JP5902438B2 - 車両用多段変速機のギヤトレーン - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される多段変速機のギヤトレーンに係り、より詳しくは前進９速および後進１速の変速が可能な変速機のギヤ列の構造に関する。

従来、車両に搭載するために開発された９速以上の変速機は、多数の変速段を実現するために、一般に、下記先行技術文献のように４つ以上の遊星ギヤセットを備えている。
ところが、上述したように多数の遊星ギヤセットを使用すると、相対的に変速機の体積または全長が大きくなる傾向があって、車両への搭載性が低下し、遊星ギヤセットは単純外接ギヤ列や単純内接ギヤ列などに比べてその動力伝達効率が下がるので、動力伝達効率の面で不利な点がある。（特許文献１，２）

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

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、遊星ギヤセットの数を減らし変速機の体積および全長を相対的に縮小してコンパクトに構成できるようにし、変速機の車両への搭載性を大幅に向上させ、且つ動力伝達効率を向上できるようにし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。

このような目的を達成するための、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た入力軸および出力軸と、
前記出力軸に同心軸をなして設置され、前記出力軸に連結された一つの回転要素を含んで４つの回転要素を備えた複合遊星ギヤ装置と、
前記入力軸と前記複合遊星ギヤ
装置の残りの３つの回転要素とをそれぞれ外接噛合で連結できるように設けられた第１外接ギヤ対、第２外接ギヤ対および第３外接ギヤ対と、
前記複合遊星ギヤ装置の３つの回転要素がそれぞれ前記第１外接ギヤ対、第２外接ギヤ対および第３外接ギヤ対を介して前記入力軸に連結される状態を断続できるように設けられた第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチと、
前記複合遊星ギヤ装置の前記出力軸に連結された回転要素以外の回転要素のいずれか一つと前記入力軸とを一連の２つの外接噛合で連結できるように設けられた外接ギヤ列と、
前記外接ギヤ列の動力伝達経路を断続できるように設けられた第４クラッチと、
前記第２外接ギヤ対と第３外接ギヤ対の回転を拘束できるようにそれぞれ設けられた第１ブレーキおよび第２ブレーキとを含んでなり、
前記第１外接ギヤ対は前記入力軸と同心軸をなして回転する第１駆動ギヤ、および前記出力軸と同心軸をなして回転する第１被動ギヤからなり、
前記第２外接ギヤ対は前記入力軸と同心軸をなして回転する第２駆動ギヤ、および前記出力軸と同心軸をなして回転する第２被動ギヤからなり、
前記第３外接ギヤ対は前記入力軸と同心軸をなして回転する第３駆動ギヤ、および前記出力軸と同心軸をなして回転する第３被動ギヤからなり、
前記第１クラッチは前記入力軸と前記第１駆動ギヤとを選択的に連結するように設置され、
前記第２クラッチは前記入力軸と前記第２駆動ギヤとを選択的に連結するように設置され、
前記第３クラッチは前記入力軸と前記第３駆動ギヤとを選択的に連結するように設置されたことを特徴とする。

本発明は、所望の水準の多段変速段を実現するにあたり、遊星ギヤセットの数を減らし変速機の体積および全長を相対的に縮小しコンパクトに構成できる結果、変速機の車両への搭載性を大幅に向上し、且つ動力伝達効率を向上できる効果がある。

本発明に係る車両用多段変速機のギヤトレーンを示す図である。 本発明に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの各変速段別摩擦要素作動表である。 本発明に係る車両用多段変速機のギヤトレーンが実現する各変速段別ギヤ比と段間比を示す図である。

図１を参照すると、本発明に係る車両用多段変速機のギヤトレーンの実施例は、互いに平行に配置された入力軸１および出力軸３と、前記出力軸３に同心軸をなして設置され、前記出力軸３に連結した一つの回転要素を含んで４つの回転要素を備えた複合遊星ギヤ装置５と、前記入力軸１と前記複合遊星ギヤ装置５の残りの３つの回転要素とをそれぞれ外接噛合で連結できるように設けられた第１外接ギヤ対７、第２外接ギヤ対９および第３外接ギヤ対１１と、前記複合遊星ギヤ装置５の３つの回転要素がそれぞれ前記第１外接ギヤ対７、第２外接ギヤ対９および第３外接ギヤ対１１を介して前記入力軸１に連結する状態を断続できるように設けられた第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２および第３クラッチＣＬ３と、前記複合遊星ギヤ装置５の前記出力軸３に連結した回転要素以外の回転要素のいずれか一つと前記入力軸１とを一連の２つの外接噛合で連結できるように設けられた外接ギヤ列１３と、前記外接ギヤ列１３の動力伝達経路を断続できるように設けられた第４クラッチと、前記第２外接ギヤ対と第３外接ギヤ対の回転を拘束できるようにそれぞれ設けられた第１ブレーキおよび第２ブレーキとを含んでなる。

