JP2956171B2 - 自動変速機の遊星歯車列 - Google Patents

自動変速機の遊星歯車列

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JP2956171B2 JP2234701A JP23470190A JP2956171B2 JP 2956171 B2 JP2956171 B2 JP 2956171B2 JP 2234701 A JP2234701 A JP 2234701A JP 23470190 A JP23470190 A JP 23470190A JP 2956171 B2 JP2956171 B2 JP 2956171B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は自動変速機の遊星歯車列に関し、特に前進
5段の変速比を有する自動変速機の遊星歯車列に関す
る。
〔従来の技術〕
従来の自動変速機の遊星歯車列としては、特開昭62−
37545号公報に記載されるものがある。これは2組の遊
星歯車組と7個の摩擦要素と3個のワンウェイクラッチ
とを具えていて前進6段の変速比を有するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記従来技術にあっては、例えば第1
速の変速比と第2速の変速比との比のように隣合う変速
比どうしの比(段間比)を設定するにあたっての自由度
が少なく、第1遊星歯車組のサンギヤとリングギヤのギ
ヤ比及び第2遊星歯車組のサンギヤとリングギヤのギヤ
比の比を変えると前記段間比が乱れて不適切な変速比に
なってしまうという問題がある。
この発明は、前記従来技術の問題点に着目してなされ
たものであって、変速比の設定の自由度を大にすること
を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、第1サンギヤ,第1リングギヤ及び第1
ピニオンキャリヤからなる第1遊星歯車組と、第2サン
ギヤ,第2リングギヤ及び第2ピニオンキャリヤからな
る第2遊星歯車組と、入力軸と、出力軸とを有する自動
変速機の遊星歯車列であることを前提としており、さら
に、 第1サンギヤ及び第1リングギヤのいずれか一方は入
力軸に直接連結され、他方は第2サンギヤに第1及び第
2クラッチを介して連結され、 第1ピニオンキャリヤは第3クラッチを介して出力軸
に連結されるとともに第4クラッチを介して第2ピニオ
ンキャリヤに連結され、 第2サンギヤは第1ブレーキを介してケースに固定可
能であり且つ第1及び第5クラッチを介して入力軸に連
結され、 第2ピニオンキャリヤは第2ブレーキを介してケース
に固定可能であり、 第2リングギヤは出力軸に直接連結されてなり、 第1クラッチと並列に第1ワンウェイクラッチ,第2
ブレーキと並列に第2ワンウェイクラッチ,第3クラッ
チと並列に第3ワンウェイクラッチを夫々配置したもの
としている。これが第1請求項に対応した遊星歯車列で
ある。
なお、前記第1及び第2遊星歯車組のいずれかに代え
て、対向して対をなす2個の傘歯車と両傘歯車に同時に
噛合し且つ対向して対をなす別の2個の傘歯車とからな
る傘歯車組を用い、前記遊星歯車組のサンギヤに代えて
前記4個の傘歯車のうち1個を用い、同遊星歯車組のピ
ニオンキャリヤに代えて、前記サンギヤに代えた傘歯車
と対向する傘歯車の枢軸を用い、さらに同遊星歯車組の
リングギヤに代えて、残りの対をなす傘歯車を用いても
よい。これが第2請求項に対応した遊星歯車列であり、
第1請求項の遊星歯車列とは主要部を同一としている。
さらに、前記前提を同じくした自動変速機の遊星歯車
列であって、各要素を次のように接続することもでき
る。すなわち、 第1サンギヤは入力軸に直接連結され、 第1ピニオンキャリヤは第1クラッチを介して入力軸
に連結されるとともに第2クラッチを介して第2サンギ
ヤに連結され、 第1リングギヤは第3クラッチを介して第2ピニオン
キャリヤに連結されるとともに、第4クラッチを介して
第2リングギヤに連結され、 第2サンギヤは第1ブレーキを介してケースに固定可
能であり、 第2ピニオンキャリヤは第2ブレーキを介してケース
に固定可能であり、 第2リングギヤは出力軸に直接連結され、 第2クラッチと並列に第1ワンウェイクラッチ,第2
ブレーキと並列に第2ワンウェイクラッチ,第4クラッ
チと並列に、相互に直列の第5クラッチと第3ワンウェ
イクラッチが夫々配置され たものでもよい。これが第3請求項に対応する遊星歯車
列であって、第1請求項の遊星歯車列とは解決しようと
する課題を同一にしている。
〔作用〕
