JPWO2013146029A1 - 自動変速機装置 - Google Patents

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政弘 大竹
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悟 糟谷
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宣和 池
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博 加藤
慎司 大板
慎司 大板
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Abstract

第１の遊星歯車機構１０のサンギヤ１１，キャリア１２，リングギヤ１３を第３の遊星歯車機構３０のリングギヤ３３および第２の遊星歯車機構２０のキャリア２２，第４の遊星歯車機構４０のリングギヤ４３，キャリア４２に連結し、リングギヤ２３をキャリア３２に連結し、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３によりキャリア１２およびリングギヤ４３，リングギヤ２３およびキャリア３２，サンギヤ３１を入力軸３に接続し、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３をリングギヤ２３およびキャリア３２，サンギヤ２１，サンギヤ４１に接続し、リングギヤ１３およびキャリア４２を出力ギヤ４に接続する。これにより、前進９速段および後進段に変速可能な自動変速機装置を構成することができる。

Description

本発明は、入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置に関する。
従来、この種の自動変速機装置としては、４つの遊星歯車機構と、３つのクラッチと３つのブレーキとにより前進９速段と後進段とを形成可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置の構成を図５に示す。背景技術としての従来例の自動変速機装置９０１は、図示するように、いずれも、外歯歯車としてのサンギヤ９１１，９２１，９３１，９４１と、内歯歯車としてのリングギヤ９１３，９２３，９３３，９４３と、複数のピニオンギヤ９１４，９２４，９３４，９４４を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア９１２，９２２，９３２，９４２からなるシングルピニオン式の第１ないし第４の遊星歯車機構９１０，９２０，９３０，９４０を備える。サンギヤ９１１とサンギヤ９２１は第１連結要素９５１により連結されており、リングギヤ９１３とキャリア９１２は第２連結要素９５２により連結されており、リングギヤ９２３とキャリア９３２とキャリア９４２は第３連結要素９５３により連結されている。第４の遊星歯車機構９４０は、第３の遊星歯車機構９３０の外周側に形成されており、リングギヤ９３３とサンギヤ９４１は第４連結要素９５４により連結されている。また、サンギヤ９３１は、クラッチＣ１を介して入力軸９０３に接続されると共にブレーキＢ１を介してケース９０２に接続されており、第２連結要素８５２はクラッチＣ２を介して入力軸９０３に接続されている。さらに、第３連結要素９５３は、ドグクラッチＤＣを介して入力軸９０３に接続されており、第１連結要素９５１はドグブレーキＤＢを介してケース９０２に接続されており、第４の遊星歯車機構９４０のリングギヤ９４３はブレーキＢ９０２を介してケース９０２に接続されている。そして、第１の遊星歯車機構９１０のリングギヤ９１３に出力ギヤ９０４が接続されている。
この従来例の自動変速機装置９０１では、第１ないし第４の遊星歯車機構９１０，９２０，９３０，９４０のギヤ比λ１，λ２，λ３，λ４（各遊星歯車機構におけるサンギヤの歯数／リングギヤの歯数）は、０．３６，０．３６，０．５６，０．６６に設定されており、図６の作動表に示すように、前進１速段から前進９速段と後進段を形成し、前進１速段（最低速段）のギヤ比／前進９速段（最高速段）のギヤ比として計算されるギヤ比幅は１０．０２となっている。
また、従来例の自動変速機装置９０１では、最高速段である前進９速段は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とブレーキＢ２とが係合されており、ドグクラッチＤＣとドグブレーキＤＢとブレーキＢ１とが解放されているから、入力軸９０３から出力ギヤ９０４へのトルクの伝達には第１ないし第４の遊星歯車機構９１０，９２０，９３０，９４０の全て（４つ）が歯車機構として作動する。また、最高速段の１つ前の前進８速段では、クラッチＣ２とブレーキＢ１とブレーキＢ２とが係合されており、クラッチＣ１とドグクラッチＤＣとドグブレーキＤＢとが解放されているから、入力軸９０３から出力ギヤ９０４へのトルクの伝達には第１の遊星歯車機構９１０と第２の遊星歯車機構９２０の２つが歯車機構として作動する。
特表２０１１−５１３６６２号公報
こうした自動変速機装置では、４つの遊星歯車機構と複数のクラッチやブレーキとによって自動変速機を構成する場合、４つの遊星歯車機構の各回転要素の接続や複数のクラッチやブレーキの取り付け方は多数存在し、接続や取り付け方によっては自動変速機装置として機能することができるものと機能することができないものとが存在する。また、前進側の最高速段やその１つ前の変速段における入力側から出力側へのトルク伝達に作動する遊星歯車機構の数が少ない方がギヤの噛み合いによる損失が低下するため、トルクの伝達効率が高くなる。
本発明の自動変速機装置は、４つの遊星歯車機構と３つのクラッチと３つのブレーキによる新たな自動変速機装置を提案することを主目的とし、更に、トルクの伝達効率の向上を図ることを更なる目的とする。
本発明の自動変速機装置は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動変速機装置は、
入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第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の遊星歯車機構と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有する第２の遊星歯車機構と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第７回転要素と第８回転要素と第９回転要素とを有する第３の遊星歯車機構と、
速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第１０回転要素と第１１回転要素と第１２回転要素とを有する第４の遊星歯車機構と、
前記第１回転要素と前記第５回転要素と前記第９回転要素とを連結する第１連結要素と、
