１のサンギヤ（Ｓ１）に伝達すると共に、第１のリングギヤ（Ｒ１）を係止し（主変速機構の２速）、前記副変速機構の第３のサンギヤ（Ｓ３）を係止する（副変速機構のアンダードライブ）ことにより第２の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、前記主変速機構の第１のサンギヤに伝達すると共に、第１のリングギヤ（Ｒ１）を係止し（主変速機構の２速）、前記副変速機構のプラネタリギヤユニットを一体に回転させ（副変速機構の直結）て第３の変速段を達成し、前記主変速機構のプラネタリギヤユニット（５、６）を前記入力部材（２）と一体に回転させる（主変速機構の直結）と共に、前記副変速機構の第３のサンギヤ（Ｓ３）を係止する（副変速機構のアンダードライブ）ことにより第４の変速段を達成し、前記主変速機構のプラネタリギヤユニット（５、６）を前記入力部材（２）と一体に回転させる（主変速機構の直結）と共に、前記副変速機構のプラネタリギヤユニット（１５）を一体に回転させ（副変速機構の直結）て第５の変速段を達成して構成される。
【０００９】請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記入力部材の回転を前記第２のサンギヤ（Ｓ２）に伝達すると共に、前記第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）を係止し、前記副変速機構の前記第３のサンギヤ（Ｓ３）を係止して後進段を達成して構成される。
【００１０】請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記主変速機構は、前記入力部材（２）と前記第１のサンギヤ（Ｓ１）との間に介在する第１のクラッチ（Ｃ１）と、前記前記入力部材（２）と前記第２のサンギヤ（Ｓ２）との間に介在する第２のクラッチ（Ｃ２）と、前記第１のリングギヤ（Ｒ１）を係止し得る第１の係止手段（Ｂ１、Ｆ１）と、前記第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）を係止しし得る第２の係止手段（Ｂ３、Ｆ２）を有し、前記副変速機構は、前記第３のサンギヤを係止しし得る第３の係止手段（Ｂ４、Ｆ３）と、前記第３のサンギヤ（Ｓ３）と第２のキャリア（ＣＲ３）の間に介在する第３のクラッチ（Ｃ３）を有して構成される。
【００１１】請求項６の発明は、前記入力部材の回転を、第１のサンギヤ（Ｓ１）に伝達すると共に、前記第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）を係止することにより第１の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、第１のサンギヤ（Ｓ１）に伝達すると共に、第１のリングギヤ（Ｒ１）を係止することにより第２の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、第１のサンギヤ（Ｓ１）に伝達すると共に、第２のサンギヤ（Ｓ２）を係止して第３の変速段を達成し、前記プラネタリギヤユニット（５、６）を前記入力部材と一体に回転させることにより第４の変速段を達成し、前記入力部材の回転を、第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）に伝達すると共に、第２のサンギヤ（Ｓ２）を係止することにより第５の変速段を達成して構成される。
【００１２】請求項７の発明は、請求項６記載の発明において、前記入力部材の回転を、第１のキャリア（ＣＲ１、ＣＲ２）に伝達すると共に、第１のリングギヤ（Ｒ１）を係止することにより第６の変速段を達成して構成される。
【００１３】請求項８の発明は、請求項６記載の発明において、前記入力部材の回転を前記第２のサンギヤ（Ｓ２）に伝達すると共に、前記第１のキャリアを係止して後進段を達成して構成される。
