JP2015004390A - Vehicle power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動源の駆動力を遠心振子式ダンパおよびトロイダル変速機構を介して駆動輪に伝達する車両用動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power transmission device that transmits a driving force of a driving source to driving wheels via a centrifugal pendulum damper and a toroidal transmission mechanism.
エンジンの出力軸と共に回転するフライホイールに複数の慣性質量体を支持し、出力軸の回転変動に応じて前記慣性質量体を円周方向に振子振動させて制振性能を発揮させる車両用の遠心振子式ダンパが、下記特許文献1により公知である。 A centrifugal for a vehicle that supports a plurality of inertial mass bodies on a flywheel that rotates together with an output shaft of an engine, and causes the inertial mass bodies to vibrate in a circumferential direction in accordance with rotational fluctuations of the output shaft to exert a damping performance. A pendulum type damper is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561.
図6には、遠心振子式ダンパの入力回転数に対する出力トルク変動の関係が示される。遠心振子式ダンパに対する入力回転数が大きい領域では、慣性質量体に作用する遠心力が大きいため、制振性能が充分に発揮されて出力トルク変動が小さくなるが、遠心振子式ダンパに対する入力回転数が小さい領域では、慣性質量体に作用する遠心力が小さいため、制振性能が充分に発揮されずに出力トルク変動が大きくなる。つまり、遠心振子式ダンパは、高回転領域では有効な制振性能を発揮することが可能であるが、低回転領域では性能を生かしきれない問題がある。 FIG. 6 shows the relationship between the output torque fluctuation and the input rotation speed of the centrifugal pendulum damper. In the region where the input rotation speed for the centrifugal pendulum damper is large, the centrifugal force acting on the inertial mass body is large, so that the damping performance is fully exerted and the output torque fluctuation is reduced, but the input rotation speed for the centrifugal pendulum damper is small. In a region where is small, the centrifugal force acting on the inertial mass body is small, so that the vibration damping performance is not sufficiently exhibited and the output torque fluctuation increases. That is, the centrifugal pendulum damper can exhibit effective vibration damping performance in a high rotation region, but has a problem that the performance cannot be fully utilized in a low rotation region.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、遠心振子式ダンパとトロイダル変速機構とを組み合わせることで広い入力回転数領域で有効な制振性能を発揮させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to exhibit effective damping performance in a wide input rotation speed range by combining a centrifugal pendulum damper and a toroidal transmission mechanism.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動源の駆動力を遠心振子式ダンパおよびトロイダル変速機構を介して駆動輪に伝達する車両用動力伝達装置であって、前記トロイダル変速機構は、前記遠心振子式ダンパからの駆動力が入力される回転軸と、前記回転軸と共に回転する入力ディスクと、前記回転軸に相対回転自在に支持された出力ディスクと、前記入力ディスクおよび前記出力ディスク間で前記回転軸に相対回転自在に支持された中間ディスクと、前記入力ディスクおよび前記中間ディスク間に挟持された第1パワーローラと、前記中間ディスクおよび前記出力ディスク間に挟持された第2パワーローラとを備えることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a vehicle power transmission device for transmitting a driving force of a driving source to driving wheels via a centrifugal pendulum damper and a toroidal transmission mechanism. The toroidal transmission mechanism includes a rotating shaft to which a driving force from the centrifugal pendulum damper is input, an input disk that rotates together with the rotating shaft, an output disk that is rotatably supported by the rotating shaft, An intermediate disk that is rotatably supported by the rotary shaft between the input disk and the output disk, a first power roller sandwiched between the input disk and the intermediate disk, and between the intermediate disk and the output disk A vehicular power transmission device including a second power roller that is sandwiched is proposed.
