JP7705565B2

JP7705565B2 - ユニット

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Publication number: JP7705565B2
Application number: JP2024548087A
Authority: JP
Inventors: 晃神山; 堅一渡邊; 郁夫広瀬
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2023-07-05
Publication date: 2025-07-09
Anticipated expiration: 2043-07-05
Also published as: CN119698528A; EP4592556A1; WO2024062722A1; EP4592556A4; JPWO2024062722A1

Description

本発明は、動力伝達機構を内部に有するユニットに関する。

特許文献１には、前進２速の電動車両用自動変速機ユニットが開示されている。当該ユニットにおいては、二つの摩擦クラッチの係合状態を切り替えることで、１速と、１速よりも変速比（＝入力回転速度／出力回転速度）が小さな２速を実現することができる。

同様のユニットは、特許文献２から４にも開示されている。

ドイツ特許出願公開第１０２０１９１１６３６０号明細書ドイツ特許出願公開第１０２０１９１１９９５１号明細書中国特許第１０６１９５１９４号明細書中国実用新案第２０６０００９５９号明細書

前進２速の電動車両用自動変速機ユニットにおいては、１速の変速比を大きくするほど減速によるトルク増幅効果が高くなるので、１速の変速比を大きくするほどモータの最大トルクを小さくすることができ、体格の小さなモータを選択することができる。これに対し、２速の変速比は、小さくするほどある車速を実現する際のモータの回転速度が低くなり、高速巡行時に有利である。

しかしながら、上記設計思想のもと１速及び２速の変速比をそれぞれ設定すると、１速と２速を切り替える際の段間比（＝１速の変速比／２速の変速比）が大きくなり、変速ショックが大きくなる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、動力伝達機構を内部に有するユニットにおいて、変速時の段間比を小さくすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、
入力要素と、
出力要素と、
第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構を２箇所において互いの回転要素を結合することで構成され、速度線図上において第１回転部位、第２回転部位、第３回転部位及び第４回転部位がこの順で並ぶ歯車装置と、
を備え、
前記入力要素は、前記第１回転部位に接続可能、かつ、前記第２回転部位に接続可能であり、
前記出力要素は、前記第３回転部位に接続され、
前記第４回転部位は、回転状態と非回転状態を切り替え可能である、
ユニットが提供される。

上記態様によれば、入力要素の接続先（第１回転部位及び第２回転部位のいずれか一方又は両方）、及び、第４回転部位の回転状態を切り替えることにより、三つの変速段を実現することができる。段間比が小さくなるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができる。また、３速では変速比が１になるので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るユニットのスケルトン図である。図２は、各変速段における各係合要素の係合状態を示した係合表である。図３は、ユニットの速度線図である。図４Ａは、変形例のスケルトン図である。図４Ｂは、変形例のスケルトン図である。図５Ａは、別の変形例のスケルトン図である。図５Ｂは、図５Ａに示した変形例の速度線図である。図６は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図７は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図８は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図９は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１０は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１１は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１２は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１３は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１４は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１５は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１６は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１７は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１８は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図１９は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２０は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２１は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２２は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２３は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２４は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２５は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２６は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２７は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２８は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図２９は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図３０は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図３１は、さらに別の変形例のスケルトン図である。図３２は、さらに別の変形例のスケルトン図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書で使用する用語の定義は次の通りである。

「ユニット」とは、歯車機構、差動歯車機構等の動力伝達機構を内部に有する装置全般を意味し、モータ及び動力伝達機構を有するモータユニット、自動変速機ユニット、減速機ユニット等が含まれる。

「変速比」とは、ユニットの入力回転速度を出力回転速度で割った値である。「入力回転」には、ユニット外の動力源からユニットに入力される回転だけでなく、ユニット内の動力源からユニットに入力される回転も含まれる。

「段間比」は、ユニットで実現される二つの変速比について、大きい方（低速用）の変速比を小さい方（高速用）の変速比で割った値である。

「軸方向」とは、ユニットを構成する部品の回転軸の軸方向を意味する。部品は、モータ、歯車機構、差動歯車機構等である。「径方向」とは、回転軸の中心軸からの半径方向を意味する。

「ハウジング」とは、モータ、インバータ及び動力伝達機構を収容する収容体を意味し、一つ以上のケースから構成される。モータを収容するケース、インバータを収容するケース及び動力伝達機構を収容するケースが一体形成されている態様は、「３ｉｎ１」と呼ばれる。

「モータ」は、電動機機能を有する回転電機を意味し、電動機機能に加え発電機機能を有していてもよい。

「要素Ａが要素Ｂに接続される」とは、要素Ａと要素Ｂとの間で動力伝達可能な態様で要素Ａが上流又は下流の要素Ｂに接続されていることを意味する。動力の入力側が上流であり、動力の出力側が下流である。要素Ａが直接又は他の部材を介して要素Ｂに連結されている態様に限定されず、クラッチ等を介して接続されていてもよい。

