JP2018040444A - 車両用自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＶＴを用いた車両用自動変速装置において、Ｒ／Ｃの拡大を図りつつ装置全体の大型化を抑制可能な車両用自動変速装置を提供する。
【解決手段】車両の駆動源２と、入力軸１０が駆動源２に連結されたベルト−プーリ式無段変速機８と、ベルト−プーリ式無段変速機８の出力軸３０と同軸に配置された最終減速機構３７、差動機構４８及び駆動軸５０，５２と、遊星歯車機構で構成されて複数の変速段を達成する有段変速機３６とを備え、駆動源２の回転動力が、ベルト−プーリ式無段変速機８、有段変速機３６、最終減速機構３７、差動機構４８、駆動軸５０，５２の順に伝動される車両用自動変速装置において、有段変速機３６をベルト−プーリ式無段変速機８の入力軸１０に同軸且つ相対回転可能に配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるベルト式無段変速機を用いた自動変速装置に関するものである。

従来より、ベルト−プーリ式無段変速機（以下、ＣＶＴとも言う）の小型化のため、最終減速機構、差動機構及び駆動輪に連結される駆動軸を、ＣＶＴの出力プーリ（セカンダリプーリとも言う）と同軸に配置する構成が公知である。（特許文献１）

特開昭６０−２６８４３号公報

車両の走行性能や燃費性能を向上させる手段の一つとして、変速機における低変速比−高変速比間の変速比幅（レシオカバレッジとも言う。以下、Ｒ／Ｃとも言う。）を大きくすることが知られているが、特許文献１に開示された構成のＣＶＴにおいてＲ／Ｃを拡大しようとすると、プーリ径を拡大するしかなく、装置が高さ方向に大きくなってしまい、装置を小型化しようとする目的に逆行することになる。

一方、プーリ径を拡大することなくＲ／Ｃを拡大する手段として、ＣＶＴと有段変速機とを組み合わせる思想も公知である。
この場合、ＣＶＴのベルト、プーリ本体の強度増加やプーリ駆動機構の駆動力の増加を回避するため、トルク増幅機能を有する有段変速機はＣＶＴの出力プーリに駆動連結することが必須であり、特許文献１に開示されたＣＶＴにおいて、Ｒ／Ｃ拡大のため、有段変速機を出力プーリの軸上に配置すると、そこには最終減速機構や差動機構も存在するような場合、出力プーリ側の全長（装置の幅方向）が増加して、装置の小型化を阻害し、駆動源との干渉が生じてしまうという課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するために創案されたもので、ＣＶＴを用いた車両用自動変速装置において、Ｒ／Ｃの拡大を図りつつ装置全体の大型化を抑制可能な車両用自動変速装置を提供することを目的としている。

（１）上記の目的を達成するため、本発明の車両用自動変速装置は、車両の駆動源と、入力軸が前記駆動源に連結されたベルト−プーリ式無段変速機と、前記ベルト−プーリ式無段変速機の出力軸と同軸に配置された最終減速機構、差動機構及び駆動軸と、遊星歯車機構で構成されて複数の変速段を達成する有段変速機とを備え、前記駆動源の回転動力が、前記ベルト−プーリ式無段変速機、有段変速機、最終減速機構、差動機構、駆動軸の順に伝動される車両用自動変速装置において、前記有段変速機を前記ベルト−プーリ式無段変速機の入力軸に同軸且つ相対回転可能に配設したことを特徴としている。
（２）前記最終減速機構及び前記差動機構を前記ベルト−プーリ式無段変速機の出力プーリに対して軸線方向の前記駆動源側に配置し、前記有段変速機を前記ベルト−プーリ式無段変速機の入力プーリに対して軸線方向の前記駆動源側に配置し、前記最終減速機構と前記有段変速機とを前記入力軸の半径方向に対して重複配置し、前記出力プーリの軸線方向の前記駆動源側に出力ギヤを設け、前記有段変速機の軸線方向の前記駆動源側に入力ギヤを設けると共に、前記出力ギヤと前記入力ギヤとを駆動連結し、前記ベルト−プーリ式無段変速機からの回転動力を前記入力軸と同軸上の前記有段変速機に伝達することが好ましい。
さらに、前記入力軸が前記有段変速機のサンギヤを貫通して配設され、前記有段変速機の入力部材が前記出力軸に設けられた出力ギヤに駆動連結されていることが好ましい。
前記有段変速機が、歯数の少ない第１サンギヤと、歯数の多い第２サンギヤと、前記第１サンギヤに噛合するショートピニオンギヤと、前記第２サンギヤと前記ショートピニオンギヤとに噛合するロングピニオンギヤと、前記ショートピニオンギヤ及びロングピニオンギヤを共通して支持するキャリアと、前記ロングピニオンギヤに噛合するリングギヤとから成るラビニヨ式遊星歯車機構および第１のクラッチ機構で構成され、前記第１サンギヤが前記出力ギヤに駆動連結され、前記リングギヤが前記最終減速機構に駆動連結されていることが好ましい。
前記出力ギヤに噛合する中間ギヤが前記入力軸に相対回転可能に軸支され、前記中間ギヤと前記第１サンギヤとが駆動連結されていることが好ましい。
前記中間ギヤと前記第１及び第２サンギヤとが夫々第２のクラッチ機構を介して駆動連結されていることが好ましい。

