JPS6170252A - 自動変速機の遊星歯車列 - 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屯ｒＩ［ｉｉＫ塔・戊さハる自動変
、’ｊｌｊ機において補助変趙諦ｉ才に多用される遊星
ａＩＥ列、将に多段化を可能にした遊爪ｍ屯列に関する
ものである。

（従来の技術） 自動変速機の遊星歯車列としては従来、２つの単純遊星
歯Ｒ１，組によるシンブンン歯車列を用いて前進４段の
補助変速袋１ｆ−（をＣ々成した、例えば第５図に示す
米国（Ｊ社製のものがある。この遊８４歯ｆｆｉ列ｖｔ
、ｚつの遊星歯車組Ｇ１及びＧ２のサンギヤＳ　及びＳ
　　インターナルギヤＲ及びＲ２、ソシ１　　　　　　
ｚ　１　　　　　　　　　　　　　　　　　　１てビニ
オンキャリアＰＣ及びＰＯ２を、入力１’ｌ　Ｉ、出力
ｆｉＩＩＯ％４つのクラッチａｔ、、Ｃら、（Ｊ、及び
ａｔ、、２つのブレーキＢｒ□及びＢｒｇ、そして２つ
のワンウェイクラッチＯＷＣよ及びｏｗｃ２と、図に示
すように連結したものである。従って、クラッチａｔ、
、ＣＩ２、ＣＩ、及びｃｌ、、ブレーキＢｒ　ｌ及びＢ
ｒ２、そしてワンウェイクラッチ０胃ｃ工及びｏｗｃ２
を、次表の如く選択作動（Ｏ印が作ｖＪ）させるととＫ
より、前進４段後退１段の変速作用を得ることができる
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の自動変速機の遊屓Ｃカ車列に
あっては、通常走行中多用する第２速において遊星歯車
＃ＡＧ、、Ｇ、間で動力を循環させているため、動力の
云達効藁が低下するという問題点と、第４Ｍ時にサンギ
ヤＳ０が高回転（）ｖ尺歯亜組Ｇ、　、　Ｇ、の減速比
が共Ｋ　Ｏ，５の時、入力軸重の回転数の２．５倍）す
るため、サンギヤ５ＩＶＣ遅結する部材の強度及びこれ
を支持する軸受けの強度を、耐久性を考慮して大きくす
る必快があるという問題点があった。

一方、自動車に対する省エネルギー化の要求から、効兜
の良いエンジン回転域を多用し、かつコックアップによ
り云）ｉ！効嘉を高め得るよう、自動変速機の補助変速
装置には一層の多段化が求められているが、上記従来の
遊星歯車列では更なる多段化はその８ｇ成上不可能であ
った。

（問題点を解決するための手段） 本発明はシンプソン歯屯列を発展させて上記多段化の要
求に応えると共に前述のような問題点を生ずることのな
いようにした遊星歯車列を提芸するもので、具体的には
、第１サンギヤ、第１インターナルギヤ及び第１ピニオ
ンキャリアよりなる第１遊雇歯］Ｉ＆１１と、第２サン
ギヤ、第２インターナルギヤ及び第２ピニオンキャリア
よりなる第２遊星歯車組と、第３サンギヤ、第３インタ
ーナルギヤ及び第３ピニオンキャリアよりなる第３遊星
６１本組とを具え、第１インターナルギヤを入力儲に、
第３ピニオンギヤリアを出力軸に夫々−像結合すると共
に、第１遊星歯車組を第１クラッチにより適宜インター
ロック可能とし、第２サンギヤを第１ブレーキにより適
宜固定可能とすると共に第２クラッチにより適宜第１サ
ンギヤに結合’Ｔ能とし、第１ピニオンキャリアを第３
クラッチによりＪ！第２ビニオンキャリアに、又第４ク
ラッチにより適宜第２インターナルギヤに結合可能とす
ると共に、笛ｚインターナルギヤを第３インターナルギ
ヤに一体結合し、第３サンギヤを第２ブレーキにより適
宜固定可能とすると共に第５クラッチにより適宜第２ピ
ニオンキャリアに結合可能としたものである。

