JP6097145B2 - 車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン - Google Patents

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Description

本発明は車両用自動変速機に係り、より詳しくは搭載性と動力伝達性能を向上させ燃費を低減することができる車両用自動変速機の遊星ギヤトレインに関する。
最近、世界的な高油価と排気ガス排出規制が強化されることにより、自動車メーカーは燃費を向上させることができる技術の開発に総力を傾けている。
自動変速機における燃費改善は実現可能な変速段が多い多段変速メカニズムを通じて達成することができ、通常の自動変速機の多段変速メカニズムは複数の遊星ギヤセットと摩擦要素の組み合わせで実現される。
このような多段変速メカニズムは実現可能な変速段が多いほどより適切な変速比の設計が可能なだけでなく、動力性能および燃費面で優れた車両を実現することができるために、より多くの変速段を実現することができる自動変速機用遊星ギヤトレインの絶え間ない研究が行われている(例えば、特許文献1〜5参照)。
上記のような多段変速メカニズムを構成する遊星ギヤトレインは同一変速段を実現しても回転要素(サンギヤ、遊星キャリア、リングギヤ)の連結構成によって耐久性、動力伝達効率、大きさなどが変わるため、より堅固で、動力損失がなく、コンパクトに製作するための研究開発が持続されている。
しかし、変速段が増えるほど自動変速機内の部品数も増加して、搭載性、原価、重量および動力伝達効率が悪化することがある。
特に、部品数が多い遊星ギヤトレインは前輪駆動用車両に搭載するのが難しいこともあるので、部品数を最少化することが自動変速機競争力の必須要件の一つである。
特開特開2006−214581号公報 特開特開2008−014482号公報 特開特開2009−047303号公報 特開特開2012−225506号公報 特開特開2012−247057号公報
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、互いに平行に配置される入力軸と出力軸の上にそれぞれ一つずつの遊星ギヤセットを配置し、複数の遊星ギヤセットの複数の回転要素を複数の外接ギヤで連結して前進9速と後進1速の変速段を実現することによって、部品数と全長を最小化して搭載性を向上させることができる車両用自動変速機の遊星ギヤトレインを提供することにある。
また他の目的とするところは、複数の外接ギヤを適用して自由なギヤ歯数の変更で最適のギヤ比を設定することができ、これによる動力伝達性能および燃費を向上させることができる車両用自動変速機の遊星ギヤトレインを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の車両用自動変速機の遊星ギヤトレインは、エンジンの動力の伝達を受ける入力軸、入力軸と一定の間隔をおいて平行に配置されており、変速された回転動力を出力する出力軸、入力軸上に配置されており、入力軸と選択的に連結される第1回転要素と、入力軸と選択的に連結されると同時に選択的に固定要素として作動する第2回転要素と、出力要素として作動する第3回転要素を保有する第1遊星ギヤセット、出力軸上に配置されており、入力軸と選択的に外接ギヤを通じて連結され、第1回転要素と外接ギヤを通じて連結され、選択的に固定要素として作動する第4回転要素と、第3回転要素と外接ギヤを通じて連結されると同時に出力軸と直接連結される第5回転要素と、入力軸と互いに異なるギヤ比を有する複数の外接ギヤを通じて選択的に連結される第6回転要素を保有する第2遊星ギヤセット、複数の外接ギヤを形成する4つのトランスファギヤ、及び、入力軸および第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を互いに連結する複数のクラッチおよび第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を変速機ハウジングに連結する複数のブレーキからなる複数の摩擦要素、を含むことを特徴とする。
第1遊星ギヤセットは、第1回転要素である第1サンギヤ、第2回転要素である第1遊星キャリア、第3回転要素である第1リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなり、第2遊星ギヤセットは、第4回転要素である第2サンギヤ、第5回転要素である第2遊星キャリア、第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなることを特徴とする。
4つのトランスファギヤは、第1回転要素と第4回転要素の間に配置される第1トランスファギヤ、第3回転要素と第5回転要素の間に配置される第2トランスファギヤ、入力軸と第6回転要素の間に配置される第3トランスファギヤ、及び、入力軸と第6回転要素の間に配置される第4トランスファギヤ、を含むことができる。
第4トランスファギヤのギヤ比は第3トランスファギヤのギヤ比と異なってもよい。
複数の摩擦要素は、第3トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、入力軸と第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第4回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことを特徴とする。
前進1速変速段は第1クラッチと第1ブレーキが同時に作動して実現され、前進2速変速段は第1クラッチと第2ブレーキが同時に作動して実現され、前進3速変速段は第1クラッチと第2クラッチが同時に作動して実現され、前進4速変速段は第1クラッチと第3クラッチが同時に作動して実現され、前進5速変速段は第2クラッチと第3クラッチが同時に作動して実現され、前進6速変速段は第3クラッチと第2ブレーキが同時に作動して実現され、前進7速変速段は第3クラッチと第4クラッチが同時に作動して実現され、前進8速変速段は第4クラッチと第2ブレーキが同時に作動して実現され、前進9速変速段は第2クラッチと第4クラッチが同時に作動して実現され、後進変速段は第2クラッチと第1ブレーキが同時に作動して実現されることを特徴とする。
他の実施形態で、複数の摩擦要素は、入力軸と第3トランスファギヤの間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、入力軸と第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第4回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことができる。