【００１４】請求項９の発明は、請求項７記載の発明において、前記入力部材と前記第１のサンギヤとの間に介在する第１のクラッチと、前記前記入力部材と前記第２のサンギヤとの間に介在するクラッチ手段（Ｃ２、Ｆ０）と、前記入力部材と前記第１のキャリアとの間に介在する第４のクラッチ（Ｃ３Ａ）と、前記第１のリングギヤを係止し得る第１の係止手段と、前記第１のキャリアを係止しし得る第２の係止手段と、前記第２のサンギヤを係止し得る第４の係止手段（Ｂ４Ａ）とを有して構成される。
【発明の効果】請求項１の発明によれば、使用するプラネタリギヤユニットを外径の小さなシンプルプラネタリギヤユニットにより構成することが出来、自動変速機を小径小型化することが出来る。
【００１５】また、第１のピニオン（ＰＬ）と、該第１のピニオンと一体的に回転するように連結される、第１のピニオン（ＰＬ）よりも小径に形成された第２のピニオン（ＰＳ）が、入力部材（２）に接続される第１のサンギヤ（Ｓ１）と、出力部材に連結される第２のリングギヤ（Ｒ２）間に介在することにより、第１のピニオン（ＰＬ）と第２のピニオン（ＰＳ）がそれ自体で減速となるギヤ比を構成するので、自動変速機（１）の第１速から第３速のギヤ比をそれだけ低速側に広げることが出来、全体のギヤ比幅もそれだけ大きく取ることが出来る。
【００１６】請求項２及び３の発明によれば、請求項１の効果に加えて、第１速及び第２速のギヤ比が低速側に拡大した主変速機構（３）と、副変速機構（１５）を組み合わせることにより、自動変速機全体の各ギヤ段のギヤ比ステップを、小さくなりすぎることなく適正な大きさに設定することが出来るばかりか、均等なギヤ比の中間変速段を得ることが出来、ワイドなギヤ比を有する多段変速機を提供することが出来、またシフトフィーリングの向上にも寄与することが出来る。
【００１７】請求項４の発明によると、第２のサンギヤ（Ｓ２）により、後進段を設定することが出来る。
【００１８】請求項５の発明によると、各クラッチ及びブレーキにより、確実に各段の変速を実行することが出来る。
【００１９】請求項６及び７の発明によると、請求項１の効果に加えて、第１速から第３速のギヤ比が低速側に拡大することにより、自動変速機全体の各ギヤ段のギヤ比ステップを、小さくなりすぎることなく適正な大きさに設定することが出来るばかりか、均等なギヤ比の中間変速段を得ることが出来、ワイドなギヤ比を有する多段変速機を提供することが出来、またシフトフィーリングの向上にも寄与することが出来る。
【００２０】請求項８の発明によると、第２のサンギヤ（Ｓ２）により、後進段を設定することが出来る。
【００２１】請求項９の発明によると、各クラッチ及びブレーキにより、確実に各段の変速を実行することが出来る。
【００２２】なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、自動変速機の一例を示すスケルトン図、図２は図１の自動変速機における摩擦係合要素の作動表である。自動変速機１は、図１に示すように、図示しないエンジンからの回転がトルクコンバータを介して入力される入力軸２を有しており、入力軸２は、主変速機構３に接続されている。主変速機構３は基本的には２つのシンプルプラネタリギヤユニット５及び６を有しており、図中右方の第１のシンプルプラネタリギヤユニット５は、第１のクラッチＣ１を介して入力軸２と接続されている。
【００２４】第１のシンプルプラネタリギヤユニット５は、第１のクラッチＣ１が接続される回転自在に支持された第１のサンギヤＳ１を有しており、第１のサンギヤＳ１には共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）に回転自在に支持されたロングピニオン７の大径ギヤＰＬが噛合している。大径ギヤＰＬの外側には、同様に回転自在に支持された第１のリングギヤＲ１が噛合しており、第１のリングギヤＲ１は、ギヤケース９に設けられた第１のブレーキＢ１により直接係止し得ると共に、同様にギヤケース９に設けられた第２のブレーキＢ２により第１のワンウェイクラッチＦ１を介して係止し得るように設けられている。
