JP6221626B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジン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に記載の車両用自動変速機は、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７に示すように、第１〜第４プラネタリ機構Ｐ１１〜Ｐ１４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４プラネタリ機構Ｐ１１〜Ｐ１４を構成する部材は、第１〜第４ピニオンＱ１１〜Ｑ１４を支承する第１〜第４キャリアＣ１１〜Ｃ１４、第１〜第４サンギヤＳ１１〜Ｓ１４および第１〜第４リングギヤＲ１１〜Ｒ１４と称する。

第２キャリアＣ１２は入力軸Ｎと連結し、第４キャリアＣ１４は、第１クラッチＣＬ１１により入力軸Ｎとの連結を選択可能である。第２サンギヤＳ１２は、第１サンギヤＳ１１と連結し、第１ブレーキＢ１１によりハウジングＨとの連結を選択可能である。第２リングギヤＲ１２は、第１キャリアＣ１１と連結し第２クラッチＣＬ１２により第３リングギヤＲ１３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３サンギヤＳ１３および第４サンギヤＳ１４との連結を選択可能である。第１リングギヤＲ１１は、第４クラッチＣＬ１４により第３サンギヤＳ１３および第４サンギヤＳ１４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との連結を選択可能である。第３キャリアＣ１３は、第４リングギヤＲ１４および出力軸Ｔと連結している。

図８において、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のトルク分担比を示しており、欄に数値が付されている場合、クラッチＣＬ１１〜ＣＬ１４であれば接続状態、ブレーキＢ１１，Ｂ１２であれば回転規制状態にあることを示す。各欄の数値は、入力トルクを「１．０００」としたときのトルク分担比である。

ＵＳ２００９００５４１９６

特許文献１に示される車両用自動変速機１０では、図８のトルク分担比に示すように、１速時は第３クラッチＣＬ１３のトルク分担比が「１．８７５」、５速時は第１クラッチＣＬ１１のトルク分担比が「１．９７４」、６速時は第１クラッチＣＬ１１のトルク分担比が「１．５７１」、リバース時は第２クラッチＣＬ１２のトルク分担比が「１．８７５」と「１．０００」を超えており、６つの係合要素のうち３つの係合要素、すなわち第１、第２および第３クラッチＣＬ１１，ＣＬ１２，ＣＬ１３は大型化となる傾向にある。

また、商用車、例えばダンプカーや消防車等における作業機の駆動のために車両駆動用のエンジン動力を取り出すパワー・テイク・オフ（以下単にＰＴＯと称す）を行う場合、エンジンからの入力回転と連結した要素の連結部材に動力外部取出し部材を設ける必要がある。特許文献１に示される車両用自動変速機１０では、エンジンからの入力回転と連結した第２キャリアＣ１２が、ハウジングＨの内周面近傍に位置しない構成であるため、停車中および走行中といかなる変速段においてもＰＴＯを使用可能とするためには、エンジンと第１プラネタリ機構Ｐ１１との間にエンジンからの入力回転を直接取り出す機構が必要となり、部品点数の増加並びに軸方向長さも増加せざるを得ない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大型化するクラッチの数を低減することが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プラネタリギヤの第１リングギヤと第２プラネタリギヤの第２リングギヤとが互いに直結され、前記第１リングギヤおよび前記第２リングギヤと第４プラネタリギヤの第４サンギヤとが直結され、第３プラネタリギヤの第３リングギヤと前記第４プラネタリギヤの第４キャリアとが直結されて、前記ハウジングに回転軸線と同軸に支承されたシングルピニオン式の４個のプラネタリギヤと、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第１プラネタリギヤの第１キャリアに直結された入力軸と、前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第４キャリアに直結された出力軸と、前記第１プラネタリギヤの第１サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第１ブレーキと、前記第４プラネタリギヤの第４リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第２ブレーキと、前記互いに直結された第１、第２リングギヤおよび前記第４サンギヤと前記第３プラネタリギヤの第３キャリアとを係脱可能に連結する第１クラッチと、前記第２プラネタリギヤの第２サンギヤと前記第３プラネタリギヤの第３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３キャリアと前記第４リングギヤとを係脱可能に連結する第３クラッチと、互いに直結された前記第１キャリアおよび前記第２プラネタリギヤの第２キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する第４クラッチと、を備えることを要旨とする。

