WO2023079886A1 - 多段変速機 - Google Patents

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WO2023079886A1
WO2023079886A1 PCT/JP2022/037059 JP2022037059W WO2023079886A1 WO 2023079886 A1 WO2023079886 A1 WO 2023079886A1 JP 2022037059 W JP2022037059 W JP 2022037059W WO 2023079886 A1 WO2023079886 A1 WO 2023079886A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
planetary
gear
planetary gear
sun gear
gear set
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/037059
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓 松尾
伸人 安田
正樹 塩原
倫弘 相田
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another

Definitions

  • the present disclosure relates to multi-speed transmissions.
  • a work vehicle such as a dump truck is equipped with a multi-speed transmission with multiple planetary gear sets.
  • a planetary gear type multi-speed transmission can obtain a desired reduction ratio by appropriately combining the rotating elements of each planetary gear set.
  • a multi-speed transmission that includes four planetary gear sets and six control elements and is capable of generating ten forward speeds and two reverse speeds has been disclosed, for example, in US Patent Application Publication No. 2015/0267781 (Patent Reference 1).
  • the present disclosure proposes a multi-stage transmission that can reduce variations in the inter-stage ratio.
  • a multi-speed transmission includes an input member and an output member.
  • Multi-speed transmissions have four or fewer planetary gear sets.
  • the four or fewer planetary gearsets are a first planetary gearset, a second planetary gearset, a third planetary gearset and a fourth planetary gearset arranged axially in order from the input member to the output member. contains.
  • Each planetary gear set includes a sun gear, a planet carrier and a ring gear.
  • a multi-speed transmission has six or fewer control elements. each of said six or fewer control elements operably coupled to at least one of said four or fewer planetary gear sets to provide a different set of gear ratios between an input member and an output member; It is selectively engageable to generate.
  • the set of different gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least two reverse gear ratios.
  • One of the six or less control elements selectively couples the sun gear of the third planetary gearset and the planetary carrier of the fourth planetary gearset.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-stage transmission according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a table showing each clutch or each brake that is engaged in each speed stage of the multi-speed transmission
  • 4 is a table showing gear ratios in each planetary gear set of the multi-stage transmission according to the first embodiment
  • It is a schematic diagram of a multi-stage transmission according to a second embodiment.
  • 9 is a table showing gear ratios in each planetary gear set of the multi-stage transmission according to the second embodiment
  • It is a schematic diagram of a multi-stage transmission according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a table showing gear ratios in each planetary gear set of a multi-stage transmission according to a third embodiment
  • FIG. It is a schematic diagram of a multi-speed transmission concerning a 4th embodiment.
  • FIG. 11 is a table showing gear ratios in each planetary gear set of a multi-stage transmission according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a table showing gear ratios in each
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-stage transmission 100 according to the first embodiment.
  • Multi-speed transmission 100 changes the rotation speed of power input from an arbitrary drive source (not shown) such as an internal combustion engine typified by a diesel engine and an electric motor, and outputs the power. Power from the drive source may be input to multi-speed transmission 100 via a torque converter.
  • the multi-speed transmission 100 includes a plurality of planetary gear sets 1-4, a plurality of clutches 51-53, a plurality of brakes 61-63, an input member 7, a first intermediate coupling member 81, a second intermediate coupling member 82, a third intermediate It comprises a coupling member 83 , a fourth intermediate coupling member 84 , an output member 10 and a housing 9 .
  • Planetary gear sets 1-4, clutches 51-53, brakes 61-63, input member 7, first intermediate coupling member 81, second intermediate coupling member 82, third intermediate coupling member 83, fourth intermediate coupling member 84 and output member 10 are housed in housing 9 .
  • the rotation axis O indicates the centerline of the input member 7 and the output member 10.
  • the rotation axis direction indicates the direction in which the rotation axis O extends.
  • the radial direction indicates the radial direction of a circle centered on the rotation axis O. As shown in FIG. In FIG. 1 and subsequent FIGS. 4, 6 and 8, the rotation axis direction is the horizontal direction in the drawing, and the radial direction is the vertical direction in the drawing.
  • the input side indicates the side to which multi-speed transmission 100 inputs power.
  • the output side indicates the side to which multi-speed transmission 100 outputs power. 1 and subsequent FIGS. 4, 6 and 8, the input side is on the left side of the figure and the output side is on the right side of the figure.
  • the plurality of planetary gear sets includes a first planetary gear set 1, a second planetary gear set 2, a third planetary gear set 3, and a fourth planetary gear set 4.
  • the multiple clutches include a first clutch 51 , a second clutch 52 and a third clutch 53 .
  • the multiple brakes include a first brake 61 , a second brake 62 and a third brake 63 .
  • Each of the clutches 51-53 and each of the brakes 61-63 corresponds to the control element of the embodiment.
  • the six control elements include first clutch 51 , second clutch 52 , third clutch 53 , first brake 61 , second brake 62 and third brake 63 .
  • the first planetary gear set 1, the second planetary gear set 2, the third planetary gear set 3, and the fourth planetary gear set 4 are rotatably supported around the rotation axis O.
  • the first planetary gear set 1, the second planetary gear set 2, the third planetary gear set 3, and the fourth planetary gear set 4 are arranged in this order along the rotation axis direction.
  • the first planetary gear set 1, the second planetary gear set 2, the third planetary gear set 3, and the fourth planetary gear set 4 are arranged in this order from the input side to the output side.
  • the input member 7 is configured to rotate around the rotation axis O. Power from a drive source such as an engine is input to the input member 7 .
  • the first intermediate coupling member 81 is configured to rotate around the rotation axis O.
  • the first intermediate coupling member 81 has a portion extending in the rotation axis direction.
  • the centerline of the first intermediate coupling member 81 and the centerline of the input member 7 are substantially the same.
  • the second intermediate coupling member 82 is configured to rotate around the rotation axis O.
  • the second intermediate coupling member 82 has a portion extending in the rotation axis direction.
  • the axially extending portion of the second intermediate coupling member 82 is arranged radially inside the axially extending portion of the first intermediate coupling member 81 .
  • the centerline of the second intermediate coupling member 82 and the centerline of the input member 7 are substantially the same.
  • the third intermediate coupling member 83 is configured to rotate around the rotation axis O.
  • the third intermediate coupling member 83 has a portion extending in the rotation axis direction.
  • the centerline of the third intermediate coupling member 83 and the centerline of the input member 7 are substantially the same.
  • the fourth intermediate coupling member 84 is configured to rotate around the rotation axis O.
  • the fourth intermediate coupling member 84 has a portion extending in the rotation axis direction.
  • the centerline of the fourth intermediate coupling member 84 and the centerline of the input member 7 are substantially the same.
  • the first planetary gear set 1 is a single pinion planetary gear mechanism.
  • the first planetary gear set 1 has a first sun gear 11, a plurality of first planetary gears 12, a first ring gear 13, and a first planetary carrier 14 as rotating elements.
  • the first sun gear 11 is rotatably arranged around the rotation axis O.
  • the first sun gear 11 is arranged radially outside the input member 7 .
  • the first sun gear 11 is annular, and the input member 7 penetrates the first sun gear 11 .
  • the first sun gear 11 and the input member 7 are relatively rotatable.
  • the first sun gear 11 is configured to rotate integrally with the first intermediate coupling member 81 . Specifically, the first sun gear 11 is fixed to the first intermediate coupling member 81 .
  • the first sun gear 11 and the first intermediate coupling member 81 may be formed by one member.
  • Each first planetary gear 12 is configured to mesh with the first sun gear 11 .
  • Each first planetary gear 12 is arranged radially outside the first sun gear 11 . Specifically, the first planetary gears 12 are spaced apart in the circumferential direction.
  • Each first planetary gear 12 is configured to revolve around the first sun gear 11 .
  • Each first planetary gear 12 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • Each first planetary gear 12 is configured to rotate.
  • the first ring gear 13 meshes with each first planetary gear 12 .
  • the first ring gear 13 is configured to rotate about the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the first ring gear 13 is configured to rotate integrally with the second intermediate coupling member 82 . Specifically, the first ring gear 13 is fixed to the second intermediate coupling member 82 .
  • the first ring gear 13 and the second intermediate coupling member 82 may be formed by one member.
  • the first planetary carrier 14 supports each first planetary gear 12 .
  • Each first planetary gear 12 is rotatable while being supported by the first planetary carrier 14 .
  • the first planetary carrier 14 is configured to rotate about the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the second planetary gear set 2 is a single pinion planetary gear mechanism.
  • the second planetary gear set 2 has a second sun gear 21, a plurality of second planetary gears 22, a second ring gear 23, and a second planetary carrier 24 as rotating elements.
  • the second sun gear 21 is configured to be rotatable around the rotation axis O.
  • the second sun gear 21 is arranged radially outside the input member 7 .
  • the second sun gear 21 is annular, and the input member 7 penetrates the second sun gear 21 .
  • the second sun gear 21 and the input member 7 are relatively rotatable.
  • the second sun gear 21 is configured to rotate integrally with the second intermediate coupling member 82 .
  • the second sun gear 21 is fixed to the second intermediate coupling member 82 .
  • the second sun gear 21 and the second intermediate coupling member 82 may be formed by one member.
