JP5367253B2

JP5367253B2 - 車両用自動変速機のパワートレイン

Info

Publication number: JP5367253B2
Application number: JP2007297969A
Authority: JP
Inventors: ヒョン碩崔
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: US7833124B2; KR100957141B1; KR20090017873A; CN101368615A; US20090048057A1; JP2009047303A; CN101368615B; DE102007058202A1

Description

本発明は、車両用自動変速機のパワートレインに係り、より詳細には、前進１０速及び後進２速の変速段を可能にした車両用自動変速機のパワートレインに関する。

通常、自動変速機の多段変速ギヤメカニズムは、複数の遊星ギヤセットの組み合わせからなる。このような複数の遊星ギヤセットが組み合わされたパワートレインは、エンジントルクを変換して伝達するトルクコンバーターから回転動力が入力され、これを多段に変速して、出力側に伝達する機能を有する。

このような自動変速機のパワートレインは、多くの変速段を実現するほど動力伝達効率及び燃料消費効率の面で有利であるため、より多くの変速段を可能にするパワートレインが要求されている。

そして、同一数の変速段を実現するとしても、遊星ギヤセットの組み合わせ方法によって耐久性、動力伝達効率、大きさ及び重量などが大きく異なるため、より丈夫で、動力損失が最少であり、コンパクトなパワートレインの開発のための努力が行われている。

また、遊星ギヤセットを利用するパワートレインを開発する際には、全く新たな遊星ギヤセットを開発するのではなく、既存のシングルピニオン遊星ギヤセット及びダブルピニオン遊星ギヤセットをどのように組み合わせ、それによってクラッチ、ブレーキ、そしてワンウェイクラッチをどの位置にいくつ配置するかによって、可能な限り動力損失を少なくし、所望の変速段及びこれに伴う変速比を実現して、いかに変速機の性能を向上させるかに目標を設定して、多様な研究が行われている。

手動変速機の場合には、変速段が多すぎると、運転者が頻繁に変速を行わなければならないので不便である。しかし、自動変速機の場合には、運転状態によってトランスミッション制御ユニットが自動的にパワートレインの作動を制御して変速を行うので、より多くの変速段を実現することができるパワートレインの開発は、大変重要な価値がある。
特開２００４−１８３８８６号公報

本発明の目的は、２つの遊星ギヤセット、５つのクラッチ、及び２つのブレーキによって前進１０速及び後進２速の変速段を可能にする車両用自動変速機のパワートレインを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、クラッチ要素あるいはブレーキ要素のうちの２つの要素で当該変速段を維持するように組み合わせ、１つの要素だけを結合制御することによって変速を行うことができる自動変速機のパワートレインを提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、変速制御が簡単で、変速感を向上させることができる車両用自動変速機のパワートレインを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の車両用自動変速機のパワートレインは、トルクコンバーターに連結された入力軸、
出力ギヤ、
変速機ケース、
前記入力軸に常に固定される第１作動部材、前記変速機ケースに常に固定される第２作動部材、そして前記第１、２作動部材の作用によって減速回転速度を出力する第３作動部材を含む第１遊星ギヤセット、
前記第３作動部材に選択的に連結される第４作動部材、前記入力軸に選択的に連結されたり前記第２作動部材に選択的に連結されたり前記第３作動部材に選択的に連結される第５作動部材、前記入力軸に選択的に連結されたり前記変速機ケースに選択的に連結される第６作動部材、前記変速機ケースに選択的に連結される第７作動部材、常に出力要素として作動する第８作動部材を含み、前記第４、５、６、７、８作動部材の作用によって前進１０速及び後進２速を前記出力ギヤに出力する第２遊星ギヤセット、
前記作動部材、入力軸、または変速機ケースを選択的に連結する複数の摩擦部材、
を含み、
前記複数の摩擦部材は、
前記第４作動部材を前記第３作動部材に選択的に連結する第１クラッチ、
前記第５作動部材を前記第３作動部材に選択的に連結する第２クラッチ、
前記第５作動部材を前記入力軸に選択的に連結する第３クラッチ、
前記第６作動部材を前記入力軸に選択的に連結する第４クラッチ、
前記第５作動部材を前記第２作動部材に選択的に連結する第５クラッチ、
前記第６作動部材を前記変速機ケースに選択的に連結する第１ブレーキ、
及び前記第７作動部材を前記変速機ケースに選択的に連結する第２ブレーキ、
を含み、
前記第１遊星ギヤセットは、作動部材として第１サンギヤ、第１遊星キャリア、及び第１リングギヤを含むダブルピニオン遊星ギヤセットであり、
前記第１サンギヤは第１作動部材として作用し、前記第１遊星キャリアは第２作動部材として作用し、前記第１リングギヤは第３作動部材として作用し、
前記第２遊星ギヤセットは、２つのダブルピニオン遊星ギヤセットが１つのピニオンギヤを共有するように組み合わされた複合遊星ギヤセットであり、作動部材として第２サンギヤ、第３サンギヤ、第２遊星キャリア、第２リングギヤ、そして第３リングギヤを含み、
前記第２サンギヤは第４作動部材として作用し、前記第３サンギヤは第５作動部材として作用し、前記第２遊星キャリアは第６作動部材として作用し、前記第３リングギヤは第７作動部材として作用し、前記第２リングギヤは第８作動部材として作用する、
ことを特徴とする。

