JP3585269B2 - 遊星歯車式変速装置 - Google Patents
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Description
【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５９−１１３３４６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、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し、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軸線上に配置された第１遊星歯車装置および第２遊星歯車装置を有する遊星歯車式変速装置において、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１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遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第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遊星歯車装置のリングギヤと第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遊星歯車装置のピニオンキャリヤと前記出力部材の間を回転連絡する第３連絡手段と、第２遊星歯車装置のリングギヤに対してそのサンギヤを回転連絡させたダブルピニオン型の第３遊星歯車装置と、第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を停止可能な第３ブレーキと、第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第１遊星歯車装置のサンギヤの間を回転連絡する第４連絡手段とを有する前進５段型のものである。
【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。
【００１２】
請求項３の遊星歯車式変速装置は、請求項２の構成において、第３遊星歯車装置が第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間に配置されるとともに、前記主筐体構造が２分割可能に構成され、前記副筐体構造は、２分割された前記主筐体構造に挟み込んで接続されるものである。
【００１３】
【作用】
請求項１の遊星歯車式変速装置は、２組の遊星歯車装置と３個のクラッチと２個のブレ ーキを含む前進４段型の基本構成に第３遊星歯車装置および第３ブレーキを追加することにより前進５段型としたものである。
まず基本構成において、１速では、第２遊星歯車装置のリングギヤを第２ブレーキでロックし、第２遊星歯車装置にサンギヤ入力する。
２速では、第１遊星歯車装置が第２遊星歯車のリングギヤを第２遊星歯車装置のリングギヤと同じ方向にリングギヤよりも遅い速度で回転させる。
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１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置が相互にロック状態となり、入力部材の回転が１対１に出力部材に伝達される。
４速では、第１遊星歯車装置がピニオンキャリヤへの入力を増速して出力部材に出力させる。
この基本構成に対する上記追加構成によって、上記１速と２速の間に中間の回転数（中間の変速比）の変速段が追加される。この追加された新しい２速においては、第３ブレーキによってリングギヤをロックされた第３遊星歯車装置が、第２遊星歯車装置のリングギヤをサンギヤと同じ方向に回転させる。
後退では、第１遊星歯車装置にサンギヤ入力して、リングギヤから減速された逆回転を取り出す。
【００１４】
請求項２の遊星歯車式変速装置では、前進４段型の基本構成部分を格納した主筐体構造に対して、追加構成である第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が形成される。
【００１５】
請求項３の遊星歯車式変速装置では、前進５段型の遊星歯車式変速装置の軸方向の中間部分である副筐体構造を除去して、全体を短く再接続することによって前進４段型の遊星歯車式変速装置を構成する。
【００１６】
【実施例】
図１〜図７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７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、図６は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、図７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）、図６の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の変形例を示す。図７中、（ａ）は副筐体構造を連結する構造、（ｂ）は副筐体構造を挟み込む構造を示す。
【００１７】
図１の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、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Ｅ２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Ｒ１２と中心のサンギヤＳ１２の間に複数のピニオンギヤＰ１２を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギヤＰ１２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、いわゆるダブルピニオン型であり、外周のリングギヤＲ１３と中心のサンギヤＳ１３の間に２段のピニオンギヤＰ１３、Ｑ１３を複数組配置して噛み合わせ、２段のピニオンギヤＰ１３、Ｑ１３をピニオンキャリヤＣ１３で一体に拘束する。
【００１８】
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Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１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Ｓ１１に対して締結可能である。ブレーキＢ１は、筐体Ｄ１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のリングギヤＲ１２をロックして、リングギヤＲ１２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のリングギヤＲ１３をロックして、リングギヤＲ１３の回転を停止可能である。
【００１９】
遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１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のピニオンキャリヤＣ１１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と遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３の間に連絡部材Ｎ１４が配置される。遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２と遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３の間に連絡部材Ｎ１３が配置され、サンギヤＳ１３が出力軸Ｅ２に連結される。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。
【００２０】
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、０．７２５、０．５０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。
【００２１】
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、図１の（ｂ）の遊星歯車装置Ｇ１３の関与する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２の（ｂ）の１速、２速、３速、４速が、図１の（ｂ）の２速、３速、４速、５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。
【００２２】
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。
【００２３】
図３の（ａ）の１速では、ブレーキＢ３によってリングギヤＲ１３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。遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３は、サンギヤＳ１３の１／（１＋α3 ）倍に減速され、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２をサンギヤＳ１２と逆方向に、サンギヤＳ１２よりも遅い速度で回転させる。これにより、遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２は、サンギヤＳ１２と同じ方向に、リングギヤＲ１２がロックされている場合よりも遅い速度で回転する。換言すれば、遊星歯車装置Ｇ１２の減速された回転出力から遊星歯車装置Ｇ１３が戻し回転を形成し、遊星歯車装置Ｇ１２がこの戻し回転によってさらに出力を減速させる。
【００２４】
図３の（ｂ）の２速では、ブレーキＢ２によってリングギヤＲ１２をロックされ、クラッチＫ１によってサンギヤＳ１２入力とされた遊星歯車装置Ｇ１２によって減速が行われる。１速の場合における遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２の逆回転が無い場合に相当し、この逆回転が無い分だけ１速よりも増速された出力がピニオンキャリヤＣ１２に現れる。
【００２５】
図３の（ｃ）の３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Ｇ１１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。遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１は、リングギヤＲ１１のα1 ／（１＋α1 ）倍に減速され、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２をサンギヤＲ１２と同じ方向に回転させる。これにより、遊星歯車装置Ｒ１２のピニオンキャリヤＣ１２は、サンギヤＲ１２と同じ方向に、リングギヤＲ１２がロックされている２速の場合よりも速い速度で回転する。
