JP2009144904A - 車両用自動変速機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の実施例による車両用自動変速機は、第1、2可変入力経路を通じて入力される回転動力を利用して、同速、増速、逆回転速度の3つの中間速度を出力する第1変速部、および、第1、2、3、4ギヤ比を各々実現する第1、2、3、4ギヤを含み、前記第1変速部から伝達される各中間速度当り4つの最終速度に変速して出力する第2変速部、を含むことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
即ち、変速機は、エンジンの始動が可能なように中立状態を実現し、車両の前進が可能なようにエンジンの駆動力及び回転力を適切に変更して前進変速段を実現し、車両の後進が可能なようにエンジンの駆動力及び回転力の方向を変換して後進変速段を実現する役割を果たす。
そして、一般的な車両用自動変速機は、トルクコンバーター、及びこのトルクコンバーターに連結されている多段変速ギヤメカニズムであるパワートレインを含み、車両の走行状態によって前記パワートレインの摩擦要素のうちのいずれか1つの摩擦要素を選択的に作動させるための油圧制御システムを含む。
前記パワートレイン及び油圧制御システムは、各自動車生産メーカーによって異なる形式が開発され適用されており、現在では通常は4、5速自動変速機が主流をなしているが、燃費を向上させ、エンジンの駆動力の効率的な利用によって動力性能を向上させるために、最近は6速自動変速機まで実現されている。
そして、摩擦要素の全てを第1変速部の外周側に配置することによって、変速機の全長が短くできるため、FF車両に搭載が可能となり、さらに、遠心油圧の増大によってオイルポンプの容量が縮小され、摩擦熱の放出が改善される。
また、簡単な構造によって前進8速及び後進4速の変速段を実現することができ、乗用車だけでなく大型車両などの高負荷、高容量ディーゼル車両にも適用することができる。
本発明の実施例による車両用自動変速機は、前進2速及び後進1速の中間速度を出力する第1変速部T1、及び第1変速部T1から伝達される各中間速度当り4つの最終速度に変速して出力する第2変速部T2を含む。
前記で、第1変速部T1は、シングルピニオン遊星ギヤセットであって、中央に位置するサンギヤS、サンギヤSに外接する複数のピニオンPを支持する遊星キャリアPC、及び複数のピニオンPが内接するリングギヤRを含んで構成される。
それによって、遊星キャリアPC及びサンギヤSは、摩擦要素である第1、2クラッチC1、C2を介して動力源であるエンジンENGと選択的に連結され、第1、2可変入力経路VIP1、VIP2を通じて回転動力が伝達される。
サンギヤS及び遊星キャリアPCは、各々第1、2ブレーキB1、B2を介して変速機ハウジングHと選択的に連結されて固定部材として作動し、リングギヤRは、第1中間出力経路MOP1と常に連結される。
そして、第1クラッチC1の作動によって第1可変入力経路VIP1を通じて入力が行われている状態で、第1ブレーキB1の作動によってサンギヤSが固定部材として作動すれば、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度より大きい増速が出力される。
また、第2クラッチC2の作動によって第2可変入力経路VIP2を通じて入力が行われている状態で、第2ブレーキB2の作動によって遊星キャリアPCが固定部材として作動すれば、第1中間出力経路MOP1を通じて逆回転速度が出力される。
このために、第2変速部T2は、手動変速機と同様に、多数の軸上に各々のギヤ比を実現する複数のギヤ及びシンクロナイザ機構を含む。
第2変速部T2は、第1、2入力軸2、6及び第1、2中間軸10、16を含む。
第1入力軸2は中空で、前端部が第1変速部T1の第1中間出力経路MOP1と第3クラッチC3を介して連結され、第3可変入力経路VIP3を通じて第1変速部T1の中間速度が伝達され、後端部には第1入力ギヤ4が一体に形成される。
第1中間軸10は、第1、2入力軸2、6と一定の間隔をおいて平行に配置される。第1中間軸10には第1、2ギヤ12、14を含む第1シンクロナイザ機構SYN1が配置され、その後端部には第1トランスファドライブギヤ21が一体に形成されて、最終速度が第2中間出力経路MOP2を通じて出力される。
第1ギヤ12は第1入力ギヤ4と噛合い、第2ギヤ14は第2入力ギヤ8と噛合っているので、第1入力ギヤ4、第1ギヤ12、そして第1スリーブSL11は第1速変速経路D1を形成し、第2入力ギヤ8、第2速ギヤ14、そして第2スリーブSL12は第2速変速経路D2を形成する。
第2シンクロナイザ機構SYN2は、第3、4スリーブSL21、SL22を含み、第3スリーブSL21が作動する場合、第2中間軸16は第3ギヤ18と連結され、第4スリーブSL22が作動する場合、第2中間軸16は第4ギヤ20と連結される。
第1、2トランスファドライブギヤ21、22と噛合うトランスファドリブンギヤ24に一体に形成される出力軸26は、最終出力経路OPに連結されて、差動装置(図示せず)を通じて駆動輪を駆動させる。
アクチュエータは、電気モーターを利用して駆動されるか、あるいは、油圧制御システムから油圧が伝達されて駆動される。このようなアクチュエータの構成及び駆動方法は当業者に自明であるので、詳細な説明は省略する。
図1で説明していない符号34はオイルポンプであり、説明していない符号36はパーキング機構である。
摩擦要素を第1変速部T1の外周部に配置すると、変速機の全長を減少させることができ、これら摩擦要素で発生する摩擦熱を効率的に変速機ハウジングHを通じて外部に放出できる。
また、湿式多板摩擦ディスクを含む摩擦要素の作動油圧は、供給油圧及び遠心油圧を含む。万が一、摩擦要素の外部半径が増大すると、遠心油圧が増大する。
それによって、摩擦要素に供給される供給油圧を減少させ、オイルポンプの容量も減少させることができる。
前進1速(F1)では、第1、2、3クラッチC1、C2、C3及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11が作動し、前進2速(F2)では、第1、2、4クラッチC1、C2、C4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12が作動し、前進3速(F3)では、第1、2、3クラッチC1、C2、C3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21が作動し、前進4速(F4)では、第1、2、4クラッチC1、C2、C4及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22が作動する。
[前進1速]
前進1速(F1)では、トランスミッション制御ユニットTCUが第1、2、3クラッチC1、C2、C3を作動制御し、第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11を作動制御する。
