特許 6510185 多段式自動変速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6510185

(24)【登録日】2019年4月12日

(45)【発行日】2019年5月8日

(54)【発明の名称】多段式自動変速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/66 20060101AFI20190422BHJP

【ＦＩ】

   F16H3/66 Z

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-108763(P2014-108763)

(22)【出願日】2014年5月27日

(65)【公開番号】特開2014-238167(P2014-238167A)

(43)【公開日】2014年12月18日

【審査請求日】2017年5月2日

(31)【優先権主張番号】13/912,254

(32)【優先日】2013年6月7日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】507342261

【氏名又は名称】トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス スティーブン バーノン

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン カール シュニードウィンド

(72)【発明者】

【氏名】サム デイビッド コック

(72)【発明者】

【氏名】ベンカット アール．デシュパンド

【審査官】 高橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００４−５２９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６４３８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多段式自動変速機であって、
入力シャフトと、
第１のサンギヤ、第１のピニオンギヤ組、該第１のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第１のキャリア、及び、第１のリングギヤ、を有する第１の遊星歯車組であって、前記第１のサンギヤが、前記第１のピニオンギヤ組と噛み合い、該第１のピニオンギヤ組が、前記第１のサンギヤ及び前記第１のリングギヤと噛み合っている、第１の遊星歯車組と、
第２のサンギヤ、第２のピニオンギヤ組、該第２のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第２のキャリア、及び、第２のリングギヤを含む、第２の遊星歯車組であって、前記第２のサンギヤが、前記第２のピニオンギヤ組と噛み合い、該第２のピニオンギヤ組が、前記第２のサンギヤ及び前記第２のリングギヤと噛み合う、第２の遊星歯車組と、
第３のサンギヤ、第３のピニオンギヤ組、該第３のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第３のキャリア、及び、第３のリングギヤ、を有する第３の遊星歯車組であって、該第３のサンギヤが、該第３のピニオンギヤ組と噛み合い、該第３のピニオンギヤ組が、該第３のサンギヤ及び該第３のリングギヤと噛み合う、第３の遊星歯車組と、
第４のサンギヤ、第４のピニオンギヤ組、該第４のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第４のキャリア、及び、第４のリングギヤ、を有する第４の遊星歯車組であって、前記第４のサンギヤが、前記第４のピニオンギヤ組と噛み合い、該第４のピニオンギヤ組が、前記第４のサンギヤ及び前記第４のリングギヤと噛み合う、第４の遊星歯車組と、
を具備し、
前記第１のキャリアが、前記第２のリングギヤに連結され、前記第２のキャリアが、前記第１のリングギヤに連結され、前記第１の遊星歯車組及び前記第２の遊星歯車組が、共通平面において同心円状に配置され、
前記第３のキャリアが、前記第４のリングギヤに連結され、前記第４のキャリアが、前記第３のリングギヤに連結され、前記第４のサンギヤが、前記第２のキャリアに連結され、
前記第１のサンギヤ、前記第２のサンギヤ、及び、前記第３のリングギヤのそれぞれが、前記入力シャフトに独立してかつ解放可能に連結されており、
前記第４の遊星歯車組が軸線方向に関し、前記第３の遊星歯車組と、同心円状に配置された前記第１の遊星歯車組及び前記第２の遊星歯車組との間に配置されている、
多段式自動変速機。

【請求項2】

係合されたときに前記第１のサンギヤを前記入力シャフトに回転可能に連結する第１のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第２のサンギヤを前記入力シャフトに回転可能に連結する第２のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第３のリングギヤを前記入力シャフトに回転可能に連結する第３のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第１のサンギヤを当該多段式自動変速機の変速機ケースに固定して連結する第４のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第１のキャリアを前記変速機ケースに固定して連結する第５のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第３のサンギヤを前記変速機ケースに固定して連結する第６のシフト制御要素と、を更に備える請求項１に記載の多段式自動変速機。

【請求項3】

前記第２のシフト制御要素、前記第５のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第１のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第２のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第２のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第３のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第４のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第２のシフト制御要素及び前記第３のシフト制御要素が、第５のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第４のシフト制御要素が、第６のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、第７のフォワードギヤ比で係合され、
前記第３のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、第８のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、第９のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第５のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、リバースギヤ比で係合された、請求項２に記載の多段式自動変速機。

