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JP6079584B2 - 自動変速機 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機に関し、車両用変速機の技術分野に属する。
車両に搭載される自動変速機は、一般に、複数のプラネタリギヤセット(遊星歯車機構)とクラッチやブレーキ等の複数の油圧式摩擦締結要素とを備え、油圧制御によってこれらの摩擦締結要素を選択的に締結することにより、各プラネタリギヤセットを経由する動力伝達経路を切り換えて、複数の前進変速段と通例1段の後退速段とを実現可能なように構成されるが、近年、エンジンの燃費性能の向上や変速性能の向上のため、前進変速段の多段化が求められており、例えば、3つのプラネタリギヤセットと6つの摩擦締結要素とを備え、これらの摩擦締結要素のうちの2つを締結することにより、前進8段を実現する自動変速機が考えられている。
しかし、この構成では、各変速段において非締結状態の摩擦締結要素が4つ存在することになり、そのため、これらの摩擦締結要素における摩擦板間の摺動抵抗或いは摩擦板間の潤滑油の粘性抵抗等により、変速機全体としての駆動損失が大きくなり、多段化による燃費性能の向上効果が損なわれる可能性がある。
これに対し、特許文献1には、図18に示すように、4つのプラネタリギヤセットPGa、PGb、PGc、PGdと、摩擦締結要素としての3つのクラッチCLa、CLb、CLcと2つのブレーキBRa、BRbとを備え、これら5つの摩擦締結要素のうちの3つを選択的に締結することにより、前進8段を実現する自動変速機が開示されており、これによれば、各変速段における非締結状態の摩擦締結要素の数が2つになるので、上記のような駆動損失が抑制される。
そして、特にこの特許文献1のものは、前記4つのプラネタリギヤセットPGa、PGb、PGc、PGdのうち、入力側に配置された2つのプラネタリギヤセットPGa、PGbを径方向の内外に重ねて配置し、これにより、変速機全体の軸方向寸法の短縮が図られている。
WO2013/117369号公報
ところで、上記のように、2つのプラネタリギヤセットを径方向の内外に重ねて配置した場合、図18に示すように、外周側プラネタリギヤセットPGbのキャリヤXは、内周側プラネタリギヤPGaのリングギヤと一体化された大径のサンギヤYの外周側にピニオンを介して支持されることになり、該キャリヤXがさらに大径となる。
そのため、外周側プラネタリギヤセットPGbのキャリヤXや、さらにその外周側のリングギヤZは支持が不安定となって軸心方向に対して傾きやすく、このような状態で作動することにより、ギヤの噛み合い不良によるギヤノイズが発生し、或いはギヤの耐久性が低下するなどの問題が発生しやすくなる。
本発明は、自動変速機の多段化に伴う上記のような問題に対処し、軸方向寸法の短縮のために2つのプラネタリギヤセットを径方向の内外に重ねて配置した場合にも、外周側プラネタリギヤセットのキャリヤ等が安定して支持される新たな構成の自動変速機を実現することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る自動変速機は、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、
変速機ケース内において、車体幅方向に延びる軸心上に、駆動源に連結された入力部材と、デファレンシャル機構に連結された出力部材と、4つのプラネタリギヤセットと、5つの摩擦締結要素とを備えた自動変速機であって、
前記出力部材は、外周部に歯部を有すると共にその内周側に軸方向に延びる円筒部を有し、かつ、
前記4つのプラネタリギヤセットのうちの2つのプラネタリギヤセットが径方向の内外に重ねて配置されていると共に、これらのプラネタリギヤセットに軸方向に隣接して他のプラネタリギヤセットが配設されており
前記2つのプラネタリギヤセットのうちの外周側のプラネタリギヤセットのキャリヤと、前記他のプラネタリギヤセットのキャリヤと、前記出力部材とが結合一体化されて軸方向に延びる筒状構造体を構成してい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、
前記径方向の内外に重ねて配置された2つのプラネタリギヤセットのうちの内周側のプラネタリギヤセットのリングギヤと、外周側のプラネタリギヤセットのサンギヤとが一体化されていることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記請求項1又は請求項2に記載の自動変速機において、
前記5つの摩擦締結要素は、油圧の給排に応じて内側回転部材と外側回転部材とを断接する第1、第2、第3クラッチを含み、
該第1、第2、第3クラッチの外側回転部材は結合されて、これらのクラッチで共用される共用回転部材とされていることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記請求項3に記載の自動変速機において、
前記第1、第2、第3クラッチは、変速機ケース内の軸方向一端側の端部壁に隣接させて径方向に重ねて配置されており、
これらのクラッチへの油圧供給油路は、変速機ケースの前記端部壁から前記共用回転部材を介して各クラッチの油圧室に通じるように構成されていることを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記請求項3に記載の自動変速機において、
前記第1、第2、第3クラッチは、変速機ケース内に設けられた中間壁に隣接させて径方向に重ねて配置されており、
これらのクラッチへの油圧供給油路は、変速機ケースの前記中間壁から前記共用回転部材を介して各クラッチの油圧室に通じるように構成されていることを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、前記請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の自動変速機において、