【００２６】
図４の（ａ）の４速では、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とクラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ１１入力となる遊星歯車装置Ｇ１１とが、リングギヤＲ１１とピニオンキャリヤＣ１２が連結されているために相互にロックされた状態となり、２つの遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２は、そのときの噛み合わせ状態のまま一体に回転する。従って、遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２とピニオンキャリヤＣ１２は同じ回転速度となる。
【００２７】
図４の（ｂ）の５速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ１１をロックされクラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ１１入力とされた遊星歯車装置Ｇ１１によって増速が行われる。リングギヤＲ１１の回転速度は、ピニオンキャリヤＣ１１の（１＋α1 ）倍となる。
【００２８】
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をロックされクラッチＫ３によってサンギヤＳ１１入力とされた遊星歯車装置Ｇ１１によって減速の逆回転を形成する。公転位置をロックされたピニオンギヤＰ１１を挟んでサンギヤＳ１１とリングギヤＲ１１が逆方向に回転し、リングギヤＲ１１の回転速度は、サンギヤＳ１１のα1 倍となる。
【００２９】
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Ｇ１１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。
【００３０】
また、使用される頻度の高い変速比１の変速段とオーバードライブ変速段は、ピニオンキャリヤ入力となるため、サンギヤ入力の場合に比較してトルク伝達にかかる歯面が外側に位置する分、歯面圧力が少なくて済み、歯の大きさを小さくして歯数比の選択の自由度を高めたり、遊星歯車装置を小型化して遊星歯車式変速装置を軽量化したり、歯面の摩擦損耗を遅らせて遊星歯車装置の寿命を延長する等が容易である。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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Ｎ１３が発明の第３連絡手段、連絡部材Ｎ１４が発明の第４連絡手段に相当する。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クラッチを締結して両方向のトルク伝達とする。また、第１実施例の構成は、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序を、筐体構造や各要素の連絡構造の都合に合わせて自由に変更できる。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。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選択できる。
【００３３】
図５の（ａ）、（ｂ）、図６の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１の（ａ）の３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３や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。図５の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ１１と遊星歯車装置Ｇ１２の配置を逆にしている。図５の（ｂ）では遊星歯車装置Ｇ１２と遊星歯車装置Ｇ１３の配置を逆にしている。図６の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２を内側で連絡し、これによって内側に配置できなくなった遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２の連絡を外側に配置している。図６の（ｂ）では、図５の（ｂ）における遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３と遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１２の連絡構造を無くして、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１と遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１２を軸側で直接に連絡している。これらの変形例は、第１実施例と実質的に同一であり、同様な変速機能を発揮して同様な効果を達成する。
【００３４】
図７の（ａ）、（ｂ）は、第１実施例およびその変形例における筐体の組み立て構造の例を示している。図７の（ａ）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、一方、副筐体Ｄ１２には、遊星歯車装置Ｇ１３とブレーキＢ３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のピニオンキャリヤＣ１３の連結部分、および、遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２と遊星歯車式変速装置１３のサンギヤＳ１３の連結部分には、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噛み合わせ構造が採用されており、主筐体Ｄ１１に副筐体Ｄ１２を接続すると同時に連結が完遂する。
【００３５】
図７の（ｂ）は、図５の（ｂ）に示される変形例における筐体の組み立て構造である。ここでは、主筐体が前部Ｄ１３と後部Ｄ１４に分割されており、前部Ｄ１３に後部Ｄ１４を直接連結すれば、図２の（ａ）に示される前進４段型の遊星歯車式変速装置が構成される。一方、前部Ｄ１３と後部Ｄ１４の間に副筐体Ｄ１５を挟み込んで連結すれば、図５の（ｂ）に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置が構成される。副筐体Ｄ１５は、遊星歯車装置Ｇ１３、ブレーキＢ３、および上述の連絡部材を含む破線で囲んだ部分Ａ１２の機構を内部に保持する。遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１と遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３を連絡する連絡部材と、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３と遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２を連絡する連絡部材は、それぞれ軸方向に相対移動して噛み合わせの係合と解放が可能な噛み合わせ構造で連結されている。遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３の両側の連絡部材も同様に構成されている。副筐体Ｄ１５無しで前部Ｄ１３と後部Ｄ１４を直接連結した場合、前部Ｄ１３と後部Ｄ１４のこれらの噛み合わせ構造が噛み合って、図２の（ａ）の連結部材Ｎ１１、Ｎ１２を構成する。
【００３６】
図７の（ａ）、（ｂ）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Ｂ１、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。
【００３７】
図８〜図１２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８は第２実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図、図９、図１０は各変速段における遊星歯車装置の作動図、図１１は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、図１２は筐体構造の説明図である。図８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９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１０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１１の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の変形例を示す。図１２中、（ａ）は副筐体構造を連結する構造、（ｂ）は副筐体構造を挟み込む構造を示す。
【００３８】
図８の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、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Ｅ２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Ｒ２２と中心のサンギヤＳ２２の間に複数のピニオンギヤＰ２２を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギヤＰ２２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、いわゆるダブルピニオン型であり、外周のリングギヤＲ２３と中心のサンギヤＳ２３の間に２段のピニオンギヤＰ２３、Ｑ２３を複数組配置して噛み合わせ、２段のピニオンギヤＰ２３、Ｑ２３をピニオンキャリヤＣ２３で一体に拘束する。
【００３９】
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と同じであるが、後述する変速比を最適化するために歯数比α1 、α2 を異ならせている。
【００４０】
