JP4996123B2 - 変速機 - Google Patents

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Description

本発明は、無段変速機構とLOW固定段及びオーバドライブ固定段を有する車両用変速機に関する。
従来より、この種の変速機によれば、無段変速機(CVT)にLOW固定段を追加することで、LOW駆動効率の向上を図ったり、CVTに入力される負荷を低減させたりすること等が知られている。また、オーバドライブ固定段を追加することで、例えばクルーズ走行時の駆動効率を向上させて車両の燃費を向上させたりすること等が知られている。
特開平1−150065号公報
然しながらこの種の車両用変速機においては、無段変速機構とLOW固定段及びオーバドライブ固定段を併せ持つがゆえに、特許文献1に開示されたような従来の技術では、多軸化と軸方向全長の拡大により変速機が大型化し、車両への搭載性が悪化したり重量の増大を招くという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無段変速機構とLOW固定段及びオーバドライブ固定段を併せ持ちながら、小型化及び軽量化を図ることが可能な変速機を提供することである。
請求項1記載の発明によると、入力と出力の間に無段変速機構と有段変速機構を並列に配置した変速機であって、回転可能に支持されたプライマリシャフトと、該プライマリシャフトに取り付けられたドライブプーリと、回転可能に支持されたセカンダリシャフトと、該セカンダリシャフトに取り付けられたドリブンプーリと、前記ドライブプーリ及びドリブンプーリに巻回されたベルトと、回転可能に支持された第1出力シャフトと、回転可能に支持された第2出力シャフトと、前記プライマリシャフト上に配置されたLOW/リバースドライブギヤと、前記第2出力シャフト上に配置され、前記LOW/リバースドライブギヤと噛合するLOWドリブンギヤと、前記第1出力シャフト上に配置され、前記LOWドリブンギヤと噛合するリバースドリブンギヤと、回転可能に支持され、ディファレンシャル装置を備えるドライブシャフトと、を具備し、前進LOW時は、前記プライマリシャフトに入力された動力を前記LOW/リバースドライブギヤ、前記LOWドリブンギヤ及び前記第2出力シャフトを経由して前記ドライブシャフトに出力し、後進時は、前記プライマリシャフトに入力された動力を前記LOW/リバースドライブギヤ、前記LOWドリブンギヤ、前記リバースドリブンギヤ及び前記第1出力シャフトを経由して前記ドライブシャフトに出力することを特徴とする変速機が提供される。
請求項2記載の発明によると、請求項1記載の発明において、前記プライマリシャフト上に配置されたオーバドライブ・ドライブギヤと、前記第2出力シャフト上に配置され、前記オーバドライブ・ドライブギヤに噛合するオーバドライブ・ドリブンギヤと、前記セカンダリシャフト上に配置されたセカンダリドライブギヤと、前記第1出力シャフト上に配置され、前記セカンダリドライブギヤに噛合するセカンダリドリブンギヤと、を更に具備したことを特徴とする変速機が提供される。
請求項3記載の発明によると、請求項2記載の発明において、前記セカンダリドライブギヤは前記セカンダリシャフトに回転自在に設けられ、前記セカンダリドリブンギヤは前記第1出力シャフトに結合配置されており、前記セカンダリシャフト上に前記セカンダリドライブギヤと前記セカンダリシャフト間の動力伝達の断接を行う第1クラッチを配置したことを特徴とする変速機が提供される。
