JP2015183853A - 多速変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】入力部材と、出力部材と、少なくとも3つの遊星ギヤセットと、複数の相互接続部材と、6つのトルク伝達機構を有する変速機を提供すること。【解決手段】トルク伝達機構は、3つが組となり作動することで少なくとも10の前進ギヤ比と少なくとも1つの後進ギヤ比を確立できるクラッチおよびブレーキを含む。【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、2014年3月20日に出願された米国仮出願第61/968,156号の利益を主張する。上記出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
[0002]本発明は、一般には多速変速機に関し、より詳細には、複数の速度と、3つまたは4つの遊星ギヤセットと、複数のトルク伝達装置とを有する変速機に関する。
[0003]本項の記載は、本開示に関連する背景情報を提供するに過ぎず、従来技術を構成する場合も、しない場合もある。
[0004]典型的な多速変速機は、摩擦クラッチと、遊星ギヤ配列と、固定相互接続との組合せを用いて複数のギヤ比を実現する。遊星ギヤセットの数と物理的配列は、一般にはパッケージング、コスト、および所望の速度比によって規定される。
[0005]現行の変速機がそれぞれの意図された目的を実現する一方で、特に、効率、応答性および円滑性の観点からの改善された性能、ならびに、主として削減された大きさおよび重さである、改善されたパッケージングを示す、新規で改良された変速機構成への要望が本質的に絶えない。したがって、改良された、費用効果の高い、コンパクトな多速変速機が要望されている。
SAE Paper 810102、「The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis」BenfordおよびLeising著
[0006]自動車用変速機が提供される。変速機は、入力部材と、出力部材と、第1、第2、第3および第4の部材を有する第1の遊星ギヤセットと、第1、第2および第3の部材を有する第2の遊星ギヤセットと、第1、第2および第3の部材を有する第3の遊星ギヤセットと、第1の遊星ギヤセットの第2の部材に、および第2の遊星ギヤセットの第2の部材に直接接続される第1の相互接続部材と、第2の遊星ギヤセットの第1の部材および第3の遊星ギヤセットの第2の部材に直接接続される第2の相互接続部材と、第1、第2および第3の遊星ギヤセットの第1、第2、第3および第4の部材の各々を第1、第2、第3および第4の部材ならびに固定部材のうちの他の部材と接続するように選択的に係合可能な6つのトルク伝達機構とを含む。6つのトルク伝達機構は、少なくとも3つが組となり係合されることで、入力部材と出力部材の間に少なくとも10の前進速度比と1つの後進速度比を提供する。
[0007]本発明の一態様において、6つのトルク伝達機構のうちの第1のトルク伝達機構は、第1の遊星ギヤセットの第3の部材を第3の遊星ギヤセットの第1の部材と接続するように選択的に係合可能である。
[0008]本発明の他の態様において、6つのトルク伝達機構のうちの第2のトルク伝達機構は、第1の遊星ギヤセットの第3の部材を第3の遊星ギヤセットの第3の部材と接続するように選択的に係合可能である。
[0009]本発明の他の態様において、6つのトルク伝達機構のうちの第3のトルク伝達機構は、第1の遊星ギヤセットの第4の部材を第3の遊星ギヤセットの第3の部材と接続するように選択的に係合可能である。
[0010]本発明の他の態様において、6つのトルク伝達機構のうちの第4のトルク伝達機構は、第2の遊星ギヤセットの第3の部材を第3の遊星ギヤセットの第3の部材と接続するように選択的に係合可能である。
[0011]本発明の他の態様において、6つのトルク伝達機構のうちの第5のトルク伝達機構は、第1の遊星ギヤセットの第1の部材を固定部材に接続するように選択的に係合可能である。
[0012]本発明の他の態様において、6つのトルク伝達機構のうちの第6のトルク伝達機構は、第3の遊星ギヤセットの第1の部材を固定部材に接続するように選択的に係合可能である。
[0013]本発明の他の態様において、入力部材は、第1の遊星ギヤセットの第2の部材および第2の遊星ギヤセットの第2の部材に、共通回転するように接続される。
[0014]本発明の他の態様において、出力部材は、第2の遊星ギヤセットの第1の部材および第3の遊星ギヤセットの第2の部材に、共通回転するように接続される。
[0015]本発明の他の態様において、第1の遊星ギヤセットの第1の部材はサンギヤ部材であり、第1の遊星ギヤセットの第2の部材はリングギヤ部材であり、第1の遊星ギヤセットの第3の部材はキャリア部材であり、第1の遊星ギヤセットの第4の部材はリングおよびサンギヤ部材であり、第2および第3の遊星ギヤセットの第1の部材はリングギヤ部材であり、第2および第3の遊星ギヤセットの第2の部材はキャリア部材であり、第2および第3の遊星ギヤセットの第3の部材はサンギヤ部材である。
[0016]本発明の他の態様において、第1の遊星ギヤセットは、キャリア部材によって回転するように支持される第1および第2の組の遊星ギヤを有する積層遊星ギヤセットであり、第1の組の遊星ギヤはサンギヤ部材およびリングおよびサンギヤ部材とかみ合い、第2の組の遊星ギヤはリングおよびサンギヤ部材と、およびリングギヤ部材とかみ合う。
[0017]本発明の他の態様において、第1の遊星ギヤセットの第1の部材は第1のサンギヤ部材であり、第1の遊星ギヤセットの第2の部材はキャリア部材であり、第1の遊星ギヤセットの第3の部材はリングギヤ部材であり、第1の遊星ギヤセットの第4の部材は第2のサンギヤ部材であり、第2および第3の遊星ギヤセットの第1の部材はリングギヤ部材であり、第2および第3の遊星ギヤセットの第2の部材はキャリア部材であり、第2および第3の遊星ギヤセットの第3の部材はサンギヤ部材である。
[0018]本発明の他の態様において、第1の遊星ギヤセットは、各々がキャリア部材によって支持される一組の長い遊星ギヤと一組の短い遊星ギヤを含み、長い遊星ギヤは各々第1のサンギヤ部材、リングギヤ部材、および短い遊星ギヤとかみ合い、短い遊星ギヤは各々長い遊星ギヤおよび第2のサンギヤ部材とかみ合う。
