JP5715971B2 - 自動変速機装置 - Google Patents

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本発明は、入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置に関する。
従来、この種の自動変速機装置としては、3つの遊星歯車機構と、6つの摩擦係合要素とにより前進8速段と後進段とを形成可能なものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、6つの摩擦係合要素を4つのクラッチC1〜C4と2つのブレーキB1,B2とにより構成し、前進1速ではクラッチC1とブレーキB1とを係合し、前進2速ではクラッチC3とブレーキB1とを係合し、前進3速ではクラッチC2とブレーキB1とを係合し、前進4速ではクラッチC2とクラッチC3とを係合し、前進5速ではクラッチC1とクラッチC2とを係合し、前進6速ではクラッチC2とクラッチC4とを係合し、前進7速ではクラッチC1とクラッチC4とを係合し、前進8速ではクラッチC3とクラッチC4とを係合している。
特開2011−117566号公報
こうした遊星歯車機構とクラッチとブレーキとを備える自動変速機装置では、装置を設計する際には、加速性能と動力の伝達効率(燃費性能)とを両立させるため、必要な変速段のギヤ比を適正化することが求められる。また、クラッチやブレーキを摩擦係合要素として形成する場合、解放時の引き摺りが避けられないため、各変速段において解放するクラッチやブレーキの数はできる限り少なくすることが望ましい。
本発明の自動変速機装置は、加速性能と燃費性能とを両立させることを主目的とする。
本発明の自動変速機装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動変速機装置は、
入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
シングルピニオン式の第1の遊星歯車機構と、
リングギヤが前記出力部材と前記第1の遊星歯車機構のキャリアとに接続されたシングルピニオン式の第2の遊星歯車機構と、
サンギヤが前記入力部材に接続されると共にリングギヤが前記第1の遊星歯車機構のリングギヤに接続されたダブルピニオン式の第3の遊星歯車機構と、
前記入力部材と前記第2の遊星歯車機構のキャリアとの接続と該接続の解除とが可能な第1のクラッチと、
前記第1の遊星歯車機構のリングギヤと前記第2の遊星歯車機構のサンギヤとの接続と該接続の解除とが可能な第2のクラッチと、
前記第1の遊星歯車機構のサンギヤと前記第2の遊星歯車機構のサンギヤとの接続と該接続の解除とが可能な第3のクラッチと、
前記第2の遊星歯車機構のサンギヤと前記第3の遊星歯車機構のキャリアとの接続と該接続の解除とが可能な第4のクラッチと、
前記第2の遊星歯車機構のキャリアに接続された第1のブレーキと、
前記第3の遊星歯車機構のキャリアに接続された第2のブレーキと
を備えることを要旨とする。
この本発明の自動変速機装置では、自動変速機を、シングルピニオン式の第1の遊星歯車機構と、シングルピニオン式の第2の遊星歯車機構と、ダブルピニオン式の第3の遊星歯車機構と、第1〜第4のクラッチと、第1,第2のブレーキとにより構成し、入力部材を第3の遊星歯車機構のサンギヤに接続し、出力部材を第2の遊星歯車機構のリングギヤに接続し、第1の遊星歯車機構のリングギヤと第3の遊星歯車機構のリングギヤとを接続し、第1の遊星歯車機構のキャリアと第2の遊星歯車機構のリングギヤとを接続し、第1のクラッチを入力部材と第2の遊星歯車機構のキャリアとの接続とその解除とが可能に形成し、第2のクラッチを第1の遊星歯車機構のリングギヤと第2の遊星歯車機構のサンギヤとの接続とその解除とが可能に形成し、第3のクラッチを第1の遊星歯車機構のサンギヤと第2の遊星歯車機構のサンギヤとの接続とその解除とが可能に形成し、第4のクラッチを第2の遊星歯車機構のサンギヤと第3の遊星歯車機構のキャリアとの接続とその解除とが可能に形成し、第1のブレーキを第2の遊星歯車機構のキャリアに接続し、第2のブレーキを第3の遊星歯車機構のキャリアに接続する。これにより、自動変速機の各変速段におけるギヤ比を適正化してその加速性能と燃費性能とを両立させることができる。
前進8速段と後進段の変速が可能な本発明の自動変速機装置において、前前進1速段は、前記第3のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第2のブレーキとを解放することにより形成され、前進2速段は、前記第3のクラッチと前記第1のブレーキと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第4のクラッチとを解放することにより形成され、前進3速段は、前記第3のクラッチと前記第4のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、前進4速段は、前記第2のクラッチと前記第3のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