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技術 車両用自動変速機

出願人 アイシン精機株式会社
発明者 高木清春間瀬篤弘中村栄希
出願日 2013年10月25日 (8年2ヶ月経過) 出願番号 2013-222008
公開日 2015年4月30日 (6年8ヶ月経過) 公開番号 2015-083853
状態 特許登録済
技術分野 変速機構成
主要キーワード ピ二オン 回転規制状態 取出し部材 内周面近傍 回転軸線回り ギヤ連結 プラネタリ機構 軸方向長
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年4月30日)のものです。
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図面 (9)

課題

大型化するクラッチの数を低減でき、また、変速段に関わらず、入力回転と同一の回転の動力を外部に取り出すことができる車両用自動変速機を提供することを目的とする。

解決手段

本発明の車両用自動変速機1では、第1クラッチCL1および第2クラッチCL2のトルク分担比Tcl2,Tcl1が入力トルク「1.000」と比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比Tcl3が入力トルク「1.000」よりも大きくなる場合があるのは第3クラッチCL3のみとなる。よって、大型化するクラッチCL1,CL2の数を低減することができ、車両用自動変速機1の小型化を図ることができる。

概要

背景

例えば、下記に示す特許文献1に記載の車両用自動変速機は、4つのシングルピ二オンプラネタリ機構並びに6つの係合要素、すなわち2つのブレーキおよび4つのクラッチで構成され、そのうちの3要素を係合させることで、前進10速段後進1速段の変速段を形成している。図7に示すように、第1〜第4プラネタリ機構P11〜P14は、入力軸N側から出力軸T側に向かって順次並列に配置されている。以下の説明では、第1〜第4プラネタリ機構P11〜P14を構成する部材は、第1〜第4ピニオンQ11〜Q14を支承する第1〜第4キャリアC11〜C14、第1〜第4サンギヤS11〜S14および第1〜第4リングギヤR11〜R14と称する。

第2キャリアC12は入力軸Nと連結し、第4キャリアC14は、第1クラッチCL11により入力軸Nとの連結を選択可能である。第2サンギヤS12は、第1サンギヤS11と連結し、第1ブレーキB11によりハウジングHとの連結を選択可能である。第2リングギヤR12は、第1キャリアC11と連結し第2クラッチCL12により第3リングギヤR13との連結を選択可能である。

第2リングギヤR12は、第3クラッチCL13により第3サンギヤS13および第4サンギヤS14との連結を選択可能である。第1リングギヤR11は、第4クラッチCL14により第3サンギヤS13および第4サンギヤS14との連結を選択可能である。第3リングギヤR13は、第2ブレーキB12によりハウジングHとの連結を選択可能である。第3キャリアC13は、第4リングギヤR14および出力軸Tと連結している。

図8において、各変速段に対応する各クラッチCL11〜CL14および各ブレーキB11,B12のトルク分担比を示しており、欄に数値が付されている場合、クラッチCL11〜CL14であれば接続状態、ブレーキB11,B12であれば回転規制状態にあることを示す。各欄の数値は、入力トルクを「1.000」としたときのトルク分担比である。

概要

大型化するクラッチの数を低減でき、また、変速段に関わらず、入力回転と同一の回転の動力を外部に取り出すことができる車両用自動変速機を提供することを目的とする。 本発明の車両用自動変速機1では、第1クラッチCL1および第2クラッチCL2のトルク分担比Tcl2,Tcl1が入力トルク「1.000」と比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比Tcl3が入力トルク「1.000」よりも大きくなる場合があるのは第3クラッチCL3のみとなる。よって、大型化するクラッチCL1,CL2の数を低減することができ、車両用自動変速機1の小型化をることができる。

目的

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大型化するクラッチの数を低減することができる車両用自動変速機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ハウジングと、第1および第2プラネタリギヤの互いに直結された第1プラネタリギヤの第1リングギヤとおよび第2リングギヤとが互いに直結され、前記第1リングギヤおよび前記第2リングギヤと第4プラネタリギヤの第4サンギヤとが直結され、前記第3プラネタリギヤの第3リングギヤと前記第4プラネタリギヤの第4キャリアとが直結されて、前記ハウジングに回転軸線同軸に支承されたシングルピニオン式の4個のプラネタリギヤと、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第1プラネタリギヤの第1キャリアに直結された入力軸と、前記ハウジングに回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第4キャリアに直結された出力軸と、前記第1プラネタリギヤの第1サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第1ブレーキと、前記第4プラネタリギヤの第4リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第2ブレーキと、前記互いに直結された第1、第2リングギヤおよび前記第4サンギヤと前記第3プラネタリギヤの第3キャリアとを係脱可能に連結する第1クラッチと、前記第2プラネタリギヤの第2サンギヤと前記第3プラネタリギヤの第3サンギヤとを係脱可能に連結する第2クラッチと、前記第3キャリアと前記第4リングギヤとを係脱可能に連結する第3クラッチと、互いに直結された前記第1キャリアおよび前記第2プラネタリギヤの第2キャリアと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結する第4クラッチと、を備える車両用自動変速機