  • the second intermediate coupling member 82 connects the first ring gear 13 of the first planetary gear set 1 and the second sun gear 21 of the second planetary gear set 2 .
  • the first ring gear 13 and the second sun gear 21 are configured to rotate integrally with each other.
  • Each second planetary gear 22 is configured to mesh with the second sun gear 21 .
  • Each second planetary gear 22 is arranged radially outside the second sun gear 21 . Specifically, the second planetary gears 22 are spaced apart in the circumferential direction.
  • Each second planetary gear 22 is configured to revolve around the second sun gear 21 .
  • Each second planetary gear 22 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • Each second planetary gear 22 is configured to rotate.
  • the second ring gear 23 meshes with each second planetary gear 22 .
  • the second ring gear 23 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the second ring gear 23 is configured to rotate together with the first intermediate coupling member 81 . Specifically, the second ring gear 23 is fixed to the first intermediate coupling member 81 .
  • the second ring gear 23 and the first intermediate coupling member 81 may be formed by one member.
  • the second planetary carrier 24 supports each second planetary gear 22 .
  • Each second planetary gear 22 is rotatable while being supported by the second planetary carrier 24 .
  • the second planetary carrier 24 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the second planetary carrier 24 is configured to rotate integrally with the third intermediate coupling member 83 . Specifically, the second planetary carrier 24 is fixed to the third intermediate coupling member 83 .
  • the second planetary carrier 24 and the third intermediate coupling member 83 may be formed by one member.
  • the third planetary gear set 3 is a single pinion planetary gear mechanism.
  • the third planetary gear set 3 has a third sun gear 31, a plurality of third planetary gears 32, a third ring gear 33, and a third planetary carrier 34 as rotating elements.
  • the third sun gear 31 is configured to rotate together with the input member 7 . Specifically, the third sun gear 31 is fixed to the input member 7 .
  • the input member 7 is connected to the third sun gear 31 of the third planetary gear set 3 .
  • the third sun gear 31 and the input member 7 may be formed by one member.
  • Each third planetary gear 32 is configured to mesh with the third sun gear 31 .
  • Each third planetary gear 32 is arranged radially outside the third sun gear 31 . Specifically, the third planetary gears 32 are spaced apart in the circumferential direction.
  • Each third planetary gear 32 is configured to revolve around the third sun gear 31 .
  • Each third planetary gear 32 is configured to rotate about the rotation axis O. As shown in FIG.
  • Each third planetary gear 32 is configured to rotate.
  • the third ring gear 33 meshes with each third planetary gear 32 .
  • the third ring gear 33 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the third ring gear 33 is configured to rotate integrally with the third intermediate coupling member 83 .
  • the third ring gear 33 is fixed to the third intermediate coupling member 83 .
  • the third ring gear 33 and the third intermediate coupling member 83 may be formed by one member.
  • the third intermediate coupling member 83 connects the second planetary carrier 24 of the second planetary gearset 2 and the third ring gear 33 of the third planetary gearset 3 .
  • the second planetary carrier 24 and the third ring gear 33 are configured to rotate integrally with each other.
  • the third planetary carrier 34 supports each third planetary gear 32 .
  • Each third planetary gear 32 is rotatable while being supported by the third planetary carrier 34 .
  • the third planetary carrier 34 is configured to rotate about the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the fourth planetary gear set 4 is a single pinion planetary gear mechanism.
  • the fourth planetary gear set 4 has a fourth sun gear 41, a plurality of fourth planetary gears 42, a fourth ring gear 43, and a fourth planetary carrier 44 as rotating elements.
  • the fourth sun gear 41 is annular and arranged rotatably around the rotation axis O.
  • the fourth sun gear 41 is configured to rotate integrally with the first intermediate coupling member 81 .
  • the fourth sun gear 41 is fixed to the first intermediate coupling member 81 .
  • the fourth sun gear 41 and the first intermediate coupling member 81 may be formed by one member.
  • the first intermediate coupling member 81 connects the first sun gear 11 of the first planetary gear set 1, the second ring gear 23 of the second planetary gear set 2, and the fourth sun gear 41 of the fourth planetary gear set 4. ing.
  • the first sun gear 11, the second ring gear 23, and the fourth sun gear 41 are configured to rotate integrally with each other.
  • Each fourth planetary gear 42 is configured to mesh with the fourth sun gear 41 .
  • Each fourth planetary gear 42 is arranged radially outside the fourth sun gear 41 . Specifically, the fourth planetary gears 42 are spaced apart in the circumferential direction.
  • Each fourth planetary gear 42 is configured to revolve around the fourth sun gear 41 .
  • Each fourth planetary gear 42 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • Each fourth planetary gear 42 is configured to rotate.
  • the fourth ring gear 43 meshes with each fourth planetary gear 42 .
  • the fourth ring gear 43 is configured to rotate around the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the fourth ring gear 43 is configured to rotate integrally with the output member 10 .
  • the fourth ring gear 43 is fixed to the output member 10 .
  • the output member 10 is connected to the fourth ring gear 43 of the fourth planetary gear set 4 .
  • the fourth ring gear 43 and the output member 10 may be formed by one member.
  • the output member 10 outputs power. Specifically, the output member 10 outputs power having a rotation speed changed by the multi-speed transmission 100 .
  • the fourth planetary carrier 44 supports each fourth planetary gear 42 .
  • Each fourth planetary gear 42 is rotatable while being supported by the fourth planetary carrier 44 .
  • the fourth planetary carrier 44 is configured to rotate about the rotation axis O. As shown in FIG.
  • the fourth planetary carrier 44 is configured to rotate integrally with the fourth intermediate coupling member 84 . Specifically, the fourth planet carrier 44 is fixed to the fourth intermediate coupling member 84 .
  • the fourth planetary carrier 44 and the fourth intermediate coupling member 84 may be formed by one member.
  • the first clutch 51 is configured to selectively connect the third sun gear 31 of the third planetary gear set 3 and the fourth intermediate coupling member 84 .
  • the first clutch 51 is configured to selectively connect the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 of the fourth planetary gear set 4 .
  • the first clutch 51 is, for example, a hydraulic clutch mechanism and can be composed of a plurality of discs.
  • the first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth intermediate coupling member 84 when in the engaged state.
  • the first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 via the fourth intermediate coupling member 84 when in the engaged state. Therefore, the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 rotate integrally.
  • the first clutch 51 releases the connection between the third sun gear 31 and the fourth intermediate coupling member 84 when in the released state. Therefore, the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 are rotatable relative to each other.
  • the second clutch 52 is configured to selectively connect the third planetary carrier 34 of the third planetary gear set 3 and the first intermediate coupling member 81 .
  • the second clutch 52 is configured to selectively connect the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the second clutch 52 is, for example, a hydraulic clutch mechanism and can be composed of a plurality of discs.
  • the second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 and the first intermediate coupling member 81 when in the engaged state.
  • the second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 via the first intermediate coupling member 81 when in the engaged state. Therefore, the third planetary carrier 34, the first sun gear 11, the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 rotate integrally.
  • the second clutch 52 releases the connection between the third planetary carrier 34 and the first intermediate coupling member 81 when in the released state. Therefore, the third planetary carrier 34 is rotatable relative to the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the third clutch 53 is configured to selectively connect the third planetary carrier 34 of the third planetary gear set 3 and the fourth intermediate coupling member 84 .
  • the third clutch 53 is configured to selectively couple the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 of the fourth planetary gear set 4 .
  • the third clutch 53 is, for example, a hydraulic clutch mechanism and can be composed of a plurality of discs.
  • the third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth intermediate coupling member 84 when in the engaged state.
  • the third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 via the fourth intermediate coupling member 84 when in the engaged state. Therefore, the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 rotate integrally.
  • the third clutch 53 releases the connection between the third planetary carrier 34 and the fourth intermediate coupling member 84 when in the released state. Therefore, the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 are rotatable relative to each other.
  • the first brake 61 is configured to selectively connect the second intermediate coupling member 82 and the housing 9 .
  • the first brake 61 is configured to selectively connect the first ring gear 13 of the first planetary gear set 1 and the second sun gear 21 of the second planetary gear set 2 with the housing 9 .
  • the first brake 61 connects the second intermediate coupling member 82 and the housing 9 when in the engaged state.
  • the first brake 61 connects the first ring gear 13 and the housing 9 and connects the second sun gear 21 and the housing 9 when in the engaged state.
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 so that the first ring gear 13 and the second sun gear 21 cannot rotate.
  • the first brake 61 releases the connection between the second intermediate coupling member 82 and the housing 9 when in the released state. In the released state, the first brake 61 releases the connection between the first ring gear 13 and the housing 9 and releases the connection between the second sun gear 21 and the housing 9 .
  • the first brake 61 in the released state does not brake the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21, and the first ring gear 13 and the second sun gear 21 are rotatable.
  • the second brake 62 is configured to selectively connect the first planetary carrier 14 of the first planetary gear set 1 and the housing 9 .
  • the second brake 62 connects the first planetary carrier 14 and the housing 9 when engaged.
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 so that the first planetary carrier 14 cannot rotate.
  • the second brake 62 releases the connection between the first planetary carrier 14 and the housing 9 when in the released state.
  • the second brake 62 in the released state does not brake the rotation of the first planetary carrier 14, and the first planetary carrier 14 is rotatable.
