JP2013036604A - 車両用多段変速機のギヤトレーン - Google Patents

Abstract

【課題】高い変速段数を有する変速機を製造するに当たり、遊星ギヤセットの個数を減らして、変速機の体積及び全長の増大を抑え、変速機を搭載する際の問題発生を予防すると共に、動力伝達効率を向上させた車両用多段変速機のギヤトレーンを提供する。
【解決手段】本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンは、入力軸１と出力軸３とを平行に配置した状態で、入力軸１と連結する第１遊星ギヤセットＰＧ１と、出力軸３と連結する第２遊星ギヤセットＰＧ２と、の間を第１外接ギヤ対Ｇ１と第２外接ギヤ対Ｇ２で連結し、入力軸１と第２遊星ギヤセットＰＧ２の一つの回転要素との間に第３外接ギヤ対Ｇ３、第４外接ギヤ対Ｇ４、及び第５外接ギヤ対Ｇ５を連結した状態で、第１クラッチＣＬ１〜第６クラッチＣＬ６を用いて動力の連結及び遮断と回転拘束で前進９段後進１段の変速比を実現することを特徴とする。
。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用多段変速機のギヤトレーンに係り、より詳しくは、前進９段及び後進１段の変速が可能な車両用多段変速機のギヤトレーンに関する。

一般的に、車両に搭載されるために開発される前進９段以上の変速機は、多段数の変速を行うために４組以上の遊星ギヤセットを備えている（例えば特許文献１、２を参照）。
ところが、多数の遊星ギヤセットを使用すると変速機の体積または全長が大きくなる傾向があり、車両への搭載に問題を生じる。
また、遊星ギヤセットは、単純外接ギヤトレーンや単純内接ギヤトレーンなどに比べて動力伝達効率が低いので、多数の遊星ギヤセットを使用すると動力伝達効率が低下するという問題がある。

米国特許公開２００９−０１９７７３３明細書 日本特開２００６−３４９１５３公報

かかる課題を解決するためになされた本発明の目的は、高い変速段数を有する変速機を製造するに当たり、使用する遊星ギヤセットの個数を減らすことによって、変速機の体積及び全長の増大を抑えてコンパクトに構成し、搭載する際の問題発生を予防すると共に、動力伝達効率を向上させた車両用多段変速機のギヤトレーンを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンは、互いに平行に配置される入力軸及び出力軸と、入力軸に連結される第１遊星ギヤセットと、出力軸に連結される第２遊星ギヤセットと、第１遊星ギヤセットの回転要素と第２遊星ギヤセットの回転要素との間を外接噛合でそれぞれ連結する第１外接ギヤ対及び第２外接ギヤ対と、第２遊星ギヤセットの回転要素のうち第１外接ギヤ対及び第２外接ギヤ対に連結されない残りの回転要素と入力軸との間を外接噛合で連結する第３外接ギヤ対、第４外接ギヤ対及び第５外接ギヤ対と、入力軸と第１遊星ギヤセットの２つの回転要素との間をそれぞれ連結または遮断することができるように設置される第１クラッチ及び第２クラッチと、第３外接ギヤ対、第４外接ギヤ対、及び第５外接ギヤ対の少なくとも一つにそれぞれ直列に設置される第３クラッチ及び第４クラッチと、第１クラッチに連結された第１遊星ギヤセットの回転要素を固定させることができるように設置される第５クラッチと、第２遊星ギヤセットの回転要素のうち第１外接ギヤ対及び第２外接ギヤ対に連結されていない残りの回転要素の回転を拘束することができるように設置される第６クラッチと、を含んでなることを特徴とする。

本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンは、所望の変速段数を有する多段変速機を構成するにあたり、使用する遊星ギヤセットの数を減らすことによって変速機の体積及び全長の増大を防ぎコンパクトに構成したので、変速機を搭載する際の問題発生を防ぐことができ、且つ動力伝達効率を向上させた。

また、本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンは、第１クラッチ〜第６クラッチからなる６つの摩擦要素を選択的に作動させることにより、前進９段の変速段及び後進１段の変速段を実現し、全ての変速段をそれぞれ２つの摩擦要素の作用で実現することができるようにすると共に、一つの摩擦要素は維持したままで残りの一つの摩擦要素を変更し、隣接した他の変速段に変速する、いわゆる順次変速が可能とした

また、本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンは、第６段を１：１の変速比とし、第７段以下の変速段では減速し、第５段以上の変速段では加速するような減速比にしたので、隣接する変速段と適切な水準の変速段間比を得た。

