JP2015010645A - 車両用無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸数を最小限に抑制することでコンパクトな構成としつつ、潤滑油の撹拌抵抗を抑制し、燃費向上に資することが可能な車両用無段変速装置を提供する。
【解決手段】車両用無段変速装置Ｘは、エンジン１側から入力された回転動力をベルト式無段変速機４に伝達させる第一動力伝達系統Ｒ１と、ベルト式無段変速機４を経由しない第二動力伝達系統Ｒ２とを有する。第二動力伝達系統Ｒ２は、３軸構成とされており、第一軸線Ｌ１上において第一遊星歯車機構３よりも上流側に配置されたドライブギア６１とドリブンギア６２とで構成されている。無段変速装置Ｘは、ハイクラッチＣ３を係合状態としつつロークラッチＣ２を非係合状態とすることにより、第一動力伝達系統Ｒ１及び第二動力伝達系統Ｒ２による動力伝達によって減速ギア対７に動力が入力可能なトルクスプリット駆動モードでの動作させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるスプリットタイプの車両用無段変速装置に関する。

従来、いわゆるスプリットタイプの車両用無段変速機として、下記特許文献１〜３に開示されているようなものが提供されている。下記特許文献１の自動車エンジン用高効率無段変速システムは、入力軸と出力軸との間に、遊星ギヤー列と、一定速度比を有する第１駆動リンクと、連続可変速度比を有する第２駆動リンクとを備えた構成とされている。遊星ギヤー列においては、遊星支持体が第１駆動リンクと回転するように結合され、リングギアが出力軸と回転するように結合されている。また、遊星ギヤー列の太陽ホイールは、第２駆動リンクと回転するように結合されている。第１駆動リンクはクラッチにより入力軸に対する係合状態を切り替え可能とされており、第２駆動リンクはクラッチによって出力軸に対する係合状態を切り替え可能とされている。

また、下記特許文献２に開示されている無段変速装置は、無段変速機構と、遊星歯車機構と、遊星歯車機構用のブレーキ及びクラッチとを備えると共に、入力軸に設けられた駆動ギアと遊星歯車機構側に設けられた従動ギアとをアイドラとなるギアを介在させて噛合させた構成とされている。

特表平１１−５０４４１５号公報 特開昭５９−１１０９５４号公報

ここで、上述した特許文献１の自動車エンジン用高効率無段変速システムにおいては、速度比が一定である第１駆動リンクとしてチェーンによる動力伝達を行う方式のものが採用されている。このような方式とした場合には、遠心力によるチェーン張力の増大に伴って動力伝達効率が低下してしまうという問題が生じる。

このような問題を解消すべく、特許文献２の無段変速機のように、駆動ギア及び従動ギアからなるギア対による動力伝達を行えるようにした場合には、動力入力側のギアと動力出力側のギアとの間にアイドラとなるギアを設けなければ所望の回転方向への出力を得ることができない。そのため、特許文献２のような構成とした場合には、３軸を越える多数の軸線上にギア等を配置した構成とする必要があり、その分だけ無段変速機が大型化してしまうという問題がある。

これに加えて、特許文献２のような構成とした場合には、無段変速機内において下方に配置される第一の軸線上に大径のギアを設ける必要がある。そのため、特許文献２の構成においては、第一の軸線上に配置されたギアの駆動に伴う潤滑油の撹拌抵抗が大きくなり、燃費向上の観点において問題となる可能性がある。

