JP2012127398A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機のフリクションロスを抑制する。
【解決手段】自動変速機は３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３と、４つのクラッチＣ１〜Ｃ４と、２つのブレーキＢ１，Ｂ２と、２つのギヤ列Ｇ１，Ｇ２を備える。第１要素Ｓａと第４要素Ｓｂとが、第６要素Ｒｂと第７要素Ｓｃと第１駆動ギヤＧ１ａとが、第３要素Ｒａと第８要素Ｃｃと入力軸２とが、第９要素Ｒｃと第２駆動ギヤＧ２ａとが夫々連結される。第１クラッチＣ１は第２要素Ｃａと第２連結体Ｒｂ−Ｓｃとを、第２クラッチＣ２は第１従動ギヤＧ１ｂと出力軸３とを、第３クラッチＣ３は第２従動ギヤＧ２ｂと出力軸３とを、第４クラッチＣ４は第１連結体Ｓａ−Ｓｂと第３連結体Ｒａ−Ｃｃとを夫々連結自在に構成される。第１ブレーキＢ１は第１連結体Ｓａ−Ｓｂを、第２ブレーキＢ２は第５要素Ｃｂを、夫々変速機ケース１に固定自在に構成される。
【選択図】図１

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遊星歯車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遊星歯車機構と変速用の第２と第３の２つの遊星歯車機構と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、入力用の遊星歯車機構を、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いわゆるダブ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同一方向に回転するため、プラス遊星歯車機構又はポジ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互いに異なる方向に回転する。）で構成している。

第１遊星歯車機構は、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つの遊星歯車機構は、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遊星歯車機構で構成されている。

このラビニヨ型の遊星歯車機構は、共線図（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遊星歯車機構の出力要素たる第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。

又、従来の自動変速機は、入力軸の軸線上に８つの列を構成する。具体的には、トルクコンバータ側から順に、第１列が第４クラッチ及び第１ブレーキ、第２列が第１遊星歯車機構、第３列が第１クラッチ、第４列が第３クラッチ（第３クラッチは、スケルトン図上では、第１遊星歯車機構と同列に見えるが、実際には、第１クラッチと出力ギヤとの間に第３クラッチ用のピストンと油路とが構成されるため。）、第５列が出力ギヤ、第６列が第２遊星歯車機構、第７列が第３遊星歯車機構、第８列が第２クラッチ及び第２ブレーキとなる。

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。

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と、該入力軸に平行に配置された出力軸とを備え、前記入力軸の回転を複数段に変速して前記出力軸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つの要素を夫々有する第１から第３の３つの遊星歯車機構と、第１駆動ギヤと該第１駆動ギヤに噛合する第１従動ギヤを有する第１ギヤ列と、第２駆動ギヤと該第２駆動ギヤに噛合する第２従動ギヤとを有し前記第１ギヤ列よりギヤ比が小さく設定された第２ギヤ列とを備え、前記第１遊星歯車機構の３つの要素を、相対回転速度比を直線で表すことができる共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遊星歯車機構の３つの要素を、前記共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遊星歯車機構の３つの要素を、前記共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要素として、前記第１要素と前記第４要素とを連結して第１連結体が構成され、前記第６要素と前記第７要素とを連結して第２連結体が構成され、前記第３要素と前記第８要素とを連結して第３連結体が構成され、該第３連結体が前記入力軸に連結され、前記第１ギヤ列の第１駆動ギヤは前記第２連結体に固定され又は前記第２連結体に対して相対回転可能に同心に配置され、前記第１ギヤ列の第１従動ギヤは前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置され又は前記出力軸に固定され、前記第２ギヤ列の第２駆動ギヤは前記第９要素に固定され又は前記第９要素に対して相対回転可能に同心に配置され、前記第２ギヤ列の第２従動ギヤは前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置され又は前記出力軸に固定される。

