JPH0276954A - 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］ 本発明は自動車等の車輌に用いられる自動変速機等に組
込まれる遊星歯車式変速装置に係る。

［従来の技術］ 自動車等の車輌に用いられる自動変速機等に組込まれる
ａ星歯車式変速装置は、従来より種々の構成にて提案さ
れており、これの一つとして二組のシングルピニオン型
ａ！ｉ！歯車機構と一組のダブルピニオン型遊星歯車機
構とを組合せてなる型式のものがあり、これは前進五段
或いはそれ以上の前進変速段と後進−段或いはそれ以上
の後進変速段とを達成し得るようになっている。この種
の遊星歯車式変速装置は、例えば特開昭５１−４８０６
２号、特開昭５１−１７７６７号、特開昭５１−１０８
１６８号、特開昭５１−１０８１７０号、特開昭５１−
１２７９６８号の各公報に示されている。

［発明が解決しようとする課題〕 自動車等の車輌に用いられる自動変速機に於ては、一般
に、小型化設計のために各遊星歯車機構の歯数比が適切
で各遊星歯車機構の外径がさほど大きくならず、クラッ
チ或いはブレーキの如き変速制御用摩擦係合装置の切換
による変速が容易であること、耐久性の観点から各遊星
歯車機構に於けるプラネタリピニオンのキャリヤに対す
る相対回転数が低く、歯車の耐久性に優れていることを
要求され、また第一速段より直結段までの前進変速段の
変速比が等比級数に近い値に設定され、しかも動力性能
と燃費、静粛性の両立のために増速段（オーバドライブ
段）の変速比が適切であることを要求される。

本発明は上述の如き要求を全て満す新しい構造の遊星歯
車式変速装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上述の如き目的は、本発明によれば、人力部材と、出力
部材と、サンギヤとリングギヤとプラネタリピニオンと
キャリヤとを有する第一のシングルピニオン型遊星歯車
機構と、サンギヤとリングギヤとプラネタリピニオンと
キャリヤとを有する第二のシングルピニオン型遊星歯車
機構と、サンギヤとリングギヤと互いに噛合する二つの
プラネタリピニオンとキャリヤとをａするダブルビニオ
ン型遊星歯車機構と、前記第一のシングルピニオン型遊
星歯車機構のサンギヤ及び前記第二のシングルピニオン
型Ｊ星歯車機構のリングギヤと前記入力部材とを互いに
選択的に連結する第一クラッチと、前記ダブルビニオン
型遊星歯車機構のキャリヤと前記入力部材とを互いに選
択的に連結する第二クラッチと、前記第二のシングルピ
ニオン型遊星歯車機構のサンギヤと前記入力部材とを互
いに選択的に連結する第三クラッチと、前記第一のシン
グルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤを選択的に固
定する第一ブレーキと、前記ダブルビニオン型ａ星歯車
機構のキャリヤを選択的に固定する第二ブレーキと、前
記第二のシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤを
選択的に固定する第三ブレーキとを有し、前記第一のシ
ングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤと前記第二の
シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤと前記ダブ
ルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤとが互いに連結さ
れ、前記第一のシングルピニオン型遊星歯車機構のサン
ギヤと前記第二のシングルピニオン型遊星歯車機構のり
ングギャとが互いに連結され、前記第一のシングルピニ
オン型遊星歯車機構のリングギヤと前記ダブルビニオン
型遊星歯車機構のリングギヤとが互いに連結され、前記
第一のシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤと前
記第二のシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤと
が前記出力部材と連結されている遊星歯車式変速装置に
よって達成される。

［発明の作用及び効果コ 上述の如き構成によれば、各遊星歯車機構の歯数比が適
切で各遊星歯車機構の外径がさほど大きくならず、小型
化設計の自由度が増大し、前進段に於けるアップシフト
或いはダウンシフトの如き変速が二つのクラッチ或いは
ブレーキの如き変速制御用摩擦係合装置の切換により容
易に行われ、各遊星歯車機構に於けるプラネタリピニオ
ンのキャリヤに対する相対回転数が低く、優れた耐久性
が得られ、その上で第一速段より直結段までの前進変速
段の変速比が等比級数に近い値に設定され、しかも増速
段（オーバドライブ段）の変速比が適切な値に設定され
、動力性能と燃費、静粛性とが両立するようになる。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による遊星歯車式変速装置の一つの実施
例を示している。第１図に於て、１０は入力軸を、１２
は出力歯車を、２０は第一のシングルビニオン型遊星歯
車機構を、３０は第二のシングルビニオン型遊星歯車機
構を、４０はダブルピニオン型遊星歯車機構を各々示し
ており、これらは互いに同一軸線上に配置されている。