「要素Ａが要素Ｂに結合される」とは、要素Ａと要素Ｂが直接、又は、他の部材を介して間接的に繋がっており、要素Ａと要素Ｂが一体化されている状態を意味する。言い換えると、要素Ａと要素Ｂが一体回転する状態という言い方もできる。また、要素Ａと要素Ｂがブレーキ又はクラッチを介さず接続されている状態を意味し、要素Ａと要素Ｂとが常時接続した状態ともいえる。

「要素Ａが要素Ｂに固定される」とは、要素Ａが要素Ｂに直接固定される態様、要素Ａが要素Ａ、Ｂ以外の要素Ｃを介して要素Ｂに固定される態様の両方が含まれる。「要素Ａが固定される」とは、要素Ａが他の要素に固定され、回転不能な状態を意味する。

「所定方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップする」とは、所定方向（軸方向、径方向、重力方向等）に要素Ａと要素Ｂが並び、所定方向から観察した場合に要素Ａと要素Ｂが少なくとも部分的に重畳する状態を指す。「所定方向に要素Ａと要素Ｂがオーバーラップする」と同義である。軸方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップする場合は、要素Ａと要素Ｂは同軸である。図面において要素Ａと要素Ｂが所定方向に並んで描かれている場合は、所定方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップしていることを意味する。

これに対し、「所定方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップしない」とは、所定方向（軸方向、径方向、重力方向、車両走行方向等）に要素Ａと要素Ｂが並んでおらず、所定方向から観察した場合に要素Ａと要素Ｂが重畳する部分を有さない状態を指す。「所定方向に要素Ａと要素Ｂがオーバーラップしない」と同義である。図面において要素Ａと要素Ｂが所定方向に並ばないように描かれている場合は、所定方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップしていないことを意味する。

「所定方向視において要素Ａが要素Ｂと要素Ｃの間に配置される」とは、所定方向（軸方向、径方向、重力方向等）から観察した場合に要素Ａが要素Ｂと要素Ｃの間にあることが観察されることを意味する。例えば、要素Ｂ、要素Ａ、要素Ｃがこの順で軸方向に沿って並んでいる場合は、径方向視において要素Ａが要素Ｂと要素Ｃの間にあることが観察されるので、要素Ａは要素Ｂと要素Ｃの間に位置しているといえる。軸方向視において要素Ａが要素Ｂ、Ｃとオーバーラップしている必要はない。図面において要素Ａが要素Ｂと要素Ｃの間に描かれている場合は、所定方向視において要素Ａが要素Ｂと要素Ｃの間に位置することを意味する。

「要素Ａが要素Ｂの軸方向外側に配置される」とは、要素Ａが要素Ｂの軸方向一方側又は軸方向他方側に配置されることを意味し、軸方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップする場合に加え、要素Ａと要素Ｂの径方向位置が相違して要素Ａと要素Ｂがオーバーラップしない場合も含む。

「要素Ａが要素Ｂの径方向外側（又は径方向内側）に配置される」とは、要素Ａの径方向位置が要素Ｂの径方向位置よりも外側（又は内側）であることを意味し、径方向視において要素Ａと要素Ｂがオーバーラップする場合に加え、要素Ａと要素Ｂの軸方向位置が相違して要素Ａと要素Ｂがオーバーラップしない場合も含む。

「近接配置される」とは、二つの要素同士が軸方向視又は径方向視でオーバーラップする部分を有し、かつ、二つの要素の間に他の要素が挟まれていない状態を意味する。例えば、「二つの係合要素が近接配置される」とは、二つの係合要素の間に遊星歯車機構等が配置されないことを意味する。図面において要素Ａと要素Ｂの間に他の要素が描かれていない場合は、要素Ａと要素Ｂは近接配置されることを意味する。

「係合要素の一方側」及び「係合要素の他方側」とは、係合要素が係合状態のときに相対回転不能になり、解放状態のときに相対回転可能になる、係合要素に含まれる二つの要素を意味する。「係合要素の一方側」及び「係合要素の他方側」は、回転要素同士の組み合わせであってもよいし、回転要素と非回転要素の組み合わせであってもよく、一般的に、前者はクラッチ、後者はブレーキと呼ばれる。また、「係合要素の片側」とは、「係合要素の一方側」及び「係合要素の他方側」のいずれか一方を意味する。

