JPH0396740A - 遊星歯車変速装置 - 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） 本発明は車両用多段自動変速機に有用な遊星歯車変速装
置に関するものである。

（従来の技術） 自動変速機の多段化に当っては、入出力軸間に同軸に設
ける遊星歯車組を増設し、遊星歯車多段変速装置を実現
するのが普通である。この種変速装置としては従来、例
えば特開昭５０−６４６６０号公報に記載の如く３個の
単純遊星歯車組と、３個のクラッチと、３個のブレーキ
とを用いて前進６速、後退１速を選択可能とした遊星歯
車変速装置がある。

第３図はそのスケルトン図、第４図は共線図で、入力軸
１及び出力軸２間に第１遊星歯車組３、第２遊星歯車組
４及び第３遊星歯車組５を同軸に設ける。第２、第３サ
ンギヤ４Ｓ，　５Ｓを一体結合して回転メンバＭ１とし
、これをクラッチＣ３により入力軸ｌに結合可能とする
。第３キャリア５Ｃは出力軸２に一体結合して回転メン
バＭ２とする。第１リングギヤ３Ｒ，第２キャリア４Ｃ
及び第３リングギヤ５Ｒを一体結合して回転メンノ刈３
とし、これをクラッチＣ２により入力軸１に結合可能に
すると共に、ブレーキＢ３で固定可能とする。第２リン
グギヤ４Ｒ及び第１キャリア３Ｃを一体結合して回転メ
ンバＭ４とし、これをブレーキＢ２により固定可能にし
、第１サンギヤ３Ｓは回転メンバＭ５としてクラッチＣ
１により入力軸１へ結合可能にすると共に、ブレーキＢ
１で固定可能とする。

上記の変速装置においては第４図の共線図から明らかな
通り、締結要素ＣＩ−１１’３及び８１〜Ｂ３のうちの
２個を締結して２つの拘束条件を与えることにより、対
応変速段を選択することができる。

ここで第４図中回転メンバＭｌ，　Ｍ２間の間隔と、Ｍ
２．Ｍ３間の間隔と、Ｍ３．　！．１４間の間隔と、Ｍ
４，　Ｍ５間の間隔との比を１：Ａ：Ｂ：Ｃとすると、
第１、第２、第３遊星歯車組３〜５のギヤ比（サンギヤ
歯数／リングギヤ歯車）α１．α２，α３は夫々α＋＝
Ｂ÷Ｃ α２＝Ｂ÷（１＋Ａ） α３＝Ａ で表わされる。

又、２個の締結要素の締結により得られる変速段及び変
速比を示すと次表の如くである。

第１表 この表から明らかなように、前進第１速乃至第３速、前
進第５速及び第６速、並びに後退第１速及び第２速の計
７種の変速役は３個の変数Ａ，　　Ｂ，Ｃにより決定さ
れ、これら変数を介し相関し合うことから、単独には決
定することができず、５つの拘束条件のもとに関係づけ
られる。

かかる関係のもと前進第１速乃至第５速に関する変速比
１．〜１５及び後退第１速に関する変速比１，１の例を
５種ほど列挙すると、次表の如くになる。

第２表 （発明が解決しようとする課題） しかして自動変速機の遊星歯車組は製造上及σ強度上、
そのギヤ比α〈α１〜α３）が０．３５＜α＜０．６　
　の範囲を外れると、実用に耐えなくなることが経験上
知られている。上記従来の遊星歯車変速装置において、
このギヤ比範囲におさまる変速比は第２表中（４）の場
合のみである。

しかし、要求される変速比は車載エンジンの出力特性、
車両重量、空気抵抗係数等に応じて異なり、第２表中（
４）の変速比に代え、この変速比よりも相対的に前進低
速段での駆動トルクを重視した同表中（５）の変速比が
要求される場合もある。

