JP5124585B2 - 遊星歯車式変速機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ダンプトラック等に搭載される遊星歯車式変速機に関する。

近年、ダンプトラック等の建設車両には、複数の遊星歯車列を含む変速機が搭載されている。この変速機では、エンジンのトルクが入力軸に入力され、走行目的に応じて複数の速度段の間で変速される。

例えば、特許文献１には、クラッチやブレーキとともにトルクコンバータと２つの遊星歯車列とを組み合わせた変速機が開示されている。この変速機では、各変速段の変速比の割合（段間比）をほぼ同じにして、広範囲な減速を行うことが可能である。
ＵＳ特許第４，２０５，５６３号（１９８０年６月３日登録）

上記従来の変速機では、以下に示すような問題点を有している。

すなわち、上記公報に開示された変速機では、スピードユニットの減速比が必ず「１」を超えてしまうという欠点がある。例えば、上記公報の図２に示すように、減速比は、クラッチ２８（Ｌクラッチ）締結時に１．００、ブレーキ２４（Ｍクラッチ）締結時に１．３５、ブレーキ２６（Ｈクラッチ）締結時に１．８４となっている。

このため、変速機の後段に伝達されるトルクが大きくなってしまう。この結果、後段に配置されるギアの前段に増速ギアを設けてトルクを抑えたり、あるいは後段に配置されるギアの耐久性を考慮して大型化したりする等の対策が必要となる。

本発明の課題は、出力側のトルクを抑制することで、後段に配置されるギアを大きくしたり、増速ギア等の余分な部品を追加したりすることなく、簡易な構成のままで多段化されたギアトレインを構成することが可能な遊星歯車式変速機を提供することにある。

第１の発明に係る遊星歯車式変速機は、動力が入力される入力軸を含む前段側変速部と、後段変速部と、を備えている。後段変速部は、前段側変速部に連結された中間軸と、動力を出力する出力軸と、を含んでいる。また、前段側変速機は、第１遊星歯車列と、第２遊星歯車列と、第１クラッチと、第２クラッチと、第３クラッチと、を有している。第１遊星歯車列は、第１サンギアと、第１サンギアに噛み合う複数の第１遊星ギアと、入力軸接続されるとともに複数の第１遊星ギアを回転可能に支持する第１キャリアと、中間軸に接続されるとともに複数の第１遊星ギアが噛み合う第１リングギアと、を有する。第２遊星歯車列は、第１サンギアに連結され一体回転可能な第２サンギアと、第２サンギアに噛み合う複数の内周側第２遊星ギアと、複数の内周側第２遊星ギアに噛み合う複数の外周側第２遊星ギアと、入力軸に接続されるとともに内周側及び外周側第２遊星ギアを回転可能に支持する第２キャリアと、複数の外周側第２遊星ギアが噛み合う第２リングギアと、を有する。第１クラッチは入力軸と中間軸との間を接断する。第２クラッチは第２サンギアを回転可能あるいは回転禁止にする。第３クラッチは第２リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。

この遊星歯車式変速機は、例えば、ダンプトラック等の建設車両等に搭載され、第１及び第２の遊星歯車列と３段階の変速段を切り換える第１〜第３クラッチとを含み、第２遊星歯車列はいわゆるダブルプラネタリタイプの遊星歯車列である。そして、この遊星歯車式変速機では、減速比が小さくなっていく変速段においては、第１遊星歯車列と第２遊星歯車列とにおける動力の伝達経路が、第１キャリアから入力されて第１リングギアから出力されるように構成されている。

このような構成では、第１遊星歯車列においてキャリア入力、リングギア出力とすることにより、３段の減速比の全てが１．０００以下とすることができる。

この結果、３つの変速段の全ての減速比が１．０００以上である従来の変速機のように後段側のギア等を大型化する必要がなく、コンパクトな構成とすることができる。さらに、以上のような構成を採用することにより、３つの変速段それぞれの減速比がほぼ等段間比になるように減速比を設定することができる。この結果、例えば、本発明に係る遊星歯車式変速機を入力段に、従来の３列の変速機を出力段にそれぞれ配置することで、前進９段、後進３段の多段変速機をコンパクトに構成することができる。

第２の発明に係る遊星歯車式変速機は、第１の発明において、第２遊星歯車列の出力は第１遊星歯車列を介して中間軸に接続されている。

この場合は変速機をより小型化することができる。

第３の発明に係る遊星歯車式変速機は、第１の発明において、後段側変速部は、低速、中速、高速、後進の前進３段、後進１段の変速段を構成する変速機であって、第３遊星歯車列と、第４遊星歯車列と、第５遊星歯車列と、低速クラッチと、中速クラッチと、高速クラッチと、後進クラッチと、を有している。第３遊星歯車列は、第３サンギアと、第３サンギアに噛み合う複数の第３遊星ギアと、出力軸に接続されるとともに複数の第３遊星ギアを回転可能に支持する第３キャリアと、複数の第３遊星ギアが噛み合う第３リングギアと、を有する。第４遊星歯車列は、第４サンギアと、第４サンギアに噛み合う複数の第４遊星ギアと、複数の第４遊星ギアを回転可能に支持する第４キャリアと、複数の第４遊星ギアが噛み合う第４リングギアと、を有する。第５遊星歯車列は、第５サンギアと、第５サンギアに噛み合う複数の第５遊星ギアと、複数の第５遊星ギアを回転可能に支持する第５キャリアと、複数の第５遊星ギアが噛み合う第５リングギアと、を有する。低速クラッチは第３リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。中速クラッチは第４リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。高速クラッチは中間軸と第４キャリアおよび第５キャリアとを接断する。後進クラッチは第５リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。

