ブレーキバンドを用いた前後進切換え機構
【課題】同じ容量の湿式多板ブレーキと比較して引き摺りトルクを低減し、これにより動力損失を低減し、燃費の向上を図ることができる前後進切換え装置を提供すること。
【解決手段】同軸に設けられ、相対回転自在の入力要素と固定要素と出力要素とを備え、前記入力要素に伝達される内燃機関の回転駆動力を、前記入力要素と前記固定要素と前記出力要素を介して、前記入力要素の回転方向と同方向又は逆転方向の回転駆動力として前記出力要素から出力する遊星機構と、前記遊星機構の前記固定要素を固定可能とするブレーキ手段とを備え、車両用自動変速機に用いられる前後進切換え装置において、前記ブレーキ手段は、前記固定要素と一体に形成され外周面を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの外周面を取巻き固定可能なブレーキバンドとから成る。
【解決手段】同軸に設けられ、相対回転自在の入力要素と固定要素と出力要素とを備え、前記入力要素に伝達される内燃機関の回転駆動力を、前記入力要素と前記固定要素と前記出力要素を介して、前記入力要素の回転方向と同方向又は逆転方向の回転駆動力として前記出力要素から出力する遊星機構と、前記遊星機構の前記固定要素を固定可能とするブレーキ手段とを備え、車両用自動変速機に用いられる前後進切換え装置において、前記ブレーキ手段は、前記固定要素と一体に形成され外周面を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの外周面を取巻き固定可能なブレーキバンドとから成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用自動変速機の前後進切換え機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の自動変速機は、トルクコンバータに連結された変速機入力軸から変速機出力軸までの間に配設された前後進切換え装置と自動変速装置とを備えている。これら前後進切換え装置及び自動変速装置は、複数のブレーキ機構と複数のクラッチ機構と複数の遊星歯車機構とを組み合わせて構成されている。遊星歯車機構は、小径で外歯を有するサンギヤと、大径で内歯を有するリングギヤとが同軸上に設けられ、サンギヤとリングギヤとの間に、プラネタリーキャリアに支持されたピニオンギヤが配設されている。
【０００３】
自動変速装置では、遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びプラネタリーキャリアは、それぞれ入力要素、固定要素、及び出力要素の何れかに対応し、何れの部材を何れの要素に対応させるかにより入力要素に対する出力要素の速度比が変化して変速がなされる構成になっている。そして、何れの部材を入力要素、固定要素、又は出力要素とするかは、各要素に連結されたブレーキ機構及びクラッチ機構の締結、解放を行うことにより行なわれる。
【０００４】
前後進切換え装置においても、ブレーキ機構及びクラッチ機構の締結、解放を行うことにより遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びプラネタリーキャリアをそれぞれ入力要素、固定要素、及び出力要素の何れかに対応させ、入力要素に対する出力要素の回転方向を、入力要素の回転と同方向または逆転方向に切換えている。
【０００５】
車両の自動変速機には、上記のような遊星歯車機構を用いた有段式のものと、有段式に比べて燃費の面でも効率が良く、変速ショックのないベルトとプーリーを用いた無段式のものがある（特許文献１、特許文献２参照）。また、これらを組み合わせた方式のものも開示されている（特許文献３参照）。しかし、無段変速機（以下ＣＶＴという）を採用した車両においても、前後進の切換え装置としては遊星歯車機構を用いている。上記各特許文献においては、エンジンからトルクコンバータを通して入力された駆動力を、特許文献１の図１に記載されている前後進切換え装置（３）、特許文献２の図１に記載されている前後進切換機構６０、特許文献３の図１の前後進切り換え機構４１により、前後進を切換えている。
【０００６】
これらのＣＶＴに使用されている前後進切換え装置には、シングルピニオン式遊星歯車機構又はダブルピニオン式遊星歯車機構が用いられている。一般的に、ダブルピニオン式遊星歯車機構を用いた場合には、後進時において、サンギヤを入力要素、リングギヤを固定要素、プラネタリーキャリアを出力要素として入力要素の回転方向と逆転方向の回転として出力をする。また、シングルピニオン式遊星歯車機構を用いた場合には、後進時において、サンギヤを入力要素、プラネタリーキャリアを固定要素、リングギヤを出力要素として、又はリングギヤを入力要素、プラネタリーキャリアを固定要素、サンギヤを出力要素として、入力要素の回転方向と逆転方向の回転として出力をする。これらの前後進切替え装置の遊星歯車機構においては、後進時にリングギヤ又はプラネタリーキャリアを固定要素とするために使用されるブレーキとしては、いずれも湿式多板ブレーキが使用されている。
【特許文献１】特開２００２−８９６８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４１３９号公報
【特許文献３】特開２００２−９８１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前後進切換え装置において、遊星歯車機構の固定要素は、エンジンが回転中で、かつ、ブレーキが作動していない間も常時回転している。
【０００８】
このため、前後進切換え装置の遊星歯車機構に湿式多板ブレーキを用いた場合、湿式多板ブレーキのフリクションプレートとセパレータプレート間の引き摺りトルクは、ＣＶＴの効率に悪影響を及ぼす。近年、益々燃費向上の要求が高まり、ＣＶＴの効率向上も強く要求されているため、このような引き摺りトルクの低減も強く要求されている。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、同じ容量の湿式多板ブレーキと比較して引き摺りトルクを低減し、これにより動力損失を低減し、燃費の向上を図ることができる前後進切換え装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る前後進切換え装置は、同軸に設けられ、相対回転自在の入力要素と固定要素と出力要素とを備え、前記入力要素に伝達される内燃機関の回転駆動力を、前記入力要素と前記固定要素と前記出力要素を介して、前記入力要素の回転方向と同方向又は逆転方向の回転駆動力として前記出力要素から出力する遊星機構と、前記遊星機構の前記固定要素を固定可能とするブレーキ手段とを備え、車両用自動変速機に用いられる前後進切換え装置において、前記ブレーキ手段は、前記固定要素と一体に形成され、外周面を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの外周面を取巻き固定可能なブレーキバンドとから成ることを特徴とする。
【００１１】
また、前記遊星機構は、サンギヤと、該サンギヤの径方向外側に配置され、該サンギヤと噛合うピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアと、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤと噛合うリングギヤとを備え、前記サンギヤと前記プラネタリーキャリアと前記リングギヤは、それぞれ前記入力要素、前記固定要素及び前記出力要素の何れかを構成する遊星歯車機構であることを特徴とする。
【００１２】
好適には、請求項１又は２に記載の前後進切換え装置は、無段変速機を用いた自動変速機に用いられることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記リングギヤが前記固定要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記出力要素を構成しており、前記リングギヤを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記プラネタリーキャリアから出力することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記リングギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記リングギヤから出力することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記遊星歯車機構は、前記リングギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記サンギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記リングギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記サンギヤから出力することを特徴とする。