【請求項4】

前記第１のフォワードギヤ比が、当該多段式自動変速機の最高フォワードギヤ比であり、前記第９のフォワードギヤ比が、当該多段式自動変速機の最低フォワードギヤ比である、請求項３に記載の多段式自動変速機。

【請求項5】

前記最高フォワードギヤ比と前記最低フォワードギヤ比との間の比の広がりが、１０．５未満であり、且つ、７．５より大きく、任意の２つの隣接するフォワードギヤ比間の比のステップが、２．０未満であり、且つ、１．１より大きい、請求項４に記載の多段式自動変速機。

【請求項6】

前記第２の遊星歯車組が前記第１の遊星歯車組の径方向外側となるように、該第１の遊星歯車組及び前記第２の遊星歯車組が径方向に積み重ねられた、請求項１に記載の多段式自動変速機。

【請求項7】

出力シャフトが、前記第３のキャリアに直接的に連結されている、請求項１に記載の多段式自動変速機。

【請求項8】

前記第２のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素の少なくとも１つが、ドッグクラッチである、請求項２に記載の多段式自動変速機。

【請求項9】

前記第１のシフト制御要素、前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素、前記第５のシフト制御要素、及び、前記第６のシフト制御要素のうち少なくとも３つのシフト制御要素が、９つの前記フォワードギヤ比及び１つの前記リバースギヤ比のうちのいずれか１つを提供するように係合された、請求項３に記載の多段式自動変速機。

【請求項10】

前記第１のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、１つの平面において同心円状に配置された、請求項２に記載の多段式自動変速機。

【請求項11】

前記第１のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、前記第１の遊星歯車組、前記第２の遊星歯車組、前記第３の遊星歯車組及び前記第４の遊星歯車組によって形成された歯車列の外側において覆われた、請求項２に記載の多段式自動変速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、複数の速度比によって、車両のドライブトレインに原動機からトルクを伝達するための自動変速機に関する。

【背景技術】

【0002】

より大きなギヤ比を有する自動変速機が提案されている。かかる自動変速機を備えた車両では、頻繁にシフトアップ又はシフトダウンがなされ、燃費及び走行性が向上する。一方、より軽量でよりコンパクトな自動変速機の設計も必要とされ、これによって、自動車生産は、製造コストを下げ、燃費の向上を達成できるように、ドライブトレインのレイアウトを最適化することができる。

【0003】

しかしながら、より大きなギヤ比、例えば６速以上を有する自動変速機は、部品数の増加に伴って、より複雑な設計となる傾向があり、この部品数の増加によって、変速機の容積及び重量が増加し、車両の製造コスト及び燃費に好ましくない影響を与える。さらに、車両への変速機の組立てを妨げる、変速機内部の実装部品についての問題が生じている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、車両の燃費及び走行性を向上させつつ、多段式自動変速機の実装困難性を緩和することは、特に有益である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、実装サイズを小さくした構造を有する多段式自動変速機を提供する。自動変速機は、広いギヤ比幅（wide ratio spread）及び隣接したギヤ比間の小さな比のステップ（close ratio step）を提供することによって、或いは、頻繁なシフトアップ又はシフトダウンを実行することによって、エンジンを効率的な速度範囲内で走行させ続けながら、車両の燃費を向上させる。さらに、自動変速機は、小さなギヤ比のステップを利用する種々の運転状態におけるトルク要求に迅速に応答することにより、車両の走行性又は性能を向上させる。

【0006】

本開示の態様において、多段式自動変速機は、第１のサンギヤ、第１のピニオンギヤ組、第１のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第１のキャリア、及び、第１のリングギヤを備える第１の遊星歯車組であって、第１のサンギヤが第１のピニオンギヤ組と噛み合い、第１のピニオンギヤ組が第１のサンギヤ及び第１のリングギヤと噛み合う第１の遊星歯車組を有する。変速機は、第２のサンギヤ、第２のピニオンギヤ組、第２のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第２のキャリア、及び、第２のリングギヤを備える第２の遊星歯車組であって、第２のサンギヤが第２のピニオンギヤ組と噛み合い、第２のピニオンギヤ組が第２のサンギヤ及び第２のリングギヤと噛み合う第２の遊星歯車組を有する。第１のキャリアは、第２のリングギヤに連結され、第２のキャリアは、第１のリングギヤに連結されている。第１の遊星歯車組及び第２の遊星歯車組は、共通平面において同心円状に配置されてもよい。

