(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸からの回転を減速して前記出力軸に出力する第１及び第２速と、前記入力軸からの回転をそのまま前記出力軸に出力する第３速と、前記入力軸からの回転を増速して前記出力軸に出力する第４及び第５速とからなる前進５段を達成する変速装置とを備えた車両用自動変速機において、
前記変速装置は、それぞれ互いに連結された第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットと、前記入力軸と前記第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットの所定の変速要素とを連結する複数のクラッチと、前記第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットの所定の変速要素を停止させる複数のブレーキとを有し、
前記第１のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、
前記出力軸に駆動連結された第１のリングギヤと、
該第１のリングギヤに噛合する第１のピニオンギヤを回転自在に支承する第１のキャリアと、
前記第１のピニオンギヤに噛合する第１のサンギヤとを有し、
前記第２のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、
前記第１のキャリアに駆動連結されるとともに、前記第１のピニオンギヤより小径に構成されて該第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結された第２のピニオンギヤを回転自在に支承する第２のキャリアと、
前記第２のピニオンギヤに噛合する第２のサンギヤとを有し、
前記複数のクラッチは、前記第１のキャリアを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第１のクラッチを含み、
前記複数のブレーキは、前記第１のサンギヤを選択的に停止させる第１のブレーキと、前記第２のサンギヤを選択的に停止させる第２のブレーキとを含むことを特徴とする車両用自動変速機。
【請求項２】
前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のキャリアに駆動連結された第２のリングギヤと、
該第２のリングギヤに噛合する第３のピニオンギヤを回転自在に支承するとともに前記第１のリングギヤに駆動連結された第３のキャリアと、
前記第３のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、
前記複数のクラッチは、前記第１のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、
前記複数のブレーキは、前記第３のサンギヤを選択的に停止させる第３のブレーキを含む請求項１記載の車両用自動変速機。
【請求項３】
前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のキャリアに駆動連結された第２のリングギヤと、
該第２のリングギヤに噛合する第３のピニオンギヤを回転自在に支承するとともに前記第１のリングギヤに駆動連結された第３のキャリアと、
前記第３のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、
前記複数のクラッチは、
前記第３のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、
前記複数のブレーキは、
前記第２のリングギヤを選択的に停止させる第３のブレーキを含む請求項１記載の車両用自動変速機。
【請求項４】
前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のリングギヤと一体的に形成された第２のリングギヤと、
前記第１のキャリアに連結されるとともに、前記第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結され且つ前記第２のリングギヤに噛合する第３のピニオンギヤ及び該第３のピニオンギヤに噛合する第４のピニオンギヤを回転自在に支承する第３のキャリアと、
前記第４のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、
前記複数のクラッチは、
前記第１のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、
前記複数のブレーキは、
前記第３のサンギヤを選択的に停止させる第３のブレーキを含む請求項１記載の車両用自動変速機。
【請求項５】
前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のリングギヤと一体的に形成された第２のリングギヤと、
前記第１のキャリアに連結されるとともに、前記第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結され、前記第２のリングギヤに噛合された第３のピニオンギヤ及び該第３のピニオンギヤに噛合する第４のピニオンギヤを回転自在に支承する第３のキャリアと、
前記第４のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、
前記複数のクラッチは、
前記第３のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、
前記複数のブレーキは、
