JP4635792B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、４組のプラネタリギヤセットを備え、少なくとも３つのクラッチと２つのブレーキとによって前進７速以上を得るようにした自動変速機に関する。

従来より、この種の自動変速機として、例えば特許文献１の図１〜５等に示されているように、切換え不能な２組のプラネタリギヤセットからなる前置歯車セットが入力軸上に設けられて、該入力軸の回転とは異なる２つの回転を発生し、少なくとも５つの摩擦要素（シフト要素）を適宜締結、開放することで、入力軸回転と２つの回転とのうちの少なくとも１つを、２組のプラネタリギヤセットを組み合わせてなる後置歯車セット（連結遊星歯車列）に入力して、前進７速以上を得るようにしたものが知られている。

このものでは、入力軸と出力軸とが同軸に配置されていて、入力軸側、即ち軸方向前側には前置歯車セットを構成する第１及び第２の２組のシンプルプラネタリギヤセットが並設され、その後方には５つの摩擦要素と、後置歯車セットを構成する第３及び第４の２組のシンプルプラネタリギヤセットとが概略、軸方向に並んで配置されていて、その後端部から後方に向かって出力軸が延びている。

つまり、特許文献１の自動変速機は、エンジンに近い前側から後側に向かって、概ね該エンジンからの入力回転が伝達される順番に４組のプラネタリギヤセットが並んでおり、摩擦要素の選択的な作動によって伝達系路を切り替えることにより、変速機前端の入力軸に入力した回転を変速して、後端の出力軸から出力する、というＦＲ車に好適なレイアウトになっている。
特表２００３−５１４１９５号公報

ところが、前記従来例のようにＦＲ車に好適なレイアウトの自動変速機を、エンジンが横置きに搭載されるＦＦ車に適用しようとすると、以下のような問題が生じる。すなわち、一般に、ＦＦ車においてもエンジンと変速機とは直列に（エンジン出力軸と変速機入力軸とが同軸になるように）接続されることが多いから、前記従来例のように変速機の後端部から出力回転を取り出す構造では、この出力回転を受け入れるファイナルギヤ等が車体中心線から左右いずれかの側に片寄って位置することになり、好ましくない。

これに対し、一般的に前記自動変速機の入・出力軸と平行に配置されるカウンタ軸を長くして、前記のように変速機の後端部から取り出した出力回転をその前端側に戻すようにすれば、ファイナルギヤ等を変速機の前端部付近に、即ち車両の車体中心線の近くに配置することはできる。

しかし、そのことは自動変速機の後端部から取り出した出力回転を、概略その全長分、前側に戻す、ということであり、カウンタ軸が徒に長くなって機械的な損失が増えるとともに、変速機全体としても無用な重量増を招き、そのコンパクト化の要請にも反することとなる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記従来例のように４組のプラネタリギヤセットを備え、摩擦要素の選択的作動によって前進７速を得るようにした自動変速機において、特に入力側の２組のプラネタリギヤセットの配置に工夫を凝らして、機械損失や重量の増大を招くことなく、ＦＦ車への搭載に好適な構造とし、さらにコンパクト化を図ることにある。

前記の目的を達成するために、本発明では、入力回転を常時減速する第１、第２の２組のプラネタリギヤセットを、互いに連結されて遊星歯車列を構成する第３、第４の２組のプラネタリギヤセットを中間に挟む変速機の前後（軸方向）両側に配置して、それぞれ前記遊星歯車列に入力可能にするとともに、この遊星歯車列からの出力は、前記第１及び第２プラネタリギヤセットの中間で遊星歯車列から外周側へ取り出すように構成した。

具体的に、請求項１の発明は、入力軸と同軸上に出力部を配設し、それぞれサンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる第１〜第４の４組のプラネタリギヤセットを備え、第１〜第４の４つのクラッチと第１、第２の２つのブレーキとを選択的に作動させて、前記入力軸から出力部までの駆動力の伝達系路を切り替えることにより、少なくとも前進７速を得るようにした自動変速機を前提とする。

このものにおいて、前記第１、第２の２組のプラネタリギヤセットは、それぞれ入力回転を常時減速して出力するように、所定の回転要素を前記入力軸に連結する一方、前記第３、第４の２組のプラネタリギヤセットは、いずれもシングルピニオンプラネタリギヤセットを用い、合わせて４つの回転要素を有するように互いに連結して連結遊星歯車列とする。そして、前記第１及び第２プラネタリギヤセットを、それぞれ、前記連結遊星歯車列を中間に挟む軸方向の両側位置に配置するとともに、前記出力部は、軸方向に前記第１及び第２プラネタリギヤセットの中間に配置して、前記連結遊星歯車列の４つの回転要素のうちのいずれか１つに連結した出力ギヤにより構成するものとする。