（作用） 上記のように構成した本発明遊星歯本列では、第４クラ
ッチの作動で前＆第１速が、第４クラッチ及び第１ブレ
ーキの作動で前進第２運が、第１゜第４クラッチ及び第
１ブレーキの作動で前進第３運が、第１．第３及び第５
クラッチの作動で前進給４Ｍが、第１．第３．躯５クラ
ッチ及び第１ブレーキの作動で前進第５運が得られ、又
第１．第２、第５クラッチ及び第２ブレーキの作動で後
退を得ることができる。さらＶＣ，に−，４，第５クラ
ッチ及び第１ブレーキの作動で上記前進第ｚ運と前進第
３運との間に第２′速が、第３．第５クラッチ及び第１
ブレーキの作動で上記前ａ第３連と前進第４運との聞に
第３′速が得られる。従って、自動変速機の補助変速装
置を一層多段化することができる。

又、車両の発進時以外はほとんど使用されない前進第１
速を除くいずれの変速段においても、遊星歯車組間での
動力（ｆ＋環をさせていないから、走行中の動力云達効
塞を高めることができる。

更に、入力軸及び出力軸の回転数と比較して特に高回転
する歯車や部材がないから、強度を特に考慮することな
しに回転部材の耐久性を向上させることができる。

（実姉例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明遊星歯車列の一実施態様で、図中１は第
１遊星歯車組、２は第２遊屋ｍ風組、８は第３遊星歯車
組を夫々示し、これら遊星歯車組１〜３を入力軸４と出
力軸５との出１に入力軸４の側より順次配して同軸に設
ける。

第１遊星歯車組１は、第１インターナルギヤＩＲと第１
サンギヤ１ｓと、これらに噛合する第１ビニオンｌｐ及
びこのピニオンを回転自在に支持する第１ピニオンキャ
リア１ｃとで構成し、第２遊星ｖｉ車組２及び第３遊星
歯車組３も夫々同様Ｋ、第２．第３インターナルギ’ｒ
　２Ｒ，３Ｒと、第２゜第３サンギヤ２ｓ、　８ｓと、
第２　、第３ビニオン２ｐ　、　８ｐと、ｉ２．第３ピ
＝オン＃−’ｒす７２（Ｈ。

８ｏとで構成する。

上記のようにした遊星歯車組１〜８のｇｇｌインターナ
ルギヤＩＲを入力軸４に、また第３ピニオンキャリア８
ｏを出力軸５に夫々一体結合し、更に第１遊星歯車組１
を第１クラッチＣ工により適宜インターロック可能とす
る。尚、当該実権例においては第１クラッチＣＩＫより
第１インターナルギヤｌＲと第１サンギヤｌｓとを結合
して、ＩＥＩ遊星歯車組１をインターロック、つまり要
素間結合し、全要素を一体回転するようにしているが、
これに代えて第３図に示すように第１インターナルギヤ
と第１ピニオンキャリアとを第１クラッチ忙より結合し
たり、第４図に示すように第１ピニオンキャリアと第１
サンギヤとを第１クラッチにより結合することによって
第１遊星ｍＩＬ組１をインターロックするようにしても
良い。

そして、第１サンギヤＩＳと第２サンギヤ２ｓとを、第
２クラッチＣ２により適宜結合可能とすると共に１ワン
ウエイクラッチＯ／Ｇ工を介して第１サンギヤ１３が第
１サンギヤ２ｓに対し入力軸４と同方向へのみ相対回転
可能なよ５に結合し、第２サンギヤ２ｓはまた第１ブレ
ーキＢＩＫよって適宜固定可能とする。

第１ピニオンキャリア１Ｇは、菓ａクラッチＣ８により
第２ピニオンキャリア２ａＫ適宜結合可能とすると共に
、第４クラッチＣ６により第２インターナルギヤ２Ｒに
適宜結合可能とし、第２インターナルギヤ２Ｒは第３イ
ンターナルギヤ３Ｒに一体結合する。