[0019]本発明の他の態様において、第1の遊星ギヤセットは、各々が大径部と小径部を有する一組の段付き遊星ギヤを含み、かつ一組の非段付き遊星ギヤを含み、段付き遊星ギヤの各々は、大径部においては第1のサンギヤ部材とかみ合わされ、小径部においてはリングギヤ部材と非段付き遊星ギヤの両方とかみ合わされ、非段付き遊星ギヤの各々は、段付き遊星ギヤと第2のサンギヤ部材の両方とかみ合わされる。
[0020]本発明の他の態様において、第1の遊星ギヤセットは、各々がキャリア部材によって支持される一組の長い遊星ギヤと一組の短い遊星ギヤを含み、長い遊星ギヤは各々第2のサンギヤ部材および短い遊星ギヤとかみ合い、短い遊星ギヤは各々長い遊星ギヤ、第1のサンギヤ部材、およびリングギヤ部材とかみ合う。
[0021]本発明の更なる特徴、態様および利点は以下の説明と添付図面を参照することで明瞭になろう。なお、図中、類似参照番号は同一の構成部品、要素または特徴を表す。
[0022]本明細書において説明される図面は例証のみを目的とするものであり、本開示の範囲をいかなる方法でも限定することを意図するものではない。
[0023]本発明の原理に従う変速機のレバー線図である。 [0024]本発明の原理に従う図1の変速機の実施形態の概略図である。 [0025]本発明の原理に従う図1の変速機の別の実施形態の概略図である。 [0026]本発明の原理に従う図1の変速機の更に別の実施形態の概略図である。 [0027]本発明の原理に従う図1の変速機のまた別の実施形態の概略図である。 [0028]本発明の原理に従う図1の変速機の更に別の実施形態の概略図である。 [0029]図1〜図6に例示される変速機の複数の前進および少なくとも1つの後進速度またはギヤ比を生じさせる様々なトルク伝達要素の係合状態の一例を提示する真理表である。
[0030]以下の説明は性質上、例示に過ぎず、本開示、適用および使用法を限定することを意図するものではない。
[0031]まず図1を参照すると、多速変速機10の実施形態がレバー線図形式で示される。レバー線図は自動変速機などの機械的装置の構成部品の概略図である。各々個別のレバーは遊星ギヤセットを表し、その遊星ギヤの3つの基本的な機械的構成部品が各々節点で表される。故に、単一のレバーは3つの節点を含み、1つがサンギヤ、1つがプラネットギヤキャリア、そして1つがリングギヤである。ある場合には、2つのレバーが、4つ以上の節点(典型的には4つの節点)を有する単一のレバーへと結合されてよい。例えば、2つの別々のレバー上の2つの節点が固定接続で相互接続されると、それらは単一のレバー上の単一の節点として表されてよい。各レバーの節点間の相対的長さは、それぞれのギヤセットのリング/サン比を表すために用いることができる。次いで、これらのレバー比を用いて変速機のギヤ比を変更することで、適切な比率と比率列を実現する。異なる遊星ギヤセットの節点間の機械的結合または相互接続が細い水平線で示され、クラッチやブレーキなどトルク伝達装置が交差する指状のもので描かれる。レバー線図の形式、目的および使用法の更なる説明は、参照により本明細書に完全に組み込まれる、SAE Paper 810102、「The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis」BenfordおよびLeising著に見受けられる。
[0032]多速変速機10は、入力軸または部材12と、第1のギヤセット組立体14と、第2のギヤセット組立体16と、第3のギヤセット組立体18と、出力軸または部材20とを含む。図1のレバー線図において、第1のギヤセット組立体14は4つの節点、即ち、第1の節点14A、第2の節点14B、第3の節点14Cおよび第4の節点14Dを有する。第2のギヤセット組立体16は3つの節点、即ち、第1の節点16A、第2の節点16Bおよび第3の節点16Cを有する。第3のギヤセット組立体18は3つの節点、即ち、第1の節点18A、第2の節点18Bおよび第3の節点18Cを有する。入力部材12は、第1のギヤセット組立体14の第2の節点14Bと第2のギヤセット組立体16の第2の節点16Bとに継続的に結合される。出力部材20は、第3のギヤセット組立体18の第2の節点18Bと第2のギヤセット組立体16の第1の節点16Aとに継続的に結合される。
[0033]第1のクラッチ22は、第1のギヤセット組立体14の第3の節点14Cを第3のギヤセット組立体18の第1の節点18Aと選択的に接続する。第2のクラッチ24は、第1のギヤセット組立体14の第3の節点14Cを第3のギヤセット組立体18の第3の節点18Cと選択的に接続する。第3のクラッチ26は、第1のギヤセット組立体14の第4の節点14Dを第3のギヤセット組立体18の第3の節点18Cと選択的に接続する。第4のクラッチ28は、第2のギヤセット組立体16の第3の節点16Cを第3のギヤセット組立体18の第3の節点18Cと選択的に接続する。第1のブレーキ30は、第1のギヤセット組立体14の第1の節点14Aを変速機ハウジングなど固定部材または要素31と選択的に接続することで、第1のギヤセット組立体14の第1の節点14Aの回転を制限する。第2のブレーキ32は、第3のギヤセット組立体18の第1の節点18Aを固定部材31と選択的に接続することで、第3のギヤセット組立体18の第1の節点18Aの回転を制限する。
[0034]図2を参照すると、スティック線図で本発明の原理に従う多速変速機10の実施形態の概略レイアウトを示す。図1のレバー線図での参照番号が図2においても引き継がれる。クラッチと結合は対応して描かれる一方、ギヤセット組立体の節点はここでは、サンギヤ、リングギヤ、プラネットギヤおよびプラネットギヤキャリアなど、遊星ギヤセットの構成部品として現れる。
[0035]例えば、第1のギヤセット組立体14は、全て径方向に整列されるサンギヤ部材14A、プラネットギヤキャリア部材14C、リングギヤ部材14Bおよびサン/リング共通ギヤ部材14Dを有する径方向積層遊星ギヤセットとして構成される。共通ギヤ部材14Dは内面にギヤ歯を有してリングギヤを形成し、外面にギヤ歯を有してサンギヤを形成する。キャリア部材14Cは、第1の組のプラネットまたはピニオンギヤ14E(そのうちの1つのみが図示される)と第2の組のプラネットまたはピニオンギヤ14F(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。第1の組のプラネットギヤ14Eは各々、リングギヤ部材14Bと共通ギヤ部材14Dの両方と相互にかみ合うように構成される。第2の組のプラネットギヤ14Fは各々、共通ギヤ部材14Dとサンギヤ部材14Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材14Aは、第1の軸または相互接続部材34と、共通回転するように接続される。プラネットギヤキャリア14Cは、第2の軸または相互接続部材36と、共通回転するように接続される。共通ギヤ部材14Dは、第3の軸または相互接続部材38と、共通回転するように接続される。リングギヤ14Bは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。