前記第３のキャリアを選択的に停止させる第３のブレーキを含む請求項１記載の車両用自動変速機。
【請求項６】
前記入力軸は、エンジンと同軸的に配設されるとともに、該エンジンに駆動連結され、
前記第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットは、前記エンジン側から第３、第１及び第２のプラネタリギヤセットの順に配設され、
前記出力軸には、前記エンジンと前記第３のプラネタリギヤセットとの間に車輪側へ回転を出力する出力ギヤが設けられた請求項１〜５の何れか１項記載の車両用自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用自動変速機に関し、特に、最高速段の伝動効率を改善した前進５速を達成する車両用自動変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動変速機は、低速段での加速性能及び高速段での燃費を向上させるために、変速機全体としてのギヤ比幅が広いほうが望ましい（ただし、変速機の出力は、最終的にディファレンシャル装置等で更に減速されるため、最低変速段のギヤ比や最高変速段でのギヤ比自体は、加速性能や燃費に関する限り、直接的にはそれほど問題とはならない）。こうした要求を例えば前進４段の変速機構で満たそうとした場合、隣合う変速段間のギヤ比のステップが大きくなり、一つの変速段でカバーしなければならない速度範囲が広くなるため、加速性能の低下を招き、また、変速の際に大きくギヤ比が変更されるので、出力トルク変動が大きく変速ショックの原因ともなる。そこで、上記のようにギヤ比幅を大きくしようとした場合には、変速段を増加させて、前進５段の構成とすることが必要となる。
【０００３】
そこで、従来の前進５段の変速機についてみると、特開平４−３４１６５０号公報に開示の技術（以下、従来技術１という）では、３つのプラネタリギヤセットを用い、第１〜３速を入力軸の回転を減速して出力するアンダドライブ変速段とし、第４速をプラネタリギヤセットを一体回転させて出力する直結段とし、さらに、第５速を入力軸の回転を増速して出力するオーバドライブ変速段とする変速装置構成としている。また、特開平４−３０２７４８号公報に開示の技術（以下、従来技術２という）では、２つのプラネタリギヤセットからなる前進４段を達成する主変速機に、主変速機が直結状態の時にアンダドライブ状態から直結状態に切り換えられる副変速機を付加し、従来技術１と同様に第１〜３速をアンダドライブ変速段、第４速を直結段、第５速をオーバドライブ変速段としている。
【０００４】
これら従来技術１、２は、アンダドライブ変速段を３段有しているが、直結段（ギヤ比１．０）を基準にすると、直結段からアンダドライブ方向に３段分の高いギヤ比の変速段を構成する必要があることに加えて、変速機構では、低速段から高速段に向かうに従い、ギヤ比のステップが小さくなるのが一般的であるので、低速段側ではギヤ比ステップが大きくなることが相まって、最低変速段である第１速でのギヤ比はかなり大きいものとなる。このようにギヤ比が大きくなることは、第１速を達成するための反力要素を固定する摩擦係合要素が大型化し、さらには、出力トルクの増大に伴い動力伝達部材も大型化してしまい、自動変速機全体の大型化を招くという問題点を有する。
【０００５】
こうした問題点は、アンダドライブ変速段を減らして低速段側の大きなギヤ比による装置の大型化を避けながら、その分だけオーバドライブ変速段を増やしてギヤ比幅を大きく保つことで解決可能と考えられるが、むやみに変速段をオーバドライブ側に移行させることも、必ずしも得策ではない。すなわち、車両の出力軸でのギヤ比は基本的にほぼ同じギヤ比とならなければならないのに対して、オーバドライブ変速段を数多く構成した場合には、ディファレンシャル装置等で大きく減速する必要が生じ、該装置の大型化を招き、結果として自動変速機が大型化してしまう。
【０００６】
こうした諸々の事情を勘案すると、特開昭５９−１１７９４３号公報に開示の技術（以下、従来技術３という）及び米国特許第５，２６１，８６２明細書に開示の技術（以下、従来技術４という）のように、第１、２速をアンダドライブ変速段、第３速を直結段、第４、５速をオーバドライブ変速段とすることが、上記の問題点に対してバランスの良い対応となり、結果的に自動変速機のコンパクト化に対して有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術３及び４は、そもそもの前進５段の変速機の目的である最高変速段での燃費に対して影響が大きいギヤ効率が悪いという問題点を有している。すなわち、従来技術３では、最高変速段を、主変速機のオーバドライブ変速段にさらに副変速機のオーバドライブ変速段を加えることで達成しているが、その際、２つのプラネタリギヤセットが噛み合った状態（１つのプラネタリギヤセットでサンギヤとキャリア及びキャリアとリングギヤの２か所ずつ、計４か所の噛み合いが生じる）となり、ギヤ効率の低下を招いている。また、従来技術４では、最高変速段を、第４速でオーバドライブ変速段を達成するプラネタリギヤセットの反力要素のサンギヤとケースとの間に設けられたプラネタリギヤセットによりサンギヤを逆回転させることで達成しており、この場合も従来技術３と同様に最高速段で２つのプラネタリギヤセットが噛合状態となり、同様にギヤ効率の低下を招いている。
【０００８】
