JP2015161401A - 車両用自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】後進変速段形成時におけるギヤの高速回転化を抑制できる車両用自動変速機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の車両用自動変速機１では、後進変速段形成時に、切替クラッチＤ１をポジションａにして第２キャリアＣ２を固定し、第１クラッチＣＬ１をオン状態にして第１キャリアＣ１と第２サンギヤＳ２とを連結することにより、第２リングギヤＲ２に逆回転駆動力を作り出す。この逆回転駆動力は、第３キャリアＣ３を介して出力軸Ｔに出力される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジン等が出力する回転駆動力を変速する車両用自動変速機に関する。

例えば、下記に示す特許文献１，２に記載の車両用自動変速機は、３つのシングルピ二オン式プラネタリ機構並びに６つの係合要素、すなわち２つのブレーキおよび４つのクラッチで構成され、そのうちの３要素を係合させることで、前進１０速段、後進１速段の変速段を形成している。図６に示すように、第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１１〜Ｐ１３は、入力軸Ｎ側から出力軸Ｔ側に向かって順次並列に配置されている。以下の説明では、第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１１〜Ｐ１３を構成する各要素は、第１〜第３ピニオンＱ１１〜Ｑ１３を支承する第１〜第３キャリアＣ１１〜Ｃ１３、第１〜第３サンギヤＳ１１〜Ｓ１３および第１〜第３リングギヤＲ１１〜Ｒ１３と称する。

第２キャリアＣ１２は、入力軸Ｎと連結している。第２リングギヤＲ１２は、第３サンギヤＳ１３と連結している。第２サンギヤＳ１２は、第１ブレーキＢ１１によりハウジングＨとの固定を選択可能であり且つ第２クラッチＣＬ１２により第１サンギヤＳ１１との連結を選択可能である。第２キャリアＣ１２は、第１クラッチＣＬ１１により第１サンギヤＳ１１との連結を選択可能である。

第２リングギヤＲ１２は、第３クラッチＣＬ１３により第１キャリアＣ１１との連結を選択可能である。第１リングギヤＲ１１は、第３キャリアＣ１３と連結している。第１キャリアＣ１１は、第４クラッチＣＬ１４により第３リングギヤＲ１３との連結を選択可能である。第３リングギヤＲ１３は、第２ブレーキＢ１２によりハウジングＨとの固定を選択可能である。第３キャリアＣ１３は、出力軸Ｔと連結している。

図７は、各変速段に対応する各クラッチＣＬ１１〜ＣＬ１４および各ブレーキＢ１１，Ｂ１２の作動状態を示しており、欄に丸印が付されている場合、オン状態にあることを示す。図８は、後進変速段形成時における第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１１〜Ｐ１３を構成する各要素であるサンギヤＳ１１〜Ｓ１３、キャリアＣ１１〜Ｃ１３、リングギヤＲ１１〜Ｒ１３を横軸方向にギヤ比λ１〜λ３に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその回転速度比を取った回転速度線図を示す。

また、例えば、下記に示す特許文献３に記載の車両用自動変速機は、特許文献１に記載の車両用自動変速機にシングルピ二オン式プラネタリ機構を１つ追加して構成を若干変更したものである。すなわち、４つのシングルピ二オン式プラネタリ機構並びに６つの係合要素、すなわち２つのブレーキおよび４つのクラッチで構成され、そのうちの３要素を係合させることで、前進１０速段、後進１速段の変速段を形成している。

図９に示す特許文献３に記載の車両用自動変速機２０においては、図６に示す特許文献１に記載の車両用自動変速機１０と同一の構成部材は同一番号を付し、それらの詳細な説明は省略する。図９に示すように、車両用自動変速機２０は、追加される第４プラネタリ機構Ｐ１４を、第１プラネタリ機構Ｐ１と第２プラネタリ機構Ｐ１２との間に配置した構成となっている。以下の説明では、第４プラネタリ機構Ｐ１４を構成する各要素は、第４ピニオンＱ１４を支承する第４キャリアＣ１４、第４サンギヤＳ１４および第４リングギヤＲ１４と称する。

