JP2005241002A

JP2005241002A - 車両用自動変速機の６速パワートレイン

Info

Publication number: JP2005241002A
Application number: JP2004365186A
Authority: JP
Inventors: Kodai Chin; 烋台沈
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-09-08
Also published as: CN100348893C; DE102004061297A1; KR100534780B1; US20050192150A1; CN1661262A; KR20050087338A; US7131925B2

Abstract

【課題】遊星ギヤの耐久力を向上させると同時に全てのクラッチを前方に位置させて作動流路を短縮し、ワンウェイクラッチを使用して変速応答性を向上する。
【解決手段】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する後輪駆動車両用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組み合わせて、第２サンギヤは入力軸に固定連結し、第３サンギヤは各々入力軸及び変速機ケースに選択的に連結及び固定するようにし、第２遊星キャリアは他側で第２クラッチを介して入力軸に選択的に連結されるようにし、第３遊星キャリアは変速機ケースに選択的に固定されるようにし、第１遊星キャリアは他側で出力ギヤと連結し、第１サンギヤは第１ブレーキを介在して変速機ケースに選択的に固定するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、後輪駆動車両用自動変速機に適用して、６速の変速段を実現することができるようにした車両用自動変速機の６速パワートレインに関する。

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っており、複数の遊星ギヤセットを組み合わせ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すると、これを多段に変速して出力側に伝達する機能を遂行する。
このような自動変速機のパワートレインは、多くの変速段を有するほど動力性能及び燃料消費率の面で有利なため、より多くの変速段を実現でき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小に止めながらもコンパクト化することができる、パワートレイン開発の努力が続けられている。

遊星ギヤセットを利用するパワートレイン開発にあたっては、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、ダブルピニオン遊星ギヤセット、或いはシングル及びダブルピニオン遊星ギヤセットを組み合わせたラビニュータイプ（Ｒａｖｉｎｇｎｅａｕｘｔｙｐｅ）の遊星ギヤセットをどのように組み合わせて、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、動力損失のない所望の変速段及びこれに伴う変速比を実現して、変速機性能を向上できるかに、その目標をおいて多様に研究されている。
特に、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を開発することは、非常に重要な価値があると言える。

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６のように、前方に一つのシングルピニオン遊星ギヤセット（ＳＰＧ）と、後方に一つのラビニュータイプのラヴィンニュー遊星ギヤセット（ＬＰＧ）とを組み合わせて、シングルピニオン遊星ギヤセット（ＳＰＧ）の第１サンギヤ（Ｓ１）は変速機ケース１に固定し、ラヴィンニュー遊星ギヤセット（ＬＰＧ）の第３リングギヤ（Ｒ３）は出力ギヤ（ＯＵＴ）が装着されて出力要素として作動する。

そして、シングルピニオン遊星ギヤセット（ＳＰＧ）の第１リングギヤ（Ｒ１）は入力軸３に固定連結し、ラヴィンニュー遊星ギヤセット（ＬＰＧ）の第２、３遊星ギヤ（Ｐ２、Ｐ３）を連結する第３遊星キャリア（ＰＣ３）は第３クラッチ（Ｃ３）を介して入力軸３と可変的に連結する。
また、シングルピニオン遊星ギヤセット（ＳＰＧ）の第１遊星ギヤ（Ｐ１）を連結する第１遊星キャリア（ＰＣ１）はラヴィンニュー遊星ギヤセット（ＬＰＧ）の第２サンギヤ（Ｓ２）との間に第２クラッチ（Ｃ２）を介して相互可変に連結する。また、第１遊星キャリア（ＰＣ１）は再び第３サンギヤ（Ｓ３）との間に第１クラッチ（Ｃ１）を介して相互可変に連結する。
また、前記第２サンギヤ（Ｓ２）は第１ブレーキ（Ｂ１）を介して変速機ケース１と連結し、前記ラヴィンニュー遊星ギヤセット（ＬＰＧ）の第２遊星ギヤ（Ｐ２）を連結する第２遊星キャリア（ＰＣ２）は変速機ケース１に第２ブレーキ（Ｂ２）を介して連結する。

このようなパワートレインは、図７のように、前進第１速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が作動し、第２速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第１ブレーキ（Ｂ１）、第３速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第２クラッチ（Ｃ２）、第４速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第３クラッチ（Ｃ３）、第５速では第２、３クラッチ（Ｃ２、Ｃ３）、第６速では第３クラッチ（Ｃ３）及び第１ブレーキ（Ｂ１）、後進変速段では第２クラッチ（Ｃ２）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が各々作動しながら前進６速及び後進１速の変速段を実現する。
しかし、前記のような後輪駆動用パワートレインは、体積及び単品の重量面で不利なラビニュータイプの遊星ギヤセットをシングルピニオン遊星ギヤセットと共に適用して用いるため、製作性が悪いという短所があり、シングルピニオン遊星ギヤセットの遊星ギヤに比べて、耐久力が劣りサイズが大きくなるなどの問題点を有している。
特開２００２−２５７２０３号公報