また他の実施形態で、複数の摩擦要素は、第3トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、第4トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第4回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことができる。
また他の実施形態で、複数の摩擦要素は、第3トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、入力軸と第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第1回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことができる。
また他の実施形態で、第1遊星ギヤセットは、第1回転要素である第1サンギヤ、第2回転要素である第1リングギヤ、第3回転要素である第1遊星キャリアを保有するダブルピニオン遊星ギヤセットからなり、第2遊星ギヤセットは、第4回転要素である第2サンギヤ、第5回転要素である第2遊星キャリア、第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなることを特徴とする。
本発明の他の態様による車両用自動変速機の遊星ギヤトレインは、エンジンの動力の伝達を受ける入力軸、入力軸と一定の間隔をおいて平行に配置されており、変速された回転動力を出力する出力軸、入力軸上に配置されており、入力軸と選択的に連結される第1回転要素と、入力軸と選択的に連結されると同時に選択的に固定要素として作動する第2回転要素と、第3回転要素を保有する第1遊星ギヤセット、出力軸上に配置されており、入力軸と選択的に連結され、第1回転要素と連結され、選択的に固定要素として作動する第4回転要素と、第3回転要素と連結されると同時に出力軸と直接連結される第5回転要素と、入力軸と互いに異なるギヤ比を有する2つの経路を通じて選択的に連結される第6回転要素を保有する第2遊星ギヤセット、第1回転要素と第4回転要素の間に配置される第1トランスファギヤ、第3回転要素と第5回転要素の間に配置される第2トランスファギヤ、入力軸と第6回転要素の間に配置される第3トランスファギヤ、入力軸と第6回転要素の間に配置される第4トランスファギヤ、及び、入力軸および第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を互いに連結する複数のクラッチおよび第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を変速機ハウジングに連結する複数のブレーキからなる複数の摩擦要素、を含むことを特徴とする。
第4トランスファギヤのギヤ比は第3トランスファギヤのギヤ比と異なってもよい。
一つの実施形態で、第1遊星ギヤセットは、第1回転要素である第1サンギヤ、第2回転要素である第1遊星キャリア、第3回転要素である第1リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなり、第2遊星ギヤセットは、第4回転要素である第2サンギヤ、第5回転要素である第2遊星キャリア、第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなることができる。
他の実施形態で、第1遊星ギヤセットは、第1回転要素である第1サンギヤ、第2回転要素である第1リングギヤ、第3回転要素である第1遊星キャリアを保有するダブルピニオン遊星ギヤセットからなり、第2遊星ギヤセットは、第4回転要素である第2サンギヤ、第5回転要素である第2遊星キャリア、第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなることができる。
また他の実施形態で、複数の摩擦要素は、第3トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、入力軸と第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第4回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことができる。
また他の実施形態で、複数の摩擦要素は、入力軸と第3トランスファギヤの間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、入力軸と第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第4回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことができる。
また他の実施形態で、複数の摩擦要素は、第3トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、入力軸と第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、第4トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第4回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことができる。
また他の実施形態で、複数の摩擦要素は、第3トランスファギヤと第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、入力軸と第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、入力軸と第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、第2回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、第1回転要素と変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、を含むことを特徴とする。
本発明によると、本発明の実施形態は単純遊星ギヤセットからなる2つの遊星ギヤセットと4つのトランスファギヤ、及び6つの摩擦要素の組み合わせで前進9速および後進1速の変速段を実現することができる。
そして2つの遊星ギヤセットを相互一定の間隔をおいて平行に配置される入力軸と出力軸に分けて配置することによって、全長が縮小されて搭載性を向上させることができる。
