JP2013228051A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】前進９速段及び後進１速段を達成しつつ、伝達効率の向上、エンジン縦置きの車両用とエンジン横置きの車両用との共通化、変速レシオ幅の拡大を可能にする。
【解決手段】自動変速機１_１は、入力軸１２の入力回転を増速し得るプラネタリギヤＳＰと、速度線図上での並び順に従いサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、キャリヤＣＲ１、リングギヤＲ２、サンギヤＳ２を有するプラネタリギヤユニットＰＵと、サンギヤＳ１と入力軸１２とを係合自在なクラッチＣ−５と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ３とを係合自在なクラッチＣ−３と、リングギヤＲ１と入力軸１２とを係合自在なクラッチＣ−１と、リングギヤＲ１とリングギヤＲ３とを係合自在なクラッチＣ−２と、サンギヤＳ２と入力軸１２とを係合自在なクラッチＣ−４と、リングギヤＲ２を係止自在なブレーキＢ−１と、キャリヤＣＲ１に連結された出力軸１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両等に搭載される自動変速機に係り、詳しくは、増速回転を出力し得るプラネタリギヤと増速回転及び入力回転に基づき多段変速を達成するプラネタリギヤセットとを備えた自動変速機に関する。

近年、車両の燃費向上を図るために、車両に搭載される有段式自動変速機の多段化が進められている。このような有段式の自動変速機にあっては、増速回転を出力し得る増速プラネタリギヤと、増速回転及び入力回転に基づき多段変速を達成するプラネタリギヤセットとを備えたものが提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１のものは、第１〜第４要素の４要素からなるラビニヨ型プラネタリギヤのうち、第１及び第２要素（例えば図１〜図３では、Ｓ３，Ｃ２）に対して入力回転を２つのクラッチ（Ｃ−４，Ｃ−３）で入力自在にし、第１及び第４要素（例えば図１〜図３では、Ｓ３，Ｓ２）に対して増速プラネタリギヤからの増速回転を２つのクラッチ（Ｃ−２，Ｃ−１）で入力自在にすると共に、第２及び第４要素（例えば図１〜図３では、Ｃ２，Ｓ２）をそれぞれ２つのブレーキ（Ｂ−２，Ｂ−１）で係止自在にすることで、前進８速段及び後進１速段を達成している。

特許第４４３８２４７号公報

上記特許文献１のものは、上述のように２つのブレーキを有しているが、一方のブレーキ（Ｂ−２）は後進段を形成するためだけに設けられており、有効に活用されているとは言い難い。また、他方のブレーキ（Ｂ−１）は、前進１速段〜前進３速段に係止されるものであり、前進４速段以上の高速段では用いられていない。

一般にブレーキは、ケース等の非回転部材に係止する構造であるため、解放時にブレーキに接続される部材やその摩擦板が回転される際には、引き摺りが大きくなり易い。特にそのブレーキは前進１速段や後進段のように低速時に係止されるブレーキであると、大きなトルクを受け止めるために摩擦板の枚数が多くなり（摩擦材の総面積が大きくなり）、引き摺り量が大きくなり易い。従って、特許文献１の２つのブレーキは、前進４速段以上の高速段において比較的大きな引き摺りを生じる部位となっており、このような２箇所の引き摺り部位があることは、自動変速機の伝達効率向上の妨げになるという問題がある。

更に、特許文献１のように２つのブレーキを設けると、それらブレーキとケースとを連結する部材が２つ必要となり、プラネタリギヤセットから回転を出力する出力部材とそれらブレーキに連結される２つの部材との交錯について考慮する必要がある。即ち、プラネタリギヤセットから出力部材に部材を連結する際に、ブレーキに連結される２つの部材を跨ぐことはできないので、出力部材の配置位置が制限される。そのため、例えばエンジン縦置きの車両用（例えばＦＲ車両用）の自動変速機をエンジン横置きの車両用（例えばＦＦ車両用）の自動変速機に転用したり、反対にエンジン横置きの車両用の自動変速機をエンジン縦置きの車両用の自動変速機に転用したりすることが難しく、製造ラインの共通等を考慮すると、コストダウンの妨げになるという問題がある。

そして、特許文献１のようなプラネタリギヤセットの用い方では、ギヤのスプレッド（変速レシオ幅＝最低変速段／最高変速段）を大きくし難く（例えば特許文献１の図２ではスプレッド５．６２４＝３．５３８／０．６２９）、単に多段化を図ったとしても、ギヤのスプレッド（変速レシオ幅）を大きくしなければ、車速に対するエンジンの回転数使用領域の最適化が図り難くて燃費向上に繋がらないという問題がある。

そこで本発明は、少なくとも前進９速段及び後進１速段を達成しつつ、伝達効率の向上、エンジン縦置きの車両用とエンジン横置きの車両用との共通化、変速レシオ幅の拡大が可能な自動変速機を提供することを目的とするものである。

本発明に係る自動変速機（１）は（例えば図１乃至図１３参照）、駆動源（２）に駆動連結される入力軸（１２）と、
前記入力軸（１２）の入力回転を増速して出力し得る増速回転要素（図１〜図１２のＲ３，図１３のＣＲ３）を有するプラネタリギヤ（図１〜図１２のＳＰ，図１３のＳＴＰ）と、
複数のプラネタリギヤの組合せからなり、速度線図上での並び順に従い第１、第２、第３、第４、及び第５回転要素（Ｓ１，Ｒ１，ＣＲ１，Ｒ２，Ｓ２）を有するプラネタリギヤセット（ＰＵ）と、
前記第１回転要素（図１〜図４のＳ１、図５〜図８のＳ２、図９〜図１３のＳ２）と前記入力軸（１２）とを係合自在な第１クラッチ（図１〜図８のＣ−５、図９〜図１３のＣ−１）と、
前記第１回転要素（図１〜図４のＳ１、図５〜図８のＳ２、図９〜図１３のＳ２）と前記増速回転要素（図１〜図１２のＲ３，図１３のＣＲ３）とを係合自在な第２クラッチ（図１〜図８のＣ−３、図９〜図１３のＣ−３）と、
前記第２回転要素（図１〜図４のＲ１、図５〜図８のＲ２、図９〜図１３のＲ１）と前記入力軸（１２）とを係合自在な第３クラッチ（図１〜図８のＣ−１、図９〜図１３のＣ−５）と、
前記第２回転要素（図１〜図４のＲ１、図５〜図８のＲ２）又は前記第４回転要素（図９〜図１３のＣＲ１）と前記増速回転要素（図１〜図１２のＲ３，図１３のＣＲ３）とを係合自在な第４クラッチ（図１〜図８のＣ−２、図９〜図１３のＣ−２）と、
前記第５回転要素（図１〜図４のＳ２、図５〜図８のＳ１、図９〜図１３のＳ１）と前記入力軸（１２）とを係合自在な第５クラッチ（図１〜図８のＣ−４、図９〜図１３のＣ−４）と、
前記第４回転要素（図１〜図４のＲ２、図５〜図８のＲ１、図９〜図１３のＣＲ１）を係止自在なブレーキ（Ｂ−１）と、
前記第３回転要素（図１〜図４のＣＲ１、図５〜図８のＣＲ１、図９〜図１３のＲ２）に連結された出力部材（１３，１５）と、を備え、
前進９速段及び後進１速段を達成し得ることを特徴とする。

