JP2008075688A - Power transmission device of vehicle - Google Patents

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Mikio Nozaki
幹生 野崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress lowering of acceleration caused in gear shifting or the like without contributing to rotation fluctuation in low-speed rotation. <P>SOLUTION: A planet gear unit 21 is provided on an output side of an engine 11, and either of a ring gear 211, a pinion gear 212, and a sun gear 213 is connected to an input shaft of the unit 21, and any one of other gears is connected to an output shaft. The planet gear unit 21 includes a clutch 215 structured so as to connect at least two of the three gears 211-213 for forming the planet gear, and a brake 214 for restricting rotation of a third gear except for the two gears connected to the input shaft and the output shaft, and a rotating mass 216 for generating predetermined inertia moment is coupled to the third gear. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両の動力伝達装置に関し、詳細には、エンジンに対して作用する慣性抵抗により変速時等に生じる加速度の引けを、アイドリング時等における低速回転の安定性を損なうことなく抑制するための技術に関する。   The present invention relates to a power transmission device for a vehicle, and more particularly, to suppress a reduction in acceleration caused by an inertial resistance acting on an engine at the time of shifting without impairing stability of low-speed rotation at the time of idling or the like. Related to technology.

車両に搭載される動力伝達装置として、自動変速機を採用した次のようなものが知られている。
すなわち、駆動源として内燃エンジンを備え、このエンジンのクランクシャフトを、トルクコンバータを介して自動変速機(ここでは、自動変速機のうち、特にその変速要素としての部分をいうものとして使用する。)に接続し、エンジンにより発生させた駆動力をこの自動変速機により所定の変速比で駆動輪に伝達させるようにしたものである。トルクコンバータと自動変速機との間に、多板クラッチとして構成されるフォワードクラッチが介装され、このフォワードクラッチにより、トルクコンバータの出力軸と、自動変速機の入力軸とが断接される。自動変速機としては、遊星ギア式に代表される種々の多段自動変速機のほか、ベルトドライブ式等の無段変速機が知られている。このような動力伝達装置において、エンジンにより発生された駆動力は、トルクコンバータ、フォワードクラッチ、自動変速機、ファイナルギア及びドライブシャフト等を介して駆動輪に伝達され、車両を推進させる(特許文献1)。
特開2004−003425号公報(段落番号0011)
As a power transmission device mounted on a vehicle, the following devices employing an automatic transmission are known.
That is, an internal combustion engine is provided as a drive source, and the crankshaft of this engine is connected to an automatic transmission via a torque converter. The driving force generated by the engine is transmitted to the drive wheels at a predetermined gear ratio by this automatic transmission. A forward clutch configured as a multi-plate clutch is interposed between the torque converter and the automatic transmission. The forward clutch connects and disconnects the output shaft of the torque converter and the input shaft of the automatic transmission. As an automatic transmission, a continuously variable transmission such as a belt drive type is known in addition to various multistage automatic transmissions represented by a planetary gear type. In such a power transmission device, the driving force generated by the engine is transmitted to driving wheels via a torque converter, a forward clutch, an automatic transmission, a final gear, a drive shaft, and the like to propel the vehicle (Patent Document 1). ).
JP 2004-003425 A (paragraph number 0011)

ところで、トルクコンバータには、一般的にロックアップクラッチと呼ばれる直結クラッチが内蔵されている。このトルクコンバータの滑りによる伝達ロスを回避するため、エンジンの回転変動が比較的に小さい高速巡航時において、このロックアップクラッチを締結させることにより、クランクシャフトと、自動変速機の入力軸とを直結させて、トルクコンバータの滑りをなくし、伝達効率を向上させることとしている。   Incidentally, the torque converter incorporates a direct coupling clutch generally called a lock-up clutch. In order to avoid transmission loss due to the slip of the torque converter, the crankshaft and the input shaft of the automatic transmission are directly connected by fastening this lock-up clutch during high-speed cruising with relatively small engine fluctuations. Thus, slippage of the torque converter is eliminated and transmission efficiency is improved.

しかしながら、ロックアップクラッチを締結させた状態からの加速に際し、この締結状態を保持したまま自動変速機による変速(すなわち、ダウンシフト)がなされると、クランクシャフト、トルクコンバータ及びフォワードクラッチが一体で回転していることから、エンジンに対して作用する慣性抵抗が大きいため、エンジン回転を速やかに上昇させることができず、車両が一時的に減速する現象(以下、この現象を「引け」という。)が生じて、運転性を損なわせるという問題がある。これに対し、クランクシャフト等の回転要素の重量を削減し、慣性抵抗を低減させたとすれば、エンジン回転の上昇自体は円滑なものとなる。しかしながら、重量の削減には自ずと限界があるし、更にこの場合においては、アイドリング時等における低速回転が安定しなくなるという別の問題がある。   However, when shifting from the state in which the lock-up clutch is engaged, if the shift by the automatic transmission (ie, downshift) is made while maintaining this engagement state, the crankshaft, torque converter and forward clutch rotate together. Therefore, since the inertial resistance acting on the engine is large, the engine rotation cannot be increased rapidly, and the vehicle temporarily decelerates (hereinafter, this phenomenon is referred to as “shrink”). This causes a problem that drivability is impaired. On the other hand, if the weight of a rotating element such as a crankshaft is reduced and the inertial resistance is reduced, the increase in engine rotation itself becomes smooth. However, the weight reduction is naturally limited, and in this case, there is another problem that the low-speed rotation at the time of idling or the like becomes unstable.

