JP2005036894A - 多段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速比特性や変速制御性、コンパクト性などの要求を高いレベルで満足させることができる前進７段以上の変速が可能な多段変速機を提供する。
【解決手段】 サンギヤＳ４によって第１回転要素ＲＭ１、リングギヤＲ２によって第２回転要素ＲＭ２、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ３が互いに連結されて第３回転要素ＲＭ３、キャリアＣＡ３、ＣＡ４が互いに連結されて第４回転要素ＲＭ４、サンギヤＳ２、Ｓ３、リングギヤＲ４が互いに連結されて第５回転要素ＲＭ５が、それぞれ構成されている。そして、ＲＭ１〜ＲＭ３はブレーキＢ１〜Ｂ３によってケース３２に連結され、ＲＭ１、ＲＭ５はクラッチＣ１、Ｃ２を介して第１遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１に連結され、ＲＭ１〜ＲＭ３はクラッチＣ３〜Ｃ５を介して入力軸２４に連結され、ＲＭ４は出力歯車２６に一体的に連結されており、(b) に示す作動表に従って前進１０段、後進１段が成立させられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前進７段以上の変速が可能な多段変速機の改良に関するものである。

車両用の自動変速機として、複数の遊星歯車装置とクラッチおよびブレーキを用いたものが多用されている。そして、このような自動変速機として前進７段以上の多段変速が可能な多段変速機が提案されている。特許文献１に記載の自動変速機はその一例で、３組または４組の遊星歯車装置を用いることにより前進９段〜１２段の多段変速が可能とされている。

特開２００２−２０６６０１号公報 特開平８−１０５４９６号公報 特開２０００−１９９５４９号公報 特開２０００−２６６１３８号公報 特開２００１−８２５５５号公報 特開２００２−２２７９４０号公報 特開２００２−２９５６０９号公報 特許第２９５６１７３号公報

ところで、このような多段変速機においては、(a) 全体の変速比幅が十分に広く、(b) 各変速比のステップが等比乃至はそれに近い形で並び、(c) 係合要素（クラッチやブレーキ）の数ができるだけ少なく、(d) それ等の係合要素の変速時の掴み替えが容易で、(e) 遊星歯車装置の数ができるだけ少なく、(f) コンパクトに構成する上で遊星歯車装置のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）は約０．３〜０．７程度の範囲内が望ましいが、これらの要求を総て満たすことは難しく、必ずしも十分に満足できるものではなかった。例えば、前記特許文献１に記載の多段変速機は、変速段の切換えに際して最大４つの係合要素を掴み替える必要があり、複雑で高精度の変速制御が必要であるとともに変速ショックを生じる可能性がある一方、遊星歯車装置のギヤ比ρは０．２７３〜０．７７８でコンパクトに構成することが難しいなどの問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、変速比ステップや全体の変速比幅などの変速比特性、変速制御性、コンパクト性などの要求を高いレベルで満足させることができる前進７段以上の変速が可能な多段変速機を提供することにある。

第１発明は、多段変速機であって、(a) 入力部材の回転を予め定められた一定の変速比で伝達する第１中間出力経路と、その第１中間出力経路よりも変速比が大きく、その第１中間出力経路よりも低回転で伝達する第２中間出力経路とを有する第１変速部と、(b) 第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、および第４遊星歯車装置のサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの一部が互いに連結されることによって５つの回転要素が構成されるとともに、その５つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上においてその５つの回転要素を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素、および第５回転要素とした時、第１回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第２回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第３回転要素は第３ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第１回転要素は第１クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、第５回転要素は第２クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、第１回転要素は第３クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、第２回転要素は第４クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、第３回転要素は第５クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する第２変速部と、を有し、(c) 前記クラッチおよびブレーキの係合、解放状態を切り換えることにより複数の変速段が成立させられることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の多段変速機において、(a) 前記第２変速部の第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、および第４遊星歯車装置は何れもシングルピニオン型であり、(b) 前記第１回転要素は前記第４遊星歯車装置のサンギヤで、前記第２回転要素は前記第２遊星歯車装置のリングギヤで、前記第３回転要素は互いに連結された前記第２遊星歯車装置のキャリアおよび前記第３遊星歯車装置のリングギヤで、前記第４回転要素は互いに連結された前記第３遊星歯車装置のキャリアおよび前記第４遊星歯車装置のキャリアで、前記第５回転要素は互いに連結された前記第２遊星歯車装置のサンギヤ、前記第３遊星歯車装置のサンギヤ、および前記第４遊星歯車装置のリングギヤであることを特徴とする。

