JP2005096688A

JP2005096688A - 縦置きパワートレーン装置

Info

Publication number: JP2005096688A
Application number: JP2003335236A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Arai; 美光新井; Katsumi Hayashi; 勝美林
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】低重心配置を可能にして運動性能に優れ、歩行者保護対策への対応と、トンネルの低床化による室内ウォークスルーをも可能にした縦置きパワートレーン装置を提供することを目的とする。
【解決手段】互いに平行配置されたエンジン１からの入力軸Ｌ１および前輪出力軸Ｌ３ならびに後輪出力軸Ｌ４が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置において、前記後輪出力軸Ｌ４を最も低位に配置したことにより、エンジン１およびトランスミッション２からなるパワートレーンおよびプロペラシャフト９をほぼ水平に配置することが可能になり、低重心配置を可能にして運動性能に優れるパワートレーンが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに平行配置されたエンジンからの入力軸および前輪出力軸ならびに後輪出力軸が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置に関する。

一般的に、互いに平行配置されたエンジンからの入力軸および前輪出力軸ならびに後輪出力軸が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置は、パワーユニットの重心が後方に位置して運動性能に優れ、エンジン房内幅の制約が少なく前輪の操舵角が大きく採れて旋回半径を小さくできる他、四輪駆動化が容易等、多くのメリットがある。そして、このような縦置きパワートレーン装置にあって、トランスミッションの出力軸である後輪出力軸は、通常、エンジンからの入力軸とほぼ同軸上あるいは近接して配置されている（例えば下記特許文献１参照）。
特開平１０−１８１３７５号公報（段落００４３）

前記特許文献１に開示されたものを図６を用いて説明する。この従来例は、四輪駆動車用トランスファに関するものであり、図示省略のエンジンからの駆動力をクラッチを介して断続される入力軸１０８の回転は、該入力軸１０８と平行なカウンタ軸１１０に歯車列からなる主変速部１５６により伝達される。カウンタ軸１１０の回転は副変速部１５８により高速部の変速が可能である。カウンタ軸１１０の回転は歯車１８４、１８２の噛合により、駆動スプロケット１０２からチェーン１０６および被動スプロケット１０４を介して前輪出力軸１１４に伝達される。駆動スプロケット１０２の駆動力は２輪・４輪切換機構１０８のシフトフォーク１３０の操作で接続され、後輪側である出力軸１１２に伝達される。

このように、前記従来のパワートレーン装置では、図１（Ａ）に示すように、エンジン１のクランク軸およびこれに接続されるトランスミッション２の入力軸Ｌ１と後輪出力軸Ｌ４は、ほぼ同軸か小さな軸間距離ａ１を隔てて配置されており、プロペラシャフト９を経てリヤデフＲＤに連結されている。したがって、エンジン下方部は支持用クロスメンバ７、オイルパン１Ａ、排気管２２Ｆや前輪デフＦＤ等で地上高を確保している。通常、Ｈ１−ｂ１＞ｄ１−ｃ１（ここで、Ｈ１はパワーユニットセンターＧの地上高、ｂ１は前部排気管２２Ｆの地上高、ｄ１はリヤデフＲＤのセンターの地上高、ｃ１は後部排気管２２Ｒの地上高である）の関係にある（リヤデフＲＤよりもパワートレーン１、２の方が嵩が大きい）ことから、主としてエンジン１およびトランスミッション２から構成されるパワーユニットが水平面に対してαなる仰角（通常は５〜１０°のレベル）にて傾斜させて配置せざるを得ないものとなっている。

何故ならば、後輪駆動車や四輪駆動車のリヤデフに動力を伝達するにはプロペラシャフトが配置されるが、該プロペラシャフトの振動・騒音防止の観点からプロペラシャフトにおけるユニバーサルジョイントのジョイント角（折れ角）は、通常１〜２°程度以内にする必要があり、そのために、トランスミッション、プロペラシャフト、リヤデフを略直線的に配置しなければならないからである。そのために、トランスミッション部およびプロペラシャフトが通る乗員室のトンネル高さが大きくなり、室内スペースが少なくなって不利であった。

さらに、パワートレーン全体の配置が高くなり、重心位置も高くなって走行安定性も劣り、運動性能が低下しがちであった。しかも、エンジン配置に仰角があって、補機１Ｂまでの高さｈ１が高くなり、エンジン房内のフード（ボンネット）位置を低くできないために空力特性やデザインの自由度を確保しにくいものであった。その上、エンジン房内のフードとエンジン補機類との間隙が充分に採れず、歩行者保護対策への対応が困難であった。

