JP4998075B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載される自動変速機、特にその変速機構の構造に関し、自動車用変速機の技術分野に属する。

自動車に搭載される自動変速機は、トルクコンバータを介してエンジン出力回転が入力される変速機構の動力伝達経路を複数の摩擦要素の選択的締結によって切り換えることにより、減速比の異なる複数の変速段を達成するように構成されたものであるが、近年、自動車の走行性能の向上や燃費性能の向上等を目的として変速段を多段化する傾向にあり、例えば特許文献１及び特許文献２には前進６速を達成する自動変速機が開示されている。

これらの自動変速機は、３つのシングルピニオン型プラネタリギヤセットと、クラッチやブレーキでなる５つの摩擦要素とを備えており、この摩擦要素の選択的締結によって前進６速と後退速とが実現されるようになっている。

特開２００２−３１０２４６公報 特開２００３−０３５３４１公報

ところが、自動車の各車種や仕様において各変速段のギヤ比が異なる自動変速機を搭載する場合、変速機構を構成するプラネタリギヤセットのキャリヤ、サンギヤ、リングギヤ、およびピニオンを各自動車に対応して異なるものに設計して製作しなければならない。すなわち、自動変速機において、各自動車に対して共通に使用できる部品が減少する。これに対処して、各自動車に対して共通に使用できる部品を多くすると、各変速段のギヤ比が異なる自動車それぞれに対応できない、言い換えるとギヤ比選択（ギヤリング）の自由度が小さくなる。

そこで、本発明は、部品の変更数を小さく抑制しつつ各変速段のギヤ比の選択の自由度が高い自動変速機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項1に記載の発明は、ケース内に入力軸と同軸上に出力部材が配置され、少なくとも５個の摩擦要素と、シングルピニオン型プラネタリギヤセットでなる第１、第２、第３ギヤセットとを備え、少なくとも前進６速を達成する自動変速機であって、第１ギヤセットのリングギヤと第２ギヤセットのキャリヤ、第２ギヤセットのリングギヤと第３ギヤセットのキャリヤ、第３ギヤセットのリングギヤと第１ギヤセットのキャリヤをそれぞれ連結し、該第３ギヤセットのリングギヤ及び第１ギヤセットのキャリヤを前記出力部材に連結すると共に、該第３ギヤセットのサンギヤを固定して、キャリヤから前記入力軸の回転を入力することにより、リングギヤから出力部材に回転を増速して出力するオーバードライブの６速を形成するように構成し、かつ、該第３ギヤセットのピニオンを、同一軸心上に大径部と小径部とを有する段付きピニオンとし、サンギヤとリングギヤの一方を該段付きピニオンの大径部に、他方を該段付きピニオンの小径部にそれぞれ噛み合わせると共に、前記第１ギヤセットのサンギヤを固定し、かつ、前記入力軸と第２ギヤセットのサンギヤとを断接する第１クラッチと、前記入力軸と第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第２クラッチと、前記入力軸と第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第３クラッチと、前記ケースと第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第１ブレーキと、前記ケースと第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第２ブレーキとを備え、前記第１クラッチ及び第２ブレーキを締結することにより１速を形成し、前記第１クラッチ及び第１ブレーキを締結することにより２速を形成し、前記第１クラッチ及び第３クラッチを締結することにより３速を形成し、前記第１クラッチ及び第２クラッチを締結することにより４速を形成し、前記第２クラッチ及び第３クラッチを締結することにより５速を形成し、前記第２クラッチ及び第１ブレーキを締結することにより前記６速を形成することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の自動変速機において、前記第３ギヤセットの段付きピニオンの大径部に前記サンギヤを、小径部に前記リングギヤをそれぞれ噛み合わせると共に、該段付きピニオンの小径部に噛み合う第２のサンギヤと、該第２のサンギヤと前記ケースとを断接する第３ブレーキとを備え、前記第２クラッチ及び第３ブレーキを締結することにより７速を形成することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、ケース内に入力軸と同軸上に出力部材が配置され、６個の摩擦要素と、シングルピニオン型プラネタリギヤセットでなる第１、第２、第３ギヤセットとを備え、前進７速を達成する自動変速機であって、第１ギヤセットのリングギヤと第２ギヤセットのキャリヤ、第２ギヤセットのリングギヤと第３ギヤセットのキャリヤ、第３ギヤセットのリングギヤと第１ギヤセットのキャリヤをそれぞれ連結し、該第３ギヤセットのリングギヤ及び第１ギヤセットのキャリヤを前記出力部材に連結すると共に、該第３ギヤセットのサンギヤを固定して、キャリヤから前記入力軸の回転を入力することにより、リングギヤから出力部材に回転を増速して出力するオーバードライブの６速を形成するように構成し、かつ、該第３ギヤセットのピニオンを、同一軸心上に大径部と小径部とを有する段付きピニオンとすると共に、前記入力軸と第２ギヤセットのサンギヤとを連結し、かつ、前記入力軸と第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第１クラッチと、前記入力軸と第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第２クラッチと、前記ケースと第１ギヤセットのサンギヤとを断接する第１ブレーキと、前記ケースと第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第２ブレーキと、前記ケースと第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第３ブレーキとを備え、前記第１ブレーキ及び第３ブレーキを締結することにより１速を形成し、前記第１ブレーキ及び第２ブレーキを締結することにより２速を形成し、前記第１ブレーキ及び第２クラッチを締結することにより３速を形成し、前記第１ブレーキ及び第１クラッチを締結することにより４速を形成し、前記第１クラッチ及び第２クラッチを締結することにより５速を形成し、前記第１クラッチ及び第２ブレーキを締結することにより前記６速を形成し、さらに、前記第３ギヤセットの段付きピニオンの大径部に前記サンギヤを、小径部に前記リングギヤをそれぞれ噛み合わせると共に、該段付きピニオンの小径部に噛み合う第２のサンギヤと、該第２のサンギヤと前記ケースとを断接する第４ブレーキとを備え、前記第１クラッチ及び第４ブレーキを締結することにより７速を形成することを特徴とする。