そこで本発明は、軸数を最小限に抑制することでコンパクトな構成としつつ、潤滑油の撹拌抵抗を抑制し、燃費向上に資することが可能な車両用無段変速装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両用無段変速装置は、動力源側から入力された回転動力を無段変速機に伝達させることが可能な第一動力伝達系統と、前記動力源から入力された回転動力を、前記無段変速機を経由することなく伝達させることが可能な第二動力伝達系統とを備えており、前記第一動力伝達系統及び／又は前記第二動力伝達系統から伝達された回転動力を減速ギア対に入力可能なものであり、前記動力源の出力軸線上に位置する第一軸線と、前記第一軸線に対して平行な第二軸線及び第三軸線とを有し、前記第一軸線上に、前記無段変速機を構成するプライマリプーリと、前記プライマリプーリに対して動力伝達可能とされた第一遊星歯車機構と、前記第二動力伝達系統を構成するドライブギアとが配置されており、前記第二軸線上に、前記無段変速機を構成するセカンダリプーリと、前記ドライブギアと噛合し前記第二動力伝達系統を構成するドリブンギアと、前記セカンダリプーリ及び前記ドリブンギアを介して動力を入力可能とされた第二遊星歯車機構と、前記減速ギア対の一方をなすギアであって、前記第二遊星歯車機構からの出力を受けて作動するリダクションギアとが配置されており、前記第三軸線上に、前記減速ギア対の他方をなすギアであって、前記リダクションギアと噛合したデフリングギアが配置されており、前記ドライブギアが、前記第一軸線上において前記第一遊星歯車機構に対して動力伝達方向の上流側の位置に配置されており、前記第一軸線上における前記ドライブギアへの動力伝達状態を切り替え可能なハイクラッチと、前記第二軸線上において前記無段変速機から前記第二遊星歯車機構への動力伝達状態を切り替え可能なロークラッチとが設けられており、前記ハイクラッチを非係合状態としつつ前記ロークラッチを係合状態とすることにより、前記第一動力伝達系統による動力伝達によって前記減速ギア対に動力が入力可能なベルト駆動モードでの動作が可能となり、前記ハイクラッチを係合状態としつつ前記ロークラッチを非係合状態とすることにより、前記第一動力伝達系統に加え、前記第二動力伝達系統による動力伝達によって前記減速ギア対に動力が入力可能なトルクスプリット駆動モードでの動作が可能となることを特徴とするものである。

かかる構成とすることにより、車両用無段変速装置を３軸構成とすることが可能となる。これにより、従来技術の無段変速装置に比べて構成軸数を最小限に抑制し、車両用無段変速装置を一層コンパクト化することが可能となる。

また、本発明の車両用無段変速装置では、第二動力伝達系統をなすドライブギアが、第一軸線上において第一遊星歯車機構に対して動力伝達方向上流側の位置に配置されている。これにより、第一遊星歯車機構に対して下流側にドライブギアを配置する場合に比べて第二動力伝達機構における増速比が大きくなり、第一軸線上に配置されるドライブギアを小径化することができる。これに伴い、第一軸及び第二軸全体での潤滑油の撹拌損失が低下し、燃費向上に資することが可能となる。

本発明によれば、軸数を最小限に抑制することでコンパクトな構成としつつ、潤滑油の撹拌抵抗を抑制し、燃費向上に資することが可能な車両用無段変速装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用無段変速装置のスケルトン図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用無段変速装置Ｘについて、これを搭載した車両を例に挙げ、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示す車両は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両であって、エンジン１（動力源）、トルクコンバータ２、第一遊星歯車機構３、ベルト式無段変速機４、第二遊星歯車機構５、動力分割機構６、減速ギア対７、差動歯車機構８などを搭載している。以下、車両用無段変速装置Ｘの各部について部位毎に詳細に分説した後、各構成部材の配置、及び車両用無段変速装置Ｘの動作について説明する。

≪エンジン１について≫
エンジン１は、たとえば、多気筒ガソリンエンジンであり、出力軸であるクランクシャフト１１がトルクコンバータ２に連結されている。エンジン１は、車両用無段変速機Ｘに対して動力を入力する動力源として機能する。

≪トルクコンバータ２について≫
トルクコンバータ２は、入力軸側のポンプインペラ２１と、出力軸側のタービンランナ２２と、トルク増幅機能を発現するステータ２３と、ワンウェイクラッチ２４とを備え、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行なう。