また、具体的に本発明に係る自動変速機（１_１，１_２）は（例えば図１乃至図４参照）、前記第４クラッチ（Ｃ−２）は、前記第２回転要素（Ｒ１）と前記増速回転要素（Ｒ３）とを係合自在であって、
前記プラネタリギヤセット（ＰＵ）は、第１サンギヤ（Ｓ１）と、第１リングギヤ（Ｒ１）と、第２サンギヤ（Ｓ２）と、第２リングギヤ（Ｒ２）と、前記第１サンギヤ（Ｓ１）に噛合する第１ショートピニオン（Ｐ１）、前記第２リングギヤ（Ｒ２）に噛合する第２ショートピニオン（Ｐ２）、前記第１ショートピニオン（Ｐ１）及び前記第１リングギヤ（Ｒ１）に噛合する小径部（ＰＳＴａ）と前記第２ショートピニオン（Ｐ２）及び前記第２サンギヤ（Ｓ２）に噛合する大径部（ＰＳＴｂ）とを有するステップドピニオン（ＰＳＴ）、をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤ（ＣＲ１）と、を有し、
前記第１回転要素が前記第１サンギヤ（Ｓ１）からなり、
前記第２回転要素が前記第１リングギヤ（Ｒ１）からなり、
前記第３回転要素が前記キャリヤ（ＣＲ１）からなり、
前記第４回転要素が前記第２リングギヤ（Ｒ２）からなり、
前記第５回転要素が前記第２サンギヤ（Ｓ２）からなることを特徴とする。

また、具体的に本発明に係る自動変速機（１_３，１_４）は（例えば図５乃至図８参照）、前記第４クラッチ（Ｃ−２）は、前記第２回転要素（Ｒ２）と前記増速回転要素（Ｒ３）とを係合自在であって、
前記プラネタリギヤセット（ＰＵ）は、第１サンギヤ（Ｓ２）と、第１リングギヤ（Ｒ２）と、第２サンギヤ（Ｓ１）と、第２リングギヤ（Ｒ１）と、前記第１リングギヤ（Ｒ２）に噛合する第１ショートピニオン（Ｐ２）、前記第２サンギヤ（Ｓ１）に噛合する第２ショートピニオン（Ｐ１）、前記第１ショートピニオン（Ｐ２）及び前記第１サンギヤ（Ｓ２）に噛合すると共に前記第２ショートピニオン（Ｐ１）及び前記第２リングギヤ（Ｒ１）に噛合するロングピニオン（ＰＬ）、をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤ（ＣＲ１）と、を有し、
前記第１回転要素が前記第１サンギヤ（Ｓ２）からなり、
前記第２回転要素が前記第１リングギヤ（Ｒ２）からなり、
前記第３回転要素が前記キャリヤ（ＣＲ１）からなり、
前記第４回転要素が前記第２リングギヤ（Ｒ１）からなり、
前記第５回転要素が前記第２サンギヤ（Ｓ１）からなることを特徴とする。

また、具体的に本発明に係る自動変速機（１_５，１_６，１_７）は（例えば図９乃至図１３参照）、前記第４クラッチ（Ｃ−２）は、前記第４回転要素（ＣＲ１）と前記増速回転要素（図９〜図１２のＲ３、図１３のＣＲ３）とを係合自在であって、
前記プラネタリギヤセット（ＰＵ）は、第１サンギヤ（Ｓ２）と、第１リングギヤ（Ｒ２）と、第２サンギヤ（Ｓ１）と、第２リングギヤ（Ｒ１）と、前記第１サンギヤ（Ｓ２）に噛合するショートピニオン（Ｐ２）、前記ショートピニオン（Ｐ２）及び前記第１リングギヤ（Ｒ２）に噛合する小径部（ＰＳＴ１ｂ）と前記第２サンギヤ（Ｓ１）及び前記第２リングギヤ（Ｒ１）に噛合する大径部（ＰＳＴ１ａ）とを有するステップドピニオン（ＰＳＴ１）、をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤ（ＣＲ１）と、を有し、
前記第１回転要素が前記第１サンギヤ（Ｓ２）からなり、
前記第２回転要素が前記第２リングギヤ（Ｒ１）からなり、
前記第３回転要素が前記第１リングギヤ（Ｒ２）からなり、
前記第４回転要素が前記キャリヤ（ＣＲ１）からなり、
前記第５回転要素が前記第２サンギヤ（Ｓ１）からなることを特徴とする。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、５つの第１〜第５クラッチと１つのブレーキとにより前進９速段及び後進１速段を達成するので、特に高速段で引き摺り部位となるブレーキを１つにすることができ、伝達効率の向上を図ることができる。また、ブレーキとケースとを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができ、エンジン縦置きの車両用とエンジン横置きの車両用との共通化を容易にすることができる。更に、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッドを大きくすることができ、本自動変速機を搭載する車両にあって車速に対するエンジンの回転数使用領域の最適化が図り易くなり、燃費向上を図ることができる。そして、プラネタリギヤセットの第１〜第５回転要素に対して減速回転の入力が無いので、駆動源のトルクが増幅されて入力されることがなく、各部材の薄肉化を図ることできて、自動変速機のコンパクト化、軽量化を図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、各変速段間のステップを良好にできるプラネタリギヤセットを構成することができる。また、第４クラッチが、第２回転要素と増速回転要素とを係合自在なクラッチであるので、前進５速段〜前進９速段の比較的高速段にあって、第１〜第５回転要素の全てが入力回転以上の回転状態となり、第１〜第５回転要素の間に生じる相対回転を小さくすることができ、相対回転により生じる摩擦や引き摺りを小さくできて、伝達効率の向上を図ることができる。更に、第１〜第５回転要素を有するプラネタリギヤセットを２つのプラネタリギヤの組合せで構成できるので、プラネタリギヤセットの軸長を短くすることができ、自動変速機の軸方向短縮化を図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、各変速段間のステップを良好にできるプラネタリギヤセットを構成することができる。また、第４クラッチが、第２回転要素と増速回転要素とを係合自在なクラッチであるので、前進５速段〜前進９速段の比較的高速段にあって、第１〜第５回転要素の全てが入力回転以上の回転状態となり、第１〜第５回転要素の間に生じる相対回転を小さくすることができ、相対回転により生じる摩擦や引き摺りを小さくできて、伝達効率の向上を図ることができる。更に、第１〜第５回転要素を有するプラネタリギヤセットを２つのプラネタリギヤの組合せで構成できるので、プラネタリギヤセットの軸長を短くすることができ、自動変速機の軸方向短縮化を図ることができる。

請求項４に係る本発明によると、各変速段間のステップを良好にできるプラネタリギヤセットを構成することができる。また、キャリヤＣＲがショートピニオンとステップドピニオンとだけにより構成されており、２つのショートピニオンとステップドピニオン又はロングピニオンとを有する場合に比して噛合箇所を減らすことができ、伝達効率の向上を図ることができる。更に、第１〜第５回転要素を有するプラネタリギヤセットを２つのプラネタリギヤの組合せで構成できるので、プラネタリギヤセットの軸長を短くすることができ、自動変速機の軸方向短縮化を図ることができる。

第１の実施の形態に係る自動変速機１_１を示すスケルトン図。 第１の実施の形態に係る自動変速機１_１の係合表。 第１の実施の形態に係る自動変速機１_１の速度線図。 第２の実施の形態に係る自動変速機１_２を示すスケルトン図。 第３の実施の形態に係る自動変速機１_３を示すスケルトン図。 第３の実施の形態に係る自動変速機１_３の係合表。 第３の実施の形態に係る自動変速機１_３の速度線図。 第４の実施の形態に係る自動変速機１_４を示すスケルトン図。 第５の実施の形態に係る自動変速機１_５を示すスケルトン図。 第５の実施の形態に係る自動変速機１_５の係合表。 第５の実施の形態に係る自動変速機１_５の速度線図。 第６の実施の形態に係る自動変速機１_６を示すスケルトン図。 第７の実施の形態に係る自動変速機１_７を示すスケルトン図。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図１乃至図３に沿って説明する。まず、本発明を適用し得る自動変速機１_１の概略構成について図１に沿って説明する。図１に示すように、例えばＦＲタイプ（フロントエンジン、リヤドライブ）の車両（エンジン縦置きの車両）に用いて好適な自動変速機１_１は、エンジン（駆動源）２に接続し得る自動変速機１_１の入力軸１１を有しており、該入力軸１１の軸方向を中心としてトルクコンバータ４と、変速機構５_１とを備えている。

なお、以下に説明するＦＲタイプの車両に搭載して好適な自動変速機１_１においては、図中における左右方向が実際にも車両における前後方向であるので、軸方向のエンジン２側を「前方側」、エンジン２とは軸方向反対側を「後方側」という。