ここでは、出力側の変速機の構成として、後進の変速段に相当する後進クラッチおよび第５遊星歯車列よりも、低速クラッチおよび第３遊星歯車列を、最も出力側寄りとなる最終段の位置に配置している。

通常、後進の変速段が最後段側に配置された場合には、複数の遊星歯車列を経由して動力が入力されることから、減速比が大きくなって牽引力が必要以上に大きくなりやすい。

これにより、例えば、後進の１速が前進１速の減速比よりも大きくなってしまうような構成を回避することができる。この結果、後進１速が低速度で牽引力が非常に大きい変速段となってしまい、使い勝手の悪い変速機となることを防止しつつ、前進９段後進３段の変速機を構成することができる。

第４の発明に係る遊星歯車式変速機は、第３の発明において、第３サンギア、第４サンギアおよび第５サンギアはともに中間軸に連結されている。

第５の発明に係る遊星歯車式変速機は、第３の発明において、第５遊星ギアは、第５サンギアに噛み合う複数の内周側第５遊星ギアと、第５リングギアに噛み合う外周側第５遊星ギアと、を有している。

第６の発明に係る遊星歯車式変速機は、第３の発明において、第３リングギア、第４キャリアおよび第５キャリアは一体回転するように互いに連結されている。

第７の発明に係る遊星歯車式変速機は、第１の発明において、後段側変速部は、低速、中速、高速、後進の前進３段、後進１段の変速段を構成する変速機であって、第３遊星歯車列と、第４遊星歯車列と、第５遊星歯車列と、低速クラッチと、中速クラッチと、高速クラッチと、後進クラッチと、を有している。第３遊星歯車列は、第３サンギアと、第３サンギアに噛み合う複数の第３遊星ギアと、出力軸に接続されるとともに複数の第３遊星ギアを回転可能に支持する第３キャリアと、複数の第３遊星ギアが噛み合う第３リングギアと、を有する。第４遊星歯車列は、第４サンギアと、第４サンギアに噛み合う複数の第４遊星ギアと、複数の第４遊星ギアを回転可能に支持する第４キャリアと、複数の第４遊星ギアが噛み合う第４リングギアと、を有する。第５遊星歯車列は、第５サンギアと、第５サンギアに噛み合う複数の第５遊星ギアと、出力軸に接続されるとともに複数の第５遊星ギアを回転可能に支持する第５キャリアと、複数の第５遊星ギアが噛み合う第５リングギアと、を有する。低速クラッチは第３リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。中速クラッチは第４リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。高速クラッチは中間軸と第４キャリアとを接断する。後進クラッチは第５リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする。

ここでは、出力側の変速機の構成として、後進の変速段に相当する後進クラッチ、第５遊星歯車列を、最も後段側の位置に配置している。

これにより、後進の１速の減速比を大きくして、後進１速での牽引力を非常に大きくしつつ、前進９段後進３段の変速機を構成することができる。

第８の発明に係る遊星歯車式変速機は、第７の発明において、第３サンギアおよび第４サンギアは中間軸に連結されている。

第９の発明に係る遊星歯車式変速機は、第７の発明において、第３リングギア、第４キャリアおよび第５サンギアは一体回転するように互いに連結されている。

本発明の一実施形態に係るトランスミッションの構成を示す断面図。 図１のトランスミッションの構成を示すスケルトン図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の前段側変速部における各変速段ごとの動力の伝達経路を示すスケルトン図。 図１のトランスミッションにおける変速段ごとの減速比と段間比との関係を示す図。 本発明の他の実施形態に係るトランスミッションの構成を示す図。

