JP2020165460A - 変速ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ビート音の発生を抑制しつつ、ロックアップ可能な期間を増やすことができる、変速ユニットを提供する。【解決手段】変速ユニット１は、プライマリ軸６１からセカンダリ軸６２に動力を一定の変速比範囲内の変速比で変速して伝達する無段変速機構４２と、入力軸４１からプライマリ軸６１に動力を１次減速比で減速して伝達する１次減速ギヤ機構１５６と、セカンダリ軸６２から出力軸４４に動力を２次減速比で減速して伝達する２次減速ギヤ機構１５７とを備えている。エンジンが縦置きで搭載されるＦＲレイアウトの車両に変速ユニット１が搭載され、エンジンが３気筒４ストロークエンジンである場合、無段変速機構４２の変速比範囲の最小値、１次減速ギヤ機構１５６の１次減速比および２次減速ギヤ機構１５７の２次減速比は、それらの乗算値が０．７５よりも大きくなるように設定される。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載される変速ユニットに関する。

走行用の駆動源としてエンジンを搭載した車両では、そのエンジンの動力が変速機を介して駆動輪に伝達される。エンジンの搭載方式には、クランクシャフトが車体の前後方向に対して縦向きになる縦置きと横向きになる横置きとがある。ＦＦ（Front-engine Front-wheel-drive：フロントエンジン・フロントドライブ）レイアウトが採用された車両では、たとえば、エンジンコンパートメントの前後方向のサイズの縮小による車室長の拡大のため、エンジンが横置きで搭載されることが多い。一方、ＦＲ（Front-engine Rear-wheel-drive：フロントエンジン・リヤドライブ）レイアウトが採用された車両では、駆動輪である後輪への動力の伝達のしやすさなどから、エンジンが縦置きで搭載されることがある。

エンジンが縦置きで搭載される車両用の変速機として、縦置きＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速機）が既に提供されている。縦置きＣＶＴは、エンジンの動力が入力される入力軸が車体の前後方向に対して縦向きとなるように配置される。

縦置きＣＶＴの一例では、入力軸とプロペラシャフトに動力を出力する出力軸とが同一軸線上に配置され、入力軸と出力軸との間において、プライマリ軸が入力軸および出力軸と同一軸線上に配置されている。入力軸とプライマリ軸とは、動力を伝達可能に接続されており、エンジンから入力軸に入力される動力は、入力軸からプライマリ軸に伝達される。セカンダリ軸がプライマリ軸と間隔を空けて平行に配置されて、プライマリ軸に支持されるプライマリプーリとセカンダリ軸に支持されるセカンダリプーリとの間に無端状のベルトが巻き掛けられている。これにより、入力軸からプライマリ軸に伝達される動力は、プライマリプーリからベルトに伝達され、ベルトからセカンダリプーリに伝達される。また、セカンダリ軸と間隔を空けて平行に延びる中間軸が設けられており、セカンダリプーリに伝達される動力は、セカンダリ軸から中間軸にギヤを介して伝達され、中間軸から出力軸にギヤを介して伝達される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１９２８５５号公報

エンジンが縦置きで搭載されるＦＲレイアウトの車両では、変速機からプロペラシャフトが後側に向かって延びる。プロペラシャフトの後端は、デファレンシャルギヤに接続されている。エンジンから変速機に入力される動力は、変速機で変速されて、プロペラシャフトを介してデファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の後輪に伝達される。

変速機は、トルクコンバータとともにユニット化されており、トルクコンバータには、トルク伝達効率の向上による車両の燃費の向上を図るため、ロックアップ機構（ロックアップクラッチ）が組み込まれている。ロックアップ機構は、トルクコンバータのポンプインペラとタービンランナとが分離されるロックアップ解除状態と、ポンプインペラとタービンランナとが直結されるロックアップ状態とに切り替えられる。ロックアップ状態では、ポンプインペラとタービンランナとの間でのエネルギ損失が低減する。

ところが、エンジンが縦置きで搭載されるＦＲレイアウトの車両では、特定の変速比でのロックアップ状態において、エンジンの振動周波数とプロペラシャフトの振動周波数とが近くなり、それらの振動の干渉によるビート音が発生することがある。ビート音の発生が懸念される特定の変速比でのロックアップを禁止すれば、ビート音の発生を抑制できるが、ロックアップの禁止により、当然ながらロックアップによる燃費向上の効果が低減する。

本発明の目的は、ビート音の発生を抑制しつつ、ロックアップ可能な期間を増やすことができる、変速ユニットを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る変速ユニットは、エンジンが縦置きで搭載されるフロントエンジン・リヤドライブレイアウト（ＦＲレイアウト）の車両用の変速ユニットであって、エンジンから動力が入力されるロックアップ機構付きのトルクコンバータと、トルクコンバータから動力が入力される入力軸と、入力軸と平行に延び、動力をプロペラシャフトに出力する出力軸と、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路上に設けられ、入力軸とそれぞれ平行に延びるプライマリ軸およびセカンダリ軸を有し、プライマリ軸からセカンダリ軸に動力を一定の変速比範囲内の変速比で変速して伝達する無段変速機構と、入力軸からプライマリ軸に動力を伝達する１次伝達機構と、セカンダリ軸から出力軸に動力を伝達する２次伝達機構とを含み、無段変速機構の最小の変速比、１次伝達機構の１次変速比および２次伝達機構の２次変速比の乗算値が所定値よりも大きくなるように、無段変速機構の変速比範囲、１次変速比および２次変速比が設定されている。