本発明は、こうした従来技術のもつ問題点を解決しようとするものであり、２つのアンダドライブ変速段、直結段及び２つのオーバドライブ変速段によりコンパクトな構成で大きなギヤ比幅を確保しながら、高効率の最高変速段を達成することができるコンパクトな５速の車両用自動変速機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸からの回転を減速して前記出力軸に出力する第１及び第２速と、前記入力軸からの回転をそのまま前記出力軸に出力する第３速と、前記入力軸からの回転を増速して前記出力軸に出力する第４及び第５速とからなる前進５段を達成する変速装置とを備えた車両用自動変速機において、前記変速装置は、それぞれ互いに連結された第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットと、前記入力軸と前記第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットの所定の変速要素とを連結する複数のクラッチと、前記第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットの所定の変速要素を停止させる複数のブレーキとを有し、前記第１のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記出力軸に駆動連結された第１のリングギヤと、該第１のリングギヤに噛合する第１のピニオンギヤを回転自在に支承する第１のキャリアと、前記第１のピニオンギヤに噛合する第１のサンギヤとを有し、前記第２のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のキャリアに駆動連結されるとともに、前記第１のピニオンギヤより小径に構成されて該第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結された第２のピニオンギヤを回転自在に支承する第２のキャリアと、前記第２のピニオンギヤに噛合する第２のサンギヤとを有し、前記複数のクラッチは、前記第１のキャリアを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第１のクラッチを含み、前記複数のブレーキは、前記第１のサンギヤを選択的に停止させる第１のブレーキと、前記第２のサンギヤを選択的に停止させる第２のブレーキとを含むことを特徴とする。
【００１０】
そして、具体的には、前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のキャリアに駆動連結された第２のリングギヤと、該第２のリングギヤに噛合する第３のピニオンギヤを回転自在に支承するとともに前記第１のリングギヤに駆動連結された第３のキャリアと、前記第３のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、前記複数のクラッチは、前記第１のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、前記複数のブレーキは、前記第３のサンギヤを選択的に停止させる第３のブレーキを含む構成とすることができる。
【００１１】
また、前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のキャリアに駆動連結された第２のリングギヤと、該第２のリングギヤに噛合する第３のピニオンギヤを回転自在に支承するとともに前記第１のリングギヤに駆動連結された第３のキャリアと、前記第３のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、前記複数のクラッチは、前記第３のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、前記複数のブレーキは、前記第２のリングギヤを選択的に停止させる第３のブレーキを含む構成としてもよい。
【００１２】
さらに、前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のリングギヤと一体的に形成された第２のリングギヤと、前記第１のキャリアに連結されるとともに、前記第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結され且つ前記第２のリングギヤに噛合する第３のピニオンギヤ及び該第３のピニオンギヤに噛合する第４のピニオンギヤを回転自在に支承する第３のキャリアと、前記第４のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、前記複数のクラッチは、前記変速要素として、前記第１のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、前記複数のブレーキは、前記第３のサンギヤを選択的に停止させる第３のブレーキを含む構成とすることもできる。
【００１３】
さらにまた、前記第３のプラネタリギヤセットは、前記変速要素として、前記第１のリングギヤと一体的に形成された第２のリングギヤと、前記第１のキャリアに連結されるとともに、前記第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結され、前記第２のリングギヤに噛合された第３のピニオンギヤ及び該第３のピニオンギヤに噛合する第４のピニオンギヤを回転自在に支承する第３のキャリアと、前記第４のピニオンギヤに噛合する第３のサンギヤとを有し、前記複数のクラッチは、前記第３のサンギヤを前記入力軸に選択的に駆動連結させる第２のクラッチを含み、前記複数のブレーキは、前記第３のキャリアを選択的に停止させる第３のブレーキを含む構成とすることもできる。
【００１４】