前記従来の装置において第２表中（５）の変速比を達或
しようとする場合、遊星歯車組３〜５のギヤ比α１〜α
３は夫々α，　＝０．３９３　、α，　＝０．３１３、
α３−０．４５５となり、第２遊星歯車組４のギヤ比α
２が前記の範囲から外れて実用化不能である。

本発明は全ての遊星歯車組のギヤ比を前記の範囲内にお
さめたまま、特に第２表中（５）の変速比を達戊可能な
遊星歯車変速装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明は、複数の遊星歯車組を入出力軸
間に同軸に具え、締結要素の選択作動により少なくとも
前進５速、後退■速を選択可能な遊星歯車変速装置にお
いて、 入力軸側より順次、シングルビニオン型の第１及び第２
遊星歯車組、ダブルピニオン型の第３遊星歯車組を配置
し、 第１遊星歯車組のリングギヤを第１回転メンバとし、 第１遊星歯車組のキャリア、第３遊星歯車組のサンギヤ
及び出力軸を一体結合して第２回転メンバとし、 第２遊星歯車組のリングギヤを第３回転メンバとし、 第２遊星歯車組のキャリア及び第３遊星歯車組のリング
ギヤを一体結合して第４回転メンバとし、第１，第２遊
星歯車組のサンギヤ及び第３遊星歯車組のキャリアを一
体結合して第５回転メンバとし、 第５回転メンバを第１クラッチにより入力軸に結合可能
にすると共に、第１ブレーキにより固定可能とし、 第４回転メンバを第２ブレーキにより固定可能とし、 第３回転メンバを第２クラッチにより入力軸に結合可能
にすると共に、第３ブレーキにより固定可能とし、 第１回転メンバを第３クラッチにより入力軸に結合可能
としたものである。

（作　用） 第３クラッチ及び第３ブレーキを締結すると、第３クラ
ッチが入力軸の回転を第１遊星歯車組のリングギヤに伝
達し、第３ブレーキが第２遊星歯車組のリングギヤを固
定することから、第２遊星歯車組のサンギヤが第１遊星
歯車組のサンギヤと共に逆転され、従って、第１遊星歯
車組のりングギャが同遊星歯車組のキャリアを出力軸と
共に第１速の変速比で正転させ、前進第１速を得ること
ができる。

この状態より第３ブレーキに代え第２ブレーキを締結す
ると、この第２ブレーキにより固定された第３遊星歯車
組のりングギャの周りで第３遊星歯車組のキャリアが第
１遊星歯車組のサンギヤと共に逆転されるようになる結
果、第１遊星歯車組のキャリアが出力軸と共に第２速の
変速比で正転され、前進第２速を得ることができる。

この状態で第２ブレーキに代え第１ブレーキを締結する
と、この第１ブレーキにより固定された第１遊星歯車組
のサンギヤの周りで第１遊星歯車組のリングギヤが同遊
星歯車組のキャリアを出力軸と共に第３速の変速比で正
転させ、前進第３速を得ることができる。

第２及び第３クラッチを締結させると、夫々のリングギ
ヤが一体回転されることから、第１遊星歯車組のキャリ
アは出力軸と共に第４速の変速比（１．　０００）で正
転され、前進第４速を得ることができる。

第２クラッチ及び第１ブレーキを締結すると、第２遊星
歯車組のリングギヤが入力軸と一体的に回転され、又第
１ブレーキで固定された第５回転メンバを反力受けとし
て第２遊星歯車組のリングギヤが同遊星歯車組のキャリ
ア及び第３遊星歯車組のりングギャ、サンギヤを介し人
力回転を増速下に出力軸へ伝達し、この出力軸を第５速
の変速比で正転させ、前進第５速を得ることができる。

この状態で第１ブレーキに代え第２ブレーキを締結する
と、第４回転メンバが固定されるため、これを反力受け
とし第２遊星歯車組のリングギヤが人力回転を同遊星歯
車組のサンギヤ及び第３遊星歯車組のキャリア、サンギ
ヤを介し出力軸へ伝達し、この出力軸を第６速の変速比
で正転させ、前進第６速を得ることができる。

