JP6788937B2

JP6788937B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP6788937B2
Application number: JP2016179554A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　健; 健渡辺
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: JP2018044606A

Description

本発明は、エンジンから車輪に動力を伝達する動力伝達装置に関する。

自動車等の車両には、原動機としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が搭載されている。これらのエンジンは、燃焼圧等によって出力トルクが変動する内燃機関であるため、エンジンからトランスミッション等の駆動系には捩り振動が伝達されている。このように、エンジンから駆動系に伝達される捩り振動は、車体を加振させることで車室内に所謂こもり音を発生させる要因である。このため、エンジンから駆動系に伝達される捩り振動を低減し、こもり音の発生を抑制することが求められている。そこで、エンジンに連結されるトルクコンバータには、捩り振動の伝達を低減するロックアップダンパが設けられている（特許文献１参照）。

特開２０１３−８７９２５号公報

ところで、捩り振動の伝達を低減するロックアップダンパ等のダンパは、一般的に慣性マスやスプリング等によって構成されるが、制振能力を更に高める観点から複雑な構造を備えた高減衰ダンパも提案されている。しかしながら、複雑な構造の高減衰ダンパを採用することは、車両の製造コスト等を増大させる要因であるため、簡単な構成によって捩り振動の伝達を低減することが求められている。

本発明の目的は、簡単な構成によって捩り振動の伝達を低減することにある。

本発明の動力伝達装置は、エンジンから車輪に動力を伝達する動力伝達装置であって、前記エンジンと前記車輪との間に設けられ、入力軸の回転速度を変化させて出力軸に伝達する変速機構と、前記エンジンと前記変速機構との間に設けられ、前記入力軸に入力される回転速度を上げる増速歯車列と、前記変速機構と前記車輪との間に設けられ、前記出力軸から出力される回転速度を下げる減速歯車列と、前記増速歯車列と前記変速機構との間に設けられ、締結状態と解放状態とに切り替えられる入力クラッチと、前記減速歯車列と前記車輪との間に設けられ、前進クラッチおよび後退ブレーキを備える前後進切替機構と、を有し、前記入力クラッチは、乗員によってニュートラルレンジが選択された場合に、締結状態から解放状態に切り替えられる。

本発明によれば、変速機構の入力軸に入力される回転速度を上昇させる増速歯車列を設けるようにしたので、変速機構の回転速度を上昇させて変速機構の振動感度を下げることができる。これにより、簡単な構成によって捩り振動の伝達を低減することができる。

車両に搭載されるパワーユニットの一例を示す概略図である。（ａ）は実施例のトランスミッションを簡単に示した図であり、（ｂ）は比較例のトランスミッションを簡単に示した図である。実施例および比較例のトランスミッションが備える各回転要素の回転速度を示した図である。実施例および比較例のトランスミッションによって駆動されるプロペラシャフトの回転変動を示した図である。トランスミッションの制御系の一部を簡単に示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両に搭載されるパワーユニット１０の一例を示す概略図である。図１に示すように、パワーユニット１０は、エンジン１１、トルクコンバータ１２およびトランスミッション１３を有している。エンジン動力をトランスミッション１３に伝達するトルクコンバータ１２は、クランク軸１４に連結されるポンプインペラ１５と、このポンプインペラ１５に対向するタービンランナ１６と、を有している。また、トルクコンバータ１２には、フロントカバー１７とタービンランナ１６とを直結するロックアップクラッチ１８が設けられている。このロックアップクラッチ１８には、エンジン１１からトランスミッション１３に対する捩り振動の伝達を低減するロックアップダンパ１９が設けられている。

本発明の一実施の形態である動力伝達装置としてのトランスミッション１３は、無段変速機構（変速機構）２０および前後進切替機構２１等を有している。前後進切替機構２１にはトランスファクラッチ２２が接続されており、トランスファクラッチ２２には図示しないプロペラシャフトやドライブシャフト等を介して後輪（車輪）２３ｒが接続されている。また、前後進切替機構２１には歯車列２４等を介してフロントデファレンシャル機構２５が接続されており、フロントデファレンシャル機構２５には図示しないドライブシャフト等を介して前輪（車輪）２３ｆが接続されている。このように、エンジン１１と車輪２３ｆ，２３ｒとはトランスミッション１３を介して連結されており、エンジン動力はトランスミッション１３を介して車輪２３ｆ，２３ｒに伝達される。

トランスミッション１３に組み込まれる無段変速機構２０は、プライマリ軸（入力軸）３０とこれに平行であるセカンダリ軸（出力軸）３１とを有している。プライマリ軸３０には、プライマリ油室３２ａを備えたプライマリプーリ３２が設けられており、セカンダリ軸３１には、セカンダリ油室３３ａを備えたセカンダリプーリ３３が設けられている。さらに、プライマリプーリ３２およびセカンダリプーリ３３には駆動チェーン３４が巻き掛けられている。プライマリ油室３２ａおよびセカンダリ油室３３ａ内の油圧を調整することにより、プーリ溝幅を変化させて駆動チェーン３４の巻き付け径を変化させることができ、プライマリ軸３０の回転速度を無段階に変化させてセカンダリ軸３１に伝達することができる。

