(57)【要約】【課題】  １→２変速時の変速感及び応答性が向上し、後進変速比が高くて後進登坂性能が向上すると共に、段間比が最適化され、１段での変速比を低く、最高変速段での駆動力を確保できるパワートレインを提供する。【解決手段】  本発明に係る車両用自動変速機の６速パワートレインは、ブレーキ及びクラッチを分散配置し、第１、２、３遊星ギヤセットを組み合わせた自動変速機おいて、第１リングギヤと第２遊星キャリア、第２リングギヤと第３遊星キャリア、第３リングギヤと第１遊星キャリアを各々固定的に連結し、作動要素のうちの第１作動要素は常に入力要素として、第２作動要素は選択的な入力要素及び出力要素として、第３作動要素は選択的に入力要素として、第４作動要素は選択的に固定要素として、第５作動要素は常に出力要素として、第６作動要素は選択的な固定要素としてそれぞれが作動するように構成される。【選択図】図１
2005195172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルピニオン遊星ギヤセットとして、第１サンギヤ、第１遊星キャリア、及び第１リングギヤを含む第１遊星ギヤセット；シングルピニオン遊星ギヤセットとして、第２サンギヤ、第２遊星キャリア、及び第２リングギヤを含む第２遊星ギヤセット；そして、シングルピニオン遊星ギヤセットとして、第３サンギヤ、第３遊星キャリア、第３リングギヤを含む第３遊星ギヤセット；を組み合わせて構成される自動変速機のパワートレインにおいて、
第１リングギヤと第２遊星キャリア、第２リングギヤと第３遊星キャリア、第３リングギヤと第１遊星キャリアを各々固定的に連結して、６個の作動要素を有するように組み合わされ、
前記作動要素のうちの第１作動要素は常に入力要素として作動するようにし、第２作動要素は選択的な入力要素及び固定要素として作動するようにし、第３作動要素は選択的に入力要素として作動するようにし、第４作動要素は選択的に固定要素として作動するようにし、第５作動要素は常に出力要素として作動するようにし、第６作動要素は選択的な固定要素として作動することを特徴とする、車両用自動変速機の６速パワートレイン。
【請求項２】
第１作動要素は第２サンギヤ、第２作動要素は第３サンギヤ、第３作動要素は第１リングギヤ及び第２遊星キャリア、第４作動要素は第２リングギヤ及び第３遊星キャリア、第５作動要素は第１遊星キャリア及び第３リングギヤ、第６作動要素は第１サンギヤ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６速パワートレイン。
【請求項３】
第１作動要素は入力軸と直接連結され、第２作動要素はクラッチを介在して入力軸と連結されると同時にブレーキを介在して変速機ハウジングと連結され、第３作動要素はクラッチを通じて入力軸と連結され、第４作動要素はブレーキ及びワンウェイクラッチを通じて変速機ハウジングと連結され、第５作動要素は出力ギヤと連結され、第６作動要素はブレーキを通じて変速機ハウジングと連結されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両用自動変速機の６速パワートレイン。
【請求項４】
第２作動要素及び第４作動要素に適用されるクラッチ及びブレーキは、変速機の前側に配置され、
第３作動要素及び第６作動要素に適用されるクラッチ及びブレーキは、変速機の後側に配置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６速パワートレイン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用自動変速機に適用されて、６速の変速段を実現することができる、車両用自動変速機の６速パワートレインに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、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せら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ると、これを多段に変速して出力側に伝達する機能を有す。
【０００３】
このような自動変速機のパワートレインは、多くの変速段が実現できるほど、動力性能及び燃料消費率の面で有利なため、より多くの変速段が実現できるパワートレインが要求されている。
また、同数の変速段を有しても、遊星ギヤセットの組み合わせ方法によって、耐久性及び動力伝達効率、そして大きさ及び重量などが大きく異なるため、より堅固で動力損失を最少化し、かつ、コンパクト化することができる、パワートレインの開発のための努力が続けられている。
また、遊星ギヤセットを用いるパワートレインを開発するにあたっては、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、これに伴うクラッチ、ブレーキ、そしてワンウェイクラッチをどの位置に幾つ配置すれば、動力損失を最少化して所望の変速段及びこれに伴う変速比を実現して、変速機性能を向上させることができるかに、その目標を置いて多様に研究されている。