上記トルクコンバータ４は、自動変速機１_１の入力軸１１に接続されたポンプインペラ４ａと、作動流体を介して該ポンプインペラ４ａの回転が伝達されるタービンランナ４ｂとを有しており、該タービンランナ４ｂは、上記入力軸１１と同軸上に配設された上記変速機構５_１の入力軸１２に接続されている。また、該トルクコンバータ４には、ロックアップクラッチ７が備えられており、該ロックアップクラッチ７が不図示の油圧制御装置の油圧制御によって係合されると、上記自動変速機１_１の入力軸１１と変速機構５_１の入力軸１２とが直接駆動連結される。

上記変速機構５_１には、入力軸１２の軸上において、プラネタリギヤＳＰと、プラネタリギヤユニット（プラネタリギヤセット）ＰＵと、が備えられている。上記プラネタリギヤＳＰは、サンギヤＳ３、キャリヤＣＲ３、及びリングギヤＲ３（増速回転要素）を備えており、該キャリヤＣＲ３が、サンギヤＳ３及びリングギヤＲ３に噛合する１つのピニオンＰ３を回転自在に支持するように有している、いわゆるシングルピニオンプラネタリギヤである。

また、プラネタリギヤユニットＰＵは、２つ（複数）のプラネタリギヤの組合せで構成されてなり、５つの回転要素としてサンギヤＳ１（第１回転要素、第１サンギヤ）、サンギヤＳ２（第５回転要素、第２サンギヤ）、キャリヤＣＲ１（第３回転要素、キャリヤ）、リングギヤＲ１（第２回転要素、第１リングギヤ）、及びリングギヤＲ２（第４回転要素、第２リングギヤ）を有しており、キャリヤＣＲ１が、サンギヤＳ１に噛合するショートピニオンＰ１（第１ショートピニオン）と、リングギヤＲ２に噛合するショートピニオンＰ２（第２ショートピニオン）と、該ショートピニオンＰ１及びリングギヤＲ１に噛合する小径部ＰＳＴａ、及び該ショートピニオンＰ２及びサンギヤＳ２に噛合する大径部ＰＳＴｂを有するステップドピニオンＰＳＴとを回転自在に支持するように有している。

上記プラネタリギヤＳＰのサンギヤＳ３は、変速機構５_１を内包するケース３に接続されて回転が固定されている。また、上記キャリヤＣＲ３は、上記入力軸１２に接続されて、該入力軸１２の回転と同回転（以下、「入力回転」という。）になっていると共に、クラッチＣ−１（第３クラッチ）に接続されている。更に、リングギヤＲ３は、該固定されたサンギヤＳ３と該入力回転するキャリヤＣＲ３とにより、入力回転が増速された増速回転になると共に、クラッチＣ−２（第４クラッチ）及びクラッチＣ−３（第２クラッチ）に接続されている。

上記プラネタリギヤユニットＰＵのサンギヤＳ１は、上記クラッチＣ−３に接続されており、該クラッチＣ−３を介して上記リングギヤＲ３の増速回転が入力自在となっていると共に、クラッチＣ−５（第１クラッチ）に接続されており、該クラッチＣ−５を介して入力軸１２の入力回転が入力自在となっている。また、上記サンギヤＳ２は、クラッチＣ−４（第５クラッチ）に接続されており、上記入力軸１２の入力回転が入力自在となっている。

更に、上記リングギヤＲ１は、上記キャリヤＣＲ３を介して入力軸１２の入力回転が入力されるクラッチＣ−１に接続され、該クラッチＣ−１を介して入力回転が入力自在となっており、また、上記クラッチＣ−２に接続されて、該クラッチＣ−２を介して上記リングギヤＲ３の増速回転が入力自在となっている。また、上記リングギヤＲ２は、ブレーキＢ−１に接続されて、該ブレーキＢ−１を介して回転が係止自在となっている。そして、上記キャリヤＣＲ１は、クラッチＣ−４及びクラッチＣ−５の外周側を通って出力軸（出力部材）１３に接続されており、該出力軸１３は、不図示のプロペラシャフト、ディファレンシャル装置を介して車輪に接続されている。

つづいて、上記構成に基づき、変速機構５_１の作用について図１、図２、及び図３に沿って説明する。なお、図３に示す速度線図において、縦軸はそれぞれの回転要素（各ギヤ）の回転数を示しており、横軸はそれら回転要素のギヤ比に対応して示している。該速度線図のプラネタリギヤＳＰの部分において、横方向最端部（図３中右方側）の縦軸はサンギヤＳ３に、以降図中左方側へ順に縦軸は、キャリヤＣＲ３、リングギヤＲ３に対応している。サンギヤＳ３とキャリヤＣＲ３とのギヤ比は「１」であり、キャリヤＣＲ３とリングギヤＲ３とのギヤ比は「λ３」である。なお、「λ３」はプラネタリギヤＳＰの歯数比である（図１参照）。

更に、速度線図のプラネタリギヤユニットＰＵの部分において、横方向最端部（図３中右方側）の縦軸はサンギヤＳ１に、以降図中左方側へ順に縦軸は、リングギヤＲ１、キャリヤＣＲ１、リングギヤＲ２、サンギヤＳ２に対応している。サンギヤＳ１とキャリヤＣＲ１とのギヤ比は「１／λ１」であり、サンギヤＳ２とキャリヤＣＲ１とのギヤ比は「１．０５／λ２」であり、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ１とのギヤ比は「１」であり、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ２とのギヤ比は「１．０５」である。なお、「λ１」はプラネタリギヤユニットＰＵにおけるステップドピニオンＰＳＴの小径部ＰＳＴａに噛合する前方側（エンジン側）のプラネタリギヤ部分の歯数比であり、「λ２」はプラネタリギヤユニットＰＵにおけるステップドピニオンＰＳＴの大径部ＰＳＴｂに噛合する後方側（エンジンとは反対側）のプラネタリギヤ部分の歯数比である（図１参照）。

なお、上記歯数比λ１、λ２、λ３は、例えば既存の自動変速機のケースの外径と、入力軸に対する既知の入力トルク（例えばエンジン性能に起因）に基づく該入力軸の外径と、などからサンギヤ径とリングギヤ径とを決定して、ピニオン径やキャリヤ径を決定し、その中で最適な歯数によって求められるものである。以下に説明する各変速段のギヤ比は、これら歯数比λ１、λ２、λ３の設定を最適化したもののギヤ比である。

