JPH09264387A - 自動変速機用歯車変速機構 - Google Patents

自動変速機用歯車変速機構

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JPH09264387A
JPH09264387A JP8096045A JP9604596A JPH09264387A JP H09264387 A JPH09264387 A JP H09264387A JP 8096045 A JP8096045 A JP 8096045A JP 9604596 A JP9604596 A JP 9604596A JP H09264387 A JPH09264387 A JP H09264387A
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JP
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gear
planetary gear
carrier
gear mechanism
planetary
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JP8096045A
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Kenji Miyasaka
賢治 宮坂
Takashi Shimizu
隆 清水
Yasushi Ueda
泰史 上田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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    • F16H3/66Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2003/442Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion comprising two or more sets of orbital gears arranged in a single plane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動変速機の全長を抑制できる遊星歯車機構
式歯車変速機構を提供する。 【解決手段】 複数の遊星歯車機構1,2を組み合わせ
て変速段を設定するよう構成された自動変速機用歯車変
速機構であって、サンギヤ1S,2Sと、キャリヤ1
C,2Cと、リングギヤ1R,2Rとの要素を有する前
記複数の遊星歯車機構1,2が同心円状に配置され、前
記各要素が選択的に連結されもしくは個別に、係合手段
を介して選択的に入力要素、出力要素、固定要素とされ
もしくは非係合の要素とされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用の自動変
速機において使用される歯車変速機構に関し、特に複数
組の遊星歯車機構を備えている歯車変速機構に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】周知のように遊星歯車機構はサンギヤと
リングギヤとこれらに噛合するピニオンギヤを保持する
キャリヤとの三要素を有し、そのいずれかの要素に入力
するとともに、他のいずれかを出力要素とし、さらに残
る他の要素を固定することにより、入力された動力を増
速し、もしくは正転減速し、あるいは反転減速して出力
することができる。このように遊星歯車機構は、上記3
つの要素を入力、固定、出力のいずれかとすることによ
り、増減速ならびに反転作用を行わせることができるの
で、従来一般には設定可能な変速段数を多くするととも
に、各変速比を好適なものとするために複数組の遊星歯
車機構を同一軸線上に配置し、それらの遊星歯車機構に
おける要素同士を適宜に連結して歯車変速機構を構成し
ている。その一例が、特開平5−126217号公報に
記載されている。
【0003】この公報に記載された自動変速機用歯車変
速機構は、同一軸線上に配列した三組の遊星歯車機構か
らなる主変速部と、この主変速部に対して前置した一組
の遊星歯車機構からなるオーバードライブ部とによっ
て、全体として前進5段・後進1段の変速段を設定可能
に構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】車両に搭載される自動
変速機は車両の小型・軽量化の要請が強く、従来から種
々の改良が成されている。特にエンジンを横置きするF
F車(フロントエンジンフロントドライブ車)やRR車
(リヤエンジンリヤドライブ車)の場合には、車幅方向
の限られたスペース内にエンジンと自動変速機とを直列
に並べて配置することになるから、自動変速機に許容さ
れるスペースが限られたものとなる。さらに車両の小型
・軽量化を行うとすれば、自動変速機に許容される搭載
スペースが更に小さいものとなり、特に車幅方向でのス
ペースの制約が大きくなるから自動変速機の全長を更に
短縮化する必要がある。
【0005】しかしながら、従来のような自動変速機用
歯車変速機構では、軸線方向に複数組の遊星歯車機構を
直列に配列しているため、遊星歯車機構によって占有さ
れる軸線方向の長さが長くなり、しかもエンジンなどの
駆動装置も軸線方向に並べて配列しなければならなくな
り、結局、歯車変速機構全体としての長さが長くならざ
るを得ない。その結果、従来の自動変速機では、その主
要部分である歯車変速機構の全長が長いために、短縮化
することが困難であり、車載性が悪くなる可能性があっ
た。特に前述したFF車のように車幅方向に向けて配置
する場合には、スペース上の制約に合わせて自動変速機
の全長を短縮化することが極めて困難であった。
【0006】この発明は、上記の事情を背景としてなさ
れたものであり、自動変速機の全長を抑制できる自動変
