JPS6118062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は自動車等に用いられる変速装置で、特
に変速機構に遊星歯車機構を含ませて、オーバド
ライブを含む多段の変速比を得る車両用自動変速
装置に関するものである。 近年自動車道路の改善に伴つて汎用の多段変速
機にオーバドライブ段を追加して、高速走行時の
燃費の減少を計ることが要望されている。従来こ
のような要望を満たすオーバドライブ装置は内部
構造が複雑になり実用的でないということで提案
されているものは少ない。 本発明の目的は、汎用の多段変速機に容易に附
加が可能な遊星歯車機構を歯車機構に含ませて、
コンパクトで、高効率で、高信頼性な実用上満足
すべきオーバドライブの変速比を含む多段変速比
の変速装置を得ることにある。 更に本発明の他の目的は、オーバドライブ比を
得るための遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤ
との間に一方向クラツチを配設したことにある。 この発明の一実施例を図面について説明する。
第１図において、１００はトルクコンバータ、２
００は前進３段後進１段の自動変速機、３００は
オーバドライブ装置であり、トルクコンバータ１
００とオーバドライブ装置３００は入力軸６を介
して連結されている。オーバドライブ装置３００
と自動変速機２００は軸７を介して連結されてい
る。軸７はオーバドライブ装置３００の出力軸で
もあり、自動変速機２００の入力軸でもある。 トルクコンバータ１００は原動機の出力軸１に
連結されたポンプインペラ２、タービンランナ３
一方向クラツチ５およびこれに支持されるステー
タ４より成り、ポンプインペラ２とタービンラン
ナ３との速度差が大きいときにステータ４が流体
の流れを整流してタービンランナ３に入力トルク
より増大した大きなトルクを出力する。 自動変速機２００は入力軸７（オーバドライブ
装置３００の出力軸）、中間軸８および９、第１
および第２の遊星歯車機構３０および４０、およ
び出力軸１０を同心的に配置し、更に２個のクラ
ツチ装置１１，１２、３個のブレーキ装置１４，
１５，１６、２個の一方向クラツチ１８，１９を
備えている。第１の遊星歯車機構３０はサンギヤ
３１とリングギヤ３３を有し、これら両ギヤ３
１、３３に噛合するプラネタリピニオン３２を有
し、更にプラネタリピニオン３２を回転自在に支
持するキヤリヤ３４を有している。キヤリヤ３４
を固定してサンギヤ３１に右方向の回転を与える
と、プラネタリピニオン３２を介してリングギヤ
３３はサンギヤ３１と逆方向に回転する。第２の
遊星歯車機構４０はサンギヤ４１とリングギヤ４
３を有し、これら両ギヤ４１，４３に噛合するプ
ラネタリピニオン４２を有し、更にプラネタリピ
ニオン４２を回転自在に支持するキヤリヤ４４を
有している。サンギヤ４１を固定してリングギヤ
４３に右方向の回転を与えると、プラネタリピニ
オン４２を介してキヤリヤ４４はリングギヤ４３
と同方向に回転する。入力軸７は中間軸８との間
にクラツチ装置１１を設けるとともに中間軸９と
の間にクラツチ装置１２を設けており、中間軸８
は第２の遊星歯車機構４０のリングギヤ４３に連
結し、中間軸９は第１および第２の遊星歯車機構
のサンギヤ３１および４１に連結してブレーキ装
置１４と一方向クラツチ１８を介するブレーキ装
置１５を備えている。第１の遊星歯車機構３０の
リングギヤ３３および第２の遊星歯車機構４０の
キヤリヤ４４は出力軸１０に連結されている。第
１の遊星歯車機構３０のキヤリヤ３４は一方向ク
ラツチ１９とブレーキ装置１６を備えている。こ
こでクラツチ装置１１，１２は圧油作動機構によ
り、入力軸７と中間軸８、入力軸７と中間軸９と
を夫々着脱自在に連結する。ブレーキ装置１４，
１５，１６は圧油作動機構により、第１および第
２の遊星歯車機構３０および４０の各構成要素の
回転を制止する。 オーバドライブ装置３００はトルクコンバータ
１００のタービンランナ３に連結している入力軸
６、第３の遊星歯車機構５０および出力軸７（自
動変速機２００の入力軸）を同心的に配置し、更
に１個のクラツチ装置１３、１個のブレーキ装置
１７および１個の一方向クラツチ２０を備えてい
る。第３の遊星歯車機構５０はサンギヤ５１とリ
ングギヤ５３を有し、これら両ギヤ５１，５３に
噛合するプラネタリピニオン５２を有し、更にプ
ラネタリピニオン５２を回転自在に支持するキヤ
リヤ５４を有している。サンギヤ５１を固定して