そして、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動変速機において、前記入力軸の一方の端部を駆動源に連結し、該駆動源側から前記第１、第２、第３ギヤセットをこの順に配置すると共に、第１ギヤセットの駆動源側に前記出力部材を配置したことを特徴とする。

以上のように構成したことにより、本願各請求の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、３つのシングルピニオン型プラネタリギヤセットの中の１つの第３ギヤセットのピニオンが同一軸心上に大径部と小径部とを有する段付きピニオンにされ、サンギヤとリングギヤの一方が段付きピニオンの大径部に噛合され、他方が小径部に噛合される。これにより、第３ギヤセットにおいて段付きピニオンとサンギヤまたはリングギヤの少なくとも一方とを変更するだけで、言い換えるとキャリヤを変更せず、６速のギヤ比が異なる自動変速機が実現される。すなわち、部品の変更数を小さく抑制しつつギヤ比の設定、変更の自由度が高くなる。

特に、この発明によれば、前述に記載のギヤ比選択の自由度が高い、前進６速の自動変速機が、３つのシングルピニオン型プラネタリギヤセットと、３つのクラッチと、２つのブレーキとを用いて実現される。

また、請求項２に記載の発明によれば、前述に記載の３つのクラッチと２つのブレーキを有する前進６速の自動変速機は、第３ギヤセットの段付きピニオンの大径部にサンギヤを、小径部にリングギヤをそれぞれ噛合するとともに、段付きピニオンの小径部に噛み合う第２のサンギヤと、第２のサンギヤとケースとを断接する第３ブレーキとが備えられ、第２クラッチ及び第３ブレーキを締結して７速を形成することにより、前進７速の実現が可能になる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、３つのシングルピニオン型ギヤセットと、２つのクラッチと、３つのブレーキとを有するギヤ比選択の自由度が高い前進６速の自動変速機が、第３ギヤセットの段付きピニオンの大径部にサンギヤを、小径部にリングギヤをそれぞれ噛合するとともに、段付きピニオンの小径部に噛み合う第２のサンギヤと、第２のサンギヤとケースとを断接する第４ブレーキとを備え、第１クラッチ及び第４ブレーキを締結して７速を形成することにより、前進７速の自動変速機とされる。

そして、請求項４に記載の発明によれば、第１、第２、第３ギヤセットのうち、最も駆動源に近い位置に配置された第１ギヤセットのさらに駆動源側に出力部材が配置されることにより、出力部材が駆動源に近接することになる。これにより、当該自動変速機を含むパワーユニットがコンパクト化され、車載時のレイアウト性が向上する。

つまり、入力軸が当該自動車の車幅方向に配置される横置き式の自動変速機の場合、出力部材によりカウンタドライブ機構を介して駆動される差動装置が該変速機の駆動源側、即ちトルクコンバータの近傍に配置されるのが通例であるが、請求項４に記載の発明によれば、出力部材が駆動源に近接することにより、該出力部材と差動装置との間も近くなる。したがって、前記カウンタドライブ機構がコンパクト化され、該機構を介して連結される自動変速機と差動装置とを一体化してパワーユニットを構成する場合に、これをコンパクトに構成することができ、車載時のレイアウト性が向上することになる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（第1の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る自動変速機の構成を示す骨子図であって、この自動変速機１は、フロントエンジンフロントドライブ車等のエンジン横置き式自動車に適用されるもので、主たる構成要素として、エンジン出力軸２に取り付けられたトルクコンバータ３と、該トルクコンバータ３の出力回転が入力軸４を介して入力される変速機構５とを有し、該変速機構５が入力軸４の軸心上に配置された状態で、変速機ケース６に収納されている。

そして、該変速機構５の出力回転が、同じく入力軸４の軸心上に配置された出力ギヤ７からカウンタドライブ機構８を介して差動装置９に伝達され、左右の車軸９ａ、９ｂが駆動されるようになっている。

前記トルクコンバータ３は、エンジン出力軸２に連結されたケース３ａと、該ケース３ａ内に固設されたポンプ３ｂと、該ポンプ３ｂに対向配置されて該ポンプ３ｂにより作動油を介して駆動されるタービン３ｃと、該ポンプ３ｂとタービン３ｃとの間に介設され、かつ、前記変速機ケース６にワンウェイクラッチ３ｄを介して支持されてトルク増大作用を行うステータ３ｅと、前記ケース３ａとタービン３ｃとの間に設けられ、該ケース３ａを介してエンジン出力軸２とタービン３ｃとを直結するロックアップクラッチ３ｆとで構成されている。そして、タービン３ｃの回転が前記入力軸４を介して変速機構５に伝達されるようになっている。

一方、前記変速機構５は、第１、第２、第３プラネタリギヤセット（以下、単に「第１、第２、第３ギヤセット」という）１０、２０、３０を有し、これらが前記変速機ケース６に設けられた中間壁６ａの反トルクコンバータ側において、該中間壁６ａ側から順に配置されていると共に、該中間壁６ａと第１ギヤセット１０との間に前記出力ギヤ７が配置されている。

また、変速機構５を構成する摩擦要素として、前記中間壁６ａのトルクコンバータ側に、第１クラッチ４１と第２クラッチ４２とが配置されていると共に、変速ケース６内の反トルクコンバータ側の端部には、第３クラッチ４３と第１ブレーキ５１とが配置されており、さらに、これらと第３ギヤセット３０との間には、第２ブレーキ５２とワンウェイクラッチ６１とが並列に配置されている。

前記第１〜第３ギヤセット１０、２０、３０は、シングルピニオン型プラネタリギヤセットであって、サンギヤ１１、２１、３１と、これらのサンギヤ１１、２１、３１にそれぞれ噛み合った各複数のピニオン１２、２２、３２と、これらのピニオン１２、２２、３２をそれぞれ支持するキャリヤ１３、２３、３３と、ピニオン１２、２２、３２にそれぞれ噛み合ったリングギヤ１４、２４、３４とで構成されている。

