JP4738150B2 - プラネタリギヤ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機等に用いられるプラネタリギヤ装置に係わり、詳しくは、ギヤノイズを低減させるプラネタリギヤ装置の構造に関する。

プラネタリギヤにおいてノイズを低減させるために、総合力・総合モーメントをキャンセルさせる技術が非特許文献１に開示されている。この技術は、複数のピニオンがサンギヤまたはリングギヤと互い違いに噛合するとき、各ピニオンの噛合から生じる周期的な振動波の位相がずれていること、即ち、１／２周期ずれていることが前提である。同じ振幅、同じ周期の２個の波が同じ時期にスタートすると、振動波即ちノイズが増幅されるが、一方の波が他方の波より１／２周期遅れると両者がキャンセルされる結果、ノイズが低減される。この技術では、互い違いに歯を噛合させるために、他のピニオンが噛合する合間の正確な中間に次のピニオンが噛合を開始するようにピニオンの間隔が選択される。要求されるピニオンの間隔はサンギヤの歯数によって決まる。加えて、一方および他方のピニオンからの噛合加振力が同じであり、振動波が集まる点までの通路長さが同じであることが必要である。
ダブリュ イー パルマー（Ｗ．Ｅ．Ｐａｌｍｅｒ）外１名著，「プラネタリ トランスミッション におけるノイズ低減（Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎ Ｐｌａｎｅｔａｒｙ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）」（米国），エス エー イー ペーパー（ＳＡＥ ＰＡＰＥＲ） Ｎｏ．７７０５６１，自動車技術者協会（Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｉｎｃ．），１９７７年４月１８−２０日，ｐ．７−１０

クラッチ及びブレーキにより、複数のプラネタリギヤの動力伝達経路を変更して、入力部材の回転を複数の変速段に変速して出力部材に伝達する自動変速機においては、ケースに中心軸線回りに回転可能に軸承された中間軸に固定されたサンギヤと、中心軸線回りに回転可能に支承されたリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンを回転自在に支承して中間軸に回転可能に支承されたキャリヤプレートとを有するプラネタリギヤを備え、このリングギヤをブレーキによってケースに係脱するようになっている。リングギヤをブレーキによりケースに係止する変速段の場合、ピニオンとの噛合によりリングギヤに励起される振動がブレーキを介してケースに直接伝達され、ギヤノイズを発生させる。

特に、非特許文献１に記載の総合力・総合モーメントをキャンセルさせる技術を使用すると、各ピニオンとリングギヤとの噛合から生じる周期的な振動波の位相が１／２周期ずれるようにするので、例えば、ピニオンを４個とした場合、リングギヤを楕円に変形させる振動モードが励起される恐れがあり、その結果、ケースに伝達される振動が増幅される。

本発明は、プラネタリギヤ装置のリングギヤをブレーキによりケースに係止した場合に、ピニオンとの噛合によりリングギヤに励起される振動がブレーキを介してケースに直接伝達されないようにすることによりギヤノイズを低減させたプラネタリギヤ装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、クラッチ及びブレーキにより、複数のプラネタリギヤの動力伝達経路を変更して、入力部材の回転を複数の変速段に変速して出力部材に伝達する自動変速機を構成するプラネタリギヤ装置において、軸線回りに回転可能に支承されたサンギヤと、リングギヤと、該サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するピニオンを回転自在に支承し、前記軸線回りに回転可能に支承されたキャリヤと、前記自動変速機の最高速段を形成する際に係合され前記リングギヤをケースに係止可能なブレーキと、を備えたプラネタリギヤは、前記リングギヤと一体に回転するとともに前記リングギヤとは別体に設けられた前記ブレーキのハブ部を有し、前記リングギヤと前記ハブ部とは、スプラインを介して連結されていることである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記リングギヤが、前記軸線と直角な半径方向に延在する延在部と、該延在部に連結されるとともに前記軸線方向に延在する回転部材とを介して前記ハブ部と連結されており、前記リングギヤ、前記延在部、前記回転部材及び前記ハブ部の何れかの部材間が前記スプラインを介して連結されることである。

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記延在部と前記回転部材とは、前記軸線に接近した位置で連結されていることである。

請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記回転部材又は前記延在部は、前記ピニオンの中心線よりも軸線に接近した位置で、軸に支持部材を介して支持されることである。

請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項４において、前記キャリヤから軸線方向に延在されたボス部が前記軸に支持されると共に、前記回転部材又は前記延在部は、前記ボス部に支持されることである。