[0036]第2のギヤセット組立体16は、サンギヤ部材16C、プラネットギヤキャリア部材16Bおよびリングギヤ部材16Aを含む。プラネットギヤキャリア部材16Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ16D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ16Dは各々、サンギヤ部材16Cとリングギヤ部材16Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材16Cは、第4の軸または相互接続部材40と、共通回転するように接続される。キャリア部材16Bは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材16Aは、出力軸または部材20と、共通回転するように接続される。
[0037]第3のギヤセット組立体18は、サンギヤ部材18C、プラネットギヤキャリア部材18Bおよびリングギヤ部材18Aを含む。プラネットギヤキャリア部材18Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ18D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ18Dは各々、サンギヤ部材18Cとリングギヤ部材18Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材18Cは、第5の軸または相互接続部材42と、共通回転するように接続される。キャリア部材18Bは、出力軸または部材20と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材18Aは、第6の軸または相互接続部材44と、共通回転するように接続される。
[0038]入力軸または部材12は、エンジン(不図示)またはトルクコンバータのタービン(不図示)などの入力源に継続的に接続される。出力軸または部材20は、最終駆動ユニットまたはトランスファーケース(不図示)などの自動車出力と継続的に接続される。
[0039]第1、第2、第3および第4のクラッチ22、24、26、28ならびに第1および第2のブレーキ30、32を含むトルク伝達機構は、軸または相互接続部材34、36、38、40、42、44の、他の軸もしくは相互接続部材34、36、38、40、42、44、遊星ギヤセット14、16、18の部材、または、固定部材もしくは変速機ハウジング31への選択的相互接続を可能とする。例えば、第1のクラッチ22は、第2の相互接続部材36を第6の相互接続部材44と接続するように選択的に係合可能である。第2のクラッチ24は、第2の相互接続部材36を第5の相互接続部材42と接続するように選択的に係合可能である。第3のクラッチ26は、第3の相互接続部材38を第5の相互接続部材42と接続するように選択的に係合可能である。第4のクラッチ28は、第4の相互接続部材40を第5の相互接続部材42と接続するように選択的に係合可能である。第1のブレーキ30は、第1の相互接続部材34を固定部材または変速機ハウジング31に接続するように選択的に係合可能であり、それによりサンギヤ部材14Aがハウジング31に対して回転することを制限できる。第2のブレーキ32は、第6の相互接続部材44を固定部材または変速機ハウジング31に接続するように選択的に係合可能であり、それによりリングギヤ部材18Aの回転を制限できる。
[0040]図3を参照すると、スティック線図で本発明の原理に従う多速変速機100の他の実施形態の概略レイアウトを示す。図1および図2の線図での参照番号が図3においても引き継がれる。クラッチと結合は対応して描かれる一方、ギヤセット組立体14、16および18の節点はここでは、図2で例示されたものとは異なる遊星ギヤセットの構成部品に対応してよい。
[0041]例えば、第1のギヤセット組立体14は、第1のサンギヤ部材14A、第2のサンギヤ部材14D、プラネットギヤキャリア部材14Bおよびリングギヤ部材14Cを有するラビニヨ型遊星ギヤセットとして構成される。キャリア部材14Bは、一組の長いプラネットまたはピニオンギヤ14E(そのうちの1つのみが図示される)と一組の短いプラネットまたはピニオンギヤ14F(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。一組の長いプラネットギヤ14Eは各々、リングギヤ部材14C、サンギヤ部材14Aおよび短いプラネットギヤ14Fと相互にかみ合うように構成される。一組の短いプラネットギヤ14Fは各々、サンギヤ部材14Dと長いプラネットギヤ14Eの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材14Aは、第1の軸または相互接続部材34と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材14Cは、第2の軸または相互接続部材36と、共通回転するように接続される。サンギヤ部材14Dは、第3の軸または相互接続部材38と、共通回転するように接続される。キャリア部材14Bは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。
[0042]第2のギヤセット組立体16は、サンギヤ部材16C、プラネットギヤキャリア部材16Bおよびリングギヤ部材16Aを含む。プラネットギヤキャリア部材16Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ16D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ16Dは各々、サンギヤ部材16Cとリングギヤ部材16Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材16Cは、第4の軸または相互接続部材40と、共通回転するように接続される。キャリア部材16Bは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材16Aは、出力軸または部材20と、共通回転するように接続される。
