JP2022184479A - Multistage transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、多段変速機に関する。 The present disclosure relates to multi-speed transmissions.
ダンプトラックなどの作業車両は、複数の遊星歯車セットを有する多段変速機を備えている。遊星歯車式の多段変速機は、各遊星歯車セットの回転要素を適宜組み合わせて使用することによって、所望の減速比を得ることができる。従来の遊星歯車式変速機は、たとえば、米国特許第9188200号明細書(特許文献1)に開示されている。 Work vehicles such as dump trucks are equipped with multi-speed transmissions having multiple planetary gear sets. A planetary gear type multi-speed transmission can obtain a desired reduction ratio by appropriately combining the rotating elements of each planetary gear set. A conventional planetary gear transmission is disclosed, for example, in US Pat. No. 9,188,200.
多段変速機においては、燃費の改善および走行性能の向上のために速度段の増加が要望されており、重量低減および小型化のために部品数の低減が要望されており、最大牽引力の向上および最大車速の向上のために総段間比の拡大が要望されている。 In multi-speed transmissions, there is a demand for an increase in the number of speed stages in order to improve fuel efficiency and driving performance, and a reduction in the number of parts to reduce weight and size. In order to improve the maximum vehicle speed, there is a demand for an increase in the total inter-stage ratio.
本開示では、速度段の増加、部品数の低減、および総段間比の拡大を実現できる、多段変速機が提案される。 The present disclosure proposes a multi-speed transmission that can provide more speed stages, a reduced number of parts, and a larger overall inter-stage ratio.
本開示のある局面に係る多段変速機は、入力部材と、出力部材とを備えている。多段変速機は、3つ以下の遊星歯車セットを備えている。各々の遊星歯車セットは、サンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含んでいる。多段変速機は、6つ以下の制御要素を備えている。少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、入力部材と出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能である。異なるギヤ比のセットは、少なくとも前進10段のギヤ比と、少なくとも後進1段のギヤ比とを含んでいる。上記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、上記3つ以下の遊星歯車セットのうちの1つの遊星歯車セットのサンギヤと、上記3つ以下の遊星歯車セットのうちの他の1つの遊星歯車セットのリングギヤと、を選択的に連結する。 A multi-speed transmission according to one aspect of the present disclosure includes an input member and an output member. A multi-speed transmission has no more than three planetary gear sets. Each planetary gear set includes a sun gear, a planet carrier and a ring gear. A multi-speed transmission has six or fewer control elements. At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between the input and output members. The set of different gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio. One control element of the six or less control elements is the sun gear of one planetary gear set of the three or less planetary gear sets and the other one of the three or less planetary gear sets. and a ring gear of one planetary gear set.
本開示の多段変速機によると、速度段の増加、部品数の低減、および総段間比の拡大を実現することができる。 According to the multi-speed transmission of the present disclosure, it is possible to increase the number of speed stages, reduce the number of parts, and increase the total inter-stage ratio.
以下、多段変速機100の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、回転軸方向とは、回転軸線Oが延びる方向を示す。径方向とは、回転軸線Oを中心とした円の径方向を示す。図1においては、回転軸方向は図中の左右方向であり、径方向は図中の上下方向である。回転軸線Oとは、入力部材7および出力部材10の中心線を示す。入力側とは、多段変速機100が動力を入力する側を示す。出力側とは、多段変速機100が動力を出力する側を示す。図1においては、入力側は図中の左側、出力側は図中の右側である。
Each embodiment of the
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る多段変速機100の概略図である。多段変速機100は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関、電気モータなどの、図示しない任意の駆動源から入力される動力の回転速度を変速して出力する。駆動源からの動力は、トルクコンバータを介して多段変速機100に入力されてもよい。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of a
多段変速機100は、複数の遊星歯車セット1~3、複数のクラッチ51~54、複数のブレーキ61~62、入力部材7、第1中間結合部材81、第2中間結合部材82、出力部材10、およびハウジング9を備えている。各遊星歯車セット1~3、各クラッチ51~54、各ブレーキ61~62、入力部材7、第1中間結合部材81、第2中間結合部材82、および出力部材10は、ハウジング9に収容されている。