前記4つのプラネタリギヤセットは、いずれもシングルピニオン型のプラネタリギヤセットであって、第1サンギヤ、第1リングギヤ及び第1キャリヤを有する第1プラネタリギヤセットと、第2サンギヤ、第2リングギヤ及び第2キャリヤを有する第2プラネタリギヤセットと、第3サンギヤ、第3リングギヤ及び第3キャリヤを有する第3プラネタリギヤセットと、第4サンギヤ、第4リングギヤ及び第4キャリヤを有する第4プラネタリギヤセットであり、
前記径方向の内外に重ねて配置された2つのプラネタリギヤセットは、内周側が前記第2プラネタリギヤセット、外周側が前記第3プラネタリギヤセットであり、
前記他のプラネタリギヤセットは、前記第1プラネタリギヤセットであり、
前記5つの摩擦締結要素は、油圧の給排に応じて内側回転部材と外側回転部材とを断接する第1、第2、第3クラッチと、油圧の給排に応じて変速機ケースと所定の回転部材とを断接する第1、第2ブレーキとであり、
前記第1サンギヤと前記第2サンギヤとが常時連結され、
前記第1リングギヤと前記第4キャリヤとが常時連結され、
前記第1キャリヤと前記第3キャリヤとが常時連結され、
前記第2リングギヤと前記第3サンギヤとが常時連結され、
前記入力部材は前記第2キャリヤに常時連結され、
前記出力部材は前記第1キャリヤ及び第3キャリヤに常時連結され、
前記第1クラッチは、前記入力部材及び第2キャリヤと前記第4サンギヤとを断接し、
前記第2クラッチは、前記第2リングギヤ及び第3サンギヤと前記第4サンギヤとを断接し、
前記第3クラッチは、前記第3リングギヤと前記第4サンギヤとを断接し、
前記第1ブレーキは、前記第1サンギヤ及び前記第2サンギヤと変速機ケースとを断接し、
前記第2ブレーキは、前記第4リングギヤと変速機ケースとを断接することを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記請求項6に記載の自動変速機において、
前記第1、第2、第3クラッチ及び前記第1、第2ブレーキのうち、
前記第1クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキが締結されたときに1速が形成され、
前記第2クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキが締結されたときに2速が形成され、
前記第1クラッチ、前記第2クラッチ及び前記第2ブレーキが締結されたときに3速が形成され、
前記第2クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第2ブレーキが締結されたときに4速が形成され、
前記第1クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第2ブレーキが締結されたときに5速が形成され、
前記第1クラッチ、前記第2クラッチ及び前記第3クラッチが締結されたときに、減速比が1の6速が形成され、
前記第1クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第1ブレーキが締結されたときに7速が形成され、
前記第2クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第1ブレーキが締結されたときに8速が形成され、
前記第3クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキが締結されたときに後退速が形成されることを特徴とする。
上記の構成により、請求項1に記載の発明によれば、4つのプラネタリギヤセットのうちの2つのプラネタリギヤセットを径方向の内外に重ねて配置するので、当該変速機の軸方向寸法が短縮されると共に、2つのプラネタリギヤセットのうちの外周側のプラネタリギヤセットのキャリヤと、これらのプラネタリギヤセットに隣接する他のプラネタリギヤセットのキャリヤと、出力部材とを結合するから、2つのキャリヤと出力部材とが軸方向に結合されてなる筒状構造体が形成されることになる。
この筒状構造体の軸方向寸法は、各構成要素個々の軸方向寸法よりも当然長くなり、したがって、全体として軸方向に対して傾きにくくなる。その結果、径の大きな外周側プラネタリギヤセットのキャリヤや、さらにその外周に配置されたリングギヤ等に対する支持が安定し、これらの支持が不安定となって軸方向に対して傾くことによるギヤノイズの発生やギヤの耐久性の低下等が抑制される。
また、請求項2に記載の発明によれば、前記径方向の内外に重ねて配置された2つのプラネタリギヤセットのうちの内周側に配置されたプラネタリギヤセットのリングギヤと、外周側に配置されたプラネタリギヤセットのサンギヤとが一体化されるので、これらを別体で形成して連結部材で連結する構成に比べて、部品点数が削減されると共に、当該部位における径方向寸法が短縮されることになる。
その場合に、前記リングギヤとサンギヤの一体化の態様としては、1つの環状部品の内周面と外周面とにリングギヤとサンギヤとをそれぞれ形成する態様のほか、これらのギヤを二つの環状部品にそれぞれ形成して嵌合し、溶接や焼嵌め等により一体化する態様などがある。
また、請求項3に記載の発明によれば、前記5つの摩擦締結要素に含まれる第1、第2、第3クラッチの外側回転部材が結合されて、これらのクラッチで共用される共用回転部材とされるので、この共用回転部材の内側に、各クラッチの内側回転部材に連結される動力伝達部材等を配設することにより、該共用回転部材を他の動力伝達部材に覆われることなく、直接変速機ケースの内面に対向させて配設することが可能となる。
これにより、各クラッチへ油圧を供給する油圧供給油路を変速機ケースから直接各クラッチへ導くことが可能となり、例えば図18に示す第2クラッチCLbのように、軸方向の両側と外周側とがプラネタリギヤセットや動力伝達部材に覆われているため、該クラッチCLbに対する油圧の供給を中心軸側から行わなければならない場合に比べて油圧供給油路が簡素化され、その結果、油路が複雑な場合に比べて、変速機のコンパクト化や、油圧の給排が迅速化されることによる変速制御の応答性の向上等が可能となる。
