JP2004114920A - 車両用エンジンの動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン発生トルクの小さい低回転時の駆動力を補うことで無段変速機のレシオ変更の頻度を抑え、かつ、エンジン全幅を小さくして搭載の自由度を高め、コストダウンを図ることができる車両用エンジンの動力伝達装置を提供する。
【解決手段】車両発進時にクランク軸５の回転を変速機に滑らかに接続する発進クラッチと、斜板式油圧ポンプと斜板式油圧モータの容量差により変速を行いクランク軸５の回転を減速して駆動輪に伝達する静油圧式無段変速機４０と、ボールネジ６４を往復動して前記斜板式油圧モータの可動斜板の角度を変更するスライダ６５とを備えた車両用エンジンの駆動伝達装置において、前記発進クラッチがトルクコンバータ３３であることを特徴とする。
【選択図】 図５
【解決手段】車両発進時にクランク軸５の回転を変速機に滑らかに接続する発進クラッチと、斜板式油圧ポンプと斜板式油圧モータの容量差により変速を行いクランク軸５の回転を減速して駆動輪に伝達する静油圧式無段変速機４０と、ボールネジ６４を往復動して前記斜板式油圧モータの可動斜板の角度を変更するスライダ６５とを備えた車両用エンジンの駆動伝達装置において、前記発進クラッチがトルクコンバータ３３であることを特徴とする。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用エンジンの動力伝達装置、特に、不整地走行車両等の車両の動力伝達装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンの動力伝達装置として、クランク軸の回転を遠心クラッチ式の発進クラッチを介して変速機に伝達し、斜板式油圧ポンプと斜板式油圧モータの容量差により変速を行いクランク軸の回転を減速して駆動輪に伝達する静油圧式無段変速機を備えたものが知られている。この動力伝達装置では、ステップモータにより変速駆動軸を回転させ変速駆動部材を変速駆動軸に沿って往復動させ前記斜板式油圧モータの斜板角度を変更することで変速を行うようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４３０６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては車速のコントロールはエンジン回転数と静油圧式無段変速機のレシオ（変速比）設定で行うため、エンジンの発生トルクの小さな低回転時には無段変速機のレシオを大きくローレシオ側に変更する必要がある上、エンジンストールや車速不安定を防ぐために頻繁に前記レシオを変化させる必要がある。その結果、変速駆動軸に沿って移動する変速駆動部材のストローク量を大きくするために変速駆動軸の長さを長くする必要がありステップモータが大型化してしまいコストアップにつながるという課題がある。また、頻繁なレシオ変更に耐えるためステップモータの耐久性を高める必要がありこの点でもコストアップを余儀なくされるという課題がある。
【０００５】
また、上記静油圧式無段変速機は斜板式油圧モータの斜板の角度を固定することにより有段変速機として使用することも可能であるが、その場合に車速や路面勾配に合わせて運転者がレシオを変更する際にも上述と同様の課題がある。また、これらのことは路面状況が頻繁に変化する不整地走行車両に適用した場合には更に大きな課題となっている。
そこで、この発明は、エンジン発生トルクの小さい低回転時の駆動力を補うことで無段変速機のレシオ変更の頻度を抑え、かつ、エンジン全幅を小さくして搭載の自由度を高めコストダウンを図ることができる車両用エンジンの動力伝達装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両発進時にクランク軸（例えば、実施形態におけるクランク軸５）の回転を変速機に滑らかに接続する発進クラッチと、斜板式油圧ポンプ（例えば、実施形態における油圧ポンプ４２）と斜板式油圧モータ（例えば、実施形態における油圧モータ４４）の容量差により変速を行いクランク軸の回転を減速して駆動輪（例えば、実施形態における前輪２、後輪３）に伝達する静油圧式無段変速機（例えば、実施形態における静油圧式無段変速機４０）と、変速駆動軸（例えば、実施形態におけるボールネジ６４）を往復動して前記斜板式油圧モータの斜板（例えば、実施形態における斜板ホルダ８３、可動斜板８６）角度を変更する変速駆動部材（例えば、実施形態におけるスライダ６５）とを備えた車両用エンジンの駆動伝達装置において、前記発進クラッチがトルクコンバータ（例えば、実施形態におけるトルクコンバータ３３）であることを特徴とする。
このように構成することで、トルクコンバータの持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン回転時の駆動力を補うことができる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記クランク軸を車両の前後方向に配置し、シリンダブロック（例えば、実施形態におけるシリンダブロック１３）の軸線（例えば、実施形態における軸線Ｌ２）を略上下方向に配置し、前記静油圧式無段変速機の軸心（例えば、実施形態における駆動軸４３の軸心Ｋ）をクランク軸の軸心（例えば、実施形態における軸心Ｃ）よりも上方位置に設定すると共に静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分（例えば、実施形態における線分Ｌ１）とシリンダブロックの軸線とがなす角（例えば、実施形態における狭角α）の内側に変速駆動軸の軸心（例えば、実施形態における軸心Ｂ）を配置することを特徴とする。