この構成によれば、第１クラッチおよび第２クラッチのトルク分担比が入力トルクと比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比が入力トルクよりも大きくなる場合があるのは第３クラッチのみとなる。よって、大型化するクラッチの数を低減することができ、車両用自動変速機の小型化を図ることができる。

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４プラネタリギヤは、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キャリアは、前記入力軸に直結され前記第１サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結されているとともに、前記第２キャリアに直結され前記第１および第２リングギヤの外側を通るギヤ連結部材に、前記入力軸側で直結され、前記第４クラッチは、前記ギヤ連結部材に直結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第１および第２キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結し、前記ギヤ連結部材における前記第１および第２リングギヤより外側に、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材を設けたことを要旨とする。

これによれば、第１サンギヤは、第１ブレーキと係合するためのブレーキ連結部材と連結する以外は、他のプラネタリ機構の要素と連結するための連結部材および他の係合要素と係合するための連結部材との連結は不要である。このため、入力軸と直結された第１キャリアに連結されるギヤ連結部材は、ハウジングの内周面近傍に位置する経路を通ることが可能となる。よって、変速段にかかわらず、第１キャリアに連結されるギヤ連結部材から、常に入力回転と同じ回転の動力をＰＴＯとして取り出すことができる。

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、前記第２プラネタリギヤ、前記第１プラネタリギヤ、前記第３プラネタリギヤおよび前記第４プラネタリギヤは、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２〜第４クラッチは、前記ハウジング内の外径側に配置され、前記第２および第１キャリアは、前記入力軸に直結され前記第２および第１サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結され、前記第２クラッチは、前記第３サンギヤに直結され前記第２および第１リングギヤの外側を通る第２クラッチ連結部材を介して、前記第２サンギヤと前記第３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２クラッチ連結部材に直結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第２および第１キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結することを要旨とする。

これによれば、第２クラッチおよび第４クラッチは、ハウジング内の外径側に配置された構成とすることができるので、入力軸から入力されるトルク容量を大きくすることができる。よって、第２クラッチおよび第４クラッチの小型化を図ることができる。

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実施形態の各変速段におけるプラネタリ機構の各要素の回転比を示す速度線図である。 第２実施形態の車両用自動変速機の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。 第２実施形態の各変速段におけるプラネタリ機構の各要素の回転比を示す速度線図である。 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。

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４つのプラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４と、複数の要素同士を選択的に連結可能な４つのクラッチＣＬ１〜ＣＬ４と、所定の要素の回転を制動する２つの第２ブレーキＢ１，Ｂ２と、各要素を連結する連結部材３〜８，Ｖ１，Ｖ２，Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ３１，Ｕ３２，Ｕ４１，Ｕ４２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、各ブレーキＢ１，Ｂ２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周りに回転可能に軸承されている。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〜Ｐ４は、キャリアＣ１〜Ｃ４に回転可能に支持されたピニオンギヤがサンギヤＳ１〜Ｓ４およびリングギヤＲ１〜Ｒ４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４プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４と称する。そして、各プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４の各要素は、第１〜第４サンギヤＳ１〜Ｓ４、第１〜第４リングギヤＲ１〜Ｒ４、第１〜第４キャリアＣ１〜Ｃ４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。
第４プラネタリ機構Ｐ４は、回転軸線Ｌと同軸に回転可能に支承された第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とに噛合する第４ピ二オンＱ４を支承する第４キャリアＣ４で構成される。

各ブレーキＢ１，Ｂ２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、各ブレーキＢ１，Ｂ２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。

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に直結されている。
出力軸Ｔは、出力軸連結部材４を介して第４キャリアＣ４に直結されている。
第１キャリアＣ１および第２キャリアＣ２は、第１、第２リングギヤＲ１，Ｒ２の外側を通って軸線方向に延在する第１ギヤ連結部材５（本発明の「ギヤ連結部材」に相当）を介して直結されている。そして、第１ギヤ連結部材５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１リングギヤＲ１および第２リングギヤＲ２は、第２ギヤ連結部材６を介して直結されている。そして、第１、第２リングギヤＲ１，Ｒ２および第４サンギヤＳ４は、第２ギヤ連結部材６に直結され第２、第３サンギヤＳ２，Ｓ３の内側を通って軸線方向に延在する第３ギヤ連結部材７を介して直結されている。
第３リングギヤＲ３および第４キャリアＣ４は、第４ギヤ連結部材８を介して直結されている。

