JP2013253691A - 車両用変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の車両用変速装置は、モータまたはジェネレータとして作動する電気補助駆動ユニット、第1、第2、第3回転要素を有する遊星ギヤセットを含み、第1回転要素が前記電気補助駆動ユニットに連結され、第2回転要素がエンジンに連結され、第3回転要素が出力要素として作動するトルク変換手段、第1入力軸と、第2入力軸とを含む入力手段、第1クラッチと、第2クラッチとを含む可変連結手段、及び、第1出力軸と、4つの速度を出力する第1変速出力機構と、第2出力軸と、他の4つの速度を出力する第2変速出力機構とを含む変速出力手段、を含むことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
未来型自動車技術としては、電気エネルギーを利用する電気自動車(Electric Vehicle)、ハイブリッド電気自動車(Hybrid Electric Vehicle)、効率と利便性を向上させたダブルクラッチ変速機(Double Clutch Transmission:以下、DCTと略す)を例に挙げることができる。
ISG装置は、車両の停止時にはエンジンを停止させ、出発時にはエンジンを始動させる技術であり、回生制動装置は、車両の制動時、摩擦による制動の代わりに車両の運動エネルギーを利用する発電機を駆動させ、この時発生する電気エネルギーをバッテリに貯蔵して車両の駆動時に再使用する技術である。
また、ハイブリッド電気自動車に適用できる変速機としては、DCT(ダブルクラッチ変速機)を一例として挙げることができる。DCTは、手動変速機構造に2つのクラッチを適用することで効率を高め、利便性を向上させる(特許文献1〜4参照)。
しかし、DCTは、発進時にクラッチスリップによるクラッチ焼損およびエネルギー損失が大きく、登坂発進時にクラッチスリップによる後方スライディングが過度に発生するという安全上の問題があり、クラッチ熱容量の問題から変速時間を短く制御しなければならないため、自動変速機に比べて変速衝撃が大きいという問題を抱えている。
遊星ギヤセットはダブルピニオン遊星ギヤセットであり、第1回転要素はサンギヤであり、第2回転要素は遊星キャリアであり、第3回転要素はリングギヤであることを特徴とする。
第1クラッチは、トルク変換手段の第2回転要素と第1入力軸との間に配置され、第2回転要素と第1入力軸とを選択的に連結させ、第2クラッチは、トルク変換手段の第2回転要素と第2入力軸との間に配置され、第2回転要素と第2入力軸とを選択的に連結させることを特徴とする。
第1、第2、第3入力ギヤは、第1入力軸の前側から後側に第1入力ギヤ、第2入力ギヤおよび第3入力ギヤの順に配置されていることを特徴とする。
第4、第5、第6、第7入力ギヤは、第2入力軸の前側から後側に第4入力ギヤ、第5入力ギヤ、第6入力ギヤおよび第7入力ギヤの順に配置されていることを特徴とする。
本発明の実施形態にかかる車両用変速装置は、第1、第2入力軸と平行に配置される後進軸と、後進軸上に配置されており、第1、第2入力軸上のいずれか1つの入力ギヤと噛合するアイドルギヤとを含む後進変速手段をさらに含むことを特徴とする。
本発明の実施形態にかかる車両用変速装置は、それぞれ第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7速および後進を実現する第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7速ギヤおよび後進ギヤをさらに含むことを特徴とする。
第2シンクロナイザ機構は、第5入力ギヤと噛合する第2速ギヤ、または第7入力ギヤと噛合する第6速ギヤを選択的に第1出力軸に連結することを特徴とする。
第3シンクロナイザ機構は、第2入力ギヤと噛合する第7速ギヤ、または第3入力ギヤと噛合する第5速ギヤを選択的に第2出力軸に連結することを特徴とする。
