JP5155292B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、入力軸の回転を変速機ケース内に配置した複数のプラネタリギヤ機構を介して複数段に変速して出力部材から出力する自動変速機に関する。

従来、入力用の第１プラネタリギヤと変速用の２つのプラネタリギヤと６つの係合機構とを用いて、前進８段の変速を行うことができるようにした自動変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のものでは、入力用の第１プラネタリギヤを、第１サンギヤと、第１リングギヤと、互いに噛合すると共に一方が第１サンギヤに噛合し他方が第１リングギヤに噛合する一対の第１ピニオンを自転及び公転自在に軸支する第１キャリアとからなるダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成している。

第１プラネタリギヤは、第１サンギヤが変速機ケースに固定される固定要素、第１キャリアが入力軸に連結される入力要素、第１リングギヤが入力要素たる第１キャリアの回転速度を減速して出力する出力要素とされている。

又、変速用の２つのプラネタリギヤ機構は、第２サンギヤと、第３サンギヤと、第３リングギヤと一体化された第２リングギヤと、互いに噛合すると共に一方が第２サンギヤ及び第２リングギヤに噛合し他方が第３サンギヤに噛合する一対の第２ピニオンを自転及び公転自在に軸支する第２キャリアとからなるラビニヨ型のプラネタリギヤ機構で構成されている。

このラビニヨ型のプラネタリギヤ機構は、速度線図（各回転要素の相対速度の比を直線で表すことができる図）においてギヤ比に対応する間隔を存して順に、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素及び第４回転要素とすると、第１回転要素は第２サンギヤ、第２回転要素は第３キャリアと一体化された第２キャリア、第３回転要素は第３リングギヤと一体化された第２リングギヤ、第４回転要素は第３サンギヤとなる。

又、係合機構として、第１プラネタリギヤの出力要素たる第１リングギヤと第３サンギヤから成る第４回転要素とを解除自在に連結する第１湿式多板クラッチと、入力軸と第２キャリアから成る第２回転要素とを解除自在に連結する第２湿式多板クラッチと、出力要素たる第１リングギヤと第２サンギヤから成る第１回転要素とを解除自在に連結する第３湿式多板クラッチと、入力要素たる第１キャリアと第２サンギヤから成る第１回転要素とを解除自在に連結する第４湿式多板クラッチと、第２サンギヤから成る第１回転要素を変速機ケースに解除自在に固定する第１ブレーキと、第２キャリアから成る第２回転要素を変速機ケースに解除自在に固定する第２ブレーキとを備える。

以上の構成によれば、第１湿式多板クラッチと第２ブレーキとを係合することで１速段が確立され、第１湿式多板クラッチと第１ブレーキとを係合することで２速段が確立され、第１湿式多板クラッチと第３湿式多板クラッチとを係合することで３速段が確立され、第１湿式多板クラッチと第４湿式多板クラッチとを係合することで４速段が確立される。

又、第１湿式多板クラッチと第２湿式多板クラッチとを係合することで５速段が確立され、第２湿式多板クラッチと第４湿式多板クラッチとを係合することで６速段が確立され、第２湿式多板クラッチと第３湿式多板クラッチとを係合することで７速段が確立され、第２湿式多板クラッチと第１ブレーキとを係合することで８速段が確立される。

特開２００５−２７３７６８号公報

上記従来例のものでは、各変速段において係合する係合機構の数が２つになる。そのため、開放している残りの４つの係合機構の引き摺りによるフリクションロスが大きくなり、自動変速機の効率が悪化する不具合がある。

又、湿式多板クラッチのピストンは、変速機ケースに設けられる湿式多板ブレーキのピストンと異なり、入力軸上や入力軸を軸支するメインシャフト上などに設けられるものであり、プラネタリギヤの径方向外方に配置することができない。

従って、従来例のものでは、３つのプラネタリギヤ機構と４つの湿式多板クラッチの合計７つの部材が入力軸上又は入力軸を回転自在に軸支するメインシャフト上に配置されることとなり、自動変速機の軸長が長くなって車両（特にＦＦ式の車両）への搭載性が低いという不都合がある。

