JP2016011681A - 車両用自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前進９段、後進１段の変速段を４つのプラネタリギヤと５つの係合要素にて形成できる車両用自動変速装置の提供。【解決手段】入力軸１２に連結された第１要素Ｃ１，Ｒ１とハウジング１１に固定された第２要素Ｓ１と入力軸１２に従った回転を出力する第３要素Ｒ１，Ｃ１とを備えた第１プラネタリギヤ１３と、第２乃至第４プラネタリギヤ１４、１５、１６と、入力軸及び第１要素と第３サンギヤＳ３とを連結する第１クラッチＣＬ１と、第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３とを連結する第２クラッチＣＬ２と、第２キャリアと第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４及び出力軸１７とを連結する第３クラッチＣＬ３と、入力軸及び第１要素と第２サンギヤＳ２、第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４とを連結する第４クラッチＣＬ４と、第４サンギヤＳ４をハウジング１１に固定するブレーキＢと、を有し、第３要素及び第２リングギヤが互いに連結されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエンジン等によって回転駆動される入力軸の回転を複数変速段に変速して出力軸に伝達する車両用自動変速装置に関する。

従来、前進９段、後進１段の変速段の形成が可能な車両用自動変速装置がある。例えば、下記に示す特許文献１が開示する技術では、４つのプラネタリギヤ及び６つの係合要素を備えて構成され、そのうちの３要素を係合させることで、前進９段、後進１段の変速段を形成可能としている。一方、下記に示す特許文献２が開示する技術では、４つのプラネタリギヤ及び５つの係合要素を備えて構成され、そのうちの３要素を係合させることにより、前進８段、後進１段の変速段を形成できるに留まり、前進９段、後進１段の変速段の形成できないものである。

特表２０１１−５１３６６２号公報 特表２００８−５２７２６７号公報

前進９段、後進１段の変速段を構成するには、特許文献１に示される車両用自動変速装置の如く、４つのプラネタリギヤと６つの係合要素を備える必要があるため、車両用自動変速装置の全長や全幅の増加に繋がっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、前進９段、後進１段の変速段を４つのプラネタリギヤと５つの係合要素にて形成できる車両用自動変速装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る車両用自動変速装置は、ハウジングと、前記ハウジングに回転軸線回りに回転可能に支承された入力軸と、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に支承された出力軸と、前記入力軸に連結された第１要素と前記ハウジングに固定された第２要素と前記入力軸に従った回転を出力する第３要素とを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第１プラネタリギヤと、第２サンギヤと第２リングギヤと前記第２サンギヤ及び前記第２リングギヤとに噛合するピ二オンを支承する第２キャリアとを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第２プラネタリギヤと、第３サンギヤと第３リングギヤと前記第３サンギヤ及び前記第３リングギヤとに噛合するピ二オンを支承する第３キャリアとを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第３プラネタリギヤと、第４サンギヤと第４リングギヤと前記第４サンギヤ及び前記第４リングギヤとに噛合するピ二オンを支承する第４キャリアとを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第４プラネタリギヤと、互いに連結された前記入力軸及び前記第１要素と前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する第１クラッチと、前記第２キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する第２クラッチと、前記第２キャリアと互い連結された前記第３リングギヤと前記第４キャリア及び前記出力軸とを係脱可能に連結する第３クラッチと、互いに連結された前記入力軸及び前記第１要素と互い連結された前記第２サンギヤと前記第３キャリア及び前記第４リングギヤとを係脱可能に連結する第４クラッチと、前記第４サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するブレーキと、を有し、前記第３要素及び前記第２リングギヤが互いに連結されたことを要旨とする。

これによれば、車両用自動変速装置は、前進９段、後進１段の変速段を４つのプラネタリギヤと５つの係合要素にて形成できるため、係合要素を１つ減らすことができることにより、全長や全幅を小さくできる。

請求項２に係る車両用自動変速装置は、請求項１において、前記第１プラネタリギヤはシングルピ二オン式であり、前記第１要素は第１キャリア、前記第２要素は第１サンギヤ、前記第３要素は第１リングギヤであることを要旨とする。

