JPS6314228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動変速機に係り、特に、自動車等
車両用の変速機として採用するに適した自動変速
機に関する。

本発明の目的は、広範囲の連続した変速比を得
ることのできるコンパクトな自動変速機を提供す
ることにある。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第１図は本発明の第１実施例を示してい
て、本発明による自動変速機TM₁をフロントエ
ンジン・フロントドライブ型式の自動車用変速機
として使用した例を概略的に示している。自動変
速機TM₁は、互いに平行な入力軸１０と出力軸
１１を備えていて、入力軸１０の右端にはトルク
コンバータ２０が組付けられ、このトルクコンバ
ータ２０のポンプ軸にはエンジンのクランク軸１
２が連結されている。

トルクコンバータ２０は、ロツクアツプクラツ
チ２１を備えた公知の３要素１段２相型のもので
あり、ロツクアツプクラツチ２１の非作動時にお
いて、第２図にて示した特性を有している。すな
わち、このトルクコンバータ２０においては、ロ
ツクアツプクラツチ２１の非作動時において、速
度比ｅ（入力軸１０の回転数／クランク軸１２の回転数
）とトルク比ｔ （入力軸１０のトルク／クランク軸１２のトルク）の関
係が特性線の ごとく変化し、また速度比ｅと効率η
（入力軸１０に出力される馬力／クランク軸１２から入
力される馬力×100）の 関係が特性線のごとく変化し、両特性線，
の変換点Ｐに至る間のコンバータレンジＡにおい
てはトルク比ｔが２から１へと順次変化し、また
変換点Ｐ後のカツプリングレンジＢにおいてはト
ルク比ｔが１で略一定である。なお、ロツクアツ
プクラツチ２１は変速比ｅが略１である場合にの
み作動状態とされるように構成されている。

しかして、本実施例においては、自動変速機
TM₁において入力軸１０と出力軸１１が減速歯
車列３０を主体とする第１動力伝達系又は無段変
速装置４０を主体とする第２動力伝達系により動
力伝達可能に連結される構成となつている。

減速歯車列３０は、入力軸１０上に回転自在に
組付けられ第１油圧クラツチ５１により入力軸１
０に動力伝達可能に接続される小径の入力歯車３
１と、出力軸１１に出力軸１１への動力伝達を可
能とするワンウエイクラツチ３４を介して組付け
た大径の出力歯車３２と、中間軸１３に一体的に
設けられ両歯車３１，３２と常時噛合する中間歯
車３３からなる。この減速歯車列３０において
は、減速比TD₃₀（TD₃₀＝r₃₂／r₃₁、但し、r₃₁：入
力歯車３１の半径、r₃₂：出力歯車３２の半径）
が無段変速装置４０の最大減速比（後述する回転
速度比e^*がe^*＝e^*min＝１／２である場合に相当
する）に一致させて２に設定されている。

無段変速装置４０は、減速歯車列３０に対して
並列的に設けられていて、入力軸１０と同軸的に
配設され第２油圧クラツチ５２により入力軸１０
に動力伝達可能に接続される副軸１４上にトルク
伝達可能に設けた可変ピツチ型駆動プーリ４１
と、出力軸１１上にトルク伝達可能に設けた可変
ピツチ型従動プーリ４２と、これら両プーリ４
１，４２間に張設した無端Ｖベルト（チエーンが
採用されることもある）４３と、両プーリ４１，
４２の両可動シーブ４１ａ，４２ａ（副軸１４、
出力軸１１にスプライン結合されている）を軸方
向へ移動して両プーリ４１，４２の有効径を当該
車両の運転状態に応じて変化させる制御機構（図
示せず）からなる。この無段変速装置４０におい
ては、両プーリ４１，４２の有効径を変化させる
ことによつて、副軸１４の回転速度ω₁₄と出力軸
１１の回転速度ω₁₁との比e^*（e^*＝ω₁₁／ω₁₄）を
所定範囲内にて連続的に変化させ得る。上記した
回転速度比e^*の範囲は、両プーリ４１，４２の有
効径変化量によつて決まるものであり、適宜に設
定し得るものであるが、本実施例においては、e^*
＝1/2〜２（減速比にすれば、２〜0.5）と設定し
て無段変速装置４０を小型なものとし、当該自動
変速機TM₁の小型化を計つている。

