JP2002295608A - 車両用自動変速機 - Google Patents

車両用自動変速機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多段の自動変速機において、プラネタリギヤ
セットの空転要素の高回転による引き摺りロスを低減
し、伝達効率を向上させる。 【解決手段】 車両用自動変速機は、第１の速度比の入
力経路Ｔ１と、それより大きい速度比の入力経路Ｔ２
と、４要素のプラネタリギヤセットと、４要素を、速度
線図上での並び順で第１〜第４要素として、入力経路Ｔ
２の回転を、第１要素Ｓ３に伝達するクラッチＣ−２
と、第４要素Ｓ２に伝達するクラッチＣ−１と、入力経
路Ｔ１の回転を、第１要素に伝達するクラッチＣ−４
と、第２要素Ｃ３に伝達するクラッチＣ−３と、第４要
素を係止するブレーキＢ−１と、第２要素を係止するブ
レーキＢ−２と、第３要素Ｒ３に連結された出力部材と
を有する。それにより、各係合要素のいずれの係合の組
合せによる変速段達成時にも、空転要素の極端な高速回
転が生じないため、引き摺り抵抗の増加が防がれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
多段の自動変速機に関し、特に、そのギヤトレインに関
する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載させる自動変速機には、ドラ
イバビリティの確保と、省エネルギに不可欠な燃費の向
上のために、多段化の要請がある。こうした要請に応え
るには、ギヤトレインの変速段数当たりの変速要素数と
係合要素（本明細書を通じて、クラッチ及びブレーキを
総称して、係合要素という）数の一層の削減が必要とな
る。こうした観点から従来技術をみると、４要素のプラ
ネタリギヤセットに対して、２つの異なる回転を入力す
ることにより、５つの係合要素による制御で６速の変速
段を達成する技術として、特許第２７７８２７８号公報
に開示の技術がある。この従来技術では、１つの要素を
ブレーキで係止させて反力要素とし、入力要素に対して
出力要素を増速回転させることで最高速段を達成する構
成が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、４要素のプ
ラネタリギヤセットにおいては、直結段を除き常に１つ
の要素が、動力伝達に関与しないためクラッチ係合によ
り回転を拘束されず、反力要素ともならないためブレー
キ係合による係止もされずに、動力伝達に関与する要素
との噛合関係から空転する状態が生じる。特に、従来技
術においては、増速段側の５速と６速、特に通常車両走
行において使用期間が最も長い最高速段の６速におい
て、出力部材の増速回転に伴い、空転要素が極端に高速
回転する。こうした状態では、空転要素につながる解放
状態の係合要素の引き摺りによる抵抗が増加し、これが
動力伝達ロスとなって自動変速機の伝達効率を低下させ
ることになる。
【０００４】そこで、本発明は、車両用の多段の自動変
速機において、各変速段の達成時、特に最高速段時にプ
ラネタリギヤセットを構成する各要素の回転速度の上昇
により生じる係合要素の引き摺りロスを低減し、それに
より伝達効率を向上させることを主たる目的とする。次
に、本発明は、２つの異なる速度比の回転をプラネタリ
ギヤセットに入力させて多段を達成する車両用自動変速
機において、最高速段を直結段としてギヤ伝達ロスの低
減により伝達効率を向上させることを更なる目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の車両用自動変速機は、入力軸の回転に対し
て、固定の第１の速度比を持つ第１の入力経路と、第１
の速度比より大きい固定の第２の速度比を持つ第２の入
力経路と、複数のプラネタリギヤの組み合わせからなる
４要素のプラネタリギヤセットと、該プラネタリギヤセ
ットの４要素を、速度線図上での各要素の並び順に従い
第１〜第４要素として、第２の入力経路からの回転を、
第１要素に伝達する第２クラッチと、第４要素に伝達す
る第１クラッチと、第１の入力経路からの回転を、第１
要素に伝達する第４クラッチと、第２要素に伝達する第
３クラッチと、第４要素を係止する第１ブレーキと、第
２要素を係止する第２ブレーキと、第３要素に連結され
た出力部材とを有する。
【０００６】上記の構成において、第１ブレーキの係合
に対して、第４クラッチの係合により第１速、第２クラ
ッチの係合により第２速、第３クラッチの係合に対し
て、第１ブレーキの係合により第３速、第２クラッチの
係合により第４速、第４クラッチの係合により第５速を
達成し、第１クラッチの係合に対して、第３クラッチの
係合により第６速、第４クラッチの係合により第７速、
第２クラッチの係合により第８速を達成する構成とする
のが有効である。
【０００７】上記の構成において、入力軸からの回転を
増速して出力する増速プラネタリギヤを有し、該増速プ
ラネタリギヤからの入力経路が前記第２の入力経路とさ
れ、増速プラネタリギヤを介さない入力軸からの入力経
路が前記第１の入力経路とされた構成を採ることができ
る。
【０００８】また、上記の構成において、プラネタリギ
ヤセットは、第１要素をサンギヤ、第２要素を該サンギ
ヤに噛合するショートピニオンと該ショートピニオンに
噛合するロングピニオンとを共に支持するキャリア、第
３要素をロングピニオンに噛合するリングギヤ、第４要