第4シンクロナイザ機構は、第4入力ギヤと噛合する第4速ギヤ、またはアイドルギヤと噛合する後進ギヤを選択的に第2出力軸に連結することができる。
アイドルギヤは、第2入力軸の第6入力ギヤと噛合することを特徴とする。
そして、クラッチのスリップを最少化し、減速時に回生制動を行うことにより、燃費を向上させることができる。
また、加速時に電気補助駆動手段のモータ/ジェネレータからトルク補助を行うことにより、加速性能を向上させることができる。
図1に示したとおり、本発明の実施形態に係る変速装置は、電気補助駆動ユニット(Electric Supplementary Drive Unit)2と、トルク変換手段PGと、入力手段8、10と、可変連結手段CL1、CL2と、変速出力手段OUT1、OUT2と、後進変速手段IDとを含んで構成される。
電気補助駆動ユニット2は、一般の電気自動車に用いられるモータ/ジェネレータであり、モータ/ジェネレータ2は、ロータ4と、ステータ6とからなり、モータおよびジェネレータの機能を同時に果たすことができる。
ロータ4は、トルク変換手段PGのいずれか1つの回転要素に連結され、ステータ6は、変速機ハウジングHに固定される。
3つの回転要素は、サンギヤSからなる第1回転要素N1と、遊星キャリアPCからなる第2回転要素N2と、リングギヤRからなる第3回転要素N3とを含んで構成される。
第1回転要素N1は、ロータ4に連結され、ロータ4の回転力を受けたり、ロータ4に回転力を伝達する。
第2回転要素N2は、動力源であるエンジンENGの出力軸OSに直接連結され、入力要素として作動すると同時に、出力軸OSの回転速度を変速出力手段に伝達する。
第3回転要素N3は、変速出力手段に動力を伝達する出力要素としてのみ作動する。
第1入力軸8は、中空軸からなっており、その前端部がトルク変換手段の第2回転要素N2に選択的に連結される。第2入力軸10は、第1入力軸8の内部に第1入力軸8と回転干渉なしに挿入されている。第2入力軸10の前端部は、トルク変換手段の第3回転要素N3に直接連結される。
第1入力軸8には、第1、第2、第3入力ギヤG1、G2、G3が互いに所定の間隔をおいて配置される。第1、第2、第3入力ギヤG1、G2、G3は、前側から後側に第1、第2、第3入力ギヤG1、G2、G3の順に配置される。
第2入力軸10には、第4、第5、第6、第7入力ギヤG4、G5、G6、G7が互いに所定の間隔をおいて配置される。第4、第5、第6、第7入力ギヤG4、G5、G6、G7は、第1入力軸8を貫通した第2入力軸10の後側部分に位置し、前側から後側に第4、第5、第6、第7入力ギヤG4、G5、G6、G7の順に配置される。
つまり、第1入力軸8には、奇数変速段のための入力ギヤが配置され、第2入力軸10には、偶数変速段のための入力ギヤが形成される。
可変連結手段は、第1クラッチCL1と、第2クラッチCL2とを含んで構成される。
第2クラッチCL2は、第2入力軸10と第2回転要素N2との間に配置され、トルク変換手段の遊星ギヤセットPGを選択的に直結状態となるようにする。
可変連結手段を形成する第1、第2クラッチCL1、CL2は、通常の流体多板クラッチからなり、油圧制御システム(図示せず)によってその作動が制御される。
第1変速出力機構OUT1は、第1、第2入力軸8、10と一定の間隔をおいて平行に配置される第1出力軸12と、第1速ギヤD1と第3速ギヤD3とを備え、第1出力軸12上に配置される第1シンクロナイザ機構SL1と、第2速ギヤD2および第6速ギヤD6を備え、第1出力軸12上に配置される第2シンクロナイザ機構SL2とを含んで構成される。
第1シンクロナイザ機構SL1を形成する第1速ギヤD1は、第1入力ギヤG1と噛合し、第3速ギヤD3は、第3入力ギヤG3と噛合する。
そして、第1変速出力機構OUT1を介して変速された回転動力は、第1出力軸12の前端部または後端部に装着されている第1出力ギヤ(図示せず)を介して公知のデファレンシャル機構に伝達される。