【００２５】共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）とギヤケース９の間には、第２のワンウェイクラッチＦ２及び第３のブレーキＢ３がそれぞれ設けられており、更にロングピニオン７の大径ギヤＰＬの図中左方には大径ギヤＰＬよりも小径で歯数の小さな小径ギヤＰＳが大径ギヤＰＬと一体的に共通の回転中心を持つ形で突出形成されている。
【００２６】第１のシンプルプラネタリギヤユニット５の図中左方には第２のシンプルプラネタリギヤユニット６が配置されており、第２のシンプルプラネタリギヤユニット６は、第２のクラッチＣ２を介して入力軸２と接続されている。第２のシンプルプラネタリギヤユニット６は、第２のクラッチＣ２が接続される、第１のサンギヤＳ１とは別に設けられ、サンギヤＳ１に対して相対回転自在に支持された第２のサンギヤＳ２を有しており、第２のサンギヤＳ２には、第１のシンプルプラネタリギヤユニット５の共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）に回転自在に支持されたショートピニオン１０が噛合している。
【００２７】ショートピニオン１０には、第２のリングギヤＲ２が噛合しており、第２のリングギヤＲ２には、主変速機構３の出力ギヤであるカウンタギヤ１１が接続している。また、ショートピニオン１０には、第１のシンプルプラネタリギヤユニット５のロングピニオン７を構成する小径ギヤＰＳが噛合しており、小径ギヤＰＳは、ショートピニオン１０とのみ噛合している。
【００２８】また、カウンタギヤ１１は、副変速機構１２の入力軸を構成するカウンタギヤ１２と噛合しており、カウンタギヤ１２は、副変速機構１２を構成する第３のシンプルプラネタリギヤユニット１５の、第３のリングギヤＲ３と接続している。リングギヤＲ３には、キャリアＣＲ３に回転自在に支持されたピニオン１６が噛合しており、ピニオン１６は第３のサンギヤＳ３と噛合している。キャリアＣＲ３は出力軸１７に設けられた出力ギヤ１９に接続され、出力ギヤ１９には、図示しないディファレンシャル装置が接続され、出力軸１７の回転を車輪の装着された左右車軸に分配している。また、キャリアＣＲ３は第３のクラッチＣ３を介して回転自在に支持されたサンギヤＳ３に接続されており、更にサンギヤＳ３は、ギヤケース９に対して第４のブレーキＢ４及び第３のワンウェイクラッチＦ３を介して接続している。
【００２９】自動変速機１などは以上のような構成を有するので、変速動作に際しては、クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ４、ワンウェイクラッチＦ１〜Ｆ３などの各摩擦係合要素は図２に示す作動表に示すように駆動制御される。図３に示す、図１の自動変速機の速度線図及び図４に示すキヤ比の計算式を示す図を参照しつつ説明する。
【００３０】即ち、１速状態では、主変速機構３の第１のクラッチＣ１が接続し、第２のワンウェイクラッチＦ２が作動する。また、副変速機構１２の第４のブレーキＢ４が作動し、第３のワンウェイクラッチＦ３が作動する。この状態では、入力軸２の回転は第１のクラッチＣ１を介して第１のシンプルプラネタリギヤユニット５のサンギヤＳ１に入力され、第２のワンウェイクラッチＦ２により停止状態に保持された共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）のロングピニオン７から、第２のシンプルプラネタリギヤユニット６のショートピニオン１０を経由して第２のリングギヤＲ２に、大幅に減速された形の、図３における正回転ＲＶ１として伝達される。この際、ロングピニオン７からショートピニオン１０との間の回転は、ロングピニオン７の大径ギヤＰＬと小径ギヤＰＳにより、減速された形で伝達され、第２のリングギヤＲ２の回転は、ロングピニオン７のギヤＰＬ及びＰＳが同一の径（歯数）からなる場合よりも、より減速された形で伝達される。