素をロングピニオンに噛合する他のサンギヤとするラビ
ニョタイプのギヤセットで構成されるのも有効である。
【０００９】
【発明の作用及び効果】上記請求項１記載の構成では、
各係合要素のいずれの係合の組合せによるプラネタリギ
ヤセットの各要素の制御によっても、空転する要素の極
端な高速回転が生じないため、空転要素につながる係合
要素の引き摺りによる抵抗の増加を防ぐことができる。
また、全ての前進変速段を通じて空転要素の逆回転が生
じないため、シフトアップ・ダウンの際の係合要素の制
御も容易となる。
【００１０】次に、請求項２記載の構成では、各前進変
速段の達成時に空転する要素の極端な高速回転が生じ
ず、特に低速の第３速を除いては、入力回転を上回る空
転が生じないため、空転要素につながる係合要素の引き
摺りによる抵抗の増加を防ぐことができる。また、全て
の前進変速段を通じて空転要素の逆回転が生じないた
め、シフトアップ・ダウンの際の係合要素の制御も容易
となる。更に、最高速段達成時にプラネタリギヤセット
が直結状態となるため、通常の車両走行において最も使
用期間が長い最高速段におけるプラネタリギヤセットの
伝達ロスをなくすことができる。そして、こうした特性
の相乗により、自動変速機の伝達効率が向上する。
【００１１】また、請求項３記載の構成では、入力経路
の回転が、入力回転に対して直結及び増速回転となるこ
とで、それらの回転を入力として達成される最低速段か
ら最高速段までの速度比幅が増速方向に広がるため、多
段の変速段の各ギヤ比をワイドスプレッドに設定するこ
とができる。
【００１２】次に、請求項４記載の構成では、プラネタ
リギヤセットの要素間をつなぐ部材をなくすことができ
るため、４要素のプラネタリギヤセットのコンパクト
化、特に軸方向寸法の短縮が可能となり、自動変速機の
軸長の短縮が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の実施
形態を説明する。図１〜図３は本発明を具体化した車両
用自動変速機の第１実施形態を示す。図１にそのギヤト
レイン構成をスケルトンで示すように、この自動変速機
は、変速機構を１軸上に配設したフロントエンジンリヤ
ドライブ（ＦＲ）車用の縦置式の形態を採る。
【００１４】このギヤトレインは、発進装置としてのロ
ックアップクラッチ４０付の３要素のトルクコンバータ
４と、その出力側に配置された変速機構１とで構成され
る。トルクコンバータ４は、ポンプインペラ４１とター
ビンランナ４２とステータ４３を備える構成とされてい
る。そして、トルクコンバータ４のタービンランナ４２
が変速機構１の入力軸１１に連結され、変速機構の出力
要素が出力部材１９に連結されている。
【００１５】変速機構１は、入力軸１１の回転に対し
て、固定の第１の速度比（本形態では、直結の速度比
１）を持つ第１の入力経路Ｔ１と、第１の速度比より大
きい固定の第２の速度比（本形態において、速度比１を
超える増速比）を持つ第２の入力経路Ｔ２と、複数のプ
ラネタリギヤの組み合わせからなる４要素のプラネタリ
ギヤセット（本形態において、ラビニョタイプのプラネ
タリギヤセット）Ｇと、プラネタリギヤセットＧの４要
素を、速度線図（図３参照）上での各要素の並び順に従
い第１〜第４要素として、第２の入力経路Ｔ２からの回
転を、第１要素Ｓ３に伝達する第２クラッチ（本明細書
を通じて、各係合要素について、配列上で入力側のトル
クコンバータに近い順番で呼称を付す。後続の他の実施
形態について同じ。）（Ｃ−２）と、第４要素Ｓ２に伝
達する第１クラッチ（Ｃ−１）と、第１の入力経路Ｔ１
からの回転を、第１要素Ｓ３に伝達する第４クラッチ
（Ｃ−４）と、第２要素Ｃ２（Ｃ３）に伝達する第３ク
ラッチ（Ｃ−３）と、第４要素Ｓ２を係止する第１ブレ
ーキ（Ｂ−１）と、第２要素Ｃ２（Ｃ３）を係止する第
２ブレーキ（Ｂ−２）と、第３要素Ｒ２（Ｒ３）に連結
された出力部材としての出力軸１９とを有する。
【００１６】このギヤトレインは、第２の入力経路Ｔ２
に第１の入力経路Ｔ１とは異なる速度比の回転を生じさ
せる手段として、入力軸１１からの回転を増速して出力
する増速プラネタリギヤＧ１を有する。したがって、増
速プラネタリギヤＧ１からの入力経路が第２の入力経路
Ｔ２とされ、増速プラネタリギヤＧ１を介さない入力軸
１１からの直接の入力経路が第１の入力経路Ｔ１とされ
ている。
【００１７】プラネタリギヤセットＧを構成する４要素
は、第１要素Ｓ３が大径サンギヤ、第２要素Ｃ２（Ｃ
３）が２つのピニオンギヤＰ２，Ｐ３を支持する共通の
キャリア、第３要素Ｒ２（Ｒ３）が共通のリングギヤ、
第４要素Ｓ２が小径サンギヤとされ、２つのピニオンギ
ヤＰ２，Ｐ３は、互いに外接噛合するロングピニオンＰ
３とショートピニオンＰ２とで構成され、ショートピニ
オンＰ２が小径サンギヤＳ２に外接噛合し、ロングピニ
オンＰ３が大径サンギヤＳ３に外接噛合すると共にリン
グギヤＲ３に内接噛合する関係にある。
【００１８】増速プラネタリギヤＧ１は、３要素のシン
プルプラネタリタイプとされ、サンギヤＳ１、それに外
接噛合するピニオンギヤＰ１を支持するキャリアＣ１、
ピニオンギヤＰ１が内接噛合するリングギヤＲ１を有す
る。この形態では、キャリアＣ１を入力要素とすべく、
該キャリアＣ１が入力軸１１に連結され、リングギヤＲ
１は出力要素として第１クラッチ（Ｃ−１）のハブ側と
第２クラッチ（Ｃ−２）のドラム側に連結され、サンギ
ヤＳ１が反力要素として変速機ケース１０に固定されて
いる。