前記第２回転要素と前記第１２回転要素とを連結する第２連結要素と、
前記第３回転要素と前記第１１回転要素とを連結する第３連結要素と、
前記第６回転要素と前記第８回転要素とを連結する第４連結要素と、
前記第２連結要素と前記入力部材とを係合すると共に該係合を解放する第１クラッチと、
前記第４連結要素と前記入力部材とを係合すると共に該係合を解放する第２クラッチと、
前記第７回転要素と前記入力部材とを係合すると共に該係合を解放する第３クラッチと、
前記第４連結要素を自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第１ブレーキと、
前記第４回転要素を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第２ブレーキと、
前記第１０回転要素を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第３ブレーキと、
を備え、
前記出力部材を前記第３連結要素に接続してなる、
ことを特徴とする。
この本発明の自動変速機装置では、３つの回転要素として速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第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の遊星歯車機構と、３つの回転要素として速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有する第２の遊星歯車機構と、３つの回転要素として速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第７回転要素と第８回転要素と第９回転要素とを有する第３の遊星歯車機構と、３つの回転要素として速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第１０回転要素と第１１回転要素と第１２回転要素とを有する第４の遊星歯車機構とを備え、第１回転要素と第５回転要素と第９回転要素とを第１連結要素により連結し、第２回転要素と第１２回転要素とを第２連結要素により連結し、第３回転要素と第１１回転要素とを第３連結要素により連結し、第６回転要素と第８回転要素とを第４連結要素により連結する。そして、第１クラッチを介して第２連結要素と入力部材とを接続し、第３クラッチを介して第７回転要素と入力部材とを接続し、第２クラッチを介して第４連結要素と入力部材とを接続し、第１ブレーキを第４連結要素に接続し、第２ブレーキを第４回転要素に接続し、第３ブレーキを第１０回転要素に接続し、出力部材を第３連結要素に接続する。これにより、４つの遊星歯車機構と３つのクラッチと３つのブレーキとにより機能可能な自動変速装置を構成することができる。
こうした本発明の自動変速機装置において、前進１速段から前進９速段および後進段を以下のように構成することができる。
（１）前進１速段は、前記第３クラッチと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第１ブレーキとを解放することにより形成する。
（２）前進２速段は、前記第２クラッチと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第３クラッチと前記第１ブレーキとを解放することにより形成する。
（３）前進３速段は、前記第２クラッチと前記第３クラッチと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第１ブレーキと前記第２ブレーキとを解放することにより形成する。
（４）前進４速段は、前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第３クラッチと前記第１ブレーキと前記第２ブレーキとを解放することにより形成する。
（５）前進５速段は、前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第３クラッチとを係合すると共に前記第１ブレーキと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成する。
（６）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２ブレーキとを係合すると共に前記第３クラッチと前記第１ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成する。
（７）前進７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と共に前記第２クラッチと前記第１ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成する。
（８）前進８速段は、前記第１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と共に前記第２クラッチと前記第３クラッチと前記第３ブレーキとを解放することにより形成する。
（９）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と共に前記第２クラッチと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成する。
（１０）後進段は、前記第３クラッチと前記第１ブレーキと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第２ブレーキとを解放することにより形成する。
こうすれば、４つの遊星歯車機構と３つのクラッチと３つのブレーキにより前進１速段から前進９速段および後進段の変速が可能な装置とすることができる。
上述したように、最高速段の前進９速段では、第１クラッチと第３クラッチと第１ブレーキとを係合すると共に第２クラッチと第２ブレーキと第３ブレーキとを解放する。第４の遊星歯車機構は、第３ブレーキの解放により第１０回転要素が解放されるから、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には関与しない。第２の遊星歯車機構は、第２ブレーキの解放により第４回転要素が解放されるから、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には関与しない。したがって、前進９速段では、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には第１の遊星歯車機構と第３の遊星歯車機構の２つが歯車機構として作動することになる。また、最高速段の１つ前の前進８速段では、第１クラッチと第１ブレーキと第２ブレーキとを係合すると共に第２クラッチと第３クラッチと第３ブレーキとを解放する。