JP2006183743A

JP2006183743A - 車両の動力伝達装置

Info

Publication number: JP2006183743A
Application number: JP2004376470A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Shibuya; 啓介渋谷
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】手動変速機用等のディファレンシャル装置を共用しながらも、無段変速機とディファレンシャル装置との間の中間減速装置を削減することができ、しかも、コンパクト化やレイアウトの自由度の向上を図ることのできる車両の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】前後進切換装置に、無段変速機から出力される駆動力が中間減速機構を用いることなく従来型の手動変速機等に対応した終減速比を有するディファレンシャル装置に伝達可能となるように駆動源からの駆動力を減速する減速歯車機構部を設けるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の動力伝達装置に関するものであり、さらに詳しくは、無段変速機を備えた車両の動力伝達装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、無段変速機（以下、ＣＶＴという）を備えた車両の動力伝達装置が記載されている。この車両の動力伝達装置によると、エンジン、ロックアップクラッチ付トルクコンバータ及びＣＶＴが縦置き配置されている。そして、このＣＶＴのセカンダリプーリ軸（出力軸）から出力される駆動力の一方は、中間減速歯車としての一対のリダクションギヤを介してフロントディファレンシャル装置に伝動構成されていると共に、他方は、中間減速装置を介してリヤディファレンシャル装置のファイナルギヤに伝動構成されている。

しかしながら、上記した従来の車両の動力伝達装置にあっては、ＣＶＴの機構上、変速比幅（例えば、２．５〜０．５）は他の機構を用いた変速機の変速比よりもハイギヤードの設定になっている。そのため、他の変速機との部品共有化のため、例えば手動変速機用ディファレンシャル装置をＣＶＴ車両に用いる場合には、セカンダリプーリ以降に一対のリダクションギヤや減速装置を備えなければならず、その結果、コストが上昇してしまうという問題や、コンパクト化やレイアウトの自由度が大きく損なわれてしまうという問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、セカンダリプーリ以降の一対のリダクションギヤや減速装置を省くことも考えられる。しかしながら、この場合、フロントディファレンシャル装置やリヤディファレンシャル装置のファイナルギヤのみで大きな減速比をカバーしなければならなくなるため、ＣＶＴ専用のディファレンシャル装置になってしまい、手動変速機付車両等との間でディファレンシャル装置の共有化を図ることはできなくなってしまう。

特許第２８６０３２４号公報（第１図）

そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、手動変速機用等のディファレンシャル装置との共用化しながらも、無段変速機とファイナルギヤを除くディファレンシャル装置との間の中間減速装置を削減することができ、しかも、コンパクト化やレイアウトの自由度の向上を図ることのできる車両の動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、駆動源からの駆動力を前後進切換装置、無段変速機及びディファレンシャル装置を介して駆動輪に伝達する車両の動力伝達装置において、
前記前後進切換装置は、前記駆動力を減速して前進又は後退に切換えると共に、前記無段変速機から出力される駆動力が中間減速機構を用いることなくファイナルギヤを介して前記ディファレンシャル装置に伝達可能となるように前記駆動源からの駆動力を所定に減速する減速歯車機構部を有することを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記前後進切換装置の減速歯車機構部は複合遊星歯車式とされ、前記駆動源側からの動力伝達軸に連結された第１のサンギヤと、ケーシングに固定されたキャリアに回転可能に支持され、前記第１のサンギヤに噛み合う第１ピニオンギヤ及び前記第１のサンギヤに並列配置された第２ピニオンギヤを有するピニオンギヤ部と、前記ピニオンギヤ部の第２のピニオンギヤに噛み合う回転可能なリングギヤと、前記リングギヤに連結されると共に前記リングギヤと前記無段変速機の入力軸とを連結可能とする第１のクラッチと、前記ピニオンギヤ部の第２のピニオンギヤに噛み合う第２のサンギヤと、前記第２のサンギヤに連結される中間軸と前記無段変速機の入力軸とを連結可能とする第２のクラッチとを備えて構成されていることを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記無段変速機は、ベルト、チェーン或いは摩擦ローラのうち何れか１つを用いた機械式無段変速機であることを特徴とする。

