JP2015031367A

JP2015031367A - 車両用動力伝達装置

Info

Publication number: JP2015031367A
Application number: JP2013162636A
Authority: JP
Inventors: 展彰西村; Noriaki Nishimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2015-02-16

Abstract

【課題】２つの動力伝達経路を並列に備えても、装置全体の体格の増大を抑制することができる車両用動力伝達装置を提供する。【解決手段】主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８の２つの動力伝達経路を並列に備える動力伝達装置１２において、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に噛合式クラッチ１４を１つ備えているだけであるので、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に複数のクラッチを備えることと比較して、動力伝達装置１２全体の体格を小さくすることができる。よって、動力伝達装置１２において２つの動力伝達経路を並列に備えても、動力伝達装置１２全体の体格の増大を抑制することができる。これにより、２つの動力伝達経路を並列に備える動力伝達装置１２において、車両１０への搭載性を向上することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動力源の動力を駆動輪側へ伝達する、第１動力伝達経路及び第２動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置に関するものである。

駆動力源の動力を駆動輪側へ伝達する、第１動力伝達経路及び第２動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用動力伝達装置がそれである。この特許文献１には、駆動力源に動力伝達可能に連結された入力部より分岐して、直列に設けられた無段変速部を介して駆動力源の出力を駆動輪へ伝達する主動力伝達経路、及び直列に設けられた噛合式の有段変速部を介して駆動力源の出力を駆動輪へ伝達する副動力伝達経路を並列に備え、主動力伝達経路は直列に設けられた油圧式摩擦クラッチによって動力伝達が断続される一方で、副動力伝達経路は直列に設けられた同期噛合式クラッチによって動力伝達が断続されるように構成された車両用動力伝達装置が開示されている。

特開２０１１−１２２６７１号公報

ところで、上述したような第１動力伝達経路及び第２動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置では、各動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に複数の切換機構(クラッチ)を備えているので、車両用動力伝達装置全体の体格が大きくなってしまい、車両搭載性が低下する可能性がある。具体的には、図４は、２つの動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置の一例を示す図であって、(ａ)は全体図であり、(ｂ)は２つの切換機構部分の拡大図である。図４において、車両用動力伝達装置としてのＣＶＴユニット１は、公知のベルト式無段変速機２を介してエンジン３の動力を駆動輪４側へ伝達する主動力伝達経路５(実線Ｍ参照)と、噛合式の歯車機構６を介してエンジン３の動力を駆動輪４側へ伝達する副動力伝達経路７(実線Ｓ参照)とを並列に備えている。主動力伝達経路５には、その主動力伝達経路５における動力伝達を断続する公知の油圧式摩擦クラッチ８が直列に設けられている。又、副動力伝達経路７には、その副動力伝達経路７における動力伝達を断続する公知の噛合式クラッチ９が直列に設けられている。このように、副動力伝達経路７を持つＣＶＴユニット１では、ベルト式無段変速機２に加え、歯車機構６はもちろんのこと、油圧式摩擦クラッチ８及び噛合式クラッチ９の２つの切換機構が必要となる。その為、副動力伝達経路７を持つＣＶＴユニット１では、ベルト式無段変速機を介した動力伝達のみのＣＶＴユニットと比べて、効率向上が図れて燃費面で優位性がある反面、ユニット全体の体格が大きくなって車両搭載性が低下する可能性がある。尚、上述したような課題は未公知であり、２つの動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置において、ユニット全体の体格の増大をできるだけ抑制することについて未だ提案されていない。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、２つの動力伝達経路を並列に備えても、装置全体の体格の増大を抑制することができる車両用動力伝達装置を提供することにある。

前記目的を達成する為の第１の発明の要旨とするところは、(a) 無段変速機を介して駆動力源の動力を駆動輪側へ伝達する第１動力伝達経路と、噛合式の歯車機構を介して前記駆動力源の動力を前記駆動輪側へ伝達する第２動力伝達経路とを並列に備える車両用動力伝達装置であって、(b) 前記第１動力伝達経路における動力伝達を断続する機械式の第１動力断続機構と、前記第２動力伝達経路における動力伝達を断続する機械式の第２動力断続機構とを有して、前記第１動力伝達経路における動力伝達を許容すると共に前記第２動力伝達経路における動力伝達を遮断する状態と、前記第１動力伝達経路における動力伝達を遮断すると共に前記第２動力伝達経路における動力伝達を許容する状態とを切り換える噛合式クラッチを備えていることにある。