[0043]第3のギヤセット組立体18は、サンギヤ部材18C、プラネットギヤキャリア部材18Bおよびリングギヤ部材18Aを含む。プラネットギヤキャリア部材18Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ18D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ18Dは各々、サンギヤ部材18Cとリングギヤ部材18Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材18Cは、第5の軸または相互接続部材42と、共通回転するように接続される。キャリア部材18Bは、出力軸または部材20と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材18Aは、第6の軸または相互接続部材44と、共通回転するように接続される。
[0044]入力軸または部材12は、エンジン(不図示)またはトルクコンバータのタービン(不図示)などの入力源に継続的に接続される。出力軸または部材20は、最終駆動ユニットまたはトランスファーケース(不図示)などの自動車出力と継続的に接続される。
[0045]第1、第2、第3および第4のクラッチ22、24、26、28ならびに第1および第2のブレーキ30、32を含むトルク伝達機構は、軸または相互接続部材34、36、38、40、42、44の、他の軸もしくは相互接続部材34、36、38、40、42、44、遊星ギヤセット14、16、18の部材、または、固定部材もしくは変速機ハウジング31への選択的相互接続を可能とする。例えば、第1のクラッチ22は、第2の相互接続部材36を第6の相互接続部材44と接続するように選択的に係合可能である。第2のクラッチ24は、第2の相互接続部材36を第5の相互接続部材42と接続するように選択的に係合可能である。第3のクラッチ26は、第3の相互接続部材38を第5の相互接続部材42と接続するように選択的に係合可能である。第4のクラッチ28は、第4の相互接続部材40を第5の相互接続部材42と接続するように選択的に係合可能である。第1のブレーキ30は、第1の相互接続部材34を固定部材または変速機ハウジング31に接続するように選択的に係合可能であり、それによりサンギヤ部材14Aがハウジング31に対して回転することを制限できる。第2のブレーキ32は、第6の相互接続部材44を固定部材または変速機ハウジング31に接続するように選択的に係合可能であり、それによりリングギヤ部材18Aの回転を制限できる。
[0046]図4を参照すると、スティック線図で本発明の原理に従う多速変速機200の他の実施形態の概略レイアウトを示す。図1および図3の線図での参照番号が図4においても引き継がれる。しかし、変速機200においては、プラネットギヤまたはピニオン14Eは、大径部202と小径部204とを有する段付きピニオンギヤ201として構成される。段付きプラネットギヤ201のそれぞれの大径部202はサンギヤ部材14Aと相互にかみ合わされる。段付きプラネットギヤ201のそれぞれの小径部204はリングギヤ部材14Cとプラネットギヤ14Fの両方と相互にかみ合わされる。プラネットギヤ14Fは各々段付きプラネットギヤ201とサンギヤ部材14Dの両方と相互にかみ合わされる。
[0047]図5を参照すると、スティック線図で本発明の原理に従う多速変速機300の他の実施形態の概略レイアウトを示す。図1および図3の線図での参照番号が図5においても引き継がれる。しかし、変速機300においては、長いプラネットまたはピニオンギヤ14Eは短いプラネットまたはピニオンギヤ302として構成され、短いプラネットまたはピニオンギヤ14Fは長いプラネットまたはピニオンギヤ304として構成される。短いプラネットギヤ302は各々サンギヤ部材14Aとリングギヤ部材14Cと長いプラネットギヤ304の全てと相互にかみ合わされる。長いプラネットギヤ304は各々短いプラネットギヤ302とサンギヤ部材14Dの両方と相互にかみ合わされる。
[0048]図6を参照すると、スティック線図で本発明の原理に従う多速変速機400の実施形態の概略レイアウトを示す。図1のレバー線図での参照番号が図6においても引き継がれる。クラッチと結合は対応して描かれる一方、ギヤセット組立体の節点はここでは、サンギヤ、リングギヤ、プラネットギヤおよびプラネットギヤキャリアなど、遊星ギヤセットの構成部品として現れる。
[0049]例えば、第1のギヤセット組立体14は、第1の遊星ギヤセット402と第2の遊星ギヤセット404とを含む2つの個別の遊星ギヤセットとして構成される。したがって、第1のギヤセット組立体14の節点のうちの一部は、第1および第2の両遊星ギヤセット402、404の複数の構成部品を表す。例えば、第1の遊星ギヤセット402は、サンギヤ部材402A、プラネットギヤキャリア部材402Bおよびリングギヤ部材402Cを含む。キャリア部材402Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ402D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ402Dの各々は、サンギヤ部材402Aとリングギヤ部材402Cの両方と相互にかみ合わされる。第2の遊星ギヤセット404は、サンギヤ部材404A、プラネットギヤキャリア部材404Bおよびリングギヤ部材404Cを含む。キャリア部材404Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ404D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ404Dの各々は、サンギヤ部材404Aとリングギヤ部材404Cの両方と相互にかみ合わされる。したがって、第1のギヤセット組立体14の第1の節点14Aはサンギヤ部材402Aを表す。第1のギヤセット組立体14の第2の節点14Bはキャリア部材402Bおよびリングギヤ404Cを表す。第1のギヤセット組立体の第3の節点14Cはリングギヤ部材402Cおよびキャリア部材404Bを表す。第1のギヤセット組立体14の第4の節点14Dはサンギヤ部材404Aを表す。