符号の説明

１ トランスミッション（遊星歯車式変速機）
２ トルクコンバータ
１０ 前段側変速部
１１ 入力軸
１２ａ Ｌクラッチ（第１クラッチ）
１２ｂ Ｍクラッチ（第２クラッチ）
１２ｃ Ｈクラッチ（第３クラッチ）
１３ Ｍ遊星歯車列（第１遊星歯車列）
１３ａ サンギア
１３ｂ キャリア
１３ｃ リングギア
１３ｅ 遊星ギア
１４ Ｈ遊星歯車列（第２遊星歯車列）
１４ａ サンギア
１４ｂ キャリア
１４ｃ リングギア
１４ｅ１ 遊星ギア
１４ｅ２ 遊星ギア
２０ 後段側変速部
２１ 中間軸
２２ａ １速クラッチ（低速クラッチ）
２２ｂ ２速クラッチ（中速クラッチ）
２２ｃ ３速クラッチ（高速クラッチ）
２２ｄ 後進クラッチ
２３ １速遊星歯車列（第３遊星歯車列）
２３ａ サンギア
２３ｂ キャリア
２３ｃ リングギア
２３ｅ 遊星ギア
２４ ２速遊星歯車列（第４遊星歯車列）
２４ａ サンギア
２４ｂ キャリア
２４ｃ リングギア
２４ｅ 遊星ギア
２５ 後進遊星歯車列（第５遊星歯車列）
２５ａ サンギア
２５ｂ キャリア
２５ｃ リングギア
２５ｅ１，２５ｅ２ 遊星ギア
２６ 出力軸
３０ 後段側変速部
３１ 中間軸
３２ａ １速クラッチ（低速クラッチ）
３２ｂ ２速クラッチ（中速クラッチ）
３２ｃ ３速クラッチ（高速クラッチ）
３２ｄ 後進クラッチ
３３ １速遊星歯車列（第３遊星歯車列）
３３ａ サンギア
３３ｂ キャリア
３３ｃ リングギア
３３ｅ 遊星ギア
３４ ２速遊星歯車列（第４遊星歯車列）
３４ａ サンギア
３４ｂ キャリア
３４ｃ リングギア
３４ｅ 遊星ギア
３５ 後進遊星歯車列（第５遊星歯車列）
３５ａ サンギア
３５ｂ キャリア
３５ｃ リングギア
３５ｅ 遊星ギア
３６ 出力軸

本発明の一実施形態に係る前段側変速部１０および後段側変速部２０を含むトランスミッション（遊星歯車式変速機）１の構成について、図１〜図４を用いて説明する。

［トランスミッション１全体の構成］
本実施形態に係るトランスミッション１は、図１および図２に示すように、トルクコンバータ２と、トルクコンバータ２の後段側に配置された前段側変速部１０と、後段側変速部２０と、を備えている。このトランスミッション１では、トルクコンバータ２の回転は入力軸１１に伝達される。そして、入力時１１の回転は前段側変速部１０によって変速され中間軸２１に伝達され、さらに中間軸２１の回転は後段側変速部２０により変速されて出力軸２６に伝達される。

具体的には、トランスミッション１は、入力軸１１と中間軸２１との間に配置された前段側変速部１０と、中間軸２１と出力軸２６との間に配置された後段側変速部２０と、を備えている。そして、トランスミッション１は、これらの前段側変速部１０（３段）と後段側変速部２０（前進３段、後進１段）とを組み合わせて、前進９段（Ｆ１〜Ｆ９）、後進３段（Ｒ１〜Ｒ３）の変速段を構成する（図４参照）。

［前段側変速部１０］
前段側変速部１０は、入力軸１１と、Ｌクラッチ（第１クラッチ）１２ａと、Ｍクラッチ（第２クラッチ）１２ｂと、Ｈクラッチ（第３クラッチ）１２ｃと、互いに同軸で配置されたＭ遊星歯車列（第１遊星歯車列）１３およびＨ遊星歯車列（第２遊星歯車列）１４と、を有している。入力軸１１は、トランスミッション１内の動力伝達経路における最も上流側に配置されており、トルクコンバータ２から動力が伝達される。Ｌクラッチ１２ａは前段側変速部１０内における最も出力側に配置されている。また、Ｍクラッチ１２ｂは前段側変速部１０内における最も入力側に配置されており、Ｈクラッチ１２ｃはＬクラッチ１２ａとＭクラッチ１２ｂの間に配置されている。

（Ｍ遊星歯車列１３）
Ｍ遊星歯車列１３は、シングルプラネタリタイプの遊星歯車列であって、前段側変速部１０における出力側に配置されている。Ｍ遊星歯車列１３は、サンギア１３ａと、キャリア１３ｂと、リングギア１３ｃと、複数の遊星ギア１３ｅと、を含むように構成されている。

サンギア１３ａは、入力軸１１の外周側であってＭ遊星歯車列１３における最も内周側に配置されている。

キャリア１３ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の遊星ギア１３ｅを回転可能に支持している。複数の遊星ギア１３ｅはそれぞれサンギア１３ａに噛み合っている。そして、本実施形態では、キャリア１３ｂは入力軸１１に対して固定されており、このＭ遊星歯車列１３では、入力軸１１の回転がキャリアに入力されるようになっている。

リングギア１３ｃは、キャリア１３ｂに軸支された複数の遊星ギア１３ｅに噛み合うように配置されている。本実施形態では、このリングギア１３ｃが中間軸２１に対して固定され、Ｍ遊星歯車列１３の回転はリングギア１３ｃから出力される。

（Ｈ遊星歯車列１４）
Ｈ遊星歯車列１４は、ダブルプラネタリタイプの遊星歯車列であって、前段側変速部１０においてＭ遊星歯車列１３よりも入力側に配置されている。Ｈ遊星歯車列１４は、サンギア１４ａと、キャリア１４ｂと、リングギア１４ｃと、内周側の複数の遊星ギア１４ｅ１と、外周側の複数の遊星ギア１４ｅ２と、を含むように構成されている。すなわち、このＨ遊星歯車列１４は２組の遊星ギアを有している。

サンギア１４ａは、入力軸１１の外周側であってＨ遊星歯車列１４における最も内周側に配置されている。また、このＨ遊星歯車列１４のサンギア１４ａはＭ遊星歯車列１３のサンギア１３ａと一体で回転するように構成されている。

