JPH0886334A - 遊星歯車式変速装置 - Google Patents

遊星歯車式変速装置

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JPH0886334A
JPH0886334A JP6246900A JP24690094A JPH0886334A JP H0886334 A JPH0886334 A JP H0886334A JP 6246900 A JP6246900 A JP 6246900A JP 24690094 A JP24690094 A JP 24690094A JP H0886334 A JPH0886334 A JP H0886334A
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gear
gear device
clutch
pinion
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Yasuo Sumi
泰夫 住
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 前進4段型と前進5段型の遊星歯車式変速装
置間で最大限の部品共通化を達成する。 【構成】 2組の遊星歯車装置G11、G12、3個の
クラッチK1、K2、K3、2個のブレーキB1、B2
からなる前進4段型の遊星歯車式変速装置に、遊星歯車
装置G13とブレーキB3を付加して前進5段型の遊星
歯車式変速装置とする。前進4段型の1速〜4速が前進
5段型の2速〜5速となり、遊星歯車装置G13を変速
動作に関与させる1速が新たに追加されるから、前進4
段型でもオーバードライブ(4速)による低燃費を確保
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車や鉄道車両等の
多段自動変速機に用いられる遊星歯車式変速装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】遊星歯車式変速装置にトルクコンバータ
ーを組み合わせた自動変速機が実用化されている。遊星
歯車式変速装置は、複数の遊星歯車装置に複数のクラッ
チやブレーキを組み合わせて構成されており、複数のク
ラッチやブレーキの断続の組み合わせを変更して、変速
比(=入力回転数/出力回転数)を複数通りに切り替え
ることができる。遊星歯車装置は、外側のリングギヤと
中心のサンギヤとの間に1〜2段のピニオンギヤを配置
し、複数のピニオンギヤがピニオンキャリヤに拘束され
て一体に遊星運動する。遊星歯車装置のリングギヤ、ピ
ニオンキャリヤ、サンギヤ、および複数のクラッチやブ
レーキの各要素間は、トルク伝達を担う殻構造や一方向
クラッチによって、適当な組み合わせで相互に連結され
る。
【0003】従来の自動車用の自動変速機における遊星
歯車式変速装置は、前進3段、後退1段の4段階や前進
4段、後退1段の5段階に変速比を切り替え可能で、最
低の変速比を1としたものが主流であったが、変速比が
1以下のいわゆるオーバードライブ段を追加して、前進
4段、後退1段の5段階や前進5段、後退1段の6段階
に変速比を切り替え可能なものも実用化されている。オ
ーバードライブ段ではエンジン回転数が抑制されて、高
速走行における燃費が向上する。ここで、前進5段型の
遊星歯車式変速装置は、通常、前進4段型の自動変速機
に対してその上位車種用や高級仕様向けとして採用され
るが、両者の間では、最大限の部品共通化が望まれてい
る。
【0004】前進4段型と前進5段型の遊星歯車式変速
装置の間における部品共通化を目的とする発明が特開昭
59−113346号公報に示される。ここでは、2組
の遊星歯車装置を含む前進4段型の遊星歯車式変速装置
の出力軸側に副変速装置を連結して前進5段型の遊星歯
車式変速装置とする。従って、前進4段型の遊星歯車式
変速装置の構成部品の大部分を、前進5段型でもそのま
ま使用することが可能である。副変速装置は、1組の遊
星歯車装置と1個のクラッチと1個のブレーキを内蔵し
ている。
【0005】一方、特開昭47−19268号公報や特
開昭50−64660号公報に示される前進5段型の遊
星歯車式変速装置は、3組の遊星歯車装置を内蔵してお
り、筐体内部の1または2のクラッチやブレーキを取り
外すことによって、前進4段型の遊星歯車式変速装置と
することが可能である。ここでは、前進4段型と前進5
段型で遊星歯車式変速装置の外観が全く同じとなり、自
動車側の自動変速機取り付け構造も共通化できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭59−1
13346号公報に示される遊星歯車式変速装置は、副
変速装置を使用しない専用の前進5段型遊星歯車式変速
装置に比較して締結要素(クラッチやブレーキ)の数が
多くなる。従って、運転中、非締結状態で空転する締結
要素の数が増して自動変速機内の摩擦損失が大きくな
り、自動変速機内に不必要な熱を発生させるとともに、
自動車の燃費を悪化させもする。特に、変速比の小さい
4速や5速の高速ギヤ段は、常用されるにもかかわら
ず、専用の前進5段型遊星歯車式変速装置に比較して摩
擦損失が相当に大きくなり、高速道路等の高速走行にお
ける燃費の悪化が顕著である。また、専用の前進5段型
遊星歯車式変速装置に比較して、締結要素駆動用の油圧
シリンダーの配置、油圧回路、軸構造、トルク伝達のた
めの殻構造や一方向クラッチ等の配置がそれぞれ複雑化
することとなり、これらの部品点数の増加と相乗して自
動変速機が大型化し、重量も増大する。これらの部品点
数の増加は、自動変速機の部品コストと組み立て工数を
増して、最終的な自動変速機の信頼性を低下させること
にもなる。
【0007】上述の特開昭50−64660号公報に示
される前進5段型の遊星歯車式変速装置は、ブレーキ1
個を取り除いて容易に前進4段型の遊星歯車式変速装置
とすることができる。しかし、遊星歯車装置の組数が削
減されないため、専用の前進4段型遊星歯車式変速装置
に比較して、部品コストが高く、遊星歯車装置の摩擦損
失が大きく、小型化軽量化が困難である。また、4段型
では、5段階の途中が1段階抜け落ちた変速比の分布と
なるから、4段型を優先すれば5段型で変速比が偏り、
5段型を優先すれば4段型で不自然な変速比の分布とな
る。
【0008】上述の特開昭47−19268号公報に示
される前進5段型の遊星歯車式変速装置は、ブレーキ1
個と遊星歯車装置1組を取り除いて前進4段型の遊星歯
