JP5348375B2 - 車両用自動変速機のギヤトレイン - Google Patents
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Description
パワートレインの中で、変速機に関しては、現在は4速及び5速自動変速機が主流をなしている。しかし最近は6速自動変速機が開発されて一部の車両に適用されている。一方で7速及び8速自動変速機の開発が活発に行われている(例えば特許文献1を参照)。
第2リングギヤ108は、入力軸130を直接連結し、常に入力要素として作動する。
第3リングギヤ112は、第2クラッチK2を介して入力軸128と可変的に連結する。
第3サンギヤ116と第4サンギヤ118とは、第3クラッチK3を介して可変的に連結し、第3サンギヤ116は、第2ブレーキB2を介して変速機ハウジング128と可変的に連結する。
前進1速では第3クラッチK3と第2ブレーキB2と第3ブレーキB3と、
前進2速では第3クラッチK3と第1ブレーキB1と第2ブレーキB2と、
前進3速では第1クラッチK1と第3クラッチK3と第2ブレーキB2と、
前進4速では第1クラッチK1と第2クラッチK2と第2ブレーキB2と、
前進5速では第1クラッチK1と第2クラッチK2と第3クラッチK3と、
前進6速では第2クラッチK2と第3クラッチK3と第1ブレーキB1と、
前進7速では第1クラッチK1と第3クラッチK3と第3ブレーキB3と、
が作動して、変速を行う。
また、後進1速では第3クラッチK3と第2ブレーキB2と、第4ブレーキB4と、
後進2速では第1クラッチK1と第3クラッチK3と第4ブレーキB4と、
後進3速では第3クラッチK3と第3ブレーキB3と第4ブレーキB4と、
が作動して、後進変速を行う。
また、7個の摩擦要素を用いて前進7速を実現しているが、変速段に比べて自動変速機の全長が長くなると同時に、自動変速機の構成が複雑になるという問題点がある。
(1)3つの回転要素を有するダブルピニオン遊星ギヤセットであって、第1サンギヤからなって、変速機ハウジングと直接連結して常に固定要素として作動する第1回転要素と、第1リングギヤからなって、常に中間出力を出力して第1中間出力経路を形成する第2回転要素と、第1遊星キャリアからなって、入力軸と直接連結して常に入力経路を形成すると同時に、入力をそのまま出力する第2中間出力経路を形成する第3回転要素と、を有する第1遊星ギヤセットと、
(2)第2サンギヤと第2遊星キャリアと第2リングギヤとを有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなる第1単純遊星ギヤセットと、第3サンギヤと第3遊星キャリアと第3リングギヤとを有するダブルピニオン遊星ギヤセットとからなる第2単純遊星ギヤセットと、を組み合わせて第4,5,6,7の4つの回転要素を有するようにし、前記第3サンギヤからなって、前記第2回転要素と直接連結して第1中間入力経路を形成する第4回転要素と、前記第2リングギヤからなって、出力軸と連結して最終出力経路を形成する第5回転要素と、相互に直接的に連結する第2遊星キャリアと第3リングギヤとからなって、前記入力軸と可変的に連結して可変入力経路を形成すると同時に、前記変速機ハウジングと可変的に連結して、選択的に固定要素として作動する第6回転要素と、相互に可変的に連結する前記第2サンギヤと前記第3遊星キャリアとからなって、前記第2回転要素と第3回転要素とに可変的に連結して第2中間入力経路を形成すると同時に、前記変速機ハウジングと可変的に連結して選択的に固定要素として作動する第7回転要素と、を有する第2遊星ギヤセットと、
(3)前記第1遊星ギヤセット及び前記第2遊星ギヤセットの各回転要素を、相互に可変的に連結し、又は前記各回転要素と前記変速機ハウジングとを可変的に連結する、クラッチとブレーキとからなる複数の摩擦部材と、
を含んで構成することを特徴とする。
図1は本発明の1実施例によるギヤトレインの構成図である。
図1に示すように、本実施例によるギヤトレインは、同一軸線上に配置される第1遊星ギヤセットPG1と、第2遊星ギヤセットPG2と、4つのクラッチ、クラッチC1とクラッチC2とクラッチC3とクラッチC4とからなるクラッチ手段と、2つのブレーキ、ブレーキB1とブレーキB2とからなるブレーキ手段と、を含んで構成される。
第2遊星ギヤセットPG2は、第1遊星ギヤセットPG1から直接または間接的に伝達される回転動力と、入力軸ISから選択的に入力される回転動力と、を前進8速及び後進1速に変速して出力軸OSに出力する。
このために、第1遊星ギヤセットPG1はエンジン側に配置され、その後段に第2遊星ギヤセットPG2が配置される。
出力軸OSは出力要素であって、出力軸OSのトルクは出力ギヤ(図示せず)を通じて公知の差動装置に伝達され、駆動輪を駆動させる。
第1遊星ギヤセットPG1は、単純遊星ギヤセットからなり、ダブルピニオン遊星ギヤセットであって、第1サンギヤS1からなる第1回転要素N1と、第1リングギヤR1からなる第2回転要素N2と、第1遊星キャリアPC1からなる第3回転要素N3と、を含む。
第2回転要素N2は第1リングギヤR1であって、常にISからの入力を減速して中間出力を出力する第1中間出力経路MOP1を形成する。