本発明によれば、動力伝動経路においてベルト−プーリ式無段変速機の下流側に配置される遊星歯車機構から成る有段変速機を、ベルト−プーリ式無段変速機の入力軸に同軸且つ相対回転可能に配設したので、自動変速装置の変速比幅（Ｒ／Ｃ）を拡大しつつ装置全体の大型化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用自動変速装置の構成を模式的に示すスケルトン図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや適宜組み合わせることが可能である。

エンジン、電動モータ等からなる車両の駆動源２は、ダンパー４、摩擦係合式のクラッチ６を介してベルト−プーリ式無段変速機（ＣＶＴ）８の入力軸１０に連結されている。ＣＶＴ８は、入力プーリ（プライマリプーリとも言う）１２と、出力プーリ（セカンダリプーリとも言う）２０と、両プーリ１２，２０に巻き掛けられて両プーリ１２，２０間の動力伝達を担う金属製のＶ型ベルトまたはチェーン（以下、ベルトと言う）２２とを有している。

入力軸１０は、入力プーリ１２を構成するシーブのうち、ベルト２２に対して駆動源２側（図中右側、以下、軸線方向一方側とも言う）に設けられた固定シーブ１４に連結されている。入力プーリ１２を構成するシーブのうち、ベルト２２に対して駆動源２とは反対側（図中左側、以下、軸線方向他方側ともいう）に設けられた可動シーブ１６には、可動シーブ１６を軸方向に摺動させて入力プーリ１２の溝幅を変更する変速機構１８が設けられており、この変速機構１８には従来公知の油圧駆動のピストン−シリンダ機構や機械式カム機構等で構成されるアクチュエータ（図示略）が設けられている。

出力プーリ２０を構成するシーブのうち、可動シーブ２４はベルト２２に対して軸線方向一方側（図中右側）に配置される。この可動シーブ２４には、入力プーリ１２からベルト２２を介して伝達される動力（ベルト張力）に応じて、可動シーブ２４の摺動（出力プーリ２０の溝幅の変更）を許容しつつベルト２２の挟持力を調整する推力機構２６が設けられており、この推力機構２６にも前記変速機構１８のアクチュエータと略同様の機構からなるアクチュエータ（図示略）が設けられている。また、出力プーリ２０の固定シーブ２８には出力軸３０が連結されている。

上記構成において、変速機構１８で可動シーブ１６を摺動させて両プーリ１２，２０に対するベルト２２の巻き掛け半径を変更することにより、入出力軸１０，３０間の変速が達成される。

出力軸３０には出力ギヤ３２が固設されており、この出力ギヤ３２は入力軸１０に相対回転可能に軸支された中間ギヤ（入力ギヤ）３４に噛合している。

入力軸１０には、入力プーリ１２の軸線方向一方側であって、クラッチ６と中間ギヤ３４との間に、ラビニヨ式遊星歯車機構で構成された、前進２段、後進１段の有段変速機３６が、入力軸１０に対して相対回転可能に配設されている。なお、入力軸１０は、後述する第１サンギヤ３６１の回転軸３６０の中心を貫通するように配設され、第１サンギヤ３６１を相対回転可能に軸支することにより有段変速機３６に対して相対回転可能に配設された構成となる。