第2変速出力機構OUT2は、第1、第2入力軸8、10と一定の間隔をおいて平行に配置される第2出力軸14と、第5速ギヤD5と第7速ギヤD7とを備え、第2出力軸14上に配置される第3シンクロナイザ機構SL3と、第4速ギヤD4および後進ギヤRGを備え、第2出力軸14上に配置される第4シンクロナイザ機構SL4とを含んで構成される。
第4シンクロナイザ機構SL4を形成する第4速ギヤD4は、第4入力ギヤG4と噛合し、後進ギヤRGは、後進変速手段のアイドルギヤIDと噛合する。
そして、第2変速出力機構OUT2を介して変速された回転動力は、第2出力軸14の前端部または後端部に装着されている第2出力ギヤ(図示せず)を介して公知のデファレンシャル機構に伝達される。
後進変速手段は、後進軸16と一体に形成されるアイドルギヤIDを含んで構成される。
第1、第2、第3、第4シンクロナイザ機構SL1、SL2、SL3、SL4は、当業者によく知られているので、これに関する詳細な説明は省略する。また、第1、第2、第3、第4シンクロナイザ機構SL1、SL2、SL3、SL4にそれぞれ適用されるスリーブSLE1、SLE2、SLE3、SLE4は、当業者によく知られているように、別のアクチュエータ(図示せず)によって作動し、アクチュエータは、トランスミッション制御ユニットによって制御される。
図2に示したとおり、第1クラッチCL1は、奇数変速段で作動し、第2クラッチCL2は、後進変速段(REV)と充電時、そして、偶数変速段で作動し、第1、第2、第3、第4シンクロナイザ機構SL1、SL2、SL3、SL4の各スリーブSLE1、SLE2、SLE3、SLE4は、選択的に当該変速段のギヤD1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、RGに作動的に連結され、変速が行われる。
中立(Neutral:Nと略すことがある)状態では、第2シンクロナイザ機構SL2のスリーブSLE2を介して第1出力軸12と第2速ギヤD2とを作動的に連結させるか、いかなるシンクロナイザ機構も作動させない。
中立(N)状態において、第1出力軸12と第2速ギヤD2とを作動的に連結させるのは、前進1速への変速をせずに、前進2速で発進が行われるようにするためである。
そして、中立(N)状態において、充電時には、第2クラッチCL2を作動させ、トルク変換手段が直結状態とする。この場合、エンジンの回転動力はロータ4に伝達され、効果的な充電が行われる。
後進(REVERSE:REVまたはRevと略すことがある)状態において、発進時には、第2クラッチCL2の作動前まで第4シンクロナイザ機構SL4のスリーブSLE4を介して第2出力軸14と後進ギヤRGとを作動的に連結させ、エンジンENGとモータ/ジェネレータ2の発進制御を行う。その後、第2クラッチCL2の作動で後進(REV)へと変速が完了する。
[前進1速]
前進状態(D range)において、発進時には、第2シンクロナイザ機構SL2のスリーブSLE2を介して第1出力軸12と第2速ギヤD2とを作動的に連結させ、エンジンENGとモータ/ジェネレータ2の発進制御を行う。
この発進過程において、第1シンクロナイザ機構SL1のスリーブSLE1を介して第1出力軸12と第1速ギヤD1とを作動的に連結させた後、第1クラッチCL1を作動させると、前進1速への変速が完了する。
前進2速では、前進1速状態で作動していた第1クラッチCL1を解除し、第1シンクロナイザ機構SL1のスリーブSLE1を中立位置に移動するように制御した後、第2クラッチCL2を作動させると、前進2速への変速が完了する。
[前進3速]
前進3速では、前進2速状態で作動していた第2クラッチCL2を解除し、第1シンクロナイザ機構SL1のスリーブSLE1を介して第1出力軸12と第3速ギヤD3とを作動的に連結させた後、第1クラッチCL1を作動させると、前進3速への変速が完了する。
この時、第2シンクロナイザ機構SL2のスリーブSLE2を介して第1出力軸12と第2速ギヤD2とが作動的に連結されているが、変速には何ら影響を与えない。