本発明による車両用自動変速機のパワートレインは、２つの遊星ギヤセット、５つのクラッチ、及び２つのブレーキによって前進１０速及び後進２速の変速段を実現することができる。
また、本発明による車両用自動変速機のパワートレインは、クラッチ要素あるいはブレーキ要素のうちの２つの要素で当該変速段を維持するように組み合わせて、１つの要素だけを結合制御することによって変速を行うことができるので、変速制御が簡単で、変速感を向上させる効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例を、添付した図面を参照してより詳細に説明する。

図１は本発明の実施例によるパワートレインを示した図面である。
本発明の実施例によるパワートレインは、トルクコンバーター（ＴＣ）を通じてエンジン出力軸に接続される入力軸２０上に、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）が組み合わされて配置される。

第１遊星ギヤセット（ＰＧ１）は、作動部材として第１サンギヤ（Ｓ１）、第１リングギヤ（Ｒ１）、第１遊星キャリア（ＰＣ１）を含むダブルピニオン遊星ギヤセットである。
第２遊星ギヤセット（ＰＧ２）は、２つのダブルピニオン遊星ギヤセットが１つのピニオンギヤを共有するように組み合わされており、作動部材として第２サンギヤ（Ｓ２）、第３サンギヤ（Ｓ３）、第２遊星キャリア（ＰＣ２）、第２リングギヤ（Ｒ２）、そして第３リングギヤ（Ｒ３）を含む複合ダブルピニオン遊星ギヤセットである。
第１遊星ギヤセット（ＰＧ１）及び第２遊星ギヤセット（ＰＧ２）は、トルクコンバーター（ＴＣ）から第１遊星ギヤセット（ＰＧ１）及び第２遊星ギヤセット（ＰＧ２）の順序で配置される。

本発明の実施例によるパワートレインは、第１、２、３、４、５クラッチ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５）及び第１、２ブレーキ（Ｂ１、Ｂ２）を含み、各作動部材を変速段によって選択的に結合／解除する。

第１サンギヤ（Ｓ１）は、入力軸２０に常に固定されている。
第１キャリア（ＰＣ１）は、変速機ケース１０に常に固定されている。
第２サンギヤ（Ｓ２）は、第１クラッチ（Ｃ１）を介在して第１リングギヤ（Ｒ１）に選択的に連結される。
第３サンギヤ（Ｓ３）は、第２、３、５クラッチ（Ｃ２、Ｃ３、Ｃ５）を介在して第１リングギヤ（Ｒ１）、入力軸２０、及び第１キャリア（ＰＣ１）に各々選択的に連結される。
第２キャリア（ＰＣ２）は、第４クラッチ（Ｃ４）を介在して入力軸２０に選択的に連結されたり、第１ブレーキ（Ｂ１）を介在して変速機ケース１０に選択的に連結される。
第３リングギヤ（Ｒ３）は、第２ブレーキ（Ｂ２）を介在して変速機ケース１０に選択的に連結される。
第２リングギヤ（Ｒ２）は、出力ギヤ３０に連結される。
第１、２、５クラッチ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５）及び第１ブレーキ（Ｂ１）は、第１遊星ギヤセット（ＰＧ１）及び第２遊星ギヤセット（ＰＧ２）の間に位置し、第３、４クラッチ（Ｃ３、Ｃ４）及び第２ブレーキ（Ｂ２）は、トルクコンバーター（ＴＣ）の反対側に位置する。