速機用歯車変速機構の構造を提供することを目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、この発明は、サンギヤと該サンギ
ヤに対して同心円状に配置されたリングギヤと、これら
サンギヤとリングギヤとの間でトルク伝達を行うピニオ
ンギヤを保持したキャリヤとを回転要素とした複数組の
遊星歯車機構を備えた自動変速機用歯車変速機構であっ
て、第1の遊星歯車機構の外周側に第2の遊星歯車機構
が同心円状に配置され、これらの遊星歯車機構における
いずれかの回転要素同士が常時もしくは選択的に連結さ
れ、かつ、いずれかの回転要素を選択的に固定するブレ
ーキ手段と、いずれかの回転要素を入力部材に選択的に
連結するクラッチ手段とが設けられていることを特徴と
するものである。
【0008】したがって、この発明の歯車変速機構によ
れば、同心円状に配置した各遊星歯車機構の要素が互い
に一体となってもしくは個別に、入力要素もしくは出力
要素あるいは固定要素とされる。その結果、各遊星歯車
機構が増減速作用を行い、入力要素から出力要素に駆動
力を増減速もしくは反転して伝達し、結局、複数の変速
比が設定される。
【0009】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施例を図面
に基づいて説明する。なお、ここでは一例として二つの
シングルピニオン型遊星歯車機構を同心円状に配置した
歯車変速機構を車両用自動変速機に適用した例を示す。
【0010】
【実施例1】図1は、この発明の歯車変速機構を車両用
自動変速機に適用した一実施例を原理的に示すスケルト
ン図である。ここに示す歯車変速機構は、第1の遊星歯
車機構1に対して第2の遊星歯車機構2が同心円状に配
置され、これらの各遊星歯車機構1,2における各要素
が次のように連結されて構成されている。すなわち、第
1遊星歯車機構1は、サンギヤ1Sと、そのサンギヤ1
Sと同心円状に配置したリングギヤ1Rと、これらのギ
ヤ1S,1Rに噛合するピニオンギヤ1Pを保持するキ
ャリヤ1Cとを主たる要素として構成されている。
【0011】これに対して第2遊星歯車機構2は、前記
第1遊星歯車機構1のリングギヤ1Rの外周側に配置さ
れている。すなわち第1遊星歯車機構1のリングギヤ1
Rの外周側に第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sが形成
されていて両者が一体化されている。そしてこの第2遊
星歯車機構2は、そのサンギヤ2Sと同心円状に配置し
たリングギヤ2Rと、これらのギヤ2S,2Rに噛合す
るピニオンギヤ2Pを保持するキャリヤ2Cとを主たる
要素として構成されている。そして各キャリヤ1C,2
Cが互いに連結され、一体となって回転するようになっ
ている。
【0012】他方、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1S
と入力軸4との間には、両者を選択的に連結するクラッ
チ手段K1が設けられ、また第1遊星歯車機構1のキャ
リヤ1Cと入力軸4との間には両者を選択的に連結する
クラッチ手段K2が設けられている。さらに第1遊星歯
車機構1のリングギヤ1Rすなわち第2遊星歯車機構2
のサンギヤ2Sと入力軸4との間には、両者を連結する
クラッチ手段K3が設けられている。すなわち、サンギ
ヤ1Sもしくはキャリヤ1Cあるいはリングギヤ1Rお
よびサンギヤ2Sが選択的に入力要素となるようになっ
ている。
【0013】なお、上記の各要素の連結構造としては、
中空軸や中実軸もしくは適宜のコネクティングドラムな
どの一般の自動変速機で採用されている連結構造などを
採用することができる。
【0014】前記入力軸4は、トルクコンバータや流体
継手などの動力伝達手段(図示せず)を介してエンジン
(図示せず)に連結されている。
【0015】上記の各クラッチ手段K1,K2,K3
は、要は上述した各部材を選択的に連結し、また、その
連結を解除するものであって、例えば油圧サーボ機構な
どの従来一般に自動変速機で採用されている機構によっ
て係合・解放される湿式多板クラッチや、一方向クラッ
チ、あるいはこれらの湿式多板クラッチと一方向クラッ
チとを直列もしくは並列に配置した構成などを必要に応
じて採用することができる。なお、実用にあたっては、
各構成部材の配置上の制約があるから、各クラッチ手段
K1,K2,K3に対する連結部材としてコネクティン
グドラムなどの適宜の中間部材を介在させ得ることは勿
論である。
【0016】また互いに連結された第1遊星歯車機構1
のキャリヤ1Cと第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cと
の回転を選択的に阻止する第1ブレーキ手段B1が、キ
ャリヤ2Cとトランスミッションケース(以下、単にケ
ースと記す)6との間に設けられている。また、第2遊
星歯車機構2のサンギヤ2Sすなわち第1遊星歯車機構
1のリングギヤ1Rの回転を選択的に阻止する第2ブレ
ーキ手段B2が、そのサンギヤ2Sとケース6との間に
設けられている。すなわちキャリヤ1Cおよびキャリヤ
2Cとサンギヤ2Sおよびリングギヤ1Rとが選択的に
固定要素となるようになっている。
【0017】これらブレーキ手段B1,B2は、従来一
般の自動変速機で採用されているサーボ機構などで駆動
される湿式多板ブレーキやハンドブレーキ、あるいは一
方向クラッチ、さらにはこれらを組合わせた構成などと
することができ、また実用にあたっては、これらのブレ
ーキ手段B1,B2とこれらのブレーキ手段B1,B2
によって固定すべき各要素との間もしくはケース6との
間に適宜の連結部材を介在させ得ることは勿論である。
【0018】そして、ディファレンシャルやカウンタギ
ヤ(それぞれ図示せず)に駆動力を伝達する出力部材で
ある出力ギヤ5が第2遊星歯車機構2のリングギヤ2R
に連結されている。すなわちリングギヤ2Rが出力要素
となっている。
【0019】以上のように構成された歯車変速機構で
は、前進4段・後進1段の変速が可能であって、これら
