(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体変速機（１）と遊星歯車装置（５）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；ポンプ（Ｐ）を回転させる第一の入力軸（２）が原動機の出力軸に直結された流体変速機（１）と；その流体変速機（１）のタービン（Ｔ）によって回転させられる第一の出力軸（３）に第一のサン歯車（Ｓ１）が連結されることにより駆動力が伝達され、前記第一のサン歯車（Ｓ１）に噛合う第一の遊星歯車（Ｐ１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１）が第二の出力軸（５０）を形成し、前記第一の遊星歯車（Ｐ１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１）が前記第一の入力軸（２）に連結軸（４）により連結されていて、直接駆動力が伝達される第一の遊星歯車装置（５）と；この第一の遊星歯車装置（５）の出力軸である第二の出力軸（５０）に連結され、駆動力を伝達される第二の入力軸（ｎ６）を有する変速比可変式変速装置（６）と；この変速比可変式変速装置（６）の出力軸である第三の出力軸（７）に連結され第二の遊星歯車（Ｐ２）を回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２）を有する第二の遊星歯車装置（８）とによって構成され；第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のサン歯車（Ｓ２）が、一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結され、第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のリング歯車（Ｒ２）が最終出力軸（１０）に連結され、第一の入力軸（２）から入力された駆動力が最終出力軸（１０）から取り出されるように構成されていることを特徴とする車輌用自動変速装置。
【請求項２】
流体変速機（１）と遊星歯車装置（５）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；ポンプ（Ｐ）を回転させる第一の入力軸（２）が原動機の出力軸に直結された流体変速機（１）と；その流体変速機（１）のタービン（Ｔ）によって回転させられる第一の出力軸（３）に第一のサン歯車（Ｓ１）が連結されることにより駆動力が伝達され、前記第一のサン歯車（Ｓ１）に噛合う第一の遊星歯車（Ｐ１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１）が第二の出力軸（５０）を形成し、前記第一の遊星歯車（Ｐ１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１）が前記第一の入力軸（２）に連結軸（４）により連結されていて、直接駆動力が伝達される第一の遊星歯車装置（５）と；この第一の遊星歯車装置（５）の出力軸である第二の出力軸（５０）に連結され、駆動力を伝達される第二の入力軸（ｎ６）を有する変速比可変式変速装置（６）と；二組の単一遊星歯車列を含み、その入力側サン歯車（Ｓ２１）に前記変速比可変式変速装置（６）の第三の出力軸（７）が連結され、出力側サン歯車（Ｓ２２）が最終出力軸（１０）と連結されている第二の遊星歯車装置（８´）とによって構成され；この第二の遊星歯車装置（８´）の二つのリング歯車（Ｒ２１、Ｒ２２）は互いに連結されており、その二つの遊星歯車（Ｐ２１、Ｐ２２）を一体で同時に回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２´）は一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結されていることを特徴とする車輌用自動変速装置。
【請求項３】