その場合に、請求項4に記載の発明によれば、前記第1、第2、第3クラッチは、変速機ケース内の軸方向一端側の端部壁で径方向に重ねて配置され、これらのクラッチへの油圧供給油路が、変速機ケースの前記端部壁から前記共用回転部材を介して各クラッチの油圧室に通じるように構成されるので、該油圧供給油路の簡素化が具体的に実現される。
また、請求項5に記載の発明によれば、前記第1、第2、第3クラッチは、変速機ケース内に設けられた中間壁に隣接させて径方向に重ねて配置され、これらのクラッチへの油圧供給油路が、変速機ケースの前記中間壁から前記共用回転部材を介して各クラッチの油圧室に通じるように構成されるので、前記請求項4に記載の発明と同様、油圧供給油路の簡素化が具体的に実現される。
そして、請求項6に記載の発明によれば、第1、第2、第3、第4プラネタリギヤセットの各回転要素間の連結関係や、これらと入、出力部材との連結関係、さらには、クラッチやブレーキによって断接される回転要素等を含めて、自動変速機全体の構成が具体化され、さらに、請求項7に記載の発明によれば、変速制御の内容が具体化される。
これにより、2つのプラネタリギヤセットを径方向の内外に重ねて配置することにより軸方向寸法が短縮され、しかも、外周側に配置されたプラネタリギヤセットの支持が安定して、各ギヤの良好な噛み合わせが維持され、噛み合わせ不良によるギヤノイズの発生やギヤの耐久性の低下等が抑制された前進8段、後退1段の自動変速機が実現される。
本発明の第1実施形態に係る自動変速機の骨子図である。 同自動変速機の要部の拡大断面図である。 同自動変速機の摩擦締結要素の締結表である。 1速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 2速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 3速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 4速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 5速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 6速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 7速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 8速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 後退速時の摩擦締結要素の締結状態を示す骨子図と減速比線図である。 プラネタリギヤセットを構成するギヤの歯数例の表である。 図13の歯数例の場合の減速比とギヤステップを示す表である。 本発明の第2実施形態に係る自動変速機の骨子図である。 本発明の第3実施形態に係る自動変速機の骨子図である。 本発明の第4実施形態に係る自動変速機の骨子図である。 前進8段の自動変速機の従来例を示す骨子図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る自動変速機10の構成を示す骨子図であって、変速機ケース11内に、例えばエンジンとトルクコンバータとでなる駆動源Aから延びる入力部材としての入力軸12と、変速機ケース11内の前記駆動源A側(以下、「前側」とする)に配設された出力部材としての出力ギヤ13と、該出力ギヤ13の反駆動源A側(以下、「後側」とする)に配置された第1、第2、第3、第4プラネタリギヤセット(以下、単に「ギヤセット」という)PG1、PG2、PG3、PG4とを有し、これらが同一軸線上に配置されている。
その場合に、前記第2ギヤセットPG2と第3ギヤセットPG3とは、軸方向のほぼ同一位置で、前者を内周側、後者を外周側として径方向に重ねて配置され、各ギヤセットは、前側から、第1ギヤセットPG1、径方向に重ねられた第2、第3ギヤセットPG2、PG3、第4ギヤセットPG4の順に配置されている。
前記ギヤセットPG1〜PG4は、いずれも、キャリヤに支持されたピニオンがサンギヤとリングギヤとに直接噛合するシングルピニオン型であって、回転要素として、第1ギヤセットPG1は、第1サンギヤS1、第1リングギヤR1、第1キャリヤC1を有し、第2ギヤセットPG2は、第2サンギヤS2、第2リングギヤR2、第2キャリヤC2を有し、第3ギヤセットPG3は、第3サンギヤS3、第3リングギヤR3、第3キャリヤC3を有し、第4ギヤセットPG4は、第4サンギヤS4、第4リングギヤR4、第4キャリヤC4を有する。
そして、第2ギヤセットPG2の外周側に第3ギヤセットPG3が重ねられることにより、常時連結される前記第2リングギヤR2と第3サンギヤS3とが、単一部品として、或いは溶接や焼嵌め等により直接結合されて、一体化されている。
また、前記第1サンギヤS1と第2サンギヤS2、前記第1リングギヤR1と第4キャリヤC4、前記第1キャリヤC1と第3キャリヤC3が、それぞれ常時連結されている。そして、前記入力軸12は前記第2キャリヤC2に、前記出力ギヤ13は前記第1キャリヤC1及び第3キャリヤC3に、それぞれ常時連結されている。
また、前記変速機ケース11内の前端部における出力ギヤ13の前側に第1ブレーキBR1が配設され、前記変速機ケース11内の軸方向の中間部における前記第4ギヤセットPG4の径方向の外側に第2ブレーキBR2が配設され、前記変速機ケース11内の後端部に第1、第2、第3クラッチCL1、CL2、CL3が配設されている。
そして、この自動変速機10においては、変速機ケース11の後端部に配置された第1、第2、第3クラッチCL1、CL2、CL3も、軸方向のほぼ同一位置で径方向に重ねて配置され、第1クラッチCL1の外周側に第2クラッチCL2が、該第2クラッチCL2のさらに外周側に第3クラッチCL3が、それぞれ配設されている。