尚、実施の形態の入力軸12は本発明の回転軸に対応し、実施の形態の二次ダンパ15は本発明の遠心振子式ダンパに対応し、実施の形態のエンジンEは本発明の駆動源に対応する。
The
請求項1の構成によれば、車両用動力伝達装置は、駆動源の駆動力を遠心振子式ダンパおよびトロイダル変速機構を介して駆動輪に伝達する。トロイダル変速機構は、遠心振子式ダンパからの駆動力が入力される回転軸と、回転軸と共に回転する入力ディスクと、回転軸に相対回転自在に支持された出力ディスクと、入力ディスクおよび出力ディスク間で回転軸に相対回転自在に支持された中間ディスクと、入力ディスクおよび中間ディスク間に挟持された第1パワーローラと、中間ディスクおよび出力ディスク間に挟持された第2パワーローラとを備えるので、入力ディスクの回転は第1パワーローラで変速されて中間ディスクに伝達され、更に中間ディスク29の回転は第2パワーローラで変速されて出力ディスクに伝達される。
According to the configuration of the first aspect, the vehicle power transmission device transmits the driving force of the driving source to the driving wheels via the centrifugal pendulum damper and the toroidal transmission mechanism. The toroidal transmission mechanism includes a rotating shaft to which a driving force from a centrifugal pendulum damper is input, an input disk that rotates together with the rotating shaft, an output disk that is rotatably supported by the rotating shaft, and an input disk and an output disk. The intermediate disk supported rotatably on the rotation shaft, a first power roller sandwiched between the input disk and the intermediate disk, and a second power roller sandwiched between the intermediate disk and the output disk. The rotation of the input disk is shifted by the first power roller and transmitted to the intermediate disk, and the rotation of the
遠心振子式ダンパは、駆動源の回転数が高くて慣性質量体に作用する遠心力が大きいとき、つまりトロイダル変速機構の速度比が小さいとき(変速比が大きいとき)に有効な制振性能を発揮する。一方、トロイダル変速機構は、その速度比が大きいとき(変速比が小さいとき)に、等価慣性が増加して駆動源および駆動輪間の捩じり振動系の共振周波数が低下することで、振動伝達率が低下して制振性能を発揮する。トロイダル変速機構は、入力ディスクおよび中間ディスク間で変速を行い、かつ中間ディスクおよび出力ディスク間で変速を行うため、その2段階の変速により速度比を大きくすることが可能であるため、共振周波数の低下量を増加させて有効な制振性能を発揮させることができる。 Centrifugal pendulum dampers have effective damping performance when the rotational speed of the drive source is high and the centrifugal force acting on the inertial mass body is large, that is, when the speed ratio of the toroidal transmission mechanism is small (when the gear ratio is large). Demonstrate. On the other hand, when the speed ratio is large (when the speed ratio is small), the toroidal speed change mechanism increases the equivalent inertia and decreases the resonance frequency of the torsional vibration system between the drive source and the drive wheels. The transmission rate is reduced and the damping performance is demonstrated. Since the toroidal transmission mechanism shifts between the input disk and the intermediate disk and shifts between the intermediate disk and the output disk, the speed ratio can be increased by the two-stage shift, and therefore the resonance frequency The amount of decrease can be increased to exhibit effective damping performance.
よって駆動源の回転数が高い領域(速度比が小さい領域)では遠心振子式ダンパが有効な制振性能を発揮し、駆動源の回転数が低い領域(速度比が大きい領域)ではトロイダル変速機構が有効な制振性能を発揮することで、駆動源の回転数の広い領域で制振性能を高めることができる。 Therefore, the centrifugal pendulum damper exhibits effective damping performance in the region where the rotational speed of the drive source is high (region where the speed ratio is small), and the toroidal transmission mechanism in the region where the rotational speed of the drive source is low (region where the speed ratio is large). By exhibiting effective vibration damping performance, it is possible to improve the vibration damping performance in a wide range of the rotational speed of the drive source.
