JPS63303245A - 遊星歯車式多段変速装置 - 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、遊星歯車式多段変速装置、特に、流体式トル
クコンバータ等と共に車両の自動変速機用として用いら
れ、前進５段、後進１段の変速段を得ることができる遊
星歯車式多段変速装置に関する。

【従来の技術】

車両用自動変速機において、その変速段数を多くすると
、変速時におけるトルクコンバータのポンプ側及びター
ビン側の回転速度差を小さく抑えることができるため、
それだけトルクコンバータでの効率を高めることができ
る。その結果、自動変速機全体の燃費を向上させること
ができる。又、変速時におけるポンプ側及びタービン側
の相対回転速度を小さくできることは、それだけ変速シ
ョックを低減できることにもなる。更に、変速段数が多
いと幅広い変速比をエンジンあるいはトルクコンバータ
に過度の負担をかけることなく実現することができるよ
うにもなる。 このような点に鑑み、従来、クラッチの切替え技術の発
展と共に、変速段の数は２段から３段、３段から４段へ
と次第に多段化されてきている。 こうした中で、５段の変速装置としては、従来、例えば
実開昭６１−１１７９５０号公報に開示されてものが知
られている。この変速装置は、シングルピニオン型遊星
歯車列１とダブルピニオン型遊星歯車列２とを備え、こ
の２つの遊星歯車列を３個のクラッチに１〜に３、及び
３個のブレーキＢ１〜Ｂ３によって制御し、前進５段、
後進１段を達成するものである。各要素の連結状態は、
第９図にスケルトン図示する通りであり、それぞれの変
速段を達成するにあたっては、各クラッチに１〜に３及
び各ブレーキＢ１〜Ｂ３が第１０図に示されるように選
択的に係合される。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、上述した従来の変速装置を実際の車両用
として採用した場合、時に変速ショックが極めて大きく
なることがあるという問題があった。 即ち、上記従来の変速装置によれば、例えば第１速段か
ら第２速段への変速はクラッチＣ１およびブレーキＢ３
が仙台状態とされると同時に、クラッチＣ２及びブレー
キＢ１が開放されなければならない。一般に、このよう
に２つ以上の摩擦係合要素を同時に作用させることによ
って変速を行う場合、そのタイミングがずれると、瞬間
的にニユートラルの状態が発生してエンジンが噴き上っ
たり、逆に伝達系がロックして極めて大きな負荷が発生
したり、あるいは当該変速と逆方向にずれる変速比が達
成されたりする。特に、このように４つの摩擦係合要素
が同時に切替えられる変速にあってはそのタイミングを
常に最適な状態に維持するのは至難である。第２速段及
び第３速段間の変速、第３速段及び第４速段間の変速、
更に第４速段及び第５速段間の変速もそれぞれ１つのｒ
！Ｊ擦係合要素が係合されると同時に他の摩擦係合要素
が開放されることによって達成されるようになっており
、同様な不具合が発生ずると考えられる。

【発明の目的】

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、はとんどの変速を１つの摩擦係合要素の係合
又は開放のみによって達成することができ、且つ、例え
ばエンジンブレーキがきかない等の新たな不具合が発生
しない遊星歯車式多段変速装置を提供することを目的と
する。 ［問題点を解決するための手段］ −４一 本発明は、入力軸及び該入力軸と同軸に配置された出力
軸と、前記入出力軸とそれぞれ同軸に配置されたシング
ルピニオン型遊星歯車列及びダブルピニオン型遊星歯車
列と、これらを収容するケースと、を備えた遊星歯車式
多段変速装置において、前記入力軸が、第１クラッチを
