JP3620883B2 - 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、複数組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複数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。
遊星歯車装置の回転要素（リングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤ）、および複数の締結要素（クラッチやブレーキ）の間は、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ている。
【０００３】
初期の自動変速機における遊星歯車式変速装置は、最低の変速比を１としたものが主流であったが、現在では、変速比が１以下のいわゆるオーバードライブ段が追加されている。そして、オーバードライブ段を含めて前進４〜６段階、後退１段階に変速比を切り替え可能としている。オーバードライブ段では、エンジン回転数を抑制した高速走行が可能となり、高速道路等におけるエンジン騒音が低下し燃費も向上する。
しかし、８０〜１００ｋｍ／時といった高速走行では、オーバードライブ段といえども入力回転数（エンジン回転数）が高まって、遊星歯車式変速装置のそれぞれの回転要素の回転数が高まる。回転要素の回転数が高まると、自動変速機内のオイルの攪拌や摩擦による発熱が著しくなり、軸受けの寿命が低下し、自動変速機の伝達効率が低下する。
このとき、複数組の遊星歯車装置の回転要素の中には、回転要素間の固定された連結関係によって、出力と無関係に高速回転する回転要素も存在する。このような回転要素については、回転を停止させて無駄な発熱や回転を抑制することが望まれる
【０００４】
そこで、２組の遊星歯車装置の間にクラッチを設けて、無駄な高速回転が伝達される変速段では連結関係を解除してしまう提案がなされている。すなわち、出力軸よりも高速回転する回転要素は、切り離して無負荷状態で空転させ、増速された高速回転が発生しないようにする。
しかし、回転要素とともに回転可能に構成されるクラッチの追加は、遊星歯車式変速装置の機構構造を複雑にして部品点数を増加させる。また、クラッチに油圧供給する油路やバルブも追加する必要がある。これらの結果、自動変速機が大型化し、故障の可能性が増して装置全体の信頼性が失われる。
従って、少なくともクラッチの総個数の増加に結び付くような「回転要素間のクラッチ」は実用的でない。
【０００５】
ところで、前進５段、後退１段の変速が可能な遊星歯車式変速装置は、３組の遊星歯車装置に３つのクラッチと３つのブレーキを組み合わせたものが一般的である。この基本的なスケルトンにエンジンブレーキを遮断する機構（一方向クラッチ等）が組み込まれる。
これに対して、例えば、特開昭５２−１４９５６２号公報に開示される装置のごとく、１つの遊星歯車装置の回転要素を入力軸に直結することによって１つのクラッチを省略した遊星歯車式変速装置も提案されている。この場合は、３組の遊星歯車装置に２つのクラッチと３つのブレーキを組み合わせたスケルトンとなる。
図７、図８は従来の遊星歯車式変速装置の説明図である。図７中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチとブレーキの締結状態を示す。図８中、（ａ）は１速〜４速の共線図、（ｂ）は５速〜６速および後退の共線図、（ｃ）は遊星歯車装置の回転要素の連結状態を示す。
以下の説明では、遊星歯車式変速装置の構造をスケルトンで示している。このスケルトンは、遊星歯車装置の回転要素、ブレーキ、およびクラッチの連結関係だけを取り出して線図で示しており、入出力軸の中心線から下に位置する部分を省略している。そして、実用上は当然に追加される一方向クラッチ等も省略して変速のための基本構造のみが示される。このようなスケルトンを基礎にして、遊星歯車装置の配置順序、クラッチやブレーキの具体的な構造と配置、油路の配置、連結部材の構造等が設計される。
以下の説明では、遊星歯車式変速装置の各変速段の動作が共線図を参照して説明される。共線図は、遊星歯車装置の回転要素、ブレーキ、およびクラッチの回転数の相互関係を線図で示しており、各変速段における変速比や回転要素の回転状態を直接求めさせる。
【０００６】
図７の（ａ）において、入力軸Ｊ１と出力軸Ｊ２を結ぶ中心線上に３組の遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および２つのクラッチＫ１、Ｋ２が配置される。遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３は、それぞれリングギヤＲ５１、Ｒ５２、Ｒ５３とサンギヤＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５３の間に複数のピニオンギヤＰ５１、Ｐ５２、Ｐ５３を噛み合わせる。複数のピニオンギヤＰ５１、Ｐ５２、Ｐ５３は、それぞれピニオンキャリヤＣ５１、Ｃ５２、Ｃ５３で拘束されて一体に回転する。
【０００７】
入力軸Ｊ１に遊星歯車装置Ｇ５１のサンギヤＳ５１が直結される。入力軸Ｊ１にクラッチＫ１、Ｋ２の片側が連結されるが、クラッチＫ１、Ｋ２は２組の遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２の間に配置されていると考えてもよい。
クラッチＫ１の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２、および遊星歯車装置Ｇ５３のサンギヤＳ５３に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ１を構成する。
クラッチＫ２の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ５２のピニオンキャリヤＣ５２、遊星歯車装置Ｇ５３のリングギヤＲ５３、およびブレーキＢ３に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ３を構成する。
遊星歯車装置Ｇ５３のピニオンキャリヤＣ５３は、出力軸Ｊ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ２を構成する。
遊星歯車装置Ｇ５１のピニオンキャリヤＣ５１は、遊星歯車装置Ｇ５２のリングギヤＲ５２、およびブレーキＢ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ４を構成する。
遊星歯車装置Ｇ５１のリングギヤＲ５１は、ブレーキＢ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ５を構成する。
【０００８】
図７の（ｂ）には、前進６段、後退１段、合計７段階の変速段におけるクラッチＫ１、Ｋ２とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結の組み合わせと変速比が示される。変速比は、遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３の変速比をそれぞれα１ 、α２ 、α３ として、数式で示される。変速比の右端の欄には、変速比α１ 、α２ 、α３ にそれぞれ０．６２５、０．４２５、０．３７５を代入して計算した変速比の数値が示される。
【０００９】
１速では、クラッチＫ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は３．６７となる。２速では、クラッチＫ１とブレーキＢ１が締結されて、変速比は２．０４となる。３速では、クラッチＫ１とブレーキＢ２が締結されて、変速比は１．４６となる。４速では、クラッチＫ１とクラッチＫ２が締結されて、変速比は１．００となる。６速では、クラッチＫ２とブレーキＢ２が締結されて、変速比は０．７２となる。７速では、クラッチＫ２とブレーキＢ１が締結されて、変速比は０．６１となる。後退ではブレーキＢ２とブレーキＢ３が締結されて、変速比は−４．０５となる。
【００１０】
図８の（ａ）、（ｂ）の線図は、（ｃ）のように構成した遊星歯車式変速装置における回転メンバーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５の回転状態を直線で示している。
図７の（ａ）にも示されるように、回転メンバーＭ１には、遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２、遊星歯車装置Ｇ５３のサンギヤＳ５３、およびクラッチＫ１が含まれる。回転メンバーＭ２には、遊星歯車装置Ｇ５３のピニオンキャリヤＣ５３、および出力軸Ｊ２が含まれる。回転メンバーＭ３には、遊星歯車装置Ｇ５２のピニオンキャリヤＣ５２、遊星歯車装置Ｇ５３のリングギヤＲ５３、クラッチＫ２、およびブレーキＢ３が含まれる。回転メンバーＭ４には、遊星歯車装置Ｇ５１のピニオンキャリヤＣ５１、遊星歯車装置Ｇ５２のリングギヤＲ５２、およびブレーキＢ１が含まれる。回転メンバーＭ５には、遊星歯車装置Ｇ５１のリングギヤＲ５１、およびブレーキＢ２が含まれる。
【００１１】
そして、遊星歯車装置Ｇ５１では、ピニオンキャリヤＣ５１に対してサンギヤＳ５１を１回転させると、リングギヤＲ５１がサンギヤＳ５１と逆方向にα１ 回転する。遊星歯車装置Ｇ５２では、ピニオンキャリヤＣ５２に対してサンギヤＳ５２を１回転させると、リングギヤＲ５２がサンギヤＳ５２と逆方向にα２ 回転する。遊星歯車装置Ｇ５３では、ピニオンキャリヤＣ５３に対してサンギヤＳ５３を１回転させると、リングギヤＲ５３がサンギヤＳ５３と逆方向にα３ 回転する。
【００１２】
図８の（ａ）に示されるように、１速では、回転メンバーＭ１を通じて入力軸Ｊ１の回転が入力される一方で回転メンバーＭ４の回転がロックされるから、回転メンバーＭ１＝１と回転メンバーＭ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＭ２に取り出される。２速では、同様に考えて、回転メンバーＭ１＝１と回転メンバーＭ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
３速では、ブレーキＢ２によってリングギアＲ５１の回転をロックされ、サンギヤＳ５１を入力軸Ｊ１に直結された遊星歯車装置Ｇ５１のピニオンキャリヤＣ５１から回転メンバーＭ４の回転が出力される。従って、回転メンバーＭ３＝１と回転メンバーＭ５を結ぶ直線と回転メンバーＭ４の交点に対して回転メンバーＭ１＝１を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
４速では、クラッチＫ１、Ｋ２が締結されて回転メンバーＭ１、Ｍ３の回転速度が等しくなる。これにより、遊星歯車装置Ｇ５２、Ｇ５３がロックされて入力軸Ｊ１と一体に回転し、出力軸を含む回転メンバーＭ２の回転速度も入力軸Ｊ１と等しくなる。
【００１３】
図８の（ｂ）に示されるように、５速では、クラッチＫ２およびブレーキＢ２が締結されるから、回転メンバーＭ３＝１と回転メンバーＭ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。変速比が１を越えるオーバードライブ変速段である。
６速では、クラッチＫ２およびブレーキＢ１が締結されるから、回転メンバーＭ３＝１と回転メンバーＭ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。５速よりもさらに変速比が小さいオーバードライブ変速段である。
後退ではブレーキＢ２、Ｂ３が締結される。ブレーキＢ２が締結されると、サンギヤＳ５１を入力軸Ｊ１に直結された遊星歯車装置Ｇ５１によって、回転メンバーＭ４の回転速度が定まり、この回転速度と回転メンバーＭ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図７、図８に示される遊星歯車式変速装置では、遊星歯車装置Ｇ５１のサンギヤＳ５１と遊星歯車装置Ｇ５２のピニオンキャリヤＣ５２の間にクラッチＫ２が配置される。また、遊星歯車装置Ｇ５１のサンギヤＳ５１と遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２の間にクラッチＫ１が配置される。
しかし、クラッチＫ１、Ｋ２のいずれによっても、オーバードライブ変速段における回転要素の回転数を抑制することはできない。
すなわち、図７の（ｂ）に示されるように、５速、６速では、回転メンバーＭ１の回転数が異常に高まる。また、回転メンバーＭ１は空転状態ではなく、遊星歯車装置Ｇ５２と遊星歯車装置Ｇ５３の間で動力伝達を行っているから、遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２と遊星歯車装置Ｇ５３のサンギヤＳ５３における歯面や軸受けの負担が大きく、大きな発熱や振動や騒音が発生して、軸受けの寿命も損なわれている。
【００１５】
また、図６の（ｂ）の数式からも明らかなように、５速では３組の遊星歯車装置全部が変速に関与しているため、無駄に回転する回転要素が存在せず、そもそも回転要素をクラッチで切り離すこと自体が不可能である。６速でも２組の遊星歯車装置が変速に関与し、残りの１組は入力軸に直結されているから、状況は同じである。
そして、オーバードライブ変速段で変速に関与する遊星歯車装置が多いということは、歯面や軸受けの摩擦を通じて損失が大きく、オーバードライブ変速段における自動変速機の伝達効率が低くて発熱も大きいことを意味している。
【００１６】
本発明は、クラッチやブレーキの総数を増すことなく、オーバードライブ変速段における回転要素の高速回転を排除し得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。
また、部品点数の増加や機構の大型化を招くことなく、発熱、騒音、振動が抑制されて、軸受けの寿命や装置全体の信頼性が向上す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。
【００１７】