これによれば、第１プラネタリギヤは、構造が簡素なシングルピ二オン式を採用できる。

請求項３に係る車両用自動変速装置は、請求項１において、前記第１プラネタリギヤはダブルピ二オン式であり、前記第１要素は第１リングギヤ、前記第２要素は第１サンギヤ、前記第３要素は第１キャリアであることを要旨とする。

これによれば、第１プラネタリギヤは、ダブルピ二オン式を採用しているので、減速比の設定の自由度が大きい。

上記課題を解決するため、請求項４に係る車両用自動変速装置は、請求項２において、前記第１プラネタリギヤは、前記回転軸線方向の前記第２プラネタリギヤ側で前記入力軸と連結され、前記回転軸線方向の前記第２プラネタリギヤの反対側で前記第１キャリアから前記第１リングギヤの外周側へ延在する入力軸連結部材を備え、前記入力軸連結部材の外周側の外周面にエンジンからの動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材を設けたことを要旨とする。

これによれば、動力外部取出し部材は、入力軸に連結された入力軸連結部材から、変速段にかかわらず、常に入力軸の入力回転と同じ回転の動力をＰＴＯとして取り出すことができる。

本発明の車両用自動変速機の第１実施形態を模式的に示したスケルトン図である。 第１実施形態の各変速段におけるブレーキ及びクラッチの作動状態を示す図である。 第１実施形態の各変速段におけるプラネタリギヤの各要素の回転比を示す速度線図である。 本発明の第２実施形態のスケルトン図である。 第２実施形態の各変速段におけるプラネタリギヤの各要素の回転比を示す速度線図である。

本発明に係る車両用自動変速装置について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて、以下に説明する。図１を参照すると、本実施形態に係る車両用自動変速装置１０は、エンジンＥＧの出力回転がトルクコンバータＴＣを介して入力され、当該入力された入力回転を変速し、一対の駆動輪（図示略）に伝達するために使用される。車両用自動変速装置１０は、車体に取り付けられたハウジング１１と、ハウジング１１内に回転軸線１８と同軸に回転可能に順次支承された入力軸１２と、第１プラネタリギヤ１３と、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５、第４プラネタリギヤ１６と、出力軸１７とを備える。

第１プラネタリギヤ１３は、回転軸線１８と同軸に回転可能に支承された第１サンギヤＳ１と、第１リングギヤＲ１と、第１サンギヤＳ１及び第１リングギヤＲ１に噛合する第１ピ二オンＰ１と、第１ピ二オンＰ１を支承する第１キャリアＣ１とを備える。第１プラネタリギヤ１３は、シングルピ二オン式遊星歯車機構である。

第２プラネタリギヤ１４は、回転軸線１８と同軸に回転可能に支承された第２サンギヤＳ２と、第２リングギヤＲ２と、第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２に噛合する第２ピ二オンＰ２と、第２ピ二オンＰ２を支承する第２キャリアＣ２とを備える。第２プラネタリギヤ１４は、シングルピ二オン式遊星歯車機構である。

第３プラネタリギヤ１５は、回転軸線１８と同軸に回転可能に支承された第３サンギヤＳ３と、第３リングギヤＲ３と、第３サンギヤＳ３及び第３リングギヤＲ３に噛合する第３ピ二オンＰ３と、第３ピ二オンＰ３を支承する第３キャリアＣ３とを備える。第３プラネタリギヤ１５は、シングルピ二オン式遊星歯車機構である。

第４プラネタリギヤ１６は、回転軸線１８と同軸に回転可能に支承された第４サンギヤＳ４と、第４リングギヤＲ４と、第４サンギヤＳ４及び第４リングギヤＲ４に噛合する第４ピ二オンＰ４と、第４ピ二オンＰ４を支承する第４キャリアＣ４とを備える。第４プラネタリギヤ１６は、シングルピ二オン式遊星歯車機構である。

入力軸１２及び出力軸１７は、ハウジング１１に、支持され、また、回転軸線１８周りに回転可能に軸承されている。入力軸１２は、トルクコンバータＴＣを介してエンジンＥＧの出力回転動力が伝達され、当該回転動力を車両用自動変速装置１０に入力する軸部材である。出力軸１７は、変速された回転動力を差動装置（図示略）など介して駆動輪に出力する軸部材である。

