WO2014157453A1

WO2014157453A1 - 自動変速機

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Publication number: WO2014157453A1
Application number: PCT/JP2014/058743
Authority: WO
Inventors: 貴義加藤; 青木　敏彦; 加藤　博; 杉浦　伸忠; 森本　隆; 宣和池; 糟谷　悟; 宮崎　光史; 森瀬　勝; 慎司大板
Original assignee: アイシン・エィ・ダブリュ株式会社; トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-10-02
Also published as: US9458914B2; CN105143718A; US20150377326A1; CN105143718B; DE112014000743T5; JP5963945B2; JPWO2014157453A1

Abstract

　自動変速機（１_１）は、サンギヤ（Ｓ１～Ｓ４）、キャリヤ（ＣＲ１～ＣＲ４）、リングギヤ（Ｒ１～Ｒ４）を備えた遊星歯車機構（ＰＭ１～ＰＭ４）を備えている。また、第１サンギヤ（Ｓ１）と第３サンギヤ（Ｓ３）とを、第２キャリヤ（ＣＲ２）と第３キャリヤ（ＣＲ３）と第４リングギヤ（Ｒ４）とを、第２サンギヤ（Ｓ２）と第４キャリヤ（ＣＲ４）とを連結している。更に、それぞれ第１リングギヤ（Ｒ１）と第２リングギヤ（Ｒ２）とを、第１リングギヤ（Ｒ１）と第３リングギヤ（Ｒ３）とを、第２キャリヤ（ＣＲ２）と第３リングギヤ（Ｒ３）とを、第１サンギヤ（Ｓ１）及び第３サンギヤ（Ｓ３）と第４サンギヤ（Ｓ４）とを係合可能なクラッチ（Ｃ１～Ｃ４）と、第２リングギヤ（Ｒ２）を自動変速機ケース（１７）に係止可能な第１ブレーキ（Ｂ１）及び第４サンギヤ（Ｓ４）を自動変速機ケース（１７）に係止可能な第２ブレーキ（Ｂ２）と、を備えている。

Description

自動変速機

　この技術は、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に関する。

　近年、車輌の燃費や加速性能向上を図るために、車輌に搭載される有段式自動変速機の多段化が進められている。従来、このような有段式の自動変速機にあって、４つの遊星歯車機構と、３つのクラッチ及びブレーキからなる６つの係合要素とによって前進１２速段と後進段とを形成したものがある（特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０１０/０１４４４８６号明細書

　ところで、一般に、このような自動変速機は、変速段数が多くなるほど、レシオ・スプレッド（変速比幅、以下、単にスプレッドという）を広くすることができ、最適なギヤ段への変速が可能になる。

　また、遊星歯車機構としては、シングルピニオン式の遊星歯車機構と、ダブルピニオン式の遊星歯車機構とがあるが、シングルピニオン式の遊星歯車機構は、ピニオンギヤが径方向に２列配設されるダブルピニオン式の遊星歯車機構に比べて、ピニオンギヤ同士の噛合箇所がないため、構造がシンプルでありかつ、噛み合い損失が小さい。従って、自動変速機を構成する際には、出来るだけ多くのシングルピニオン式の遊星歯車機構を使用していることが望まれる。

　更に、上記係合要素は解放されていたとしても引き摺り損失が発生する。そのため、各変速段において出来るだけ解放される係合要素の数が少ないと共に、使用頻度の高い変速段において引き摺り損失の大きな係合要素が係合されていることが望ましい。

　上述した特許文献１は、４つの遊星歯車機構と６つの係合要素とによって、前進１２速段の自動変速機を構成しているが、これら４つの遊星歯車機構と６つの係合要素とによって構成可能な自動変速機のパターンは無数に存在し、その中から上述したような自動変速機として望ましい機能を出来るだけ多く持った自動変速機を案出することは、非常に困難である。