そして、係合機構として、前記第２要素と前記第２連結体とを連結自在な第１クラッチと、前記第１ギヤ列の第１駆動ギヤと第１従動ギヤのうち前記第２連結体又は前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置されたギヤと、当該ギヤに対応する前記第２連結体又は前記出力軸とを連結して、前記第２連結体の回転を前記第１ギヤ列を介して前記出力軸に伝達自在な第２クラッチと、前記第２ギヤ列の第２駆動ギヤと第２従動ギヤのうち前記第９要素又は前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置されたギヤと、当該ギヤに対応する前記第９要素又は前記出力軸とを連結して、前記第９要素の回転を前記第２ギヤ列を介して前記出力軸に伝達自在な第３クラッチと、前記第１遊星歯車機構の第１から第３の３つの要素のうち何れか２つを連結自在な第４クラッチと、前記第１連結体を前記変速機ケースに固定自在な第１ブレーキと、前記第５要素を前記変速機ケースに固定自在な第２ブレーキとを備え、前記第１から第４の４つのクラッチと、前記第１と第２の２つのブレーキの合計６つの係合機構のうち、少なくとも３つの係合機構を連結状態又は固定状態とすることにより、各変速段を確立す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、４つのクラッチと２つのブレーキの合計６つの係合機構のうち、各変速段において３つの係合機構が係合して連結状態又は固定状態となる。そのため、各変速段で連結及び固定状態でなく開放される係合機構の数は３つになり、従来のように各変速段で４つの係合機構が開放されるものに比し、開放され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を向上させることができる。

又、本発明では、入力軸と平行に配置された出力軸を設け、第１と第２の２つのギヤ列のうち少なくとも一方のギヤ列を介して出力軸へ駆動力を伝達している。このため、第１と第２の２つのギヤ列に代えて、入力軸と同心の第４の遊星歯車機構と、第４の遊星歯車機構の何れかの要素の回転を出力軸に伝達させる１つのギヤ列とを設けた場合に比し、第４の遊星歯車機構のギヤの噛合による駆動力の伝達ロスがないため、駆動力の伝達効率を向上させることができる。

又、入力軸の回転は、第１ギヤ列又は第２ギヤ列を介して出力軸に伝達される。このため、２つのギヤ列のギヤ比（従動ギヤの歯数／駆動ギヤの歯数）を調節することで各変速段のギヤレシオを容易に変更でき、各変速段のギヤレシオの設定自由度が向上される。

［２］本発明においては、第１駆動ギヤを第２連結体に固定し、第１従動ギヤを出力軸に軸支し、第２駆動ギヤを第９要素に固定し、第２従動ギヤを出力軸に軸支し、入力軸の軸線上に一方から、第３遊星歯車機構、第２ギヤ列の第２駆動ギヤ、第１遊星歯車機構、第４クラッチ、第２遊星歯車機構、第１ギヤ列の第１駆動ギヤの順に配置し、第２駆動ギヤと第１遊星歯車機構との間に位置させて変速機ケースから径方向内方へ延びる側壁と、この側壁から入力軸の軸線方向に向かって延び、第２駆動ギヤの径方向内方に位置する筒状部とを設け、第２駆動ギヤを当該筒状部で回転自在に支持し、第１クラッチを筒状部の径方向内方に配置し、第１ブレーキを第４クラッチの径方向外方に配置し、第３クラッチを第１遊星歯車機構と対応する位置で出力軸上に配置し、第２クラッチを第２遊星歯車機構と対応する位置で出力軸上に配置することもできる。

かかる構成によれば、入力軸の軸線上において、第２ギヤ列と第１クラッチとが、第４クラッチと第１ブレーキとが、第３クラッチと第１遊星歯車機構とが、第２クラッチと第２遊星歯車機構とが、夫々同一位置に配置される。このため、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができ、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。

［３］更に、第２ブレーキを第１ブレーキの径方向外方に配置することもでき、これによれば、自動変速機の更なる軸長の短縮化を図ることができる。

［４］本発明においては、第１クラッチを噛合機構で構成することが好ましい。これによれば、フリクションロスをより低減させることができる。

［５］本発明においては、第２クラッチを噛合機構で構成することが好ましい。これによれば、フリクションロスをより低減させることができる。

［６］本発明においては、第１から第３の３つの遊星歯車機構を、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤ及びリングギヤと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と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。）で構成することが好ましい。