本発明は、以上のような問題を考慮したものであり、変速時等に生じる加速度の引けを、低速回転時における回転変動を助長することなく抑制す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。   The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and provides a power transmission device for a vehicle that can suppress a reduction in acceleration that occurs during a shift or the like without promoting rotational fluctuations during low-speed rotation. For the purpose.

本発明に係る車両の動力伝達装置は、エンジンを駆動源とするものであり、このエンジンの出力側に配設され、入力軸がエンジンのクランクシャフトに、出力軸が車両の駆動輪に接続された遊星ギアユニットを備える。この遊星ギアユニットは、リングギア、ピニオンギア及びサンギアを有するものであり、入力軸がこれらのギアのいずれかに接続されるとともに、出力軸がこれらのギアのうち入力軸が接続されたもの以外のギアのいずれかに接続される。また、遊星ギアユニットは、ハウジングと、リングギア、ピニオンギア及びサンギアの3つのギアのうち少なくとも2つを連結可能に構成されたクラッチと、これらのギアのうち入力軸又は出力軸が接続された2つのギアを除く第3のギアのハウジングに対する回転を規制するためのブレーキとを有し、更にこの第3のギアに結合された所定の慣性モーメントを生じさせる回転質量体を備える。   The power transmission apparatus for a vehicle according to the present invention uses an engine as a drive source, and is disposed on the output side of the engine. The input shaft is connected to the crankshaft of the engine and the output shaft is connected to the drive wheels of the vehicle. Equipped with a planetary gear unit. This planetary gear unit has a ring gear, a pinion gear, and a sun gear, and the input shaft is connected to one of these gears, and the output shaft is other than the one to which the input shaft is connected. Connected to one of the gears. The planetary gear unit is connected to a housing, a clutch configured to be able to connect at least two of three gears, a ring gear, a pinion gear, and a sun gear, and an input shaft or an output shaft of these gears. And a brake for restricting rotation of the third gear excluding the two gears with respect to the housing, and a rotating mass body coupled to the third gear for generating a predetermined moment of inertia.

本発明によれば、駆動力の伝達効率が求められる条件において、遊星ギアユニットのクラッチを締結させることにより、リングギア、ピニオンギア及びサンギアを一体で回転させ、駆動輪に対し、遊星ギアユニットによる伝達ロスをなくして、駆動力を効率よく伝達させることができる。一方、アクセル操作等に対してダウンシフトを行わせる場合は、クラッチを解放させることにより、エンジンに対する慣性抵抗を低減させて、エンジン回転の円滑な上昇を担保することができる。また、入力軸又は出力軸が接続されたギア以外の第3のギアに回転質量体を備えさせたことで、変速時にこの回転質量体が保持する慣性エネルギを利用して、エンジンに対して作用する慣性抵抗を相殺し、エンジン回転の上昇をより迅速なものとし、変速時における加速度の引けを抑制することができる。なお、クラッチを締結させることにより、回転質量体を含む回転要素全体としての慣性質量が確保されるので、低速回転時における回転変動を助長させることも回避される。   According to the present invention, the ring gear, the pinion gear, and the sun gear are rotated together by fastening the clutch of the planetary gear unit under the condition that the transmission efficiency of the driving force is required, and the driving wheel is driven by the planetary gear unit. The transmission loss can be eliminated and the driving force can be transmitted efficiently. On the other hand, when downshifting is performed in response to accelerator operation or the like, by releasing the clutch, the inertial resistance to the engine can be reduced, and a smooth increase in engine rotation can be ensured. Further, by providing the third mass other than the gear to which the input shaft or the output shaft is connected with the rotating mass body, the inertial energy held by the rotating mass body at the time of shifting is used to act on the engine. The inertial resistance to be offset can be offset, the engine speed can be increased more quickly, and the acceleration can be prevented from being lost during shifting. Note that, by engaging the clutch, the inertial mass of the entire rotating element including the rotating mass body is ensured, so that it is also possible to avoid the rotational fluctuation during the low-speed rotation.

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両の動力伝達装置1の構成を示している。本実施形態において、動力伝達装置1は、自動変速機としての無段変速機を備え、この無段変速機に、アイドルニュートラル制御のためのフォワードクラッチを備えている。本実施形態では、無段変速機としてベルトドライブ式のものを採用するが、トロイダル式のものを採用してもよく、また、無段変速機に代えて遊星ギア式等の各種の有段自動変速機を採用することも可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle power transmission device 1 according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the power transmission device 1 includes a continuously variable transmission as an automatic transmission, and the continuously variable transmission includes a forward clutch for idle neutral control. In this embodiment, a belt drive type is adopted as the continuously variable transmission, but a toroidal type may be adopted, and various stepped automatics such as a planetary gear type may be used instead of the continuously variable transmission. It is also possible to employ a transmission.

