JP3329111B2 - 自動変速機用歯車変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用の自動変速機
に使用される歯車変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用の自動変速機は、エンジンと共に
エンジンルームに設置されるから、可及的に小型軽量で
あることが好ましく、また車両の全体としての動力性能
や燃費を向上させるためには、設定可能な変速段数が多
いことが好ましい。そこで例えば三組の遊星歯車機構を
使用して前進６段の変速段を設定することのできる歯車
変速装置を採用することが考えられ、その一例が特開平
３−５６７４６号公報に記載されている。

【０００３】これを簡単に説明すると、図７において、
入力軸１と出力軸２とが同一軸線上に配置されており、
これら入力軸１と出力軸２との間に、入力軸１側から、
ダブルピニオン型遊星歯車機構である第１遊星歯車機構
３とシングルピニオン型遊星歯車機構である第２遊星歯
車機構４および第３遊星歯車機構５とが、同一軸線上に
配列されている。その第１遊星歯車機構３のキャリヤ３
Ｃと第２遊星歯車機構４のキャリヤ４Ｃと第３遊星歯車
機構５のリングギヤ５Ｒとの三者が一体となって回転す
るように連結されている。また第１遊星歯車機構３のサ
ンギヤ３Ｓと第２遊星歯車機構４のサンギヤ４Ｓとが互
いに一体となって回転するように連結されている。さら
に第２遊星歯車機構４のリングギヤ４Ｒと第３遊星歯車
機構５のキャリヤ５Ｃとが互いに一体となって回転する
ように連結されており、そのキャリヤ５Ｃに出力軸２が
連結されている。

【０００４】入力軸１を所定の回転要素に連結するため
の複数のクラッチが設けられており、具体的には、入力
軸１と第１遊星歯車機構３のサンギヤ３Ｓとの間に第１
クラッチＣ1 が設けられ、また入力軸１と第２遊星歯車
機構３のキャリヤ４Ｃとの間に第２クラッチＣ2 が設け
られ、さらに入力軸１と第３遊星歯車機構５のサンギヤ
５Ｓとの間に第３クラッチＣ3 が設けられている。そし
て互いに直列に配列された第４クラッチＣ4 と第１一方
向クラッチＦ1 とが第３クラッチＣ3 に対して並列に配
置されている。

【０００５】また所定の回転要素を固定するためのブレ
ーキ手段について説明すると、互いに一体化された第１
遊星歯車機構３のサンギヤ３Ｓおよび第２遊星歯車機構
４のサンギヤ４Ｓを固定する第１ブレーキＢ1 と、第１
遊星歯車機構３のリングギヤ３Ｒを固定する第２ブレー
キＢ2 と、互いに一体化された第１遊星歯車機構３のキ
ャリヤ３Ｃおよび第２遊星歯車機構４のキャリヤ４Ｃな
らびに第３遊星歯車機構５のリングギヤ５Ｒの三者を固
定する第３ブレーキＢ3 とが設けられている。そしてそ
の第３ブレーキＢ3 と並列に第２一方向クラッチＦ2 が
設けられている。

【０００６】したがって上記従来の歯車変速装置では、
各クラッチおよびブレーキを適宜に係合・解放させるこ
とにより前進６段・後進２段の変速段を設定することが
でき、多段化による動力性能の向上や燃費の向上を図る
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した歯車変速機構
による前進第６速は、変速比が“１”より小さいいわゆ
るオーバードライブ段であり、これは、第３クラッチＣ
3 を係合させるとともに、第３ブレーキＢ3 を係合させ
て設定される。すなわち第１遊星歯車機構３のキャリヤ
３Ｃと第２遊星歯車機構４のキャリヤ４Ｃと第３遊星歯
車機構５のリングギヤ５Ｒとの三者が、入力軸１と同速
度で回転する。これに対して第１遊星歯車機構３では、
リングギヤ３Ｒが固定されることにより、サンギヤ３Ｓ
が入力軸１とは反対方向に回転（逆回転）し、これと一
体の第２遊星歯車機構４のサンギヤ４Ｓも同様に逆回転
する。したがって第２遊星歯車機構４では、サンギヤ４
Ｓが逆回転する状態でキャリヤ４Ｃが入力軸１と共に回
転するので、出力要素と一体のリングギヤ４Ｒがキャリ
ヤ４Ｃよりも高速で、すなわち入力軸１よりも高速で正
回転し、その結果、オーバードライブ段となる。

