(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【実施例1】
【0011】
まず、実施例1の車両用自動変速機の構成を説明する。
この実施例1の車両用自動変速機は、入力軸1と、4組の遊星歯車組2〜5と、6つの摩擦締結要素(ブレーキやクラッチからなる)6〜11と、出力軸12と、を備えている。
【0012】
入力軸1は、図示しないエンジン(ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジンなどの内燃機関)に図示しないトルク・コンバータを介して常時連結される。
一方、出力軸12は、入力軸1と同心軸上に配置され、図示しない終減速機、差動歯車組を介して左右の駆動輪に連結されている。
【0013】
4組の遊星歯車組、すなわち第1遊星歯車組2、第2遊星歯車組3、第3遊星歯車組4、第4遊星歯車組5は、本実施例ではすべてシングル・ピニオン・タイプであって、入力軸1上で、エンジン側から出力軸12へ向けて上記の順に配置される。
【0014】
第1遊星歯車組2は、サン・ギヤ21と、リング・ギヤ22と、これらサン・ギヤ21およびリング・ギヤ22の両方に噛み合う複数のピニオン23を回転自在に支持するピニオン・キャリヤ24と、の3つの回転要素を備えている。ここで、第1遊星歯車組2の歯数比α1(サン・ギヤ21の歯数比/リング・ギヤ22の歯数比)は、たとえば0.480に設定してある。
【0015】
第2遊星歯車組3は、サン・ギヤ31と、リング・ギヤ32と、これらサン・ギヤ31およびリング・ギヤ32の両方に噛み合う複数のピニオン33を回転自在に支持するピニオン・キャリヤ34と、の3つの回転要素を備えている。ここで、第2遊星歯車組3の歯数比α2(サン・ギヤ31の歯数比/リング・ギヤ32の歯数比)は、たとえば0.714に設定してある。
【0016】
第3遊星歯車組4は、サン・ギヤ41と、リング・ギヤ42と、これらサン・ギヤ41およびリング・ギヤ42の両方に噛み合う複数のピニオン43を回転自在に支持するピニオン・キャリヤ44と、の3つの回転要素を備えている。ここで、第3遊星歯車組4の歯数比α3(サン・ギヤ41の歯数比/リング・ギヤ42の歯数比)は、たとえば0.714に設定してある。
【0017】
第4遊星歯車組5は、サン・ギヤ51と、リング・ギヤ52と、これらサン・ギヤ51およびリング・ギヤ52の両方に噛み合う複数のピニオン53を回転自在に支持するピニオン・キャリヤ54と、の3つの回転要素を備えている。ここで、第4遊星歯車組5の歯数比α4(サン・ギヤ51の歯数比/リング・ギヤ52の歯数比)は、たとえば0.311に設定してある。
【0018】
これらの4組の遊星歯車組2〜5は、以下のように連結される。
入力軸1は、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8の締結により第1遊星歯車組2のサン・ギヤ21に、またロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により第2遊星歯車組3のサン・ギヤ31に、またインターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44に、それぞれ連結可能である。
入力軸1と同心線上に配置された出力軸12は、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42および第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54に常時連結される。
【0019】
第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22、第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34、および第3遊星歯車組4のサン・ギヤ41は、互いに常時連結されている。
また、第1遊星歯車組2のピニオン・キャリヤ24は、第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32に常時連結されている。
第4遊星歯車組5のサン・ギヤ51は、自動変速機ケース13に常時連結・固定されている。
【0020】
第1遊星歯車組2では、リング・ギヤ22が上述のように第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結され、ピニオン・キャリヤ23がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定可能であるとともに、上述のように第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32に常時連結され、サン・ギヤ21が上述のようにサード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8の締結により入力軸1に連結可能、かつセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6の締結により自動変速機ケース13に固定可能である。
【0021】
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32が上述のように第1遊星歯車組2のピニオン・キャリヤ24に常時連結されるとともにハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定可能であり、ピニオン・キャリヤ34が上述のように第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22および第3遊星歯車組4のサン・ギヤ41に常時連結され、サン・ギヤ31が上述のようにロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結可能である。
【0022】
第3遊星歯車組4では、リング・ギヤ42が上述のように第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54および出力軸12に常時連結され、ピニオン・キャリヤ44がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52に連結可能であるとともに、上述のようにインターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により入力軸1に連結可能であり、サン・ギヤ41が上述のように第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されている。
【0023】