すなわち、それぞれ３つの回転要素を持つ２つの単純遊星ギヤ装置を軸方向に互いに連結して４つの回転要素を備えた複合遊星ギヤ装置５を構成し、この４つの回転要素のうち３つの回転要素に第１外接ギヤ対７、第２外接ギヤ対９および第３外接ギヤ対１１を介して前記入力軸１の動力をそれぞれのギヤ比で変速して入力できるようにし、残りの一つの回転要素を前記出力軸３に連結し、変速した動力を引き出すことができるように構成している。

また、前記入力軸１からの動力を前記外接ギヤ列１３を介して前記複合遊星ギヤ装置５の一つの回転要素へ選択的に伝達できるようにしており、前記複合遊星ギヤ装置５の変速作用のために前記回転要素の一部を拘束できるように前記第１ブレーキＢＫ１と前記第２ブレーキＢＫ２を備えている。

前記複合遊星ギヤ装置５はそれぞれ３つの回転要素を持つシングルピニオン単純遊星ギヤ装置の２つを，それぞれ互いに異なる２つの回転要素を互いに常時連結させて構成する。

すなわち、本実施例において、前記複合遊星ギヤ装置５は、それぞれ３つの回転要素を持つ第１遊星ギヤセットＰＧ１と第２遊星ギヤセットＰＧ２のキャリアとリングギヤを互いに常時連結させて構成したＣＲ−ＣＲ式複合遊星ギヤ装置からなる。

したがって、前記第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１キャリアＣ１と前記第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２リングギヤＲ２は互いに常時連結して前記出力軸３に連結し、前記第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１サンギヤ（ｓｕｎ ｇｅａｒ）Ｓ１は前記第１外接ギヤ対７を介して前記入力軸１に連結し、前記第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１リングギヤＲ１と前記第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２キャリアＣ２は互いに常時連結して前記第２外接ギヤ対９を介して前記入力軸１に連結し、前記第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２サンギヤＳ２は前記第３外接ギヤ対１１を介して前記入力軸１に連結した構造となる。

前記第１外接ギヤ対７は、前記入力軸１と同心軸をなして回転する第１駆動ギヤ７−１、および前記出力軸３と同心軸をなして回転する第１被動ギヤ７−２からなり、前記第２外接ギヤ対９は、前記入力軸１と同心軸をなして回転する第２駆動ギヤ９−１、および前記出力軸３と同心軸をなして回転する第２被動ギヤ９−２からなり、前記第３外接ギヤ対１１は、前記入力軸１と同心軸をなして回転する第３駆動ギヤ１１−１、および前記出力軸３と同心軸をなして回転する第３被動ギヤ１１−２からなる。

前記第１クラッチＣＬ１は前記入力軸１と前記第１駆動ギヤ７−１との間を断続できるように設けられ、前記第２クラッチＣＬ２は前記入力軸１と前記第２駆動ギヤ９−１との間を断続できるように設けられ 、前記第３クラッチＣＬ３は前記入力軸１と前記第３駆動ギヤ１１−１との間を断続できるように設けられる。

前記第１ブレーキＢＫ１は、前記第１遊星ギヤセットＰＧ１の第１リングギヤＲ１と前記第２遊星ギヤセットＰＧ２の第２キャリアＣ２に一体に連結したた前記第２被動ギヤ９−２に連結され、前記第２ブレーキＢＫ２は前記第３駆動ギヤ１１−１に連結される。

したがって、前記第１ブレーキＢＫ１が作動すると、前記第１リングギヤＲ１と第２キャリアＣ２のみならず、前記第２被動ギヤ９−２と第２駆動ギヤ９−１もその回転が拘束され、前記第２ブレーキＢＫ２が作動すると、前記第３駆動ギヤ１１−１のみならず、前記第３被動ギヤ１１−２と第２サンギヤＳ２もその回転が拘束される。

前記外接ギヤ列１３と第４クラッチＣＬ４は、前記入力軸１と前記複合遊星ギヤ装置５の回転要素との間に、前記第３外接ギヤ対１１と第３クラッチＣＬ３に対して並列に設置される。