３つのギヤセット１０、２０、３０において、第１ギヤセット１０のピニオン１２と第２ギヤセット２０のピニオン２２は段なしのピニオンであるが、第３ギヤセット３０のピニオン３２は、同一軸心上にサンギヤ３１と噛み合う大径部３２ａとリングギヤ３４と噛み合う小径部３２ｂとを有する、段付きピニオンにされている。

そして、第１ギヤセット１０のサンギヤ１１は、前記変速機ケース６の中間壁６ａに設けられたボス部６ｂに固定されていると共に、第１ギヤセット１０のリングギヤ１４は第２ギヤセット２０のキャリヤ２３に、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４は第３ギヤセット３０のキャリヤ３３に、第３ギヤセット３０のリングギヤ３４は第１ギヤセット１０のキャリヤ１３に、それぞれ連結されている。

また、第２ギヤセット２０のサンギヤ２１は、前記第１クラッチ４１を介して入力軸４に断接可能に連結されていると共に、該第２ギヤセット２０のリングギヤ２４及び第３ギヤセット３０のキャリヤ３３は、前記第２クラッチ４２を介して入力軸４に断接可能に連結されており、また、第３ギヤセット３０のサンギヤ３１は、前記第３クラッチ４３を介して入力軸４に断接可能に連結されている。

さらに、第３ギヤセット３０のサンギヤ３１は、第１ブレーキ５１を介して変速機ケース６に断接可能に連結されていると共に、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４及びこれに連結された第３ギヤセット３０のキャリヤ３３は、並列に配置された第２ブレーキ５２及びワンウエィクラッチ６１を介して変速機ケース６に断接可能に連結されている。

以上の構成により、この変速機構５によれば、第１〜第３クラッチ４１〜４３、及び第１、第２ブレーキ５１、５２の締結状態の組み合わせにより、前進６速と後退速とが得られるようになっており、その組み合わせと変速段の関係を表１に示す。なお、第２ブレーキ５２はエンジンブレーキを作動させる１速でのみ締結され、エンジンブレーキを作動させない１速では、ワンウェイクラッチ６１がロックすることにより１速を形成する。

次に、各変速段における変速機構５の動力伝達状態を説明する。

まず、１速では、図２に示すように、第１クラッチ４１が締結し、ワンウェイクラッチ６１がロックした状態にある。また、エンジンブレーキが作動する１速では、第２ブレーキ５２も締結される。

このとき、入力軸４の回転は第１クラッチ４１を介して第２ギヤセット２０のサンギヤ２１に入力されるが、該第２ギヤセット２０のリングギヤ２４は第２ブレーキ５２及びワンウェイクラッチ６１を介して変速機ケース６に固定されているので、入力回転は減速された上で正方向（入力回転と同一方向）の回転としてキャリヤ２３から出力され、第１ギヤセット１０のリングギヤ１４に入力される。

また、第１ギヤセット１０においては、サンギヤ１１が固定されているので、前記リングギヤ１４への入力回転がさらに減速され、キャリヤ１３から正方向の回転として出力ギヤ７に出力される。これにより、減速比の大きな１速が得られる。

次に、２速では、図３に示すように、第１クラッチ４１と第１ブレーキ５１とが締結され、入力軸４の回転は、１速の場合と同様に、第２ギヤセット２０のサンギヤ２１に入力され、該第２ギヤセット２０のキャリヤ２３から第１ギヤセット１０のリングギヤ１４に出力される。そして、該第１ギヤセット１０で減速された上で、キャリヤ１３から正方向の回転として出力ギヤ７に出力される。

その場合に、この第１ギヤセット１０のキャリヤ１３からの出力回転は、第１ブレーキ５１によりサンギヤ３１が固定された第３ギヤセット３０のリングギヤ３４に伝達され、該第３ギヤセット３０で減速された上でキャリヤ３３から第２ギヤセット２０のリングギヤ２４に伝達され、該リングギヤ２４が比較的低速で正方向に回転する。

したがって、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４が固定される１速に比較して、該第２ギヤセット２０におけるサンギヤ２１からキャリヤ２３への回転の減速比が小さくなる。これにより、１速より減速比の小さな２速が得られる。

次に、３速では、図４に示すように、第１クラッチ４１と第３クラッチ４３とが締結され、入力軸４の回転は、１速及び２速の場合と同様に、第２ギヤセット２０のサンギヤ２１に入力され、該第２ギヤセット２０のキャリヤ２３から第１ギヤセット１０のリングギヤ１４に出力される。そして、該第１ギヤセット１０により減速された上で、キャリヤ１３から正方向の回転として出力ギヤ７に出力される。

その場合に、この第１ギヤセット１０のキャリヤ１３からの出力回転は、２速の場合と同様に、第３ギヤセット３０のリングギヤ３４に伝達された後、該第３ギヤセット３０のキャリヤ３３から第２ギヤセット２０のリングギヤ２４に伝達され、該リングギヤ２４が正方向に回転することになるが、３速では、第３ギヤセット３０のサンギヤ３１に、第３クラッチ４３を介して入力軸４の回転が入力されており、したがって、該第３ギヤセット３０におけるキャリヤ３３の回転が、サンギヤ３１が固定される２速の場合に比べて増速され、これに伴って、第２ギヤセット２０のリングギヤ２４の回転も２速の場合に比べて増速される。

その結果、第２ギヤセット２０のサンギヤ２１からキャリヤ２３への回転の減速比が２速よりも小さくなり、これにより、２速より減速比の小さな３速が得られる。

次に、４速では、図５に示すように、第１クラッチ４１と第２クラッチ４２とが締結され、入力軸４の回転は、第１クラッチ４１を介して第２ギヤセット２０のサンギヤ２１に入力されると同時に、第２クラッチ４２を介して該第２ギヤセット２０のリングギヤ２４にも入力される。そのため、第２ギヤセット２０は全体が入力軸４と一体的に回転し、キャリヤ２３から第１ギヤセット１０のリングギヤ１４に入力回転と同一速度の正方向の回転が伝達される。