エンジンが縦置きで搭載されるＦＲレイアウトの車両では、特定の変速比でのロックアップ状態において、エンジンの振動周波数とプロペラシャフトの振動周波数とが近くなり、それらの振動の干渉によるビート音が発生することがある。このことを踏まえて、所定値が適切な値（たとえば、３気筒エンジンが搭載されている車両では、０．７５）に設定され、その所定値に基づいて、無段変速機構の変速比範囲、１次変速比および２次変速比が設定されることにより、変速ユニット全体での変速比であるトータル変速比の全範囲で、エンジンの爆発１次周波数の振動とプロペラシャフトの回転一次周波数の振動との共振を避けることができる。その結果、ビート音の発生を抑制することができるので、トルクコンバータのロックアップ可能な期間を増やすことができ、車両の走行燃費を向上させることができる。

本発明によれば、ビート音の発生を抑制しつつ、ロックアップ可能な期間を増やすことができ、ひいては、ロックアップ可能な期間を増やすことにより車両の走行燃費の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る変速ユニットの構成を示す断面図である。 図１から変速ユニットの一部を抜き出して拡大して示す断面図である。 変速ユニットの第２ケース内を前側（エンジン側）から見た図である。 変速ユニットの第２ケース内を後側（エンジン側と反対側）から見た図である。 縦置きＣＶＴの構成とともに縦置きＣＶＴにおける動力伝達経路を示すスケルトン図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜変速ユニット＞
図１は、本発明の一実施形態に係る変速ユニット１の構成を示す断面図である。図２は、図１から変速ユニット１の一部を抜き出して拡大して示す断面図である。なお、図１以降の断面図では、断面を表すハッチングの付与が省略されている。

変速ユニット１は、車両に搭載されて、走行用の駆動源としてのエンジン（Ｅ／Ｇ）が発生する動力を変速するユニットである。車両は、ＦＲレイアウトを採用し、エンジンは、たとえば、３気筒４ストロークエンジンであり、クランクシャフトが車体の前後方向に対して縦向きになる縦置きで搭載される。変速ユニット１は、外殻をなすユニットケース２内に、トルクコンバータ３および縦置きＣＶＴ４を備えている。

なお、以下では、エンジンが３気筒４ストロークエンジンである場合を取り上げるが、エンジンの気筒数は、３気筒に限らず、４気筒以上であってもよいし、２気筒以下であってもよい。また、エンジンのストローク数は、４ストロークに限らず、２ストロークであってもよい。

＜ユニットケース＞
ユニットケース２は、第１ケース１１、第２ケース１２および第３ケース１３の３分割にて構成されている。第１ケース１１、第２ケース１２および第３ケース１３は、たとえば、アルミ合金製であり、ダイカスト法によって鋳造されている。第１ケース１１、第２ケース１２および第３ケース１３は、前側（エンジン側）からこの順に並べられて、第１ケース１１と第２ケース１２とがボルト（図示せず）で締結され、第２ケース１２と第３ケース１３とがボルト１４で締結されることにより、一体化されている。トルクコンバータ３は、第１ケース１１内に収容され、縦置きＣＶＴ４は、第２ケース１２および第３ケース１３内に収容されている。

＜トルクコンバータ＞
トルクコンバータ３は、フロントカバー２１、ポンプインペラ２２、タービンハブ２３、タービンランナ２４、ロックアップ機構２５およびステータ２６を備えている。

フロントカバー２１は、車両（車体）の前後方向に延びる回転軸線を中心に略円板状に延び、その外周端部がエンジン側と反対側（後述する無段変速機構４２側）である後側に屈曲した形状をなしている。フロントカバー２１の中心部は、前側に膨出している。この膨出した部分には、エンジンのクランクシャフトが相対回転不能に結合される。

ポンプインペラ２２は、フロントカバー２１の後側に配置されている。ポンプインペラ２２の外周端部は、フロントカバー２１の外周端部に接続され、回転軸線を中心にフロントカバー２１と一体回転可能に設けられている。ポンプインペラ２２の内面には、複数のブレード２７が放射状に並べて配置されている。

タービンハブ２３は、フロントカバー２１とポンプインペラ２２との間に配置されている。

タービンランナ２４は、タービンハブ２３に固定されている。タービンランナ２４のポンプインペラ２２との対向面には、複数のブレード２８が放射状に並べて配置されている。

ロックアップ機構２５は、ロックアップピストン３１およびダンパ機構３２を備えている。

ロックアップピストン３１は、略円環板状をなし、その内周端部がタービンハブ２３に外嵌されて、フロントカバー２１とタービンランナ２４との間に位置している。ロックアップピストン３１に対してタービンランナ２４側の係合側油室３３の油圧がフロントカバー２１側の解放側油室３４の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン３１がフロントカバー２１側に移動する。そして、ロックアップピストン３１がフロントカバー２１に押し付けられると、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４とが直結（ロックアップオン）される。逆に、解放側油室３４の油圧が係合側油室３３の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン３１がタービンランナ２４側に移動する。ロックアップピストン３１がフロントカバー２１から離間した状態では、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との直結が解除（ロックアップオフ）される。

ダンパ機構３２は、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との直結時にエンジンからの振動を減衰するための機構である。

ステータ２６は、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間に配置されている。

ロックアップオフの状態において、エンジントルクによりポンプインペラ２２が回転すると、ポンプインペラ２２からタービンランナ２４に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ２４のブレード２８で受けられて、タービンランナ２４が回転する。このとき、トルクコンバータ３の増幅作用が生じ、タービンランナ２４には、エンジントルクよりも大きなトルクが発生する。

＜縦置きＣＶＴ＞
縦置きＣＶＴ４は、入力軸４１、無段変速機構４２、リバース伝達機構４３および出力軸４４を備えている。縦置きＣＶＴ４は、入力軸４１が車両の前後方向に延びる縦向きとなるように配置されている。

入力軸４１は、中空軸に形成されて、トルクコンバータ３の回転軸線上を延びている。入力軸４１の前側の端部は、トルクコンバータ３内に挿入されて、タービンハブ２３とスプライン嵌合している。

