JP6140547B2 - 車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン - Google Patents
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Description
このような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、さらに堅固で、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。
また、遊星ギヤトレインは多数の変速段を実現するが、変速制御の観点で、隣接する変速段への順次変速時の作動条件を満足するか否か、及び隣接する変速段間の段間比が適切な水準で実現されるか否かが、差別化される機能の一つとして浮び上がっている。
前記摩擦要素は、第4回転要素と第1トランスファギヤの間に配置される第1クラッチ;第2トランスファギヤと第4回転要素の間に配置される第2クラッチ;第2トランスファギヤと第7回転要素の間に配置される第3クラッチ;第1回転要素と第3トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ;第1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;を含むことができる。
また、遊星ギヤセット以外に3個の外接ギヤを適用することによって、自由なギヤ歯数の変更による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て、発進クラッチを適用することができる。
また、各変速段で3個の摩擦要素を作動させることによって、非作動摩擦要素を最小化してドラッグトルクを低減させ、動力伝達効率を増大させて燃費を低減させることができる。
さらに、各摩擦要素の担当トルクを減らすことができるので、コンパクトな設計が可能である。
但し、本実施例を明確に説明するために、説明上不必要な部分は省略し、明細書の全体にわたって同一または類似する構成要素に対しては、同一の図面符号を適用して説明する。
下記の説明において、構成の名称を第1、第2などに区分したことは、その構成の名称が同一で、これを区分するためであり、必ずその順序に限定されることではない。
図1を参照すれば、本発明の実施例による遊星ギヤトレインは、第1、第2、第3遊星ギヤセットPG1、PG2、PG3と、5個の摩擦要素B1、C1、C2、C3、C4と、3個のトランスファギヤTF1、TF2、TF3とを含んで構成される。
前記第1軸IS1は、入力部材であって、前記第1遊星ギヤセットPG1を支持しながら、エンジンから伝達される回転動力を前記第1遊星ギヤセットPG1に伝達する。
前記第2軸IS2は、前記第2、第3遊星ギヤセットPG2、PG3を支持しながら、前記第1軸IS1と前記第1遊星ギヤセットPG1から選択的に伝達される回転動力を前記第2遊星ギヤセットPG2に伝達する。
これによって、前記第1軸IS1から入力される回転動力は、前記第1、第2、第3遊星ギヤセットPG1、PG2、PG3の相互補完作動によって前進8速及び後進1速に変速して、出力ギヤOGによって出力される。
前記第2遊星ギヤセットPG2は、ダブルピニオン遊星ギヤセットであって、第2サンギヤS2と、第2リングギヤR2と、前記第2サンギヤS2と前記第2リングギヤR2にそれぞれ噛み合わさる第2ピニオンP2を回転可能に支持する第2遊星キャリアPC2とを回転要素として含む。
前記第3遊星ギヤセットPG3は、シングルピニオン遊星ギヤセットであって、第3サンギヤS3と、第3リングギヤR3と、前記第3サンギヤS3と前記第3リングギヤR3にそれぞれ噛み合わさる第3ピニオンP3を回転可能に支持する第3遊星キャリアPC3とを回転要素として含む。
これによって、前記第1遊星ギヤセットPG1は、3個の回転要素N1、N2、N3を保有する。
前記第1回転要素N1は、第1サンギヤS1を含んで構成され、変速機ハウジングHと選択的に連結されて選択的な固定要素として作動すると同時に、選択的な出力要素として作動する。
前記第2回転要素N2は、第1遊星キャリアPC1を含んで構成され、第1軸IS1と直接連結されて入力要素として作動する。
前記第3回転要素N3は、第1リングギヤR1を含んで構成され、選択的な出力要素として作動する。
前記第4回転要素N4は、第2サンギヤS2を含んで構成され、前記第1軸IS1及び第3回転要素N3と選択的に外接ギヤによって連結される。
前記第5回転要素N5は、第3リングギヤR3を含んで構成され、出力ギヤOGと直接連結されて、常時最終出力要素として作動する。
前記第6回転要素N6は、第2リングギヤR2と第3遊星キャリアPC3を含んで構成され、前記第1回転要素N1と選択的に外接ギヤによって連結される。
前記第7回転要素N7は、第2遊星キャリアPC2と第3サンギヤS3を含んで構成され、前記第3回転要素N3と選択的に外接ギヤによって連結される。
前記第1トランスファギヤTF1は、第1軸IS1に連結される第1トランスファドライブギヤTF1aと、前記第4回転要素N4に連結される第1トランスファドリブンギヤTF1bとから構成されて、前記第1軸IS1と第4回転要素N4を連結する。
これによって、前記第1、第2、第3トランスファギヤTF1、TF2、TF3によって連結される回転要素は、相互反対方向に回転するようになる。前記第1、第2、第3トランスファギヤTF1、TF2、TF3のギヤ比は、各変速段で要求する変速比によって設定される。
前記第1ブレーキB1は、前記第1回転要素N1と変速機ハウジングHの間に配置される。
前記第1クラッチC1は、前記第1トランスファギヤTF1と第4回転要素N4の間に配置される。
前記第2クラッチC2は、前記第2トランスファギヤTF2と第4回転要素N4の間に配置される。
前記第3クラッチC3は、前記第2トランスファギヤTF2と第7回転要素N7の間に配置される。
前記第4クラッチC4は、前記第1回転要素N1と第3トランスファギヤTF3の間に配置される。
前記で第1、第2、第3、第4クラッチC1、C2、C3、C4と第1ブレーキB1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構成することができる。
