JP4509196B2 - 自動変速機 - Google Patents
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Description
図1は実施例1の有段式の自動変速機の変速機構を示すスケルトン図、図2は実施例1の自動変速機における摩擦要素の結合表と減速比の具体例を示す図である。
i1=(1+ρ3+ρ2ρ3)/(ρ2ρ3)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進1速の減速比i1は、i1=8.222,減速比の逆数は0.122となる。
i2=1+(1+ρ3+ρ1ρ3)/(ρ2ρ3(1+ρ1))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進2速の減速比i2は、i2=6.940,減速比の逆数は0.144となる。
i3=(1+ρ2)/ρ2
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進3速の減速比i3は、i3=2.667,減速比の逆数は0.357となる。
i4=(ρ1+ρ2+ρ1ρ2)/(ρ2(1+ρ1))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進4速の減速比i4は、i4=1.385,減速比の逆数は0.722となる。
i5=1.0
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入するまでもなく、
前進5速の減速比i5は、i5=1.000,減速比の逆数は1.000となる。
i6=(1+ρ2)/(1+ρ1+ρ2)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進6速の減速比i6は、i6=0.842,減速比の逆数は1.188となる。
i7=1/(1+ρ1)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進7速の減速比i7は、i7=0.769,減速比の逆数は1.300となる。
iR=−1/(ρ3(1+ρ1))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
後退速の減速比iRは、iR=-2.564,減速比の逆数は-0.168となる。
・摩擦要素の締結数に基づく効果
三つの摩擦要素を同時締結させて変速段を達成する構成であるため、全摩擦要素に占める解放されている摩擦要素の割合が低く、走行中のドラグトルクを低減することが可能となり、燃費を向上できる。
実施例1では、単純遊星3組と5つの摩擦要素という単純で少ない構成要素でありながら、適正な減速比を確保可能な前進7速後退1速の自動変速機を実現することができ、自動変速機の小型化を達成できる。
単純遊星3組で構成することにより、ダブルピニオンを使う場合に比べて、ギヤノイズの悪化を抑制できると共に、ピニオンを小径とする必要がないため、ギヤの耐久性の悪化を抑制できる。
(i)変速時において、仮に、一つ以上の摩擦要素を解放し二つ以上の摩擦要素を締結する、もしくは、二つ以上の摩擦要素を解放し一つ以上の摩擦要素を締結すると、摩擦要素の締結・解放のタイミングやトルクの制御が複雑となる。そこで、変速制御の複雑化を回避する観点から、一つの摩擦要素を解放し、一つの摩擦要素を締結するのが好ましいとされる。いわゆる二重掛け替えの防止である。実施例1においては、前進1速から前進3速までは第1摩擦要素Aと第2締結要素Bが締結したままの状態で変速が行われ、前進3速から前進4速までは第1摩擦要素Aと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進4速から前進5速までは第4摩擦要素Dと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進5速から前進6速までは第2摩擦要素Bと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進6速から前進7速までは第3摩擦要素Cと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われる。すなわち、前進1速から前進7速までの隣接するギヤ段への変速は、全て一つの摩擦要素を解放し、一つの摩擦要素を締結する掛け替え変速により達成できる。よって、変速時における制御の複雑化を回避できる。