請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記サンギヤ、前記リングギヤおよび前記ピニオンを支承するキャリヤを備えたプラネタリギヤが、総合力・総合モーメントをキャンセルさせるように構成されていることである。
請求項７に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至６のいずれか１項において、前記自動変速機の後進段を形成する際にリングギヤをブレーキによって前記ケースに係止されるプラネタリギヤは、前記リングギヤと前記ブレーキのハブ部とが一体に形成されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、自動変速機の最高速段を形成する際にリングギヤをブレーキによってケースに係止されるプラネタリギヤのリングギヤとブレーキのハブ部とがスプラインを介して連結されているので、プラネタリギヤで発生した振動がリングギヤ、ハブ部を介してケースに伝わることを、スプラインのがたにより低減することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、リングギヤを延在部、回転部材を介してブレーキのハブ部と何れかの部材間にスプラインを介在させて連結するようにしたので、プラネタリギヤ装置で発生した振動がリングギヤ、ハブ部を介してケースに伝わることを、スプラインのがたにより低減することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、リングギヤが延在部を介して軸線に接近した位置で回転部材に連結されているので、ピニオンとの噛合によりリングギヤに励起される振動を有効に低減することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、回転部材又は延在部は、ピニオンの中心線よりも軸線に接近した位置で、軸に支持部材を介して支持されるので、ピニオンとの噛合によりリングギヤに励起される振動を簡単な構成で有効に低減することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、キャリヤから軸線方向に延在されたボス部が軸に支持されると共に、回転部材又は延在部がボス部に支持されるので、ピニオンとの噛合によりリングギヤに励起される振動をコンパクトな構成で有効に低減することができる。

上記のように構成した請求項６に係る発明においては、プラネタリギヤが総合力・総合モーメントをキャンセルさせるように構成されているので、ピニオンとの噛合によりリングギヤに励起される振動が有効にキャンセルされ、ノイズを低減することができる。
上記のように構成した請求項７に係る発明においては、自動変速機の後進段を形成する際にリングギヤをブレーキによって前記ケースに係止されるプラネタリギヤは、リングギヤとブレーキのハブ部とが一体に形成されているので、減速された大きなトルクを確実に担持することができる。

以下、図面に基づいて本発明に係るプラネタリギヤ装置の実施の形態について説明する。自動変速機１は、図１に示すように、トルクコンバータ２と、多段変速機構６とを備えており、これらトルクコンバータ２及び多段変速機構６が１軸上に直列的に配置されているとともに、コンバータハウジング７及びミッションケース９からなる一体ケースに収納されている。多段変速機６は、３個のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３が油圧アクチュエータ（油圧サーボ）と共にまとめて配置されたクラッチ部２３と、３個のプラネタリギヤ３，４，５を有するギヤ部２４とからなる。多段変速機構６は、前方部分（トルクコンバータ側）がクラッチ部となり、後方部分（出力軸１０５側）がギヤ部２４となっている。

クラッチ部２３には、３個のクラッチ、すなわち第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３が、これらの油圧アクチュエータとともにまとめて配置されている。これら３個のクラッチのうち第２，第３クラッチＣ２，Ｃ３は、外径側において第２クラッチＣ２が前方側に、第３クラッチＣ３が後方側に配置されている。すなわち、第２，第３クラッチＣ２，Ｃ３は、外径側において第２クラッチＣ２の後方側と第３クラッチＣ３の前方側とが対面するように、軸方向に略々整列されて配置されている。そして、第１クラッチＣ１は、軸方向については第２クラッチＣ２とオーバラップすることなく、第３クラッチＣ３の内径側に配置されている。

ギヤ部２４は、多段変速機構６の後方部分に設けられており、３個のプラネタリギヤ（第１プラネタリギヤ３、第２プラネタリギヤ４、第３プラネタリギヤ５）がその係止手段（第１〜第４係止手段）と共にまとめて配置されている。なお、本実施の形態においては、第１係止手段は第１ブレーキＢ１と第１ワンウェイクラッチＦ１とにより構成され、第２係止手段は、第２ブレーキＢ２により構成され、第３係止手段は、第３ブレーキＢ３と第２ワンウェイクラッチＦ２とにより構成され、第４係止手段は、第４ブレーキＢ４と第３ワンウェイクラッチＦ３とによって構成されている。

ついで、上述の構成の多段変速機構６の作動を、自動変速機構１の多段変速機構６に関する図２のスケルトン図、図３に示す作動表、及び図４の速度線図に基づいて説明する。多段変速機構６は、第１プラネタリギヤ３からなるフロントギヤユニット１３０と、第２プラネタリギヤ４及び第３プラネタリギヤ５からなるリヤギヤユニット１３１とにその機能上分かれており、かつリヤギヤユニット１３１は、中間軸３１を介して連結されている両サンギヤＳ２，Ｓ３からなる第１の回転要素１３７と、連結部材を介して連結されているキャリヤＣＲ２及びリングギヤＲ３からなる第２の回転要素１３６と、相互に連結されているリングギヤＲ１，Ｒ２からなる第３の回転要素１３５と、出力軸１０５に連結されているキャリヤＣＲ３からなる第４の（出力）回転要素１３８の、合計４個の回転要素から構成される。

