JP5208809B2

JP5208809B2 - 自動変速機

Info

Publication number: JP5208809B2
Application number: JP2009046611A
Authority: JP
Inventors: 憲明斉藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010203462A

Description

本発明は、入力部材の回転を複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機に関する。

従来、入力部材の回転を変速機ケース内に配置した複数のプラネタリギヤを介して複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機が知られている。

例えば、特許文献１，２には、３組のプラネタリギヤ、及び係合要素として４つのクラッチと２つのブレーキを備え、前進８段を確保した自動変速機が記載されている。各変速段において、夫々２つの係合要素が係合し、４つの係合要素が開放されている。

特開２００３−１３０１５２号公報特開２００５−２７３７６８号公報

特許文献１，２に記載の自動変速機では、係合要素は４つのクラッチと２つのブレーキであり、ブレーキと比較してクラッチの数が多い。クラッチのピストンは、変速機ケースに設けられるブレーキのピストンと異なり、入力部材たる入力軸上や入力軸を軸支する主軸上等に設けられるものであり、プラネタリギヤの径方向外方に配置することができない。このため、クラッチの数が多いと自動変速機の軸長ひいては全長が長くなるという不具合がある。

又、各変速段において夫々２つの係合要素が係合されており、開放している係合要素の数が４つと多く、開放されている係合要素の引き摺りによるフリクションロスが大きくなる。このため、変速機の伝達効率が劣るという不具合がある。

以上の点に鑑み、本発明は、クラッチの数が少なく、開放される係合要素の数が少ない自動変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、夫々サンギヤ、キャリア及びリングギヤの３個の要素から成り、変速機ケース内に配置した第１乃至第４プラネタリギヤを介して、入力部材の回転を複数段に変速して出力部材に伝達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プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、第２プラネタリギヤの３個の要素を夫々第４要素、第５要素及び第６要素とし、第３プラネタリギヤの３個の要素を夫々第７要素、第８要素及び第９要素とし、第４プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素として、入力部材が第３要素に連結され、第２要素と第４要素とを連結して第１連結体が構成され、第５要素と第７要素とを連結して第２連結体が構成され、第６要素と第８要素と第１０要素とを連結して第３連結体が構成されると共に、第１１要素が出力部材に連結され、第２連結体と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１クラッチと、第９要素と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第２クラッチと、入力部材と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３クラッチと、第１連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第１ブレーキと、第２連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキと、第１要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第３ブレーキとを備えることを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、３つのクラッチと３つのブレーキで、前進８段の変速を確保することができる。従って、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、自動変速機の全長を短くすることができる。

又、各変速段において、開放される係合要素の数は全て３つであり、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、開放される係合要素の数を１つ減少させることができる。従って、引き摺りによるフリクションロスが低減し、自動変速機の伝達効率を向上させることができる。

本発明の第２の態様は、夫々サンギヤ、キャリア及びリングギヤの３個の要素から成り、変速機ケース内に配置した第１乃至第４プラネタリギヤを介して、入力部材の回転を複数段に変速して出力部材に伝達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プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、第２プラネタリギヤの３個の要素を夫々第４要素、第５要素及び第６要素とし、第３プラネタリギヤの３個の要素を夫々第７要素、第８要素及び第９要素とし、第４プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素として、入力部材が第３要素に連結され、第２要素と第４要素とを連結して第１連結体が構成され、第５要素と第７要素とを連結して第２連結体が構成され、第６要素と第８要素と第１０要素とを連結して第３連結体が構成されると共に、第１１要素が出力部材に連結され、第２連結体と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１クラッチと、第９要素と第１１要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第２クラッチと、入力部材と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３クラッチと、第１連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第１ブレーキと、第２連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキと、第１要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第３ブレーキとを備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様によれば、後述する実施形態の説明から明らかなように、３つのクラッチと３つのブレーキで、前進８段の変速を確保することができる。従って、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、自動変速機の全長を短くすることができる。

更に、本発明の第１及び第２の態様において、第２プラネタリギヤの第５要素と第３プラネタリギヤの第７要素とを一体化すると共に、第２プラネタリギヤの第６要素と第３プラネタリギヤの第８要素とを一体化して、第２プラネタリギヤと第３プラネタリギヤとでラビニヨ型の複式プラネタリギヤを構成すれば、自動変速機の全軸をより短くすることができる。