第１プラネタリギヤ１３の第１キャリアＣ１は、入力軸１２に連結されている。第４プラネタリギヤ１６の第４キャリアＣ４は、出力軸１７に連結されている。

第１プラネタリギヤ１３の第１サンギヤＳ１は、ハウジング１１に固定されている。第１プラネタリギヤ１３の第１リングギヤＲ１と第２プラネタリギヤ１４の第２リングギヤＲ２と連結されている。第２プラネタリギヤ１４の第２サンギヤＳ２は、第３プラネタリギヤ１５の第３キャリアＣ３及び第４プラネタリギヤ１６の第４リングギヤＲ４に連結されている。第３プラネタリギヤ１５の第３リングギヤＲ３は、第４プラネタリギヤ１６の第４キャリアＣ４と連結されている。

車両用自動変速装置１０は、図１に示すごとく、ブレーキＢと、第１クラッチＣＬ１と、第２クラッチＣＬ２と、第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４との５つの係合要素を備える。
ブレーキＢは、第４プラネタリギヤ１６の第４サンギヤＳ４を、ハウジング１１に固定する。
第１クラッチＣＬ１は、第３プラネタリギヤ１５の第３サンギヤＳ３と、互いに連結された入力軸１２及び第１プラネタリギヤ１３の第１キャリアＣ１とを係脱可能に連結する。
第２クラッチＣＬ２は、第２プラネタリギヤ１４の第２キャリアＣ２と第３プラネタリギヤ１５の第３サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する。
第３クラッチＣＬ３は、第２プラネタリギヤ１４の第２キャリアＣ２と、互いに連結された第３プラネタリギヤ１５の第３リングギヤＲ３と第４プラネタリギヤ１６の第４キャリアＣ４及び出力軸１７とを係脱可能に連結する。
第４クラッチＣＬ４は、互いに連結された入力軸１２及び第１プラネタリギヤ１３の第１キャリアＣ１と、互いに連結された第２プラネタリギヤ１４の第２サンギヤＳ２と第３プラネタリギヤ１５の第３キャリアＣ３及び第４プラネタリギヤ１６の第４リングギヤＲ４とを係脱可能に連結する。

ブレーキＢ、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４の作動は、トランスミッションＥＣＵ（以下単にＴＭ−ＥＣＵと称す）１９により制御される。

図１に示す如く、第１プラネタリギヤ１３は、第１プラネタリギヤ１３の回転軸線１８方向の第２プラネタリギヤ１４側で第１キャリアＣ１と入力軸１２とが連結されている。第１プラネタリギヤ１３の回転軸線１８方向の第２プラネタリギヤ１４の反対側には、第１キャリアＣ１から第１リングギヤＲ１の外周側へ延在する入力軸連結部材１２ａが設けられている。入力軸連結部材１２ａの外周側の外周面に、エンジンＥＧからの動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材Ｍが、設けられている。このため、この入力軸連結部材１２ａからは、変速段にかかわらず、常に入力回転と同じ回転の動力を動力外部取出し部材Ｍにて取り出すことができ、所謂パワー・テイク・オフの機能を発揮することができる。第１プラネタリギヤ１３の回転軸線１８方向の第２プラネタリギヤ１４の反対側で、第１サンギヤＳ１がハウジング１１に固定される。

シングルピ二オン式の第１プラネタリギヤ１３は、第１キャリアＣ１が、入力軸１２と連結され、第１サンギヤＳ１がハウジング１１に固定され、第１リングギヤＲ１が、第２リングギヤＲ２と連結された構成である。このため、第１実施形態においては、入力軸１２に連結された第１要素には、第１キャリアＣ１が該当し、ハウジング１１に固定された第２要素には、第１サンギヤＳ１が該当し、入力軸１２に従った回転を出力する第３要素には、第１リングギヤＲ１が該当する。

以上のように構成された車両用自動変速装置１０は、図２に示す様に、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４を選択的に係脱し、ブレーキＢを選択的に作動させることにより、第１プラネタリギヤ１３、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６の各要素の回転を規制する。これにより、前進９段、後進１段の変速段が、成立する。図２において、各変速段に対応する各クラッチ及びブレーキの欄に白丸が付されている場合、クラッチであれば接続した係合状態、ブレーキであれば回転規制した固定状態にあることを示す。