また、遊星ギヤセット以外に外接ギヤである4つのトランスファギヤを適用することによって、自由なギヤ歯数の変更で車両別最適のギヤ比を設定することができ、要求性能条件に合うようにギヤ歯数の変更が可能であるので発進性能、動力伝達性能および燃費を向上させることができる。したがって、既存のトルクコンバータを削除し発進クラッチの適用が可能である。
そして各変速段で2つの摩擦要素が作動しながら変速が行われ、隣り合う変速段への順次変速時に一つの摩擦要素作動が解除され他の一つの摩擦要素が作動することから、変速作動制御条件を十分に充足させることができる。
本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインに適用される複数の摩擦要素の各変速段別作動表である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進1速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進2速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進3速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進4速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進5速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進6速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進7速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進8速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの前進9速変速段の変速線図である。 本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの後進変速段の変速線図である。 本発明の第2実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。 本発明の第3実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。 本発明の第4実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。 本発明の第5実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付した図面を基に詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。
図1に示したとおり、本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインは、入力軸IS上に配置された第1遊星ギヤセットPG1と、入力軸ISと平行に配置された出力軸OS上に配置された第2遊星ギヤセットPG2と、4つのトランスファギヤTF1、TF2、TF3、TF4と、4つのクラッチC1、C2、C3、C4と2つのブレーキB1、B2からなる摩擦要素を含む。
これにより、入力軸ISから入力される回転動力は第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって前進9速および後進1速に変速されて出力軸OSを通じて出力される。
入力軸ISは入力部材であって、エンジンのクランクシャフトへの回転動力がトルクコンバータを通じてトルク変換が行われ入力軸ISに入力される。
出力軸OSは出力部材であって、差動装置(図示せず)を通じて駆動輪に駆動力を伝達する。
第1遊星ギヤセットPG1はシング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サンギヤS1と外接でかみ合う第1ピニオンP1を支持する第1遊星キャリアPC1からなる第2回転要素N2と、第1ピニオンP1と内接でかみ合う第1リングギヤR1からなる第3回転要素N3を含んでなる。
第2遊星ギヤセットPG2はシングルピニオン遊星ギヤセットであって、第2サンギヤS2からなる第4回転要素N4と、第2サンギヤS2と外接でかみ合う第2ピニオンP2を支持する第2遊星キャリアPC2からなる第5回転要素N5と、第2ピニオンP2と内接でかみ合う第2リングギヤR2からなる第6回転要素N6を含んでなる。
第1遊星ギヤセットPG1の2つの回転要素が入力軸ISと選択的に連結され、第2遊星ギヤセットPG2の3つの回転要素は入力軸ISと第1遊星ギヤセットPG1の2つの回転要素に第1、第2、第3、第4トランスファギヤTF1、TF2、TF3、TF4を通じて連結され、第2遊星ギヤセットPG2のいずれか一つの回転要素は出力軸OSと直接連結される。
上記で第1、第2、第3、第4トランスファギヤTF1、TF2、TF3、TF4はそれぞれ互いに外接する第1、第2、第3、第4トランスファドライブギヤTF1a、TF2a、TF3a、TF4aと第1、第2、第3、第4トランスファドリブンギヤTF1b、TF2b、TF3b、TF4bを含んでなる。
第1トランスファギヤTF1は第1回転要素N1と第4回転要素N4の間に配置される。
第2トランスファギヤTF2は第3回転要素N3と第5回転要素N5の間に配置される。
第3トランスファギヤTF3は入力軸ISと第6回転要素N6の間に配置される。
第4トランスファギヤTF4は入力軸ISと第6回転要素N6の間に配置される。
これにより、第1、第2、第3、第4トランスファギヤTF1、TF2、TF3、TF4によって連結される複数の回転要素は(入力軸ISを含む)それらのギヤ比によって相互反対方向に回転する。
入力軸ISと選択された回転要素を選択的に連結するか、選択された回転要素を変速機ハウジングHと選択的に連結する4つのクラッチC1、C2、C3、C4と2つのブレーキB1、B2は次の通り配置される。
第1クラッチC1は、第3トランスファギヤTF3と第6回転要素N6の間に配置される。
第2クラッチC2は、入力軸ISと第1回転要素N1の間に配置される。
第3クラッチC3は、入力軸ISと第2回転要素N2の間に配置される。
第4クラッチC4は、入力軸ISと第4トランスファギヤTF4の間に配置される。
第1ブレーキB1は、第2回転要素N2と変速機ハウジングHの間に配置される。
第2ブレーキB2は、第4回転要素N4と変速機ハウジングHの間に配置される。
第1クラッチC1と第4クラッチC4は両方とも入力軸ISを第6回転要素N6と選択的に連結する役割を果たすが、第3トランスファギヤTF3と第4トランスファギヤTF4のギヤ比が互いに異なるために第6回転要素N6に伝達される回転速度は変わる。