第４サンギヤＳ１４は、第２キャリアＣ１２と連結している。第４リングギヤＲ１４は、第３クラッチＣＬ１３により第２リングギヤＲ１２との連結を選択可能であり、また、第１クラッチＣＬ１１により第１リングギヤＲ１１との連結を選択可能である。第４キャリアＣ１４は、第１キャリアＣ１１と連結している。

図１０は、各変速段に対応する各クラッチＣＬ１１〜ＣＬ１４および各ブレーキＢ１１，Ｂ１２の作動状態を示しており、欄に丸印が付されている場合、オン状態にあることを示す。

米国特許第７８２８６８８号明細書 米国特許第７１３１９２６号明細書 米国特許出願公開第２００９／００１７９７９号明細書

図８に示すように、特許文献１，２に示される車両用自動変速機１０では、後進変速段形成時に、第１クラッチＣＬ１１をオン状態にして入力軸Ｎの回転駆動力を第１サンギヤＳ１１に入力する。そして、第４クラッチＣＬ１４をオン状態にして第１キャリアＣ１１と第３リングギヤＲ１３とを連結し、第２ブレーキＢ１２をオン状態にして第１キャリアＣ１１を固定することにより、第１リングギヤＲ１１に逆回転駆動力を作り出す。この第１リングギヤＲ１１の逆回転駆動力は、第３キャリアＣ１３を介して出力軸Ｔに出力される。つまり、この車両用自動変速機１０では、第１プラネタリ機構Ｐ１１への入力と第１プラネタリ機構Ｐ１１へのブレーキの作動のみで逆回転駆動力を作り出している。

そして、第３サンギヤＳ１３は、第３リングギヤＲ１３が固定され、第３キャリアＣ１３が逆回転しているため、受動的に第３キャリアＣ１３よりも増速で逆回転となる。そして、第２リングギヤＲ１２は、第３サンギヤＳ１３と連結しているので逆回転となり、第２キャリアＣ１２は、入力軸Ｎの回転が入力されているため、第２サンギヤＳ１２は、高速回転に晒される。すなわち、第２サンギヤＳ１２の回転速度比は、ギヤ比λ２（＝第２サンギヤＳ１２の歯数／第２リングギヤＲ１２の歯数）の逆数と、出力回転速度比および入力回転速度比の和とを積算した値から、出力回転速度比を減算した値Ｈとなる。特許文献３に示される車両用自動変速機２０においても同様に第２サンギヤＳ１２は、高速回転に晒される。

よって、第２サンギヤＳ１２を第１サンギヤＳ１１に係脱可能な第１ブレーキＢ１１および第２クラッチＣＬ１２は、相対回転速度が大きくなって焼け等が発生し易くなる。また、第２サンギヤＳ１２を支持している軸受等は、耐久性の低下が著しくなる。また、第２サンギヤＳ１２に連結している軸に油路を形成している場合は、軸上に設置されているシーリングの耐久性も問題になるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、後進変速段形成時におけるギヤの高速回転化を抑制できる車両用自動変速機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る車両用自動変速機は、ハウジングと、第１プラネタリ機構の第１リングギヤと第３プラネタリ機構の第３サンギヤとが互いに連結され、第２プラネタリ機構の第２リングギヤと前記第３プラネタリ機構の第３キャリアとが連結されて、前記ハウジングに回転軸線と同軸に支承された３個のシングルピニオン式プラネタリ機構と、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に支承され、前記第１プラネタリ機構の第１キャリアに連結された入力軸と、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に支承され、前記第３キャリアに連結された出力軸と、前記第１プラネタリ機構の第１サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するブレーキと、前記第１キャリアと前記第２プラネタリ機構の第２サンギヤとを係脱可能に連結する第１クラッチと、前記第１プラネタリ機構の第１サンギヤと前記第２プラネタリ機構の第２サンギヤとを係脱可能に連結する第２クラッチと、前記第２プラネタリ機構の第２キャリアと前記第３プラネタリ機構の第３サンギヤとを係脱可能に連結する第３クラッチと、前記第３プラネタリ機構の第３リングギヤと前記第２プラネタリ機構の第２キャリアとを係脱可能に連結する第４クラッチと、前記第３リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、前記第２キャリアを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、又は前記第３リングギヤおよび前記第２キャリアを前記ハウジングに対し拘束されない状態にするポジションの切り替え選択が可能な切替クラッチと、を備え、後進変速段形成時、前記第１クラッチは、前記第１キャリアと前記第２サンギヤとを連結し、前記切替クラッチは、前記第２キャリアを前記ハウジングに固定する、ことを要旨とする。

