(57)【要約】【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、パワープラントを提供する。【解決手段】車両の前部にエンジン３が縦置きで搭載され、プロペラシャフト６が前後方向に延び、プロペラシャフト６の後端部がリヤデファレンシャルギヤ７に接続されている。自動変速機５とプロペラシャフト６との間、より具体的には自動変速機５のアウトプット軸１２とプロペラシャフト６との間に、自動変速機５のアウトプット軸１２に出力される動力を一定の減速比で減速してプロペラシャフト６に伝達する減速機１１が介在されている。そのため、４速段でのロックアップ状態において、プロペラシャフト６の回転の一次周波数を内燃機関の爆発１次周波数から離すことができ、それらの周波数差によるビート音の発生を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前部に縦置きで搭載される内燃機関と、
前記内燃機関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出力される動力を可変に設定される変速比で変速する変速機と、
前後方向に延びるプロペラシャフトと、
前記車両の後部に配置され、前記プロペラシャフトの後端部が接続され、前記プロペラシャフトの動力を左右の駆動輪に分配する差動装置とを含み、
前記変速機と前記差動装置との間に、前記変速機が出力する動力を一定の減速比で減速し、その減速後の動力を前記プロペラシャフトに伝達する減速機が設けられている、パワープラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦置きの内燃機関（エンジン）を含むパワープラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車におけ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（車両の進行方向）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。６気筒以上の多気筒エンジンが搭載される大型車では、縦置きが採用され、３気筒や４気筒の少気筒エンジンが搭載される小型車では、エンジンコンパートメントの前後方向のサイズの小型化による車室長の拡大のため、横置きが採用されるのが一般的であるが、エンジンの縦置き（縦置きエンジン）が採用されることもある。
【０００３】
縦置きエンジンを搭載したＦＲ（Front-engine Rear-wheel-drive：フロントエンジン・リヤドライブ）車では、自動変速機からプロペラシャフトが後側に向かって延びている。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。エンジンから自動変速機に入力される動力は、自動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。
【０００４】
自動変速機は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−１００１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、本願発明者らによる研究の結果、縦置きエンジンを搭載したＦＲ車では、特定の変速段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とが判った。ビート音の発生が懸念される変速段（特定の変速段）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。
【０００７】
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、パワープラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係るパワープラントは、車両の前部に縦置きで搭載される内燃機関と、内燃機関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出力される動力を可変に設定される変速比で変速する変速機と、前後方向に延びるプロペラシャフトと、車両の後部に配置され、プロペラシャフトの後端部が接続され、プロペラシャフトの動力を左右の駆動輪に分配する差動装置とを含み、変速機と差動装置との間に、変速機が出力する動力を一定の減速比で減速し、その減速後の動力をプロペラシャフトに伝達する減速機が設けられている。
【０００９】
この構成よれば、車両の前部に内燃機関が縦置きで搭載され、プロペラシャフトが前後方向に延び、プロペラシャフトの後端部が差動装置（デファレンシャルギヤ）に接続されている。
【００１０】
このレイアウトは、いわゆる縦置きエンジン搭載のＦＲ車のレイアウトである。従来の縦置きエンジン搭載のＦＲ車では、特定の変速段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とが判っている。
【００１１】
そこで、変速機とプロペラシャフトとの間、より具体的には変速機のアウトプット軸とプロペラシャフトとの間に、変速機のアウトプット軸に出力される動力を一定の減速比で減速してプロペラシャフトに伝達する減速機が介在されている。そのため、特定の変速段でのロックアップ状態において、プロペラシャフトの回転の一次周波数を内燃機関の爆発１次周波数から離すことができ、それらの周波数差によるビート音の発生を抑制することができる。その結果、トルクコンバータのロックアップ可能な期間が増え、車両の走行燃費を向上させることができる。
【００１２】
また、減速機が設けられない構成と比較して、プロペラシャフトの回転数が低減するので、プロペラシャフトの剛性の低減および軽量化などを図ることができる。その結果、パワープラントが搭載された車両の重量の低減を図ることができ、ひいては、車両の走行燃費のさらなる向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワープラントが搭載された車両の平面図である。