介して前記ダブルピニオン型遊星歯車列のリングギヤ及
び前記シングルピニオン型遊星歯車列のキャリヤと連結
されると共に、第２クラツヂを介して前記ダブルピニオ
ン型遊星歯車列のキャリヤ及び前記シングルピニオン型
遊星歯車列のサンギヤと連結され、且つ、第３クラッチ
及び第１一方向クラッチを直列連結したものと第４クラ
ッチとを並列に連結したものを介して前記ダブルピニオ
ン型遊星歯車列のサンギヤと連結され、前記出力軸が、
前記シングルピニオン型遊星歯車列のリングギヤと常時
連結され、前記シングルピニオン型遊星歯車列のキャリ
ヤが、第１ブレーキ及び第２一方向クラッチを並列連結
したものを介して前記ケースと連結され、前記シングル
ピニオン型遊星歯車列のサンギヤが、第２ブレーキ及び
第３一方向クラッチを直列連結したものと第３ブレーキ
とを並列に連結したものを介して前記ケースに連結され
、前記ダブルビニオン型遊星歯車列のサンギヤが、第４
ブレーキ及び第４一方向クラッチを直列連結したものと
第５ブレーキとを並列に連結したものを介して前記ケー
スに連結されたことにより、上記目的を達成したもので
ある。

【発明の作用及び効果】

本発明においては、入力軸とダブルピニオン型遊星歯車
列のサンギヤとの連結路、シングルピニオン型遊星歯車
列のキャリヤとケースとの連結路、シングルビニオン型
遊星歯車列のサンギヤとケースの連結路、及びダブルピ
ニオン型遊星歯車列のサンギヤとケースとの連結路にそ
れぞれ一方向りラツヂを配置するようにしている。その
結果、はとんどの変速をただ１つの摩擦係合要素の係合
又は開放のみによって達成することができる（第１速段
及び第２速段間の変速のみ２つ）。その結果、複数の摩
擦係合要素の係合あるいはタイミングのずれに起因して
、エンジンが噴き上ったり、過大負荷が発生したり、あ
るいは当該変速と逆方向のギヤ比が達成されたりする不
具合を防止することができる。 又、第１速段及び第２速段間の変速のみ、２つの摩擦係
合要素が同時に係合又は開放することによって達成する
ようになっているが、例えば第１速段を特に動力性能が
要求されるときのみに用い、通常のドライブレンジ走行
を第２速段から開始するようにすれば、当該不都合を解
避するように設計できる。 又、本発明によれば、このような利点が得られると共に
、各変速段において任意のときにエンジンブレーキを効
かせることもできる。 なお、本発明において、各クラッチ、ブレーキは、その
種類を問うものではない。例えば、湿式の多板クラッチ
であってよく、バンドブレーキであってもよい。

【実施例】

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。 第１図は本発明に係る遊星歯車式多段変速装置の実施例
を示している。この変速装置は、入力軸ＩＳ及び該入力
軸ＩＳと同軸に配置された出力軸Ｏ８と、前記入出力軸
ＩＳ、Ｏ３と同軸に配置されたシングルピニオン型遊星
歯車列１０及びダブルピニオン型遊星歯車列２０と、こ
れらを収容するケース９０と、を備え、更に、第１〜第
４クラッチ０１〜Ｃ４、第１〜第５ブレーキＢ１〜Ｂ５
、及び第１〜第４一方向クラッチＦ１〜Ｆ４を備える。 前記入力軸ＩＳは、図示せぬエンジンからの出力を周知
のトルクコンバータあるいは電磁クラッチとを介して入
力可能である。 前記出力軸Ｏ８は、図示せぬ周知のデファレンシャル装
置を介して前輪あるいは後輪に接続れさている。 前記シングルビニオン式遊星歯車列１０は、サンギヤ１
１、該サンギヤ１１と噛合するプラネタリピニオン１２
、該プラネタリビニオン１２と噛合するリングギヤ１３
、前記プラネタリピニオン１２を支持するキャリヤ１４
を有する周知の単純遊星歯車列である。 前記ダブルピニオン型遊星歯車列２０は、サンギヤ２１
