JP2004340164A

JP2004340164A - 多段変速遊星歯車列

Info

Publication number: JP2004340164A
Application number: JP2003133982A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hiraiwa; 一美平岩
Original assignee: Kyowa Metal Works Co Ltd
Current assignee: Kyowa Metal Works Co Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US7108629B2; US20040229725A1

Abstract

【課題】入力軸と出力軸と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを設け、５個の摩擦要素で前進６段の変速比を得る遊星歯車列において、下流側遊星歯車組群の構成の選択自由度を拡大し、変速比の設定自由度を向上する。
【解決手段】上流側遊星歯車組を第１サンギヤ２０、第１リングギヤ２２と第１キャリヤ２８とを有するダブルピニヨン型の第１遊星歯車組１４として、下流側遊星歯車組群が、回転メンバーとして第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、および第４メンバーとを備え、第１サンギヤ２０を入力軸１０と連結し、第１キャリヤ２８をケース５２に固定し、第１メンバーを第１リングギヤ２２と連結可能とし、第２メンバーをケース５２に固定可能であるとともに入力軸１０と連結可能とし、第３メンバーをケース５２に固定可能であるとともに第１リングギヤ２２と連結可能とし、第４メンバーを出力軸１２と連結した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用自動変速機に用いる、前進６段以上の変速比を有する多段変速遊星歯車列に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の前進６段以上の変速比を有する多段変速遊星歯車列としては、第１固定比を提供する遊星歯車組（上流側遊星歯車組）と、複式遊星歯車組（下流側遊星歯車組群）とを備え、５個の摩擦要素による複数のメンバー間の連結や固定の組み合わせにより、前進６段の変速比を得ている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０４−２１９５５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の多段変速遊星歯車列にあっては、上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを入力軸および出力軸と同じ軸心上に配置するには、上記特許文献１の図３や図１３のように、下流側遊星歯車組群を特定の複式遊星歯車組にしなければならないという制約があった。
【０００５】
このように、上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを入力軸および出力軸と同じ軸心上に配置するには、下流側遊星歯車組群の構成が特定されてしまうため、採り得る変速比の自由度が低い問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを入力軸および出力軸と同じ軸心上に配置可能で、採り得る変速比の範囲を上記従来のものより広げることを可能にした前進６段以上の変速比を有する多段変速遊星歯車列を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の多段変速遊星歯車列は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸の回転数を出力軸の回転数へ変換する上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを有し、上流側遊星歯車組が、第１サンギヤと、第１リングギヤと、該第１リングギヤに噛み合った第１アウタピニヨンと、該第１アウタピニヨンおよび第１サンギヤに噛み合った第１インナピニヨンと、該第１インナピニヨンおよび第１アウタピニヨンを軸支する第１キャリヤとを備え、下流側遊星歯車組群が、回転メンバーとして第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、および第４メンバーを備え、第１サンギヤは入力軸と連結し、第１キャリヤはケースに固定するか、または固定可能であり、第１メンバーは少なくとも前進第１速において第１リングギヤと連結可能であり、第２メンバーは前進第１速および後進において第１キャリヤと連結することによりケースに固定可能であるとともに、前進第４速以上の高速段において入力軸と連結可能であり、第３メンバーは少なくとも前進第２速において第１キャリヤと連結することによりケースに固定可能であるとともに、少なくとも前進第３速において第１リングギヤとも連結可能であり、第４メンバーは出力軸と連結したことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項２に記載した本発明の多段変速遊星歯車列は、第１キャリヤと第３メンバーとを連結する第１ブレーキおよび、第１キャリヤと第２メンバーとを連結する第２ブレーキを、上流側遊星歯車組と下流側第２遊星歯車組との間に配置したことを特徴とする