【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、入力部材の回転軸線上に配置された第１、第２、および第３遊星歯車装置を有する遊星歯車式変速装置において、第１遊星歯車装置の回転要素と第２遊星歯車装置の回転要素を相互に連結して一体に回転させる２組の回転メンバーと、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の少なくとも１つの回転要素に対して直結された入力部材と、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における前記２組の回転メンバーにも前記入力部材にも連結されない回転要素に対して前記入力部材を連結可能な第１クラッチと、第１クラッチに連結された前記回転要素の回転を筐体に対してロック可能な第１ブレーキと、第３遊星歯車装置のリングギヤに直結された出力部材と、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を筐体に対してロック可能な第２ブレーキと、第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を筐体に対してロック可能な第３ブレーキと、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における前記入力部材にも第１ブレーキにも第２ブレーキにも連結されない回転要素に対して前記出力部材を連結可能な第２クラッチとを有するものである。
【００１８】
請求項２の遊星歯車式変速装置は、請求項１の構成における前記２組の回転メンバーが、前記入力部材、第１遊星歯車装置のサンギヤ、および第２遊星歯車装置のサンギヤを一体に回転させる第１回転メンバーと、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、および第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させるとともに、第２クラッチを介して前記出力部材に連結可能な第２回転メンバーとからなるものである。
【００１９】
請求項３の遊星歯車式変速装置は、請求項１の構成における前記２組の回転メンバーが、第１遊星歯車装置のリングギヤ、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させる第１回転メンバーと、第１遊星歯車装置のサンギヤ、および第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させるとともに、第２クラッチを介して前記出力部材に連結可能な第２回転メンバーとからなるものである。
【００２０】
【作用】
請求項１の遊星歯車式変速装置では、出力部材よりも高速回転する回転要素をクラッチで切り離すのではなく、オーバードライブ変速段で出力部材よりも高速回転する回転要素そのものを無くしている。また、高速回転する回転要素を切り離して停止（または空転）させるのではなく、回転要素の多くを一体に回転させて、回転要素間の相対回転を積極的に消失させている。
オーバードライブ変速段では、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置は全体がロックされて入力部材と一体に回転する。オーバドライブ変速段は、実質的に第３遊星歯車装置だけで形成される。
（１）第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の回転要素が２組の回転メンバーで連結され、（２）２組の回転メンバーと無関係な回転要素の１つに入力部材が直結され、（３）別の無関係な回転要素が第１クラッチによって入力部材に連結可能であるから、第１クラッチを締結すれば、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置のすべての回転要素は相対回転できなくなり、全体がロックされて入力部材と一体に回転する。
従って、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置は、回転要素の噛み合い状態がロックされて歯面の摩擦が発生しない。また、サンギヤと入力部材の相対回転やピニオンギヤの自転が消失するから、それぞれの軸受けにかかる回転負荷も無くなる。
【００２１】
第１クラッチを締結した状態で、第２クラッチを締結すれば、第３遊星歯車装置の２つの回転要素（サンギヤ、ピニオンキャリヤ）に対して同じ回転が入力されるから、第３遊星歯車装置も噛み合い状態をロックしたまま一体に回転する状態となる。すなわち、第１、第２、第３遊星歯車装置の全体が入力部材と一体に回転して入力部材の回転速度がそのまま出力部材の回転速度となる。
これに対して、第２クラッチを解除して第３ブレーキを締結した状態がオーバードライブ変速段となる。第３遊星歯車装置が増速器として機能し、ピニオンキャリヤへの入力を増速した回転速度がリングギヤから出力される。このとき、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置は、出力軸よりも遅い回転速度で、入力軸と一体に回転しているから、出力軸よりも高速回転する回転要素は１つも無い。
【００２２】
請求項２の遊星歯車式変速装置では、第１遊星歯車装置のみで１速が形成される。第１ブレーキによってリングギヤをロックされた第１遊星歯車装置が減速器として機能し、サンギヤ入力を減速したピニオンキャリヤ出力がクラッチＫ２を通じて出力部材に伝達される。
【００２３】
請求項３の遊星歯車式変速装置では、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を協働させて１速を形成する。第１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遊星歯車装置が減速器として機能し、出力部材の回転を減速した逆向きの回転を形成する。この減速された回転が第２遊星歯車装置のリングギヤに戻し入力されて、出力部材（ピニオンキャリヤ）の回転速度をリングギヤがロックされた２速の場合よりも１段低下させる。
【００２４】
【実施例】
図１、図２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。図１、図２は第１実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。第１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中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチとブレーキの締結状態を示す。図２中、（ａ）は１速〜４速の共線図、（ｂ）は５速〜６速および後退の共線図、（ｃ）は遊星歯車装置の回転要素の連結状態を示す。
【００２５】
図１の（ａ）において、筐体Ｄ１の入力軸Ｊ１と出力軸Ｊ２を結ぶ回転軸線上に３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および２つのクラッチＫ１、Ｋ２が配置される。遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３は、それぞれリングギヤＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３とサンギヤＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の間に複数のピニオンギヤＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３を噛み合わせる。複数のピニオンギヤＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３は、ピニオンキャリヤＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で拘束されてそれぞれ一体に回転する。
【００２６】
入力軸Ｊ１に対して遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１が直結される。
クラッチＫ１の片側は、遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１、遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２、および出力軸Ｊ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ１を構成する。
クラッチＫ２の片側は、遊星歯車装置Ｇ１３のリングギヤＲ１３、および出力軸Ｊ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ２を構成する。
クラッチＫ１の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１、およびブレーキＢ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ３を構成する。
遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２、遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３、およびブレーキＢ２は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ４を構成する。
遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３およびブレーキＢ３は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ５を構成する。
クラッチＫ２の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ６を構成する。
【００２７】
図１の（ｂ）には、前進５段、後退１段、合計６段階の変速段におけるクラッチＫ１、Ｋ２とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結の組み合わせと変速比が示される。４速が変速比＝１の直結段、５速がオーバードライブ変速段である。
変速比は、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の変速比をそれぞれα１ 、α２ 、α３ として数式で示される。変速比の右端の欄には、変速比α１ 、α２ 、α３ にそれぞれ０．３７５、０．７０、０．４０を代入して計算した変速比の数値が示される。
【００２８】
１速では、クラッチＫ２とブレーキＢ１が締結されて、変速比は３．６７となる。２速では、クラッチＫ２とブレーキＢ２が締結されて、変速比は２．４３となる。３速では、クラッチＫ２とブレーキＢ３が締結されて、変速比は１．４１となる。４速では、クラッチＫ１とクラッチＫ２が締結されて、変速比は１．００となる。５速では、クラッチＫ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は０．７１となる。後退ではブレーキＢ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は−３．０２となる。
【００２９】
図２の（ａ）、（ｂ）の線図は、（ｃ）のように構成した遊星歯車式変速装置における回転メンバーＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５の回転状態の相対関係を直線で示している。
図１の（ａ）にも示されるように、回転メンバーＥ１には、遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２が含まれる。回転メンバーＥ２には、遊星歯車装置Ｇ１３のリングギヤＲ１３、出力軸Ｊ２、およびクラッチＫ２が含まれる。回転メンバーＥ３には、遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１、クラッチＫ１、およびブレーキＢ１が含まれる。回転メンバーＥ４には、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２、遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３、およびブレーキＢ２が含まれる。回転メンバーＥ５には、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＲ１３、およびブレーキＢ３が含まれる。
【００３０】
そして、遊星歯車装置Ｇ１１では、ピニオンキャリヤＣ１１に対してサンギヤＳ１１を１回転させると、リングギヤＲ１１がサンギヤＳ１１と逆方向にα１ 回転する。遊星歯車装置Ｇ１２では、ピニオンキャリヤＣ１２に対してサンギヤＳ１２を１回転させると、リングギヤＲ１２がサンギヤＳ１２と逆方向にα２ 回転する。遊星歯車装置Ｇ１３では、ピニオンキャリヤＣ１３に対してサンギヤＳ１３を１回転させると、リングギヤＲ１３がサンギヤＳ１３と逆方向にα３ 回転する。
【００３１】
図２の（ａ）に示されるように、１速では、回転メンバーＥ１を通じて入力軸Ｊ１の回転が入力される一方で回転メンバーＥ３の回転がロックされるから、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＥ２に取り出される。２速では、ブレーキＢ２によって回転メンバーＥ４の回転がロックされるから、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。３速では、ブレーキＢ３によって回転メンバーＥ５の回転がロックされるから、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００３２】
４速では、クラッチＫ１が締結されるから、回転メンバーＥ１と回転メンバーＥ３の回転速度が等しくなる。これにより、回転メンバーＥ１と回転メンバーＥ６と回転メンバーＥ４の回転速度も等しくなる。また、クラッチＫ２も締結されていることから、回転メンバーＥ６と回転メンバーＥ２の回転速度も等しくなって、入力軸Ｊ１の回転が出力軸Ｊ２にそのまま現れる。