請求項2

前記第1〜第4プラネタリギヤは、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、前記第1キャリアは、前記入力軸に直結され前記第1サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結されているとともに、前記第2キャリアに直結され前記第1および第2リングギヤの外側を通るギヤ連結部材に、前記入力軸側で直結され、前記第4クラッチは、前記ギヤ連結部材に直結された第4クラッチ連結部材を介して、前記第1および第2キャリアと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結し、前記ギヤ連結部材における前記第1および第2リングギヤより外側に、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材を設けた請求項1に記載の車両用自動変速機。

請求項3

前記第2プラネタリギヤ、前記第1プラネタリギヤ、前記第3プラネタリギヤおよび前記第4プラネタリギヤは、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、前記第2〜第4クラッチは、前記ハウジング内の外径側に配置され、前記第2および第1キャリアは、前記入力軸に直結され前記第2および第1サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結され、前記第2クラッチは、前記第3サンギヤに直結され前記第2および第1リングギヤの外側を通る第2クラッチ連結部材を介して、前記第2サンギヤと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結し、前記第4クラッチは、前記第2クラッチ連結部材に直結された第4クラッチ連結部材を介して、前記第2および第1キャリアと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結する請求項1に記載の車両用自動変速機。

技術分野

0001

本発明は、車両のエンジン等によって回転駆動される入力軸の回転を複数変速段変速して出力軸に伝達する車両用自動変速機に関する。

背景技術

0002

例えば、下記に示す特許文献1に記載の車両用自動変速機は、4つのシングルピ二オンプラネタリ機構並びに6つの係合要素、すなわち2つのブレーキおよび4つのクラッチで構成され、そのうちの3要素を係合させることで、前進10速段後進1速段の変速段を形成している。図7に示すように、第1〜第4プラネタリ機構P11〜P14は、入力軸N側から出力軸T側に向かって順次並列に配置されている。以下の説明では、第1〜第4プラネタリ機構P11〜P14を構成する部材は、第1〜第4ピニオンQ11〜Q14を支承する第1〜第4キャリアC11〜C14、第1〜第4サンギヤS11〜S14および第1〜第4リングギヤR11〜R14と称する。

0003

第2キャリアC12は入力軸Nと連結し、第4キャリアC14は、第1クラッチCL11により入力軸Nとの連結を選択可能である。第2サンギヤS12は、第1サンギヤS11と連結し、第1ブレーキB11によりハウジングHとの連結を選択可能である。第2リングギヤR12は、第1キャリアC11と連結し第2クラッチCL12により第3リングギヤR13との連結を選択可能である。

0004

第2リングギヤR12は、第3クラッチCL13により第3サンギヤS13および第4サンギヤS14との連結を選択可能である。第1リングギヤR11は、第4クラッチCL14により第3サンギヤS13および第4サンギヤS14との連結を選択可能である。第3リングギヤR13は、第2ブレーキB12によりハウジングHとの連結を選択可能である。第3キャリアC13は、第4リングギヤR14および出力軸Tと連結している。

0005

図8において、各変速段に対応する各クラッチCL11〜CL14および各ブレーキB11,B12のトルク分担比を示しており、欄に数値が付されている場合、クラッチCL11〜CL14であれば接続状態、ブレーキB11,B12であれば回転規制状態にあることを示す。各欄の数値は、入力トルクを「1.000」としたときのトルク分担比である。

先行技術

0006

US20090054196

発明が解決しようとする課題

0007

特許文献1に示される車両用自動変速機10では、図8のトルク分担比に示すように、1速時は第3クラッチCL13のトルク分担比が「1.875」、5速時は第1クラッチCL11のトルク分担比が「1.974」、6速時は第1クラッチCL11のトルク分担比が「1.571」、リバース時は第2クラッチCL12のトルク分担比が「1.875」と「1.000」を超えており、6つの係合要素のうち3つの係合要素、すなわち第1、第2および第3クラッチCL11,CL12,CL13は大型化となる傾向にある。

0008

また、商用車、例えばダンプカー消防車等における作業機の駆動のために車両駆動用エンジン動力を取り出すパワーテイクオフ(以下単にPTOと称す)を行う場合、エンジンからの入力回転と連結した要素の連結部材動力外部取出し部材を設ける必要がある。特許文献1に示される車両用自動変速機10では、エンジンからの入力回転と連結した第2キャリアC12が、ハウジングHの内周面近傍に位置しない構成であるため、停車中および走行中といかなる変速段においてもPTOを使用可能とするためには、エンジンと第1プラネタリ機構P11との間にエンジンからの入力回転を直接取り出す機構が必要となり、部品点数の増加並びに軸方向長さも増加せざるを得ない。