、該サンギヤ２１と噛合する第１プラネタリピニオン２
２、該第１プラネタリピニオン２２と噛合する第２プラ
ネタリピニオン２３、該第２プラネタリピニオン２３と
噛合するリングギヤ２４、前記第１、第２プラネタリピ
ニオン２２．２３を支持するキャリヤ２５を有する周知
の単純遊星歯車列である。 前記入力軸ＩＳは、第１クラッチＣ１を介して前記ダブ
ルピニオン型遊星歯車列２０のリングギヤ２４及び前記
シングルピニオン型遊星歯車列１０のキャリヤ１４と連
結されている。又、この入力軸ＩＳは、第２クラツヂＣ
２を介して前記ダブルピニオン型遊星歯車列のキャリヤ
２５及び前記シングルピニオン型遊星歯車列１０のサン
ギヤと連結、されている。更に、この入力軸Ｉｓは、第
３クラッチＣ３及び第１一方向クラッチＦ１を直列に連
結したものと、第４クラッチＣ４とを並列に連結しなも
のを介して、前記ダブルピニオン型遊星歯車列２０のサ
ンギヤ２１と連結されている。 前記出力軸Ｏ８は、前記シングルピニオン型遊星歯車列
１０のリングギヤ１３と常時連結されている。 前記シングルピニオン型遊星歯車列１０のキャリヤ１４
は、第１ブレーキＢ１及び第２一方向クラッチＦ２を並
列連結したものを介して前記ケース９０と連結されてい
る。 前記シングルピニオン型遊星歯車列１０のサンギヤ１１
は、第２ブレーキＢ２及び第３一方向クラッチＦ３を直
列連結したものと第３ブレーキＢ３とを並列に連結した
ものを介して、前記ケース９０に連結されている。 前記ダブルピニオン型遊星歯車列２０のサンギヤ２１は
、第４ブレー−）Ｂ４及び第４一方向クラッチＦ４を直
列連結したものと第５ブレーキＢ５とを並列に連結した
ものを介して、前記ケース９０に連結されている。 第１速段から第５速段までの各前進変速段、及び後進段
は、前記第１〜第４クラッチＣ１〜Ｃ４、第１〜第５ブ
レーキＢ１〜Ｂ５を周知の方法で第２図に示されるよう
に制御することによって達成される。この場合、各変速
段での変速比は以下に説明する通りである。なお、以下
において、Ｆ１はシングルとニオン型遊星歯車列１０の
サンギヤ１１の歯数／同リングギヤ１３の歯数、Ｆ２は
ダブルピニオン型遊星歯車列２０のサンギヤ２１−の歯
数／同リングギヤ２４の歯数である。なお、第２図最右
端にはρに〇、４２、ρ２二〇、５０としたときの実際
の変速比が示されている。 以下第１速段から順に説明する。 第１速段においては、第２図から明らかなように、第２
クラッチＣ２及び第４ブレーキＢ４が停台状態とされる
。なお、これに伴って、第４一方向クラッチＦ４が停台
状態となる。これらの係合の結果、動力の伝達は第３図
のように行われる。 即ち、入力軸Ｉｓから入力された動力は、第２クラッチ
Ｃ２を介してダブルピニオン型遊星歯車列２０のキャリ
ヤ２５に伝達される。ダブルピニオン型遊星歯車列２０
においては、第４ブレーキＢ４（第４一方向クラッチＦ
４）により、サンギヤ２１が停止されている。その結果
、キャリヤ２５に伝達されてきた動力は、リングギヤ２
４、シングルピニオン型遊星歯車列１０のキャリヤ１４
、プラネタリビニオン１２、サンギヤ１１、ダブルピニ
オン型遊星歯車列２０のキャリヤ２５の間で循環すると
共に、シングルピニオン型遊星歯車列１０のリングギヤ
１３から取出され、出力軸Ｏ８に至ることになる。この
ときの変速比は、１／（１−ρ２−ρ１・Ｆ２）となる
。 エンジンブレーキは第５ブレーキＢ５を係合させること
によって効かせることができる。 第２速段においては、第２図から明らかなように、第３
クラッチＣ３が停台状態とされる。この係合により、第
１、第２一方向クラッチＦ１、Ｆ２が停台状態となる。 なお、第４ブレーキＢ４も停台状態とされているが、入
力軸ＩＳから出力軸Ｏ８への動力伝達には特に寄与しな