第1請求項に対応する遊星歯車列は、第1〜5クラッ
チと第1,2ブレーキと第1〜3ワンウェイクラッチとを
後述の第2図に示すように選択的に作動させることによ
りDレンジで前進5段,Lレンジで前進4段の変速が可能
になる。ここで、第1遊星歯車組のピニオンキャリヤの
ピニオンに大径ギヤ部と小径ギヤ部とを形成すると、第
1リングギヤに対する第1サンギヤの歯数比を大きくす
ることができて、自動車用変速機として好ましい変速比
を得ることができる。
第2請求項に対応する遊星歯車列は、いずれかの遊星
歯車組に代えて、2対の傘歯車からなり自動車の差動装
置を構成するのと同じ傘歯車組を用いたものであって、
各クラッチと各ブレーキと各ワンウェイクラッチとを後
述の第8図に示すように選択的に作動させることによ
り、前記第1請求項と同様の変速が可能になる。なお、
この場合はLレンジにおいては第1,3クラッチ及び第2
ブレーキは加速時にも動力を伝達する。
第3請求項に対応する遊星歯車列は、各クラッチと各
ブレーキと各ワンウェイクラッチとを後述の第10図に示
すように選択的に作動させることにより、Dレンジで前
進5段,Lレンジで前進4段の変速が可能になる。ここで
第1ピニオンキャリヤのピニオンとして、第1サンギヤ
に噛合するピニオンと第1リングギヤに噛合するピニオ
ンとを相互に噛合させたものを使用すると、第1リング
ギヤに対する第1サンギヤの歯数比を大きくすることが
できて、自動車用変速機として好ましい変速比を得るこ
とができる。
〔実施例〕
次にこの発明の実施例を説明する。
(第1実施例) 第1〜4図は第1実施例であり、第1請求項に対応す
る。この自動変速機の遊星歯車列は、第1遊星歯車組G
1、第2遊星歯車組G2、入力軸I、出力軸O、クラッチC
1〜C5、ブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチOWC1〜OWC3
を有している。第1遊星歯車組G1は、第1サンギヤS1,
第1リングギヤR1及びこれらに同時に噛合する第1ピニ
オンP1を支持する第1ピニオンキャリヤPC1を有してい
る。第1ピニオンP1は大径部と小径部とを備えていて、
小径部が第1サンギヤS1に噛合し、大径部が第1リング
ギヤR1に噛合し、これによって、第1リングギヤR1に対
する第1サンギヤS1の歯数比(α1)を大きくすること
ができる。
第2遊星歯車組G2は、同様に第2サンギヤS2,第2リ
ングギヤR2及びこれらに同時に噛合する第2ピニオンP2
を支持する第2ピニオンキャリヤPC2を有している。第
2ピニオンP2の径は軸方向にいずれの部分においても同
一になっている。
第1サンギヤS1は入力軸Iに常時連結されている。第
1リングギヤR1は、第2及び第5クラッチC2,C5を介し
て入力軸Iに締結又は開放可能に連結され、また第2サ
ンギヤS2に前記第2クラッチに加えて第1クラッチC1を
も介して締結又は開放可能に連結されている。前記第1
クラッチC1には並列に第1ワンウェイクラッチOWC1が配
置されている。
第2サンギヤS2には第1ブレーキB1が備えられていて
変速機ケースに固定可能になっている。また第2ピニオ
ンキャリヤPC2は、クラッチC4を介して第1ピニンオン
キャリヤPC1に締結又は開放可能に連結されるととも
に、第2ブレーキB2により変速機ケースに固定可能にな
っている。この第2ブレーキB2にはワンウェイクラッチ
OWC2が並列に設置されている。
第2リングギヤR2は、出力軸Oに常時連結されるとと
もに、第1ピニオンキャリヤPC1に第3クラッチC3を介
して締結又は開放可能に連結される。この第3クラッチ
C3にはワンウェイクラッチOWC3が並列に設置されてい
る。
以上の構成を有する自動変速機の遊星歯車列では、各
クラッチ,ブレーキ,ワンウェイクラッチを、第2図に
示すような組合わせで作動させることにより同図に示す
ようなDレンジにおける前進5段とLレンジにおける前
進4段とRレンジの各変速比を得ることができる。同図
における○印が作動する構成要素であり、〔○〕印はエ
ンジンブレーキ時にのみ動力を伝達する要素である。
前記Dレンジの各変速段とRレンジにおける変速比は
第3図に示す通りである。ここでα1は第1サンギヤS1
と第1リングギヤR1との歯数比であり、α2は第2サン
ギヤS2と第2リングギヤR2との歯数比である。第3図は
α1=0.90であって、α2=0.30の場合、同0.327の場
合、同0.35の場合が示されている。同図に示されるよう
に、α1に対してα2を変化させても、第1速〜第5速
間における隣合う変速比どうしの比(段間比)が適切に