このようにすれば、２つの動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置において、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に噛合式クラッチを１つ備えているだけであるので、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に複数のクラッチを備えることと比較して、その車両用動力伝達装置全体の体格を小さくすることができる。よって、車両用動力伝達装置において２つの動力伝達経路を並列に備えても、その車両用動力伝達装置全体の体格の増大を抑制することができる。これにより、２つの動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置において、車両搭載性を向上することができる。

本発明が適用される車両に備えられた車両用動力伝達装置の概略構成を説明する図である。車両用動力伝達装置に備えられた噛合式クラッチ部分の拡大図である。本発明が適用される車両に備えられた車両用動力伝達装置の概略構成を説明する図であって、図１とは別の実施例である。２つの動力伝達経路を並列に備える車両用動力伝達装置の従来例を示す図であって、(ａ)は全体図であり、(ｂ)は２つの切換機構部分の拡大図である。

本発明において、好適には、前記無段変速機は、車両に用いられる公知のベルト式無段変速機である。又、前記噛合式クラッチは、このベルト式無段変速機の出力側であって、前記噛合式の歯車機構の出力側のギヤが設けられる軸上に備えられる。又、前記第１動力断続機構及び前記第２動力断続機構は、それぞれ機械式の同期機構であり、前記噛合式クラッチは、同期噛合式クラッチである。この噛合式クラッチは、アクチュエータによってスリーブが軸心方向へ移動させられることで断続状態が切り換えられる。前記アクチュエータは、油圧アクチュエータや電動アクチュエータなどが用いられる。

また、好適には、前記駆動力源は、例えば内燃機関等のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が用いられるが、電動機等の他の原動機を単独で或いはエンジンと組み合わせて採用することもできる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は簡略化されている。

図１は、本発明が適用される車両１０に備えられた車両用動力伝達装置１２(以下、動力伝達装置１２という)の概略構成を説明する図である。図２は、動力伝達装置１２に備えられた噛合式クラッチ１４部分の拡大図である。図１において、車両１０は、駆動力源として機能するエンジン１６を備えている。動力伝達装置１２は、非回転部材としてのハウジング(一部ハウジング４２として図示)内において、エンジン１６のクランク軸１８に連結された流体式伝動装置としてのトルクコンバータ２０、トルクコンバータ２０の出力回転部材である入力軸２２、入力軸２２に連結された前後進切換装置２４、前後進切換装置２４に連結された第１動力伝達経路としての主動力伝達経路２６、同じく前後進切換装置２４に連結されて主動力伝達経路２６と並列に設けられた第２動力伝達経路としての副動力伝達経路２８、主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８の出力回転部材である出力軸３０、カウンタ軸３２、出力軸３０上及びカウンタ軸３２上に各々設けられて噛み合う一対のギヤから成る減速歯車装置３４、カウンタ軸３２上に設けられたギヤに連結されたデフギヤ３６、デフギヤ３６に連結された１対の車軸３８等を備えている。このように構成された動力伝達装置１２において、エンジン１６の動力（特に区別しない場合にはトルクや力も同義）は、クランク軸１８から、トルクコンバータ２０、前後進切換装置２４、主動力伝達経路２６或いは副動力伝達経路２８、減速歯車装置３４、デフギヤ３６、及び車軸３８等を順次介して１対の駆動輪４０へ伝達される。このように、動力伝達装置１２は、エンジン１６から駆動輪４０までの動力伝達経路を構成する。

前後進切換装置２４は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置２４ｐ、遊星歯車装置２４ｐのキャリア２４ｃとサンギヤ２４ｓとを選択的に連結する前進用クラッチＣ、及び遊星歯車装置２４ｐのリングギヤ２４ｒをハウジング４２に選択的に固定する後進用ブレーキＢを備えている。サンギヤ２４ｓには入力軸２２が一体的に連結され、キャリア２４ｃには主動力伝達経路２６の入力回転部材である主経路入力軸４４及び副動力伝達経路２８の入力回転部材である副経路入力ギヤ４６が一体的に連結されている。前進用クラッチＣ及び後進用ブレーキＢは、油圧式摩擦係合装置である。このように構成された前後進切換装置２４では、前進用クラッチＣが係合されると共に後進用ブレーキＢが解放されると、入力軸２２が主経路入力軸４４及び副経路入力ギヤ４６に直結され、前進用動力伝達経路が成立(達成)させられる。又、後進用ブレーキＢが係合されると共に前進用クラッチＣが解放されると、前後進切換装置２４は後進用動力伝達経路が成立させられて、主経路入力軸４４及び副経路入力ギヤ４６は入力軸２２に対して逆方向へ回転させられる。又、前進用クラッチＣ及び後進用ブレーキＢが共に解放されると、前後進切換装置２４は動力伝達を遮断するニュートラル状態(動力伝達遮断状態)とされる。