図2に示したように、本発明の実施例による遊星ギヤトレインは、各変速段で3個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ブレーキB1と第1、第4クラッチC1、C4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ブレーキB1と第2、第4クラッチC2、C4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、第2、第4クラッチC1、C2、C4の同時作動によって達成される。
前進4速変速段4THは、第2、第3、第4クラッチC2、C3、C4の同時作動によって達成される。
前進5速変速段5THは、第1、第3、第4クラッチC1、C3、C4の同時作動によって達成される。
前進6速変速段6THは、第1、第2、第3クラッチC1、C2、C3の同時作動によって達成される。
前進7速変速段7THは、第1ブレーキB1と第1、第3クラッチC1、C3の同時作動によって達成される。
前進8速変速段8THは、第1ブレーキB1と第2、第3クラッチC2、C3の同時作動によって達成される。
後進変速段REVは、第1ブレーキB1と第3、第4クラッチC3、C4の同時作動によって達成される。
図3A乃至図3Iを参照すれば、第1遊星ギヤセットPG1の3個の縦線は、左側から第1回転要素N1、第2回転要素N2、第3回転要素N3に設定され、複合遊星ギヤセットCPGの4個の縦線は、左側から第4回転要素N4、第5回転要素N5、第6回転要素N6、第7回転要素N7に設定される。
また、中央の横線は、回転速度「0」を示し、上側の横線は、回転速度「1.0」を示し、下側の横線は、回転速度「−1.0」を示す。
前記で「−」とは、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。回転要素が、アイドリングギヤ(Idling Gear)なしで、第1、第2、第3トランスファギヤTF1、TF2、TF3によって外接で連結されるためである。
そして、前記で回転速度「1.0」は、入力軸である第1軸IS1の回転速度と同一の回転速度を示す。前記第1、第2、第3遊星ギヤセットPG1、PG2、PG3の縦線の間隔は、各ギヤ比(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3A乃至図3Iを参照して、本発明の実施例による遊星ギヤトレインの各変速段別変速過程について説明する。
図2を参照すれば、前進1速変速段1STにおいては、第1ブレーキB1と第1、第4クラッチC1、C4が作動する。
図3Aに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力されると同時に、第1クラッチC1の作動で第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。
このような状態で、第1ブレーキB1と第4クラッチC4の作動で第1回転要素N1と第6回転要素N6が固定要素として作動する。したがって、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第1変速線SP1を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD1が出力される。
前進2速変速段2NDにおいては、前記前進1速変速段1STの状態で作動していた第1クラッチC1の作動が解除されて、第2クラッチC2が作動する。
図3Bに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力され、第2クラッチC2の作動で第3回転要素N3の回転速度が第2トランスファギヤTF2のギヤ比によって変換されて、第4回転要素N7に逆回転速度で入力される。
このような状態で、第1ブレーキB1と第4クラッチC4の作動で第1回転要素N1と第6回転要素N6が固定要素として作動する。したがって、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第2変速線SP2を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD2が出力される。
前進3速変速段3RDにおいては、前記前進2速変速段2NDの状態で作動していた第1ブレーキB1の作動が解除されて、第1クラッチC1が作動する。
図3Cに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力されると同時に、第1クラッチC1の作動で第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。
そして、第1回転要素N1が、第4クラッチC4の作動で第3トランスファギヤTF3によって第6回転要素N6と連結され、第3回転要素N3が、第2クラッチC2の作動で第2トランスファギヤTF2によって第4回転要素N4と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第3変速線SP3を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD3が出力される。
前進4速変速段4THにおいては、前記前進3速変速段3RDの状態で作動していた第1クラッチC1の作動が解除されて、第3クラッチC3が作動する。
図3Dに示したように、第1軸IS1の回転速度が、第2回転要素N2に入力され、第1回転要素N1が第4クラッチC4の作動で第3トランスファギヤTF3によって第6回転要素N6と連結される。また、第3回転要素N3が、第2クラッチC2の作動で第2トランスファギヤTF2によって第4回転要素N4と連結されると同時に、第3クラッチC3の作動で第2トランスファギヤTF2によって第7回転要素N7と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第4変速線SP4を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD4が出力される。