この構成の車両用自動変速機では、後進変速段形成時に、切替クラッチを切り替えて第２キャリアを固定し、第１クラッチにより第１キャリアと第２サンギヤとを連結することにより、第２リングギヤに逆回転駆動力を作り出す。この逆回転駆動力は、第３キャリアを介して出力軸に出力される。このとき、第１キャリアおよび第２サンギヤは、入力軸と連結されているため入力回転数で回転し、第２リングギヤおよび第３キャリアは、第２プラネタリ機構により逆回転し、第２キャリアは、切替クラッチにより固定され、第１リングギヤおよび第３サンギヤは、特定の回転に拘束されない自由回転しているので、第１サンギヤは、強制的に回転数が上昇することはない。

上記課題を解決するため、請求項２に係る車両用自動変速機は、請求項１において、前記第１〜第３プラネタリ機構は、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、前記第１クラッチは、前記第２サンギヤに連結された第１クラッチ連結部材を介して、前記第２サンギヤに連結されているとともに、前記第１キャリアに前記入力軸側で連結され前記第１プラネタリ機構の第１サンギヤの内側を通る第１クラッチ連結部材を介して、前記第１キャリアと前記第２サンギヤとを係脱可能に連結し、前記第１キャリアは、前記入力軸に連結され前記第１リングギヤの外側を通る入力連結部材に、前記出力軸側で連結されているとともに、前記第１クラッチ連結部材に、前記入力軸側で連結され、前記第４クラッチは、前記第３リングギヤに連結され前記第２リングギヤの外側を通る第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤに連結されているとともに、前記第２キャリアに前記入力軸側で連結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤと前記第２キャリアとを係脱可能に連結し、前記切替クラッチは、前記第４クラッチ連結部材に連結された第１切替クラッチ連結部材を介して、前記第２キャリアを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、前記第４クラッチ連結部材に連結された第２切替クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、又は前記第１切替クラッチ連結部材および前記第２切替クラッチ連結部材に係合しないポジションに切り替える、ことを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項３に係る車両用自動変速機は、請求項１において、前記ハウジングに回転軸線と同軸に支承されたシングルピニオン式の第４プラネタリ機構を備え、前記第１プラネタリ機構、第４プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、第３プラネタリ機構は、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、前記第１キャリアと前記第４プラネタリ機構の第４キャリアとが入力軸連結部材を介して互いに連結され、前記第１リングギヤおよび前記第４プラネタリ機構の第４リングギヤと前記第３サンギヤとがギヤ連結部材を介して互いに連結され、前記第１クラッチは、前記入力軸連結部材に連結された第１クラッチ連結部材を介して、前記第１キャリアおよび第４キャリアに連結されているとともに、前記第２サンギヤに連結された第１クラッチ連結部材を介して、前記第１キャリアおよび前記第４キャリアと前記第２サンギヤとを係脱可能に連結し、前記第４クラッチは、前記第３リングギヤに連結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤに連結されているとともに、前記第２キャリアに前記入力軸側で連結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤと前記第２キャリアとを係脱可能に連結し、前記切替クラッチは、前記第４クラッチ連結部材に連結された第１切替クラッチ連結部材を介して、前記第２キャリアを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、前記第４クラッチ連結部材に連結された第２切替クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、又は第１および第２切替クラッチ連結部材に係合しないポジションに切り替える、ことを要旨とする。

本発明の車両用自動変速機の第１実施形態を模式的に示したスケルトン図である。 第１実施形態の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。 第１実施形態の後進変速段形成時におけるプラネタリ機構を構成する各要素の回転速度比を示す速度線図である。 本発明の車両用自動変速機の第２実施形態を模式的に示したスケルトン図である。 第２実施形態の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。 従来の車両用自動変速機のスケルトン図である。 従来の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。 従来の車両用自動変速機の後進変速段形成時におけるプラネタリ機構を構成する各要素の回転速度比を示す速度線図である。 従来の別例の車両用自動変速機のスケルトン図である。 従来の別例の各変速段におけるブレーキおよびクラッチの作動状態を示す図である。