車式変速装置とすることができる。しかし、変速比が1
を越える変速段、いわゆるアンダードライブ変速段にお
ける変速が2つのクラッチの掛け変えによる変速を含む
ため、変速時のショックが大きい。そして、ショックを
緩和するには、切り替え動作を遅くして変速に要する時
間の延長を黙認する必要がある。
【0009】本発明は、前進4段型と前進5段型の間で
最大限の部品共通化を達成しつつも両者を最小限の部品
点数で構成でき、両者でそれぞれ最適な変速比の分布を
確保できる遊星歯車式変速装置を提供することを目的と
している。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の遊星歯車式変
速装置は、入力部材および出力部材の回転軸線上に配置
されたシングルピニオン型の第1遊星歯車装置とダブル
ピニオン型の第2遊星歯車装置とを有する遊星歯車式変
速装置であって、第2遊星歯車装置のサンギヤを前記入
力部材に対して締結可能な第1クラッチと、第2遊星歯
車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結
可能な第2クラッチと、第1遊星歯車装置のサンギヤを
前記入力部材に対して締結可能な第3クラッチと、第1
遊星歯車装置のサンギヤの回転を停止可能な第1ブレー
キと、第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停
止可能な第2ブレーキと、第1遊星歯車装置のリングギ
ヤと第2遊星歯車装置のリングギヤの間を回転連絡する
第1連絡手段と、第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤ
と第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤの間を回転連絡
する第2連絡手段と、第2遊星歯車装置のリングギヤと
前記出力部材の間を回転連絡する第3連絡手段と、を有
するものである。
【0011】請求項2の遊星歯車式変速装置は、請求項
1の構成に追加して、前記回転軸線上に配置されたシン
グルピニオン型の第3遊星歯車装置と、第3遊星歯車装
置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第3ブレーキ
と、第3遊星歯車装置のリングギヤと第2遊星歯車装置
のリングギヤの間を回転連絡する第4連絡手段と、第1
遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第3遊星歯車装置の
サンギヤの間を回転連絡する第5連絡手段とを設けたこ
とにより、前進5段、後退1段の変速を可能としたもの
である。
【0012】請求項3の遊星歯車式変速装置は、請求項
1の構成に追加して、前記回転軸線上に配置されたシン
グルピニオン型の第3遊星歯車装置と、第3遊星歯車装
置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第3ブレーキ
と、第3遊星歯車装置のサンギヤと第2遊星歯車装置の
リングギヤの間を回転連絡する第6連絡手段と、第1遊
星歯車装置のピニオンキャリヤと第3遊星歯車装置のリ
ングギヤの間を回転連絡する第7連絡手段とを設けたこ
とにより、前進5段、後退1段の変速を可能としたもの
である。
【0013】請求項4の遊星歯車式変速装置は、請求項
2または3の構成において、第1遊星歯車装置、第2遊
星歯車装置、第1クラッチ、第2クラッチ、第3クラッ
チ、第1ブレーキ、および第2ブレーキを格納した主筐
体構造に接続可能な副筐体構造を有し、前記副筐体構造
に第3遊星歯車装置および第3ブレーキを配置したもの
である。
【0014】
【作用】請求項1の遊星歯車式変速装置は、シングルピ
ニオン型とダブルピニオン型の2組の遊星歯車装置と3
個のクラッチと2個のブレーキとを含む前進4段型のも
のであるが、シングルピニオン型の第3遊星歯車装置お
よび第3ブレーキを追加すれば容易に前進5段型に変更
できる。請求項1の構成に対する第3遊星歯車装置と第
3ブレーキの配置と接続に関する2つの例が請求項2〜
3に示される。ピニオンキャリヤを停止させてサンギヤ
入力とした場合、ダブルピニオン型の遊星歯車装置のリ
ングギヤの回転方向は、シングルピニオン型の遊星歯車
装置の場合と逆方向となり、サンギヤの回転方向に一致
する。請求項1の遊星歯車式変速装置は、この性質を利
用して1速、2速における順方向の減速を可能にしてい
る。連絡手段は、双方向の回転トルクを伝達する相互に
固定された構造としてもよく、一方向の回転トルクを伝
達して逆方向の回転駆動を空転させる一方向クラッチ
や、一方向クラッチとクラッチを並列に組み合わせた構
造としてもよい。
【0015】請求項1の遊星歯車式変速装置における1
速では、ピニオンキャリヤを第2ブレーキでロックした
ダブルピニオン型の第2遊星歯車装置にサンギヤ入力し
て単純な減速を行う。第2遊星歯車装置のリングギヤか
らは、サンギヤと同一方向の減速された回転が取り出さ
れる。2速では、第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤ
を順方向にゆっくりと回転させることにより、ピニオン
キャリヤが停止した1速よりも速い回転速度をリングギ
ヤから取り出す。すなわち、第1ブレーキでサンギヤを
ロックされた第1遊星歯車装置は、第2遊星歯車のリン
グギヤの回転出力をさらに減速して第2遊星歯車装置の
リングギヤに戻し入力する。
【0016】3速では、第1クラッチと第2クラッチの
両方が締結されて第2遊星歯車装置のサンギヤとピニオ
ンギヤが噛み合わせをロックしたまま一体に回転する状
態となる。このときり、リングギヤもまた、ピニオンギ
ヤと噛み合わせをロックしたまま、ピニオンキャリヤと
一体に回転して、入力部材の回転が1対1に出力部材ま
で伝達される。4速では、ブレーキB1によってサンギ
ヤをロックされた第1遊星歯車装置が単純な増速を行
う。第1遊星歯車装置は、第2クラッチを通じたピニオ
ンキャリヤへの入力を増速してリングギヤに出力する。
後退では、第2ブレーキによってピニオンキャリヤをロ
ックされた第1遊星歯車装置が逆方向の減速を行う。ピ
ニオンキャリヤを停止させたシングルピニオン型の遊星
歯車装置では、サンギヤとリングギヤの回転方向が逆に
なる。第1遊星歯車装置は、第3クラッチを通じたサン
ギアへの入力を減速し、同時に反転してリングギヤに出
力する。
【0017】請求項2の遊星歯車式変速装置では、請求