無段変速機構２０の入力側、つまり無段変速機構２０とトルクコンバータ１２との間には、タービン軸４０、増速歯車列４１および入力クラッチ（クラッチ機構）４２が設けられている。増速歯車列４１は、プライマリ軸３０に回転自在に設けられる小径歯車（第１小径歯車）４１ａと、小径歯車４１ａに噛み合う大径歯車（第１大径歯車）４１ｂと、を有している。なお、小径歯車４１ａの歯数は、大径歯車４１ｂの歯数よりも、少なく設定されている。この増速歯車列４１を無段変速機構２０の入力側に設けることにより、プライマリ軸３０に入力される回転速度を上げることができる。なお、大径歯車４１ｂが固定されるタービン軸４０は、タービンランナ１６に対して接続されている。また、入力クラッチ４２は、小径歯車４１ａとプライマリ軸３０との間に設けられている。入力クラッチ４２を締結状態に切り替えることにより、小径歯車４１ａとプライマリ軸３０とを互いに接続することができる一方、入力クラッチ４２を解放状態に切り替えることにより、小径歯車４１ａとプライマリ軸３０とを互いに切り離すことができる。

無段変速機構２０の出力側、つまり無段変速機構２０と前後進切替機構２１との間には、減速歯車列４３が設けられている。減速歯車列４３は、セカンダリ軸３１に設けられる小径歯車（第２小径歯車）４３ａと、小径歯車４３ａに噛み合う大径歯車（第２大径歯車）４３ｂと、を有している。なお、小径歯車４３ａの歯数は、大径歯車４３ｂの歯数よりも、少なく設定されている。この減速歯車列４３を無段変速機構２０の出力側に設けることにより、セカンダリ軸３１から出力される回転速度を下げることができる。なお、大径歯車４３ｂが固定される動力伝達軸４４は、前後進切替機構２１の遊星歯車列４５に対して接続されている。前後進切替機構２１は、前進クラッチ４６、後退ブレーキ４７および遊星歯車列４５を有している。前進走行時には後退ブレーキ４７を解放して前進クラッチ４６を締結することにより、入力側の動力伝達軸４４から出力側の動力伝達軸４８に回転方向を維持しながら動力を伝達することができる。一方、後退走行時には前進クラッチ４６を解放して後退ブレーキ４７を締結することにより、入力側の動力伝達軸４４から出力側の動力伝達軸４８に回転方向を逆転させて動力を伝達することができる。

［捩り振動の感度低減］
図２（ａ）は実施例のトランスミッション１３を簡単に示した図であり、図２（ｂ）は比較例のトランスミッション１００を簡単に示した図である。また、図３は実施例および比較例のトランスミッション１３，１００が備える各回転要素の回転速度を示した図である。さらに、図４は実施例および比較例のトランスミッション１３，１００によって駆動されるプロペラシャフトの回転変動を示した図である。つまり、図４には駆動系の一部を構成するプロペラシャフトの回転変動が示されている。また、図４には変速比を一定に保持しながらエンジン回転数を変化させたときの状況が示されている。さらに、図４の縦軸には、プロペラシャフトの回転変動の大きさ、つまりプロペラシャフトに伝達される捩り振動の回転変動レベルが示されている。

図２（ａ）に示すように、実施例のトランスミッション１３は、無段変速機構２０の入力側に増速歯車列４１を備えており、無段変速機構２０の出力側に減速歯車列４３を備えている。一方、図２（ｂ）に示すように、比較例のトランスミッション１００は、無段変速機構２０の入力側に等速歯車列１０１を備えており、無段変速機構２０の出力側に等速歯車列１０２を備えている。なお、等速歯車列１０１を構成する歯車１０１ａ，１０１ｂの歯数は互いに一致しており、等速歯車列１０２を構成する歯車１０２ａ，１０２ｂの歯数は互いに一致している。

図３に実線で示すように、実施例のトランスミッション１３においては、タービン軸４０とプライマリ軸３０との間に増速歯車列４１が設けられるため、タービン軸４０の回転速度に対してプライマリ軸３０の回転速度が上昇する。また、トランスミッション１３においては、セカンダリ軸３１と動力伝達軸４４との間に減速歯車列４３が設けられるため、セカンダリ軸３１の回転速度に対して動力伝達軸４４の回転速度が低下する。これに対し、図３に一点鎖線で示すように、比較例のトランスミッション１００においては、タービン軸４０とプライマリ軸３０との間に等速歯車列１０１が設けられるため、タービン軸４０の回転速度とプライマリ軸３０の回転速度とは互いに一致する。また、トランスミッション１００においては、セカンダリ軸３１と動力伝達軸４４との間に等速歯車列１０２が設けられるため、セカンダリ軸３１の回転速度と動力伝達軸４４の回転速度とは互いに一致する。

