JP4748413B2 - 自動変速機の６速パワートレイン - Google Patents

Description

本発明は自動変速機に係り、より詳細には、複数の遊星ギアセットを組み合わせて、複数の変速段を具現した自動変速機のパワートレインに関する。

通常、自動変速機の多段変速メカニズムは、複数の遊星ギアセットを組み合わせることによって具現され、このような複数の遊星ギアセットが組み合わせられたパワートレインは、自動変速機に含まれたトルクコンバータからトルクを受け、これを変速して出力軸に伝達する機能を有する。変速機が実現可能な変速段が多いほど、より適切な変速比の設計が可能であり、動力性能及び燃費の優れた車両を具現することができるので、より多くの変速段を有する自動変速機が長年の間研究の対象となっていた。

それだけでなく、同じ変速段を有する変速機の中でも、遊星ギアセットの組み合わせ方法によって、パワートレインの耐久性、動力伝達効率、大きさなどが異なるため、動力損失がなく、よりコンパクトなパワートレインの構成を実現する努力が続けられている。

変速段が多いと運転者が頻繁に変速を行わなければならない手動変速機とは異なり、自動変速機は、運転状態に応じて制御ユニットがパワートレインの作動を制御して変速を行うため、より多くの変速段を有するパワートレインを開発することは、自動変速機においてより重要な価値を有する。従って、４速及び５速パワートレインに関する様々な研究が進められ、最近は前進６速及び後進１速を実現する自動変速機パワートレインが提案されている。その一例として、特許文献１（以下、“米国特許”と称する）に記載されたパワートレインが挙げられる。

図２０は、前記米国特許のパワートレインを示し、図２１にその作動表を示す。図２０を参照して、前記米国特許の６速パワートレイン構造を見てみると、一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。作動要素間の連結関係としては、第１リングギア６と第３リングギア８、第２サンギア１２と第３サンギア１０、及び第２リングギア１６と第３遊星キャリア１４が各々固定連結される。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。

前記米国特許の６速パワートレイン構造は、２つのクラッチ及び４つのブレーキなど合わせて６つの摩擦要素を使用しているが、より少ない個数の摩擦要素で前進６速及び後進１速のパワートレインを実現し、より軽くてコンパクトな自動変速機が望まれる。

図２１は、前記米国特許のパワートレインの作動表を示し、図２２〜２７は、図２１の作動表に基づいて前記米国特許のパワートレインを動作させた場合の作動状態を表にしたものである。特に、図２２は、前記米国特許のパワートレインの細部仕様（即ち、各遊星ギアセットのギア比）を示した表であり、図２３は、図２２の細部仕様によって前記米国特許のパワートレインによって提供される各変速段の変速比を示した表である。図２４は、入力要素の回転速度に対する各作動要素の回転速度を変速段別に整理した表である。図２５は、各変速段別に摩擦要素のスリップの速度を計算した結果表である。図２６は、各作動要素及び各摩擦要素にかかるトルクを変速段別に整理した表である。図２７は、動力伝達に関与して負荷を担当する遊星ギアセットを各変速段別に整理した表である。

図２１に示すように、前記米国特許のパワートレインは、第１速で第１、４ブレーキＢ１、Ｂ４を、第２速で第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１を、第３速で第２クラッチＣ２と第１ブレーキＢ１を、第４速で第１、２クラッチＣ１、Ｃ２を、第５速で第２クラッチＣ２と第４ブレーキＢ４を、第６速で第２クラッチＣ２と第３ブレーキＢ３を各々作動させ、後進変速段では第２、４ブレーキＢ２、Ｂ４を作動させる。このような作動関係を参照して、図２２に示した各遊星ギアセットのギア比によって構成され、図２３に示した変速比を具現している。