そして、この回転は、１〜３速の場合と同様に、第１ギヤセット１０で減速された上で、キャリヤ１３から正方向の回転として出力ギヤ７に出力されるが、その場合に、入力軸４の回転は第２ギヤセット２０では減速されていないので、３速の減速比よりも小さな減速比の４速が得られる。

次に、５速では、図６に示すように、第２クラッチ４２と第３クラッチ４３とが締結され、入力軸４の回転は、第２クラッチ４２を介して第３ギヤセット３０のキャリヤ３３に入力されると同時に、第３クラッチ４３を介して該第３ギヤセット３０のサンギヤ３１にも入力される。そのため、第３ギヤセット３０は全体が入力軸４と一体的に回転し、リングギヤ３４から出力ギヤ７に入力回転と同一速度の正方向の回転が伝達される。これにより、減速比が１の５速が得られる。

さらに、６速では、図７に示すように、第２クラッチ４２と第１ブレーキ５１とが締結され、入力軸４の回転は、第２クラッチ４２を介して第３ギヤセット３０のキャリヤ３３に入力される。この第３ギヤセット３０のサンギヤ３１は、第１ブレーキ５１により固定されているから、キャリヤ３３に入力された入力回転は増速された上でリングギヤ３４から出力され、出力ギヤ７に入力回転より増速された正方向の回転が伝達される。これにより、減速比が１より小さなオーバードライブの６速が得られる。

また、後退速では、図８に示すように、第３クラッチ４３と第２ブレーキ５２とが締結され、入力軸４の回転は、第３クラッチ４３を介して第３ギヤセット３０のサンギヤ３１に入力される。この第３ギヤセット３０のキャリヤ３３は、第２ブレーキ５２により固定されているから、サンギヤ３１に入力された入力回転は、減速された上でリングギヤ３４から逆方向の回転として出力され、出力ギヤ７に伝達される。これにより、減速比が大きな後退速が得られる。

以上のような構成によれば、第３ギヤセット３０のサンギヤ３１がピニオン３２の大径部３２ａに、リングギヤ３４がピニオンの小径部３２ｂにそれぞれ噛み合わされている。そのため、ピニオン３２とサンギヤ３１とリングギヤ３４の少なくとも一方とを変更するだけで、言い換えるとキャリヤ３３を変更することなく、ギヤ比を一定範囲内で自由に変更することが可能となる。

仮に、第３ギヤセット３０のピニオン３２が、他のギヤセット１０、２０のピニオン１２、２２と同様に段なしのピニオンであって、ギヤ比を一定範囲内で自由に変更する場合、ピニオン、サンギヤとリングギヤの少なくとも一方、およびキャリヤを変更する必要がある。言い換えると、自動車の各車種や仕様において各変速段のギヤ比が異なる自動変速機を搭載する場合、各自動車に対して共通に使用でできる部品が少なくなる。すなわち、段付きピニオンである場合はキャリヤを各自動車において共通にでき、段なしピニオンである場合は各自動車毎に対応するキャリヤを用意する必要がある。

本実施形態によれば、変速機構５の３つのシングルピニオン型プラリネタリギヤセット１０、２０、３０の中、第３ギヤセット３０のピニオン３２を段付きピニオンとすることにより、部品の変更数が小さく抑制されつつ各変速段のギヤ比の選択の自由度が高い自動変速機が実現される。

なお、例えば自動変速機の製造コストを下げるために、本実施の形態において第１〜第３ギヤセット１０、２０、３０のリングギヤ１４、２４、３４が共通であって、且つ第１ギヤセット１０のピニオン１２と第２ギヤセット２０のピニオン２２とが共通にされている場合、第３ギヤセット３０のサンギヤ３１は、他のギヤセットのサンギヤ１１、２１に比べて小径になる。

この場合、第３ギヤセット３０のピニオン３２が段付きピニオンでなくピニオン１２およびピニオン２２と共通である場合に比べて、６速のオーバードライブ量が小さくなる、すなわち５速との間の減速比差が小さくなるという効果が得られる。

また、図１に示すように、トルクコンバータ３側から順に、第１ギヤセット１０、第２ギヤセット２０、第３ギヤセットと配置され、出力ギヤ７が第１ギヤセット１０のトルクコンバータ３側に配置されていることから、トルクコンバータ３の近傍に配置された差動装置９と出力ギヤ７とが軸方向に接近し、カウンタドライブ機構８を構成するカウンタドライブシャフト８ａの長さが短くなる。これにより、該カウンタドライブ機構８を介して連結される自動変速機５と差動装置９とを一体化してパワーユニットを構成する場合に、これをコンパクトに構成することができ、車載時のレイアウト性が向上する。

（第２の実施の形態）
本実施の形態は、前進６速の第１の実施の形態の自動変速機の改良したものであって、前進７速を実現する自動変速機である。第１の実施の形態の自動変速機とは、第３ギヤセットが異なる。異なる部分を説明する。

図９に示すように、この実施の形態における第３ギヤセット３０’は、ピニオンとして、同一軸心上に大径部３２ａ’と小径部３２ｂ’とを一体的に設けた段付きピニオンが用いられていると共に、大径部３２ａ’に第１サンギヤ３１ａ’が、小径部３２ｂ’に第２サンギヤ３１ｂ’とリングギヤ３４’とがそれぞれ噛み合わされている。そして、第２サンギヤ３１ｂ’と変速機ケース６との間に第３ブレーキ５３’が設けられている。なお、その他の構成は第１の実施の形態と同じである。

この実施の形態においても、表２や図９に示すように、６速では、第２クラッチ４２と第１ブレーキ５１とが締結され、第１サンギヤ３１ａ’が固定された状態で、入力軸４の回転が第３ギヤセット３０’のキャリヤ３３’に入力される。したがって、キャリヤ３３’への入力回転は増速された上でリングギヤ３４’から出力ギヤ７に出力され、減速比が１より小さなオーバードライブの６速が形成される。

