JP2008260532A - 発進クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】トランスミッションをコンパクトに構成し、レイアウトの自由度を高める。
【解決手段】エンジン５の駆動力を変速する変速機構１５と、変速された駆動力を車輪１１，１３側に配分する差動機構２１とを備えた動力伝達装置３に用いられる発進クラッチであって、差動機構２１と車輪１１との間に同軸配置され、配分された駆動力を断続する。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両の動力伝達装置に用いられる発進クラッチに関する。

「新型車解説書 ＮＩＳＳＡＮ マーチ Ｋ１１型系車 １８１頁：日産自動車株式会社 平成４年１月発行」に図７のような動力伝達装置３０１が記載されている。

この動力伝達装置３０１は、前輪駆動車（ＦＷＤ車：ＦＦ車）用のトランスミッションであり、電磁式の発進クラッチ３０３、前後進切換機構３０５、無段変速機３０７、ギヤ伝動機構３０９、フロントデフ３１１（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）などから構成されている。

エンジン起動後、発進クラッチ３０３を連結すると、エンジンの駆動力は前後進切換機構３０５から無段変速機３０７に伝達されて変速され、ギヤ伝動機構３０９を介してフロントデフ３１１に伝達され、左右の前輪に配分される。

車載性，燃費等の理由から、車両では、発進クラッチと変速機構とデファレンシャル装置からなる動力伝達装置（トランスミッション）をできるだけコンパクトで軽量にしたいという基本的な要求がある。しかもこの要求は、車両前部にこれらが集中して搭載されるＦＦ車で特に高い。

ところが、上記のように、エンジンと無段変速機３０７の間に発進クラッチ３０３が配置された従来の動力伝達装置３０１では、これらをコンパクトに構成しようとしても、発進クラッチ用の配置スペースを確保するために、成立させることが難しい。

又、エンジンと無段変速機３０７の間に発進クラッチ３０３を置く配列によって、動力伝達装置３０１内部のレイアウトだけでなく、エンジン回りに配置される動力伝達装置３０１自身のレイアウトも大きな規制を受けるから、レイアウトの自由度がそれだけ制限されてしまう。

又、発進クラッチ３０３には、エンジンと無段変速機３０７の間に配置されたことによって大きな駆動トルクが掛かるから、クラッチ機構とこれを操作するアクチュエータの両方に大容量のものが必要であり、動力伝達装置３０１がそれだけ大型化し重量が増加してしまう。

又、発進クラッチ３０３が、無段変速機３０７、ギヤ伝動機構３０９、フロントデフ３１１などの他の構成要素から独立しているので、発進クラッチ３０３専用のケーシングやベアリングなどが必要であり、それだけ動力伝達装置３０１の軽量化とコンパクト化が難しい。

又、無段変速機３０７がエンジンから見て発進クラッチ３０３の後段に配置されていると、発進クラッチ３０３の連結が解除される停車中は、エンジンが回転していても、無段変速機３０７の回転も停止するから、次の発進に備えて予め変速しておくことができず、発進時において、加速応答性が不充分になることがある。

そこで、この発明は、トランスミッションをコンパクトに構成し、レイアウトの自由度を高める発進クラッチの提供を目的とする。

請求項１に記載の発進クラッチは、エンジンの駆動力を変速する変速機構と、変速された駆動力を車輪側に配分する差動機構とを備えた動力伝達装置に用いられる発進クラッチであって、前記発進クラッチが、差動機構を収容すると共に駆動力を差動機構に伝達するケーシングの外部に配置され、前記発進クラッチは前記エンジンの車両前後方向で前記差動機構に対して一方の車軸の外周に配置され、前記変速機構は前記差動機構に対して他方の車軸の外周側に配置され、前記差動機構により配分された出力側の駆動力を断続することを特徴としている。

発進クラッチは差動機構といずれか一方の車輪との間に配置すればよい。

この発進クラッチを連結すると、エンジンの駆動力は差動機構から各車輪側に配分される。又、発進クラッチの連結を解除すると、差動機構の差動回転が自由になって駆動力伝達が停止し、車輪は実質的に切り離される。