その他の用語については明細書本文中で適宜定義する。

図１は、本発明の実施形態に係るユニット１００の基本構造を示すスケルトン図である。ユニット１００は、図示しない動力源としてのモータから入力要素ＩＮに入力される回転を、変速段に応じた変速比で変速し、出力要素ＯＵＴから図示しない駆動輪へと伝達する電動車両用の前進３速の自動変速機ユニットである。入力要素ＩＮ及び出力要素ＯＵＴは、それぞれギヤ、回転軸等で構成される。モータは正回転、逆回転を切り替えることができるので、ユニット１００は後進段を有していない点において、動力源に内燃機関を用いる車両用のユニットと設計思想が明確に相違する。

ユニット１００は、ハウジング１内に、入力要素ＩＮ、歯車装置２、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１、出力要素ＯＵＴ、図示しないモータ及びインバータを収容した、いわゆる３ｉｎ１のユニットである。ハウジング１は、車両に対して回転不能に固定される。

入力要素ＩＮの一端はモータの出力軸に接続され、入力要素ＩＮはモータから入力される動力によって回転する。入力要素ＩＮの回転速度がユニット１００の入力回転速度である。モータはインバータを介してユニット１００外のバッテリ（図示せず）と電気的に接続されており、バッテリから電力供給を受けて電動機として機能する。また、モータは発電機として機能することもできる。

歯車装置２は、第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２を近接配置し、二か所において互いの回転要素を結合することで構成される。

第１遊星歯車機構ＰＧ１は、第１回転要素としての第１サンギヤＳ１と、複数の第１ピニオンギヤ（図示せず）と、複数の第１ピニオンギヤを回転自在に支持する第２回転要素としての第１キャリヤＣ１と、第３回転要素としての第１リングギヤＲ１とを有するシングルピニオン遊星歯車機構である。第１サンギヤＳ１は複数の第１ピニオンギヤと噛合っており、複数の第１ピニオンギヤは第１リングギヤＲ１と噛合っている。

第２遊星歯車機構ＰＧ２は、第４回転要素としての第２サンギヤＳ２と、複数の第２ピニオンギヤ（図示せず）と、複数の第２ピニオンギヤを回転自在に支持する第５回転要素としての第２キャリヤＣ２と、第６回転要素としての第２リングギヤＲ２とを有するシングルピニオン遊星歯車機構である。第２サンギヤＳ２は複数の第２ピニオンギヤと噛合っており、複数の第２ピニオンギヤは第２リングギヤＲ２と噛合っている。

図中符号ＰＧ１、ＰＧ２の横の括弧書きのＳは、遊星歯車機構がシングルピニオン遊星歯車機構であることを示している。なお、本実施形態では登場しないが、遊星歯車機構がダブルピニオン遊星歯車機構である場合は、括弧書きのＤをＰＧ１、ＰＧ２の横に付けるものとする。

第１サンギヤＳ１は第２サンギヤＳ２と結合されている。第１キャリヤＣ１は第２リングギヤＲ２及び出力要素ＯＵＴと結合されている。このように第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２を二か所で結合することで、第１回転部位Ｐ１が第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２で構成され、第２回転部位Ｐ２が第２キャリヤＣ２で構成され、第３回転部位Ｐ３が第１キャリヤＣ１と第２リングギヤＲ２で構成され、第４回転部位Ｐ４が第１リングギヤＲ１で構成される。

出力要素ＯＵＴの回転速度がユニット１００の出力回転速度である。

第１係合要素ＣＬ１は油圧式又は電動式のクラッチである。第１係合要素ＣＬ１を係合状態としたときに係合されることになる第１係合要素ＣＬ１の二つの部位を一方側、他方側とすると、一方側は歯車装置２の内周側を通る接続部材Ｍを介して入力要素ＩＮに接続されており、他方側は第２キャリヤＣ２で構成される第２回転部位Ｐ２に接続されている。これにより、第１係合要素ＣＬ１を係合すれば、入力要素ＩＮを第２キャリヤＣ２で構成される第２回転部位Ｐ２に接続することができる。

第２係合要素ＣＬ２は油圧式又は電動式のクラッチである。第２係合要素ＣＬ２を係合状態としたときに係合されることになる第２係合要素ＣＬ２の二つの部位を一方側、他方側とすると、一方側は入力要素ＩＮに接続されており、他方側は第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２で構成される第１回転部位Ｐ１に接続されている。これにより、第２係合要素ＣＬ２を係合すれば、入力要素ＩＮを第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２で構成される第１回転部位Ｐ１に接続することができる。

歯車装置２の内周側を通る接続部材Ｍを介して、第１係合要素ＣＬ１の一方側を入力要素ＩＮに接続するようにしたことで、第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２を歯車装置２に対して軸方向両側に分散させて配置、すなわち、径方向視で歯車装置２を第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２との間に配置することができる。

第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２を歯車装置２に対して軸方向同じ側に配置した場合は、一方が他方の内周側に配置されることになり、レイアウト制約を受けにくいアクチュエータ（コントロールバルブユニットから油圧を供給する油圧アクチュエータ等）を採用する必要性が高まる。