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項３に記載した本発明の多段変速遊星歯車列は、第１キャリヤと第２メンバーとを、第１ブレーキと並列に配置した第１ワンウエイクラッチで一回転方向に連結したことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項４に記載した本発明の多段変速遊星歯車列は、第１キャリヤを、該第１キャリヤとケースとの間に設けた第３ブレーキでケースに固定可能にするとともに、該第３ブレーキと並列に配置した第２ワンウエイクラッチで一回転方向に固定可能にしたことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項５に記載した本発明の多段変速遊星歯車列は、下流側遊星歯車組群が、第２遊星歯車組および第３遊星歯車組からなり、第２遊星歯車組は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２ピニヨンと、該第２ピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、第３遊星歯車組は、第３サンギヤと、第３リングギヤと、該第３リングギヤおよび第３サンギヤに噛み合った第３ピニヨンと、該第３ピニヨンを軸支する第３キャリヤとを備え、第２リングギヤが第１メンバーを構成し、第３キャリヤが第２メンバーを構成し、第２サンギヤと第３サンギヤとが連結して第３メンバーを構成し、第２キャリヤと第３リングギヤとが連結して第４メンバーを構成したことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項６に記載した本発明の多段変速遊星歯車列は、下流側遊星歯車組群が、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２インナピニヨンと、該第２インナピニヨンおよび第３リングギヤに噛み合った第３アウタピニヨンと、該第３アウタピニヨンおよび第２インナピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、第２リングギヤが第１メンバーを構成し、第３リングギヤが第２メンバーを構成し、第２サンギヤが第３メンバーを構成し、第２キャリヤが第４メンバーを構成したことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
請求項１に記載した本発明の多段変速遊星歯車列にあっては、入力軸に入力された入力トルクは上流側遊星歯車組にて減速されそのトルクが増大されて下流側遊星歯車組群に入力される。下流側遊星歯車組群では、少なくとも前進第１速時に上記増大されたトルクが第１メンバーであるリングギヤに入力される。第１速では、さらに第２メンバーが第１キャリヤに連結されて固定されて、第１メンバーに入力されたトルクはさらに増大されて第４メンバーからこれが連結された出力軸に出力される。第２メンバーはさらに第４速以上の高速段において入力軸と連結される。また、第３メンバーが少なくとも前進第２速において第１キャリヤと連結することによりケースに固定可能であるとともに、少なくとも前進第３速において第１リングギヤとも連結可能である。これらにより前進第２速以上を得る。また、後進にあっては、第２メンバーが第１キャリヤと連結することによりケースに固定可能となる。その結果、上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群の各メンバー間の連結・固定の組み合わせにより前進６段もしくは７段、後進１段の変速比で変速する。
【００１４】
請求項２に記載した本発明の多段変速遊星歯車列にあっては、第１キャリヤと第３メンバーとを連結する第１ブレーキおよび、第１キャリヤと第２メンバーとを連結する第２ブレーキを、上流側遊星歯車組と下流側第２遊星歯車組との間に配置したため、第１ブレーキは第３メンバーを第２ブレーキは第２メンバーをそれぞれ固定する。
【００１５】
請求項３に記載した本発明の多段変速遊星歯車列にあっては、第１キャリヤと第２メンバーとを、第１ブレーキと並列に配置した第１ワンウエイクラッチで一回転方向に連結したため、第１ブレーキが開放状態であっても第１ワンウエイクラッチが第１キャリヤと第２メンバーとを一回転方向に連結する。
【００１６】
請求項４に記載した本発明の多段変速遊星歯車列にあっては、第１キャリヤを、該第１キャリヤとケースとの間に設けた第３ブレーキでケースに固定可能にするとともに、該第３ブレーキと並列に配置した第２ワンウエイクラッチで一回転方向に固定可能にしたため、遊星歯車列全体を一体にした場合に第３ブレーキを開放して第１キャリヤの回転を許容する。
【００１７】
請求項５に記載した本発明の多段変速遊星歯車列にあっては、下流側遊星歯車組群が、第２遊星歯車組および第３遊星歯車組からなり、第２遊星歯車組は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２ピニヨンと、該第２ピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、第３遊星歯車組は、第３サンギヤと、第３リングギヤと、該第３リングギヤおよび第３サンギヤに噛み合った第３ピニヨンと、該第３ピニヨンを軸支する第３キャリヤとを備え、第２リングギヤが第１メンバーを構成し、第３キャリヤが第２メンバーを構成し、第２サンギヤと第３サンギヤとが連結して第３メンバーを構成し、第２キャリヤと第３リングギヤとが連結して第４メンバーを構成したため、第１メンバー乃至第３メンバーと上流側遊星歯車組の回転メンバーとを選択的に連結することで前進６段もしくは７段、後進１段の変速比で変速する。
【００１８】
請求項６に記載した本発明の多段変速遊星歯車列にあっては、下流側遊星歯車組群が、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２インナピニヨンと、該第２インナピニヨンおよび第３リングギヤに噛み合った第３アウタピニヨンと、該第３アウタピニヨンおよび第２インナピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、第２リングギヤが第１メンバーを構成し、第３リングギヤが第２メンバーを構成し、第２サンギヤが第３メンバーを構成し、第２キャリヤが第４メンバーを構成したため、第１メンバー乃至第３メンバーと上流側遊星歯車組の回転メンバーとを選択的に連結することで前進６段もしくは７段、後進１段の変速比で変速する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多段変速遊星歯車列における実施の形態を、図に基づき説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列を表すスケルトン図である。
なお、同図は同心とした入力軸１０と出力軸１２の軸心より上側半分を描いてある。
【００２０】
この多段変速遊星歯車列は、入力軸１０と出力軸１２とが同心に配置され、これらと同じ軸心上に３組の遊星歯車組、すなわち第１遊星歯車組１４、第２遊星歯車組１６、および第３遊星歯車組１８が配置されている。
