(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材および出力部材の回転軸線上に配置されたダブルピニオン型の第１遊星歯車装置とシングルピニオン型の第２遊星歯車装置とを有する遊星歯車式変速装置であって、
第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結可能な第１クラッチと、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結可能な第２クラッチと、
第１遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締結可能な第３クラッチと、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第１ブレーキと、
第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第２ブレーキと、
第１遊星歯車装置のリングギヤと第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第１連絡手段と、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第２遊星歯車装置のサンギヤの間を回転連絡する第２連絡手段と、
第２遊星歯車装置のリングギヤと前記出力部材の間を回転連絡する第３連絡手段とを有し、
前記第３クラッチと前記第２ブレーキを締結することで前進第１速、前記第３クラッチと前記第１ブレーキを締結することで前進第２速、前記第１クラッチと前記第３クラッチを締結することで前進第３速、前記第１クラッチと前記第１ブレーキを締結することで前進第４速、そして前記第２クラッチと前記第２ブレーキを締結することで後退の各変速段を得ることを特徴とする遊星歯車式変速装置。
【請求項２】
入力部材および出力部材の回転軸線上に配置されたダブルピニオン型の第１遊星歯車装置とシングルピニオン型の第２遊星歯車装置とを有する遊星歯車式変速装置であって、
第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結可能な第１クラッチと、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結可能な第２クラッチと、
第１遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締結可能な第３クラッチと、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第１ブレーキと、
第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第２ブレーキと、
第１遊星歯車装置のリングギヤと第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第１連絡手段と、
第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第２遊星歯車装置のサンギヤの間を回転連絡する第２連絡手段と、
第２遊星歯車装置のリングギヤと前記出力部材の間を回転連絡する第３連絡手段と、を有し、
前記回転軸線上に配置されたシングルピニオン型の第３遊星歯車装置と、
第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を停止可能な第３ブレーキと、
第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第４連絡手段と、
第３遊星歯車装置のサンギヤと第２遊星歯車装置のリングギヤの間を回転連絡する第５連絡手段と、を設けたことを特徴とする前進５段、後退１段の変速が可能な遊星歯車式変速装置。
【請求項３】
第１遊星歯車装置、第２遊星歯車装置、第１クラッチ、第２クラッチ、第３クラッチ、第１ブレーキ、および第２ブレーキを格納した主筐体構造に接続可能な副筐体構造を有し、
前記副筐体構造に第３遊星歯車装置および第３ブレーキを配置したことを特徴とする請求項２記載の遊星歯車式変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車や鉄道車両等の多段自動変速機に用いられる遊星歯車式変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遊星歯車式変速装置にトルクコンバーターを組み合わせた自動変速機が実用化されている。遊星歯車式変速装置は、複数の遊星歯車装置に複数のクラッチやブレーキを組み合わせて構成されており、複数のクラッチやブレーキの断続の組み合わせを変更して、変速比（＝入力回転数／出力回転数）を複数通りに切り替えることができる。遊星歯車装置は、外側のリングギヤと中心のサンギヤとの間に１〜２段のピニオンギヤを配置し、複数のピニオンギヤがピニオンキャリヤに拘束されて一体に遊星運動する。ピニオンキャリヤが１段のものをシングルピニオンキャリア型、２段のものをダブルピニオン型と呼ぶ。遊星歯車装置の回転要素（リングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤ）、および、複数の締結要素（クラッチやブレーキ）の間は、トルク伝達を担う殻構造や一方向クラッチによって適当な組み合わせで相互に連結される。