また、本実施例においては、自動変速機TM₁
の出力軸１１に前進・後退切換用遊星歯車装置６
０が連結されていて、この遊星歯車装置６０のサ
ンギヤ軸６１が終減速機（図示せず）を介してフ
ロントアクスル（図示せず）に接続されている。
遊星歯車装置６０は、サンギヤ軸６１上に一体的
に設けたサンギヤ６２と、サンギヤ軸６１上に回
転自在に組付けられてプラネタリギヤ６３を回転
自在に支承するキヤリヤ６４と、出力軸１１の左
端にトルク伝達可能に連結したリングギヤ６５と
を備えており、キヤリヤ６４は第３油圧クラツチ
６６の作動によりサンギヤ軸６１に連結され、ま
た油圧ブレーキ６７の作動により固定部材６８に
連結される。この遊星歯車装置６０においては、
サンギヤ６２の歯数z₆₂とリングギヤ６５の歯数
z₆₅との比ρ₆₀（ρ₆₀＝z₆₂／z₆₅）が3/4に設定されて
いる。したがつて、この遊星歯車装置６０におい
て、油圧クラツチ６６が作動すると、サンギヤ軸
６１が出力軸１１と同一方向に同一速度にて回転
し、また油圧ブレーキ６７が作動すると、サンギ
ヤ軸６１が出力軸１１に対して反対方向に4/3倍
の速度にて回転する。

ところで、本実施例においては、運転者がシフ
トレバー（図示せず）をＮ位置、位置、Ｄ位
置、Ｒ位置へ操作することによつて、油圧クラツ
チ５１，５２，６６、油圧ブレーキ６７の作動、
及び無段変速装置３０における制御機構の作動が
制御される構成となつている。すなわち、シフト
レバーがＮ位置に操作されている場合には、油圧
クラツチ５１，５２，６６及び油圧ブレーキ６７
が全て非作動状態とされ、また無段変速装置４０
における制御機構の作動が無効とされてe^*＝e^*
min＝１／２とされている。またシフトレバーが
位置に操作されている場合には、トルクコンバ
ータ２０の全てのレンジにおいて、油圧クラツチ
５１，６６が作動状態とされる一方、第２油圧ク
ラツチ５２及び油圧ブレーキ６７が非作動状態と
され、また無段変速装置４０がＮ位置におけるの
と同様にe^*＝e^*min＝１／２とされている。更
に、シフトレバーがＤ位置に操作されている場合
には、トルクコンバータ２０のコンバータレンジ
Ａにおいて、位置におけるのと同様に、油圧ク
ラツチ５１，６６が作動状態とされる一方、第２
油圧クラツチ５２及び油圧ブレーキ６７が非作動
状態とされ、また無段変速装置４０がe^*＝e^*min
＝１／２とされ、トルクコンバータ２０のカツプ
リングレンジＢにおいて、油圧クラツチ５２，６
６が作動状態とされる一方、第１油圧クラツチ５
１及び油圧ブレーキ６７が非作動状態とされ、ま
た無段変速装置４０における制御機構の作動が有
効とされてe^*が1/2〜２の範囲内にて当該車両の
運転状態に応じて変化される。更にまた、シフト
レバーがＲ位置に操作されている場合には、トル
クコンバータ２０の全てのレンジにおいて、第１
油圧クラツチ５１及び油圧ブレーキ６７が作動状
態とされる一方、油圧クラツチ５２，６６が非作
動状態とされ、また無段変速装置４０がe^*＝e^*
min＝１／２とされている。

このように構成した本実施例においては、運転
者がシフトレバーをＮ位置、位置、Ｄ位置、Ｒ
位置に操作すると、次のように作動する。

シフトレバーをＮ位置に操作しておれば、油圧
クラツチ５１，５２，６６及び油圧ブレーキ６７
は全て非作動状態とされ、また無段変速装置４０
はe^*＝e^*min＝１／２とされている。このため、
このときには、クランク軸１２の回転はトルクコ
ンバータ２０を介して入力軸１０に伝わるのみ
で、出力軸１１には伝わらない。