前進4速では、前進3速状態で作動していた第1クラッチCL1を解除し、第1シンクロナイザ機構SL1のスリーブSLE1と第2シンクロナイザ機構SL2のスリーブSLE2とを中立位置に移動するように制御した後、第4シンクロナイザ機構SL4のスリーブSLE4を介して第2出力軸14と第4速ギヤD4とを作動的に連結し、第2クラッチCL2を作動させると、前進4速への変速が完了する。
[前進5速]
前進5速では、前進4速状態で作動していた第2クラッチCL2を解除し、第3シンクロナイザ機構SL3のスリーブSLE3を介して第2出力軸14と第5速ギヤD5とを作動的に連結させた後、第1クラッチCL1を作動させると、前進5速への変速が完了する。
この時、第4シンクロナイザ機構SL4のスリーブSLE4を介して第2出力軸14と第4速ギヤD4とが作動的に連結されているが、変速には何ら影響を与えない。
前進6速では、前進5速状態で作動していた第1クラッチCL1の作動を解除し、第3シンクロナイザ機構SL3のスリーブSLE3と第4シンクロナイザ機構SL4のスリーブSLE4とを中立位置に移動するように制御した後、第2シンクロナイザ機構SL2のスリーブSLE2を介して第1出力軸12と第6速ギヤD6とを作動的に連結し、第2クラッチCL2を作動させると、前進6速への変速が完了する。
[前進7速]
前進7速では、前進6速状態で作動していた第2クラッチCL2の作動を解除し、第3シンクロナイザ機構SL3のスリーブSLE3を介して第2出力軸14と第7速ギヤD7とを作動的に連結させた後、第1クラッチCL1を作動させると、前進7速への変速が完了する。
この時、第2シンクロナイザ機構SL2のスリーブSLE2を介して第1出力軸12と第6速ギヤD6とが作動的に連結されているが、変速には何ら影響を与えない。
また、前進変速段および後進変速段で車両が走行する時、電気補助駆動ユニットのモータ/ジェネレータ2が作動すると、回生制動が可能になる。
4:ロータ
6:ステータ
8:第1入力軸(入力手段)
10:第2入力軸(入力手段)
12:第1出力軸
14:第2出力軸
16:後進軸
CL1,CL2:第1クラッチ、第2クラッチ(可変連結手段)
D:前進(Drive)
D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7:第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7速ギヤ
ENG:エンジン
G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7:第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7入力ギヤ
H:変速機ハウジング
ID:アイドルギヤ(後進変速手段)
N:中立(Neutral)
N1,N2,N3:第1、第2、第3回転要素
OS:(エンジンn)出力軸
OUT1,OUT2:第1、第2変速出力機構(変速出力手段)
PC:遊星ギヤ(N2:第2回転要素)
PG:遊星ギヤセット(トルク変換手段)
R:リングギヤ(N3:第3回転要素)
Rev,REV:後進(Reverse)
RG:後進ギヤ
S:サンギヤ(N1:第1回転要素)
SL1、SL2、SL3、SL4:第1、第2、第3、第4シンクロナイザ機構
SLE1、SLE2、SLE3、SLE4:第1、第2、第3、第4シンクロナイザ機構のスリーブ
Claims (14)
- モータまたはジェネレータとして作動する電気補助駆動ユニット、
第1、第2、第3回転要素を有する遊星ギヤセットを含み、前記第1回転要素が前記電気補助駆動ユニットに連結され、前記第2回転要素がエンジンに連結され、前記第3回転要素が出力要素として作動するトルク変換手段、
前記第2回転要素に選択的に連結され、その外周面に第1、第2、第3入力ギヤが固定的に配置される第1入力軸と、前記第1入力軸と回転干渉なしに同軸上に配置されており、その前端部が前記第3回転要素に直接的に連結され、その後端部の外周面に第4、第5、第6、第7入力ギヤが固定的に配置される第2入力軸とを含む入力手段、