い。 人力軸ＩＳに入力された動力は、第４図に示されるよう
に、第３クラツヂＣ３及び第１一方向クラッチＦ１を介
してダブルピニオン型遊星歯車列２０のサンギヤ２】に
伝達される。ダブルピニオン型遊星歯車列２０において
は、第２一方向クラッチＦ２が停台状態となっているた
め、リングギヤ２４が停止されている。その結果、サン
ギヤ２１に伝達されてきた動力はキャリヤ２５からシン
グルピニオン型遊星歯車列１０のサンギヤ１１へと伝達
される。シングルピニオン型遊星歯車列１０においては
、第２一方向クラッチＦ２の係合により、キャリヤ１４
が停止されている。その結果、サンギヤ１１に伝達され
てきた動力は、プラネタリビニオン１２、更にはリング
ギヤ１３へと伝達され、出力軸Ｏ３に至る。このときの
変速比は（１−Ｆ２）／ρ１・Ｆ２となる。 エンジンブレーキは第４クラッチＣ４及び第１ブレーキ
Ｂ１を係合させることによって効かせることができる。 第３速段においては、第３クラッチＣ３、及び第２ブレ
ーキＢ２が係合される。この係合により、第１一方向ク
ラッチＦ１及び第３一方向クラッチＦ３が停台状態とな
る。なお、第４ブレーキＢ４も停台状態とされているが
、入力軸ＩＳから出力軸Ｏ８への動力伝達には特に寄与
しない。 第３クラッチＣ３の係合により、入力軸ＩＳに伝達され
てきた動力は、第５図矢視で示されるように伝達されダ
ブルピニオン型遊星歯車列２０のサンギヤ２１に伝達さ
れる。ダブルピニオン型遊星歯車列２０においては、第
２ブレーキＢ２（一方向クラッチＦ３）の係合により、
キャリヤ２５が停止されている。従って、サンギヤ２１
に伝達されてきた動力は、第１プラネタリビニオン２２
、第２プラネタリピニオン２３、リングギヤ２４と順次
伝達され、シングルピニオン型遊星歯車列１０のキャリ
ヤ１４に伝達される。シングルピニオン型遊星歯車列１
０においては、第２ブレーキＢ２（第３一方向クラッチ
Ｆ３）の係合により、サンギヤ１１が停止されている。 従って、キャリヤ１４に伝達されてきた動力は、プラネ
タリピニオン１２を介してリングギヤ１３へと伝達され
、出力軸Ｏ８に至る。このときの減速比は、１／ρ２・
　（１＋ρ１）となる。 エンジンブレーキは、第４クラッチＣ４及び第３ブレー
キＢ３を係合させることによって効かせることができる
。 第４速段においては、第１クラッチＣ１、第３クラッチ
Ｃ３、が停台状態とされる。この係合により、第１一方
向クラッチＦ１が停台状態となる。 なお、第２ブレーキＢ２及び第４ブレーキＢ４も停台状
態とされるが、この係合は、入力軸ＩＳから出力軸Ｏ３
への動力伝達には特に寄与しない。 入力軸Ｉｓに伝達されてきた動力は、クラッチＣ１が係
合されていることにより、第６図に示されるように、ダ
ブルピニオン型遊星歯車列２０のリングギヤ２４（及び
シングルピニオン型遊星歯車列１０のキャリヤ１４）に
伝達される。一方、入力軸ＩＳに伝達されてきた動力は
、第３クラッチＣＢ（及び第１一方向クラッチＦｌ）を
介してダブルピニオン型遊星歯車列２０のサンギヤ２１
にも伝達される。このサンギヤ２１の回転速度は、先の
リングギヤ２４の回転速度と同一である。従って、ダブ
ルピニオン型遊星歯車列２０は、キャリヤ２５を含めて
一体的に回転する。この回転によりシングルピニオン型
遊星歯車列のサンギヤ１１（及びキャリヤ１４）が同一
回転させられる。 従って、シングルピニオン型遊星歯車列１０も全体が一
体的に回転される。この一体回転に伴ない、リングギヤ
１３から取出された動力が出力軸ＯＳに至る。この出力
軸Ｏ８の回転速度は入力軸ＩＳの回転速度と同一になる
ため、変速比は１となる。 エンジンブレーキは、第４クラッチＣ４を係合させるこ
とにより効かせることができる。 第５速段においては、第１クラッチＣ１及び第３ブレー
