JP2006214581A

JP2006214581A - 車両用自動変速機の６速パワートレイン

Info

Publication number: JP2006214581A
Application number: JP2005352705A
Authority: JP
Inventors: Duk Hwan Sung; 徳煥成
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2006-08-17
Also published as: US20060172850A1; KR100644482B1; CN1815062A; KR20060089298A

Abstract

【課題】前進６速及び後進２速の変速段の実現が可能で、遊星ギヤセットの数が従来のパワートレインに比べて少なく、より簡単な構造で小型、軽量で製造原価の低減が可能な車両用自動変速機の６速パワートレインを提供する。
【解決手段】本発明の実施形態による車両用自動変速機の６速パワートレインは、２つの遊星ギヤがピニオンギヤでだけ連結された構造のステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットを含むことを特徴とし、入力軸の回転動力の伝達を受ける第１遊星ギヤセット、及び変速後に出力が行われる第２遊星ギヤセットを含み、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセット、前記第１遊星ギヤセットの作動要素を入力軸に可変的に連結するクラッチ、２つの遊星ギヤセットの当該作動要素と変速機ハウジングとの間に設置される複数のブレーキを含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は車両用自動変速機の６速パワートレインに関し、より詳しくは、２つのサブ遊星ギヤセットの対応するピニオンギヤが互いに一体に連結されたステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットを採用することによって、前進６速及び後進２速の変速段の実現が可能で、遊星ギヤセットの数が従来のパワートレインに比べて減少し、これによってより簡単な構造で小さい自動変速機を実現することができるようにし、遊星ギヤセットの数が減少した分だけ軽量化及び製造原価の節減が可能な、車両用自動変速機の６速パワートレインに関する。

通常、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合わせからなり、このような複数の遊星ギヤセットが組合わさ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伝達されると、これを多段に変速して出力側に出力する機能を有する。
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であるため、車両用自動変速機では、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が要求されている。
そして、同数の変速段を実現しても、遊星ギヤセットの組合わせ方法によって耐久性及び動力性能、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てコンパクト化することができるパワートレインを開発するため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の開発は、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の組合わせの変更、およびこれによってクラッチ、ブレーキ、そしてワンウェイクラッチの配置を改良することによって、可能な限り動力損失を最少化して所望の変速段及びこれによる変速比を実現して、変速機の性能を向上させることを目標にするもので、現在多様な研究が行われている。
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行わなければならない不便さがあるが、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電子制御ユニット（ＴＣＵ）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いえる。

このような傾向に対応するために、４速及び５速の変速段を実現できるパワートレインに関する多様な研究が進められると同時に、最近は、６速の変速段を実現できるパワートレインが提供されている。
その一例として、ヨーロッパ特許第０４３４５２５Ｂ１号、すなわちドイツ特許第６９０１０４７２Ｔ２号の明細書に記載されたルペルシェ（Ｌｅｐｅｌｌｅｔｉｅｒ）タイプのパワートレインがある。
図１は前記特許のルペルシェタイプのパワートレインを示した図面であり、図２は図１に示されたルペルシェタイプのパワートレインの作動表を示した図面である。
図１及び図２に示したように、ルペルシェタイプのパワートレインは、３つの遊星ギヤセット及び５つの摩擦要素（クラッチ、ブレーキ）から構成され、６速の変速段を実現する。

作動要素間の連結関係は以下の通りである。
第１遊星ギヤセットのリングギヤ３ａが入力軸（Ｅ）に固定的に連結される。
第２遊星ギヤセットのキャリア２５及び第３遊星ギヤセットのキャリア２２が第３クラッチＣ_３を介在した状態で入力軸（Ｅ）に可変的に連結される。
また、第１遊星ギヤセットのキャリア３ｂが第１クラッチＣ_１及び第２クラッチＣ_２によって第２遊星ギヤセットのサンギヤ２１ａ及び第３遊星ギヤセットのサンギヤ２１に可変的に連結される。
第１遊星ギヤセットのサンギヤ３ｄが変速機ハウジングに常に固定される。
また、第２遊星ギヤセット及び第３遊星ギヤセットのキャリア２５、２２を停止させるために、第１ブレーキＢ_１が設置される。
第２及び第３遊星ギヤセットのキャリア２５、２２が第１ブレーキＢ_１によって変速機ハウジングに連結される。
また、第３遊星ギヤセットのサンギヤ２１を停止させるために、第２ブレーキＢ_２が設置される。
第３遊星ギヤセットのサンギヤ２１が第２ブレーキＢ_２によって変速機ハウジングに連結される。
また、第３遊星ギヤセットのリングギヤ２４は出力要素として作用する。