、前進5速段は、前記第1のクラッチと前記第3のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第2のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、前進6速段は、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第3のクラッチとを係合すると共に前記第4のクラッチと前記第1のブレーキと前記第2のブレーキとを解放することにより形成され、前進7速段は、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第3のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、前進8速段は、前記第1のクラッチと前記第4のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第2のクラッチと前記第3のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、後進段は、前記第2のクラッチと前記第1のブレーキと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第3のクラッチと前記第4のクラッチとを解放することにより形成されるものとすることもできる。こうすれば、各変速段において解放するクラッチやブレーキを3つとすることができるから、解放するクラッチやブレーキが4つ以上となるものに比して、引き摺り損失をより低減させることができる。この態様の本発明の自動変速機装置において、前記第3のクラッチは、ドグクラッチとして構成されてなるものとすることもできるし、前記第1のブレーキは、ドグブレーキとして構成されてなるものとすることもできる。この場合、係合時に回転要素を同期させる同期制御が必要となるが、第3のクラッチは前進1速から前進6速まで係合が連続すると共に前進7速と前進8速とで解放が連続し、第1のブレーキは前進1速と前進2速とで係合が連続する共に前進3速から前進8速まで解放が連続しているから、同期制御が発生する頻度を少なくすることができ、変速フィーリングが悪化するのを抑制することができる。
本発明の一実施例としての自動変速機装置20の構成の概略を示す構成図である。 実施例の自動変速機装置20の作動表である。 変形例の自動変速機装置120の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例としての自動変速機装置20の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動変速機装置20は、図示しない内燃機関としてのエンジンが横置き(車両の左右方向に)配置されたタイプ(例えば、フロントエンジンフロントドライブ式)の車両に搭載されており、エンジンからの動力を図示しないトルクコンバータなどの発進装置を介して入力軸(インプットシャフト)22から入力すると共に入力した動力を変速して出力ギヤ24に出力する有段変速機構として構成されている。出力ギヤ24に出力された動力は、ギヤ機構26とデファレンシャルギヤ28とを介して左右の駆動輪29a,29bに出力される。なお、ギヤ機構26は、回転軸が出力ギヤ24の回転軸と並行に配置されたカウンタシャフト26aと、カウンタシャフト26aに取り付けられ出力ギヤ24と噛合するカウンタドリブンギヤ26bと、同じくカウンタシャフト26aに取り付けられデファレンシャルギヤ28のリングギヤと噛合するデファレンシャルドライブギヤ26cとにより構成されている。なお、図1では、図中の入力軸22の下側については自動変速機装置20の構成のうち出力ギヤ24とギヤ機構26との接続関係を中心に示し、他は省略した。
実施例の自動変速機装置20は、図1に示すように、シングルピニオン式の第1の遊星歯車機構30とシングルピニオン式の第2の遊星歯車機構40とダブルピニオン式の第3の遊星歯車機構50と4つクラッチC1〜C4と2つのブレーキB1,B2とを備える。3つの遊星歯車機構30,40,50は、エンジン側(図1中右側)から第2の遊星歯車機構40,第1の遊星歯車機構30,第3の遊星歯車機構50の順に軸方向に並んで配置されている。なお、4つのクラッチC1〜C4と2つのブレーキB1,B2は、実施例では、いずれも摩擦プレートをピストンで押圧することにより係合する油圧駆動の摩擦クラッチや摩擦ブレーキとして構成されている。
シングルピニオン式の第1の遊星歯車機構30は、外歯歯車としてのサンギヤ32と、このサンギヤ32と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ34と、サンギヤ32に噛合すると共にリングギヤ34に噛合する複数のピニオンギヤ36と、複数のピニオンギヤ36を連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア38とを備え、そのギヤ比λ1(サンギヤ32の歯数/リングギヤ34の歯数)としては例えば0.25に設定されている。