項1の構成による1速の変速段の下にさらに低い回転数
(高い変速比)の変速段が追加される。この追加された
変速段においては、第3ブレーキによってピニオンキャ
リヤをロックされた第3遊星歯車装置が第2遊星歯車装
置に対して補助的に機能する。第2遊星歯車装置のリン
グギヤの出力が第3遊星歯車装置のリングギヤに入力さ
れて、サンギヤから逆向きの回転が取り出される。この
逆向きの回転が第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤに
戻し入力されることにより、第2遊星歯車装置のリング
ギヤからは、ピニオンキャリヤが停止した「請求項1の
構成による1速」よりも遅い回転速度が出力される。
【0018】請求項3の遊星歯車式変速装置では、請求
項1の構成による1速の変速段の下にさらに低い回転数
(高い変速比)の変速段が追加される。この追加された
変速段においては、第3ブレーキによってピニオンキャ
リヤをロックされた第3遊星歯車装置が第2遊星歯車装
置に対して補助的に機能する。第2遊星歯車装置のリン
グギヤの出力が第3遊星歯車装置のサンギヤに入力され
て、リングギヤから逆向きの回転が取り出される。この
逆向きの回転が第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤに
戻し入力されることにより、第2遊星歯車装置のリング
ギヤからは、ピニオンキャリヤが停止した「請求項1の
構成による1速」よりも遅い回転速度が出力される。
【0019】請求項4の遊星歯車式変速装置では、請求
項1の前進4段型の遊星歯車式変速装置を格納した主筐
体構造に対して、請求項2または3の第3遊星歯車装置
と第3ブレーキを格納した副筐体構造を接続して前進5
段型の遊星歯車式変速装置を構成する。
【0020】
【実施例】図1〜図6を参照して第1実施例の遊星歯車
式変速装置を説明する。実施例の遊星歯車式変速装置
は、図示しないトルクコンバーターやオイルポンプに組
み合わせて自動車用の自動変速機(オートマチックトラ
ンスミッション)に組み立てられる。図1〜図6では、
遊星歯車式変速装置の構成が、構成部品の配置と接続状
態を表して中心線から下側を図示略したスケルトンで示
される。図1は第1実施例の遊星歯車式変速装置の構成
の説明図、図2は前進4段型の遊星歯車式変速装置の説
明図、図3、図4は各変速段における遊星歯車装置の作
動図、図5は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、
図6は筐体構造の説明図である。図1中、(a)はスケ
ルトン、(b)は各変速段におけるクラッチおよびブレ
ーキの締結状態と変速比を示す。図2中、(a)はスケ
ルトン、(b)は各変速段におけるクラッチおよびブレ
ーキの締結状態を示す。図3中、(a)は1速、(b)
は2速、(c)は3速の作動状態をそれぞれ示す。図4
中、(a)は4速、(b)は5速、(c)は後退の作動
状態をそれぞれ示す。図5の(a)、(b)はそれぞれ
別の変形例を示す。
【0021】図1の(a)において、入力軸E1と同一
の回転軸線上に左から3組のクラッチK1、K2、K
3、3組のブレーキB1、B2、B3、3組の遊星歯車
装置G11、G12、G13、および出力軸E2が配置
される。上方にハッチングで示した筐体D1は、これら
の機構を格納するとともに、入力軸E1および出力軸E
2を回転可能に支持する。遊星歯車装置G11は、外周
のリングギヤR11と中心のサンギヤS11の間に複数
のピニオンギヤP11を配置して噛み合わせ、複数のピ
ニオンギヤP11をピニオンキャリヤC11で一体に拘
束する。遊星歯車装置G12は、外周のリングギヤR1
2と中心のサンギヤS12の間に2段のピニオンギヤP
12、Q12を複数組配置して噛み合わせ、複数組のピ
ニオンギヤP12、Q12をピニオンキャリヤC12で
一体に拘束する。遊星歯車装置G13は、外周のリング
ギヤR13と中心のサンギヤS13の間に複数のピニオ
ンギヤP13を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギ
ヤP13をピニオンキャリヤC13で一体に拘束する。
【0022】クラッチK1は、入力軸E1を遊星歯車装
置G12のサンギヤS12に対して締結可能である。ク
ラッチK2は、入力軸E1を遊星歯車装置G12のピニ
オンキャリヤC12に対して締結可能である。クラッチ
K3は、入力軸E1を遊星歯車装置G11のサンギヤS
11に対して締結可能である。ブレーキB1は、筐体D
1に対して遊星歯車装置G11のサンギヤS11をロッ
クして、サンギヤS11の回転を停止可能である。ブレ
ーキB2は、筐体D1に対して遊星歯車装置G12のピ
ニオンキャリヤC12をロックして、ピニオンキャリヤ
C12の回転を停止可能である。ブレーキB3は、筐体
D1に対して遊星歯車装置G13のピニオンキャリヤC
13をロックして、ピニオンキャリヤC13の回転を停
止可能である。
【0023】遊星歯車装置G11のピニオンキャリヤC
11と遊星歯車装置G12のピニオンキャリヤC12の
間に連絡部材N12が配置される。遊星歯車装置G11
のリングギヤR11と遊星歯車装置G12のリングギヤ
R12の間に連絡部材N11が配置される。遊星歯車装
置G12のリングギヤR12と出力軸E2の間に連絡部
材N13が配置される。遊星歯車装置G12のリングギ
ヤR12と遊星歯車装置G13のリングギヤR13の間
に連絡部材N14が配置される。遊星歯車装置G11の
ピニオンキャリヤC11と遊星歯車装置G13のサンギ
ヤS13の間に連絡部材N15が配置される。これらの
連絡部材は、トルク伝達用の殻構造や軸方向の噛み合わ
せ構造や多重の軸構造によって構成され、相対回転を固
定して正逆両方向に回転トルクを伝達する。
【0024】図1の(b)において一覧表として示すよ
うに、1速ではクラッチK1とブレーキB3の組み合わ
せが締結される。2速ではクラッチK1とブレーキB2
の組み合わせが締結される。3速ではクラッチK1とブ
レーキB1の組み合わせが締結される。4速ではクラッ
チK1、K2の組み合わせが締結される。5速ではクラ
ッチK2とブレーキB1の組み合わせが締結される。後
退ではクラッチK3とブレーキB2の組み合わせが締結
される。これらの変速段における変速比は、遊星歯車装
置G11、G12、G13の歯数比α1 、α2 、α3 を
用いて右側の数式のように求められる。この数式を用い
て歯数比α1 、α2 、α3 をそれぞれ0.375、0.