請求書4記載の発明によると、請求項3記載の発明において、前記LOW/リバースドライブギヤ及び前記オーバドライブ・ドライブギヤは一体的に構成されて前記プライマリシャフト上に回転自在に配置されており、前記LOWドリブンギヤ及び前記オーバドライブ・ドリブンギヤは前記第2出力シャフト上にそれぞれ回転自在に配置されており、前記リバースドリブンギヤは前記第1出力シャフト上に回転自在に配置されており、前記プライマリシャフト上に一体的に構成された前記LOW/リバースドライブギヤ及び前記オーバドライブ・ドライブギヤと前記プライマリシャフト間の動力伝達の断接を行う第2クラッチを配置し、前記第2出力シャフト上に前記LOWドリブンギヤ及び前記オーバドライブ・ドリブンギヤを選択的に前記第2出力シャフトへ動力伝達可能とする第1噛み合い動力断接機構を配置し、前記第1出力シャフト上に前記リバースドリブンギヤと前記第1出力シャフト間の動力伝達の断接を行う第2噛み合い動力断接機構を配置したことを特徴とする変速機が提供される。
請求項5記載の発明によると、請求項1記載の発明において、前記プライマリシャフト上に配置されたオーバドライブ・ドライブギヤと、前記セカンダリシャフト上に配置されたセカンダリドライブギヤと、前記セカンダリドライブギヤと前記セカンダリシャフト間の動力伝達の断接を行う前記セカンダリシャフト上に配置された第1クラッチを更に具備し、前記無段変速機構は、固定プーリ半体及び可動プーリ半体からなる前記ドライブプーリと、固定プーリ半体及び可動プーリ半体からなる前記ドリブンプーリと、前記ベルトとから構成され、前記LOW/リバースドライブギヤ及び前記オーバドライブ・ドライブギヤが前記ドライブプーリの前記固定プーリ半体の背面に位置して前記プライマリシャフト上に設けられ、前記セカンダリドライブギヤ及び前記第1クラッチが前記ドリブンプーリの前記可動プーリ半体の背面に位置して前記セカンダリシャフト上に設けられ、前記ドライブプーリの前記固定プーリ半体と前記ドリブンプーリの前記可動プーリ半体とが前記ベルトに対して軸方向で同じ側に配置されていることを特徴とする変速機が提供される。
請求項1記載の発明によると、LOW固定段を構成するために必要となるギヤ群の一部とリバース固定段を構成するために必要となるギヤ群の一部を兼用することが可能となり、変速機の構成部品を減少させることができる。
すなわち、本来必要となるLOWドライブギヤとリバースドライブギヤをLOW/リバースドライブギヤで兼用することができ、更にLOWドリブンギヤとリバースアイドルギヤを兼用することができるため、変速機の小型・軽量化を図ることができる。
請求項2記載の発明によると、第1出力シャフト上にリバースドリブンギヤとセカンダリドリブンギヤが配置され、第2出力シャフト上にLOWドリブンギヤとオーバドライブ・ドリブンギヤが配置されることとなり、第1及び第2出力シャフト上にそれぞれギヤが二枚ずつ配置されることになるため、一つの出力シャフト上に構成要素が集中することがなく、その結果変速機の全長を短縮することができる。
請求項3記載の発明によると、セカンダリシャフト上に配置される構成要素はセカンダリドライブギヤのみであり、プライマリシャフトと比較すると構成要素数の違いから必然的に空きスペースが生じる。そこで、この空きスペースに第1クラッチを配置することで各シャフトに構成要素をバランス良く配置することが可能となり、変速機の全長を短縮することができる。
また、無段変速機構と駆動輪の間に第1クラッチが配置されることになるため、第1クラッチによる無段変速機構の保護が可能になるという効果も得られる。
請求項4記載の発明によると、二つのクラッチ(摩擦クラッチ)と二つの噛み合い式動力断接機構により前進側3種と後進側1種の動力伝達経路を切り換えることが可能となる。
噛み合い式動力断接機構は摩擦式クラッチに比べて小型であり、これは変速機の小型化に繋がる。更に、噛み合い式動力断接機構は一般的に摩擦クラッチに比べて安価なため、高価な摩擦クラッチの数を減らすことで変速機を安価に提供することが可能となる。
また、LOW固定段から無段変速伝達経路、又は無段変速伝達経路からオーバドライブ固定段への切り換えはいずれもクラッチからクラッチへの切り換えとなるため、構成要素の簡略化を図りながら従来の自動変速機と遜色のない変速商品性を確保することが可能である。
加えて、4本の各シャフト上にそれぞれ一つずつの動力断接機構が配置されることとなるため、特定のシャフトに構成要素が集中して、その結果変速機全長が拡大することを防止できる。
