JP2017067213A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチのトルク容量が大きくなることを防止する自動変速機を提供する。
【解決手段】本自動変速機１は、入力軸８は第２キャリヤＣＲ２に連結され、出力軸１０は第３キャリヤＣＲ３に連結され、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４、第２リングギヤＲ２及び第１キャリヤＣＲ１及び第３サンギヤＳ３がそれぞれ連結されている。第１リングギヤＲ１と第３キャリヤＣＲ３及び出力軸１０を係合可能な第１クラッチＣ−１、第２キャリヤＣＲ２と第１サンギヤＳ１及び第４リングギヤＲ４を係合可能な第２クラッチＣ−２、第４プラネタリギヤＰＲ４を一体に係合可能な第３クラッチＣ−３、第３キャリヤＣＲ３及び第４キャリヤＣＲ４を係合可能な第４クラッチＣ−４、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４の回転を固定可能な第１ブレーキＢ−１、第３リングギヤＲ３の回転を固定可能な第２ブレーキＢ−２を備える。
【選択図】図１

Description

この技術は、車両等に搭載される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の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、４つのプラネタリギヤと６つの摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）とを備え、前進９速段及び後進段を形成するものが提案されている（特許文献１、図５参照）。

特開２０１２−５０７６６７号公報

ところで、一般的にブレーキは、ケースに回転を固定するため、変速機構における外周側に配置され、摩擦材の径も大きくなるので、トルク容量を大きくし易い。反対にクラッチは、トルク容量を大きくすると、摩擦板の枚数を増やしたり油圧サーボの油室の受圧面積を大きくしたりする必要があり、コンパクト化の妨げになるばかりか、油圧の増減に対して敏感に伝達トルクの増減が生じるため、制御性の向上が困難となる。そのため、クラッチのトルク容量は、小さい方が好ましい。

しかしながら、上記特許文献１の自動変速機では、駆動回転を減速するためにトルクが増幅される前進１速段において、連結ユニットと表現されている１つのクラッチ（Ｓ４ｂ）と２つのブレーキ（Ｓ２ｂ、Ｓ５ｂ）とを係合して変速段を形成している。そのため、第２プラネタリギヤ（Ｐ２ｂ）の第２サンギヤ（Ｐ２１ｂ）に入力された駆動ユニットの駆動力が、第２プラネタリギヤ（Ｐ２ｂ）からと第１プラネタリギヤ（Ｐ１ｂ）からとの両方から動力循環する形でクラッチ（Ｓ４ｂ）に伝達され、当該クラッチ（Ｓ４ｂ）で伝達するトルクが大きくなってしまい、該クラッチ（Ｓ４ｂ）のトルク容量を大きく設計しなければならないという問題がある。

そこで、クラッチのトルク容量が大きくなることを防止すること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。

本実施態様における自動変速機は、入力部材に入力された入力回転を変速して出力部材に出力する自動変速機であって、
第１回転要素と、第２回転要素と、第３回転要素と、を有する第１プラネタリギヤと、
第４回転要素と、前記入力部材に連結された第５回転要素と、前記第２回転要素に連結された第６回転要素と、を有する第２プラネタリギヤと、
前記第２回転要素に連結された第７回転要素と、前記出力部材に連結された第８回転要素と、第９回転要素と、を有する第３プラネタリギヤと、
前記第４回転要素に連結された第１０回転要素と、第１１回転要素と、前記第１回転要素に連結された第１２回転要素と、を有する第４プラネタリギヤと、
前記第３回転要素と前記第８回転要素及び前記出力部材とを係合可能な第１クラッチと、
前記第１回転要素及び前記第１２回転要素と前記第５回転要素とを係合可能な第２クラッチと、
前記第１０回転要素と前記第１１回転要素と前記第１２回転要素とのうちの２つを係合可能な第３クラッチと、
前記第８回転要素及び前記出力部材と前記第１１回転要素とを係合可能な第４クラッチと、
前記第４回転要素及び前記第１０回転要素の回転をケースに対して固定可能な第１ブレーキと、
前記第９回転要素の回転を前記ケースに対して固定可能な第２ブレーキと、を備え、
前記第１ないし第４クラッチ及び前記第１及び第２ブレーキのうちの少なくとも３つを選択的に係合することにより、少なくとも９段の変速段が形成される。

本自動変速機によると、入力部材から入力される駆動力が動力循環することがなく、第１ないし第４クラッチのトルク容量が大きくなることを防止することができ、コンパクト化を図ることができ、かつ制御性の向上を図ることができる。

本実施の形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。 本実施の形態に係る自動変速機の係合表。 本実施の形態に係る自動変速機の速度線図。 本実施の形態に係る自動変速機の各クラッチ及びブレーキのトルク分担を示す表。

以下、本実施の形態について図１乃至図４に沿って説明する。まず、本実施の形態に係る自動変速機１の概略構成について図１に沿って説明する。なお、図１は本実施の形態に係る自動変速機を示すスケルトン図、図２はその係合表、図３はその速度線図、図４は各クラッチ及びブレーキのトルク分担を示す表である。

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）の車両のように、エンジンの出力軸が車両進行方向に向く、いわゆるエンジン縦置きに配置される車両に用いて好適な自動変速機１は、例えば不図示のエンジン（駆動源）に駆動連結される入力軸７を備えており、その入力軸７には、トルクコンバータ４及びロックアップクラッチ５を有する発進装置３が駆動連結されている。