入力軸４１の軸線方向の中央部は、ベアリング４５を介して、第１ケース１１に回転可能に支持されている。

入力軸４１に対して後側（エンジン側と反対側）には、機械式のオイルポンプ４６が配置されている。オイルポンプ４６は、ポンプケース４７と、ポンプケース４７と重ね合わされるポンプカバー４８とを備えている。ポンプケース４７とポンプカバー４８とは、複数のボルトにより締結されて、第２ケース１２に保持されている。ポンプケース４７とポンプカバー４８とに囲まれる空間には、ポンプギヤ４９が収容されている。

ポンプケース４７は、ポンプカバー４８に対して前側に配置されている。ポンプケース４７の前側の端部には、図２に示されるように、後側に凹む円形状の凹部５１が形成されている。入力軸４１の後側の端部は、凹部５１内に挿入されている。入力軸４１の周面と凹部５１の内周面との間には、ニードルベアリング５２が介在され、入力軸４１の端面と凹部５１の底面との間には、スラストベアリング５３が介在されている。これにより、入力軸４１の後側の端部は、ニードルベアリング５２およびスラストベアリング５３を介して、ポンプケース４７に回転可能に支持されている。

ポンプギヤ４９には、図１に示されるように、ポンプ軸５４の一端部が相対回転不能に接続されている。ポンプ軸５４は、凹部５１の中央部を貫通して、ポンプケース４７から前側に突出し、入力軸４１の中空部に入力軸４１の内周面との間に隙間を空けて挿通されている。ポンプ軸５４の前側の端部は、トルクコンバータ３のフロントカバー２１の中心部の前側に膨出した部分に挿入されて、フロントカバー２１に相対回転不能に結合されている。これにより、エンジンの動力によりフロントカバー２１が回転すると、フロントカバー２１と一体にポンプ軸５４およびポンプギヤ４９が回転し、オイルポンプ４６から油圧が発生する。

また、入力軸４１は、ベアリング４５を介して第１ケース１１に回転可能に支持され、ニードルベアリング５２およびスラストベアリング５３を介してポンプケース４７に回転可能に支持されて、トルクコンバータ３のタービンハブ２３とスプライン嵌合していることにより、タービンランナ２４が回転すると、タービンランナ２４と一体に回転する。

無段変速機構４２は、プライマリ軸６１、セカンダリ軸６２、プライマリプーリ６３、セカンダリプーリ６４およびベルト６５を備えている。

図３は、第２ケース１２内を前側から見た図である。図４は、第２ケース１２内を後側から見た図である。なお、図１は、図４に示される切断線面Ａ−Ａに沿って変速ユニット１を切断したときの断面図である。

プライマリ軸６１は、その軸心が入力軸４１の軸心に対して車両の後側から見て右下方に離間した位置に配置されて、入力軸４１と平行に延びている。入力軸４１とプライマリ軸６１との軸心間距離、言い換えれば、入力軸４１の軸線とプライマリ軸６１の軸線との間の軸径方向（回転径方向）の距離は、トルクコンバータ３のタービンランナ２４の回転半径よりも短い。

セカンダリ軸６２は、その軸心が入力軸４１の軸心に対して車両の後側から見て左上方に離間した位置に配置されて、入力軸４１と平行に延びている。入力軸４１とセカンダリ軸６２との軸心間距離、言い換えれば、入力軸４１の軸線とセカンダリ軸６２の軸線との間の軸径方向の距離は、入力軸４１の軸線とプライマリ軸６１の軸線との間の軸径方向の距離に等しく、トルクコンバータ３のタービンランナ２４の回転半径よりも短い。

よって、車両の前後方向に見て、プライマリ軸６１の軸心とセカンダリ軸６２の軸心とは、入力軸４１の軸心を中心とする点対称をなしている。また、プライマリ軸６１およびセカンダリ軸６２は、それらの上下方向の位置がトルクコンバータ３のタービンランナ２４の最上位置と最下位置との間に収まっており、タービンランナ２４と前後方向に対向している。

プライマリプーリ６３は、図１に示されるように、プライマリ軸６１に固定されたプライマリ固定シーブ７１と、プライマリ固定シーブ７１にベルト６５を挟んで対向配置され、プライマリ軸６１にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持されたプライマリ可動シーブ７２とを備えている。プライマリ可動シーブ７２は、プライマリ固定シーブ７１に対して前側に配置されている。

プライマリ可動シーブ７２に対してプライマリ固定シーブ７１側と反対側、つまり前側には、シリンダ７３が設けられている。シリンダ７３は、内周端がプライマリ軸６１に固定され、プライマリ軸６１から軸径方向に延び、外周端部が後側に屈曲して延びている。プライマリ可動シーブ７２の外周端は、シリンダ７３の外周端部に回転径方向の内側から液密的に当接している。プライマリ可動シーブ７２とシリンダ７３との間は、ピストン室（油圧室）７４として形成されている。

セカンダリプーリ６４は、セカンダリ軸６２に固定されたセカンダリ固定シーブ７５と、セカンダリ固定シーブ７５にベルト６５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸６２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持されたセカンダリ可動シーブ７６とを備えている。セカンダリ可動シーブ７６は、セカンダリ固定シーブ７５に対して後側に配置されており、前後方向において、セカンダリ固定シーブ７５とセカンダリ可動シーブ７６との位置関係は、プライマリプーリ６３のプライマリ固定シーブ７１とプライマリ可動シーブ７２との位置関係と逆転している。

セカンダリ可動シーブ７６に対してセカンダリ固定シーブ７５と反対側、つまり後側には、ピストン７７が設けられている。ピストン７７は、内周端がセカンダリ軸６２に固定され、セカンダリ軸６２から軸径方向に延びている。セカンダリ可動シーブ７６の外周端部は、後側に延出しており、ピストン７７の外周端は、そのセカンダリ可動シーブ７６の外周端部に回転径方向の内側から液密的に当接している。セカンダリ可動シーブ７６とピストン７７との間は、ピストン室（油圧室）７８として形成されている。