すなわち、前記外接ギヤ列１３は、前記第４クラッチＣＬ４と直列に連結され、一端は前記入力軸１に連結され、他端は前記複合遊星ギヤ装置５の回転要素である第２サンギヤＳ２に連結されることにより、前記第３外接ギヤ対１１および第３クラッチＣＬ３と並列状態を成して前記入力軸１と複合遊星ギヤ装置５とを連結する構造である。

より具体的に、前記外接ギヤ列１３は、前記入力軸１に連結され、入力軸１と同心軸をなして回転する第１外接ギヤ１３−１と、前記第４クラッチＣＬ４を介して前記複合遊星ギヤ装置５の回転要素に連結され、前記出力軸３と同心軸をなして回転する第３外接ギヤ１３−３と、前記第１外接ギヤ１３−１と第３外接ギヤ１３−３にそれぞれ外接するように設置された第２外接ギヤ１３−２とから構成される。

すなわち、前記入力軸１から順次第１外接ギヤ１３−１、第２外接ギヤ１３−２、第３外接ギヤ１３−３および第４クラッチＣＬ４が直列に連結して前記第２サンギヤＳ２に連結される。

上述したように構成された車両用多段変速機のギヤトレーンは、図２に示すように、前記第１クラッチＣＬ１〜第４クラッチＣＬ４、第１ブレーキＢＫ１および第２ブレーキＢＫ２からなる合計６個の摩擦要素を選択的に作動させて、前進９速の変速段および後進１速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、図２から分かるように、全ての変速段をそれぞれ２つの摩擦要素の作用で実現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残りの一つの摩擦要素を変更して、隣接する他の変速段に変速する、いわゆる順次変速が可能である。

また、上述したような車両用多段変速機のギヤトレーンは、図３に示すように、６速を１：１の変速比にして、それ以前の変速段では減速が行われ、それ以後の変速段では増速が行われるよう各変速比が実現されるように構成することができ、隣接した変速段間の段間比が均一かつ適切な水準で実現できるため、過度な段間比による変速衝撃の防止はもとより、適切な水準の段間比で実質的な変速効果を得ることができる。

以上、本発明を特定の実施例に関連して図示および説明したが、特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を外れない限度内において、本発明に多様な改良および変化を加え得ることは、当該分野における通常の知識を有する者にとって自明である。

本発明は、車両に搭載される多段変速機のギヤトレーンに係り、前進９速および後進１速の変速が可能な変速機ギヤ列の構造の分野に適用できる。

１ 入力軸
３ 出力軸
５ 複合遊星ギヤ装置
７ 第１外接ギヤ対
９ 第２外接ギヤ対
１１ 第３外接ギヤ対
１３ 外接ギヤ列
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
ＢＫ１ 第１ブレーキ
ＢＫ２ 第２ブレーキ
ＰＧ１ 第１遊星ギヤセット
ＰＧ２ 第２遊星ギヤセット
７−１ 第１駆動ギヤ
７−２ 第１被動ギヤ
９−１ 第２駆動ギヤ
９−２ 第２被動ギヤ
１１−１ 第３駆動ギヤ
１１−２ 第３被動ギヤ
１３−１ 第１外接ギヤ
１３−２ 第２外接ギヤ
１３−３ 第３外接ギヤ

Claims (8)