【０００４】
手動変速機の場合、変速段が多すぎると運転者が頻繁に変速をし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、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を開発することは、非常に重要な価値があると言える。
【０００５】
このような傾向に対応するために、４速及び５速パワートレインに関する様々な研究が進められており、最近は、前進６速及び後進１速の変速段を実現することができる自動変速機のパワートレインが提供されている。
その一例としては、図７に示すように、３個のシングルピニオン遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３を組み合わせて、第１遊星キャリア１０２と第２リングギヤ１０４、第２遊星キャリア１０６と第３リングギヤ１０８、第１リングギヤ１１０と第３遊星キャリア１１２とが連結される。
そして、第２サンギヤ１１４は入力軸１００と直接連結され、第１サンギヤ１１６は第１クラッチＣ１を介在して入力軸１００と可変的に連結され、第１遊星キャリア１０２は第２クラッチＣ２を介在して入力軸１００と可変的に連結される。
【０００６】
また、第３サンギヤ１１８は第１ブレーキＢ１を介在してハウジング１２０と連結され、第１遊星キャリア１０２及び第１サンギヤ１１６は各々第２、３ブレーキＢ２、Ｂ３を介在してハウジング１２０と連結され、第３遊星キャリア１１２は出力ギヤ１２２が装着されて出力要素として作動する。
このようなパワートレインは、図８に示すように、前進１速では第１、２ブレーキＢ１、Ｂ２が作動し、２速では第１、３ブレーキＢ１、Ｂ３、３速では第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１、４速では第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１、５速では第１、２クラッチＣ１、Ｃ２、６速では第２クラッチＣ２及び第３ブレーキＢ３、後進変速段では第１クラッチＣ１及び第２ブレーキＢ２が作動して、前進６速及び後進１速の変速段を実現する。
【０００７】
しかし、上記のようなパワートレインにおいては、クラッチ及びブレーキがほとんど全て変速機の後側に配置されており、作動流路の形成に不利である問題点を有している。
そして、後進変速比が低くて後進登坂性能が悪く、２段と３段との間の段間比が大きいため、低速市内走行領域でチップイン衝撃が大きく、前進１速の変速比が大きいため、発進時にタイヤスリップが発生して、最高変速段で変速比が低くて駆動力が弱いという問題点を有している。
【特許文献１】特開２００１−３４９３９５号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ブレーキ及びクラッチを前後に分散配置することにより流路の形成が容易になり、１→２変速時の変速感及び変速応答性が向上し、後進変速比が高くて後進登坂性能が向上した、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、段間比が最適化されて運転性が向上し、２／３速の低速走行領域でチップイン衝撃が最少化され、１段での変速比を低くして発進時のタイヤスリップが抑制され、最高変速段での変速比が高くて駆動力を確保することができる、パワートレインを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を実現するために、本発明に係る車両用自動変速機の６速パワートレインは、シングルピニオン遊星ギヤセットである第１、２、３遊星ギヤセットを組み合わせて構成される自動変速機のパワートレインにおいて、第１リングギヤと第２遊星キャリア、第２リングギヤと第３遊星キャリア、第３リングギヤと第１遊星キャリアを各々固定的に連結して、６個の作動要素を有するように組み合わされ、前記作動要素のうちの第１作動要素は常に入力要素として作動するようにし、第２作動要素は選択的な入力要素及び固定要素として作動するようにし、第３作動要素は選択的に入力要素として作動するようにし、第４作動要素は選択的に固定要素として作動するようにし、第５作動要素は常に出力要素として作動するようにし、第６作動要素は選択的な固定要素として作動するように構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、第１作動要素は第２サンギヤ、第２作動要素は第３サンギヤ、第３作動要素は第１リングギヤ及び第２遊星キャリア、第４作動要素は第２リングギヤ及び第３遊星キャリア、第５作動要素は第１遊星キャリア及び第３リングギヤ、第６作動要素は第１サンギヤからなるのが好ましい。