　そこで、４つの遊星歯車機構と６つの係合要素とを用いて、前進１２速段及び後進１速段を達成可能な新たな自動変速機を提供することを目的とする。

　本自動変速機（１_１，１_２）は（例えば図１乃至図５参照）、入力部材（１２）に入力された動力を変速して出力部材（１３）に出力する自動変速機（１_１，１_２）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（Ｓ１）と第２回転要素（ＣＲ１）と第３回転要素（Ｒ１）とを有する第１遊星歯車機構（ＰＭ１）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（Ｓ３）と第５回転要素（ＣＲ３）と第６回転要素（Ｒ３）とを有する第３遊星歯車機構（ＰＭ３）と、
　第２遊星歯車機構（ＰＭ２）と第４遊星歯車機構（ＰＭ４）とにより構成され、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（Ｓ４）と第８回転要素（ＣＲ４，Ｓ２）と第９回転要素（Ｒ４，ＣＲ２）と第１０回転要素（Ｒ２）とを有する複合遊星歯車機構（ＰＳ）と、
　前記第３回転要素（Ｒ１）と前記第１０回転要素（Ｒ２）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、
　前記第３回転要素（Ｒ１）と前記第６回転要素（Ｒ３）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第２クラッチ（Ｃ２）と、
　前記第２回転要素（ＣＲ１）と前記第６回転要素（Ｒ３）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第３クラッチ（Ｃ３）と、
　前記第１回転要素（Ｓ１）及び前記第４回転要素（Ｓ３）と前記第７回転要素（Ｓ４）とを係合すると共に、該係合を解放可能な第４クラッチ（Ｃ４）と、
　前記第１０回転要素（Ｒ２）を自動変速機ケース（１７）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（Ｂ１）と、
　前記第７回転要素（Ｓ４）を前記自動変速機ケース（１７）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（Ｂ２）と、を備え、
　前記第１回転要素（Ｓ１）と前記第４回転要素（Ｓ３）とを常時連結し、
　前記第５回転要素（ＣＲ３）と前記第９回転要素（Ｒ４，ＣＲ２）とを常時連結し、
　前記入力部材（１２）を前記第８回転要素（ＣＲ４，Ｓ２）に連結し、
　前記出力部材（１３）を前記第２回転要素（ＣＲ１）に連結した、
　ことを特徴とする。

　このように自動変速機を構成することによって、４つの遊星歯車機構と、４つのクラッチと、２つのブレーキとを用いて、前進１２速段及び後進１速段を達成することが可能になる。これにより、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッドが広くなり、車輌の加速性能及び燃費性能を向上させることができる。

　また、上記６つの係合要素の内、３要素を係合、残りの３要素を解放して、各変速段を形成することになるため、変速段を構成した際に解放される係合要素が比較的少なく、これら解放された係合要素による引き摺り損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上することができる。

　更に、上記自動変速機は、例えば、４つの遊星歯車機構をシングルピニオン式の遊星歯車機構とすることが可能な構成となり、このシングルピニオン式の遊星歯車機構を採用することによって、ギヤの噛み合い損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上させることができ、かつ、部品点数を少なくして自動変速機の組み立て工数及びコストを低減することができる。

　なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

第１の実施の形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。第１の実施の形態に係る自動変速機の係合表。第１の実施の形態に係る自動変速機の速度線図。第２の実施の形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。第２の実施の形態に係る自動変速機の速度線図。

　<第１の実施の形態＞
　以下、第１の実施の形態に係る自動変速機１_１を図１乃至図３に沿って説明する。まず、本自動変速機１_１の概略構成について図１に沿って説明する。図１に示すように、例えばＦＦタイプ（フロントエンジン・フロントドライブ）の車輌１００に用いて好適な自動変速機１_１は、内燃エンジン（駆動源）２に接続し得る自動変速機１_１の入力軸１１を有しており、該入力軸１１の軸方向を中心としてトルクコンバータなどの発進装置４と、変速機構５とを備えている。

　変速機構５は、４つのシングルピニオン式の遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４と、４つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、２つのブレーキＢ１，Ｂ２と、を備えており、内燃エンジン２からの動力が上記発進装置４に駆動連結される入力軸（入力部材）１２を介して入力されると共に、この入力された動力を変速して第１遊星歯車機構ＰＭ１と第２ブレーキＢ２との間の出力部材としての出力軸１３及びカウンタギヤ４１から出力する有段式変速機構となっている。出力軸（出力部材）１３から出力された動力は、カウンタギヤ４１を介してカウンタ軸４２へと出力され、このカウンタ軸４２に出力された動力は、ディファレンシャル装置４３を介して駆動車輪へと伝達される。

　図１に示すように、上述した遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４は、車輌の前方側となる図中左側から車輌の後方側となる図中右側に向かって、上記入力軸１２上において、第２遊星歯車機構ＰＭ２、第４遊星歯車機構ＰＭ４、第３遊星歯車機構ＰＭ３、第１遊星歯車機構ＰＭ１の順に並んで配置されており、このうちの第２遊星歯車機構ＰＭ２及び第４遊星歯車機構ＰＭ４は、それぞれの回転要素のうちの２つが互いに常時連結されて、４つの回転要素として構成された複合遊星歯車機構ＰＳを構成している。

　第１遊星歯車機構ＰＭ１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１つのピニオンギヤＰ１（第１ピニオンギヤ）を周方向に複数配設して、自転かつ公転自在に保持するように有しているシングルピニオン式の遊星歯車機構である。

　上記第１遊星歯車機構ＰＭ１は、シングルピニオン式であるため、３つの回転要素である第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、第１キャリヤＣＲ１は、速度線図（図３参照）におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に示すと、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣＲ１、第１リングギヤＲ１の順となる。第１遊星歯車機構ＰＭ１のギヤ比λ_１（第１サンギヤＳ１の歯数／第１リングギヤＲ１の歯数）は、例えば、０．４５に設定されている。