【０００３】
従来の自動車用の自動変速機における遊星歯車式変速装置は、前進３段、後退１段の４段階や前進４段、後退１段の５段階に変速比を切り替え可能で、最低の変速比を１としたものが主流であったが、変速比が１以下のいわゆるオーバードライブ段を追加して、前進４段、後退１段の５段階や前進５段、後退１段の６段階に変速比を切り替え可能なものも実用化されている。オーバードライブ段ではエンジン回転数が抑制されて、高速走行における燃費が向上する。ここで、前進５段型の遊星歯車式変速装置は、通常、前進４段型の自動変速機に対してその上位車種用や高級仕様向けとして採用されるが、両者の間では、最大限の部品共通化が望まれている。
【０００４】
前進４段型と前進５段型の遊星歯車式変速装置の間における部品共通化を目的とする発明が特開昭５９−１１３３４６号公報に示される。ここでは、２組の遊星歯車装置を含む前進４段型の遊星歯車式変速装置の出力軸側に副変速装置を連結して前進５段型の遊星歯車式変速装置とする。従って、前進４段型の遊星歯車式変速装置の構成部品の大部分を、前進５段型でもそのまま使用することが可能である。副変速装置は、１組の遊星歯車装置と１個のクラッチと１個のブレーキを内蔵している。
【０００５】
一方、特開昭４７−１９２６８号公報や特開昭５０−６４６６０号公報に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置は、３組の遊星歯車装置を内蔵しており、筐体内部の１または２のクラッチやブレーキを取り外すことによって、前進４段型の遊星歯車式変速装置とすることが可能である。ここでは、前進４段型と前進５段型で遊星歯車式変速装置の外観が全く同じとなり、自動車側の自動変速機取り付け構造も共通化できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開昭５９−１１３３４６号公報に示される遊星歯車式変速装置は、副変速装置を使用しない専用の前進５段型遊星歯車式変速装置に比較して締結要素（クラッチやブレーキ）の数が多くなる。従って、運転中、非締結状態で空転する締結要素の数が増して自動変速機内の摩擦損失が大きくなり、自動変速機内に不必要な熱を発生させるとともに、自動車の燃費を悪化させもする。特に、変速比の小さい４速や５速の高速ギヤ段は、常用されるにもかかわらず、専用の前進５段型遊星歯車式変速装置に比較して摩擦損失が相当に大きくなり、高速道路等の高速走行における燃費の悪化が顕著である。また、専用の前進５段型遊星歯車式変速装置に比較して、締結要素駆動用の油圧シリンダーの配置、油圧回路、軸構造、トルク伝達のための殻構造や一方向クラッチ等の配置がそれぞれ複雑化することとなり、これらの部品点数の増加と相乗して自動変速機が大型化し、重量も増大する。これらの部品点数の増加は、自動変速機の部品コストと組み立て工数を増して、最終的な自動変速機の信頼性を低下させることにもなる。
【０００７】
上述の特開昭５０−６４６６０号公報に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置は、ブレーキ１個を取り除いて容易に前進４段型の遊星歯車式変速装置とすることができる。しかし、遊星歯車装置の組数が削減されないため、専用の前進４段型遊星歯車式変速装置に比較して、部品コストが高く、遊星歯車装置の摩擦損失が大きく、小型化軽量化が困難である。
【０００８】
上述の特開昭４７−１９２６８号公報に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置は、ブレーキ１個と遊星歯車装置１組を取り除いて前進４段型の遊星歯車式変速装置とすることができる。しかし、変速比が１を越える変速段、いわゆるアンダードライブ変速段における変速が２つのクラッチの掛け変えによる変速を含むため、変速時のショックが大きい。そして、ショックを緩和するには、切り替え動作を遅くして変速に要する時間の延長を黙認する必要がある。
【０００９】
本発明は、前進４段型と前進５段型の間で最大限の部品共通化を達成しつつも両者を最小限の部品点数で構成でき、両者でそれぞれ最適な変速比の分布を確保できる遊星歯車式変速装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の遊星歯車式変速装置は、入力部材および出力部材の回転軸線上に配置されたダブルピニオン型の第１遊星歯車装置とシングルピニオン型の第２遊星歯車装置とを有する遊星歯車式変速装置であって、第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結可能な第１クラッチと、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤを前記入力部材に対して締結可能な第２クラッチと、第１遊星歯車装置のサンギヤを前記入力部材に対して締結可能な第３クラッチと、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