有段変速機３６の歯数の少ない第１サンギヤ３６１（入力部材）はショートピニオンギヤ３６２に噛合し、歯数の多い第２サンギヤ３６３は、第１サンギヤ３６１の回転軸３６０の外周に相対回転可能に支持され且つロングピニオンギヤ３６４に噛合している。ロングピニオンギヤ３６４はショートピニオンギヤ３６２の外方（径方向外方）に配設されて同ショートピニオンギヤ３６２に噛合しており、さらにロングピニオンギヤ３６４にはリングギヤ３６５の内歯が噛合している。また、ショートピニオンギヤ３６２及びロングピニオンギヤ３６４は共通のキャリア３６６により支持されている。さらに、リングギヤ３６５の外周に形成された外歯が、後述する最終減速機構３７に連結されるアイドラギヤ３９に噛合されている。

キャリア３６６とリングギヤ３６５及び変速機のケーシング３８との間には、第１の機械式クラッチ機構４０が介装されている。この第１の機械式クラッチ機構４０は、従来公知の平行軸常時噛合い式歯車変速機に用いられる変速用クラッチ機構と略同様の構成であり、キャリア３６６に駆動連結され且つ軸方向に摺動可能な第１クラッチハブ４０１と、リングギヤ３６５に連結されると共に第１クラッチハブ４０１の一側に配設されて第１クラッチハブ４０１に噛合い係合可能なハイクラッチギヤ４０２と、ケーシング３８に連結されると共に第１クラッチハブ４０１の他側に配設されて第１クラッチハブ４０１に噛合い係合可能なロークラッチギヤ４０３とから構成されている。

なお、キャリア３６６とケーシング３８との間には、ロークラッチギヤ４０３と並行にワンウェイクラッチ（以下、ＯＷＣと称する。）４２が介装されている。このＯＷＣ４２は、車両の前進走行時のキャリア３６６の回転方向を正転とした場合、キャリア３６６の逆転を防止する機能を備えるように配設されている。
また、通常、この種の機械式クラッチ機構に付帯される回転同期機構（シンクロ機構）は、第１クラッチハブ４０１の切り替え時に、駆動源２等により回転同期制御が実施可能であれば、省略可能である。（本実施形態では省略している。）

そして、第１クラッチハブ４０１を、ハイクラッチギヤ４０２に係合させることにより高速走行用の高速変速比が、ロークラッチギヤ４０３に係合させることにより低速走行用の低速変速比が形成され、有段変速機３６として複数（２段）の変速段が達成される。

一方、中間ギヤ３４と第１サンギヤ３６１及び第２サンギヤ３６３との間には、第１の機械式クラッチ機構４０と同構成の第２の機械式クラッチ機構４４が介装されており、この第２の機械式クラッチ機構４４は、中間ギヤ３４に駆動連結された第２クラッチハブ４４１と、第１サンギヤ３６１に連結された前進クラッチ４４２と、第２サンギヤ３６３に連結された後進クラッチ４４３とを備えている。

そして、第２クラッチハブ４４１を、前進クラッチ４４２に係合させることにより前進走行が可能となり、後進クラッチ４４３に係合させることにより後進走行が可能となって、これにより前後進切換が達成される。なお、後進走行を達成する際、キャリア３６６が逆転方向に付勢されるが、ＯＷＣ４２の機能により逆転は阻止されるので、第１クラッチハブ４０１をロークラッチギヤ４０３に係合させる必要はない。

ＣＶＴ８に対し軸線方向一方側には、最終減速機構３７及び差動機構４８が配置されており、リングギヤ３６５の外歯に噛合されたアイドラギヤ３９は、単純遊星歯車機構から成る最終減速機構３７のサンギヤ３７１に連結されており、キャリア３７２がベベルギヤから成る従来公知の差動機構４８に連結され、リングギヤ３７３は反力要素としてケーシング３８に連結されている。