そこで、発進クラッチの連結を解除すれば、エンジンを起動することができるようになり、発進クラッチを連結すると、車両は発進できる。

又、本発明の発進クラッチは、差動機構と車輪との間に配置されているから、発進クラッチ３０３がエンジンと無段変速機３０７の間に配置された従来例と異なって、配置スペースによるレイアウト上の制約から解放される。

こうして、動力伝達装置内部のレイアウトの自由度が向上するだけでなく、空きスペース、例えば、エンジン回りの配置スペースを有効に利用することが可能になり、動力伝達装置自身もレイアウトの自由度が大きく向上する。

又、差動機構の出力側に配置したことによって、発進クラッチに掛かるトルクが半減するから、クラッチ機構とこれを操作するアクチュエータの両方を小型化することが可能になり、動力伝達装置もそれだけコンパクトで軽量になる。

このように、配置個所を選択する上で自由度が高いから、車両の空きスペースを有効に利用することが可能であり、特に、ＦＦ車では、エンジン前部のスペースに有効配置することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発進クラッチであって、変速機構が、無段変速機であることを特徴とし、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。

しかも、この構成では、発進クラッチが無段変速機（変速機構）の後段に配置されている本発明の基本的構成により、従来例と異なり、エンジンが回転している間は、無段変速機は停車中でも回転している。

従って、無段変速機を発進に備えて予め変速しておくことが可能であり、発進時に充分な加速応答性を得ることができる。

更に、変速機構に無段変速機を用いたことによって、ギヤの噛み合いを変えて変速する機械的な変速機構と異なり、変速用の補助クラッチが不要になるから、動力伝達装置は、構造がそれだけ簡単になると共に、更に軽量でコンパクトにすることができる。

請求項１に記載の発進クラッチは、差動機構と車輪との間（変速機構の後段）に配置したことによって、配置スペースによるレイアウト上の制約から解放され、動力伝達装置内部のレイアウトと、動力伝達装置自身のレイアウトの自由度が大きく向上すると共に、車両の空きスペース利用効率が向上する。

又、差動機構の出力側に配置したことによって扱うトルクが半減し、クラッチ機構とこれを操作するアクチュエータの両方が小型になり、動力伝達装置もそれだけコンパクトで軽量になる。また、配置個所の自由度が高いから、車両の空きスペースを更に有効に利用できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成と同等の効果を得ることができると共に、停車中でも発進に備えて無段変速機を予め変速しておくことが可能であり、発進時に充分な加速応答性を得ることができる。

又、変速用の補助クラッチが不要であるため、動力伝達装置がそれだけ構造簡単になり、軽量でコンパクトになる。

図１〜３によって発進クラッチ１（本発明の参考例）を説明する。

図１は発進クラッチ１を用いたトランスミッション３（動力伝達装置）を示し、図２は発進クラッチ１とフロントデフ２１を示し、図３はトランスミッション３を用いたＦＦ車の動力系を示す。各図の左右の方向はこの車両の左右方向である。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。

図３に示すように、この動力系は、エンジン５、トランスミッション３、前車軸７，９、左右の前輪１１，１３などから構成されている。

トランスミッション３は、図１に示すように、前後進切換機構１４、ベルト式の無段変速機１５（ＣＶＴ）、オイルポンプ１７、ギヤ伝動機構１９、フロントデフ２１と発進クラッチ１などから構成されている。

前後進切換機構１４は、車両の走行方向に応じて、エンジン５の駆動力の回転方向を切り換えてベルト式無段変速機１５の入力軸２３に伝達する。

ベルト式無段変速機１５は、駆動側の変速プーリ２５、被駆動側の変速プーリ２７、これらを連結するスチール製のベルト２９、油圧アクチュエータ３１、スプリング３３などから構成されている。

各変速プーリ２５，２７はそれぞれ、入力軸２３と出力軸３５と一体の固定プーリ３７，３９、軸２３，３５上に移動自在に配置された可動プーリ４１，４３などから構成されており、下記のように、可動プーリ４１，４３が移動操作されて固定プーリ３７，３９との間隔が変わることにより、各変速プーリ２５，２７のベルトピッチ径が変わって、変速比を無段階に調整する。

