JPH0235245A - 車両用遊星歯車式変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
が容易であることか望まれる。

これに対し、たとえば、特開昭５０−７２０６６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。これによれば、少なくとも２つのシング
ルピニオン型の′ｉＩｌ星歯車装置と１つのダブルビニ
オン型の遊星歯車装置とが連ねて配列されており、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」二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、」二記のような変速装置においては、互
いに隣接するシングルピニオン型の遊星歯車装置とダブ
ルビニオン型の遊星歯車装置とにおいて、遊星歯車に噛
の島う各ザンギャを設ける軸を構造上三重に配設しなげ
ればならず、部品点数が多くなるとともに絹の立て作業
も複雑となるばかりでなく、各′す″ンギャの径が比較
的大きく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、２組のシングルピニオン型
の遊星歯車装置と１組のダブルピニオン型の遊星歯車装
置とを配列した形式の変速装置において、幅広い変速比
範囲か得られ且つ変速制御が容易であると同時に、−層
部品点数が少なく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。

課題を解決するだめの手段 かかる目的を達成するため、本発明の要旨とするとごろ
は、第１す′ンギャ、第１′Ｍ、星歯車を回転可能に支
持する第１キャリア、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、互い
に噛み合・う少なくとも一対の第２遊星歯車を回転可能
に支持する第２キャリア、第２リングギヤを備えたダブ
ルピニオン型の第２遊星歯車装置と、第３サンギヤ、第
３ｉｕ星歯車を回転可能に支持する第３キャリア、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」二に順次設＆Ｊ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キャリアと第３サンギヤと前記出力部材とを互い
に連結し、前記第１サンギヤと第２サンギヤとを互いに
連結し、前記第２リングギヤと第３リングギヤとを互い
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る第１係合装置と、前記第２リング
ギヤおよび第３リング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３．前記第１サンギヤおよび第２
サンギヤをその入力部材に選択的に連結する第３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４係合装置と、前記第２リングギヤおよび第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５係
合装置と、前記第１サンギヤおよび第２サンギヤをその
位置固定部材に選択的に連結する第６係合装置とを設け
たことにある。

作用 このようにすれば、第１係合装置および第４係合装置に
よって、入力部材と第１リングギヤとの間、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およ
び第５係合装置によって、入力部材と第１リングギヤと
の間、および、第２リングギヤおよび第３リングギヤと
位置固定部材月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および第６係合装置によって、入力部材と第１リン
グギヤとの間、および、第１サンギヤおよび第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
ギヤ段よりも小ざい変速比の第３速ギヤ段が得られる。

第１および第２係合装置によって、入ツノ部材と第１リ
ングギヤとの間、および、第２リングギ・）・および第
３リングギヤと入力部材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および第６係合装置によって、
第２および第３リングギヤと入力部材との間、および、
第１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。そして、第３および第５係合装置
によって、第１および第２サンギヤと入力部材との間、
および、第２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。

発明の効果 上記のように、本発明によれば、第１および第２サンギ
ヤが互いに連結された状態で、係合装置の選択的な作動
によって前進５段の変速ギヤ段と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
切換えは必要とされず、しかも２つの係合装置の作動状
態を切り換えるだ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、本発明によれば、第１および第２サンギヤが互い
に隣接しているので、それらを加工段階で長手状の単一
のギヤとして製造することができ、従来の装置と比ｌ咬
して、加工工程が減少するとともに、部品点数が節減さ
れて組み立て作業が容易となるという効果が得られる。

なお、−に記係合装置は、それぞれが設げられだ要素間
を選択的に連結、すなわち適宜係合解除させるものであ
り、多板式或いはハンド式のクラッチやブレーキ、一方
向クラッチ、或いはそれらの組め合わせなどにより適宜
構成され得る。また、各係合装置は、独立に構成される
だけでなく、複数の係合装置が複数の機能を備えた単一
の製品により構成される場合もある。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す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１０（以下、単に
変速装置１０という）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
星歯軍装置１Ｂ、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、トルクコンハーク
２４を介して車両のエンジン２６に連結され、出力歯車
２２ば、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１
４および出力歯車２２が人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、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および第３′Ｍ星歯車装置２
０は、それぞれよく知られたシングルピニオン型の遊星
歯車装置を構成している。第１Ｍ星歯車装置１６は、第
１サンギヤ１６ｓ、第１遊星歯車１．６　ｐ、第１キャ
リア１６ｃ、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が第１サンギヤ１６ｓおよび第１リングギヤ１
６ｒの間に位置してそれらと噛み合わされている。また
、第２遊星歯車装置１８は、ダブルピニオン型であって
、第２サンギヤ１８ｓ、互いに噛み合う一対の第２遊星
歯車１８Ｐ、第２キャリア１８ｃ、第２リングギヤ１８
ｒ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が第２サンギヤ１８ｓお
よび第２リングギヤ１８ｒの間に位置してそれらと噛み
合わされている。そして、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ギヤリア
２０ｃ、第３リングギヤ２Ｏｒ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２
０ｐが第３サンギヤ２０ｓおよび第３リングギヤ２０ｒ
の間に位置してそれらと噛み合わされている。