更に、第２ピニオンキャリア２（３と第３サンギ゛　ヤ
３ｓとを、第５クラッチＣ５により適宜結合可能とする
と共に、ワンウェイクラッチＯ／Ｃ，を介して第２ピニ
オンキャリア２　が第３サンギヤ３８Ｋ対し入力軸４と
同方向へのみ相対回転５Ｔ能なように結合し、第３サン
ギヤ３ｓはまた第２ブレーキによって適宜固定可能とす
ると共にワンウェイクラッチＯ／Ｃａによって入力軸４
と同方向へのみ回転可能とする。

上記実姉例の作用を次に説明する。第１図に示す遊星ｍ
車列は、第１乃至第５クラッチＣ工〜Ｃ６及び第１．第
２ブレーキＢ工、Ｂ、を次表に示すような組合せで選択
的に作動させることで、同表に示すような前進５段、後
退１段の変速段を提供することができる。尚、同表中Ｏ
印が作動を示し、（Ｑ）は作動するも動力伝達に関与し
ないものを表す。また、α、は第１インターナルギヤＩ
Ｒに対する第１サンギヤ１ｓのｍｒ＆比、α、は第２イ
ンターナルギヤ２Ｒに対する第２サンギヤＺＳの歯数比
、α８は第３インターナルギヤ３ＲＫ対する；１ｃ３サ
ンギヤ８ｓの歯数比を夫々示しており、減速比の例はα
、＝　０．４５、α、　＝　０．４、α、　＝　０．４
とした場合の数値である。

前進自動変速走行（Ｄ）レンジで第１ｉを遡釈する場合
、第４クラッチＣ２を作動させる。この時入力軸４から
第１インターナルギヤＩＲＫ伝浮さｈた動力は第１ピニ
オンキャリア１ｃを回転させ、この回転は第４クラッチ
Ｃ４ｆ介して第２インターナルギヤＺＢと第３インター
ナルギヤ３Ｒとに伝達され、第３インターナルギヤ８Ｒ
の回転は第３サンギヤ８ｓがワンウェイクラッチＯ／Ｃ
，，により回転を阻止されて〜・るため第３ピニオンキ
ャリア８ｃを介し出力軸５より取出される。一方、第２
インターナルギヤＳＲの回転は第２ピニオンキャリア２
ｃがワンウェイクラッチＯ／Ｃ，、０／Ｃ。

を介し回転を阻止されているため、第２サンギヤ２ｓ、
ワンウェイクラッチ０／Ｃ０を介し第１ｔンギヤ１８に
伝達され【これを逆転させる。従って減速比（１＋α、
＋α、／α、）（ｌ＋α３）の前進第１運が得られる。

前進第２速を選択する場合、上記第１連の場合に加えて
第１ブレーキＢ１を作動させる。この時第１ブレーキＢ
１が第１ｔンギヤ１８を固定すると共に、ワンウェイク
ラッチＯ１０工を介して第１サンギヤ１ｓの逆転を阻止
するから、第１インターナルギヤＩＲに入力された回転
は第１サンギヤ１ｓが固定された状態で第１ピニオンキ
ャリア１ｃニ伝達される。この回転は第４クラッチＣ６
を介して第３インターナルギヤ３Ｒに伝わり、第３サン
ギヤ８ｓがワンウェイクラッチＯ１０，によって回転を
阻止されていることから＠８インターナルギヤ８Ｒの回
転は第３ピニオンキャリア３ｃを介し出力軸５より取出
される。従って、減速比（１＋α、）（１＋α３）の前
進第２運を得ることができる。

前進第３速を選択する場合、上記第２運の場合に加えて
ｍｌクラッチＣ０を作動させる。この時第１クラッチＣ
０が第１遊星歯車胡ｌをインターロックするから、入力
軸４の回転はそのま一１第４クラッチＣを介し第３イン
ターナルギヤ８Ｒに云瘍 達され、第３インターナルギヤ３Ｒの回転は第３サンギ
ヤ３ｓがワンウェイクラッチＯ／（３，により回転を阻
止されているため第３ピニオンキャリア８ｏを介し出力
軸５より取出される。従って、減速比１＋α、の前進第
３運が得られる。なお、第１ブレーキＢｌは動力伝達に
は関与していないが、同じく動力伝達に関与していない
第２ピニオンキャリアｚｃが停止すると第２サンギヤ２
３が高；Ｐで逆転するため、作動させておく方が良い。