前記構成の自動変速機は、従来例（特許文献１）のものと同じく、それぞれ入力回転を変速する第１、第２の２組のプラネタリギヤセットと、これに組み合わされる第３、第４の２組のプラネタリギヤセットからなる連結遊星歯車列とを備えており、４つのクラッチと２つのブレーキとを選択的に作動させて、入力軸の回転と、第１、第２プラネタリギヤセットからの２つの減速回転との少なくとも１つを前記連結遊星歯車列に入力することで、少なくとも前進７速を得ることが可能である。

また、前記第１、第２プラネタリギヤセットが第３、第４プラネタリギヤセット（連結遊星歯車列）を中間に挟む軸方向両側位置に、即ち変速機の前端側及び後端側に位置して、それぞれ第３、第４プラネタリギヤセットに回転を入力可能になっており、こうして前後両側から連結遊星歯車列に入力された回転が変速されて、この連結遊星歯車列の４つの回転要素のうちのいずれか１つに連結された出力ギヤから、前記第１、第２プラネタリギヤセットの中間位置において外周側に出力される。

つまり、前記構成の自動変速機は、前記従来例のものと同様にシンプルな構成で前進７速を得るとともに、この従来例のように変速機の後端部からではなく、その前後方向（軸方向）の中間位置から出力回転を取り出すので、ＦＦ車の車体に横置きに搭載した場合に、前記出力回転を受け入れるファイナルギヤ等が比較的車体中心線の近くに位置することになり、余計な機械損失や寸法、重量の増大を招くことなく、ＦＦ車への搭載に好適な構造となる。

さらに、前記第１、第２プラネタリギヤセットを常時減速用として、トルク負荷を極小化することで、このプラネタリギヤセットを十分に小型化することができ、こうして小型化した２組の常時減速用プラネタリギヤセットを、比較的大径の第３、第４プラネタリギヤセット（連結遊星歯車列）の軸方向両側にそれぞれ配置すれば、例えばそれら小型のプラネタリギヤセットを囲むように多板クラッチなどの摩擦要素を配置することができ、変速機の全長を短縮してコンパクトに構成できるとともに、より一層、ＦＦ車への搭載に適したものとなる。

前記の構成において、第１及び第２プラネタリギヤセットの各々のサンギヤを変速機ケースに固定することが好ましい（請求項２、６の発明）。こうすれば、サンギヤを軸方向に隣接するケース端部の壁部、或いは入力軸等を支持するボス部などに容易に固定することができ、構造が簡素化できるとともに、組み付け作業性も向上する。

より好ましいのは、前記第１及び第２プラネタリギヤセットの一方をダブルピニオンタイプとし、他方をシングルピニオンタイプとすることである（請求項３の発明）。こうすれば、ダブルピニオンタイプの一方のプラネタリギヤセットにおける減速比の設定自由度が高くなって、前進７速の各変速段における変速比の設定自由度が高くなるし、他方のプラネタリギヤセットはシングルピニオンタイプとすることで、コスト面でもあまり不利にはならないからである。

前記の如き構成の自動変速機の好ましい構成例としては、第１プラネタリギヤセットを第１サンギヤ、第１キャリア及び第１リングギヤからなり、該第１キャリアに支持されて互いに噛み合うプラネタリピニオンの一方が第１サンギヤに、また他方が第１リングギヤにそれぞれ噛み合うダブルピニオンプラネタリギヤセットとし、一方、第２プラネタリギヤセットは、第２サンギヤ、第２キャリア及び第２リングギヤからなるシングルピニオンプラネタリギヤセットとして、第１サンギヤ及び第２サンギヤをそれぞれ変速機ケースに常時固定する一方、第１キャリア及び第２リングギヤはそれぞれ入力軸に常時連結する。

同様に、第３プラネタリギヤセットも第３サンギヤ、第３キャリア及び第３リングギヤからなるシングルピニオンプラネタリギヤセットとし、第４プラネタリギヤセットも第４サンギヤ、第４キャリア及び第４リングギヤからなるシングルピニオンプラネタリギヤセットとして、前記第３リングギヤと第４キャリアと出力ギヤとを常時連結するとともに、前記第３キャリアと第４リングギヤとを常時連結する。

また、前記第１リングギヤと第３サンギヤとを断接する第１クラッチと、前記入力軸と第３サンギヤとを断接する第２クラッチと、前記第３サンギヤと変速機ケースとを断接する第１ブレーキと、前記第３キャリアと変速機ケースとを断接する第２ブレーキと、前記第３キャリアと第２リングギヤとを断接する第３クラッチと、前記第４サンギヤと第２キャリアとを断接する第４クラッチと、を備える。

そして、前記第２ブレーキ及び第４クラッチの締結により第１速を、前記第４クラッチ及び第１ブレーキの締結により第２速を、前記第１クラッチ及び第４クラッチの締結により第３速を、前記第４クラッチ及び第２クラッチの締結により第４速を、前記第２クラッチ及び第３クラッチの締結により第５速を、前記第１クラッチ及び第３クラッチの締結により第６速を、そして、前記第３クラッチ及び第１ブレーキの締結により第７速を、それぞれ得るように構成する（請求項４の発明）。