第１プラネタリギヤ１３、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６の如く、シングルピ二オン式遊星歯車機構においては、サンギヤの回転数Ｎｓ、キャリアの回転数Ｎｃ、リングギヤの回転数Ｎｒ及び遊星歯車機構のギヤ比λの関係は、式（１）で示され、各変速段におけるギヤ比は、式（１）に基づいて算出される。サンギヤＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の歯数をＺｓ１、Ｚｓ２、Ｚｓ３、Ｚｓ４、リングギヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の歯数をＺｒ１、Ｚｒ２、Ｚｒ３、Ｚｒ４とすると、第１ピ二オンギヤＰ１、第２ピ二オンギヤＰ２、第３ピ二オンギヤＰ３及び第４ピ二オンギヤＰ４のギヤ比は、それぞれ、λ１＝Ｚｓ１／Ｚｒ１、λ２＝Ｚｓ２／Ｚｒ２、λ３＝Ｚｓ３／Ｚｒ３、λ４＝Ｚｓ４／Ｚｒ４、である。
Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（１）

ブレーキＢを選択的に作動し、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４を選択的に接続した場合、第１プラネタリギヤ１３、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６の各要素の速度比は、図３に示す速度線図のようになる。

即ち、図３に示す速度線図は、入力軸１２に第１キャリアＣ１が連結され、ハウジング１１に第１サンギヤＳ１が固定され、第１リングギヤＲ１と第２リングギヤＲ２とが連結され、第２サンギヤＳ２と第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４とが連結され、第３クラッチＣＬ３により互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４と出力軸１７が、第２キャリアＣ２と連結され、第２クラッチＣＬ２により第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３とが連結されるので、Ｓ２、Ｃ３及びＲ４と、Ｃ２、Ｒ３及びＣ４と、Ｃ２及びＳ３が付された各１本の縦線をギヤ比に対応させた間隔で横軸方向にそれぞれ配置し、各要素に対応してその速度比を縦軸方向に示したものである。

第４プラネタリギヤ１６は、シングルピニオン式遊星歯車機構であるので、第４リングギヤＲ４の縦線と第４サンギヤＳ４の縦線との間隔を１＋λ４とみなし、第４サンギヤＳ４の縦線から見て第４リングギヤＲ４の縦線と同じ側において、第４サンギヤＳ４の縦線から間隔１だけ離して第４キャリアＣ４の縦線を配置する。
第３プラネタリギヤ１５もシングルピニオン式遊星歯車機構であるので、第３リングギヤＲ３の縦線と第３サンギヤＳ３の縦線との間隔を１＋λ３とみなし、第３サンギヤＳ３の縦線から見て第３リングギヤＲ３の縦線と同じ側において、第３サンギヤＳ３の縦線から間隔１だけ離して第３キャリアＣ３の縦線を配置する。
また、第２プラネタリギヤ１４もシングルピニオン式遊星歯車機構であるので、第２リングギヤＲ２と第２キャリアＣ２の縦線との間隔をλ２とみなし、第２キャリアＣ２の縦線から見て第２リングギヤＲ２の縦線の反対側において、第２キャリアＣ２の縦線から間隔１だけ離して第２サンギヤＳ２の縦線を配置する。
速度線図には、ブレーキＢと、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、及び第４クラッチＣＬ４とが選択的に作動された点に、Ｂ、ＣＬ１、ＣＬ２及びＣＬ４が記入されている。

このように構成された車両用自動変速装置１０の速度線図において、６本の縦線のうちで４本の各縦線に対応する要素を、図３において右から縦線の並び順に、第１、第２、第３、第４構成要素とする。第１実施形態の場合、第１構成要素は、第２キャリアＣ２及び第３サンギヤＳ３である。第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３は、第２クラッチＣＬ２により相互に連結される。第２構成要素は、互いに連結された第２サンギヤＳ２と第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４である。第３構成要素は、第２キャリアＣ２と互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４及び出力軸１７である、第２キャリアＣ２は、第３クラッチＣＬ３により互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４及び出力軸１７と連結される。第４構成要素は、第２リングＲ２である。

