WO2014157454A1 - 自動変速機 - Google Patents

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２サンギヤ（Ｓ２）とを、第１リングギヤ（Ｒ１）と第４キャリヤ（ＣＲ４）とを、第２キャリヤ（ＣＲ２）と第３リングギヤ（Ｒ３）とを、第３サンギヤ（Ｓ３）と第４サンギヤ（Ｓ４）とを連結要素（３１～３４）により連結している。更に、それぞれ第４サンギヤ（Ｓ４）と第４キャリヤ（ＣＲ４）とを、第１キャリヤ（ＣＲ１）と第３キャリヤ（ＣＲ３）とを、第２リングギヤ（Ｒ２）と第３キャリヤ（ＣＲ３）とを、第４連結要素（３４）と第２リングギヤ（Ｒ２）とを係合可能なクラッチ（Ｃ１～Ｃ４）と、第１連結要素（３１）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リングギヤ（Ｒ４）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_２，１_３）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_２，１_３）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（Ｓ２）と第５回転要素（ＣＲ２）と第６回転要素（Ｒ２）とを有する第２遊星歯車機構（ＰＭ２）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（Ｓ３）と第８回転要素（ＣＲ３）と第９回転要素（Ｒ３）とを有する第３遊星歯車機構（ＰＭ３）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（Ｓ４）と第１１回転要素（ＣＲ４）と第１２回転要素（Ｒ４）とを有する第４遊星歯車機構（ＰＭ４）と、
　前記第１回転要素（Ｓ１）と前記第４回転要素（Ｓ２）とを連結する第１連結要素（３１）と、
　前記第３回転要素（Ｒ１）と前記第１１回転要素（ＣＲ４）とを連結する第２連結要素（３２）と、
　前記第５回転要素（ＣＲ２）と前記第９回転要素（Ｒ３）とを連結する第３連結要素（３３）と、
　前記第７回転要素（Ｓ３）と前記第１０回転要素（Ｓ４）とを連結する第４連結要素（３４）と、
　前記第１０回転要素（Ｓ４）と前記第１１回転要素（ＣＲ４）と前記第１２回転要素（Ｒ４）とのいずれか２つを係合すると共に、該係合を解放可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、
　前記第２回転要素（ＣＲ１）と前記第８回転要素（ＣＲ３）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６回転要素（Ｒ２）と前記第８回転要素（ＣＲ３）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６回転要素（Ｒ２）と前記第４連結要素（３４）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１連結要素（３１）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１２回転要素（Ｒ４）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、
　前記入力部材（１２）を前記第５回転要素（ＣＲ２）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３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＞
　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３遊星歯車機構ＰＭ３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へと伝達され、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３遊星歯車機構ＰＭ３、第１遊星歯車機構ＰＭ１、第４遊星歯車機構ＰＭ４の順に並んで配置されている。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を周方向に複数配設して、回転自在に支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２遊星歯車機構ＰＭ２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２サンギヤＳ２（第４回転要素）と、第２リングギヤＲ２（第６回転要素）と、複数のピニオンギヤＰ２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５回転要素）とを備えている。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、０．５５に設定されている。

　第３遊星歯車機構ＰＭ３も、第１及び第２遊星歯車機構ＰＭ１，ＰＭ２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７回転要素）と、第３リングギヤＲ３（第９回転要素）と、複数のピニオンギヤＰ３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８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、０．６５に設定されている。

　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１０回転要素）と、第４リングギヤＲ４（第１２回転要素）と、複数のピニオンギヤＰ４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１１回転要素）とを備えている。この第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、０．２５に設定されている。

　また、第２キャリヤＣＲ２は入力軸１２に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と共に、上記第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とは第１連結要素３１によって連結されている。第１リングギヤＲ１と第４キャリヤＣＲ４は第２連結要素３２によって連結されており、第２キャリヤＣＲ２と第３リングギヤＲ３とは第３連結要素３３によって連結されている。更に、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４とは第４連結要素３４によって連結されていると共に、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４サンギヤＳ４と第４キャリヤＣＲ４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４キャリヤＣＲ４と第４連結要素（即ち、第３サンギヤＳ３及び第４サンギヤＳ４）３４が連結され、第４遊星歯車機構ＰＭ４の第４サンギヤＳ４と第４キャリヤＣＲ４とが同回転となることから該第４遊星歯車機構ＰＭ４を第４サンギヤＳ４と第４キャリヤＣＲ４と第４リングギヤＲ４とが一体回転となる状態とし、また、第１クラッチＣ１を解放することにより、この連結（一体回転の状態）が解除される。

