JP3610361B2 - ５速自動変速機用パワートレーン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用自動変速機に係わり、より詳しくは、４つの単純遊星ギヤセットと４つの摩擦要素で前進５速と後進１速の変速段を実現する５速自動変速機用パワートレーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用自動変速機は車速とスロットル開度及びレンジ選択のような車両の運行状況に応じてパワートレーンの変速比を自動に制御するトランスミッション制御ユニットＴＣＵを備えている。
このトランスミッション制御ユニットＴＣＵはパワートレーンに設置された多数個の摩擦要素を作動又は非作動状態に制御して遊星ギヤセットの３要素（太陽ギヤ、リングギヤ、遊星キャリア）の中のいずれか一つの要素を入力要素にし、他の要素を反力要素にし、また、その他の要素を出力要素にして、この出力要素で変速された回転数を出力することができるようにする。
【０００３】
前記のようなトランスミッション制御ユニットＴＣＵによって制御されるパワートレーンは大抵前進４速と後進１速を実現することができるものであるが、最近は高出力エンジンの性能を充分に活用するために変速比をより多段化して前進５速後進１速を実現するものが提案されている。
このように前進５速と後進１速の変速段を実現するパワートレーンは３つの単純遊星ギヤセットを組合せ、６、７つの摩擦要素で制御することができるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のような５速自動変速機用パワートレーンはオーバドライブ領域である前進４、５速において最終出力要素より高速で回転する要素が存在するため動力損失が大きく、多数個の摩擦要素を使用するため摩擦要素による動力損失が大きいのはもちろんパワートレーンのサイズ及び重量が大きくなる短所がある。
【０００５】
従って、本発明は前記のような短所を解決するためのものであって、本発明の目的は、オーバドライブ時に最終出力要素より高速で回転する要素を除去して動力損失を最少化し、摩擦要素の個数を減少させて摩擦要素による動力損失はもちろんパワートレーンのサイズ及び重量を低下させる５速自動変速機用パワートレーンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を実現するため本発明に係る５速自動変速機用パワートレーンは、シングルピニオン遊星ギヤセットである単純遊星ギヤセット（ＰＧ１）であって、太陽ギヤ（Ｓ１）が第１作動要素（Ａ）、遊星キャリア（Ｃａ１）が第２作動要素（Ｄ）、リングギヤ（Ｒ１）が第３作動要素（Ｅ）として各々設定され、前記第１作動要素（Ａ）である太陽ギヤ（Ｓ１）が入力軸（１０）に固定連結された第１遊星ギヤセット（１）と；ダブルピニオン遊星ギヤセットである第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）と、シングルピニオン遊星ギヤセットである第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）とダブルピニオン遊星ギヤセットである第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の組合せからなって第４、第５、第６、第７、第８作動要素（Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ）を形成し、前記第４作動要素（Ｆ）が第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の太陽ギヤ（Ｓ４）、第５作動要素（Ｇ）が第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の遊星キャリア（Ｃａ２）、第６作動要素（Ｈ）が第２、第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ２、ＰＧ３）のリングギヤ（Ｒ２、Ｒ３）、第７作動要素（Ｉ）が第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の太陽ギヤ（Ｓ２）と第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の遊星キャリア（Ｃａ３）と第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）のリングギヤ（Ｒ４）、第８作動要素（Ｊ）が第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の太陽ギヤ（Ｓ３）と第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の遊星キャリア（Ｃａ４）として各々設定され、第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の太陽ギヤ（Ｓ２）とリングギヤ（Ｒ２）とが第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の遊星キャリア（Ｃａ３）とリングギヤ（Ｒ３）とに各々固定連結され、第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の太陽ギヤ（Ｓ３）と遊星キャリア（Ｃａ３）とが第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の遊星キャリア（Ｃａ４）とリングギヤ（Ｒ４）とに各々固定連結され、第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の太陽ギヤ（Ｓ４）がトランスファドライブギヤ（ＴＤ）に固定連結された第２遊星ギヤセット（２）と；第１遊星ギヤセット（１）の第１、第２作動要素（Ａ、Ｄ）から第２遊星ギヤセット（２）の第５、第６作動要素（Ｇ、Ｈ）に伝達される動力を断続することが可能であるようにこれらの間に各々可変連結された第２、第１クラッチ（Ｃ２、Ｃ１）と；第１遊星ギヤセット（１）の第２作動要素（Ｄ）と第２遊星ギヤセット（２）の第８作動要素（Ｊ）とが選択的な反力要素として作用することが可能であるように、それらと変速機ハウジング（２０）との間に各々可変連結された第１、第２ブレーキ（Ｂ１、Ｂ２）と；を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の態様を添付図面に基づいてより詳しく説明する。
図１は本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンの構成図であり、エンジン１００の回転動力がトルクコンバータＴからトルク変換されて入力軸１０を通じて第１、第２遊星ギヤセット１、３に伝達されてトランスファドライブギヤＴＤに前進５速と後進１速の変速段を出力することができるようになっている。
【００１０】
前記第１遊星ギヤセット１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１からなり、該第１単純遊星ギヤセットＰＧ１はシングルピニオン遊星ギヤセットからなっている。
このような第１単純遊星ギヤセットＰＧ１は３つの作動要素を有するようになり、これら３つの作動要素は、リングギヤＲ１、入力要素として作用することができるように入力軸１０に固定連結される第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１、反力要素として作用することができるように変速機ハウジング２０に可変連結されるピニオンギヤＰ１が設置される第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１を意味する。
【００１１】
さらに、第２遊星ギヤセット３は第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の組合せからなり、該第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４はそれぞれダブルピニオン遊星ギヤセット、シングルピニオン遊星ギヤセット、ダブルピニオン遊星ギヤセットからなっている。
【００１２】
このような第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４は、第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の太陽ギヤＳ２を第３単純遊星ギヤセットＰＧ３のピニオンギヤＰ３が設置される遊星キャリアＣａ３と第４単純遊星ギヤセットＰＧ４のリングギヤＲ４に固定連結し、第２単純遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２を第３単純遊星ギヤセットＰＧ３のリングギヤＲ３に固定連結し、反力要素として作用することができるように変速機ハウジング２０に可変連結される第３単純遊星ギヤセットＰＧ３の太陽ギヤＳ３を第４単純遊星ギヤセットＰＧ４のピニオンギヤＰ４が設置される遊星キャリアＣａ４に固定連結して５つの作動要素を有するようになる。
即ち、該５つの作動要素は、前記のように固定連結された３つの作動要素と、出力要素として作用することができるようにトランスファドライブギヤＴＤに固定連結される第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４と、入力要素として作用することができるように入力軸１０に可変連結される第２単純遊星ギヤセットＰＧ２のピニオンギヤＰ２が設置される遊星キャリアＣａ２を意味する。