[0050]サンギヤ部材402Aは、第1の軸または相互接続部材434と、共通回転するように接続される。プラネットギヤキャリア402Bは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材402Cは、第2の軸または相互接続部材436と、共通回転するように接続される。
[0051]サンギヤ部材404Aは、第3の軸または相互接続部材438と、共通回転するように接続される。キャリア部材404Bは、第2の軸または相互接続部材436と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材404Cは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。
[0052]第2のギヤセット組立体16は、サンギヤ部材16C、プラネットギヤキャリア部材16Bおよびリングギヤ部材16Aを含む。プラネットギヤキャリア部材16Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ16D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ16Dは各々、サンギヤ部材16Cとリングギヤ部材16Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材16Cは、第4の軸または相互接続部材440と、共通回転するように接続される。キャリア部材16Bは、入力軸または部材12と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材16Aは、出力軸または部材20と、共通回転するように接続される。
[0053]第3のギヤセット組立体18は、サンギヤ部材18C、プラネットギヤキャリア部材18Bおよびリングギヤ部材18Aを含む。プラネットギヤキャリア部材18Bは、一組のプラネットまたはピニオンギヤ18D(そのうちの1つのみが図示される)を回転可能に支持する。プラネットギヤ18Dは各々、サンギヤ部材18Cとリングギヤ部材18Aの両方と相互にかみ合うように構成される。サンギヤ部材18Cは、第5の軸または相互接続部材442と、共通回転するように接続される。キャリア部材18Bは、出力軸または部材20と、共通回転するように接続される。リングギヤ部材18Aは、第6の軸または相互接続部材444と、共通回転するように接続される。
[0054]入力軸または部材12は、エンジン(不図示)またはトルクコンバータのタービン(不図示)などの入力源に継続的に接続される。出力軸または部材20は、最終駆動ユニットまたはトランスファーケース(不図示)などの自動車出力と継続的に接続される。
[0055]第1、第2、第3および第4のクラッチ22、24、26、28ならびに第1および第2のブレーキ30、32を含むトルク伝達機構は、軸または相互接続部材434、436、438、440、442、444の、他の軸もしくは相互接続部材434、436、438、440、442、444、ギヤセット組立体14、16、18の部材、または、固定部材もしくは変速機ハウジング31への選択的相互接続を可能とする。例えば、第1のクラッチ22は、第2の相互接続部材436を第6の相互接続部材444と接続するように選択的に係合可能である。第2のクラッチ24は、第2の相互接続部材436を第5の相互接続部材442と接続するように選択的に係合可能である。第3のクラッチ26は、第3の相互接続部材438を第5の相互接続部材442と接続するように選択的に係合可能である。第4のクラッチ28は、第4の相互接続部材440を第5の相互接続部材442と接続するように選択的に係合可能である。第1のブレーキ30は、第1の相互接続部材434を固定部材または変速機ハウジング31に接続するように選択的に係合可能であり、それによりサンギヤ部材402Aがハウジング31に対して回転することを制限できる。第2のブレーキ32は、第6の相互接続部材444を固定部材または変速機ハウジング31に接続するように選択的に係合可能であり、それによりリングギヤ部材18Aの回転を制限できる。
[0056]次に図7を参照し、更に引き続き図2〜図6も参照し、多速変速機10、100、200、300、400の動作を説明する。変速機は、入力軸または部材12から出力軸または部材20へ、複数の前進速度またはトルク比および少なくとも1つの後進速度またはトルク比でトルクを伝達できることが理解されよう。各前進および後進速度またはトルク比はトルク伝達機構(即ち、第1のブレーキ30、第2のブレーキ32、第1のクラッチ22、第2のクラッチ24、第3のクラッチ26および第4のクラッチ28)の1つまたは複数の係合により実現されるが、以下これを説明する。
[0057]図7は、様々なギヤ状態を実現するために作動、つまり係合されるトルク伝達機構の様々な組合せを提示する真理表である。枠内の「×」は、所望のギヤ状態を実現するために該当するクラッチまたはブレーキが係合されることを意味する。様々なギヤ状態の実際のギヤ比も数的に提示されるが、これらの数値は例示に過ぎず、なおかつ、変速機の種々の用途や運用基準を満たすように有意な範囲で調節されてよいことが理解されるべきである。もちろん、ギヤ径、ギヤ歯数およびギヤ構成の選択によって、他のギヤ比が実現できる。
[0058]例えば、第2のブレーキ32、第3のクラッチ26および第1のクラッチ22を係合、つまり作動させることで後進ギヤが確立される。同様に、例として図7に示されるように、異なる組合せのクラッチおよびブレーキ係合によって10の前進速度またはギヤ比が実現される。図7はまた、4速ギヤと7速ギヤを実現する複数のクラッチおよびブレーキ係合選択肢を例示する。
[0059]軸または相互接続部材12、20、34、36、38、40、42、44、434、436、438、440、442および444はそれぞれ単一の一体部材であってよく、またはそれぞれ、本発明の範囲から逸脱しない範囲で、複数の相互接続される回転可能部材から構成されてもよい。
[0060]発明の説明は性質上、例示に過ぎず、発明の要旨から逸脱しない変形例は発明の範囲内であるものとする。そのような変形例は、発明の精神および範囲からの逸脱とみなされるべきではない。
(項目1)
入力部材と、
出力部材と、
第1、第2、第3および第4の部材を有する第1の遊星ギヤセットと、
第1、第2および第3の部材を有する第2の遊星ギヤセットと、
第1、第2および第3の部材を有する第3の遊星ギヤセットと、
前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、および前記第2の遊星ギヤセットの前記第2の部材に直接接続される第1の相互接続部材と、