請求項5記載の発明によると、ドライブプーリ及びドリブンプーリの各可動プーリ半体が対角配置されている場合、ドライブプーリの固定プーリ半体の背面はスペースが空いているため、そこにLOW/リバースドライブギヤとオーバドライブ・ドライブギヤを配置し、ドリブンプーリの可動プーリ半体の背面側はスペースは少ないが、そこにはセカンダリドライブギヤ及び第1クラッチを配置することで構成要素をバランス良く配置可能である。
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1は本発明実施形態に係る変速機のスケルトン図である。図2は図1に示した変速機の概略側面図である。
図1を参照すると、トルクコンバータ4のポンプインペラは図示しないエンジンのクランクシャフトに連結されており、エンジンにより駆動される。トルクコンバータ4のタービンランナは変速機2のプライマリシャフト(ドライブプーリシャフト)6に連結されている。
プライマリシャフト6はベアリング10a,10b,10cで回転可能に支持されている。8はセカンダリシャフト(ドリブンプーリシャフト)であり、プライマリシャフト6と平行に配置されている。セカンダリシャフト8はベアリング12a,12b,12cで回転可能に支持されている。
プライマリシャフト6上にはドライブプーリ14が取り付けられている。ドライブプーリ14は固定プーリ14aと可動プーリ14bから構成される。一方、セカンダリシャフト8上にはドリブンプーリ16が取り付けられている。
ドリブンプーリ16は固定プーリ16aと、可動プーリ16bから構成される。ドライブプーリ14とドリブンプーリ16にわたり金属ベルト15(図2参照)が巻回されている。
18は第1出力シャフトであり、プライマリシャフト6及びセカンダリシャフト8と平行に配置されている。第1出力シャフト18は一対のベアリング22a,22bで回転可能に支持されている。
20は第2出力シャフトであり、プライマリシャフト6及びセカンダリシャフト8と平行に配置されている。第2出力シャフト20は一対のベアリング24a,24bで回転可能に支持されている。
プライマリシャフト6上にはLOW/リバースドライブギヤ26とオーバドライブ・ドライブギヤ28が回転自在に設けられている。本実施形態によると、LOW/リバースドライブギヤ26とオーバドライブ・ドライブギヤ28は一体的に構成されている。
プライマリシャフト6上には更に、一体的に構成されたLOW/リバースドライブギヤ26及びオーバドライブ・ドライブギヤ28とプライマリシャフト6との間の動力伝達の断接を行うLOW/リバース/オーバドライブクラッチ(第2クラッチ)30が配置されている。
セカンダリシャフト8上にはセカンダリドライブギヤ32が回転自在に設けられている。セカンダリシャフト8上には更に、セカンダリドライブギヤ32とセカンダリシャフト8との間の動力伝達の断接を行うCVTクラッチ(第1クラッチ)34が配置されている。
第2出力シャフト20上には、LOW/リバースドライブギヤ26と噛合するLOWドリブンギヤ36と、オーバドライブ・ドライブギヤ28と噛合するオーバドライブ・ドリブンギヤ38が回転自在に設けられている。
第2出力シャフト20上には更に、LOWドリブンギヤ36及びオーバドライブ・ドリブンギヤ38を選択的に第2出力シャフト20へ動力伝達可能とするLOW/オーバドライブサーボ機構(第1噛み合い動力断接機構)40が配置されている。LOWドリブンギヤ36とLOW/オーバドライブサーボ機構40との間にはワンウエイクラッチ42が設けられている。
また、第2出力シャフト20にはファイナルドライブギヤ44が結合されており、このファイナルドライブギヤ44はディファレンシャル装置46のリングギヤ(ファイナルドリブンギヤ)48に噛合している。ディファレンシャル装置46の出力に連結されたドライブシャフト50はベアリング52a,52bで回転可能に支持されている。
第1出力シャフト18上には、セカンダリドライブギヤ32と噛合するセカンダリドリブンギヤ54が結合配置され、更にLOWドリブンギヤ36に噛合するリバースドリブンギヤ58が回転自在に配置されている。