第1、第2、第3、第4クラッチC1、C2、C3、C4と第1、第2ブレーキB1、B2からなる各摩擦要素は油圧によって摩擦結合される多板式油圧摩擦結合ユニットからなり得る。
図2は本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインに適用される複数の摩擦要素の各変速段別作動表である。
図2に示したとおり、、本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインは各変速段で2つの摩擦要素が作動しながら変速が行われる。
前進1速変速段1STは、第1クラッチC1と第1ブレーキB1の同時作動によって達成される。
前進2速変速段2NDは、第1クラッチC1と第2ブレーキB2の同時作動によって達成される。
前進3速変速段3RDは、第1クラッチC1と第2クラッチC2の同時作動によって達成される。
前進4速変速段4THは、第1クラッチC1と第3クラッチC3の同時作動によって達成される。
前進5速変速段5THは、第2クラッチC2と第3クラッチC3の同時作動によって達成される。
前進6速変速段6THは、第3クラッチC3と第2ブレーキB2の同時作動によって達成される。
前進7速変速段7THは、第3クラッチC3と第4クラッチC4の同時作動によって達成される。
前進8速変速段8THは、第4クラッチC4と第2ブレーキB2の同時作動によって達成される。
前進9速変速段9THは、第2クラッチC2と第4クラッチC4の同時作動によって達成される。
後進変速段REVは、第2クラッチC2と第1ブレーキB1の同時作動によって達成される。
図3乃至図12は本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの各変速段別変速線図であり、本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの変速過程をレバー解釈法で示している。
図3乃至図12に示したとおり、第1遊星ギヤセットPG2の3つの縦線は左側から第3、第2、第1回転要素N3、N2、N1に設定され、第2遊星ギヤセットPG2の3つの縦線は左側から第4、第5、第6回転要素N4、N5、N6に設定される。
中央の横線は回転速度“0”を示し、上側の複数の横線は正回転を示し、下側の複数の横線は逆回転を示す。
上記で“−”はエンジンの回転方向と反対方向に回転することを意味する。入力軸ISと第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素がアイドリングギヤ(Idling Gear)なしに第1、第2、第3、第4トランスファギヤTF1、TF2、TF3、TF4を通じて第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素と外接で連結されるためである。
また、複数の縦線の間隔は、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2のギヤ比(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)によって設定される。
以下、図2と図3乃至図12に基づいて本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインの各変速段別変速過程を説明する。
[前進1速]
図2に示したとおり、前進1速変速段1STでは第1クラッチC1と第1ブレーキB1が作動する。
図3に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で、第1クラッチC1と第1ブレーキB1が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第1クラッチC1の作動で第3トランスファギヤTF3のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力され、第1ブレーキB1の作動で第2回転要素N2が固定要素として作動する。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第1速度線T1を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第1変速線SP1を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進1速D1が出力される。
[前進2速]
前進2速変速段2NDでは前進1速変速段1STの状態で作動した第1ブレーキB1の作動が解除され、第2ブレーキB2が作動する。
図4に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第1クラッチC1と第2ブレーキB2が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第1クラッチC1の作動で第3トランスファギヤTF3のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力され、第2ブレーキB2の作動で第4回転要素N4が固定要素として作動する。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第2速度線T2を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第2変速線SP2を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進2速D2が出力される。
[前進3速]
前進3速変速段3RDでは前進2速変速段2NDの状態で作動した第2ブレーキB2の作動が解除され、第2クラッチC2が作動する。
図5に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第1クラッチC1と第2クラッチC2が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第1クラッチC1の作動で第3トランスファギヤTF3のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力され、同時に第2クラッチC2の作動で第1回転要素N1に入力され、第1トランスファギヤTF1のギヤ比によって変換されて第4回転要素N4に逆回転速度で入力される。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第3速度線T3を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第3変速線SP3を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進3速D3が出力される。