の各変速段は前述した各クラッチ手段K1,K2,K3
およびブレーキ手段B1,B2を図3に示すように係合
・解放させることにより達成される。なお、図3には、
各変速段の変速比を各遊星歯車機構1,2のギヤ比(サ
ンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比)λ1 ,λ2 を
用いて示してある。また、図3中の○印は係合状態であ
ることを、また、空欄は解放状態であることをそれぞれ
示す。
【0020】以下、前進4段・後進1段のそれぞれに設
定する場合について図2および図3を用いて説明する。
なお、図2は速度線図(共線図)であって、各要素の連
結関係と、縦軸にそれらの回転数とを示してある。
【0021】《前進第1速》第1クラッチ手段K1およ
び第1ブレーキ手段B1を係合させる。すなわち第1遊
星歯車機構1のサンギヤ1Sを入力軸4に連結するとと
もに、第1遊星歯車機構1のキャリヤ1Cと第2遊星歯
車機構2のキャリヤ2Cとを固定する。したがって、第
1遊星歯車機構1では、キャリヤ1Cを固定した状態
で、サンギヤ1Sが入力軸4と共に回転するので、リン
グギヤ1Rが逆回転(入力軸4と逆方向の回転。以下同
じ)する。
【0022】そして第2遊星歯車機構2では、そのサン
ギヤ2Sが前記リングギヤ1Rと一体になっているので
逆回転し、かつ、キャリヤ2Cが固定されているから、
リングギヤ2Rがゆっくりと正回転(入力軸4と同方向
の回転。以下同じ)する。したがって、第2遊星歯車機
構2のリングギヤ2Rに連結された出力ギヤ5は、その
リングギヤ2Rと共に入力軸4に対して減速されて正回
転し、前進段で変速比が最も大きい第1速となる。なお
その変速比は図3に示すように表される。
【0023】《前進第2速》第1クラッチ手段K1を係
合させるとともに、第2ブレーキ手段B2を係合させ
る。すなわち、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1Sを入
力軸4に連結するとともに、第1遊星歯車機構1のリン
グギヤ1Rすなわち第2遊星歯車機構2のサンギヤ2S
を固定する。したがって第1遊星歯車機構1のリングギ
ヤ1Rすなわち第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sが固
定された状態で、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1Sが
入力軸4と共に回転するから、キャリヤ1Cがゆっくり
正回転することになる。
【0024】そして第2遊星歯車機構2のキャリヤ2C
は前記キャリヤ1Cと連結されているので、キャリヤ2
Cもキャリヤ1Cと共にゆっくり正回転することにな
る。そしてリングギヤ2Rが入力軸4に対して減速され
て正回転する。なおこの場合、第1遊星歯車機構1のキ
ャリヤ1Cおよび第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cが
ゆっくり正回転するから、前記前進第1速の場合に比べ
てその分速く第2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rが正
回転する。したがって出力ギヤ5もこれに伴いその正回
転分速く正回転する。その結果、第2遊星歯車機構2の
リングギヤ2Rに連結してある出力ギヤ5が入力軸4に
対して減速されて正回転し前進2速になる。なおこの場
合の変速比は図3に示すように表される。
【0025】《前進第3速》第1クラッチ手段ないし第
3クラッチ手段K1,K2,K3のうち少なくともいず
れか二つを係合させ、かつブレーキ手段B1,B2を解
放する。すなわち例えば、第1クラッチ手段K1を係合
させるとともに第2ブレーキ手段B2を係合させて第2
速を設定しておき、その状態における第2ブレーキ手段
B2に替えて、第2クラッチ手段K2を係合させ、ある
いは第3クラッチ手段K3を係合させる。このようにし
て、第1および第2のクラッチ手段K1,K2を係合さ
せ、あるいは、第1ないし第3のクラッチ手段K1,K
2,K3を係合させるなど、少なくとも二つのクラッチ
手段を係合させれば、歯車列の全体が一体となって入力
軸4と共に回転し、増減速作用が生じないので、変速比
は“1”となる。すなわち、入力軸4の駆動力がそのま
ま出力ギヤ5に伝達される。
【0026】《前進第4速》第2クラッチ手段K2およ
び第2ブレーキ手段B2を係合させる。すなわち上述し
た第3速の状態において第1および第2のクラッチ手段
K1,K2を係合させておき、その状態から第1クラッ
チ手段K1に替えて第2ブレーキ手段B2を係合させ
る。したがって、入力軸4が第1遊星歯車機構1のキャ
リヤ1Cおよび第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cに連
結され、かつ第1遊星歯車機構1のリングギヤ1Rすな
わち第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sが固定されるこ
とになるから、第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cが入
力軸4と同速度で正回転し、それに伴いリングギヤ2R
が入力軸4に対して増速されて正回転する。
【0027】すなわち、第2遊星歯車機構2が増速作用
を行い、入力軸4の回転数よりも高い回転数でリングギ
ヤ2Rすなわち出力ギヤ5が回転する。したがって、オ
ーバードライブ段である前進第4速となる。なおこの場
合の変速比は図3に示すように表される。
【0028】《後進段》第3クラッチ手段K3および第
1ブレーキ手段B1とを係合させる。すなわち第1遊星
歯車機構1のリングギヤ1Rおよび第2遊星歯車機構2
のサンギヤ2Sを入力軸4に連結するとともに、第1遊
星歯車機構1のキャリヤ1Cおよび第2遊星歯車機構2
のキャリヤ2Cを固定する。この場合、第2遊星歯車機
構2では、キャリヤ2Cを固定した状態で、サンギヤ2