本発明の目的は体積及び重量面で有利な３個のシングルピニオン遊星ギヤセットを適用して遊星ギヤの耐久力を向上させると同時に、製作性を改善して全てのクラッチを前方に位置させて作動流路を短縮し、ワンウェイクラッチを使用して変速応答性を向上できる車両用自動変速機の６速パワートレインを提供することである。

本発明の後輪駆動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する後輪駆動車両用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組み合わせ、第２サンギヤは常に入力要素として作動するように入力軸に固定連結し、第３サンギヤは第１クラッチと第３ブレーキを介して各々入力軸及び変速機ケースに選択的に連結及び固定するようにし、第２遊星キャリアは他側で第２クラッチを介して入力軸に選択的に連結するようにし、第３遊星キャリアは他側で第２ブレーキとワンウェイクラッチを通じて変速機ケースに選択的に固定するようにし、第１遊星キャリアは他側で出力ギヤと連結し、第１サンギヤは第１ブレーキを介在して変速機ケースに選択的に固定するように構成することを特徴とする。

第１、第２クラッチ及び第２、第３ブレーキは変速機ケース内の前側に配置され、第１ブレーキは変速機ケース内の後側に配置されるのが好ましく、ワンウェイクラッチは前記第２ブレーキと共に変速機ケース内に並列に配置されて第３遊星キャリアに連結されるのが好ましい。
また、前記出力ギヤは前記第１、２、３遊星ギヤセットを基準として前記入力軸の反対側に配置されるのが好ましい。

本発明のパワートレインは、体積及び重量面で有利な３個のシングルピニオン遊星ギヤセットを適用して遊星ギヤの耐久力を全体的に向上させると同時に、ラビニュータイプの遊星ギヤセットの適用を排除して製作性を改善できる効果がある。
また、全てのクラッチを前方に位置させて作動流路を短縮し、ワンウェイクラッチを使用して変速応答性を向上できる効果もある。

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は本発明によるパワートレインの一実施例を概略的に示したもので、本発明のパワートレインは、トルクコンバーターを通じてエンジンの出力側に接続される入力軸２上に第１、２、３遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３）を組合わせて配置する。
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遊星ギヤ（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。

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遊星ギヤ（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。
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遊星ギヤ（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。

第１、２、３遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３）は変速機の後側から第１、２、３遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３）の順に配置し、作動要素のうちの第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する。
そして、入力軸２には第２サンギヤ（Ｓ２）を固定的に連結して常に入力要素として作動する。第３サンギヤ（Ｓ３）及び第２遊星キャリア（ＰＣ２）は第１、２クラッチ（Ｃ１、Ｃ２）を各々介して入力軸２に可変連結され可変的に入力要素として作動する。

また、第１サンギヤ（Ｓ１）は第１ブレーキ（Ｂ１）を介して変速機ケース４に可変的に連結し、第３遊星キャリア（ＰＣ３）は変速機ケース４に並列配置する第２ブレーキ（Ｂ２）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）を介して可変的に固定要素として作動できるように連結し、第３サンギヤ（Ｓ３）は第３ブレーキ（Ｂ３）を介して変速機ケース４と連結し、第１遊星キャリア（ＰＣ１）は常に出力要素として作動する。
そして、前記構成によって第１、２クラッチ（Ｃ１、Ｃ２）及び第２、３ブレーキ（Ｂ２、Ｂ３）は変速機ケース内の前側（つまり、入力軸方向）に位置し、第１ブレーキ（Ｂ１）は変速機ケース内の後側（つまり、入力軸の反対側）に配置する。

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、前進１速では第１ブレーキ（Ｂ１）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）、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）、後進では第１クラッチ（Ｃ１）及び第２ブレーキ（Ｂ２）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。前進１速でエンジンブレーキの必要時には第２ブレーキ（Ｂ２）が作動する。このような意味で、図２では第２ブレーキ（Ｂ２）の作動を白丸をつけて表示している。

