JP2015045364A

JP2015045364A - 車両用変速機

Info

Publication number: JP2015045364A
Application number: JP2013176376A
Authority: JP
Inventors: 公宏麻畠; Kimihiro Asahata
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-03-12

Abstract

【課題】変速比の範囲を広げるとともに、ＣＶＴ伝達装置では、動力伝達効率の良い変速比範囲でのみ使用できるようにする。
【解決手段】互いに並列に設けられたＣＶＴ伝達装置４およびギヤ伝達装置３と、エンジン１からの動力を２つの伝達装置の何れかに択一的に伝達する伝達経路切替手段２と、を備える。ギヤ伝達装置は、遊星ギヤ５を介して駆動輪側部材１７に接続される。そして、ＣＶＴ伝達装置の出力軸１６と駆動輪側部材とを接続する第１状態、ＣＶＴ伝達装置の出力軸と遊星ギヤのサンギヤ５ｃとを接続する第２状態、並びに、ＣＶＴ伝達装置の出力軸、駆動輪側部材およびサンギヤを互いに非接続状態にする第３状態を形成する副変速機６と、伝達経路切替手段により、ＣＶＴ伝達装置にエンジンからの動力が伝達されるとき、副変速機の接続位置を第１状態又は第２状態とする変速制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト式無段変速機と、複数の前進段を有する変速機とを備える車両用変速機に関する。

この種の車両用変速機は、例えば特許文献１〜４に開示されている。特許文献１に開示されている車両用変速機は、ＣＶＴの発進レスポンス性やエネルギー性を達成するために、ＣＶＴと複数の前進段を有する副変速機とを直列に備え、副変速機の上流位置に増速ギヤ機構を配置している。

また、特許文献２〜４に開示されている車両用変速機は、ＣＶＴと複数の前進段を有する変速機とを備えている。

特開２０１１−２１６６４号公報特開昭５８−１４６７５６号公報特開平１−２３８７６０号公報特開昭６０−１１６９５９号公報

特許文献１に開示されている車両用変速機では、副変速機により変速比の範囲を拡大しているが、ＣＶＴの動力伝達効率の悪い変速比領域を使う必要があり、燃費効率改善としては十分ではない。

また、特許文献２〜４に開示されている車両用変速機では、ギヤ変速機とＣＶＴの切替えによりＣＶＴの動力伝達効率の悪いところをカバーしようとしているが、十分にカバーできていない。

本発明は、かかる実情に鑑みて創案されたものであり、ＣＶＴ伝達装置と、複数の前進段を有するギヤ伝達装置とを備える車両用変速機において、変速比の範囲を広げるとともに、ＣＶＴは、動力伝達効率の良い変速比範囲でのみ使用でき、かつ、低コストでコンパクトにできるものを提供することを目的とする。

本発明に係る車両用変速機は、互いに並列に設けられたＣＶＴ伝達装置およびギヤ伝達装置と、動力源からの動力を前記２つの伝達装置の何れかに択一的に伝達する伝達経路切替手段と、を備えるものを前提としており、前記ギヤ伝達装置は、遊星ギヤを介して駆動輪側部材に接続されるものである。そして、前記ＣＶＴ伝達装置の出力軸と前記駆動輪側部材とを接続する第１状態、前記ＣＶＴ伝達装置の出力軸と前記遊星ギヤの一部とを接続する第２状態、並びに、前記ＣＶＴ伝達装置の出力軸、前記駆動輪側部材および前記遊星ギヤの一部を互いに非接続状態にする第３状態を形成する副変速機と、前記伝達経路切替手段により、ＣＶＴ伝達装置に前記動力源からの動力が伝達されるとき、前記副変速機の接続位置を第１状態又は第２状態とする変速制御手段と、をさらに備えることを特徴としている。