このように構成することで、遠心クラッチに対して外径が大きくなりやすいトルクコンバータを搭載したとしても、クランク軸位置よりも上側に静油圧式無段変速機を逃がすことができる上、静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分とシリンダブロックの軸線とがなす角の内側に変速駆動軸を配置して、エンジン全幅を小さくすることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を不整地走行車両に適用した場合を例にして図面と共に説明する。
図１に示すように、不整地走行車両である４輪バギー車は、車体フレーム１の前後へそれぞれ左右一対づつの前輪（駆動輪）２及び後輪（駆動輪）３を備え、車体フレーム１の中央部には４サイクルエンジンと変速機を一体に備えたパワーユニット４が支持されている。このパワーユニット４はクランク軸５を車体の前後方向へ向けて配置する縦置き形式である。この車両は４輪駆動式であり、パワーユニット４の下部にクランク軸５と平行に設けられている出力軸６により、前輪プロペラ軸７を介して前輪２を駆動し、後輪プロペラ軸８を介して後輪３を駆動する。
【０００９】
パワーユニット４を構成するクランクケース１０の前側は前ケースカバー１１で覆われ、後部側は後ケースカバー１２で覆われ、これらでパワーユニットケースを構成している。クランクケース１０は更に前ケース１０ａと後ケース１０ｂとに前後で分割構成されている。
また、クランクケース１０の上部にはシリンダブロック１３、シリンダヘッド１４及びシリンダヘッドカバー１５が取付けられ、シリンダヘッド１４の吸気口へは気化器１６が接続され、更にこの気化器１６には後方からエアクリーナー１７が接続されている。シリンダヘッド１４の排気口には排気管１８が接続されている。
【００１０】
パワーユニット４の前方にはオイルクーラー２０が配置され、送り側ホース２１を介してクランクケース１０に設けられたオイルポンプと連通し、戻り側ホース２２を介してクランクケース１０内に設けられたオイルポンプに連通している。図中２３は冷却ファン、２４はハンドル、２５は燃料タンク、２６は鞍乗り型シートを示す。２７はオイルタンクを示し、前ケースカバー１１の前面へ直付けされ、送り側ホース２１及び戻り側ホース２２を介してオイルクーラー２０と接続されるとともにパワーユニット４に内蔵されているオイルポンプにも連通されている。
【００１１】
次に、図２に基づいてパワーユニット４について説明する。同図において３０はバルブ、３１はピストン、３２はコンロッドを示しコンロッド３２が取り付けられたクランク軸５の一端側にはトルクコンバータ（発進クラッチ）３３が設けられている。トルクコンバータ３３はポンプシェル３３ａ、タービンランナ３３ｂ、ステータ３３ｃを備えた周知の構造で、ポンプシェル３３ａはクランク軸５に固定され、タービンランナ３３ｂはプライマリ駆動ギヤ３４に接続されている。クランク軸５の他端側にはＡＣＧ３５が設けられている。
【００１２】
クランク軸５は、前ケース１０ａと後ケース１０ｂに各一体のジャーナル壁３６ａ，３６ｂにおいてメインベアリング３７ａ，３７ｂを介して軸支されている。更に、パワーユニット４のエンジン部を構成するクランクケース１０内には静油圧式無段変速機４０が内蔵されており、この静油圧式無段変速機４０の長さ方向の略半分がメインベアリング３７ａ，３７ｂ間と重なっている。
【００１３】
静油圧式無段変速機４０はプライマリ駆動ギヤ３４と噛み合うプライマリ被動ギヤ４１により駆動される斜板式の油圧ポンプ４２と、その吐出オイルにより駆動して、変速軸である駆動軸４３へ変速出力する斜板式の油圧モータ４４を駆動軸４３上へ並設してある。尚、図２においては図示都合上、油圧ポンプ４２と油圧モータ４４の内部構造の記載を省略する。この駆動軸４３はクランク軸５と平行に車体の前後方向へ軸心を一致させて配設されている。駆動軸４３の軸心には長さ方向へ貫通する油路４５が形成されている。駆動軸４３の端部は有段変速機４６のメイン軸４７とスプライン結合により直結されている。
【００１４】
メイン軸４７には１速駆動ギヤ４８と２速駆動ギヤ４９が一体に設けられ、これらのギヤはメイン軸４７と平行するカウンタ軸５０上を転動する１速被動ギヤ５１及び２速被動ギヤ５２とそれぞれ噛み合う。更に、カウンタ軸５０上にはリバース被動ギヤ５３が転動自在に設けられ、図示しない別軸上で１速駆動ギヤ４８と噛み合うリバースアイドルギヤにより１速被動ギヤ５１及び２速被動ギヤ５２と逆方向へ回転している。
【００１５】
また、シフタ５４，５５がカウンタ軸５０上を軸方向移動可能にスプライン結合され、シフタ５４を図において左移動させると１速被動ギヤ５１の回転をカウンタ軸５０からその軸端に一体に設けられたファイナル駆動ギヤ５６へ伝え、更にこれと噛み合う出力軸６上のファイナル被動ギヤ５７を介して出力軸６へ伝えるようになっている。
【００１６】
シフタ５５を左方移動させると２速被動ギヤ５２の回転を同様に出力軸６へ伝えて２速駆動する。更にシフタ５４を右方移動させるとリバース被動ギヤ５３の回転をカウンタ軸５０へ伝えてこれを逆回転させることにより、出力軸６を逆回転させて後退駆動する。尚、メイン軸４７の軸心には駆動軸４３の油路４５と連通する油路５８が貫通形成され、カウンタ軸５０にも同様の油路５９が軸心部に形成されている。但し、油路５９は内方側が閉じられ、外方側の開口端は、後ケースカバー１２の肉厚内に形成された油路６０に臨み、メイン軸４７を通過したオイルが供給される。また、油路６０とは別に後ケースカバー１２へ設けた油路により、ＡＣＧ３５及びシリンダヘッド１４の動弁機構へ潤滑する。更に、クランク軸５の軸心部にも油路６２が形成され、前ケースカバー１１に設けた油路からオイルが供給され、発進クラッチであるトルクコンバータ３３及びクランク軸５の軸受部に対する潤滑が行われている。
【００１７】
次に、図３に基づいて静油圧式無段変速機４０を説明する。この静油圧式無段変速機４０は油圧ポンプ４２と油圧モータ４４の容量差により変速を行い、クランク軸５の回転を減速して前輪２、後輪３に伝達するものである。
