JP4638590B2

JP4638590B2 - 車両用自動変速機のパワートレイン

Info

Publication number: JP4638590B2
Application number: JP2000374296A
Authority: JP
Inventors: 盛フン朴
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2001193802A; KR100357561B1; KR20010061212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用自動変速機に適用されるパワートレインに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両用自動変速機は、トルクコンバーターとこのトルクコンバーターに連結されている多段変速ギヤメカニズムであるパワートレインを保有しており、車両の走行状態に応じてパワートレインの作動要素のうちのある一つの作動要素を選択的に作動させるための油圧制御システムを保有する。
【０００３】
このような自動変速機を設計するときには、まず設計目標に合う設計概念を探すために概念設計と設計方案が提示され、性能、耐久性、信頼性、量産性及び製造費用などに関して最も優れた設計概念を一つだけ選択するようになる。
【０００４】
そして前記のような設計概念が選択されると、大抵はメカニカルセクションと油圧制御システム、電子制御システムの３部分に分けて開発が行われる。前記メカニカルセクションにおいて取扱うパワートレインは、少なくとも二個以上の単純遊星ギヤセットを組み合わせて要求される変速段が得られる複合遊星ギヤセットからなる。前記のようなパワートレインを運用する油圧制御システムは、オイルポンプで発生した油圧を調節する圧力調節手段と、変速モードを形成させることができる手動及び自動変速コントロール手段と、変速時の円滑な変速モード形成のために、変速感及び応答性を調節する油圧コントロール手段と、トルクコンバーターのダンパークラッチ作動のためのダンパークラッチコントロール手段と、各摩擦要素に適切な油圧を分配供給する油圧分配手段とを含んで構成される。
【０００５】
これにより、トランスミッション制御ユニットでオン／オフされるソレノイドバルブとデューティ制御されるソレノイドバルブとによって、油圧分配が別々に行われて摩擦要素の作動が選択され、変速段制御が実現される。
【０００６】
このようなパワートレインと油圧制御システムは、各自動車メーカーによって異なった形式により開発され、適用されているが、その一例として前進４速後進１速のパワートレインの構成について説明する。図３の構成図に示すように、エンジンからの回転動力がトルクコンバーター２０４を通じて入力軸２０６に伝達されると、この入力軸２０６は、第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット２０８、２１０にトルクを伝達する。そして、これら第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット２０８、２１０の相互補完的な作動で変速が行われ、第１シングルピニオン遊星ギヤセット２０８の遊星キャリア２１２と連結されているトランスファドライブギヤ２１４を通じて出力するクラッチフックアップが行われる。
【０００７】
以下の説明においては、第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット２０８、２１０が反復記載されることを避けるために、第１シングルピニオン遊星ギヤセットのサンギヤ２１６、遊星キャリア２１２、リングギヤ２１８を、第１サンギヤ２１６、第１遊星キャリア２１２、第１リングギヤ２１８と称し、第２シングルピニオン遊星ギヤセットのサンギヤ２２０、遊星キャリア２２２、リングギヤ２２４を、第２サンギヤ２２０、第２遊星キャリア２２２、第２リングギヤ２２４と称する。
【０００８】
第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット２０８、２１０の連結関係について説明する。第１遊星キャリア２１２は、第２リングギヤ２２４と固定的に連結された状態で、第１サンギヤ２１６は、前進変速段の全ての領域において作動する第１クラッチＣ１（摩擦要素）を介在させて入力軸２０６と連結される。
【０００９】
そして、第２遊星キャリア２２２は、前進３、４速で作動する第２クラッチＣ２を介在させて入力軸２０６と連結され、第２サンギヤ２２０は、後進変速段で作動する第３クラッチＣ３を介在させて入力軸２０６と連結される。
【００１０】
また、第２遊星キャリア２２２は、第１リングギヤ２１８と共に第１ブレーキＢ１を通じて変速機ハウジング２２６と連結され、第２サンギヤ２２０は、第２ブレーキＢ２を介在させて変速機ハウジング２２６と連結される。
【００１１】