なお、以下の説明において、第１遊星歯車組１４を上流側遊星歯車組と呼び、他の第２遊星歯車組１６および第３遊星歯車組１８を下流側遊星歯車組群と、区別して呼ぶことがある。
【００２１】
第１遊星歯車組１４は、一般的にダブルピニヨン型と呼ばれるものであり、第１サンギヤ２０と、第１リングギヤ２２と、第１リングギヤ２２に噛み合った第１アウタピニヨン２４と、これら第１アウタピニヨン２４および第１サンギヤ２０に噛み合った第１インナピニヨン２６と、第１インナピニヨン２６および第１アウタピニヨン２４を回転自在に軸支する第１キャリヤ２８とで構成されている。
【００２２】
第２遊星歯車組１６および第３遊星歯車組１８は、ともにシングルピニヨン型であり、それぞれ第２、第３サンギヤ３０、４０と、第２、第３リングギヤ３２、４２と、これらと噛み合う第２、第３ピニヨン３４、４４と、この第２、第３ピニヨン３４、４４を回転自在に軸支する第２、第３キャリヤ３８、４８とから構成されている。
【００２３】
第１サンギヤ２０は入力軸１０と連結されており、第１キャリヤ２８はケース５２に固定されるとともに、第１ブレーキ５４を介して第２サンギヤ３０と、第２ブレーキ５６を介して第３キャリヤ４８と、それぞれ連結可能であり、第３キャリヤ４８とは第１ワンウエイクラッチ（以下、「ＯＣ」と呼ぶ）５８により一回転方向にのみ連結可能である。
【００２４】
第２サンギヤ３０と第３サンギヤ４０とは常に連結され一体になっている。
前述のように第１キャリヤ２８はケース５２に固定されているので、これと連結可能な第２サンギヤ３０および第３サンギヤ４０と第３キャリヤ４８とはケース５２に固定可能であることになる。
【００２５】
第１リングギヤ２２は、第１クラッチ６０を介して第２リングギヤ３２と、第２クラッチ６２を介して第２サンギヤ３０と、それぞれ連結可能である。
入力軸１０と第３キャリヤ４８とは第３クラッチ６４により連結可能である。第１キャリヤ２８と第３リングギヤ４２とは常に連結されるとともに、出力軸１２とも連結している。
【００２６】
この第２遊星歯車組１６と第３遊星歯車組１８を、各回転メンバーの連結関係含めて下流側遊星歯車組群と呼び、便宜上、第１遊星歯車組１４を上流側遊星歯車組と呼ぶ。
なお、図１に示した下流側遊星歯車組群は一般にシンプソン歯車列と称されているものである。
【００２７】
次に、図１に示した多段変速遊星歯車列の作動を、図２に示した作動表と図３の（ａ）に示した共通速度線図を参考にしながら説明する。
以下の説明では、クラッチやブレーキを摩擦要素と呼び、ワンウエイクラッチを含めて回転メンバー同士の連結機能を有するもの全体を総称して締結要素と呼ぶ。
【００２８】
なお、図２の作動表において、横方向の欄にはクラッチやブレーキおよびワンウエイクラッチ（ＯＣ）などの締結要素が割り当ててあり、Ｃ−１は第１クラッチ６０を、Ｂ−１は第１ブレーキ５４を、ＯＣ１は第１ワンウエイクラッチ５８をといった具合に、それぞれ表す。なお、これらの記号と各締結要素の番号との関係は、図１に記してある。
【００２９】
縦方向の欄には図示しない操作レバーの「Ｄレンジ」および「Ｌレンジ」に分け、前進第１速（１ｓｔ）乃至第６速（６ｔｈ）、および後進（Ｒｅｖ）の各変速段を割り当ててある。
なお、Ｌレンジでは、後述するエンジンブレーキ時のように出力軸１２側から入力軸１０側を駆動することが可能である。
図２の作動表中、○印は各締結要素の締結を、また空欄は各締結要素の解放を表す。
【００３０】
図３に示した共通速度線図は、縦方向が入力軸１０の回転数を１とした場合の各回転メンバーの回転数を表し、横方向は上記した各遊星歯車の歯数比に応じた間隔に各回転メンバーを割り振って各メンバーごとに縦線を描いてある。
【００３１】
共通速度線図の上方に書いた記号は、サンギヤはＳ、リングギヤはＲ、キャリヤはＣで、またその後の数字１、２、３はそれぞれが属する第１、第２、第３の遊星歯車組を表し、例えばＳ１、Ｒ１、Ｃ１は、それぞれ第１遊星歯車組１４の第１サンギヤ２０、第１リングギヤ２２、第１キャリヤ２８を表すようになっている。
また、その上に書いてある丸で囲んだ数字は、後述する第１メンバー乃至第４メンバーを表すものであり、例えば▲１▼は第１メンバーを表す。
【００３２】
ここで、各遊星歯車組の歯数比は、リングギヤの歯数（Ｚｒ）に対するサンギヤの歯数（Ｚｓ）の比Ｚｓ／Ｚｒであり、第１遊星歯車組１４の歯数比をα１、第２遊星歯車組１６の歯数比をα２、第３遊星歯車組１８の歯数比をα３とする。
なお、共通速度線図を含めて変速比の計算には、α１を０．５５、α２を０．５０、α３を０．５０とした場合について説明する。
【００３３】
図２の共通速度線図は、各縦線と太線との交点の高さがそれぞれのメンバーの回転数を表す。また、２点鎖線の水平線はメンバー同士が同じ回転数で結ばれていることを表す。
分かりやすくするため、出力軸１２と連結された第２キャリヤ３８（Ｃ２）および第３リングギヤ４２（Ｒ３）の縦線における交点は○印で表示した。
また、図３の（ｂ）にはα１、α２、α３を上記の値とした場合の各変速比およびそれら間の各段間比を示してある。
【００３４】
始めに、上流側遊星歯車組の第１遊星歯車組１４は、第１キャリヤ２８がケース５２に固定されているので、第１リングギヤ２２は常に入力軸１０より低い回転数に減速駆動されており、その減速比は１／α１である。
【００３５】
前進第１速（１ｓｔ）は、図２に示した作動表に見るように、第１クラッチ６０の締結で第１リングギヤ２２と第２リングギヤ３２とを連結することと、第１ワンウエイクラッチ５８が自動的に締結されて第３キャリヤ４８が第１キャリヤ２８を介してケース５２に固定されることで実現する。
【００３６】
すなわち、第３キャリヤ４８は第１ワンウエイクラッチ５８の作用で車両を加速する駆動方向においてケース５２に固定されるようになっている。
このため、Ｄレンジの第１速では、いわゆるエンジンブレーキのように出力軸１２から入力軸１０への駆動はできない。
【００３７】
第１速は、上流側遊星歯車組（第１遊星歯車組１４）で減速された第１リングギヤ２２が第１クラッチ６０を経て、下流側遊星歯車組群の第２リングギヤ３２を駆動する。
そして、さらに下流側遊星歯車組群で減速されて出力軸１２に出力する。
このとき、第１速の変速比（入力軸１０の回転数／出力軸１２の回転数）は、｛（１＋α２）＋α２／α３｝／α１になり、上記の値に設定した歯数比においては４．５４５になる。