また、当該車両を低速・登坂走行すべく上記Ｎ
位置にあるシフトレバーを位置に操作すると、
油圧クラツチ５１，６６が作動状態とされ、クラ
ンク軸１２のトルクＴがトルクコンバータ２０に
より２倍のトルク2Tとされて入力軸１０に伝わ
り、これが減速歯車列３０により更に２倍のトル
ク4Tとされて出力軸１１に伝わり、更にこれが
遊星歯車装置６０及び終減速機を介してフロント
アクスルに伝わつて、当該車両は発進する。しか
して、この場合には、トルクコンバータ２０の全
てのレンジにおいて油圧クラツチ５１，６６が作
動状態とされていて、トルクコンバータ２０にお
いて変速比ｅがゼロから１の間にて変化し、トル
ク比ｔが２から１の間にて変化すると、出力軸１
１にクランク軸１２の４倍から２倍の間の高トル
クが伝わつて、当該車両は低速・登坂走行する。
なお、この場合には、第２油圧クラツチ５２が非
作動状態とされているため、無段変速装置４０に
おいて両プーリ４１，４２は回転速度比e^*＝e^*
min1／２にて空転している。

また、当該車両を通常走行すべく上記Ｎ位置に
あるシフトレバーをＤ位置に操作すると、トルク
コンバータ２０のコンバータレンジＡにおいて
は、上記したシフトレバーの位置における作動
と同様に、当該車両は発進し、低速走行する。し
かして、この場合には、トルクコンバータ２０の
変換点Ｐにおいて両油圧クラツチ５１，５２の切
換がなされ、トルクコンバータ２０のカツプリン
グレンジＢにおいて、油圧クラツチ５２，６６が
作動状態とされる一方、第１油圧クラツチ５１及
び油圧ブレーキ６７が非作動状態とされ、また無
段変速装置４０における制御機構の作動が有効と
されてe^*が1/2〜２の範囲内にて当該車両の運転
状態に応じて変化し、出力軸１１にクランク軸１
２の２倍〜1/2倍のトルクが伝わつて、当該車両
は中・高速走行する。この中・高速走行時におい
て、減速歯車列３０はワンウエイクラツチ３４の
作用によりフリーとなつている。ところで、上記
した両油圧クラツチ５１，５２の切換時において
は、無段変速装置４０の回転速度比e^*が減速歯車
列３０の減速比TD₃₀の逆数1/2と同じ値1/2＝e^*
minとされていて、副軸１５の回転速度ω₁₅（ω₁₅
＝ω₁₃×２）と入力軸１０の回転速度ω₁₀（ω₁₀＝
ω₁₃×２）が同一回転速度であるため、切換（変
速）シヨツクは生じない。

また、当該車両を後退させるべく上記Ｎ位置に
あるシフトレバーをＲ位置に操作すると、油圧ク
ラツチ５１，６７が作動状態とされ、クランク軸
１２のトルクＴが、上記位置における場合と同
様に、トルクコンバータ２０及び減速歯車列３０
にて4Tから2T間の高トルクとされて出力軸１１
に伝わり、これが遊星歯車装置６０にて逆転さ
れ、終減速機を介してフロントアクセルに伝わつ
て、当該車両は後退する。

以上のごとく、本実施例においては、シフトレ
バーが位置及びＲ位置に操作されている場合、
クランク軸１２のトルクＴがトルクコンバータ２
０及び減速歯車列３０いて4T〜2T間の高トルク
とされて出力軸１１に伝わり、これが遊星歯車装
置６０及び終減速機を介してフロントアクスルに
伝わるため、良好な発進・登坂性能及び後退性能
が得られる。また、シフトレバーがＤ位置に操作
されている場合、クランク軸１２のトルクＴが、
トルクコンバータ２０及び減速歯車列３０にて
4T〜2Tのトルクとされ、またトルクコンバータ
２０及び無段変速装置４０にて2T〜１／2Tのト
ルクとされて変速シヨツクなく出力軸１１に伝わ
り、この広範囲の連続したトルク4T〜１／2T
（変速比）が遊星歯車装置６０及び終減速機を介
してフロントアクスルに伝わるため、良好な加速
及び高速性能並びに良好な走行フイーリングが得
られることは勿論のこと、燃料消費量の少ない最
適な経済的走行を得ることができる。この経済的
走行は、ロツクアツプクラツチ２１が作動状態と
されることにより、効果的になされる。また本実
施例においては、トルクコンバータ２０のカツプ
リングレンジＢにおいてのみ、無段変速装置４０
が動力を伝達し、発進・登坂・後退時のごとく入
力軸１０に高トルクが伝わるときには動力を伝達
しないため、無段変速装置４０の各構成部材の強
度を不必要に高める必要はなく、無段変速装置４
０の小型・軽量化が可能である。

