JP2897992B2 - 自動変速機 - Google Patents

自動変速機

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JP2897992B2
JP2897992B2 JP63099161A JP9916188A JP2897992B2 JP 2897992 B2 JP2897992 B2 JP 2897992B2 JP 63099161 A JP63099161 A JP 63099161A JP 9916188 A JP9916188 A JP 9916188A JP 2897992 B2 JP2897992 B2 JP 2897992B2
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正紀 角谷
吉一 坂口
邦裕 岩月
吉晴 原田
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、自動車に搭載される自動変速機に係り、詳
しくは入力軸から、アップシフト時に係合するクラッチ
(例えばダイレクトクラッチ)を操作する油圧アクチュ
エータを構成するシリンダの構造に関する。
(ロ)従来の技術 一般に、自動変速機は、トルクコンバータ及びプラネ
タリ変速ギヤ機構を備えており、該変速ギヤ機構は、副
変速ユニットとしてのオーバドライブプラネタリギヤユ
ニットと、フロントプラネタリギヤユニット及びリヤプ
ラネタリギヤユニットからなる主変速ユニットとから構
成されている。
そして、該主変速ユニットのフロントプラネタリギヤ
ユニットは、第4図に示すように、出力軸27に直結しか
つプラネタリピンオン28を支持しているキャリヤ29、上
記出力軸27に被嵌するサンギヤ30、及び入力軸26にフォ
ワードクラッチC1を介して連結しているリングギヤ31か
らなり、また上記入力軸26とサンギヤ30の間にダイレク
トクラッチC2が介在していると共に、上記サンギヤ30と
ケース7との間にバンドブレーキからなる2ndコースト
ブレーキB1が介在しており、更に上記サンギヤ30とケー
ス7との間にはワンウェイクラッチF1を介して多板から
なる2ndブレーキB2が配設されている。そして、上記ダ
イレクトクラッチC2を操作する油圧アクチュエータ40は
サンギヤ30側に直結する部材に配置され、またフォワー
ドクラッチC1を操作する油圧アクチュエータ39は入力軸
26側に配設されている。
(ハ)発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のフロントプラネタリギヤユニッ
トにおいては、入力軸26とサンギヤ30間に配設されたダ
イレクトクラッチC2を接・断するための油圧アクチュエ
ータ40がサンギヤ30側に直結する部材に設けられている
ため、例えば2速から3速へのシフト時、第6図(b)
の下側部分に実線で示すように作動油圧が油圧アクチュ
エータ40に供給されてダイレクトクラッチC2が接続状態
に移行するに際して、第6図(a)に点線で示すよう
に、今までサンギヤ30と共に静止状態にあった油圧アク
チュエータ40が作動油圧の供給を受けて入力軸26から回
転力が徐々に伝達され、その内部に遠心力に基づく油圧
を発生し、またその油圧および更に供給される作動油圧
に基づいてダイレクトクラッチC2が更に接続状態を増
し、油圧アクチュエータ40が更に回転を増加してその遠
心力による油圧力を増すという経過をたどって、第6図
(b)に斜線で示すように実線で示した作動油圧に更に
遠心油圧分が加わってダイレクトクラッチC2の接続が極
めて急激に行われ、第6図(b)の上側部分に示すよう
に出力トルクが斜線で示す遠心油圧分の影響に基づき、
出力軸27に急激に伝えられてシフトショックを発生する
という欠点があった。
特に、高出力かつ高トルクエンジンに対応して設計さ
れた自動変速機を、比較的低トルクのエンジンを搭載し
た車輌に設置する場合、クラッチの摩擦板枚数、油圧制
御方法の変更のみでは適正な係合特性が得られず、前述
した遠心油圧による過剰負荷が大きな影響を及ぼして、
上述シフトショックが顕著に表われてしまう。