これに対し、第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２を歯車装置２に対して軸方向両側に分散させて配置した場合は、一方を他方の内周側に配置しないレイアウトを採用することができる。これにより、第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２のアクチュエータとしてレイアウト制約を受けやすいアクチュエータ（反力の関係でハウジング１等に固定し、電源ケーブルを接続する必要のある電動アクチュエータや、ハウジング１等に油圧供給ユニットを取り付け、油圧供給ユニットと配管で接続する必要のある油圧アクチュエータ等）を採用しやすくなり、第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２に用いるアクチュエータの選択自由度が向上する。

また、第１係合要素ＣＬ１の一方側と第２係合要素ＣＬ２の一方側はともに入力要素ＩＮに接続されて一体的に回転するので、これらを共用化、すなわち一体部品として構成することができる。例えば、第１係合要素ＣＬ１、第２係合要素ＣＬ２をそれぞれ、ドラムとハブの間に複数の摩擦板を配置する多板式クラッチで構成する場合であれば、一方のドラムの外周に他方のハブを形成することにより、一体部品として構成することが可能である。これにより、ユニット１００の部品点数を低減することができる。

第３係合要素Ｂ１は油圧式又は電動式のブレーキである。第３係合要素Ｂ１を係合状態としたときに係合されることになる第３係合要素Ｂ１の二つの部位を一方側、他方側とすると、一方側は第１リングギヤＲ１で構成される第４回転部位Ｐ４に接続されており、他方はハウジング１に固定されている。これにより、第３係合要素Ｂ１を係合すれば第１リングギヤＲ１で構成される第４回転部位Ｐ４をハウジング１に固定することができる。

第３係合要素Ｂ１は、第１係合要素ＣＬ１、第２係合要素ＣＬ２に対して径方向外側に配置されるので、第３係合要素Ｂ１としては、レイアウト制約を受けにくいアクチュエータ、レイアウト制約を受けやすいアクチュエータいずれも採用することができる。

第３係合要素Ｂ１は、セレクタブルワンウェイクラッチで構成してもよい。セレクタブルワンウェイクラッチは、電動アクチュエータによって動作状態を切り替え可能、かつ、制限する回転の方向が異なる一対のラチェット機構で構成され、一対のラチェット機構の一方のみを動作させると、ワンウェイクラッチ状態になり、一対のラチェット機構の両方を動作させると係合状態となるクラッチである。

これら第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１を備えたことにより、第１係合要素ＣＬ１及び第２係合要素ＣＬ２の一方を係合し、他方を解放することで、入力要素ＩＮを第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２からなる第１回転部位Ｐ１、又は、第２キャリヤＣ２からなる第２回転部位Ｐ２に選択的に接続することができる。また、第１係合要素ＣＬ１及び第２係合要素ＣＬ２の両方を係合することで、入力要素ＩＮを第１回転部位Ｐ１及び第２回転部位Ｐ２に接続することができる。

また、第３係合要素Ｂ１の係合状態を変更することで、第１リングギヤＲ１からなる第４回転部位Ｐ４を回転状態又は非回転状態に切り替えることができる。

また、径方向視において、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１は歯車装置２の軸方向外側に配置される。第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２の間に係合要素を配置しないので、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のレイアウト自由度が増し、また、ユニット１００の軸方向の寸法を小さくすることができる。

また、軸方向視において、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１は歯車装置２とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット１００の径方向の寸法を小さくすることができる。

図２は、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１の係合状態とユニット１００において実現される変速段との関係を示した係合表である。表中、黒丸は係合状態、無印は解放状態を示している。

係合表に示されるように、１速は、第２係合要素ＣＬ２及び第３係合要素Ｂ１を係合し、第１係合要素ＣＬ１を解放することで実現される。２速は、第１係合要素ＣＬ１及び第３係合要素Ｂ１を係合し、第２係合要素ＣＬ２を解放することで実現される。３速は、第１係合要素ＣＬ１及び第２係合要素ＣＬ２を係合し、第３係合要素Ｂ１を解放することで実現される。

いずれの変速段も、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のうち二つを係合させることで実現され、解放される係合要素は一つである。解放される係合要素が多板式クラッチのように解放状態であっても相対回転を生じる部位同士が接触し、引きずりトルクを発生させる場合は、変速段を実現するにあたり解放される係合要素の数が少ないほどメカロスを低減することができる。本実施形態では、いずれの変速段においても解放される係合要素が一つなので、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１として引きずりトルクを発生させる係合要素を用いる場合であっても、メカロスを抑え、ユニット１００が搭載される車両の電費を向上させることができる。

