JP2009197927A - Multistage transmission planetary gear train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用自動変速機に用いる、多段変速が可能な遊星歯車列に関するものである。 The present invention relates to a planetary gear train that can be used for a vehicular automatic transmission and capable of multi-stage shifting.
車両用自動変速機に用いる遊星歯車列としては、車両の燃費、排気特性、加速性能等を向上することを主眼に、前進8段を超える多段変速が可能なものが提案されている。
このような多段変速が可能な従来の遊星歯車列としては、2組のダブルピニオン型遊星歯車と2組のシングルピニオン型遊星歯車および7個の摩擦要素を用いている多段変速遊星歯車列があり、る。この歯車列は、7個の摩擦要素のうち常に2個の摩擦要素を締結するように切り替えることにより前進9段の変速比を得ている。(特許文献1を参照)。
As planetary gear trains used in vehicle automatic transmissions, gears capable of multi-speed shifting exceeding eight forward speeds have been proposed with the main objective of improving vehicle fuel efficiency, exhaust characteristics, acceleration performance, and the like.
As a conventional planetary gear train capable of such multi-speed shifting, there is a multi-speed planetary gear train using two sets of double pinion type planetary gears, two sets of single pinion type planetary gears and seven friction elements. RU This gear train obtains a forward gear ratio of nine steps by switching so that two of the seven friction elements are always engaged. (See Patent Document 1).
しかし、上記従来の遊星歯車列は、前進9段において自動車用として好ましい変速比を得るために、2組ものダブルピニオン型遊星歯車を必要とするため、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車と比べて製造コストが高くなるとともに、歯車の噛み合いが多いため動力伝達効率が悪いという問題がある。その上、上記従来の遊星歯車列は、7個の摩擦要素のうち常に5個が遊転しており、これら遊転している摩擦要素のドラッグトルクが大きいため、前述のダブルピニオン型遊星歯車の動力伝達効率が悪いという問題と相まって、自動車の燃費が悪いとともに発熱が多いという問題があった。
解決しようとする問題点は、製造コストが高く動力伝達効率が悪いダブルピニオン型遊星歯車を2組も必要とするとともに、常に5個の摩擦要素が遊転しているため、製造コストが高く、燃費が悪いとともに発熱が多い点である。
本発明の目的は、シングルピニオン型遊星歯車の数の比率を上記従来の遊星歯車列よりも多くすることで、自動車等の車両にとって好ましい変速比を確保しながら製造コストを安くするとともに、常に遊転している摩擦要素の数を減らして、燃費と発熱を改善することが可能な多段変速遊星歯車列を提供することにある。
The problem to be solved is that the manufacturing cost is high because the manufacturing cost is high and the power transmission efficiency is low and two sets of double pinion type planetary gears are required, and the five friction elements are always idle. The fuel consumption is bad and the heat generation is high.
An object of the present invention is to increase the ratio of the number of single pinion type planetary gears as compared with the conventional planetary gear train described above, thereby reducing the manufacturing cost while ensuring a preferable gear ratio for a vehicle such as an automobile, and always reducing the number of planetary gears. An object of the present invention is to provide a multi-speed planetary gear train capable of reducing fuel friction and heat generation by reducing the number of rolling friction elements.
本発明の多段遊星歯車列は、入力軸と、出力軸と、入力軸と同軸に配置され、第1サンギヤ、第1リングギヤ、第1リングギヤおよび第1サンギヤに噛み合った第1ピニオン、第1ピニオンを回転自在に軸支する第1キャリアを備えた第1遊星歯車組と、入力軸と出力軸との間に配置され、第2サンギヤ、第2リングギヤ、第2リングギヤおよび第2サンギヤに噛み合った第2ピニオン、第2ピニオンを回転自在に軸支する第2キャリアを備えた第2遊星歯車組と、出力軸と同軸に配置され、入力メンバーと、出力メンバーと、入力メンバーから出力メンバーへトルクを伝達する際に反力トルクを受ける第1反力メンバーと、入力メンバーから出力メンバーへトルクを伝達する際に第1反力メンバーが受ける反力トルクより小さい反力トルクを受ける第2反力メンバーとを備えた遊星歯車群とを有し、入力軸は、第1キャリアと連結されるとともに、第2サンギヤと連結可能であり、第1リングギヤは入力メンバーと連結されるかまたは連結可能であり、第1サンギヤは第2サンギヤと連結可能であるとともに、静止部に固定可能であり、第1反力メンバーは、第2キャリアと連結可能であるとともに、静止部に固定可能であり、第2反力メンバーは第2リングギヤと連結され、出力メンバーは出力軸と連結され、第2遊星歯車組を一体にすることが可能なクラッチを備えた構成とした。 The multi-stage planetary gear train of the present invention includes an input shaft, an output shaft, a first pinion and a first pinion that are arranged coaxially with the input shaft and mesh with the first sun gear, the first ring gear, the first ring gear, and the first sun gear. The first planetary gear set having a first carrier that rotatably supports the shaft, and is disposed between the input shaft and the output shaft, and meshes with the second sun gear, the second ring gear, the second ring gear, and the second sun gear. The second planetary gear set including the second pinion, the second carrier that rotatably supports the second pinion, and the coaxial arrangement with the output shaft, the input member, the output member, and the torque from the input member to the output member The first reaction force member that receives the reaction force torque when transmitting the force, and the reaction force torque that is smaller than the reaction force torque that the first reaction force member receives when transmitting the torque from the input member to the output member A planetary gear group having a second reaction force member to be received, the input shaft is connected to the first carrier and is connectable to the second sun gear, and the first ring gear is connected to the input member. The first sun gear can be connected to the second sun gear and can be fixed to the stationary part, and the first reaction force member can be connected to the second carrier and fixed to the stationary part. The second reaction force member is connected to the second ring gear, the output member is connected to the output shaft, and a clutch capable of integrating the second planetary gear set is provided.