ところで、該遠心油圧はシリンダのピストンチャンバ
内径及び外径、そして該シリンダの回転数により定ま
り、とりわけ外径の影響が大きい。従って、従来、多種
多様な仕様に対し、新たにプレスシリンダを新設計する
か又は切削製シリンダを用い、更に構成部品を変更して
クラッチ容量の調整を行っている。
そこで、本発明は、主要構造をそのままにして、最小
限の部品変更で油圧アクチュエータの遠心油圧の影響を
減少して、変速時のシフトショックを低減し、もって多
種多様な仕様に対して容易かつ安価に対応し得る自動変
速機を提供することを目的とするものである。
(ニ)課題を解決するための手段 請求項1に係る本発明は、入力部(26)とフォワード
クラッチ(C1)を介して連結するリングギヤ(31)と、
前記入力部にダイレクトクラッチ(C2)を介して連結す
るサンギヤ(30)と、出力部(27)に直結しかつ前記リ
ングギヤ(31)とサンギヤ(30)とに噛合するプラネタ
リピニオン(28)を支持するキャリヤ(29)と、を有
し、 前記フォワードクラッチ(C1)の接続及び前記ダイレ
クトクラッチ(C2)の解放に基づく所定変速段にて前記
サンギヤ(S)が停止状態にあり、前記フォワードクラ
ッチ(C1)及び前記ダイレクトクラッチ(C2)の接続に
基づき、前記サンギヤ(S)が前記入力部(26)及び出
力部(27)と一体に回転する前記所定変速段より1段上
の変速段となる変速ユニットを備える自動変速機におい
て、 前記ダイレクトクラッチ(C2)を操作する油圧アクチ
ュエータ(40)のシリンダ(44)は、連結部材(38)を
介して前記サンギヤ(S)に連結され、 前記シリンダの外径側鍔部(44a)の内周面に所定厚
さを有する環状のスリーブ(53)を圧入し、該スリーブ
にピストン(51)を摺接し、 前記所定変速段と1段上の変速段との変速において、
前記ピストン(51) に作用する遠心油圧を減少させたこと を特徴とする自動変速機にある。
請求項2に係る本発明は、前記連結部材(38)と前記
シリンダの外径側鍔部(44a)との間に、前記クラッチ
(C2)の外摩擦材(61)が係合する係合部を有するドラ
ム状部材(54)を一体に固定してなる、 請求項1記載の自動変速機にある。
請求項3に係る本発明は、前記ピストン(51)の外径
側近傍に、遠心油圧排出用のチェックボール(52)を配
置してなる、 請求項1又は2記載の自動変速機にある。
(ホ)作用 以上の構成に基づき、例えば高トルクエンジンに対応
して設計された所定変速機を、比較的低トルクエンジン
を搭載した車輌に設置する場合、主要部品、例えばプラ
ネタリギヤユニット、及び該ギヤユニットに基づき形状
が規定されかつ互に一体に固定される連結部材(38)及
びシリンダ(44)をそのままにして、該シリンダの外径
側鍔部(44a)の内周面に環状のスリーブ(53)を圧入
する。
そして、所定変速段(例えば2速)にあっては、サン
ギヤ(S)が停止状態にあって、ダイレクトクラッチ
(C2)を操作する油圧アクチュエータ(40)のシリンダ
(44)も停止状態にあるが、この状態から該ダイレクト
クラッチ(C2)の油圧アクチュエータ(40)に油圧を供
給して1段上の変速段(例えば3速)にアップシフトす
る場合、油圧供給によるダイレクトクラッチ(C2)のト
ルク容量の増加に伴い、サンギヤ(S)と共にシリンダ
(44)も回転する。この際、サンギヤ(S)及びシリン
ダ(44)は、停止状態から入力部(26)及び出力部(2
7)と一体に回転する比較的高速の直結回転になるまで
の大きな回転変化量にて増速するので、シリンダ(44)
内の油圧に作用する遠心油圧の変化量も大きいが、シリ
ンダ外径側鍔部(44a)に圧入された環状のスリーブ(5
3)により、シリンダ(44)の外径側が小径となり、そ
の分、上記大きな遠心油圧の変化量を軽減できる。
一方、上記1段上の変速段(例えば3速)から前記所
定変速段(例えば2速)にダウンシフトする際、変速開
始時にあっては、比較的高速の直結回転にて回転してい
るサンギヤ(S)と一体のシリンダ(44)内の油圧は、
高い遠心力が作用し、該シリンダへの油圧がドレーンさ
れても遠心力による残留油圧によりダイレクトクラッチ