【００１６】
好適には、請求項３乃至６の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記出力要素は、前記無段変速機を用いた自動変速機の入力軸に連結していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る前後進切換え装置によれば、同じ容量の湿式多板ブレーキと比較して、引き摺りトルクはおよそ半分に低減される。これにより動力損失が低減されるため、自動変速機の前後進切換え装置のブレーキとして用いれば、燃費向上に寄与するものである。特に無段変速機を採用した車両に用いれば、より一層無段変速機の効率向上が達成でき、燃費の向上に大きく貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る前後進切換え装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る前後進切換え装置１の構成を示すスケルトン図である。前後進切換え装置１は、図１右方の図示しないトルクコンバータを介してエンジン側に接続している入力軸２と連結しており、入力軸２と同軸に配置された遊星歯車機構５と、ミッションケース１５に固設されたブレーキ４とを備えている。本実施形態では、遊星歯車機構５はダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。遊星歯車機構５は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動するサンギヤＳと、サンギヤＳの径方向外側に配置され、サンギヤＳに噛合うピニオンギヤP１と、ピニオンギヤP１の外径側で該ピニオンギヤP１に噛合うピニオンギヤP２と、ピニオンギヤＰ１及びＰ２を自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰ２と噛合う内歯を備えたリングギヤＲとで構成されている。リングギヤＲは回転ドラムＤを外周に一体に形成して、クラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結しており、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。プラネタリーキャリアＣＲは、入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結している。
【００２０】
無段変速機２５は、プライマリシャフト３０と、プライマリシャフト３０に支持されたプライマリプーリ３２と、無段変速機２５の出力軸であるセカンダリシャフト３４と、セカンダリシャフト３４に支持されたセカンダリプーリ３６と、プライマリプーリ３２とセカンダリプーリ３６との間に巻き掛けられてこれら両プーリを連結する金属ベルト３８とを備えている。プライマリプーリ３２は、プライマリシャフト３０と一体回転する固定側プーリ半体３２ａと可動側プーリ半体３２ｂとを備え、可動側プーリ半体３２ｂは固定側プーリ半体３２ａに対して接近、離反するように軸方向に移動可能に配設されている。固定側プーリ半体３２ａと可動側プーリ半体３２ｂとの間にはＶ字状の溝が形成されている。セカンダリプーリ３６は、セカンダリシャフト３４と一体回転する固定側プーリ半体３６ａと可動側プーリ半体３６ｂとを備え、可動側プーリ半体３６ｂは固定側プーリ半体３６ａに対して接近、離反するように軸方向に移動可能に配設されている。固定側プーリ半体３６ａと可動側プーリ半体３６ｂとの間にはＶ字状の溝が形成されている。
【００２１】
プライマリプーリ３２の可動側プーリ半体３２ｂとセカンダリプーリ３６の可動側プーリ半体３６ｂは、油圧を利用してそれぞれ軸方向に移動可能となっており、これらの可動側プーリ半体３２ｂ、３６ｂの移動によりプライマリプーリ３２とセカンダリプーリ３６のそれぞれのＶ字状溝幅が変更可能になっている。これら両プーリ３２、３６のＶ字状溝幅を変更することにより両プーリ３２、３６に対する金属ベルト３８の巻き掛け円弧径を変化させる構成となっている。
【００２２】
セカンダリシャフト３４は、図示しないディファレンシャルギヤ装置に接続され、ディファレンシャルギヤ装置は図示しない駆動車輪へと接続されている。
【００２３】
車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、図示しないトルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転駆動力はサンギヤＳ及びリングギヤＲに伝達され、サンギヤＳ及びリングギヤＲは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。サンギヤＳ及びリングギヤＲの一体回転により、ピニオンギヤＰ１及びＰ２を介してプラネタリーキャリアＣＲも同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままプラネタリーキャリアＣＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。
【００２４】
プライマリシャフト３０と一体回転するプライマリプーリ３２も同方向に回転し、プライマリプーリ３２の回転は金属ベルト３８を介してセカンダリプーリ３６に伝達される。ここで、プライマリプーリ３２の可動側プーリ半体３２ｂとセカンダリプーリ３６の可動側プーリ半体３６ｂとを油圧によってそれぞれ軸方向に移動することにより、両プーリ３２、３６のＶ字状溝幅が変更され、両プーリ３２、３６に対する金属ベルト３８の巻き掛け円弧径が変化する。これによりプライマリプーリ３２の回転は無段階に変速されてセカンダリプーリ３６に伝達される。
【００２５】
こうして、セカンダリシャフト３４に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、図示しないディファレンシャルギヤ装置を介して図示しない駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００２６】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定される。ブレーキ４はミッションケース１５に固設されているため、リングギヤＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転駆動力はサンギヤＳに伝達され、ピニオンギヤＰ１及びＰ２を介することによりプラネタリーキャリアＣＲを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、プラネタリーキャリアＣＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転し、プライマリシャフト３０に設けられたプライマリプーリ３２も入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリプーリ３２の回転は金属ベルト３８を介してセカンダリプーリ３６に伝達される。こうして、セカンダリプーリ３６とセカンダリシャフト３４は一体回転し、入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、図示しないディファレンシャルギヤ装置を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００２７】
本実施形態の前後進切換え装置１では、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるリングギヤＲを固定するブレーキ手段として、ブレーキバンド１０を用いている。図５は、本実施の形態に用いるブレーキバンド１０の斜視図である。ブレーキバンド１０は、一箇所で破断した環状のストラップ１１と、ストラップ１１の破断したそれぞれの端部に設けられたアンカーブラケット１２及びアプライブラケット１３と、ストラップ１１の内周に固着された摩擦材１４とからなる。ストラップ１１の内径側にはリングギヤＲが配設される。アンカーブラケット１２はアンカーピン（図示なし）によりミッションケース１５に固設され、一方、アプライブラケット１３は可動となっている。