第１速では第１クラッチＣ_１及び第１ブレーキＢ_１、第２速では第１クラッチＣ_１及び第２ブレーキＢ_２、第３速では第１クラッチＣ_１及び第２クラッチＣ_２、第４速では第１クラッチＣ_１及び第３クラッチＣ_３、第５速では第２クラッチＣ_２及び第３クラッチＣ_３、第６速では第３クラッチＣ_３及び第２ブレーキＢ_２が各々作動する。
後進変速段では第２クラッチＣ_２及び第１ブレーキＢ_１が作動する。
ルペルシェタイプのパワートレインは、構造が簡単で性能が優れる変速機を設計することができるため、世界有数の製造社の大部分で利用されている。しかし、ルペルシェタイプのパワートレインは、その構造が広く検証され、小さい変速装置を実現することができる長所があるが、必要な構成要素及び空間をより縮小させる必要がある。
そこで、構成要素の数を減少させて、より簡単な構造で大きさがより小さい変速装置を実現することができる、新たな構造が要求されている。
特開２００５−２３３３９２号公報

本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、２つのサブ遊星ギヤセットの対応するピニオンギヤが互いに一体に連結されたステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットを採用することによって、前進６速及び後進２速の変速段の実現が可能で、遊星ギヤセットの数が従来のパワートレインに比べて減少し、これによってより簡単な構造で小さい自動変速機を実現することができるようにし、遊星ギヤセットの数が減少した分だけ軽量化及び製造原価の節減が可能な、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にその目的がある。

このような問題点を解決するために、本発明の実施形態による車両用自動変速機の６速パワートレインは、２つの遊星ギヤがピニオンギヤでだけ連結された構造のステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットを含むことを特徴とする。
また、本発明の実施形態による車両用自動変速機の６速パワートレインは、入力軸の回転動力の伝達を受ける第１遊星ギヤセット、及び変速後に出力が行われる第２遊星ギヤセットを含み、前記第１遊星ギヤセットのピニオンギヤ及び前記第２遊星ギヤセットのピニオンギヤが互いに一体に連結された構造のステップトピニオンタイプ遊星ギヤセット、入力軸の回転動力が前記第１遊星ギヤセットの選択された作動要素に伝達されるように、前記第１遊星ギヤセットの作動要素を入力軸に可変的に連結するクラッチ、及び前記第１及び第２遊星ギヤセットの選択された作動要素を停止させるように、２つの遊星ギヤセットの当該作動要素と変速機ハウジングとの間に設置される複数のブレーキを含むことを特徴とする。

前記複数のクラッチは、前記第１遊星ギヤセットの各作動要素が入力軸に可変的に連結されるように、前記第１遊星ギヤセットのリングギヤ、サンギヤ、及びキャリアと入力軸との間に各々設置される第１、２、３クラッチを含み、前記複数のブレーキは、当該各作動要素を停止させるように、前記第２遊星ギヤセットのキャリア、サンギヤ、及び前記第１遊星ギヤセットのサンギヤと変速機ハウジングとの間に各々設置される第１、２、３ブレーキを含み、前記第２遊星ギヤセットのリングギヤが常に出力要素として作用するように出力軸に連結されていることを特徴とする。

本発明の実施形態による車両用自動変速機の６速パワートレインによれば、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットを採用することによって、前進６速及び後進２速の変速段の実現が可能で、遊星ギヤセットの数を減らした、より簡単で小型の変速装置となり、遊星ギヤセットの数が減少した分だけ軽量化及び製造原価の低減が可能である。

以下、添付した図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

本発明の実施形態による前進６速の変速段の実現が可能な車両用自動変速機のパワートレインは、２つの遊星ギヤセットからなるステップトピニオンタイプ（ｓｔｅｐｐｅｄｐｉｎｉｏｎｔｙｐｅ）遊星ギヤセットを含む。
本発明の実施形態によるパワートレインは、前進６速及び後進２速の変速段を実現することができ、遊星ギヤセットの数を従来のルペルシェタイプの遊星ギヤセットに比べて減少させることができる。
以下、本発明による６速パワートレインの構造を、より詳細に説明する。
図３は本発明の実施形態によるパワートレインの構造を示した図面であり、図４は本発明の実施形態によるパワートレインの作動表を示した図面であり、図５は本発明の実施形態によるパワートレインの速度比を示した図面である。
図３乃至図５に示したように、本発明の実施形態によるパワートレインは、２つのサブ遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２からなるステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３と、摩擦要素として３つのクラッチＣ１、Ｃ３、Ｃ３及び３つのブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３とを含む。