Sが入力軸4と共に回転するから、リングギヤ2Rが逆
回転する。すなわち入力軸4から伝達されたトルクによ
ってリングギヤ2Rが入力軸4と反対方向に回転するか
ら、これと一体の出力ギヤ5に逆回転が生じて後進段と
なる。そして、その速度比は図3に示すように表され
る。
【0029】以上、前進第1速ないし第4速および後進
段の各変速段について述べたことから明らかなように、
図1に示す車両用歯車変速機構は、複数の前進段と1つ
の後進段とを好適に設定することができ、しかも第1遊
星歯車機構1および第2遊星歯車機構2が同心円状に配
置されているから、遊星歯車機構の軸線方向での長さが
短縮化できる。また、各変速段の説明で述べた通り、隣
接する他の変速段に変速する場合いずれか一つの係合手
段を解放し、かつ他の係合手段を係合させれば良いた
め、すなわち前進段での変速を二個の係合手段の切替え
によって行うことができるので、変速のための制御が容
易であり、同時に変速ショックの改善に有利なものとす
ることができる。
【0030】
【実施例2】図4は、この発明の歯車変速機構を車両用
自動変速機に適用した一実施例を原理的に示す模式図で
あって、ここに示す歯車変速機構は、実施例1と同様に
第1の遊星歯車機構1に対して第2の遊星歯車機構2が
同心円状に配置されている。また、第1の遊星歯車機構
1のリングギヤ1Rと第2の遊星歯車機構2のサンギヤ
2Sとの間には、両者の相対回転を行わせるためのブッ
シュ3が設けられている。すなわち第1遊星歯車機構1
のリングギヤ1Rと第2の遊星歯車機構2のサンギヤ2
Sとが互いに独立して回転できるようになっている。
【0031】また、実施例1の第1遊星歯車機構1と第
2遊星歯車機構2とのキャリヤ1C,2C同士の連結に
替えて、第1遊星歯車機構1のキャリヤ1Cと第2遊星
歯車機構2のリングギヤ2Rとが連結され、さらに第1
遊星歯車機構1のリングギヤ1Rと第2遊星歯車機構2
のキャリヤ2Cとが連結されている。
【0032】他方、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1S
と入力軸4との間には、両者を選択的に連結するクラッ
チ手段K1が設けられ、また第1遊星歯車機構1のリン
グギヤ1Rと入力軸4との間には、両者を選択的に連結
するクラッチ手段K2が設けられている。さらに第2遊
星歯車機構2のサンギヤ2Sと入力軸4との間には、両
者を選択的に連結するクラッチ手段K3が設けられてい
る。すなわちサンギヤ1Sもしくはリングギヤ1Rある
いはサンギヤ2Sが選択的に入力要素となるようになっ
ている。そして前記入力軸4は、トルクコンバータや流
体継手などの動力伝達手段を介してエンジンに連結され
ている。なお、上記の各クラッチ手段K1,K2,K3
は、実施例1と同様なものが採用されている。
【0033】また互いに連結された第1遊星歯車機構1
のリングギヤ1Rと第2遊星歯車機構2のキャリヤ2C
との回転を選択的に阻止する第1ブレーキ手段B1が、
キャリヤ2Cとケース6との間に設けられている。ま
た、第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sと第3クラッチ
手段K3との間には、これらの回転を選択的に阻止する
第2ブレーキ手段B2が設けられている。これらブレー
キ手段B1,B2の構成は実施例1と同様である。すな
わちリングギヤ1Rおよびキャリヤ2Cとサンギヤ2S
とが選択的に固定要素となるようになっている。
【0034】そして、ディファレンシャルやカウンタギ
ヤに、駆動力を伝達する出力ギヤ5が、第2遊星歯車機
構2のリングギヤ2Rおよび第1遊星歯車機構1のキャ
リヤ1Cに連結されている。すなわちリングギヤ2Rお
よびキャリヤ1Cが出力要素となっている。
【0035】以上のように構成された歯車変速機構で
は、前進4段・後進1段の変速が可能であって、これら
の各変速段は前述した各クラッチ手段K1,K2,K3
およびブレーキ手段B1,B2を図6に示すように係合
・解放させることにより達成される。なお、図6には、
各変速段の変速比を各遊星歯車機構1,2のギヤ比(サ
ンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比)λ1 ,λ2 を
用いて示してある。また、図6中の○印は係合状態であ
ることを、また、空欄は解放状態であることをそれぞれ
示す。
【0036】以下、前進4段・後進1段のそれぞれを設
定する場合について図5および図6を用いて説明する。
なお、図5は速度線図(共線図)であって、各要素の連
結関係と、縦軸にそれらの回転数とを示してある。
【0037】《前進第1速》第1クラッチ手段K1およ
び第1ブレーキ手段B1を係合させる。すなわち第1遊
星歯車機構1のサンギヤ1Sを入力軸4に連結するとと
もに、第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cと第1遊星歯
車機構1のリングギヤ1Rとを固定する。したがって、
第1遊星歯車機構1では、リングギヤ1Rを固定した状
態でサンギヤ1Sが入力軸4と共に回転するので、キャ
リヤ1Cがゆっくりと正回転する。また第2遊星歯車機
構2では、第1遊星歯車機構のキャリヤ1Cに一体的に
連結されたリングギヤ2Rがゆっくりと正回転する。
【0038】なおこの場合、第2遊星歯車機構2のサン
ギヤ2Sは解放状態となっているので、リングギヤ2R
の正回転に伴い、リングギヤ1Rとサンギヤ2Sとの間
に備えたブッシュ3上を緩やかに滑動し逆回転すること
になるが、変速作用には関与しない。
【0039】したがって、第2遊星歯車機構2のリング
ギヤ2Rに連結された出力ギヤ5は、そのリングギヤ2
Rと共に入力軸4に対して減速されて正回転し、前進段
で変速比が最も大きい第1速となる。そして、その変速
比は図6に示すように表される。
【0040】《前進第2速》第1クラッチ手段K1を係
合させるとともに、第2ブレーキ手段B2を係合させ