この構成では、第１〜７速の各変速段におけるギヤの噛み合い数が比較的少なくなって、高い伝達効率が得られるとともに、隣接する変速段に切換えるときに締結、解放するクラッチやブレーキ等の数が常に１つずつであるから、制御性も高いものである。

また、その場合に、第１及び第２プラネタリギヤセットは、それぞれ変速機ケースの軸方向一端部及び他端部に配置することが好ましい（請求項５の発明）。こうすれば、変速機ケースの端部を小径化して、車両への搭載性を向上することも可能になる。

以上、説明したように、本願発明に係る自動変速機によると、入力軸の回転を常時減速する第１、第２プラネタリギヤセットを、互いに連結された第３、第４プラネタリギヤセット（連結遊星歯車列）を挟む軸方向両側位置に配置し、その連結遊星歯車列に少なくとも一方のプラネタリギヤセットから減速回転を入力する一方、そのいずれかの回転要素に連結された出力ギヤから外周側に出力するようにしたので、自動変速機の出力がその後端部からではなく、前後方向（軸方向）の中間位置から取り出されるようになり、ＦＦ車の車体に横置きに搭載した場合に、前記出力回転を受け入れるファイナルギヤ等が自ずと車体中心線の近くに位置することになり、余計な機械損失や寸法、重量の増大を招くことなく、ＦＦ車への搭載に好適な構造となる。

しかも、前記第１、第２プラネタリギヤセットを常時減速用として小型化を図りつつ、それぞれ連結遊星歯車列の軸方向両側に配置したので、それを囲むように多板クラッチ等を配置することが可能になり、このことによっても変速機のコンパクト化に有利になる。

特に請求項２、６の発明では、前記第１、第２プラネタリギヤセットのサンギヤを軸方向に隣接するケース端部の壁等に固定するようにして、構造を簡素化でき、組み付け作業性も向上する。

また、請求項３の発明では、第１及び第２プラネタリギヤセットの一方をダブルピニオンタイプとし、他方をシングルピニオンタイプとすることで、各変速段における変速比の設定自由度が高くなるとともに、より確実に小型化が図られる。さらに、そうして小型化した第１、第２プラネタリギヤセットを変速機ケースの軸方向の端部に配置することで、車両への搭載性を向上することが可能になる（請求項５の発明）。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る自動変速機ＡＴを、一例として、車両に横置きに搭載されるＦＦ車用のパワートレインに適用した場合の変速歯車機構の構成を示す骨子線図（スケルトン図）である。同図においてＩｎｐｕｔは、駆動源である図外のエンジンなどからの回転駆動力がトルクコンバータ（図示せず）を介して入力する入力軸であり、Ｏｕｔｐｕｔは、回転駆動力をファイナルギヤ等を介して駆動輪側に出力する出力ギヤである。入力軸Ｉｎｐｕｔ及び出力ギヤＯｕｔｐｕｔは同軸上に配置されている。

図において符号ＧＳ１〜ＧＳ４は、いずれもサンギヤ、キャリア及びリングギヤを回転要素とする第１〜第４の４組のシンプルプラネタリギヤセットであり、第１及び第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２は、それぞれ第３及び第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４よりも小型のものとされて、該第３及び第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４を中間に挟む軸方向の両側位置に配置されている。

前記第１プラネタリギヤセットＧＳ１は、第１サンギヤＳ１と、第１リングギヤＲ１と、第１キャリアＰＣ１とを備え、該第１キャリアＰＣ１に支持されて互いに噛み合う第１ピニオンの一方Ｐ１ｂが第１サンギヤＳ１に、また他方Ｐ１ａが第１リングギヤＲ１に、それぞれ噛み合わされた、ダブルピニオンタイプのプラネタリギヤセットである。また、第２プラネタリギヤセットＧＳ２は、第２サンギヤＳ２と、第２リングギヤＲ２と、該両ギヤＳ２，Ｒ２に噛み合う第２ピニオンＰ２を支持する第２キャリアＰＣ２と、を有するシングルピニオンタイプのプラネタリギヤセットである。

そして、前記第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２が、それぞれ、図示しないが、軸方向に隣接する変速機ケース端部の壁部、或いは入力軸Ｉｎｐｕｔを支持する壁部のボス部にスプラインなどによって固定（常時固定）されている。一方、前記第１キャリアＰＣ１及び第２リングギヤＲ２は、それぞれ第１及び第２連結メンバーＭ１，Ｍ２により入力軸Ｉｎｐｕｔに連結（常時連結）されている。これにより、前記入力軸Ｉｎｐｕｔの回転は第１及び第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２においてそれぞれ常時減速されて、第１リングギヤＲ１及び第２キャリアＰＣ２から出力される。

