JP2009236234A - 多段自動変速機 - Google Patents
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Abstract
多段自動変速機の入力継ぎ手を廃止し、シンプルな構造で車両のクリープと発進性能を確保し、燃費を向上させる。
【解決手段】
複数の遊星歯車列と油圧クラッチ及びブレーキからなる多段自動変速機の入力軸1に回転変動吸収ダンパ10を介して原動機を連結し、発進段となる前進1速と後進段で締結するブレーキB1に電子油圧制御による断接及び滑り制御を行い、ブレーキB1が滑っている間のみドライブプレート51とドリブンプレート52の同一径円周部の摩擦面に設けた複数の貫通穴X,Yに、両プレートを挟み押圧する端部側面から調圧された冷却油を供給する。
【選択図】 図9
Description
原動機は内燃機関であって内燃機関の出力軸に爆発による回転変動を吸収する回転変動吸収ダンパ10を装着し、入力軸1を変速機と内燃機関の隔壁となる隔壁2dの変速機側保持部材2eの内周に軸受け7aで軸支し、隔壁2dと保持部材2eの間に油圧制御に用いる駆動ロータ21と被駆動ロータ22からなるチャージングポンプ20を配し、端部が蓋12で密閉された回転変動吸収ダンパ10の出力ハブ11と入力軸1をスプライン連結するとともに出力ハブ11を隔壁2dに装着された回転シール23で密閉し、出力ハブ11が連結される入力軸1の変速機側スプラインにチャージングポンプ20の駆動ロータ21を連結するようになした。
本発明におけるA−1タイプの構造を表す図6と図6の模式図を示す図7において、図の左側前方の図示しない原動機の出力軸9にボルトで固定されたの回転変動吸収の乾式ダンパ10からスプライン連結により変速装置の入力軸1に動力が導かれる。変速装置全体を収めるハウジングは前部のフロントケース2aと中央部の変速機ケース2bと後部のリアケース2cとからなり、入力軸1と並行に配された中継軸5及び出力軸を含んだディファレンシャル装置30とを軸支する母体となる。入力軸1は保持部材2eに配された軸受け7aとリアケース2cに配された軸受け7bで軸支される。隔壁2dは乾式の原動機側と湿式の変速機ケース2bを隔てる隔壁であり、隔壁2dがフロントケース2a及び変速機ケース2bにボルト締めされ、軸受け7aを圧入した保持部材2eが隔壁2dにボルト締めされ、隔壁2dと保持部材2eの間で変速装置のチャージングポンプ20を保持する。中継軸5は一端がフロントケース2aに配された軸受け7dで、もう一端が変速装機ケース2bに配された軸受け7eで軸支され、入力軸1と同軸上の出力となるカウンターギア3と噛合うカウンターギア4がスプラインで連結されるとともに、出力軸8a、8bを含んだディファレンシャル装置30に動力を伝達するカウンターギアが一体成形されている。又、ディファレンシャル装置30のキャリアは一端がフロントケース2aに配された軸受け7fで、もう一端が変速装機ケース2bに配された軸受け7gで軸支され、カウンターギアと一体の中継軸5と噛合うカウンターギア6がボルトで締結されている。そして、出力軸8a、8bはディファレンシャル装置30のキャリアで軸支される。周知の如く、ディファレンシャル装置30はピニオンギアとサイドギアからなり、サイドギアには自動変速装置の出力軸8a、8bが連結される。
本発明におけるB−1タイプの構造を表す図9と図9の模式図を示す図10において、図の左側前方の図示しない原動機の出力軸9にボルトで固定されたの回転変動吸収のハイドロダンパ10からスプライン連結により変速装置の入力軸1に動力が導かれる。変速装置全体を収めるハウジングは前部のフロントケース2aと中央部の変速機ケース2bと後部のリアケース2cとからなり、入力軸1と並行に配された中継軸5及び出力軸を含んだディファレンシャル装置30とを軸支する母体となる。入力軸1は保持部材2eに一体となり圧入された円筒部材2fに配された軸受け7aとリアケース2cに配された軸受け7bで軸支される。隔壁2dは乾式の原動機側と湿式の変速機ケース2bを隔てる隔壁であり、隔壁2dがフロントケース2a及び変速機ケース2bにボルト締めされ、軸受け7aが圧入された円筒部材2fと一体の保持部材2eが隔壁2dにボルト締めされ、隔壁2dと保持部材2eの間で変速装置のチャージングポンプ20を保持する。