このとき、３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３はいずれも１つの噛み合わせ状態にロックされたまま、入力軸Ｊ１および出力軸Ｊ２と一体に回転している。
【００３３】
図２の（ｂ）に示されるように、５速ではクラッチＫ１が締結されるから、４速と同様に、回転メンバーＥ１、回転メンバーＥ３、回転メンバーＥ６、回転メンバーＥ４の回転速度が等しくなる。すなわち、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２はロックされた状態で入力軸Ｊ１と一体に回転する。
しかし、クラッチＫ２が解除されてブレーキＢ３が締結されるから、回転メンバーＥ４の回転を遊星歯車装置Ｇ１３で増速した回転が回転メンバーＥ２に出力される。
従って、回転メンバーＥ４＝１と回転メンバーＥ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。変速比が１を越えるオーバードライブ変速段である。
【００３４】
後退ではブレーキＢ１、Ｂ３が締結される。ブレーキＢ１が締結されると遊星歯車装置Ｇ１１が減速器となり、回転メンバーＥ１の回転を遊星歯車装置Ｇ１１で減速した回転が回転メンバーＥ６に出力される。
遊星歯車装置Ｇ１２では、回転メンバーＥ６の回転がピニオンキャリヤＣ１２に入力され、回転メンバーＥ１の回転がサンギヤＳ１２に入力される。これにより、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２からは、（ｂ）の回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ３を結ぶ直線と回転メンバーＥ４の交点に相当する回転速度（逆方向の減速された回転）が出力される。
ブレーキＢ３によってサンギヤＳ１３の回転をロックされた遊星歯車装置Ｇ１３は、回転メンバーＥ４の回転を増速して回転メンバーＥ２に出力する。すなわち、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ３を結ぶ直線と回転メンバーＥ４の交点に対して回転メンバーＥ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００３５】
以上のように構成した第１実施例の遊星歯車式変速装置によれば、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチという最小限の構成によって、オーバードライブ変速段を含む前進５段、後退１段の６段階の変速が可能である。また、遊星歯車装置の製作上無理のない歯数比αを持つ遊星歯車装置の組み合わせによって実用的な分布の６段階の変速比を形成している。
図７、図８の遊星歯車式変速装置のように、１組の遊星歯車装置の回転要素を入力軸と直結させることによって、１つのクラッチを省略しているから、一般的な遊星歯車式変速装置に比較してクラッチの個数が１つ少ない。従って、遊星歯車式変速装置が小型化、軽量化され、部品点数が減少し、油路や油圧バルブも少なくて済む。回転要素間を連結する部材の構造や配置の自由度が増大し、装置全体の信頼性やメンテナンス性も向上する。
【００３６】
そして、オーバードライブ変速段では、２組の遊星歯車装置の噛み合わせをロックして、出力軸よりも高速回転する回転要素そのものを無くしているから、オーバードライブ変速段でエンジン回転数を増大させた場合でも、自動変速機の騒音、振動、発熱が小さい。２組の遊星歯車装置については、回転要素間の相対回転が消失してすべての回転要素が入力軸と一体に回転するから、組み込まれたすべての軸受けで回転負荷が消失して磨耗が停止する。また、１つの噛み合わせ状態でロックされるから歯面の磨耗や摩擦損失も停止する。
これに対して、２つの回転要素間のクラッチ締結を解除して片方の回転要素を空転させる場合には、１つの遊星歯車式変速装置の回転要素間の相対回転が残るから、軸受けや歯面の磨耗や摩擦損失は停止しない。
【００３７】
また、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２の２つのサンギヤＳ１１、Ｓ１２は、中心の入力軸Ｊ１に固定すればよいから、回転メンバーＥ１に相当する特別なトルク伝達構造は不要である。従って、後述する第２実施例の場合よりも部品点数が少なくなり、全体構造も簡略化する。
また、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Ｇ３１、Ｇ３２に加えて遊星歯車装置Ｇ３３の噛み合い状態もロックされるから、歯面の摩擦や発熱がさらに抑制される。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い。従って、燃費が向上する。
また、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、変速動作が円滑で速く、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。
【００３８】
本実施例では、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する。また、回転メンバーＥ１、Ｅ６が発明の第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を連結する２つの部材に相当する。
【００３９】
なお、図１の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３は、回転要素の相互の連動関係を維持したまま配置順序を様々に変更可能である。また、同様にしてクラッチＫ１、Ｋ２やブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の配置も変更可能である。例えば、遊星歯車装置Ｇ１１と遊星歯車装置Ｇ１２の位置を置き換えてもよく、ブレーキＢ１、Ｂ２をまとめて、遊星歯車装置Ｇ１１と遊星歯車装置Ｇ１２の間に配置してもよい。
また、２つの回転要素を連結する部材の少なくとも１つ、例えば、回転メンバーＥ６の部材を「一方向クラッチとクラッチを並列に配置した連絡手段」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１速、２速等における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、３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の歯数比αを変更して、変速各段の変速比の分布を調整してもよい。
また、３つのブレーキと２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。
また、図１の（ａ）のスケルトンは、縦置き型のみならず、横置き型の自動変速機にもそのまま応用できる。
【００４０】
図３、図４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２、図３は第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図３中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチとブレーキの締結状態を示す。図４中、（ａ）は１速〜４速の共線図、（ｂ）は５速〜６速および後退の共線図、（ｃ）は遊星歯車装置の回転要素の連結状態を示す。
【００４１】
図３の（ａ）において、筐体Ｄ１の入力軸Ｊ１と出力軸Ｊ２を結ぶ回転軸線上に３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および２つのクラッチＫ１、Ｋ２が配置される。遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３は、それぞれリングギヤＲ３１、Ｒ３２、Ｒ３３とサンギヤＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３の間に複数のピニオンギヤＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３を噛み合わせる。複数のピニオンギヤＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３は、ピニオンキャリヤＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３３で拘束されてそれぞれ一体に回転する。
【００４２】
入力軸Ｊ１に対して遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１が直結される。
クラッチＫ１の片側は、遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２、および出力軸Ｊ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ１を構成する。
クラッチＫ２の片側は、遊星歯車装置Ｇ３３のリングギヤＲ３３、および出力軸Ｊ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ２を構成する。
クラッチＫ１の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１、およびブレーキＢ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ３を構成する。
遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３、およびブレーキＢ２は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ４を構成する。
遊星歯車装置Ｇ３３のサンギヤＳ３３およびブレーキＢ３は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ５を構成する。
クラッチＫ２の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１および遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ６を構成する。
【００４３】
図３の（ｂ）には、前進５段、後退１段、合計６段階の変速段におけるクラッチＫ１、Ｋ２とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結の組み合わせと変速比が示される。４速が変速比＝１の直結段、５速がオーバードライブ変速段である。
変速比は、遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３の変速比をそれぞれα１ 、α２ 、α３ として数式で示される。変速比の右端の欄には、変速比α１ 、α２ 、α３ にそれぞれ０．７０、０．６７５、０．４５を代入して計算した変速比の数値が示される。
【００４４】
１速では、クラッチＫ２とブレーキＢ１が締結されて、変速比は３．５２となる。２速では、クラッチＫ２とブレーキＢ２が締結されて、変速比は２．４８となる。３速では、クラッチＫ２とブレーキＢ３が締結されて、変速比は１．４６となる。４速では、クラッチＫ１とクラッチＫ２が締結されて、変速比は１．００となる。５速では、クラッチＫ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は０．６９となる。後退ではブレーキＢ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は−３．４７となる。
【００４５】
図４の（ａ）、（ｂ）の線図は、（ｃ）のように構成した遊星歯車式変速装置における回転メンバーＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の回転状態の相対関係を直線で示している。
図３の（ａ）にも示されるように、回転メンバーＦ１には、遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２および入力軸Ｊ１が含まれる。回転メンバーＦ２には、遊星歯車装置Ｇ３３のリングギヤＲ３３、出力軸Ｊ２、およびクラッチＫ２が含まれる。回転メンバーＦ３には、遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１、クラッチＫ１、およびブレーキＢ１が含まれる。回転メンバーＦ４には、遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３、およびブレーキＢ２が含まれる。回転メンバーＦ５には、遊星歯車装置Ｇ３３のサンギヤＲ３３、およびブレーキＢ３が含まれる。
【００４６】
そして、遊星歯車装置Ｇ３１では、ピニオンキャリヤＣ３１に対してサンギヤＳ３１を１回転させると、リングギヤＲ３１がサンギヤＳ３１と逆方向にα１ 回転する。遊星歯車装置Ｇ３２では、ピニオンキャリヤＣ３２に対してサンギヤＳ３２を１回転させると、リングギヤＲ３２がサンギヤＳ３２と逆方向にα２ 回転する。遊星歯車装置Ｇ３３では、ピニオンキャリヤＣ３３に対してサンギヤＳ３３を１回転させると、リングギヤＲ３３がサンギヤＳ３３と逆方向にα３ 回転する。
【００４７】
図４の（ａ）に示されるように、１速では、回転メンバーＦ１を通じて入力軸Ｊ１の回転が入力される一方で回転メンバーＦ３の回転がロックされるから、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＦ２に取り出される。２速では、ブレーキＢ２によって回転メンバーＦ４の回転がロックされるから、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が取り出される。３速では、ブレーキＢ３によって回転メンバーＦ５の回転がロックされるから、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００４８】