そのように小型の常時減速用プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２を、入力軸Ｉｎｐｕｔの方向（軸方向）の両端側にそれぞれ配置し、それらを囲むように湿式多板クラッチなどからなる第１〜第４のクラッチＣ１〜Ｃ４と第１ブレーキＢ１とを配置しているので、変速機ＡＴの全長を短縮してコンパクトに構成でき、ＦＦ車への搭載に適したものとなる。尚、変速機ケースの反エンジン側の端部においてはプラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２の外周にクラッチなどを配設せず、その部位を小径化して、車両への搭載性を向上することもできる。

また、そうして変速機ケースの軸方向の端部に配置した２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２のサンギヤＳ１，Ｓ２を軸方向に隣接する壁部やボス部を利用して固定しているので、構造が簡素化できるとともに、組み付け作業性も向上する。

さらに、前記第１及び第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２における入力回転の減速比（即ち、それぞれのリングギヤ及びピニオンの歯数の比）は、互いに異なる値に設定されていて、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転をそれぞれ異なる回転数に減速するので、変速比の多段化に有利である。特に、この実施形態では第１プラネタリギヤセットＧＳ１がダブルピニオンタイプで、シングルピニオンタイプに比べて減速比の設定自由度が高いので、前進７速の各変速段における変速比の設定自由度は非常に高い。

一方、前記第３プラネタリギヤセットＧＳ３は、第３サンギヤＳ３と、第３リングギヤＲ３と、該両ギヤＳ３，Ｒ３に噛み合う第３ピニオンＰ３を支持する第３キャリアＰＣ３と、を有するシングルピニオンタイプのプラネタリギヤセットであり、第４プラネタリギヤセットＧＳ４は、第４サンギヤＳ４と、第４リングギヤＲ４と、該両ギヤＳ４，Ｒ４に噛み合う第４ピニオンＰ４を支持する第４キャリアＰＣ４と、を有するシングルピニオンタイプのプラネタリギヤセットである。

そして、前記第３リングギヤＲ３と第４キャリアＰＣ４とが互いに一体に回転するように、第３連結メンバＭ３により連結（常時連結）されるとともに、その第４キャリアＰＣ４に出力ギヤＯｕｔｐｕｔが一体に回転するように連結されている。また、前記第３キャリアＰＣ３と第４リングギヤＲ４とが互いに一体的に回転するように、第４連結メンバＭ４により連結（常時連結）されている。つまり、第３及び第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４は、合わせて４つの回転要素（第３サンギヤＳ３、第３キャリアＰＣ３＝第４リングギヤＲ４、第３リングギヤＳ３＝第４キャリアＰＣ４、第４サンギヤＳ４）を有するように互いに連結されて、シンプソン型の遊星歯車列（連結遊星歯車列）を構成している。

そうして、前記第１〜第４の４つのクラッチＣ１〜Ｃ４と第１、第２の２つのブレーキＢ１，Ｂ２とを選択的に作動させて、入力軸Ｉｎｐｕｔから出力ギヤＯｕｔｐｕｔまでの駆動力の伝達系路を切り替えることにより、前進７速と後退速とが得られるようになっている。具体的には、まず、第１クラッチＣ１は、第１リングギヤＲ１と第３サンギヤＳ３とを選択的に断接するクラッチであり、図２の締結作動表に示すように３速、６速及び後退速にて締結されることから、３／６／Ｒクラッチ（3/6/RC）とも呼ばれる。

第２クラッチＣ２は、入力軸Ｉｎｐｕｔと第３サンギヤＳ３とを選択的に断接するクラッチであり、４速及び５速にて締結されることから、４／５クラッチ（4/5C）とも呼ばれる。第３クラッチＣ３は、第３キャリアＰＣ３と第２リングギヤＲ２とを選択的に断接するクラッチであり、高速側の５〜７速にて締結されることからハイ・クラッチ（High/C）とも呼ばれる。第４クラッチＣ４は、第４サンギヤＳ４と第２キャリアＰＣ２とを断接するものであり、低速側の１〜４速にて締結されることから、ロー・クラッチ（Low/C）とも呼ばれる。

さらに、第１ブレーキＢ１は、第３サンギヤＳ３を選択的に変速機ケースに断接して、これを選択的に停止させるブレーキであり、２速及び７速にて締結されることから、２／７ブレーキ（2/7 Br.）とも呼ばれる。第２ブレーキＢ２は、第３キャリアＰＣ３及び第４リングギヤＲ４を連結する第４連結メンバＭ４を、選択的に変速機ケースに断接して、これを選択的に停止させるブレーキであり、１速及び後退速にて締結されることから、ロー・リバース・ブレーキ（L/R Br.）とも呼ばれる。尚、図に点線で示すように、第２ブレーキＢ２と並列にワンウエイクラッチＯＷＣを配置してもよい。