セカンダリプーリ６４のセカンダリ固定シーブ７５およびセカンダリ可動シーブ７６は、プライマリ可動シーブ７２およびシリンダ７３の一部と上下方向に重なっている（前後方向に見て重なっている）。具体的には、プライマリ可動シーブ７２の外周端部は、前後方向に延びてその前端部が回転径方向の外側に屈曲しており、セカンダリ固定シーブ７５は、プライマリ可動シーブ７２の外周端部における前後方向に延びる部分に回転径方向の外側から対向し、その外周端部における回転径方向に延びる部分に後側から対向している。

無段変速機構４２では、プライマリプーリ６３およびセカンダリプーリ６４の各ピストン室７４，７８に供給される油圧が制御されて、プライマリプーリ６３およびセカンダリプーリ６４の各溝幅が変更されることにより、ベルト変速比（プライマリプーリ６３とセカンダリプーリ６４とのプーリ比）が一定の変速比範囲内で連続的に無段階で変更される。

具体的には、ベルト変速比が小さくされるときには、プライマリプーリ６３のピストン室７４に供給される油圧が上げられる。これにより、プライマリプーリ６３のプライマリ可動シーブ７２がプライマリ固定シーブ７１側に移動し、プライマリ固定シーブ７１とプライマリ可動シーブ７２との間隔（溝幅）が小さくなる。これに伴い、プライマリプーリ６３に対するベルト６５の巻きかけ径が大きくなり、セカンダリプーリ６４のセカンダリ固定シーブ７５とセカンダリ可動シーブ７６との間隔（溝幅）が大きくなる。その結果、ベルト変速比が小さくなる。

ベルト変速比が大きくされるときには、プライマリプーリ６３のピストン室７４に供給される油圧が下げられる。これにより、ベルト６５に対するセカンダリプーリ６４の推力がベルト６５に対するプライマリプーリ６３の推力よりも大きくなり、セカンダリプーリ６４のセカンダリ固定シーブ７５とセカンダリ可動シーブ７６との間隔が小さくなるとともに、プライマリ固定シーブ７１とプライマリ可動シーブ７２との間隔が大きくなる。その結果、ベルト変速比が大きくなる。

セカンダリプーリ６４のピストン室６８には、バイアススプリング６９が設けられている。バイアススプリング６９は、一端がセカンダリ可動シーブ７６に弾性的に当接し、他端がピストン７７に弾性的に当接している。バイアススプリング６９の弾性力により、セカンダリ可動シーブ７６およびピストン７７が互いに離間する方向に付勢されている。セカンダリ可動シーブ７６には、ピストン室６８内の油圧およびバイアススプリング６９による付勢力が付与され、ベルト６５には、それに応じた挟圧が付与される。

また、プライマリ軸６１は、第１プライマリ軸８１と第２プライマリ軸８２とに分割して構成されている。第１プライマリ軸８１は、第２プライマリ軸８２の前側に配置されている。プライマリプーリ６３は、第２プライマリ軸８２に支持されている。第１プライマリ軸８１の後側の端部には、円形の接続凹部８３が形成されている。第２プライマリ軸８２の前側の端部は、接続凹部８３に挿入されて、接続凹部８３内において、第２プライマリ軸８２の外周面は、接続凹部８３の内周面とスプライン嵌合している。そして、第１プライマリ軸８１の前側の端部は、ベアリング８４を介して第１ケース１１に回転可能に支持されている。第２プライマリ軸８２の前側の端部は、ベアリング８５を介して第２ケース１２に回転可能に支持されている。プライマリプーリ６３の後側には、第２ケース１２に保持されるアダプタ８６が配置されており、第２プライマリ軸８２の後側の端部は、ベアリング８７を介してアダプタ８６に回転可能に支持されている。

入力軸４１には、図２に示されるように、ベアリング４５の内輪（インナレース）が外嵌される部分の後側に隣接する部分に、入力軸ギヤ９１が一体に形成されている。これに対応して、第１プライマリ軸８１には、プライマリ入力ギヤ９２がニードルベアリング９３を介して相対回転可能に支持されている。プライマリ入力ギヤ９２は、入力軸ギヤ９１と噛合しており、入力軸ギヤ９１よりもギヤ径が大きい。

互いに噛合する入力軸ギヤ９１およびプライマリ入力ギヤ９２とオイルポンプ４６のポンプケース４７との間のスペースを利用して、第１プライマリ軸８１に対するプライマリ入力ギヤ９２の回転を許容／禁止する前進クラッチ９４が設けられている。前進クラッチ９４の一部は、オイルポンプ４６と回転径方向に重なっている（回転軸線方向に見て重なっている）。前進クラッチ９４は、クラッチドラム９５、クラッチハブ９６、クラッチピストン９７およびキャンセラ９８を備えている。

クラッチドラム９５は、内周端が第１プライマリ軸８１に固定され、第１プライマリ軸８１から回転径方向に延び、外周端部がプライマリ入力ギヤ９２側、つまり前側に屈曲して延びている。クラッチドラム９５の外周端部には、複数のクラッチプレート１０１が前後方向に間隔を空けて並べて保持されている。

クラッチハブ９６は、プライマリ入力ギヤ９２と一体に形成されている。クラッチハブ９６は、プライマリ入力ギヤ９２から後側に延出する円筒状をなし、クラッチドラム９５の外周端部に対して回転径方向の内側から間隔を空けて対向している。クラッチハブ９６には、複数のクラッチディスク１０２が前後方向に間隔を空けて保持されている。クラッチプレート１０１とクラッチディスク１０２とは、中心軸線方向に交互に並ぶように配置されている。