キャリア１４ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された内外周側のそれぞれ複数の遊星ギア１４ｅ１，１４ｅ２を回転可能に支持している。内外周の遊星ギア１４ｅ１，１４ｅ２のうち、内周側の複数の遊星ギア１４ｅ１がサンギア１４ａに噛み合っている。そして、本実施形態では、キャリア１４ｂは、入力軸１１の軸方向に隣接するＭ遊星歯車列１３に含まれるキャリア１３ｂと一体化されている。したがって、このＨ遊星歯車列１４においても、入力軸１１の回転をキャリア１４ｂに入力することが可能である。

リングギア１４ｃは、キャリア１４ｂに軸支された遊星ギア１４ｅ１，１４ｅ２のうち、外周側の複数の遊星ギア１４ｅ２に噛み合うように配置されている。

なお、内外周の遊星ギア１４ｅ１，１４ｅ２は、前述のように、それぞれサンギア１４ａ、リングギア１４ｃに噛み合うとともに、互いに噛み合っている。すなわち、複数の内周側の遊星ギア１４ｅ１のそれぞれは、サンギア１４ａと外周側の遊星ギア１４ｅ２とに噛み合い、複数の外周側の遊星ギア１４ｅ２のそれぞれは、内周側の遊星ギア１４ｅ１とリングギア１４ｃとに噛み合っている。

Ｈ遊星歯車列１４では、以上のように、２組の遊星ギア１４ｅ１，１４ｅ２を含むダブルプラネタリタイプの遊星歯車列となっている。このため、出力の回転方向を逆にすることが可能である。

（クラッチ及び動力伝達経路）
Ｌクラッチ１２ａは入力軸１１と中間軸２１とを直結するためのクラッチである。したがって、Ｌクラッチ１２ａの作動時（クラッチ接続時）には、図３（ａ）に示すように、入力軸１１からＬクラッチ１２ａを介して中間軸２１に動力が直接的に伝達される。なお、この場合の減速比は１．０００である。

Ｍクラッチ１２ｂは、Ｍ遊星歯車列１３のサンギア１３ａと前段側変速部１０のケース（固定部）とを選択的に接合する。Ｍクラッチ１２ｂの作動時（クラッチ接続時）には、図３（ｂ）に示すように、入力軸１１に接続されたＭ遊星歯車列１３のキャリア１３ｂへ入力された動力は、キャリア１３ｂに軸支された遊星ギア１３ｅを経由してリングギア１３ｃから中間軸２１に伝達される。すなわち、動力はキャリア１３ｂに入力されてリングギア１３ｃから出力される。このため、Ｍクラッチ１２ｂを作動させた場合の減速比は、Ｌクラッチ１２ａの作動時よりも小さい０．７４２となる（Ｌ−Ｍ間の段間比は１．３４８）。

Ｈクラッチ１２ｃは、Ｈ遊星歯車列１４のリングギア１４ｃと前段側変速部１０のケース（固定部）とを選択的に接合する。Ｈクラッチ１２ｃの作動時（クラッチ接続時）には、図３（ｃ）に示すように、入力軸１１に接続されたＭ遊星歯車列１３のキャリア１３ｂへ入力された動力の一部は、そのままＭ遊星歯車列１３のリングギア１３ｃから中間軸２１に対して伝達される。一方、キャリア１３ｂに入力された残りの動力は、Ｍ遊星歯車列１３のキャリア１３ｂと一体化されたＨ遊星歯車列１４のキャリア１４ｂを経て、Ｈ遊星歯車列１４のサンギア１４ａ、Ｍ遊星歯車列１３のサンギア１３ａの順に伝達され、Ｍ遊星歯車列１３のリングギア１３ｃから中間軸２１に対して伝達される。

このようなＨクラッチ１２ｃの作動時には、Ｍ遊星歯車列１３のキャリア１３ｂから入力された後、Ｈ遊星歯車列１４のキャリア１４ｂ、サンギア１４ａおよびＭ遊星歯車列１３のサンギア１３ａを経由して、リングギア１３ｃから出力されるため、減速比はＭクラッチ作動時よりも小さい０．５５６である（Ｍ−Ｈ間の段間比は１．３３５）。

［後段側変速部２０］
後段側変速部２０は、中間軸２１と、１速クラッチ（低速クラッチ）２２ａと、２速クラッチ（中速クラッチ）２２ｂと、３速クラッチ（高速クラッチ）２２ｃと、後進クラッチ２２ｄと、１速遊星歯車列（第３遊星歯車列）２３と、２速遊星歯車列（第４遊星歯車列）２４と、後進遊星歯車列（第５遊星歯車列）２５と、出力軸２６と、を有している。

中間軸２１は、入力軸１１と出力軸２６との間に配置されており、前段側変速部１０から出力された動力を後段側変速部２０へと伝達する。１速クラッチ２２ａは後段側変速部２０内における最も出力側に配置されており、２速クラッチ２２ｂは３速クラッチ２２ｃと後進クラッチ２２ｄとの間に配置されており、３速クラッチ２２ｃは後段側変速部２０内における最も入力側に配置されている。また、後進クラッチ２２ｄは１速クラッチ２２ａと２速クラッチ２２ｂとの間に配置されている。出力軸２６は、トランスミッション１における動力伝達経路上の最も下流側に配置されており、入力軸１１から中間軸２１を経て伝達された動力を下流側へと出力する。