0009

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大型化するクラッチの数を低減することができる車両用自動変速機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するため、請求項1に係る車両用自動変速機は、ハウジングと、第1プラネタリギヤの第1リングギヤと第2プラネタリギヤの第2リングギヤとが互いに直結され、前記第1リングギヤおよび前記第2リングギヤと第4プラネタリギヤの第4サンギヤとが直結され、前記第3プラネタリギヤの第3リングギヤと前記第4プラネタリギヤの第4キャリアとが直結されて、前記ハウジングに回転軸線同軸に支承されたシングルピニオン式の4個のプラネタリギヤと、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第1プラネタリギヤの第1キャリアに直結された入力軸と、前記ハウジングに回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第4キャリアに直結された出力軸と、前記第1プラネタリギヤの第1サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第1ブレーキと、前記第4プラネタリギヤの第4リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第2ブレーキと、前記互いに直結された第1、第2リングギヤおよび前記第4サンギヤと前記第3プラネタリギヤの第3キャリアとを係脱可能に連結する第1クラッチと、前記第2プラネタリギヤの第2サンギヤと前記第3プラネタリギヤの第3サンギヤとを係脱可能に連結する第2クラッチと、前記第3キャリアと前記第4リングギヤとを係脱可能に連結する第3クラッチと、互いに直結された前記第1キャリアおよび前記第2プラネタリギヤの第2キャリアと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結する第4クラッチと、を備えることを要旨とする。

0011

この構成によれば、第1クラッチおよび第2クラッチのトルク分担比が入力トルクと比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比が入力トルクよりも大きくなる場合があるのは第3クラッチのみとなる。よって、大型化するクラッチの数を低減することができ、車両用自動変速機の小型化を図ることができる。

0012

上記課題を解決するため、請求項2に係る車両用自動変速機は、請求項1において、前記第1〜第4プラネタリギヤは、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、前記第1キャリアは、前記入力軸に直結され前記第1サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結されているとともに、前記第2キャリアに直結され前記第1および第2リングギヤの外側を通るギヤ連結部材に、前記入力軸側で直結され、前記第4クラッチは、前記ギヤ連結部材に直結された第4クラッチ連結部材を介して、前記第1および第2キャリアと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結し、前記ギヤ連結部材における前記第1および第2リングギヤより外側に、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材を設けたことを要旨とする。

0013

これによれば、第1サンギヤは、第1ブレーキと係合するためのブレーキ連結部材と連結する以外は、他のプラネタリ機構の要素と連結するための連結部材および他の係合要素と係合するための連結部材との連結は不要である。このため、入力軸と直結された第1キャリアに連結されるギヤ連結部材は、ハウジングの内周面近傍に位置する経路を通ることが可能となる。よって、変速段にかかわらず、第1キャリアに連結されるギヤ連結部材から、常に入力回転と同じ回転の動力をPTOとして取り出すことができる。

0014

上記課題を解決するため、請求項3に係る車両用自動変速機は、請求項1において、前記第2プラネタリギヤ、前記第1プラネタリギヤ、前記第3プラネタリギヤおよび前記第4プラネタリギヤは、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、前記第2〜第4クラッチは、前記ハウジング内の外径側に配置され、前記第2および第1キャリアは、前記入力軸に直結され前記第2および第1サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結され、前記第2クラッチは、前記第3サンギヤに直結され前記第2および第1リングギヤの外側を通る第2クラッチ連結部材を介して、前記第2サンギヤと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結し、前記第4クラッチは、前記第2クラッチ連結部材に直結された第4クラッチ連結部材を介して、前記第2および第1キャリアと前記第3サンギヤとを係脱可能に連結することを要旨とする。

0015

これによれば、第2クラッチおよび第4クラッチは、ハウジング内の外径側に配置された構成とすることができるので、入力軸から入力されるトルク容量を大きくすることができる。よって、第2クラッチおよび第4クラッチの小型化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の車両用自動変速機の第1実施形態を模式的に示したスケルトン図である。
第1実施形態の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。
第1実施形態の各変速段におけるプラネタリ機構の各要素の回転比を示す速度線図である。
第2実施形態の車両用自動変速機のスケルトン図である。
第2実施形態の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。
第2実施形態の各変速段におけるプラネタリ機構の各要素の回転比を示す速度線図である。
従来の車両用自動変速機のスケルトン図である。
従来の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。