すなわち、図３に矢印αで示すように、実施例のトランスミッション１３においては、比較例のトランスミッション１００に比べて、プライマリ軸３０およびセカンダリ軸３１の回転速度が高められる。つまり、実施例のトランスミッション１３においては、回転速度を上昇させて無段変速機構２０のイナーシャつまり慣性力を高めることができ、捩り振動の伝達に対する無段変速機構２０の感度を下げることができる。このように、無段変速機構２０の感度を下げることができるため、図４の拡大部分に矢印βで示すように、プロペラシャフトの回転変動を抑制することができる。すなわち、実施例のトランスミッション１３においては、比較例のトランスミッション１００に比べて、エンジン１１からプロペラシャフト等に伝達される捩り振動を小さくすることができる。

特に、プライマリプーリ３２やセカンダリプーリ３３に作動油が充填される無段変速機構２０、つまり慣性質量の大きな無段変速機構２０の回転速度を高めることにより、捩り振動に対するトランスミッション１３の感度を下げることができ、プロペラシャフト等に対する捩り振動の伝達を抑制することができる。しかも、増速歯車列４１を用いて無段変速機構２０の回転速度を上げる構成であるため、増速歯車列４１のギヤ比を調整するだけでトランスミッション１３の感度を簡単に調整することができる。このように、無段変速機構２０の回転速度を高めるという簡単な構成によって、捩り振動に対するトランスミッション１３の感度を下げることができる。これにより、車両の開発コストや製造コストを抑制しながら、プロペラシャフト等の駆動系に対する捩り振動の伝達を抑制することができ、捩り振動に起因するこもり音の発生を抑制することができる。

さらに、増速歯車列４１によって無段変速機構２０の回転速度を上げるだけでなく、減速歯車列４３によって出力側に設けられる動力伝達軸４４の回転速度を下げるようにしたので、エンジン１１やトランスミッション１３等の仕様を大きく変更することなく、捩り振動に対するトランスミッション１３の感度を下げることができる。すなわち、トランスミッション１３を構成する各種回転要素のうち、無段変速機構２０の回転速度だけを上げることができるため、フロントデファレンシャル機構２５等のギヤ比を変更することなく、トランスミッション１３の感度を下げることができる。さらに、エンジン１１から車輪２３ｆ，２３ｒまでの総減速比が大きく変化しないことから、エンジン１１の出力特性を変更せずにトランスミッション１３の感度を下げることができる。この点からも、車両の開発コストや製造コストを抑制しながら、プロペラシャフト等の駆動系に対する捩り振動の伝達を抑制することができ、こもり音の発生を抑制することができる。

［ニュートラル制御］
続いて、トランスミッション１３のニュートラル制御について説明する。図５はトランスミッション１３の制御系の一部を簡単に示した図である。図５に示すように、油圧クラッチである入力クラッチ４２を制御するため、トランスミッション１３にはオイルポンプ５０およびバルブユニット５１が設けられている。また、バルブユニット５１内の電磁バルブを制御するため、トランスミッション１３にはマイコン等からなるコントローラ５２が設けられている。コントローラ５２には、セレクトレバー５３の操作位置を検出するポジションセンサ５４が接続されている。なお、乗員に操作されるセレクトレバー５３は、Ｄレンジ（前進レンジ）、Ｒレンジ（後退レンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）およびＰレンジ（駐車レンジ）に操作可能である。

コントローラ５２は、セレクトレバー５３の操作位置に基づいてバルブユニット５１を制御し、入力クラッチ４２を締結状態または解放状態に制御する。すなわち、セレクトレバー５３がＤレンジやＲレンジに操作されている場合には、バルブユニット５１から入力クラッチ４２に作動油が供給され、入力クラッチ４２が締結状態に制御される。一方、セレクトレバー５３がＮレンジやＰレンジに操作されている場合には、入力クラッチ４２からバルブユニット５１を介して作動油が排出され、入力クラッチ４２が解放状態に制御される。なお、セレクトレバー５３がＤレンジに操作されている場合には、前進クラッチ４６が締結状態に制御されて後退ブレーキ４７が解放状態に制御される。また、セレクトレバー５３がＲレンジに操作されている場合には、後退ブレーキ４７が締結状態に制御されて前進クラッチ４６が解放状態に制御される。さらに、セレクトレバー５３がＮレンジやＰレンジに操作されている場合には、前進クラッチ４６および後退ブレーキ４７が解放状態に制御される。