【図２】減速機の構成を示すスケルトン図である。
【図３】減速機の他の構成を示すスケルトン図である。
【図４】減速機のさらに他の構成を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜パワープラント＞
図１は、本発明の一実施形態に係るパワープラント２が搭載された車両１の平面図である。
【００１７】
車両１は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車である。車両１のパワープラント２には、エンジン（内燃機関）３、トルクコンバータ４、自動変速機５、プロペラシャフト６およびリヤデファレンシャルギヤ（後側差動装置）７が含まれる。
【００１８】
エンジン３は、たとえば、３気筒４ストロークエンジンである。エンジン３は、車両１の前後方向に対してクランクシャフトが縦向きになる（同方向に延びる）ように、車両１の前部に縦置きで搭載（マウント）されている。
【００１９】
トルクコンバータ４は、ロックアップ機構付きのトルクコンバータである。トルクコンバータ４のポンプインペラには、エンジン３の出力軸が相対回転不能に連結される。タービンランナがポンプインペラと同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられ、タービンランナには、自動変速機５のインプット軸が相対回転不能に連結される。ロックアップ機構は、ポンプインペラとタービンランナとを直結／分離する機構である。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が直結され、ポンプインペラとタービンランナとが一体となって回転し、エンジンのトルクが増幅されずに自動変速機５のインプット軸に伝達される。非ロックアップ常置では、ポンプインペラとタービンランナとが分離され、トルクコンバータ４の増幅作用が生じ、タービンランナにエンジン３の出力軸のトルクよりも大きなトルクが発生する。
【００２０】
自動変速機５は、ラビニヨ型の遊星歯車機構を備える４速ＡＴ（Automatic Transmission）である。
【００２１】
エンジン３、トルクコンバータ４および自動変速機５は、車両１の後側から前側にこの順に並んで結合されている。エンジン３が発生する動力は、ロックアップ機構付きのトルクコンバータ４を介して自動変速機５に入力される。自動変速機５では、トルクコンバータ４から入力される動力が可変変速比で変速される。
【００２２】
プロペラシャフト６は、自動変速機５の後側で前後方向に延びている。プロペラシャフト６の後端部は、等速自在継手を介して、リヤデファレンシャルギヤ７のドライブピニオンシャフトに連結されている。リヤデファレンシャルギヤ７と車両１の左右の後輪８Ｌ，８Ｒとの間には、それぞれリヤドライブシャフト９Ｌ，９Ｒが架設されている。プロペラシャフト６からリヤデファレンシャルギヤ７に入力される動力は、リヤドライブシャフト９Ｌ，９Ｒを介して、左右の後輪８Ｌ，８Ｒに伝達される。
【００２３】
そして、自動変速機５とプロペラシャフト６との間には、減速機１１が設けられている。減速機１１のケースは、自動変速機５のケースと一体に形成されていてもよい。
【００２４】
＜減速機＞
図２は、減速機１１の構成を示すスケルトン図である。
【００２５】
減速機１１は、自動変速機５のアウトプット軸１２とプロペラ軸６との間に介在されている。
【００２６】
減速機１１は、サンギヤ１３、キャリア１４およびリングギヤ１５を含むプラネタリギヤ（遊星歯車機構）からなる。
【００２７】
サンギヤ１３は、たとえば、減速機１１を収容するケースに回転不能に固定されている。
【００２８】
キャリア１４は、ギヤ軸１６の一端部にスプライン結合により相対回転不能に支持されている。ギヤ軸１６は、自動変速機５のアウトプット軸１２と同軸上に（回転軸線を共通に有するように）配置されている。キャリア１４は、サンギヤ１３を取り囲む円周上に配置された複数のピニオンギヤ１７をそれぞれ回転可能に保持している。各ピニオンギヤ１７は、サンギヤ１３と噛合している。ギヤ軸１６の他端部には、等速自在継手を介して、プロペラシャフト６の前端部が連結されている。
【００２９】
リングギヤ１５は、複数のピニオンギヤ１７を一括して取り囲む円環状に形成され、その内周面に各ピニオンギヤ１７と噛合するギヤ歯を有している。リングギヤ１５の中心には、アウトプット軸１２がスプライン結合により相対回転不能に連結されて、リングギヤ１５は、アウトプット軸１２と一体回転可能に設けられている。
【００３０】
自動変速機５で変速された動力は、アウトプット軸１２から減速機１１のリングギヤ１５に伝達されて、リングギヤ１５を回転させる。サンギヤ１３が回転不能に固定されているので、プラネタリギヤの機能により、リングギヤ１５の回転は、減速されてキャリア１４に伝達される。キャリア１４に伝達される回転は、ギヤ軸１６および等速自在継手を介して、速度変化なくプロペラシャフト６に伝達される。減速機１１を構成するプラネタリギヤは、たとえば、４速段かつトルクコンバータ３のロックアップ状態でのプロペラシャフト６の回転の一次周波数とエンジン２の爆発１次周波数との差がビート音を発生しない周波数差となる減速比、たとえば、１．２〜１．４の範囲内の減速比を有するように設計されている。
【００３１】
＜作用効果＞
以上のように、自動変速機５とプロペラシャフト６との間、より具体的には自動変速機５のアウトプット軸１２とプロペラシャフト６との間に、自動変速機５のアウトプット軸１２に出力される動力を一定の減速比で減速してプロペラシャフト６に伝達する減速機１１が介在されている。そのため、４速段でのロックアップ状態において、プロペラシャフト６の回転の一次周波数を内燃機関の爆発１次周波数から離すことができ、それらの周波数差によるビート音の発生を抑制することができる。その結果、トルクコンバータ４のロックアップ可能な期間が増え、車両１の走行燃費を向上させることができる。
