JPH039338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 技術分野 本発明は、自動変速機の遊星歯車列に関するも
のである。

(ロ) 従来技術 ２つの遊星歯車組を用いた従来の前進４速自動
変速機の遊星歯車列としては、例えば第１図に示
す米国GM社製のものがある。この自動変速機の
遊星歯車列は、２つの遊星歯車組G₁及びG₂のサ
ンギアS₁及びS₂、インターナルギアR₁及びR₂、
及びピニオンキヤリアPC₁及びPC₂を、入力軸Ｉ、
出力軸Ｏ、４つのクラツチC₁，C₂，C₃及びC₄、
２つのブレーキB₁及びB₂、及び２つのワンウエ
イクラツチOWC₁及びOWC₂と図示のように連結
したものである。この自動変速機の遊星歯車列
は、クラツチC₁，C₂，C₃及びC₄、ブレーキB₁及
びB₂、及びワンウエイクラツチOWC₁及びOWC₂
を、第２図に示すように選択的に作動させること
により、前進４速及び後進１速を得ることができ
る。

しかしながら、上記のような従来の自動変速機
の遊星歯車列にあつては、第１、２及び３速にお
いては入力軸Ｉの回転力はクラツチC₃及びワン
ウエイクラツチOWC₁を介してサンギアS₁に入力
され、また後進時には入力軸Ｉの回転力はクラツ
チC₂を介してサンギアS₂に入力されるため、径
の比較的小さいサンギアS₁及びS₂の歯に作用する
応力は大きくなり、入力許容トルクが制御される
という第１の問題点があつた。また、第４速時に
は、サンギアS₁が入力軸Ｉの回転速度の約2.5倍
の回転速度で回転するため、サンギアS₁に連結さ
れた部材の強度及びこれを支持する軸受の耐久性
を考慮する必要があるという第２の問題点があつ
た。更に、第２速時には、入力軸Ｉから入力され
た回転力の一部が遊星歯車組G₁及びG₂間におい
て循環し、動力の伝達効率が低下し、また遊星歯
車組G₁及びG₂の耐久性の点からも好ましくない
という第３の問題点があつた。

(ハ) 発明の目的 本発明は、２つの遊星歯車組を用いた前進４速
の自動変速機の遊星歯車列であつて、前述のよう
な３つの問題点を解消したもの、すなわち常用範
囲において一方のサンギアを通してすべての回転
力が入力されて耐久上不利となることはなく、出
力軸及びこれと一体に回転する部材以外には入力
軸よりも高速で回転する部材がなく、また遊星歯
車組間で動力の循間を生じない自動変速機の遊星
歯車列を得ることを目的としている。

(ニ) 発明の構成 本発明による自動変速機の遊星歯車列は、２つ
の遊星歯車組、４つのクラツチ及び２つのブレー
キにより構成される。すなわち、本発明による自
動変速機の遊星歯車列は、第１及び第２の遊星歯
車組、第１、第２、第３及び第４のクラツチ、及
び第１及び第２のブレーキから成り、第１遊星歯
車組は第１サンギア、第１インターナルギア及び
第１ピニオンキヤリアを有しており、第２遊星歯
車組は第２サンギア、第２インターナルギア及び
第２ピニオンキヤリアを有しており、第１インタ
ーナルギアは常に入力軸と連結されており、第１
サンギア、第１インターナルギア及び第１ピニオ
ンキヤリアのうち任意２つは第１クラツチによつ
て互いに連結可能であり、第１サンギアは第２ク
ラツチを介して第２サンギアと連結可能であり、
第１ピニオンキヤリア又は第１サンギアは第３ク
ラツチを介して第２ピニオンキヤリアと連結可能
であり、第１ピニオンキヤリアは第４クラツチを
介して出力軸と連結可能であり、第２インターナ
ルギアは出力軸と常に連結されており、第２サン
ギア及び第２ピニオンキヤリアはそれぞれ第１ブ
レーキ及び第２ブレーキによつて静止部に対して
固定可能としてある。