静油圧式無段変速機４０を構成する油圧ポンプ４２と油圧モータ４４の各ハウジング７０及び７１は、前ケースカバー１１及び前ケース１０ａの一部として各々一体に形成され、ベアリング７２，７３を介して駆動軸４３の両端が回転自在に支持されている。
【００１８】
油圧ポンプ４２は、プライマリ被動ギヤ４１と一体回転する入力側回転部７４が駆動軸４３上にベアリング７５を介して回転自在に支持され、その内側に駆動軸４３の軸線方向と傾斜する固定斜板７６がベアリング７７，７７’を介して転動自在に支持されている。この固定斜板７６に対向して駆動軸４３上にポンプシリンダ７９が設けられ、このポンプシリンダ７９に軸回りに環状に複数のポンププランジャ穴８０が配設されている。そして、ポンププランジャ穴８０内に先端を固定斜板７６に摺接するポンプ側プランジャ７８が進退可能に設けられ、オイルの吸入行程と吐出行程を行うようになっている。ポンプシリンダ７９の外周部にはベアリング８１を介して入力側回転部７４が相対回転可能に支持されている。
【００１９】
一方、油圧モータ４４は、ハウジング７１に形成された凹曲面状部８２内に略椀状をなす斜板ホルダ８３が転動自在に支持され、その凹曲面内にベアリング８４，８５を介して可動斜板８６が転動自在に支持される。斜板ホルダ８３と可動斜板８６によって斜板が構成されている。
この可動斜板８６の表面にポンプ側プランジャ７８と同数のモータ側プランジャ８７が、同様に駆動軸４３の軸上に設けられるモータシリンダ８８の軸回りに環状配列されたモータプランジャ穴８９内を進退して突出行程と後退行程を行う。
【００２０】
モータ側プランジャ８７はポンプ側プランジャ７８によって吐出された油圧により突出して可動斜板８６の表面を押圧することにより、モータシリンダ８８に回転力を付与し、モータシリンダ８８の内周面が駆動軸４３の外周とスプライン結合していることにより、プライマリ被動ギヤ４１からの入力を駆動軸４３へ変速出力する。この変速比は可動斜板８６の傾斜を変化させることにより調節でき、可動斜板８６の傾斜は斜板ホルダ８３を回動させることにより自在に変化させることができる。モータシリンダ８８の外周はベアリング９０を介して、ハウジング７１に回転自在に支持されている。
【００２１】
具体的に説明すると、プライマリ被動ギヤ４１（入力側回転部７４）に対する駆動軸４３の変速比は次式によって与えられる。
変速比＝油圧モータ４４の容量／油圧ポンプ４２の容量
したがって、油圧モータ４４の容量を最大から零に変えれば、変速比を最大値（ロー状態）から１（トップ状態）まで変えることができる。
【００２２】
ポンプシリンダ７９とモータシリンダ８８は中央の大径部９１で一体化され、ここに放射方向へ進出するポンプ側弁９２とモータ側弁９３が２列に並んで環状に、かつポンプ側プランジャ７８及びモータ側プランジャ８７と同数個配設されている。各ポンプ側弁９２及びモータ側弁９３は大径部９１の内側へ同心円状に形成されている内側通路９４及び外側通路９５と、ポンププランジャ穴８０及びモータプランジャ穴８９との連通部を開閉する。
【００２３】
すなわち、ポンプ側プランジャ７８の吸入行程では、ポンプ側弁９２がポンププランジャ穴８０と内側通路９４の間を開き、外側通路９５の間を閉じ、吐出行程では逆になる。同様にモータ側プランジャ８７の突出行程では、モータ側弁９３がモータプランジャ穴８９と外側通路９５の間を開き、内側通路９４の間を閉じ、後退行程では逆になる。
【００２４】
次に、図４に基づいて可動斜板８６の傾斜角度を変更して変速比を変化させるためのレシオ変更機構１２０について説明する。可動斜板８６を転動自在に収容する斜板ホルダ８３からハウジング７１外へ突出するリンクアーム６３の一端をボールネジ（変速駆動軸）６４上のスライダ（変速駆動部材）６５へピン６３ａで回動自在に連結してあり、ボールネジ６４を正逆転してスライダ６５を左右いずれか側へ軸方向移動させることにより、可動斜板８６の傾斜を変えることができる。ボールネジ６４は両端はハウジング７１と一体のステー６６ａ、６６ｂにベアリング６７，６８を介して回転自在に支持され、ボールネジ６４の一端には被動ギヤ６９が取付けられている。
【００２５】
この被動ギヤ６９はトルクリミッタ１００を介して電動モータ１０１の出力ギヤ１０２により駆動される。トルクリミッタ１００は、回転軸１０４を備え、その一端に被動ギヤ６９と噛み合いかつこれより小径の第２減速ギヤ１０５を設け、他端に電動モータ１０１の出力ギヤ１０２と噛み合いかつこれより大径の第１減速ギヤ１０６を備えている。
第１減速ギヤ１０６は回転軸１０４上へ複数の摩擦板（図示せず）を介して結合又は非結合となる円筒部材１０８を備え、この摩擦板を第２減速ギヤ１０５側よりコイルスプリングからなるセットスプリング１０９で押圧することにより摩擦板クラッチ機構をなしている。
【００２６】
したがって、電動モータ１０１の出力ギヤ１０２と被動ギヤ６９の間で、セットスプリング１０９のセット荷重内となるトルクを伝達する通常の状態では、出力ギヤ１０２の回転は、第１減速ギヤ１０６から円筒部材１０８及びその内側の摩擦板を介して回転軸１０４へ伝達され、更に第２減速ギヤ１０５から被動ギヤ６９を介してボールネジ６４へ伝達される。
【００２７】
その結果、ボールネジ６４が回転すると、それに応じてスライダ６５が移動し、リンクアーム６３を介して斜板ホルダ８３を回動させることにより、その内側に支持されている可動斜板８６の傾斜を変化させ、変速比を調節するようになっている。また、出力ギヤ１０２と被動ギヤ６９間の伝達トルクがセットスプリング１０９のセット荷重を越えると、複数の摩擦板間で滑りが生じ、第１減速ギヤ１０６の回転が回転軸１０４へ伝達されず遮断されるようになっている。
【００２８】
次に、図５に基づいてレシオ変更機構１２０の配置について説明する。図１は車体前側から見た内装部品の概略配置図である。
