| 【発明の名称】 |
車両用５速自動変速機のパワートレーン |
| 【発明者】 |
【氏名】李 羲 龍
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| 【要約】 |
【課題】二つの単なる遊星ギヤセットと七とおりの摩擦要素をもって前進５速及び後進１速の変速段を実現できるように構成された車両用５速自動変速機のパワートレーンを提供する。
【解決手段】第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアと第２のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤを相互に固定的に連結し、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤと第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアを相互に固定的に連結してなる複合遊星ギヤセットと、該複合遊星ギヤセットのそれぞれの作動要素中、いずれかの三とおりの作動要素に可変的に入力が行われる三つの入力手段と、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの作動要素中、いずれかの二とおりの作動要素が可変的に出力が行われる二つの出力手段と、反力要素で作動する二つのブレーキを含む構成とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアと第２のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤとを相互に固定的に連結し、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤと第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアとを相互に固定的に連結してなる複合遊星ギヤセットと、該複合遊星ギヤセットのそれぞれの作動要素中、いずれかの三とおりの作動要素に可変的に入力が行われるようにする三つの入力手段と、該第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの作動要素中、いずれかの二とおりの作動要素が可変的に出力が行われるようにする二つの出力手段と、反力要素によって作動するする二つのブレーキとを含む車両用５速自動変速機のパワートレーン。
【請求項２】 前記入力手段は、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤと入力軸との間に介在されてこれを可変的に連結する第１のクラッチと、第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアと入力軸との間に介在されてこれを可変的に連結する第２のクラッチと、第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤと入力軸との間に介在されてこれを可変的に連結する第３のクラッチとからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用５速自動変速機のパワートレーン。
【請求項３】 前記出力手段は、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアとトランスファドライブギヤとの間に介在されてこれを可変的に連結する第４のクラッチと、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤとトランスファドライブギヤとの間に介在されてこれを可変的に連結する第５のクラッチとからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用５速自動変速機のパワートレーン。
【請求項４】 前記ブレーキは、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤと変速機のハウジングとの間でそのリングギヤを反力要素として選択する第１のブレーキと、第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤと変速機のハウジングとの間でその太陽ギヤを反力要素として選択する第２のブレーキとからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用５速自動変速機のパワートレーン。
【請求項５】 前記入出力手段を形成するそれぞれのクラッチには多板クラッチが使用され、ブレーキ手段を形成するそれぞれのブレーキはバンドブレーキにてなることを特徴とする請求項１〜５に記載の車両用５速自動変速機のパワートレーン。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は車両用５速自動変速機のパワートレーンに係り、より詳しくは、二つの遊星ギヤセットと七とおりの摩擦要素をもって前進５速及び後進１速の変速段を実現することによりコンパクト化及び軽量化を図り、前進３速において動力損失を減することを少可能とした車両用５速自動変速機の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、車両の走行速度と負荷の変動に応じて変速比を自動的に制御するトランスミッション制御ユニットを備えている。前記トランスミッション制御ユニットは、パワートレーンに設けられた複数の摩擦要素を作動、あるいは不作動状態で制御し、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）中のいずれかの要素を入力要素とし、そのほかの要素を反力要素として選択して出力段の回転数を調整する。実質的には、前進４速と後進１速との変速比を出力できるパワートレーンを設計するためには、二つの単なる遊星ギヤセットを組合わせた複合遊星ギヤセット及び最小限五とおりの摩擦要素を使用しなければならない。
【０００３】さらに、前記複合遊星ギヤセットは、少なくとも相互に異なる二とおりの要素が相互に共用として使用されうるよう遊星キャリアが相互に直結されるようにするか、太陽ギヤを共用として使用し、遊星キャリアとリングギヤが直結されるようにするか、遊星キャリアとリングギヤが相互に直結されるようにする直結仕組みを有して、四とおりの独立した作動要素を保有することになる。
【０００４】ところで、上記のごときパワートレーンにおいては、前進４速と後進１速の変速段を得られることから、現今の高出力化されているエンジンでは、そのエンジンの性能を十分利用できないという問題点がある。つまり、高出力のエンジンを搭載する車両用自動変速機においては、エンジンの性能を十分活用できないことになると、燃費及び動力性能、さらには駆動性能が低下することになる。