　第３遊星歯車機構ＰＭ３も、第１遊星歯車機構ＰＭ１と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、３つの回転要素として、第３サンギヤＳ３（第４回転要素）と、第３リングギヤＲ３（第６回転要素）と、複数のピニオンギヤＰ３（第３ピニオンギヤ）を連結して自転かつ公転自在に保持する第３キャリヤＣＲ３（第５回転要素）とを備えている。この第３遊星歯車機構ＰＭ３の３つの回転要素である第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３、第３キャリヤＣＲ３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、第３サンギヤＳ３、第３キャリヤＣＲ３、第３リングギヤＲ３となる。第３遊星歯車機構ＰＭ３のギヤ比λ_３（第３サンギヤＳ３の歯数／第３リングギヤＲ３の歯数）は、例えば、０．３に設定されている。

　第２遊星歯車機構ＰＭ２も、第１及び第３遊星歯車機構ＰＭ１，ＰＭ３と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、３つの回転要素として、第２サンギヤＳ２（第８回転要素）と、第２リングギヤＲ２（第１０回転要素）と、複数のピニオンギヤＰ２（第２ピニオンギヤ）を連結して自転かつ公転自在に保持する第２キャリヤＣＲ２（第９回転要素）とを備えている。また、第４遊星歯車機構ＰＭ４も、第１乃至第３遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ３と同様に、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、３つの回転要素として、第４サンギヤＳ４（第７回転要素）と、第４リングギヤＲ４（第９回転要素）と、複数のピニオンギヤＰ４（第４ピニオンギヤ）を連結して自転かつ公転自在に保持する第４キャリヤＣＲ４（第８回転要素）とを備えている。そして、第２遊星歯車機構ＰＭ２及び第４遊星歯車機構ＰＭ４においては、第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣＲ４とが常時連結され、かつ第２キャリヤＣＲ２と第４リングギヤＲ４とが常時連結され、第４サンギヤＳ４、第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣＲ４、第２キャリヤＣＲ２及び第４リングギヤＲ４、第２リングギヤＲ２、の４つの回転要素で構成された複合遊星歯車機構ＰＳを構成している。

　この第２遊星歯車機構ＰＭ２の３つの回転要素である第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリヤＣＲ２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、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣＲ２、第２リングギヤＲ２の順となり、第４遊星歯車機構ＰＭ４の３つの回転要素である第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４、第４キャリヤＣＲ４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、第４サンギヤＳ４、第４キャリヤＣＲ４、第４リングギヤＲ４となる。第２遊星歯車機構ＰＭ２のギヤ比λ_２（第２サンギヤＳ２の歯数／第２リングギヤＲ２の歯数）は、例えば、０．５に設定されており、第４遊星歯車機構ＰＭ４のギヤ比λ_４（第４サンギヤＳ４の歯数／第４リングギヤＲ４の歯数）は、例えば、０．４５に設定されている。なお、図３における速度線図では、第２遊星歯車機構ＰＭ２及び第４遊星歯車機構ＰＭ４のそれぞれ３つの回転要素のうちの、第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣＲ４と、第２キャリヤＣＲ２及び第４リングギヤＲ４とが常時連結されて同回転となるので、４つの回転要素に対応して示している。

　また、上記第１サンギヤＳ１と第３サンギヤＳ３とは第１連結要素３１によって連結されており、第２キャリヤＣＲ２と第３キャリヤＣＲ３と第４リングギヤＲ４とは第２連結要素３２によって連結されている。第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣＲ４とは第３連結要素３３によって連結されており、この第３連結要素３３は入力軸１２が連結されて、内燃エンジン２からの回転が入力されるようになっている。更に、第１キャリヤＣＲ１は出力軸１３と連結されている。

　加えて、第１クラッチＣ１は、上述した第１リングギヤＲ１と第２リングギヤＲ２とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第１クラッチＣ１を係合することによって、第１リングギヤＲ１と第２リングギヤＲ２が連結され、第１クラッチＣ１を解放することにより、この連結が解除される。

　第２クラッチＣ２は、第１リングギヤＲ１と第３リングギヤＲ３とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第２クラッチＣ２を係合することによって、第１リングギヤＲ１と第３リングギヤＲ３が連結され、第２クラッチＣ２を解放することにより、この連結が解除される。

　第３クラッチＣ３は、第１キャリヤＣＲ１と第３リングギヤＲ３とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第３クラッチＣ３を係合することによって、第１キャリヤＣＲ１と第３リングギヤＲ３が連結され、第３クラッチＣ３を解放することにより、この連結が解除される。

　第４クラッチＣ４は、第１連結要素３１（即ち、第１サンギヤＳ１及び第３サンギヤＳ３）と第４サンギヤＳ４とを係合すると共に、該係合を解放可能に構成されている。即ち、第４クラッチＣ４を係合することによって、第１連結要素３１と第４サンギヤＳ４が連結され、第４クラッチＣ４を解放することにより、この連結が解除される。