本発明のパワートレインは、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）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３リングギヤ（Ｒ３）及び第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、図３のように６個のノードで表示される作動要素を有する。
これにより、第１ノード（Ｎ１）には第２サンギヤ（Ｓ２）、第２ノード（Ｎ２）には第３サンギヤ（Ｓ３）、第３ノード（Ｎ３）には第１リングギヤ（Ｒ１）及び第２遊星キャリア（ＰＣ２）、第４ノード（Ｎ４）には第２リングギヤ（Ｒ２）及び第３遊星キャリア（ＰＣ３）、第５ノード（Ｎ５）には第１遊星キャリア（ＰＣ１）及び第３リングギヤ（Ｒ３）、そして第６ノード（Ｎ６）には第１サンギヤ（Ｓ１）が各々対応する。

図３乃至図５は本発明のパワートレインに対する変速過程を可視的に示したものであって、前進１速では第１ブレーキ（Ｂ１）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）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の第１速のような速度線を形成するようになり、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＤ１だけ出力が行われながら前進１速の変速が行われる。

前進２速では、第１速の状態で、第３ブレーキ（Ｂ３）が作動制御される。
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の第２速のような速度線を形成するようになり、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＤ２だけ出力が行われながら前進２速の変速が行われる。

前進３速では、前記第２速の状態で、第３ブレーキ（Ｂ３）の作動が解除されて、第１クラッチ（Ｃ１）が作動制御される。
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の第３速のような速度線を形成するようになり、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＤ３だけ出力が行われながら前進３の変速が行われる。

前進４速では、第３速の状態で、第１クラッチ（Ｃ１）の作動が解除されて、第２クラッチ（Ｃ２）が作動制御される。
そして、第２サンギヤ（Ｓ２）である第１ノード（Ｎ１）及び第２キャリア（ＰＣ２）である第３ノード（Ｎ３）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の第４速のような速度線を形成するようになり、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＤ４だけ出力が行われながら前進４速の変速が行われる。

前進５速では、前記第４速の状態で、第１ブレーキ（Ｂ１）の作動が解除されて、第１クラッチ（Ｃ１）が作動制御される。
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いため、第１、２、３遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３）全てが直結状態となる。したがって、図４の第５速のように、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＤ５だけ出力が行われながら前進５速の変速が行われるようになる。

前進６速では、第５速の状態で、第１クラッチ（Ｃ１）の作動が解除されて、第３ブレーキ（Ｂ３）が作動制御される。
そして、第２サンギヤ（Ｓ２）である第１ノード（Ｎ１）及び第２キャリア（ＰＣ２）である第３ノード（Ｎ３）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の第６速のような速度線を形成するようになり、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＤ６だけ出力が行われながら前進６速の変速が行われる。
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）を作動制御する。

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り、出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じてＲだけ出力が行われながら後進変速が行われる。
前記で、各遊星ギヤセットに対する速度線に関しては、当業者ならば十分に求めることができる公知の部分であるので詳細な説明は省略する。
前記のように変速が行われる本発明のパワートレインは、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に設定されて、各変速段の段間比を最適化することができる。

以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

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前進１、２速の変速線図である。本発明の実施例によるパワートレインの前進３、４、５速の変速線図である。本発明の実施例によるパワートレインの前進６速及び後進の変速線図である。従来パワートレインの概略図である。図６によるパワートレインの作動表である。

符号の説明

２入力軸
４変速機ケース
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３第１、２、３リングギヤ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３第１、２、３遊星ギヤ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３第１、２、３サンギヤ
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３第１、２、３遊星キャリア
ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３第１、２、３遊星ギヤセット
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３第１、２、３ブレーキ
Ｃ１、Ｃ２第１、２クラッチ
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６第１、２、３、４、５、６ノード

Claims

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する後輪駆動車両用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組み合わせ、
第２サンギヤは常に入力要素として作動するように入力軸に固定連結し、第３サンギヤは第１クラッチと第３ブレーキを介して各々入力軸及び変速機ケースに選択的に連結及び固定するようにし、第２遊星キャリアは他側で第２クラッチを介して入力軸に選択的に連結するようにし、第３遊星キャリアは他側で第２ブレーキとワンウェイクラッチを通じて変速機ケースに選択的に固定するようにし、第１遊星キャリアは他側で出力ギヤと連結し、第１サンギヤは第１ブレーキを介して変速機ケースに選択的に固定するように構成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。
第１、第２クラッチ及び第２、第３ブレーキは変速機ケース内の前側に配置し、第１ブレーキは変速機ケース内の後側に配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６速パワートレイン。
ワンウェイクラッチは前記第２ブレーキと共に、変速機ケース内に並列に配置して第３遊星キャリアに連結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６速パワートレイン。
前記出力ギヤは前記第１、２、３遊星ギヤセットを基準として前記入力軸の反対側に配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６速パワートレイン。