なお、第4遊星歯車組5では、上述のように、リング・ギヤ52がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44に連結可能であり、ピニオン・キャリヤ54が第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42および出力軸12に常時連結され、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されている。
【0024】
なお、ハイ・アンド・リバース・ブレーキ7は本発明の第1ブレーキに、またセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6は本発明の第2ブレーキに、またサード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8は本発明の第1クラッチに、またローアンド・インターメディエット・クラッチ9は本発明の第2クラッチに、またインターメディエットアンド・ハイ・クラッチ11は本発明の第3クラッチに、またロー・アンド・リバース・クラッチ10は本発明の第4クラッチに、また自動変速機ケース13は本発明の静止部に、それぞれ相当する。
【0025】
また、第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22は本発明の第1要素に、そのピニオン・キャリヤ24は本発明の第2要素に、またそのサン・ギヤ21は本発明の第3要素に、それぞれ相当する。
第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32は本発明の第4要素に、そのピニオン・キャリヤ34は本発明の第5要素に、またそのサン・ギヤ31は本発明の第6要素に、それぞれ相当する。
第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42は本発明の第7要素に、そのピニオン・キャリヤ44は本発明の第8要素に、またそのサン・ギヤ41は本発明の第9要素に、それぞれ相当する。
第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52は本発明の第10要素に、そのピニオン・キャリヤ54は本発明の第11要素に、またそのサン・ギヤ51は本発明の第12要素に、それぞれ相当する。
【0026】
上記摩擦締結要素は、本実施例では油圧作動による多板式のものを用いる。
すなわち、セカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6およびハイ・アンド・リバース・ブレーキ7には、油圧作動式の多板ブレーキを、またサード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8〜インターメディエットアンド・ハイ・クラッチ11の4個のクラッチには、油圧作動式の多板クラッチを用いる。
なお、これらの摩擦締結要素は、図示しないコントローラにより電子制御される図示しないコントロール・バルブからの圧油の供給、抜きにより、それらの締結、解放が制御される。これらのコントローラやコントロール・バルブの構成および作用はよく知られているので、ここではそれらの説明は省略する。
【0027】
図2の作動表に、上記自動変速機の歯車列における変速段を切り替える上記各摩擦締結要素の締結・解放の制御、および上記歯数比α1〜α4を用いた場合の各変速段でのギヤ比を示す。
図2中、横方向に各変速段を、また縦方向に摩擦締結要素、ギヤ比、レシオ・カバーレッジ(全変速比幅であり、前進1速のギヤ比を最高変速段のギヤ比で割った値)R/C、前進1速のギヤ比に対する後退のギヤ比の割合(Rev/1st)が、それぞれ記載してある。なお、同図中、○印は、この○印に相当する摩擦締結要素が締結状態にあることを、また空白はその摩擦締結要素が解放状態にあることを意味する。
【0028】
次に、各変速段における動力の伝達経路を、そのときの共通速度線図とともに説明する。
ここで、共通速度線図とは、縦軸に各回転要素の回転速度を取り、横軸にこれら回転要素を遊星歯車組2〜5の歯数比α1〜α4の大きさに応じて割り振った線図である。
すなわち、横軸上に、シングル・ピニオン・タイプの遊星歯車組の場合には、リング・ギヤ、ピニオン・キャリヤ、サン・ギヤ3つの回転要素の回転速度軸を、この順に(左右いずれの方向でもよい)、リング・ギヤおよびピニオン・キャリヤ間の大きさをこの遊星歯車組の歯数比αとした場合、ピニオン・キャリヤおよびサン・ギヤ間の大きさが1となる割合でそれぞれ離して配置したものである。
この場合、縦軸には、回転速度ゼロより上方にエンジンと同じ回転方向の回転速度をとり、回転速度ゼロより下方にエンジンと逆回転方向の回転速度をとるようにする。
共通速度線図にあっては、リング・ギヤ、ピニオン、サン・ギヤのそれぞれの噛み合い関係は歯と歯とが1対1で噛み合うリニアな関係となるので、各回転要素の回転速度を結ぶと直線関係となる。
【0029】
次に、上記各摩擦要素の締結関係を示した
図2、および各変速段における歯車列での動力伝達経路およびそのときの共通速度線図を示した
図3〜
図12に基づいて、各変速段での動力伝達について説明する。
なお、共通速度線図は、図中左側から右側へ向けて順に第1遊星歯車組2〜第4遊星歯車組5にそれぞれ対応し、各遊星歯車組ではリング・ギヤの回転速度軸、ピニオン・キャリヤの回転速度軸、サン・ギヤの回転軸の順に回転速度軸を配置している。
また、共通速度線図間で同じ速度となる回転要素同士間については、点線で結んである。また、共通速度線図にあっては、それらのリング・ギヤにはRを、またピニオン・キャリヤにはCを、またサン・ギヤにはSを付け、これらの記号に第1遊星歯車組2〜第4遊星歯車組5に応じてそれぞれ1〜4の添え字を付けてある。
【0030】
いずれの変速段においても、下記の回転関係が成立する。
第4遊星歯車組5のサン・ギヤ51は、自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0である。
また、第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22と第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34と第3遊星歯車組4のサン・ギヤ41とは、常時連結されて同じ回転数で回転する。
また、第1遊星歯車組2のピニオン・キャリヤ34は、第2遊星歯車組4のリング・ギヤ32に常時連結されて同じ回転数で回転する。
また、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42と第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54と出力軸12とは、常時連結されて同じ回転数で回転する。
【0031】
まず、前進走行で第1速から順にシフト・アップしていく場合を説明する。