前記のように、本発明の実施形態によるパワートレインは、従来のルペルシェタイプのパワートレインと比較する時、ブレーキを１つ多く含む。
しかし、本発明の実施形態によるパワートレインは、遊星ギヤセットの数が２つであるため、部品数が減少して、構造が簡単になる長所がある。
また、他の部品に比べて相対的に体積が大きい遊星ギヤセットの数が減少するため、変速装置全体の大きさが縮小する。
より詳細に説明すれば、本発明の実施形態によるパワートレインは、各々サンギヤ、キャリア、リングギヤを含む２つのサブ遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２を含む。
また、本発明の実施形態によるパワートレインは、サブ遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２対応する２つのピニオンギヤＰ１、Ｐ２が互いに一体に連結されたステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３を含む。

本発明の実施形態によるパワートレインは、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３を構成する各々の構成要素に対して回転動力の伝達及び拘束を行う３つのクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３を含む。
以下、本明細書では、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３が含む入力側及び出力側の２つのサブ遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２を、各々第１遊星ギヤセットＰＧ１及び第２遊星ギヤセットＰＧ２と称する。
また、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３では、両側の互いに対応する２つのピニオンギヤＰ１、Ｐ２が一体に構成されている。
したがって、第１遊星ギヤセットＰＧ１及び第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアを１つの図面符号で示すこともできるが、本明細書では、各々ＰＣ１、ＰＣ２とする。

本発明の実施形態による作動要素間の連結関係は、次の通りである。
入力軸の回転動力が第１遊星ギヤセットＰＧ１の選択された作動要素に伝達されるように、第１遊星ギヤセットＰＧ１の作動要素を入力軸に可変的に連結するクラッチが設置される。
すなわち、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３で入力側に位置した第１遊星ギヤセットＰＧ１においては、リングギヤＲ１が第１クラッチＣ１を介在して入力軸に可変的に連結され、サンギヤＳ１が第２クラッチＣ２を介在して入力軸に可変的に連結され、キャリアＰＣ１が第３クラッチＣ３を介在して入力軸に可変的に連結される。

もちろん、入力軸は、公知の通り、トルクコンバーターのタービンからエンジンの回転動力の伝達を受ける。
また、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２の選択された要素を停止させるために、２つの遊星ギヤセットの当該作動要素と変速機ハウジングとの間に複数のブレーキが設置される。
すなわち、ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３で出力側に位置した第２遊星ギヤセットＰＧ２においては、キャリアＰＣ２を停止させる第１ブレーキＢ１が設置される。
第１ブレーキＢ１は第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアＰＣ２と変速機ハウジングとの間に介在する。
また、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２を停止させるために、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２と変速機ハウジングとの間に第２ブレーキＢ２が介在する。

第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１を停止させるために、第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１と変速機ハウジングとの間に第３ブレーキＢ３が介在する。
そして、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２は常に出力要素として作用するように出力軸に連結される。
図３では、トランスファドライブギヤがトランスファドリブンギヤと噛合って最終減速ギヤを通じて差動装置に動力を伝達する構造を省略しているが、このような構造は公知のものを使用することができ、いかなる構造のものが使用されても本発明が意図する目的を実現することができるので、説明は省略する。
そして、本発明に採用されたステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットＰＧ３は、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２に対応する２つのピニオンギヤＰ１、Ｐ２が互いに一体に連結された構造が公示されており、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２間に対応する２つのピニオンギヤＰ１、Ｐ２が一体に回転するように、軸またはその他の動力伝達部材などの剛体に互いに連結されている。

すなわち、対応する両側の２つのピニオンギヤＰ１、Ｐ２が一体に回転するため、作動時の両側のピニオンギヤＰ１、Ｐ２の自転速度及び空転速度が同一で、両側のキャリアＰＣ１、ＰＣ２の回転速度も同一である。
もちろん、両側の２つの遊星ギヤセットのサンギヤ、リングギヤ、及びピニオンギヤの歯の数は互いに異なる。
このようなステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットに対する構造及び解釈方法は、ＳＡＥＰＡＰＥＲ８１０１０２“ＴｈｅＬｅｖｅｒＡｎａｌｏｇｙ：ａＮｅｗＴｏｏｌｉｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ”に記載されている。

