JP4671274B2 - 自動変速機の6速パワートレイン - Google Patents
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Description
図14に示すように、米国特許の6速パワートレイン構造は、1つのダブルピニオン遊星ギアセットPG1と、2つのシングルピニオン遊星ギアセットPG2、PG3とを組み合わせ、第1遊星キャリア4が入力軸2に固定連結され、第2遊星キャリア22が常に出力要素として作用する構造となっている。
一方、第1遊星キャリア4は、第1サンギア18及び第3遊星キャリア14に、各々第1クラッチC1及び第2クラッチC2を介して可変連結される。
また、固定連結された第2、3サンギア12、10を停止できるように第1ブレーキB1が備えられ、第3遊星キャリア14を停止できるように第2ブレーキB2が備えられ、第1、3リングギア6、8を停止できるように第3ブレーキB3が備えられ、第1サンギア18を停止できるように第4ブレーキB4が備えられる。
(1)前進3速で、第1サンギア18が入力軸の回転速度に比べて2倍以上の速度で回転する(表3を参照)のはもちろん、非作動摩擦要素である第4ブレーキB4もまた、同じ速度でスリップが発生する(表4を参照)。
通常、4速で1:1の変速比をなす6速自動変速機における3速は、追越加速のときに頻繁に使用するため、このような場合に高速回転の要素が常に存在すると、自動変速機の耐久性が低下する。
特に、前進6速D6を調べると、摩擦要素のスリップ速度の合計が大きすぎるため、耐久性に関する問題点は、前進6速でさらに大きいことが分かる。
前記第1リングギアは、前記第3遊星キャリアに固定連結されると同時に、前記第4リングギアに固定連結され、
前記第1遊星キャリアは、前記第4遊星キャリアに固定連結され、
前記第1サンギアは、前記第2サンギアに固定連結され、
前記第2リングギアは、前記変速機ケースに固定連結されることによって常に固定され、
前記第2遊星キャリアは、前記第3リングギアに固定連結され、
前記第3遊星キャリアは、前記出力ギアに固定連結されることによって常に出力要素として作用し、
前記第4サンギアは、第1クラッチを介して前記入力軸に可変連結され、
固定連結された前記第1遊星キャリアと前記第4遊星キャリアは、第2クラッチを介して前記入力軸に可変連結され、
前記第3サンギアは、第3クラッチを介して前記入力軸に可変連結され、
固定連結された前記第1遊星キャリアと前記第4遊星キャリアは、第1ブレーキを介して前記変速機ケースに連結されることによって可変停止し、
前記第2サンギアは、第2ブレーキを介して前記変速機ケースに連結されることによって可変停止することを特徴とする
このような本発明による自動変速機の6速パワートレインにおいて、入力軸、出力ギア、そして第1、2、3クラッチの配置は多様に変形できる。
このとき、前記第3クラッチ及び第1クラッチは、前記第3遊星ギアセットの前記入力軸側に配置され、前記第2クラッチは、前記第2遊星ギアセットの前記入力軸から遠い側に配置されるのが好ましい。
このとき、前記第1、2、3クラッチは、前記第3遊星ギアセットから前記入力軸の方向に、第3クラッチ、第1クラッチ、及び第2クラッチの順序で配置されることができる。
または、前記第1、2、3クラッチは、前記第3遊星ギアセットから前記入力軸の方向に、第3クラッチ、第2クラッチ、そして第1クラッチの順序で配置されることができる。
第3例としては、前記入力軸は、前記第2遊星ギアセットに対して前記出力ギアとは反対側に配置され、前記第1、2、3クラッチの全ては、前記第2遊星ギアセットの前記入力軸側に配置されることができる。
また、シングルピニオン遊星ギアセットを最大限活用することによって、動力伝達による損失が最少化する。
さらに、遊星ギアセットの作動要素の担当トルクの分散が少なくなることによって、高容量負荷に適する。
図1は本発明の第1実施例による自動変速機の6速パワートレインの構成図であり、図2は本発明の第2実施例による自動変速機の6速パワートレインの構成図であり、図3は本発明の第3実施例による自動変速機の6速パワートレインの構成図であり、図4は本発明の第4実施例による自動変速機の6速パワートレインの構成図である。
第1遊星ギアセットPG1はシングルピニオン遊星ギアセットであって、作動要素として第1サンギアS1、第1遊星キャリアPC1、及び第1リングギアR1を含む。第1遊星キャリアPC1には、第1リングギアR1と第1サンギアS1にギア結合する第1ピニオンギアP1が連結されている。
第1遊星キャリアPC1は、第4遊星キャリアPC4に固定連結される。
第1サンギアS1は、第2サンギアS2に固定連結される。