入力軸１０は図示されていない内燃機関の如き原動機よ
り回転動力を周知の流体式トルクコンバータ或いは電磁
クラッチ等を介して与えられるようになっている。

第一のシングルビニオン型遊星歯車機構２０は、サンギ
ヤ２２と、サンギヤ２２と同心のリングギヤ２４と、サ
ンギヤ２２及びリングギヤ２４とに噛合するプラネタリ
ピニオン２６と、プラネタリピニオン２６を回転可能に
担持するキャリヤ２８とを有し、−船釣なシングルビニ
オン型遊星歯車機構をなしている。

第二のシングルビニオン型遊星歯車機構３０は、サンギ
ヤ３２と、サンギヤ３２と同心のリングギヤ３４と、サ
ンギヤ３２とリングギヤ３４とに噛合するプラネタリピ
ニオン３６と、プラネタリピニオン３６を回転可能に担
持するキャリヤ３８とを有し、−船釣なシングルビニオ
ン型遊星歯車機構をなしている。

ダブルピニオン型遊星歯車機構４０は、サンギヤ４２と
、サンギヤ４２と同心のリングギヤ４４と、互いに噛合
しそのうちの一つはサンギヤ４２に噛合しもう一つはリ
ングギヤ４４と噛合する二つのプラネタリピニオン４６
及び４７と、二つのプラネタリピニオン４６及び４７を
各々回転可能に担持するキャリヤ４８とを有し、−船釣
なダブルビニオン型遊星歯車機構をなしている。

第一のシングルビニオン型遊星歯車機構２０のキャリヤ
２８と第二のシングルビニオン型遊星歯車機構３０のキ
ャリヤ３８とダブルビニオン型遊星歯車機構４０のサン
ギヤ４２とは第一の連結部材５０によって互いに連結さ
れている。

第一のシングルビニオン型遊星歯車機構２０のサンギヤ
２２と第二のシングルビニオン型遊星歯車機構３０のリ
ングギヤ３４とは第二の連結部材５２によって互いに連
結されている。

第一のシングルビニオン型遊星歯車機構２０のリングギ
ヤ２４とダブルピニオン型遊星歯車機構４０のリングギ
ヤ４４とは第三の連結部材５４によって互いに連結され
ている。

尚、第一の連結部材５０、第二の連結部材５２及び第三
の連結部材５４は特別な別部材として構成されている必
要が必ずしもなく、連結部材５０．５２或いは５４によ
って互いに連結される部材は、連結部材５０．５２．５
４に相当する連結部にて互いに直接連結されていても、
また互いに一体に構成されていてもよい。

第一のシングルビニオン型遊星歯車機構３０のキャリヤ
２６と第二のシングルビニオン型遊星歯車機構３０のキ
ャリヤ３６とは各々出力歯車１２に連結されている。

また本発明による遊星歯車式変速装置は、三つのクラッ
チ、即ち第一クラッチＣ＋、第二クラッチＣ２、第三ク
ラッチＧと、三つのブレーキ、即ち第一ブレーキＢ＋　
、第二ブレーキＢ２、第三ブレーキ＆とを有している。

これらクラッチ、ブレーキは多板式のものにより構成さ
れていてよい。

第一クラッチＣＩは、第二の連結部材５２、即ち第一の
シングルビニオン型遊星歯車機構２０のサンギヤ２２及
び第二のシングルビニオン型遊星歯車機構３０のリング
ギヤ３４と入力軸１０とを選択的にトルク伝達関係に連
結するようになっている。

第二クラッチＣ２はダブルビニオン型遊星歯車機構３０
のキャリヤ４８と入力軸１０とを選択的にトルク伝達関
係に連結するようになっている。

第三クラッチＣｓは第二のシングルビニオン型遊星歯車
機構３０のサンギヤ３２と入力軸１０とを選択的にトル
ク伝達関係に連結するようになっている。

第一ブレーキＢ、　＋よ第一のシングルピニオン型遊星
歯車機構２０のリングギヤ２４をトランスミッションケ
ース６０に選択的に連結してこれを選択的に固定状態に
するようになっている。

第二ブレーキＢ２はダブルビニオン型遊星歯車機構４０
のキャリヤ４８をトランスミッションケース６０に選択
的に連結してこれを選択的に固定状態にするようになっ
ている。

第三ブレーキ民は第二のシングルピニオン型遊星歯車機
構３０のサンギヤ３２をトランスミッションケース゛６
０に選択的に連結してこれを選択的に固定状態にするよ
うになっている。