中継軸5は一端がフロントケース2aに配された軸受け7dで、もう一端が変速装機ケース2bに配された軸受け7eで軸支され、入力軸1と同軸上の出力となるカウンターギア3と噛合うカウンターギア4がスプラインで連結されるとともに、出力軸8a、8bを含んだディファレンシャル装置30に動力を伝達するカウンターギアが一体成形されている。又、ディファレンシャル装置30のキャリアは一端がフロントケース2aに配された軸受け7fで、もう一端が変速装機ケース2bに配された軸受け7gで軸支され、カウンターギアと一体の中継軸5と噛合うカウンターギア6がボルトで締結されている。そして、出力軸8a、8bはディファレンシャル装置30のキャリアで軸支される。周知の如く、ディファレンシャル装置30はピニオンギアとサイドギアからなり、サイドギアには自動変速装置の出力軸8a、8bが連結される。
本発明におけるB−2タイプの構造を表す図12と図12の模式図を示す図13において、図の左側前方の図示しない原動機の出力軸9にボルトで固定されたの回転変動吸収の湿式ダンパ10からスプライン連結により変速装置の入力軸1に動力が導かれる。B−2タイプはB−1タイプと4個の構成要素からなる2個の遊星歯車列の組み合わせが異なるのみであることより、説明は2個の遊星歯車列の組み合わせに留める。
本発明におけるC−1タイプの構造を表す図15と図15の模式図を示す図16において、図の左側前方の図示しない原動機の出力軸9にボルトで固定されたの回転変動吸収のハイドロダンパ10からスプライン連結により変速装置の入力軸1に動力が導かれる。変速装置全体を収めるハウジングは前部のフロントケース2aと中央部の変速機ケース2bと後部のリアケース2cとからなり、入力軸1と並行に配された中継軸5及び出力軸を含んだディファレンシャル装置30とを軸支する母体となる。入力軸1は保持部材2eに一体となり圧入された円筒部材2fに配された軸受け7aとリアケース2cに配された軸受け7bで軸支される。隔壁2dは乾式の原動機側と湿式の変速機ケース2bを隔てる隔壁であり、隔壁2dがフロントケース2a及び変速機ケース2bにボルト締めされ、軸受け7aが圧入された円筒部材2fと一体の保持部材2eが隔壁2dにボルト締めされ、隔壁2dと保持部材2eの間で変速装置のチャージングポンプ20を保持する。中継軸5は一端がフロントケース2aに配された軸受け7dで、もう一端が変速装機ケース2bに配された軸受け7eで軸支され、入力軸1と同軸上の出力となるカウンターギア3と噛合うカウンターギア4がスプラインで連結されるとともに、出力軸8a、8bを含んだディファレンシャル装置30に動力を伝達するカウンターギアが一体成形されている。又、ディファレンシャル装置30のキャリアは一端がフロントケース2aに配された軸受け7fで、もう一端が変速装機ケース2bに配された軸受け7gで軸支され、カウンターギアと一体の中継軸5と噛合うカウンターギア6がボルトで締結されている。そして、出力軸8a、8bはディファレンシャル装置30のキャリアで軸支される。周知の如く、ディファレンシャル装置30はピニオンギアとサイドギアからなり、サイドギアには自動変速装置の出力軸8a、8bが連結される。
内燃機関との回転変動吸収ダンパ10を介した変速機の連結詳細を示す図18において、変速機の入力軸1は保持部材2eに一体となり圧入された円筒部材2fに配された軸受け7aで軸支され、軸支部から内燃機関側にスプラインが形成され、回転変動吸収ダンパ10の出力ハブ11がスプライン連結される。出力ハブ11は隔壁2dに装着された回転シール23及び出力ハブ11に装着された蓋12で入力軸1側が密閉される。隔壁2dと保持部材2eの間には駆動ロータ21と被駆動ロータ22からなるチャージングポンプ20が装着され、出力ハブ11が連結する入力軸1の変速機側スプラインにチャージングポンプ20の駆動ロータ21が連結される。この構造はA−1、B−1、B−2、C−1共通であり、回転変動吸収ダンパの種類が変わっても同一となる。
