WO2024062707A1 - ユニット - Google Patents

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WO2024062707A1
WO2024062707A1 PCT/JP2023/022047 JP2023022047W WO2024062707A1 WO 2024062707 A1 WO2024062707 A1 WO 2024062707A1 JP 2023022047 W JP2023022047 W JP 2023022047W WO 2024062707 A1 WO2024062707 A1 WO 2024062707A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotating
engagement element
planetary gear
rotation part
rotational
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/022047
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晃 神山
堅一 渡邊
郁夫 広瀬
Original Assignee
ジヤトコ株式会社
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 ジヤトコ株式会社 filed Critical ジヤトコ株式会社
Publication of WO2024062707A1 publication Critical patent/WO2024062707A1/ja

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Classifications

    • 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 invention relates to a unit having a power transmission mechanism inside.
  • German Patent Application No. 102019116360 German Patent Application No. 102019119951 Chinese Patent No. 106195194 China Utility Model No. 206000959
  • the present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to reduce the gear ratio during gear change in a unit having a power transmission mechanism inside.
  • an input element, output element, The first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism are configured by connecting their rotating elements at one location, and on the collinear diagram, the second rotating part is the combined rotating elements.
  • a gear device disposed between a first rotational region and a third rotational region, and a fifth rotational region arranged between the first rotational region and a fourth rotational region; Equipped with the input element is connected to the first rotating portion; the output element is connected to the fifth rotating portion; the third rotating portion is fixed; the fourth rotating portion is selectively connectable to the fixed element or the second rotating portion; Any specific two of the first rotating part, the fourth rotating part, and the fifth rotating part can be connected and disconnected from each other, unit provided.
  • two gears can be realized by switching the connection destination of the fourth rotating part. Further, by connecting any two specific of the first rotation part, the fourth rotation part, and the fifth rotation part to each other, the first rotation part, the fourth rotation part, and the fifth rotation part are rotated together. Therefore, a gear position with a gear ratio of 1 can be realized. In other words, three gears can be realized. Since the inter-stage ratio becomes smaller, an appropriate gear ratio can be set depending on the speed range. Furthermore, since the gear ratio is 1 in the third speed, it is possible to reduce power transmission loss due to differential rotation between rotating parts.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram of a unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an engagement table showing the engagement state of each engagement element at each gear stage.
  • FIG. 3 is a collinear diagram of units.
  • FIG. 4 is a skeleton diagram of a modified example.
  • FIG. 5A is a skeleton diagram of a modified example.
  • FIG. 5B is a collinear diagram of a modified example.
  • FIG. 6A is a skeleton diagram of a modified example.
  • FIG. 6B is a collinear diagram of a modified example.
  • FIG. 7A is a skeleton diagram of a modified example.
  • FIG. 7B is a collinear diagram of a modified example.
  • Unit refers to any device that has a power transmission mechanism inside, such as a gear mechanism or a differential gear mechanism, and includes a motor unit that has a motor and a power transmission mechanism, an automatic transmission unit, a reduction gear unit, etc.
  • Transmission ratio is the value obtained by dividing the input rotational speed of the unit by the output rotational speed.
  • “Input rotation” includes not only rotation input to the unit from a power source outside the unit, but also rotation input to the unit from a power source within the unit.
  • the "interstage ratio” is the value obtained by dividing the larger (low-speed) gear ratio by the smaller (high-speed) gear ratio of the two gear ratios realized by the unit.
  • Axial direction means the axial direction of the rotating shaft of the parts that make up the unit.
  • the parts are the motor, gear mechanism, differential gear mechanism, etc.
  • Ring direction means the radial direction from the central axis of the rotating shaft.
  • Housing means a container that houses the motor, inverter, and power transmission mechanism, and is composed of one or more cases.
  • a mode in which the case housing the motor, the case housing the inverter, and the case housing the power transmission mechanism are integrally formed is called “3in1.”
  • Motor means a rotating electrical machine that has a motor function, and may have a generator function in addition to the motor function.
  • Element A is connected to element B means that element A is connected to upstream or downstream element B in such a manner that power can be transmitted between element A and element B.
  • the power input side is upstream, and the power output side is downstream.
  • the element A is not limited to being connected to the element B directly or via another member, but may be connected via a clutch or the like.
  • Element A is fixed to element B refers to both the manner in which element A is directly fixed to element B, and the manner in which element A is fixed to element B via element C other than element A and B. included. “Element A is fixed” means that element A is fixed to another element and cannot rotate.
  • Element A and element B overlap when viewed in a predetermined direction means that element A and element B are lined up in a predetermined direction (axial direction, radial direction, gravity direction, etc.), and when observed from the predetermined direction, element A and element B overlap. Refers to a state in which element B at least partially overlaps. This is synonymous with "element A and element B overlap in a predetermined direction”. When element A and element B overlap in the axial direction, element A and element B are coaxial. When element A and element B are drawn side by side in a predetermined direction in the drawing, it means that element A and element B overlap when viewed in the predetermined direction.
  • element A and element B do not overlap when viewed in a predetermined direction means that element A and element B are not lined up in a predetermined direction (axial direction, radial direction, gravity direction, vehicle running direction, etc.). , refers to a state in which element A and element B do not have any overlapping portion when observed from a predetermined direction. This is synonymous with "element A and element B do not overlap in a predetermined direction". In the drawing, when element A and element B are drawn so as not to be lined up in a predetermined direction, it means that element A and element B do not overlap when viewed in the predetermined direction.
  • Element A is arranged between elements B and C when viewed from a predetermined direction
  • element A is located between elements B and C when observed from a predetermined direction (axial direction, radial direction, gravity direction, etc.). It means that something in between is observed.
  • element B, element A, and element C are arranged in this order along the axial direction, element A is observed to be between element B and element C when viewed in the radial direction, so element A can be said to be located between element B and element C.
  • Element A does not need to overlap elements B and C when viewed in the axial direction.
  • element A is drawn between elements B and C in the drawing, it means that element A is located between elements B and C when viewed in a predetermined direction.
  • Element A is arranged outside element B in the axial direction means that element A is arranged on one side or the other side of element B in the axial direction, and when viewed in the axial direction, element A and element In addition to the case where B overlaps, the case where element A and element B do not overlap because the radial positions of element A and B are different is also included.
  • “Arranged close to each other” means that two elements have a portion that overlaps with each other in an axial or radial view, and no other element is sandwiched between the two elements. .
  • "two engaging elements are arranged close to each other” means that a planetary gear mechanism or the like is not arranged between the two engaging elements. If no other element is drawn between element A and element B in the drawing, it means that element A and element B are arranged close to each other.
  • One side of the engagement element and “the other side of the engagement element” refer to an engagement element that is relatively non-rotatable when the engagement element is in the engaged state and becomes relatively rotatable when the engagement element is in the released state. means two elements contained in.
  • “One side of the engagement element” and “the other side of the engagement element” may be a combination of rotating elements or a combination of a rotating element and a non-rotating element, and generally the former is called a clutch, and the latter is called a brake.
  • one side of the engagement element means either “one side of the engagement element” or “the other side of the engagement element”.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing the basic structure of a unit 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the unit 100 is a forward drive unit for an electric vehicle that changes the rotation input from a motor as a power source (not shown) to an input element IN at a gear ratio corresponding to a gear position, and transmits it from an output element OUT to a drive wheel (not shown). It is a 3-speed automatic transmission unit.
  • the input element IN and the output element OUT each include a gear, a rotating shaft, and the like. Since the motor can be switched between forward rotation and reverse rotation, the unit 100 is clearly different in design concept from a vehicle unit that uses an internal combustion engine as a power source in that it does not have a reverse gear.
  • the unit 100 is a so-called 3-in-1 unit that houses an input element IN, a gear device 2, first to third engagement elements CL1, CL2, B1, an output element OUT, and a motor and an inverter (not shown) in a housing 1. .
  • the housing 1 is non-rotatably fixed to the vehicle.
  • the motor is electrically connected to a battery (not shown) outside the unit 100 via an inverter, and receives power from the battery to function as an electric motor.
  • the motor can also function as a generator.
  • the gear device 2 is constructed by connecting the rotating elements of a first planetary gear mechanism PG1 and a second planetary gear mechanism PG2 at one location.
  • the first planetary gear mechanism PG1 includes a first sun gear S1 as a first rotating element, a plurality of first pinion gears (not shown), and a second rotating element that rotatably supports the plurality of first pinion gears.
  • This is a single pinion planetary gear mechanism having a first carrier C1 and a first ring gear R1 as a third rotating element.
  • the first sun gear S1 meshes with a plurality of first pinion gears, and the plurality of first pinion gears mesh with a first ring gear R1.
  • the second planetary gear mechanism PG2 includes a second sun gear S2 as a sixth rotating element, a plurality of second pinion gears (not shown), and a fifth rotating element that rotatably supports the plurality of second pinion gears.
  • This is a single pinion planetary gear mechanism having two carriers C2 and a second ring gear R2 as a fourth rotating element.
  • the second sun gear S2 meshes with a plurality of second pinion gears, and the plurality of second pinion gears mesh with a second ring gear R2.
  • the S in parentheses next to the symbols PG1 and PG2 in the figure indicates that the planetary gear mechanism is a single pinion planetary gear mechanism.
  • D in parentheses shall be added next to PG1 and PG2.
  • the first sun gear S1 is coupled to the second sun gear S2.
  • the first rotational part P1 is composed of the first sun gear S1 and the second sun gear S2
  • the second rotational part P2 is composed of the first carrier C1
  • the third rotational part P3 is composed of the first ring gear R1
  • the fourth rotational part P4 is composed of the second ring gear R2
  • the fifth rotational part P5 is composed of the second carrier C2.
  • the first rotating portion P1 is connected to the input element IN.
  • the fifth rotation portion P5 is connected to the output element OUT.
  • the third rotating portion P3 is fixed to the housing 1 as a fixed element.
  • the rotation speed of the output element OUT is the output rotation speed of the unit 100.
  • the first engagement element CL1 is a hydraulic or electric clutch. If the two parts of the first engaging element CL1 that are engaged when the first engaging element CL1 is brought into the engaged state are one side and the other side, the one side is constituted by the second ring gear R2. The other side is connected to a first rotational portion P1 that includes a first sun gear S1 and a second sun gear S2. As a result, when the first engagement element CL1 is engaged, the fourth rotation part P4 made up of the second ring gear R2 is connected to the first rotation part P1 made up of the first sun gear S1 and the second sun gear S2. be able to.
  • the second engagement element CL2 is a hydraulic or electric clutch. If the two parts of the second engaging element CL2 that are to be engaged when the second engaging element CL2 is brought into the engaged state are one side and the other side, one side is constituted by the first carrier C1. The other side is connected to a fourth rotation part P4 made up of a second ring gear R2. Thereby, by engaging the second engagement element CL2, it is possible to connect the fourth rotation part P4 made up of the second ring gear R2 to the second rotation part P2 made up of the first carrier C1.
