JP2014194236A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】前進１２速段及び後進１速段を達成可能な新たな自動変速機を提供する。
【解決手段】自動変速機１は、サンギヤＳ１〜Ｓ４、キャリヤＣＲ１〜ＣＲ４、リングギヤＲ１〜Ｒ４を備えた遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４を備えている。また、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とを、第２リングギヤＲ２と第３リングギヤＲ３とを、第３キャリヤＣＲ３と第４キャリヤＣＲ４とを連結要素３１〜３３により連結している。更に、それぞれ第１キャリヤＣＲ１と第４キャリヤＣＲ４とを、第２キャリヤＣＲ２と第４サンギヤＳ４とを、第１連結要素３１と第４キャリヤＣＲ４とを、第２連結要素３２と第４サンギヤＳ４とを係合可能なクラッチＣ１〜Ｃ４と、第２キャリヤＣＲ２を自動変速機ケース１７に係止可能な第１ブレーキＢ１及び第３サンギヤＳ３を自動変速機ケース１７に係止可能な第２ブレーキＢ２と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機に関する。

近年、車輌の燃費や加速性能向上を図るために、車輌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。従来、このような有段式の自動変速機にあって、４つの遊星歯車機構と、３つのクラッチ及びブレーキからなる６つの係合要素とによって前進１２速段と後進段とを形成したものがある（特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０１０/０１４４４８６号明細書

ところで、一般に、このような自動変速機は、変速段数が多くなるほど、レシオ・スプレッド（変速比幅、以下、単にスプレッドという）を広くすることができ、最適なギヤ段への変速が可能になる。

また、遊星歯車機構としては、シングルピニオン式の遊星歯車機構と、ダブルピニオン式の遊星歯車機構とがあるが、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、ピニオンギヤが径方向に２列配設されるダブルピニオン式の遊星歯車機構に比べて、ピニオンギヤ同士の噛合箇所がないため、構造がシンプルでありかつ、噛み合い損失が小さい。従って、自動変速機を構成する際には、出来るだけ多くのシングルピニオン式の遊星歯車機構を使用していることが望まれる。

更に、上記係合要素は解放されていたとしても引き摺り損失が発生する。そのため、各変速段において出来るだけ解放される係合要素の数が少ないと共に、使用頻度の高い変速段において引き摺り損失の大きな係合要素が係合されていることが望ましい。

上述した特許文献１は、４つの遊星歯車機構と６つの係合要素とによって、前進１２速段の自動変速機を構成しているが、これら４つの遊星歯車機構と６つの係合要素とによって構成可能な自動変速機のパターンは無数に存在し、その中から上述したような自動変速機として望ましい機能を出来るだけ多く持った自動変速機を案出することは、非常に困難である。