（１速遊星歯車列２３）
１速遊星歯車列（第３遊星歯車列）２３は、シングルプラネタリタイプの遊星歯車列であって、後段側変速部２０において最も出力側に配置されている。１速遊星歯車列２３は、サンギア２３ａと、キャリア２３ｂと、リングギア２３ｃと、複数の遊星ギア２３ｅと、を含むように構成されている。

サンギア２３ａは、中間軸２１の外周側であって、１速遊星歯車列２３における最も内周側に配置されている。

キャリア２３ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の遊星ギア２３ｅを回転可能に支持している。複数の遊星ギア２３ｅはそれぞれサンギア２３ａに噛み合っている。また、この本実施形態では、このキャリア２３ｂは出力軸２６に固定されている。このため、後段側変速部２０の動力はキャリア２３ｂから出力軸２６へ出力される。

リングギア２３ｃは、キャリア２３ｂに軸支された複数の遊星ギア２３ｅに噛み合っている。

（２速遊星歯車列２４）
２速遊星歯車列（第４遊星歯車列）２４は、シングルプラネタリタイプの遊星歯車列であって、後段側変速部２０において最も入力側に配置されている。２速遊星歯車列２４は、サンギア２４ａと、キャリア２４ｂと、リングギア２４ｃと、複数の遊星ギア２４ｅと、を含むように構成されている。

サンギア２４ａは、中間軸２１の外周側であって、２速遊星歯車列２４における最も内周側に配置されている。

キャリア２４ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された複数の遊星ギア２４ｅを回転可能に支持している。複数の遊星ギア２４ｅのぞれぞれはサンギア２４ａに噛み合っている。本実施形態では、このキャリア２４ｂは、軸方向において隣接する後進遊星歯車列２５のキャリア２５ｂと一体化されている。

リングギア２４ｃは、キャリア２４ｂに軸支された複数の遊星ギア２４ｅに噛み合っている。

（後進遊星歯車列２５）
後進遊星歯車列（第５遊星歯車列）２５は、ダブルプラネタリタイプの遊星歯車列であって、後段側変速部２０における１速遊星歯車列２３と２速遊星歯車列２４との間に配置されている。後進歯車列２５は、サンギア２５ａと、キャリア２５ｂと、リングギア２５ｃと、内周側の複数の遊星ギア２５ｅ１と、外周側の複数の遊星ギア２５ｅ２と、を含むように構成されている。

サンギア２５ａは、中間軸２１の外周面側であって、後進遊星歯車列２５における最も内周側に配置されている。

キャリア２５ｂは、周方向にほぼ等間隔で配置された内外周側のそれぞれの遊星ギア２５ｅ１，２５ｅ２を回転可能に支持している。内周側の複数の遊星ギア２５ｅ１はサンギア２５ａと噛み合っている。そして、本実施形態では、キャリア２５ｂは、上述したように、軸方向に隣接する２速遊星歯車列２４のキャリア２４ｂと一体化されるとともに、１速遊星歯車列２３のリングギア２３ｃとも一体回転可能に連結されている。

リングギア２５ｃは、キャリア２５ｂに軸支された外周側の複数の遊星ギア２５ｅ２に噛み合っている。

なお、内外周の遊星ギア２５ｅ１，２５ｅ２は、前述のように、それぞれサンギア２５ａ、リングギア２５ｃに噛み合うとともに、互いに噛み合っている。すなわち、複数の内周側の遊星ギア２５ｅ１のそれぞれは、サンギア２５ａと外周側の遊星ギア２５ｅ２とに噛み合い、複数の外周側の遊星ギア２５ｅ２のそれぞれは、内周側の遊星ギア２５ｅ１とリングギア２５ｃとに噛み合っている。

後進遊星歯車列２５では、以上のように、２組の遊星ギア２５ｅ１，２５ｅ２を含むダブルプラネタリタイプの遊星歯車列となっている。このため、出力の回転方向を逆にすることで、後進させるための動力を伝達することができる。

（クラッチ及び動力伝達経路）
１速クラッチ２２ａは１速遊星歯車列２３のリングギア２３ｃと後段側変速部２０のケース（固定部）とを選択的に接合する。そして、１速クラッチ２２ａの作動時（クラッチ接続時）には、中間軸２１に接続された１速遊星歯車列２３のサンギア２３ａから遊星ギア２３ｅを経て、キャリア２３ｂから出力軸２６に動力が伝達される。なお、１速クラッチ２２ａの作動時に、上述したＬ，Ｍ，Ｈのクラッチ１２ａ〜１２ｃの作動と組み合わせることにより、前進１速（Ｆ１）から３速（Ｆ３）の変速段を得ることができる。この場合の変速比の一例を図４に示している。具体的には、Ｆ１の変速比として５．０９１、Ｆ２の変速比として３．７８０、Ｆ３の変速比として２．８３０を設定することができる。このとき、図４に示すように、Ｆ１−Ｆ２間の段間比は１．３４８、Ｆ２−Ｆ３間の段間比は１．３３５である。