本実施形態に係る動力伝達装置1は、駆動源である内燃エンジン(以下、単に「エンジン」という。)11のクランクシャフトを、発進要素としてのトルクコンバータ31を介して自動変速機41に接続して構成される。自動変速機41には、多板クラッチとして構成されるフォワードクラッチ411が設けられている。このフォワードクラッチ411は、ニュートラル及びドライブのレンジを切り換えるための手段として備えられるものであり、これによりトルクコンバータ31の出力軸と、自動変速機41の入力軸(ここでは、次の入力側プーリ412の回転軸)とが断接される。フォワードクラッチ411を解放させた状態で、エンジン11からの駆動力の自動変速機41に対する伝達が遮断され、自動変速機41がニュートラルレンジに設定される。また、自動変速機41には、入力側プーリ412及び出力側プーリ413、ならびにこれらのプーリ412,413の間に巻き掛けられた金属ベルト414が設けられており、入力側及び出力側でのプーリ比を変化させることにより、この自動変速機41による変速比が決定される。自動変速機41には、更にファイナルギア415が設けられており、これによりプーリ412,413による変速後の駆動力が最終的に減速される。このような構成の動力伝達装置1において、エンジン11により発生された駆動力は、トルクコンバータ31(及び後述する遊星ギアユニット21)を介して自動変速機41に伝達され、自動変速機41により所定の変速比に変換された後、ファイナルギア415、ディファレンシャルギア51及びドライブシャフト61,61を介して左右の駆動輪71,71に伝達される。   In the power transmission device 1 according to the present embodiment, a crankshaft of an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 11 as a drive source is connected to an automatic transmission 41 via a torque converter 31 as a starting element. Configured. The automatic transmission 41 is provided with a forward clutch 411 configured as a multi-plate clutch. The forward clutch 411 is provided as means for switching between the neutral and drive ranges, whereby the output shaft of the torque converter 31 and the input shaft of the automatic transmission 41 (here, the next input pulley 412). The rotation axis). With the forward clutch 411 released, the transmission of the driving force from the engine 11 to the automatic transmission 41 is interrupted, and the automatic transmission 41 is set to the neutral range. Further, the automatic transmission 41 is provided with an input side pulley 412 and an output side pulley 413, and a metal belt 414 wound between these pulleys 412 and 413, and pulleys on the input side and the output side are provided. By changing the ratio, the gear ratio by the automatic transmission 41 is determined. The automatic transmission 41 is further provided with a final gear 415, whereby the driving force after shifting by the pulleys 412 and 413 is finally decelerated. In the power transmission device 1 having such a configuration, the driving force generated by the engine 11 is transmitted to the automatic transmission 41 via the torque converter 31 (and a planetary gear unit 21 described later), and the automatic transmission 41 performs a predetermined process. Is then transmitted to the left and right drive wheels 71, 71 via the final gear 415, the differential gear 51, and the drive shafts 61, 61.

ここで、本実施形態では、エンジン11とトルクコンバータ31との間に遊星ギアユニット21を介装し、この遊星ギアユニット21に設けられるクラッチ215を車両の走行条件に応じて選択的に断接することにより、自動変速機41によるダウンシフト時に、この車両に生じる加速度の引けを抑制することとしている。なお、本実施形態において、遊星ギアユニット21は、主変速要素としての自動変速機41とは別に、動力伝達装置1の副変速要素として位置付けられるものであり、シングルキャリアタイプの遊星ギアを備えている。   Here, in this embodiment, the planetary gear unit 21 is interposed between the engine 11 and the torque converter 31, and the clutch 215 provided in the planetary gear unit 21 is selectively connected / disconnected according to the traveling conditions of the vehicle. Thus, the close-up of acceleration generated in the vehicle during downshifting by the automatic transmission 41 is suppressed. In the present embodiment, the planetary gear unit 21 is positioned as an auxiliary transmission element of the power transmission device 1 separately from the automatic transmission 41 as the main transmission element, and includes a single carrier type planetary gear. Yes.

遊星ギアユニット21には、リングギア211、ピニオンギア212及びサンギア213が備えられており、これらのうちリングギア211がエンジン11のクランクシャフトに、ピニオンギア212(詳細には、複数のピニオンギアを連結するキャリア221)がトルクコンバータ31の入力軸に接続されている。残るサンギア213がワンウェイクラッチ214を介して遊星ギアユニット21のハウジング231に接続されることにより、サンギア213のハウジング231に対する相対的な回転が規制され、エンジン11のクランクシャフトと、トルクコンバータ31の入力軸とがリングギア211及びピニオンギア212を介して減速状態で連結されている。また、遊星ギアユニット21には、リングギア211とサンギア213とを連結可能に構成されたクラッチ215(これにより、3つのギア211〜213を一体に回転させることができる。)が備えられるとともに、サンギア213に対し、これと同軸に所定の慣性質量の回転質量体216が結合されている。本実施形態において、回転質量体216は、円盤状に形成され、これが生じる慣性モーメントIwが、エンジン11側の回転要素が生じる慣性モーメントIと釣り合うように調整されており、その慣性質量mは、この遊星ギアユニット21のリングギア211及びピニオンギア212を介する減速比をaとして、次式(1)で表されるように、(a−1)×mとほぼ等しく設定されている。なお、次式(1)において、エンジン11側の回転要素の慣性質量をmとする。 The planetary gear unit 21 includes a ring gear 211, a pinion gear 212, and a sun gear 213. Among these, the ring gear 211 is connected to the crankshaft of the engine 11 and the pinion gear 212 (specifically, a plurality of pinion gears). A carrier 221) to be coupled is connected to the input shaft of the torque converter 31. When the remaining sun gear 213 is connected to the housing 231 of the planetary gear unit 21 via the one-way clutch 214, the relative rotation of the sun gear 213 with respect to the housing 231 is restricted, and the crankshaft of the engine 11 and the input of the torque converter 31 are controlled. The shaft is connected in a decelerated state via a ring gear 211 and a pinion gear 212. In addition, the planetary gear unit 21 includes a clutch 215 configured to be able to connect the ring gear 211 and the sun gear 213 (which allows the three gears 211 to 213 to be rotated together). A rotating mass body 216 having a predetermined inertial mass is coupled to the sun gear 213 coaxially therewith. In the present embodiment, the rotating mass body 216 is formed in a disk shape, and the inertia moment Iw generated thereby is adjusted so as to balance the inertia moment I generated by the rotation element on the engine 11 side, and the inertia mass mi is The reduction ratio of the planetary gear unit 21 via the ring gear 211 and the pinion gear 212 is set to be substantially equal to (a-1) × m as represented by the following equation (1). In the following equation (1), m is the inertial mass of the rotating element on the engine 11 side.