流体変速機（１´）と遊星歯車装置（５´、８）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；第一の遊星歯車（Ｐ１１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１１）が第一の入力軸（２）を介して原動機の出力軸に連結された第一の遊星歯車装置（５´）と；この第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）と噛合う第一のサン歯車（Ｓ１１）に第一の遊星歯車装置（５´）の出力軸である第一の出力軸（５０´）を介してポンプ（Ｐ´）が連結され、第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１１）が連結軸（ｎ１）を介してタービン（Ｔ´）に連結された流体変速機（１´）と；この流体変速機（１´）のタービン（Ｔ´）に第二の入力軸（ｎ６´）を連結した変速比可変式変速装置（６）と；この変速比可変式変速装置（６）の出力軸である第三の出力軸（７）に連結され第二の遊星歯車（Ｐ２）を回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２）を有する第二の遊星歯車装置（８）とによって構成され；第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のサン歯車（Ｓ２）が、一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結され、第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のリング歯車（Ｒ２）が最終出力軸（１０）に連結され、第一の入力軸（２）から入力された駆動力が最終出力軸（１０）から取り出されるように構成されていることを特徴とする車輌用自動変速装置。
【請求項４】
流体変速機（１´）と遊星歯車装置（５´、８´）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；第一の遊星歯車（Ｐ１１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１１）が第一の入力軸（２）を介して原動機の出力軸に連結された第一の遊星歯車装置（５´）と；この第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）と噛合う第一のサン歯車（Ｓ１１）に第一の遊星歯車装置（５´）の出力軸（５０´）である第一の出力軸を介してポンプ（Ｐ´）が連結され、第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１１）が連結軸（ｎ１）を介してタービン（Ｔ´）に連結された流体変速機（１´）と；この流体変速機（１´）のタービン（Ｔ´）に第二の入力軸（ｎ６´）を連結した変速比可変式変速装置（６）と；二組の単一遊星歯車列を含み、その入力側サン歯車（Ｓ２１）に前記変速比可変式変速装置（６）の第三の出力軸（７）が連結され、出力側サン歯車（Ｓ２２）が最終出力軸（１０）と連結されている第二の遊星歯車装置（８´）とによって構成され；この第二の遊星歯車装置（８´）の二つのリング歯車（Ｒ２１、Ｒ２２）は互いに連結されており、その二つの遊星歯車（Ｐ２１、Ｐ２２）を一体で同時に回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２´）は一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結されていることを特徴とする車輌用自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体変速機と遊星歯車装置と変速比可変式変速装置とを有する車輌用の自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体変速機と機械式歯車列を有する自動車の自動変速装置において、機械式歯車列としては遊星歯車方式と、手動変速機で用いられている平行軸歯車方式は広く知られている（〔自動車技術ハンドブック［設計編］第４章動力伝達系、４．５流体伝動装置、４．６自動変速装置〕等）が、これら機械式歯車列によっては変速比は段階的に可変である。
【０００３】
【従来技術の問題点】
動的流体式変速装置として知られる流体変速機は、図１０に示す如く、入力軸Ｉに連結された駆動側のポンプＰと、被駆動側のタービンＴと、一方向クラッチＦＷを介して図示せぬフレームに固定されたステータＳとによって構成され、各羽根車が、作動流体である油に浸ってこれを媒体としてトルクを伝達する。即ち、図示の如く、入力軸Ｉの回転によって流体がポンプからタービンに向かって矢印のように循環し、タービンＴにトルクを与えて回転させ、さらにステータＳを通って再びポンプに流入する構成となっている。図中Ｏは出力軸である。
【０００４】
流体変速機の特性は、図１１に示すように一般に速度比ｅ（出力軸の回転速度ｎ２と入力軸の回転速度ｎ１の比、ｅ＝ｎ２／ｎ１）に対するトルク比ｔ（出力軸トルクＴ２と入力軸トルクＴ１の比、ｔ＝Ｔ２／Ｔ１）、効率η（η＝ｔ・ｅ）で表されることが多い。
【０００５】