本発明は、以上の点に鑑み、フリクションロスを低減できると共に車両への搭載性を向上させることができる自動変速機を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、変速機ケース内に回転自在に軸支されると共に駆動源からの動力により回転される入力軸の回転を、複数段に変速して出力部材から出力する自動変速機であって、サンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる３つの要素を夫々備える第１から第４の４つのプラネタリギヤ機構が設けられ、該第１プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、前記第２プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第４要素、第５要素及び第６要素とし、前記第３プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第７要素、第８要素及び第９要素とし、前記第４プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素として、前記第１要素が前記入力軸に連結され、前記第１０要素が前記出力部材に連結され、前記第２要素と前記第７要素とを連結して第１連結体が構成され、前記第３要素と前記第５要素とを連結して第２連結体が構成され、前記第６要素と前記第８要素と前記第１１要素とを連結して第３連結体が構成され、前記第９要素と前記第１２要素とを連結して第４連結体が構成され、前記第１連結体と前記第４要素とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在な第１湿式多板クラッチと、前記第１プラネタリギヤ機構の第１〜第３要素のうちの何れか２つを互いに連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在な第２湿式多板クラッチと、前記第２連結体を前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第１ブレーキと、前記第４要素を前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第２ブレーキと、前記第４連結体を前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第３ブレーキとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、前進８段の変速を行うことができると共に、２つの湿式多板クラッチと３つのブレーキの合計５つの係合機構のうち各変速段において２つの係合機構が係合することになる。そのため、各変速段で開放している係合機構の数は３つになり、従来のように４つの係合機構が開放されるものに比し、開放している係合機構によるフリクションロスを低減でき、自動変速機の伝達効率が向上する。

又、入力軸の軸線上には、４つプラネタリギヤ機構と２つの湿式多板クラッチが配置され、合計６つの部材が配置される。このため、従来品のように、３つのプラネタリギヤ機構と４つの湿式多板クラッチの合計７つの部材が入力軸の軸線上に配置されるものに比し、自動変速機の軸長を短縮させることができ、車両（特にＦＦ式の車両）への搭載性を向上させることができる。

［２］本発明においては、第２連結体が逆転する場合のみ第２連結体と一体的に回転する１ウェイクラッチを設け、１ウェイクラッチを変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切り換え自在な第４ブレーキを設けることが好ましい。

これによれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、第１ブレーキを比較的容量の小さい湿式多板ブレーキで構成することができ、フリクションロスをより低減させることができる。又、変速段間の変速の制御性を向上させることができる。又、第４ブレーキを開放状態とすることにより、１ウェイクラッチの働きを無効とすることができる。これにより、後進段を確立させることができる。

［３］本発明においては、第１ブレーキを、ドグクラッチ、又は、第２連結体の正転を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態と、前記第２連結体の正転を阻止し逆転を許容する正転阻止状態とに切換自在な２ウェイクラッチで構成することもできる。

これによれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、変速の制御性が向上される。又、第２連結体が第１ブレーキたる２ウェイクラッチにより変速機ケースに固定されていない開放状態となる変速段においては、第１ブレーキたる２ウェイクラッチでフリクションロスが発生しない。このため、自動変速機全体として、よりフリクションロスを低減させることができる。

［４］本発明においては、４つのプラネタリギヤ機構を、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤ及びリングギヤに噛合するピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で夫々構成することが好ましい。

これによれば、プラネタリギヤ機構を、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤに噛合し他方がリングギヤに噛合する一対のピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成した場合に比し、入力軸から出力部材までの動力伝達経路におけるギヤの噛合回数を減少させることができ、伝達効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態の自動変速機の上半分を示すスケルトン図。 第１実施形態の自動変速機の第１〜第４プラネタリギヤ機構の各要素の相対速度の比を示す速度線図。 第１実施形態の自動変速機の変速段毎における各係合機構の連結・固定状態を示す説明図。 本発明の第２実施形態の自動変速機の上半分を示すスケルトン図。 第２実施形態の自動変速機の第１〜第４プラネタリギヤ機構の各要素の相対速度の比を示す速度線図。 第２実施形態の自動変速機の変速段毎における各係合機構の連結・固定状態を示す説明図。

［第１実施形態］
図１は、本発明の自動変速機の第１実施形態の上半分を示している。この第１実施形態の自動変速機は、変速機ケース１内に回転自在に軸支した、図外のエンジン等の動力源に連結される入力軸２と、入力軸２と同心に配置された出力ギヤからなる出力部材３とを備えている。出力部材３の回転は、図外のデファレンシャルギヤを介して車両の左右の駆動輪に伝達される。

又、変速機ケース１内には、第１プラネタリギヤ機構４と第２プラネタリギヤ機構５と第３プラネタリギヤ機構６と第４プラネタリギヤ機構７とが入力軸２と同心に配置されている。第１プラネタリギヤ機構４は、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、サンギヤＳａとリングギヤＲａとに噛合するピニオンＰａを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成されている。