そして、トランスファドライブギヤ２１４を通じて引出される出力は、中間軸２２８を通じ、ディファレンシャルギヤ装置２３０を通じて駆動軸に分配される。
【００１２】
しかし、このようなパワートレインにおいては、前進１、２、３速で作動する第１クラッチと、３、４速で作動する第２摩擦要素、後進時に作動する第３クラッチ、１速と後進時に作動する第１ブレーキと、２速で作動する第２ブレーキとを配置するとき、全て軸方向に配置し、第２、３クラッチだけが複列式に配列されている。このため、全長が増大し、変速感向上のためのワンウェイクラッチの配置空間が狭小であって最上の変速感の確保に限界があるという問題点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は上述のような従来の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、部品数を減らして占有空間を少なくし、組立ての工程数を減らし、小型軽量化して燃費を向上すると共に、１−２、２−３、３−２、４−２の変速時に変速感を向上させるようにした自動変速機のパワートレインを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、第１サンギヤ（１６）と第１遊星キャリア（１２）と第１リングギヤ（１８）とを有する第１シングルピニオン遊星ギヤセット（８）と、第２サンギヤ（２０）と第２遊星キャリア（２２）と第２リングギヤ（２４）とを有する第２シングルピニオン遊星ギヤセット（１０）と、を含んで成り、前記第１遊星キャリア（１２）が第２リングギヤ（２４）と固定的に連結された状態で、前記第１サンギヤ（１６）が、前進変速段の全ての領域において作動する第１クラッチ（Ｃ１）を介在させて入力軸（６）に連結され、前記第２遊星キャリア（２２）が、前進３、４速で作動する第２クラッチ（Ｃ２）を介在させて入力軸（６）に連結され、且つ、並列に配置される第１ブレーキ（Ｂ１）と第１ワンウェイクラッチ（Ｆ１）を介して変速機ハウジング（２６）に連結されると共に、前記第１リングギヤ（１８）とは、並列配置される第４クラッチ（Ｃ４）と第２ワンウェイクラッチ（Ｆ２）を介在させて連結され、前記第２サンギヤ（２０）が、後進変速段で作動する第３クラッチ（Ｃ３）を介在させて入力軸（６）と連結され、且つ、第２ブレーキ（Ｂ２）を介在させて変速機ハウジング（２６）と連結されている自動変速機のパワートレインであって、
前記第２クラッチ（Ｃ２）と第３クラッチ（Ｃ３）とを複列化して配置し、前記第１ブレーキ（Ｂ１）と第２ブレーキ（Ｂ２）とでリテーナ（５６）を共有させ、前記変速機ハウジング（２６）に取り付けられた前記リテーナ（５６）に第１ワンウェイクラッチ（Ｆ１）のアウターレース（３３）をスプライン連結（３４）し、且つ、第１ワンウェイクラッチ（Ｆ１）のインナーレース（３６）と第２ワンウェイクラッチ（Ｆ２）のアウターレース（３８）とをスプライン連結（４０）し、第２ワンウェイクラッチ（Ｆ２）のアウターレース（３８）を第１ブレーキ（Ｂ１）のリテーナ（５８）として使用するように構成したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本実施形態によるパワートレインの構成図であり、二個のシングルピニオン遊星ギヤセットを組み合わせて前進４速及び後進１速の変速段が得られるようにしたものである。
【００１７】
つまり、エンジンからの回転動力がトルクコンバーター４を通じて入力軸６に伝達されると、この入力軸６は第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット８、１０にトルクを伝達する。そして、これら第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット８、１０の相互補完的な作動で変速が行われ、第１シングルピニオン遊星ギヤセット８の遊星キャリア１２と連結されているトランスファドライブギヤ１４を通じて出力するクラッチフックアップが行われて、クラッチが接続状態になる。
【００１８】
以下、第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット８、１０が反復記載されることを避けるために、第１シングルピニオン遊星ギヤセット８のサンギヤ１６、遊星キャリア１２、リングギヤ１８を、第１サンギヤ１６、第１遊星キャリア１２、第１リングギヤ１８と称し、第２シングルピニオン遊星ギヤセット１０のサンギヤ２０、遊星キャリア２２、リングギヤ２４を、第２サンギヤ２０、第２遊星キャリア２２、第２リングギヤ２４と称する。
【００１９】
第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット８、１０の連結関係をより具体的に説明する。第１遊星キャリア１２は、第２リングギヤ２４と固定的に連結された状態で、第１サンギヤ１６は、前進変速段の全ての領域において作動する第１摩擦要素Ｃ１を介在させて入力軸６と連結される。