第１クラッチ及び第３ブレーキを締結すると、第３ブレ
ーキで固定された第２遊星歯車組のリングギヤを反力受
けとして、同遊星歯車組のサンギヤが入力回転を第４回
転メンバを介し第３遊星歯車組のサンギヤへ逆転下に伝
達し、出力軸が第１速の変速比で逆転され、後退第１速
を得ることができる。

この状態で第３ブレーキに代え第２ブレーキを締結する
と、第２ブレーキにより固定された第３遊星歯車組のリ
ングギヤを反力受けとして第３遊星歯車組のキャリアが
人力回転を第３遊星歯車組のサンギヤ、従って出力軸を
第２速の変速比で逆転させ、後退第２速を得ることがで
きる。

ところでかかる遊星歯車変速機構によれば、第１、第２
及び第３遊星歯車組のギヤ比を製作上及び強度不都合を
生ずることのない範囲におさめたままで、従来はこの範
囲から外れたギヤ比の遊星歯車組を用いない限り達威さ
れなかった変速比を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細にに説明する。

第１図は本発明装置の一実施例を示し、第２図はその共
線図で、ｌ，２は夫々入出力軸を示す。

これら入出力軸間に同軸に第１遊星歯車組３、第２遊星
歯車組４及び第３遊星歯車組５を介在させる。入力軸側
の第１遊星歯車組３は第１サンギヤ３Ｓと、第１　＋Ｊ
ングギャ３Ｒと、これらギヤに噛合するピニオン３Ｐと
、該ピニオンを回転自在に支持する第１キャリア３Ｃと
よりなるシングルピニオン型遊星歯車組とし、第２遊星
歯車組４も第２サンギヤ４Ｓと、第２リングギヤ４Ｒと
、これらに噛合するピニオン４Ｐと、このピニオンを回
転自在に支持する第２キャリア４Ｃとよりなるシングル
ピニオン型遊星歯車組とする。第３遊星歯車組５は第３
サンギヤ５Ｓと、第３リングギヤ５Ｒと、これらに噛合
すると共に相互に噛合するピニオン５Ｐ，，　５Ｐ２　
と、該ピニオンを回転自在に支持する第３キャリア５Ｃ
とよりなるダブルピニオン型遊星歯車組とする。

第１リングギヤ３Ｒを第１回転メンバＭｌ　（第２図参
照〉とし、第１キャリア４Ｃ、第３サンギヤ５Ｓ及び出
力軸２を一体結合して第２回転メン八Ｍ２とし、第２リ
ングギヤ４Ｒを第３回転メンパＭ３とし、第２キャリア
４Ｃ及び第３リングギヤ５Ｒを一体結合して第４回転メ
ンバＭ４とし、第１，第２サンギヤ３Ｓ，４Ｓ及び第３
キャリア５Ｃを一体結合して第５回転メンハＭ５とする
。

これら回転メンバのうち、第５回転メンパＭ５は第１ク
ラッチＣ１により入力軸１に結合可能にすると共に第１
ブレーキＢ１により固定可能とし、第４回転メンハＭ４
は第２ブレーキＢ２により固定可能とし、第３回転メン
ハＭ３は第２クラッチＣ２により入力軸１に結合可能に
すると共に第３ブレーキＢ３により固定可能とし、又第
１回転メンパＭｌは第３クラックＣ３により入力軸１に
結合可能とする。加えて、第３クラッチＣ３に並列に第
４クラッチＣ４を設け、この第４クラッチに直列に第１
ワンウェイクラッチ０１ｔｌＣＩを設ける。これらクラ
ッチＣ４、ＯＩＩＣＩはクランチＣ４の締結状熊で入力
軸１と同方向（正転方向）の回転のみを第３クラッチＣ
３に代り、第１回転メンバＭ１に伝達するものとする。