  • the third brake 63 is configured to selectively connect the fourth planet carrier 44 of the fourth planetary gear set 4 and the housing 9 .
  • the third brake 63 connects the fourth planetary carrier 44 and the housing 9 when engaged.
  • the engaged third brake 63 brakes the rotation of the fourth planetary carrier 44 so that the fourth planetary carrier 44 cannot rotate.
  • the third brake 63 releases the connection between the fourth planetary carrier 44 and the housing 9 when in the released state.
  • the third brake 63 in the released state does not brake the rotation of the fourth planetary carrier 44, and the fourth planetary carrier 44 is rotatable.
  • each of the first to third clutches 51 to 53 and the first to third brakes 61 to 63 is one of the first to fourth planetary gear sets 1 to 4. operably coupled to at least one planetary gear set;
  • the set of different gear ratios includes at least ten forward gear ratios and two reverse gear ratios.
  • FIG. 2 is a table showing the clutches 51-53 or the brakes 61-63 that are engaged in each speed stage of the multi-speed transmission 100.
  • FIG. FIG. 2 shows operating states of the first to third clutches 51 to 53 and the first to third brakes 61 to 63 corresponding to each speed stage. If the columns of the first to third clutches 51 to 53 and the first to third brakes 61 to 63 are crossed, they are in an engaged state, and if they are blank, they are released (disengaged). state.
  • the third clutch 53, the first brake 61 and the third brake 63 are engaged, and the first clutch 51 and the second clutch are engaged. 52 and the second brake 62 are released.
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the engaged third brake 63 brakes the rotation of the fourth planetary carrier 44 .
  • the third clutch 53, the second brake 62 and the third brake 63 are engaged, and the first clutch 51 and the second clutch are engaged. 52 and the first brake 61 are released.
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the engaged third brake 63 brakes the rotation of the fourth planetary carrier 44 .
  • the third clutch 53, the first brake 61 and the second brake 62 are engaged, and the first clutch 51 and the second clutch are engaged. 52 and the third brake 63 are released.
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the second clutch 52, the third clutch 53 and the second brake 62 are engaged, and the first clutch 51 and the first brake are engaged. 61 and the third brake 63 are released.
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the second clutch 52, the third clutch 53 and the first brake 61 are engaged, and the first clutch 51 and the second brake are engaged. 62 and the third brake 63 are released.
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the first clutch 51, the third clutch 53 and the second brake 62 are engaged, and the second clutch 52 and the first brake are engaged. 61 and the third brake 63 are released.
  • the engaged first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the first clutch 51, the third clutch 53 and the first brake 61 are engaged, and the second clutch 52 and the second brake are engaged. 62 and the third brake 63 are released.
  • the engaged first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the first clutch 51, the second clutch 52 and the third clutch 53 are engaged, and the first brake 61 and the second brake are engaged. 62 and the third brake 63 are released.
  • the engaged first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged third clutch 53 connects the third planetary carrier 34 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the first clutch 51, the second clutch 52 and the second brake 62 are engaged, and the third clutch 53 and the first brake are engaged. 61 and the third brake 63 are released.
  • the engaged first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the first clutch 51, the first brake 61 and the second brake 62 are engaged, and the second clutch 52 and the third clutch are engaged. 53 and the third brake 63 are released.
  • the engaged first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the second clutch 52, the second brake 62 and the third brake 63 are engaged, and the first clutch 51 and the third clutch are engaged. 53 and the first brake 61 are released.
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 .
  • the engaged third brake 63 brakes the rotation of the fourth planetary carrier 44 .
  • the second clutch 52, the first brake 61 and the third brake 63 are engaged, and the first clutch 51 and the third clutch are engaged. 53 and the second brake 62 are released.
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the engaged third brake 63 brakes the rotation of the fourth planetary carrier 44 .
  • the first clutch 51, the second clutch 52 and the first brake 61 are engaged, and the first clutch 51 and the second clutch 52 are engaged.
  • the clutch 53, the second brake 62 and the third brake 63 are released.
  • the engaged first clutch 51 connects the third sun gear 31 and the fourth planetary carrier 44 .
  • the engaged second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first ring gear 13 and the second sun gear 21 .
  • the number of teeth of the sun gear is a
  • the number of teeth of the ring gear is b
  • the rotation speed ratio of the sun gear is Na
  • the rotation speed ratio of the ring gear is Nb
  • the rotation speed ratio of the planetary carrier is Nc.
  • FIG. 3 is a table showing gear ratios of the planetary gear sets 1 to 4 of the multi-stage transmission 100 according to the first embodiment.
  • the interstage ratio shown in FIG. 2 represents the ratio of the speed reduction ratios of the respective speed stages. Specifically, regarding the speed reduction ratios of adjacent speed stages, a value obtained by dividing the speed reduction ratio of the low speed stage by the speed reduction ratio of the high speed stage is called the interstage ratio.
  • the total interstage ratio is a value obtained by dividing the reduction ratio of the lowest speed stage by the reduction ratio of the highest speed stage.
  • the multi-speed transmission 100 of this embodiment has ten forward speed stages.
  • the total interstage ratio of the multi-speed transmission 100 of the present embodiment is a value obtained by dividing the speed reduction ratio of the 1st forward speed by the speed reduction ratio of the 10th forward speed.
  • the multi-speed transmission 100 of this embodiment has ten forward speed stages and two reverse speed stages. As a result, it is possible to improve the fuel consumption of the vehicle equipped with the multi-speed transmission 100, and improve the running performance of the vehicle equipped with the multi-speed transmission 100.
  • the multi-speed transmission 100 in order to realize 10 forward gears and 2 reverse gears, includes four planetary gear sets 1 to 4 and a total of six control elements (first to third clutches 51 to 53). and first to third brakes 61 to 63). As a result, weight reduction and compactness of the multi-speed transmission 100 can be achieved.
  • the total interstage ratio shown in FIG. 2 is 6.92.
  • the maximum tractive force of the vehicle equipped with the multi-speed transmission 100 can be improved, and the maximum vehicle speed can also be improved.
  • the interstage ratio of the 10 forward speed stages shown in FIG. As a result, the multi-speed transmission 100 can suppress impacts during shifting, and can smoothly switch speed stages.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a multi-stage transmission 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a table showing gear ratios of planetary gear sets 1 to 4 of the multi-stage transmission 100 according to the second embodiment.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted, and the description will focus on the configuration unique to the second embodiment that is different from that of the first embodiment.
  • the multi-speed transmission 100 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the four or less planetary gear sets 1 to 4 include at least one double-pinion planetary gear mechanism. different from the form.
  • the first planetary gear set 1 is configured as a double pinion planetary gear mechanism.
  • the first planetary gear 12 of the first planetary gear set 1 has an inner pinion gear and an outer pinion gear.
  • the inner pinion gear meshes with the first sun gear 11 .
  • the outer pinion gear meshes with the first ring gear 13 .
  • the inner pinion gear and the outer pinion gear are also meshed with each other.
  • the inner pinion gear is spaced radially inward from the first ring gear 13
  • the outer pinion gear is spaced radially outward from the first sun gear 11 .
  • the first planetary carrier 14 rotatably supports both the inner pinion gear and the outer pinion gear.
  • the first planetary carrier 14 is configured to rotate integrally with the second intermediate coupling member 82 .
  • the first planet carrier 14 is fixed to the second intermediate coupling member 82 .
  • the first planetary carrier 14 and the second intermediate coupling member 82 may be formed by one member.
  • the second intermediate coupling member 82 connects the first planetary carrier 14 of the first planetary gearset 1 and the second sun gear 21 of the second planetary gearset 2 .
  • the first planetary carrier 14 and the second sun gear 21 are configured to rotate integrally with each other.
  • the first brake 61 is configured to selectively connect the first planetary carrier 14 of the first planetary gear set 1 and the second sun gear 21 of the second planetary gear set 2 with the housing 9 .
  • the first brake 61 When in the engaged state, the first brake 61 connects the first planetary carrier 14 and the housing 9 and connects the second sun gear 21 and the housing 9 .
  • the engaged first brake 61 brakes the rotation of the first planetary carrier 14 and the second sun gear 21 so that the first planetary carrier 14 and the second sun gear 21 cannot rotate.
  • the first brake 61 releases the connection between the first planetary carrier 14 and the housing 9 and releases the connection between the second sun gear 21 and the housing 9 .
  • the first brake 61 in the released state does not brake the rotation of the first planetary carrier 14 and the second sun gear 21, and the first planetary carrier 14 and the second sun gear 21 are rotatable.
  • the second brake 62 is configured to selectively connect the first ring gear 13 of the first planetary gear set 1 and the housing 9 .
  • the second brake 62 connects the first ring gear 13 and the housing 9 when engaged.
  • the engaged second brake 62 brakes the rotation of the first ring gear 13 so that the first ring gear 13 cannot rotate.
  • the second brake 62 releases the connection between the first ring gear 13 and the housing 9 when in the released state.
  • the second brake 62 in the released state does not brake the rotation of the first ring gear 13, and the first ring gear 13 is rotatable.
  • the first to third clutches 51 to 53 and the first to third brakes 61 to 63 are selectively engaged as in FIG.