本発明の実施形態によるパワートレインは、トランスミッション電子制御ユニットＴＣＵ（図示せず）によって作動及び非作動が選択される摩擦要素（クラッチ及びブレーキ）の作動有無によって、遊星ギヤセットの３要素（サンギヤ、キャリア、リングギヤ）のうちのいずれか１つの要素を入力要素として選択する。
そして、遊星ギヤセットの３要素のうちの他の１つの要素を反力要素として選択して、前進６速及び後進２速の変速比を出力する。
本発明によるパワートレインの各変速比の出力過程で、トランスミッション電子制御ユニットによって作動及び非作動が選択される摩擦要素に関する作動表を図４に示した。

図４に示したように、本発明の実施形態による車両用自動変速機のパワートレインは、前進１速（Ｄ１段）では第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１、前進２速（Ｄ２段）では第１クラッチＣ１及び第２ブレーキＢ２、前進３速（Ｄ３段）では第１クラッチＣ１及び第３ブレーキＢ３、前進４速（Ｄ４段）では第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３、前進５速（Ｄ５段）では第３クラッチＣ３及び第３ブレーキＢ３、前進６速（Ｄ６段）では第３クラッチＣ３及び第２ブレーキＢ２、そして後進１速（Ｒ１）では第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１、後進２速（Ｒ２）では第２クラッチＣ２及び第２ブレーキＢ２が作動することによって、前進６速及び後進２速の変速段が実現される。

前進４速は通常の６速自動変速機と同様に入力軸及び出力軸が同速、つまり１：１の変速比を出力する変速段である。
まず、前進１速（Ｄ１段）では、トランスミッション電子制御ユニットが第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１を作動させる。
したがって、第１クラッチＣ１に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１が入力軸と同一速度及び方向に回転して、第１ブレーキＢ１に連結された第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアＰＣ２は反力要素として作用する。
この時、第１遊星ギヤセットＰＧ１のキャリアＰＣ１も停止する。
結局、入力軸を通じて第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１が回転して、キャリアＰＣ１の反力作用で第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２が一体に回転する。

また、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が入力軸と同一方向に回転して、この時、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２は本発明の実施形態によるパワートレインが提供することができる最も大きい減速比を出力する。
結果的に、本発明の実施形態によるパワートレインは、前進１速の変速段を実現する。
このような前進１速の制御状態で車速が増加すれば、トランスミッション電子制御ユニットは、第１ブレーキＢ１の作動を中断させながら第２ブレーキＢ２を作動させる。
この時、第１クラッチＣ１に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１は第１クラッチＣ１が引続き作動状態にあるので入力軸と同一な回転速度及び回転方向を維持する。

第２ブレーキＢ２が作動するため、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２は停止した状態になって反力要素として作用する。
第１遊星ギヤセットＰＧ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２との間にピニオンギヤＰ１、Ｐ２が一体に構成されているので、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２は第１遊星ギヤセットＰＧ１でも反力要素として作用する。
したがって、第１遊星ギヤセットＰＧ１及び第２遊星ギヤセットＰＧ２でキャリアＰＣ１、ＰＣ２及びピニオンギヤＰ１、Ｐ２が同時に回転する。
この時、第１遊星ギヤセットＰＧ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２との間のキャリアＰＣ１、ＰＣ２及びピニオンギヤＰ１、Ｐ２は同一速度で回転し、第２遊星ギヤセットＰＧ２でキャリアＰＣ２及びリングギヤＲ２の回転速度は第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２の影響を受ける。

結局、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のキャリアＰＣ１、ＰＣ２が第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１及び入力軸と同一方向に回転する。
また、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２も同一方向に回転し、この時、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が図５に示したように前進２速の変速比を出力する。
前進２速の制御状態で車速が増加すれば、トランスミッション電子制御ユニットは、第２ブレーキＢ２の作動を中断させながら第３ブレーキＢ３を新たに作動させる。
この時、第１クラッチＣ１に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１は入力軸と同一回転速度及び回転方向を維持する。
第３ブレーキＢ３が作動するため、第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１は反力要素として作用する。

第１遊星ギヤセットＰＧ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２との間にピニオンギヤＰ１、Ｐ２が一体に構成されているので、第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１は第２遊星ギヤセットＰＧ２でも反力要素として作用する。
第１遊星ギヤセットＰＧ１及び第２遊星ギヤセットＰＧ２でキャリアＰＣ１、ＰＣ２及びピニオンＰ１、Ｐ２が同時に回転する。
この時、第１遊星ギヤセットＰＧ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２との間のキャリアＰＣ１、ＰＣ２及びピニオンギヤＰ１、Ｐ２は同一速度で回転し、第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアＰＣ２及びリングギヤＲ２の回転速度は第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１の影響を受ける。