【0007】

自動変速機は、第３のサンギヤ、第３のピニオンギヤ組、第３のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第３のキャリア、及び、第３のリングギヤを備える第３の遊星歯車組であって、第３のサンギヤが第３のピニオンギヤ組と噛み合い、第３のピニオンギヤ組が第３のサンギヤ及び第３のリングギヤと噛み合う第３の遊星歯車組を更に有する。 変速機は、第４のサンギヤ、第４のピニオンギヤ組、第４のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第４のキャリア、及び、第４のリングギヤを備える第４の遊星歯車組であって、第４のサンギヤが第４のピニオンギヤ組と噛み合い、第４のピニオンギヤ組が第４のサンギヤ及び第４のリングギヤと噛み合う第４の遊星歯車組を有する。第３のキャリアは、第４のリングギヤに連結され、第４のキャリアは、第３のリングギヤに連結され、第４のサンギヤは、第２のキャリアに連結されている。

【0008】

本発明のより完全な認識とその付随する利点の多くが容易に得られ、同様に、添付の図面に関して考慮される場合、次に示す詳細な説明を参照することによって更に理解されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の例示的な態様による自動変速機の例の概略図である。

【図2】本開示の例示的態様による例示的変速機の２対の遊星歯車のＣＲ−ＣＲ連結を示す例示的変速機の断面図である。

【図3】本開示の例示的な態様による変速機の例の４つの遊星歯車組のそれぞれにおけるサンギヤ、リングギヤ及びピニオンギヤのギヤ歯の数を示す表である。

【図4】本開示の例示的態様による例示的変速機の９つのフォワードギヤ及び１つのリバースギヤそれぞれの、係合されたシフト制御要素、ギヤ比、及び、ギヤ比のステップを示す表である。

【図5】本開示の例示的な態様による例示的な変速機の、第１の前進速度（forward speed）から第９の前進速度、及び、後退速度（reverse speed）の、シフト過程を示す手法概略図（lever diagram）である。

【図6】本開示の例示的な態様による例示的な変速機の隣接するフォワードギヤ間のギヤ比のステップを示す図である。

【図7】本開示の更なる態様による自動変速機の例の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

ここで、図面を参照すると、同様の参照符号は、複数の図面において同一であるか又は対応する部分を示す。さらに、概して、本明細書に使用する「ａ」、「ａｎ」などの語は、特に指定のない限り「１以上」の意味を有する。

【0011】

図１は、本開示の例示的な態様による多段式自動変速機１０の概略図を示す。自動変速機１０は、原動機、例えば内燃機関によって駆動されるトルクコンバーターからトルクを受ける入力シャフト１１を有する。入力シャフト１１によって自動変速機１０に伝達されたトルクは、ギヤ比を乗じられ（multiplied）、出力シャフト１２へと伝達される。自動変速機１０は、４つの遊星歯車組Ｐ１〜Ｐ４を更に有し、それぞれ対応するキャリアＸ１〜Ｘ４を有し、複数のシフト制御要素が変速機ケース１３内部に配置される。シフト制御要素には、第１のブレーキＢ１、第２のブレーキＢ２及び第３のブレーキＢ３とともに、第１のクラッチＣ１、第２のクラッチＣ２及び第３のクラッチＣ３が含まれる。４つの遊星歯車組Ｐ１〜Ｐ４は、回転軸１４に沿って回転可能に支持され、同心円状に配置されている。

【0012】

第１の遊星歯車組Ｐ１には、回転軸１４に沿って回転可能に支持された第１のサンギヤＳ１と、第１のピニオンギヤ組Ｎ１と、第１のピニオンギヤ組Ｎ１を回転可能に支持する第１のキャリアＸ１と、第１のリングギヤＲ１とが含まれている。第１のサンギヤＳ１は、第１のピニオンギヤ組Ｎ１と噛み合い、第１のピニオンギヤ組Ｎ１は、第１のサンギヤＳ１及び第１のリングギヤＲ１と噛み合っている。