本発明の第１実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第２実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第３実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第４実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第５実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第６実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第７実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。 本発明の第１実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの各変速段別クラッチの作動、ギヤ比及び段間比を示す図である。

以下に、添付した図面を参照して、本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンについて詳細に説明する。
本発明に係る車両用多段変速機のギヤトレーンは、図１〜７に示す全ての実施例に共通する構造を有する。
本発明に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの共通構造は、例えば図１に示すように、互いに平行に配置される入力軸１及び出力軸３と、入力軸１に連結される第１遊星ギヤセットＰＧ１と、出力軸３に連結される第２遊星ギヤセットＰＧ２と、第１遊星ギヤセットＰＧ１の回転要素と第２遊星ギヤセットＰＧ２の回転要素との間を外接噛合でそれぞれ連結する第１外接ギヤ対Ｇ１及び第２外接ギヤ対Ｇ２と、第２遊星ギヤセットＰＧ２の回転要素のうち第１外接ギヤ対Ｇ１及び第２外接ギヤ対Ｇ２に連結されていない残りの回転要素と入力軸１との間を外接噛合で連結する第３外接ギヤ対Ｇ３、第４外接ギヤ対Ｇ４、及び第５外接ギヤ対Ｇ５と、入力軸１と第１遊星ギヤ装ＰＧ１の２つの回転要素との間をそれぞれ連結または遮断することができるように設置される第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２と、第３外接ギヤ対Ｇ３、第４外接ギヤ対Ｇ４、及び第５外接ギヤ対Ｇ５の少なくとも一つにそれぞれ直列に設置される第３クラッチＣＬ３及び第４クラッチＣＬ４と、第１クラッチＣＬ１に連結された第１遊星ギヤセットＰＧ１の回転要素を固定させることができるように設置される第５クラッチＣＬ５と、第２遊星ギヤセットＰＧ２の回転要素のうち、第１外接ギヤ対Ｇ１及び第２外接ギヤ対Ｇ２に連結されていない残りの回転要素の回転を拘束することができるように設置される第６クラッチＣＬ６と、を含んでなる。

即ち、入力軸１と出力軸３とを平行に配置した状態で、入力軸１と連結する第１遊星ギヤセットＰＧ１と、出力軸３と連結する第２遊星ギヤセットＰＧ２と、の間を第１外接ギヤ対Ｇ１と第２外接ギヤ対Ｇ２で連結し、入力軸１と第２遊星ギヤセットＰＧ２の一つの回転要素との間に第３外接ギヤ対Ｇ３、第４外接ギヤ対Ｇ４、及び第５外接ギヤ対Ｇ５を連結した状態で、第１クラッチＣＬ１〜第６クラッチＣＬ６を用いて動力の連結及び遮断と回転拘束で前進９段後進１段の変速比を実現するようにした。
ここで、遊星ギヤセットＰＧ１の回転要素と入力軸１、及び第２遊星ギヤセットＰＧ２の回転要素と出力軸３とは、中心軸を共有する異なった軸上に連結されるか、又は同軸上に直結される。

第１遊星ギヤセットＰＧ１はダブルピニオ遊星ギヤセットからなり、第２遊星ギヤセットＰＧ２はシングルピニオン遊星ギヤセットからなり、第１外接ギヤ対Ｇ１は第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１リングギヤＲ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２リングギヤＲ２との間を外接噛合で連結し、第２外接ギヤ対Ｇ２は第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１キャリアＣ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２キャリアＣ２との間を外接噛合で連結する。

第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２リングギヤＲ２は、出力軸３に直結され、第４外接ギヤ対Ｇ４と第５外接ギヤ対Ｇ５は入力軸１と第２遊星ギヤＰＧ２の第２サンギヤ（ｓｕｎ ｇｅａｒ）Ｓ２との間に直列に配置され、第３外接ギヤ対Ｇ３は入力軸１と第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２との間で第４外接ギヤ対Ｇ４及び第５外接ギヤ対Ｇ５と並列に配置される。
ここで、第４外接ギヤ対Ｇ４と第５外接ギヤ対Ｇ５との間は一つの外接ギヤ５で構成される。

第１クラッチＣＬ１は入力軸１と第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１キャリアＣ１との間を連結または遮断することができるように設置され、第２クラッチＣＬ２は入力軸１と第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１サンギヤＳ１との間を連結または遮断することができるように設置される。
上記の車両用多段変速機のギヤトレーンの構造は図１〜７に示す全ての実施例に共通する構造である。