ここでATとの互換性を示すために、本発明におけるB−1タイプに対抗したB−0タイプとしてフルードカップリングを装着した構造図と模式図を図19と図20に、同じくC−1タイプに対抗したC−0タイプとしてフルードカップリングを装着した構造図と模式図を図21と図23に参考例として示す。B−1とB−0及びC−1とC−0は遊星歯車列とクラッチ、ブレーキ及び出力カウンターギアの配列とギアの歯数が全く同じにしてあり、図11と図20及び図17と図23を対比させれば明らかなようにギア比は同じとなる。又、B−0、C−0とも、前進の最低速段を最高速段のギア比で除したギアレンジが7を越え十分大きな牽引力を得ることが出来るため、トルクコンバータの代わりにフルードカップリングを装着した。これは「背景技術」で述べた「多段化はトルクコンバータを必要としなくなる」と言う考えに基づくもので、このフルードカップリングのロックアップ装置は本件出願人が特願2007−034941で提案した独立ピストン型の応答性の良いものであり、そこで示した図3と図4を本発明の図19と図20に用いた。又B−2同様、C−1、C−0においても減速回転が入力することよりラビニョー遊星歯車列は図22で示したような遊星ピニオンギアが4個の組み合わせで強度を増す構造とする。これはロングピニオンギアとショートピニオンギアを軸支するシャフトをスタッドピンの如く用いて遊星キャリアの左右のサイド部材を連結固定したものである。
本発明におけるブレーキB1の構造とその制御の実施例を示す図1において変速機部は図9に示したB−1タイプであるが、制御部はB−2及びC−1タイプ共通のものである。図1の2点鎖線で囲ったコントロールバルブ100の制御部はブレーキB1の締結をコントロールする主調圧弁(メインレギュレターバルブ)110と減圧弁(レデューシングバルブ)120とB1切り換弁(B1シフトバルブ)150及びB1ソレノイド弁160と、ブレーキB1の摩擦部材の潤滑(冷却)をコントロールするB1潤滑調圧弁(B1ルブリケーションレギュレターバルブ)130とB1潤滑切り換弁(B1ルブリケーションレシフトバルブ)140からなっており、その他の制御弁は記載していない。
図24は代表例としてB−1タイプの発進段におけるクリープと発進の状態を示した速度線図で、A−1とB−2タイプ及びC−1タイプも同じ形態となる。本発明の実施例において、クラッチC1とブレーキB1を締結して得られる前進1速段とクラッチC3とブレーキB1を締結して得られる後進段では車両の停止からある一定速度まではブレーキB1のみを滑らせる制御がなされる。前進1速段と後進段を示す図24の速度線図において、入力軸と一体の減速用遊星歯車列のリングギアR0に入力された動力は減速されて遊星キャリアP0から、前進1速段ではクラッチC1を介してサンギアS2に入力され、後進段ではクラッチC3を介してサンギアS1とリングギアR2の連結要素に入力される。この時、クラッチC1、C3は滑りのない締結となる。前進1速段において車両が停止となるリングギアR1の回転が0の状態では、ブレーキB1で制動される遊星キャリアP1、P2はH1だけ逆回転をし、遊星キャリアP1、P2の回転が0となりリングギアR1の回転がH1′となる間でブレーキB1を滑らせクリープと発進制御が行われる。同様に、後進段において車両が停止となるリングギアR1の回転が0の状態では、ブレーキB1で制動される遊星キャリアP1、P2はH2だけ正回転をし、遊星キャリアP1、P2の回転が0となりリングギアR1の回転がH2′となる間でブレーキB1を滑らせクリープと発進制御が行われる。
「前進1速段における連れ回り力」
車両が停止となるリングギアR1の回転が0の状態の速度線において、サンギアS1,リングギアR2に作用するクラッチC3及びブレーキB2の連れ回りトルクはクラッチC1が締結されるサンギアS2を支点として図上方向に働き、同じく遊星キャリアP1、P2に作用するクラッチC2とブレーキB1の連れ回りトルクも図上方向に働き、この速度線をサンギアS2のクラッチC1締結ポイントを支点として上に引っ張り揚げようとする。つまり、ブレーキB1の制動を助ける方向に働き、その分ブレーキB1の負荷が小さくなる。因みに連れ回りトルクにより出力されるサンギアS2のクラッチC1締結ポイント回りのモーメント力は、以下の如くなる。
[クラッチC3及びブレーキB2の連れ回りトルク]×4.818/1.971
[クラッチC2及びブレーキB1の連れ回りトルク]×2.971/1.971