実施例

0017

以下、本発明の車両用自動変速機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。実施形態において、車両用自動変速機は、車両に搭載されたエンジンが出力する回転駆動力を変速する装置として用いられる。車両は、車両用自動変速機により変速された回転駆動力が差動装置などを介して駆動輪に伝達され、車両用自動変速機において成立した所定の変速段で前進または後進するように構成されている。

0018

<第1実施形態>
車両用自動変速機1の概略構成について図1を参照して説明する。車両用自動変速機1は、入力側(図1の左側)から出力側図1の右側)に向かって軸方向に並設された4つのプラネタリ機構P1〜P4と、複数の要素同士を選択的に連結可能な4つのクラッチCL1〜CL4と、所定の要素の回転を制動する2つの第2ブレーキB1,B2と、各要素を連結する連結部材3〜8,V1,V2,U11,U12,U21,U22,U31,U32,U41,U42と、入力軸Nと、出力軸Tとを備えて構成される。

0019

また、この車両用自動変速機1は、車両の制御ECU2による制御信号に基づいて各クラッチCL1〜CL4、各ブレーキB1,B2からなる係合要素の作動状態を制御される。そして、本実施形態においては、上記の係合要素のうち3つの係合要素を作動させることによって、入力軸Nから入力される回転駆動力を、前進10速段および後進1速段の何れかに変速して、出力軸Tから出力可能な構成となっている。車両用自動変速機1おける係合要素の作動状態と成立する変速段に関する詳細については後述する。

0020

入力軸Nおよび出力軸Tは、ハウジングHに、回転軸線L周りに回転可能に軸承されている。入力軸Nは、図略のクラッチ装置などを介してエンジンの回転駆動力を車両用自動変速機1に入力する軸部材である。出力軸Tは、入力軸Nと同軸上に配置され、変速された回転駆動力を図略の差動装置などを介して駆動輪に出力する軸部材である。

0021

各プラネタリ機構P1〜P4は、キャリアC1〜C4に回転可能に支持されたピニオンギヤがサンギヤS1〜S4およびリングギヤR1〜R4に噛合するシングルピニオン式であり、入力側から順に第1〜第4プラネタリ機構P1〜P4と称する。そして、各プラネタリ機構P1〜P4の各要素は、第1〜第4サンギヤS1〜S4、第1〜第4リングギヤR1〜R4、第1〜第4キャリアC1〜C4と称する。

0022

第1プラネタリ機構P1は、回転軸線Lと同軸に回転可能に支承された第1サンギヤS1、第1リングギヤR1、第1サンギヤS1と第1リングギヤR1とに噛合する第1ピ二オンQ1を支承する第1キャリアC1で構成される。
第2プラネタリ機構P2は、回転軸線Lと同軸に回転可能に支承された第2サンギヤS2、第2リングギヤR2、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2とに噛合する第2ピ二オンQ2を支承する第2キャリアC2で構成される。

0023

第3プラネタリ機構P3は、回転軸線Lと同軸に回転可能に支承された第3サンギヤS3、第3リングギヤR3、第3サンギヤS3と第3リングギヤR3とに噛合する第3ピ二オンQ3を支承する第3キャリアC3で構成される。
第4プラネタリ機構P4は、回転軸線Lと同軸に回転可能に支承された第4サンギヤS4、第4リングギヤR4、第4サンギヤS4と第4リングギヤR4とに噛合する第4ピ二オンQ4を支承する第4キャリアC4で構成される。

0024

各ブレーキB1,B2は、ハウジングHに設けられ、所定の要素の回転を制動する係合要素である。本実施形態では、各クラッチC1〜C4と同様に、ハウジングHに形成された油路から供給される油圧によって作動する油圧式としている。これにより、各ブレーキB1,B2は、例えば制御ECU2による制御指令に基づいて作動する油圧ポンプから油圧を供給されると、図示しないディスクパッド押圧して、対象とする所定の要素の回転を制動する。そして、油圧ポンプによる油圧の供給が遮断されると、ディスクからパッドを離間させて、所定の要素の回転を許容する。

0025

各クラッチCL1〜CL4は、複数の要素同士を選択的に連結可能な係合要素である。本実施形態では、各クラッチCL1〜CL4は、常開型であり、供給される油圧によって作動する油圧式としている。これにより、各クラッチCL1〜CL4は、例えば制御ECU2による制御指令に基づいて作動する油圧ポンプから入力軸NやハウジングHに形成された油路を介して油圧を供給されると、図示しない複数のクラッチ板を接触させて、対象の要素間で駆動力が伝達されるように要素同士を連結する。そして、上記の油圧ポンプによる油圧の供給が遮断されると、クラッチ板同士を離間させて、対象の要素間で駆動力が伝達されないように要素同士を離脱させる。