【００１９】第１クラッチ（Ｃ−１）は多板構成とさ
れ、そのハブ側が前記のように第２の入力経路Ｔ２とし
ての増速プラネタリギヤＧ１のリングギヤＲ１に連結さ
れ、ドラム側は動力伝達部材１３を介して小径サンギヤ
Ｓ２に連結されている。
【００２０】第２クラッチ（Ｃ−２）も同様に多板構成
とれ、そのドラム側が第１クラッチ（Ｃ−１）のハブを
介して第２の入力経路Ｔ２としての増速プラネタリギヤ
Ｇ１のリングギヤＲ１に連結され、ハブ側はプラネタリ
ギヤセットＧの大径サンギヤＳ３に動力伝達部材１２を
介して連結されている。
【００２１】第３クラッチ（Ｃ−３）も多板構成とれ、
そのドラム側が第４クラッチ（Ｃ−４）のドラムを介し
て第１の入力経路Ｔ１としての入力軸１１に連結され、
ハブ側はプラネタリギヤセットＧの共通キャリアＣ２
（Ｃ３）に連結されている。
【００２２】第４クラッチ（Ｃ−４）も同様に多板構成
とれ、そのドラム側が第１の入力経路Ｔ１としての入力
軸１１に連結され、ハブ側はプラネタリギヤセットＧの
大径サンギヤＳ３に連結されている。
【００２３】第１ブレーキ（Ｂ−１）は、第１クラッチ
（Ｃ−１）のドラムにハブ側を連結した多板構成のブレ
ーキとされ、第１クラッチ（Ｃ−１）とプラネタリギヤ
セットＧの動力伝達１３を介する連結関係から、その小
径サンギヤＳ２を変速機ケース１０に係止するものとさ
れている。
【００２４】第２ブレーキ（Ｂ−２）は、そのハブ側を
プラネタリギヤセットＧの共通キャリアＣ２（Ｃ３）に
連結された多板構成のブレーキとされている。
【００２５】こうした構成からなる自動変速機は、図示
しない電子制御装置と油圧制御装置とによる制御で、運
転者により選択されたレンジに応じた変速段の範囲で車
両負荷に基づき、変速を行う。図２は図に略号で示す各
クラッチ及びブレーキの係合及び解放（○印で係合、無
印で解放を表す）で達成される変速段と、各変速段のギ
ヤ比（Gear ratio）と、ギヤ比ステップ（Spread）を図
表化して示す。この図表に例示するギヤ比は、増速プラ
ネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１とリングギヤＲ１の歯数
比λ１＝０．５９０、プラネタリギヤセットＧの小径サ
ンギヤＳ２と共通リングギヤＲ２（Ｒ３）すなわちダブ
ルピニオン側の歯数比λ２＝０．４３５、大径サンギヤ
Ｓ３と共通リングギヤＲ２（Ｒ３）すなわちシングルピ
ニオン側の歯数比λ３＝０．４３５に設定したもので、
この場合の入出力ギヤ比は、 第１速（１ｓｔ）：３．５３８ 第２速（２ｎｄ）：２．２２６（第１−２速間ギヤ比ス
テップ：１．５９） 第３速（３ｒｄ）：１．７６９（第２−３速間ギヤ比ス
テップ：１．２６） 第４速（４ｔｈ）：１．３４５（第３−４速間ギヤ比ス
テップ：１．３２） 第５速（５ｔｈ）：１．０００（第４−５速間ギヤ比ス
テップ：１．３５） 第６速（６ｔｈ）：０．７９６（第５−６速間ギヤ比ス
テップ：１．２６） 第７速（７ｔｈ）：０．７０３（第６−７速間ギヤ比ス
テップ：１．１３） 第８速（８ｔｈ）：０．６２９（第７−８速間ギヤ比ス
テップ：１．１２） 後進（Ｒｅｖ）：−２．３００ そしてトータルスプレッド５．６２となる。
【００２６】また、図３は各クラッチ及びブレーキの係
合（○印でそれらの係合を表す）により達成される変速
段と、そのときの各要素の速度比との関係を速度線図で
示す。速度線図における縦軸は、それぞれ増速プラネタ
リギヤＧ１及びプラネタリギヤセットＧの各要素を示
し、それら各軸間の横方向幅がギヤ比の関係、縦方向位
置が速度比を示す。ちなみに、増速プラネタリギヤＧ１
のサンギヤＳ１を固定（速度比０）とし、キャリアＣ１
に入力（速度比１）を与えることで、リングギヤＲ１に
増速回転（サンギヤＳ１の速度比０の点とキャリアＣ１
の速度比１の点とを結ぶ直線とリングギヤＲ１を表す縦
線との交点の速度比、前記の歯数比設定の場合は速度比
１．４４５）が出力され、この増速回転を第１クラッチ
（Ｃ−１）の係合でプラネタリギヤセットＧの小径サン
ギヤＳ２に入力させた場合に、第２〜第４のいずれかの
クラッチの係合で、大径サンギヤＳ３又は共通キャリア
Ｃ２（Ｃ３）に増速回転（速度比１．４４５）又は非増
速回転（速度比１）を入力することで、共通リングギヤ
Ｒ２（Ｒ３）に第８〜第６速（８ｔｈ〜６ｔｈ）の増速
回転が出力される。
【００２７】前掲の図１〜図３を併せ参照してわかるよ
うに、第１速（１ｓｔ）は、第４クラッチ（Ｃ−４）と
第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により達成される。この
場合、入力軸１１（第１の入力経路Ｔ１）から第１の速
度比の回転（非増速回転）が第４クラッチ（Ｃ−４）経
由で大径サンギヤＳ３に入力され、第１ブレーキ（Ｂ−
１）の係合により係止された小径サンギヤＳ２に反力を
取って、共通リングギヤＲ２（Ｒ３）の最大減速比の減
速回転が出力軸１９に出力される。
【００２８】次の第２速（２ｎｄ）は、第２クラッチ
（Ｃ−２）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により達成
される。この場合、入力軸１１から増速プラネタリギヤ
Ｇ１を経て増速された回転が、第２の入力経路Ｔ２、第
２クラッチ（Ｃ−２）経由で大径サンギヤＳ３に入力さ
れ、第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により係止された小