そして、上記何れの構成を採るにしても、前記入力軸は、エンジンと同軸的に配設されるとともに、該エンジンに駆動連結され、前記第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットは、前記エンジン側から第３、第１及び第２のプラネタリギヤセットの順に配設され、前記出力軸には、前記エンジンと前記第３のプラネタリギヤセットとの間に車輪側へ回転を出力する出力ギヤが設けられた構成とすることができる。
【００１５】
【発明の作用及び効果】
上記の請求項１〜５記載の構成では、入力軸からの回転を減速して出力軸に出力する第１及び第２速と、入力軸からの回転をそのまま出力軸に出力する第３速と、入力軸からの回転を増速して出力軸に出力する第４及び第５速からなる前進５段となるので、上記のように変速機全体をコンパクトなものとすることができる。
【００１６】
そして、第４速は、第１のプラネタリギヤセットの第１のキャリアに第１のクラッチにより入力軸が連結され、第１のサンギヤが第１のブレーキにより停止されて、第１のリングギヤから増速された回転が出力軸に出力されるのに対して、第５速は、第４速と同様に第１のキャリアを介して第２のキャリアに入力軸が連結されているが、第１のブレーキに代えて、第２のブレーキが係合し、第２のサンギヤが停止される。すると、第２のピニオンギヤが第１のピニオンギヤより小径のために、第１のリングギヤからは入力軸の回転が第４速よりも増速され出力される。この際、噛合する個所は、第２のサンギヤと第２のピニオンギヤの間及び第１のピニオンギヤとリングギヤとの間の２か所であり、プラネタリギヤセット１つ分の噛合で最高変速段を達成することになり効率の低下を招かない。
【００１７】
また、第２のプラネタリギヤセットにおいて、第２のピニオンギヤを第１のピニオンギヤに相対回転不能に連結したので、リングギヤを設ける必要がなく、自動変速機をコンパクトな構成にすることができる。
【００１８】
さらに、第５速用のプラネタリギヤセットは、第４速用のものと比べてギヤ比を小さく設定すべく、サンギヤの径を大きくする必要があるが、リングギヤの径が第４速用と同等の場合には、ピニオンギヤの径が小さくなりすぎて構成できない。そこで、リングギヤの径を大きくする必要があり、変速機の外径が大きくなってしまう。これに対して本発明の場合、第１のピニオンギヤより小径の第２のピニオンギヤを相対回転不能に、かつ、それらを支承する第１及び第２のキャリアを連結することで、サンギヤの径を大きくする必要性が低くなるので、ピニオンギヤが容易に構成でき、変速機の外径が大きくなることを防止できる。
【００１９】
そして特に、請求項６に記載の構成によれば、第２のプラネタリギヤセットは、エンジン側からみて、カウンタギヤ、第３のプラネタリギヤセット，第１のプラネタリギヤセットを挟んで配設されているので、前進４段の変速機の主要構成である、カウンタギヤ、第３のプラネタリギヤセット、第１のプラネタリギヤセットへの影響を最小限にして、第２のプラネタリギヤセットを取り去ることができ、容易に前進４段の変速機構成とすることができる。これにより、部品の共通化や変速機の製造ラインの共用等が可能となり、生産コストの低減を図ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、図面に沿い、本発明の実施例を説明する。以下に説明する４つの実施例は、何れも、第４速（４ＴＨ）時にキャリア入力、サンギヤ反力、リングギヤ出力でオーバドライブを構成する４速ギヤトレインを基とし、そのオーバドライブピニオンギヤを一体的な段付ピニオンギヤとすることで５速自動変速機とした点で範を一にするものである。
【００２１】
まず、図１は、上記の４速ギヤトレインを２つのプラネタリギヤセットの相互のキャリアとリングギヤとを連結したものとし、それに２つのクラッチと３つのブレーキを設けたものについて５速化を行った、本発明の第１実施例をスケルトンで示す。この車両用自動変速機Ｔは、入力軸１４と、出力軸１５と、入力軸１４からの回転を減速して出力軸１５に出力する第１及び第２速（１ＳＴ，２ＮＤ）と、入力軸１４からの回転をそのまま出力軸１５に出力する第３速（３ＲＤ）と、入力軸１４からの回転を増速して出力軸１５に出力する第４及び第５速（４ＴＨ，５ＴＨ）とからなる前進５段を達成する変速装置Ｍとを備えている。
【００２２】
変速装置Ｍは、それぞれ互いに連結された第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットＭ１，Ｍ２，Ｍ３と、入力軸１４と第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットＭ１，Ｍ２，Ｍ３の所定の変速要素（後に詳記する）とを連結する複数のクラッチ（後に詳記する）と、第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットＭ１，Ｍ２，Ｍ３の所定の変速要素を停止させる複数のブレーキ（後に詳記する）とを有する。
【００２３】
第１のプラネタリギヤセットＭ１は、変速要素として、出力軸１５に駆動連結された第１のリングギヤＲ１と、第１のリングギヤＲ１に噛合する第１のピニオンギヤＰ１を回転自在に支承する第１のキャリアＣ１と、第１のピニオンギヤＰ１に噛合する第１のサンギヤＳ１とを有する。
【００２４】
第２のプラネタリギヤセットＭ２は、変速要素として、第１のキャリアＣ１に駆動連結されるとともに、第１のピニオンギヤＰ１より小径に構成されて第１のピニオンギヤＰ１に相対回転不能に連結された第２のピニオンギヤＰ２を回転自在に支承する第２のキャリアＣ２と、第２のピニオンギヤＰ２に噛合する第２のサンギヤＳ２とを有する。
【００２５】