トルクコンバータ２には、その入力側と出力側とを直結するロックアップクラッチ２５が設けられている。ロックアップクラッチ２５は、係合側油室２６内の油圧と解放側油室２７内の油圧との差圧（ロックアップ差圧）ΔＰ（ΔＰ＝係合側油室２６内の油圧−解放側油室２７内の油圧）によってフロントカバー２ａに摩擦係合される油圧式摩擦クラッチであって、上記差圧ΔＰを制御することにより係合状態または解放状態とされる。すなわち、ロックアップ差圧ΔＰを正値にすることによりロックアップクラッチ２５が係合し、ロックアップ差圧ΔＰをゼロ以下にすることでロックアップクラッチ２５は解放される。ロックアップ差圧ΔＰは、後述するロックアップ制御弁８２等及び制御装置８によって制御される。

トルクコンバータ２にはポンプインペラ２１に連結して駆動される機械式のオイルポンプ９が設けられている。このオイルポンプ９から供給される油圧が油圧制御回路２０の元圧となる。

≪第一遊星歯車機構３について≫
第一遊星歯車機構３は、第一サンギア３１、第一リングギア３２、第一ピニオンギア３３、後進用クラッチＣ１、及び前進用ブレーキＢ１を備えている。第一遊星歯車機構３は、例えば、シングルピニオン方式のものであり、第一サンギア３１がタービンシャフト２８に連結され、第一リングリア３２が入力軸４０に連結されている。前進用ブレーキＢ１は、第一ピニオンギア３３を自転自在に支持する第一キャリア３４の第一サンギア３１の軸線回りでの回転を停止するためのものである。後進用クラッチＣ１は、第一キャリア３４と第一サンギア３１とを回転一体に締結するためのものである。

後進用クラッチＣ１を解放して前進用ブレーキＢ１を締結すると、タービンシャフト２８の回転は、反転かつ減速されて入力軸４０へ伝達される。一方、前進用ブレーキＢ１を解放して後進用クラッチＣ１を締結すると、第一遊星歯車機構３の第一キャリア３４と第一サンギア３１とが一体に回転して、タービンシャフト２８と入力軸４０とが直結される。また、後進用クラッチＣ１及び前進用ブレーキＢ１がともに解放されると、第一遊星歯車機構３は、動力を遮断してニュートラル状態を形成する。

≪ベルト式無段変速機４について≫
ベルト式無段変速機４は、入力側のプライマリプーリ４１、出力側のセカンダリプーリ４２、及びこれらプライマリプーリ４１とセカンダリプーリ４２との間に巻き掛けられた金属製のベルト４３などを備えている。

プライマリプーリ４１は、有効径が可変な可変プーリであって、入力軸４０に固定された固定シーブ４１１と、入力軸４０に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４１２とで主に構成されている。セカンダリプーリ４２も、プライマリプーリ４１と同様に、有効径が可変な可変プーリであって、出力軸４４に固定された固定シーブ４２１と、出力軸４４に軸方向のみの摺動が可能な状態で配設された可動シーブ４２２とで主に構成されている。

プライマリプーリ４１の可動シーブ４１２側には、固定シーブ４１１と可動シーブ４１２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４１３が配設されている。この油圧アクチュエータ４１３へ供給される油圧を制御することにより、上記Ｖ溝幅が変更される。また、セカンダリプーリ４２の可動シーブ４２２側にも同様に、固定シーブ４２１と可動シーブ４２２との間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ４２３が配置されており、この油圧アクチュエータ４２３へ供給される油圧を制御することにより、上記Ｖ溝幅が変更される。

≪第二遊星歯車機構５について≫
第二遊星歯車機構５は、第二サンギア５１、第二リングギア５２、第二ピニオンギア５３、及びロークラッチＣ２を備えている。第二遊星歯車機構５０は、第二サンギア５１が出力軸４４に連結され、第二リングギア５２が減速ギア対７をなすリダクションギア７１に連結されている。ロークラッチＣ２は、第二ピニオンギア５３に連結された第二キャリア５４と第二サンギア５１とを回転一体に締結するためのものである。ロークラッチＣ２を締結すると、第二遊星歯車機構５０の第二キャリア５４と第二サンギア５１とが一体に回転して、入力軸４０と第二リングギア５２が直結される。

