CN103322139B - 自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供自动变速器，其能够在不增加摩擦损失的情况下建立前进十档以上的变速档。自动变速器具备第一～第四行星齿轮机构、第一～第三离合器、第一～第四制动器。第二和第三行星齿轮机构的各要素构成第一～第四旋转要素。第一要素与输入轴联结，第四要素与输出部件联结，第三要素与第六要素联结，第三旋转要素与第五要素联结。第一离合器自如地联结第一要素和第二旋转要素，第二离合器自如地联结第一要素和第一旋转要素，第三离合器自如地联结第二要素和第四旋转要素。第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器分别将第一联结体、第二旋转要素、第二要素、第一旋转要素自如地固定于变速器壳体。

Description

自动变速器
技术领域
本发明涉及经由多个行星齿轮机构将输入轴的旋转多档位地变速并从输出部件输出的自动变速器。
背景技术
以往，公知有能够使用输入用的第一行星齿轮机构、变速用的第二和第三这两个行星齿轮机构以及六个接合机构进行前进八档的变速的自动变速器（例如参照专利文献1）。
在专利文献1的自动变速器中，利用所谓的双小齿轮式行星齿轮机构来构成输入用的第一行星齿轮机构，该双小齿轮式行星齿轮机构由以下部件构成：第一太阳轮；第一齿圈；以及第一行星架，该第一行星架将一对第一小齿轮轴支为自转和公转自如，所述一对第一小齿轮彼此啮合，并且，一方与第一太阳轮啮合，另一方与第一齿圈啮合。
此外，该双小齿轮式行星齿轮机构在行星架固定的情况下，太阳轮和齿圈向同一方向旋转，因此也称作正行星齿轮机构或者正向行星齿轮机构。另外，在齿圈固定的情况下，太阳轮和行星架彼此向不同方向旋转。
在第一行星齿轮机构中，第一太阳轮是固定于变速器壳体的固定要素，第一行星架是与输入轴联结的输入要素，第一齿圈是对作为输入要素的第一行星架的转速进行减速并输出的输出要素。
并且，利用拉威挪（Ravigneaux）式行星齿轮机构来构成变速用的两个行星齿轮机构，该拉威挪式行星齿轮机构由以下部件构成：第二太阳轮；第三太阳轮；与第三齿圈一体化了的第二齿圈；以及第二行星架，该第二行星架将一对第二小齿轮轴支为自转和公转自如，所述一对第二小齿轮彼此啮合，并且，一方与第二太阳轮和第二齿圈啮合，另一方与第三太阳轮啮合。
该拉威挪式行星齿轮机构构成四个旋转要素，在共线图（能够用直线表示各旋转要素的相对旋转速度之比的图）中隔开与齿数比对应的间隔排列该四个旋转要素。从一方起依次将共线图中的四个旋转要素设为第一旋转要素、第二旋转要素、第三旋转要素以及第四旋转要素时，则第一旋转要素为第二太阳轮，第二旋转要素为与第三行星架一体化了的第二行星架，第三旋转要素为与第三齿圈一体化了的第二齿圈，第四旋转要素为第三太阳轮。
并且，六个接合机构具备以下部件：第一湿式多板离合器，其将第一行星齿轮机构的作为输出要素的第一齿圈和由第三太阳轮构成的第四旋转要素以解除自如的方式联结；第二湿式多板离合器，其将输入轴和由第二行星架构成的第二旋转要素以解除自如的方式联结；第三湿式多板离合器，其将作为输出要素的第一齿圈和由第二太阳轮构成的第一旋转要素以解除自如的方式联结；第四湿式多板离合器，其将作为输入要素的第一行星架和由第二太阳轮构成的第一旋转要素以解除自如的方式联结；第一制动器，其将由第二太阳轮构成的第一旋转要素以解除自如的方式固定于变速器壳体；以及第二制动器，其将由第二行星架构成的第二旋转要素以解除自如的方式固定于变速器壳体。
根据以上结构，通过使第一湿式多板离合器成为联结状态并使第二制动器成为固定状态来建立一速档，通过使第一湿式多板离合器成为联结状态并使第一制动器成为固定状态来建立二速档，通过使第一湿式多板离合器和第三湿式多板离合器成为联结状态来建立三速档，通过使第一湿式多板离合器和第四湿式多板离合器成为联结状态来建立四速档。
并且，通过使第一湿式多板离合器和第二湿式多板离合器成为联结状态来建立五速档，通过使第二湿式多板离合器和第四湿式多板离合器成为联结状态来建立六速档，通过使第二湿式多板离合器和第三湿式多板离合器成为联结状态来建立七速档，通过使第二湿式多板离合器成为联结状态而第一制动器成为固定状态来建立八速档。
【在先技术文献】
【专利文献1】日本特开2005-273768号公报
在上述现有的自动变速器中，在各个变速档中成为联结状态或固定状态的接合机构的数量为两个。因此，由处于断开状态的其余四个接合机构的拖曳所造成的摩擦损失变大，存在自动变速器的效率恶化的不良情况。
并且，为了能够进行前进十速档以上的变速，至少需要追加两个接合机构。该情况下，在各个变速档处于断开状态的接合机构的数量为六个以上，摩擦损失进一步变大。
发明内容
本发明鉴于以上方面，目的在于提供一种能够在不增加摩擦损失的情况下建立前进十档以上的变速档的自动变速器。