そして、第１の回転要素１３７は、中間軸３１を介してクラッチ部２３内径側に位置する第１クラッチＣ１に、第２の回転要素１３６は、第２スリーブ軸４３を介してクラッチ部２３の外径側において前方側に位置する第２クラッチＣ２に、第１プラネタリギヤ３の入力要素であるサンギヤＳ１は、第３スリーブ軸４６を介してクラッチ部２３の外径側において後方側に位置する第３クラッチＣ３にそれぞれ連結している。

前進段の１速（１速段：１ＳＴ）では、図３に示すように、第１クラッチＣ１が係合し、第３ワンウェイクラッチＦ３が作動し、入力軸１２とサンギヤＳ２，Ｓ３（第１の回転要素１３７）が連結されるとともに、キャリヤＣＲ２及びリングギヤＲ３（第２の回転要素１３６）の逆転が第３ワンウェイクラッチＦ３により阻止されて、入力軸１２の回転（ＲＩＮ）は、第１クラッチＣ１を介して直接、第３プラネタリギヤ５のサンギヤＳ３に入力される。すると、第３ワンウェイクラッチＦ３の作動に基づき停止状態にあるリングギヤＲ３により、図４の速度線図において、線図Ｌ１に示す状態となり、出力軸１０５が接続されたキャリヤＣＲ３（出力回転要素１３８）からは、正回転の１速が取り出される。なお、第２プラネタリギヤ４は、サンギヤＳ２が回転するが、空転状態となっている。
この際、１速状態及び発進時に基づく大きなトルクが作用し、このトルクを第３ワンウェイクラッチＦ３にて担持することになるが、この第３ワンウェイクラッチＦ３は、第２，第３プラネタリギヤ４，５の間部分にて軸方向に比較的長い空間に配置され、特にその係止部材（ローラ又はスプラグ）及びそれに接するアウタレース及びインナレース部分の面積も広くなっており、上述の大きなトルクを確実に担持し得る。また、第１クラッチＣ１は、クラッチ部２３の内径側においてかつ独立した第１油圧アクチュエータにより操作される。

前進段の２速（２速段：２ＮＤ）では、図３に示すように、１速時の第１クラッチＣ１の係合に加えて、第３ブレーキＢ３が係合するとともに、第３ワンウェイクラッチＦ３の作動が解除され、第１，第２ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が作動する。この状態では、第１プラネタリギヤ３は、ロック状態の第１ワンウェイクラッチＦ１により停止状態のキャリヤＣＲ１、及び第３ブレーキＢ３の係止によりロック状態の第２ワンウェイクラッチＦ２により停止状態のサンギヤＳ１に基づき、停止状態にあり、従ってそのリングギヤＲ１に連結している第２プラネタリギヤ４のリングギヤＲ２も停止状態にある。

そして、入力軸１２の回転は、第１クラッチＣ１を介してサンギヤＳ２から第２プラネタリギヤ４に入力されるとともに、サンギヤＳ３を介して第３プラネタリギヤ５に入力される。第２プラネタリギヤ４は、前述のようにリングギヤＲ２の回転が阻止され（速度＝０）、図４の速度線図において、線図Ｌ２に示す状態となり、出力軸１０５が接続されたキャリヤＣＲ３から、正回転の２速回転が取り出される。

この際の、リングギヤＲ２の回転トルクは、第１，第２ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を介して第３ブレーキＢ３により分担されて担持され、第１ワンウェイクラッチＦ１のトルク担持能力を利用する形でその分、第２ワンウェイクラッチＦ２及び第３ブレーキＢ３のトルク負担能力を小さなものとすることができ、第２ワンウェイクラッチＦ２及び第３ブレーキＢ３の小容量化及び小型化が図れる。これにより、第３ブレーキＢ３及びその油圧アクチュエータ、並びに第１，第２ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２を、第１プラネタリギヤ３の前方部分にまとめてコンパクトに配置することが可能となる。

前進段の３速（３速段：３ＲＤ）では、図３に示すように、１，２速時の第１クラッチＣ１の係合に加えて、第３クラッチＣ３が係合されるとともに、第２ワンウェイクラッチＦ２の作動が解除され、第１ワンウェイクラッチＦ１の作動が維持される。この状態では、入力軸１２の回転は、それまでの第１クラッチＣ１を介したリヤギヤユニット１３１への入力に加えて、第３クラッチＣ３を介してフロントギヤユニット１３０のサンギヤＳ１にも入力され、かつキャリヤＣＲ１が第１ワンウェイクラッチＦ１により係止される。