  • first engagement element CL1 and the second engagement element CL2 are arranged between the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2, so the actuator that drives the first engagement element CL1 As the actuator for driving the second engagement element CL2, it is preferable to use a hydraulic actuator that has few layout restrictions and that supplies hydraulic pressure from a control valve unit.
  • both one side of the first engagement element CL1 and the other side of the second engagement element CL2 are connected to the fourth rotation portion P4 and rotate integrally, they are shared, that is, constituted as an integral part. be able to.
  • each of the first engagement element CL1 and the second engagement element CL2 is configured with a multi-disc clutch in which a plurality of friction plates are arranged between a drum and a hub, the outer periphery of one drum is By forming the hub, it is possible to construct it as an integral part. Thereby, the number of parts of the unit 100 can be reduced.
  • the third engagement element B1 is a hydraulic or electric brake. If the two parts of the third engaging element B1 that are to be engaged when the third engaging element B1 is brought into the engaged state are one side and the other side, one side is constituted by the second ring gear R2. The other side is fixed to the housing 1. Thereby, by engaging the third engagement element B1, it is possible to fix the fourth rotating portion P4 constituted by the second ring gear R2 to the housing 1.
  • the third engagement element B either an actuator that is not easily subject to layout constraints or an actuator that is easily subject to layout constraints can be employed.
  • the third engagement element B1 may be configured with a selectable one-way clutch.
  • a selectable one-way clutch is composed of a pair of ratchet mechanisms whose operating states can be switched by an electric actuator and which limit rotation in different directions.When only one of the pair of ratchet mechanisms is operated, it becomes a one-way clutch state, and the This clutch becomes engaged when both of its ratchet mechanisms are operated.
  • the fourth rotation part P4 consisting of the second ring gear R2 is fixed to the housing 1 or the first It can be selectively connected to the second rotating portion P2 made of the carrier C1.
  • the fourth rotation part P1 consisting of the first rotation part P1 consisting of the first sun gear S1 and the second sun gear S2 and the second ring gear R2 can be changed.
  • the portions P4 can be switched to a disconnected state in which they are disconnected from each other or a connected state in which they are connected to each other. That is, the first rotational portion P1 and the fourth rotational portion P4 can be disconnected (blocked/connected) from each other.
  • the first to third engagement elements CL1, CL2, and B1 can overlap with the gear device 2.
  • the radial dimension of the unit 100 can be reduced.
  • FIG. 2 is an engagement table showing the relationship between the engagement states of the first to third engagement elements CL1, CL2, and B1 and the gear stages realized in the unit 100.
  • black circles indicate engaged states
  • blank circles indicate released states.
  • first gear is achieved by engaging the third engagement element B1 and disengaging the first engagement element CL1 and the second engagement element CL2.
  • Second gear is achieved by engaging the second engagement element CL2 and disengaging the first engagement element CL1 and the third engagement element B1.
  • Third gear is achieved by engaging the first engagement element CL1 and disengaging the second engagement element CL2 and the third engagement element B1.
  • FIG. 3 is a collinear diagram of the unit 100.
  • the second rotational part P2 is arranged between the first rotational part P1 and the third rotational part P3, and the fifth rotational part P5 is arranged between the first rotational part P1 and the fourth rotational part P4. placed between.
  • the three vertical lines l1 to l3 of the first planetary gear mechanism PG1 are, in order from the left, the first sun gear S1 constituting the first rotation part P1, the first carrier C1 constituting the second rotation part P2, and the third The first ring gear R1 constituting the rotating portion P3 is shown.
  • the three vertical lines l4 to l6 of the second planetary gear mechanism PG2 are, in order from the right side, the second sun gear S2 constituting the first rotation part P1, the second carrier C2 constituting the fifth rotation part P5, and the fourth The second ring gear R2 that constitutes the rotating portion P4 is shown.
  • a vertical line l1 corresponding to the first sun gear S1 and a vertical line l4 corresponding to the second sun gear S2 are shown. However, since the first sun gear S1 and the second sun gear S2 are coupled to each other, the vertical line l1 and the vertical line l4 are actually the same vertical line.
  • first planetary gear mechanism PG1 is a single pinion planetary gear mechanism
  • first carrier C1 is disposed between the first sun gear S1 and the first ring gear R1.
  • second planetary gear mechanism PG2 is also a single pinion planetary gear mechanism
  • the second carrier C2 is disposed between the second sun gear S2 and the second ring gear R2.
  • the vertical lines l1 and l4 correspond to the input element IN.
  • the rotational speed of the first sun gear S1 and the rotational speed of the second sun gear S2 are equal, so if the rotational speed of the input element IN is rin, the rotational speed of the first sun gear S1 and the second sun gear The rotational speed of S2 is rin in both cases.
  • the vertical line l5 corresponds to the output element OUT.
  • a straight line L0 indicates the rotational speed of each rotating portion P1 to P3 in the first planetary gear mechanism PG1. Since the input element IN is connected to the first rotation part P1 and the third rotation part P3 is fixed, if the rotation speed of the input element IN is rin, the rotation speed of the second rotation part P2 is between the straight line L0 and the vertical line l2. The ordinate of the intersection is r1. The interval between each vertical line of the first planetary gear mechanism PG1 is determined according to the gear ratio of the first planetary gear mechanism PG1 (number of teeth of first sun gear S1/number of teeth of first ring gear R1).
  • Straight lines L1 to L3 indicate the rotational speeds of each rotating portion P1, P4, and P5 in the second planetary gear mechanism PG2, and correspond to each gear stage.
  • the rotational speed of each rotating portion P1, P4, P5 at each gear stage is represented by the ordinate of the intersection of straight lines L1 to L3 and vertical lines l4 to l6 corresponding to each gear stage.
  • the interval between each vertical line of the second planetary gear mechanism PG2 is determined according to the gear ratio of the second planetary gear mechanism PG2 (number of teeth of second sun gear S2/number of teeth of second ring gear R2).
  • the third engagement element B1 is engaged, and the first engagement element CL1 and the second engagement element CL2 are released.
  • the rotational speed of the fourth rotational portion P4 becomes zero, so if the rotational speed of the input element IN is rin, the straight line L1 corresponding to the first speed is between point X1 (rotational speed zero) and point X4 (rotational speed rin ) is a straight line passing through.
  • the rotation speed of the output element OUT is r2, which is the ordinate of the intersection of the straight line L1 and the vertical line l5. Therefore, the gear ratio in 1st speed is rin/r2.
  • the second engagement element CL2 In the second speed, the second engagement element CL2 is engaged, and the first engagement element CL1 and the third engagement element B1 are released.
  • the rotational speeds of the fourth rotational portion P4 and the second rotational portion P2 become equal, so if the rotational speed of the input element IN is rin, the straight line L2 corresponding to the second speed is a straight line passing through point X2 (rotational speed r1) and point X4 (rotational speed rin).
  • the rotational speed of the output element OUT is r3, which is the ordinate of the intersection of the straight line L2 and the vertical line l5. Therefore, the gear ratio in second gear is rin/r3. Since r3 is larger than r2, the gear ratio of second gear is smaller than the gear ratio of first gear.
  • the first engagement element CL1 is engaged, and the second engagement element CL2 and third engagement element B1 are released.
  • the rotational speeds of the first rotational portion P1, the fourth rotational portion P4, and the fifth rotational portion P5 become equal, so if the rotational speed of the input element IN is rin, the straight line L3 corresponding to the third speed becomes the point X3 ( A straight line with zero slope passes through the rotation speed rin) and the point X4 (rotation speed rin). Since the rotation speeds of the input element IN and the output element OUT are equal, the gear ratio in the third gear is 1, which is smaller than the gear ratio in the first and second gears.
  • the connection destination of the fourth rotational portion P4 can be selectively connected to the second rotational portion P2 or the housing 1.
  • two gears (1st and 2nd gear) can be achieved.
  • the rotational portions P1, P4, and P5 of the second planetary gear mechanism PG2 can be rotated integrally, so that the gear ratio of 1 is (3 speed) can be achieved.
  • the unit 100 can realize three gears, so the gear ratio is smaller compared to a unit with two forward speeds, and the shock during gear shifting is smaller than a unit with two forward speeds. It can be suppressed. Further, since the first to third speeds can be used for low speed, medium speed, and high speed, respectively, it is possible to set an appropriate gear ratio depending on the speed range.
  • the rotation parts P1 and P4 are two specific rotation parts that can be connected and disconnected from each other by the first engagement element CL1.
  • the two specific rotational parts that can be connected and disconnected from each other by the first engagement element CL1 may be the rotational parts P1 and P5, or the rotational parts P4 and P5.
  • the first sun gear S1 as the first rotating element is connected to the second sun gear S2 as the sixth rotating element with respect to the second planetary gear mechanism PG2 that realizes two gears with one planetary gear mechanism. It can be said that by combining the first planetary gear mechanism PG1 to which the first ring gear R1 as the third rotating element is fixed, the second speed, which is an intermediate gear, can be realized.
  • FIG. 4 is a skeleton diagram of a unit 100 according to a modification.
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 are single pinion planetary gear mechanisms, similar to the unit 100 shown in FIG. 1.
  • the first rotational portion P1 is configured by combining the first sun gear S1 as the first rotational element and the second sun gear S2 as the sixth rotational element
  • the second rotational portion P2 is configured by combining the first sun gear S1 as the first rotational element and the second sun gear S2 as the sixth rotational element.
  • the third rotating part P3 is made up of a first ring gear R1 as a third rotating element
  • the fourth rotating part P4 is a second ring gear serving as a fourth rotating element.
  • R2 and the fifth rotating part P5 is composed of the second carrier C2 as the fifth rotating element.
  • the first rotating portion P1 is connected to the input element IN.
  • the fifth rotation portion P5 is connected to the output element OUT.
  • the third rotating portion P3 is fixed to the housing 1 as a fixed element.
  • One side of the first engagement element CL1 is connected to the second carrier C2 as the fifth rotation part P5, and the other side of the first engagement element CL1 is connected to the first sun gear S1 as the first rotation part P1. and second sun gear S2, one side of the second engagement element CL2 is connected to the first carrier C1 as the second rotational part P2, and the other side of the second engagement element CL2 is connected to the fourth rotational part P2.
  • P4 is connected to the second ring gear R2
  • one side of the third engagement element B1 is connected to the second ring gear R2 as the fourth rotation part P4
  • the other side of the third engagement element B1 is connected to the housing 1. It is fixed at
  • the first planetary gear mechanism PG1 is arranged on one side of the second planetary gear mechanism PG2 in the axial direction, and the first engagement element CL1 is arranged on the other side of the second planetary gear mechanism PG2 in the axial direction.
  • the two planetary gear mechanisms PG2 can be placed close to each other. This increases the degree of freedom in layout of other elements, and also allows the axial dimension of the unit 100 to be reduced. Moreover, the degree of freedom in selecting the actuator used for the first engagement element CL1 can be improved.