第１ブレーキＢ１は、第１ブレーキ連結部材Ｖ１に直結されている第１サンギヤＳ１の回転を、第１ブレーキ連結部材Ｖ１を介して制動する。
第２ブレーキＢ２は、第２ブレーキ連結部材Ｖ２に直結されている第４リングギヤＲ４の回転を、第２ブレーキ連結部材Ｖ２を介して制動する。
第１ブレーキＢ１は第１プラネタリ機構Ｐ１側に、第２ブレーキＢ２は第４プラネタリ機構Ｐ４側に離間して配置されているので、第１、第２ブレーキＢ１，Ｂ２間に、第１〜第４クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を配置することができる。

第１クラッチＣＬ１は、出力軸Ｔ側で第１クラッチ連結部材Ｕ１１を介して、第３キャリアＣ３に直結され、第２、第３サンギヤＳ２，Ｓ３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３キャリアＣ３と第１、第２リングギヤＲ１，Ｒ２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２サンギヤＳ２に直結され、第２クラッチ連結部材Ｕ２２を介して、第２サンギヤＳ２と第３サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する。

第３クラッチＣＬ３は、第３リングギヤＲ３の外側を通って軸線方向に延在する第３クラッチ直結部材Ｕ３１を介して、第４リングギヤＲ４に直結され、入力軸Ｎ側で第３クラッチ連結部材Ｕ３２を介して、第４リングギヤＲ４と第３キャリアＣ３とを係脱可能に連結する。第３クラッチＣＬ３は、第２プラネタリ機構Ｐ２と第３プラネタリ機構Ｐ３との間のハウジングＨの内周面Ｈａ側に配置することができる。よって、第３クラッチＣＬ３自体を小型化することができる。
第４クラッチＣＬ４は、第４クラッチ直結部材Ｕ４１を介して、第１ギヤ連結部材５に直結され、第２クラッチ連結部材Ｕ２２に直結されている第４クラッチ連結部材Ｕ４２を介して、第１、第２キャリアＣ１，Ｃ２と第３サンギヤＳ３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を選択的に係脱し、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２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。図２において、各変速段に対応する各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４、各ブレーキＢ１，Ｂ２のトルク分担比を示しており、欄に数値が付されている場合、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４であれば接続状態、ブレーキＢ１，Ｂ２であれば回転規制状態にあることを示す。各欄の数値は、入力トルクを「１．０００」としたときのトルク分担比である。

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４プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４の第１〜第４サンギヤＳ１〜Ｓ４の歯数をＺｓ１〜Ｚｓ４、第１〜第４リングギヤＲ１〜Ｒ４の歯数をＺｒ１〜Ｚｒ４とすると、第１〜第４プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４のギヤ比λ１〜λ４は、λ１＝Ｚｓ１／Ｚｒ１、λ２＝Ｚｓ２／Ｚｒ２、λ３＝Ｚｓ３／Ｚｒ３、λ４＝Ｚｓ４／Ｚｒ４である。
Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（１）

第１、第２ブレーキＢ１，Ｂ２を選択的に作動し、第１〜第４クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を選択的に接続したとき、第１〜第４プラネタリ機構Ｐ１〜Ｐ４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、プラネタリ機構のサンギヤ、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。

すなわち、第２サンギヤＳ２と第３サンギヤＳ３とが、第２クラッチＣＬ２を介して連結されるので、Ｓ２，Ｓ３が付された１本の縦線上に、連結される第２サンギヤＳ２および第３サンギヤＳ３の速度比を表す。また、第２リングギヤＲ２と第３キャリアＣ３と第４サンギヤＳ４とが、第１クラッチＣＬ１を介して連結されるので、Ｒ２，Ｃ３，Ｓ４が付された１本の縦線上に、連結される第２リングギヤＲ２、第３キャリアＣ３および第４サンギヤＳ４の速度比を表す。そして、Ｃ２が付された１本の線上に、第２キャリアＣ２の速度比を表す。また、第３キャリアＣ３と第４リングギヤＲ４とが、第３クラッチＣＬ３を介して連結されるので、Ｃ３，Ｒ４が付された１本の縦線上に、連結される第３キャリアＣ３および第４リングギヤＲ４の速度比を表す。