本発明の多段変速遊星歯車列は、上記のように構成したため、自動車等用の変速機にとって好ましい変速比を得ながら、シングルピニオン型を用いる比率を高くして製造コストの削減、動力伝達効率の向上を図ることができるとともに、常に遊転している摩擦要素の数を3個と従来例より2個分少なくして燃費と発熱の改善が期待できる。 Since the multi-speed planetary gear train of the present invention is configured as described above, while obtaining a preferable gear ratio for a transmission for an automobile or the like, the ratio of using a single pinion type is increased to reduce the manufacturing cost and improve the power transmission efficiency. It is possible to improve the fuel consumption and heat generation by reducing the number of friction elements that are always free-wheeling to three, which is two less than the conventional example.
以下、本発明の実施の形態に係る多段変速遊星歯車列を、実施例に基づき図とともに説明する。 Hereinafter, a multi-speed planetary gear train according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings based on examples.
図1は、本発明の実施例1の遊星歯車列を表すスケルトン図である。
図1に示した実施例の多段変速遊星歯車列では、エンジン1からトルクコンバータ2を介して駆動される入力軸10および出力軸12が、エンジン1の出力軸1aと同じ軸上にあり、出力軸12は図示しない駆動輪を駆動する。
FIG. 1 is a skeleton diagram showing a planetary gear train according to the first embodiment of the present invention.
In the multi-speed planetary gear train of the embodiment shown in FIG. 1, the input shaft 10 and the output shaft 12 driven from the
入力軸10および出力軸12と同軸に、上流側から下流側に向けて順に配置した、第1遊星歯車組14と第2遊星歯車組16、第3遊星歯車組18aおよび第4遊星歯車組18bは、いずれも一般的にシングルピニオン型と呼ばれるものであり、それぞれが同じ構成になっている。
すなわち、第1遊星歯車組14は、第1サンギヤ20と、第1リングギヤ22と、第1リングギヤ22および第1サンギヤ20に噛み合った複数の第1ピニオン24と、第1ピニオン24を回転自在に軸支する第1キャリア28といった回転メンバーで構成されている。
A first planetary gear set 14, a second planetary gear set 16, a third planetary gear set 18a, and a fourth planetary gear set 18b, which are arranged coaxially with the input shaft 10 and the output shaft 12 from the upstream side toward the downstream side. Are generally called single pinion types, and each has the same configuration.
That is, the first planetary gear set 14 is capable of rotating the
同様に、第2遊星歯車組16は、第2サンギヤ30、第2リングギヤ32、複数の第2ピニオン34、第2キャリア38といった回転メンバーで構成されており、第3遊星歯車組18aは、第3サンギヤ40、第3リングギヤ42、複数の第3ピニオン44、第3キャリア48といった回転メンバーで構成されており、第4遊星歯車組18bは、第4サンギヤ40、第4リングギヤ42、複数の第4ピニオン44、第4キャリア48といった回転メンバーで構成されている。
Similarly, the second planetary gear set 16 is composed of rotating members such as a
ここで、第3遊星歯車組18aと第4遊星歯車組18bとは相互に回転メンバー同士が連結され、本発明の遊星歯車群18を構成するとともに、以下のように本発明の各回転メンバーを構成している。
すなわち、第3リングギヤ42は本発明の入力メンバーを、第3キャリア48と第4リングギヤ52とが連結して本発明の出力メンバーを、第4キャリア58が本発明の第1反力メンバーを、第3サンギヤ40と第4サンギヤ50とが連結して本発明の第2反力メンバーを、それぞれ構成する。
Here, the third planetary gear set 18a and the fourth planetary gear set 18b are connected to each other by rotating members to constitute the planetary gear group 18 of the present invention, and each rotating member of the present invention is configured as follows. It is composed.
That is, the
続いて、第1遊星歯車組14と、第2遊星歯車組16と、第3遊星歯車組18aおよび第4遊星歯車組18bからなる遊星歯車群18と、の連結関係につき、以下に説明する。
第1キャリア28は、入力軸10と連結されるとともに第1クラッチ60により第2サンギヤ30と連結可能である
第1サンギヤ20は、第2クラッチ64により第2サンギヤ30と連結可能であるとともに、第1ブレーキ66により変速機のケース(静止部)68に固定可能である。
Next, the connection relationship between the first planetary gear set 14, the second planetary gear set 16, and the planetary gear group 18 including the third planetary gear set 18a and the fourth planetary gear set 18b will be described below.