【００１１】
また、第１作動要素は入力軸と直接連結され、第２作動要素はクラッチを介在して入力軸と連結されると同時にブレーキを介在して変速機ハウジングと連結され、第３作動要素はクラッチを通じて入力軸と連結され、第４作動要素はブレーキ及びワンウェイクラッチを通じて変速機ハウジングと連結され、第５作動要素は出力ギヤと連結され、そして、第６作動要素はブレーキを通じて変速機ハウジングと連結されるのが好ましい。
【００１２】
また、第２作動要素及び第４作動要素に適用されるクラッチ及びブレーキは、変速機の前側に配置され、第３作動要素及び第６作動要素に適用されるクラッチ及びブレーキは、変速機の後側に配置されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る車両用自動変速機の６速パワートレインによれば、従来に比べてブレーキ及びクラッチが前後に分散配置されるので、流路の形成が容易になる。また、１→２変速時の変速感及び変速応答性を向上させることができ、後進変速比を高めて後進登坂性能を向上させることができる。
さらに、段間比を最適化して運転性を向上させ、２／３速の低速走行領域でチップイン衝撃を最少化し、１段での変速比を低くして発進時のタイヤスリップを抑制し、最高変速段での変速比を高めて駆動力を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、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ものである。
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を通じてエンジンの出力側に連結される入力軸２上に、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３が組み合わされて配置される。
【００１５】
第１遊星ギヤセットＰＧ１は、第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１、これら第１サンギヤＳ１及び第１リングギヤＲ１の間に噛合う第１ピニオンＰ１を回転可能に支持する第１遊星キャリアＰＣ１を含むシングルピニオン遊星ギヤセットからなる。
【００１６】
第２遊星ギヤセットＰＧ２は、第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、これら第２サンギヤＳ２及び第２リングギヤＲ２の間に噛合う第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を含むシングルピニオン遊星ギヤセットからなる。
【００１７】
第３遊星ギヤセットＰＧ３は、第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３、これら第３サンギヤＳ３及び第３リングギヤＲ３の間に噛合う第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を含むシングルピニオン遊星ギヤセットからなる。
【００１８】
第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の配列は、変速機の後側（つまり、入力軸の反対側）から第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の順に配置される。
【００１９】
第１リングギヤＲ１及び第２遊星キャリアＰＣ２、第２リングギヤＲ２及び第３遊星キャリアＰＣ３、第１遊星キャリアＰＣ１及び第３リングギヤＲ３は、各々固定的に連結される。
そして、入力軸２には第２サンギヤＳ２が固定的に連結されて、常に入力要素として作動する。第３サンギヤＳ３及び第１リングギヤＲ１は第１、２クラッチＣ１、Ｃ２を各々介在して入力軸２と可変的に連結されて、入力要素として作動する。
【００２０】
また、第１サンギヤＳ１は第１ブレーキＢ１を介在してハウジング４と可変的に連結される。第３遊星キャリアＰＣ３は並列配置される第２ブレーキＢ２及びワンウェイクラッチＦＣを介在してハウジング４と連結される。第３サンギヤＳ３は第３ブレーキＢ３を介在してハウジング４と連結される。第３リングギヤＲ３は出力ギヤ６と連結されて常に出力要素として作動する。
そして、このような構成によって、第１クラッチＣ１及び第２、３ブレーキＢ２、Ｂ３は変速機の前側（つまり、入力軸側）に配置され、第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１は変速機の後側（つまり、入力軸の反対側）に配置される。
【００２１】