例えばＤ（ドライブ）レンジであって、前進１速段（１ｓｔ）では、図２に示すように、クラッチＣ−５が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図１及び図３に示すように、クラッチＣ−５を介してサンギヤＳ１に入力回転が入力されると共に、ブレーキＢ−１の係止によりリングギヤＲ２が固定される。これにより、固定されたリングギヤＲ２と入力回転であるサンギヤＳ１によってキャリヤＣＲ１が減速回転し、前進１速段としてのギヤ比４．８０９５の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進２速段（２ｎｄ）では、図２に示すように、クラッチＣ−３が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図１及び図３に示すように、固定されたサンギヤＳ３と入力回転であるキャリヤＣＲ３とによって増速回転するリングギヤＲ３の回転が、クラッチＣ−３を介してサンギヤＳ１に入力される。また、ブレーキＢ−１の係止によりリングギヤＲ２が固定される。これにより、固定されたリングギヤＲ２と増速回転であるサンギヤＳ１によってキャリヤＣＲ１が減速回転し、前進２速段としてのギヤ比３．０２３１の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進３速段（３ｒｄ）では、図２に示すように、クラッチＣ−１が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図１及び図３に示すように、キャリヤＣＲ３及びクラッチＣ−１を介してリングギヤＲ１に入力回転が入力されると共に、ブレーキＢ−１の係止によりリングギヤＲ２が固定される。これにより、固定されたリングギヤＲ２と入力回転であるリングギヤＲ１によってキャリヤＣＲ１が減速回転し、前進３速段としてのギヤ比１．９５２４の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進４速段（４ｔｈ）では、図２に示すように、クラッチＣ−１及びクラッチＣ−３が係合される。すると、図１及び図３に示すように、キャリヤＣＲ３及びクラッチＣ−１を介してリングギヤＲ１に入力回転が入力されると共に、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−３を介してサンギヤＳ１に入力される。これにより、入力回転であるリングギヤＲ１と増速回転であるサンギヤＳ１によってキャリヤＣＲ１が僅かに減速回転し、前進４速段としてのギヤ比１．２４５３の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進５速段（５ｔｈ）では、図２に示すように、クラッチＣ−１及びクラッチＣ−４が係合される。すると、図１及び図３に示すように、クラッチＣ−１の係合によりリングギヤＲ１に入力回転が入力されると共に、クラッチＣ−４の係合によりサンギヤＳ２に入力回転が入力される。これにより、プラネタリギヤユニットＰＵ全体が入力回転での直結状態となり、前進５速段としてのギヤ比１．００００の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進６速段（６ｔｈ）では、図２に示すように、クラッチＣ−３及びクラッチＣ−４が係合される。すると、図１及び図３に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−３を介してサンギヤＳ１に入力されると共に、クラッチＣ−４の係合によりサンギヤＳ２に入力回転が入力される。これにより、増速回転であるサンギヤＳ１と入力回転であるサンギヤＳ２によってキャリヤＣＲ１が僅かに増速回転し、前進６速段としてのギヤ比０．７６７７の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進７速段（７ｔｈ）では、図２に示すように、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−４が係合される。すると、図１及び図３に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してリングギヤＲ１に入力されると共に、クラッチＣ−４の係合によりサンギヤＳ２に入力回転が入力される。これにより、増速回転であるリングギヤＲ１と入力回転であるサンギヤＳ２によってキャリヤＣＲ１が増速回転し、前進７速段としてのギヤ比０．６７６９の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進８速段（８ｔｈ）では、図２に示すように、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−３が係合される。すると、図１及び図３に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してリングギヤＲ１に入力されると共に、同じリングギヤＲ３の増速回転がクラッチＣ−３を介してサンギヤＳ１に入力される。これにより、プラネタリギヤユニットＰＵ全体が増速回転での直結状態となり、前進８速段としてのギヤ比０．６２８５の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進９速段（９ｔｈ）では、図２に示すように、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−５が係合される。すると、図１及び図３に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してリングギヤＲ１に入力されると共に、クラッチＣ−５の係合によりサンギヤＳ１に入力回転が入力される。これにより、増速回転であるリングギヤＲ１と入力回転であるサンギヤＳ１によってキャリヤＣＲ１が更に増速回転し、前進９速段としてのギヤ比０．５５９３の正転回転が出力軸１３から出力される。

後進段（Ｒｅｖ）では、図２に示すように、クラッチＣ−４が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図１及び図３に示すように、クラッチＣ−４の係合によりサンギヤＳ２に入力回転が入力されると共にブレーキＢ−１の係止によりリングギヤＲ２が固定される。これにより、サンギヤＳ２に入力された入力回転が、固定されたリングギヤＲ２を介してキャリヤＣＲ１に逆転出力され、後進段としての逆転回転が出力軸１３から出力される。

なお、例えばＰ（パーキング）レンジ及びＮ（ニュートラル）レンジでは、クラッチＣ−１、クラッチＣ−２、クラッチＣ−３、クラッチＣ−４、及びクラッチＣ−５が解放される。すると、リングギヤＲ１と入力軸１２及びリングギヤＲ３との間、サンギヤＳ１とリングギヤＲ３及び入力軸１２との間、サンギヤＳ２と入力軸１２との間が切断状態となる。これにより、入力軸１２とプラネタリギヤユニットＰＵとの間の動力伝達が切断状態となり、つまり入力軸１２と出力軸１３との動力伝達が切断状態となる。

以上説明した自動変速機１_１によると、図２に示すように、前進１速段と前進２速段との間のステップが１．５９１、前進２速段と前進３速段との間のステップが１．５４８、前進３速段と前進４速段との間のステップが１．５６８、前進４速段と前進５速段との間のステップが１．２４５、前進５速段と前進６速段との間のステップが１．３０３、前進６速段と前進７速段との間のステップが１．１３４、前進７速段と前進８速段との間のステップが１．０７７、前進８速段と前進９速段との間のステップが１．１２４となり、各変速段の間で比較的良好なステップ比を得ることができる自動変速機１_１を提供することができる。

また、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッド（前進１速段のギヤ比４．８０９５／前進９速段のギヤ比０．５５９３）を８．５９８と大きくすることができ、本自動変速機１_１を搭載する車両にあって車速に対するエンジンの回転数使用領域の最適化が図り易くなり、燃費向上を図ることができる。

更に、５つのクラッチＣ−１〜Ｃ−５と１つのブレーキＢ−１とにより前進９速段及び後進１速段を達成するので、特に前進４速段以上の高速段で引き摺り部位となるブレーキを１つにすることができ、伝達効率の向上を図ることができる。また、ブレーキＢ−１とケース３とを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができる。従って、後述する第２の実施の形態に係るエンジン横置きの車両用（例えばＦＦ車両用）との共通化を容易にすることができ、製造ラインの共通化が図れて、コストダウンを可能にすることができる。

また、自動変速機１_１では、プラネタリギヤユニットＰＵのサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１に対して減速回転の入力が無いので、エンジン２のトルクが増幅されて入力されることがなく、各部材の薄肉化を図ることできて、自動変速機１_１のコンパクト化、軽量化を図ることができる。

また、クラッチＣ−２が、リングギヤＲ１とリングギヤＲ３とを係合自在なクラッチであるので、前進５速段〜前進９速段の比較的高速段にあって、プラネタリギヤユニットＰＵの各回転要素（サンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１）の全てが入力回転以上の回転状態となり、プラネタリギヤユニットＰＵの各回転要素の間に生じる相対回転を小さくすることができ、相対回転により生じる摩擦や引き摺りを小さくできて、伝達効率の向上を図ることができる。更に、５つの回転要素を有するプラネタリギヤユニットＰＵを２つのプラネタリギヤの組合せで構成できるので、プラネタリギヤユニットＰＵの軸長を短くすることができ、自動変速機１_１の軸方向短縮化を図ることができる。

＜第２の実施の形態＞
ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した第２の実施の形態について、図４に沿って説明する。なお、本第２の実施の形態においては、第１の実施の形態に係る自動変速機１_１と同様の部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本第２の実施の形態に係る自動変速機１_２は、第１の実施の形態に比して、プラネタリギヤユニットＰＵのキャリヤＣＲ１から回転を出力する出力軸１３の代わりに、不図示のカウンタシャフトやディファレンシャル装置を介して車輪に回転を出力するカウンタギヤ（出力部材）１５を配設したものである。

詳細には、図４に示すように、例えばＦＦタイプ（フロントエンジン、フロントドライブ）の車両（エンジン横置きの車両）に用いて好適な自動変速機１_２の変速機構５_２は、リングギヤＲ１とリングギヤＲ２との間に架け渡されるキャリヤＣＲ１を構成する部材（枠体）にカウンタギヤ１５に連結する部材を接続して構成し、つまり該カウンタギヤ１５を、リングギヤＲ１の外周側を通る部材で連結して、プラネタリギヤユニットＰＵとプラネタリギヤＳＰとの軸方向の間に配置したものである。

このように、本自動変速機１_２は、ブレーキがブレーキＢ−１の１つだけであり、該ブレーキＢ−１とケース３とを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができる。従って、上述した第１の実施の形態に係るエンジン縦置きの車両用（例えばＦＲ車両用）との共通化を容易にすることができ、製造ラインの共通化が図れて、コストダウンを可能にすることができる。

なお、第２の実施の形態における、これ以外の構成、作用、効果は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