通常1個のクラッチ又はブレーキの連れ回りトルクは0.6〜1.5Nmであり、出力換算で約8Nmとなり必要クリープトルク75Nmの10%に相当する。前進のクリープが頻繁に使用されるためブレーキB1の摩擦材の耐久にとり有利に働く。
「後進段における連れ回り力」
車両が停止となるリングギアR1の回転が0の状態の速度線において、サンギアS2に作用するクラッチC1の連れ回りトルクと、遊星キャリアP1、P2に作用するクラッチC2の連れ回りトルクはクラッチC3が締結されるサンギアS1、リングギアR2を支点として図上方向に働き、同じく遊星キャリアP1、P2に作用するクラッチC2と連れ回りトルクも図上方向に働き、遊星キャリアP1、P2に作用するブレーキB1の連れ回りトルクだけが図下方向に働く。後進段の場合はこの速度線をサンギアSS1、リングギアR2のクラッチC3締結ポイントを支点として下方向に押し下げなければならず、前進1速段とは逆にその分ブレーキB1の負荷が大きくなる。因みに連れ回りトルクにより出力されるサンギアSS1、リングギアR2のクラッチC3締結ポイント回りのモーメント力は、以下の如くなる。
−[クラッチC1の連れ回りトルク]×4.818/2.847
−[クラッチC2−ブレーキB1の連れ回りトルク]×1.847/2.847
連れ回りトルクは出力換算で−2Nmとなる。ブレーキB1の制動が−2Nm増えることになるが、必要クリープトルク75Nmの3%と小さく後進段の使用頻度も少ないことからブレーキB1の摩擦材の耐久にとり悪影響とはならない。
クリープ制御は内燃機関のアクセルペタル開度及び変速機の入力軸と出力軸の回転速度、即ち内燃機関の回転速度と車速を検出し、ECUで車速に応じてブレーキB1を滑らせ制御を行う。ブレーキB1を滑らせる制御はB1ソレノイド弁160でブレーキB1のピストンに通じる油路102の油圧を任意に変化させ行う。したがって、車両の状況に応じたクリープ力を発生させることが出来、一定のクリープ力しか出せないトルクコンバータを用いたATより利便性が増す。この状態で冷却油がブレーキB1の摩擦部材に供給され強制冷却が行われる。
「発進制御」
発進制御はクリープ制御と同じで、内燃機関のアクセルペタル開度における内燃機関負荷状態での回転速度を予め設定し、その回転速度をベースにECUでブレーキB1を滑らせ制御を行う。この状態で冷却油がブレーキB1の摩擦部材に供給され強制冷却が行われる。当然滑り終わりは内燃機関直結となり、滑り終わりが内燃機関直結とはならないトルクコンバータより内燃機関の回転と加速が一致し発進フィーリングが良くなる。但し、トルクコンバータを用いたATのような全負荷発進は摩擦部材の耐久に問題が出るので、内燃機関のトルクを押さえる制御が必要となる。これらはアクセルペタルと内燃機関を切り離してECUで内燃機関を制御し、内燃機関のECUと変速機のECUを統合制御すれば可能となる。
2a、2b、2c ケース
3、4、5,6 カウンターギア
7 軸受け
8 出力軸
10 回転変動吸収ダンパ
20 チャージングポンプ
51 ドライブプレート
52 ドリブンプレート
53 間座
100 コントロールバルブ
110 主調圧弁
120 減圧弁
130 B1潤滑調圧弁
140 B1潤滑切り換弁
150 B1切り換弁
160 B1ソレノイド弁
S0、S1、S2 サンギア
P0、P1、P2 遊星キャリア
R0、R1、R2 リングギア
C1、C2、C3 クラッチ
B1、B2 ブレーキ
Claims (8)
- 複数の遊星歯車列と該遊星歯車列の構成要素を制御する複数の油圧クラッチ及びブレーキからなり、少なくともブレーキB1を締結することにより発進段となる前進1速段と後進段を得る多段自動変速機であって、
原動機を変速機の入力軸に回転変動吸収ダンパ10を介して連結し、該変速機の出力軸の回転が一定回転速度以下の発進段となる前進1速段と後進段において、ブレーキB1の締結油圧を電気的に任意に制御することによりブレーキB1の断接及び滑り制御をなすとともに、ブレーキB1の一定締結油圧範囲内においてのみブレーキB1の摩擦部材に調圧された冷却油を供給するようになした多段自動変速機。 - ブレーキB1のピストン55を押付ける締結油圧を、デューティソレノイドバルブ160とB1シフトバルブ150或いはそれに類するリニアソレノイドバルブ等で電気的に任意の油圧に制御可能とするとともに、