(i)実施例1の自動変速機は、図1のスケルトン図に示すように、3組の遊星歯車の外径側に連結部材が3層とならない。これにより、潤滑油が滞留しにくくなり、フリクションを低減することで燃費を向上することができる。
図3は実施例2の有段式の自動変速機の変速機構を示すスケルトン図、図4は実施例2の自動変速機における摩擦要素の結合表と減速比の具体例を示す図である。
i1=ρ3(1+ρ2)/(ρ2(ρ3−ρ1))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進1速の減速比i1は、i1=4.714,減速比の逆数は0.212となる。
i2=(1+ρ2)/ρ2
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進2速の減速比i2は、i2=2.538,減速比の逆数は0.394となる。
i3=(1+ρ2)/(ρ2 (1+ρ1))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進3速の減速比i3は、i3=1.953,減速比の逆数は0.512となる。
i4=(1+ρ2)/(ρ2(1+ρ1)(1+ρ3))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進4速の減速比i4は、i4=1.183,減速比の逆数は0.845となる。
i5=1.0
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入するまでもなく、
前進5速の減速比i5は、i5=1.000,減速比の逆数は1.000となる。
i6=ρ3(1+ρ2)/(1+ρ3−ρ1ρ2−ρ1ρ2ρ3)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進6速の減速比i6は、i6=0.807,減速比の逆数は1.239となる。
i7=ρ3(1+ρ2)/(1+ρ3+ρ2ρ3−ρ1ρ2)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進7速の減速比i7は、i7=0.571,減速比の逆数は1.751となる。
iR=−ρ3(1+ρ2)/(ρ1ρ2(1+ρ3))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
後退速の減速比iRは、iR=-3.333,減速比の逆数は-0.300となる。
・摩擦要素の締結数に基づく効果
三つの摩擦要素を同時締結させて変速段を達成する構成であるため、全摩擦要素に占める解放されている摩擦要素の割合が低く、走行中のドラグトルクを低減することが可能となり、燃費を向上できる。
実施例1では、単純遊星3組と5つの摩擦要素という単純で少ない構成要素でありながら、適正な減速比を確保可能な前進7速後退1速の自動変速機を実現することができ、自動変速機の小型化を達成できる。
単純遊星3組で構成することにより、ダブルピニオンを使う場合に比べて、ギヤノイズの悪化を抑制できると共に、ピニオンを小径とする必要がないため、ギヤの耐久性の悪化を抑制できる。
前進のレーシオカバレッジ(ギヤ比幅)とは、最低段の減速比/最高段の減速比をいい、この値は、大きい値であるほど各前進段でのギヤ比設定自由度が高くなるということができる。実施例2での具体的な数値は、前進1速の減速比が4.714で、前進7速の減速比が0.571であるため、1−7速レーシオカバレッジは8.25となり、十分なレーシオカバレッジを確保できる。よって、例えば、動力源としてエンジン回転数幅がガソリンエンジンよりも狭く、同排気量で比較した場合にトルクが低いディーゼルエンジンを動力源として搭載した車両の変速機としても有用である。
(i)変速時において、仮に、一つ以上の摩擦要素を解放し二つ以上の摩擦要素を締結する、もしくは、二つ以上の摩擦要素を解放し一つ以上の摩擦要素を締結すると、摩擦要素の締結・解放のタイミングやトルクの制御が複雑となる。そこで、変速制御の複雑化を回避する観点から、一つの摩擦要素を解放し、一つの摩擦要素を締結するのが好ましいとされる。いわゆる二重掛け替えの防止である。実施例2においては、前進1速から前進3速までは第1摩擦要素Aと第2摩擦要素Bが締結したままの状態で変速が行われ、前進3速から前進4速までは第1摩擦要素Aと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進5速から前進6速までは第4摩擦要素Dと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進6速から前進7速までは第3摩擦要素Cと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われる。すなわち、前進1速から前進7速までの隣接するギヤ段への変速は、全て一つの摩擦要素を解放し、一つの摩擦要素を締結する掛け替え変速により達成できる。よって、変速時における制御の複雑化を回避できる。
