JP2005308041A - 車両の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 前進発進時の動力消費を抑制可能な車両の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 エンジンＥの駆動力を駆動車輪７に伝達する変速可能な主変速経路３と固定減速比の副変速経路４とを並列に備え、前記副変速経路４は、その固定減速比を前記主変速経路３の最大変速比近傍であり且つ最大変速比よりも低い変速比に設定し、その出力部３２を終減速装置５を介して駆動車輪７に連結する一方、その入力部３０が第１ワンウェイクラッチ３３を介して主変速経路３の入力部１７から前進方向に駆動されるよう連結し、前記主変速経路３は、エンジンＥからの前進方向の駆動力を入力部１７に導入し、その出力部２０を第２ワンウェイクラッチ３４を介して前記副変速経路４の出力部３２を前進方向に駆動するよう連結して構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの駆動力を駆動車輪に伝達する主変速経路と副変速経路とを並列に備えた車両の動力伝達装置に関するものである。

従来からエンジンの駆動力を駆動車輪に伝達する主変速経路と副変速経路とを並列に備えた車両の動力伝達装置は提案されている（特許文献１および２参照）。

特許文献１では、エンジンに駆動される入力軸の回転を、ベルト式無段変速機を介して従動軸に伝達する主変速経路と、最ロー（ＬＯＷ）付近の減速比の減速歯車列を介して従動軸に伝達する前進用および後進用の副変速経路とを備える。そして、前進発進時には最ロー付近の減速比を備える前進用の副変速経路を使用し、その後の走行時にはワンウェイクラッチ（以下、ＯＷＣともいう）を作動させて前進用の副変速経路から主変速経路に切換えて無段変速を行い、また、後進時には後進用の副変速経路を使用するように構成している。特許文献２では、特許文献１の後進用の副変速機を省略し、後進時には主変速経路のみを使用する構成を備える。
特開平５−４４８１１号公報 特開平８−１４３５４号公報

しかしながら、上記従来例では、主変速経路での動力伝達を常時行わせ、前進発進時には副変速経路での動力伝達を付加し、通常走行への移行の際に副変速経路よりの動力伝達をＯＷＣにより遮断するものである。このため、前進発進時には主変速経路と副変速経路との両者による動力伝達が行われ、両経路の減速比がずれている場合には、主変速経路を構成するベルト式無段変速機のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費を生じる虞があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、前進発進時の動力消費を抑制可能な車両の動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの駆動力を駆動車輪に伝達する変速可能な主変速経路と固定減速比の副変速経路とを並列に備えた車両の動力伝達装置であり、前記副変速経路は、その固定減速比を前記主変速経路の最大変速比近傍であり且つ最大変速比よりも低い変速比に設定し、その出力部を終減速装置を介して駆動車輪に連結する一方、その入力部が第１のワンウェイクラッチを介して主変速経路の入力部から前進方向に駆動されるよう連結し、前記主変速経路は、エンジンからの前進方向の駆動力を入力部に導入し、その出力部を第２のワンウェイクラッチを介して前記副変速経路の出力部を前進方向に駆動するよう連結して構成した。

したがって、本発明では、エンジンの駆動力を駆動車輪に伝達する変速可能な主変速経路と固定減速比の副変速経路とを並列に備え、前記副変速経路は、その固定減速比を前記主変速経路の最大変速比近傍であり且つ最大変速比よりも低い変速比に設定し、その出力部を終減速装置を介して駆動車輪に連結する一方、その入力部が第１のワンウェイクラッチを介して主変速経路の入力部から前進方向に駆動されるよう連結し、前記主変速経路は、エンジンからの前進方向の駆動力を入力部に導入し、その出力部を第２のワンウェイクラッチを介して前記副変速経路の出力部を前進方向に駆動するよう連結して構成した。このため、前進発進時には主変速経路と副変速経路との両経路が作動するが副変速経路の固定減速比が主変速経路の最大変速比よりも低いため、副変速経路の出力が駆動車輪に伝達され、主変速経路の出力は第２のワンウェイクラッチにより遮断され、両経路の減速比がずれていても、主変速経路を構成する、例えば、ベルト式無段変速機のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることなく車両を前進発進させることができる。また、発進後に車両速度が上昇して主変速経路の変速比が低下されてその出力部の駆動速度が上昇する場合には、第２ワンウェイクラッチを介して副変速経路の出力部を副変速経路に代わって自動的に主変速経路の出力部から駆動することができ、この主変速経路による駆動により副変速経路は第１ワンウェイクラッチによりその入力部が主変速経路の入力部から遮断され、主変速経路を構成する、例えば、ベルト式無段変速機のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることなく車両を前進走行させることができる。