前記第1〜第3クラッチCL1〜CL3は、それぞれ、シリンダP1’、P2’、P3’と、これらのシリンダP1’〜P3’にそれぞれ嵌合されたピストンP1”、P2”、P3”とによって画成された油圧室P1、P2、P3を有し、これらの油圧室P1〜P3に油圧が供給されたときに摩擦板が締結され、内外一対の回転部材が結合されるようになっている。
具体的には、第1クラッチCL1は、油圧室P1への油圧供給時に、内側回転部材に常時連結された入力軸12及び第2キャリヤC2と、外側回転部材に常時連結された第4サンギヤS4とを連結し、第2クラッチCL2は、油圧室P2への油圧供給時に、一体化されて内側回転部材に常時連結された第2リングギヤR2及び第3サンギヤS3と、外側回転部材に常時連結された第4サンギヤS4とを連結し、第3クラッチCL3は、油圧室P3への油圧供給時に、内側回転部材に常時連結された第3リングギヤR3と、外側回転部材に常時連結された第4サンギヤS4とを連結する。
その場合に、前記第1〜第3クラッチCL1〜CL3の外側回転部材は、いずれも第4サンギヤS4に常時連結されているので、これらの回転部材は結合されて、各クラッチCL1〜CL3で共用される共用回転部材14とされ、その後端部14aにより、前記各クラッチCL1〜CL3のシリンダP1’〜P3’ないし油圧室P1〜P3が径方向に重ねて形成されている。
また、前記第1、第2ブレーキBR1、BR2も、それぞれ、シリンダP4’、P5’と、これらのシリンダP4’、P5’にそれぞれ嵌合されたピストンP4”、P5”とによって画成された油圧室P4、P5を有し、これらの油圧室P4、P5に油圧が供給されたときに摩擦板が締結され、第1ブレーキBR1は、常時連結された第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2を変速機ケース11に結合して固定し、第2ブレーキBR2は、第4リングギヤR4を変速機ケース11に結合して固定する。
一方、前記変速機ケース11は、外周壁11aの前端部に設けられて、前記第1ブレーキBR1のシリンダP4’を構成する前部縦壁11bと、変速機ケース11内の前端部において、前記出力ギヤ13と前記第1ギヤセットPG1との間に設けられた第1中間壁11cと、その後方に設けられて、前記第2ブレーキBR2のシリンダP5’を構成する第2中間壁11dと、変速機ケース11の後端部に設けられた後部縦壁11eとを有する。
前記後部縦壁11eには、内周端から前方へ延びるボス状の円筒部11fが設けられ、該円筒部11fの外周面に、前記第1〜第3クラッチCL1〜CL3の共用回転部材14における後端部14aの内周面が嵌合されている。
そして、これらの嵌合面間を介して、変速機ケース11における後部縦壁11eの円筒部11fから、前記共用回転部材14の後端部14aに径方向に重ねて形成された第1〜第3クラッチCL1〜CL3の油圧室P1〜P3にそれぞれ通じる油圧供給油路a、b、cが形成されている。
また、第1、第2ブレーキBR1、BR2の油圧室P4、P5に油圧を供給する油圧供給油路d、eは、変速機ケース11の外周壁11aから油圧室P4、P5に、それぞれ直接通じるように設けられている。
なお、図示しないが、前記円筒部11fの外周面と、共用回転部材14の後端部14aの内周面との嵌合部における油圧供給油路a、b、cの連通部は、それぞれシールリングでシールされている。
ここで、この自動変速機10においては、前述のように、前端部に位置する出力ギヤ13と、第1中間壁11cを挟んでその後方に位置する第1ギヤセットPG1のキャリヤ(第1キャリヤ)C1と、径方向の内外に重ねられた第2、第3ギヤセットPG2、PG3のうちの外周側のギヤセットPG3のキャリヤ(第3キャリヤ)C3とが常時連結されているが、これらは、結合されて、一体の筒状構造体15を構成している。
この筒状構造体15の構成及びその支持構造を、図2により具体的に説明すると、まず、前記出力ギヤ13には、フランジ部13aの内周端から後方に延びる円筒部13bが設けられ、該円筒部13bが、前記第1中間壁11cの内周端に設けられて前方に延びる円筒部11gの内側にベアリング16を介して嵌合され、これにより、出力ギヤ13が変速機ケース11に回転自在に支持されている。
一方、前記第1キャリヤC1は、前後両側の中空円板状のフランジ部材101、102がピニオンを支持するピニオンシャフト103によって結合されて全体が一体化されており、同様に、第3キャリヤC3も、前後両側の中空円板状のフランジ部材104、105がピニオンを支持するピニオンシャフト106によって結合されて全体が一体化されている。
そして、第1キャリヤC1の後側のフランジ部材102の外周面に、第3キャリヤC3の前側のフランジ部材104の内周面が嵌合され、溶接等により両フランジ部材102、104が一体化され、これにより、第1、第3キャリヤC1、C3が結合一体化されている。なお、これらのフランジ部材102、104は、単一部品として形成することもできる。
さらに、前記第1中間壁11cの後方に位置する前記第1キャリヤC1の前側のフランジ部材101には、内周端から前方に延びる円筒部101aが設けられ、前記ベアリング16の内側で、該円筒部101aが前記出力ギヤ13の後方に延びる円筒部13bの内側にスプライン嵌合されている。そして、第1キャリヤC1の円筒部101aの前端部にナット17が螺合され、このナット17により、前記第1キャリヤC1のフランジ部材101と出力ギヤ13のフランジ部13aとが、前記ベアリング16のインナレースを挟んで締結されている。
これにより、前記出力ギヤ13と、第1、第3キャリヤC1、C3とでなる筒状構造体15が構成され、この筒状構造体15が前記ベアリング16を介して変速機ケース11に回転自在に支持されている。
なお、この自動変速機10においては、図2に示すように、第2ギヤセットPG2のリングギヤ(第2リングギヤ)R2と、第3ギヤセットPG3のサンギヤ(第3サンギヤ)S3とが単一部品18として形成されている。
以上の構成により、この自動変速機10によれば、図1に示す油圧室P1〜P5に対する油圧の給排制御により、図3の締結表に示すように、5つの摩擦締結要素から3つの摩擦締結要素を選択的に締結すれば、前進の1〜8速及び後退速が形成される。次に、図3に示す各摩擦締結要素の締結の組み合わせに従い、変速段ごとに、減速比が決定されるメカニズムを図4〜図12によって説明する。