クランクケース１０の上部にはシリンダブロック１３が取り付けられ、シリンダブロック１３の上部にはシリンダヘッド１４、シリンダヘッドカバー１５が取り付けられている。クランクケース１０の前面にはオイルタンク２７が設けられている。尚、シリンダヘッド１４には排気管１８が取り付けられている。
クランクケース１０の内部にはクランク軸５が配置され、このクランク軸５にトルクコンバータ３３が取り付けられている。クランク軸５の軸心Ｃを通る水平線Ｈの上方位置であってクランク軸５の右側には静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３が配置されている。クランク軸５の水平線Ｈの下方には出力軸６が配置されている。
【００２９】
そして、前記静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３の軸心Ｋとクランク軸５の軸心Ｃを通る線分Ｌ１と略上下方向に配置されたシリンダブロック１３の軸線Ｌ２とがなす挟角αの内側にレシオ変更機構１２０のボールネジ６４の軸心Ｂが配置されている。ここで、挟角αは、６０〜９０度の範囲、望ましくは７５度位とすることができる。また、静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３の軸心Ｋとボールネジ６４の軸心Ｂとを結ぶ線分Ｌ３とシリンダブロック１３の軸線Ｌ２との挟角βは０〜１５度の範囲、望ましくは、１０度位とすることができる。
【００３０】
上記実施形態によれば、発進クラッチとしてトルクコンバータ３３を設けているため、トルクコンバータ３３の持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン回転時の駆動力を補うことができる。したがって、静油圧式無段変速機４０のレシオを頻繁に変化させずに済む上、低速時におけるエンジンストールがなくなり、より一層の車速安定化を図ることができる。したがって、低エンジン回転数で不整地を走行する不整地走行車両に適用した場合に好適である。
【００３１】
よって、上記静油圧式無段変速機４０は油圧モータ４４の可動板斜８６の角度を固定することにより有段変速機として使用した場合であっても頻繁なレシオ変更から解放される。
また、トルクコンバータ３３の持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン回転時の駆動力を補うことができるため、その分だけボールネジ６４に沿って移動するスライダ６５のストローク量を小さくできる。したがって、ステップモータの小型化を図ることができ、配置スペースを少なくできる。これにより、頻繁なレシオ変更がなくなりステップモータの耐久性を向上させることができる。したがって、耐久性を高めるための対策が必要なくなりコストダウンを図ることができる。
【００３２】
そして、前記クランク軸５を車両の前後方向に配置し、シリンダブロック１３の軸線Ｌ２を略上下方向に配置し、前記静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３の軸心Ｋをクランク軸５の軸心Ｃを通る水平線Ｈよりも上方位置に設定すると共に静油圧式無段変速機４０の軸心Ｋとクランク軸の軸心Ｃを通る線分Ｌ１とシリンダブロック１３の軸線Ｌ２とがなす挟角αの内側にレシオ変更機構１２０のボールネジ６４の軸心Ｂを配置しているため、静油圧式無段変速機４０及び車幅寸法に大きな影響を与えるレシオ変更機構１２０をよりシリンダブロック１３寄りに配置して、エンジン全幅を小さくすることができる。よって、エンジンの搭載性及び車両の左右バランスを向上できる。
【００３３】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、不整地走行車両は４輪車両に限られず３輪車両にも適用できる。また、４輪駆動車を例にしたが２輪駆動車にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、トルクコンバータの持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン時の駆動力を補うことができるため、静油圧式無段変速機のレシオを頻繁に変化させずに済む上、変速駆動部材のストロークを大きく取らなくても済み、低速時におけるエンジンストールがなくなり、車速安定化を図ることができる効果がある。また、固定レシオで走行する場合にも頻繁なレシオ変更から解放される。
したがって、請求項２に記載した低エンジン回転数で不整地を走行する不整地走行車両に適用した場合に好適である。
【００３５】
請求項３に記載した発明によれば、遠心クラッチに対して外径が大きくなりやすいトルクコンバータを搭載したとしても、クランク軸位置よりも上側に静油圧式無段変速機を逃がすことができる上、静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分とシリンダブロックの軸線とがなす角の内側に変速駆動軸を配置して、エンジン全幅を小さくすることが可能となるため、エンジンの搭載性及び車両の左右バランスを向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の４輪バギー車の側面図である。
【図２】この発明の実施形態のパワーユニットの概略断面図である。
【図３】この発明の実施形態のクランク軸及び静油圧式無段変速機の駆動軸等の各軸と平行な面で切断したパワーユニットの縦断面図である。
【図４】この発明の実施形態のレシオ変更機構の断面図である。
【図５】この発明の実施形態のパワーユニットを正面から見た説明図である。
【符号の説明】
２ 前輪（駆動軸）
３ 後輪（駆動軸）
５ クランク軸
１３ シリンダブロック
３３ トルクコンバータ（発進クラッチ）
４０ 静油圧式無段変速機
４２ 油圧ポンプ（斜板式油圧ポンプ）
４３ 駆動軸
４４ 油圧モータ（斜板式油圧モータ）
６４ ボールネジ（変速駆動軸）
６５ スライダ（変速駆動部材）
８３ 傾斜ホルダ（斜板）
８６ 可動斜板（斜板）