第1出力シャフト18上には更に、リバースドリブンギヤ58と第1出力シャフト18間の動力伝達の断接を行うリバースサーボ機構(第2噛み合い動力断接機構)60が配置されている。また、第1出力シャフト18には、ディファレンシャル装置46のリングギヤ48と噛合するファイナルドライブギヤ56が結合配置されている。
以下、上述した実施形態の作用について説明する。車両の発進時には、LOW/リバース/オーバドライブクラッチ30を締結して、LOW/リバースドライブギヤ26をプライマリシャフト6に結合する。これと同時に、LOW/オーバドライブサーボ機構40を右方向に摺動して、LOWドリブンギヤ36をワンウエイクラッチ42を介して第2出力シャフト20に結合する。
これにより、エンジンの動力はプライマリシャフト6、LOW/リバースドライブギヤ26、LOWドリブンギヤ36、第2出力シャフト20及びファイナルドライブギヤ44を介してディファレンシャル装置46に入力され、ドライブシャフト50を駆動する。
車速がある程度増加すると、CVTクラッチ34を締結し、セカンダリドライブギヤ32をセカンダリシャフト8に結合する。これにより、エンジンの動力はプライマリシャフト6、ドライブプーリ14、金属ベルト15、ドリブンプーリ16、セカンダリシャフト8、セカンダリドライブギヤ32、セカンダリドリブンギヤ54、第1出力シャフト18及びファイナルドライブギヤ56を介してディファレンシャル装置46に伝達され、ドライブシャフト50を無段変速で駆動する。
このとき、第2出力シャフト20のドライブギヤ44がディファレンシャル装置46のリングギヤ48に噛合しているため、第2出力シャフト20が無段変速の速度に応じて駆動されるが、LOWドリブンギヤ36はワンウエイクラッチ42を介して第2出力シャフト20に結合されているため、ワンウエイクラッチ42が滑って第2出力シャフト20のトルクはLOW/リバースドライブギヤ26に伝達されることはない。
CVTクラッチ34の締結と同時又は締結後に、LOW/リバース/オーバドライブクラッチ30をオフにして、LOW/リバースドライブギヤ26とプライマリシャフト6との結合を解放し、車両を無段変速経路で引き続いて駆動する。
車速が更に増加すると、LOW/オーバドライブサーボ機構40を左方向に摺動して、オーバドライブ・ドリブンギヤ38を第2出力シャフト20に結合する。そして、CVTクラッチ34をオフにしながらLOW/リバース/オーバドライブクラッチ30を締結して、オーバドライブ・ドライブギヤ28をプライマリシャフト6に結合する。
これにより、エンジンの動力はプライマリシャフト6、オーバドライブ・ドライブギヤ28、オーバドライブ・ドリブンギヤ38、第2出力シャフト20及びファイナルドライブギヤ44を介してディファレンシャル装置46に伝達され、ドライブシャフト50を高速で駆動する。
後進走行時には、CVTクラッチ34をオフにし、LOW/リバース/オーバドライブクラッチ30を締結する。さらに、LOW/オーバドライブサーボ機構40はニュートラル位置に保持し、リバースサーボ機構60を駆動してリバースドリブンギヤ58を第1出力シャフト18に結合する。
これにより、エンジンの動力はプライマリシャフト6、LOW/リバースドライブギヤ26、LOWドリブンギヤ36、リバースドリブンギヤ58、第1出力シャフト18及びファイナルドライブギヤ56を介してディファレンシャル装置46に伝達され、ドライブシャフト50を前進時と反対方向に駆動する。
表1はニュートラル状態、LOW走行時、CVT走行時、オーバドライブ走行時及び後進走行時のLOW/リバース/オーバドライブクラッチ30、CVTクラッチ34、LOW/オーバドライブサーボ機構40及びリバースサーボ機構60の作動状態を示している。
Figure 0004996123
表1で白丸はクラッチ30,34が係合していることを、×印はクラッチ30,34が切断(オフ)されていることを示している。また、CVT走行時には、LOW/オーバドライブサーボ機構40はLOW、ニュートラル又はオーバドライブのいずれを選択しても良いことを示している。