請求項１、３に記載の発明によれば、前後進切換装置の減速歯車機構部は、従来型の変速機の変速比よりもハイギヤードの変速比幅を有する無段変速機からの駆動力が、中間減速機構を用いることなく従来型の変速機に対応した終減速比を有するディファレンシャル装置に伝達可能となるように、駆動源側からの駆動力を予め減速した状態で無段変速機に伝達する。これにより、従来型変速機用ディファレンシャル装置を用いながらも、無段変速機とディファレンシャル装置との間の中間減速装置を削減することが可能となり、製造コストの低減化を図ることのできる車両の動力伝達装置を提供することができる。例えば、無段変速機が、ベルト、チェーン或いは摩擦ローラのうち何れか１つを用いた機械式無段変速機であっても、無段変速機と従来型の変速機用ディファレンシャル装置との間の減速装置を削減することができる車両の動力伝達装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、複合遊星歯車式が用いられた前後進切換装置によると、２つのサンギヤと、これら２つのサンギヤに噛み合うピニオンギヤやリングギヤとの歯数やサイズに対しての制約が少なくて所望する変速比の設定が可能であり、しかも径方向が縮径され、且つ全長が短縮化されてコンパクトに構成することが可能である。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、前後進切換装置を含む無段変速機全体のコンパクト化や軽量化を図ることができるうえに、車室内へのフロアトンネルの膨出量を減少させたり、エンジンサポートメンバやステアリングギヤボックスの配置レイアウトだけでなく、動力伝達系の配置レイアウトの自由度の向上を図ることができる車両の動力伝達装置を提供することができる。

歯数やサイズに対する制約が少なく、しかも所望する変速比の設定が可能なコンパクトな複合遊星歯車式の前後進切換装置を駆動源と無段変速機との間に配設することによって、無段変速機から出力される駆動力を、一対のリダクションギヤや中間減速装置を介すことなく手動変速機等に対応した終減速比を有するディファレンシャル装置に伝動することのできる車両の動力伝達装置が実現した。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用された車両のパワーユニット構造のスケルトン図である。

本発明は、駆動源からの駆動力（トルク）を前後進切換装置、ＣＶＴ及びディフアレンシャル装置を介して駆動輪に伝達するように構成された車両の動力伝達装置に適用されるものである。

詳述すると、図１に示されるように、本動力伝達装置１０を収めたケース１００内には、駆動源としてのエンジン２０から取り出した駆動力を流体（ＡＴＦ）を介して増幅作用するロックアップ付きのトルクコンバータ３０と、トルクコンバータ３０からの駆動力を図示しないセレクトレバー操作に応じて前進、後進、中立に切り換えると共に、前後進ともに駆動力を減速する前後進切換装置４０と、油圧制御により一対の入出力プーリの溝幅を変化させてベルトの巻き付け径の比を変えることで無段変速を行うベルト式のＣＶＴ５０と、ＣＶＴ５０から出力された駆動力を前後輪に配分するフルタイム４ＷＤ方式のセンタディファレンシャル装置（以下、センタデフという）６０と、センタデフ６０を経由してＣＶＴ５０から伝えられた駆動力をＣＶＴ５０の中空状のセカンダリプーリ軸（出力軸）５１内部を貫通して前方側に伝達するドライブピニオン軸７０と、ドライブピニオン軸７０を介して伝動された駆動力を左右前輪（図示せず）に伝達すると共に、部品共有化のため従来型の手動変速機等に対応した終減速比を有したフロントディファレンシャル装置（以下、フロントデフという）８０とが配置されている。

さらに、このケース１００内には、センタデフ６０からリヤドライブ軸９０を介して部品共有化のため従来型の手動変速機等に対応した終減速比を有したリヤディファレンシャル装置（図示せず。以下、リヤデフという）に駆動力を伝達するトランスファギヤ９１が配置されている。

ケース１００は、トルクコンバータ３０を収めたベルハウジング１０１と、前後進切換装置４０及びドライブピニオン軸７０前部を収めたメインケース１０２と、ＣＶＴ５０を収めたミッションケース１０３と、センタデフ６０を収めたエクステンションケース１０４と、トランスファギヤ９１を収めたトランスファケース１０５と、フロントデフ８０を収めたファイナルケース１０６とを一体的に備えて構成されている。