第１プラネタリギヤ３は、サンギヤＳ１に入力軸１２の回転が入力され、キャリヤＣＲ１が係止されることから、図４の速度線図において、線図Ｌ３に示す状態となり、フロントギヤユニット１３０の出力要素としてのリングギヤＲ１から、正回転ＲＶ１がリヤギヤユニット１３１の入力要素としての第２プラネタリギヤ４のリングギヤＲ２に出力される。一方、リヤギヤユニット１３１には、サンギヤＳ２，Ｓ３に入力軸２の回転ＲＩＮが入力されているので、上述のリングギヤＲ２へ入力される回転ＲＶ１は、図４の線図Ｌ４に示すように合成され、出力軸１０５に連結されるキャリヤＣＲ３からは、３速回転が取り出される。なお、第３ブレーキＢ３は、係合状態となっているが、第２ワンウェイクラッチＦ２が空転状態なので、この第３ブレーキＢ３は変速に何ら関与しない。

この際、第１ワンウェイクラッチＦ１が、第１プラネタリギヤ３へ伝達されるトルクの反力を担持するが、３速状態にあっては、このフロントギヤユニット１３０である第１プラネタリギヤ３を経由するトルクと、リヤギヤユニット１３１に第１クラッチＣ１を介して直接伝達されるトルクとが合成されるため、上述の第１ワンウェイクラッチＦ１が担持する反力トルクは、伝達トルク全体の一部で足りる。したがって、この第１ワンウェイクラッチＦ１は、トルク容量が小さい小型のもので足り、第１プラネタリギヤ３の前方の比較的狭いスペースに、他の係止手段である第３ブレーキＢ３、第２ワンウェイクラッチＦ２とともにまとめて配置することが可能となる。

また、第３クラッチＣ３は、第３油圧アクチュエータへの油圧の供給により、第３ピストンが軸方向前方に移動し、第３ピストンの後方側の一部が後方側から前方側に向けて第３クラッチＣ３のドライブプレート及びドリブンディスクを押圧することにより接続する。第２クラッチＣ２は、第３クラッチＣ３との間にクラッチドラムを共有しており、それぞれのドライブプレートが軸方向に並ぶようにして、クラッチドラム内面のスプラインに係合されているが、これらを作動させる第２ピストン、第３ピストンがそれぞれ個別に独立して作動されるので、この第３クラッチＣ３の作動が、第２クラッチＣ２に影響を及ぼすことはない。

前進段の４速（４速段：４ＴＨ）では、図３に示すように、１，２，３速時の第１クラッチＣ１の係合及び３速時の第３クラッチＣ３の係合に加えて、第２クラッチＣ２が係合されるとともに、第１ワンウェイクラッチＦ１の作動が解除される。この状態では、入力軸１２の回転は、それまでの第１クラッチＣ１を介したリヤギヤユニット１３１のサンギヤＳ２，Ｓ３への入力に加えて、第２クラッチＣ２を介してキャリヤＣＲ２及びリングギヤＲ３にも入力され、このリヤギヤユニット１３１、すなわち第２，第３プラネタリギヤ４，５全体が直結回転となり、図４の線図Ｌ５に示す状態となり、出力軸１０５に連結されるキャリヤＣＲ３から、４速回転が取り出される。

この際、第３クラッチＣ３及び第３ブレーキＢ３は、図３に示すように、係合状態となっているが、第１プラネタリギヤ３は、サンギヤＳ１に第２クラッチＣ２を介して入力軸１２の回転が伝達される一方で、第２プラネタリギヤ４が、入力軸１２と直結状態で正回転することから、そのリングギヤＲ２に連結されたリングギヤＲ１にも入力軸１２の回転が入力され、図４の線図Ｌ６の状態となり、フロントギヤユニット１３０を構成する第１プラネタリギヤ３は全体が直結状態で空転する。また、この４速状態では、フロントギヤユニット１３０及びリヤギヤユニット１３１は、ともに直結状態であって第１〜第４係止手段、すなわち第１〜第４ブレーキＢ１〜Ｂ４及び第１〜第３ワンウェイクラッチＦ１〜Ｆ３はなにも作動せず、反力を担持することはない。

また、第２クラッチＣ２は、第２油圧アクチュエータへの油圧供給により、第２ピストンを軸方向後方に移動し、その後端部がドライブプレート及びドリブンディスクを押圧することにより接続する。この際、上述したように、第３クラッチＣ３が係合状態に保持されているが、この第２クラッチＣ２の作動が第３クラッチＣ３の係合状態に何等影響を与えることはない。