【００３８】
これを図３の共通速度線図で説明すると、左側の第１遊星歯車組１４において入力軸１０と連結された第１サンギヤ２０（Ｓ１）の回転数を１として、第１キャリヤ２８（Ｃ１）がケース５２に固定されているので回転数が０であり、両者を結んだ斜線（太線）と第１リングギヤ２２（Ｒ１）の縦線との交点の高さが第１リングギヤ２２の回転数になる。
【００３９】
第１リングギヤ２２と連結した右側の第２リングギヤ３２（Ｒ２）が同じ回転数にあって、第３キャリヤ４８（Ｃ３）がケース５２に固定されて回転数が０であり、両者を結ぶ線が１ｓｔと書かれた斜線（太線）になって、この斜線と第２キャリヤ３８（Ｃ２）および第３リングギヤ４２（Ｒ３）の縦線との交点の高さが出力軸１２の回転数になる。
【００４０】
なお、第２リングギヤ３２のように、第１速において第１リングギヤ２２と連結される回転メンバーを第１メンバーと呼ぶ。なお、第１メンバーは第４速まで第１リングギヤ２２との連結を維持される。
また、第３キャリヤ４８のように、第１速において第１キャリヤ２８を介してケース５２に固定される回転メンバーを第２メンバーと呼ぶ。
第２メンバーは後述するように、後進においてもケース５２に固定されるとともに、第４速以上の高速段において入力軸１０と連結される。
【００４１】
次に、第２速（２ｎｄ）への変速は、前述の第１速での第１クラッチ６０の締結に加えて、第１ブレーキ５４を締結することにより第２サンギヤ３０および第３サンギヤ４０がケース５２に固定されることで行われる。
このときに、第３キャリヤ４８のケース５２への固定は、第１ワンウエイクラッチ５８の作用で自動的に解除される。
【００４２】
第２サンギヤ３０および第３サンギヤ４０がケース５２に固定されたことにより、下流側遊星歯車組群での減速比が第１速から変化して歯車列全体の変速比が変化する。
【００４３】
共通速度線図においては２ｎｄの斜線が示すように、第２サンギヤ３０（Ｓ２）および第３サンギヤ４０（Ｓ３）の回転数を０とした斜線になり、第２速の変速比は、（１＋α２）／α１になる。
上記した歯数比においては２．７２７である。
【００４４】
前述のように、前進第１速から第２速への変速は、第１ワンウエイクラッチ５８の作用があるため、第１ブレーキ５４の締結を追加するだけで済む。
したがって、変速時のいわゆる変速ショックは、第１ブレーキ５４の締結を緩やかに行うように制御するだけで抑えられるので、円滑な変速を容易に行うことができる。
【００４５】
なお、第２サンギヤ３０のように、第２速において第１キャリヤ２８と連結することによってケース５２に固定する回転メンバーを第３メンバーと呼び、この第３メンバーは後述するように第６速においてもケース５２に固定されるとともに、第３速、第５速および後進において第１リングギヤ２２と連結する。
【００４６】
次に、第３速（３ｒｄ）への変速は、第２速での第１ブレーキ５４の締結を解除して第２クラッチ６２を締結することで行われる。
この段階で第３メンバーである第２サンギヤ３０は、第１リングギヤ２２と連結される。
【００４７】
したがって、第１クラッチ６０と第２クラッチ６２の締結で下流側遊星歯車組群全体が一体になるため、第１遊星歯車組１４での減速比１／α１が第３速の変速比になり、上記した歯数比においては１．８１８であり、共通速度線図の右側においては３ｒｄの水平線になる。
【００４８】
続いて第４速（４ｔｈ）への変速は、第３速における第２クラッチ６２の締結を解除して、第３クラッチ６８を締結することで行われる。
この段階で第２メンバーである第３キャリヤ４８は入力軸１０と連結され、以降の高速段において連結を維持される。
【００４９】
共通速度線図においては４ｔｈの斜線が示すように、第３キャリヤ４８が入力軸１０と同じ回転数１となってこれと第１メンバーである第２リングギヤ３２とを結んだ斜線になる。
ここで、α２（１＋α３）をＡとおいた場合、第４速の変速比は（Ａ＋α３）／｛α１（Ａ＋α３）＋Ａ（１−α１）｝になる。
上記した歯数比においては１．２２０になる。
【００５０】
次に、第５速（５ｔｈ）への変速は、第４速における第１クラッチ６０の締結を解除して再び第２クラッチ６２を締結することで行われる。
この段階で第３メンバーである第２サンギヤ３０および第３サンギヤ４０は、再び第１リングギヤ２２と連結される。
【００５１】
共通速度線図においては５ｔｈの斜線が示すように、第２サンギヤ３０（Ｓ２）および第３サンギヤ４０（Ｓ３）の回転数が第１リングギヤ２２（Ｒ１）と同じになり、これと第３キャリヤ４８（Ｃ３）とを結んだものになる。
第５速の変速比は、１／（１＋α３−α１・α３）になり、上記した歯数比においては０．８１６の増速（オーバードライブ）になる。
【００５２】
次に第６速への変速は、第５速における第２クラッチ６２の締結を解除して、第１ブレーキ５４を締結することで、第３メンバーである第２サンギヤ３０、第３サンギヤ４０をケース５２に固定して行われる。
【００５３】
共通速度線図では６ｔｈの斜線が示すように、第２サンギヤ３０（Ｓ２）および第３サンギヤ４０（Ｓ３）を０として、これと第３キャリヤ４８（Ｃ３）の回転数１とを結んだものになり、変速比は、１／（１＋α３）になる。
上記した歯数比においては０．６６７の増速になる。
【００５４】
また、後進（Ｒｅｖ）の駆動は、第２クラッチ６２と第２ブレーキ５６を締結することで行われる。
ここでは、第２メンバーである第３キャリヤ４８がケース５２に固定される。また、第３メンバーである第３サンギヤ４０が第１リングギヤ２２と連結され、下流側遊星歯車組群への入力メンバーになる。
共通速度線図はＲｅｖの斜線に示すようになり、変速比は−１／（α１・α３）になって、上記した歯数比においては−３．６３６になる。
【００５５】
前述のように、Ｄレンジの第１速において第１ワンウエイクラッチ５８は車両を加速する方向にのみ自動的に締結されるので、エンジンブレーキ時のように出力軸１２側から駆動する場合には、これと併設されている第２ブレーキ５６を図２の作動表のＬレンジにおける１ｓｔに示すように締結する。
【００５６】
これにより、トルクが作用する方向を問わずに第３キャリヤ４８がケース５２に固定され、前進第１速の変速比を得ることができる。
また、第２キャリヤ３８および第３リングギヤ４２のように、常に出力軸１２と連結される回転メンバーを第４メンバーと呼ぶ。