[1]为了达成上述目的，本发明的自动变速器具备输入轴，该输入轴被旋转自如地轴支于变速器壳体内并通过来自驱动源的动力而旋转，所述自动变速器将该输入轴的旋转多档位地变速并从输出部件输出，所述自动变速器的特征在于，所述自动变速器设有第一～第四这四个行星齿轮机构，该第一～第四这四个行星齿轮机构各自具备由太阳轮、行星架和齿圈构成的三个要素，所述第二和第三这两个行星齿轮机构的各要素构成四个旋转要素，按照能够用直线表示该四个旋转要素的相对旋转速度比的共线图中的排列顺序，将该四个旋转要素从一方起分别设为第一旋转要素、第二旋转要素、第三旋转要素和第四旋转要素，按照能够用直线表示相对旋转速度比的共线图中的与齿数比对应的间隔下的排列顺序，将所述第一行星齿轮机构的三个要素从一方起分别设为第一要素、第二要素和第三要素，按照共线图中的与齿数比对应的间隔下的排列顺序，将所述第四行星齿轮机构的三个要素从一方起分别设为第四要素、第五要素和第六要素，所述第一要素与所述输入轴联结，所述第四要素与所述输出部件联结，联结所述第三要素和所述第六要素而构成第一联结体，联结所述第三旋转要素和所述第五要素而构成第二联结体，所述自动变速器具备由以下部件构成的七个接合机构：第一离合器，其自如地联结所述第一要素和所述第二旋转要素；第二离合器，其自如地联结所述第一要素和所述第一旋转要素；第三离合器，其自如地联结所述第二要素和所述第四旋转要素；第一制动器，其自如地将所述第一联结体固定于所述变速器壳体；第二制动器，其自如地将所述第二旋转要素固定于所述变速器壳体；第三制动器，其自如地将所述第二要素固定于所述变速器壳体；以及第四制动器，其自如地将所述第一旋转要素固定于所述变速器壳体，通过使所述七个接合机构中的至少三个接合机构成为联结状态或固定状态，建立各变速档。
根据本发明，由后述的实施方式的说明可知，能够进行前进十档以上的变速。此外，在三个离合器和四个制动器这共计七个接合机构中，在各变速档，三个接合机构接合而成为联结状态或固定状态。因此，在各个变速档中被断开而不处于联结和固定状态的接合机构的数量为四个，与以往那样只能建立到前进八档且在各变速档中四个接合机构被断开的结构相比，能够在不增加接合机构造成的摩擦损失的情况下将变速档数增加到前进十档以上。因此，能够在不降低自动变速器的传递效率的情况下实现多档化带来的车辆的燃料效率提高。
[2]在本发明中，也可以通过将第三行星齿轮机构配置于第二行星齿轮机构的径向外侧，并将第三行星齿轮机构的太阳轮与第二行星齿轮机构的齿圈一体构成，构成第一至第四这四个旋转要素中的任意一个旋转要素。
由此，第三行星齿轮机构与第二行星齿轮机构在径向重合，因此与将第三行星齿轮机构和第二行星齿轮机构排列配置在输入轴的轴线上的情况相比，能够缩短自动变速器的轴长，能够提高搭载到车辆、特别是FF（前置发动机/前驱）式车辆的易搭载性。
[3]在本发明中，也可以联结第一行星齿轮机构的齿圈和第四行星齿轮机构的太阳轮来构成第一联结体，将第四行星齿轮机构配置于第一行星齿轮机构的径向外侧，并将第四行星齿轮机构的太阳轮与第一行星齿轮机构的齿圈一体构成。
根据上述结构，由于第四行星齿轮机构与第一行星齿轮机构在径向重合，因此能够实现自动变速器的轴长的缩短。
[4]在本发明中，还可以设有单向离合器，该单向离合器允许第二旋转要素的正转并阻止反转。由此，由后述的实施方式的说明可知，能够将第二制动器的紧固力限制得小，抑制了第二制动器的摩擦损失，并且能够提高自动变速器的变速控制性。
[5]在本发明中，第二制动器和第三制动器中的至少某一个可以是牙嵌式离合器或同步啮合机构等啮合机构。啮合机构不产生摩擦损失，因此能够进一步抑制第二制动器和第三离合器中的任意一个成为断开状态的变速档的摩擦损失，能够提高车辆的燃料效率。
[6]在本发明中，可以用双向离合器构成第二制动器，该双向离合器在将第二旋转要素固定于变速器壳体的固定状态和允许第二旋转要素的正转并阻止反转的反转阻止状态之间切换自如。由此，能够降低摩擦损失，提高变速控制性。
[7]在本发明中，还可以设有起步离合器，该起步离合器能够自如地将驱动源的动力传递至输入轴。
[8]在本发明中，还可以将驱动源的动力经由变矩器传递至输入轴。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的自动变速器的上半部分的概略图。
图2是示出第一实施方式中的第一～第四行星齿轮机构的各要素的相对旋转速度之比的共线图。
图3（a）是示出第一实施方式的每个变速档中的各接合机构的状态的说明图，图3（b）是示出各变速档的传动比（gearratio）的一例的图，图3（c）是示出各变速档之间的公比的一例的图。图3（d）是示出各行星齿轮机构的齿数比和自动变速器的传动比范围（ratiorange）的一例的图。
图4（a）、图4（b）和图4（c）是示出第一实施方式中的作为第二制动器的双向离合器的一例的剖视图。
图5是示出本发明的第二实施方式的自动变速器的上半部分的概略图。
标号说明
1：变速器壳体；2：输入轴；3：输出部件；B1～B4：第一～第四制动器；C1～C3：第一～第三离合器；C0：起步离合器；Ca：行星架（第二要素）；Cb：行星架；Cc：行星架；Cd：行星架（第五要素）；DA：减震器；ENG：驱动源；F1：单向离合器；LC：锁止离合器；Pa～Pd：小齿轮；PGS1：第一行星齿轮机构；PGS2：第二行星齿轮机构；PGS3：第三行星齿轮机构；PGS4：第四行星齿轮机构；Ra：齿圈（第三要素）；Rb：齿圈；Rc：齿圈；Rd：齿圈（第四要素）；Sa：太阳轮（第一要素）；Sb：太阳轮；Sc：太阳轮；Sd：太阳轮（第六要素）；TC：变矩器；TW：双向离合器（第二制动器）；Y1～Y4：第一～第四旋转要素。