【００２８】
アプライブラケット１３に図示しないアプライピンによる力を加えることにより、アプライブラケット１３をアンカーブラケット１２に近づけるように変位させることでブレーキバンド１０の内径を小さくし、ブレーキバンド１０の内周面が図示しないリングギヤＲの外周に一体形成された回転ドラムＤの外周面に圧接する。このようにして、回転ドラムＤの外周面はブレーキバンド１０により取巻き固定され、リングギヤＲが停止状態で固定される。
【００２９】
図６は、従来の湿式多板ブレーキを用いた前後進切換え装置におけるフリクションプレートとセパレータプレート間の引き摺りトルクと、本発明に係る前後進切換え装置１におけるブレーキバンド１０と回転ドラムＤ間の引き摺りトルクを比較したものである。図６から分かるように、本発明に係る前後進切換え装置１におけるブレーキバンド１０と回転ドラムＤとの引き摺りトルクは、従来の湿式多板ブレーキを用いた前後進切替え装置のフリクションプレートとセパレータプレートとの引き摺りトルクのおよそ半分に低減されている。従って本発明に係る前後進切替え装置を用いれば、引き摺りトルクによる動力損失は大幅に低減され、効率の向上及び燃費の向上を図ることができる。
【００３０】
図２は本発明の第２実施形態に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。本実施形態に係る前後進切換え装置１では、遊星歯車機構５にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。本実施形態においては、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動するサンギヤＳと、サンギヤＳの径方向外側に配置され、サンギヤＳと噛合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰと噛合う内歯を備えたリングギヤＲとで構成されている。プラネタリーキャリアＣＲは、同軸の回転ドラムＤを一体に形成して、クラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結されており、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。リングギヤＲは、入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結されている。無段変速機２５の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００３１】
本実施形態においては、車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、図示しないトルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転駆動力はサンギヤＳ及びプラネタリーキャリアＣＲに伝達され、サンギヤＳ及びプラネタリーキャリアＣＲは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。サンギヤＳ及びプラネタリーキャリアＣＲの一体回転により、ピニオンギヤＰを介してリングギヤＲも同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままリングギヤＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、上記第１実施形態の前進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００３２】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定されることにより、プラネタリーキャリアＣＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転はサンギヤＳに伝達され、ピニオンギヤＰを介することによりリングギヤＲを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、リングギヤＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、上記第１実施形態の後進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００３３】
本実施形態に係る前後進切換え装置１においても、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるプラネタリーキャリアＣＲを固定するブレーキ手段として、図５に示すブレーキバンド１０を用いている。ブレーキバンド１０の構成は上記実施例と同様であるが、ブレーキバンド１０によって固定される対象は、プラネタリーキャリアＣＲと同軸に一体形成された回転ドラムである。
【００３４】
図３は本発明の第２実施形態の第１変形例に係る前後進切換え装置のスケルトン図である。本変形例に係る前後進切換え装置１では、遊星歯車機構５にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。本変形例においては、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動する内歯を備えたリングギヤＲと、リングギヤＲの径方向内側に配置され、リングギヤＲと噛合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰと噛合うサンギヤＳとで構成されている。プラネタリーキャリアＣＲは、同軸の回転ドラムＤを一体に形成して、クラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結されおり、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。サンギヤＳは、入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結している。無段変速機２５の構成要素は上記第２実施形態と同様である。
【００３５】
本変形例においては、車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、トルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲ及びプラネタリーキャリアＣＲに伝達され、リングギヤＲ及びプラネタリーキャリアＣＲは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。リングギヤＲ及びプラネタリーキャリアＣＲの一体回転により、ピニオンギヤＰを介してサンギヤＳも入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままサンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の前進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００３６】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定されることにより、プラネタリーキャリアＣＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲに伝達され、ピニオンギヤＰを介することによりサンギヤＳを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、サンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の後進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００３７】
本変形例に係る前後進切換え装置１においても、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるプラネタリーキャリアＣＲを固定するブレーキ手段として、図５に示すブレーキバンド１０を用いている。ブレーキバンド１０の構成は上記第２実施形態と同様である。
【００３８】