主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８は、入力回転部材(入力軸２２、前後進切換装置２４、或いはキャリア２４ｃ)、及び出力回転部材(出力軸３０)が共通しており、互いに並列に設けられている。つまり、主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８は、共に、前後進切換装置２４からそれぞれ分岐して出力軸３０へ動力を伝達する。

主動力伝達経路２６は、破線で示すように、前後進切換装置２４と出力軸３０との間に、前後進切換装置２４側から順に、主経路入力軸４４、無段変速機４８、及び噛合式クラッチ１４を直列に備えている。このように構成された主動力伝達経路２６は、無段変速機４８を介してエンジン１６の動力を駆動輪４０側へ伝達する動力伝達経路である。無段変速機４８は、主経路入力軸４４に設けられた有効径が可変のプライマリプーリ５０及び出力軸３０に設けられた有効径が可変のセカンダリプーリ５２の一対のプーリ５０，５２と、一対のプーリ５０，５２の間に巻き掛けられた伝動ベルト５４とを備えており、一対のプーリ５０，５２と伝動ベルト５４との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる、公知のベルト式無段変速機である。セカンダリプーリ５２は、噛合式クラッチ１４を介して出力軸３０と連結される。従って、主動力伝達経路２６は、噛合式クラッチ１４によって、主動力伝達経路２６における動力伝達が断続される。つまり、主動力伝達経路２６は、噛合式クラッチ１４によって、主動力伝達経路２６における動力伝達を許容する状態と遮断する状態とが切り換えられる。

副動力伝達経路２８は、一点鎖線で示すように、前後進切換装置２４と出力軸３０との間に、前後進切換装置２４側から順に、歯車機構５６及び噛合式クラッチ１４を直列に備えている。このように構成された副動力伝達経路２８は、歯車機構５６を介してエンジン１６の動力を駆動輪４０側へ伝達する動力伝達経路である。歯車機構５６は、副経路入力ギヤ４６、副動力伝達経路２８における動力伝達順においては入力軸２２と出力軸３０との間に介装される形となるカウンタ軸５８、カウンタ軸５８に対して相対回転不能に設けられて副経路入力ギヤ４６と噛み合う大径カウンタギヤ６０、カウンタ軸５８に対して相対回転不能に大径カウンタギヤ６０と並んで設けられた小径カウンタギヤ６２、出力軸３０に対して相対回転可能に設けられて小径カウンタギヤ６２と噛み合うドリブンギヤ６４を備えている、噛合式の歯車機構である。ドリブンギヤ６４は、噛合式クラッチ１４を介して出力軸３０と連結される。従って、副動力伝達経路２８は、噛合式クラッチ１４によって、副動力伝達経路２８における動力伝達が断続される。つまり、副動力伝達経路２８は、噛合式クラッチ１４によって、副動力伝達経路２８における動力伝達を許容する状態と遮断する状態とが切り換えられる。

噛合式クラッチ１４は、主動力伝達経路２６における動力伝達を許容する状態と遮断する状態とを切り換えるものであると共に、副動力伝達経路２８における動力伝達を許容する状態と遮断する状態とを切り換えるものでもある。この際、噛合式クラッチ１４は、主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８における動力伝達を共に許容する状態とはしない。つまり、噛合式クラッチ１４は、主動力伝達経路２６における動力伝達を許容すると共に副動力伝達経路２８における動力伝達を遮断する状態と、主動力伝達経路２６における動力伝達を遮断すると共に副動力伝達経路２８における動力伝達を許容する状態とを切り換える。

具体的には、噛合式クラッチ１４は、出力軸３０上において、主動力伝達経路２６と副動力伝達経路２８との間、すなわちセカンダリプーリ５２とドリブンギヤ６４との間に配設されている同期噛合式クラッチである。図２に示すように、噛合式クラッチ１４は、上述した主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８における各々の動力伝達の状態を切り換える為に、同時には係合されない、主動力伝達経路２６における動力伝達を断続する機械式の第１動力断続機構としての主経路同期機構６６と、副動力伝達経路２８における動力伝達を断続する機械式の第２動力断続機構としての副経路同期機構６８とを有している。