【００５７】
以上の変速比を図３の（ｂ）にまとめる。
なお、隣り合った変速比同士の比が段間比である。
これに見るように、全般に高速段側にいくほど段間比が小さくなっており、内燃機関で駆動する車両用変速機の変速比として好ましい傾向になっている。
【００５８】
以上が、図１に示した前進６段後進１段の多段遊星歯車列における作動と変速比であるが、前述のように第１ワンウエイクラッチ５８の作用で円滑な変速制御を容易に行うことができるとともに、車両用変速機として好ましい変速比を得ることができる。
【００５９】
また、５個の摩擦要素により前進６段の歯車列が得られるとともに、大きなトルクが作用する前進第１速における下流側遊星歯車組群への入力が、直径の大きな第２リングギヤ３２であるため、ギヤの歯元応力が大きくなることを回避できるので、第１ブレーキ５４、第２ブレーキ５６、第１ワンウエイクラッチ５８を上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群との間に配置したこととあいまって、歯車列全体をコンパクトにすることができる。
【００６０】
さらに、下流側遊星歯車組群のシンプソン歯車列は変速比の自由度が高いので、前述の各変速比を幅広い範囲で変化させた設定にすることができる。
変速比は加速性能や燃費のために、一般に車両重量や内燃機関の特性に応じた設定にする必要があるが、各変速比を幅広い範囲で設定できることは乗用車から商用車まで応用が可能であり、多段の変速比をきめ細かく設定して排気対策もやりやすくなるメリットが得られる。
また、これらのメリットを有する多段変速遊星歯車列全体が、下流側遊星歯車組群の構成に左右されずに、入力軸１０および出力軸１２と同じ軸心上に配置できることが従来にない本発明の基本的な特徴である。
【００６１】
次に、本発明の多段変速遊星歯車列における第２の実施態様のスケルトンを図４に示す。また、作動表を図５に示す。
以下に示す図は、図１の実施の形態と同様の機能を有する構成部品に、基本的に同じ符号を割り当てて書いてある。
ここでは、図１に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。
【００６２】
図４の実施の形態における違いは、第１キャリヤ２８のケース５２への固定のための第３ブレーキ６６と、これと並列配置された第２ワンウエイクラッチ６８が設けられていることである。
このため、前進第１乃至第４速の加速時においては第２ワンウエイクラッチ６８が自動的に締結されて、第１キャリヤ２８をケース５２に締結するが、その他の第１キャリヤ２８のケース５２への固定は図５の作動表のように第３ブレーキ６６（Ｂ−３）の締結で行う。
【００６３】
第３ブレーキ６６と第２ワンウエイクラッチ６８を設けたため、第１キャリヤ２８の回転が許容されるので、第１、下流側遊星歯車組群全体を一体にして直結駆動を行うことができる。
すなわち、第１クラッチ６０、第２クラッチ６２、第３クラッチ６４、第１ブレーキ５４および第２ブレーキ５６の５個の摩擦要素のうち、いずれか３個以上を締結すれば第１、下流側遊星歯車組群全体が一体になって、変速比は各遊星歯車組の歯数比に関係なく直結の１になる。
【００６４】
例えば、図５の第５速（５ｔｈ）に示すように第１クラッチ６０、第２クラッチ６２および第３クラッチ６４を締結すると、変速比が１の第５速の駆動を行うことができる。
【００６５】
なお、図５における６ｔｈ、７ｔｈは、図１の実施の形態における第５速、第６速と同じ連結関係であり、変速比も同じになるので前進７段後進１段の変速比を得る。
このように、第３ブレーキ６６および第２ワンウエイクラッチ６８が追加になるが、摩擦要素６個、第１、第２ワンウエイクラッチを含めても８個の締結要素で前進７段の変速比を得ることができる。
なお、第１メンバー乃至第４メンバーの構成は図１と同じであるので、説明を省略した。
【００６６】
この第２の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列にあっては、上記第１の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列と同様の効果を得ることができるのに加えて、前進７段にすることにより、第４速以上の高速段における段間比が図１の実施の形態より小さな値になって、車両用変速機としてより好ましい傾向にすることができ、燃費や排気性能を向上できるメリットになる。
【００６７】
次に、本発明の多段変速遊星歯車列における第３の実施の形態のスケルトンを図６に示す。
ここでは、図１に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。なお、作動表は図２に示したものと同じである。
【００６８】
図１との違いは、下流側遊星歯車組群の構成が異なることである。
すなわち、第２ピニヨン３４が右側へ延びて、これと第３リングギヤ４２と噛み合う第３ピニヨン４４があって、これら第２、第３ピニヨン３４、４４を軸支する第２キャリヤ３８がある。
【００６９】
また、上流側遊星歯車組との連結関係は以下のようになる。
第２リングギヤ３２が第１メンバーを構成するのは図１と同じであり、第１速乃至第４速において第１リングギヤ２２と連結されるのも同様である。
第３リングギヤ４２が第２メンバーを構成するのが図１とは異なり、これは第１速および後進において第１キャリヤ２８と連結することによってケース５２に固定されるとともに、第４速以上の高速段において入力軸１０と連結される。
【００７０】
第２サンギヤ３０が第３メンバーを構成し、第２速および第６速において第１キャリヤ２８を介してケース５２に固定されるとともに、第３速、第５速および後進において第１リングギヤ２２と連結される。
また、第２キャリヤ３８が常に出力軸１２と連結され第４メンバーを構成するのが図１と異なる。
【００７１】
このように、第２メンバーおよび第４メンバーの構成が図１と異なるが、各締結要素の連結関係は図１の実施の形態と同じであり、上述のように作動表は図２と共通である。
詳細の説明は省略するが、共通速度線図については図３に示した右側の下流側遊星歯車組群の部分を、第１メンバー乃至第４メンバーを上記のように置き換えれば同様に描くことができる。
したがって、変速比の計算式は異なるが、下流側遊星歯車組群の歯数比を適切に設定して、第１メンバー乃至第４メンバーを示す縦軸同士の間隔を図３と同じにすれば、変速比の値は図１の実施の形態と同じになる。