以下、図1〜図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、エンジンEの駆動力を無段階に変速して左右の駆動輪W,Wに伝達する自動車用の無段変速機Tは、エンジンEのクランクシャフト11と同軸に配置された入力軸12と、入力軸12と平行に配置された出力軸13とを備える。クランクシャフト11と入力軸12との間には、エンジンE側から順に一次ダンパ14と、二次ダンパ15と、前後進切換機構16と、駆動力統合機構17とが直列に配置され、入力軸12上にはトロイダル変速機構18が配置される。
As shown in FIG. 1, a continuously variable transmission T for an automobile that continuously changes the driving force of the engine E and transmits it to the left and right drive wheels W, W is disposed coaxially with the
一次ダンパ14および二次ダンパ15はエンジンEの出力トルクの変動を吸収するためのもので、一次ダンパ14はフライホイール14aおよびスプリング14bを組み合わせた一般的なダンパであり、二次ダンパ15は遠心振子式ダンパである。遠心振子式ダンパは、回転するハブ15aの外周に円周方向に揺動可能な複数の振子15b…を支持したもので、振子15b…がエンジンEの出力トルクの変動に応じて遠心加速度により振動することで制振性能を発揮する。
The
前後進切換機構16は、前進クラッチ19と、後進ブレーキ20と、遊星歯車機構21とからなり、遊星歯車機構21は、サンギヤ22と、リングギヤ23と、キャリヤ24と、キャリヤ24に支持されてサンギヤ22およびリングギヤ23に噛合する複数のピニオン25…とを備える。サンギヤ22は二次ダンパ15の出力側に接続されるとともに、前進クラッチ19を介して入力軸12に結合可能である。リングギヤ23は入力軸12に接続される。またキャリヤ24は後進ブレーキ20を介してケーシング26に結合可能である。
The forward /
トロイダル変速機構18は、シングルキャビティ型のものを2個直列に接続して2段式に構成されるもので、入力軸12に相対回転不能に支持された入力ディスク27と、入力軸12に相対回転自在に支持された出力ディスク28と、入力ディスク27および出力ディスク28に挟まれる位置で入力軸12に相対回転自在に支持された中間ディスク29と、入力ディスク27および中間ディスク29に当接する一対の第1パワーローラ30,30と、中間ディスク29および出力ディスク28に当接する一対の第2パワーローラ31,31とを備える。
The
第1パワーローラ30,30は第1トラニオン軸32,32まわりに傾転可能であり、第1パワーローラ30,30が傾転して入力ディスク27および中間ディスク29との当接点が変化すると、入力ディスク27および出力ディスク28間の変速比が変化する。同様に、第2パワーローラ31,31は第2トラニオン軸33,33まわりに傾転可能であり、第2パワーローラ31,31が傾転して中間ディスク29および出力ディスク28との当接点が変化すると、中間ディスク29および出力ディスク28間の変速比が変化する。
The
入力ディスク27の回転は第1パワーローラ30,30を介して中間ディスク29に伝達され、中間ディスク29の回転は第2パワーローラ31,31を介して出力ディスク28に伝達されるため、入力ディスク27から中間ディスク29への変速比をi1とし、中間ディスク29から出力ディスク28への変速比をi2とすると、入力ディスク27から出力ディスク28への変速比iは、i=i1×i2となる。従って、変速比i1および変速比i2を同方向に増加させ、あるいは同方向に減少させることで、入力ディスク27から出力ディスク28への変速比iのレンジを大幅に拡大することができる。
The rotation of the
駆動力統合機構17は遊星歯車機構からなり、入力軸12に固設されたサンギヤ34と、出力ディスク28の背面に固設されたリングギヤ35と、入力軸12の外周に相対回転自在に支持されたキャリヤ36と、キャリヤ36に支持された複数の2連ピニオン37…とで構成される。各2連ピニオン37は第1ピニオン38および第2ピニオン39からなり、第1ピニオン38はサンギヤ34に噛合し、第2ピニオン39はリングギヤ35に噛合する。
The driving
駆動力統合機構17の出力要素であるキャリヤ36に固設したドライブギヤ40が出力軸13に固設したドリブンギヤ41に噛合し、出力軸13に固設したファイナルドライブギヤ42がディファレンシャルギヤDのケースに固設したファイナルドリブンギヤ43に噛合する。そしてディファレンシャルギヤDから左右に延びる一対の車軸44,44が駆動輪W,Wに接続される。
The
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
前後進切換機構16の前進クラッチ19を係合して後進ブレーキ20を係合解除すると、二次ダンパ15が入力軸12に結合される、従って、エンジンEの駆動力は、クランクシャフト11→一次ダンパ14→二次ダンパ15→前後進切換機構16→入力軸12→トロイダル変速機構18の経路で駆動力統合機構17のリングギヤ35に伝達され、そこから2連ピニオン37…の第2ピニオン39…を介してキャリヤ36に伝達される。
When the
一方、入力軸12の駆動力は、駆動力統合機構17のサンギヤ34から2連ピニオン37…の第1ピニオン38を介してキャリヤ36に直接伝達され、キャリヤ36においてトロイダル変速機構18から伝達される駆動力と合流した後、ドライブギヤ40→ドリブンギヤ41→ファイナルドライブギヤ42→ファイナルドリブンギヤ43→ディファレンシャルギヤD→車軸44,44の経路で駆動輪W,Wに伝達される。
On the other hand, the driving force of the
このように、入力軸12から直接伝達される駆動力と、入力軸12からトロイダル変速機構18を介して変速されて伝達される駆動力とを駆動力統合機構17で合流させることで、トロイダル変速機構18の変速比の変更に応じて無段変速機T全体の変速比を変更できるだけでなく、トロイダル変速機構18による動力伝達率の低下を補って無段変速機T全体の動力伝達率を高めることができる。