また、表２や図１０に示すように、前記第１ブレーキ５１を解放し、第３ブレーキ５３’を締結すれば、第２サンギヤ３１ｂ’が固定された状態で、入力軸４の回転が第３ギヤセット３０’のキャリヤ３３’に入力され、前記の場合と同様に、増速された上でリングギヤ３４’から出力ギヤ７に出力される。

この状態を前記６速の場合と比較すると、前記第２サンギヤ３１ｂ’は、段付きピニオンの小径部３２ｂ’に噛み合わされているから、６速で固定される第１サンギヤ３１ａ’よりも径が大きく、したがって、キャリヤ３３’からリングギヤ３４’への回転の増速比が６速の場合より大きくなる。これにより、減速比が６速よりも小さなオーバードライブの７速が形成されることになる。

本実施の形態によれば、第２サンギヤ３１ｂ’と第３ブレーキ５３’の追加のみで前進６速の第１の実施の形態の自動変速機を前進７速の自動変速機に変更することができる。

（第３の実施の形態の基本構成を備えた参考例）
次に、後述する第３の実施の形態の基本構成を備えた参考例について説明する。本参考例は、第１の実施の形態の自動変速機が５つの摩擦要素として３つのクラッチと２つのブレーキとを有するものであったのに対し、２つのクラッチと３つのブレーキとを有する自動変速機である。

図１１は本参考例に係る自動変速機の構成を示す骨子図であって、この自動変速機１０１は、フロントエンジンフロントドライブ車等のエンジン横置き式自動車に適用されるもので、主たる構成要素として、エンジン出力軸１０２に取り付けられたトルクコンバータ１０３と、該トルクコンバータ１０３の出力回転が入力軸１０４を介して入力される変速機構１０５とを有し、該変速機構１０５が入力軸１０４の軸心上に配置された状態で、変速機ケース１０６に収納されている。

そして、該変速機構１０５の出力回転が、同じく入力軸１０４の軸心上に配置された出力ギヤ１０７からカウンタドライブ機構１０８を介して差動装置１０９に伝達され、左右の車軸１０９ａ、１０９ｂが駆動されるようになっている。

前記トルクコンバータ１０３、は、第１および第２の実施の形態のトルクコンバータ３と同一であるため説明は省略する。

一方、前記変速機構１０５は、第１、第２、第３プラネタリギヤセット（以下、単に「第１、第２、第３ギヤセット」という）１１０、１２０、１３０を有し、これらが前記変速機ケース１０６に設けられた中間壁１０６ａの反トルクコンバータ側において、該中間壁１０６ａ側から順に配置されていると共に、該中間壁１０６ａと第１ギヤセット１１０との間に前記出力ギヤ１０７が配置されている。

また、変速機構５を構成する摩擦要素として、前記中間壁６ａのトルクコンバータ側に、第１ブレーキ１５１が配置されていると共に、変速ケース１０６内の反トルクコンバータ側の端部には、第１クラッチ１４１、第２クラッチ１４２、および第２ブレーキ１５２が配置されており、さらに、これらと第３ギヤセット１３０との間には、第３ブレーキ１５３とワンウェイクラッチ１６１とが並列に配置されている。

第１〜第３ギヤセット１１０、１２０、１３０は、シングルピニオン型プラネタリギヤセットであって、サンギヤ１１１、１２１、１３１と、これらのサンギヤ１１１、１２１、１３１にそれぞれ噛み合った各複数のピニオン１１２、１２２、１３２と、これらのピニオン１１２、１２２、１３２をそれぞれ支持するキャリヤ１１３、１２３、１３３と、ピニオン１１２、１２２、１３２にそれぞれ噛み合ったリングギヤ１１４、１２４、１３４とで構成されている。

３つのギヤセット１１０、１２０、１３０において、第１ギヤセット１１０のピニオン１１２と第２ギヤセット１２０のピニオン１２２は段なしのピニオンであるが、第３ギヤセット１３０のピニオン１３２は、同一軸心上にサンギヤ１３１と噛み合う大径部１３２ａとリングギヤ１３４と噛み合う小径部１３２ｂとを有する、段付きピニオンにされている。

そして、第１ギヤセット１１０のサンギヤ１１１は、第１ブレーキ１５１を介してケース１０６に断接可能に連結されていると共に、第１ギヤセット１１０のリングギヤ１１４は第２ギヤセット１２０のキャリヤ１２３に、第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４は第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３に、第３ギヤセット１３０のリングギヤ１３４は第１ギヤセット１１０のキャリヤ１１３に、それぞれ連結されている。第１ギヤセット１１０のキャリヤ１１３と出力ギヤ１０７が連結されている。

また、第２ギヤセット１２０のサンギヤ１２１は入力軸１０４に連結されている。第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４と第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３は第１クラッチ１４１を介して入力軸１０４に断接可能に連結されている。

第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４及びこれに連結された第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３は、並列に配置された第３ブレーキ１５３及びワンウエィクラッチ１６１を介してケース１０６に断接可能に連結されている。

以上の構成により、この変速機構１０５によれば、第１、第２クラッチ１４１、１４２、及び第１〜第３ブレーキ１５１〜１５３の締結状態の組み合わせにより、前進６速と後退速とが得られるようになっており、その組み合わせと変速段の関係を表３に示す。なお、第３ブレーキ１５３はエンジンブレーキを作動させる１速でのみ締結され、エンジンブレーキを作動させない１速では、ワンウェイクラッチ１６１がロックすることにより１速を形成する。

次に、各変速段における変速機構１０５の動力伝達状態を説明する。

まず、１速では、図１２に示すように、第１ブレーキ１５１が締結し、ワンウェイクラッチ１６１がロックした状態にある。また、エンジンブレーキが作動する１速では、第３ブレーキ１５３も締結される。

このとき、入力軸１０４の回転は第２ギヤセット１２０のサンギヤ１２１に入力されるが、該第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４は第３ブレーキ１５２及びワンウェイクラッチ１６１を介してケース１０６に固定されているので、入力回転は減速された上で正方向（入力回転と同一方向）の回転としてキャリヤ１２３から出力され、第１ギヤセット１１０のリングギヤ１１４に入力される。