クラッチＫ１は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ２２のサンギヤＳ２２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Ｇ２１のピニオンキャリヤＣ２１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Ｇ２１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Ｇ２２のリングギヤＲ２２の回転を停止可能である。ブレーキＢ３は、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。
【００４１】
遊星歯車装置Ｇ２１のリングギヤＲ２１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Ｇ２１のピニオンキャリヤＣ２１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Ｇ２２のピニオンキャリヤＣ２２は連絡部材Ｎ２３を通じて出力軸Ｅ２に連結され、出力軸Ｅ２は、遊星歯車装置Ｇ２３のピニオンキャリヤＣ２３にも連結される。これらの連絡部材や連結構造は、正逆両方向に回転トルクを伝達する。
【００４２】
図８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０．３０、０．７５、０．４５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。
【００４３】
図８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）に示す第１実施例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８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。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。
【００４４】
次に、図９、図１０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速〜５速および後退の変速段については、第１実施例と同一であるので詳しい説明を省略する。
【００４５】
図９の（ａ）の１速では、ブレーキＢ３によってリングギヤＲ２３をロックされた遊星歯車装置Ｇ２３と、クラッチＫ１によってサンギヤＳ２２入力となる遊星歯車装置Ｇ２２とによって減速が行われる。遊星歯車装置Ｇ２３のピニオンキャリヤＣ２３が出力軸と一体に回転して、サンギヤＳ２３に連結された遊星歯車装置Ｇ２２のリングギヤＲ２２が、サンギヤＳ２２と逆方向にサンギヤＳ２２よりも遅い速度で回転する。これにより、遊星歯車装置Ｇ２２のピニオンキャリヤＣ２２は、サンギヤＳ２２と同じ方向に、リングギヤＲ２２がロックされている場合よりも遅い速度で回転する。ここでは、遊星歯車装置Ｇ２２の減速された回転出力から遊星歯車装置Ｇ２３が戻し回転を形成し、遊星歯車装置Ｇ２２がこの戻し回転によってさらに出力を減速させる。
【００４６】
図９の（ｂ）の２速では、遊星歯車装置Ｇ２２によって減速が行われる。
図９の（ｃ）の３速では、遊星歯車装置Ｇ２１と遊星歯車装置Ｇ２２とによって減速が行われる。
図１０の（ａ）の４速では、２つの遊星歯車装置Ｇ２１、Ｇ２２が一体に回転して、遊星歯車装置Ｇ２２のサンギヤＳ２２とピニオンキャリヤＣ２２は同じ回転速度となる。
図１０の（ｂ）の５速では、遊星歯車装置Ｇ２１によって増速が行われる。
図１０の（ｃ）の後退では、遊星歯車装置Ｇ２１によって減速の逆回転が形成される。
【００４７】
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Ｎ２３が発明の第３連絡手段、連絡部材Ｎ２４が発明の第４連絡手段に相当する。
【００４８】
図１１の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図８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１１の（ａ）では、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のリングギヤＲ２２を内側で連絡しており、これによって内側に配置できなくなった遊星歯車装置Ｇ２１のリングギヤＲ２１と遊星歯車装置Ｇ２２のピニオンキャリヤＣ２２の連絡を外側に配置している。図１１の（ｂ）では、遊星歯車装置Ｇ２２と遊星歯車装置Ｇ２３の配置を逆にしている。これらの変形例は、第２実施例と実質的に同一であり、同様な変速機能を発揮して同様な効果を達成する。
【００４９】
図１２の（ａ）、（ｂ）は、第２実施例およびその変形例における筐体の組み立て構造の例を示している。図１２の（ａ）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８の（ａ）の破線で囲んだ部分Ａ２の構成が格納される。副筐体Ｄ２２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部材を内部に格納して保持する。
【００５０】
図１２の（ｂ）は、図１１の（ｂ）に示される第２実施例の変形例における筐体の組み立て構造である。ここでは、主筐体が前部Ｄ２３と後部Ｄ２４に分割されており、前部Ｄ２３に後部Ｄ２４を連結すれば、前進４段型の遊星歯車式変速装置が構成される。一方、前部Ｄ２３と後部Ｄ２４の間に副筐体Ｄ２５を挟み込んで連結すれば、破線で囲んだ部分Ａ２２の機構が追加されて、前進５段型の遊星歯車式変速装置が構成される。
【００５１】
図１２の（ａ）、（ｂ）に示した筐体構造によれば、遊星歯車装置Ｇ２１、Ｇ２２、クラッチＫ１〜Ｋ３、ブレーキＢ１、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。
【００５２】
図１３〜図１９を参照して第３実施例の遊星歯車式変速装置を説明する。図１３は第３実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図、図１４、図１５は各変速段における遊星歯車装置の作動図、図１６〜図１８は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、図１９は筐体構造の説明図である。図１３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１４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１５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１６の（ａ）、（ｂ）、図１７の、（ａ）、（ｂ）、図１８の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の変形例を示す。
【００５３】
図１３の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、３組のブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、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Ｄ３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Ｅ２を回転可能に支持する。遊星歯車装置Ｇ３１は、外周のリングギヤＲ３１と中心のサンギヤＳ３１の間に複数のピニオンギヤＰ３１を配置し、複数のピニオンギヤＰ３１をピニオンキャリヤＣ３１で一体に拘束する。遊星歯車装置Ｇ３２は、外周のリングギヤＲ３２と中心のサンギヤＳ３２の間に複数のピニオンギヤＰ３２を配置し、複数のピニオンギヤＰ３２をピニオンキャリヤＣ３２で一体に拘束する。遊星歯車装置Ｇ３３は、外周のリングギヤＲ３３と中心のサンギヤＳ３３の間に２段のピニオンギヤＰ３３、Ｑ３３を複数組配置して噛み合わせ、２段のピニオンギヤＰ３３、Ｑ３３をピニオンキャリヤＣ３３で一体に拘束する。
【００５４】
クラッチＫ１は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２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Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１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Ｇ３１のサンギヤＳ３１に対して締結可能である。ブレーキＢ１は、遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１の回転を停止可能である。ブレーキＢ２は、遊星歯車装置Ｇ３３のリングギヤＲ３３の回転を停止可能である。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置Ｇ３３のサンギヤＳ３３を介して、遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２の回転を停止可能である。遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２は、その実質的な接続状態や対応する変速段における機能が図１の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２と等しいが、後述する変速比を最適化するために歯数比α1 、α2 を異ならせている。また、ブレーキＢ３は、その配置と対応する変速段における機能が図１の（ａ）のブレーキＢ２と等しい。
【００５５】
遊星歯車装置Ｇ３１のリングギヤＲ３１と遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２の間に連絡部材Ｎ３２が配置される。遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１と遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２の間に連絡部材Ｎ３１が配置される。遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１と遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３の間に連絡部材Ｎ３４が配置される。遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２は連絡部材Ｎ３３を通じて出力軸Ｅ２に連結される。これらの連絡部材や連結構造は、トルク伝達用の殻構造や噛み合わせ構造や軸構造によって構成され、正逆両方向に回転トルクを伝達する。
【００５６】
