JP5194589B2

JP5194589B2 - 自動変速機

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Publication number: JP5194589B2
Application number: JP2007175034A
Authority: JP
Inventors: 博加藤; 正明西田
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2027-07-03
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Description

本発明は、自動車の原動機等によって回転駆動される入力軸の回転を複数変速段に変速して出力軸に伝達する自動変速機に関する。

特許文献１には、入力軸と、増減速用複式プラネタリギヤと、変速用複式プラネタリギヤと、出力軸と、第１乃至第５クラッチと、第１、第２ブレーキとを備え、入力軸の回転を前進１２速段、後進３速段に変速して出力軸に伝達する自動変速機が開示されている。

増減速用複式プラネタリギヤは、同軸上に一体的に形成された小径ピニオンと大径ピニオンとを回転可能に支承する共通キャリアと、小径ピニオンと噛合する第１サンギヤと、大径ピニオンと噛合する第２サンギヤと、大径ピニオンと噛合する共通リングギヤとで構成されている。変速用複式プラネタリギヤは、互いに噛合するロングピニオンとピニオンとを回転可能に支承する共通キャリアと、ロングピニオンと噛合する第３サンギヤと、ピニオンと噛合する第４サンギヤと、ロングピニオンと噛合する共通リングギヤとで構成されている。

増減速用複式プラネタリギヤの第２サンギヤは固定され、共通キャリアは入力軸に直結されている。変速用複式プラネタリギヤの第３サンギヤは第３、第５クラッチを介して増減速用複式プラネタリギヤの第１サンギヤに連結可能であるとともに、第１ブレーキを介して固定可能である。第４サンギヤは、第１、第５クラッチを介して増減速用複式プラネタリギヤの第１サンギヤに連結可能であるとともに、第１、第４クラッチを介して共通リングギヤに連結可能である。変速用複式プラネタリギヤの共通キャリアは、第２クラッチを介して入力軸に連結可能であるとともに、第２ブレーキを介して固定可能である。変速用複式プラネタリギヤの共通リングギヤは、出力軸に直結されている。
特開２００５−６１４３６号公報（第１２、１３頁、図１）

近年、燃費及び動力伝達性能向上を図るため、或いは運転者の嗜好にマッチしたギヤ比を得るために自動変速機の多段化が求められている。特許文献１に開示された自動変速機もかかる要望に応えるもので、前進１２速段及び後進３速段のギヤ比を得ることができる。しかしながら、特許文献１に記載の自動変速機では、隣接する変速段に変速する場合、複数のクラッチ及びブレーキのうちの２要素を係合状態から非係合状態に、他の２要素を非係合状態から係合状態に同時に切り換えなければならず、変速制御が複雑になり、切り換わりのタイミングがずれるとショックを生じることがある。

本発明は、かかる要望を満たすためになされたもので、複数のクラッチ及びブレーキのうちの１要素を係合から非係合状態に、他の１要素を非係合から係合状態に同時に切り換えるだけで、適切に離間した前進１２速段、後進３速段を簡単な変速制御で達成可能な構成が簡素な自動変速機を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、入力軸と、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第１、第２、第３及び第４要素を有し、前記第３要素は前記入力軸に直結され、前記第１要素を選択的に固定する第４ブレーキ及び前記第４要素を選択的に固定する第３ブレーキを有し、前記第４ブレーキ又は前記第３ブレーキが選択的に係合されることで、前記第２要素は前記入力軸の回転を減速した減速回転又は増速した増速回転を選択的に出力する増減速出力装置と、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第５、第６、第７及び第８要素を有する変速用複式プラネタリギヤと、前記第２要素と前記第８要素とを選択的に連結する第１クラッチと、前記入力軸と前記第６要素とを選択的に連結する第２クラッチと、前記第２要素と前記第５要素とを選択的に連結する第３クラッチと、前記第３要素と前記第５要素とを選択的に連結する第４クラッチと、前記第５要素を選択的に固定する第１ブレーキと、前記第６要素を選択的に固定する第２ブレーキと、記第７要素に直結された出力軸と、を備えることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記増減速出力装置は、増減速用複列式プラネタリギヤであることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記増減速用複式プラネタリギヤは、互いに噛合するロングピニオンとピニオンとを回転可能に支承する共通キャリアと、前記ロングピニオンと噛合する共通サンギヤと、前記ロングピニオンと噛合する第１リングギヤと、前記ピニオンと噛合する第２リングギヤとで構成され、前記第２リングギヤが前記第２要素であり、前記共通キャリアが前記第３要素であり、前記入力軸に直結され、前記共通サンギヤは、第４ブレーキを介して固定可能であり、前記第１リングギヤは、第３ブレーキを介して固定可能であることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記変速用プラネタリギヤは、シングルピニオンプラネタリギヤと、ダブルピニオンプラネタリギヤを有し、該シングルピニオンプラネタリギヤの第３キャリアとダブルピニオンプラネタリギヤの第４キャリアとが直結されて前記第６要素をなし、該シングルピニオンプラネタリギヤの第３リングギヤとダブルピニオンプラネタリギヤの第４サンギヤとが直結されて前記第８要素をなし、前記シングルピニオンプラネタリギヤの第３サンギヤが前記第５要素をなし、前記ダブルピニオンプラネタリギヤの第４リングギヤが前記第７要素をなすことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、増減速出力装置の第３要素は入力軸に直結され、第１要素は第４ブレーキを介して選択的に固定され、第４要素は第３ブレーキを介して選択的に固定されることで、第２要素は前記入力軸の回転を減速した減速回転又は増速した増速回転を選択的に出力する。変速用複式プラネタリギヤの第５要素は、第３クラッチを介して減速出力装置の第２要素に選択的に連結され、第４クラッチを介して第３要素に選択的に連結されるとともに、第１ブレーキを介して選択的に固定される。第６要素は、第２クラッチを介して入力軸に選択的に連結されるとともに、第２ブレーキを介して選択的に固定される。第７要素は、出力軸に直結され、第８要素は、第１クラッチを介して第２要素に選択的に連結される。