また、第１ギヤセット１１０においては、サンギヤ１１１が第１ブレーキ１５１を介してケース１０６に固定されているので、前記リングギヤ１１４への入力回転がさらに減速され、キャリヤ１１３から正方向の回転として出力ギヤ１０７に出力される。これにより、減速比の大きな１速が得られる。

次に、２速では、図１３に示すように、第１ブレーキ１５１と第２ブレーキ１５２とが締結され、入力軸４の回転は、１速の場合と同様に、第２ギヤセット１２０のサンギヤ１２１に入力され、該第２ギヤセット１２０のキャリヤ１２３から第１ギヤセット１１０のリングギヤ１１４に出力される。そして、該第１ギヤセット１１０で減速された上で、キャリヤ１１３から正方向の回転として出力ギヤ１０７に出力される。

その場合に、この第１ギヤセット１１０のキャリヤ１１３からの出力回転は、第２ブレーキ１５２によりサンギヤ１３１が固定された第３ギヤセット１３０のリングギヤ１３４に伝達され、該第３ギヤセット１３０で減速された上でキャリヤ１３３から第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４に伝達され、該リングギヤ１２４が比較的低速で正方向に回転する。

したがって、第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４が固定される１速に比較して、該第２ギヤセット１２０におけるサンギヤ１２１からキャリヤ１２３への回転の減速比が小さくなる。これにより、１速より減速比の小さな２速が得られる。

次に、３速では、図１４に示すように、第１ブレーキ１５１と第２クラッチ１４２とが締結され、入力軸１０４の回転は、１速及び２速の場合と同様に、第２ギヤセット１２０のサンギヤ１２１に入力され、該第２ギヤセット１２０のキャリヤ１２３から第１ギヤセット１１０のリングギヤ１１４に出力される。そして、該第１ギヤセット１１０により減速された上で、キャリヤ１１３から正方向の回転として出力ギヤ１０７に出力される。

その場合に、この第１ギヤセット１１０のキャリヤ１１３からの出力回転は、２速の場合と同様に、第３ギヤセット１３０のリングギヤ１３４に伝達された後、該第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３から第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４に伝達され、該リングギヤ１２４が正方向に回転することになるが、３速では、第３ギヤセット１３０のサンギヤ１３１に、第２クラッチ１４２を介して入力軸１０４の回転が入力されており、したがって、該第３ギヤセット１３０におけるキャリヤ１３３の回転が、サンギヤ１３１が固定される２速の場合に比べて増速され、これに伴って、第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４の回転も２速の場合に比べて増速される。

その結果、第２ギヤセット１２０のサンギヤ１２１からキャリヤ１２３への回転の減速比が２速よりも小さくなり、これにより、２速より減速比の小さな３速が得られる。

次に、４速では、図１５に示すように、第１ブレーキ１５１と第１クラッチ１４１とが締結され、入力軸１０４の回転は、第２ギヤセット１２０のサンギヤ１２１に入力されると同時に、第１クラッチ１４１を介して該第２ギヤセット１２０のリングギヤ１２４にも入力される。そのため、第２ギヤセット１２０は全体が入力軸１０４と一体的に回転し、キャリヤ１２３から第１ギヤセット１１０のリングギヤ１１４に入力回転と同一速度の正方向の回転が伝達される。

そして、この回転は、１〜３速の場合と同様に、第１ギヤセット１１０で減速された上で、キャリヤ１１３から正方向の回転として出力ギヤ１０７に出力されるが、その場合に、入力軸１０４の回転は第２ギヤセット１２０では減速されていないので、３速の減速比よりも小さな減速比の４速が得られる。

次に、５速では、図１６に示すように、第１クラッチ１４１と第２クラッチ１４２とが締結され、入力軸１０４の回転は、第１クラッチ１４１を介して第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３に入力されると同時に、第２クラッチ１４２を介して該第３ギヤセット１３０のサンギヤ１３１にも入力される。そのため、第３ギヤセット１３０は全体が入力軸１０４と一体的に回転し、リングギヤ１３４から出力ギヤ１０７に入力回転と同一速度の正方向の回転が伝達される。これにより、減速比が１の５速が得られる。

さらに、６速では、図１７に示すように、第１クラッチ１４１と第２ブレーキ１５２とが締結され、入力軸１０４の回転は、第１クラッチ１４１を介して第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３に入力される。この第３ギヤセット１３０のサンギヤ１３１は、第２ブレーキ１５２により固定されているから、キャリヤ１３３に入力された入力回転は増速された上でリングギヤ１３４から出力され、出力ギヤ１０７に入力回転より増速された正方向の回転が伝達される。これにより、減速比が１より小さなオーバードライブの６速が得られる。

また、後退速では、図１８に示すように、第２クラッチ１４２と第３ブレーキ１５３とが締結され、入力軸１０４の回転は、第２クラッチ１４２を介して第３ギヤセット１３０のサンギヤ１３１に入力される。この第３ギヤセット１３０のキャリヤ１３３は、第３ブレーキ１５３により固定されているから、サンギヤ１３１に入力された入力回転は、減速された上でリングギヤ１３４から逆方向の回転として出力され、出力ギヤ１０７に伝達される。これにより、減速比が大きな後退速が得られる。

以上のような構成によれば、第３ギヤセット１３０のサンギヤ１３１がピニオン１３２の大径部１３２ａに、リングギヤ１３４がピニオンの小径部１３２ｂにそれぞれ噛み合わされている。そのため、ピニオン１３２とサンギヤ１３１とリングギヤ１３４の少なくとも一方とを変更するだけで、言い換えるとキャリヤ１３３を変更することなく、ギヤ比を一定範囲内で自由に変更することが可能となる。