前記米国特許に示されるパワートレインの各作動要素の作動状態を説明する。
（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（図２４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（図２５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、追越し加速のときに頻繁に使用するようになるため、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。
（２）図２５を参照すると、全ての変速段で摩擦要素のスリップ速度が過多であるので、耐久性が低下するばかりか、動力損失を招くことが分かる。即ち、前進２速Ｄ２から前進６速Ｄ６で、全般的に摩擦要素のスリップ速度を低下させる方向に改善する必要がある。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。
（３）図２７を参照して、動力の伝達に関与して負荷を担当する遊星ギアセットの個数を考えると、前記米国特許のパワートレインは、前進５、６速で二つ以上の遊星ギアセットが動力の伝達に関与することによって、動力伝達効率が低下するため、より高い動力伝達効率を提供する自動変速機のパワートレインを提供する必要がある。
米国特許第６、０７１、２０８号明細書

前記のように、現在、提案されている６速パワートレインは、多くの改善すべき点を有する。したがって、本発明の目的は、少数の摩擦要素で安定した耐久性を有する６速パワートレインを提供することにある。

本発明による自動変速機の６速パワートレインは、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サンギアは、前記入力軸に固定連結されることによって常に入力要素として作用し、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、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し、前記第２リングギアは、第３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固定されることを特徴とする。

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とすることができる。

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遊星ギアセットは一つの複合遊星ギアセットを形成することができる。

このような本発明による一例の自動変速機の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クラッチの配置は多様に変形できる。第１例としては、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クラッチうちのいずれか一つは、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クラッチのうちの他の一つは、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ができる。

このとき、前記第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。

第２例としては、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ができる。

このとき、前記第１、２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１クラッチ、そして第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。

このとき、前記第１、２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１クラッチ、そして第２クラッチの順序で配置されることができる。

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、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ができる。

また、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、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によって実現できる。

本発明の実施例によれば、４つの遊星ギアセットを使用し、軽くてコンパクトな自動変速機を提供できる。少数の摩擦要素で前進６速及び後進１速の変速段を実現しており、加速のときに頻繁に使用する変速段の作動要素の回転速度を低下させ、また、摩擦要素のスリップ速度を低下させ、さらに、動力の伝達経路を単純化することによって、耐久性を高めると同時に、動力損失を減らすことができる。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が受け持つトルクの分散が少なくなることから、高容量負荷に適する。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は本発明による第１の実施例で、自動変速機の６速パワートレインの構成図である。図２は本発明による第２の実施例で、自動変速機の６速パワートレインの構成図である。図３は本発明による第３の実施例で、自動変速機の６速パワートレインの構成図である。図４は本発明による第４の実施例で、自動変速機の６速パワートレインの構成図である。図１〜図４に示すように、本発明による自動変速機の６速パワートレインは、４つの第１、２、３、４遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ３から構成される。

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２遊星ギアセットＰＧ２はシングルピニオン遊星ギアセットであって、第２サンギアＳ２、第２遊星キャリアＰＣ２、そして第２リングギアＲ２をその作動要素として含んでいる。第２遊星キャリアＰＣ２には、第２リングギアＲ２と第２サンギアＳ２にギア結合する第２ピニオンギアＰ２が連結されている。

第３遊星ギアセットＰＧ３はシングルピニオン遊星ギアセットであって、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をその作動要素として含んでいる。第３遊星キャリアＰＣ３には、第３リングギアＲ３と第３サンギアＳ３にギア結合する第３ピニオンギアＰ３が連結されている。

第４遊星ギアセットＰＧ４はシングルピニオン遊星ギアセットであって、第４サンギアＳ４、第４遊星キャリアＰＣ４、そして第４リングギアＲ４をその作動要素として含んでいる。第４遊星キャリアＰＣ４には、第４リングギアＲ４と第４サンギアＳ４にギア結合する第４ピニオンギアＰ４が連結されている。

また、図１〜図４に示すように、本発明による自動変速機の６速パワートレインは、エンジン（図示せず）から動力の伝達を受ける入力軸１００、パワートレインから動力を出力する出力ギア２００、そして変速機ケース３００を備えている。第１リングギアＲ１は第３遊星キャリアＰＣ３に固定連結されると同時に、第４リングギアＲ４に固定連結される。

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サンギアＳ３は、入力軸１００に固定連結されることによって常に入力要素として作用する。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。第４サンギアＳ４は、第１クラッチＣ１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のいずれか一つ以上は、第２クラッチＣ２を介して入力軸１００に可変連結される。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のいずれか一つ以上は、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。第２リングギアは、第３ブレーキ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。