これによれば、遊星歯車機構を、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所謂ダブ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同一方向に回転するため、プラス遊星歯車機構又はポジ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、サンギヤとキャリアが互いに異なる方向に回転する。）で構成した場合に比し、入力軸から出力部材までの間の動力が伝達される経路における、ギヤが噛み合う個所を減少させることができ、伝達効率をより向上させることができる。

［７］本発明においては、駆動源の動力を入力軸に伝達自在な発進クラッチを設けてもよい。

［８］本発明においては、駆動源の動力をトルクコンバータを介して入力軸に伝達させるように構成することもできる。

本発明の実施形態の自動変速機を示すスケルトン図。 実施形態の自動変速機の第１〜第３遊星歯車機構の各要素の相対回転速度の比を示す共線図。 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状態を示す説明図。

図１は、本発明の自動変速機の実施形態を示している。本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と平行に配置された出力軸３とを備えている。出力軸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３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜３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の上段に示す第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。

図２の中段に示す第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の共線図を参照して、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の３つの要素Ｓｂ，Ｃｂ，Ｒｂ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遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比をｉとして、ｉ：１に設定される。

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。

図２の下段に示す第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の共線図を参照して、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の３つの要素Ｓｃ，Ｃｃ，Ｒｃ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７要素、第８要素及び第９要素とすると、第７要素はサンギヤＳｃ、第８要素はキャリアＣｃ、第９要素はリングギヤＲｃ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遊星歯車機構ＰＧＳ３のギヤ比をｊとして、ｊ：１に設定される。

又、本実施形態の自動変速機では、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ（第１要素）と第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂ（第４要素）とが連結されて、第１連結体Ｓａ−Ｓｂが構成されている。又、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂ（第６要素）と第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のサンギヤＳｃとが連結されて、第２連結体Ｒｂ−Ｓｃが構成されている。又、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ（第３要素）と第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のキャリアＣｃ（第８要素）とが連結されて、第３連結体Ｒａ−Ｃｃが構成されている。又、第３連結体Ｒａ−Ｃｃは入力軸２に連結されている。

又、本実施形態の自動変速機は、第１駆動ギヤＧ１ａとこの第１駆動ギヤＧ１ａに噛合する第１従動ギヤＧ１ｂとからなる第１ギヤ列Ｇ１と、第２駆動ギヤＧ２ａとこの第２駆動ギヤＧ２ａに噛合する第２従動ギヤＧ２ｂとからなる第２ギヤ列Ｇ２とを備える。第１ギヤ列Ｇ１のギヤ比（従動ギヤの歯数／駆動ギヤの歯数）をｍとし、第２ギヤ列Ｇ２のギヤ比をｎとすると、本実施形態においては、第１ギヤ列Ｇ１のギヤ比ｍはｍ＞１に設定され、第２ギヤ列Ｇ２のギヤ比ｎはｎ＜１に設定されており、両ギヤ比はｍ＞ｎとなる。

第１駆動ギヤＧ１ａは第２連結体Ｒｂ−Ｓｃに連結・固定され、第１従動ギヤＧ１ｂは出力軸３に回転自在に軸支されている。第２駆動ギヤＧ２ａは第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）に連結・固定され、第２従動ギヤＧ２ｂは出力軸３に回転自在に軸支されている。

又、本実施形態の自動変速機は、係合機構として、第１から第４の４つのクラッチＣ１〜Ｃ４と、第１と第２の２つのブレーキＢ１，Ｂ２とを備える。

第１クラッチＣ１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２連結体Ｒｂ−Ｓｃ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１クラッチＣ１を湿式多板クラッチで構成してもよい。

第２クラッチＣ２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従動ギヤＧ１ｂを出力軸３に連結・固定する連結状態と、この連結・固定を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。尚、第２クラッチＣ２は湿式多板クラッチで構成してもよい。

第３クラッチＣ３は、湿式多板クラッチであり、第２従動ギヤＧ２ｂを出力軸３に連結・固定する連結状態と、この連結・固定を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。第４クラッチＣ４は、湿式多板クラッチであり、第１連結体Ｓａ−Ｓｂと第３連結体Ｒａ−Ｃｃ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、本発明の第４クラッチＣ４は、上記の構成に限らず、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の第１から第３の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａのうち何れか２つの要素を連結自在に構成されていればよい。