第２構成要素の第３キャリアＣ３と第４リングギヤＲ４とが、連結され、第３構成要素の第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４とが、連結されている。この構成により、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第１キャリアＣ１は、入力軸１２と連結され、第１サンギヤＳ１はハウジング１１に固定されて回転規制されるため、入力軸１２に従った回転即ち入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が、第１リングギヤＲ１に生じる。第１リングギヤＲ１は、第２リングギヤＲ２に連結されているため、第４構成要素の第２リングＲ２には入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が入力される構成である。

以下、各変速段の作動について説明する。前進第１変速段の場合、第１クラッチＣＬ１が、接続されることにより、第１構成要素の第３サンギヤＳ３が入力軸１２により回転駆動される。ブレーキＢが、作動することにより、第４サンギヤＳ４が回転規制される。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第１変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第２変速段の場合、第２クラッチＣＬ２が、接続されることにより、第１構成要素の第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３とが連結される。この構成により、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が入力されている。ブレーキＢが作動することにより、第４サンギヤＳ４が、回転規制される。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４及び出力軸１７が、第２変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第３変速段の場合、第４クラッチＣＬ４が接続されることにより、第２構成要素の第２サンギヤＳ２、第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４が、入力軸１２により回転駆動される。ブレーキＢが作動することにより、第４サンギヤＳ４が、回転規制される。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第３変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第４変速段の場合、第２クラッチＣＬ２が、接続されることにより、第１構成要素の第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３とが連結される。この構成により、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第４クラッチＣＬ４が接続されることにより、第２構成要素の第２サンギヤＳ２、第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４が、入力軸１２により回転駆動される。第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が、入力されている。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第４変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第５変速段の場合、第１クラッチＣＬ１が接続されることにより、第１構成要素の第３サンギヤＳ３が、入力軸１２により回転駆動される。第４クラッチＣＬ４が接続されることにより、第２構成要素の第２サンギヤＳ２、第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４が、入力軸１２により回転駆動される。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第５変速段のギヤ比１．０００で正転駆動される。

前進第６変速段の場合、第３クラッチＣＬ３が接続されることにより、第３構成要素の第２キャリアＣ２と互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４と出力軸１７とが、連結される。この構成により、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第４クラッチＣＬ４が接続されることにより、第２構成要素の第２サンギヤＳ２、第３キャリアＣ３及び第４リングギヤＲ４が、入力軸１２により回転駆動される。第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が、入力されている。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第６変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第７変速段の場合、第３クラッチＣＬ３が接続されることにより、第３構成要素の第２キャリアＣ２と互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４と出力軸１７とが、連結される。この構成により、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第１クラッチＣＬ１が接続されることにより、第１構成要素の第３サンギヤＳ３が、入力軸１２により回転駆動される。第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が、入力されている。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第７変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第８変速段の場合、第２クラッチＣＬ２が接続されることにより、第１構成要素の第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３とが、連結される。第３クラッチＣＬ３が接続されることにより、第３構成要素の第２キャリアＣ２と互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４と出力軸１７とが、連結される。第２構成要素の第２サンギヤＳ２と第３キャリアＣ３と第４リングギヤＲ４とは、互いに連結されている。従って、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、互いにロックして一体となる。これにより、第４構成要素の第２リングＲ２の入力である入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転にて、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第８変速段のギヤ比で正転駆動される。

前進第９変速段の場合、第３クラッチＣＬ３が接続されることにより、第３構成要素の第２キャリアＣ２と互いに連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４と出力軸１７とが、連結される。この構成により、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が、入力されている。ブレーキＢが作動することにより、第４サンギヤＳ４が、回転規制される。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、第９変速段のギヤ比で正転駆動される。

後退第１変速段の場合、第２クラッチＣＬ２が接続されることにより、第１構成要素の第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３とが、連結される。この構成により、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、一つの複式遊星歯車装置を形成する。第１クラッチＣＬ１が接続されることにより、第１構成要素の第２キャリアＣ２と第３サンギヤＳ３が、入力軸１２により回転駆動される。第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が、大きな増速回転が入力されている。これにより、第３構成要素である第３リングギヤＲ３、第４キャリアＣ４と及び出力軸１７が、後退第１変速段のギヤ比で逆転駆動される。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図４及び図５に基づいて、以下に説明する。図４を参照すると、符号２０は、本発明に係る車両用自動変速装置を示す。車両用自動変速装置２０は、前述の第１実施形態の車両用自動変速装置１０と同様に、車体に取り付けられたハウジング１１内に、回転軸線１８と同軸に回転可能に順次支承された入力軸１２、第１プラネタリギヤ１３、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５、第４プラネタリギヤ１６、及び出力軸１７を備えて構成されている。