【０００８】その場合、第３遊星歯車機構５は、変速に
特には関与していないが、リングギヤ５Ｒが入力軸１と
共に回転し、かつキャリヤ５Ｃが第２遊星歯車機構４の
キャリヤ４Ｃと共に入力軸１より高速で正回転する。そ
のため第３遊星歯車機構５のサンギヤ５Ｓは、キャリヤ
５Ｃより高速で正回転することになるので、その回転数
は入力軸１の回転数に対して極めて大きくなる。

【０００９】すなわち上記従来の歯車変速装置では、３
組の遊星歯車機構を使用して多段化を図ることが可能で
あるが、使用頻度の比較的高いオーバードライブ段にお
いて、第３遊星歯車機構５のサンギヤ５Ｓの回転数が極
端に大きくなるので、これを支持しているブッシュなど
の軸受部材の耐久性が低下し、あるいはサンギヤ５Ｓ連
結してある一方向クラッチＦ1 に対する潤滑油の供給量
を増大する必要が生じ、それに伴ってポンプ容量を増大
しなければならなくなり、さらにはサンギヤ５Ｓに連結
してあるクラッチＣ3 による潤滑油の撹拌による動力損
失や油温の増大などの不都合が生じる問題があった。

【００１０】この発明は上記の事情を背景にしてなされ
たものであり、前進６段を設定可能であり、しかも特定
の回転要素が過剰に回転することのない歯車変速装置を
提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、第１のサンギヤに噛合したピニオン
およびこのピニオンと第１のリングギヤとに噛合した他
のピニオンが第１のキャリヤによって回転自在に保持さ
れた第１の遊星歯車機構と、前記第１のサンギヤに一体
的に連結された第２のサンギヤと第２のリングギヤとに
噛合したピニオンが、前記第１のキャリヤに一体的に連
結された第２のキャリヤによって回転自在に保持された
第２の遊星歯車機構と、第３のサンギヤと第３のリング
ギヤとに噛合したピニオンが、前記第２のリングギヤお
よび出力要素に一体的に連結された第３のキャリヤによ
って回転自在に保持された第３の遊星歯車機構と、互い
に連結された第１のサンギヤと第２のサンギヤとを入力
要素に選択的に連結する第１のクラッチ手段と、互いに
連結された第１のキャリヤおよび第２のキャリヤを入力
要素に選択的に連結する第２のクラッチ手段と、互いに
連結された第１のサンギヤおよび第２のサンギヤを選択
的に固定する第１のブレーキ手段と、前記第１のリング
ギヤを選択的に固定する第２のブレーキ手段と、互いに
連結された第１のキャリヤおよび第２のキャリヤを選択
的に固定する第３のブレーキ手段とを備えた自動変速機
用歯車変速装置であって、互いに連結された第１のキャ
リヤおよび第２のキャリヤを第３のリングギヤに選択的
に連結する第３のクラッチ手段を設けるとともに、前記
第３のサンギヤを前記入力要素に常時連結したことを特
徴とするものである。