＜第３の実施の形態＞
ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した第３の実施の形態について、図５乃至図７に沿って説明する。なお、本第３の実施の形態においては、第１の実施の形態に係る自動変速機１_１と同様の部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本第３の実施の形態に係る自動変速機１_３の変速機構５_３は、第１の実施の形態に比して、プラネタリギヤユニットＰＵのキャリヤＣＲ１の構成を変更したものである。

詳細には、図５に示すように、キャリヤＣＲ１（第３回転要素、キャリヤ）は、リングギヤＲ２（第２回転要素、第１リングギヤ）に噛合するショートピニオンＰ２（第１ショートピニオン）、サンギヤＳ１（第５回転要素、第２サンギヤ）に噛合するショートピニオンＰ１（第２ショートピニオン）、ショートピニオンＰ２及びサンギヤＳ２（第１回転要素、第１サンギヤ）に噛合すると共にショートピニオンＰ１及びリングギヤＲ１（第４回転要素、第２リングギヤ）に噛合するロングピニオンＰＬ、をそれぞれ回転自在に支持するように構成されている。

このようにプラネタリギヤユニットＰＵのキャリヤＣＲ１を構成した場合は、図７に示す速度線図におけるプラネタリギヤユニットＰＵの部分において、第１の実施の形態（図３参照）と左右の関係が反対になるが、各回転要素の回転動作は同様である。

即ち、横方向最端部（図７中右方側）の縦軸はサンギヤＳ１に、以降図中左方側へ順に縦軸は、リングギヤＲ１、キャリヤＣＲ１、リングギヤＲ２、サンギヤＳ２に対応している。サンギヤＳ１とキャリヤＣＲ１とのギヤ比は「１／λ１」であり、サンギヤＳ２とキャリヤＣＲ１とのギヤ比は「０．９０９１／λ２」であり、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ１とのギヤ比は「１」であり、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ２とのギヤ比は「０．９０９１」である。なお、「λ１」はプラネタリギヤユニットＰＵにおける後方側のプラネタリギヤ部分の歯数比であり、「λ２」はプラネタリギヤユニットＰＵにおける前方側のプラネタリギヤ部分の歯数比である（図５参照）。

なお、第１の実施の形態に比して、サンギヤＳ１とサンギヤＳ２との名称、リングギヤＲ１とリングギヤＲ２との名称が反対になっているが、前進１速段〜前進９速段及び後進段の作用は同じである。

また、同様に、上記歯数比λ１、λ２、λ３は、例えば既存の自動変速機のケースの外径と、入力軸に対する既知の入力トルク（例えばエンジン性能に起因）に基づく該入力軸の外径と、などからサンギヤ径とリングギヤ径とを決定して、ピニオン径やキャリヤ径を決定し、その中で最適な歯数によって求められるものである。

このように、歯数比λ１、λ２、λ３の設定を最適化することで、図６に示すように、前進１速段のギヤ比を４．３３３３、前進２速段のギヤ比を２．７７６０、前進３速段のギヤ比を１．９０９１、前進４速段のギヤ比を１．２６６４、前進５速段のギヤ比を１．００００、前進６速段のギヤ比を０．７６５７、前進７速段のギヤ比を０．６８６３、前進８速段のギヤ比を０．６４０６、前進９速段のギヤ比を０．５６４５に設定することができる。

従って、自動変速機１_３によると、図６に示すように、前進１速段と前進２速段との間のステップが１．５６１、前進２速段と前進３速段との間のステップが１．４５４、前進３速段と前進４速段との間のステップが１．５０８、前進４速段と前進５速段との間のステップが１．２６６、前進５速段と前進６速段との間のステップが１．３０６、前進６速段と前進７速段との間のステップが１．１１６、前進７速段と前進８速段との間のステップが１．０７１、前進８速段と前進９速段との間のステップが１．１３５となり、各変速段の間で比較的良好なステップ比を得ることができる自動変速機１_３を提供することができる。

また、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッド（前進１速段のギヤ比４．３３３３／前進９速段のギヤ比０．５６４５）を更に７．６７６と大きくすることができ、本自動変速機１_３を搭載する車両にあって車速に対するエンジンの回転数使用領域の最適化が図り易くなり、燃費向上を図ることができる。

更に、５つのクラッチＣ−１〜Ｃ−５と１つのブレーキＢ−１とにより前進９速段及び後進１速段を達成するので、特に前進４速段以上の高速段で引き摺り部位となるブレーキを１つにすることができ、伝達効率の向上を図ることができる。また、ブレーキＢ−１とケース３とを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができる。従って、後述する第４の実施の形態に係るエンジン横置きの車両用（例えばＦＦ車両用）との共通化を容易にすることができ、製造ラインの共通化が図れて、コストダウンを可能にすることができる。

また、本自動変速機１_３では、プラネタリギヤユニットＰＵのキャリヤＣＲ１のロングピニオンＰＬ、ショートピニオンＰ１，Ｐ２に段差がなく、それら各ピニオンの形状がストレート形状であるため、ピニオンギヤの加工が容易であり、プラネタリギヤユニットＰＵを安価に構成することができる。

また、自動変速機１_３では、プラネタリギヤユニットＰＵのサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１に対して減速回転の入力が無いので、エンジン２のトルクが増幅されて入力されることがなく、各部材の薄肉化を図ることできて、自動変速機１_３のコンパクト化、軽量化を図ることができる。

そして、クラッチＣ−２が、リングギヤＲ２とリングギヤＲ３とを係合自在なクラッチであるので、前進５速段〜前進９速段の比較的高速段にあって、プラネタリギヤユニットＰＵの各回転要素（サンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１）の全てが入力回転以上の回転状態となり、プラネタリギヤユニットＰＵの各回転要素の間に生じる相対回転を小さくすることができ、相対回転により生じる摩擦や引き摺りを小さくできて、伝達効率の向上を図ることができる。更に、５つの回転要素を有するプラネタリギヤユニットＰＵを２つのプラネタリギヤの組合せで構成できるので、プラネタリギヤユニットＰＵの軸長を短くすることができ、自動変速機１_３の軸方向短縮化を図ることができる。

なお、第３の実施の形態における、これ以外の構成、作用、効果は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

＜第４の実施の形態＞
ついで、上記第３の実施の形態を一部変更した第４の実施の形態について、図８に沿って説明する。なお、本第４の実施の形態においては、第３の実施の形態に係る自動変速機１_３と同様の部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本第４の実施の形態に係る自動変速機１_４は、第３の実施の形態に比して、プラネタリギヤユニットＰＵのキャリヤＣＲ１から回転を出力する出力軸１３の代わりに、不図示のカウンタシャフトやディファレンシャル装置を介して車輪に回転を出力するカウンタギヤ１５を配設したものである。

詳細には、図８に示すように、例えばＦＦタイプ（フロントエンジン、フロントドライブ）の車両（エンジン横置きの車両）に用いて好適な自動変速機１_４の変速機構５_４は、リングギヤＲ１とリングギヤＲ２との間に架け渡されるキャリヤＣＲ１を構成する部材（枠体）にカウンタギヤ１５に連結する部材を接続して構成し、つまり該カウンタギヤ１５を、リングギヤＲ２の外周側を通る部材で連結して、プラネタリギヤユニットＰＵとプラネタリギヤＳＰとの軸方向の間に配置したものである。

このように、本自動変速機１_４は、ブレーキがブレーキＢ−１の１つだけであり、該ブレーキＢ−１とケース３とを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができる。従って、上述した第３の実施の形態に係るエンジン縦置きの車両用（例えばＦＲ車両用）との共通化を容易にすることができ、製造ラインの共通化が図れて、コストダウンを可能にすることができる。

なお、第４の実施の形態における、これ以外の構成、作用、効果は、第３の実施の形態（及び引用した第１の実施の形態）と同様であるので、その説明を省略する。

＜第５の実施の形態＞
ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した第５の実施の形態について、図９乃至図１１に沿って説明する。なお、本第５の実施の形態においては、第１の実施の形態に係る自動変速機１_１と同様の部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本第５の実施の形態に係る自動変速機１_５は、第１の実施の形態に係る自動変速機１_１に比して、プラネタリギヤユニットＰＵの構造を変更すると共に、クラッチＣ−１〜Ｃ−５及びブレーキＢ−１の接続関係や配置を変更したものである。