第１プラネタリギヤ１３は、第１実施形態におけるシングルピ二オン式遊星歯車機構に代えて、回転軸線１８と同軸に回転可能に支承された第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛合する第１ピ二オンＰ１ａ、Ｐ１ｂ、及び第１ピ二オンＰ１ａ、Ｐ１ｂを支承する第１キャリアＣ１を備えて構成される。第１プラネタリギヤ１３はダブルピ二オン式遊星歯車機構である。第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６は、第１実施形態と同様にシングルピ二オン式遊星歯車機構である。

第１プラネタリギヤ１３の第１サンギヤＳ１は、第１実施形態と同様に、ハウジング１１に固定されている。第１プラネタリギヤ１３の第１リングギヤＲ１は、第１実施形態とは相違して、入力軸１２と連結されている。第１プラネタリギヤ１３の第１キャリアＣ１は、第１実施形態とは相違して、第２プラネタリギヤ１３の第２リングギヤＲ２と連結されている。車両用自動変速装置２０の第２実施形態のその余の構成は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

なお、プラネタリギヤがダブルピ二オン式遊星歯車機構においては、サンギヤの回転数Ｎｓ、キャリアの回転数Ｎｃ、リングギヤの回転数Ｎｒと遊星歯車機構のギヤ比λとの関係は、式（２）で示され、各変速段におけるギヤ比は、式（２）に基づいて算出される。サンギヤＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の歯数をＺｓ１，Ｚｓ２，Ｚｓ３，Ｚｓ４、リングギヤＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の歯数をＺｒ１，Ｚｒ２，Ｚｒ３，Ｚｒ４とすると、第１ピ二オンギヤＰ１、第２ピ二オンギヤＰ２、第３ピ二オンギヤＰ３、及び第４ピ二オンギヤＰ４のギヤ比はそれぞれ、λ１＝Ｚｓ１／Ｚｒ１，λ２＝Ｚｓ２／Ｚｒ２，λ３＝Ｚｓ３／Ｚｒ３，λ４＝Ｚｓ４／Ｚｒ４である。
Ｎｒ＝（１−λ）Ｎｃ＋λＮｓ・・・（２）

第１プラネタリギヤ１３は、第１リングギヤＲ１が入力軸１２と連結され、第１キャリアＣ１が第２プラネタリギヤ１４の第リングギヤＲ２と連結され、第１サンギヤＳ１がハウジング１１に固定された構成である。このため、第２実施形態においては、入力軸１２に連結された第１要素には、第１リングギヤＲ１が該当し、ハウジング１１に固定された第２要素には、第１サンギヤＳ１が該当し、入力軸１２に従った回転を出力する第３要素には、第１キャリアＣ１が該当する。

以上のように構成された車両用自動変速装置２０は、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５、及び第４プラネタリギヤ１６の各要素の連結は、第２リングギヤＲ２が第１キャリアＣ１に連結されたことを除いて、第１実施形態の車両用自動変速装置１０と同じである。図２と同様に、車両用自動変速装置２０は、ＴＭ−ＥＣＵ１９による制御により、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４を選択的に係脱し、ブレーキＢを選択的に作動する。これにより、第１プラネタリギヤ１３、第２プラネタリギヤ１４、第３プラネタリギヤ１５及び第４プラネタリギヤ１６の要素の回転を規制する。これにより、前進９段、後進１段の変速段を成立することができ、その速度線図は、図５に示す如くとなる。