以下、本発明の車両用自動変速機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。実施形態において、車両用自動変速機は、車両に搭載されたエンジンが出力する回転駆動力を変速する装置として用いられる。車両は、車両用自動変速機により変速された回転駆動力が差動装置などを介して駆動輪に伝達され、車両用自動変速機において成立した所定の変速段で前進または後進するように構成されている。

＜第１実施形態＞
車両用自動変速機１の概略構成について図１を参照して説明する。車両用自動変速機１は、入力側（図１の左側）から出力側（図１の右側）に向かって軸方向に並設された３つのシングルピニオン式のプラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３と、各プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３を構成する要素同士を選択的に係脱可能に連結する４つのクラッチＣＬ１〜ＣＬ４と、所定の要素をハウジングＨに係脱可能に固定する１つのブレーキＢ１と、所定の要素をハウジングＨに係脱可能に固定するポジション、もしくはハウジングＨに対しフリー状態にするポジションに切替可能な切替クラッチＤ１と、所定の要素同士を連結する部材５，６と、各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４と所定の要素とを連結するための部材Ｕ１１，Ｕ２１，Ｕ３１，Ｕ１２，Ｕ２２，Ｕ３２，Ｕ４１，Ｕ４２と、ブレーキＢ１と所定の要素とを固定するための部材Ｖ１と、切替クラッチＤ１と所定の要素とを固定するための部材Ｗ１，Ｗ２と、入力軸Ｎと、出力軸Ｔとを備えて構成される。

また、この車両用自動変速機１は、車両の制御ＥＣＵ２による制御信号に基づいて各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４、ブレーキＢ１、切替クラッチＤ１からなる係合要素の作動状態を制御される。そして、本実施形態においては、上記の係合要素のうち３つ又は２つの係合要素を作動させることによって、入力軸Ｎから入力される回転駆動力を、前進１０速段および後進１速段の何れかに変速して、出力軸Ｔから出力可能な構成となっている。車両用自動変速機１おける係合要素の作動状態と成立する変速段に関する詳細については後述する。

入力軸Ｎおよび出力軸Ｔは、ハウジングＨに、回転軸線Ｌ周りに回転可能に支承されている。入力軸Ｎは、図略のクラッチ装置などを介してエンジンの回転駆動力を車両用自動変速機１に入力する軸部材である。出力軸Ｔは、入力軸Ｎと同軸上に配置され、変速された回転駆動力を図略の差動装置などを介して駆動輪に出力する軸部材である。

各プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３は、キャリアＣ１〜Ｃ３に回転可能に支持されたピニオンギヤＱ１〜Ｑ３がサンギヤＳ１〜Ｓ３およびリングギヤＲ１〜Ｒ３に噛合するシングルピニオン式であり、入力側から順に第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３と称する。そして、各プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３の各要素は、第１〜第３サンギヤＳ１〜Ｓ３、第１〜第３キャリアＣ１〜Ｃ３、第１〜第３リングギヤＲ１〜Ｒ３と称する。

第１プラネタリ機構Ｐ１は、回転軸線Ｌと同軸に回転可能に支承された第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛合する第１ピ二オンＱ１を支承する第１キャリアＣ１で構成される。

第２プラネタリ機構Ｐ２は、回転軸線Ｌと同軸に回転可能に支承された第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２とに噛合する第２ピ二オンＱ２を支承する第２キャリアＣ２で構成される。

第３プラネタリ機構Ｐ３は、回転軸線Ｌと同軸に回転可能に支承された第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とに噛合する第３ピ二オンＱ３を支承する第３キャリアＣ３で構成される。

ブレーキＢ１は、ハウジングＨに設けられ、所定の要素の回転を制動する係合要素である。本実施形態では、各クラッチＣ１〜Ｃ４と同様に、ハウジングＨに形成された油路から供給される油圧によって作動する油圧式としている。これにより、ブレーキＢ１は、例えば制御ＥＣＵ２による制御指令に基づいて作動する油圧ポンプから油圧を供給されると、図示しないディスクにパッドを押圧して、対象とする所定の要素の回転を制動する。そして、油圧ポンプによる油圧の供給が遮断されると、ディスクからパッドを離間させて、所定の要素の回転を許容する。