上記変速装置１０においては、前記第１キヤリ］　０ ア１６ｃと第２キャリア１８ｃと第３サンギヤ２０ｓと
出力歯車２２とが一体的に連結され、第１サンギヤ１６
ｓと第２サンギヤ１８ｓとが一体的に連結され、第２リ
ングギヤ１８ｒと第３リングギヤ２Ｏｒとが一体的に連
結されている。

そして、第１リングギヤ１６ｒを入力軸１４に選択的に
連結する第１クラツチＣ１と、第２リングギヤ１８ｒお
よび第３リングギヤ２０ｒを入力軸１４に選択的に連結
する第２クラツチｃ２と、第１サンギヤ１６ｓおよび第
２サンギヤ１８ｓを入力軸１４に選択的に連結する第３
クラツチｃ３と、第３キャリア２０ｃをトランスミ・ン
ションヶース１２に選択的に連結する第１ブレーキＢ１
と、第２リングギヤ１８ｒおよび第３リングギヤ２゜ｒ
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１サンギヤ１６ｓおよび第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。

」二記第１クラッチＣ１、第２クラツチｃ２、第３クラ
ンチＣ３、第１ブレーキＢｌ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、多板式のフランチや、１本または
巻（ｄけ方向が反対の２本のハント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リングギヤ１８ｒおよび第３リ
ングギヤ２Ｏｒとの間、または第３ブレーキＢ３と第１
サンギヤ１６ｓおよび第２サンギヤ１８ｓとの間には、
連結部材が必要に応じて適宜膜けられ得る。同様に、第
１クラツチＣＩと第１リングギヤ１６ｒとの間、第２ク
ランチＣ２と第２リングギヤ１８ｒおよび第３リングギ
ヤ２Ｏｒとの間、第３クラツチＣ３と第１サンギヤ１６
ｓおよび第２サンギヤ１８ｓとの間、各遊星歯車装置１
６，１８．２０を構成する各要素の間、第３サンギヤ２
０ｓ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、」二記第１クラッチＣ１、第２クラッチ
Ｃ２、第３クラツチＣ３、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、
および第６係合装置にそれぞれ対応する。

以」二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クラツチＣＬ第２クラツチＣ２、第３クラツチ
Ｃ３、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所望のギヤ段が成立させ
られるとともに、その２つのうちの一方が他のものに切
り換えられることにより、前進５段・後進１段の変速が
行われ得る。第２図においては、第１＠星歯車装置１６
のギヤ比ρ、が０．３、第２ｍ星歯車装置ｔ　１．８の
ギヤ比ρ２が０．２５４、第３遊星歯車装Ｎ２０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Ｚ
　Ｉｓ、第１リングギヤ１６ｒの歯数をＺ　ｌ　ｒ　％
第２ザンギャ１８ｓの歯数を２２Ｓ、第２リングギヤ１
８ｒの歯数を２２ｒ、第３サンギヤ２０ｓの歯数を７３
ｓ、第３リングギヤ２Ｏｒの歯数を２３ｒとすると、上
記ギヤ比ρはＺ、Ｓ／Ｚ、、、ギヤ比ρ２ばＺ２．、／
Ｚ２．、ギヤ比ρ３はＺ３Ｓ／Ｚ３．である。

すなわち、本実施例の変速装置１０においては、第１ク
ラツチＣＩおよび第１ブレーキＢ１によって、入力軸１
４と第１リングギヤ１６ｒ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
連結されると、最も大きい変速比の第１速ギヤ段が得ら
れ、出力歯車２２が変速比ｒ　３．　ＯＪにて入力軸１
４と同じ方向に回転させられる。

また、第１クラツチＣ１および第２ブレーキＢ２によっ
て、入力軸１４と第１リングギヤ１６ｒとの間、および
、第２リングギヤ１８ｒおよび第３リングギヤ２Ｏｒ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
ると、第１速ギヤ段】　３ １　．１ よりも小さい変速比の第２速ギヤ段が得られ、出力歯車
２２が変速比ｒ２．１８」にて人力軸１４と同じ方向に
回転させられる。

また、第１クラツヂＣ１および第３ブレーキＢ３によっ
て、入力軸１４と第１リングギヤ１６ｒとの間、および
、第１サンギヤ１６ｓ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、出力歯車２２が変速比ｒ　］、　３　Ｊにて入力
軸１４と同じ方向に回転させられる。

また、第１クラツチＣ１および第２クラツチＣ２によっ
て、入力軸１４と第１リングギヤ１６ｒとの間、および
、第２リングギヤ１８ｒおよび第３リングギヤ２Ｏｒと
入力軸１４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の第４速ギヤ段が得られ、出力歯車
２２が変速比「１．０」にて入力軸１４と同じ方向に回
転させられる。