第２の遊星歯車機構は、第１ブレーキと第２ブレーキの係合により第６回転要素と第４回転要素が回転不能に固定されるから、第５回転要素も回転することができず、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には関与しない。第３の遊星歯車機構は、第１ブレーキの係合により第８回転要素が回転不能に固定され、第９回転要素が第１連結要素により回転不能に固定された第５回転要素に連結されているから、第７回転要素も回転することができず、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には関与しない。第４の遊星歯車機構は、第３ブレーキの解放により第１０回転要素が解放されるから、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には関与しない。したがって、前進８速段では、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達には第１の遊星歯車機構の１つだけが歯車機構として作動することになる。以上の説明から、入力部材と出力部材とにおけるトルク伝達に歯車機構として作動する遊星歯車機構の数は、最高速段の前進９速段では２つで最高速段の１つ前の前進８速段では１つであるから、最高速段の前進９速段で４つで最高速段の１つ前の前進８速段で２つである従来例の自動変速機装置に比して、トルク伝達に歯車機構として作動する遊星歯車機構の数を少なくすることができ、ギヤの噛み合いによる損失を低下させ、トルクの伝達効率を高くすることができる。即ち、従来例の自動変速機装置に比して、トルクの伝達効率を向上させることができる。
上述の本発明の自動変速機装置において、前記第１の遊星歯車機構と前記第２の遊星歯車機構と前記第３の遊星歯車機構と前記第４の遊星歯車機構は、いずれもサンギヤとリングギヤとキャリアとを前記３つの回転要素とするシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されてなり、前記第１回転要素と前記第４回転要素と前記第７回転要素と前記第１０回転要素は、いずれもサンギヤであり、前記第２回転要素と前記第５回転要素と前記第８回転要素と前記第１１回転要素は、いずれもキャリアであり、前記第３回転要素と前記第６回転要素と前記第９回転要素と前記第１２回転要素は、いずれもリングギヤである、ことを特徴とするものとすることもできる。
さらに、本発明の自動変速機装置において、前記第１の遊星歯車機構は前記第３の遊星歯車機構の外周側に構成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、径方向については大きくなるものの、軸方向については短くすることことができる。即ち、３つの遊星歯車機構による自動変速機装置の軸方向の長さと同様にすることができる。
あるいは、本発明の自動変速機装置において、前記第２の遊星歯車機構，前記第１の遊星歯車機構および前記第３の遊星歯車機構，前記第４の遊星歯車機構の順に配置されてなる、ものとすることもできる。
また、本発明の自動変速機装置において、前記第３ブレーキはドグブレーキとして構成されてなる、ものとすることもできる。ドグブレーキは係合時にショックが生じやすく、回転を同期させる同期制御が必要となるが、第３ブレーキは前進１速段から前進４速段まで係合が連続していると共に前進５速段から前進９速段まで解放が連続しているから、係合と解放が頻繁に繰り返されることがなく、同期制御が発生する頻度が少ない。このため、ドグブレーキを採用しても変速フィーリングの悪化は抑制される。
実施例の自動変速機装置１の構成の概略を示す構成図である。 自動変速機装置１の作動表である。 自動変速機装置１の速度線図である。 変形例の自動変速機装置１Ｂの構成の概略を示す構成図である。 従来例の自動変速機装置９０１の構成の概略を示す構成図である。 従来例の自動変速機装置９０１の作動表である。
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例としての自動変速機装置１の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動変速機装置１は、４つのシングルピニオン式の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０と、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３と、３つのブレーキＢ１〜Ｂ３とを備え、図示しない内燃機関としてのエンジンが横置き（車両の左右方向に）配置されたタイプ（例えば、フロントエンジンフロントドライブ式）の車両に搭載されており、エンジンからの動力を図示しないトルクコンバータなどの発進装置を介して入力軸（インプットシャフト）３から入力すると共に入力した動力を変速して出力ギヤ４に出力する有段変速機構として構成されている。出力ギヤ４に出力された動力は、ギヤ機構５とデファレンシャルギヤ６とを介して左右の駆動輪７ａ，７ｂに出力される。ギヤ機構５は、回転軸が出力ギヤ４の回転軸と平行に配置されたカウンタシャフト５ａと、カウンタシャフト５ａに取り付けられ出力ギヤ４と噛合するカウンタドリブンギヤ５ｂと、同じくカウンタシャフト５ａに取り付けられデファレンシャルギヤ６のリングギヤと噛合するデファレンシャルドライブギヤ５ｃとにより構成されている。なお、図１では、図中の入力軸３の下側については自動変速機装置１の構成のうち出力ギヤ４とギヤ機構５との接続関係を中心に示し、他は省略した。
実施例の自動変速装置１では、図１に示すように、入力軸３側から第２の遊星歯車機構２０，第１の遊星歯車機構１０および第３の遊星歯車機構３０，第４の遊星歯車機構４０の順に配置されている。また、第１の遊星歯車機構１０は、第３の遊星歯車機構３０の外周側に配置されている。
第１の遊星歯車機構１０は、外歯歯車としてのサンギヤ１１と、このサンギヤ１１と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ１３と、サンギヤ１１に噛合すると共にリングギヤ１３に噛合する複数のピニオンギヤ１４と、複数のピニオンギヤ１４を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア１２とを備える。第１の遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されているから、３つの回転要素であるサンギヤ１１，リングギヤ１３，キャリア１２は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤ１１，キャリア１２，リングギヤ１３となる。第１の遊星歯車機構１０のギヤ比λ１（サンギヤ１１の歯数／リングギヤ１３の歯数）は、例えば０．６０に設定されている。