図４は本発明の第２実施形態の第２変形例に係る前後進切換え装置のスケルトン図である。本変形例に係る前後進切換え装置１では、遊星歯車機構５にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。本変形例においては、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動する内歯を備えたリングギヤＲと、リングギヤＲの径方向内側に配置され、リングギヤＲと噛合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰと噛合うサンギヤＳとで構成されている。プラネタリーキャリアＣＲは、同軸の回転ドラムＤを一体に形成しており、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。サンギヤＳは、入力側でクラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結し、出力側で入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結している。無段変速機２５の構成要素は上記第２実施形態と同様である。
【００３９】
本変形例においては、車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、トルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲ及びサンギヤＳに伝達され、リングギヤＲ及びサンギヤＳは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。リングギヤＲ及びサンギヤＳの一体回転により、ピニオンギヤＰを介してプラネタリーキャリアＣＲも入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままサンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の前進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００４０】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定されることにより、プラネタリーキャリアＣＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲに伝達され、ピニオンギヤＰを介することによりサンギヤＳを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、サンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の後進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００４１】
本変形例に係る前後進切換え装置１においても、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるプラネタリーキャリアＣＲを固定するブレーキ手段として、図５に示すブレーキバンド１０を用いている。ブレーキバンド１０の構成は上記第２実施形態と同様である。
【００４２】
上記第２実施形態、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例に係る前後進切換え装置１においても、ブレーキバンド１０と遊星歯車機構５の固定要素との引き摺りトルクは、図６から分かるように、従来の湿式多板ブレーキを用いた前後進切換え装置のフリクションプレートとセパレータプレートとの引き摺りトルクのおよそ半分に低減されている。
【００４３】
このように本発明に係る前後進切換え装置を用いれば、エンジンが回転中で前後進切換え装置のブレーキが作動していない状態であっても、ブレーキと遊星歯車機構の固定要素との引き摺りトルクが大幅に低減されるため、動力損失が低減され、自動変速機の効率向上及び燃費の向上を図ることができる。特に効率向上が強く要求されているＣＶＴに用いれば、大きな効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明に係る前後進切換え装置は、上記の実施例及び変形例に限定されることはなく、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】本発明の第２実施形態の第１変形例に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図４】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図５】本発明の実施形態及び変形例に係る形態に用いたブレーキバンドの斜視図である。
【図６】従来品と本発明品との引き摺りトルクの比較例である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 前後進切換え装置
２ 入力軸
３ クラッチ
４ ブレーキ
５ 遊星歯車機構
１０ ブレーキバンド
１１ ストラップ
１２ アンカーブラケット
１３ アプライブラケット
１４ 摩擦材
１５ ミッションケース
２０ 制御装置
２５ 無段変速機
３０ プライマリシャフト
３２ プライマリプーリ
３２ａ 固定側プーリ半体
３２ｂ 可動側プーリ半体
３４ セカンダリシャフト
３６ セカンダリプーリ
３６ａ 固定側プーリ半体
３６ｂ 可動側プーリ半体
３８ 金属ベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用自動変速機の前後進切換え機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の自動変速機は、トルクコンバータに連結された変速機入力軸から変速機出力軸までの間に配設された前後進切換え装置と自動変速装置とを備えている。これら前後進切換え装置及び自動変速装置は、複数のブレーキ機構と複数のクラッチ機構と複数の遊星歯車機構とを組み合わせて構成されている。遊星歯車機構は、小径で外歯を有するサンギヤと、大径で内歯を有するリングギヤとが同軸上に設けられ、サンギヤとリングギヤとの間に、プラネタリーキャリアに支持されたピニオンギヤが配設されている。
【０００３】
自動変速装置では、遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びプラネタリーキャリアは、それぞれ入力要素、固定要素、及び出力要素の何れかに対応し、何れの部材を何れの要素に対応させるかにより入力要素に対する出力要素の速度比が変化して変速がなされる構成になっている。そして、何れの部材を入力要素、固定要素、又は出力要素とするかは、各要素に連結されたブレーキ機構及びクラッチ機構の締結、解放を行うことにより行なわれる。
【０００４】
前後進切換え装置においても、ブレーキ機構及びクラッチ機構の締結、解放を行うことにより遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びプラネタリーキャリアをそれぞれ入力要素、固定要素、及び出力要素の何れかに対応させ、入力要素に対する出力要素の回転方向を、入力要素の回転と同方向または逆転方向に切換えている。
【０００５】
車両の自動変速機には、上記のような遊星歯車機構を用いた有段式のものと、有段式に比べて燃費の面でも効率が良く、変速ショックのないベルトとプーリーを用いた無段式のものがある（特許文献１、特許文献２参照）。また、これらを組み合わせた方式のものも開示されている（特許文献３参照）。しかし、無段変速機（以下ＣＶＴという）を採用した車両においても、前後進の切換え装置としては遊星歯車機構を用いている。上記各特許文献においては、エンジンからトルクコンバータを通して入力された駆動力を、特許文献１の図１に記載されている前後進切換え装置（３）、特許文献２の図１に記載されている前後進切換機構６０、特許文献３の図１の前後進切り換え機構４１により、前後進を切換えている。
【０００６】
これらのＣＶＴに使用されている前後進切換え装置には、シングルピニオン式遊星歯車機構又はダブルピニオン式遊星歯車機構が用いられている。一般的に、ダブルピニオン式遊星歯車機構を用いた場合には、後進時において、サンギヤを入力要素、リングギヤを固定要素、プラネタリーキャリアを出力要素として入力要素の回転方向と逆転方向の回転として出力をする。また、シングルピニオン式遊星歯車機構を用いた場合には、後進時において、サンギヤを入力要素、プラネタリーキャリアを固定要素、リングギヤを出力要素として、又はリングギヤを入力要素、プラネタリーキャリアを固定要素、サンギヤを出力要素として、入力要素の回転方向と逆転方向の回転として出力をする。これらの前後進切替え装置の遊星歯車機構においては、後進時にリングギヤ又はプラネタリーキャリアを固定要素とするために使用されるブレーキとしては、いずれも湿式多板ブレーキが使用されている。