切替クラッチＤ１は、ハウジングＨに設けられ、所定の要素をハウジングＨに係脱可能に固定するポジション、別の所定の要素をハウジングＨに係脱可能に固定するポジション、又は両方の要素をハウジングＨに対しフリー状態にするポジションの切り替え選択する係合要素である。この切替クラッチＤ１としては、例えば、ドグクラッチ、湿式クラッチ、シンクロ機構等が使用可能である。

各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４は、複数の要素同士を選択的に連結可能な係合要素である。本実施形態では、各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４は、常開型であり、供給される油圧によって作動する油圧式としている。これにより、各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４は、例えば制御ＥＣＵ２による制御指令に基づいて作動する油圧ポンプから入力軸ＮやハウジングＨに形成された油路を介して油圧を供給されると、図示しない複数のクラッチ板を接触させて、対象の要素間で駆動力が伝達されるように要素同士を連結する。そして、上記の油圧ポンプによる油圧の供給が遮断されると、クラッチ板同士を離間させて、対象の要素間で駆動力が伝達されないように要素同士を離脱させる。

入力軸Ｎは、第１リングギヤＲ１の外側を通って軸線方向に延在する入力軸連結部材３を介して第１キャリアＣ１に連結されている。入力軸連結部材３には、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材Ｍが設けられている。

出力軸Ｔは、出力軸連結部材４を介して第３キャリアＣ３に連結されている。

第１リングギヤＲ１および第３サンギヤＳ３は、第１サンギヤＳ１の内側を通って軸線方向に延在する第１ギヤ連結部材５を介して連結されている。

第２リングギヤＲ２および第３キャリアＣ３は、第２ギヤ連結部材６を介して連結されている。

ブレーキＢ１は、ブレーキ連結部材Ｖ１に連結されている第１サンギヤＳ１の回転を、ブレーキ連結部材Ｖ１を介して制動する。

切替クラッチＤ１は、第１切替クラッチ連結部材Ｗ１に連結されている第２キャリアＣ２をハウジングＨに係脱可能に固定するポジションａ、第２切替クラッチ連結部材Ｗ２に連結されている第３リングギヤＲ３をハウジングＨに係脱可能に固定するポジションｃ、又は第２キャリアＣ２および第３リングギヤＲ３をハウジングＨに対しフリー状態にするポジションｂを切り替える。

第１クラッチＣＬ１は、第１クラッチ連結部材Ｕ１１を介して、第２サンギヤＳ２に連結され、第１サンギヤＳ１の内側を通って軸線方向に延在する第１クラッチ連結部材Ｕ１２を介して、第１キャリアＣ１と第２サンギヤＳ２とを係脱可能に連結する。

第２クラッチＣＬ２は、第２クラッチ連結部材Ｕ２１を介して、第１ブレーキ連結部材Ｖ１に連結され、第２クラッチ連結部材Ｕ２２を介して、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とを係脱可能に連結する。

第３クラッチＣＬ３は、第３クラッチ連結部材Ｕ３１を介して、第２キャリアＣ２に連結され、第１ギヤ連結部材５に連結された第３クラッチ連結部材Ｕ３２を介して、第１リングギヤＲ１および第３サンギヤＳ３と第２キャリアＣ２とを係脱可能に連結する。

第４クラッチＣＬ４は、第４クラッチ連結部材Ｕ４１を介して、第３リングギヤＲ３に連結され、第１切替クラッチ連結部材Ｗ１に連結されている第４クラッチ連結部材Ｕ４２を介して、第２キャリアＣ２と第３リングギヤＲ３とを係脱可能に連結する。

以上のように構成された車両用自動変速機１は、第１〜第４クラッチＣＬ１〜ＣＬ４、ブレーキＢ１および切替クラッチＤ１を選択的に作動して第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３の要素の回転を規制することにより、前進１０段、後進１段の変速段を成立することができる。図２は、各変速段に対応する各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４、ブレーキＢ１および切替クラッチＤ１の作動状態を示しており、各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４およびブレーキＢ１の欄に丸印が付されている場合、オン状態にあることを示し、切替クラッチＤ１の欄にａ，ｃが付されている場合、オン状態にあることを示す。

