JP2832980B2 - 車両用遊星歯車式変速装置 - Google Patents

車両用遊星歯車式変速装置

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JP2832980B2
JP2832980B2 JP1026473A JP2647389A JP2832980B2 JP 2832980 B2 JP2832980 B2 JP 2832980B2 JP 1026473 A JP1026473 A JP 1026473A JP 2647389 A JP2647389 A JP 2647389A JP 2832980 B2 JP2832980 B2 JP 2832980B2
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    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/201—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with three sets of orbital gears

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車や鉄道車両などの車両において原動
機と駆動輪との間に設けられる遊星歯車式変速装置の改
良に関するものである。
従来の技術 車両においては、予め定められた複数のギヤ段を自動
的に選択するために好適な遊星歯車式変速装置が多用さ
れている。このような遊星歯車式変速装置では、簡単且
つ小型であって、変速比幅を大きくとり得、且つ変速制
御が容易であることが望まれる。
これに対し、特開昭50−90853号公報に記載されてい
るような車両用遊星歯車式変速装置が提供されている。
かかる装置によれば、第１サンギヤ，第１遊星歯車，第
１キャリア，および第１リングギヤを備えたシングルピ
ニオン型の第１遊星歯車装置と、第２サンギヤ，第２遊
星歯車，第２キャリア，および第２リングギヤを備えた
シングルピニオン型の第２遊星歯車装置と、第３サンギ
ヤ，第３遊星歯車，第３キャリア，および第３リングギ
ヤを備えたシングルピニオン型の第３遊星歯車装置とが
３組連ねて配列されており、６つの係合装置を組み合わ
せて作動させることにより、前進５段のギヤ段が得られ
るとともに、比較的幅広い変速比範囲が得られ、且つギ
ヤ段の切換えに際しては、それまでの動力入力経路を切
り離すと同時に次の動力入力経路を連結させるという所
謂入力切換えが不要となり、エンジンの吹き上がりや遊
星歯車のロックが解消されて変速制御が容易となるとい
う特徴がある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の装置においては、入力部材
からの入力トルクが最大となる第１速ギヤ段が成立する
際には、その入力トルクは、第２遊星歯車装置内におい
て最小の径寸法を有するサンギヤに対して入力されるよ
うになっているので、そのサンギヤの耐久性を充分に得
るためには径寸法あるいは歯車寸法を比較的大きくする
ことが必要となることから、装置全体が比較的大型とな
ってしまうという不都合があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、３組のシングルピニオン
型の遊星歯車装置を配列した形式の変速装置において、
幅広い変速比範囲が得られ且つ変速制御が容易であると
同時に、一層小型である車両用遊星歯車式変速装置を提
供することにある。
課題を解決するための手段 上記の目的を達成するため、本発明の要旨とするとこ
ろは、第１サンギヤ，第１遊星歯車を回転可能に支持す
る第１キャリア，および第１リングギヤを備えたシング
ルピニオン型の第１遊星歯車装置と、第２サンギヤ，第
２遊星歯車を回転可能に支持する第２キャリア，および
第２リングギヤを備えたシングルピニオン型の第２遊星
歯車装置と、第３サンギヤ，第３遊星歯車を回転可能に
支持する第３キャリア，および、第３リングギヤを備え
たシングルピニオン型の第３遊星歯車装置とが同じ軸線
上に順次設けられ、入力部材の回転を段階的に変速して
出力部材へ伝達する形式の車両用遊星歯車式変速装置に
おいて、（ａ）前記第１キャリアと第２リングギアと第
３サンギヤと出力部材とを互いに連結するとともに、前
記第２キャリアと第３リングギヤと互いに連結する一
方、（ｂ）前記第１リングギヤを前記入力部材に選択的
に連結する第１係合装置と、前記第１サンギヤをその入
力部材に選択的に連結する第２係合装置と、その第１サ
ンギヤを前記第２サンギヤに選択的に連結する第３係合
装置と、第１サンギヤを前記第２キャリアおよび第３リ
ングギヤに選択的に連結する第４係合装置と、前記第３
キャリアを位置固定部材に選択的に連結する第５係合装
置と、第２キャリアおよび第３リングギヤをその位置固
定部材に選択的に連結する第６係合装置と、第２サンギ
ヤを位置固定部材に選択的に連結する第７係合装置とを
設けたことにある。
なお、上記第１〜第７係合装置は、それぞれの係合要
素間を適宜連結し、或いはその連結を解除するためのも
ので、従来の車両用自動変速装置においてよく用いられ
ている形式の油圧アクチュエータにより作動させられる
もの、例えば多板式のクラッチや１本または巻付け方向
が反対の２本のバンドを備えたバンドブレーキなど、或
いは一方向にクラッチ等によって構成される。