【特許文献１】特開２００２−８９６８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４１３９号公報
【特許文献３】特開２００２−９８１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前後進切換え装置において、遊星歯車機構の固定要素は、エンジンが回転中で、かつ、ブレーキが作動していない間も常時回転している。
【０００８】
このため、前後進切換え装置の遊星歯車機構に湿式多板ブレーキを用いた場合、湿式多板ブレーキのフリクションプレートとセパレータプレート間の引き摺りトルクは、ＣＶＴの効率に悪影響を及ぼす。近年、益々燃費向上の要求が高まり、ＣＶＴの効率向上も強く要求されているため、このような引き摺りトルクの低減も強く要求されている。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、同じ容量の湿式多板ブレーキと比較して引き摺りトルクを低減し、これにより動力損失を低減し、燃費の向上を図ることができる前後進切換え装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る前後進切換え装置は、同軸に設けられ、相対回転自在の入力要素と固定要素と出力要素とを備え、前記入力要素に伝達される内燃機関の回転駆動力を、前記入力要素と前記固定要素と前記出力要素を介して、前記入力要素の回転方向と同方向又は逆転方向の回転駆動力として前記出力要素から出力する遊星機構と、前記遊星機構の前記固定要素を固定可能とするブレーキ手段とを備え、車両用自動変速機に用いられる前後進切換え装置において、前記ブレーキ手段は、前記固定要素と一体に形成され、外周面を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの外周面を取巻き固定可能なブレーキバンドとから成ることを特徴とする。
【００１１】
また、前記遊星機構は、サンギヤと、該サンギヤの径方向外側に配置され、該サンギヤと噛合うピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアと、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤと噛合うリングギヤとを備え、前記サンギヤと前記プラネタリーキャリアと前記リングギヤは、それぞれ前記入力要素、前記固定要素及び前記出力要素の何れかを構成する遊星歯車機構であることを特徴とする。
【００１２】
好適には、請求項１又は２に記載の前後進切換え装置は、無段変速機を用いた自動変速機に用いられることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記リングギヤが前記固定要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記出力要素を構成しており、前記リングギヤを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記プラネタリーキャリアから出力することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記リングギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記リングギヤから出力することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記遊星歯車機構は、前記リングギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記サンギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記リングギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記サンギヤから出力することを特徴とする。
【００１６】
好適には、請求項３乃至６の何れか一項に記載の前後進切換え装置において、前記出力要素は、前記無段変速機を用いた自動変速機の入力軸に連結していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る前後進切換え装置によれば、同じ容量の湿式多板ブレーキと比較して、引き摺りトルクはおよそ半分に低減される。これにより動力損失が低減されるため、自動変速機の前後進切換え装置のブレーキとして用いれば、燃費向上に寄与するものである。特に無段変速機を採用した車両に用いれば、より一層無段変速機の効率向上が達成でき、燃費の向上に大きく貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る前後進切換え装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る前後進切換え装置１の構成を示すスケルトン図である。前後進切換え装置１は、図１右方の図示しないトルクコンバータを介してエンジン側に接続している入力軸２と連結しており、入力軸２と同軸に配置された遊星歯車機構５と、ミッションケース１５に固設されたブレーキ４とを備えている。本実施形態では、遊星歯車機構５はダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。遊星歯車機構５は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動するサンギヤＳと、サンギヤＳの径方向外側に配置され、サンギヤＳに噛合うピニオンギヤP１と、ピニオンギヤP１の外径側で該ピニオンギヤP１に噛合うピニオンギヤP２と、ピニオンギヤＰ１及びＰ２を自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰ２と噛合う内歯を備えたリングギヤＲとで構成されている。リングギヤＲは回転ドラムＤを外周に一体に形成して、クラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結しており、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。プラネタリーキャリアＣＲは、入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結している。
【００２０】
無段変速機２５は、プライマリシャフト３０と、プライマリシャフト３０に支持されたプライマリプーリ３２と、無段変速機２５の出力軸であるセカンダリシャフト３４と、セカンダリシャフト３４に支持されたセカンダリプーリ３６と、プライマリプーリ３２とセカンダリプーリ３６との間に巻き掛けられてこれら両プーリを連結する金属ベルト３８とを備えている。プライマリプーリ３２は、プライマリシャフト３０と一体回転する固定側プーリ半体３２ａと可動側プーリ半体３２ｂとを備え、可動側プーリ半体３２ｂは固定側プーリ半体３２ａに対して接近、離反するように軸方向に移動可能に配設されている。固定側プーリ半体３２ａと可動側プーリ半体３２ｂとの間にはＶ字状の溝が形成されている。セカンダリプーリ３６は、セカンダリシャフト３４と一体回転する固定側プーリ半体３６ａと可動側プーリ半体３６ｂとを備え、可動側プーリ半体３６ｂは固定側プーリ半体３６ａに対して接近、離反するように軸方向に移動可能に配設されている。固定側プーリ半体３６ａと可動側プーリ半体３６ｂとの間にはＶ字状の溝が形成されている。
【００２１】
プライマリプーリ３２の可動側プーリ半体３２ｂとセカンダリプーリ３６の可動側プーリ半体３６ｂは、油圧を利用してそれぞれ軸方向に移動可能となっており、これらの可動側プーリ半体３２ｂ、３６ｂの移動によりプライマリプーリ３２とセカンダリプーリ３６のそれぞれのＶ字状溝幅が変更可能になっている。これら両プーリ３２、３６のＶ字状溝幅を変更することにより両プーリ３２、３６に対する金属ベルト３８の巻き掛け円弧径を変化させる構成となっている。
【００２２】
セカンダリシャフト３４は、図示しないディファレンシャルギヤ装置に接続され、ディファレンシャルギヤ装置は図示しない駆動車輪へと接続されている。
【００２３】
