(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１遊星歯車装置、第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、出力部材、および入力部材が同一軸上に配置され、前記入力部材と前記出力部材の間の回転数比を複数段階に切り替える遊星歯車式変速装置において、
第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置のサンギヤ同士を連結し、
第３遊星歯車装置のリングギヤに対して、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および前記出力部材を連結し、かつ、
第３遊星歯車装置のサンギヤに対して第２遊星歯車装置のサンギヤを連結する連結手段と、
第１遊星歯車装置のリングギヤに対して前記入力部材を接続可能な第１クラッチと、
第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤに対して前記入力部材を接続可能な第２クラッチと、
第３遊星歯車装置のサンギヤに対して前記入力部材を接続可能な第３クラッチと、
第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を固定可能な第１ブレーキと、
第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を固定可能な第２ブレーキと、を設けたことを特徴とする遊星歯車式変速装置。
【請求項２】
前記連結手段は、第２遊星歯車装置側から第３遊星歯車装置側への動力伝達のみを許容する一方向クラッチと、前記一方向クラッチと並列に配置されて両方向の動力伝達を可能にする第４クラッチと、からなることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車式変速装置。
【請求項３】
第１遊星歯車装置、第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、出力部材、および入力部材が同一軸上に配置され、前記入力部材と前記出力部材の間の回転数比を複数段階に切り替える遊星歯車式変速装置において、
第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置のサンギヤ同士を連結し、
第３遊星歯車装置のリングギヤに対して、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、および第２遊星歯車装置のリングギヤを連結し、かつ、
第３遊星歯車装置のサンギヤに第２遊星歯車装置のサンギヤを連結する連結手段と、
第１遊星歯車装置のリングギヤに対して前記入力部材を接続可能な第１クラッチと、
第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤに対して前記入力部材を接続可能な第２クラッチと、
第３遊星歯車装置のサンギヤに対して前記入力部材を接続可能な第３クラッチと、
第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を固定可能な第１ブレーキと、
第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を固定可能な第２ブレーキと、を設け、かつ、
第３ブレーキによりリングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤのいずれかの回転を固定可能な第４遊星歯車装置からなり、該第３ブレーキの係合時に、前記第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を減速させて前記出力部材に出力可能な副変速手段を設けたことを特徴とする遊星歯車式変速装置。
【請求項４】
前記連結手段は、第２遊星歯車装置側から第３遊星歯車装置側への動力伝達のみを許容する一方向クラッチと、前記一方向クラッチと並列に配置されて両方向の動力伝達を可能にする第４クラッチと、からなることを特徴とする請求項３記載の遊星歯車式変速装置。
【請求項５】
第３遊星歯車装置と第４遊星歯車装置のリングギヤを前記出力部材に連結し、
第４遊星歯車装置のサンギヤと第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤとを連結し、
第３ブレーキは、第４遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を固定可能なブレーキであることを特徴とする請求項３または４記載の遊星歯車式変速装置。
【請求項６】
第４遊星歯車装置は、共通のピニオンキャリヤで拘束された２段のピニオンギヤを有し、
第４遊星歯車装置と第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤ同士を連結し、
第３遊星歯車装置のリングギヤと第４遊星歯車装置のサンギヤとを前記出力部材に連結し、
第３ブレーキは、第４遊星歯車装置のリングギヤの回転を固定可能なブレーキであることを特徴とする請求項３または４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装置が実用化されている。遊星歯車式変速装置は、一般的に、複数段の遊星歯車装置や複数のクラッチやブレーキを入力軸と同一軸上に配置して構成され、入力軸と同軸の出力軸または出力歯車を通じて駆動力を出力する。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、ピニオンキャリヤに拘束されて遊星運動する１〜２段のピニオンギヤを噛み合わせ配置して構成される。各段の遊星歯車装置のリングギヤ、ピニオンキャリヤ、およびサンギヤは、複数のクラッチやブレーキのそれぞれに対して、適当な組み合わせで、トルクシェルと呼ばれる殻構造によって相互に連結され、一体に回転する。遊星歯車式変速装置は、外部からの指令操作に応じて複数のクラッチやブレーキの断続の組み合わせを変更することにより、変速比（＝入力回転数／出力回転数）を複数通りに切り替える。
【０００３】
従来、遊星歯車式変速装置は、前進４段、後退１段の５段階変速が可能な前進４段型が主流であったが、現在では、高速走行時の燃料消費の削減や振動抑制を目的として、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５段、後退１段とした６段階変速の前進５段型が種々提案されている。
【０００４】
ここで、前進５段型の遊星歯車式変速装置は、前進４段型の遊星歯車式変速装置との間で、より多くの部品を共有できることが望ましい。同一車種の自動車において前進４段型と前進５段型を選択できることが重要であり、前進４段型とは全く別に前進５段型を独自に設計、制作することは、生産設備、金型、生産コスト、製品の信頼性等の観点から好ましくないからである。
【０００５】
特開昭４７−４３６５８号公報には、３段の遊星歯車装置を使用した前進４段型に、特別な副変速装置を連結して、前進５段型とした遊星歯車式変速装置が提案されている。副変速装置は、１段の遊星歯車装置と、この遊星歯車装置を制御するためのクラッチやブレーキを含み、３段の遊星歯車装置を使用した前進４段型の遊星歯車式変速装置の出力軸側に連結される。
【０００６】
この前進５段型の遊星歯車式変速装置は、前進４段型の最高速段の出力を副変速装置でさらに増速させる形式でオーバードライブ段を出力する。従って、前進４段型と前進５段型の間で、主要構成部品を共有化でき、比較的に安価に前進５段型を提供できる。また、３段の遊星歯車装置から前進５段の変速を得る場合に比較して、４段の遊星歯車装置を利用できる分、変速各段における変速比の選択の自由度が高い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭４７−４３６５８号公報に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置では、変速比が１より低い「オーバードライブ段」を得るための変速動作が専ら副変速装置内で実行されるため、副変速装置を除去して前進４段型とした場合にオーバードライブ変速段が失われる。従って、前進４段型を選択した場合、高速走行における燃料消費が過大となり、エンジンの負担や車体の振動等も当然に大きくなる。
【０００８】