４速では、クラッチＫ１が締結されるから、回転メンバーＦ１と回転メンバーＦ３の回転速度が等しくなる。これにより、回転メンバーＦ１と回転メンバーＦ６と回転メンバーＦ４の回転速度も等しくなる。また、クラッチＫ２も締結されていることから、回転メンバーＦ６と回転メンバーＦ２の回転速度も等しくなって、入力軸Ｊ１の回転が出力軸Ｊ２にそのまま現れる。
このとき、３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３はいずれも１つの噛み合わせ状態にロックされたまま、入力軸Ｊ１および出力軸Ｊ２と一体に回転している。
【００４９】
図４の（ｂ）に示されるように、５速ではクラッチＫ１が締結されるから、４速と同様に、回転メンバーＦ１、回転メンバーＦ３、回転メンバーＦ６、回転メンバーＦ４の回転速度が等しくなる。すなわち、遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２はロックされた状態で入力軸Ｊ１と一体に回転する。
しかし、クラッチＫ２が解除されてブレーキＢ３が締結されるから、回転メンバーＦ４の回転を遊星歯車装置Ｇ３３で増速した回転が回転メンバーＦ２に出力される。
従って、回転メンバーＦ４＝１と回転メンバーＦ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が取り出される。変速比が１を越えるオーバードライブ変速段である。
【００５０】
後退ではブレーキＢ１、Ｂ３が締結される。ブレーキＢ１が締結されると遊星歯車装置Ｇ３１が逆転器となり、サンギヤＳ３１の回転を遊星歯車装置Ｇ３１で逆転した回転が回転メンバーＦ４に出力される。
回転メンバーＦ４を通じたリングギヤＲ３２の逆方向の回転は、ブレーキＢ２を締結してリングギヤＲ３２をロックした場合よりも、遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２の回転速度を低下させる。この関係は、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ３＝０を結ぶ直線で示される。この直線と回転メンバーＦ４の交点に相当する回転速度が回転メンバーＦ４から出力される。
ブレーキＢ３によってサンギヤＳ３３の回転をロックされた遊星歯車装置Ｇ３３は、回転メンバーＦ４の回転を増速して回転メンバーＦ２に出力する。すなわち、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ３を結ぶ直線と回転メンバーＦ４の交点に対して回転メンバーＦ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＦ２から取り出される。
【００５１】
以上のように構成した第２実施例の遊星歯車式変速装置によれば、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチという最小限の構成によって、オーバードライブ変速段を含む前進５段、後退１段の６段階の変速が可能である。
そして、オーバードライブ変速段では、２組の遊星歯車装置の噛み合わせをロックしているから、オーバードライブ変速段でエンジン回転数を増大させた場合でも、自動変速機の騒音、振動、発熱が小さい。
また、第１実施例に比較して３組の遊星歯車装置の歯数比差が小さいから、歯の大きさを必要最小限とした軽量小型の遊星歯車装置を利用できる。
【００５２】
第２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する。また、回転メンバーＥ４、Ｅ６が発明の第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を連結する２つの部材を含む。
【００５３】
なお、図３の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３は、回転要素の相互の連動関係を維持したまま配置順序を様々に変更可能である。また、同様にしてクラッチＫ１、Ｋ２やブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の配置も変更可能である。例えば、図５に示すように、遊星歯車装置Ｇ３１と遊星歯車装置Ｇ３２の位置を置き換えてもよい。
また、２つの回転要素を連結する部材の少なくとも１つ、例えば、回転メンバーＥ６の部材を「一方向クラッチとクラッチを並列に配置した連絡手段」に置き換えてもよい。３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３の歯数比αを変更して変速比を調整してもよい。
また、３つのブレーキと２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。
【００５４】
図５は第２実施例の変形例の説明図である。ここでは、図３の（ａ）における遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２の配置順序を逆にしている。図５中のそれぞれの構成部材は、配置関係を除けば、図３の（ａ）における構成部材と実質的に同一であるから、図３の（ａ）と同一の符号を付して説明を省略する。ただし、回転メンバーＦ１〜Ｆ６に含まれる２つの回転要素を連結する部材は、この配置順序に適合するようにそれぞれ変形してある。このような構成によっても、第２実施例と同様な効果が得られる。
【００５５】
図６は参考例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図６中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は共線図である。ここでは、第１実施例や第２実施例のように出力軸側の２組の遊星歯車装置の間ではなくて、従来例のように入力軸側の２組の遊星歯車装置の間にクラッチを配置している。
図６の（ａ）、（ｂ）において、参考例の遊星歯車式変速装置は、入力軸Ｊ１および出力軸Ｊ２の回転軸線上に配置された３組の遊星歯車装置Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３を有する遊星歯車式変速装置において、遊星歯車装置Ｇ４１のサンギヤＳ４１と入力軸を相互に連結して一体に回転させる回転メンバーＨ１と、遊星歯車装置Ｇ４２のピニオンキャリヤＣ４２と遊星歯車装置Ｇ４３のリングギヤＲ４３と出力軸Ｊ２を相互に連結して一体に回転させる回転メンバーＨ２と、遊星歯車装置Ｇ４１、Ｇ４２のリングギヤＲ４１、Ｒ４２と遊星歯車装置Ｇ４３のピニオンキャリヤＣ４３を相互に連結して一体に回転させる回転メンバーＨ４と、遊星歯車装置Ｇ４１のピニオンキャリヤＣ４１を回転メンバーＨ１に連結可能なクラッチＫ１と、遊星歯車装置Ｇ４２のサンギヤＳ４２を回転メンバーＨ１に連結可能なクラッチＫ２と、遊星歯車装置Ｇ４１のピニオンキャリヤＣ４１の回転を筐体Ｄ１に対してロック可能なブレーキＢ１と、回転メンバーＨ４の回転を筐体Ｄ１に対してロック可能なブレーキＢ２と、遊星歯車装置Ｇ４３のサンギヤＳ４３の回転を筐体Ｄ１に対してロック可能なブレーキＢ３と、を有する。
【００５６】
１速ではクラッチＫ２とブレーキＢ１が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＨ２（出力軸Ｊ２）から出力される。
２速ではクラッチＫ２とブレーキＢ２が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
３速ではクラッチＫ２とブレーキＢ３が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
４速ではクラッチＫ１、Ｋ２が締結される。このとき、遊星歯車装置Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３は、いずれも噛み合わせをロックして入力軸Ｊ１と一体に回転する。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ３＝１を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
５速ではクラッチＫ１とブレーキＢ３が締結される。このときには、遊星歯車装置Ｇ４１だけが噛み合わせをロックして入力軸Ｊ１と一体に回転するから、回転メンバーＨ４の回転速度は入力軸Ｊ１と等しい。従って、（ｂ）の回転メンバーＨ４＝１と回転メンバーＨ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
後退ではブレーキＢ１、Ｂ３が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ４の交点に対して回転メンバーＨ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
【００５７】
以上のように構成された参考例の遊星歯車式変速装置では、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチという最小限の構成によって、オーバードライブ変速段を含む前進５段、後退１段の６段階の変速が可能である。また、遊星歯車装置の回転要素を連結する部材の本数が第１実施例や第２実施例に比較して１本少なくて済む。
そして、オーバードライブ変速段では、遊星歯車装置Ｇ４１の噛み合わせをロックしているから、オーバードライブ変速段でエンジン回転数を増大させた場合でも、自動変速機の騒音、振動、発熱が小さい。ただし、クラッチＫ２で切り離された遊星歯車装置Ｇ４２のサンギヤＳ４２が高速回転するから、第１実施例や第２実施例ほどの効果は得られない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の遊星歯車式変速装置によれば、前進５段、後退１段の６段階の変速が可能な自動変速機の基本構造を３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチで構成できる。
そして、オーバードライブ変速段では、２組の遊星歯車装置の噛み合わせをロックして入力軸と一体に回転させ、この回転を残りの遊星歯車式変速装置で増速して出力するから、遊星歯車装置の歯面の無駄な摩擦や軸受けの無駄な回転負荷が存在しない。
従って、オーバードライブ変速段における各種損失が小さく、自動変速機の伝達効率が高まるから燃費が向上する。また、軸受けの寿命が伸び、運転中の機構の温度上昇も抑制される等して、自動変速機全体の信頼性が向上する。
【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説明図である。
【図２】第１実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図３】第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図４】第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図５】第２実施例の変形例の説明図である。
【図６】参考例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図７】従来例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図８】従来例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【符号の説明】
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ ブレーキ
Ｋ１、Ｋ２ クラッチ
Ｊ１ 入力軸
Ｊ２ 出力軸
Ｄ１ 筐体
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ５１、Ｃ５２、Ｃ５３ ピニオンキャリヤ
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３、Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３ 遊星歯車装置
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５ 回転メンバー
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ４３、Ｐ５１、Ｐ５２、Ｐ５３ ピニオンギヤ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３ 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、複数組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複数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。
遊星歯車装置の回転要素（リングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤ）、および複数の締結要素（クラッチやブレーキ）の間は、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ている。
【０００３】
初期の自動変速機における遊星歯車式変速装置は、最低の変速比を１としたものが主流であったが、現在では、変速比が１以下のいわゆるオーバードライブ段が追加されている。そして、オーバードライブ段を含めて前進４〜６段階、後退１段階に変速比を切り替え可能としている。オーバードライブ段では、エンジン回転数を抑制した高速走行が可能となり、高速道路等におけるエンジン騒音が低下し燃費も向上する。
しかし、８０〜１００ｋｍ／時といった高速走行では、オーバードライブ段といえども入力回転数（エンジン回転数）が高まって、遊星歯車式変速装置のそれぞれの回転要素の回転数が高まる。回転要素の回転数が高まると、自動変速機内のオイルの攪拌や摩擦による発熱が著しくなり、軸受けの寿命が低下し、自動変速機の伝達効率が低下する。