図１３の（ｂ）に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Ｂ３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Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３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０．３０、０．４０、０．５７５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。
【００５７】
図１３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Ｇ３３とブレーキＢ２を除去して、破線で囲んだ部分Ａ３とブレーキＢ３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。このとき、遊星歯車装置Ｇ３３の関与する２速が失われて、図１３の（ｂ）の破線で囲んだ部分が前進４段、後退１段の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１速、３速、４速、５速、後退が、そのまま前進４段、後退１段の１速、２速、３速、４速、後退となり、変速比の数式も同じである。
【００５８】
次に、図１４、図１５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。第３実施例の遊星歯車式変速装置は、ブレーキＢ３を図１の（ｂ）のブレーキＢ２とみなせば、１速、３速、４速、５速、後退が、それぞれ第１実施例の遊星歯車式変速装置における２速、３速、４速、５速、後退に相当している。そして、相当する変速段では、左側の２つの遊星歯車装置（Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ３１、Ｇ３２）の作動状態が等しく、変速比の数式も同一である。従って、１速、３速、４速、５速、後退の変速段については、詳細な説明を省略する。
【００５９】
図１４の（ａ）の１速では、ブレーキＢ３によってリングギヤＲ３２をロックされ、クラッチＫ１によってサンギヤＳ３２入力とされた遊星歯車装置Ｇ３２によって減速が行われる。
図１４の（ｂ）の２速では、３つの遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３が同時に関与して減速を行う。ブレーキＢ２によってリングギヤＲ３３をロックされた遊星歯車装置Ｇ３３と、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３からサンギヤＳ３１入力される遊星歯車装置Ｇ３１とを協働させて、遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２をサンギヤＳ３２と同じ方向にゆっくりと回転させる。これにより、リングギヤＲ３２が停止状態となる１速に比較して速い回転速度がピニオンキャリヤＣ３２に出力される。
【００６０】
図１４の（ｃ）の３速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ３１をロックされた遊星歯車装置Ｇ３１と、クラッチＫ１によってサンギヤＳ３２入力となる遊星歯車装置Ｇ３２とによって減速が行われる。
図１５の（ａ）の４速では、クラッチＫ１によってサンギヤＳ３２入力となる遊星歯車装置Ｇ３２とクラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ３１入力となる遊星歯車装置Ｇ３１とが相互にロックされた状態となり、遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２が一体に回転して、遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２とピニオンキャリヤＣ３２が同じ回転速度となる。
図１５の（ｂ）の５速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ３１をロックされるとともに、クラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ３１入力とされた遊星歯車装置Ｇ３１によって増速が行われる。
図１５の（ｃ）の後退では、ブレーキＢ３によってピニオンキャリヤＣ３１をロックされるとともに、クラッチＫ３によってサンギヤＳ３１入力とされた遊星歯車装置Ｇ３１によって減速の逆回転を形成する。
【００６１】
以上のように構成された第３実施例の遊星歯車式変速装置によれば、遊星歯車装置Ｇ３３とブレーキＢ２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。そして、部品点数や組み立てコスト、部品共通化等について第１実施例と同様な効果が得られる。
第３実施例では、遊星歯車装置Ｇ３１が発明の第１遊星歯車装置、遊星歯車装置Ｇ３２が発明の第２遊星歯車装置、遊星歯車装置Ｇ３３が発明の第３遊星歯車装置に相当し、連絡部材Ｎ３１が発明の第１連絡手段、連絡部材Ｎ３２が発明の第２連絡手段、連絡部材Ｎ３３が発明の第３連絡手段、連絡部材Ｎ３４が発明の第４連絡手段に相当する。また、ブレーキＢ１が発明の第１ブレーキ、ブレーキＢ３が発明の第２ブレーキ、ブレーキＢ２が発明の第３ブレーキに相当する。
【００６２】
図１６の（ａ）、（ｂ）、図１７の（ａ）、（ｂ）、図１８の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１３の（ａ）の３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３や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３実施例の変形例を示す。図１６の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ３３よりも出力軸側に遊星歯車装置Ｇ３１を移動している。図１６の（ｂ）では、（ａ）の構成におけるブレーキＢ３を遊星歯車装置Ｇ３１の左側に移動したため、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３と遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１を内側で連結することが可能となった。図１７の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ３１と遊星歯車装置Ｇ３２の間に遊星歯車装置Ｇ３３を配置している。図１７の（ｂ）、図１８の（ａ）、（ｂ）では、それぞれ遊星歯車装置Ｇ３１と遊星歯車装置Ｇ３３の配置を逆にしている。これらの変形例は、第３実施例と同様に機能して、第３実施例と同様な効果を達成する。
【００６３】
図１９は、第３実施例における筐体構造の例を示している。前進５段、後退１段の遊星歯車式変速装置の筐体構造は、前部分Ｄ３１、中部分Ｄ３２、後部分Ｄ３３の３つに分割されている。前部分Ｄ３１には、図１３の（ａ）の破線で囲んだ部分Ａ３が格納され、後部分Ｄ３３には、ブレーキＢ３が格納されている。中部分Ｄ３２には、遊星歯車装置Ｇ３３とブレーキＢ２が格納されており、中部分Ｄ３２を除去することで、破線で囲んだ部分Ａ３１の機構、すなわち、遊星歯車装置Ｇ３３、ブレーキＢ２、および各要素を相互連結する部材が無くなり、これにより前進４段、後退１段の遊星歯車式変速装置が得られる。
【００６４】
【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、遊星歯車装置とブレーキが除去されることにより、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、軽量化が容易となり、製作コストもさらに低減される。
【００６５】
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】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図７】筐体構造の説明図である。
【図８】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９】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１０】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１１】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１２】筐体構造の説明図である。
【図１３】第３実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図である。
【図１４】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１５】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１６】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１７】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１８】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１９】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、Ｄ３ 筐体
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３ ピニオンキャリヤ
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３ 遊星歯車装置
Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎ２３、Ｎ２４、Ｎ３１、Ｎ３２、Ｎ３３、Ｎ３４ 連絡部材
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３ ピニオンギヤ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３ リングギヤ