第3回転要素N3は第1遊星キャリアPC1であって、常に入力要素として作動するように、入力軸ISと直接連結して入力経路ISを形成すると同時に、IS入力を直接出力する第2中間出力経路MOP2を形成する。
本実施例では、第1単純遊星ギヤセットSPG1をシングルピニオン遊星ギヤセットで形成し、第2単純遊星ギヤセットSPG2をダブルピニオン遊星ギヤセットで形成した。
それによって、第4回転要素N4は第3サンギヤS3に設定され、第5回転要素N5は第2リングギヤR2に設定され、第6回転要素N6は第2遊星キャリアPC2及び第3リングギヤR3に設定され、第7回転要素N7は第2サンギヤS2に設定される。
第5回転要素N5は第2リングギヤR2であって、出力軸OSと直接連結して、常に出力要素として作動する。
第6回転要素N6は第2遊星キャリアPC2と第3リングギヤR3とであって、第3クラッチC3を介して入力軸ISと可変的に連結し、可変入力経路VIPを形成して、選択的に入力要素として作動すると共に、並列配置した第1ブレーキB1とワンウェイクラッチFとを介して変速機ハウジングHと可変的に連結し、選択的に固定要素として作動する。
第7回転要素に適用する第1クラッチC1と第2クラッチC2と第4クラッチC4と第2ブレーキB2との配置は、第1クラッチC1を第2サンギヤと第3遊星キャリアPC3との間に配置し、第2クラッチC2を第2回転要素N2と第2サンギヤS2との間に配置し、第4クラッチC4を第3回転要素N3と第2サンギヤS2との間に配置し、第2ブレーキB2を第2クラッチC2と第2サンギヤS2との間に配置する。
摩擦部材を配置する際は、第1クラッチC1は第1遊星ギヤセットPG1と第2遊星ギヤセットPG2との間に配置し、その外周側に第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とワンウェイクラッチFとを配置する。
摩擦部材を分散配置すれば、安定したギヤトレインの重心を維持することができ、摩擦部材に油圧を供給する流路を形成するのが容易である。
本発明によれば、各変速段で2つの摩擦部材が作動して、変速を行なう。
前進1速では第1クラッチC1と、ワンウェイクラッチF又は第1ブレーキB1と、が作動し、
前進2速では第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが作動し、
前進3速では第1クラッチC1と第2クラッチC2とが作動し、
前進4速では第1クラッチC1と第4クラッチC4とが作動し、
前進5速では第1クラッチC1と第3クラッチC3とが作動し、
前進6速では第3クラッチC3と第4クラッチC4とが作動し、
前進7速では第2クラッチC2と第3クラッチC3とが作動し、
前進8速では第3クラッチC3と第2ブレーキB2とが作動し、
後進変速段では第2クラッチC2と第1ブレーキB1とが作動して、変速を行なう。
図3で、下側の横線が回転速度「0」を示し、上側の横線が回転速度「1.0」、つまり入力軸ISと同一な回転速度を示す。
以下、本発明の1実施例によるギヤトレインの変速過程について説明する。
前進1速(D1)では、図2に示したように、第1クラッチC1及びワンウェイクラッチFが作動する。
図3に示すように、第1遊星ギヤセットPG1の第3回転要素N3に入力している状態で、第1回転要素N1が固定要素として作動し、第2回転要素N2を通じて第1中間出力経路MOP1に中間出力を出力する。第2回転要素N2の中間出力を第1中間入力経路MIP1を通じて第4回転要素N4に伝達する。
第2遊星ギヤセットPG2は、第4回転要素N4に中間出力の入力が行われている状態で、ワンウェイクラッチFの作動によって第6作動要素N6が固定要素として作動し、第4回転要素N4と第6回転要素N6を連結する第1変速線SP1を形成し、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにD1を出力し、前進1速(D1)の変速を行う。
前進2速(D2)では、前進1速(D1)の状態で、ワンウェイクラッチFの作動を解除し第2ブレーキB2を作動する。
前進1速と同一な入力が行われている状態で、第2ブレーキB2の作動によって第7回転要素N7が固定要素として作動し、第4回転要素N4と第6回転要素N6とを連結する第2変速線SP2を形成する。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにD2を出力し、前進2速(D2)の変速を行なう。
前進3速(D3)では、前進2速(D2)で作動した摩擦部材のうち第2ブレーキB2の作動を解除し第2クラッチC2を作動させる。
第2回転要素N2の中間出力を、第1中間入力経路MOP1を通じて第4回転要素N4に直接伝達すると同時に、第2クラッチC2と第1クラッチC1との作動によって第2中間入力経路MIP2を通じて第7回転要素N7に伝達すると、第2遊星ギヤセットPG2が直結の状態になり、第4回転要素N4と第7回転要素N7とを連結する第3変速線SP3が形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて第2回転要素N2の中間出力を出力経路OPにD3として出力し、前進3速(D3)の変速を行う。
