JP6313985B2

JP6313985B2 - トルクスプリット方式の車両用変速装置

Info

Publication number: JP6313985B2
Application number: JP2014018065A
Authority: JP
Inventors: 久永田中
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP2015145694A

Description

本発明は、ベルト式などの無段変速機構と、変速比が一定の歯車式変速機構とを備えたトルクスプリット方式の車両用変速装置に関する。

トルクスプリット方式の車両用変速装置の一例として、特許文献1に記載されたものがある。
同文献に記載された車両用変速装置は、ベルト式無段変速機構、変速比が一定の歯車式変速機構、遊星歯車機構、および走行モード切替え用のクラッチを備えている。車両走行時のモードとしては、トルクスプリットモードと、無段変速機構駆動モードとを切り替え設定可能とされている。トルクスプリットモードは、エンジン出力がベルト式無段変速機構および歯車式変速機構の双方を利用して変速され、遊星歯車機構からはそれらの合成駆動力が車軸側（差動歯車装置側）に出力されるモードである。無段変速機構駆動モードは、歯車式変速機構が利用されることなく、ベルト式無段変速機構を利用してエンジン出力の変速が図られ、この駆動力が遊星歯車機構を介して車軸側に出力されるモードである。

このような車両用変速装置においては、図３に示すような仕様に設定されているのが通例である。なお、同図の横軸は、車両用変速装置のトータルの変速比を示すが、その要所に対応し、ベルト式無段変速機構の一対のプーリ４０ａ，４０ｂにおけるベルト４１の掛け径の変化も示している（この点は、後述の図２も同様である）。
図３に示すように、無段変速機構駆動モードの設定領域Ｐ１’と、トルクスプリットモードの設定領域Ｐ２’とは、互いに連続した仕様とされる。ここで、従来においては、トータルの変速比幅（図３のＰ１’＋Ｐ２’に相当）を大きくする観点から、強度やレイアウトなどの許容範囲内において、ベルト式無段変速機構の変速比幅を最大化するように設定されている。
具体的には、無段変速機構駆動モードからトルクスプリットモードへの切り替えは、ベルト式無段変速機構が最ハイの変速比γ_Hとなった時点で行なわれるようにされ、ベルト式無段変速機構の変速比幅を最大限に利用するようにされている。歯車式変速機構については、ベルト式無段変速機構の最ハイの変速比γ_Hと同一の変速比とされている。

図３から理解されるように、無段変速機構駆動モードにおいては、変速比が最ハイの変速比γ_Hに近づくに連れて動力伝達効率が徐々に低下していくが、最ハイの変速比γ_Hになった時点でトルクスプリットモードが設定されることにより、動力伝達効率を高くすることが可能である。このことにより、燃費をよくすることが可能である。
しかしながら、近年においては、エネルギ資源の節約や環境保護などの観点から、車両の燃費性能をさらに向上させることが望まれる。