[前進4速]
前進4速変速段4THでは前進3速変速段3RDの状態で作動した第2クラッチC2の作動が解除され、第3クラッチC3が作動する。
図6に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第1クラッチC1と第3クラッチC3が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度が第1クラッチC1の作動で第3トランスファギヤTF3のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力され、第3クラッチC3の作動で第2回転要素N2に直接入力される。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第4速度線T4を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第4変速線SP4を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進4速D4が出力される。
[前進5速]
前進5速変速段5THでは前進4速変速段4THの状態で作動した第1クラッチC1の作動が解除され、第2クラッチC2が作動する。
図7に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第2クラッチC2と第3クラッチC3が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第2クラッチC2の作動で第1回転要素N1に直接入力されると同時に第1トランスファギヤTF1のギヤ比によって変換されて第4回転要素N4に逆回転速度で入力される。また、入力軸ISの回転速度は第3クラッチC3の作動で第2回転要素N2に直接入力される。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1は直結の状態になりながら第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第5速度線T5を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第5変速線SP5を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進5速D5が出力される。
[前進6速]
前進6速変速段6THでは前進5速変速段5THの状態で作動した第2クラッチC2の作動が解除され、第2ブレーキB2が作動する。
図8に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第3クラッチC3と第2ブレーキB2が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第3クラッチC3の作動で第2回転要素N2に直接入力され、第2ブレーキB2の作動で第1、第4回転要素N1、N4が固定要素として作動する。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第6速度線T6を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第6変速線SP6を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進6速D6が出力される。
[前進7速]
前進7速変速段7THでは前進6速変速段6THの状態で作動した第2ブレーキB2の作動が解除され、第4クラッチC4が作動する。
図9に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第3クラッチC3と第4クラッチC4が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第3クラッチC3の作動で第2回転要素N2に直接入力され、第4クラッチC4の作動によって第4トランスファギヤTF4のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力される。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第7速度線T7を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第7変速線SP7を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進7速D7が出力される。
[前進8速]
前進8速変速段8THでは前進7速変速段7THの状態で作動した第3クラッチC3の作動が解除され、第2ブレーキB2が作動する。
図10に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第4クラッチC4と第2ブレーキB2が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第4クラッチC4の作動で第4トランスファギヤTF4のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力され、第2ブレーキB2の作動で第1、第4回転要素N1、N4が固定要素として作動する。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第8速度線T8を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第8変速線SP8を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進8速D8が出力される。
[前進9速]
前進9速変速段9THでは前進8速変速段8THの状態で作動した第2ブレーキB2の作動が解除され、第2クラッチC2が作動する。
図11に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第4クラッチC4と第2クラッチC2が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第2クラッチC2の作動で第1回転要素N1に直接入力されると同時に第1トランスファギヤTF1のギヤ比によって変換されて第4回転要素N4に逆回転速度で入力される。また、入力軸ISの回転速度は第4クラッチC4の作動で第4トランスファギヤTF4のギヤ比によって変換されて第6回転要素N6に逆回転速度で入力される。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は第9速度線T9を形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は第9変速線SP9を形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて前進9速D9が出力される。