そこで本発明は、このような従来の縦置きパワートレーン装置における諸課題を解決して、低重心配置を可能にして運動性能に優れ、歩行者保護対策への対応と、トンネルの低床化による室内ウォークスルーをも可能にした縦置きパワートレーン装置を提供することを目的とする。

このため本発明は、互いに平行配置されたエンジンからの入力軸および前輪出力軸ならびに後輪出力軸が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置において、前記後輪出力軸を最も低位に配置したことを特徴とする。また本発明は、前記パワートレーンの仰角をほぼ水平（１．５°以下）にしたことを特徴とする。また本発明は、前記後輪出力軸に接続されるプロペラシャフトをほぼ直線的（各ジョイント角１°以下）に配置したことを特徴とする。また本発明は、前記パワートレーンにおけるトランスミッションの出力軸とリヤデフの入力軸とをほぼ同じ高さとしたことを特徴とする。また本発明は、前記のいずれかに記載されたパワートレーン装置に対応させて、乗員室におけるトンネルを低床化したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、互いに平行配置されたエンジンからの入力軸および前輪出力軸ならびに後輪出力軸が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置において、前記後輪出力軸を最も低位に配置したことにより、エンジンおよびトランスミッションからなるパワートレーンおよびプロペラシャフトをほぼ水平に配置することが可能になり、低重心配置を可能にして運動性能に優れるパワートレーンが得られる。

また、前記パワートレーンの仰角をほぼ水平（１．５°以下）にした場合は、エンジンの仰角を解消して、エンジン補機類の配置位置を下降させてフード下スペースが確保でき、歩行者保護対策が万全となる。さらに、前記後輪出力軸に接続されるプロペラシャフトをほぼ直線的（各ジョイント角１°以下）に配置した場合は、トンネルの低床化はもとより、プロペラシャフトの回転駆動時の振動を低減させることができる。

さらにまた、前記パワートレーンにおけるトランスミッションの出力軸とリヤデフの入力軸とをほぼ同じ高さとした場合は、プロペラシャフトをほぼ水平に配置することができ、後輪側への駆動力の伝達が円滑となる上、トンネルの低床化も容易となる。また、前記のいずれかに記載されたパワートレーン装置に対応させて、乗員室におけるトンネルを低床化した場合は、トンネルの低床化が可能となって、乗員ヒップポイントを上げることなく縦置きパワートレーンにおける室内ウォークスルーが実現できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の縦置きパワートレーン装置の第１実施例を示すもので、図１は現行のもの（図１（Ａ））との比較で説明する本発明の縦置きパワートレーンの全体側面図（図１（Ｂ）、図２は本発明の縦置きパワートレーン装置の第１実施例を示すカウンタ軸を設けた機械式クラッチ型のトランスミッションの全体側断面図、図３は図２の展開図、図４は各軸の配置状態を示す横断面図、図５は本発明の縦置きパワートレーン装置のトルクコンバータ型でベルト式無段変速機を備えた第２実施例を示す全体側断面図である。本発明（第１実施例）の縦置きパワートレーン装置の基本的な構成は、図１（Ｂ）に示すように、互いに平行配置されたエンジン１からの入力軸Ｌ１および前輪出力軸Ｌ３ならびに後輪出力軸Ｌ４が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置において、前記後輪出力軸Ｌ４を最も低位に配置したことを特徴とする．

第１実施例を以下に詳述する。機械式クラッチ型のトランスミッションに適用された具体的な構造を示す図２を参照しながら図１（Ｂ）に示すように、縦置きパワートレーンのトランスミッションケース２内には、機械式のクラッチ１８を介してエンジン１のクランク軸に断続され、該クランク軸と同軸状の入力軸Ｌ１が車体前後方向に配置されている。該入力軸Ｌ１と平行に中間軸であるカウンタ軸Ｌ２が配置され、これら２つの軸の間には多数の歯車が設置され、これら歯車の選択的噛合により、入力軸Ｌ１の回転がカウンタ軸Ｌ２に変速されて伝達される。前記カウンタ軸Ｌ２には前輪側と後輪側とに駆動力を差動配分するセンターデフＣＤを介して、該カウンタ軸Ｌ２と平行な前輪出力軸Ｌ３と後輪出力軸Ｌ４が配置される。