る。すなわち、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1Sを入
力軸4に連結するとともに、第2遊星歯車機構2のサン
ギヤ2Sを固定する。したがって第1遊星歯車機構1で
は、キャリヤ1Cに出力ギヤ5からの負荷が掛かってい
るので、リングギヤ1Rが逆回転しようとするが、この
リングギヤ1Rと一体の第2遊星歯車機構2のキャリヤ
2Cは、そのサンギヤ2Sが固定されていることによ
り、正回転させられる。その結果、第1遊星歯車機構1
のキャリヤ1Cおよびこれと一体の第2遊星歯車機構2
のリングギヤ2Rが、正回転する。その場合、第1速で
固定されていたリングギヤ1Rおよびこれと一体のキャ
リヤ2Cが正回転するので、出力要素であるキャリヤ1
Cおよびリングギヤ2Rは、第1速の場合より速く正回
転し、前進第2速となる。そしてその変速比は図6に示
すように表される。
【0041】《前進第3速》第1クラッチ手段ないし第
3クラッチ手段K1,K2,K3のうち少なくともいず
れか二つを係合させ、かつブレーキ手段B1,B2を解
放する。すなわち例えば、第1クラッチ手段K1を係合
させるとともに第2ブレーキ手段B2を係合させて第2
速を設定しておき、その状態における第2ブレーキ手段
B2に替えて、第2クラッチ手段K2を係合させ、ある
いは第3クラッチ手段K3を係合させる。このようにし
て、第1および第2のクラッチ手段K1,K2を係合さ
せ、あるいは、第1ないし第3のクラッチ手段K1,K
2,K3を係合させるなど、少なくとも二つのクラッチ
手段を係合させれば、歯車列の全体が一体となって入力
軸4と共に回転し、増減速作用が生じないので、変速比
は“1”となる。したがって入力軸4の駆動力がそのま
ま出力ギヤ5に伝達される。
【0042】《前進第4速》第2クラッチ手段K2およ
び第2ブレーキ手段B2を係合させる。すなわち上述し
た第3速の状態において第1および第2のクラッチ手段
K1,K2を係合させておき、その状態から第1クラッ
チ手段K1に替えて第2ブレーキ手段B2を係合させ
て、第1遊星歯車機構1のリングギヤ1Rおよび第2遊
星歯車機構2のキャリヤ2Cを入力軸4に連結するとと
もに、第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sを固定する。
したがって、第2遊星歯車機構2では、サンギヤ2Sを
固定した状態でキャリヤ2Cが入力軸4と共に回転する
ので、リングギヤ2Rがサンギヤ2Sすなわち入力軸4
よりも高速で正回転する。なお、第1遊星歯車機構1
は、そのサンギヤ1Sが他の回転要素およびケースに連
結されていないので、変速に関与しない。すなわち変速
比が“1”よりも小さいオーバードライブ段となる。そ
して、その変速比は図6に示すように表される。
【0043】《後進段》第3クラッチ手段K3および第
1ブレーキ手段B1を係合させて、第2遊星歯車機構2
のサンギヤ2Sを入力軸4に連結するとともに、第2遊
星歯車機構2のキャリヤ2Cおよび第1遊星歯車機構1
のリングギヤ1Rを固定する。この場合、キャリヤ2C
とリングギヤ1Rとを固定した状態で、サンギヤ2Sが
入力軸4と共に回転するからリングギヤ2Rがゆっくり
と逆回転する。キャリヤ1Cはこのリングギヤ2Rと連
結されているので同時に逆回転する。すなわち入力軸4
から伝達されたトルクによってリングギヤ2Rが逆回転
し、これに連結された出力ギヤ5に逆回転が生じて後進
段となる。そしてその変速比は図6に示すように表され
る。
【0044】
【実施例3】図7は、上記実施例1,2と同様に、この
発明の歯車変速機構を車両用自動変速機に適用した一実
施例を原理的に示す模式図である。ここに示す歯車変速
機構は、実施例2と同様に第1の遊星歯車機構1に対し
て第2の遊星歯車機構2が同心円状に配置されるととも
に、第1の遊星歯車機構1のリングギヤ1Rと第2の遊
星歯車機構2のサンギヤ2Sとの間にブッシュ3が設け
られている。また、実施例2の第1遊星歯車機構1と第
2遊星歯車機構2との各要素の連結構造に替えて、第1
遊星歯車機構1のキャリヤ1Cと第2遊星歯車機構2の
サンギヤ2Sとが連結され、さらに第1遊星歯車機構1
のリングギヤ1Rと第2遊星歯車機構2のキャリヤ2C
とが連結されている。
【0045】他方、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1S
と入力軸4との間には、両者を選択的に連結するクラッ
チ手段K1が設けられ、また互いに連結された第1遊星
歯車機構1のリングギヤ1Rおよび第2遊星歯車機構2
のキャリヤ2Cと入力軸4との間には、両者を選択的に
連結するクラッチ手段K2が設けられている。さらに第
2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rと入力軸4との間に
は、両者を選択的に連結するクラッチ手段K3が設けら
れている。すなわちサンギヤ1Sもしくはリングギヤ1
Rおよびキャリヤ2Cあるいはリングギヤ2Rが選択的
に入力要素となるようになっている。そして前記入力軸
4は、トルクコンバータや流体継手などの動力伝達手段
を介してエンジンに連結されている。なお、上記の各ク
ラッチ手段K1,K2,K3は、実施例1,2と同様な
ものが採用されている。
【0046】また互いに連結された第1遊星歯車機構1
のリングギヤ1Rと第2遊星歯車機構2のキャリヤ2C
との回転を選択的に阻止する第1ブレーキ手段B1が、
キャリヤ2Cとケース6との間に設けられている。ま
た、第2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rには、リング
ギヤ2Rの回転を選択的に阻止する第2ブレーキ手段B
2が設けられている。これらブレーキ手段B1,B2の
構成は実施例1,2と同様である。すなわちリングギヤ
1Rおよびキャリヤ2Cとリングギヤ2Rとが固定要素
となるようになっている。
【0047】そして、ディファレンシャルやカウンタギ