The
第1リングギヤ22は、第3クラッチ70により本発明の入力メンバーである第3リングギヤ42と連結可能である。
第2キャリア38は、第5クラッチ76により本発明の第1反力メンバーである第4キャリア58と連結可能である。
The
The
第2リングギヤ32は、本発明の第2反力メンバーである第3サンギヤ40および第4サンギヤ50と連結されるとともに、第4クラッチ72により第2サンギヤ30と連結可能である。第4クラッチ72を締結すると第2遊星歯車組16は一体(第2遊星歯車組16の回転メンバーが相対回転なしに一体で回転可能な状態)になる。
第4キャリア58は第2ブレーキ74によりケース68に固定可能である。
本発明の出力メンバーである第3キャリア48と第4リングギヤ52は出力軸12と連結されている。
The
The
The
なお、本発明の入力メンバーである第3リングギヤ42から、本発明の出力メンバーである第3キャリア48と第4リングギヤ52とにトルクを伝達する際に、第1反力メンバーの第4キャリア58を、第2キャリア38と連結またはケース68に固定すると、第1反力メンバーの第4キャリア58に作用する第1反力は、後述の第2反力メンバーの第3サンギヤ40および第4サンギヤ50に作用する第2反力に比べて大きくなる。一方、第4キャリア58を、第2キャリア38と非連結またはケース68に非固定にして、第2反力メンバーである第3サンギヤ40および第4サンギヤ50に反力を作用させた場合、作用する第2反力トルクは前述の第1反力メンバーに作用する第1反力より小さくなる。
When torque is transmitted from the
また、後述するように第3クラッチ70は前進の各変速ポジションにおいて締結し続け、後進の際にのみ解放される。これは、第1リングギヤ22と入力メンバーの第3リングギヤ42が連結したままに後進走行をした場合、第1サンギヤ20が高速回転してしまうので、これを防ぐためのものである。
したがって、第3クラッチ70は走行中の変速時に締結・解放を切り替える必要がなく、いわゆる変速ショックなどへの影響もない。
そこで、第3クラッチ70は円錐摩擦面での動力伝達にして、トルクを伝達する際に必要な押圧力を小さくすることが容易にできる。
なお、前進走行時にはスプリングの張力で第3クラッチ70が常時締結するようにしておき、後進時にのみ油圧アクチュエータなどによって解放するようにしてもよい。
Further, as will be described later, the
Therefore, the
Therefore, the
Note that the
つぎに、図1に示した実施例の遊星歯車列の作動を、図2に示した作動表を参考にしながら説明する。
以下の説明では、クラッチやブレーキを摩擦要素と呼ぶ。
図2の作動表において、横方向の欄にはクラッチやブレーキといった摩擦要素が割り当ててあり、C−1は第1クラッチ60を、B−1は第1ブレーキ66をといった具合に、それぞれ表す。なお、これらの記号と各摩擦要素の符号との関係は図1に記してある。
Next, the operation of the planetary gear train of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the operation table shown in FIG.
In the following description, the clutch and the brake are referred to as a friction element.
In the operation table of FIG. 2, friction elements such as clutches and brakes are assigned to the horizontal columns, and C-1 represents the
作動表の縦方向の欄には、図示しない操作レバーの「P」「R」「N」「D」「L」などのレンジのうち「Dレンジ」「Rレンジ」を取りあげて、Dレンジは前進第2速(1st)乃至第11速(11th)の、Rレンジは後進の各変速段を割り当ててある。
図2の作動表中、○印は各締結要素の締結を、空欄は各締結要素の解放を、それぞれ表す。また、括弧内の○印は締結しているものの動力伝達に関与しないことを表す。
In the vertical column of the operation table, “D range” and “R range” among the ranges such as “P”, “R”, “N”, “D”, and “L” of an operation lever (not shown) are listed. The reverse range is assigned to the R range from the second forward speed (1st) to the eleventh speed (11th).
In the operation table of FIG. 2, “o” represents the fastening of each fastening element, and the blank represents the release of each fastening element. In addition, the circles in parentheses indicate that they are fastened but are not involved in power transmission.
ここで、変速比に関係する各遊星歯車組の歯数比を、リングギヤの歯数(Zr)に対するサンギヤの歯数(Zs)の比(Zs/Zr)をαで表現し、第1遊星歯車組14ではα1、第2遊星歯車組16ではα2、第3遊星歯車組18aではα3、第4遊星歯車組18bにあってはα4として説明する。 Here, the ratio of the number of teeth of each planetary gear set related to the gear ratio is expressed by α, the ratio (Zs / Zr) of the number of teeth (Zs) of the sun gear to the number of teeth (Zr) of the ring gear, and the first planetary gear. The set 14 is described as α1, the second planetary gear set 16 as α2, the third planetary gear set 18a as α3, and the fourth planetary gear set 18b as α4.
ここでは、各変速比の計算に、それぞれの歯数比を、α1を0.39、α2を0.34、α3を0.56、α4を0.56とした場合について例示する。
なお、変速比は入力軸10の回転速度と出力軸12の回転速度の比(入力軸10の回転速度/出力軸12の回転速度)で表す。
また、計算を簡素化するため、1/α2−α4−α3(1+α4)の値をAとして変速比の計算式を表す。上記の歯数比においてAは1.508である。
Here, for the calculation of each gear ratio, the respective gear ratios are exemplified for α1 of 0.39, α2 of 0.34, α3 of 0.56, and α4 of 0.56.