更に、第３ブレーキＢ３に並列に第２ワンウェイクラッ
チＯ　Ｗ　Ｃ　２を設け、このワンウェイクラッチは第
３ブレーキＢ３の解放状態で第３回転メンバＭ３の逆転
方向く入力軸１と逆方向）の回転を阻止するものとする
。

本例の変速装置においては第２図の共線図から明らかな
ように、締結要素Ｃ１〜Ｃ３、Ｂｌ−８３及び０１１１
ＣＩ，　ＯＷＣ２　　のうちの２個の締結により２つの
拘束条件を与えることにより、前進第１速乃至第６速、
及び後退第１速、第２速の各変速段を選択することがで
きる。ここで第２図中回転メンバＭｌ，Ｍ２間の間隔と
、７４２，　Ｍ３間の間隔と、Ｍ３，　Ｍ４間の間隔と
、Ｍ４，　Ｍ５間のＭ隔との比を１：Ａ：Ｂ：Ｃとする
と、第１、第２、第３遊星歯車組３〜５のギヤ比αＩ，
α２，α３は夫々 α，＝　（８＋Ｃ）÷（１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ）α２＝Ｂ÷Ｃ α３＝１÷（Ａ＋Ｂ＋Ｃ） で表わされる。

又２個の締結要素の締結により得られる変速段及び変速
比を示すと次表の如くである。

栽二Ｌ表 なお上表中のレンジは運転者が希望する走行形態に応じ
手動選択するもので、Ｒは後退走行レンジ、Ｎは中立（
停車）レンジ、Ｄは前進自動変速レンジ、４は第４速エ
ンジンブレーキレンジ、３は第３速エンジンブレーキレ
ンジ、２は第２速エンジンブレーキレンジ、１は第１速
エンジンブレーキレンジを示す。又上表中（○）は正駆
動中に締結する要素（ワンウエイクラソチ）を示し、並
列に設けられている要素の解放状態で、エンジンブレー
キ（逆駆動）が効かないようにすることにより運転性の
悪化を防ぐことを狙ったものである。

従って、エンジンブレーキが必要なレンジでは、上記ワ
ンウェイクラッチに並列に設けた要素を締結する必要が
ある。ワンウェイクラッチＯＩＩＣＩの他の役割として
は、前進第４速から第５速への変速をワンウェイクラッ
チ変速として、この変速をブレーキＢ１の締結のみによ
り（クラッチＣ４の解放は必ずしも必要でない）達戒で
きるようにする役割をも持たせる。この場合、切換え要
素がｌっで、変速制御し易くなり、変速ショックの低減
を図り易い。又ワンウェイクラッチＯＷＣ２は、前進第
１速から第２速へのトルク段差が最大となる変速をワン
ウェイクラッチ変速となし、この変速をブレーキＢ２の
締結のみにより達戊できるようにする役割をも持つ。又
第３表において〈○〉は、エンジンスロットル開度を１
７１６以下にするコースト（惰性）走行中に締結させる
要素（第３クラッチ９を示す。

上記実施例の伝動作用を次に概略説明する。

先ず前進第１速の選択に当っては、第４クラッチＣ４を
締結する。この第４クラッチはワンウェイクラッチＯｆ
！ＩｃＩを介し入力軸ｌの回転を第１リングギヤ３Ｒに
そのまま伝達する。ところで、第２リングギヤ４Ｒがワ
ンウェイクラッチＯｌｌｌＣ２により逆転を阻止される
ことから、反力受けの用をなし、第１サンギヤ３Ｓを逆
転させる結果、第１キャリア１＋Ａ ４Ｃが出力軸２と共に　　　　の変速比で正転され、Ａ 前進第１速を得ることができる。ところで、出力軸２が
車輪側から駆動される逆駆動時は、ワンウェイクラッチ
ＯＷＣＩ，　ＯｔｌｌＣ２が空転し、エンジンブレーキ
が効かない。この場合、これらワンウェイクラッチに並
列配置した第３クラッチＣ３及び第３ブレーキＢ３を締
結することで、エンジンブレーキを確保する。