トルクコンバータ４は、入力軸７に駆動連結されたポンプインペラ４ａと、該ポンプインペラ４ａに対向配置されたタービンランナ４ｂと、それらポンプインペラ４ａとタービンランナ４ｂとの間に配置され、ケース６に対して配置されたワンウェイクラッチＦによって一方向の回転のみが許容されるステータ４ｃと、を有している。ポンプインペラ４ａに伝達されたエンジンからの回転は、ステータ４ｃにより整流される作動流体を介してタービンランナ４ｂに伝達され、後述の変速機構２の入力軸８に伝達される。また、ロックアップクラッチ５は、トルクコンバータ４と動力伝達経路として並列的に配置されており、油圧制御により係合制御されることで、トルクコンバータ４をロックアップ可能となっており、つまり自動変速機１の入力軸７と変速機構２の入力軸８とを直結可能となっている。

上記発進装置３と不図示の車輪との間には、発進装置３を介して入力される駆動回転を変速して車輪に伝達する変速機構２が配置されている。変速機構２には、入力軸（入力部材）８の軸上において、軸方向に順に、第２プラネタリギヤＰＲ２と、第４プラネタリギヤＰＲ４と、第１プラネタリギヤＰＲ１と、第３プラネタリギヤＰＲ３、出力軸（出力部材）１０が備えられている。

第１プラネタリギヤＰＲ１は、第１サンギヤＳ１（第１回転要素）、第１キャリヤＣＲ１（第２回転要素）、及び第１リングギヤＲ１（第３回転要素）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に噛合する第１ピニオンＰ１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構成されている。

また同様に、第２プラネタリギヤＰＲ２は、第２サンギヤＳ２（第４回転要素）、第２キャリヤＣＲ２（第５回転要素）、及び第２リングギヤＲ２（第６回転要素）を備えており、該第２キャリヤＣＲ２が、第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２に噛合する第２ピニオンＰ２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構成されている。

また同様に、第３プラネタリギヤＰＲ３は、第３サンギヤＳ３（第７回転要素）、第３キャリヤＣＲ３（第８回転要素）、及び第３リングギヤＲ３（第９回転要素）を備えており、該第３キャリヤＣＲ３が、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構成されている。

また同様に、第４プラネタリギヤＰＲ４は、第４サンギヤＳ４（第１０回転要素）、第４キャリヤＣＲ４（第１１回転要素）、及び第４リングギヤＲ４（第１２回転要素）を備えており、該第４キャリヤＣＲ４が、第４サンギヤＳ４及び第４リングギヤＲ４に噛合する第４ピニオンＰ４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構成されている。

上記第２プラネタリギヤＰＲ２の第２キャリヤＣＲ２は、上記入力軸８に駆動連結されており、発進装置３を介して伝達されるエンジンからの駆動回転（以下、入力回転という）が入力される。また、第２キャリヤＣＲ２は、第２クラッチＣ−２に駆動連結されており、該第２クラッチＣ−２が係合されると、第１プラネタリギヤＰＲ１の第１サンギヤＳ１と第４プラネタリギヤＰＲ４の第４リングギヤＲ４とに駆動連結される。一方、第２リングギヤＲ２は、第１キャリヤＣＲ１に駆動連結されており、後述するように第１キャリヤＣＲ１が第３プラネタリギヤＰＲ３の第３サンギヤＳ３に駆動連結されていて、つまり第２リングギヤＲ２は、第１キャリヤＣＲ１と第３サンギヤＳ３とに駆動連結されている。また、第２サンギヤＳ２は、第４サンギヤＳ４に駆動連結されていると共に、第３クラッチＣ−３及び第１ブレーキＢ−１に駆動連結されており、第３クラッチＣ−３が係合されると、第４リングギヤＲ４及び第１サンギヤＳ１に駆動連結され、第１ブレーキＢ−１が係合されると、第４サンギヤＳ４と共にケース６に対して回転が固定される。言い換えると、第２クラッチＣ−２は、第２キャリヤＣＲ２と第１サンギヤＳ１及び第４リングギヤＲ４とを係合可能に構成されており、第３クラッチＣ−３は、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とを係合可能に構成されている。さらに、第１ブレーキＢ−１は、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４の回転をケース６に対して固定可能に構成されている。なお、第２クラッチＣ−２及び第３クラッチＣ−３が同時に係合されると、第２キャリヤＣＲ２は、第４サンギヤＳ４及び第２サンギヤＳ２にも駆動連結される。また、第１ブレーキＢ−１及び第３クラッチＣ−３が同時に係合されると、第４リングギヤＲ４及び第１サンギヤＳ１の回転もケース６に対して固定される。

上記第４プラネタリギヤＰＲ４の第４サンギヤＳ４は、上述したように第２サンギヤＳ２に駆動連結されている。また、第４リングギヤＲ４は、第１サンギヤＳ１に駆動連結されていると共に第３クラッチＣ−３に駆動連結されており、第３クラッチＣ−３が係合されると、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４に駆動連結され、つまり第３クラッチＣ−３は、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とを駆動連結させて第４プラネタリギヤＰＲ４を一体回転にする機能を有する。一方、第４キャリヤＣＲ４は、第４クラッチＣ−４に駆動連結されており、第４クラッチＣ−４が係合されると、第３キャリヤＣＲ３及び出力軸１０に駆動連結される。なお、本実施の形態において、第３クラッチＣ−３は、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とを係合させるものを説明しているが、第４プラネタリギヤＰＲ４を一体回転にする機能を有していればよいので、第４サンギヤＳ４、第４キャリヤＣＲ４、及び第４リングギヤＲ４のうちの何れか２つが係合可能となるように構成されていればよい。