【００１２】

【作用】この発明における歯車変速装置においても前進
６段を設定することが可能であり、前進第６速は、第２
のクラッチ手段を係合させて第１および第２のキャリヤ
を入力要素に連結し、かつ第２のブレーキ手段を係合さ
せ、さらに第３のクラッチ手段を解放させて設定する。
したがって出力要素に連結してある第２の遊星歯車機構
のリングギヤは、そのサンギヤが逆回転するとともにキ
ャリヤが入力要素と共に回転することにより、入力要素
に対して増速されて正回転する。その場合、第３の遊星
歯車機構のリングギヤは、第３のクラッチ手段が解放さ
れていることにより単独で回転することができ、またそ
のサンギヤは入力要素に連結されて入力要素と共に回転
する。すなわち第３の遊星歯車機構のリングギヤが入力
要素と一体のサンギヤおよび出力要素と一体のキャリヤ
より高速で回転するが、その回転数の増大量は特には大
きくなく、またこれ以上に高速で回転する回転要素は存
在しない。したがってこの発明では、特定の回転要素が
過剰に回転することのない歯車変速装置となる。

【００１３】

【実施例】つぎにこの発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の一実施例を示すスケルトン図であ
り、入力軸１と出力軸２との間に３組の遊星歯車機構が
同一軸線上に配列されている。これらの遊星歯車機構
は、図７に示す従来の歯車変速装置と同様に、ダブルピ
ニオン型遊星歯車機構からなる第１遊星歯車機構３と、
それぞれシングルピニオン型遊星歯車機構である第２お
よび第３の遊星歯車機構４，５である。これらの遊星歯
車機構３，４，５における回転要素同士の連結状態は図
７に示す従来の歯車変速装置とほぼ同様であり、したが
って以下の説明では、図７と同一の構成については図１
に図７と同一符号を付してその説明を省略し、異なる部
分について説明する。

【００１４】図１に示す歯車変速装置においては、第３
遊星歯車機構５のサンギヤ５Ｓが入力軸１に一体回転す
るように連結されている。またこの第３遊星歯車機構５
のリングギヤ５Ｒは、互いに連結されたキャリヤ３Ｃ，
４Ｃに対して直接連結されずに、これらキャリヤ３Ｃ，
４Ｃとリングギヤ５Ｒとの間に第３クラッチＣ3 が配置
されている。また第１ブレーキＢ1 はバンドブレーキに
よって構成されており、入力軸１とサンギヤ３Ｓ，４Ｓ
とを選択的に連結する第１クラッチＣ1 のクラッチドラ
ムの外周側に配置されている。

【００１５】図１において符号１０はロックアップクラ
ッチ付きトルクコンバータであって、フロントカバー１
１と一体のポンプインペラー１２に対向してタービンラ
ンナー１３が配置されており、入力軸１はこのタービン
ランナー１３に連結されている。またこのポンプインペ
ラー１２の内周部とタービンランナー１３の内周部との
間には、一方向クラッチ１４によって支持したステータ
１５が配置されている。なお、符号１６はロックアップ
クラッチを示す。

【００１６】さらにカウンターシャフト７はフロントデ
ィファレンシャル１７に連結されている。

【００１７】上記の歯車変速装置によれば、前進６段と
後進１段もしくは後進２段とを設定することができる。
図２はその変速段を設定するための各摩擦係合装置の係
合作動表を示し、また図３は共線図を示している。な
お、図２において○は係合していることを示し、◎はエ
ンジンブレーキ時に係合させることを示し、さらに空欄
は解放状態を示す。以下、各変速段について説明する。

【００１８】前進第１速は、第３クラッチＣ3 を係合さ
せることに伴って一方向クラッチＦ2 が係合することに
より設定される。すなわち、第３遊星歯車機構５におい
てはサンギヤ５Ｓが入力軸１に連結されて入力軸１と共
に回転し、これに対してリングギヤ５Ｒが第３クラッチ
Ｃ3 を介して一方向クラッチＦ2 により固定された状態
にある。したがって、キャリヤ５Ｃおよびこれに連結さ
れた出力軸２は、サンギヤ５Ｓすなわち入力軸１に対し
て減速されて正回転（入力軸１と同方向の回転）する。