【００３１】なお、第２のリングギヤＲ２から、カウンタギヤ１１、１３を介して副変速機構１２の第３のリングギヤＲ３に入力された回転は、停止状態に保持された第３のサンギヤＳ３により、図３に示すように、第２のキャリアＣＲ３から、リングギヤＲ３よりも更に減速された正回転ＲＶ２として出力ギヤ１７に取り出される。即ち副変速機構１２は１速（アンダードライブ）状態であり、これにより、図示しない車輪は、１速で前進駆動される。
【００３２】この際の、１速のギヤ比は、図４に示すように、（λ３／λ１・λ２）・λｃ・（１＋λ４）
λ１＝ＺＳ１／ＺＲ１、λ２＝ＺＳ２／ＺＲ２、λ３＝ＺＰＬ／ＺＰＳ・ＺＳ２／ＺＲ１、λ４＝ＺＳ３／ＺＲ３、λｃ：カウンタギヤ１１、１３のギヤ比、ＺＳ１：サンギヤＳ１の歯数、ＺＳ２：サンギヤＳ２の歯数、ＺＳ３：サンギヤＳ３の歯数、ＺＲ１：リングギヤＲ１の歯数、ＺＲ２：リングギヤＲ２の歯数、ＺＲ３リングギヤＲ３の歯数、ＺＰＬ：ロングピニオン７の大径ギヤＰＬの歯数、ＺＰＳ：ロングピニオン７の小径ギヤＰＳの歯数、となる。上記した式の内、（λ３／λ１・λ２）部分が、主変速機構３に係わる変速比であるが、同一径（歯数）のロングピニオンを用いた場合よりも、ロングピニオン７の小径ギヤＰＳと大径ギヤＰＬのキヤ比ＺＰＬ／ＺＰＳ分だけ余分に減速される形となり、１速はそれだけ大きなギヤ比となる。ちなみに、ＺＳ１＝２１、ＺＳ２＝２０、ＺＳ３＝３３、ＺＲ１＝５３、ＺＲ２＝５４、ＺＲ３＝７３、ＺＰＬ＝１６、ＺＰＳ＝１２を代入すると、λ１＝ＺＳ１／ＺＲ１＝２１／５３＝０．３９６、λ２＝ＺＳ２／ＺＲ２＝２０／５４＝０．３７０、λ３＝ＺＰＬ／ＺＰＳ・ＺＳ２／ＺＲ１＝１６／１２・２０／５３＝０．５０３λ４＝ＺＳ３／ＺＲ３＝３３／７３＝０．４５２λ５＝０．８９３（設定値）
となる。従って、１速のギヤ比は、図５に示すように、４．４００となる。
【００３３】また、２速状態では、図２に示すように、第１のクラッチＣ１に加えて、Ｂ１、Ｂ２ブレーキ及び第１のワンウェイクラッチＦ１が作動し、第１のリングギヤＲ１が固定され、第２のワンウェイクラッチＦ２が解除される。すると、サンギヤＳ１の回転は、固定状態にあるリングギヤＲ１の周囲を共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）が回転する形でショートピニオン１０からリングギヤＲ２に伝達され、図３に示す正回転ＲＶ３として副変速機構１２へ出力される。この際、副変速機構１２は、全体１速状態と同様に、１速（アンダードライブ）状態を維持していることから、主変速機構３の２速と副変速機構１２の１速で、全体２速となり、第２のリングギヤＲ２から、カウンタギヤ１１、１３を介して副変速機構１２の第３のリングギヤＲ３に入力された回転は、停止状態に保持された第３のサンギヤＳ３により、図３に示すように、第２のキャリアＣＲ３から、リングギヤＲ３よりも更に減速された正回転ＲＶ４として出力ギヤ１７に取り出される。
【００３４】この全体２速のギヤ比は、図４に示すように、（１＋λ１）／（λ２＋λ３）・λ３／λ１・λｃ・（１＋λ４）
となる。この場合においても、主変速機構３では、ロングピニオン７を介して回転が伝達されることから、ロングピニオン７の小径ギヤＰＳと大径ギヤＰＬのキヤ比ＺＰＬ／ＺＰＳ分だけ余分に減速される形となり、２速はそれだけ大きなギヤ比となる。同様の条件で２速のギヤ比を計算すると、図５に示すように、２．６３３となる。
