[第1実施形態]
図1は、本発明の自動変速機の第1実施形態を示している。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、図外の内燃機関(エンジン)等の駆動源ENGが出力する駆動力がロックアップクラッチLC及びダンパDAを有するトルクコンバータTCを介して伝達される入力軸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やプロペラシャフトを介して車両の左右の駆動輪に伝達される。尚、トルクコンバータTCに代えて、摩擦係合自在に構成される単板型又は多板型の発進クラッチを設けてもよい。
又、変速機ケース1内には、第1〜第4の4つの遊星歯車機構PGS1〜4が入力軸2と同心に配置されている。第1遊星歯車機構PGS1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とから成る所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構(キャリアを固定した場合、サンギヤとリングギヤが互いに異なる方向に回転するため、マイナス遊星歯車機構又はネガティブ遊星歯車機構ともいう。因みに、リングギヤを固定した場合には、サンギヤとキャリアとが同一方向に回転する。)で構成されている。
図2の中段に示す第1遊星歯車機構PGS1の共線図(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(速度線)で表すことができる図)を参照して、第1遊星歯車機構PGS1の3つの要素Sa,Ca,Raを、共線図におけるギヤ比(リングギヤの歯数/サンギヤの歯数)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遊星歯車機構PG1のギヤ比をhとして、h:1に設定される。尚、共線図において、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4遊星歯車機構PGS4も、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とから成る所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図2の上段に示す第4遊星歯車機構PGS4の共線図を参照して、第4遊星歯車機構PGS4の3つの要素Sd,Cd,Rdを、共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要素はリングギヤRd、第5要素はキャリアCd、第6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遊星歯車機構PGS4のギヤ比をkとして、k:1に設定される。
第2遊星歯車機構PGS2も、サンギヤSbと、リングギヤRbと、サンギヤSb及びリングギヤRb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とから成る所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
又、第3遊星歯車機構PGS3も、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とから成る所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
第2遊星歯車機構PGS2及び第3遊星歯車機構PGS3は、第2遊星歯車機構PGS2のサンギヤSb、キャリアCb及びリングギヤRbからなる3つの要素のうちの何れか2つを、第3遊星歯車機構PGS3のサンギヤSc、キャリアCc及びリングギヤRcからなる3つの要素のうちの何れか2つに夫々連結することにより、4つの回転要素を構成する。
図2の下段に示す第2遊星歯車機構PGS2及び第3遊星歯車機構PGS3の共線図を参照して、各回転要素を左から順に、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2遊星歯車機構PGS2のサンギヤSbと第3遊星歯車機構PGS3のリングギヤRcとを連結したもの、第2回転要素Y2は第2遊星歯車機構PGS2のキャリアCbと第3遊星歯車機構PGS3のキャリアCcとを連結したもの、第3回転要素Y3は第2遊星歯車機構PGS2のリングギヤRb、第4回転要素Y4は第3遊星歯車機構PGS3のサンギヤScとなる。
尚、第2遊星歯車機構PGS2及び第3遊星歯車機構PGS3の共線図において、下方の横線は回転速度が「0」であることを示し、上方の横線は回転速度が入力軸の回転を「1」としてこれと同一である「1」であることを示している。
第2遊星歯車機構PGS2のギヤ比(リングギヤの歯数/サンギヤの歯数)をi、第3遊星歯車機構PGS3のギヤ比をjとすると、第1〜第4の各回転要素間の間隔は、i:1:(ij−1)の割り合いとなっている。
第1遊星歯車機構PGS1のリングギヤRa(第3要素)と第2回転要素Y2とが連結されて、第1連結体Ra−Y2が構成されている。又、第4遊星歯車機構PGS4のサンギヤSd(第6要素)と第3回転要素Y3とが連結されて、第2連結体Sd−Y3が構成されている。第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)は入力軸2に連結されている。又、第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)は、出力ギヤたる出力部材3に連結されている。
又、第1実施形態の自動変速機は、係合機構として、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3と、第1から第3の3つのブレーキB1〜B3とを備える。第1クラッチC1は、摩擦係合型の湿式多板クラッチであり、第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)と第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5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クラッチC2は、摩擦係合型の湿式多板クラッチであり、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第1回転要素Y1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3クラッチC3は、ドグクラッチ又は同期機能を有するシンクロメッシュ機構からなる噛合機構であり、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5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。尚、第3クラッチC3を摩擦係合型の湿式多板クラッチで構成してもよい。