  • a gear ratio of 10 forward gears and 2 reverse gears can be realized.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a multi-stage transmission 100 according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a table showing gear ratios of planetary gear sets 1 to 4 of the multi-stage transmission 100 according to the third embodiment.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted, and the description will focus on the configuration unique to the third embodiment that is different from the first embodiment.
  • the multi-speed transmission 100 according to the third embodiment differs from the first embodiment in that the four or less planetary gear sets 1 to 4 include at least one double-pinion planetary gear mechanism. different from the form.
  • the second planetary gear set 2 is configured as a double pinion planetary gear mechanism.
  • the second planetary gear 22 of the second planetary gear set 2 has an inner pinion gear and an outer pinion gear.
  • the inner pinion gear meshes with the second sun gear 21 .
  • the outer pinion gear meshes with the second ring gear 23 .
  • the inner pinion gear and the outer pinion gear are also meshed with each other.
  • the inner pinion gear is spaced radially inward from the second ring gear 23
  • the outer pinion gear is spaced radially outward from the second sun gear 21 .
  • the second planetary carrier 24 rotatably supports both the inner pinion gear and the outer pinion gear.
  • the second planetary carrier 24 is configured to rotate integrally with the first intermediate coupling member 81 .
  • the second planetary carrier 24 is fixed to the first intermediate coupling member 81 .
  • the second planetary carrier 24 and the first intermediate coupling member 81 may be formed by one member.
  • the first intermediate coupling member 81 connects the first sun gear 11 of the first planetary gear set 1, the second planetary carrier 24 of the second planetary gear set 2, and the fourth sun gear 41 of the fourth planetary gear set 4. are doing.
  • the first sun gear 11, the second planetary carrier 24, and the fourth sun gear 41 are configured to rotate integrally with each other.
  • the second ring gear 23 is configured to rotate integrally with the third intermediate coupling member 83 .
  • the second ring gear 23 is fixed to the third intermediate coupling member 83 .
  • the second ring gear 23 and the third intermediate coupling member 83 may be formed by one member.
  • the third intermediate coupling member 83 connects the second ring gear 23 of the second planetary gear set 2 and the third ring gear 33 of the third planetary gear set 3 .
  • the second ring gear 23 and the third ring gear 33 are configured to rotate integrally with each other.
  • the second clutch 52 is configured to selectively connect the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11 , the second planetary carrier 24 and the fourth sun gear 41 .
  • the second clutch 52 connects the third planetary carrier 34 with the first sun gear 11, the second planetary carrier 24 and the fourth sun gear 41 via the first intermediate coupling member 81 when in the engaged state. Therefore, the third planetary carrier 34, the first sun gear 11, the second planetary carrier 24 and the fourth sun gear 41 rotate integrally.
  • the second clutch 52 releases the connection between the third planetary carrier 34 and the first intermediate coupling member 81 when in the released state. Therefore, the third planetary carrier 34 is relatively rotatable with respect to the first sun gear 11 , the second planetary carrier 24 and the fourth sun gear 41 .
  • the first to third clutches 51 to 53 and the first to third brakes 61 to 63 are selectively engaged in the same manner as in FIG.
  • a gear ratio of 10 forward gears and 2 reverse gears can be realized.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a multi-stage transmission 100 according to a fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a table showing the gear ratios of the planetary gear sets 1 to 4 of the multi-stage transmission 100 according to the fourth embodiment.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted, and the description will focus on the configuration unique to the fourth embodiment that is different from the first embodiment.
  • the multi-speed transmission 100 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the four or less planetary gear sets 1 to 4 include at least one double-pinion planetary gear mechanism. different from the form.
  • the third planetary gear set 3 is configured as a double pinion planetary gear mechanism.
  • the third planetary gear 32 of the third planetary gear set 3 has an inner pinion gear and an outer pinion gear.
  • the inner pinion gear meshes with the third sun gear 31 .
  • the outer pinion gear meshes with the third ring gear 33 .
  • the inner pinion gear and the outer pinion gear are also meshed with each other.
  • the inner pinion gear is spaced radially inward from the third ring gear 33
  • the outer pinion gear is spaced radially outward from the third sun gear 31 .
  • the third planetary carrier 34 rotatably supports both the inner pinion gear and the outer pinion gear.
  • the third planetary carrier 34 is configured to rotate integrally with the third intermediate coupling member 83 .
  • the third planetary carrier 34 is fixed to the third intermediate coupling member 83 .
  • the third planetary carrier 34 and the third intermediate coupling member 83 may be formed by one member.
  • the third intermediate coupling member 83 connects the second planetary carrier 24 of the second planetary gearset 2 and the third planetary carrier 34 of the third planetary gearset 3 .
  • the second planetary carrier 24 and the third planetary carrier 34 are configured to rotate integrally with each other.
  • the second clutch 52 is configured to selectively connect the third ring gear 33 of the third planetary gear set 3 and the first intermediate coupling member 81 .
  • the second clutch 52 is configured to selectively connect the third ring gear 33 with the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the second clutch 52 connects the third ring gear 33 with the first sun gear 11, the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 via the first intermediate coupling member 81 when in the engaged state. Therefore, the third ring gear 33, the first sun gear 11, the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 rotate integrally.
  • the second clutch 52 releases the connection between the third ring gear 33 and the first intermediate coupling member 81 when in the released state. Therefore, the third ring gear 33 is rotatable relative to the first sun gear 11 , the second ring gear 23 and the fourth sun gear 41 .
  • the third clutch 53 is configured to selectively connect the third ring gear 33 of the third planetary gear set 3 and the fourth intermediate coupling member 84 .
  • the third clutch 53 is configured to selectively couple the third ring gear 33 and the fourth planetary carrier 44 of the fourth planetary gear set 4 .
  • the third clutch 53 connects the third ring gear 33 and the fourth intermediate coupling member 84 when in the engaged state.
  • the third clutch 53 connects the third ring gear 33 and the fourth planetary carrier 44 via the fourth intermediate coupling member 84 when in the engaged state. Therefore, the third ring gear 33 and the fourth planetary carrier 44 rotate integrally.
  • the third clutch 53 releases the connection between the third ring gear 33 and the fourth intermediate coupling member 84 when in the released state. Therefore, the third ring gear 33 and the fourth planetary carrier 44 are rotatable relative to each other.
  • the first to third clutches 51 to 53 and the first to third brakes 61 to 63 are selectively engaged as in FIG.
  • a gear ratio of 10 forward gears and 2 reverse gears can be realized.
  • the multi-speed transmission 100 of the above-described embodiment can be used for any machine equipped with a multi-speed transmission, but is particularly applicable to construction and mining machines such as dump trucks.