整合されたものとなっていることが分かる。したがっ
て、各変速比の設定の自由度が大であることが理解でき
る。
ここで、Dレンジにおいては第1及び第3クラッチC
1,C3は開放したままであり、第2クラッチC2は締結した
ままであるから、Dレンジにおける各変速段間での切換
え時に動作を切り換える要素が少なく、変速タイミング
の調整が容易である。また第2クラッチC2のみを締結す
ることによって、第3図に示した第1速よりも大きな減
速比を得ることができ、Dレンジを前進6段とすること
もできる。すなわち、次式の変速比がこれである。
第4図(a)(b)は第1,2遊星歯車組G1,G2の各要素
の回転速度の関係を示す線図である。すわなち、リング
ギヤR,ピニオンキャリヤPC,サンギヤSの回転数をそれ
ぞれNR,NPC,NSとし、サンギヤSの歯数/リングギヤR
の歯数をαとすれば、これらの間には、 NR+α×NS−(1+α)×NPC=0 の関係式が成立する。したがって、サンギヤS,リングギ
ヤR,ピニオンキャリヤPCの各回転数を示す縦軸をそれぞ
れS軸,R軸,PC軸とし、S軸とPC軸との間の距離と、PC
軸とR軸との間の距離をαとなるようにすれば、この座
標上における任意の直線と、S軸,PC軸及びR軸との交
点の座標は上記の式に示される関係を満足することにな
る。なお、2つの遊星歯車組を組み合わせた場合には、
互いに連結されている要素を示す縦軸は同じ位置に描い
ている。この場合、入力軸(S1軸)に回転数1をとり、
固定される要素に回転軸0をとってこれらを直線で結
び、この直線と出力軸との交点の座標が、入力軸に対す
る出力軸の回転比である。
第4図(a)は線が第1速、線が第3速、線が
第5速を示しており、また第4図(b)は線が第2
速、線RがR(後進)レンジを示している。第4速は入
力軸と出力軸の回転比が1対1であるから図示していな
い。
(第2実施例) 第5図は第2実施例を示しており、これも第1請求項
に対応している。すなわち、この実施例は第1遊星歯車
G1の第1サンギヤS1と第1リングギヤR1との接続を第1
図に示した第1実施例と逆にして、入力軸Iには第1リ
ングギヤR1を直接接続するとともに、第1サンギヤS1を
第2及び第5クラッチC2,C5を介して締結又は開放可能
に入力軸Iに接続したものであり、他は第1実施例と同
一である。
(第3実施例) 第6図は第3実施例を示しており、これも第1請求項
に対応している。すなわち、この実施例は第1遊星歯車
G1の第1ピニオンP1の大径部と小径部の噛合を第1実施
例とは逆にして、その大径部を第1サンギヤS1に噛合さ
せるとともに、その小径部を第1リングギヤR1に噛合さ
せたものであって、他は第1実施例と同一である。
(第4実施例) 第7,8図は第4実施例を示しており、これは第2請求
項に対応しているが、第6図に示した第3実施例の第1
遊星歯車組G1に代えて傘歯車組BGを用いたものである。
この傘歯車組BGは、対向して対をなす2個の傘歯車BG1,
BG2と、これらに同時に噛合し且つ対向して対をなす別
の2個の傘歯車BG3(1個は図示しない)とからなる傘
歯車組を用い、前記第1遊星歯車組G1の第1サンギヤS1
に代えて傘歯車BG1を用い、同第1ピニオンP1に代えて
傘歯車BG2を用いることにより、同第1ピニオンキャリ
ヤPc1に代えてその傘歯車BG2の枢軸SHを用い、さらに同
第1リングギヤR1に代えて傘歯車BG3を用いたものであ
る。この場合は、傘歯車BG1と傘歯車BG3との歯数比α1
は1となる。他の構成は前記第3実施例と同一である。
この実施例でも、各クラッチ,ブレーキ,ワンウェイ
クラッチを、第8図に示すような組合わせで作動させる
ことにより同図に示すようなDレンジにおける前進5段
とLレンジにおける前進4段とRレンジの各変速比を得
ることができる。同図における○印が作動する構成要素
である。
(第5実施例) 第9〜11図は第5実施例を示知ており、これは第3請
求項に対応している。この実施例の遊星歯車列も、前記
各実施例と同様に、第1遊星歯車組G1、第2遊星歯車組
G2、入力軸I、出力軸O、クラッチC1〜C5、ブレーキB
1,B2、ワンウェイクラッチOWC1〜OWC3を有している。
第1遊星歯車組G1の第1ピニオンP1は、第1サンギヤ
S1に噛合するピニオン(実線)と第1リングギヤR1に噛
合するピニオン(破線)とからなり、両ピニオンも相互
に噛合している。このため第1ピニオンキャリヤPC1は
前記両ピニオンを支持している。また、第2遊星歯車組
G2は前記各実施例と同一の構成となっている。
第1サンギヤS1は入力軸Iに常時連結されており、第