　第２クラッチＣ２は、第１キャリヤＣＲ１と第３キャリヤＣＲ３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キャリヤＣＲ１と第３キャリヤＣＲ３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２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣＲ３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２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣＲ３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４連結要素３４（即ち、第３サンギヤＳ３及び第４サンギヤＳ４）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４クラッチＣ４を係合することによって、第４連結要素３４と第２リングギヤＲ２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１連結要素（即ち、第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２）３１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１連結要素３１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１連結要素３１は回転可能となる。

　第２ブレーキＢ２は、第４リングギヤＲ４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リングギヤＲ４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リングギヤＲ４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２遊星歯車機構ＰＭ２の速度線図、第３遊星歯車機構ＰＭ３の速度線図、第４遊星歯車機構ＰＭ４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４クラッチＣ４、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、第１乃至第３クラッチＣ１～Ｃ３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サンギヤＳ２が固定されるため、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力軸１２からの入力回転は、増速されて第２リングギヤＲ２に出力される。この時、第４クラッチＣ４が係合しているため、この第２リングギヤＲ２の増速回転は、第４サンギヤＳ４に出力される。第２ブレーキＢ２により第４リングギヤＲ４が固定されているため、第４サンギヤＳ４に入力された回転は、減速されて第４キャリヤＣＲ４から第１リングギヤＲ１に出力される。また、第１ブレーキＢ１により第１サンギヤＳ１は固定されているため、この第１リングギヤＲ１の回転は更に減速されて第１キャリヤＣＲ１から出力され、これにより、前進１速段としてギヤ比が４．６７７となるように出力軸１３が回転する。

　前進２速段（２ｎｄ）では、第３クラッチＣ３、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、第１，第２及び第４クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ４が解放される。すると、第１ブレーキＢ１により第２サンギヤＳ２が固定されるため、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力軸１２からの入力回転は、増速されて第２リングギヤＲ２に出力される。この時、第３クラッチＣ３が係合しているため、この第２リングギヤＲ２の増速回転は、第３キャリヤＣＲ３に出力されると共に、第３リングギヤＲ３には第３連結要素３３を介して第２キャリヤＣＲ２と同様に入力軸１２からの入力回転が入力されている。このため、第３サンギヤＳ３は増速されて、その回転を第４連結要素３４を介して第４サンギヤＳ４に出力する。第２ブレーキＢ２により第４リングギヤＲ４は固定されているため、第４サンギヤＳ４の増速回転は、減速されて第４キャリヤＣＲ４から第１リングギヤＲ１に出力される。第１サンギヤＳ１は第１ブレーキＢ１により固定されているため、第１リングギヤＲ１の減速回転は、更に減速されて第１キャリヤＣＲ１から出力される。すると第１キャリヤＣＲ１は、前進１速段の際よりは高い回転数で回転し、これにより、前進２速段としてギヤ比が３．０２６となるように出力軸１３が回転する。

　前進３速段（３ｒｄ）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３クラッチＣ３及び第４クラッチＣ４が係合することによって、第２及び第３遊星歯車機構ＰＭ２，ＰＭ３が直結状態となり、第２キャリヤＣＲ２に入力された回転は、そのまま第４サンギヤＳ４に出力される。第４リングギヤＲ４は、第２ブレーキＢ２により固定されているため、この第４リングギヤＲ４の回転は、第４キャリヤＣＲ４から減速されて第１リングギヤＲ１に入力される。この時、第１サンギヤＳ１には、第１連結要素３１を介して第２サンギヤＳ２から入力軸１２からの入力回転がそのまま入力されており、第１キャリヤＣＲ１は、この入力回転を減速して前進２速段よりも僅かに高い回転数で回転する。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２ブレーキＢ２により第４リングギヤＲ４が固定されると共に、第１クラッチＣ１が係合されて第４キャリヤＣＲ４と第４サンギヤＳ４が連結されるため、第４遊星歯車機構ＰＭ４全体が固定される。また、第４キャリヤＣＲ４は第２連結要素３２を介して第１リングギヤＲ１と連結していると共に、第４サンギヤＳ４が第４連結要素３４を介して第３サンギヤＳ３と連結しているため、これら第１リングギヤＲ１及び第３サンギヤＳ３も固定される。また、上述したように第３サンギヤＳ３が固定されていると共に、第３リングギヤＲ３には、入力軸１２からの入力回転が入力されているため、第３キャリヤＣＲ３の回転も決定されかつ、この第３キャリヤＣＲ３は第３クラッチＣ３を介して第２リングギヤＲ２と連結しているため、第２リングギヤＲ２の回転も決定される。この時、第２リングギヤＲ２は、入力回転が入力される第２キャリヤＣＲ２よりも低い回転数で回転するため、第２サンギヤＳ２は、第２キャリヤＣＲ２からの回転が増速されて出力される。この第２キャリヤＣＲ２の増速回転は第１連結要素３１を介して第１サンギヤＳ１に入力されると共に、第１リングギヤＲ１が固定されているため、減速されて第１キャリヤＣＲ１へと出力される。すると、第１キャリヤＣＲ１が前進３変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１．８７７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及び第１クラッチＣ１が係合されているため、前進４速段の場合と同じく第１リングギヤＲ１と第３サンギヤＳ３が固定される。第３リングギヤＲ３には、第２キャリヤＣＲ２及び第３連結要素３３を介して入力軸１２からの入力回転が入力されているため、第３キャリヤＣＲ３からはこの入力回転が減速されて出力される。第２クラッチＣ２が係合しているため、この第３キャリヤＣＲ３は第１キャリヤＣＲ１と連結しており、この第３キャリヤＣＲ３からの減速回転が第１キャリヤＣＲ１からそのまま出力される。これにより、第１キャリヤＣＲ１は前進４変速段の際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１．６５０となるように出力軸１３が回転する。