　第１ブレーキＢ１は、第２リングギヤＲ２を自動変速機ケース１７に固定可能に係合すると共に該係合を解放可能に構成されている。即ち、第１ブレーキＢ１が係合されることによって、第２リングギヤＲ２は自動変速機ケース１７に固定され、第１ブレーキＢ１を解放することによって第２リングギヤＲ２は回転可能となる。

　第２ブレーキＢ２は、第４サンギヤＳ４を自動変速機ケース１７に固定可能に係合すると共に該係合を解放可能に構成されている。即ち、第２ブレーキＢ２が係合されることによって、第４サンギヤＳ４は自動変速機ケース１７に固定され、第２ブレーキＢ２を解放することによって第４サンギヤＳ４は回転可能となる。

　このように構成された変速機構５は、４つのクラッチＣ１～Ｃ４及び２つのブレーキＢ１，Ｂ２の係合と解放の組み合わせにより前進１速段～１２速段と後進段とに切換えることができる。以下、この変速機構５の作用について、図１乃至図３に沿って説明をする。

　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、横軸はそれら回転要素のギヤ比に対応して示している。この図３においては、左から順に第１遊星歯車機構ＰＭ１の速度線図、第３遊星歯車機構ＰＭ３の速度線図、第２遊星歯車機構ＰＭ２及び第４遊星歯車機構ＰＭ４（複合遊星歯車機構ＰＳ）の速度線図が示されており、いずれの遊星歯車機構の速度線図も左からサンギヤ、キャリヤ、リングギヤの順で並んでいる。

　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及び第３クラッチＣ１，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が係合され、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、図１及び図３に示すように、第１ブレーキＢ１により第２リングギヤＲ２が固定されるため、第２サンギヤＳ２に入力された入力回転は、減速されて第２キャリヤＣＲ２に出力され、第２連結要素３２を介して第３キャリヤＣＲ３に入力される。また、この時、第１クラッチＣ１が係合されることにより、第１ブレーキＢ１によって第１リングギヤＲ１も固定され、かつ第３クラッチＣ３により第３リングギヤＲ３と第１キャリヤＣＲ１が連結される。加えて、第３サンギヤＳ３と第１サンギヤＳ１とが第１連結要素３１によって連結されているため、第３キャリヤＣＲ３に入力された回転は、これら第３及び第１遊星歯車機構ＰＭ３，ＰＭ１により減速されて、第１キャリヤＣＲ１から出力される。これにより、前進１速段としてギヤ比が４．５３８となるように出力軸１３が回転する。

　前進２速段（２ｎｄ）では、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が係合され、第１，第４クラッチＣ１，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、前進１速段の際と同様にブレーキＢ１により第２リングギヤＲ２が固定されるため、第２サンギヤＳ２に入力された入力回転は、減速されて第２キャリヤＣＲ２に出力され、第２連結要素３２を介して第３キャリヤＣＲ３に入力される。この時、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３のいずれもが係合しているため、第１遊星歯車機構ＰＭ１は直結状態となっていると共に、第１サンギヤＳ１と第３サンギヤＳ３が連結されているため、第３キャリヤＣＲ３に入力された回転は、第３リングギヤＲ３から減速して出力され、そのまま第１キャリヤＣＲ１に出力されて、第１キャリヤＣＲ１は前進１速段よりは高い回転数で回転する。これにより、前進２速段としてギヤ比が３．０００となるように出力軸１３が回転する。

　前進３速段（３ｒｄ）では、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第１ブレーキＢ１が係合され、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、第１ブレーキＢ１により第２リングギヤＲ２が固定されると共に、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３が係合されることによって、第１ブレーキＢ１により第１リングギヤＲ１及び第３リングギヤＲ３も固定される。このため、第２サンギヤＳ２の入力回転は、減速されて第２キャリヤＣＲ２から第３キャリヤＣＲ３に出力される。そして、この第３キャリヤＣＲ３の回転は、第３サンギヤＳ３から増速されて第１サンギヤＳ１に出力される。第１リングギヤＲ１は上述したように固定されているため、この第１サンギヤＳ１は減速されて第１キャリヤＣＲ１から出力される。この第１キャリヤＣＲ１は、前進２速段よりは高い回転数で減速回転し、これにより、前進３速段としてギヤ比が２．２３１となるように出力軸１３が回転する。

