JP2009236233A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】坂道での車両のずり下がりの発生を抑制できる、動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置は、トルクコンバータ１のステータ９の回転方向を一方向に設定するワンウェイクラッチ７と、ワンウェイクラッチ７の内輪８が固定されているステータシャフト４と、トルクコンバータ１の出力が伝達される回転シャフト６と、回転シャフト６の回転方向を一方向に設定するワンウェイクラッチ５とを備える。ワンウェイクラッチ５の外輪は、回転シャフト６側に連結されている。ワンウェイクラッチ５の内輪８は、ステータシャフト４に固定されている。ワンウェイクラッチ７の内輪８と、ワンウェイクラッチ５の内輪８とは、一体化されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に、自動変速機を備える動力伝達装置に関する。

動力伝達装置は、駆動力源から入力される動力を他の装置に伝達するための装置である。動力伝達装置には、たとえば、自動車のエンジンのクランクシャフトから入力される動力をタイヤへ伝達する装置が挙げられる。動力伝達装置に関して、従来、種々の技術が提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
特開２００１−１１３９６９号公報 実開昭６１−１２６１４２号公報 特開昭６２−１１００５１号公報

自動変速機を備える動力伝達装置が用いられている車両が坂道で停車している場合、坂道の勾配により、タイヤから動力伝達装置への逆駆動が発生する。タイヤからの逆駆動の入力がトルクコンバータで発生するクリープ力を上回ると、トルクコンバータの出力を伝達するための回転シャフトまでが逆回転する。その結果、車両が坂道をずり下がるという問題があった。

特に、ベルト式無段変速機搭載車両では、ずり下がり時にセカンダリプーリによりベルトがまわされるため、ベルトすべりが発生し、ベルトの寿命低下を引き起こすという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、坂道での車両のずり下がりの発生を抑制できる、動力伝達装置を提供することである。

本発明は、駆動力源から入力される回転力を駆動輪に伝達する動力伝達装置に係る。動力伝達装置は、第一ワンウェイクラッチと、ステータシャフトと、回転シャフトと、第二ワンウェイクラッチとを備える。第一ワンウェイクラッチは、トルクコンバータのステータの回転方向を一方向に設定する。トルクコンバータは、駆動力源と駆動輪との間に設けられている。ステータシャフトには、第一ワンウェイクラッチの内輪が固定されている。回転シャフトには、トルクコンバータの出力が伝達される。第二ワンウェイクラッチは、回転シャフトの回転方向を一方向に設定する。第二ワンウェイクラッチの外輪は、回転シャフト側に連結されている。第二ワンウェイクラッチの内輪は、ステータシャフトに固定されている。第一ワンウェイクラッチの内輪と、第二ワンウェイクラッチの内輪とは、一体化されている。

本発明の動力伝達装置によると、タイヤからの逆駆動の入力が回転シャフトを逆回転させようとすると、第二ワンウェイクラッチにより回転シャフトが固定され、回転シャフトの逆回転を防止する。そのため、坂道の勾配で車両がずり下がることを抑制することができる。第一ワンウェイクラッチと第二ワンウェイクラッチとは内輪を共有しているために、部品点数の低減された、簡単な構造の動力伝達装置を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

図１は、本実施の形態の動力伝達装置に係る、トランスミッションとアクスルが一体に形成されているトランスアクスルの構成を示す断面模式図である。図２は、図１に示すトランスアクスル１００に含まれる、トルクコンバータを拡大して示す断面模式図である。図１に示すトランスアクスル１００は、自動車などの車両に搭載される。

図１に示すように、トランスアクスル１００は、エンジンのクランクシャフトから前後進切り替え機構部２０のインプットシャフトである回転シャフト６へトルクを伝達するための装置である、トルクコンバータ１を備える。エンジンは、図１の右側に配置されている。回転シャフト６がトルクコンバータ１の回転軸となる。回転シャフト６は、前後進切り替え機構部２０を介在させて変速機構部１３０へ駆動力を入力する変速入力軸である。

前後進切り替え機構部２０は、図２に拡大して示すように、シングルピニオン式のプラネタリーギヤ２３と、プラネタリーギヤ２３のプラネタリーキャリヤを固定するリバースブレーキ２２と、エンジン駆動力をプラネタリーギヤ２３のサンギヤに伝達するフォワードクラッチ２１と、を含む。

車両の前進時には、フォワードクラッチ２１が係合され、エンジンから入力される回転駆動力が回転シャフト６からプラネタリーギヤ２３のサンギヤへ入力され、そのまま変速機構部１３０のプライマリシャフト２００へと出力される。車両の後退時には、フォワードクラッチ２１が開放され、リバースブレーキ２２が係合される。エンジンからの駆動力は、プラネタリーギヤ２３のリングギヤに入力され、次にリバースブレーキ２２によって公転をとめられたピニオンギヤを通してサンギヤへ入力され、逆回転方向となって変速機構部１３０のプライマリシャフト２００へと出力される。