この特性図によれば、効率ηは、ｅ＝０．７近傍で頂点となるように、ｅ＝０からクラッチ点であるｅ＝０．８７近傍までの所謂コンバータ範囲（ステータＳが一方向クラッチＦｗにより固定されている範囲）で放物線状を描き、ｅ＝０．８７近傍以降の所謂カップリング範囲（ステータＳがポンプＰあるいはタービンＴと同方向に回転する範囲）では線形に増加する様相を呈している。また、頂点での最高効率ηは０．９以下である。そして、トルク比ｔは、ｅ＝０からクラッチ点まで漸減し、クラッチ点以降はほぼ一定の値を取る。
【０００６】
そして、上記流体変速機に数個の歯車列を附設し、それらの結合の組合せを変えて数種の変速比を得て、変速装置全体の変速比を拡大する従来の技術の場合、これらの歯車列の機械摩擦を無視したとしても、自動変速装置全体としての効率は図１１に示すようなコンバータ範囲における最高効率は０．９を越えることはなく、また出力軸の回転速度０における、ストール・トルク比も最高５程度である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、流体変速機と遊星歯車装置と変速比可変式変速装置とを有する車輌用の自動変速装置において、第一の遊星歯車装置を動力増補用とし、第二の遊星歯車装置を動力回生用とし、それらと変速比可変式変速装置の特性の相乗効果によって高効率、高ストール・トルク比の自動変速装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、流体変速機（１）と遊星歯車装置（５）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；ポンプ（Ｐ）を回転させる第一の入力軸（２）が原動機の出力軸に直結された流体変速機（１）と；その流体変速機（１）のタービン（Ｔ）によって回転させられる第一の出力軸（３）に第一のサン歯車（Ｓ１）が連結されることにより駆動力が伝達され、前記第一のサン歯車（Ｓ１）に噛合う第一の遊星歯車（Ｐ１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１）が第二の出力軸（５０）を形成し、前記第一の遊星歯車（Ｐ１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１）が前記第一の入力軸（２）に連結軸（４）により連結されていて、直接駆動力が伝達される第一の遊星歯車装置（５）と；この第一の遊星歯車装置（５）の出力軸である第二の出力軸（５０）に連結され、駆動力を伝達される第二の入力軸（ｎ６）を有する変速比可変式変速装置（６）と；この変速比可変式変速装置（６）の出力軸である第三の出力軸（７）に連結され第二の遊星歯車（Ｐ２）を回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２）を有する第二の遊星歯車装置（８）とによって構成され；第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のサン歯車（Ｓ２）が、一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結され、第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のリング歯車（Ｒ２）が最終出力軸（１０）に連結され、第一の入力軸（２）から入力された駆動力が最終出力軸（１０）から取り出されるように構成されている。
【０００９】
また本発明によれば、流体変速機（１）と遊星歯車装置（５）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；ポンプ（Ｐ）を回転させる第一の入力軸（２）が原動機の出力軸に直結された流体変速機（１）と；その流体変速機（１）のタービン（Ｔ）によって回転させられる第一の出力軸（３）に第一のサン歯車（Ｓ１）が連結されることにより駆動力が伝達され、前記第一のサン歯車（Ｓ１）に噛合う第一の遊星歯車（Ｐ１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１）が第二の出力軸（５０）を形成し、前記第一の遊星歯車（Ｐ１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１）が前記第一の入力軸（２）に連結軸（４）により連結されていて、直接駆動力が伝達される第一の遊星歯車装置（５）と；この第一の遊星歯車装置（５）の出力軸である第二の出力軸（５０）に連結され、駆動力を伝達される第二の入力軸（ｎ６）を有する変速比可変式変速装置（６）と；二組の単一遊星歯車列を含み、その入力側サン歯車（Ｓ２１）に前記変速比可変式変速装置（６）の第三の出力軸（７）が連結され、出力側サン歯車（Ｓ２２）が最終出力軸（１０）と連結されている第二の遊星歯車装置（８´）とによって構成され；この第二の遊星歯車装置（８´）の二つのリング歯車（Ｒ２１、Ｒ２２）は互いに連結されており、その二つの遊星歯車（Ｐ２１、Ｐ２２）を一体で同時に回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２´）は一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結されている。