第1ブレーキB1は、摩擦係合型の湿式多板ブレーキであり、第1連結体Ra−Y2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ブレーキB2は、摩擦係合型の湿式多板ブレーキであり、第4回転要素Y4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ブレーキB3は、ドグクラッチ又は同期機能を有するシンクロメッシュ機構からなる噛合機構であり、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5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。尚、第3ブレーキB3を湿式多板ブレーキで構成してもよい。
各クラッチC1〜C3及び各ブレーキB1〜B3は、図外のトランスミッション・コントロール・ユニットにより、車両の走行速度等の車両情報に基づいて、状態が切り換えられる。
第4遊星歯車機構PGS4は、第2遊星歯車機構PGS2の径方向外方に配置されている。そして、第2遊星歯車機構PGS2のリングギヤRb(第3回転要素Y3)と第4遊星歯車機構PGS4のサンギヤSd(第6要素)とを一体に連結して第2連結体Sd−Y3を構成している。このように、第4遊星歯車機構PGS4を第2遊星歯車機構PGS2の径方向外方に配置することにより、第2遊星歯車機構PGS2と第4遊星歯車機構PGS4とが径方向で重なり合うため、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができる。
尚、第2遊星歯車機構PGS2と第4遊星歯車機構PGS4とは、径方向で少なくとも一部が重なり合っていればよく、これによって軸長の短縮化を図ることができるが、両者が完全に径方向で重なり合っていれば、最も軸長を短くすることができる。
入力軸2の軸線上には、駆動源ENG及びトルクコンバータTC側から、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第1遊星歯車機構PGS1、第2クラッチC2、第2遊星歯車機構PGS2、出力ギヤたる出力部材3、第3遊星歯車機構PGS3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2の順番で配置されている。そして、第3ブレーキB3は第3クラッチC3の径方向外方に配置され、第4遊星歯車機構PGS4は第2遊星歯車機構PGS2の径方向外方に配置されている。
これにより、第1〜第3の3つのブレーキB1〜B3の全てが変速機ケース1内で入力軸2の軸線方向における端部に配置されることとなり、遊星歯車機構やクラッチが邪魔となり難くなって、ブレーキ用の油路の設計自由度が向上される。
変速機ケース1には、出力部材3と第3遊星歯車機構PGS3との間に位置させて、径方向内方に延びる側壁1aが設けられている。この側壁1aには、出力部材3の径方向内方に向かって延びる筒状部1bが設けられている。出力部材3は、この筒状部1bにベアリングを介して軸支されている。このように構成することにより、変速機ケース1に連なる機械的強度の高い筒状部1bで出力部材3をしっかりと軸支させることができる。
尚、第1ブレーキB1を筒状部1bの内面に設け、第2ブレーキB2を第3遊星歯車機構PGS3の径方向外方に配置してもよく、これによれば、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができる。
次に、図2及び図3を参照して、第1実施形態の自動変速機の各変速段を確立させる場合を説明する。
1速段を確立させる場合には、第3クラッチC3を連結状態とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とする。第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4回転要素Y4の回転速度が「0」になる。又、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が「0」になる。
又、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)の回転速度が、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度と同一速度の「0」となる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「1st」となり、1速段が確立される。
2速段を確立させる場合には、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とし、第3ブレーキB3を固定状態とする。第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が「0」になる。又、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)の回転速度が、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度と同一速度の「0」となる。又、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第1回転要素Y1の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)の回転速度と同一速度の「0」となる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「2nd」となり、2速段が確立される。