第2リングギアR2は、変速機ケース300に固定連結されることによって常に固定される。
第2遊星キャリアPC2は、第3リングギアR3に固定連結される。
第3遊星キャリアPC3は、出力ギア200に固定連結されることによって常に出力要素として作用する。
固定連結された第1遊星キャリアPC1と第4遊星キャリアPC4のいずれか1つ以上は、第2クラッチC2を介して入力軸100に可変連結される。
第3サンギアS3は、第3クラッチC3を介して入力軸100に可変連結される。
固定連結された第1遊星キャリアPC1と第4遊星キャリアPC4のいずれか1つ以上は、第1ブレーキB1を介して変速機ケース300に連結されることによって可変停止する。
第2サンギアS2は、第2ブレーキB2を介して変速機ケース300に連結されることによって可変停止する。
このような複合遊星ギアセットCPGについて、以下では、第1遊星ギアセットPG1のリングギア/サンギアのギア比が、第4遊星ギアセットPG4のリングギア/サンギアのギア比と同一であると仮定して説明する。
具体的には、第3クラッチC3及び第1クラッチC1は第3遊星ギアセットPG3の入力軸100側に配置され、第2クラッチC2は第2遊星ギアセットPG2の入力軸100から遠い側に配置される。
このようなワンウェイクラッチOWCにより、第1ブレーキB1を作動せずに第3クラッチC3だけを作動することによって第1速が実現できる。
以下に、本発明の実施例による自動変速機の6速パワートレインの作動について、詳細に説明する。以下の説明は本発明の第1実施例乃至第4実施例に共通に適用できる。
図5に示すように、本発明に係る自動変速機の6速パワートレインは、1速D1では第3クラッチC3及び第1ブレーキB1を、2速D2では第3クラッチC3及び第2ブレーキB2を、3速D3では第3クラッチC3及び第1クラッチC1を、4速D4では第3クラッチC3及び第2クラッチC2を、5速D5では第1クラッチC1及び第2クラッチC2を、そして前進6速D6では第2クラッチC2及び第2ブレーキB2を各々作動させる。
そして、変速段Rでは、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を作動させる。
従って、第4遊星ギアセットPG4の作動要素は、第1遊星ギアセットPG1の作動要素と同じ回転特定を示すので、第1遊星ギアセットPG1の作動要素で代表して簡略に示すことができる。
第2遊星ギアセットPG2の第2リングギアR2、第2遊星キャリアPC2、そして第2サンギアS2は、レバー線図上に3つの順次作動ノードN3、N5、N6を形成する。
第3遊星ギアセットPG3の第3サンギアS3、第3遊星キャリアPC3、そして第3リングギアR3は、レバー線図上に3つの順次作動ノードN1、N2、N5を形成する。
第4遊星ギアセットPG4の第4リングギアR4、第4遊星キャリアPC4、そして第4サンギアS4は、レバー線図上に3つの順次作動ノードN2、N4、N6を形成する。
そして、第2サンギアS2は、第2ブレーキB2を介して変速機ケース300に可変連結される。したがって、第6ノードN6は第2ブレーキB2の作動によって可変停止する。
図7乃至図13で、L1は第1遊星ギアセットPG1のレバー線を、L2は第2遊星ギアセットPG2のレバー線を、そしてL3は第3遊星ギアセットPG3のレバー線を各々示す。
第1リングギアR1と第3遊星キャリアPC3が固定連結されているので、第1遊星ギアセットPG1のレバー線L1と第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3は第2ノードN2で会うようになる。
第2遊星キャリアPC2と第3リングギアR3が固定連結されているので、第2遊星ギアセットPG2のレバー線L2と第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3は第5ノードN5で会うようになる。
そして、第2リングギアR2は変速機ケース300に固定連結されているので、第3ノードN3は常に停止状態を維持するようになる。
第1速では第3クラッチC3が作動するので、図7に示すように、第1ノードN1の第3サンギアS3は入力軸100と同一の速度で回転する。また、第1ブレーキB1が作動するので、第4ノードN4は停止する。
つまり、第2遊星ギアセットPG2が形成する第3、5、6ノードN3、N5、N6に関しては、第3ノードN3は停止状態、第5、6ノードN5、N6は負の速度で回転する。
第1遊星ギアセットPG1が形成する第2、4、6ノードN2、N4、N6に関しては、負の速度で回転する第6ノードN6と、停止状態である第4ノードN4とを連結することで、レバー線L1が形成される。