The
複数の遊星歯車セットは、第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、および第3遊星歯車セット3を含んでいる。複数のクラッチは、第1クラッチ51、第2クラッチ52、第3クラッチ53、および第4クラッチ54を含んでいる。複数のブレーキは、第1ブレーキ61および第2ブレーキ62を含んでいる。各クラッチ51~54および各ブレーキ61~62は、実施形態の制御要素に相当する。6つの制御要素は、第1クラッチ51、第2クラッチ52、第3クラッチ53、第4クラッチ54、第1ブレーキ61、および第2ブレーキ62を含んでいる。
The plurality of planetary gearsets includes a first planetary gearset 1 , a second
第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、および第3遊星歯車セット3は、回転軸線Oを中心に回転可能に支持されている。第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、および第3遊星歯車セット3は、回転軸方向に沿って、この順に配置されている。詳細には、入力側から出力側に向かって、第1遊星歯車セット1、第2遊星歯車セット2、および第3遊星歯車セット3の順で並べられている。
The first planetary gear set 1, the second planetary gear set 2, and the third
入力部材7は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。回転軸線Oは、入力部材7の中心線である。エンジンなどからの動力が、入力部材7に入力される。
The
第1中間結合部材81は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第1中間結合部材81は、回転軸方向に延びている。第1中間結合部材81の中心線と、入力部材7の中心線とは、実質的に同じである。
The first
第2中間結合部材82は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第2中間結合部材82は、中空状である。第1中間結合部材81は、第2中間結合部材82の径方向内側に配置されている。第2中間結合部材82の中心線と、入力部材7の中心線とは、実質的に同じである。
The second
第1遊星歯車セット1は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第1遊星歯車セット1は、回転要素として、第1サンギヤ11、複数の第1プラネタリギヤ12、第1リングギヤ13、および第1遊星キャリア14を有している。
The first planetary gear set 1 is a single pinion planetary gear mechanism. The first planetary gear set 1 has a
第1サンギヤ11は、回転軸線Oを中心に回転可能に配置されている。第1サンギヤ11は、入力部材7の径方向外側に配置されている。詳細には、第1サンギヤ11は環状であって、入力部材7は第1サンギヤ11を貫通している。第1サンギヤ11と入力部材7とは、相対回転可能である。
The
各第1プラネタリギヤ12は、第1サンギヤ11に噛み合うように構成されている。各第1プラネタリギヤ12は、第1サンギヤ11の径方向外側に配置されている。詳細には、各第1プラネタリギヤ12は、周方向に間隔をあけて配置されている。
Each first
各第1プラネタリギヤ12は、第1サンギヤ11の周りを公転するように構成されている。各第1プラネタリギヤ12は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第1プラネタリギヤ12は、自転するように構成されている。
Each first
第1リングギヤ13は、各第1プラネタリギヤ12と噛み合っている。第1リングギヤ13は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
The
第1リングギヤ13は、第1中間結合部材81と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第1リングギヤ13は、第1中間結合部材81に固定されている。第1リングギヤ13と第1中間結合部材81とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
The
第1遊星キャリア14は、各第1プラネタリギヤ12を支持している。各第1プラネタリギヤ12は、第1遊星キャリア14に支持された状態で、自転可能である。第1遊星キャリア14は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
A first
第1遊星キャリア14は、入力部材7と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第1遊星キャリア14は、入力部材7に固定されている。入力部材7は、第1遊星歯車セット1の第1遊星キャリア14に連続的に連結されている。第1遊星キャリア14と入力部材7とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
The first
第2遊星歯車セット2は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第2遊星歯車セット2は、回転要素として、第2サンギヤ21、複数の第2プラネタリギヤ22,第2リングギヤ23、および第2遊星キャリア24を有している。
The second planetary gear set 2 is a single pinion planetary gear mechanism. The second planetary gear set 2 has a
第2サンギヤ21は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。第2サンギヤ21は、第1中間結合部材81の径方向外側に配置されている。詳細には、第2サンギヤ21は環状であって、第1中間結合部材81は第2サンギヤ21を貫通している。第2サンギヤ21と第1中間結合部材81とは相対回転可能である。
The
第2サンギヤ21は、第2中間結合部材82と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第2サンギヤ21は、第2中間結合部材82に固定されている。第2サンギヤ21と第2中間結合部材82とは、1つの部材によって形成されていてもよい。
The
各第2プラネタリギヤ22は、第2サンギヤ21に噛み合うように構成されている。各第2プラネタリギヤ22は、第2サンギヤ21の径方向外側に配置されている。詳細には、各第2プラネタリギヤ22は、周方向に間隔をあけて配置されている。
Each second
各第2プラネタリギヤ22は、第2サンギヤ21の周りを公転するように構成されている。各第2プラネタリギヤ22は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第2プラネタリギヤ22は、自転するように構成されている。
Each second
第2リングギヤ23は、各第2プラネタリギヤ22と噛み合っている。第2リングギヤ23は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