第２の遊星歯車機構２０は、外歯歯車としてのサンギヤ２１と、このサンギヤ２１と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ２３と、サンギヤ２１に噛合すると共にリングギヤ２３に噛合する複数のピニオンギヤ２４と、複数のピニオンギヤ２４を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア２２とを備える。第２の遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されているから、３つの回転要素であるサンギヤ２１，リングギヤ２３，キャリア２２は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤ２１，キャリア２２，リングギヤ２３となる。第２の遊星歯車機構２０のギヤ比λ２（サンギヤ２１の歯数／リングギヤ２３の歯数）は、例えば０．６５に設定されている。
第３の遊星歯車機構３０は、外歯歯車としてのサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ３３と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３３に噛合する複数のピニオンギヤ３４と、複数のピニオンギヤ３４を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア３２とを備える。第３の遊星歯車機構３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されているから、３つの回転要素であるサンギヤ３１，リングギヤ３３，キャリア３２は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤ３１，キャリア３２，リングギヤ３３となる。第３の遊星歯車機構３０のギヤ比λ３（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３３の歯数）は、例えば０．４５に設定されている。
第４の遊星歯車機構４０は、外歯歯車としてのサンギヤ４１と、このサンギヤ４１と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ４３と、サンギヤ４１に噛合すると共にリングギヤ４３に噛合する複数のピニオンギヤ４４と、複数のピニオンギヤ４４を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア４２とを備える。第４の遊星歯車機構４０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されているから、３つの回転要素であるサンギヤ４１，リングギヤ４３，キャリア４２は、速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、サンギヤ４１，キャリア４２，リングギヤ４３となる。第４の遊星歯車機構４０のギヤ比λ４（サンギヤ４１の歯数／リングギヤ４３の歯数）は、例えば０．３５に設定されている。
第１の遊星歯車機構１０のサンギヤ１１は、第１連結要素５１により第３の遊星歯車機構３０のリングギヤ３３と第２の遊星歯車機構２０のキャリア２２に連結されており、第１の遊星歯車機構１０のキャリア２２は、第２連結要素５２により第４の遊星歯車機構４０のリングギヤ４３に連結されている。また、第１の遊星歯車機構１０のリングギヤ１３は、第３連結要素５３により第４の遊星歯車機構３０のキャリア４２に連結されており、第２の遊星歯車機構２０のリングギヤ２３は、第４連結要素５４により第３の遊星歯車機構３０のキャリア３２に連結されている。上述したように、実施例の自動変速機装置１は、第１の遊星歯車機構１０を第３の遊星歯車機構３０の外周側に配置している。即ち、第３の遊星歯車機構３０のリングギヤ３３の外周側に外歯歯車を形成して第１の遊星歯車機構１０のサンギヤ１１とし、リングギヤ３３と第１連結要素５１とサンギヤ１１とを一体のものとして形成しているのである。従って、第１連結要素５１は、第３の遊星歯車機構３０の最外周に位置するリングギヤ３３の外周側で径方向にリングギヤ３３と第１の遊星歯車機構１０のサンギヤ１１とを連結する要素であると共にこれらと第２の遊星歯車機構４０のキャリア２２とを連結する要素でもある。
また、実施例の自動変速機装置１の第２連結要素５２（キャリア１２，リングギヤ４３）は、クラッチＣ１を介して入力軸３に接続されており、第４連結要素５４（リングギヤ２３，キャリア３２）は、クラッチＣ２を介して入力軸３に接続されている。また、第３の遊星歯車機構３０のサンギヤ３１は、クラッチＣ３を介して入力軸３に接続されている。第４連結要素５４（リングギヤ２３，キャリア３２）は、ブレーキＢ１を介してケース（自動変速機装置ケース）２に接続されており、第２の遊星歯車機構２０のサンギヤ２１は、ブレーキＢ２を介してケース２に接続されている。また、第４の遊星歯車機構４０のサンギヤ４１は、ブレーキＢ３を介してケース２に接続されている。そして、第３連結要素５３（リングギヤ１３，キャリア４２）に出力ギヤ４が接続されている。ここで、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３と３つのブレーキＢ１〜Ｂ３は、実施例では、いずれも摩擦プレートをピストンで押圧することにより係合する油圧駆動の摩擦クラッチや摩擦ブレーキとして構成されている。
こうして構成された実施例の自動変速機装置１は、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３の係合と解放および３つのブレーキＢ１〜Ｂ３の係合と解放の組み合わせにより前進１速段から前進９速段と後進段とを切り替えることができる。図２に自動変速機装置１の作動表を示し、図３に自動変速機装置１の第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０の速度線図を示す。図３には、左から順に、第１の遊星歯車機構１０の速度線図，第２の遊星歯車機構２０の速度線図，第３の遊星歯車機構３０の速度線図，第４の遊星歯車機構４０の速度線図を示し、いずれの速度線図も左からサンギヤ，キャリア，リングギヤの順に並んでいる。また、図３中、「１ｓｔ」は前進１速段を示し、「２ｎｄ」は前進２速段を示し、「３ｒｄ」は前進３速段を示し、「４ｔｈ」〜「９ｔｈ」は前進４速段〜前進９速段を示し、「Ｒｅｖ」は後進段を示している。「λ１」〜「λ４」は各遊星歯車機構のギヤ比を示し、「Ｂ１」，「Ｂ２」，「Ｂ３」はブレーキＢ１〜Ｂ３を示している。「入力」は入力軸３の接続位置を示し、「出力」は出力ギヤ４の接続位置を示している。
実施例の自動変速機装置１では、図２に示するように、以下のように前進１速段から前進９速段と後進段とを形成する。なお、ギヤ比（入力軸３の回転数／出力ギヤ４の回転数）は、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のギヤ比λ１，λ２，λ３，λ４として０．６０，０．６５，０．４５，０．３５を用いた場合を示した。