特許第４５５２３７６号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、従来よりも動力伝達効率を高めて燃費性能を一層向上させることが可能なトルクスプリット方式の車両用変速装置を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供されるトルクスプリット方式の車両用変速装置は、エンジン出力がそれぞれ入力可能とされた無段変速機構および変速比一定の歯車式変速機構と、前記無段変速機構の出力軸としてのセカンダリ軸と回転数が同一となるように前記セカンダリ軸に連結されたサンギヤ、前記セカンダリ軸にドライブクラッチを介して連結可能とされたリングギヤ、および前記歯車式変速機構の最終段の歯車に連結されたキャリヤを備えており、かつ前記両変速機構からの出力を受ける遊星歯車機構と、を備えており、前記歯車式変速機構を介することなく前記無段変速機構を伝達してきた駆動力が車軸側へ出力される無段変速機構駆動モードと、前記両変速機構をそれぞれ伝達してきた駆動力が前記遊星歯車機構により合成されて車軸側へ出力されるトルクスプリットモードとが切り替え可能とされている、トルクスプリット方式の車両用変速装置であって、前記歯車式変速機構の変速比は、前記無段変速機構の最ハイの変速比よりも大きい値とされており、前記無段変速機構駆動モードから前記トルクスプリットモードへの切り替えは、前記無段変速機構の変速比が、前記最ハイの変速比よりも大きく、かつ前記歯車式変速機構の変速比と同一であるときに行なわれ、前記無段変速機構の変速比が前記歯車式変速機構の変速比よりも小さい領域においては、前記無段変速機構駆動モードは設定されない構成とされていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、無段変速機構駆動モードからトルクスプリットモードへの切り替え時期が早期化されることとなり、無段変速機構の変速比が最ハイに近い領域にある際には、無段変速機構駆動モードではなく、それよりも動力伝達効率が高いトルクスプリットモードが設定される。また、図２を参照して後述する内容から理解されるように、トルクスプリットモードへの切り替えの早期化を図ると、トルクスプリットモード時における動力伝達効率を、従来よりも高くする作用も得られる。このように、動力伝達効率を高めることができる結果、従来よりも車両の燃費性能をよくすることが可能である。
本発明においては、トルクスプリットモードへの切り替え時期の早期化を図っている分だけ、トータルの変速比幅が従来よりも狭くなる不利があるものの、トルクスプリットモードの早期設定による動力伝達効率の向上による利点の方が、前記不利を上回るものとすることが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係るトルクスプリット方式の車両用変速装置の概略説明図である。図１に示す車両用変速装置の変速比と動力伝達効率との関係を示す説明図である。従来の車両用変速装置の変速比と動力伝達効率との関係を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示すトルクスプリット方式の車両用変速装置Ａは、エンジン１０の出力軸１０ａにトルクコンバータ１１を介して連結されており、トルクコンバータ１１からの出力を、差動歯車装置２に連結された一対の車軸９ａ，９ｂに伝えるためのものである。具体的には、この車両用変速装置Ａは、ベルト式無段変速機構４、歯車式変速機構５、遊星歯車機構６、前後進切り替え用のブレーキＢ１、スプリットクラッチＣ１，およびドライブクラッチＣ２を備えている。

ベルト式無段変速機構４は、ベルト掛かり径を可変制御可能な一対のプーリ４０ａ，４０ｂにベルト４１を掛け回した構造であり、ベルト掛かり径を変更することにより変速比γ_Bを無段階で変更可能である。プーリ４０ａは、トルクコンバータ１１からの出力を受
けるプライマリ軸７２に装着されている。ベルト式無段変速機構４の出力軸としてのセカンダリ軸８０は、遊星歯車機構６のサンギヤ６０との連結が図られているとともに、リングギヤ６２に対してはドライブクラッチＣ２を介して連結可能とされている。

歯車式変速機構５は、プライマリ軸７２にスプリットクラッチＣ１を介して連結された第１ないし第３の歯車５１〜５３を有する歯車列であり、第３の歯車５３は、遊星歯車機構６のキャリヤ６３に連結されている。このため、スプリットクラッチＣ１をオン状態（接続状態）とした際には、プライマリ軸７２の回転駆動力を所定の変速比γ_Gでキャリヤ６３に伝達させることが可能である。

遊星歯車機構６のリングギヤ６２は、歯車式変速機構５およびベルト式無段変速機構４から遊星歯車機構６が受けた駆動力の出力部とされている。この遊星歯車機構６からの出力は、このリングギヤ６２に連結された出力軸８１、ならびにギヤ８２を介して、差動歯車装置２のリングギヤ２０に伝達される。

この車両用変速装置Ａにおいては、前後進切り替え用のブレーキＢ１をオフにした前進モード状態において、スプリットクラッチＣ１をオフ、ドライブクラッチＣ２をオンにすると、歯車式変速機構５を利用せず、ベルト式無段変速機構４のみを利用した無段変速機構駆動モードとなる。
これに代えて、スプリットクラッチＣ１をオン、ドライブクラッチＣ２をオフにすると、ベルト式無段変速機構４および歯車式変速機構５の双方を利用したトルクスプリットモードとなる。歯車式変速機構５の変速比γ_Gは一定であるが、トルクスプリットモードにおいては、ベルト式無段変速機構４がサンギヤ６０およびピニヨンギヤ６１を回転させる結果、両変速機構４，５のトータルの変速比γ_Tについては、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bを変更することにより制御可能である。

