JP2005257068A - 車両用７速自動変速機のパワートレイン - Google Patents

Abstract

【課題】３個のシングルピニオン遊星ギヤセットの組み合わせによって簡単に前進７速化を実現し、遊星ギヤの耐久力、生産性及び設計自由度を確保して、自動変速機の性能を向上させる。
【解決手段】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１サンギヤは、入力軸と変速機ケースとの間に第２クラッチ及び第１ブレーキを介して選択的に連結及び固定し、第２サンギヤは、常に入力軸に固定連結し、第３サンギヤは、入力軸と変速機ケースとの間に第３クラッチ及び第３ブレーキを介して選択的に連結及び固定し、第２遊星キャリアは、入力軸との間に第１クラッチを介して選択的に連結し、第３遊星キャリアは、第２ブレーキ及びワンウェイクラッチを介して変速機ケースに選択的に連結し、第３リングギヤは、出力ギヤに連結するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用７速自動変速機のパワートレインに関する。

車両用自動変速機のパワートレインは、各自動車メーカーによって形式を異にして開発され適用されているが、現在通常使用されている自動変速機は４速及び５速変速機が主流をなしており、最近は６速自動変速機が開発されて一部の車両に適用される一方で、７速自動変速機の開発が活発に行われている実情である。
その一例として、図５のように、一つのシングルピニオン遊星ギヤセット及びラベニュータイプ複合遊星ギヤセットを３個のクラッチ及び３個のブレーキによって組み合わせて７速変速を構成している。

より具体的に、シングルピニオン遊星ギヤセット２００を複合遊星ギヤセット２０２の後側に配置し、シングルピニオン遊星ギヤセット２００の第１遊星キャリア（ＰＣ１）を常に入力要素として作動するように入力軸２０４に直接的に連結し、シングルピニオン遊星ギヤセット２００の第１リングギヤ（Ｒ１）を第１クラッチ（Ｃ１）を介して複合遊星ギヤセット２０２の第３サンギヤ（Ｓ３）に連結すると同時に、第２クラッチ（Ｃ２）を介して複合遊星ギヤセット２０２の第２サンギヤ（Ｓ２）に可変的に連結している。

そして、複合遊星ギヤセット２０２の遊星キャリア（ＰＣ３、ＰＣ２）を第３クラッチ（Ｃ３）を介して入力軸２０４に連結して可変的な入力要素として作動するようにすると同時に、第１ブレーキ（Ｂ１）を介して変速機ケース２０６に可変的に連結して選択的な反力要素として作動するようにして、複合遊星ギヤセット２０２の第３リングギヤ（Ｒ３）を出力ギヤ２０８に連結して出力要素として作動するようにした。

また、複合遊星ギヤセット２０２の遊星キャリア（ＰＣ２、ＰＣ３）は、変速機ケース２０６との間にワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）を介して連結され逆回転を防止することができるようにし、変速機ケース２０６と複合遊星ギヤセット２０２の第２サンギヤ（Ｓ２）との間に第２ブレーキ（Ｂ２）を介して複合遊星ギヤセット２０２の第２サンギヤ（Ｓ２）が選択的な反力要素として作動するようにして、シングルピニオン遊星ギヤセット２００の第１サンギヤ（Ｓ１）は第３ブレーキ（Ｂ３）を介して変速機ケース２０６に連結してシングルピニオン遊星ギヤセット２００の第１サンギヤ（Ｓ１）が選択的な反力要素として作動するように構成している。

前記のように構成されるパワートレインは、図６に示すように、第１速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第１、３ブレーキ（Ｂ１、Ｂ３）が作動して変速が行われ、第２速では前記第１速の状態で第１ブレーキ（Ｂ１）の作動が解除されて第２ブレーキ（Ｂ２）が作動制御されて変速が行われる。
第３速では第２速の状態で第２ブレーキ（Ｂ２）の作動が解除されて第２クラッチ（Ｃ２）が作動制御されて変速が行われ、第４速では第３速の状態で第２クラッチ（Ｃ２）の作動が解除されて第３クラッチ（Ｃ３）が作動制御され変速が行われる。