Ｂ ボールネジの軸心
Ｃ クランク軸の軸心
Ｌ１ 線分
Ｌ２ シリンダブロックの軸線
Ｋ 駆動軸の軸心
α 狭角
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用エンジンの動力伝達装置、特に、不整地走行車両等の車両の動力伝達装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンの動力伝達装置として、クランク軸の回転を遠心クラッチ式の発進クラッチを介して変速機に伝達し、斜板式油圧ポンプと斜板式油圧モータの容量差により変速を行いクランク軸の回転を減速して駆動輪に伝達する静油圧式無段変速機を備えたものが知られている。この動力伝達装置では、ステップモータにより変速駆動軸を回転させ変速駆動部材を変速駆動軸に沿って往復動させ前記斜板式油圧モータの斜板角度を変更することで変速を行うようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４３０６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては車速のコントロールはエンジン回転数と静油圧式無段変速機のレシオ（変速比）設定で行うため、エンジンの発生トルクの小さな低回転時には無段変速機のレシオを大きくローレシオ側に変更する必要がある上、エンジンストールや車速不安定を防ぐために頻繁に前記レシオを変化させる必要がある。その結果、変速駆動軸に沿って移動する変速駆動部材のストローク量を大きくするために変速駆動軸の長さを長くする必要がありステップモータが大型化してしまいコストアップにつながるという課題がある。また、頻繁なレシオ変更に耐えるためステップモータの耐久性を高める必要がありこの点でもコストアップを余儀なくされるという課題がある。
【０００５】
また、上記静油圧式無段変速機は斜板式油圧モータの斜板の角度を固定することにより有段変速機として使用することも可能であるが、その場合に車速や路面勾配に合わせて運転者がレシオを変更する際にも上述と同様の課題がある。また、これらのことは路面状況が頻繁に変化する不整地走行車両に適用した場合には更に大きな課題となっている。
そこで、この発明は、エンジン発生トルクの小さい低回転時の駆動力を補うことで無段変速機のレシオ変更の頻度を抑え、かつ、エンジン全幅を小さくして搭載の自由度を高めコストダウンを図ることができる車両用エンジンの動力伝達装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両発進時にクランク軸（例えば、実施形態におけるクランク軸５）の回転を変速機に滑らかに接続する発進クラッチと、斜板式油圧ポンプ（例えば、実施形態における油圧ポンプ４２）と斜板式油圧モータ（例えば、実施形態における油圧モータ４４）の容量差により変速を行いクランク軸の回転を減速して駆動輪（例えば、実施形態における前輪２、後輪３）に伝達する静油圧式無段変速機（例えば、実施形態における静油圧式無段変速機４０）と、変速駆動軸（例えば、実施形態におけるボールネジ６４）を往復動して前記斜板式油圧モータの斜板（例えば、実施形態における斜板ホルダ８３、可動斜板８６）角度を変更する変速駆動部材（例えば、実施形態におけるスライダ６５）とを備えた車両用エンジンの駆動伝達装置において、前記発進クラッチがトルクコンバータ（例えば、実施形態におけるトルクコンバータ３３）であることを特徴とする。
このように構成することで、トルクコンバータの持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン回転時の駆動力を補うことができる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記クランク軸を車両の前後方向に配置し、シリンダブロック（例えば、実施形態におけるシリンダブロック１３）の軸線（例えば、実施形態における軸線Ｌ２）を略上下方向に配置し、前記静油圧式無段変速機の軸心（例えば、実施形態における駆動軸４３の軸心Ｋ）をクランク軸の軸心（例えば、実施形態における軸心Ｃ）よりも上方位置に設定すると共に静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分（例えば、実施形態における線分Ｌ１）とシリンダブロックの軸線とがなす角（例えば、実施形態における狭角α）の内側に変速駆動軸の軸心（例えば、実施形態における軸心Ｂ）を配置することを特徴とする。
このように構成することで、遠心クラッチに対して外径が大きくなりやすいトルクコンバータを搭載したとしても、クランク軸位置よりも上側に静油圧式無段変速機を逃がすことができる上、静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分とシリンダブロックの軸線とがなす角の内側に変速駆動軸を配置して、エンジン全幅を小さくすることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を不整地走行車両に適用した場合を例にして図面と共に説明する。
図１に示すように、不整地走行車両である４輪バギー車は、車体フレーム１の前後へそれぞれ左右一対づつの前輪（駆動輪）２及び後輪（駆動輪）３を備え、車体フレーム１の中央部には４サイクルエンジンと変速機を一体に備えたパワーユニット４が支持されている。このパワーユニット４はクランク軸５を車体の前後方向へ向けて配置する縦置き形式である。この車両は４輪駆動式であり、パワーユニット４の下部にクランク軸５と平行に設けられている出力軸６により、前輪プロペラ軸７を介して前輪２を駆動し、後輪プロペラ軸８を介して後輪３を駆動する。
【０００９】
パワーユニット４を構成するクランクケース１０の前側は前ケースカバー１１で覆われ、後部側は後ケースカバー１２で覆われ、これらでパワーユニットケースを構成している。クランクケース１０は更に前ケース１０ａと後ケース１０ｂとに前後で分割構成されている。