前進4速(D4)では、前進3速(D3)で作動した摩擦部材のうち第2クラッチC2の作動を解除し第4クラッチC4を作動させる。
それによって、第2回転要素N2の中間出力が第1中間入力経路MOP1を通じて第4回転要素N4に直接伝達されると同時に、第4クラッチC4の作動によって入力軸ISから入力されるそのままのIS回転動力が第2中間入力経路MIP2を通じて第7回転要素N7に入力され、第4回転要素N4及び第7回転要素N7を連結する第4変速線SP4が形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにD4を出力して、前進4速(D4)の変速を行う。
前進5速(D5)では、前進4速(D4)で作動した摩擦部材のうち第4クラッチC4の作動を解除し、第3クラッチC3を作動させる。
それによって、第2回転要素N2の中間出力が第1中間入力経路MIP1を通じて第4回転要素N4に入力されている状態で、第3クラッチC3の作動によって入力軸ISの回転動力が可変入力経路VIPを通じて第6回転要素N6に入力されて、第4回転要素N4及び第6回転要素N6を連結する第5変速線SP5が形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにD4を出力し、前進5速(D5)の変速を行う。
前進6速(D6)では、前進5速(D5)で作動した摩擦部材のうち第1クラッチC1の作動を解除し、第4クラッチC4を作動させる。
それによって、第3クラッチC3の作動によって入力軸ISの回転動力が可変入力経路VIPを通じて第6回転要素N6に入力されると同時に、第4クラッチC4の作動によって入力軸ISの回転動力が第1遊星ギヤセットPG1の第1中間出力経路MOP1及び第2中間入力経路MIP2を通じて第7回転要素N4に直接入力され、第2遊星ギヤセットPG2が直結の状態になって、第6回転要素N6と第7回転要素N7とを連結する第6変速線SP6が形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPに入力そのままのD6を出力し、前進6速(D6)の変速を行う。
前進7速(D7)では、前進6速(D6)で作動した摩擦部材のうちの第4クラッチC4の作動を解除し、第2クラッチC2を作動させる。
それによって、第2遊星ギヤセットPG2では、第3クラッチC3の作動によって入力軸ISの回転動力が可変入力経路VIPを通じて第6回転要素N6に入力されている状態で、第2クラッチC2の作動によって第1遊星ギヤセットPG1の中間出力が第2中間入力経路MIP2を通じて第7回転要素N7に入力され、第6回転要素N6及び第7回転要素N7を連結する第7変速線SP7が形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにD7を出力し、前進7速(D7)の変速を行う。
前進8速(D8)では、前進7速(D7)で作動した摩擦部材のうち第2クラッチC2の作動を解除し、第2ブレーキB2作動させる。
それによって、第2遊星ギヤセットPG2では、第3クラッチC3の作動によって入力軸ISの回転動力が可変入力経路VIPを通じて第6回転要素N6に入力がされている状態で、第2ブレーキB2の作動によって第7回転要素N7が固定要素として作動し、第6回転要素N6と第7回転要素N7とを連結する第8変速線SP8が形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにD8を出力し、前進8速(D8)の変速を行う。
後進変速段(REV)では、第2クラッチC2と第1ブレーキB1とを作動させる。
それによって、第1遊星ギヤセットPG1では、第3回転要素N3に入力されている状態で、第1回転要素N1が固定要素として作動し、第2回転要素N2を通じて第1中間出力経路MOP1に中間出力が出力される。
それによって、第2遊星ギヤセットPG2では、第2クラッチC2の作動によって第2回転要素N2の出力が第2中間入力経路MIP2を通じて第7回転要素N7に入力されている状態で、第1ブレーキB1の作動によって第6回転要素N6が固定要素として作動して後進変速線SRが形成される。第2遊星ギヤセットPG2は、出力要素である第5回転要素N5を通じて出力経路OPにRSの逆回転出力を行い、後進変速(REV)を行う。
第5回転要素N5は、出力軸OSと連結し、常に出力要素として作動する。
第6回転要素N6は、入力軸ISと可変的に連結すると共に、変速機ハウジングと可変的に連結して、前進6速(D6)と前進7速(D7)と前進8速(D8)とで入力要素として作動し、前進1速(D1)と後進変速段(REV)で固定要素として作動する。
前進2速(D2)では、前進1速(D1)の状態で、第2ブレーキB2を作動させることによって、固定要素を第7回転要素N7に変換して、変速する。
前進4速(D4)は、第3速(D3)の状態で、第2クラッチC2の作動を解除し第4クラッチC4を作動させることによって、第4回転要素N4を通じて第1遊星ギヤセットPG1の中間出力を入力すると同時に、第7回転要素N7を通じて入力軸ISの回転動力を入力して、変速を行う。