径サンギヤＳ２に反力を取って、共通リングギヤＲ２
（Ｒ３）の減速回転が出力軸１９に出力される。このと
きの速度比は、入力回転が増速回転であるため第１速
（１ｓｔ）より大きくなる。
【００２９】次に、第３速（３ｒｄ）は、第３クラッチ
（Ｃ−３）と第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により達成
される。この場合、第１の入力経路Ｔ１の非増速回転が
第３クラッチ（Ｃ−３）経由で共通キャリアＣ２（Ｃ
３）に入力され、第１ブレーキ（Ｂ−１）の係合により
係止された小径サンギヤＳ２に反力を取って、共通リン
グギヤＲ２（Ｒ３）の減速回転が出力軸１９に出力され
る。このとき、図３の速度線図を参照して分かるよう
に、大径サンギヤＳ３は、動力伝達には関与せず、共通
キャリアＣ２（Ｃ３）と同方向に空転するが、その速度
比は２となり、極端な増速とはならずかつ他の要素と同
方向の回転であるため、大径サンギヤＳ３に対する解放
状態の第２クラッチ（Ｃ−２）のドラム−ハブ間の速度
比差（以下、ブレーキのハブ−ケース間の速度比差も含
めて、単に相対速度比という）は１以下となり、第４ク
ラッチ（Ｃ−４）の相対速度比も１となり、引き摺り抵
抗は小さい。
【００３０】次の第４速（４ｔｈ）は、第２クラッチ
（Ｃ−２）と第３クラッチ（Ｃ−３）の同時係合により
達成される。この場合、一方で入力軸１１から増速プラ
ネタリギヤＧ１を経て増速された第２の入力経路Ｔ２の
回転が第２クラッチ（Ｃ−２）経由で大径サンギヤＳ３
に入力され、他方で入力軸１１から第３クラッチ（Ｃ−
３）経由で入力された第１の入力経路Ｔ１の非増速回転
が共通キャリアＣ２（Ｃ３）に入力され、プラネタリギ
ヤセットＧの大径サンギヤＳ３と共通キャリアＣ２（Ｃ
３）の回転差分の速度比の減速された回転がリングギヤ
Ｒ２（Ｒ３）の回転として出力軸１９に出力される。こ
のとき、図３の速度線図を参照して分かるように、小径
サンギヤＳ２は、動力伝達には関与せず、共通キャリア
Ｃ２（Ｃ３）と同方向に空転するが、その速度比は１以
下と低くかつ他の要素と同方向の回転であるため、小径
サンギヤＳ２に対する解放状態の第１クラッチ（Ｃ−
１）の相対速度比は１強となり、第１ブレーキ（Ｂ−
１）の相対速度比は０．５程度となり、引き摺り抵抗の
増加は避けられる。
【００３１】次に、第５速（５ｔｈ）は、第３クラッチ
（Ｃ−３）と第４クラッチ（Ｃ−４）の同時係合により
達成される。この場合、入力軸１１から第１の入力経路
Ｔ１の非増速回転が第３クラッチ（Ｃ−３）経由で共通
キャリアＣ２（Ｃ３）に入力されると共に、第４クラッ
チ（Ｃ−４）経由で大径サンギヤＳ３にも入力されるた
め、プラネタリギヤセットＧは直結状態となり、その回
転が共通リングギヤＲ２（Ｒ３）の回転となって出力軸
１９に出力される。この場合は、プラネタリギヤセット
Ｇの全ての要素の相対回転がなくなるため歯車伝達ロス
がなくなる。このときの各解放状態の残りのクラッチ及
びブレーキの相対速度比はいずれも１以下となり、引き
摺り抵抗も小さい。
【００３２】そして、第６速（６ｔｈ）は、第１クラッ
チ（Ｃ−１）と第３クラッチ（Ｃ−３）の同時係合によ
り達成される。この場合、一方で増速プラネタリギヤＧ
１を経て増速された第１クラッチ（Ｃ−１）経由の第２
の入力経路Ｔ２の回転が小径サンギヤＳ２に入力され、
他方で入力軸１１から第３クラッチ（Ｃ−３）経由の第
１の入力経路Ｔ２の非増速回転が共通キャリアＣ２（Ｃ
３）に入力されて、共通キャリアＣ２（Ｃ３）と小径サ
ンギヤＳ２の回転に対する中間の回転が共通リングギヤ
Ｒ２（Ｒ３）から出力軸１９に出力される。このときの
空転要素は大径サンギヤＳ３となるが、その回転は速度
比１より遥かに小さくなり、回転方向も入力回転と同方
向となるため、大径サンギヤＳ３に対して解放状態の第
２クラッチ（Ｃ−２）の相対速度比は１程度、第４クラ
ッチ（Ｃ−４）の相対速度比は１以下といずれも小さ
く、引き摺り抵抗も小さい。
【００３３】次の第７速（７ｔｈ）は、第１クラッチ
（Ｃ−１）と第４クラッチ（Ｃ−４）の同時係合により
達成される。この場合、一方で増速プラネタリギヤＧ１
を経て増速された第１クラッチ（Ｃ−１）経由の第２の
入力経路Ｔ２の回転が小径サンギヤＳ２に入力され、他
方で入力軸１１から第４クラッチ（Ｃ−４）経由の第１
の入力経路Ｔ１の非増速回転が大径サンギヤＳ３に入力
されて、大径サンギヤＳ２と小径サンギヤＳ３の回転に
対する中間の増速回転が共通リングギヤＲ２（Ｒ３）か
ら出力軸１９に出力される。このときの空転要素となる
共通キャリアＣ２（Ｃ３）の回転は、増速回転と非増速
回転の中間の速度比となり、それに対して解放状態の第
３クラッチ（Ｃ−３）の相対速度比はごく小さく、第２
ブレーキ（Ｂ−２）の相対速度比は１強となり、この場
合の引き摺りも小さい。
【００３４】第８速（８ｔｈ）は、第１クラッチ（Ｃ−
１）と第２クラッチ（Ｃ−２）の同時係合により達成さ
れる。この場合、両クラッチとも増速プラネタリギヤＧ
１の出力回転を入力する第２の入力経路Ｔ２のクラッチ
であるので、大小両サンギヤＳ３，Ｓ２の回転は同速と
なり、プラネタリギヤセットＧは直結状態となり、増速
プラネタリギヤＧ１の出力回転がそのまま共通リングギ
ヤＲ２（Ｒ３）から出力軸１９に出力される。この場合
も第５速（５ｔｈ）のときと同様にプラネタリギヤセッ
トＧの全ての要素の相対回転がなくなるため歯車伝達ロ
