JPH0276949A - 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？
１１１が容易であることが望まれる。

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
ルビニオン型の遊星歯車装置と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、上記のような変速装置においては、互い
に隣接するシングルビ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、部品点数が多く
なるとともに組み立て作業も複雑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↑ｎ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、二組のシングルビニオン
型の遊星歯車装置と一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
比範囲が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。

課題を解決するための手段 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、第１リングギヤを備えたシングルビニオ
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
を備えたシングルビニオン型の第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リングギヤと第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サンギヤを前記入力
部材に選択的に連結する第１係合装置と、前記第１リン
グギヤ、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、前記第２サ
ンギヤを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１リングギヤ、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、第２サンギヤを位置固定部材に選
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、第１サンギヤと入力部材との間、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、第１サンギヤと入力部材との間
、および第１リングギヤ、第２リングギヤおよび第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、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および第２係
合装置によって、第１サンギヤと入力部材との間、およ
び第１リングギヤ、第２リングギヤおよび第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１リング
ギヤ、第２リングギヤおよび第３リングギヤと入力部材
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。そして、たとえば第３および
第４係合装置によって、第２サンギヤと入力部材との間
、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キャリアと第２キ
ャリアとが連結されていることから、それら第１キャリ
アおよび第２キャリアに回転可能に支持された、第１遊
星歯車と、少なくとも一対の第２遊星歯車のうちの一つ
とを、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と
なるという効果が得られる。しかも、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。

なお、上記係合装置は、それぞれが設けられた要素間を
選択的に連結、すなわち適宜係合解除させるものであり
、多板式或いはバンド式のクラッチやブレーキ、一方向
クラッチ、或いはそれらの組み合わせなどにより適宜構
成され得る。

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
星歯車装置１８、第３遊星歯車装置２０、および出力歯
車２２ヲ（Ｒ，ｔ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１
２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
車装置を構成している。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１
６ｃ、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１６
ｐが第１サンギヤ１６ｓおよび第１リングギヤ１６ｒ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１８　ｓ−、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キャリア２
０ｃ１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２０
ｐが第３サンギヤ２０ｓおよび第３リングギヤ２Ｏｒ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、第１キャリア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リングギヤ１６ｒと第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サンギヤ１６ｓを入力軸１４に選択的に連
結する第１クラツチＣ１と、第１リングギヤ１６　ｒ、
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１リングギヤ１６ｒ、第２リングギヤ１８ｒおよび第
３リングギヤ２Ｏｒ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１
８ｓを１−ランスミンションケース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。

」二足第１クラッチＣ１、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、−本また
は巻付方向が反対の二本の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１リングギヤ１６ｒ。

第２リングギヤ１８ｒ、および第３リングギヤ２Ｏｒ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得る。同様に
、第１クラツチＣ１と第１サンギヤ１６ｓとの間、第２
クラツチＣ２と第１リングギヤ１６ｒ５第２リングギヤ
１８ｒ５および第３リングギヤ２Ｏｒとの間、第３クラ
ツチＣ３と第２サンギヤ１８ｓとの間、各遊星歯車装置
１６．１８．２０を構成する各要素の間、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
クラツチＣ１、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Ｂ
３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Ｏ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Ｃ１、第２クラツチＣ２、第３クラツチ
Ｃ３、第１ブレーキＢｌ。

第２ブレーキＢ２、第３ブレーキＢ３から成る係合装置
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段の変速が行われ得る。第２図
においては、第１遊星歯車装置１６のギヤ比ρ、が０．
６３３、第２遊星歯車装置１８のギヤ比ρ２が０．３９
９、第３遊星歯車装置２０のギヤ比ρ、が０．５８２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２１１、第１リングギヤ
１６ｒの歯数をＺｌｒ、第２サンギヤ１８ｓの歯数をＺ
　Ｚ＊ｓ第２リングギヤ１８ｒの歯数をＺ２ｒ、第３サ
ンギヤ２０ｓの歯数をＺ３ｔ、第３リングギヤ２Ｏｒの
歯数をＺｆｆｒとすると、上記ギヤ比ρ１はＺ、、／Ｚ
、、、ギヤ比ρ２はＺ２．／Ｚ２Ｆ、ギヤ比ρ３はＺ３
よ／Ｚ１．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Ｃ１および第１ブレーキＢ１によって、第１サン
ギヤ１６ｓと入力軸１４との間、および第３キャリア２
０ｃ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　３．５　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ブレーキＢ２によっ
て、第１サンギヤ１６ｓと入力軸１４との間、および第
１リングギヤ１６ｒ、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ｒ
　２．５８　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ＣＩおよび第３ブレーキＢ３によっ
て、第１サンギヤ１６ｓと入力軸１４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
　１．６３　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、第１サンギヤ１６ｓと入力軸１４との間、および第
１リングギヤ１６ｒ、第２リングギヤ１８ｒおよび第３
リングギヤ２０ｒ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ｒ１．００Ｊにて入力
軸１４と同じ方向に回転させられる。