（１）前進１速段は、クラッチＣ３とブレーキＢ２とブレーキＢ３とを係合すると共にクラッチＣ１とクラッチＣ２とブレーキＢ１とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は５．９８３となる。
（２）前進２速段は、クラッチＣ２とブレーキＢ２とブレーキＢ３とを係合すると共にクラッチＣ１とクラッチＣ３とブレーキＢ１とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は３．１９０となる。
（３）前進３速段は、クラッチＣ２とクラッチＣ３とブレーキＢ３とを係合すると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１とブレーキＢ２とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は１．９３３となる。
（４）前進４速段は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とブレーキＢ３とを係合すると共にクラッチＣ３とブレーキＢ１とブレーキＢ２とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は１．３５０となる。
（５）前進５速段は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とクラッチＣ３とを係合すると共にブレーキＢ１とブレーキＢ２とブレーキＢ３とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は１．０００となる。
（６）前進６速段は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とブレーキＢ２とを係合すると共にクラッチＣ３とブレーキＢ１とブレーキＢ３とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は０．８０９となる。
（７）前進７速段は、クラッチＣ１とクラッチＣ３とブレーキＢ２とを係合すると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１とブレーキＢ３とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は０．７１１となる。
（８）前進８速段は、クラッチＣ１とブレーキＢ１とブレーキＢ２とを係合すると共にクラッチＣ２とクラッチＣ３とブレーキＢ３とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は０．６２５となる。この前進８速段では、第２の遊星歯車機構２０は、ブレーキＢ１とブレーキＢ２の係合によりリングギヤ２３とサンギヤ２１が回転不能に固定されるから、キャリア２２も回転することができず、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には関与しない。第３の遊星歯車機構３０は、ブレーキＢ１の係合によりキャリア３２が回転不能に固定され、リングギヤ３３が第１連結要素５１により回転不能に固定されたキャリア２２に連結されているから、サンギヤ３１も回転することができず、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には関与しない。第４の遊星歯車機構４０は、ブレーキＢ３の解放によりサンギヤ４１が解放されるから、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には関与しない。したがって、前進８速段では、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には第１の遊星歯車機構１０の１つだけが歯車機構として作動する。
（９）前進９速段は、クラッチＣ１とクラッチＣ３とブレーキＢ１とを係合すると共にクラッチＣ２とブレーキＢ２とブレーキＢ３とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は０．５３５となる。この前進９速段では、第４の遊星歯車機構４０は、ブレーキＢ３の解放によりサンギヤ４１が解放されるから、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には関与しない。第２の遊星歯車機構２０は、ブレーキＢ２の解放によりサンギヤ２１が解放されるから、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には関与しない。したがって、前進９速段では、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には第１の遊星歯車機構１０と第３の遊星歯車機構３０の２つが歯車機構として作動することになる。
（１０）後進段は、クラッチＣ３とブレーキＢ１とブレーキＢ３とを係合すると共にクラッチＣ１とクラッチＣ２とブレーキＢ２とを解放することにより形成することができ、ギヤ比は−４．２９６となる。
実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のギヤ比λ１，λ２，λ３，λ４として０．６０，０．６５，０．４５，０．３５を用いた場合、前進１速段（最低速段）のギヤ比／前進９速段（最高速段）のギヤ比として計算されるギヤ比幅は、１１．１８（＝５．９８３／０．５３５）となり、図５に示した従来例の自動変速機装置９０１のギヤ比幅の１０．０２より大きい。したがって、実施例の自動変速機装置１は、従来例の自動変速機装置９０１に比して、車両の加速性能を向上させることができると共に車両の燃費を向上させることができる。
また、実施例の自動変速機装置１では、最高速段の前進９速段は、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には第１の遊星歯車機構１０と第３の遊星歯車機構３０の２つが歯車機構として作動する。一方、図５に示した従来例の自動変速機装置９０１の最高速段の前進９速段では、入力軸９０３と出力ギヤ９０４とにおけるトルク伝達には第１ないし第４の遊星歯車機構９１０，９２０，９３０，９４０の全て（４つ）が作動する。したがって、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、最高速段におけるトルク伝達に作動する遊星歯車機構の数を少なくしている。この結果、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、ギヤの噛み合いによる損失を低下させ、トルクの伝達効率を高くすることができる。また、実施例の自動変速機装置１の最高速段の１つ前の前進８速段では、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達には、第１の遊星歯車機構１０の１つだけが歯車機構として作動する。一方、図５に示した従来例の自動変速機装置９０１の最高速段の１つ前の前進８速段では、入力軸９０３と出力ギヤ９０４とにおけるトルク伝達には第１の遊星歯車機構９１０と第２の遊星歯車機構９２０の２つが作動する。したがって、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、最高速段におけるトルク伝達に作動する遊星歯車機構の数を少なくしている。この結果、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、ギヤの噛み合いによる損失を低下させ、トルクの伝達効率を高くすることができる。このように、最高速段やその１つ前の変速段は、自動変速機装置１が車両に搭載された場合、比較的高速走行、例えば高速道路の巡航走行の際に用いられるから、比較的高速走行におけるトルクの伝達効率を高くすることができ、車両の燃費の向上を図ることができる。