【００１０】
そして本発明によれば、流体変速機（１´）と遊星歯車装置（５´、８）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；第一の遊星歯車（Ｐ１１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１１）が第一の入力軸（２）を介して原動機の出力軸に連結された第一の遊星歯車装置（５´）と；この第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）と噛合う第一のサン歯車（Ｓ１１）に第一の遊星歯車装置（５´）の出力軸である第一の出力軸（５０´）を介してポンプ（Ｐ´）が連結され、第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１１）が連結軸（ｎ１）を介してタービン（Ｔ´）に連結された流体変速機（１´）と；この流体変速機（１´）のタービン（Ｔ´）に第二の入力軸（ｎ６´）を連結した変速比可変式変速装置（６）と；この変速比可変式変速装置（６）の出力軸である第三の出力軸（７）に連結され第二の遊星歯車（Ｐ２）を回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２）を有する第二の遊星歯車装置（８）とによって構成され；第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のサン歯車（Ｓ２）が、一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結され、第二の遊星歯車装置（８）の前記第二の遊星歯車（Ｐ２）に噛合う第二のリング歯車（Ｒ２）が最終出力軸（１０）に連結され、第一の入力軸（２）から入力された駆動力が最終出力軸（１０）から取り出されるように構成されている。
【００１１】
さらに本発明によれば、流体変速機（１´）と遊星歯車装置（５´、８´）と変速比可変式変速装置（６）とを有する車輌用の自動変速装置において；第一の遊星歯車（Ｐ１１）を回転支持する第一の遊星歯車支持体（ＰＣ１１）が第一の入力軸（２）を介して原動機の出力軸に連結された第一の遊星歯車装置（５´）と；この第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）と噛合う第一のサン歯車（Ｓ１１）に第一の遊星歯車装置（５´）の出力軸（５０´）である第一の出力軸を介してポンプ（Ｐ´）が連結され、第一の遊星歯車装置（５´）の前記第一の遊星歯車（Ｐ１１）に噛合う第一のリング歯車（Ｒ１１）が連結軸（ｎ１）を介してタービン（Ｔ´）に連結された流体変速機（１´）と；この流体変速機（１´）のタービン（Ｔ´）に第二の入力軸（ｎ６´）を連結した変速比可変式変速装置（６）と；二組の単一遊星歯車列を含み、その入力側サン歯車（Ｓ２１）に前記変速比可変式変速装置（６）の第三の出力軸（７）が連結され、出力側サン歯車（Ｓ２２）が最終出力軸（１０）と連結されている第二の遊星歯車装置（８´）とによって構成され；この第二の遊星歯車装置（８´）の二つのリング歯車（Ｒ２１、Ｒ２２）は互いに連結されており、その二つの遊星歯車（Ｐ２１、Ｐ２２）を一体で同時に回転支持する第二の遊星歯車支持体（ＰＣ２´）は一方向クラッチ（９）を介して前記第一の入力軸（２）に余剰な駆動力を戻すように駆動力回生用として連結されている。
【００１２】
かかる構成を具備する本発明の車輌用自動変速装置によれば、動力増補用の第一の遊星歯車装置と動力回生用の第二の遊星歯車装置の間に、変速比可変式変速装置を組込むことによって出力軸と入力軸の回転速度比が小さい範囲における出力軸と入力軸の駆動力比が極めて高く、また回転速度比の全範囲にわたって高効率の自動変速が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は夫々、第一実施形態から第四実施形態としての車輌用自動変速装置の構成を示すブロックダイアグラムである。
【００１４】