図２において、主経路同期機構６６は、公知のシンクロメッシュ機構であり、出力軸３０に対して相対回転不能に設けられたクラッチハブ７０、内周面に形成された不図示の内歯がクラッチハブ７０に対してスプライン嵌合されることにより出力軸３０に対して相対回転不能且つ出力軸３０の軸心方向の相対移動可能に設けられた円筒状のスリーブ７２、及びセカンダリプーリ５２とクラッチハブ７０との間で出力軸３０に対して相対回転可能にセカンダリプーリ５２に固設されてセカンダリプーリ５２と一体回転する主経路クラッチギヤ７４などを備えている。副経路同期機構６８は、基本的には主経路同期機構６６と同じ公知のシンクロメッシュ機構であり、クラッチハブ７０、スリーブ７２、及びドリブンギヤ６４とクラッチハブ７０との間で出力軸３０に対して相対回転可能にドリブンギヤ６４に固設されてドリブンギヤ６４と一体回転する副経路クラッチギヤ７６などを備えている。

主経路同期機構６６と副経路同期機構６８とにおいては、クラッチハブ７０及びスリーブ７２が兼用のものとなっている。又、主経路同期機構６６と副経路同期機構６８とは、各々、スリーブ７２及びクラッチギヤ(主経路クラッチギヤ７４、副経路クラッチギヤ７６)の回転が非同期状態である時にはスリーブ７２のクラッチギヤ方向への移動を阻止する公知のシンクロナイザリングを備えている。又、スリーブ７２は、不図示のアクチュエータによって出力軸３０の軸心方向へ移動(摺動)させられる。例えば、スリーブ７２は、上記アクチュエータの出力部材に相当して出力軸３０の軸心に平行な方向へ突き出す不図示のフォークシャフトがそのアクチュエータの駆動によって軸心に平行な方向へ作動させられることにより、スリーブ７２に対して軸心方向の係合可能且つ軸心まわりの相対回転可能にそのフォークシャフトに固設された不図示のフォークを介して軸心方向へ作動させられる。

このように構成された噛合式クラッチ１４において、スリーブ７２がクラッチハブ７０に対して図２に示すような相対位置(中間位置)である動力伝達遮断位置にある場合には、セカンダリプーリ５２(主経路クラッチギヤ７４)及びドリブンギヤ６４(副経路クラッチギヤ７６)は共に出力軸３０に対して空転させられる為、主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８における動力伝達を共に遮断する状態とされる。

一方、上記アクチュエータの駆動によりスリーブ７２がセカンダリプーリ５２(主経路クラッチギヤ７４)側へ移動させられると、主経路同期機構６６の同期作用によってスリーブ７２と主経路クラッチギヤ７４との回転速度が同期された後、スリーブ７２の内周面に形成された内歯と主経路クラッチギヤ７４とが噛み合わされることで、主経路クラッチギヤ７４と出力軸３０とが噛合式クラッチ１４を介して接続される為(すなわちセカンダリプーリ５２が出力軸３０と一体的に回転させられる為)、主動力伝達経路２６における動力伝達を許容すると共に副動力伝達経路２８における動力伝達を遮断する状態とされる。

他方、上記アクチュエータの駆動によりスリーブ７２がドリブンギヤ６４(副経路クラッチギヤ７６)側へ移動させられると、副経路同期機構６８の同期作用によってスリーブ７２と副経路クラッチギヤ７６との回転速度が同期された後、スリーブ７２の内周面に形成された内歯と副経路クラッチギヤ７６とが噛み合わされることで、副経路クラッチギヤ７６と出力軸３０とが噛合式クラッチ１４を介して接続される為(すなわちドリブンギヤ６４が出力軸３０と一体的に回転させられる為)、副動力伝達経路２８における動力伝達を許容すると共に主動力伝達経路２６における動力伝達を遮断する状態とされる。

上述のように、本実施例によれば、主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８の２つの動力伝達経路を並列に備える動力伝達装置１２において、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に噛合式クラッチ１４を１つ備えているだけであるので、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に複数のクラッチを備えることと比較して、動力伝達装置１２全体の体格を小さくすることができる。よって、動力伝達装置１２において２つの動力伝達経路を並列に備えても、動力伝達装置１２全体の体格の増大を抑制することができる。これにより、２つの動力伝達経路を並列に備える動力伝達装置１２において、車両１０への搭載性を向上することができる。