特開昭４７−４３６５８号公報に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置では、前進のいくつかの変速段において、入力軸が遊星歯車装置のサンギヤにクラッチ接続される。中心側のサンギヤを通じて入力された駆動力が、外側のピニオンキャリヤやリングギヤを通じて出力される。従って、伝達トルクが小さくてもサンギヤの歯面荷重（接線力）が高くなり、遊星歯車装置の歯の大きさ（モジュール）や歯幅を大きく設計する必要がある。これにより、変速各段における変速比の選択の自由度が狭くなり、遊星歯車装置の小型化、軽量化も実現しにくい問題がある。
【０００９】
特開昭４７−４３６５８号公報に示される前進５段型の遊星歯車式変速装置では、最高速の５速において、２段以上の遊星歯車装置が駆動力の伝達に関与しており、振動や騒音が大きい問題がある。入力軸が高速回転される機会が多い高速段においては、駆動力の伝達に関与する遊星歯車装置の段数が少ない程、振動や騒音が低くなり、伝達効率も高まるから、さらに少ない段数で５速が実現されることが望まれる。
【００１０】
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図りつつ、これらの問題を解決した遊星歯車式変速装置、すなわち、小型化、軽量化が容易で騒音や振動が抑制された遊星歯車式変速装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、第１遊星歯車装置、第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、出力部材、および入力部材が同一軸上に配置され、前記入力部材と前記出力部材の間の回転数比を複数段階に切り替える遊星歯車式変速装置において、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置のサンギヤ同士を連結し、第３遊星歯車装置のリングギヤに対して、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、第２遊星歯車装置のリングギヤ、および前記出力部材を連結し、かつ、第３遊星歯車装置のサンギヤに対して第２遊星歯車装置のサンギヤを連結する連結手段と、第１遊星歯車装置のリングギヤに対して前記入力部材を接続可能な第１クラッチと、第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤに対して前記入力部材を接続可能な第２クラッチと、第３遊星歯車装置のサンギヤに対して前記入力部材を接続可能な第３クラッチと、第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を固定可能な第１ブレーキと、第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を固定可能な第２ブレーキと、を設けたものである。
【００１２】
請求項２の遊星歯車式変速装置は、請求項１記載の遊星歯車式変速装置における前記連結手段が、第２遊星歯車装置側から第３遊星歯車装置側への動力伝達のみを許容する一方向クラッチと、前記一方向クラッチと並列に配置されて両方向の動力伝達を可能にする第４クラッチと、からなるものである。
【００１３】
請求項３の遊星歯車式変速装置は、第１遊星歯車装置、第２遊星歯車装置、第３遊星歯車装置、出力部材、および入力部材が同一軸上に配置され、前記入力部材と前記出力部材の間の回転数比を複数段階に切り替える遊星歯車式変速装置において、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置のサンギヤ同士を連結し、第３遊星歯車装置のリングギヤに対して、第１遊星歯車装置のピニオンキャリヤ、および第２遊星歯車装置のリングギヤを連結し、かつ、第３遊星歯車装置のサンギヤに対して第２遊星歯車装置のサンギヤを連結する連結手段と、第１遊星歯車装置のリングギヤに対して前記入力部材を接続可能な第１クラッチと、第２遊星歯車装置のピニオンキャリヤに対して前記入力部材を接続可能な第２クラッチと、第３遊星歯車装置のサンギヤに対して前記入力部材を接続可能な第３クラッチと、第３遊星歯車装置のサンギヤの回転を固定可能な第１ブレーキと、第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を固定可能な第２ブレーキと、を設け、かつ、第３ブレーキによりリングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤのいずれかの回転を固定可能な第４遊星歯車装置からなり、該第３ブレーキの係合時に、前記第３遊星歯車装置のリングギヤの回転を減速させて前記出力部材に出力可能な副変速手段を設けたものである。
【００１４】
請求項４の遊星歯車式変速装置は、請求項３記載の遊星歯車式変速装置における前記連結手段が、第２遊星歯車装置側から第３遊星歯車装置側への動力伝達のみを許容する一方向クラッチと、前記一方向クラッチと並列に配置されて両方向の動力伝達を可能にする第４クラッチと、からなるものである。
【００１５】
請求項５の遊星歯車式変速装置は、請求項３または４記載の遊星歯車式変速装置における第３遊星歯車装置と第４遊星歯車装置のリングギヤを前記出力部材に連結し、第４遊星歯車装置のサンギヤと第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤとを連結し、第３ブレーキは、第４遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転を固定可能なブレーキであるものである。
【００１６】
請求項６の遊星歯車式変速装置は、請求項３または４記載の遊星歯車式変速装置における第４遊星歯車装置は、共通のピニオンキャリヤで拘束された２段のピニオンギヤを有し、第４遊星歯車装置と第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤ同士を連結し、第３遊星歯車装置のリングギヤと第４遊星歯車装置のサンギヤとを前記出力部材に連結し、第３ブレーキは、第４遊星歯車装置のリングギヤの回転を固定可能なブレーキであるものである。
【００１７】
【作用】
請求項１の遊星歯車式変速装置では、前進４段型の遊星歯車式変速装置が３段の遊星歯車装置、３組のクラッチ、および２組のブレーキを含む。ここで、クラッチは、動作形式を問わず、回転力を外部からの操作に応じて接続、遮断できる機能素子を意味する。同様に、ブレーキは、動作形式を問わず、回転可能な部分を筐体等に連結して、その回転を不可能にする機能素子を意味する。
【００１８】
ここでは、前進変速段の１速、２速、および３速において、入力部材からの駆動力は、第１クラッチを通じて第１遊星歯車装置のリングギヤに入力される。従って、この噛み合わせが外側でなされる分、小さな歯面荷重でも大きなトルクを伝達できる。また、３速においては、第１クラッチと第２クラッチが、第１遊星歯車装置のリングギヤとサンギヤの位置関係を固定するため、ピニオンキャリヤと入力部材がロックされて同じ回転数で回転し、変速比は１となる。
【００１９】
４速においては、第１ブレーキが第２遊星歯車装置のサンギヤを固定し、ピニオンキャリヤに入力された入力部材の駆動力が、増速されてリングギヤから出力される。従って、４速には、変速比が１である３速よりも小さな変速比（オーバードライブ段）が付与される。第３遊星歯車装置は、低速段（１速、後退）において機能する。連結手段は、軸構造等による直結としてもよく、請求項２のような特別の連結手段を選択してもよい。
【００２０】
請求項２の遊星歯車式変速装置では、連結手段が、第２遊星歯車装置のサンギヤと第３遊星歯車装置側の接続状態を２通りに切り替える。１つは、第４クラッチによる双方向の接続であり、残りの１つは一方向クラッチによる片方向の接続である。前者は、出力部材側（例えばホイール）から入力部材側（例えばエンジン）への動力伝達を許す（エンジンブレーキを働かせる）状態である。
【００２１】
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に副変速手段を追加して前進５段型の遊星歯車式変速装置とする。副変速手段は、変速比が１以上の低速側の変速段を１つ増加させる。前進４段型の３速、４速に対応する遊星歯車装置の動作状態が前進５段型の４速、５速にそのまま移行し、１速〜２速の変速比範囲に３つの変速比が設定される。前進４段型の低速側の変速段では、第３遊星歯車装置が形成した「リングギヤと逆向きの回転」を第１、第２遊星歯車装置のサンギヤに戻すことによって出力部材を減速する。
【００２２】