(i)実施例2の自動変速機は、図3のスケルトン図に示すように、3組の遊星歯車の外径側に連結部材が3層とならない。これにより、潤滑油が滞留しにくくなり、フリクションを低減することで燃費を向上することができる。
実施例2での摩擦要素数は、第1摩擦要素Aと第3摩擦要素Cがブレーキとされている。すなわち、ブレーキを備えたことで、クラッチ数が多い場合に比べ、シールリング数や遠心キャンセル機構の増加を抑制することが可能となり、燃費を向上しつつ、部品点数や軸方向寸法の増加を抑制することができる。
図5は実施例3の有段式の自動変速機の変速機構を示すスケルトン図、図6は実施例3の自動変速機における摩擦要素の結合表と減速比の具体例を示す図である。
i1=(ρ3−ρ1)/(ρ3(1+ρ1+ρ1ρ2))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進1速の減速比i1は、i1=5.000,減速比の逆数は0.200となる。
i2=1/(1+ρ1+ρ1ρ2)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進2速の減速比i2は、i2=2.778,減速比の逆数は0.375となる。
i3=(1+ρ1)/(1+ρ1+ρ1ρ2))
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進3速の減速比i3は、i3=1.667,減速比の逆数は0.600となる。
i4=(1+ρ1(1+ρ3)/(1+ρ1+ρ3+ρ1ρ2+ρ1ρ3)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進4速の減速比i4は、i4=1.364,減速比の逆数は0.733となる。
i5=1.0
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入するまでもなく、
前進5速の減速比i5は、i5=1.000,減速比の逆数は1.000となる。
i6=(ρ3−ρ1)/(ρ3−ρ1−ρ1ρ2)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進6速の減速比i6は、i6=0.789,減速比の逆数は1.267となる。
i7=(1+ρ3)/(1+ρ2+ρ3)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
前進7速の減速比i7は、i7=0.714,減速比の逆数は1.401となる。
iR=−(1+ρ3)/(ρ2ρ3)
の式にてあらわされ、具体的な数値を代入すると、
後退速の減速比iRは、iR=-5.000,減速比の逆数は-0.200となる。
・摩擦要素の締結数に基づく効果
三つの摩擦要素を同時締結させて変速段を達成する構成であるため、全摩擦要素に占める解放されている摩擦要素の割合が低く、走行中のドラグトルクを低減することが可能となり、燃費を向上できる。
実施例3では、遊星3組と5つの摩擦要素という単純で少ない構成要素でありながら、適正な減速比を確保可能な前進7速後退1速の自動変速機を実現することができ、自動変速機の小型化を達成できる。
前進のレーシオカバレッジ(ギヤ比幅)とは、最低段の減速比/最高段の減速比をいい、この値は、大きい値であるほど各前進段でのギヤ比設定自由度が高くなるということができる。実施例2での具体的な数値は、前進1速の減速比が5.000で、前進7速の減速比が0.714であるため、1−7速レーシオカバレッジは7.00となり、十分なレーシオカバレッジを確保できる。よって、例えば、動力源としてエンジン回転数幅がガソリンエンジンよりも狭く、同排気量で比較した場合にトルクが低いディーゼルエンジンを動力源として搭載した車両の変速機としても有用である。
後退1速の変速比と前進1速の変速比の比(後退1速の変速比/前進1速の変速比:以下、「1−Rレシオ」と称する)が1となるため、前進時と後退時とでアクセルペダルの踏み加減に対する車両の加速感が異なることもなく、運転性が悪化するという問題を回避することができる。