前記のように構成されるパワートレインは、図２の作動表のようにクラッチ／ブレーキを作動させることにより、前進１０速及び後進２速の変速段を実現する。
つまり、前進１速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第１ブレーキ（Ｂ１）、前進２速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第２ブレーキ（Ｂ２）、前進３速では第１、５クラッチ（Ｃ１、Ｃ５）、前進４速では第１、２クラッチ（Ｃ１、Ｃ２）、前進５速では第１、３クラッチ（Ｃ１、Ｃ３）、前進６速では第１、４クラッチ（Ｃ１、Ｃ４）、前進７速では第３、４クラッチ（Ｃ３、Ｃ４）、前進８速では第２、４クラッチ（Ｃ２、Ｃ４）、前進９速では第４、５クラッチ（Ｃ４、Ｃ５）、前進１０速では第４クラッチ（Ｃ４）及び第２ブレーキ（Ｂ２）、後進１速では第２クラッチ（Ｃ２）及び第１ブレーキ（Ｂ１）、後進２速では第２クラッチ（Ｃ２）及び第２ブレーキ（Ｂ２）を作動させる。

このような本発明の実施例によるパワートレインは、図３に示したように、８つの作動要素を有する。
つまり、第１ノード（Ｎ１）は第１サンギヤ（Ｓ１）、第２ノード（Ｎ２）は第１リングギヤ（Ｒ１）、第３ノード（Ｎ３）は第１キャリア（ＰＣ１）、第４ノード（Ｎ４）は第３サンギヤ（Ｓ３）、第５ノード（Ｎ５）は第３リングギヤ（Ｒ３）、第６ノード（Ｎ６）は第２キャリア（ＰＣ２）、第７ノード（Ｎ７）は第２リングギヤ（Ｒ２）、第８ノード（Ｎ８）は第２サンギヤ（Ｓ２）と定められる。

以下、図３を参照して、本発明の実施例によるパワートレインの変速過程を詳細に説明する。
まず、前進１速では、第１クラッチ（Ｃ１）及び第１ブレーキ（Ｂ１）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）及び第６ノード（Ｎ６）が固定要素として作動し、第２サンギヤ（Ｓ２）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ１だけ出力が行われて、前進１速の変速が行われるようになる。

前進２速では、第１クラッチ（Ｃ１）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）及び第５ノード（Ｎ５）が固定要素として作動し、第２サンギヤ（Ｓ２）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ２だけ出力が行われて、前進２速の変速が行われるようになる。

前進３速では、第１、５クラッチ（Ｃ１、Ｃ５）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）及び第４ノード（Ｎ４）が固定要素として作動し、第２サンギヤ（Ｓ２）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ３だけ出力が行われて、前進３速の変速が行われるようになる。

前進４速では、第１、２クラッチ（Ｃ１、Ｃ２）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）が固定要素として作動し、第２、３サンギヤ（Ｓ２、Ｓ３）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ４だけ出力が行われて、前進４速の変速が行われるようになる。

前進５速では、第１、３クラッチ（Ｃ１、Ｃ３）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）及び第３サンギヤ（Ｓ３）である第４ノード（Ｎ４）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）が固定要素として作動し、第２サンギヤ（Ｓ２）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転し、第３サンギヤ（Ｓ３）は入力軸２０に連結されて入力軸２０と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ５だけ出力が行われて、前進５速の変速が行われるようになる。

前進６速では、第１、４クラッチ（Ｃ１、Ｃ４）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）及び第２キャリア（ＰＣ２）である第６ノード（Ｎ６）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）が固定要素として作動し、第２サンギヤ（Ｓ２）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転し、第２キャリア（ＰＣ２）は入力軸２０に連結されて入力軸２０と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ６だけ出力が行われて、前進６速の変速が行われるようになる。

前進７速では、第３、４クラッチ（Ｃ３、Ｃ４）が作動する。
そうすると、第３サンギヤ（Ｓ３）である第４ノード（Ｎ４）及び第２キャリア（ＰＣ２）である第６ノード（Ｎ６）を通じて入力が行われる状態で、第３サンギヤ（Ｓ３）及び第２キャリア（ＰＣ２）は入力軸２０に連結されて入力軸２０と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ７だけ出力が行われて、前進７速の変速が行われるようになる。

前進８速では、第２、４クラッチ（Ｃ２、Ｃ４）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）及び第２キャリア（ＰＣ２）である第６ノード（Ｎ６）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）が固定要素として作動し、第３サンギヤ（Ｓ３）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転し、第２キャリア（ＰＣ２）は入力軸２０に連結されて入力軸２０と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ８だけ出力が行われて、前進８速の変速が行われるようになる。

前進９速では、第４、５クラッチ（Ｃ４、Ｃ５）が作動する。
そうすると、第２キャリア（ＰＣ２）である第６ノード（Ｎ６）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）及び第４ノード（Ｎ４）が固定要素として作動する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ９だけ出力が行われて、前進９速の変速が行われるようになる。