これにより、本発明によれば、変速段の数が前進１２速段、後進３速段と極めて多いにも拘らず、構成が簡素で、通常使用可能な歯数設定を用いて、適切なステップで離間した前進１２速、後進３速のギヤ比を得ることができ、変速したという良好なフィーリングを得ながらエンジンの使いたい回転数域を有効に使用することができる。さらに、隣接する変速段間で変速する場合、複数のクラッチ及びブレーキのうちの１個を係合状態から非係合状態に、他の１個を非係合状態から係合状態に切り換えるだけであるので、切換制御が簡素になり、円滑かつ確実に変速することができる。

請求項２に係る発明においては、増減速出力装置を、増減速用複列式プラネタリギヤとしたので、構成が簡素で小型化可能な前進１２速段、後進３速段の自動変速装置を提供することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、増減速用複式プラネタリギヤは、互いに噛合するロングピニオンとピニオンとを回転可能に支承する共通キャリアと、ロングピニオンと噛合する共通サンギヤと、ロングピニオンと噛合する第１リングギヤと、ピニオンと噛合する第２リングギヤとで構成され、共通キサンギヤは、第４ブレーキにより選択的に固定され、第１リングギヤは第３ブレーキにより選択的に固定される。これにより、前進１２速段、後進３速段の自動変速機を極めてコンパクトに構成し、軽量、低コスト化することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、変速用複式プラネタリギヤは、シングルピニオンプラネタリギヤと、ダブルピニオンプラネタリギヤを有し、シングルピニオンプラネタリギヤの第３キャリアとダブルピニオンプラネタリギヤの第４キャリアとが直結され、第３リングギヤと第４サンギヤとが直結されている。第３サンギヤは、第３クラッチを介して減速出力装置の第２要素に選択的に連結され、第４クラッチを介して第３要素に選択的に連結されるとともに、第１ブレーキを介して選択的に固定される。共通キャリアは、第２クラッチを介して入力軸に選択的に連結されるとともに、第２ブレーキを介して選択的に固定される。共通リングギヤは、出力軸に直結される。互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤは、第１クラッチを介して第２要素に選択的に連結される。

これにより、請求項１に係る発明の効果に加え、簡素で小型、軽量化が可能な前進１２速段、後進３速段のギヤ比を有する自動変速機を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態に係る自動変速機について説明する。図１に示す自動変速機１０は、例えば自動車のエンジンにより回転駆動される流体トルクコンバータ１１の出力回転を変速して駆動輪に伝達するために使用される。自動変速機１０は、車体に取り付けられたトランスミッションケース１２内に共通軸線１３上に順次支承された入力軸１４、増減速出力装置である増減速用複式プラネタリギヤ１５、変速用複式プラネタリギヤ１６、出力軸１７、第１、第２、第３、第４クラッチC-1、C-2、C-3、C-4、第１、第２、第３、第４レーキB-1、B-2、B-3、B-4及びワンウェイクラッチF-1等で構成されている。

増減速用複式プラネタリギヤ１５は、互いに噛合するロングピニオン２０とピニオン２１とを回転可能に支承する共通キャリアC0C1と、ロングピニオン２０と噛合する共通サンギヤS0S1と、ロングピニオン２０と噛合する第１リングギヤR0と、ピニオン２１と噛合する第２リングギヤR1とで構成されている。