詳細には、図９に示すように、例えばＦＲタイプ（フロントエンジン、リヤドライブ）の車両（エンジン縦置きの車両）に用いて好適な自動変速機１_５の変速機構５_５には、入力軸１２の軸上において、プラネタリギヤＳＰと、プラネタリギヤユニットＰＵと、が備えられている。上記プラネタリギヤＳＰは、サンギヤＳ３、キャリヤＣＲ３、及びリングギヤＲ３を備えており、該キャリヤＣＲ３が、サンギヤＳ３及びリングギヤＲ３に噛合する１つのピニオンＰ３を回転自在に支持するように有している、いわゆるシングルピニオンプラネタリギヤである。

また、プラネタリギヤユニットＰＵは、５つの回転要素としてサンギヤＳ１（第５回転要素、第２サンギヤ）、サンギヤＳ２（第１回転要素、第１サンギヤ）、キャリヤＣＲ１（第４回転要素、キャリヤ）、リングギヤＲ１（第２回転要素、第２リングギヤ）、及びリングギヤＲ２（第３回転要素、第１リングギヤ）を有しており、キャリヤＣＲ１が、サンギヤＳ２に噛合するショートピニオンＰ２と、該ショートピニオンＰ２及びリングギヤＲ２に噛合する小径部ＰＳＴ１ｂ、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に噛合する大径部ＰＳＴ１ａを有するステップドピニオンＰＳＴ１と、を回転自在に支持するように有している。

上記プラネタリギヤＳＰのサンギヤＳ３は、変速機構５_５を内包するケース３に接続されて回転が固定されている。また、上記キャリヤＣＲ３は、上記入力軸１２に接続されて、該入力軸１２の回転と同回転（以下、「入力回転」という。）になっている。更に、リングギヤＲ３は、該固定されたサンギヤＳ３と該入力回転するキャリヤＣＲ３とにより、入力回転が増速された増速回転になると共に、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−３に接続されている。

上記プラネタリギヤユニットＰＵのサンギヤＳ２は、上記クラッチＣ−３に接続されており、該クラッチＣ−３を介して上記リングギヤＲ３の増速回転が入力自在となっていると共に、クラッチＣ−１に接続されており、該クラッチＣ−１を介して入力軸１２の入力回転が入力自在となっている。また、上記サンギヤＳ１は、クラッチＣ−４に接続されており、上記入力軸１２の入力回転が入力自在となっている。

更に、上記リングギヤＲ１は、クラッチＣ−５に接続されており、該クラッチＣ−５を介して入力回転が入力自在となっている。また、上記キャリヤＣＲ１は、ブレーキＢ−１に接続されて、該ブレーキＢ−１を介して回転が係止自在となっていると共に、上記クラッチＣ−２に接続されて、該クラッチＣ−２を介して上記リングギヤＲ３の増速回転が入力自在となっている。そして、上記リングギヤＲ２は、リングギヤＲ１、クラッチＣ−４、及びクラッチＣ−５の外周側を通って出力軸１３に接続されており、該出力軸１３は、不図示のプロペラシャフト、ディファレンシャル装置を介して車輪に接続されている。

つづいて、上記構成に基づき、変速機構５_５の作用について図９、図１０、及び図１１に沿って説明する。なお、図１１に示す速度線図において、縦軸はそれぞれの回転要素（各ギヤ）の回転数を示しており、横軸はそれら回転要素のギヤ比に対応して示している。該速度線図のプラネタリギヤＳＰの部分において、横方向最端部（図１１中右方側）の縦軸はサンギヤＳ３に、以降図中左方側へ順に縦軸は、キャリヤＣＲ３、リングギヤＲ３に対応している。サンギヤＳ３とキャリヤＣＲ３とのギヤ比は「１」であり、キャリヤＣＲ３とリングギヤＲ３とのギヤ比は「λ３」である。なお、「λ３」はプラネタリギヤＳＰの歯数比である（図９参照）。

更に、速度線図のプラネタリギヤユニットＰＵの部分において、横方向最端部（図１１中右方側）の縦軸はサンギヤＳ２に、以降図中左方側へ順に縦軸は、リングギヤＲ１、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１、サンギヤＳ１に対応している。サンギヤＳ１とキャリヤＣＲ１とのギヤ比は「１／λ１」であり、サンギヤＳ２とキャリヤＣＲ１とのギヤ比は「０．５７８９／λ２」であり、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ１とのギヤ比は「１」であり、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ２とのギヤ比は「０．５７８９」である。なお、「λ１」はプラネタリギヤユニットＰＵにおけるステップドピニオンＰＳＴ１の大径部ＰＳＴ１ａに噛合する後方側のプラネタリギヤ部分の歯数比であり、「λ２」はプラネタリギヤユニットＰＵにおけるステップドピニオンＰＳＴ１の小径部ＰＳＴ１ｂに噛合する前方側のプラネタリギヤ部分の歯数比である（図９参照）。

なお、上記歯数比λ１、λ２、λ３は、例えば既存の自動変速機のケースの外径と、入力軸に対する既知の入力トルク（例えばエンジン性能に起因）に基づく該入力軸の外径と、などからサンギヤ径とリングギヤ径とを決定して、ピニオン径やキャリヤ径を決定し、その中で最適な歯数によって求められるものである。以下に説明する各変速段のギヤ比は、これら歯数比λ１、λ２、λ３の設定を最適化したもののギヤ比である。

例えばＤ（ドライブ）レンジであって、前進１速段（１ｓｔ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−１が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図９及び図１１に示すように、クラッチＣ−１を介してサンギヤＳ２に入力回転が入力されると共に、ブレーキＢ−１の係止によりキャリヤＣＲ１が固定される。これにより、固定されたキャリヤＣＲ１と入力回転であるサンギヤＳ２によってＲ２が減速回転し、前進１速段としてのギヤ比４．２２２２の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進２速段（２ｎｄ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−３が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図９及び図１１に示すように、固定されたサンギヤＳ３と入力回転であるキャリヤＣＲ３とによって増速回転するリングギヤＲ３の回転が、クラッチＣ−３を介してサンギヤＳ２に入力される。また、ブレーキＢ−１の係止によりキャリヤＣＲ１が固定される。これにより、固定されたキャリヤＣＲ１と増速回転であるサンギヤＳ２によってＲ２が減速回転し、前進２速段としてのギヤ比２．７０４８の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進３速段（３ｒｄ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−５が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図９及び図１１に示すように、クラッチＣ−５を介してリングギヤＲ１に入力回転が入力されると共に、ブレーキＢ−１の係止によりキャリヤＣＲ１が固定される。これにより、固定されたキャリヤＣＲ１と入力回転であるリングギヤＲ１によってリングギヤＲ２が減速回転し、前進３速段としてのギヤ比１．７２７４の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進４速段（４ｔｈ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−３及びクラッチＣ−５が係合される。すると、図９及び図１１に示すように、クラッチＣ−５を介してリングギヤＲ１に入力回転が入力されると共に、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−３を介してサンギヤＳ２に入力される。これにより、入力回転であるリングギヤＲ１と増速回転であるサンギヤＳ２によってリングギヤＲ２が僅かに減速回転し、前進４速段としてのギヤ比１．１９９４の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進５速段（５ｔｈ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−１及びクラッチＣ−５が係合される。すると、図９及び図１１に示すように、クラッチＣ−１の係合によりサンギヤＳ２に入力回転が入力されると共に、クラッチＣ−５の係合によりリングギヤＲ１に入力回転が入力される。これにより、プラネタリギヤユニットＰＵ全体が入力回転での直結状態となり、前進５速段としてのギヤ比１．００００の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進６速段（６ｔｈ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−５が係合される。すると、図９及び図１１に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してキャリヤＣＲ１に入力されると共に、クラッチＣ−５の係合によりリングギヤＲ１に入力回転が入力される。これにより、増速回転であるキャリヤＣＲ１と入力回転であるリングギヤＲ１によってリングギヤＲ２が僅かに増速回転し、前進６速段としてのギヤ比０．８０８９の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進７速段（７ｔｈ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−１及びクラッチＣ−２が係合される。すると、図９及び図１１に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してキャリヤＣＲ１に入力されると共に、クラッチＣ−１の係合によりサンギヤＳ２に入力回転が入力される。これにより、増速回転であるキャリヤＣＲ１と入力回転であるサンギヤＳ２によってリングギヤＲ２が増速回転し、前進７速段としてのギヤ比０．７００２の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進８速段（８ｔｈ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−３が係合される。すると、図９及び図１１に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してキャリヤＣＲ１に入力されると共に、同じリングギヤＲ３の増速回転がクラッチＣ−３を介してサンギヤＳ２に入力される。これにより、プラネタリギヤユニットＰＵ全体が増速回転での直結状態となり、前進８速段としてのギヤ比０．６４０６の正転回転が出力軸１３から出力される。