作 用 このようにすれば、例えば第1,第3,および第５係合装
置によって、第１リングギヤと入力部材との間、第１サ
ンギヤと第２サンギヤとの間、および第３キャリアと位
置固定部材との間が同時に連結されると、最も大きい変
速比の第１速ギヤ段が得られる。第1,第3,および第６係
合装置によって、第１リングギヤと入力部材との間、第
１サンギヤと第２サンギヤとの間、および、第２キャリ
アおよび第３リングギヤと位置固定部材との間が同時に
連結されると、第１速ギヤ段よりも小さい変速比の第２
速ギヤ段が得られる。第1,第3,および第７係合装置によ
って、第１リングギヤと入力部材との間、第１サンギヤ
と第２サンギヤとの間、および第２サンギヤと位置固定
部材との間が同時に連結されると、第２速ギヤ段よりも
小さい変速比の第３速ギヤ段が得られる。第1,第2,およ
び第３係合装置によって、第１リングギヤと入力部材と
の間、第１サンギヤと入力部材との間、および第１サン
ギヤと第２サンギヤとの間が同時に連結されると、第３
速ギヤ段よりも小さい変速比（＝1.0）の第４速ギヤ段
が得られる。第2,第4,および第７係合装置によって、第
１サンギヤと入力部材との間、第１サンギヤと第２キャ
リアおよび第３リングギヤとの間、および第２サンギヤ
と位置固定部材との間が同時に連結されると、第４速ギ
ヤ段よりも小さい変速比の第５速ギヤ段が得られる。第
2,第3,および第６係合装置によって、第１サンギヤと入
力部材との間、第１サンギヤと第２サンギヤとの間、お
よび、第２キャリアおよび第３リングギヤと位置固定部
材との間が同時に連結されると、後進ギヤ段が得られ
る。
また、上記第３速ギヤ段は、第1,第4,および第６係合
装置によって、第１リングギヤと入力部材との間、第１
サンギヤと第２キャリアおよび第３リングギヤとの間、
および、第２キャリアおよび第３リングギヤと位置固定
部材との間が同時に連結されることによっても成立させ
られる。その場合には、ギヤ段の切換えを容易にする上
で、第４速ギヤ段は、第1,第2,および第４係合装置によ
って、第１リングギヤと入力部材との間、第１サンギヤ
と入力部材との間、および、第１サンギヤと第２キャリ
アおよび第３リングギヤとの間が同時に連結されること
により成立させられるようにすることが望ましい飯な
お、第４速ギヤ段は、少なくとも第１および第２係合装
置によって第１リングギヤと入力部材との間、および第
１サンギヤと入力部材との間が同時に連結されれば成立
させられる。
また、後進ギヤ段は、第2,第3,および第５係合装置に
よって、第１サンギヤと入力部材との間、第１サンギヤ
と第２サンギヤとの間、および、第３キャリアと位置固
定部材との間が同時に連結されることによっても成立さ
せられる。
発明の効果 上記のように、本発明のよれば、たとえば最も入力ト
ルクが大きい第１速ギヤ段が成立する際にも、その入力
トルクは比較的径寸法の大きい第１リングギヤに対して
入力されるので、充分な耐久性を得るためにサンギヤの
径寸法あるいは歯幅寸法を比較的大きくする必要のあっ
た従来の装置と比べて、装置をより小型とし得るという
効果が得られる。また、本発明によれば、係合装置の選
択的な作動によって前進５段の変速ギヤ段の幅広い変速
比範囲が得られるとともに、変速ギヤ段の切換えに際し
ては所謂入力切換えが必ずしも必要とされず、その切換
え制御が簡単かつ容易となる利点がある。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
第１図は、車両用遊星歯車式変速装置（以下、単に変
速装置という）10の構成を示す骨子図である。図におい
て、変速装置10は、車体に取り付けられたトランスミッ
ションケース12内において共通の軸線上に順次配列され
た入力軸14,第１遊星歯車装置16,第２遊星歯車装置18,
第３遊星歯車装置20,および出力歯車22を備えている。
入力軸14は、トルクコンバータ24を介して車両のエンジ
ン26に連結され、出力歯車22は、図示しない差動歯車装
置を介して車両の駆動輪へ連結されるものである。本実
施例では、上記入力軸14および出力歯車22が入力部材お
よび出力部材にそれぞれ対応する。また、トランスミッ
ションケース12は、位置固定部材に対応する。なお、変
速装置10およびトルクコンバータ24は、軸線に対して線
対称に構成されているため、第１図の骨子図において
は、軸線の下側が省略して示されている。
上記第１遊星歯車装置16,第２遊星歯車装置18,および
第３遊星歯車装置20は、それぞれよく知られたシングル
ピニオン型の遊星歯車装置であって、第１遊星歯車装置
16は、第１サンギヤ16s,第１遊星歯車16p,第１キャリア
16c,および第１リングギヤ16rを備えており、第１キャ
リア16cにより回転可能に支持された第１遊星歯車16pは
第１サンギヤ16sと第１リングギヤ16rとの間に位置して
それ等と噛み合わされている。第２遊星歯車装置18は、
第２サンギヤ18s,第２遊星歯車18p,第２キャリア18c,お
よび第２リングギヤ18rを備えており、第２キャリア18c
により回転可能に支持された第２遊星歯車18pは第２サ
ンギヤ18sと第２リングギヤ18rとの間に位置してそれ等
と噛み合わされている。また、第３遊星歯車装置20は、
第３サンギヤ20s,第３遊星歯車20p,第３キャリア20c,お
よび第３リングギヤ20rを備えており、第３キャリア20c
により回転可能に支持された第３遊星歯車20pは第３サ