前記各クラッチＣ１〜Ｃ４やブレーキＢ１，Ｂ２の作動状態と変速段との関係をまとめると、図２の締結作動表のようになる。図において（●印）はクラッチ等が締結される場合を示しているが、第２ブレーキＢ２と並列にワンウエイクラッチＯＷＣを配置した場合、前進１速では第２ブレーキＢ２を締結する必要はなく、例えばマニュアルモードやホールドモードなど、エンジンブレーキの必要な場合にのみ締結すればよい。

尚、図示しないが、前記第１〜第４クラッチＣ１〜Ｃ４、第１、第２ブレーキＢ１，Ｂ２には変速油圧制御装置が接続されており、この変速油圧制御装置が、図２の締結作動表に示すように、各変速段にて締結圧（●印）や解放圧（無印）を作り出すようになっている。このような変速油圧制御装置としては、油圧制御タイプ、電子制御タイプ、油圧＋電子制御タイプ等が考えられる。

（自動変速機の作動）
次に、本実施形態の自動変速機ＡＴの各変速段における作動について説明する。

−前進１速−
前進１速は、図２に示すように、第４クラッチＣ４と第２ブレーキＢ２の締結により得られる。このとき、まず第４クラッチＣ４の締結により第２キャリアＰＣ２と第４サンギヤとが連結されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔから第２プラネタリギヤセットＧＳ２の第２リングギヤＲ２に入力した回転が、減速されて第２キャリアＰＣ２から出力され、第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４サンギヤＳ４に入力される。

この第４プラネタリギヤセットＧＳ４においては第２ブレーキＢ２の締結により第４リングギヤＲ４が停止されるので、第４サンギヤＳ４に入力した回転は減速されて、第４キャリアＰＣ４から出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力される。

こうして前進１速では、第２プラネタリギヤセットＧＳ２において常時減速された入力回転が、さらに第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４サンギヤＳ４と第４ピニオンＰ４との歯数比に応じて減速されて、出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力されるようになる。

−前進２速−
前進２速では、図２に示すように、前進１速時の第２ブレーキＢ２を解放し、第１ブレーキＢ１を締結する。つまり、前進２速は、第４クラッチＣ４と第１ブレーキＢ１を締結することで得られる。このときには、まず、第１ブレーキＢ１の締結により第３プラネタリギヤセットＧＳ３において第３サンギヤＳ３が停止されるとともに、前進１速時と同様に、第４クラッチＣ４の締結によって第２プラネタリギヤセットＧＳ２からの減速回転が第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４サンギヤに入力される。

こうして第４サンギヤＳ４が回転すると、前記前進１速時と同様に第４キャリアＰＣ４が減速回転することになるが、そうすると、その第４キャリアＰＣ４と一体に第３プラネタリギヤセットＧＳ３の第３リングギヤＲ３が回転することになり、この第３プラネタリギヤセットＧＳ３においては第３サンギヤＳ３が停止されているため、第３キャリアＰＣ３も同じ方向に回転することになる。

そうすると、前記第３キャリアＰＣ３に常時連結されている第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４リングギヤＲ４が回転して、その分は、前記第４キャリアＰＣ４の回転が増速されることになるので、この前進２速では、入力軸Ｉｎｐｕｔからの入力回転が、前進１速よりも高速の減速回転として出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力されるようになる。

−前進３速−
前進３速では、図２に示すように、前進２速時の第１ブレーキＢ１を解放し、第１クラッチＣ１を締結する。つまり、前進３速は、第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とを締結することで得られる。このときには、まず、前進１速、２速時と同様に、第４クラッチＣ４の締結により第２プラネタリギヤセットＧＳ２からの減速回転が第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４サンギヤＳ４にに入力される。

一方、第１クラッチＣ１の締結により第１リングギヤＲ１と第３サンギヤＳ３とが連結されるので、入力軸Ｉｎｐｕｔから第１キャリアＰＣ１に入力した回転が減速されて、第１リングギヤＲ１から第３サンギヤＳ３に入力される。そして、連結遊星歯車列を構成する第３及び第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４において、第３サンギヤＳ３及び第４サンギヤＳ４にそれぞれ入力された減速回転が合成されて、出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力される。

この前進３速では、前進２速では停止していた第３サンギヤＳ３が第３キャリアＰＣ３と同じ方向に回転するので、その分、第３キャリアＰＣ３の回転が増速され、これと一体に回転する第４リングギヤＲ４の回転が前進２速時に比べて増速されることになる。よって、この前進３速では、入力軸Ｉｎｐｕｔからの入力回転が、前進２速よりも高速の減速回転として出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力される。

−前進４速−
前進４速では、図２に示すように、前進３速時の第１クラッチＣ１を解放し、第２クラッチＣ２を締結する。つまり、前進４速は、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを締結することで得られる。このときにも前進１〜３速時と同様に第４クラッチＣ４の締結によって、第２プラネタリギヤセットＧＳ２からの減速回転が第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４サンギヤＳ４に入力される。