そこで本発明は、４つの遊星歯車機構と６つの係合要素とを用いて、前進１２速段及び後進１速段を達成可能な新たな自動変速機を提供することを目的とする。

本発明は、入力部材（１２）に入力された動力を変速して出力部材（１３）に出力する自動変速機（１_１，１_２）であって、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第１サンギヤ（Ｓ１）と第１キャリヤ（ＣＲ１）と第１リングギヤ（Ｒ１）とを有する第１遊星歯車機構（ＰＭ１）と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第２サンギヤ（Ｓ２）と第２キャリヤ（ＣＲ２）と第２リングギヤ（Ｒ２）とを有する第２遊星歯車機構（ＰＭ２）と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第３サンギヤ（Ｓ３）と第３キャリヤ（ＣＲ３）と第３リングギヤ（Ｒ３）とを有する第３遊星歯車機構（ＰＭ３）と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第４サンギヤ（Ｓ４）と第４キャリヤ（ＣＲ４）と第４リングギヤ（Ｒ４）とを有する第４遊星歯車機構（ＰＭ４）と、
前記第１サンギヤ（Ｓ１）と前記第２サンギヤ（Ｓ２）とを連結する第１連結要素（３１）と、
前記第２リングギヤ（Ｒ２）と前記第３リングギヤ（Ｒ３）とを連結する第２連結要素（３２）と、
前記第３キャリヤ（ＣＲ３）と前記第４キャリヤ（ＣＲ４）とを連結する第３連結要素（３３）と、
前記第１キャリヤ（ＣＲ１）と前記第４キャリヤ（ＣＲ４）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、
前記第２キャリヤ（ＣＲ２）と前記第４サンギヤ（Ｓ４）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第２クラッチ（Ｃ２）と、
前記第１連結要素（３１）と前記第４キャリヤ（ＣＲ４）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第３クラッチ（Ｃ３）と、
前記第２連結要素（３２）と前記第４サンギヤ（Ｓ４）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第４クラッチ（Ｃ４）と、
前記第２キャリヤ（ＣＲ２）を自動変速機ケース（１７）に固定可能に係合すると共に該係合を解放する第１ブレーキ（Ｂ１）と、
前記第３サンギヤ（Ｓ３）を前記自動変速機ケース（１７）に固定可能に係合すると共に該係合を解放する第２ブレーキ（Ｂ２）と、を備え、
前記入力部材（１２）を前記第１リングギヤ（Ｒ１）及び前記第４リングギヤ（Ｒ４）に連結し、
前記出力部材（１３）を前記第１キャリヤ（ＣＲ１）に連結した、
ことを特徴とする自動変速機（１_１，１_２）にある。

このように自動変速機を構成することによって、４つの遊星歯車機構と、４つのクラッチと、２つのブレーキとを用いて、前進１２速段及び後進１速段を達成することが可能になる。これにより、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッドが広くなり、車輌の加速性能及び燃費性能を向上させることができる。

また、上記６つの係合要素の内、３要素を係合、残りの３要素を解放して、各変速段を形成することになるため、変速段を構成した際に解放される係合要素が比較的少なく、これら解放された係合要素による引き摺り損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上することができる。

更に、上記自動変速機は、例えば、４つの遊星歯車機構をシングルピニオン式の遊星歯車機構とすることが可能な構成となり、このシングルピニオン式の遊星歯車機構を採用することによって、ギヤの噛み合い損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上させることができ、かつ、部品点数を少なくして自動変速機の組み立て工数及びコストを低減することができる。

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。

第１の実施の形態に係る自動変速機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の係合表。 第１の実施の形態に係る自動変速機の速度線図。 第２の実施の形態に係る自動変速機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・リアドライブ）の車輌１００に用いて好適な自動変速機１_１は、内燃エンジン（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などの発進装置４と、変速機構５_１とを備えている。

変速機構５_１は、４つのシングルピニオン式の遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４と、４つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、２つのブレーキＢ１，Ｂ２と、を備えており、内燃エンジン２からの動力が上記発進装置４に駆動連結される入力軸（入力部材）１２を介して入力されると共に、この入力された動力を変速して出力軸１３から出力する有段式変速機構となっている。出力軸（出力部材）１３から出力された動力は、ディファレンシャル装置などを備えた最終減速装置１５へと伝達され、この最終減速装置１５により減速されて車輌１００の駆動輪へと出力される。

図１に示すように、上述した遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４は、車輌の前方側となる図中左側から車輌の後方側となる図中右側に向かって、上記入力軸１２上において、第３遊星歯車機構ＰＭ３、第４遊星歯車機構ＰＭ４、第２遊星歯車機構ＰＭ２、第１遊星歯車機構ＰＭ１の順に並んで配置されている。第１遊星歯車機構ＰＭ１は、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＲ１及び第１リングギヤＲ１を備えており、該第１キャリヤＣＲ１が、第１サンギヤＳ１及び第１リングギヤＲ１に噛合する１つのピニオンギヤＰ１を周方向に複数配設して、回転自在に支持するように有しているシングルピニオン式の遊星歯車機構である。

上記第１遊星歯車機構ＰＭ１は、シングルピニオン式であるため、３つの回転要素である第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、第１キャリヤＣＲ１は、速度線図（図３参照）におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＲ１、第１リングギヤＲ１となる。第１遊星歯車機構ＰＭ１のギヤ比λ_１（第１サンギヤＳ１の歯数／第１リングギヤＲ１の歯数）は、例えば、０．３に設定されている。