The
第2遊星キャリア24は、各第2プラネタリギヤ22を支持している。各第2プラネタリギヤ22は、第2遊星キャリア24に支持された状態で、自転可能である。第2遊星キャリア24は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
A second
第3遊星歯車セット3は、シングルピニオン式の遊星歯車機構である。第3遊星歯車セット3は、回転要素として、第3サンギヤ31、複数の第3プラネタリギヤ32、第3リングギヤ33、および第3遊星キャリア34を有している。
The third planetary gear set 3 is a single pinion planetary gear mechanism. The third planetary gear set 3 has a
第3サンギヤ31は、第1中間結合部材81と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第3サンギヤ31は、第1中間結合部材81に固定されている。第3サンギヤ31と第1中間結合部材81とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第1中間結合部材81は、第1遊星歯車セット1の第1リングギヤ13と、第3遊星歯車セット3の第3サンギヤ31とに、連続的に連結されている。第1リングギヤ13と第3サンギヤ31とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
The
各第3プラネタリギヤ32は、第3サンギヤ31に噛み合うように構成されている。各第3プラネタリギヤ32は、第3サンギヤ31の径方向外側に配置されている。詳細には、各第3プラネタリギヤ32は、周方向に間隔をあけて配置されている。
Each third
各第3プラネタリギヤ32は、第3サンギヤ31の周りを公転するように構成されている。各第3プラネタリギヤ32は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。また、各第3プラネタリギヤ32は、自転するように構成されている。
Each third
第3リングギヤ33は、各第3プラネタリギヤ32と噛み合っている。第3リングギヤ33は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
The
第3リングギヤ33は、第2中間結合部材82と一体的に回転するように構成されている。詳細には、第3リングギヤ33は、第2中間結合部材82に固定されている。第3リングギヤ33と第2中間結合部材82とは、1つの部材によって形成されていてもよい。第2中間結合部材82は、第2遊星歯車セット2の第2サンギヤ21と、第3遊星歯車セット3の第3リングギヤ33とに、連続的に連結されている。第2サンギヤ21と第3リングギヤ33とは、互いに一体的に回転するように構成されている。
The
第3遊星キャリア34は、各第3プラネタリギヤ32を支持している。各第3プラネタリギヤ32は、第3遊星キャリア34に支持された状態で、自転可能である。第3遊星キャリア34は、回転軸線Oを中心に回転するように構成されている。
A third
第3遊星キャリア34は、出力部材10と一体的に回転するように構成されている。第3遊星キャリア34は、出力部材10に固定されている。出力部材10は、第3遊星歯車セット3の第3遊星キャリア34に連続的に連結されている。第3遊星キャリア34と出力部材10とは、1つの部材によって形成されていてもよい。出力部材10は、動力を出力する。詳細には、出力部材10は、多段変速機100によって変速された回転速度を有する動力を、出力する。
The third
第1クラッチ51は、第1遊星歯車セット1の第1サンギヤ11と、第2遊星歯車セット2の第2リングギヤ23とを、選択的に連結するように構成されている。第1クラッチ51は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
The first clutch 51 is configured to selectively connect the
第1クラッチ51は、オン状態のとき、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とを連結する。したがって、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とが一体的に回転する。第1クラッチ51は、オフ状態のとき、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23との連結を解除する。したがって、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とは、互いに相対的に回転可能である。
The first clutch 51 connects the
第2クラッチ52は、第1遊星歯車セット1の第1遊星キャリア14と、第2遊星歯車セット2の第2リングギヤ23とを、選択的に連結するように構成されている。第2クラッチ52は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
The second clutch 52 is configured to selectively couple the first
第2クラッチ52は、オン状態のとき、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。したがって、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とが一体的に回転する。第2クラッチ52は、オフ状態のとき、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23との連結を解除する。したがって、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とは、互いに相対的に回転可能である。
The second clutch 52 connects the first
第3クラッチ53は、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24と、第1中間結合部材81とを、選択的に連結するように構成されている。第3クラッチ53は、第2遊星キャリア24と、第1遊星歯車セット1の第1リングギヤ13および第3遊星歯車セット3の第3サンギヤ31とを、選択的に連結するように構成されている。第3クラッチ53は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
The third clutch 53 is configured to selectively couple the second
第3クラッチ53は、オン状態のとき、第2遊星キャリア24と第1中間結合部材81とを連結する。第3クラッチ53は、オン状態のとき、第1中間結合部材81を介して第2遊星キャリア24と第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。したがって、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13と、第3サンギヤ31とが一体的に回転する。第3クラッチ53は、オフ状態のとき、第2遊星キャリア24と第1中間結合部材81との連結を解除する。したがって、第2遊星キャリア24は、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31に対して、相対的に回転可能である。
The third clutch 53 connects the second