【0013】

第２の遊星歯車組Ｐ２には、回転軸１４に沿って回転可能に支持された第２のサンギヤＳ２と、第２のピニオンギヤ組Ｎ２と、第２のピニオンギヤ組Ｎ２を回転可能に支持する第２のキャリアＸ２と、第２のリングギヤＲ２とが含まれている。第２のサンギヤＳ２は、第２のピニオンギヤ組Ｎ２と噛み合い、第２のピニオンギヤ組Ｎ２は、第２のサンギヤＳ２及び第２のリングギヤＲ２と噛み合っている。第２のリングギヤＲ２は、第１のキャリアＸ１を介して、第１のピニオンギヤ組Ｎ１に連結され、第１のリングギヤＲ１は、第２のキャリアＸ２を介して、第２のピニオンギヤ組Ｎ２に連結されている。第１のキャリアＸ１は、ＣＲ連結（キャリア−リング連結）で第２のリングギヤＲ２に連結され、第２のキャリアＸ２は、ＣＲ連結で第１のリングギヤＲ１に連結され、図１に示すように、第１の遊星歯車組Ｐ１と第２の遊星歯車組Ｐ２との間に、第１のＣＲ−ＣＲ連結を形成する。

【0014】

第１の遊星歯車組Ｐ１及び第２の遊星歯車組Ｐ２は、第２の遊星歯車組Ｐ２が第１の遊星歯車組Ｐ１の径方向外側となるように径方向に積み重ねられ（stacked）てもよく、これによって、２つの遊星歯車組Ｐ１、Ｐ２は、平面１５が遊星歯車組Ｐ１、Ｐ２の全てのギヤを遊星歯車組Ｐ１、Ｐ２のギヤの回転軸に対して垂直に横断するような共通のギヤ平面１５において構成され、従って、軸線方向空間のかなりの節約となる。

【0015】

図２は、自動変速機１０の断面図を示す。共通のギヤ平面１５に配置された、第１の遊星歯車組Ｐ１と第２の遊星歯車組Ｐ２との間の第１のＣＲ−ＣＲ連結は、４つの遊星歯車組Ｐ１〜Ｐ４からなる歯車列の左側に示される。特に、第２の遊星歯車組Ｐ２は、共通のギヤ平面１５において第１の遊星歯車組Ｐ１の径方向外側に配置されている。その結果、遊星歯車組の改良された実装が、例えば軸空間の節約によって実現される。

【0016】

第３の遊星歯車組Ｐ３には、回転軸１４に沿って回転可能に支持された第３のサンギヤＳ３と、第３のピニオンギヤ組Ｎ３と、第３のピニオンギヤ組Ｎ３を回転可能に支持する第３のキャリアＸ３と、第３のリングギヤＲ３とが含まれている。第３のサンギヤＳ３は、第３のピニオンギヤ組Ｎ３と噛み合い、第３のピニオンギヤ組Ｎ３は、第３のサンギヤＳ３及び第３のリングギヤＲ３と噛み合っている。

【0017】

第４の遊星歯車組Ｐ４には、回転軸１４に沿って回転可能に支持された第４のサンギヤＳ４と、第４のピニオンギヤ組Ｎ４と、第４のピニオンギヤ組Ｎ４を回転可能に支持する第４のキャリアＸ４と、第４のリングギヤＲ４とが含まれている。第４のサンギヤＳ４は、第４のピニオンギヤ組Ｎ４と噛み合い、第４のピニオンギヤ組Ｎ４は、第４のサンギヤＳ４及び第４のリングギヤＲ４と噛み合っている。第４のサンギヤＳ４は、第２のキャリアＸ２を介して、第２のピニオンギヤ組に連結されている。第４のリングギヤＲ４は、第３のキャリアＸ３を介して、第３のピニオンギヤ組Ｎ３に連結され、第３のリングギヤＲ３は、第４のキャリアＸ４を介して、第４のピニオンギヤ組Ｎ４に連結されている。第３のキャリアＸ３は、ＣＲ連結で第４のリングギヤＲ４に連結され、第４のキャリアＸ４は、ＣＲ連結で第３のリングギヤＲ３に連結され、図１に示すように、第３の遊星歯車組Ｐ３と第４の遊星歯車組Ｐ４との間に、第２のＣＲ−ＣＲ連結が形成される。さらに、第３の遊星歯車組Ｐ３及び第４の遊星歯車組Ｐ４はともに、相互に軸線方向に離れ、回転軸１４の周囲に同心円状に配置されている。