また、クランクケース１０の上部にはシリンダブロック１３、シリンダヘッド１４及びシリンダヘッドカバー１５が取付けられ、シリンダヘッド１４の吸気口へは気化器１６が接続され、更にこの気化器１６には後方からエアクリーナー１７が接続されている。シリンダヘッド１４の排気口には排気管１８が接続されている。
【００１０】
パワーユニット４の前方にはオイルクーラー２０が配置され、送り側ホース２１を介してクランクケース１０に設けられたオイルポンプと連通し、戻り側ホース２２を介してクランクケース１０内に設けられたオイルポンプに連通している。図中２３は冷却ファン、２４はハンドル、２５は燃料タンク、２６は鞍乗り型シートを示す。２７はオイルタンクを示し、前ケースカバー１１の前面へ直付けされ、送り側ホース２１及び戻り側ホース２２を介してオイルクーラー２０と接続されるとともにパワーユニット４に内蔵されているオイルポンプにも連通されている。
【００１１】
次に、図２に基づいてパワーユニット４について説明する。同図において３０はバルブ、３１はピストン、３２はコンロッドを示しコンロッド３２が取り付けられたクランク軸５の一端側にはトルクコンバータ（発進クラッチ）３３が設けられている。トルクコンバータ３３はポンプシェル３３ａ、タービンランナ３３ｂ、ステータ３３ｃを備えた周知の構造で、ポンプシェル３３ａはクランク軸５に固定され、タービンランナ３３ｂはプライマリ駆動ギヤ３４に接続されている。クランク軸５の他端側にはＡＣＧ３５が設けられている。
【００１２】
クランク軸５は、前ケース１０ａと後ケース１０ｂに各一体のジャーナル壁３６ａ，３６ｂにおいてメインベアリング３７ａ，３７ｂを介して軸支されている。更に、パワーユニット４のエンジン部を構成するクランクケース１０内には静油圧式無段変速機４０が内蔵されており、この静油圧式無段変速機４０の長さ方向の略半分がメインベアリング３７ａ，３７ｂ間と重なっている。
【００１３】
静油圧式無段変速機４０はプライマリ駆動ギヤ３４と噛み合うプライマリ被動ギヤ４１により駆動される斜板式の油圧ポンプ４２と、その吐出オイルにより駆動して、変速軸である駆動軸４３へ変速出力する斜板式の油圧モータ４４を駆動軸４３上へ並設してある。尚、図２においては図示都合上、油圧ポンプ４２と油圧モータ４４の内部構造の記載を省略する。この駆動軸４３はクランク軸５と平行に車体の前後方向へ軸心を一致させて配設されている。駆動軸４３の軸心には長さ方向へ貫通する油路４５が形成されている。駆動軸４３の端部は有段変速機４６のメイン軸４７とスプライン結合により直結されている。
【００１４】
メイン軸４７には１速駆動ギヤ４８と２速駆動ギヤ４９が一体に設けられ、これらのギヤはメイン軸４７と平行するカウンタ軸５０上を転動する１速被動ギヤ５１及び２速被動ギヤ５２とそれぞれ噛み合う。更に、カウンタ軸５０上にはリバース被動ギヤ５３が転動自在に設けられ、図示しない別軸上で１速駆動ギヤ４８と噛み合うリバースアイドルギヤにより１速被動ギヤ５１及び２速被動ギヤ５２と逆方向へ回転している。
【００１５】
また、シフタ５４，５５がカウンタ軸５０上を軸方向移動可能にスプライン結合され、シフタ５４を図において左移動させると１速被動ギヤ５１の回転をカウンタ軸５０からその軸端に一体に設けられたファイナル駆動ギヤ５６へ伝え、更にこれと噛み合う出力軸６上のファイナル被動ギヤ５７を介して出力軸６へ伝えるようになっている。
【００１６】
シフタ５５を左方移動させると２速被動ギヤ５２の回転を同様に出力軸６へ伝えて２速駆動する。更にシフタ５４を右方移動させるとリバース被動ギヤ５３の回転をカウンタ軸５０へ伝えてこれを逆回転させることにより、出力軸６を逆回転させて後退駆動する。尚、メイン軸４７の軸心には駆動軸４３の油路４５と連通する油路５８が貫通形成され、カウンタ軸５０にも同様の油路５９が軸心部に形成されている。但し、油路５９は内方側が閉じられ、外方側の開口端は、後ケースカバー１２の肉厚内に形成された油路６０に臨み、メイン軸４７を通過したオイルが供給される。また、油路６０とは別に後ケースカバー１２へ設けた油路により、ＡＣＧ３５及びシリンダヘッド１４の動弁機構へ潤滑する。更に、クランク軸５の軸心部にも油路６２が形成され、前ケースカバー１１に設けた油路からオイルが供給され、発進クラッチであるトルクコンバータ３３及びクランク軸５の軸受部に対する潤滑が行われている。
【００１７】
次に、図３に基づいて静油圧式無段変速機４０を説明する。この静油圧式無段変速機４０は油圧ポンプ４２と油圧モータ４４の容量差により変速を行い、クランク軸５の回転を減速して前輪２、後輪３に伝達するものである。
静油圧式無段変速機４０を構成する油圧ポンプ４２と油圧モータ４４の各ハウジング７０及び７１は、前ケースカバー１１及び前ケース１０ａの一部として各々一体に形成され、ベアリング７２，７３を介して駆動軸４３の両端が回転自在に支持されている。
【００１８】
油圧ポンプ４２は、プライマリ被動ギヤ４１と一体回転する入力側回転部７４が駆動軸４３上にベアリング７５を介して回転自在に支持され、その内側に駆動軸４３の軸線方向と傾斜する固定斜板７６がベアリング７７，７７’を介して転動自在に支持されている。この固定斜板７６に対向して駆動軸４３上にポンプシリンダ７９が設けられ、このポンプシリンダ７９に軸回りに環状に複数のポンププランジャ穴８０が配設されている。そして、ポンププランジャ穴８０内に先端を固定斜板７６に摺接するポンプ側プランジャ７８が進退可能に設けられ、オイルの吸入行程と吐出行程を行うようになっている。ポンプシリンダ７９の外周部にはベアリング８１を介して入力側回転部７４が相対回転可能に支持されている。
【００１９】
一方、油圧モータ４４は、ハウジング７１に形成された凹曲面状部８２内に略椀状をなす斜板ホルダ８３が転動自在に支持され、その凹曲面内にベアリング８４，８５を介して可動斜板８６が転動自在に支持される。斜板ホルダ８３と可動斜板８６によって斜板が構成されている。