図１の第一実施形態において、流体変速機１は駆動側のポンプＰと、被駆動側のタービンＴと、一方向クラッチＦＷ１を介して図示しないフレームに固定されたステータＳから構成され、前記ポンプＰは入力軸２を介して図示しない原動機に連結され、前記タービンは第一の出力軸３に連結している。
【００１５】
ここで、流体変速機１の動作は原動機の回転、即ち入力軸２の回転によって、流体がポンプＰからタービンＴに向かって矢印のように循環し、タービンＴにトルクを与えて回転させ、さらにステータＳを通って再びポンプに流入する様に作動する。
【００１６】
そして、流体変速機１の後方には、第一のサン歯車Ｓ１と、第一の遊星歯車Ｐ１と、その第一の遊星歯車Ｐ１を回転支持する第一の遊星歯車支持体ＰＣ１と、第一のリング歯車Ｒ１とによって構成される第一の遊星歯車装置５が配置され、第一のサン歯車Ｓ１は前記第一の出力軸３に連結され前記流体変速機１から駆動力を伝達され、前記第一の遊星歯車Ｐ１を介して前記第一のサン歯車Ｓ１に噛合うリング歯車Ｒ１は前記第一の入力軸２に連結軸４によって連結されて、直接駆動力を伝達され、第一の入力軸２と同じ回転を行い、さらに第一の遊星歯車支持体ＰＣ１は前記第一の入力軸２と同芯上で回転する第一の遊星歯車装置５の出力軸である第二の出力軸５０を形成している。
【００１７】
前記第一の遊星歯車装置５の後方には第二の入力軸ｎ６と、第三の出力軸７と、段階的に、あるいは無段階的に変速比可変の変速装置６が配置され、前記第二の入力軸ｎ６は前記第二の出力軸５０に連結され駆動力を伝達されている。又、この変速装置６のケースは、図示しないフレームに固定されている。尚、前記の段階的変速装置としては数個の歯車列の結合の組合せを変えて数種の変速比を得る形式のものが、また無断階的変速装置としては、各種のＣＶＴ、例えばトラクション・ドライブ式のトロイダル形のものが用いられる。
【００１８】
さらに、前記変速比可変式変速装置６の後方には第三の出力軸７に連結された第二の遊星歯車支持体ＰＣ２を有する第二の遊星歯車装置８が設置され、第二の遊星歯車装置８の第二の遊星歯車支持体ＰＣ２を介して第二の遊星歯車Ｐ２に噛合うサン歯車Ｓ２は、一方向クラッチ９及び余剰駆動力を元に戻す回生軸８０を介して前記入力軸２に連結される一方、第二の遊星歯車装置８の第二の遊星歯車Ｐ２に噛合うリング歯車Ｒ２が最終出力軸１０に連結され、第一の入力軸２に入力された駆動力は上記機械要素を経て最終出力軸から取出されるように、全体の変速機が構成されている。
尚、図中、括弧内は機械要素の回転速度及びトルクを表す記号であり、後述の性能を数式で以て説明する場合に用いる記号である。
【００１９】
次に、図２の第二実施形態について、主として第一実施形態と異なる部分について説明する。変速比可変式変速装置６の後方には、二組の単一遊星歯車列を含み、その入力側サン歯車Ｓ２１に前記変速比可変式変速装置６の第三の出力軸７が連結され、出力側サン歯車Ｓ２２が最終出力軸１０と連結されている第二の遊星歯車装置８’によって構成されている。
【００２０】
また、第二の遊星歯車装置８’の二つのリング歯車Ｒ２１、Ｒ２２は互いに連結されており、その二つの遊星歯車Ｐ２１、Ｐ２２を一体で同時に回転支持する第二の遊星歯車支持体ＰＣ２’を備えており、この遊星歯車支持体ＰＣ２’は一方向クラッチ９を介して前記第一の入力軸２に余剰駆動力を戻すように回生軸８０によって連結されている。
この図において、入力側サン歯車Ｓ２１の歯数Ｕとリング歯車Ｒ２１の歯数Ｖとの比を（Ｕ／Ｖ）とし、出力側サン歯車Ｓ２２の歯数Ｘとリング歯車Ｒ２２の歯数Ｙとの比を（Ｘ／Ｙ）とすると、（Ｕ／Ｖ）／（Ｘ／Ｙ）＞１とすると動力が回生される。
【００２１】
次に、図３の第三実施形態について説明する。本発明の自動変速装置は、第一の遊星歯車Ｐ１１を回転支持する第一の遊星歯車支持体ＰＣ１１が第一の入力軸２を介して原動機の出力軸に連結された第一の遊星歯車装置５’と、この第一の遊星歯車装置５’の前記第一の遊星歯車Ｐ１１と噛合う第一のサン歯車Ｓ１１が第一の遊星歯車装置５’の出力軸である第一の出力軸５０’を介してポンプＰ’に連結され、第一の遊星歯車装置５’の前記第一の遊星歯車Ｐ１１に噛合う第一のリング歯車Ｒ１１が連結軸ｎ１を介してタービンＴ’に連結された流体変速機１’と、この流体変速機１’のタービンＴ’に第二の入力軸ｎ６’を連結した変速比可変式変速装置６と、この変速比可変式変速装置６の出力軸である第三の出力軸７に連結され第二の遊星歯車Ｐ２を回転支持する第二の遊星歯車支持体ＰＣ２を有する第二の遊星歯車装置８とによって構成されている。
【００２２】
また、第二の遊星歯車装置８の前記第二の遊星歯車Ｐ２に噛合う第二のサン歯車Ｓ２は、一方向クラッチ９を介して前記第一の入力軸２に余剰駆動力を戻すように回生軸８０によって連結され、第二の遊星歯車装置８の前記第二の遊星歯車Ｐ２に噛合う第二のリング歯車Ｒ２は最終出力軸１０に連結され、第一の入力軸２から入力された駆動力が最終出力軸１０から取り出されるように構成されている。