又、別の観点では、車両用動力伝達装置において２つの動力伝達経路を備える場合には、無段変速機を介した動力伝達経路のみを備える場合と比べて、車両用動力伝達装置全体の重量が増大して車両搭載性が低下したり、部品点数が増えて製造工程が複雑化したり、異なるハード(２つの切換機構)の制御が必要となって制御装置(ハード)自体や制御内容(ソフト)が複雑化する可能性がある。このような課題に対して、本実施例の動力伝達装置１２では、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に噛合式クラッチ１４を１つ備えているだけであるので、２つの動力伝達経路の動力伝達をそれぞれ断続する為に複数のクラッチを備えることと比較して、動力伝達装置１２全体の重量の増大や部品点数の増加を抑制することができ、又、１つのハード(噛合式クラッチ１４)を制御するだけで良くなる。これにより、２つの動力伝達経路を並列に備える動力伝達装置１２において、車両１０への搭載性を向上したり、製造工程や制御系をシンプルにすることができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、動力伝達装置１２は、エンジン１６の動力を前後進切換装置２４を介して主動力伝達経路２６及び副動力伝達経路２８へ伝達するものであったが、これに限らない。例えば、図３に示す車両８０に備えられた車両用動力伝達装置８２のように、入力軸２２と主経路入力軸４４とが一体的に回転するように直結されて、主動力伝達経路２６へは前後進切換装置２４を介さずにエンジン１６の動力を伝達し、副動力伝達経路２８へは前後進切換装置２４を介してエンジン１６の動力を伝達する車両用動力伝達装置であっても本発明は適用され得る。又、主動力伝達経路２６へは前後進切換装置２４を介してエンジン１６の動力を伝達し、副動力伝達経路２８へは前後進切換装置２４を介さずにエンジン１６の動力を伝達する車両用動力伝達装置であっても本発明は適用され得る。

また、前述の実施例では、無段変速機４８は、ベルト式無段変速機であったが、これに限らない。例えば、トロイダル式無段変速機などの無段変速機であれば、本発明は適用され得る。

また、前述の実施例では、主経路同期機構６６や副経路同期機構６８は、シンクロナイザリングを備えてそのシンクロナイザリングによりシンクロ作動を行うワーナー型の同期機構であったが、これに限らない。例えば、主経路同期機構６６や副経路同期機構６８は、コーン面を有するアウタシンクロナイザリング及びインナシンクロナイザリングと、それらの間にあってそれらテーパ面とそれぞれ摺接させられるテーパ面を有するミドルリングとで構成される所謂マルチコーンシンクロ機構やコンスタントロード型の同期機構などであっても良い。

また、前述の実施例では、歯車機構５６は、噛み合うギヤ間では相互のギヤ歯が直接的に噛み合う態様としたが、これに限らない。例えば、噛み合うギヤ間では、相互のギヤ歯がベルトやチェーンなどを介して間接的に噛み合う態様のものであっても良い。

また、前述の実施例では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ２０が用いられていたが、トルクコンバータ２０に替えて、トルク増幅作用のない流体継手(フルードカップリング)などの他の流体式伝動装置が用いられても良い。又、前後進切換装置２４がその発進機構として機能したり、発進クラッチ等の発進機構が備えられる場合には、流体式伝動装置は備えられなくとも良い。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１２：車両用動力伝達装置
１４：噛合式クラッチ
１６：エンジン(駆動力源)
２６：主動力伝達経路(第１動力伝達経路)
２８：副動力伝達経路(第２動力伝達経路)
４０：駆動輪
４８：無段変速機
５６：歯車機構
６６：主経路同期機構(第１動力断続機構)
６８：副経路同期機構(第２動力断続機構)

Claims

無段変速機を介して駆動力源の動力を駆動輪側へ伝達する第１動力伝達経路と、噛合式の歯車機構を介して前記駆動力源の動力を前記駆動輪側へ伝達する第２動力伝達経路とを並列に備える車両用動力伝達装置であって、
前記第１動力伝達経路における動力伝達を断続する機械式の第１動力断続機構と、前記第２動力伝達経路における動力伝達を断続する機械式の第２動力断続機構とを有して、前記第１動力伝達経路における動力伝達を許容すると共に前記第２動力伝達経路における動力伝達を遮断する状態と、前記第１動力伝達経路における動力伝達を遮断すると共に前記第２動力伝達経路における動力伝達を許容する状態とを切り換える噛合式クラッチを備えていることを特徴とする車両用動力伝達装置。