【００７２】
図６に示した実施の形態も、５個の摩擦要素で前進６段後進１段の変速比が得られ、その場合採り得る変速比の範囲の自由度を拡大できるとともに、前進第１速における下流側遊星歯車組群への入力が、第２リングギヤ３２であるため、ギヤの歯元応力が大きくなることを回避することができる。
入力軸１０、出力軸１２と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群を配置することができるのも同様である。
【００７３】
次に、本発明の多段変速遊星歯車列における第４の実施の形態のスケルトンを図７に示す。
ここでは、図１に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。なお、作動表は図２に示したものと同じである。
【００７４】
図１との違いは、第３の実施の形態と同様に、下流側遊星歯車組群の構成が異なることである。
すなわち、第３サンギヤ４０が第１メンバーを構成し、第１速乃至第４速において第１リングギヤ２２と連結される。
【００７５】
また、第２キャリヤ３８と第３リングギヤ４２とが連結して第２メンバーを構成し、これらは第１速および後進において第１キャリヤ２８と連結することによってケース５２に固定されるとともに、第４速以上の高速段において入力軸１０と連結される。
【００７６】
第２サンギヤ３０が第３メンバーを構成し、第２速および第６速において第１キャリヤ２８を介してケース５２に固定されるとともに、第３速、第５速および後進において第１リングギヤ２２と連結される。
さらに、第２リングギヤ３２と第３キャリヤ４８とが連結して第４メンバーを構成し、常に出力軸１２と連結している。
【００７７】
第１メンバー乃至第４メンバーの構成は図１と異なるが、各第１メンバー乃至第４メンバーと上流側遊星歯車組との連結関係は図１の実施の形態と同じであり、上述のように作動表も図２と共通である。
【００７８】
変速比の計算式は異なるが、第１メンバー乃至第４メンバーと共通速度線図の関係は図３と同様であり、前進６段後進１段の変速比を得ることができる。
詳細の説明は省略したが、図７に示した実施の形態も、５個の摩擦要素で前進６段後進１段の変速比が得られ、その場合採り得る変速比の範囲の自由度を拡大できる。また、入力軸１０、出力軸１２と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群を配置することができる。
【００７９】
次に、本発明の多段変速遊星歯車列における第５の実施の形態のスケルトンを図８に示す。
ここでは、図１に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。なお、作動表は図２に示したものと同じである。
【００８０】
図１との違いは、第３、第４の実施の形態と同様に、下流側遊星歯車組群の構成が異なることである。
すなわち、第３サンギヤ４０と第２リングギヤ３２が連結して第１メンバーを構成し、第１速乃至第４速において第１リングギヤ２２と連結される。
そして、第３リングギヤ４２が第２メンバーを構成し、第１速および後進において第１キャリヤ２８と連結することによってケース５２に固定されるとともに、第４速以上の高速段において入力軸１０と連結される。
【００８１】
また、第２サンギヤ３０が第３メンバーを構成し、第２速および第６速において第１キャリヤ２８を介してケース５２に固定されるとともに、第３速、第５速および後進において第１リングギヤ２２と連結される。
さらに、第２キャリヤ３８と第３キャリヤ４８とが連結して第４メンバーを構成し、常に出力軸１２と連結している。
【００８２】
第１メンバー乃至第４メンバーの構成は図１と異なるが、各第１メンバー乃至第４メンバーと上流側遊星歯車組との連結関係は図１の実施の形態と同じであり、上述のように作動表も図２と共通である。
【００８３】
変速比の計算式は異なるが、第１メンバー乃至第４メンバーと共通速度線図の関係は図３と同様であり、前進６段後進１段の変速比を得ることができる。
詳細の説明は省略したが、図８に示した実施の形態も、５個の摩擦要素で前進６段後進１段の変速比が得られ、その場合採り得る変速比の範囲の自由度を拡大できる。また、入力軸１０、出力軸１２と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群を配置することができる。
【００８４】
次に、本発明の多段変速遊星歯車列における第６の実施の形態のスケルトンを図９に示す。
ここでは、図１に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明を省略する。なお、作動表は図２に示したものと同じである。
【００８５】
図１との違いは、第３乃至第５の実施の形態と同様に、下流側遊星歯車組群の構成が異なることである。
すなわち、第２リングギヤがないとともに第２ピニヨン３４が右側へ伸びて第３リングギヤ４２と噛み合っており、第３ピニヨン４４は第２ピニヨン３４および第３サンギヤ４０と噛み合っている。
【００８６】
次に各回転メンバーの構成を説明する。
第２サンギヤ３０が第１メンバーを構成し、第１速乃至第４速において第１リングギヤ２２と連結される。
そして、第２リングギヤ３２が第２メンバーを構成し、第１速および後進において第１キャリヤ２８と連結することによってケース５２に固定されるとともに、第４速以上の高速段において入力軸１０と連結される。
【００８７】
また、第３サンギヤ４０が第３メンバーを構成し、第２速および第６速において第１キャリヤ２８を介してケース５２に固定されるとともに、第３速、第５速および後進において第１リングギヤ２２と連結される。
さらに、第２キャリヤ３８が第４メンバーを構成し、常に出力軸１２と連結している。
【００８８】
第１メンバー乃至第４メンバーの構成は図１と異なるが、各第１メンバー乃至第４メンバーと上流側遊星歯車組との連結関係は図１の実施の形態と同じであり、上述のように作動表も図２と共通である。
【００８９】
変速比の計算式は異なるが、第１メンバー乃至第４メンバーと共通速度線図の関係は図３と同様であり、前進６段後進１段の変速比を得ることができる。