【００２３】
次に、図４の第四実施形態について、主として第三実施形態と異なる部分について説明する。変速比可変式変速装置６の後方には二組の単一遊星歯車列を含み、その入力側サン歯車Ｓ２１に前記変速比可変式変速装置６の第三の出力軸７が連結され、出力側サン歯車Ｓ２２が最終出力軸１０と連結されている第二の遊星歯車装置８’によって構成されている。
【００２４】
また、第二の遊星歯車装置８’の二つのリング歯車Ｒ２１、Ｒ２２は互いに連結されており、その二つの遊星歯車Ｐ２１、Ｐ２２を一体で同時に回転支持する第二の遊星歯車支持体ＰＣ２’を備えており、この遊星歯車支持体ＰＣ２’は一方向クラッチ９を介して前記第一の入力軸２に余剰駆動力を戻すように回生軸８０によって連結されている。
【００２５】
つぎに、上記変速機の性能に関して、本発明の第一実施形態を例に取り、数式を用いて説明する。
【００２６】
先ず、図１の自動変速装置系全体としての入・出力軸の回転速度及び、入・出力トルクについて以下のように定義する。
ｎ、τ：自動変速装置系全体としての入力軸回転速度と、入力トルク。
Ｎ、Τ：自動変速装置系全体としての出力軸回転速度と、出力トルク。
【００２７】
流体変速機１と第一の遊星歯車装置５について特性を表す記号を以下のように定義する。
ｎｐ、τｐ：流体変速機１の入力軸回転速度と、入力トルク。
ｎｔ、τｔ：流体変速機１の出力軸回転速度と、出力トルク。
（第一の遊星歯車装置５のサン歯車への入力端回転速度と、入力トルクに等しい。）
ｎ’、τ’：第一の遊星歯車装置５の第一のリング歯車Ｒ１への入力端回転速度と、入力トルク。
Ｎ’、Ｔ’：第一の遊星歯車装置５の第一の遊星歯車支持体ＰＣ１よりの出力端回転速度と、出力トルク。
ここで、ｎｐ＝ｎ’＝ｎである。
【００２８】
上記の諸回転速度及び諸トルクの間には、次の関係式が成り立つ。
0003623160.tif 000002
【００２９】
変速比可変式変速装置６について特性を表す記号を以下のように定義する。
0003623160.tif 000003
【００３０】
変速比可変式変速装置６において、以下の関係式が成り立つ。
Ｎ’／Ｎ”＝κ    ・・・（２−１）
Ｔ’／Ｔ”＝１／κ・・・（２−２）
【００３１】
第二の遊星歯車装置８について特性を表す記号を以下のように定義する。
0003623160.tif 000004
【００３２】
上記の諸回転速度及び諸トルクの間には、以下の関係式が成り立つ。
Ｎ＝ｋＮ”−（ｋ−１）ｎ  ・・・（３−１）
Ｔ＝（１／ｋ）Ｔ”      ・・・（３−２）
τ”＝｛１−（１／ｋ）｝Ｔ”・・・（３−３）
但し、ｋ＝１＋（Ｒｓ／Ｒｒ）、従ってｋ＞１。
ここで、Ｒｓ／Ｒｒは第二の遊星歯車装置８のサン歯車Ｓ２とリング歯車Ｒ２の歯数比である。
【００３３】
本実施形態による自動変速装置の性能の表示式
【００３４】
本自動変速装置の入力トルクτは、流体変速機の入力トルクをτｐとすれば、本装置の構造により明らかな如く以下のように表される。
τ＝τｐ＋τ’−τ”・・・（４）
また、（３−１）式、（３−２）式、（２−１）式、（２−２）式、（１−１）式、（１−２）式より以下の式が導き出される。
0003623160.tif 000005
【００３５】
また、（３−３）式、（２−２）式、（１−２）式、（４）式、（１−３）式より以下の式が導き出される。
0003623160.tif 000006
【００３６】
自動変速装置全体の効率をＨ、流体変速機の効率をηとすると次式が成立する。
Ｈ＝ＴＮ／（τｎ）・・・（８−１）
η＝τｔｎｔ／（τｐｎｐ）・・・（８−２）
【００３７】
また、（１／Ｋ）｛（１―Ｋ）―κ（ｋ−１）／ｋ｝＝Ｆとおき、本発明の自動変速装置全体の性能に関する式をまとめると、以下の如く表される。
（１／Ｋ）｛（１―Ｋ）―κ（ｋ−１）／ｋ｝＝Ｆ          ・・・（ａ）
τ＝τｐ｛１＋Ｆ（τｔ／τｐ）｝                        ・・・（ｂ）
Ｎ／ｎ＝（Ｋｋ／κ）｛（ｎｔ／ｎｐ）＋Ｆ｝              ・・・（ｃ）
Ｔ／τ＝（κ／Ｋｋ）（τｔ／τｐ）／｛１＋Ｆ（τｔ／τｐ）｝・・・（ｄ）
Ｈ＝η＋（１−η）Ｆ（τｔ／τｐ）／｛１＋Ｆ（τｔ／τｐ）｝・・・（ｅ）
【００３８】
本発明の自動変速装置全体の性能の特徴について、前出の（ａ）〜（ｅ）式、及び、図５〜図９を用いて説明する。
【００３９】
（ａ）式に示されるＦは、動力増補用の第一の遊星歯車装置５の形状を示す係数Ｋ（ギヤ比の関数）と、変速比可変式変速装置の変速比κと、動力回生用の第二の遊星歯車装置８の形状を示す係数ｋ（ギヤ比の関数）とから構成されており、本自動変速装置の流体変速装置を除く他の構成部分の形状によって定まる構造関数とも云うべきものである。