  • first to third engagement elements CL1, CL2, and B1 can overlap with the gear device 2 when viewed in the axial direction. When these are made to overlap, the radial dimension of the unit 100 can be reduced.
  • the engagement table and collinear diagram of the modified example of FIG. 4 are the same as those of the skeleton diagram of FIG. 1 shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 5A is a skeleton diagram of a unit 100 according to a modification.
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 are double pinion planetary gear mechanisms. That is, the first carrier C1 has a plurality of inner pinion gears (not shown) that mesh with the first sun gear S1, a plurality of outer pinion gears (not shown) that mesh with the first ring gear R1, and further includes a plurality of outer pinion gears (not shown) that mesh with the first ring gear R1.
  • the inner pinion gear and the plurality of outer pinion gears are in mesh with each other.
  • the second carrier C2 also includes a plurality of inner pinion gears (not shown) that mesh with the second sun gear S2, and a plurality of outer pinion gears (not shown) that mesh with the second ring gear R2.
  • the inner pinion gear and the plurality of outer pinion gears are in mesh with each other.
  • the first rotating portion P1 is formed by combining a first sun gear S1 as the first rotating element and a second sun gear S2 as the sixth rotating element
  • the second rotating portion P2 is formed by a first ring gear R1 as the second rotating element
  • the third rotating portion P3 is formed by a first carrier C1 as the third rotating element
  • the fourth rotating portion P4 is formed by a second carrier C2 as the fourth rotating element
  • the fifth rotating portion P5 is formed by a second ring gear R2 as the fifth rotating element.
  • the first rotating portion P1 is connected to the input element IN.
  • the fifth rotation portion P5 is connected to the output element OUT.
  • the third rotating portion P3 is fixed to the housing 1 as a fixed element.
  • first engagement element CL1 is connected to the second carrier C2 as the fourth rotation part P4, and the other side of the first engagement element CL1 is connected to the first sun gear S1 as the first rotation part P1. and second sun gear S2, one side of the second engagement element CL2 is connected to the first ring gear R1 as the second rotational part P2, and the other side of the second engagement element CL2 is connected to the fourth rotational part P2.
  • P4 is connected to the second carrier C2
  • one side of the third engagement element B1 is connected to the second carrier C2 as the fourth rotation part P4, and the other side of the third engagement element B1 is connected to the housing 1. It is fixed at
  • the first engagement element CL1 is arranged on one side in the axial direction of the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2, and the first engagement element CL1 is arranged on one side of the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2.
  • the second engagement element CL2 is arranged on the other side in the axial direction.
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 can be arranged close to each other. This increases the degree of freedom in layout of other elements, and also allows the axial dimension of the unit 100 to be reduced. Moreover, the degree of freedom in selecting the actuator used for the first engagement element CL1 and the actuator used for the second engagement element CL2 can be improved.
  • one side of the first engagement element CL1 and one side of the third engagement element B1 can be shared (integrated parts), thereby reducing the number of parts of the unit 100.
  • first to third engagement elements CL1, CL2, and B1 can overlap with the gear device 2 when viewed in the axial direction. When these are made to overlap, the radial dimension of the unit 100 can be reduced.
  • the engagement table of the modified example of FIG. 5A is the same as that of the skeleton diagram of FIG. 1 shown in FIG. 2.
  • FIG. 5B is a collinear diagram of a modification of FIG. 5A. Since the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 are double pinion planetary gear mechanisms, on the collinear chart, the first ring gear R1 is arranged between the first sun gear S1 and the first carrier C1, and the first ring gear R1 is arranged between the first sun gear S1 and the first carrier C1. The second ring gear R2 is disposed between the second sun gear S2 and the second carrier C2.
  • the three vertical lines l1 to l3 of the first planetary gear mechanism PG1 are, in order from the left, the first sun gear S1 constituting the first rotation part P1, the first ring gear R1 constituting the second rotation part P2, The first carrier C1 constituting the third rotating portion P3 is shown.
  • the three vertical lines l4 to l6 of the second planetary gear mechanism PG2 are, in order from the right side, the second sun gear S2 constituting the first rotational part P1, the second ring gear R2 constituting the fifth rotational part P5, and the fourth A second carrier C2 constituting the rotating portion P4 is shown.
  • FIG. 6A is a skeleton diagram of a unit 100 according to a modified example.
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 are single pinion planetary gear mechanisms like the unit 100 shown in FIG.
  • the first rotational portion P1 is configured by combining the first sun gear S1 as the first rotational element and the second ring gear R2 as the sixth rotational element
  • the second rotational portion P2 is configured by combining the first sun gear S1 as the first rotational element and the second ring gear R2 as the sixth rotational element.
  • the third rotating part P3 is made up of a first ring gear R1 serving as a third rotating element
  • the fourth rotating part P4 is a second sun gear serving as a fourth rotating element.
  • S2 and the fifth rotating part P5 is composed of a second carrier C2 as a fifth rotating element.
  • the first rotating portion P1 is connected to the input element IN.
  • the fifth rotation portion P5 is connected to the output element OUT.
  • the third rotating portion P3 is fixed to the housing 1 as a fixed element.
  • One side of the first engagement element CL1 is connected to the second sun gear S2 as the fourth rotation part P4, and the other side of the first engagement element CL1 is connected to the first sun gear S1 as the first rotation part P1. and the second ring gear R2, one side of the second engagement element CL2 is connected to the first carrier C1 as the second rotation part P2, and the other side of the second engagement element CL2 is connected to the fourth rotation part P2.
  • P4 is connected to the second sun gear S2
  • one side of the third engagement element B1 is connected to the second sun gear S2 as the fourth rotation part P4, and the other side of the third engagement element B1 is connected to the housing 1. It is fixed at
  • one side of the first engagement element CL1 and the other side of the second engagement element CL2 can be shared (integrated parts), thereby reducing the number of parts of the unit 100. be able to.
  • one side of the third engagement element B1 may also be shared (integrated).
  • first to third engagement elements CL1, CL2, and B1 can overlap with the gear device 2 when viewed in the axial direction. When these are made to overlap, the radial dimension of the unit 100 can be reduced.
  • the engagement table of the modified example of FIG. 6A is the same as that of the skeleton diagram of FIG. 1 shown in FIG. 2.
  • FIG. 6B is a collinear diagram of a modification of FIG. 6A.
  • the three vertical lines l1 to l3 of the first planetary gear mechanism PG1 are, in order from the left, the first sun gear S1 constituting the first rotating part P1, the first carrier C1 constituting the second rotating part P2, and the third carrier C1 constituting the second rotating part P2.
  • the first ring gear R1 constituting the rotating portion P3 is shown.
  • the three vertical lines l4 to l6 of the second planetary gear mechanism PG2 are, in order from the right side, the second ring gear R2 constituting the first rotation part P1, the second carrier C2 constituting the fifth rotation part P5, and the fourth A second sun gear S2 constituting a rotating portion P4 is shown.
  • FIG. 7A is a skeleton diagram of a unit 100 according to a modification.
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 are single pinion planetary gear mechanisms like the unit 100 shown in FIG. 1.
  • the first rotational portion P1 is configured by combining the first ring gear R1 as the first rotational element and the second sun gear S2 as the sixth rotational element
  • the second rotational portion P2 is configured by combining the first ring gear R1 as the first rotational element and the second sun gear S2 as the sixth rotational element.
  • the third rotating part P3 is made up of a first sun gear S1 as a third rotating element
  • the fourth rotating part P4 is a second ring gear serving as a fourth rotating element.
  • R2 and the fifth rotating part P5 is composed of the second carrier C2 as the fifth rotating element.
  • the first rotating part P1 is connected to the input element IN.
  • the fifth rotating part P5 is connected to the output element OUT.
  • the third rotating part P3 is fixed to the housing 1 as a fixed element.
  • first engagement element CL1 is connected to the second ring gear R2 as the fourth rotation part P4, and the other side of the first engagement element CL1 is connected to the first ring gear R1 as the first rotation part P1.
  • second sun gear S2 one side of the second engagement element CL2 is connected to the first carrier C1 as the second rotational part P2, and the other side of the second engagement element CL2 is connected to the fourth rotational part P2.
  • P4 is connected to the second ring gear R2
  • one side of the third engagement element B1 is connected to the second ring gear R2 as the fourth rotation part P4, and the other side of the third engagement element B1 is connected to the housing 1. It is fixed at
  • one side of the first engagement element CL1 and the other side of the second engagement element CL2 can be shared (integrated parts), thereby reducing the number of parts of the unit 100. be able to.
  • one side of the third engagement element B1 may also be shared (integrated).
  • the first to third engaging elements CL1, CL2, and B1 can be made to overlap with the gear device 2.
  • the radial dimension of the unit 100 can be reduced.
  • the engagement table of the modified example of FIG. 7A is the same as that of the skeleton diagram of FIG. 1 shown in FIG. 2.
  • FIG. 7B is a collinear chart of a modification of FIG. 7A.
  • the three vertical lines l1 to l3 of the first planetary gear mechanism PG1 indicate, from the left, the first ring gear R1 that constitutes the first rotational part P1, the first carrier C1 that constitutes the second rotational part P2, and the first sun gear S1 that constitutes the third rotational part P3.
  • the three vertical lines l4 to l6 of the second planetary gear mechanism PG2 indicate, from the right, the second sun gear S2 that constitutes the first rotational part P1, the second carrier C2 that constitutes the fifth rotational part P5, and the second ring gear R2 that constitutes the fourth rotational part P4.
  • the unit 100 is input element IN; Output element OUT and
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 are configured by connecting their rotating elements at one place, and on the collinear diagram, the second rotating portion P2 is the connected rotating element.
  • a gear arranged between the first rotational part P1 and the third rotational part P3, and the fifth rotational part P5 is arranged between the first rotational part P1 and the fourth rotational part P4.
  • Device 2 (FIG. 3, FIG. 5B, FIG. 6B, FIG. 7B), Equipped with.
  • the input element IN is connected to the first rotation part P1
  • the output element OUT is connected to the fifth rotation part P5
  • the third rotation part P3 is fixed
  • the fourth rotation part P4 can be selectively connected to the housing 1 or the second rotation part P2, Any specific two of the first rotating portion P1, the fourth rotating portion P4, and the fifth rotating portion P5 can be connected or disconnected from each other.
  • two gears can be achieved by switching the connection destination of the fourth rotating part P4. Also, by connecting any two specific ones of the first rotating part P1, the fourth rotating part P4, and the fifth rotating part P5 to each other, the first rotating part P1, the fourth rotating part P4, and the fifth rotating part P5 can be rotated integrally, and a gear with a gear ratio of 1 can be achieved. In other words, three gears can be achieved. Since the inter-stage ratio is small, an appropriate gear ratio can be set according to the speed range. Also, since the gear ratio is 1 in third gear, power transmission loss caused by differential rotation between the rotating parts can be reduced.
  • the gear device 2 can be configured as shown in FIGS. 1 and 4.