この例において、第３のプラネタリギヤセットＭ３は、変速要素として、第１のキャリアＣ１に駆動連結された第２のリングギヤＲ３と、第２のリングギヤＲ３に噛合する第３のピニオンギヤＰ３を回転自在に支承するとともに第１のリングギヤＲ１に駆動連結された第３のキャリアＣ３と、第３のピニオンギヤＰ３に噛合する第３のサンギヤＳ３とを有する。
【００２６】
また、複数のクラッチは、第１のキャリアＣ１を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第１のクラッチ（Ｃ−２）と、第１のサンギヤＳ１を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第２のクラッチ（Ｃ−１）とから構成されている。
【００２７】
そして、複数のブレーキは、第１のサンギヤＳ１を選択的に停止させる第１のブレーキ（Ｂ−０Ｌ  ）と、第２のサンギヤＳ２を選択的に停止させる第２のブレーキ（Ｂ−０Ｈ  ）と、第３のサンギヤＳ３を選択的に停止させる第３のブレーキ（Ｂ−１）とから構成されている。なお、この他に、キャリヤＣ１を固定するブレーキ（Ｂ−２）も設けられているが、これは、リバース達成用ブレーキであって、本発明の主題に係る前進段とは直接関係しない。
【００２８】
入力軸１４は、図示しない車両のエンジンと同軸的に配設されるとともに、該エンジンにロックアップクラッチ１１を有するトルクコンバータ１２を介して駆動連結され、第１、第２及び第３のプラネタリギヤセットＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、エンジン側から第３、第１及び第２のプラネタリギヤセットＭ３，Ｍ１，Ｍ２の順に配設され、出力軸１５には、エンジンと第３のプラネタリギヤセットＭ３との間に車輪側へ回転を出力する出力ギヤ１９が設けられており、横置式の車両用自動変速機を構成している。なお、図において、符号１６はクラッチ（Ｃ−１）とサンギヤＳ１とを連結するサンギヤ軸、１７はクラッチ（Ｃ−２）とキャリアＣ１とを連結するキャリア軸、１８はサンギヤＳ３とブレーキ（Ｂ−１）とを連結するサンギヤ軸を示す。
【００２９】
このように構成された変速機は、図示しない油圧制御装置の制御の下に各クラッチ及びブレーキに対応する油圧サーボに油圧を供給し、図２に示すように各クラッチ及びブレーキを係合（図に○印で示す）及び解放（図に無印で示す）させることで各変速段を達成する。すなわち、第１速（１ＳＴ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−１）を係合させたときに達成される。このとき、入力軸１４の回転は、クラッチ（Ｃ−１）経由でサンギヤＳ１に入り、ブレーキ（Ｂ−１）の係合によるサンギヤＳ３の固定で最も減速されたキャリアＣ３の回転として出力ギヤ１９に出力される。これに対して第２速（２ＮＤ）は、クラッチ（Ｃ−２）とブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成される。このとき、クラッチ（Ｃ−２）経由でキャリア軸１７に入った入力は、キャリアＣ１、キャリアＣ２経由でそのままリングギヤＲ３に入り、ブレーキ（Ｂ−１）の係合で固定されたサンギヤＳ３を反力要素とするキャリアＣ３の差動回転として出力ギヤ１９に出力される。第３速（３ＲＤ）は、両クラッチ（Ｃ−１，Ｃ−２）の係合による第１のプラネタリギヤセットＭ１の直結で達成される。このとき入力軸１４の回転は、そのままキャリアＣ３の回転として出力ギヤ１９に出力される。
【００３０】
オーバドライブによる第４速（４ＴＨ）は、クラッチ（Ｃ−２）の係合と、サンギヤＳ１を固定するブレーキ（Ｂ−０Ｌ  ）の係合で達成される。このとき、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対してピニオンギヤＰ１の自転分増速されたリングギヤＲ１の回転としてキャリアＣ３から出力ギヤ１９に伝達される。これに対して、本発明の主題に係る最高速段すなわち第５速は、クラッチ（Ｃ−２）の係合と、ブレーキ（Ｂ−０Ｈ  ）の係合で達成され、このとき、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対して、第４速達成時より大径のサンギヤＳ２に反力をとる小径のピニオンギヤＰ２の自転分さらに増速されたリングギヤＲ１の回転としてキャリアＣ３から出力ギヤ１９に伝達される。この際、噛合する個所は、第２のサンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２との間及びピニオンギヤＰ１とリングギヤＲ１との間の２か所であり、プラネタリギヤセット１つ分の噛合で最高変速段を達成することになり効率の低下を招くことがなくなる。
【００３１】
なお、後進（ＲＥＶ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−２）の係合で達成され、このとき、サンギヤＳ１の入力に対してキャリアＣ１の固定で逆転する減速されたリングギヤＲ１の回転がキャリアＣ３経由で出力ギヤ１９から出力される。
【００３２】
上記構成よりなる変速機では、入力軸１４からの回転を減速して出力軸１５に出力する第１及び第２速と、入力軸１４からの回転をそのまま出力軸１５に出力する第３速と、入力軸１４からの回転を増速して出力軸１５に出力する第４及び第５速からなる前進５段としたので、図２に示すような広いギヤ比幅を得ながら上記のように変速機全体をコンパクトな構成とすることができる。また、第２のプラネタリギヤセットＭ２は、第２のピニオンギヤＰ２を第１のピニオンギヤＰ１に相対回転不能に連結した構成とされているので、第２のプラネタリギヤセットＭ２にはリングギヤを設ける必要がなく、この面でも自動変速機Ｔをコンパクトな構成にすることができる。