0026

入力軸Nは、第1サンギヤS1の内側を通って軸線方向に延在する入力軸連結部材3を介して第1キャリアC1に直結されている。
出力軸Tは、出力軸連結部材4を介して第4キャリアC4に直結されている。
第1キャリアC1および第2キャリアC2は、第1、第2リングギヤR1,R2の外側を通って軸線方向に延在する第1ギヤ連結部材5(本発明の「ギヤ連結部材」に相当)を介して直結されている。そして、第1ギヤ連結部材5には、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材Mが設けられている。

0027

第1リングギヤR1および第2リングギヤR2は、第2ギヤ連結部材6を介して直結されている。そして、第1、第2リングギヤR1,R2および第4サンギヤS4は、第2ギヤ連結部材6に直結され第2、第3サンギヤS2,S3の内側を通って軸線方向に延在する第3ギヤ連結部材7を介して直結されている。
第3リングギヤR3および第4キャリアC4は、第4ギヤ連結部材8を介して直結されている。

0028

第1ブレーキB1は、第1ブレーキ連結部材V1に直結されている第1サンギヤS1の回転を、第1ブレーキ連結部材V1を介して制動する。
第2ブレーキB2は、第2ブレーキ連結部材V2に直結されている第4リングギヤR4の回転を、第2ブレーキ連結部材V2を介して制動する。
第1ブレーキB1は第1プラネタリ機構P1側に、第2ブレーキB2は第4プラネタリ機構P4側に離間して配置されているので、第1、第2ブレーキB1,B2間に、第1〜第4クラッチCL1〜CL4を配置することができる。

0029

第1クラッチCL1は、出力軸T側で第1クラッチ連結部材U11を介して、第3キャリアC3に直結され、第2、第3サンギヤS2,S3の内側を通って軸線方向に延在する第1クラッチ連結部材U12を介して、第3キャリアC3と第1、第2リングギヤR1,R2とを係脱可能に連結する。
第2クラッチCL2は、第2クラッチ連結部材U21を介して、第2サンギヤS2に直結され、第2クラッチ連結部材U22を介して、第2サンギヤS2と第3サンギヤS3とを係脱可能に連結する。

0030

第3クラッチCL3は、第3リングギヤR3の外側を通って軸線方向に延在する第3クラッチ直結部材U31を介して、第4リングギヤR4に直結され、入力軸N側で第3クラッチ連結部材U32を介して、第4リングギヤR4と第3キャリアC3とを係脱可能に連結する。第3クラッチCL3は、第2プラネタリ機構P2と第3プラネタリ機構P3との間のハウジングHの内周面Ha側に配置することができる。よって、第3クラッチCL3自体を小型化することができる。
第4クラッチCL4は、第4クラッチ直結部材U41を介して、第1ギヤ連結部材5に直結され、第2クラッチ連結部材U22に直結されている第4クラッチ連結部材U42を介して、第1、第2キャリアC1,C2と第3サンギヤS3とを係脱可能に連結する。

0031

以上のように構成された車両用自動変速機1は、第1〜第4クラッチCL1〜CL4を選択的に係脱し、第1および第2ブレーキB1,B2を選択的に作動して第1〜第4プラネタリ機構P1〜P4の要素の回転を規制することにより、前進10段、後進1段の変速段を成立することができる。図2において、各変速段に対応する各クラッチCL1〜CL4、各ブレーキB1,B2のトルク分担比を示しており、欄に数値が付されている場合、クラッチCL1〜CL4であれば接続状態、ブレーキB1,B2であれば回転規制状態にあることを示す。各欄の数値は、入力トルクを「1.000」としたときのトルク分担比である。

0032

一般的に、シングルピ二オン式プラネタリ機構においては、サンギヤの回転数Ns、キャリアの回転数Nc、リングギヤの回転数Nrと遊星歯車機構ギヤ比λとの関係は、式(1)で示され、各変速段におけるギヤ比は、式(1)に基づいて算出される。第1〜第4プラネタリ機構P1〜P4の第1〜第4サンギヤS1〜S4の歯数をZs1〜Zs4、第1〜第4リングギヤR1〜R4の歯数をZr1〜Zr4とすると、第1〜第4プラネタリ機構P1〜P4のギヤ比λ1〜λ4は、λ1=Zs1/Zr1、λ2=Zs2/Zr2、λ3=Zs3/Zr3、λ4=Zs4/Zr4である。
Nr=(1+λ)Nc−λNs・・・(1)

0033

第1、第2ブレーキB1,B2を選択的に作動し、第1〜第4クラッチCL1〜CL4を選択的に接続したとき、第1〜第4プラネタリ機構P1〜P4の各要素の速度比は、図3に示す速度線図のようになる。速度線図は、プラネタリ機構のサンギヤ、キャリア、リングギヤからなる各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその速度比を取ったものである。