・また、第２クラツチＣ２および第３ブレーキＢ３によ
って、第１リングギヤ１６ｒ、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、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
ｒ　０．６０　Ｊ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１ブレーキＢ１によ
って、第２サンギヤ１８ｓと入力軸１４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後進ギヤ段が得られ、出力歯
車２２が変速比「２゜９６８」にて入力軸１４と逆の方
向に回転させられる。

以上のように、本実施例においては、第１キャリア１６
ｃと第２キャリア１８ｃとが連結されており、それら第
１キャリア１６ｃおよび第２キャリア１８ｃに回転可能
に支持された第１遊星歯車１６ｐと一対の第２遊星歯車
１８ｐのうちの一つとを、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るので、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となるという効果が得られる。

しかも、第１クラッチＣＩ、第２クラッチＣ２，第３ク
ラッチＣ３，第１ブレーキＢｌ、第２ブレーキＢ２．第
３ブレーキＢ３の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、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１６ｓ、１８ｓ、２０ｓの径寸法を比
較的小さくし得る。

また、本実施例の変速装置１０によれば、第１速ギヤ段
乃至第４速ギヤ段の変速比が、エンジンの特性に基づい
て車両用有段変速機の各ギヤ段の変速比として望まれる
等比級数に近い値、たとえば等比級数の９０〜９５％程
度の値に設定され得る利点がある。因に、本実施例の各
ギヤ段についての等比級数は、第１速ギヤ段がｒ３．７
２Ｊ、第２速ギヤ段がｒ２．４０Ｊ、第３速ギヤ段が「
１．５５」、第４速ギヤ段がｒｌ、ＯＪ、第５速ギヤ段
がｒＯ，６４５Ｊである。

また、本実施例によれば、第３速ギヤ段以外の全てのギ
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と同時に、第１クラツチＣ１およ
び第２クラツチＣ２によって成立させられる第４速ギヤ
段において、それらクラッチＣＩおよびＣ２のトルク容
量を、その動力循環に備えて、入力軸１４より伝達され
る入力軸トルク以上に大きく設定する必要がないという
利点がある。

また、本実施例の変速装置１０によれば、各遊星歯車装
置１６．１８．２０のギヤ比ρ１．ρ２゜ρ３が適切な
値を取り得るため、−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、ブレーキＢｌ、Ｂ２゜Ｂ３が
比較的近接して設けられているので、それらブレーキＢ
ｌ、Ｂ２．Ｂ３に接続される油圧回路をコンパクトにま
とめることができる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
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、後進ギヤ段は第３ク
ラツチＣ３および第１ブレーキＢ１によって成立させら
れていたが、これに替えて、第３クラツチ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しても差
支えないのである。

また、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、ロックアンツクラ
ッチ付トルクコンバータ、フルードカップリング、磁粉
式電磁クランチ、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ブレーキＢ１を
係合させ、他方向の移動によってブレーキＢ２を係合さ
せる共通のピストンを備えることにより、ブレーキＢ１
およびＢ２が複数箇所の機能を備えた単一の係合装置に
より構成され得る。

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。 １０：車両用遊星歯車式変速装置 １２ニドランスミツシヨンケース（位置固定部材）１４
：入力軸（入力部材） １６：第１ｉ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２ｉ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 ２（ｌ第３遊Ｍｍ車装置 ２０ｓ：第３サンギヤ ２０ρ：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） 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クランチ（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 第１図

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リングギヤと第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サン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リングギヤ、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１リ
   ングギヤ、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、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。