前進第４坪を選択する場合、上記第３ヅの状態から第４
クラッチＣ６を非作動にし、代りに第３クラッチＣ及び
誼５クラッチＣ５を作動させる。

この時第１遊星歯ＩＪＬ組１は第１クラッチＣ工によっ
てインターロックされ、入力＠４の回転はそのまま第３
クラッチＣ８を介して第１ピニオンキャリア１ｃに伝達
される。この回転は、第１インターナルギヤＩＲを介し
て膓３インターナルギヤ８Ｒに、’！　ｆｃ　第５クラ
ッチＣ６を介して第３サンギヤ８ｓに伝わり、第３ピニ
オンキャリア３ｃを介して出力ｌｌｌｌ１５より取出さ
れる。この時出力軸５に加わるトルク反力はｉ２ピニオ
ンキャリア２ｃ及び第２インターナルギヤ２Ｒを介して
ｔＪｒ　Ｚサンギヤ２ｓの回転を迷めるように働くが、
第２サンギヤ２ｓはワンウェイクラッチ０／Ｃ０によっ
てｉｌＪ％Ｊ？ｊｆｉ車側１の各要素より高回転するこ
とを阻止されているから第１サンギヤ１ｓと同回転とな
る。このため第２サンギヤ２ｓと第２ピニオンキャリア
ｚｃとは同回転となってｆａｚ遊屋歯ＭＬ絹２をインタ
ーロックし、これＫより第３サンギヤ８８と第３インタ
ーナルギヤ８Ｒも同回転となって第３遊星歯１ｉｔＩ！
１ｆｌａをインターロックする。従って、減速比ｌの前
進第４運を得ることができる。

前進＠５速を選択する場合、上記第４速の場合に加えて
第１ブレーキＢ工を作動させる。この時第１遊星歯亀Ｍ
Ａｌは第１クラッチＣ０によってインターロックされ、
入力軸４０同回転そのまま第３クラッチＣＭを介して第
２ピニオンキャリアに伝えられる。この回転は第２イン
ターナルギヤ２Ｒを介して第３インターナルギヤ３Ｒに
伝達されるが、第２サンギヤｚｓ１に第１ブレーキＢ０
により固定しているので増速されている。第２ビニオン
中ヤリアＺｃの回転はまた、第４クラッチＣ６を介して
そのまま第３サンギヤ３ｓに伝達される。このため第３
ピニオンキャリア３Ｇは増速されて出力ｌｌｌ］５を回
転させろう従って、減速比（１＋α８）／（１＋α２＋
α、）のオーバードライブ（減速比が１未満の伝達）Ｋ
よる前進第５運が得られる。

後退変速段を選択する場合、第１．第２．第５クラッチ
Ｃ、ａ　　、Ｃ及び第１ブレーキＢ０を作動させる。こ
の時第１クラッチＣＩＫより第１遊星歯車組ｌがインタ
ーロックされ、入力軸４の回転は第２サンギヤ２ｓにそ
のまま伝達される。この回転は、第２ビニオ／ギヤリア
２０が第５クラッチＣを介して第２ブレーキＢ２により
固定されているため、逆転して第２インターナルギヤ２
Ｒに伝わる。第２インターナルギヤ２Ｒは第３インター
ナルギヤ８Ｒ及び第３ピニオンキャリア８ｃを介して出
力軸５を回転させる。従って、減速比−（１＋α、）／
α、の後退変速段を得ることができる。

前進エンジンブレーキ走行（Ｌ）レンジで試１速乃至第
４速を選択する場合、第１．第２クラッチａ　　、ｃ　
　　第４．第５クラッチＣ，、Ｃ，及び第１゜１２１＋ 第１ブレーキＢ０．　Ｂ、を前記光に示すような組合せ
で選択的に作動させることで、当該各変速段を得ること
ができる。この場合、前記前進自動変速レンジにおいて
入力軸４から出力軸５への動力伝達に関与していたワン
ウェイクラッチは、そのワンウェイクラッチに並設した
クラッチの作動に置換えであるため、逆方向の力の伝達
が可能になっている。これＫより、車両の駆動車輪に逆
駆動力が加わった場合は、この力を出力軸５から人力軸
ｔＫ云伝達て、エンジンブレーキをきかせることを可能
としている。