0034

すなわち、第2サンギヤS2と第3サンギヤS3とが、第2クラッチCL2を介して連結されるので、S2,S3が付された1本の縦線上に、連結される第2サンギヤS2および第3サンギヤS3の速度比を表す。また、第2リングギヤR2と第3キャリアC3と第4サンギヤS4とが、第1クラッチCL1を介して連結されるので、R2,C3,S4が付された1本の縦線上に、連結される第2リングギヤR2、第3キャリアC3および第4サンギヤS4の速度比を表す。そして、C2が付された1本の線上に、第2キャリアC2の速度比を表す。また、第3キャリアC3と第4リングギヤR4とが、第3クラッチCL3を介して連結されるので、C3,R4が付された1本の縦線上に、連結される第3キャリアC3および第4リングギヤR4の速度比を表す。

0035

そして、第2プラネタリ機構P2は、シングルピニオン型であるので、第2サンギヤS2の縦線と第2キャリアC2の縦線との間隔を1とみなし、第2リングギヤR2の縦線を第2キャリアC2の縦線から第2サンギヤS2の縦線の反対側に間隔λ2だけ離して配置する。第3プラネタリ機構P3は、シングルピニオン型であるので、第3サンギヤS3の縦線と第3キャリアC3の縦線との間隔を1とみなし、第3リングギヤR3の縦線を第3キャリアC3の縦線から第3サンギヤS3の縦線の反対側に間隔λ3だけ離して配置する。第4プラネタリ機構P4は、シングルピニオン型であるので、第4サンギヤS4の縦線と第4キャリアC4の縦線との間隔を1とみなし、第4リングギヤR4の縦線を第4キャリアC4の縦線から第4サンギヤS4の縦線の反対側に間隔λ4だけ離して配置する。

0036

例えば、車両用自動変速機1における第1速段は、係合表によると、第1クラッチCL1、第2クラッチCL2および第2ブレーキB2の作動状態がONである。第2クラッチCL2の係合により、第2サンギヤS2および第3サンギヤS3が一体回転し、第1クラッチCL1の係合により、第2リングギヤR2、第3キャリアC3および第4サンギヤS4が一体回転する。第4リングギヤR4は第2ブレーキB2により制動されているので、第2キャリアC2に入力された回転駆動力は、第2〜第4プラネタリ機構P2〜P4の歯数に応じた変速比減速され、第4キャリアC4から出力軸連結部材72を介して出力軸Tに回転駆動力を伝達する。

0037

車両用自動変速機1が第1速段から第2速段に移行するには、第2クラッチCL2および第2ブレーキB2の作動状態を維持しつつ、作動させる係合要素を第1クラッチCL1から第4クラッチCL4に切り換える。このような係合状態では、先ず、第2クラッチCL2および第4クラッチCL4により第1、第2プラネタリ機構P1,P2が一体となり、第2リングギヤR2に入力された入力軸Nの回転駆動力が、第4サンギヤS4に伝達される。第4リングギヤR4は第2ブレーキB2により制動されているので、第4サンギヤS4から入力された回転駆動力を歯数に応じた変速比で減速し、第4キャリアC4から出力軸連結部材72を介して出力軸Tに回転駆動力を伝達する。

0038

このように、車両用自動変速機1は、6つの係合要素のうち3つの係合要素を選択的に作動させることによって、図3の速度線図に示すように、それぞれ異なる変速比となる変速段を成立可能としている。また、変速装置1は、図2の係合表に示すように、作動させる3つの係合要素のうち1つを切り換えることによって、隣り合う変速段に移行可能としている。

0039

ここで、一般的に、キャリア上に設けられるクラッチは、大型化となる傾向にある。クラッチの大型化を回避するためには、クラッチのトルク分担比が小さくなるように車両用自動変速機1を構成すればよい。クラッチのトルク分担比の演算方法を従来の車両用自動変速機10および本実施形態の車両用自動変速機1における第1変速段の場合で説明する。

0040

先ず、従来の車両用自動変速機10における第1変速段の場合について図7および図8を参照して説明する。第1変速段においては、第3クラッチCL13、第4クラッチCL14および第2ブレーキB12の作動状態がONである。なお、第1,2サンギヤS11,S12、第1,2リングギヤR11,R12の各歯数をZ11s,Z12s,Z11r,Z12rとしたとき、第1,2プラネタリ機構P11,P12のギヤ比ρ11,ρ12をZ11r/Z11s,Z12r/Z12sとする。また、第1,2サンギヤS11,S12、第1,2リングギヤR11,R12、第1,2キャリアC11,C12の各トルク分担比をT11s,T12s,T11r,T12r,T11c,T12cとする。