【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５９−１１３３４６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、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し、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軸線上に配置された第１遊星歯車装置および第２遊星歯車装置を有する遊星歯車式変速装置において、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１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遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第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遊星歯車装置のリングギヤと第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遊星歯車装置のピニオンキャリヤと前記出力部材の間を回転連絡する第３連絡手段と、第２遊星歯車装置のリングギヤに対してそのサンギヤを回転連絡させたダブルピニオン型の第３遊星歯車装置と、第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を停止可能な第３ブレーキと、第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第１遊星歯車装置のサンギヤの間を回転連絡する第４連絡手段とを有する前進５段型のものである。
【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。
【００１２】
請求項３の遊星歯車式変速装置は、請求項２の構成において、第３遊星歯車装置が第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間に配置されるとともに、前記主筐体構造が２分割可能に構成され、前記副筐体構造は、２分割された前記主筐体構造に挟み込んで接続されるものである。
【００１３】
【作用】
請求項１の遊星歯車式変速装置は、２組の遊星歯車装置と３個のクラッチと２個のブレ ーキを含む前進４段型の基本構成に第３遊星歯車装置および第３ブレーキを追加することにより前進５段型としたものである。
まず基本構成において、１速では、第２遊星歯車装置のリングギヤを第２ブレーキでロックし、第２遊星歯車装置にサンギヤ入力する。
２速では、第１遊星歯車装置が第２遊星歯車のリングギヤを第２遊星歯車装置のリングギヤと同じ方向にリングギヤよりも遅い速度で回転させる。
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１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置が相互にロック状態となり、入力部材の回転が１対１に出力部材に伝達される。
４速では、第１遊星歯車装置がピニオンキャリヤへの入力を増速して出力部材に出力させる。
この基本構成に対する上記追加構成によって、上記１速と２速の間に中間の回転数（中間の変速比）の変速段が追加される。この追加された新しい２速においては、第３ブレーキによってリングギヤをロックされた第３遊星歯車装置が、第２遊星歯車装置のリングギヤをサンギヤと同じ方向に回転させる。
後退では、第１遊星歯車装置にサンギヤ入力して、リングギヤから減速された逆回転を取り出す。
【００１４】
請求項２の遊星歯車式変速装置では、前進４段型の基本構成部分を格納した主筐体構造に対して、追加構成である第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が形成される。
【００１５】
請求項３の遊星歯車式変速装置では、前進５段型の遊星歯車式変速装置の軸方向の中間部分である副筐体構造を除去して、全体を短く再接続することによって前進４段型の遊星歯車式変速装置を構成する。
【００１６】
【実施例】
図１〜図７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７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、図６は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、図７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）、図６の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の変形例を示す。図７中、（ａ）は副筐体構造を連結する構造、（ｂ）は副筐体構造を挟み込む構造を示す。
【００１７】
図１の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、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Ｅ２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Ｒ１２と中心のサンギヤＳ１２の間に複数のピニオンギヤＰ１２を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギヤＰ１２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、いわゆるダブルピニオン型であり、外周のリングギヤＲ１３と中心のサンギヤＳ１３の間に２段のピニオンギヤＰ１３、Ｑ１３を複数組配置して噛み合わせ、２段のピニオンギヤＰ１３、Ｑ１３をピニオンキャリヤＣ１３で一体に拘束する。
【００１８】
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Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１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Ｓ１１に対して締結可能である。ブレーキＢ１は、筐体Ｄ１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のリングギヤＲ１２をロックして、リングギヤＲ１２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のリングギヤＲ１３をロックして、リングギヤＲ１３の回転を停止可能である。
【００１９】
遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１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のピニオンキャリヤＣ１１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と遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３の間に連絡部材Ｎ１４が配置される。遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２と遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３の間に連絡部材Ｎ１３が配置され、サンギヤＳ１３が出力軸Ｅ２に連結される。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。
【００２０】
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、０．７２５、０．５０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。
【００２１】
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、図１の（ｂ）の遊星歯車装置Ｇ１３の関与する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２の（ｂ）の１速、２速、３速、４速が、図１の（ｂ）の２速、３速、４速、５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。
【００２２】
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。
【００２３】
図３の（ａ）の１速では、ブレーキＢ３によってリングギヤＲ１３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。遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３は、サンギヤＳ１３の１／（１＋α3 ）倍に減速され、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２をサンギヤＳ１２と逆方向に、サンギヤＳ１２よりも遅い速度で回転させる。これにより、遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２は、サンギヤＳ１２と同じ方向に、リングギヤＲ１２がロックされている場合よりも遅い速度で回転する。換言すれば、遊星歯車装置Ｇ１２の減速された回転出力から遊星歯車装置Ｇ１３が戻し回転を形成し、遊星歯車装置Ｇ１２がこの戻し回転によってさらに出力を減速させる。
【００２４】
図３の（ｂ）の２速では、ブレーキＢ２によってリングギヤＲ１２をロックされ、クラッチＫ１によってサンギヤＳ１２入力とされた遊星歯車装置Ｇ１２によって減速が行われる。１速の場合における遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２の逆回転が無い場合に相当し、この逆回転が無い分だけ１速よりも増速された出力がピニオンキャリヤＣ１２に現れる。
【００２５】
図３の（ｃ）の３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Ｇ１１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。遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１は、リングギヤＲ１１のα1 ／（１＋α1 ）倍に減速され、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２をサンギヤＲ１２と同じ方向に回転させる。これにより、遊星歯車装置Ｒ１２のピニオンキャリヤＣ１２は、サンギヤＲ１２と同じ方向に、リングギヤＲ１２がロックされている２速の場合よりも速い速度で回転する。
【００２６】
図４の（ａ）の４速では、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とクラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ１１入力となる遊星歯車装置Ｇ１１とが、リングギヤＲ１１とピニオンキャリヤＣ１２が連結されているために相互にロックされた状態となり、２つの遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２は、そのときの噛み合わせ状態のまま一体に回転する。従って、遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２とピニオンキャリヤＣ１２は同じ回転速度となる。