キヤリヤ５４に右方向の回転を与えると、プラネ
タリピニオン５２を介してリングギヤ５３はキヤ
リヤ５４と同方向に回転する。第２図において、
トルクコンバータ１００のタービンランナ３に連
結された入力軸６は第３の遊星歯車機構５０のキ
ヤリヤ５４に連結され、リングギヤ５３はクラツ
チ装置１３の摩擦板６０とスプライン嵌合するハ
ブ６１と連結されている。サンギヤ５１はシリン
ダ６２と連結しており、シリンダ６２はその一端
でクラツチ装置１３の圧力板６３およびブレーキ
装置１７の摩擦板６４とスプライン嵌合するハブ
６５と連結している。またシリンダ６２内にはク
ラツチ装置１３を作動させるためのピストン６６
が配設されている。ミツシヨンケース６７にはブ
レーキ装置１７の圧力板６８がスプライン嵌合さ
れているとともにシリンダ６９が形成されてい
る。またシリンダ６９内にはブレーキ装置１７を
作動させるためのピストン７０が配設されてい
る。リングギヤ５３に連結されたフランジ７１は
出力軸７（自動変速機２００の入力軸）に連結さ
れている。サンギヤ５１とキヤリヤ５４との間に
配置される一方向クラツチ２０はサンギヤ５１に
連結されインナレース７２とハブ６１に設けられ
たアウタレース７３とから構成される。 以上の構成による自動変速機２００およびオー
バドライブ装置３００の作動を説明する。 自動変速機２００の作動は第１表のようにな
る。

【表】 この第１表において、〇印は圧油作動機構によ
り作動中であることを表わす。△印はエンジンブ
レーキ必要時圧油作動機構により作動中であるこ
とを表わす。※印はエンジンドライブ時のみ一方
向クラツチがロツクされることを表わす。 続いて各変速段毎の作動を説明する。 前進第１速の場合は、クラツチ装置１１と一方
向クラツチ１９とが作動しており、中間軸９は自
由の状態にある。そこで入力軸７からの入力回転
はクラツチ装置１１により中間軸８に伝えられて
第２の遊星歯車機構４０のリングギヤ４３を回転
する。そのため第１の遊星歯車機構３０のキヤリ
ヤ３４はリングギヤ４３により第２の遊星歯車機
構４０のプラネタリピニオン４２、サンギヤ４
１、第１の遊星歯車機構３０のサンギヤ３１、プ
ラネタリピニオン３２を介して逆方向の回転を伝
えられるが、キヤリヤ３４が一方向クラツチ１９
によつて逆方向の回転を拘束されているために、
リングギヤ３３はサンギヤ３１によりプラネタリ
ピニオン３２を介して同方向に回転し、更にリン
グギヤ３３に連結されている第２の遊星歯車機構
４０のキヤリヤ４４を同方向に回転し、その総合
された回転が出力軸１０に伝えられる。下り坂を
走行する際等においてエンジンブレーキを効かせ
たいときには、一方向クラツチ１９だけではキヤ
リヤ３４の同方向の回転を許してしまうので、ブ
レーキ装置１６を作用させキヤリヤ３４の回転を
拘束する。 前進第２速の場合は、クラツチ装置１１、ブレ
ーキ装置１５および一方向クラツチ１８が作動し
ている。入力軸７からの入力回転はクラツチ装置
１１により中間軸８を介して第２の遊星歯車機構
４０のリングギヤ４３に伝えられる。そのためサ
ンギヤ４１はリングギヤ４３によりプラネタリピ
ニオン４２を介して逆方向の回転が伝えられる
が、このときサンギヤ４１がブレーキ装置１５と
一方向クラツチ１８により逆方向の回転を拘束さ
れているために、プラネタリピニオン４２はリン
グギヤ４３によりサンギヤ４１に沿つて同方向に
公転するようになり、この結果キヤリヤ４４は同
方向に回転し出力軸１０に伝えられる。下り坂を
走行する際等エンジンブレーキを効かせたいとき
には、一方向クラツチ１８によりサンギヤ４１の
同方向の回転を許してしまうので、ブレーキ装置
１４を作動させサンギヤ４１の回転を拘束する。 前進第３速の場合には、クラツチ装置１１とク
ラツチ装置１２とが作動している。入力軸７から
の入力回転はクラツチ装置１１により中間軸８を
介して第２の遊星歯車機構４０のリングギヤ４３
に伝えられ、同時にクラツチ装置１２により中間
軸９を介して第２の遊星歯車機構４０のサンギヤ
４１に伝えられる。そのため第２の遊星歯車機構
４０において、リングギヤ４３とサンギヤ４１の
同方向の回転によりプラネタリピニオン４２はリ
ングギヤ４３とサンギヤ４１とともに相対運動を
することなく一体化されて回転してキヤリヤ４４
に伝えられ出力軸１０に伝えられる。 後進の場合には、クラツチ装置１２とブレーキ
装置１６が作動しており中間軸８は自由の状態に
ある。入力軸７からの入力回転は、クラツチ装置