第4クラッチ54は、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24と、第3遊星歯車セット3の第3遊星キャリア34とを、選択的に連結するように構成されている。第4クラッチ54は、たとえば、油圧式のクラッチ機構であって、複数のディスクから構成することができる。
The fourth clutch 54 is configured to selectively couple the second
第4クラッチ54は、オン状態のとき、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。したがって、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とが一体的に回転する。第4クラッチ54は、オフ状態のとき、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34との連結を解除する。したがって、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とは、互いに相対的に回転可能である。
The fourth clutch 54 connects the second
第1ブレーキ61は、第1遊星歯車セット1の第1サンギヤ11とハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
The
第1ブレーキ61は、オン状態のとき、第1サンギヤ11とハウジング9とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が第1サンギヤ11の回転を制動し、第1サンギヤ11は回転不能とされる。第1ブレーキ61は、オフ状態のとき、第1サンギヤ11とハウジング9との連結を解除する。オフ状態の第1ブレーキ61は、第1サンギヤ11の回転を制動せず、第1サンギヤ11は回転可能である。
The
第2ブレーキ62は、第2遊星歯車セット2の第2サンギヤ21および第3遊星歯車セット3の第3リングギヤ33と、ハウジング9とを選択的に連結するように構成されている。
The
第2ブレーキ62は、オン状態のとき、第2サンギヤ21とハウジング9とを連結し、第3リングギヤ33とハウジング9とを連結する。オン状態の第2ブレーキ62が第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動し、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33は回転不能とされる。第2ブレーキ62は、オフ状態のとき、第2サンギヤ21とハウジング9との連結を解除し、第3リングギヤ33とハウジング9との連結を解除する。オフ状態の第2ブレーキ62は、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動せず、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33は回転可能である。
The
以上のように構成された多段変速機100では、第1~第3遊星歯車セット1~3に、第1~第4クラッチ51~54および第1~第2ブレーキ61~62が、動作可能に結合されている。第1~第4クラッチ51~54と第1~第2ブレーキ61~62とを選択的に係合して、第1~第3遊星歯車セット1~3の回転要素の回転を規制することにより、入力部材7と出力部材10との間に異なるギヤ比のセットが生成される。異なるギヤ比のセットは、少なくとも前進10段のギヤ比と後進1段のギヤ比とを含んでいる。
In the
図2は、第1実施形態に係る多段変速機100の各速度段においてオン状態となる各クラッチ51~54または各ブレーキ61~62を示す表である。図2には、各速度段に対応する第1~第4クラッチ51~54および第1~第2ブレーキ61~62の作動状態が図示されている。第1~第4クラッチ51~54および第1~第2ブレーキ61~62の欄に×印が付されている場合、オン(係合)状態にあることを示し、空欄の場合、オフ(非係合)状態にあることを示す。
FIG. 2 is a table showing the clutches 51-54 or the brakes 61-62 that are turned on at each speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第1速(F1)とする際は、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第2ブレーキ62をオン状態にし、第1クラッチ51、第4クラッチ54および第1ブレーキ61をオフ状態にする。オン状態の第2クラッチ52が、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第3クラッチが、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。オン状態の第2ブレーキ62が、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動する。
When the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第2速(F2)とする際には、第1クラッチ51、第3クラッチ53および第2ブレーキ62をオン状態にし、第2クラッチ52、第4クラッチ54および第1ブレーキ61をオフ状態にする。オン状態の第1クラッチ51が、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第3クラッチが、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。オン状態の第2ブレーキ62が、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動する。
When setting the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第3速(F3)にする際には、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第2ブレーキ62をオン状態にし、第3クラッチ53、第4クラッチ54および第1ブレーキ61をオフ状態にする。オン状態の第1クラッチ51が、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第2クラッチ52が、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第2ブレーキ62が、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動する。
When setting the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第4速(F4)にする際には、第1クラッチ51、第4クラッチ54および第2ブレーキ62をオン状態にし、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第1ブレーキ61をオフ状態にする。オン状態の第1クラッチ51が、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。オン状態の第2ブレーキ62が、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動する。