475、0.675と定めた場合の具体的な変速比の数
値が右端の欄に示される。
【0025】図1の(a)に示す前進5段、後退1段の
遊星歯車式変速装置は、遊星歯車装置G13とブレーキ
B3を除去して、破線で囲んだ部分A1を残すことで前
進4段、後退1段の遊星歯車式変速装置とすることがで
きる。前進4段、後退1段の遊星歯車式変速装置を図2
に示す。図2の(b)では、遊星歯車装置G13が関与
する変速段(1速)が失われて、図1の(b)の破線で
囲んだ部分が新しい各変速段におけるクラッチとブレー
キの作動組み合わせとなる。図1の(b)の2速、3
速、4速、5速がそのまま図2の(b)の1速、2速、
3速、4速となり、変速比の数式や数値(歯数比α1 、
α2 が共通として)も同じである。
【0026】次に、図3、図4を参照して、前進5段、
後退1段の変速各段における遊星歯車装置の作動状態を
説明する。ここでは、クラッチおよびブレーキについて
は実線が締結状態、破線が解放状態である。遊星歯車装
置および各要素の連絡部分については、変速動作に関与
して出力に結び付く状態を実線、無関係な状態を破線で
示している。
【0027】図3の(a)の1速では、ブレーキB3に
よってピニオンキャリヤC13をロックされた遊星歯車
装置G13と、クラッチK1によってサンギヤS12入
力となる遊星歯車装置G12とによって減速が行われ
る。ピニオンキャリヤC13が停止された遊星歯車装置
G13のリングギヤR13に、遊星歯車装置G12のリ
ングギヤR12の回転が入力されると、遊星歯車装置G
13のサンギヤS13からは、リングギヤR13と逆方
向の増速された回転が出力される。この逆方向の回転が
遊星歯車装置G11のピニオンキャリヤC11を経由し
て遊星歯車装置G12のピニオンキャリヤC12に戻し
入力される。ダブルピニオン型の遊星歯車装置G12
は、ピニオンキャリヤC12が停止しているとき、リン
グギヤR12とサンギヤS12の回転方向が同じであ
り、この状態でピニオンキャリヤC12が順方向に回転
すればリングギヤR12がその分増速され、一方、逆方
向に回転すればリングギヤがその分減速される。従っ
て、ピニオンキャリヤC12が逆方向に回転する遊星歯
車装置G12のリングギヤR12からは、ピニオンキャ
リヤC12が停止された2速よりも遅い回転速度が出力
される。
【0028】図3の(b)の2速では、ピニオンキャリ
ヤC12を停止させたダブルピニオン型の遊星歯車装置
G12が単純な減速を行う。すなわち、遊星歯車装置G
11のピニオンキャリヤC11を経由して、ブレーキB
2が遊星歯車装置G12のピニオンキャリヤC12をロ
ックする一方で、クラッチK1を通じて入力軸の回転が
遊星歯車装置G12のサンギヤS12に入力される。遊
星歯車装置G12によって減速されたリングギヤR12
の回転がそのまま出力軸に出力される。
【0029】図3の(c)の3速では、遊星歯車装置G
12のピニオンキャリヤC12を順方向に回転させて、
リングギヤR12の回転速度を「ピニオンキャリヤC1
2が停止された2速」の場合よりも速くする。すなわ
ち、ブレーキB1によってサンギヤS11をロックされ
た遊星歯車装置G11は、リングギヤR11の回転を減
速した回転をピニオンキャリヤC11から出力する。遊
星歯車装置G12によって減速されたリングギヤR12
の回転が遊星歯車装置G11のリングギヤR11に入力
され、遊星歯車装置G11のピニオンキャリヤC11か
らは、さらに減速された順方向の回転が取り出される。
この順方向の回転を遊星歯車装置G12のピニオンキャ
リヤC12に戻し入力して、リングギヤR12の回転速
度を少しだけ高めている。
【0030】図4の(a)の4速では、クラッチK1、
K2が同時に締結されて、遊星歯車装置G12のピニオ
ンキャリヤC12とサンギヤS12が同じ方向に同一の
回転速度で回転する。これにより、サンギヤS12とピ
ニオンギヤP12の噛み合わせ状態がロックされて、ピ
ニオンギヤP12の自転が拘束され、ピニオンギヤP1
2とリングギヤR12の噛み合わせもロック状態とな
る。従って、リングギヤR12もろとも遊星歯車装置G
12が一体に回転して、入力軸の回転がそのまま出力軸
に伝達される。なお、このとき、遊星歯車装置G11に
ついても、ピニオンキャリヤC11とリングギヤR11
が同じ回転速度となって、遊星歯車装置G11全体が1
つの噛み合わせ状態のまま一体に回転している。
【0031】図4の(b)の5速では、ブレーキB1に
よってサンギヤS11をロックされた遊星歯車装置G1
1が単純な増速を行う。クラッチK2を通じて入力軸の
回転が遊星歯車装置G11のピニオンキャリヤC11に
入力されると、増速されて変速比が1未満となったオー
バードライブの変速出力がリングギヤR11から出力さ
れる。リングギヤR11の回転が、遊星歯車装置G12
のリングギヤR12を経由してそのまま出力軸に現れ
る。
【0032】図4の(c)の後退では、ブレーキB2に
よってピニオンキャリヤC11をロックされた遊星歯車
装置G11が単純な反転と減速を行う。クラッチK3を
通じて入力軸の回転が遊星歯車装置G11のサンギヤS
11に入力されると、減速された逆方向の回転がリング
ギヤR11から出力される。リングギヤR11の回転
が、遊星歯車装置G12のリングギヤR12を経由して
そのまま出力軸に現れる。
【0033】以上のように構成された第1実施例の遊星
歯車式変速装置によれば、遊星歯車装置G13とブレー
キB3の有無によって、遊星歯車式変速装置の前進4段
型と前進5段型を容易に変更できる。また、前進5段型
とした場合でも、クラッチとブレーキの数はそれぞれ3
つで済み、従来の前進5段型専用の遊星歯車式変速装置
に比較して部品点数の増加とならない。また、前進4段
型とした場合でも2つの遊星歯車装置G11、G12を
一体に回転させる変速比1の変速段と遊星歯車装置G1
1によって増速するオーバードライブ変速段がそのまま
残るため、高速走行における燃費の悪化を避け得る。さ
らに、走行中に常用される変速比1の変速段では、遊星
歯車装置G11、G12の噛み合いがロックされるため