スがなくなる。このときの残りの係合要素の相対速度比
は両ブレーキのものが速度比どおりの１．４４７と最大
になるが、いずれにしてもそれらの値は小さく、問題と
なるような引き摺り抵抗とはならない。
【００３５】なお、後進（Ｒｅｖ）は、第４クラッチ
（Ｃ−４）と第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合により達成
される。この場合、入力軸１１から非増速回転が第４ク
ラッチ（Ｃ−４）経由で大径サンギヤＳ３に入力され、
ブレーキ（Ｂ−２）の係合により係止された共通キャリ
アＣ２（Ｃ３）に反力を取る共通リングギヤＲ２（Ｒ
３）の逆転が出力軸１９に出力され、リバースが達成さ
れる。なお、この場合に限り空転要素となる小径サンギ
ヤＳ２が入力回転に対して逆回転となる。このときの第
１クラッチ（Ｃ−１）の相対速度比は、ハブ側の増速回
転（例示のギヤ比設定の場合、速度比１．４４５）に対
して逆回転の速度比２となるため３．４４５と全変速段
中最大となるが、このギヤ段は使用期間の短い後進段で
あるため、この引き摺りロスが車両走行に与える影響は
極めて小さい。
【００３６】かくして、上記第１実施形態のギヤトレイ
ンによれば、全ての前進段においてプラネタリギヤセッ
トＧの各要素の逆回転が生じないため、変速時の各要素
の慣性力による変速の遅れをなくすことができる。ま
た、自動変速機の場合、変速機構が油中にて使用される
場合が多い。そのときには、各要素間での油の引き摺り
が生じるが、上記のように前進段において、各要素の逆
回転が生じないため、各要素間の相対回転速度が抑えら
れ、油の引き摺りが低減し、効率が良くなる。更に、各
要素間の相対回転速度が抑えられれば、各要素間に設け
られたベアリングの負荷も低減し、耐久性の面で有利と
なる。また、各要素の速度比も極端に高くなることがな
いため、各係合要素の引き摺りや、各要素を支持するベ
アリングの負荷も低く抑えられる。しかも、使用期間の
長い最高速段において、プラネタリギヤセットＧの直結
により４要素の相対回転がなくなるため、歯車伝達ロス
もなくなる。そして、こうした要件の総合により、効率
の良いギヤトレインが実現される。
【００３７】ところで、上記実施形態のような係合関係
から、各変速段を達成する場合、図２の係合図表を参照
して分かるように、全ての隣り合う前進変速段間での変
速時に、２つ係合要素を解放し、同時に他の２つの係合
要素を係合させる変速操作、いわゆる２要素同時掴み替
えを必要としない変速が可能となる。こうした２要素同
時掴み替えを必要としない変速は、変速制御の複雑化を
避ける意味で有利であり、このギヤトレインにおいて
は、跳び変速の場合についても、各変速段について２、
３の例外を除き多くの場合可能である。この跳び変速に
おける変速前ギヤ段と変速後ギヤ段の関係を纏めて図１
６に示す。この図表において、○印は２要素同時掴み替
えなしで達成可能な変速段を表す。ちなみに、変速前ギ
ヤ段を第１速とした場合、第２、３、５及び７速が２要
素同時掴み替えなしで達成可能な変速段となる。他のギ
ヤ段からの変速については、この図表の参照を以って説
明に代える。なお、この関係は後続の各実施形態につい
ても同様である。
【００３８】次に、図４〜図６は、第１実施形態と同様
にプラネタリギヤセットをラビニョタイプとしたギヤト
レインをフロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）、
又はリヤエンジンリヤドライブ（ＲＲ）車用の横置式の
形態で具体化した第２実施形態を示す。このギヤトレイ
ンは、主軸の入力側に配置されたロックアップクラッチ
４０付の３要素のトルクコンバータ４と、出力側に配置
された変速機構１とで構成され、変速機構１の出力が、
出力部材としてのカウンタギヤ１９’から主軸に対して
並列配置の図示しないカウンタ軸を介して同じく並列配
置の図示しないデフ軸に伝達される構成とされている。
【００３９】この形態におけるトルクコンバータ４、変
速機構１の増速プラネタリギヤＧ１及びプラネタリギヤ
セットＧの各構成は、第１実施形態と同様であり、トル
クコンバータ４から第１及び第２の入力経路Ｔ１，Ｔ２
を経た第１クラッチ（Ｃ−１）のハブ側及び第２〜第４
クラッチ（Ｃ−２〜Ｃ−４）のドラム側までの連結関係
も第１実施形態と同様であるので、これらの点について
は説明は省略し、以下それより後の部分の連結関係の変
更点を主として説明する。
【００４０】この形態の場合、４要素のプラネタリギヤ
セットとしてのラビニョタイプのプラネタリギヤセット
Ｇの小径サンギヤＳ３が第１要素として第２クラッチ
（Ｃ−２）のハブ側に連結され、共通リングギヤＲ２
（Ｒ３）が第２要素として第３クラッチ（Ｃ−３）のハ
ブ側と第２ブレーキ（Ｂ−２）のハブ側に連結され、共
通キャリアＣ２（Ｃ３）が第３要素として出力部材とし
てのカウンタギヤ１９’に連結され、大径サンギヤＳ２
が第４要素として第１クラッチ（Ｃ−１）のドラム側と
第１ブレーキ（Ｂ−１）のハブ側に連結されている。
【００４１】図５は図に略号で示す各クラッチ及びブレ
ーキの係合及び解放（○印で係合、無印で解放を表す）
で達成される変速段と、各変速段のギヤ比を図表化して
示す。各係合要素の係合と達成される変速段の関係は、
第１実施形態の場合と同様となる。また、この図表にお
けるギヤ比は、増速プラネタリギヤＧ１のサンギヤＳ１
とリングギヤＲ１の歯数比λ１＝０．５５６、プラネタ