【0018】

図１で理解されるように、本開示の例示的な態様によれば、第３の遊星歯車組Ｐ３と第４の遊星歯車組Ｐ４との間で形成された第２のＣＲ−ＣＲ連結は、第１のＣＲ−ＣＲ連結の軸線方向右側に位置している。第４の遊星歯車組は、第１のＣＲ−ＣＲ連結と第３の遊星歯車組との間において軸線方向に位置している。

【0019】

図１に示すように、自動変速機１０は、３つのクラッチＣ１からＣ３及び３つのブレーキＢ１からＢ３を備えた少なくとも６つのシフト制御要素を更に有する。クラッチが係合されたとき、一方の要素から他方の要素へと回転力又はトルクを伝達できるように、クラッチの両側の２つの要素は、クラッチによって連結される。一方、ブレーキが係合されたとき、ブレーキの一方の側面の要素は、ブレーキによって変速機ケース１３に、又は／及び、他の接地した構成要素に、固定され連結される。

【0020】

第１の遊星歯車組Ｐ１において、第１のサンギヤＳ１は、第１のクラッチＣ１によって、入力シャフト１１に選択的に連結されている。また、第１のサンギヤＳ１も、第１のブレーキＢ１によって、変速機ケース１３に選択的に固定されている。第１のキャリアＸ１は、第２のブレーキＢ２によって、変速機ケース１３に選択的に固定されている。

【0021】

第２の遊星歯車組Ｐ２において、第２のサンギヤＳ２は、第２のクラッチＣ２によって、入力シャフト１１に選択的に連結されている。

【0022】

第３の遊星歯車組Ｐ３において、第３のサンギヤＳ３は、第３のブレーキＢ３によって変速機ケース１３に、又は／及び、他の接地した構成要素に選択的に固定されている。第３のリングギヤＲ３は、第３のクラッチＣ３によって、入力シャフト１１に選択的に連結されている。第３のキャリアＸ３は、出力シャフト１２に直接連結されている。「直接連結されている」という用語は、２つの部材が、クラッチ又はブレーキなどの介在するシフト制御要素なしで、相互に連結されていることを示す。

【0023】

本開示の例示的な態様によれば、少なくとも３つのシフト制御要素は、自動変速機１０のいずれかの速度において、３つのクラッチＣ１〜Ｃ３及び３つのブレーキＢ１〜Ｂ３のうちのいずれかに噛み合っている。通常、係合されていない摩擦クラッチ又はブレーキなどのシフト制御要素は、燃費に悪影響を及ぼす望ましくないドラグトルクを発生させる。しかしながら、少なくとも３つのシフト制御要素が、９つのフォワードギヤ及び１つのリバースギヤのそれぞれに係合されるので、ドラグトルクが最小化され、改善された燃費が実現される。

【0024】

本開示の例示的な態様によれば、自動変速機１０は、改良された組み立て及び低減された実装サイズ（packing size）を提供する。自動変速機１０は、組立ての利点を提供する。特に、第１のブレーキＢ１及び第２のブレーキＢ２、並びに第１のクラッチＣ１は、図１に示すように、遊星歯車組Ｐ１〜Ｐ４によって形成された歯車列の外側にあり、これによって、歯車列の組立てが容易になる。また、歯車列外側のクラッチ及びブレーキの実装により、クラッチ及びブレーキに液圧を供給することも容易になる。さらに、好ましくは単一の共通する面、例えば面１６において、シフト制御要素を入れ子にすることにより、変速機の軸線長さにおける実装サイズをより小さくするという利点が自動変速機１０に更に提供される。したがって、自動変速機１０は、車両本体内部の変速機の組立て及び統合を容易にする。

【0025】

図３は、本開示の例示的な態様による自動変速機１０の４つの遊星歯車組Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおけるサンギヤ、リングギヤ及びピニオンギヤのギヤ歯の数を示す表である。例えば、第１の遊星歯車組Ｐ１のサンギヤＳ１、リングギヤＲ１及びピニオンギヤＮ１はそれぞれ、２８、６３及び１８のギヤ歯を有する。図３の「Ｒｈｏ」とは、それぞれの遊星歯車組のサンギヤとリングギヤとの間のギヤ比を意味する。例えば、第１の遊星歯車組のＲｈｏは、第１のサンギヤと第１のリングギヤとの間のギヤ比（すなわち、第１のサンギヤＳ１のギヤ歯の数を第１のリングギヤＲ１のギヤ歯の数で割った値、２８／６３＝０．４４４）である。