従って、第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3は、図7に示すように、右側下方に傾いて形成され、その出力要素である第3遊星キャリアPC3は入力軸100の回転速度に比べて非常に低い速度で回転する。
従って、第3ノードN3及び第6ノードN6が全て停止するので、第2遊星ギアセットPG2のレバー線L2は停止状態で水平線を描くようになる。これは第2遊星ギアセットPG2の第5ノードN5も停止することを意味する。
従って、第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3は、第1速に比べて反時計方向に多少回転した状態となる。したがって、出力要素である第3遊星キャリアPC3は第1速に比べて増加した速度で回転する。
このような第2速では、第2遊星ギアセットPG2が停止した状態であるので、変速のための動力伝達経路には第3遊星ギアセットPG3だけが関与する。
従って、停止した第3ノードN3及び入力速度で回転する第6ノードN6によって、第2遊星ギアセットPG2のレバー線L2が決定される。このような第2遊星ギアセットPG2のレバー線L2上の第5ノードN5によって、第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3が決定される。
このような第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3は、第2速に比べて反時計方向に多少回転した状態となる。したがって、出力要素である第3遊星キャリアPC3は第2速に比べて増加した速度で回転する。
このような第3速では、動力伝達経路には第2、3遊星ギアセットPG2、PG3が関与する。
従って、このような条件を満たすレバー線L1、L2、L3の配置は、図10に示すようになる。
つまり、第2遊星ギアセットPG2のレバー線L2は、第3速に比べて反時計方向に回転した状態となる。同様に、第3遊星ギアセットPG3のレバー線L3もまた、第3速に比べて反時計方向に回転した状態となる。したがって、出力要素である第3遊星キャリアPC3は第3速に比べて増加した速度で回転する。
このような第4速では、変速のための動力伝達経路に第1、2、3遊星ギアセットPG1、PG2、PG3が全て関与する。
従って、第1遊星ギアセットPG1のレバー線L1は、入力軸100の回転速度の高さで水平に配置されるようになる。これは第1遊星ギアセットPG1が入力速度で一体に回転することを意味する。
従って、第2ノードN2もまた、入力速度で回転して、したがって、入力速度は変速なしで出力されるようになる。
このような第5速では、第1、2、3遊星ギアセットPG1、PG2、PG3のいずれも、変速のための動力伝達経路に関与しないようになる。
従って、停止した第6ノードN6及び入力速度で回転する第4ノードN4によって、第1遊星ギアセットPG1のレバー線L1が決定される。
従って、第1遊星ギアセットPG1のレバー線L1上の第2ノードN2は、入力速度より速い速度で回転する。これは出力要素である第3遊星キャリアPC3の出力速度が入力速度に比べて増速した状態であることを意味する。
このような第6速では、変速のための動力伝達経路に第1遊星ギアセットPG1だけが関与する。
従って、第1遊星ギアセットPG1のレバー線L1上の第2ノードN2は、図13に示すように負の速度で回転、即ち、逆回転するようになる。
このような後進変速段では、変速のための動力伝達経路に第1遊星ギアセットPG1だけが関与する。
周知のように、追越加速のときには自動変速機に高負荷の動力が入力される。本発明の実施例による自動変速機の6速パワートレインでは、追越加速のときに頻繁に使用する第2、3速で、入力速度より急速に回転する作動要素がない(表9参照)。従って、非作動摩擦要素のスリップ速度もまた、入力軸回転速度より低下することが分かる(表10参照)。
一方、変速のための動力伝達経路に関与する遊星ギアセットの個数が多いほど、これによって損失する動力が増加する。表12と表6を比較すると、本発明の実施例のパワートレインは複数の変速段で、変速のための動力伝達に関与する遊星ギアセットの個数が少ないことが分かる。これによって高い動力伝達効率を提供できることが分かる。
200 出力ギア
300 変速機ケース
PG1、PG2、PG3、PG4 第1、2、3、4遊星ギアセット
S1、S2、S3、S4 第1、2、3、4サンギア
PC1、PC2、PC3、PC4 第1、2、3、4遊星キャリア
R1、R2、R3、R4 第1、2、3、4リングギア
D1〜D6 前進1速〜前進6速
B1、B2、B3、B4 第1、2、3、4ブレーキ
N1〜N6 作動ノード
C1、C2、C3 第1、2、3クラッチ
OWC ワンウェイクラッチ
Claims (12)