この場合、第1、2クラッチC1、C2の作動によって第1、2可変入力経路VIP1、VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されるので、第1変速部T1の全ての作動部材がロック状態になって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度と同一速度が出力される。
そして、第3クラッチC3の作動によって第1中間出力経路MOP1の同速中間速度が第3可変入力経路VIP3を通じて第2変速部T2に入力される。第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11は、第3可変入力経路VIP3を第1速変速経路D1に連結させて、前進1速(F1)が具現される。
前進1速(F1)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進1速(F1)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第3クラッチC3及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11の作動を解除し、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12を作動制御する。
この場合、第1、2クラッチC1、C2の作動によって第1、2可変入力経路VIP1、VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されるので、第1変速部T1の全ての作動部材がロック状態になって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度と同一速度が出力される。
そして、第4クラッチC4の作動によって第1中間出力経路MOP1の同速中間速度が第4可変入力経路VIP4を通じて第2変速部T2に入力される。第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12は、第4可変入力経路VIP4を第2速変速経路D2に連結させて、前進2速(F2)が具現される。
前進2速(F2)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進2速(F2)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12の作動を解除し、第3クラッチC3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21を作動制御する。
この場合、1、2クラッチC1、C2の作動によって第1、2可変入力経路VIP1、VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されるので、第1変速部T1の全ての作動部材がロック状態になって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度と同一速度が出力される。
そして、第3クラッチC3の作動によって第1中間出力経路MOP1の同速中間速度が第3可変入力経路VIP3を通じて第2変速部T2に入力される。第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21は、第3可変入力経路VIP3を第3速変速経路D3に連結させて、前進3速(F3)が具現される。
前進3速(F3)は、第3中間出力経路MOP3及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進3速(F3)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第3クラッチC3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21の作動を解除し、第4クラッチC4及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22を作動制御するようになる。
この場合、第1、2クラッチC1、C2の作動によって第1、2可変入力経路VIP1、VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されるので、第1変速部T1の全ての作動部材がロック状態になって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度と同一な速度が出力される。
そして、第4クラッチC4の作動によって第1中間出力経路MOP1の同速中間速度が第4可変入力経路VIP4を通じて第2変速部T2に入力される。第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22は、第4可変入力経路VIP4を第4速変速経路D4に連結させて、前進4速(F4)が具現される。
前進4速(F4)は、第3中間出力経路MOP3及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進4速(F4)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第2、4クラッチC2、C4及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22の作動を解除し、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、そして第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11を作動制御する。
この場合、第1クラッチC1の作動によって第1可変入力経路VIP1を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第1ブレーキB1の作動によってサンギヤSが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度より大きい増速が出力される。
そして、第3クラッチC3の作動によって第1中間出力経路MOP1の増速中間速度が第3可変入力経路VIP3を通じて第2変速部T2に入力される。第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11は、第3可変入力経路VIP3を第1速変速経路D1に連結させて、前進5速(F5)が具現される。
前進5速(F5)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進5速(F5)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第3クラッチC3及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11の作動を解除し、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12を作動制御する。