スプリング３３は、被駆動側変速プーリ２７の可動プーリ４３を固定プーリ３９側に付勢している。

オイルポンプ１７は軸２３の回転によって駆動され、油圧アクチュエータ３１に油圧を送り、油圧アクチュエータ３１は、駆動側変速プーリ２５の可動プーリ４１を固定プーリ３７側に移動操作する。

油圧アクチュエータ３１による可動プーリ４１の押圧力を強めると、駆動側変速プーリ２５では、可動プーリ４１が固定プーリ３７側に移動してベルトピッチ径が大きくなり、被駆動側変速プーリ２７では、ベルト２９の張力によってスプリング３３が撓み、可動プーリ４３と固定プーリ３９との間隔が広がってベルトピッチ径が小さくなる。

又、可動プーリ４１の押圧力を弱くすると、スプリング３３の付勢力によって、ベルトピッチ径は被駆動側変速プーリ２７で大きくなり、駆動側変速プーリ２５で小さくなる。

変速比は、駆動側変速プーリ２５のベルトピッチ径が大きくなる程大きくなり、ベルトピッチ径が小さくなる程小さくなる。

ギヤ伝動機構１９は、２組の減速ギヤ組４５，４７から構成されている。

減速ギヤ組４５は互いに噛み合った小径のギヤ４９と大径のギヤ５１から構成されており、小径ギヤ４９はベルト式無段変速機１５の出力軸３５に固定され、大径ギヤ５１は中間軸５３に固定されている。

減速ギヤ組４７は互いに噛み合った小径のギヤ５５と大径のファイナルギヤ５７から構成されており、小径ギヤ５５は中間軸５３に固定され、ファイナルギヤ５７は、下記のように、フロントデフ２１のデフケース５９に固定されている。

エンジン５の駆動力は前後進切換機構１４から無段変速機１５に伝達されて変速され、ギヤ伝動機構１９の２組の減速ギヤ組４５，４７で減速されてフロントデフ２１に伝達される。

フロントデフ２１は、図２に示すように、デフケース５９（差動機構のケーシング）とベベルギヤ式の差動機構６１から構成されている。

なお、フロンデフ２１には、差動制限機能が付いていないデファレンシャル装置を用いている。

デフケース５９はベアリング６３，６５を介してトランスミッションケース６７に支承されており、上記のファイナルギヤ５７はボルト６９でデフケース５９に固定されている。

差動機構６１は、デフケース５９に両端を固定されたピニオンシャフト７１、ピニオンシャフト７１上に支承されたピニオンギヤ７３、左右からピニオンギヤ７３と噛み合ったサイドギヤ７５，７７から構成されている。

左のサイドギヤ７５は、発進クラッチ１を介して左の前車軸７に連結されており、右のサイドギヤ７７は直接右の前車軸９に連結されている。

発進クラッチ１は、多板クラッチ７９と油圧アクチュエータ８１と押圧部材８３などから構成されている。

多板クラッチ７９は、デフケース５９に形成されたクラッチハウジング８５の内周とクラッチハブ８７の外周との間に配置されており、このクラッチハブ８７は前車軸７に連結されている。

又、油圧アクチュエータ８１は、トランスミッションケース６７の隔壁８９に形成されたシリンダ９１と、このシリンダ９１にＯリング９３，９５を介して往復動自在に係合したリング状のピストン９７から構成されており、シリンダ９１には、エンジン駆動のオイルポンプから油圧が送られる。

押圧部材８３は、デフケース５９に貫入して多板クラッチ７９と対向しており、回転側の押圧部材８３と静止側のピストン９７の間には、これらの相対回転を吸収するスラストベアリング９９が配置されている。又、クラッチハウジング８５とデフケース５９の間には、多板クラッチ７９が押圧されたときの押圧力を受けて、クラッチハウジング８５とデフケース５９との摺動を防止するスラストベアリング１０１が配置されている。