図２の中段に示す第１プラネタリギヤ機構４の速度線図（サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの要素の相対回転速度の比を直線で表すことができる図）を参照して、第１プラネタリギヤ機構４の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａを、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第１要素、第２要素及び第３要素とすると、第１要素はサンギヤＳａ、第２要素はキャリアＣａ、第３要素はリングギヤＲａになる。

ここで、サンギヤＳａとキャリアＣａ間の間隔とキャリアＣａとリングギヤＲａ間の間隔との比は、第１プラネタリギヤ機構４のギヤ比（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）をｈとして、ｈ：１に設定される。尚、速度線図において、下の横線と上の横線は夫々回転速度が「０」と「１」（入力軸２と同じ回転速度）であることを示している。

第２プラネタリギヤ機構５は、第１プラネタリギヤ機構４と同様に、サンギヤＳｂと、リングギヤＲｂと、サンギヤＳｂとリングギヤＲｂとに噛合するピニオンＰｂを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｂとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成されている。

図２の上段に示す第２プラネタリギヤ機構５の速度線図を参照して、第２プラネタリギヤ機構５の３つの要素Ｓｂ，Ｃｂ，Ｒｂを、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第４要素、第５要素及び第６要素とすると、第４要素はサンギヤＳｂ、第５要素はキャリアＣｂ、第６要素はリングギヤＲｂになる。サンギヤＳｂとキャリアＣｂ間の間隔とキャリアＣｂとリングギヤＲｂ間の間隔との比は、第２プラネタリギヤ機構５のギヤ比をｉとして、ｉ：１に設定される。

第３プラネタリギヤ機構６は、第１及び第２プラネタリギヤ機構４，５と同様に、サンギヤＳｃと、リングギヤＲｃと、サンギヤＳｃ及びリングギヤＲｃに噛合するピニオンＰｃを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｃとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成される。

図２の下段に示す第３プラネタリギヤ機構６の速度線図を参照して、第３プラネタリギヤ機構６の３つの要素Ｓｃ，Ｃｃ，Ｒｃを、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第７要素、第８要素及び第９要素とすると、第７要素はリングギヤＲｃ、第８要素はキャリアＣｃ、第９要素はサンギヤＳｃになる。サンギヤＳｃとキャリアＣｃ間の間隔とキャリアＣｃとリングギヤＲｃ間の間隔との比は、第３プラネタリギヤ機構６のギヤ比をｊとして、ｊ：１に設定される。

第４プラネタリギヤ機構７は、第１〜第３プラネタリギヤ機構４〜６と同様に、サンギヤＳｄと、リングギヤＲｄと、サンギヤＳｄ及びリングギヤＲｄに噛合するピニオンＰｄを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣｄとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成される。

図２の下段に示す第４プラネタリギヤ機構７の速度線図を参照して、第４プラネタリギヤ機構７の３つの要素Ｓｄ，Ｃｄ，Ｒｄを、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素とすると、第１０要素はリングギヤＲｄ、第１１要素はキャリアＣｄ、第１２要素はサンギヤＳｄになる。サンギヤＳｄとキャリアＣｄ間の間隔とキャリアＣｄとリングギヤＲｄ間の間隔との比は、第４プラネタリギヤ機構７のギヤ比をｋとして、ｋ：１に設定される。

第１プラネタリギヤ機構４のサンギヤＳａ（第１要素）は入力軸２に連結されている。第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）は出力部材３に連結されている。又、第１プラネタリギヤ機構４のキャリアＣａ（第２要素）と第３プラネタリギヤ機構６のリングギヤＲｃ（第７要素）とが連結されて、第１連結体Ｃａ−Ｒｃが構成されている。又、第１プラネタリギヤ機構４のリングギヤＲａ（第３要素）と第２プラネタリギヤ機構５のキャリアＣｂ（第５要素）とが連結されて、第２連結体Ｒａ−Ｃｂが構成されている。

又、第２プラネタリギヤ機構５のリングギヤＲｂ（第６要素）と、第３プラネタリギヤ機構６のキャリアＣｃ（第８要素）と、第４プラネタリギヤ機構７のキャリアＣｄ（第１１要素）とが連結されて、第３連結体Ｒｂ−Ｃｃ−Ｃｄが構成されている。又、第３プラネタリギヤ機構６のサンギヤＳｃ（第９要素）と、第４プラネタリギヤ機構７のサンギヤＳｄ（第１２要素）とが連結されて、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄが構成されている。