具体实施方式
图1示出本发明的第一实施方式的自动变速器的上半部分。该自动变速器具备：输入轴2，其以旋转自如的方式轴支在变速器壳体1内；以及输出部件3，其由与输入轴2同心地配置的输出齿轮构成。经由变矩器TC将作为驱动源的发动机ENG的动力输入到输入轴2。输出部件3的动力经由图外的差动齿轮和传动轴（propellershaft）被传递到车辆的左右驱动轮。
变矩器TC是使用流体作为动力的传递介质的流体式变矩器，具备直接从发动机ENG向输入轴2自如传递动力的锁止离合器LC。在对锁止离合器LC进行了紧固时，发动机ENG的扭矩变动被传递到输入轴2。因此，设置扭转减震器DA，能够利用其弹力吸收发动机ENG的扭矩变动。
在变速器壳体1内，与输入轴2同心地配置第一～第四这四个行星齿轮机构PGS1～4。第一行星齿轮机构PGS1由所谓的单小齿轮式行星齿轮机构构成，该单小齿轮式行星齿轮机构由太阳轮Sa、齿圈Ra以及行星架Ca构成，该行星架Ca将与太阳轮Sa和齿圈Ra啮合的小齿轮Pa轴支为自转和公转自如。
此外，该单小齿轮式行星齿轮机构在行星架固定的情况下，太阳轮和齿圈彼此向不同方向旋转，因此也称作负的行星齿轮机构或者负行星齿轮机构。另外，在齿圈固定的情况下，太阳轮和行星架向同一方向旋转。
参照图2的上段示出的第一行星齿轮机构PGS1的共线图（能够用直线（速度线）表示三个要素的相对旋转速度之比的图），如果按照共线图中的与齿数比对应的间隔下的排列顺序从左侧开始将第一行星齿轮机构PGS1的三个要素Sa、Ca、Ra分别作为第一要素、第二要素以及第三要素的话，则第一要素为太阳轮Sa、第二要素为行星架Ca、第三要素为齿圈Ra。
此处，设第一行星齿轮机构PGS1的齿数比（齿圈的齿数/太阳轮的齿数）为h，则太阳轮Sa和行星架Ca之间的间隔与行星架Ca和齿圈Ra之间的间隔之比设定成h:1。另外，在共线图中，下方的横线和上方的横线分别表示旋转速度为“0”和“1”（与输入轴2相同的旋转速度）。
第二行星齿轮机构PGS2也由所谓的单小齿轮式行星齿轮机构构成，该单小齿轮式行星齿轮机构由太阳轮Sb、齿圈Rb以及行星架Cb构成，该行星架Cb将与太阳轮Sb和齿圈Rb啮合的小齿轮Pb轴支为自转和公转自如。
此外，第三行星齿轮机构PGS3也由所谓的单小齿轮式行星齿轮机构构成，该单小齿轮式行星齿轮机构由太阳轮Sc、齿圈Rc以及行星架Cc构成，该行星架Cc将与太阳轮Sc和齿圈Rc啮合的小齿轮Pc轴支为自转和公转自如。
第二行星齿轮机构PGS2和第三行星齿轮机构PGS3通过将由第二行星齿轮机构PGS2的太阳轮Sb、齿圈Rb和行星架Cb构成的三个要素中的任意两个与由第三行星齿轮机构PGS3的太阳轮Sc、齿圈Rc和行星架Cc构成的三个要素中的任意两个分别联结而构成四个旋转要素。
参照图2的中段示出的第二行星齿轮机构PGS2和第三行星齿轮机构PGS3的共线图（能够用直线（速度线）表示四个旋转要素的相对旋转速度之比的图），从左侧开始依次将各旋转要素设为第一旋转要素Y1、第二旋转要素Y2、第三旋转要素Y3、第四旋转要素Y4的话，则第一旋转要素Y1为第二行星齿轮机构PGS2的太阳轮Sb，第二旋转要素Y2由第二行星齿轮机构PGS2的行星架Cb与第三行星齿轮机构PGS3的齿圈Rc联结而成，第三旋转要素Y3为第三行星齿轮机构PGS3的行星架Cc，第四旋转要素Y4由第二行星齿轮机构PGS2的齿圈Rb与第三行星齿轮机构PGS3的太阳轮Sc联结而成。
当将第二行星齿轮机构PGS2的齿数比设为i，将第三行星齿轮机构PGS3的齿数比设为j时，第一～第四旋转要素之间的间隔之比为ij-1:1∶j。
第四行星齿轮机构PGS4也由所谓的单小齿轮式行星齿轮机构构成，该单小齿轮式行星齿轮机构由太阳轮Sd、齿圈Rd以及行星架Cd构成，该行星架Cd将与太阳轮Sd和齿圈Rd啮合的小齿轮Pd轴支为自转和公转自如。
参照图2的下段示出的第四行星齿轮机构PGS4的共线图，如果按照共线图中的与齿数比对应的间隔下的排列顺序从左侧开始将第四行星齿轮机构PGS4的三个要素Sd、Cd、Rd分别作为第四要素、第五要素以及第六要素的话，则第四要素为齿圈Rd、第五要素为行星架Cd、第六要素为太阳轮Sd。设第四行星齿轮机构PGS4的齿数比为k，则太阳轮Sd和行星架Cd之间的间隔与行星架Cd和齿圈Rd之间的间隔之比设定成k:1。
第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与输入轴2联结。此外，第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）与输出齿轮即输出部件3联结。
此外，第一行星齿轮机构PGS1的齿圈Ra（第三要素）与第四行星齿轮机构PGS4的太阳轮Sd（第六要素）联结，构成第一联结体Ra-Sd。此外，第三旋转要素Y3与第四行星齿轮机构PGS4的行星架Cd（第五要素）联结，构成第二联结体Y3-Cd。