仮に、第３ギヤセット１３０のピニオン１３２が、他のギヤセット１１０、１２０のピニオン１１２、１２２と同様に断なしのピニオンであって、ギヤ比を一定範囲内で自由に変更する場合、ピニオン、サンギヤとリングギヤの少なくとも一方、およびキャリヤを変更する必要がある。言い換えると、自動車の各車種や仕様において各変速段のギヤ比が異なる自動変速機を搭載する場合、各自動車に対して共通に使用でできる部品が少なくなる。すなわち、段付きピニオンである場合はキャリヤを各自動車において共通にでき、段なしピニオンである場合は各自動車毎に対応するキャリヤを用意する必要がある。

本参考例によれば、変速機構１０５の３つのプラリネタリギヤセット１１０、１２０、１３０の中、第３ギヤセット１３０のピニオン１３２を段付きピニオンとすることにより、部品の変更数が小さく抑制されつつ各変速段のギヤ比の選択の自由度が高い自動変速機が実現される。

なお、第１の実施の形態と同様に、例えば自動変速機の製造コストを下げるために、本参考例において第１〜第３ギヤセット１１０、１２０、１３０のリングギヤ１１４、１２４、１３４が共通であって、且つ第１ギヤセット１１０のピニオン１１２と第２ギヤセット１２０のピニオン１２２とが共通にされている場合、第３ギヤセット１３０のサンギヤ１３１は、他のギヤセットのサンギヤ１１１、１２１に比べて小径になる。

この場合、第３ギヤセット１３０のピニオン１３２が段付きピニオンでなくピニオン１１２および１ピニオン２２と共通である場合に比べて、６速のオーバードライブ量が小さくなる、すなわち５速との間の減速比差が小さくなるという効果が得られる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態は、前進６速の前記参考例に係る自動変速機を改良したものであって、前進７速を実現する自動変速機である。前記参考例の自動変速機とは、第３ギヤセットが異なる。異なる部分を説明する。

図１９に示すように、この実施の形態における第３ギヤセット１３０’は、ピニオンとして、同一軸心上に大径部１３２ａ’と小径部１３２ｂ’とを一体的に設けた段付きピニオンが用いられていると共に、大径部１３２ａ’に第１サンギヤ１３１ａ’が、小径部１３２ｂ’に第２サンギヤ１３１ｂ’とリングギヤ１３４’とがそれぞれ噛み合わされている。そして、第２サンギヤ１３１ｂ’と変速機ケース１０６との間に第４ブレーキ１５４’が設けられている。なお、その他の構成は前記参考例と同じである。

この実施の形態においても、表４や図１９に示すように、６速では、第１クラッチ１４１と第２ブレーキ１５２とが締結され、第１サンギヤ１３１ａ’が固定された状態で、入力軸１０４の回転が第３ギヤセット１３０’のキャリヤ１３３’に入力される。したがって、キャリヤ１３３’への入力回転は増速された上でリングギヤ１３４’から出力ギヤ１０７に出力され、減速比が１より小さなオーバードライブの６速が形成される。

また、表４や図２０に示すように、前記第２ブレーキ１５２を解放し、第４ブレーキ１５４’を締結すれば、第２サンギヤ１３１ｂ’が固定された状態で、入力軸１０４の回転が第３ギヤセット１３０’のキャリヤ１３３’に入力され、前記の場合と同様に、増速された上でリングギヤ１３４’から出力ギヤ１０７に出力される。

この状態を前記６速の場合と比較すると、前記第２サンギヤ１３１ｂ’は、段付きピニオンの小径部１３２ｂ’に噛み合わされているから、６速で固定される第１サンギヤ１３１ａ’よりも径が大きく、したがって、キャリヤ１３３’からリングギヤ１３４’への回転の増速比が６速の場合より大きくなる。これにより、減速比が６速よりも小さなオーバードライブの７速が形成されることになる。

本実施の形態によれば、第２サンギヤ１３１ｂ’と第４ブレーキ１５４’の追加のみで前進６速の前記参考例の自動変速機を前進７速の自動変速機に変更することができる。

以上、３つの実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図１（図３）に示すように出力ギヤ７（１０７）は、変速機ケース６（１０６）の中間壁６ａ（１０６）の反コンバータ３（１０３）側であるが、これに限定されない。図２１に第３の実施の形態の改良例を示すように、出力ギヤ２０７を中間壁２０６ａのコンバータ側（反第１ギヤセット２１０側）に配置してもよい。

この場合、上述の実施の形態のように出力ギヤを中間壁の反コンバータ側に配置する場合に比べて、出力ギヤがコンバータ側に近づくので、トルクコンバータの近傍に配置された差動装置と出力ギヤとが軸方向に接近し、カウンタドライブ機構を構成するカウンタドライブシャフト８ａの長さが上述の実施の形態に比べてさらに短くなる。これにより、該カウンタドライブ機構を介して連結される自動変速機と差動装置とを一体化してパワーユニットを構成する場合に、これをさらにコンパクトに構成することができ、車載時のレイアウト性が向上する。

以上のように、本発明に係る自動変速機は、複数のギヤセットの中の１つのギヤセットのピニオンを段付きピニオンとするため、該自動変速機は、段付きピニオンとこれと噛み合うサンギヤとリングギヤの一方を変更するだけで、部品の変更数を小さく抑制しつつ異なるギヤ比を実現することができる。したがって、自動車産業もしくは自動車用変速機の製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の第１の実施の形態に係る自動変速機の骨子図である。 同自動変速機の１速の状態を示す要部骨子図である。 同じく２速の状態を示す要部骨子図である。 同じく３速の状態を示す要部骨子図である。 同じく4速の状態を示す要部骨子図である。 同じく５速の状態を示す要部骨子図である。 同じく６速の状態を示す要部骨子図である。 同じく後退速の状態を示す要部骨子図である。 第２の実施の形態に係る自動変速機の６速の状態を示す要部骨子である。 同じく７速の状態を示す要部骨子である。 本発明の参考例に係る自動変速機の骨子図である。 同自動変速機の１速の状態を示す要部骨子図である。 同じく２速の状態を示す要部骨子図である。 同じく３速の状態を示す要部骨子図である。 同じく４速の状態を示す要部骨子図である。 同じく５速の状態を示す要部骨子図である。 同じく６速の状態を示す要部骨子図である。 同じく後退速の状態を示す要部骨子図である。 第３の実施の形態に係る自動変速機の６速の状態を示す要部骨子である。 同じく７速の状態を示す要部骨子である。 第３の実施の形態の改良例である。