副変速手段の第４遊星歯車装置は、第３ブレーキを係合してリングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤのいずれかをロックすれば、リングギヤ、ピニオンキャリヤ、サンギヤの残りの２つが機能して、第３遊星歯車装置のリングギアの回転を減速させて、前進４段型では不可能であった低速側（変速比が１以上）の１つの変速段を可能にする。例えば、前進４段型では１段階に過ぎなかった「第３遊星歯車装置が第１、第２遊星歯車装置のサンギアに戻す回転の回転速度」を２段階に切替え可能とする。第４遊星歯車装置と第３ブレーキを含んで低速側の変速段を１つ増す機構は、実施例で後述するように種々可能である。
【００２３】
請求項３の遊星歯車式変速装置に追加された副変速手段は、変速比が１以上の低速側に変速段を追加する。副変速手段は、第３遊星歯車装置に対してはたらきかけ、第１、第２遊星歯車装置のサンギヤを、５速の場合と反対方向に、０を含む３段階に回転させる。この構成は、従来例の遊星歯車装置（特開昭４７−４３６５８号）と対照的である。何故なら、この従来例の副変速機は、第４遊星歯車装置を含むが、高速側にさらに１段の高速段を実現するに過ぎないからである。
【００２４】
請求項４の遊星歯車式変速装置では、請求項２の遊星歯車式変速装置の作用で説明したように、連結手段が、第２遊星歯車装置側と第３遊星歯車装置側への動力伝達の状態を２種類に変更可能である。
【００２５】
請求項５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に対する第４遊星歯車装置および第３ブレーキの連結関係の１態様が示される。第３ブレーキが動作することによって、第４遊星歯車装置のサンギヤに出力部材の回転を増速した回転が形成され、第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤに戻される。第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転は、第１、第２遊星歯車装置のサンギヤの回転速度を増速し、前進４段型の遊星歯車式変速装置の１速よりも変速比の高い変速段を形成する。
【００２６】
請求項６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に対する第４遊星歯車装置および第３ブレーキの連結関係の別態様が示される。第３ブレーキが動作することによって、第４遊星歯車装置のピニオンキャリヤに出力部材の回転を減速した回転が第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤに戻される。第３遊星歯車装置のピニオンキャリヤの回転は、第１、第２遊星歯車装置のサンギヤの回転速度を増速し、前進４段型の遊星歯車式変速装置の１速よりも変速比の高い変速段を形成する。
【００２７】
【実施例】
図１〜図１４を参照して第１〜第１０実施例を説明する。すべての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３は第１実施例、図４、図５は第２実施例、図６は第３実施例、図７は第４実施例、図８は第５実施例、図９は第６実施例、図１０は第７実施例、図１１は第８実施例、図１２は第９実施例、図１３は第１０実施例である。
【００２８】
第１実施例（図１）は、他のすべての実施例の基礎となる前進４段型の遊星歯車式変速装置であって請求項１の構成に対応する。第２実施例（図４）〜第４実施例（図７）は、第１実施例に１段の遊星歯車装置を追加して構成した前進５段型の遊星歯車式変速装置であって、請求項３の構成に対応する。特に、第３実施例は請求項５の構成、第４実施例は請求項６の構成にもそれぞれ対応する。第６実施例（図９）は、第１実施例（図１）の直結に代えて、一方向クラッチを含む特別な連結手段を採用した前進４段型の遊星歯車式変速装置であって、請求項２の構成に対応する。第７（図１０）、第８、（図１１）、第９実施例（図１２）は、それぞれ第２実施例（図４）、第３実施例（図５）、第４実施例（図７）の直結に代えて、一方向クラッチを含む特別な連結手段を採用した前進５段型の遊星歯車式変速装置であって請求項４の構成に対応する。第５実施例（図８）は第１実施例（図１）の変形例、第１０実施例（図１３）は第６実施例（図９）の変形例をそれぞれ示す。
【００２９】
図１〜図１３では、遊星歯車式変速装置がスケルトンで示される。スケルトンは遊星歯車装置、クラッチ、ブレーキ等の機構要素の配置と、トルクシェルや軸構造による機構要素の接続関係を模式的に線表現した図である。実際の遊星歯車式変速装置は、中心軸に対して上下対称な構造であるが、これらのスケルトンは中心軸から下半分を省略して表現している。クラッチやブレーキには、従来の自動変速装置においてよく用いられている形式の油圧アクチュエータにより作動されるもの、例えば、多板式クラッチやバンドブレーキ、あるいは一方向クラッチ等により構成される。
【００３０】
図１は第１実施例の遊星歯車式変速装置の説明図、図２、図３は第１実施例における変速各段の説明図である。図１中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。図２中、（ａ）は１速、（ｂ）は２速、（ｃ）は３速をそれぞれ示す。図３中、（ａ）は４速、（ｂ）は５速をそれぞれ示す。
【００３１】
図１の（ａ）において、遊星歯車式変速装置１１は、左側の入力軸２３から入力された駆動力を、中央の遊星歯車装置１４、１５、１６で変速して、右側の出力軸２８に出力する。遊星歯車装置１４、１５、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ブレーキＢ１、入力軸２３を含む部分１１Ａよりも出力軸２８側に、遊星歯車装置１６、ブレーキＢ２が配置される。遊星歯車装置１４、１５、１６は、それぞれよく知られたシングルピニオン型遊星歯車装置であって、外側のリングギヤ１４Ｒ、１５Ｒ、１６Ｒと、中心のサンギヤ１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｓとの間に、ピニオンギヤ（遊星歯車）１４Ｐ、１５Ｐ、１６Ｐが配置されて両者に噛み合う。ピニオンギヤ１４Ｐ、１５Ｐ、１６Ｐは、サンギヤ１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｓと同心で回転可能なピニオンキャリヤ１４Ｃ、１５Ｃ、１６Ｃに軸支され、ピニオンキャリヤ１４Ｃ、１５Ｃ、１６Ｃからピニオンギヤ１４Ｐ、１５Ｐ、１６Ｐの公転運動が取り出される。
【００３２】
遊星歯車装置１４、１５よりも入力軸２３側に、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ブレーキＢ１がまとめて配置される。ブレーキＢ２は、これらから離れて出力軸２８側に配置される。クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、図示しない油圧系統によって駆動されて、入力軸２３と遊星歯車装置１４、１５、１６側との間の連結／遮断を制御する。ブレーキＢ１、Ｂ２もまた、図示しない油圧系統によって駆動されて、遊星歯車装置１４、１５、１６側の回転可能な部分と、外側のトランスミッションケース１２との間のロック／解放を制御する。
【００３３】
これらの機構要素は、スケルトン上で線表現されたトルクシェルや回転軸によって相互に連結され、一体に回転する。トルクシェルは、スケルトンの線表現に対応する回転断面を持つ回転体に形成される。遊星歯車装置１４のサンギヤ１４Ｓは遊星歯車装置１５のサンギヤ１５Ｓに連結される。遊星歯車装置１５のリングギヤ１５Ｒは、遊星歯車装置１４のピニオンキャリヤ１４Ｓに連結され、さらに、出力軸２８にも連結される。クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３の一方の側は入力軸２３に連結される。クラッチＣ１の他の側は遊星歯車装置１４のリングギヤ１４Ｒに、クラッチＣ２の他の側は、遊星歯車装置１５のピニオンキャリヤ１５Ｃに、クラッチＣ３の他の側は、遊星歯車装置１５のサンギヤ１５Ｓにそれぞれ連結される。ブレーキＢ１は、遊星歯車装置１５のサンギヤ１５Ｓに連結される。
【００３４】
遊星歯車装置１６のサンギヤ１６Ｓは、遊星歯車装置１５のサンギヤ１５Ｓに連結されて一体に回転する。遊星歯車装置１６のピニオンキャリヤ１６ＰはブレーキＢ２に、リングギヤ１６Ｒは出力軸２８にそれぞれ連結される。
【００３５】