第1速を得るには、ファースト・ハイ・アンド・リバース・ブレーキ7、ロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9、およびロー・アンド・リバース・クラッチ10を締結する。
このとき、
図3に示すように、第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となり、サン・ギヤ31がロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転するので、そのピニオン・キャリヤ34は減速回転速度で回転する。
第1遊星歯車組2では、ピニオン・キャリヤ24がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となり、リング・ギヤ22が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ減速回転速度で回転するので、そのサン・ギヤ21は、エンジンの駆動方向とは逆の方向に減速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ減速回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52に連結されてこれと同じ速度で回転し、リング・ギヤ42が第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54に常時連結されこれと同じ回転速度で回転する。一方、第4遊星歯車組5では、リング・ギヤ52、ピニオン・キャリヤ54が上述のように連結され、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0である。
したがって、第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44および第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52は、第3遊星歯車組4のサン・ギヤ41、すなわちこれに連結された第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22および第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34と同じ減速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに接続された出力軸12は、リング・ギヤ52およびサン・ギヤ41の上記減速回転速度よりさらに遅い減速回転速度となる第1速(ギヤ比4.197)で回転駆動される。
【0032】
次に、第1速から第2速にするには、第1速の状態からファースト・ハイ・アンド・リバース・ブレーキ7を解放するとともに、セカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6を締結する。
そうすると、
図4に示すように、第1遊星歯車組2では、サン・ギヤ21がセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0であり、ピニオン・キャリヤ24が第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転し、リング・ギヤ22が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32、ピニオン・キャリヤ34が上述の関係にあり、サン・ギヤ31がロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第1遊星歯車組2のピニオン・キャリヤ24と第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32は、減速回転速度で回転し、第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22と第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34は、ピニオン・キャリヤ24とリング・ギヤ32の上記減速回転速度より早い減速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ回転速度、すなわち上記早い方の減速回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52に連結されてこれと同じ速度で回転し、リング・ギヤ42が第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54に常時連結されて同じ回転速度で回転する。
第4遊星歯車組5では、リング・ギヤ52、ピニオン・キャリヤ54が上述のように連結され、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0である。
したがって、第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44と第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52は、第3遊星歯車組4のサン・ギヤ41、すなわちこれに連結された第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34および第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22の減速回転速度より遅い減速回転速度で回転する。
また、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、ピニオン・キャリヤ44およびリング・ギヤ52の回転速度より遅く、かつ第1速より早い減速速度となる第2速(ギヤ比2.542)で回転駆動される。
【0033】
第2速から第3速にするには、第2速の状態からセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6を解放するとともに、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8を締結する。
そうすると、
図5に示すように、第1遊星歯車組2では、サン・ギヤ21がサード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ24が第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転し、リング・ギヤ22が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32、ピニオン・キャリヤ34が上述のように連結され、サン・ギヤ31がロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第1遊星歯車組2も第2遊星歯車組3も、これらの回転要素が一体となって入力軸1と同じ回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されて入力軸1と同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52に連結されてこれと同じ速度で回転し、リング・ギヤ42が第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54に常時連結されて同じ回転速度で回転する。