前記第2の遊星ギヤセットの前記第1の部材に、および前記第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材に直接接続される第2の相互接続部材と、
前記第1、第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1、第2、第3および第4の部材の各々を前記第1、第2、第3および第4の部材ならびに固定部材のうちの他の部材と接続するように選択的に係合可能な6つのトルク伝達機構と、を備え、
前記6つのトルク伝達機構が、少なくとも3つが組となり係合されることで、前記入力部材と前記出力部材との間に少なくとも10の前進ギヤ比と少なくとも1つの後進ギヤ比を提供する、自動車用変速機。
(項目2)
前記6つのトルク伝達機構のうちの第1のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材と接続するように選択的に係合可能である、項目1に記載の変速機。
(項目3)
前記6つのトルク伝達機構のうちの第2のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である、項目2に記載の変速機。
(項目4)
前記6つのトルク伝達機構のうちの第3のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である、項目3に記載の変速機。
(項目5)
前記6つのトルク伝達機構のうちの第4のトルク伝達機構が、前記第2の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である、項目4に記載の変速機。
(項目6)
前記6つのトルク伝達機構のうちの第5のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材を前記固定部材に接続するように選択的に係合可能である、項目5に記載の変速機。
(項目7)
前記6つのトルク伝達機構のうちの第6のトルク伝達機構が前記第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材を前記固定部材に接続するように選択的に係合可能である、項目6に記載の変速機。
(項目8)
前記入力部材が前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材および前記第2の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、共通回転するように接続される、項目1に記載の変速機。
(項目9)
前記出力部材が前記第2の遊星ギヤセットの前記第1の部材および前記第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、共通回転するように接続される、項目1に記載の変速機。
(項目10)
前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材がサンギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材がリングギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材がキャリア部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材がリングおよびサンギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材がリングギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材がサンギヤ部材である、項目1に記載の変速機。
(項目11)
前記第1の遊星ギヤセットが、前記キャリア部材によって回転するように支持される第1および第2の組の遊星ギヤを有する積層遊星ギヤセットであり、前記第1の組の遊星ギヤが前記サンギヤ部材および前記リングおよびサンギヤ部材とかみ合い、前記第2の組の遊星ギヤが前記リングおよびサンギヤ部材と、および前記リングギヤ部材とかみ合う、項目10に記載の変速機。
(項目12)
前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材が第1のサンギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材がリングギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材が第2のサンギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材がリングギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材がサンギヤ部材である、項目1に記載の変速機。
(項目13)
前記第1の遊星ギヤセットが、各々が前記キャリア部材によって支持される、一組の長い遊星ギヤと、一組の短い遊星ギヤとを含み、前記長い遊星ギヤが各々、前記第1のサンギヤ部材、前記リングギヤ部材、および前記短い遊星ギヤとかみ合い、前記短い遊星ギヤが各々前記長い遊星ギヤおよび前記第2のサンギヤ部材とかみ合う、項目12に記載の変速機。
(項目14)
前記第1の遊星ギヤセットが、各々が大径部と小径部を有する一組の段付き遊星ギヤを含み、かつ一組の非段付き遊星ギヤを含み、前記段付き遊星ギヤの各々が、前記大径部においては前記第1のサンギヤ部材とかみ合わされ、前記小径部においては前記リングギヤ部材と前記非段付き遊星ギヤの両方とかみ合わされ、前記非段付き遊星ギヤの各々が、前記段付き遊星ギヤと前記第2のサンギヤ部材の両方とかみ合わされる、項目12に記載の変速機。
(項目15)
前記第1の遊星ギヤセットが、各々が前記キャリア部材によって支持される、一組の長い遊星ギヤと一組の短い遊星ギヤを含み、前記長い遊星ギヤが各々、前記第2のサンギヤ部材および前記短い遊星ギヤとかみ合い、前記短い遊星ギヤが各々、前記長い遊星ギヤ、前記第1のサンギヤ部材、および前記リングギヤ部材とかみ合う、項目12に記載の変速機。
(項目16)
入力部材と、
出力部材と、
第1、第2、第3および第4の部材を有する第1の遊星ギヤセットと、
第1、第2および第3の部材を有する第2の遊星ギヤセットと、
第1、第2および第3の部材を有する第3の遊星ギヤセットと、