変速用複式プラネタリギヤ１６は、シングルピニオンプラネタリギヤ２６と、ダブルピニオンプラネタリギヤ２７を有し、シングルピニオンプラネタリギヤ２６のピニオン２４を支承する第３キャリアC2とダブルピニオンプラネタリギヤ２７の互いに噛合するピニオン２５，２５を支承する第４キャリアC3とが直結され、シングルピニオンプラネタリギヤ２６の第３リングギヤR2とダブルピニオンプラネタリギヤ２７の第４サンギヤS3とが直結されている。

増減速用複式プラネタリギヤ１５は、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキを介して固定可能とされ、第１リングギヤR0が第３ブレーキを介して固定可能とされている。共通キャリアC0C1は、入力軸１４に直結されている。

変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2は、第４クラッチC-4を介して増減速用複式プラネタリギヤ１５の共通キャリアC0C1に連結可能とされ、第３クラッチC-3を介して第２リングギヤR1に連結可能とされるとともに、第１ブレーキB-1を介して固定可能とされている。互いに直結された第３リングギヤR2と第４サンギヤS3は、第１クラッチを介して第２リングギヤR1に連結可能とされている。互いに直結された第３及び第４キャリアC2C3は、第２クラッチC-2を介して入力軸１４に連結可能とされ、かつ第２ブレーキB-2を介して固定可能とされるとともに、第２ブレーキB-2と並列に配置されたワンウェイクラッチF-1を介してケース１２に連結され逆転を阻止されている。第４リングギヤR3は出力軸１７に直結されている。

なお、流体トルクコンバータ１１のポンプインペラ２８は図略のエンジンによって回転駆動されてオイルを送り出し、ケース１２にワンウェイクラッチ３２を介して支承されたステータ２９がオイルの反力を受け止めてトルクをタービン３０に発生するようになっている。入力軸１４はタービン３０に直結されている。３１はポンプインペラ２８とタービン３０とを連結可能とするロックアップクラッチである。

以上のように構成された自動変速機１０は、第１〜第４クラッチC-1〜C-4を選択的に係合し、第１〜第４ブレーキB-1〜B-4を選択的に係合し、入力軸１４、出力軸１７、増減速用複式プラネタリギヤ１５及び変速用複式プラネタリギヤ１６の各要素を選択的に連結、或いは固定することにより、前進１２速段、後進３速段の変速段を成立することができる。図２の作動表において、第１〜第４クラッチC-1〜C-4、第１〜第４ブレーキB-1〜B-4及びワンウェイクラッチF-1の各変速段に対応する欄に●が付されている場合、クラッチであれば係合して連結状態、ブレーキであれば係合して固定状態にあることを示す。（●）が付されている場合、変速が円滑に行われるように変速時に備えて油圧サーボに油圧は供給されているが、駆動力を伝達する機能は行っていない状態を示す。図２において▲が付されている場合は、エンジンブレーキをかけるときにブレーキが係合される状態を示す。

増減速用複式プラネタリギヤ１５の共通サンギヤS0S1、ロングピニオン２０とピニオン２１とを支承する共通キャリアC0C1、ロングピニオン２０を介して第１サンギヤS0と噛合する第１リングギヤR0で構成されるシングルピニオンプラネタリギヤ２２、及び変速用複式プラネタリギヤ１６のシングルピニオンプラネタリギヤ２７において、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とシングルピニオンプラネタリギヤのギヤ比λとの関係は、式（１）で示される。

増減速用複式プラネタリギヤ１５の共通サンギヤS0S1、ロングピニオン２０とピニオン２１を支承する共通キャリアC0C1、ロングピニオン２０とピニオン２１とを介して共通サンギヤS0S1と噛合する第２リングギヤR1で構成されるダブルピニオンプラネタリギヤ２３、及び変速用複式プラネタリギヤ１６のダブルピニオンプラネタリギヤ２７において、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とダブルピニオンプラネタリギヤのギヤ比λとの関係は、式（２）で示され、自動変速機１０の各変速段におけるギヤ比は、式（１）、（２）に基づいて算出される。

シングルピニオンプラネタリギヤ２２，２６のサンギヤS0、S2の歯数をZs0、Zs2、リングギヤR0、R2の歯数をZr0、Zr2、ダブルピニオンプラネタリギヤ２３、２７のサンギヤS1、S3の歯数をZs1、Zs3、リングギヤR1、R3の歯数をZr1、Zr3とすると、シングルピニオンプラネタリギヤ２２、２６、ダブルピニオンプラネタリギヤ２３、２７、のギヤ比はλ０＝Zs0／Zr0、λ２＝Zs2／Zr2、λ１＝Zs1／Zr1、λ３＝Zs3／Zr3である。

Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（１）
Ｎｒ＝（１−λ）Ｎｃ＋λＮｓ・・・（２）
第１〜第４クラッチC-1〜C-４を選択的に係合し、第１〜第４ブレーキB-1〜B-4を選択的に係合したとき、増減速用及び変速用複式プラネタリギヤ１５、１６の各要素の速度比は、図３に示す速度線図のようになる。速度線図は、プラネタリギヤのサンギヤ、キャリア、リングギヤからなる各要素を横軸方向にギヤ比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速度比を取ったものである。図３には、増減速用及び変速用複式プラネタリギヤ１５、１６の速度線図が左右に並べて記載されている。増減速用複式プラネタリギヤ１５では、S0S1、R1、C0C1、R0が夫々付された各１本の縦線上に共通サンギヤS0S1、第２リングギヤR1、共通キャリアC0C1及び第１リングギヤR0の速度比を表している。変速用複式プラネタリギヤ１６では、S2、C2C3、R3、R2S3が夫々付された各１本の縦線上に第３サンギヤS2、互いに直結された第３、第４キャリアC2C3、第４リングギヤR3、及び互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤR2S3の速度比を表している。

増減速用複式プラネタリギヤ１５のシングルピニオンプラネタリギヤ２２については、共通サンギヤS0S1の縦線と共通キャリアC0C1の縦線との間隔を１とみなし、第１リングR0の縦線を共通キャリアC0C1の縦線から共通サンギヤS0S1の縦線の反対側にギヤ比λ０だけ離して配置されている。減速ダブルピニオンプラネタリギヤ２３については、共通サンギヤS0S1の縦線と共通キャリアC0C1の縦線との間隔を１とみなし、第２リングギヤR1の縦線を共通キャリアC0C1の縦線から共通サンギヤS0S1の縦線と同じ側にギヤ比λ１だけ離して配置されている。

増減速用複式プラネタリギヤ１５では、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素である共通サンギヤS0S1、第２リングギヤR1、共通キャリアC0C1、及び第１リングギヤR0が、並び順にそれぞれ第１、第２、第３及び第４要素をなす。

速度線図から明らかなように、増減速用複式プラネタリギヤ１５は、第４、第３ブレーキB-4、B-3が選択的に係合されると、入力軸１４の回転を第２要素である第２リングギヤR1から減速、或いは増速して出力し、第３要素である互いに直結された第３、第４キャリアC0C1から入力軸１４と同じ回転数の回転を出力する。このように、増減速用複式プラネタリギヤ１５は、入力軸１４に連結され、該入力軸１４の回転を減速又は増速して出力する第２要素と、入力軸１４と同一回転数で回転する第３要素を有する増減速出力装置３３を構成する。

変速用複式プラネタリギヤ１６のシングルピニオンプラネタリギヤ２６については、第３サンギヤS2の縦線と第３、第４キャリアC2C3の縦線との間隔を１とみなし、第３リングギヤと第４サンギヤR2S3の縦線を第３、第４キャリアC2C3の縦線から第３サンギヤS2の縦線の反対側にギヤ比λ２だけ離して配置されている。ダブルピニオンプラネタリギヤ２７については、第４サンギヤS3の縦線と第３、第４キャリアC2C3の縦線との間隔を１とみなし、第４リングギヤR3の縦線を第３、第４キャリアC2C3の縦線から第３リングギヤと第４サンギヤR2S3の縦線と同じ側にギヤ比λ３だけ離して配置されている。

変速用複式プラネタリギヤ１６では、速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素である第３サンギヤS2、互いに直結された第３、第４キャリアC2C3、第４リングギヤR3及び互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤR2S3が、並び順にそれぞれ第５、第６、第７及び第８要素をなす。

速度線図には、第１〜第４クラッチC-1〜C-4、第１〜第４ブレーキB-1〜B-４及びワンウェイクラッチF-1が選択的に作動された点にC-1〜C-4、B-1〜B-4、F-1が記入されている。

自動変速機１０の制御装置を図４に示すブロック図に基づいて説明する。CPUを内蔵した制御装置３５は、エンジンの回転が伝達されるトルクコンバータ１１のエンジン側回転数Neを検出するエンジン回転数センサ３６、入力軸１４の回転数Niを検出する入力回転数センサ３７、出力軸１７の回転数Nvを検出する出力回転数センサ３８、シフトレバーがドライブレンジＤ、ニュートラルレンジＮ、リバースレンジＲにシフトされているとき、検出信号Ｄ、Ｎ、Ｒを送出するレンジ位置センサ３９、アクセルの踏み込み量Ssを検出するスロットル開度センサ４０等から各検出信号が入力され、これら検出信号に基づいて最適な変速段を選択し、制御電流を各クラッチ、ブレーキを作動させる各油圧サーボ部４１に出力して第１〜第４クラッチC-1〜C-4、第１〜第４ブレーキB-1〜B-4を図２の作動表に示すように選択的に係合して前進１２速段、後進３速段を達成する。