上記第１プラネタリギヤＰＲ１の第１キャリヤＣＲ１は、上述したように第２リングギヤＲ２に駆動連結されていると共に、第３サンギヤＳ３に駆動連結されている。また、第１サンギヤＳ１は、上述したように第４リングギヤＲ４に駆動連結されていると共に、第２クラッチＣ−２及び第３クラッチＣ−３に駆動連結されており、第２クラッチＣ−２が係合されると、第２キャリヤＣＲ２及び入力軸８に駆動連結され、第３クラッチＣ−３が係合されると、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４に駆動連結される。一方、第１リングギヤＲ１は、第１クラッチＣ−１に駆動連結されており、該第１クラッチＣ−１が係合されると、出力軸１０及び第３キャリヤＣＲ３に駆動連結される。言い換えると、第１クラッチＣ−１は、第１リングギヤＲ１と第３キャリヤＣＲ３及び出力軸１０とを係合可能に構成されている。

上記第３プラネタリギヤＰＲ３の第３サンギヤＳ３は、上述したように第１キャリヤＣＲ１及び第２リングギヤＲ２に駆動連結されている。また、第３リングギヤＲ３は、第２ブレーキＢ−２に駆動連結されており、第２ブレーキＢ−２が係合されると、ケース６に対して回転が固定される。さらに、第３キャリヤＣＲ３は、出力軸１０に駆動連結されていると共に、上述したように第１クラッチＣ−１及び第４クラッチＣ−４に駆動連結されており、第１クラッチＣ−１が係合されると、第１リングギヤＲ１に駆動連結され、第４クラッチＣ−４が係合されると、第４キャリヤＣＲ４に駆動連結される。言い換えると、第２ブレーキＢ−２は、第３リングギヤＲ３の回転をケース６に対して固定可能に構成されている。

つづいて、上記構成に基づき、自動変速機１の変速機構２の作用について図１、図２、図３、及び図４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。

図３の速度線図の第１プラネタリギヤＰＲ１の部分において、横方向最端部（図３中左方側）の縦軸は第１サンギヤＳ１に、以降図中右方側へ順に縦軸は、第１キャリヤＣＲ１、第１リングギヤＲ１に対応している。また、第１プラネタリギヤＰＲ１の歯数比λ１は０．３５０である。

また、図３の速度線図の第２プラネタリギヤＰＲ２の部分において、横方向最端部（図３中左方側）の縦軸は第２サンギヤＳ２に、以降図中右方側へ順に縦軸は、第２キャリヤＣＲ２、第２リングギヤＲ２に対応している。また、第２プラネタリギヤＰＲ２の歯数比λ２は０．４００である。

また、図３の速度線図の第３プラネタリギヤＰＲ３の部分において、横方向最端部（図３中左方側）の縦軸は第３サンギヤＳ３に、以降図中右方側へ順に縦軸は、第３キャリヤＣＲ３、第３リングギヤＲ３に対応している。また、第３プラネタリギヤＰＲ３の歯数比λ３は０．４５０である。

そして、図３の速度線図の第４プラネタリギヤＰＲ４の部分において、横方向最端部（図３中左方側）の縦軸は第４サンギヤＳ４に、以降図中右方側へ順に縦軸は、第４キャリヤＣＲ４、第４リングギヤＲ４に対応している。また、第４プラネタリギヤＰＲ４の歯数比λ３は０．３５０である。

なお、上記歯数比λ１、λ２、λ３、λ４は、自動変速機１のケース６の外径と、入力軸８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８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、λ４の設定を最適化して求め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、第１クラッチＣ−１、第３クラッチＣ−３、及び第２ブレーキＢ−２が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。一方、第３クラッチＣ−３の係合により、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とが連結されて第４プラネタリギヤＰＲ４が一体回転となるため、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とが一体的に連結される。また、第１クラッチＣ−１の係合により、第１リングギヤＲ１と第３サンギヤＳ３とが一体的に連結される。さらに、第２ブレーキＢ−２の係止により第３リングギヤＲ３の回転が固定される。このため、第１プラネタリギヤＰＲ１のギヤ比と第２プラネタリギヤＰＲ２のギヤ比と第３プラネタリギヤＰＲ３のギヤ比との関係から、第２キャリヤＣＲ２の入力回転に基づき、第１サンギヤＳ１、第２サンギヤＳ２、及び第４プラネタリギヤＰＲ４全体が増速回転に、第２リングギヤＲ２、第１キャリヤＣＲ１、及び第３サンギヤＳ３が減速回転となり、回転が固定された第３リングギヤＲ３を介してさらに減速された回転が第３キャリヤＣＲ３（及び第１リングギヤＲ１）から出力され、前進１速段としてのギヤ比５．０３６の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進１速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第１クラッチＣ−１のトルク分担は０．８１６であり、第３クラッチＣ−３のトルク分担は０．２８６であり、第２ブレーキＢ−２のトルク分担は４．０３６である。