図１〜図４に示すように、本発明による自動変速機のパワートレインにおいて、第１、２、３、４遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４は、第２遊星ギアセットＰＧ２、第１遊星ギアセットＰＧ１、第４遊星ギアセットＰＧ４、及び第３遊星ギアセットＰＧ３の順序でに配置される。

第２遊星ギアセットＰＧ２と第３遊星ギアセットＰＧ３との間で、互いに隣接するように配置された第１遊星ギアセットＰＧ１及び第４遊星ギアセットＰＧ４について、図１〜図４に示すように、第１遊星ギアセットＰＧ１の第１リングギアＲ１と第４遊星ギアセットＰＧ４の第４リングギアＲ４は一体に形成される。つまり、一つの共有リングギアＣＲが第１、４遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ４の共通したリングギアとして作用するようになる。

また、第１遊星ギアセットＰＧ１の第１遊星キャリアＰＣ１と第４遊星ギアセットＰＧ４の第４遊星キャリアＰＣ４は一体に形成される。つまり、一つの共有されたキャリアＣＰＣが、第１、４遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ４の共通されたキャリアとして作動する。つまり、第１遊星ギアセットＰＧ１の第１ピニオンギアＰ１と第４遊星ギアセットＰＧ４の第４ピニオンギアＰ４は、一つの共有されたキャリアＣＰＣによって互いに連結されて動作する。したがって、第１遊星ギアセットＰＧ１及び第４遊星ギアセットＰＧ４は、一つの複合遊星ギアセットＣＰＧを形成することと理解されうる。

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。しかし、これは本発明の技術的思想の説明と理解の便宜のためであり、本発明の保護範囲がここに限定されたことと解釈されてはならない。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異なるように設定することが可能であり、このような場合については、以下の説明から当業者が明らかに理解することができる。

図１に示すように、本発明の第１の実施例による自動変速機の６速パワートレインでは、入力軸１００は、第３遊星ギアセットＰＧ３に対して出力ギア２００と同じ側に配置される。そして、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２のうちのいずれか一つは、第３遊星ギアセットＰＧ３の入力軸１００側に配置され、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２のうちの他の一つは、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。より具体的には、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。

図２及び図３に示すように、本発明の第２の実施例及び第３の実施例による自動変速機の６速パワートレインでは、入力軸１００は第３遊星ギアセットＰＧ３に対して出力ギア２００と同じ側に配置され、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２の全ては第３遊星ギアセットＰＧ３の入力軸１００側に配置される。ただし、図２に示すように、本発明の第２の実施例による自動変速機の６速パワートレインにおいて第１、２クラッチＣ１、Ｃ２は、第３遊星ギアセットＰＧ３から入力軸１００の方向に、第１クラッチＣ１、そして第２クラッチＣ２の順序で配置される。そして、図３に示すように、本発明の第３の実施例による自動変速機の６速パワートレインにおいて第１、２クラッチＣ１、Ｃ２は、第３遊星ギアセットＰＧ３から入力軸１００の方向に、第２クラッチＣ２、そして第１クラッチＣ１の順序で配置される。

図４に示すように、本発明による第４の実施例による自動変速機の６速パワートレインでは、入力軸１００は第２遊星ギアセットＰＧ２に対して出力ギア２００とは反対側に配置され、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２の全ては第２遊星ギアセットＰＧ２の入力軸１００側に配置される。より具体的には、本発明による第４の実施例による自動変速機の６速パワートレインにおいて第１、２クラッチＣ１、Ｃ２は、第２遊星ギアセットＰＧ２から入力軸１００の方向に、第１クラッチＣ１、そして第２クラッチＣ２の順序で配置される。

図１〜図４に示すように、第１の実施例〜第４の実施例による自動変速機の６速パワートレインは、第１ブレーキＢ１に並列に配置されるワンウェイクラッチ（ｏｎｅ ｗａｙ ｃｌｕｔｃｈ）ＯＷＣをさらに含む。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ブレーキＢ３だけを作動することによって第１速が実現できる。第１の実施例〜第４の実施例による自動変速機の６速パワートレインにおいて、第１、２ブレーキＢ１、Ｂ２の各々は、湿式多板式ブレーキまたはバンドブレーキによって実現できる。