なお、上記実施例においては、出力軸１１の図
示左端をケースから突出させ、この突出端に遊星
歯車装置６０を連結して、本発明による自動変速
機をフロントエンジン・フロントドライブ型式の
自動車用変速機として使用するに適した構成の自
動変速機TM₁とした例について説明したが、出
力軸１１の図示右端をケースから突出させ、この
突出端に遊星歯車装置６０を連結して本発明によ
る自動変速機をフロントエンジン・リヤドライブ
型式の自動車用変速機として使用するに適した構
成の自動変速機とすることも可能である。

第３図は、第１実施例の変形例を示していて、
この変形例においては、第１油圧クラツチ５１が
中間軸１３と中間歯車３３間に設けられ、第２油
圧クラツチ５２が出力軸１１と従動プーリ４２が
組付けられている副軸１４Ａ間に設けられ、また
遊星歯車装置６０Ａが自動変速機内に組込まれて
いる。その他の構成は第１実施例と同じであり、
また作動・効果は第１実施例と同じであるため、
その説明は省略する。

第４図は本発明の第２実施例を示していて、本
発明による変速機TM₂をフロントエンジン・リ
ヤドライブ型式の自動車用変速機として使用した
例を概略的に示している。この変速機TM₂にお
いては、第１油圧クラツチ５１及び二軸形減速歯
車列１３０からなる第１動力伝達系、又は第２油
圧クラツチ５２及び反転同速歯車列１７０及び無
段変速装置４０からなる第２動力伝達系により入
力軸１１０と出力軸１１１が動力伝達可能に連結
される構成となつている。

減速歯車列１３０は、入力軸１１０上に回転自
在に組付けられ第１油圧クラツチ５１により入力
軸１１０に動力伝達可能に接続される小径の入力
歯車１３１と、出力軸１１１に出力軸１１１への
動力伝達を可能とするワンウエイクラツチ１３４
を介して組付けられ入力歯車１３１に常時噛合す
る大径の出力歯車１３２からなる。この減速歯車
列１３０においては、減速比TD₁₃₀（TD₁₃₀＝
r₁₃₂／＝r₁₃₁、但し、r₁₃₁：入力歯車１３１の半
径、r₁₃₂：出力歯車１３２の半径）が２に設定さ
れていて、出力軸１１１が入力軸１１０に対して
反対方向に1/2倍の速度にて回転される。

反転同速歯車列１７０は、入力軸１１０上に回
転自在に組付けられ第２油圧クラツチ５２により
入力軸１１０に動力伝達可能に接続される入力歯
車１７１と、副軸１１４に一体的に設けられて入
力歯車１７１に常時噛合する入力歯車１７１と同
径の出力歯車１７２からなり、入力軸１１０の回
転は反転され同速にて副軸１１４に伝わる。

その他の構成は、上記第１実施例と同じである
ため、同一部材に同一符号を付してその説明は省
略する。なお、遊星歯車装置６０のサンギヤ軸６
１は終減速機を介してリヤアクスルに連結されて
いる。また、この第２実施例においては、出力軸
１１１の回転が入力軸１１０の回転とは反対方向
の回転として取り出されること以外は第１実施例
の作動・効果と実質的に同じ作動・効果が得られ
る。

以上詳述したように、本発明においては、自動
変速機を、 入出力トルク比を入出力速度比に応じて１を越
える設定値から１の間で順次変化させるコンバー
タレンジと、入出力トルク比を１で略一定に保持
するカツプリングレンジを、変換点を境として連
結的に有するトルクコンバータ、 このトルクコンバータが組付けられる入力軸に
動力伝達可能に接続される入力歯車と出力軸に動
力伝達可能に接続される出力歯車を備えて、前記
入力軸と出力軸を動力伝達可能に接続する減速歯
車列、 この減速歯車列を含み前記入力軸から出力軸に
至る第１動力伝達系中に設けられて、前記トルク
コンバータのコンバータレンジにおいて動力伝達
可能状態とされ、前記トルクコンバータのカツプ
リングレンジにおいて動力伝達不能状態とされる
第１動力断続手段、 前記減速歯車列と並列的に設けられ、前記入力
軸に動力伝達可能に接続される可変ピツチ型駆動
プーリと、この駆動プーリに無端ベルト又はチエ
ーンを介して連結されかつ前記出力軸に動力伝達
可能に接続される可変ピツチ型従動プーリを備え
て、前記入力軸と出力軸を前記減速歯車列によつ
て得られる減速比より小さい値で設定範囲内の減
速比にて動力伝達可能に接続する無段変速装置、 この無段変速装置を含み前記入力軸から出力軸
に至る第２動力伝達系中に設けられて、前記トル
クコンバータのコンバータレンジにおいて動力伝
達不能状態とされ、前記トルクコンバータのカツ
プリングレンジにおいて動力伝達可能状態とされ
る第２動力断続手段、 を具備してなる構成とし、かつ前記無段変速装
置の最大減速比と前記減速歯車列の減速比を一致
させたので、 トルクコンバータのコンバータレンジにおい
て得られる最大トルク比（１を越える設定値）
と減速歯車列の減速比によつて決定される変速
比（当該変速機の最大減速比）からトルクコン
バータのカツプリングレンジにおいて得られる
トルク比（１で略一定）と無段変速装置の最小
減速比によつて決定される変速比（当該変速機
の最小減速比）までの広範囲の連続した変速比
を変速シヨツクなく得ることができ、良好な発
進・加速及び高速性能並びに良好な走行フイー
リングを得ることができる。