第２遊星歯車機構ＰＭ２も、第１遊星歯車機構ＰＭ１と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、３つの回転要素として、第２サンギヤＳ２と、第２リングギヤＲ２と、複数のピニオンギヤＰ２を連結して自転かつ公転自在に保持する第２キャリヤＣＲ２とを備えている。この第２遊星歯車機構ＰＭ２の３つの回転要素である第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリヤＣＲ２は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣＲ２、第２リングギヤＲ２となる。第２遊星歯車機構ＰＭ２のギヤ比λ_２（第２サンギヤＳ２の歯数／第２リングギヤＲ２の歯数）は、例えば、０．４に設定されている。

第３遊星歯車機構ＰＭ３も、第１及び第２遊星歯車機構ＰＭ１，ＰＭ２と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、３つの回転要素として、第３サンギヤＳ３と、第３リングギヤＲ３と、複数のピニオンギヤＰ３を連結して自転かつ公転自在に保持する第３キャリヤＣＲ３とを備えている。この第３遊星歯車機構ＰＭ３の３つの回転要素である第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３、第３キャリヤＣＲ３は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、第３サンギヤＳ３、第３キャリヤＣＲ３、第３リングギヤＲ３となる。第３遊星歯車機構ＰＭ３のギヤ比λ_３（第３サンギヤＳ３の歯数／第３リングギヤＲ３の歯数）は、例えば、０．４５に設定されている。

第４遊星歯車機構ＰＭ４も、第１乃至第３遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ３と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、３つの回転要素として、第４サンギヤＳ４と、第４リングギヤＲ４と、複数のピニオンギヤＰ４を連結して自転かつ公転自在に保持する第４キャリヤＣＲ４とを備えている。この第４遊星歯車機構ＰＭ４の３つの回転要素である第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４、第４キャリヤＣＲ４は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、第４サンギヤＳ４、第４キャリヤＣＲ４、第４リングギヤＲ４となる。第４遊星歯車機構ＰＭ４のギヤ比λ_４（第４サンギヤＳ４の歯数／第４リングギヤＲ４の歯数）は、例えば、０．５５に設定されている。

また、上記第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４は、入力軸１２と連結されており、内燃エンジン２からの回転が入力されるようになっている。第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とは第１連結要素３１によって連結されており、第２リングギヤＲ２と第３リングギヤＲ３とは第２連結要素３２によって連結されている。また、第３キャリヤＣＲ３と第４キャリヤＣＲ４とは第３連結要素３３によって連結されていると共に、第１キャリヤＣＲ１は出力軸１３と連結されている。

加えて、第１クラッチＣ１は、上述した第１キャリヤＣＲ１と第４キャリヤＣＲ４とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第１クラッチＣ１を係合することによって、第１キャリヤＣＲ１と第４キャリヤＣＲ４が連結され、第１クラッチＣ１を解放することにより、この連結が解除される。

第２クラッチＣ２は、第２キャリヤＣＲ２と第４サンギヤＳ４とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第２クラッチＣ２を係合することによって、第２キャリヤＣＲ２と第４サンギヤＳ４が連結され、第２クラッチＣ２を解放することにより、この連結が解除される。

第３クラッチＣ３は、第１連結要素３１（即ち、第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２）と第４キャリヤＣＲ４とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第３クラッチＣ３を係合することによって、第１連結要素３１と第４キャリヤＣＲ４が連結され、第３クラッチＣ３を解放することにより、この連結が解除される。

第４クラッチＣ４は、第２連結要素３２（即ち、第２リングギヤＲ２及び第３リングギヤＲ３）と第４サンギヤＳ４とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第４クラッチＣ４を係合することによって、第２連結要素３２と第４サンギヤＳ４が連結され、第４クラッチＣ４を解放することにより、この連結が解除される。

第１ブレーキＢ１は、第２キャリヤＣＲ２を自動変速機ケース１７に固定可能に係合すると共に該係合を解放可能に構成されている。即ち、第１ブレーキＢ１が係合されることによって、第２キャリヤＣＲ２は自動変速機ケース１７に固定され、第１ブレーキＢ１を解放することによって第２キャリヤＣＲ２は回転可能となる。