上記のように、発進クラッチ１はデフケース５９の内部に配置したことによって、フロントデフ２１とユニット化されている。

前記油圧アクチュエータ８１のシリンダ９１に油圧が送られると、ピストン９７、スラストベアリング９９、押圧部材８３を介して多板クラッチ７９が押圧され、発進クラッチ１が連結される。逆に、油圧の供給を停止すると、発進クラッチ１の連結は解除される。

つまり、発進クラッチ１が連結されると、左サイドギヤ７５と左前輪１１とが連結され、発進クラッチ１の連結が解除されると、これらは切り離される。

しかも、発進クラッチ１の連結を解除すると、差動機構６１の差動回転が自由になり、ピニオンギヤ７３の自転によってデフケース５９が空転し、右の前輪１３にも駆動力が伝達されなくなる。

即ち、発進クラッチ１の連結を解除すれば、トランスミッション３が前輪１１，１３から切り離されて、エンジン５を起動できるようになり、発進クラッチ１を連結すると、車両は発進する。

ファイナルギヤ５７を介してデフケース５９を回転させるエンジン５の駆動力は、ピニオンシャフト７１からピニオンギヤ７３に伝達され、１／２の駆動トルクでサイドギヤ７５、７７に配分される。

車両の走行中は発進クラッチ１が連結されているから、サイドギヤ７５の回転は、発進クラッチ１から車軸７を介して左の前輪１１に伝達され、サイドギヤ７７の回転は車軸９を介して右の前輪１３に伝達される。

又、発進時、加速時、悪路走行時、旋回時などで前輪１１，１３の間に駆動抵抗差が生じると、エンジン５の駆動力はピニオンギヤ７３の自転によって左右の前輪１１，１３に差動配分される。

こうして、発進クラッチ１が構成されている。

発進クラッチ１は、上記のように、トランスミッション３のフロントデフ２１（差動機構６１）と前輪１１との間（無段変速機１５の後段）に配置されており、発進クラッチ３０３がエンジンと無段変速機３０７の間に配置されている従来例と異なって、発進クラッチ１自身の配置スペースによるレイアウト上の制約から解放されている。

従って、トランスミッション３の内部でレイアウトの自由度が向上すると共に、エンジン５回りの配置スペースを有効に利用することが可能になり、トランスミッション３もレイアウトの自由度が大きく向上する。

又、発進クラッチ１を差動機構６１の出力側に配置したことによって、該発進クラッチ１に掛かる駆動トルクが半減するから、多板クラッチ７９とこれを操作する油圧アクチュエータ８１の両方を小型に構成することができる。

従って、発進クラッチ１とトランスミッション３がそれだけ軽量でコンパクトになる。

又、上記のように、発進クラッチ１をフロントデフ２１のデフケース５９に収容したことによって、発進クラッチ１とフロントデフ２１とがユニット化されており、このユニット化によって、デフケース５９とベアリング６３，６５などをフロントデフ２１と共用しており、それだけ両者が軽量でコンパクトになっている。

従って、これらの組み付け性が向上すると共に、発進クラッチの占有スペースが狭くなるから、トランスミッション３が更にコンパクトになる。

又、発進クラッチ１が無段変速機１５の後段に配置されているから、従来例と異なって、エンジン５を回転中は、無段変速機１５は停車中でも回転している。

従って、発進に備えて予め変速しておくことが可能になり、発進時に充分な加速応答性を得ることができる。

更に、変速機構に無段変速機１５を用いたことにより、ギヤの噛み合いを変えて変速する機械的な変速機構では必要であった変速用の補助クラッチが不要になるから、トランスミッション３は、構造がそれだけ簡単になると共に、更に軽量でコンパクトになる。

このように、無段変速機１５は、発進クラッチが変速機構の後段に配置される本発明に極めて好適である。

次に、図４〜６によって発進クラッチ２０１（本発明の実施形態）を説明する。

以下、前記参考例の発進クラッチ１と同機能の部材等には同一の符号を与えて引用し、同機能部材の重複説明は省く。

図４は発進クラッチ２０１を用いたトランスミッション２０３（動力伝達装置）を示し、図５は発進クラッチ２０１とフロントデフ２１を示し、図６は発進クラッチ２０１を用いたトランスミッション２０３（動力伝達装置）とこれを用いたＦＦ車の動力系を示す。各図の左右の方向はこの車両の左右方向である。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。