前進９速段（９ｔｈ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−２及びクラッチＣ−４が係合される。すると、図９及び図１１に示すように、上述のように増速回転するリングギヤＲ３の回転がクラッチＣ−２を介してキャリヤＣＲ１に入力されると共に、クラッチＣ−４の係合によりサンギヤＳ１に入力回転が入力される。これにより、増速回転であるキャリヤＣＲ１と入力回転であるサンギヤＳ１によってリングギヤＲ２が更に増速回転し、前進９速段としてのギヤ比０．５８５３の正転回転が出力軸１３から出力される。

後進段（Ｒｅｖ）では、図１０に示すように、クラッチＣ−４が係合され、ブレーキＢ−１が係止される。すると、図９及び図１１に示すように、クラッチＣ−４の係合によりサンギヤＳ１に入力回転が入力されると共にブレーキＢ−１の係止によりキャリヤＣＲ１が固定される。これにより、サンギヤＳ１に入力された入力回転が、固定されたキャリヤＣＲ１を介してリングギヤＲ２に逆転出力され、後進段としての逆転回転が出力軸１３から出力される。

なお、例えばＰ（パーキング）レンジ及びＮ（ニュートラル）レンジでは、クラッチＣ−１、クラッチＣ−２、クラッチＣ−３、クラッチＣ−４、及びクラッチＣ−５が解放される。すると、サンギヤＳ２と入力軸１２及びリングギヤＲ３との間、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ３との間、サンギヤＳ１と入力軸１２との間、リングギヤＲ１と入力軸１２との間が切断状態となる。これにより、入力軸１２とプラネタリギヤユニットＰＵとの間の動力伝達が切断状態となり、つまり入力軸１２と出力軸１３との動力伝達が切断状態となる。

以上説明した自動変速機１_５によると、図１０に示すように、前進１速段と前進２速段との間のステップが１．５６１、前進２速段と前進３速段との間のステップが１．５６６、前進３速段と前進４速段との間のステップが１．４４０、前進４速段と前進５速段との間のステップが１．１９９、前進５速段と前進６速段との間のステップが１．２３６、前進６速段と前進７速段との間のステップが１．１５５、前進７速段と前進８速段との間のステップが１．０９３、前進８速段と前進９速段との間のステップが１．０９４となり、各変速段の間で比較的良好なステップ比を得ることができる自動変速機１_５を提供することができる。

また、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッド（前進１速段のギヤ比４．２２２２／前進９速段のギヤ比０．５８５３）を７．２１４と大きくすることができ、本自動変速機１_５を搭載する車両にあって車速に対するエンジンの回転数使用領域の最適化が図り易くなり、燃費向上を図ることができる。

更に、５つのクラッチＣ−１〜Ｃ−５と１つのブレーキＢ−１とにより前進９速段及び後進１速段を達成するので、特に前進４速段以上の高速段で引き摺り部位となるブレーキを１つにすることができ、伝達効率の向上を図ることができる。また、ブレーキＢ−１とケース３とを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができる。従って、後述する第６の実施の形態に係るエンジン横置きの車両用（例えばＦＦ車両用）との共通化を容易にすることができ、製造ラインの共通化が図れて、コストダウンを可能にすることができる。

また、自動変速機１_５では、プラネタリギヤユニットＰＵのサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１に対して減速回転の入力が無いので、エンジン２のトルクが増幅されて入力されることがなく、各部材の薄肉化を図ることできて、自動変速機１_５のコンパクト化、軽量化を図ることができる。

また、クラッチＣ−２が、キャリヤＣＲ１とリングギヤＲ３とを係合自在なクラッチであるので、前進５速段〜前進９速段のうちの前進６速段を除いた比較的高速段（特に前進７速段〜前進９速段）では、プラネタリギヤユニットＰＵの各回転要素（サンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１）の全てが入力回転以上の回転状態となり、プラネタリギヤユニットＰＵの各回転要素の間に生じる相対回転を小さくすることができ、相対回転により生じる摩擦や引き摺りを小さくできて、伝達効率の向上を図ることができる。

そして、キャリヤＣＲ１がショートピニオンＰ２とステップドピニオンＰＳＴ１とだけにより構成されており、例えば第１乃至第４の実施の形態のように２つのショートピニオンとステップドピニオン又はロングピニオンとを有する場合に比して噛合箇所を減らすことができ、伝達効率の向上を図ることができる。更に、各回転要素（サンギヤＳ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ２、キャリヤＣＲ１）を有するプラネタリギヤユニットＰＵを２つのプラネタリギヤの組合せで構成できるので、プラネタリギヤユニットＰＵの軸長を短くすることができ、自動変速機１_５の軸方向短縮化を図ることができる。

＜第６の実施の形態＞
ついで、上記第５の実施の形態を一部変更した第６の実施の形態について、図１２に沿って説明する。なお、本第６の実施の形態においては、第５の実施の形態に係る自動変速機１_５と同様の部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本第６の実施の形態に係る自動変速機１_６は、第５の実施の形態に比して、プラネタリギヤユニットＰＵのリングギヤＲ２から回転を出力する出力軸１３の代わりに、不図示のカウンタシャフトやディファレンシャル装置を介して車輪に回転を出力するカウンタギヤ１５を配設したものである。

詳細には、図１２に示すように、例えばＦＦタイプ（フロントエンジン、フロントドライブ）の車両（エンジン横置きの車両）に用いて好適な自動変速機１_６の変速機構５_６は、カウンタギヤ１５を、リングギヤＲ２に連結して、プラネタリギヤユニットＰＵとプラネタリギヤＳＰとの軸方向の間、より具体的にはプラネタリギヤユニットＰＵとブレーキＢ−１との軸方向の間に配置したものである。

このように、本自動変速機１_６は、ブレーキがブレーキＢ−１の１つだけであり、該ブレーキＢ−１とケース３とを連結する部材が１つになるので、部材同士が交錯することなく、出力部材の配置自由度を向上することができる。従って、上述した第６の実施の形態に係るエンジン縦置きの車両用（例えばＦＲ車両用）との共通化を容易にすることができ、製造ラインの共通化が図れて、コストダウンを可能にすることができる。

なお、第６の実施の形態における、これ以外の構成、作用、効果は、第５の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

＜第７の実施の形態＞
ついで、上記第５の実施の形態を一部変更した第７の実施の形態について、図１３に沿って説明する。なお、本第７の実施の形態においては、第５の実施の形態に係る自動変速機１_５と同様の部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本第７の実施の形態に係る自動変速機１_７は、第５の実施の形態に比して、増速回転を出力するプラネタリギヤをステップドピニオン型のプラネタリギヤＳＴＰに変更したものである。

詳細には、図１３に示すように、ステップドピニオン型のプラネタリギヤＳＴＰは、サンギヤＳ３、キャリヤＣＲ３、及びサンギヤＳ４を備えており、該キャリヤＣＲ３が、サンギヤＳ３に噛合する小径部ＰＳＴ２ｂ及びサンギヤＳ４に噛合する大径部ＰＳＴ２ａを有するステップドピニオンＰＳＴ２を回転自在に支持するように有している。