遊星歯車装置１４、１５、１６は、発明の第１、第２、第３遊星歯車装置にそれぞれ対応し、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、発明の第１、第２、第３クラッチがクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３に対応し、ブレーキＢ１、Ｂ２は、発明の第１、第２ブレーキに対応する。入力軸２３、出力軸２８は、それぞれ発明の入力部材、出力部材に対応する。以上の対応関係は、以下の第２〜第５実施例でも同様に保たれる。
【００３６】
図１の（ａ）のように構成された遊星歯車式変速装置における変速各段、すなわち、前進１速、２速、３速、４速、後退は、図１の（ｂ）に示すように、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、ブレーキＢ１、Ｂ２の動作の組み合わせによって実現される。そして、前進１速、２速、３速、４速、後退における駆動力の伝達は、それぞれ図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図３の（ａ）、（ｂ）に実線で示される経路で実現される。これにより、遊星歯車装置１４、１５、１６の歯数比をα１、α２、α３、として、変速各段における変速比（減速比）は、図１の（ｂ）に示す計算式で表される。歯数比αは、サンギヤ歯数／リングギヤ歯数と定義される遊星歯車装置の定数である。  図１の（ｂ）の右端に示した数値は、歯数比α１、α２、α３をそれぞれ０．５５、０．３０、０．３５としたときの変速比である。なお、図２、図３については、構成部材に図１と共通の参照記号を付して、詳しい説明を省略している。
【００３７】
１速では、クラッチＣ１とブレーキＢ２が作動する。図２の（ａ）に示すように、クラッチＣ１は、入力軸２３を遊星歯車装置１４のリングギヤ１４Ｒに連結して両者を一体に回転させる。ブレーキＢ２は遊星歯車装置１６のピニオンキャリヤ１６Ｃをトランスミッションケース１２にロックして回転不能とする。公転をロックされて自転のみを許されたピニオンギヤ１６Ｐを介して、リングギヤ１６Ｒ（出力軸２８）と反対方向に、サンギヤ１６Ｓ（遊星歯車装置１４のサンギヤ１４Ｓ）が回転する。遊星歯車装置１４の正逆反対方向に回転するリングギヤ１４Ｒとサンギヤ１４Ｓは、ピニオンキャリヤ１４Ｃに、その中間の角速度、すなわち、入力軸２３よりも大幅に減速された角速度を付与する。こうして、遊星歯車装置１４、１６が入力軸２３と出力軸２８の間の動力伝達に関与して、図１の（ｂ）に示す変速比３．１２が実現される。
【００３８】
２速では、クラッチＣ１とブレーキＢ１が作動する。図２の（ｂ）に示すように、ブレーキＢ１は遊星歯車装置１４のサンギヤ１４Ｓをトランスミッションケース１２にロックして回転不能とする。角速度０のサンギヤ１４Ｓと、入力軸２３に等しい角速度のリングギヤ１４Ｒは、ピニオンキャリヤ１４Ｃに、その中間の角速度、すなわち、１速よりも大きいが入力軸２３よりも減速された角速度を付与する。こうして、遊星歯車装置１４のみが入力軸２３と出力軸２８の間の動力伝達に関与して、図１の（ｂ）に示す変速比１．５５が実現される。
【００３９】
３速では、クラッチＣ１、Ｃ２が作動する。図２の（ｃ）に示すように、クラッチＣ１により、遊星歯車装置１４のリングギヤ１４Ｒが入力軸２３と同じ回転方向に駆動され、クラッチＣ２により、遊星歯車装置１５のピニオンキャリヤ１５Ｃが入力軸２３と同じ回転方向に駆動される。しかし、遊星歯車装置１４のピニオンキャリヤ１４Ｃと遊星歯車装置１５のリングギヤ１５Ｒが連結されているため、遊星歯車装置１４、１５はいずれもそのときの噛み合わせでロックされてしまい、リングギヤ１４Ｒ（入力軸２３）と同じ角速度でピニオンキャリヤ１４Ｐ（出力軸２８）が回転する変速比１の状態となる。
【００４０】
４速では、クラッチＣ２とブレーキＢ１が作動する。図３の（ａ）に示すように、クラッチＣ２は、入力軸２３に遊星歯車装置１５のピニオンキャリヤ１５Ｃを連結して一体に回転させる。ブレーキＢ１によって角速度０にロックされたサンギヤ１５Ｓと、入力軸２３に等しい角速度のピニオンキャリヤ１５Ｃは、リングギヤ１５Ｒに、ピニオンキャリヤ１５Ｃよりも大きな角速度を付与し、３速の変速比１よりも小さなオーバードライブ段の変速比を実現する。遊星歯車装置１５のみが入力軸２３と出力軸２８の間の動力伝達に関与して、図１の（ｂ）に示す変速比０．７７が実現される。
【００４１】
後退では、クラッチＣ３とブレーキＢ２が作動する。図３の（ｂ）に示すように、クラッチＣ３は、入力軸２３を遊星歯車装置１６のサンギヤ１６Ｓに連結して両者を一体に回転させる。ブレーキＢ２によって公転をロックされ、自転のみを許されたピニオンギヤ１６Ｐは、リングギヤ１６Ｒ（出力軸２８）をサンギヤ１６Ｓ（入力軸２３）と逆方向に、サンギヤ１６Ｓよりも低い角速度で回転させる。遊星歯車装置１６のみが入力軸２３と出力軸２８の間の動力伝達に関与して、図１の（ｂ）に示す変速比２．８６が実現される。
【００４２】
以上のように構成された第１実施例の遊星歯車式変速装置では、前進のすべての変速段について、リングギヤもしくはピニオンキャリヤを通じてエンジン側の駆動力を入力させるから、サンギヤを通じて入力する場合に比較して、伝達歯面が外側に位置する分、同じトルクを少ない歯面荷重で伝達できる。従って、サンギヤを通じて入力させる遊星歯車式変速装置に比較して、歯の大きさを小さくする、全体の直径を小さくする、あるいは歯厚を薄くする等の手法を採用した小型化、軽量化の設計が容易である。
【００４３】
また、常用される３速では遊星歯車装置がロックされた直結状態、２速、４速では動力伝達に関与する遊星歯車装置が１段のみとなるため、複数の遊星歯車装置が動力伝達に関与する遊星歯車式変速装置に比較して、これらの変速段における振動や騒音が抑制される。そして、直結を除く第１速、第２速、第４速、後退の４つの変速比を歯数比α１、α２、α３の３つの変数で決定できるため、変速比の可能な選択枝が多く、最適な目標変速比を設定できる。
【００４４】
また、直結による変速比１の第３速の上にオーバードライブ段の第４速を設けているから、オーバードライブ段の無い遊星歯車式変速装置に比較して、高速走行時のエンジン回転数が抑制される分、燃料消費、騒音、振動が低くなる。そして、後述するように、以下の第２〜第４実施例、第６〜第９実施例の前進５段型の遊星歯車式変速装置との間で、最大限の部品共通化を実現できる。
【００４５】
図４は第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図４中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。ここでは、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１に１段の遊星歯車装置１７、クラッチＣ４、およびブレーキＢ３を付加して前進５段型の遊星歯車式変速装置２１を構成している。以下の各実施例（図４〜図１４）では、第１実施例と共通する構成部材に同一の参照記号を付して、重複する説明を省略している。
【００４６】
図４の（ａ）において、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１の入力軸２３とは反対側に、遊星歯車装置１７、クラッチＣ４、ブレーキＢ３が追加される。遊星歯車装置１７のリングギヤ１７Ｒは遊星歯車装置１６のリングギヤ１６Ｒに連結される。遊星歯車装置１７のピニオンキャリヤ１７Ｐは出力軸２８に連結される。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置１７のサンギヤ１７Ｓの回転を、トランスミッションケース１２にロック可能である。クラッチＣ４は、サンギヤ１７Ｐとピニオンキャリヤ１７Ｃの間に設けられ、両者の相対回転をロックして、遊星歯車装置１７全体をそのときの噛み合わせ状態にロックする。なお、遊星歯車装置１７全体をロックする機能を満たすクラッチＣ４の配置は、サンギヤ１７Ｓとリングギヤ１７Ｒの間やピニオンキャリヤ１７Ｃとリングギヤ１７Ｒの間でもよい。
【００４７】
図４の（ｂ）において、第２実施例では、遊星歯車装置１４、１５、１６の歯数比α１、α２、α３を、それぞれ０．５６、０．３３、０．５０に設計している。遊星歯車装置１７の歯数比α４は、０．４０に設計してある。これは、変速各段の変速比の分散状態を最適に調整した結果であって、第１実施例の遊星歯車装置１４、１５、１６をそのまま使用することも可能である。
【００４８】
第２実施例の４速と５速では、クラッチＣ４を締結して遊星歯車装置１７全体をロックさせ、第１実施例の３速、４速をそのまま出力する。すなわち、遊星歯車装置１４、１５をロックした変速比１の状態が４速であり、遊星歯車装置１５で増速した出力を得る状態が５速である。