　前進６速段（６ｔｈ）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により第４リングギヤＲ４が固定されているため、第４サンギヤＳ４の回転数は第４キャリヤＣＲ４に対して高くなるように決まり、また、第４連結要素３４によりこの第４サンギヤＳ４は第３サンギヤＳ３と連結されかつ、第４クラッチＣ４を介して第２リングギヤＲ２とも連結されている。このため、これら第３サンギヤＳ３及び第２リングギヤＲ２も第４サンギヤＳ４と同回転となる。また、第１連結要素３１を介して第２サンギヤＳ２と第１サンギヤＳ１とが、第２連結要素３２を介して第４キャリヤＣＲ４と第１リングギヤＲ１とが連結して同回転となる。更に、第２クラッチＣ２により第３キャリヤＣＲ３と第１キャリヤＣＲ１とが同回転となり、第２キャリヤＣＲ２及び第３リングギヤＲ３に入力された入力回転は、上記第１乃至第４遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４によって減速されて前進５速段の際よりも僅かに高い回転数で回転する第１キャリヤＣＲ１から出力される。これにより、前進６速段としてギヤ比が１．３６０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，第２及び第４クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ４が係合され、第３クラッチＣ３、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が解放される。すると、第１乃至第４遊星歯車機構ＰＭ１～ＰＭ４の各回転要素が全て同回転となって直結状態となり、第２キャリヤＣＲ２及び第３リングギヤＲ３に入力された入力軸１２からの入力回転は、第１キャリヤＣＲ１からそのまま出力される。これにより、前進７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８速段（８ｔｈ）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、第１ブレーキＢ１により第２サンギヤＳ２が固定されているため、第２キャリヤＣＲ２から入力された入力軸１２からの入力回転は、第２リングギヤＲ２から増速されて出力される。第４クラッチＣ４が係合されているため、この第２リングギヤＲ２の回転は、第４連結要素３４に伝達され、第１クラッチＣ１が係合して直結状態の第４遊星歯車機構ＰＭ４を介して第１リングギヤＲ１に出力される。第１サンギヤＳ１は、第１ブレーキＢ１により固定されているため、上記第１リングギヤＲ１の増速回転は減速されて第１キャリヤＣＲ１から出力される。これにより、第１キャリヤＣＲ１の回転は、入力軸１２からの入力回転よりも高い回転となり、前進８速段としてギヤ比が０．９３５となるように出力軸１３が回転する。

　前進９速段（９ｔｈ）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により第２サンギヤＳ２が固定されているため、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力軸１２からの入力回転は、増速されて第２リングギヤＲ２から出力される。この第２リングギヤＲ２からの増速回転は、第４クラッチＣ４が係合されているため第３サンギヤＳ３に入力される。第３リングギヤＲ３には第２キャリヤＣＲ２と同じく入力回転が入力されているため、第３キャリヤＣＲ３は、この第３リングギヤＲ３からの入力回転は、増速されて第３キャリヤＣＲ３から出力される。第３キャリヤＣＲ３は、クラッチＣ２により第１キャリヤＣＲ１と連結しており、第１キャリヤＣＲ１は、前進８速段よりも高い回転で第３キャリヤＣＲ３と共に回転する。これにより、前進９速段としてギヤ比が０．８２２となるように出力軸１３が回転する。