以下に、本発明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の実施例〜第４の実施例に共通的に適用できる。

図５は、本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させるための作動表である。図５に示すように、本発明による自動変速機の６速パワートレインは、前進１速Ｄ１では第１ブレーキＢ１及び第３ブレーキＢ３を、前進２速Ｄ２では第２ブレーキＢ２及び第３ブレーキＢ３を、前進３速Ｄ３では第１クラッチＣ１及び第３ブレーキＢ３を、前進４速Ｄ４では第２クラッチＣ２及び第３ブレーキＢ３を、前進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、後進変速段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。

図５に示す各変速段の変速比は、第１、２、３、４遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４のリングギア／サンギアのギア比が、図１４と同一の場合に得られる値を示している。ただし、第１、２、３、４遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３、ＰＧ４のリングギア／サンギアのギア比が図１４とは異なる場合であっても、本発明の詳細な説明から、そのリングギア／サンギアのギア比に関する各変速段の変速比を、当業者は明らかに計算することができる。

図６は本発明による実施例で自動変速機の６速パワートレインの作動ノード（Ｎ１〜Ｎ６）を示すレバー線図である。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の場合のレバー線図である。したがって、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。

図６に示すように、第１遊星ギアセットＰＧ１の第１リングギアＲ１、第１遊星キャリアＰＣ１、そして第１サンギアＳ１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。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。

前述したように、入力軸１００は、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２を介して、各々第４サンギアＳ４、そして第１遊星キャリアＰＣ１（または、第４遊星キャリア）に可変連結される。したがって、入力軸１００を通じて入力されるエンジン回転速度は、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２の作動によって、各々第６ノードＮ６、そして第４ノードＮ４に伝達される。そして、第１遊星キャリアＰＣ１（または、第４遊星キャリア）は、第１ブレーキＢ１及びワンウェイクラッチＯＷＣを並列に介して変速機ケース３００に可変連結される。したがって、第１遊星キャリアＰＣ１と第４遊星キャリアＰＣ４が形成する第４ノードＮ４は、第１ブレーキＢ１及び／またはワンウェイクラッチＯＷＣによって可変停止する。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。

以下に、本発明による自動変速機の６速パワートレインが各変速段を形成する過程について、図７〜図１３を参照して詳細に説明する。

図７〜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サンギアＳ１と第２サンギアＳ２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２遊星ギアセットＰＧ２のレバー線Ｌ２は第６ノードＮ６で会うようになる。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。そして、第３サンギアＳ３は入力軸に固定連結されているので、常に入力速度で回転するようになる。このような条件で、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２及び第１、２、３ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の作動可否によって、第１、２、３遊星ギアセットＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３のレバー線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の配置が決定される。

第１速では、第３ブレーキＢ３が作動するので、図７に示すように、第３ノードＮ３の第２リングギアＲ２は停止する。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。したがって、このような条件を満たすレバー線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の配置は、図７に示すようになる。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。したがって、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。このような第１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。

第２速でも第３ブレーキＢ３が作動するので、図８に示すように、第３ノードＮ３の第２リングギアＲ２は停止する。また、第２ブレーキＢ２が作動するので、第６ノードＮ６が停止する。したがって、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。したがって、このような第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。

第３速でも第３ブレーキＢ３が作動するので、図９に示すように、第３ノードＮ３の第２リングギアは停止する。また、第１クラッチＣ１が作動するので、第６ノードＮ６も入力軸１００と同一の速度で回転する。したがって、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。

第４速でも第３ブレーキＢ３が作動するので、図１０に示すように、第３ノードＮ３の第２リングギアＲ２は停止する。また、第２クラッチＣ２が作動するので、第４ノードＮ４も入力軸１００と同一の速度で回転する。したがって、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。

第５速では第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２が作動する。したがって、図１１に示すように、第４ノードＮ４及び第６ノードＮ６は入力軸１００と同一の速度で回転する。したがって、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。したがって、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。

第６速では第２クラッチＣ２が作動するので、図１２に示すように、第４ノードＮ４は入力軸１００と同一の速度で回転する。ただし、第２ブレーキＢ２が作動するので、第６ノードＮ６は停止する。したがって、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。したがって、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。