ヤに、駆動力を伝達する出力ギヤ5が、互いに連結され
た第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sおよび第1遊星歯
車機構1のキャリヤ1Cに連結されている。
【0048】以上のように構成された歯車変速機構で
は、実施例1,2と同様に前進4段・後進1段の変速が
可能であって、これらの各変速段は前述した各クラッチ
手段K1,K2,K3およびブレーキ手段B1,B2を
図9に示すように係合・解放させることにより達成され
る。なお図9には、各変速段の変速比を各遊星歯車機構
1,2のギヤ比(サンギヤの歯数とリングギヤの歯数と
の比)λ1 ,λ2 を用いて示してある。また図9中の○
印は係合状態であることを、また空欄は解放状態である
ことをそれぞれ示す。以下前進4段・後進1段のそれぞ
れに設定する場合について図8および図9を用いて説明
する。なお、図8は速度線図(共線図)であって、各要
素の連結関係と縦軸にそれらの回転数とを示してある。
【0049】《前進第1速》第1クラッチ手段K1およ
び第1ブレーキ手段B1を係合させる。すなわち第1遊
星歯車機構1のサンギヤ1Sを入力軸4に連結するとと
もに、第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cと第1遊星歯
車機構1のリングギヤ1Rとを固定する。したがって、
第1遊星歯車機構1では、リングギヤ1Rを固定した状
態でサンギヤ1Sが入力軸4と共に回転するので、キャ
リヤ1Cがゆっくりと正回転する。そして第2遊星歯車
機構2では、そのサンギヤ2Sが前記キャリヤ1Cと共
に回転し、さらにこれらと一体に出力ギヤ5がゆっくり
正回転する。なおこの場合、第2遊星歯車機構2のリン
グギヤ2Rが逆回転するが、このリングギヤ2Rは単独
で回転するので、第2遊星歯車機構2は変速に関与しな
い。その結果、前進段で変速比が最も大きい第1速とな
る。そして、その変速比は図9に示すように表される。
【0050】《前進第2速》第1クラッチ手段K1を係
合させるとともに、第2ブレーキ手段B2を係合させ
る。すなわち、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1Sを入
力軸4に連結するとともに、第2遊星歯車機構2のリン
グギヤ2Rを固定する。したがって第1遊星歯車機構1
では、キャリヤ1Cに出力ギヤ5からの負荷が掛かって
いるので、リングギヤ1Rが逆回転しようとするが、こ
のリングギヤ1Rと一体の第2遊星歯車機構2のキャリ
ヤ2Cは、そのリングギヤ2Rが固定されていることに
より、正回転させられる。その結果、第1遊星歯車機構
1のキャリヤ1Cおよびこれと一体の第2遊星歯車機構
2のサンギヤ2Sが、正回転する。その場合、第1速で
固定されていたリングギヤ1Rおよびこれと一体のキャ
リヤ2Cが正回転するので、出力要素であるキャリヤ1
Cおよびサンギヤ2Sは、第1速の場合より速く正回転
し、前進第2速となる。そしてその変速比は図9に示す
ように表される。
【0051】《前進第3速》第1クラッチ手段ないし第
3クラッチ手段K1,K2,K3のうち少なくともいず
れか二つを係合させ、かつブレーキ手段B1,B2を解
放する。すなわち例えば、第1クラッチ手段K1を係合
させるとともに第2ブレーキ手段B2を係合させて第2
速を設定しておき、その状態における第2ブレーキ手段
B2に替えて、第2クラッチ手段K2を係合させ、ある
いは第3クラッチ手段K3を係合させる。このようにし
て、第1および第2のクラッチ手段K1,K2を係合さ
せ、あるいは、第1ないし第3のクラッチ手段K1,K
2,K3を係合させるなど、少なくとも二つのクラッチ
手段を係合させれば、歯車列の全体が一体となって入力
軸4と共に回転し、増減速作用が生じないので、変速比
は“1”となる。すなわち入力軸4の駆動力がそのまま
出力ギヤ5に伝達される。
【0052】《前進第4速》第2クラッチ手段K2およ
び第2ブレーキ手段B2を係合させる。すなわち上述し
た第3速の状態において第1および第2のクラッチ手段
K1,K2を係合させておき、その状態から第1クラッ
チ手段K1に替えて第2ブレーキ手段B2を係合させ
る。したがって、入力軸4が第1遊星歯車機構1のリン
グギヤ1Rおよび第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cに
連結され、かつ第2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rが
固定されることになる。そして第1遊星歯車機構1のリ
ングギヤ1Rおよび第2遊星歯車機構2のキャリヤ2C
が入力軸4と同速度で正回転し、キャリヤ2Cが保持す
るピニオンギヤ2Pの作用によって、サンギヤ2Sおよ
びキャリヤ1Cが入力軸4に対して増速されて正回転す
る。すなわち第2遊星歯車機構2が増速作用を行い、サ
ンギヤ2Sおよびキャリヤ1Cに連結された出力ギヤ5
が、入力軸4の回転数よりも高い回転数で正回転し、オ
ーバードライブ段である前進第4速となる。その変速比
は、図9に示すように表される。なおこの場合、第1遊
星歯車機構1は変速に関与しない。
【0053】《後進段》第3クラッチ手段K3および第
1ブレーキ手段B1を係合させる。すなわち第2遊星歯
車機構2のリングギヤ2Rを入力軸4に連結するととも
に、第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cおよび第1遊星
歯車機構1のリングギヤ1Rを固定する。この場合、キ
ャリヤ2Cとリングギヤ1Rとを固定した状態で、リン
グギヤ2Rが入力軸4と共に回転するからサンギヤ2S
がゆっくり逆回転する。キャリヤ1Cはこのサンギヤ2
Sと連結されているのでこれと同時にゆっくり逆回転す
る。すなわち入力軸4から伝達されたトルクによってキ
ャリヤ1Cが逆回転し、これと一体の出力ギヤ5に逆回
転が生じて後進段となる。その変速比は、図9に示すよ