第３発明は、多段変速機であって、(a) 入力部材の回転を予め定められた一定の変速比で伝達する第１中間出力経路と、その第１中間出力経路よりも変速比が大きく、その第１中間出力経路よりも低回転で伝達する第２中間出力経路とを有する第１変速部と、(b) 何れもシングルピニオン型の第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、および第４遊星歯車装置を備えており、第４遊星歯車装置のサンギヤによって第１回転要素が構成され、第２遊星歯車装置のリングギヤによって第２回転要素が構成され、第２遊星歯車装置のキャリアおよび第３遊星歯車装置のリングギヤが互いに連結されて第３回転要素が構成され、第３遊星歯車装置のキャリアおよび第４遊星歯車装置のキャリアが互いに連結されて第４回転要素が構成され、第２遊星歯車装置のサンギヤ、第３遊星歯車装置のサンギヤ、および第４遊星歯車装置のリングギヤが互いに連結されて第５回転要素が構成されているとともに、第１回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第２回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第３回転要素は第３ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第１回転要素は第１クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、第５回転要素は第２クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、第１回転要素は第３クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、第２回転要素は第４クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、第３回転要素は第５クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する第２変速部と、を有し、(c) 前記クラッチおよびブレーキの係合、解放状態を切り換えることにより複数の変速段が成立させられることを特徴とする。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの多段変速機において、前記第１変速部は、第１遊星歯車装置を有するとともに、その第１遊星歯車装置の３つの回転要素の何れか１つが前記入力部材に連結されて回転駆動され、他の１つが回転不能に固定され、残りの１つが中間出力部材として前記入力部材に対して減速回転させられて伝達するように構成され、その中間出力部材を経て伝達する経路が前記第２中間出力経路で、前記入力部材の回転を変速比１．０でそのまま伝達する経路が前記第１中間出力経路であることを特徴とする。

第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかの多段変速機において、(a) 前記第２クラッチおよび前記第３ブレーキが係合させられることによって成立する最も大きい変速比の第１変速段、(b) 前記第２クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって成立する、前記第１変速段よりも変速比が小さい第２変速段、(c) 前記第２クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって成立する、前記第２変速段よりも変速比が小さい第３変速段、(d) 前記第１クラッチおよび前記第２クラッチが係合させられることによって成立する、前記第３変速段よりも変速比が小さい第４変速段、(e) 前記第２クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって成立する、前記第４変速段よりも変速比が小さい第５変速段、(f) 前記第２クラッチおよび前記第４クラッチが係合させられることによって成立する、前記第５変速段よりも変速比が小さい第６変速段、(g) 前記第２クラッチおよび前記第５クラッチが係合させられることによって成立する、前記第６変速段よりも変速比が小さい第７変速段、(h) 前記第３クラッチ、前記第４クラッチ、および前記第５クラッチの何れか２つ以上が係合させられることによって成立する、前記第７変速段よりも変速比が小さい第８変速段、(i) 前記第５クラッチおよび前記第１ブレーキ、または前記第１クラッチおよび前記第５クラッチが係合させられることによって成立する、前記第８変速段よりも変速比が小さい第９変速段、(j) 前記第１クラッチおよび前記第４クラッチが係合させられることによって成立する、前記第９変速段よりも変速比が小さい第１０変速段、のうちの７つ以上の変速段を用いて変速が行われることを特徴とする。

第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかの多段変速機において、前記第１クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって逆回転方向の変速段が成立させられることを特徴とする。

本発明の多段変速機によれば、正回転方向へ７段以上の多段変速が可能であるとともに逆回転方向についても複数の変速段を成立させることが可能であるが、変速比が異なる２つの中間出力経路を有する第１変速部および３組の遊星歯車装置を有する第２変速部により、５つのクラッチおよび３つのブレーキの係合切換えでその多段変速が達成されるため、軽量で且つコンパクトに構成できるとともに、２つの係合要素（クラッチまたはブレーキ）の掴み替えで殆どの変速を行うことができるため、変速制御が容易で変速ショックの発生が抑制される。

第１回転要素〜第５回転要素について具体的に定められている第２発明、第３発明では、第２変速部の３つの遊星歯車装置のギヤ比ρを約０．３〜０．７程度の範囲内で適当に定めることにより、それ等の遊星歯車装置として比較的小型（小径）のものを使用しつつ、７段以上の変速段の変速比を等比に近い形で設定することができるとともに、トータルで例えば６程度以上の大きな変速比幅を確保でき、車両用多段変速機に好適に適用される。逆回転方向についても複数の変速段を成立させることが可能で、適当な変速比の変速段を選択したり変速が容易な複数の変速段を用いて変速したりすることにより、車両用多段変速機に好適に適用される。