以下、本発明の車両の動力伝達装置を一実施形態に基づいて説明する。

図１〜図４は、本発明を適用した車両の動力伝達装置の第１実施形態を示すもので、図１は車両の動力伝達装置のスケルトン図、図２は前進発進時および前進走行時の作用説明図、図３は後進時の作用説明図、図４は車両の動力伝達装置の各領域での作動特性を示す特性図である。

図１において、車両の動力伝達装置は、エンジンＥからの動力を導入する発進要素１と、前後進切換機構２と、前後進切換機構２からの出力を無段変速して出力する無段変速機２１からなる主変速経路３と、前後進切換機構２からの出力を最ロー（ＬＯＷ）近辺の減速比により減速して出力する減速歯車列からなる副変速経路４と、差動機構８を含み前記主変速経路３および副変速経路４の出力を最終減速する終減速装置５とを備え、終減速装置５の左右出力によりドライブシャフト６および駆動車輪７を駆動するよう構成している。

前記発進要素１は、エンジンＥからの動力を導入するトルクコンバータ若しくは発進クラッチ等により構成され、前記前後進切換機構２のインプットシャフト１０を駆動する。図示例では、ポンプインペラ、ステータおよびタービンランナ等からなるトルクコンバータが使用されている。

前記前後進切換機構２は、前記主変速経路３および副変速経路４へ入力する回転方向を前進方向若しくは後進方向のいずれかに切換るよう機能するものであり、サンギヤ１２、キャリア１３およびリングギヤ１４からなる遊星歯車組１１と、前進クラッチ１５および後進ブレーキ１６と、第１および第２入力軸１７、１８を備える。第２入力軸１８は中空軸に形成され、内部空間に第１入力軸１７を収容している。そして、インプットシャフト１０と遊星歯車組１１のサンギヤ１２とを連結してサンギヤ１２に動力を導入し、また、インプットシャフト１０と主変速経路３の入力軸である第１入力軸１７との間に湿式多板クラッチよりなる前進クラッチ１５を直結可能に配置して遊星歯車組１１をバイパスして前進用動力を出力可能としている。また、リングギヤ１４と副変速経路４への第２入力軸１８とを連結し、キャリア１３を湿式多板クラッチよりなる後進ブレーキ１６によりケース１９に固定可能として、得られるリングギヤ１４のサンギヤ１２に対する減速された逆回転を後進用動力として出力可能としている。

前記前後進切換機構２の第１入力軸１７は前進用クラッチ１５を経由した減速されない前進用動力を出力し、第２入力軸は遊星歯車組１１により減速された逆回転の後進用動力を出力する。そして、第１入力軸１７による前進用動力を出力している間は、第２入力軸１８は回転が拘束されない自由回転状態であり、後述する副変速経路４により回転状態が変化される。また、第２入力軸１８による後進用動力を出力している間は、主変速経路３の入力側に連結された第１入力軸１７は前後進切換機構２から離脱され、後述する主変速経路３および副変速経路４により回転状態が変化される。