【００１３】
このような第１、第２遊星ギヤセット１、３は相互組合せから構成される。特に、第１単純遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１は、第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ２、遊星キャリアＣａ３、リングギヤＲ４に固定連結され；第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１は、第２、第３単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３のリングギヤＲ２、Ｒ３に可変連結され；第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１は、入力軸１０に固定連結され第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の遊星キャリアＣａ２に可変連結され；第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４は、変速された回転動力を終減速装置に伝達するトランスファドライブギヤＴＤに固定連結されている。
図１には前記トランスファドライブギヤＴＤが終減速装置を通じて差動装置に動力を伝達する構造を省略しているが、そのような構造は公知のものが使用されることができ、また、いずれのものが使用されても本発明が図る目的を実現することができるので、それに対する説明は省略する。
【００１４】
また、前記第１、第２遊星ギヤセット１、３の作動要素の中の特定作動要素を相互可変連結させて動力を断続させるクラッチ手段は第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２から構成される。
第１クラッチＣ１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１と第２単純遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２との間に設置されてＤレンジ１、２、３速で作動してこれらを相互連結させ、第２クラッチＣ２は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１と第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の遊星キャリアＣａ２との間に設置されてＤレンジ３、４、５速で作動してこれらを相互連結させることができるように構成されている。
【００１５】
さらに、前記第１、第２遊星ギヤセット１、３の作動要素の中の特定作動要素を変速機ハウジング２０に選択的に固定させて反力要素として作用することができるようにするブレーキ手段は、第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２から構成される。 第１ブレーキＢ１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１と変速機ハウジング２０との間に設置されてＤレンジ１、５速とＲレンジ１速で作動して前記遊星キャリアＣａ１を固定させ、第２ブレーキＢ２は第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の遊星キャリアＣａ４に固定連結された第３単純遊星ギヤセットＰＧ３の太陽ギヤＳ３と変速機ハウジング２０との間に設置されてＤレンジ２、４速とＲレンジ１速で作動して前記太陽ギヤＳ３を固定させることができるように構成されている。
【００１６】
前記のように構成されるパワートレーンの変速比を説明することができるように第１、第２遊星ギヤセット１、３は、図２に示されている第１、第２レバーＬ１、Ｌ２で示すことができる。
即ち、第１遊星ギヤセット１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１から構成されて第１レバーＬ１の第１、第２、第３作動要素Ａ、Ｄ、Ｅで示され、第２遊星ギヤセット３は第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４から構成されて第２レバーＬ２の第４、第５、第６、第７、第８作動要素Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊで示される。
【００１７】
前記第１遊星ギヤセット１によって設定される第１、第２、第３作動要素Ａ、Ｄ、Ｅと第２遊星ギヤセット３によって設定される第４、第５、第６、第７、第８作動要素Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは、これら作動要素を構成する第１単純遊星ギヤセットＰＧ１と第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の組合せによって設定され、これは公知のものであるので詳しい説明は省略する。
【００１８】
まず、第１遊星ギヤセット１を示す第１レバーＬ１における第１作動要素Ａは第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１、第２作動要素Ｄは第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１、第３作動要素Ｅは第１単純遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１とそれぞれ設定される。
【００１９】
さらに、第２遊星ギヤセット３を示す第２レバーＬ２における第４作動要素Ｆは第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４、第５作動要素Ｇは第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の遊星キャリアＣａ２、第６作動要素Ｈは第２、第３単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３のリングギヤＲ２、Ｒ３、第７作動要素Ｉは第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ２、遊星キャリアＣａ３、リングギヤＲ４、第８作動要素Ｊは第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ３、遊星キャリアＣａ４とそれぞれ設定される。
【００２０】
また、第１レバーＬ１における第１作動要素Ａは常に入力要素として作用することができるように入力軸１０に固定連結され、第２作動要素Ｄは反力要素として作用することができるように第１ブレーキＢ１によって変速機ハウジング２０に可変固定される。
【００２１】
第２レバーＬ２における第４作動要素Ｆは常に出力要素として作用することができるようにトランスファドライブギヤＴＤに固定連結され、第８作動要素Ｊは反力要素として作用することができるように第２ブレーキＢ２によって変速機ハウジング２０に可変固定される。
【００２２】
さらに、第１、第２遊星ギヤセット１、３を示す第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は固定及び可変的に連結され、特に、第１レバーＬ１の第１、第２作動要素Ａ、Ｄは第２レバーＬ２の第５、第６作動要素Ｇ、Ｈに第２、第１クラッチＣ２、Ｃ１を介してそれぞれ可変連結され、第１レバーＬ１の第３作動要素Ｅは第２レバーＬ２の第７作動要素Ｉに固定連結される。
【００２３】
一方、上述のように構成される５速自動変速機用パワートレーンが装着された車両の変速レバーでＤレンジを選択しスロットル開度を増加させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは車速及びスロットル開度のような車両の運行状況に適切に第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２と第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２を、図６に示されているように、それぞれ選択的に作動及び解放させて自動変速を実現させる。
【００２４】
以下で第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２と第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２が作動するとのことは液圧回路において液圧を供給することを意味し、解放されるとのことは液圧回路において供給された液圧を排出させることを意味する。
【００２５】
さらに、Ｄレンジ１、２、３速では前記第１クラッチＣ１が作動するので第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は、図３に示されているように、第１、第２、第３、第４、第５、第６ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６を有する第３レバーＬ３を形成する。