第３プラネタリギヤ機構６と第４プラネタリギヤ機構７とは、キャリア同士Ｃｃ，Ｃｄとサンギヤ同士Ｓｃ，Ｓｄが連結されているため、図２の下段に示すように、両プラネタリギヤ機構６，７の各要素の相対的な回転速度の比を１つの速度線図で表すことができる。このため、第３プラネタリギヤ機構６と第４プラネタリギヤ機構７とは、４つの回転要素を構成する。

図２の下段に示す速度線図を参照して、この回転要素を速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第１回転要素Ｙ１、第２回転要素Ｙ２、第３回転要素Ｙ３、第４回転要素Ｙ４とすると、第１回転要素Ｙ１は第３プラネタリギヤ機構６のリングギヤＲｃ（第７要素）、第２回転要素Ｙ２は第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）、第３回転要素Ｙ３は第３連結体Ｒｂ−Ｃｃ−Ｃｄを構成要素たる両プラネタリギヤ機構６，７のキャリアＣｃ，Ｃｄ（第８，１１要素）、第４回転要素Ｙ４は第４連結体Ｓｃ−Ｓｄとなる。

そして、第１回転要素Ｙ１と第２回転要素Ｙ２間の間隔と、第２回転要素Ｙ２と第３回転要素Ｙ３間の間隔と、第３回転要素Ｙ３と第４回転要素Ｙ４間の間隔との比は、（ｋ−ｊ）／ｊ：１：ｋとなる。

第１実施形態の自動変速機では、４つのプラネタリギヤ機構４〜７により、第１プラネタリギヤ機構４のサンギヤＳａ（第１要素）、第１連結体Ｃａ−Ｒｃ、第２連結体Ｒａ−Ｃｂ、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）、第３連結体Ｒｂ−Ｃｃ−Ｃｄ、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄ、第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の合計７つの回転体が構成されている。

又、第１実施形態の自動変速機は、係合機構として、第１と第２の２つの湿式多板クラッチＣ１，Ｃ２と、第１〜第３の３つの湿式多板ブレーキＢ１〜Ｂ３とを備える。第１湿式多板クラッチＣ１は、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。

第２湿式多板クラッチＣ２は、第１プラネタリギヤ機構４のサンギヤＳａ（第１要素）と、第１連結体Ｃａ−Ｒｃとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。第１湿式多板ブレーキＢ１は、第２連結体Ｒａ−Ｃｂを変速機ケース１に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。

第２湿式多板ブレーキＢ２は、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）を変速機ケース１に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。第３湿式多板ブレーキＢ３は、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄを変速機ケース１に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。

第１実施形態の自動変速機において、１速段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１が連結状態とされると共に、第１湿式多板ブレーキＢ１が固定状態とされる。これにより、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）とが同一速度で回転すると共に、第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「１ｓｔ」になって、１速段が確立される。

２速段が確立される場合には、第１湿式多板ブレーキＢ１及び第２湿式多板ブレーキＢ２が固定状態とされる。これにより、第２連結体Ｒａ−Ｃｂ及び第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が「０」となり、第２プラネタリギヤ機構５の第４〜第６の各要素Ｓｂ，Ｃｂ，Ｒｂが相対回転不能なロック状態となる。

このため、第３連結体Ｒｂ−Ｃｃ−Ｃｄの回転速度も「０」となり、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「２ｎｄ」になって、２速段が確立される。

３速段が確立される場合には、第１湿式多板ブレーキＢ１及び第３湿式多板ブレーキＢ３が固定状態とされる。これにより、第２連結体Ｒａ−Ｃｂ及び第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」となる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「３ｒｄ」になって、３速段が確立される。

４速段が確立される場合には、第２湿式多板ブレーキＢ２及び第３湿式多板ブレーキＢ３が固定状態とされる。これにより、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）及び第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」となる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「４ｔｈ」になって、４速段が確立される。

５速段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１が連結状態とされると共に、第３湿式多板ブレーキＢ３が固定状態とされる。これにより、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）とが同一速度で回転すると共に、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」となる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「５ｔｈ」になって、５速段が確立される。

６速段が確立される場合には、第２湿式多板クラッチＣ２が連結状態とされると共に、第３湿式多板ブレーキＢ３が固定状態とされる。これにより、第１プラネタリギヤ機構４のサンギヤＳａ（第１要素）とキャリアＣａ（第２要素）とが同一速度で回転するため、第１プラネタリギヤ機構４の第１〜第３の各要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態になって、第１〜第３要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａの回転速度が「１」になる。

又、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」となる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「６ｔｈ」になって、６速段が確立される。