0041

入力軸Nの回転駆動力(「1.000」とする)は、第2キャリアC12に入力されるので、T12cは次式(1)で表される。よって、T12rは次式(2)で表され、T12sは次式(3)で表される。

0042

T12c=−1・・・(1)
T12r=ρ12/(ρ12+1)・・・(2)
T12s=1/(ρ12+1)・・・(3)

0043

第1,2サンギヤS11,12は直結されているので、T11sは次式(4)で表され、T11cは次式(5)で表される。

0044

T11s=−T12s=−1/(ρ12+1)・・・(4)
T11c=−T11s・(ρ11+1)=(ρ11+1)/(ρ12+1)・・・(5)

0045

よって、第3クラッチCL13のトルク分担比Tcl13は、次式(6)で表される。

0046

Tcl13=T12r+T11c=(ρ11+ρ12+1)/(ρ12+1)・・・(6)

0047

式(6)で表される第3クラッチCL13のトルク分担比Tcl13に所定の数値を代入することで、図8に示すように「1.875」となる。以下、同様の演算方法を各変速段について適用することにより、第1〜第3クラッチCL11〜13のトルク分担比が「1.000」以上となり、第1〜第3クラッチCL11〜13が大型化する。

0048

次に、本実施形態の車両用自動変速機1における第1変速段の場合について図1および図2を参照して説明する。第1変速段においては、第1クラッチCL1、第2クラッチCL2および第2ブレーキB2の作動状態がONである。なお、第1,2サンギヤS1,S2、第1,2リングギヤR1,R2の各歯数をZ1s,Z2s,Z1r,Z2rとしたとき、第1,2プラネタリ機構P1,P2のギヤ比ρ1,ρ2をZ1r/Z1s,Z2r/Z2sとする。また、第1,2サンギヤS1,S2、第1,2リングギヤR1,R2、第1,2キャリアC1,C2の各トルク分担比をT1s,T2s,T1r,T2r,T1c,T2cとする。

0049

入力軸Nの回転駆動力(「1.000」とする)は、第2キャリアC2に入力されるので、T2cは次式(7)で表される。よって、T2sは次式(8)で表される。

0050

T2c=−1・・・(7)
T2s=−T2c/(ρ2+1)=1/(ρ2+1)・・・(8)

0051

よって、式(8)は、第2クラッチCL2のトルク分担比Tcl2を表す。
また、第2,3サンギヤS2,3は連結されているので、T3sは次式(9)で表され、T3cは次式(10)で表される。

0052

T3s=−T2s=−1/(ρ2+1)・・・(9)
T3c=−T3s・(ρ3+1)=(ρ3+1)/(ρ2+1)・・・(10)

0053

よって、式(10)は、第1クラッチCL1のトルク分担比Tcl1を表す。
式(8)、式(10)で表される第2,第1クラッチCL2,CL1の各トルク分担比Tcl2,Tcl1に所定の数値を代入することで、図2に示すように「0.238」、「0.952」となる。以下、同様の演算方法を各変速段について適用することにより、第1、第2クラッチCL1,CL2のトルク分担比Tcl2,Tcl1が「1.000」未満となり、第1、第2クラッチCL1,CL2を小型化することができる。

0054

第1実施形態の車両用自動変速機1によると、第1クラッチCL1および第2クラッチCL2のトルク分担比Tcl2,Tcl1が入力トルク「1.000」と比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比Tcl3が入力トルク「1.000」よりも大きくなる場合があるのは第3クラッチCL3のみとなる。よって、大型化するクラッチの数を低減することができ、車両用自動変速機1の小型化を図ることができる。

0055

また、従来の図7に示される車両用自動変速機10では、エンジンからの入力回転と連結される要素は、第2キャリアC12である。この第2キャリアC12と駆動的に連結された第2リングギヤR12は、第1キャリアC11と駆動的に連結され、第1キャリアC11は、入力軸N側で第2クラッチCL12と係脱可能に連結されている。そして、第2クラッチCL12は、ハウジングHの内周面に固定された第2ブレーキB12と係脱可能に連結されている。また、第2リングギヤR12は、第3クラッチCL13と係脱可能に連結され、第1リングギヤR11は、第4クラッチCL14と係脱可能に連結されている。

0056

一方、第2キャリアC12と駆動的に連結された第2サンギヤS12および第1サンギヤS11は、入力軸N側で第1連結部材11を介して、ハウジングHの内周面に固定された第1ブレーキB11と係脱可能に連結されている。このように、エンジンからの入力回転と連結した第2キャリアC12が、ハウジングHの内周面近傍に位置しない構成であるため、停車中および走行中といかなる変速段においてもPTOを使用可能とするためには、エンジンと第1プラネタリ機構P11との間にエンジンからの入力回転を直接取り出す機構が必要となり、部品点数の増加並びに軸方向長さも増加せざるを得ない。