第１ブレーキＢ１は、湿式多板ブレーキであり、第１連結体Ｓａ−Ｓｂ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、湿式多板ブレーキであり、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（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。

各クラッチＣ１〜Ｃ４及び各ブレーキＢ１，Ｂ２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、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。

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３遊星歯車機構ＰＧＳ３、第２駆動ギヤＧ２ａ、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１、第４クラッチＣ４、第２ブレーキＢ２、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２、第１駆動ギヤＧ１ａの順番で配置されている。変速機ケース１には、第２駆動ギヤＧ２ａと第１遊星歯車機構ＰＧＳ１との間に位置させて、径方向内方へ延びる側壁１ａが設けられている。

この側壁１ａには、軸方向に向かって延びて第２駆動ギヤＧ２ａの径方向内方に位置する筒状部１ｂが設けられている。第２駆動ギヤＧ２ａは筒状部１ｂにベアリングを介して回転自在に軸支されている。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で第２駆動ギヤＧ２ａをしっかりと軸支させることができる。

又、第１クラッチＣ１は、筒状部１ｂの径方向内方に配置されている。これにより、筒状部１ｂの径方向内方のスペースを有効活用して、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができる。

又、第１ブレーキＢ１は、第４クラッチＣ４の径方向外方に配置されている。又、第３クラッチＣ３は第１遊星歯車機構ＰＧＳ１と対応する位置で出力軸３上に配置されている。又、第２クラッチＣ２は第２遊星歯車機構ＰＧＳ２と対応する位置で出力軸３上に配置されている。このように構成することにより、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができ、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。

次に、図２及び図３を参照して、本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１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とを連結状態とし、第２ブレーキＢ２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により、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（第５要素）の回転速度が「０」になる。又、第１クラッチＣ１を連結状態とすることにより、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリアＣａ（第２要素）と第２連結体Ｒｂ−Ｓｃとが同一速度で回転する。又、第２クラッチＣ２を連結状態とすることにより、出力軸３が第２連結体Ｒｂ−Ｓｃの回転速度の１／ｍで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とを連結状態とし、第１ブレーキＢ１を固定状態とする。第１ブレーキＢ１を固定状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂの回転速度が「０」になる。又、第１クラッチＣ１を連結状態とすることにより、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリアＣａ（第２要素）と第２連結体Ｒｂ−Ｓｃとが同一速度で回転する。又、第２クラッチＣ２を連結状態とすることにより、出力軸３が第２連結体Ｒｂ−Ｓｃの回転速度の１／ｍで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを連結状態とする。第４クラッチＣ４を連結状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂが第３連結体Ｒａ−Ｃｃと同一速度の「１」で回転し、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の第１から第３の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態となる。又、第１クラッチＣ１を連結状態とすることにより、第２連結体Ｒｂ−Ｓｃが第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリアＣａ（第２要素）と同一速度の「１」で回転する。又、第２クラッチＣ２を連結状態とすることにより、出力軸３が第２連結体Ｒｂ−Ｓｃの回転速度の１／ｍで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを連結状態とする。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２連結体Ｒｂ−Ｓｃは、第１ギヤ列Ｇ１、出力軸３、第２ギヤ列Ｇ２を介して第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）と連結され、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）の回転速度のｍ／ｎで回転する。そして、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３の速度線が図２に示す「４ｔｈ」となり、４速段が確立される。

尚、４速段においては第１クラッチＣ１は必ずしも連結状態とする必要はなく、開放状態としても４速段を確立することができるが、第１クラッチＣ１は３速段及び後述する５速段において連結状態とする必要があるため、４速段からの変速をスムーズに行うことができるように、４速段においても連結状態とすることが好ましい。