第１速（１ｓｔ）は、制御装置３５による第１クラッチC-1及び第４ブレーキB-4の係合とワンウェイクラッチF-1の自動係合により達成される。入力軸１４の回転が増減速用複式プラネタリギヤ１５の共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤR2S3に入力され、互いに直結された第３、第４キャリアC2C3がワンウェイクラッチF-1により逆転を阻止されて反力を受けるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第１速のギヤ比で減速して正回転される。

下り坂道でエンジンブレーキをかける場合、駆動輪から第４リングギヤR3を介して第３、第４キャリアC2C3に伝達される回転数が、エンジン側から伝達される回転数より大きくなり、第３、第４キャリアC2C3に作用する反力の方向が逆転する。このために、エンジンブレーキをかけるときは、図２において▲で示すように第３、第４キャリアC2C3は第２ブレーキB-2の係合により固定される。

第２速（２ｎｄ）は、第１クラッチC-1及び第１、第４ブレーキB-1、B-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が、第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３リングギヤと第４サンギヤR2S3に入力され、第４サンギヤS3が第１ブレーキB-1を介して固定されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第２速のギヤ比で減速して正回転される。

第３速（３ｒｄ）は、第１、第３クラッチC-1、C-3及び第４ブレーキB-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が、第１、第３クラッチC-1、C-3を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤR2S3及び第３サンギヤS2に入力されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第３速のギヤ比で減速して正回転される。

第４速（４ｔｈ）は、第１、第４クラッチC-1、C-4及び第４ブレーキB-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３リングギヤと第４サンギヤR2S3に伝達され、共通キャリアC0C1の回転が第４クラッチC-4を介して第３サンギヤS2に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第４速のギヤ比で減速して正回転される。

第５速（５ｔｈ）は、第１、第２クラッチC-1、C-2及び第４ブレーキB-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が第１クラッチC-1を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３リングギヤと第４サンギヤR2S3に伝達され、入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して第３、第４キャリアC2C3に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第５速のギヤ比で減速して正回転される。

第６速（６ｔｈ）は、第２、第４クラッチC-2、C-4及び第４ブレーキB-4の係合により達成される。増減速用複式プラネタリギヤ１５の入力軸１４に直結された共通キャリアC0C1の回転が、変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に第４クラッチC-4を介して伝達され、入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して第３、第４キャリアC2C3に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４と同一回転数で正回転される。この場合、第４ブレーキB-4は、油圧サーボに油圧を供給し共通サンギヤS0S1を固定してはいるが、駆動力を伝達する機能は行っていない。

第７速（７ｔｈ）は、第２、第３クラッチC-2、C-3及び第４ブレーキB-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が第３クラッチC-3を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に伝達され、入力軸１４の回転が第２クラッチC-2を介して第３、第４キャリアC2C3に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第７速のギヤ比で増速して正回転される。

第８速は、第２クラッチC-2と第１ブレーキB-1及び第４ブレーキB-4の係合により達成される場合（第８速-1）と、第２クラッチC-2と第１ブレーキB-1及び第３ブレーキB-3の係合により達成される場合（第８速-2）の２種類がある。ただし、第３ブレーキB-3と第４ブレーキB-4はともに、油圧サーボに油圧は供給されるが駆動力を伝達する機能は行っていない。具体的には、変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2が第１ブレーキB-1を介して固定され、入力軸１４の回転が第２クラッチを介して第３、第４キャリアC2C3に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第８速のギヤ比で増速して正回転される。ここで、第８速-1と第８速-2の２種類設定されているのは、第７速と第８速との間、第８速と第９速との間で３つの摩擦要素の掴み換えによる変速を防止するためである。具体的には、第８速-1は、第７速から第８速へのアップシフト直後（第３クラッチC-3の解放と第１ブレーキB-1の係合の完了直後）もしくは第８速から第７速へのダウンシフト直前（第３クラッチC-3の係合と第１ブレーキB-1の解放を開始する直前）に第４ブレーキB-4を係合することで達成される変速段ある。第８速-2は、第８速から第９速へのアップシフト直前（第１ブレーキB-1の解放と第１クラッチC-1の係合を開始する直前）もしくは第９速から第８速へのダウンシフト直後（第１クラッチC-1の解放と第１ブレーキB-1の係合の完了直後）に第３ブレーキB-3を係合することで達成される変速段とすることで、第７速から第８速間、第８速から第９速間において、３つの摩擦要素の掴み変え変速が防止される。