　前進４速段（４ｔｈ）では、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が係合され、第１及び第３クラッチＣ１，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、第１ブレーキＢ１によって第２リングギヤＲ２は固定されると共に、第４クラッチＣ４が係合されるため第４サンギヤＳ４と第１連結要素（即ち、第１及び第３サンギヤＳ１，Ｓ３）３１とが連結される。このため、第２サンギヤＳ２に入力された入力回転は、減速されて第２キャリヤＣＲ２を介して第２連結要素３２に出力されると共に、第４キャリヤＣＲ４に入力された入力回転も、減速されて同様に第４リングギヤＲ４から第２連結要素３２に出力される。また、第１及び第３サンギヤＳ１，Ｓ３が増速される第４サンギヤＳ４と同回転する。このため、上記第２連結要素３２を介して第３キャリヤＣＲ３に出力された減速回転は、第３リングギヤＲ３から僅かに減速された逆回転として出力され、第２クラッチＣ２を介して第１リングギヤＲ１に出力される。すると、第１キャリヤＣＲ１が前進３速段よりも僅かに高い回転数で回転し、前進４速段としてギヤ比が１．８００となるように出力軸１３が回転する。

　前進５速段（５ｔｈ）では、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が係合され、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、前進４速段の場合と同様に、第１ブレーキＢ１によって第２リングギヤＲ２は固定されると共に、第４クラッチＣ４が係合されるため第４サンギヤＳ４と第１連結要素（即ち、第１及び第３サンギヤＳ１，Ｓ３）３１とが連結される。このため、第２サンギヤＳ２に入力された入力回転は、減速されて第２キャリヤＣＲ２を介して第２連結要素３２に出力されると共に、第４キャリヤＣＲ４に入力された入力回転も、減速されて同様に第４リングギヤＲ４から第２連結要素３２に出力される。また、第１及び第３サンギヤＳ１，Ｓ３が増速される第４サンギヤＳ４と同回転する。この時、第１クラッチＣ１を介して第１リングギヤＲ１が第１ブレーキＢ１により固定されているため、上記第１サンギヤＳ１に増速回転が入力されると、減速されて第１キャリヤＣＲ１は前進４速段よりも僅かに高い回転数で回転し、前進５速段としてギヤ比が１．２９９となるように出力軸１３が回転する。

　前進６速段（６ｔｈ）では、第１、第３及び第４クラッチＣ１，Ｃ３，Ｃ４が係合され、第２クラッチＣ２、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が解放される。すると、第１クラッチＣ１により第１リングギヤＲ１と第２リングギヤＲ２が、第３クラッチＣ３により第１キャリヤＣＲ１と第３リングギヤＲ３が、第４クラッチＣ４により第１及び第３サンギヤＳ１，Ｓ３と第４サンギヤＳ４が連結される。これにより、第１乃至第４遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４が直結状態となり、第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣＲ４から入力された入力回転は、第１キャリヤＣＲ１からそのまま出力され、これにより、前進６速段としてギヤ比が１．０００となるように出力軸１３が回転する。

　前進７速段（７ｔｈ）では、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が係合され、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２及び第４クラッチＣ４が係合しているため、第４サンギヤＳ４が固定されると共に第１サンギヤＳ１も固定される。このため、第４キャリヤＣＲ４の入力回転は、第４リングギヤＲ４を介して増速されて第２キャリヤＣＲ２に入力される。また、第２サンギヤＳ２にも入力回転が入力されているため、第２リングギヤＲ２は、これら第２サンギヤＳ２及び第２キャリヤＣＲ２に対して増速して回転する。この時、第１クラッチＣ１が係合されているため、この第２リングギヤＲ２の増速回転は、第１リングギヤＲ１に出力される。第１サンギヤＳ１は第２ブレーキＢ２により固定されているため、第１キャリヤＣＲ１の回転は、第２キャリヤＣＲ２よりも少し減速された増速回転となる。これにより、前進７速段としてギヤ比が０．８６６となるように出力軸１３が回転する。

　前進８速段（８ｔｈ）では、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が係合され、第１及び第３クラッチＣ１，Ｃ３、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２及び第４クラッチＣ４が係合しているため、第４サンギヤＳ４が固定されると共に第１及び第３サンギヤＳ１，Ｓ３も固定される。このため、第４キャリヤＣＲ４の入力回転は、第４リングギヤＲ４を介して増速されて第３キャリヤＣＲ３に入力される。第３サンギヤＳ３は固定されているため、この第３キャリヤＣＲ３に入力された回転は、第３リングギヤＲ３及び第２クラッチＣ２を介して第１リングギヤＲ１に出力される。すると、第１サンギヤＳ１が固定されているため、第１キャリヤＣＲ１は前進７速段時より速い回転速度で回転し、これにより、前進８速段としてギヤ比が０．７６９となるように出力軸１３が回転する。