3速段を確立させる場合には、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とし、第1ブレーキB1を固定状態とする。第2クラッチC2と第3クラッチC3とを連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第1回転要素Y1と第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)とが同一速度で回転する。又、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1連結体Ra−Y2の回転速度が「0」になる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「3rd」となり、3速段が確立される。
4速段を確立させる場合には、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とする。第2クラッチC2と第3クラッチC3とを連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第1回転要素Y1と第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)とが同一速度で回転する。又、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4回転要素Y4の回転速度が「0」になる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「4th」となり、4速段が確立される。
5速段を確立させる場合には、第1クラッチC1、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とする。第1から第3の3つのクラッチC1〜C3を連結状態とすることで、第1から第4の4つの遊星歯車機構PGS1〜PGS4は、各遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる要素が相対回転不能となるロック状態になり、全ての要素の回転速度が「1」となる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が「1」である「5th」となり、5速段が確立される。
6速段を確立させる場合には、第1クラッチC1と第3クラッチC3とを連結状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とする。第1クラッチC1を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)と同一速度の「1」となる。
又、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)の回転速度が、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度と同一の「1」となる。又、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4回転要素Y4の回転速度が「0」となる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「6th」となり、6速段が確立される。
7速段を確立させる場合には、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とする。第1クラッチC1を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)と同一速度の「1」となる。
又、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第1回転要素Y1とが同一速度で回転する。又、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4回転要素Y4の回転速度が「0」となる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「7th」となり、7速段が確立される。
8速段を確立させる場合には、第1クラッチC1を連結状態とし、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を固定状態とする。第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とを固定状態とすることで、第2回転要素Y2及び第4回転要素Y4の回転速度が「0」となる。これにより、第1から第4の4つの回転要素Y1〜Y4が相対回転不能となるロック状態となり、第3回転要素Y3、即ち第2連結体Sd−Y3の回転速度も「0」となる。
又、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)と同一速度の「1」となる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「8th」となり、8速段が確立される。
9速段を確立させる場合には、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とし、第1ブレーキB1を固定状態とする。第1クラッチC1を連結状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)と同一速度の「1」となる。
又、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第1回転要素Y1とが同一速度で回転する。又、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第1連結体Ra−Y2の回転速度が「0」になる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す「9th」となり、9速段が確立される。