７速段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１及び第２湿式多板クラッチＣ２が連結状態とされる。これにより、第１プラネタリギヤ機構４の第１〜第３の各要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態になって、第１〜第３要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａの回転速度が「１」になる。又、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が同一速度である「１」となる。

このため、全てのプラネタリギヤ機構４〜７の各要素が相対回転不能なロック状態となり、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が「１」である「７ｔｈ」になって、７速段が確立される。

８速段が確立される場合には、第２湿式多板クラッチＣ２が連結状態とされると共に、第２湿式多板ブレーキＢ２が固定状態とされる。これにより、第１プラネタリギヤ機構４の第１〜第３の各要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態になって、第１〜第３要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａの回転速度が「１」になる。又、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示す「８ｔｈ」になって、８速段が確立される。

後進段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１が連結状態とされると共に、第２湿式多板ブレーキＢ２が固定状態とされる。これにより、第１連結体Ｃａ−Ｒｃ及び第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図２に示すマイナスの「Ｒｖｓ」になって、後進段が確立される。

尚、図２中の点線で示す速度線は、４つのプラネタリギヤ機構４〜７のうち動力伝達するプラネタリギヤ機構に追従して他のプラネタリギヤ機構の各要素が回転することを表している。

図３（ａ）は、上述した各変速段と各係合機構たるクラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１〜Ｂ３の状態との関係を纏めて表示した図であり、「○」は連結状態又は固定状態であることを表している。

又、図３（ｂ）に示すように、第１プラネタリギヤ機構４のギヤ比ｈを１．６６６、第２プラネタリギヤ機構５のギヤ比ｉを２．０００、第３プラネタリギヤ機構６のギヤ比ｊを１．８５０、第４プラネタリギヤ機構７のギヤ比ｋを２．９００とした場合における各変速段のギヤレシオ（入力軸２の回転速度／出力部材３の回転速度）も図３（ａ）に示している。これによれば、公比（各変速段間のギヤレシオの比）が適切になると共に、図３（ｂ）に示すレシオレンジ（１速レシオ／８速レシオ）も適切になる。

第１実施形態の自動変速機によれば、前進８段の変速を行うことができると共に、２つの湿式多板クラッチＣ１，Ｃ２と３つの湿式多板ブレーキＢ１〜Ｂ３の合計５つの係合機構のうち各変速段において２つの係合機構が係合することになる。そのため、各変速段で開放している係合機構の数は３つになり、従来のように４つの係合機構が開放されるものに比し、開放している係合機構によるフリクションロスを低減でき、自動変速機の伝達効率が向上する。

又、入力軸２（又は入力軸２を回転自在に軸支するメインシャフト（図示省略））の軸線上には、４つプラネタリギヤ機構４〜７と２つの湿式多板クラッチＣ１，Ｃ２が配置され、合計６の部材が配置される。このため、従来品のように、３つのプラネタリギヤ機構と４つの湿式多板クラッチの合計７つの部材が入力軸２の軸線上に配置されるものに比し、自動変速機の軸長を短縮させることができ、車両（特にＦＦ式の車両）への搭載性を向上させることができる。

又、第１〜第４の４つのプラネタリギヤ機構４〜７の全てがシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成されているため、各プラネタリギヤ機構４〜７を、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤに噛合し他方がリングギヤに噛合する一対のピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成した場合に比し、入力軸２から出力部材３までの動力伝達経路におけるギヤの噛合回数を減少させることができ、伝達効率を向上させることができる。

尚、第１実施形態では、本発明の第１ブレーキとして第１湿式多板ブレーキＢ１を用いたが、これに限らず、本発明の第１ブレーキとして、例えば、ドグクラッチやシンクロメッシュ機構等の歯の噛み合いによって解除自在に固定状態となる噛合機構や２ウェイクラッチを用いてもよい。このように構成すれば、第１ブレーキが開放状態となる前進４速段〜８速段において、第１ブレーキでのフリクションロスをより抑制させることができ、自動変速機の伝達効率をより向上させることができる。

第１ブレーキとして２ウェイクラッチを用いる場合には、前進段においては、正転（車両が前進する方向への回転）を許容し逆転（車両が後進する方向への回転）を阻止する逆転阻止状態に切り換え、後進段においては、正転を阻止し逆転を許容する正転阻止状態に切り換えればよい。

これによれば、後述する１ウェイクラッチを用いた第２実施形態と同様の理由により、３速段と４速段の間の変速の制御性を向上させることができる。又、２ウェイクラッチは、第２連結体Ｒａ−Ｃｂの変速機ケース１への固定を断つ開放状態である場合でもフリクションロスが発生しない。このため、自動変速機全体として、フリクションロスをより抑制することができる。又、前進１〜３速段において、車両が減速状態にあるときに２ウェイクラッチを正転阻止状態に切り換えれば、エンジンブレーキを効かせることもできる。