トルクコンバータ３０は、前後進切換装置４０、ＣＶＴ５０のプライマリプーリ軸（入力軸）５２と共にエンジン２０から後方に向かって真っ直ぐに延びた軸心上に縦置き配置されている。このトルクコンバータ３０には、エンジン２０のクランク軸２１に連結された駆動側のポンプ羽根車３１と、このポンプ羽根車３１に対向配置されると共にタービン軸３２に連結された被駆動側のタービン羽根車３３と、これらポンプ羽根車３１及びタービン羽根車３３間を流れる流体を整流するステータ羽根車３４とが備えられている。

そして、ポンプ羽根車３１が流体中で回転することによってタービン羽根車３３が回転し、エンジン２０から出力される駆動力を増幅してタービン軸３２に伝達する。さらに、ポンプ羽根車３１には、油圧を発生する油圧ポンプ３５がポンプドライブ軸３６を介して連結されている。そして、この油圧ポンプ３５からの作動油がロックアップクラッチ３７に供給されるとクランク軸２１とタービン軸３２とが直結する。

前後進切換装置４０は、駆動源側の動力伝達軸としてのトルクコンバータ３０のタービン軸３２に連結されているものであって、ＣＶＴ５０から出力される駆動力が減速機構を用いることなくフロントデフ８０及びリヤデフに伝達可能となるように、エンジン２０からの駆動力を減速する減速歯車機構部４１を有している。

この減速歯車機構部４１には複合遊星歯車式が用いられており、トルクコンバータ３０のタービン軸３２に連結された第１のサンギヤ４２と、メインケース１０２に固定されたキャリア４３に回転可能に支持され、第１のサンギヤ４２に噛み合う第１のピニオンギヤ４４Ａ及びこの第１のピニオンギヤ４４Ａに一体形成された第２のピニオンギヤ４４Ｂを有する複数のピニオンギヤ部４４と、ピニオンギヤ部４４の第２のピニオンギヤ４４Ｂに噛み合う回転可能なリングギヤ４５と、リングギヤ４５に連結されると共にリングギヤ４５とＣＶＴ５０のプライマリプーリ軸５２とを連結可能とする第１のクラッチとしての油圧式のリバースクラッチ４６と、ピニオンギヤ部４４の第２のピニオンギヤ４４Ｂに噛み合う第２のサンギヤ４７と、第２のサンギヤ４７に連結される中間軸４８とＣＶＴ５０のプライマリプーリ軸５２とを連結可能とする第２のクラッチとしての油圧式のフォワードクラッチ４９とを備えて構成されている。これにより、前後進切換装置４０を収めるメインケース１０２は、径方向が縮径形成可能とされると共に全長方向が短縮形成可能となるので、従来のケースよりもケース１００を相対的にコンパクト化することができる。

これら第１、第２のサンギヤ４２、４７、ピニオンギヤ部４４及びリングギヤ４５の歯数やサイズは、従来型の手動変速機等の変速比よりもハイギヤード側の変速比幅を有するＣＶＴ５０から出力される駆動力が、従来の一対のリダクションギヤや中間減速装置等の減速機構を用いることなく従来型の手動変速機等の変速比に対応した終減速比を有するフロントデフ８０及びリヤデフに伝達可能となるように、トルクコンバータ３０からの駆動力を予め設定された設定量だけ減速する変速比を有するように設定されている。すなわち、この前後進切換装置４０によってＣＶＴ５０から出力される駆動力は、手動変速機等から出力される駆動力とほぼ同じ変速比かそれに近い変速比を有するように相対的にローギヤード化される。

そして、セレクトレバーをＤレンジにシフトすると、リバースクラッチ４６が解放されると共に、フォワードクラッチ４９に作動油が供給されて第２のサンギヤ４７とＣＶＴ５０の入力軸５２とを連結固定することによって、タービン軸３２の回転方向と同一方向に設定量だけ減速された状態でプライマリプーリ軸５２が回転する。また、セレクトレバーをＲレンジにシフトすると、フォワードクラッチ４９が解放されると共に、リバースクラッチ４６に作動油が供給されてリングギヤ４５とＣＶＴ５０のプライマリプーリ軸５２とを連結固定することによって、タービン軸３２の回転方向とは異なる方向に設定量だけ減速された状態でプライマリプーリ軸５２が回転する。