トランスアクスル１００は、変速機構部１３０を備える。変速機構部１３０は、ベルト式の無段変速機である。変速機構部１３０は、エンジンから回転力が入力される駆動側（入力側）のプライマリシャフト２００と、回転力を出力する従動側（出力側）のセカンダリシャフト３００と、プライマリシャフト２００に設けられたプライマリプーリ２５０と、セカンダリシャフト３００に設けられたセカンダリプーリ３５０とを含む。プライマリシャフト２００とセカンダリシャフト３００とは、互いに間隔を隔てて平行に配置されている。

このトランスアクスル１００においては、金属ベルト３９０が、プライマリシャフト２００に取付けられたプライマリプーリ２５０およびセカンダリシャフト３００に取付けられたセカンダリプーリ３５０に、巻きかけられて使用される。金属ベルト３９０は、プライマリプーリ２５０の内周面であるプーリ溝２８０に面する動力伝達面２６５，２７５と、セカンダリプーリ３５０の内周面であるプーリ溝３８０に面する動力伝達面３６５，３７５とに摩擦接触する、動力伝達部材として機能する。これにより、金属ベルト３９０は、プライマリプーリ２５０と、セカンダリプーリ３５０との間で、動力を伝達する。

車両の走行状態に応じて油圧アクチュエータ２９０，４００を制御して、溝幅を無段階に変えられるプーリ幅２８０，３８０の溝幅を変えることで、金属ベルト３９０のプライマリプーリ２５０およびセカンダリプーリ３５０に対する巻付け半径が変わる。これにより、変速機構部１３０は、プライマリシャフト２００の回転数とセカンダリシャフト３００の回転数との比率、すなわち変速比を無段階に（連続的に）変化させる。

トランスアクスル１００は、ディファレンシャル部１５０を含む。ディファレンシャル部１５０は、変速機構部１３０と動力伝達可能に設けられている。ディファレンシャル部１５０は、リングギヤ１５３を含む。リングギヤ１５３は、リダクションドライブギヤ１５１とリダクションドリブンギヤ１５２とを介在させて、セカンダリシャフト３００に連結されている。変速機構部１３０から動力伝達を受けたディファレンシャル部１５０は、車両旋回時の左右車輪の回転速度を変えながら、両輪に均等な駆動力を伝達する。

このようにして、トランスアクスル１００は、駆動力源としてのエンジンから入力される回転駆動力を、駆動輪としての車輪に伝達する、動力伝達装置として機能する。

図２に示すように、トルクコンバータ１は、３種類の羽根であるタービンランナー３１、ポンプインペラ３２およびステータ９を有する流体作動室と、ロックアップ機構７０とにより構成されている。

トルクコンバータ１の前側、すなわちエンジンに近い側である図２の右側には、円板形状のフロントカバー４１が配置されており、回転軸から外側に延びるように、すなわちラジアル方向に延びるようにフロントカバー４１が位置している。フロントカバー４１はトルクコンバータ１の前面筐体として作用する。フロントカバー４１にはインペラシェル４２が固定されており、インペラシェル４２とフロントカバー４１とにより構成されるケース４０内の所定の空間に、トルクコンバータ１のさまざまな構成要素が配置される。フロントカバー４１とインペラシェル４２とで取囲まれる空間は、ほぼ密閉された空間である。この空間内に、オートマチックトランスミッション内の潤滑・作動油である、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）が封入される。

フロントカバー４１は、トルクコンバータ１においてエンジンからの回転駆動力を受取る部材であり、エンジンからフロントカバー４１へ動力が入力されると、この動力がインペラシェル４２へ伝達される。

インペラシェル４２はポンプインペラ３２を構成しており、ポンプインペラ３２がインペラシェル４２に一体的に構成される。ポンプインペラ３２はタービンランナー３１と向かい合うように配置され、回転シャフト６の回転軸を中心として回転することが可能である。ポンプインペラ３２には、作動流体をタービンランナー３１へ向かって押出すような形状の羽根が設けられている。ポンプインペラ３２が回転することで、ポンプインペラ３２近傍の作動流体は、タービンランナー３１へ向かって押出されるように流れる。