実施例の自動変速機装置１で第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のギヤ比λ１，λ２，λ３，λ４として０．６０，０．６５，０．４５，０．３５を用いた場合と図５に示した従来例の自動変速機装置９０１とにおける各遊星歯車機構を構成する各回転要素の回転数に対して考察すると、以下のようになる。
（１）実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０を構成するそれぞれの３つの回転要素（サンギヤ１１，２１，３１，４１，キャリア１２，２２，３２，４２，リングギヤ１３，２３，３３，４３）における最大回転数は入力軸３の回転数の約４．４倍となるが、従来例の自動変速機装置９０１では、最大回転数は入力軸９０３の回転数の約５．５倍となる。したがって、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、最大回転数となる回転要素の回転数を低くすることができる。この結果、実施例の自動変速機装置１は、従来例の自動変速機装置９０１に比して、装置の耐久性を向上させることができると共に、耐久性確保のための熱処理や表面処理などに必要なコストを抑制することができる。
（２）実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のピニオンギヤ１４，２４，３４，４４の最大回転数は入力軸３の回転数の約４．４倍となるが、従来例の自動変速機装置９０１では、ピニオンギヤの最大回転数は入力軸９０３の回転数の約４．８倍となる。したがって、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、ピニオンギヤ１４，２４，３４，４４の最大回転数を低くすることができる。特に、入力軸３の回転数が大きくなる前進１速段では、実施例の自動変速機装置１における第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のピニオンギヤ１４，２４，３４，４４の最大回転数は入力軸３の約１．２倍となるが、従来例の自動変速機装置９０１では、ピニオンギヤの最大回転数は入力軸９０３の回転数の約２．７倍となる。この結果、実施例の自動変速機装置１は、従来例の自動変速機装置９０１に比して、ベアリングやピニオンサイドワッシャなどの部品の耐久性を向上させることができると共に耐久性確保のための熱処理や表面処理などに必要なコストを抑制することができる。
（３）実施例の自動変速機装置１では、係合要素（クラッチＣ１〜Ｃ３，ブレーキＢ１〜Ｂ３）の相対回転数の最大値は入力軸３の回転数の４．４倍となるが、従来例の自動変速機装置９０１では、相対回転数の最大値は入力軸９０３の回転数の５．５倍となる。したがって、実施例の自動変速機装置１では、従来例の自動変速機装置９０１に比して、係合要素の相対回転数の最大値を小さくすることができる。この結果、実施例の自動変速機装置１では、係合要素として通常用いられる湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキを用いることができ、ドグクラッチやドグブレーキを用いる従来例の自動変速機装置９０１に比して、変速時の制御性を良好なものとすることができると共に、変速時のショックを低減することができる。
以上説明した実施例の自動変速機装置１によれば、シングルピニオン式の第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０と、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３と、３つのブレーキＢ１〜Ｂ３とを備え、第１の遊星歯車機構１０のサンギヤ１１を第１連結要素５１により第３の遊星歯車機構３０のリングギヤ３３と第２の遊星歯車機構２０のキャリア２２に連結し、第１の遊星歯車機構１０のキャリア２２を第２連結要素５２により第４の遊星歯車機構４０のリングギヤ４３に連結し、第１の遊星歯車機構１０のリングギヤ１３を第３連結要素５３により第４の遊星歯車機構３０のキャリア４２に連結し、第２の遊星歯車機構２０のリングギヤ２３を第４連結要素５４により第３の遊星歯車機構３０のキャリア３２に連結し、第２連結要素５２（キャリア１２，リングギヤ４３）をクラッチＣ１を介して入力軸３に接続し、第４連結要素５４（リングギヤ２３，キャリア３２）をクラッチＣ２を介して入力軸３に接続し、第３の遊星歯車機構３０のサンギヤ３１をクラッチＣ３を介して入力軸３に接続し、第４連結要素５４（リングギヤ２３，キャリア３２）をブレーキＢ１を介してケース２に接続し、第２の遊星歯車機構２０のサンギヤ２１をブレーキＢ２を介してケース２に接続し、第４の遊星歯車機構４０のサンギヤ４１をブレーキＢ３を介してケース２に接続し、第３連結要素５３（リングギヤ１３，キャリア４２）を出力ギヤ４に接続することにより、前進１速段から前進９速段および後進段に変速可能な自動変速機装置を構成することができる。
実施例の自動変速機装置１では、最高速段としての前進９速段をクラッチＣ１とクラッチＣ３とブレーキＢ１とを係合すると共にクラッチＣ２とブレーキＢ２とブレーキＢ３とを解放することにより形成することにより、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達に歯車として作動する遊星歯車機構を第１の遊星歯車機構１０と第３の遊星歯車機構３０の２つとし、最高速段の前進９速段では入力軸９０３と出力ギヤ９０４とにおけるトルク伝達に第１ないし第４の遊星歯車機構９１０，９２０，９３０，９４０の全て（４つ）が作動する従来例の自動変速機装置９０１に比して、最高速段におけるトルク伝達に作動する遊星歯車機構の数を少なくすることができ、ギヤの噛み合いによる損失を低下させ、トルクの伝達効率を高くすることができる。また、実施例の自動変速機装置１では、最高速段の１つ前の前進８速段をクラッチＣ１とブレーキＢ１とブレーキＢ２とを係合すると共にクラッチＣ２とクラッチＣ３とブレーキＢ３とを解放することにより形成することにより、入力軸３と出力ギヤ４とにおけるトルク伝達に歯車として作動する遊星歯車機構を第１の遊星歯車機構１０の１つだけとし、最高速段の１つ前の前進８速段では入力軸９０３と出力ギヤ９０４とにおけるトルク伝達に第１の遊星歯車機構９１０と第２の遊星歯車機構９２０の２つが作動する従来例の自動変速機装置９０１に比して、最高速段の１つ前の変速段におけるトルク伝達に作動する遊星歯車機構の数を少なくすることができ、ギヤの噛み合いによる損失を低下させ、トルクの伝達効率を高くすることができる。これらの結果、自動変速機装置におけるトルクの伝達効率を向上させることができる。