即ち、第３レバーＬ３における第１ノードＮ１は第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａ、第２ノードＮ２は第２遊星ギヤセット３の第４作動要素Ｆ、第３ノードＮ３は第２遊星ギヤセット３の第５作動要素Ｇ、第４ノードＮ４は第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄと第２遊星ギヤセット３の第６作動要素Ｈ、第５ノードＮ５は第１遊星ギヤセット１の第３作動要素Ｅと第２遊星ギヤセット３の第７作動要素Ｉ、第６ノードＮ６は第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊにそれぞれ対応され、この状態でＤレンジ１、２、３速の変速比を可視化することができる。
【００２６】
（Ｄレンジ１速）
トランスミッション制御ユニットＴＣＵが第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１を作動させる。それによって、第１ノードＮ１である第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１が入力要素になり、第４ノードＮ４である第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１と第２、第３単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３のリングギヤＲ２、Ｒ３が反力要素になる。従って、第２ノードＮ２である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて１速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定する時、出力要素である第２ノードＮ２と反力要素である第４ノードＮ４を連結する線が１速速度線ｌ１になる。この際、第１ノードＮ１に入力される回転数Ｄ１は１速入力であって、これは出力回転数より極めて大きいため減速が行われることがわかる。
また、１速状態では、第３ノードＮ３は出力方向に空回転し、第５、第６ノードＮ５、Ｎ６は出力の逆方向に回転するようになる。
【００２７】
（Ｄレンジ２速）
前記のようなＤレンジ１速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第１ブレーキＢ１を解放させ第２ブレーキＢ２を作動させる。それによって、反力要素が第４ノードＮ４から第６ノードＮ６である第３単純遊星ギヤセットＰＧ３の太陽ギヤＳ３と第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の遊星キャリアＣａ４に転換される。従って、第２ノードＮ２である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて２速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第２ノードＮ２と反力要素である第６ノードＮ６とを連結する線が２速速度線ｌ２になる。この際、第１ノードＮ１に入力される回転数Ｄ２は２速入力であって、これを１速速度線ｌ１と比較してみると、第１ノードＮ１に入力される回転数が１速より小さいため、入力が同一である場合には出力回転数が１速より高速になることがわかる。
また、２速状態では第３、第４、第５ノードＮ３、Ｎ４、Ｎ５が出力方向と同一方向に回転し出力回転数より小さい回転数で駆動される。
【００２８】
（Ｄレンジ３速）
前記のようなＤレンジ２速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第２ブレーキＢ２を解放させ第２クラッチＣ２を作動させる。それによって、第１ノードＮ１に入力が行われる状態で第１、第２遊星ギヤセット１、３がロッキングされるので第２ノードＮ２である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて３速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットの太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第２ノードＮ２と入力要素である第１ノードＮ１とを連結する線が３速速度線ｌ３になる。この際、第１ノードＮ１に入力される回転数Ｄ３は３速入力であって、これを２速速度線ｌ２と比較してみると、第１ノードＮ１に入力される回転数が２速より小さいため、入力が同一である場合には出力回転数が２速より高速になることがわかり、入力回転数と出力回転数が同一であるので３速では増速及び減速が行われないことがわかる。
また、３速状態では第１、第２ノードＮ１、Ｎ２はもちろん第３、第４、第５、第６ノードＮ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６が出力方向と同一方向に同一回転数で駆動される。
【００２９】
一方、Ｄレンジ４、５速では前記第２クラッチＣ２が作動するので第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は、図４に示されているように、第１、第２、第３、第４、第５、第６ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６を有する第４レバーＬ４を形成する。
即ち、第４レバーＬ４における第１ノードＮ１は第２遊星ギヤセット３の第４作動要素Ｆ、第２ノードＮ２は第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａと第２遊星ギヤセット３の第５作動要素Ｇ、第３ノードＮ３は第２遊星ギヤセット３の第６作動要素Ｈ、第４ノードＮ４は第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄ、第５ノードＮ５は第１遊星ギヤセット１の第３作動要素Ｅと第２遊星ギヤセット３の第７作動要素Ｉ、第６ノードＮ６は第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊにそれぞれ対応され、この状態でＤレンジ４、５速の変速比を可視化することができる。
【００３０】
（Ｄレンジ４速）
前記のようなＤレンジ３速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第１クラッチＣ１を解放させ第２ブレーキＢ２を作動させる。それによって、入力要素が第２ノードＮ２である第１、第２単純遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２の太陽ギヤＳ１と遊星キャリアＣａ２になって入力が行われる状態で反力要素が第６ノードＮ６である第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ３と遊星キャリアＣａ４になる。
従って、第１ノードＮ１である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて４速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第１ノードＮ１と反力要素である第６ノードＮ６とを連結する線が４速速度線ｌ４になる。この際、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ４は４速入力であって、これを出力回転数１と比較してみると、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ４が出力回転数である１より小さいため増速が行われるオーバドライブであり、入力が同一である場合には出力回転数が１である３速より高速になることがわかる。
また、４速状態では第３、第４、第５ノードＮ３、Ｎ４、Ｎ５が出力方向と同一方向に回転するが、出力回転数より小さい回転数で駆動されるので、出力回転数より高い回転数で空回転する作動要素による動力損失が防止される。
【００３１】
（Ｄレンジ５速）
前記のようなＤレンジ４速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第２ブレーキＢ２を解放させ第１ブレーキＢ１を作動させる。それによって、入力要素が第２ノードＮ２である第１、第２単純遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２の太陽ギヤＳ１と遊星キャリアＣａ２になって入力が行われる状態で反力要素が第６ノードＮ６から第４ノードＮ４である第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１に転換される。
従って、第１ノードＮ１である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて５速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第１ノードＮ１と反力要素である第４ノードＮ４とを連結する線が５速速度線ｌ５になる。この際、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ５は５速入力であって、これを４速速度線ｌ４と比較してみると、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ５が４速より小さいのでオーバドライブであることはもちろん、入力が同一である場合には出力回転数が４速より高速になることがわかる。