前進２速段（２ｎｄ）では、図２に示すように、第２クラッチＣ−２、第３クラッチＣ−３、及び第２ブレーキＢ−２が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第２クラッチＣ−２の係合により、第２キャリヤＣＲ２及び第１サンギヤＳ１の回転が一体的に連結され、さらに、第３クラッチＣ−３の係合により、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とが連結されて第４プラネタリギヤＰＲ４が一体回転となるため、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２と第４プラネタリギヤＰＲ４とが一体的に連結され、つまり第２キャリヤＣＲ２、第１サンギヤＳ１、第２サンギヤＳ２、及び第４プラネタリギヤＰＲ４全体が入力回転で一体回転する。すると、第２サンギヤＳ２及び第２キャリヤＣＲ２の入力回転により第２プラネタリギヤＰＲ２が一体回転して第２リングギヤＲ２が入力回転となり、さらに、第１キャリヤＣＲ１に入力回転が入力されて、第３サンギヤＳ３に入力回転が入力される。一方、第２ブレーキＢ−２の係止により第３リングギヤＲ３の回転が固定されているので、第３サンギヤＳ３に入力された入力回転が、回転が固定された第３リングギヤＲ３を介して減速されて第３キャリヤＣＲ３に出力され、前進２速段としてのギヤ比３．２２２の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進２速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第２クラッチＣ−２のトルク分担は０．４００であり、第３クラッチＣ−３のトルク分担は０．４００であり、第２ブレーキＢ−２のトルク分担は２．２２２である。また、図２に示すように、前進１速段と前進２速段とのステップ比は１．５６３となる。

前進３速段（３ｒｄ）では、図２に示すように、第２クラッチＣ−２、第１ブレーキＢ−１、及び第２ブレーキＢ−２が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第２クラッチＣ−２の係合により、第２キャリヤＣＲ２及び第１サンギヤＳ１の回転が一体的に連結され、第１サンギヤＳ１に入力回転が入力される。また、第１ブレーキＢ−１の係止により第２サンギヤＳ２（及び第４サンギヤＳ４）の回転が固定されているので、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力回転が、回転が固定された第２サンギヤＳ２を介して増速されて第２リングギヤＲ２に出力され、第１キャリヤＣＲ１に増速回転が入力されて、第３サンギヤＳ３に増速回転が入力される。一方、第２ブレーキＢ−２の係止により第３リングギヤＲ３の回転が固定されているので、第３サンギヤＳ３に入力された増速回転が、回転が固定された第３リングギヤＲ３を介して減速されて第３キャリヤＣＲ３に出力され、前進３速段としてのギヤ比２．３０２の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進３速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第２クラッチＣ−２のトルク分担は０．００１であり、第１ブレーキＢ−１のトルク分担は０．２８６であり、第２ブレーキＢ−２のトルク分担は１．５８７である。また、図２に示すように、前進２速段と前進３速段とのステップ比は１．４００となる。

前進４速段（４ｔｈ）では、図２に示すように、第２クラッチＣ−２、第４クラッチＣ−４、及び第２ブレーキＢ−２が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第２クラッチＣ−２の係合により、第２キャリヤＣＲ２及び第１サンギヤＳ１の回転が一体的に連結され、第１サンギヤＳ１及び第４リングギヤＲ４に入力回転が入力される。また、第４クラッチＣ−４の係合により、第４キャリヤＣＲ４と第３キャリヤＣＲ３とが一体的に連結される。さらに、第２ブレーキＢ−２の係止により第３リングギヤＲ３の回転が固定される。このため、第１プラネタリギヤＰＲ１のギヤ比と第２プラネタリギヤＰＲ２のギヤ比と第３プラネタリギヤＰＲ３のギヤ比との関係から、第２キャリヤＣＲ２、第１サンギヤＳ１、及び第４リングギヤＲ４の入力回転に基づき、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４が逆転回転の減速回転となり、第２リングギヤＲ２、第１キャリヤＣＲ１、及び第３サンギヤＳ３が増速回転となり、回転が固定された第３リングギヤＲ３を介して減速された回転が第３キャリヤＣＲ３（及び第４キャリヤＣＲ４）から出力され、前進４速段としてのギヤ比１．８７４の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進４速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第２クラッチＣ−２のトルク分担は０．４４９であり、第４クラッチＣ−４のトルク分担は０．６０７であり、第２ブレーキＢ−２のトルク分担は０．８７４である。また、図２に示すように、前進３速段と前進４速段とのステップ比は１．２２８となる。

前進５速段（５ｔｈ）では、図２に示すように、第２クラッチＣ−２、第４クラッチＣ−４、及び第１ブレーキＢ−１が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第２クラッチＣ−２の係合により、第２キャリヤＣＲ２及び第４リングギヤＲ４（及び第１サンギヤＳ１）の回転が一体的に連結され、第４リングギヤＲ４に入力回転が入力される。また、第４クラッチＣ−４の係合により、第４キャリヤＣＲ４と第３キャリヤＣＲ３とが一体的に連結される。また、第１ブレーキＢ−１の係止により第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４の回転が固定されているので、第２キャリヤＣＲ２及び第２クラッチＣ−２を介して第４リングギヤＲ４に入力された入力回転が、回転が固定された第４サンギヤＳ４を介して減速されて第３キャリヤＣＲ３に出力され、前進５速段としてのギヤ比１．３５０の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進５速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第２クラッチＣ−２のトルク分担は１．０００であり、第４クラッチＣ−４のトルク分担は１．３５０であり、第１ブレーキＢ−１のトルク分担は０．３５０である。また、図２に示すように、前進４速段と前進５速段とのステップ比は１．３８８となる。