When the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第5速(F5)にする際には、第4クラッチ54、第1ブレーキ61および第2ブレーキ62をオン状態にし、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第3クラッチ53をオフ状態にする。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が、第1サンギヤ11の回転を制動する。オン状態の第2ブレーキ62が、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動する。
When setting the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第6速(F6)にする際には、第2クラッチ52、第4クラッチ54および第2ブレーキ62をオン状態にし、第1クラッチ51、第3クラッチ53および第1ブレーキ61をオフ状態にする。オン状態の第2クラッチ52が、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。オン状態の第2ブレーキ62が、第2サンギヤ21および第3リングギヤ33の回転を制動する。
When the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第7速(F7)にする際には、第2クラッチ52、第4クラッチ54および第1ブレーキ61をオン状態にし、第1クラッチ51、第3クラッチ53および第2ブレーキ62をオフ状態にする。オン状態の第2クラッチ52が、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が、第1サンギヤ11の回転を制動する。
When setting the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第8速(F8)にする際には、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第4クラッチ54をオン状態にし、第1クラッチ51、第1ブレーキ61および第2ブレーキ62をオフ状態にする。オン状態の第2クラッチ52が、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第3クラッチが、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。
When the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第9速(F9)にする際には、第3クラッチ53、第4クラッチ54および第1ブレーキ61をオン状態にし、第1クラッチ51、第2クラッチ52および第2ブレーキ62をオフ状態にする。オン状態の第3クラッチが、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が、第1サンギヤ11の回転を制動する。
When setting the speed stage of the
多段変速機100の速度段を前進の第10速(F10)にする際には、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第1ブレーキ61をオン状態にし、第1クラッチ51、第4クラッチ54および第2ブレーキ62をオフ状態にする。オン状態の第2クラッチ52が、第1遊星キャリア14と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第3クラッチが、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が、第1サンギヤ11の回転を制動する。
When setting the speed stage of the
多段変速機100の速度段を後進の第1速(R1)にする際には、第1クラッチ51、第4クラッチ54および第1ブレーキ61をオン状態にし、第2クラッチ52、第3クラッチ53および第2ブレーキ62をオフ状態にする。オン状態の第1クラッチ51が、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第4クラッチ54が、第2遊星キャリア24と第3遊星キャリア34とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が、第1サンギヤ11の回転を制動する。
When the speed stage of the
多段変速機100の速度段を追加の速度段である前進の第11速(F11)にする際には、第1クラッチ51、第3クラッチ53および第1ブレーキ61をオン状態にし、第2クラッチ52、第4クラッチ54および第2ブレーキ62をオフ状態にする。オン状態の第1クラッチ51が、第1サンギヤ11と第2リングギヤ23とを連結する。オン状態の第3クラッチが、第2遊星キャリア24と、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31とを連結する。オン状態の第1ブレーキ61が、第1サンギヤ11の回転を制動する。
When the speed stage of the
ここで、各遊星歯車セット1~3に関して、サンギヤの歯数をa、リングギヤの歯数をb、サンギヤの回転数比をNa、リングギヤの回転数比をNb、遊星キャリアの回転数比をNcとすると、以下の関係式が成立する。なお、各ギヤの回転数比とは、入力部材7の回転数に対する各ギヤの回転数の比をいう。
Here, for each planetary gear set 1 to 3, the number of teeth of the sun gear is a, the number of teeth of the ring gear is b, the rotation speed ratio of the sun gear is Na, the rotation speed ratio of the ring gear is Nb, and the rotation speed ratio of the planetary carrier is Nc. Then, the following relational expression holds. The rotation speed ratio of each gear means the ratio of the rotation speed of each gear to the rotation speed of the
a・Na+b・Nb=(a+b)・Nc
各遊星歯車セット1~3における、サンギヤの歯数に対するリングギヤの歯数の比(歯数比)は、図3に示される通りである。なお図3は、第1実施形態に係る多段変速機100の各遊星歯車セット1~3における歯数比を示す表である。
a·Na+b·Nb=(a+b)·Nc
The ratio of the number of teeth of the ring gear to the number of teeth of the sun gear (tooth ratio) in each of the planetary gear sets 1 to 3 is as shown in FIG. FIG. 3 is a table showing gear ratios of the planetary gear sets 1 to 3 of the
図2に示される、上述した各速度段における減速比は、上記の関係式と、図3に示される歯数比とを用いて、求めることができる。 The reduction ratio in each speed stage described above, which is shown in FIG. 2, can be obtained using the above relational expression and the gear ratio shown in FIG.