[後進]
後進変速段REVでは図2に示したとおり、第2クラッチC2と第1ブレーキB1が作動する。
図12に示したとおり、第3回転要素N3が第2トランスファギヤTF2を通じて第5回転要素N5と連結され、第1回転要素N1が第1トランスファギヤTF1を通じて第4回転要素N4と連結されている状態で第2クラッチC2と第1ブレーキB1が作動する。
これにより、入力軸ISの回転速度は第2クラッチC2の作動で第1回転要素N1に直接入力されると同時に第1トランスファギヤTF1のギヤ比によって変換されて第4回転要素N4に逆回転速度で入力される。また、第1ブレーキB1の作動で第2回転要素N2が固定要素として作動する。
これにより、第1、第2遊星ギヤセットPG1、PG2の相互補完作動によって第1遊星ギヤセットPG1の複数の回転要素は後進速度線Trを形成し、第2遊星ギヤセットPG2の複数の回転要素は後進変速線RSを形成する。したがって、出力要素である第5回転要素N5を通じて後進REVが出力される。
上記のとおり本発明の第1実施形態による遊星ギヤトレインは、単純遊星ギヤセットからなる2つの遊星ギヤセットPG1、PG2と外接ギヤである4つのトランスファギヤTF1、TF2、TF3、TF4、及び6つの摩擦要素C1、C2、C3、C4、B1、B2の組み合わせで9速の前進および1速の後進の変速段を実現する。
また、遊星ギヤセット以外に外接ギヤである4つのトランスファギヤを適用することによって、自由なギヤ歯数の変更で車両別最適のギヤ比を設定することができ、要求性能条件に合うようにギヤ歯数の変更が可能であるので、発進性能、動力伝達性能および燃費を向上させることができる。したがって、既存のトルクコンバータを削除し発進クラッチの適用が可能である。
そして各変速段で2つの摩擦要素が作動しながら変速が行われ、隣り合う変速段への順次変速時に一つの摩擦要素作動が解除され、他の一つの摩擦要素が作動する。したがって、変速作動制御条件を十分に充足させることができる。
図13は本発明の第2実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。
図13に示したとおり、第1実施形態で第3トランスファギヤTF3と第6回転要素N6の間に配置していた第1クラッチC1を、第2実施形態では入力軸ISと第3トランスファギヤTF3の間に配置した。
このような第2実施形態の場合、第1実施形態と比較して第1クラッチC1の配置位置のみ異なるだけでその作動が同一であるので、詳細な説明は省略する。
図14は本発明の第3実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。
図14に示したとおり、第1実施形態で入力軸ISと第4トランスファギヤTF4の間に配置していた第4クラッチC4を、第3実施形態では第4トランスファギヤTF4と第6回転要素N6の間に配置した。
このような第3実施形態の場合、第1実施形態と比較して第4クラッチC4の配置位置のみ異なるだけでその作動が同一であるので、詳細な説明は省略する。
図15は本発明の第4実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。
図15に示したとおり、第1実施形態で第4回転要素N4と変速機ハウジングHの間に配置していた第2ブレーキB2を、第4実施形態では第1回転要素N1と変速機ハウジングHの間に配置した。
このような第4実施形態の場合、第1実施形態と比較して第2ブレーキB2の配置位置のみ異なるだけでその作動が同一であるので、詳細な説明は省略する。
図16は本発明の第5実施形態による遊星ギヤトレインの構成図である。
図16に示したとおり、第1実施形態でシングルピニオン遊星ギヤセットで適用していた第1遊星ギヤセットPG1を、第5実施形態ではダブルピニオン遊星ギヤセットで適用した。
これにより、第2回転要素N2が第1遊星キャリアPC1から第1リングギヤR1に変更され、第3回転要素N3が第1リングギヤR1から第1遊星キャリアPC1に変更される。
第5実施形態の場合、第1実施形態と比較して第2、第3回転要素N2、N3を構成する複数の回転要素のみ変わるだけでその作動が同一であるので、詳細な説明は省略する。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明の権利は、上述した実施例に限定されず、請求の範囲に記載の内容によって定義され、本発明の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲に記載された権利範囲内で様々な変形と改作を行うことができることは自明である。
B1、B2:第1ブレーキ、第2ブレーキ
C1、C2、C3、C4:第1、第2、第3、第4クラッチ
D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9:前進1速、前進2、前進3速、前進4速、前進5速、前進6速、前進7速、前進8速、前進9速
H:変速機ハウジング
IS:入力軸
N1、N2、N3、N4、N5、N6:第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素、第4回転要素、第5回転要素、第6回転要素
OS:出力軸
P1、P2:第1ピニオン、第2ピニオン
PC1、PC2:第1遊星キャリア、第2遊星キャリア
PG1、PG2:第1遊星ギヤセット、第2遊星ギヤセット
R1、R2:第1リングギヤ、第2リングギヤ
REV:後進変速段、後進
RS:後進変速線
S1、S2:第1サンギヤ、第2サンギヤ
SP1、SP2、SP3、SP4、SP5、SP6、SP7、SP8、SP9:第1変速線、第2変速線、第3変速線、第4変速線、第5変速線、第6変速線、第7変速線、第8変速線、第9変速線、
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9:第1速度線、第2速度線、第3速度線、第4速度線、第5速度線、第6速度線、第7速度線、第8速度線、第9速度線、
Tr:後進速度線
TF1、TF2、TF3、TF4:第1トランスファギヤ、第2トランスファギヤ、第3トランスファギヤ、第4トランスファギヤ
TF1a、TF2a、TF3a、TF4a:第1トランスファドライブギヤ、第2トランスファドライブギヤ、第3トランスファドライブギヤ、第4トランスファドライブギヤ