　前進１０速段（１０ｔｈ）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クラッチＣ１が係合されることにより第４遊星歯車機構ＰＭ４は直結状態となり、また、第１ブレーキＢ１により第１サンギヤＳ１が固定されているため、第１キャリヤＣＲ１は、第１リングギヤＲ１に対して減速して回転する。また、第１キャリヤＣＲ１は、第２クラッチＣ２が係合しているため、第３キャリヤＣＲ３と連結している。このため、第２キャリヤＣＲ２及び第３連結要素３３を介して第３リングギヤＲ３に入力軸１２からの入力回転が入力されると、第３サンギヤＳ３及び第１リングギヤＲ１は、同回転でそれぞれ第３及び第１キャリヤＣＲ３，ＣＲ１よりも高い回転数で回転し、第３及び第１キャリヤＣＲ３，ＣＲ１は、前進９速段よりも高い回転数で回転する。これにより、前進１０速段としてギヤ比が０．７０７となるように出力軸１３が回転する。

　前進１１速段（１１ｔｈ）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及び第４クラッチＣ１，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サンギヤＳ２が固定されているため、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力軸１２からの入力回転は、増速されて第２リングギヤＲ２に出力される。この時、第３クラッチＣ３及び第２クラッチＣ２が係合しているため、第２リングギヤＲ２は、第３キャリヤＣＲ３を介して第１キャリヤＣＲ１と連結されており、この第２リングギヤＲ２の増速回転がそのまま第１キャリヤＣＲ１に出力される。すると、この第１キャリヤＣＲ１は、前進１０速段よりも高い回転数で回転し、前進１１速段としてギヤ比が０．６４５となるように出力軸１３が回転する。

　前進１２速段（１２ｔｈ）では、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、第１ブレーキＢ１により第２サンギヤＳ２が固定されているため、第２キャリヤＣＲ２に入力された入力軸１２からの入力回転は、増速されて第２リングギヤＲ２に出力される。第３リングギヤＲ３には、入力軸１２からの入力回転が入力されていると共に、第３キャリヤＣＲ３には、第３クラッチＣ３が係合していることにより上記第２リングギヤＲ２の増速回転が入力されているため、第３サンギヤＳ３は、この第３キャリヤＣＲ３よりも更に増速されて回転する。第１クラッチＣ１が係合されているため、第４遊星歯車機構ＰＭ４は直結状態となり、上記第３サンギヤＳ３の増速回転は第１リングギヤＲ１にそのまま入力され、第１ブレーキＢ１により第１サンギヤＳ１が固定されているため、この第１リングギヤＲ１に入力された増速回転は、減速されて第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速段よりも高い回転数で回転をし、前進１２速段としてギヤ比が０．６０５となるように出力軸１３が回転する。

　後進段（Ｒｅｖ）では、第２クラッチＣ２、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、第１，第３及び第４クラッチＣ１，Ｃ３，Ｃ４が解放される。すると、第２キャリヤＣＲ２及び第３連結要素３３を介して第３リングギヤＲ３に入力軸１２からの入力回転が入力される。この時、第２クラッチＣ２が係合していることにより第３キャリヤＣＲ３は第１キャリヤＣＲ１に連結されていると共に、第３サンギヤＳ３は、大幅に逆転増速される。第３サンギヤＳ３の逆転増速回転は、第４連結要素３４を介して第４サンギヤＳ４に入力され、この第４サンギヤＳ４の逆転回転は、第２ブレーキＢ２により第４リングギヤＲ４が固定されているため、減速されて第４キャリヤＣＲ４から第１リングギヤＲ１に入力される。この第１リングギヤＲ１に入力された逆転回転は、第１ブレーキＢ１により第１サンギヤＳ１が固定されていることにより、更に減速されて第１キャリヤＣＲ１から出力され、これにより、後進段としてギヤ比が―３．０６３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、７．７３１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，Ｂ１，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７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９～１１速段、第３クラッチＣ３は前進１１～１２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１もしくは第４クラッチＣ１，Ｃ４と、第１もしくは第２ブレーキＢ１，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、全ての前進段におけるギヤ効率を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、第１クラッチＣ１の配置（連結関係）を変更したものである。即ち、本第２の実施の形態における第１クラッチＣ１は、第４キャリヤＣＲ４と第４リングギヤＲ４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。従って、第１クラッチＣ１を係合することによって、第４キャリヤＣＲ４と第４リングギヤＲ４とが連結され、第４遊星歯車機構ＰＭ４の第４キャリヤＣＲ４と第４リングギヤＲ４とが同回転となることから該第４遊星歯車機構ＰＭ４を第４サンギヤＳ４と第４キャリヤＣＲ４と第４リングギヤＲ４とが一体回転となる状態とし、また、第１クラッチＣ１を解放することにより、この連結（一体回転の状態）が解除される。