ンギヤ20sと第３リングギヤ20rとの間に位置してそれ等
と噛み合わされている。
上記変速装置10においては、第１キャリア16cと第２
リングギヤ18rと第３サンギヤ20sの、出力歯車22とが一
体的に連結されているとともに、第２キャリア18cと第
３リングギヤ20rとが一体的に連結されている。また、
第１リングギヤ16rを入力軸14に選択的に連結する第１
クラッチC1と、第１サンギヤ16sを入力軸14に選択的に
連結する第２クラッチC2と、第１サンギヤ16sを第２サ
ンギヤ18sに選択的に連結する第３クラッチC3と、第１
サンギヤ16sを第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20
rに選択的に連結する第４クラッチC4と、第３キャリア2
0cをトランスミッションケース12に選択的に連結する第
１ブレーキB1と、第２キャリア18cおよび第３リングギ
ヤ20rをトランスミッションケース12に選択的に連結す
る第２ブレーキB2と、第２サンギヤ18sをトランスミッ
ションケース12に選択的に連結する第３ブレーキB3とが
設けられている。
上記第１クラッチC1,第２クラッチC2,第３クラッチC
3,第４クラッチC4,第１ブレーキB1,第２ブレーキB2,第
３ブレーキB3は、従来の車両用自動変速装置においてよ
く用いられている形式の油圧アクチュエータにより作動
させられるものであり、多板式のクラッチや、一本また
は巻付け方向が反対の２本のバンドを備えたバンドブレ
ーキなどにより構成される。また、第１ブレーキB1と第
３キャリア20cとの間、第２ブレーキB2と第２キャリア1
8c,第３リングギヤ20rとの間、第３ブレーキB3と第２サ
ンギヤ18sとの間には、連結部材が必要に応じて適宜設
けられる。同様に、第１クラッチC1と入力軸14,第１リ
ングギヤ16rとの間、第２クラッチC2と入力軸14,第１サ
ンギヤ16sとの間、第３クラッチC3と第１サンギヤ16s,
第２サンギヤ18sとの間、第４クラッチC4と第１サンギ
ヤ16s,第２キャリア18cとの間、各遊星歯車装置16,18,2
0を構成する各要素の間、第１キャリア16c,第２リング
ギヤ18r,および第３サンギヤ20sと出力歯車22との間に
おいても、必要に応じて連結部材が介在させられ得る。
本実施例では、上記第１クラッチC1,第２クラッチC2,第
３クラッチC3,第４クラッチC4,第１ブレーキB1,第２ブ
レーキB2,第３ブレーキB3が、第１係合装置，第２係合
装置，第３係合装置，第４係合装置，第５係合装置，第
６係合装置，および第７係合装置にそれぞれ対応する。
以上のように構成された変速装置10では、たとえば、
第２図の○印により作動状態が示されているように、前
記第１クラッチC1,第２クラッチC2,第３クラッチC3,第
４クラッチC4,第１ブレーキB1,第２ブレーキB2,第３ブ
レーキB3のうちの２つが油圧アクチュエータによって同
時に作動させられることにより、前進５段、後進１段の
中から所望する変速ギヤ段が成立させられる。かかる第
２図においては、第１遊星歯車装置16のギヤ比ρ１が0.
3、第２遊星歯車装置18のギヤ比ρ２が0.341、第３遊星
歯車装置20のギヤ比ρ３が0.695の場合における各変速
ギヤ段の変速比（入力軸14の回転速度／出力歯車22の回
転速度）が示されている。なお、第１サンギヤ16sの歯
数をZ1s、第１リングギヤ16rの歯数をZ1r、第２サンギ
ヤ18sの歯数をZ2s、第２リングギヤ18rの歯数をZ2r、第
３サンギヤ20sの歯数をZ3s、第３リングギヤ20rの歯数
をZ3rとすると、上記ギヤρ１はZ1s/Z1r、ギヤ比ρ２は
Z2s/Z2r、ギヤ比ρ３はZ3s/Z3rである。
以下、各ギヤ段の作動について説明する。
先ず、第１速ギヤ段の場合には、第１クラッチC1,第
３クラッチC3,および第１ブレーキB1が作動させられる
ことにより、第１リングギヤ16rと入力軸14との間、第
１サンギヤ16sと第２サンギヤ18sとの揚、および第３キ
ャリア20cとトランスミッションケース12との間が同時
に連結される。これにより、入力軸14に入力された動力
は、第１リングギヤ16rから第１遊星歯車16pを介して第
１キャリア16cおよび第１サンギヤ16sへ伝達される。第
１サンギヤ16sへ伝達された動力は、第３クラッチC3,第
２サンギヤ18sから第２遊星歯車18pを介して第２キャリ
ア18cおよび第２リングギヤ18rへ伝達され、さらに第３
リングギヤ20rから第３遊星歯車20pを介して第３サンギ
ヤ20sへ伝達される。このとき、第３キャリア20cは非回
転の状態であるので、第１サンギヤ16s,第２サンギヤ18
s,第２キャリア18c,および第３リングギヤ20rは入力軸1
4と反対の方向へ回転させられる。この結果、第１キャ
リア16cと、第２リングギヤ18r、および第３サンギヤ20
sが入力軸14と同じ方向へ回転させられるので、出力歯
車22は入力軸14に対して同じ正回転方向へ変速比｛ρ２
＋ρ１（１＋ρ２）（１＋ρ３）｝／ρ２に従って減速
回転させられる。
第２速ギヤ段の場合には、第１クラッチC1,第３クラ
ッチC3,および第２ブレーキB2が作動させられることに
より、第１リングギヤ16rと入力軸14との間、第１サン
ギヤ16sと第２サンギヤ18sとの間、および、第２キャリ
ア18cおよび第３リングギヤ20rとトランスミッションケ