また、差動機構４８の図中左方へ延設された駆動軸５０は、最終減速機構３７、アイドラギヤ３９、ＣＶＴ８の出力軸３０及び出力プーリ２０の中心を貫通するように且つ各機構と相対回転可能に構成され、図示しない外端に駆動輪が装着されている。換言すれば、最終減速機構３７、差動機構４８、駆動軸５０が、ＣＶＴ８の出力軸３０と同軸に配置された構成となっている。なお、差動機構４８の図中右方へ延設された駆動軸５２の端部には図示しない駆動輪が装着されている。

本発明の一実施形態に係る車両用自動変速装置は、上述のように構成されるので、以下のような作用及び効果を得ることができる。

最終減速機構３７、差動機構４８、駆動軸５０が、ＣＶＴ８の出力軸３０と同軸に配置された構成の車両用自動変速装置において、Ｒ／Ｃの拡大を図るための有段変速機構３６をＣＶＴ８の入力軸１０上に同軸に配設したので、装置の高さ方向の寸法増大を抑制しつつ、Ｒ／Ｃを拡大し且つ全長の増加（装置の幅方向の寸法増加）を抑制した車両用自動変速装置を提供することができる。

特に、最終減速機構３７及び差動機構４８を出力プーリ２０に対し軸線方向一方側に配置し、有段変速機３６も入力プーリ１２の軸線方向一方側に配置し、且つ、最終減速機構３７と有段変速機３６とを回転軸の半径方向に対して重複配置（オーバラップ配置）し、軸線方向一方側に配置され互いに噛合する出力ギヤ３２及び中間ギヤ３４を介して回転動力を入力軸１０上の有段変速機３６に伝達するようにしたので、装置の幅方向の寸法を抑制でき、駆動源２との干渉を回避することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して適用することが可能である。

例えば、上記実施形態では、有段変速機構３６に前後進切換機能を具備した構成としたが、この前後進切換機能を有段変速機構３６とは別体の歯車機構で構成しても良い。この場合、第２サンギヤ３６３を別のクラッチ装置（又はブレーキ装置）を介してケーシング３８に連結可能な構成とすれば、前進３段の変速段を有する有段変速機構とすることができる。

２ 駆動源
８ ベルト−プーリ式無段変速機（ＣＶＴ）
１０ 入力軸
３０ 出力軸
３２ 出力ギヤ
３４ 中間ギヤ（入力ギヤ）
３６ 有段変速機
３７ 最終減速機構
４８ 差動機構
５０，５２ 駆動軸

Claims (2)

1. 車両の駆動源と、
   入力軸が前記駆動源に連結されたベルト−プーリ式無段変速機と、
   前記ベルト−プーリ式無段変速機の出力軸と同軸に配置された最終減速機構、差動機構及び駆動軸と、
   遊星歯車機構で構成されて複数の変速段を達成する有段変速機とを備え、
   前記駆動源の回転動力が、前記ベルト−プーリ式無段変速機、前記有段変速機、前記最終減速機構、前記差動機構、前記駆動軸の順に伝動される車両用自動変速装置において、
   前記有段変速機を前記ベルト−プーリ式無段変速機の入力軸に同軸且つ相対回転可能に配設した
   ことを特徴とする車両用自動変速装置。
2. 前記最終減速機構及び前記差動機構を前記ベルト−プーリ式無段変速機の出力プーリに対して軸線方向の前記駆動源側に配置し、前記有段変速機を前記ベルト−プーリ式無段変速機の入力プーリに対して軸線方向の前記駆動源側に配置し、前記最終減速機構と前記有段変速機とを前記入力軸の半径方向に対して重複配置し、
   前記出力プーリの軸線方向の前記駆動源側に出力ギヤを設け、前記有段変速機の軸線方向の前記駆動源側に入力ギヤを設けると共に、前記出力ギヤと前記入力ギヤとを駆動連結し、前記ベルト−プーリ式無段変速機からの回転動力を前記入力軸と同軸上の前記有段変速機に伝達する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用自動変速装置。

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