【００２７】
図４の（ｂ）の５速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ１１をロックされクラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ１１入力とされた遊星歯車装置Ｇ１１によって増速が行われる。リングギヤＲ１１の回転速度は、ピニオンキャリヤＣ１１の（１＋α1 ）倍となる。
【００２８】
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をロックされクラッチＫ３によってサンギヤＳ１１入力とされた遊星歯車装置Ｇ１１によって減速の逆回転を形成する。公転位置をロックされたピニオンギヤＰ１１を挟んでサンギヤＳ１１とリングギヤＲ１１が逆方向に回転し、リングギヤＲ１１の回転速度は、サンギヤＳ１１のα1 倍となる。
【００２９】
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Ｇ１１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。
【００３０】
また、使用される頻度の高い変速比１の変速段とオーバードライブ変速段は、ピニオンキャリヤ入力となるため、サンギヤ入力の場合に比較してトルク伝達にかかる歯面が外側に位置する分、歯面圧力が少なくて済み、歯の大きさを小さくして歯数比の選択の自由度を高めたり、遊星歯車装置を小型化して遊星歯車式変速装置を軽量化したり、歯面の摩擦損耗を遅らせて遊星歯車装置の寿命を延長する等が容易である。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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Ｎ１３が発明の第３連絡手段、連絡部材Ｎ１４が発明の第４連絡手段に相当する。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クラッチを締結して両方向のトルク伝達とする。また、第１実施例の構成は、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序を、筐体構造や各要素の連絡構造の都合に合わせて自由に変更できる。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。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選択できる。
【００３３】
図５の（ａ）、（ｂ）、図６の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１の（ａ）の３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３や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。図５の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ１１と遊星歯車装置Ｇ１２の配置を逆にしている。図５の（ｂ）では遊星歯車装置Ｇ１２と遊星歯車装置Ｇ１３の配置を逆にしている。図６の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２を内側で連絡し、これによって内側に配置できなくなった遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２の連絡を外側に配置している。図６の（ｂ）では、図５の（ｂ）における遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３と遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１２の連絡構造を無くして、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１と遊星歯車装置１２のリングギヤＲ１２を軸側で直接に連絡している。これらの変形例は、第１実施例と実質的に同一であり、同様な変速機能を発揮して同様な効果を達成する。
【００３４】
図７の（ａ）、（ｂ）は、第１実施例およびその変形例における筐体の組み立て構造の例を示している。図７の（ａ）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、一方、副筐体Ｄ１２には、遊星歯車装置Ｇ１３とブレーキＢ３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のピニオンキャリヤＣ１３の連結部分、および、遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２と遊星歯車式変速装置１３のサンギヤＳ１３の連結部分には、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噛み合わせ構造が採用されており、主筐体Ｄ１１に副筐体Ｄ１２を接続すると同時に連結が完遂する。
【００３５】
図７の（ｂ）は、図５の（ｂ）に示される変形例における筐体の組み立て構造である。ここでは、主筐体が前部Ｄ１３と後部Ｄ１４に分割されており、前部Ｄ１３に後部Ｄ１４を直接連結すれば、図２の（ａ）に示される前進４段型の遊星歯車式変速装置が構成される。一方、前部Ｄ１３と後部Ｄ１４の間に副筐体Ｄ１５を挟み込んで連結すれば、図５の（ｂ）に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置が構成される。副筐体Ｄ１５は、遊星歯車装置Ｇ１３、ブレーキＢ３、および上述の連絡部材を含む破線で囲んだ部分Ａ１２の機構を内部に保持する。遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１と遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３を連絡する連絡部材と、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３と遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２を連絡する連絡部材は、それぞれ軸方向に相対移動して噛み合わせの係合と解放が可能な噛み合わせ構造で連結されている。遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３の両側の連絡部材も同様に構成されている。副筐体Ｄ１５無しで前部Ｄ１３と後部Ｄ１４を直接連結した場合、前部Ｄ１３と後部Ｄ１４のこれらの噛み合わせ構造が噛み合って、図２の（ａ）の連結部材Ｎ１１、Ｎ１２を構成する。
【００３６】
図７の（ａ）、（ｂ）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Ｂ１、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。
【００３７】
図８〜図１２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８は第２実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図、図９、図１０は各変速段における遊星歯車装置の作動図、図１１は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、図１２は筐体構造の説明図である。図８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９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１０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１１の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の変形例を示す。図１２中、（ａ）は副筐体構造を連結する構造、（ｂ）は副筐体構造を挟み込む構造を示す。
【００３８】
図８の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、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Ｅ２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Ｒ２２と中心のサンギヤＳ２２の間に複数のピニオンギヤＰ２２を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギヤＰ２２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、いわゆるダブルピニオン型であり、外周のリングギヤＲ２３と中心のサンギヤＳ２３の間に２段のピニオンギヤＰ２３、Ｑ２３を複数組配置して噛み合わせ、２段のピニオンギヤＰ２３、Ｑ２３をピニオンキャリヤＣ２３で一体に拘束する。
【００３９】
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と同じであるが、後述する変速比を最適化するために歯数比α1 、α2 を異ならせている。
【００４０】
クラッチＫ１は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ２２のサンギヤＳ２２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Ｇ２１のピニオンキャリヤＣ２１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Ｇ２１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Ｇ２２のリングギヤＲ２２の回転を停止可能である。ブレーキＢ３は、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。
【００４１】
遊星歯車装置Ｇ２１のリングギヤＲ２１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Ｇ２１のピニオンキャリヤＣ２１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Ｇ２２のピニオンキャリヤＣ２２は連絡部材Ｎ２３を通じて出力軸Ｅ２に連結され、出力軸Ｅ２は、遊星歯車装置Ｇ２３のピニオンキャリヤＣ２３にも連結される。これらの連絡部材や連結構造は、正逆両方向に回転トルクを伝達する。
【００４２】