【００１９】なお、出力軸２側から動力が入力されるエ
ンジンブレーキ時には、一方向クラッチＦ2 と並列の関
係に配置されている第３ブレーキＢ3 を係合させること
により、第１速状態を保持してエンジンブレーキを効か
せることができる。

【００２０】前進第２速は、第３クラッチＣ3 と第２ブ
レーキＢ2 とを係合させて設定する。したがって、第３
遊星歯車機構５においては、キャリヤ５Ｃに出力軸２か
らの負荷がかかった状態でサンギヤ５Ｓが正回転するた
めに、リングギヤ５Ｒが逆回転しようとし、それに伴っ
て第１遊星歯車機構３におけるキャリヤ３Ｃおよびサン
ギヤ３Ｓならびにリングギヤ３Ｒが逆回転しようとす
る。しかしながら、リングギヤ３Ｒは第２ブレーキＢ2
によって固定されているために、キャリヤ３Ｃが低速で
正回転し、またサンギヤ３Ｓが低速で逆回転する。また
同様に第２遊星歯車機構４においてはサンギヤ４Ｓが低
速で逆回転し、またキャリヤ４Ｃが低速で正回転するた
めに、リングギヤ４Ｒが第１速の場合よりも、若干速い
速度で正回転する。すなわち、このリングギヤ４Ｒと一
体のキャリヤ５Ｃおよび出力軸２が第１速の場合より
も、若干速い速度で正回転し、第２速となる。

【００２１】前進第３速は、第３クラッチＣ3 と第１ブ
レーキＢ1 とを係合させて設定する。この場合も第３遊
星歯車機構５においてはキャリヤ５Ｃに出力軸２からの
負荷がかかっているので、リングギヤ５Ｒが逆回転しよ
うとし、それに伴って第２遊星歯車機構４におけるキャ
リヤ４Ｃも逆回転しようとする。しかしながら、サンギ
ヤ４Ｓが第１ブレーキＢ1 によって固定されているため
に、キャリヤ４Ｃは正回転し、その結果、第２遊星歯車
機構４におけるリングギヤ４Ｒはキャリヤ４Ｃよりも速
い速度で正回転する。すなわち、このリングギヤ４Ｒと
これに連結されている第３遊星歯車機構５のキャリヤ５
Ｃならびに出力軸２が第２速の場合よりも若干速い速度
で正回転し、第３速となる。

【００２２】前進第４速は、第２クラッチＣ2 および第
３クラッチＣ3 を係合させて設定する。したがって、第
３遊星歯車機構５においては、そのサンギヤ５Ｓとリン
グギヤ５Ｒとが入力軸１に連結されて入力軸１と共に回
転することになるので、その全体が一体となって回転す
る。すなわち、キャリヤ５Ｃに連結してある出力軸２は
入力軸１と同速度で回転し、変速比が“１”の直結段と
なる。なお、この場合第１遊星歯車機構３および第２遊
星歯車機構４においては、それらの各回転要素が一体と
なって回転する。

【００２３】前進第５速は、第２クラッチＣ2 と第１ブ
レーキＢ1 とを係合させて設定する。したがって、第２
遊星歯車機構４においては、サンギヤ４Ｓを第１ブレー
キＢ1 で固定した状態で、キャリヤ４Ｃを入力軸１と共
に正回転させることになるから、リングギヤ４Ｒはこの
第２遊星歯車機構４のギヤ比（サンギヤの歯数とリング
ギヤの歯数との比）に応じて、増速されて正回転する。
すなわち、出力軸２は入力軸１の回転数を第２遊星歯車
機構４によって増速した回転数で回転し、変速比が
“１”より小さい前進第５速となる。この場合、第３遊
星歯車機構５のサンギヤ５Ｓが入力軸１と共に回転し、
またキャリヤ５Ｃがそれよりも高速で正回転するので、
リングギヤ５Ｒが入力軸１および出力軸２よりも高速で
正回転するが、その回転数は出力軸２の回転数を第３遊
星歯車機構５のギヤ比に応じて、増大された回転数であ
るから、特に大きな値とはならない。