かかる構成を備える車両用変速機によれば、４通りの変速機が可能となり、従来例に係るものよりも変速比の範囲を大幅に広げることが可能となる。そして、動力伝達効率のよいギヤ伝達装置および副変速機からなる２段変速機と、ＣＶＴ伝達装置および副変速機からなる無段変速機との組み合わせにより、ＣＶＴ伝達装置においては動力伝達効率のよい領域（変速比が比較的１に近い領域）のみでの使用が可能となり、燃費を大幅に向上させることが可能となる。また、遊星ギヤを、ギヤ伝達装置およびＣＶＴ伝達装置の２系統で共用するため、車両用変速機全体を容易にコンパクトにすることができ、低コスト化も容易に実現できる。

前記変速制御手段は、前記副変速機が第３状態を形成しているとき、前記ＣＶＴ伝達装置の変速比を１にする、ものであることが望ましい。

前記副変速機が第３状態を形成しているとき、ＣＶＴ伝達装置が動力を伝達しておらず、プーリは、停止状態にあることから、ベルトの巻き掛け半径位置をミッド位置（変速比が１となる位置）とし、巻き掛け半径が変化しない程度にベルト挟圧を発生させれば足りる。ミッド位置は、ベルト挟圧が最も低くて済むので、燃費向上が図られる。

本発明によれば、変速比の範囲を広げるとともに、ＣＶＴ伝達装置では、動力伝達効率の良い変速比範囲でのみ使用できる。また、車両用変速機全体を容易にコンパクトにすることができ、低コスト化も容易に実現できる。

本発明の実施形態に係る車両用変速機等を示すスケルトン図であって、変速スリーブが第１ギヤおよび第２ギヤに噛み合っている状態を示す図である。本発明の実施形態に係る車両用変速機の作動表である。本実施形態に係る車両用変速機を搭載した車両に関し、車速とエンジン回転数との関係を表したグラフである。本発明の実施形態に係る車両用変速機等を示すスケルトン図であって、変速スリーブが第２ギヤおよび第３ギヤに噛み合っている状態を示す図である。本発明の実施形態に係る車両用変速機等を示すスケルトン図であって、変速スリーブが第３ギヤのみに噛み合っている状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用変速機について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示す車両は、本発明の一実施形態に係る車両用変速機を搭載したものである。この車両は、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、動力伝達経路切替装置２、ギヤ伝達装置３、ＣＶＴ伝達装置４、遊星ギヤ５、副変速機６、油圧制御回路（不図示）、ＥＣＵ（不図示）などを搭載している。

エンジン１の出力軸であるクランクシャフト７は、動力伝達経路切替装置２を介して、車両用変速機の入力軸８を構成するインナーシャフト８ａおよびアウターシャフト８ｂの一方に択一的に接続されるようになっている。すなわち、クランクシャフト７は、クラッチＣ１，Ｃ２を介してインナーシャフト８ａおよびアウターシャフト８ｂに断接可能となっており、クラッチＣ１が接続されクラッチＣ２が解放されることで、インナーシャフト８ａに動力が伝達され、クラッチＣ１が解放されクラッチＣ２が接続されることで、アウターシャフト８ｂに動力が伝達される。インナーシャフト８ａに伝達された動力は、ＣＶＴ伝達装置４を経由して、デファレンシャル、ドライブシャフト、駆動輪に伝達される一方、アウターシャフト８ｂに伝達された動力は、ギヤ伝達装置３を経由して、デファレンシャル、ドライブシャフト、駆動輪に伝達される

ギヤ伝達装置３は、前記アウターシャフト８ｂの周囲に固設さられた駆動ギヤ９と、この駆動ギヤ９と噛合した従動ギヤ１１とを有する。従動ギヤ１１はトランスミッションケース内に回転自在に支持されており、後述の遊星ギヤ５のリングギヤ５ａと噛み合っている。

ＣＶＴ伝達装置４は、ベルト式無段変速機であって、入力側のプライマリプーリ１２、出力側のセカンダリプーリ１３、およびこれらプライマリプーリ１２とセカンダリプーリ１３との間に巻き掛けられた金属製のベルト１４などを備えている。