≒(a−1)×m ・・・(1)
本実施形態において、回転質量体216が結合されたサンギア213の相対回転を規制するワンウェイクラッチ214は、「第3のギア」に対して設けられるブレーキとしての機能をなすものである。このようなブレーキとしては、ワンウェイクラッチ214のほか、多板ブレーキ等の各種のブレーキを採用することが可能である。また、本実施形態に係る遊星ギアを構成する3つのギア211〜213は、シングルキャリアタイプの遊星ギアとして通常設けられるものと同様の構成であってよい。
m i ≒ (a-1) x m (1)
In the present embodiment, the one-way clutch 214 that restricts the relative rotation of the sun gear 213 to which the rotating mass body 216 is coupled functions as a brake provided for the “third gear”. As such a brake, in addition to the one-way clutch 214, various brakes such as a multi-plate brake can be employed. Further, the three gears 211 to 213 constituting the planetary gear according to the present embodiment may have the same configuration as that normally provided as a single carrier type planetary gear.

クラッチ215の締結及び解放は、ATコントロールユニット201により制御される。このATコントロールユニット201は、本発明に係る「コントロールユニット」に相当するものであり、後述する各種のセンサにより検出される車両の走行条件に基づいて所定の演算を実行し、クラッチ215を作動させるための油圧アクチュエータ(図示せず。)に対して指令信号を出力する。   Engagement and release of the clutch 215 are controlled by the AT control unit 201. The AT control unit 201 corresponds to a “control unit” according to the present invention, and executes a predetermined calculation based on vehicle running conditions detected by various sensors described later, and activates the clutch 215. A command signal is output to a hydraulic actuator (not shown).

ATコントロールユニット201には、自動変速機41による変速制御、ならびにクラッチ215の締結及び解放のため、車両の走行速度VSPを検出する車速センサ205からの信号、インヒビタースイッチ206からの信号、及び変速機作動油の温度TFを検出する油温センサ207からの信号等が入力されるとともに、エンジンコントロールユニット101からアクセル開度APO及びエンジン回転数NEが入力される。ATコントロールユニット201は、入力した車速VSP及びアクセル開度APOに基づいて、図2に示す傾向のマップデータを参照し、アクセル開度APOが車速VSPに応じた所定の値APO1以上である領域Rにあるときに、クラッチ215を解放させるための指令信号を出力する。また、ATコントロールユニット201は、クラッチ215の油圧アクチュエータのほか、自動変速機31の入力側プーリ412、出力側プーリ413及びフォワードクラッチ411、ならびにトルクコンバータ31のロックアップクラッチ311の各油圧アクチュエータに対して指令信号を出力する。ATコントロールユニット201は、車速VSP及びアクセル開度APOに基づいて、自動変速機41を走行条件に応じた所定の変速段に設定する一方、アイドリング時にフォワードクラッチ411を解放させるアイドルニュートラル制御、及び高速巡航時にロックアップクラッチ311を締結させるロックアップ制御を実行する。エンジンコントロールユニット101は、エンジン11を制御するものであり、アクセルペダルの操作量(すなわち、アクセル開度)を検出するアクセルセンサ105からの信号、クランク角センサ106からの単位クランク角又は基準クランク角毎の信号、及びエンジン冷却水の温度TWを検出する水温センサ107からの信号等を入力し、エンジン制御に関する所定の演算を実行する。なお、アクセル開度APOは、エンジン11に対する要求負荷として一般的に採用される指標である。クラッチ215の解放は、アクセル開度APOによるほか、たとえば、ATコントロールユニット201により、自動変速機41に対するダウンシフト指令に応答して行わせてもよい。   The AT control unit 201 includes a signal from the vehicle speed sensor 205 for detecting the vehicle traveling speed VSP, a signal from the inhibitor switch 206, and a transmission for the purpose of gear shifting control by the automatic transmission 41 and the engagement and disengagement of the clutch 215. A signal from an oil temperature sensor 207 for detecting the temperature TF of the hydraulic oil is input, and an accelerator opening APO and an engine speed NE are input from the engine control unit 101. The AT control unit 201 refers to the trend map data shown in FIG. 2 based on the input vehicle speed VSP and the accelerator opening APO, and the region R where the accelerator opening APO is equal to or greater than a predetermined value APO1 corresponding to the vehicle speed VSP. When it is, the command signal for releasing the clutch 215 is output. In addition to the hydraulic actuator of the clutch 215, the AT control unit 201 applies to the hydraulic actuators of the input side pulley 412, the output side pulley 413 and the forward clutch 411 of the automatic transmission 31, and the lockup clutch 311 of the torque converter 31. Command signal. The AT control unit 201 sets the automatic transmission 41 to a predetermined shift speed according to the driving conditions based on the vehicle speed VSP and the accelerator opening APO, and idle neutral control for releasing the forward clutch 411 during idling, and high speed Lock-up control for engaging the lock-up clutch 311 during cruise is executed. The engine control unit 101 controls the engine 11, a signal from the accelerator sensor 105 that detects an operation amount of the accelerator pedal (that is, an accelerator opening degree), a unit crank angle or a reference crank angle from the crank angle sensor 106. Each signal, a signal from the water temperature sensor 107 that detects the temperature TW of the engine cooling water, and the like are input, and a predetermined calculation related to engine control is executed. The accelerator opening APO is an index generally adopted as a required load for the engine 11. The release of the clutch 215 may be performed in response to a downshift command to the automatic transmission 41 by, for example, the AT control unit 201 in addition to the accelerator opening APO.