第１ブレーキと、第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を停止可能な第２ブレーキと、第１遊星歯車装置のリングギヤと第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第１連絡手段と、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第２遊星歯車装置のサンギヤの間を回転連絡する第２連絡手段と、第２遊星歯車装置のリングギヤと前記出力部材の間を回転連絡する第３連絡手段とを有し、第３クラッチと第２ブレーキを締結することで前進第１速、第３クラッチと第１ブレーキを締結することで前進第２速、第１クラッチと第３クラッチを締結することで前進第３速、第１クラッチと第１ブレーキを締結することで前進第４速、そして第２クラッチと第２ブレーキを締結することで後退の各変速段を得るものである。
【００１１】
請求項２の遊星歯車式変速装置は、請求項１の前進４段型の構成に追加して、前記回転軸線上に配置されたシングルピニオン型の第３遊星歯車装置と、第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を停止可能な第３ブレーキと、第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤの間を回転連絡する第４連絡手段と、第３遊星歯車装置のサンギヤと第２遊星歯車装置のリングギヤの間を回転連絡する第５連絡手段とを設けることによって前進５段型としたものである。
【００１２】
請求項３の遊星歯車式変速装置は、請求項１の構成において、第１遊星歯車装置、第２遊星歯車装置、第１クラッチ、第２クラッチ、第３クラッチ、第１ブレーキ、および第２ブレーキを格納した主筐体構造に接続可能な副筐体構造を有しており、前記副筐体構造に第３遊星歯車装置および第３ブレーキを配置したものである。
【００１３】
【作用】
請求項１の遊星歯車式変速装置は、ダブルピニオン型とシングルピニオン型の２組の遊星歯車装置と３個のクラッチと２個のブレーキとを含む前進４段型のものであるが、シングルピニオン型の第３遊星歯車装置と第３ブレーキを追加すれば容易に前進５段型へと変更できる。請求項１の構成に対する第３遊星歯車装置と第３ブレーキの配置と接続に関する例が請求項２に示される。
それぞれの連絡手段は、双方向の回転トルクを伝達する相互に固定された構造としてもよく、一方向の回転トルクを伝達して逆方向の回転駆動を空転させる一方向クラッチや、一方向クラッチとクラッチを並列に組み合わせた構造としてもよい。
【００１４】
請求項１の遊星歯車式変速装置における１速では、第１遊星歯車装置が反転減速した回転出力を、第２遊星歯車装置がさらに反転減速する。第２ブレーキを締結すると、リングギヤをロックされた第１遊星歯車装置とピニオンキャリヤをロックされた第２遊星歯車装置の両方が反転減速器となる。第３クラッチを通じて第１遊星歯車装置のサンギヤに入力部材の回転が入力される。
ダブルピニオン型の遊星歯車装置では、リングギアに対するピニオンキャリヤの回転方向がシングルピニオン型とは逆であるから、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤからは、サンギヤ（入力部材）の回転を反転して減速した回転が取り出される。ピニオンキャリヤをロックされた第２遊星歯車装置のサンギヤに、この反転減速された回転が入力されると、リングギヤからは、２重に減速された順方向の回転が取り出される。
【００１５】
２速では、第１遊星歯車装置が形成した順方向の減速回転を第２遊星歯車装置で少々増速して差し引きの減速を行う。第１ブレーキを締結して第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤと第２遊星歯車装置のサンギヤをロックさせ、第１遊星歯車装置のサンギヤに入力部材の回転を接続する。
ダブルピニオン型の遊星歯車装置では、ピニオンキャリヤに対するリングギアの相対的な回転方向がシングルピニオン型の場合と逆であるから、第１遊星歯車装置が反転を伴わない通常の減速器となり、また、第２遊星歯車装置が反転を伴わない通常の増速器となる。
従って、第１遊星歯車装置のリングギヤからは、サンギヤ（入力部材）の回転を大幅に減速した順方向の回転が取り出される。そして、第２遊星歯車装置のリングギヤからは、ピニオンキャリヤに入力された「第１遊星歯車装置のリングギヤの回転」を少々増速した順方向の回転が取り出される。
【００１６】
３速では、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の両方が噛み合わせ状態をロックされたまま一体に回転して、入力部材の回転を１対１に出力部材まで伝達する。第１クラッチが締結されると入力部材の回転が第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤを経由して第１遊星歯車装置のリングギヤに入力される。また、第３クラッチが締結されると入力部材の回転が第１遊星歯車装置のサンギヤに入力される。従って、第１クラッチと第３クラッチの両方が締結されると、第１遊星歯車装置のリングギヤとサンギヤの相対回転が無くなり、第１遊星歯車装置の全体が１つの噛み合わせ状態を維持したまま入力部材と一体に回転する。