The gear ratio is represented by the ratio of the rotational speed of the input shaft 10 and the rotational speed of the output shaft 12 (the rotational speed of the input shaft 10 / the rotational speed of the output shaft 12).
Further, in order to simplify the calculation, a formula for calculating the gear ratio is expressed by assuming that the value of 1 / α2−α4−α3 (1 + α4) is A. In the above gear ratio, A is 1.508.
前進は、前述のように第3クラッチ70(C−3)が常に締結されている。
はじめに、前進第1速(1st)の駆動は、第3クラッチ70の締結に加えて、第1クラッチ60(C−1)と第5クラッチ76(C−5)および第2ブレーキ74(B−2)の締結で行われる。
以降の変速で第2ブレーキ74の締結は第5速まで維持される。
図2の作動表に見るように、第1速において第3クラッチ70は締結されているが動力伝達には関与しない。
第1速の変速比は、1/α2・α4になり、上記の値に設定した歯数比においては5.252になる。
In advance, the third clutch 70 (C-3) is always engaged as described above.
First, in the forward first speed (1st), in addition to the engagement of the third clutch 70, the first clutch 60 (C-1), the fifth clutch 76 (C-5), and the second brake 74 (B- This is done by the conclusion of 2).
The subsequent engagement of the
As shown in the operation table of FIG. 2, the third clutch 70 is engaged at the first speed, but is not involved in power transmission.
The speed ratio of the first speed is 1 / α2 · α4, and the gear ratio set to the above value is 5.252.
つぎに、前進第2速(2nd)への変速は、第1速における第1クラッチ60の締結を解除して、第2クラッチ64(C−2)を締結することで行われる。
以降の変速で第2クラッチ64の締結は第7速まで維持される。
第2速の変速比は、(1+α3)/(1+α1)+{α1/α2(1+α1)+α3/(1+α1)}/α4になり、上記の値に設定した歯数比においては3.315になる。
Next, the shift to the forward second speed (2nd) is performed by releasing the engagement of the first clutch 60 at the first speed and engaging the second clutch 64 (C-2).
In the subsequent shift, the engagement of the second clutch 64 is maintained up to the seventh speed.
The speed ratio of the second speed is (1 + α3) / (1 + α1) + {α1 / α2 (1 + α1) + α3 / (1 + α1)} / α4, and the gear ratio set to the above value is 3.315. .
つぎに、第3速(3rd)への変速は、第2速での第5クラッチ76の締結を解除して、第1クラッチ60を締結することで行われる。
第3速の変速比は、1+α3+α3/α4になり、上記した歯数比においては2.560である。
Next, the shift to the third speed (3rd) is performed by releasing the engagement of the fifth clutch 76 at the second speed and engaging the
The speed ratio of the third speed is 1 + α3 + α3 / α4, which is 2.560 in the above-described gear ratio.
つぎに、第4速(4th)への変速は、第3速での第1クラッチ60の締結を解除して第1ブレーキ66(B−1)を締結することで行われる。
変速比は(1+α3)/(1+α1)+α3/{α4(1+α1)}になる。
上記した歯数比においては1.842である。
Next, the shift to the fourth speed (4th) is performed by releasing the engagement of the first clutch 60 at the third speed and engaging the first brake 66 (B-1).
The gear ratio is (1 + α3) / (1 + α1) + α3 / {α4 (1 + α1)}.
In the above-mentioned tooth number ratio, it is 1.842.
つぎに、第5速(5th)への変速は、第4速での第1ブレーキ66の締結を解除して、第4クラッチ72を締結することで行われる。
第5速の変速比は、(1+α3)/(1+α1)+{α3/(1+α1)−α1/(1+α1)}/α4になる。上記した歯数比においては1.341である。
Next, the shift to the fifth speed (5th) is performed by releasing the engagement of the
The speed ratio of the fifth speed is (1 + α3) / (1 + α1) + {α3 / (1 + α1) −α1 / (1 + α1)} / α4. In the above-mentioned tooth number ratio, it is 1.341.
つぎに、第6速(6th)への変速は、第5速までの第2ブレーキ74の締結を解除して第1ブレーキ66を締結することで行われる。
第6速の変速比は、(1+α3)/(1+α1)になる。上記した歯数比においては1.122である。
Next, the shift to the sixth speed (6th) is performed by releasing the engagement of the
The speed ratio of the sixth speed is (1 + α3) / (1 + α1). In the above-mentioned tooth number ratio, it is 1.122.
つぎに、第7速(7th)への変速は、第6速における第1ブレーキ66の締結を解除して第1クラッチ60を締結することで行われる。
これにより、遊星歯車列全体が一体になり、入力軸10と出力軸12とは直結されるので、第6速の変速比は歯数比に関係なく1になる。
Next, the shift to the seventh speed (7th) is performed by releasing the engagement of the
As a result, the entire planetary gear train is integrated, and the input shaft 10 and the output shaft 12 are directly connected, so the gear ratio of the sixth speed is 1 regardless of the gear ratio.