第５速では第４速の状態で第３ブレーキ（Ｂ３）の作動が解除されて第２クラッチ（Ｃ２）が作動制御され変速が行われ、第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）が作動制御され変速が行われる。
第７速では第６速の状態で第２クラッチ（Ｃ２）の作動が解除されて第２ブレーキ（Ｂ２）が作動制御され変速が行われ、後進変速段では第２クラッチ（Ｃ２）及び第１、３ブレーキ（Ｂ１、Ｂ３）が作動制御されて変速が行われる。
特開２００４−１００９４１号公報 特開２００４−６０８７５号公報

しかし、前記のようなパワートレインは、前進７速及び後進１速を実現することはできるが、半径方向にサイズが大きなラベニュータイプの複合遊星ギヤセットを適用するため、ドラッグトルク（Ｄｒａｇ Ｔｏｒｑｕｅ）に不利であり、変速時に作動要素が多く、遊星ギヤの耐久力が低下して、生産性及び設計自由度の確保に不利な問題点を有している。
本発明の目的は、３個のシングルピニオン遊星ギヤセットの組み合わせによって簡単に前進７速化を実現するとともに、遊星ギヤの耐久力、生産性及び設計自由度を確保して、自動変速機の性能を向上させることができる７速自動変速機を提供することである。

本発明は、入力軸上に、第１、２、３シングルピニオン遊星ギヤセット及び複数の作動要素を組み合わせて構成される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１サンギヤは、入力軸と変速機ケースとの間に各々第２クラッチ及び第１ブレーキを介して選択的に連結及び固定されるようにし、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され、第３サンギヤは、入力軸と変速機ケースとの間に各々第３クラッチ及び第３ブレーキを介して選択的に連結及び固定されるようにし、第２遊星キャリアは、入力軸との間に第１クラッチを介して選択的に連結されるようにし、第３遊星キャリアは、第２ブレーキ及びワンウェイクラッチを介して変速機ケースに選択的に連結されるようにし、第３リングギヤは、出力ギヤに連結されるようにして構成されることを特徴とする。

各作動要素については、第１速では第１ブレーキ及びワンウェイクラッチが作動し、第２速では第１ブレーキ及び第３ブレーキが作動し、第３速では第２クラッチ及びワンウェイクラッチが作動し、第４速では第３クラッチ及び第１ブレーキが作動し、第５速では第１クラッチ及び第１ブレーキが作動し、第６速では第１クラッチ及び第３クラッチが作動し、第７速では第１クラッチ及び第３ブレーキが作動し、後進変速段では第３クラッチ及び第２ブレーキが作動して変速が行われるのが好ましい。

本発明によるパワートレインは、変速時の作動要素を減少させて、簡単に前進７速化を実現することができる。
また、シングルピニオン遊星ギヤセットだけを組み合わせるので、遊星ギヤの耐久力、生産性及び設計自由度を確保して、自動変速機の性能を向上させることができる。

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のスティックダイヤグラムである。
本発明の実施例によるパワートレインでは、トルクコンバーターを通じてエンジン出力軸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）が後側から前側に組み合わされて配置される。
第１遊星ギヤセット（ＰＧ１）は、第１サンギヤ（Ｓ１）と、第１リングギヤ（Ｒ１）と、これら第１サンギヤ（Ｓ１）と第１リングギヤ（Ｒ１）との間に噛合う第１遊星ギヤ（Ｐ１）と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）と、第２リングギヤ（Ｒ２）と、これら第２サンギヤ（Ｓ２）と第２リングギヤ（Ｒ２）との間に噛合う第２遊星ギヤ（Ｐ２）と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）と、第３リングギヤ（Ｒ３）と、これら第３サンギヤ（Ｓ３）と第３リングギヤ（Ｒ３）との間に噛合う第３遊星ギヤ（Ｐ３）と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。
図１に示すように、変速機の後側から前側に第１、２、３遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３）の順に配置され、構成要素のうちの第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１遊星キャリア（ＰＣ１）と第３リングギヤ（Ｒ３）は各々固定的に連結される。