５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と第４クラッチＣ４とを連結状態とする。第４クラッチＣ４を連結状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂが第３連結体Ｒａ−Ｃｃと同一速度の「１」で回転し、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の第１から第３の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態となる。又、第１クラッチＣ１を連結状態とすることにより、第２連結体Ｒｂ−Ｓｃが第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリアＣａ（第２要素）と同一速度の「１」で回転する。又、第３クラッチＣ３を連結状態とすることにより、出力軸３が第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）の回転速度の１／ｎで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図２に示す「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１ブレーキＢ１を固定状態とする。第１ブレーキＢ１を固定状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂの回転速度が「０」になる。又、第１クラッチＣ１を連結状態とすることにより、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリアＣａ（第２要素）と第２連結体Ｒｂ−Ｓｃとが同一速度で回転する。又、第３クラッチＣ３を連結状態とすることにより、出力軸３が第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）の回転速度の１／ｎで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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２ブレーキＢ２を固定状態とすることにより、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（第５要素）の回転速度が「０」になる。又、第１クラッチＣ１を連結状態とすることにより、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリアＣａ（第２要素）と第２連結体Ｒｂ−Ｓｃとが同一速度で回転する。又、第３クラッチＣ３を連結状態とすることにより、出力軸３が第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）の回転速度の１／ｎで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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３クラッチＣ３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及び第２ブレーキＢ２を固定状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂと第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（第５要素）との回転速度が同一速度の「０」となる。従って、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の第４から第６の３つの要素Ｓｂ，Ｃｂ，Ｒｂが相対回転不能なロック状態となり、第２連結体Ｒｂ−Ｓｃの回転速度も「０」になる。又、第３クラッチＣ３を連結状態とすることにより、出力軸３が第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）の回転速度の１／ｎで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４とを連結状態とし、第２ブレーキＢ２を固定状態とする。第４クラッチＣ４を連結状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂが第３連結体Ｒａ−Ｃｃと同一速度の「１」で回転し、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の第１から第３の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態となる。又、第２ブレーキＢ２を固定状態とすることにより、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（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により、出力軸３が第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のリングギヤＲｃ（第９要素）の回転速度の１／ｎで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図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と第４クラッチＣ４とを連結状態とし、第２ブレーキＢ２を固定状態とする。第４クラッチＣ４を連結状態とすることで、第１連結体Ｓａ−Ｓｂが第３連結体Ｒａ−Ｃｃと同一速度の「１」で回転し、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１の第１から第３の３つの要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒａが相対回転不能なロック状態となる。又、第２ブレーキＢ２を固定状態とすることにより、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリアＣｂ（第５要素）の回転速度が「０」になる。又、第２クラッチＣ２を連結状態とすることにより、出力軸３が第２連結体Ｒｂ−Ｓｃの回転速度の１／ｍで回転する。そして、第１から第３の３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３の各速度線が図２に示す「Ｒｖｓ」となり、逆転（車両が後進する方向の回転）の後進段が確立される。

尚、図２中の点線で示す速度線は、３つの遊星歯車機構ＰＧＳ１〜ＰＧＳ３のうち動力伝達する遊星歯車機構に追従して他の遊星歯車機構の各要素が回転（空回り）することを表している。

図３（ａ）は、上述した各変速段におけるクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２の状態を纏めて表示した図であり、クラッチＣ１〜Ｃ４及びブレーキＢ１，Ｂ２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２．３０６、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のギヤ比ｉを２．３０８、第３遊星歯車機構ＰＧＳ３のギヤ比ｊを１．７５９、第１ギヤ列Ｇ１のギヤ比ｍを１．２３０、第２ギヤ列Ｇ２のギヤ比ｎを０．６４５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／出力軸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／最高速段である９速段のギヤレシオ）も適切になる。

本実施形態の自動変速機によれば、前進９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、本実施形態の自動変速機では、入力軸２と平行に配置された出力軸３を設け、第１と第２の２つのギヤ列Ｇ１，Ｇ２のうち少なくとも一方のギヤ列を介して出力軸３へ駆動力を伝達している。このため、第１と第２の２つのギヤ列Ｇ１，Ｇ２に代えて、入力軸と同心の第４の遊星歯車機構と、第４の遊星歯車機構の何れかの要素の回転を出力軸に伝達させる１つのギヤ列とを設けた場合に比し、第４の遊星歯車機構のギヤの噛合による駆動力の伝達ロスがないため、自動変速機の駆動力の伝達効率を向上させることができる。