本発明は車両用の自動変速機に好適に適用され、例えば内燃機関等の走行用駆動源からトルクコンバータなどの流体継手を経て回転が入力され、所定の変速比で変速して出力歯車や出力軸などの出力部材から差動歯車装置を経て左右の駆動輪に伝達されるが、車両用以外の自動変速機にも適用され得る。入力部材は、例えばトルクコンバータのタービン軸などである。

自動変速機の車両に対する搭載姿勢は、自動変速機の軸線が車両の幅方向となるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両などの横置き型でも、自動変速機の軸線が車両の前後方向となるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両などの縦置き型でも良い。

自動変速機は、アクセル操作量や車速などの運転状態に応じて自動的に変速段を切り換えるものでも良いが、運転者のスイッチ操作（アップダウン操作など）に従って変速段を切り換えるものでも良い。本発明の多段変速機は、正回転方向である前進７段以上の多段変速が可能で、前進８段や前進９段、前進１０段の多段変速機に好適に適用される。１０段の場合、第５発明の第１変速段〜第１０変速段をそのまま用いることが望ましく、７段変速〜９段変速では、第１変速段〜第１０変速段のうちの任意の７つ、８つ、または９つの変速段を用いることができるが、例えば７段変速では第５発明の第１変速段〜第７変速段、第２変速段〜第８変速段、或いは第３変速段〜第９変速段を用いることが望ましく、８段変速では第１変速段〜第８変速段、第２変速段〜第９変速段、或いは第３変速段〜第１０変速段を用いることが望ましく、９段変速では第１変速段〜第９変速段、或いは第２変速段〜第１０変速段を用いることが望ましい。なお、第５発明の第１変速段〜第１０変速段のうちの中間の幾つかの変速段を飛ばして変速を行うこともできるし、第５発明の第１変速段〜第１０変速段のうちの６つ以下の変速段を用いて変速を行う６段以下の多段変速機として使用することもできる。

また、第５発明では、第５クラッチおよび第１ブレーキ、または第１クラッチおよび第５クラッチが係合させられることによって第９変速段が成立させられるが、第１クラッチおよび第５クラッチを係合させることにより第９変速段を成立させるとともに、第５クラッチおよび第１ブレーキを係合させることにより第１０変速段との間の中間の第９．５変速段を成立させることもできる。更に、第４クラッチおよび第１ブレーキを係合させることによって前記第１０変速段よりも変速比が小さい第１１変速段を成立させるなど、第５発明に記載の第１変速段〜第１０変速段以外の変速段を成立させることもできる。

第５発明の第８変速段は、第３クラッチ、第４クラッチ、および第５クラッチの何れか２つ以上が係合させられれば良いが、変速制御の容易さから第５クラッチと、第３クラッチおよび第４クラッチの何れか一方とを係合させることが望ましい。

逆回転方向である後進変速段については、第６発明のように第１クラッチおよび第２ブレーキを係合させて成立させることができるが、他にも第１クラッチおよび第３ブレーキを係合させたり、第３クラッチおよび第３ブレーキを係合させたりして逆回転方向の変速段を成立させることが可能で、所望の変速比等に応じて１または２以上の変速段を適宜選択できる。

第１クラッチ〜第５クラッチ、第１ブレーキ〜第３ブレーキとしては、油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式や単板式、ベルト式などの油圧式摩擦係合装置が好適に用いられるが、電磁式等の他の形式の係合装置を採用することもできる。変速制御を容易にするため、それ等のブレーキやクラッチと並列に一方向クラッチを設けることもできる。例えば第３ブレーキと並列に一方向クラッチを設ければ、第２クラッチを係合させるだけで第１変速段が成立させられ、更に第２ブレーキを係合させるだけで第２変速段へ切り換えることができる。エンジンブレーキが必要無い場合には、第３ブレーキに代えて一方向クラッチを設けるだけでも良い。回転を停止する点で一方向クラッチはブレーキと同様の機能が得られるのである。この他、第２ブレーキと並列に、直列に接続されたブレーキおよび一方向クラッチを設けるなど、種々の態様が可能である。

第２変速部は、例えば第２発明、第３発明のように構成されるが、他の連結形態を採用することもできる。

第４発明では、第１変速部の第２中間出力経路の変速比（＝第１変速部の入力回転速度／出力回転速度）が１．０より大きくて入力部材の回転を減速して伝達する一方、第１中間出力経路は入力部材の回転をそのまま伝達する（変速比＝１．０）が、他の発明の実施に際しては、第１中間出力経路の変速比は必ずしも１．０である必要はなく、例えば第１中間出力経路の変速比が１．０より小さくて入力部材の回転を増速して伝達する一方、第２中間出力経路の変速比が１．０で入力部材の回転をそのまま伝達するようにしても良いなど、種々の態様が可能である。