TF1b、TF2b、TF3b、TF4b:第1トランスファドリブンギヤ、第2トランスファドリブンギヤ、第3トランスファドリブンギヤ、第4トランスファドリブンギヤ
1ST:前進1速変速段、2ND:前進2速変速段、3RD:前進3速変速段、4TH:前進4速変速段、5TH:前進5速変速段、6TH:前進6速変速段、7TH:前進7速変速段、8TH:前進8速変速段、9TH:前進9速変速段、

Claims (18)

  1. エンジンの動力の伝達を受ける入力軸、
    前記入力軸と一定の間隔をおいて平行に配置されており、変速された回転動力を出力する出力軸、
    前記入力軸上に配置されており、前記入力軸と選択的に連結される第1回転要素と、前記入力軸と選択的に連結されると同時に選択的に固定要素として作動する第2回転要素と、出力要素として作動する第3回転要素を保有する第1遊星ギヤセット、
    前記出力軸上に配置されており、前記入力軸と選択的に外接ギヤを通じて連結され、前記第1回転要素と前記外接ギヤを通じて連結され、選択的に固定要素として作動する第4回転要素と、前記第3回転要素と外接ギヤを通じて連結されると同時に前記出力軸と直接連結される第5回転要素と、前記入力軸と互いに異なるギヤ比を有する複数の外接ギヤを通じて選択的に連結される第6回転要素を保有する第2遊星ギヤセット、
    前記複数の外接ギヤを形成する4つのトランスファギヤ、及び、
    前記入力軸および前記第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を互いに連結する複数のクラッチおよび前記第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を変速機ハウジングに連結する複数のブレーキからなる複数の摩擦要素、
    を含むことを特徴とする車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  2. 前記第1遊星ギヤセットは、前記第1回転要素である第1サンギヤ、前記第2回転要素である第1遊星キャリア、前記第3回転要素である第1リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなり、
    前記第2遊星ギヤセットは、前記第4回転要素である第2サンギヤ、前記第5回転要素である第2遊星キャリア、前記第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからな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遊星ギヤトレイン。
  3. 前記4つのトランスファギヤは、
    前記第1回転要素と前記第4回転要素の間に配置される第1トランスファギヤ、
    前記第3回転要素と前記第5回転要素の間に配置される第2トランスファギヤ、
    前記入力軸と前記第6回転要素の間に配置される第3トランスファギヤ、及び、
    前記入力軸と前記第6回転要素の間に配置される第4トランスファギヤ、
    を含む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遊星ギヤトレイン。
  4. 前記第4トランスファギヤのギヤ比は前記第3トランスファギヤのギヤ比と異な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遊星ギヤトレイン。
  5. 前記複数の摩擦要素は、
    前記第3トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記入力軸と前記第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第4回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含む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遊星ギヤトレイン。
  6. 前進1速変速段は、前記第1クラッチと前記第1ブレーキが同時に作動して実現され、
    前進2速変速段は、前記第1クラッチと前記第2ブレーキが同時に作動して実現され、
    前進3速変速段は、前記第1クラッチと前記第2クラッチが同時に作動して実現され、
    前進4速変速段は、前記第1クラッチと前記第3クラッチが同時に作動して実現され、
    前進5速変速段は、前記第2クラッチと前記第3クラッチが同時に作動して実現され、
    前進6速変速段は、前記第3クラッチと前記第2ブレーキが同時に作動して実現され、
    前進7速変速段は、前記第3クラッチと前記第4クラッチが同時に作動して実現され、
    前進8速変速段は、前記第4クラッチと前記第2ブレーキが同時に作動して実現され、
    前進9速変速段は、前記第2クラッチと前記第4クラッチが同時に作動して実現され、
    後進変速段は、前記第2クラッチと前記第1ブレーキが同時に作動して実現されることを特徴とすることを特徴とする請求項5に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  7. 前記複数の摩擦要素は、
    前記入力軸と前記第3トランスファギヤの間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記入力軸と前記第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第4回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含む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遊星ギヤトレイン。
  8. 前記複数の摩擦要素は、
    前記第3トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記第4トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第4回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含む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遊星ギヤトレイン。
  9. 前記複数の摩擦要素は、
    前記第3トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記入力軸と前記第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第1回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含む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遊星ギヤトレイン。