この場合、第1クラッチC1の作動によって第1可変入力経路VIP1を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第1ブレーキB1の作動によってサンギヤSが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度より大きい増速が出力される。
そして、第4クラッチC4の作動によって第1中間出力経路MOP1の増速中間速度が第4可変入力経路VIP4を通じて第2変速部T2に入力される。第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12は、第4可変入力経路VIP4を第2速変速経路D2に連結させて、前進6速(F6)が具現される。
前進6速(F6)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進6速(F6)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12の作動を解除し、第3クラッチC3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21を作動制御する。
この場合、第1クラッチC1の作動によって第1可変入力経路VIP1を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第1ブレーキB1の作動によってサンギヤSが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度より大きい増速が出力される。
そして、第3クラッチC3の作動によって第1中間出力経路MOP1の増速中間速度が第3可変入力経路VIP3を通じて第2変速部T2に入力される。第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21は、第3可変入力経路VIP3を第3速変速経路D3に連結させて、前進7速(F7)が具現される。
前進7速(F7)は、第3中間出力経路MOP3及び最終出力経路OPを通じて出力される。
前進7速(F7)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第3クラッチC3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21の作動を解除し、第4クラッチC4及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22を作動制御する。
この場合、第1クラッチC1の作動によって第1可変入力経路VIP1を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第1ブレーキB1の作動によってサンギヤSが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力速度より大きい増速が出力される。
そして、第4クラッチC4の作動によって第1中間出力経路MOP1の増速中間速度が第4可変入力経路VIP4を通じて第2変速部T2に入力される。第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22は、第4可変入力経路VIP4を第4速変速経路D4に連結させて、前進8速(F8)が具現される。
前進8速(F8)は、第3中間出力経路MOP3及び最終出力経路OPを通じて出力される。
後進1速(R1)では、トランスミッション制御ユニットTCUが第2、3クラッチC2、C3、第2ブレーキB2、そして第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11を作動制御する。
この場合、第2クラッチC2の作動によって第2可変入力経路VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第2ブレーキB2の作動によって遊星キャリアPCが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力回転方向と反対の回転方向を有する逆回転が出力される。
そして、第3クラッチC3の作動によって第1中間出力経路MOP1の逆回転中間速度が第3可変入力経路VIP3を通じて第2変速部T2に入力される。第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11は、第3可変入力経路VIP3を第1速変速経路D1に連結させて、後進1速(R1)が具現される。
後進1速(R1)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
後進1速(R1)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第3クラッチC3及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第1スリーブSL11の作動を解除し、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12を作動制御する。
この場合、第2クラッチC2の作動によって第2可変入力経路VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第2ブレーキB2の作動によって遊星キャリアPCが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力回転方向と反対の回転方向を有する逆回転が出力される。
そして、第4クラッチC4の作動によって第1中間出力経路MOP1の逆回転中間速度が第4可変入力経路VIP4を通じて第2変速部T2に入力される。第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12は、第4可変入力経路VIP4を第2速変速経路D2に連結させて、後進2速(R2)が具現される。
後進2速(R2)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
後進2速(R2)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12の作動を解除し、第3クラッチC3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21を作動制御する。
この場合、第2クラッチC2の作動によって第2可変入力経路VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第2ブレーキB2の作動によって遊星キャリアPCが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力回転方向と反対の回転方向を有する逆回転が出力される。