また、５速状態では第３ノードＮ３が出力方向と同一方向に回転するが、出力回転数より小さい回転数で駆動されるので、出力回転数より高い回転数で空回転する作動要素による動力損失が防止される。この際、第５、第６ノードＮ５、Ｎ６は出力回転の逆方向に駆動される。
【００３２】
（Ｒレンジ１速）
一方、変速レバーでＲレンジを選択しスロットル開度を増加させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２を解放させ、第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２を作動させる。
従って、Ｒレンジ１速で第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は、図５に示されているように、第１、第２、第３、第４、第５、第６ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６を有する第５レバーＬ５を形成する。
即ち、第５レバーＬ５における第１ノードＮ１は第２遊星ギヤセット３の第４作動要素Ｆ、第２ノードＮ２は第２遊星ギヤセット３の第５作動要素Ｇ、第３ノードＮ３は第２遊星ギヤセット３の第６作動要素Ｈ、第４ノードＮ４は第１遊星ギヤセット１の第３作動要素Ｅと第２遊星ギヤセット３の第７作動要素Ｉ、第５ノードＮ５は第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄと第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊ、第６ノードＮ６は第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａにそれぞれ対応され、この状態でＲレンジ１速の変速比を可視化することができる。
【００３３】
Ｒレンジで第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２が解放され第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２が作動するので、入力要素が第６ノードＮ６である第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａになって入力が行われる状態で第５ノードＮ５である第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄと第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊが反力要素として作用して第１ノードＮ１である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じてＲレンジ１速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第１ノードＮ１と反力要素である第５ノードＮ５とを連結する線が後進１速速度線ｌ６になる。この際、第６ノードＮ６に入力される回転数ＲＥＶは後進１速入力であって、第６ノードＮ６に入力される回転数は出力方向に対して逆方向であることがわかる。
前記第６ノードＮ６に入力される回転数ＲＥＶは実質的に逆回転することではなく出力回転数を“１”と仮定したため出力の逆方向を可視化させるだけである。
また、Ｒレンジ１速状態では第２、第３、第４ノードＮ２、Ｎ３、Ｎ４が出力方向と同一方向に回転するが、出力回転数より小さい回転数で駆動される。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように、本発明による５速自動変速機用パワートレーンは４つの単純遊星ギヤセットと４つの摩擦要素の組合せから構成されて前進５速と後進１速の変速比を実現するのでオーバドライブ時最終出力要素より高速で回転する要素を除去して動力損失を最少化させ、摩擦要素による動力損失はもちろんパワートレーンのサイズ及び重量を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンの構成図である。
【図２】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンの概念図である。
【図３】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンのＤレンジ１、２、３速における速度線図である。
【図４】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンのＤレンジ４、５速における速度線図である。
【図５】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンのＲレンジ１速における速度線図である。
【図６】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンを制御するための各変速段別摩擦要素作動表である。
【符号の説明】
１ 第１遊星ギヤセット
３ 第２遊星ギヤセット
１０ 入力軸
２０ 変速機ハウジング
１００ エンジン
Ｔ トルクコンバータ
Ａ 第１作動要素
Ｄ 第２作動要素
Ｅ 第３作動要素
Ｆ 第４作動要素
Ｇ 第５作動要素
Ｈ 第６作動要素
Ｉ 第７作動要素
Ｊ 第８作動要素
ＴＤ トランスファドライブギヤ
Ｂ１ 第１ブレーキ
Ｂ２ 第２ブレーキ
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｌ１ 第１レバー
Ｌ２ 第２レバー
Ｌ３ 第３レバー
Ｌ４ 第４レバー
Ｌ５ 第５レバー
ｌ１ Ｄレンジ１速速度線
ｌ２ Ｄレンジ２速速度線
ｌ３ Ｄレンジ３速速度線
ｌ４ Ｄレンジ４速速度線
ｌ５ Ｄレンジ５速速度線
ｌ６ 後進１速速度線
Ｎ１ 第１ノード
Ｎ２ 第２ノード
Ｎ３ 第３ノード
Ｎ４ 第４ノード
Ｎ５ 第５ノード
Ｎ６ 第６ノード
Ｐ１ 第１単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｐ２ 第２単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｐ３ 第３単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｐ４ 第４単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｒ１ 第１単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｒ２ 第２単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｒ３ 第３単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｒ４ 第４単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｓ１ 第１単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｓ２ 第２単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｓ３ 第３単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｓ４ 第４単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｃａ１ 第１単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
Ｃａ２ 第２単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
Ｃａ３ 第３単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
Ｃａ４ 第４単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
ＰＧ１ 第１単純遊星ギヤセット
ＰＧ２ 第２単純遊星ギヤセット
ＰＧ３ 第３単純遊星ギヤセット
ＰＧ４ 第４単純遊星ギヤセット
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用自動変速機に係わり、より詳しくは、４つの単純遊星ギヤセットと４つの摩擦要素で前進５速と後進１速の変速段を実現する５速自動変速機用パワートレーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用自動変速機は車速とスロットル開度及びレンジ選択のような車両の運行状況に応じてパワートレーンの変速比を自動に制御するトランスミッション制御ユニットＴＣＵを備えている。
このトランスミッション制御ユニットＴＣＵはパワートレーンに設置された多数個の摩擦要素を作動又は非作動状態に制御して遊星ギヤセットの３要素（太陽ギヤ、リングギヤ、遊星キャリア）の中のいずれか一つの要素を入力要素にし、他の要素を反力要素にし、また、その他の要素を出力要素にして、この出力要素で変速された回転数を出力することができるようにする。
【０００３】
前記のようなトランスミッション制御ユニットＴＣＵによって制御されるパワートレーンは大抵前進４速と後進１速を実現することができるものであるが、最近は高出力エンジンの性能を充分に活用するために変速比をより多段化して前進５速後進１速を実現するものが提案されている。