後進段を確立させる場合には、第2クラッチC2を連結状態とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とする。第2クラッチC2を連結状態とすることで、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第1回転要素Y1とが同一速度で回転する。又、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第4回転要素Y4の回転速度が「0」となる。又、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の回転速度が「0」になる。そして、出力部材3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギヤRd(第4要素)の回転速度が図2に示す逆転(車両が後進する方向の回転)の「Rvs」となり、後進段が確立される。
図3(a)は、上述した各変速段におけるクラッチC1〜C3、ブレーキB1〜B3の状態を纏めて表示した図であり、クラッチC1〜C3及びブレーキB1〜B3の列の「○」は連結状態又は固定状態を示し、空欄は開放状態を示している。
又、図3(b)には、図3(d)に示すように、第1遊星歯車機構PGS1のギヤ比hを3.157、第2遊星歯車機構PGS2のギヤ比iを2.527、第3遊星歯車機構PGS3のギヤ比jを3.064、第4遊星歯車機構PGS4のギヤ比kを1.387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)を示している。これによれば、図3(c)に示すように、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(d)に示したレシオレンジ(1速段のギヤレシオ/9速段のギヤレシオ)も適切になる。
第1実施形態の自動変速機によれば、前進9段及び後進1段の変速を行うことができる。又、各変速段において、湿式多板クラッチ及び湿式多板ブレーキの開放数が3つ以下となり、フリクションロスを抑制して、駆動力の伝達効率を向上させることができる。
又、6速段を所定の中速段、1速段から所定の中速段たる6速段までを低速段域、所定の中速段たる6速段を超える7速段から9速段までを高速段域と定義して、所定の中速段たる6速段を超える7速段以上の高速段域においては、摩擦係合型の湿式多板クラッチと比較してフリクションロスが少ない噛合機構で構成される第3クラッチC3が開放状態となる。
又、3速段から9速段で開放状態となる第3ブレーキB3も噛合機構で構成されている。従って、高速段域においては、湿式多板クラッチ及び湿式多板ブレーキの開放数が1となり、車両の高速走行時におけるフリクションロスを低減させて燃費を向上させることができる。
又、噛合機構からなる第3クラッチC3は、所定の中速段たる6速段と7速段との間で連結状態と開放状態とに切り換えられるのみである。6速段(所定の中速段)における第3クラッチC3での伝達トルク(伝達駆動力)は比較的小さいため、第3クラッチC3を噛合機構としてのドグクラッチで構成しても、6速段と7速段の間の変速時に固定状態と開放状態との切り換えをスムーズに行うことができる。
又、全ての遊星歯車機構PGS1〜PGS4が所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されているため、所謂ダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成されるものに比し、駆動力の伝達経路上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実施形態においては、第3クラッチC3及び第3ブレーキB3を噛合機構で構成したものを説明したが、両者を摩擦係合型の湿式多板クラッチ及び湿式多板ブレーキで構成しても、各変速段における湿式多板クラッチ及び湿式多板ブレーキの開放数を3つ以下に抑え、フリクションロスを抑制することができるという本発明の効果を得ることができる。
又、第3ブレーキB3を、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)を変速機ケース1に固定する固定状態と、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の正転を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態とに切換自在な2ウェイクラッチで構成してもよい。この2ウェイクラッチの一例を図5に示して具体的に説明する。
図5の第3ブレーキB3としての2ウェイクラッチTWは、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)に連結されるインナーリングTW1と、インナーリングTW1の径方向外方に間隔を存して配置されると共に変速機ケース1に連結されるアウターリングTW2と、インナーリングTW1とアウターリングTW2との間に配置される保持リングTW3とを備える。
インナーリングTW1には、外周面に複数のカム面TW1aが形成されている。保持リングTW3には、カム面TW1aに対応させて複数の切欠孔TW3aが設けられている。この切欠孔TW3aには、ローラTW4が収容されている。又、2ウェイクラッチTWは、図示省略した第1と第2の2つの電磁クラッチを備える。第1電磁クラッチは、通電されることによりアウターリングTW2と保持リングTW3とを連結するように構成されている。第1電磁クラッチが通電されていない場合には、保持リングTW3は、インナーリングTW1及びアウターリングTW2に対して相対回転自在となるように構成されている。
又、ローラTW4の径は、図5(a)に示すように、ローラTW4がカム面TW1aの中央部に存するときは隙間Aが開き、図5(b)及び(c)に示すように、ローラTW4がカム面TW1aの端部に存するときにはインナーリングTW1及びアウターリングTW2に接触するように、設定されている。
第1電磁クラッチが通電されていない場合には、保持リングTW3が自由に回転することができるため、図5(a)に示すように、ローラTW4はカム面TW1aの中央部に位置し続けることができる。従って、2ウェイクラッチTWは、インナーリングTW1が自由に回転することが可能な状態となる。
第1電磁クラッチが通電されている場合には、保持リングTW3は、アウターリングTW2を介して変速機ケース1に固定されることとなる。この場合、インナーリングTW1が正転及び逆転のどちらに回転しようとしても、図5(b)及び(c)に示すように、保持リングTW3が固定されているため、ローラTW4がカム面TW1aの端部に位置することとなる。