この可動斜板８６の表面にポンプ側プランジャ７８と同数のモータ側プランジャ８７が、同様に駆動軸４３の軸上に設けられるモータシリンダ８８の軸回りに環状配列されたモータプランジャ穴８９内を進退して突出行程と後退行程を行う。
【００２０】
モータ側プランジャ８７はポンプ側プランジャ７８によって吐出された油圧により突出して可動斜板８６の表面を押圧することにより、モータシリンダ８８に回転力を付与し、モータシリンダ８８の内周面が駆動軸４３の外周とスプライン結合していることにより、プライマリ被動ギヤ４１からの入力を駆動軸４３へ変速出力する。この変速比は可動斜板８６の傾斜を変化させることにより調節でき、可動斜板８６の傾斜は斜板ホルダ８３を回動させることにより自在に変化させることができる。モータシリンダ８８の外周はベアリング９０を介して、ハウジング７１に回転自在に支持されている。
【００２１】
具体的に説明すると、プライマリ被動ギヤ４１（入力側回転部７４）に対する駆動軸４３の変速比は次式によって与えられる。
変速比＝油圧モータ４４の容量／油圧ポンプ４２の容量
したがって、油圧モータ４４の容量を最大から零に変えれば、変速比を最大値（ロー状態）から１（トップ状態）まで変えることができる。
【００２２】
ポンプシリンダ７９とモータシリンダ８８は中央の大径部９１で一体化され、ここに放射方向へ進出するポンプ側弁９２とモータ側弁９３が２列に並んで環状に、かつポンプ側プランジャ７８及びモータ側プランジャ８７と同数個配設されている。各ポンプ側弁９２及びモータ側弁９３は大径部９１の内側へ同心円状に形成されている内側通路９４及び外側通路９５と、ポンププランジャ穴８０及びモータプランジャ穴８９との連通部を開閉する。
【００２３】
すなわち、ポンプ側プランジャ７８の吸入行程では、ポンプ側弁９２がポンププランジャ穴８０と内側通路９４の間を開き、外側通路９５の間を閉じ、吐出行程では逆になる。同様にモータ側プランジャ８７の突出行程では、モータ側弁９３がモータプランジャ穴８９と外側通路９５の間を開き、内側通路９４の間を閉じ、後退行程では逆になる。
【００２４】
次に、図４に基づいて可動斜板８６の傾斜角度を変更して変速比を変化させるためのレシオ変更機構１２０について説明する。可動斜板８６を転動自在に収容する斜板ホルダ８３からハウジング７１外へ突出するリンクアーム６３の一端をボールネジ（変速駆動軸）６４上のスライダ（変速駆動部材）６５へピン６３ａで回動自在に連結してあり、ボールネジ６４を正逆転してスライダ６５を左右いずれか側へ軸方向移動させることにより、可動斜板８６の傾斜を変えることができる。ボールネジ６４は両端はハウジング７１と一体のステー６６ａ、６６ｂにベアリング６７，６８を介して回転自在に支持され、ボールネジ６４の一端には被動ギヤ６９が取付けられている。
【００２５】
この被動ギヤ６９はトルクリミッタ１００を介して電動モータ１０１の出力ギヤ１０２により駆動される。トルクリミッタ１００は、回転軸１０４を備え、その一端に被動ギヤ６９と噛み合いかつこれより小径の第２減速ギヤ１０５を設け、他端に電動モータ１０１の出力ギヤ１０２と噛み合いかつこれより大径の第１減速ギヤ１０６を備えている。
第１減速ギヤ１０６は回転軸１０４上へ複数の摩擦板（図示せず）を介して結合又は非結合となる円筒部材１０８を備え、この摩擦板を第２減速ギヤ１０５側よりコイルスプリングからなるセットスプリング１０９で押圧することにより摩擦板クラッチ機構をなしている。
【００２６】
したがって、電動モータ１０１の出力ギヤ１０２と被動ギヤ６９の間で、セットスプリング１０９のセット荷重内となるトルクを伝達する通常の状態では、出力ギヤ１０２の回転は、第１減速ギヤ１０６から円筒部材１０８及びその内側の摩擦板を介して回転軸１０４へ伝達され、更に第２減速ギヤ１０５から被動ギヤ６９を介してボールネジ６４へ伝達される。
【００２７】
その結果、ボールネジ６４が回転すると、それに応じてスライダ６５が移動し、リンクアーム６３を介して斜板ホルダ８３を回動させることにより、その内側に支持されている可動斜板８６の傾斜を変化させ、変速比を調節するようになっている。また、出力ギヤ１０２と被動ギヤ６９間の伝達トルクがセットスプリング１０９のセット荷重を越えると、複数の摩擦板間で滑りが生じ、第１減速ギヤ１０６の回転が回転軸１０４へ伝達されず遮断されるようになっている。
【００２８】
次に、図５に基づいてレシオ変更機構１２０の配置について説明する。図１は車体前側から見た内装部品の概略配置図である。
クランクケース１０の上部にはシリンダブロック１３が取り付けられ、シリンダブロック１３の上部にはシリンダヘッド１４、シリンダヘッドカバー１５が取り付けられている。クランクケース１０の前面にはオイルタンク２７が設けられている。尚、シリンダヘッド１４には排気管１８が取り付けられている。
クランクケース１０の内部にはクランク軸５が配置され、このクランク軸５にトルクコンバータ３３が取り付けられている。クランク軸５の軸心Ｃを通る水平線Ｈの上方位置であってクランク軸５の右側には静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３が配置されている。クランク軸５の水平線Ｈの下方には出力軸６が配置されている。
【００２９】
そして、前記静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３の軸心Ｋとクランク軸５の軸心Ｃを通る線分Ｌ１と略上下方向に配置されたシリンダブロック１３の軸線Ｌ２とがなす挟角αの内側にレシオ変更機構１２０のボールネジ６４の軸心Ｂが配置されている。ここで、挟角αは、６０〜９０度の範囲、望ましくは７５度位とすることができる。また、静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３の軸心Ｋとボールネジ６４の軸心Ｂとを結ぶ線分Ｌ３とシリンダブロック１３の軸線Ｌ２との挟角βは０〜１５度の範囲、望ましくは、１０度位とすることができる。