  • the first planetary gear mechanism PG1 includes a first sun gear S1, a first carrier C1, and a first ring gear R1, and the first carrier C1 is arranged between the first sun gear S1 and the first ring gear R1 on the collinear diagram.
  • This is a single pinion planetary gear mechanism ( Figure 3).
  • the second planetary gear mechanism PG2 includes a second ring gear R2, a second carrier C2, and a second sun gear S2, and the second carrier C2 is arranged between the second ring gear R2 and the second sun gear S2 on the collinear diagram.
  • the first rotation portion P1 is configured by combining a first sun gear S1 and a second sun gear S2,
  • the second rotation part P2 is composed of a first carrier C1
  • the third rotation part P3 is composed of a first ring gear R1
  • the fourth rotation part P4 is composed of a second ring gear R2
  • the fifth rotating portion P5 is constituted by the second carrier C2.
  • the gear device 2 can also be configured as shown in FIG. 5A.
  • the first planetary gear mechanism PG1 includes a first sun gear S1, a first ring gear R1, and a first carrier C1, and the first ring gear R1 is arranged between the first sun gear S1 and the first carrier C1 on the collinear diagram.
  • This is a double pinion planetary gear mechanism ( Figure 5B).
  • the second planetary gear mechanism PG2 includes a second carrier C2, a second ring gear R2, and a second sun gear S2, and the second ring gear R2 is arranged between the second carrier C2 and the second sun gear S2 on the collinear chart.
  • This is a double pinion planetary gear mechanism (Figure 5B).
  • the first rotation portion P1 is configured by combining a first sun gear S1 and a second sun gear S2,
  • the second rotation part P2 is composed of a first ring gear R1
  • the third rotation part P3 is composed of the first carrier C1
  • the fourth rotation part P4 is composed of a second carrier C2
  • the fifth rotational portion P5 is constituted by the second ring gear R2.
  • the gear device 2 can also be configured as shown in FIG. 6A.
  • the first planetary gear mechanism PG1 includes a first sun gear S1, a first carrier C1, and a first ring gear R1, and the first carrier C1 is arranged between the first sun gear S1 and the first ring gear R1 on the collinear diagram.
  • This is a single pinion planetary gear mechanism ( Figure 6B).
  • the second planetary gear mechanism PG2 includes a second sun gear S2, a second carrier C2, and a second ring gear R2, and the second carrier C2 is arranged between the second sun gear S2 and the second ring gear R2 on the collinear diagram.
  • the first rotation portion P1 is configured by combining a first sun gear S1 and a second ring gear R2,
  • the second rotation part P2 is composed of a first carrier C1
  • the third rotation part P3 is composed of a first ring gear R1
  • the fourth rotation part P4 is composed of a second sun gear S2
  • the fifth rotating portion P5 is constituted by the second carrier C2.
  • the gear device 2 can also be configured as shown in FIG. 7A.
  • the first planetary gear mechanism PG1 includes a first ring gear R1, a first carrier C1, and a first sun gear S1, and the first carrier C1 is arranged between the first ring gear R1 and the first sun gear S1 on the collinear diagram.
  • This is a single pinion planetary gear mechanism ( Figure 7B).
  • the second planetary gear mechanism PG2 includes a second ring gear R2, a second carrier C2, and a second sun gear S2, and the second carrier C2 is arranged between the second ring gear R2 and the second sun gear S2 on the collinear diagram.
  • the first rotation portion P1 is configured by combining a first ring gear R1 and a second sun gear S2,
  • the second rotation part P2 is composed of a first carrier C1
  • the third rotation part P3 is composed of a first sun gear S1
  • the fourth rotation part P4 is composed of a second ring gear R2
  • the fifth rotating portion P5 is constituted by the second carrier C2.
  • the unit 100 is a first engagement element CL1; a second engagement element CL2; a third engagement element B1; Equipped with One side of the first engagement element CL1 is connected to the fourth rotation part P4, The other side of the first engagement element CL1 is connected to the first rotation portion P1, One side of the second engagement element CL2 is connected to the second rotation portion P2, The other side of the second engagement element CL2 is connected to the fourth rotation part P4, One side of the third engagement element B1 is connected to the fourth rotation portion P4, The other side of the third engagement element B1 is fixed to the housing 1.
  • the first engagement element CL1 is arranged on one side of the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 in the axial direction, and the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism A second engagement element CL2 is arranged on the other axial side of the mechanism PG2.
  • the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 can be arranged close to each other. This increases the degree of freedom in layout of other elements, and also allows the axial dimension of the unit 100 to be reduced. Moreover, the degree of freedom in selecting the actuator used for the first engagement element CL1 and the actuator used for the second engagement element CL2 can be improved.
  • one side of the first engagement element CL1 and one side of the third engagement element B1 may be configured as an integral part. Thereby, the number of parts of the unit 100 can be reduced.
  • one side of the first engagement element CL1 and the other side of the second engagement element CL2 may be configured as an integral part. Thereby, the number of parts of the unit 100 can be reduced.
  • a configuration in which the fourth rotation part P4 can be selectively connected to the housing 1 or the second rotation part P2, and which one of the first rotation part P1, the fourth rotation part P4, and the fifth rotation part P5 A configuration in which specific two can be connected and disconnected from each other can also be configured as shown in FIG.