【０００５】このため、現今の高出力エンジンにおいては、当該エンジンの性能を十分活用するための手段として、変速比をより多段化した前進５速後進１速の変速段を有するパワートレーンが提案されている。このような前進５速後進１速の変速段に向けて提案されている従来のパワートレーンは、単なる三つの遊星ギヤセットと六とおりの摩擦要素を必要とするか、単なる三つの遊星ギヤセットと七とおりの摩擦要素を必要とするパワートレーンが提供されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のごとく前進５速後進１速の変速段を提供するために提案されている従来のパワートレーンは、上記のごとく、三つの単なる遊星ギヤセットと六とおりの摩擦要素を必要とするか、三つの単なる遊星ギヤセットと七とおりの摩擦要素を必要とするところ、その構成がきわめて複雑になることはもとより、制御が容易でないという問題点をはらんでいる。さらに、製造コストのアップ要因となり、車両の購買者に経済的な負担を負わせることになり、これに伴う販売競争力の低下という点からも問題点をはらんでいる。
【０００７】
【発明の目的】この発明は上記様々な問題点を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、二つの単なる遊星ギヤセットと七とおりの摩擦要素をもって前進５速及び後進１速の変速段を実現できる車両用５速自動変速機のパワートレーンを提供することにある。この発明の他の目的は、前記目的の実現によりコンパクト及び軽量化を図り、前進３速段で動力損失を減少することができる車両用５速自動変速機のパワートレーンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するためにこの発明のクラッチフックアップは、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアと第２のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤを相互に固定的に連結し、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤと第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアを相互に固定的に連結してなる複合遊星ギヤセットと、該複合遊星ギヤセットのそれぞれの作動要素中、いずれかの三とおりの作動要素に可変的に入力が行われるようにする三つの入力手段と、前記第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの作動要素中、いずれかの二とおりの作動要素が可変的に出力が行われるようにする二つの出力手段と、反力要素で作動するようにする二つのブレーキを含み、前記入力手段は第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤと入力軸との間に介在されてこれを可変的に連結する第１のクラッチと、第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアと入力軸との間に介在されてこれを可変的に連結する第２のクラッチと、第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤと入力軸との間に介在されてこれを可変的に連結する第３のクラッチとからなることを特徴とする。
【０００９】前記出力手段は、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの遊星キャリアとトランスファドライブギヤとの間に介在されてこれを可変的に連結する第４のクラッチと、第１のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤとトランスファドライブギヤとの間に介在されてこれを可変的に連結する第５のクラッチとからなることを特徴とし、前記ブレーキは第１のシングルピニオン遊星ギヤセットのリングギヤと変速機のハウジングとの間でそのリングギヤを反力要素として選択する第１のブレーキと、第２のシングルピニオン遊星ギヤセットの太陽ギヤと変速機のハウジングとの間でその太陽ギヤを反力要素として選択する第２のブレーキとからなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明に従う一実施例について添付図に沿つて詳述する。図１は、この発明に従う自動変速機のパワートレーンを示す図であって、エンジン（Ｅ）の回転動力がトルクコンバータ（Ｔ）でトルク変換されて変速部の入力軸（１）に伝達される仕組みをもっている。
【００１１】この実施例においては、前記入力軸（１）は、トルクコンバータ（Ｔ）のタービンから第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）及び第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）にトルクを伝達し、その第１，２のシングルピニオン遊星ギヤセット（３，５）は、相互に補完的な作動によって前記第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）及び遊星キャリア（９）と可変的に連結されるトランスファドライブギヤ（２５）を通じて出力されるクラッチフックアップが行われる。
【００１２】さらに、第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）は、第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）のリングギヤ（１７）と動力伝達部材（１９）を通じて直結され、第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）のリングギヤ（１１）は第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）と動力伝達部材（２１）を通じて直結されて相互に回転動力を伝達できる仕組みからなる。
【００１３】さらに、上記のごとくなされる複合遊星ギヤセットに入力軸（１）の回転動力を入力する入力手段は、前記入力軸（１）と第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）との間に第１のクラッチ（Ｃ１）を介在させて連結され、その太陽ギヤ（７）が、前進１，２，３速段（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）で入力要素として働きかけるようになされる。