また、第４発明では、第１変速部が第１遊星歯車装置を有して構成されているが、平行２軸式のカウンタギヤタイプの変速機を用いて第１変速部を構成することもできるなど、種々の態様が可能である。平行２軸式の変速機の場合、第１中間出力経路および第２中間出力経路に対応して２組のカウンタギヤ対が設けられるが、同じ変速比の回転を複数経路で伝達するように３組以上のカウンタギヤ対を設けることもできる。カウンタギヤの代わりにプーリおよびベルト、或いはスプロケットおよびチェーンなどの他の伝達媒体を採用することもできる。

第１変速部の第１遊星歯車装置としては、３つの回転要素としてサンギヤ、キャリア、およびリングギヤを有するダブルピニオン型、或いはシングルピニオン型の遊星歯車装置が好適に用いられ、それ等のサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの何れか１つが入力部材に連結されて回転駆動され、他の１つが回転不能に固定され、残りの１つが中間出力部材として前記入力部材に対して減速回転させられて伝達するように構成される。

シングルピニオン型の遊星歯車装置を用いる場合には、キャリアに配設されるピニオンギヤとして、大径部および小径部を有する段付きのものを採用することも可能である。その場合は、３つの回転要素がピニオンギヤの大径部、小径部の一方および他方に噛み合わされるサンギヤおよびリングギヤとキャリアにて構成される場合の他、ピニオンギヤの大径部、小径部にそれぞれ噛み合わされる一対の小径サンギヤおよび大径サンギヤとキャリアにて構成したり、ピニオンギヤの大径部、小径部にそれぞれ噛み合わされる一対の大径リングギヤおよび小径リングンギヤとキャリアにて構成したりすることもできる。

第１変速部と第２変速部との位置関係や、第２変速部の第２遊星歯車装置〜第４遊星歯車装置の位置関係は特に限定されず、例えば第１変速部が第１遊星歯車装置を有する場合に、その第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置との間に第３遊星歯車装置を配置するなど、種々の態様が可能である。クラッチやブレーキについても、例えば一端部に集中して配置するなど種々の態様が可能である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１の(a) は、本発明の一実施例である多段変速機としての車両用自動変速機１０の骨子図で、(b) は複数の変速段を成立させる際の係合要素および変速比を説明する作動表である。この車両用自動変速機１０は、例えばＦＲ車両などの縦置き用として用いられるもので、ダブルピニオン型の第１遊星歯車装置１２を主体として構成されている第１変速部１４と、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置１６、シングルピニオン型の第３遊星歯車装置１８、およびシングルピニオン型の第４遊星歯車装置２０を主体として構成されている第２変速部２２とを有し、入力軸２４の回転を変速して出力歯車２６から出力する。入力軸２４は入力部材に相当するもので、トルクコンバータ２８のタービン軸であり、走行用駆動源としての内燃機関のクランク軸３０からトルクコンバータ２８を介して回転が入力される一方、出力歯車２６は出力部材に相当するもので、例えばプロペラシャフトや差動歯車装置などを介して左右の駆動輪を回転駆動する。なお、この車両用自動変速機１０は中心線に対して略対称的に構成されており、図１(a) では中心線の下半分が省略されている。

上記第１変速部１４を構成している第１遊星歯車装置１２のキャリアＣＡ１は入力軸２４に連結されて回転駆動され、サンギヤＳ１は回転不能にケース３２に一体的に固定され、リングギヤＲ１は中間出力部材として入力軸２４に対して減速回転させられて第２変速部２２へ伝達する。本実施例では、入力軸２４の回転をそのまま第２変速部２２へ伝達する経路が、予め定められた一定の変速比（＝１．０）で伝達する第１中間出力経路ＰＡ１で、入力軸２４からキャリアＣＡ１、そのキャリアＣＡ１に配設されたピニオンギヤ、および中間出力部材としてのリングギヤＲ１を経て第２変速部２２へ伝達する経路が、第１中間出力経路ＰＡ１よりも大きい変速比（＞１．０）で入力軸２４の回転を変速（減速）して伝達する第２中間出力経路ＰＡ２である。上記第１中間出力経路ＰＡ１は、入力軸２４から第１遊星歯車装置１２を経ることなく第２変速部２２へ伝達する直結経路ＰＡ１ａと、入力軸２４から第１遊星歯車装置１２のキャリアＣＡ１を経て第２変速部２２へ伝達する間接経路ＰＡ１ｂとを備えている。