図６に示すように、この動力系は、エンジン５、トランスミッション２０３、前車軸７，９、左右の前輪１１，１３などから構成されている。

又、トランスミッション２０３は、前後進切換機構１４、ベルト式無段変速機１５、オイルポンプ１７、ギヤ伝動機構１９、フロントデフ２１と発進クラッチ２０１などから構成されている。

フロントデフ２１は、図５に示すように、デフケース２０５（差動機構のケーシング）とベベルギヤ式差動機構６１から構成されている。

デフケース２０５はベアリング２０７，２０９を介してトランスミッションケース６７に支承されており、ギヤ伝動機構１９のファイナルギヤ５７はでデフケース２０５に固定されている。

差動機構６１の左サイドギヤ７５は直接左の前車軸７に連結されており、右サイドギヤ７７は、発進クラッチ２０１を介して右の前車軸９に連結されている。

発進クラッチ２０１は、多板クラッチ７９と油圧アクチュエータ８１と押圧部材８３などから構成されており、トランスミッションケース６７に固定されたケーシング２１１に収容されている。

多板クラッチ７９は、クラッチハウジング２１３の内周とクラッチハブ２１５の外周との間に配置されている。クラッチハウジング２１３の軸部２１７は右のサイドギヤ７７に連結されており、クラッチハブ２１５の軸部２１９は右の前車軸９に連結されている。

又、クラッチハブ２１５の軸部２１９は、ベアリング２２１によってケーシング２１１に支承されており、軸部２１９とケーシング２１１との間にはオイルシール２２３が配置され、外部へのオイル漏れを防止している。

油圧アクチュエータ８１は、ケーシング２１１に形成されたシリンダ９１と、シリンダ９１にＯリング９３，９５を介して往復動自在に係合したピストン９７から構成されており、シリンダ９１には、エンジン駆動のオイルポンプから油圧が送られる。

押圧部材８３は多板クラッチ７９と対向しており、押圧部材８３と静止側のピストン９７の間にはスラストベアリング９９が配置されている。

前記油圧アクチュエータ８１のシリンダ９１に油圧が送られると多板クラッチ７９が押圧されて発進クラッチ２０１が連結され、油圧供給が停止すると発進クラッチ２０１の連結が解除される。

発進クラッチ２０１が連結されると、右サイドギヤ７７と右前輪１３とが連結され、逆に、発進クラッチ２０１の連結が解除されると、これらは切り離される。

つまり、発進クラッチ２０１の連結を解除すると、差動機構６１の差動回転が自由になり、ピニオンギヤ７３の自転によってデフケース２０５が空転し、左の前輪１１にも駆動力が伝達されなくなる。

即ち、発進クラッチ２０１の連結を解除すれば、トランスミッション２０３が前輪１１，１３から切り離されて、エンジン５を起動できるようになり、発進クラッチ２０１を連結すると、車両は発進する。

車両の走行中は発進クラッチ２０１が連結されており、サイドギヤ７５の回転は車軸７を介して左の前輪１１に伝達され、サイドギヤ７７の回転は発進クラッチ２０１から車軸９を介して右の前輪１３に伝達されると共に、前輪１１，１３間の駆動抵抗差に応じてエンジン５の駆動力は左右の前輪１１，１３に差動配分される。

こうして、発進クラッチ２０１が構成されている。

発進クラッチ２０１は、上記のように、トランスミッション２０３のフロントデフ２１と前輪１３との間（無段変速機１５の後段）に配置されたことにより、従来例と異なって、自身の配置スペースによるレイアウト上の制約から解放されており、上記実施形態の発進クラッチ１と同等の効果を得ることができる。

これに加えて、発進クラッチ２０１をフロントデフ２１のデフケース２０５の外部に配置するこの構成によれば、発進クラッチ２０１を、車両の空きスペースに応じてフロントデフ２１と前輪１３の間の任意の箇所に配置することができる。