【００１４】さらに、前記入力軸（１）と第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）との間には、第２のクラッチ（Ｃ２）を介在させて連結され、その遊星キャリア（１５）が前進３，４，５速段（Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）で入力要素として働きかけるようにされており、前記入力軸（１）と第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の太陽ギヤ（１３）との間には第３のクラッチ（Ｃ３）を介在させて連結され、その太陽ギヤ（１３）が後進変速段（Ｒ）で入力要素として働きかけるようになされる。
【００１５】さらに、前記入力軸（１）から入力された回転動力を変速して第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）及び太陽ギヤ（７）を通じて出力するために、前記遊星キャリア（９）と前記トランスファドライブギヤ（２５）との間には第４のクラッチ（Ｃ４）を介在させて連結し、その遊星キャリア（９）が前進１，２，３，４速段及び後進変速段（Ｒ）で出力要素として働きかけるようにされており、前記太陽ギヤ（７）と前記トランスファドライブギヤ（２５）との間には第５のクラッチ（Ｃ５）を介在させて連結し、その太陽ギヤ（７）が前進５速段で出力要素として働きかけるようになされる。前記第１，２，３，４，５のクラッチは、一般の自動変速機で使用されている多板式クラッチが使用される。
【００１６】さらに、入力に対する出力の回転数を調整できるようにするために複数のブレーキが提供される。前記ブレーキを形成する第１のブレーキ（Ｂ１）は、第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）のリングギヤ（１１）と変速機のハウジング（２３）との間に設けられて前進１速端と後進変速段（Ｒ）でそのリングギヤ（１１）と第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）を同時に反力要素として選択できるように構成される。
【００１７】さらに、第２のブレーキ（Ｂ２）は、前記第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の太陽ギヤ（１３）と変速機のハウジング（２３）との間に設けられて、前進２速と４，５速でその太陽ギヤ（１３）を反力要素として選択されるように構成される。
【００１８】さらに、図１ではパワートレーンのトランスファドライブギヤ（２５）がトランスファドリブンギヤ（図示せず）と歯合して最終の減速ギヤを通じて差動装置に動力を伝達する仕組みを省いているが、この仕組みは公知のものが使用でき、また、いかなる仕組みのものを使用しても、この発明の意図する目的を実現できることから、ここでは説明を省略する。
【００１９】以上説明のような、この発明にかかる自動変速機のパワートレーンは、トランスミッション制御ユニット（図示せず）によって作動と不作動が選択される摩擦要素（入出力手段及びブレーキ手段）の作動の有否によって遊星ギヤセットの３要素（太陽ギヤ，遊星キャリア，リングギヤ）中のいずれかの一とおりの要素を入力とし、さらに、そのほかの一とおりの要素を反力要素として選択して、次のごとき前進５速と後進１速の変速比を出力するようになる。
【００２０】トランスミッション制御ユニットによって作動と不作動が選択される摩擦要素にかかわる作動表が図２に示されている。セレクタレバー（図示せず）が前進（Ｄ）レインジとして選択されてスロットルバルブの開度量が増加しはじめると、トランスミッション制御ユニットはパワートレーンが１速の変速比を出力できるように油圧制御システム（図示せず）を通じて第１，４のクラッチ（Ｃ１，Ｃ４）と第１のブレーキ（Ｂ１）に油圧を供給してこれを作動させる。
【００２１】以下において、クラッチあるいはブレーキが作動するという意味は、油圧制御システムから油圧が供給されることを意味する。そうなると、前記第１のクラッチ（Ｃ１）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）を通じて入力が行われ、前記第１のブレーキ（Ｂ１）の作動によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）のリングギヤ（１１）がこれと一体に連結された第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）とともに反力要素として作動するようになり、かような状態で前記第４のクラッチ（Ｃ４）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）はこれと一体に連結された第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）のリングギヤ（１７）とともに出力が行われる。
【００２２】かような作用によって出力要素である第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）は、入力軸（１）と同一方向へ回転しつつ、この実施例のパワートレーンから提供できる最大の減速比を出力して１速の変速段を実現する。かような１速制御状態で車速が増加すると、トランスミッション制御ユニットでは、前記第１速の状態で第１のブレーキ（Ｂ１）の作動を解除するとともに、第２のブレーキ（２４）を作動させる。
【００２３】すると、前記第１のクラッチ（Ｃ１）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）を通じて入力が行われ、前記第２のブレーキ（Ｂ２）の作動によって第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の太陽ギヤ（１３）が反力要素によって作動するようになり、かかる状態で前記第４のクラッチ（Ｃ４）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）はこれと一体に連結された第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）のリングギヤ（１７）とともに出力が行われる。