(i)変速時において、仮に、一つ以上の摩擦要素を解放し二つ以上の摩擦要素を締結する、もしくは、二つ以上の摩擦要素を解放し一つ以上の摩擦要素を締結すると、摩擦要素の締結・解放のタイミングやトルクの制御が複雑となる。そこで、変速制御の複雑化を回避する観点から、一つの摩擦要素を解放し、一つの摩擦要素を締結するのが好ましいとされる。いわゆる二重掛け替えの防止である。実施例3においては、前進1速から前進3速までは第1摩擦要素Aと第2摩擦要素Bが締結したままの状態で変速が行われ、前進3速から前進4速までは第1摩擦要素Aと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進4速から前進5速までは第4摩擦要素Dと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変則が行われ、前進5速から前進6速までは第2摩擦要素Bと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われ、前進6速から前進7速までは第3摩擦要素Cと第5摩擦要素Eが締結したままの状態で変速が行われる。すなわち、前進1速から前進7速までの隣接するギヤ段への変速は、全て一つの摩擦要素を解放し、一つの摩擦要素を締結する掛け替え変速により達成できる。よって、変速時における制御の複雑化を回避できる。
(i)実施例3の自動変速機は、図5のスケルトン図に示すように、3組の遊星歯車の外径側に連結部材が3層とならない。これにより、潤滑油が滞留しにくくなり、フリクションを低減することで燃費を向上することができる。
PG1 第1遊星歯車組
S1 第1サンギヤ
R1 第1リングギヤ
P1 第1ピニオン
P11 第1内径側ピニオン
P12 第1外径側ピニオン
PC1 第1キャリヤ
PG2 第2遊星歯車組
S2 第2サンギヤ
R2 第2リングギヤ
P2 第2ピニオン
PC2 第2キャリヤ
PG3 第3遊星歯車組
S3 第3サンギヤ
R3 第3リングギヤ
P3 第3ピニオン
PC3 第3キャリヤ
IN 入力軸
OUT 出力軸
A 第1摩擦要素
B 第2摩擦要素
C 第3摩擦要素
D 第4摩擦要素
E 第5摩擦要素
Claims (6)
- 第1のサンギヤと、該第1のサンギヤに噛み合う第1のピニオンを支持する第1のキャリヤと、該第1のピニオンに噛み合う第1のリングギヤとからなる第1の遊星歯車と、
第2のサンギヤと、該第2のサンギヤに噛み合う第2のピニオンを支持する第2のキャリヤと、該第2のピニオンに噛み合う第2のリングギヤとからなる第2の遊星歯車と、
第3のサンギヤと、該第3のサンギヤに噛み合う第3のピニオンを支持する第3のキャリヤと、該第3のピニオンに噛み合う第3のリングギヤとからなる第3の遊星歯車と、
5つの摩擦要素と、
を備え、
前記5つの摩擦要素を適宜締結解放することにより少なくとも前進6変速段以上の変速段に変速して入力軸からのトルクを出力軸に出力可能な自動変速機において、
前記第2のリングギヤは常時係止されており、
前記出力軸は前記第1のリングギヤに常時連結しており、
前記第1のキャリヤと前記第3のリングギヤとは連結して第1の回転メンバを構成しており、
前記第2のサンギヤと前記第3のキャリヤとは連結して第2の回転メンバを構成しており、
前記5つの摩擦要素は、
前記第1のリングギヤと前記第2のキャリヤとの間を選択的に連結する第1の摩擦要素と、
前記入力軸と前記第3のサンギヤとの間を選択的に連結する第2の摩擦要素と、
前記第1のサンギヤと前記第2のキャリヤとの間を選択的に連結する第3の摩擦要素と、
前記第1のサンギヤと前記第2の回転メンバとの間を選択的に連結する第4の摩擦要素と、
前記第1の回転メンバと前記入力軸との間を選択的に連結する第5の摩擦要素と、
から構成され、
前記5つの摩擦要素のうち三つの同時締結の組み合わせにより少なくとも前進6変速段及び後退1変速段を達成することを特徴とする自動変速機。 - 第1のサンギヤと、該第1のサンギヤに噛み合う第1のピニオンを支持する第1のキャリヤと、該第1のピニオンに噛み合う第1のリングギヤとからなる第1の遊星歯車と、
第2のサンギヤと、該第2のサンギヤに噛み合う第2のピニオンを支持する第2のキャリヤと、該第2のピニオンに噛み合う第2のリングギヤとからなる第2の遊星歯車と、