このように前進５速と後進１速の変速段を実現するパワートレーンは３つの単純遊星ギヤセットを組合せ、６、７つの摩擦要素で制御することができるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のような５速自動変速機用パワートレーンはオーバドライブ領域である前進４、５速において最終出力要素より高速で回転する要素が存在するため動力損失が大きく、多数個の摩擦要素を使用するため摩擦要素による動力損失が大きいのはもちろんパワートレーンのサイズ及び重量が大きくなる短所がある。
【０００５】
従って、本発明は前記のような短所を解決するためのものであって、本発明の目的は、オーバドライブ時に最終出力要素より高速で回転する要素を除去して動力損失を最少化し、摩擦要素の個数を減少させて摩擦要素による動力損失はもちろんパワートレーンのサイズ及び重量を低下させる５速自動変速機用パワートレーンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を実現するため本発明に係る５速自動変速機用パワートレーンは、シングルピニオン遊星ギヤセットである単純遊星ギヤセット（ＰＧ１）であって、太陽ギヤ（Ｓ１）が第１作動要素（Ａ）、遊星キャリア（Ｃａ１）が第２作動要素（Ｄ）、リングギヤ（Ｒ１）が第３作動要素（Ｅ）として各々設定され、前記第１作動要素（Ａ）である太陽ギヤ（Ｓ１）が入力軸（１０）に固定連結された第１遊星ギヤセット（１）と；ダブルピニオン遊星ギヤセットである第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）と、シングルピニオン遊星ギヤセットである第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）とダブルピニオン遊星ギヤセットである第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の組合せからなって第４、第５、第６、第７、第８作動要素（Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ）を形成し、前記第４作動要素（Ｆ）が第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の太陽ギヤ（Ｓ４）、第５作動要素（Ｇ）が第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の遊星キャリア（Ｃａ２）、第６作動要素（Ｈ）が第２、第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ２、ＰＧ３）のリングギヤ（Ｒ２、Ｒ３）、第７作動要素（Ｉ）が第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の太陽ギヤ（Ｓ２）と第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の遊星キャリア（Ｃａ３）と第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）のリングギヤ（Ｒ４）、第８作動要素（Ｊ）が第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の太陽ギヤ（Ｓ３）と第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の遊星キャリア（Ｃａ４）として各々設定され、第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の太陽ギヤ（Ｓ２）とリングギヤ（Ｒ２）とが第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の遊星キャリア（Ｃａ３）とリングギヤ（Ｒ３）とに各々固定連結され、第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の太陽ギヤ（Ｓ３）と遊星キャリア（Ｃａ３）とが第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の遊星キャリア（Ｃａ４）とリングギヤ（Ｒ４）とに各々固定連結され、第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の太陽ギヤ（Ｓ４）がトランスファドライブギヤ（ＴＤ）に固定連結された第２遊星ギヤセット（２）と；第１遊星ギヤセット（１）の第１、第２作動要素（Ａ、Ｄ）から第２遊星ギヤセット（２）の第５、第６作動要素（Ｇ、Ｈ）に伝達される動力を断続することが可能であるようにこれらの間に各々可変連結された第２、第１クラッチ（Ｃ２、Ｃ１）と；第１遊星ギヤセット（１）の第２作動要素（Ｄ）と第２遊星ギヤセット（２）の第８作動要素（Ｊ）とが選択的な反力要素として作用することが可能であるように、それらと変速機ハウジング（２０）との間に各々可変連結された第１、第２ブレーキ（Ｂ１、Ｂ２）と；を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の態様を添付図面に基づいてより詳しく説明する。
図１は本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンの構成図であり、エンジン１００の回転動力がトルクコンバータＴからトルク変換されて入力軸１０を通じて第１、第２遊星ギヤセット１、３に伝達されてトランスファドライブギヤＴＤに前進５速と後進１速の変速段を出力することができるようになっている。
【００１０】
前記第１遊星ギヤセット１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１からなり、該第１単純遊星ギヤセットＰＧ１はシングルピニオン遊星ギヤセットからなっている。
このような第１単純遊星ギヤセットＰＧ１は３つの作動要素を有するようになり、これら３つの作動要素は、リングギヤＲ１、入力要素として作用することができるように入力軸１０に固定連結される第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１、反力要素として作用することができるように変速機ハウジング２０に可変連結されるピニオンギヤＰ１が設置される第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１を意味する。
【００１１】
さらに、第２遊星ギヤセット３は第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の組合せからなり、該第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４はそれぞれダブルピニオン遊星ギヤセット、シングルピニオン遊星ギヤセット、ダブルピニオン遊星ギヤセットからなっている。
【００１２】
このような第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４は、第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の太陽ギヤＳ２を第３単純遊星ギヤセットＰＧ３のピニオンギヤＰ３が設置される遊星キャリアＣａ３と第４単純遊星ギヤセットＰＧ４のリングギヤＲ４に固定連結し、第２単純遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２を第３単純遊星ギヤセットＰＧ３のリングギヤＲ３に固定連結し、反力要素として作用することができるように変速機ハウジング２０に可変連結される第３単純遊星ギヤセットＰＧ３の太陽ギヤＳ３を第４単純遊星ギヤセットＰＧ４のピニオンギヤＰ４が設置される遊星キャリアＣａ４に固定連結して５つの作動要素を有するようになる。
即ち、該５つの作動要素は、前記のように固定連結された３つの作動要素と、出力要素として作用することができるようにトランスファドライブギヤＴＤに固定連結される第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４と、入力要素として作用することができるように入力軸１０に可変連結される第２単純遊星ギヤセットＰＧ２のピニオンギヤＰ２が設置される遊星キャリアＣａ２を意味する。
【００１３】
このような第１、第２遊星ギヤセット１、３は相互組合せから構成される。特に、第１単純遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１は、第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ２、遊星キャリアＣａ３、リングギヤＲ４に固定連結され；第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１は、第２、第３単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３のリングギヤＲ２、Ｒ３に可変連結され；第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１は、入力軸１０に固定連結され第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の遊星キャリアＣａ２に可変連結され；第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４は、変速された回転動力を終減速装置に伝達するトランスファドライブギヤＴＤに固定連結されている。