(C2)の解放が遅れる傾向にあるが、上記環状のスリー
ブ(53)により、上記遠心油圧が小さくなり、シリンダ
(44)内の油圧を速やかに解放する。
特にピストン(51)に遠心油圧排出用のチェックボー
ル(52)を配置している場合、該チェックボールの位置
が環状のスリーブ(44)の厚さ分だけ内径側となり、作
用する遠心油圧もボールに作用する遠心力を小さくし、
該チェックボールの調整が容易となって、シリンダ(4
4)内への油圧供給時に確実にボールを閉塞すると共
に、ドレーン時に速やかにボールを解放して、上記急激
な回転数変化に拘らず、確実かつ正確に油圧を供排す
る。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するための
ものであるが、本発明の構成を何等限定するものではな
い。
(ヘ)実施例 以下、図面に沿って本発明の実施例について説明す
る。
自動変速機1は、第3図に示すように、トルクコンバ
ータ2、プラネタリ変速ギヤ機構3及び油圧制御機構5
を備えており、それぞれコンバータハウジング6、トラ
ンスミッションケース7、そしてバルブボディ10及びオ
イルパン11に収納されている。トルクコンバータ2はロ
ックアップクラッチ12を備えており、入力部材13の回転
をトルクコンバータ2の油流を介して又はロックアップ
クラッチ12により直接変速ギヤ機構3の入力軸15に伝達
する。変速ギヤ機構3はオーバドライブプラネタリギヤ
ユニット17と、フロントプラネタリギヤユニット19及び
リヤプラネタリギヤユニット20からなる主変速ユニット
21とからなる。オーバドライブプラネタリギヤユニット
17は入力軸15に直結されかつプラネタリピニオン22を支
持しているキャリヤ24、入力軸15に被嵌しているサンギ
ヤ23及び主変速ユニット21の入力部となる入力軸26に連
結しているリングギヤ25を有しており、またプラネタリ
キャリヤ24とサンギヤ23との間にオーバドライブダイレ
クトクラッチC0及びワンウェイクラッチF0が介在してい
ると共に、サンギヤ23とケース7との間にオーバドライ
ブフレーキB0が配設されている。
また、フロントプラネタリギヤユニット19は出力部と
なる出力軸27に直結しかつプラネタリピニオン28を支持
しているキャリヤ29、出力軸27に被嵌しかつリヤプラネ
タリギヤユニット20のサンギヤ30bと一体に構成されて
いるサンギヤ30a、及び入力軸26にフォワードクラッチC
1を介して連結しているリンギギヤ31からなり、また入
力軸26とサンギヤ30との間にダイレクトクラッチC2が介
在していると共に、該サンギヤ30とケース7との間にバ
ンドブレーキからなる2ndコーストブレーキB1が介在し
ており、更にサンギヤ30とケース7との間にはワンウェ
イクラッチF1を介して多板からなる2ndブレーキB2が配
設されている。
また、リヤプラネタリギヤユニット20はプラネタリピ
ニオン32を支持しているキャリヤ33、サンギヤ30bおよ
び出力軸27に直結しているリンギギヤ35からなり、また
キャリヤ33とケース7との間には1st&RevブレーキB3
びワンウェイクラッチF2が並列して配設されている。
更に、フロントプラネタリギヤユニット19の入力軸26
の後端部近傍には膨径部26aが形成され、該膨径部26aに
は環状のフランジ部37が固定され、該フランジ部37と入
力軸の後端部近傍の膨径部26aとでフォワードクラッチC
1用油圧アクチュエータ39のシリンダを構成している。
また、環状フランジ37は軸方向に延びてその内周面に夫
々スプラインが形成されていて、上記環状フランジ37の
内周スプラインとリングギヤ31の軸方向延長部分の外周
に形成されたスプラインとの間にはフォワードクラッチ
C1を構成する多数の外及び内摩擦板が交互に夫々係合さ
れていると共にスナップリングにて抜止めされている。
そして、上記フランジ部37と入力軸26の後端部外周26a
により構成される油圧アクチュエータ39用のシリンダに
は、ピストンがOリングにより油密状に嵌合されてお
り、かつ入力軸の後端部外周26aに固定されたプレート