このように、車両用自動変速機１は、６つの係合要素のうち３つの係合要素を選択的にオン状態にすることによって、それぞれ異なる変速比となる変速段を成立可能としている。また、車両用自動変速機１は、オン状態にする３つの係合要素のうち１つを切り換えることによって、隣り合う変速段に移行可能としている。

一般的に、シングルピ二オン式プラネタリ機構においては、サンギヤの回転数Ｎｓ、キャリアの回転数Ｎｃ、リングギヤの回転数Ｎｒと遊星歯車機構のギヤ比λとの関係は、式（１）で示され、各変速段におけるギヤ比は、式（１）に基づいて算出される。第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３の第１〜第３サンギヤＳ１〜Ｓ３の歯数をＺｓ１〜Ｚｓ３、第１〜第３リングギヤＲ１〜Ｒ３の歯数をＺｒ１〜Ｚｒ３とすると、第１〜第３プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ３のギヤ比λ１〜λ３は、λ１＝Ｚｓ１／Ｚｒ１、λ２＝Ｚｓ２／Ｚｒ２、λ３＝Ｚｓ３／Ｚｒ３である。
Ｎｓ＝（１＋１／λ）・Ｎｃ−１／λ・Ｎｒ・・・（１）

ここで、図３に示すような速度線図を考える。第１プラネタリ機構Ｐ１は、シングルピニオン型であるので、第１サンギヤＳ１の縦線と第１キャリアＣ１の縦線との間隔を１とみなし、第１リングギヤＲ１の縦線を第１キャリアＣ１の縦線から第１サンギヤＳ１の縦線の反対側に間隔λ１だけ離して配置する。第２プラネタリ機構Ｐ２は、シングルピニオン型であるので、第２サンギヤＳ２の縦線と第２キャリアＣ２の縦線との間隔を１とみなし、第２リングギヤＲ２の縦線を第２キャリアＣ２の縦線から第２サンギヤＳ２の縦線の反対側に間隔λ２だけ離して配置する。第３プラネタリ機構Ｐ３は、シングルピニオン型であるので、第３サンギヤＳ３の縦線と第３キャリアＣ３の縦線との間隔を１とみなし、第３リングギヤＲ３の縦線を第３キャリアＣ３の縦線から第３サンギヤＳ３の縦線の反対側に間隔λ３だけ離して配置する。

ここで、課題で説明したように、従来の車両用自動変速機１０では、図８に示すように、後進変速段形成時に、第２サンギヤＳ１２が高速回転（回転速度比Ｈ）に晒されるので、第１ブレーキＢ１１および第２クラッチＣＬ１２は、相対回転速度が大きくなって焼け等が発生し易くなる等の問題がある。

しかし、本実施形態の車両用自動変速機１では、図３に示すように後進変速段形成時に、切替クラッチＤ１をポジションａにして第２キャリアＣ２を固定し、第１クラッチＣＬ１をオン状態にして第１キャリアＣ１と第２サンギヤＳ２とを連結することにより、第２リングギヤＲ２に逆回転駆動力を作り出す。この逆回転駆動力は、第３キャリアＣ３を介して出力軸Ｔに出力される。

このとき、第１キャリアＣ１および第２サンギヤＳ２は、入力軸Ｎと連結されているため入力回転数で回転し、第２リングギヤＲ２および第３キャリアＣ３は、第２プラネタリ機構Ｐ２により逆回転し、第２キャリアＣ２は、切替クラッチＤ１により固定され、第１リングギヤＲ１および第３サンギヤＳ３は、特定の回転に拘束されない自由回転しているので、第１サンギヤＳ１は、強制的に回転数が上昇することはない。

例えば、入力回転速度比を１．０、後進変速段の出力回転速度比を−０．４（プラネタリ機構のサンギヤはリングギヤの内径側にあるため、サンギヤの歯数＜リングギヤの歯数であり、λ＜１となる）、第２プラネタリ機構Ｐ２のギヤ比λ２を０．４、第３プラネタリ機構Ｐ３のギヤ比λ３を０．４とする。従来の車両用自動変速機１０の第２サンギヤＳ１２の回転速度比Ｈは７．０となるが、本実施形態の車両用自動変速機１の第２サンギヤＳ２の最高回転速度比は１．０となり、第２サンギヤＳ２は、従来のような高速回転に達することはない。