車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、図示しないトルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転駆動力はサンギヤＳ及びリングギヤＲに伝達され、サンギヤＳ及びリングギヤＲは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。サンギヤＳ及びリングギヤＲの一体回転により、ピニオンギヤＰ１及びＰ２を介してプラネタリーキャリアＣＲも同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままプラネタリーキャリアＣＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。
【００２４】
プライマリシャフト３０と一体回転するプライマリプーリ３２も同方向に回転し、プライマリプーリ３２の回転は金属ベルト３８を介してセカンダリプーリ３６に伝達される。ここで、プライマリプーリ３２の可動側プーリ半体３２ｂとセカンダリプーリ３６の可動側プーリ半体３６ｂとを油圧によってそれぞれ軸方向に移動することにより、両プーリ３２、３６のＶ字状溝幅が変更され、両プーリ３２、３６に対する金属ベルト３８の巻き掛け円弧径が変化する。これによりプライマリプーリ３２の回転は無段階に変速されてセカンダリプーリ３６に伝達される。
【００２５】
こうして、セカンダリシャフト３４に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、図示しないディファレンシャルギヤ装置を介して図示しない駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００２６】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定される。ブレーキ４はミッションケース１５に固設されているため、リングギヤＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転駆動力はサンギヤＳに伝達され、ピニオンギヤＰ１及びＰ２を介することによりプラネタリーキャリアＣＲを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、プラネタリーキャリアＣＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転し、プライマリシャフト３０に設けられたプライマリプーリ３２も入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリプーリ３２の回転は金属ベルト３８を介してセカンダリプーリ３６に伝達される。こうして、セカンダリプーリ３６とセカンダリシャフト３４は一体回転し、入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、図示しないディファレンシャルギヤ装置を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００２７】
本実施形態の前後進切換え装置１では、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるリングギヤＲを固定するブレーキ手段として、ブレーキバンド１０を用いている。図５は、本実施の形態に用いるブレーキバンド１０の斜視図である。ブレーキバンド１０は、一箇所で破断した環状のストラップ１１と、ストラップ１１の破断したそれぞれの端部に設けられたアンカーブラケット１２及びアプライブラケット１３と、ストラップ１１の内周に固着された摩擦材１４とからなる。ストラップ１１の内径側にはリングギヤＲが配設される。アンカーブラケット１２はアンカーピン（図示なし）によりミッションケース１５に固設され、一方、アプライブラケット１３は可動となっている。
【００２８】
アプライブラケット１３に図示しないアプライピンによる力を加えることにより、アプライブラケット１３をアンカーブラケット１２に近づけるように変位させることでブレーキバンド１０の内径を小さくし、ブレーキバンド１０の内周面が図示しないリングギヤＲの外周に一体形成された回転ドラムＤの外周面に圧接する。このようにして、回転ドラムＤの外周面はブレーキバンド１０により取巻き固定され、リングギヤＲが停止状態で固定される。
【００２９】
図６は、従来の湿式多板ブレーキを用いた前後進切換え装置におけるフリクションプレートとセパレータプレート間の引き摺りトルクと、本発明に係る前後進切換え装置１におけるブレーキバンド１０と回転ドラムＤ間の引き摺りトルクを比較したものである。図６から分かるように、本発明に係る前後進切換え装置１におけるブレーキバンド１０と回転ドラムＤとの引き摺りトルクは、従来の湿式多板ブレーキを用いた前後進切替え装置のフリクションプレートとセパレータプレートとの引き摺りトルクのおよそ半分に低減されている。従って本発明に係る前後進切替え装置を用いれば、引き摺りトルクによる動力損失は大幅に低減され、効率の向上及び燃費の向上を図ることができる。
【００３０】
図２は本発明の第２実施形態に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。本実施形態に係る前後進切換え装置１では、遊星歯車機構５にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。本実施形態においては、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動するサンギヤＳと、サンギヤＳの径方向外側に配置され、サンギヤＳと噛合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰと噛合う内歯を備えたリングギヤＲとで構成されている。プラネタリーキャリアＣＲは、同軸の回転ドラムＤを一体に形成して、クラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結されており、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。リングギヤＲは、入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結されている。無段変速機２５の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００３１】
本実施形態においては、車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、図示しないトルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転駆動力はサンギヤＳ及びプラネタリーキャリアＣＲに伝達され、サンギヤＳ及びプラネタリーキャリアＣＲは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。サンギヤＳ及びプラネタリーキャリアＣＲの一体回転により、ピニオンギヤＰを介してリングギヤＲも同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままリングギヤＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、上記第１実施形態の前進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００３２】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定されることにより、プラネタリーキャリアＣＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転はサンギヤＳに伝達され、ピニオンギヤＰを介することによりリングギヤＲを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、リングギヤＲに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、上記第１実施形態の後進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００３３】
本実施形態に係る前後進切換え装置１においても、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるプラネタリーキャリアＣＲを固定するブレーキ手段として、図５に示すブレーキバンド１０を用いている。ブレーキバンド１０の構成は上記実施例と同様であるが、ブレーキバンド１０によって固定される対象は、プラネタリーキャリアＣＲと同軸に一体形成された回転ドラムである。
【００３４】