との間に戻しスプリングが縮設されている。
一方、出力軸27にはスリーブ27aが回転自在に支持さ
れており、該スリーブ27aには連結部材を構成するフラ
ンジ状部材38が固定されている。該フランジ状部材38は
前記フォワードクラッチC1を囲むようにその外側を軸方
向に延びており、かつその先端部分に、入力軸26に回転
自在に摺接している環状フランジ44が固定されている。
そして、第1図に詳示するように、フランジ部材38と環
状フランジ44との間にはドラム状部材54が介在・固定さ
れており、該ドラム状部材54はくしの歯状に切り欠かれ
て、該切欠きはダイレクトクラッチC2用の外摩擦板61を
係合する係合部を構成する。更に、該外摩擦板61の内径
側にはフォワードクラッチC1のシリンダを構成する環状
フランジ37と共に入力軸26に固定されたハブ部59が突出
しており、該ハブ部59はくしの歯状に切り欠かれて、該
切欠きはダイレクトクラッチC2用の内摩擦板60を係合す
る係合部を構成する。
また、前記環状フランジ44の内周面は通常ダイレクト
クラッチC2用のシリンダを構成するが、本実施例におい
ては、低トルク用エンジンに適合するため、該フランジ
44の外径側鍔部44aの内周面には所定厚さを有する環状
スリーブ53が圧入されており、該スリーブ53と環状フラ
ンジ44の内径側鍔部44bの外周面との間にはピストン51
がOリング55,56により油密状に嵌合されている。更
に、前記ピストン51にはチェックボール52がピストン外
径側Oリング55近傍に配設されており、該チェックボー
ル52は遠心排油を逃がす。そして、環状フランジ44の内
径側鍔部44bにはプレート57が固定されており、該プレ
ート57とピストン51との間にはスプリング58が縮設され
ている。
また、他の実施例として、第2図に示すように、スリ
ーブ53にOリング55用の凹溝を形成する。なお、他の構
成要件は第1図に示すものと同様なので、説明は省略す
る。本実施例によると、ピストン51における最外径側に
チェックボール52を配設することができ、遠心油の排出
が確実となる。
ついで、本実施例の作用について説明する。
本自動変速機1の各クラッチC0,C1,C2、ブレーキ
B0,B1,B3、及び各ワンウェイクラッチF0,F1,F2は、
各ポジションP,R,R(V≧7),N,D,2,Lにおける変速段
にてそれぞれ第5図に示す作動表のように制御される。
即ち、Dレンジ又は2レンジにおける1速時は、O/D
ダイレクトクラッチC0、ワンウェイクラッチF0,F2及び
フォワードクラッチC1が係合し、他は解放状態になって
いる。従って、O/Dプラネタリギヤユニット17は、クラ
ッチC0及びワンウェイクラッチF0を介して一体となって
直結状態となっており、入力軸15の回転はそのまま主変
速ユニット21の入力軸26に伝達される。また、主変速ユ
ニット21では、入力軸26の回転がフォワードクラッチC1
を介してフロントプラネタリギヤユニット19のリングギ
ヤ31に伝達され、更にキャリヤ29及び該キャリヤ29と一
体の出力軸27に伝達されると共に、サンギヤ30を介して
リヤプラネタリギヤユニット20のキャリヤ33に左方向の
回転力を付与するが、ワンウェイクラッチF2にて該回転
が阻止され、プラネタリピニオン32は自転して出力軸27
と一体のリングギヤ35に動力伝達する。
また、Dレンジにおける2速時は、O/Dダイレクトク
ラッチC0、ワンウェイクラッチF0、フォワードクラッチ
C1、ワンウェイクラッチF1及び2ndブレーキB2が係合
し、他は解放状態にある。従って、O/Dプラネタリギヤ
ユニット17は先に述べた直結状態にあり、入力軸15の回
転がそのまま主変速ユニット21の入力軸26に伝達され
る。また、主変速ユニット21は、入力軸26の回転がフォ
ワードクラッチC1を介してフロントギヤユニット19のリ
ングギヤ31に伝わり、ピニオン28を介してサンギヤ30に
左方向の回転力を付与するが、該サンギヤ30は2ndブレ
ーキB2の係合に伴うワンウェイクラッチF1にて該方向の
回転が阻止され、従ってプラネタリピニオン28は自転し
ながらキャリヤ29が回転し、フロントギヤユニット19の