- 第1サンギア、第1リングギア、第1遊星キャリアを作動要素として備えた第1遊星ギアセット、第2サンギア、第2リングギア、第2遊星キャリアを作動要素として備えた第2遊星ギアセット、第3サンギア、第3リングギア、第3遊星キャリアを作動要素として備えた第3遊星ギアセット、第4サンギア、第4リングギア、第4遊星キャリアを作動要素として備えた第4遊星ギアセット、入力軸、出力ギア、そして変速機ケースを含み、
前記第1リングギアは、前記第3遊星キャリアに固定連結されると同時に、前記第4リングギアに固定連結され、
前記第1遊星キャリアは、前記第4遊星キャリアに固定連結され、
前記第1サンギアは、前記第2サンギアに固定連結され、
前記第2リングギアは、前記変速機ケースに固定連結されることによって常に固定され、
前記第2遊星キャリアは、前記第3リングギアに固定連結され、
前記第3遊星キャリアは、前記出力ギアに固定連結されることによって常に出力要素として作用し、
前記第4サンギアは、第1クラッチを介して前記入力軸に可変連結され、
固定連結された前記第1遊星キャリアと前記第4遊星キャリアは、第2クラッチを介して前記入力軸に可変連結され、
前記第3サンギアは、第3クラッチを介して前記入力軸に可変連結され、
固定連結された前記第1遊星キャリアと前記第4遊星キャリアは、第1ブレーキを介して前記変速機ケースに連結されることによって可変停止し、
前記第2サンギアは、第2ブレーキを介して前記変速機ケースに連結されることによって可変停止することを特徴とする、自動変速機の6速パワートレイン。 - 前記第1、2、3、4遊星ギアセットは、前記第2遊星ギアセット、前記第1遊星ギアセット、前記第4遊星ギアセット、及び前記第3遊星ギアセットの順序で配置されることを特徴とする、請求項1に記載の自動変速機の6速パワートレイン。
- 前記第1遊星ギアセットの第1リングギアと前記第4遊星ギアセットの第4リングギアとは一体に形成され、
前記第1遊星ギアセットの第1遊星キャリアと前記第4遊星ギアセットの第4遊星キャリアとは一体に形成されることによって、
前記第1遊星ギアセット及び前記第4遊星ギアセットは1つの複合遊星ギアセットを形成することを特徴とする、請求項2に記載の自動変速機の6速パワートレイン。 - 前記入力軸は、前記第3遊星ギアセットに対して前記出力ギアと同じ側に配置され、
前記第1、2、3クラッチのいずれか1つ以上は、前記第3遊星ギアセットの前記入力軸側に配置され、
前記第1、2、3クラッチのいずれか1つ以上は、前記第2遊星ギアセットの前記入力軸から遠い側に配置されることを特徴とする、請求項3に記載の自動変速機の6速パワートレイン。 - 前記第3クラッチ及び第1クラッチは、前記第3遊星ギアセットの前記入力軸側に配置され、
前記第2クラッチは、前記第2遊星ギアセットの前記入力軸から遠い側に配置されることを特徴とする、請求項4に記載の自動変速機の6速パワートレイン。 - 前記入力軸は、前記第3遊星ギアセットに対して前記出力ギアと同じ側に配置され、
前記第1、2、3クラッチの全ては、前記第3遊星ギアセットの前記入力軸側に配置されることを特徴とする、請求項3に記載の自動変速機の6速パワートレイン。 - 前記第1、2、3クラッチは、前記第3遊星ギアセットから前記入力軸の方向に、第3クラッチ、第1クラッチ、及び第2クラッチの順序で配置されることを特徴とする、請求項6に記載の自動変速機の6速パワートレイン。
- 前記第1、2、3クラッチは、前記第3遊星ギアセットから前記入力軸の方向に、第3クラッチ、第2クラッチ、そして第1クラッチの順序で配置されることを特徴とする、請求項6に記載の自動変速機の6速パワートレイン。
- 前記入力軸は、前記第2遊星ギアセットに対して前記出力ギアとは反対側に配置され、
前記第1、2、3クラッチの全ては、前記第2遊星ギアセットの前記入力軸側に配置されることを特徴とする、請求項3に記載の自動変速機の6速パワートレイン。 - 前記第1、2、3クラッチは、前記第2遊星ギアセットから前記入力軸の方向に、第2クラッチ、第1クラッチ、そして第3クラッチの順序で配置されることを特徴とする、請求項9に記載の自動変速機の6速パワートレイン。
- 前記第1ブレーキと並列に配置されるワンウェイクラッチをさらに含むことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の自動変速機の6速パワートレイン。
- 前記第1、2ブレーキは、湿式多板式ブレーキまたはバンドブレーキであることを特徴とする、 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の自動変速機の6速パワートレイン。
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