図１は、本発明の第１実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図１に示すように、第１実施例は、第３クラッチＣＬ３が入力軸１と第４外接ギヤ対Ｇ４との間に設置され、第５外接ギヤ対Ｇ５が第４外接ギヤ対Ｇ４と第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２との間に配置され、第４クラッチＣＬ４が入力軸１と第３外接ギヤ対Ｇ３との間に設置され、第５クラッチＣＬ５が第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１キャリアＣ１に直結され、第６クラッチＣＬ６が第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２に直結される構造である。

図２は、本発明の第２実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図２に示すように、第２実施例は、 第４クラッチＣＬ４が第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２と第３外接ギヤ対Ｇ３との間に設置される以外は第１実施例と同様である。

図３は、本発明の第３実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図３に示すように、第３実施例は、第３クラッチＣＬ３が第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２と第５外接ギヤ対Ｇ５との間に設置される以外は第１実施例と同様である。

図４は、本発明の第４実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図４に示すように、第４実施例は、第１実施例と比較して、第３クラッチＣＬ３が、第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２と第５外接ギヤ対Ｇ５との間に設置され、第４クラッチＣＬ４が、第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２と第３外接ギヤ対Ｇ３との間に設置されることが異なる。

図５は、本発明の第５実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図５に示すように、第５実施例は、第５クラッチＣＬ５が、第２外接ギヤ対Ｇ２を成すギヤのいずれか一つに直結される以外は第１実施例と同様である。第５実施例では、第５クラッチＣＬ５が、第２外接ギヤ対Ｇ２を成すギヤのうち第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２キャリアＣ２に連結されたギヤに連結される。また本実施例は、ＣＬ５が、第２外接ギヤ対Ｇ２を成すギヤのうち第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１キャリアＣ１に連結されたギヤに連結される構成を含む。

図６は、本発明の第６実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図６に示すように、第６実施例は、第６クラッチＣＬ６が、第３外接ギヤ対Ｇ３を成すギヤのうち第４クラッチＣＬ４に直結されたギヤに直結される以外は第１実施例と同様である。

図７は、本発明の第７実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの構造を示す図である。図７に示すように、第７実施例は、第６クラッチＣＬ６が、第４外接ギヤ対Ｇ４を成すギヤのうち第３クラッチＣＬ３に直結されたギヤに直結される以外は第１実施例と同様である。

図８は、本発明の第１実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの各変速段別クラッチの作動、ギヤ比及び段間比を示す図である。本発明の第１実施例に係る車両用多段変速機のギヤトレーンは、第１クラッチＣＬ１〜第６クラッチＣＬ６からなる６つの摩擦要素を選択的に作動させることにより、前進９段の変速段及び後進１段の変速段を実現する。

また、本発明の車両用多段変速機のギヤトレーンは、全ての変速段をそれぞれ２つの摩擦要素の作用で実現することができるようにすると共に、一つの摩擦要素を維持したままで残りの一つの摩擦要素を変更し、隣接した他の変速段に移行する、いわゆる順次変速が可能である。

また、本発明の車両用多段変速機の車両用多段変速機のギヤトレーンは、第６段を１：１の変速比として、第７段以後の変速段では減速が行われ、第５段以上の変速段では加速が行われるように各変速比が実現されるように構成したので、隣接した変速段の段間比が適切な水準となるようにすることができた。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１ 入力軸
３ 出力軸
５ 外接ギヤ
ＰＧ１ 第１遊星ギヤセット
ＰＧ２ 第２遊星ギヤセット
Ｇ１ 第１外接ギヤ対
Ｇ２ 第２外接ギヤ対
Ｇ３ 第３外接ギヤ対
Ｇ４ 第４外接ギヤ対
Ｇ５ 第５外接ギヤ対
ＣＬ１ 第１クラッチ
ＣＬ２ 第２クラッチ
ＣＬ３ 第３クラッチ
ＣＬ４ 第４クラッチ
ＣＬ５ 第５クラッチ
ＣＬ６ 第６クラッチ

Claims (16)