【００４９】
第２実施例で追加した遊星歯車装置１７は、１速〜３速、および後退の変速段で機能し、第１実施例における前進の低速側に第３速を追加している。１速〜３速、および後退の変速段では、ブレーキＢ３がサンギヤ１７Ｓをロックして、これにより、リングギア１７Ｒと連結される遊星歯車装置１６のリングギア１６Ｒの回転を減速させ、遊星歯車装置１７を一律に減速機として機能させる。第３速は第１実施例の第３速を遊星歯車装置１７で減速した出力状態である。１速、２速、後退の各段についても同様にさらに減速されて図４の（ｂ）のように変速比が確保される。
【００５０】
以上のように構成した第２実施例の遊星歯車式変速装置では、第１実施例と同様な低騒音、軽量化等の利点に加えて、第１実施例の遊星歯車式変速装置の出力軸側に、１つの遊星歯車装置１７と１つのブレーキＢ３と１つのクラッチＣ４を追加するのみで容易に前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成できる。また、追加した副変速手段の部分は、１か所のみ（リングギヤ１６Ｒ、１７Ｒの間）で連結されるから、連結にかかる構造が単純で済む。
【００５１】
図５は第２実施例の変形例の説明図である。ここでは、第２実施例の遊星歯車式変速装置２１に３つの一方向クラッチＦ１、Ｆ２、Ｆ３を組み合わせて、不要なエンジンブレーキをカットしている。
【００５２】
図５において、ブレーキＢ１と並列に、一方向クラッチＦ１とブレーキＢ４の直列体が配置される。ブレーキＢ２と並列に一方向クラッチＦ２、ブレーキＢ３と並列に一方向クラッチＦ３がそれぞれ配置される。ここでは、通常、ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３は作動させないが、これらの代わりに、エンジンによる駆動状態では、一方向クラッチＦ１、Ｆ２、Ｆ３がそれぞれ作動する。
【００５３】
このような構成によって、運転者が明らかにエンジンブレーキの効果を望む場合を除いて、出力軸２８側から入力軸２３側を駆動させる向きの動力伝達を遮断できる。運転中にアクセルペダルの踏み込み量が変動した場合でも、車体に不愉快な減速や速度振動を起こさないで済む。そして、エンジンブレーキの効果を必要とする場合にのみ、図４の（ｂ）の組み合わせに従ってブレーキＢ１、Ｂ２、あるいはＢ３を作動させる。
【００５４】
図６は第３実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図６中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。ここでは、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１に１段の遊星歯車装置１８とブレーキＢ３を付加して、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成している。
【００５５】
図６の（ａ）において、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１の入力軸２３とは反対側に、遊星歯車装置１８、ブレーキＢ３が追加される。遊星歯車装置１８のリングギヤ１８Ｒは遊星歯車装置１６のリングギヤ１６Ｒに連結される。遊星歯車装置１８のサンギヤ１８Ｓは遊星歯車装置１６のピニオンキャリヤ１６Ｃに連結される。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置１８のピニオンキャリヤ１８Ｐの回転をトランスミッションケース１２にロック可能である。
【００５６】
図６の（ｂ）において、第３実施例では、遊星歯車装置１４、１５、１６、１８の歯数比α１、α２、α３、α４を、それぞれ０．４４、０．３３、０．５４、０．７７に設計している。第３実施例の２速、３速、４速、５速は、それぞれ第１実施例の１速、２速、３速、４速と同様な機構動作を通じて、数式上で同じ変速比に実現される。例えば、遊星歯車装置１４、１５をロックした状態が４速であり、遊星歯車装置１５で増速した出力を得る状態が５速である。第３実施例で追加した遊星歯車装置１８は、ブレーキＢ３を作動した状態で機能する。すなわち、ピニオンギヤ１８Ｐが固定されてサンギヤ１８Ｓとリングギヤ１８Ｒは互いに逆転し、遊星歯車装置１６のピニオンギヤ１６Ｐとリングギヤ１６Ｒが逆転関係となる。従って、ブレーキＢ２が固定の２速より、サンギヤ１６Ｓ、すなわちサンギヤ１４Ｓがリングギヤ１４Ｒに対して逆転する度合いが大となる。これにより、第１実施例の１速の下に、さらに高い変速比の１速段を形成する。
【００５７】
以上のように構成した第３実施例の遊星歯車式変速装置では、第１実施例と同様な低騒音、軽量化等が達成される。また、第１実施例の遊星歯車式変速装置の出力軸側に、１つの遊星歯車装置１８と１つのブレーキＢ３を追加するのみで前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成でき、第２実施例の遊星歯車式変速装置よりも追加する部品や油圧系統の数が少なくて済む。
【００５８】
図７は第４実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図７中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。ここでは、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１にダブルピニオン式の遊星歯車装置１９とブレーキＢ３を付加して、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成している。
【００５９】
図７の（ａ）において、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１の入力軸２３とは反対側に、遊星歯車装置１９とブレーキＢ３が追加される。遊星歯車装置１９は、リングギヤ１９Ｒとサンギヤ１９Ｓの間に２段のピニオンギヤ１９Ｐ、１９Ｑを噛み合わせて構成される。ピニオンギヤ１９Ｐ、１９Ｑは、共通のピニオンキャリヤ１９Ｃで支持されて一体に公転する。ピニオンキャリヤ１９Ｃは遊星歯車装置１６のピニオンキャリヤ１６Ｃに連結される。遊星歯車装置１９のサンギヤ１９Ｓは、遊星歯車装置１４のピニオンキャリヤ１４Ｐおよび出力軸２８に連結される。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置１９のリングギヤ１９Ｒの回転をトランスミッションケース１２にロック可能である。
【００６０】
図７の（ｂ）において、第４実施例では、遊星歯車装置１４、１５、１６、１９の歯数比α１、α２、α３、α４を、それぞれ０．４４、０．３３、０．５４、０．５７に設計している。第４実施例の２速、３速、４速、５速は、それぞれ第１実施例の１速、２速、３速、４速と同様な機構動作を通じて、数式上で同じ変速比に実現される。第４実施例で追加した遊星歯車装置１９は、ブレーキＢ３を作動した状態で機能する。ここでは、リングギヤ１９Ｒの固定（ロック）によりピニオンキャリヤ１９Ｃがサンギヤ１９Ｓに対して逆転する。これにより、遊星歯車装置１６のリングギヤ１６Ｒが減速され、サンギヤ１９Ｓを介してリングギヤ１６Ｒに連結された出力軸２８に、第３実施例と同じく、第１実施例の１速の下に、さらに高い変速比の１速段を形成する。
【００６１】
以上のように構成した第４実施例の遊星歯車式変速装置では、第３実施例と同様に１つの遊星歯車装置１９と１つのブレーキＢ３を追加するのみで前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成でき、追加部分の連結か所が第３実施例よりも少なくて済む。
【００６２】
図８は第５実施例の遊星歯車式変速装置のスケルトンを示す図である。ここでは、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１の部分１１Ａを共通にして、前進４段型の遊星歯車式変速装置を構成している。
【００６３】
図８において、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１の部分１１Ａを共通にして、図１の遊星歯車装置１６に代えて遊星歯車装置２６が配置される。遊星歯車装置２６のサンギヤ２６Ｓは、遊星歯車装置２６の外径側を経由するトルクシェルによって遊星歯車装置１５のサンギヤ１５Ｓに連結される。遊星歯車装置２６のリングギヤ２６Ｒは、遊星歯車装置１５と対向する側において、遊星歯車装置１４のピニオンキャリヤ１４Ｃおよび出力軸２８に連結される。遊星歯車装置２６のピニオンギヤ２６Ｐは、遊星歯車装置１５と対向する側からサンギヤ２６Ｓの内径側を経てブレーキＢ２に連結され、ブレーキＢ２は、遊星歯車装置２６のピニオンキャリヤ２６Ｃの回転をトランスミッションケース１２にロック可能である。