プライマリプーリ１２は、有効径が可変な可変プーリであって、入力軸８（インナーシャフト８）に固定された固定シーブ１２ａと、入力軸８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１２ｂとで主に構成されている。セカンダリプーリ１３も、プライマリプーリ１２と同様に、有効径が可変な可変プーリであって、出力軸１６に固定された固定シーブ１３ａと、出力軸１６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１３ｂとで主に構成されている。

プライマリプーリ１２の可動シーブ１２ｂ側には、固定シーブ１２ａと可動シーブ１２ｂとの間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ１２ｃが配設されている。この油圧アクチュエータ１２ｃの作動油室へ供給される油圧を制御することにより、上記Ｖ溝幅（主にプーリ変速比）が変更される。また、セカンダリプーリ１３の可動シーブ１３ｂ側にも同様に、固定シーブ１３ａと可動シーブ１３ｂとの間のＶ溝幅を変更するための油圧アクチュエータ１３ｃが配置されており、この油圧アクチュエータ１３ｃの作動油室へ供給される油圧を制御することにより、上記Ｖ溝幅（主にベルト挟圧）が変更される。

遊星ギヤ５は、リングギヤ５ａ、プラネタリギヤ５ｂ、サンギヤ５ｃ、キャリア５ｄ等を有する。リングギヤ５ａは、ギヤ伝達装置３の従動ギヤ１１と噛み合っており、遊星ギヤ５の中心軸回りに回転可能となっている。このリングギヤ５ａは、ブレーキＢ１の締結・解放動作により、回転不能又は回転自在となる。

プラネタリギヤ５ｂは、リングギヤ５ａの内歯とサンギヤ５ｃの外歯とに噛み合っており、キャリア５ｄによって支持されている。キャリア５ｄは、クラッチＣ３を締結することにより、リングギヤ５ａと一体に回転し、クラッチＣ３を解放することにより、リングギヤ５ａと相対回転可能となる。このキャリア５ｄは、駆動輪側部材１７に回転一体に接続されている。

サンギヤ５ｃには、ブレーキＢ２が設けられており、ブレーキＢ２が締結・解放されることにより、遊星ギヤ５の中心軸回りに回転不能又は回転自在となる。

副変速機６は、第１〜第３ギヤ１８〜２０、変速スリーブ２１等で構成されている。第１〜第３ギヤ１８〜２０は外歯式ギヤであり、変速スリーブ２１に形成された内歯に軸線方向に摺動可能に噛み合い可能となっている。第１ギヤ１８は、キャリア５ｄと回転一体に設けられている。第２ギヤ１９は、ハット型の出力軸１６と回転一体に設けられている。第３ギヤ２０は、サンギヤ５ｃと回転一体に設けられている。

この副変速機６の変速スリーブ２１は、図示しない油圧アクチュエータによって軸線方向に摺動して所定位置に保持可能となっている。変速スリーブ２１は、第１ギヤ１８および第２ギヤ１９と噛み合って、ＣＶＴ伝達装置４の出力軸１６と駆動輪側部材１７とを接続する第１状態ａ（図１参照）、第２ギヤ１９および第３ギヤ２０と噛み合って、ＣＶＴ伝達装置４の出力軸１６と遊星ギヤ５のサンギヤ５ｃとを接続する第２状態ｂ（図４参照）、並びに、専ら第３ギヤ２０のみに噛み合って、ＣＶＴ伝達装置４の出力軸１６、駆動輪側部材１７およびサンギヤ５ｃを互いに非接続状態にする第３状態ｃ（図５参照）を形成する。

ＥＣＵ（不図示）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを中心として構成されており、油圧制御回路（不図示）を介して上記ＣＶＴ伝達装置４、クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ２、変速スリーブ２１の油圧アクチュエータ（不図示）等を作動させてこの車両用変速機の変速比を制御する。

図２は、クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ２、副変速機６の作動状態を示す作動表である。「○」は締結状態を示し、「×」は解放状態を示す。「ａ」「ｂ」「ｃ」は、副変速機６の変速スリーブ２１の位置状態を示す。