歯面の摩擦や発熱が抑制され、また、締結要素の総数が
少ないために非締結の締結要素の空転による発熱も少な
く、従って、燃費が向上する。また、遊星歯車装置G1
3とブレーキB3が最も出力軸側に配置されて、遊星歯
車装置G13とブレーキB3を出力軸側に移動させた際
に干渉する他の部品が無いため、遊星歯車装置G13と
ブレーキB3の着脱に際して前進4段型の機構部分をそ
の油圧回路等を含めて分解する必要が無く、このような
分解を前提として設計を行う場合よりも全体の機械構造
を簡略化できる。また、当然、このような分解が必要な
場合に比較して着脱作業が簡単で済む。
【0034】さらに、図1の(b)の一覧表に明らかな
ように、1速〜5速の隣接する変速段では、1つの締結
要素を共通にしたまま他の1つの締結要素を切り替えて
変速動作が実行される。従って、変速動作が円滑とな
り、2つの締結要素を順番に切り替える場合よりも短い
時間で変速動作を完了できる。そして、2つの締結要素
を同時に切り替える変速動作が無いから、変速動作に伴
って自動変速機の機構や車体にショックを与える心配も
無い。従って、動作が円滑で速く、運転者に変速動作の
有無を気付かせない自動変速機を提供できる。
【0035】第1実施例では、遊星歯車装置G11が発
明の第1遊星歯車装置、遊星歯車装置G12が発明の第
2遊星歯車装置、遊星歯車装置G13が発明の第3遊星
歯車装置に相当し、連絡部材N11が発明の第1連絡手
段、連絡部材N12が発明の第2連絡手段、連絡部材N
13が発明の第3連絡手段、連絡部材N14が発明の第
4連絡手段、連絡部材N15が発明の第5連絡手段にそ
れぞれ相当する。なお、これらの連絡手段やその他の正
逆両方向で回転トルクを伝達する部材の少なくとも1
つ、例えば、連絡部材N13を「一方向クラッチとクラ
ッチを並列配置した連絡手段」に置き換えてもよい。一
方向クラッチによって片方向のトルク伝達として不必要
なエンジンブレーキを遮断可能とする一方、下り坂等で
エンジンブレーキが必要な場合には並列配置されたクラ
ッチを締結して両方向のトルク伝達とする。また、それ
ぞれの遊星歯車装置の歯数比を変更して変速各段の変速
比を異ならせてもよい。さらに、3つのブレーキと3つ
のクラッチには、特開平2−159443号の第38図
〜第48図に示されるように、多板クラッチ、バンドブ
レーキ、および、これらに一方向クラッチを組み合わせ
た構造を用途や目的に応じて任意に選択できる。
【0036】ところで、第1実施例の構成は、連絡部材
等による相互の連絡関係を維持したままであれば、3つ
の遊星歯車装置と3つのブレーキと3つのクラッチの配
置の順番や相対的な位置関係を種々に変更可能である。
そして、筐体構造や連絡状態の都合に合わせて各要素の
配置順序や連絡部材の迂回方向を調整して、連絡部材の
本数と長さを最小限にしてもよい。このとき、遊星歯車
装置の回転要素(サンギヤ、ピニオンキャリヤ、リング
ギヤ)は、左右の都合の良い側を選択して連絡部材を接
続すればよい。図5の(a)、(b)は、図1の(a)
の遊星歯車装置G11、G12、G13や連絡部材N1
1,N12、N13、N14、N15や他の回転トルク
を伝達する部材を幾何学的に再配置して得られる第1実
施例の変形例を示す。
【0037】図5の(a)では、図1の(a)の遊星歯
車式変速装置におけるブレーキB3を遊星歯車装置G1
3の入力軸側に移動して、その代わりに、遊星歯車装置
G12のリングギヤR12と遊星歯車装置G13のリン
グギヤR13の間を連絡する連絡部材を遊星歯車装置G
13の軸側に迂回させている。これにより、遊星歯車装
置G11のピニオンキャリヤC11と遊星歯車装置G1
3のサンギヤS13の間を連絡する連絡部材を、図1の
(a)のように遊星歯車装置G13の外側へ迂回させる
必要が無くなった。図5の(b)では、図1の(a)の
遊星歯車式変速装置における遊星歯車装置G11、G1
2の配置の順番を逆にするとともに、遊星歯車装置G1
1のリングギヤR11と遊星歯車装置G13のリングギ
ヤR13の間を両者の対向面側で短く連絡している。
【0038】図6は、第1実施例における筐体の組み立
て構造の例を示している。図6では、前進4段型の遊星
歯車式変速装置を内蔵した主筐体D11の出力軸側に副
筐体D12を接続して前進5段型の遊星歯車式変速装置
を構成する。主筐体D11には、遊星歯車装置G11、
G12を含む図2の(a)の構成が格納される。一方、
副筐体D12には、遊星歯車装置G13とブレーキB3
を含む破線で囲んだ部分A11の機構が格納される。遊
星歯車装置G12のリングギヤR12と遊星歯車式変速
装置13のリングギヤR13を連結する連絡部材は、リ
ングギヤR12に固定した部品とリングギヤR13に固
定した部品を中間の噛み合わせ構造で連結して構成され
る。また、遊星歯車装置G11のピニオンキャリヤC1
1と遊星歯車式変速装置13のサンギヤS13を連結す
る連絡部材は、ピニオンキャリヤC11に固定した部品
とサンギヤS13に固定した部品を中間の噛み合わせ構
造で連結して構成される。これらの噛み合わせ構造は、
主筐体D11と副筐体D12の連結位置に配置され、両
者を軸方向に接近させて噛み合い、軸方向に遠ざけて解
放される構造であって、主筐体D11に副筐体D12を
接続すると同時に連絡部材の連結が完遂する。
【0039】図6に示した筐体構造によれば、遊星歯車
装置G11、G12、クラッチK1〜K3、ブレーキB
1、B2はもちろん、筐体や要素間の連絡構造等につい
ても前進4段型と前進5段型の遊星歯車式変速装置の間
で最大限の部品共通化が実現され、必要となる部品点数
の削減と部品コストの低減が可能となる。
【0040】図7〜図11を参照して第2実施例の遊星
歯車式変速装置を説明する。図7は第2実施例の遊星歯
車式変速装置の構成の説明図、図8、図9は各変速段に
おける遊星歯車装置の作動図、図10は遊星歯車装置の
配置と接続状態の変形例、図11は筐体構造の説明図で
ある。図7中、(a)はスケルトン、(b)は各変速段
におけるクラッチおよびブレーキの締結状態と変速比を
示す。図8中、(a)は1速、(b)は2速、(c)は