図８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０．３０、０．７５、０．４５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。
【００４３】
図８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）に示す第１実施例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８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。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。
【００４４】
次に、図９、図１０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速〜５速および後退の変速段については、第１実施例と同一であるので詳しい説明を省略する。
【００４５】
図９の（ａ）の１速では、ブレーキＢ３によってリングギヤＲ２３をロックされた遊星歯車装置Ｇ２３と、クラッチＫ１によってサンギヤＳ２２入力となる遊星歯車装置Ｇ２２とによって減速が行われる。遊星歯車装置Ｇ２３のピニオンキャリヤＣ２３が出力軸と一体に回転して、サンギヤＳ２３に連結された遊星歯車装置Ｇ２２のリングギヤＲ２２が、サンギヤＳ２２と逆方向にサンギヤＳ２２よりも遅い速度で回転する。これにより、遊星歯車装置Ｇ２２のピニオンキャリヤＣ２２は、サンギヤＳ２２と同じ方向に、リングギヤＲ２２がロックされている場合よりも遅い速度で回転する。ここでは、遊星歯車装置Ｇ２２の減速された回転出力から遊星歯車装置Ｇ２３が戻し回転を形成し、遊星歯車装置Ｇ２２がこの戻し回転によってさらに出力を減速させる。
【００４６】
図９の（ｂ）の２速では、遊星歯車装置Ｇ２２によって減速が行われる。
図９の（ｃ）の３速では、遊星歯車装置Ｇ２１と遊星歯車装置Ｇ２２とによって減速が行われる。
図１０の（ａ）の４速では、２つの遊星歯車装置Ｇ２１、Ｇ２２が一体に回転して、遊星歯車装置Ｇ２２のサンギヤＳ２２とピニオンキャリヤＣ２２は同じ回転速度となる。
図１０の（ｂ）の５速では、遊星歯車装置Ｇ２１によって増速が行われる。
図１０の（ｃ）の後退では、遊星歯車装置Ｇ２１によって減速の逆回転が形成される。
【００４７】
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Ｎ２３が発明の第３連絡手段、連絡部材Ｎ２４が発明の第４連絡手段に相当する。
【００４８】
図１１の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図８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１１の（ａ）では、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のリングギヤＲ２２を内側で連絡しており、これによって内側に配置できなくなった遊星歯車装置Ｇ２１のリングギヤＲ２１と遊星歯車装置Ｇ２２のピニオンキャリヤＣ２２の連絡を外側に配置している。図１１の（ｂ）では、遊星歯車装置Ｇ２２と遊星歯車装置Ｇ２３の配置を逆にしている。これらの変形例は、第２実施例と実質的に同一であり、同様な変速機能を発揮して同様な効果を達成する。
【００４９】
図１２の（ａ）、（ｂ）は、第２実施例およびその変形例における筐体の組み立て構造の例を示している。図１２の（ａ）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８の（ａ）の破線で囲んだ部分Ａ２の構成が格納される。副筐体Ｄ２２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部材を内部に格納して保持する。
【００５０】
図１２の（ｂ）は、図１１の（ｂ）に示される第２実施例の変形例における筐体の組み立て構造である。ここでは、主筐体が前部Ｄ２３と後部Ｄ２４に分割されており、前部Ｄ２３に後部Ｄ２４を連結すれば、前進４段型の遊星歯車式変速装置が構成される。一方、前部Ｄ２３と後部Ｄ２４の間に副筐体Ｄ２５を挟み込んで連結すれば、破線で囲んだ部分Ａ２２の機構が追加されて、前進５段型の遊星歯車式変速装置が構成される。
【００５１】
図１２の（ａ）、（ｂ）に示した筐体構造によれば、遊星歯車装置Ｇ２１、Ｇ２２、クラッチＫ１〜Ｋ３、ブレーキＢ１、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。
【００５２】
図１３〜図１９を参照して第３実施例の遊星歯車式変速装置を説明する。図１３は第３実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図、図１４、図１５は各変速段における遊星歯車装置の作動図、図１６〜図１８は遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例、図１９は筐体構造の説明図である。図１３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１４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１５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１６の（ａ）、（ｂ）、図１７の、（ａ）、（ｂ）、図１８の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の変形例を示す。
【００５３】
図１３の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、３組のブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、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Ｄ３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Ｅ２を回転可能に支持する。遊星歯車装置Ｇ３１は、外周のリングギヤＲ３１と中心のサンギヤＳ３１の間に複数のピニオンギヤＰ３１を配置し、複数のピニオンギヤＰ３１をピニオンキャリヤＣ３１で一体に拘束する。遊星歯車装置Ｇ３２は、外周のリングギヤＲ３２と中心のサンギヤＳ３２の間に複数のピニオンギヤＰ３２を配置し、複数のピニオンギヤＰ３２をピニオンキャリヤＣ３２で一体に拘束する。遊星歯車装置Ｇ３３は、外周のリングギヤＲ３３と中心のサンギヤＳ３３の間に２段のピニオンギヤＰ３３、Ｑ３３を複数組配置して噛み合わせ、２段のピニオンギヤＰ３３、Ｑ３３をピニオンキャリヤＣ３３で一体に拘束する。
【００５４】
クラッチＫ１は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２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Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１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Ｇ３１のサンギヤＳ３１に対して締結可能である。ブレーキＢ１は、遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１の回転を停止可能である。ブレーキＢ２は、遊星歯車装置Ｇ３３のリングギヤＲ３３の回転を停止可能である。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置Ｇ３３のサンギヤＳ３３を介して、遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２の回転を停止可能である。遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２は、その実質的な接続状態や対応する変速段における機能が図１の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２と等しいが、後述する変速比を最適化するために歯数比α1 、α2 を異ならせている。また、ブレーキＢ３は、その配置と対応する変速段における機能が図１の（ａ）のブレーキＢ２と等しい。
【００５５】
遊星歯車装置Ｇ３１のリングギヤＲ３１と遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２の間に連絡部材Ｎ３２が配置される。遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１と遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２の間に連絡部材Ｎ３１が配置される。遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１と遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３の間に連絡部材Ｎ３４が配置される。遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２は連絡部材Ｎ３３を通じて出力軸Ｅ２に連結される。これらの連絡部材や連結構造は、トルク伝達用の殻構造や噛み合わせ構造や軸構造によって構成され、正逆両方向に回転トルクを伝達する。
【００５６】
図１３の（ｂ）に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Ｂ３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Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３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０．３０、０．４０、０．５７５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。
【００５７】
図１３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Ｇ３３とブレーキＢ２を除去して、破線で囲んだ部分Ａ３とブレーキＢ３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。このとき、遊星歯車装置Ｇ３３の関与する２速が失われて、図１３の（ｂ）の破線で囲んだ部分が前進４段、後退１段の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１速、３速、４速、５速、後退が、そのまま前進４段、後退１段の１速、２速、３速、４速、後退となり、変速比の数式も同じである。
【００５８】