上述の如き構成よりなる遊星歯車式変速装置に於ては、
三つのクラッチＣ１１Ｃ２、Ｃ３と、三つのブレーキＢ
１５Ｂフ、Ｂ３が所定の組合せにて係合、解放されるこ
とにより、減速段としての第一速段、第二速段、第三速
段と、直結段としての第四速段と、増速段（オーバドラ
イブ段）としての第五速段、更に一つ或いは二つの後進
段とが達成される。この場合のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ
３とブレーキＢ１、Ｂ２、胚の係合と解放の組合せは第
２図に示されている。

尚、第２図に於て、Ｏ印は係合を、無印は解放を示して
いる。またΔ印は係合されてもよいことを示している。

上述の各変速段に於ける変速比は第２図に示されている
。但し、ρ１は第一のシングルピニオン型遊星歯車機構
２０のサンギヤ２２とリングギヤ２４との歯数比、ρ２
は第二のシングルピニオン型遊星歯車機構３０のサンギ
ヤ３２とリングギヤ３４との歯数比、ρ３はダブルビニ
オン型遊星歯車機構４０のサンギヤ４２とリングギヤ４
４との歯数比である。また第２図には、ρ、−０．３９
５、ρ２＝０．３１２、ρ３＝０．５５７とした場合に
於ける各変速段の変速比の実数値が示されている。

次に上述の如き構成よりなる遊星歯車式変速装置の各変
速段の作用について第３図乃至第９図を用いて説明する
。

尚・第３図乃至第９図に於て、太線は各変速段に於てト
ルク伝達に実際に寄与する回転要素を示している。

第一速段は、第一クラッチＣ１の係合により第二の連結
部材５２が入力軸１０に連結され、第一ブレーキＢ盲の
係合によりリングギヤ２４が固定されることにより達成
される。この時にはサンギヤ２２が人力要素になり、リ
ングギヤ２４が反力要素になり、第３図に示されている
如く、入力軸１０よりサンギヤ２２に与えられた回転力
はプラネタリピニオン２６を介してキャリヤ２８より第
一の連結部材５０を経て出力歯車１２に伝達される。

従って第一速段の変速比は（１＋ρ＋）／ρ１となる。

第二速段は、第一クラッチＣＩの係合により第二の連結
部材５２が入力軸１０に連結され、第二ブレーキＢ２の
係合によりキャリヤ４８が固定されることにより達成さ
れる。この時にはサンギヤ２２が人力要素になり、キャ
リヤ４８が反力要素になり、第４図に示されている如く
、入力軸１０よりサンギヤ２２に与えられた回転力は、
プラネタリピニオン２６を介してキャリヤ２８より第一
の連結部材５０を経て出力歯車１２に伝達されると共に
、リングギヤ２４よりプラネタリピニオン２６よりキャ
リヤ２８、第一の連結部材５０を経てサンギヤ４２に伝
わり、これよりプラネタリピニオン４６．４７、リング
ギヤ４４、第三の連結部材５４、リングギヤ２４、プラ
ネタリピニオン２６を経てキャリヤ２８に戻る。従って
第二速段の変速比は（１−ρ３＋ρ１）／ρ盲となる。

第三速段は、第一クラッチＣ１の係合により第二の連結
部材５２が入力軸１０に連結され、第三ブレーキ民の係
合によりサンギヤ３２が固定されることによって達成さ
れる。この時にはリングギヤ３４が人力要素になり、サ
ンギヤ３２が反力要素になり、第５図に示されている如
く、入力軸１０よりリングギヤ３４に与えられた回転力
はプラネタリピニオン３６を介してキャリヤ３８より出
力歯車１２に伝達される。従って第三速段の変速比は１
＋ρ２となる。

第四速段は直結段であり、これは第一クラッチＣ，と第
二クラッチＣ２との係合により達成される。

この時にはサンギヤ２２とキャリヤ４８とに回転動力が
与えられることによって第一のシングルピニオン型遊星
歯車機（Ｒ２０とダブルピニオン型遊星歯車機構４０と
が兵にロック状態になり、入力軸１０の回転力は第一の
シングルピニオン型遊星歯車機構２０のキャリヤ２８よ
り変速されることなく出力歯車１２に伝達される。この
第四速段達成時のトルク伝達関係は第６図に示されてい
る。

尚、直結段である第四速段は、三つのクラッチＣＩ％Ｃ
２、Ｃ３のうちの二つのクラッチが同時係合されればよ
く、これは例えば第一クラッチＣ＋と第三クラッチＧと
の係合によっても達成される。