同時に、第２クラッチＣ２の締結により、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がそのまま第３サンギヤＳ３に入力されるようになり、前進３速時と同様に、連結遊星歯車列を構成する第３及び第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４において、第３サンギヤＳ３及び第４サンギヤＳ４にそれぞれ入力された回転が合成されて、出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力されることになる。この前進４速では、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がやや減速されて、出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力されるようになる。

−前進５速−
前進５速では、図２に示すように、前進４速時の第４クラッチＣ４を解放し、第３クラッチＣ３を締結する。つまり、前進５速は、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを締結することで得られる。このときには、まず、前進４速時と同様に第２クラッチＣ２の締結によって、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がそのまま第３サンギヤＳ３に伝達される。

また、第３クラッチＣ３の締結によって、第２リングギヤＲ２の回転、即ち入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がそのまま第３キャリアＰＣ３に伝達されるようになる。すなわち、第３プラネタリギヤセットＧＳ３において第３サンギヤＳ３と第３キャリアＰＣ３とが一体に入力軸Ｉｎｐｕｔと同じ回転数で回転することになり、この回転が、即ち入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がそのまま第４連結メンバーＭ４を介して出力ギヤＯｕｔｐｕｔへ出力されるようになる。

−前進６速−
前進６速では、図２に示すように、前進５速時の第２クラッチＣ２を解放し、第１クラッチＣ１を締結する。つまり、前進６速は、第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３とを締結することで得られる。このときには、前進５速時と同様に、第３クラッチＣ３の締結により入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がそのまま第３キャリアＰＣ３に伝達されるとともに、前進３速時と同様に、第１クラッチＣ１の締結により第１プラネタリギヤセットＧＳ１からの減速回転が第３サンギヤＳ３に入力される。

こうして第３サンギヤＳ３及び第３キャリアＰＣ３にそれぞれ入力された回転が第３プラネタリギヤセットＧＳ３において合成されて、第３リングギヤＲ３（これと一体に回転する第４キャリアＰＣ４）から出力ギヤＯｕｔｐｕｔへ出力される。この前進６速では入力回転がやや増速されて出力されるようになる。

−前進７速−
前進７速では、図２に示すように、前進６速時の第１クラッチＣ１を解放し、第１ブレーキＢ１を締結する。つまり、前進７速は、第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを締結することで得られる。このときには、第１ブレーキＢ１の締結により、第３プラネタリギヤセットＧＳ３において第３サンギヤＳ３が停止するから、前進５速、６速時と同様に入力軸Ｉｎｐｕｔの回転がそのまま第３キャリアＰＣ３に伝達されると、この回転が増速されて第３リングギヤＲ３（第４キャリアＰＣ４）から出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力される。つまり、前進７速では、入力回転が実質的に第３プラネタリギヤセットＧＳ３のみを通って、増速されて出力されることになる。

−後退速−
後退速は、図２に示すように、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とを締結することで得られる。このときには、前進３速、６速と同様に、第１プラネタリギヤセットＧＳ１によって常時減速された入力回転が、第１クラッチＣ１を介して第３プラネタリギヤセットＧＳ３の第３サンギヤＳ３に伝達される。そして、前進１速時と同様に第２ブレーキＢ２の締結により第３キャリアＰＣ３が停止されるので、前記のように第３サンギヤＳ３に伝達された減速回転が逆転して、第３リングギヤＲ３（第４キャリアＰＣ４）から出力軸Ｏｕｔｐｕｔに出力されるようになる。

（自動変速機の特長）
上述の如く、本実施形態の自動変速機ＡＴは、それぞれ入力回転を常時減速する第１、第２の２組のプラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２と、第３、第４の２組のプラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４からなる連結遊星歯車列とを備えており、第１〜第４の４つのクラッチＣ１〜Ｃ４と第１、第２の２つのブレーキＢ１，Ｂ２とを選択的に作動させて、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転と、第１、第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２からの２つの減速回転との少なくとも１つを前記連結遊星歯車列に入力することにより、前進７速と後退速とを得るようになっている。

そして、前記第１プラネタリギヤセットＧＳ１はダブルピニオンタイプであるが、第２〜第４プラネタリギヤセットＧＳ２〜ＧＳ４はシングルピニオンタイプのプラネタリギヤセットであり、ラビニヨなどの複合型のプラネタリギヤセットを含んでいない。また、それらのプラネタリギヤセットＧＳ１〜ＧＳ４の回転要素同士を断接するクラッチ、ブレーキ等の摩擦要素の個数が６つ以下と比較的、少なくて済み、その分、コンパクト化、コスト及び重量の低減、騒音の低減等に有利なものである。