第１実施形態の車両用自動変速機１によると、第１サンギヤＳ１をハウジングＨに係脱可能なブレーキＢ１は、相対回転速度が大きくならないので焼け等の発生を抑制することができる。また、第１サンギヤＳ１を支持している軸受等は、耐久性が向上する。また、第１サンギヤＳ１に連結している軸に油路を形成している場合は、軸上に設置されているシーリングの耐久性も向上する。また、切替クラッチＤ１を使用しているため、第５変速段から第１０変速段において第３リングギヤＲ３をハウジングＨに固定しないとき、ブレーキディスクによる引き摺りを無くすことができ、伝達効率の改善を図ることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の車両用自動変速機１１は、第１実施形態における車両用自動変速機１において、第１プラネタリ機構Ｐ１と第２プラネタリ機構Ｐ２の間に第４プラネタリ機構Ｐ４を追加し、連結部、クラッチ、ブレーキの繋ぎは概略据え置いた構成であり、第１実施形態における車両用自動変速機１と同一構成部材は同一番号を付してそれらの詳細な説明は省略し、異なる構成部材について図４および図５に基づいて説明する。

図４に示すように、この車両用自動変速機１１では、第４サンギヤＳ４は、第２クラッチＣＬ２を介して第２サンギヤＳ２と係脱可能に連結している。第４キャリアＣ４は、キャリア連結部材７を介して第１キャリアＣ１と連結されているとともに、第２クラッチＣＬ２を介して第２サンギヤＳ２と係脱可能に連結している。キャリア連結部材７には、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材Ｍが設けられている。第４リングギヤＲ４は、第１ギヤ連結部材５に連結されている第３ギヤ連結部材８を介して第１リングギヤＲ１と連結されている。入力軸Ｎは、第１サンギヤＳ１の内側を通って軸線方向に延在する入力軸連結部材３を介して第１キャリアＣ１に連結されている。

以上のように構成された第２実施形態の車両用自動変速機１１においては、図５に示すように、第１実施形態の車両用自動変速機１と同様に第１〜第４クラッチＣＬ１〜ＣＬ４、ブレーキＢ１および切替クラッチＤ１を選択的に作動して第１〜第４プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４の要素の回転を規制することにより、前進１０段、後進１段の変速段を成立することができる。そして、第２実施形態の車両用自動変速機１１においても、第１実施形態の車両用自動変速機１と同様の効果を得ることができる。

なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。

１，１０，１１：車両用自動変速機、 ３：入力軸連結部材、 ４：出力軸連結部材、 ５，６，８：第１、第２、第３ギヤ連結部材、 ７：キャリア連結部材、 Ｈ：ハウジング、 Ｎ：入力軸、 Ｔ：出力軸、 Ｌ：回転軸線、 ＣＬ１：第１クラッチ、 ＣＬ２：第２クラッチ、 ＣＬ３：第３クラッチ、 ＣＬ４：第４クラッチ、 ＣＬ５：第５クラッチ、 Ｂ１：ブレーキ、 Ｄ１：切替クラッチ、 Ｐ１：第１プラネタリ機構、 Ｐ２：第２プラネタリ機構、 Ｐ３：第３プラネタリ機構、 Ｐ４：第４プラネタリ機構、 Ｓ１：第１サンギヤ、 Ｓ２：第２サンギヤ、 Ｓ３：第３サンギヤ、 Ｓ４：第４サンギヤ、 Ｃ１：第１キャリア、 Ｃ２：第２キャリア、 Ｃ３：第３キャリア、 Ｃ４：第４キャリア、 Ｒ１：第１リングギヤ、 Ｒ２：第２リングギヤ、 Ｒ３：第３リングギヤ、 Ｒ４：第４リングギヤ、 Ｍ：動力外部取出し部材、 Ｖ１，Ｖ２：第１、第２ブレーキ連結部材、 Ｕ１１，Ｕ２１，Ｕ３１，Ｕ４１：第１〜第４クラッチ連結部材、 Ｕ１２，Ｕ２２，Ｕ３２，Ｕ４２：第１〜第４クラッチ連結部材、 Ｗ１：第１切替クラッチ連結部材、 Ｗ２：第２切替クラッチ連結部材

Claims (3)