図３は本発明の第２実施形態の第１変形例に係る前後進切換え装置のスケルトン図である。本変形例に係る前後進切換え装置１では、遊星歯車機構５にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。本変形例においては、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動する内歯を備えたリングギヤＲと、リングギヤＲの径方向内側に配置され、リングギヤＲと噛合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰと噛合うサンギヤＳとで構成されている。プラネタリーキャリアＣＲは、同軸の回転ドラムＤを一体に形成して、クラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結されおり、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。サンギヤＳは、入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結している。無段変速機２５の構成要素は上記第２実施形態と同様である。
【００３５】
本変形例においては、車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、トルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲ及びプラネタリーキャリアＣＲに伝達され、リングギヤＲ及びプラネタリーキャリアＣＲは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。リングギヤＲ及びプラネタリーキャリアＣＲの一体回転により、ピニオンギヤＰを介してサンギヤＳも入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままサンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の前進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００３６】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定されることにより、プラネタリーキャリアＣＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲに伝達され、ピニオンギヤＰを介することによりサンギヤＳを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、サンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の後進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００３７】
本変形例に係る前後進切換え装置１においても、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるプラネタリーキャリアＣＲを固定するブレーキ手段として、図５に示すブレーキバンド１０を用いている。ブレーキバンド１０の構成は上記第２実施形態と同様である。
【００３８】
図４は本発明の第２実施形態の第２変形例に係る前後進切換え装置のスケルトン図である。本変形例に係る前後進切換え装置１では、遊星歯車機構５にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いている。本変形例においては、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、入力軸２に一体に連結されて回転駆動する内歯を備えたリングギヤＲと、リングギヤＲの径方向内側に配置され、リングギヤＲと噛合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰと噛合うサンギヤＳとで構成されている。プラネタリーキャリアＣＲは、同軸の回転ドラムＤを一体に形成しており、回転ドラムＤの外周面は図５を参照して後述するブレーキ４により固定可能に配設されている。サンギヤＳは、入力側でクラッチ３を介して入力軸２に係脱可能に連結し、出力側で入力軸２と同軸で無段変速機２５の入力軸であるプライマリシャフト３０と一体に連結している。無段変速機２５の構成要素は上記第２実施形態と同様である。
【００３９】
本変形例においては、車両の前進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３が締結され、トルクコンバータを介して入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲ及びサンギヤＳに伝達され、リングギヤＲ及びサンギヤＳは入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。リングギヤＲ及びサンギヤＳの一体回転により、ピニオンギヤＰを介してプラネタリーキャリアＣＲも入力軸２の回転方向と同方向に一体となって回転する。すなわち、サンギヤＳ、プラネタリーキャリアＣＲ、リングギヤＲは一体となって入力軸２の回転方向と同方向に回転し、入力軸２の回転をそのままサンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０に伝達する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と同方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の前進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は前進走行可能となる。
【００４０】
一方、車両の後進走行時は、制御装置２０を介してクラッチ３は解放され、図５を参照して後述するブレーキ４が締結されて回転ドラムＤが固定されることにより、プラネタリーキャリアＣＲは固定要素となる。このため、入力軸２に伝達されるエンジンの回転はリングギヤＲに伝達され、ピニオンギヤＰを介することによりサンギヤＳを入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転させる。こうして、サンギヤＳに一体に連結された無段変速機２５のプライマリシャフト３０は入力軸２の回転方向とは逆転方向に回転する。プライマリシャフト３０に伝達された入力軸２の回転方向と逆転方向の回転駆動力は、上記第２実施形態の後進走行時と同様の回転伝達経路を介して駆動車輪に伝達され、車両は後進走行可能となる。
【００４１】
本変形例に係る前後進切換え装置１においても、後進走行時において遊星歯車機構５の固定要素となるプラネタリーキャリアＣＲを固定するブレーキ手段として、図５に示すブレーキバンド１０を用いている。ブレーキバンド１０の構成は上記第２実施形態と同様である。
【００４２】
上記第２実施形態、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例に係る前後進切換え装置１においても、ブレーキバンド１０と遊星歯車機構５の固定要素との引き摺りトルクは、図６から分かるように、従来の湿式多板ブレーキを用いた前後進切換え装置のフリクションプレートとセパレータプレートとの引き摺りトルクのおよそ半分に低減されている。
【００４３】
このように本発明に係る前後進切換え装置を用いれば、エンジンが回転中で前後進切換え装置のブレーキが作動していない状態であっても、ブレーキと遊星歯車機構の固定要素との引き摺りトルクが大幅に低減されるため、動力損失が低減され、自動変速機の効率向上及び燃費の向上を図ることができる。特に効率向上が強く要求されているＣＶＴに用いれば、大きな効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明に係る前後進切換え装置は、上記の実施例及び変形例に限定されることはなく、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】本発明の第２実施形態の第１変形例に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図４】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る前後進切換え装置の構成を示すスケルトン図である。
【図５】本発明の実施形態及び変形例に係る形態に用いたブレーキバンドの斜視図である。
【図６】従来品と本発明品との引き摺りトルクの比較例である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 前後進切換え装置