前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材と接続するように選択的に係合可能である第1のトルク伝達機構と、
前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である第2のトルク伝達機構と、
前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である第3のトルク伝達機構と、
前記第2の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である第4のトルク伝達機構と、
前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材を固定部材に接続するように選択的に係合可能である第5のトルク伝達機構と、
前記第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材を前記固定部材に接続するように選択的に係合可能である第6のトルク伝達機構と、を備え、
前記6つのトルク伝達機構が、少なくとも3つが組となり係合されることで、前記入力部材と前記出力部材との間に少なくとも10の前進ギヤ比と少なくとも1つの後進ギヤ比を提供する、自動車用変速機。
(項目17)
前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、および前記第2の遊星ギヤセットの前記第2の部材に直接接続される第1の相互接続部材と、
前記第2の遊星ギヤセットの前記第1の部材および前記第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材に直接接続される第2の相互接続部材と、を更に備える、項目16に記載の変速機。
(項目18)
前記入力部材が前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材および前記第2の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、共通回転するように接続され、前記出力部材が前記第2の遊星ギヤセットの前記第1の部材および前記第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、共通回転するように接続される、項目17に記載の変速機。
(項目19)
前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材がサンギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材がリングギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材がキャリア部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材がリングおよびサンギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材がリングギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材がサンギヤ部材である、項目18に記載の変速機。
(項目20)
前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材が第1のサンギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材がリングギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材が第2のサンギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材がリングギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材がサンギヤ部材である、項目18に記載の変速機。
10 多速変速機
12 入力軸または部材
14 第1のギヤセット組立体
14A 第1の節点、サンギヤ部材、第1のサンギヤ部材
14B 第2の節点、リングギヤ部材、プラネットギヤキャリア部材
14C 第3の節点、プラネットギヤキャリア部材、リングギヤ部材
14D 第4の節点、サン/リング共通ギヤ部材、第2のサンギヤ部材
14E プラネットまたはピニオンギヤ、長いプラネットまたはピニオンギヤ
14F プラネットまたはピニオンギヤ、短いプラネットまたはピニオンギヤ
16 第2のギヤセット組立体
16A 第1の節点、リングギヤ部材
16B 第2の節点、プラネットギヤキャリア部材
16C 第3の節点、サンギヤ部材
16D プラネットまたはピニオンギヤ
18 第3のギヤセット組立体
18A 第1の節点、リングギヤ部材
18B 第2の節点、プラネットギヤキャリア部材
18C 第3の節点、サンギヤ部材
18D プラネットまたはピニオンギヤ
20 出力軸または部材
22 第1のクラッチ
24 第2のクラッチ
26 第3のクラッチ
28 第4のクラッチ
30 第1のブレーキ
31 固定部材、変速機ハウジング
32 第2のブレーキ
34 第1の軸または相互接続部材
36 第2の軸または相互接続部材
38 第3の軸または相互接続部材
40 第4の軸または相互接続部材
42 第5の軸または相互接続部材
44 第6の軸または相互接続部材
100 多速変速機
200 多速変速機
201 段付きプラネットまたはピニオンギヤ
202 大径部
204 小径部
300 多速変速機
302 短いプラネットまたはピニオンギヤ
304 長いプラネットまたはピニオンギヤ
400 多速変速機
402 第1の遊星ギヤセット
402A サンギヤ部材
402B プラネットギヤキャリア部材
402C リングギヤ部材
402D プラネットまたはピニオンギヤ
404 第2の遊星ギヤセット
404A サンギヤ部材
404B プラネットギヤキャリア部材
404C リングギヤ部材
404D プラネットまたはピニオンギヤ
434 第1の軸または相互接続部材
436 第2の軸または相互接続部材
438 第3の軸または相互接続部材
440 第4の軸または相互接続部材
442 第5の軸または相互接続部材
444 第6の軸または相互接続部材

Claims (10)

  1. 入力部材と、
    出力部材と、
    第1、第2、第3および第4の部材を有する第1の遊星ギヤセットと、
    第1、第2および第3の部材を有する第2の遊星ギヤセットと、