第4遊星歯車組5では、リング・ギヤ52、ピニオン・キャリヤ54が上述のように連結され、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0である。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、第2速より早い減速速度となる第3速(ギヤ比1.748)で回転駆動される。
なお、第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44と第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52は、第3速で回転するリング・ギヤ42、ピニオン・キャリヤ54より早い減速回転速度で回転する。
【0034】
第3速から第4速にするには、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8を解放するとともに、インターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11を締結する。
そうすると、
図6に示すように、第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41がインターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11の締結によりピニオン・キャリヤ44が入力軸1と同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52に連結されてこれと同じ速度で回転し、リング・ギヤ42が第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54に常時連結されて同じ回転速度で回転する。
第4遊星歯車組5では、リング・ギヤ52、ピニオン・キャリヤ54が上述のように連結され、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0である。
したがって、第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44と第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52は、入力軸1と同じ回転速度で回転する。
一方、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、およびこれらに常時接続された出力軸12は、第3速より早い減速速度となる第4速(ギヤ比1.312)で回転駆動される。
なお、第3遊星歯車組4では、ピニオン・キャリヤ44が入力軸1と同じ回転速度で回転し、リング・ギヤ42が第3速の減速回転速度で回転するので、そのサン・ギヤ41は増速回転速度で回転する。
第2遊星歯車組3では、サン・ギヤ31がロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ34が第3遊星歯車組4のサン・ギヤ41に常時連結されてこれと同じ増速回転速度で回転するので、そのリング・ギヤ32は、さらに早い増速回転速度で回転する。
第1遊星歯車組1では、リング・ギヤ22が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ増速回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ24が第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32に常時連結されてさらに早い増速回転速度で回転するので、そのサン・ギヤ21はそれらの増速回転速度よりさらに早い増速回転速度で回転する。
【0035】
第4速から第5速にするには、ロー・アンド・リバース・クラッチ10を解放するとともに、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8を締結する。
そうすると、
図7に示すように、第1遊星歯車組2および第2遊星歯車組3での連結関係第3速の場合と同じとなり、第1遊星歯車組2と第2遊星歯車組3は、これらの回転要素が一体となって入力軸1と同じ回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されて入力軸1と同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ43がインターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、直結となる第5速(ギヤ比1.000)で回転駆動される。
なお、第4遊星歯車組5では、ピニオン・キャリヤ54が入力軸1と同じ回転速度で回転し、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0であるので、そのピニオン・キャリヤ54は、減速回転する。
【0036】
第5速から第6速にするには、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8を解放するとともに、セカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6を締結する。
そうすると、
図8に示すように、第1遊星歯車組2では、サン・ギヤ21がセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0であり、ピニオン・キャリヤ24が第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転し、リング・ギヤ22が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32、ピニオン・キャリヤ34が上述のように連結され、サン・ギヤ31がロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第1遊星歯車組2のピニオン・キャリヤ24と第2遊星歯車組3のリング・ギヤ32は、同じ減速回転速度で回転し、第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22および第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34は、ピニオン・キャリヤ24およびリング・ギヤ32の減速速度より早い減速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ減速回転速度で回転し、サン・ギヤ41がインターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、増速速度となる第6速(ギヤ比0.818)で回転駆動される。