1. ハウジングと、
   第１プラネタリ機構の第１リングギヤと第３プラネタリ機構の第３サンギヤとが互いに連結され、第２プラネタリ機構の第２リングギヤと前記第３プラネタリ機構の第３キャリアとが連結されて、前記ハウジングに回転軸線と同軸に支承された３個のシングルピニオン式プラネタリ機構と、
   前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に支承され、前記第１プラネタリ機構の第１キャリアに連結された入力軸と、
   前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に支承され、前記第３キャリアに連結された出力軸と、
   前記第１プラネタリ機構の第１サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するブレーキと、
   前記第１キャリアと前記第２プラネタリ機構の第２サンギヤとを係脱可能に連結する第１クラッチと、
   前記第１プラネタリ機構の第１サンギヤと前記第２プラネタリ機構の第２サンギヤとを係脱可能に連結する第２クラッチと、
   前記第２プラネタリ機構の第２キャリアと前記第３プラネタリ機構の第３サンギヤとを係脱可能に連結する第３クラッチと、
   前記第３プラネタリ機構の第３リングギヤと前記第２プラネタリ機構の第２キャリアとを係脱可能に連結する第４クラッチと、
   前記第３リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、前記第２キャリアを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、又は前記第３リングギヤおよび前記第２キャリアを前記ハウジングに対し拘束されない状態にするポジションの切り替え選択が可能な切替クラッチと、を備え、
   後進変速段形成時、
   前記第１クラッチは、前記第１キャリアと前記第２サンギヤとを連結し、
   前記切替クラッチは、前記第２キャリアを前記ハウジングに固定する、車両用自動変速機。
2. 前記第１〜第３プラネタリ機構は、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、
   前記第１クラッチは、前記第２サンギヤに連結された第１クラッチ連結部材を介して、前記第２サンギヤに連結されているとともに、前記第１キャリアに前記入力軸側で連結され前記第１プラネタリ機構の第１サンギヤの内側を通る第１クラッチ連結部材を介して、前記第１キャリアと前記第２サンギヤとを係脱可能に連結し、
   前記第１キャリアは、前記入力軸に連結され前記第１リングギヤの外側を通る入力軸連結部材に、前記出力軸側で連結されているとともに、前記第１クラッチ連結部材に、前記入力軸側で連結され、
   前記第４クラッチは、前記第３リングギヤに連結され前記第２リングギヤの外側を通る第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤに連結されているとともに、前記第２キャリアに前記入力軸側で連結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤと前記第２キャリアとを係脱可能に連結し、
   前記切替クラッチは、前記第４クラッチ連結部材に連結された第１切替クラッチ連結部材を介して、前記第２キャリアを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、前記第４クラッチ連結部材に連結された第２切替クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、又は前記第１切替クラッチ連結部材および前記第２切替クラッチ連結部材に係合しないポジションに切り替える、請求項１に記載の車両用自動変速機。
3. 前記ハウジングに回転軸線と同軸に支承されたシングルピニオン式の第４プラネタリ機構を備え、
   前記第１プラネタリ機構、第４プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、第３プラネタリ機構は、この順序で前記入力軸側から前記出力軸側に向かって順次並列に配置され、
   前記第１キャリアと前記第４プラネタリ機構の第４キャリアとが入力軸連結部材を介して互いに連結され、前記第１リングギヤおよび前記第４プラネタリ機構の第４リングギヤと前記第３サンギヤとがギヤ連結部材を介して互いに連結され、
   前記第１クラッチは、前記入力軸連結部材に連結された第１クラッチ連結部材を介して、前記第１キャリアおよび第４キャリアに連結されているとともに、前記第２サンギヤに連結された第１クラッチ連結部材を介して、前記第１キャリアおよび前記第４キャリアと前記第２サンギヤとを係脱可能に連結し、
   前記第４クラッチは、前記第３リングギヤに連結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤに連結されているとともに、前記第２キャリアに前記入力軸側で連結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤと前記第２キャリアとを係脱可能に連結し、
   前記切替クラッチは、前記第４クラッチ連結部材に連結された第１切替クラッチ連結部材を介して、前記第２キャリアを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、前記第４クラッチ連結部材に連結された第２切替クラッチ連結部材を介して、前記第３リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定するポジション、又は第１および第２切替クラッチ連結部材に係合しないポジションに切り替える、請求項１に記載の車両用自動変速機。

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