なお、ダブルピ二オン式の第１プラネタリギヤ１３において、第１リングギヤＲ１は、入力軸１２と連結され、第１サンギヤＳ１はハウジング１１に固定されて回転規制されるため、入力軸１２に従った回転即ち入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が、第１キャリアＣ１に生じる。第１キャリアＣ１は、第２リングギヤＲ２に連結されているため、第４構成要素の第２リングＲ２には、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が入力される構成である。この様に、第２実施形態の車両用自動変速装置２０においても、第１実施形態の車両用自動変速装置１０と同様に、第４構成要素の第２リングＲ２に、入力軸１２の回転より回転数が大きな増速回転が入力される。なお、車両用自動変速装置２０における各変速段の作動については、第１実施形態の車両用自動変速装置１０における第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４と、ブレーキＢとの作動と同じであるので、詳細な説明は省略する。

本発明の第１実施形態の車両用自動変速装置１０、第２実施形態の車両用自動変速装置２０によれば、前進第１速変速段と後退第１変速段との切替を行う場合、第１クラッチＣＬ１の係合を保持したまま、ブレーキＢと第２クラッチＣＬ２の係合を切り替える。これにより、第４プラネタリギヤ１６の第４キャリアＣ４の回転を反転させることができる。その結果、車庫内での変速なるガレージシフトである前進第１速変速段と後退第１変速段とのシフト切替には、ブレーキＢか第２クラッチＣＬ２かの一つの係合要素を掛け替えるのみで、切替可能となる。このため、ガレージシフトを行うために必要な応答時間を短くすることができる。

上述の如く、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る車両用自動変速装置１０、２０によれば、ハウジング１１と、ハウジング１１に回転軸線１８回りに回転可能に支承された入力軸１２と、ハウジング１１に回転軸線１８回りに回転可能に支承された出力軸１７と、入力軸１２に連結された第１要素Ｃ１，Ｒ１とハウジング１１に固定された第２要素Ｓ１と入力軸１２に従った回転を出力する第３要素Ｒ１，Ｃ１とを備えてハウジング１１に回転軸線１８と同軸に支承された第１プラネタリギヤ１３と、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２と第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２とに噛合するピ二オンＰ２を支承する第２キャリアＣ２とを備えてハウジング１１に回転軸線１８と同軸に支承された第２プラネタリギヤ１４と、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３と第３サンギヤＳ３及び第３リングギヤＲ３とに噛合するピ二オンＰ３を支承する第３キャリアＣ３とを備えてハウジング１１に回転軸線１８と同軸に支承された第３プラネタリギヤ１５と、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４と第４サンギヤＳ４及び第４リングギヤＲ４とに噛合するピ二オンＰ４を支承する第４キャリアＣ４とを備えてハウジング１１に回転軸線１８と同軸に支承された第４プラネタリギヤ１６と、互いに連結された入力軸１２及び第１要素Ｃ１、Ｒ１と第３サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する第１クラッチＣＬ１と、第２キャリアＲ２と第３サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する第２クラッチＣＬ２と、第２キャリアＣ２と互い連結された第３リングギヤＲ３と第４キャリアＣ４及び出力軸１７とを係脱可能に連結する第３クラッチＣＬ３と、互いに連結された入力軸１２及び第１要素Ｃ１、Ｒ１と互い連結された第２サンギヤＳ２と第３キャリアＲ３及び第４リングギヤＲ４とを係脱可能に連結する第４クラッチＣＬ４と、第４サンギヤＳ４をハウジング１１に係脱可能に固定するブレーキＢと、を有し、第３要素Ｒ１，Ｃ１及び第２リングギヤＲ２が互いに連結されているので、車両用自動変速装置１０，２０は、前進９段、後進１段の変速段を４つのプラネタリギヤ１３，１４，１５，１６と５つの係合要素ＣＬ，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４，Ｂにより形成できるため、係合要素を１つ減らすことができることにより、全長や全幅を小さくできる。

上述の如く、本発明の第１実施形態に係る車両用自動変速装置１０によれば、第１プラネタリギヤ１３はシングルピ二オン式であり、第１要素は第１キャリアＣ１、第２要素は第１サンギヤＳ１、第３要素は第１リングギヤＲ１であるので、第１プラネタリギヤ１３は、構造が簡素なシングルピ二オン式を採用できる。

上述の如く、本発明の第２実施形態に係る車両用自動変速装置２０によれば、第１プラネタリギヤ１３はダブルピ二オン式であり、第１要素は第１リングギヤＲ１、第２要素は第１サンギヤＳ１、第３要素は第１キャリアＣ１であるので、第１プラネタリギヤは、ダブルピ二オン式を採用しているので、減速比の設定の自由度が大きい。