前進段の５速（５速段：５ＴＨ）では、図３に示すように、第１クラッチＣ１の係合が解除されるとともに、第２，第３クラッチＣ２，Ｃ３がそのまま係合状態を維持され、かつ第１ブレーキＢ１が係合される。この状態では、入力軸１２の回転は、第２クラッチＣ２を介してリヤギヤユニット１３１である第２プラネタリギヤ４のキャリヤＣＲ２及び第３プラネタリギヤ５のリングギヤＲ３に入力されるとともに、第３クラッチＣ３を介してフロントギヤユニット１３０である第１プラネタリギヤ３のサンギヤＳ１に入力される。すると、キャリヤＣＲ１が第１ブレーキＢ１により係止されているので、フロントギヤユニット１３０は、図４の線図Ｌ３で示す状態となり、リングギヤＲ１からは、減速された正回転ＲＶ１がリヤギヤユニット１３１のリングギヤＲ２に出力される。一方、前述したように、リヤギヤユニット１３１のキャリヤＣＲ２及びリングギヤＲ３には、入力軸１２の回転が入力されるので、速度線図は、図４の線図Ｌ７となり、キャリヤＣＲ３から出力軸１０５へ、５速回転が取り出される。この際、第３ブレーキＢ３は、図３に示すように、係合状態となっているが、第２ワンウェイクラッチＦ２が空転状態となっているので、この第３ブレーキＢ３は何ら変速に関与しない。

また、この５速状態にあっては、第１ブレーキＢ１が上述の伝達トルクの反力を担持するが、高速状態である５速にあっては、そのトルク容量は小さくて足り、さらに、第２クラッチＣ２を経由する経路と、第３クラッチＣ３を経由する経路とからのトルクが、リヤギヤユニット１３１で合成されて出力軸１０５に伝達されるので、キャリヤＣＲ１及びリングギヤＲ１を係止する第１ブレーキＢ１のトルク容量は、伝達トルク全体の一部で足り、さらにそのトルク容量は小さなもので足りる。したがって、この第１ブレーキＢ１は、第１プラネタリギヤ３の外径側にて軸方向に比較的短い長さに設置でき、かつその油圧アクチュエータも、隣接する第１，第２プラネタリギヤ３，４に股がる外径側における、軸方向に比較的短い小さなスペースに設置することができる。

また、第１クラッチＣ１は、第１油圧アクチュエータの第１油圧室の油圧解放により、リターンスプリングにより第１ピストンが軸方向前方に移動するのでドライブプレートとドリブンディスクとの押圧が解除される。この際、第１クラッチドラムは比較的高速で回転しているが、第１キャンセル室内のオイルにも、同じ回転に基づく遠心油圧が作用しており、上述の第１油圧室内の油圧は、速やかに排出される。

前進段の６速（６速段：６ＴＨ）では、図３に示すように、第３クラッチＣ３の係合が解除されるとともに、第２クラッチＣ２がそのまま係合状態を維持され、かつ第２ブレーキＢ２が係合される。この状態では、入力軸１２の回転は、第２クラッチＣ２を介してリヤギヤユニット１３１である第２プラネタリギヤ４のキャリヤＣＲ２及び第３プラネタリギヤ５のリングギヤＲ３に入力される。一方、リングギヤＲ２が第２ブレーキＢ２により係止されているので、上述のキャリヤＣＲ２の回転により、サンギヤＳ２，Ｓ３が上述の５速のときよりも高速で正回転する。上述のリングギヤＲ３の回転とこのサンギヤＳ３の高速回転とにより、キャリヤＣＲ３から出力軸１０５には、５速よりもさらに高速の６速回転が取り出される。この６速は、図４の速度線図のＬ８に対応する。この際、第１，第３ブレーキＢ１，Ｂ３は、図３に示すように、係合状態となっているが、第１，第２ワンウェイクラッチＦ１，Ｆ２が空転状態となっているので、これら第１，第３ブレーキＢ１，Ｂ３は何ら変速に関与しない。また、第３クラッチＣ３が解放されるが、第３油圧室の油圧は、第３キャンセル室のオイルに作用する遠心油圧により、速やかに解放される。

また、この６速状態にあっては、第２ブレーキＢ２が上述の伝達トルクの反力を担持するが、上述の５速よりもさらに高速状態である６速にあっては、そのトルク容量は小さくて足る。したがって、第１ブレーキＢ１の場合と同様、第２ブレーキＢ２は、第２プラネタリギヤ４の外径側にて軸方向に比較的短い長さに設置でき、かつその油圧アクチュエータ５５も、第３ワンウェイクラッチＦ３の前方側の比較的短い小さなスペースに設置することができる。

本実施の形態においては、図３から明らかなように、１速〜４速までの変速がワンウェイクラッチにより行われ、４速から５速への変速及び５速から６速への変速が、クラッチの係合からブレーキの係合に切替えて変速が行われる。一方、シフトダウン時においては、第２クラッチＣ２又は第３クラッチＣ３が作動するのは、図３に示すように、６速から５速、４速から３速、そして３速から２速へのシフトダウン時である。これらのいずれも場合においても、第２，第３油圧アクチュエータの第２，第３ピストンがそれぞれ独立に作動して、それぞれ独立にドライブプレート及びドリブンディスクを係脱させることができるので、一方のクラッチの作動が他方のクラッチの作動や係合状態の保持に影響を及ぼすことはない。