つぎに、第8速(8th)への変速は、第7速における第2クラッチ64の締結を解除して、第1ブレーキ66を締結することで行われる。
第8速の変速比は、(1+α3)/(1+α1+α3)になる。上記した歯数比においては0.800の増速(オーバードライブ)である。
Next, the shift to the eighth speed (8th) is performed by releasing the engagement of the second clutch 64 at the seventh speed and engaging the
The speed ratio of the eighth speed is (1 + α3) / (1 + α1 + α3). In the above-mentioned tooth number ratio, the speed increase is 0.800 (overdrive).
つぎに、第9速(9th)への変速は、第8速における第1クラッチ60の締結を解除して、第5クラッチ76を締結することで行われる。
これにより、変速比は、1/(1+α1)になり、上記した歯数比においては0.719になる。
Next, the shift to the ninth speed (9th) is performed by releasing the engagement of the first clutch 60 at the eighth speed and engaging the
As a result, the gear ratio becomes 1 / (1 + α1), and the above-mentioned gear ratio becomes 0.719.
つぎに、第10速(10th)への変速は、第9速における第4クラッチ72の締結を解除して、再び第1クラッチ60を締結することで行われる。
これにより、変速比は、(A/α1)/(A/α1+1/α2−α4)になり、上記した歯数比においては0.619になる。
Next, the shift to the 10th speed (10th) is performed by releasing the engagement of the fourth clutch 72 at the 9th speed and engaging the first clutch 60 again.
As a result, the gear ratio becomes (A / α1) / (A / α1 + 1 / α2-α4), and the above-mentioned gear ratio becomes 0.619.
つぎに、第11速(11th)への変速は、第10速における第1クラッチ60の締結を解除して、第2クラッチ64を締結することで行われる。
これにより、変速比は、{(A/(1+α1))/(1/α2−α4)になり、上記した歯数比においては0.455の増速になる。
Next, the shift to the 11th speed (11th) is performed by releasing the engagement of the first clutch 60 and engaging the second clutch 64 at the 10th speed.
As a result, the gear ratio becomes {(A / (1 + α1)) / (1 / α2−α4), and the speed increase is 0.455 in the above-described gear ratio.
つぎに、Rレンジの後進の変速は、第3クラッチ70の締結を解除したうえで、第1クラッチ60と第4クラッチ72および第2ブレーキ74を締結することで行われる。
これにより、変速比は−1/α4になって、上記した歯数比においては−2.941になる。
Next, the reverse shift of the R range is performed by releasing the engagement of the third clutch 70 and engaging the first clutch 60, the fourth clutch 72, and the
As a result, the gear ratio becomes -1 / α4, and in the above-mentioned gear ratio, it becomes -2.941.
以上で説明した前進の変速比を並べてみると以下になる。なお、左側の値が変速比であり、右側括弧内の値は当該変速比と1段上位の変速比との間の比(段間比)である。
第2速 5.252 (1.584)
第2速 3.315 (1.295)
第3速 2.560 (1.390)
第4速 1.842 (1.374)
第5速 1.341 (1.195)
第6速 1.122 (1.122)
第7速 1.000 (1.250)
第8速 0.800 (1.112)
第9速 0.719 (1.163)
第10速 0.619 (1.359)
第11速 0.455
The following is a list of the forward gear ratios described above. The value on the left is the gear ratio, and the value in the right parenthesis is the ratio between the gear ratio and the gear ratio one step higher (interstage ratio).
Second Speed 5.252 (1.584)
2nd speed 3.315 (1.295)
3rd speed 2.560 (1.390)
4th speed 1.842 (1.374)
5th speed 1.341 (1.195)
6th speed 1.122 (1.122)
7th speed 1.000 (1.250)
8th speed 0.800 (1.112)
9th speed 0.719 (1.163)
10th speed 0.619 (1.359)
11th speed 0.455
これを見ると、第5速から第10速にかけての間の各段間比がやや小さいのが分かる。そこで、その間を1段飛び越し変速を行うと以下のような段間比に変化する。
第5速−第7速 1.341
第6速−第8速 1.403
第7速−第9速 1.293
From this, it can be seen that the ratio between each stage from the fifth speed to the tenth speed is slightly small. Therefore, when the speed is shifted by one step, the ratio is changed as follows.
5th-7th speed 1.341
6th speed-8th speed 1.403
7th speed-9th speed 1.293
これら1.3乃至1.4前後の段間比は、自動車用の変速比として好ましい値といえる。
この場合、通常の加速においては第6速、第8速を飛び越す制御を行い、例えば第7速まで加速した時点で一定速走行に移行する際などにおいて、走行条件に応じて第8速または第9速のどちらかを選択して変速することなどが考えられるので、決して飛び越す変速段が無駄になるわけではない。
むしろ、定常走行における使用頻度の高い領域である第5速から第10速にかけての段間比が小さいので、定常走行の走行条件に応じて最も好ましい変速比をきめ細かに選択して走行することが可能になる。
These interstage ratios of about 1.3 to 1.4 can be said to be preferable values for the transmission ratio for automobiles.
In this case, in normal acceleration, control is performed to jump over the sixth speed and the eighth speed. For example, when shifting to a constant speed when accelerating to the seventh speed, the eighth speed or the eighth speed is determined according to the traveling conditions. Since it is conceivable to select one of the 9th gears to change gears, the skipped gear is never wasted.