２速クラッチ２２ｂは２速遊星歯車列２４のリングギア２４ｃと後段側変速部２０のケース（固定部）とを選択的に接合する。そして、２速クラッチ２２ｂの作動時（クラッチ接続時）には、中間軸２１に入力された動力の一部が、２速遊星歯車列２４のサンギア２４ａから遊星ギア２４ｅを経て、キャリア２４ｂと一体化されたキャリア２５ｂ、１速遊星歯車列２３のリングギア２３ｃ、遊星ギア２３ｅ、キャリア２３ｂから出力軸２６に対して動力が伝達されるとともに、残りの動力が１速遊星歯車列２３のサンギア２３ａを介して、遊星ギア２３ｅおよびキャリア２３ｂから出力軸２６に対して動力が伝達される。

なお、２速クラッチ２２ｂの作動時に、上述したＬ，Ｍ，Ｈのクラッチ１２ａ〜１２ｃの作動と組み合わせることにより、前進４速（Ｆ４）から６速（Ｆ６）の変速段を得ることができる。この場合の変速比の一例を図４に示している。具体的には、Ｆ４の変速比として２．１６３、Ｆ５の変速比として１．６０６、Ｆ６の変速比として１．２０３を設定することができる。このとき、図４に示すように、Ｆ３−Ｆ４間の段間比は１．３０８、Ｆ４−Ｆ５間の段間比は１．３４８、Ｆ５−Ｆ６間の段間比は１．３３５である。

３速クラッチ２２ｃは中間軸２１と２速遊星歯車列２４のキャリア２４ｂとを選択的に接合する。そして、３速クラッチ２２ｃの作動時（クラッチ接続時）には、中間軸２１に入力された動力の一部が、２速遊星歯車列２４のキャリア２４ｂと一体化されたキャリア２５ｂ、１速遊星歯車列２３のリングギア２３ｃ、遊星ギア２３ｅ、キャリア２３ｂから出力軸２６に対して伝達されるとともに、残りの動力が１速遊星歯車列２３のサンギア２３ａを介して、遊星ギア２３ｅ、キャリア２３ｂから出力軸２６に対して動力が伝達される。

なお、３速クラッチ２２ｃの作動時に、上述したＬ，Ｍ，Ｈのクラッチ１２ａ〜１２ｃの作動と組み合わせることにより、前進７速（Ｆ７）から９速（Ｆ９）の変速段を得ることができる。この場合の変速比の一例を図４に示している。具体的には、Ｆ７の変速比として１．０００、Ｆ８の変速比として０．７４２、Ｆ９の変速比として０．５５６を設定することができる。このとき、図４に示すように、Ｆ６−Ｆ７間の段間比は１．２０３、Ｆ７−Ｆ８間の段間比は１．３４８、Ｆ８−Ｆ９間の段間比は１．３３５である。

後進クラッチ２２ｄは後進遊星歯車列２５のリングギア２５ｃと後段側変速部２０のケース（固定部）とを選択的に接合する。そして、後進クラッチ２２ｄの作動時（クラッチ接続時）には、中間軸２１に入力された動力は、後進遊星歯車列２５のサンギア２５ａから遊星ギア２５ｅを経て、キャリア２５ｂ、１速遊星歯車列２３のリングギア２３ｃ、遊星ギア２３ｅ、キャリア２３ｂを介して出力軸２６に伝達される。なお、後進クラッチ２２ｄの作動時に、上述したＬ，Ｍ，Ｈのクラッチ１２ａ〜１２ｃの作動と組み合わせることにより、後進１速（Ｒ１）から３速（Ｒ３）の変速段を得ることができる。この場合の変速比の一例を図４に示している。具体的には、Ｒ１の変速比として−４．５７１、Ｒ２の変速比として−３．３９４、Ｒ３の変速比として−２．５４１を設定することができる。このとき、図４に示すように、Ｒ１−Ｒ２間の段間比は１．３４８、Ｒ２−Ｒ３間の段間比は１．３３５である。

［本トランスミッション１および前段側変速部１０の特徴］
（１）
本実施形態の前段側変速部１０は、Ｍ遊星歯車列１３のキャリア１３ｂとＨ遊星歯車列１４のキャリア１４ｂとは、ともに入力軸１１に接続されている。そして、Ｍ遊星歯車列１３のリングギア１３ｃは中間軸２１に接続されている。

これにより、Ｍ，Ｈクラッチ１２ｂ，１２ｃの作動時においては、入力軸１１からキャリア１３ｂに対して動力が入力され、リングギア１３ｃから出力されるように構成することができる。よって、上述した２つの遊星歯車列の組み合わせによって、Ｌ，Ｍ，Ｈの各クラッチ１２ａ〜１２ｃの作動時における減速比を、すべて１．０００以下に設定することができる。この結果、出力側の中間軸２１に伝達されるトルクが大きくなるはなく、トランスミッション１の構成を簡素化することができる。