次に、本実施形態に係る動力伝達装置1の動作について、図3に示すタイムチャートにより説明する。
図3は、所定の車速VSP1以上の高速域(図2)での定常走行からのアクセル操作により加速した場合における車両の加速度αの変化を示すタイムチャートである。本実施形態に係る遊星ギアユニット21(以下「形態1」という。)による場合を実線Aで、回転質量体216の慣性質量mを本実施形態におけるよりも小さく(m<(a−1)×m)設定したもの(以下「形態2」という。)による場合を点線Bで、慣性質量mを本実施形態におけるよりも大きく(m>(a−1)×m)設定したもの(以下「形態3」という。)による場合を二点鎖線Cで示すとともに、遊星ギアユニット21を持たない一般的な動力伝達装置による場合を、比較例として実線Zで示している。なお、比較例において、自動変速機及びトルクコンバータについて本実施形態におけると同様の変速制御、ならびにロックアップ制御がなされるものとする。
Next, operation | movement of the power transmission device 1 which concerns on this embodiment is demonstrated with the time chart shown in FIG.
FIG. 3 is a time chart showing a change in the acceleration α of the vehicle when accelerating by an accelerator operation from steady running in a high speed range (FIG. 2) equal to or higher than a predetermined vehicle speed VSP1. As by the planetary gear unit 21 according to the present embodiment (hereinafter referred to as "Embodiment 1".) By the solid line A, the inertial mass m i of the rotating mass 216 smaller than in the present embodiment (m i <(a-1 ) × m) that is set (hereinafter referred to as "embodiment 2". as by a dotted line B), larger than in the embodiment of the inertial mass m i (m i> (a -1) × m) that set (Hereinafter referred to as “form 3”) is indicated by a two-dot chain line C, and a case of a general power transmission device having no planetary gear unit 21 is indicated by a solid line Z as a comparative example. In the comparative example, the automatic transmission and the torque converter are subjected to the same shift control and lockup control as in the present embodiment.

まず、一般的な動力伝達装置による場合に、加速度αは、アクセルペダルが踏み込まれた時刻t0から遅れをもって上昇することとなるが、この遅れの過程のなかで、図中に斜線で示すように一時的に負の値を示している。この加速度αの引けと呼ばれる現象は、アクセル操作に伴う自動変速機41のダウンシフトに対し、走行条件としては制御上のロックアップ領域を逸脱せず、ロックアップクラッチ311を締結させた状態が保持されることから、エンジン11に対して作用する慣性抵抗が大きく、エンジン回転が速やかに上昇しないことによるものである。   First, in the case of a general power transmission device, the acceleration α rises with a delay from the time t0 when the accelerator pedal is depressed. As shown in the drawing, the acceleration α It shows a negative value temporarily. The phenomenon called acceleration α closing is that the downshift of the automatic transmission 41 accompanying the accelerator operation does not deviate from the control lockup region as a running condition, and the state where the lockup clutch 311 is engaged is maintained. This is because the inertial resistance acting on the engine 11 is large and the engine rotation does not rise rapidly.

これに対し、形態1による場合は、アクセルペダルが踏み込まれることにより、(ロックアップ領域を逸脱せず、ロックアップクラッチ311を締結させた状態が保持される条件にあったとしても)走行条件が図2に示すマップデータ上の領域Rに入り、遊星ギアユニット21のクラッチ215が解放される。これにより、形態1においては、ダウンシフトに対してエンジン11がトルクコンバータ31等、下流の回転要素から分離されることとなるため、実線Aで示すように、加速度αの上昇にアクセル操作に対する遅れが残るものの、比較例に見られるような引けが生じておらず、加速度αは、α=0から負の値をとることなく、滑らかに上昇する。   On the other hand, in the case of the mode 1, when the accelerator pedal is depressed, the traveling condition is satisfied (even if the lock-up clutch 311 is kept engaged without departing from the lock-up region). The region R on the map data shown in FIG. 2 is entered, and the clutch 215 of the planetary gear unit 21 is released. As a result, in the first mode, the engine 11 is separated from the downstream rotary elements such as the torque converter 31 with respect to the downshift, and therefore, as shown by the solid line A, the acceleration α is delayed with respect to the accelerator operation. However, there is no shrinkage as seen in the comparative example, and the acceleration α rises smoothly without taking a negative value from α = 0.