なお、第4遊星歯車組5では、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0であり、ピニオン・キャリヤ54が第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42に常時連結されて第6速の増速回転速度で回転するので、そのリング・ギヤ52は、さらに早い増速回転速度で回転する。
【0037】
第6速から第7速にするには、セカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6を解放するとともに、ハイ・アンド・リバース・ブレーキ7を締結する。
そうすると、
図9に示すように、第2遊星歯車組3では、サン・ギヤ31がロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転し、リング・ギヤ32がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となるので、そのピニオン・キャリヤ34は、減速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されて上記減速速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がインターメディエト・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、第6速より早い増速速度となる第7速(ギヤ比0.706)で回転駆動される。
なお、第4遊星歯車組5では、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0であり、ピニオン・キャリヤ54が第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42に常時連結されて第7速の増速回転速度で回転するので、そのリング・ギヤ52は、さらに早い増速回転速度で回転する。
また、第1遊星歯車組2では、ピニオン・キャリヤ24がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となり、リング・ギヤ22が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されて減速回転速度で回転するので、そのサン・ギヤ21は、エンジンの駆動方向とは逆方向の減速回転速度で回転する。
【0038】
第7速から第8速にするには、ロー・アンド・インターメディエット・クラッチ9を解放するとともに、セカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6を締結する。
そうすると、
図10に示すように、第1遊星歯車組2では、サン・ギヤ21がセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となり、ピニオン・キャリヤ24がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となるので、そのリング・ギヤ22は、サン・ギヤ21およびピニオン・キャリヤ24と同じ回転速度0となる。
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となり、ピニオン・キャリヤ34が第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22に常時連結されて回転速度0であるので、そのサン・ギヤ31も回転速度0となる。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時接続されて回転速度0であり、ピニオン・キャリヤ44がインターメディエト・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、第7速より早い増速速度となる第8速(ギヤ比0.584)で回転駆動される。
なお、第4遊星歯車組5では、ピニオン・キャリヤ54が第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42に常時連結されて第8速の増速回転速度で回転し、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0であるので、そのリング・ギヤ52は、さらに早い増速回転速度で回転する。
【0039】
第8速から最高速段である第9速にするには、セカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6を解放するとともに、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8を締結する。
そうすると、
図11に示すように、第1遊星歯車組2では、サン・ギヤ21がセカンド・シックスス・アンド・エイス・ブレーキ6の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ24がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度が0となるので、そのリング・ギヤ22は、エンジンの駆動方向とは逆方向に減速回転速度で回転する。
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32がハイ・アンド・リバース・ブレーキ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度が0となり、ピニオン・キャリヤ34が第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22に常時連結されてエンジンの駆動方向とは逆方向に減速回転速度で回転するので、そのサン・ギヤ31は、エンジンの駆動方向とは逆方向の増速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてエンジンの駆動方向とは逆方向に減速回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がインターメディエット・アンド・ハイ・クラッチ11の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、最高の速さの増速回転速度となる第9速(ギヤ比0.486)で回転駆動される。