【００６４】
このように構成された第５実施例の遊星歯車式変速装置は、第１実施例の遊星歯車式変速装置における連結のための手段（トルクシェル）の取り出し方向を逆にした幾何学的な変形であり、遊星歯車装置１６と遊星歯車装置２６を同じ歯数比に定めれば、第１実施例と全く同様に動作し、図１の（ｂ）に示される変速比を実現する。
【００６５】
図９は第６実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図９中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。これは、第１実施例（図１）の遊星歯車式変速装置１１の部分１１において、遊星歯車装置１５のサンギヤ１５Ｓと遊星歯車装置１６のサンギヤ１６Ｓ（ブレーキＢ１、クラッチＣ３を含む）との間に、特別な連結手段（Ｆ１、Ｃ４）を設けて、不必要なエンジンブレーキを遮断するようにしたものである。以下の説明の都合上、参照記号の１０番台を３０番台、２０番台を４０番台に変更しているが、一方向クラッチＦ１、クラッチＣ４を除く構成部材とその連結状態は、図１の場合と同じである。
【００６６】
図９の（ａ）において、遊星歯車式変速装置３１は、左側の入力軸４３から入力された駆動力を、中央の遊星歯車装置３４、３５、３６で変速して、右側の出力軸４８に出力する。遊星歯車装置３４、３５、３６は、外側のリングギヤ３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒと、中心のサンギヤ３４Ｓ、３５Ｓ、３６Ｓとの間に、ピニオンギヤ（遊星歯車）３４Ｐ、３５Ｐ、３６Ｐが配置されて両者に噛み合うシングルピニオン型遊星歯車装置である。ピニオンキャリヤ３４Ｃ、３５Ｃ、３６Ｃからピニオンギヤ３４Ｐ、３５Ｐ、３６Ｐの公転運動が取り出される。
【００６７】
遊星歯車装置３４のサンギヤ３４Ｓは遊星歯車装置３５のサンギヤ３５Ｓに連結される。遊星歯車装置３５のリングギヤ３５Ｒは、遊星歯車装置３４のピニオンキャリヤ３４Ｓに連結され、さらに、出力軸４８にも連結される。図中の左側にまとめて配置されたクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３の一方の側は、入力軸４３に連結される。クラッチＣ１の他方の側は遊星歯車装置３４のリングギヤ３４Ｒに、クラッチＣ２の他方の側は、遊星歯車装置３５のピニオンキャリヤ３５Ｃに、クラッチＣ３の他の側は、遊星歯車装置３６のサンギヤ３６Ｓにそれぞれ連結される。ブレーキＢ１は、遊星歯車装置３６のサンギヤ３６Ｓに連結される。遊星歯車装置３４、３５、３６は、発明の第１、第２、第３遊星歯車装置に対応し、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３は発明の第１、第２、第３クラッチに対応し、ブレーキＢ１、Ｂ２は、発明の第１、第２ブレーキに対応する。一方向クラッチＦ１とクラッチＣ４が連結手段を構成し、入力軸４３、出力軸４８は、それぞれ発明の入力部材、出力部材に対応する。これらの対応関係は、以下の第７〜第１０実施例でも同様である。
【００６８】
遊星歯車装置３６のサンギヤ３６Ｓは、特別な連結手段を介して遊星歯車装置３５のサンギヤ３５Ｓに連結される。特別な連結手段は、一方向クラッチＦ１とクラッチＣ４を並列に接続して構成される。クラッチＣ４を締結することでサンギヤ３５Ｓ、３６Ｓは直結状態となり、遊星歯車式変速装置３１は、第１実施例の遊星歯車式変速装置１１と同様に機能する。クラッチＣ４を解除すると、一方向クラッチＦ１によって、遊星歯車装置３５から遊星歯車装置３６へ向かう１方向の回転駆動はそのまま伝達されるが、逆方向の回転駆動は遮断されて空転状態となる。遊星歯車装置３６のピニオンキャリヤ３６ＰはブレーキＢ２に、リングギヤ３６Ｒは出力軸４８にそれぞれ連結される。
【００６９】
遊星歯車式変速装置３１の前進４速、後退１速の変速各段は、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と、ブレーキＢ１、Ｂ２と一方向クラッチＦ１の動作の組み合わせを図９の（ｂ）に示したように設定して実現される。これにより、変速各段の変速比（減速比）は、遊星歯車装置３４、３５、３６の歯数比をα１、α２、α３として、図９の（ｂ）に示す計算式で表される。各数式の右側に示した数値は、歯数比α１、α２、α３をそれぞれ０．５５、０．３０、０．３５とした場合の変速比である。図中のＥは、運転者がエンジンブレーキを要求している場合にクラッチを締結させる、または、一方向クラッチが掛り状態であることを意味する。一方、Ｋは、それ以外の駆動中に、クラッチを締結させる、または、一方向クラッチが掛り状態であることを意味する。なお、３速の行に破線の丸印で示されるブレーキＢ１の締結は、遊星歯車式変速装置３１の３速の動作には直接関与しておらず、解放としてもよい。しかし、２速〜４速の間の変速において、ブレーキＢ１の作動系統の煩雑な切替えを避けるため、３速で締結し放しの状態としている。
【００７０】
１速ではクラッチＣ１とブレーキＢ２が作動する。また、運転者がエンジンブレーキを要求している場合にクラッチＣ４が締結され、それ以外の場合にはクラッチＣ４を解除して、一方向クラッチＦ１による動力伝達に移行させる。運転者がエンジンブレーキを要求しているか否かは、シフトレバーポジションとアクセルペダルの踏み込み状態から判断される。Ｄレンジから１速、２速レンジに切り替えられ、アクセルペダルが解放された場合は、エンジンブレーキが要求されていると判断される。
【００７１】
クラッチＣ１は、入力軸４３を遊星歯車装置３４のリングギヤ３４Ｒと一体に回転させる。ブレーキＢ２は遊星歯車装置３６のピニオンキャリヤ３６Ｃをトランスミッションケース３２にロックして回転不能とする。公転をロックされたピニオンギヤ３６Ｐを介して、リングギヤ３６Ｒと反対方向にサンギヤ３６Ｓが回転する。クラッチＣ４と一方向クラッチＦ１によってサンギヤ３６Ｓに連結された遊星歯車装置３４は、リングギヤ３４Ｒとサンギヤ３４Ｓを正逆反対方向に回転させ、ピニオンキャリヤ３４Ｃに、リングギヤ３４Ｒとサンギヤ３４Ｓの中間の角速度を付与する。
【００７２】
このとき、クラッチＣ４が締結されていれば、出力軸４８から遊星歯車装置３６を通じて遊星歯車装置３４のサンギヤ３６Ｓに遡るエンジンブレーキ、すなわち、出力軸４８が入力軸４３を駆動させる方向の駆動力も伝達される。一方、クラッチＣ４が解放されていれば、この方向の駆動力については、一方向クラッチＦ１が空転して遊星歯車装置３４のサンギヤ３４Ｓが自由状態となる。これにより、遊星歯車装置３４のリングギヤ３４Ｒも自由状態となり、逆駆動によるショックから解放された滑らかな運転ができる。
【００７３】
２速ではクラッチＣ１とブレーキＢ１が作動する。また、運転者がエンジンブレーキを要求している場合にクラッチＣ４が締結され、それ以外の場合にはクラッチＣ４を解除して、一方向クラッチＦ１の機能を残す。クラッチＣ４が締結されている場合、ブレーキＢ１は、サンギヤ３５Ｓを経て遊星歯車装置３４のサンギヤ３４Ｓを、トランスミッションケース３２にロックして正逆両方向に回転不能とする。角速度０のサンギヤ３４Ｓと、入力軸４３に等しい角速度のリングギヤ３４Ｒは、ピニオンキャリヤ３４Ｃに、その中間の角速度、すなわち、１速よりも大きいが入力軸４３よりも減速された角速度を付与する。
【００７４】
一方、クラッチＣ４が解放されている場合には、出力軸４８側から入力軸４３側を増速させる回転方向の駆動力について一方向クラッチＦ１が空転して、遊星歯車装置３４のサンギヤ３４Ｓが自由状態となる。これにより、入力軸４３は、出力軸４３の回転数に変速比を乗じた回転数よりも低い回転数の範囲で自由に回転でき、エンジンブレーキが効かない状態となる。
【００７５】
３速では、クラッチＣ１、Ｃ２が作動する。クラッチＣ１により遊星歯車装置３４のリングギヤ３４Ｒが入力軸４３と同じ方向に駆動され、クラッチＣ２により遊星歯車装置３５のピニオンキャリヤ３５Ｃが入力軸４３と同じ方向に駆動される。遊星歯車装置３４のピニオンキャリヤ３４Ｃと遊星歯車装置３５のリングギヤ３５Ｒが連結されているため、遊星歯車装置３４、３５はいずれもそのときの噛み合わせでロックされてしまい、リングギヤ３４Ｒ（入力軸４３）と同じ角速度でピニオンキャリヤ１４Ｐ（出力軸４８）が回転する。
