特開 2022-184479 多段変速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022184479

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】多段変速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/66 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

F16H3/66 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021092359

(22)【出願日】2021-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松尾 拓

(72)【発明者】

【氏名】安田 伸人

(72)【発明者】

【氏名】塩原 正樹

(72)【発明者】

【氏名】相田 倫弘

【テーマコード（参考）】

3J528

【Ｆターム（参考）】

3J528EA09

3J528EA25

3J528EA30

3J528EB62

3J528EB66

3J528EB83

3J528EB93

3J528FB03

3J528FC13

3J528FC25

3J528FC62

3J528GA07

3J528GA12

3J528HA12

3J528JA03

3J528JD06

3J528JE04

3J528JF02

3J528JG04

3J528JH02

3J528JM03

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】多段変速機１００は、入力部材７と、出力部材１０と、第１～第３遊星歯車セット１～３と、第１～第４クラッチ５１～５４と、第１～第２ブレーキ６１～６２とを備えている。各々の遊星歯車セット１～３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。第１～第４クラッチ５１～５４および第１～第２ブレーキ６１～６２の少なくとも１つが、各遊星歯車セット１～３に動作可能に結合され、入力部材７と出力部材１０との間に、少なくとも前進１０段のギヤ比と少なくとも後進１段のギヤ比とを含む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。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。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力部材と、
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。

【請求項2】

入力部材と、
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。

【請求項3】

入力部材と、
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。

【請求項4】

入力部材と、
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。

【請求項5】

入力部材と、
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。

【請求項6】

入力部材と、
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。

【請求項7】

入力部材と、
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。

【請求項8】

入力部材と、
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。

【請求項9】

前記第１遊星歯車セットの前記リングギヤおよび前記第３遊星歯車セットの前記サンギヤに連続的に連結される中間結合部材をさらに備える、請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の多段変速機。

【請求項10】

前記入力部材は、前記第１遊星歯車セットの前記遊星キャリアに連続的に連結される、請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の多段変速機。

【請求項11】

前記出力部材は、前記第３遊星歯車セットの前記遊星キャリアに連続的に連結される、請求項２から請求項１０のいずれか１項に記載の多段変速機。

【請求項12】

前記第１遊星歯車セットと前記第３遊星歯車セットとは、シングルピニオン式の遊星歯車機構であり、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多段変速機に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第９１８８２００号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【発明の効果】

【0007】

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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る多段変速機の概略図である。

【図2】第１実施形態に係る多段変速機の各速度段においてオン状態となる各クラッチまたは各ブレーキを示す表である。

【図3】第１実施形態に係る多段変速機の各遊星歯車セットにおける歯数比を示す表である。

【図4】第２実施形態に係る多段変速機の概略図である。

【図5】第２実施形態に係る多段変速機の各速度段においてオン状態となる各クラッチまたは各ブレーキを示す表である。

【図6】第２実施形態に係る多段変速機の各遊星歯車セットにおける歯数比を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

［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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

［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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【符号の説明】

【0084】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】