第９速は、第１、第２クラッチC-1、C-2及び第３ブレーキB-3の係合により達成される。入力軸１４の回転が増減速用プラネタリギヤ１５の共通キャリアC0C1に直接伝達され、第１リングギヤR0が第３ブレーキB-3を介して固定されるので、第２リングギヤR1が増速回転される。第２リングギヤR1の回転が、変速用複式プラネタリギヤ１６の直結された第３リングギヤ、第４サンギヤR2S3に第１クラッチC-1を介して伝達され、入力軸１４の回転が第２クラッチを介して第３、第４キャリアC2C3に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第９速のギヤ比で増速して正回転される。

第１０速は、第１クラッチC-1及び第１、第３ブレーキB-1、B-3の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、第１リングギヤR0が第３ブレーキB-3を介して固定されるので、第２リングギヤR1が増速回転される。第２リングギヤR1の回転が、変速用複式プラネタリギヤ１６の直結された第３リングギヤ、第４サンギヤR2S3に第１クラッチC-1を介して伝達され、第３サンギヤS2が第１ブレーキB-1を介して固定されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第１０速のギヤ比で増速して正回転される。この場合、第３ブレーキB-3は、油圧サーボに油圧を供給し第１リングギヤR0を固定はしているが、駆動力を伝達する機能は行っていない。

第１１速は、第１、４クラッチC-1、C-4及び第３ブレーキB-3の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、第１リングギヤR0が第３ブレーキB-3を介して固定されるので、第２リングギヤR1が増速回転される。第２リングギヤR1の回転が、変速用複式プラネタリギヤ１６の直結された第３リングギヤ、第４サンギヤR2S3に第１クラッチC-1を介して伝達され、入力軸１４に直結された共通キャリアC0C1の回転が第４クラッチC-4を介して第３サンギヤS2に伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第１１速のギヤ比で増速して正回転される。

第１２速は、第１、３クラッチC-1、C-3及び第３ブレーキB-3の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、第１リングギヤR0が第３ブレーキB-3を介して固定されるので、第２リングギヤR1が増速回転される。第２リングギヤR1の回転が変速用複式プラネタリギヤ１６の直結された第３リングギヤ、第４サンギヤR2S3及び第３サンギヤS2に第１、第３クラッチC-1、C-3を介して伝達されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を第１２速のギヤ比で増速して正回転される。

後進第１速（Ｒｅｖ１）は、第３クラッチC-3及び第２、第４ブレーキB-2、B-4の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、共通サンギヤS0S1が第４ブレーキB-4を介して固定されるので、第２リングギヤR1が減速回転される。第２リングギヤR1の回転が第３クラッチC-3を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に伝達され、第３、第４キャリアC2C3が第２ブレーキB-2を介して固定されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を後進第１速のギヤ比で減速して逆回転される。

後進第２速（Ｒｅｖ２）は、第４クラッチC-4及び第２ブレーキB-2の係合により達成される。入力軸１４に直結された共通キャリアC0C1の回転が第４クラッチC-4を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に伝達され、第３、第４キャリアC2C3が第２ブレーキB-2を介して固定されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を後進第２速のギヤ比で減速して逆回転される。

後進第３速（Ｒｅｖ３）は、第３クラッチC-3及び第２、３ブレーキB-2、B-3の係合により達成される。入力軸１４の回転が共通キャリアC0C1に直接伝達され、第１リングギヤR0が第３ブレーキB-3を介して固定されるので、第２リングギヤR1が増速回転される。第２リングギヤR1の回転が第３クラッチC-3を介して変速用複式プラネタリギヤ１６の第３サンギヤS2に伝達され、第３、第４キャリアC2C3が第２ブレーキB-2を介して固定されるので、第４リングギヤR3延いては出力軸１７は、入力軸１４の回転を後進第３速のギヤ比で減速して逆回転される。