【００３５】３速状態では、１速（アンダードライブ）状態の副変速機構１２が、第３のクラッチＣ３が係合され、第４のブレーキＢ４及び第３のワンウェイクラッチＦ３が解放されることから、２速の直結状態となり、主変速機構３の２速と副変速機構１２の２速直結状態から全体３速が得られる。その際のリングギヤＲ２の回転は図３に示すように、正回転ＲＶ３であり、出力軸１７の回転は、正回転ＲＶ５となる。
【００３６】この際の、全体３速のギヤ比は、図４に示すように、（１＋λ１）／（λ２＋λ３）・λ３／λ１・λｃ・１となる。同様の条件で３速のギヤ比を計算すると、図５に示すように、１．８１４なる。
【００３７】４速状態では、主変速機構３の第１のクラッチＣ１に加えて第２のクラッチＣ２が係合されると共に、ブレーキＢ１、Ｂ２及び第１のワンウェイクラッチＦ１が解放され、更に副変速機構１２は第３のクラッチＣ３が解放されて、ブレーキＢ４とワンウェイクラッチＦ３が作動して１速（アンダードライブ）にダウンシフトされる。この状態では、主変速機構３は直結状態となり、副変速機構１２の１速（アンダードライブ）とにより、全体が４速となる。この際、第２のリングギヤＲ２の出力は、図３の正回転ＲＶ６であり、１速（アンダードライブ）状態の副変速機構１２によりキャリアＣＲ３からは正回転ＲＶ７が出力される。
【００３８】この際の、全体４速のギヤ比は、図４に示すように、１・λｃ・（１＋λ４）
となる。同様の条件で４速のギヤ比を計算すると、図５に示すように、１．２９７となる。
【００３９】５速状態では、主変速機構３は４速同様に直結状態となっており、副変速機構１２は再度、２速直結状態となり、全体が５速となる。この際、第２のリングギヤＲ２の出力は、図３の正回転ＲＶ６であり、２速直結状態の副変速機構１２によりキャリアＣＲ３から正回転ＲＶ８が出力軸１７へ出力される。
【００４０】この際の、全体５速のギヤ比は、図４に示すように、１・λｃ・１となる。同様の条件で４速のギヤ比を計算すると、図５に示すように、０．８９３となる。
【００４１】後進状態では、図２に示すように、主変速機構３は第２のクラッチＣ２が係合されると共に、第３のブレーキＢ３が係合し、副変速機構１２は第４のブレーキＢ４が係合し、１速（アンダードライブ）状態となる。この状態では、入力軸２の回転は第２のクラッチＣ２を介して第２のシンプルプラネタリギヤユニット６のサンギヤＳ２に伝達され、ブレーキＢ３により共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）は停止状態に保持されるので、図３に示すように、第２のリングギヤＲ２からは逆回転ＲＶ９が取り出され、更に、１速状態の副変速機構１２によりキャリアＣＲ３を介して逆回転ＲＶ１０が取り出される。
【００４２】後進状態のギヤ比は、図４に示すように、１／λ２・λｃ・（１＋λ４）
となる。同様の条件で後進状態のギヤ比を計算すると、図５に示すように、３．５０４となる。
【００４３】図５に示すように、１速から５速のギヤ比ステップは、１速と２速の間が、１．６７、２速と３速の間が、１．４５、３速と４速の間が、１．４０、４速と５速の間が、１．４５となり、各ギヤ段間のギヤ比ステップは略均等なものとなっている。また、トータルギヤ比幅も主変速機構３側で３．４２８、変速機全体で４．９２７となり、全体として大きなギヤ比幅を確保することが出来る。
【００４４】また、上述の実施例は、各ギヤ比の計算式において、主変速機構の２つのプラネタリギヤユニット５、６の歯のモジュールが同じものとして、各ギヤの歯数を用いて各変速段のギヤ比を計算したが、歯のモジュールが異なる場合には、歯数を歯径に変換して各変速段のギヤ比を計算すればよい。その場合にも、第２のピニオンが第１のピニオンよりも小径であることによって、大（減速）側のギヤ比が大きくできる。
【００４５】更に、本発明は、上述の実施例で述べたような、主変速機構と副変速機構との組み合わせによる多段自動変速機に適用するほかに、主変速機構を単独で用いた、従って、副変速機構を有さない自動変速機に適用することも当然可能である。