第五速段は、第二クラッチＣ２の係合によってキャリヤ
４８が入力軸１０に連結され、第三ブレーキ民の係合に
よってサンギヤ３２が固定されることにより達成される
。この時にはキャリヤ４８が入力要素になり、サンギヤ
３２が反力要素になり、第７図に示されている如く、入
力軸１０よリキャリャ４８に与えられた回転力は、プラ
ネタリピニオン４６及び４７を介してリングギヤ４４よ
り第三の連結部材５４を経てリングギヤ２４に至り、プ
ラネタリピニオン２６を介してキャリヤ２８より出力歯
車１２に伝達されると共に、一部はキャリヤ３８よりブ
ラネタリビーニオン３６を介してリングギヤ３４に至り
、これより第二の連結部材５２、サンギヤ２２、プラネ
タリピニオン２６を経てキャリヤ２８に戻り、また他の
一部はサンギヤ４２に至り、これよりプラネタリピニオ
ン４６．４７を介してリングギヤ４４に戻る。従って第
五速段の変速比は（１−ρ３−ρ１ρ２）／（１−Ｒ３
）となる。

後進段は、第三クラッチＣ３の係合によってサンギヤ３
２が入力軸１０に連結され、第二ブレーキＢ２の係合に
よりキャリヤ４８が固定されることにより達成される。

この時にはサンギヤ３２が入力要素になり、キャリヤ４
８が反力要素になり、第８図に示されている如く、入力
軸１ｏよリサンギャ３２に与えられた回転力は、プラネ
タリピニオン３６を介してリングギヤ３４より第二の連
結部材５２を経てサンギヤ２２に至り、プラネタリピニ
オン２６を介してキャリヤ２８より出力歯車１２に伝達
されると共に、キャリヤ２８よリサンギャ４２、プラネ
タリピニオン４６．４７、リングギヤ４４、第三の連結
部材５４、リングギヤ２４、プラネタリピニオン２６を
経てキャリヤ２８に戻り、またキャリヤ２８よりの回転
力の一部はキャリヤ３８からプラネタリピニオン３６を
介してリングギヤ３４に戻る。従って後進段の変速比は
−（１−ρ３−ρ冒ρ２）／ρ１ρ２になる。

後進段は第三クラッチＣ２と第二ブレーキＢ２との係合
に代えて第三クラッチＣ３と第一ブレーキＢ、との係合
によっても達成される。この場合にはリングギヤ２４が
反力要素になり、第９図に示されている如く、人力軸１
０よリサンギャ３２に与えられた回転力は、プラネタリ
ピニオン３６を介してリングギヤ３４、第二の連結部材
５２を経てサンギヤ２２に至り、プラネタリピニオン２
６を介してキャリヤ２８より出力歯車１２に伝達される
と共にキャリヤ２８よりの回転力の一部がキャリヤ３８
からプラネタリピニオン３６を介してサンギヤ３２に戻
る。従ってこの場合の後進段の変速比は−（１−Ｒ１Ｒ
２）／ρ１　Ｒ２となる。

第１０図は本発明による遊星歯車式変速装置の他の実施
例を示している。第１０図に示された実施例と第１図に
示された実施例との違いは各要素の相対位置関係だけで
あってそれらの相対連結関係は互いに同一である。

従って、第１０図に示された実施例に於てもクラッチＣ
７、Ｃ２、ａとブレーキＢ１、Ｂ２、＆が第２図に示さ
れている如き組合せにて係合及び解放されることにより
上述の実施例と同様の変速段が達成される。

本発明による遊星歯車式変速装置に於ては、クラッチＣ
＋　、　Ｃ２、Ｃｓ　トフＬ／−キＢ＋、＆、民は、ワ
ンウェイクラッチに置換えられても、またワンウェイク
ラッチと直列或いは並列に組合せられて用いられでもよ
く、またブレーキＢ１、Ｂ２、馬は多板式のもの以外に
バンド式のものであってもよく、これらの変形例は第１
１図に線図にて示されている。

次に第１１図に示されている記号について説明する。

記号の説明 卒；：　Ｍ、Ｘ、、；、ｉイｕ、：：（、１：／、−Ｆ
、Ｎ％（７，、％ｊＥ　ＩＩＩ　ｊ、　ｔ）　ｔ：に３
ｊ）　ｆｉｌｌホ　ダ高ｕｊツ′ｉ囁Ｒ１ｊ讐ツ已たｌ
ｋ２バ比叱力（則ワンウェイクラッチがブレーキ或いは
クラッチと直列に或いはそれらに代えて設置されると、
エンジンブレーキ作用の解除から原動機の燃費及び静粛
性が向上し、またワンウェイクラッチの空転から変速タ
イミングが取り易くなり、変速制御が行われ易くなる。