また、第２変速部２２を構成している第２遊星歯車装置１６、第３遊星歯車装置１８、および第４遊星歯車装置２０は、一部が互いに連結されることによって５つの回転要素ＲＭ１〜ＲＭ５が構成されており、具体的には、第４遊星歯車装置２０のサンギヤＳ４によって第１回転要素ＲＭ１が構成され、第２遊星歯車装置１６のリングギヤＲ２によって第２回転要素ＲＭ２が構成され、第２遊星歯車装置１６のキャリアＣＡ２および第３遊星歯車装置１８のリングギヤＲ３が互いに連結されて第３回転要素ＲＭ３が構成され、第３遊星歯車装置１８のキャリアＣＡ３および第４遊星歯車装置２０のキャリアＣＡ４が互いに連結されて第４回転要素ＲＭ４が構成され、第２遊星歯車装置１６のサンギヤＳ２、第３遊星歯車装置１８のサンギヤＳ３、および第４遊星歯車装置２０のリングギヤＲ４が互いに連結されて第５回転要素ＲＭ５が構成されている。

そして、第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ４）は第１ブレーキＢ１によってケース３２に選択的に連結されて回転停止させられ、第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２）は第２ブレーキＢ２によってケース３２に選択的に連結されて回転停止させられ、第３回転要素ＲＭ３（キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ３）は第３ブレーキＢ３によってケース３２に選択的に連結されて回転停止させられ、第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ４）は第１クラッチＣ１を介して中間出力部材である前記第１遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１すなわち第２中間出力経路ＰＡ２に選択的に連結され、第５回転要素ＲＭ５（サンギヤＳ２、Ｓ３およびリングギヤＲ４）は第２クラッチＣ２を介して同じくリングギヤＲ１すなわち第２中間出力経路ＰＡ２に選択的に連結され、第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ４）は第３クラッチＣ３を介して前記入力軸２４すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の直結経路ＰＡ１ａに選択的に連結され、第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２）は第４クラッチＣ４を介して前記第１遊星歯車装置１２のキャリアＣＡ１すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の間接経路ＰＡ１ｂに選択的に連結され、第３回転要素ＲＭ３（キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ３）は第５クラッチＣ５を介して同じくキャリアＣＡ１すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の間接経路ＰＡ１ｂに選択的に連結され、第４回転要素ＲＭ４（キャリアＣＡ３およびＣＡ４）は出力歯車２６に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。第１ブレーキＢ１〜第３ブレーキＢ３、第１クラッチＣ１〜第５クラッチＣ５は、何れも油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式等の油圧式摩擦係合装置である。

図２は、上記第１変速部１４および第２変速部２２の各回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図であり、下の横線が回転速度「０」で、上の横線が回転速度「１．０」すなわち入力軸２４と同じ回転速度である。また、第１変速部１４の各縦線は、左側から順番にサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、キャリアＣＡ１を表しており、それ等の間隔は第１遊星歯車装置１２のギヤ比（＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）ρ１に応じて定められる。図は、ギヤ比ρ１＝０．６２５の場合である。第２変速部２２の５本の縦線は、左側から順番に第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ４）、第２回転要素ＲＭ２（リングギヤＲ２）、第３回転要素ＲＭ３（キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ３）、第４回転要素ＲＭ４（キャリアＣＡ３およびＣＡ４）、第５回転要素ＲＭ５（サンギヤＳ２、Ｓ３およびリングギヤＲ４）を表しており、それ等の間隔は第２遊星歯車装置１６のギヤ比ρ２、第３遊星歯車装置１８のギヤ比ρ３、および第４遊星歯車装置２０のギヤ比ρ４に応じて定められる。図は、ギヤ比ρ２＝０．４６７、ρ３＝０．５００、ρ４＝０．３０３の場合である。なお、第２変速部２２の丸付き数字「１」〜「５」はそれぞれ第１回転要素ＲＭ１〜第５回転要素ＲＭ５を表している。