うに表される。なおこの場合、第1遊星歯車機構1は変
速に関与しない。
【0054】
【実施例4】図10は、実施例1ないし実施例3と同様
に、この発明の歯車変速機構の構造を車両用自動変速機
に適用した一実施例を原理的に示す模式図である。ここ
に示す歯車変速機構は、実施例2と同様に第1の遊星歯
車機構1に対して第2の遊星歯車機構2が同心円状に配
置されるとともに、第1の遊星歯車機構1のリングギヤ
1Rと第2の遊星歯車機構2のサンギヤ2Sとの間にブ
ッシュ3が設けられ、各要素の連結も同様になってい
る。すなわち、第1遊星歯車機構1のキャリヤ1Cと第
2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rとが連結され、さら
に第1遊星歯車機構1のリングギヤ1Rと第2遊星歯車
機構2のキャリヤ2Cとが連結されている。
【0055】他方、第1遊星歯車機構1のサンギヤ1S
と入力軸4との間には、両者を選択的に連結する第3ク
ラッチ手段K3が設けられ、また第1遊星歯車機構1の
キャリヤ1Cと入力軸4との間には両者を選択的に連結
する第2クラッチ手段K2が設けられている。さらに第
2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sと入力軸4との間に
は、両者を選択的に連結する第1クラッチ手段K1が設
けられている。そして前記入力軸4は、トルクコンバー
タや流体継手などの動力伝達手段を介してエンジンに連
結されている。なお、上記の各クラッチ手段K1,K
2,K3は、実施例1と同様なクラッチが採用されてい
る。
【0056】また互いに連結された第1遊星歯車機構1
のキャリヤ1Cと第2遊星歯車機構2のリングギヤ2R
との回転を選択的に阻止する第1ブレーキ手段B1が、
キャリヤ1Cおよびリングギヤ2Rとケース6との間に
設けられている。また、第1遊星歯車機構1のサンギヤ
1Sと第3クラッチ手段K3との間には、これらの回転
を選択的に阻止する第2ブレーキ手段B2が設けられて
いる。これらブレーキ手段B1,B2の構成は実施例1
ないし実施例3と同様である。
【0057】そして、ディファレンシャルやカウンタギ
ヤに、駆動力を伝達する出力ギヤ5が第2遊星歯車機構
2のキャリヤ2Cに連結されている。
【0058】以上のように構成された歯車変速機構で
は、前進4段・後進1段の変速が可能であって、これら
の各変速段は前述した各クラッチ手段K1,K2,K3
およびブレーキ手段B1,B2を図12に示すように係
合・解放させることにより達成される。なお、図12に
は、各変速段の変速比を各遊星歯車機構1,2のギヤ比
(サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比)λ1 ,λ
2 を用いて示してある。また、図12中の○印は係合状
態であることを、また、空欄は解放状態であることをそ
れぞれ示す。
【0059】以下前進4段・後進1段のそれぞれに設定
する場合について図11および図12を参照して説明す
る。なお、図11は速度線図(共線図)であって、各要
素の連結関係と、縦軸にそれらの回転数とを示してあ
る。
【0060】《前進第1速》第1クラッチ手段K1およ
び第1ブレーキ手段B1を係合させる。すなわち第2遊
星歯車機構2のサンギヤ2Sを入力軸4に連結するとと
もに、第2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rと第1遊星
歯車機構1のキャリヤ1Cとを固定する。したがって、
キャリヤ1Cおよびリングギヤ2Rが固定された状態
で、第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sが入力軸4と共
に回転するからキャリヤ2Cがゆっくり正回転する。リ
ングギヤ1Rはキャリヤ2Cに連結されているので、キ
ャリヤ2Cと共にゆっくりと正回転する。
【0061】なおこの場合、リングギヤ1Rの正回転に
よってサンギヤ1Sが逆回転するが、サンギヤ1Sは解
放状態にあることから直接増減速作用に影響はない。し
たがって、第2遊星歯車機構2のキャリヤ2Cに連結さ
れた出力ギヤ5は、そのキャリヤ2Cと共に入力軸4に
対して減速されて正回転し、前進段で変速比が最も大き
い第1速となる。そしてその変速比は図12に示すよう
に表される。
【0062】《前進第2速》第1クラッチ手段K1を係
合させるともに、第2ブレーキ手段B2を係合させる。
すなわち、第2遊星歯車機構2のサンギヤ2Sを入力軸
4に連結するとともに、第1遊星歯車機構1のサンギヤ
1Sを固定する。したがって第2遊星歯車機構2では、
キャリヤ2Cに出力ギヤ5からの負荷が掛かっているの
で、リングギヤ2Rが逆回転しようとするが、このリン
グギヤ2Rと一体の第1遊星歯車機構1のキャリヤ1C
は、そのサンギヤ1Sが固定されていることにより、正
回転させられる。その結果、第2遊星歯車機構2のキャ
リヤ2Cおよびこれと一体の第1遊星歯車機構1のリン
グギヤ1Rが、正回転する。その場合、第1速で固定さ
れていたリングギヤ2Rおよびこれと一体のキャリヤ1
Cが正回転するので、出力要素であるキャリヤ2Cおよ
びリングギヤ1Rは、第1速の場合より速く正回転し、
前進第2速となる。そしてその変速比は図12に示すよ
うに表される。
【0063】《前進第3速》第1クラッチ手段ないし第
3クラッチ手段K1,K2,K3のうち少なくともいず
れか二つを係合させ、かつブレーキ手段B1,B2を解
放する。すなわち例えば、第1クラッチ手段K1を係合
させるとともに第2ブレーキ手段B2を係合させて第2
速を設定しておき、その状態における第2ブレーキ手段
B2に替えて、第2クラッチ手段K2を係合させ、ある
いは第3クラッチ手段K3を係合させる。このようにし
て、第1および第2のクラッチ手段K1,K2を係合さ
せ、あるいは、第1ないし第3のクラッチ手段K1,K
2,K3を係合させるなど、少なくとも二つのクラッチ
手段を係合させれば、歯車列の全体が一体となって入力