増減速用及び変速用複式プラネタリギヤ１５，１６のシングルピニオンプラネタリギヤ２２、２６、及びダブルピニオンプラネタリギヤ２３、２７の各ギヤ比λ１、λ２、λ３、λ４（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を、例えばλ０＝０．５、λ１＝０．４５、λ２＝０．５５、λ３＝０．３７５とし、各変速段におけるギヤ比を、式（１）、（２）に基づいて算出すると、各変速段における入力軸１４と出力軸１７との回転比すなわちギヤ比は、第１速で４．８４８、第２速で２．３３６、第３速で１．８１８、第４速で１．５３９、第５速で１．２０３、第６速で１．０００、第７速で０．９１５、第８速で０．８２９、第９速で０．７４８、第１０速で０．６７６、第１１速で０．５８８、第１２速で０．５２６、後進第１速で５．５１０、後進第２速で３．０３０、後進第３速で１．５９５、と適切な値となる。そして、各ギヤ比間のステップは、第１、第２速間で２．０７５、第２、第３速間で１．２８５、第３、第４速間で１．１８１、第４、第５速間で１．２７９、第５、第６速間で１．２０３、第６、第７速間で１．０９３、第７、第８速間で１．１０４、第８、第９間で１．１０９、第９、第１０間で１．１０６、第１０、第１１間で１．１５０、第１１、第１２間で１．１１７、となり、ギヤ比は、各変速段で適当な割合で減少し、本実施形態に係る自動変速機によれば適切に離間した前進１２速、後進３速のギヤ比を得ることができる。

上述のように、シングルピニオンプラネタリギヤ２６と、ダブルピニオンプラネタリギヤ２７を有し、シングルピニオンプラネタリギヤ２６のピニオン２４を支承する第３キャリアC2とダブルピニオンプラネタリギヤ２７の互いに噛合するピニオン２５，２５を支承する第４キャリアC3とが直結され、シングルピニオンプラネタリギヤ２６の第３リングギヤR2とダブルピニオンプラネタリギヤ２７の第４サンギヤS3とが直結された変速用複式プラネタリギヤ１６において、ギヤ比λ２、λ３を例えば、λ２＝０．５５、λ３＝０．３７５と適切な値にしたので、上記変速用複式プラネタリギヤ１６の構成とギヤ比とが相俟って、速度線図で、第３サンギヤS2の縦線と、互いに直結された第３、第４キャリアC2C3の縦線と、第４リングギヤR3の縦線と、互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤR2S3の縦線との各間隔を適切に離間させることができる。ギヤ比λ２、λ３は、それぞれλ２＝０．５５、λ３＝０．３７５の近傍の値にすれば、上記変速用複式プラネタリギヤ１６の構成と相俟って各縦線の間隔を前進１２速段、後進３速段を成立するために適切な間隔とすることができる。

これにより、入力軸の回転を減速した減速回転数又は増速した増速回転数で選択的に回転可能な第２要素と、該入力軸と同一回転数で回転する第３要素を有する増減速出力装置に、上記構成の変速用複式プラネタリギヤ１６を組み合わせ、第２要素と第３リングギヤ、第４サンギヤR2S3とを第１クラッチで選択的に連結し、第２要素と第３サンギヤS2とを第３クラッチC-3で選択的に連結し、第３要素と第３サンギヤS2とを第４クラッチC-4で選択的に連結し、第３サンギヤS2を第１ブレーキB-1で選択的に固定し、第３、第４キャリアC2C3を第２ブレーキB-2で選択的に固定し、第４リングギヤR3に出力軸を直結しているので、通常使用可能な歯数設定を用いて、適切なステップで離間した前進１２速段、後進３速段のギヤ比を得ることができ、変速したという良好なフィーリングを得ながらエンジンの使いたい回転数域を有効に使用することができる。

さらに、増減速出力装置を、互いに噛合するロングピニオン２０とピニオン２１とを回転可能に支承する共通キャリアC0C1と、ロングピニオン２０と噛合する共通サンギヤS0S1と、ロングピニオン２０と噛合する第１リングギヤR0と、ピニオン２１と噛合する第２リングギヤR1とで構成された増減速用複式プラネタリギヤ１５とし、上記構成の変速用複式プラネタリギヤ１６と組み合わせ、ギヤ比λ０、λ１、λ２、λ３を、例えば、λ０＝０．５、λ１＝０．４５、λ２＝０．５５、λ３＝０．３７５と適切な値にしたので、増減速用及び変速用複式プラネタリギヤ１５、１６の構成とギヤ比とが相俟って、速度線図で、共通サンギヤS0S1の縦線と、第２リングギヤR1の縦線と、共通キャリアC0C1の縦線と、第１リングギヤR0の縦線との各間隔、及び第３サンギヤS2の縦線と、互いに直結された第３、第４キャリアC2C3の縦線と、第４リングギヤR3の縦線と、互いに直結された第３リングギヤと第４サンギヤR2S3の縦線との各間隔を適切に離間させることができる。ギヤ比λ０、λ１、λ２、λ３は、それぞれλ０＝０．５、λ１＝０．４５、λ２＝０．５５、λ３＝０．３７５の近傍の値にすれば、上記変速用複式プラネタリギヤ１６の構成と相俟って各縦線の間隔を前進１２速段、後進３速段を成立するために適切な間隔とすることができる。

