JP5363426B2

JP5363426B2 - 車両用動力伝達装置

Info

Publication number: JP5363426B2
Application number: JP2010136176A
Authority: JP
Inventors: 康浩森本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-06-15
Also published as: JP2012001049A

Description

本発明は、駆動源と、前記駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する変速機と、前記出力軸の駆動力が入力されるディファレンシャルギヤと、前記ディファレンシャルギヤから車体左右方向に延びる左右のドライブシャフトとを備える車両用動力伝達装置に関する。

エンジンに接続された入力軸の回転を複数のコネクティングロッドの相互に位相が異なる往復運動に変換し、前記複数のコネクティングロッドの往復運動を複数のワンウエイクラッチによって出力軸の回転運動に変換する無段変速機が、下記特許文献１により公知である。

またエンジンの駆動力をダンパ機構、ベルト式無段変速機およびディファレンシャルギヤを介して駆動輪に伝達するとともに、ベルト式無段変速機およびディファレンシャルギヤ間の駆動力伝達経路にモータ・ジェネレータを接続したハイブリッド駆動装置が、下記特許文献２により公知である。

また自動変速機のピニオンシャフト（動力伝達軸）を外側軸および内側軸の二重構造にし、外側軸に入力された駆動力を内側軸、ディファレンシャルギヤおよびドライブシャフトを介して駆動輪に伝達するものにおいて、外側軸および内側軸の一方の捩じり剛性を低くすることでギヤの噛み合い起振力を吸収してギヤノイズを低減するものが、下記特許文献３により公知である。

特表２００５−５０２５４３号公報特開２００９−１１２６号公報特開平５−２７２６０４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、コネクティングロッドの往復運動をワンウエイクラッチを介して出力軸の回転運動に変換する無段変速機を備えるため、出力軸のトルク変動がタイヤに伝達されて車体振動の原因となる問題があった。

また上記特許文献２に記載されたものは、エンジンとベルト式無段変速機との間に配置されたダンパ機構で吸収できないエンジン振動が、ドライブシャフトからタイヤに伝達されて車体振動の原因となる可能性があった。

また上記特許文献３に記載されたものは、ディファレンシャルギヤの上流側の外側軸および内側軸の捩じり剛性を低くして捩じりバネとして機能させることは可能であるが、ディファレンシャルギヤの下流側のドライブシャフトが短いため、その捩じり剛性が高くなって捩じりバネとして機能させることができず、ギヤの噛み合い起振力を充分に吸収できない可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、駆動力を間欠的に伝達する往復動式の変速機のトルク変動を効果的に吸収して振動や騒音の発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源と、前記駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する変速機と、前記出力軸の駆動力が入力されるディファレンシャルギヤと、前記ディファレンシャルギヤから車体左右方向に延びる左右のドライブシャフトとを備え、前記変速機は、前記入力軸の軸線からの偏心量が可変であって該入力軸と共に回転する入力側支点と、前記出力軸に接続されたワンウェイクラッチと、前記ワンウェイクラッチの入力部材に設けられた出力側支点と、前記入力側支点および前記出力側支点に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッドとを備える車両用動力伝達装置であって、前記出力軸は、左右一方の前記ドライブシャフトの外周に嵌合する管状の内側出力軸と、前記内側出力軸の外周に同軸に嵌合して前記ワンウエイクラッチの出力部材に接続された管状の外側出力軸とで構成され、前記外側出力軸の一端が前記内側出力軸の一端に接続され、前記内側出力軸の他端が前記ディファレンシャルギヤの入力部材に接続され、前記ディファレンシャルギヤの左右の出力部材が前記左右のドライブシャフトの一端にそれぞれ接続されることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記変速機は、前記入力側支点、前記出力側支点、前記コネクティングロッドおよび前記ワンウェイクラッチを備えて該コネクティングロッドの往復運動の位相が相互に異なる複数の変速ユニットで構成されることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

尚、実施の形態の偏心ディスク１８は本発明の入力側支点に対応し、実施の形態のピン１９ｃは本発明の出力側支点に対応し、実施の形態のアウター部材２２は本発明のワンウェイクラッチの入力部材に対応し、実施の形態のインナー部材２３は本発明のワンウェイクラッチの出力部材に対応し、実施の形態のデフケース３３は本発明のディファレンシャルギヤの入力部材に対応し、実施の形態の第１、第２サンギヤ３９，３９′は本発明のディファレンシャルギヤの出力部材に対応し、実施の形態のエンジンＥは本発明の駆動源に対応し、実施の形態の無段変速機Ｔは本発明の変速機に対応する。