前記カウンタ軸Ｌ２を介設したことによって、後輪出力軸Ｌ４を最も低位（図示の例では前輪出力軸Ｌ３に対してａ寸法だけ低位）に配置することが可能になる。図４に示すように、カウンタ軸Ｌ２の入力軸Ｌ１に対する車幅方向の変位量等を適宜選定することによって、比較的自由に後輪出力軸Ｌ４の低位の位置を決定することができる。前輪出力軸Ｌ３の前端部にはピニオンギヤ２０が形成され、前記各軸Ｌ１〜Ｌ４と直交配置されるところの前輪デフＦＤのリングギヤ４と傘歯噛合する。通常、リングギヤ４の軸心とピニオンギヤ２０の軸心とは僅かにオフセットして噛合する。なお、図２において符号６はトランスミッションケース２の下部の凹部に配置された横架状のステアリングギヤボックスを示す。

このような構成によって、図１（Ｂ）に示すように、エンジン１およびトランスミッション２等からなる縦置きパワートレーンをそのパワーユニットセンターＧを中心として回転させて仰角を解消してほぼ水平に配置しても（パワーユニットセンターの地上高Ｈ２は現行のものＨ１と殆ど変わらない）、リヤデフＲＤのセンターの地上高ｄ２を現行のものｄ１とほぼ変化させずに済む。また、プロペラシャフト９についても、ジョイント角を小さくしてほぼ水平に配置することが可能となった。したがって、プロペラシャフト９や後輪出力軸Ｌ４の位置が低位となった分、パワートレーンの全体としての低重心化が実現できる。

さらに、エンジン１上の補機類１Ｂについてもその上端部の地上高をｈ１からｈ２（ｈ１＞ｈ２）に減ずることができ、図示しないフード下スペースを確保して、衝突時の歩行者保護対策に充分に対応できる。後輪出力軸Ｌ４の位置は、入力軸Ｌ１に対して、現行のａ１から充分に低位のａ２（ａ２＞ａ１）に配置される。排気管２２についても、前部排気管２２Ｆの地上高ｂ２は現行のものｂ１と殆ど変更しなくて済む。後部排気管２２Ｒについても同様である（ｃ１≒ｃ２）。このように、後輪出力軸Ｌ４を低位とし、プロペラシャフト９をほぼ水平に配置することによって、トランスミッションケース２の後部上面を凹設することを可能にした。

それに伴って、トーボード１６から下部後方に延びるトンネル前方部１５は大幅に低くでき、プロペラシャフト９のためのトンネル１７Ｆも高さを低く抑えることができることから前部フロア（図示略）との間に殆ど格差を解消することができ、縦置きパワートレーンにおいても室内での乗員のウォークスルーが可能となる。なお、符号１Ａはエンジン１の下部に形成されたオイルパンを示す。図３は図２のトランミッションの展開図で、カウンタ軸Ｌ２に噛合して駆動力が伝達される前輪出力軸Ｌ３が図面上方に描かれている。また、前輪出力軸Ｌ３の前端部に形成されたピニオンギヤ２０が前輪デフＦＤのリングギヤ４に噛合する状態も明瞭に示されている。該前輪デフＦＤにて差動配分された駆動力が左右の前輪に伝達される。

図４はトランスミッションにおける各軸の配置状態を示す車体前方から見た横断面図である。トンネル前方部１５内におけるトランスミッションの前部の各軸の配置状態で、入力軸Ｌ１に対して少し車体幅方向の左側（図面では右側）に変位してカウンタ軸Ｌ２が配置される。カウンタ軸Ｌ２のさらに車体幅方向の左側で下方には前輪出力軸Ｌ３が配置される。カウンタ軸Ｌ２の車体幅方向の右側（図面左）に変位して、該カウンタ軸Ｌ２の下方に後輪出力軸Ｌ４が配置される。該後輪出力軸Ｌ４は前輪出力軸Ｌ３よりもさらに低位に配置される。なお、符号ＲＧはリバースギヤで、選択的噛合により入力軸Ｌ１とカウンタ軸Ｌ２とを同方向に回転させることで車両の後進がなされる。

図５は本発明の縦置きパワートレーン装置の第２実施例を示す全体側面図で、トルクコンバータ型でベルト式無段変速機を備えたものである。流体継手であるトルクコンバータ１９を介してエンジンのクランク軸に断続されるトランスミッションの入力軸Ｌ１が車体前後方向に配置されている。該入力軸Ｌ１と平行に前輪出力軸Ｌ３が配置され、これらの両軸の間にてＶベルトが張設された無断変速機ＣＶＴが構成される。前輪出力軸Ｌ３の前端部にはピニオンギヤ２０が形成されて、前輪デフＦＤのリングギヤ（省略）に傘歯噛合する。