ステータ９は、ポンプインペラ３２とタービンランナー３１との間に介在し、タービンランナー３１からポンプインペラ３２へ流れるＡＴＦの流れの方向を変える働きをする。ステータ９は、ワンウェイクラッチ７を介在させてステータシャフト４に取付けられており、一方向にのみ回転することが可能である。ワンウェイクラッチ７は、トルクコンバータ１のステータ９の回転方向を一方向に設定する。ワンウェイクラッチ７の内輪８は、ステータシャフト４に、たとえばスプライン嵌合により固定されている。ステータ９は、タービンランナー３１からポンプインペラ３２へ戻るＡＴＦの流れを整流するための羽根であり、樹脂またはアルミニウム合金などにより形成される。

タービンランナー３１はＡＴＦを循環させる空間を構成するタービンシェル３３を有し、ポンプインペラ３２と向かい合うように配置される。タービンランナー３１はポンプインペラ３２が送り出すＡＴＦを受取り、このＡＴＦにより回転力が付与される。タービンランナー３１へ伝えられたＡＴＦは内周側へ移動して、ステータ９を経由して再度ポンプインペラ３２側へ送られる。タービンランナー３１はポンプインペラ３２と別個独立に回転することが可能である。

タービンシェル３３は、タービンハブ２に固定されており、タービンハブ２とともに回転シャフト６を回転させることが可能である。タービンハブ２は回転シャフト６にたとえばスプライン嵌合により固定されており、回転シャフト６の外周面６ａ側に位置する。タービンハブ２は回転シャフト６とタービンシェル３３とを接続し、タービンシェル３３に入力された回転力を回転シャフト６に伝える働きをする。回転シャフト６には、トルクコンバータ１の出力が伝達される。

ケース４０内の空間には、ワンウェイクラッチ５がさらに設けられている。ワンウェイクラッチ５の外輪は、タービンハブ２に固定されている。つまり、ワンウェイクラッチ５の外輪は、タービンハブ２を介在させて回転シャフト６と結合されている。ワンウェイクラッチ５の外輪は回転シャフト６側に連結されている。

一方、ワンウェイクラッチ５の内輪は、ワンウェイクラッチ７の内輪と一体化されている。ワンウェイクラッチ５とワンウェイクラッチ７とは、内輪８を共有している。ワンウェイクラッチ５の内輪は、ステータ９用のワンウェイクラッチ７と共用化されており、ステータシャフト４に固定されている。

ワンウェイクラッチ５，７には、スプラグタイプのワンウェイクラッチを用いることができる。図３は、スプラグタイプのワンウェイクラッチの構成を示す部分断面模式図である。図３に示すように、ワンウェイクラッチ５，７は、内輪（インナーレース）８と外輪（アウターレース）１０とを備え、内輪８と外輪１０との間に複数のスプラグ１１が配置されている。スプラグ１１は、環状の保持器１３によって揺動可能に支持されている。径方向に並べて配置された２つの保持器１３，１３の間に、スプラグ１１にモーメントを付与する略環状のリボンスプリング１２が設けられている。

図４は、ワンウェイクラッチの空転中の状態を示す模式図である。図５は、ワンウェイクラッチのロック時の状態を示す模式図である。図３に示す矢印１４方向に外輪が回転すると、図４に示すようにスプラグ１１は傾くので、スプラグ１１と内輪８および外輪１０との接触面圧が下がり摩擦力が減少し、ワンウェイクラッチ５，７は空転するようになる。また、図３に示す矢印１４方向とは逆の矢印１５方向に外輪が回転すると、リボンスプリング１２の付勢力により図５に示すようにスプラグ１１は立ち上がり、外輪１０および内輪８のそれぞれの軌道面とスプラグ１１との間に大きな摩擦力を発生させて、外輪１０が内輪８に対して固定される。したがって、ワンウェイクラッチ５，７の外輪１０と内輪８とは相対回転できなくなる。

このようなワンウェイクラッチ５をトルクコンバータ１内部のタービンハブ２とステータシャフト４との間に設置すると、ワンウェイクラッチ５の内輪８はステータシャフト４に固定される。また、ワンウェイクラッチ５の外輪１０は、回転シャフト６の回転によってタービンハブ２と共に回転する。回転シャフト６の回転によりワンウェイクラッチ５が図３の矢印１４方向に回転する場合には、ワンウェイクラッチ５の作動は自由である。一方、回転シャフト６の回転によりワンウェイクラッチ５が図３の矢印１５方向に回転しようとする場合には、スプラグ１１が立ち上がる動きによってスプラグ１１は楔の作用として働き、回転は完全にロックする。すなわち、回転シャフト６の回転方向を一方向に設定することができる。そのため、回転シャフト６の逆回転を防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態の動力伝達装置は、駆動力源としてのエンジンから入力される回転駆動力を駆動輪としての左右車輪に伝達する、動力伝達装置である。動力伝達装置は、第一ワンウェイクラッチとしてのワンウェイクラッチ７と、ステータシャフト４と、回転シャフト６と、第二ワンウェイクラッチとしてのワンウェイクラッチ５とを備える。