他方、形態2による場合は、アクセルペダルの踏み込みを開始した時刻t0の後、早い時間のうちに加速度αが上昇して、目標加速度αに到達している。しかしながら、形態2においては、引けが助長されるとともに、アクセル操作直後の加速度αに急激な低下を来している。これは、回転質量体216の慣性質量mを形態1のものと比べて大幅に減少させたことによるものである。慣性質量mの調整により、若干の引けが残るものの、加速性との両立を図ることができる。 On the other hand, in the case of Form 2, after the time t0 when the accelerator pedal is started to be depressed, the acceleration α increases within a short time and reaches the target acceleration α. However, in form 2, the close-up is promoted and the acceleration α immediately after the accelerator operation is drastically decreased. This is due to the greatly reduced as compared with the inertial mass m i of the rotating mass 216 to that of Embodiment 1. By adjusting the inertial mass m i, although some shrinkage remains, it is possible to achieve both the acceleration.

また、形態3による場合は、形態1による場合と同様に、加速度αの引けを完全に抑制することができる。しかしながら、形態3においては、回転質量体216の慣性質量mを過度に増大させたことにより、アクセル操作直後の加速度αに急激な上昇を来して、加速度αに突き出しを生じさせるとともに、加速度αがアクセル操作後の目標加速度α1に到達するまでの時間が延長されている。 Further, in the case of the form 3, as in the case of the form 1, it is possible to completely suppress the closing of the acceleration α. However, in the embodiment 3, by which excessive increase inertia mass m i of the rotating mass 216, and Kitashi a sharp rise in the acceleration alpha immediately after the accelerator operation, together with cause protrudes acceleration alpha, acceleration The time until α reaches the target acceleration α1 after the accelerator operation is extended.

以上に説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第1に、高速巡航時等、駆動力の高い伝達効率が求められる走行条件において、遊星ギアユニット21のクラッチ215を締結させることにより、リングギア211、ピニオンギア212及びサンギア213を一体で回転させ、遊星ギアユニット21による伝達ロスをなくすことができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, the ring gear 211, the pinion gear 212, and the sun gear 213 are rotated together by engaging the clutch 215 of the planetary gear unit 21 under traveling conditions that require high driving force transmission efficiency, such as during high-speed cruises. The transmission loss by the planetary gear unit 21 can be eliminated.

第2に、アクセル操作等によりダウンシフトがなされる場合は、クラッチ215を解放させることにより、エンジン11を下流の回転要素から分離させ、エンジン回転の円滑な上昇を担保することができる。
第3に、「第3のギア」としてのサンギア213に、慣性質量mを調整した回転質量体216を備えさせたことで、ダウンシフト時にこの回転質量体216が保持する慣性エネルギにより、エンジン11に対する慣性抵抗を相殺し、加速度αの引けを良好に抑制することができる。これを共線図により説明すると、次のようである。
Secondly, when a downshift is performed by an accelerator operation or the like, by releasing the clutch 215, the engine 11 can be separated from the downstream rotating element, and a smooth increase in engine rotation can be ensured.
Third, the sun gear 213 as the "third gear", that was allowed with a rotary mass body 216 to adjust the inertial mass m i, the inertia energy which holds this rotating mass 216 during a downshift, the engine 11 and the inertial resistance against the acceleration α can be satisfactorily suppressed. This will be described with reference to a collinear diagram as follows.

図4は、遊星ギアユニット21におけるリングギア211(R)、ピニオンギア212(キャリアCとして示す。)及びサンギア213(S)の回転速度の関係を、クラッチ215の締結時及び解放時について示している。締結時のものを点線L0で、解放時のものを実線L1で示している。
図4において、クラッチ215を締結させた状態では、リングギアR、キャリアC及びサンギアSが一体で回転するため、これらの回転速度は、点線L0で示すように一致する。アクセル操作によりクラッチ215が解放されると、これらの回転速度は、遊星ギアユニット21の入力軸及び出力軸、ならびにハウジング231との結合関係により決定されることとなるが、本実施形態では、入力側と出力側とが減速状態で連結されていることから、出力軸に接続されたキャリアCに対し、入力軸に接続されたリングギアRの回転速度が増大する一方、ハウジング231に接続されたサンギアSの回転速度が減少することとなる。ここで、キャリアCの回転速度は、下流の回転要素が生じさせる慣性抵抗の作用により減少する傾向にあるが、回転質量体216が慣性エネルギを保持しており、これがキャリアCの運動エネルギに変換されることにより、二点鎖線L2で示すように、回転速度の低下が抑制され、加速度αの引けが抑制される。
FIG. 4 shows the relationship between the rotational speeds of the ring gear 211 (R), pinion gear 212 (shown as carrier C), and sun gear 213 (S) in the planetary gear unit 21 when the clutch 215 is engaged and released. Yes. The one at the time of fastening is indicated by a dotted line L0, and the one at the time of releasing is indicated by a solid line L1.
In FIG. 4, when the clutch 215 is engaged, the ring gear R, the carrier C, and the sun gear S rotate together, so that their rotational speeds coincide as indicated by the dotted line L0. When the clutch 215 is released by the accelerator operation, these rotational speeds are determined by the connection relationship between the input shaft and output shaft of the planetary gear unit 21 and the housing 231. Since the output side and the output side are coupled in a decelerating state, the rotational speed of the ring gear R connected to the input shaft is increased with respect to the carrier C connected to the output shaft, while being connected to the housing 231. The rotational speed of the sun gear S will decrease. Here, the rotational speed of the carrier C tends to decrease due to the action of the inertial resistance generated by the downstream rotational element, but the rotating mass body 216 holds the inertial energy, which is converted into the kinetic energy of the carrier C. As a result, as indicated by a two-dot chain line L2, a decrease in the rotational speed is suppressed, and the close-up of the acceleration α is suppressed.