1ピニオンキャリヤPC1は、第1クラッチC1を介して入
力軸Iに締結又は開放可能に連結さるとともに、第2ク
ラッチC2を介して第2サンギヤS2にも締結又は開放可能
に連結されている。第1リングギヤR1は、第3クラッチ
C3を介して第2ピニオンキャリヤPC2に締結又は開放可
能に連結されるとともに、第4クラッチC4を介して第2
リングギヤR2に締結又は開放可能に連結されている。こ
の第2リングギヤR2は出力軸Oに常時連結されている。
また、第2サンギヤS2には第1ブレーキB1が備えられ
ていて変速機ケースに固定可能になっており、第2ピニ
オンキャリヤPC2にも第2ブレーキB2が備えられて、こ
れも変速機ケースに固定可能になっている。
さらに、前記第2クラッチC2には第1ワンウェイクラ
ッチOWC1が並列に設置され、また前記第2ブレーキB2に
は第2ワンウェイクラッチOWC2が並列に設置されてお
り、また、相互に直列の第5クラッチC5及び第3ワンウ
ェイクラッチOWC3が前記第4クラッチC4に並列に設置さ
れている。
以上の構成を有する自動変速機の遊星歯車列では、各
クラッチ,ブレーキ,ワンウェイクラッチを、第10図に
示すような組合わせで作動させることにより同図に示す
ようなDレンジにおける前進5段とLレンジにおける前
進4段とRレンジの各変速比を得ることができる。同図
における○印が作動する構成要素であり、(○)印は動
力伝達には無関係となっている。
前記Dレンジの各変速段とRレンジにおける変速比は
第11図に示す通りである。ここでのα1とα2の意味は
前記第1実施例と同一である。第11図はα2=0.33であ
って、α1=0.5の場合とα1=0.48の場合が示されて
いる。同図に示されるように、α2に対してα1を変化
させても、第1速〜第5速間における隣合う変速比どう
しの比(段間比)が適切に整合されたものとなっている
ことから、各変速比の設定の自由度が大であることが理
解できる。
ここで、Dレンジにおいては第2及び第4クラッチC
2,C4は開放したままであり、第5クラッチC5は締結した
ままであるから、Dレンジにおける各変速段間での切換
え時に動作を切り換える要素が少なく、変速タイミング
の調整が容易である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明にあっては、2組の遊
星歯車組と7個の摩擦要素と3個のワンウェイクラッチ
とを備えていて前進5段の変速比を有し、前進6段の変
速比も可能であるし、各請求項記載の発明においては、
第1遊星歯車組のサンギヤとリングギヤのギヤ比及び第
2遊星歯車組のサンギヤとリングギヤのギヤ比の比(第
2請求項にあっては遊星歯車組のサンギヤとリングギヤ
のギヤ比及び傘歯車組の傘歯車間のギヤ比の比)を変え
ても、隣合う変速比どうしの比(段間比)が整合した適
切な変速比になる。このため、前記段間比を設定するに
あたっての自由度が増大するから、自動車の設計思想に
適合した段間比を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例の遊星歯車列を示す説明図、第2図
は第1図の遊星歯車列の各変速段において作動する部材
の組合わせを示す説明図、第3図は第2図のDレンジで
の各変速段における変速比を例示する説明図、第4図
(a)は第1実施例の第1,3,5速時における遊星歯車組
の各要素の回転数の関係を示す線図、同図(b)は第1
実施例の第2速とRレンジにおける遊星歯車組の各要素
の回転数の関係を示す線図、第5図は第2実施例の遊星
歯車列を示す説明図、第6図は第3実施例の遊星歯車列
を示す説明図、第7図は第4実施例の遊星歯車列を示す
説明図、第8図は第7図の遊星歯車列の各変速段におい
て作動する部材の組合わせを示す説明図、第9図は第5
実施例の遊星歯車列を示す説明図、第10図は第9図の遊
星歯車列の各変速段において作動する部材の組合わせを
示す説明図、第11図は第10図のDレンジでの各変速段に
おける変速比を例示する説明図である。 G1……第1遊星歯車組、G2……第2遊星歯車組、S1……
第1サンギヤ、S2……第2サンギヤ、P1……第1ピニオ
ン、P2……第2ピニオン、PC1……第1ピニオンキャリ
ヤ、PC2……第2ピニオンキャリヤ、R1……第1リング
ギヤ、R2……第2リングギヤ、C1〜C5……第1〜第5ク
ラッチ、B1……第1ブレーキ、B2……第2ブレーキ、OW
C1〜OWC3……第1〜第3ワンウェイクラッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 3/44 - 3/78