該締結油圧で作動する第1及び第2のスプールと、該スプールを該締結油圧とは反対方向に押す第1及び第2のスプリングとで構成され、該締結油圧がピストン55のリターンスプリング56の荷重相当油圧で第1のスプールを作動させ、リターンスプリング56の荷重相当油圧より高い一定の油圧で第2のスプールを作動させるよう第1及び第2のスプリングを設定し、第1のスプールが作動し第2のスプールが非作動状態でのみB1調圧バルブ130で調圧された冷却油をブレーキB1の摩擦部材に供給するB1潤滑シフトバルブ140を設けた請求項1記載の多段自動変速機。 - ブレーキB1の摩擦部材である交互に配された複数のドライブプレート51とドリブンプレート52の同一径円周部の摩擦面に複数の貫通穴X,Yを設け、
複数のドライブプレート51とドリブンプレート52を挟み押圧する端部側面の少なくとも一方の側面に調圧された冷却油が供給される油通路を設け、
該油通路と貫通穴X,Yとを連通するようになした請求項1及び2記載の多段自動変速機。 - ドライブプレート51の金属板の両面に摩擦部材を貼るとともに同一径円周部の摩擦面に摩擦部材と金属板を貫通する複数の貫通穴Xを設け、前記遊星歯車列の構成要素となる回転部材に回り止めするとともに軸方向に移動可能に係止し、
ドリブンプレート52の金属板の貫通穴Xと同一径円周部の摩擦面に貫通穴Yを設け、変速機ケースに回り止めするとともに軸方向に移動可能に係止し、
ドリブンプレート52を軸方向に2枚重ねて配するとともに、2枚のドリブンプレート52の間に、貫通穴Yを含有し外周部のドライブプレート52との間に小さな開口部を生じる大きな貫通穴Zが設けられた間座53を配するようになした請求項1、2及び3記載の多段自動変速機。 - ドライブプレート51の金属板の両面に摩擦部材を貼るとともに同一径円周部の摩擦面に摩擦部材と金属板を貫通する複数の貫通穴Xを設け、該摩擦部材の摩擦面に貫通穴Xを含有する円周溝Vと円周溝Vから外周に連通する溝Wを形成し、前記遊星歯車列の構成要素となる回転部材に回り止めするとともに軸方向に移動可能に係止し、
ドリブンプレート52の金属板の貫通穴Xと同一径円周部の摩擦面に貫通穴Yを設け、変速機ケースに回り止めするとともに軸方向に移動可能に係止するようになした請求項1、2及び3記載の多段自動変速機。 - ドライブプレート51の金属板の両面に摩擦部材を貼るとともに同一径円周部の摩擦面に摩擦部材と金属板を貫通する複数の貫通穴Xを設け、前記遊星歯車列の構成要素となる回転部材に回り止めするとともに軸方向に移動可能に係止し、
ドリブンプレート52の金属板の貫通穴Xと同一径円周部の摩擦面に貫通穴Yを設け、変速機ケースに回り止めするとともに軸方向に移動可能に係止し、
ドリブンプレート52を軸方向に2枚重ねて配するとともに、2枚のドリブンプレート52の間に貫通穴Yを含有しドリブンプレート52の間で密閉された大きな貫通穴Zが設けられた間座53を配し、
複数のドライブプレー51とドリブンプレート52及び間座53を挟み押圧する端部2箇所の側面に油通路を設け、一方の側面の油通路に冷却油を供給するとともに他方の側面の油通路から冷却油を排出するようになした請求項1、2及び3記載の多段自動変速機。 - ブレーキB1の交互に配された複数のドライブプレート51とドリブンプレート52を前記遊星歯車列の外周径方向外側に配し、ドライブプレート51を係止する前記遊星歯車列の構成要素となる回転部材の係止円筒部に内周から外周への油貫通穴を設けないようになした請求項1及び2記載の多段自動変速機。
- 前記原動機は内燃機関であって該内燃機関の出力軸に爆発による回転変動を吸収する回転変動吸収ダンパ10を装着し、
入力軸1を変速機と該内燃機関の隔壁となる隔壁2dの変速機側保持部材2eの内周に軸受け7aで軸支し、
隔壁2dと保持部材2eの間に油圧制御に用いる駆動ロータ21と被駆動ロータ22からなるチャージングポンプ20を配し、
端部が蓋12で密閉された回転変動吸収ダンパ10の出力ハブ11と入力軸1をスプライン連結するとともに出力ハブ11を隔壁2dに装着された回転シール23で密閉し、出力ハブ11が連結される入力軸1の変速機側スプラインにチャージングポンプ20の駆動ロータ21を連結するようになした請求項1記載の多段自動変速機。
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