前進5速変速段5THにおいては、前記前進4速変速段4THの状態で作動していた第2クラッチC2の作動が解除されて、第1クラッチC1が作動する。
図3Eに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力されると同時に、第1クラッチC1の作動で第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。
そして、第1回転要素N1が、第4クラッチC4の作動で第3トランスファギヤTF3によって第6回転要素N6と連結され、第3回転要素N3が、第3クラッチC3の作動で第2トランスファギヤTF2によって第7回転要素N7と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第5変速線SP5を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD5が出力される。
前進6速変速段6THにおいては、前記前進5速変速段5THの状態で作動していた第4クラッチC4の作動が解除されて、第2クラッチC2が作動する。
図3Fに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力されると同時に、第1クラッチC1の作動で第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。
このような状態で、第3回転要素N3が、第2クラッチC2の作動で第2トランスファギヤTF2によって第4回転要素N4と連結されると同時に、第3クラッチC3の作動で第2トランスファギヤTF2によって第7回転要素N7と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第6変速線SP6を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD6が出力される。
前進7速変速段7THにおいては、前記前進6速変速段6THの状態で作動していた第2クラッチC2の作動が解除されて、第1ブレーキB1が作動する。
図3Gに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力されると同時に、第1クラッチC1の作動で第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回転要素N1が第1ブレーキB1の作動で固定要素として作動し、第3回転要素N3が第3クラッチC3の作動で第2トランスファギヤTF2によって第7回転要素N7と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第7変速線SP7を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD7が出力される。
前進8速変速段8THにおいては、前記前進7速変速段7THの状態で作動していた第1クラッチC1の作動が解除されて、第2クラッチC2が作動する。
図3Hに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力される状態で、第1ブレーキB1の作動で第1回転要素N1が固定要素として作動する。
そして、第3回転要素N3が、第2クラッチC2の作動で第2トランスファギヤTF2によって第4回転要素N4と連結されると同時に、第3クラッチC3の作動で第2トランスファギヤTF2によって第7回転要素N7と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、第8変速線SP8を形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてD8が出力される。
後進変速段REVにおいては、図2に示したように、第1ブレーキB1と第3、第4クラッチC3、C4が作動する。
図3Iに示したように、第1軸IS1の回転速度が第2回転要素N2に入力される状態で、第1ブレーキB1と第4クラッチC4の作動で第1回転要素N1及び第6回転要素N6が固定要素として作動する。
そして、第3回転要素N3が、第3クラッチC3の作動で第2トランスファギヤTF2によって第7回転要素N7と連結される。
そのために、複合遊星ギヤセットCPGの回転要素は、後進変速線RSを形成しながら出力要素である第5回転要素N5を通じてREVが出力される。
また、遊星ギヤセット以外に3個の外接ギヤを適用することによって、自由なギヤ歯数の変更による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て、発進クラッチを適用することができる。
また、各変速段で3個の摩擦要素を作動させることによって、非作動摩擦要素を最小化してドラッグトルクを低減させ、動力伝達効率を増大させて燃費を低減させることができる。
さらに、各摩擦要素の担当トルクを減らすことができるので、コンパクトな設計が可能である。
S1、S2、S3 第1、第2、第3サンギヤ
PC1、PC2、PC3 第1、第2、第3遊星キャリア
R1、R2、R3 第1、第2、第3リングギヤ
IS1、IS2 第1、第2軸
OG 出力ギヤ
B1 第1ブレーキ
C1、C2、C3、C4 第1、第2、第3、第4クラッチ
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
TF1、TF2、TF3 第1、第2、第3トランスファギヤ
Claims (7)
- エンジンの動力が伝達される第1軸;
前記第1軸と平行に配置される第2軸;
第1トランスファギヤ、第2トランスファギヤ、及び、第3トランスファギヤ;
第1クラッチ、第2クラッチ、第3クラッチ、第4クラッチ、及び、第1ブレーキ;
前記第1軸上に配置されており、前記第1ブレーキを介して変速機ハウジングに選択的に連結される第1回転要素と、前記第1軸と直接連結され、入力要素として作動する第2回転要素と、第3回転要素とを保有する第1遊星ギヤセット;及び