次に、図１４、図１５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。第３実施例の遊星歯車式変速装置は、ブレーキＢ３を図１の（ｂ）のブレーキＢ２とみなせば、１速、３速、４速、５速、後退が、それぞれ第１実施例の遊星歯車式変速装置における２速、３速、４速、５速、後退に相当している。そして、相当する変速段では、左側の２つの遊星歯車装置（Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ３１、Ｇ３２）の作動状態が等しく、変速比の数式も同一である。従って、１速、３速、４速、５速、後退の変速段については、詳細な説明を省略する。
【００５９】
図１４の（ａ）の１速では、ブレーキＢ３によってリングギヤＲ３２をロックされ、クラッチＫ１によってサンギヤＳ３２入力とされた遊星歯車装置Ｇ３２によって減速が行われる。
図１４の（ｂ）の２速では、３つの遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３が同時に関与して減速を行う。ブレーキＢ２によってリングギヤＲ３３をロックされた遊星歯車装置Ｇ３３と、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３からサンギヤＳ３１入力される遊星歯車装置Ｇ３１とを協働させて、遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２をサンギヤＳ３２と同じ方向にゆっくりと回転させる。これにより、リングギヤＲ３２が停止状態となる１速に比較して速い回転速度がピニオンキャリヤＣ３２に出力される。
【００６０】
図１４の（ｃ）の３速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ３１をロックされた遊星歯車装置Ｇ３１と、クラッチＫ１によってサンギヤＳ３２入力となる遊星歯車装置Ｇ３２とによって減速が行われる。
図１５の（ａ）の４速では、クラッチＫ１によってサンギヤＳ３２入力となる遊星歯車装置Ｇ３２とクラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ３１入力となる遊星歯車装置Ｇ３１とが相互にロックされた状態となり、遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２が一体に回転して、遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２とピニオンキャリヤＣ３２が同じ回転速度となる。
図１５の（ｂ）の５速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ３１をロックされるとともに、クラッチＫ２によってピニオンキャリヤＣ３１入力とされた遊星歯車装置Ｇ３１によって増速が行われる。
図１５の（ｃ）の後退では、ブレーキＢ３によってピニオンキャリヤＣ３１をロックされるとともに、クラッチＫ３によってサンギヤＳ３１入力とされた遊星歯車装置Ｇ３１によって減速の逆回転を形成する。
【００６１】
以上のように構成された第３実施例の遊星歯車式変速装置によれば、遊星歯車装置Ｇ３３とブレーキＢ２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。そして、部品点数や組み立てコスト、部品共通化等について第１実施例と同様な効果が得られる。
第３実施例では、遊星歯車装置Ｇ３１が発明の第１遊星歯車装置、遊星歯車装置Ｇ３２が発明の第２遊星歯車装置、遊星歯車装置Ｇ３３が発明の第３遊星歯車装置に相当し、連絡部材Ｎ３１が発明の第１連絡手段、連絡部材Ｎ３２が発明の第２連絡手段、連絡部材Ｎ３３が発明の第３連絡手段、連絡部材Ｎ３４が発明の第４連絡手段に相当する。また、ブレーキＢ１が発明の第１ブレーキ、ブレーキＢ３が発明の第２ブレーキ、ブレーキＢ２が発明の第３ブレーキに相当する。
【００６２】
図１６の（ａ）、（ｂ）、図１７の（ａ）、（ｂ）、図１８の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１３の（ａ）の３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３や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３実施例の変形例を示す。図１６の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ３３よりも出力軸側に遊星歯車装置Ｇ３１を移動している。図１６の（ｂ）では、（ａ）の構成におけるブレーキＢ３を遊星歯車装置Ｇ３１の左側に移動したため、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３と遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１を内側で連結することが可能となった。図１７の（ａ）では、遊星歯車装置Ｇ３１と遊星歯車装置Ｇ３２の間に遊星歯車装置Ｇ３３を配置している。図１７の（ｂ）、図１８の（ａ）、（ｂ）では、それぞれ遊星歯車装置Ｇ３１と遊星歯車装置Ｇ３３の配置を逆にしている。これらの変形例は、第３実施例と同様に機能して、第３実施例と同様な効果を達成する。
【００６３】
図１９は、第３実施例における筐体構造の例を示している。前進５段、後退１段の遊星歯車式変速装置の筐体構造は、前部分Ｄ３１、中部分Ｄ３２、後部分Ｄ３３の３つに分割されている。前部分Ｄ３１には、図１３の（ａ）の破線で囲んだ部分Ａ３が格納され、後部分Ｄ３３には、ブレーキＢ３が格納されている。中部分Ｄ３２には、遊星歯車装置Ｇ３３とブレーキＢ２が格納されており、中部分Ｄ３２を除去することで、破線で囲んだ部分Ａ３１の機構、すなわち、遊星歯車装置Ｇ３３、ブレーキＢ２、および各要素を相互連結する部材が無くなり、これにより前進４段、後退１段の遊星歯車式変速装置が得られる。
【００６４】
【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、遊星歯車装置とブレーキが除去されることにより、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、軽量化が容易となり、製作コストもさらに低減される。
【００６５】
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】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図７】筐体構造の説明図である。
【図８】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９】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１０】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１１】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１２】筐体構造の説明図である。
【図１３】第３実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図である。
【図１４】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１５】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図１６】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１７】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１８】遊星歯車装置の配置と接続状態の変形例である。
【図１９】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、Ｄ３ 筐体
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３ ピニオンキャリヤ
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３ 遊星歯車装置
Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎ２３、Ｎ２４、Ｎ３１、Ｎ３２、Ｎ３３、Ｎ３４ 連絡部材
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３ ピニオンギヤ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３ リングギヤ
Claims (3)
- 入力部材および出力部材の軸線上に配置された第１遊星歯車装置および第２遊星歯車装置を有する遊星歯車式変速装置において、
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１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遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第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遊星歯車装置のリングギヤと第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遊星歯車装置のピニオンキャリ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、かつ、
第２遊星歯車装置のリングギヤに対してそのサンギヤを回転連絡させたダブルピニオン型の第３遊星歯車装置と、
第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を停止可能な第３ブレーキと、
第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第１遊星歯車装置のサンギヤの間を回転連絡する第４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。 - 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１記載の遊星歯車式変速装置。 - 第３遊星歯車装置が第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間に配置されるとともに、前記主筐体構造が２分割可能に構成され、
前記副筐体構造は、２分割された前記主筐体構造に挟み込んで接続されることを特徴とする請求項２記載の遊星歯車式変速装置。
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