(ホ) 実施例 以下、本発明の実施例を添付図面の第３〜１４
図に基づいて説明する。

（第１実施例） 第３及び第４図に本発明の第１実施例を示す。
第３図に示す自動変速機の遊星歯車列は、第１遊
星歯車組G₁及び第２遊星歯車組G₂、入力軸Ｉ、
出力軸Ｏ、クラツチC₁，C₂，C₃及びC₄、及びブ
レーキB₁及びB₂を有している。第１遊星歯車組
G₁は、第１サンギアS₁、第１インターナルギア
R₁、及び第１サンギアS₁及び第１インターナル
ギアR₁と同時にかみ合う第１ピニオンギアP₁を
支持する第１ピニオンキヤリアPC₁を有してい
る。同様に第２遊星歯車組G₂も、第２サンギア
S₂、第２インターナルギアR₂、及び第２サンギ
アS₂及び第２インターナルギアR₂と同様にかみ
合う第２ピニオンギアP₂を支持する第２ピニオ
ンキヤリアPC₂を有している。第１インターナル
ギアR₁は常に入力軸Ｉと連結されている。第１
サンギアS₁と第１インターナルギアR₁とは、両
者を締結又は解放可能な第１クラツチC₁を介し
て連結されている。また、サンギアS₁は、締結又
は解放可能な第２クラツチC₂を介して第２サン
ギア₂と連結されている。第１ピニオンキヤリア
PC₁と第２ピニオンキヤリアPC₂とは、両者を締
結又は解放可能なクラツチC₃を介して連結され
ている。また、第１ピニオンキヤリアPC₁は締結
又は解放可能なクラツチC₄を介して出力軸Ｏと
連結されている。第２インターナルギアR₂は出
力軸Ｏと常に連結されている。第２サンギアS₂は
第１ブレーキB₁によつて静止部に対して固定す
ることが可能である。また、第２ピニオンキヤリ
アPC₂は第２ブレーキB₂によつて静止部に対して
固定することが可能である。

上記のような構成の自動変速機の遊星歯車列の
クラツチC₁，C₂，C₃及びC₄、及びブレーキB₁及
びB₂を、第２図に示すような組み合わせで選択
的に作動させることにより、同図に示すような変
速比を有する前進４速及び後進１速を得ることが
できる。なお、同図中のα₁及びα₂はそれぞれ第１
サンギアS₁と第１インターナルギアR₁との歯数
の比及び第２サンギアS₂と第２インターナルギア
R₂との歯数の比である。上記作動のうち第１、
２及び３速については周知のシンプソン型遊星歯
車列の作動と基本的に同様である。すなわち、こ
れらの変速段においてはクラツチC₄が締結され
ており、またクラツチC₃が解放されており、こ
の状態はシンプソン型遊星歯車列と全く同じ状態
である。この場合、クラツチC₁がシンプソン型
遊星歯車列のハイクラツチに相当し、ブレーキ
B₂がローアンドリバースブレーキに相当し、ま
たブレーキB₁がインターミデイエイトブレーキ
に相当する。第４速時にはクラツチC₂及びC₄が
解放され、クラツチC₁及びC₃が締結され、また
ブレーキB₁が締結される。従つて、入力軸Ｉは
第２ピニオンキヤリアPC₂に連結された状態とな
り、また第２サンギアS₂がブレーキB₁によつて
固定される。このため、第２インターナルギア
R₂（及びこれと連結された出力軸Ｏ）は入力軸Ｉ
よりも増速された状態で回転する。すなわち、第
４速はオーバドライブとなる。