  • the unit 100 is a first engagement element CL1; a second engagement element CL2; a third engagement element B1; Equipped with One side of the first engagement element CL1 is connected to the fifth rotation part P5, The other side of the first engagement element CL1 is connected to the first rotation portion P1, One side of the second engagement element CL2 is connected to the second rotation portion P2, The other side of the second engagement element CL2 is connected to the fourth rotation part P4, One side of the third engagement element B1 is connected to the fourth rotation portion P4, The other side of the third engagement element B1 is fixed to the housing 1.
  • the first planetary gear mechanism PG1 is arranged on one side of the second planetary gear mechanism PG2 in the axial direction, and the first engagement element CL1 is placed on the other side of the second planetary gear mechanism PG2 in the axial direction. is placed.
  • the two planetary gear mechanisms PG2 can be placed close to each other. This increases the degree of freedom in layout of other elements, and also allows the axial dimension of the unit 100 to be reduced. Moreover, the degree of freedom in selecting the actuator used for the first engagement element CL1 can be improved.
  • FIGS. 1, 4, 5A, 6A, and 7A are part of the application examples of the present invention, and the skeleton diagrams of units to which the present invention is applied are not limited to these.
  • first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2 may be used as the first planetary gear mechanism PG1 and the second planetary gear mechanism PG2.

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Abstract

[課題]動力伝達機構を内部に有するユニットにおいて、変速時の段間比を小さくする。 [解決手段]ユニットは、入力要素と、出力要素と、第1遊星歯車機構と第2遊星歯車機構を一か所において互いの回転要素を結合することで構成され、共線図上において、第2回転部位が、結合された前記互いの回転要素である第1回転部位と、第3回転部位と、の間に配置され、第5回転部位が、前記第1回転部位と、第4回転部位と、の間に配置される歯車装置と、を備え、前記入力要素は、前記第1回転部位に接続され、前記出力要素は、前記第5回転部位に接続され、前記第3回転部位は、固定され、前記第4回転部位は、固定要素又は前記第2回転部位に選択的に接続可能であり、前記第1回転部位、前記第4回転部位、前記第5回転部位は、そのうちのいずれか特定の二つを互いに断接可能である。

Description

ユニット
 本発明は、動力伝達機構を内部に有するユニットに関する。
 特許文献1には、前進2速の電動車両用自動変速機ユニットが開示されている。当該ユニットにおいては、二つの摩擦クラッチの係合状態を切り替えることで、1速と、1速よりも変速比(=入力回転速度/出力回転速度)が小さな2速を実現することができる。
 同様のユニットは、特許文献2から4にも開示されている。
ドイツ特許出願公開第102019116360号明細書 ドイツ特許出願公開第102019119951号明細書 中国特許第106195194号明細書 中国実用新案第206000959号明細書
 前進2速の電動車両用自動変速機ユニットにおいては、1速の変速比を大きくするほど減速によるトルク増幅効果が高くなるので、1速の変速比を大きくするほどモータの最大トルクを小さくすることができ、体格の小さなモータを選択することができる。これに対し、2速の変速比は、小さくするほどある車速を実現する際のモータの回転速度が低くなり、高速巡行時に有利である。
 しかしながら、上記設計思想のもと1速及び2速の変速比をそれぞれ設定すると、1速と2速を切り替える際の段間比(=1速の変速比/2速の変速比)が大きくなり、変速ショックが大きくなる。
 本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、動力伝達機構を内部に有するユニットにおいて、変速時の段間比を小さくすることを目的とする。
 本発明のある態様によれば、
 入力要素と、
 出力要素と、
 第1遊星歯車機構と第2遊星歯車機構を一か所において互いの回転要素を結合することで構成され、共線図上において、第2回転部位が、結合された前記互いの回転要素である第1回転部位と、第3回転部位と、の間に配置され、第5回転部位が、前記第1回転部位と、第4回転部位と、の間に配置される歯車装置と、
を備え、
 前記入力要素は、前記第1回転部位に接続され、
 前記出力要素は、前記第5回転部位に接続され、
 前記第3回転部位は、固定され、
 前記第4回転部位は、固定要素又は前記第2回転部位に選択的に接続可能であり、
 前記第1回転部位、前記第4回転部位、前記第5回転部位は、そのうちのいずれか特定の二つを互いに断接可能である、
ユニットが提供される。
 上記態様によれば、第4回転部位の接続先を切り替えることで二つの変速段を実現できる。また、第1回転部位、第4回転部位、第5回転部位のうちのいずれか特定の二つを互いに接続することで、第1回転部位、第4回転部位、第5回転部位を一体回転させることができ、変速比1の変速段を実現できる。つまり、三つの変速段を実現することができる。段間比が小さくなるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができる。また、3速では変速比が1になるので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。
図1は、本発明の実施形態に係るユニットのスケルトン図である。 図2は、各変速段における各係合要素の係合状態を示した係合表である。 図3は、ユニットの共線図である。 図4は、変形例のスケルトン図である。 図5Aは、変形例のスケルトン図である。 図5Bは、変形例の共線図である。 図6Aは、変形例のスケルトン図である。 図6Bは、変形例の共線図である。 図7Aは、変形例のスケルトン図である。 図7Bは、変形例の共線図である。
 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書で使用する用語の定義は次の通りである。
 「ユニット」とは、歯車機構、差動歯車機構等の動力伝達機構を内部に有する装置全般を意味し、モータ及び動力伝達機構を有するモータユニット、自動変速機ユニット、減速機ユニット等が含まれる。
 「変速比」とは、ユニットの入力回転速度を出力回転速度で割った値である。「入力回転」には、ユニット外の動力源からユニットに入力される回転だけでなく、ユニット内の動力源からユニットに入力される回転も含まれる。
 「段間比」は、ユニットで実現される二つの変速比について、大きい方(低速用)の変速比を小さい方(高速用)の変速比で割った値である。
 「軸方向」とは、ユニットを構成する部品の回転軸の軸方向を意味する。部品は、モータ、歯車機構、差動歯車機構等である。「径方向」とは、回転軸の中心軸からの半径方向を意味する。
 「ハウジング」とは、モータ、インバータ及び動力伝達機構を収容する収容体を意味し、一つ以上のケースから構成される。モータを収容するケース、インバータを収容するケース及び動力伝達機構を収容するケースが一体形成されている態様は、「3in1」と呼ばれる。
 「モータ」は、電動機機能を有する回転電機を意味し、電動機機能に加え発電機機能を有していてもよい。
 「要素Aが要素Bに接続される」とは、要素Aと要素Bとの間で動力伝達可能な態様で要素Aが上流又は下流の要素Bに接続されていることを意味する。動力の入力側が上流であり、動力の出力側が下流である。要素Aが直接又は他の部材を介して要素Bに連結されている態様に限定されず、クラッチ等を介して接続されていてもよい。
 「要素Aが要素Bに結合される」とは、要素Aと要素Bが直接、又は、他の部材を介して間接的に繋がっており、要素Aと要素Bが一体化されている状態を意味する。言い換えると、要素Aと要素Bが一体回転する状態という言い方もできる。また、要素Aと要素Bがブレーキ又はクラッチを介さず接続されている状態を意味し、要素Aと要素Bとが常時接続した状態ともいえる。
 「要素Aが要素Bに固定される」とは、要素Aが要素Bに直接固定される態様、要素Aが要素A、B以外の要素Cを介して要素Bに固定される態様の両方が含まれる。「要素Aが固定される」とは、要素Aが他の要素に固定され、回転不能な状態を意味する。
 「所定方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップする」とは、所定方向(軸方向、径方向、重力方向等)に要素Aと要素Bが並び、所定方向から観察した場合に要素Aと要素Bが少なくとも部分的に重畳する状態を指す。「所定方向に要素Aと要素Bがオーバーラップする」と同義である。軸方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップする場合は、要素Aと要素Bは同軸である。図面において要素Aと要素Bが所定方向に並んで描かれている場合は、所定方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップしていることを意味する。
 これに対し、「所定方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップしない」とは、所定方向(軸方向、径方向、重力方向、車両走行方向等)に要素Aと要素Bが並んでおらず、所定方向から観察した場合に要素Aと要素Bが重畳する部分を有さない状態を指す。「所定方向に要素Aと要素Bがオーバーラップしない」と同義である。図面において要素Aと要素Bが所定方向に並ばないように描かれている場合は、所定方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップしていないことを意味する。
 「所定方向視において要素Aが要素Bと要素Cの間に配置される」とは、所定方向(軸方向、径方向、重力方向等)から観察した場合に要素Aが要素Bと要素Cの間にあることが観察されることを意味する。例えば、要素B、要素A、要素Cがこの順で軸方向に沿って並んでいる場合は、径方向視において要素Aが要素Bと要素Cの間にあることが観察されるので、要素Aは要素Bと要素Cの間に位置しているといえる。軸方向視において要素Aが要素B、Cとオーバーラップしている必要はない。図面において要素Aが要素Bと要素Cの間に描かれている場合は、所定方向視において要素Aが要素Bと要素Cの間に位置することを意味する。
 「要素Aが要素Bの軸方向外側に配置される」とは、要素Aが要素Bの軸方向一方側又は軸方向他方側に配置されることを意味し、軸方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップする場合に加え、要素Aと要素Bの径方向位置が相違して要素Aと要素Bがオーバーラップしない場合も含む。
 「要素Aが要素Bの径方向外側(又は径方向内側)に配置される」とは、要素Aの径方向位置が要素Bの径方向位置よりも外側(又は内側)であることを意味し、径方向視において要素Aと要素Bがオーバーラップする場合に加え、要素Aと要素Bの軸方向位置が相違して要素Aと要素Bがオーバーラップしない場合も含む。
 「近接配置される」とは、二つの要素同士が軸方向視又は径方向視でオーバーラップする部分を有し、かつ、二つの要素の間に他の要素が挟まれていない状態を意味する。例えば、「二つの係合要素が近接配置される」とは、二つの係合要素の間に遊星歯車機構等が配置されないことを意味する。図面において要素Aと要素Bの間に他の要素が描かれていない場合は、要素Aと要素Bは近接配置されることを意味する。
 「係合要素の一方側」及び「係合要素の他方側」とは、係合要素が係合状態のときに相対回転不能になり、解放状態のときに相対回転可能になる、係合要素に含まれる二つの要素を意味する。「係合要素の一方側」及び「係合要素の他方側」は、回転要素同士の組み合わせであってもよいし、回転要素と非回転要素の組み合わせであってもよく、一般的に、前者はクラッチ、後者はブレーキと呼ばれる。また、「係合要素の片側」とは、「係合要素の一方側」及び「係合要素の他方側」のいずれか一方を意味する。
 その他の用語については明細書本文中で適宜定義する。
 図1は、本発明の実施形態に係るユニット100の基本構造を示すスケルトン図である。ユニット100は、図示しない動力源としてのモータから入力要素INに入力される回転を、変速段に応じた変速比で変速し、出力要素OUTから図示しない駆動輪へと伝達する電動車両用の前進3速の自動変速機ユニットである。入力要素IN及び出力要素OUTは、それぞれギヤ、回転軸等で構成される。モータは正回転、逆回転を切り替えることができるので、ユニット100は後進段を有していない点において、動力源に内燃機関を用いる車両用のユニットと設計思想が明確に相違する。