前進６速段（６ｔｈ）では、図２に示すように、第１クラッチＣ−１、第２クラッチＣ−２、及び第４クラッチＣ−４が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第２クラッチＣ−２の係合により、第２キャリヤＣＲ２、第４リングギヤＲ４、及び第１サンギヤＳ１の回転が一体的に連結され、第４リングギヤＲ４及び第１サンギヤＳ１に入力回転が入力される。さらに、第１クラッチＣ−１及び第４クラッチＣ−４の係合により、第１リングギヤＲ１、第３キャリヤＣＲ３、第４キャリヤＣＲ４が一体的に連結される。すると、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４が連結されており、第２リングギヤＲ２、第１キャリヤＣＲ１、及び第３サンギヤＳ３が連結されている関係上、第１プラネタリギヤＰＲ１と第２プラネタリギヤＰＲ２と第４プラネタリギヤＰＲ４とが入力回転で一体回転し、第３プラネタリギヤＰＲ３も入力回転で一体回転するので、つまり第１乃至第４プラネタリギヤＰＲ１〜ＰＲ４が入力回転での直結状態となり、前進６速段としてのギヤ比１．０００の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進６速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第１クラッチＣ−１のトルク分担は０．３２４であり、第２クラッチＣ−２のトルク分担は０．３８７であり、第４クラッチＣ−４のトルク分担は０．６７６である。また、図２に示すように、前進６速段と前進７速段とのステップ比は１．３５０となる。また、この前進６速段において、本実施の形態では、第１クラッチＣ−１、第２クラッチＣ−２、及び第４クラッチＣ−４の３つを係合するものを説明したが、これに加えて第３クラッチＣ−３を係合してもよく、さらには第１クラッチＣ−１、第２クラッチＣ−２、及び第３クラッチＣ−３の３つを係合するようにしてもよく、第１ないし第４クラッチＣ−１〜Ｃ−４のうちの何れか３つを係合して直結状態が形成できるようにすれば、何れのクラッチを用いてもよい。

前進７速段（７ｔｈ）では、図２に示すように、第１クラッチＣ−１、第４クラッチＣ−４、及び第１ブレーキＢ−１が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第４クラッチＣ−４の係合により、第４キャリヤＣＲ４と第３キャリヤＣＲ３とが一体的に連結され、さらに、第１クラッチＣ−１の係合により、第３キャリヤＣＲ３と第１リングギヤＲ１とが一体的に連結され、つまり第４キャリヤＣＲ４、第３キャリヤＣＲ３、及び第１リングギヤＲ１が一体的に連結される。また、第１ブレーキＢ−１の係止により第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４の回転が固定されている。このため、第１プラネタリギヤＰＲ１のギヤ比と第２プラネタリギヤＰＲ２のギヤ比と第４プラネタリギヤＰＲ４のギヤ比との関係から、第２キャリヤＣＲ２の入力回転と回転が固定された第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４とに基づき、第２リングギヤＲ２、第１キャリヤＣＲ１、及び第３サンギヤＳ３が増速回転となり、第１サンギヤＳ１及び第４リングギヤＲ４がさらに増速された増速回転となり、第４キャリヤＣＲ４及び第１リングギヤＲ１が増速回転となって、その増速された回転が第３キャリヤＣＲ３から出力され、前進７速段としてのギヤ比０．７７９の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進７速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第１クラッチＣ−１のトルク分担は０．５２９であり、第４クラッチＣ−４のトルク分担は０．２５０であり、第１ブレーキＢ−１のトルク分担は０．２２１である。また、図２に示すように、前進６速段と前進７速段とのステップ比は１．２８４となる。

前進８速段（８ｔｈ）では、図２に示すように、第１クラッチＣ−１、第２クラッチＣ−２、及び第１ブレーキＢ−１が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第２クラッチＣ−２の係合により、第２キャリヤＣＲ２及び第１サンギヤＳ１（及び第４リングギヤＲ４）の回転が一体的に連結され、第１サンギヤＳ１に入力回転が入力される。また、第１ブレーキＢ−１の係止により第２サンギヤＳ２（及び第４サンギヤＳ４）の回転が固定されているので、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力回転が、回転が固定された第２サンギヤＳ２を介して増速されて第２リングギヤＲ２に出力され、第１キャリヤＣＲ１に増速回転が入力される。すると、第１サンギヤＳ１の入力回転と第１キャリヤＣＲ１の増速回転とにより、第１リングギヤＲ１がさらに増速された増速回転となり、第１クラッチＣ−１の係合により、第１リングギヤＲ１と出力軸１０とが一体的に連結されるので、前進８速段としてのギヤ比０．６４９の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進８速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第１クラッチＣ−１のトルク分担は０．６４９であり、第２クラッチＣ−２のトルク分担は０．２２７であり、第１ブレーキＢ−１のトルク分担は０．３５１である。また、図２に示すように、前進７速段と前進８速段とのステップ比は１．２００となる。

前進９速段（９ｔｈ）では、図２に示すように、第１クラッチＣ−１、第３クラッチＣ−３、及び第１ブレーキＢ−１が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第３クラッチＣ−３の係合により、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とが連結されて第４プラネタリギヤＰＲ４が一体回転となるため、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２と第４プラネタリギヤＰＲ４とが一体的に連結され、さらに、第１ブレーキＢ−１の係止により第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２と第４プラネタリギヤＰＲ４との回転が固定される。すると、第２サンギヤＳ２の回転が固定されているので、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力回転が、回転が固定された第２サンギヤＳ２を介して増速されて第２リングギヤＲ２に出力され、第１キャリヤＣＲ１に増速回転が入力される。さらに、第１サンギヤＳ１の回転が固定されているので、第１キャリヤＣＲ１に入力された増速回転が、回転が固定された第１サンギヤＳ１を介してさらに増速されて第１リングギヤＲ１に出力され、第１クラッチＣ−１の係合により、第１リングギヤＲ１と出力軸１０とが一体的に連結されるので、前進９速段としてのギヤ比０．５２９の正転回転が出力軸１０から出力される。なお、この前進９速段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第１クラッチＣ−１のトルク分担は０．５２９であり、第３クラッチＣ−３のトルク分担は０．１８５であり、第１ブレーキＢ−１のトルク分担は０．４７１である。また、図２に示すように、前進８速段と前進９速段とのステップ比は１．２２７となる。そして、前進１速段とこの前進９速段とのギヤ比の幅であるスプレッドは９．５１９となる。