シングルピニオン式の第2の遊星歯車機構40は、外歯歯車としてのサンギヤ42と、このサンギヤ42と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ44と、サンギヤ42に噛合すると共にリングギヤ44に噛合する複数のピニオンギヤ46と、複数のピニオンギヤ46を自転かつ公転自在に保持するキャリア48とを備え、そのギヤ比λ2(サンギヤ42の歯数/リングギヤ44の歯数)としては例えば0.65に設定されている。この第2の遊星歯車機構40では、サンギヤ42がクラッチC2を介して第1の遊星歯車機構30のリングギヤ34に接続されると共にクラッチC3を介して第1の遊星歯車機構30のサンギヤ32に接続され、リングギヤ44が第1の遊星歯車機構30のキャリア38に接続されると共にリングギヤ44の外周に出力ギヤ24が形成され、キャリア48がクラッチC1を介して入力軸22に接続されると共にブレーキB1を介して自動変速機装置20のケース21に接続されている。
ダブルピニオン式の第3の遊星歯車機構50は、外歯歯車のサンギヤ52と、このサンギヤ52と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ54と、サンギヤ52に噛合する複数の第1のピニオンギヤ56と、第1のピニオンギヤ56に噛合すると共にリングギヤ54に噛合する複数の第2のピニオンギヤ57と、複数の第1のピニオンギヤ56および複数の第2のピニオンギヤ57を自転かつ公転自在に保持するキャリア58とを備え、そのギヤ比λ3(サンギヤ52の歯数/リングギヤ54の歯数)としては例えば0.54に設定されている。この第3の遊星歯車機構50では、サンギヤ52が入力軸22に接続され、リングギヤ54が第1の遊星歯車機構30のリングギヤ34に接続され、キャリア58がクラッチC4を介して第2の遊星歯車機構40のサンギヤ42に接続されると共にブレーキB2を介して自動変速機装置20のケース21に接続されている。
こうして構成された実施例の自動変速機装置20は、クラッチC1〜C4の係合と解放およびブレーキB1,B2の係合と解放の組み合わせにより前進1速段〜8速段と後進段とを切り替えることができるようになっている。図2に、自動変速機装置20の作動表を示す。
実施例の自動変速機装置20では、図2に示するように、前進1速段は、クラッチC3とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB2とを解放することにより形成することができる。また、前進2速段は、クラッチC3とブレーキB1とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とクラッチC4とを解放することにより形成することができる。前進3速段は、クラッチC3とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB1とを解放することにより形成することができる。前進4速段は、クラッチC2とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができる。前進5速段は、クラッチC1とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができる。前進6速段は、クラッチC1とクラッチC2とクラッチC3とを係合すると共にブレーキB1とブレーキB2とブレーキB3とを解放することにより形成することができる。前進7速段は、クラッチC1とクラッチC2とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC3とクラッチC4とブレーキB1とを解放することにより形成することができる。前進8速段は、クラッチC1とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC3とブレーキB1とを解放することにより形成することができる。後進段は、クラッチC2とブレーキB1とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC3とクラッチC4とを解放することにより形成することができる。
こうして構成された実施例の自動変速機装置20では、図2に示すように、最低速段である前進1速段のギヤ比が4.338であり、最高速段である前進8速段のギヤ比が0.606であり、両者のギヤ比幅が7.157である。このように、最低速段をよりローギヤ側に最高速段をよりハイギヤ側に設定することにより、加速性能と燃費性能とを両立させている。
また、クラッチC1〜C4やブレーキB1,B2を摩擦クラッチや摩擦ブレーキとして構成する場合、解放時の摩擦プレートによる引き摺りは避けられないが、実施例の自動変速機装置20では、図2に示すように、いずれの変速段においても、解放するクラッチやブレーキの数を3つとしているから、解放するクラッチやブレーキが4つ以上のものに比して、クラッチやブレーキの解放による引き摺り損失の発生を抑制することができる。