In this way, the driving force transmitted directly from the
さて、エンジンEのクランクシャフト11の出力トルクの変動に起因する無段変速機Tの振動の一部は、一次ダンパ14および二次ダンパ15により制振される。図6で既に説明したように、二次ダンパ15の入力回転数(つまりエンジン回転数)が高いときほど、その慣性質量体15b…に作用する遠心力が大きくなるため、二次ダンパ15の制振性能が高くなる。言い換えると、エンジン回転数が低いときには、二次ダンパ15は充分な制振性能を発揮できないことになる。本実施の形態は、エンジン回転数が低いときの二次ダンパ15の制振性能の低下を、トロイダル変速機構18による制振性能で補うものである。
Now, part of the vibration of the continuously variable transmission T resulting from the fluctuation of the output torque of the
図2(A)は、本実施の形態のトロイダル変速機構18を簡易化した物理モデルを示すものである。入力ディスク27の慣性をIi、中間ディスク29の慣性をIm、出力ディスク28の慣性をIoとし、入力ディスク27および中間ディスク29間の速度比をαとし、中間ディスク29および出力ディスク28間の速度比をβとすると、トロイダル変速機構18全体の等価慣性Icvtは、
Icvt=Ii+α2 Im+β2 Io
で与えられる。
FIG. 2A shows a physical model that simplifies the
Icvt = Ii + α 2 Im + β 2 Io
Given in.
尚、速度比は(出力回転数/入力回転数)で定義されるもので、(入力回転数/出力回転数)で定義される減速比の逆数に相当する。 The speed ratio is defined by (output rotational speed / input rotational speed), and corresponds to the reciprocal of the reduction ratio defined by (input rotational speed / output rotational speed).
ちなみに、図2(B)に示すように、入力ディスク01、出力ディスク02およびパワーローラ03よりなる1段式のトロイダル変速機構04全体の等価慣性Icvtは、入力ディスク01の慣性をIiとし、出力ディスク02の慣性をIoとし、入力ディスク27および出力ディスク28間の速度比をγとすると、
Icvt=Ii+γ2 Io
で与えられる。
Incidentally, as shown in FIG. 2B, the equivalent inertia Icvt of the entire one-stage
Icvt = Ii + γ 2 Io
Given in.
変速比α,β,γの最大値は何れも5.0〜7.5程度であることから、本実施の形態の2段式のトロイダル変速機構18の等価慣性Icvtは、1段式のトロイダル変速機構04の等価慣性Icvtよりも大幅に増加する。
Since the maximum values of the transmission ratios α, β, and γ are all about 5.0 to 7.5, the equivalent inertia Icvt of the two-stage
図3は、エンジンEから車軸44,44への振動伝達率と振動周波数との関係を示すグラフであり、実線は等価慣性Icvtが小さい場合であり、破線は等価慣性Icvtが大きい場合である。このグラフから明らかなように、トロイダル変速機構18の等価慣性Icvtが増加すると、共振周波数が低い側にずれることが分かる。共振周波数よりも高い周波数領域である実用周波数領域では、周波数の増加に応じて振動伝達率が漸減するため、共振周波数が低い側にずれることで振動伝達率が減少することになる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the vibration transmissibility from the engine E to the
以上を纏めると、図4の表に示すように、エンジン回転数が減少してトロイダル変速機構18の速度比が増加する車両の高速クルーズ時には、エンジン回転数の減少により二次ダンパ15(遠心振子式ダンパ)の制振性能が悪化するが、トロイダル変速機構18の速度比の増加により等価慣性が増加することで、振動伝達率が低くなって制振性能が向上することになる、
一方、エンジン回転数が増加してトロイダル変速機構18の速度比が減少する車両の発進加速時や中速走行時には、トロイダル変速機構18の速度比の減少により等価慣性が減少することで、振動伝達率が高くなって制振性能が悪化するが、エンジン回転数の増加により二次ダンパ15(遠心振子式ダンパ)の制振性能が向上することになる。
In summary, as shown in the table of FIG. 4, during high-speed cruise of a vehicle in which the engine speed decreases and the speed ratio of the
On the other hand, when the vehicle starts to accelerate or travels at medium speed when the engine speed increases and the speed ratio of the
よって、二次ダンパ15による制振性能およびトロイダル変速機構18による制振性能が相互に補い合うことで、車両の発進時から高速クルーズ時までの広いエンジン回転数領域で必要な制振性能を得ることが可能となり、車両の振動・騒音性能を高めることができる。
Therefore, the vibration damping performance by the
図5のグラフは、縦軸がエンジン回転数で横軸が車軸回転数であり、O.A.Low のラインは無段変速機T全体のLOWレシオを示し、O.A.Highのラインは無段変速機T全体のHIレシオを示している。エンジン回転数N1のラインは、その下側のエンジン回転数で二次ダンパ15(遠心振子式ダンパ)の制振性能が悪化するラインである。レシオR1のラインは、その下側でトロイダル変速機構18の等価慣性の増加により振動伝達率が減少するラインである。