3速の作動状態をそれぞれ示す。図9中、(a)は4
速、(b)は5速、(c)は後退の作動状態をそれぞれ
示す。
【0041】図7の(a)において、入力軸E1と同一
の回転軸線上に左から3組のクラッチK1、K2、K
3、3組のブレーキB1、B2、B3、3組の遊星歯車
装置G21、G22、G23、および出力軸E2が配置
される。上方にハッチングで示した筐体D2は、これら
の機構を格納するとともに、入力軸E1および出力軸E
2を回転可能に支持する。遊星歯車装置G21は、外周
のリングギヤR21と中心のサンギヤS21の間に複数
のピニオンギヤP21を配置して噛み合わせ、複数のピ
ニオンギヤP21をピニオンキャリヤC21で一体に拘
束する。遊星歯車装置G22は、外周のリングギヤR2
2と中心のサンギヤS22の間に2段のピニオンギヤP
22、Q22を複数組配置して噛み合わせ、複数組のピ
ニオンギヤP22、Q22をピニオンキャリヤC22で
一体に拘束する。遊星歯車装置G23は、外周のリング
ギヤR23と中心のサンギヤS23の間に複数のピニオ
ンギヤP23を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギ
ヤP23をピニオンキャリヤC23で一体に拘束する。
第2実施例における遊星歯車装置G21、G22は、ク
ラッチK1、K2、K3、ブレーキB1、B2との接続
状態やいくつかの変速段における機能については、第1
実施例における遊星歯車装置G11、G12と同じであ
る。ただし、部分的に歯数比を異ならせて、1速と2速
の変速比の分布を調整している。
【0042】クラッチK1は、遊星歯車装置G22のサ
ンギヤS22に対して入力軸E1を締結可能である。ク
ラッチK2は、遊星歯車装置G21、G22のピニオン
キャリヤC21、22に対して入力軸E1を締結可能で
ある。クラッチK3は、入力軸E1を遊星歯車装置G2
1のサンギヤS21に対して締結可能である。ブレーキ
B1は、遊星歯車装置G21のサンギヤS21の回転を
停止可能である。ブレーキB2は、遊星歯車装置G21
のピニオンキャリヤC21および遊星歯車装置G23の
リングギヤR23の回転を停止可能である。ブレーキB
3は、遊星歯車装置G23のピニオンキャリヤC23の
回転を停止可能である。
【0043】遊星歯車装置G21のリングギヤR21と
遊星歯車装置G22のリングギヤR22の間に連絡部材
N21が配置される。遊星歯車装置G21のピニオンキ
ャリヤC21と遊星歯車装置G22のピニオンキャリヤ
C22の間に連絡部材N22が配置される。遊星歯車装
置G22のリングギヤR22と遊星歯車装置G23のサ
ンギヤS23の間に連絡部材N24が配置される。遊星
歯車装置G23のサンギヤS23と出力軸E2の間に連
絡部材N23が配置される。
【0044】図7の(b)において一覧表として示すよ
うに、1速ではクラッチK1とブレーキB3の組み合わ
せが締結される。2速ではクラッチK1とブレーキB2
の組み合わせが締結される。3速ではクラッチK1とブ
レーキB1の組み合わせが締結される。4速ではクラッ
チK1、K2の組み合わせが締結される。5速ではクラ
ッチK2とブレーキB1の組み合わせが締結される。後
退ではクラッチK3とブレーキB2の組み合わせが締結
される。これらの変速段における変速比は、遊星歯車装
置G21、G22、G23の歯数比α1 、α2 、α3 を
用いて、右側の数式のように求められる。この数式を用
いて歯数比α1 、α2 、α3 をそれぞれ0.375、
0.40、0.75と定めた場合の具体的な変速比の数
値が右端の欄に示される。
【0045】図7の(a)に示す前進5段、後退1段の
遊星歯車式変速装置は、遊星歯車装置G23とブレーキ
B3を除去して、破線で囲んだ部分A2を残すことで前
進4段、後退1段の遊星歯車式変速装置とすることがで
きる。破線で囲んだ部分A2は、図1の(a)の破線で
囲んだ部分A1の構成と実質的に同一であり、前進4
段、後退1段の遊星歯車式変速装置を構成する。また、
図7の(b)に破線で囲んで示す部分も図1の(b)に
破線で囲んで示す部分と同一である。従って、第2実施
例の遊星歯車式変速装置を前進4段型とした場合の各変
速段における変速動作は第1実施例と同じである。前進
4段型とした場合、遊星歯車装置G23の関与する1速
が失われて、前進5段の2速、3速、4速、5速がその
まま前進4段の1速、2速、3速、4速となる。従っ
て、これらの変速段では、変速比の数式も第1実施例と
同じである。
【0046】次に、図8、図9を参照して、前進5段、
後退1段の変速各段における遊星歯車装置の作動状態を
説明する。ここで、2〜5速および後退の変速段は、第
1実施例と実質的に同一であるので詳しい説明を省略す
る。
【0047】図8の(a)の1速は、第2遊星歯車装置
G22のピニオンキャリヤC22に逆方向の戻し回転を
入力することによって、ピニオンキャリヤC22が停止
される2速よりもリングギヤR22の回転速度を低下さ
せる点、および、この戻し回転が第3遊星歯車装置G2
3によって出力軸(第2遊星歯車装置のリングギヤR2
2)の回転から形成される点で第1実施例と一致する。
しかし、第1実施例とは第3遊星歯車装置G23のサン
ギヤS23とリングギヤR23の接続が逆であるから、
逆方向の戻し回転は、第1実施例では出力軸よりも増速
されているのに対して第2実施例では減速されている。
すなわち、ブレーキB3によってピニオンキャリヤC2
3が停止された遊星歯車装置G23のサンギヤS23
に、遊星歯車装置G22のリングギヤR22の回転が入
力されると、遊星歯車装置23のリングギヤR23から
は、サンギヤS23と逆方向の減速された回転が出力さ
れる。この逆方向の回転が遊星歯車装置G21のピニオ
ンキャリヤC21を経由して遊星歯車装置G22のピニ
オンキャリヤC22に戻し入力される。そして、ピニオ
ンキャリヤC22が逆方向に回転する遊星歯車装置G2
2のリングギヤR22からは、ピニオンキャリヤC22
が停止された2速よりも遅い回転速度が出力される。
【0048】図8の(b)の2速では、ブレーキB2に