そして、この共線図から明らかなように、第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３が係合させられて、第５回転要素ＲＭ５が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第３回転要素ＲＭ３が回転停止させられると、出力歯車２６に連結された第４回転要素ＲＭ４は「１ｓｔ」で示す回転速度で回転させられ、最も大きい変速比（＝入力軸２４の回転速度／出力歯車２６の回転速度）の第１変速段「１ｓｔ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第２ブレーキＢ２が係合させられて、第５回転要素ＲＭ５が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第２回転要素ＲＭ２が回転停止させられると、第４回転要素ＲＭ４は「２ｎｄ」で示す回転速度で回転させられ、第１変速段「１ｓｔ」よりも変速比が小さい第２変速段「２ｎｄ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第５回転要素ＲＭ５が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第１回転要素ＲＭ１が回転停止させられると、第４回転要素ＲＭ４は「３ｒｄ」で示す回転速度で回転させられ、第２変速段「２ｎｄ」よりも変速比が小さい第３変速段「３ｒｄ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合させられて、第２変速部２２が第１変速部１４を介して一体的に減速回転させられると、第４回転要素ＲＭ４は「４ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第３変速段「３ｒｄ」よりも変速比が小さい第４変速段「４ｔｈ」が成立させられる。

第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合させられて、第５回転要素ＲＭ５が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第１回転要素ＲＭ１が入力軸２４と一体回転させられると、第４回転要素ＲＭ４は「５ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第４変速段「４ｔｈ」よりも変速比が小さい第５変速段「５ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４が係合させられて、第５回転要素ＲＭ５が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第２回転要素ＲＭ２が入力軸２４と一体回転させられると、第４回転要素ＲＭ４は「６ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第５変速段「５ｔｈ」よりも変速比が小さい第６変速段「６ｔｈ」が成立させられる。第２クラッチＣ２および第５クラッチＣ４が係合させられて、第５回転要素ＲＭ５が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第３回転要素ＲＭ３が入力軸２４と一体回転させられると、第４回転要素ＲＭ４は「７ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第６変速段「６ｔｈ」よりも変速比が小さい第７変速段「７ｔｈ」が成立させられる。第３クラッチＣ３および第５クラッチＣ５が係合させられて、第２変速部２２が入力軸２４と一体回転させられると、第４回転要素ＲＭ４は「８ｔｈ」で示す回転速度すなわち入力軸２４と同じ回転速度で回転させられ、第７変速段「７ｔｈ」よりも変速比が小さい第８変速段「８ｔｈ」が成立させられる。この第８変速段「８ｔｈ」の変速比は１．０で、第３クラッチＣ３の代わりに第４クラッチＣ４を係合させるようにしても良い。第５クラッチＣ５および第１ブレーキＢ１が係合させられて、第３回転要素ＲＭ３が入力軸２４と一体回転させられるとともに第１回転要素ＲＭ１が回転停止させられると、第４回転要素ＲＭ４は「９ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第８変速段「８ｔｈ」よりも変速比が小さい第９変速段「９ｔｈ」が成立させられる。第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４が係合させられて、第１回転要素ＲＭ１が第１変速部２４を介して減速回転させられるとともに第２回転要素ＲＭ２が入力軸２４と一体回転させられると、第４回転要素ＲＭ４は「１０ｔｈ」で示す回転速度で回転させられ、第９変速段「９ｔｈ」よりも変速比が小さい第１０変速段「１０ｔｈ」が成立させられる。

また、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合させられると、第１回転要素ＲＭ１が第１変速部１４を介して減速回転させられるとともに第２回転要素ＲＭ２が回転停止させられることにより、第４回転要素ＲＭ４は「Ｒｅｖ」で示す回転速度で逆回転させられ、後進変速段「Ｒｅｖ」が成立させられる。

図１の(b) の作動表は、上記各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ５、ブレーキＢ１〜Ｂ３の作動状態との関係をまとめたもので、「○」は係合を表しており、空欄は解放である。各変速段の変速比は、第１遊星歯車装置１２、第２遊星歯車装置１６、第３遊星歯車装置１８、第４遊星歯車装置２０の各ギヤ比ρ１〜ρ４によって適宜定められ、例えばρ１＝０．６２５、ρ２＝０．４６７、ρ３＝０．５００、ρ４＝０．３０３とすれば、図１(b) に示す変速比が得られ、ギヤ比ステップ（各変速段間の変速比の比）の値が略適切であるとともにトータルの変速比幅（＝８．０００／０．６９１）も１１．５８程度と大きく、後進変速段「Ｒｅｖ」の変速比も適当で、全体として適切な変速比特性が得られる。

このように本実施例の車両用自動変速機１０によれば、前進１０段の多段変速および後進１段が計４組の遊星歯車装置１２、１６、１８、２０と５つのクラッチＣ１〜Ｃ５および３つのブレーキＢ１〜Ｂ３によって得られるため、軽量で且つコンパクトに構成され、車両への搭載性が向上する。しかも、図１(b) から明らかなように、９⇔１０間の変速を除いてクラッチＣ１〜Ｃ５およびブレーキＢ１〜Ｂ３の何れか２つを掴み替えるだけで変速を行うことができるため、変速制御が容易で変速ショックの発生が抑制される。