キＢ３が停台状態とされる。なお、第３クラッチＣ３、
第２ブレーキＢ２及び第４ブレーキＢ４も停台状態とさ
れるが、これらの係合は、入力軸ＩＳから出力軸Ｏ８に
至る動力伝達には特に寄与しない。 入力軸ＩＳに伝達されてきた動力は、第７図に＝　　１
６　　＝ 示されるように、第１クラッチＣ１が係合されているこ
とにより、シングルピニオン型遊星歯車列１０のキャリ
ヤ１４に伝達される。シングルピニオン型遊星歯車列１
０においては、第３ブレーキＢ３が係合されていること
により、サンギヤ１１が停止されている。従って、キャ
リヤ１４に伝達されてきた動力はサンギヤ１１の周りで
プラネタリピニオン１２を公転させるように機能し、リ
ングギヤ１３に増速した状態で伝達され、出力軸Ｏ８に
至る。その結果変速比は１／（１＋ρ１）となる。 なお、第５速段においては、動力伝達系において一方向
クラッチが介在されていないため、特に新たな摩擦係合
要素を係合させることなくエンジンブレーキを確保する
ことができる。 後進段においては、第２クラッチＣ２及び第１ブレーキ
Ｂ１が係合される。第８図に示されるように、この結果
、入力軸ＩＳに伝達されてきた動力は、クラッチＣ２を
介してダブルピニオン型遊星歯車列２０のキャリヤ２５
、更にはシングルピニオン型遊星歯車列１０のサンギヤ
１１へと伝達される。シングルピニオン型遊星歯車列１
ｏにおいては、第１ブレーキＢ１の係合により、キャリ
ヤ１４が停止されている。従って、サンギヤ１１に伝達
されてきた動力は、プラネタリピニオン１２を介して逆
転減速された状態でリングギヤ１３に伝達され、出力軸
Ｏ８に至る。このときの変速比は一１／ρ１になる。 エンジンブレーキは特に他の摩擦係合要素を係合するこ
となく確保できる。 以上の説明から明らかなように、この実施例においては
、第１速段及び第２速段間の変速が第２クラッチＣ２の
開放及び第３クラッチＣ３の係合のみによって達成する
ことができ、従来４つの摩擦係合要素の係合又は開放に
よって実現されていた変速を大幅に簡略化することがで
き、その分変速ショックを低減させるこができる。これ
は、例えば第１速段から第２速段への変速の場合、第２
クラッチＣ２の開放で第１ブレーキＢ１相当の第２一方
向クラッチＦ２が自動的に係合し、第３クラッチＣ３の
係合により、第４ブレーキＢ４相当の第４一方向クラッ
チＦ４が自動的に開放するためである。第２速段から第
１速段ではこの逆になる。この場合、第４ブレーキＢ４
は、第２速段から第５速段までは特に動力伝達に寄与し
ないが、これらの変速段においても係合状態としておく
ことにより、第１速段ヘダウンシフトされる際に該第４
ブレーキＢ４を新たに係合させる必要がなくなるもので
ある。この第４ブレーキＢ４は第１速段での容量確保に
寄与すると共に、リバース段で開放可能となるために存
在している。 第２速段及び第３速段間の変速は、第２ブレーキＢ２の
係合又は開放のみで行うことがきる。これは、第２ブレ
ーキＢ２の係合又は開放により、第２速段で係合状態に
あった第１ブレーキＢ１相当の第２一方向クラッチＦ２
が自動的に開放又は係合されるためである。 第３速段及び第４速段間の変速は、第１クラッチＣ１の
係合又は開放のみによって達成することができる。これ
は、第１クラッチＣ１の係合又は開放により、第２ブレ
ーキＢ２相当の第３一方向クラッチＦ３が自動的に開放
又は係合するためである。なお、ブレーキＢ２は第４速
段及び第５速段においては、特に動力伝達に寄与しない
がこれらの変速段においても係合状態としている。この
結果、第３速段へのダウンシフトを行う際に、第２ブレ
ーキＢ２を新たに係合させる必要がなくなるものである
。 第４速段及び第５速段間の変速は、ブレーキＢ３の係合