後進変速段では、第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１が作動する。したがって、図１３に示すように、停止した第４ノードＮ４及び入力速度で回転する第６ノードＮ６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。したがって、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。

図１４〜図１９は、図９の作動表に基づいて本発明の実施例のパワートレインを作動させた場合の作動状態を表にしたものである。

特に図１４は、本発明の実施例でのパワートレインの細部仕様（つまり、各遊星ギアセットのギア比）を示し、図１５は、図１４の細部仕様によって本発明の実施例のパワートレインで提供される各変速段の変速比（シフト比参照）を表示した表である。図１６は、入力要素の回転速度に対する各作動要素の回転速度を変速段別に整理した表である。図１７は、各変速段別に摩擦要素のスリップ速度を計算した結果表である。図１８は、各作動要素及び各摩擦要素にかかるトルクを変速段別に整理した表である。図１９は、動力伝達に関与して負荷を担当する遊星ギアセットを各変速段別に整理した表である。図１９は、本発明の実施例におけるパワートレインの作動に関する説明から明らかに理解されることができ、図１６〜図１８の各数値は、本発明の実施例のパワートレイン構成及び作動表から当業者が容易に計算することができる。

周知のように、追越し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（図１６参照）。したがって、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（図１７参照）。また、図１７及び図２５を比較すると、本発明による自動変速機の６速パワートレインは、前進第２速乃至第６速にわたって全般的に（特に、高速走行のときに頻繁に使用する前進６速で）前記米国特許のパワートレインに比べて非作動摩擦要素のスリップの速度が低下することが分かる。

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、これによって損失される動力が増加する。図１４と図１９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することが分かる。以上で、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術的範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明は、複数の遊星ギアセットで複数段の変速を実現するもので、車両の変速機、特に６速パワートレインに適用できる。

本発明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の実施例） 本発明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２の実施例） 本発明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３の実施例） 本発明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４の実施例） 本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させるための作動表である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの作動ノード（Ｎ１〜Ｎ６）を示すレバー線図である。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の場合のレバー線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの第１速での速度線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの第２速での速度線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの第３速での速度線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの第４速での速度線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの第５速での速度線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの第６速での速度線図である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインの後進変速段での速度線図である。 特定のギア比に関して、本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させた場合の作動状態の表である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させた場合の各変速段に対する変速比の表である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させた場合の各変速段別に対する各作動要素の回転速度を示す表である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させた場合の各変速段に対する摩擦要素のスリップ速度の表である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させた場合の各変速段に対する各作動要素と摩擦要素のトルクの表である。 本発明による自動変速機の６速パワートレインを作動させた場合の各変速段に対する動力伝達のルートの表である。 従来の技術による６速パワートレインの図面である。 図２０の６速パワートレインの作動表である。 図２１の作動表に基づいて、図２０のパワートレインを動作させた場合の作動状態の表である。 図２１の作動表に基づいて、図２０のパワートレインを動作させた場合の作動状態の表である。 図２１の作動表に基づいて、図２０のパワートレインを動作させた場合の作動状態の表である。 図２１の作動表に基づいて、図２０のパワートレインを動作させた場合の作動状態の表である。 図２１の作動表に基づいて、図２０のパワートレインを動作させた場合の作動状態の表である。 図２１の作動表に基づいて、図２０のパワートレインを動作させた場合の作動状態の表である。

符号の説明

１００ 入力軸
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 第１、２クラッチ
ＯＷＣ ワンウェイクラッチ

Claims (12)

1. 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サンギアは、前記入力軸に固定連結されることによって常に入力要素として作用し、
   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、
   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し、
   前記第２リングギアは、第３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固定されることを特徴とする自動変速機の６速パワートレイン。
2. 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。
3. 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遊星ギアセットは一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。
4. 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クラッチのうちのいずれか一つは、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クラッチのうちの他の一つは、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。
5. 前記第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。
6. 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。
7. 前記第１、２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１クラッチ、そして第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。
8. 前記第１、２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。
9. 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。
10. 前記第１、２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１クラッチ、そして第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９に記載の自動変速機の６速パワートレイン。
11. 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ないし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。
12. 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ないし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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