図１には前記トランスファドライブギヤＴＤが終減速装置を通じて差動装置に動力を伝達する構造を省略しているが、そのような構造は公知のものが使用されることができ、また、いずれのものが使用されても本発明が図る目的を実現することができるので、それに対する説明は省略する。
【００１４】
また、前記第１、第２遊星ギヤセット１、３の作動要素の中の特定作動要素を相互可変連結させて動力を断続させるクラッチ手段は第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２から構成される。
第１クラッチＣ１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１と第２単純遊星ギヤセットＰＧ２のリングギヤＲ２との間に設置されてＤレンジ１、２、３速で作動してこれらを相互連結させ、第２クラッチＣ２は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１と第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の遊星キャリアＣａ２との間に設置されてＤレンジ３、４、５速で作動してこれらを相互連結させることができるように構成されている。
【００１５】
さらに、前記第１、第２遊星ギヤセット１、３の作動要素の中の特定作動要素を変速機ハウジング２０に選択的に固定させて反力要素として作用することができるようにするブレーキ手段は、第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２から構成される。 第１ブレーキＢ１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１と変速機ハウジング２０との間に設置されてＤレンジ１、５速とＲレンジ１速で作動して前記遊星キャリアＣａ１を固定させ、第２ブレーキＢ２は第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の遊星キャリアＣａ４に固定連結された第３単純遊星ギヤセットＰＧ３の太陽ギヤＳ３と変速機ハウジング２０との間に設置されてＤレンジ２、４速とＲレンジ１速で作動して前記太陽ギヤＳ３を固定させることができるように構成されている。
【００１６】
前記のように構成されるパワートレーンの変速比を説明することができるように第１、第２遊星ギヤセット１、３は、図２に示されている第１、第２レバーＬ１、Ｌ２で示すことができる。
即ち、第１遊星ギヤセット１は第１単純遊星ギヤセットＰＧ１から構成されて第１レバーＬ１の第１、第２、第３作動要素Ａ、Ｄ、Ｅで示され、第２遊星ギヤセット３は第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４から構成されて第２レバーＬ２の第４、第５、第６、第７、第８作動要素Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊで示される。
【００１７】
前記第１遊星ギヤセット１によって設定される第１、第２、第３作動要素Ａ、Ｄ、Ｅと第２遊星ギヤセット３によって設定される第４、第５、第６、第７、第８作動要素Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは、これら作動要素を構成する第１単純遊星ギヤセットＰＧ１と第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の組合せによって設定され、これは公知のものであるので詳しい説明は省略する。
【００１８】
まず、第１遊星ギヤセット１を示す第１レバーＬ１における第１作動要素Ａは第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１、第２作動要素Ｄは第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１、第３作動要素Ｅは第１単純遊星ギヤセットＰＧ１のリングギヤＲ１とそれぞれ設定される。
【００１９】
さらに、第２遊星ギヤセット３を示す第２レバーＬ２における第４作動要素Ｆは第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４、第５作動要素Ｇは第２単純遊星ギヤセットＰＧ２の遊星キャリアＣａ２、第６作動要素Ｈは第２、第３単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３のリングギヤＲ２、Ｒ３、第７作動要素Ｉは第２、第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ２、遊星キャリアＣａ３、リングギヤＲ４、第８作動要素Ｊは第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ３、遊星キャリアＣａ４とそれぞれ設定される。
【００２０】
また、第１レバーＬ１における第１作動要素Ａは常に入力要素として作用することができるように入力軸１０に固定連結され、第２作動要素Ｄは反力要素として作用することができるように第１ブレーキＢ１によって変速機ハウジング２０に可変固定される。
【００２１】
第２レバーＬ２における第４作動要素Ｆは常に出力要素として作用することができるようにトランスファドライブギヤＴＤに固定連結され、第８作動要素Ｊは反力要素として作用することができるように第２ブレーキＢ２によって変速機ハウジング２０に可変固定される。
【００２２】
さらに、第１、第２遊星ギヤセット１、３を示す第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は固定及び可変的に連結され、特に、第１レバーＬ１の第１、第２作動要素Ａ、Ｄは第２レバーＬ２の第５、第６作動要素Ｇ、Ｈに第２、第１クラッチＣ２、Ｃ１を介してそれぞれ可変連結され、第１レバーＬ１の第３作動要素Ｅは第２レバーＬ２の第７作動要素Ｉに固定連結される。
【００２３】
一方、上述のように構成される５速自動変速機用パワートレーンが装着された車両の変速レバーでＤレンジを選択しスロットル開度を増加させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは車速及びスロットル開度のような車両の運行状況に適切に第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２と第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２を、図６に示されているように、それぞれ選択的に作動及び解放させて自動変速を実現させる。
【００２４】
以下で第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２と第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２が作動するとのことは液圧回路において液圧を供給することを意味し、解放されるとのことは液圧回路において供給された液圧を排出させることを意味する。
【００２５】
さらに、Ｄレンジ１、２、３速では前記第１クラッチＣ１が作動するので第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は、図３に示されているように、第１、第２、第３、第４、第５、第６ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６を有する第３レバーＬ３を形成する。
即ち、第３レバーＬ３における第１ノードＮ１は第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａ、第２ノードＮ２は第２遊星ギヤセット３の第４作動要素Ｆ、第３ノードＮ３は第２遊星ギヤセット３の第５作動要素Ｇ、第４ノードＮ４は第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄと第２遊星ギヤセット３の第６作動要素Ｈ、第５ノードＮ５は第１遊星ギヤセット１の第３作動要素Ｅと第２遊星ギヤセット３の第７作動要素Ｉ、第６ノードＮ６は第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊにそれぞれ対応され、この状態でＤレンジ１、２、３速の変速比を可視化することができる。
【００２６】
（Ｄレンジ１速）
トランスミッション制御ユニットＴＣＵが第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１を作動させる。それによって、第１ノードＮ１である第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の太陽ギヤＳ１が入力要素になり、第４ノードＮ４である第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１と第２、第３単純遊星ギヤセットＰＧ２、ＰＧ３のリングギヤＲ２、Ｒ３が反力要素になる。従って、第２ノードＮ２である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて１速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定する時、出力要素である第２ノードＮ２と反力要素である第４ノードＮ４を連結する線が１速速度線ｌ１になる。この際、第１ノードＮ１に入力される回転数Ｄ１は１速入力であって、これは出力回転数より極めて大きいため減速が行われることがわかる。