ース12との間が同時に連結される。これにより、入力軸
14に入力された動力は、第１リングギヤ16rから第１遊
星歯車16pを介して第１キャリア16cおよび第１サンギヤ
16sに伝達される。第１サンギヤ16sへ伝達された動力
は、第３クラッチC3および第２サンギヤ18sから第２遊
星歯車18pを介して第２リングギヤ18rに伝達される。こ
のとき、第２キャリア18cは非回転の状態であるので、
第１サンギヤ16sおよび第２サンギヤ18sは入力軸14と反
対の方向へ回転させられる。この結果、第１キャリア16
cおよび第２リングギヤ18rが入力軸14と同じ方向へ回転
させられるので、出力歯車22は入力軸14に対して同じ正
回転方向へ変速比｛ρ２＋ρ１（ρ２＋１）｝／ρ２に
従って減速回転させられる。
第３速ギヤ段の場合には、第１クラッチC1,第３クラ
ッチC3,および第３ブレーキB3が作動させられることに
より、第１リングギヤ16rと入力軸14との間、第１サン
ギヤ16sと第２サンギヤ18sとの間、および第２サンギヤ
18sとトランスミッションケース12との間が同時に連結
される、これにより、入力軸14から入力された動力は、
第１リングギヤ16rから第１遊星歯車16pを介して第１キ
ャリア16に伝達されるので、出力歯車22は入力軸14に対
して同じ正回転方向へ変速比（１＋ρ１）に従って減速
回転させられる。
第４速ギヤ段の場合には、第１クラッチC1,第２クラ
ッチC2,および第３クラッチC3が作動させられることに
より、第１リングギヤ16rと入力軸14との間、第１サン
ギヤ16sと入力軸14との間、および第１サンギヤ16sと第
２サンギヤ18sとの間が同時に連結される。これによ
り、第１遊星歯車装置16,第２遊星歯車装置18,および第
３遊星歯車装置20の各要素は一体的に回転するので、入
力軸14に入力された動力の全ては、出力歯車22へ伝達さ
れる。したがって、出力歯車22は入力軸14に対して同じ
正回転方向へ変速比［1.0」にて回転させられる。
第５速ギヤ段の場合には、第２クラッチC2,第４クラ
ッチC4,および第３ブレーキB3が作動させられることに
より、第１サンギヤ16sと入力軸14との間、第１サンギ
ヤ16sと第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20rとの
間、および第２サンギヤ18sとトランスミッションケー
ス12との間が同時に連結される。これにより、入力軸14
から入力された動力は、第４クラッチC4および第２キャ
リア18cから第２遊星歯車18pを介して第２リングギヤ18
rに伝達される。この結果、第２キャリア18cおよび第２
リングギヤ18rは入力軸14と同じ方向に回転させられる
ので、出力歯車22は入力軸14に対して同じ正回転方向へ
変速比1/（１＋ρ２）にて増速回転させられる。
後進ギヤ段の場合には、第２クラッチC2,第３クラッ
チC3,および第２ブレーキB2が作動させられることによ
り、第１サンギヤ16sと入力軸14との間、第１サンギヤ1
6sと第２サンギヤ18sとの間、および、第２キャリア18c
および第３リングギヤ20rとトランスミッションケース1
2との間が同時に連結される。これにより、入力軸14か
ら入力された動力は、第２サンギヤ18sから第２遊星歯
車18pを介して第２リングギヤ18rへ伝達される。このと
き、第２キャリア18cは非回転状態であるので、第２リ
ングギヤ18rは入力軸14と反対の方向に回転させられ
る。この結果、出力歯車22は入力軸14に対して逆回転方
向へ回転させられるとともに変速比1/ρ２にて減速回転
させられる。
なお、前記第３速ギヤ段は、前記第３クラッチC3およ
び第３ブレーキB3の替わりに、第１クラッチC1と共に第
４クラッチC4および第２ブレーキB2を作動させることに
よっても成立させられ、その場合には、ギヤ段の切換え
制御を容易にする上で第４速ギヤ段を第１クラッチC1,
第２クラッチC2,および第４クラッチC4の作動によって
成立させることが望ましい。
このように、本実施例の変速装置10によれば、トルク
コンバータ24の増幅作用によって最も入力トルクが大き
い第１速ギヤ段、および比較的入力トルクが大きい第２
速，第３速ギヤ段が成立する際には、入力軸14からの入
力トルクはいずれも第１リングギヤ16rから入力される
ようになっているので、最も入力トルクが大きい第１速
ギヤ段において比較的径寸法の小さいサンギヤにトルク
が入力されていた従来の装置と比べて、装置を小型に構
成することができる。
また、本実施例によれば、各係合装置の選択的な作動
によって前進５段の変速ギヤ段の幅広い変速比範囲が得
られるとともに、ギヤ段の切換えに際しては、所謂入力
切換えが必ずしも必要のされず、しかも２つ或いは３つ
の係合装置の作動状態を切り換えるためのアクチュエー
タを制御するだけで変速が可能となるのである。
また、本実施例では各遊星歯車装置16,18,20の構成要
素の回転数が何れの変速ギヤ段においても比較的低回転
であるため、優れた耐久性が得られる。例えば、入力軸
14から入力される回転数を「１」とした場合に、前記ギ
ヤ比ρ１を「0.400」，ρ２を「0.374」，ρ３を「0.70
0」とすると、各遊星歯車装置16,18,20の構成要素の回
転数は第１表に示す如くとなり、ρ１を「0.300」，ρ
２を「0.341」，ρ３を「0.695」とした場合には、各構
成要素の回転数は第２表に示すようになり、ρ１を「0.