Landscapes

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Abstract

多段変速機(100)は、入力部材(7)と、出力部材(10)と、入力部材(7)から出力部材(10)に向かって順に軸方向に配置され各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む第1~第4遊星歯車セット(1~4)と、第1~第3クラッチ(51~53)と、第1~第3ブレーキ(61~63)とを備えている。第1~第3クラッチ(51~53)および第1~第3ブレーキ(61~63)の各々が、各遊星歯車セット(1~4)のうちの少なくとも1つの遊星歯車セットに動作可能に結合され、入力部材(7)と出力部材(10)との間に、少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進2段のギヤ比とを含む異なるギヤ比のセットを生成するように、選択的に係合可能である。第1クラッチ(51)は、第3遊星歯車セット(3)の第3サンギヤ(31)と、第4遊星歯車セット(4)の第4遊星キャリア(44)とを、選択的に連結する。

Description

多段変速機
 本開示は、多段変速機に関する。
 ダンプトラックなどの作業車両は、複数の遊星歯車セットを有する多段変速機を備えている。遊星歯車式の多段変速機は、各遊星歯車セットの回転要素を適宜組み合わせて使用することによって、所望の減速比を得ることができる。従来、4つの遊星歯車セットと6つの制御要素とを備え、前進10段、後進2段の速度段を生成可能な多段変速機が、たとえば、米国特許出願公開第2015/0267781号明細書(特許文献1)に開示されている。
米国特許出願公開第2015/0267781号明細書
 多段変速機においては、速度段のスムーズな切り替えのために段間比のばらつきの低減が要望されている。
 本開示では、段間比のばらつきの低減を実現できる、多段変速機が提案される。
 本開示のある局面に係る多段変速機は、入力部材と、出力部材とを備えている。多段変速機は、4つ以下の遊星歯車セットを備えている。上記4つ以下の遊星歯車セットは、入力部材から出力部材に向かって順に軸方向に配置された、第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、第3遊星歯車セットおよび第4遊星歯車セットを含んでいる。各々の遊星歯車セットは、サンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含んでいる。多段変速機は、6つ以下の制御要素を備えている。上記6つ以下の制御要素の各々が、上記4つ以下の遊星歯車セットのうちの少なくとも1つの遊星歯車セットに動作可能に結合され、入力部材と出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能である。異なるギヤ比のセットは、少なくとも前進10段のギヤ比と、少なくとも後進2段のギヤ比とを含んでいる。上記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、第3遊星歯車セットのサンギヤと、第4遊星歯車セットの遊星キャリアと、を選択的に連結する。
 本開示の多段変速機によると、段間比のばらつきの低減を実現することができる。
第1実施形態に係る多段変速機の概略図である。 多段変速機の各速度段において係合状態となる各クラッチまたは各ブレーキを示す表である。 第1実施形態に係る多段変速機の各遊星歯車セットにおける歯数比を示す表である。 第2実施形態に係る多段変速機の概略図である。 第2実施形態に係る多段変速機の各遊星歯車セットにおける歯数比を示す表である。 第3実施形態に係る多段変速機の概略図である。 第3実施形態に係る多段変速機の各遊星歯車セットにおける歯数比を示す表である。 第4実施形態に係る多段変速機の概略図である。 第4実施形態に係る多段変速機の各遊星歯車セットにおける歯数比を示す表である。
 以下、多段変速機100の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下に説明する各実施形態では、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
 [第1実施形態]
 図1は、第1実施形態に係る多段変速機100の概略図である。多段変速機100は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関、電気モータなどの、図示しない任意の駆動源から入力される動力の回転速度を変速して出力する。駆動源からの動力は、トルクコンバータを介して多段変速機100に入力されてもよい。
 多段変速機100は、複数の遊星歯車セット1~4、複数のクラッチ51~53、複数のブレーキ61~63、入力部材7、第1中間結合部材81、第2中間結合部材82、第3中間結合部材83、第4中間結合部材84、出力部材10、およびハウジング9を備えている。各遊星歯車セット1~4、各クラッチ51~53、各ブレーキ61~63、入力部材7、第1中間結合部材81、第2中間結合部材82、第3中間結合部材83、第4中間結合部材84、および出力部材10は、ハウジング9に収容されている。
 以下の説明において、回転軸線Oとは、入力部材7および出力部材10の中心線を示す。回転軸方向とは、回転軸線Oが延びる方向を示す。径方向とは、回転軸線Oを中心とした円の径方向を示す。図1および後続の図4,6,8においては、回転軸方向は図中の左右方向であり、径方向は図中の上下方向である。入力側とは、多段変速機100が動力を入力する側を示す。出力側とは、多段変速機100が動力を出力する側を示す。図1および後続の図4,6,8においては、入力側は図中の左側、出力側は図中の右側である。
 複数の遊星歯車セットは、第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、第3遊星歯車セット3、および第4遊星歯車セット4を含んでいる。複数のクラッチは、第1クラッチ51、第2クラッチ52、および第3クラッチ53を含んでいる。複数のブレーキは、第1ブレーキ61、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を含んでいる。各クラッチ51~53および各ブレーキ61~63は、実施形態の制御要素に相当する。6つの制御要素は、第1クラッチ51、第2クラッチ52、第3クラッチ53、第1ブレーキ61、第2ブレーキ62、および第3ブレーキ63を含んでいる。
 第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、第3遊星歯車セット3、および第4遊星歯車セット4は、回転軸線Oを中心に回転可能に支持されている。第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、第3遊星歯車セット3、および第4遊星歯車セット4は、回転軸方向に沿って、この順に配置されている。詳細には、入力側から出力側に向かって、第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、第3遊星歯車セット3、および第4遊星歯車セット4の順で並べられている。
 入力部材7は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。エンジンなどの駆動源からの動力が、入力部材7に入力される。
 第1中間結合部材81は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第1中間結合部材81は、回転軸方向に延びる部分を有している。第1中間結合部材81の中心線と、入力部材7の中心線とは、実質的に同じである。
 第2中間結合部材82は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第2中間結合部材82は、回転軸方向に延びる部分を有している。第2中間結合部材82の回転軸方向に延びる部分は、第1中間結合部材81の回転軸方向に延びる部分に対して、径方向内側に配置されている。第2中間結合部材82の中心線と、入力部材7の中心線とは、実質的に同じである。
 第3中間結合部材83は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第3中間結合部材83は、回転軸方向に延びる部分を有している。第3中間結合部材83の中心線と、入力部材7の中心線とは、実質的に同じである。
 第4中間結合部材84は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第4中間結合部材84は、回転軸方向に延びる部分を有している。第4中間結合部材84の中心線と、入力部材7の中心線とは、実質的に同じである。
 第1遊星歯車セット1は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第1遊星歯車セット1は、回転要素として、第1サンギヤ11、複数の第1プラネタリギヤ12、第1リングギヤ13、および第1遊星キャリア14を有している。
 第1サンギヤ11は、回転軸線Oを中心に回転可能に配置されている。第1サンギヤ11は、入力部材7の径方向外側に配置されている。詳細には、第1サンギヤ11は環状であって、入力部材7は第1サンギヤ11を貫通している。第1サンギヤ11と入力部材7とは、相対回転可能である。
 第1サンギヤ11は、第1中間結合部材81と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第1サンギヤ11は、第1中間結合部材81に固定されている。第1サンギヤ11と第1中間結合部材81とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
 各第1プラネタリギヤ12は、第1サンギヤ11に噛み合うように構成されている。各第1プラネタリギヤ12は、第1サンギヤ11の径方向外側に配置されている。詳細には、各第1プラネタリギヤ12は、周方向に間隔をあけて配置されている。
 各第1プラネタリギヤ12は、第1サンギヤ11の周りを公転するように構成されている。各第1プラネタリギヤ12は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第1プラネタリギヤ12は、自転するように構成されている。
 第1リングギヤ13は、各第1プラネタリギヤ12と噛み合っている。第1リングギヤ13は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第1リングギヤ13は、第2中間結合部材82と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第1リングギヤ13は、第2中間結合部材82に固定されている。第1リングギヤ13と第2中間結合部材82とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
 第1遊星キャリア14は、各第1プラネタリギヤ12を支持している。各第1プラネタリギヤ12は、第1遊星キャリア14に支持された状態で、自転可能である。第1遊星キャリア14は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第2遊星歯車セット2は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第2遊星歯車セット2は、回転要素として、第2サンギヤ21、複数の第2プラネタリギヤ22,第2リングギヤ23、および第2遊星キャリア24を有している。
 第2サンギヤ21は、回転軸線Oを中心に回転可能に構成されている。第2サンギヤ21は、入力部材7の径方向外側に配置されている。詳細には、第2サンギヤ21は環状であって、入力部材7は第2サンギヤ21を貫通している。第2サンギヤ21と入力部材7とは、相対回転可能である。
 第2サンギヤ21は、第2中間結合部材82と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第2サンギヤ21は、第2中間結合部材82に固定されている。第2サンギヤ21と第2中間結合部材82とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第2中間結合部材82は、第1遊星歯車セット1の第1リングギヤ13と、第2遊星歯車セット2の第2サンギヤ21とを、連結している。第1リングギヤ13と第2サンギヤ21とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 各第2プラネタリギヤ22は、第2サンギヤ21に噛み合うように構成されている。各第2プラネタリギヤ22は、第2サンギヤ21の径方向外側に配置されている。詳細には、各第2プラネタリギヤ22は、周方向に間隔をあけて配置されている。
 各第2プラネタリギヤ22は、第2サンギヤ21の周りを公転するように構成されている。各第2プラネタリギヤ22は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第2プラネタリギヤ22は、自転するように構成されている。
 第2リングギヤ23は、各第2プラネタリギヤ22と噛み合っている。第2リングギヤ23は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第2リングギヤ23は、第1中間結合部材81と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第2リングギヤ23は、第1中間結合部材81に固定されている。第2リングギヤ23と第1中間結合部材81とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