また、１速状態では、第３ノードＮ３は出力方向に空回転し、第５、第６ノードＮ５、Ｎ６は出力の逆方向に回転するようになる。
【００２７】
（Ｄレンジ２速）
前記のようなＤレンジ１速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第１ブレーキＢ１を解放させ第２ブレーキＢ２を作動させる。それによって、反力要素が第４ノードＮ４から第６ノードＮ６である第３単純遊星ギヤセットＰＧ３の太陽ギヤＳ３と第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の遊星キャリアＣａ４に転換される。従って、第２ノードＮ２である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて２速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第２ノードＮ２と反力要素である第６ノードＮ６とを連結する線が２速速度線ｌ２になる。この際、第１ノードＮ１に入力される回転数Ｄ２は２速入力であって、これを１速速度線ｌ１と比較してみると、第１ノードＮ１に入力される回転数が１速より小さいため、入力が同一である場合には出力回転数が１速より高速になることがわかる。
また、２速状態では第３、第４、第５ノードＮ３、Ｎ４、Ｎ５が出力方向と同一方向に回転し出力回転数より小さい回転数で駆動される。
【００２８】
（Ｄレンジ３速）
前記のようなＤレンジ２速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第２ブレーキＢ２を解放させ第２クラッチＣ２を作動させる。それによって、第１ノードＮ１に入力が行われる状態で第１、第２遊星ギヤセット１、３がロッキングされるので第２ノードＮ２である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて３速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットの太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第２ノードＮ２と入力要素である第１ノードＮ１とを連結する線が３速速度線ｌ３になる。この際、第１ノードＮ１に入力される回転数Ｄ３は３速入力であって、これを２速速度線ｌ２と比較してみると、第１ノードＮ１に入力される回転数が２速より小さいため、入力が同一である場合には出力回転数が２速より高速になることがわかり、入力回転数と出力回転数が同一であるので３速では増速及び減速が行われないことがわかる。
また、３速状態では第１、第２ノードＮ１、Ｎ２はもちろん第３、第４、第５、第６ノードＮ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６が出力方向と同一方向に同一回転数で駆動される。
【００２９】
一方、Ｄレンジ４、５速では前記第２クラッチＣ２が作動するので第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は、図４に示されているように、第１、第２、第３、第４、第５、第６ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６を有する第４レバーＬ４を形成する。
即ち、第４レバーＬ４における第１ノードＮ１は第２遊星ギヤセット３の第４作動要素Ｆ、第２ノードＮ２は第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａと第２遊星ギヤセット３の第５作動要素Ｇ、第３ノードＮ３は第２遊星ギヤセット３の第６作動要素Ｈ、第４ノードＮ４は第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄ、第５ノードＮ５は第１遊星ギヤセット１の第３作動要素Ｅと第２遊星ギヤセット３の第７作動要素Ｉ、第６ノードＮ６は第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊにそれぞれ対応され、この状態でＤレンジ４、５速の変速比を可視化することができる。
【００３０】
（Ｄレンジ４速）
前記のようなＤレンジ３速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第１クラッチＣ１を解放させ第２ブレーキＢ２を作動させる。それによって、入力要素が第２ノードＮ２である第１、第２単純遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２の太陽ギヤＳ１と遊星キャリアＣａ２になって入力が行われる状態で反力要素が第６ノードＮ６である第３、第４単純遊星ギヤセットＰＧ３、ＰＧ４の太陽ギヤＳ３と遊星キャリアＣａ４になる。
従って、第１ノードＮ１である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて４速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第１ノードＮ１と反力要素である第６ノードＮ６とを連結する線が４速速度線ｌ４になる。この際、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ４は４速入力であって、これを出力回転数１と比較してみると、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ４が出力回転数である１より小さいため増速が行われるオーバドライブであり、入力が同一である場合には出力回転数が１である３速より高速になることがわかる。
また、４速状態では第３、第４、第５ノードＮ３、Ｎ４、Ｎ５が出力方向と同一方向に回転するが、出力回転数より小さい回転数で駆動されるので、出力回転数より高い回転数で空回転する作動要素による動力損失が防止される。
【００３１】
（Ｄレンジ５速）
前記のようなＤレンジ４速状態でスロットル開度を増大させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第２ブレーキＢ２を解放させ第１ブレーキＢ１を作動させる。それによって、入力要素が第２ノードＮ２である第１、第２単純遊星ギヤセットＰＧ１、ＰＧ２の太陽ギヤＳ１と遊星キャリアＣａ２になって入力が行われる状態で反力要素が第６ノードＮ６から第４ノードＮ４である第１単純遊星ギヤセットＰＧ１の遊星キャリアＣａ１に転換される。
従って、第１ノードＮ１である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じて５速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第１ノードＮ１と反力要素である第４ノードＮ４とを連結する線が５速速度線ｌ５になる。この際、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ５は５速入力であって、これを４速速度線ｌ４と比較してみると、第２ノードＮ２に入力される回転数Ｄ５が４速より小さいのでオーバドライブであることはもちろん、入力が同一である場合には出力回転数が４速より高速になることがわかる。
また、５速状態では第３ノードＮ３が出力方向と同一方向に回転するが、出力回転数より小さい回転数で駆動されるので、出力回転数より高い回転数で空回転する作動要素による動力損失が防止される。この際、第５、第６ノードＮ５、Ｎ６は出力回転の逆方向に駆動される。
【００３２】
（Ｒレンジ１速）
一方、変速レバーでＲレンジを選択しスロットル開度を増加させると、トランスミッション制御ユニットＴＣＵは第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２を解放させ、第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２を作動させる。
従って、Ｒレンジ１速で第１、第２レバーＬ１、Ｌ２は、図５に示されているように、第１、第２、第３、第４、第５、第６ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６を有する第５レバーＬ５を形成する。
即ち、第５レバーＬ５における第１ノードＮ１は第２遊星ギヤセット３の第４作動要素Ｆ、第２ノードＮ２は第２遊星ギヤセット３の第５作動要素Ｇ、第３ノードＮ３は第２遊星ギヤセット３の第６作動要素Ｈ、第４ノードＮ４は第１遊星ギヤセット１の第３作動要素Ｅと第２遊星ギヤセット３の第７作動要素Ｉ、第５ノードＮ５は第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄと第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊ、第６ノードＮ６は第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａにそれぞれ対応され、この状態でＲレンジ１速の変速比を可視化することができる。
【００３３】