そして、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。第４プラネタリ機構Ｐ４は、シングルピニオン型であるので、第４サンギヤＳ４の縦線と第４キャリアＣ４の縦線との間隔を１とみなし、第４リングギヤＲ４の縦線を第４キャリアＣ４の縦線から第４サンギヤＳ４の縦線の反対側に間隔λ４だけ離して配置する。

例えば、車両用自動変速機１における第１速段は、係合表によると、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２および第２ブレーキＢ２の作動状態がＯＮである。第２クラッチＣＬ２の係合により、第２サンギヤＳ２および第３サンギヤＳ３が一体回転し、第１クラッチＣＬ１の係合により、第２リングギヤＲ２、第３キャリアＣ３および第４サンギヤＳ４が一体回転する。第４リングギヤＲ４は第２ブレーキＢ２により制動されているので、第２キャリアＣ２に入力された回転駆動力は、第２〜第４プラネタリ機構Ｐ２〜Ｐ４の歯数に応じた変速比で減速され、第４キャリアＣ４から出力軸連結部材７２を介して出力軸Ｔに回転駆動力を伝達する。

車両用自動変速機１が第１速段から第２速段に移行するには、第２クラッチＣＬ２および第２ブレーキＢ２の作動状態を維持しつつ、作動させる係合要素を第１クラッチＣＬ１から第４クラッチＣＬ４に切り換える。このような係合状態では、先ず、第２クラッチＣＬ２および第４クラッチＣＬ４により第１、第２プラネタリ機構Ｐ１，Ｐ２が一体となり、第２リングギヤＲ２に入力された入力軸Ｎの回転駆動力が、第４サンギヤＳ４に伝達される。第４リングギヤＲ４は第２ブレーキＢ２により制動されているので、第４サンギヤＳ４から入力された回転駆動力を歯数に応じた変速比で減速し、第４キャリアＣ４から出力軸連結部材７２を介して出力軸Ｔに回転駆動力を伝達する。

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作動させることによって、図３の速度線図に示すように、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、変速装置１は、図２の係合表に示すように、作動させる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。

ここで、一般的に、キャリア上に設けられるクラッチは、大型化となる傾向にある。クラッチの大型化を回避するためには、クラッチのトルク分担比が小さくなるように車両用自動変速機１を構成すればよい。クラッチのトルク分担比の演算方法を従来の車両用自動変速機１０および本実施形態の車両用自動変速機１における第１変速段の場合で説明する。

先ず、従来の車両用自動変速機１０における第１変速段の場合について図７および図８を参照して説明する。第１変速段においては、第３クラッチＣＬ１３、第４クラッチＣＬ１４および第２ブレーキＢ１２の作動状態がＯＮである。なお、第１，２サンギヤＳ１１，Ｓ１２、第１，２リングギヤＲ１１，Ｒ１２の各歯数をＺ_１１ｓ，Ｚ_１２ｓ，Ｚ_１１ｒ，Ｚ_１２ｒとしたとき、第１，２プラネタリ機構Ｐ１１，Ｐ１２のギヤ比ρ_１１，ρ_１２をＺ_１１ｒ／Ｚ_１１ｓ，Ｚ_１２ｒ／Ｚ_１２ｓとする。また、第１，２サンギヤＳ１１，Ｓ１２、第１，２リングギヤＲ１１，Ｒ１２、第１，２キャリアＣ１１，Ｃ１２の各トルク分担比をＴ_１１ｓ，Ｔ_１２ｓ，Ｔ_１１ｒ，Ｔ_１２ｒ，Ｔ_１１ｃ，Ｔ_１２ｃとする。

入力軸Ｎの回転駆動力（「１．０００」とする）は、第２キャリアＣ１２に入力されるので、Ｔ_１２ｃは次式（１）で表される。よって、Ｔ_１２ｒは次式（２）で表され、Ｔ_１２ｓは次式（３）で表される。