【００３０】
上記実施形態によれば、発進クラッチとしてトルクコンバータ３３を設けているため、トルクコンバータ３３の持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン回転時の駆動力を補うことができる。したがって、静油圧式無段変速機４０のレシオを頻繁に変化させずに済む上、低速時におけるエンジンストールがなくなり、より一層の車速安定化を図ることができる。したがって、低エンジン回転数で不整地を走行する不整地走行車両に適用した場合に好適である。
【００３１】
よって、上記静油圧式無段変速機４０は油圧モータ４４の可動板斜８６の角度を固定することにより有段変速機として使用した場合であっても頻繁なレシオ変更から解放される。
また、トルクコンバータ３３の持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン回転時の駆動力を補うことができるため、その分だけボールネジ６４に沿って移動するスライダ６５のストローク量を小さくできる。したがって、ステップモータの小型化を図ることができ、配置スペースを少なくできる。これにより、頻繁なレシオ変更がなくなりステップモータの耐久性を向上させることができる。したがって、耐久性を高めるための対策が必要なくなりコストダウンを図ることができる。
【００３２】
そして、前記クランク軸５を車両の前後方向に配置し、シリンダブロック１３の軸線Ｌ２を略上下方向に配置し、前記静油圧式無段変速機４０の駆動軸４３の軸心Ｋをクランク軸５の軸心Ｃを通る水平線Ｈよりも上方位置に設定すると共に静油圧式無段変速機４０の軸心Ｋとクランク軸の軸心Ｃを通る線分Ｌ１とシリンダブロック１３の軸線Ｌ２とがなす挟角αの内側にレシオ変更機構１２０のボールネジ６４の軸心Ｂを配置しているため、静油圧式無段変速機４０及び車幅寸法に大きな影響を与えるレシオ変更機構１２０をよりシリンダブロック１３寄りに配置して、エンジン全幅を小さくすることができる。よって、エンジンの搭載性及び車両の左右バランスを向上できる。
【００３３】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、不整地走行車両は４輪車両に限られず３輪車両にも適用できる。また、４輪駆動車を例にしたが２輪駆動車にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、トルクコンバータの持つトルク増幅作用により、エンジン発生トルクの小さい低エンジン時の駆動力を補うことができるため、静油圧式無段変速機のレシオを頻繁に変化させずに済む上、変速駆動部材のストロークを大きく取らなくても済み、低速時におけるエンジンストールがなくなり、車速安定化を図ることができる効果がある。また、固定レシオで走行する場合にも頻繁なレシオ変更から解放される。
したがって、請求項２に記載した低エンジン回転数で不整地を走行する不整地走行車両に適用した場合に好適である。
【００３５】
請求項３に記載した発明によれば、遠心クラッチに対して外径が大きくなりやすいトルクコンバータを搭載したとしても、クランク軸位置よりも上側に静油圧式無段変速機を逃がすことができる上、静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分とシリンダブロックの軸線とがなす角の内側に変速駆動軸を配置して、エンジン全幅を小さくすることが可能となるため、エンジンの搭載性及び車両の左右バランスを向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の４輪バギー車の側面図である。
【図２】この発明の実施形態のパワーユニットの概略断面図である。
【図３】この発明の実施形態のクランク軸及び静油圧式無段変速機の駆動軸等の各軸と平行な面で切断したパワーユニットの縦断面図である。
【図４】この発明の実施形態のレシオ変更機構の断面図である。
【図５】この発明の実施形態のパワーユニットを正面から見た説明図である。
【符号の説明】
２ 前輪（駆動軸）
３ 後輪（駆動軸）
５ クランク軸
１３ シリンダブロック
３３ トルクコンバータ（発進クラッチ）
４０ 静油圧式無段変速機
４２ 油圧ポンプ（斜板式油圧ポンプ）
４３ 駆動軸
４４ 油圧モータ（斜板式油圧モータ）
６４ ボールネジ（変速駆動軸）
６５ スライダ（変速駆動部材）
８３ 傾斜ホルダ（斜板）
８６ 可動斜板（斜板）
Ｂ ボールネジの軸心
Ｃ クランク軸の軸心
Ｌ１ 線分
Ｌ２ シリンダブロックの軸線
Ｋ 駆動軸の軸心
α 狭角
Claims (3)
- 車両発進時にクランク軸の回転を変速機に滑らかに接続する発進クラッチと、斜板式油圧ポンプと斜板式油圧モータの容量差により変速を行いクランク軸の回転を減速して駆動輪に伝達する静油圧式無段変速機と、変速駆動軸を往復動して前記斜板式油圧モータの斜板角度を変更する変速駆動部材とを備えた車両用エンジンの駆動伝達装置において、前記発進クラッチがトルクコンバータであることを特徴とする車両用エンジンの動力伝達装置。
- 前記車両が不整地走行車両であることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの動力伝達装置。
- 前記クランク軸を車両の前後方向に配置し、シリンダブロックの軸線を略上下方向に配置し、前記静油圧式無段変速機の軸心をクランク軸の軸心よりも上方位置に設定すると共に静油圧式無段変速機の軸心とクランク軸の軸心を通る線分とシリンダブロックの軸線とがなす角の内側に変速駆動軸の軸心を配置することを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの動力伝達装置。
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