Ｒレンジで第１、第２クラッチＣ１、Ｃ２が解放され第１、第２ブレーキＢ１、Ｂ２が作動するので、入力要素が第６ノードＮ６である第１遊星ギヤセット１の第１作動要素Ａになって入力が行われる状態で第５ノードＮ５である第１遊星ギヤセット１の第２作動要素Ｄと第２遊星ギヤセット３の第８作動要素Ｊが反力要素として作用して第１ノードＮ１である第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４に固定連結されたトランスファドライブギヤＴＤを通じてＲレンジ１速の変速比が出力される。
即ち、前記第４単純遊星ギヤセットＰＧ４の太陽ギヤＳ４を通じて出力される回転数を“１”と仮定するとき、出力要素である第１ノードＮ１と反力要素である第５ノードＮ５とを連結する線が後進１速速度線ｌ６になる。この際、第６ノードＮ６に入力される回転数ＲＥＶは後進１速入力であって、第６ノードＮ６に入力される回転数は出力方向に対して逆方向であることがわかる。
前記第６ノードＮ６に入力される回転数ＲＥＶは実質的に逆回転することではなく出力回転数を“１”と仮定したため出力の逆方向を可視化させるだけである。
また、Ｒレンジ１速状態では第２、第３、第４ノードＮ２、Ｎ３、Ｎ４が出力方向と同一方向に回転するが、出力回転数より小さい回転数で駆動される。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように、本発明による５速自動変速機用パワートレーンは４つの単純遊星ギヤセットと４つの摩擦要素の組合せから構成されて前進５速と後進１速の変速比を実現するのでオーバドライブ時最終出力要素より高速で回転する要素を除去して動力損失を最少化させ、摩擦要素による動力損失はもちろんパワートレーンのサイズ及び重量を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンの構成図である。
【図２】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンの概念図である。
【図３】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンのＤレンジ１、２、３速における速度線図である。
【図４】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンのＤレンジ４、５速における速度線図である。
【図５】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンのＲレンジ１速における速度線図である。
【図６】本発明に係わる５速自動変速機用パワートレーンを制御するための各変速段別摩擦要素作動表である。
【符号の説明】
１ 第１遊星ギヤセット
３ 第２遊星ギヤセット
１０ 入力軸
２０ 変速機ハウジング
１００ エンジン
Ｔ トルクコンバータ
Ａ 第１作動要素
Ｄ 第２作動要素
Ｅ 第３作動要素
Ｆ 第４作動要素
Ｇ 第５作動要素
Ｈ 第６作動要素
Ｉ 第７作動要素
Ｊ 第８作動要素
ＴＤ トランスファドライブギヤ
Ｂ１ 第１ブレーキ
Ｂ２ 第２ブレーキ
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｌ１ 第１レバー
Ｌ２ 第２レバー
Ｌ３ 第３レバー
Ｌ４ 第４レバー
Ｌ５ 第５レバー
ｌ１ Ｄレンジ１速速度線
ｌ２ Ｄレンジ２速速度線
ｌ３ Ｄレンジ３速速度線
ｌ４ Ｄレンジ４速速度線
ｌ５ Ｄレンジ５速速度線
ｌ６ 後進１速速度線
Ｎ１ 第１ノード
Ｎ２ 第２ノード
Ｎ３ 第３ノード
Ｎ４ 第４ノード
Ｎ５ 第５ノード
Ｎ６ 第６ノード
Ｐ１ 第１単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｐ２ 第２単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｐ３ 第３単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｐ４ 第４単純遊星ギヤセットのピニオンギヤ
Ｒ１ 第１単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｒ２ 第２単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｒ３ 第３単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｒ４ 第４単純遊星ギヤセットのリングギヤ
Ｓ１ 第１単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｓ２ 第２単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｓ３ 第３単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｓ４ 第４単純遊星ギヤセットの太陽ギヤ
Ｃａ１ 第１単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
Ｃａ２ 第２単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
Ｃａ３ 第３単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
Ｃａ４ 第４単純遊星ギヤセットの遊星キャリア
ＰＧ１ 第１単純遊星ギヤセット
ＰＧ２ 第２単純遊星ギヤセット
ＰＧ３ 第３単純遊星ギヤセット
ＰＧ４ 第４単純遊星ギヤセット
Claims (1)
- シングルピニオン遊星ギヤセットである単純遊星ギヤセット（ＰＧ１）であって、太陽ギヤ（Ｓ１）が第１作動要素（Ａ）、遊星キャリア（Ｃａ１）が第２作動要素（Ｄ）、リングギヤ（Ｒ１）が第３作動要素（Ｅ）として各々設定され、前記第１作動要素（Ａ）である太陽ギヤ（Ｓ１）が入力軸（１０）に固定連結された第１遊星ギヤセット（１）と；
ダブルピニオン遊星ギヤセットである第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）と、シングルピニオン遊星ギヤセットである第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）とダブルピニオン遊星ギヤセットである第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の組合せからなって第４、第５、第６、第７、第８作動要素（Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ）を形成し、前記第４作動要素（Ｆ）が第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の太陽ギヤ（Ｓ４）、第５作動要素（Ｇ）が第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の遊星キャリア（Ｃａ２）、第６作動要素（Ｈ）が第２、第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ２、ＰＧ３）のリングギヤ（Ｒ２、Ｒ３）、第７作動要素（Ｉ）が第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の太陽ギヤ（Ｓ２）と第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の遊星キャリア（Ｃａ３）と第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）のリングギヤ（Ｒ４）、第８作動要素（Ｊ）が第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の太陽ギヤ（Ｓ３）と第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の遊星キャリア（Ｃａ４）として各々設定され、第２単純遊星ギヤセット（ＰＧ２）の太陽ギヤ（Ｓ２）とリングギヤ（Ｒ２）とが第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の遊星キャリア（Ｃａ３）とリングギヤ（Ｒ３）とに各々固定連結され、第３単純遊星ギヤセット（ＰＧ３）の太陽ギヤ（Ｓ３）と遊星キャリア（Ｃａ３）とが第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の遊星キャリア（Ｃａ４）とリングギヤ（Ｒ４）とに各々固定連結され、第４単純遊星ギヤセット（ＰＧ４）の太陽ギヤ（Ｓ４）がトランスファドライブギヤ（ＴＤ）に固定連結された第２遊星ギヤセット（２）と；
第１遊星ギヤセット（１）の第１、第２作動要素（Ａ、Ｄ）から第２遊星ギヤセット（２）の第５、第６作動要素（Ｇ、Ｈ）に伝達される動力を断続することが可能であるようにこれらの間に各々可変連結された第２、第１クラッチ（Ｃ２、Ｃ１）と；
第１遊星ギヤセット（１）の第２作動要素（Ｄ）と第２遊星ギヤセット（２）の第８作動要素（Ｊ）とが選択的な反力要素として作用することが可能であるように、それらと変速機ハウジング（２０）との間に各々可変連結された第１、第２ブレーキ（Ｂ１、Ｂ２）と；を備えることを特徴とする５速自動変速機用パワートレーン。
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