【００４６】また、本発明の別の実施例を、図６乃至図１０に示す。図６は、本発明の別の実施例である自動変速機の一例を示すスケルトン図、図７は図６の自動変速機における摩擦係合要素の作動表、図８は、図６の自動変速機の速度線図、図９は、図１の自動変速機におけるギヤ比の計算式を示す図、図１０は、図６の自動変速機における具体的なギヤ比を示す図である。
【００４７】図６に示す自動変速機２０で、図１で示した部分と同一の部分は、同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。図６の自動変速機２０は、図１の自動変速機１と基本的なギヤ構成は同一であるが、図１の自動変速機１と大きく異なる部分は、図６の自動変速機２０が、シンプルプラネタリギヤユニット５、６が２個連結された変速機構のみから構成されており、図１の副変速機構１２が無いことである。また、入力軸２は、第４のクラッチＣ３Ａを介して第１のキャリアである共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）にも接続されており、第２のサンギヤＳ２と入力部材である入力軸２との間に、ワンウエィクラッチＦ０が設けられ、更に第２のクラッチＣ２の外周部に、第４の係止手段であるバンドブレーキＢ４Ａが配置され、サンギヤＳ２の回転を係止し得る点が相違する。また、出力ギヤ１９は、第２のリングギヤＲ２に接続されている。
【００４８】自動変速機２０などは以上のような構成を有するので、変速動作に際しては、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３Ａ、ブレーキＢ１、Ｂ３、Ｂ４Ａ、ワンウェイクラッチＦ０、Ｆ２などの各摩擦係合要素は図７示す作動表に示すように駆動制御される。図８示す、図６の自動変速機の速度線図及び図９示すギヤ比の計算式を示す図を参照しつつ説明する。
【００４９】即ち、１速状態では、第１のクラッチＣ１が接続し、第２の係止手段である第２のワンウェイクラッチＦ２が作動する。この状態では、入力軸２の回転は第１のクラッチＣ１を介して第１のシンプルプラネタリギヤユニット５のサンギヤＳ１に入力され、ワンウェイクラッチＦ２により停止状態に保持された、第１のキャリアである共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）のロングピニオン７から、第２のシンプルプラネタリギヤユニット６のショートピニオン１０を経由して第２のリングギヤＲ２に、大幅に減速された形の、図８おける正回転ＲＶ１として伝達される。この際、ロングピニオン７からショートピニオン１０との間の回転は、ロングピニオン７の大径ギヤＰＬと小径ギヤＰＳにより、減速された形で伝達され、第２のリングギヤＲ２の回転は、ロングピニオン７のギヤＰＬ及びＰＳが同一の径（歯数）からなる場合よりも、より減速された形で出力ギヤ１９に伝達される。これにより、図示しない車輪は、１速で前進駆動される。
【００５０】この際の、１速のギヤ比は、図９示すように、λ３／λ１・λ２λ１＝ＺＳ１／ＺＲ１、λ２＝ＺＳ２／ＺＲ２、λ３＝ＺＰＬ／ＺＰＳ・ＺＳ２／ＺＲ１、ＺＳ１：サンギヤＳ１の歯数、ＺＳ２：サンギヤＳ２の歯数、ＺＲ１：リングギヤＲ１の歯数、ＺＲ２：リングギヤＲ２の歯数、ＺＰＬ：ロングピニオン７の大径ギヤＰＬの歯数、ＺＰＳ：ロングピニオン７の小径ギヤＰＳの歯数、となる。このギヤ比からも分かるように、同一径（歯数）のロングピニオンを用いた場合よりも、ロングピニオン７の小径ギヤＰＳと大径ギヤＰＬのギヤ比ＺＰＬ／ＺＰＳ分だけ余分に減速される形となり、１速はそれだけ大きなギヤ比となる。ちなみに、ＺＳ１＝３９、ＺＳ２＝３３、ＺＲ１＝９１、ＺＲ２＝９４、ＺＰＬ＝２６、ＺＰＳ＝２２を代入すると、１速のギヤ比は、図１０に示すように、２．８４８となる。