前輪出力軸Ｌ３の後部に設置されたセンターデフＣＤを経て、中間軸を介して後輪出力軸Ｌ４が配置される。図５は展開図であり、図面上方に描かれた後輪出力軸Ｌ４は、実際には前輪出力軸Ｌ３の下方に配置される。したがって、後輪出力軸Ｌ４が最も低位に配置される（二点鎖線位置）。該後輪出力軸Ｌ４の途中には前輪側と後輪側とを断続するトランスファーＴＦが介設される。かくして、本実施例では、Ｖベルトの張設長さ等を選定することにより、前輪出力軸Ｌ３、ひいては後輪出力軸Ｌ４の位置を低位に配置できる。これによって、プロペラシャフト９をほぼ水平に配置するとともに、トランスミッションケース２の後部上面を凹設することを可能にし、トーボード１６から下部後方に延びるプロペラシャフト９のためのトンネル１７Ｆ’を１７Ｆのようにしてフロアを限りなくフラットに近く低床化して、前部フロアとの間に殆ど格差を解消することができ、縦置きパワートレーンにおいても室内での乗員のウォークスルーが可能となる。

以上、本発明の各実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、エンジンの形状、形式、トランスミッションの形状、形式（歯車変速、手動・自動変速、ＣＶＴ等の無段変速等適宜の変速形式が採用され得る）、エンジンとトランスミッションとの組合せ形態、パワートレーンの仰角（ほぼ水平状の１．５°以下）、クラッチ部材の形状、形式（機械式摩擦クラッチ、トルクコンバータ、磁気クラッチ等）、トランスミッションにおける入力軸、カウンタ軸、前輪出力軸、後輪出力軸の配置形態（オフセット量、入力軸に対する左右振分け形態）、プロペラシャフトにおけるジョイント角（ほぼ水平状の１°以下）、トランスミッションの出力軸とリヤデフの入力軸との高さ（ほぼ同じ高さを好適とするが、僅かな差は本発明の範疇である）、センターデフの形状、形式（遊星歯車、ピニオンギヤとサイドギヤの組合せ等）およびその差動制限形態、前輪デフの形状、形式（リングギャの回転を差動配分する差動装置の形式等）、トンネルの低床化形状等については適宜選定することができる。

図１（Ａ）は現行の縦置きパワートレーン装置の断面図、図１（Ｂ）は本発明の縦置きパワートレーン装置の第１実施例を示す全体側面図である。本発明の縦置きパワートレーン装置の第１実施例で、カウンタ軸を設けた機械式クラッチ型のトランスミッションの全体側断面図である。同、図２の展開図である。同、各軸の配置状態を示す横断面図である。本発明の縦置きパワートレーン装置のトルクコンバータ型でベルト式無段変速機を備えた第２実施例を示す全体側断面図である。従来の縦置きパワートレーン装置の断面図である。

符号の説明

１エンジン
１Ａオイルパン
１Ｂ補機類
２トランスミッションケース
２Ａ傾斜面
４前輪デフリングギヤ
６ステアリングギヤボックス
７クロスメンバ
９プロペラシャフト
１５トンネル前方部
１６トーボード
１７Ｆトンネル
１７Ｒ後部フロア
１８機械式クラッチ
１９トルクコンバータ
２０ピニオンギヤ
２２排気管
２２Ｆ前部排気管
２２Ｒ後部排気管
ＣＤセンターデフ
ＣＶＴベルト式無段変速機
ＦＤ前輪デフ
Ｇパワユニットセンター
Ｌ１入力軸
Ｌ２カウンタ軸
Ｌ３前輪出力軸
Ｌ４後輪出力軸
ＲＤリヤデフ
ＴＭ変速部
ＴＦトランスファー

Claims

互いに平行配置されたエンジンからの入力軸および前輪出力軸ならびに後輪出力軸が車体前後方向に配置された縦置きパワートレーン装置において、前記後輪出力軸を最も低位に配置したことを特徴とする縦置きパワートレーン装置。
前記パワートレーンの仰角をほぼ水平（１．５°以下）にしたことを特徴とする請求項１に記載の縦置きパワートレーン装置。
前記後輪出力軸に接続されるプロペラシャフトをほぼ直線的（各ジョイント角１°以下）に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の縦置きパワートレーン装置。
前記パワートレーンにおけるトランスミッションの出力軸とリヤデフの入力軸とをほぼ同じ高さとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の縦置きパワートレーン装置。
前記１から４のいずれかに記載されたパワートレーン装置に対応させて、乗員室におけるトンネルを低床化したことを特徴とする縦置きパワートレーン装置。