ＣＶＴ５０は、エンジン２０後方に真っ直ぐに延びたプライマリプーリ軸５２と、このプライマリプーリ軸５２の下方側においてプライマリプーリ軸５２と平行、且つ中空状のセカンダリプーリ軸５１とを備えている。これらプライマリプーリ軸５２及びセカンダリプーリ軸５１には、それぞれ油圧式のプライマリシリンダ５３及びセカンダリシリンダ５４によって溝幅を可変することのできるプライマリプーリ５５、セカンダリプーリ５６がそれぞれ設けられている。

そして、油圧制御によってプライマリプーリ５５及びセカンダリプーリ５６の溝幅を相対変化させてプーリ５５、５６間に巻装したスチールベルト５７の巻き付け径を所定の変速比（例えば、２．５〜０．５）とすることで得られた駆動力は、手動変速機から出力される駆動力とほぼ同じ変速比かそれに近い変速比を有するように相対的にローギヤード化された状態でセカンダリプーリ軸５１から出力される。

センタデフ６０は、ＣＶＴ５０のセカンダリプーリ５６とトランスファギヤ９１との間に配置されているものであって、ＣＶＴ５０に逆トルクがかかるような場合に解除制御される油圧式の出力クラッチ６１を介してセカンダリプーリ軸５１に連結されたプラネタリキャリア６２と、プラネタリキャリア６２に回転可能に支持されたピニオンギヤ６３と、ピニオンギヤ６３に噛み合うようにドライブピニオン軸７０に固定されたサンギヤ６４と、さらに、ピニオンギヤ６３に噛み合うと共に出力軸６５に連結されたリングギヤ６６と、リングギヤ６６とドライブピニオン軸７０とをデフフリーからデフロックまで連続的に変化させて前後輪の差動を制限する油圧式の差動制限クラッチ６７とを備えて構成されている。

そして、センタデフ６０によって出力軸６５に配分された駆動力は、手動変速機に対応したドライブギヤ９１Ａ及びドリブンギヤ９１Ｂからなるトランスファギヤ９１を介してリヤデフに連なっているリヤドライブ軸９０に伝達される。
また、センタデフ６０によってドライブピニオン軸７０に配分された駆動力はファイナルギヤを介してフロントデフ８０に伝達される。

ドライブピニオン軸７０は、その前部が軸受部材として軸心方向に離間して配置された一対のフロントベアリング７１及びリヤベアリング７２を介して軸受支持部材としての中空状のベアリングホルダ７３内部に回転可能に支持されている。これらフロントベアリング７１及びリヤベアリング７２は、ドライブピニオン軸７０と共にベアリングホルダ７３に組付られる際に予圧付与がなされている。そして、ドライブピニオン軸７０を支持したベアリングホルダ７３は、ドライブピニオン軸７０の軸後部をセカンダリプーリ軸５１内部に貫通させた状態、且つ軸前端部に一体形成されたピニオンギヤ７４をフロントデフ８０のファイナルギヤとしてのリングギヤ８１に噛み合わせた状態で、ＣＶＴ５０とフロントデフ８０との間のメインケース１０２下部に複数の固定用ボルト（図示せず）によって組付け固定されている。

この組付け状態にあっては、ベアリングホルダ７３は、ＣＶＴ５０とフロントデフ８０との間のメインケース１０２下部に開口形成された開口部をケース内部から塞ぐように配置固定されてメインケース１０２の一部をなすようになっていると共に、ベアリングホルダ７３の下方側により近接してステアリングギヤボックスやクロスメンバが配置可能となっている。すなわち、ステアリングギヤボックスやクロスメンバに対して動力伝達装置１０をより低い位置に搭載可能としており、車体設計の自由度や低重心化がより図られるようになっている。