なお、図4〜図12の(a)図は、変速機ケース11及び油圧室P1〜P5等に関連する構成を省いた点を除き、図1と同じ図面であり、当該変速段で締結される摩擦締結要素を網掛けによって表示している。
(b)図は、当該変速段の減速比を線図によって示すもので、この減速比線図において、横軸のリングギヤ、キャリヤ間、及び、キャリヤ、サンギヤ間の横方向の間隔はそれぞれのギヤ比に従って設定される。
また、縦軸は回転速度を表し、入力回転速度、即ち、入力軸12とこれに常時連結された第2キャリヤC2の回転速度を「1」、ブレーキによって固定された回転要素の回転速度を「0」とする。また、常時連結された回転要素同士、及びクラッチによって連結された回転要素同士の回転速度は等しくなる。そして、N1〜N8、Nrは、第1キャリヤC1ないし出力ギヤ13から出力される回転の各変速段での回転速度を示し、この出力回転速度の逆数が当該変速段における減速比となる。
まず、1速では、図4に示すように、第1クラッチCL1と、第1、第2ブレーキBR1、BR2とが締結されるから、入力軸12が第4サンギヤS4に連結されて、その回転速度が「1」となると共に、第4リングギヤR4の回転速度が「0」となるから、第4キャリヤC4の回転速度及びこれに常時連結された第1リングギヤR1の回転速度が決定する。そして、第1サンギヤS1の回転速度が「0」であることにより、第1キャリヤC1の回転速度が決定し、これが出力回転速度N1となる。
次に、2速では、図5に示すように、第2クラッチCL2と、第1、第2ブレーキBR1、BR2とが締結され、まず、入力軸12に常時連結された第2キャリヤC2の回転速度が「1」、第2サンギヤS2の回転速度が「0」となることにより、第2リングギヤR2及びこれに連結された第4サンギヤS4の回転速度が決定する。そして、第4リングギヤR4の回転速度が「0」であるから、第4キャリヤC4の回転速度及びこれに常時連結された第1リングギヤR1の回転速度が決定し、さらに、第1サンギヤS1の回転速度が「0」であることにより、第1キャリヤC1の回転速度が決定し、これが出力回転速度N2となる。
次に、3速では、図6に示すように、第1、第2クラッチCL1、CL2と、第2ブレーキBR2とが締結されるから、まず、入力軸12に常時連結された第2キャリヤC2と、該入力軸12に連結された第2リングギヤR2とが同一回転することにより、第2ギヤセットPG2の全体が回転速度「1」で一体回転し、第2サンギヤS2に常時連結された第1サンギヤS1の回転速度、第2リングギヤR2に連結された第4サンギヤS4の回転速度も「1」となる。
そして、第4リングギヤR4の回転速度が「0」であることにより、第4キャリヤC4及びこれに常時連結された第1リングギヤR1の回転速度が決定し、第1サンギヤS1の回転速度が「1」であることにより、第1キャリヤC1の回転速度が決定し、これが出力回転速度N3となる。
次に、4速では、図7に示すように、第2、第3クラッチCL2、CL3と、第2ブレーキBR2とが締結されるから、まず、第3サンギヤS3と第3リングギヤR3とが同一回転して第3ギヤセットPG3の全体が一体回転し、第3サンギヤS3に一体の第2リングギヤR2、及び、第3キャリヤC3に常時連結された第1キャリヤC1も同一回転し、さらに、第3リングギヤR3に連結された第4サンギヤS4も同一回転する。
そして、この条件と、第2キャリヤC2の回転速度が「1」、第4リングギヤR4の回転速度が「0」であること、及び、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2、第1リングギヤR1と第4キャリヤC4とが、それぞれ常時連結されていることとから、同一回転する前記各回転要素の回転速度が決定し、これが第1キャリヤC1から出力される出力回転速度N4となる。
次に、5速では、図8に示すように、第1、第3クラッチCL1、CL3と、第2ブレーキBR2とが締結されるから、まず、入力軸12に常時連結された第2キャリヤC2と第3リングギヤR3と第4サンギヤS4とが連結され、これらの回転速度が「1」となる。また、第4リングギヤR4の回転速度が「0」となるから、第4キャリヤC4及びこれに常時連結された第1リングギヤR1の回転速度が決定する。
そして、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3とがそれぞれ常時連結されており、第2リングギヤR2と第3サンギヤS3とは一体であることから、第1キャリヤC1の回転速度が決定し、この回転速度が出力回転速度N5となる。
次に、6速では、図9に示すように、第1、第2、第3クラッチCL1、CL2、CL3が締結されるから、まず、入力軸12に連結された第2リングギヤR2と、該入力軸12に常時連結された第2キャリヤC2とが同一回転して、第2ギヤセットPG2の全体が回転速度「1」で一体回転する。また、第2リングギヤR2と第3サンギヤS3とは一体であり、かつ、該第3サンギヤS3と第3リングギヤR3とが同一回転することにより、第3ギヤセットPG3も全体が回転速度「1」で一体回転する。
そして、この回転速度が第3キャリヤC3から第1キャリヤC1を経由して出力回転速度N6として出力される。これにより、6速が減速比「1」の直結段となる。
次に、7速では、図10に示すように、第1、第3クラッチCL1、CL3と、第1ブレーキBR1とが締結されるから、まず、第2サンギヤS2の回転速度が「0」となり、入力軸12に常時連結された第2キャリヤC2の回転速度が「1」であることにより、第2リングギヤR2及びこれに一体の第3サンギヤS3の回転速度が決定する。また、第2キャリヤC2に連結された第3リングギヤR3の回転速度が「1」となることにより、第3キャリヤC3の回転速度が決定し、この回転速度が第1キャリヤC1を経由して出力回転速度N7として出力される。