２ 入力軸
３ クラッチ
４ ブレーキ
５ 遊星歯車機構
１０ ブレーキバンド
１１ ストラップ
１２ アンカーブラケット
１３ アプライブラケット
１４ 摩擦材
１５ ミッションケース
２０ 制御装置
２５ 無段変速機
３０ プライマリシャフト
３２ プライマリプーリ
３２ａ 固定側プーリ半体
３２ｂ 可動側プーリ半体
３４ セカンダリシャフト
３６ セカンダリプーリ
３６ａ 固定側プーリ半体
３６ｂ 可動側プーリ半体
３８ 金属ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に設けられ、相対回転自在の入力要素と固定要素と出力要素とを備え、前記入力要素に伝達される内燃機関の回転駆動力を、前記入力要素と前記固定要素と前記出力要素を介して、前記入力要素の回転方向と同方向又は逆転方向の回転駆動力として前記出力要素から出力する遊星機構と、
前記遊星機構の前記固定要素を固定可能とするブレーキ手段とを備え、車両用自動変速機に用いられる前後進切換え装置において、
前記ブレーキ手段は、前記固定要素と一体に形成され外周面を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの外周面を取巻き固定可能なブレーキバンドとから成ることを特徴とする前後進切換え装置。
【請求項２】
前記遊星機構は、サンギヤと、
該サンギヤの径方向外側に配置され、該サンギヤと噛合うピニオンギヤと、
該ピニオンギヤを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアと、
前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤと噛合うリングギヤとを備え、前記サンギヤと前記プラネタリーキャリアと前記リングギヤは、それぞれ前記入力要素、前記固定要素及び前記出力要素の何れかを構成する遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１に記載の前後進切換え装置。
【請求項３】
無段変速機を用いた自動変速機に用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の前後進切換え装置。
【請求項４】
前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記リングギヤが前記固定要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記出力要素を構成しており、前記リングギヤを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記プラネタリーキャリアから出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項５】
前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記リングギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記リングギヤから出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項６】
前記遊星歯車機構は、前記リングギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記サンギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記リングギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記サンギヤから出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項７】
前記出力要素は、前記無段変速機を用いた自動変速機の入力軸に連結していることを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項１】
同軸に設けられ、相対回転自在の入力要素と固定要素と出力要素とを備え、前記入力要素に伝達される内燃機関の回転駆動力を、前記入力要素と前記固定要素と前記出力要素を介して、前記入力要素の回転方向と同方向又は逆転方向の回転駆動力として前記出力要素から出力する遊星機構と、
前記遊星機構の前記固定要素を固定可能とするブレーキ手段とを備え、車両用自動変速機に用いられる前後進切換え装置において、
前記ブレーキ手段は、前記固定要素と一体に形成され外周面を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの外周面を取巻き固定可能なブレーキバンドとから成ることを特徴とする前後進切換え装置。
【請求項２】
前記遊星機構は、サンギヤと、
該サンギヤの径方向外側に配置され、該サンギヤと噛合うピニオンギヤと、
該ピニオンギヤを自転及び公転自在に支持するプラネタリーキャリアと、
前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤと噛合うリングギヤとを備え、前記サンギヤと前記プラネタリーキャリアと前記リングギヤは、それぞれ前記入力要素、前記固定要素及び前記出力要素の何れかを構成する遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１に記載の前後進切換え装置。
【請求項３】
無段変速機を用いた自動変速機に用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の前後進切換え装置。
【請求項４】
前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記リングギヤが前記固定要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記出力要素を構成しており、前記リングギヤを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記プラネタリーキャリアから出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項５】
前記遊星歯車機構は、前記サンギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記リングギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記サンギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記サンギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記リングギヤから出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項６】
前記遊星歯車機構は、前記リングギヤが前記入力要素を構成し、前記プラネタリーキャリアが前記固定要素を構成し、前記サンギヤが前記出力要素を構成しており、前記プラネタリーキャリアを前記ブレーキバンドで固定することにより、前記リングギヤに伝達される前記内燃機関の回転駆動力を、前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤの回転方向とは逆転方向の回転駆動力として前記サンギヤから出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【請求項７】
前記出力要素は、前記無段変速機を用いた自動変速機の入力軸に連結していることを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項に記載の前後進切換え装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１９６６７０（Ｐ２００８−１９６６７０Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３５３７４（Ｐ２００７−３５３７４）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（０００１０２７８４）ＮＳＫワーナー株式会社 (149)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（０００１０２７８４）ＮＳＫワーナー株式会社 (149)
【Ｆターム（参考）】
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