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1サンギヤ,第1リングギヤ及び第1ピ
    ニオンキャリヤからなる第1遊星歯車組と、第2サンギ
    ヤ,第2リングギヤ及び第2ピニオンキャリヤからなる
    第2遊星歯車組と、入力軸と、出力軸とを有し、 第1サンギヤ及び第1リングギヤのいずれか一方は入力
    軸に直接連結され、他方は第2サンギヤに第1及び第2
    クラッチを介して連結され、 第1ピニオンキャリヤは第3クラッチを介して出力軸に
    連結されるとともに第4クラッチを介して第2ピニオン
    キャリヤに連結され、 第2サンギヤは第1ブレーキを介してケースに固定可能
    であり且つ第1及び第5クラッチを介して入力軸に連結
    され、 第2ピニオンキャリヤは第2ブレーキを介してケースに
    固定可能であり、 第2リングギヤは出力軸に直接連結されてなり、 第1クラッチと並列に第1ワンウェイクラッチ,第2ブ
    レーキと並列に第2ワンウェイクラッチ,第3クラッチ
    と並列に第3ワンウェイクラッチを夫々配置し たことを特徴とする自動変速機の遊星歯車列。
  2. 【請求項2】前記第1及び第2遊星歯車組のいずれかに
    代えて、対向して対をなす2個の傘歯車と両傘歯車に同
    時に噛合し且つ対向して対をなす別の2個の傘歯車とか
    らなる傘歯車組を用い、前記遊星歯車組のサンギヤに代
    えて前記4個の傘歯車のうち1個を用い、同遊星歯車組
    のピニオンキャリヤに代えて、前記サンギヤに代えた傘
    歯車と対向する傘歯車の枢軸を用い、さらに同遊星歯車
    組のリングギヤに代えて、残りの対をなす傘歯車を用い
    た第1請求項記載の自動変速機の遊星歯車列。
  3. 【請求項3】第1サンギヤ,第1リングギヤ及び第1ピ
    ニオンキャリヤからなる第1遊星歯車組と、第2サンギ
    ヤ,第2リングギヤ及び第2ピニオンキャリヤからなる
    第2遊星歯車組と、入力軸と、出力軸とを有し、 第1サンギヤは入力軸に直接連結され、 第1ピニオンキャリヤは第1クラッチを介して入力軸に
    連結されるとともに第2クラッチを介して第2サンギヤ
    に連結され、 第1リングギヤは第3クラッチを介して第2ピニオンキ
    ャリヤに連結されるとともに、第4クラッチを介して第
    2リングギヤに連結され、 第2サンギヤは第1ブレーキを介してケースに固定可能
    であり、 第2ピニオンキャリヤは第2ブレーキを介してケースに
    固定可能であり、 第2リングギヤは出力軸に直接連結され、 第2クラッチと並列に第1ワンウェイクラッチ,第2ブ
    レーキと並列に第2ワンウェイクラッチ,第4クラッチ
    と並列に、相互に直列の第5クラッチと第3ワンウェイ
    クラッチが夫々配置され たことを特徴とする自動変速機の遊星歯車列。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015226290A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Zf Friedrichshafen Ag Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges
DE102015226293A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Zf Friedrichshafen Ag Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges

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DE102015226290A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Zf Friedrichshafen Ag Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges
DE102015226293A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Zf Friedrichshafen Ag Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges

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