なお、図2に示される段間比とは、各速度段の減速比の比を表す。詳細には、隣同士の速度段の減速比について、低速段の減速比を高速段の減速比で除した値を段間比という。総段間比とは、最低速段の減速比を最高速段の減速比で除した値をいう。本実施形態の多段変速機100は、前進10段の速度段を有している。本実施形態の多段変速機100の総段間比は、前進の第1速の減速比を、前進の第10速の減速比で除した値である。
Note that the interstage ratio shown in FIG. 2 represents the ratio of the speed reduction ratios of the respective speed stages. Specifically, regarding the speed reduction ratios of adjacent speed stages, a value obtained by dividing the speed reduction ratio of the low speed stage by the speed reduction ratio of the high speed stage is called the interstage ratio. The total interstage ratio is a value obtained by dividing the reduction ratio of the lowest speed stage by the reduction ratio of the highest speed stage. The
本実施形態の多段変速機100は、前進の速度段を10段有するとともに後進の速度段を1段有しており、多段変速機100の速度段が増加している。これにより、多段変速機100を搭載する車両の燃費を改善することができ、多段変速機100を搭載する車両の走行性能を向上することができる。
The
本実施形態では、前進10段、後進1段の速度段を実現するために、多段変速機100は3つの遊星歯車セット1~3と合計6つの制御要素(第1~第4クラッチ51~54および第1~第2ブレーキ61~62)とを有しており、部品数が低減している。これにより、多段変速機100の重量低減とコンパクト化とを実現することができる。
In this embodiment, in order to realize 10 forward speeds and 1 reverse speed, the
本実施形態の多段変速機100では、図2に示される総段間比が8.23であり、総段間比が拡大している。これにより、多段変速機100を搭載する車両の最大牽引力を向上でき、最大車速も向上することができる。
In the
[第2実施形態]
図4は、第2実施形態に係る多段変速機100の概略図である。図5は、第2実施形態に係る多段変速機100の各速度段においてオン状態となる各クラッチ51~54または各ブレーキ61~62を示す表である。図6は、第2実施形態に係る多段変速機100の各遊星歯車セット1~3における歯数比を示す表である。
[Second embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram of a
第2実施形態に係る多段変速機100は、図6に示されるように、3つ以下の遊星歯車セット1~3が、少なくとも1つのダブルピニオン式の遊星歯車機構を含む点で、第1実施形態とは異なっている。具体的に、第2実施形態に係る多段変速機100においては、第2遊星歯車セット2がダブルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。
As shown in FIG. 6, the
第2遊星歯車セット2の第2プラネタリギヤ22は、内側ピニオンギヤと、外側ピニオンギヤとを有している。内側ピニオンギヤは、第2サンギヤ21と噛み合っている。外側ピニオンギヤは、第2リングギヤ23と噛み合っている。内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤ同士も噛み合っている。内側ピニオンギヤは第2リングギヤ23からは径方向内側に離れて配置され、外側ピニオンギヤは第2サンギヤ21からは径方向外側に離れて配置されている。第2遊星キャリア24は、内側ピニオンギヤと外側ピニオンギヤとの両方を、自転可能に支持している。