また、図３は、ユニット１００の速度線図である。速度線図上においては、第１～第４回転部位Ｐ１～Ｐ４がこの順で並び、各回転部位は縦線ｌ１～ｌ４が対応する。

第１遊星歯車機構ＰＧ１はシングルピニオン遊星歯車機構であるので、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１の間に第１キャリヤＣ１が配置される。第２遊星歯車機構ＰＧ２もシングルピニオン遊星歯車機構であるので、第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２の間に第２キャリヤＣ２が配置される。

第１係合要素ＣＬ１が係合されて第２係合要素ＣＬ２が解放されるときは、入力要素ＩＮは第２回転部位Ｐ２に接続されるので、縦線ｌ２が入力要素ＩＮに対応する。逆に、第１係合要素ＣＬ１が解放されて第２係合要素ＣＬ２が係合されるときは、入力要素ＩＮは第１回転部位Ｐ１に接続されるので、縦線ｌ１が入力要素ＩＮに対応する。

出力要素ＯＵＴは第３回転部位Ｐ３に接続されるので、縦線ｌ３が出力要素ＯＵＴに対応する。

縦線ｌ１と縦線ｌ３の間隔を１としたときの縦線ｌ３と縦線ｌ４の間隔α１は、第１サンギヤＳ１の歯数を第１リングギヤＲ１の歯数で割った値である。また、縦線ｌ１と縦線ｌ２の間隔を１としたときの縦線ｌ２と縦線ｌ３の間隔α２は、第２サンギヤＳ２の歯数を第２リングギヤＲ２の歯数で割った値である。

速度線図には各変速段に対応する直線Ｌ１～Ｌ３が描かれている。各変速段における各回転部位Ｐ１～Ｐ４の回転速度は、各変速段に対応する直線Ｌ１～Ｌ３と縦線ｌ１～ｌ４との交点の縦座標で表される。

１速においては、第２係合要素ＣＬ２及び第３係合要素Ｂ１が係合され、第１係合要素ＣＬ１が解放される。これにより、入力要素ＩＮと第１回転部位Ｐ１の回転速度が等しくなり、第４回転部位Ｐ４の回転速度がゼロになるので、１速に対応する直線Ｌ１は点Ｘ３及び点Ｘ２を通る直線となる。出力要素ＯＵＴの回転速度は直線Ｌ１と縦線ｌ３の交点の縦座標であるｒ１となる。したがって、１速における変速比は、入力要素ＩＮの回転速度をｒｉｎとするとｒｉｎ／ｒ１となる。

２速においては、第１係合要素ＣＬ１及び第３係合要素Ｂ１が係合され、第２係合要素ＣＬ２が解放される。これにより、入力要素ＩＮと第２回転部位Ｐ２の回転速度が等しくなり、第４回転部位Ｐ４の回転速度がゼロになるので、２速に対応する直線Ｌ２は点Ｘ１及び点Ｘ２を通る、直線Ｌ１よりも傾きが大きな直線となる。出力要素ＯＵＴの回転速度は直線Ｌ２と縦線ｌ３の交点の縦座標であるｒ２となる。したがって、２速における変速比は、入力要素ＩＮの回転速度をｒｉｎとするとｒｉｎ／ｒ２となる。ｒ２はｒ１よりも大きいので、２速の変速比は１速の変速比よりも小さくなる。

３速においては、第１係合要素ＣＬ１及び第２係合要素ＣＬ２が係合され、第３係合要素Ｂ１が解放される。これにより、入力要素ＩＮ、第１～第４回転部位Ｐ１～Ｐ４及び出力要素ＯＵＴの回転速度が等しくなるので、３速に対応する直線Ｌ３は点Ｘ３及び点Ｘ１を通る傾きゼロの直線となる。入力要素ＩＮと出力要素ＯＵＴの回転速度が等しくなるので、３速における変速比は１になり、１速、２速の変速比よりも小さくなる。

したがって、ユニット１００においては、三つの変速段を実現することができるので、前進２速のユニットと比較して段間比が小さくなり、変速時のショックを前進２速のユニットよりも小さく抑えることができる。また、１速～３速を、それぞれ低速用、中速用、高速用として用いることができるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができる。

また、３速では変速比が１になる。つまり、歯車装置２を構成する全ての回転部位Ｐ１～Ｐ４が同一回転速度で回転するので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。高速巡航用の３速は使用頻度が高いので、３速で変速比１を実現することで高い電費向上効果が得られる。

続いて、本発明の実施形態の変形例について説明する。

図４Ａは、変形例に係るユニット１００のスケルトン図である。

第１遊星歯車機構ＰＧ１、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、図１に示したユニット１００と同じくシングルピニオン遊星歯車機構である。

このユニット１００では、第１回転部位Ｐ１を、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２を結合して構成し、第２回転部位Ｐ２を、第２キャリヤＣ２で構成し、第３回転部位Ｐ３を、第１キャリヤＣ１と第２リングギヤＲ２を結合して構成し、第４回転部位Ｐ４を、第１リングギヤＲ１で構成している。