後進（後進段：ＲＥＶ）では、図３に示すように、第３クラッチＣ３が係合されるとともに、第４ブレーキＢ４及び第１ワンウェイクラッチＦ１が係止される。この状態では、入力軸１２の回転は、第３クラッチＣ３を介してフロントギヤユニット１３０のサンギヤＳ１に入力され、キャリヤＣＲ１が第１ワンウェイクラッチＦ１により係止されることから、速度線図は、図４の線図Ｌ３に示す状態となり、リングギヤＲ１からは、正回転の出力回転ＲＶ１がリヤギヤユニット１３１のリングギヤＲ２に出力される。このリヤギヤユニット１３１は、リングギヤＲ３及びキャリヤＣＲ２が第４ブレーキＢ４により係止されるので、図４の線図Ｌ１０で示す状態となり、キャリヤＣＲ３から出力軸１０５へ、後進回転が取り出される。

この後進状態は、減速された大きなトルクが上述のリングギヤＲ３及びキャリヤＣＲ２を係止する第４ブレーキＢ４に作用するが、この第４ブレーキＢ４は、第３プラネタリギヤ５の外径側にてこの第２プラネタリギヤ５に略々オーバラップする比較的軸方向に長いものからなり、かつその油圧アクチュエータは、ミッションケース９の後端９ｅに配置された比較的広い受圧面積からなるとともにダブルピストン構造からなり、大きな押圧力を作用することができ、上述の大きな反力に対応する要求トルクを確実に担持することが可能となる。

また、エンジンブレーキ（コースト）時には、図３に示すように、通常の作動に加えて、３速及び後進時には、第１ブレーキＢ１が係合され、第１ワンウェイクラッチＦ１の空転に対してキャリヤＣＲ１を確実に係止し、２速時には第２ブレーキＢ２が係合され、リングギヤＲ２を確実に係止し、さらに１速時には、第４ブレーキＢ４が係合されて、リングギヤＲ３が確実に係止される。

さらに、２速のエンジンブレーキ時に、本来のエンジンブレーキ用の第２ブレーキＢ２に加えて第１ブレーキＢ１を作動させて、リングギヤＲ２の係止を、直接作動する第２ブレーキＢ２及びキャリヤＣＲ１を介して作動する第１ブレーキＢ１によりともに行わせ、第２ブレーキＢ２のトルク容量を小さくし、その分だけこの第２ブレーキＢ２を小型化することも可能である。第２ブレーキＢ２は、上述の２速時のエンジンブレーキ用であって、そのトルク容量は小さくて足り、第２プラネタリギヤ４の外径部分の比較的小さな設置スペースで足りるが、さらに上述したように、この２速エンジンブレーキ時に、第１ブレーキＢ１を共働作動すると、さらに第２ブレーキＢ２のトルク容量が小さくて足り、その油圧アクチュエータも含めて小さな設置スペースに配置したものでありながら、確実で信頼性の高いブレーキ作動を行うことができる。

さらに、上述したように、第２プラネタリギヤ４に入力軸１２からのトルクが入力する場合、２速時にサンギヤＳ２，Ｓ３から、３速時にサンギヤＳ１，Ｓ２，Ｓ３から、４速時にサンギヤＳ２，Ｓ３から、５速時にサンギヤＳ１，Ｓ２及びリングギヤＲ３から、そして６速時にサンギヤＳ２，Ｓ３及びリングギヤＲ３から、それぞれ入力トルクがフロントギヤユニット１３０及びリヤギヤユニット１３１に入力される。従って、入力トルクが第２プラネタリギヤ４のみに入力されることはなく、この第２プラネタリギヤ４は、最適なギヤ比を得るために小型化されるとともに、上述の分散入力に基づいて強度上からも小型化が可能となり、この小径の第２プラネタリギヤ４の外径側に、第１ブレーキＢ１の油圧アクチュエータを配置して、第１ブレーキＢ１の必要トルクを担持し得るトルク容量を有するものでありながら、軸方向及び径方向のコンパクト化を可能とする。

また、入力トルクを第１，第２，第３プラネタリギヤ３，４，５に伝達する第１，第２，第３クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、トルク容量を充分に確保するために径方向寸法を大きくすることが好ましいが、クラッチ部２３は、多段変速機構６のトルクコンバータ２側に配置されるので、径方向寸法の大きなものから、出力軸に向けて小径化して配置することができ、ＦＲ用の自動変速機として車両搭載上好ましい全体形状の変速機を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態に係るプラネタリギヤ装置３０について説明する。プラネタリギヤ装置３０は、図５に示すように第２のプラネタリギヤ（ミドルプラネタリギヤ）４及び第２ブレーキＢ２を中心に構成されている。第２のプラネタリギヤ４は、サンギヤＳ２、ピニオンＰ２を支承するキャリヤＣＲ２及びリングギヤＲ２を有しており、半径方向において中間軸３１と第２ブレーキＢ２の間、軸方向において第１プラネタリギヤ３と第３ワンウェイクラッチＦ３との間に配置されている。中間軸３１はケース９に中心軸線回りに回転可能に軸承されている。