尚、各クラッチ及びブレーキの前記光に示す組合せでの
選択作動により、前進第２迷と前進筆３連との間に第２
′速を、また前進第３Ａと前進第４速との間に第３′速
を得ることもできる。

以上のようにして、当該実施例においては自動車用手動
５段変速機に極めて近い変速比が得られる。またパワー
バンドの快いエンジン等と組合わせる場合には、上記第
２′速と８ｇ３′速とを加え７段変速として用いること
もできる。

次に、上記実施例における遊星歯車組１〜３の各要素Ｉ
Ｒ〜８Ｒ、ｉｓ　〜３ｓ、　１ｃ〜３（３１ｆＪＩの回
転速度の関係を示すと第２図のようになる。灰１中、回
転数を中央で０、上方で正転、下方で逆転として縦軸に
とり、各要素間の距離比を前記１″ａ唐比α、〜α８に
対応させ、夫々サンギヤ及びビニオンキャリア間を１と
した時ビニオンキャリア及びインターナルギヤ間がαと
なるようにして１芦軸にとる。

そして、互いに結合する要素の回転数を共・出の縦線上
に示す。

同図において各変速段での出力回転数は以下のようにし
て求まる。即ち、前進第１坪、７＋（２／連では入力要
素である第１インターナルギヤＩＲの回転数がａであり
、第１運では第２ピニオンキャリア２（３及び第３サン
ギヤ８ｓの回転数０、第２′連では第１．第２サンギヤ
の回転数が０であるから、これらに対応する点間を結ぶ
直線と、出力要素である第３ピニオンキャリア３ｃの回
転数を表す縦線との交点Ｆ□、Ｆ２／が夫々第１速、第
２′連での出力回転数を示すことになる。またｉ２７で
は、第３インターナルギヤ３Ｒが第２′迷時における第
１ピニオンキャリア１ｃと同回転数となるが、第３サン
ギヤ３８が回＠数０となるため、これらを示す点間を結
ぶ直線と第３゛ピニオンキャリア３ｃの回転数を表す縦
線との交点Ｆ２が第２Ｍでの出力回転数を示すことにな
る。

ＩＲ８速では、第３インターナルギヤ３Ｒの回転数がＩ
Ｅ１インターナルギヤＩＲと等しいａとなるが、第３サ
ンギヤ８ｓの回転数がＯとなるため、これらを示す点間
を結ぶ直線と第３ピニオンキャリア８ｃの回転数を表す
縦線との交点Ｆ８が第３速での出力回転数を示すことに
なる。また第３′速では、第２ピニオンキャリア２ｑが
第２′速時における第１ピニオンキャリア１゜と同回転
となり、第２サンギヤ２Ｂが回転数Ｏとなることから第
２゜第３インターナルギヤ２Ｒ、３Ｒの回転数を示す点
が定まる。そして、第３サンギヤ３８は第２ピニオンキ
ャリアと同回転になるため、これらを示す点間を結ぶ直
線と＠８ビニオンキャリア８゜の回１ｋｘａｔ１に表す
縦線との交点Ｆａ　ｔが第３′運での出力回転数を示す
ことになる。

第４町では全ての要素が一体回転するから、第１インタ
ーナルギヤＩＲの回転ｉａを示す点から水平に延ばした
直線と第３ピニオンキャリア３ｃの回転数を表＋縦線と
の交点Ｆ、が第４迷での出力回転数を示すことＫなる。

また第５　、ｆｔでは、第２ピニオンキャリア２ｃの回
転数がｆｆ１ｌインターナルギヤと等しいａとなり、８
２サンギヤ２ｓが回転ｒ！ｉｏとなることから第Ｚ、ｉ
３インターナルギヤＳＲ、８Ｈの回転数を示す点が定ま
る。そして第３サンギヤ３ｓは第２ピニオンキャリアと
同回転になるため、これらを示す点間を結ぶ直線と第３
ピニオンキャリア８ｃの回転数を表す縦線との交点Ｆ６
が第５運での出力回転数を示すことになる。