クラッチピストン９７は、クラッチドラム９５とクラッチハブ９６との間に、第１プライマリ軸８１の軸線方向、つまり前後方向に移動可能に設けられている。クラッチピストン９７は、第１プライマリ軸８１から第１プライマリ軸８１の軸径方向外側に延び、外周端部が前側に屈曲して延びている。クラッチピストン９７の外周端部の先端は、クラッチプレート１０１に当接する。また、クラッチピストン９７は、クラッチドラム９５に液密的に当接しており、クラッチドラム９５とクラッチピストン９７との間には、クラッチピストン９７に作用する油圧が供給されるピストン室１０３が形成されている。

キャンセラ９８は、クラッチハブ９６とクラッチピストン９７との間に設けられている。キャンセラ９８の内周端は、第１プライマリ軸８１に固定されている。キャンセラ９８の外周端は、クラッチピストン９７に液密的に当接している。これにより、クラッチピストン９７とキャンセラ９８との間に、キャンセラ室１０４が形成されている。キャンセラ室１０４には、リターンスプリング１０５が設けられており、クラッチピストン９７とキャンセラ９８とは、リターンスプリング１０５の付勢力により、互いに離間する方向に弾性的に付勢されている。

クラッチピストン９７は、ピストン室１０３に供給される油圧により、クラッチプレート１０１側に移動し、クラッチプレート１０１を押圧する。この押圧により、クラッチプレート１０１とクラッチディスク１０２とが圧接し、前進クラッチ９４が係合する。前進クラッチ９４の係合により、第１プライマリ軸８１に対するプライマリ入力ギヤ９２の回転が禁止され、プライマリ入力ギヤ９２が回転すると、第１プライマリ軸８１がプライマリ入力ギヤ９２と一体に回転する。前進クラッチ９４の係合状態から油圧が開放されると、クラッチピストン９７とキャンセラ９８との間に介在されているリターンスプリング１０５の付勢力により、クラッチピストン９７がクラッチプレート１０１から離間する。その結果、クラッチディスク１０２とクラッチプレート１０１との圧接が解除され、前進クラッチ９４が解放される。前進クラッチ９４の解放により、第１プライマリ軸８１に対するプライマリ入力ギヤ９２の回転が許容され、プライマリ入力ギヤ９２が回転しても、その回転が第１プライマリ軸８１に伝達されない。

セカンダリ軸６２は、第１セカンダリ軸１１１と第２セカンダリ軸１１２とに分割して構成されている。第１セカンダリ軸１１１は、第２セカンダリ軸１１２の前側に配置されている。セカンダリプーリ６４は、第２セカンダリ軸１１２に支持されている。第１セカンダリ軸１１１の後側の端部には、円形の接続凹部１１３が形成されている。第２セカンダリ軸１１２の前側の端部は、接続凹部１１３に挿入されて、接続凹部１１３内において、第２セカンダリ軸１１２の外周面は、接続凹部１１３の内周面とスプライン嵌合している。第１セカンダリ軸１１１は、第１プライマリ軸８１と見比べて理解されるように、第１プライマリ軸８１と同一の部品である。この第１プライマリ軸８１と第１セカンダリ軸１１１との共通化により、変速ユニット１（縦置きＣＶＴ４）を構成する部品の種類の数を削減でき、変速ユニット１の製造コストを低減することができる。第１セカンダリ軸１１１の前側の端部は、ベアリング１１４を介して第１ケース１１に回転可能に支持されている。第２セカンダリ軸１１２の前側の端部は、ベアリング１１５を介して第２ケース１２に回転可能に支持されている。第２セカンダリ軸１１２の後側の端部は、ベアリング１１６を介して第３ケース１３に回転可能に支持されている。

第２セカンダリ軸１１２には、ベアリング１１４の後側において、セカンダリ入力ギヤ１２１がニードルベアリング１２２を介して相対回転可能に支持されている。

セカンダリ入力ギヤ１２１とオイルポンプ４６のポンプケース４７との間のスペースを利用して、第１セカンダリ軸１１１に対するセカンダリ入力ギヤ１２１の回転を許容／禁止する後進クラッチ１２３が設けられている。後進クラッチ１２３の一部は、オイルポンプ４６と回転径方向に重なっている（回転軸線方向に見て重なっている）。後進クラッチ１２３は、クラッチドラム１２４、クラッチハブ１２５、クラッチピストン１２６およびキャンセラ１２７を備えている。

クラッチドラム１２４は、内周端が第１セカンダリ軸１１１に固定され、第１セカンダリ軸１１１から軸径方向に延び、外周端部がセカンダリ入力ギヤ１２１側、つまり前側に屈曲して延びている。クラッチドラム１２４の外周端部には、複数のクラッチプレート１３１が前後方向に間隔を空けて並べて保持されている。

クラッチハブ１２５は、セカンダリ入力ギヤ１２１と一体に形成されている。クラッチハブ１２５は、セカンダリ入力ギヤ１２１から後側に延出する円筒状をなし、クラッチドラム１２４の外周端部に対して回転径方向内側から間隔を空けて対向している。クラッチハブ１２５には、複数のクラッチディスク１３２が前後方向に間隔を空けて保持されている。クラッチプレート１３１とクラッチディスク１３２とは、中心軸線方向に交互に並ぶように配置されている。クラッチプレート１３１およびクラッチディスク１３２の各枚数は、前進クラッチ９４のクラッチプレート１０１およびクラッチディスク１０２の各枚数よりも多い。

クラッチピストン１２６は、クラッチドラム１２４とクラッチハブ１２５との間に、第１セカンダリ軸１１１の軸線方向、つまり前後方向に移動可能に設けられている。クラッチピストン１２６は、第１セカンダリ軸１１１から第１セカンダリ軸１１１の軸径方向外側に延び、外周端部が前側に屈曲して延びている。クラッチピストン１２６の外周端部の先端は、クラッチプレート１３１に当接する。また、クラッチピストン１２６は、クラッチドラム１２４に液密的に当接しており、クラッチドラム１２４とクラッチピストン１２６との間には、クラッチピストン１２６に作用する油圧が供給されるピストン室１３３が形成されている。