　なお、本第２の実施の形態では、第１クラッチＣ１の配置（連結関係）を変更したが、係合時に第４遊星歯車機構ＰＭ４を一体回転の状態にし、解放時にその一体回転の状態を解除するという役目として、第１クラッチＣ１の役目は同様である。従って、第２の実施の形態における、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。

　＜第３の実施の形態＞
　ついで、上記第１及び第２の実施の形態を一部変更した第３の実施の形態について、図５に沿って説明する。なお、本第３の実施の形態の説明においては、第１及び第２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５に示すように、本第３の実施の形態に係る自動変速機１_３は、第１及び第２の実施の形態に係る自動変速機１_１，１_２に比して、第１クラッチＣ１の配置（連結関係）を変更したものである。即ち、本第３の実施の形態における第１クラッチＣ１は、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４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。従って、第１クラッチＣ１を係合することによって、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とが連結され、第４遊星歯車機構ＰＭ４の第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とが同回転となることから該第４遊星歯車機構ＰＭ４を第４サンギヤＳ４と第４キャリヤＣＲ４と第４リングギヤＲ４とが一体回転となる状態とし、また、第１クラッチＣ１を解放することにより、この連結（一体回転の状態）が解除される。

　なお、本第３の実施の形態では、第１クラッチＣ１の配置（連結関係）を変更したが、係合時に第４遊星歯車機構ＰＭ４を一体回転の状態にし、解放時にその一体回転の状態を解除するという役目として、第１クラッチＣ１の役目は同様である。従って、第３の実施の形態における、これ以外の構成、作用、効果は、第１及び第２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_２，１_３：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
３１：第１連結要素
３２：第２連結要素
３３：第３連結要素
３４：第４連結要素
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
Ｓ２：第４回転要素、第２サンギヤ
ＣＲ２：第５回転要素、第２キャリヤ
Ｒ２：第６回転要素、第２リングギヤ
ＰＭ３：第３遊星歯車機構
Ｓ３：第７回転要素、第３サンギヤ
ＣＲ３：第８回転要素、第３キャリヤ
Ｒ３：第９回転要素、第３リングギヤ
ＰＭ４：第４遊星歯車機構
Ｓ４：第１０回転要素、第４サンギヤ
ＣＲ４：第１１回転要素、第４キャリヤ
Ｒ４：第１２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 (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２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遊星歯車機構と、
   　前記第１回転要素と前記第４回転要素とを連結する第１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２連結要素と、
   　前記第５回転要素と前記第９回転要素とを連結する第３連結要素と、
   　前記第７回転要素と前記第１０回転要素とを連結する第４連結要素と、
   　前記第１０回転要素と前記第１１回転要素と前記第１２回転要素とのいずれか２つを係合すると共に、該係合を解放可能な第１クラッチと、
   　前記第２回転要素と前記第８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６回転要素と前記第８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６回転要素と前記第４連結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１連結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１２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、
   　前記入力部材を前記第５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。
2. 　前記第１クラッチは、前記第１０回転要素と前記第１１回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能である、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 　前記第１クラッチは、前記第１１回転要素と前記第１２回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能である、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
4. 　前記第１クラッチは、前記第１０回転要素と前記第１２回転要素とを係合すると共に、該係合を解放可能である、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
5. 　前記第１回転要素は、第１サンギヤであり、
   　前記第２回転要素は、第１キャリヤであり、
   　前記第３回転要素は、第１リングギヤであり、
   　前記第４回転要素は、第２サンギヤであり、
   　前記第５回転要素は、第２キャリヤであり、
   　前記第６回転要素は、第２リングギヤであり、
   　前記第７回転要素は、第３サンギヤであり、
   　前記第８回転要素は、第３キャリヤであり、
   　前記第９回転要素は、第３リングギヤであり、
   　前記第１０回転要素は、第４サンギヤであり、
   　前記第１１回転要素は、第４キャリヤであり、
   　前記第１２回転要素は、第４リングギヤである、
   　ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の自動変速機。
6. 　前進１速段は、前記第４クラッチと、前記第１ブレーキと、前記第２ブレーキを係合すると共に、前記第１クラッチと、前記第２クラッチと、前記第３クラッチとを解放することにより形成し、
   　前進２速段は、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４クラッチとを解放することにより形成し、
   　前進３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、
   　前進４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６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７速段は、前記第１クラッチと、前記第２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８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９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１０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１１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１２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、
   　後進１速段は、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４クラッチ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５のいずれか１項に記載の自動変速機。

Images