結局、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のキャリアＰＣ１、ＰＣ２が第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１及び入力軸と同一方向に回転する。
また、ピニオンギヤＰ２によって回転力の伝達を受ける第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２も同一方向に回転する。
この時、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が図５に示したように前進３速の変速比を出力する。
前進３速の制御状態で車速がさらに増加すれば、トランスミッション電子制御ユニットは、第３ブレーキＢ３の作動を中断させながら第３クラッチＣ３を新たに作動させる。
この時、第１クラッチＣ１に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１及び第３クラッチＣ３に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のキャリアＰＣ１が入力軸の回転動力の入力を直接受ける。

したがって、第１遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１及びキャリアＰＣ１が入力軸と同一速度及び方向に回転する。
したがって、第１遊星ギヤセットＰＧ１は一体に回転し、これによって第２遊星ギヤセットＰＧ２も入力軸と一体回転する。
すなわち、第２遊星ギヤセットＰＧ２が一体に回転し、キャリアＰＣ２及び出力要素であるリングギヤＲ２が入力軸と一体に回転するので、入力軸に伝達された回転動力は遊星ギヤセットを経由せずに直接出力される。
前記のように、前進第４速では、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が入力軸と同速、つまり１：１の変速比を出力する。

前進４速の制御状態で車速がさらに増加すれば、トランスミッション電子制御ユニットは、第１クラッチＣ１の作動を中断させながら第３ブレーキＢ３を新たに作動させる。
この時、第３クラッチＣ３に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のキャリアＰＣ１は第３クラッチＣ３が引続き作動状態にあるので入力軸と同一回転速度及び回転方向を維持する。
また、第３ブレーキＢ３が作動するため、第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１は反力要素として作用する。
サンギヤＳ１の反力作用で第１遊星ギヤセットＰＧ１のピニオンギヤＰ１が回転する。
この時、２つの遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２は同一速度及び方向に回転する。

また、２つの遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２及び第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２の回転速度は第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１の影響を受ける。
結局、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のキャリアＰＣ１、ＰＣ２が入力軸と同一速度及び方向に回転する状態で、ピニオンギヤＰ２によって回転力の伝達を受ける第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２も同一方向に回転する。
この時、第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１によって決定された速度で第２遊星ギヤセットＰＧ２のピニオンギヤＰ２及びリングギヤＲ２が回転する。

したがって、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が図５に示したように４速より速く回転する前進５速の変速比を出力する。
前進５速の制御状態で車速がさらに増加すれば、トランスミッション電子制御ユニットは、第３ブレーキＢ３の作動を中断させながら第２ブレーキＢ２を新たに作動させる。
この時、第３クラッチＣ３に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のキャリアＰＣ１は第３クラッチＣ３が引続き作動状態にあるので入力軸と同一回転速度及び回転方向を維持する。
また、第２ブレーキＢ２が作動するため、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２は反力要素として作用する。

また、サンギヤＳ２の反力作用で第２遊星ギヤセットＰＧ２のピニオンギヤＰ２が回転する。
この時、２つの遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２は同一速度及び方向に回転する。
また、２つの遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２及び第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２の回転速度は第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２の影響を受ける。
結局、入力軸及び第１遊星ギヤセットＰＧ１のキャリアＰＣ１と同一回転する第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアＰＣ２が入力要素として作用する。

また、停止した第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２が反力要素として作用するので、この状態では第２遊星ギヤセットＰＧ２だけが変速に関与する。
すなわち、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のキャリアＰＣ１、ＰＣ２が入力軸と同一速度及び方向に回転する状態で、ピニオンギヤＰ２によって回転力の伝達を受ける第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２も同一方向に回転する。
この時、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２によって新たに決定された速度で第２遊星ギヤセットＰＧ２のピニオンギヤＰ２及びリングギヤＲ２が回転する。
結果的に、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が図５に示したように前進６速の変速比を出力する。

一方、後進１速では、第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１が作動する。
この時、第２クラッチＣ２に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１が入力軸と同一速度及び方向に回転する。
第１ブレーキＢ１が作動するため、第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアＰＣ２は反力要素として作用する。
また、このキャリアＰＣ２の反力作用で第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２が第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１とは反対方向に回転する。
結局、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２は入力軸及び第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１と反対方向に回転する。
この時、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が図５に示したように後進１速の変速比を出力する。