請求項１の構成によれば、駆動源の駆動力は入力軸および出力軸を備える変速機とディファレンシャルギヤとを介して左右のドライブシャフトに伝達される。変速機は、入力軸の軸線からの偏心量が可変であって該入力軸と共に回転する入力側支点と、出力軸に接続されたワンウェイクラッチと、ワンウェイクラッチの入力部材に設けられた出力側支点と、入力側支点および出力側支点に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッドとを備えるので、入力側支点の偏心量を変化させてコネクティングロッドの往復ストロークを変化させることで、出力軸の回転数を増減することができる。

変速機の出力軸は、左右一方のドライブシャフトの外周に嵌合する管状の内側出力軸と、内側出力軸の外周に同軸に嵌合してワンウエイクラッチの出力部材に接続される管状の外側出力軸とで構成され、外側出力軸の一端が内側出力軸の一端に接続され、内側出力軸の他端がディファレンシャルギヤの入力部材に接続され、ディファレンシャルギヤの出力部材が左右のドライブシャフトの一端にそれぞれ接続されるので、捩じりバネとして機能する外側出力軸および内側出力軸と、質量体として機能するディファレンシャルギヤと、捩じりバネとして機能するドライブシャフトとを直列に接続してダンパーを構成することで、駆動源の常用運転回転数の範囲内で往復動式の変速機のトルク変動が共振点を跨がないようにし、振動や騒音を効果的に抑制することができる。

また請求項２の構成によれば、変速機は入力側支点、出力側支点、コネクティングロッドおよびワンウェイクラッチよりなる複数の変速ユニットを備えており、複数の変速ユニットのコネクティングロッドの往復運動の位相が相互に異なるので、出力軸を滑らかに連続回転させることができる。

車両用の走行用動力装置のスケルトン図。図１の２部詳細図。図２の３−３線断面図（ＴＯＰ状態）。図２の３−３線断面図（ＬＯＷ状態）。ＴＯＰ状態での作用説明図。ＬＯＷ状態での作用説明図。図１の７部詳細図。図７の８部拡大図。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、車両の左右の駆動輪Ｗ，Ｗを駆動する車両用動力伝達装置は、エンジンＥと、無段変速機Ｔと、ドグクラッチＣと、ディファレンシャルギヤＤと、左右のドライブシャフトＳ，Ｓとを備える。

次に、図２〜６に基づいて無段変速機Ｔの構造を説明する。

図２および図３に示すように、本実施の形態の無段変速機Ｔは同一構造を有する複数個（実施の形態では４個）の変速ユニット１０…を軸方向に重ね合わせたもので、それらの変速ユニット１０…は平行に配置された共通の入力軸１１および共通の出力軸１２を備えており、入力軸１１の回転が減速または増速されて出力軸１２に伝達される。

以下、代表として一つの変速ユニット１０の構造を説明する。エンジンＥに接続されて回転する入力軸１１は、電動モータのような変速アクチュエータ１４の中空の回転軸１４ａの内部を相対回転自在に貫通する。変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂは回転軸１４ａに固定されており、ステータ１４ｃはケーシングに固定される。変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａは、入力軸１１と同速度で回転可能であり、かつ入力軸１１に対して異なる速度で相対回転可能である。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを貫通した入力軸１１には第１ピニオン１５が固定されており、この第１ピニオン１５を跨ぐように変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａにクランク状のキャリヤ１６が接続される。第１ピニオン１５と同径の２個の第２ピニオン１７，１７が、第１ピニオン１５と協働して正三角形を構成する位置にそれぞれピニオンピン１６ａ，１６ａを介して支持されており、これら第１ピニオン１５および第２ピニオン１７，１７に、円板形の偏心ディスク１８の内部に偏心して形成されたリングギヤ１８ａが噛合する。偏心ディスク１８の外周面に、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａの一端に設けたリング部１９ｂがボールベアリング２０を介して相対回転自在に嵌合する。