第２ブレーキＢ２は、第３サンギヤＳ３を自動変速機ケース１７に固定可能に係合すると共に該係合を解放可能に構成されている。即ち、第２ブレーキＢ２が係合されることによって、第３サンギヤＳ３は自動変速機ケース１７に固定され、第２ブレーキＢ２を解放することによって第３サンギヤＳ３は回転可能となる。

このように構成された変速機構５_１は、４つのクラッチＣ１〜Ｃ４及び２つのブレーキＢ１，Ｂ２の係合と解放の組み合わせにより前進１速段〜１２速段と後進段とに切換えることができる。以下、この変速機構５_１の作用について、図１乃至図３に沿って説明をする。

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、横軸はそれら回転要素のギヤ比に対応して示している。この図３においては、左から順に第１遊星歯車機構ＰＭ１の速度線図、第２遊星歯車機構ＰＭ２の速度線図、第３遊星歯車機構ＰＭ３の速度線図、第４遊星歯車機構ＰＭ４の速度線図が示されており、いずれの遊星歯車機構の速度線図も左からサンギヤ、キャリヤ、リングギヤの順で並んでいる。

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、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２が係合され、第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３及び第４クラッチＣ４が解放される。すると、図１及び図３に示すように、第４サンギヤＳ４が固定されることにより、第４リングギヤＲ４の入力回転は、第４キャリヤＣＲ４に減速して出力され、第３連結要素３３を介して第３キャリヤＣＲ３に入力される。この第３キャリヤＣＲ３に入力された回転は、第３サンギヤＳ３が固定されていることにより、第３リングギヤＲ３に増速されて出力され、第２連結要素３２を介して第２リングギヤＲ２に入力される。この時、第２キャリヤＣＲ２が固定されているため、第２サンギヤＳ２は逆転増速され、第１サンギヤＳ１も逆転増速回転する。そして、この第１サンギヤＳ１が逆転増速回転することによって、第１リングギヤＲ１からの入力回転は、減速されて第１キャリヤＣＲ１から出力され、前進１速段としてギヤ比が４．３５７となるように出力軸１３が回転する。

前進２速段（２ｎｄ）では、第１クラッチＣ１、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、第２乃至第４クラッチＣ２〜Ｃ４が解放される。すると、第１クラッチＣ１が係合されることによって第４キャリヤＣＲ４と第１キャリヤＣＲ１が連結される。また、第２ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定され、第１ブレーキＢ１により第２キャリヤＣＲ２が固定される。従って、前進１速段の場合と同様に、第３キャリヤＣＲ３に対して第３リングギヤＲ３及び第２リングギヤＲ２は増速回転し、第２リングギヤＲ２に対して第２サンギヤＳ２及び第１サンギヤＳ１は前進１速段のよりも低い回転ながら逆転増速されて回転する。これにより、第１キャリヤＣＲ１は第４キャリヤＣＲ４と共に、第１リングギヤＲ１からの入力回転を減速して、第１変速段よりは高い回転数で回転し、前進２速段としてギヤ比が２．３８７となるように出力軸１３が回転する。

前進３速段（３ｒｄ）では、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第１ブレーキＢ１が係合され、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、ブレーキＢ１が係止されクラッチＣ２が係合されることによって第４サンギヤＳ４が固定されるため、第４リングギヤＲ４の入力回転が減速されて第４キャリヤＣＲ４に出力される。第４キャリヤＣＲ４は、第１クラッチＣ１が係合されていることによって第１キャリヤＣＲ１と連結されているため、第１キャリヤＣＲ１も第４キャリヤＣＲ４と共に第２変速段よりは高い回転数で減速回転する。これにより、前進３速段としてギヤ比が１．５５０となるように出力軸１３が回転する。