又、入力軸２の回転は、第１ギヤ列Ｇ１又は第２ギヤ列Ｇ２を介して出力軸３に伝達される。このため、２つのギヤ列Ｇ１，Ｇ２のギヤ比ｍ，ｎを調節することで各変速段のギヤレシオを容易に変更でき、各変速段のギヤレシオの設定自由度が向上される。

又、７速段を所定の中速段、１速段から所定の中速段たる７速段までを低速段域、所定の中速段たる７速段を超える８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７速段を超える８速段から９速段までの高速段域においては、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１クラッチＣ１が開放状態となる。

又、１速段から４速段までと後進段とを除いた他の変速段（５速段から９速段）の全てで開放状態となる第２クラッチＣ２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１クラッチＣ１は、所定の中速段たる７速段と８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。７速段（所定の中速段）における第１クラッチＣ１での伝達トルク（伝達駆動力）は比較的小さいため、第１クラッチＣ１を噛合機構としてのドグクラッチで構成しても、７速段と８速段の間の変速時に連結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〜ＰＧＳ３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、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所謂ダブ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同一方向に回転するため、プラス遊星歯車機構又はポジ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互いに異なる方向に回転する。）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、本実施形態においては、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を噛合機構で構成したものを説明したが、両者を湿式多板クラッチで構成しても、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、本実施形態の自動変速機においては前進９速段の変速を行うものを説明したが、これに限らず、何れか１つ以上の変速段を省略することにより、前進８速段以下の変速を行うように構成してもよい。例えば、何れか３つの変速段を省略して前進６速段の変速を行うように構成することもできる。

又、本実施形態の自動変速機においては、第２ブレーキＢ２を第４クラッチＣ４と第２遊星歯車機構ＰＧＳ２との間に配置したものを説明したが、第２ブレーキＢ２は第１ブレーキＢ１の径方向外方に配置することもできる。これによれば、自動変速機の更なる軸長の短縮化を図ることができると共に、第２クラッチＣ２の周囲のスペースが広くなるため、第２クラッチＣ２を湿式多板クラッチで構成する場合に、比較的容量の大きなクラッチを選択することができる。

１…変速機ケース、２…入力軸、３…出力軸、ＥＮＧ…駆動源、ＬＣ…ロックアップクラッチ、ＤＡ…ダンパ、ＴＣ…トルクコンバータ、ＰＧＳ１…第１遊星歯車機構、Ｓａ…サンギヤ（第１要素）、Ｃａ…キャリア（第２要素）、Ｒａ…リングギヤ（第３要素）、Ｐａ…ピニオン、ＰＧＳ２…第２遊星歯車機構、Ｓｂ…サンギヤ（第４要素）、Ｃｂ…キャリア（第５要素）、Ｒｂ…リングギヤ（第６要素）、Ｐｂ…ピニオン、ＰＧＳ３…第３遊星歯車機構、Ｓｃ…サンギヤ（第７要素）、Ｃｃ…キャリア（第８要素）、Ｒｃ…リングギヤ（第９要素）、Ｐｃ…ピニオン、Ｇ１…第１ギヤ列、Ｇ１ａ…第１駆動ギヤ、Ｇ１ｂ…第１従動ギヤ、Ｇ２…第２ギヤ列、Ｇ２ａ…第２駆動ギヤ、Ｇ２ｂ…第２従動ギヤ、Ｃ１〜Ｃ４…第１〜第４クラッチ、Ｂ１，Ｂ２…第１，第２ブレーキ。

Claims (8)