また、Ｋｋ／κも構造部分の形状によって定まるものである。
【００４０】
（ｂ）〜（ｅ）式によって示される、本実施形態による自動変速装置の性能は、上述のＦ及びＫｋ／κをパラメータとして、流体変速機の性能（τｔ／τｐ〜ｎｔ／ｎｐの関係）によって定まるものである。
ここに、Ｋ及びｋの一定値については、κの変化により、Ｆ及びＫｋ／κの値が変化し、性能を大きく左右するものである。
【００４１】
構造関数Ｆの中括弧内の前半（１―Ｋ）は動力増補装置、即ち、第一の遊星歯車装置５の、又後半の（ｋ―１）／ｋは動力回生装置、即ち第二の遊星歯車装置８の、夫々の効果を表し、それを仲介する（―κ）の値によって、前者或いは後者のどちらかの影響が卓越するかが定まるものである。
即ち、κの小さい値、例えばκ＝１では、動力増補装置、即ち第一の遊星歯車装置５の効果が卓越し、κの大きい値、例えばκ＝２．５では、動力回生装置即ち第二の遊星歯車装置８の効果が卓越する。
【００４２】
前出の如く、１＞Ｋ＞０、ｋ＞１であるが、ここで本自動変速装置の性能に好適な値として、Ｋ＝０．３７５（ｒｓ／ｒｒ＝０．６００）、ｋ＝１．３３３（Ｒｓ／Ｒｒ＝０．３３３）をとる。
以下、このＫおよびｋの値に関して記述を進める。この場合、
0003623160.tif 000007
図５に示す表には、Ｋ＝０．３７５、ｋ＝１．３３３の場合について、
κ＝０．６２５から２．７に対するＫｋ／κ、κ／（Ｋｋ）及びＦの値が示されている。
【００４３】
以下の記述においては、良好な設計の流体変速機の性能として、図６（表２）に示す数値を用いる。ただし、ここでは機械摩擦損失などは考慮に入れない。
図５（表１）により明らかなように、κの値が大きくなるにつれ、Ｋｋ／κの値が小さくなり、（ｃ）式により、ｎｔ／ｎｐ＝０〜１に対応するＮ／ｎの範囲は狭くなる（図８「出・入力の速度比Ｎ／ｎに対するトルク比Ｔ／τ及び自動変速装置全体での効率Ｈの関係のグラフ」のトルク比（Ｔ／τ）の線図参照）。
【００４４】
また、図８に示されるようにκの値が大きくなるにつれ、Ｔ／τの値が大きくなる。それは、（ｄ）式において、第一にはκ／Ｋｋが大きくなること、第二には同一のτｔ／τｐの値（即ち同一のｎｔ／ｎｐの値に対応）についてはＦの値の減少により、（τｔ／τｐ）／｛１＋Ｆ（τｔ／τｐ）｝が大きくなるためである。
【００４５】
又、一般にｎｔ／ｎｐが減少するにつれ、τｔ／τｐは増大するので、κの一定値については、（ｄ）式によりｎｔ／ｎｐの減少とともにＴ／τは増大する。ここで、κをパラメータとし、ｎｔ／ｎｐ＝０におけるＮ／ｎの値及びＴ／τの値を図７の表３に示す。さらに、Ｎ／ｎ＝０（本自動変速装置のストール点）において、ｎｔ／ｎｐ＞０の場合については、その点におけるＴ／τの値を同じ表３に示す。
【００４６】
本実施形態による自動変速装置の効率Ｈについて、具体的な数値を用いて、以下に説明する。
κの値が小さい程Ｆの値は大きく、一方与えられた流体変速機について、ｎｔ／ｎｐが小さい程τｔ／τｐの値が大きくなるので、κが小さく、またｎｔ／ｎｐが小さい場合には、（ｅ）式の内のＦ（τｔ／τｐ）／｛１＋Ｆ（τｔ／τｐ）｝の値は１に近づく。それに伴って、全体の効率Ｈは流体変速機のみの効率ηに比して著しく１に近づき、良好な値となる。
【００４７】
上述の結論を具体的に数値を以って示すと次のようになる。
ｎｔ／ｎｐ＝０．３０、κ＝１．０００なる場合には、
τｔ／τｐ＝１．８１８、η＝０．５４５、Ｆ＝１．０００であるので
Ｈ＝０．５４５＋（１―０．５４５）×０．６４５＝０．８３９
（この値は、図９「回転数比ｎｔ／ｎｐと流体変速機単体での効率η及び自動変速装置全体での効率Ｈの関係を示すグラフ」において、Ａ点で示される。）
∴Ｈ＝η＋０．２９４
【００４８】
ｎｔ／ｎｐ＝０．３０、κ＝０．６２５なる場合には、
τｔ／τｐ＝１．８１８、η＝０．５４５、Ｆ＝１．２５０であるので
Ｈ＝０．５４５＋（１―０．５４５）×０．６９４＝０．８６１（この値は、図９において、Ｂ点で示される。）
∴Ｈ＝η＋０．３１６
さらに、κ＝１．０およびκ＝２．０について、（ｅ）式により、Ｈ〜ｎｔ／ｎｐの関係を求めれば、図９に示されるようになる。
【００４９】
このように、ｎｔ／ｎｐの小さい範囲では、κの間が小さい程、Ｈはηより著しく大きくなり、図９で示すＨ−ｎｔ／ｎｐ曲線、従って図８に示すＨ−Ｎ／ｎ曲線は勾配も緩やかになり曲線は平坦になる。
【００５０】
また、ｎｔ／ｎｐが１に近い範囲では、τｔ／τｐは１にほぼ等しいので、（ｅ）式よりＨは〔η＋｛Ｆ／（１＋Ｆ）｝（１−η）〕にほぼ等しくなる。