【００２４】前進第６速は、第２クラッチＣ2 と第２ブ
レーキＢ2 とを係合させて設定する。したがって、第１
遊星歯車機構３においては、リングギヤ３Ｒを固定した
状態でキャリヤ３Ｃを入力軸１と共に回転させることに
なるから、サンギヤ３Ｓが逆回転する。また、第２遊星
歯車機構４においては、前記サンギヤ３Ｓと一体のサン
ギヤ４Ｓが逆回転し、またキャリヤ４Ｃが入力軸１と共
に正回転するから、リングギヤ４Ｒは入力軸１に対して
大きく増速されて正回転する。すなわち、出力軸２は入
力軸１の回転数を第１遊星歯車機構３および第２遊星歯
車機構４のギヤ比に応じて増速した回転数で回転し、前
進第５速の場合よりも変速比の小さいオーバードライブ
段となる。

【００２５】なお、この前進第６速においても、第３遊
星歯車機構５においては、サンギヤ５Ｓが入力軸１と共
に正回転すると同時に、キャリヤ５Ｃがそれよりも高速
で正回転するから、リングギヤ５Ｒは出力軸２およびこ
れと一体のキャリヤ５Ｃよりも高速で正回転することに
なる。しかしながら、その増速割合は第３遊星歯車機構
５のギヤ比に応じたものであるから特に大きくはなく、
したがって、リングギヤ５Ｒの回転数が極端に大きくな
ることはない。

【００２６】後進段は、第１クラッチＣ1 と第３ブレー
キＢ3 とを係合させて設定する。したがって、第２遊星
歯車機構４においては、キャリヤ４Ｃを第３ブレーキＢ
3 で固定した状態でサンギヤ４Ｓを入力軸１と共に回転
させることになる。そのためリングギヤ４Ｒおよびこれ
に連結してある出力軸２は入力軸１に対して減速されて
逆回転し、後進段となる。なお、第３ブレーキＢ3 に替
えて、第２ブレーキＢ2 を係合させれば、第２遊星歯車
機構４のリングギヤ４Ｒおよびこれと一体の出力軸２の
回転数が逆回転方向に増速されるので、変速比の小さい
第２の後進段とすることができる。

【００２７】上述したように、図１に示す歯車変速装置
においてはオーバードライブ段である第５速と第６速と
において、第３クラッチＣ3 を解放してキャリヤ３Ｃ，
４Ｃとリングギヤ５Ｒとの連結を解除するから、第３遊
星歯車機構５における回転要素の回転数が異常に増大す
ることが回避される。そのため、図１に示す歯車変速装
置においては、回転要素を支持するブッシュなどの軸受
部材の耐久性の低下を防止することができ、また潤滑油
を過剰に撹拌したり、それに伴って油温が上昇したりあ
るいは潤滑油が劣化するなどのことを未然に防止するこ
とができる。

【００２８】なお、上記の実施例ではクラッチやブレー
キを多板構造のものを示すシンボルで表し、また第１ブ
レーキＢ1 をバンドブレーキとしたが、この発明におけ
るブレーキ手段やクラッチ手段などの摩擦係合装置は多
板構造のものに限られず、またトルクの伝達方向に方向
性のない摩擦係合装置と一方向クラッチとを併用したも
のであってもよい。

【００２９】その例を示すと、図４は、多板クラッチＣ
とこれに直列に配列した一方向クラッチＦとを、第３ク
ラッチＣ3 に対して並列に配置した例である。また図５
は、第１ブレーキＢ1 を多板構造のものとするととも
に、他の多板ブレーキＢとこれに直列に配列した一方向
クラッチＦとを、この第１ブレーキＢ1 に対して並列に
配置した例である。さらに図６は、多板ブレーキＢとこ
れに直列に配列した一方向クラッチＦとを、第２ブレー
キＢ2 に対して並列に配置した例である。