また、入力側の第１、第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２が、それぞれ第３、第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４（連結遊星歯車列）を中間に挟む軸方向両側位置に、即ち変速機ＡＴの前端側及び後端側に位置して、それぞれ第３、第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４に回転を入力するようになっており、こうして前後両側から入力された回転が変速されて、第４キャリアＰＣ４に連結された出力ギヤＯｕｔｐｕｔから外周側に出力されるようになっている。

つまり、本発明の自動変速機ＡＴでは、従来例（「背景技術」の記載において引用した特許文献１のもの）のように変速機後端部からではなく、その前後方向（軸方向）の中間位置から出力回転を取り出すようになっているので、ＦＦ車の車体に横置きに搭載した場合に、その出力回転を受け入れるファイナルギヤ等が比較的車体中心線の近くに位置することになり、余計な機械損失や寸法、重量の増大を招くことなく、ＦＦ車への搭載に好適な構造とすることができる。

さらに、本実施形態では、前記第１、第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２を常時減速用として、トルク負荷を極小化することで、このプラネタリギヤセットを十分に小型化することができ、こうして小型化した２組の常時減速用プラネタリギヤセットを、比較的大きな第３、第４の２組のプラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４（連結遊星歯車列）の前後両側にそれぞれ配置して、それらの外周を囲むように多板クラッチなどからなる第１〜第４のクラッチＣ１〜Ｃ４と第１ブレーキＢ１とを配置している。こうした配置スペースの有効利用によって変速機ＡＴのコンパクト化が図られる。

さらに、詳しい説明は省略するが、この実施形態の変速機ＡＴは、連結遊星歯車列を構成する第３及び第４プラネタリギヤセットＧＳ３，ＧＳ４の遊星歯車比を一般適に適用可能な範囲（例えば、サンギヤ歯数／リングギヤ歯数＝０．３５〜０．６５、好ましくは０．３８〜０．６０）とし、且つ、好ましいといわれている高速段になるほど段間比が小さいという条件を達成しながら、十分にワイドな変速比（前進１速／７速＝５．５〜６．５）を得ることができる。この際、第３、第４リングギヤＲ３，Ｒ４の直径をあまり大きくする必要がないので、このことも変速機のコンパクト化に有利に働く。

しかも、入力回転がそれぞれ上述の如く伝達される前進１〜７速の各変速段において、回転の伝達に直接、関与する回転要素の数が比較的少なく、ギヤの噛み合いによる機械的な損失が小さいから、高い伝達効率が得られる。例えば最高変速段の前進７速においては、入力回転が第１プラネタリギヤセットＧＳ１のみを通って増速されて、出力ギヤＯｕｔｐｕｔに出力されるようになっており、回転の伝達に関与する回転要素の数が最小になるので、効率は非常に高い。

さらにまた、前進１〜７速の全ての変速段でいずれかの回転要素の回転速度が過度に高くなることがなく、耐久性、信頼性にも有利であるし、１速から２速、２速から３速、…というように隣接する変速段に切換えるときに締結、解放させるクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２等の数は、前記締結作動表（図２）に示すように常に１つずつであるから、制御性も高いものである。

尚、本発明の具体的な構成は、前記実施形態の自動変速機ＡＴに限定されず、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記の実施形態においては、上述したように、常時減速用の第１、第２プラネタリギヤセットＧＳ１，ＧＳ２ををれぞれ変速機ケースの端部に配置しているが、これに限るものではない。

また、前記実施形態では、第１プラネタリギヤセットＧＳ１をダブルピニオンタイプとし、第２〜第４プラネタリギヤセットＧＳ２〜ＧＳ４はシングルピニオンタイプとしているが、これに限るものではなく、例えば第２プラネタリギヤセットＧＳ２をダブルピニオンにしてもよい。但し、ダブルピニオンは、コストやギヤノイズなど不利な面もあるので、２つの常時減速プラネタリギヤセットのいずれか一方はシングルピニオンタイプとするのが好ましい。

また、前記実施形態の自動変速機ＡＴでは前進７速を得るようにしているが、摩擦要素を６つ用いているので、前進８速を得ることも可能である。例えば、第４クラッチＣ４の締結によって前進１〜４速時と同様に、第２プラネタリギヤセットＧＳ２からの減速回転を第４プラネタリギヤセットＧＳ４の第４サンギヤＳ４に入力するとともに、第３クラッチＣ３の締結によって前進５〜７速時と同様に、入力軸Ｉｎｐｕｔの回転を第３プラネタリギヤセットＧＳ３の第３キャリアＰＣ３（即ち、第４リングギヤＲ４）に入力し、これらの回転を第４プラネタリギヤセットＧＳ４において合成して、第４キャリアＰＣ４から出力ギヤＯｕｔｐｕｔへ出力させることができる。この場合、入出力間の変速比は前進４速、５速の中間の値になる。

本発明は、車両の自動変速機であって、６つ以下の摩擦要素により前進７速を達成する軽量、コンパクトなものであり、前後の中間部位から出力回転を取り出せるものであるから、乗用車、特にエンジン横置き搭載のＦＦ車に好適なものである。