【００５１】また、２速状態では、図７に示すように、第１のクラッチＣ１に加えて、ブレーキＢ１が作動し、第１のリングギヤＲ１が固定され、第２のワンウェイクラッチＦ２が解除される。すると、サンギヤＳ１の回転は、固定状態にあるリングギヤＲ１の周囲を共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）が回転する形でショートピニオン１０からリングギヤＲ２に伝達され、図８に示す正回転ＲＶ２として出力部材である出力ギヤ１９へ出力され、２速となる。
【００５２】この２速のギヤ比は、図９に示すように、｛（１＋λ１）／（λ２＋λ３）｝・λ３／λ１となる。この場合においても、ロングピニオン７を介して回転が伝達されることから、ロングピニオン７の小径ギヤＰＳと大径ギヤＰＬのキヤ比ＺＰＬ／ＺＰＳ分だけ余分に減速される形となり、２速はそれだけ大きなギヤ比となる。同様の条件で２速のギヤ比を計算すると、図１０に示すように、１．８３２となる。
【００５３】３速では、ブレーキＢ１が解放されると共に、第４の係止手段であるブレーキＢ４Ａが係合され、２速で逆転状態であったサンギヤＳ２は、ブレーキＢ４Ａによりその回転を係止される。すると、図８の速度線図からも明らかなように、リングギヤＲ２から、２速よりも増速された正回転ＲＶ３が出力ギヤ１９に出力される。
【００５４】この３速のギヤ比は、図９に示すように、（λ１＋λ３）／（１＋λ２）・λ１となる。同様の条件で３速のギヤ比を計算すると、図１０に示すように、１．４８０となる。
【００５５】４速状態では、第１のクラッチＣ１に加えて第４のクラッチであるクラッチＣ３Ａが係合されると共に、ブレーキＢ４Ａが解放され、更にワンウェイクラッチＦ０が係合される。この状態では、入力軸回転は、サンギヤＳ１、Ｓ２に入力され、自動変速機２０は直結状態となる。この際、リングギヤＲ２の出力は、図８の正回転ＲＶ４であり、出力ギヤ１９からは正回転ＲＶ４が出力される。この際の、全体４速のギヤ比は、図１０に示すように、１．０００となる。
【００５６】５速状態では、クラッチＣ１が解放されると共に、ワンウェイクラッチＦ０の係合も解除され、更にクラッチＣ３Ａ及びブレーキＢ４Ａが係合する。この状態では、入力軸回転は共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）に入力されると共に、ブレーキＢ４ＡによりサンギヤＳ２が係止され、入力軸回転は、図８に示すように、共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）からロングピニオン７の小径ギヤＰＳ、ショートピニオン１０を介してリングギヤＲ２に正回転ＲＶ５として出力される。
【００５７】この際の、５速のギヤ比は、図９に示すように、１／１＋λ２となる。同様の条件で５速のギヤ比を計算すると、図１０に示すように、０．７４０となる。
【００５８】ここで、ワンウェイクラッチＦ０の作動について説明する。４速と５速の間の変速は、クラッチＣ１とブレーキＢ４Ａの掴み換え変速により達成するが、このワンウェイクラッチＦ０により、クラッチＣ１とブレーキＢ４Ａの掴み換え変速の制御が容易に行うことができるようになる。
【００５９】即ち、ワンウェイクラッチＦ０は、入力軸２とサンギヤＳ２との間に設けられ、サンギヤＳ２が入力軸２の回転数よりも早い回転数で回転することは許容せず（ワンウェイクラッチＦ０が係合）、サンギヤＳ２が入力軸２の回転数より逆回転を含む遅い回転数で回転することは許容する（ワンウェイクラッチＦ０が解放）ものである。