リギヤセットＧの大径サンギヤＳ２と共通リングギヤＲ
２（Ｒ３）すなわちダブルピニオン側の歯数比λ２＝
０．５９３、小径サンギヤＳ３と共通リングギヤＲ２
（Ｒ３）すなわちシングルピニオン側の歯数比λ３＝
０．２５７に設定したときのもので、この場合の入出力
ギヤ比（Gear ratio）とギヤ比ステップ（Spread）は、
冗長を避けるべく個々の数値の列記を省略するが、図表
に示すとおりとなる。またトータルスプレッドは５．１
５となる。
【００４２】特にこの形態の場合、ギヤ比ステップ（Sp
read）を参照して分かるように、第１−２速間から第７
−８速間までの全てのギヤ比ステップにおいて、高速段
側に行くに従ってギヤ比ステップが小さくなり、途中に
逆転のない極めて良好な特性が得られる。
【００４３】また、図６は各クラッチ及びブレーキの係
合（○印でそれらの係合を表す）により達成される変速
段と、そのときの各要素の速度比との関係を第１実施形
態の場合と同様の表示手法に従う速度線図で示す。この
形態の場合、前記のように第３要素を構成する共通キャ
リアＣ２（Ｃ３）が出力要素となり、第２要素が共通リ
ングギヤＲ３（Ｒ２）で構成されるため、第３クラッチ
（Ｃ−３）の係合と第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合によ
り制御される要素と出力要素の関係が、第１実施形態に
対して入れ替わり、各変速段でのこれらの速度比が入れ
替わるが、各変速段での各係合要素の係合に対する両サ
ンギヤＳ２，Ｓ３の挙動は略同様となる。ただし、ギヤ
比設定の関係で、第１要素としてのサンギヤＳ３の第３
速時の空転速度比は第１実施形態に対して若干高くな
り、逆に第４要素としてのサンギヤＳ２の後進時の空転
速度比は第１実施形態に対して若干低くなる。
【００４４】次に示す図７〜図９は、第２実施形態に対
して４要素のプラネタリギヤセットを変更した第３実施
形態を示す。この場合の第２実施形態に対する相違点の
み説明すると、図７のスケルトンを参照して、第２実施
形態においてラビニョタイプとされたプラネタリギヤセ
ットが、３要素の２つのシンプルプラネタリギヤＧ２，
Ｇ３をサンギヤ−サンギヤ結合及びキャリア−リングギ
ヤ結合で連結して４要素としたいわゆるシンプソンタイ
プのギヤセットで構成されている。すなわち、３要素の
２つのシンプルプラネタリギヤＧ２，Ｇ３は、プラネタ
リギヤＧ２のキャリアＣ２をプラネタリギヤＧ３のリン
グギヤＲ３に連結し、両サンギヤＳ２,Ｓ３を相互に連
結して４要素化されている。そして、この場合、両プラ
ネタリギヤＧ２，Ｇ３の両サンギヤＳ２，Ｓ３が第１要
素として第２クラッチ（Ｃ−２）のハブ側と第４クラッ
チ（Ｃ−４）のハブ側に連結され、プラネタリギヤＧ３
のキャリアＣ３が第２要素として第３クラッチ（Ｃ−
３）のハブ側と第２ブレーキ（Ｂ−２）のハブ側に連結
され、相互に連結されたキャリアＣ２とリングギヤＲ３
が第３要素としてカウンタギヤ１９’に連結され、プラ
ネタリギヤＧ２のリングギヤＲ２が第４要素として第１
クラッチ（Ｃ−３）のドラム側と第１ブレーキ（Ｂ−
１）のハブ側に連結されている。
【００４５】この第３実施形態における各係合要素と達
成される変速段の関係も図８に示すように、先の各実施
形態と全く同様となる。この係合図表においては、増速
プラネタリギヤＧ１のギヤ比λ１＝０．５９０、プラネ
タリギヤセットＧ２のギヤ比λ２＝０．３４２、プラネ
タリギヤセットＧ３のギヤ比＝０．３４２に設定した場
合のギヤ比とギヤ比ステップが例示されている。この場
合のトータルスプレッドは６．２４となる。この実施形
態におけるギヤ比ステップも第２実施形態の場合と同様
に、逆転がなく、高速段側ほどつまった極めて良好なも
のとなる。
【００４６】また、図９は各クラッチ及びブレーキの係
合（○印でそれらの係合を表す）により達成される変速
段と、そのときの各要素の速度比との関係を第２実施形
態の場合と同様の表示手法に従う速度線図で示す。この
形態の場合、前記のように第３要素を構成するキャリア
Ｃ２とリングギヤＲ３が出力要素となり、第２要素がキ
ャリアＣ３で構成されるため、第３クラッチ（Ｃ−３）
の係合と第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合により制御され
る要素と出力要素の関係が、第２実施形態に対して入れ
替わり、各変速段でのこれらの速度比が入れ替わるが、
各変速段での各係合要素の係合に対する両サンギヤＳ
２，Ｓ３とリングギヤＲ２の挙動は略同様となる。ただ
し、ギヤ比設定の関係で、第１要素としての両サンギヤ
Ｓ２, Ｓ３の第３速時の空転速度比は第２実施形態に対
して若干高くなり、逆に第４要素としてのリングギヤＲ
２の後進時の空転速度比は第２実施形態に対して若干低
くなる。
【００４７】次に示す図１０〜図１２は、第３実施形態
に対して４要素のプラネタリギヤセットを変更した第４
実施形態を示す。この場合の第３実施形態に対する相違
点のみ説明すると、図１０のスケルトンを参照して、第
３実施形態において３要素の２つのシンプルプラネタリ
ギヤＧ２，Ｇ３をサンギヤ−サンギヤ及びキャリア−リ
ングギヤ結合したのに対して、２つのキャリアリングギ
ヤ結合で連結して４要素としたいわゆるＣＲ−ＣＲ結合
タイプの構成とされている。すなわち、３要素の２つの
シンプルプラネタリギヤＧ２，Ｇ３は、相互のキャリア
Ｃ２とリングギヤＲ３及びリングギヤＲ２とキャリアＣ
３を連結して４要素化されている。そして、この場合、