第4に、クラッチ215を締結させることにより、回転質量体216を含む回転要素全体としての慣性質量が確保され、回転変動が抑制されるので、アイドリングを安定させることができる。
以上では、リングギア211を入力側に、ピニオンギア212を出力側に設定することにより、遊星ギアユニット21の入力軸と出力軸とを減速状態で連結する場合について説明した。本発明は、これに限定されるものではなく、たとえば、変更例として、サンギア213を入力側に、ピニオンギア212を出力側に設定するとともに、リングギア211を、ワンウェイクラッチ等のブレーキを介してハウジング231に接続するようにしてもよい。また、別の変更例として、遊星ギアユニット21をデュアルキャリアタイプとし、サンギア213を入力側に、リングギア211を出力側に設定することとしてもよい。この場合においては、ピニオンギア212に回転質量体216を結合し、ピニオンギア212を、ブレーキを介してハウジング231に接続する。前者の例によれば、回転質量体216が回転軸から遠いリングギア211に結合されるため、慣性質量を抑えた比較的に小型の回転質量体216により、引けを抑制するのに充分な慣性モーメントを生じさせることができる。また、前者の例によれば、遊星ギアユニット21による変速比が2よりも大きな値でしかとれないところ、後者の例によれば、回転質量体216と回転軸との距離を確保して、遊星ギアユニット21の重量を抑えつつ、2よりも小さい変速比を実現することができる。
Fourth, by fastening the clutch 215, the inertial mass of the entire rotating element including the rotating mass body 216 is ensured and rotational fluctuation is suppressed, so that idling can be stabilized.
In the above, the case where the input shaft and the output shaft of the planetary gear unit 21 are connected in a decelerated state by setting the ring gear 211 on the input side and the pinion gear 212 on the output side has been described. The present invention is not limited to this. For example, as a modification, the sun gear 213 is set on the input side, the pinion gear 212 is set on the output side, and the ring gear 211 is connected via a brake such as a one-way clutch. You may make it connect to the housing 231. As another modification, the planetary gear unit 21 may be a dual carrier type, the sun gear 213 may be set on the input side, and the ring gear 211 may be set on the output side. In this case, the rotary mass body 216 is coupled to the pinion gear 212, and the pinion gear 212 is connected to the housing 231 via a brake. According to the former example, since the rotating mass body 216 is coupled to the ring gear 211 far from the rotating shaft, the relatively small rotating mass body 216 that suppresses the inertial mass has sufficient inertia to suppress the closing. Moments can be generated. Further, according to the former example, the gear ratio by the planetary gear unit 21 can only be a value larger than 2, whereas according to the latter example, the distance between the rotating mass body 216 and the rotating shaft is secured, A gear ratio smaller than 2 can be realized while suppressing the weight of the planetary gear unit 21.

また、以上では、内容の理解を容易なものとするため、引けの現象が顕著となる加速に伴うダウンシフト時について説明したが、本発明は、これに限らず、自動変速機41等の主変速要素の入力側における回転速度を、低速回転時における回転変動を助長させるという弊害を伴うことなく、滑らかに上昇させることを可能とするものである点で、運転性の向上に広く貢献し得る。   Further, in the above, in order to facilitate understanding of the contents, the downshift accompanying the acceleration in which the closing phenomenon becomes remarkable has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the main transmission of the automatic transmission 41 and the like is not limited thereto. It can contribute to the improvement of drivability in that it allows the rotational speed on the input side of the speed change element to be raised smoothly without the adverse effect of promoting rotational fluctuations at low speeds. .

なお、トルクコンバータ31は、動力伝達装置1に必ずしも必要とされるものではない。
また、以上で使用した「トルクコンバータ」には、ステータを持たない、いわゆるフルードカップリングが含まれる。
The torque converter 31 is not necessarily required for the power transmission device 1.
The “torque converter” used above includes a so-called fluid coupling having no stator.

本発明の一実施形態に係る車両の動力伝達装置の構成Configuration of a vehicle power transmission device according to an embodiment of the present invention 同上実施形態に係るクラッチの締結領域Clutch engagement area according to the embodiment 定常走行からのアクセル操作により加速した場合における加速度αの変化を示すタイムチャートTime chart showing change in acceleration α when accelerating by accelerator operation from steady running クラッチの締結又は解放時における各ギアの回転速度の関係を示す共線図A collinear chart showing the relationship of the rotational speed of each gear when the clutch is engaged or disengaged

符号の説明Explanation of symbols

1…動力伝達装置、11…エンジン、21…遊星ギアユニット、211…リングギア、212…ピニオンギア、213…サンギア、214…ワンウェイクラッチ、215…クラッチ、216…回転質量体、221…キャリア、231…ハウジング、31…トルクコンバータ、311…ロックアップクラッチ、41…自動変速機、411…フォワードクラッチ、412…入力側プーリ、413…出力側プーリ、414…金属ベルト、415…ファイナルギア、51…ディファレンシャル、61…ドライブシャフト、71…駆動輪、101…エンジンコントロールユニット、201…ATコントロールユニット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power transmission device, 11 ... Engine, 21 ... Planetary gear unit, 211 ... Ring gear, 212 ... Pinion gear, 213 ... Sun gear, 214 ... One-way clutch, 215 ... Clutch, 216 ... Rotating mass body, 221 ... Carrier, 231 ... housing, 31 ... torque converter, 311 ... lock-up clutch, 41 ... automatic transmission, 411 ... forward clutch, 412 ... input pulley, 413 ... output pulley, 414 ... metal belt, 415 ... final gear, 51 ... differential , 61 ... drive shaft, 71 ... drive wheel, 101 ... engine control unit, 201 ... AT control unit.