【００６０】まず、４速から５速への変速について説明すると、４速時にはクラッチＣ１とクラッチＣ３Ａが係合することにより、２つのプラネタリギヤセット５，６は直結状態にあり、入力軸２とサンギヤＳ２も一体で回転しているので、見かけ上、ワンウェイクラッチＦ０は係合しているが、トルク伝達は行われていない。この状態から５速へ変速を行うために、まず、クラッチＣ１のトルクを低下させていくが、クラッチＣ１の伝達トルク容量が低下し、クラッチＣ１がスリップしようとする。この場合、サンギヤＳ１は入力軸２の回転数よりも低下しようとするが、それに連動してサンギヤＳ２が入力軸２の回転数よりも早く回転しようとするので、ワンウェイクラッチＦ０が係合し、４速状態が維持される。そして、ブレーキＢ４Ａを係合すると、サンギヤＳ２が停止させられて５速が達成される。従って、クラッチＣ１が解放してからブレーキＢ４Ａが係合したとしても、エンジン吹きが生じることなく、スムーズに４速から５速の変速を行うことができるので、変速制御を容易に行うことができる。
【００６１】また、５速から４速への変速時は、ブレーキＢ４Ａを解放すると、ワンウェイクラッチＦ０が係合し４速が達成できるので、この場合も、ブレーキＢ４Ａを解放した後にクラッチＣ１を係合したとしても、エンジン吹きが生じることなく、スムーズに５速から４速の変速を行うことが出来るので、変速制御を容易に行うことができる。
【００６２】６速状態では、クラッチＣ３Ａの係合に加えて、ブレーキＢ４Ａが解放されると共に、ブレーキＢ１が係合される。この状態では、入力軸回転はキャリアＣＲ３に入力されると共に、ブレーキＢ１によりリングギヤＲ１が係止され、入力軸回転は、図８に示すように、共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）からロングピニオン７の小径ギヤＰＳ、ショートピニオン１０を介してリングギヤＲ２に正回転ＲＶ６として出力される。
【００６３】この際の、６速のギヤ比は、図９に示すように、λ３／λ２＋λ３となる。同様の条件で６速のギヤ比を計算すると、図１０に示すように、０．５５０となる。
【００６４】後進状態では、図７に示すように、クラッチＣ２が係合されると共に、ブレーキＢ３が係合する。この状態では、入力軸２の回転はクラッチＣ２を介して第２のシンプルプラネタリギヤユニット６のサンギヤＳ２に伝達され、ブレーキＢ３により共通キャリアＣＲ１（ＣＲ２）は停止状態に保持されるので、図８に示すように、リングギヤＲ２からは逆回転ＲＶ９が取り出される。
【００６５】後進状態のギヤ比は、図９に示すように、１／λ２となる。同様の条件で後進状態のギヤ比を計算すると、図１０に示すように、２．８４８となる。
【００６６】図１０に示すように、１速から５速のギヤ比ステップは、１速と２速の間が、１．５５、２速と３速の間が、１．２４、３速と４速の間が、１．４８、４速と５速の間が、１．３５、５速と６速の間が、１．３５となり、各ギヤ段間のギヤ比ステップは略均等なものとなっている。また、トータルギヤ比幅も５．１８（５速では、３．８５）となり、全体として大きなギヤ比幅を確保することが出来る。
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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
【識別番号】５９８０５９１２５
【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ精密株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２３３７
【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５１９（Ｐ２００１−２４１５１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３５８２７９（Ｐ２０００−３５８２７９） |
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