  10. 前記第1遊星ギヤセットは、前記第1回転要素である第1サンギヤ、前記第2回転要素である第1リングギヤ、前記第3回転要素である第1遊星キャリアを保有するダブルピニオン遊星ギヤセットからなり、
    前記第2遊星ギヤセットは、前記第4回転要素である第2サンギヤ、前記第5回転要素である第2遊星キャリア、前記第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからな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遊星ギヤトレイン。
  11. エンジンの動力の伝達を受ける入力軸、
    前記入力軸と一定の間隔をおいて平行に配置されており、変速された回転動力を出力する出力軸、
    前記入力軸上に配置されており、前記入力軸と選択的に連結される第1回転要素と、前記入力軸と選択的に連結されると同時に選択的に固定要素として作動する第2回転要素と、第3回転要素を保有する第1遊星ギヤセット、
    前記出力軸上に配置されており、前記入力軸と選択的に連結され、前記第1回転要素と連結され、選択的に固定要素として作動する第4回転要素と、前記第3回転要素と連結されると同時に前記出力軸と直接連結される第5回転要素と、前記入力軸と互いに異なるギヤ比を有する2つの経路を通じて選択的に連結される第6回転要素を保有する第2遊星ギヤセット、
    前記第1回転要素と前記第4回転要素の間に配置される第1トランスファギヤ、
    前記第3回転要素と前記第5回転要素の間に配置される第2トランスファギヤ、
    前記入力軸と前記第6回転要素の間に配置される第3トランスファギヤ、
    前記入力軸と前記第6回転要素の間に配置される第4トランスファギヤ、及び、
    前記入力軸および前記第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を互いに連結する複数のクラッチおよび前記第1、第2遊星ギヤセットの複数の回転要素を変速機ハウジングに連結する複数のブレーキからなる複数の摩擦要素、
    を含むことを特徴とする車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  12. 前記第4トランスファギヤのギヤ比は前記第3トランスファギヤのギヤ比と異なることを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  13. 前記第1遊星ギヤセットは、前記第1回転要素である第1サンギヤ、前記第2回転要素である第1遊星キャリア、前記第3回転要素である第1リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなり、
    前記第2遊星ギヤセットは、前記第4回転要素である第2サンギヤ、前記第5回転要素である第2遊星キャリア、前記第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなることを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  14. 前記第1遊星ギヤセットは、前記第1回転要素である第1サンギヤ、前記第2回転要素である第1リングギヤ、前記第3回転要素である第1遊星キャリアを保有するダブルピニオン遊星ギヤセットからなり、
    前記第2遊星ギヤセットは、前記第4回転要素である第2サンギヤ、前記第5回転要素である第2遊星キャリア、前記第6回転要素である第2リングギヤを保有するシングルピニオン遊星ギヤセットからなることを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  15. 前記複数の摩擦要素は、
    前記第3トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記入力軸と前記第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第4回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含むことを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  16. 前記複数の摩擦要素は、
    前記入力軸と前記第3トランスファギヤの間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記入力軸と前記第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第4回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含むことを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  17. 前記複数の摩擦要素は、
    前記第3トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記第4トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第4回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含むことを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
  18. 前記複数の摩擦要素は、
    前記第3トランスファギヤと前記第6回転要素の間に配置される第1クラッチ、
    前記入力軸と前記第1回転要素の間に配置される第2クラッチ、
    前記入力軸と前記第2回転要素の間に配置される第3クラッチ、
    前記入力軸と前記第4トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ、
    前記第2回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第1ブレーキ、及び、
    前記第1回転要素と前記変速機ハウジングの間に配置される第2ブレーキ、
    を含むことを特徴とする請求項11に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。
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