そして、第１係合要素ＣＬ１の一方側を入力要素ＩＮに接続し、第１係合要素ＣＬ１の他方側を第２回転部位Ｐ２としての第２キャリヤＣ２に接続し、第２係合要素ＣＬ２の一方側を入力要素ＩＮに接続し、第２係合要素ＣＬ２の他方側を第１回転部位Ｐ１としての第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２に接続し、第３係合要素Ｂ１の一方側を、第４回転部位Ｐ４としての第１リングギヤＲ１に接続し、第３係合要素Ｂ１の他方側を、ハウジング１に固定している。

第２係合要素ＣＬ２の一方側は、図４Ｂに示すように、歯車装置２の内周側を通る接続部材Ｍを介して入力要素ＩＮに接続するようにしてもよい。

図４Ａ、図４Ｂに示した変形例によれば、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１はそれぞれ歯車装置２の軸方向外側に配置されるので、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のレイアウト自由度が増し、また、ユニット１００の軸方向の寸法を小さくすることができる。

また、第１係合要素ＣＬ１の一方側と第２係合要素ＣＬ２の一方側を共用化（一体部品化）することができ、これにより、ユニット１００の部品点数を低減することができる。

係合表は図２に示したものと同じであり、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のうち係合する二つを変更することで三つの変速段を実現することができる。段間比が小さくなるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができる。また、３速では変速比が１になるので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。

いずれの変速段においても解放される係合要素が一つなので、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１として引きずりトルクを発生させる係合要素を用いる場合であっても、メカロスを抑え、ユニット１００が搭載される車両の電費を向上させることができる。

また、図４Ｂに示した変形例によれば、第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２が歯車装置２に対して軸方向両側に分散されて配置され、第２係合要素ＣＬ２を第１係合要素ＣＬ１の内周側に配置しないレイアウトを採用することができる。これにより、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のアクチュエータとしてレイアウト制約を受けやすいアクチュエータを採用しやすくなり、アクチュエータの選択自由度が向上する。

速度線図は図３に示したものと同じである。

図５Ａは、別の変形例に係るユニット１００のスケルトン図である。

図１に示したユニット１００と異なり、第１遊星歯車機構ＰＧ１はダブルピニオン遊星歯車機構である。つまり、第１キャリヤＣ１は、第１サンギヤＳ１に噛合う複数の内側ピニオンギヤ（図示せず）と、第１リングギヤＲ１に噛合う複数の外側ピニオンギヤ（図示せず）とを回転自在に支持し、さらに、複数の内側ピニオンギヤと複数の外側ピニオンギヤとが噛合っている。第２遊星歯車機構ＰＧ２は図１に示したユニット１００と同じくシングルピニオン遊星歯車機構である。

このユニット１００では、第１回転部位Ｐ１を、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２を結合して構成し、第２回転部位Ｐ２を、第１キャリヤＣ１で構成し、第３回転部位Ｐ３を、第１リングギヤＲ１と第２リングギヤＲ２とを結合して構成し、第４回転部位Ｐ４を、第２キャリヤＣ２で構成している。

そして、第１係合要素ＣＬ１の一方側を入力要素ＩＮに接続し、第１係合要素ＣＬ１の他方側を第２回転部位Ｐ２としての第１キャリヤＣ１に接続し、第２係合要素ＣＬ２の一方側を入力要素ＩＮに接続し、第２係合要素ＣＬ２の他方側を第１回転部位Ｐ１としての第１サンギヤＳ１及び第２サンギヤＳ２に接続し、第３係合要素Ｂ１の一方側を、第４回転部位Ｐ４としての第２キャリヤＣ２に接続し、第３係合要素Ｂ１の他方側を、ハウジング１に固定している。

図５Ａに示した変形例によれば、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１はそれぞれ歯車装置２の軸方向外側に配置されるので、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のレイアウト自由度が増し、また、ユニット１００の軸方向の寸法を小さくすることができる。

図５Ｂは、図５Ａに示した変形例の速度線図である。第１遊星歯車機構ＰＧ１がダブルピニオン遊星歯車機構であるので、速度線図上では、第１サンギヤＳ１と第１キャリヤＣ１の間に第１リングギヤＲ１が配置されることになる。つまり、第２回転要素と第３回転要素がシングルピニオン遊星歯車機構の場合と逆になる。

第１～第４回転部位Ｐ１～Ｐ４を構成する回転要素、及び、縦線ｌ１～ｌ４の間隔が図３に示したものと相違するが、第１～第４回転部位Ｐ１～Ｐ４と第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１との接続関係が同じであるので、速度線図としては実質的に同一のものが得られる。