第3のサンギヤと、該第3のサンギヤに噛み合う第3のピニオンを支持する第3のキャリヤと、該第3のピニオンに噛み合う第3のリングギヤとからなる第3の遊星歯車と、
5つの摩擦要素と、
を備え、
前記5つの摩擦要素を適宜締結解放することにより少なくとも前進6変速段の変速段に変速して入力軸からのトルクを出力軸に出力可能な自動変速機において、
前記第1のサンギヤと前記第3のサンギヤとは連結して第1の回転メンバを構成しており、
前記第1のリングギヤと前記第2のサンギヤとは連結して第2の回転メンバを構成しており、
前記入力軸は前記第3のキャリヤに常時連結しており、
前記出力軸は前記第2のキャリヤに常時連結しており、
前記5つの摩擦要素は、
前記第2のリングギヤの回転を係止可能な第1の摩擦要素と、
前記第1のキャリヤと前記第3のキャリヤとの間を選択的に連結する第2の摩擦要素と、
前記第3のリングギヤの回転を係止可能な第3の摩擦要素と、
前記第1のキャリヤと前記第3のリングギヤとの間を選択的に連結する第4の摩擦要素と、
前記第2のリングギヤと前記第1の回転メンバとの間を選択的に連結する第5の摩擦要素と、
から構成され、
前記5つの摩擦要素のうち三つの同時締結の組み合わせにより少なくとも前進6変速段及び後退1変速段を達成することを特徴とする自動変速機。 - 第1のサンギヤと、該第1のサンギヤに噛み合う第1のピニオンと該第1のピニオンに噛み合う第2ピニオンとを支持する第1のキャリヤと、前記第2のピニオンに噛み合う第1のリングギヤとからなる第1の遊星歯車と、
第2のサンギヤと、該第2のサンギヤに噛み合う第2のピニオンを支持する第2のキャリヤと、該第2のピニオンに噛み合う第2のリングギヤとからなる第2の遊星歯車と、
第3のサンギヤと、該第3のサンギヤに噛み合う第3のピニオンを支持する第3のキャリヤと、該第3のピニオンに噛み合う第3のリングギヤとからなる第3の遊星歯車と、
5つの摩擦要素と、
を備え、
前記5つの摩擦要素を適宜締結解放することにより少なくとも前進6変速段の変速段に変速して入力軸からのトルクを出力軸に出力可能な自動変速機において、
前記第2のサンギヤと前記第3のキャリヤとは連結して回転メンバを構成しており、
前記入力軸は前記第3のサンギヤに常時連結しており、
前記出力軸は前記第2のリングギヤに常時連結しており、
前記第1のサンギヤは常時係止されており、
前記5つの摩擦要素は、
前記第1のリングギヤと前記第2のキャリヤとの間を選択的に連結する第1の摩擦要素と、
前記第1のキャリヤと前記回転メンバとの間を選択的に連結する第2の摩擦要素と、
前記第1のリングギヤと前記第3のリングギヤとの間を選択的に連結する第3の摩擦要素と、
前記第1のキャリヤと前記第3のリングギヤとの間を選択的に連結する第4の摩擦要素と、
前記第2のキャリヤと前記第3のサンギヤとの間を選択的に連結する第5の摩擦要素と、
から構成され、
前記5つの摩擦要素のうち三つの同時締結の組み合わせにより少なくとも前進6変速段及び後退1変速段を達成することを特徴とする自動変速機。 - 請求項1に記載の自動変速機において、
後退変速段を達成する前記第1〜第5の摩擦要素のうちの3つの同時締結の組み合わせとは、前記第2の摩擦要素と前記第3の摩擦要素と前記第4の摩擦要素の同時締結であることを特徴とする自動変速機。 - 請求項2または3に記載の自動変速機において、
後退変速段を達成する前記第1〜第5の摩擦要素のうちの3つの同時締結の組み合わせとは、前記第1の摩擦要素と前記第3の摩擦要素と前記第4の摩擦要素の同時締結であることを特徴とする自動変速機。 - 請求項1ないし5いずれか1つに記載の自動変速機において、
前記少なくとも前進6変速段を達成する前記第1〜第5の摩擦要素のうちの三つの同時締結の組み合わせとは、前記第1の摩擦要素と前記第2の摩擦要素と前記第3の摩擦要素の同時締結、前記第1の摩擦要素と前記第2の摩擦要素と前記第4の摩擦要素の同時締結、前記第1の摩擦要素と前記第2の摩擦要素と前記第5の摩擦要素の同時締結、前記第1の摩擦要素と前記第4の摩擦要素と前記第5の摩擦要素の同時締結、前記第2の摩擦要素と前記第4の摩擦要素と前記第5の摩擦要素の同時締結、前記第2の摩擦要素と前記第3の摩擦要素と前記第5の摩擦要素の同時締結、前記第3の摩擦要素と前記第4の摩擦要素と前記第5の摩擦要素の同時締結、のうちの少なくとも6つの組み合わせであることを特徴とする自動変速機。
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