In the graph of FIG. 5, the vertical axis is the engine speed and the horizontal axis is the axle speed, the OALow line indicates the LOW ratio of the entire continuously variable transmission T, and the OAHigh line indicates the entire continuously variable transmission T. HI ratio is shown. The engine speed N1 line is a line in which the damping performance of the secondary damper 15 (centrifugal pendulum damper) deteriorates at the lower engine speed. The line of the ratio R1 is a line where the vibration transmissibility decreases due to an increase in the equivalent inertia of the
本実施の形態によれば、トロイダル変速機構18を2段式にしてワイドレンジ化したことで、O.A.HighのラインがレシオR1のラインよりも下側に大きく移動し、トロイダル変速機構18の等価慣性の増加により振動伝達率が減少する斜線の領域が大きく拡大している。その結果、エンジン回転数N1のラインの下側の二次ダンパ15の制振性能が悪化する領域の多くを、トロイダル変速機構18の等価慣性の増加による振動伝達率が減少で補い、広いエンジン回転数領域で車両の振動・騒音性能を高めることができる。
According to the present embodiment, since the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態の無段変速機Tは駆動力統合機構17を備えているが、駆動力統合機構17は必ずしも必要ではない。
For example, the continuously variable transmission T according to the embodiment includes the driving
また本発明の駆動源は実施の形態のエンジンEに限定されず、電気モータのような他種の駆動源であってもよい。 The drive source of the present invention is not limited to the engine E of the embodiment, and may be another type of drive source such as an electric motor.
12 入力軸(回転軸)
15 二次ダンパ(遠心振子式ダンパ)
18 トロイダル変速機構
27 入力ディスク
28 出力ディスク
29 中間ディスク
30 第1パワーローラ
31 第2パワーローラ
E エンジン(駆動源)
W 駆動輪
12 Input shaft (rotary shaft)
15 Secondary damper (centrifugal pendulum damper)
18
W drive wheel
Claims (1)
前記トロイダル変速機構(18)は、前記遠心振子式ダンパ(15)からの駆動力が入力される回転軸(12)と、前記回転軸(12)と共に回転する入力ディスク(27)と、前記回転軸(12)に相対回転自在に支持された出力ディスク(28)と、前記入力ディスク(27)および前記出力ディスク(28)間で前記回転軸(12)に相対回転自在に支持された中間ディスク(29)と、前記入力ディスク(27)および前記中間ディスク(29)間に挟持された第1パワーローラ(30)と、前記中間ディスク(29)および前記出力ディスク(28)間に挟持された第2パワーローラ(31)とを備えることを特徴とする車両用動力伝達装置。 A vehicle power transmission device that transmits a driving force of a driving source (E) to driving wheels (W) via a centrifugal pendulum damper (15) and a toroidal transmission mechanism (18),
The toroidal transmission mechanism (18) includes a rotary shaft (12) to which a driving force from the centrifugal pendulum damper (15) is input, an input disk (27) that rotates together with the rotary shaft (12), and the rotation An output disk (28) supported to be rotatable relative to the shaft (12), and an intermediate disk supported to be rotatable relative to the rotating shaft (12) between the input disk (27) and the output disk (28). (29), the first power roller (30) sandwiched between the input disk (27) and the intermediate disk (29), and the intermediate disk (29) and the output disk (28). A vehicle power transmission device comprising a second power roller (31).
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