又、本発明の第１及び第２の態様において、第３クラッチをドグクラッチ又はシンクロクラッチで構成すれば、第３クラッチを多板クラッチで構成したものと比較して、構造を簡素化することができるため、自動変速機の全軸をより短くすることができる。

（ａ）は本発明に係る自動変速機の第１実施形態のスケルトン図、（ｂ）は各変速段と各係合要素の係合状態との関係を纏めて示す図。第１実施形態の第１乃至第４プラネタリギヤの速度線図。（ａ）は本発明に係る自動変速機の第２実施形態のスケルトン図、（ｂ）は各変速段と各係合要素の係合状態との関係を纏めて示す図。第２実施形態の第１乃至第４プラネタリギヤの速度線図。本発明に係る自動変速機の第３実施形態のスケルトン図。本発明に係る自動変速機の第４実施形態のスケルトン図。本発明に係る自動変速機の第５実施形態のスケルトン図。

〔第１実施形態〕
本発明に係る自動変速機の第１実施形態を図１及び図２を参照して説明する。この自動変速機は、変速機ケース１内に回転自在に軸支した、図外のエンジン等の動力源に連結される入力部材たる入力軸２と、入力軸２と同心に配置された出力部材たる出力ギヤ３とを備えている。出力ギヤ３の回転は、図外のデファレンシャルギヤを介して車両の左右の駆動輪に伝達される。この自動変速機は、入力軸２が車両の幅方向に向くよう横置きに搭載されるため全長の制約が大きいＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車用に好適に搭載することができる。

変速機ケース１内には、入力軸２の周りに位置させて、入力用の第１プラネタリギヤ４と、第２プラネタリギヤ５と第３プラネタリギヤ６とで構成される変速用の複式プラネタリギヤと、出力用の第４プラネタリギヤ７とが配置されている。

第１プラネタリギヤ４は、サンギヤＳｆと、リングギヤＲｆと、互いに噛合すると共にサンギヤＳｆとリングギヤＲｆとに噛合するピニオンＰｆを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｆとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤで構成されている。

図２の上段に示す第１プラネタリギヤ４の速度線図を参照して、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ、キャリアＣｆ及びリングギヤＲｆから成る３個の要素を、速度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Ｓｆ、第２要素はキャリアＣｆ、第３要素はリングギヤＲｆになる。尚、サンギヤＳｆとキャリアＣｆ間の間隔とキャリアＣｆとリングギヤＲｆ間の間隔との比は、第１プラネタリギヤ４のギヤ比をｉ（リングギヤの歯数／サンギヤの歯数）として、ｉ：１に設定される。又、リングギヤＲｆは入力軸２に連結されている。尚、速度線図において、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。

上記複式プラネタリギヤは、第２プラネタリギヤ５と第３プラネタリギヤ６とで構成されている。第２プラネタリギヤ５は、サンギヤＳｍと、リングギヤＲｍと、サンギヤＳｍとリングギヤＲｍとに噛合するピニオンＰｍを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｍとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤで構成されている。第３プラネタリギヤ６も、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支持するキャリアＣａとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤで構成されている。

図２の中段に示す複式プラネタリギヤの速度線図を参照して、第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍ、キャリアＣｍ及びリングギヤＲｍから成る３個の要素を、速度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Ｓｍ、第５要素はキャリアＣｍ、第６要素はリングギヤＲｍになる。尚、サンギヤＳｍとキャリアＣｍ間の間隔とキャリアＣｍとリングギヤＲｍ間の間隔との比は、第２プラネタリギヤ５のギヤ比をｊとして、ｊ：１に設定される。

又、上記複式プラネタリギヤの速度線図を参照して、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ、キャリアＣａ及びリングギヤＲａから成る３個の要素を、速度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要素はリングギヤＲａ、第８要素はキャリアＣａ、第９要素はサンギヤＳａになる。尚、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３プラネタリギヤ６のギヤ比をｋとして、ｋ：１に設定される。

第４プラネタリギヤ７は、サンギヤＳｒと、リングギヤＲｒと、サンギヤＳｒとリングギヤＲｒとに噛合するピニオンＰｒを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｒとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤで構成されている。