300」，ρ２を「0.395」，ρ３を「0.698」とした場合
には、各構成要素の回転数は第３表に示すようになる。
これ等の第１表，第２表および第３表から明らかなよ
うに、一般に高回転となり易い遊星歯車16p,18p,20pに
ついても、第１表の場合の第１速ギヤ段における第１遊
星歯車16pの「2.381」が最大で、何れの構成要素の回転
数も比較的低回転であることが判る。
また、本実施例では最も良く使用される第５速ギヤ段
が第２遊星歯車装置18のみによって成立させられるた
め、良好な動力伝達効率が得られる。
また、本実施例によれば、前記ギヤ比ρ1,ρ2,ρ
３が、0.3以上0.7以下程度の範囲内の適切な値を取り得
るため、一層効率的に外形を小さくすることができる。
また、本実施例によれば、全てのギヤ段において動力
循環が発生しないので、充分に高い動力伝達効率が得ら
れる。
また、本実施例によれば、第３サンギヤ20sの軸心を
貫通するシャフトが不要であるので、この点においても
装置を小径とすることができる。
また、本実施例では出力歯車22が設けられて前輪駆動
車両に搭載されるようになっているが、変速装置10の最
も外側において出力されるため、かかる出力歯車22を出
力軸に変更することにより、後輪駆動車両にも容易に対
処することができる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の
実施例において前記第１実施例と共通する部分には同一
の符号を付して詳しい説明を省略する。
先ず、第３図の変速装置30は、前記変速装置10に比較
して、第１一方向クラッチF1,第２一方向クラッチF2,第
３一方向クラッチF3,および第４ブレーキB4が新たに設
けられるとともに、前記出力歯車22の替わりに出力部材
として出力軸32が設けられている点が異なるのみで、そ
の他は全く同じである。第１一方向クラッチF1は、前記
第３クラッチC3と並列に第１サンギヤ16sと第２サンギ
ヤ18sとの間に配設され、第１サンギヤ16s側に設けられ
たアウタレースが第２サンギヤ18s側に設けられたイン
ナレースよりも高回転で入力軸14の回転方向と反対の逆
回転方向へ回転（以下、単に逆回転という）させられる
場合、或いはその反対にインナレースがアウタレースよ
りも高回転で入力軸14の回転方向と同じ正回転方向へ回
転（以下、単に正回転という）させられる場合に係合状
態となるもので、上記第３クラッチC3と共に第３係合装
置を構成している。また、第２一方向クラッチF2は、前
記第１ブレーキB1と並列に第３キャリア20cとトランス
ミッションケースの間に配設され、第３キャリア20c側
に設けられたインナレースがトランスミッションケース
12に設けられたアウタレースに対して逆回転させられる
場合に係合状態となるもので、上記第１ブレーキB1と共
に第５係合装置を構成している。
一方、第３一方向クラッチF3および第４ブレーキB4は
互いに直列に連結されて、前記第２ブレーキB2と並列に
第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20rとトランスミ
ッションケース12との間に配設されている。第４ブレー
キB4は、前記ブレーキB1,B2,B3と同様の油圧アクチュエ
ータによって作動させられる多板式，或いはバンド式の
ブレーキで、第３一方向クラッチF3とトランスミッショ
ンケース12との間に設けられ、その第３一方向のクラッ
チF3のアウタレースをトランスミッションケース12に選
択的に連結するものである。また、第３一方向クラッチ
F3は、第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20r側に設
けられたインナレースがアウタレースに対して逆回転さ
せられる場合に係合状態となるもので、上記第２ブレー
キB2,第４ブレーキB4と共に第６係合装置を構成してい
る。
そして、以上のように構成された変速装置30では、た
とえば、第４図に示されているように第１クラッチC1,
第２クラッチC2,第３クラッチC3,第４クラッチC4,第１
ブレーキB1,第２ブレーキB2,第３ブレーキB3,第４ブレ
ーキB4がそれぞれ作動させられることにより、前進５
段、後進１段の中から所望する変速ギヤ段が成立させら
れる。かかる第４図において、クラッチC1〜C4,および
ブレーキB1〜B4の欄に示されている「○」は、各変速ギ
ヤ段を成立させる際に作動させられる係合装置を表し、
「◎」はエンジンブレーキ時にのみ作動させられる係合
装置を表し、「○」は切換え制御の容易性等の点で作動
させられるが、変速ギヤ段を成立させる上では何等寄与
していない係合装置を表している。また、一方向クラッ
チF1〜F3の欄に示されている「○」は係合状態であるこ
とを表している。
以下、各変速ギヤ段の作動について説明する。
先ず、第１速ギヤ段の場合には、第１クラッチC1が作
動させられることにより、第１リングギヤ16rと入力軸1
4との間が連結される。これにより、入力軸14に入力さ
れた動力は、第１リングギヤ16rから第１遊星歯車16pを
介して第１キャリア16cおよび第１サンギヤ16sへ伝達さ
れ、第１キャリア16cは正回転させられるとともに第１
サンギヤ16sは逆回転させられる。上記第１サンギヤ16s
の回転は第１一方向クラッチF1を介して第２サンギヤ18
sへ伝達され、第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20