の作用効果を得るための動力伝達構成要素
が、トルクコンバータ、減速歯車列、第１動力
断続手段、無段変速装置、第２動力断続手段の
５要素であるため、当該自動変速機をコンパク
トに構成することができる。

トルクコンバータのカツプリングレンジにお
いてのみ、無段変速装置が動力を伝達し、トル
クコンバータがコンバータレンジにあつて入力
軸に高トルクが伝わるときには動力を伝達しな
いため、無段変速装置の各構成部材の強度を不
必要に高める必要はなく、無段変速装置の小
型・軽量化を図ることができる。

車両の全走行中の大部分を占める中・高速走
行時に、無段変速装置によつて得られる設定範
囲内の減速比にて、燃料消費量の少ない最適な
走行が可能であり、経済的走行が可能である。

といつた作用効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すスケルトン
図、第２図は第１図に示したトルクコンバータの
特性線図、第３図は第１実施例の変形例を示すス
ケルトン図、第４図は本発明の第２実施例を示す
スケルトン図である。 符号の説明、１０……入力軸、１１……出力
軸、２０……トルクコンバータ、３０……減速歯
車列、３１……入力歯車、３２……出力歯車、４
０……無段変速装置、４１……可変ピツチ型駆動
プーリ、４２……可変ピツチ型従動プーリ、４３
……無端Ｖベルト、５１……第１油圧クラツチ
（第１動力断続手段）、５２……第２油圧クラツチ
（第２動力断続手段）、Ａ……コンバータレンジ、
Ｂ……カツプリングレンジ、TM₁……自動変速
機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入出力トルク比を入出力速度比に応じて１を
   越える設定値から１の間で順次変化させるコンバ
   ータレンジと、入出力トルク比を１で略一定に保
   持するカツプリングレンジを、変換点を境として
   連続的に有するトルクコンバータ、 このトルクコンバータが組付けられる入力軸に
   動力伝達可能に接続される入力歯車と、出力軸に
   動力伝達可能に接続される出力歯車を備えて、前
   記入力軸と出力軸を動力伝達可能に接続する減速
   歯車列、 この減速歯車列を含み前記入力軸から出力軸に
   至る第１動力伝達系中に設けられて、前記トルク
   コンバータのコンバータレンジにおいて動力伝達
   可能状態とされ、前記トルクコンバータのカツプ
   リングレンジにおいて動力伝達不能状態とされる
   第１動力断続手段、 前記減速歯車列と並列的に設けられ、前記入力
   軸に動力伝達可能に接続される可変ピツチ型駆動
   プーリと、この駆動プーリに無端ベルト又はチエ
   ーンを介して連結されかつ前記出力軸に動力伝達
   可能に接続される可変ピツチ型従動プーリを備え
   て、前記入力軸と出力軸を前記減速歯車列によつ
   て得られる減速比より小さい値で設定範囲内の減
   速比にて動力伝達可能に接続する無段変速装置、 この無段変速装置を含み前記入力軸から出力軸
   に至る第２動力伝達系中に設けられて、前記トル
   クコンバータのコンバータレンジにおいて動力伝
   達不能状態とされ、前記トルクコンバータのカツ
   プリングレンジにおいて動力伝達可能状態とされ
   る第２動力断続手段、 を具備し、前記無段変速装置の最大減速比と前記
   減速歯車列の減速比を一致させてなる自動変速
   機。