　前進９速段（９ｔｈ）では、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第２ブレーキＢ２が係合され、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２により第４サンギヤＳ４が固定されているため、第４キャリヤＣＲ４の入力回転は、第４リングギヤＲ４を介して増速されて第２連結要素３２（即ち、第２キャリヤＣＲ２及び第３キャリヤＣＲ３）に入力される。また、第２サンギヤＳ２にも第４キャリヤＣＲ４と同様に入力回転が入力されているため、第２リングギヤＲ２は、第２サンギヤＳ２及び第２キャリヤＣＲ２に対して増速され、その回転を、第１クラッチＣ１を介して第１リングギヤＲ１及び第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２を介して第３リングギヤＲ３に出力する。すると、第３キャリヤＣＲ３及び第３リングギヤＲ３の入力回転により、第３サンギヤＳ３は逆転減速し、これにより第１サンギヤＳ１の回転が決定される。これら第１リングギヤＲ１及び第１サンギヤＳ１からの入力回転により、第１キャリヤＣＲ１は、前進８速段時より速い回転速度で回転し、これにより、前進９速段としてギヤ比が０．７２９となるように出力軸１３が回転する。

　前進１０速段（１０ｔｈ）では、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が係合され、第１及び第４クラッチＣ１，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２により第４サンギヤＳ４が固定されているため、第４キャリヤＣＲ４からの入力回転は増速され、第４リングギヤＲ４を介して第３キャリヤＣＲ３に出力される。この時、第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３が係合されているため、第１及び第３遊星歯車機構ＰＭ１，ＰＭ３は直結状態となり、第３キャリヤＣＲ３の増速回転は、第１キャリヤＣＲ１からそのまま出力され、これにより、前進１０速段としてのギヤ比が０．６９０となるように出力軸１３が回転する。

　前進１１速段（１１ｔｈ）では、第１及び第３クラッチＣ１，Ｃ３、第２ブレーキＢ２が係合され、第２及び第４クラッチＣ２，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第４キャリヤＣＲ４の入力回転は、第４サンギヤＳ４が固定されているため、第４リングギヤＲ４から第２連結要素３２を介して第２キャリヤＣＲ２及び第３キャリヤＣＲ３に出力される。また、第２サンギヤＳ２にも入力回転が入力されているため、第２リングギヤＲ２は、これら第２サンギヤＳ２及び第２キャリヤＣＲ２に対して増速して回転する。この時、第１クラッチＣ１が係合されているため、この第２リングギヤＲ２の増速回転は、第１リングギヤＲ１に出力される。第３クラッチＣ３を介して第３リングギヤＲ３と第１キャリヤＣＲ１が連結されていると共に、第１連結要素３１により第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とが連結しているため、上記第１リングギヤＲ１及び第３キャリヤＣＲ３に増速回転が入力されると、各回転要素の回転が決まり、第１キャリヤＣＲ１は、前進１０速段の際よりも速い回転速度で回転する。これにより、前進１１速段としてギヤ比が０．６５５となるように出力軸１３が回転する。

　前進１２速段（１２ｔｈ）では、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第２ブレーキＢ２が係合され、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第１ブレーキＢ１が解放される。すると、第２ブレーキＢ２及び第４クラッチＣ４が係合しているため、第４サンギヤＳ４が固定されると共に第３サンギヤＳ３も固定される。このため、第４キャリヤＣＲ４の入力回転は、第４リングギヤＲ４を介して増速されて第３キャリヤＣＲ３に入力される。第３サンギヤＳ３は固定されているため、この第３キャリヤＣＲ３に入力された回転は、第３リングギヤＲ３及び第３クラッチＣ３を介して第１キャリヤＣＲ１に出力される。すると、第１キャリヤＣＲ１は前進１１速段時より速い回転速度で回転し、これにより、前進１２速段としてギヤ比が０．５３１となるように出力軸１３が回転する。

　後進段（Ｒｅｖ）では、第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４、第１ブレーキＢ１が係合され、第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２、第２ブレーキＢ２が解放される。すると、第１ブレーキＢ１により第２リングギヤＲ２が固定されているため、第２サンギヤＳ２の入力回転は、減速されて第２キャリヤＣＲ２から出力される。この第２キャリヤＣＲ２の回転は、第２連結要素３２を介して第４リングギヤＲ４に入力されると共に、第３キャリヤＣＲ３に入力される。また、第４キャリヤＣＲ４には、第２サンギヤＳ２と同様に入力回転が入力されているため、第４リングギヤＲ４に減速回転が入力されると、第４サンギヤＳ４は増速回転する。この第４サンギヤＳ４の回転は、第４クラッチＣ４を介して第３サンギヤＳ３に入力され、上記第３キャリヤＣＲ３の減速回転と合わさって、第３リングギヤＲ３が逆転減速される。第３クラッチＣ３が係合しているため、この第３リングギヤＲ３の逆転回転は、そのまま第１キャリヤＣＲ１に出力され、これにより、後進段としてギヤ比が―３．２１４となるように出力軸１３が回転する。

　このように自動変速機１を構成することによって、４つの遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４と、４つのクラッチＣ１～Ｃ４と、２つのブレーキＢ1，Ｂ２とを用いて、前進１２速段及び後進１速段を達成することができる。これにより、最低変速段から最高変速段までのギヤのスプレッドが本実施の形態においては、８．５４６と広くなり、車輌の加速性能及び燃費性能を向上させることができる。また、前進時の各変速段の間のステップ比も、ばらつきが少なく比較的に良好であり、最適な変速段に円滑に変速することができる。