 第2遊星キャリア24は、各第2プラネタリギヤ22を支持している。各第2プラネタリギヤ22は、第2遊星キャリア24に支持された状態で、自転可能である。第2遊星キャリア24は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第2遊星キャリア24は、第3中間結合部材83と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第2遊星キャリア24は、第3中間結合部材83に固定されている。第2遊星キャリア24と第3中間結合部材83とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
 第3遊星歯車セット3は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第3遊星歯車セット3は、回転要素として、第3サンギヤ31、複数の第3プラネタリギヤ32、第3リングギヤ33、および第3遊星キャリア34を有している。
 第3サンギヤ31は、入力部材7と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第3サンギヤ31は、入力部材7に固定されている。入力部材7は、第3遊星歯車セット3の第3サンギヤ31に連結されている。第3サンギヤ31と入力部材7とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
 各第3プラネタリギヤ32は、第3サンギヤ31に噛み合うように構成されている。各第3プラネタリギヤ32は、第3サンギヤ31の径方向外側に配置されている。詳細には、各第3プラネタリギヤ32は、周方向に間隔をあけて配置されている。
 各第3プラネタリギヤ32は、第3サンギヤ31の周りを公転するように構成されている。各第3プラネタリギヤ32は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第3プラネタリギヤ32は、自転するように構成されている。
 第3リングギヤ33は、各第3プラネタリギヤ32と噛み合っている。第3リングギヤ33は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第3リングギヤ33は、第3中間結合部材83と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第3リングギヤ33は、第3中間結合部材83に固定されている。第3リングギヤ33と第3中間結合部材83とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第3中間結合部材83は、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24と、第3遊星歯車セット3の第3リングギヤ33とを、連結している。第2遊星キャリア24と第3リングギヤ33とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 第3遊星キャリア34は、各第3プラネタリギヤ32を支持している。各第3プラネタリギヤ32は、第3遊星キャリア34に支持された状態で、自転可能である。第3遊星キャリア34は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第4遊星歯車セット4は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第4遊星歯車セット4は、回転要素として、第4サンギヤ41、複数の第4プラネタリギヤ42、第4リングギヤ43、および第4遊星キャリア44を有している。
 第4サンギヤ41は、環状であって、回転軸線Oを中心に回転可能に配置されている。第4サンギヤ41は、第1中間結合部材81と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第4サンギヤ41は、第1中間結合部材81に固定されている。第4サンギヤ41と第1中間結合部材81とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第1中間結合部材81は、第1遊星歯車セット1の第1サンギヤ11と、第2遊星歯車セット2の第2リングギヤ23と、第4遊星歯車セット4の第4サンギヤ41とを、連結している。第1サンギヤ11と第2リングギヤ23と第4サンギヤ41とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 各第4プラネタリギヤ42は、第4サンギヤ41に噛み合うように構成されている。各第4プラネタリギヤ42は、第4サンギヤ41の径方向外側に配置されている。詳細には、各第4プラネタリギヤ42は、周方向に間隔をあけて配置されている。
 各第4プラネタリギヤ42は、第4サンギヤ41の周りを公転するように構成されている。各第4プラネタリギヤ42は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第4プラネタリギヤ42は、自転するように構成されている。
 第4リングギヤ43は、各第4プラネタリギヤ42と噛み合っている。第4リングギヤ43は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第4リングギヤ43は、出力部材10と一体的に回転するように構成されている。第4リングギヤ43は、出力部材10に固定されている。出力部材10は、第4遊星歯車セット4の第4リングギヤ43に連結されている。第4リングギヤ43と出力部材10とは、1つの部材によって形成されていてもよい。出力部材10は、動力を出力する。詳細には、出力部材10は、多段変速機100によって変速された回転速度を有する動力を、出力する。
 第4遊星キャリア44は、各第4プラネタリギヤ42を支持している。各第4プラネタリギヤ42は、第4遊星キャリア44に支持された状態で、自転可能である。第4遊星キャリア44は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
 第4遊星キャリア44は、第4中間結合部材84と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第4遊星キャリア44は、第4中間結合部材84に固定されている。第4遊星キャリア44と第4中間結合部材84とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
 第1クラッチ51は、第3遊星歯車セット3の第3サンギヤ31と、第4中間結合部材84とを、選択的に連結するように構成されている。第1クラッチ51は、第3サンギヤ31と、第4遊星歯車セット4の第4遊星キャリア44とを、選択的に連結するように構成されている。第1クラッチ51は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
 第1クラッチ51は、係合状態のとき、第3サンギヤ31と第4中間結合部材84とを連結する。第1クラッチ51は、係合状態のとき、第4中間結合部材84を介して、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。したがって、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とが一体的に回転する。第1クラッチ51は、解放状態のとき、第3サンギヤ31と第4中間結合部材84との連結を解除する。したがって、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とは、互いに相対的に回転可能である。
 第2クラッチ52は、第3遊星歯車セット3の第3遊星キャリア34と、第1中間結合部材81とを、選択的に連結するように構成されている。第2クラッチ52は、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを、選択的に連結するように構成されている。第2クラッチ52は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
 第2クラッチ52は、係合状態のとき、第3遊星キャリア34と第1中間結合部材81とを連結する。第2クラッチ52は、係合状態のとき、第1中間結合部材81を介して、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。したがって、第3遊星キャリア34、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41が、一体的に回転する。第2クラッチ52は、解放状態のとき、第3遊星キャリア34と第1中間結合部材81との連結を解除する。したがって、第3遊星キャリア34は、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41に対して、相対的に回転可能である。
 第3クラッチ53は、第3遊星歯車セット3の第3遊星キャリア34と、第4中間結合部材84とを、選択的に連結するように構成されている。第3クラッチ53は、第3遊星キャリア34と、第4遊星歯車セット4の第4遊星キャリア44とを、選択的に連結するように構成されている。第3クラッチ53は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
 第3クラッチ53は、係合状態のとき、第3遊星キャリア34と第4中間結合部材84とを連結する。第3クラッチ53は、係合状態のとき、第4中間結合部材84を介して、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。したがって、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とが一体的に回転する。第3クラッチ53は、解放状態のとき、第3遊星キャリア34と第4中間結合部材84との連結を解除する。したがって、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とは、互いに相対的に回転可能である。
 第1ブレーキ61は、第2中間結合部材82とハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。第1ブレーキ61は、第1遊星歯車セット1の第1リングギヤ13および第2遊星歯車セット2の第2サンギヤ21と、ハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
 第1ブレーキ61は、係合状態のとき、第2中間結合部材82とハウジング9とを連結する。第1ブレーキ61は、係合状態のとき、第1リングギヤ13とハウジング9とを連結し、第2サンギヤ21とハウジング9とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動し、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21は回転不能とされる。
 第1ブレーキ61は、解放状態のとき、第2中間結合部材82とハウジング9との連結を解除する。第1ブレーキ61は、解放状態のとき、第1リングギヤ13とハウジング9との連結を解除し、第2サンギヤ21とハウジング9との連結を解除する。解放状態の第1ブレーキ61は、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動せず、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21は回転可能である。
 第2ブレーキ62は、第1遊星歯車セット1の第1遊星キャリア14とハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
 第2ブレーキ62は、係合状態のとき、第1遊星キャリア14とハウジング9とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が第1遊星キャリア14の回転を制動し、第1遊星キャリア14は回転不能とされる。第2ブレーキ62は、解放状態のとき、第1遊星キャリア14とハウジング9との連結を解除する。解放状態の第2ブレーキ62は、第1遊星キャリア14の回転を制動せず、第1遊星キャリア14は回転可能である。
 第3ブレーキ63は、第4遊星歯車セット4の第4遊星キャリア44とハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
 第3ブレーキ63は、係合状態のとき、第4遊星キャリア44とハウジング9とを連結する。係合状態の第3ブレーキ63が第4遊星キャリア44の回転を制動し、第4遊星キャリア44は回転不能とされる。第3ブレーキ63は、解放状態のとき、第4遊星キャリア44とハウジング9との連結を解除する。解放状態の第3ブレーキ63は、第4遊星キャリア44の回転を制動せず、第4遊星キャリア44は回転可能である。
 以上のように構成された多段変速機100では、第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63の各々が、第1~第4遊星歯車セット1~4のうちの少なくとも1つの遊星歯車セットに、動作可能に結合されている。第1~第3クラッチ51~53と第1~第3ブレーキ61~63とを選択的に係合して、第1~第4遊星歯車セット1~4の回転要素の回転を規制することにより、入力部材7と出力部材10との間に異なるギヤ比のセットが生成される。異なるギヤ比のセットは、少なくとも前進10段のギヤ比と後進2段のギヤ比とを含んでいる。
 図2は、多段変速機100の各速度段において係合状態となる各クラッチ51~53または各ブレーキ61~63を示す表である。図2には、各速度段に対応する第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63の作動状態が図示されている。第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63の欄に×印が付されている場合、係合状態にあることを示し、空欄の場合、解放(非係合)状態にあることを示す。