次に、8速では、図11に示すように、第2、3クラッチCL2、CL3と、第1ブレーキBR1とが締結されるから、まず、第2サンギヤS2の回転速度が「0」となり、入力軸12に常時連結された第2キャリヤC3の回転速度が「1」であることにより、第2リングギヤR2及びこれに一体の第3サンギヤS3の回転速度が決定する。
また、この第3サンギヤS3と第3リングギヤR3とが連結されることにより、第3ギヤセットPG3の全体が一体回転し、その回転速度が、第3キャリヤC3から第1キャリヤC1を経由して出力回転速度N8として出力される。
さらに、後退速では、図12に示すように、第3クラッチCL3と、第1、第2ブレーキBR1、BR2とが締結されるから、まず、入力軸12に常時連結された第2キャリヤC2の回転速度が「1」、第2サンギヤS2の回転速度が「0」となることにより、第2リングギヤR2及びこれに一体の第3サンギヤS3の回転速度が決定する。
そして、この条件と、第3リングギヤR3と第4サンギヤS4とが連結されて同一回転すること、第1サンギヤS1及び第4リングギヤR4の回転速度が「0」であること、第1リングギヤR1と第4キャリヤC4とが常時連結されていること、第3キャリヤC3と第1キャリヤC1とが常時連結されていることとから、該第1キャリヤC1の回転速度が決定し、この回転速度が前進時と逆方向の出力回転速度Nrとなる。
以上のようにして、図2に示す摩擦締結要素の締結の組み合わせにより、回転速度N1〜N8、Nrを、N1<N2<N3<N4<N5<N6<N7<N8、Nr<0とすることが可能となると共に、前記の構成により、N6=1となるから、前進8段、後退1段で、6速が減速比「1」の直結段となる自動変速機が得られる。
ここで、第1〜第4ギヤセットPG1〜PG4の各ギヤの歯数を例えば図13に示すように設定すれば、各変速段の減速比及び前進の隣接変速段間のギヤステップ(下段の減速比/上段の減速比)は図14に示すようになり、各変速段の減速比及び各変速段間でのギヤステップの配分が適切に設定される。
一方、この自動変速機10においては、第2、第3ギヤセットPG2、PG3が径方向の内外に重ねて配置され、さらに、第1〜第クラッチCL1〜CL3も径方向に並べて配置されているから、これらが軸方向に並べて配設される場合に比べて、変速機全体の軸方向寸法が短縮されることになる。
そして、特に、径方向の内外に重ねて配置された第2、第3ギヤセットPG2、PG3のうちの外周側に配置された第3ギヤセットPG3のキャリヤ(第3キャリヤ)C3と、その前方に隣接して配置された第1ギヤセットPG1のキャリヤ(第1キャリヤ)C1と、さらにその前方において、第1中間壁11cを挟んで配置された出力ギヤ13とが結合一体化されて軸方向寸法が長い筒状構造体15が構成され、この筒状構造体15がベアリング16を介して変速機ケース11の第1中間壁11cに回転自在に支持されているので、径方向の外周側に配置された径の大きな第3キャリヤC3に対する支持が安定することになる。
これにより、2つのギヤセットを径方向の内外に配置した場合に、外周側のギヤセットのキャリヤや、さらにその外周側のリングギヤ等の支持が不安定となって軸方向に対して傾きやすくなり、そのため、ギヤノイズが発生し或いはギヤの耐久性が低下するといった問題が抑制される。
また、この自動変速機10においては、図1を用いて前述したように、第1〜第3クラッチCL1〜CL3の油圧室P1〜P3へ油圧を供給する油圧供給油路a、b、cを、該変速機ケース11の後部縦壁11eに設けた円筒部11fの外周面と、第1〜第3クラッチCL1〜CL3の共用回転部材14における後端部14aの内周面との嵌合面間を介して前記各油圧室P1〜P3に通じるように設けたから、これらの油圧供給油路a、b、cが、変速機ケース11から、他の動力伝達部材等を介することなく、各油圧室P1〜P3へ直接導かれることになる。
つまり、第1〜第3クラッチCL1〜CL3は、変速機ケース11内の後端部における後部縦壁11eに隣接させて径方向に重ねて配設したから、これらのクラッチCL1〜CL3が、プラネタリギヤセットや他の動力伝達部材で覆われない状態で配設されることになり、これにより、前記のように、これらのクラッチCL1〜CL3に油圧を供給する油圧供給油路a、b、cを変速機ケース11から各油圧室P1〜P3へ直接導くことが可能とされているのである。
これにより、例えば、図18に示す自動変速機の第2クラッチCLbのように、プラネタリギヤセットや動力伝達部材等により前後や外周を覆われた状態で配置されている場合に比べて、油圧供給油路が短く、かつ簡素化され、変速機の大型化や、変速制御の応答性の悪化等が抑制される。
次に、図15〜図17に示す第2〜第4実施形態に係る自動変速機(以下、「第2〜第4」自動変速機という)20〜40について説明する。なお、以下の説明では、ギヤセットや摩擦締結要素等の基本的構成については、第1実施形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いる。
図15に示す第2自動変速機20は、前記第1実施形態に係る自動変速機(以下、「第1自動変速機」という)10を基本とするもので、出力ギヤ13’の配置を除き、その他の入力軸12、第1〜第4ギヤセットPG1〜PG4、第1〜第3クラッチCL1〜CL3及び第1、第2ブレーキBR1、BR2の配置は、第1自動変速機10と同じである。
また、第1〜第3クラッチCL1〜CL3が断接する回転部材、第1、第2ブレーキBR1、BR2が変速機ケース11に対して断接する回転部材も第1自動変速機10と同じである。そして、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3と出力ギヤ13’とが結合され、筒状構造体15’が形成されている点も第1自動変速機10と同じである。
一方、前記第1自動変速機10では、出力ギヤ13が、変速機ケース11の第2中間壁11cを挟んでその前方に配置され、筒状構造体15を支持するベアリング16が該第2中間壁11cの内周端に設けられた前方へ延びる円筒部11gの内周側に配置されているのに対し、第2自動変速機20の出力ギヤ13’は、変速機ケース11における第2中間壁11c’の後方において第1ギヤセットPG1と隣接させて配置されている。