【００３３】
さらに、例えば、効率の良い第５速を達成するために、図９に示すように第４速用のプラネタリギヤセットＭ１と同様に第５速用のプラネタリギヤセットＭ２’を構成した場合と比べて、自動変速機をコンパクトに構成できるという効果を有する。すなわち、第５速用のプラネタリギヤセットＭ２’は、第４速と比べてギヤ比を小さく設定する必要があるが、図９に示すギヤ構成の場合には、第５速ギヤ比は、サンギヤＳ２’の歯数をＺＳ  ２  、リングギヤＲ２’の歯数をＺＲ  ２  とした場合、１／（１＋ＺＳ  ２  ／ＺＲ  ２  ）となり、サンギヤＳ２’の歯数（一般には歯車径と比例する）を大きくする必要があるが、リングギヤＲ２’の径が図の（Ａ）に示すように、第４速と同等の場合には、ピニオンギヤＰ２’の径が小さくなり過ぎるので構成できない。そこで、リングギヤＲ２’の径を大きくしなければならなくなるが、そのようにすると、図の（Ｂ）に示すように、変速機の外径が大きくなってしまう。これに対して本実施例の場合、図１０に示すギヤ構成を採っているので、第５速ギヤ比は、サンギヤＳ２の歯数をＺＳ  ２  、リングギヤＲ１の歯数をＺＲ  １  、ピニオンギヤＰ１の歯数をＺＰ  １  、ピニオンギヤＰ２の歯数をＺＰ  ２  とした場合、１／（１＋ＺＰ  １  ／ＺＰ  ２  ・ＺＳ  ２  ／ＺＲ  １  ）のように決定され、サンギヤＳ２の径を大きくする必要性が図９のものに比べ低いので、ピニオンギヤＰ２の径の確保が容易となり、変速機の外径が大きくなることを防止できる。
【００３４】
また、本実施例の前進５段の変速機構を基本として、逆に、前進４段の変速機構を構成すると考えた場合には、図１を参照して明らかなように、第２のプラネタリギヤセットＭ２を第２のブレーキ（Ｂ−０Ｈ  ）も含めて取り除くことでそれが可能となる。この例の構成によれば、第２のプラネタリギヤセットＭ２は、エンジン側からみて、出力ギヤ１９、第３のプラネタリギヤセットＭ３、第１のプラネタリギヤセットＭ１を間に挟んで配設されているので、前進４段の変速機の主要構成である、出力ギヤ１９、第３のプラネタリギヤセットＭ３、第１のプラネタリギヤセットＭ１への影響（すなわち、位置等の変更）を最小限にして、第２のプラネタリギヤセットＭ２を取り去ることで、容易に前進４段の変速機構成とすることができる。こうした配置上の関連を利用して、前進４段の変速機との部品の共通化や変速機の製造ラインの共用等が可能となり、生産コストの低減を図ることができる。
【００３５】
次に、図３は本発明の第２実施例をスケルトンで示す。この例は、第１実施例と同様のギヤトレインに対して、第１実施例と異なり、３つのクラッチと２つのブレーキを設けたものに、段付ピニオンギヤを付加して５速自動変速機としたものである。
【００３６】
以下、冗長を避けるため、相違点のみ説明する。この例では、複数のクラッチは、第１のキャリアＣ１を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第１のクラッチ（Ｃ−０）と、第３のサンギヤＳ３を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第２のクラッチ（Ｃ−１）とを含むものとされ、他に、リバース（ＲＥＶ）達成専用のクラッチ（Ｃ−２）も設けられている。
【００３７】
また、複数のブレーキは、第１のサンギヤＳ１を選択的に停止させる第１のブレーキ（Ｂ−１）と、第２のサンギヤＳ２を選択的に停止させる第２のブレーキ（Ｂ−０）と、第２のリングギヤＲ３を選択的に停止させる第３のブレーキ（Ｂ−２）とからなるものとされる。
【００３８】
こうした構成を採った場合の各クラッチ及びブレーキの係合及び解放と達成される変速段との関係は、第１実施例の場合と異なり、図４の作動図表に示すとおりとなる。すなわち、第１速（１ＳＴ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−２）の係合で達成され、入力軸１４の回転は、クラッチ（Ｃ−１）経由でサンギヤＳ３に入り、ブレーキ（Ｂ−２）の係合によるリングギヤＲ３の固定で最も減速されたキャリアＣ３の回転として出力される。これに対して第２速（２ＮＤ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成され、クラッチ（Ｃ−１）からサンギヤＳ３への入力に対して、ブレーキ（Ｂ−１）の係合で固定されたサンギヤＳ１を反力要素とするキャリアＣ３の回転が出力される。第３速（３ＲＤ）は、両クラッチ（Ｃ−０，Ｃ−１）の係合による第３のプラネタリギヤセットＭ３の直結で達成され、入力軸１４の回転は、そのままキャリアＣ３の回転として出力ギヤ１９に出力される。
【００３９】