詳細の説明は省略したが、図９に示した実施の形態も、５個の摩擦要素で前進６段後進１段の変速比が得られるとともに、入力軸１０、出力軸１２と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群を配置することができる。
【００９０】
以上、第１乃至第６の実施の形態について説明したが、共通することは、５個の摩擦要素で前進６段後進１段の変速比が得られるとともに、下流側遊星歯車組群の構成を問わずに、入力軸１０、出力軸１２と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群を配置することができる点である。
【００９１】
すなわち、下流側遊星歯車組群の構成を問わずに入力軸１０、出力軸１２と同じ軸心上に配置することができるので、歯車列の構成に自由度があることを意味し、ニーズに応じて下流側遊星歯車組群の歯車列を選択できることが最大の特徴である。
これにより、採り得る変速比の幅が広がるとともに、サンギヤに大きなトルクが作用しない歯車列、例えば図１、図６のようなものを選択することができる。
【００９２】
また、図４に示したように前進７段にする方法も、他の全ての実施の形態に応用可能である。
さらに、特に図示はしなかったが、内燃機関と入力軸１０の間にトルクコンバータまたは流体カップリングを設け、第３クラッチ６４をこれらの中に配置して、第２メンバーと内燃機関の出力軸とを直結可能にすることもできる。
この場合は、第４速以上の高速段において、機械的な伝達と流体を介した伝達の混在になるとともに、構造面では歯車列のまわりにおける摩擦要素を１個減らすことができる。
【００９３】
以上説明したように、本発明の多段変速遊星歯車列によれば、以下のような効果が得られるとともに、当業者の一般的な知識に基づいて、例えば第３メンバーと第１キャリヤ２８を連結する第２ブレーキ５６と並列に第３ワンウエイクラッチと第４ブレーキを配置して２速から３速への変速ショックを出にくくするなどの改良を加えた態様で実施することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明の多段変速遊星歯車列によれば、以下のような効果を得ることができる。
請求項１に記載した本発明の多段変速遊星歯車列によれば、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸の回転数を出力軸の回転数へ変換する上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを有し、上流側遊星歯車組が、第１サンギヤと、第１リングギヤと、該第１リングギヤに噛み合った第１アウタピニヨンと、該第１アウタピニヨンおよび第１サンギヤに噛み合った第１インナピニヨンと、該第１インナピニヨンおよび第１アウタピニヨンを軸支する第１キャリヤとを備え、下流側遊星歯車組群が、回転メンバーとして第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、および第４メンバーを備え、第１サンギヤは入力軸と連結し、第１キャリヤはケースに固定するか、または固定可能であり、第１メンバーは少なくとも前進第１速において第１リングギヤと連結可能であり、第２メンバーは前進第１速および後進において第１キャリヤと連結することによりケースに固定可能であるとともに、前進第４速以上の高速段において入力軸と連結可能であり、第３メンバーは少なくとも前進第２速において第１キャリヤと連結することによりケースに固定可能であるとともに、少なくとも前進第３速において第１リングギヤとも連結可能であり、第４メンバーは出力軸と連結したため、下流側遊星歯車組群の構成にほとんど制約を受けずに入力軸および出力軸と同じ軸心上に上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを配置することができるようになり、採り得る変速比の自由度が増すとともに、前進第１速などでの下流側遊星歯車組群への入力メンバーに作用する歯元応力を低減することができるので、変速機の小型軽量化が可能になる。
【００９５】
請求項２に記載した本発明の多段変速遊星歯車列によれば、第１キャリヤと第３メンバーとを連結する第１ブレーキおよび、第１キャリヤと第２メンバーとを連結する第２ブレーキを、上流側遊星歯車組と下流側第２遊星歯車組との間に配置したため、歯車列全体をコンパクトに構成することができる。
【００９６】
請求項３に記載した本発明の多段変速遊星歯車列によれば、第１キャリヤと第２メンバーとを、第１ブレーキと並列に配置した第１ワンウエイクラッチで一回転方向に連結したため、第１速から第２速の変速において、いわゆる変速ショックの発生を抑える制御が容易にできる。
【００９７】
請求項４に記載した本発明の多段変速遊星歯車列によれば、第１キャリヤを、該第１キャリヤとケースとの間に設けた第３ブレーキでケースに固定可能にするとともに、該第３ブレーキと並列に配置した第２ワンウエイクラッチで一回転方向に固定可能にしたため、遊星歯車列全体を一体にした直結駆動が可能になり、前進７段の変速比を得ることにより、車両の燃費を向上することができる。
【００９８】
請求項５に記載した本発明の多段変速遊星歯車列によれば、下流側遊星歯車組群が、第２遊星歯車組および第３遊星歯車組からなり、第２遊星歯車組は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２ピニヨンと、該第２ピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、第３遊星歯車組は、第３サンギヤと、第３リングギヤと、該第３リングギヤおよび第３サンギヤに噛み合った第３ピニヨンと、該第３ピニヨンを軸支する第３キャリヤとを備え、第２リングギヤが第１メンバーを構成し、第３キャリヤが第２メンバーを構成し、第２サンギヤと第３サンギヤとが連結して第３メンバーを構成し、第２キャリヤと第３リングギヤとが連結して第４メンバーを構成したため、幅広い範囲の変速比が設定可能になるとともに、第１速などにおける下流側遊星歯車組群への入力が直径の大きなリングギヤになって、ギヤの歯元応力が小さくなるので、歯車列全体をコンパクトにすることができる。
【００９９】