【００１７】
４速では、第２遊星歯車装置が単純な増速を行う。ブレーキＢ１によってサンギヤをロックされた第２遊星歯車装置に対して、入力軸の回転が第１クラッチからピニオンキャリヤに入力される。第２遊星歯車装置のリングギヤからは、ピニオンキャリヤの入力を増速した回転が取り出される。この回転が出力部材まで伝達されて出力される。
【００１８】
後退では、第２ブレーキによってピニオンキャリヤをロックされた第２遊星歯車装置が逆回転の減速を行う。ピニオンキャリヤをロックされたシングルピニオン型の第２遊星歯車装置をサンギヤ入力とすると、リングギヤからは反転された減速回転が取り出される。反転された減速回転が出力部材まで伝達されて出力される。
【００１９】
請求項２の遊星歯車式変速装置では、請求項１の構成による１速と２速の変速段の間に「両者の中間の変速比を持つ変速段」が追加される。この追加された変速段においては、請求項１の構成による１速の減速動作に対して第３遊星歯車装置が補助的に機能する。すなわち、第３ブレーキによってリングギヤをロックされた第３遊星歯車装置は、サンギヤ（出力軸）の回転を減速した順方向の回転をピニオンキャリヤに出力する。このピニオンキャリヤの回転が第１遊星歯車装置のリングギヤと第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤに戻し入力される。ピニオンキャリヤが順方向に回転する第２遊星歯車装置のリングギヤからは、ピニオンキャリヤが停止した「請求項１の構成による１速」よりも増速された回転が出力される。
【００２０】
請求項３の遊星歯車式変速装置では、請求項１の前進４段型の遊星歯車式変速装置を格納した主筐体構造に対して、請求項２の第３遊星歯車装置と第３ブレーキを格納した副筐体構造を接続することにより、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成する。
【００２１】
【実施例】
図１〜図５を参照して実施例の遊星歯車式変速装置を説明する。実施例の遊星歯車式変速装置は、図示しないトルクコンバーターやオイルポンプに組み合わせて自動車用の自動変速機（オートマチックトランスミッション）に組み立てられる。
図１〜図５では、遊星歯車式変速装置の構成が、構成部品の配置と接続状態を表して中心線から下側を図示略したスケルトンで示される。図１は実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図、図２は前進４段型の遊星歯車式変速装置の説明図、図３、図４は各変速段における遊星歯車装置の作動図、図５は筐体構造の説明図である。図１中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチおよびブレーキの締結状態と変速比を示す。図２中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段におけるクラッチおよびブレーキの締結状態を示す。図３中、（ａ）は１速、（ｂ）は２速、（ｃ）は３速の作動状態をそれぞれ示す。図４中、（ａ）は４速、（ｂ）は５速、（ｃ）は後退の作動状態をそれぞれ示す。
【００２２】
図１の（ａ）において、入力軸Ｅ１と同一の回転軸線上に左から３組のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、３組のブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３、および出力軸Ｅ２が配置される。上方にハッチングで示した筐体Ｄ１は、これらの機構を格納するとともに、入力軸Ｅ１および出力軸Ｅ２を回転可能に支持する。
ダブルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１１は、外周のリングギヤＲ１１と中心のサンギヤＳ１１の間に２段のピニオンギヤＰ１１、Ｑ１１を複数組配置して噛み合わせ、複数組のピニオンギヤＰ１１、Ｑ１１をピニオンキャリヤＣ１１で一体に拘束する。
シングルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１２は、外周のリングギヤＲ１２と中心のサンギヤＳ１２の間に複数のピニオンギヤＰ１２を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギヤＰ１２をピニオンキャリヤＣ１２で一体に拘束する。
シングルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１３は、外周のリングギヤＲ１３と中心のサンギヤＳ１３の間に複数のピニオンギヤＰ１３を配置して噛み合わせ、複数のピニオンギヤＰ１３をピニオンキャリヤＣ１３で一体に拘束する。
【００２３】
クラッチＫ１は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２に対して締結可能である。クラッチＫ２は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２に対して締結可能である。クラッチＫ３は、入力軸Ｅ１を遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１に対して締結可能である。