キャンセラ１２７は、クラッチハブ１２５とクラッチピストン１２６との間に設けられている。キャンセラ１２７の内周端は、第１セカンダリ軸１１１に固定されている。キャンセラ１２７の外周端は、クラッチピストン１２６に液密的に当接している。これにより、クラッチピストン１２６とキャンセラ１２７との間に、キャンセラ室１３４が形成されている。キャンセラ室１３４には、リターンスプリング１３５が設けられており、クラッチピストン１２６とキャンセラ１２７とは、リターンスプリング１３５の付勢力により、互いに離間する方向に弾性的に付勢されている。

クラッチピストン１２６は、ピストン室１３３に供給される油圧により、クラッチプレート１３１側に移動し、クラッチプレート１３１を押圧する。この押圧により、クラッチプレート１３１とクラッチディスク１３２とが圧接し、後進クラッチ１２３が係合する。後進クラッチ１２３の係合により、第１セカンダリ軸１１１に対するセカンダリ入力ギヤ１２１の回転が禁止され、セカンダリ入力ギヤ１２１が回転すると、第１セカンダリ軸１１１がセカンダリ入力ギヤ１２１と一体に回転する。後進クラッチ１２３の係合状態から油圧が開放されると、クラッチピストン１２６とキャンセラ１２７との間に介在されているリターンスプリング１３５の付勢力により、クラッチピストン１２６がクラッチプレート１３１から離間する。その結果、クラッチディスク１３２とクラッチプレート１３１との圧接が解除され、後進クラッチ１２３が解放される。後進クラッチ１２３の解放により、第１セカンダリ軸１１１に対するセカンダリ入力ギヤ１２１の回転が許容され、セカンダリ入力ギヤ１２１が回転しても、その回転が第１セカンダリ軸１１１に伝達されない。

リバース伝達機構４３は、入力軸４１の動力（回転）を無段変速機構４２を経由せずにセカンダリ軸６２（第１セカンダリ軸１１１）に伝達する機構である。リバース伝達機構４３は、リバースアイドラ軸１４１、第１リバースギヤ１４２および第２リバースギヤ１４３を含む。

リバースアイドラ軸１４１は、入力軸４１と平行をなす前後方向に延びている。リバースアイドラ軸１４１の前側の端部は、ベアリング１４４を介して第１ケース１１に回転可能に支持されている。リバースアイドラ軸１４１の後側の端部は、ベアリング１４５を介して第２ケース１２に回転可能に支持されている。また、リバースアイドラ軸１４１は、図４に示されるように、その上下方向の位置がトルクコンバータ３のタービンランナ２４の最上位置と最下位置との間に収まっており、タービンランナ２４と前後方向に対向している。

第１リバースギヤ１４２は、リバースアイドラ軸１４１と一体に形成されている。第１リバースギヤ１４２は、入力軸ギヤ９１と噛合しており、入力軸ギヤ９１よりもギヤ径が大きい。第２リバースギヤ１４３は、第１リバースギヤ１４２の後側において、リバースアイドラ軸１４１と一体に形成されている。第２リバースギヤ１４３は、セカンダリ入力ギヤ１２１と噛合しており、セカンダリ入力ギヤ１２１よりもギヤ径が小さい。

出力軸４４は、入力軸４１に対して後側に間隔を空けて、入力軸４１と同一軸線上に配置されている。言い換えれば、入力軸４１と出力軸４４とは、前後方向に間隔を空けてそれぞれ前後に、車両の前後方向に沿った縦向きに延びる共通の軸線を有するように配置されている。

出力軸４４の前側の端部は、ニードルベアリング１４６を介してアダプタ８６に回転可能に支持されている。アダプタ８６は、略全体がセカンダリプーリ６４のセカンダリ可動シーブ７６およびピストン７７と前後方向に重なっている（セカンダリプーリ６４の回転径方向から見て重なっている）。その結果、出力軸４４は、セカンダリ可動シーブ７６にほぼ極限まで近づけられ、ピストン７７と前後方向に重なって配置されている。これにより、変速ユニット１（縦置きＣＶＴ４）の前後長の短縮が図られている。また、出力軸４４は、ニードルベアリング１４６による支持部分に対して後側に間隔を空けた部分にベアリング１４７の内輪が外嵌されて、そのベアリング１４７を介して第３ケース１３に回転可能に支持されている。

出力軸４４には、ニードルベアリング１４６による支持部分とベアリング１４７による支持部分との間において、出力軸ギヤ１４８が一体に形成されている。これに対応して、セカンダリ軸６２（第２セカンダリ軸１１２）には、セカンダリプーリ６４のピストン７７の後側に隣接して、セカンダリ出力ギヤ１４９がスプライン嵌合により相対回転不能に支持されている。出力軸ギヤ１４８とセカンダリ出力ギヤ１４９とは、噛合しており、出力軸ギヤ１４８は、セカンダリ出力ギヤ１４９よりもギヤ径が大きい。出力軸ギヤ１４８は、セカンダリプーリ６４のピストン７７と上下方向に重なっている（前後方向に見て重なっている）。

＜バルブボディ＞
第２ケース１２の底部には、バルブボディ１５１が設けられている。バルブボディ１５１には、変速ユニット１の各部へのオイルの供給を制御するための各種のバルブを含む油圧回路が形成されている。第２ケース１２には、オイルパン１５２が下側から複数のボルトで固定される。オイルパン１５２内には、オイルが貯留されており、そのオイルには、ストレーナが浸漬されている。オイルポンプ４６のポンプギヤ４９の回転により、オイルパン１５２に貯留されたオイルがストレーナを介して吸い上げられ、バルブボディ１５１に供給される。そして、バルブボディ１５１からオイルの供給を必要とする各部に作動油または潤滑油としてオイルが供給される。