また、４つの遊星歯車装置１２、１６、１８、２０のギヤ比ρ１〜ρ４を約０．３〜０．７程度の範囲内として、それ等の遊星歯車装置１２、１６、１８、２０を比較的小型（小径）に維持しつつ、図１(b) に示すように第１変速段「１ｓｔ」〜第１０変速段「１０ｔｈ」の変速比を等比に近い形で設定することができるとともに、トータルで６以上の大きな変速比幅を確保でき、且つ後進変速段「Ｒｅｖ」の変速比も適当で、全体として適切な変速比特性が得られる。

なお、上記実施例では、第５クラッチＣ５および第１ブレーキＢ１が係合させられることにより第９変速段「９ｔｈ」が成立させられるようになっていたが、図３および図４に示すように第１クラッチＣ１および第５クラッチＣ５を係合させ、第１回転要素ＲＭ１を第１変速部１４を介して減速回転させるとともに第３回転要素ＲＭ３を入力軸２４と一体回転させることにより第９変速段「９ｔｈ」を成立させることもできる。この場合の第９変速段「９ｔｈ」の変速比は０．９００で、前記実施例（０．８４８）に比較して多少大きくなり、第９変速段「９ｔｈ」の上下のステップの差が大きくなるが、略同様の作用効果が得られる。一方、この実施例では９⇔１０間の変速も含めてクラッチＣ１〜Ｃ５およびブレーキＢ１〜Ｂ３の何れか２つを掴み替えるだけで変速を行うことが可能で、変速制御が一層容易になる。

また、前記実施例では前進１０段変速の場合について説明したが、例えば第１変速段「１ｓｔ」〜第９変速段「９ｔｈ」、第２変速段「２ｎｄ」〜第１０変速段「１０ｔｈ」などの前進９段で変速を行ったり、第１変速段「１ｓｔ」〜第８変速段「８ｔｈ」、第２変速段「２ｎｄ」〜第９変速段「９ｔｈ」、第３変速段「３ｒｄ」〜第１０変速段「１０ｔｈ」などの前進８段で変速を行ったり、第１変速段「１ｓｔ」〜第７変速段「７ｔｈ」、第２変速段「２ｎｄ」〜第８変速段「８ｔｈ」、第３変速段「３ｒｄ」〜第９変速段「９ｔｈ」などの前進７段で変速を行ったりすることもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例である車両用自動変速機を説明する図で、(a) は骨子図、(b) は各変速段を成立させるための作動表である。 図１の実施例の共線図である。 図１の実施例に比較して第９変速段の係合要素が異なる場合を説明する図で、図１(b) に相当する図である。 図３の実施例の共線図である。

符号の説明

１０：車両用自動変速機（多段変速機） １２：第１遊星歯車装置 １４：第１変速部 １６：第２遊星歯車装置 １８：第３遊星歯車装置 ２０：第４遊星歯車装置 ２２：第２変速部 ２４：入力軸（入力部材） ２６：出力歯車（出力部材） ＰＡ１：第１中間出力経路 ＰＡ２：第２中間出力経路 ＲＭ１：第１回転要素 ＲＭ２：第２回転要素 ＲＭ３：第３回転要素 ＲＭ４：第４回転要素 ＲＭ５：第５回転要素 Ｃ１：第１クラッチ Ｃ２：第２クラッチ Ｃ３：第３クラッチ Ｃ４：第４クラッチ Ｃ５：第５クラッチ Ｂ１：第１ブレーキ Ｂ２：第２ブレーキ Ｂ３：第３ブレーキ

Claims (6)