ブレーキＢ１は、筐体Ｄ１に対して遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２をロックして、ピニオンキャリヤＣ１１およびサンギヤＳ１２の回転を停止可能である。ブレーキＢ２は、筐体Ｄ１に対して遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１および遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２をロックして、リングギヤＲ１１およびピニオンキャリヤＣ１２の回転を停止可能である。ブレーキＢ３は、筐体Ｄ１に対して遊星歯車装置Ｇ１３のリングギヤＲ１３をロックして、リングギヤＲ１３の回転を停止可能である。
【００２４】
遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２の間に連絡部材Ｎ１１が配置される。遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２の間に連絡部材Ｎ１２が配置される。遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３と出力軸Ｅ２の間に連絡部材Ｎ１３が配置される。遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２と遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３の間に連絡部材Ｎ１４が配置される。遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２と遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３の間に連絡部材Ｎ１５が配置される。連絡部材Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５は、トルク伝達用の殻構造や軸方向の噛み合わせ構造や多重の軸構造によって構成され、相対回転を固定して正逆両方向に回転トルクを伝達する。
【００２５】
図１の（ｂ）において一覧表として示すように、１速ではクラッチＫ３とブレーキＢ２の組み合わせが締結される。２速ではクラッチＫ３とブレーキＢ３の組み合わせが締結される。３速ではクラッチＫ３とブレーキＢ１の組み合わせが締結される。４速ではクラッチＫ１、Ｋ３の組み合わせが締結される。５速ではクラッチＫ１とブレーキＢ１の組み合わせが締結される。後退ではクラッチＫ２とブレーキＢ２の組み合わせが締結される。これらの変速段における変速比は、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の歯数比α１  、α２  、α３  を用いて右側の数式のように求められる。この数式を用いて歯数比α１  、α２  、α３  をそれぞれ０．４７５、０．３２５、０．６５と定めた場合の具体的な変速比の数値が右端の欄に示される。
【００２６】
図１の（ａ）に示す前進５段、後退１段の遊星歯車式変速装置は、遊星歯車装置Ｇ１３とブレーキＢ３を除去して、破線で囲んだ部分Ａ１を残すことで前進４段、後退１段の遊星歯車式変速装置とすることができる。前進４段、後退１段の遊星歯車式変速装置を図２に示す。図２の（ｂ）では、遊星歯車装置Ｇ１３の関与する図１の（ｂ）の２速が失われて、図１の（ｂ）の破線で囲んだ部分が新しい各変速段におけるクラッチとブレーキの作動組み合わせとなる。図１の（ｂ）の１速、３速、４速、５速がそのまま図２の（ｂ）の１速、２速、３速、４速となり、変速比の数式や数値（歯数比α１  、α２  が共通として）も同じである。
【００２７】
次に、図３、図４を参照して、前進５段、後退１段の変速各段における遊星歯車装置の作動状態を説明する。ここでは、クラッチおよびブレーキについては実線が締結状態、破線が解放状態である。遊星歯車装置および各要素の連絡部分については、変速動作に関与して出力に結び付く状態を実線、無関係な状態を破線で示している。
【００２８】
図３の（ａ）の１速では、遊星歯車装置Ｇ１１および遊星歯車装置Ｇ１２が直列に動作して２段階の減速を行う。ブレーキＢ２が遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２をロックする一方、クラッチＫ３を通じて入力軸の回転が遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１に入力される。
リングギヤＲ１１が停止したダブルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１１は反転減速器として機能し、サンギヤＳ１１の回転を減速した逆方向の回転をピニオンキャリヤＣ１１に出力する。