【００７６】
４速では、クラッチＣ２、Ｃ４とブレーキＢ１を作動させる。クラッチＣ２は、入力軸４３に遊星歯車装置３５のピニオンキャリヤ３５Ｃを連結して一体に回転させる。クラッチＣ４が締結された状態において、ブレーキＢ１によって角速度０にロックされたサンギヤ３５Ｓと、入力軸４３に等しい角速度のピニオンキャリヤ３５Ｃは、リングギヤ３５Ｒに、ピニオンキャリヤ３５Ｃよりも大きな角速度を付与し、３速の変速比１よりも小さなオーバードライブ段の変速比を実現する。
【００７７】
後退では、クラッチＣ３とブレーキＢ２が作動する。クラッチＣ３は、入力軸４３を遊星歯車装置３６のサンギヤ３６Ｓに連結して両者を一体に回転させる。ブレーキＢ２によって公転をロックされたピニオンギヤ３６Ｐは、リングギヤ３６Ｒ（出力軸４８）をサンギヤ３６Ｓ（入力軸４３）と逆方向に、サンギヤ３６Ｓよりも低い角速度で回転させる。
【００７８】
以上のように構成された第６実施例の遊星歯車式変速装置では、第１実施例と同様な効果が得られる。すなわち、遊星歯車装置の歯の大きさを小さくする、全体の直径を小さくする、あるいは歯厚を薄くする等の手法を用いた小型化、軽量化の設計が容易である。また、２速から４速の変速段における振動や騒音が抑制され、最適な目標変速比を設定できる。さらに、オーバードライブ段によって、高速走行時の燃料消費、騒音、振動が低くなる。そして、以下の第７〜第９実施例の前進５段型の遊星歯車式変速装置との間で、最大限の部品共通化を実現できる。これらに加えて、運転者がエンジンブレーキを望んでいない状態でエンジンブレーキを遮断して、自動車に不要な減速や速度振動を起こさず、快適なドライブが可能である。
【００７９】
図１０は第７実施例の遊星歯車式変速装置の説明図、図１４は第７実施例の機構の共線図である。図１０中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。ここでは、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１に１段の遊星歯車装置３７、クラッチＣ５、およびブレーキＢ３を付加して前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成している。以下の各実施例（図１１〜図１３）では、第７実施例と共通する構成部材に同一の参照記号を付して、重複する説明を省略している。
【００８０】
図１０の（ａ）において、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１の入力軸４３とは反対側に、遊星歯車装置３７、クラッチＣ５、ブレーキＢ３、一方向クラッチＦ２が追加される。遊星歯車装置３７のリングギヤ３７Ｒは遊星歯車装置３６のリングギヤ３６Ｒに連結される。遊星歯車装置３７のピニオンキャリヤ３７Ｐは出力軸４８に連結される。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置３７のサンギヤ３７Ｓの回転を、トランスミッションケース３２にロック可能である。クラッチＣ５は、サンギヤ３７Ｐとピニオンキャリヤ３７Ｃ間に設けられ、両者の相対回転をロックして、遊星歯車装置３７全体をそのときの噛み合わせ状態にロック可能となっている。
【００８１】
図１０の（ｂ）において、第７実施例では、遊星歯車装置３４、３５、３６、３７の歯数比α１、α２、α３、α４を、それぞれ０．５６、０．３３、０．５０、０．４４に設計してある。第７実施例の４速と５速では、クラッチＣ５を締結して遊星歯車装置３７全体をロックさせ、第６実施例の３速、４速をそのまま出力させる。遊星歯車装置３４、３５をロックした変速比１の状態が４速であり、遊星歯車装置３５で増速したオーバードライブ出力を得る状態が５速である。変速各段の変速比は、図１４の共線図を用いた計算または作図によって求めることができる。
【００８２】
第７実施例で追加した遊星歯車装置３７は、１速〜３速の変速段で機能し、第６実施例における前進の低速側に第３速の刻みを追加している。  エンジンブレーキが要求されている場合はブレーキＢ３により、一方、エンジンブレーキが要求されていない場合の片方向（加速）の駆動については、それぞれ一方向クラッチＦ２がサンギヤ３７Ｓをロックして、遊星歯車装置３７を一律に変速比（１＋α４）の減速機として機能させる。
【００８３】
以上のように構成した第７実施例の遊星歯車式変速装置では、前進４段型の遊星歯車式変速装置３１に１個の遊星歯車装置３７と１個のブレーキＢ３と１個のクラッチＣ５と１個の一方向クラッチＦ２を追加するだけで前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成でき、両者の間で最大限の部品共有化が可能となる。また、前進４段型の遊星歯車式変速装置３１と追加部分の連結が１か所だけなので連結構造が簡単で済む。
【００８４】
図１１は第８実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図１１中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。ここでは、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１に１段の遊星歯車装置３７、ブレーキＢ３、および一方向クラッチＦ２を付加して、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成している。
【００８５】
図１１の（ａ）において、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１の入力軸４３とは反対側に、遊星歯車装置３７、ブレーキＢ３、一方向クラッチＦ２が追加される。遊星歯車装置３７のリングギヤ３７Ｒは遊星歯車装置３６のリングギヤ３６Ｒに連結される。遊星歯車装置３７のサンギヤ３７Ｓは遊星歯車装置３６のピニオンキャリヤ３６Ｃに連結される。ブレーキＢ３、または一方向クラッチＦ２によって、遊星歯車装置３７のピニオンキャリヤ３７Ｃの回転をトランスミッションケース１２にロック可能である。
【００８６】
図１１の（ｂ）において、第８実施例では、遊星歯車装置３４、３５、３６、３７の歯数比α１、α２、α３、α４を、それぞれ０．４４、０．３３、０．５４、０．７７に設計している。第３実施例の２速、３速、４速、５速は、それぞれ第６実施例の１速、２速、３速、４速と同様な機構動作を通じて、数式上で同じ変速比に実現される。遊星歯車装置３４、３５をロックした変速比１の状態が４速であり、遊星歯車装置１５で増速したオーバードライブ状態が５速である。第８実施例で追加した遊星歯車装置３７は、ブレーキＢ３、または一方向クラッチＦ２が動力伝達可能な状態で機能し、第６実施例の１速の下に、さらに高い変速比の１速段を形成する。このとき、１速におけるエンジンブレーキが要求されている場合の加速減速両方向、およびエンジンブレーキが要求されていない加速方向の駆動では、ブレーキＢ３または一方向クラッチＦ２がピニオンキャリヤ３７Ｃをロックして、遊星歯車装置３７を遊星歯車装置３６のサンギヤ３６Ｓの増速機として機能させる。一方、エンジンブレーキが要求されている場合の減速方向の駆動については、一方向クラッチＦ２が、サンギヤ３７Ｓを自由な状態にする。
【００８７】
以上のように構成した第８実施例の遊星歯車式変速装置では、前進４段型の遊星歯車式変速装置３１に１個の遊星歯車装置３７と１個のブレーキＢ３と１個の一方向クラッチＦ２を追加するだけで前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成でき、第７実施例の場合よりも必要な部品や油圧系統が少なくて済む。
【００８８】
図１２は第９実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。図１２中、（ａ）はスケルトン、（ｂ）は各変速段に対応するクラッチ、ブレーキの締結の組み合わせと変速比を示す。ここでは、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１にダブルピニオン式の遊星歯車装置３８、ブレーキＢ３、および一方向クラッチＦ２を付加して、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成している。
【００８９】