図２の下段に示す第４プラネタリギヤ７の速度線図を参照して、第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ、キャリアＣｒ及びリングギヤＲｒから成る３個の要素を、速度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１０要素、第１１要素及び第１２要素とすると、第１０要素はリングギヤＲｒ、第１１要素はキャリアＣｒ、第１２要素はサンギヤＳｒになる。尚、サンギヤＳｒとキャリアＣｒ間の間隔とキャリアＣｒとリングギヤＲｒ間の間隔との比は、第４プラネタリギヤ７のギヤ比をｍとして、ｍ：１に設定される。

ここで、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ（第３要素）に入力軸２を連結し、第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ（第２要素）と第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍ（第４要素）とを連結して、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成し、第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ（第５要素）と第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａ（第７要素）とを連結して第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成し、第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍ（第６要素）と第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａ（第８要素）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒ（第１０要素）とを連結して第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成し、第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒ（第１１要素）を出力ギヤ３に連結している。

そして、係合要素として、３つの多板式のクラッチＣ１〜Ｃ３と３つのブレーキＢ１〜Ｂ３とを備えている。第１クラッチＣ１は、第２連結体Ｃｍ，Ｒａと第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合し、第２クラッチＣ２は、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ（第９要素）と第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合し、第３クラッチＣ３は、第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）と入力軸２とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合する。

また、第１ブレーキＢ１は、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在に係合し、第２ブレーキＢ２は、第２連結体Ｃｍ，Ｒａを変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在に係合し、第３ブレーキＢ３は、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ（第１要素）を変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在に係合する。

以上のように構成した第１実施形態において、第３クラッチＣ３と第２ブレーキＢ２と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ及び第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ及び第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「１ｓｔ」になり、１速段が確立される。

第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ及び第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍ及び第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ及び第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａの回転速度が「０」になると共に、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「２ｎｄ」になり、２速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第２ブレーキＢ２とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ及び第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「３ｒｄ」になり、３速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ及び第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍの回転速度が「０」になると共に、第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍと第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「４ｔｈ」になり、４速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍと第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「５ｔｈ」になり、５速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」になると共に、第２連結体を構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍと第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａ及び第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａが連結されることにより、第２プラネタリギヤ５、第３プラネタリギヤ６及び第４プラネタリギヤ７は相対回転不能なロック状態となって、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度も「１」の「６ｔｈ」になり、６速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍと第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「７ｔｈ」になり、７速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ及び第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍの回転速度が「０」になると共に、第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍと第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「８ｔｈ」になり、８速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ及び第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成する第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ及び第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ，Ｃａ，Ｒｒを構成する第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａと第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度はマイナスの「Ｒｅｖ」になり、後進段が確立される。

図１（ｂ）は、上述した各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ３の係合状態との関係を纏めて表示した図であり、「○」は係合を表している。また、図１（ｂ）は、第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉを１．６５、第２プラネタリギヤ５のギヤ比ｊを２．３３、第３プラネタリギヤ６のギヤ比ｋを２．２０、第４プラネタリギヤ７のギヤ比ｍを１．６５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／出力ギヤ３の回転速度）も示している。これによれば、公比（各変速段間のギヤレシオの比）が適切になると共に、レシオレンジ（第１速のギヤレシオと第８速のギヤレシオの比（図１（ｂ）の１速段のギヤレシオの右隣の欄に表示））も適切となり、変速商品性に優れている。

第１実施形態によれば、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３と３つのブレーキＢ１〜Ｂ３で、前進８段後進１段の変速を確保することができ、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、主軸上に配置されるクラッチの数を１つ減少させることができる。従って、自動変速機の全長を短くすることができ、ＦＦ車への搭載性が良好となる。

又、各変速段において、開放される係合要素の数は全て３つであり、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、開放される係合要素の数を１つ減少させることができる。従って、引き摺りによるフリクションロスが低減し、自動変速機の伝達効率が向上する。更に、第１乃至第４プラネタリギヤ４〜７を全てシングルピニオン型のプラネタリギヤで構成しているので、ダブルピニオン型のプラネタリギヤを含み構成される場合と比較して、プラネタリギヤ内のピニオンギヤ同士のギヤ噛合を減少させることができる。従って、ギヤの噛合効率が向上し、更に自動変速機の伝達効率が向上する。
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る自動変速機の第２実施形態を図３及び図４を参照して説明する。この自動変速機は、ＦＦ車用への搭載性が良好なものであり、変速機ケース１内には、入力軸２の周りに位置させて、入力用の第１プラネタリギヤ４と、第２プラネタリギヤ５と第３プラネタリギヤ６とで構成される変速用の複式プラネタリギヤと、出力用の第４プラネタリギヤ７とが配置されている。