≪動力分割機構６について≫
動力分割機構６は、平行軸歯車によって構成された動力伝達機構である。具体的には、動力分割機構６は、第一軸線Ｌ１上に位置するタービンシャフト２８に配置されたドライブギア６１と、第二軸線Ｌ２たる出力軸４４に配置されたドリブンギア６２と、ハイクラッチＣ３とを備えている。ドライブギア６１及びドリブンギア６２は、互いに噛合している。ハイクラッチＣ３を締結状態とすることにより、タービンシャフト２８からドライブギア６１への動力伝達が可能な状態になる。また、ドリブンギア６２は、上述した第二遊星歯車機構５の第二キャリア５４に動力伝達可能なように連結されている。そのため、ハイクラッチＣ３を締結状態とすることで、タービンシャフト２８の回転動力をドライブギア６１及びドリブンギア６２を介して第二遊星歯車機構５の第二キャリア５４に入力させることが可能となる。

≪車両用無段変速機Ｘにおける各構成部材の配置について≫
車両用無段変速装置Ｘは、第一軸線Ｌ１、第二軸線Ｌ２、及び第三軸線Ｌ３からなる３つの軸線上に上述した各種構成部材を配置した３軸構成とされている。具体的には、第一次苦戦Ｌ１は、車両用無段変速装置Ｘにおいて他の軸線Ｌ２，Ｌ３よりも下方に位置する軸線である。第一軸線Ｌ１上には、ベルト式無段変速機４を構成するプライマリプーリ４１と、第一遊星歯車機構３と、第二動力伝達系統Ｒ２を構成するドライブギア６１とが配置されている。ドライブギア６１は、第一軸線Ｌ１上において第一遊星歯車機構３に対して動力伝達方向の上流側、すなわちエンジン１及びトルクコンバータ２側の位置に配置されている。

また、第一軸線Ｌ１に対して略平行である第二軸線Ｌ２上に、ベルト式無段変速機４を構成するセカンダリプーリ４２と、第二動力伝達系統Ｒ２を構成するドリブンギア６２と、第二遊星歯車機構５と、減速ギア対７の一方を構成するリダクションギア７１とが配置されている。第三軸線Ｌ３には、減速ギア対７の他方をなすデフリングギア７２が配置されている。

≪動力伝達系統について≫
車両用無段変速装置Ｘにおいては、第一動力伝達系統Ｒ１と、第二動力伝達系統Ｒ２の２系統からなる動力伝達系統が設けられている。車両用無段変速装置Ｘにおいては、第一動力伝達系統Ｒ１及び第二動力伝達系統Ｒ２を介して動力を減速ギア対７及び差動歯車機構８に伝達させ、左右の駆動輪（図示せず。）を作動させることが可能とされている。

第一動力伝達系統Ｒ１は、エンジン１の出力を、トルクコンバータ２から第一遊星歯車機構３及びベルト式無段変速機４、第二遊星歯車機構５を経由して減速ギア対７及び差動歯車機構８に伝達する動力伝達系統である。第二動力伝達系統Ｒ２は、エンジン１からトルクコンバータ２を経て出力された動力を、第一遊星歯車機構３及び無段変速機４を介さず、動力分割機構６を介して第二遊星歯車機構５に入力し、減速ギア対７及び差動歯車機構８を経て動力伝達させる系統である。