ピニオンキャリヤＣ１２が停止したシングルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１２もまた反転減速器として機能し、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１からサンギヤＳ１２に入力された逆方向の回転を反転して順方向の回転にするとともに、さらに１段階減速してリングギヤＲ１２に出力する。リングギヤＲ１２の出力は、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３を経由して、出力軸まで伝達される。
【００２９】
図３の（ｂ）の２速では、１速と同様に機能する遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２に対して遊星歯車装置Ｇ１３を補助的に機能させる。上述のリングギヤＲ１１およびピニオンキャリヤＣ１２は、ブレーキＢ２でロックされる代わりに、遊星歯車装置Ｇ１３で形成された戻し出力を入力される。
ブレーキＢ３がリングギヤＲ１３を停止させた遊星歯車装置Ｇ１３は、出力軸（遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２）の回転を減速して順方向の戻し出力を形成する。順方向の戻し出力は、遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１の逆方向の回転を減速するが、それ以上に遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２の順方向の回転を増速する。遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２からは１速よりも高い回転速度が出力される。
【００３０】
図３の（ｃ）の３速では、遊星歯車装置Ｇ１１によって減速された回転を遊星歯車装置１２によって増速し、両者の差し引きで減速が行われる。ブレーキＢ１が遊星歯車装置Ｇ１１のピニオンキャリヤＣ１１と遊星歯車装置Ｇ１２のサンギヤＳ１２をロックする一方で、クラッチＫ３を通じて入力軸の回転が遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１に入力される。
ピニオンキャリヤＣ１１が停止したダブルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１１は減速器として機能し、サンギヤＳ１１の回転を減速した順方向の回転をリングギヤＲ１１から出力する。この順方向の回転が遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２に入力される。
サンギヤＳ１２が停止したシングルピニオン型の遊星歯車装置Ｇ１１は増速器として機能し、ピニオンキャリヤＣ１２の回転を増速した順方向の回転をリングギヤＲ１２から出力する。
【００３１】
図４の（ａ）の４速では、クラッチＫ１、Ｋ３を同時に締結して遊星歯車装置Ｇ１２をロックすることにより、入力軸の回転をそのまま出力軸に伝達する。クラッチＫ１から遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２を経由して、入力軸の回転が遊星歯車装置Ｇ１１のリングギヤＲ１１に入力される。同時に、クラッチＫ３を通じて、遊星歯車装置Ｇ１１のサンギヤＳ１１にも入力軸の回転が入力される。これにより、遊星歯車装置Ｇ１１はサンギヤＳ１１とリングギヤＲ１１の相対的な回転を失い、遊星歯車装置Ｇ１１の全体（リングギヤＲ１１、ピニオンキャリヤＣ１１、サンギヤＳ１１）が、１つの噛み合わせ状態にロックされたまま入力軸と一体に回転する。従って、入力軸の回転が出力軸にそのまま伝達される。
このとき、遊星歯車装置Ｇ１２ではサンギヤＳ１２とピニオンキャリヤＣ１２の相対的な回転が無くなり、また、遊星歯車装置Ｇ１３ではサンギヤＳ１３とピニオンキャリヤＣ１３の相対的な回転が無くなるから、遊星歯車装置Ｇ１２、Ｇ１３の全体（リングギヤＲ１２、Ｒ１３、ピニオンキャリヤＣ１２、Ｃ１３、サンギヤＳ１２、Ｓ１３）も、１つの噛み合わせ状態にロックされたまま入力軸と一体に回転している。
【００３２】
図４の（ｂ）の５速では、ブレーキＢ１によってサンギヤＳ１２をロックされた遊星歯車装置Ｇ１２が単純な増速を行う。遊星歯車装置Ｇ１２は、クラッチＫ１からピニオンキャリヤＣ１２に入力された入力軸の回転を増速してリングギヤＲ１２に出力する。リングギヤＲ１２の回転は、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３を経由して出力軸まで伝達される。
【００３３】
図４の（ｃ）の後退では、ブレーキＢ２によってピニオンキャリヤＣ１２をロックされた遊星歯車装置Ｇ１２が反転された減速出力を形成する。ピニオンキャリヤＣ１２を停止させた遊星歯車装置Ｇ１２は、クラッチＫ２を通じてサンギヤＳ１２に入力された入力軸の回転を反転して逆方向の回転とするとともに、減速してリングギヤＲ１２に出力する。
【００３４】
以上のように構成された実施例の遊星歯車式変速装置によれば、遊星歯車装置Ｇ１３とブレーキＢ３の有無によって、遊星歯車式変速装置の前進４段型と前進５段型を容易に変更できる。