前進第２速の選択に当っては、第４クラッチＣ４及び第
２ブレーキＢ２を締結する。入力軸１の回転はクラッチ
Ｃ４及びワンウェイクラッチＯＷＣＩを経て第１リング
ギヤ３Ｒに入力される。他方第２ブレーキＢ２により第
３リングギヤ５Ｒが固定されることから、第１サンギヤ
３Ｓの逆転が第■速時より低速で行われることとなる。

このため、第１キャリア３Ｃが出力軸２と共に、第１速
時より高速のることができる。ところで逆駆動時−は、
ワンウェイクラッチＯＩＩＩＣＩが空転し、エンジンブ
レーキが効かず、エンジンブレーキ要求時は当該ワンウ
ェイクラッチに並列配置した第３クラッチＣ３を締結す
る。

第３速の選択に当っては、第４クラッチＣ４及び第１ブ
レーキＢｌを締結する。入力軸１の回転はクラッチＣ４
及びワンウェイクラッチＯＩＩＩＣＩを経て第１　１Ｊ
ングギャ３Ｒに人力される。他方、第１ブレーキＢ１に
より第１サンギヤ３Ｓが固定されることから、第１キャ
リア３Ｃが出力軸２と共に、第２速時より第５速の選択
に当っては、第２クラッチＣ２の締結により第２リング
ギヤ４Ｒを入力軸ｌと一体的に回転させると共に、第１
ブレーキＢ１の締結により第５回転メンバＭ５を固定す
る。これにより、第５回転メンバＭ５を反力受けとして
第２リングギヤ４Ｒへの人力回転が増速下に第３サンギ
ヤ５Ｓへ伝わり３速を得ることができる。この第３速で
もエンジンブレーキは、ワンウェイクラッチＯＩＩＩＣ
Ｉ　に並列な第３クラッチＣ３の締結により得る。

第４速の選択に当っては第２及び第４クラッチＣ２，　
Ｃ４を締結させる。この場合第Ｉ　Ｕングギャ３Ｒ及び
第２リングギヤ４Ｒが夫々入力軸１と一体的に、回転さ
れ、第１及び第２遊星歯車組３．４のインターロツクに
より第１キャリア３Ｃを出力軸２と共に、１．０００の
変速比で正転させることができ、第４速が得られる。こ
の第４速でもエンジンブレーキは、ワンウェイクラッチ
ＯＩＩＩＣＩに並列な第３クラッチＣ３の締結により得
る。

を得ることができる。この第５速では伝動系にワンウェ
イクラッチが関与しないため、そのままの状態でエンジ
ンブレーキが得られる。

第６速の選択に当っては、第５速の状態で第１ブレーキ
Ｂ１の代わりに第２ブレーキＢ２を締結させ、第２サン
ギヤ４Ｓ及び第３キャリア５Ｃに代え第２キャリア４Ｃ
及び第３リングギヤ５Ｒを固定することにより、これら
を反力受けとして機能させる。これにより第２リングギ
ヤ４Ｒへの人力回転は第５速時よりも増速されて第３サ
ンギヤ５Ｓに伝わり、Ａ十じ ６速を得ることができる。この第６速でもワンウェイク
ラッチが関与しないため、そのままの状態でエンジンブ
レーキが得られる。

後退第１速の選択に当っては、第１クラッチＣＩの締結
によりサンギヤ４Ｓを入力軸｛と共に回転させ、第３ブ
レーキＢ３の締結により第２リングギヤ４Ｒを固定する
。これにより第３サンギヤ５Ｓが出力第１速を得ること
ができる。

後退第２速の選択に当っては、この状態で第３ブレーキ
Ｂ３に代え第２ブレーキＢ２を締結させ、第３リングギ
ヤ５Ｒを固定する。この場合第３キャリア５Ｃへの人力
回転が第３リングギヤ５Ｒを反力受けとして第３サンギ
ヤ５Ｓへ逆転下に伝わるようになされ、後退第２速を得
ることができる。