此外，第一实施方式的自动变速器具备第一至第三这三个离合器C1～C3和第一至第四这四个制动器B1～B4作为接合机构。第一离合器C1为湿式多板离合器，其构成为在联结第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）和第二旋转要素Y2的联结状态和切断该联结的断开状态之间切换自如。
第二离合器C2为湿式多板离合器，其构成为在联结第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）和第一旋转要素Y1的联结状态和切断该联结的断开状态之间切换自如。
第三离合器C3为牙嵌式离合器（dogclutch）或由具有同步功能的同步啮合机构构成的啮合机构，其构成为在联结第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）和第四旋转要素Y4的联结状态和切断该联结的断开状态之间切换自如。另外，也可以由湿式多板离合器构成第三离合器C3。
第一制动器B1为湿式多板制动器，其构成为在将第一联结体Ra-Sd固定于变速器壳体1的固定状态和解除该固定的断开状态之间切换自如。
第二制动器B2为牙嵌式离合器或者由具有同步功能的同步啮合机构构成的啮合机构，其构成为在将第二旋转要素Y2固定于变速器壳体1的固定状态和解除该固定的断开状态之间切换自如。在第二制动器B2的附近设有单向离合器F1，该单向离合器F1允许第二旋转要素Y2的正转并阻止反转。
第三制动器B3为湿式多板制动器，其构成为在将第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）固定于变速器壳体1的固定状态和解除该固定的断开状态之间切换自如。第四制动器B4为湿式多板制动器，其构成为在将第一旋转要素Y1固定于变速器壳体1的固定状态和解除该固定的断开状态之间切换自如。
各离合器C1～C3、各制动器B1～B4由图外的变速器控制单元（TCU）基于车辆的行驶速度等车辆信息切换状态。
第三行星齿轮机构PGS3配置于第二行星齿轮机构PGS2的径向外侧。第二行星齿轮机构PGS2的齿圈Rb与第三行星齿轮机构PGS3的太阳轮Sc一体联结。这样，通过将第三行星齿轮机构PGS3配置于第二行星齿轮机构PGS2的径向外侧，第二行星齿轮机构PGS2与第三行星齿轮机构PGS3在径向重合，因此能够实现自动变速器的轴长的缩短。
另外，第二行星齿轮机构PGS2与第三行星齿轮机构PGS3只要至少一部分在径向重合即可，由此能够实现轴长的缩短，不过如果两者完全在径向重合的话，能够将轴长缩短最多。
由输出齿轮构成的输出部件3配置于第一行星齿轮机构PGS1和第四行星齿轮机构PGS4之间。变速器壳体1设有侧壁1a，该侧壁1a位于输出部件3与第一行星齿轮机构PGS1之间，并且该侧壁1a向径向内侧延伸。在该侧壁1a设有筒状部1b，该筒状部1b沿输出部件3的轴向延伸。输出部件3隔着轴承轴支于该筒状部1b。根据该结构，能够利用与变速器壳体1相连的机械强度高的筒状部1b牢固地轴支输出部件3。
在自动变速器中建立一速档的时候，使第三离合器C3成为联结状态，使第一制动器B1成为固定状态。通过使第一制动器B1成为固定状态，第一联结体Ra-Sd的旋转速度为“0”。
此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）与第四旋转要素Y4联结并以同一速度旋转。此外，通过单向离合器F1的作用，第二旋转要素Y2的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“1st”，从而建立一速档。
另外，在一速档，由于第二制动器B2处于断开状态，因此接合机构的断开个数为“5”，但由于第二制动器B2为啮合机构，因此与湿式多板制动器相比，即使处于断开状态也抑制了摩擦损失。进而，由于通过单向离合器F1的作用，第二旋转要素Y2的旋转速度为“0”，因此，即使假设第二制动器B2由湿式多板制动器构成，第二制动器B2也不会发生摩擦损失。因此，一速档中实质的断开个数为“4”。
此外，在一速档，使第二制动器B2也成为固定状态的话，还能够起到发动机制动的效果。
在建立二速档的时候，使第三离合器C3成为联结状态，使第三制动器B3成为固定状态。通过使第三制动器B3成为固定状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）的旋转速度为“0”。此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第四旋转要素Y4的旋转速度与第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）的旋转速度同为“0”。此外，通过单向离合器F1的作用，第二旋转要素Y2的旋转速度为“0”。
因此，由于第一至第四这四个旋转要素Y1～Y4中，第二旋转要素Y2和第四旋转要素Y4这两个旋转要素的旋转速度为同一速度即“0”，因此各旋转要素Y1～Y4处于无法相对旋转的锁定状态，第三旋转要素Y3即第二联结体Y3-Cd的旋转速度也为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“2nd”，从而建立二速档。