又、第１実施形態においては、第１〜第４のプラネタリギヤ機構４〜７をシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成したが、第１〜第４のプラネタリギヤ機構４〜７をダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成してもよい。

［第２実施形態］
次いで、図４〜図６を参照して、本発明の第２実施形態の自動変速機を説明する。尚、第１実施形態と同一のものは同一の符号を付している。図４に示すように、第２実施形態の自動変速機は、第１実施形態のものと同様に、第１〜第４の４つのプラネタリギヤ機構４〜７と、第１と第２の２つの湿式多板クラッチＣ１，Ｃ２を備える。

第２湿式多板クラッチＣ２は、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２連結体Ｒａ−Ｃｂとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。

又、第２実施形態の自動変速機は、第１実施形態の第１〜第３湿式多板ブレーキＢ１〜Ｂ３に加えて、第４湿式多板ブレーキＢ４と１ウェイクラッチＦ１とを備える。第４湿式多板ブレーキＢ４は、１ウェイクラッチＦ１を変速機ケース１に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。

又、１ウェイクラッチＦ１は、第２連結体Ｒａ−Ｃｂが逆転（車両が後進する方向への回転）する場合に、第２連結体Ｒａ−Ｃｂと一体的に回転し、第２連結体Ｒａ−Ｃｂが正転（車両が前進する方向への回転）する場合に、第２連結体Ｒａ−Ｃｂと一体的に回転することなく相対回転自在となるように構成されている。他の構成は第１実施形態の自動変速機と同一である。

第２実施形態の自動変速機において、１速段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１が連結状態とされると共に、第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）とが同一速度で回転する。

又、１ウェイクラッチＦ１が変速機ケース１に固定されると共に、この１ウェイクラッチＦ１の働きで第２連結体Ｒａ−Ｃｂの逆転が阻止され、第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「１ｓｔ」になって、１速段が確立される。

尚、１速段において、第１湿式多板ブレーキＢ１は開放状態となるが、第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が１ウェイクラッチＦ１の働きで「０」となるため、フリクションロスは発生しない。又、１速段において、第１湿式多板ブレーキＢ１を固定状態とすれば、エンジンブレーキを効かせることができる。

２速段が確立される場合には、第２湿式多板ブレーキＢ２及び第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、１ウェイクラッチＦ１の働きで第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が「０」になると共に、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度も「０」となって、第２プラネタリギヤ機構５の第４〜第６の各要素Ｓｂ，Ｃｂ，Ｒｂが相対回転不能なロック状態となる。

このため、第３連結体Ｒｂ−Ｃｃ−Ｃｄの回転速度も「０」となり、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＣｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「２ｎｄ」になって、２速段が確立される。

尚、２速段においても、１速段の場合と同様に、開放状態となる第１湿式多板ブレーキＢ１でフリクションロスは発生しない。又、２速段においても、第１湿式多板ブレーキＢ１を固定状態とすれば、エンジンブレーキを効かせることができる。

３速段が確立される場合には、第３湿式多板ブレーキＢ３及び第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、１ウェイクラッチＦ１の働きで第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が「０」になると共に、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度も「０」となる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「３ｒｄ」になって、３速段が確立される。

尚、３速段においても、１速段及び２速段の場合と同様に、開放状態となる第１湿式多板ブレーキＢ１でフリクションロスは発生しない。又、３速段においても、第１湿式多板ブレーキＢ１を固定状態とすれば、エンジンブレーキを効かせることができる。

４速段が確立される場合には、第２湿式多板ブレーキＢ２、第３湿式多板ブレーキＢ３及び第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）及び第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「４ｔｈ」になって、４速段が確立される。

５速段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１が連結状態とされると共に、第３湿式多板ブレーキＢ３及び第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）とが等速度で回転すると共に、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「５ｔｈ」になって、５速段が確立される。

６速段が確立される場合には、第２湿式多板クラッチＣ２が連結状態とされると共に、第３湿式多板ブレーキＢ３及び第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、第１プラネタリギヤ機構４のキャリアＣａ（第２要素）とリングギヤＲａ（第３要素）とが同一速度で回転するため、第１プラネタリギヤ機構４の第１〜第３の各要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態になって、第１〜第３要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａの回転速度が「１」になる。