Rather, since the inter-step ratio from the fifth speed to the tenth speed, which is a frequently used region in steady running, is small, it is possible to travel by selecting the most preferable gear ratio according to the running conditions of steady running. It becomes possible.
また、11段の全てを使うのではなく、この11段から適宜選択して第1速から第10速まで、あるいは第2速から第11速までなど、変速段数を少なくして使用することもできる。
この場合は、各遊星歯車組14、16、18a、18bの歯数比を上記の例とは異なる値に変化させて、変速段数に合わせて各段間比が好適になるようにするとよい。
Also, instead of using all 11 stages, it is also possible to select from these 11 stages and use it with a reduced number of shift stages such as from the first speed to the tenth speed or from the second speed to the eleventh speed. it can.
In this case, it is preferable to change the gear ratio of each planetary gear set 14, 16, 18a, 18b to a value different from that in the above example so that the gear ratio is suitable for the number of gears.
このように、本発明の実施例1に係る多段遊星歯車列は、前進11段、後進1段の自動車にとって好ましい変速比が得られる。また、歯車列を上記のように構成したため、4組の遊星歯車14、16、18a、18bは全て構造が簡単で重量も軽く動力伝達効率の高いシングルピニオン型を用いることができるとともに、7個の摩擦要素のうち常に遊転している摩擦要素の数が3個と、従来例より2個分少ないので、遊転している摩擦要素の引きずり抵抗(ドラッグトルク)を、その分だけ減らすことができる。
これらの結果、製造コストが安く、燃費が優れ、発熱の少ない前進10段または11段といった多段の自動変速機を得ることができる。
As described above, the multi-stage planetary gear train according to the first embodiment of the present invention can obtain a preferable gear ratio for an automobile having 11 forward speeds and 1 reverse speed. In addition, since the gear train is configured as described above, the four planetary gears 14, 16, 18a, and 18b can all use a single pinion type that has a simple structure, is light in weight, and has high power transmission efficiency. The number of friction elements that are always free of rotation is 3, which is two less than the conventional example, so drag resistance (drag torque) of the idle friction elements should be reduced accordingly. Can do.
As a result, it is possible to obtain a multi-speed automatic transmission such as a forward 10-speed or 11-speed forward that is low in manufacturing cost, excellent in fuel efficiency, and generates little heat.
図3は、本発明の第2の実施例に係る多段遊星歯車列のスケルトン図を表している。
ここでは、実施例1と異なる部分を中心に説明し、実施例1と実質的に同じ部分については同一の符号を付し、それらの説明を省略する。
FIG. 3 shows a skeleton diagram of a multi-stage planetary gear train according to the second embodiment of the present invention.
Here, the description will focus on parts that are different from the first embodiment, the same reference numerals are given to parts that are substantially the same as those of the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
実施例2における実施例1との違いは、第一に本発明の遊星歯車群である第3遊星歯車組18aおよび第4遊星歯車組18bの回転メンバー間の連結関係が異なることである。
すなわち、第4サンギヤ50が本発明の入力メンバーを、第3リングギヤ42と第4キャリア58とが連結して本発明の出力メンバーを、後述するように第3キャリア48と第4リングギヤ52とが連結可能であって本発明の第1反力メンバーを、第3サンギヤ40が本発明の第2反力メンバーを、それぞれ構成する。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the connection relationship between the rotating members of the third planetary gear set 18a and the fourth planetary gear set 18b which are the planetary gear groups of the present invention is different.
That is, the
第二に、実施例1における第3クラッチ70を省いて、第1リングギヤ22と入力メンバーである第4サンギヤ50とが常時連結しており、代わりに第3キャリア48と第4リングギヤ52とが連結可能な構成になっているとともに、両者が連結しないときに第3キャリア48を単独でケース68に固定可能になっている。
Second, the third clutch 70 in the first embodiment is omitted, and the
すなわち、第3キャリア48にはスリーブ78が設けてあり、図示しないアクチュエータでスリーブ78を図中右側へ移動すると第4リングギヤ52に設けたドグクラッチ52aと噛み合って第3キャリア48が第4リングギヤ52と連結し、左側へ移動するとケース68に設けたドグクラッチ68aと噛み合って第3キャリア48をケース68に固定するようになっている。
図3はスリーブ78を右側へ移動して第4リングギヤ52と連結した状態で描いてある。
That is, the
FIG. 3 is drawn with the
第三の相違点は、第2遊星歯車組16を一体にする第4クラッチが、第2サンギヤ30と第2キャリア38との間に設けられていることである。
これ以外は、上記遊星歯車群の各回転メンバーと、入力軸10、出力軸12、第1遊星歯車組14、第2遊星歯車組16の回転メンバー間の連結関係は実施例1と同じである。
The third difference is that a fourth clutch that integrates the second planetary gear set 16 is provided between the
Other than this, the connection relationship among the rotating members of the planetary gear group and the rotating members of the input shaft 10, the output shaft 12, the first planetary gear set 14, and the second planetary gear set 16 is the same as that of the first embodiment. .