上述の如く、本発明の第１実施形態に係る車両用自動変速装置１０によれば、第１プラネタリギヤ１３は、回転軸線１８方向の第２プラネタリギヤ１４側で入力軸１２と連結され、回転軸線１８方向の第２プラネタリギヤ１４の反対側で第１キャリアＣ１から第１リングギヤＲ１の外周側へ延在する入力軸連結部材１２ａを備え、入力軸連結部材１２ａの外周側の外周面にエンジンＥＧからの動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材Ｍを設けたので、動力外部取出し部材Ｍは、入力軸１２に連結された入力軸連結部材１２ａから、変速段にかかわらず、常に入力軸１２の入力回転と同じ回転の動力をＰＴＯとして取り出すことができる。

なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。

１０，２０：車両用自動変速装置
１１：ハウジング
１２：入力軸
１３：第１プラネタリギヤ
１４：第２プラネタリギヤ
１５：第３プラネタリギヤ
１６：第４プラネタリギヤ
１７：出力軸
１８：回転軸線
Ｂ：ブレーキ
Ｃ１：第１キャリア
Ｃ２：第２キャリア
Ｃ３：第３キャリア
Ｃ４：第４キャリア
ＣＬ１：第１クラッチ
ＣＬ２：第２クラッチ
ＣＬ３：第３クラッチ
ＣＬ４：第４クラッチ
Ｒ１：第１リングギヤ
Ｒ２：第２リングギヤ
Ｒ３：第３リングギヤ
Ｒ４：第４リングギヤ
Ｓ１：第１サンギヤ
Ｓ２：第２サンギヤ
Ｓ３：第３サンギヤ
Ｓ４：第４サンギヤ

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに回転軸線回りに回転可能に支承された入力軸と、
   前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に支承された出力軸と、
   前記入力軸に連結された第１要素と前記ハウジングに固定された第２要素と前記入力軸に従った回転を出力する第３要素とを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第１プラネタリギヤと、
   第２サンギヤと第２リングギヤと前記第２サンギヤ及び前記第２リングギヤとに噛合するピ二オンを支承する第２キャリアとを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第２プラネタリギヤと、
   第３サンギヤと第３リングギヤと前記第３サンギヤ及び前記第３リングギヤとに噛合するピ二オンを支承する第３キャリアとを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第３プラネタリギヤと、
   第４サンギヤと第４リングギヤと前記第４サンギヤ及び前記第４リングギヤとに噛合するピ二オンを支承する第４キャリアとを備えて前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第４プラネタリギヤと、
   互いに連結された前記入力軸及び前記第１要素と前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する第１クラッチと、
   前記第２キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する第２クラッチと、
   前記第２キャリアと互い連結された前記第３リングギヤと前記第４キャリア及び前記出力軸とを係脱可能に連結する第３クラッチと、
   互いに連結された前記入力軸及び前記第１要素と互い連結された前記第２サンギヤと前記第３キャリア及び前記第４リングギヤとを係脱可能に連結する第４クラッチと、
   前記第４サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するブレーキと、を有し、
   前記第３要素及び前記第２リングギヤが互いに連結された車両用自動変速装置。
2. 前記第１プラネタリギヤはシングルピ二オン式であり、前記第１要素は第１キャリア、前記第２要素は第１サンギヤ、前記第３要素は第１リングギヤである請求項１に記載の車両用自動変速装置。
3. 前記第１プラネタリギヤはダブルピ二オン式であり、前記第１要素は第１リングギヤ、前記第２要素は第１サンギヤ、前記第３要素は第１キャリアである請求項１に記載の車両用自動変速装置。
4. 前記第１プラネタリギヤは、前記回転軸線方向の前記第２プラネタリギヤ側で前記入力軸と連結され、前記回転軸線方向の前記第２プラネタリギヤの反対側で前記第１キャリアから前記第１リングギヤの外周側へ延在する入力軸連結部材を備え、前記入力軸連結部材の外周側の外周面にエンジンからの動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材を設けた請求項２に記載の車両用自動変速装置。

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