出力軸１２の外周に設けられたワンウェイクラッチ２１は、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａにピン１９ｃを介して枢支されたリング状のアウター部材２２と、アウター部材２２の内部に配置されて出力軸１２に固定されたインナー部材２３と、アウター部材２２の内周の円弧面とインナー部材２３の外周の平面との間に形成された楔状の空間に配置されてスプリング２４…で付勢されたローラ２５…とを備える。

図２から明らかなように、４個の変速ユニット１０…はクランク状のキャリヤ１６を共有しているが、キャリヤ１６に第２ピニオン１７，１７を介して支持される偏心ディスク１８の位相は各々の変速ユニット１０で９０°ずつ異なっている。例えば、図２において、左端の変速ユニット１０の偏心ディスク１８は入力軸１１に対して図中上方に変位し、左から３番目の変速ユニット１０の偏心ディスク１８は入力軸１１に対して図中下方に変位し、左から２番目および４番目の変速ユニット１０，１０の偏心ディスク１８，１８は上下方向中間に位置している。

次に、図７および図８に基づいて、出力軸１２、ドグクラッチＣ、ディファレンシャルギヤＤおよび左側のドライブシャフトＳの周辺の構造を説明する。

遊星歯車式のディファレンシャルギヤＤは、ミッションケース３１に一対のボールベアリング３２，３２で回転自在に支持されたデフケース３３を備える。デフケース３３は、右側のケースボディ３４と左側のケースカバー３５とをボルト３６…で一体に結合して構成される。デフケース３３は遊星歯車機構のキャリヤを構成するもので、そこに複数の第１ピニオン３７…および複数の第２ピニオン３７′…が回転自在に支持される。第１ピニオン３７…は左ドライブシャフトＳの右端にスプライン結合ａされた第１サンギヤ３９に噛合し、また第２ピニオン３７′…は右ドライブシャフトＳの左端にスプラインａ結合された第２サンギヤ３９′に噛合する。

出力軸１２は、左ドライブシャフトＳの外周に同軸に嵌合する管状の内側出力軸１２ａと、内側出力軸１２ａの外周に同軸に嵌合する管状の外側出力軸１２ｂとで構成される。外周に４個のワンウエイクラッチ２１のインナー部材２３…が結合された外側出力軸１２ｂの左端がボールベアリング４０でミッションケース３１に回転自在に支持される。外側出力軸１２ｂの左端と内側出力軸１２ａの左端とがスプライン結合ｂされ、内側出力軸１２ａの右端にスプライン結合ｃされたクラッチハウジング４１が左側のボールベアリング４２を介してミッションケース３１に回転自在に支持され、かつデフケース３３のケースボディ３４が右側のボールベアリング４２を介してミッションケース３１に回転自在に支持される。

クラッチハウジング４１の内部にスプライン結合ｄされたピストンガイド４３の内部に、クラッチピストン４４が軸方向摺動自在かつ相対回転不能にスプライン結合ｅされる。クラッチピストン４４が油室４５に供給される油圧で右動すると、そのドグ歯４４ａがデフケース３３のドグ歯３３ａ…に噛合し、出力軸１２がクラッチハウジング４１およびクラッチピストン４４を介してデフケース３３に結合される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

先ず、無段変速機Ｔの一つの変速ユニット１０の作用を説明する。変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを入力軸１１に対して相対回転させると、入力軸１１の軸線Ｌ１まわりにキャリヤ１６が回転する。このとき、キャリヤ１６の中心Ｏ、つまり第１ピニオン１５および２個の第２ピニオン１７，１７が成す正三角形の中心は入力軸１１の軸線Ｌ１まわりに回転する。

図３および図５は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と反対側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量が最大になって無段変速機ＴのレシオはＴＯＰ状態になる。図４および図６は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して出力軸１２と同じ側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量が最小になって無段変速機ＴのレシオはＬＯＷ状態になる。

図５に示すＴＯＰ状態で、エンジンＥで入力軸１１を回転させるとともに、入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン１７，１７および偏心ディスク１８が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ａ）から図５（Ｂ）を経て図５（Ｃ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１８の外周にリング部１９ｂをボールベアリング２０を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１９は、そのロッド部１９ａの先端にピン１９ｃで枢支されたアウター部材２２を反時計方向（矢印Ｂ参照）に回転させる。図５（Ａ）および図５（Ｃ）は、アウター部材２２の前記矢印Ｂ方向の回転の両端を示している。