又、第４連結体Ｓｃ−Ｓｄの回転速度が「０」となる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「６ｔｈ」になって、６速段が確立される。

７速段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１及び第２湿式多板クラッチＣ２が連結状態とされると共に、第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、第１プラネタリギヤ機構４の第１〜第３の各要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態になって、第１〜第３要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａの回転速度が「１」になる。又、第１連結体Ｃａ−Ｒｃと第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が同一速度である「１」となる。

このため、全てのプラネタリギヤ機構４〜７の各要素が相対回転不能なロック状態となり、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が「１」である「７ｔｈ」になって、７速段が確立される。

８速段が確立される場合には、第２湿式多板クラッチＣ２が連結状態とされると共に、第２湿式多板ブレーキＢ２及び第４湿式多板ブレーキＢ４が固定状態とされる。これにより、第１プラネタリギヤ機構４の第１〜第３の各要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態になって、第１〜第３要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａの回転速度が「１」になる。

又、第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す「８ｔｈ」になって、８速段が確立される。

後進段が確立される場合には、第１湿式多板クラッチＣ１が連結状態とされると共に、第２湿式多板ブレーキＢ２が固定状態とされる。第４湿式多板ブレーキＢ４が開放状態とされているため、１ウェイクラッチＦ１の働きが無効となり、第２連結体Ｒａ−Ｃｂは逆転が許容される状態となる。

又、第１連結体Ｃａ−Ｒｃ及び第２プラネタリギヤ機構５のサンギヤＳｂ（第４要素）の回転速度が等速度となり、両者の回転速度は「０」になる。そして、出力部材３に連結された第４プラネタリギヤ機構７のリングギヤＲｄ（第１０要素）の回転速度が図５に示す逆転の「Ｒｖｓ」になって、後進段が確立される。

尚、図５中の点線で示す速度線は、４つのプラネタリギヤ機構４〜７のうち動力伝達するプラネタリギヤ機構に追従して他のプラネタリギヤ機構の各要素が回転することを表している。

図６は、上述した各変速段と各係合機構たるクラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１〜Ｂ４、１ウェイクラッチＦ１の状態との関係を纏めて表示した図であり、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１〜Ｂ４の欄の「○」は連結状態又は固定状態であることを表している。又、１ウェイクラッチＦ１の欄の「○」は１ウェイクラッチＦ１の働きで第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が「０」となっている状態であることを示している。又、第１湿式多板ブレーキＢ１の欄の「（○）」はエンジンブレーキを効かせる場合には固定状態とすることを示している。

第２実施形態の自動変速機によれば、第１実施形態と同様に、前進８段の変速を行うことができる。又、前進４速段から前進８速段においては、２つの湿式多板クラッチＣ１，Ｃ２と４つの湿式多板ブレーキＢ１〜Ｂ４の合計６つの係合機構のうち３つの係合機構が係合することになる。又、前進１速段から前進３速段においては、第１湿式多板ブレーキＢ１が開放状態であっても、１ウェイクラッチＦ１の働きで第２連結体Ｒａ−Ｃｂの回転速度が「０」となるため、第１湿式多板ブレーキＢ１でフリクションロスが発生しない。

そのため、各変速段でフリクションロスが発生する係合機構の数は３つになり、従来のように各変速段で４つの係合機構がフリクションロスを発生させるものに比し、開放している係合機構によるフリクションロスを低減でき、自動変速機の伝達効率が向上する。

又、第２実施形態の自動変速機においても、第１実施形態と同様の理由により、従来よりも自動変速機の軸長を短縮させることができ、車両（特にＦＦ式の車両）への搭載性を向上させることができる。

又、第２実施形態の自動変速機では、３速段から４速段へアップシフトする際には、第２湿式多板ブレーキＢ２を連結状態に切り換えるだけでよく、又、４速段から３速段へダウンシフトする際には、第２湿式多板ブレーキＢ２を開放状態に切り換えるだけでよい。

従って、第２実施形態の自動変速機によれば、第１実施形態のように３速段と４速段との間の変速の際に第１と第２の２つの湿式多板ブレーキＢ１，Ｂ２の状態を切り換える必要があるものに比べ、３速段と４速段の間の変速の制御性を向上させることができる。

又、第２実施形態の第１湿式多板ブレーキＢ１は、１〜３速段でエンジンブレーキを効かせる場合のみ、固定状態に切り換えられるものであるため、比較的容量の小さい湿式多板ブレーキで構成することができる。