また、例えばＲ（リバース）レンジであって、後進段（Ｒｅｖ）では、図２に示すように、第１クラッチＣ−１、第４クラッチＣ−４、及び第２ブレーキＢ−２が係合される。するとまず、図１及び図３に示すように、第２キャリヤＣＲ２に入力回転が入力される。また、第４クラッチＣ−４の係合により、第４キャリヤＣＲ４と第３キャリヤＣＲ３とが一体的に連結され、さらに、第１クラッチＣ−１の係合により、第３キャリヤＣＲ３と第１リングギヤＲ１とが一体的に連結され、つまり第４キャリヤＣＲ４、第３キャリヤＣＲ３、及び第１リングギヤＲ１が一体的に連結される。また、第２ブレーキＢ−２の係止により第３リングギヤＲ３の回転が固定される。すると、第１プラネタリギヤＰＲ１のギヤ比と第２プラネタリギヤＰＲ２のギヤ比と第３プラネタリギヤＰＲ３のギヤ比と第４プラネタリギヤＰＲ４のギヤ比との関係から、第２キャリヤＣＲ２の入力回転と固定された第３リングギヤＲ３とに基づき、第２リングギヤＲ２、第１キャリヤＣＲ１、及びサンギヤＳ３が逆転回転の減速回転となり、第１サンギヤＳ１及び第４リングギヤＲ４の回転が逆転回転の増速回転となり、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４が増速された増速回転となって、第４キャリヤＣＲ４及び第１リングギヤＲ１が逆転回転の減速回転となって、第３キャリヤＣＲ３から減速された逆転回転が出力され、後進段としてのギヤ比−４．４１０の逆転回転が出力軸１０から出力される。なお、この後進段において、エンジンから入力されるトルクを１として、図４に示すように、第１クラッチＣ−１のトルク分担は２．３３２であり、第４クラッチＣ−４のトルク分担は１．１０２であり、第２ブレーキＢ−２のトルク分担は５．４１０である。

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、少なくとも第１クラッチＣ−１、第２クラッチＣ−２、第３クラッチＣ−３、及び第４クラッチＣ−４が解放される。すると、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力回転は、第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２の自由回転により吸収され、さらに、第３キャリヤＣＲ３に対して、第１クラッチＣ−１及び第４クラッチＣ−４の解放により動力伝達が切断されて、第３キャリヤＣＲ３に回転が伝達されない。これにより、出力軸１０に回転が伝達されることはなく、つまり入力軸８と出力軸１０との動力伝達が切断状態となる。

以上説明した本実施の形態に係る自動変速機１によると、図４に示すように、特に前進１速段において第２ブレーキＢ−２のトルク分担が大きく、第２ブレーキＢ−２のトルク容量を大きくする必要があるものの、入力軸８から入力される駆動力が第１ないし第４クラッチＣ−１〜Ｃ−４において動力循環することがなく、第１ないし第４クラッチＣ−１〜Ｃ−４におけるトルク分担は、前進走行時においては、前進５速段における第４クラッチＣ−４の１．３５０が、後進走行時においては、後進段における第１クラッチＣ−１の２．３３２が最大であり、後進段の最大のトルク容量に合わせて設計したとしても、動力循環するものに比して第１ないし第４クラッチのトルク容量が大きくなることを防止することができる。これにより、ブレーキよりも内径側に配置されるクラッチの摩擦板の数や外径、油圧サーボの作動油室の外径などを小さくすることができ、自動変速機１としてコンパクト化を図ることができる。また、各クラッチにおけるトルク容量が小さくて足りるので、油圧の増減に対して敏感に伝達トルクの増減が生じることを防止でき、クラッチの制御性の向上を図ることができる。

［本実施の形態のまとめ］
本実施の形態に係る自動変速機（１）は、
入力部材（８）に入力された入力回転を変速して出力部材（１０）に出力する自動変速機（１）であって、
第１回転要素（Ｓ１）と、第２回転要素（ＣＲ１）と、第３回転要素（Ｒ１）と、を有する第１プラネタリギヤ（ＰＲ１）と、
第４回転要素（Ｓ２）と、前記入力部材（８）に連結された第５回転要素（ＣＲ２）と、前記第２回転要素（ＣＲ１）に連結された第６回転要素（Ｒ２）と、を有する第２プラネタリギヤ（ＰＲ２）と、
前記第２回転要素（ＣＲ１）に連結された第７回転要素（Ｓ３）と、前記出力部材（１０）に連結された第８回転要素（ＣＲ３）と、第９回転要素（Ｒ３）と、を有する第３プラネタリギヤ（ＰＲ３）と、
前記第４回転要素（Ｓ２）に連結された第１０回転要素（Ｓ４）と、第１１回転要素（ＣＲ４）と、前記第１回転要素（Ｓ１）に連結された第１２回転要素（Ｒ４）と、を有する第４プラネタリギヤ（ＰＲ４）と、
前記第３回転要素（Ｒ１）と前記第８回転要素（ＣＲ３）及び前記出力部材（１０）とを係合可能な第１クラッチ（Ｃ−１）と、
前記第１回転要素（Ｓ１）及び前記第１２回転要素（Ｒ４）と前記第５回転要素（ＣＲ２）とを係合可能な第２クラッチ（Ｃ−２）と、
前記第１０回転要素（Ｓ４）と前記第１１回転要素（ＣＲ４）と前記第１２回転要素（Ｒ４）とのうちの２つを係合可能な第３クラッチ（Ｃ−３）と、
前記第８回転要素（ＣＲ３）及び前記出力部材（１０）と前記第１１回転要素（ＣＲ４）とを係合可能な第４クラッチ（Ｃ−４）と、
前記第４回転要素（Ｓ２）及び前記第１０回転要素（Ｓ４）の回転をケース（６）に対して固定可能な第１ブレーキ（Ｂ−１）と、
前記第９回転要素（Ｒ３）の回転を前記ケース（６）に対して固定可能な第２ブレーキ（Ｂ−２）と、を備え、
前記第１ないし第４クラッチ（Ｃ−１〜Ｃ−４）及び前記第１及び第２ブレーキ（Ｂ−１，Ｂ−２）のうちの少なくとも３つを選択的に係合することにより、少なくとも９段の変速段が形成される。