另外，在二速档，由于第二制动器B2处于断开状态，因而接合机构的断开个数为“5”，但是与一速档同样地，第二制动器B2不发生摩擦损失。因此，二速档中实质的断开个数为“4”。此外，在二速档，使第二制动器B2也成为固定状态的话，还能够起到发动机制动的效果。
在建立三速档的时候，使第二离合器C2和第三离合器C3成为联结状态。通过使第二离合器C2成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与第一旋转要素Y1以同一速度即“1”旋转。此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）与第四旋转要素Y4联结并以同一速度旋转。此外，通过单向离合器F1的作用，第二旋转要素Y2的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“3rd”，从而建立三速档。
另外，在三速档，由于第二制动器B2处于断开状态，因而接合机构的断开个数为“5”，但是与一或二速档同样地，第二制动器B2不发生摩擦损失。因此，三速档中实质的断开个数为“4”。此外，在三速档，也使第二制动器B2成为固定状态的话，还能够起到发动机制动的效果。
在建立四速档的时候，使第二离合器C2和第三离合器C3成为联结状态，使第三制动器B3成为固定状态。通过使第二离合器C2成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与第一旋转要素Y1以同一速度即“1”旋转。此外，通过使第三制动器B3成为固定状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）的旋转速度为“0”。
此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第四旋转要素Y4的旋转速度与第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）的旋转速度同为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“4th”，从而建立四速档。
在建立五速档的时候，使第二离合器C2和第三离合器C3成为联结状态，使第一制动器B1成为固定状态。通过使第二离合器C2成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与第一旋转要素Y1以同一速度即“1”旋转。此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）与第四旋转要素Y4联结并以同一速度旋转。此外，通过使第一制动器B1成为固定状态，第一联结体Ra-Sd的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“5th”，从而建立五速档。
在建立六速档的情况下，需要使第一至第三这三个离合器C1～C3成为联结状态。通过使第一离合器C1和第二离合器C2成为联结状态，第一旋转要素Y1和第二旋转要素Y2以同一速度即“1”旋转，第一～第四这四个旋转要素Y1～Y4成为无法相对旋转的锁定状态并以速度“1”旋转。此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）与第四旋转要素Y4以同一速度即“1”旋转。
因此，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）和行星架Ca（第二要素）也以同一速度即“1”旋转，各要素Sa、Ca、Ra成为无法相对旋转的锁定状态，齿圈Ra（第三要素）即第一联结体Ra-Sd的旋转速度为“1”。并且，第四行星齿轮机构PGS4的第四至第六这三个要素Rd、Cd、Sd也成为无法相对旋转的锁定状态，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度为“1”即“6th”，从而建立六速档。
在建立七速档的时候，使第一离合器C1和第三离合器C3成为联结状态，使第一制动器B1成为固定状态。通过使第一离合器C1成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与第二旋转要素Y2以同一速度即“1”旋转。此外，通过使第三离合器C3成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）与第四旋转要素Y4以同一速度旋转。
此外，通过使第一制动器B1成为固定状态，第一联结体Ra-Sd的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“7th”，从而建立七速档。
在建立八速档的时候，使第一离合器C1和第二离合器C2成为联结状态，使第一制动器B1成为固定状态。通过使第一离合器C1和第二离合器C2成为联结状态，第一旋转要素Y1和第二旋转要素Y2以同一速度即“1”旋转，第一～第四这四个旋转要素Y1～Y4成为无法相对旋转的锁定状态并以速度“1”旋转，第二联结体Y3-Cd的旋转速度为“1”。