前記主変速経路３は、第１入力軸１７と出力軸２０間に配置されるベルト式無段変速機２１により構成され、第１入力軸１７に支持されたプライマリプーリ２２と、出力軸２０に支持されたセカンダリプーリ２３と、プライマリプーリ２２およびセカンダリプーリ２３間に巻き掛けられた金属ベルト２４とを備える。プライマリプーリ２２は第１入力軸１７の外周に固定支持された固定プーリ２２Ａと、固定プーリ２２Ａに対して接近・離反可能な可動プーリ２２Ｂとを備え、セカンダリプーリ２３は出力軸２０の外周に一体に形成された固定プーリ２３Ａと、固定プーリ２３Ａに対して接近・離反可能な可動プーリ２３Ｂとを備える。

そして、図示しないが、夫々の可動プーリ２２Ｂ、２３Ｂの背面に油圧室を備え、この油圧室の作動圧を変化させることにより夫々の可動プーリ２２Ｂ、２３Ｂを固定プーリ２２Ａ、２３Ａに接近・離反させることにより夫々のプーリ溝幅を変化させて変速比を無段に変化させることができる。例えば、アクセル開度によるエンジン負荷、プライマリプーリ回転数とセカンダリプーリ回転数を入力信号として、プライマリプーリ２２、セカンダリプーリ２３の作動圧を変化させ、プーリ溝幅を制御するよう構成する。

前記副変速経路４は、前記前後進切換機構２の第２入力軸１８に連結した入力ギヤ３０と、入力ギヤ３０に噛合う中間ギヤ３１と、中間ギヤ３１に噛合い主変速経路３の出力軸２０に回転可能に支持された出力ギヤ３２とを備え、前後進切換機構２の出力を減速して出力する減速歯車列であり、前記出力ギヤ３２を終減速装置５の入力歯車５Ａに噛合わせて終減速装置５を駆動するよう構成している。前記副変速経路４の減速比は、主変速経路３の最ロー（ＬＯＷ）減速比よりも僅かにハイ（Ｈｉｇｈ）ギヤ側に設定している。前記副変速経路４は、また、入力ギヤ３０と第１入力軸１７との間、および、出力ギヤ３２と主変速経路３の出力軸２０との間に、夫々第１および第２ＯＷＣ３３、３４を備える。

前記入力ギヤ３０と第１入力軸１７との間に配置した第１ＯＷＣ３３は、前進側の回転に対しては、入力ギヤ３０が第１入力軸１７より前進側に早く回転する場合にはこれを許容し、第１入力軸１７が入力ギヤ３０に対して前進側に速く回転する場合には入力ギヤ３０を一体に回転駆動するよう機能する。また、後進側の回転に対しては、第１入力軸１７が入力ギヤ３０に対して後進側に速く回転する場合にはこれを許容し、入力ギヤ３０が第１入力軸１７に対して後進側に速く回転する場合には第１入力軸１７を一体に回転駆動するよう機能する。

前記出力ギヤ３２と主変速経路３の出力軸２０との間に配置した第２ＯＷＣ３４は、前進側の回転に対しては、出力ギヤ３２が出力軸２０より前進側に早く回転する場合にはこれを許容し、出力軸２０が出力ギヤ３２に対して前進側に速く回転する場合には出力ギヤ３２を一体に回転駆動するよう機能する。また、後進側の回転に対しては、出力軸２０が出力ギヤ３２に対して後進側に速く回転する場合にはこれを許容し、出力ギヤ３２が出力軸２０に対して後進側に速く回転する場合には出力軸２０を一体に回転駆動するよう機能する。

以上の構成の車両の動力伝達装置の動作について以下に説明する。

［車両の前進発進時］
車両の前進発進時には、前後進切換機構２の前進クラッチ１５を締結する。後進ブレーキ１６は解放状態を維持する。その結果、エンジンＥの回転は、トルクコンバータ１→インプットシャフト１０→前進クラッチ１５→第１入力軸１７→副変速経路４（第１ＯＷＣ３３→入力ギヤ３０→中間ギヤ３１→出力ギヤ３２）→終減速装置５→ドライブシャフト６の経路で左右の駆動輪７に伝達される。