このとき、複数組の遊星歯車装置の回転要素の中には、回転要素間の固定された連結関係によって、出力と無関係に高速回転する回転要素も存在する。このような回転要素については、回転を停止させて無駄な発熱や回転を抑制することが望まれる
【０００４】
そこで、２組の遊星歯車装置の間にクラッチを設けて、無駄な高速回転が伝達される変速段では連結関係を解除してしまう提案がなされている。すなわち、出力軸よりも高速回転する回転要素は、切り離して無負荷状態で空転させ、増速された高速回転が発生しないようにする。
しかし、回転要素とともに回転可能に構成されるクラッチの追加は、遊星歯車式変速装置の機構構造を複雑にして部品点数を増加させる。また、クラッチに油圧供給する油路やバルブも追加する必要がある。これらの結果、自動変速機が大型化し、故障の可能性が増して装置全体の信頼性が失われる。
従って、少なくともクラッチの総個数の増加に結び付くような「回転要素間のクラッチ」は実用的でない。
【０００５】
ところで、前進５段、後退１段の変速が可能な遊星歯車式変速装置は、３組の遊星歯車装置に３つのクラッチと３つのブレーキを組み合わせたものが一般的である。この基本的なスケルトンにエンジンブレーキを遮断する機構（一方向クラッチ等）が組み込まれる。
これに対して、例えば、特開昭５２−１４９５６２号公報に開示される装置のごとく、１つの遊星歯車装置の回転要素を入力軸に直結することによって１つのクラッチを省略した遊星歯車式変速装置も提案されている。この場合は、３組の遊星歯車装置に２つのクラッチと３つのブレーキを組み合わせたスケルトンとなる。
図７、図８は従来の遊星歯車式変速装置の説明図である。図７中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチとブレーキの締結状態を示す。図８中、（ａ）は１速〜４速の共線図、（ｂ）は５速〜６速および後退の共線図、（ｃ）は遊星歯車装置の回転要素の連結状態を示す。
以下の説明では、遊星歯車式変速装置の構造をスケルトンで示している。このスケルトンは、遊星歯車装置の回転要素、ブレーキ、およびクラッチの連結関係だけを取り出して線図で示しており、入出力軸の中心線から下に位置する部分を省略している。そして、実用上は当然に追加される一方向クラッチ等も省略して変速のための基本構造のみが示される。このようなスケルトンを基礎にして、遊星歯車装置の配置順序、クラッチやブレーキの具体的な構造と配置、油路の配置、連結部材の構造等が設計される。
以下の説明では、遊星歯車式変速装置の各変速段の動作が共線図を参照して説明される。共線図は、遊星歯車装置の回転要素、ブレーキ、およびクラッチの回転数の相互関係を線図で示しており、各変速段における変速比や回転要素の回転状態を直接求めさせる。
【０００６】
図７の（ａ）において、入力軸Ｊ１と出力軸Ｊ２を結ぶ中心線上に３組の遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および２つのクラッチＫ１、Ｋ２が配置される。遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３は、それぞれリングギヤＲ５１、Ｒ５２、Ｒ５３とサンギヤＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５３の間に複数のピニオンギヤＰ５１、Ｐ５２、Ｐ５３を噛み合わせる。複数のピニオンギヤＰ５１、Ｐ５２、Ｐ５３は、それぞれピニオンキャリヤＣ５１、Ｃ５２、Ｃ５３で拘束されて一体に回転する。
【０００７】
入力軸Ｊ１に遊星歯車装置Ｇ５１のサンギヤＳ５１が直結される。入力軸Ｊ１にクラッチＫ１、Ｋ２の片側が連結されるが、クラッチＫ１、Ｋ２は２組の遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２の間に配置されていると考えてもよい。
クラッチＫ１の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２、および遊星歯車装置Ｇ５３のサンギヤＳ５３に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ１を構成する。
クラッチＫ２の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ５２のピニオンキャリヤＣ５２、遊星歯車装置Ｇ５３のリングギヤＲ５３、およびブレーキＢ３に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ３を構成する。
遊星歯車装置Ｇ５３のピニオンキャリヤＣ５３は、出力軸Ｊ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ２を構成する。
遊星歯車装置Ｇ５１のピニオンキャリヤＣ５１は、遊星歯車装置Ｇ５２のリングギヤＲ５２、およびブレーキＢ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ４を構成する。
遊星歯車装置Ｇ５１のリングギヤＲ５１は、ブレーキＢ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＭ５を構成する。
【０００８】
図７の（ｂ）には、前進６段、後退１段、合計７段階の変速段におけるクラッチＫ１、Ｋ２とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結の組み合わせと変速比が示される。変速比は、遊星歯車装置Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３の変速比をそれぞれα１ 、α２ 、α３ として、数式で示される。変速比の右端の欄には、変速比α１ 、α２ 、α３ にそれぞれ０．６２５、０．４２５、０．３７５を代入して計算した変速比の数値が示される。
【０００９】
１速では、クラッチＫ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は３．６７となる。２速では、クラッチＫ１とブレーキＢ１が締結されて、変速比は２．０４となる。３速では、クラッチＫ１とブレーキＢ２が締結されて、変速比は１．４６となる。４速では、クラッチＫ１とクラッチＫ２が締結されて、変速比は１．００となる。６速では、クラッチＫ２とブレーキＢ２が締結されて、変速比は０．７２となる。７速では、クラッチＫ２とブレーキＢ１が締結されて、変速比は０．６１となる。後退ではブレーキＢ２とブレーキＢ３が締結されて、変速比は−４．０５となる。
【００１０】
図８の（ａ）、（ｂ）の線図は、（ｃ）のように構成した遊星歯車式変速装置における回転メンバーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５の回転状態を直線で示している。
図７の（ａ）にも示されるように、回転メンバーＭ１には、遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２、遊星歯車装置Ｇ５３のサンギヤＳ５３、およびクラッチＫ１が含まれる。回転メンバーＭ２には、遊星歯車装置Ｇ５３のピニオンキャリヤＣ５３、および出力軸Ｊ２が含まれる。回転メンバーＭ３には、遊星歯車装置Ｇ５２のピニオンキャリヤＣ５２、遊星歯車装置Ｇ５３のリングギヤＲ５３、クラッチＫ２、およびブレーキＢ３が含まれる。回転メンバーＭ４には、遊星歯車装置Ｇ５１のピニオンキャリヤＣ５１、遊星歯車装置Ｇ５２のリングギヤＲ５２、およびブレーキＢ１が含まれる。回転メンバーＭ５には、遊星歯車装置Ｇ５１のリングギヤＲ５１、およびブレーキＢ２が含まれる。
【００１１】
そして、遊星歯車装置Ｇ５１では、ピニオンキャリヤＣ５１に対してサンギヤＳ５１を１回転させると、リングギヤＲ５１がサンギヤＳ５１と逆方向にα１ 回転する。遊星歯車装置Ｇ５２では、ピニオンキャリヤＣ５２に対してサンギヤＳ５２を１回転させると、リングギヤＲ５２がサンギヤＳ５２と逆方向にα２ 回転する。遊星歯車装置Ｇ５３では、ピニオンキャリヤＣ５３に対してサンギヤＳ５３を１回転させると、リングギヤＲ５３がサンギヤＳ５３と逆方向にα３ 回転する。
【００１２】
図８の（ａ）に示されるように、１速では、回転メンバーＭ１を通じて入力軸Ｊ１の回転が入力される一方で回転メンバーＭ４の回転がロックされるから、回転メンバーＭ１＝１と回転メンバーＭ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＭ２に取り出される。２速では、同様に考えて、回転メンバーＭ１＝１と回転メンバーＭ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
３速では、ブレーキＢ２によってリングギアＲ５１の回転をロックされ、サンギヤＳ５１を入力軸Ｊ１に直結された遊星歯車装置Ｇ５１のピニオンキャリヤＣ５１から回転メンバーＭ４の回転が出力される。従って、回転メンバーＭ３＝１と回転メンバーＭ５を結ぶ直線と回転メンバーＭ４の交点に対して回転メンバーＭ１＝１を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
４速では、クラッチＫ１、Ｋ２が締結されて回転メンバーＭ１、Ｍ３の回転速度が等しくなる。これにより、遊星歯車装置Ｇ５２、Ｇ５３がロックされて入力軸Ｊ１と一体に回転し、出力軸を含む回転メンバーＭ２の回転速度も入力軸Ｊ１と等しくなる。
【００１３】
図８の（ｂ）に示されるように、５速では、クラッチＫ２およびブレーキＢ２が締結されるから、回転メンバーＭ３＝１と回転メンバーＭ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。変速比が１を越えるオーバードライブ変速段である。
６速では、クラッチＫ２およびブレーキＢ１が締結されるから、回転メンバーＭ３＝１と回転メンバーＭ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。５速よりもさらに変速比が小さいオーバードライブ変速段である。
後退ではブレーキＢ２、Ｂ３が締結される。ブレーキＢ２が締結されると、サンギヤＳ５１を入力軸Ｊ１に直結された遊星歯車装置Ｇ５１によって、回転メンバーＭ４の回転速度が定まり、この回転速度と回転メンバーＭ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＭ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図７、図８に示される遊星歯車式変速装置では、遊星歯車装置Ｇ５１のサンギヤＳ５１と遊星歯車装置Ｇ５２のピニオンキャリヤＣ５２の間にクラッチＫ２が配置される。また、遊星歯車装置Ｇ５１のサンギヤＳ５１と遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２の間にクラッチＫ１が配置される。
しかし、クラッチＫ１、Ｋ２のいずれによっても、オーバードライブ変速段における回転要素の回転数を抑制することはできない。
すなわち、図７の（ｂ）に示されるように、５速、６速では、回転メンバーＭ１の回転数が異常に高まる。また、回転メンバーＭ１は空転状態ではなく、遊星歯車装置Ｇ５２と遊星歯車装置Ｇ５３の間で動力伝達を行っているから、遊星歯車装置Ｇ５２のサンギヤＳ５２と遊星歯車装置Ｇ５３のサンギヤＳ５３における歯面や軸受けの負担が大きく、大きな発熱や振動や騒音が発生して、軸受けの寿命も損なわれている。
【００１５】
また、図６の（ｂ）の数式からも明らかなように、５速では３組の遊星歯車装置全部が変速に関与しているため、無駄に回転する回転要素が存在せず、そもそも回転要素をクラッチで切り離すこと自体が不可能である。６速でも２組の遊星歯車装置が変速に関与し、残りの１組は入力軸に直結されているから、状況は同じである。
そして、オーバードライブ変速段で変速に関与する遊星歯車装置が多いということは、歯面や軸受けの摩擦を通じて損失が大きく、オーバードライブ変速段における自動変速機の伝達効率が低くて発熱も大きいことを意味している。
【００１６】
本発明は、クラッチやブレーキの総数を増すことなく、オーバードライブ変速段における回転要素の高速回転を排除し得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。
また、部品点数の増加や機構の大型化を招くことなく、発熱、騒音、振動が抑制されて、軸受けの寿命や装置全体の信頼性が向上す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。
【００１７】
【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、入力部材の回転軸線上に配置された第１、第２、および第３遊星歯車装置を有する遊星歯車式変速装置において、第１遊星歯車装置の回転要素と第２遊星歯車装置の回転要素を相互に連結して一体に回転させる２組の回転メンバーと、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の少なくとも１つの回転要素に対して直結された入力部材と、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における前記２組の回転メンバーにも前記入力部材にも連結されない回転要素に対して前記入力部材を連結可能な第１クラッチと、第１クラッチに連結された前記回転要素の回転を筐体に対してロック可能な第１ブレーキと、第３遊星歯車装置のリングギヤに直結された出力部材と、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を筐体に対してロック可能な第２ブレーキと、第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を筐体に対してロック可能な第３ブレーキと、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における前記入力部材にも第１ブレーキにも第２ブレーキにも連結されない回転要素に対して前記出力部材を連結可能な第２クラッチとを有するものである。