　更に、上記６つの係合要素の内、３要素を係合、残りの３要素を解放して、各変速段を形成することになるため、変速段を構成した際に解放される係合要素が比較的少なく、これら解放された係合要素による引き摺り損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上することができる。特に第２及び第３クラッチＣ２，Ｃ３は、トルク容量（トルク分担率）が他の係合要素Ｃ１，Ｃ４，Ｂ２に比して大きくて摩擦板の数も多いため、引き摺り損失も大きいが、例えば、高速道路走行時などの長距離走行時に使用頻度の高い直結変速段（本実施の形態では前進６速段）以上の変速段（本実施の形態では第２クラッチＣ２は前進８～１０速段、第３クラッチＣ３は前進１０～１２速段）にて係合するようになっているため、より、自動変速機の伝達効率を向上させることができる。更にこれに加えて、第４クラッチＣ４と、第２ブレーキＢ２のトルク容量を小さく構成することができるため、これらの摩擦係合要素の摩擦板の枚数を減らして、自動変速機の全長及びコストを低減することができる。

　また、上記自動変速機は、４つの遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４全てをシングルピニオン式の遊星歯車機構により構成しており、ギヤの噛み合い損失を低減して自動変速機の伝達効率を向上させることができかつ、部品点数を少なくして自動変速機の組み立て工数及びコスト低減することができる。特に、本実施の形態においては、全ての前進段においてギヤ効率を９５％以上にすることが可能であり、また、ピニオンギヤの回転数も比較的に低く構成することができる。

　＜第２の実施の形態＞
　ついで、上記第１の実施の形態を一部変更した第２の実施の形態について、図４及び図５に沿って説明する。なお、本第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態に対して変更された部分だけを説明し、その他の部分については同符号を用いて、その説明を省略する。

　図４に示すように、本第２の実施の形態に係る自動変速機１_２は、第１の実施の形態に係る自動変速機１_１に比して、複合遊星歯車機構ＰＳにおける第２遊星歯車機構ＰＭ２と第４遊星歯車機構ＰＭ４との連結関係を変更したものである。即ち、図４に示すように、第２の実施の形態における自動変速機１_２では、第２サンギヤＳ２と第４サンギヤＳ４とを第５連結要素３５により常時連結し、第２キャリヤＣＲ２と第４キャリヤＣＲ４とを第４回転要素３４により常時連結して構成し、つまり複合遊星歯車機構ＰＳが、４つの回転要素として、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４（第７回転要素）と、第２キャリヤＣＲ２及び第４キャリヤＣＲ４（第８回転要素）と、第４リングギヤＲ４（第９回転要素）と、第２リングギヤＲ２（第１０回転要素）と、を備えるように構成したものである。また、入力軸（入力部材）１２は、第２キャリヤＣＲ２及び第４キャリヤＣＲ４に連結されている。

　従って、図５に示すように、この第２遊星歯車機構ＰＭ２の３つの回転要素である第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリヤＣＲ２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、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣＲ２、第２リングギヤＲ２の順となり、第４遊星歯車機構ＰＭ４の３つの回転要素である第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４、第４キャリヤＣＲ４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、第４サンギヤＳ４、第４キャリヤＣＲ４、第４リングギヤＲ４となる。第２遊星歯車機構ＰＭ２のギヤ比λ_２（第２サンギヤＳ２の歯数／第２リングギヤＲ２の歯数）は、例えば、０．６７５に設定されており、第４遊星歯車機構ＰＭ４のギヤ比λ_４（第４サンギヤＳ４の歯数／第４リングギヤＲ４の歯数）は、例えば、０．４５に設定されている。なお、図５における速度線図では、第２遊星歯車機構ＰＭ２及び第４遊星歯車機構ＰＭ４のそれぞれ３つの回転要素のうちの、第２サンギヤＳ２及び第４サンギヤＳ４と、第２キャリヤＣＲ２及び第４キャリヤＣＲ４とが常時連結されて同回転となるので、４つの回転要素に対応して示している。

　なお、これ以外の構成、作用、効果は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

　なお、上記実施の形態において、駆動源として内燃エンジンを用いたが、電気モータなどを用いてもよく、また、これら内燃エンジンと電気モータとを組み合わせて駆動源としても良い。また、上記実施の形態に係る自動変速機は、少なくとも前進１２速段及び後進１速段を形成可能であるが、全ての変速段を必ずしも使用する必要はない。