第１プラネタリギヤ４は、第１実施形態と同様に、シングルピニオン型の単式プラネタリギヤで構成されている。

上記複式プラネタリギヤは、第２プラネタリギヤ５と第３プラネタリギヤ６とで構成されているが、第１実施形態とは異なり、第２実施形態ではラビニヨ型の複式プラネタリギヤとなっている。第２プラネタリギヤ５は、サンギヤＳｍと、リングギヤＲｍと、サンギヤＳｍとリングギヤＲｍとに噛合するピニオンＰｍを自転及び公転自在に支持するキャリアＣｍとから成るシングルピニオン型のプラネタリギヤで構成され、第３プラネタリギヤ６は、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、一方がサンギヤＳａ、他方がリングギヤＲａに噛合する一対のピニオンＰａ，Ｐａ´を自転及び公転自在に支持するキャリアＣａとから成るダブルピニオン型のプラネタリギヤで構成されている。

そして、第２プラネタリギヤ５のピニオンＰｍと第３プラネタリギヤ６のピニオンＰａとがピニオンＰｍ（Ｐａ）として一体化される共に、第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍと第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａとがキャリアＣｍ（Ｃａ）として一体化され、ピニオンＰｍ（Ｐａ）を自転及び公転自在に支持する。第２プラネタリギヤ５のリングギヤＲｍと第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａとがリングギヤＲｍ（Ｒａ）として一体化されている。

又、上記複式プラネタリギヤの速度線図を参照して、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ、キャリアＣａ及びリングギヤＲａから成る３個の要素を、速度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要素はキャリアＣａ、第８要素はリングギヤＲａ、第９要素はサンギヤＳａになる。尚、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３プラネタリギヤ６のギヤ比をｋとして、ｋ：１に設定される。

第４プラネタリギヤ７は、第１実施形態と同様に、シングルピニオン型の単式プラネタリギヤで構成されている。

ここで、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ（第３要素）に入力軸２を連結し、第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ（第２要素）と第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍ（第４要素）とを連結して、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成し、複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）（第６要素、第８要素）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒ（第１０要素）とを連結して第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成し、第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒ（第１１要素）を出力ギヤ３に連結している。

尚、第１実施形態では、第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ（第５要素）と第３プラネタリギヤ６のリングギヤＲａ（第７要素）とを連結して第２連結体Ｃｍ，Ｒａを構成していたが、第２実施形態では、上記のように、第２プラネタリギヤ５のキャリアＣｍ（第５要素）と第３プラネタリギヤ６のキャリアＣａ（第７要素）とが複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）として一体化されている。

そして、係合要素として、３つの多板式のクラッチＣ１〜Ｃ３と３つのブレーキＢ１〜Ｂ３とを備えている。第１クラッチＣ１は、複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）と第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合し、第２クラッチＣ２は、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａ（第９要素）と第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒ（第１１要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合し、第３クラッチＣ３は、第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）と入力軸２とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合する。

また、第１ブレーキＢ１は、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在に係合し、第２ブレーキＢ２は、複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）を変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在に係合し、第３ブレーキＢ３は、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ（第１要素）を変速機ケース１に固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在に係合する。

以上のように構成した第２実施形態において、第３クラッチＣ３と第２ブレーキＢ２と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ及び複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）の回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「１ｓｔ」になり、１速段が確立される。

第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍ及び複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）の回転速度が「０」になると共に、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「２ｎｄ」になり、２速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第２ブレーキＢ２とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）の回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転し、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａと第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「３ｒｄ」になり、３速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ及び第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍの回転速度が「０」になると共に、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転し、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａと第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「４ｔｈ」になり、４速段が確立される。

第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転し、第３プラネタリギヤ６のサンギヤＳａと第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「５ｔｈ」になり、５速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」になると共に、複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）と第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒが連結されることにより、第２プラネタリギヤ５、第３プラネタリギヤ６及び第４プラネタリギヤ７は相対回転不能なロック状態となって、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度も「１」の「６ｔｈ」になり、６速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「７ｔｈ」になり、７速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆ及び複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「１」、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆ及び第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍの回転速度が「０」になると共に、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度は「８ｔｈ」になり、８速段が確立される。