プラネタリギヤＧ３のサンギヤＳ３が第１要素として第
２クラッチ（Ｃ−２）のハブ側と第４クラッチ（Ｃ−
４）のハブ側に連結され、相互に連結されたキャリアＣ
３とリングギヤＲ２が第２要素として第３クラッチ（Ｃ
−３）のハブ側と第２ブレーキ（Ｂ−２）のハブ側に連
結され、同じく相互に連結されたキャリアＣ２とリング
ギヤＲ３が第３要素としてカウンタギヤ１９’に連結さ
れ、プラネタリギヤＧ２のサンギヤＳ２が第４要素とし
て第１クラッチ（Ｃ−３）のドラム側と第１ブレーキ
（Ｂ−１）のハブ側に連結されている。
【００４８】この第４実施形態における各係合要素と達
成される変速段の関係も図１１に示すように、先の各実
施形態と全く同様となる。この係合図表においては、増
速プラネタリギヤＧ１のギヤ比λ１＝０．５９０、プラ
ネタリギヤセットＧ２のギヤ比λ２＝０．６８０、プラ
ネタリギヤセットＧ３のギヤ比λ３＝０．３１６に設定
した場合のギヤ比とギヤ比ステップが示されている。こ
の場合のトータルスプレッドは６．０９となる。この実
施形態におけるギヤ比ステップは、第４−５速間で一部
逆転する。
【００４９】また、図１２は各クラッチ及びブレーキの
係合（○印でそれらの係合を表す）により達成される変
速段と、そのときの各要素の速度比との関係を前記各実
施形態の場合と同様の表示手法に従う速度線図で示す。
この形態の場合、前記のように第３要素を構成するキャ
リアＣ２とリングギヤＲ３が出力要素となり、第２要素
がキャリアＣ３−リングギヤＲ２で構成されるため、第
３クラッチ（Ｃ−３）の係合と第２ブレーキ（Ｂ−２）
の係合により制御される要素と出力要素の関係が、第２
実施形態に対して入れ替わり、各変速段でのこれらの速
度比が入れ替わるが、各変速段での各係合要素の係合に
対する両サンギヤの挙動は略同様となる。ただし、ギヤ
比設定の関係で、第１要素としてのサンギヤＳ３の第３
速時の空転速度比は第３実施形態より若干高くなり、逆
に第４要素としてのサンギヤＳ２の後進時の空転速度比
は第３実施形態より若干低くなる。
【００５０】最後に、図１３〜図１５は、第２実施形態
に対して４要素のプラネタリギヤセットを変更した第５
実施形態を示す。この場合も第２実施形態に対する相違
点のみ説明すると、図１３のスケルトンを参照して、第
２実施形態におけるラビニョタイプのギヤセットを、サ
ンギヤとリングギヤを逆転させたラビニョタイプとして
いる。すなわち、相互に外接噛合するロングピニオンＰ
２とショートピニオンＰ３のうち、ロングピニオンＰ２
が共通サンギヤＳ２（Ｓ３）に外接噛合し、ロングピニ
オンＰ２が小径リングギヤＲ２に内接噛合し、ショート
ピニオンＰ３が大径リングギヤＲ３に内接噛合する形態
で４要素化されている。そして、この場合、プラネタリ
ギヤセットＧの共通サンギヤＳ２（Ｓ３）が第１要素と
して第２クラッチ（Ｃ−２）のハブ側と第４クラッチ
（Ｃ−４）のハブ側に連結され、リングギヤＲ３が第２
要素として第３クラッチ（Ｃ−３）のハブ側と第２ブレ
ーキ（Ｂ−２）のハブ側に連結され、共通キャリアＣ２
（Ｃ３）が第３要素としてカウンタギヤ１９’に連結さ
れ、小径リングギヤＲ２が第４要素として第１クラッチ
（Ｃ−１）のドラム側と第１ブレーキ（Ｂ−１）のハブ
側に連結されている。
【００５１】この第５実施形態においては、増速プラネ
タリギヤＧ１のギヤ比λ１＝０．５５６、プラネタリギ
ヤセットのシンプルプラネタリ側のギヤ比λ２＝０．３
９１、ダブルプラネタリ側のギヤ比λ３＝０．２７３に
設定した場合、各変速段について図１４の係合図表に示
すようなギヤ比が得られる。この場合のトータルスプレ
ッドは５．５３となる。この実施形態におけるギヤ比ス
テップは、逆転がなく、高速段側ほどつまった極めて良
好なものとなる。
【００５２】また、図１５は各クラッチ及びブレーキの
係合（○印でそれらの係合を表す）により達成される変
速段と、そのときの各要素の速度比との関係を先行の各
実施形態の場合と同様の表示手法に従う速度線図で示
す。この形態の場合、前記のように第３要素を構成する
共通キャリアＣ２（Ｃ３）が出力要素となり、第２要素
がリングギヤＲ３で構成されるため、第３クラッチ（Ｃ
−３）の係合と第２ブレーキ（Ｂ−２）の係合により制
御される要素と出力要素の関係が、第２実施形態に対し
て入れ替わり、各変速段でのこれらの速度比が入れ替わ
るが、各変速段での各係合要素の係合に対する共通サン
ギヤＳ２（Ｓ３）とリングギヤＲ２の挙動は略同様とな
る。ただし、ギヤ比設定の関係で、第１要素としての共
通サンギヤＳ２（Ｓ３）の第３速時の空転速度比は第３
実施形態と略同様となり、第４要素としてのリングギヤ
Ｒ２の後進時の空転速度比も第３実施形態と略同様とな
る。
【００５３】以上、本発明を専ら第２の速度比を第１の
速度比に対する増速側とした場合について例示したが、
第２の速度比を入力回転の速度比とする場合、第１の速
度比を減速回転の速度比とすることもできる。こうした
第１の速度比は、増速プラネタリギヤを減速プラネタリ
ギヤとすることで得られる。更に、変速機構を並行軸上
に分けて配置する場合、異なる速度比を得る構成とし
て、並行軸配置で相互に噛合うカウンタギヤ列を用いる
こともできる。また、変速段数についても、機構上は最
大８段の変速が可能ではあるが、これら全てを使用せず
に、任意の変速段数、例えば、６段、７段といった段数
を選択し、使用するようにしてもよい。いずれにしても
前記の実施形態は、代表例の例示であって、本発明は、