    第1、第2および第3の部材を有する第3の遊星ギヤセットと、
    前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、および前記第2の遊星ギヤセットの前記第2の部材に直接接続される第1の相互接続部材と、
    前記第2の遊星ギヤセットの前記第1の部材に、および前記第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材に直接接続される第2の相互接続部材と、
    前記第1、第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1、第2、第3および第4の部材の各々を前記第1、第2、第3および第4の部材ならびに固定部材のうちの他の部材と接続するように選択的に係合可能な6つのトルク伝達機構と、を備え、
    前記6つのトルク伝達機構が、少なくとも3つが組となり係合されることで、前記入力部材と前記出力部材との間に少なくとも10の前進ギヤ比と少なくとも1つの後進ギヤ比を提供する、自動車用変速機。
  2. 前記6つのトルク伝達機構のうちの第1のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材と接続するように選択的に係合可能である、請求項1に記載の変速機。
  3. 前記6つのトルク伝達機構のうちの第2のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である、請求項2に記載の変速機。
  4. 前記6つのトルク伝達機構のうちの第3のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である、請求項3に記載の変速機。
  5. 前記6つのトルク伝達機構のうちの第4のトルク伝達機構が、前記第2の遊星ギヤセットの前記第3の部材を前記第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材と接続するように選択的に係合可能である、請求項4に記載の変速機。
  6. 前記6つのトルク伝達機構のうちの第5のトルク伝達機構が、前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材を前記固定部材に接続するように選択的に係合可能である、請求項5に記載の変速機。
  7. 前記6つのトルク伝達機構のうちの第6のトルク伝達機構が前記第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材を前記固定部材に接続するように選択的に係合可能である、請求項6に記載の変速機。
  8. 前記入力部材が前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材および前記第2の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、共通回転するように接続され、
    前記出力部材が前記第2の遊星ギヤセットの前記第1の部材および前記第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材に、共通回転するように接続される、請求項1に記載の変速機。
  9. 前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材がサンギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材がリングギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材がキャリア部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材がリングおよびサンギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材がリングギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材がサンギヤ部材であり、
    前記第1の遊星ギヤセットが、前記キャリア部材によって回転するように支持される第1および第2の組の遊星ギヤを有する積層遊星ギヤセットであり、前記第1の組の遊星ギヤが前記サンギヤ部材および前記リングおよびサンギヤ部材とかみ合い、前記第2の組の遊星ギヤが前記リングおよびサンギヤ部材と、および前記リングギヤ部材とかみ合う、請求項1に記載の変速機。
  10. 前記第1の遊星ギヤセットの前記第1の部材が第1のサンギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第3の部材がリングギヤ部材であり、前記第1の遊星ギヤセットの前記第4の部材が第2のサンギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第1の部材がリングギヤ部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第2の部材がキャリア部材であり、前記第2および第3の遊星ギヤセットの前記第3の部材がサンギヤ部材であり、
    前記第1の遊星ギヤセットが、各々が前記キャリア部材によって支持される、一組の長い遊星ギヤと、一組の短い遊星ギヤとを含み、前記長い遊星ギヤが各々、前記第1のサンギヤ部材、前記リングギヤ部材、および前記短い遊星ギヤとかみ合い、前記短い遊星ギヤが各々前記長い遊星ギヤおよび前記第2のサンギヤ部材とかみ合い、
    前記第1の遊星ギヤセットが、各々が大径部と小径部を有する一組の段付き遊星ギヤを含み、かつ一組の非段付き遊星ギヤを含み、前記段付き遊星ギヤの各々が、前記大径部においては前記第1のサンギヤ部材とかみ合わされ、前記小径部においては前記リングギヤ部材と前記非段付き遊星ギヤの両方とかみ合わされ、前記非段付き遊星ギヤの各々が、前記段付き遊星ギヤと前記第2のサンギヤ部材の両方とかみ合わされ、
    前記第1の遊星ギヤセットが、各々が前記キャリア部材によって支持される、一組の長い遊星ギヤと一組の短い遊星ギヤを含み、前記長い遊星ギヤが各々、前記第2のサンギヤ部材および前記短い遊星ギヤとかみ合い、前記短い遊星ギヤが各々、前記長い遊星ギヤ、前記第1のサンギヤ部材、および前記リングギヤ部材とかみ合う、請求項1に記載の変速機。
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