また、該出力ギヤ13’を含む筒状構造体15’を支持するベアリング16’が、第2中間壁11c’の内周端に設けられて後方へ延びる円筒部11g’の外周側に配置されている。
したがって、この第2自動変速機20によっても、前記筒状構造体15’がベアリング16’を介して変速機ケース11の第1中間壁11c’に回転自在に支持され、径方向に重ねて配置された第2、第3ギヤセットPG2、PG3のうちの外周側の第3ギヤセットPG3における径の大きな第3キャリヤC3等に対する支持が安定し、該キャリヤC3等の支持が不安定で軸方向に傾くことによるギヤノイズの発生やギヤの耐久性の低下が抑制される。
また、図16に示す第3自動変速機30も、基本的構成は、筒状構造体15の構成を含めて第1自動変速機10と同様であり、異なる点は、第1〜第3クラッチCL1〜CL3及び第2ブレーキBR2の配置のみである。
即ち、第1自動変速機10では、変速機ケース11の第2中間壁11dの後面側に第2ブレーキBR2の油圧室P5を形成すると共に、後部縦壁11eの内周端に設けられた前方へ延びる円筒部11fの外周面に、第1〜第3クラッチCL1〜CL3の共用回転部材14における後端部14aの内周面を嵌合し、これらの嵌合面間を介して、クラッチCL1〜CL3の油圧室P1〜P3に通じる油圧供給油路a、b、cを形成している。
これに対し、第3自動変速機30では、変速機ケース11における第2中間壁11d’が内周側まで延長され、その外周部の前面によって第2ブレーキBR2の油圧室P5が設けられていると共に、該第2中間壁11d’の内周端に後方へ延びる円筒部11f’が形成されている。そして、第1〜第3クラッチCL1〜CL3の共用回転部材14’には、前方への膨出部14a’が設けられ、該膨出部14a’の内周面が、前記第2中間壁11d’の円筒部11f’の外周面に嵌合されている。
前記共用回転部材14’の膨出部14a’は径方向に重ねて配置された第1〜第3クラッチCL1〜CL3の油圧室P1〜P3を構成するもので、その前面が前記第2中間壁11d’の後面と隣接するように配置されている。そして、前記膨出部14a’の内周面と前記第2中間壁11d’の円筒部11f’の外周面との嵌合面間を介して、変速機ケース11から第1〜第3クラッチCL1〜CL3の油圧室P1〜P3に油圧を供給する油圧供給通路a、b、cが設けられている。
なお、この第3自動変速機30では、第1〜第3クラッチCL1〜CL3の内側回転部材x、y、zが前記第2中間壁11d’の中央部を貫通する関係で、径方向の内周側から第3クラッチCL3、第2クラッチCL2、第1クラッチCL1の順で重ねて配置されており、この点で第1自動変速機10と異なるが、各クラッチCL1〜CL3によって断接される回転部材は第1自動変速機10と同じである。
したがって、この第3自動変速機30においても、油圧供給油路の構成が簡素化されると共に、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3と出力ギヤ13とで筒状構造体15が形成されることにより、第3ギヤセットPG3における第3キャリヤC3等に対する支持が安定し、ギヤノイズの発生やギヤの耐久性の低下が抑制される。
さらに、図17示す第4自動変速機40も、基本的構成は第1自動変速機10と同様であり、この第4自動変速機40は、第1自動変速機10に対し、第1自動変速機10と第2自動変速機20との相違点と、第1自動変速機10と第3自動変速機30との相違点を備えたものである。
つまり、この第4自動変速機40では、前記第2自動変速機20と同様、出力ギヤ13’が変速機ケース11における第1中間壁11c’の後方において、第1ギヤセットPG1に隣接して配置され、該出力ギヤ13’を含む筒状構造体15’を支持するベアリング16’が第1中間壁11c’の内周端に設けられて後方へ延びる円筒部11g’の外周側に配置されている。
また、前記第3自動変速機30と同様、変速機ケース11の第2中間壁11d’が内周側まで延長され、その外周部の前面によって第2ブレーキBR2の油圧室P5が設けられていると共に、該第2中間壁11d’の内周端に後方へ延びる円筒部11f’が形成され、第1〜第3クラッチCL1〜CL3の共用回転部材14’の前方への膨出部14a’の内周面が、前記第2中間壁11d’の円筒部11f’の外周面に嵌合されている。そして、これらの嵌合面間を介して変速機ケース11から第1〜第3クラッチCL1〜CL3の油圧室P1〜P3に油圧を供給する油圧供給通路a、b、cが設けられている。
したがって、この第4自動変速機40においても、油圧供給油路の構成が簡素化されると共に、第1キャリヤC1と第3キャリヤC3と出力ギヤ13’とで筒状構造体15’が形成されることにより、第3ギヤセットPG3における第3キャリヤC3等に対する支持が安定し、ギヤノイズの発生やギヤの耐久性の低下が抑制される。
なお、以上の実施形態では、駆動源Aが出力ギヤ13、13’が配置された側(図の右側)に配置されており、入力軸12が第1〜第3クラッチCL1〜CL3側(図の左側)に延びるように構成されているが、図1、図15〜図17に仮想線で示すように、駆動源A’が第1〜第3クラッチCL1〜CL3側に配置され、入力軸12’が出力ギヤ13、13’側に延びるように構成することもできる。
以上のように本発明によれば、例えば前進8段等の多段化された自動変速機として、軸方向寸法が短縮され、かつ、プラネタリギヤセットの支持の安定性に優れた自動変速機が実現されるので、この種の車両用自動変速機ないし車両の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。
10〜40 自動変速機
11 変速機ケース
11e 端部壁(後部縦壁)
11d 中間壁(第2中間壁)
12 入力部材(入力軸)
13 出力部材(出力ギヤ)
15 筒状構造体
A 駆動源
PG1〜PG4 第1〜第4プラネタリギヤセット
CL1〜CL3 第1〜第3クラッチ
BR1、BR2 第1、第2ブレーキ

Claims (7)