オーバドライブによる第４速（４ＴＨ）は、クラッチ（Ｃ−０）の係合と、サンギヤＳ１を固定するブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成され、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対してピニオンギヤＰ１の自転分増速されたリングギヤＲ１の回転としてキャリアＣ３から出力される。これに対して、本発明の主題に係る最高速段すなわち第５速は、クラッチ（Ｃ−０）の係合と、ブレーキ（Ｂ−０）の係合で達成され、このとき、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対して、第４速達成時より大径のサンギヤＳ２に反力をとる小径のピニオンギヤＰ２の自転分さらに増速されたリングギヤＲ１の回転としてキャリアＣ３から出力される。この際も噛合個所は、前例と同様に第２のサンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２との間及びピニオンギヤＰ１とリングギヤＲ１との間の２か所であり、プラネタリギヤセット１つ分の噛合で最高変速段を達成することになり効率の低下を招くことがなくなる。なお、この例での後進（ＲＥＶ）は、クラッチ（Ｃ−２）とブレーキ（Ｂ−２）の係合で達成され、サンギヤＳ１の入力に対してキャリアＣ１の固定で逆転する減速されたリングギヤＲ１の回転がキャリアＣ３経由で出力ギヤ１９から出力される。このようにして、本例においても、前記第１実施例の場合と同様の効果が得られる。
【００４０】
次に、図５は本発明の第３実施例をスケルトンで示す。この例は、第１、第２実施例のギヤトレインと異なり、ラビニョ式のギヤトレインに、第１実施例と同様、２つのクラッチと３つのブレーキを設けたものに、段付ピニオンギヤを付加して５速自動変速機としたものである。
【００４１】
この例についても、冗長を避けるため、相違点のみ説明する。この例では、各プラネタリギヤセットは以下のように構成されている。すなわち、第１のプラネタリギヤセットＭ１は、変速要素として、出力軸１５に駆動連結された第１のリングギヤＲ１と、第１のリングギヤＲ１に噛合する第１のピニオンギヤＰ１を回転自在に支承する第１のキャリアＣ１と、第１のピニオンギヤＰ１に噛合する第１のサンギヤＳ１とを有し、第２のプラネタリギヤセットＭ２は、変速要素として、第１のキャリアＣ１に駆動連結されるとともに、第１のピニオンギヤＰ１より小径に構成されて第１のピニオンギヤＰ１に相対回転不能に連結された第２のピニオンギヤＰ２を回転自在に支承する第２のキャリアＣ２と、第２のピニオンギヤＰ２に噛合する第２のサンギヤＳ２とを有し、第３のプラネタリギヤセットＭ３は、変速要素として、第１のリングギヤＲ１と一体的に形成された第２のリングギヤＲ３と、第１のキャリアＣ１に連結されるとともに、第１のピニオンギヤＰ１に相対回転不能に連結され且つ第２のリングギヤＲ３に噛合する第３のピニオンギヤＰ３及び第３のピニオンギヤＰ３に噛合する第４のピニオンギヤＰ４を回転自在に支承する第３のキャリアＣ３と、第４のピニオンギヤＰ４に噛合する第３のサンギヤＳ３とを有する。
【００４２】
複数のクラッチは、この例では、第１のキャリアＣ１を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第１のクラッチ（Ｃ−２）と、第１のサンギヤＳ１を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第２のクラッチ（Ｃ−１）とからなるものとされる。
【００４３】
また、複数のブレーキは、第１のサンギヤＳ１を選択的に停止させる第１のブレーキ（Ｂ−０Ｌ  ）と、第２のサンギヤＳ２を選択的に停止させる第２のブレーキ（Ｂ−０Ｈ  ）と、第３のサンギヤを選択的に停止させる第３のブレーキ（Ｂ−１）とを含む他、リバース達成専用のブレーキ（Ｂ−２）も設けられている。
【００４４】
こうした構成を採った場合の各クラッチ及びブレーキの係合及び解放と達成される変速段との関係は、図６の作動図表に示すとおり第１実施例の場合と全く同様となる。したがって、各変速要素間の動力伝達のみ説明すると、第１速時、サンギヤＳ１の入力は、サンギヤＳ３を反力要素とする相互に噛合するピニオンギヤＰ１，Ｐ４の回転による第２のリングギヤＲ３の出力となり、第２速時、キャリアＣ３の入力は、サンギヤＳ３を反力要素とする相互に噛合するピニオンギヤＰ１，Ｐ４の回転による第２のリングギヤＲ３の出力となり、第３速時、サンギヤＳ１とキャリアＣ３の入力は、第１のプラネタリギヤセットＭ１を直結とし、そのままリングギヤＲ３の出力となる。
【００４５】
オーバドライブ回転となる第４速時は、キャリアＣ３入力に対して、サンギヤＳ１が反力要素となり、ピニオンギヤＰ１の自転分だけ増速された回転がリングギヤＲ３に出力される。そして、第５速時は、同じくキャリア入力に対して、サンギヤＳ２が反力要素となり、ピニオンギヤＰ２の自転分だけさらに増速された回転がリングギヤＲ３に出力される。この場合の得られる効果は、前記第１実施例の場合と同様となる。
【００４６】
最後に、図７は本発明の第４実施例をスケルトンで示す。この例は、第３実施例と同様のギヤトレインに対して、第３実施例と異なり、３つのクラッチと２つのブレーキを設けたものに、段付ピニオンギヤを付加して５速自動変速機としたものである。
【００４７】
この場合も同様に、相違点のみ説明する。この例では、複数のクラッチは、第１のキャリアＣ１を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第１のクラッチ（Ｃ−０）と、第３のサンギヤＳ３を入力軸１４に選択的に駆動連結させる第２のクラッチ（Ｃ−１）とからなるものとされ、他にリバース（ＲＥＶ）達成専用のクラッチ（Ｃ−２）も設けられている。
【００４８】
また、複数のブレーキは、第１のサンギヤＳ１を選択的に停止させる第１のブレーキ（Ｂ−１）と、第２のサンギヤＳ２を選択的に停止させる第２のブレーキ（Ｂ−０）と、第２のキャリアＣ２を選択的に停止させる第３のブレーキ（Ｂ−２）とからなるものとされる。
【００４９】