また、前進５段型とした場合でも、クラッチとブレーキの数はそれぞれ３つで済み、従来の前進５段型専用の遊星歯車式変速装置に比較して部品点数の増加とならない。
また、前進４段型とした場合でも「遊星歯車装置Ｇ１１を一体に回転させる変速比１の変速段」と「遊星歯車装置Ｇ１２によって増速するオーバードライブ変速段」がそのまま残るため、高速走行における燃費の悪化を避け得る。
さらに、走行中に常用される変速比１の変速段では、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の噛み合い状態がロックされるため、歯面の摩擦や発熱が抑制される。また、締結要素の総数が少ないため非締結の締結要素の空転による発熱も少ない。従って、燃費が向上する。
【００３５】
さらに、図１の（ｂ）の一覧表に明らかなように、１速〜５速の隣接する変速段では、１つの締結要素を共通にしたまま他の１つの締結要素を切り替えて変速動作が実行される。従って、変速動作が円滑となり、２つの締結要素を順番に切り替える場合よりも短い時間で変速動作を完了できる。そして、２つの締結要素を同時に切り替える変速動作が無いから、変速動作に伴って自動変速機の機構や車体にショックを与える心配も無い。従って、変速動作が円滑で速く、運転者に変速動作の有無を気付かせない自動変速機を提供できる。
【００３６】
本実施例では、遊星歯車装置Ｇ１１が発明の第１遊星歯車装置、遊星歯車装置Ｇ１２が発明の第２遊星歯車装置、遊星歯車装置Ｇ１３が発明の第３遊星歯車装置に相当し、連絡部材Ｎ１１が発明の第１連絡手段、連絡部材Ｎ１２が発明の第２連絡手段、連絡部材Ｎ１３、Ｎ１５（遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３を経由する動力伝達経路）が発明の第３連絡手段に相当する。また、連絡部材Ｎ１４が発明の第４連絡手段に相当し、連絡部材Ｎ１５が発明の第５連絡手段に相当する。
【００３７】
なお、これらの連絡部材やその他の正逆両方向で回転トルクを伝達する部材の少なくとも１つ、例えば、連絡部材Ｎ１５を「一方向クラッチとクラッチを並列に配置した連絡手段」に置き換えてもよい。一方向クラッチによって片方向のトルク伝達として１速、２速等における不必要なエンジンブレーキを遮断可能とする一方、下り坂等でエンジンブレーキが必要な場合にはクラッチを締結して両方向のトルク伝達とする。
また、３組の遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の歯数比を変更して変速各段の変速比の分布を調整してもよい。
また、３つのブレーキと３つのクラッチには、特開平２−１５９４４３号の第３８図〜第４８図に示されるように、多板クラッチ、バンドブレーキ、および、これらに一方向クラッチを組み合わせた構造を用途や目的に応じて任意に選択できる。
【００３８】
図５は、実施例の遊星歯車式変速装置における筐体の組み立て構造の例を示している。ここでは、前進４段型の遊星歯車式変速装置を格納した主筐体Ｄ１１の出力軸Ｅ２側に副筐体Ｄ１２を接続して、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成する。主筐体Ｄ１１は、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、クラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、ブレーキＢ１、Ｂ２を内部に保持して、図２の（ａ）の前進４段型の機構に相当する「破線で囲んだ部分Ａ１１」を構成する。一方、副筐体Ｄ１２は、遊星歯車装置Ｇ１３とブレーキＢ３を含む破線で囲んだ部分Ａ１２の機構を内部に保持する。
【００３９】
遊星歯車装置Ｇ１２のピニオンキャリヤＣ１２と遊星歯車装置Ｇ１３のピニオンキャリヤＣ１３の間を接続する連絡部材Ｎ１４は、ピニオンキャリヤＣ１２、Ｃ１３にそれぞれ一端を固定した一対の部品を中間の噛み合わせ構造で連結して構成される。また、遊星歯車装置Ｇ１３のサンギヤＳ１３と遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２の間を接続する連絡部材Ｎ１５は、サンギヤＳ１３に固定した部品とリングギヤＲ１２に固定した部品を中間の噛み合わせ構造で連結して構成される。これらの噛み合わせ構造は、主筐体Ｄ１１と副筐体Ｄ１２の連結位置に配置されており、両者を軸方向に接近させて噛み合い、軸方向に遠ざけて解放される。そして、主筐体Ｄ１１に副筐体Ｄ１２を接続すると同時にそれぞれの連絡部材の噛み合い連結が完遂する。
【００４０】
一方、副筐体Ｄ１２を除去して前進４段型とする場合、出力軸Ｅ２を回転可能に保持する図示しない後部筐体が主筐体Ｄ１１に対して副筐体Ｄ１２の代わりに連結される。出力軸Ｅ２に一端を固定した連結部材（Ｎ１３に相当する）は、遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２に固定した連結部材Ｎ１５の部品と噛み合う構造を持ち、後部筐体を主筐体Ｄ１１に連結すると、相互に噛み合って遊星歯車装置Ｇ１２のリングギヤＲ１２と出力軸Ｅ２の連絡を完遂する。
【００４１】