即ち、図２に示すように、第１入力軸１７は主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１を駆動する一方、第１ＯＷＣ３３を介して副変速経路４の入力ギヤ３０を駆動する。ベルト式無段変速機２１は最ＬＯＷ状態での減速比により出力軸２０を駆動する。副変速経路４では、入力ギヤ３０の回転が中間ギヤ３１を介して出力ギヤ３２に伝達され、ベルト式無段変速機２１の最ＬＯＷ状態での減速比よりも僅かにＨＩＧＨ側に設定された減速比で出力ギヤ３２に伝達される。

第２ＯＷＣ３４は、出力ギヤ３２と出力軸２０との前進側回転を比較し、回転数が僅かに高い出力ギヤ３２側の回転を、そのまま終減速装置５に出力させる（図４の領域Ａ参照）。このとき、入力ギヤ３０および出力ギヤ３２間の減速比は車両を発進させるのに適した大きさになっており、入力ギヤ３０および出力ギヤ３２間に中間ギヤ３１が介在しているため、入力ギヤ３０および出力ギヤ３２は同方向に回転して車両を前進走行させることができる。

この状態においては、回転数が僅かに低い主変速経路３の出力軸２０の回転は出力ギヤ３２に伝達されずに、そのままの回転が許容されるため、主変速経路３と副変速経路４との間で、主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることが防止される。

［車両の前進走行時］
このようにして前進クラッチ１５を締結して車両を前進発進させて車速が次第に上昇すると、主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１の変速比が次第に低下され、出力軸２０の回転数が増加してゆく。出力軸２０の回転数が出力ギヤ３２の回転数を超えると、第２ＯＷＣ３４は出力軸２０の回転により出力ギヤ３２を駆動させ、終減速装置５を駆動させる。その結果、エンジンＥのクランクシャフトの回転は、トルクコンバータ１→第１入力軸１７→主変速経路３（プライマリプーリ２２→金属ベルト２４→セカンダリプーリ２３→出力軸２０）→第２ＯＷＣ３４→出力ギヤ３２→終減速装置５→ドライブシャフト６の経路で左右の駆動輪７に伝達される。

また、出力ギヤ３２の回転増加は中間ギヤ３１から入力ギヤ３０に伝達され、入力ギヤ３０と第１入力軸１７との間に配置された第１ＯＷＣ３３は、第１入力軸１７に対して入力ギヤ３０の回転上昇を許容するため、入力ギヤ３０は第１入力軸１７に拘束されることなく自由に回転上昇される。このため、主変速経路３と副変速経路４との間で、主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることが防止される。

これにより、入力ギヤ３０、中間ギヤ３１および出力ギヤ３２による副変速経路４での前進発進から主変速経路３であるベルト式無段変速機２１による前進走行にスムーズに移行することができる。そして車両の前進走行中はベルト式無段変速機２１の変速比がＬＯＷからＯＤの間で制御される（図４の領域Ｂ参照）。

この前進走行中において、車両を減速するためにアクセルペダルを戻す等の操作によりエンジンブレーキを作動させたい場合には、第２ＯＷＣ３４と並列に配置した直結クラッチ３５を締結することで、車両慣性による動力が主変速経路３を経由してエンジンＥに入力されることとなり、エンジンブレーキを作動させることができる。

［車両の後進時］
車両の後進時には、前後進切換機構２の前進クラッチ１５を解放して、後進ブレーキ１６を締結する。その結果、図３にも示すように、エンジンＥのクランクシャフトの回転は、トルクコンバータ１→インプットシャフト１０→サンギヤ１２→プラネタリギヤ１３Ａ→リングギヤ１４→第２入力軸１８→副変速経路４（入力ギヤ３０→中間ギヤ３１→出力ギヤ３２）→終減速装置５→ドライブシャフト６の経路で左右の駆動輪７に伝達される。このとき、前後進切換機構２のサンギヤ１２の回転方向に対してリングギヤ１４の回転方向が逆方向になることで、車両の後進が可能になる。この場合の駆動力は、第１および第２ＯＷＣ３３、３４を経由しないでダイレクトに伝達されるため、エンジンブレーキも作動でき、車両の後進速度をエンジン駆動力と坂道等による路面抵抗とのバランスにより制御することができる。