【００１８】
請求項２の遊星歯車式変速装置は、請求項１の構成における前記２組の回転メンバーが、前記入力部材、第１遊星歯車装置のサンギヤ、および第２遊星歯車装置のサンギヤを一体に回転させる第１回転メンバーと、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、および第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させるとともに、第２クラッチを介して前記出力部材に連結可能な第２回転メンバーとからなるものである。
【００１９】
請求項３の遊星歯車式変速装置は、請求項１の構成における前記２組の回転メンバーが、第１遊星歯車装置のリングギヤ、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させる第１回転メンバーと、第１遊星歯車装置のサンギヤ、および第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させるとともに、第２クラッチを介して前記出力部材に連結可能な第２回転メンバーとからなるものである。
【００２０】
【作用】
請求項１の遊星歯車式変速装置では、出力部材よりも高速回転する回転要素をクラッチで切り離すのではなく、オーバードライブ変速段で出力部材よりも高速回転する回転要素そのものを無くしている。また、高速回転する回転要素を切り離して停止（または空転）させるのではなく、回転要素の多くを一体に回転させて、回転要素間の相対回転を積極的に消失させている。
オーバードライブ変速段では、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置は全体がロックされて入力部材と一体に回転する。オーバドライブ変速段は、実質的に第３遊星歯車装置だけで形成される。
（１）第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の回転要素が２組の回転メンバーで連結され、（２）２組の回転メンバーと無関係な回転要素の１つに入力部材が直結され、（３）別の無関係な回転要素が第１クラッチによって入力部材に連結可能であるから、第１クラッチを締結すれば、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置のすべての回転要素は相対回転できなくなり、全体がロックされて入力部材と一体に回転する。
従って、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置は、回転要素の噛み合い状態がロックされて歯面の摩擦が発生しない。また、サンギヤと入力部材の相対回転やピニオンギヤの自転が消失するから、それぞれの軸受けにかかる回転負荷も無くなる。
【００２１】
第１クラッチを締結した状態で、第２クラッチを締結すれば、第３遊星歯車装置の２つの回転要素（サンギヤ、ピニオンキャリヤ）に対して同じ回転が入力されるから、第３遊星歯車装置も噛み合い状態をロックしたまま一体に回転する状態となる。すなわち、第１、第２、第３遊星歯車装置の全体が入力部材と一体に回転して入力部材の回転速度がそのまま出力部材の回転速度となる。
これに対して、第２クラッチを解除して第３ブレーキを締結した状態がオーバードライブ変速段となる。第３遊星歯車装置が増速器として機能し、ピニオンキャリヤへの入力を増速した回転速度がリングギヤから出力される。このとき、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置は、出力軸よりも遅い回転速度で、入力軸と一体に回転しているから、出力軸よりも高速回転する回転要素は１つも無い。
【００２２】
請求項２の遊星歯車式変速装置では、第１遊星歯車装置のみで１速が形成される。第１ブレーキによってリングギヤをロックされた第１遊星歯車装置が減速器として機能し、サンギヤ入力を減速したピニオンキャリヤ出力がクラッチＫ２を通じて出力部材に伝達される。
【００２３】
請求項３の遊星歯車式変速装置では、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を協働させて１速を形成する。第１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遊星歯車装置が減速器として機能し、出力部材の回転を減速した逆向きの回転を形成する。この減速された回転が第２遊星歯車装置のリングギヤに戻し入力されて、出力部材（ピニオンキャリヤ）の回転速度をリングギヤがロックされた２速の場合よりも１段低下させる。
【００２４】
【実施例】
図１、図２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。図１、図２は第１実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。第１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中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチとブレーキの締結状態を示す。図２中、（ａ）は１速〜４速の共線図、（ｂ）は５速〜６速および後退の共線図、（ｃ）は遊星歯車装置の回転要素の連結状態を示す。
【００２５】
図１の（ａ）において、筐体Ｄ１の入力軸Ｊ１と出力軸Ｊ２を結ぶ回転軸線上に３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および２つのクラッチＫ１、Ｋ２が配置される。遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３は、それぞれリングギヤＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３とサンギヤＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の間に複数のピニオンギヤＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３を噛み合わせる。複数のピニオンギヤＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３は、ピニオンキャリヤＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で拘束されてそれぞれ一体に回転する。
【００２６】
入力軸Ｊ１に対して遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１が直結される。
クラッチＫ１の片側は、遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１、遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２、および出力軸Ｊ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ１を構成する。
クラッチＫ２の片側は、遊星歯車装置Ｇ１３のリングギヤＲ１３、および出力軸Ｊ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ２を構成する。
クラッチＫ１の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１、およびブレーキＢ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ３を構成する。
遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２、遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３、およびブレーキＢ２は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ４を構成する。
遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３およびブレーキＢ３は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ５を構成する。
クラッチＫ２の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＥ６を構成する。
【００２７】
図１の（ｂ）には、前進５段、後退１段、合計６段階の変速段におけるクラッチＫ１、Ｋ２とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結の組み合わせと変速比が示される。４速が変速比＝１の直結段、５速がオーバードライブ変速段である。
変速比は、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の変速比をそれぞれα１ 、α２ 、α３ として数式で示される。変速比の右端の欄には、変速比α１ 、α２ 、α３ にそれぞれ０．３７５、０．７０、０．４０を代入して計算した変速比の数値が示される。
【００２８】
１速では、クラッチＫ２とブレーキＢ１が締結されて、変速比は３．６７となる。２速では、クラッチＫ２とブレーキＢ２が締結されて、変速比は２．４３となる。３速では、クラッチＫ２とブレーキＢ３が締結されて、変速比は１．４１となる。４速では、クラッチＫ１とクラッチＫ２が締結されて、変速比は１．００となる。５速では、クラッチＫ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は０．７１となる。後退ではブレーキＢ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は−３．０２となる。
【００２９】
図２の（ａ）、（ｂ）の線図は、（ｃ）のように構成した遊星歯車式変速装置における回転メンバーＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５の回転状態の相対関係を直線で示している。
図１の（ａ）にも示されるように、回転メンバーＥ１には、遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２が含まれる。回転メンバーＥ２には、遊星歯車装置Ｇ１３のリングギヤＲ１３、出力軸Ｊ２、およびクラッチＫ２が含まれる。回転メンバーＥ３には、遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１、クラッチＫ１、およびブレーキＢ１が含まれる。回転メンバーＥ４には、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２、遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３、およびブレーキＢ２が含まれる。回転メンバーＥ５には、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＲ１３、およびブレーキＢ３が含まれる。
【００３０】
そして、遊星歯車装置Ｇ１１では、ピニオンキャリヤＣ１１に対してサンギヤＳ１１を１回転させると、リングギヤＲ１１がサンギヤＳ１１と逆方向にα１ 回転する。遊星歯車装置Ｇ１２では、ピニオンキャリヤＣ１２に対してサンギヤＳ１２を１回転させると、リングギヤＲ１２がサンギヤＳ１２と逆方向にα２ 回転する。遊星歯車装置Ｇ１３では、ピニオンキャリヤＣ１３に対してサンギヤＳ１３を１回転させると、リングギヤＲ１３がサンギヤＳ１３と逆方向にα３ 回転する。
【００３１】
図２の（ａ）に示されるように、１速では、回転メンバーＥ１を通じて入力軸Ｊ１の回転が入力される一方で回転メンバーＥ３の回転がロックされるから、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＥ２に取り出される。２速では、ブレーキＢ２によって回転メンバーＥ４の回転がロックされるから、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。３速では、ブレーキＢ３によって回転メンバーＥ５の回転がロックされるから、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００３２】
４速では、クラッチＫ１が締結されるから、回転メンバーＥ１と回転メンバーＥ３の回転速度が等しくなる。これにより、回転メンバーＥ１と回転メンバーＥ６と回転メンバーＥ４の回転速度も等しくなる。また、クラッチＫ２も締結されていることから、回転メンバーＥ６と回転メンバーＥ２の回転速度も等しくなって、入力軸Ｊ１の回転が出力軸Ｊ２にそのまま現れる。
このとき、３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３はいずれも１つの噛み合わせ状態にロックされたまま、入力軸Ｊ１および出力軸Ｊ２と一体に回転している。
【００３３】
図２の（ｂ）に示されるように、５速ではクラッチＫ１が締結されるから、４速と同様に、回転メンバーＥ１、回転メンバーＥ３、回転メンバーＥ６、回転メンバーＥ４の回転速度が等しくなる。すなわち、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２はロックされた状態で入力軸Ｊ１と一体に回転する。
しかし、クラッチＫ２が解除されてブレーキＢ３が締結されるから、回転メンバーＥ４の回転を遊星歯車装置Ｇ１３で増速した回転が回転メンバーＥ２に出力される。
従って、回転メンバーＥ４＝１と回転メンバーＥ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。変速比が１を越えるオーバードライブ変速段である。
【００３４】
後退ではブレーキＢ１、Ｂ３が締結される。ブレーキＢ１が締結されると遊星歯車装置Ｇ１１が減速器となり、回転メンバーＥ１の回転を遊星歯車装置Ｇ１１で減速した回転が回転メンバーＥ６に出力される。