第２プラネタリギヤ４のサンギヤＳ２は、ケース９に回転可能に軸承された中間軸３１にスプライン６２によりスプライン係合するとともに中間軸３１に形成された段部に当接し軸方向に位置決めして固定されている。キャリヤＣＲ２は、図略の連結部で連結された左右のキャリヤプレート５８，５９を有しており、キャリヤプレート５８，５９間に支持されたピニオンシャフト６０にニードルベアリング６１を介してピニオンＰ２が回転可能に支承されている。ピニオンＰ２は、サンギヤＳ２及びリングギヤＲ２に噛合している。

中間軸３１には、スリーブ軸４３が第２プラネタリギヤ４の左側でブッシュ４４を介して回転可能に支承され、該スリーブ軸４３に左キャリヤプレート５８のボス部５８ａが嵌合してスプライン係合している。スリーブ軸４３は、第２のクラッチＣ２のクラッチハブに接続されている（図２参照）。

左キャリヤプレート５８のボス部５８ａの内端面とサンギヤＳ２端面との間には、スラストベアリング６８が介在され、サンギヤＳ２を中間軸３１の段部との間で挟持するとともに、キャリヤＣＲ２を軸方向に位置決めしている。左キャリヤプレート５８のボス部５８ａの外周面にはブッシュ６９を介して回転部材５７が中間軸３１回りに回転可能に支承され、この回転部材５７にリングギヤＲ２が支持されている。回転部材５７は、左右端面がスラストベアリング７２を介して第１プラネタリギヤ３のサンギヤＳ１とキャリヤＣＲ２の左キャリヤプレート５８との間に位置決めされている。回転部材５７の外周は第１プラネタリギヤ３のリングギヤＲ１に係合している。

リングギヤＲ２は、環状のリングギヤ部５０を有している。リングギヤ部５０は、振動低減手段７０を介して回転部材５７に連結されている。即ち、リングギヤ部５０の左端には、回転部材５７と僅かな隙間を置いて平行に中間軸３１方向、即ち、中心軸線と直角な半径方向に延在する延在部７１が溶接され、リングギヤ部５０は該延在部７１を介して回転部材５７に中間軸３１に接近した連結位置Ａで連結されている。

第２ブレーキＢ２は、リングギヤＲ２と一体に回転するとともにリングギヤＲ２とは別体に設けられたハブ部５１を有する。ハブ部５１の左端は外方に立ち上がって第１プラネタリギヤ３のリングギヤＲ１に回転部材５７と共に係合されてスナップリング５６により抜止めされ、回転部材５７と相対回転を規制して連結されている。ケース９の内周面に形成されたスプライン９ａとハブ部５１の外周面に形成されたスプライン５１ａとの間に、多数の摩擦板（摩擦ディスクとセパレータプレート）５２が交互に積層されており、摩擦板の一端はスナップリング５３及びバックアッププレートにより軸方向移動が規制され、他端は、油圧アクチュエータ（サーボ）５５のピストン５５ａが対面している。

第２プラネタリギヤ４は、総合力・総合モーメントをキャンセルさせるように構成され、例えば４個のピニオンＰ２が等間隔でキャリヤＣＲ２に支承され、ピニオンＰ２との噛合によりリングギヤ部５０に励起される振動が互いに１／２周期ずれて互いにキャンセルされるように歯数等が設定されている。総合力・総合モーメントをキャンセルさせる技術は、前述の非特許文献１に記載されているので、詳細な説明は省略する。

第２プラネタリギヤ４のリングギヤＲ２が第２ブレーキＢ２によりケース９に係止される６速段において、入力軸１２の回転が第２クラッチＣ２を介して第２プラネタリギヤ４のキャリヤＣＲ２に入力されると、ピニオンＰ２からリングギヤ部５０に１／２周期ずれた振幅の等しい噛合加振力が伝達され、リングギヤ部５０に楕円振動モードが励起される。この振動は、回転部材５７と僅かな隙間を置いて平行に中間軸３１方向に延在する延在部７１介して中間軸３１に接近した連結位置Ａで回転部材５７に伝達される。この連結位置Ａは、振動波が集まる点であり、ピニオンＰ２とリングギヤＲ２との噛合部と連結位置Ａとの間の通路長さである距離ｄは、各ピニオンＰ２について同じである。