そして、第3クラッチC3の作動によって第1中間出力経路MOP1の逆回転中間速度が第3可変入力経路VIP3を通じて第2変速部T2に入力される。第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21は、第3可変入力経路VIP3を第3速変速経路D3に連結させて、後進3速(R3)が具現される。
後進3速(R3)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
後進3速(R3)で車速が増加すれば、トランスミッション制御ユニットTCUは、第3クラッチC3及び第2シンクロナイザ機構SYN2の第3スリーブSL21の作動を解除し、第4クラッチC4及び第1シンクロナイザ機構SYN1の第2スリーブSL12を作動制御する。
この場合、第2クラッチC2の作動によって第2可変入力経路VIP2を通じて回転動力が第1変速部T1に入力されている状態で、第2ブレーキB2の作動によって遊星キャリアPCが固定部材として作動する。したがって、第1中間出力経路MOP1を通じて入力回転方向と反対の回転方向を有する逆回転が出力される。
そして、第4クラッチC4の作動によって第1中間出力経路MOP1の逆回転中間速度が第4可変入力経路VIP4を通じて第2変速部T2に入力される。第2シンクロナイザ機構SYN2の第4スリーブSL22は、第4可変入力経路VIP4を第4速変速経路D4に連結させて、後進4速(R4)が具現される。
後進4速(R4)は、第2中間出力経路MOP2及び最終出力経路OPを通じて出力される。
4、8 第1、2入力ギヤ
10、16 第1、2中間軸
12、14、18、20 第1、2、3、4ギヤ
21、22 第1、2トランスファドライブギヤ
24 トラスファドリブンギヤ
26 出力軸
40 車速センサー
42 スロットル開度センサー
44 インヒビタスイッチ
B ブレーキ
C クラッチ
D 変速経路
ENG エンジン
H ハウジング
P ピニオン
PC 遊星キャリア
R リングギヤ
S サンギヤ
SL スリーブ
SYN シンクロナイザ機構
T 変速部
TCU トランスミッション制御ユニット
MOP 中間出力経路
OP 最終出力経路
VIP 可変入力経路
Claims (12)
- 第1、2可変入力経路を通じて入力される回転動力を利用して、同速、増速、逆回転速度の3つの中間速度を出力する第1変速部、および、
第1、2、3、4ギヤ比を各々実現する第1、2、3、4ギヤを含み、前記第1変速部から伝達される各中間速度当り4つの最終速度に変速して出力する第2変速部、
を含むことを特徴とする車両用自動変速機。 - 前記第1変速部は、第1、2、3作動部材を含み、
前記第1作動部材は、第1可変入力経路を通じて前記回転動力が選択的に入力または選択的に停止し、
前記第2作動部材は、第2可変入力経路を通じて前記回転動力が選択的に入力または選択的に停止し、
前記第3作動部材は、常に出力部材として作動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。 - 前記第1変速部は、サンギヤ、遊星キャリア、リングギヤをその作動部材として含む遊星ギヤセットであり、
前記遊星キャリアは、第1作動部材として作用し、前記サンギヤは、第2作動部材として作用し、前記リングギヤは、第3作動部材として作用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。 - 前記第1変速部は、
前記回転動力を第1可変入力経路を通じて前記第1作動部材に選択的に伝達する第1クラッチ、
前記回転動力を第2可変入力経路を通じて前記第2作動部材に選択的に伝達する第2クラッチ、
前記第2作動部材を選択的に停止する第1ブレーキ、および、
前記第1作動部材を選択的に停止する第2ブレーキ、
をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の車両用自動変速機。 - 前記第1変速部の前記中間速度は、第3、4可変入力経路を通じて前記第2変速部に選択的に伝達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。
- 前記第2変速部は、
第3可変入力経路を通じて前記第1変速部の前記中間速度が伝達される第1入力軸、
前記第1入力軸を貫通して、第4可変入力経路を通じて前記第1変速部の前記中間速度が伝達される第2入力軸、
前記第1、2入力軸に平行に配置されて、前記第1、2入力軸に選択的に連結されて前記第1、2ギヤ比を実現する第1中間軸、および、
前記第1、2入力軸に平行に配置され、前記第1、2入力軸に選択的に連結されて前記第3、4ギヤ比を実現する第2中間軸、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の車両用自動変速機。 - 前記第1中間軸には前記第1、2ギヤを含む第1シンクロナイザ機構が配置され、前記第2中間軸には前記第3、4ギヤを含む第2シンクロナイザ機構が配置されていることを特徴とする請求項6に記載の車両用自動変速機。
- 前記第1入力軸は、これに一体形成された第1入力ギヤを含み、前記第2入力軸は、これに一体形成された第2入力ギヤを含み、
前記第1入力ギヤは、前記第1、3ギヤとギヤ結合し、前記第2入力ギヤは、前記第2、4ギヤとギヤ結合することを特徴とする請求項7に記載の車両用自動変速機。 - 前記第1シンクロナイザ機構は、
前記第1ギヤ及び前記第1中間軸を選択的に連結する第1スリーブ、および、
前記第2ギヤ及び前記第1中間軸を選択的に連結する第2スリーブ、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の車両用自動変速機。 - 前記第2シンクロナイザ機構は、
前記第3ギヤ及び前記第2中間軸を選択的に連結する第3スリーブ、および、
前記第4ギヤ及び前記第2中間軸を選択的に連結する第4スリーブ、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の車両用自動変速機。 - 前記第2変速部は、
前記第1中間軸に一体に形成されている第1トランスファドライブギヤ、
前記第2中間軸に一体に形成されている第2トランスファドライブギヤ、および、
前記第1、2トランスファドライブギヤとギヤ結合して、最終速度を出力するトランスファドリブンギヤ、
をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の車両用自動変速機。 - 前記第1変速部の前記中間速度を前記第3可変入力経路を通じて前記第2変速部に選択的に伝達する第3クラッチ、および、
前記第1変速部の前記中間速度を前記第4可変入力経路を通じて前記第2変速部に選択的に伝達する第4クラッチ、をさらに含み、
前記第1、2、3、4クラッチ及び前記第1、2ブレーキは、前記第1変速部の外周部に配置されることを特徴とする請求項5に記載の車両用自動変速機。
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