この第３図に示した自動変速機の遊星歯車列で
は、第１、２及び３速においては入力軸Ｉの回転
力は第１インターナルギアR₁に入力され、第４
速においては第１遊星歯車組G₁を通して第２ピ
ニオンキヤリアPC₂に入力される。従つて、比較
的径の大きいインターナルギア又はピニオンキヤ
リアに回転力が入力されるため、歯車に作用する
応力はサンギアに入力される場合と比較して小さ
くなる、なお、後退時には第１遊星歯車組G₁を
通して第２サンギアS₂に入力軸Ｉの回転力が入力
されるが、後退走行時間は非常に短いので、歯車
の寿命に及ぼす影響は非常に小さい。

また、第３図に示す自動変速機の遊星歯車列で
は、第４速時に第２インターナルギアR₂及び出
力軸Ｏは入力軸Ｉよりも高速で回転するが、その
他に入力軸Ｉよりも高速で回転する部材は存在し
ない。これを第５〜９図に示す線図に基づいて説
明する。これらの線図は遊星歯車組の各要素の回
転速度の関係を示すもである。すなわち、インタ
ーナルギアＲ、ピニオンキヤリアPC、及びサン
ギアＳの回転数をそれぞれN_R、N_PC及びNsとし、
（サンギアＳの歯数）／（インターナルギアＲの
歯数）をαとすれば、これらの間にはN_R＋α×
Ns−（１＋α）×N_PC＝０の関係式が成立する。従
つて、リングギアＲ、ピニオンキヤリアPC及び
サンギアＳの各回転数を示す縦軸をそれぞれＲ
軸、PC軸及びＳ軸とし、Ｒ軸とPC軸との間の距
離と、PC軸とＳ軸との間の距離との比をαとな
るようにすれば、この座標上における任意の直線
とＲ軸、PC軸及びＳ軸との交点の座標は上述の
式に示される関係を満足することになる。なお、
２つの遊星歯車組を組み合わせた場合には、互い
に連結されている要素を示す縦軸は同じ位置に描
く。第５図は第１速の状態を示す。この場合、第
２ピニオンキヤリアPC₂が固定されるためPC₂軸
上に回転数０の点を取り、第１インターナルギア
R₁が入力軸Ｉと連結されるためR₁軸上に１の点
を取り、これらの点を結べば、この線と縦軸との
交点が各要素の回転数を示すことになる。この場
合、PC₁軸及びR₂軸が出力軸Ｏの回転を示すこと
になる。すなわち、出力軸Ｏは入力軸Ｉの回転に
対して減速されることになる。第６及び７図にそ
れぞれ第２速及び第３速の場合の線図を示す。い
ずれの場合も、入力軸Ｉと連結されている第１イ
ンターナルギアR₁よりも高速で回転する要素が
存在しないことは明らかである。第８図に第４速
の場合の線図を示す。この場合、第１遊星歯車組
G₁についてみると、第１クラツチC₁が締付され
ているため、第１サンギアS₁、第１ピニオンキヤ
リアPC₁及び第２インターナルギアR₂は一体とな
つて入力軸Ｉと同じ回転数で回転する。実線で示
す第２遊星歯車組G₂の各要素の関係に着目する
と、第２ピニオンキヤリアPC₂が直結状態の第１
遊星歯車組G₁を介して入力軸Ｉと連結された状
態にあり、第２インターナルギアR₂が出力軸Ｏ
と連結されており、また第２サンギアS₂が固定さ
れる。従つて、第２インターナルギアR₂は入力
回転速度以上の回転速度で回転するオーバドライ
ブ状態となる。しかも、第２インターナルギア
R₂及びこれと一体の出力軸Ｏ以外には、入力軸
Ｉよりも高速で回転する部材は存在しない。な
お、第９図には後退時の線図を示しておく。