第2遊星ギヤセットと第3遊星ギヤセットの組み合わせからなり、前記第1軸と前記第1トランスファギヤと前記第1クラッチを介して選択的に連結され、第3回転要素に前記第2トランスファギヤと前記第2クラッチを介して選択的に連結される第4回転要素と、出力ギヤと連結されて、常時出力要素として作動する第5回転要素と、前記第4クラッチと前記第3トランスファギヤを介して前記第1回転要素と選択的に連結される第6回転要素と、前記第2トランスファギヤと前記第3クラッチを介して前記第3回転要素と選択的に連結される第7回転要素とを保有する複合遊星ギヤセット;
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。 - 前記第1遊星ギヤセットは、第1サンギヤと、第1遊星キャリアと、第1リングギヤとを回転要素として保有するシングルピニオン遊星ギヤセットから構成され、
前記第2遊星ギヤセットは、第2サンギヤと、第2遊星キャリアと、第2リングギヤとを回転要素として保有するダブルピニオン遊星ギヤセットから構成され、
前記第3遊星ギヤセットは、第3サンギヤと、第3遊星キャリアと、第3リングギヤとを回転要素として保有するシングルピニオン遊星ギヤセットから構成され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。 - 前記第1回転要素は第1サンギヤを含み、
前記第2回転要素は第1遊星キャリアを含み、
前記第3回転要素は第1リングギヤを含み、
前記第4回転要素は第2サンギヤを含み、
前記第5回転要素は第3リングギヤを含み、
前記第6回転要素は第2リングギヤと第3遊星キャリアを含み、
前記第7回転要素は、第2遊星キャリアと第3サンギヤを含んで構成され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遊星ギヤトレイン。 - 前進1速変速段は、第1ブレーキと第1、第4クラッチが同時に作動して実現され、
前進2速変速段は、第1ブレーキと第2、第4クラッチが同時に作動して実現され、
前進3速変速段は、第1、第2、第4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2、第3、第4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1、第3、第4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1、第2、第3クラッチが同時に作動して実現され、
前進7速変速段は、第1ブレーキと第1、第3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1ブレーキと第2、第3クラッチが同時に作動して実現され、
後進変速段は、第1ブレーキと第3、第4クラッチが同時に作動して実現されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用自動変速機の遊星ギヤトレイン。 - エンジンの動力が伝達される第1軸;
前記第1軸と平行に配置される第2軸;
前記第1軸上に配置されており、選択的に固定要素として作動する第1回転要素と、前記第1軸と直接連結されて、入力要素として作動する第2回転要素と、第3回転要素とを保有する第1遊星ギヤセット;
第2遊星ギヤセットと第3遊星ギヤセットの組み合わせからなり、前記第1軸と第3回転要素に選択的に連結される第4回転要素と、出力ギヤと連結されて、常時出力要素として作動する第5回転要素と、前記第1回転要素と選択的に連結される第6回転要素と、前記第3回転要素と選択的に連結される第7回転要素とを保有する複合遊星ギヤセット;
前記第1軸と第4回転要素の間に配置される第1トランスファギヤ;
前記第3回転要素と第4回転要素の間に配置される第2トランスファギヤ;
前記第1回転要素と第6回転要素の間に配置される第3トランスファギヤ;
前記第4回転要素と第1トランスファギヤの間に配置される第1クラッチ;
前記第2トランスファギヤと第4回転要素の間に配置される第2クラッチ;
前記第2トランスファギヤと第7回転要素の間に配置される第3クラッチ;
前記第1回転要素と第3トランスファギヤの間に配置される第4クラッチ;及び
前記第1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;
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。 - 第1遊星ギヤセットは、シングルピニオン遊星ギヤセットであって、第1サンギヤからなる第1回転要素と、第1遊星キャリアからなる第2回転要素と、第1リングギヤからなる第3回転要素を含み、
複合遊星ギヤセットは、ダブルピニオン遊星ギヤセットからなる第2遊星ギヤセットと、シングルピニオン遊星ギヤセットからなる第3遊星ギヤセットとの組み合わせから構成され、第2サンギヤからなる第4回転要素と、第3リングギヤからなる第5回転要素と、第2リングギヤと第3遊星キャリアからなる第6回転要素と、第2遊星キャリアと第3サンギヤからなる第7回転要素とを含む、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。 - 前進1速変速段は、第1ブレーキと第1、第4クラッチが同時に作動して実現され、
前進2速変速段は、第1ブレーキと第2、第4クラッチが同時に作動して実現され、
前進3速変速段は、第1、第2、第4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2、第3、第4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1、第3、第4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1、第2、第3クラッチが同時に作動して実現され、
前進7速変速段は、第1ブレーキと第1、第3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1ブレーキと第2、第3クラッチが同時に作動して実現され、
後進変速段は、第1ブレーキと第3、第4クラッチが同時に作動して実現されることを特徴とする、請求項5又は6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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