図２の作動表の１行目Ｌ１は、エンジン１の動力がＣＶＴ伝達装置４を経由して遊星ギヤ５にて減速された後、駆動輪側に伝達される場合を示している。この場合、クラッチＣ１が締結、クラッチＣ２が解放、クラッチＣ３が解放、ブレーキＢ１が締結、ブレーキＢ２が解放の状態にあって、副変速機５の変速スリーブ２１が第２状態ｂ（図４参照）にある。これにより、エンジン１の動力は、クランクシャフト７、インナーシャフト８ａ、ＣＶＴ伝達装置４、出力軸１６、第２ギヤ１９、変速スリーブ２１、第３ギヤ２０、サンギヤ５ｃ、プラネタリギヤ５ｂ、キャリア５ｄおよび駆動輪側部材１７を経由して駆動輪へと伝達される。

図２の作動表の２行目Ｌ２は、エンジン１の動力がＣＶＴ伝達装置４を経由して遊星ギヤ５を経由することなく（遊星ギヤ５で減速されることなく）、駆動輪側に伝達される場合を示している。この場合、クラッチＣ１が締結、クラッチＣ２が解放、クラッチＣ３が解放、ブレーキＢ１が解放、ブレーキＢ２が解放の状態にあり、副変速機５の変速スリーブ２１が第１状態ａ（図１参照）にある。これにより、エンジン１の動力は、クランクシャフト７、インナーシャフト８ａ、ＣＶＴ伝達装置４、出力軸１６、第２ギヤ１９、第１ギヤ１８、キャリア５ｄおよび駆動輪側部材１７を経由して駆動輪へと伝達される。

図２の作動表の３行目Ｌ３は、エンジン１の動力がギヤ伝達装置３を経由して遊星ギヤ５にて減速された後、駆動輪側に伝達される場合を示している。この場合、クラッチＣ１が解放、クラッチＣ２が締結、クラッチＣ３が解放、ブレーキＢ１が解放、ブレーキＢ２が締結の状態にあり、副変速機５の変速スリーブ２１が第３状態ｃ（図５参照）にある。これにより、エンジン１の動力は、クランクシャフト７、アウターシャフト８ｂ、ギヤ伝達装置３、リングギヤ５ａ、プラネタリギヤ５ｂ、キャリア５ｄおよび駆動輪側部材１７を経由して駆動輪へと伝達される。

図２の作動表の４行目Ｌ４は、エンジン１の動力がギヤ伝達装置３を経由して遊星ギヤ５にて減速されずに、駆動輪側に伝達される場合を示している。この場合、クラッチＣ１が解放、クラッチＣ２が締結、クラッチＣ３が締結、ブレーキＢ１が解放、ブレーキＢ２が解放の状態にあって、副変速機５の変速スリーブ２１が第３状態ｃ（図５参照）にある。これにより、エンジン１の動力は、クランクシャフト７、アウターシャフト８ｂ、ギヤ伝達装置３、リングギヤ５ａ、キャリア５ｄおよび駆動輪側部材１７を経由して駆動輪へと伝達される。

図３は、本実施形態に係る車両用変速機を搭載した車両に関し、車速とエンジン回転数との関係を表したグラフである。直線Ａと直線Ｂで挟まれた領域は、変速機が作動表（図２参照）の１行目Ｌ１の作動状態で走行する場合を示している。直線Ｂと直線Ｃで挟まれた領域は、変速機が作動表の２行目Ｌ２の作動状態で走行する場合を示している。直線Ｄは、変速機が作動表の３行目Ｌ３の作動状態で走行する場合を示している。直線Ｅは、変速機が作動表の４行目Ｌ４の作動状態で走行する場合を示している。したがって、例えばアクセル開度が一定又は徐々に大きくなる運転操作によれば、ＥＣＵは、低速側から高速側に向かって、作動状態をＬ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４と遷移させる。