1. 互いに平行に配置される入力軸及び出力軸と、
   前記入力軸に連結される第１遊星ギヤセットと、
   前記出力軸に連結される第２遊星ギヤセットと、
   前記第１遊星ギヤセットの回転要素と前記第２遊星ギヤセットの回転要素との間を外接噛合でそれぞれ連結する第１外接ギヤ対及び第２外接ギヤ対と、
   前記第２遊星ギヤセットの回転要素のうち前記第１外接ギヤ対及び第２外接ギヤ対に連結されない残りの回転要素と前記入力軸との間を外接噛合で連結する第３外接ギヤ対、第４外接ギヤ対及び第５外接ギヤ対と、
   前記入力軸と前記第１遊星ギヤセットの２つの回転要素との間をそれぞれ連結または遮断することができるように設置される第１クラッチ及び第２クラッチと、
   前記第３外接ギヤ対、前記第４外接ギヤ対及び前記第５外接ギヤ対の少なくとも一つにそれぞれ直列に設置される第３クラッチ及び第４クラッチと、
   前記第１クラッチに連結された前記第１遊星ギヤセットの回転要素を固定させることができるように設置される第５クラッチと、
   前記第２遊星ギヤセットの回転要素のうち前記第１外接ギヤ対及び第２外接ギヤ対に連結されていない残りの回転要素の回転を拘束することができるように設置される第６クラッチと、
   を含んでなることを特徴とする車両用多段変速機のギヤトレーン。
2. 前記第２遊星ギヤセットの回転要素のうち、前記第１外接ギヤ対に連結された回転要素は前記出力軸に直結されることを特徴とする請求項１に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
3. 前記第４外接ギヤ対と前記第５外接ギヤ対とは、互いに直列に配置され、前記第３外接ギヤ対とは並列に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
4. 前記第１遊星ギヤセットは、ダブルピニオン遊星ギヤセットから構成され、
   前記第２遊星ギヤセットは、シングルピニオン遊星ギヤセットから構成され、
   前記第１遊星ギヤセットの第１リングギヤと前記第２遊星ギヤセットの第２リングギヤとの間は、前記第１外接ギヤ対によって外接噛合で連結され、
   前記第１遊星ギヤセットの第１キャリアと前記第２遊星ギヤセットの第２キャリアとの間をは、前記第２外接ギヤ対によって外接噛合で連結されることを特徴とする請求項１に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
5. 前記第２遊星ギヤセットの第２リングギヤは、前記出力軸に直結され、
   前記第４外接ギヤ対と前記第５外接ギヤ対は、前記入力軸と前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤとの間に直列に配置され、
   前記第３外接ギヤ対は、前記入力軸と前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤとの間で前記第４外接ギヤ対及び前記第５外接ギヤ対と並列に配置されることを特徴とする請求項４に記載の 車両用多段変速機のギヤトレーン。
6. 前記第１クラッチは、前記入力軸と前記第１遊星ギヤセットの第１キャリアとの間を連結または遮断することができるように設置され、
   前記第２クラッチは、前記入力軸と前記第１遊星ギヤセットの第１サンギヤとの間を連結または遮断することができるように設置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
7. 前記第３クラッチは、前記入力軸と前記第４外接ギヤ対との間に設置され、
   前記第５外接ギヤ対は、前記第４外接ギヤ対と前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤとの間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
8. 前記第３クラッチは、前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤと前記第５外接ギヤ対との間に設置され、
   前記第４外接ギヤ対は、前記第５外接ギヤ対と前記入力軸との間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
9. 前記第４クラッチは、前記入力軸と前記第３外接ギヤ対との間に設置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
10. 前記第４クラッチは、前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤと前記第３外接ギヤ対との間に設置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
11. 前記第５クラッチは、前記第１遊星ギヤセットの第１キャリアに直結されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
12. 前記第５クラッチは、前記第５外接ギヤ対を成すギヤのいずれか一つに直結されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
13. 前記第６クラッチは、前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤに直結されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
14. 前記第４クラッチは、前記第３外接ギヤ対と前記入力軸との間に配置され、
    前記第６クラッチは、前記第３外接ギヤ対を成すギヤのうち前記第４クラッチに直結されたギヤに直結されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
15. 前記第３クラッチは、前記第４外接ギヤ対と前記入力軸との間に配置され、
    前記第６クラッチは、前記第４外接ギヤ対を成すギヤのうち前記第３クラッチに直結されたギヤに直結されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
16. 前記第４外接ギヤ対と前記第５外接ギヤ対は前記入力軸と前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤとの間に直列に配置され、
    前記第４外接ギヤ対と前記第５外接ギヤ対との間は一つの外接ギヤで構成されることを特徴とする請求項４に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。

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