【００３２】
また、減速機１１が設けられない構成と比較して、プロペラシャフト６の回転数が低減するので、プロペラシャフト６の剛性の低減および軽量化などを図ることができる。その結果、パワープラント２が搭載された車両１の重量の低減を図ることができ、ひいては、車両１の走行燃費のさらなる向上を図ることができる。
【００３３】
＜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。
【００３４】
たとえば、減速機１１の構成は、図２に示されるプラネタリギヤの構成に限らず、図３に示される構成であってもよい。
【００３５】
図３に示される構成の減速機１１は、アウトプット軸１２に相対回転不能に支持される入力側ドライブギヤ３１と、アウトプット軸１２に対して平行に配置される平行軸３２と、平行軸３２の一端部に相対回転不能に支持され、入力側ドライブギヤ３１と噛合する入力側ドリブンギヤ３３と、平行軸３２の他端部に相対回転不能に支持される出力側ドライブギヤ３４と、アウトプット軸１２と同軸上に配置されるギヤ軸３５と、ギヤ軸３５の一端部に相対回転不能に支持され、出力側ドライブギヤ３４と噛合する出力側ドリブンギヤ３６とを含む。ギヤ軸３５の他端部には、等速自在継手を介して、プロペラシャフト６の前端部が連結される。
【００３６】
図３に示される構成では、入力側ドライブギヤ３１と入力側ドリブンギヤ３３とのギヤ比および出力側ドライブギヤ３４と出力側ドリブンギヤ３６とのギヤ比の調整により、プロペラシャフト６の回転の一次周波数とエンジン２の爆発１次周波数との差がビート音を発生しない周波数差となる減速比を実現できる。図３に示される構成は、図２に示される構成と比較して、コストを低く抑えることができる反面、サイズが大型化する。
【００３７】
なお、アウトプット軸１２と平行軸３２との間で動力（回転）を伝達する構成は、アウトプット軸１２に相対回転不能に支持されるプーリと平行軸３２に相対回転不能に支持されるプーリとにベルトまたはチェーンが巻き掛けられた構成であってもよい。また、平行軸３２とギヤ軸３５との間で動力を伝達する構成についても同様である。このベルトまたはチェーン式の構成が採用される場合、各プーリ径の調整により、４速段かつトルクコンバータ３のロックアップ状態でのプロペラシャフト６の回転の一次周波数とエンジン２の爆発１次周波数との差がビート音を発生しない周波数差となる減速比を実現できる。
【００３８】
また、減速機１１の構成は、図４に示される構成であってもよい。
【００３９】
図４に示される構成の減速機１１は、アウトプット軸１２に相対回転不能に支持される入力側ドライブギヤ４１と、アウトプット軸１２に対して平行に配置される平行軸４２と、平行軸４２の一端部に相対回転不能に支持され、入力側ドライブギヤ４１と噛合する入力側ドリブンギヤ４３とを含む。平行軸４２の他端部には、等速自在継手を介して、プロペラシャフト６の前端部が連結される。
【００４０】
図４に示される構成では、入力側ドライブギヤ４１と入力側ドリブンギヤ４３とのギヤ比の調整により、プロペラシャフト６の回転の一次周波数とエンジン２の爆発１次周波数との差がビート音を発生しない周波数差となる減速比を実現できる。図４に示される構成は、図２および図３にそれぞれ示される構成と比較して、コストをさらに低く抑えることが可能であるが、変速機５のアウトプット軸１２とプロペラシャフト６とが回転径方向に位置ずれする。
【００４１】
なお、アウトプット軸１２と平行軸４２との間で動力（回転）を伝達する構成は、アウトプット軸１２に相対回転不能に支持されるプーリと平行軸４２に相対回転不能に支持されるプーリとにベルトまたはチェーンが巻き掛けられた構成であってもよい。このベルトまたはチェーン式の構成が採用される場合、各プーリ径の調整により、４速段かつトルクコンバータ３のロックアップ状態でのプロペラシャフト６の回転の一次周波数とエンジン２の爆発１次周波数との差がビート音を発生しない周波数差となる減速比を実現できる。
【００４２】
また、変速機１１がサンギヤ、キャリアおよびリングギヤを含むプラネタリギヤ（遊星歯車機構）からなる場合に、サンギヤの中心に自動変速機５のアウトプット軸１２が相対回転不能に連結され、キャリアがギヤ軸１６の一端部に相対回転不能に支持され、リングギヤが減速機１１を収容するケースに回転不能に固定されてもよい。
【００４３】
減速機１１の減速比は、１．２〜１．４の範囲に限らず、１よりも大きければ、１．２未満であってもよいし、１．２以上であってもよい。減速機１１の減速比は、プロペラシャフト６の回転の二次周波数など、一次周波数以外の他の振動周波数も考慮して設定されるとよい。
【００４４】
また、エンジン３は、たとえば、３気筒４ストロークエンジンであるとしたが、エンジン３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。エンジン３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。
【００４５】
自動変速機５は、ラビニヨ型の遊星歯車機構を備える４速ＡＴに限らず、５速段以上を有するＡＴであってもよい。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
１：車両
２：パワープラント
３：エンジン（内燃機関）
４：トルクコンバータ
５：自動変速機（変速機）
６：プロペラシャフト
７：リヤデファレンシャルギヤ（差動装置）
１１：減速機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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