つぎに、実施例2の作動を説明する。
実施例2の作動表を図4に示す。図2に示した実施例1の作動表との違いは、上記したように実施例1における第3クラッチ70とスリーブ78(S)が入れ替わっている点である。
つまり、前進においてはスリーブ78が右側へ移動して第3キャリア48を第4リングギヤ52と連結し、後進の場合には左側へ移動して第3キャリア48をケース68に固定するようになっている。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
The operation table of Example 2 is shown in FIG. The difference from the operation table of the first embodiment shown in FIG. 2 is that the third clutch 70 and the sleeve 78 (S) in the first embodiment are switched as described above.
That is, in forward movement, the
前進・後進の切り替えのためのスリーブ78の移動は、車両が停止または微速で動いている状態で行われるが、スリーブ78を移動する前に第2ブレーキ74を締結して第4リングギヤ52の回転を停止させてから行うことで、スリーブ78とドグクラッチ68a、52aとの回転速度差がない状態で噛み合わせることができるので、噛み合いに伴う異音発生の恐れはない。
The movement of the
その他の各変速における摩擦要素の作動に関しては実施例1と同じであるので詳細な説明を省略する。
各変速比の計算については説明を省略するが、実施例2においても実施例1と同様に前進11段と後進の変速を行うことができる。
Since the operation of the friction element at other speed changes is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
Although description of the calculation of each gear ratio is omitted, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to perform the 11th forward and reverse shifts.
本発明の実施例2に係る多段遊星歯車列も実施例1と同様に、自動車にとって好ましい前進11段、後進1段の変速比が得られるとともに、歯車列を上記のように構成したため、4組の遊星歯車14、16、18a、18bは全て構造が簡単で重量も軽く動力伝達効率の高いシングルピニオン型を用いることができるとともに、摩擦要素の数は6個であり、そのうち常に遊転している摩擦要素の数が3個と、従来例より2個分少ないので、遊転している摩擦要素の引きずり抵抗を減らすことができる。
これらの結果、製造コストが安く、燃費が優れ、発熱の少ない前進10段または11段の自動変速機を得ることができる。
Similarly to the first embodiment, the multi-stage planetary gear train according to the second embodiment of the present invention has 11 forward and 1 reverse gear ratios preferable for an automobile, and the gear train is configured as described above. The planetary gears 14, 16, 18 a, and 18 b are all simple structure, light weight, high power transmission efficiency and single pinion type, and there are 6 friction elements. Since the number of friction elements is three, which is two less than that of the conventional example, drag resistance of the friction elements that are idle can be reduced.
As a result, it is possible to obtain a forward 10-speed or 11-speed automatic transmission with low manufacturing cost, excellent fuel efficiency, and low heat generation.
以上説明したように、本発明の各実施例に係る多段遊星歯車列は、自動車にとって好ましい前進11段の変速比が得られるとともに、製造コストが安く、燃費が優れ、発熱の少ない自動変速機を得ることが可能になる。
これは、第1遊星歯車組14、第2遊星歯車組16と、遊星歯車群18との連結関係を上記で説明したようにしたためであり、遊星歯車群18は例示した組み合わせに限ることなく、一般的に前進3段の変速比が得られる遊星歯車群であればよい。
As described above, the multi-stage planetary gear train according to each embodiment of the present invention provides an automatic transmission that has a forward 11-speed ratio that is preferable for an automobile, is low in manufacturing cost, has excellent fuel efficiency, and generates little heat. It becomes possible to obtain.
This is because the connection relationship between the first planetary gear set 14, the second planetary gear set 16, and the planetary gear group 18 is as described above, and the planetary gear group 18 is not limited to the illustrated combination, In general, it may be a planetary gear group that can obtain a forward three-speed gear ratio.
上記の各実施例では、エンジン1と入力軸10との間にトルクコンバータ2を設けているが、これに代えてフルードカップリングまたは摩擦クラッチを用いてもよいことは言うまでもない。
また、一般的に自動変速機で行われるように、低速段で締結する摩擦要素と並列にワンウエイクラッチを設けて、上位段への変速において変速制御を容易にすることも可能である。
In each of the above embodiments, the
In addition, as is generally done with an automatic transmission, it is also possible to provide a one-way clutch in parallel with a friction element that is fastened at a low speed, thereby facilitating shift control in shifting to a higher gear.
前進10段または11段の変速比を得るとともに、製造コストが安く、燃費が優れ、発熱の少ない自動変速機を得ることが可能になるので、燃費が重視される小型乗用車から中型商用車などに幅広く適用することができる。 Since it is possible to obtain an automatic transmission with 10 or 11 forward gear ratios, low manufacturing costs, excellent fuel efficiency, and low heat generation, from small passenger cars where fuel efficiency is important to medium-sized commercial vehicles, etc. Can be widely applied.