0057

しかし、第1実施形態の車両用自動変速機1では、第1サンギヤS1は、第1ブレーキB1と係合するための第1ブレーキ連結部材V1との連結が可能である以外に、他のプラネタリ機構P2〜P4の要素と連結するための連結部材および他の係合要素B2,CL1〜CL4と係合するための連結部材との連結は不要である。このため、入力軸Nと直結された第1キャリアC1に連結される第1ギヤ連結部材5は、ハウジングHの内周面Ha近傍に位置する経路を通ることが可能となる。よって、変速段にかかわらず、第1キャリアC1に連結される第1ギヤ連結部材5から、常に入力回転と同じ回転の動力を動力外部取出し部材Mにて取り出すことができ、PTOの機能を発揮する。

0058

<第2実施形態>
第2実施形態の車両用自動変速機21は、第1実施形態における車両用自動変速機1における第1プラネタリ機構P1と第2プラネタリ機構P2とを入れ替え、連結部、クラッチ、ブレーキの繋ぎは据え置いた構成であり、第1実施形態における車両用自動変速機1と異なる構成について図4図6に基づいて説明する。

0059

この車両用自動変速機21では、第2クラッチCL2および第4クラッチCL4は、回転軸線LよりハウジングHの内周面Haに近い位置に配置されている。
第2クラッチCL2は、第2、第1リングギヤR2,R1の外側を通って軸線方向に延在し、さらに回転軸線L側に延在する第2クラッチ連結部材U23を介して、第3サンギヤS3に直結され、回転軸線L側に延在する第2クラッチ連結部材U24を介して、第2サンギヤS2と第3サンギヤS3とを係脱可能に連結する。

0060

第4クラッチCL4は、第2クラッチ連結部材U23に直結されている第4クラッチ直結部材U43を介して、第3サンギヤS3に直結され、第4クラッチ連結部材U44を介して、第1、第2キャリアC1,C2と第3サンギヤS3とを係脱可能に連結する。

0061

以上のように構成された第2実施形態の車両用自動変速機21においても、第1実施形態の車両用自動変速機1と同様に第1〜第4クラッチCL1〜CL4を選択的に係脱し、第1、第2ブレーキB1,B2を選択的に作動して第1〜第4プラネタリ機構P1からP4の要素の回転を規制することにより、前進10段、後進1段の変速段を成立することができる。図5に示す第2実施形態の車両用自動変速機21の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図、および図6に示す第2実施形態の車両用自動変速機21の各変速段におけるプラネタリ機構の各要素の回転比を示す速度線図は、図2および図3と同一であるため、詳細な説明は省略する。

0062

第2実施形態の車両用自動変速機21によると、第1クラッチCL1および第2クラッチCL2のトルク分担比Tcl2,Tcl1が入力トルク「1.000」と比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比Tcl3が入力トルク「1.000」よりも大きくなる場合があるのは第3クラッチCL3のみとなる。よって、大型化するクラッチCL1,CL2の数を低減することができ、車両用自動変速機21の小型化を図ることができる。

0063

また、第2クラッチCL2および第4クラッチCL4は、ハウジングH内の外径側に配置された構成とすることができる。よって、入力軸Nから入力されるトルク容量を大きくすることができる。そして、トルク容量を大きくせずに既存のトルク容量と同一にするときは、第2クラッチCL2および第4クラッチCL4を小型にすることができるので、車両用自動変速機21の小型化を図ることができる。

0064

なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。

0065

1,10,21:車両用自動変速機、 3:入力直結部材、 4:出力直結部材、 5〜8:第1〜第4ギヤ連結部材、 H:ハウジング、 N:入力軸、 T:出力軸、 L:回転軸線、 CL1:第1クラッチ、 CL2:第2クラッチ、 CL3:第3クラッチ、 B1:第1ブレーキ、 B2:第2ブレーキ、 P1:第1プラネタリ機構、 P2:第2プラネタリ機構、 P3:第3プラネタリ機構、 P4:第4プラネタリ機構、 S1:第1サンギヤ、 S2:第2サンギヤ、 S3:第3サンギヤ、 S4:第4サンギヤ、 C1:第1キャリア、 C2:第2キャリア、 C3:第3キャリア、 C4:第4キャリア、 CL4:第4クラッチ、 R1:第1リングギヤ、 R2:第2リングギヤ、 R3:第3リングギヤ、 R4:第4リングギヤR4、 M:動力外部取出し部材、 V1,V2:第1、第2ブレーキ連結部材、 U11,U12,U21,U22,U31,U32,U41,U42:第1〜第4クラッチ連結部材

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