これにより、入力部材（８）から入力される駆動力が動力循環することがなく、第１ないし第４クラッチ（Ｃ−１〜Ｃ−４）のトルク容量が大きくなることを防止することができ、コンパクト化を図ることができ、かつ制御性の向上を図ることができる。

また、本実施の形態に係る自動変速機（１）は、
前記第１ないし第３回転要素（Ｓ１，ＣＲ１，Ｒ１）は、ギヤ比に対応する間隔で順に並び、
前記第４ないし第６回転要素（Ｓ２，ＣＲ２，Ｒ２）は、ギヤ比に対応する間隔で順に並び、
前記第７ないし第９回転要素（Ｓ３，ＣＲ３，Ｒ３）は、ギヤ比に対応する間隔で順に並び、
前記第１０ないし第１２回転要素（Ｓ４，ＣＲ４，Ｒ４）は、ギヤ比に対応する間隔で順に並ぶ。

さらに、本実施の形態に係る自動変速機（１）は、
前記第１回転要素は、第１サンギヤ（Ｓ１）であり、
前記第３回転要素は、第１リングギヤ（Ｒ１）であり、
前記第２回転要素は、前記第１サンギヤ（Ｓ１）と前記第１リングギヤ（Ｒ１）とに噛合する第１ピニオン（Ｐ１）を回転自在に支持する第１キャリヤ（ＣＲ１）であり、
前記第４回転要素は、第２サンギヤ（Ｓ２）であり、
前記第５回転要素は、第２リングギヤ（Ｒ２）であり、
前記第６回転要素は、前記第２サンギヤ（Ｓ２）と前記第２リングギヤ（Ｒ２）とに噛合する第２ピニオン（Ｐ２）を回転自在に支持する第２キャリヤ（ＣＲ２）であり、
前記第７回転要素は、第３サンギヤ（Ｓ３）であり、
前記第８回転要素は、第３リングギヤ（Ｒ３）であり、
前記第９回転要素は、前記第３サンギヤ（Ｓ３）と前記第３リングギヤ（Ｒ３）とに噛合する第３ピニオン（Ｐ３）を回転自在に支持する第３キャリヤ（ＣＲ３）であり、
前記第１０回転要素は、第４サンギヤ（Ｓ４）であり、
前記第１１回転要素は、第４リングギヤ（Ｒ４）であり、
前記第１２回転要素は、前記第４サンギヤ（Ｓ４）と前記第４リングギヤ（Ｒ４）とに噛合する第４ピニオン（Ｐ４）を回転自在に支持する第４キャリヤ（ＣＲ４）である。

これにより、第１ないし第４プラネタリギヤ（ＰＲ１〜ＰＲ４）を、噛合箇所がダブルピニオンプラネタリギヤよりも少なくて伝達効率がよいシングルピニオンプラネタリギヤで構成することができる。

そして、本実施の形態に係る自動変速機（１）は、
前進１速段は、前記第１クラッチ（Ｃ−１）と前記第３クラッチ（Ｃ−３）と前記第２ブレーキ（Ｂ−２）とを係合することにより形成され、
前進２速段は、前記第２クラッチ（Ｃ−２）と前記第３クラッチ（Ｃ−３）と前記第２ブレーキ（Ｂ−２）とを係合することにより形成され、
前進３速段は、前記第２クラッチ（Ｃ−２）と前記第１ブレーキ（Ｂ−１）と前記第２ブレーキ（Ｂ−２）とを係合することにより形成され、
前進４速段は、前記第２クラッチ（Ｃ−２）と前記第４クラッチ（Ｃ−４）と前記第２ブレーキ（Ｂ−２）とを係合することにより形成され、
前進５速段は、前記第２クラッチ（Ｃ−２）と前記第４クラッチ（Ｃ−４）と前記第１ブレーキ（Ｂ−１）とを係合することにより形成され、
前進６速段は、前記第１クラッチ（Ｃ−１）と前記第２クラッチ（Ｃ−２）と前記第４クラッチ（Ｃ−４）とを係合することにより形成され、
前進７速段は、前記第１クラッチ（Ｃ−１）と前記第４クラッチ（Ｃ−４）と前記第１ブレーキ（Ｂ−１）とを係合することにより形成され、
前進８速段は、前記第１クラッチ（Ｃ−１）と前記第２クラッチ（Ｃ−２）と前記第１ブレーキ（Ｂ−１）とを係合することにより形成され、
前進９速段は、前記第１クラッチ（Ｃ−１）と前記第３クラッチ（Ｃ−３）と前記第１ブレーキ（Ｂ−１）とを係合することにより形成され、
後進段は、前記第１クラッチ（Ｃ−１）と前記第４クラッチ（Ｃ−４）と前記第２ブレーキ（Ｂ−２）とを係合することにより形成される。