さらに、上述したように、Ｍ，Ｈ遊星歯車列１３，１４の構成および動力の入出力の関係により、Ｈ，Ｍ，Ｌの段間比をほぼ同等にすることができる。このため、後段側に配置された前進３段、後進１段の後段側変速部２０との組み合わせによって、前進９段、後進３段の変速段を容易に構成することができる。

（２）
本実施形態のトランスミッション１では、図１および図２に示すように、上述した前段側変速部１０の出力側に、後段側変速部２０が配置されている。後段側変速部２０は、１速、２速、３速、後進の各クラッチ２２ａ〜２２ｄを含むクラッチ機構と、１速，２速，後進の各遊星歯車列２３〜２５と、を備えている。

これにより、前段側変速部１０において、３段の変速段（Ｌ，Ｍ，Ｈ）間においてほぼ等段間比にすることができる。したがって、この前段側変速部１０に前進３段、後進１段の後段側変速部２０を組み合わせるだけで、容易に前進９段、後進３段の等段間比の多段化されたトランスミッション１をコンパクトに構成することができる。

（３）
本実施形態のトランスミッション１では、後進クラッチ２２ｄおよび後進遊星歯車列２５が、１速クラッチ２２ａおよび１速遊星歯車列２３よりも入力側に配置されている。よって、後進クラッチ等が最も出力側に配置された構成と比較して、後進時における変速段の減速比が必要以上に大きくなってしまうことを回避することができる。この結果、後進時における走行速度や走行トルクを適度な大きさに設定することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、前段側変速部１０の後段に配置された後段側変速部２０の構成として、前段側から、３速クラッチ２２ｃ、２速クラッチ２２ｂと２速遊星歯車列２４、後進クラッチ２２ｄと後進遊星歯車列２５、１速クラッチ２２ａと１速遊星歯車列２３、の順に配置した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

つまり、後段側変速部の構成としては、他の構成を有する変速部を組み合わせて用いてもよい。

例えば、図５に示すように、後段側変速部３０の構成として、前段側から順に、３速クラッチ３２ｃ、２速クラッチ３２ｂと２速遊星歯車列３４、１速クラッチ３２ａと１速遊星歯車列３３、後進クラッチ３２ｄと後進遊星歯車列３５、が配置され、中間軸３１側から出力軸３６へと動力を伝達するトランスミッション１００であってもよい。

この図５に示すトランスミッション１００では、１速遊星歯車列３３は、１速クラッチ３２ａと選択的に接合され、サンギア３３ａと、キャリア３３ｂと、キャリア３３ｂに回転可能に支持された遊星ギア３３ｅと、リングギア３３ｃと、を含んでいる。

また、２速遊星歯車列３４は、２速クラッチ３２ｂと選択的に接合され、サンギア３４ａと、キャリア３４ｂと、キャリア３４ｂに回転可能に支持された遊星ギア３４ｅと、リングギア３４ｃと、を含んでいる。

後進遊星歯車列３５は、後進クラッチ３２ｄと選択的に接合され、サンギア３５ａと、キャリア３５ｂと、キャリア３５ｂに回転可能に支持された遊星ギア３５ｅと、リングギア３５ｃと、を含んでいる。

そして、リングギア３３ｃと、キャリア３４ｂと、サンギア３５ａとが、３速クラッチ３２ｃを介して中間軸３１に連結されている。また、サンギア３３ａ，３４ａは一体回転するように互いに連結されている。また、キャリア３３ｂ，３５ｂが出力軸３６に連結されている。

また、１速クラッチ３２ａはリングギア３３ｃとケース（固定部）との間を接断し、２速クラッチ３２ｂはリングギア３４ｃとケース（固定部）との間を接断し、３速クラッチ３２ｃは中間軸３１とキャリア３４ｂとの間を連結する。また、後進クラッチ３２ｄはリングギア３５ｃとケース（固定部）との間を連結する。

この場合には、後進遊星歯車列３５等が最後段側に配置されているため、後進１速の減速比を相当大きくして十分な牽引力を確保することができる。このため、後進時において牽引力が必要な車両に対して適用可能となる。

（Ｂ）
上記実施形態では、前段側変速部１０のＨ，Ｍ，Ｌの減速比として、０．５５６、０．７４２、１．０００に設定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、Ｈ−Ｍ間およびＭ−Ｌ間においてほぼ等段間比となる減速比が設定されていれば、上記減速比の値よりも大きくなるように設定してもよいし、小さくなるように設定してもよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、後段側変速部２０の構成として、前進３段、後進１段の変速機を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、前進４段、後進１段のように、さらに多段化が可能な変速機を後段側変速部として組み合わせてもよい。この場合には、変速機全体として、前進１２段、後進３段というさらに多段化された変速機を得ることができる。

（Ｄ）
上記実施形態では、本発明に係るトランスミッション１を、ダンプトラックに搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ホイルローダ等の他の建設車両に搭載されていてもよいし、他の作業車両に搭載されてもよい。

本発明の遊星歯車式変速機は、後段側の変速部に伝達されるトルクを抑制することで、後段に配置されるギアを大きくしたり、増速ギア等の余分な部品を追加したりすることなく、簡易な構成のままで多段化されたギアトレインを構成することができる。このため、複数の変速段を切り換えて走行速度や牽引力を変更しながら走行する車両全般に対して広く適用可能である。