符号の説明

１ 自動変速機
４ 入力軸
７ 出力部材（出力ギヤ）
１０ 第１ギヤセット
１３ キャリヤ
１４ リングギヤ
２０ 第２ギヤセット
２３ キャリヤ
２４ リングギヤ
３０ 第３ギヤセット
３１ サンギヤ
３２ ピニオン（段付きピニオン）
３２ａ 大径部
３２ｂ 小径部
３３ キャリヤ
３４ リングギヤ
４１ 第１クラッチ
４２ 第２クラッチ
４３ 第３クラッチ
５１ 第１ブレーキ
５２ 第２ブレーキ

Claims (4)

1. ケース内に入力軸と同軸上に出力部材が配置され、少なくとも５個の摩擦要素と、シングルピニオン型プラネタリギヤセットでなる第１、第２、第３ギヤセットとを備え、少なくとも前進６速を達成する自動変速機であって、
   第１ギヤセットのリングギヤと第２ギヤセットのキャリヤ、第２ギヤセットのリングギヤと第３ギヤセットのキャリヤ、第３ギヤセットのリングギヤと第１ギヤセットのキャリヤをそれぞれ連結し、
   該第３ギヤセットのリングギヤ及び第１ギヤセットのキャリヤを前記出力部材に連結すると共に、
   該第３ギヤセットのサンギヤを固定して、キャリヤから前記入力軸の回転を入力することにより、リングギヤから出力部材に回転を増速して出力するオーバードライブの６速を形成するように構成し、かつ、
   該第３ギヤセットのピニオンを、同一軸心上に大径部と小径部とを有する段付きピニオンとし、
   サンギヤとリングギヤの一方を該段付きピニオンの大径部に、他方を該段付きピニオンの小径部にそれぞれ噛み合わせると共に、
   前記第１ギヤセットのサンギヤを固定し、かつ、
   前記入力軸と第２ギヤセットのサンギヤとを断接する第１クラッチと、
   前記入力軸と第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第２クラッチと、
   前記入力軸と第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第３クラッチと、
   前記ケースと第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第１ブレーキと、
   前記ケースと第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第２ブレーキとを備え、
   前記第１クラッチ及び第２ブレーキを締結することにより１速を形成し、
   前記第１クラッチ及び第１ブレーキを締結することにより２速を形成し、
   前記第１クラッチ及び第３クラッチを締結することにより３速を形成し、
   前記第１クラッチ及び第２クラッチを締結することにより４速を形成し、
   前記第２クラッチ及び第３クラッチを締結することにより５速を形成し、
   前記第２クラッチ及び第１ブレーキを締結することにより前記６速を形成することを特徴とする自動変速機。
2. 前記請求項１に記載の自動変速機において、
   前記第３ギヤセットの段付きピニオンの大径部に前記サンギヤを、小径部に前記リングギヤをそれぞれ噛み合わせると共に、
   該段付きピニオンの小径部に噛み合う第２のサンギヤと、
   該第２のサンギヤと前記ケースとを断接する第３ブレーキとを備え、
   前記第２クラッチ及び第３ブレーキを締結することにより７速を形成することを特徴とする自動変速機。
3. ケース内に入力軸と同軸上に出力部材が配置され、６個の摩擦要素と、シングルピニオン型プラネタリギヤセットでなる第１、第２、第３ギヤセットとを備え、前進７速を達成する自動変速機であって、
   第１ギヤセットのリングギヤと第２ギヤセットのキャリヤ、第２ギヤセットのリングギヤと第３ギヤセットのキャリヤ、第３ギヤセットのリングギヤと第１ギヤセットのキャリヤをそれぞれ連結し、
   該第３ギヤセットのリングギヤ及び第１ギヤセットのキャリヤを前記出力部材に連結すると共に、
   該第３ギヤセットのサンギヤを固定して、キャリヤから前記入力軸の回転を入力することにより、リングギヤから出力部材に回転を増速して出力するオーバードライブの６速を形成するように構成し、かつ、
   該第３ギヤセットのピニオンを、同一軸心上に大径部と小径部とを有する段付きピニオンとすると共に、
   前記入力軸と第２ギヤセットのサンギヤとを連結し、かつ、
   前記入力軸と第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第１クラッチと、
   前記入力軸と第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第２クラッチと、
   前記ケースと第１ギヤセットのサンギヤとを断接する第１ブレーキと、
   前記ケースと第３ギヤセットのサンギヤとを断接する第２ブレーキと、
   前記ケースと第２ギヤセットのリングギヤ及び第３ギヤセットのキャリヤとを断接する第３ブレーキとを備え、
   前記第１ブレーキ及び第３ブレーキを締結することにより１速を形成し、
   前記第１ブレーキ及び第２ブレーキを締結することにより２速を形成し、
   前記第１ブレーキ及び第２クラッチを締結することにより３速を形成し、
   前記第１ブレーキ及び第１クラッチを締結することにより４速を形成し、
   前記第１クラッチ及び第２クラッチを締結することにより５速を形成し、
   前記第１クラッチ及び第２ブレーキを締結することにより前記６速を形成し、さらに、
   前記第３ギヤセットの段付きピニオンの大径部に前記サンギヤを、小径部に前記リングギヤをそれぞれ噛み合わせると共に、
   該段付きピニオンの小径部に噛み合う第２のサンギヤと、
   該第２のサンギヤと前記ケースとを断接する第４ブレーキとを備え、
   前記第１クラッチ及び第４ブレーキを締結することにより７速を形成することを特徴とする自動変速機。
4. 前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動変速機において、
   前記入力軸の一方の端部を駆動源に連結し、
   該駆動源側から前記第１、第２、第３ギヤセットをこの順に配置すると共に、
   第１ギヤセットの駆動源側に前記出力部材を配置したことを特徴とする自動変速機。

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