みを経由して2速回転が出力軸27に伝達される。
なお、入力軸26とサンギヤ30の間に配設されたダイレ
クトクラッチC2を接・断するための油圧アクチュエータ
40がサンギヤ30側に直結する部材に設けられているた
め、上述した2速時において、該油圧アクチュエータ40
はサンギヤ30と共に静止状態にある。
そして、2速から3速へのシフト時、第6図(b)の
下側部分に実線で示すような作動油圧が油圧アクチュエ
ータ40に供給されてダイレクトクラッチC2が接続状態に
移行するに際して、第6図(a)に点線で示すように、
今までサンギヤ30と共に静止状態にあった油圧アクチュ
エータ40が作動油圧の供給を受けて入力軸26から回転力
が徐々に伝達され、その内部に遠心力に基づく油圧を発
生し、またその油圧及び更に供給される作動油圧に基づ
いてダイレクトクラッチC2が更に接続状態を増し油圧ア
クチュエータ40が更に回転を増加してその遠心力による
油圧力を増すという経過をたどって、作動油圧に更に遠
心油圧分が加わることになるが、ピストン外径側受圧面
積を小さくしたので、遠心油圧分を大幅に減少でき、シ
フトショックを減軽できる。
また、Dレンジ及び2レンジにおける3速時は、O/D
ダイレクトクラッチC0、ワンウェイクラッチFO、フォワ
ードクラッチC1,ダイレクトクラッチC2及び2ndブレー
キB2が係合し、他は解放状態にある。従って、O/Dプラ
ネタリギヤユニット17は先に述べた直結状態にあり、ま
た主変速ユニット21は、両クラッチC1,C2の係合により
フロントプラネタリギヤユニット19が一体になって、入
力軸26の回転はそのまま出力軸27に伝達される。
そして、Dレンジにおける4速即ち最高速段では、フ
ォワードクラッチC1、ダイレクトクラッチC2及び2ndブ
レーキB2が係合状態にあり、主変速ユニット21は3速時
と同様に直結状態にあるが、オーバドライブプラネタリ
ギヤユニット17は、ダイレクトクラッチC0が解放すると
共にブレーキB0が係合するように切換えられる。従っ
て、サンギヤ23がブレーキB0にてロックされ、キャリヤ
24が回転しながらプラネタリピニオン22が自転してリン
グギヤ25に動力伝達し、該増速回転(オーバドライブ)
が直結状態にある主変速ユニット21の入力軸26に伝達さ
れる。
また、2レンジ及び1レンジにおける2速時は、Dレ
ンジにおける2速時に比して2ndコーストブレーキB1
係合され、主変速ユニット21のサンギヤ30をロックし、
エンジンブレーキをきかせる。
また、1レンジにおける1速時は、Dレンジにおける
1速時に比して1st&RevブレーキB3が係合され、リヤプ
ラネタリギヤユニット20のキャリヤ33をロックし、エン
ジンブレーキをきかせる。
また、Rレンジ時は、O/DダイレクトクラッチC0、ワ
ンウェイクラッチFO、ダイレクトクラッチC2及びブレー
キB3を係合し、他は解放状態にある。従って、O/Dプラ
ネタリギヤユニット17は直結状態にあり、また主変速ユ
ニット21は、入力軸26の回転がクラッチC2により直接サ
ンギヤ30に伝達され、かつブレーキB3によりリアキャリ
ヤ33の回転がロックされているので、サンギヤ30の回転
はプラネタリピニオン32の自転を介してリンギギヤ35に
逆回転として伝達され、出力軸27を逆転する。
更に、所定速度例えば7km/H以上で前進方向に走行し
ている状態で、シフトレバーをRレンジにシフトする
と、ダイレクトクラッチC0が解放すると共に1st&Revブ
レーキB3が解放する。この状態は、パーキングP時及び
ニュートラルN時と同様な状態になり、主変速ユニット
21がフリー状態となって、ギヤの破損時を防止する。
(ト)発明の効果 以上説明したように、本発明によると、ダイレクトク
ラッチを操作する油圧アクチュエータのシリンダ外径側
鍔部の内周面に所定厚さを有する環状のスリーブを圧入
したので、シリンダが、停止状態と入力部及び出力部と
一体に回転する比較的高速回転との間で急激に回転変化
するにも拘らず、上記スリーブによりシリンダ内に作用
する遠心油圧の変化量を減少して、ダイレクトクラッチ
を円滑に係合又は解放し、所定変速段及び1段上の変速