以上を説明した本実施形態によれば、LOW固定段を構成するために必要となるギヤ群の一部とリバース固定段を構成するために必要となるギヤ群の一部を兼用することが可能となり、変速機の構成部品を減少させることができる。
すなわち、本来必要となるLOWドライブギヤとリバースドライブギヤをLOW/リバースドライブギヤ26で兼用することができ、同様にLOWドリブンギヤ36でリバースアイドルギヤを兼用することが可能となり、変速機の小型化及び軽量化を図ることができる。
第1出力シャフト18上にセカンダリドリブンギヤ54及びリバースドリブンギヤ58が配置され、第2出力シャフト20上にLOWドリブンギヤ36及びオーバドライブ・ドリブンギヤ38が配置されているため、第1及び第2出力シャフト18,20上にそれぞれギヤが二枚ずつ配置されることになるので、一つのシャフト上に構成要素が集中することを防止でき、その結果変速機の軸方向長さを短縮できる。
セカンダリシャフト8上に配置されるギヤはセカンダリドライブギヤ32のみであり、プライマリシャフト6と比較するとギヤ数の違いから必然的に空きスーペースが生じる。そこで、この空きスペースにCVTクラッチ34を配置することで各シャフトに構成要素をバランス良く配置することが可能となり、変速機の全長を短縮することができる。
また、CVTと駆動輪の間にCVTクラッチ34が配置されることになるため、CVTクラッチ34によるCVTの保護が可能になるという効果も得られる。これは例えば、凍結路面などでスリップしたタイヤが急激にグリップ力を回復する際にドライブシャフトから入力される衝撃トルクをCVTクラッチ34にて遮断し、CVTに入力されることを防止できるからである。
さらに、本実施形態によれば、二つの摩擦クラッチ30,34と二つの噛み合い式動力断接機構(サーボ機構)40,60により前進側3種と後進側1種の動力伝達経路を切り換えることが可能となる。
噛み合い式動力断接機構は摩擦式クラッチに比べて小型であり、変速機の小型化に繋がる。更に、噛み合い式動力断接機構は一般的に摩擦クラッチに比べて安価なため、高価な摩擦クラッチの数を減らすことで変速機を安価に提供できる。
さらに、LOW固定段からCVTへ、又はCVTからオーバドライブ固定段への切り換えはいずれもクラッチ・ツー・クラッチ切り換えとなるため、構成要素の簡略化を行いつつも従来の自動変速機と遜色のない変速商品性を確保することができる。
加えて、4本のシャフト上にそれぞれ一つずつの動力断接機構が配置されることになるため、特定のシャフトに構成要素が集中してその結果変速機の全長が拡大することを防止できる。
本発明実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 図1に示した変速機の概略側面図である。
符号の説明
2 変速機
4 トルクコンバータ
6 プライマリシャフト
8 セカンダリシャフト
14 ドライブプーリ
16 ドリブンプーリ
18 第1出力シャフト
20 第2出力シャフト
26 LOW/リバースドライブギヤ
28 オーバドライブ・ドライブギヤ
30 LOW/リバース/オーバドライブクラッチ
34 CVTクラッチ
36 LOWドリブンギヤ
38 オーバドライブ・ドリブンギヤ
40 LOW/オーバドライブサーボ機構
46 ディファレンシャル装置
58 リバースドリブンギヤ
60 リバースサーボ機構

Claims (5)

  1. 入力と出力の間に無段変速機構と有段変速機構を並列に配置した変速機であって、
    回転可能に支持されたプライマリシャフトと、
    該プライマリシャフトに取り付けられたドライブプーリと、
    回転可能に支持されたセカンダリシャフトと、
    該セカンダリシャフトに取り付けられたドリブンプーリと、
    前記ドライブプーリ及びドリブンプーリに巻回されたベルトと、
    回転可能に支持された第1出力シャフトと、
    回転可能に支持された第2出力シャフトと、