ＥＣＵは、作動状態がＬ３、Ｌ４のとき、つまり、ＣＶＴ伝達装置４が動力を伝達しておらず、プーリ１２、１３が停止状態にあるときは、ベルト１４の巻き掛け半径位置をミッド位置（変速比が１となる位置）とし、巻き掛け半径が変化しない程度に油圧制御回路を介してベルト挟圧を発生させている。ミッド位置は、ベルト挟圧が最も低くて済むので、燃費向上が図られる。

以上のように構成された本実施形態に係る車両用変速機によれば、４通りの変速機（作動表に示す状態Ｌ１〜Ｌ４）が可能となり、従来例に係るものよりも変速比の範囲を大幅に広げることが可能となる。そして、動力伝達効率のよいギヤ伝達装置３および副変速機６からなる２段変速機と、ＣＶＴ伝達装置４および副変速機６からなる無段変速機との組み合わせにより、ＣＶＴ伝達装置４においては動力伝達効率のよい領域（変速比が比較的１に近い領域）のみでの使用が可能となり、燃費を大幅に向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る車両用変速機によれば、遊星ギヤ５を、ギヤ伝達装置３およびＣＶＴ伝達装置４の２系統で共用するため、車両用変速機全体を容易にコンパクトにすることができ、低コスト化も容易に実現できる。

また、本実施形態に係る車両用変速機によれば、変速比を大幅に広げられるので、最Ｌｏｗの変速比を一般的な自動車の変速比よりも大幅に大きくすることができ、その結果、トルクコンバータを省略することが可能となる。その結果として、燃費向上が図られる。

＜他の実施形態＞
既述の実施形態では、低速側から高速側に向かって、車両用変速機における作動状態（図２の作動表に示す作動状態）がＬ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４と遷移するように構成されていたが、ギヤ伝達装置３における駆動ギヤ９と従動ギヤ１１のギヤ比を変更することにより、低速側から高速側に向かって、車両用変速機における作動状態をＬ３→Ｌ４→Ｌ１→Ｌ２と遷移するように構成してもよいし、あるいは、低速側から高速側に向かって、車両用変速機における作動状態がＬ３→Ｌ１→Ｌ２→Ｌ４と遷移するように構成してもよい。

既述の実施形態に係る車両では、トルクコンバータを搭載していなかったが、エンジン１と動力伝達経路切替装置２との間にロックアップクラッチ付トルクコンバータを設置してもよい。トルクコンバータは、動力伝達ロスがあるので、発進時のみ使用し、その後は、ロックアップクラッチを締結して、燃費効率のよい本車両用変速機を使用することができる。

１エンジン（動力源）
２伝達経路切替装置（伝達経路切替手段）
３ギヤ伝達装置
４ＣＶＴ伝達装置
５遊星ギヤ
５ｃサンギヤ（遊星ギヤの一部）
１６ＣＶＴ伝達装置の出力軸
１７駆動輪側部材
２１変速スリーブ

Claims

互いに並列に設けられたＣＶＴ伝達装置およびギヤ伝達装置と、
動力源からの動力を前記２つの伝達装置の何れかに択一的に伝達する伝達経路切替手段と、
を備える車両用変速機において、
前記ギヤ伝達装置は、遊星ギヤを介して駆動輪側部材に接続されるものであり、
前記ＣＶＴ伝達装置の出力軸と前記駆動輪側部材とを接続する第１状態、前記ＣＶＴ伝達装置の出力軸と前記遊星ギヤの一部とを接続する第２状態、並びに、前記ＣＶＴ伝達装置の出力軸、前記駆動輪側部材および前記遊星ギヤの一部を互いに非接続状態にする第３状態を形成する副変速機と、
前記伝達経路切替手段により、ＣＶＴ伝達装置に前記動力源からの動力が伝達されるとき、前記副変速機の接続位置を第１状態又は第２状態とする変速制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする車両用変速機。
請求項１に記載の車両用変速機において、
前記変速制御手段は、前記副変速機が第３状態を形成しているとき、前記ＣＶＴ伝達装置の変速比を１にする、ことを特徴とする車両用変速機。