ところで、前記第２入力軸１８および入力ギヤ３０の後進方向の回転は、第１ＯＷＣ３３を経由して第１入力軸１７に伝達され、主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１を経由して出力軸２０を出力ギヤ３２と同方向に回転させる。そして、前記ベルト式無段変速機２１の変速比が副変速経路４で設定している減速比を超える場合には、出力軸２０の回転数が出力ギヤ３２の回転数より低くなろうとするため、第２ＯＷＣ３４を経由して出力ギヤ３２により出力軸２０が回転され、ベルト式無段変速機２１はセカンダリプーリ２３からプライマリプーリ２２を金属ベルト２４を介して回転させ、第１入力軸１７を入力ギヤ３０より高速で回転させる。第１ＯＷＣ３３は、入力ギヤ３０に対して高速で回転する第１入力軸１７の回転を許容する（図４の領域Ｃ参照）。このため、主変速経路３と副変速経路４との間で、主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることが防止される。

また、前記ベルト式無段変速機２１の変速比が副変速経路４で設定している減速比以下の場合には、出力軸２０の回転数が出力ギヤ３２の回転数より高くなるため、第２ＯＷＣ３４は出力軸２０の高速での回転を許容する（図４の領域Ｄ参照）。このため、主変速経路３と副変速経路４との間で、主変速経路３を構成するベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることが防止される。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）エンジンＥの駆動力を駆動車輪７に伝達する変速可能な主変速経路３と固定減速比の副変速経路４とを並列に備え、前記副変速経路４は、その固定減速比を前記主変速経路３の最大変速比近傍であり且つ最大変速比よりも低い変速比に設定し、その出力部３２を終減速装置５を介して駆動車輪７に連結する一方、その入力部３０が第１ワンウェイクラッチ３３を介して主変速経路３の入力部１７から前進方向に駆動されるよう連結し、前記主変速経路３は、エンジンＥからの前進方向の駆動力を入力部１７に導入し、その出力部２０を第２ワンウェイクラッチ３４を介して前記副変速経路４の出力部３２を前進方向に駆動するよう連結して構成した。

このため、前進発進時には主変速経路３と副変速経路４との両経路が作動するが副変速経路４の固定減速比が主変速経路３の最大変速比よりも低いため、副変速経路４の出力が駆動車輪７に伝達され、主変速経路３の出力は第２ワンウェイクラッチ３４により遮断され、両経路の減速比がずれていても、主変速経路３を構成する、例えば、ベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることなく車両を前進発進させることができる。

また、発進後に車両速度が上昇して主変速経路３の変速比が低下されてその出力部２０の駆動速度が上昇する場合には、第２ワンウェイクラッチ３４を介して副変速経路４の出力部３２を副変速経路４に代わって自動的に主変速経路３の出力部２０から駆動することができ、この主変速経路３による駆動により副変速経路４は第１ワンウェイクラッチ３３によりその入力部３０が主変速経路３の入力部１７から遮断され、主変速経路３を構成する、例えば、ベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることなく車両を前進走行させることができる。

（イ）車両の動力伝達装置としては、エンジンＥの駆動力を前進作動時に主変速経路３に導入し、後進作動時に逆転させた後進駆動力を副変速経路４に導入させる前後進切換機構２を備えるため、後進時には副変速経路４のみにより終減速装置５を介して駆動車輪７をダイレクトに駆動することができる。このことは、後進走行が選択されると、主変速経路３の変速比がどのような段階であっても、主変速経路３の変速比が最ロー変速比に移行するまで待つことなく、固定された減速比で作動する副変速経路４に切換ることができ、迅速な後進作動をさせることができる。そして、主変速経路３は変速比に応じて第２ワンウェイクラッチ３４若しくは第１ワンウェイクラッチ３３により動力伝達状態から遮断されるため、主変速経路３を構成する、例えば、ベルト式無段変速機２１のベルト滑りや動力循環によるインターロック等の動力消費が生じることなく車両を後進走行させることができる。