図２に示すように、無段変速機構駆動モードの設定領域Ｐ１と、トルクスプリットモードの設定領域Ｐ２とは連続する仕様とされているが、無段変速機構駆動モードとトルクスプリットモードとの切り替え点は、ベルト式無段変速機構４の最ハイの変速比γ_Hではなく、それよりも適当量だけ低め(変速比が大きめ)の変速比γ_Sとされている。一方、歯車式変速機構５の変速比γ_Gは、前記した変速比γ_Sと同一に揃えられている。一例を示すと、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bは、２．３〜０．４の範囲で変動可能である。これに対し、歯車式変速機構５の変速比γ_G、ならびに前記した変速比γ_Sは、０．４５である。

本実施形態によれば、無段変速機構駆動モードからトルクスプリットモードへの切り替えは、ベルト式無段変速機構４の変速比γ_Bが、最ハイの変速比γ_Hに到達するよりも前に行なわれることとなり、トルクスプリットモードへの切り替えが早期化される。ベルト式無段変速機構４は、最ハイの変速比γ_Hに近い領域では、動力伝達効率が低くなるが、本実施形態では、そのような動力伝達効率が低い領域での出力を回避し、トルクスプリットモードによる高い伝達効率の出力が可能となる。

さらに好ましい効果として、トルクスプリットモードの切り替えが早期化されると、トルクスプリットモード時の動力伝達効率も高くなる。図２の破線Ｌ２は従来例を示しているが、この従来例との比較において、本実施形態では、トルクスプリットモード時の動力伝達効率が所定幅Ｈだけ高くなっている。これは、トルクスプリットモード時には、歯車式変速機構５を介する駆動力とベルト式無段変速機構４を介する駆動力とが合成されて出力されるのに対し、本実施形態では、トルクスプリットモード切り替えの早期化に起因してベルト式無段変速機構４の動力伝達効率が高い領域が有効に用いられるからである。

このように、本実施形態によれば、ベルト式無段変速機構４の最ハイ近くの変速比領域
に代えて動力伝達効率が高いトルクスプリットモードが用いられること、およびトルクスプリットモード時の動力伝達効率自体も高くなることにより、車両の燃費性能を優れたものとすることが可能である。無段変速機構駆動モードの最ハイ近くの変速比領域を利用していないために、従来技術と比較してトータルの変速比幅は短くなるものの、この不利を補う以上の燃費性能向上効果を得ることが可能である。

なお、トルクスプリットモードへの切り替え時期を、過度に早めると、エンジン回転数が高くなり、却って燃費性能を悪化させる虞がある。したがって、そのような虞を生じないようにすることが望まれる。好ましくは、トルクスプリットモードへの切り替えがなされる変速比としては、燃費性能が最大または略最大となる変速比が選定される。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るトルクスプリット方式の車両用変速装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

本発明でいう無段変速機構は、ベルト式無段変速機構に代えて、トロイダル方式、あるいは油圧方式の無段変速機構とすることもできる。歯車式変速機構については、歯車の総数や、各歯車の歯数などの具体的な構成を問わない。

Ａ車両用変速装置
２差動歯車装置
４ベルト式無段変速機構
５歯車式変速機構
６遊星歯車機構
１０エンジン

Claims

エンジン出力がそれぞれ入力可能とされた無段変速機構および変速比一定の歯車式変速機構と、
前記無段変速機構の出力軸としてのセカンダリ軸と回転数が同一となるように前記セカンダリ軸に連結されたサンギヤ、前記セカンダリ軸にドライブクラッチを介して連結可能とされたリングギヤ、および前記歯車式変速機構の最終段の歯車に連結されたキャリヤを備えており、かつ前記両変速機構からの出力を受ける遊星歯車機構と、
を備えており、
前記歯車式変速機構を介することなく前記無段変速機構を伝達してきた駆動力が車軸側へ出力される無段変速機構駆動モードと、前記両変速機構をそれぞれ伝達してきた駆動力が前記遊星歯車機構により合成されて車軸側へ出力されるトルクスプリットモードとが切り替え可能とされている、トルクスプリット方式の車両用変速装置であって、
前記歯車式変速機構の変速比は、前記無段変速機構の最ハイの変速比よりも大きい値とされており、
前記無段変速機構駆動モードから前記トルクスプリットモードへの切り替えは、前記無段変速機構の変速比が、前記最ハイの変速比よりも大きく、かつ前記歯車式変速機構の変速比と同一であるときに行なわれ、前記無段変速機構の変速比が前記歯車式変速機構の変速比よりも小さい領域においては、前記無段変速機構駆動モードは設定されない構成とされていることを特徴とする、トルクスプリット方式の車両用変速装置。