JPH0276952A - 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
込まれる遊足：〈型式変速装置に係る。

［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ビニオン型
遊星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５１−４８０６２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ビ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１］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ビニオンと
キャリヤとを有する第一のシングルビニオン型遊星歯車
機構と、サンギヤとリングギヤとプラネタリビニオンと
キャリヤとを有する第二のシングルビニオン型遊星歯車
機構と、サンギヤとリングギヤと互いに噛合する二つの
プラネタリビ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、前記第二のシングルビニオン型遊
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、前記第一のシングル
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三クラッチと、前記第二のシ
ングルビ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、前記第一のシングルビニオン
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を選択的に固定する第二ブレーキ
と、前記第一のシングルビ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
一のシングルビ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、前記第一のシングルビニオン型遊星歯車機構の
リングギヤと前記第二のシングルビ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、前記第二のシングルビニオ
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
二のシングルビニオン型遊星歯車機構のキャリヤが前記
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］ 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太き（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ビニオ
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
は出力軸を、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とを有し、−船釣なシングルピニオ
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とを有し、−船釣なシングルピニオ
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、−
船釣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のキャリヤ
２８とダブルピニオン型遊星歯車機構４Ｏのキャリヤ４
８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のリングギ
ヤ２４と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のサ
ンギヤ４２とは第二の連結部材５２によって互いに連結
されている。

第二のシングルピニオン型遊星歯車機構３０のリンクギ
ヤ３４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５０５２或いは５４によっ
て互いに連結される部材は連結部材５０．５２．５４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。

第二のシングルピニオン型遊星歯車機構３０のキャリヤ
３８は出力軸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
＋、第二ブレーキＢ２、第三ブレーキｌ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Ｃ１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のキャリヤ２８及
びダブルピニオン型遊星歯車機構の、　キャリヤ４８と
入力軸１０とを選択的にトルク伝、　連関係に連結する
ようになっている。

第三クラッチＣ３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Ｂ１は、第三の連結部材５４、即ちリング
ギヤ３４と４４と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、第一の連結部材５２、即ちキャリ
ヤ２８と４８と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つにするようになっ
ている。

第三ブレーキｌ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ＣＩ、Ｃ２、Ｃ３と、三つのブレーキＢ
１、Ｂ２、ｌ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ＣＩ、Ｃ２、Ｃ３
とブレーキＢ１．、Ｂ２、＆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、ρ２
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はダブルピニ
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、−０．３８
５、ρ２−０．３９５、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の係合によりサンギヤ３
２が入力軸１０に連結され、第一ブレーキＢＩの係合に
よりリングギヤ３４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３４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を介してキャリヤ３８より出力軸１
２に伝達される。従って第一速段の変速比は（１＋ρ２
）／ρ２となる。

第二速段は、第一クラッチＣ＋の係合によりサンギヤ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４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を介してキャリヤ３８より出力軸１２
に伝達されると共にその一部は第二連結部材５２を経て
サンギヤ４２に至り、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３４、プラネタリピニオン３６を経てキャリヤ３８
に戻る。従って第二速段の変速比は（１−ρ２＋ρ３）
／ρ２となる。

第三速段は、第一クラッチＣ１の係合によりサンギヤ３
２が入力軸１０に連結され、第三ブレーキ＆の兎合によ
りサンギヤ２２が固定されることによって達成される。

この時にはサンギヤ３２が入力要素になり、サンギヤ２
２が反力要素になり、第５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を介してキャリヤ３８より第二の連結
部材５２を経てリングギヤ２４及びサンギヤ４２に至り
、リングギヤ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より第一の連結部材５０
によってキャリヤ４８へ、またサンギヤ４２に与えられ
た回転力はキャリヤ４８へ至り、そしてこれらは共にプ
ラネタリピニオン４６．４７、リングギヤ４４、第三の
連結部材５４を経てリングギヤ３４に至り、更にブラネ
タリピニオン３６を介してキャリヤ３８に戻り、これよ
り出力軸１２に伝達される。従って第三速段の変速比は
（ρ２　（１＋ρ１）＋ρ１　（１−ρ３））／ρ２　
（１＋ρＩ）となる。

第四速段は直結段であり、これは第一クラッチＣＩ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３２と第一の連結部材５０とに回転
力が与えられることによって第二のシングルビニオン型
遊星歯車機構３０とダブルピニオン型遊星歯車機構４０
とが共にロック状態になり、入力軸１０の回転力は第二
のシングルビニオン型遊星歯車機構３０、第二の連結部
材５２及び第三の連結部材、ダブルピニオン型遊星歯車
機構４０を経て変速されることなく出力軸１２に伝達さ
れる。この第四速段達成時の回転力伝達関係は第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Ｃ１、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Ｃ１と第三クラッチＣ３
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
２８が入力軸１０に連結され、第三ブレーキ＆の係合に
よってサンギヤ２２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２８が入力要素になり、サンギヤ
２２が反力要素になり、第７図に示されている如く、入
力軸１０よりキャリヤ２８に与えられた回転力は、プラ
ネタリピニオン２６、リングギヤ２４、第二の連結部材
５２を経てキャリヤ３８より出力軸１２に伝達される。

従って第五速段の変速比は１／（１＋ρＩ）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２
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２８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が入力要素になり、キャリヤ２
８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を介してリングギヤ２４より第二の連
結部材２４、キャリヤ３８を経て出力軸１２に伝達され
る。従って後進段の変速比は一１７ρ１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Ｂ１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４４が
反力要素になり、第９図に示されている如く、入力軸ｌ
Ｏ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を介してリングギヤ２４より上述の如く出
力軸１２に伝達されると共にその一部はプラネタリピニ
オン２６を介してキャリヤ２８より第一の連結部材５０
を経てキャリヤ４８に伝達され、これよりプラネタリピ
ニオン４６．４７を経てサンギヤ４２に至り、出力軸１
２に伝達される。従ってこの場合の後進段の変速比は−
（１＋ρ１ρ３）／ρ富　（１−ρ３）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ｍ１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、Ｃ３とブレーキＢ！、Ｂ２、瓶が第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
１、Ｃ２、Ｃ３とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂａ　ハ’７　
ン’ｙエ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Ｂ＋　、　Ｂｔ、ｌ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。

記号の説明 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ＣＩと
並列に設けられ、また第一ブレーキＢＩと直列にワンウ
ェイクラッチＯＷ　Ｃ２が設けられ、ブレーキ＆とワン
ウェイクラッチＯＷ　Ｃｓとの直列接続体力ぐ第二ブレ
ーキＢ２と並列に、またブレーキ＆とワンウェイクラッ
チ０ＷＣ４との直列接続体が第三ブレーキｌ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・・・出力軸、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１３４・・・リ
ングギヤ、３６・・・プラネタリビニオン、３８・・・
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・・・プラネタリビニオン、４８・・・キャリヤ、５
０・・・第一の連結部材、５２・・・第二の連結部材、
Ｃビ・・第一クラッチ、　Ｃ２・・・第二クラッチ、　
Ｃｓ・・・第三クラッチ。 Ｂ１・・・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３図 第４図 第１０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、前記第二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を選択的に固定
   する第二ブレーキと、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
   のキャリヤが前記出力部材と連結されている遊星歯車式
   変速装置。