前進４速段（４ｔｈ）では、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が係合され、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、第４クラッチＣ４が係合されているため、第４サンギヤＳ４と第２リングギヤＲ２が連結されると共に、ブレーキＢ１により第２キャリヤＣＲ２が固定されているため、第２リングギヤＲ２に対して、第２サンギヤＳ２及び第１サンギヤＳ１は前進３速段の際よりも低い回転で逆転減速回転する。これにより、第１キャリヤＣＲ１は第４キャリヤＣＲ４と共に、第１リングギヤＲ１からの入力回転を減速して、第３変速段よりも僅かに高い回転数で回転し、前進４速段としてギヤ比が１．４４４となるように出力軸１３が回転する。

前進５速段（５ｔｈ）では、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が係合され、第１及び第３クラッチＣ１，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、第１ブレーキＢ１により第２キャリヤＣＲ２が固定されると共に、第２クラッチＣ２及び第４クラッチＣ４が係合されることによって、第４サンギヤＳ４及び第２連結要素３２（即ち第２リングギヤＲ２及び第３リングギヤＲ３）も固定される。更に、第２リングギヤＲ２及び第２キャリヤＣＲ２が固定されることによって、第２サンギヤＳ２も固定され、第１連結要素３１を介して第１サンギヤＳ１も固定される。従って、第１リングギヤＲ１からの入力回転は、減速されて第４変速段の際よりは高い回転数で第１キャリヤＣＲ１から出力され、これにより、前進５速段としてギヤ比が１．３００となるように出力軸１３が回転する。

前進６速段（６ｔｈ）では、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が係合され、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、ブレーキＢ１及びクラッチＣ２により第４サンギヤＳ４が固定される。このため、第４リングギヤＲ４の入力回転は、第４キャリヤＣＲ４に減速して出力される。この第４キャリヤＣＲ４は、第３クラッチＣ３が連結されることにより第１サンギヤＳ１と連結しており、第１リングギヤＲ１からの入力回転は、上記第１サンギヤＳ１が第４キャリヤＣＲ４と共に減速回転することにより、第１キャリヤＣＲ１から減速されて第５変速段の際よりは高い回転数で出力される。これにより、前進６速段としてギヤ比が１．０８９となるように出力軸１３が回転する。

前進７速段（７ｔｈ）では、第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３が係合され、第４クラッチＣ４、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が解放される。すると、第１及び第３クラッチＣ１，Ｃ３が係合されることによって、第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣＲ１とが連結される。従って、第１キャリヤＣＲ１は、入力回転する第１リングギヤＲ１と同速回転し、これにより、前進７速段としてギヤ比が１．０００となるように出力軸１３が回転する。

前進８速段（８ｔｈ）では、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が係合され、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定されるため、第３リングギヤＲ３は、第３キャリヤＣＲ３に対して増速して回転する。また、第２クラッチＣ２により、第４サンギヤＳ４と第２キャリヤＣＲ２とが連結されて同速回転すると共に、第３クラッチＣ３により第４キャリヤＣＲ４と第１サンギヤＳ１が連結されて同速回転する。第４リングギヤＲ４の入力回転は上記第２乃至第４遊星歯車機構ＰＭ２〜ＰＭ４のギヤの噛合関係により、第１サンギヤＳ１から増速されて出力される。第１リングギヤＲ１の入力回転は、第１サンギヤＳ１が増速回転することにより、第１キャリヤＣＲ１から前進７速段の際よりも増速されて出力され、これにより、前進８速段としてギヤ比が０．９５３となるように出力軸１３が回転する。

前進９速段（９ｔｈ）では、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が係合され、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定されるため、第３リングギヤＲ３は、第３キャリヤＣＲ３に対して増速して回転する。また、第４クラッチＣ４により、第４サンギヤＳ４と第２連結要素３２（第３リングギヤＲ３、第２リングギヤＲ２）とが連結されて同速回転すると共に、第３クラッチＣ３により第４キャリヤＣＲ４と第１サンギヤＳ１が連結されて同速回転する。第４リングギヤＲ４の入力回転は上記第３及び第４遊星歯車機構ＰＭ３〜ＰＭ４のギヤの噛合関係により、第１サンギヤＳ１から増速されて出力される。第１リングギヤＲ１の入力回転は、第１サンギヤＳ１が増速回転することにより、第１キャリヤＣＲ１から前進８速段の際よりも増速して出力され、これにより、前進９速段としてギヤ比が０．９２９となるように出力軸１３が回転する。