１２により中間軸９を介して第１の遊星歯車機構
３０のサンギヤ３１に伝えられる。そのためキヤ
リヤ３４は同方向の回転が伝えられるが、このと
きキヤリヤ３４がブレーキ装置１６により回転を
拘束されているため、リングギヤ３３がサンギヤ
３１によりプラネタリピニオン３２を介して逆方
向に回転し出力軸１０に伝えられる。 オーバドライブ装置３００の作動は第２表のよ
うになる。

【表】 この第２表において、〇印は圧油作動機構によ
り作動中であることを表わす。※印はエンジンド
ライブ時のみ一方向クラツチがロツクされること
を表わす。 続いて各変速段の作動を説明する。 直結の場合には、クラツチ装置１３と一方向ク
ラツチ２０とが作動している。そのため第３の遊
星歯車機構５０において、サンギヤ５１とリング
ギヤ５３とが一体に連結され、入力軸６からの入
力回転はキヤリヤ５４に伝えられるとともにリン
グギヤ５３はプラネタリピニオン５２とサンギヤ
５１とともに相対運動をすることなく一体化され
て回転して出力軸７に伝えられる。下り坂を走行
する際等エンジンブレーキを効かせたいときには
一方向クラツチ２０がフリーになつてしまうがク
ラツチ装置１３によりサンギヤ５１とプラネタリ
ピニオン５２とリングギヤ５３は一体的に回転す
る。このようにエンジンドライブ時にはクラツチ
装置１３と一方向クラツチ２０との両者を介して
動力が伝えられ、エンジンブレーキ時にはクラツ
チ装置１３を介して動力が伝えられる。 オーバドライブの場合には、入力軸６からの入
力回転はキヤリヤ５４に伝えられる。このとき、
ブレーキ装置１７が作動しているためサンギヤ５
１は固定され、プラネタリピニオン５２がサンギ
ヤ５１に沿つて公転し増速されてリングギヤ５３
に伝えられ、出力軸７に伝えられる。 第３図は本発明の他の実施例である自動変速機
の動力伝達機構を示す骨子図であり、第１図の自
動変速機に示されるオーバドライブ装置３００の
クラツチ装置１３とブレーキ装置１７の配置を変
更したものである。そしてその作動は第１図の場
合と同じである。 以上説明したように、本発明はトルクコンバー
タと汎用の多段自動変速機との間にオーバドライ
ブ装置を配設した車輌用自動変速機に係るもので
ある。トルクコンバータと汎用の多段自動変速機
との駆動的結合は、通常トルクコンバータの出力
軸であるタービンシヤフトの後端に多段自動変速
機の入力歯車が連結される。従つてトルクコンバ
ータと多段自動変速機との間にオーバドライブ装
置を配設するにあたつては、トルクコンバータの
出力軸をオーバドライブ装置の入力歯車に連結す
るとともに、オーバドライブ装置の出力軸の後端
部を、前記トルクコンバータと汎用の多段自動変
速機との結合の際におけるタービンシヤフトの後
端部と同様に形成することにより、容易に駆動的
結合をすることができ、かつオーバドライブ装置
には、常にトルクコンバータを経由して伝達され
るエンジン動力が伝達され、多段自動変速機が前
進低速段にシフトされていようと後進段にシフト
されていようと、多段自動変速機の出力軸からは
増大されたエンジン動力あるいは前進段とは逆方
向の回転トルクが出力されるのみで、トルクコン
バータよりオーバドライブ装置に伝達される動力
はその大きさも方向も、多段自動変速機のシフト
には影響されることがない。かつ汎用の多段自動
変速機の出力側における多段自動変速機の出力軸
と駆動車軸または差動歯車装置との駆動的連結に
ついては全く設計変更を要しない。 これに反してトルクコンバータと汎用の多段自
動変速機よりなる車輌用自動変速装置において、
多段自動変速機の出力側にオーバドライブ装置を
配設しようとするときは、トルクコンバータと多
段自動変速機の入力側との駆動的連結は全く設計
変更を要しない代りに、多段自動変速機の出力軸
と駆動車軸または差動歯車装置との駆動的連結に
ついて大きな設計変更を必要とする。即ち汎用の
多段自動変速機の出力側には、通常出力軸の回転
速度を検出するガバナ弁が取りつけられており、
さらに駆動車軸と連結すべき等速接手あるいは差
動歯車装置を駆動すべき歯車が取り付けられるの
を通例とするからである。またオーバドライブ装
置が多段自動変速機の出力側に配設されると、多
段自動変速機が前進低速段にシフトされた場合は
多段自動変速機の入力トルクより大なるトラクが
オーバドライブ装置に伝達され、また多段自動変
速機が後進段にシフトされた場合は、前進時と逆
方向の回転方向で、かつ多段自動変速機の入力ト
ルクより大なるトルクがオーバドライブ装置に伝