実施例の自動変速機装置１では、第１の遊星歯車機構１０を第３の遊星歯車機構３０の外周側に配置しているから、４つの遊星歯車機構を横並びに配置したものに比して、径方向については大きくなるものの、軸方向については短くすることができる。即ち、３つの遊星歯車機構を横並びに配置した自動変速機装置の軸方向の長さと同様にすることができる。
実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０を構成するそれぞれの３つの回転要素における最大回転数は従来例の自動変速機装置９０１に比して低いから、従来例の自動変速機装置９０１に比して、装置の耐久性を向上させることができると共に耐久性確保のための熱処理や表面処理などに必要なコストを抑制することができる。また、実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のピニオンギヤ１４，２４，３４，４４の最大回転数は、従来例の自動変速機装置９０１に比して低いから、装置の耐久性を向上させることができると共に耐久性確保のための熱処理や表面処理などに必要なコストを抑制することができる。さらに、実施例の自動変速機装置１では、係合要素の相対回転数の最大値は、従来例の自動変速機装置９０１に比して低いから、係合要素として通常用いられる湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキを用いたときには、従来例の自動変速機装置９０１に比して、変速時の制御性を良好なものとすることができると共に、変速時のショックを低減することができる。
実施例の自動変速機装置１では、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３のすべてを摩擦クラッチとして構成すると共に３つのブレーキＢ１〜Ｂ３のすべてを摩擦ブレーキとして構成するものとしたが、一部のクラッチやブレーキを摩擦クラッチや摩擦ブレーキに代えてドグクラッチやドグブレーキによって構成するものとしてもよい。ブレーキＢ３をドグブレーキとして構成した自動変速機装置１に対する変形例の自動変速機装置１Ｂを図４に示す。変形例の自動変速機装置１Ｂの作動表および速度線図は図２，図３と同一である。ドグブレーキは係合時にショックが生じやすく、回転を同期させる同期制御が必要となるが、ブレーキＢ３は前進１速段から前進４速段まで係合が連続していると共に前進５速段から前進９速段まで解放が連続しているから、係合と解放が頻繁に繰り返されることがなく、同期制御が発生する頻度が少ない。このため、ドグブレーキを採用しても変速フィーリングの悪化は抑制される。
実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のギヤ比λ１，λ２，λ３，λ４として０．６０，０．６５，０．４５，０．３５を用いたが、ギヤ比λ１，λ２，λ３，λ４はこの値に限定されるものではない。
実施例の自動変速機装置１では、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０を、いずれもシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成するものとしたが、第１ないし第４の遊星歯車機構１０，２０，３０，４０のうち一部或いは全部をダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成するものとしても構わない。
実施例の自動変速機装置１では、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３と３つのブレーキＢ１〜Ｂ３とのうち３つを係合すると共に他の３つを解放することにより、前進１速段から前進９速段と後進段が可能な自動変速機装置として構成したが、前進１速段から前進９速段の９速変速のうちのいずれか１つの変速段を除いた８速変速または複数の変速段を除いた７速変速以下の変速と後進段が可能な自動変速機装置としても構わない。
ここで、実施例の主要な要素と発明の概要の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、入力軸（インプットシャフト）３が「入力部材」に相当し、出力ギヤ４が「出力部材」に相当し、第１の遊星歯車機構１０が「第１の遊星歯車機構」に相当し、サンギヤ１１が「第１回転要素」に相当し、キャリア１２が「第２回転要素」に相当し、リングギヤ１３が「第３回転要素」に相当し、第２の遊星歯車機構２０が「第２の遊星歯車機構」に相当し、サンギヤ２１が「第４回転要素」に相当し、キャリア２２が「第５回転要素」に相当し、リングギヤ２３が「第６回転要素」に相当し、第３の遊星歯車機構３０が「第３の遊星歯車機構」に相当し、サンギヤ３１が「第７回転要素」に相当し、キャリア３２が「第８回転要素」に相当し、リングギヤ３３が「第９回転要素」に相当し、第４の遊星歯車機構４０が「第４の遊星歯車機構」に相当し、サンギヤ４１が「第１０回転要素」に相当し、キャリア４２が「第１１回転要素」に相当し、リングギヤ４３が「第１２回転要素」に相当し、第１連結要素５１が「第１連結要素」に相当し、第２連結要素５２が「第２連結要素」に相当し、第３連結要素５３が「第３連結要素」に相当し、第４連結要素５４が「第４連結要素」に相当し、クラッチＣ１が「第１クラッチ」に相当し、クラッチＣ２が「第２クラッチ」に相当し、クラッチＣ３が「第３クラッチ」に相当し、ブレーキＢ１が「第１ブレーキ」に相当し、ブレーキＢ２が「第２ブレーキ」に相当し、ブレーキＢ３が「第３ブレーキ」に相当する。なお、実施例の主要な要素と発明の概要の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が発明の概要の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、発明の概要の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、発明の概要の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は発明の概要の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動変速機装置の製造産業などに利用可能である。