尚、エンジンブレーキが必要である場合には、ブレーキ
或いはクラッチとワンウェイクラッチとの直列接続体に
対し、もう一つのブレーキ或いはクラッチが並列に設け
られればよい。

第１２図はその変形例の一つの具体的実施例を示してい
る。この実施例に於ては、クラッチＣ４とワンウェイク
ラッチＯＷ　Ｃ＋との直列接続体が第一クラッチＣ１と
並列に設けられ、また第一ブレーキＢ１と直列にワンウ
ェイクラッチＯＷ　Ｃ２が設けられ、ブレーキｌとワン
ウェイクラッチＯＷ　Ｃ３との直列接続体が第二ブレー
キＢ２と並列に、またブレーキ＆とワンウェイクラッチ
ＯＷ　Ｃ４との直列接続体が第三ブレーキＢ３と並列に
各々設けられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による遊星歯車式変速装置の一つの実施
例を示すスケルトン図、第２図は第１図に示された遊星
歯車式変速装置の各変速段に於けるクラッチ及びブレー
キの係合状態及び変速比を示す線図、第３図乃至第９図
は第１図に示された遊星歯車式変速装置の各変速段に於
ける作用状態について示すスケルトン図、第１０図は本
発明による遊星歯車式変速装置の他の一つの実施例を示
すスケルトン図、第１１図は摩擦係合装置ワンウェイク
ラッチとの各種組合例を示す線図、第１２図は本発明に
よる遊星歯車式変速装置の具体的変形実施例を示すスケ
ルトン図である。 １０・・・入力軸、１２・・・出力歯車、２０・・・第
一のシングルピニオン型遊星歯車機構、２２・・・サン
ギヤ、２４・・・リングギヤ、２６・・・プラネタリピ
ニオン、２８・・・キャリヤ、３０・・・第二のシング
ルピニオン型遊星歯車機構、３２・・・サンギヤ、３４
・・・リングギヤ、３６・・・プラネタリピニオン、３
８・・・キャリヤ、４０・・・ダブルピニオン型遊星歯
車機構。 ４２・・・サンギヤ、４４・・・リングギヤ、４６．４
７・・・プラネタリピニオン、４８・・・キャリヤ、５
０・・・第一の連結部材、５２・・・第二の連結部材、
５４・・・第三の連結部材、Ｃビ・・第一クラッチ、　
Ｃ２・・・第二クラッチ、　Ｃｓ・・・第三クラッチ、
Ｂビ・・第一ブレーキ。 Ｂ２第二ブレーキ、Ｂ３・・・第三ブレーキ特　許　出
　願　人　　　トヨタ自動車株式会社代　　　理　　　
人　　　弁理士　　明石　呂毅第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力部材と、出力部材と、サンギヤとリングギヤとプラ
   ネタリピニオンとキャリヤとを有する第一のシングルピ
   ニオン型遊星歯車機構と、サンギヤとリングギヤとプラ
   ネタリピニオンとキャリヤとを有する第二のシングルピ
   ニオン型遊星歯車機構と、サンギヤとリングギヤと互い
   に噛合する二つのプラネタリピニオンとキャリヤとを有
   するダブルピニオン型遊星歯車機構と、前記第一のシン
   グルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤ及び前記第二の
   シングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤと前記入
   力部材とを互いに選択的に連結する第一クラッチと、前
   記ダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤと前記入力
   部材とを互いに選択的に連結する第二クラッチと、前記
   第二のシングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤと前
   記入力部材とを互いに選択的に連結する第三クラッチと
   、前記第一のシングルピニオン型遊星歯車機構のリング
   ギヤを選択的に固定する第一ブレーキと、前記ダブルピ
   ニオン型遊星歯車機構のキャリヤを選択的に固定する第
   二ブレーキと、前記第二のシングルピニオン型遊星歯車
   機構のサンギヤを選択的に固定する第三ブレーキとを有
   し、前記第一のシングルピニオン型遊星歯車機構のキャ
   リヤと前記第二のシングルピニオン型遊星歯車機構のキ
   ャリヤと前記ダブルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤ
   とが互いに連結され、前記第一のシングルピニオン型遊
   星歯車機構のサンギヤと前記第二のシングルピニオン型
   遊星歯車機構のリングギヤとが互いに連結され、前記第
   一のシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤと前
   記ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤとが互い
   に連結され、前記第一のシングルピニオン型遊星歯車機
   構のキャリヤと前記第二のシングルピニオン型遊星歯車
   機構のキャリヤとが前記出力部材と連結されている遊星
   歯車式変速装置。