前進クラッチ９４のピストン室１０３には、前後方向にオイルポンプ４６と重なる位置においてバルブボディ１５１から上方にプライマリ軸６１の軸径方向に沿って延びる油路１５３を通して作動油が供給される。前進クラッチ９４では、クラッチドラム９５がクラッチハブ９６に対してオイルポンプ４６側に配置されており、前進クラッチ９４の構成を前後反転させた構成と比較して、ピストン室１０３がオイルポンプ４６に近い。そのため、前進クラッチ９４の構成では、その構成を反転させた構成と比較して、油路１５３からピストン室１０３までの距離を短縮でき、ひいてはオイルポンプ４６からピストン室１０３までの油路長を短縮でき、油路長の短縮による応答性の向上を図ることができる。

後進クラッチ１２３のピストン室１３３には、前後方向にオイルポンプ４６と重なる位置においてバルブボディ１５１から上方にプライマリ軸６１の軸径方向に沿って延びる油路１５４を通して作動油が供給される。後進クラッチ１２３では、クラッチドラム１２４がクラッチハブ１２５に対してオイルポンプ４６側に配置されており、後進クラッチ１２３の構成を前後反転させた構成と比較して、ピストン室１３３がオイルポンプ４６に近い。そのため、後進クラッチ１２３の構成では、その構成を反転させた構成と比較して、油路１５４からピストン室１３３までの距離を短縮でき、ひいてはオイルポンプ４６からピストン室１３３までの油路長を短縮でき、油路長の短縮による応答性の向上を図ることができる。

また、第２ケース１２には、図４に示されるように、隔壁１５５が一体に形成されている。隔壁１５５は、プライマリプーリ６３の外周に沿って、プライマリプーリ６３の下端と上下方向に対向する位置をセカンダリプーリ６４側に越えて、プライマリプーリ６３の左端と上下方向に対向する位置まで延び、その位置で左下側に屈曲して延びている。隔壁１５５により、プライマリプーリ６３をオイルパン１５２に貯留されているオイルから隔離することができ、プライマリプーリ６３の下部がそのオイルに浸漬することを抑制できる。

車両の前進時には、プライマリプーリ６３が後側から見て時計回りに回転するので、隔壁１５５上にオイルが溜まっても、その溜まったオイルがプライマリプーリ６３により隔壁１５５の開放端側に掻き出される。その結果、プライマリプーリ６３の下部がオイルに浸漬することを抑制でき、オイルがプライマリプーリ６３の回転の抵抗となることによるメカニカルロスを低減でき、車両の燃費の向上を図ることができる。

＜動力伝達経路＞
図５は、縦置きＣＶＴ４の構成とともに縦置きＣＶＴ４における動力伝達経路を示すスケルトン図である。

車両の前進時には、前進クラッチ９４が係合されて、後進クラッチ１２３が解放される。エンジンからトルクコンバータ３を介して入力軸４１に入力される動力は、前進クラッチ９４の係合により、入力軸ギヤ９１からプライマリ入力ギヤ９２を介してプライマリ軸６１に伝達される。一方、入力軸４１に入力される動力が入力軸ギヤ９１からセカンダリ入力ギヤ１２１に伝達されて、セカンダリ入力ギヤ１２１が回転しても、後進クラッチ１２３の解放により、セカンダリ入力ギヤ１２１がセカンダリ軸６２（第１セカンダリ軸１１１）に対して空転し、セカンダリ軸６２に動力が伝達されない。

プライマリ軸６１に伝達される動力は、プライマリプーリ６３とセカンダリプーリ６４とのプーリ比に応じたベルト変速比で変速されて、セカンダリ軸６２に伝達される。そして、セカンダリ軸６２に伝達される動力は、セカンダリ出力ギヤ１４９から出力軸ギヤ１４８を介して出力軸４４に伝達され、出力軸４４からプロペラシャフト（図示せず）に出力されて、プロペラシャフトからリヤデファレンシャルギヤ（リヤデフ）およびドライブシャフトを介して左右の後輪に伝達される。

プライマリ入力ギヤ９２のギヤ径が入力軸ギヤ９１のギヤ径よりも大きいので、入力軸４１の動力は、入力軸ギヤ９１およびプライマリ入力ギヤ９２により減速されて、プライマリ軸６１に伝達される。また、出力軸ギヤ１４８のギヤ径がセカンダリ出力ギヤ１４９のギヤ径よりも大きいので、セカンダリ軸６２の動力は、セカンダリ出力ギヤ１４９および出力軸ギヤ１４８により減速されて、出力軸４４に伝達される。したがって、車両の前進時には、入力軸４１から出力軸４４に至る動力伝達経路において、入力軸ギヤ９１およびプライマリ入力ギヤ９２が動力を１次減速比で減速させる１次減速ギヤ機構１５６を構成し、出力軸ギヤ１４８およびセカンダリ出力ギヤ１４９が動力を２次減速比でさらに減速させる２次減速ギヤ機構１５７を構成する。

たとえば、セカンダリ軸６２を出力軸４４に直結させて、２次減速ギヤ機構１５７を省略した構成が考えられる。この構成において、１次減速ギヤ機構１５６および２次減速ギヤ機構１５７による減速比を得るには、１次減速ギヤ機構１５６の減速比を上げなければならず、プライマリ入力ギヤ９２のギヤ径を大きくする必要がある。プライマリ入力ギヤ９２のギヤ径の拡大により、縦置きＣＶＴ４のサイズが増大する。したがって、１次減速ギヤ機構１５６に加えて２次減速ギヤ機構１５７を備える構成では、２次減速ギヤ機構１５７を省略した構成と比較して、縦置きＣＶＴ４の小型化を図ることができる。