此外，通过使第一制动器B1成为固定状态，第一联结体Ra-Sd的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“8th”（（k+1）/k），从而建立八速档。
在建立九速档的时候，使第一离合器C1和第二离合器C2成为联结状态，使第三制动器B3成为固定状态。通过使第一离合器C1和第二离合器C2成为联结状态，第一旋转要素Y1和第二旋转要素Y2以同一速度即“1”旋转，第一～第四这四个旋转要素Y1～Y4成为无法相对旋转的锁定状态并以速度“1”旋转。
此外，通过使第三制动器B3成为固定状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“9th”，从而建立九速档。
在建立十速档的时候，使第一离合器C1成为联结状态，使第三制动器B3和第四制动器B4成为固定状态。通过使第三制动器B3成为固定状态，第一行星齿轮机构PGS1的行星架Ca（第二要素）的旋转速度为“0”。通过使第一离合器C1成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与第二旋转要素Y2以同一速度即“1”旋转。
此外，通过使第四制动器B4成为固定状态，第一旋转要素Y1的旋转速度为“0”。由此，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的“10th”，从而建立十速档。
在建立后退档的时候，使第二离合器C2成为联结状态，使第一制动器B1和第二制动器B2成为固定状态。通过使第二离合器C2成为联结状态，第一行星齿轮机构PGS1的太阳轮Sa（第一要素）与第一旋转要素Y1以同一速度即“1”旋转。此外，通过使第一制动器B1成为固定状态，第一联结体Ra-Sd的旋转速度为“0”。
此外，通过使第二制动器B2成为固定状态，第二旋转要素Y2的旋转速度为“0”。并且，与输出部件3联结的第四行星齿轮机构PGS4的齿圈Rd（第四要素）的旋转速度成为图2所示的反转（车辆后退方向的旋转）“Rvs”，从而建立后退档。
图3（a）总括地表示上述各变速档中的第一至第四这四个制动器B1～B4、第一至第三这三个离合器C1～C3和单向离合器F1的状态。第一至第四这四个制动器B1～B4和第一至第三这三个离合器C1～C3的栏的“○”表示固定状态或联结状态，空白栏表示断开状态。此外，单向离合器F1的列的“○”表示通过单向离合器F1的作用，第二旋转要素Y2的旋转速度为“0”的状态。
此外，如图3（d）所示，设第一行星齿轮机构PGS1的齿数比h为1.885、第二行星齿轮机构PGS2的齿数比i为2.236、第三行星齿轮机构PGS3的齿数比j为1.779、第四行星齿轮机构PGS4的齿数比k为1.793，图3（b）示出了图3（d）所示的情况下的各变速档的传动比（输入轴2的旋转速度/输出部件3的旋转速度）。由此，如图3（c）所示，公比（各变速档间的传动比之比）变得适当，并且图3（d）所示的传动比范围（一速档的传动比/十速档的传动比）也变得适当。
根据本实施方式，能够进行前进十档和后退一档的变速。此外，在各变速档中，产生摩擦损失的湿式多板离合器和湿式多板制动器的断开个数为四个以下，抑制了摩擦损失，能够使驱动力的传递效率提高。
此外，将七速档定义为预定的中速档，将一速档到预定的中速档即七速档定义为低速档区，将从超过预定的中速档即七速档的八速档到十速档定义为高速档区，在从超过预定的中速档即七速档的八速档到十速档的高速档区中，第三离合器C3处于断开状态，该第三离合器由与湿式多板离合器相比摩擦损失小的啮合机构构成。
此外，除后退档外，在所有的变速档均处于断开状态的第二制动器B2也由啮合机构构成。因此，在高速档区，湿式多板离合器和湿式多板制动器的断开个数成为二，能够使车辆高速行驶时的摩擦损失降低并提高燃料效率。
此外，由啮合机构构成的第三离合器C3仅在预定的中速档即七速档、以及八速档之间切换联结状态和断开状态。由于七速档（预定的中速档）中的第三离合器C3的传递扭矩（传递驱动力）比较小，因此，即使第三离合器C3由作为啮合机构的牙嵌式离合器构成，也能够在七速档和八速档之间的变速时顺畅地切换联结状态和断开状态。
此外，第一至第四这四个行星齿轮机构PGS1～PGS4均由所谓的单小齿轮式行星齿轮机构构成。因此与由所谓的双小齿轮式行星齿轮机构来构成相比，能够减少驱动力的传递路径上的齿轮的啮合次数，能够提高传递效率，所述双小齿轮式行星齿轮机构由太阳轮、齿圈以及行星架构成，该行星架将一对小齿轮轴支为自转和公转自如，所述一对小齿轮彼此啮合，并且，一方与太阳轮啮合，另一方与齿圈啮合。
此外，该双小齿轮式行星齿轮机构在行星架固定的情况下，太阳轮和齿圈向同一方向旋转，因此也称作正行星齿轮机构或者正向行星齿轮机构。另外，在齿圈固定的情况下，太阳轮和行星架彼此向不同方向旋转。
此外，由于将单向离合器F1与第二制动器B2并排设置，因此在三速档和四速档之间的变速时，不必切换第二制动器B2的状态，因此能够提高变速控制性。