ワンウェイクラッチ７は、トルクコンバータ１のステータ９の回転方向を一方向に設定する。ステータシャフト４には、ワンウェイクラッチ７の内輪８が固定されている。回転シャフト６には、トルクコンバータ１の出力が伝達される。ワンウェイクラッチ５は、回転シャフト６の回転方向を一方向に設定する。ワンウェイクラッチ５の外輪１０は、回転シャフト６側に連結されている。ワンウェイクラッチ５の内輪８は、ステータシャフト４に固定されている。ワンウェイクラッチ５，７の内輪８は、一体化されている。

このようにすれば、坂道の勾配により車両がずり下がろうとした場合、タイヤからの逆駆動の入力が回転シャフト６を逆回転させようとするが、ワンウェイクラッチ５によって回転シャフト６がロックされ固定されるので、回転シャフト６の逆回転を防止することができる。そのため、坂道の勾配による逆駆動を防止し、車両がずり下がることを抑制することができる。また、本実施の形態の動力伝達装置は、車両停止時のブレーキ故障に対するフェイルセーフとして機能することができる。

ベルト式無段変速機搭載車両では、回転シャフト６の逆回転がなくなることにより、セカンダリプーリ３５０側から金属ベルト３９０が回されて発生するベルトすべりがなくなり、金属ベルト３９０の耐久性が向上する。また、車両ずり下がり時のベルト挟圧の推定は困難であったが、本実施の形態の動力伝達装置を備えると、このようなベルト挟圧の制御が不必要になる。

また、ワンウェイクラッチ７とワンウェイクラッチ５とは内輪８を共有している。ワンウェイクラッチ５，７がそれぞれ別体の内輪を有している構成でも上記の車両のずり下がりを抑制できる効果が得られるが、内輪８が一体化されていることにより、部品点数の低減された、簡単な構造の動力伝達装置を得ることができる。そのため、動力伝達装置の生産性および信頼性を向上させることができ、かつ製造コストを低減することができる。

車両の通常走行時、すなわちドライブレンジでの前進およびリバースレンジでの後進は、前後進切り替え機構部２０で切り替えられる。ワンウェイクラッチ５は、前後進切り替え機構部２０よりもエンジン側の、トルクコンバータ１内に設置されている。そのため、ワンウェイクラッチ５により回転シャフト６の回転方向が一方向に規定されても、前後進切り替え機構部２０におけるドライブレンジとリバースレンジとの切り替えは自由に行なわれる。つまり、本実施の形態の動力伝達装置を備える車両は、従来の動力伝達装置を備える車両と同様に走行可能である。

これまでの説明では、スプラグ型のワンウェイクラッチ５，７を用いる場合について述べたが、ワンウェイクラッチ５，７としてローラまたはラチェットを用いる構造のワンウェイクラッチを採用することができる。

また、ワンウェイクラッチ５，７の内輪のステータシャフト４への固定、およびタービンハブ２の回転シャフト６への固定は、スプライン嵌合に限られるものではない。たとえばねじ止め、かしめ、圧入などの任意の方法によって固定されていてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

トランスアクスルの構成を示す断面模式図である。 トルクコンバータの断面模式図である。 スプラグタイプのワンウェイクラッチの構成を示す部分断面模式図である。 ワンウェイクラッチの空転中の状態を示す模式図である。 ワンウェイクラッチのロック時の状態を示す模式図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ、２ タービンハブ、４ ステータシャフト、５，７ ワンウェイクラッチ、６ 回転シャフト、６ａ 外周面、８ 内輪、９ ステータ、１０ 外輪、１１ スプラグ、１２ リボンスプリング、１３ 保持器、２０ 前後進切り替え機構部、２１ フォワードクラッチ、２２ リバースブレーキ、２３ プラネタリーギヤ、３１ タービンランナー、３２ ポンプインペラ、３３ タービンシェル、４０ ケース、４１ フロントカバー、４２ インペラシェル、１００ トランスアクスル。

Claims (1)

1. 駆動力源から入力される回転力を駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、
   トルクコンバータのステータの回転方向を一方向に設定する、第一ワンウェイクラッチと、
   前記第一ワンウェイクラッチの内輪が固定されているステータシャフトと、
   前記トルクコンバータの出力が伝達される回転シャフトと、
   前記回転シャフトの回転方向を一方向に設定する第二ワンウェイクラッチとを備え、
   前記第二ワンウェイクラッチの外輪は前記回転シャフト側に連結され、前記第二ワンウェイクラッチの内輪は前記ステータシャフトに固定されており、
   前記第一ワンウェイクラッチの内輪と、前記第二ワンウェイクラッチの内輪とは、一体化されている、動力伝達装置。

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