 多段変速機100の速度段を前進の第1速(F1)とする際には、第3クラッチ53、第1ブレーキ61および第3ブレーキ63を係合状態にし、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第2ブレーキ62を解放状態にする。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。係合状態の第3ブレーキ63が、第4遊星キャリア44の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第2速(F2)とする際には、第3クラッチ53、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を係合状態にし、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第1ブレーキ61を解放状態にする。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。係合状態の第3ブレーキ63が、第4遊星キャリア44の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第3速(F3)にする際には、第3クラッチ53、第1ブレーキ61および第2ブレーキ62を係合状態にし、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第4速(F4)にする際には、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第2ブレーキ62を係合状態にし、第1クラッチ51、第1ブレーキ61および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第5速(F5)にする際には、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第1ブレーキ61を係合状態にし、第1クラッチ51、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第6速(F6)にする際には、第1クラッチ51、第3クラッチ53および第2ブレーキ62を係合状態にし、第2クラッチ52、第1ブレーキ61および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第1クラッチ51が、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第7速(F7)にする際には、第1クラッチ51、第3クラッチ53および第1ブレーキ61を係合状態にし、第2クラッチ52、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第1クラッチ51が、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第8速(F8)にする際には、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第3クラッチ53を係合状態にし、第1ブレーキ61、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第1クラッチ51が、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第3クラッチ53が、第3遊星キャリア34と第4遊星キャリア44とを連結する。
 多段変速機100の速度段を前進の第9速(F9)にする際には、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第2ブレーキ62を係合状態にし、第3クラッチ53、第1ブレーキ61および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第1クラッチ51が、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を前進の第10速(F10)にする際には、第1クラッチ51、第1ブレーキ61および第2ブレーキ62を係合状態にし、第2クラッチ52、第3クラッチ53、および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第1クラッチ51が、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を後進の第1速(R1)にする際には、第2クラッチ52、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を係合状態にし、第1クラッチ51、第3クラッチ53、および第1ブレーキ61を解放状態にする。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が、第1遊星キャリア14の回転を制動する。係合状態の第3ブレーキ63が、第4遊星キャリア44の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を後進の第2速(R2)にする際には、第2クラッチ52、第1ブレーキ61および第3ブレーキ63を係合状態にし、第1クラッチ51、第3クラッチ53、および第2ブレーキ62を解放状態にする。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。係合状態の第3ブレーキ63が、第4遊星キャリア44の回転を制動する。
 多段変速機100の速度段を代替の速度段である前進の第9速(F9’)にする際には、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第1ブレーキ61を係合状態にし、第3クラッチ53、第2ブレーキ62および第3ブレーキ63を解放状態にする。係合状態の第1クラッチ51が、第3サンギヤ31と第4遊星キャリア44とを連結する。係合状態の第2クラッチ52が、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が、第1リングギヤ13および第2サンギヤ21の回転を制動する。
 ここで、各遊星歯車セット1~4に関して、サンギヤの歯数をa、リングギヤの歯数をb、サンギヤの回転数比をNa、リングギヤの回転数比をNb、遊星キャリアの回転数比をNcとすると、以下の関係式が成立する。なお、各ギヤの回転数比とは、入力部材7の回転数に対する各ギヤの回転数の比をいう。
 a・Na+b・Nb=(a+b)・Nc
 各遊星歯車セット1~4における、サンギヤの歯数に対するリングギヤの歯数の比(歯数比)は、図3に示される通りである。なお図3は、第1実施形態に係る多段変速機100の各遊星歯車セット1~4における歯数比を示す表である。
 図2に示される、上述した各速度段における減速比は、上記の関係式と、図3に示される歯数比とを用いて、求めることができる。
 なお、図2に示される段間比とは、各速度段の減速比の比を表す。詳細には、隣同士の速度段の減速比について、低速段の減速比を高速段の減速比で除した値を段間比という。総段間比とは、最低速段の減速比を最高速段の減速比で除した値をいう。本実施形態の多段変速機100は、前進10段の速度段を有している。本実施形態の多段変速機100の総段間比は、前進の第1速の減速比を、前進の第10速の減速比で除した値である。
 本実施形態の多段変速機100は、前進の速度段を10段有するとともに後進の速度段を2段有している。これにより、多段変速機100を搭載する車両の燃費を改善することができ、多段変速機100を搭載する車両の走行性能を向上することができる。
 本実施形態では、前進10段、後進2段の速度段を実現するために、多段変速機100は4つの遊星歯車セット1~4と合計6つの制御要素(第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63)とを有している。これにより、多段変速機100の重量低減とコンパクト化とを実現することができる。
 本実施形態の多段変速機100では、図2に示される総段間比が6.92である。これにより、多段変速機100を搭載する車両の最大牽引力を向上でき、最大車速も向上することができる。
 本実施形態の多段変速機100では、図2に示される前進10段の速度段の段間比は、1.14~1.33の範囲にあり、段間比のばらつきが低減されている。これにより、多段変速機100は、変速時の衝撃を抑制でき、速度段をスムーズに切り替えることができる。
 [第2実施形態]
 図4は、第2実施形態に係る多段変速機100の概略図である。図5は、第2実施形態に係る多段変速機100の各遊星歯車セット1~4における歯数比を示す表である。以下の第2実施形態の記載では、第1実施形態と同じ構成については説明を省略し、第1実施形態とは異なる第2実施形態特有の構成に着目して説明することとする。
 第2実施形態に係る多段変速機100は、図5に示されるように、4つ以下の遊星歯車セット1~4が、少なくとも1つのダブルピニオン式の遊星歯車機構を含む点で、第1実施形態とは異なっている。具体的に、第2実施形態に係る多段変速機100においては、第1遊星歯車セット1がダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。
 第1遊星歯車セット1の第1プラネタリギヤ12は、内側ピニオンギヤと、外側ピニオンギヤとを有している。内側ピニオンギヤは、第1サンギヤ11と噛み合っている。外側ピニオンギヤは、第1リングギヤ13と噛み合っている。内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤ同士も噛み合っている。内側ピニオンギヤは第1リングギヤ13からは径方向内側に離れて配置され、外側ピニオンギヤは第1サンギヤ11からは径方向外側に離れて配置されている。第1遊星キャリア14は、内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤとの両方を、自転可能に支持している。
 図4に示されるように、第1遊星キャリア14は、第2中間結合部材82と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第1遊星キャリア14は、第2中間結合部材82に固定されている。第1遊星キャリア14と第2中間結合部材82とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第2中間結合部材82は、第1遊星歯車セット1の第1遊星キャリア14と、第2遊星歯車セット2の第2サンギヤ21とを、連結している。第1遊星キャリア14と第2サンギヤ21とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 第1ブレーキ61は、第1遊星歯車セット1の第1遊星キャリア14および第2遊星歯車セット2の第2サンギヤ21と、ハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
 第1ブレーキ61は、係合状態のとき、第1遊星キャリア14とハウジング9とを連結し、第2サンギヤ21とハウジング9とを連結する。係合状態の第1ブレーキ61が第1遊星キャリア14および第2サンギヤ21の回転を制動し、第1遊星キャリア14および第2サンギヤ21は回転不能とされる。第1ブレーキ61は、解放状態のとき、第1遊星キャリア14とハウジング9との連結を解除し、第2サンギヤ21とハウジング9との連結を解除する。解放状態の第1ブレーキ61は、第1遊星キャリア14および第2サンギヤ21の回転を制動せず、第1遊星キャリア14および第2サンギヤ21は回転可能である。
 第2ブレーキ62は、第1遊星歯車セット1の第1リングギヤ13とハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
 第2ブレーキ62は、係合状態のとき、第1リングギヤ13とハウジング9とを連結する。係合状態の第2ブレーキ62が第1リングギヤ13の回転を制動し、第1リングギヤ13は回転不能とされる。第2ブレーキ62は、解放状態のとき、第1リングギヤ13とハウジング9との連結を解除する。解放状態の第2ブレーキ62は、第1リングギヤ13の回転を制動せず、第1リングギヤ13は回転可能である。
 このように構成された第2実施形態の多段変速機100においても、図2と同様に、第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63を選択的に係合して、第1~第4遊星歯車セット1~4の回転要素の回転を規制することにより、前進10段、後進2段のギヤ比を実現することができる。第2実施形態の多段変速機100においても、多段変速機100の段間比のばらつきを低減できる効果を、第1実施形態と同様に得ることができる。
 [第3実施形態]
 図6は、第3実施形態に係る多段変速機100の概略図である。図7は、第3実施形態に係る多段変速機100の各遊星歯車セット1~4における歯数比を示す表である。以下の第3実施形態の記載では、第1実施形態と同じ構成については説明を省略し、第1実施形態とは異なる第3実施形態特有の構成に着目して説明することとする。
 第3実施形態に係る多段変速機100は、図7に示されるように、4つ以下の遊星歯車セット1~4が、少なくとも1つのダブルピニオン式の遊星歯車機構を含む点で、第1実施形態とは異なっている。具体的に、第3実施形態に係る多段変速機100においては、第2遊星歯車セット2がダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。
 第2遊星歯車セット2の第2プラネタリギヤ22は、内側ピニオンギヤと、外側ピニオンギヤとを有している。内側ピニオンギヤは、第2サンギヤ21と噛み合っている。外側ピニオンギヤは、第2リングギヤ23と噛み合っている。内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤ同士も噛み合っている。内側ピニオンギヤは第2リングギヤ23からは径方向内側に離れて配置され、外側ピニオンギヤは第2サンギヤ21からは径方向外側に離れて配置されている。第2遊星キャリア24は、内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤとの両方を、自転可能に支持している。