前進１０速段（１０ｔｈ）では、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が係合され、第１及び第３クラッチＣ１，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定されるため、第３リングギヤＲ３は、第３キャリヤＣＲ３に対して増速して回転する。また、第４クラッチＣ４により、第４サンギヤＳ４と第２連結要素３２（第３リングギヤＲ３、第２リングギヤＲ２）とが連結されている。従って、第４リングギヤＲ４の入力回転は、第４キャリヤＣＲ４から増速して出力されると共に、第３キャリヤＣＲ３に伝達され、第３リングギヤＲ３から更に増速されて出力される。また、第２遊星歯車機構ＰＭ２は、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４が連結されることにより、第２キャリヤＣＲ２と第２リングギヤＲ２とが連結され、直結状態となるため、第３リングギヤＲ３の増速回転がそのまま第１サンギヤＳ１に出力される。第１リングギヤＲ１からの入力回転は、第１サンギヤＳ１が増速回転することにより、第１キャリヤから前進９速段の際よりも増速して出力され、これにより、前進１０速段としてギヤ比が０．８２４となるように出力軸１３が回転する。

前進１１速段（１１ｔｈ）では、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が係合され、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定されるため、第３リングギヤＲ３は、第３キャリヤＣＲ３に対して増速して回転する。また、第４クラッチＣ４により、第４サンギヤＳ４と第３リングギヤＲ３とが連結されて同速回転する。従って、これら第３及び第４遊星歯車機構ＰＭ３，ＰＭ４のギヤの噛合関係によって、第４リングギヤＲ４の入力回転は、第４キャリヤＣＲ４から増速して出力されると共に、クラッチＣ１の係合によって第１キャリヤＣＲ１が上記第４キャリヤＣＲ４と共に前進１０速段時よりも高い回転数で回転する。これにより、前進１１速段としてギヤ比が０．７５２となるように出力軸１３が回転する。

前進１２速段（１２ｔｈ）では、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第２ブレーキＢ２が係合され、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定されるため、第３リングギヤＲ３は、第３キャリヤＣＲ３に対して増速して回転する。また、第２クラッチＣ２により、第４サンギヤＳ４と第２キャリヤＣＲ２とが連結されて同速回転する。更に、クラッチＣ１により第４キャリヤＣＲ４と第１キャリヤＣＲ１とが連結されて同速回転する。従って、これら第１乃至第４の遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４のギヤの噛合関係により、第４リングギヤＲ４の入力回転が第４キャリヤＣＲ４から大幅に増速して出力され、この第４キャリヤＣＲ４と共に第１キャリヤＣＲ１が回転する。これにより、前進１２速段としてギヤ比が０．６２９となるように出力軸１３が回転する。

後進段（Ｒｅｖ）では、第４クラッチＣ４、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３が解放される。すると、第２ブレーキＢ２により第３サンギヤＳ３が固定されるため、第３リングギヤＲ３は、第３キャリヤＣＲ３に対して増速して回転する。また、第４クラッチＣ４により、第４サンギヤＳ４と第３リングギヤＲ３とが連結されて同速回転する。従って、第４リングギヤＲ４の入力回転は、これら第３及び第４遊星歯車機構ＰＭ３，ＰＭ４のそれぞれにより増速されて第２リングギヤＲ２に出力され、この第２リングギヤＲ２の回転は、ブレーキＢ１により第２キャリヤＣＲ２が固定されているため、大幅に逆転増速されて第２サンギヤＳ２を介して第１サンギヤＳ１に出力される。この第１サンギヤＳ１の逆転増速回転により、第１リングギヤＲ１からの入力回転は、第１キャリヤＣＲ１から逆転回転として出力され、これにより、後進段としてギヤ比が―２．９２０となるように出力軸１３が回転する。