前記トルク変換手段の動力を選択的に前記第1入力軸に伝達する第1クラッチと、前記トルク変換手段を選択的に直結させる第2クラッチとを含む可変連結手段、
及び、
前記第1、第2入力軸と平行に配置される第1出力軸と、前記第1出力軸上に配置された第1、第2シンクロナイザ機構を含み、前記第1、第2シンクロナイザ機構の選択的な作動によって4つの速度を出力する第1変速出力機構と、前記第1、第2入力軸と平行に配置される第2出力軸と、前記第2出力軸上に配置された第3、第4シンクロナイザ機構を含み、前記第3、第4シンクロナイザ機構の選択的な作動によって他の4つの速度を出力する第2変速出力機構とを含む変速出力手段、を含むことを特徴とする車両用変速装置。 - 前記電気補助駆動ユニットは、
前記トルク変換手段の前記第1回転要素に連結されるロータと、
前記ロータを囲み、変速機ハウジングに固定されるステータと、を含むことを特徴とする請求項1記載の車両用変速装置。 - 前記遊星ギヤセットはダブルピニオン遊星ギヤセットであり、前記第1回転要素はサンギヤであり、前記第2回転要素は遊星キャリアであり、前記第3回転要素はリングギヤであることを特徴とする請求項1記載の車両用変速装置。
- 前記第1クラッチは、前記トルク変換手段の前記第2回転要素と前記第1入力軸との間に配置され、前記第2回転要素と前記第1入力軸とを選択的に連結させ、前記第2クラッチは、前記トルク変換手段の前記第2回転要素と前記第2入力軸との間に配置され、前記第2回転要素と前記第2入力軸とを選択的に連結させることを特徴とする請求項1記載の車両用変速装置。
- 前記第1入力軸は、中空軸で形成され、前記第2入力軸は、前記第1入力軸を貫通してその後端部が前記第1入力軸の外部に露出していることを特徴とする請求項1記載の車両用変速装置。
- 前記第1、第2、第3入力ギヤは、前記第1入力軸の前側から後側に第1入力ギヤ、第2入力ギヤおよび第3入力ギヤの順に配置されていることを特徴とする請求項5記載の車両用変速装置。
- 前記第4、第5、第6、第7入力ギヤは、第2入力軸の前側から後側に第4入力ギヤ、第5入力ギヤ、第6入力ギヤおよび第7入力ギヤの順に配置されていることを特徴とする請求項5記載の車両用変速装置。
- 前記第1、第2入力軸と平行に配置される後進軸と、前記後進軸上に配置されており、前記第1、第2入力軸上のいずれか1つの入力ギヤと噛合するアイドルギヤとを含む後進変速手段をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の車両用変速装置。
- 前記車両用変速装置は、それぞれ第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7速および後進を実現する第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7速ギヤおよび後進ギヤをさらに含むことを特徴とする請求項8記載の車両用変速装置。
- 前記第1シンクロナイザ機構は、第1入力ギヤと噛合する前記第1速ギヤ、または第3入力ギヤと噛合する前記第3速ギヤを選択的に第1出力軸に連結することを特徴とする請求項9記載の車両用変速装置。
- 前記第2シンクロナイザ機構は、第5入力ギヤと噛合する前記第2速ギヤ、または第7入力ギヤと噛合する前記第6速ギヤを選択的に第1出力軸に連結することを特徴とする請求項9記載の車両用変速装置。
- 前記第3シンクロナイザ機構は、第2入力ギヤと噛合する前記第7速ギヤ、または第3入力ギヤと噛合する前記第5速ギヤを選択的に第2出力軸に連結することを特徴とする請求項9記載の車両用変速装置。
- 前記第4シンクロナイザ機構は、第4入力ギヤと噛合する前記第4速ギヤ、またはアイドルギヤと噛合する前記後進ギヤを選択的に第2出力軸に連結することを特徴とする請求項9記載の車両用変速装置。
- 前記アイドルギヤは、前記第2入力軸の第6入力ギヤと噛合することを特徴とする請求項8記載の車両用変速装置。
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