これら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の
範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に具体
的な構成を変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用自動変速機の第１実施
形態のギヤトレインを示すスケルトン図である。
【図２】第１実施形態のギヤトレインの作動並びにギヤ
比及びギヤ比ステップの設定例を示す図表である。
【図３】第１実施形態のギヤトレインの速度線図であ
る。
【図４】第２実施形態のギヤトレインを示すスケルトン
図である。
【図５】第２実施形態のギヤトレインの作動並びにギヤ
比及びギヤ比ステップの設定例を示す図表である。
【図６】第２実施形態のギヤトレインの速度線図であ
る。
【図７】第３実施形態のギヤトレインを示すスケルトン
図である。
【図８】第３実施形態のギヤトレインの作動並びにギヤ
比及びギヤ比ステップの設定例を示す図表である。
【図９】第３実施形態のギヤトレインの速度線図であ
る。
【図１０】第４実施形態のギヤトレインを示すスケルト
ン図である。
【図１１】第４実施形態のギヤトレインの作動並びにギ
ヤ比及びギヤ比ステップの設定例を示す図表である。
【図１２】第４実施形態のギヤトレインの速度線図であ
る。
【図１３】第５実施形態のギヤトレインを示すスケルト
ン図である。
【図１４】第５実施形態のギヤトレインの作動並びにギ
ヤ比及びギヤ比ステップの設定例を示す図表である。
【図１５】第５実施形態のギヤトレインの速度線図であ
る。
【図１６】各実施形態において２要素同時掴み替えなし
で変速可能なギヤ段の関係を示す図表である。
【符号の説明】
Ｔ１ 第１の入力経路 Ｔ２ 第２の入力経路 Ｇ プラネタリギヤセット Ｇ１ 増速プラネタリギヤ Ｓ３ 小径サンギヤ（第１要素） Ｒ２（Ｒ３） ラビニョタイプのリングギヤ（第２要
素） Ｃ２（Ｃ３） ラビニョタイプのキャリア（第３要素） Ｓ２ 大径サンギヤ（第４要素） Ｃ−１ 第１クラッチ Ｃ−２ 第２クラッチ Ｃ−３ 第３クラッチ Ｃ−４ 第４クラッチ Ｂ−１ 第１ブレーキ Ｂ−２ 第２ブレーキ １１ 入力軸 １９ 出力軸（出力部材） １９’ カウンタギヤ（出力部材）
フロントページの続き (72)発明者 糟谷 悟 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 後藤 健次 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 青木 敏彦 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J028 EA27 EB09 EB13 EB31 EB37 FA06 FB06 FC13 FC17 FC24 FC62 GA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力軸の回転に対して、固定の第１の速
    度比を持つ第１の入力経路と、 第１の速度比より大きい固定の第２の速度比を持つ第２
    の入力経路と、 複数のプラネタリギヤの組み合わせからなる４要素のプ
    ラネタリギヤセットと、 該プラネタリギヤセットの４要素を、速度線図上での各
    要素の並び順に従い第１〜第４要素として、第２の入力
    経路からの回転を、第１要素に伝達する第２クラッチ
    と、第４要素に伝達する第１クラッチと、 第１の入力経路からの回転を、第１要素に伝達する第４
    クラッチと、第２要素に伝達する第３クラッチと、 第４要素を係止する第１ブレーキと、第２要素を係止す
    る第２ブレーキと、 第３要素に連結された出力部材とを有する車両用自動変
    速機。
  2. 【請求項２】 第１ブレーキの係合に対して、第４クラ
    ッチの係合により第１速、第２クラッチの係合により第
    ２速、 第３クラッチの係合に対して、第１ブレーキの係合によ
    り第３速、第２クラッチの係合により第４速、第４クラ
    ッチの係合により第５速を達成し、 第１クラッチの係合に対して、第３クラッチの係合によ
    り第６速、第４クラッチの係合により第７速、第２クラ
    ッチの係合により第８速を達成することを特徴とする、
    請求項１記載の車両用自動変速機。
  3. 【請求項３】 入力軸からの回転を増速して出力する増
    速プラネタリギヤを有し、 該増速プラネタリギヤからの入力経路が前記第２の入力
    経路とされ、 増速プラネタリギヤを介さない入力軸からの入力経路が
    前記第１の入力経路とされたことを特徴とする、請求項
    １又は２記載の車両用自動変速機。
  4. 【請求項４】 前記プラネタリギヤセットは、第１要素
    をサンギヤ、第２要素を該サンギヤに噛合するショート
    ピニオンと該ショートピニオンに噛合するロングピニオ
    ンとを共に支持するキャリア、第３要素をロングピニオ
    ンに噛合するリングギヤ、第４要素をロングピニオンに
    噛合する他のサンギヤとするラビニョタイプのギヤセッ
    トで構成されることを特徴とする、請求項１、２又は３
    記載の車両用自動変速機。
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