入力軸２には第２サンギヤ（Ｓ２）が固定的に連結され、第２サンギヤ（Ｓ２）は常に入力要素として作動する。第１サンギヤ（Ｓ１）、第３サンギヤ（Ｓ３）、及び第１リングギヤ（Ｒ１）も第２クラッチ（Ｃ２）、第３クラッチ（Ｃ３）、第１クラッチ（Ｃ１）が各々介在して入力軸２に連結されるので、第１サンギヤ（Ｓ１）、第３サンギヤ（Ｓ３）、及び第１リングギヤ（Ｒ１）も選択的に入力要素として作動する。
ここで、第１サンギヤ（Ｓ１）及び第３サンギヤ（Ｓ３）は、第１ブレーキ（Ｂ１）及び第３ブレーキ（Ｂ３）が各々介在して変速機ケース４に各々連結される。
したがって、第１サンギヤ（Ｓ１）及び第３サンギヤ（Ｓ３）は選択的に固定要素として作動する。

また、第３遊星キャリア（ＰＣ３）は、変速機ケース４に並列配置される第２ブレーキ（Ｂ２）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）を介して可変固定要素として作動するように連結され、第３リングギヤ（Ｒ３）には出力ギヤ６が装着されて常に出力要素として作動する。
前記構成によって、第１、２クラッチ（Ｃ１、Ｃ２）及び第１ブレーキ（Ｂ１）は変速機ケース内の後側に配置され、第３クラッチ（Ｃ３）及び第２、３ブレーキ（Ｂ２、Ｂ３）は変速機ケース内の前側に配置される。

前記のように構成されるパワートレインは、図２の作動要素表のように、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２クラッチ（Ｃ２）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）が作動し、前進４速では第３クラッチ（Ｃ３）及び第１ブレーキ（Ｂ１）、前進５速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第１ブレーキ（Ｂ１）、前進６速では第１、３クラッチ（Ｃ１、Ｃ３）、前進７速では第１クラッチ（Ｃ１）及び第３ブレーキ（Ｂ３）、そして後進変速段では第３クラッチ（Ｃ３）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が作動することによって、前進７速及び後進１速の変速段を実現する。

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るが、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、図３に示すように、６個のノード（ＮＯＤＥ）で表示される。
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）に設定される。

図３及び図４は本発明のパワートレインの変速過程をレバー解釈法によって可視的に示した図面であり、前進１速では、第１ブレーキ（Ｂ１）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）が作動する。
それにより、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して、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速図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だけ出力が行われて、前進１速の変速が行われる。

前進２速では、第１ブレーキ（Ｂ１）及び第３ブレーキ（Ｂ３）が作動する。第１速の状態から前進２速に変速される場合には、ワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）の作動が解除されて第３ブレーキ（Ｂ３）が作動制御される。
それにより、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して、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速図のような速度線を形成し、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。

前進３速では、第２クラッチ（Ｃ２）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）が作動する。例えば、第２速の状態から前進３速に変速される場合には、第１、３ブレーキ（Ｂ１、Ｂ３）の作動が解除されて第２クラッチ（Ｃ２）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）が作動制御される。
それにより、第２サンギヤ（Ｓ２）である第１ノード（Ｎ１）及び第１サンギヤ（Ｓ１）である第６ノード（Ｎ６）を通じて同時に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して、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３速図のような速度線を形成し、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。

前進４速では、第３クラッチ（Ｃ３）及び第１ブレーキ（Ｂ１）が作動する。
例えば、第３速の状態から前進４速に変速する場合には、第２クラッチ（Ｃ２）及びワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）の作動が同時に解除されて第３クラッチ（Ｃ３）及び第１ブレーキ（Ｂ１）が作動制御される。
それにより、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して、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４速図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だけ出力が行われて、前進４速の変速が行われる。

前進５速では、第１クラッチ（Ｃ１）及び第１ブレーキ（Ｂ１）が作動する。
例えば、第４速の状態から前進５速に変速される場合には、第３クラッチ（Ｃ３）の作動が解除されて第１クラッチ（Ｃ１）が作動制御される。
それにより、第２サンギヤ（Ｓ２）である第１ノード（Ｎ１）及び第２遊星キャリア（ＰＣ２）である第３ノード（Ｎ３）を通じて同時に入力が行われて第２遊星ギヤセット（ＰＧ２）が一体に回転し、第６ノード（Ｎ６）が固定要素として作動して、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５速図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。