　本自動変速機は、乗用車、トラック等の車輌に用いることが可能であり、特にギヤのスプレッドが広く、かつ伝達効率の向上を図ることが求められるものに用いて好適である。

１_１，１_２：自動変速機
１２：入力部材（入力軸）
１３：出力部材（出力軸）
１７：自動変速機ケース
ＰＭ１：第１遊星歯車機構
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
Ｒ１：第３回転要素、第１リングギヤ
ＰＭ２：第２遊星歯車機構
図１のＳ２：第８回転要素、第２サンギヤ
図４のＳ２：第７回転要素、第２サンギヤ
図１のＣＲ２：第９回転要素、第２キャリヤ
図４のＣＲ２：第８回転要素、第２キャリヤ
Ｒ２：第１０回転要素、第２リングギヤ
ＰＭ３：第３遊星歯車機構
Ｓ３：第４回転要素、第３サンギヤ
ＣＲ３：第５回転要素、第３キャリヤ
Ｒ３：第６回転要素、第３リングギヤ
ＰＭ４：第４遊星歯車機構
ＰＳ：複合遊星歯車機構
Ｓ４：第７回転要素、第４サンギヤ
ＣＲ４：第８回転要素、第４キャリヤ
Ｒ４：第９回転要素、第４リングギヤ
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
Ｂ１：第１ブレーキ
Ｂ２：第２ブレーキ

Claims

　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３遊星歯車機構と、
　第２遊星歯車機構と第４遊星歯車機構とにより構成され、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回転要素と第１０回転要素とを有する複合遊星歯車機構と、
　前記第３回転要素と前記第１０回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能な第１クラッチと、
　前記第３回転要素と前記第６回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能な第２クラッチと、
　前記第２回転要素と前記第６回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能な第３クラッチと、
　前記第１回転要素及び前記第４回転要素と前記第７回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能な第４クラッチと、
　前記第１０回転要素を自動変速機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７回転要素を前記自動変速機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、を備え、
　前記第１回転要素と前記第４回転要素とを常時連結し、
　前記第５回転要素と前記第９回転要素とを常時連結し、
　前記入力部材を前記第８回転要素に連結し、
　前記出力部材を前記第２回転要素に連結した、
　ことを特徴とする自動変速機。
　前記第１遊星歯車機構は、第１サンギヤと、第１リングギヤと、それら第１サンギヤ及び第１リングギヤに噛合する複数の第１ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第１キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第２遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、それら第２サンギヤ及び第２リングギヤに噛合する複数の第２ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第２キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第３遊星歯車機構は、第３サンギヤと、第３リングギヤと、それら第３サンギヤ及び第３リングギヤに噛合する複数の第３ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第３キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第４遊星歯車機構は、第４サンギヤと、第４リングギヤと、それら第４サンギヤ及び第４リングギヤに噛合する複数の第４ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第４キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第１回転要素は、前記第１サンギヤであり、
　前記第２回転要素は、前記第１キャリヤであり、
　前記第３回転要素は、前記第１リングギヤであり、
　前記第４回転要素は、前記第３サンギヤであり、
　前記第５回転要素は、前記第３キャリヤであり、
　前記第６回転要素は、前記第３リングギヤであり、
　前記第７回転要素は、前記第４サンギヤであり、
　前記第８回転要素は、常時連結された前記第４キャリヤ及び前記第２サンギヤであり、
　前記第９回転要素は、常時連結された前記第４リングギヤ及び前記第２キャリヤであり、
　前記第１０回転要素は、前記第２リングギヤである、
　ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
　前記第１遊星歯車機構は、第１サンギヤと、第１リングギヤと、それら第１サンギヤ及び第１リングギヤに噛合する複数の第１ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第１キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第２遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、それら第２サンギヤ及び第２リングギヤに噛合する複数の第２ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第２キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第３遊星歯車機構は、第３サンギヤと、第３リングギヤと、それら第３サンギヤ及び第３リングギヤに噛合する複数の第３ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第３キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第４遊星歯車機構は、第４サンギヤと、第４リングギヤと、それら第４サンギヤ及び第４リングギヤに噛合する複数の第４ピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持する第４キャリヤと、を有するシングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
　前記第１回転要素は、前記第１サンギヤであり、
　前記第２回転要素は、前記第１キャリヤであり、
　前記第３回転要素は、前記第１リングギヤであり、
　前記第４回転要素は、前記第３サンギヤであり、
　前記第５回転要素は、前記第３キャリヤであり、
　前記第６回転要素は、前記第３リングギヤであり、
　前記第７回転要素は、常時連結された前記第４サンギヤ及び前記第２サンギヤであり、
　前記第８回転要素は、常時連結された前記第４キャリヤ及び前記第２キャリヤであり、
　前記第９回転要素は、前記第４リングギヤであり、
　前記第１０回転要素は、前記第２リングギヤである、
　ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
　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４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し、
　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１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４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し、
　前進３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と共に、前記第３クラッチと、前記第４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し、
　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１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４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３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し、
　前進６速段は、前記第１クラッチと、前記第３クラッチと、前記第４クラッチ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２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４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８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９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４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１０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と共に、前記第１クラッチと、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキとを解放することにより形成し、
　前進１１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４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１２速段は、前記第３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、
　後進段は、前記第３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した、
　ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自動変速機。