よってピニオンキャリヤC22をロックされた遊星歯車
装置G22が、クラッチK1によってサンギヤS22に
入力された入力軸の回転を単純に減速して出力軸に出力
する。図8の(c)の3速では、第1遊星歯車装置G2
1が出力軸(第2遊星歯車装置G22のリングギヤR2
2)から形成した順方向の戻し回転を第2遊星歯車装置
G22のピニオンキャリヤC22に入力することによっ
て、ピニオンキャリヤC22がロックされた2速よりも
リングギヤR22の回転速度を高める。
【0049】図9の(a)の4速では、遊星歯車装置G
22全体が1つの噛み合わせ状態を維持して一体に回転
して、入力軸の回転を出力軸に1対1に伝達する。図9
の(b)の5速では、ブレーキB1によってサンギヤS
21をロックされた遊星歯車装置G21が入力軸の回転
速度を単純に増速して、そのまま遊星歯車装置G22の
リングギヤR22を経由して出力軸に出力する。図9の
(c)の後退では、ブレーキB2によってピニオンキャ
リヤC22をロックされた遊星歯車装置G21が逆方向
の減速された回転を形成する。
【0050】以上のように構成された第2実施例の遊星
歯車式変速装置によれば、第1実施例と同様な効果が得
られる。第2実施例では、遊星歯車装置G21が発明の
第1遊星歯車装置、遊星歯車装置G22が発明の第2遊
星歯車装置、遊星歯車装置G23が発明の第3遊星歯車
装置に相当し、連絡部材N21が発明の第1連絡手段、
連絡部材N22が発明の第2連絡手段、連絡部材N2
3、N24が発明の第3連絡手段、連絡部材N24が発
明の第6連絡手段、連絡部材N25が発明の第7連絡手
段にそれぞれ相当する。
【0051】図10は、図7の(a)の構成部品を幾何
学的に再配置して得られる第2実施例の変形例を示す。
図10では、図7の(a)の遊星歯車装置G21、G2
2の配置を逆にして、ダブルピニオン型の遊星歯車装置
G22を最も入力軸側に位置させた。
【0052】図11は、第2実施例における筐体の組み
立て構造の例を示している。図11では、前進4段型の
遊星歯車式変速装置を内蔵した主筐体D21の出力軸側
に副筐体D22を接続して前進5段型の遊星歯車式変速
装置を構成している。主筐体D21には、図7の(a)
の破線で囲んだ部分A2の構成が格納される。副筐体D
22は、破線で囲んだ部分A21の機構、すなわち、遊
星歯車装置G23、ブレーキB3、出力軸、および各要
素を相互連結する連絡部材等を内部に格納して保持す
る。図11に示した筐体構造によれば、遊星歯車装置G
21、G22、クラッチK1〜K3、ブレーキB1、B
2はもちろん、筐体や要素間の連絡部材等についても前
進4段型と前進5段型の遊星歯車式変速装置の間で最大
限の部品共通化が実現され、必要となる部品点数の削減
と部品コストの低減が可能となる。
【0053】
【発明の効果】本発明の遊星歯車式変速装置によれば、
前進4段、後退1段の遊星歯車式変速装置に1組の遊星
歯車装置と1個のブレーキを追加するだけで、前進5
段、後退1段の遊星歯車式変速装置が得られる。従っ
て、前進4段型と前進5段型の遊星歯車式変速装置間で
最大限の部品共通化が可能となり、製作コストの低減や
信頼性の向上が容易となる。そして、前進4段型とした
場合でも、必要なクラッチ数が3、ブレーキ数が2にと
どまり、従来の専用の前進4段型に比較してこれらの必
要数を増さないで済む。また、前進4段型とした場合に
は、不要な遊星歯車装置とブレーキが除去されるから、
無駄な部品を内部に抱え込んだり、無駄な部品が空転し
て損失を高めたりする心配が無い。従って、遊星歯車式
変速装置の小型化、軽量化、高い伝達効率と低燃費の確
保が容易となり、製作コストもさらに低減される。
【0054】筐体構造を分割して前進4段型と前進5段
型の区別に応じて連結する構成とした場合、前進4段型
と前進5段型の間で筐体部品の共通化が可能となるにも
かかわらず、前進4段型を必要最小限の内容積を持つ軽
量小型の遊星歯車式変速装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明
図である。
【図2】前進4段型の遊星歯車式変速装置の構成の説明
図である。
【図3】各変速段における遊星歯車装置の作動図であ
る。
【図4】各変速段における遊星歯車装置の作動図であ
る。
【図5】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例であ
る。
【図6】筐体構造の説明図である。
【図7】第2実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明
図である。
【図8】各変速段における遊星歯車装置の作動図であ
る。
【図9】各変速段における遊星歯車装置の作動図であ
る。
【図10】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例であ
る。
【図11】筐体構造の説明図である。
【符号の説明】
B1、B2、B3 ブレーキ K1、K2、K3 クラッチ E1 入力軸 E2 出力軸 D1、D2 筐体 C11、C12、C13、C21、C22、C23 ピ
ニオンキャリヤ G11、G12、G13、G21、G22、G23 遊
星歯車装置 N11、N12、N13、N14、N15、N21、N
22、N23、N24、 N25 連絡部材 P11、P12、P13、P21、P22、P23 ピ
ニオンギヤ R11、R12、R13、R21、R22、R23 リ
ングギヤ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力部材および出力部材の回転軸線上に
    配置されたシングルピニオン型の第1遊星歯車装置とダ
    ブルピニオン型の第2遊星歯車装置とを有する遊星歯車
    式変速装置であって、 第2遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締
    結可能な第1クラッチと、 第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に