達される。従つてオーバドライブ装置はトルクに
耐える歯車機構としなければならず、一方向クラ
ツチを備えた遊星歯車機構を備えたオーバドライ
ブ装置にあつては、一方向クラツチが逆方向の回
転を伝達された際はフリー回転状態となるので、
前記大トルクに対応する容量のクラツチ装置を併
設しなければならない。 このようにオーバドライブ装置をトルクコンバ
ータと自動変速機との間に配設した場合は、オー
バドライブ装置を自動変速機の出力側に配設した
場合に比して、構成、効果において多大の利益が
ある上に、本発明においては、オーバドライブ比
と直結化とを達成すべきオーバドライブ装置を、
サンギヤ、リングギヤ、前記サンギヤとリングギ
ヤとに噛合するプラネタリピニオンおよび該プラ
ネタリピニオンを回転自在に支承するキヤリヤと
よりなる遊星歯車機構と、前記キヤリヤに連結し
た入力軸、前記リングギヤに連結しかつ前記自動
変速機の入力軸を兼ねた出力軸、前記サンギヤを
制動するためのブレーキ装置、前記サンギヤとリ
ングギヤとを着脱自在に結合するクラツチ装置と
から構成するようにしたから、オーバドライブ装
置とトルクコンバータおよび自動変速機との間の
駆動的連結を、汎用のトルクコンバータおよび自
動変速機に大きな設計変更を要せずしてなし得ら
れ、かつオーバドライブ装置の軸方向寸法を可及
的に小とすることができ、車輌用自動変速装置と
してオーバドライブの効果であるエンジンの耐久
性の向上、燃費の向上を達成することができると
ともに、クラツチ容量をエンジントラクに対応す
るクラツチ容量のものとすることで足りる。 さらに本発明においてはオーバドライブ装置を
トルクコンバータと自動変速機の主変速機との間
に配設したことにより、オーバドライブ装置を主
変速機の出力側に配設した場合に比して、オーバ
ドライブ装置への入力トルクが小さく、かつオー
バドライブ装置に伝達されるエンジン動力の回転
方向が常に一方向であるため、オーバドライブ装
置は容量の小さなもので構成できてコンパクト化
することができ、かつオーバドライブ装置が直結
比を達成したときに、入力トルクをクラツチ装置
と一方向クラツチとが共に負担し、一方向クラツ
チの容量配分を小さくすることができる。 これに加えて一方向クラツチを遊星歯車機構の
サンギヤとリングギヤとの間に配設したから、一
方向クラツチの有効直径の選択幅は大となり、エ
ンジンおよび自動変速機の容量に合わせて一方向
クラツチの容量を任意に選択することを可能とす
るとともに、一方向クラツチの容量は 入力トルク×サンギヤ歯数／サンギヤ歯数＋リングギ
ヤ歯数 で定まるため、一方向クラツチをオーバドライブ
装置の入力軸と出力軸との間に配設する場合に比
して、一方向クラツチの容量がほぼ1/3のトルク
方向で足りるので、その耐久性を向上することが
でき、かつ一方向クラツチのコンパクト化を容易
とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動変速機の
動力伝達機構を示す骨子図、第２図は第１図にお
ける本発明のオーバドライブ装置の構造を示す断
面図、第３図は本発明の他の実施例である自動変
速機の動力伝達機構を示す骨子図である。 符号の説明、１００……トルクコンバータ、２
００……自動変速機、３００……オーバドライブ
装置、１１，１２，１３……クラツチ装置、１
４，１５，１６，１７……ブレーキ装置、１８，
１９，２０……一方向クラツチ、３０，４０，５
０……遊星歯車機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トルクコンバータと自動変速機との間にオー
   バドライブ装置を配設した車輌用自動変速装置に
   おいて、前記オーバドライブ装置は、トルクコン
   バータの出力側に連結された入力軸と、遊星歯車
   機構と、前記自動変速機の入力軸を兼ねた出力軸
   とが同心的に配置され、前記入力軸を前記遊星歯
   車機構のキヤリヤに連結し、前記出力軸を前記遊
   星歯車機構のリングギヤに連結し、前記遊星歯車
   機構のサンギヤを制動するためのブレーキ装置
   と、前記サンギヤと前記リングギヤとを着脱自在
   に結合するクラツチ装置と、前記サンギヤと前記
   リングギヤとの間に配設されてそのインナレース
   を前記サンギヤにそのアウタレースを前記リング
   ギヤにそれぞれ連結する一方向クラツチとを備え
   ていることを特徴とするオーバドライブ装置を有
   する車輌用自動変速装置。