特に、ＦＦ車の場合は、エンジン５前部のスペースに配置することが可能であり、スペースの利用効率がよい。

なお、上記の参考例及び実施形態では、発進クラッチを前輪駆動車（ＦＦ車）の動力伝達装置に適用した例を示したが、本発明の発進クラッチは、後輪駆動車（ＲＲ車）の動力伝達装置で、リヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）と後輪との間に配置してもよい。

又、４輪駆動車のセンターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）と車輪側との間に配置してもよい。

又、本発明において、上記参考例及び実施形態では、デファレンシャル装置（フロントデフ）の差動機構は、差動制限機能の付いていないベベルギヤ式のものを用いた例を示したが、内部摩擦による差動制限を伴わない差動機構であれば、ベベルギヤ式に限らず、例えば、プラネタリーギヤ式の差動機構でもよい。

また、更に差動制限機能付きの差動機構であっても、外部からの操作により、必要時には差動制限機能を解除可能なものであればよい。

例えば電磁クラッチが内蔵された差動制限機能付き差動装置などを用いればよい。

又、発進クラッチを構成するクラッチ機構は、充分なトルク伝達容量を得ることができるものならば、多板クラッチに限らない。

例えば、単板クラッチやコーンクラッチのような摩擦クラッチ、磁粉を用いたパウダークラッチ、あるいは、噛み合いクラッチなどでもよい。

更に、このクラッチ機構を断続操作するアクチュエータは、電磁式に限らず、油圧アクチュエータのような液圧式のものでもよい。

又、電磁式の場合、カムを用いて押圧力を増幅する増幅機構を併用してもよい。

又、無段変速機は、ベルト式に限らず、他の形式のものでもよい。

また、変速機は無段変速機に限らず、前述したように変速時にエンジンからの入力を断続する補助クラッチを配置すれば、従来のギヤ式のものを用いてもよい。 この場合、無段変速機を用いた本実施形態に比べれば、補助クラッチを配置した分、スペース的に不利になることは否めないが、しかし、本発明の発進クラッチを用いることによって、補助クラッチは従来のクラッチ機構よりも格段に小型のものですむため、電磁クラッチ等の占有スペースを減らし、コンパクト化を図り、レイアウト自由度を向上する、という効果を得ることができる。

参考例の発進クラッチを用いたトランスミッションを示す要素構成図である。 フロントデフのデフケース内部に発進クラッチを設けた参考例を示す断面図である。 参考例の発進クラッチを用いた車両の動力系を示すスケルトン機構図である。 実施形態の発進クラッチを用いたトランスミッションを示す要素構成図である。 フロントデフのデフケース外部に発進クラッチを設けた実施形態を示す断面図である。 実施形態の発進クラッチを用いた車両の動力系を示すスケルトン機構図である。 従来例の発進クラッチを用いたトランスミッションを示す要素構成図である。

符号の説明

１，２０１ 発進クラッチ
３，２０３ トランスミッション（動力伝達装置）
５ エンジン
１１，１３ 前輪（車輪）
１５ 無断変速機（変速機構）
５９，２０５ デフケース（差動機構のケーシング）
６１ ベベルギヤ式差動機構
７９ 発進クラッチを構成する多板クラッチ
８１ 発進クラッチを構成する油圧アクチュエータ

Claims (2)

1. エンジンの駆動力を変速する変速機構と、変速された駆動力を車輪側に配分する差動機構とを備えた動力伝達装置に用いられる発進クラッチであって、前記発進クラッチが、差動機構を収容すると共に駆動力を差動機構に伝達するケーシングの外部に配置され、前記発進クラッチは前記エンジンの車両前後方向で前記差動機構に対して一方の車軸の外周に配置され、前記変速機構は前記差動機構に対して他方の車軸の外周側に配置され、前記差動機構により配分された出力側の駆動力を断続することを特徴とする発進クラッチ。
2. 請求項１記載の発進クラッチであって、
   前記変速機構が、無段変速機であることを特徴とする発進クラッチ。

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