    前記プライマリシャフト上に配置されたLOW/リバースドライブギヤと、
    前記第2出力シャフト上に配置され、前記LOW/リバースドライブギヤと噛合するLOWドリブンギヤと、
    前記第1出力シャフト上に配置され、前記LOWドリブンギヤと噛合するリバースドリブンギヤと
    回転可能に支持され、ディファレンシャル装置を備えるドライブシャフトと、
    を具備し、
    前進LOW時は、前記プライマリシャフトに入力された動力を前記LOW/リバースドライブギヤ、前記LOWドリブンギヤ及び前記第2出力シャフトを経由して前記ドライブシャフトに出力し、
    後進時は、前記プライマリシャフトに入力された動力を前記LOW/リバースドライブギヤ、前記LOWドリブンギヤ、前記リバースドリブンギヤ及び前記第1出力シャフトを経由して前記ドライブシャフトに出力することを特徴とする変速機。
  2. 前記プライマリシャフト上に配置されたオーバドライブ・ドライブギヤと、
    前記第2出力シャフト上に配置され、前記オーバドライブ・ドライブギヤに噛合するオーバドライブ・ドリブンギヤと、
    前記セカンダリシャフト上に配置されたセカンダリドライブギヤと、
    前記第1出力シャフト上に配置され、前記セカンダリドライブギヤに噛合するセカンダリドリブンギヤと、
    を更に具備したことを特徴とする請求項1記載の変速機。
  3. 前記セカンダリドライブギヤは前記セカンダリシャフトに回転自在に設けられ、前記セカンダリドリブンギヤは前記第1出力シャフトに結合配置されており、
    前記セカンダリシャフト上に前記セカンダリドライブギヤと前記セカンダリシャフト間の動力伝達の断接を行う第1クラッチを配置したことを特徴とする請求項2記載の変速機。
  4. 前記LOW/リバースドライブギヤ及び前記オーバドライブ・ドライブギヤは一体的に構成されて前記プライマリシャフト上に回転自在に配置されており、
    前記LOWドリブンギヤ及び前記オーバドライブ・ドリブンギヤは前記第2出力シャフト上にそれぞれ回転自在に配置されており、
    前記リバースドリブンギヤは前記第1出力シャフト上に回転自在に配置されており、
    前記プライマリシャフト上に一体的に構成された前記LOW/リバースドライブギヤ及び前記オーバドライブ・ドライブギヤと前記プライマリシャフト間の動力伝達の断接を行う第2クラッチを配置し、
    前記第2出力シャフト上に前記LOWドリブンギヤ及び前記オーバドライブ・ドリブンギヤを選択的に前記第2出力シャフトへ動力伝達可能とする第1噛み合い動力断接機構を配置し、
    前記第1出力シャフト上に前記リバースドリブンギヤと前記第1出力シャフト間の動力伝達の断接を行う第2噛み合い動力断接機構を配置したことを特徴とする請求項3記載の変速機。
  5. 前記プライマリシャフト上に配置されたオーバドライブ・ドライブギヤと、
    前記セカンダリシャフト上に配置されたセカンダリドライブギヤと、
    前記セカンダリドライブギヤと前記セカンダリシャフト間の動力伝達の断接を行う前記セカンダリシャフト上に配置された第1クラッチを更に具備し、
    前記無段変速機構は、固定プーリ半体及び可動プーリ半体からなる前記ドライブプーリと、固定プーリ半体及び可動プーリ半体からなる前記ドリブンプーリと、前記ベルトとから構成され、
    前記LOW/リバースドライブギヤ及び前記オーバドライブ・ドライブギヤが前記ドライブプーリの前記固定プーリ半体の背面に位置して前記プライマリシャフト上に設けられ、
    前記セカンダリドライブギヤ及び前記第1クラッチが前記ドリブンプーリの前記可動プーリ半体の背面に位置して前記セカンダリシャフト上に設けられ、
    前記ドライブプーリの前記固定プーリ半体と前記ドリブンプーリの前記可動プーリ半体とが前記ベルトに対して軸方向で同じ側に配置されていることを特徴とする請求項1記載の変速機。
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