このようにしてアウター部材２２が矢印Ｂ方向に回転すると、ワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２およびインナー部材２３間の楔状の空間にローラ２５…が噛み込み、アウター部材２２の回転がインナー部材２３を介して出力軸１２に伝達されるため、出力軸１２は反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転する。

入力軸１１および第１ピニオン１５が更に回転すると、第１ピニオン１５および第２ピニオン１７，１７にリングギヤ１８ａを噛合させた偏心ディスク１８が反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ｃ）から図５（Ｄ）を経て図５（Ａ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１８の外周にリング部１９ｂをボールベアリング２０を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１９は、そのロッド部１９ａの先端にピン１９ｃで枢支されたアウター部材２２を時計方向（矢印Ｂ′参照）に回転させる。図５（Ｃ）および図５（Ａ）は、アウター部材２２の前記矢印Ｂ′方向の回転の両端を示している。

このようにしてアウター部材２２が矢印Ｂ′方向に回転すると、アウター部材２２とインナー部材２３との間の楔状の空間からローラ２５…がスプリング２４…を圧縮しながら押し出されることで、アウター部材２２がインナー部材２３に対してスリップして出力軸１２は回転しない。

以上のように、アウター部材２２が往復回転したとき、アウター部材２２の回転方向が反時計方向（矢印Ｂ参照）のときだけ出力軸１２が反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転するため、出力軸１２は間欠回転することになる。

図６は、ＬＯＷ状態で無段変速機Ｔを運転するときの作用を示すものである。このとき、入力軸１１の位置は偏心ディスク１８の中心に一致しているので、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量はゼロになる。この状態でエンジンＥで入力軸１１を回転させるとともに、入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン１７，１７および偏心ディスク１８が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。しかしながら、偏心ディスク１８の偏心量がゼロであるため、コネクティングロッド１９の往復運動のストロークもゼロになり、出力軸１２は回転しない。

従って、変速アクチュエータ１４を駆動してキャリヤ１６の位置を図３のＴＯＰ状態と図４のＬＯＷ状態との間に設定すれば、ゼロレシオおよび所定レシオ間の任意のレシオでの運転が可能になる。

無段変速機Ｔは、並置された４個の変速ユニット１０…の偏心ディスク１８…の位相が相互に９０°ずつずれているため、４個の変速ユニット１０…が交互に駆動力を伝達することで、つまり４個のワンウェイクラッチ２１…の何れかが必ず係合状態にあることで、出力軸１２を連続回転させることができる。

さて、ドグクラッチＣの油室４５に油圧を供給するとクラッチピストン４４が図中右動し、そのドグ歯４４ａ…がデフケース３３のドグ歯３３ａ…に係合することで、出力軸１２の回転がクラッチハウジング４１、ピストンガイド４３およびクラッチピストン４４を介してディファレンシャルギヤＤのデフケース３３に伝達される。デフケース３３の回転は、第１ピニオン３７…および第１サンギヤ３９を介して左ドライブシャフトＳに伝達されるとともに、第２ピニオン３７′…および第２サンギヤ３９′を介して右ドライブシャフトＳ′に伝達されて左右の駆動輪Ｗ，Ｗが駆動される。また左ドライブシャフトＳは、第１サンギヤ３９、第１ピニオン３７…、デフケース３３、第２ピニオン３７′…および第２サンギヤ３９′を介して右ドライブシャフトＳに接続されているため、左右の駆動輪Ｗ，Ｗの差動が許容される。

ところで、上記無段変速機Ｔは、複数のコネクティングロッド１９…の位相が異なる往復運動を複数のワンウエイクラッチ２１…を介して外側出力軸１２ｂの回転運動に変換しているので、コネクティングロッド１９…の数に応じた高周波のトルク変動が発生し、エンジンＥの常用回転数で無段変速機Ｔの共振点を通過して振動や騒音が増加する可能性がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、エンジンＥの駆動力が無段変速機Ｔから駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される経路には、外側出力軸１２ｂ、内側出力軸１２ａ、ディファレンシャルギヤＤおよび左右のドライブシャフトＳ，Ｓが介在しており、外側出力軸１２ｂ、内側出力軸１２ａおよび左右のドライブシャフトＳ，Ｓは全長に亙って捩じれ変形可能な捩じりバネとして機能するため、駆動力の伝達方向上流側の捩じりバネ（外側出力軸１２ｂおよび内側出力軸１２ａ）と駆動力の伝達方向下流側の捩じりバネ（ドライブシャフトＳ，Ｓ）との間に質量体（ディファレンシャルギヤＤ）を接続したダンパーが構成される。