これにより、入力軸１４を共通キャリアC0C1に直結し、共通サンギヤS0S1を第４ブレーキB-4を介して固定可能とし、第１リングギヤR0を第３ブレーキB-3を介して固定可能とし、第２リングギヤR1と第３リングギヤ、第４サンギヤR2S3とを第１クラッチC-1で選択的に連結し、第２リングギヤR1と第３サンギヤS2とを第３クラッチC-3で選択的に連結し、共通キャリアC0C1と第３サンギヤS2とを第４クラッチC-4で選択的に連結し、第３サンギヤS2を第１ブレーキB-1で選択的に固定し、第３、第４キャリアC2C3を入力軸１４に第２クラッチC-2を介して選択的に連結するとともに、第２ブレーキB-2を介して選択的に固定し、出力軸１４を第４リングギヤR3に直結しているので、通常使用可能な歯数設定を用いて、適切なステップで離間した前進１２速、後進３速のギヤ比を得ることができる。さらに、クラッチの個数を４個に減らして、構成が簡単で小型化が可能なブレーキの個数を４個としたので、変速段の数が前進１２速段、後進３速段と極めて多いにも拘らず、構成が簡素で、小型化、軽量化が可能な自動変速機を得ることができる。

本発明に係る自動変速機の実施の形態を示すスケルトン図。各変速段におけるブレーキ及びクラッチの作動表を示す図。各変速段におけるプラネタリギヤの各要素の回転比を示す速度線図。制御装置を示すブロック図。

符号の説明

１０…自動変速機、１１…流体トルクコンバータ、１２…トランスミッションケース、１３…共通軸線、１４…入力軸、１５…増減速用複式プラネタリギヤ、１６…変速用複式プラネタリギヤ、１７…出力軸、２０…ロングピニオン、２１，２４，２５…ピニオン、２２、２６…シングルピニオンプラネタリギヤ、２３、２７…ダブルピニオンプラネタリギヤ、２８…ポンプインペラ、２９…ステータ、３０…タービン、３３…増減速出力装置、３５…制御装置、４１…油圧サーボ部。

Claims

入力軸と、
速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第１、第２、第３及び第４要素を有し、前記第３要素は前記入力軸に直結され、前記第１要素を選択的に固定する第４ブレーキ及び前記第４要素を選択的に固定する第３ブレーキを有し、前記第４ブレーキ又は前記第３ブレーキが選択的に係合されることで、前記第２要素は前記入力軸の回転を減速した減速回転又は増速した増速回転を選択的に出力する増減速出力装置と、
速度線図においてギヤ比に対応した間隔で順次並べられた４個の要素に並び順にそれぞれ対応する第５、第６、第７及び第８要素を有する変速用複式プラネタリギヤと、
前記第２要素と前記第８要素とを選択的に連結する第１クラッチと、
前記入力軸と前記第６要素とを選択的に連結する第２クラッチと、
前記第２要素と前記第５要素とを選択的に連結する第３クラッチと、
前記第３要素と前記第５要素とを選択的に連結する第４クラッチと、
前記第５要素を選択的に固定する第１ブレーキと、
前記第６要素を選択的に固定する第２ブレーキと、
前記第７要素に直結された出力軸と、
を備えることを特徴とする自動変速機。
請求項１において、前記増減速出力装置は、増減速用複列式プラネタリギヤであることを特徴とする自動変速機。
請求項２において、前記増減速用複式プラネタリギヤは、互いに噛合するロングピニオンとピニオンとを回転可能に支承する共通キャリアと、前記ロングピニオンと噛合する共通サンギヤと、前記ロングピニオンと噛合する第１リングギヤと、前記ピニオンと噛合する第２リングギヤとで構成され、
前記第２リングギヤが前記第２要素であり、
前記共通キャリアが前記第３要素であり、前記入力軸に直結され、
前記共通サンギヤは、第４ブレーキを介して固定可能であり、
前記第１リングギヤは、第３ブレーキを介して固定可能であることを特徴とする自動変速機。
請求項１乃至３のいずれか１項において、前記変速用プラネタリギヤは、シングルピニオンプラネタリギヤと、ダブルピニオンプラネタリギヤを有し、該シングルピニオンプラネタリギヤの第３キャリアとダブルピニオンプラネタリギヤの第４キャリアとが直結されて前記第６要素をなし、該シングルピニオンプラネタリギヤの第３リングギヤとダブルピニオンプラネタリギヤの第４サンギヤとが直結されて前記第８要素をなし、前記シングルピニオンプラネタリギヤの第３サンギヤが前記第５要素をなし、前記ダブルピニオンプラネタリギヤの第４リングギヤが前記第７要素をなすことを特徴とする自動変速機。