第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２と第３ブレーキＢ３とを係合させると、第１プラネタリギヤ４のリングギヤＲｆの回転速度が「１」、第１プラネタリギヤ４のサンギヤＳｆ及び複式プラネタリギヤのキャリアＣｍ（Ｃａ）及び第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒの回転速度が「０」になると共に、第１連結体Ｃｆ，Ｓｍを構成する第１プラネタリギヤ４のキャリアＣｆと第２プラネタリギヤ５のサンギヤＳｍとが等速度で回転し、第３連結体Ｒｍ（Ｒａ），Ｒｒを構成する複式プラネタリギヤのリングギヤＲｍ（Ｒａ）と第４プラネタリギヤ７のリングギヤＲｒとが等速度で回転して、出力ギヤ３に連結される第４プラネタリギヤ７のキャリアＣｒが位置する線での回転速度はマイナスの「Ｒｅｖ」になり、後進段が確立される。

図３（ｂ）は、上述した各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ３の係合状態との関係を纏めて表示した図であり、「○」は係合を表している。また、図１（ｂ）は、第１プラネタリギヤ４のギヤ比ｉを１．５０、第２プラネタリギヤ５のギヤ比ｊを２．１５、第３プラネタリギヤ６のギヤ比ｋを２．０５、第４プラネタリギヤ７のギヤ比ｍを１．６０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／出力ギヤ３の回転速度）も示している。これによれば、公比（各変速段間のギヤレシオの比）が適切になると共に、レシオレンジ（第１速のギヤレシオと第８速のギヤレシオの比（図３（ｂ）の１速段のギヤレシオの右隣の欄に表示））も適切となり、変速商品性に優れている。

第２実施形態によれば、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３と３つのブレーキＢ１〜Ｂ３で、前進８段後進１段の変速を確保することができる。そして、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、主軸上に配置されるクラッチの数を１つ減少させることができる。従って、自動変速機の全長を短くすることができ、ＦＦ車への搭載性が良好となる。更に、第２プラネタリギヤ５と第３プラネタリギヤ６とでラビニヨ型の複式プラネタリギヤを構成したので、第１実施形態と比較して、自動変速機の全長を更に短くすることができる。

又、各変速段において、開放される係合要素の数は３つであり、上記特許文献１，２に記載の自動変速機と比較して、開放される係合要素の数を１つ減少させることができる。従って、引き摺りによるフリクションロスが低減し、自動変速機の伝達効率が向上する。
〔第３実施形態〕
本発明に係る自動変速機の第３実施形態は、図５に示すように、第１実施形態の第３クラッチＣ３を、多板式のクラッチに代えて、入力軸２と第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合するドグクラッチＤを用いている。これにより、多板式のクラッチで構成したものと比較して、構造を簡素化することができるため、自動変速機の全軸をより短くすることができる。詳細は図示しないが、ドグクラッチＤは、第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒに連結された部材の外周に設置されたドグ歯と、入力軸の外周にスプライン結合された可動ドグとで構成され、可動ドグのドグ歯をサンギヤＳｒに連結された部材のドグ歯に係合させることでサンギヤＳｒへ動力源からの回転を入力させる。尚、図示しないが、ドグクラッチＤに代えて、シンクロクラッチを用いてもよい。
〔第４実施形態〕
本発明に係る自動変速機の第４実施形態は、図６に示すように、第２実施形態の第３クラッチＣ３を多板式のクラッチに代えて、第３実施形態と同様に、入力軸２と第４プラネタリギヤ７のサンギヤＳｒ（第１２要素）とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在に係合するドグクラッチＤを用いている。これにより、構造を簡素化することができるため、自動変速機の全軸をより短くすることができる。尚、図示しないが、ドグクラッチＤに代えて、シンクロクラッチを用いてもよい。
〔第５実施形態〕
本発明に係る自動変速機の第５実施形態は、図７に示すように、第１実施形態の出力ギヤ３に代えて、入力軸２と同軸の出力軸３を出力部材として設けている。これにより、自動変速機の入力軸２が車両の前後方向に向くよう縦置きに搭載されるＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）車に好適に搭載することができる。尚、図示しないが、自動変速機の第２乃至第４実施形態も、同様に、出力ギヤ３に代えて、入力軸２と同軸の出力軸３を出力部材として設け、ＦＲ車に好適に搭載できるものとしてもよい。