このダンパーにより、無段変速機Ｔに特有のトルク変動の共振点をエンジンＥの常用回転数の外側に移動させ、共振の発生を抑制して振動や騒音を低減することができる。特に、二つの捩じりバネの間に質量体を配置したことで、単独の捩じりバネを有するダンパーに比べて良好なトルク変動の減衰特性を得ることができる。しかも出力軸１２への駆動力の伝達は、その外周を囲むワンウエイクラッチ２１…を介して行われるので、出力軸１２には捩じり荷重だけが入力して曲げ荷重は入力しない。よって内側出力軸１２ａおよび外側出力軸１２ｂを薄肉の管状に形成することができ、その捩じり剛性を低くしてトルク変動の減衰特性を更に良好にすることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の変速機は実施の形態の往復動式の無段変速機Ｔに限定されず、ベルト式無段変速機のような他種の無段変速機であっても良く、一般的な有段変速機であっても良い。

１０変速ユニット
１１入力軸
１２出力軸
１２ａ内側出力軸
１２ｂ外側出力軸
１８偏心ディスク（入力側支点）
１９コネクティングロッド
１９ｃピン（出力側支点）
２１ワンウェイクラッチ
２２アウター部材（ワンウェイクラッチの入力部材）
２３インナー部材（ワンウェイクラッチの出力部材）
３３デフケース（ディファレンシャルギヤの入力部材）
３９第１サンギヤ（ディファレンシャルギヤの出力部材）
３９′ 第２サンギヤ（ディファレンシャルギヤの出力部材）
Ｄディファレンシャルギヤ
Ｅエンジン（駆動源）
Ｓドライブシャフト
Ｔ無段変速機（変速機）

Claims

駆動源（Ｅ）と、
前記駆動源（Ｅ）に接続された入力軸（１１）の回転を変速して出力軸（１２）に伝達する変速機（Ｔ）と、
前記出力軸（１２）の駆動力が入力されるディファレンシャルギヤ（Ｄ）と、
前記ディファレンシャルギヤ（Ｄ）から車体左右方向に延びる左右のドライブシャフト（Ｓ）とを備え、
前記変速機（Ｔ）は、
前記入力軸（１１）の軸線からの偏心量が可変であって該入力軸（１１）と共に回転する入力側支点（１８）と、
前記出力軸（１２）に接続されたワンウェイクラッチ（２１）と、
前記ワンウェイクラッチ（２１）の入力部材（２２）に設けられた出力側支点（１９ｃ）と、
前記入力側支点（１８）および前記出力側支点（１９ｃ）に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッド（１９）とを備える車両用動力伝達装置であって、
前記出力軸（１２）は、左右一方の前記ドライブシャフト（Ｓ）の外周に嵌合する管状の内側出力軸（１２ａ）と、前記内側出力軸（１２ａ）の外周に同軸に嵌合して前記ワンウエイクラッチ（２１）の出力部材（２３）に接続された管状の外側出力軸（１２ｂ）とで構成され、
前記外側出力軸（１２ｂ）の一端が前記内側出力軸（１２ａ）の一端に接続され、前記内側出力軸（１２ａ）の他端が前記ディファレンシャルギヤ（Ｄ）の入力部材（３３）に接続され、前記ディファレンシャルギヤ（Ｄ）の左右の出力部材（３９，３９′）が前記左右のドライブシャフト（Ｓ）の一端にそれぞれ接続されることを特徴とする車両用動力伝達装置。
前記変速機（Ｔ）は、前記入力側支点（１８）、前記出力側支点（１９ｃ）、前記コネクティングロッド（１９）および前記ワンウェイクラッチ（２１）を備えて該コネクティングロッド（１９）の往復運動の位相が相互に異なる複数の変速ユニット（１０）で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の車両用動力伝達装置。