さらに、第２クラツチＣ２および第３ブレーキＢ３によ
って、第２リングギヤ１８ｒおよび第３リングギヤ２Ｏ
ｒと入力軸１４との間、および、第１サンギヤ１６ｓお
よび第２サンギヤ１８ｓ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、出力歯車２２が変
速比［０、７４６Ｊにて入力軸１４と同じ方向に回転さ
せられる。

そして、第３クラツチＣ３および第２ブレーギＢ２によ
って、第１サンギヤ１６ｓおよび第２サンギヤＩＢｓと
入力軸１４との間、および、第２リングギヤ１８ｒおよ
び第３リングギヤ２Ｏｒと１〜ランスミツソヨンケース
１２との間が同時に連結されると後進ギヤ段が得られ、
出力歯車２２が変速比ｒ２．９３３．にて入力軸１４と
逆の方向に回転させられる。

このとき、入力軸１４から入力される回転数を「１」と
すると、各構成要素、すなわち第１サンギヤ１６ｓ、第
１リングギヤ１６ｒ、第１キャリア１６ｃ、第１遊星歯
車１６ｐ、第２ザンギャ１８Ｓ・・・・の各ギヤ段につ
いての回転数のうち、第２遊星歯車１８ｐの回転数は、
第１表に示す如くとなる。因に、たとえば前記特開昭５
０−７２０６６号公報に記載されているような、少な（
とも２つのシングルビニオン型のｍ星歯車装置と１つの
ダブルピニオン型の遊星歯車装置とが連ねて配列された
形式の従来の装置において略同じ条件下での各構成要素
の回転数を検出すると、第１表に示す如くとなることが
本発明者の実験によって判明している。このことから、
本実施例における第２遊星歯車１８ｐの回転数は、第４
速ギヤ段を除く全てのギヤ段において従来の第２遊星歯
車の回転数を下回っていることが判る。

第　　１　　表 以上のように、本実施例においては、第１および第２サ
ンギヤが互いに連結された状態で、係合装置の選択的な
作動によって前進５段の変速ギヤ段と幅広い変速比範囲
が得られるとともに、ギヤ段の切換えに際しては、所謂
入力切換えは必要とされず、しかも２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、本実施例によれば、第１サンギヤ１６Ｓおよび第
２サンギヤ１８ｓが隣接して構成されているので、それ
らをその加工段階で長手状の単一のギヤとして製造する
ことができ、従来の装置と比較して、加工工程が減少す
るとともに、部品点数が節減されて組み立て作業が容易
になるという効果が得られる。また、本実施例において
は、各サンギヤ１６ｓ、１８ｓ、２０ｓを設ける軸を二
重に配設するだけでよいので、各サンギヤ１６ｓ１８ｓ
、２０ｓの径寸法を比較的小さくし得る。

さらに、第１表に示すように、従来の装置と比較してダ
ブルピニオン型である第２遊星歯車装置１における第２
遊星歯車１８Ｔ）の回転数が減少するので、第２遊星歯
車１８ｐの耐久性が向上するという利点がある。

なお、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、ロックアツプクラ
ッチ付ｌ・ルクコンハータ、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。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【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。 Ｉ　Ｏ＝ １２　： １４　： １６　； ６ｓ ］６ｐ ６ｃ ６ｒ １８　： ８ｓ 　８Ｐ ８ｃ ８ｒ 車両用遊星歯車式変速装置 Ｉ・ランスミッションケース（位置固定部材）入力軸（
入力部利） 第１遊星歯車装置 ：第１サンギヤ ：第１遊星歯車 ：第１キャリア ：第１リングギヤ 第２遊星歯車装置 ：第２サンギヤ ：第２遊星歯車 ：第２キャリア ：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ギヤリア ２０ｒ：第３リングギヤ ２２：出力歯車（出力部材） Ｃ１：第１クラツチ（第１係合装置） Ｃ２：第２クラツチ（第２係合装置） Ｃ３：第３クラツチ（第３係合装置） Ｂ１：第１ブレーキ（第４係合装置） Ｂ２：第２ブレーキ（第５係合装置） Ｂ３：第３ブレーキ（第６係合装置） 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　池　１）治　幸 （ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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、互いに噛み合う
   少なくとも一対の第２遊星歯車を回転可能に支持する第
   ２キャリア、第２リングギヤを備えたダブルピニオン型
   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、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キャリアと第３サンギヤと前記
   出力部材とを互いに連結し、前記第１サンギヤと第２サ
   ンギヤとを互いに連結し、前記第２リングギヤと第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２リングギヤおよび第３リング
   ギヤを該入力部材に選択的に連結する第２係合装置と、
   前記第１サンギヤおよび第２サンギヤを該入力部材に選
   択的に連結する第３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４係合装置と、前記第
   ２リングギヤおよび第３リングギヤを該位置固定部材に
   選択的に連結する第５係合装置と、前記第１サンギヤお
   よび第２サンギヤを該位置固定部材に選択的に連結する
   第６係合装置とを、設けた ことを特徴とする車両用遊星歯車式変速装置。