ところで本例の変速装置によれば、従来装置では遊星歯
車組のギヤ比を実用可能な範囲外にレなければ確保し得
なかった前記第２表中（５）の変速比を、遊星歯車組３
〜５のギヤ比α１〜α３が夫々実用可能な範囲のα，　
＝０．５２６．α２＝０．３９３　，α３＝０．４４８
のもとで実現させることができる。

〈発明の効果〉 かくして本発明遊星歯車変速装置は請求項ｌの構戒とし
たことにより、第１，第２及び第３遊星歯車組３〜５の
ギヤ比を製作上及び強度上不都合が生じない範囲内にお
さめたままでも、従来はかかるギヤ比範囲外の遊星歯車
組を用いないと実現不能だった例えば前記第２表中（５
）の変速比を達或することができる。

更に、請求項２．３の構或にすれば、エンジンブレーキ
を必要な時のみ効かせて運転性を向上させ得ると共に、
４→５変速及び１→２変速をワンウェイクラッチ変速と
なして締結要素１個を締結するのみで当該変速を行わせ
得るようにすることができ、変速制御し易くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明遊星歯車変速装置の一実施例を？すスケ
ルトン図、 第２図は同じくその共線図、 第３図は従来の遊星歯車変速装置を示すスケルトン図、 第４図は同じくその共線図である。 ■・・・入力軸　　　　　　　２・・・出力軸３・・・
第１遊星歯車組　　　４・・・第２遊星歯車組５・・・
第３遊星歯車組　　　３Ｓ，　４Ｓ，　５Ｓ・・・サン
ギヤ３Ｐ，　４Ｐ，　５Ｐ，■５Ｐ２・・・ピニオン３
Ｒ，　４Ｒ，　５Ｒ・・・リングギヤ　３Ｃ，　　４Ｃ
，　５Ｃ・・・キャリアＣ１・・・第１クラッチ　　　
　Ｃ２・・・第２クラッチＣ３・・・第３クラッチ　　
　　Ｃ４・・・第４クラッチＯＷＣＩ・・・第１ワンウ
ェイクラッチＯＷＣ２・・・第２ワンウェイクラッチＢ
１・・・第１ブレーキ　　　　Ｂ２・・・第２ブレーキ
Ｂ３・・・第３ブレーキ。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の遊星歯車組を入出力軸間に同軸に具え、締結
   要素の選択作動により少なくとも前進５速、後退１速を
   選択可能な遊星歯車変速装置において、 入力軸側より順次、シングルピニオン型の第１及び第２
   遊星歯車組、ダブルピニオン型の第３遊星歯車組を配置
   し、 第１遊星歯車組のリングギヤを第１回転メンバとし、 第１遊星歯車組のキャリア、第３遊星歯車組のサンギヤ
   及び出力軸を一体結合して第２回転メンバとし、 第２遊星歯車組のリングギヤを第３回転メンバとし、 第２遊星歯車組のキャリア及び第３遊星歯車組のリング
   ギヤを一体結合して第４回転メンバとし、第１、第２遊
   星歯車組のサンギヤ及び第３遊星歯車組のキャリアを一
   体結合して第５回転メンバとし、 第５回転メンバを第１クラッチにより入力軸に結合可能
   にすると共に、第１ブレーキにより固定可能とし、 第４回転メンバを第２ブレーキにより固定可能とし、 第３回転メンバを第２クラッチにより入力軸に結合可能
   にすると共に、第３ブレーキにより固定可能とし、 第１回転メンバを第３クラッチにより入力軸に結合可能
   としたことを特徴とする遊星歯車変速装置。 ２、請求項１において、第３クラッチに並列に第４クラ
   ッチを設け、この第４クラッチに直列に第１ワンウェイ
   クラッチを設けた遊星歯車変速装置。 ３、請求項１において、第３ブレーキに並列に第２ワン
   ウェイクラッチを設けた遊星歯車変速装置。