Claims (10)

1. 動力が入力される入力軸を含む前段側変速部と、
   前記前段側変速部に連結された中間軸と、動力を出力する出力軸と、を含む後段側変速部と、
   を備え、
   前記前段側変速機は、
   第１サンギアと、前記第１サンギアに噛み合う複数の第１遊星ギアと、前記入力軸接続されるとともに複数の前記第１遊星ギアを回転可能に支持する第１キャリアと、前記中間軸に接続されるとともに複数の前記第１遊星ギアが噛み合う第１リングギアと、を有する第１遊星歯車列と、
   前記第１サンギアに連結され一体回転可能な第２サンギアと、前記第２サンギアに噛み合う複数の内周側第２遊星ギアと、複数の前記内周側第２遊星ギアに噛み合う複数の外周側第２遊星ギアと、前記入力軸に接続されるとともに前記内周側及び外周側第２遊星ギアを回転可能に支持する第２キャリアと、複数の前記外周側第２遊星ギアが噛み合う第２リングギアと、を有する第２遊星歯車列と、
   前記入力軸と前記中間軸との間を接断する第１クラッチと、
   前記第２サンギアを回転可能あるいは回転禁止にする第２クラッチと、
   前記第２リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする第３クラッチと、
   を有している、
   遊星歯車式変速機。
2. 前記第２遊星歯車列の出力は前記第１遊星歯車列を介して前記中間軸に接続されている、請求項１に記載の遊星歯車式変速機。
3. 前記第２遊星歯車列の増速比は前記第１遊星歯車列の増速比よりも大きい、請求項１に記載の遊星歯車式変速機。
4. 前記後段側変速部は、低速、中速、高速、後進の前進３段、後進１段の変速段を構成する変速機であって、
   第３サンギアと、前記第３サンギアに噛み合う複数の第３遊星ギアと、前記出力軸に接続されるとともに複数の前記第３遊星ギアを回転可能に支持する第３キャリアと、複数の前記第３遊星ギアが噛み合う第３リングギアと、を有する第３遊星歯車列と、
   第４サンギアと、前記第４サンギアに噛み合う複数の第４遊星ギアと、複数の前記第４遊星ギアを回転可能に支持する第４キャリアと、複数の前記第４遊星ギアが噛み合う第４リングギアと、を有する第４遊星歯車列と、
   第５サンギアと、前記第５サンギアに噛み合う複数の第５遊星ギアと、複数の前記第５遊星ギアを回転可能に支持する第５キャリアと、複数の前記第５遊星ギアが噛み合う第５リングギアと、を有する第５遊星歯車列と、
   前記第３リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする低速クラッチと、
   前記第４リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする中速クラッチと、
   前記中間軸と前記第４キャリアおよび前記第５キャリアとを接断する高速クラッチと、
   前記第５リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする後進クラッチと、
   を有している、
   請求項１に記載の遊星歯車式変速機。
5. 前記第３サンギア、前記第４サンギアおよび前記第５サンギアはともに前記中間軸に連結されている、請求項４に記載の遊星歯車式変速機。
6. 前記第５遊星ギアは、前記第５サンギアに噛み合う複数の内周側第５遊星ギアと、前記第５リングギアに噛み合う外周側第５遊星ギアと、を有している、請求項４に記載の遊星歯車式変速機。
7. 前記第３リングギア、前記第４キャリアおよび前記第５キャリアは一体回転するように互いに連結されている、請求項４に記載の遊星歯車式変速機。
8. 前記後段側変速部は、低速、中速、高速、後進の前進３段、後進１段の変速段を構成する変速機であって、
   第３サンギアと、前記第３サンギアに噛み合う複数の第３遊星ギアと、前記出力軸に接続されるとともに複数の前記第３遊星ギアを回転可能に支持する第３キャリアと、複数の前記第３遊星ギアが噛み合う第３リングギアと、を有する第３遊星歯車列と、
   第４サンギアと、前記第４サンギアに噛み合う複数の第４遊星ギアと、複数の前記第４遊星ギアを回転可能に支持する第４キャリアと、複数の前記第４遊星ギアが噛み合う第４リングギアと、を有する第４遊星歯車列と、
   第５サンギアと、前記第５サンギアに噛み合う複数の第５遊星ギアと、前記出力軸に接続されるとともに複数の前記第５遊星ギアを回転可能に支持する第５キャリアと、複数の前記第５遊星ギアが噛み合う第５リングギアと、を有する第５遊星歯車列と、
   前記第３リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする低速クラッチと、
   前記第４リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする中速クラッチと、
   前記中間軸と前記第４キャリアとを接断する高速クラッチと、
   前記第５リングギアを回転可能あるいは回転禁止にする後進クラッチと、
   を有している、
   請求項１に記載の遊星歯車式変速機。
9. 前記第３サンギアおよび前記第４サンギアは前記中間軸に連結されている、請求項８に記載の遊星歯車式変速機。
10. 前記第３リングギア、前記第４キャリアおよび前記第５サンギアは一体回転するように互いに連結されている、請求項８に記載の遊星歯車式変速機。

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