図５に示した筐体構造によれば、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、クラッチＫ１〜Ｋ３、ブレーキＢ１、Ｂ２はもちろん、筐体や要素間の連絡構造等についても前進４段型と前進５段型の遊星歯車式変速装置の間で最大限の部品共通化が実現され、必要となる部品点数の削減と部品コストの低減が可能となる。また、個別の部品を追加するのではなく、必要な部品をすべて組み込んで工場組み立てされたユニットを連結するから、付け替えや修理交換等の作業が簡略化され、部品の間違いや種々の作業ミスを起こす可能性も低い。
【００４２】
ところで、実施例の構成は図１の（ａ）の部品配置に限定されず、３組の遊星歯車装置と３つのブレーキと３つのクラッチに関する配置順序や相対的位置関係は、連絡部材等による相互の連絡状態を維持したまま、筐体構造や連絡部材等の都合に合わせて自由に変更できる。このとき、遊星歯車装置のサンギヤ、ピニオンキャリヤ、リングギヤは、それぞれ左右の都合の良い側を選択して連絡部材を接続すればよい。
例えば、クラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３に加えてブレーキＢ１、Ｂ２も入力軸側にまとめて配置する構成とすれば、これらの締結要素の筐体側支持構造、摩擦板を拘束するスプラインを形成した部材、駆動用の油圧シリンダー、油圧回路等、いくつかの部品を共通に一体化して全体の部品点数を削減できる。
【００４３】
そして、このような実施例の変形例の構成を納める筐体構造は、図５の構造に限定されず、遊星歯車装置Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の配置の順序や連結構造の都合を優先して種々に変更可能である。
例えば、図５のように主筐体Ｄ１１と副筐体Ｄ１２に分割する代わりに、前進４段型と前進５段型とで共通の一体型筐体とし、遊星歯車装置Ｇ１３とブレーキＢ３を内部に組み込まないで前進４段型を得る構成としてもよい。
また、例えば、図１の（ａ）の遊星歯車装置Ｇ１２、Ｇ１３の配置を置き換えるとともに、筐体Ｄ１を入力軸側と出力軸側の２つの部分に分割できる構造とし、遊星歯車装置Ｇ１３およびブレーキＢ３を格納した別の副筐体をその間に挟み込んで連結する構成としてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の遊星歯車式変速装置によれば、前進４段、後退１段の遊星歯車式変速装置に１組の遊星歯車装置と１個のブレーキを追加するだけで、前進５段、後退１段の遊星歯車式変速装置が得られる。従って、前進４段型と前進５段型の遊星歯車式変速装置間で最大限の部品共通化が可能となり、製作コストの低減や信頼性の向上が容易となる。そして、前進４段型とした場合でも、必要なクラッチ数が３、ブレーキ数が２にとどまり、従来の専用の前進４段型に比較してこれらの必要数を増さないで済む。また、前進４段型とした場合には、不要な遊星歯車装置とブレーキが除去されるから、無駄な部品を内部に抱え込んだり、無駄な部品が空転して損失を高めたりする心配が無い。従って、遊星歯車式変速装置の小型化、軽量化、高い伝達効率と低燃費の確保が容易となり、製作コストもさらに低減される。
【００４５】
筐体構造を分割して前進４段型と前進５段型の区別に応じて連結する構成とした場合、前進４段型と前進５段型の間で筐体部品の共通化が可能となるにもかかわらず、前進４段型を必要最小限の内容積を持つ軽量小型の遊星歯車式変速装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の遊星歯車式変速装置の構成の説明図である。
【図２】前進４段型の遊星歯車式変速装置の構成の説明図である。
【図３】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図４】各変速段における遊星歯車装置の作動図である。
【図５】筐体構造の説明図である。
【符号の説明】
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３  ブレーキ
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３  クラッチ
Ｅ１  入力軸
Ｅ２  出力軸
Ｄ１  筐体
Ｄ１１  主筐体
Ｄ１２  副筐体
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３  ピニオンキャリヤ
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３  遊星歯車装置
Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１３、Ｎ１４、Ｎ１５  連絡部材
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３  ピニオンギヤ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３  リングギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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