【0026】

図４は、本開示の例示的な態様による、それぞれのギヤ速度と、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１〜Ｂ３の動作状態との関係の概略である。丸「○」は、「係合された」状態を意味し、ブランク「 」は「係合解除された」状態を意味する。図５は、本開示の例示的な態様による、第１の前進速度から第９の速度へのシフト過程、並びに第９の後退速度へのシフト過程を示す。より詳細には、図４及び５に示すように、第２のクラッチＣ２、第２のブレーキＢ２及び第３のブレーキＢ３が、トルクを伝達するように係合されたとき、自動変速機１０の第１のフォワードギヤが形成される一方で、第１のクラッチＣ１、第３のクラッチＣ３及び第１のブレーキＢ１は係合解除される。第２のクラッチＣ２、第１のブレーキＢ１及び第３のブレーキＢ３が、トルクを伝達するように係合されたとき、第２のフォワードギヤが形成される一方で、第１のクラッチＣ１、第３のクラッチＣ３及び第２のブレーキＢ２が係合解除される。第１のクラッチＣ１、第２のクラッチＣ２及び第３のブレーキＢ３が、トルクを伝達するように係合されたとき、第３のフォワードギヤが形成される一方で、第３のクラッチＣ３、第１のブレーキＢ１及び第２のブレーキＢ２が係合解除される。第２のクラッチＣ２、第３のクラッチＣ３及び第３のブレーキＢ３が、トルクを伝達するように係合されたとき、第４のフォワードギヤが形成される一方で、第１のクラッチＣ１、第１のブレーキＢ１及び第２のブレーキＢ２が係合解除される。

【0027】

さらに、第１のクラッチＣ１、第２のクラッチＣ２及び第３のクラッチＣ３が、トルクを伝達するように係合されたとき、第５のフォワードギヤが形成される一方で、第１のブレーキＢ１、第２のブレーキＢ２及び第３のブレーキＢ３が係合解除される。第２のクラッチＣ２、第３のクラッチＣ３及び第１のブレーキＢ１が、トルクを伝達するように係合されたとき、第６のフォワードギヤが形成される一方で、第１のクラッチＣ１、第２のブレーキＢ２及び第３のブレーキＢ３が係合解除される。第２のクラッチＣ２、第３のクラッチＣ３及び第２のブレーキＢ２が、トルクを伝達するように係合されたとき、第７のフォワードギヤが形成される一方で、第１のクラッチＣ１、第１のブレーキＢ１及び第３のブレーキＢ３が係合解除される。第３のクラッチＣ３、第１のブレーキＢ１及び第２のブレーキＢ２が、トルクを伝達するように係合されたとき、第８のフォワードギヤが形成される一方で、第１のクラッチＣ１、第２のクラッチＣ２及び第３のブレーキＢ３が係合解除される。第１のクラッチＣ１、第３のクラッチＣ３及び第２のブレーキＢ２が、トルクを伝達するように係合されたとき、第９のフォワードギヤが形成される一方で、第２のクラッチＣ２、第１のブレーキＢ１及び第３のブレーキＢ３が係合解除放される。さらに、第１のクラッチＣ１、第２のブレーキＢ２及び第３のブレーキＢ３が、トルクを伝達するように係合されたとき、自動変速機１０のリバースギヤが形成される一方で、第２のクラッチＣ２、第３のクラッチＣ３及び第１のブレーキＢ１が係合解除される。

【0028】

図４に示すギヤ比は、４つの遊星歯車組Ｐ１〜Ｐ４の定常伝達比(stationary transmission ratio)から決定される。図４のシフトパターンによれば、ダブルシフト又はレンジシフトは、２つの隣接するギヤが、噛み合った２つのシフト制御要素を共有する（share）ので、連続シフトによって回避することができる。例えば、第１のギヤから第２のギヤにシフトアップする場合、第１のブレーキＢ１が係合され、第２のクラッチＣ２及び第３のブレーキＢ３を係合させたまま、第２のブレーキＢ２を係合解除するだけでよい。別の例において、第９のギヤから第８のギヤにシフトダウンする場合、第１のブレーキＢ１が係合され、第３のクラッチＣ３及び第２のブレーキＢ２を係合させたまま、第１のクラッチＣ１を係合解除するだけでよい。