1 エンジン
2 トルクコンバータ
10 入力軸
12 出力軸
14 第1遊星歯車組
16 第2遊星歯車組
18 遊星歯車組群
18a 第3遊星歯車組
18b 第4遊星歯車組
20 第1サンギヤ
22 第1リングギヤ
24 第1ピニオン
28 第1キャリア
30 第2サンギヤ
32 第2リングギヤ
34 第2ピニオン、
38 第2キャリア
40 第3サンギヤ
42 第3リングギヤ
44 第3ピニオン
48 第3キャリア
50 第4サンギヤ
52 第4リングギヤ
54 第4ピニオン
58 第5キャリア
60 第1クラッチ
64 第2クラッチ
66 第1ブレーキ
68 ケース
70 第3クラッチ
72 第4クラッチ
74 第2ブレーキ
76 第5クラッチ72
78 スリーブ
DESCRIPTION OF
38
78 sleeve
Claims (4)
出力軸と、
前記入力軸と同軸に配置され、第1サンギヤ、第1リングギヤ、第1リングギヤおよび第1サンギヤに噛み合った第1ピニオン、第1ピニオンを回転自在に軸支する第1キャリアを備えた第1遊星歯車組と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置され、第2サンギヤ、第2リングギヤ、第2リングギヤおよび第2サンギヤに噛み合った第2ピニオン、第2ピニオンを回転自在に軸支する第2キャリアを備えた第2遊星歯車組と、
前記出力軸と同軸に配置され、入力メンバーと、出力メンバーと、前記入力メンバーから前記出力メンバーへトルクを伝達する際に反力トルクを受ける第1反力メンバーと、前記入力メンバーから前記出力メンバーへトルクを伝達する際に前記第1反力メンバーが受ける反力トルクより小さい反力トルクを受ける第2反力メンバーとを備えた遊星歯車群とを有し、
前記入力軸は、前記第1キャリアと連結されるとともに前記第2サンギヤと連結可能であり、
前記第1リングギヤは前記入力メンバーと連結されるかまたは連結可能であり、
前記第1サンギヤは前記第2サンギヤと連結可能であるとともに静止部に固定可能であり、
前記第1反力メンバーは、前記第2キャリアと連結可能であるとともに静止部に固定可能であり、
前記第2反力メンバーは前記第2リングギヤと連結され、
前記出力メンバーは前記出力軸と連結され、
前記第2遊星歯車組を一体にすることが可能なクラッチを備えていることを特徴とする多段変速遊星歯車列。 An input shaft;
An output shaft;
A first planetary gear that is coaxially arranged with the input shaft and includes a first sun gear, a first ring gear, a first ring gear, and a first pinion that meshes with the first sun gear, and a first carrier that rotatably supports the first pinion. A gear set,
A second carrier that is disposed between the input shaft and the output shaft and rotatably supports the second sun gear, the second ring gear, the second ring gear, and the second sun gear. A second planetary gear set provided;
A first reaction force member that is disposed coaxially with the output shaft, receives a reaction torque when transmitting torque from the input member to the output member, and from the input member to the output member. A planetary gear group including a second reaction force member that receives a reaction force torque smaller than a reaction force torque that the first reaction force member receives when transmitting torque to
The input shaft is connected to the first carrier and connectable to the second sun gear,
The first ring gear is connected to or connectable to the input member;
The first sun gear can be coupled to the second sun gear and can be fixed to a stationary portion;
The first reaction force member can be connected to the second carrier and fixed to a stationary part,
The second reaction force member is connected to the second ring gear;
The output member is connected to the output shaft;
A multi-speed planetary gear train comprising a clutch capable of integrating the second planetary gear set.
前記第3リングギヤが前記入力メンバーを構成し、前記第3キャリアと前記第4リングギヤとが互いに連結されて前記出力メンバーを構成し、前記第4キャリアが前記第1反力メンバーを構成し、前記第3サンギヤと前記第4サンギヤとが互いに連結されて前記第2反力メンバーを構成したことを特徴とする請求項1に記載の多段変速遊星歯車列。 The planetary gear group includes a third sun gear, a third ring gear, a third ring gear, a third pinion meshing with the third sun gear, and a third planetary gear set having a third carrier that rotatably supports the third pinion. , A fourth sun gear, a fourth ring gear, a fourth ring gear, a fourth pinion meshing with the fourth sun gear, and a fourth planetary gear set having a fourth carrier that rotatably supports the fourth pinion,
The third ring gear constitutes the input member, the third carrier and the fourth ring gear are connected to each other to constitute the output member, the fourth carrier constitutes the first reaction force member, The multi-stage planetary gear train according to claim 1, wherein the third sun gear and the fourth sun gear are connected to each other to form the second reaction force member.
前記第4サンギヤが前記入力メンバーを構成し、前記第3リングギヤと前記第4キャリアとが互いに連結されて前記出力メンバーを構成し、前記第3キャリアと前記第4リングギヤとが互いに連結可能であって前記第1反力メンバーを構成し、前記第3サンギヤが前記第2反力メンバーを構成したことを特徴とする請求項1に記載の多段変速遊星歯車列。 The planetary gear group includes a third sun gear, a third ring gear, a third ring gear, a third pinion meshing with the third sun gear, and a third planetary gear set having a third carrier that rotatably supports the third pinion. , A fourth sun gear, a fourth ring gear, a fourth ring gear, a fourth pinion meshing with the fourth sun gear, and a fourth planetary gear set having a fourth carrier that rotatably supports the fourth pinion.
The fourth sun gear constitutes the input member, the third ring gear and the fourth carrier are connected to each other to constitute the output member, and the third carrier and the fourth ring gear can be connected to each other. The multi-speed planetary gear train according to claim 1, wherein the first reaction force member is configured, and the third sun gear is the second reaction force member.
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