これにより、前進９速段及び後進段を達成可能な自動変速機を提供することができる。

［他の実施の形態の可能性］
なお、以上説明した実施の形態においては、第１ないし第４プラネタリギヤＰＲ１〜ＰＲ４をシングルピニオンプラネタリギヤで構成したものを説明したが、これに限らず、速度線図におけるギヤ比の並び順が同じになり、部材が交差することなく連結できるものであれば、第１ないし第４プラネタリギヤＰＲ１〜ＰＲ４の１つないし全部をダブルピニオンプラネタリギヤで構成してもよい。

また、本実施の形態においては、自動変速機１がエンジンの回転を変速するものとして説明したが、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及び第２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配置、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構わない。

１…自動変速機
８…入力部材（入力軸）
１０…出力部材（出力軸）
ＰＲ１…第１プラネタリギヤ
Ｓ１…第１回転要素、第１サンギヤ
ＣＲ１…第２回転要素、第１キャリヤ
Ｐ１…第１ピニオン
Ｒ１…第３回転要素、第１リングギヤ
ＰＲ２…第２プラネタリギヤ
Ｓ２…第４回転要素、第２サンギヤ
ＣＲ２…第５回転要素、第２キャリヤ
Ｐ２…第２ピニオン
Ｒ２…第６回転要素、第２リングギヤ
ＰＲ３…第３プラネタリギヤ
Ｓ３…第７回転要素、第３サンギヤ
ＣＲ３…第８回転要素、第３キャリヤ
Ｐ３…第３ピニオン
Ｒ３…第９回転要素、第３リングギヤ
ＰＲ４…第４プラネタリギヤ
Ｓ４…第１０回転要素、第４サンギヤ
ＣＲ４…第１１回転要素、第４キャリヤ
Ｐ４…第４ピニオン
Ｒ４…第１２回転要素、第４リングギヤ
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

Claims (4)

1. 入力部材に入力された入力回転を変速して出力部材に出力する自動変速機であって、
   第１回転要素と、第２回転要素と、第３回転要素と、を有する第１プラネタリギヤと、
   第４回転要素と、前記入力部材に連結された第５回転要素と、前記第２回転要素に連結された第６回転要素と、を有する第２プラネタリギヤと、
   前記第２回転要素に連結された第７回転要素と、前記出力部材に連結された第８回転要素と、第９回転要素と、を有する第３プラネタリギヤと、
   前記第４回転要素に連結された第１０回転要素と、第１１回転要素と、前記第１回転要素に連結された第１２回転要素と、を有する第４プラネタリギヤと、
   前記第３回転要素と前記第８回転要素及び前記出力部材とを係合可能な第１クラッチと、
   前記第１回転要素及び前記第１２回転要素と前記第５回転要素とを係合可能な第２クラッチと、
   前記第１０回転要素と前記第１１回転要素と前記第１２回転要素とのうちの２つを係合可能な第３クラッチと、
   前記第８回転要素及び前記出力部材と前記第１１回転要素とを係合可能な第４クラッチと、
   前記第４回転要素及び前記第１０回転要素の回転をケースに対して固定可能な第１ブレーキと、
   前記第９回転要素の回転を前記ケースに対して固定可能な第２ブレーキと、を備え、
   前記第１ないし第４クラッチ及び前記第１及び第２ブレーキのうちの少なくとも３つを選択的に係合することにより、少なくとも９段の変速段が形成される、
   自動変速機。
2. 前記第１ないし第３回転要素は、ギヤ比に対応する間隔で順に並び、
   前記第４ないし第６回転要素は、ギヤ比に対応する間隔で順に並び、
   前記第７ないし第９回転要素は、ギヤ比に対応する間隔で順に並び、
   前記第１０ないし第１２回転要素は、ギヤ比に対応する間隔で順に並ぶ、
   請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記第１回転要素は、第１サンギヤであり、
   前記第３回転要素は、第１リングギヤであり、
   前記第２回転要素は、前記第１サンギヤと前記第１リングギヤとに噛合する第１ピニオンを回転自在に支持する第１キャリヤであり、
   前記第４回転要素は、第２サンギヤであり、
   前記第５回転要素は、第２リングギヤであり、
   前記第６回転要素は、前記第２サンギヤと前記第２リングギヤとに噛合する第２ピニオンを回転自在に支持する第２キャリヤであり、
   前記第７回転要素は、第３サンギヤであり、
   前記第８回転要素は、第３リングギヤであり、
   前記第９回転要素は、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤとに噛合する第３ピニオンを回転自在に支持する第３キャリヤであり、
   前記第１０回転要素は、第４サンギヤであり、
   前記第１１回転要素は、第４リングギヤであり、
   前記第１２回転要素は、前記第４サンギヤと前記第４リングギヤとに噛合する第４ピニオンを回転自在に支持する第４キャリヤである、
   請求項１または２に記載の自動変速機。
4. 前進１速段は、前記第１クラッチと前記第３クラッチと前記第２ブレーキとを係合することにより形成され、
   前進２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ことにより形成され、
   前進３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ことにより形成され、
   前進４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ことにより形成され、
   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ことにより形成され、
   前進６速段は、前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第４クラッチとを係合することにより形成され、
   前進７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ことにより形成され、
   前進８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ことにより形成され、
   前進９速段は、前記第１クラッチと前記第３クラッチと前記第１ブレーキとを係合することにより形成され、
   後進段は、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ことにより形成される、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自動変速機。

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