（ウ）主変速経路３は、ベルト式無段変速機２１で構成されているため、無段階に変速比を変化させることができ、車両を副変速経路４により前進発進させ、変速比を変化させることに応じて自動的に無段変速機２１よりなる主変速経路３による前進走行に切換ることができる。

（エ）第２ワンウェイクラッチ３４は、並列配置された直結クラッチ３５を備えるため、減速時のようにエンジンブレーキが必要な場合に、直結クラッチ３５を締結してエンジンブレーキを作動させることができる。

（オ）前後進切換機構２は、サンギヤ１２とキャリア１３とリングギヤ１４とからなる遊星歯車組１１と、遊星歯車組１１をバイパスして入出力部１０、１７を連結する前進クラッチ１５と、遊星歯車組１１のいずれかの要素を固定することにより逆転された出力を得る後進ブレーキ１６とを備えるため、前進クラッチ１５と後進ブレーキ１６とを切換るのみで、前進状態または後進状態の切換が容易にできる。

本発明の一実施形態を示す車両の動力伝達装置のスケルトン図。 同じく前進発進時および前進走行時の作用説明図。 同じく後進時の作用説明図。 車両の動力伝達装置の各領域での作動特性を示す特性図。

符号の説明

Ｅ エンジン
１ 発進要素としてのトルクコンバータ
２ 前後進切換機構
３ 主変速経路
４ 副変速経路
５ 終減速装置
６ ドライブシャフト
７ 駆動車輪
８ 差動機構
１０ インプットシャフト
１１ 遊星歯車組
１５ 前進クラッチ
１６ 後進ブレーキ
１７ 主変速経路の入力部としての第１入力軸
１８ 第２入力軸
２０ 主変速経路の出力部としての出力軸
２１ ベルト式無段変速機、無段変速機
３０ 副変速経路の入力部としての入力歯車
３２ 副変速経路の出力部としての出力ギヤ
３３ 第１ワンウェイクラッチ、第１ＯＷＣ
３４ 第２ワンウェイクラッチ、第２ＯＷＣ
３５ 直結クラッチ

Claims (5)

1. エンジンの駆動力を駆動車輪に伝達する変速可能な主変速経路と固定減速比の副変速経路とを並列に備えた車両の動力伝達装置において、
   前記副変速経路は、その固定減速比を前記主変速経路の最大変速比近傍であり且つ最大変速比よりも低い変速比に設定し、その出力部を終減速装置を介して駆動車輪に連結する一方、その入力部が第１ワンウェイクラッチを介して主変速経路の入力部から前進方向に駆動されるよう連結し、
   前記主変速経路は、エンジンからの前進方向の駆動力を入力部に導入し、その出力部を第２ワンウェイクラッチを介して前記副変速経路の出力部を前進方向に駆動するよう連結して構成したことを特徴とする車両の動力伝達装置。
2. 前記車両の動力伝達装置は、エンジンの駆動力を前進作動時に主変速経路に導入し、後進作動時に逆転させた後進駆動力を副変速経路に導入させる前後進切換機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の動力伝達装置。
3. 前記主変速経路は、ベルト式無段変速機で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の動力伝達装置。
4. 前記第２ワンウェイクラッチは、並列配置された直結クラッチを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の車両の動力伝達装置。
5. 前記前後進切換機構は、サンギヤとキャリアとリングギヤとからなる遊星歯車組と、遊星歯車組をバイパスして入出力部を連結する前進クラッチと、遊星歯車組のいずれかの要素を固定することにより逆転された出力を得る後進ブレーキとを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車両の動力伝達装置。

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