これにより、各ピニオンＰ２との噛合によりリングギヤ部５０に励起される位相の異なる振動は互いにキャンセルされ回転部材５７に伝達されることが有効に低減される。出力軸１０５での噛合い周波数の増加に対するケース９における加速度の変化をＦＥＭ解析した図６から明らかなように、ケース９における加速度は、リングギヤ部５０の延在部７１が回転部材５７に連結される連結位置Ａがリングギヤ部５０の中心軸線に接近するほど低下し、各ピニオンＰ２との噛合によりリングギヤ部５０に励起される振動が回転部材５７に伝達されることが有効に低減される。図６において、曲線（１）は従来装置における加速度を示し、曲線（２）〜（４）は、連結位置Ａを中間軸３１に変位させた各場合におけるケース９における加速度を示す。連結位置Ａを中間軸３１に最も接近させた場合、ケース９における加速度が最も低くなっている。

上記実施の形態では、リングギヤ部５０に中心軸線方向に延在する延在部７１を設け、該延在部７１を介して中間軸３１に接近した位置でリングギヤ部５０を回転部材５７に連結することにより、振動低減手段７０を構成しているが、リングギヤ部５０を回転伝達可能で、かつ半径方向に弾性変形可能な弾性部材を介して回転部材５７に連結することにより、振動低減手段７０を構成するようにしてもよい。

また、リングギヤ部５０の延在部７１と回転部材５７とをスプラインを介して連結し、リングギヤＲ２を相対回転を規制し、かつ半径方向に僅かに相対移動可能に回転部材５７に連結することにより、振動低減手段７０を構成してもよい。また、延在部７１を回転部材７１に溶接し、延在部材７１とリングギヤＲ２とをスプラインを介して連結してもよい。さらに、ブレーキＢ２のハブ部５１と回転部材５７とをスプラインを介して連結するようにしてもよい。これらの場合、総合力・総合モーメントをキャンセルさせる技術に基づかないプラネタリギヤについても振動が回転部材５７に伝達されることを低減することができる。

本発明の実施の形態に係るプラネタリギヤ装置を備えた自動変速機を示す全体断面図。 かかる自動変速機のスケルトン図。 かかる自動変速機の作動表。 かかる自動変速機の速度線図。 本実施の形態に係るプラネタリギヤ装置を示す断面図。 出力軸での噛合い周波数の増加に対するケースにおける加速度の変化を示す図。

符号の説明

１…自動変速機、４…第２プラネタリギヤ（プラネタリギヤ）、Ｓ２…サンギヤ、Ｒ２…リングギヤ、ＣＲ２…キャリヤ、Ｐ２…ピニオン、９…ケース、１２…入力軸、３０…プラネタリギヤ装置、３１…中心軸、５０…リングギヤ部、５１…ハブ部、５５…油圧アクチュエータ、５７…回転部材、Ｂ２…第２ブレーキ、７０…振動低減手段、７１…延在部、Ａ…連結位置。

Claims (7)

1. クラッチ及びブレーキにより、複数のプラネタリギヤの動力伝達経路を変更して、入力部材の回転を複数の変速段に変速して出力部材に伝達する自動変速機を構成するプラネタリギヤ装置において、
   軸線回りに回転可能に支承されたサンギヤと、リングギヤと、該サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するピニオンを回転自在に支承し、前記軸線回りに回転可能に支承されたキャリヤと、前記自動変速機の最高速段を形成する際に係合され前記リングギヤをケースに係止可能なブレーキと、を備えたプラネタリギヤは、前記リングギヤと一体に回転するとともに前記リングギヤとは別体に設けられた前記ブレーキのハブ部を有し、前記リングギヤと前記ハブ部とは、スプラインを介して連結されていることを特徴とするプラネタリギヤ装置。
2. 請求項１において、前記リングギヤが、前記軸線と直角な半径方向に延在する延在部と、該延在部に連結されるとともに前記軸線方向に延在する回転部材とを介して前記ハブ部と連結されており、前記リングギヤ、前記延在部、前記回転部材及び前記ハブ部の何れかの部材間が前記スプラインを介して連結されることを特徴とするプラネタリギヤ装置。
3. 請求項２において、前記延在部と前記回転部材とは、前記軸線に接近した位置で連結されていることを特徴とするプラネタリギヤ装置。
4. 請求項３において、前記回転部材又は前記延在部は、前記ピニオンの中心線よりも軸線に接近した位置で、軸に支持部材を介して支持されることを特徴とするプラネタリギヤ装置。
5. 請求項４において、前記キャリヤから軸線方向に延在されたボス部が前記軸に支持されると共に、前記回転部材又は前記延在部は、前記ボス部に支持されることを特徴とするプラネタリギヤ装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項において、前記サンギヤ、前記リングギヤおよび前記ピニオンを支承するキャリヤを備えたプラネタリギヤが、総合力・総合モーメントをキャンセルさせるように構成されていることを特徴とするプラネタリギヤ装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項において、前記自動変速機の後進段を形成する際にリングギヤをブレーキによって前記ケースに係止されるプラネタリギヤは、前記リングギヤと前記ブレーキのハブ部とが一体に形成されていることを特徴とするプラネタリギヤ装置。

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