 図6に示されるように、第2遊星キャリア24は、第1中間結合部材81と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第2遊星キャリア24は、第1中間結合部材81に固定されている。第2遊星キャリア24と第1中間結合部材81とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第1中間結合部材81は、第1遊星歯車セット1の第1サンギヤ11と、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24と、第4遊星歯車セット4の第4サンギヤ41とを、連結している。第1サンギヤ11と第2遊星キャリア24と第4サンギヤ41とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 第2リングギヤ23は、第3中間結合部材83と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第2リングギヤ23は、第3中間結合部材83に固定されている。第2リングギヤ23と第3中間結合部材83とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第3中間結合部材83は、第2遊星歯車セット2の第2リングギヤ23と、第3遊星歯車セット3の第3リングギヤ33とを、連結している。第2リングギヤ23と第3リングギヤ33とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 第2クラッチ52は、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2遊星キャリア24および第4サンギヤ41とを、選択的に連結するように構成されている。
 第2クラッチ52は、係合状態のとき、第1中間結合部材81を介して、第3遊星キャリア34と、第1サンギヤ11、第2遊星キャリア24および第4サンギヤ41とを連結する。したがって、第3遊星キャリア34、第1サンギヤ11、第2遊星キャリア24および第4サンギヤ41が、一体的に回転する。第2クラッチ52は、解放状態のとき、第3遊星キャリア34と第1中間結合部材81との連結を解除する。したがって、第3遊星キャリア34は、第1サンギヤ11、第2遊星キャリア24および第4サンギヤ41に対して、相対的に回転可能である。
 このように構成された第3実施形態の多段変速機100においても、図2と同様に、第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63を選択的に係合して、第1~第4遊星歯車セット1~4の回転要素の回転を規制することにより、前進10段、後進2段のギヤ比を実現することができる。第3実施形態の多段変速機100においても、多段変速機100の段間比のばらつきを低減できる効果を、第1実施形態と同様に得ることができる。
 [第4実施形態]
 図8は、第4実施形態に係る多段変速機100の概略図である。図9は、第4実施形態に係る多段変速機100の各遊星歯車セット1~4における歯数比を示す表である。以下の第4実施形態の記載では、第1実施形態と同じ構成については説明を省略し、第1実施形態とは異なる第4実施形態特有の構成に着目して説明することとする。
 第2実施形態に係る多段変速機100は、図9に示されるように、4つ以下の遊星歯車セット1~4が、少なくとも1つのダブルピニオン式の遊星歯車機構を含む点で、第1実施形態とは異なっている。具体的に、第4実施形態に係る多段変速機100においては、第3遊星歯車セット3がダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。
 第3遊星歯車セット3の第3プラネタリギヤ32は、内側ピニオンギヤと、外側ピニオンギヤとを有している。内側ピニオンギヤは、第3サンギヤ31と噛み合っている。外側ピニオンギヤは、第3リングギヤ33と噛み合っている。内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤ同士も噛み合っている。内側ピニオンギヤは第3リングギヤ33からは径方向内側に離れて配置され、外側ピニオンギヤは第3サンギヤ31からは径方向外側に離れて配置されている。第3遊星キャリア34は、内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤとの両方を、自転可能に支持している。
 図8に示されるように、第3遊星キャリア34は、第3中間結合部材83と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第3遊星キャリア34は、第3中間結合部材83に固定されている。第3遊星キャリア34と第3中間結合部材83とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第3中間結合部材83は、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24と、第3遊星歯車セット3の第3遊星キャリア34とを、連結している。第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
 第2クラッチ52は、第3遊星歯車セット3の第3リングギヤ33と、第1中間結合部材81とを、選択的に連結するように構成されている。第2クラッチ52は、第3リングギヤ33と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを、選択的に連結するように構成されている。
 第2クラッチ52は、係合状態のとき、第1中間結合部材81を介して、第3リングギヤ33と、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41とを連結する。したがって、第3リングギヤ33、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41が、一体的に回転する。第2クラッチ52は、解放状態のとき、第3リングギヤ33と第1中間結合部材81との連結を解除する。したがって、第3リングギヤ33は、第1サンギヤ11、第2リングギヤ23および第4サンギヤ41に対して、相対的に回転可能である。
 第3クラッチ53は、第3遊星歯車セット3の第3リングギヤ33と、第4中間結合部材84とを、選択的に連結するように構成されている。第3クラッチ53は、第3リングギヤ33と、第4遊星歯車セット4の第4遊星キャリア44とを、選択的に連結するように構成されている。
 第3クラッチ53は、係合状態のとき、第3リングギヤ33と第4中間結合部材84とを連結する。第3クラッチ53は、係合状態のとき、第4中間結合部材84を介して、第3リングギヤ33と第4遊星キャリア44とを連結する。したがって、第3リングギヤ33と第4遊星キャリア44とが一体的に回転する。第3クラッチ53は、解放状態のとき、第3リングギヤ33と第4中間結合部材84との連結を解除する。したがって、第3リングギヤ33と第4遊星キャリア44とは、互いに相対的に回転可能である。
 このように構成された第4実施形態の多段変速機100においても、図2と同様に、第1~第3クラッチ51~53および第1~第3ブレーキ61~63を選択的に係合して、第1~第4遊星歯車セット1~4の回転要素の回転を規制することにより、前進10段、後進2段のギヤ比を実現することができる。第4実施形態の多段変速機100においても、多段変速機100の段間比のばらつきを低減できる効果を、第1実施形態と同様に得ることができる。
 前述の実施形態の多段変速機100は、多段変速機を備える任意の機械に使用され得るが、ダンプトラックなどの建設機械および鉱山機械に、特に適用可能である。
 今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1 第1遊星歯車セット、2 第2遊星歯車セット、3 第3遊星歯車セット、4 第4遊星歯車セット、7 入力部材、9 ハウジング、10 出力部材、11 第1サンギヤ、12 第1プラネタリギヤ、13 第1リングギヤ、14 第1遊星キャリア、21 第2サンギヤ、22 第2プラネタリギヤ、23 第2リングギヤ、24 第2遊星キャリア、31 第3サンギヤ、32 第3プラネタリギヤ、33 第3リングギヤ、34 第3遊星キャリア、41 第4サンギヤ、42 第4プラネタリギヤ、43 第4リングギヤ、44 第4遊星キャリア、51 第1クラッチ、52 第2クラッチ、53 第3クラッチ、61 第1ブレーキ、62 第2ブレーキ、63 第3ブレーキ、81 第1中間結合部材、82 第2中間結合部材、83 第3中間結合部材、84 第4中間結合部材、100 多段変速機、O 回転軸線。

Claims (10)

  1.  入力部材と、
     出力部材と、
     前記入力部材から前記出力部材に向かって順に軸方向に配置された、第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、第3遊星歯車セットおよび第4遊星歯車セットを含み、各々の遊星歯車セットがサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、4つ以下の遊星歯車セットと、
     6つ以下の制御要素とを備え、
     前記6つ以下の制御要素の各々が、前記4つ以下の遊星歯車セットのうちの少なくとも1つの遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進2段のギヤ比とを含み、
     前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第3遊星歯車セットの前記サンギヤと、前記第4遊星歯車セットの前記遊星キャリアと、を選択的に連結する、多段変速機。
  2.  前記入力部材は、前記第3遊星歯車セットの前記サンギヤに連結されている、請求項1に記載の多段変速機。
  3.  前記出力部材は、前記第4遊星歯車セットの前記リングギヤに連結されている、請求項2に記載の多段変速機。
  4.  前記6つ以下の制御要素のうちの他の1つの制御要素は、前記第4遊星歯車セットの前記遊星キャリアの回転を制動する、請求項3に記載の多段変速機。
  5.  前記第1遊星歯車セットの前記サンギヤと前記第2遊星歯車セットの前記リングギヤと前記第4遊星歯車セットの前記サンギヤとを連結する中間結合部材をさらに備える、請求項3に記載の多段変速機。
  6.  前記6つ以下の制御要素のうちの他の1つの制御要素は、前記第3遊星歯車セットの前記遊星キャリアと前記中間結合部材とを選択的に連結する、請求項5に記載の多段変速機。
  7.  前記6つ以下の制御要素のうちの他の1つの制御要素は、前記第1遊星歯車セットの前記リングギヤと前記第2遊星歯車セットの前記サンギヤとの回転を制動する、請求項3に記載の多段変速機。
  8.  前記第2遊星歯車セットの前記遊星キャリアと前記第3遊星歯車セットの前記リングギヤとを連結する中間結合部材をさらに備える、請求項3に記載の多段変速機。
  9.  入力部材と、
     出力部材と、
     前記入力部材から前記出力部材に向かって順に軸方向に配置された、第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、第3遊星歯車セットおよび第4遊星歯車セットを含み、各々の遊星歯車セットがサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、4つ以下の遊星歯車セットと、
     6つ以下の制御要素とを備え、
     前記6つ以下の制御要素の各々が、前記4つ以下の遊星歯車セットのうちの少なくとも1つの遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、
     前記入力部材は、前記第3遊星歯車セットの前記サンギヤに連結されており、
     前記出力部材は、前記第4遊星歯車セットの前記リングギヤに連結されており、
     前記6つ以下の制御要素のうちの第1の制御要素は、前記第3遊星歯車セットの前記サンギヤと、前記第4遊星歯車セットの前記遊星キャリアと、を選択的に連結し、
     前記6つ以下の制御要素のうちの第2の制御要素は、前記第4遊星歯車セットの前記遊星キャリアの回転を制動する、多段変速機。
  10.  入力部材と、
     出力部材と、
     第1サンギヤ、第1プラネタリギヤ、第1リングギヤ、および第1遊星キャリアを有する第1遊星歯車セットと、
     第2サンギヤ、第2プラネタリギヤ、第2リングギヤ、および第2遊星キャリアを有する第2遊星歯車セットと、
     前記入力部材に連結されている第3サンギヤ、第3プラネタリギヤ、第3リングギヤ、および第3遊星キャリアを有する第3遊星歯車セットと、
     第4サンギヤ、第4プラネタリギヤ、前記出力部材に連結されている第4リングギヤ、および第4遊星キャリアを有する第4遊星歯車セットと、
     前記第1サンギヤと前記第2リングギヤと前記第4サンギヤとを連結する第1中間結合部材と、
     前記第1リングギヤと前記第2サンギヤとを連結する第2中間結合部材と、
     前記第2遊星キャリアと前記第3リングギヤとを連結する第3中間結合部材と、
     前記第3サンギヤと前記第4遊星キャリアとを選択的に連結する第1クラッチと、
     前記第3遊星キャリアと前記第1中間結合部材とを選択的に連結する第2クラッチと、
     前記第3遊星キャリアと前記第4遊星キャリアとを選択的に連結する第3クラッチと、
     前記第2中間結合部材の回転を制動する第1ブレーキと、
     前記第1遊星キャリアの回転を制動する第2ブレーキと、
     前記第4遊星キャリアの回転を制動する第3ブレーキと、を備える、多段変速機。
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DE102016001561A1 (de) * 2016-02-10 2017-08-10 Daimler Ag Mehrstufengetriebe mit zehn Vorwärtsgetriebegängen

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