上記のように構成されるパワートレインは、図２の作動要素表のようにクラッチ／ブレーキを作動させることによって、前進６速及び後進１速の変速段を実現する。つまり、前進１速では第１ブレーキＢ１及びワンウェイクラッチＦＣ、前進２速では第１、３ブレーキＢ１、Ｂ３、前進３速では第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１、前進４速では第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１、前進５速では第１、２クラッチＣ１、Ｃ２、前進６速では第２クラッチＣ２及び第３ブレーキＢ３、後進変速段では第１クラッチＣ１及び第２ブレーキＢ２を作動させる。
参考として、前進１速は第１ブレーキＢ１とワンウェイクラッチＦＣの作動によって実現されることが可能であり、前進１速でエンジンブレーキが必要な場合には第２ブレーキＢ２を作動させるようになる。
【００２２】
上記の本発明の実施例によるパワートレインは、３個のシングルピニオン遊星ギヤセットを組み合わせて、第１リングギヤＲ１と第２遊星キャリアＰＣ２、第２リングギヤＲ２と第３遊星キャリアＰＣ３、第３リングギヤＲ３と第１遊星キャリアＰＣ１が各々固定的に連結される。したがって、本発明の実施例によるパワートレインは、図３のように、６個の作動要素を有するようになる。
【００２３】
これにより、第１ノードＮ１は第２サンギヤＳ２、第２ノードＮ２は第３サンギヤＳ３、第３ノードＮ３は第１リングギヤＲ１及び第２遊星キャリアＰＣ２、第４ノードＮ４は第２リングギヤＲ２及び第３遊星キャリアＰＣ３、第５ノードＮ５は第１遊星キャリアＰＣ１及び第３リングギヤＲ３、第６ノードＮ６は第１サンギヤＳ１に決められる。
【００２４】
図３乃至図５は本発明の実施例によるパワートレインの変速過程を可視的に示したレバー線図である。以下、図３乃至図５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。
【００２５】
まず、前進１速では、第１ブレーキＢ１及びワンウェイクラッチＦＣ（または、エンジンブレーキのためには前記第２ブレーキＢ２）が作動する。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１を通じて入力が行われる状態で、第４ノードＮ４及び第６ノードＮ６が固定要素として作動する。したがって、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の相互補完作用によって、図３の１速のような速度線を形成するようになる。したがって、出力要素である第５ノードＮ５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。
【００２６】
前進２速では、前記１速の状態で、ワンウェイクラッチＦＣ（または第２ブレーキＢ２）の代りに第３ブレーキＢ３が作動する。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１を通じて入力が行われる状態で、第２ノードＮ２及び第６ノードＮ６が固定要素として作動する。したがって、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の相互補完作用によって、図３の２速のような速度線を形成するようになる。したがって、出力要素である第５ノードＮ５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。
【００２７】
前進３速では、前記２速の状態で、第３ブレーキＢ３の作動が解除され、第１クラッチＣ１が作動する。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１を通じて入力が行われる状態で、第６ノードＮ６が固定要素として作動する。したがって、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の相互補完作用によって、図４の３速のような速度線を形成するようになる。したがって、出力要素である第５ノードＮ５を通じてＤ３だけ出力が行われて前進３の変速が行われる。
【００２８】
前進４速では、前記３速の状態で、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。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１及び第３サンギヤＳ３である第２ノードＮ２を通じて入力が行われる状態で、第６ノードＮ６が固定要素として作動する。したがって、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の相互補完作用によって、図４の４速のような速度線を形成するようになる。したがって、出力要素である第５ノードＮ５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。
【００２９】