  1. 変速機ケース内において、車体幅方向に延びる軸心上に、駆動源に連結された入力部材と、デファレンシャル機構に連結された出力部材と、4つのプラネタリギヤセットと、5つの摩擦締結要素とを備えた自動変速機であって、
    前記出力部材は、外周部に歯部を有すると共にその内周側に軸方向に延びる円筒部を有し、かつ、
    前記4つのプラネタリギヤセットのうちの2つのプラネタリギヤセットが径方向の内外に重ねて配置されていると共に、これらのプラネタリギヤセットに軸方向に隣接して他のプラネタリギヤセットが配設されており
    前記2つのプラネタリギヤセットのうちの外周側のプラネタリギヤセットのキャリヤと、前記他のプラネタリギヤセットのキャリヤと、前記出力部材とが結合一体化されて軸方向に延びる筒状構造体を構成していることを特徴とする自動変速機。
  2. 前記径方向の内外に重ねて配置された2つのプラネタリギヤセットのうちの内周側のプラネタリギヤセットのリングギヤと、外周側のプラネタリギヤセットのサンギヤとが一体化されていることを特徴とする請求項1に記載の自動変速機。
  3. 前記5つの摩擦締結要素は、油圧の給排に応じて内側回転部材と外側回転部材とを断接する第1、第2、第3クラッチを含み、
    該第1、第2、第3クラッチの外側回転部材は結合されて、これらのクラッチで共用される共用回転部材とされていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自動変速機。
  4. 前記第1、第2、第3クラッチは、変速機ケース内の軸方向一端側の端部壁に隣接させて径方向に重ねて配置されており、
    これらのクラッチへの油圧供給油路は、変速機ケースの前記端部壁から前記共用回転部材を介して各クラッチの油圧室に通じるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の自動変速機。
  5. 前記第1、第2、第3クラッチは、変速機ケース内に設けられた中間壁に隣接させて径方向に重ねて配置されており、
    これらのクラッチへの油圧供給油路は、変速機ケースの前記中間壁から前記共用回転部材を介して各クラッチの油圧室に通じるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の自動変速機。
  6. 前記4つのプラネタリギヤセットは、いずれもシングルピニオン型のプラネタリギヤセットであって、第1サンギヤ、第1リングギヤ及び第1キャリヤを有する第1プラネタリギヤセットと、第2サンギヤ、第2リングギヤ及び第2キャリヤを有する第2プラネタリギヤセットと、第3サンギヤ、第3リングギヤ及び第3キャリヤを有する第3プラネタリギヤセットと、第4サンギヤ、第4リングギヤ及び第4キャリヤを有する第4プラネタリギヤセットであり、
    前記径方向の内外に重ねて配置された2つのプラネタリギヤセットは、内周側が前記第2プラネタリギヤセット、外周側が前記第3プラネタリギヤセットであり、
    前記他のプラネタリギヤセットは、前記第1プラネタリギヤセットであり、
    前記5つの摩擦締結要素は、油圧の給排に応じて内側回転部材と外側回転部材とを断接する第1、第2、第3クラッチと、油圧の給排に応じて変速機ケースと所定の回転部材とを断接する第1、第2ブレーキとであり、
    前記第1サンギヤと前記第2サンギヤとが常時連結され、
    前記第1リングギヤと前記第4キャリヤとが常時連結され、
    前記第1キャリヤと前記第3キャリヤとが常時連結され、
    前記第2リングギヤと前記第3サンギヤとが常時連結され、
    前記入力部材は前記第2キャリヤに常時連結され、
    前記出力部材は前記第1キャリヤ及び第3キャリヤに常時連結され、
    前記第1クラッチは、前記入力部材及び第2キャリヤと前記第4サンギヤとを断接し、
    前記第2クラッチは、前記第2リングギヤ及び第3サンギヤと前記第4サンギヤとを断接し、
    前記第3クラッチは、前記第3リングギヤと前記第4サンギヤとを断接し、
    前記第1ブレーキは、前記第1サンギヤ及び前記第2サンギヤと変速機ケースとを断接し、
    前記第2ブレーキは、前記第4リングギヤと変速機ケースとを断接することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の自動変速機。
  7. 前記第1、第2、第3クラッチ及び前記第1、第2ブレーキのうち、
    前記第1クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキが締結されたときに1速が形成され、
    前記第2クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキが締結されたときに2速が形成され、
    前記第1クラッチ、前記第2クラッチ及び前記第2ブレーキが締結されたときに3速が形成され、
    前記第2クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第2ブレーキが締結されたときに4速が形成され、
    前記第1クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第2ブレーキが締結されたときに5速が形成され、
    前記第1クラッチ、前記第2クラッチ及び前記第3クラッチが締結されたときに、減速比が1の6速が形成され、
    前記第1クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第1ブレーキが締結されたときに7速が形成され、
    前記第2クラッチ、前記第3クラッチ及び前記第1ブレーキが締結されたときに8速が形成され、
    前記第3クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキが締結されたときに後退速が形成されることを特徴とする請求項6に記載の自動変速機。
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