1. 互いに平行に配置された入力軸および出力軸と、
   前記出力軸に同心軸をなして設置され、前記出力軸に連結された一つの回転要素を含んで４つの回転要素を備えた複合遊星ギヤ装置と、
   前記入力軸と前記複合遊星ギヤ装置の残りの３つの回転要素とをそれぞれ外接噛合で連結できるように設けられた第１外接ギヤ対、第２外接ギヤ対および第３外接ギヤ対と、
   前記複合遊星ギヤ装置の３つの回転要素がそれぞれ前記第１外接ギヤ対、第２外接ギヤ対および第３外接ギヤ対を介して前記入力軸に連結される状態を断続できるように設けられた第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチと、
   前記複合遊星ギヤ装置の前記出力軸に連結された回転要素以外の回転要素のいずれか一つと前記入力軸とを一連の２つの外接噛合で連結できるように設けられた外接ギヤ列と、
   前記外接ギヤ列の動力伝達経路を断続できるように設けられた第４クラッチと、
   前記第２外接ギヤ対と第３外接ギヤ対の回転を拘束できるようにそれぞれ設けられた第１ブレーキおよび第２ブレーキとを含んでなり、
   前記第１外接ギヤ対は前記入力軸と同心軸をなして回転する第１駆動ギヤ、および前記出力軸と同心軸をなして回転する第１被動ギヤからなり、
   前記第２外接ギヤ対は前記入力軸と同心軸をなして回転する第２駆動ギヤ、および前記出力軸と同心軸をなして回転する第２被動ギヤからなり、
   前記第３外接ギヤ対は前記入力軸と同心軸をなして回転する第３駆動ギヤ、および前記出力軸と同心軸をなして回転する第３被動ギヤからなり、
   前記第１クラッチは前記入力軸と前記第１駆動ギヤとを選択的に連結するように設置され、
   前記第２クラッチは前記入力軸と前記第２駆動ギヤとを選択的に連結するように設置され、
   前記第３クラッチは前記入力軸と前記第３駆動ギヤとを選択的に連結するように設置されたことを特徴とする車両用多段変速機のギヤトレーン。
2. 前記複合遊星ギヤ装置は、それぞれ３つの回転要素を持つシングルピニオン単純遊星ギ
   ヤ装置２つを、それぞれ互いに異なる２つの回転要素を互いに常時連結させて構成したこ
   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. 前記複合遊星ギヤ装置は、それぞれ３つの回転要素を持つ第１遊星ギヤセットと第２遊星ギヤセットのキャリアとリングギヤを互いに常時連結させて構成したＣＲ−ＣＲ式複合遊星ギヤ装置からな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遊星ギヤセットの第１キャリアと前記第２遊星ギヤセットの第２リングギヤは
   互いに常時連結されて前記出力軸に連結され、
   前記第１遊星ギヤセットの第１サンギヤは前記第１外接ギヤ対を介して前記入力軸に連
   結され、
   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キャリアは
   互いに常時連結されて前記第２外接ギヤ対を介して前記入力軸に連結され、
   前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤは前記第３外接ギヤ対を介して前記入力軸に連
   結されたことを特徴とする請求項３に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
5. 前記第１ブレーキは第１遊星ギヤセットの第１リングギヤ、および第２遊星ギヤセットの第２キャリアに一体に連結された前記第２被動ギヤに連結され、
   前記第２ブレーキは前記第３駆動ギヤに連結された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。
6. 前記第１ブレーキは前記第２被動ギヤを選択的に固定するように設置され、
   前記第２ブレーキは前記第３駆動ギヤを選択的に固定するように設置されたことを特徴
   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。
7. 互いに平行に配置された入力軸および出力軸と、
   前記出力軸に同心軸をなして設置され、前記出力軸に連結された一つの回転要素を含んで４つの回転要素を備えた複合遊星ギヤ装置と、
   前記入力軸と前記複合遊星ギヤ装置の残りの３つの回転要素とをそれぞれ外接噛合で連結できるように設けられた第１外接ギヤ対、第２外接ギヤ対および第３外接ギヤ対と、
   前記複合遊星ギヤ装置の３つの回転要素がそれぞれ前記第１外接ギヤ対、第２外接ギヤ対および第３外接ギヤ対を介して前記入力軸に連結される状態を断続できるように設けられた第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチと、
   前記複合遊星ギヤ装置の前記出力軸に連結された回転要素以外の回転要素のいずれか一つと前記入力軸とを一連の２つの外接噛合で連結できるように設けられた外接ギヤ列と、
   前記外接ギヤ列の動力伝達経路を断続できるように設けられた第４クラッチと、
   前記第２外接ギヤ対と第３外接ギヤ対の回転を拘束できるようにそれぞれ設けられた第１ブレーキおよび第２ブレーキとを含んでなり、
   前記外接ギヤ列と前記第４クラッチは、前記入力軸と前記複合遊星ギヤ装置の回転要素との間に、前記第３外接ギヤ対と前記第３クラッチに対して並列に設置されたことを特徴とする車両用多段変速機のギヤトレーン。
8. 前記外接ギヤ列は、
   前記入力軸に連結され、前記入力軸と同心軸をなして回転する第１外接ギヤと、
   前記第４クラッチを介して前記複合遊星ギヤ装置の回転要素に連結され、前記出力軸と
   同心軸をなして回転する第３外接ギヤと、
   前記第１外接ギヤと前記第３外接ギヤにそれぞれ外接するように設置された第２外接ギヤとから構成されることを特徴とする請求項７に記載の車両用多段変速機のギヤトレーン。
   
   

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