rを逆回転させるとともに、第２リングギヤ18rを正回転
させる。第３リングギヤ20rが逆回転させられることに
より、第３キャリア20cは逆回転しようとするが、第２
一方向クラッチF2によってトランスミッションケース12
と係合させられ、その回転が阻止される。この結果、第
１キャリア16c,第２リングギヤ18r,および第３サンギヤ
20sに連結された出力軸32は、前記第１実施例と同じ変
速比で正回転方向へ減速回転させられる。
この第１速ギヤ段においては、第２キャリア18cから
第３リングギヤ20rが逆回転させられるが、第４ブレー
キB4が非作動であるため第３一方向クラッチF3が係合状
態となることはなく、その第３一方向クラッチF3は第２
キャリア18cおよび第３リングギヤ20rと共に逆回転させ
られる。また、出力軸32側から回転トルクが入力される
場合には、一方向クラッチF1およびF2の係合状態が解除
されるため、必要に応じて前記第１クラッチC1に加えて
第３クラッチC3および第１ブレーキB1を作動させること
により、エンジンブレーキ状態とすることができる。
第２速ギヤ段の場合には、前記第１クラッチC1に加え
て第４ブレーキB4が作動させられることにより、第１リ
ングギヤ16rと入力軸14との間、および第３一方向クラ
ッチF3とトランスミッションケース12との間が同時に連
結される。これにより、上記第１速ギヤ段の場合に比較
して、前記第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20rの
逆回転が第３一方向クラッチF3の係合によって阻止され
るようになり、出力軸32は、前記第１実施例と同じ変速
比で正回転方向へ減速回転させられる。
この第２速ギヤ段においては、第３キャリア20cは正
回転方向へ回転させられるため、第２一方向クラッチF2
は非係合状態となる。また、出力軸32側から回転トルク
が入力される場合には、一方向クラッチF1およびF3の係
合状態が解除されるため、必要に応じて前記第１クラッ
チC1および第４ブレーキB4に加えて、或いは第４ブレー
キB4の替わりに、第３クラッチC3および第２ブレーキ入
力B2を作動させることにより、エンジンブレーキ状態と
することができる。
第３速ギヤ段の場合には、前記第１クラッチC1および
第４ブレーキB4に加えて第４クラッチC4が作動させられ
ることにより、第１リングギヤ16rと入力軸14との間、
第３一方向クラッチF3とトランスミッションケース12と
の間、および、第１サンギヤ16sと第２キャリア18cおよ
び第３リングギヤ20rとの間が同時に連結される。これ
により、上記第２速ギヤ段の場合に比較して、前記第２
キャリア18cおよび第３リングギヤ20rと共に第１サンギ
ヤ16sの回転も阻止されるようになり、出力軸32は、前
記第１実施例と同じ変速比で正回転方向へ減速回転させ
られる。
この第３速ギヤ段においては、第１サンギヤ16sの回
転が停止しているのに対して第２サンギヤ18sは逆回転
させられるため、第１一方向クラッチF1は非係合状態と
なる一方、第２一方向クラッチF2は第２速ギヤ段の場合
と同様に非係合状態のままである。また、出力軸32側か
ら回転トルクが入力される場合には、一方向クラッチF3
の係合状態が解除されるため、必要に応じて前記第１ク
ラッチC1,第４クラッチC4,および第４ブレーキB4に加え
て、或いは第４ブレーキB4の替わりに、第２ブレーキB2
を作動させることにより、エンジンブレーキ状態とする
ことができる。
第４速ギヤ段の場合には、前記第１クラッチC1,第４
クラッチC4,および第４ブレーキB4に加えて第２クラッ
チC2が作動させられることにより、第１リングギヤ16r
と入力軸14との間、第１サンギヤ16sと第２キャリア18c
および第３リングギヤ20cとの間、第３一方向クラッチF
3とトランスミッションケース12との間、および第１サ
ンギヤ16sと入力軸14との間が同時に連結される。これ
により、前記第１実施例の場合と同様に１遊星歯車装置
16,第２遊星歯車装置18,および第３遊星歯車装置20の各
要素は一体的に回転させられ、出力軸32は、正回転方向
へ変速比「1.0」にて回転させられる。
この第４速ギヤ段においては、第１サンギヤ16sおよ
び第２サンギヤ18sは一体的に回転させられるため、第
１一方向クラッチF1は係合状態ではあるが、ギヤ段の成
立には何等寄与していない。また、第２キャリア18c,第
３リングギヤ20r,および第３キャリア20cは正回転させ
られるため、第２一方向クラッチF2および第３一方向ク
ラッチF3は何れも非係合状態となる。このため、第３一
方向クラッチF3のアウタレースとトランスミッションケ
ース12とを連結する第４ブレーキB4は、ギヤ段の成立に
は何等寄与していないこととなり、この第４ブレーキB4
の作動を停止しても差支えないが、第４ブレーキB4を作
動させたままにしておけば第３速ギヤ段と第４速ギヤ段
との間の切換え制御が容易となるのである。第４クラッ
チC4の作動についても、第４速ギヤ段を成立させる上で
は必ずしも必要ないないが、第３速ギヤ段と第４速ギヤ
段との間、或いは第４速ギヤ段と第５速ギヤ段との間の
切換え制御を容易にしたり、動力伝達に直接関与しない
歯車が無駄に回転したり必要以上に高回転となったりす
ることを防止する上で、第４速ギヤ段においても作動さ
せることが望ましい。
第５速ギヤ段の場合には、上記第４速ギヤ段の場合に
比較して、第１クラッチC1の替わりに第４ブレーキB3が