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と、該入力軸に平行に配置された出力軸とを備え、前記入力軸の回転を複数段に変速して前記出力軸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つの要素を夫々有する第１から第３の３つの遊星歯車機構と、第１駆動ギヤと該第１駆動ギヤに噛合する第１従動ギヤを有する第１ギヤ列と、第２駆動ギヤと該第２駆動ギヤに噛合する第２従動ギヤとを有し前記第１ギヤ列よりギヤ比が小さく設定された第２ギヤ列とを備え、
   前記第１遊星歯車機構の３つの要素を、相対回転速度比を直線で表すことができる共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遊星歯車機構の３つの要素を、前記共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遊星歯車機構の３つの要素を、前記共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要素として、
   前記第１要素と前記第４要素とを連結して第１連結体が構成され、前記第６要素と前記第７要素とを連結して第２連結体が構成され、前記第３要素と前記第８要素とを連結して第３連結体が構成され、該第３連結体が前記入力軸に連結され、
   前記第１ギヤ列の第１駆動ギヤは前記第２連結体に固定され又は前記第２連結体に対して相対回転可能に同心に配置され、前記第１ギヤ列の第１従動ギヤは前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置され又は前記出力軸に固定され、
   前記第２ギヤ列の第２駆動ギヤは前記第９要素に固定され又は前記第９要素に対して相対回転可能に同心に配置され、前記第２ギヤ列の第２従動ギヤは前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置され又は前記出力軸に固定され、
   係合機構として、
   前記第２要素と前記第２連結体とを連結自在な第１クラッチと、
   前記第１ギヤ列の第１駆動ギヤと第１従動ギヤのうち前記第２連結体又は前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置されたギヤと、当該ギヤに対応する前記第２連結体又は前記出力軸とを連結して、前記第２連結体の回転を前記第１ギヤ列を介して前記出力軸に伝達自在な第２クラッチと、
   前記第２ギヤ列の第２駆動ギヤと第２従動ギヤのうち前記第９要素又は前記出力軸に対して相対回転可能に同心に配置されたギヤと、当該ギヤに対応する前記第９要素又は前記出力軸とを連結して、前記第９要素の回転を前記第２ギヤ列を介して前記出力軸に伝達自在な第３クラッチと、
   前記第１遊星歯車機構の第１から第３の３つの要素のうち何れか２つを連結自在な第４クラッチと、
   前記第１連結体を前記変速機ケースに固定自在な第１ブレーキと、
   前記第５要素を前記変速機ケースに固定自在な第２ブレーキとを備え、
   前記第１から第４の４つのクラッチと、前記第１と第２の２つのブレーキの合計６つの係合機構のうち、少なくとも３つの係合機構を連結状態又は固定状態とすることにより、各変速段を確立す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１駆動ギヤは前記第２連結体に固定され、前記第１従動ギヤは前記出力軸に軸支され、
   前記第２駆動ギヤは前記第９要素に固定され、前記第２従動ギヤは前記出力軸に軸支され、
   前記入力軸の軸線上に一方から、前記第３遊星歯車機構、前記第２ギヤ列の第２駆動ギヤ、前記第１遊星歯車機構、前記第４クラッチ、前記第２遊星歯車機構、前記第１ギヤ列の第１駆動ギヤの順に配置され、
   前記第２駆動ギヤと前記第１遊星歯車機構との間に位置させて前記変速機ケースから径方向内方へ延びる側壁と、該側壁から前記入力軸の軸線方向に向かって延び、前記第２駆動ギヤの径方向内方に位置する筒状部とが設けられ、
   前記第２駆動ギヤは前記筒状部で回転自在に支持され、
   前記第１クラッチは、前記筒状部の径方向内方に配置され、
   前記第１ブレーキは、前記第４クラッチの径方向外方に配置され、
   前記第３クラッチは前記第１遊星歯車機構と対応する位置で前記出力軸上に配置され、
   前記第２クラッチは前記第２遊星歯車機構と対応する位置で前記出力軸上に配置されることを特徴とする自動変速機。
3. 請求項２記載の自動変速機において、
   前記第２ブレーキは前記第１ブレーキの径方向外方に配置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項記載の自動変速機において、
   前記第１クラッチは噛合機構で構成されることを特徴とする自動変速機。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項記載の自動変速機において、
   前記第２クラッチは噛合機構で構成されることを特徴とする自動変速機。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項記載の自動変速機において、
   前記第１から第３の３つの遊星歯車機構は、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤ及びリングギヤと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遊星歯車機構で構成されることを特徴とする自動変速機。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項記載の自動変速機において、
   前記駆動源の動力を前記入力軸に伝達自在な発進クラッチが設けられることを特徴とする自動変速機。
8. 請求項１から請求項６の何れか１項記載の自動変速機において、
   前記駆動源の動力は、トルクコンバータを介して前記入力軸に伝達されることを特徴とする自動変速機。

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