Ｔ_１２ｃ＝−１・・・（１）
Ｔ_１２ｒ＝ρ_１２／（ρ_１２＋１）・・・（２）
Ｔ_１２ｓ＝１／（ρ_１２＋１）・・・（３）

第１，２サンギヤＳ１１，１２は直結されているので、Ｔ_１１ｓは次式（４）で表され、Ｔ_１１ｃは次式（５）で表される。

Ｔ_１１ｓ＝−Ｔ_１２ｓ＝−１／（ρ_１２＋１）・・・（４）
Ｔ_１１ｃ＝−Ｔ_１１ｓ・（ρ_１１＋１）＝（ρ_１１＋１）／（ρ_１２＋１）・・・（５）

よって、第３クラッチＣＬ１３のトルク分担比Ｔｃｌ_１３は、次式（６）で表される。

Ｔｃｌ_１３＝Ｔ_１２ｒ＋Ｔ_１１ｃ＝（ρ_１１＋ρ_１２＋１）／（ρ_１２＋１）・・・（６）

式（６）で表される第３クラッチＣＬ１３のトルク分担比Ｔｃｌ_１３に所定の数値を代入することで、図８に示すように「１．８７５」となる。以下、同様の演算方法を各変速段について適用することにより、第１〜第３クラッチＣＬ１１〜１３のトルク分担比が「１．０００」以上となり、第１〜第３クラッチＣＬ１１〜１３が大型化する。

次に、本実施形態の車両用自動変速機１における第１変速段の場合について図１および図２を参照して説明する。第１変速段においては、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２および第２ブレーキＢ２の作動状態がＯＮである。なお、第１，２サンギヤＳ１，Ｓ２、第１，２リングギヤＲ１，Ｒ２の各歯数をＺ_１ｓ，Ｚ_２ｓ，Ｚ_１ｒ，Ｚ_２ｒとしたとき、第１，２プラネタリ機構Ｐ１，Ｐ２のギヤ比ρ_１，ρ_２をＺ_１ｒ／Ｚ_１ｓ，Ｚ_２ｒ／Ｚ_２ｓとする。また、第１，２サンギヤＳ１，Ｓ２、第１，２リングギヤＲ１，Ｒ２、第１，２キャリアＣ１，Ｃ２の各トルク分担比をＴ_１ｓ，Ｔ_２ｓ，Ｔ_１ｒ，Ｔ_２ｒ，Ｔ_１ｃ，Ｔ_２ｃとする。

入力軸Ｎの回転駆動力（「１．０００」とする）は、第２キャリアＣ２に入力されるので、Ｔ_２ｃは次式（７）で表される。よって、Ｔ_２ｓは次式（８）で表される。

Ｔ_２ｃ＝−１・・・（７）
Ｔ_２ｓ＝−Ｔ_２ｃ／（ρ_２＋１）＝１／（ρ_２＋１）・・・（８）

よって、式（８）は、第２クラッチＣＬ２のトルク分担比Ｔｃｌ_２を表す。
また、第２，３サンギヤＳ２，３は連結されているので、Ｔ_３ｓは次式（９）で表され、Ｔ_３ｃは次式（１０）で表される。

Ｔ_３ｓ＝−Ｔ_２ｓ＝−１／（ρ_２＋１）・・・（９）
Ｔ_３ｃ＝−Ｔ_３ｓ・（ρ_３＋１）＝（ρ_３＋１）／（ρ_２＋１）・・・（１０）

よって、式（１０）は、第１クラッチＣＬ１のトルク分担比Ｔｃｌ_１を表す。
式（８）、式（１０）で表される第２，第１クラッチＣＬ２，ＣＬ１の各トルク分担比Ｔｃｌ_２，Ｔｃｌ_１に所定の数値を代入することで、図２に示すように「０．２３８」、「０．９５２」となる。以下、同様の演算方法を各変速段について適用することにより、第１、第２クラッチＣＬ１，ＣＬ２のトルク分担比Ｔｃｌ_２，Ｔｃｌ_１が「１．０００」未満となり、第１、第２クラッチＣＬ１，ＣＬ２を小型化することができる。