第２クラッチC2,第４クラッチC4,Bおよび第４図ブレー
キB4と共に作動させられることにより、第１サンギヤ16
sと入力軸14との間、第１サンギヤ16sと第２キャリア18
cおよび第３リングギヤ20rとの間、第２サンギヤ18sと
トランシミッションケース12との間、および第３一方向
クラッチF3とトランスミッションケース12との間が同時
に連結される。これにより、入力軸14から入力された動
力は、前記第１実施例の場合と同様に第４クラッチC4お
よび第２キャリア18cから第２遊星歯車18pを介して第２
リングギヤ18rに伝達され、その第２リングギヤ18rに連
結された出力軸32は正回転方向へ増速回転させられる。
この第５速ギヤ段においては、第２サンギヤ18sの回
転が停止される他は全て正回転させられるため、一方向
クラッチF1,F2,およびF3は何れも非係合状態となる、し
たがって、この場合にも第４ブレーキB4は必ずしも作動
させる必要はないが、ギヤ段の切換え制御を容易とする
上で作動させることが望ましい。
後進ギヤ段の場合には、第２クラッチC2,第３クラッ
チC3,および第１ブレーキB1が作動させられることによ
り、第１サンギヤ16sと入力軸14との間、第１サンギヤ1
6sと第２サンギヤ18sとの間、および第３キャリア20cと
トランスミッションケース12との間が同時に連結され
る。これにより、入力軸14から入力された動力は、第２
サンギヤ18sから第２遊星歯車18pを介してその一部は第
２リングギヤ18rおよび出力軸32へ伝達され、他の一部
は第２キャリア18cおよび第３リングギヤ20rから第３遊
星歯車20pを介して第３サンギヤ20sおよび出力軸32に伝
達される。このとき、第３キャリア20cは非回転状態で
あるので、出力軸32は逆回転させられるとともに、変速
比（１＋ρ３＋ρ２ρ３）／ρ２にて減速回転させられ
る。
この後進ギヤ段においては、第１サンギヤ16sおよび
第２サンギヤ18sは第３クラッチC3によって一体的に連
結されているとともに、第３キャリア20cは第１ブレー
キB1によってトランスミッションケース12に連結されて
いるため、一方向クラッチF1,F2は何れも非係合状態で
ある。また、第２キャリア18Cおよび第３リングギヤ20r
は正回転させられるため、第３一方向クラッチF3も非係
合状態である。
このように、本実施例の変速装置30によれば、前記第
１図の変速装置10と同様な効果が得られるのに加えて、
第１速ギヤ段乃至第４速ギヤ段においては、１つのクラ
ッチまたはブレーキの作動状態を切り換えるだけで隣接
する変速ギヤ段に変速することができるため、変速時の
ショックが極めて少なくなるとともに、変速ギヤ段の切
換べ制御が大幅に簡略化されるのである。
なお、出力軸32に替えて出力歯車を用いることができ
ることは勿論である。
また、第５図の変速装置40は、上記第３図の変速装置
30に比較して、第２一方向クラッチF2とトランスミッシ
ョンケース12との間に、油圧アクチュエータによって作
動させられる多板式またはバンド式の第５ブレーキB5を
設けたもので、その第２一方向クラッチF2および前記第
１ブレーキB1と共に第５係合装置が構成されている。そ
して、かかる変速装置40においては、第６図に示されて
いるようにクラッチC1〜C4およびブレーキB1〜B5がそれ
ぞれ作動させられることにより、前進５段、後進１段の
中から所望する変速ギヤ段が成立させられる。この場合
に、新たに設けられた第５ブレーキB5は全ての前進ギヤ
段において作動させられるため、変速ギヤ段の切換え制
御が複雑になることはなく、前記変速装置30の場合と同
様な効果が得られる。第２速ギヤ段乃至第５速ギヤ段に
おいて第５ブレーキB5が作動させられるのは、このよう
に変速ギヤ段の切換え制御を簡略化するためである。
また、この実施例では後進ギヤ段が第２クラッチC2,
第３クラッチC3,および第２ブレーキB2によって成立さ
せられるようになっており、第１図の変速装置10と同じ
変速比が得られる。この時、第３キャリア20cは逆回転
させられるが、第５ブレーキB5が非作動であるため第２
一方向クラッチF2が係合状態となることはなく、その第
２一方向クラッチF2は第３キャリア20cと共に逆回転さ
せられる。
第７図の変速装置50は、上記第５図の変速装置40に比
較して第１ブレーキB1を廃止したもので、第２一方向ク
ラッチF2および第５ブレーキB5のみによって第５係合装
置が構成されている。そして、かかる変速装置50におい
ては、第８図に示されれているようにクラッチC1〜C4お
よびブレーキB2〜B5がそれぞれ作動させられることによ
り、前進５段、後進１段の中から所望する変速ギヤ段が
成立させられ、前記変速装置30,40と同様な効果が得ら
れる。なお、この場合には第１ブレーキB1が廃止された
関係で、第１速ギヤ段においてエンジンブレーキ状態と
することはできない。
以上、本発明の幾つかの実施例を図面に基づいて詳細
に説明したが、本発明はその他の態様にても好適に実施
され得るものである。
たとえば、前述の実施例においては、トルクコンバー
タ24が用いられているが、それに替えて、ロックアップ
クラッチ付トルクコンバータ、フルードカップリング、
磁粉式電磁クラッチ、多板あるいは単板式摩擦クラッチ
などが用いられ得る。
また、前述の各係合装置は、独立に構成されるだけで
なく、たとえば、一方向への移動によって第１クラッチ
C1を係合させ、他方向への移動によって第２クラッチC2