【００２０】
そして、第２遊星キャリア２２は、前進３、４速で作動する第２クラッチＣ２を介在させて入力軸６と連結され、第２サンギヤ２０は、後進変速段で作動する第３クラッチＣ３を介在させて入力軸６と連結される。
【００２１】
また、第２遊星キャリア２２は、並列に配置される第１ブレーキＢ１と第１ワンウェイクラッチＦ１を通じて変速機ハウジング２６と連結されると同時に、第１リングギヤ１８とは、並列配置される第４クラッチＣ４と第２ワンウェイクラッチＦ２を介在させて連結される。
【００２２】
そして、第２サンギヤ２０は、第２ブレーキＢ２を介在させて変速機ハウジング２６と連結される構成となっている。
【００２３】
ここで、パワートレインの変速作動について説明する。前進１速では、第１クラッチＣ１と第１、２ワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２とが作動することにより、第１サンギヤ１６が入力要素として作動し、第１リングギヤ１８と第２遊星キャリア２２とが反力要素として作動する。
【００２４】
そして、前進２速では、前進１速の状態で第２ブレーキＢ２が作動することにより、第１サンギヤ１８が入力を受ける状態で第２サンギヤ２０が反力要素として作動し、変速が行われる。
【００２５】
前進３速においては、前進２速の状態で第２クラッチＣ２が作動し、第２ブレーキＢ２の作動が解除されることにより、第１、２シングルピニオン遊星ギヤセット８、１０がロックされ、入力と同速で出力が行われる。
【００２６】
前進４速においては、前進３速の状態で第２ブレーキＢ２が作動し、反力要素が第２サンギヤ２０となり、オーバードライブ状態の４速への変速が行われる。
【００２７】
後進変速段においては、第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とが作動して第２サンギヤ２０が入力を受ける状態で、第２遊星キャリア２２が反力要素となり、後進変速が行われる。
【００２８】
本実施形態では図２のように、全ての摩擦要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｂ１、Ｂ２を湿式多段クラッチにより形成した。
【００２９】
そして、第４クラッチＣ４と第１、２ブレーキＢ１、Ｂ２のリターンスプリングに皿型スプリング（皿バネ）５０、５２、５４を適用して、パワートレインの全長を短くした。
【００３０】
なお、第１、２ブレーキＢ１、Ｂ２のリテーナ５６を共有するようにすることにより、部品数を減らし、また、第１、２ワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２をパッケージ化した。
【００３１】
つまり、第１、２ワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２を第１ブレーキＢ１のリテーナ５８にサブアセンブリー化したものである。
【００３２】
そして、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを複列化して長さを短縮させた。
【００３３】
このために、第２クラッチＣ２の外側に第３クラッチＣ３が配置されるようになるが、第３クラッチＣ３のピストン６０を第２クラッチＣ２のリテーナで共有することができるようにし、第３クラッチＣ３のピストン６０の内側に第２クラッチＣ２のピストンが位置するように構成することにより、二個のピストン６０、６４が一つのコイルスプリング６６をリターンスプリングとして共用するようにした。
【００３４】
また、第１、第２ワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２を配置することにおいて、本実施形態は、第１ワンウェイクラッチＦ１のアウターレース３３を、変速機ハウジング２６に取り付けられたリテーナ５６にスプライン連結３４し、第１ワンウェイクラッチＦ１のインナーレース３６を第２ワンウェイクラッチＦ２のアウターレース３８と共有するように構成するとともに、これらを相互にスプライン連結４０し、第２ワンウェイクラッチＦ２のアウターレース３８を第１ブレーキＢ１のリテーナ５８として使用できるように構成している。
【００３５】
このように、二つのワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２のレースを共有するときには、ワンウェイクラッチが相当な偏心となり、ポッピング（ｐｏｐｉｎｇ）という異常音が発生する恐れがあるが、本実施形態では、第１ワンウェイクラッチＦ１のインナーレース３６と第２ワンウェイクラッチＦ２のアウターレース３８とを一体型にせず、独立型に形成してスプライン連結しているため、何の問題点も発生しない。
【００３６】