The second
図4に示されるように、第1クラッチ51は、第1遊星歯車セット1の第1サンギヤ11と、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24とを、選択的に連結するように構成されている。第1クラッチ51は、オン状態のとき、第1サンギヤ11と第2遊星キャリア24とを選択的に連結するように構成されている。したがって、第1サンギヤ11と第2遊星キャリア24とが一体的に回転する。第1クラッチ51は、オフ状態のとき、第1サンギヤ11と第2遊星キャリア24との連結を解除する。したがって、第1サンギヤ11と第2遊星キャリア24とは、互いに相対的に回転可能である。
As shown in FIG. 4, the first clutch 51 is configured to selectively couple the
第2クラッチ52は、第1遊星歯車セット1の第1遊星キャリア14と、第2遊星歯車セット2の第2遊星キャリア24とを、選択的に連結するように構成されている。第2クラッチ52は、オン状態のとき、第1遊星キャリア14と第2遊星キャリア24とを連結する。したがって、第1遊星キャリア14と第2遊星キャリア24とが一体的に回転する。第2クラッチ52は、オフ状態のとき、第1遊星キャリア14と第2遊星キャリア24との連結を解除する。したがって、第1遊星キャリア14と第2遊星キャリア24とは、互いに相対的に回転可能である。
The second clutch 52 is configured to selectively couple the first
第3クラッチ53は、第2遊星歯車セット2の第2リングギヤ23と、第1中間結合部材81とを、選択的に連結するように構成されている。第3クラッチ53は、第2リングギヤ23と、第1遊星歯車セット1の第1リングギヤ13および第3遊星歯車セット3の第3サンギヤ31とを、選択的に連結するように構成されている。
The third clutch 53 is configured to selectively connect the
第3クラッチ53は、オン状態のとき、第2リングギヤ23と第1中間結合部材81とを連結する。第3クラッチ53は、オン状態のとき、第1中間結合部材81を介して、第2リングギヤ23と第1リングギヤ13とを連結し、かつ第2リングギヤ23と第3サンギヤ31とを連結する。したがって、第2リングギヤ23と、第1リングギヤ13と、第3サンギヤ31とが一体的に回転する。第3クラッチ53は、オフ状態のとき、第2リングギヤ23と第1中間結合部材81との連結を解除する。したがって、第2リングギヤ23は、第1リングギヤ13および第3サンギヤ31に対して、相対的に回転可能である。
The third clutch 53 connects the
第4クラッチ54は、第2遊星歯車セット2の第2リングギヤ23と、第3遊星歯車セット3の第3遊星キャリア34とを、選択的に連結するように構成されている。第4クラッチ54は、オン状態のとき、第2リングギヤ23と第3遊星キャリア34とを連結する。したがって、第2リングギヤ23と第3遊星キャリア34とが一体的に回転する。第4クラッチ54は、オフ状態のとき、第2リングギヤ23と第3遊星キャリア34との連結を解除する。したがって、第2リングギヤ23と第3遊星キャリア34とは、互いに相対的に回転可能である。
The fourth clutch 54 is configured to selectively couple the
このように構成された第2実施形態の多段変速機100においても、図5に示されるように、第1~第4クラッチ51~54および第1~第2ブレーキ61~62を選択的に係合して、第1~第3遊星歯車セット1~3の回転要素の回転を規制することにより、前進10段、後進1段のギヤ比を実現することができる。第2実施形態の多段変速機100においても、多段変速機100の速度段を増加でき、部品数を低減でき、総段間比を拡大できる効果を、第1実施形態と同様に得ることができる。
In the
前述の実施形態の多段変速機100は、多段変速機を備える任意の機械に使用され得るが、ダンプトラックなどの建設機械および鉱山機械に、特に適用可能である。
The
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.