【0029】

本開示の例示的な態様による自動変速機１０において、第１のフォワードギヤは、自動変速機の最高フォワードギヤ比を有する一方で、第９のフォワードギヤは、自動変速機の最低フォワードギヤ比を有する。特に、最高フォワードギヤ比と最低フォワードギヤ比との間の比の分布（ratio spread）は、１０．５より小さく、且つ、７．５より大きいと好適である。図４に示す例において、最高フォワードギヤ比と最低フォワードギヤ比との間の比の分布は、８．９７７である。また、自動変速機１０のいずれかの２つの隣接する（immediately adjacent）フォワードギヤ比間の比のステップは、２．００より小さく、且つ、１．１０より大きいと好適である。その結果、自動変速機１０は、エンジンなどの原動機を効果的な運転状態で維持し、車両の燃費を向上させる。隣接するギヤ比のステップは、更により応答性の良好なトルク要求ロジックを可能とし、且つ、車両の走行性を向上させる。有益なことに、自動変速機１０のシフト制御要素は、トルク要求が低く、その結果、これらの要素のサイズが小さくなり、これらの要素は小さな摩擦を受ける。

【0030】

図７に、本開示の更なる態様による自動変速機２０の例を示す。図７の自動変速機２０は、図１の自動変速機１０の全ての特徴を有しており、第２のクラッチＣ２’がロッククラッチとして実現され、且つ／又は、第３のブレーキＢ３’がロッククラッチとして実現されている。本変形例において、ロッククラッチは、高摩擦の湿式多板クラッチの代わりに、ドッグクラッチであってもよい。それぞれのドッグクラッチは、自動変速機２０内部の摩擦損失を更に小さくし、シフト性能も維持する、低摩擦の構成要素である。さらに、１つの湿式摩擦クラッチのみが、第８のギヤ及び第９のギヤにおいて解放されている（open）ので、本変形例は、第８のギヤ及び第９のギヤの燃費を更に向上させる。