また、この自動変速機の遊星歯車列では、入力
された回転力の一部が両遊星歯車組G₁及びG₂間
で循環するということもない。従つて、動力伝達
に伴なう損失も少ない。

（第２実施例） 第１０図に本発明の第２実施例を示す。この実
施例は、第１クラツチC₁を第１インターナルギ
アR₁と第１ピニオンキヤリアPC₁との間に配置し
たものであり、その他の各部材の連結状態及び各
クラツチ、ブレーキ等の作動は第３及び４図に示
したが第１実施例と全く同様である。第１クラツ
チC₁は締結されたときに第１遊星歯車組G₁を直
結状態とすれば目的を達する。従つて、第１０図
に示すような配置にしても第１実施例と全く同様
の作用・効果を得ることができる。

（第３実施例） 第１１図に本発明の第３実施例を示す。この実
施例は、第１クラツチC₁を第１ピニオンキヤリ
アPC₁と第１サンギアS₁との間に配置したもので
あり、その他の各部材の連結状態及び各クラツ
チ、ブレーキ等の作動は第３及び４図に示した第
１実施例と全く同様である。この第３実施例にお
いても第１実施例と全く同様の作用・効果を得る
ことができる。

（第４実施例） 第１２図に本発明の第４実施例を示す。この実
施例は、第３クラツチC₃によつて第１サンギア
S₁と第２ピニオンキヤリアPC₂とを連結可能とし
たものであり、その他の各部材の連結状態及び各
クラツチ、ブレーキ等の作動は第３及び４図に示
した第１実施例と同様である。第３クラツチC₃
は第３速及び第４速において締結される（ただ
し、第３速については第４クラツチC₄が締結さ
れれば第３クラツチC₃を締結する必要はない）
のであるが、第３速及び第４速においてはクラツ
チC₁も締結されており、第１遊星歯車組G₁は一
体となつて回転しており、第１遊星歯車組G₁の
どの構成要素を第２ピニオンキヤリアPC₂に連結
するようにしても全く同様の作用が得られる（た
だし、第１インターナルギアR₁と第２ピニオン
キヤリアPC₂とを第３クラツチC₃によつて連結す
るようにすることは配置上実現することができな
い）。従つて、この第４実施例においても第１実
施例と同様の作用・効果を得ることができる。

（第５実施例） 第１３図に本発明の第５実施例を示す。この実
施例は、第３図に示した第１実施例に、第１ワン
ウエイクラツチOWC₁を追加したものである。そ
の他の構成は第１実施例と同様である。第１ワン
ウエイクラツチOWC₁はブレーキB₂と並列に設け
られている。すなわち、第２ピニオンキヤリア
PC₂と静止部との間に配置され、第２ピニオンキ
ヤリアPC₂の一方向への回転を常に阻止するよう
にしてある。従つて、入力軸Ｉ側から駆動される
場合には、第１ワンウエイクラツチOWC₁が第２
ピニオンキヤリアPC₂の反力を受けることとなる
ため、自動変速走行時には第２ブレーキB₂を作
動させる必要がない。従つて、変速時のタイミン
グの調整が容易となる。

（第６実施例） 第１４図に本発明の第６実施例を示す。この実
施例は、第１３図に示した第５実施例に更に第２
ワンウエイクラツチOWC₂を追加したものであ
る。それ以外の構成は第５実施例と同様である。
第２ワンウエイクラツチOWC₂は、第２クラツチ
C₂と並列に配置してある。こうすることによつ
て、入力軸Ｉ側から駆動される場合には、第２ワ
ンウエイクラツチOWC₂を介して回転力の伝達が
行なわれるため、第２クラツチC₂を締結する必
要がなくなり、変速タイミングの調整が容易とな
る。なお、この第４実施例では、第１ワンウエイ
クラツチOWC₁に加えて第２ワンウエイクラツチ
OWC₂を設けてあるが、第２ワンウエイクラツチ
OWC₂のみを設けるようにしても差し支えない。