図１２の（ａ）において、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１の入力軸４３とは反対側に、遊星歯車装置３８とブレーキＢ３が追加される。遊星歯車装置３８は、リングギヤ３８Ｒとサンギヤ３８Ｓの間に２段のピニオンギヤ３８Ｐ、３８Ｑを噛み合わせて構成される。ピニオンギヤ３８Ｐ、３８Ｑは、ピニオンキャリヤ３８Ｃに支持されて一体に公転する。ピニオンキャリヤ３８Ｃは遊星歯車装置３６のピニオンキャリヤ３６Ｃに連結される。遊星歯車装置３８のサンギヤ３８Ｓは、遊星歯車装置３４のピニオンキャリヤ３４Ｐおよび出力軸４８に連結される。ブレーキＢ３は、遊星歯車装置３８のリングギヤ３８Ｒの回転をトランスミッションケース３２にロック可能である。
【００９０】
図１２の（ｂ）において、第９実施例では、遊星歯車装置３４、３５、３６、３８の歯数比α１、α２、α３、α４を、それぞれ０．４４、０．３３、０．５４、０．５７に設計している。第９実施例の２速、３速、４速、５速は、それぞれ第６実施例の１速、２速、３速、４速と同様な機構動作を通じて、数式上で同じ変速比に実現される。第９実施例で追加した遊星歯車装置３８は、ブレーキＢ３または一方向クラッチＦ２が動力伝達可能な状態で機能し、第４実施例におけると同様に、遊星歯車装置３６のリングギヤ３６Ｒの回転を減速させて、第１実施例の１速の下にさらに高い変速比の１速段を形成する。このとき、１速におけるエンジンブレーキが要求されている場合の加速減速の両方向、およびエンジンブレーキが不必要な場合の加速方向の駆動では、ブレーキＢ３または一方向クラッチＦ２がリングギヤ３８Ｒをロックして、遊星歯車装置３８を遊星歯車装置３６のサンギヤ３６Ｓの増速機として機能させる。しかし、エンジンブレーキが不必要な場合における減速方向の駆動では、一方向クラッチＦ１が空転状態となって、入力軸４３側の回転数が出力軸４８の回転数に影響しなくなる。
【００９１】
以上のように構成した第９実施例の遊星歯車式変速装置でも、前進４段型の遊星歯車式変速装置３１に１個の遊星歯車装置３８と１個のブレーキＢ３と１個の一方向クラッチＦ２を追加するだけで、前進５段型の遊星歯車式変速装置を構成でき、第７実施例の場合よりも必要な部品や油圧系統が少なくて済む。また、第８実施例よりも必要な連結の数が少なく、連結構造が簡単で済む
【００９２】
図１３は第１０実施例の遊星歯車式変速装置のスケルトンを示す図である。ここでは、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１の部分３１Ａを共通にして、前進４段型の遊星歯車式変速装置を構成している。
【００９３】
図１３において、第１実施例の遊星歯車式変速装置３１の部分３１Ａを共通にして、図１の遊星歯車装置３６に代えて遊星歯車装置３９が配置される。遊星歯車装置３９のサンギヤ３９Ｓは、遊星歯車装置３９の外径側を経由するトルクシェルにより、ブレーキＢ３、クラッチＣ３に連結されるとともに、一方向クラッチＦ１、クラッチＣ４を介して、遊星歯車装置３５のサンギヤ３５Ｓに連結されている。遊星歯車装置３９のリングギヤ３９Ｒは、遊星歯車装置３５と対向する側において、遊星歯車装置３４のピニオンキャリヤ３４Ｃおよび出力軸４８に連結される。遊星歯車装置３９のピニオンギヤ２６Ｐは、遊星歯車装置３５に対向する側からサンギヤ３９Ｓの内径側を経てブレーキＢ２に接続される。ブレーキＢ２は、遊星歯車装置３９のピニオンキャリヤ３９Ｃの回転をトランスミッションケース３２にロック可能である。
【００９４】
以上のように構成された第１０実施例の遊星歯車式変速装置は、第１実施例と第５実施例の関係と同様に、第６実施例の遊星歯車式変速装置３１における連結のための手段の取り出し方向を逆にした幾何学的な変形であり、遊星歯車装置３６と遊星歯車装置３９を同じ歯数比に定めれば、第６実施例と全く同様に動作し、図９の（ｂ）に示される変速比が実現される。そして、第６実施例と同様な効果が得られる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の遊星歯車式変速装置によれば、４速型の遊星歯車式変速装置と５速型の遊星歯車式変速装置との間で最大限の部品の共通化を実現でき、４速型の遊星歯車式変速装置にわずかな部品追加を行って、容易に５速型の遊星歯車式変速装置が得られる。しかも、変速段の１段の追加は、変速比が１を越える低速側になされ、４速型の３速、４速がそのまま５速型の４速、５速に移行するから、４速型でも５速型と同様なオーバードライブ段を利用できる。従って、４速型を選択した場合でも高速走行における燃料消費、エンジン騒音、車体振動が５速型並に低くて済み、設計の共通化を通じて両方の型の遊星歯車式変速装置を安価かつ高品質（高信頼性）に提供できる。
【００９６】
また、入力部材から遊星歯車装置への入力は、リングギヤ、もしくはピニオンキャリヤを通じて行われるから、サンギヤを通じて入力する場合に比較して、少ない歯面荷重で大きなトルクを伝達できる。従って、歯の大きさ、遊星歯車装置の口径、歯厚を縮小して軽量小型の遊星歯車式変速装置を提供できる。歯の大きさが小さくなると、遊星歯車装置の歯数比の選択の自由度が増し、変速各段に最適な変速比を割り当てることができる。
【００９７】
また、常用される高速側の変速段おいて、１以下の遊星歯車装置による変速を行うから、２以上の遊星歯車装置による変速を行う場合に比較して、歯面の衝突による騒音や振動が低くなり、入力部材から出力部材に至る動力の伝達効率も高い。従って、静寂な運転環境を容易に実現でき、燃料消費も抑制される。
【００９８】
連結手段を一方向クラッチとクラッチで構成した場合、不必要なエンジンブレーキを遮断して快適なドライブ感覚を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図２】第１実施例における変速各段の説明図である。
【図３】第１実施例における変速各段の説明図である。
【図４】第２実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図５】第２実施例の変形例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図６】第３実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図７】第４実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図８】第５実施例の遊星歯車式変速装置のスケルトンを示す図である。
【図９】第６実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図１０】第７実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図１１】第８実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図１２】第９実施例の遊星歯車式変速装置の説明図である。
【図１３】第１０実施例の遊星歯車式変速装置のスケルトンを示す図である。
【図１４】第７実施例の機構の共線図である。
【符号の説明】
１１、３１  遊星歯車式変速装置
１１Ａ、３１Ａ、３１Ｂ  部分
１４、１５、１６、１７、１８、１９、２６  遊星歯車装置
１４Ｒ、１５Ｒ、１６Ｒ、１７Ｒ、１８Ｒ、１９Ｒ、２６Ｒ  リングギヤ
１４Ｐ、１５Ｐ、１６Ｐ、１７Ｐ、１８Ｐ、１９Ｐ、２６Ｐ  ピニオンギヤ
１４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｓ、１７Ｓ、１８Ｓ、１９Ｓ、２６Ｓ  サンギヤ
１４Ｃ、１５Ｃ、１６Ｃ、１７Ｃ、１８Ｃ、１９Ｃ、２６Ｃ  ピニオンキャリヤ
３４、３５、３６、３７、３８、３９  遊星歯車装置
３４Ｒ、３５Ｒ、３６Ｒ、３７Ｒ、３８Ｒ、３９Ｒ  リングギヤ
３４Ｐ、３５Ｐ、３６Ｐ、３７Ｐ、３８Ｐ、３９Ｐ  ピニオンギヤ
３４Ｓ、３５Ｓ、３６Ｓ、３７Ｓ、３８Ｓ、３９Ｓ  サンギヤ
３４Ｃ、３５Ｃ、３６Ｃ、３７Ｃ、３８Ｃ、３９Ｃ  ピニオンキャリヤ
２３、４３  入力軸
２８、４８  出力軸
Ｃ１Ｃ２Ｃ３Ｃ４Ｃ５  クラッチ
Ｂ１Ｂ２Ｂ３  ブレーキ
Ｆ１Ｆ２  一方向クラッチ
【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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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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