第１実施形態の車両用自動変速機１によると、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２のトルク分担比Ｔｃｌ_２，Ｔｃｌ_１が入力トルク「１．０００」と比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比Ｔｃｌ_３が入力トルク「１．０００」よりも大きくなる場合があるのは第３クラッチＣＬ３のみとなる。よって、大型化するクラッチの数を低減することができ、車両用自動変速機１の小型化を図ることができる。

また、従来の図７に示される車両用自動変速機１０では、エンジンからの入力回転と連結される要素は、第２キャリアＣ１２である。この第２キャリアＣ１２と駆動的に連結された第２リングギヤＲ１２は、第１キャリアＣ１１と駆動的に連結され、第１キャリアＣ１１は、入力軸Ｎ側で第２クラッチＣＬ１２と係脱可能に連結されている。そして、第２クラッチＣＬ１２は、ハウジングＨの内周面に固定された第２ブレーキＢ１２と係脱可能に連結されている。また、第２リングギヤＲ１２は、第３クラッチＣＬ１３と係脱可能に連結され、第１リングギヤＲ１１は、第４クラッチＣＬ１４と係脱可能に連結されている。

一方、第２キャリアＣ１２と駆動的に連結された第２サンギヤＳ１２および第１サンギヤＳ１１は、入力軸Ｎ側で第１連結部材１１を介して、ハウジングＨの内周面に固定された第１ブレーキＢ１１と係脱可能に連結されている。このように、エンジンからの入力回転と連結した第２キャリアＣ１２が、ハウジングＨの内周面近傍に位置しない構成であるため、停車中および走行中といかなる変速段においてもＰＴＯを使用可能とするためには、エンジンと第１プラネタリ機構Ｐ１１との間にエンジンからの入力回転を直接取り出す機構が必要となり、部品点数の増加並びに軸方向長さも増加せざるを得ない。

しかし、第１実施形態の車両用自動変速機１では、第１サンギヤＳ１は、第１ブレーキＢ１と係合するための第１ブレーキ連結部材Ｖ１との連結が可能である以外に、他のプラネタリ機構Ｐ２〜Ｐ４の要素と連結するための連結部材および他の係合要素Ｂ２，ＣＬ１〜ＣＬ４と係合するための連結部材との連結は不要である。このため、入力軸Ｎと直結された第１キャリアＣ１に連結される第１ギヤ連結部材５は、ハウジングＨの内周面Ｈａ近傍に位置する経路を通ることが可能となる。よって、変速段にかかわらず、第１キャリアＣ１に連結される第１ギヤ連結部材５から、常に入力回転と同じ回転の動力を動力外部取出し部材Ｍにて取り出すことができ、ＰＴＯの機能を発揮する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の車両用自動変速機２１は、第１実施形態における車両用自動変速機１における第１プラネタリ機構Ｐ１と第２プラネタリ機構Ｐ２とを入れ替え、連結部、クラッチ、ブレーキの繋ぎは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と異なる構成について図４〜図６に基づいて説明する。

この車両用自動変速機２１では、第２クラッチＣＬ２および第４クラッチＣＬ４は、回転軸線ＬよりハウジングＨの内周面Ｈａに近い位置に配置されている。
第２クラッチＣＬ２は、第２、第１リングギヤＲ２，Ｒ１の外側を通って軸線方向に延在し、さらに回転軸線Ｌ側に延在する第２クラッチ連結部材Ｕ２３を介して、第３サンギヤＳ３に直結され、回転軸線Ｌ側に延在する第２クラッチ連結部材Ｕ２４を介して、第２サンギヤＳ２と第３サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する。

第４クラッチＣＬ４は、第２クラッチ連結部材Ｕ２３に直結されている第４クラッチ直結部材Ｕ４３を介して、第３サンギヤＳ３に直結され、第４クラッチ連結部材Ｕ４４を介して、第１、第２キャリアＣ１，Ｃ２と第３サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する。

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２１においても、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を選択的に係脱し、第１、第２ブレーキＢ１，Ｂ２を選択的に作動して第１〜第４プラネタリ機構Ｐ１から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。図５に示す第２実施形態の車両用自動変速機２１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、および図６に示す第２実施形態の車両用自動変速機２１の各変速段におけるプラネタリ機構の各要素の回転比を示す速度線図は、図２および図３と同一であるため、詳細な説明は省略する。