另外，在本实施方式中，说明了以啮合机构构成第三离合器C3和第二制动器B2的结构，然而即使以湿式多板离合器和湿式多板制动器构成两者，也能够得到本发明的效果，即，将各变速档中的湿式多板离合器和湿式多板制动器的断开个数限制在四个以下，能够抑制摩擦损失。
此外，也可以省略单向离合器F1。在该情况下，在建立一速档至三速档时，使第二离合器B2成为固定状态即可。此外，在省略单向离合器F1的情况下，也可以由在固定状态和反转阻止状态之间切换自如的双向离合器构成第二制动器B2，所述固定状态是将第二旋转要素Y2固定于变速器壳体1的状态，所述反转阻止状态是允许第二旋转要素Y2的正转并阻止反转的状态。
图4示出该作为第二制动器B2的双向离合器。该双向离合器TW具备：内圈TW1，其与第二旋转要素Y2联结；外圈TW2，其隔开间隔地配置于内圈TW1的径向外侧，并且与变速器壳体1联结；以及保持圈TW3，其配置在内圈TW1与外圈TW2之间。
在内圈TW1，在外周面形成有多个凸轮面TW1a。在保持圈TW3，与凸轮面TW1a对应地设有多个缺口孔TW3a。在该缺口孔TW3a收纳滚子TW4。
此外，双向离合器TW具备省略了图示的第一和第二这两个电磁离合器。第一电磁离合器构成为通过通电而将外圈TW2与保持圈TW3联结。当第一电磁离合器未通电时，保持圈TW3构成为相对于内圈TW1和外圈TW2相对旋转自如。
此外，滚子TW4的直径被设定为：如图4（a）所示，当滚子TW4位于凸轮面TW1a的中央部时空出间隙A，并如图4（b）和（c）所示，当滚子TW4位于凸轮面TW1a的端部时，滚子TW4与内圈TW1和外圈TW2接触。
当第一电磁离合器未通电时，由于保持圈TW3能够相对于内圈TW1和外圈TW2自如地旋转，因此，如图4（a）所示，滚子TW4能够持续位于凸轮面TW1a的中央部。因此，双向离合器TW处于内圈TW1能够自如地旋转的状态。
当第一电磁离合器通电的时候，保持圈TW3隔着外圈TW2固定于变速器壳体1。在该情况下，即使内圈TW1欲向正转和反转的任一方向旋转，如图4（b）和（c）所示，由于保持圈TW3固定，因此滚子TW4位于凸轮面TW1a的端部。
此时，滚子TW4被凸轮面TW1a和外圈TW2的内周面夹持，从而阻止了内圈TW1的旋转。即，双向离合器TW成为固定状态。
第二电磁离合器构成为在第一保持状态、第二保持状态和断开状态之间切换自如，所述第一保持状态如图4（b）所示，是在缺口孔TW3a位于凸轮面TW1a的一个端部的状态下使保持圈TW3与内圈TW1联结的状态；所述第二保持状态如图4（c）所示，是在缺口孔TW3a位于凸轮面TW1a的另一个端部的状态下使保持圈TW3与内圈TW1联结的状态；所述断开状态是切断保持圈TW3与内圈TW1的联结的状态。
当设图4中的顺时针方向为反转方向时，该双向离合器TW通过使第一电磁离合器处于未通电的状态（通电断开状态）而断开外圈TW2与保持圈TW3的联结，并且使第二电磁离合器成为第一保持状态，从而成为反转阻止状态。
在由这样的双向离合器TW构成第二制动器B2的情况下，通过使双向离合器TW在前进一速档至三速档以及后退档中成为固定状态，而在前进四速档至十速档成为反转阻止状态，从而能够建立各变速档。
以上述的双向离合器TW构成第二制动器B2的话，与以摩擦接合型的制动器构成第二制动器B2的情况不同，第二制动器B2不产生摩擦损失。因此，与以啮合机构构成第二制动器B2的情况相同，自动变速器整体能够抑制摩擦损失。
另外，优选的是，在以三速档行驶时，基于行驶速度等车辆信息预测到向四速档升档的情况下，图外的变速器控制单元将作为第二制动器B2的双向离合器TW预先切换为反转阻止状态。
由此，与单向离合器F1的效果相同，在从三速档升档到四速档时，作为第二制动器B2的双向离合器TW的状态切换已经结束，仅使第三制动器B3成为固定状态就能够变速为四速档，因此能够顺畅地进行到四速档的升档，提高了自动变速器的变速控制性。
此外，根据如上所述构成的双向离合器TW，除了上述的固定状态和反转阻止状态之外，还能够构成为在解除第二旋转要素Y2到变速器壳体1的固定的断开状态、以及阻止第二旋转要素Y2的正转并允许反转的正转阻止状态之间也切换自如。
具体来说，通过使第一电磁离合器成为通电断开状态，使第二电磁离合器成为断开状态，从而双向离合器TW如图4（a）所示，处于滚子TW4持续位于凸轮面TW1a的中央部的状态，从而成为内圈TW1能够相对于外圈TW2自如地旋转的状态、即断开状态。
此外，通过使第一电磁离合器成为通电断开状态，并使第二电磁离合器如图4（c）所示成为在缺口孔TW3a位于凸轮面TW1a的另一个端部的状态下保持器TW3与内圈TW1联结的第二保持状态，从而成为阻止内圈TW1的正转而允许反转的状态、即正转阻止状态。
因此，也可以构成为，省略上述的双向离合器TW的第二电磁离合器，通过第一电磁离合器的切换，使作为第二制动器B2的双向离合器TW仅在固定状态和断开状态之间切换自如。在该情况下，通过使双向离合器TW在前进一速档到三速档以及后退档成为固定状态，并在四速档至十速档切换为断开状态，能够建立各变速档。
此外，在第一实施方式中，说明了进行前进十档的变速的结构，然而例如也可以省略二速档、四速档和九速档而成为前进七速档。