なお、このように増速回転を出力するプラネタリギヤＳＴＰを構成した場合は、図１１に示す速度線図におけるプラネタリギヤＳＰの部分において、第５の実施の形態におけるサンギヤＳ３が第７の実施の形態におけるサンギヤＳ３に、第５の実施の形態におけるキャリヤＣＲ３が第７の実施の形態におけるサンギヤＳ４に、第５の実施の形態におけるリングギヤＲ３が第７の実施の形態におけるキャリヤＣＲ３に、それぞれ置き換えられるが、それ以外、各回転要素の回転動作は同様である。

このように構成された本自動変速機１_７の変速機構５_７は、プラネタリギヤＳＴＰがシングルピニオンプラネタリギヤの場合に比して、径方向に小径化することができ、つまり変速機構５_７における前方側を細長形状にすることができる。

なお、第７の実施の形態における、これ以外の構成、作用、効果は、第５の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

なお、以上説明した第１乃至第７の実施の形態においては、本自動変速機がエンジン２の回転を変速するものを説明したが、これに限らず、モータ・ジェネレータの回転を変速する自動変速機としても本発明を適用することができ、つまりハイブリッド車両や電気自動車に対しても本自動変速機を用いることができる。

また、第１乃至第７の実施の形態で説明した本自動変速機の各クラッチやブレーキの摩擦板や油圧サーボの配置、減速プラネタリギヤの配置、プラネタリギヤセットの配置、出力部材の配置などは、一例であって、特に各ギヤと各クラッチ及び各ブレーキとの連結関係が同様であれば、配置構造を設計変更しても、本発明の適用範囲内である。

１ 自動変速機
２ 駆動源（エンジン）
１２ 入力軸
１３ 出力部材（出力軸）
１５ 出力部材（カウンタギヤ）
図１〜図８のＣ−１ 第３クラッチ
図１〜図８のＣ−２ 第４クラッチ
図１〜図８のＣ−３ 第２クラッチ
図１〜図８のＣ−４ 第５クラッチ
図１〜図８のＣ−５ 第１クラッチ
図９〜図１３のＣ−１ 第１クラッチ
図９〜図１３のＣ−２ 第４クラッチ
図９〜図１３のＣ−３ 第２クラッチ
図９〜図１３のＣ−４ 第５クラッチ
図９〜図１３のＣ−５ 第３クラッチ
Ｂ−１ ブレーキ
図１〜図１２のＳＰ プラネタリギヤ
図１〜図１２のＲ３ 増速回転要素（リングギヤ）
図１３のＳＴＰ プラネタリギヤ
図１３のＣＲ３ 増速回転要素（キャリヤ）
ＰＵ プラネタリギヤセット
図１〜図４のＳ１ 第１回転要素、第１サンギヤ
図１〜図４のＣＲ１ 第３回転要素、キャリヤ
図１〜図４のＲ１ 第２回転要素、第１リングギヤ
図１〜図４のＳ２ 第５回転要素、第２サンギヤ
図１〜図４のＲ２ 第４回転要素、第２リングギヤ
図１〜図４のＰ１ 第１ショートピニオン
図１〜図４のＰ２ 第２ショートピニオン
ＰＳＴ ステップドピニオン
ＰＳＴａ 小径部
ＰＳＴｂ 大径部
図５〜図８のＳ１ 第５回転要素、第２サンギヤ
図５〜図８のＣＲ１ 第３回転要素、キャリヤ
図５〜図８のＲ１ 第４回転要素、第２リングギヤ
図５〜図８のＳ２ 第１回転要素、第１サンギヤ
図５〜図８のＲ２ 第２回転要素、第１リングギヤ
図５〜図８のＰ２ 第１ショートピニオン
図５〜図８のＰ１ 第２ショートピニオン
ＰＬ ロングピニオン
図９〜図１３のＳ１ 第５回転要素、第２サンギヤ
図９〜図１３のＣＲ１ 第４回転要素、キャリヤ
図９〜図１３のＲ１ 第２回転要素、第２リングギヤ
図９〜図１３のＳ２ 第１回転要素、第１サンギヤ
図９〜図１３のＲ２ 第３回転要素、第１リングギヤ
図９〜図１３のＰ２ ショートピニオン
ＰＳＴ１ ステップドピニオン
ＰＳＴ１ａ 大径部
ＰＳＴ１ｂ 小径部

Claims (4)

1. 駆動源に駆動連結される入力軸と、
   前記入力軸の入力回転を増速して出力し得る増速回転要素を有するプラネタリギヤと、
   複数のプラネタリギヤの組合せからなり、速度線図上での並び順に従い第１、第２、第３、第４、及び第５回転要素を有するプラネタリギヤセットと、
   前記第１回転要素と前記入力軸とを係合自在な第１クラッチと、
   前記第１回転要素と前記増速回転要素とを係合自在な第２クラッチと、
   前記第２回転要素と前記入力軸とを係合自在な第３クラッチと、
   前記第２回転要素又は前記第４回転要素と前記増速回転要素とを係合自在な第４クラッチと、
   前記第５回転要素と前記入力軸とを係合自在な第５クラッチと、
   前記第４回転要素を係止自在なブレーキと、
   前記第３回転要素に連結された出力部材と、を備え、
   前進９速段及び後進１速段を達成し得る、
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 前記第４クラッチは、前記第２回転要素と前記増速回転要素とを係合自在であって、
   前記プラネタリギヤセットは、第１サンギヤと、第１リングギヤと、第２サンギヤと、第２リングギヤと、前記第１サンギヤに噛合する第１ショートピニオン、前記第２リングギヤに噛合する第２ショートピニオン、前記第１ショートピニオン及び前記第１リングギヤに噛合する小径部と前記第２ショートピニオン及び前記第２サンギヤに噛合する大径部とを有するステップドピニオン、をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤと、を有し、
   前記第１回転要素が前記第１サンギヤからなり、
   前記第２回転要素が前記第１リングギヤからなり、
   前記第３回転要素が前記キャリヤからなり、
   前記第４回転要素が前記第２リングギヤからなり、
   前記第５回転要素が前記第２サンギヤからなる、
   ことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
3. 前記第４クラッチは、前記第２回転要素と前記増速回転要素とを係合自在であって、
   前記プラネタリギヤセットは、第１サンギヤと、第１リングギヤと、第２サンギヤと、第２リングギヤと、前記第１リングギヤに噛合する第１ショートピニオン、前記第２サンギヤに噛合する第２ショートピニオン、前記第１ショートピニオン及び前記第１サンギヤに噛合すると共に前記第２ショートピニオン及び前記第２リングギヤに噛合するロングピニオン、をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤと、を有し、
   前記第１回転要素が前記第１サンギヤからなり、
   前記第２回転要素が前記第１リングギヤからなり、
   前記第３回転要素が前記キャリヤからなり、
   前記第４回転要素が前記第２リングギヤからなり、
   前記第５回転要素が前記第２サンギヤからなる、
   ことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
4. 前記第４クラッチは、前記第４回転要素と前記増速回転要素とを係合自在であって、
   前記プラネタリギヤセットは、第１サンギヤと、第１リングギヤと、第２サンギヤと、第２リングギヤと、前記第１サンギヤに噛合するショートピニオン、前記ショートピニオン及び前記第１リングギヤに噛合する小径部と前記第２サンギヤ及び前記第２リングギヤに噛合する大径部とを有するステップドピニオン、をそれぞれ回転自在に支持するキャリヤと、を有し、
   前記第１回転要素が前記第１サンギヤからなり、
   前記第２回転要素が前記第２リングギヤからなり、
   前記第３回転要素が前記第１リングギヤからなり、
   前記第４回転要素が前記キャリヤからなり、
   前記第５回転要素が前記第２サンギヤからなる、
   ことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。

Images