Claims (9)

車両の駆動源であるエンジンと、
エンジンの出力側に配設され、入力軸がエンジンのクランクシャフトに、出力軸が車両の駆動輪に接続された遊星ギアユニットと、含んで構成され、
前記遊星ギアユニットは、前記入力軸が遊星ギアのリングギア、ピニオンギア又はサンギアのいずれかに接続されるとともに、前記出力軸がこれらのギアのうち前記入力軸が接続されたもの以外のギアのいずれかに接続され、
また、前記遊星ギアユニットは、
ハウジングと、
リングギア、ピニオンギア及びサンギアの前記3つのギアのうち少なくとも2つを連結可能に構成されたクラッチと、
前記3つのギアのうち前記入力軸又は前記出力軸が接続された2つのギアを除く第3のギアの前記ハウジングに対する回転を規制するためのブレーキと、
この第3のギアに結合された所定の慣性モーメントを生じさせる回転質量体と、を含んで構成される車両の動力伝達装置。
An engine that is a driving source of the vehicle;
A planetary gear unit that is disposed on the output side of the engine, the input shaft is connected to the crankshaft of the engine, and the output shaft is connected to the drive wheels of the vehicle;
In the planetary gear unit, the input shaft is connected to any one of a ring gear, a pinion gear, and a sun gear of a planetary gear, and the output shaft is a gear other than the gear to which the input shaft is connected. Connected to either
The planetary gear unit is
A housing;
A clutch configured to be able to connect at least two of the three gears of the ring gear, the pinion gear, and the sun gear;
A brake for restricting rotation of the third gear with respect to the housing excluding two gears to which the input shaft or the output shaft is connected among the three gears;
A vehicle power transmission device comprising: a rotating mass body coupled to the third gear for generating a predetermined moment of inertia.
前記入力軸及び前記出力軸が、リングギア、ピニオンギア又はサンギアに対し、エンジンからの駆動力に対して減速した出力が得られる関係で接続された請求項1に記載の車両の動力伝達装置。   The power transmission device for a vehicle according to claim 1, wherein the input shaft and the output shaft are connected to a ring gear, a pinion gear, or a sun gear so as to obtain a reduced output with respect to a driving force from an engine. 前記遊星ギアユニットによる変速比をaとし、前記エンジン側の回転要素の慣性質量をmとした場合に、前記回転質量体は、その慣性質量が(a−1)×mにほぼ等しいか、又はこれよりも大きい請求項2に記載の車両の動力伝達装置。   When the transmission ratio by the planetary gear unit is a and the inertial mass of the rotating element on the engine side is m, the rotary mass body has an inertial mass substantially equal to (a-1) × m, or The power transmission device for a vehicle according to claim 2, which is larger than this. 前記遊星ギアユニットをこの車両の副変速要素として、これとは別に、エンジンのクランクシャフトと駆動輪との間における変速比を決定するための主変速要素として備えられた自動変速機を更に含んで構成される請求項1〜3のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。   The planetary gear unit is further included as an auxiliary transmission element of the vehicle, and further includes an automatic transmission provided as a main transmission element for determining a transmission ratio between the crankshaft of the engine and the drive wheels. The vehicle power transmission device according to any one of claims 1 to 3. 車両の走行条件を検出するための手段と、
この手段により検出された車両の走行条件に基づいて前記クラッチの締結及び解放を制御するコントロールユニットと、を更に含んで構成される請求項1〜4のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。
Means for detecting the driving conditions of the vehicle;
The vehicle power transmission device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a control unit that controls engagement and disengagement of the clutch based on a traveling condition of the vehicle detected by the means.
前記検出手段は、車両の走行条件として、前記エンジンに対する要求負荷を検出し、
前記コントロールユニットは、検出された要求負荷が所定の負荷よりも大きいときに、前記クラッチを解放させる請求項5に記載の車両の動力伝達装置。
The detection means detects a required load on the engine as a running condition of the vehicle,
The power transmission device for a vehicle according to claim 5, wherein the control unit releases the clutch when the detected required load is larger than a predetermined load.
前記遊星ギアユニット以外の変速要素として自動変速機を備えるものにおいて、
前記コントロールユニットは、前記自動変速機に対するダウンシフト要求に応答して、前記クラッチを解放させる請求項5又は6に記載の車両の動力伝達装置。
In what comprises an automatic transmission as a speed change element other than the planetary gear unit,
The vehicle power transmission device according to claim 5 or 6, wherein the control unit releases the clutch in response to a downshift request to the automatic transmission.
前記遊星ギアユニットが前記エンジンと、トルクコンバータとの間に配設された請求項1〜7のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。   The power transmission device for a vehicle according to any one of claims 1 to 7, wherein the planetary gear unit is disposed between the engine and a torque converter. 前記遊星ギアユニットが前記エンジンと、フォワードクラッチとの間に配設された請求項1〜8のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。   The power transmission device for a vehicle according to any one of claims 1 to 8, wherein the planetary gear unit is disposed between the engine and a forward clutch.
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