1. 入力部材の回転を予め定められた一定の変速比で伝達する第１中間出力経路と、該第１中間出力経路よりも変速比が大きく、該第１中間出力経路よりも低回転で伝達する第２中間出力経路とを有する第１変速部と、
   第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、および第４遊星歯車装置のサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの一部が互いに連結されることによって５つの回転要素が構成されるとともに、該５つの回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図上において該５つの回転要素を一端から他端へ向かって順番に第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素、第４回転要素、および第５回転要素とした時、該第１回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第２回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第３回転要素は第３ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第１回転要素は第１クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、該第５回転要素は第２クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、該第１回転要素は第３クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、該第２回転要素は第４クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、該第３回転要素は第５クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、該第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する第２変速部と、
   を有し、前記クラッチおよびブレーキの係合、解放状態を切り換えることにより複数の変速段が成立させられる
   ことを特徴とする多段変速機。
2. 前記第２変速部の第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、および第４遊星歯車装置は何れもシングルピニオン型であり、
   前記第１回転要素は前記第４遊星歯車装置のサンギヤで、前記第２回転要素は前記第２遊星歯車装置のリングギヤで、前記第３回転要素は互いに連結された前記第２遊星歯車装置のキャリアおよび前記第３遊星歯車装置のリングギヤで、前記第４回転要素は互いに連結された前記第３遊星歯車装置のキャリアおよび前記第４遊星歯車装置のキャリアで、前記第５回転要素は互いに連結された前記第２遊星歯車装置のサンギヤ、前記第３遊星歯車装置のサンギヤ、および前記第４遊星歯車装置のリングギヤである
   ことを特徴とする請求項１に記載の多段変速機。
3. 入力部材の回転を予め定められた一定の変速比で伝達する第１中間出力経路と、該第１中間出力経路よりも変速比が大きく、該第１中間出力経路よりも低回転で伝達する第２中間出力経路とを有する第１変速部と、
   何れもシングルピニオン型の第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、および第４遊星歯車装置を備えており、該第４遊星歯車装置のサンギヤによって第１回転要素が構成され、該第２遊星歯車装置のリングギヤによって第２回転要素が構成され、該第２遊星歯車装置のキャリアおよび該第３遊星歯車装置のリングギヤが互いに連結されて第３回転要素が構成され、該第３遊星歯車装置のキャリアおよび該第４遊星歯車装置のキャリアが互いに連結されて第４回転要素が構成され、該第２遊星歯車装置のサンギヤ、該第３遊星歯車装置のサンギヤ、および該第４遊星歯車装置のリングギヤが互いに連結されて第５回転要素が構成されているとともに、該第１回転要素は第１ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第２回転要素は第２ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第３回転要素は第３ブレーキによって選択的に回転停止させられ、該第１回転要素は第１クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、該第５回転要素は第２クラッチを介して前記第２中間出力経路に選択的に連結され、該第１回転要素は第３クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、該第２回転要素は第４クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、該第３回転要素は第５クラッチを介して前記第１中間出力経路に選択的に連結され、該第４回転要素は出力部材に連結されて回転を出力する第２変速部と、
   を有し、前記クラッチおよびブレーキの係合、解放状態を切り換えることにより複数の変速段が成立させられる
   ことを特徴とする多段変速機。
4. 前記第１変速部は、第１遊星歯車装置を有するとともに、該第１遊星歯車装置の３つの回転要素の何れか１つが前記入力部材に連結されて回転駆動され、他の１つが回転不能に固定され、残りの１つが中間出力部材として前記入力部材に対して減速回転させられて伝達するように構成され、該中間出力部材を経て伝達する経路が前記第２中間出力経路で、前記入力部材の回転を変速比１．０でそのまま伝達する経路が前記第１中間出力経路である
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の多段変速機。
5. 前記第２クラッチおよび前記第３ブレーキが係合させられることによって成立する最も大きい変速比の第１変速段、
   前記第２クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって成立する、前記第１変速段よりも変速比が小さい第２変速段、
   前記第２クラッチおよび前記第１ブレーキが係合させられることによって成立する、前記第２変速段よりも変速比が小さい第３変速段、
   前記第１クラッチおよび前記第２クラッチが係合させられることによって成立する、前記第３変速段よりも変速比が小さい第４変速段、
   前記第２クラッチおよび前記第３クラッチが係合させられることによって成立する、前記第４変速段よりも変速比が小さい第５変速段、
   前記第２クラッチおよび前記第４クラッチが係合させられることによって成立する、前記第５変速段よりも変速比が小さい第６変速段、
   前記第２クラッチおよび前記第５クラッチが係合させられることによって成立する、前記第６変速段よりも変速比が小さい第７変速段、
   前記第３クラッチ、前記第４クラッチ、および前記第５クラッチの何れか２つ以上が係合させられることによって成立する、前記第７変速段よりも変速比が小さい第８変速段、
   前記第５クラッチおよび前記第１ブレーキ、または前記第１クラッチおよび前記第５クラッチが係合させられることによって成立する、前記第８変速段よりも変速比が小さい第９変速段、
   前記第１クラッチおよび前記第４クラッチが係合させられることによって成立する、前記第９変速段よりも変速比が小さい第１０変速段、
   のうちの７つ以上の変速段を用いて変速が行われる
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の多段変速機。
6. 前記第１クラッチおよび前記第２ブレーキが係合させられることによって逆回転方向の変速段が成立させられる
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の多段変速機。

Images