前進6速(D6)は、前進5速(D5)の状態で、第1クラッチC1の作動を解除し第4クラッチC4を作動させることによって、第6回転要素N4及び第7回転要素N7に入力軸ISの回転動力を同時に入力して、直結の状態になって、入力軸ISの入力をそのまま出力する。
前進8速(D8)は、前進7速(D7)の状態で、第2クラッチC2の作動を解除し、第2ブレーキB2を作動させることによって、固定要素を第7回転要素N7に変換して、最高変速段である前進8速(D8)の出力を行う。
後進変速段(REV)は、第2クラッチC2の作動によって第7回転要素N7に入力を行う状態で、第6回転要素N6が固定要素として作動して、逆回転出力によって後進変速を行う。
C1、C2、C3、C4 第1、第2、第3、第4クラッチ
H 変速機ハウジング
IS 入力軸
MIP1、MIP2 第1、第2中間入力経路
MOP1、MOP2 第1、第2中間出力経路
N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7
第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7回転要素
OP 最終出力経路
OS 出力軸
PC1、PC2、PC3 第1、第2、第3遊星キャリア
PG1、PG2 第1、第2遊星ギヤセット
R1、R2、R3 第1、第2、第3リングギヤ
S1、S2、S3 第1、第2、第3サンギヤ
SP1、SP2、SP3、SP4、SP5、SP6、SP7、SP8
第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8変速線
SPG1、SPG2 第1、第2単純遊星ギヤセット
VIP 可変入力経路
F ワンウェイクラッチ
Claims (14)
- (1)3つの回転要素を有するダブルピニオン遊星ギヤセットであって、第1サンギヤからなって、変速機ハウジングと直接連結して常に固定要素として作動する第1回転要素と、第1リングギヤからなって、常に中間出力を出力して第1中間出力経路を形成する第2回転要素と、第1遊星キャリアからなって、入力軸と直接連結して常に入力経路を形成すると同時に、入力をそのまま出力する第2中間出力経路を形成する第3回転要素と、を有する第1遊星ギヤセットと、
(2)第2サンギヤと第2遊星キャリアと第2リングギヤとを有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなる第1単純遊星ギヤセットと、第3サンギヤと第3遊星キャリアと第3リングギヤとを有するダブルピニオン遊星ギヤセットとからなる第2単純遊星ギヤセットと、を組み合わせて第4,5,6,7の4つの回転要素を有するようにし、前記第3サンギヤからなって、前記第2回転要素と直接連結して第1中間入力経路を形成する第4回転要素と、前記第2リングギヤからなって、出力軸と連結して最終出力経路を形成する第5回転要素と、相互に直接的に連結する第2遊星キャリアと第3リングギヤとからなって、前記入力軸と可変的に連結して可変入力経路を形成すると同時に、前記変速機ハウジングと可変的に連結して、選択的に固定要素として作動する第6回転要素と、相互に可変的に連結する前記第2サンギヤと前記第3遊星キャリアとからなって、前記第2回転要素と第3回転要素とに可変的に連結して第2中間入力経路を形成すると同時に、前記変速機ハウジングと可変的に連結して選択的に固定要素として作動する第7回転要素と、を有する第2遊星ギヤセットと、
(3)前記第1遊星ギヤセット及び前記第2遊星ギヤセットの各回転要素を、相互に可変的に連結し、又は前記各回転要素と前記変速機ハウジングとを可変的に連結する、クラッチとブレーキとからなる複数の摩擦部材と、
を含んで構成することを特徴とする、車両用自動変速機のギヤトレイン。 - 前記複数の摩擦部材は、
前記第7回転要素を形成する前記第2サンギヤと前記第3遊星キャリアとを連結又は分離する第1クラッチと、
前記第1中間出力経路と前記第2中間入力経路との間に配置する第2クラッチと、
前記可変入力経路上に配置する第3クラッチと、
前記第2中間出力経路と前記第2中間入力経路との間に配置する第4クラッチと、
前記第6回転要素と前記変速機ハウジングとの間に並列連結するワンウェイクラッチと
共に配置する第1ブレーキと、
前記第7回転要素を形成する前記第2サンギヤと前記変速機ハウジングとの間に配置する第2ブレーキと、
を含んで構成する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ギヤトレイン。 - 前進1速では前記第1クラッチ及び前記ワンウェイクラッチが作動し、
前進2速では前記第1クラッチ及び前記第2ブレーキが作動し、
前進3速では前記第1クラッチ及び前記第2クラッチが作動し、
前進4速では前記第1クラッチ及び前記第4クラッチが作動し、
前進5速では前記第1クラッチ及び前記第3クラッチが作動し、
前進6速では前記第3クラッチ及び前記第4クラッチが作動し、
前進7速では前記第2クラッチ及び前記第3クラッチが作動し、
前進8速では前記第3クラッチ及び前記第2ブレーキが作動し、
後進変速段では前記第2クラッチ及び前記第1ブレーキが作動することを特徴とする請求項2に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。 - 前記第1遊星ギヤセットと前記第2遊星ギヤセットとの間に前記第1クラッチを配置し、