【００３０】また、図１に示す例ではいわゆるＦＦ車
（フロントエンジン・フロントドライブ車）に適するよ
うに構成した例を示したが、この発明は上記の実施例に
限定されないのであって、例えば図１に示す出力軸２を
その軸線方向に延長してこれにプロペラシャフトを連結
するように構成すれば、ＦＲ車（フロントエンジン・リ
ヤドライブ車）に適するよう構成することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の歯車変速
装置によれば、前進６段を設定可能な歯車変速装置であ
るにも拘らず、回転要素の過剰な高回転を防止すること
ができ、したがってこの発明によれば、耐久性を向上さ
せ、またオイル撹拌による動力損失を未然に防止するな
ど実用上優れた効果を奏する歯車変速装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すスケルトン図であ
る。

【図２】その各変速段を設定するための摩擦係合装置の
係合作動表を示す図表である。

【図３】図１に示す歯車変速装置についての共線図であ
る。

【図４】クラッチ手段として、多板クラッチとこれに直
列に配列した一方向クラッチとを第３クラッチに対して
並列に配置した例を示す部分的なスケルトン図である。

【図５】ブレーキ手段として、多板構造の第１ブレーキ
に対して、他の多板ブレーキとこれに直列に配列した一
方向クラッチとを並列に配置した例を示す部分的なスケ
ルトン図である。

【図６】ブレーキ手段として、多板ブレーキとこれに直
列に配列した一方向クラッチとを、第２ブレーキに対し
て並列に配置した例を示す部分的なスケルトン図であ
る。

【図７】従来の前進６段・後進１段を設定可能な歯車変
速装置の一例を示すスケルトン図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３，４，５ 遊星歯車機構 ３Ｓ，４Ｓ，５Ｓ サンギヤ ３Ｃ，４Ｃ，５Ｃ キャリヤ ３Ｒ，４Ｒ，５Ｒ リングギヤ Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 クラッチ Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ブレーキ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 3/00 - 3/78

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のサンギヤに噛合したピニオンおよ
   びこのピニオンと第１のリングギヤとに噛合した他のピ
   ニオンが第１のキャリヤによって回転自在に保持された
   第１の遊星歯車機構と、 前記第１のサンギヤに一体的に連結された第２のサンギ
   ヤと第２のリングギヤとに噛合したピニオンが、前記第
   １のキャリヤに一体的に連結された第２のキャリヤによ
   って回転自在に保持された第２の遊星歯車機構と、 第３のサンギヤと第３のリングギヤとに噛合したピニオ
   ンが、前記第２のリングギヤおよび出力要素に一体的に
   連結された第３のキャリヤによって回転自在に保持され
   た第３の遊星歯車機構と、 互いに連結された第１のサンギヤと第２のサンギヤとを
   入力要素に選択的に連結する第１のクラッチ手段と、 互いに連結された第１のキャリヤおよび第２のキャリヤ
   を入力要素に選択的に連結する第２のクラッチ手段と、 互いに連結された第１のサンギヤおよび第２のサンギヤ
   を選択的に固定する第１のブレーキ手段と、 前記第１のリングギヤを選択的に固定する第２のブレー
   キ手段と、 互いに連結された第１のキャリヤおよび第２のキャリヤ
   を選択的に固定する第３のブレーキ手段とを備えた自動
   変速機用歯車変速装置において、 互いに連結された第１のキャリヤおよび第２のキャリヤ
   を、第３のリングギヤに選択的に連結する第３のクラッ
   チ手段が設けられるとともに、 前記第３のサンギヤが前記入力要素に常時連結されてい
   ることを特徴とする自動変速機用歯車変速装置。