後退変速段では、第２サンギヤ２８０回転数が第１イン
ターナルギヤと等しいａとなり、第２ピニオンキャリア
２ｃが回転数０となることから第２、第３インターナル
ギヤ２Ｒ、８Ｒの逆転した回転数を示す点が定まる。そ
して、狙３サンギヤ８８Ｉ′ｉ回転数０となるため、こ
れらを示す点間を結ぶ直線と第３ピニオンキャリア８ｃ
の回＠数を表す縦線との交点Ｒが後退変速段を示すこと
になる。

（発明の効果） かくして本発明遊里歯車列は、シンプソン歯車列に重線
遊星歯車組を１つ加えた発展型とすることにより、無理
のない構成で一層の多段化を図ったから、自動車用手動
５段変Ｍ機に極めて近い変連比を持つ自動変速機の補助
変運装誼を構成することができる。また、パワーバンド
の快いエンジンや低出力のエンジン等と組合わせる場合
には、７段変速として用いることもできる。従って、効
塞の良いエンジン回転域を多用でき、かつロックアツプ
により動力伝達効嘉を高められるので、エネルギー効鹿
が良くなるという効果が得られる。

また、遊星歯車組間の動力ｉ盾環を、走行中はほとんど
用いられない前進第１球のみにしたことも、動力伝達効
塞を高めることに畜与している。

更に、入力軸及び出力軸の回転数と比較して特に高回転
する＋ａ車や部材を無くし、回転部材の耐火性を向上さ
せたから、自動変７４としての信頼性を増すことができ
るといった効果もあわせて有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自動変速機の遊星歯東列の一実施例を示
す半部スケルトン図、 第２図は同遊星歯車列における遊星歯侃准成侵素の回転
！度線図、 第３図及び第４図は夫々本発明の他の例を示す要部スケ
ルトン図、 第５図は従来の遊星歯東列を示す半部スケルトン図であ
る。 １・・・第１遊星歯車組 ＩＲ・・・第１インターナルギヤ １Ｇ・・・第１ピニオンキャリア １ｓ・・・第１サンギヤ　　　２・・・第２遊星歯止川
２Ｒ・・・第２インターナルギヤ ＺＣ・・・第２ピニオンキャリア ２３・・・第２サンギヤ　　　３・・・第３遊星肖７Ｉ
ｉ紹８Ｒ・・・第３インターナルギャ ８ｃ・・・第３ピニオンキャリア ８ｓ・・・第３サンギヤ　　　番・・・入力軸５・・・
出力ａ　　　　　　　Ｃ工・・・第１クラッチＣ・・・
２ｚクラッチ　　Ｃ８・・・第３クラッチＣ・・・第４
クラッチ　　　Ｃ５・・・第５クラッチ番 Ｂ　・・・第１ブレーキ　　　Ｂ２・・・第２ブレーキ
０／Ｇ　　、　Ｏｌｏ、　、　Ｏｌｏ、・・・ワンウェ
イクラッチ。 特許出願人　日産自動車株式会社 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１サンギヤ、第１インターナルギヤ及び第１ピニ
   オンキャリアよりなる第１遊星歯車組と、第２サンギヤ
   、第２インターナルギヤ及び第２ピニオンキャリアより
   なる第２遊星歯車組と、第３サンギヤ、第３インターナ
   ルギヤ及び第３ピニオンキャリアよりなる第３遊星歯車
   組とを具え、第１インターナルギヤを入力軸に、第３ピ
   ニオンキャリアを出力軸に夫々一体結合すると共に、第
   １遊星歯車組を第１クラッチにより適宜インターロック
   可能とし、第２サンギヤを第１ブレーキにより適宜固定
   可能とすると共に第２クラッチにより適宜第１サンギヤ
   に結合可能とし、第１ピニオンキャリアを第３クラッチ
   により適宜第２ピニオンキャリアに、又第４クラッチに
   より適宜第２インターナルギヤに結合可能とすると共に
   、第２インターナルギヤを第３インターナルギヤに一体
   結合し、第３サンギヤを第２ブレーキにより適宜固定可
   能とすると共に第５クラッチにより適宜第２ピニオンキ
   ャリアに結合可能としたことを特徴とする自動変速機の
   遊星歯車列。