このように自動変速機１_１を構成することによって、４つの遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４と、４つのクラッチＣ１〜Ｃ４と、２つのブレーキＢ1，Ｂ２とを用いて、前進１２速段及び後進１速段を達成することができる。これにより、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッドが本実施の形態においては、６．９２７と広くなり、車輌の加速性能及び燃費性能を向上させることができる。また、前進時の各変速段の間のステップ比も、ばらつきが少なく比較的に良好であり、最適な変速段に円滑に変速することができる。

更に、上記６つの係合要素の内、３要素を係合、残りの３要素を解放して、各変速段を形成することになるため、変速段を構成した際に解放される係合要素が比較的少なく、これら解放された係合要素による引き摺り損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上することができる。特に第１クラッチＣ１は、トルク容量（トルク分担率）が他の係合要素Ｃ２〜Ｃ４，Ｂ１，Ｂ２に比して大きくて摩擦板の数も多いため、引き摺り損失も大きいが、例えば、高速道路走行時などの長距離走行時に使用頻度の高い直結変速段（本実施の形態では前進７速段）以上の変速段（本実施の形態では前進１１速段及び前進１２速段）にて係合するようになっているため、より、自動変速機の伝達効率を向上させることができる。更にこれに加えて、第２もしくは第３クラッチＣ２，Ｃ３と、第１もしくは第２ブレーキＢ１，Ｂ２のトルク容量を小さく構成することができるため、これらの摩擦係合要素の摩擦板の枚数を減らして、自動変速機の全長及びコストを低減することができる。

また、上記自動変速機は、４つの遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４全てをシングルピニオン式の遊星歯車機構により構成しており、ギヤの噛み合い損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上させることができ、かつ、部品点数を少なくして自動変速機の組み立て工数及びコストを低減することができる。また、ピニオンギヤの回転数も比較的に低く構成することができる。

＜第２の実施の形態＞
ついで、本発明の第２の実施の形態に係る自動変速機について図４に基づいて説明をする。なお、本実施の形態に係る自動変速機１_２は、上述した第１の実施の形態の自動変速機１_１と、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）タイプに搭載されるように構成されている点で異なっている。従って、以下の説明では、第１の実施の形態と異なっている部分についてのみ説明をし、対応する部品については第１の実施の形態と同じ参照符号を用いることとする。

具体的には、図４に示すように、自動変速機１_２の変速機構５_２は、４つの遊星歯車機構ＰＭ１〜ＰＭ４を車輌の前後方向に相当する図中左側から右側に向けて、第４遊星歯車機構ＰＭ４、第１遊星歯車機構ＰＭ１、第２遊星歯車機構ＰＭ２、第３遊星歯車機構ＰＭ３の順に配設しており、そして、これら第１遊星歯車機構ＰＭ１と第２遊星歯車機構ＰＭ２との間から出力軸１３が車輌の左右方向に相当する図中上下方向に延設するように構成されている。

このため、上記第１遊星歯車機構ＰＭ１と第２遊星歯車機構ＰＭ２との軸方向の間にカウンタギヤ４１が配置され、入力軸１２からの動力は上記変速機構５_２によって変速され、出力軸１３と連結しているこのカウンタギヤ４１によって、カウンタ軸４２へと出力される。そして、カウンタ軸４２に出力された動力は、ディファレンシャル装置４３を介して駆動車輪へと伝達される。

なお、上記変速機構の遊星歯車機構及び係合要素の連結関係は、第１の実施の形態の変速機構５_１と同様であると共に、その作用も同じであるため説明を省略する。このように、出力部材が、第１遊星歯車機構ＰＭ１と第２遊星歯車機構ＰＭ２との軸方向の間に配置された出力軸１３及びカウンタギヤ４１からなるので、車輌進行方向に対してエンジンの出力軸（クランク軸）が横向きに搭載される車輌に、本自動変速機を好適に用いることができる。

なお、本実施の形態では、ＦＦタイプの車輌に本発明に係る自動変速機を用いた場合を説明したが、勿論、ＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）タイプやＭＲ（ミッドエンジン・リヤドライブ）タイプの車輌等、エンジンの出力軸が横向きとなる車輌であれば、本自動変速機を適用することができる。