以上説明した実施例の自動変速機装置20によれば、シングルピニオン式の第1の遊星歯車機構30と、シングルピニオン式の第2の遊星歯車機構40と、ダブルピニオン式の第3の遊星歯車機構50と、4つのクラッチC1〜C4と、2つのブレーキB1,B2とを備え、入力軸22を第3の遊星歯車機構50のサンギヤ52に接続し、出力ギヤ24を第2の遊星歯車機構40のリングギヤ44の外周に形成し、第1の遊星歯車機構30のリングギヤ34と第3の遊星歯車機構50のリングギヤ54とを接続し、第1の遊星歯車機構30のキャリア38と第2の遊星歯車機構40のリングギヤ44とを接続し、クラッチC1を入力軸22と第2の遊星歯車機構40のキャリア48とに接続し、クラッチC2を第1の遊星歯車機構30のリングギヤ34と第2の遊星歯車機構40のサンギヤ42とに接続し、クラッチC3を第1の遊星歯車機構30のサンギヤ32と第2の遊星歯車機構40のサンギヤ42とに接続し、クラッチC4を第2の遊星歯車機構40のサンギヤ42と第3の遊星歯車機構50のキャリア58とに接続し、ブレーキB1を第2の遊星歯車機構40のキャリア48に接続し、ブレーキB2を第3の遊星歯車機構50のキャリア58に接続するから、各変速段のギヤ比を適正化でき、加速性能と燃費性能とを両立させることができる。
また、実施例の自動変速機装置20によれば、上述した構成に加えて、前進1速段ではクラッチC3とクラッチC4とブレーキB1とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB2とを解放し、前進2速段ではクラッチC3とブレーキB1とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とクラッチC4とを解放し、前進3速段ではクラッチC3とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC2とブレーキB1とを解放し、前進4速段ではクラッチC2とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC4とブレーキB1とを解放し、前進5速段ではクラッチC1とクラッチC3とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC4とブレーキB1とを解放し、前進6速段ではクラッチC1とクラッチC2とクラッチC3とを係合すると共にクラッチC4とブレーキB1とブレーキB2とを解放し、前進7速段ではクラッチC1とクラッチC2とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC3とクラッチC4とブレーキB1とを解放し、前進8速段ではクラッチC1とクラッチC4とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC2とクラッチC3とブレーキB1とを解放し、後進段ではクラッチC2とブレーキB1とブレーキB2とを係合すると共にクラッチC1とクラッチC3とクラッチC4とを解放するから、いずれの変速段においても、解放するクラッチやブレーキの数を3つとすることができる。この結果、解放するクラッチやブレーキの引き摺りに起因する損失を低減することができ、装置全体の伝達効率を向上させることができる。
実施例の自動変速機装置20では、4つのクラッチC1〜C4と2つのブレーキB1,B2のすべてを摩擦クラッチや摩擦ブレーキとして構成するものとしたが、一部のクラッチ(ブレーキ)を摩擦クラッチ(摩擦ブレーキ)に代えてドグクラッチ(ドグブレーキ)により構成するものとしてもよい。クラッチC3をドグクラッチとすると共にブレーキB1をドグブレーキとした変形例の自動変速機装置120を図3に示す。なお、変形例の自動変速機装置120の作動表は図2と同一である。ここで、ドグクラッチやドグブレーキは係合時に係合ショックが生じ易く回転部材を同期させる同期制御が必要となるが、クラッチC3は図2に示すように前進1速から前進6速まで係合が連続すると共に前進7速と前進8速とで解放が連続し、ブレーキB1は図2に示すように前進1速と前進2速とで係合が連続すると共に前進3速から前進8速まで解放が連続しているから、係合と解放とが頻繁に繰り返されることがなく、同期制御が発生する頻度は少ない。このため、ドグクラッチやドグブレーキを採用することによる変速フィーリングの悪化は生じない。
実施例の自動変速機装置20では、4つのクラッチC1〜C4および2つのブレーキB1,B2の係合と解放の組み合わせを図2の作動表に従うものとして前進8速段と後進段とを実現するものとしたが、係合と解放の組み合わせは図2の作動表に限定されるものではなく、その他の組み合わせを採用するものとしてもよい。このとき、変速段の段数は前進8速段に限られない。
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、入力軸(インプットシャフト)22が「入力部材」に相当し、出力ギヤ24が「出力部材」に相当し、第1の遊星歯車機構30が「第1の遊星歯車機構」に相当し、第2の遊星歯車機構40が「第2の遊星歯車機構」に相当し、第3の遊星歯車機構50が「第3の遊星歯車機構」に相当し、クラッチC1が「第1のクラッチ」に相当し、クラッチC2が「第2のクラッチ」に相当し、クラッチC3が「第3のクラッチ」に相当し、クラッチC4が「第4のクラッチ」に相当し、ブレーキB1が「第1のブレーキ」に相当し、ブレーキB2が「第2のブレーキ」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動変速機の製造産業などに利用可能である。