 ユニット100は、ハウジング1内に、入力要素IN、歯車装置2、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1、出力要素OUT、図示しないモータ及びインバータを収容した、いわゆる3in1のユニットである。ハウジング1は、車両に対して回転不能に固定される。
 入力要素INの一端はモータの出力軸に接続され、入力要素INはモータから入力される動力によって回転する。入力要素INの回転速度がユニット100の入力回転速度である。モータはインバータを介してユニット100外のバッテリ(図示せず)と電気的に接続されており、バッテリから電力供給を受けて電動機として機能する。また、モータは発電機として機能することもできる。
 歯車装置2は、第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2を一か所において互いの回転要素を結合することで構成される。
 第1遊星歯車機構PG1は、第1回転要素としての第1サンギヤS1と、複数の第1ピニオンギヤ(図示せず)と、複数の第1ピニオンギヤを回転自在に支持する第2回転要素としての第1キャリヤC1と、第3回転要素としての第1リングギヤR1とを有するシングルピニオン遊星歯車機構である。第1サンギヤS1は複数の第1ピニオンギヤと噛合っており、複数の第1ピニオンギヤは第1リングギヤR1と噛合っている。
 第2遊星歯車機構PG2は、第6回転要素としての第2サンギヤS2と、複数の第2ピニオンギヤ(図示せず)と、複数の第2ピニオンギヤを回転自在に支持する第5回転要素としての第2キャリヤC2と、第4回転要素としての第2リングギヤR2とを有するシングルピニオン遊星歯車機構である。第2サンギヤS2は複数の第2ピニオンギヤと噛合っており、複数の第2ピニオンギヤは第2リングギヤR2と噛合っている。
 図中符号PG1、PG2の横の括弧書きのSは、遊星歯車機構がシングルピニオン遊星歯車機構であることを示している。なお、遊星歯車機構がダブルピニオン遊星歯車機構である場合は、括弧書きのDをPG1、PG2の横に付けるものとする。
 第1サンギヤS1は第2サンギヤS2と結合されている。このように第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2を一か所で結合することで、第1回転部位P1が第1サンギヤS1と第2サンギヤS2で構成され、第2回転部位P2が第1キャリヤC1で構成され、第3回転部位P3が第1リングギヤR1で構成され、第4回転部位P4が第2リングギヤR2で構成され、第5回転部位P5が第2キャリヤC2で構成される。
 第1回転部位P1は入力要素INと接続されている。第5回転部位P5は出力要素OUTと接続されている。第3回転部位P3は固定要素としてのハウジング1に固定されている。
 出力要素OUTの回転速度がユニット100の出力回転速度である。
 第1係合要素CL1は油圧式又は電動式のクラッチである。第1係合要素CL1を係合状態としたときに係合されることになる第1係合要素CL1の二つの部位を一方側、他方側とすると、一方側は第2リングギヤR2で構成される第4回転部位P4に接続されており、他方側は第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2で構成される第1回転部位P1に接続されている。これにより、第1係合要素CL1を係合すれば、第2リングギヤR2で構成される第4回転部位P4を第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2で構成される第1回転部位P1に接続することができる。
 第2係合要素CL2は油圧式又は電動式のクラッチである。第2係合要素CL2を係合状態としたときに係合されることになる第2係合要素CL2の二つの部位を一方側、他方側とすると、一方側は第1キャリヤC1で構成される第2回転部位P2に接続されており、他方側は第2リングギヤR2で構成される第4回転部位P4に接続されている。これにより、第2係合要素CL2を係合すれば、第2リングギヤR2で構成される第4回転部位P4を第1キャリヤC1で構成される第2回転部位P2に接続することができる。
 この配置では、第1係合要素CL1及び第2係合要素CL2が、第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2の間に配置されるので、第1係合要素CL1を駆動するアクチュエータ及び第2係合要素CL2を駆動するアクチュエータとしては、レイアウト制約の少ない、コントロールバルブユニットから油圧を供給する油圧アクチュエータを用いるのが好適である。
 また、第1係合要素CL1の一方側と第2係合要素CL2の他方側はともに第4回転部位P4に接続されて一体的に回転するので、これらを共用化、すなわち一体部品として構成することができる。例えば、第1係合要素CL1、第2係合要素CL2をそれぞれ、ドラムとハブの間に複数の摩擦板を配置する多板式クラッチで構成する場合であれば、一方のドラムの外周に他方のハブを形成することにより、一体部品として構成することが可能である。これにより、ユニット100の部品点数を低減することができる。
 第3係合要素B1は油圧式又は電動式のブレーキである。第3係合要素B1を係合状態としたときに係合されることになる第3係合要素B1の二つの部位を一方側、他方側とすると、一方側は第2リングギヤR2で構成される第4回転部位P4に接続されており、他方側はハウジング1に固定されている。これにより、第3係合要素B1を係合すれば第2リングギヤR2で構成される第4回転部位P4をハウジング1に固定することができる。
 第3係合要素B1としては、レイアウト制約を受けにくいアクチュエータ、レイアウト制約を受けやすいアクチュエータいずれも採用することができる。
 第3係合要素B1は、セレクタブルワンウェイクラッチで構成してもよい。セレクタブルワンウェイクラッチは、電動アクチュエータによって動作状態を切り替え可能、かつ、制限する回転の方向が異なる一対のラチェット機構で構成され、一対のラチェット機構の一方のみを動作させると、ワンウェイクラッチ状態になり、一対のラチェット機構の両方を動作させると係合状態となるクラッチである。
 第2係合要素CL2及び第3係合要素B1の一方を係合し、他方を解放することで、第2リングギヤR2からなる第4回転部位P4を固定要素としてのハウジング1、又は、第1キャリヤC1からなる第2回転部位P2に選択的に接続することができる。また、第1係合要素CL1の係合状態(係合/解放)を変更することで、第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2からなる第1回転部位P1と第2リングギヤR2からなる第4回転部位P4を互いに遮断された遮断状態又は互いに接続された接続状態に切り替えることができる。すなわち、第1回転部位P1と第4回転部位P4は、互いに断接(遮断/接続)可能である。
 軸方向視において、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1は歯車装置2とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット100の径方向の寸法を小さくすることができる。
 図2は、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1の係合状態とユニット100において実現される変速段との関係を示した係合表である。表中、黒丸は係合状態、無印は解放状態を示している。
 係合表に示されるように、1速は、第3係合要素B1を係合し、第1係合要素CL1及び第2係合要素CL2を解放することで実現される。2速は、第2係合要素CL2を係合し、第1係合要素CL1及び第3係合要素B1を解放することで実現される。3速は、第1係合要素CL1を係合し、第2係合要素CL2及び第3係合要素B1を解放することで実現される。
 図3は、ユニット100の共線図である。共線図上においては、第2回転部位P2が、第1回転部位P1と第3回転部位P3との間に配置され、第5回転部位P5が、第1回転部位P1と第4回転部位P4との間に配置される。
 第1遊星歯車機構PG1の3本の縦線l1~l3は、左側から順番に、第1回転部位P1を構成する第1サンギヤS1、第2回転部位P2を構成する第1キャリヤC1、第3回転部位P3を構成する第1リングギヤR1を示している。第2遊星歯車機構PG2の3本の縦線l4~l6は、右側から順番に、第1回転部位P1を構成する第2サンギヤS2、第5回転部位P5を構成する第2キャリヤC2、第4回転部位P4を構成する第2リングギヤR2を示している。なお、図3では、理解を容易にするために、第1サンギヤS1に対応する縦線l1と、第2サンギヤS2に対応する縦線l4と、を記載している。しかしながら、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2は互いに結合されているので、縦線l1と縦線l4は、事実上は同一の縦線である。
 第1遊星歯車機構PG1はシングルピニオン遊星歯車機構であるので、第1サンギヤS1と第1リングギヤR1の間に第1キャリヤC1が配置される。第2遊星歯車機構PG2もシングルピニオン遊星歯車機構であるので、第2サンギヤS2と第2リングギヤR2の間に第2キャリヤC2が配置される。
 入力要素INは第1回転部位P1に接続されるので、縦線l1、l4が入力要素INに対応する。図3に破線で示すように、第1サンギヤS1の回転速度と第2サンギヤS2の回転速度は等しいので、入力要素INの回転速度をrinとすると、第1サンギヤS1の回転速度と第2サンギヤS2の回転速度は、いずれもrinとなる。
 出力要素OUTは第5回転部位P5に接続されるので、縦線l5が出力要素OUTに対応する。
 直線L0は、第1遊星歯車機構PG1における各回転部位P1~P3の回転速度を示している。第1回転部位P1に入力要素INが接続され、第3回転部位P3は固定されるので、入力要素INの回転速度をrinとすると、第2回転部位P2の回転速度は直線L0と縦線l2の交点の縦座標であるr1となる。第1遊星歯車機構PG1の各縦線の間隔は、第1遊星歯車機構PG1のギヤ比(第1サンギヤS1の歯数/第1リングギヤR1の歯数)に応じて定まる。
 直線L1~L3は、第2遊星歯車機構PG2における各回転部位P1、P4、P5の回転速度を示しており、各変速段に対応する。各変速段における各回転部位P1、P4、P5の回転速度は、各変速段に対応する直線L1~L3と縦線l4~l6との交点の縦座標で表される。第2遊星歯車機構PG2の各縦線の間隔は、第2遊星歯車機構PG2のギヤ比(第2サンギヤS2の歯数/第2リングギヤR2の歯数)に応じて定まる。
 1速においては、第3係合要素B1が係合され、第1係合要素CL1及び第2係合要素CL2が解放される。これにより、第4回転部位P4の回転速度がゼロになるので、入力要素INの回転速度をrinとすると、1速に対応する直線L1は点X1(回転速度ゼロ)及び点X4(回転速度rin)を通る直線となる。出力要素OUTの回転速度は直線L1と縦線l5の交点の縦座標であるr2となる。したがって、1速における変速比は、rin/r2となる。
 2速においては、第2係合要素CL2が係合され、第1係合要素CL1及び第3係合要素B1が解放される。これにより、図3に一点鎖線で示すように、第4回転部位P4と第2回転部位P2の回転速度が等しくなるので、入力要素INの回転速度をrinとすると、2速に対応する直線L2は点X2(回転速度r1)及び点X4(回転速度rin)を通る直線となる。出力要素OUTの回転速度は直線L2と縦線l5の交点の縦座標であるr3となる。したがって、2速における変速比は、rin/r3となる。r3はr2よりも大きいので、2速の変速比は1速の変速比よりも小さくなる。
 3速においては、第1係合要素CL1が係合され、第2係合要素CL2及び第3係合要素B1が解放される。これにより、第1回転部位P1、第4回転部位P4、第5回転部位P5の回転速度が等しくなるので、入力要素INの回転速度をrinとすると、3速に対応する直線L3は点X3(回転速度rin)及び点X4(回転速度rin)を通る傾きゼロの直線となる。入力要素INと出力要素OUTの回転速度が等しくなるので、3速における変速比は1速、2速の変速比よりも小さい1となる。
 本実施形態のユニット100は、第2回転部位P2を第2遊星歯車機構PG2から切り離せる構成を有することから、第4回転部位P4の接続先を第2回転部位P2又はハウジング1に選択的に切り替えることで二つの変速段(1速、2速)を実現できる。さらに、第2回転部位P2を第2遊星歯車機構PG2から切り離した状態で、第2遊星歯車機構PG2の各回転部位P1、P4、P5を一体回転させることができるので、変速比1の変速段(3速)を実現できる。
 このように、ユニット100においては、三つの変速段を実現することができるので、前進2速のユニットと比較して段間比が小さくなり、変速時のショックを前進2速のユニットよりも小さく抑えることができる。また、1速~3速を、それぞれ低速用、中速用、高速用として用いることができるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができる。
 また、3速では、第2遊星歯車機構PG2を構成する全ての回転部位P1、P4、P5が同一回転速度で回転するので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。なお、本実施形態では、回転部位P1、P4を、第1係合要素CL1により互いに断接可能な特定の二つの回転部位としている。しかしながら、第1係合要素CL1により互いに断接可能な特定の二つの回転部位は、回転部位P1、P5であってもよいし、回転部位P4、P5であってもよい。第2遊星歯車機構PG2を構成する回転部位P1、P4、P5のうちのいずれか二つを第1係合要素CL1により互いに接続することで、回転部位P1、P4、P5を同一回転速度で回転させることができる。
 本実施形態は、一つの遊星歯車機構で二つの変速段を実現する第2遊星歯車機構PG2に対して、第1回転要素としての第1サンギヤS1が第6回転要素としての第2サンギヤS2と結合され、第3回転要素としての第1リングギヤR1が固定された第1遊星歯車機構PG1を組み合わせることで、中間変速段である2速を実現可能としたものであるともいえる。
 続いて、本発明の実施形態の変形例について説明する。
 図4は、変形例に係るユニット100のスケルトン図である。
 第1遊星歯車機構PG1、第2遊星歯車機構PG2は、図1に示したユニット100と同じくシングルピニオン遊星歯車機構である。