軸4と共に回転し、増減速作用が生じないので、変速比
は“1”となる。すなわち入力軸4の駆動力がそのまま
出力ギヤ5に伝達される。
【0064】《前進第4速》第2クラッチ手段K2およ
び第2ブレーキ手段B2を係合させる。すなわち上述し
た第3速の状態において第1および第2のクラッチ手段
K1,K2を係合させておき、その状態から第1クラッ
チ手段K1に替えて第2ブレーキ手段B2を係合させ
る。したがって、入力軸4が第1遊星歯車機構1のキャ
リヤ1Cおよび第2遊星歯車機構2のリングギヤ2Rに
連結され、かつ第1遊星歯車機構1のサンギヤ1Sが固
定されることになるから、第2遊星歯車機構2のリング
ギヤ2Rおよび第1遊星歯車機構1のキャリヤ1Cが入
力軸4と同速度で正回転し、ピニオンギヤ1Pによっ
て、リングギヤ1Rが入力軸4に対して増速されて正回
転する。キャリヤ2Cはリングギヤ1Rに連結されてい
るのでリングギヤ1Rと共に回転する。すなわちキャリ
ヤ2Cおよびリングギヤ1Rに連結された出力ギヤ5
が、キャリヤ2Cおよびリングギヤ1Rと共に入力軸4
に対して増速されて正回転し、オーバードライブ段であ
る前進第4速となる。
【0065】なおこの場合リングギヤ1Rとサンギヤ2
Sとの間にブッシュ3が設けられているから、互いに増
減速作用に影響を与えること無く回転を行うことができ
る。そしてこの場合の変速比は図12に示すように表さ
れる。
【0066】《後進段》第3クラッチ手段K3および第
1ブレーキ手段B1とを係合させる。すなわち第1遊星
歯車機構1のサンギヤ1Sを入力軸4に連結するととも
に、第1遊星歯車機構1のキャリヤ1Cおよび第2遊星
歯車機構2のリングギヤ2Rを固定する。この場合、キ
ャリヤ1Cとリングギヤ2Rとを固定した状態で、サン
ギヤ1Sが入力軸4と共に回転するから、リングギヤ1
Rが逆回転させられる。キャリヤ2Cはこのリングギヤ
1Rと連結されているので同時に逆回転させられる。す
なわち入力軸4から伝達されたトルクによってリングギ
ヤ1Rが逆回転し、これに連結された出力ギヤ5に逆回
転が生じて後進段となる。そしてその速度比は図12に
示すように表される。
【0067】なお、上記実施例2ないし実施例4におい
て、リングギヤ1Rとサンギヤ2Sとの間にブッシュ3
を配置して互いに滑動可能となるようにしたが、リング
ギヤ1Rとサンギヤ2Sとが独立して回動することがで
きれば良いので、このブッシュ3に限定されることはな
く、軸受、コロなどの適宜の軸受手段によって内周側の
リングギヤと外周側のサンギヤとを相対回転可能に支持
するように構成すればよい。
【0068】また、各遊星歯車機構の要素間にクラッチ
を配置して所定の変速段でそのクラッチを介して解放さ
せることにより、回転要素同士の連結を解除することも
可能である。さらに上記の実施例では、いわゆるシング
ルビニオン型の遊星歯車機構を用いた例を示したが、こ
の発明は、上述した各実施例に限定されないのであり、
ダブルビニオン型の遊星歯車機構を使用することもで
き、あるいはシングルビニオン型の遊星歯車機構とダブ
ルビニオン型の遊星歯車機構とを同心円状に配置して構
成することもできる。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の自動変
速機用歯車変速機構によれば、複数組の遊星歯車機構が
同心円状に配置され、変速段を設定するよう構成されて
いるから、歯車変速機構全体としての軸長を短縮化する
ことができ、ひいては自動変速機の全長の短縮化を図る
ことができる。特にFF車やRR車のように車幅方向に
沿って配置することにより軸線方向での寸法に大きい制
約のある場合には好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を概念的に示すスケルトン
図である。
【図2】その速度線図(共線図)である。
【図3】その各変速段を設定するためのクラッチ手段お
よびブレーキ手段の係合・解放状態を変速比と併せて示
す図表である。
【図4】この発明の他の実施例を概念的に示すスケルト
ン図である。
【図5】その速度線図(共線図)である。
【図6】その各変速段を設定するためのクラッチ手段お
よびブレーキ手段の係合・解放状態を変速比と併せて示
す図表である。
【図7】この発明の更に他の実施例を概念的に示すスケ
ルトン図である。
【図8】その速度線図(共線図)である。
【図9】その各変速段を設定するためのクラッチ手段お
よびブレーキ手段の係合・解放状態を変速比と併せて示
す図表である。
【図10】この発明の他の実施例を概念的に示すスケル
トン図である。
【図11】その速度線図(共線図)である。
【図12】その各変速段を設定するためのクラッチ手段
およびブレーキ手段の係合・解放状態を変速比と併せて
示す図表である。
【符号の説明】
1 第1遊星歯車機構 2 第2遊星歯車機構 1S,2S サンギヤ 1C,2C キャリヤ 1R,2R リングギヤ 1P,2P ピニオンギヤ 3 ブッシュ 4 入力軸 5 出力ギヤ 6 トランスミッションケース

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サンギヤと該サンギヤに対して同心円状
    に配置されたリングギヤと、これらサンギヤとリングギ
    ヤとの間でトルク伝達を行うピニオンギヤを保持したキ
    ャリヤとを回転要素とした複数組の遊星歯車機構を備え
    た自動変速機用歯車変速機構において、 第1の遊星歯車機構の外周側に第2の遊星歯車機構が同
    心円状に配置され、これらの遊星歯車機構におけるいず
    れかの回転要素同士が常時もしくは選択的に連結され、
    かつ、いずれかの回転要素を選択的に固定するブレーキ
    手段と、いずれかの回転要素を入力部材に選択的に連結
    するクラッチ手段とが設けられていることを特徴とする
    自動変速機用歯車変速機構。
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