なお、第4遊星歯車組5では、ピニオン・キャリヤ54が第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42に常時連結されて第9速での増速回転速度で回転し、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時固定されて回転速度0であるので、そのリング・ギヤ52は、さらに速い増速回転速度で回転する。
【0040】
一方、後退を得るには、ハイ・アンド・リバース・クラッチ7、サード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8、ロー・アンド・リバース・クラッチ10を締結する。
そうすると、
図12に示すように、第1遊星歯車組2では、サン・ギヤ21がサード・フィフス・ナインス・アンド・リバース・クラッチ8の締結により入力軸1に連結されてこれと同じ回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ24がハイ・アンド・リバース・クラッチ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となるので、第9速の場合と同様に、そのリング・ギヤ22は、エンジンの駆動方向とは逆方向に減速回転速度で回転する。
第2遊星歯車組3では、リング・ギヤ32がハイ・アンド・リバース・クラッチ7の締結により自動変速機ケース13に固定されて回転速度0となり、ピニオン・キャリヤ34が第1遊星歯車組2のリング・ギヤ22に常時連結されてこれと同じ回転速度、すなわちエンジンの駆動方向とは逆方向の減速回転速度で回転するので、そのサン・ギヤ31も第9速の場合と同様に、エンジンの駆動方向とは逆方向の増速回転速度で回転する。
第3遊星歯車組4では、サン・ギヤ41が第2遊星歯車組3のピニオン・キャリヤ34に常時連結されてこれと同じ回転速度、すなわちエンジンの駆動方向とは逆方向の減速回転速度で回転し、ピニオン・キャリヤ44がロー・アンド・リバース・クラッチ10の締結により第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52に連結してこれと同じ回転速度で回転し、リング・ギヤ42が第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54に常時連結されてこれと同じ回転速度で回転する。
一方、第4遊星歯車組5では、リング・ギヤ52、ピニオン・キャリヤ54が上述のように連結され、サン・ギヤ51が自動変速機ケース13に常時連結されて回転速度0である。
したがって、第3遊星歯車組4のリング・ギヤ42、第4遊星歯車組5のピニオン・キャリヤ54、およびこれらに常時接続された出力軸12は、エンジン駆動方向とは逆方向の減速回転速度となる後退速(ギヤ比-3.641、ここで-は、エンジンの駆動方向とは逆方向を表す)で回転駆動される。
なお、第3遊星歯車組4のピニオン・キャリヤ44と第4遊星歯車組5のリング・ギヤ52は、エンジン駆動方向とは逆方向に後退速より速い減速回転速度で回転する。
【0041】
上記はシフト・アップにつき、説明したが、シフト・ダウンはシフト・アップとは逆の順序で行われる。
【0042】
実施例1の自動変速機では、第1速〜第9速でのギヤ比およびリバースでのギヤ比は、α1を0.480、α2を0.714、α3を0.714、α4を0.3011とすると、上記のように、4.197、2.542、1.748、1.312、1.000、0.818、0.706、0.584、0.486、−3.641となる。したがって、隣合う変速段間の段間比は、第1速〜第2速間で1.651、第2速〜第3速間で1.453、第3速〜第4速間で1.332、第4速〜第5速間で1.312、第5速〜第6速間で1.222、第6速〜第7速間で1.586、第7速〜第8速間で1.209、第8速〜第9速間で1.453となり、かなり良い段間比が得られる。
【0043】
また、
図2に示すように、実施例1の自動変速機では、レシオ・カバーレッジR/Cを8.636と大きな値にすることができ、従来の自動変速機でのレシオ・カバーレッジ(引用文献1では6.71)より大きく設定されることとなる。
また、リバース比/1速比は、実施例1の自動変速機では、0.868となり、従来の自動変速機での同比(引用文献1では0.70)より大きくなって1により近い値になる。
【0044】
以上のように構成した実施例1の自動変速機は、以下の効果を得ることができる。
実施例1の自動変速機4組の遊星歯車組2〜5と、2個のブレーキ6、7および4個のクラッチ8〜11からなる摩擦締結要素とを、
図1のような連結関係とし、かつ
図2の作動表に基づいて、摩擦締結要素を制御するようにしたので、各段に最適なギヤ比、および段間比を得ることが可能となる。
すなわち、前進9速を得ることができるので、車両の走行条件に適したギヤ比を選択するのが容易となる。
【0045】
また、上記レシオ・カバーレッジ(R/C)を8.636などと従来技術のものより大きくとることができるので、走行条件に応じたギヤ比を設定できる。
この場合、第1速を4.80などの大きなギヤ比に設定できるので、発進時など低速時における駆動力を確保でき、また、第9速を0.486などの小さなギヤ比に設定できるので、高速走行時はエンジンの回転速度を小さくして騒音の抑制や消費燃費の低減が可能となる。
【0046】
また、リバース比/1速比(Rev/1st)を、0.868などのように、従来技術より大きい値に設定して1に近い値にすることができるので、第1速での前進時と後退時との間における駆動力差をより小さく抑えることができ、この結果ドライバーの運転(アクセル・ペダル操作など)上での違和感をなくすことができる。
【0047】
また、前進9速を達成しながらブレーキは2つで済むので、走行中の引きずりトルク(ブレーキは一方の側が自動変速機ケース等の非回転部材であるため、潤滑油の排出性がクラッチよりも劣る結果、クラッチより引きずり抵抗が大きくなる)を小さく抑えることが可能となり、燃費の低下を抑制することが可能となる。
【0048】
以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。
【0049】
たとえば、遊星歯車組2〜5の歯数比α1〜α4は上記実施例に限られない。
【0050】
また、上記実施例では、遊星歯車組2〜5をすべてシングル・ピニオン・タイプで構成したが、少なくとも1組以上をダブル・ピニオン・タイプのものとしても良い。このダブル・ピニオン・タイプの場合、共通速度線図は、ピニオン・キャリヤ、リング・ギヤ、サン・ギヤ3つの回転要素をこの順に(左右いずれの方向でもよい)、リング・ギヤおよびピニオン・キャリヤ間のこの遊星歯車組の歯数比αとした場合、ピニオン・キャリヤおよびサン・ギヤ間を1となる割合で配置する。