前述したように、無段変速機構２０の入力側には入力クラッチ４２が設けられており、乗員によってＮレンジが選択された場合には、入力クラッチ４２が締結状態から解放状態に切り替えられる。これにより、トランスミッション１３をニュートラル状態に制御する際には、エンジン１１と無段変速機構２０とを切り離すことができ、エンジン１１の負荷を軽減して燃料消費量を抑制することができる。すなわち、トランスミッション１３をニュートラル状態に制御する際に、無段変速機構２０の出力側に位置する前進クラッチ４６および後退ブレーキ４７だけを解放した場合には、エンジン１１に対して増速歯車列４１および無段変速機構２０が連結されたままになる。このような状況のもとで、エンジン１１のアイドリング状態が維持されていた場合には、エンジン１１が無段変速機構２０を増速回転させることから、アイドリング中のエンジン負荷が増大することになる。しかしながら、トランスミッション１３をニュートラル状態に制御する際に、無段変速機構２０の入力側に位置する入力クラッチ４２を解放することにより、エンジン１１による無段変速機構２０の増速回転を回避することができる。これにより、アイドリング中のエンジン負荷を大幅に減らすことができ、エンジン１１の負荷を軽減して燃料消費量を抑制することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、変速機構として無段変速機構２０を挙げているが、これに限られることはなく、変速機構として平行軸式の変速機構を用いても良く、変速機構として遊星歯車式の変速機構を用いても良い。また、図示する無段変速機構２０は、駆動チェーン３４を用いたチェーン式の無段変速機構２０であるが、これに限られることはなく、駆動ベルトを用いたベルト式の無段変速機構であっても良い。また、図示する例では、車両に縦置きに搭載されるトランスミッション１３に本発明が適用されているが、これに限られることはなく、車両に横置きに搭載されるトランスミッションに本発明を適用しても良い。また、図示する例では、全輪駆動用のトランスミッション１３に本発明が適用されているが、これに限られることはなく、前輪駆動用や後輪駆動用のトランスミッションに本発明を適用しても良い。

図示する例では、増速歯車列４１とプライマリ軸３０との間に入力クラッチ４２を設けているが、これに限られることはなく、タービン軸４０と増速歯車列４１との間に入力クラッチ４２を設けても良い。また、入力クラッチ４２として油圧クラッチを用いているが、これに限られることはなく、電動アクチュエータ等によって制御される電動クラッチであっても良い。また、図示する例では、小径歯車４１ａおよび大径歯車４１ｂによって増速歯車列４１を構成し、小径歯車４３ａおよび大径歯車４３ｂによって減速歯車列４３を構成しているが、これに限られることはなく、増速歯車列４１や減速歯車列４３を遊星歯車列によって構成しても良い。また、増速歯車列４１の増速比と、減速歯車列４３の減速比の逆数とが、互いに異なっていても良いことはいうまでもない。

１１エンジン
１３トランスミッション（動力伝達装置）
２０無段変速機構（変速機構）
２３ｆ前輪（車輪）
２３ｒ後輪（車輪）
３０プライマリ軸（入力軸）
３１セカンダリ軸（出力軸）
４１増速歯車列
４１ａ小径歯車（第１小径歯車）
４１ｂ大径歯車（第１大径歯車）
４２入力クラッチ（クラッチ機構）
４３減速歯車列
４３ａ小径歯車（第２小径歯車）
４３ｂ大径歯車（第２大径歯車）

Claims

エンジンから車輪に動力を伝達する動力伝達装置であって、
前記エンジンと前記車輪との間に設けられ、入力軸の回転速度を変化させて出力軸に伝達する変速機構と、
前記エンジンと前記変速機構との間に設けられ、前記入力軸に入力される回転速度を上げる増速歯車列と、
前記変速機構と前記車輪との間に設けられ、前記出力軸から出力される回転速度を下げる減速歯車列と、
前記増速歯車列と前記変速機構との間に設けられ、締結状態と解放状態とに切り替えられる入力クラッチと、
前記減速歯車列と前記車輪との間に設けられ、前進クラッチおよび後退ブレーキを備える前後進切替機構と、
を有し、
前記入力クラッチは、乗員によってニュートラルレンジが選択された場合に、締結状態から解放状態に切り替えられる、
動力伝達装置。
請求項１に記載の動力伝達装置において、
前記変速機構は、前記入力軸に設けられるプライマリプーリと、前記出力軸に設けられるセカンダリプーリと、を備える無段変速機構である、
動力伝達装置。
請求項１または２に記載の動力伝達装置において、
前記増速歯車列は、前記入力軸に設けられる第１小径歯車と、前記第１小径歯車に噛み合う第１大径歯車と、を備え、
前記減速歯車列は、前記出力軸に設けられる第２小径歯車と、前記第２小径歯車に噛み合う第２大径歯車と、を備える、
動力伝達装置。