そして、ワンウェイクラッチの作動は、Ｄレンジの１速では第１、第２ワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２が同時に作動し、２速及び３速では第２ワンウェイクラッチＦ２だけが作動する。
【００３７】
図面中の未説明符号２８は中間軸であり、３０はディファレンシャルを示す。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第３クラッチ及び第１、２ブレーキのリターンスプリングを皿型スプリングにし、一つの部材を利用して第１、２ワンウェイクラッチを支持するようにし、第２、３クラッチを複列化することにより、部品数を減らして組立ての工程数を減らし、小型軽量化して燃費を向上することができる。
【００３９】
なお、二つのワンウェイクラッチの適用により変速時の変速感を向上させるのはもちろん、二つのワンウェイクラッチを同じ軸線上に位置させ第１ワンウェイクラッチのインナーレースと第２ワンウェイクラッチのアウターレースとを共用化することにより、構成をさらにコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパワートレインの機能を説明するための構成図である。
【図２】本発明の要部の拡大図である。
【図３】従来のパワートレインの構成図である。
【符号の説明】
４、２０４トルクコンバーター
６、２０６入力軸
８、２０８第１シングルピニオン遊星ギヤセット
１０、２１０第２シングルピニオン遊星ギヤセット
１２、２１２第１遊星キャリア
１４、２１４トランスファドライブギヤ
１６、２１６第１サンギヤ
１８、２１８第１リングギヤ
２０、２２０第２サンギヤ
２２、２２２第２遊星キャリア
２４、２２４第２リングギヤ
２６、２２６変速機ハウジング
２８、２２８中間軸
３０、２３０ディファレンシャル装置
３６インナーレース
３８アウターレース
５０、５２皿型スプリング
５８、６２リテーナ
６０、６４ピストン
６６コイルスプリング
Ｂ１第１ブレーキ
Ｂ２第２ブレーキ
Ｃ１第１クラッチ
Ｃ２第２クラッチ
Ｃ３第３クラッチ
Ｃ４第４クラッチ
Ｆ１第１ワンウェイクラッチ
Ｆ２第２ワンウェイクラッチ

Claims

第１サンギヤ（１６）と第１遊星キャリア（１２）と第１リングギヤ（１８）とを有する第１シングルピニオン遊星ギヤセット（８）と、
第２サンギヤ（２０）と第２遊星キャリア（２２）と第２リングギヤ（２４）とを有する第２シングルピニオン遊星ギヤセット（１０）と、を含んで成り、
前記第１遊星キャリア（１２）が第２リングギヤ（２４）と固定的に連結された状態で、前記第１サンギヤ（１６）が、前進変速段の全ての領域において作動する第１クラッチ（Ｃ１）を介在させて入力軸（６）に連結され、
前記第２遊星キャリア（２２）が、前進３、４速で作動する第２クラッチ（Ｃ２）を介在させて入力軸（６）に連結され、且つ、並列に配置される第１ブレーキ（Ｂ１）と第１ワンウェイクラッチ（Ｆ１）を介して変速機ハウジング（２６）に連結されると共に、前記第１リングギヤ（１８）とは、並列配置される第４クラッチ（Ｃ４）と第２ワンウェイクラッチ（Ｆ２）を介在させて連結され、
前記第２サンギヤ（２０）が、後進変速段で作動する第３クラッチ（Ｃ３）を介在させて入力軸（６）と連結され、且つ、第２ブレーキ（Ｂ２）を介在させて変速機ハウジング（２６）と連結されている自動変速機のパワートレインであって、
前記第２クラッチ（Ｃ２）と第３クラッチ（Ｃ３）とを複列化して配置し、
前記第１ブレーキ（Ｂ１）と第２ブレーキ（Ｂ２）とでリテーナ（５６）を共有させ、前記変速機ハウジング（２６）に取り付けられた前記リテーナ（５６）に第１ワンウェイクラッチ（Ｆ１）のアウターレース（３３）をスプライン連結（３４）し、且つ、第１ワンウェイクラッチ（Ｆ１）のインナーレース（３６）と第２ワンウェイクラッチ（Ｆ２）のアウターレース（３８）とをスプライン連結（４０）し、第２ワンウェイクラッチ（Ｆ２）のアウターレース（３８）を第１ブレーキ（Ｂ１）のリテーナ（５８）として使用するように構成したことを特徴とする車両用自動変速機のパワートレイン。
前記第３クラッチ（Ｃ３）を第２クラッチ（Ｃ２）の外側に配置し、第３クラッチ（Ｃ３）のピストン（６０）の内側に第２クラッチ（Ｃ２）のピストン（６４）が位置して、前記ピストン（６０）が第２クラッチ（Ｃ２）のリテーナとしての機能を有するように、且つ二個のピストン（６０、６４）が一つのコイルスプリング（６６）をリターンスプリングとして共用するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機のパワートレイン。
前記第４クラッチ（Ｃ４）と第１ブレーキ（Ｂ１）と第２ブレーキ（Ｂ２）との各リターンスプリングとして皿型スプリング（５０、５２、５４）を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用自動変速機のパワートレイン。