【0031】

前述の開示は、本発明の例示的な実施形態を説明するにすぎない。当業者によって理解されるように、本発明は、その趣旨又は本質的特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態で具体化されてもよい。したがって、本開示は、本発明を例示するものとし、本発明の範囲並びに次に示す特許請求の範囲を限定するものではない。本開示及び本明細書の教示のいずれかの認識可能な変形例は、進歩性のない主題が公衆に供されないように、少なくとも部分的に特許請求の範囲の用語の範囲を規定する。
本開示は以下を含む。
［構成１］
多段式自動変速機であって、
第１のサンギヤ、第１のピニオンギヤ組、該第１のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第１のキャリア、及び、第１のリングギヤ、を有する第１の遊星歯車組であって、前記第１のサンギヤが、前記第１のピニオンギヤ組と噛み合い、該第１のピニオンギヤ組が、前記第１のサンギヤ及び前記第１のリングギヤと噛み合っている、第１の遊星歯車組と、
第２のサンギヤ、第２のピニオンギヤ組、該第２のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第２のキャリア及び第２のリングギヤを含む、第２の遊星歯車組であって、前記第２のサンギヤが、前記第２のピニオンギヤ組と噛み合い、該第２のピニオンギヤ組が、前記第２のサンギヤ及び前記第２のリングギヤと噛み合う、第２の遊星歯車組と、を具備し、
前記第１のキャリアが、前記第２のリングギヤに連結され、前記第２のキャリアが、前記第１のリングギヤに連結され、前記第１の遊星歯車組及び前記第２の遊星歯車組が、共通平面において同心円状に配置された、多段式自動変速機。
［構成２］
第３のサンギヤ、第３のピニオンギヤ組、該第３のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第３のキャリア、及び、第３のリングギヤ、を有する第３の遊星歯車組であって、該第３のサンギヤが、該第３のピニオンギヤ組と噛み合い、該第３のピニオンギヤ組が、該第３のサンギヤ及び該第３のリングギヤと噛み合う、第３の遊星歯車組と、
第４のサンギヤ、第４のピニオンギヤ組、該第４のピニオンギヤ組を回転可能に支持する第４のキャリア、及び、第４のリングギヤ、を有する第４の遊星歯車組であって、前記第４のサンギヤが、前記第４のピニオンギヤ組と噛み合い、該第４のピニオンギヤ組が、前記第４のサンギヤ及び前記第４のリングギヤと噛み合う、第４の遊星歯車組と、を更に具備し、
前記第３のキャリアが、前記第４のリングギヤに連結され、前記第４のキャリアが、前記第３のリングギヤに連結され、前記第４のサンギヤが、前記第２のキャリアに連結された、構成１に記載の多段式自動変速機。
［構成３］
係合されたときに前記第１のサンギヤを当該多段式自動変速機の入力シャフトに回転可能に連結する第１のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第２のサンギヤを前記入力シャフトに回転可能に連結する第２のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第３のリングギヤを前記入力シャフトに回転可能に連結する第３のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第１のサンギヤを当該多段式自動変速機の変速機ケースに固定して連結する第４のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第１のキャリアを前記変速機ケースに固定して連結する第５のシフト制御要素と、
係合されたときに前記第３のサンギヤを前記変速機ケースに固定して連結する第６のシフト制御要素と、を更に備える構成２に記載の多段式自動変速機。
［構成４］
前記第２のシフト制御要素、前記第５のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第１のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第２のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第２のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第３のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、第４のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第２のシフト制御要素及び前記第３のシフト制御要素が、第５のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第４のシフト制御要素が、第６のフォワードギヤ比で係合され、
前記第２のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、第７のフォワードギヤ比で係合され、
前記第３のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、第８のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第３のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、第９のフォワードギヤ比で係合され、
前記第１のシフト制御要素、前記第５のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素が、リバースギヤ比で係合された、構成３に記載の多段式自動変速機。
［構成５］
前記第１のフォワードギヤ比が、当該多段式自動変速機の最高フォワードギヤ比であり、前記第９のフォワードギヤ比が、当該多段式自動変速機の最低フォワードギヤ比である、構成４に記載の多段式自動変速機。
［構成６］
前記最高フォワードギヤ比と前記最低フォワードギヤ比との間の比の広がりが、１０．５未満であり、且つ、７．５より大きく、任意の２つの隣接するフォワードギヤ比間の比のステップが、２．０未満であり、且つ、１．１より大きい、構成５に記載の多段式自動変速機。
［構成７］
前記第２の遊星歯車組が前記第１の遊星歯車組の径方向外側となるように、該第１の遊星歯車組及び前記第２の遊星歯車組が径方向に積み重ねられた、構成２に記載の多段式自動変速機。
［構成８］
前記第４の遊星歯車組が、前記第３の遊星歯車組と、前記第１の遊星歯車組及び前記第２の遊星歯車組間で径方向に積み重ねられたギヤ群と、の間で、軸線方向に配置された、構成７に記載の多段式自動変速機。
［構成９］
出力シャフトが、前記第３のキャリアに直接的に連結されている、構成２に記載の多段式自動変速機。
［構成１０］
前記第２のシフト制御要素及び前記第６のシフト制御要素の少なくとも１つが、ドッグクラッチである、構成３に記載の多段式自動変速機。
［構成１１］
少なくとも３つのシフト制御要素が、９つの前記フォワードギヤ比及び１つの前記リバースギヤ比のうちのいずれか１つを提供するように係合された、構成３に記載の多段式自動変速機。
［構成１２］
前記第１のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、１つの平面において同心円状に配置された、構成３に記載の多段式自動変速機。
［構成１３］
前記第１のシフト制御要素、前記第４のシフト制御要素及び前記第５のシフト制御要素が、前記第１の遊星歯車組、前記第２の遊星歯車組、前記第３の遊星歯車組及び前記第４の遊星歯車組によって形成された歯車列の外側において覆われた、構成３に記載の多段式自動変速機。

【符号の説明】

【0032】

１０ 多段式自動変速機
１１ 入力シャフト
１２ 出力シャフト
１３ 変速機ケース
１４ 回転軸
１５ ギヤ平面
１６ 面
Ｂ ブレーキ
Ｐ 遊星歯車組
Ｒ リングギヤ
Ｓ サンギヤ
Ｘ キャリア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】