前進６速では、第１クラッチ（Ｃ１）及び第３クラッチ（Ｃ３）が作動する。
例えば、第５速の状態から前進６速に変速する場合には、第１ブレーキ（Ｂ１）の作動が解除されて第３クラッチ（Ｃ３）が作動制御される。
それにより、第２サンギヤ（Ｓ２）である第１ノード（Ｎ１）、第２遊星キャリア（ＰＣ２）である第３ノード（Ｎ３）、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ので、第１、２、３遊星ギヤセット（ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３）の全てが直結状態になって、図４の第６速図のように出力要素である第５ノード（Ｎ５）を通じて入力と同一なＤ６だけ出力が行われて、前進６速の変速が行われる。

前進７速では、第１クラッチ（Ｃ１）及び第３ブレーキ（Ｂ３）が作動する。
例えば、第６速の状態から前進７速に変速する場合には、第３クラッチ（Ｃ３）の作動が解除されて第３ブレーキ（Ｂ３）が作動制御される。
それにより、第２サンギヤ（Ｓ２）である第１ノード（Ｎ１）及び第２遊星キャリア（ＰＣ２）である第３ノード（Ｎ３）を通じて同時に入力が行われて第２遊星ギヤセット（ＰＧ２）が一体に回転し、第３サンギヤ（Ｓ３）である第２ノード（Ｎ２）が固定要素として作動して、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７速図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Ｄ７だけ出力が行われて、前進７速の変速が行われる。

そして、後進変速段では、第３クラッチ（Ｃ３）及び第２ブレーキ（Ｂ２）が作動する。
それにより、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して、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の後進変速図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だけ出力が行われて、後進変速が行われる。
各遊星ギヤセットの速度線については、当業者であれば十分に求めることができる公知の部分であるので、詳細な説明は省略した。

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、速度線を、前進１速では４．８２９、前進２速では２．９００、前進３速では２．１３９、前進４速では１．７６５、前進５速では１．３５２、前進６速では１．０００、前進７速では０．７５０に設定して、各変速段の段間比を最適化することができるようにした。

本発明の実施例によるパワートレインのスティックダイヤグラムである。 本発明の実施例によるパワートレインの変速過程での摩擦要素の作動要素表である。 本発明の実施例によるパワートレインの第１速乃至第４速時の変速過程を可視的に示したレバー解釈法の速度線図である。 本発明の実施例によるパワートレインの第５速乃至第７速及び後進変速時の変速過程を可視的に示したレバー解釈法の速度線図である。 従来の７速パワートレインの一実施例のスティックダイヤグラムである。 図５の従来のパワートレインの変速過程での摩擦要素の作動要素表である。

符号の説明

２ 入力軸

Claims (5)

1. 入力軸上に、第１、２、３シングルピニオン遊星ギヤセット及び複数の作動要素を含む、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１サンギヤは、入力軸と変速機ケースとの間に各々第２クラッチ及び第１ブレーキを介して選択的に連結及び固定されるようにし、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され、第３サンギヤは、入力軸と変速機ケースとの間に各々第３クラッチ及び第３ブレーキを介して選択的に連結及び固定されるようにして構成されることを特徴とする車両用７速自動変速機のパワートレイン。
2. 第２遊星キャリアは、入力軸との間に第１クラッチを介して選択的に連結されるようにし、第３遊星キャリアは、第２ブレーキ及びワンウェイクラッチを介して変速機ケースに選択的に連結されるようにし、第３リングギヤは、出力ギヤに連結されるようにして構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用７速自動変速機のパワートレイン。
3. 前記第３クラッチ及び第２、３ブレーキは、変速機ケース内の前側に配置され、第１、第２クラッチ及び第１ブレーキは、変速機ケース内の後側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用７速自動変速機のパワートレイン。
4. 前記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ことを特徴とする請求項１に記載の車両用７速自動変速機のパワートレイン。
5. 前記各作動要素は、第１速では第１ブレーキ及びワンウェイクラッチが作動し、第２速では第１ブレーキ及び第３ブレーキが作動し、第３速では第２クラッチ及びワンウェイクラッチが作動し、第４速では第３クラッチ及び第１ブレーキが作動し、第５速では第１クラッチ及び第１ブレーキが作動し、第６速では第１クラッチ及び第３クラッチが作動し、第７速では第１クラッチ及び第３ブレーキが作動し、後進変速段では第３クラッチ及び第２ブレーキが作動して変速が行われることを特徴とする請求項１に記載の車両用７速自動変速機のパワートレイン。

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