前記第1クラッチの外周側に前記第1ブレーキと前記第2ブレーキと前記ワンウェイクラッチとを配置し、
前記第1遊星ギヤセットの外周側に前記第2クラッチと前記第4クラッチとを配置し、
前記第2遊星ギヤセットの後側に前記第3クラッチを配置することを特徴とする請求項2に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。 - 前記前進1速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路から出力する回転動力を前記第2遊星ギヤセットの前記第1中間入力経路を通じて入力している状態で、前記第6回転要素を固定要素として作動せしめて、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進2速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路から出力する回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記第1中間入力経路を通じて入力している状態で、前記第7回転要素を固定要素として作動せしめて、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進3速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路から出力する回転動力を前記第2遊星ギヤセットの前記第1中間入力経路と前記第2中間入力経路とを通じて入力し、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進4速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路から出力する回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記第1中間入力経路を通じて入力している状態で、前記第1遊星ギヤセットの前記第2中間出力経路を通じた回転動力を前記第2遊星ギヤセットの前記第2中間入力経路を通じて入力して、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進4速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路を通じた回転動力が第2遊星ギヤセットの第1中間入力経路を通じて入力されている状態で、第2中間出力経路を通じた回転動力が第2中間入力経路を通じて第7回転要素に入力されて、第5回転要素を通じて出力されて実現されることを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進5速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路から出力する回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記第1中間入力経路を通じて入力している状態で、前記入力軸の回転動力を前記可変入力経路を通じて入力して、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進6速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第2中間出力経路から出力する回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記第2中間入力経路を通じて入力している状態で、前記入力軸の回転動力を前記可変入力経路を通じて入力して、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進7速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路から出力する回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記第2中間入力経路を通じて入力している状態で、前記入力軸の回転動力を前記可変入力経路を通じて入力して、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記前進8速は、前記入力軸の回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記可変入力経路を通じて入力している状態で、前記第7回転要素が固定要素として作動して、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
- 前記後進変速は、前記第1遊星ギヤセットの前記第1中間出力経路を通じた回転動力を、前記第2遊星ギヤセットの前記第2中間入力経路を通じて入力している状態で、前記第6回転要素が固定要素として作動して、前記第5回転要素を通じて出力することを特徴とする請求項3に記載の車両用自動変速機のギヤトレイン。
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