    対して締結可能な第2クラッチと、 第1遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締
    結可能な第3クラッチと、 第1遊星歯車装置のサンギヤの回転を停止可能な第1ブ
    レーキと、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能
    な第2ブレーキと、 第1遊星歯車装置のリングギヤと第2遊星歯車装置のリ
    ングギヤの間を回転連絡する第1連絡手段と、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第2遊星歯車装
    置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第2連絡手段
    と、 第2遊星歯車装置のリングギヤと前記出力部材の間を回
    転連絡する第3連絡手段と、を有することを特徴とする
    前進4段、後退1段の変速が可能な遊星歯車式変速装
    置。
  2. 【請求項2】 入力部材および出力部材の回転軸線上に
    配置されたシングルピニオン型の第1遊星歯車装置とダ
    ブルピニオン型の第2遊星歯車装置とを有する遊星歯車
    式変速装置であって、 第2遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締
    結可能な第1クラッチと、 第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に
    対して締結可能な第2クラッチと、 第1遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締
    結可能な第3クラッチと、 第1遊星歯車装置のサンギヤの回転を停止可能な第1ブ
    レーキと、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能
    な第2ブレーキと、 第1遊星歯車装置のリングギヤと第2遊星歯車装置のリ
    ングギヤの間を回転連絡する第1連絡手段と、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第2遊星歯車装
    置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第2連絡手段
    と、 第2遊星歯車装置のリングギヤと前記出力部材の間を回
    転連絡する第3連絡手段と、を有し、 前記回転軸線上に配置されたシングルピニオン型の第3
    遊星歯車装置と、 第3遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能
    な第3ブレーキと、 第3遊星歯車装置のリングギヤと第2遊星歯車装置のリ
    ングギヤの間を回転連絡する第4連絡手段と、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第3遊星歯車装
    置のサンギヤの間を回転連絡する第5連絡手段と、を設
    けたことを特徴とする前進5段、後退1段の変速が可能
    な遊星歯車式変速装置。
  3. 【請求項3】 入力部材および出力部材の回転軸線上に
    配置されたシングルピニオン型の第1遊星歯車装置とダ
    ブルピニオン型の第2遊星歯車装置とを有する遊星歯車
    式変速装置であって、 第2遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締
    結可能な第1クラッチと、 第2遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に
    対して締結可能な第2クラッチと、 第1遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締
    結可能な第3クラッチと、 第1遊星歯車装置のサンギヤの回転を停止可能な第1ブ
    レーキと、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能
    な第2ブレーキと、 第1遊星歯車装置のリングギヤと第2遊星歯車装置のリ
    ングギヤの間を回転連絡する第1連絡手段と、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第2遊星歯車装
    置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第2連絡手段
    と、 第2遊星歯車装置のリングギヤと前記出力部材の間を回
    転連絡する第3連絡手段と、を有し、 前記回転軸線上に配置されたシングルピニオン型の第3
    遊星歯車装置と、 第3遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能
    な第3ブレーキと、 第3遊星歯車装置のサンギヤと第2遊星歯車装置のリン
    グギヤの間を回転連絡する第6連絡手段と、 第1遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第3遊星歯車装
    置のリングギヤの間を回転連絡する第7連絡手段と、を
    設けたことを特徴とする前進5段、後退1段の変速が可
    能な遊星歯車式変速装置。
  4. 【請求項4】 第1遊星歯車装置、第2遊星歯車装置、
    第1クラッチ、第2クラッチ、第3クラッチ、第1ブレ
    ーキ、および第2ブレーキを格納した主筐体構造に接続
    可能な副筐体構造を有し、 前記副筐体構造に第3遊星歯車装置および第3ブレーキ
    を配置したことを特徴とする請求項2または3記載の遊
    星歯車式変速装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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