続いて本発明の実施形態の作用効果について説明する。

（１）本発明の実施形態においては、
図１、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示す例では、ユニット１００は、入力要素ＩＮと、
出力要素ＯＵＴと、
第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２を２箇所において互いの回転要素を結合することで構成され、速度線図上において第１回転部位Ｐ１、第２回転部位Ｐ２、第３回転部位Ｐ３及び第４回転部位Ｐ４がこの順で並ぶ歯車装置２（図３、図４Ｃ、図５Ｂ）と、
を備える。
入力要素ＩＮは、第１回転部位Ｐ１及び第２回転部位Ｐ２のいずれか一方又は両方に接続可能であり、
出力要素ＯＵＴは、第３回転部位Ｐ３に接続され、
第４回転部位Ｐ４は、回転状態と非回転状態を切り替え可能である。

本実施形態によれば、入力要素ＩＮの接続先（第１回転部位Ｐ１及び第２回転部位Ｐ２のいずれか一方又は両方）、及び、第４回転部位Ｐ４の回転状態を切り替えることにより、三つの変速段を実現することができる。段間比が小さくなるので、速度域に応じて適切な変速比を設定することができ、また、３速では変速比が１になるので、回転部位間の差回転に起因する動力伝達損失を低減することができる。

（２）歯車装置２は、図１、図４Ａ、図４Ｂに示すように構成することが可能である。
図１、図４Ａ、図４Ｂに示す例では、
第１遊星歯車機構ＰＧ１は、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１、第１リングギヤＲ１を備え、速度線図上において第１キャリヤＣ１が第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１の間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である（図３）。
第２遊星歯車機構ＰＧ２は、第２サンギヤＳ２、第２キャリヤＣ２、第２リングギヤＲ２を備え、速度線図上において第２キャリヤＣ２が第２サンギヤＳ２と第２リングギヤＲ２の間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である（図３）。
第１回転部位Ｐ１は、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２が結合されて構成され、
第２回転部位Ｐ２は、第２キャリヤＣ２で構成され、
第３回転部位Ｐ３は、第１キャリヤＣ１と第２リングギヤＲ２が結合されて構成され、
第４回転部位Ｐ４は、第１リングギヤＲ１で構成される。

図５Ａに示す例では、
第１遊星歯車機構ＰＧ１は、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１、第１リングギヤＲ１を備え、速度線図上において第１キャリヤＣ１が第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１の間に配置されるシングルピニオン遊星歯車機構である（図５Ｂ）。
第２遊星歯車機構ＰＧ２は、第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリヤＣ２を備え、速度線図上において第２リングギヤＲ２が第２サンギヤＳ２と第２キャリヤＣ２の間に配置されるダブルピニオン遊星歯車機構である（図５Ｂ）。
第１回転部位Ｐ１は、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２が結合されて構成され、
第２回転部位Ｐ２は、第１キャリヤＣ１で構成され、
第３回転部位Ｐ３は、第１リングギヤＲ１と第２リングギヤＲ２が結合されて構成され、
第４回転部位Ｐ４は、第２キャリヤＣ２で構成される。

（３）入力要素ＩＮの接続先、及び、第４回転部位Ｐ４の回転状態の切り替えは、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１により実現することができる。

図１、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示す例では、
ユニット１００は、第１係合要素ＣＬ１と、
第２係合要素ＣＬ２と、
第３係合要素Ｂ１と、
を備える。
第１係合要素ＣＬ１の一方側は、入力要素ＩＮに接続され、
第１係合要素ＣＬ１の他方側は、第２回転部位Ｐ２に接続され、
第２係合要素ＣＬ２の一方側は、入力要素ＩＮに接続され、
第２係合要素ＣＬ２の他方側は、第１回転部位Ｐ１に接続され、
第３係合要素Ｂ１の一方側は、第４回転部位Ｐ４に接続され、
第３係合要素Ｂ１の他方側は、固定される。

この構成によれば、軸方向視において、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１は歯車装置２とオーバーラップさせることが可能である。これらをオーバーラップさせた場合には、ユニット１００の径方向の寸法を小さくすることができる。

（４）図１、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示す例では、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１は、それぞれ歯車装置２の軸方向外側に配置される。これにより、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のレイアウト自由度が増し、また、ユニット１００の軸方向の寸法を小さくすることができる。

（５）図１、図４Ｂに示す例では、第１係合要素ＣＬ１の一方側又は第２係合要素ＣＬ２の一方側は、歯車装置２の内周側を通る接続部材Ｍを介して入力要素ＩＮに接続される。これにより、第１係合要素ＣＬ１と第２係合要素ＣＬ２が歯車装置２に対して軸方向両側に分散されて配置され、一方を他方の内周側に配置しないレイアウトを採用することができる。第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のアクチュエータとしてレイアウト制約を受けやすいアクチュエータを採用しやすくなり、アクチュエータの選択自由度が向上する。