又は開放のみによって達成することができる。これは、
第３ブレーキＢ３の係合又は開放により、第１一方向ク
ラッチＦ１が自動的に開放又は係合するためである。 なお、この第３ブレーキＢ３は、第３速段においてはエ
ンジンブレーキを効かせるために用いられていたが、こ
こでは、積極的に第４速段及び第５速段を達成するため
のブレーキとして機能していることに特徴がある。これ
は、第３一方向クラッチと直列の第２ブレーキＢ２のみ
で、変速段を達成しようとすると、第２速段以」−の各
変速段間の変速を１つのｒＪ擦係合要素の係合又は開放
のみで実現できなくなるなめである。なお、第３クラツ
ヂＣ３は、第５５Ｌｒ段においては特に動力伝達に寄与
しないが、これを第５速段においても係合させておくこ
とにより、第５速段から第４速段への変速がブレーキＢ
３の開放のみによって行うことができるようになるもの
である。 この実施例に係る変速装置によれば、従来４つ又は２つ
のＰ擦係合要素を同時に係合あるいは開放することによ
って達成していた変速をそれぞれ２つ又は１つのｒＭ擦
係合要素のみを係合あるいは開放するだけで達成するこ
とができるようになり、且つ、各変速段において必要な
ときにエンジンブレーキを効かせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る遊星歯車式多段変速装置の実施
例を示すスケルトン図、第２図は」−記実施例における
各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〜第８図はそれぞれ第１速段から第５速段、
及び後進段における動力伝達状態を示す線図、第９図は
従来の遊星歯車式多段変装置の例を示すスケルトン図、
第１０図は上記従来例における各クラッチ及びブレーキ
の係合状態を示す線図である。 ＩＳ・・・入力軸、 Ｏ８・・・出力軸、 １０・・・シングルピニオン型遊星歯車列、２０・・・
ダブルピニオン型遊星歯車列、０１〜Ｃ４・・・第１〜
第４クラツヂ、Ｂ１〜Ｂ５・・・第１〜第５ブレーキ、
Ｆ１〜Ｆ４・・・第１〜第４一方向クラッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸及び該入力軸と同軸に配置された出力軸と
   、前記入出力軸とそれぞれ同軸に配置されたシングルピ
   ニオン型遊星歯車列及びダブルピニオン型遊星歯車列と
   、これらを収容するケースと、を備えた遊星歯車式多段
   変速装置において、前記入力軸が、第１クラッチを介し
   て前記ダブルピニオン型遊星歯車列のリングギヤ及び前
   記シングルピニオン型遊星歯車列のキャリヤと連結され
   ると共に、第２クラッチを介して前記ダブルピニオン型
   遊星歯車列のキャリヤ及び前記シングルピニオン型遊星
   歯車列のサンギヤと連結され、且つ、第３クラッチ及び
   第１一方向クラッチを直列連結したものと第４クラッチ
   とを並列に連結したものを介して前記ダブルピニオン型
   遊星歯車列のサンギヤと連結され、 前記出力軸が、前記シングルピニオン型遊星歯車列のリ
   ングギヤと常時連結され、 前記シングルピニオン型遊星歯車列のキャリヤが、第１
   ブレーキ及び第２一方向クラッチを並列連結したものを
   介して前記ケースと連結され、前記シングルピニオン型
   遊星歯車列のサンギヤが、第２ブレーキ及び第３一方向
   クラッチを直列連結したものと第３ブレーキとを並列に
   連結したものを介して前記ケースに連結され、 前記ダブルピニオン型遊星歯車列のサンギヤが、第４ブ
   レーキ及び第４一方向クラッチを直列連結したものと第
   ５ブレーキとを並列に連結したものを介して前記、ケー
   スに連結されたことを特徴とする遊星歯車式多段変速装
   置。