また、上記第１及び第２の実施の形態において、駆動源として内燃エンジンを用いたが、電気モータなどを用いてもよく、また、これら内燃エンジンと電気モータとを組み合わせて駆動源としても良い。また、上記第１及び第２の実施の形態に係る自動変速機は、少なくとも前進１２速段及び後進１速段を形成可能であるが、全ての変速段を必ずしも使用する必要はない。

１_１，１_２：自動変速機、１２：入力部材（入力軸）、１３：出力部材（出力軸）、３１：第１連結要素、３２：第２連結要素、３３：第３連結要素、ＰＭ１：第１遊星歯車機構、Ｓ１：第１サンギヤ、ＣＲ１：第１キャリヤ、Ｒ１：第１リングギヤ、ＰＭ２：第２遊星歯車機構、Ｓ２：第２サンギヤ、ＣＲ２：第２キャリヤ、Ｒ２：第２リングギヤ、ＰＭ３：第３遊星歯車機構、Ｓ３：第３サンギヤ、ＣＲ３：第３キャリヤ、Ｒ３：第３リングギヤ、ＰＭ４：第４遊星歯車機構、Ｓ４：第４サンギヤ、ＣＲ４：第４キャリヤ、Ｒ４：第４リングギヤ、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、Ｂ１：第１ブレーキ、Ｂ２：第２ブレーキ

Claims (2)

1. 入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機であって、
   速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤとを有する第１遊星歯車機構と、
   速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤとを有する第２遊星歯車機構と、
   速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第３サンギヤと第３キャリヤと第３リングギヤとを有する第３遊星歯車機構と、
   速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第４サンギヤと第４キャリヤと第４リングギヤとを有する第４遊星歯車機構と、
   前記第１サンギヤと前記第２サンギヤとを連結する第１連結要素と、
   前記第２リングギヤと前記第３リングギヤとを連結する第２連結要素と、
   前記第３キャリヤと前記第４キャリヤとを連結する第３連結要素と、
   前記第１キャリヤと前記第４キャリヤとを係合すると共に、該係合を解放可能な第１クラッチと、
   前記第２キャリヤと前記第４サンギヤとを係合すると共に、該係合を解放可能な第２クラッチと、
   前記第１連結要素と前記第４キャリヤとを係合すると共に、該係合を解放可能な第３クラッチと、
   前記第２連結要素と前記第４サンギヤとを係合すると共に、該係合を解放可能な第４クラッチと、
   前記第２キャリヤを自動変速機ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第１ブレーキと、
   前記第３サンギヤを前記自動変速機ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第２ブレーキと、を備え、
   前記入力部材を前記第１リングギヤ及び前記第４リングギヤに連結し、
   前記出力部材を前記第１キャリヤに連結した、
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 前進１速段は、前記第２クラッチと、前記第１ブレーキと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第３クラッチと、前記第４クラッチとを解放することにより形成し、
   前進２速段は、前記第１クラッチと、前記第１ブレーキと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第２クラッチと、前記第３クラッチと、前記第４クラッチとを解放することにより形成し、
   前進３速段は、前記第１クラッチと、前記第２クラッチと、前記第１ブレーキとを係合すると共に、前記第３クラッチと、前記第４クラッチと、前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進４速段は、前記第１クラッチと、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキとを係合すると共に、前記第２クラッチと、前記第３クラッチと、前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進５速段は、前記第２クラッチと、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第３クラッチと、前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進６速段は、前記第２クラッチと、前記第３クラッチと、前記第１ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第４クラッチと、前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進７速段は、前記第１クラッチと、前記第２クラッチと、前記第３クラッチとを係合すると共に、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキと、前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進８速段は、前記第２クラッチと、前記第３クラッチと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進９速段は、前記第３クラッチと、前記第４クラッチと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第２クラッチと、前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進１０速段は、前記第２クラッチと、前記第４クラッチと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第３クラッチと、前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進１１速段は、前記第１クラッチと、前記第４クラッチと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第２クラッチと、前記第３クラッチと、前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
   前進１２速段は、前記第１クラッチと、前記第２クラッチと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第３クラッチと、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
   後進段は、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキと、前記第２ブレーキとを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第２クラッチと、前記第３クラッチとを解放することにより形成した、
   ことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
   
   

Images