【００２４】これによって、出力要素としての第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）は、入力軸（２）と同一方向へ回転しつつ１速より速い２速変速比を出力するようになる。かような２速制御状態で車速が増加すると、トランスミッション制御ユニットでは第２速の状態で第２のブレーキ（Ｂ２）の作動を解除しつつ、新たに第２のクラッチ（Ｃ２）を作動させて入力軸（１）からの入力が第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）と第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）に同時に伝達される。
【００２５】そうなると、前記第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）と固定的に連結された第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）のリングギヤ（１１）によって同一の入力が伝達され、これによって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）はその全体が直結された状態を保持して回転され、これは再び第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）と固定的に連結された第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）のリングギヤ（１７）にも同一の入力を伝達して、複合遊星ギヤセットは入力と出力が同一の３速の変速比を出力するようになる。かような３速の状態で車速がさらに増加すると、トランスミッション制御ユニットでは前記第３速の状態で第１のクラッチ（Ｃ１）の作動を解除し、第２のブレーキ（Ｂ２）を作動させるようになる。
【００２６】すると、前記第１のクラッチ（Ｃ１）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）を通じて入力は遮断され、前記第２のクラッチ（Ｃ２）によって第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）を通じた入力だけが行われ、前記第２のブレーキ（Ｂ２）の作動によって第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の太陽ギヤ（１３）が反力要素として作動するようになり、かかる状態で前記第４のクラッチ（Ｃ４）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）はこれと一体に連結された第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）のリングギヤ（１７）とともに出力が行わる。これにより、出力要素なる第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）は入力軸（１）と同一方向へ回転しつつ、増速が行われて３速より速い４速変速比を出力するようになる。
【００２７】かような４速の状態で車速がさらに増加すると、トランスミッション制御ユニットでは、前記第４速の状態で第４のクラッチ（Ｃ４）の作動を解除し、新たに第５のクラッチ（Ｃ５）を作動させる。すると、前記第２のクラッチ（Ｃ２）によって第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）を通じて入力が行われ、前記第２のブレーキ（Ｂ２）の作動によって第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の太陽ギヤ（１３）が反力要素として作動し、かかる状態で前記第５のクラッチ（Ｃ５）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）に出力が行われる。
【００２８】そのため、出力要素としての第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の太陽ギヤ（７）は、入力軸（１）と同一方向に回転しつつ４速より速い５速変速比を出力する。つまり、前記第４，５の速ではオーバドライブ状態となる。さらに、セレクタレバーが後進（Ｒ）レンジとして選択されると、トランスミッション制御ユニットは、第３，４のクラッチ（Ｃ３，Ｃ４）と第１のブレーキ（Ｂ１）を作動させる。
【００２９】そうすると、前記第３のクラッチ（Ｃ３）によって第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の太陽ギヤ（１３）を通じて入力が行われ、前記第１のブレーキ（Ｂ１）の作動によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）のリングギヤ（１１）がこれと固定的に連結された第２のシングルピニオン遊星ギヤセット（５）の遊星キャリア（１５）とともに反力要素として作動し、かかる状態で前記第４のクラッチ（Ｃ４）によって第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）に出力が行われる。これによって、出力要素としての第１のシングルピニオン遊星ギヤセット（３）の遊星キャリア（９）は入力軸（１）に対して逆回転しつつ、出力が行われて後進の変速比を出力する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明のようにこの発明においては、二つの単なる遊星ギヤセットと七とおりの摩擦要素をもって前進５速及び後進１速の変速段を実現できることにより、自動変速機のコンパクト及び軽量化を図ることが可能となる。さらに、前進３速段では不要な空転作動に伴う動力損失を最少化できる利点がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１２５１６３６
【氏名又は名称】現代自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１４日（１９９９．１２．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３３９９
【弁理士】
【氏名又は名称】瀬谷 徹 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２５５６（Ｐ２００１−８２５５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２７日（２００１．３．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５４８８１ |
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