を係合させる共通のピストンを備えることにより、第１
クラッチC1および第２クラッチC2を複数の機能を備えた
単一の係合装置によって構成することもできる。
また、前記第2,第3,第４実施例は係合装置に一方向ク
ラッチを用いたものであるが、この一方向クラッチを用
いる係合装置の種類や配設形態は適宜変更できる。
また、前記第１実施例ではエンジン26およびトルクコ
ンバータ24と反対側に出力歯車22が位置させられている
が、入力軸14を各遊星歯車装置の軸心を貫通させて配設
することにより、出力歯車22をエンジン26およびトルク
コンバータ24側に配置することもできる。他の実施例に
おいても、出力軸32に替えて出力歯車を用いる場合には
同様のことが言える。
また、各遊星歯車装置のギヤ比や各変速ギヤ段の変速
比，ブレーキやクラッチの配設位置，各変速ギヤ段を成
立させるために作動させられる係合装置の種類などは必
要に応じて適宜変更できる。
その他の一々例示はしないが、本発明は当業者の知識
に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例である車両用遊星歯車式変速
装置を含む動力伝達装置の要部構成を概略的に示す骨子
図である。第２図は、第１図の実施例の変速ギヤ段とそ
れを成立させるために必要な係合装置との関係を示す図
表である。第３図は本発明の他の実施例の骨子図であ
る。第４図は第３図の実施例の変速ギヤ段とそれを成立
させるために必要な係合装置との関係を示す図表であ
る。第５図は本発明の更に別の実施例の骨子図である。
第６図は第５図の実施例の変速ギヤ段とそれを成立させ
るために必要な係合装置との関係を示す図表である。第
７図は本発明の更に別の実施例の骨子図である。第８図
は第７図の実施例の変速ギヤ段とそれを成立させるため
に必要な係合装置との関係を示す図表である。 10,30,40,50:車両用遊星歯車式変速装置 12:トランスミッションケース（位置固定部材） 14:入力軸（入力部材） 16:第１遊星歯車装置 16s:第１サンギヤ、16p:第１遊星歯車 16c:第１キャリア、16r:第１リングギヤ 18:第２遊星歯車装置 18s:第２サンギヤ、18p:第２遊星歯車 18c:第２キャリア、18r:第２リングギヤ 20:第３遊星歯車装置 20s:第３サンギヤ、20p:第３遊星歯車 20c:第３キャリア、20r:第３リングギヤ 22:出力歯車（出力部材） 32:出力軸（出力部材） C1:第１クラッチ（第１係合装置） C2:第２クラッチ（第２係合装置） C3:第３クラッチ（第３係合装置） F1:第１一方向クラッチ（第３係合装置） C4:第４クラッチ（第４係合装置） B1:第１ブレーキ（第５係合装置） B5:第５ブレーキ（第５係合装置） F2:第２一方向クラッチ（第５係合装置） B2:第２ブレーキ（第６係合装置） B4:第４ブレーキ（第６係合装置） F3:第３一方向クラッチ（第６係合装置） B3:第３ブレーキ（第７係合装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深井 昌之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−88251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−152959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−65942（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16H 3/44 - 3/78

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１サンギヤ，第１遊星歯車を回転可能に
    支持する第１キャリア，および第１リングギヤを備えた
    シングルピニオン型の第１遊星歯車装置と、第２サンギ
    ヤッ第２遊星歯車を回転可能に支持する第２キャリア，
    および第２リングギヤを備えたシングルピニオン型の第
    ２遊星歯車装置と、第３サンギヤ，第３遊星歯車を回転
    可能に支持する第３キャリア，および第３リングギヤを
    備えたシングルピニオン型の第３遊星歯車装置とが同じ
    軸線上に順次設けられ、入力部材の回転を段階的に変速
    して出力部材へ伝達する形式の車両用遊星歯車式変速装
    置において、 前記第１キャリアと第２リングギヤと第３サンギヤと出
    力部材とを互いに連結するとともに、前記第２キャリア
    と第３リングギヤとを互いに連結する一方、 前記第１リングギヤを前記入力部材に選択的に連結する
    第１係合装置と、前記第１サンギヤを該入力部材に選択
    的に連結する第２係合装置と、該第１サンギヤを前記第
    ２サンギヤに選択的に連結する第３係合装置と、該第１
    サンギヤを前記第２キャリアおよび第３リングギヤに選
    択的に連結する第４係合装置と、前記第３キャリアを位
    置固定部材に選択的に連結する第５係合装置と、該第２
    キャリアおよび第３リングギヤを該位置固定部材に選択
    的に連結する第６係合装置と、該第２サンギヤを該位置
    固定部材に選択的に連結する第７係合装置とを、設けた ことを特徴とする車両用遊星歯車式変速装置。
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