本発明の実施形態に係る自動変速機の概略構成を示す骨子線図である。 同自動変速機の締結作動表である

ＡＴ 自動変速機
Ｂ１ 第１ブレーキ
Ｂ２ 第２ブレーキ
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
ＧＳ１ 第１プラネタリギヤセット
ＧＳ２ 第２プラネタリギヤセット
ＧＳ３ 第３プラネタリギヤセット
ＧＳ４ 第４プラネタリギヤセット
Ｉｎｐｕｔ 入力軸
Ｏｕｔｐｕｔ 出力ギヤ
ＰＣ１ 第１キャリア
ＰＣ２ 第２キャリア
ＰＣ３ 第３キャリヤ
ＰＣ４ 第４キャリヤ
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 (6)

1. 入力軸と同軸上に出力部を配設し、それぞれサンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる第１〜第４の４組のプラネタリギヤセットを備え、第１〜第４の４つのクラッチと第１、第２の２つのブレーキとを選択的に作動させて、前記入力軸から出力部までの駆動力の伝達系路を切り替えることにより、少なくとも前進７速を得るようにした自動変速機において、
   前記第１、第２の２組のプラネタリギヤセットは、それぞれ入力回転を常時減速して出力するように、所定の回転要素が前記入力軸に連結されており、
   前記第３、第４の２組のプラネタリギヤセットは、いずれもシングルピニオンプラネタリギヤセットであり、合わせて４つの回転要素を有するように互いに連結されて、連結遊星歯車列を構成しており、
   前記第１及び第２プラネタリギヤセットは、それぞれ、前記連結遊星歯車列を中間に挟む軸方向の両側位置に配置されており、
   前記出力部は、軸方向に前記第１及び第２プラネタリギヤセットの中間に配置されて、前記連結遊星歯車列の４つの回転要素のうちのいずれか１つに連結された出力ギヤである
   ことを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１の自動変速機において、
   第１及び第２プラネタリギヤセットの各々のサンギヤが変速機ケースに固定されていることを特徴とする自動変速機。
3. 請求項２の自動変速機において、
   第１及び第２プラネタリギヤセットの一方がダブルピニオンタイプであり、他方がシングルピニオンタイプであることを特徴とする自動変速機。
4. 請求項１の自動変速機において、
   第１プラネタリギヤセットは、第１サンギヤ、第１キャリア及び第１リングギヤからなり、該第１キャリアに支持されて互いに噛み合うプラネタリピニオンの一方が第１サンギヤに、また他方が第１リングギヤにそれぞれ噛み合うダブルピニオンプラネタリギヤセットであり、
   第２プラネタリギヤセットは、第２サンギヤ、第２キャリア及び第２リングギヤからなるシングルピニオンプラネタリギヤセットであり、
   前記第１サンギヤ及び第２サンギヤがそれぞれ変速機ケースに常時固定される一方、第１キャリア及び第２リングギヤはそれぞれ入力軸に常時連結されており、
   第３プラネタリギヤセットは、第３サンギヤ、第３キャリア及び第３リングギヤからなるシングルピニオンプラネタリギヤセットであり、
   第４プラネタリギヤセットは、第４サンギヤ、第４キャリア及び第４リングギヤからなるシングルピニオンプラネタリギヤセットであり、
   前記第３リングギヤと第４キャリアと出力ギヤとが常時連結されるとともに、前記第３キャリアと第４リングギヤとが常時連結されており、
   前記第１リングギヤと第３サンギヤとを断接する第１クラッチと、
   前記入力軸と第３サンギヤとを断接する第２クラッチと、
   前記第３サンギヤと変速機ケースとを断接する第１ブレーキと、
   前記第３キャリアと変速機ケースとを断接する第２ブレーキと、
   前記第３キャリアと第２リングギヤとを断接する第３クラッチと、
   前記第４サンギヤと第２キャリアとを断接する第４クラッチと、を備え、
   前記第２ブレーキ及び第４クラッチの締結により第１速が、前記第４クラッチ及び第１ブレーキの締結により第２速が、前記第１クラッチ及び第４クラッチの締結により第３速が、前記第４クラッチ及び第２クラッチの締結により第４速が、前記第２クラッチ及び第３クラッチの締結により第５速が、前記第１クラッチ及び第３クラッチの締結により第６速が、そして、前記第３クラッチ及び第１ブレーキの締結により第７速が、それぞれ得られるように構成されていることを特徴とする自動変速機。
5. 請求項４の自動変速機において、
   第１及び第２プラネタリギヤセットは、それぞれ変速機ケースの軸方向一端部及び他端部に配置されていることを特徴とする自動変速機。
6. 請求項５の自動変速機において、
   第１及び第２プラネタリギヤセットの各々のサンギヤが変速機ケースに固定されていることを特徴とする自動変速機。

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