段との間のシフトショックを軽減することができる。
これにより、主要部品をそのままにして、最小限の部
品変更によりピストンの外径側受圧面積を減少させるこ
とができ、例えば高出力かつ高トルクエンジンに対応し
て設計された自動変速機を比較的低トルクのエンジンに
搭載して車輌に設置しても、上述したようにシフトショ
ックを軽減することができ、これにより多種多様な仕様
に対して、安易かつ安価に自動変速機の特性を合せるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る(ダイレクト)クラッチの油圧ア
クチュエータの主要部を示す断面図であり、第2図は他
の実施例を示す図である。また、第3図は本発明に適用
した自動変速機の全体断面図を示し、第4図は本発明に
適用した自動変速機の主要部概略図であり、第5図はそ
の作動表である。更に、第6図は従来の自動変速機の変
速特性を示し、(a)は各部の回転特性、(b)は出力
回転トルク及び油圧特性を示す図である。 1…自動変速機、19…変速ユニット(フロントプラネタ
リギヤユニット)、26…入力部(軸)、27…出力部
(軸)、28…ピニオン、29…キャリヤ、30…サンギヤ、
31…リングギヤ、38…連結部材(フランジ部材)、40…
油圧アクチュエータ、44…シリンダ(環状フランジ)、
44a…外径側鍔部、51…ピストン、52…チェックボー
ル、53…スリーブ、54…ドラム状部材、55,56…Oリン
グ、61…外摩擦材、C1…フォワードクラッチ、C2…ダイ
レクトクラッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩月 邦裕 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 原田 吉晴 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 安藤 泰志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−72930(JP,A) 実開 昭62−181725(JP,U) 特公 昭45−35085(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 61/26 - 63/38 F16D 25/063

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力部にフォワードクラッチを介して連結
    するリングギヤと、前記入力部にダイレクトクラッチを
    介して連結するサンギヤと、出力部に直結しかつ前記リ
    ングギヤとサンギヤとに噛合するプラネタリピニオンを
    支持するキャリヤと、を有し、 前記フォワードクラッチの接続及び前記ダイレクトクラ
    ッチの解放に基づく所定変速段にて前記サンギヤが停止
    状態にあり、前記フォワードクラッチ及び前記ダイレク
    トクラッチの接続に基づき、前記サンギヤが前記入力部
    及び出力部と一体に回転する前記所定変速段より1段上
    の変速段となる変速ユニットを備える自動変速機におい
    て、 前記ダイレクトクラッチを操作する油圧アクチュエータ
    のシリンダは、連結部材を介して前記サンギヤに連結さ
    れ、 前記シリンダの外径側鍔部の内周面に所定厚さを有する
    環状のスリーブを圧入し、該スリーブにピストンを摺接
    し、 前記所定変速段と1段上の変速段との変速において、前
    記ピストンに作用する遠心油圧を減少させたことを特徴
    とする自動変速機。
  2. 【請求項2】前記連結部材と前記シリンダの外径側鍔部
    との間に、前記クラッチの外摩擦材が係合する係合部を
    有するドラム状部材を一体に固定してなる、 請求項1記載の自動変速機。
  3. 【請求項3】前記ピストンの外径側近傍に、遠心油圧排
    出用のチェックボールを配置してなる、 請求項1又は2記載の自動変速機。
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