また、κの値が小さい程、Ｆの値は大きく、上式の近似度は高まる。
たとえば、κ＝１．００では、Ｆ＝１．０００、したがって
Ｈは〔η＋｛１／（１＋１）｝（１−η）〕＝０．５０（１＋η）にほぼ等しくなる。
η＝０．９０であれば、Ｈ＝０．９５０、
η＝０．８５であれば、Ｈ＝０．９２５となり、ｎｔ／ｎｐが１に近い範囲でも、流体変速機単独の効率に比して、本発明の実施形態による自動変速装置の効率Ｈは著しく改善される。
【００５１】
以上、述べてきた如く、ｎｔ／ｎｐが小さい範囲でも、また、ｎｔ／ｎｐが１に近い範囲でも、即ち、ｎｔ／ｎｐの全範囲にわたって本発明の実施形態による自動変速装置の効率Ｈは流体変速機単独の効率ηに比して、著しく良好な値を示す。
図９からも明らかなように、このような長所は、κが小さい程、Ｆが大きくなるため顕著になる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の通り本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
（１）  流体変速機のタービン回転速度と、ポンプ回転速度の比ｎｔ／ｎｐの全範囲にわたって本発明の実施形態による自動変速装置の効率Ｈは流体変速機単独の効率ηに比して、著しく良好な値を示す。
（２）  第二の遊星歯車装置８の第二のサン歯車に連結された動力回生用の回生軸８０により、前述の通りκの値が大きくなるにつれ、またｎｔ／ｎｐの減少と共に、Ｔ／τが増大し、特に発進時のような大きなトルクを必要とする場合に大なるＴ／τの値が得られ（図７）、発進性能が優れている。
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例である車輌用自動変速装置の構成を示すブロックダイアグラム。
【図２】本発明の第二実施例である車輌用自動変速装置の構成を示すブロックダイアグラム。
【図３】本発明の第三実施例である車輌用自動変速装置の構成を示すブロックダイアグラム。
【図４】本発明の第四実施例である車輌用自動変速装置の構成を示すブロックダイアグラム。
【図５】本発明の自動変速装置の性能に関する数値を示す表で、可変変速比κに対するＫｋ／κ、κ／（Ｋｋ）の値および構造関数Ｆの値を示す対応表（表１）。
【図６】３要素２相流体変速機の典型的な性能を示すもので、タービンと、ポンプの回転速度比ｎｔ／ｎｐの値に対する出力トルクと、入力トルクの比τｔ／τｐの値および効率ηの値の対応表（表２）。出典は、ＳＡＥ  の  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ（１９６２）である。
【図７】本発明の自動変速装置についてｎｔ／ｎｐ＝０もしくはＮ／ｎ＝０における出力トルクと、入力トルクの比Ｔ／τに関する数値を示す表で、可変変速比κに対する構造関数Ｆの値、タービンと、ポンプの回転速度比の値ｎｔ／ｎｐ、本装置における出力軸と入力軸の回転速度比Ｎ／ｎの値、タービン側とポンプ側のトルクの比τｔ／τｐの値および本発明の自動変速装置における出力トルクと、入力トルクの比Ｔ／τの値等を示す対応表（表３）。
【図８】本発明の自動変速装置において、変速比可変式変速装置の変速比κを０．６２５〜２．７の範囲にて変化せしめた場合の出・入力の回転速度比Ｎ／ｎに対するトルク比Ｔ／τ及び自動変速装置全体での効率Ｈの関係を示すグラフ。
【図９】本発明の自動変速装置において、回転速度比ｎｔ／ｎｐと流体変速機単体での効率η及び自動変速装置全体での効率Ｈの関係を示すグラフ。
【図１０】従来の流体変速機の構造図。
【図１１】従来の流体変速機の特性図。
【符号の説明】
１・・・流体変速機
２・・・第一の入力軸
５・・・第一の遊星歯車装置
６・・・変速比可変式変速装置
８・・・第二の遊星歯車装置
９・・・一方向クラッチ
１０・・・最終出力軸
５０・・・第２の出力軸
８０・・・回生軸
ｎ６・・・第２の入力軸
Ｐ・・・ポンプ
Ｔ・・・タービン
Ｐ１・・・第一の遊星歯車
Ｐ２・・・第二の遊星歯車
Ｒ１・・・第一のリング歯車
ＰＣ１・・・第一の遊星歯車支持体
ＰＣ２・・・第二の遊星歯車支持体
Ｓ１・・・第一のサン歯車
Ｓ２・・・第二のサン歯車
Ｒ２・・・第二のリング歯車
【図１】
0003623160.tif 000008
【図２】
0003623160.tif 000009
【図３】
0003623160.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003623160.tif 000017
【図１１】
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