（６）図１、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示す例では、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１のうち係合する２要素を変更することで三つの変速段を実現する（図２）。いずれの変速段においても解放される係合要素が一つなので、第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１として引きずりトルクを発生させる係合要素を用いる場合であっても、メカロスを抑え、ユニット１００が搭載される車両の電費を向上させることができる。

（７）図１、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示す例では、第１係合要素ＣＬ１の一方側と第２係合要素ＣＬ２の一方側を一体部品で構成してもよい。これにより、ユニット１００の部品点数を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例に過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

図１、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａに示したスケルトン図は本発明の適用例の一部であり、本発明を適用したユニットのスケルトン図はこれらに限定されない。

図６～図３２は、請求項１、４、７、８に係る発明の技術的範囲に含まれるユニットのスケルトン図の例である。図１に示した実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。それぞれの係合表は図２に示した係合表と同じである。また、それぞれの速度線図は、第１～第４回転部位Ｐ１～Ｐ４と第１～第３係合要素ＣＬ１、ＣＬ２、Ｂ１との接続関係が同じであるので、図３と実質的に同一である。

また、第１遊星歯車機構ＰＧ１、第２遊星歯車機構ＰＧ２としては、シングルピニオン遊星歯車機構、ダブルピニオン遊星歯車機構いずれを用いてもよい。

１：ハウジング
２：歯車装置
１００：ユニット
ＣＬ１：第１係合要素
ＣＬ２：第２係合要素
Ｂ１：第３係合要素
Ｓ１：第１サンギヤ
Ｓ２：第２サンギヤ
Ｃ１：第１キャリヤ
Ｃ２：第２キャリヤ
Ｒ１：第１リングギヤ
Ｒ２：第２リングギヤ
Ｍ：接続部材
Ｐ１：第１回転部位
Ｐ２：第２回転部位
Ｐ３：第３回転部位
Ｐ４：第４回転部位
ＩＮ：入力要素
ＯＵＴ：出力要素
ＰＧ１：第１遊星歯車機構
ＰＧ２：第２遊星歯車機構

Claims

入力要素と、
出力要素と、
第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構を２箇所において互いの回転要素を結合することで構成され、共線図上において第１回転部位、第２回転部位、第３回転部位及び第４回転部位がこの順で並ぶ歯車装置と、
を備え、
前記入力要素は、前記第１回転部位に接続可能、かつ、前記第２回転部位に接続可能であり、
前記出力要素は、前記第３回転部位に接続され、
前記第４回転部位は、回転状態と非回転状態を切り替え可能であり、
前記第１回転部位は、前記第１遊星歯車機構の第１サンギヤと前記第２遊星歯車機構の第２サンギヤとから構成され、
前記第３回転部位は、前記第１遊星歯車機構の第１リングギヤと前記第２遊星歯車機構の第２リングギヤとから構成される、
ユニット。
請求項１に記載のユニットであって、
前記第１遊星歯車機構は、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素を備え、共線図上において前記第２回転要素が前記第１回転要素と前記第３回転要素の間に配置される遊星歯車機構であり、
前記第２遊星歯車機構は、第４回転要素、第５回転要素、第６回転要素を備え、共線図上において前記第５回転要素が前記第４回転要素と前記第６回転要素の間に配置される遊星歯車機構であり、
前記第１回転部位は、前記第１回転要素と前記第４回転要素が結合されて構成され、
前記第２回転部位は、前記第５回転要素で構成され、
前記第３回転部位は、前記第２回転要素と前記第６回転要素が結合されて構成され、
前記第４回転部位は、前記第３回転要素で構成される、
ユニット。
請求項１又は２に記載のユニットであって、
第１係合要素と、
第２係合要素と、
第３係合要素と、
を備え、
前記第１係合要素の一方側は、前記入力要素に接続され、
前記第１係合要素の他方側は、前記第２回転部位に接続され、
前記第２係合要素の一方側は、前記入力要素に接続され、
前記第２係合要素の他方側は、前記第１回転部位に接続され、
前記第３係合要素の一方側は、前記第４回転部位に接続され、
前記第３係合要素の他方側は、固定される、
ユニット。
請求項３に記載のユニットであって、
第１乃至第３係合要素は、それぞれ前記歯車装置の軸方向外側に配置される、
ユニット。
請求項３に記載のユニットであって、
前記第１係合要素の前記一方側又は前記第２係合要素の前記一方側は、前記歯車装置の内周側を通る接続部材を介して前記入力要素に接続される、
ユニット。
請求項３に記載のユニットであって、
前記第１乃至第３係合要素のうち係合する２要素を変更することで三つの変速段を実現する、
ユニット。
請求項３に記載のユニットであって、
前記第１係合要素の前記一方側と前記第２係合要素の前記一方側を一体部品で構成した、
ユニット。