遊星歯車装置Ｇ１２では、回転メンバーＥ６の回転がピニオンキャリヤＣ１２に入力され、回転メンバーＥ１の回転がサンギヤＳ１２に入力される。これにより、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２からは、（ｂ）の回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ３を結ぶ直線と回転メンバーＥ４の交点に相当する回転速度（逆方向の減速された回転）が出力される。
ブレーキＢ３によってサンギヤＳ１３の回転をロックされた遊星歯車装置Ｇ１３は、回転メンバーＥ４の回転を増速して回転メンバーＥ２に出力する。すなわち、回転メンバーＥ１＝１と回転メンバーＥ３を結ぶ直線と回転メンバーＥ４の交点に対して回転メンバーＥ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＥ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００３５】
以上のように構成した第１実施例の遊星歯車式変速装置によれば、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチという最小限の構成によって、オーバードライブ変速段を含む前進５段、後退１段の６段階の変速が可能である。また、遊星歯車装置の製作上無理のない歯数比αを持つ遊星歯車装置の組み合わせによって実用的な分布の６段階の変速比を形成している。
図７、図８の遊星歯車式変速装置のように、１組の遊星歯車装置の回転要素を入力軸と直結させることによって、１つのクラッチを省略しているから、一般的な遊星歯車式変速装置に比較してクラッチの個数が１つ少ない。従って、遊星歯車式変速装置が小型化、軽量化され、部品点数が減少し、油路や油圧バルブも少なくて済む。回転要素間を連結する部材の構造や配置の自由度が増大し、装置全体の信頼性やメンテナンス性も向上する。
【００３６】
そして、オーバードライブ変速段では、２組の遊星歯車装置の噛み合わせをロックして、出力軸よりも高速回転する回転要素そのものを無くしているから、オーバードライブ変速段でエンジン回転数を増大させた場合でも、自動変速機の騒音、振動、発熱が小さい。２組の遊星歯車装置については、回転要素間の相対回転が消失してすべての回転要素が入力軸と一体に回転するから、組み込まれたすべての軸受けで回転負荷が消失して磨耗が停止する。また、１つの噛み合わせ状態でロックされるから歯面の磨耗や摩擦損失も停止する。
これに対して、２つの回転要素間のクラッチ締結を解除して片方の回転要素を空転させる場合には、１つの遊星歯車式変速装置の回転要素間の相対回転が残るから、軸受けや歯面の磨耗や摩擦損失は停止しない。
【００３７】
また、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２の２つのサンギヤＳ１１、Ｓ１２は、中心の入力軸Ｊ１に固定すればよいから、回転メンバーＥ１に相当する特別なトルク伝達構造は不要である。従って、後述する第２実施例の場合よりも部品点数が少なくなり、全体構造も簡略化する。
また、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Ｇ３１、Ｇ３２に加えて遊星歯車装置Ｇ３３の噛み合い状態もロックされるから、歯面の摩擦や発熱がさらに抑制される。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い。従って、燃費が向上する。
また、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、変速動作が円滑で速く、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。
【００３８】
本実施例では、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する。また、回転メンバーＥ１、Ｅ６が発明の第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を連結する２つの部材に相当する。
【００３９】
なお、図１の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３は、回転要素の相互の連動関係を維持したまま配置順序を様々に変更可能である。また、同様にしてクラッチＫ１、Ｋ２やブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の配置も変更可能である。例えば、遊星歯車装置Ｇ１１と遊星歯車装置Ｇ１２の位置を置き換えてもよく、ブレーキＢ１、Ｂ２をまとめて、遊星歯車装置Ｇ１１と遊星歯車装置Ｇ１２の間に配置してもよい。
また、２つの回転要素を連結する部材の少なくとも１つ、例えば、回転メンバーＥ６の部材を「一方向クラッチとクラッチを並列に配置した連絡手段」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１速、２速等における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、３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の歯数比αを変更して、変速各段の変速比の分布を調整してもよい。
また、３つのブレーキと２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。
また、図１の（ａ）のスケルトンは、縦置き型のみならず、横置き型の自動変速機にもそのまま応用できる。
【００４０】
図３、図４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２、図３は第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図３中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチとブレーキの締結状態を示す。図４中、（ａ）は１速〜４速の共線図、（ｂ）は５速〜６速および後退の共線図、（ｃ）は遊星歯車装置の回転要素の連結状態を示す。
【００４１】
図３の（ａ）において、筐体Ｄ１の入力軸Ｊ１と出力軸Ｊ２を結ぶ回転軸線上に３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、および２つのクラッチＫ１、Ｋ２が配置される。遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３は、それぞれリングギヤＲ３１、Ｒ３２、Ｒ３３とサンギヤＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３の間に複数のピニオンギヤＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３を噛み合わせる。複数のピニオンギヤＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３は、ピニオンキャリヤＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３３で拘束されてそれぞれ一体に回転する。
【００４２】
入力軸Ｊ１に対して遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１が直結される。
クラッチＫ１の片側は、遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２、および出力軸Ｊ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ１を構成する。
クラッチＫ２の片側は、遊星歯車装置Ｇ３３のリングギヤＲ３３、および出力軸Ｊ２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ２を構成する。
クラッチＫ１の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１、およびブレーキＢ１に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ３を構成する。
遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３、およびブレーキＢ２は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ４を構成する。
遊星歯車装置Ｇ３３のサンギヤＳ３３およびブレーキＢ３は相互に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ５を構成する。
クラッチＫ２の別の片側は、遊星歯車装置Ｇ３１のサンギヤＳ３１および遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２に連結されて、一体に回転する回転メンバーＦ６を構成する。
【００４３】
図３の（ｂ）には、前進５段、後退１段、合計６段階の変速段におけるクラッチＫ１、Ｋ２とブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結の組み合わせと変速比が示される。４速が変速比＝１の直結段、５速がオーバードライブ変速段である。
変速比は、遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３の変速比をそれぞれα１ 、α２ 、α３ として数式で示される。変速比の右端の欄には、変速比α１ 、α２ 、α３ にそれぞれ０．７０、０．６７５、０．４５を代入して計算した変速比の数値が示される。
【００４４】
１速では、クラッチＫ２とブレーキＢ１が締結されて、変速比は３．５２となる。２速では、クラッチＫ２とブレーキＢ２が締結されて、変速比は２．４８となる。３速では、クラッチＫ２とブレーキＢ３が締結されて、変速比は１．４６となる。４速では、クラッチＫ１とクラッチＫ２が締結されて、変速比は１．００となる。５速では、クラッチＫ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は０．６９となる。後退ではブレーキＢ１とブレーキＢ３が締結されて、変速比は−３．４７となる。
【００４５】
図４の（ａ）、（ｂ）の線図は、（ｃ）のように構成した遊星歯車式変速装置における回転メンバーＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の回転状態の相対関係を直線で示している。
図３の（ａ）にも示されるように、回転メンバーＦ１には、遊星歯車装置Ｇ３２のサンギヤＳ３２および入力軸Ｊ１が含まれる。回転メンバーＦ２には、遊星歯車装置Ｇ３３のリングギヤＲ３３、出力軸Ｊ２、およびクラッチＫ２が含まれる。回転メンバーＦ３には、遊星歯車装置Ｇ３１のピニオンキャリヤＣ３１、クラッチＫ１、およびブレーキＢ１が含まれる。回転メンバーＦ４には、遊星歯車装置Ｇ３２のリングギヤＲ３２、遊星歯車装置Ｇ３３のピニオンキャリヤＣ３３、およびブレーキＢ２が含まれる。回転メンバーＦ５には、遊星歯車装置Ｇ３３のサンギヤＲ３３、およびブレーキＢ３が含まれる。
【００４６】
そして、遊星歯車装置Ｇ３１では、ピニオンキャリヤＣ３１に対してサンギヤＳ３１を１回転させると、リングギヤＲ３１がサンギヤＳ３１と逆方向にα１ 回転する。遊星歯車装置Ｇ３２では、ピニオンキャリヤＣ３２に対してサンギヤＳ３２を１回転させると、リングギヤＲ３２がサンギヤＳ３２と逆方向にα２ 回転する。遊星歯車装置Ｇ３３では、ピニオンキャリヤＣ３３に対してサンギヤＳ３３を１回転させると、リングギヤＲ３３がサンギヤＳ３３と逆方向にα３ 回転する。
【００４７】
図４の（ａ）に示されるように、１速では、回転メンバーＦ１を通じて入力軸Ｊ１の回転が入力される一方で回転メンバーＦ３の回転がロックされるから、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＦ２に取り出される。２速では、ブレーキＢ２によって回転メンバーＦ４の回転がロックされるから、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が取り出される。３速では、ブレーキＢ３によって回転メンバーＦ５の回転がロックされるから、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が取り出される。
【００４８】
４速では、クラッチＫ１が締結されるから、回転メンバーＦ１と回転メンバーＦ３の回転速度が等しくなる。これにより、回転メンバーＦ１と回転メンバーＦ６と回転メンバーＦ４の回転速度も等しくなる。また、クラッチＫ２も締結されていることから、回転メンバーＦ６と回転メンバーＦ２の回転速度も等しくなって、入力軸Ｊ１の回転が出力軸Ｊ２にそのまま現れる。
このとき、３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３はいずれも１つの噛み合わせ状態にロックされたまま、入力軸Ｊ１および出力軸Ｊ２と一体に回転している。
【００４９】
図４の（ｂ）に示されるように、５速ではクラッチＫ１が締結されるから、４速と同様に、回転メンバーＦ１、回転メンバーＦ３、回転メンバーＦ６、回転メンバーＦ４の回転速度が等しくなる。すなわち、遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２はロックされた状態で入力軸Ｊ１と一体に回転する。
しかし、クラッチＫ２が解除されてブレーキＢ３が締結されるから、回転メンバーＦ４の回転を遊星歯車装置Ｇ３３で増速した回転が回転メンバーＦ２に出力される。
従って、回転メンバーＦ４＝１と回転メンバーＦ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が取り出される。変速比が１を越えるオーバードライブ変速段である。
【００５０】