(ヘ) 発明の効果 以上説明してきたように、本発明による自動変
速機の遊星歯車列は、第１サンギア、第１インタ
ーナルギア及び第１ピニオンキヤリアから成る第
１遊星歯車組と、第２サンギア、第２インターナ
ルギア及び第２ピニオンキヤリアから成る第２遊
星歯車組とを有し、第１インターナルギアは常に
入力軸と連結されており、第１サンギア、第１イ
ンターナルギア及び第１ピニオンキヤリアのうち
任意の２つは第１クラツチによつて互いに連結可
能であり、第１サンギアは第２クラツチを介して
第２サンギアと連結可能であり、第１ピニオンキ
ヤリア又は第１サンギアは第３クラツチを介して
第２ピニオンキヤリアと連結可能であり、第１ピ
ニオンキヤリアは第４クラツチを介して出力軸と
連結可能であり、第２インターナルギアは出力軸
と常に連結されており、第２サンギア及び第２ピ
ニオンキヤリアはそれぞれ第１ブレーキ及び第２
ブレーキによつて静止部に対して固定可能とした
ので、遊星歯車の応力が軽減され、また第４速時
に入力軸よりも高速で回転する不必要な部材をな
くすことができ、更に動力の循環を防止して伝達
効率を向上させることができるという効果が得ら
れる。また、それぞれ第１３及び１４図に示した
実施例のように、ワンウエイクラツチを設けるこ
とにより、変速タイミングの調整が容易化される
という効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動変速機の遊星歯車列を示す
図、第２図は第１図に示す自動変速機の遊星歯車
列の各変速段において動作する部材の組み合わせ
を示す図、第３図は本発明による自動変速機の遊
星歯車列を示す図、第４図は第３図に示した自動
変速機の遊星歯車列の各変速段において作動する
部材の組み合わせを示す図、第５〜９図は遊星歯
車組の各要素の回転数の関係を示す線図、第１０
図は本発明の第２実施例を示す図、第１１図は本
発明の第３実施例を示す図、第１２図は本発明の
第４実施例を示す図、第１３図は本発明の第５実
施例を示す図、第１４図は本発明の第６実施例を
示す図である。 G₁……第１遊星歯車組、G₂……第２遊星歯車
組、S₁……第１サンギア、S₂……第２サンギア、
PC₁……第１ピニオンキヤリア、PC₂……第２ピ
ニオンキヤリア、R₁……第１インターナルギア、
R₂……第２インターナルギア、Ｉ……入力軸、
Ｏ……出力軸、C₁……第１クラツチ、C₂……第
２クラツチ、C₃……第３クラツチ、C₄……第４
クラツチ、B₁……第１ブレーキ、B₂……第２ブ
レーキ、OWC₁……第１ワンウエイクラツチ、
OWC₂……第２ワンウエイクラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１サンギア、第１インターナルギア及び第
   １ピニオンキヤリアから成る第１遊星歯車組と、
   第２サンギア、第２インターナルギア及び第２ピ
   ニオンキヤリアから成る第２遊星歯車組とを有
   し、第１インターナルギアは常に入力軸と連結さ
   れており、第１サンギア、第１インターナルギア
   及び第１ピニオンキヤリアのうち任意の２つは第
   １クラツチによつて互いに連結可能であり、第１
   サンギアは第２クラツチを介して第２サンギアと
   連結可能であり、第１ピニオンキヤリア又は第１
   サンギアは第３クラツチを介して第２ピニオンキ
   ヤリアと連結可能であり、第１ピニオンキヤリア
   は第４クラツチを介して出力軸と連結可能であ
   り、第２インターナルギアは出力軸と常に連結さ
   れており、第２サンギア及び第２ピニオンキヤリ
   アはそれぞれ第１ブレーキ及び第２ブレーキによ
   つて静止部に対して固定可能である自動変速機の
   遊星歯車列。 ２ 第２ピニオンキヤリアと静止部との間に第１
   ワンウエイクラツチが設けられている特許請求の
   範囲第１項記載の自動変速機の遊星歯車列。 ３ 第１サンギアと第２サンギアとの間に第２ワ
   ンウエイクラツチが設けられている特許請求の範
   囲第１又は２項記載の自動変速機の遊星歯車列。