こうした構成を採った場合の各クラッチ及びブレーキの係合及び解放と達成される変速段との関係は、図８の作動図表に示すとおりとなる。すなわち、第１速（１ＳＴ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−２）の係合で達成される。このとき、入力軸１４の回転は、クラッチ（Ｃ−１）経由でサンギヤＳ３に入り、ブレーキ（Ｂ−２）の係合によるキャリアＣ１，Ｃ３の固定で最も減速されたリングギヤＲ１（Ｒ３）の回転として出力される。次に第２速（２ＮＤ）は、クラッチ（Ｃ−１）とブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成され、クラッチ（Ｃ−１）からサンギヤＳ３への入力に対して、ブレーキ（Ｂ−１）の係合で固定されたサンギヤＳ１を反力要素とするリングギヤＲ１（Ｒ３）の回転が出力される。第３速（３ＲＤ）は、両クラッチ（Ｃ−０，Ｃ−１）の係合による第３のプラネタリギヤセットＭ３の直結で達成され、入力軸１４の回転は、そのままリングギヤＲ１（Ｒ３）回転として出力ギヤ１９に出力される。
【００５０】
オーバドライブによる第４速（４ＴＨ）は、クラッチ（Ｃ−０）の係合と、サンギヤＳ１を固定するブレーキ（Ｂ−１）の係合で達成され、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対してピニオンギヤＰ１の自転分増速されたリングギヤＲ１（Ｒ３）の回転として出力される。本発明の主題に係る最高速段すなわち第５速は、クラッチ（Ｃ−０）の係合と、ブレーキ（Ｂ−０）の係合で達成され、このとき、入力軸１４の回転はキャリアＣ１の回転に対して、第４速達成時より大径のサンギヤＳ２に反力をとる小径のピニオンギヤＰ２の自転分さらに増速されたリングギヤＲ１（Ｒ３）の回転として出力される。この際も、噛合する個所は、前記各例と同様に、第２のサンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２との間及びピニオンギヤＰ１とリングギヤＲ１（Ｒ３）との間の２か所であり、プラネタリギヤセット１つ分の噛合で最高変速段を達成することになる。この例での後進（ＲＥＶ）は、クラッチ（Ｃ−２）とブレーキ（Ｂ−２）の係合で達成され、キャリアＣ１の入力に対してサンギヤＳ２の固定で逆転する減速されたリングギヤＲ１（Ｒ３）の回転が出力される。このようにして、本例においても、前記第１実施例の場合と同様の効果が得られる。
【００５１】
以上要するに、上記何れの実施例においても、第４速（４ＴＨ）がオーバドライブ変速段の４速自動変速機において、オーバドライブ変速段用の第１のピニオンギヤＰ１をそれより小径の第２のピニオンギヤＰ２を付加することで段付ピニオンギヤとし、サンギヤＳ２及びブレーキ（Ｂ−０，Ｂ−０Ｈ  ）を付加することでハイドライブ５速としたものである。こうした構成とすると、アンダドライブ変速段側のギヤ比は変わらないので反力要素は大きくならず、リングギヤＲ１は共通でキャリアＣ１，Ｃ２が一体のためコンパクトになり、しかも、第５速（５ＴＨ）時は、通常のオーバドライブの噛み合いのためギヤ効率も良い。
【００５２】
以上、本発明を４つの実施例に基づき詳説したが、本発明は、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的な構成を変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る車両用自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。
【図２】上記変速機の作動図表である。
【図３】本発明の第２実施例に係る車両用自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。
【図４】上記変速機の作動図表である。
【図５】本発明の第３実施例に係る車両用自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。
【図６】上記変速機の作動図表である。
【図７】本発明の第４実施例に係る車両用自動変速機の全体構成を示すスケルトン図である。
【図８】上記変速機の作動図表である。
【図９】従来技術の組み合わせで想定される変速装置構成を対比して示すスケルトン図である。
【図１０】本発明による変速装置構成の特徴部分を取り出して示すスケルトン図である。
【符号の説明】
Ｔ  車両用自動変速機
Ｍ  変速装置
Ｍ１  第１のプラネタリギヤセット
Ｍ２  第２のプラネタリギヤセット
Ｍ３  第３のプラネタリギヤセット
Ｃ１  第１のキャリア
Ｐ１  第１のピニオンギヤ
Ｒ１  第１のリングギヤ
Ｓ１  第１のサンギヤ
Ｃ２  第２のキャリア
Ｐ２  第２のピニオンギヤ
Ｒ３  第２のリングギヤ
Ｓ２  第２のサンギヤ
Ｃ３  第３のキャリア
Ｐ３  第３のピニオンギヤ
Ｓ３  第３のサンギヤ
Ｐ４  第４のピニオンギヤ
１４  入力軸
１５  出力軸
１９  出力ギヤ
Ｃ−０，Ｃ−２  第１のクラッチ
Ｃ−１  第２のクラッチ
Ｂ−０Ｌ  ，Ｂ−１  第１のブレーキ
Ｂ−０Ｈ  ，Ｂ−０  第２のブレーキ
Ｂ−１，Ｂ−２  第３のブレーキ
【図１】
0003620092.tif 000002
【図２】
0003620092.tif 000003
【図３】
0003620092.tif 000004
【図４】
0003620092.tif 000005
【図５】
0003620092.tif 000006
【図６】
0003620092.tif 000007
【図７】
0003620092.tif 000008
【図８】
0003620092.tif 000009
【図９】
0003620092.tif 000010
【図１０】
0003620092.tif 000011