以上述べたように本発明の車両の動力伝達装置によれば、従来型の手動変速機等の変速比よりもハイギヤード側に変速比幅を有するＣＶＴ５０からの駆動力が、中間減速機構を用いることなく従来型の手動変速機等に対応した終減速比を有するフロントデフ８０やリヤデフに伝達可能となるように、エンジン２０からの駆動力を予め減速した状態でＣＶＴ５０に伝達する。これにより、例えば、手動変速機用のフロントデフ８０及びリヤデフを用いながらも、ＣＶＴ５０とフロントデフ８０、或いはリヤデフとの間の中間減速装置を削減することが可能となり、製造コストの低減化を図ることのできる車両の動力伝達装置を提供することができる。例えば、ＣＶＴ５０が、ベルト（スチールベルトを含む）、チェーン或いは摩擦ローラのうち何れか１つを用いた機械式無段変速機であっても、無段変速機とフロントデフ８０、リヤデフとの間の中間減速装置を削減することができる車両の動力伝達装置を提供することができる。

さらに、本発明によれば、複合遊星歯車式が用いられた前後進切換装置４０の減速歯車機構部４１によると、２つのサンギヤ４１、４７と、これら２つのサンギヤ４１、４７に噛み合うピニオンギヤ部４４やリングギヤ４５との歯数やサイズに対しての制約が少なくて所望する変速比の設定が可能であり、しかも径方向を縮径し、且つ全長を短縮化してコンパクトに構成することが可能である。これにより、前後進切換装置４４、つまり動力伝達装置１０のコンパクト化や軽量化を図ることができるうえに、車室内へのフロアトンネルの膨出量を減少させたり、エンジンサポートメンバやステアリングギヤボックスの配置レイアウトだけでなく、動力伝達系全体の配置レイアウトの自由度の向上を図ることができる車両の動力伝達装置を提供することができる。

なお、本発明はＣＶＴを縦置き配置した動力伝達装置にのみ適用されるものではなく、ＣＶＴを横置き配置した動力伝達装置にも適用することができる。
さらにまた、本発明はフルタイム４ＷＤ方式の動力伝達装置に限られたものではなく、パートタイム式４ＷＤ、或いは２ＷＤ方式の動力伝達装置にも適用することができる。

本発明が適用された車両のパワーユニット構造のスケルトン図である。

符号の説明

１０動力伝達装置
２０エンジン（駆動源）
３０ロックアップ付トルクコンバータ
４０前後進切換装置
４１減速歯車機構部
４２第１のサンギヤ
４３キャリア
４４ピニオンギヤ部
４４Ａ第１のピニオンギヤ
４４Ｂ第２のピニオンギヤ
４５リングギヤ
４６リバースクラッチ（第１のクラッチ）
４７第２のサンギヤ
４８中間軸
４９フォワードクラッチ（第２のクラッチ）
５０ＣＶＴ（無段変速機）
５１セカンダリプーリ軸（出力軸）
８０フロントデフ（ディファレンシャル装置）

Claims

駆動源からの駆動力を前後進切換装置、無段変速機及びディファレンシャル装置を介して駆動輪に伝達する車両の動力伝達装置において、
前記前後進切換装置は、前記駆動力を減速して前進又は後退に切換えると共に、前記無段変速機から出力される駆動力が中間減速機構を用いることなくファイナルギヤを介して前記ディファレンシャル装置に伝達可能となるように前記駆動源からの駆動力を所定に減速する減速歯車機構部を有することを特徴とする車両の動力伝達装置。
前記前後進切換装置の減速歯車機構部は複合遊星歯車式とされ、
前記駆動源側からの動力伝達軸に連結された第１のサンギヤと、
ケーシングに固定されたキャリアに回転可能に支持され、前記第１のサンギヤに噛み合う第１ピニオンギヤ及び前記第１のサンギヤに並列配置された第２ピニオンギヤを有するピニオンギヤ部と、
前記ピニオンギヤ部の第２のピニオンギヤに噛み合う回転可能なリングギヤと、
前記リングギヤに連結されると共に前記リングギヤと前記無段変速機の入力軸とを連結可能とする第１のクラッチと、
前記ピニオンギヤ部の第２のピニオンギヤに噛み合う第２のサンギヤと、
前記第２のサンギヤに連結される中間軸と前記無段変速機の入力軸とを連結可能とする第２のクラッチとを備えて構成されてい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。
前記無段変速機は、ベルト、チェーン或いは摩擦ローラのうち何れか１つを用いた機械式無段変速機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の動力伝達装置。