このとき、ローラTW4がカム面TW1aとアウターリングTW2の内周面とに挟まれて、インナーリングTW1の回転が阻止される。即ち、2ウェイクラッチTWは固定状態となる。
第2電磁クラッチは、図5(b)に示すように切欠孔TW3aがカム面TW1aの一方の端部に位置する状態で保持リングTW3をインナーリングTW1に連結させる第1の状態と、図5(c)に示すように切欠孔TW3aがカム面TW1aの他方の端部に位置する状態で保持リングTW3をインナーリングTW1に連結させる第2の状態と、保持リングTW3とインナーリングTW1との連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
図5における時計回り方向を逆転方向とすると、この2ウェイクラッチTWは、第1電磁クラッチを通電されていない状態(通電オフ状態)としてアウターリングTW2と保持リングTW3との連結を断つと共に、第2電磁クラッチを第1の状態とすることにより、逆転阻止状態となる。
このような2ウェイクラッチTWで第3ブレーキB3を構成した場合には、2ウェイクラッチTWを、前進1速段から2速段及び後進段では固定状態とし、前進3速段から9速段までは逆転阻止状態とすることにより、各変速段を確立できる。
上述した2ウェイクラッチTWで第3ブレーキB3を構成すれば、摩擦係合型のブレーキで第3ブレーキB3を構成する場合とは異なり、第3ブレーキB3でのフリクションロスは発生しない。従って、第3ブレーキB3を噛合機構で構成した場合と同様に、自動変速機全体として、フリクションロスを抑制させることができる。
尚、2速段で走行中において、走行速度等の車両情報に基づいて3速段へのアップシフトが予測される場合には、図外のトランスミッション・コントロール・ユニットは、第3ブレーキB3としての2ウェイクラッチTWを予め逆転阻止状態に切り換えておくようにすることが好ましい。
これによれば、2速段から3速段にアップシフトする際には、第3ブレーキB3たる2ウェイクラッチTWの状態の切り換えは完了しており、第1ブレーキB1を固定状態とするだけで3速段に変速できるため、2速段から3速段へのアップシフトをスムーズに行うことができ、自動変速機の変速制御性が向上される。
尚、上記の如く構成された2ウェイクラッチTWによれば、上述の固定状態と逆転阻止状態とに加えて、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の変速機ケース1への固定を解除する開放状態と、第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第5要素)の正転を阻止し逆転を許容する正転阻止状態とにも切換自在に構成することができる。
具体的には、第1電磁クラッチを通電オフ状態とし、第2電磁クラッチを開放状態とすることにより、2ウェイクラッチTWは、図5(a)に示すように、ローラTW4がカム面TW1aの中央部に位置し続ける状態となって、インナーリングTW1がアウターリングTW2に対して自由に回転することができる状態、即ち、開放状態となる。
又、第1電磁クラッチを通電オフ状態とし、第2電磁クラッチを、図5(c)に示すように切欠孔TW3aがカム面TW1aの他方の端部に位置する状態で保持リングTW3をインナーリングTW1に連結させる第2の状態とすることにより、インナーリングTW1の正転が阻止され逆転が許容される状態、即ち、正転阻止状態となる。
従って、上述した2ウェイクラッチTWの第2電磁クラッチを省略して、第1電磁クラッチの切り換えにより、第3ブレーキB3たる2ウェイクラッチTWを固定状態と開放状態とにのみ切換自在に構成することもできる。この場合、前進1速段から2速段及び後進段で固定状態とし、3速段から9速段で開放状態に切り換えることにより、各変速段を確立することができる。
又、第1実施形態においては、前進9段の変速を行うものを説明したが、本発明の自動変速機は前進9段の変速を行うものに限らない。例えば、第1実施形態の2速段、6速段及び8速段の3つの変速段を省略して、前進6段の変速を行うように構成することもできる。
[第2実施形態]
図4に本発明の第2実施形態の自動変速機を示す。第2実施形態の自動変速機では、第1実施形態のトルクコンバータに代えて、摩擦係合型の発進クラッチC0が設けられ、駆動源ENGの駆動力がダンパDA及び発進クラッチC0を介して入力軸2に伝達されるように構成されている。
又、第2実施形態の第2遊星歯車機構PGS2は、第3遊星歯車機構PGS3の径方向外方に配置され、第2遊星歯車機構PGS2のサンギヤSbと第3遊星歯車機構PGS3のリングギヤRcとが一体に連結されて第1回転要素Y1が構成されている。このように、第2遊星歯車機構PGS2を第3遊星歯車機構PGS3の径方向外方に配置することにより、第2遊星歯車機構PGS2と第3遊星歯車機構PGS3とが径方向で重なり合うため、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができる。
尚、第2遊星歯車機構PGS2と第3遊星歯車機構PGS3とは、径方向で少なくとも一部が重なり合っていればよく、これによって軸長の短縮化を図ることができるが、両者が完全に径方向で重なり合っていれば、最も軸長を短くすることができる。
又、第2実施形態の第3クラッチC3は摩擦係合型の湿式多板クラッチで構成され、第2実施形態の第3ブレーキB3は摩擦係合型の湿式多板ブレーキで構成されている。他の構成は第1実施形態の自動変速機と同一に構成され、同一の符号を付してその説明を省略する。又、1速段から9速段及び後進段からなる各変速段も、第1実施形態と同様に確立できる。
第2実施形態の自動変速機によっても、第1実施形態と同様に、前進9段及び後進1段の変速を行うことができ、フリクションロスを抑制して、駆動力の伝達効率を向上させることができる。又、全ての遊星歯車機構PGS1〜PGS4が所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されているため、伝達効率を向上させることができる。
尚、第2実施形態の自動変速機においても、第1実施形態のように、第2クラッチC2及び第3ブレーキB3を噛合機構で構成してもよく、又、第3ブレーキB3を2ウェイクラッチで構成してもよい。又、第1実施形態で説明したように前進6段の変速を行うように構成することもできる。