1 第1遊星歯車セット、2 第2遊星歯車セット、3 第3遊星歯車セット、7 入力部材、9 ハウジング、10 出力部材、11 第1サンギヤ、12 第1プラネタリギヤ、13 第1リングギヤ、14 第1遊星キャリア、21 第2サンギヤ、22 第2プラネタリギヤ、23 第2リングギヤ、24 第2遊星キャリア、31 第3サンギヤ、32 第3プラネタリギヤ、33 第3リングギヤ、34 第3遊星キャリア、51 第1クラッチ、52 第2クラッチ、53 第3クラッチ、54 第4クラッチ、61 第1ブレーキ、62 第2ブレーキ、81 第1中間結合部材、82 第2中間結合部材、100 多段変速機、O 回転軸線。
1 first planetary gear set 2 second planetary gear set 3 third planetary gear set 7
Claims (12)
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、3つ以下の遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記3つ以下の遊星歯車セットのうちの1つの遊星歯車セットの前記サンギヤと、前記3つ以下の遊星歯車セットのうちの他の1つの遊星歯車セットの前記リングギヤと、を選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
no more than three planetary gear sets, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
One control element of the six or less control elements is the sun gear of one planetary gear set of the three or less planetary gear sets and the other of the three or less planetary gear sets. and the ring gear of one planetary gear set.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記第2遊星歯車セットの前記サンギヤと前記第3遊星歯車セットの前記リングギヤとに連続的に連結される中間結合部材をさらに備える、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission further comprising an intermediate coupling member continuously connected to the sun gear of the second planetary gear set and the ring gear of the third planetary gear set.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第1遊星歯車セットの前記サンギヤと前記第2遊星歯車セットの前記リングギヤとを選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission, wherein one control element of said six or fewer control elements selectively couples said sun gear of said first planetary gearset and said ring gear of said second planetary gearset.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第2遊星歯車セットの前記遊星キャリアと前記第3遊星歯車セットの前記遊星キャリアとを選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission wherein one control element of said six or fewer control elements selectively couples said planetary carrier of said second planetary gearset and said planetary carrier of said third planetary gearset.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第1遊星歯車セットの前記遊星キャリアと前記第2遊星歯車セットの前記遊星キャリアとを選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission, wherein one control element of the six or fewer control elements selectively couples the planetary carrier of the first planetary gearset and the planetary carrier of the second planetary gearset.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第1遊星歯車セットの前記リングギヤと前記第2遊星歯車セットの前記リングギヤとを選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission, wherein one control element of said six or fewer control elements selectively couples said ring gear of said first planetary gearset and said ring gear of said second planetary gearset.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第2遊星歯車セットの前記リングギヤと前記第3遊星歯車セットの前記サンギヤとを選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission, wherein one control element of said six or fewer control elements selectively couples said ring gear of said second planetary gearset and said sun gear of said third planetary gearset.
出力部材と、
各々がサンギヤ、遊星キャリアおよびリングギヤを含む、前記入力部材に連結された第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、前記出力部材に連結された第3遊星歯車セットと、
6つ以下の制御要素とを備え、
少なくとも1つの制御要素が、各遊星歯車セットに動作可能に結合され、前記入力部材と前記出力部材との間に異なるギヤ比のセットを生成するように選択的に係合可能であり、前記異なるギヤ比のセットは少なくとも前進10段のギヤ比と少なくとも後進1段のギヤ比とを含み、
前記6つ以下の制御要素のうちの1つの制御要素は、前記第2遊星歯車セットの前記リングギヤと前記第3遊星歯車セットの前記遊星キャリアとを選択的に連結する、多段変速機。 an input member;
an output member;
a first planetary gear set connected to said input member, a second planetary gear set connected to said input member, a third planetary gear set connected to said output member, each including a sun gear, a planet carrier and a ring gear;
6 or less control elements,
At least one control element is operably coupled to each planetary gear set and is selectively engageable to produce different sets of gear ratios between said input member and said output member; the set of gear ratios includes at least ten forward gear ratios and at least one reverse gear ratio;
A multi-speed transmission wherein one control element of said six or fewer control elements selectively couples said ring gear of said second planetary gearset and said planetary carrier of said third planetary gearset.
前記第2遊星歯車セットは、シングルピニオン式またはダブルピニオン式の遊星歯車機構である、請求項2から請求項11のいずれか1項に記載の多段変速機。
The first planetary gear set and the third planetary gear set are single pinion planetary gear mechanisms,
12. A multi-speed transmission according to any one of claims 2 to 11, wherein the second planetary gear set is a single pinion or double pinion planetary gear mechanism.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240507 |