１…変速機ケース、２…入力軸（入力部材）、３…出力ギヤ、出力軸（出力部材）、４…第１プラネタリギヤ、５…第２プラネタリギヤ、６…第３プラネタリギヤ、７…第４プラネタリギヤ、Ｓｆ…第１プラネタリギヤのサンギヤ（第１要素）、Ｒｆ…第１プラネタリギヤのリングギヤ（第３要素）、Ｃｆ…第１プラネタリギヤのキャリア（第２要素）、Ｓｍ…第２プラネタリギヤのサンギヤ（第４要素）、Ｒｍ…第２プラネタリギヤのリングギヤ（第６要素）、Ｃｍ…第２プラネタリギヤのキャリア（第５要素）、Ｓａ…第３プラネタリギヤのサンギヤ（第９要素）、Ｒａ…第３プラネタリギヤのリングギヤ（第７要素）、Ｃａ…第３プラネタリギヤのキャリア（第８要素）、Ｓｒ…第４プラネタリギヤのサンギヤ（第１２要素）、Ｒｒ…第４プラネタリギヤのリングギヤ（第１０要素）、Ｃｒ…第４プラネタリギヤのキャリア（第１１要素）、Ｃｍ（Ｃａ）…複式プラネタリギヤのキャリア（第５要素、第７要素）、Ｒｍ（Ｒａ）…複式プラネタリギヤのリングギヤ（第６要素、第８要素）、Ｃ１…第１クラッチ、Ｃ２…第２クラッチ、Ｃ３…第３クラッチ、Ｂ１…第１ブレーキ、Ｂ２…第２ブレーキ、Ｂ３…第３ブレーキ、Ｄ…ドグクラッチ（第３クラッチ）。

Claims

夫々サンギヤ、キャリア及びリングギヤの３個の要素から成り、変速機ケース内に配置した第１乃至第４プラネタリギヤを介して、入力部材の回転を複数段に変速して出力部材に伝達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プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、第２プラネタリギヤの３個の要素を夫々第４要素、第５要素及び第６要素とし、第３プラネタリギヤの３個の要素を夫々第７要素、第８要素及び第９要素とし、第４プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素として、
入力部材が第３要素に連結され、第２要素と第４要素とを連結して第１連結体が構成され、第５要素と第７要素とを連結して第２連結体が構成され、第６要素と第８要素と第１０要素とを連結して第３連結体が構成されると共に、第１１要素が出力部材に連結され、
第２連結体と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１クラッチと、
第９要素と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第２クラッチと、
入力部材と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３クラッチと、
第１連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第１ブレーキと、
第２連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキと、
第１要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第３ブレーキとを備えることを特徴とする自動変速機。
夫々サンギヤ、キャリア及びリングギヤの３個の要素から成り、変速機ケース内に配置した第１乃至第４プラネタリギヤを介して、入力部材の回転を複数段に変速して出力部材に伝達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プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１要素、第２要素及び第３要素とし、第２プラネタリギヤの３個の要素を夫々第４要素、第５要素及び第６要素とし、第３プラネタリギヤの３個の要素を夫々第７要素、第８要素及び第９要素とし、第４プラネタリギヤの３個の要素を夫々第１０要素、第１１要素及び第１２要素として、
入力部材が第３要素に連結され、第２要素と第４要素とを連結して第１連結体が構成され、第５要素と第７要素とを連結して第２連結体が構成され、第６要素と第８要素と第１０要素とを連結して第３連結体が構成されると共に、第１１要素が出力部材に連結され、
第２連結体と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第１クラッチと、
第９要素と第１１要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第２クラッチと、
入力部材と第１２要素とを連結する状態とこの連結を断つ状態とに切換自在な第３クラッチと、
第１連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第１ブレーキと、
第２連結体を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第２ブレーキと、
第１要素を変速機ケースに固定する状態とこの固定を解除する状態とに切換自在な第３ブレーキとを備えることを特徴とする自動変速機。
第２プラネタリギヤの第５要素と第３プラネタリギヤの第７要素とを一体化すると共に、第２プラネタリギヤの第６要素と第３プラネタリギヤの第８要素とを一体化して、第２プラネタリギヤと第３プラネタリギヤとでラビニヨ型の複式プラネタリギヤを構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動変速機。
第３クラッチをドグクラッチ又はシンクロクラッチで構成したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の自動変速機。