後退ではブレーキＢ１、Ｂ３が締結される。ブレーキＢ１が締結されると遊星歯車装置Ｇ３１が逆転器となり、サンギヤＳ３１の回転を遊星歯車装置Ｇ３１で逆転した回転が回転メンバーＦ４に出力される。
回転メンバーＦ４を通じたリングギヤＲ３２の逆方向の回転は、ブレーキＢ２を締結してリングギヤＲ３２をロックした場合よりも、遊星歯車装置Ｇ３２のピニオンキャリヤＣ３２の回転速度を低下させる。この関係は、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ３＝０を結ぶ直線で示される。この直線と回転メンバーＦ４の交点に相当する回転速度が回転メンバーＦ４から出力される。
ブレーキＢ３によってサンギヤＳ３３の回転をロックされた遊星歯車装置Ｇ３３は、回転メンバーＦ４の回転を増速して回転メンバーＦ２に出力する。すなわち、回転メンバーＦ１＝１と回転メンバーＦ３を結ぶ直線と回転メンバーＦ４の交点に対して回転メンバーＦ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＦ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＦ２から取り出される。
【００５１】
以上のように構成した第２実施例の遊星歯車式変速装置によれば、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチという最小限の構成によって、オーバードライブ変速段を含む前進５段、後退１段の６段階の変速が可能である。
そして、オーバードライブ変速段では、２組の遊星歯車装置の噛み合わせをロックしているから、オーバードライブ変速段でエンジン回転数を増大させた場合でも、自動変速機の騒音、振動、発熱が小さい。
また、第１実施例に比較して３組の遊星歯車装置の歯数比差が小さいから、歯の大きさを必要最小限とした軽量小型の遊星歯車装置を利用できる。
【００５２】
第２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する。また、回転メンバーＥ４、Ｅ６が発明の第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を連結する２つの部材を含む。
【００５３】
なお、図３の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３は、回転要素の相互の連動関係を維持したまま配置順序を様々に変更可能である。また、同様にしてクラッチＫ１、Ｋ２やブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の配置も変更可能である。例えば、図５に示すように、遊星歯車装置Ｇ３１と遊星歯車装置Ｇ３２の位置を置き換えてもよい。
また、２つの回転要素を連結する部材の少なくとも１つ、例えば、回転メンバーＥ６の部材を「一方向クラッチとクラッチを並列に配置した連絡手段」に置き換えてもよい。３組の遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３の歯数比αを変更して変速比を調整してもよい。
また、３つのブレーキと２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。
【００５４】
図５は第２実施例の変形例の説明図である。ここでは、図３の（ａ）における遊星歯車装置Ｇ３１、Ｇ３２の配置順序を逆にしている。図５中のそれぞれの構成部材は、配置関係を除けば、図３の（ａ）における構成部材と実質的に同一であるから、図３の（ａ）と同一の符号を付して説明を省略する。ただし、回転メンバーＦ１〜Ｆ６に含まれる２つの回転要素を連結する部材は、この配置順序に適合するようにそれぞれ変形してある。このような構成によっても、第２実施例と同様な効果が得られる。
【００５５】
図６は参考例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図６中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は共線図である。ここでは、第１実施例や第２実施例のように出力軸側の２組の遊星歯車装置の間ではなくて、従来例のように入力軸側の２組の遊星歯車装置の間にクラッチを配置している。
図６の（ａ）、（ｂ）において、参考例の遊星歯車式変速装置は、入力軸Ｊ１および出力軸Ｊ２の回転軸線上に配置された３組の遊星歯車装置Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３を有する遊星歯車式変速装置において、遊星歯車装置Ｇ４１のサンギヤＳ４１と入力軸を相互に連結して一体に回転させる回転メンバーＨ１と、遊星歯車装置Ｇ４２のピニオンキャリヤＣ４２と遊星歯車装置Ｇ４３のリングギヤＲ４３と出力軸Ｊ２を相互に連結して一体に回転させる回転メンバーＨ２と、遊星歯車装置Ｇ４１、Ｇ４２のリングギヤＲ４１、Ｒ４２と遊星歯車装置Ｇ４３のピニオンキャリヤＣ４３を相互に連結して一体に回転させる回転メンバーＨ４と、遊星歯車装置Ｇ４１のピニオンキャリヤＣ４１を回転メンバーＨ１に連結可能なクラッチＫ１と、遊星歯車装置Ｇ４２のサンギヤＳ４２を回転メンバーＨ１に連結可能なクラッチＫ２と、遊星歯車装置Ｇ４１のピニオンキャリヤＣ４１の回転を筐体Ｄ１に対してロック可能なブレーキＢ１と、回転メンバーＨ４の回転を筐体Ｄ１に対してロック可能なブレーキＢ２と、遊星歯車装置Ｇ４３のサンギヤＳ４３の回転を筐体Ｄ１に対してロック可能なブレーキＢ３と、を有する。
【００５６】
１速ではクラッチＫ２とブレーキＢ１が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が回転メンバーＨ２（出力軸Ｊ２）から出力される。
２速ではクラッチＫ２とブレーキＢ２が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ４＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
３速ではクラッチＫ２とブレーキＢ３が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
４速ではクラッチＫ１、Ｋ２が締結される。このとき、遊星歯車装置Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３は、いずれも噛み合わせをロックして入力軸Ｊ１と一体に回転する。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ３＝１を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
５速ではクラッチＫ１とブレーキＢ３が締結される。このときには、遊星歯車装置Ｇ４１だけが噛み合わせをロックして入力軸Ｊ１と一体に回転するから、回転メンバーＨ４の回転速度は入力軸Ｊ１と等しい。従って、（ｂ）の回転メンバーＨ４＝１と回転メンバーＨ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
後退ではブレーキＢ１、Ｂ３が締結される。（ｂ）の回転メンバーＨ１＝１と回転メンバーＨ３＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ４の交点に対して回転メンバーＨ５＝０を結ぶ直線と回転メンバーＨ２の交点に相当する回転速度が出力される。
【００５７】
以上のように構成された参考例の遊星歯車式変速装置では、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチという最小限の構成によって、オーバードライブ変速段を含む前進５段、後退１段の６段階の変速が可能である。また、遊星歯車装置の回転要素を連結する部材の本数が第１実施例や第２実施例に比較して１本少なくて済む。
そして、オーバードライブ変速段では、遊星歯車装置Ｇ４１の噛み合わせをロックしているから、オーバードライブ変速段でエンジン回転数を増大させた場合でも、自動変速機の騒音、振動、発熱が小さい。ただし、クラッチＫ２で切り離された遊星歯車装置Ｇ４２のサンギヤＳ４２が高速回転するから、第１実施例や第２実施例ほどの効果は得られない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の遊星歯車式変速装置によれば、前進５段、後退１段の６段階の変速が可能な自動変速機の基本構造を３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと２つのクラッチで構成できる。
そして、オーバードライブ変速段では、２組の遊星歯車装置の噛み合わせをロックして入力軸と一体に回転させ、この回転を残りの遊星歯車式変速装置で増速して出力するから、遊星歯車装置の歯面の無駄な摩擦や軸受けの無駄な回転負荷が存在しない。
従って、オーバードライブ変速段における各種損失が小さく、自動変速機の伝達効率が高まるから燃費が向上する。また、軸受けの寿命が伸び、運転中の機構の温度上昇も抑制される等して、自動変速機全体の信頼性が向上する。
【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説明図である。
【図２】第１実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図３】第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図４】第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図５】第２実施例の変形例の説明図である。
【図６】参考例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図７】従来例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図８】従来例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【符号の説明】
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ ブレーキ
Ｋ１、Ｋ２ クラッチ
Ｊ１ 入力軸
Ｊ２ 出力軸
Ｄ１ 筐体
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ５１、Ｃ５２、Ｃ５３ ピニオンキャリヤ
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４３、Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５３ 遊星歯車装置
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５ 回転メンバー
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ４３、Ｐ５１、Ｐ５２、Ｐ５３ ピニオンギヤ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３ リングギヤ
Claims (3)
- 入力部材の回転軸線上に配置された第１、第２、および第３遊星歯車装置を有する遊星歯車式変速装置において、
第１遊星歯車装置の回転要素と第２遊星歯車装置の回転要素を相互に連結して一体に回転させる２組の回転メンバーと、
第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における少なくとも１つの回転要素に対して直結された入力部材と、
第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における前記２組の回転メンバーにも前記入力部材にも連結されない回転要素に対して前記入力部材を連結可能な第１クラッチと、
第１クラッチに連結された前記回転要素の回転を筐体に対してロック可能な第１ブレーキと、
第３遊星歯車装置のリングギヤに直結された出力部材と、
第２遊星歯車装置のリングギヤ、および第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を筐体に対してロック可能な第２ブレーキと、
第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を筐体に対してロック可能な第３ブレーキと、
第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置における前記入力部材にも第１ブレーキにも第２ブレーキにも連結されない回転要素に対して前記出力部材を連結可能な第２クラッチと、を有することを特徴とする遊星歯車式変速装置。 - 前記２組の回転メンバーは、前記入力部材、第１遊星歯車装置のサンギヤ、および第２遊星歯車装置のサンギヤを一体に回転させる第１回転メンバーと、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、および第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させるとともに、第２クラッチを介して前記出力部材に連結可能な第２回転メンバーと、からなることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車式変速装置。 - 前記２組の回転メンバーは、第１遊星歯車装置のリングギヤ、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させる第１回転メンバーと、
第１遊星歯車装置のサンギヤ、および第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを一体に回転させるとともに、第２クラッチを介して前記出力部材に連結可能な第２回転メンバーと、からなることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車式変速装置。
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