20,120 自動変速機装置、21 ケース、22 入力軸、24 出力ギヤ、26 ギヤ機構、26a カウンタシャフト、26b カウンタドリブンギヤ、26c デファレンシャルドライブギヤ、28 デファレンシャルギヤ、29a,29b 駆動輪、30 シングルピニオン式の遊星歯車機構、32 サンギヤ、34 リングギヤ、36 ピニオンギヤ、38 キャリア、40 シングルピニオン式の遊星歯車機構、42 サンギヤ、44 リングギヤ、46 ピニオンギヤ、48 キャリア、50 ダブルピニオン式の遊星歯車機構、52 サンギヤ、54 リングギヤ、56 第1のピニオンギヤ、57 第2のピニオンギヤ、58 キャリア、C1〜C4 クラッチ、B1,B2 ブレーキ。

Claims (4)

  1. 入力部材に入力された動力を変速して出力部材に出力する自動変速機装置であって、
    シングルピニオン式の第1の遊星歯車機構と、
    リングギヤが前記出力部材と前記第1の遊星歯車機構のキャリアとに接続されたシングルピニオン式の第2の遊星歯車機構と、
    サンギヤが前記入力部材に接続されると共にリングギヤが前記第1の遊星歯車機構のリングギヤに接続されたダブルピニオン式の第3の遊星歯車機構と、
    前記入力部材と前記第2の遊星歯車機構のキャリアとの接続と該接続の解除とが可能な第1のクラッチと、
    前記第1の遊星歯車機構のリングギヤと前記第2の遊星歯車機構のサンギヤとの接続と該接続の解除とが可能な第2のクラッチと、
    前記第1の遊星歯車機構のサンギヤと前記第2の遊星歯車機構のサンギヤとの接続と該接続の解除とが可能な第3のクラッチと、
    前記第2の遊星歯車機構のサンギヤと前記第3の遊星歯車機構のキャリアとの接続と該接続の解除とが可能な第4のクラッチと、
    前記第2の遊星歯車機構のキャリアに接続された第1のブレーキと、
    前記第3の遊星歯車機構のキャリアに接続された第2のブレーキと
    を備えることを特徴とする自動変速機装置。
  2. 前進8速段と後進段の変速が可能な請求項1記載の自動変速機装置であって、
    前進1速段は、前記第3のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第2のブレーキとを解放することにより形成され、
    前進2速段は、前記第3のクラッチと前記第1のブレーキと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第4のクラッチとを解放することにより形成され、
    前進3速段は、前記第3のクラッチと前記第4のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、
    前進4速段は、前記第2のクラッチと前記第3のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、
    前進5速段は、前記第1のクラッチと前記第3のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第2のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、
    前進6速段は、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第3のクラッチとを係合すると共に前記第4のクラッチと前記第1のブレーキと前記第2のブレーキとを解放することにより形成され、
    前進7速段は、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第3のクラッチと前記第4のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、
    前進8速段は、前記第1のクラッチと前記第4のクラッチと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第2のクラッチと前記第3のクラッチと前記第1のブレーキとを解放することにより形成され、
    後進段は、前記第2のクラッチと前記第1のブレーキと前記第2のブレーキとを係合すると共に前記第1のクラッチと前記第3のクラッチと前記第4のクラッチとを解放することにより形成される
    ことを特徴とする自動変速機装置。
  3. 前記第3のクラッチは、ドグクラッチとして構成されてなることを特徴とする請求項2記載の自動変速機装置。
  4. 前記第1のブレーキは、ドグブレーキとして構成されてなることを特徴とする請求項2または3記載の自動変速機装置。
JP2012013473A 2012-01-25 2012-01-25 自動変速機装置 Expired - Fee Related JP5715971B2 (ja)

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