また、１次減速ギヤ機構１５６および２次減速ギヤ機構１５７を備えることにより、エンジンの仕様が変更になる場合に、２次減速ギヤ機構１５７を変更しなくても、１次減速ギヤ機構１５６の入力軸ギヤ９１およびプライマリ入力ギヤ９２の少なくとも一方の設計を変更することにより、縦置きＣＶＴ４をエンジンの変更後の仕様に対応させることができる。

無段変速機構４２の変速比範囲の最小値（無段変速機構４２の最ハイ変速比）、１次減速ギヤ機構１５６の１次減速比および２次減速ギヤ機構１５７の２次減速比は、それらの乗算値、つまり無段変速機構４２、１次減速ギヤ機構１５６および２次減速ギヤ機構１５７によるトータル減速比が０．７５よりも大きくなるように設定されている。

車両の後進時には、前進クラッチ９４が解放されて、後進クラッチ１２３が係合される。エンジンからトルクコンバータ３を介して入力軸４１に入力される動力は、後進クラッチ１２３の係合により、入力軸ギヤ９１からリバース伝達機構４３およびセカンダリ入力ギヤ１２１を介してセカンダリ軸６２に伝達される。このとき、セカンダリ軸６２は、車両の前進時と逆方向に回転する。一方、入力軸４１に入力される動力が入力軸ギヤ９１からプライマリ入力ギヤ９２に伝達されて、プライマリ入力ギヤ９２が回転しても、前進クラッチ９４の解放により、プライマリ入力ギヤ９２がプライマリ軸６１（第１プライマリ軸８１）に対して空転し、プライマリ軸６１に動力が伝達されない。

セカンダリ軸６２に伝達される動力は、セカンダリ出力ギヤ１４９から出力軸ギヤ１４８を介して出力軸４４に伝達され、出力軸４４からプロペラシャフトに出力されて、プロペラシャフトからリヤデファレンシャルギヤおよびドライブシャフトを介して左右の後輪に伝達される。

リバース伝達機構４３の第１リバースギヤ１４２のギヤ径が入力軸ギヤ９１のギヤ径よりも大きく、セカンダリ入力ギヤ１２１のギヤ径がリバース伝達機構４３の第２リバースギヤ１４３のギヤ径よりも大きいので、入力軸４１の動力は、入力軸ギヤ９１、リバース伝達機構４３およびセカンダリ入力ギヤ１２１により減速されて、セカンダリ軸６２に伝達される。また、出力軸ギヤ１４８のギヤ径がセカンダリ出力ギヤ１４９のギヤ径よりも大きいので、セカンダリ軸６２の動力は、セカンダリ出力ギヤ１４９および出力軸ギヤ１４８により減速されて、出力軸４４に伝達される。したがって、車両の後進時には、入力軸４１から出力軸４４に至る動力伝達経路において、入力軸ギヤ９１、リバース伝達機構４３およびセカンダリ入力ギヤ１２１が動力を減速させる１次減速ギヤ機構１５８を構成し、出力軸ギヤ１４８およびセカンダリ出力ギヤ１４９が動力をさらに減速させる２次減速ギヤ機構１５７を構成する。

＜作用効果＞
以上のように、変速ユニット１がエンジンが縦置きで搭載されるＦＲレイアウトの車両に搭載され、エンジンが３気筒４ストロークエンジンである場合、無段変速機構４２の変速比範囲の最小値、１次減速ギヤ機構１５６の１次減速比および２次減速ギヤ機構１５７の２次減速比は、それらの乗算値、つまり無段変速機構４２、１次減速ギヤ機構１５６および２次減速ギヤ機構１５７によるトータル減速比が０．７５よりも大きくなるように設定される。これにより、トータル変速比の全範囲で、エンジンの爆発１次周波数の振動とプロペラシャフトの回転一次周波数の振動との共振を避けることができる。その結果、ビート音の発生を抑制することができるので、トルクコンバータ３のロックアップ可能な期間を増やすことができ、車両の走行燃費を向上させることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、リバース伝達機構４３の第１リバースギヤ１４２のギヤ径が入力軸ギヤ９１のギヤ径よりも大きいとしたが、縦置きＣＶＴ４と組み合わされるエンジンのサイズ（出力）によっては、第１リバースギヤ１４２のギヤ径が入力軸ギヤ９１のギヤ径よりも小さくされてもよい。

無段変速機構４２の動力伝達方式は、ベルト式に限らず、チェーン式またはトロイダル式であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：変速ユニット
３：トルクコンバータ
４：縦置きＣＶＴ
２５：ロックアップ機構
４１：入力軸
４２：無段変速機構
４４：出力軸
６１：プライマリ軸
６２：セカンダリ軸
１５６：１次減速ギヤ機構（１次伝達機構）
１５７：２次減速ギヤ機構（２次伝達機構）

Claims (1)

1. エンジンが縦置きで搭載されるフロントエンジン・リヤドライブレイアウトの車両用の変速ユニットであって、
   前記エンジンから動力が入力されるロックアップ機構付きのトルクコンバータと、
   前記トルクコンバータから動力が入力される入力軸と、
   前記入力軸と平行に延び、動力をプロペラシャフトに出力する出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸との間の動力伝達経路上に設けられ、前記入力軸とそれぞれ平行に延びるプライマリ軸およびセカンダリ軸を有し、前記プライマリ軸から前記セカンダリ軸に動力を一定の変速比範囲内の変速比で変速して伝達する無段変速機構と、
   前記入力軸から前記プライマリ軸に動力を伝達する１次伝達機構と、
   前記セカンダリ軸から前記出力軸に動力を伝達する２次伝達機構とを含み、
   前記無段変速機構の最小の変速比、前記１次伝達機構の１次変速比および前記２次伝達機構の２次変速比の乗算値が所定値よりも大きくなるように、前記無段変速機構の前記変速比範囲、前記１次変速比および前記２次変速比が設定されている、変速ユニット。

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