前進１０速では、第４クラッチ（Ｃ４）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が作動する。
そうすると、第２キャリア（ＰＣ２）である第６ノード（Ｎ６）を通じて入力が行われる状態で、第５ノード（Ｎ５）が固定要素として作動する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＤ１０だけ出力が行われて、前進１０速の変速が行われるようになる。

後進１速では、第２クラッチ（Ｃ２）及び第１ブレーキ（Ｂ１）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）及び第６ノード（Ｎ６）が固定要素として作動し、第３サンギヤ（Ｓ３）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＲ−１だけ出力が行われて、後進１速の変速が行われるようになる。

後進２速では、第２クラッチ（Ｃ２）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が作動する。
そうすると、第１サンギヤ（Ｓ１）である第１ノード（Ｎ１）を通じて入力が行われる状態で、第３ノード（Ｎ３）及び第５ノードが固定要素として作動し、第３サンギヤ（Ｓ３）は第１リングギヤ（Ｒ１）に連結されて第１リングギヤ（Ｒ１）と同一な速度で回転する。したがって、第１、２遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２）の相互補完作用によって出力要素である第７ノード（Ｎ７）を通じてＲ−２だけ出力が行われて、後進２速の変速が行われるようになる。

以上、本発明のパワートレインに対する好ましい実施例を開示したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の実施例に基づき当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に発明して均等だと認められる範囲の全ての変更を含む。

本発明の実施例によるパワートレインの概略図である。本発明の実施例によるパワートレインの作動表である。本発明の実施例によるパワートレインの変速線図である。

符号の説明

１０変速機ケース
２０入力軸
３０出力ギヤ

Claims

トルクコンバーターに連結された入力軸、
出力ギヤ、
変速機ケース、
前記入力軸に常に固定される第１作動部材、前記変速機ケースに常に固定される第２作動部材、そして前記第１、２作動部材の作用によって減速回転速度を出力する第３作動部材を含む第１遊星ギヤセット、
前記第３作動部材に選択的に連結される第４作動部材、前記入力軸に選択的に連結されたり前記第２作動部材に選択的に連結されたり前記第３作動部材に選択的に連結される第５作動部材、前記入力軸に選択的に連結されたり前記変速機ケースに選択的に連結される第６作動部材、前記変速機ケースに選択的に連結される第７作動部材、常に出力要素として作動する第８作動部材を含み、前記第４、５、６、７、８作動部材の作用によって前進１０速及び後進２速を前記出力ギヤに出力する第２遊星ギヤセット、
前記作動部材、入力軸、または変速機ケースを選択的に連結する複数の摩擦部材、
を含み、
前記複数の摩擦部材は、
前記第４作動部材を前記第３作動部材に選択的に連結する第１クラッチ、
前記第５作動部材を前記第３作動部材に選択的に連結する第２クラッチ、
前記第５作動部材を前記入力軸に選択的に連結する第３クラッチ、
前記第６作動部材を前記入力軸に選択的に連結する第４クラッチ、
前記第５作動部材を前記第２作動部材に選択的に連結する第５クラッチ、
前記第６作動部材を前記変速機ケースに選択的に連結する第１ブレーキ、
及び前記第７作動部材を前記変速機ケースに選択的に連結する第２ブレーキ、
を含み、
前記第１遊星ギヤセットは、作動部材として第１サンギヤ、第１遊星キャリア、及び第１リングギヤを含むダブルピニオン遊星ギヤセットであり、
前記第１サンギヤは第１作動部材として作用し、前記第１遊星キャリアは第２作動部材として作用し、前記第１リングギヤは第３作動部材として作用し、
前記第２遊星ギヤセットは、２つのダブルピニオン遊星ギヤセットが１つのピニオンギヤを共有するように組み合わされた複合遊星ギヤセットであり、作動部材として第２サンギヤ、第３サンギヤ、第２遊星キャリア、第２リングギヤ、そして第３リングギヤを含み、
前記第２サンギヤは第４作動部材として作用し、前記第３サンギヤは第５作動部材として作用し、前記第２遊星キャリアは第６作動部材として作用し、前記第３リングギヤは第７作動部材として作用し、前記第２リングギヤは第８作動部材として作用する、
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１遊星ギヤセット及び前記第２遊星ギヤセットは、前記トルクコンバーターから前記第１遊星ギヤセット及び前記第２遊星ギヤセットの順序で配置され、
前記第１、２、５クラッチ及び前記第１ブレーキは、前記第１遊星ギヤセット及び前記第２遊星ギヤセットの間に位置し、
前記第３、４クラッチ及び前記第２ブレーキは、前記トルクコンバーターの反対側に位置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パワートレイン。