 図4の変形例では、第1回転部位P1を、第1回転要素としての第1サンギヤS1と第6回転要素としての第2サンギヤS2を結合して構成し、第2回転部位P2を、第2回転要素としての第1キャリヤC1で構成し、第3回転部位P3を、第3回転要素としての第1リングギヤR1で構成し、第4回転部位P4を、第4回転要素としての第2リングギヤR2で構成し、第5回転部位P5を、第5回転要素としての第2キャリヤC2で構成している。
 第1回転部位P1は入力要素INと接続されている。第5回転部位P5は出力要素OUTと接続されている。第3回転部位P3は固定要素としてのハウジング1に固定されている。
 そして、第1係合要素CL1の一方側を、第5回転部位P5としての第2キャリヤC2に接続し、第1係合要素CL1の他方側を、第1回転部位P1としての第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2に接続し、第2係合要素CL2の一方側を、第2回転部位P2としての第1キャリヤC1に接続し、第2係合要素CL2の他方側を、第4回転部位P4としての第2リングギヤR2に接続し、第3係合要素B1の一方側を、第4回転部位P4としての第2リングギヤR2に接続し、第3係合要素B1の他方側を、ハウジング1に固定している。
 図4の変形例では、第2遊星歯車機構PG2の軸方向一方側に第1遊星歯車機構PG1が配置され、第2遊星歯車機構PG2の軸方向他方側に第1係合要素CL1が配置される。
 これによれば、第1係合要素CL1と第2係合要素CL2を第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2との間に配置する場合よりも、第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2を近づけて配置することができる。これにより、その他の要素のレイアウト自由度が増し、また、ユニット100の軸方向の寸法を小さくすることができる。また、第1係合要素CL1に用いるアクチュエータの選択自由度を向上させることができる。
 また、軸方向視において、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1は歯車装置2とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット100の径方向の寸法を小さくすることができる。
 図4の変形例の係合表及び共線図は、図2、3に示した図1のスケルトン図のものと同一である。
 図5Aは、変形例に係るユニット100のスケルトン図である。
 図5Aの変形例では、図1に示したユニット100と異なり、第1遊星歯車機構PG1及び第2遊星歯車機構PG2はダブルピニオン遊星歯車機構である。つまり、第1キャリヤC1は、第1サンギヤS1に噛合う複数の内側ピニオンギヤ(図示せず)と、第1リングギヤR1に噛合う複数の外側ピニオンギヤ(図示せず)とを有し、さらに、複数の内側ピニオンギヤと複数の外側ピニオンギヤとが噛合っている。また、第2キャリヤC2は、第2サンギヤS2に噛合う複数の内側ピニオンギヤ(図示せず)と、第2リングギヤR2に噛合う複数の外側ピニオンギヤ(図示せず)とを有し、さらに、複数の内側ピニオンギヤと複数の外側ピニオンギヤとが噛合っている。
 図5Aの変形例では、第1回転部位P1を、第1回転要素としての第1サンギヤS1と第6回転要素としての第2サンギヤS2を結合して構成し、第2回転部位P2を、第2回転要素としての第1リングギヤR1で構成し、第3回転部位P3を、第3回転要素としての第1キャリヤC1で構成し、第4回転部位P4を、第4回転要素としての第2キャリヤC2で構成し、第5回転部位P5を、第5回転要素としての第2リングギヤR2で構成している。
 第1回転部位P1は入力要素INと接続されている。第5回転部位P5は出力要素OUTと接続されている。第3回転部位P3は固定要素としてのハウジング1に固定されている。
 そして、第1係合要素CL1の一方側を、第4回転部位P4としての第2キャリヤC2に接続し、第1係合要素CL1の他方側を、第1回転部位P1としての第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2に接続し、第2係合要素CL2の一方側を、第2回転部位P2としての第1リングギヤR1に接続し、第2係合要素CL2の他方側を、第4回転部位P4としての第2キャリヤC2に接続し、第3係合要素B1の一方側を、第4回転部位P4としての第2キャリヤC2に接続し、第3係合要素B1の他方側を、ハウジング1に固定している。
 図5Aの変形例では、第1遊星歯車機構PG1及び第2遊星歯車機構PG2の軸方向一方側に第1係合要素CL1が配置され、第1遊星歯車機構PG1及び第2遊星歯車機構PG2の軸方向他方側に第2係合要素CL2が配置される。
 これによれば、第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2とを近接配置することができる。これにより、その他の要素のレイアウト自由度が増し、また、ユニット100の軸方向の寸法を小さくすることができる。また、第1係合要素CL1に用いるアクチュエータ及び第2係合要素CL2に用いるアクチュエータの選択自由度を向上させることができる。
 また、第1係合要素CL1の一方側と第3係合要素B1の一方側を共用化(一体部品化)することができ、これにより、ユニット100の部品点数を低減することができる。
 また、軸方向視において、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1は歯車装置2とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット100の径方向の寸法を小さくすることができる。
 図5Aの変形例の係合表は、図2に示した図1のスケルトン図のものと同一である。
 図5Bは、図5Aの変形例の共線図である。第1遊星歯車機構PG1及び第2遊星歯車機構PG2がダブルピニオン遊星歯車機構であるので、共線図上では、第1サンギヤS1と第1キャリヤC1の間に第1リングギヤR1が配置され、第2サンギヤS2と第2キャリヤC2の間に第2リングギヤR2が配置されることになる。
 つまり、第1遊星歯車機構PG1の3本の縦線l1~l3は、左側から順番に、第1回転部位P1を構成する第1サンギヤS1、第2回転部位P2を構成する第1リングギヤR1、第3回転部位P3を構成する第1キャリヤC1を示している。第2遊星歯車機構PG2の3本の縦線l4~l6は、右側から順番に、第1回転部位P1を構成する第2サンギヤS2、第5回転部位P5を構成する第2リングギヤR2、第4回転部位P4を構成する第2キャリヤC2を示している。
 図5Bの共線図は、第1~第5回転部位P1~P5を構成する回転要素が図3に示したものと相違するが、第1~第5回転部位P1~P5と第1~第3係合要素CL1、CL2、B1との接続関係が図3に示したものと同じであるので、共線図としては実質的に同一のものが得られる。
 図6Aは、変形例に係るユニット100のスケルトン図である。
 図6Aの変形例では、第1遊星歯車機構PG1、第2遊星歯車機構PG2は、図1に示したユニット100と同じくシングルピニオン遊星歯車機構である。
 図6Aの変形例では、第1回転部位P1を、第1回転要素としての第1サンギヤS1と第6回転要素としての第2リングギヤR2を結合して構成し、第2回転部位P2を、第2回転要素としての第1キャリヤC1で構成し、第3回転部位P3を、第3回転要素としての第1リングギヤR1で構成し、第4回転部位P4を、第4回転要素としての第2サンギヤS2で構成し、第5回転部位P5を、第5回転要素としての第2キャリヤC2で構成している。
 第1回転部位P1は入力要素INと接続されている。第5回転部位P5は出力要素OUTと接続されている。第3回転部位P3は固定要素としてのハウジング1に固定されている。
 そして、第1係合要素CL1の一方側を、第4回転部位P4としての第2サンギヤS2に接続し、第1係合要素CL1の他方側を、第1回転部位P1としての第1サンギヤS1及び第2リングギヤR2に接続し、第2係合要素CL2の一方側を、第2回転部位P2としての第1キャリヤC1に接続し、第2係合要素CL2の他方側を、第4回転部位P4としての第2サンギヤS2に接続し、第3係合要素B1の一方側を、第4回転部位P4としての第2サンギヤS2に接続し、第3係合要素B1の他方側を、ハウジング1に固定している。
 図6Aの変形例では、第1係合要素CL1の一方側と第2係合要素CL2の他方側を共用化(一体部品化)することができ、これにより、ユニット100の部品点数を低減することができる。第1係合要素CL1の一方側と第2係合要素CL2の他方側に加えて、第3係合要素B1の一方側も共用化(一体部品化)してもよい。
 また、軸方向視において、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1は歯車装置2とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット100の径方向の寸法を小さくすることができる。
 図6Aの変形例の係合表は、図2に示した図1のスケルトン図のものと同一である。
 図6Bは、図6Aの変形例の共線図である。
 第1遊星歯車機構PG1の3本の縦線l1~l3は、左側から順番に、第1回転部位P1を構成する第1サンギヤS1、第2回転部位P2を構成する第1キャリヤC1、第3回転部位P3を構成する第1リングギヤR1を示している。第2遊星歯車機構PG2の3本の縦線l4~l6は、右側から順番に、第1回転部位P1を構成する第2リングギヤR2、第5回転部位P5を構成する第2キャリヤC2、第4回転部位P4を構成する第2サンギヤS2を示している。
 図6Bの共線図は、第1~第5回転部位P1~P5を構成する回転要素が図3に示したものと相違するが、第1~第5回転部位P1~P5と第1~第3係合要素CL1、CL2、B1との接続関係が図3に示したものと同じであるので、共線図としては実質的に同一のものが得られる。
 図7Aは、変形例に係るユニット100のスケルトン図である。
 図7Aの変形例では、第1遊星歯車機構PG1、第2遊星歯車機構PG2は、図1に示したユニット100と同じくシングルピニオン遊星歯車機構である。
 図7Aの変形例では、第1回転部位P1を、第1回転要素としての第1リングギヤR1と第6回転要素としての第2サンギヤS2を結合して構成し、第2回転部位P2を、第2回転要素としての第1キャリヤC1で構成し、第3回転部位P3を、第3回転要素としての第1サンギヤS1で構成し、第4回転部位P4を、第4回転要素としての第2リングギヤR2で構成し、第5回転部位P5を、第5回転要素としての第2キャリヤC2で構成している。
 第1回転部位P1は入力要素INと接続されている。第5回転部位P5は出力要素OUTと接続されている。第3回転部位P3は固定要素としてのハウジング1に固定されている。
 そして、第1係合要素CL1の一方側を、第4回転部位P4としての第2リングギヤR2に接続し、第1係合要素CL1の他方側を、第1回転部位P1としての第1リングギヤR1及び第2サンギヤS2に接続し、第2係合要素CL2の一方側を、第2回転部位P2としての第1キャリヤC1に接続し、第2係合要素CL2の他方側を、第4回転部位P4としての第2リングギヤR2に接続し、第3係合要素B1の一方側を、第4回転部位P4としての第2リングギヤR2に接続し、第3係合要素B1の他方側を、ハウジング1に固定している。
 図7Aの変形例では、第1係合要素CL1の一方側と第2係合要素CL2の他方側を共用化(一体部品化)することができ、これにより、ユニット100の部品点数を低減することができる。第1係合要素CL1の一方側と第2係合要素CL2の他方側に加えて、第3係合要素B1の一方側も共用化(一体部品化)してもよい。
 また、軸方向視において、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1は歯車装置2とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット100の径方向の寸法を小さくすることができる。
 図7Aの変形例の係合表は、図2に示した図1のスケルトン図のものと同一である。
 図7Bは、図7Aの変形例の共線図である。
 第1遊星歯車機構PG1の3本の縦線l1~l3は、左側から順番に、第1回転部位P1を構成する第1リングギヤR1、第2回転部位P2を構成する第1キャリヤC1、第3回転部位P3を構成する第1サンギヤS1を示している。第2遊星歯車機構PG2の3本の縦線l4~l6は、右側から順番に、第1回転部位P1を構成する第2サンギヤS2、第5回転部位P5を構成する第2キャリヤC2、第4回転部位P4を構成する第2リングギヤR2を示している。
 図7Bの共線図は、第1~第5回転部位P1~P5を構成する回転要素が図3に示したものと相違するが、第1~第5回転部位P1~P5と第1~第3係合要素CL1、CL2、B1との接続関係が図3に示したものと同じであるので、共線図としては実質的に同一のものが得られる。
 続いて本発明の実施形態の作用効果について説明する。
(1)本発明の実施形態においては、図1、図4、図5A、図6A、図7Aに示す例では、
 ユニット100は、
 入力要素INと、
 出力要素OUTと、
 第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2を一か所において互いの回転要素を結合することで構成され、共線図上において、第2回転部位P2が、結合された互いの回転要素である第1回転部位P1と、第3回転部位P3と、の間に配置され、第5回転部位P5が、第1回転部位P1と、第4回転部位P4と、の間に配置される歯車装置2(図3、図5B、図6B、図7B)と、
を備える。
 入力要素INは、第1回転部位P1に接続され、
 出力要素OUTは、第5回転部位P5に接続され、
 第3回転部位P3は、固定され、
 第4回転部位P4は、ハウジング1又は第2回転部位P2に選択的に接続可能であり、
 第1回転部位P1、第4回転部位P4、第5回転部位P5は、そのうちのいずれか特定の二つを互いに断接可能である。
 本実施形態によれば、第4回転部位P4の接続先を切り替えることで二つの変速段を実現できる。また、第1回転部位P1、第4回転部位P4、第5回転部位P5のうちのいずれか特定の二つを互いに接続することで、第1回転部位P1、第4回転部位P4、第5回転部位P5を一体回転させることができ、変速比1の変速段を実現できる。つまり、三つの変速段を実現することができる。段間比が小さくなるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができる。また、3速では変速比が1になるので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。