Claims (6)

  1. 入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
    速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第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の遊星歯車機構と、
    速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有する第２の遊星歯車機構と、
    速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第７回転要素と第８回転要素と第９回転要素とを有する第３の遊星歯車機構と、
    速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に第１０回転要素と第１１回転要素と第１２回転要素とを有する第４の遊星歯車機構と、
    前記第１回転要素と前記第５回転要素と前記第９回転要素とを連結する第１連結要素と、
    前記第２回転要素と前記第１２回転要素とを連結する第２連結要素と、
    前記第３回転要素と前記第１１回転要素とを連結する第３連結要素と、
    前記第６回転要素と前記第８回転要素とを連結する第４連結要素と、
    前記第２連結要素と前記入力部材とを係合すると共に該係合を解放する第１クラッチと、
    前記第４連結要素と前記入力部材とを係合すると共に該係合を解放する第２クラッチと、
    前記第７回転要素と前記入力部材とを係合すると共に該係合を解放する第３クラッチと、
    前記第４連結要素を自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第１ブレーキと、
    前記第４回転要素を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第２ブレーキと、
    前記第１０回転要素を前記自動変速機装置ケースに固定可能に係合すると共に該係合を解放する第３ブレーキと、
    を備え、
    前記出力部材を前記第３連結要素に接続してなる、
    ことを特徴とする自動変速装置。
  2. 請求項１記載の自動変速機装置であって、
    前進１速段は、前記第３クラッチと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
    前進２速段は、前記第２クラッチと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第３クラッチと前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
    前進３速段は、前記第２クラッチと前記第３クラッチと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第１ブレーキと前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
    前進４速段は、前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第３クラッチと前記第１ブレーキと前記第２ブレーキとを解放することにより形成し、
    前進５速段は、前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第３クラッチとを係合すると共に前記第１ブレーキと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成し、
    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２ブレーキとを係合すると共に前記第３クラッチと前記第１ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成し、
    前進７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と共に前記第２クラッチと前記第１ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成し、
    前進８速段は、前記第１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と共に前記第２クラッチと前記第３クラッチと前記第３ブレーキとを解放することにより形成し、
    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と共に前記第２クラッチと前記第２ブレーキと前記第３ブレーキとを解放することにより形成し、
    後進段は、前記第３クラッチと前記第１ブレーキと前記第３ブレーキとを係合すると共に前記第１クラッチと前記第２クラッチと前記第２ブレーキとを解放することにより形成する、
    ことを特徴とする自動変速機装置。
  3. 請求項１または２記載の自動変速機装置であって、
    前記第１の遊星歯車機構と前記第２の遊星歯車機構と前記第３の遊星歯車機構と前記第４の遊星歯車機構は、いずれもサンギヤとリングギヤとキャリアとを前記３つの回転要素とするシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されてなり、
    前記第１回転要素と前記第４回転要素と前記第７回転要素と前記第１０回転要素は、いずれもサンギヤであり、
    前記第２回転要素と前記第５回転要素と前記第８回転要素と前記第１１回転要素は、いずれもキャリアであり、
    前記第３回転要素と前記第６回転要素と前記第９回転要素と前記第１２回転要素は、いずれもリングギヤである、
    ことを特徴とする自動変速機装置。
  4. 請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動変速機装置であって、
    前記第１の遊星歯車機構は前記第３の遊星歯車機構の外周側に構成されてなる、
    ことを特徴とする自動変速機装置。
  5. 請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動変速機装置であって、
    前記第２の遊星歯車機構，前記第１の遊星歯車機構および第３の遊星歯車機構，前記第４の遊星歯車機構の順に配置されてなる、
    ことを特徴とする自動変速機装置。
  6. 請求項１ないし５のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動変速機装置であって、
    前記第３ブレーキはドグブレーキとして構成されてなる、
    ことを特徴とする自動変速機装置。
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