JPH0276955A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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
遊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
遊星歯車機構と一組のダブルビ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、これは前進三段或い
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５１−４８０６２号
、特開昭５１−１．７７６７号、特開昭５１−１０８１
６８号、特開昭５１−１０８１７０号、特開昭５１−１
２７９６８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
る相対回転数が低いことを要求され、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、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ダブルビニオン型遊星歯
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
結する第一クラッチと、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、前記ダブルビニ
オン型遊星歯車機構のキャリヤを選択的に固定する第一
ブレーキと、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前記ダ
ブルビ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キ
ャリヤと前記ダブルビニオン型遊星歯車機構のキャリヤ
とが互いに連結され、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ビニオン型ｉ！！星
歯車機構のリングギヤとが互いに連結され、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
ルビニオン型遊星歯車機構のリングギヤとが前記出力部
材と連結されている１１１ｍ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］ 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度速
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は第一のシングルピニオン型遊星歯
車機構を、３０は第二のシングルピ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。

第一のシングルピ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トヲ有し、−殻内なシングルピニ
オン型遊星歯車機構をなしている。

第二のシングルピ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とををし、−殻内なシングルピニオ
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、−殻内
なダブルピニオン型遊星歯車機構をなしている。

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と第二のシングルピニオン型遊星歯車機構３０のリ
ングギヤ３４とダブルピ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。

第一のシングルピニオン型遊星歯車機構２０のキャリヤ
２８とダブルピニオン型遊星歯車機構４０のキャリヤ４
８とは第二の連結部材５２によって互に連結されている
。

第二のシングルピニオン型遊星歯車機構３０のキャリヤ
３８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。

第三の連結部材５４、即ち、第二のシングルピニオン型
遊星歯車機構３０のキャリヤ３８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Ｃ３と、三つのブレーキ、即ち第一ブレーキＢ
１１第二ブレーキ＆、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Ｃ＋は、第一の連結部材５０、即ち第一の
シングルピニオン型遊星歯車機構２０のサンギヤ２２及
び第二のシングルピニオン型遊星歯車機構３０のリング
ギヤ３４及びダブルピニオン型遊星歯車機構４０のサン
ギヤ４２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は第一のシングルピニオン型遊星歯車
機構３０のサンギヤ２４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Ｃ３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、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。

第二ブレーキＢ２は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＆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。

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Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と、三つのブレーキＢ
１、Ｂ２、＆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、Ｃ３
とブレーキＢ１、Ｂ２、氏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９段に於ける変速比は第２図に示されてい
る。但し、ρ１は第一のシングルビ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、ρ
り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
４４との歯数比である。また第２図には、ρＩ　−０，
３５５、ρ、−０，３１２、ρ３−０．２８３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の係合により第一の連結
部材５０が入力軸１０に連結され、第一ブレーキＢＩ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４２が入力要素になり、キャ
リヤ４８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４２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を経て出力歯車１２に伝達され
る。従って第一速段の変速比は１／ρ３となる。

第二速段は、第一クラッチＣ１の係合により第一の連結
部材５０が入力軸１０に連結され、第二ブレーキＢ２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及び４２が入力要素に
なり、リングギヤ２４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より第二の連結部材５２を経てキャリヤ４８に至り
そしてプラネタリピニオン４６及び４７を介してリング
ギヤに至る。また入力軸１０よりサンギヤ４２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に至る。リングギヤ４４に伝えられた回
転力は出力歯車１２に伝達される。従って第二速段の変
速比は（１＋ρ１）／（ρ１＋ρ３）となる。

第三速段は、第一クラッチＣ＋の係合により第一の連結
部材５０が入力軸１０に連結され、第三ブレーキＢ３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が入力要素になり、
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＋ρ３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Ｇとの係合により達成される。