≪車両用無段変速装置Ｘにおける動作モードについて≫
車両用無段変速装置Ｘは、車両を前進させるための動作モードとして、ベルト駆動モードと、トルクスプリット駆動モードとを有する。また、車両用無段変速装置Ｘは、車両を後進させるための動作モードとして、後進駆動モードを有する。車両用無段変速装置Ｘにおいては、表１に示す係合表のように後進用クラッチＣ１、前進用ブレーキＢ１、ロークラッチＣ２、及びハイクラッチＣ３の係合状態を切り替えることにより、各動作モードの切り替えを行うことができる。

具体的には、ベルト駆動モードは、第一動力伝達系統Ｒ１による動力伝達により、減速ギア対７に対して動力を入力させて車両を前進させる動作モードである。ベルト駆動モードが選択された場合には、後進用クラッチＣ１が非係合状態、前進用ブレーキＢ１が係合状態とされる。これにより、タービンシャフト２８の回転が、反転かつ減速されて入力軸４０へ伝達される。

また、ベルト駆動モードでは、ハイクラッチＣ３が非係合状態とされると共に、ロークラッチＣ２が係合状態とされる。これにより、第二動力伝達系統Ｒ２への動力伝達が遮断されると共に、第二遊星歯車機構５の第二リングギア５２と入力軸４０とが直結される。従って、ベルト駆動モードが選択されると、エンジン１から出力された動力が、第一遊星歯車機構３及びベルト式無段変速機４を経由して第二遊星歯車機構５に入力され、第二リングギア５２において減速ギア対７側に出力される。

一方、トルクスプリット駆動モードは、エンジン１において発生した動力を第一動力伝達系統Ｒ１に加えて、第二動力伝達系統Ｒ２を介して伝達させ、第二遊星歯車機構５に入力することで車両を前進させる動作モードである。トルクスプリット駆動モードが選択された場合には、上述したベルト駆動モードの場合と同様に、後進用クラッチＣ１が非係合状態とされると共に、前進用ブレーキＢ１が係合状態とされる。これにより、タービンシャフト２８の回転が、反転かつ減速されて入力軸４０へ伝達される。

また、トルクスプリット駆動モードでは、上述したベルト駆動モードの場合とは逆に、ハイクラッチＣ３が係合状態とされると共に、ロークラッチＣ２が非係合状態とされる。これにより、第一動力伝達系統Ｒ１を介して伝達された動力が入力軸４０から第二サンギア５１に入力されると共に、第二動力伝達系統Ｒ２を介して伝達された動力が第二ピニオンギア５３に入力される。従って、トルクスプリット駆動モードが選択されると、エンジン１から出力された動力が、第一動力伝達系統Ｒ１だけではなく、第二動力伝達系統Ｒ２に分配される。第二動力伝達系統Ｒ２に分配された動力は、動力分割機構６、すなわちドライブギア６１及びドリブンギア６２を介して第二遊星歯車機構５に入力される。このようにして、第一動力伝達系統Ｒ１及び第二動力伝達系統Ｒ２から入力された動力を受けて第二遊星歯車機構５が作動し、第二リングギア５２を介して減速ギア対７に前進用の動力として出力される。

後進駆動モードが選択された場合には、上述したベルト駆動モードやトルクスプリット駆動モードとは異なり、後進用クラッチＣ１が係合状態とされると共に、前進用ブレーキＢ１が非係合状態とされる。これにより、タービンシャフト２８の回転が、正転状態で入力軸４０に伝達される。また、後進駆動モードでは、ハイクラッチＣ３が非係合状態とされると共に、ロークラッチＣ２が係合状態とされる。これにより、第二動力伝達系統Ｒ２への動力伝達が遮断されると共に、第二遊星歯車機構５の第二リングギア５２と入力軸４０とが直結された状態になる。従って、後進駆動モードでは、エンジン１から出力された動力が第二遊星歯車機構５に入力され、第二リングギア５２において前進時とは逆方向への回転動力として減速ギア対７側に出力される。

上述したように、車両用無段変速装置Ｘは、第一軸線Ｌ１、第二軸線Ｌ２、及び第三軸線Ｌ３の３軸構成とされている。そのため、車両用無段変速装置Ｘは、従来技術において例示した４軸以上の軸構成からなる無段変速機に比べてコンパクトな構成とすることが可能となる。