第２実施形態の車両用自動変速機２１によると、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２のトルク分担比Ｔｃｌ_２，Ｔｃｌ_１が入力トルク「１．０００」と比較して小さくなるようにすることができ、トルク分担比Ｔｃｌ_３が入力トルク「１．０００」よりも大きくなる場合があるのは第３クラッチＣＬ３のみとなる。よって、大型化するクラッチＣＬ１，ＣＬ２の数を低減することができ、車両用自動変速機２１の小型化を図ることができる。

また、第２クラッチＣＬ２および第４クラッチＣＬ４は、ハウジングＨ内の外径側に配置された構成とすることができる。よって、入力軸Ｎから入力されるトルク容量を大きくすることができる。そして、トルク容量を大きくせずに既存のトルク容量と同一にするときは、第２クラッチＣＬ２および第４クラッチＣＬ４を小型にすることができるので、車両用自動変速機２１の小型化を図ることができる。

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。

１，１０，２１：車両用自動変速機、 ３：入力直結部材、 ４：出力直結部材、 ５〜８：第１〜第４ギヤ連結部材、 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、 Ｂ１：第１ブレーキ、 Ｂ２：第２ブレーキ、 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、 ＣＬ４：第４クラッチ、 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Ｒ４、 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，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ３１，Ｕ３２，Ｕ４１，Ｕ４２：第１〜第４クラッチ連結部材

Claims (3)

1. ハウジングと、
   第１プラネタリギヤの第１リングギヤと第２プラネタリギヤの第２リングギヤとが互いに直結され、前記第１リングギヤおよび前記第２リングギヤと第４プラネタリギヤの第４サンギヤとが直結され、第３プラネタリギヤの第３リングギヤと前記第４プラネタリギヤの第４キャリアとが直結されて、前記ハウジングに回転軸線と同軸に支承されたシングルピニオン式の４個のプラネタリギヤと、
   前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第１プラネタリギヤの第１キャリアに直結された入力軸と、
   前記ハウジングに前記回転軸線回りに回転可能に軸承され、前記第４キャリアに直結された出力軸と、
   前記第１プラネタリギヤの第１サンギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第１ブレーキと、
   前記第４プラネタリギヤの第４リングギヤを前記ハウジングに係脱可能に固定する第２ブレーキと、
   前記互いに直結された第１、第２リングギヤおよび前記第４サンギヤと前記第３プラネタリギヤの第３キャリアとを係脱可能に連結する第１クラッチと、
   前記第２プラネタリギヤの第２サンギヤと前記第３プラネタリギヤの第３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３キャリアと前記第４リングギヤとを係脱可能に連結する第３クラッチと、
   互いに直結された前記第１キャリアおよび前記第２プラネタリギヤの第２キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する第４クラッチと、
   を備える車両用自動変速機。
2. 前記第１〜第４プラネタリギヤは、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キャリアは、前記入力軸に直結され前記第１サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結されているとともに、前記第２キャリアに直結され前記第１および第２リングギヤの外側を通るギヤ連結部材に、前記入力軸側で直結され、
   前記第４クラッチは、前記ギヤ連結部材に直結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第１および第２キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結し、
   前記ギヤ連結部材における前記第１および第２リングギヤより外側に、動力を外部に取り出すための動力外部取出し部材を設けた請求項１に記載の車両用自動変速機。
3. 前記第２プラネタリギヤ、前記第１プラネタリギヤ、前記第３プラネタリギヤおよび前記第４プラネタリギヤは、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２〜第４クラッチは、前記ハウジング内の外径側に配置され、
   前記第２および第１キャリアは、前記入力軸に直結され前記第２および第１サンギヤの内側を通る入力直結部材に、前記出力軸側で直結され、
   前記第２クラッチは、前記第３サンギヤに直結され前記第２および第１リングギヤの外側を通る第２クラッチ連結部材を介して、前記第２サンギヤと前記第３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２クラッチ連結部材に直結された第４クラッチ連結部材を介して、前記第２および第１キャリアと前記第３サンギヤとを係脱可能に連結する請求項１に記載の車両用自動変速機。

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