前進５速では、前記４速の状態で、第１ブレーキＢ１の作動が解除され、第１クラッチＣ１が作動する。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１及び第３サンギヤＳ３である第２ノードＮ２を通じて入力が行われて、固定要素は存在しなくなる。したがって、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の全てが直接連結状態となる。したがって、図４の５速のように、出力要素である第５ノードＮ５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。
【００３０】
前進６速では、前記５速の状態で、第１クラッチＣ１の作動が解除され、第３ブレーキＢ３が作動する。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１及び第３サンギヤＳ３である第２ノードＮ２を通じて入力が行われる状態で、第２ノードＮ２が固定要素として作動する。したがって、第１、２、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の相互補完作用によって、図５の６速のような速度線を形成するようになる。したがって、出力要素である第５ノードＮ５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。
【００３１】
そして、後進変速段では、第１クラッチＣ１及び第２ブレーキＢ２が作動する。
そして、第２サンギヤＳ２である第１ノードＮ１及び第３サンギヤＳ３である第２ノードＮ２を通じて入力が行われる状態で、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、３遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の相互補完作用によって、図５の後進変速のような速度線を形成するようになる。したがって、出力要素である第５ノードＮ５を通じてＲだけ出力が行われて後進変速が行われる。
【００３２】
ここで、各遊星ギヤセットに対する速度線に対しては、当業者ならば十分に求めることができる公知の内容なので、詳細な説明は省略する。
【００３３】
上記のように変速が行われる本発明の実施例によるパワートレインは、前進１速では４．７９３、前進２速では２．７９６、前進３速では１．７７６、前進４速では１．３４２、前進５速では１．０００、前進６速では０．７７７、後進変速段では３．４８０に設定されて、各変速段の段間比が図６のような状態に最適化されるようになる。
【００３４】
前記で、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るものではなく、本発明の属する技術的範囲内での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例によるパワートレインを示す図面である。
【図２】本発明の実施例によるパワートレインの作動表である。
【図３】本発明の実施例によるパワートレインの前進１、２速の変速を示す線図である。
【図４】本発明の実施例によるパワートレインの前進３、４、５速の変速を示す線図である。
【図５】本発明の実施例によるパワートレインの前進６速及び後進変速を示す線図である。
【図６】本発明の実施例によるパワートレイン及び従来のパワートレインの変速比を比較するグラフ線図である。
【図７】従来のパワートレインの一実施例を示す図面である。
【図８】図７によるパワートレインの作動要素表である。
【符号の説明】
【００３６】
２  入力軸
４  ハウジング
６  出力ギヤ
１００  入力軸
１０２  第１遊星キャリア
１０４  第２リングギヤ
１０６  第２遊星キャリア
１０８  第３リングギヤ
１１０  第１リングギヤ
１１２  第３遊星キャリア
１１４  第２サンギヤ
１１６  第１サンギヤ
１１８  第３サンギヤ
１２０  ハウジング
Ｂ１  第１ブレーキ
Ｂ２  第２ブレーキ
Ｂ３  第３ブレーキ
Ｃ１  第１クラッチ
Ｃ２  第２クラッチ
ＦＣ  ワンウェイクラッチ
Ｐ１  第１ピニオン
Ｐ２  第２ピニオン
Ｐ３  第３ピニオン
Ｒ１  第１リングギヤ
Ｒ２  第２リングギヤ
Ｒ３  第３リングギヤ
Ｓ１  第１サンギヤ
Ｓ２  第２サンギヤ
Ｓ３  第３サンギヤ
ＰＣ１  第１遊星キャリア
ＰＣ２  第２遊星キャリア
ＰＣ３  第３遊星キャリア
ＰＧ１  第１遊星ギヤセット
ＰＧ２  第２遊星ギヤセット
ＰＧ３  第３遊星ギヤセット
【図１】
2005195172.tif 000003
【図２】
2005195172.tif 000004
【図３】
2005195172.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005195172.tif 000007
【図６】
2005195172.tif 000008
【図７】
2005195172.tif 000009
【図８】
2005195172.tif 000010