また、上述した車両用無段変速装置Ｘでは、第二動力伝達系統Ｒ２をなすドライブギア６１が、第一軸線Ｌ１上において第一遊星歯車機構３に対して動力伝達方向上流側の位置に配置されている。これにより、第一遊星歯車機構３に対して下流側にドライブギア６１を配置する場合に比べて第二動力伝達機構における増速比が大きくなり、第一軸線Ｌ１上に配置されるドライブギア６１を小径化することができる。これに伴い、第一軸及び第二軸全体での潤滑油の撹拌損失が低下し、燃費向上に資することが可能となる。

本発明の車両用無段変速装置は、いわゆるスプリットタイプの無段変速装置を搭載した車両全般において適用可能であり、特に軽自動車やコンパクトカーのように車両構成のコンパクト化が求められる車両全般において好適に利用できる。

１ エンジン
３ 第一遊星歯車機構
４ ベルト式無段変速機
５ 第二遊星歯車機構
７ 減速ギア対
４１ プライマリプーリ
４２ セカンダリプーリ
６１ ドライブギア
６２ ドリブンギア
７１ リダクションギア
７２ デフリングギア
Ｌ１ 第一軸線
Ｌ２ 第二軸線
Ｌ３ 第三軸線
Ｒ１ 第一動力伝達系統
Ｒ２ 第二動力伝達系統
Ｃ２ ロークラッチ
Ｃ３ ハイクラッチ

Claims (1)

1. 動力源側から入力された回転動力を無段変速機に伝達させることが可能な第一動力伝達系統と、
   前記動力源から入力された回転動力を、前記無段変速機を経由することなく伝達させることが可能な第二動力伝達系統とを備えており、
   前記第一動力伝達系統及び／又は前記第二動力伝達系統から伝達された回転動力を減速ギア対に入力可能なものであり、
   前記動力源の出力軸線上に位置する第一軸線と、
   前記第一軸線に対して平行な第二軸線及び第三軸線とを有し、
   前記第一軸線上に、
   前記無段変速機を構成するプライマリプーリと、
   前記プライマリプーリに対して動力伝達可能とされた第一遊星歯車機構と、
   前記第二動力伝達系統を構成するドライブギアとが配置されており、
   前記第二軸線上に、
   前記無段変速機を構成するセカンダリプーリと、
   前記ドライブギアと噛合し前記第二動力伝達系統を構成するドリブンギアと、
   前記セカンダリプーリ及び前記ドリブンギアを介して動力を入力可能とされた第二遊星歯車機構と、
   前記減速ギア対の一方をなすギアであって、前記第二遊星歯車機構からの出力を受けて作動するリダクションギアとが配置されており、
   前記第三軸線上に、
   前記減速ギア対の他方をなすギアであって、前記リダクションギアと噛合したデフリングギアが配置されており、
   前記ドライブギアが、前記第一軸線上において前記第一遊星歯車機構に対して動力伝達方向の上流側の位置に配置されており、
   前記第一軸線上における前記ドライブギアへの動力伝達状態を切り替え可能なハイクラッチと、
   前記第二軸線上において前記無段変速機から前記第二遊星歯車機構への動力伝達状態を切り替え可能なロークラッチとが設けられており、
   前記ハイクラッチを非係合状態としつつ前記ロークラッチを係合状態とすることにより、前記第一動力伝達系統による動力伝達によって前記減速ギア対に動力が入力可能なベルト駆動モードでの動作が可能となり、
   前記ハイクラッチを係合状態としつつ前記ロークラッチを非係合状態とすることにより、前記第一動力伝達系統に加え、前記第二動力伝達系統による動力伝達によって前記減速ギア対に動力が入力可能なトルクスプリット駆動モードでの動作が可能となることを特徴とする車両用無段変速装置。

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