(2)歯車装置2は、図1、図4に示すように構成することが可能である。図1、図4に示す例では、
 第1遊星歯車機構PG1は、第1サンギヤS1、第1キャリヤC1、第1リングギヤR1を備え、共線図上において第1キャリヤC1が第1サンギヤS1と第1リングギヤR1との間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である(図3)。
 第2遊星歯車機構PG2は、第2リングギヤR2、第2キャリヤC2、第2サンギヤS2を備え、共線図上において第2キャリヤC2が第2リングギヤR2と第2サンギヤS2との間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である(図3)。
 第1回転部位P1は、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2を結合して構成され、
 第2回転部位P2は、第1キャリヤC1で構成され、
 第3回転部位P3は、第1リングギヤR1で構成され、
 第4回転部位P4は、第2リングギヤR2で構成され、
 第5回転部位P5は、第2キャリヤC2で構成される。
 歯車装置2は、図5Aに示すように構成することも可能である。図5Aに示す例では、
 第1遊星歯車機構PG1は、第1サンギヤS1、第1リングギヤR1、第1キャリヤC1を備え、共線図上において第1リングギヤR1が第1サンギヤS1と第1キャリヤC1との間に配置されるダブルピニオン遊星歯車機構である(図5B)。
 第2遊星歯車機構PG2は、第2キャリヤC2、第2リングギヤR2、第2サンギヤS2を備え、共線図上において第2リングギヤR2が第2キャリヤC2と第2サンギヤS2との間に配置されるダブルピニオン遊星歯車機構である(図5B)。
 第1回転部位P1は、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2を結合して構成され、
 第2回転部位P2は、第1リングギヤR1で構成され、
 第3回転部位P3は、第1キャリヤC1で構成され、
 第4回転部位P4は、第2キャリヤC2で構成され、
 第5回転部位P5は、第2リングギヤR2で構成される。
 歯車装置2は、図6Aに示すように構成することも可能である。図6Aに示す例では、
 第1遊星歯車機構PG1は、第1サンギヤS1、第1キャリヤC1、第1リングギヤR1を備え、共線図上において第1キャリヤC1が第1サンギヤS1と第1リングギヤR1との間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である(図6B)。
 第2遊星歯車機構PG2は、第2サンギヤS2、第2キャリヤC2、第2リングギヤR2を備え、共線図上において第2キャリヤC2が第2サンギヤS2と第2リングギヤR2との間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である(図6B)。
 第1回転部位P1は、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2を結合して構成され、
 第2回転部位P2は、第1キャリヤC1で構成され、
 第3回転部位P3は、第1リングギヤR1で構成され、
 第4回転部位P4は、第2サンギヤS2で構成され、
 第5回転部位P5は、第2キャリヤC2で構成される。
 歯車装置2は、図7Aに示すように構成することも可能である。図7Aに示す例では、
 第1遊星歯車機構PG1は、第1リングギヤR1、第1キャリヤC1、第1サンギヤS1を備え、共線図上において第1キャリヤC1が第1リングギヤR1と第1サンギヤS1との間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である(図7B)。
 第2遊星歯車機構PG2は、第2リングギヤR2、第2キャリヤC2、第2サンギヤS2を備え、共線図上において第2キャリヤC2が第2リングギヤR2と第2サンギヤS2との間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である(図7B)。
 第1回転部位P1は、第1リングギヤR1と第2サンギヤS2を結合して構成され、
 第2回転部位P2は、第1キャリヤC1で構成され、
 第3回転部位P3は、第1サンギヤS1で構成され、
 第4回転部位P4は、第2リングギヤR2で構成され、
 第5回転部位P5は、第2キャリヤC2で構成される。
(3)第4回転部位P4をハウジング1又は第2回転部位P2に選択的に接続可能とする構成、及び、第1回転部位P1、第4回転部位P4、第5回転部位P5のうちのいずれか特定の二つを互いに断接可能とする構成は、第1~第3係合要素CL1、CL2、B1により実現することができる。図1、図5A、図6A、図7Aに示す例では、
 ユニット100は、
 第1係合要素CL1と、
 第2係合要素CL2と、
 第3係合要素B1と、
を備える。
 第1係合要素CL1の一方側は、第4回転部位P4に接続され、
 第1係合要素CL1の他方側は、第1回転部位P1に接続され、
 第2係合要素CL2の一方側は、第2回転部位P2に接続され、
 第2係合要素CL2の他方側は、第4回転部位P4に接続され、
 第3係合要素B1の一方側は、第4回転部位P4に接続され、
 第3係合要素B1の他方側は、ハウジング1に固定される。
(4)図5Aに示す例では、第1遊星歯車機構PG1及び第2遊星歯車機構PG2の軸方向一方側に第1係合要素CL1が配置され、第1遊星歯車機構PG1及び第2遊星歯車機構PG2の軸方向他方側に第2係合要素CL2が配置される。これによれば、第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2とを近接配置することができる。これにより、その他の要素のレイアウト自由度が増し、また、ユニット100の軸方向の寸法を小さくすることができる。また、第1係合要素CL1に用いるアクチュエータ及び第2係合要素CL2に用いるアクチュエータの選択自由度を向上させることができる。
(5)図5Aに示す例では、第1係合要素CL1の一方側と第3係合要素B1の一方側を一体部品で構成してもよい。これにより、ユニット100の部品点数を低減することができる。
(6)図1、図6A、図7Aに示す例では、第1係合要素CL1の一方側と第2係合要素CL2の他方側を一体部品で構成してもよい。これにより、ユニット100の部品点数を低減することができる。
(7)第4回転部位P4をハウジング1又は第2回転部位P2に選択的に接続可能とする構成、及び、第1回転部位P1、第4回転部位P4、第5回転部位P5のうちのいずれか特定の二つを互いに断接可能とする構成は、図4に示すように構成することも可能である。図4に示す例では、
 ユニット100は、
 第1係合要素CL1と、
 第2係合要素CL2と、
 第3係合要素B1と、
を備える。
 第1係合要素CL1の一方側は、第5回転部位P5に接続され、
 第1係合要素CL1の他方側は、第1回転部位P1に接続され、
 第2係合要素CL2の一方側は、第2回転部位P2に接続され、
 第2係合要素CL2の他方側は、第4回転部位P4に接続され、
 第3係合要素B1の一方側は、第4回転部位P4に接続され、
 第3係合要素B1の他方側は、ハウジング1に固定される。
(8)図4に示す例では、第2遊星歯車機構PG2の軸方向一方側に第1遊星歯車機構PG1が配置され、第2遊星歯車機構PG2の軸方向他方側に第1係合要素CL1が配置される。これによれば、第1係合要素CL1と第2係合要素CL2を第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2との間に配置する場合よりも、第1遊星歯車機構PG1と第2遊星歯車機構PG2を近づけて配置することができる。これにより、その他の要素のレイアウト自由度が増し、また、ユニット100の軸方向の寸法を小さくすることができる。また、第1係合要素CL1に用いるアクチュエータの選択自由度を向上させることができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例に過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 図1、図4、図5A、図6A、図7Aに示したスケルトン図は本発明の適用例の一部であり、本発明を適用したユニットのスケルトン図はこれらに限定されない。
 また、第1遊星歯車機構PG1、第2遊星歯車機構PG2としては、シングルピニオン遊星歯車機構、ダブルピニオン遊星歯車機構いずれを用いてもよい。
1    :ハウジング(固定要素)
2    :歯車装置
100  :ユニット
CL1  :第1係合要素
CL2  :第2係合要素
B1   :第3係合要素
S1   :第1サンギヤ(第1回転要素、第3回転要素)
C1   :第1キャリヤ(第2回転要素、第3回転要素)
R1   :第1リングギヤ(第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素)
S2   :第2サンギヤ(第4回転要素、第6回転要素)
C2   :第2キャリヤ(第4回転要素、第5回転要素)
R2   :第2リングギヤ(第4回転要素、第5回転要素、第6回転要素)
P1   :第1回転部位
P2   :第2回転部位
P3   :第3回転部位
P4   :第4回転部位
P5   :第5回転部位
IN   :入力要素
OUT  :出力要素
PG1  :第1遊星歯車機構
PG2  :第2遊星歯車機構

Claims (8)

  1.  入力要素と、
     出力要素と、
     第1遊星歯車機構と第2遊星歯車機構を一か所において互いの回転要素を結合することで構成され、共線図上において、第2回転部位が、結合された前記互いの回転要素である第1回転部位と、第3回転部位と、の間に配置され、第5回転部位が、前記第1回転部位と、第4回転部位と、の間に配置される歯車装置と、
    を備え、
     前記入力要素は、前記第1回転部位に接続され、
     前記出力要素は、前記第5回転部位に接続され、
     前記第3回転部位は、固定され、
     前記第4回転部位は、固定要素又は前記第2回転部位に選択的に接続可能であり、
     前記第1回転部位、前記第4回転部位、前記第5回転部位は、そのうちのいずれか特定の二つを互いに断接可能である、
    ユニット。
  2.  請求項1に記載のユニットであって、
     前記第1遊星歯車機構は、第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素を備え、共線図上において前記第2回転要素が前記第1回転要素と前記第3回転要素との間に配置される遊星歯車機構であり、
     前記第2遊星歯車機構は、第4回転要素、第5回転要素、第6回転要素を備え、共線図上において前記第5回転要素が前記第4回転要素と前記第6回転要素との間に配置される遊星歯車機構であり、
     前記第1回転部位は、前記第1回転要素と前記第6回転要素を結合して構成され、
     前記第2回転部位は、前記第2回転要素で構成され、
     前記第3回転部位は、前記第3回転要素で構成され、
     前記第4回転部位は、前記第4回転要素で構成され、
     前記第5回転部位は、前記第5回転要素で構成される、
    ユニット。
  3.  請求項1又は2に記載のユニットであって、
     第1係合要素と、
     第2係合要素と、
     第3係合要素と、
    を備え、
     前記第1係合要素の一方側は、前記第4回転部位に接続され、
     前記第1係合要素の他方側は、前記第1回転部位に接続され、
     前記第2係合要素の一方側は、前記第2回転部位に接続され、
     前記第2係合要素の他方側は、前記第4回転部位に接続され、
     前記第3係合要素の一方側は、前記第4回転部位に接続され、
     前記第3係合要素の他方側は、前記固定要素に固定される、
    ユニット。
  4.  請求項3に記載のユニットであって、
     前記第1遊星歯車機構及び前記第2遊星歯車機構の軸方向一方側に前記第1係合要素が配置され、
     前記第1遊星歯車機構及び前記第2遊星歯車機構の軸方向他方側に前記第2係合要素が配置される、
    ユニット。
  5.  請求項3に記載のユニットであって、
     前記第1係合要素の前記一方側と前記第3係合要素の前記一方側を一体部品で構成した、
    ユニット。
  6.  請求項3に記載のユニットであって、
     前記第1係合要素の前記一方側と前記第2係合要素の前記他方側を一体部品で構成した、
    ユニット。
  7.  請求項1又は2に記載のユニットであって、
     第1係合要素と、
     第2係合要素と、
     第3係合要素と、
    を備え、
     前記第1係合要素の一方側は、前記第5回転部位に接続され、
     前記第1係合要素の他方側は、前記第1回転部位に接続され、
     前記第2係合要素の一方側は、前記第2回転部位に接続され、
     前記第2係合要素の他方側は、前記第4回転部位に接続され、
     前記第3係合要素の一方側は、前記第4回転部位に接続され、
     前記第3係合要素の他方側は、前記固定要素に固定される、
    ユニット。
  8.  請求項7に記載のユニットであって、
     前記第2遊星歯車機構の軸方向一方側に前記第1遊星歯車機構が配置され、
     前記第2遊星歯車機構の軸方向他方側に前記第1係合要素が配置される、
    ユニット。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011098712A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Hyundai Motor Co Ltd ハイブリッド車両の変速機
US20170204942A1 (en) * 2014-07-04 2017-07-20 Zf Friedrichshafen Ag Multi-speed transmission for rail vehicles

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