この時には第一の連結部材５０とリングギヤ２４とに回
転力が与えられることによって第一のシングルビニオン
型遊星歯車機構２０とダブルビニオン型遊星歯車機構４
０とが共にロック状態になり、入力軸１０の回転力は、
第一のシングルビニオン型遊星歯車機構２０、第二の連
結部材５２、ダブルビニオン型遊星歯車機構４０′を経
て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、　
Ｃ２、Ｃａ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ＣＩと第三クラッチＣ
３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の係合によってリングギ
ヤ２４が入力軸１０に連結され、第三ブレーキａ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。この時にはリングギヤ２４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よリリングギャ２４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よりキ
ャリヤ４８に伝わり、プラネタリピニオン４６及び４７
を介してリングギヤ４４より出力歯車１２に伝達される
と共に、その一部はキャリヤ３８よりプラネタリピニオ
ン３６を介してリングギヤ３４、第一の連結部材５０に
伝わり、これより一部はサンギヤ４２よりプラネタリピ
ニオン４６及び４７を介して再びリングギヤ４４に至り
、残りはサンギヤ２２よりプラネタリピニオン２６を介
してキャリヤ２８に戻る。

従って第五速段の変速比は（１−ρ３−ρ二（ρΩ＋ρ
３）ｌ／（１−ρ３）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３２が入力要素になり、リングギ
ヤ２４が反力要素になり、第８図に示されている如く、
入力軸１０よりサンギヤ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より第一の
連結部材５０に伝達され、一部はサンギヤ２２よりプラ
ネタリピニオン２６を介してキャリヤ２８、キャリヤ４
８、プラネタリピニオン４６．４７を経てリングギヤ４
４に、また残りはサンギヤ４２よりプラネタリピニオン
４６．４７を介してリングギヤ４４に伝わり、リングギ
ヤ４４より出力歯車１２に伝達されると共にその一部が
キャリヤ３８よリブラネタリビニオン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−ρ
３−ρ２（ρ２＋ρ３））／ρ！！（ρ１＋ρ３）にな
る。

後進段は第三クラッチＣ２と第二ブレーキ＆との係合に
代えて第三クラッチＧと第一ブレーキＢ１との係合によ
っても達成される。この場合にはキャリヤ４８が反力要
素になり、第９図に示されている如く、入力軸１０より
サンギヤ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へ、第一の連結部材５０
を経てサンギヤ４２に伝わり、プラネタリピニオン４６
．４７を介してリングギヤ４４へ、更に一部は出力歯車
１２に伝達されると共に残りはキャリヤ３８よリプラネ
タリピニオン３６を介してリングギヤ３４に戻る。従っ
てこの場合の後進段の変速比は−（１−ρ３−ρコρ３
）／ρ２ρ３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
Ｉ、Ｃ２、Ｃ３とブレーキＢ１、＆、＆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、りラッチＣ
ｌＳＣ２、Ｃ３とブレーキＢＩＳＢ２、ｌ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てもよく、ま
たブレーキＢｌ、　Ｂ２、Ｂｓ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１１
−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。

起号立晟盟 旨ｚ；ワンウェイクラッチ（エンジン動力の入力側より
出力側の回転数が低くなろうとする場合に係合）木”ヱ
高ａ媛ＸＪｕ偶１者距・泳へ７側ヨリ出力側ワンウェイ
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嘗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　Ｑが設けられ、ブレーキ＆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Ｏ
Ｗ　Ｃ４との直列接続体が第三ブレーキ民と並列に各々
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
一のシングルビ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・・・第二のシングルビニオ
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、３８・・・
キャリヤ、４０・・・ダブルビニオン型遊星歯車機構、
４２・・・サンギヤ、４４・・・リングギヤ、４６．４
７・・・ブラネタリピニオン、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、　ＣＩ・・・第一クラッチ
、　Ｃ２・・・第二クラッチ、　Ｃ３・・・第三クラッ
チ、　Ｂ＋・・・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　出毅６囚０　０　０ 一一凶　の　寸

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ダブル
   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一クラッチと、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
   的に固定する第一ブレーキと、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
   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
   遊星歯車機構のキャリヤと前記ダブルピニオン型遊星歯
   車機構のキャリヤとが互いに連結され、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リングギヤとが互いに連結され
   、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リングギヤと
   が前記出力部材と連結されている遊星歯車式変速装置。