ここで、湿式多板ブレーキは容量の増加に比例してフリクションロスが増加するものである。このため、第２実施形態の自動変速機によれば、第２連結体Ｒａ−Ｃｂが回転する４速段から８速段において、比較的容量の大きい湿式多板ブレーキを用いたものに比し、第１湿式多板ブレーキＢ１で発生するフリクションロスを減少させることができる。

尚、第２実施形態の自動変速機は、第４湿式多板ブレーキＢ４及び１ウェイクラッチＦ１を省略しても、第１実施形態と同一の効果を得ることができる。又、第２湿式多板クラッチＣ２を、第１プラネタリギヤ機構４のサンギヤＳａ（第１要素）とリングギヤＲａ（第３要素）とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成してもよい。

又、第２実施形態の自動変速機においても、第１実施形態と同様に、第１湿式多板ブレーキＢ１に代えて、ドグクラッチやシンクロメッシュ機構等の歯の噛み合いによって解除自在に固定状態となる噛合機構や２ウェイクラッチを用いてもよい。又、第１〜第４のプラネタリギヤ機構４〜７をダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成してもよい。

１…変速機ケース、２…入力軸、３…出力部材、４…第１プラネタリギヤ機構、Ｓａ…サンギヤ（第１要素）、Ｒａ…リングギヤ（第３要素）、Ｐａ…ピニオン、Ｃａ…キャリア（第２要素）、５…第２プラネタリギヤ機構、Ｓｂ…サンギヤ（第４要素）、Ｒｂ…リングギヤ（第６要素）、Ｐｂ…ピニオン、Ｃｂ…キャリア（第５要素）、６…第３プラネタリギヤ機構、Ｓｃ…サンギヤ（第９要素）、Ｒｃ…リングギヤ（第７要素）、Ｐｃ…ピニオン、Ｃｃ…キャリア（第８要素）、７…第４プラネタリギヤ機構、Ｓｄ…サンギヤ（第１２要素）、Ｒｄ…リングギヤ（第１０要素）、Ｐｄ…ピニオン、Ｃｄ…キャリア（第１１要素）、Ｃ１…第１湿式多板クラッチ、Ｃ２…第２湿式多板クラッチ、Ｂ１…第１湿式多板ブレーキ（第１ブレーキ）、Ｂ２…第２湿式多板ブレーキ（第２ブレーキ）、Ｂ３…第３湿式多板ブレーキ（第３ブレーキ）、Ｂ４…第４湿式多板ブレーキ（第４ブレーキ）、Ｆ１…１ウェイクラッチ。

Claims (4)

1. 変速機ケース内に回転自在に軸支されると共に駆動源からの動力により回転される入力軸の回転を、複数段に変速して出力部材から出力する自動変速機であって、
   サンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる３つの要素を夫々備える第１から第４の４つのプラネタリギヤ機構が設けられ、
   該第１プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、
   前記第２プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第４要素、第５要素及び第６要素とし、
   前記第３プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第７要素、第８要素及び第９要素とし、
   前記第４プラネタリギヤ機構の３つの要素を、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素として、
   前記第１要素が前記入力軸に連結され、前記第１０要素が前記出力部材に連結され、前記第２要素と前記第７要素とを連結して第１連結体が構成され、前記第３要素と前記第５要素とを連結して第２連結体が構成され、前記第６要素と前記第８要素と前記第１１要素とを連結して第３連結体が構成され、前記第９要素と前記第１２要素とを連結して第４連結体が構成され、
   前記第１連結体と前記第４要素とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在な第１湿式多板クラッチと、
   前記第１プラネタリギヤ機構の第１〜第３要素のうちの何れか２つを互いに連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在な第２湿式多板クラッチと、
   前記第２連結体を前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第１ブレーキと、
   前記第４要素を前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第２ブレーキと、
   前記第４連結体を前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第３ブレーキとを備えることを特徴とする自動変速機。
2. 請求項１記載の自動変速機において、
   前記第２連結体が逆転する場合のみ、前記第２連結体と一体的に回転する１ウェイクラッチが設けられ、
   該１ウェイクラッチを前記変速機ケースに固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在な第４ブレーキが設けられていることを特徴とする自動変速機。
3. 請求項１記載の自動変速機において、
   前記第１ブレーキは、ドグクラッチ、又は、前記第２連結体の正転を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態と、前記第２連結体の正転を阻止し逆転を許容する正転阻止状態とに切換自在な２ウェイクラッチで構成されることを特徴とする自動変速機。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の自動変速機において、
   前記４つのプラネタリギヤ機構は、サンギヤと、リングギヤと、該サンギヤ及び該リングギヤに噛合するピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構で構成されることを特徴とする自動変速機。

Images