また、後進２速では、後進１速の制御状態で、トランスミッション電子制御ユニットが第１ブレーキＢ１の作動を中断させながら第２ブレーキＢ２を新たに作動させる。
この時、第２クラッチＣ２に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１は第２クラッチＣ２が引続き作動状態にあるので入力軸と同一回転速度及び回転方向を維持する。
第２ブレーキＢ２が作動するため、第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２は反力要素として作用する。
また、サンギヤＳ２の反力作用で第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のピニオンギヤＰ１、Ｐ２が第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１と反対方向に回転する。
結局、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２は入力軸及び第１遊星ギヤセットＰＧ１のサンギヤＳ１と反対方向に回転しながら減速する。

この時、キャリアではなく第２遊星ギヤセットＰＧ２のサンギヤＳ２が固定されるので、第１及び第２遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２のキャリアＰＣ１、ＰＣ２及びピニオンギヤＰ１、Ｐ２は同時に回転する。
結果的に、第２遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２が図５に示したように後進２速の変速比を出力する。
図６は本発明の他の実施形態を示した図面である。
図６に示す通り、本発明の他の実施形態によるパワートレインは、クラッチの配置形態を除く他の部分が図３の実施形態と全て同一である。
すなわち、本発明の他の実施形態によれば、クラッチの配置形態が縮小されるので、パワートレインのシステムの長さがさらに縮小される。

以上で説明したように、本発明による車両用自動変速機の６速パワートレインによれば、２つのサブ遊星ギヤセットに対応するピニオンギヤが互いに一体に連結されたステップトピニオンタイプ遊星ギヤセットを採用することによって、前進６速及び後進２速の変速段の実現が可能で、遊星ギヤセットの数を従来のパワートレインに比べて減少でき、これによってより簡単な構造で小型の変速装置が実現でき、遊星ギヤセットの数が減少した分だけ軽量化及び製造原価の節減できる長所がある。
また、本発明の実施形態によるパワートレインによれば、パワートレインの構造が簡単になるので、油圧供給ラインの配置も簡単にできる。

従来のルペルシェタイプのパワートレインを示した図面である。図１に示したルペルシェタイプのパワートレインの作動表を示した図面である。本発明の実施形態によるパワートレインの構造を示した図面である。本発明の実施形態によるパワートレインの作動表を示した図面である。本発明の実施形態によるパワートレインの速度比を示した図面である。本発明の他の実施形態を示した図面である。

符号の説明

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
Ｃ３第３クラッチ
Ｐ１、Ｐ２ピニオンギヤ
ＰＣ１、ＰＣ２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ステップトピニオンタイプ遊星ギヤセット
Ｒ１、Ｒ２リングギヤ
Ｓ１、Ｓ２サンギヤ

Claims

車両用自動変速機の６速パワートレインにおいて、
２つの遊星ギヤセットがピニオンギヤでだけ連結された構造のステップトピニオンタイプ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６速パワートレイン。
入力軸の回転動力の伝達を受ける第１遊星ギヤセット、及び変速後に出力が行われる第２遊星ギヤセットを含み、前記第１遊星ギヤセットのピニオンギヤ及び前記第２遊星ギヤセットのピニオンギヤが互いに一体に連結された構造のステップトピニオンタイプ遊星ギヤセット；
入力軸の回転動力が前記第１遊星ギヤセットの選択された作動要素に伝達されるように、前記第１遊星ギヤセットの作動要素を入力軸に可変的に連結する複数のクラッチ；及び
前記第１及び第２遊星ギヤセットの選択された作動要素を停止させるように、２つの遊星ギヤセットの当該作動要素と変速機ハウジングとの間に設置される複数のブレーキ；
を含む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。
前記複数のクラッチは、前記第１遊星ギヤセットの各作動要素が入力軸に可変的に連結されるように、前記第１遊星ギヤセットのリングギヤ、サンギヤ、及びキャリアと入力軸との間に各々設置される第１、２、３クラッチを含み、
前記複数のブレーキは、当該各作動要素を停止させるように、前記第２遊星ギヤセットのキャリア、サンギヤ、及び前記第１遊星ギヤセットのサンギヤと変速機ハウジングとの間に各々設置される第１、２、３ブレーキを含み、
前記第２遊星ギヤセットのリングギヤが常に出力要素として作用するように出力軸に連結されてい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６速パワートレイン。