此外，与后述的第二实施方式同样地，也可以构成为将第四行星齿轮机构PGS4配置于第一行星齿轮机构PGS1的径向外侧，并将构成第一联结体Ra-Sd的第一行星齿轮机构PGS1的齿圈Ra（第三要素）与第四行星齿轮机构PGS4的太阳轮Sd（第六要素）一体联结。由此，能够进一步实现轴长的缩短。
图5示出本发明的第二实施方式的自动变速器的上半部分。在该自动变速器中，如下方面与图1的自动变速器不同。即，取代图1的变矩器而设有减震器DA和单板式或者多板式的起步离合器C0，该起步离合器C0通过摩擦接合将驱动源ENG的驱动力自如地传递至输入轴2。
并且，第三行星齿轮机构PGS3并非配置于第二行星齿轮机构PGS2的径向外侧，而是配置于第一行星齿轮机构PGS1和第三离合器C3之间，并将第四行星齿轮机构PGS4配置于第一行星齿轮机构PGS1的径向外侧，将构成第一联结体Ra-Sd的第一行星齿轮机构PGS1的齿圈Ra（第三要素）与第四行星齿轮机构PGS4的太阳轮Sd（第六要素）一体联结。
并且，将由输出齿轮构成的输出部件3配置于第一行星齿轮机构PGS1和第三行星齿轮机构PGS3之间。并且，由湿式多板离合器构成第二制动器B2和第三离合器C3。
其他方面与图1的第一实施方式的自动变速器同样地构成。因此，能够依照图3（a）的各接合机构的状态，同样地建立各变速档。
通过本实施方式的自动变速器，也能够得到与第一实施方式相同的作用效果。另外，在本实施方式中，也可以像第一实施方式那样，取代起步离合器C0而采用变矩器。此外，也可以与第一实施方式同样地，将第三行星齿轮机构PGS3置于第二行星齿轮机构PGS2的径向外侧，并将第二行星齿轮机构PGS2的齿圈Rb与第三行星齿轮机构PGS3的太阳轮Sc一体联结而构成第四旋转要素Y4。
另外，本发明不限定于上述实施方式。

Claims (7)

1.一种自动变速器，该自动变速器具备输入轴，该输入轴被旋转自如地轴支于变速器壳体内并通过来自驱动源的动力而旋转，所述自动变速器将该输入轴的旋转多档位地变速并从输出部件输出，所述自动变速器的特征在于，
所述自动变速器设有第一～第四这四个行星齿轮机构，该第一～第四这四个行星齿轮机构各自具备由太阳轮、行星架和齿圈构成的三个要素，
所述第二和第三这两个行星齿轮机构的各要素构成四个旋转要素，
将该四个旋转要素分别设为第一旋转要素、第二旋转要素、第三旋转要素和第四旋转要素，其中，所述第一旋转要素为所述第二行星齿轮机构的太阳轮，所述第二旋转要素由所述第二行星齿轮机构的行星架与所述第三行星齿轮机构的齿圈联结而成，所述第三旋转要素为所述第三行星齿轮机构的行星架，所述第四旋转要素由所述第二行星齿轮机构的齿圈与所述第三行星齿轮机构的太阳轮联结而成，
将所述第一行星齿轮机构的太阳轮、行星架和齿圈分别设为第一要素、第二要素和第三要素，
将所述第四行星齿轮机构的齿圈、行星架和太阳轮分别设为第四要素、第五要素和第六要素，
所述第一要素与所述输入轴联结，所述第四要素与所述输出部件联结，
联结所述第三要素和所述第六要素而构成第一联结体，
联结所述第三旋转要素和所述第五要素而构成第二联结体，
所述自动变速器具备由以下部件构成的七个接合机构：
第一离合器，其自如地联结所述第一要素和所述第二旋转要素；
第二离合器，其自如地联结所述第一要素和所述第一旋转要素；
第三离合器，其自如地联结所述第二要素和所述第四旋转要素；
第一制动器，其自如地将所述第一联结体固定于所述变速器壳体；
第二制动器，其自如地将所述第二旋转要素固定于所述变速器壳体；
第三制动器，其自如地将所述第二要素固定于所述变速器壳体；以及
第四制动器，其自如地将所述第一旋转要素固定于所述变速器壳体，
通过使所述七个接合机构中的至少三个接合机构成为联结状态或固定状态，建立前进十档以上的各变速档。
2.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，
所述第一联结体是通过联结所述第一行星齿轮机构的齿圈和所述第四行星齿轮机构的太阳轮而构成的，所述第四行星齿轮机构配置于所述第一行星齿轮机构的径向外侧，所述第四行星齿轮机构的太阳轮与所述第一行星齿轮机构的齿圈一体构成。
3.根据权利要求1或2所述的自动变速器，其特征在于，
所述自动变速器设有单向离合器，该单向离合器允许所述第二旋转要素的正转并阻止反转。
4.根据权利要求1或2所述的自动变速器，其特征在于，
所述第二制动器和所述第三离合器中的至少某一个是啮合机构。
5.根据权利要求1或2所述的自动变速器，其特征在于，
由双向离合器构成所述第二制动器，该双向离合器在将所述第二旋转要素固定于变速器壳体的固定状态和允许所述第二旋转要素的正转并阻止反转的反转阻止状态之间切换自如。
6.根据权利要求1或2所述的自动变速器，其特征在于，
所述自动变速器设有起步离合器，该起步离合器能够自如地将所述驱动源的动力传递至所述输入轴。
7.根据权利要求1或2所述的自动变速器，其特征在于，
所述驱动源的动力经由变矩器传递至所述输入轴。
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