請求項６に記載した本発明の多段変速遊星歯車列によれば、下流側遊星歯車組群が、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛み合った第２インナピニヨンと、該第２インナピニヨンおよび第３リングギヤに噛み合った第３アウタピニヨンと、該第３アウタピニヨンおよび第２インナピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、第２リングギヤが第１メンバーを構成し、第３リングギヤが第２メンバーを構成し、第２サンギヤが第３メンバーを構成し、第２キャリヤが第４メンバーを構成したため、幅広い範囲の変速比が設定可能になるとともに、第１速などにおける下流側遊星歯車組群への入力が直径の大きなリングギヤになって、ギヤの歯元応力が小さくなるので、歯車列全体をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列のスケルトンを示す図である。
【図２】図１に示した多段変速遊星歯車列の作動表を示す図である。
【図３】図１に示した多段変速遊星歯車列の共通速度線図および変速比の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列のスケルトンを示す図である。
【図５】図４に示した多段変速遊星歯車列の作動表を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列のスケルトンを示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列のスケルトンを示す図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列のスケルトンを示す図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列のスケルトンを示す図である。
【符号の説明】
１０：入力軸
１２：出力軸
１４：第１遊星歯車組
１６：第２遊星歯車組
１８：第３遊星歯車組
２０：第１サンギヤ
２２：第１リングギヤ
２４：インナピニヨン
２６：アウタピニヨン
２８：第１キャリヤ
３０：第２サンギヤ
３２：第２リングギヤ
３４：第２ピニヨン
３８：第２キャリヤ
４０：第３サンギヤ
４２：第３リングギヤ
４４：第３ピニヨン
４８：第３キャリヤ
５０：第１ブレーキ
５２：ケース
５４：第１ブレーキ
５６：第２ブレーキ
５８：第１ワンウエイクラッチ
６０：第１クラッチ
６２：第２クラッチ
６４：第３クラッチ
６６：第３ブレーキ
６８：第２ワンウエイクラッチ

Claims

入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸の回転数を前記出力軸の回転数へ変換する上流側遊星歯車組と下流側遊星歯車組群とを有し、
前記上流側遊星歯車組が、第１サンギヤと、第１リングギヤと、該第１リングギヤに噛み合った第１アウタピニヨンと、該第１アウタピニヨンおよび前記第１サンギヤに噛み合った第１インナピニヨンと、該第１インナピニヨンおよび前記第１アウタピニヨンを軸支する第１キャリヤとを備え、
前記下流側遊星歯車組群が、回転メンバーとして第１メンバー、第２メンバー、第３メンバー、および第４メンバーを備え、
前記第１サンギヤは前記入力軸と連結し、
前記第１キャリヤはケースに固定するか、または固定可能であり、
前記第１メンバーは少なくとも前進第１速において前記第１リングギヤと連結可能であり、
前記第２メンバーは前進第１速および後進において前記第１キャリヤと連結することにより前記ケースに固定可能であるとともに、前進第４速以上の高速段において前記入力軸と連結可能であり、
前記第３メンバーは少なくとも前進第２速において前記第１キャリヤと連結することにより前記ケースに固定可能であるとともに、少なくとも前進第３速において前記第１リングギヤとも連結可能であり、
前記第４メンバーは前記出力軸と連結したことを特徴とする多段変速遊星歯車列。
前記第１キャリヤと前記第３メンバーとを連結する第１ブレーキおよび、前記第１キャリヤと前記第２メンバーとを連結する第２ブレーキを、前記上流側遊星歯車組と前記下流側遊星歯車組群との間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の多段変速遊星歯車列。
前記第１キャリヤと前記第２メンバーとを、前記第１ブレーキと並列に配置した第１ワンウエイクラッチで一回転方向に連結したことを特徴とする請求項１または２に記載の多段変速遊星歯車列。
前記第１キャリヤを、該第１キャリヤと前記ケースとの間に設けた第３ブレーキで前記ケースに固定可能にするとともに、該第３ブレーキと並列に配置した第２ワンウエイクラッチで一回転方向に固定可能にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多段変速遊星歯車列。
前記下流側遊星歯車組群が、第２遊星歯車組および第３遊星歯車組からなり、
前記第２遊星歯車組は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび前記第２サンギヤに噛み合った第２ピニヨンと、該第２ピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、
前記第３遊星歯車組は、第３サンギヤと、第３リングギヤと、該第３リングギヤおよび前記第３サンギヤに噛み合った第３ピニヨンと、該第３ピニヨンを軸支する第３キャリヤとを備え、
前記第２リングギヤが前記第１メンバーを構成し、前記第３キャリヤが前記第２メンバーを構成し、前記第２サンギヤと前記第３サンギヤとが連結して前記第３メンバーを構成し、前記第２キャリヤと前記第３リングギヤとが連結して前記第４メンバーを構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多段変速遊星歯車列。
前記下流側遊星歯車組群が、第２サンギヤと、第２リングギヤと、該第２リングギヤおよび前記第２サンギヤに噛み合った第２インナピニヨンと、該第２インナピニヨンおよび第３リングギヤに噛み合った第３アウタピニヨンと、該第３アウタピニヨンおよび前記第２インナピニヨンを軸支する第２キャリヤとを備え、
前記第２リングギヤが前記第１メンバーを構成し、前記第３リングギヤが前記第２メンバーを構成し、前記第２サンギヤが前記第３メンバーを構成し、前記第２キャリヤが前記第４メンバーを構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多段変速遊星歯車列。