(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって回転駆動される回転駆動部材と、
前記回転駆動部材に装着され、スタータの駆動力が伝達されて前記回転駆動部材を駆動するリングギヤと、
前記リングギヤと前記回転駆動部材との間に配置され、車両の運転状態に応じて前記リングギヤと前記回転駆動部材との間の力の伝達を制御するクラッチ機構と、
を備え、
前記クラッチ機構は、車両の減速中であって前記エンジンの燃焼停止を行う前は、前記回転駆動部材の駆動力を前記リングギヤに伝達し、車両の減速中であって前記エンジンの燃焼停止を行った後は、前記リングギヤの回転力を前記回転駆動部材に伝達することを特徴とする、車両の変速装置。
【請求項２】
前記回転駆動部材によって駆動されるオイルポンプを備え、前記オイルポンプは前記変速装置内の各部にオイルを供給することを特徴とする、請求項１に記載の車両の変速装置。
【請求項３】
前記クラッチ機構は、車両の通常走行時は、前記リングギヤと前記回転駆動部材との間の力の伝達を切り離すことを特徴とする、請求項１または２に記載の車両の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、パラレルハイブリッド車両において、電磁式ツーウェイクラッチを用いることにより直結クラッチの応答性を高めるとともに、軸線方向の長さを短縮し、レイアウトの自由度を高める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８７５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時における車両の近年の車両の燃費向上の要求より、ドライバーがアクセルペダルを離し、減速中の停車前からエンジン筒内への燃料噴射を停止し、走行中にアイドリングを停止させることが考えられる。しかしながら、一般的なトルクコンバータと機械式オイルポンプを有する自動変速機においては、エンジン回転力を使って、トルクコンバータのハウジングを回転させ、ハウジングに機械的に接続された機械式オイルポンプを回転させることで、変速制御に必要な油圧を確保している。このため、車両の減速走行中にエンジンを停止させてしまうと、エンジンに接続された機械式オイルポンプが油圧を発生することができなくなり、車両が依然として走行しているにもかかわらずに変速機に油圧を供給できなくなり、変速制御が不可能になる問題がある。
【０００５】
また、例えば変速機がチェーンもしくはベルト式無段変速機である場合には、機械式オイルポンプの停止により油圧の供給が遮断されると、車両の走行中に変速比の制御ができなくなるだけでなく、プーリのクランプ力減少によりチェーンもしくはベルトがスリップして耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
以上のように、ドライバーがアクセルペダルを離して車両が減速している時に、エンジン筒内への燃料噴射を停止し、エンジンを停止させることで燃費を向上させることができるが、エンジンを停止させることでオイルポンプの駆動が停止すると、変速機の各部にオイルを供給することができなくなり、変速機の油圧制御が困難になる。また、変速機の各部にオイルを供給することができなくなると、変速機のベルト、チェーン、プーリ等がスリップし、耐久性に悪影響を及ぼすとともに、ドライバビリティが悪化する問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、エンジンの燃焼を停止した場合であっても確実にオイルを供給することが可能な、新規かつ改良された車両の変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、エンジンによって回転駆動される回転駆動部材と、前記回転駆動部材に装着され、スタータの駆動力が伝達されて前記回転駆動部材を駆動するリングギヤと、前記リングギヤと前記回転駆動部材との間に配置され、車両の運転状態に応じて前記リングギヤと前記回転駆動部材との間の力の伝達を制御するクラッチ機構と、を備え、前記クラッチ機構は、車両の減速中であって前記エンジンの燃焼停止を行う前は、前記回転駆動部材の駆動力を前記リングギヤに伝達し、車両の減速中であって前記エンジンの燃焼停止を行った後は、前記リングギヤの回転力を前記回転駆動部材に伝達する車両の変速装置が提供される。
【０００９】
前記回転駆動部材によって駆動されるオイルポンプを備え、前記オイルポンプは前記変速装置内の各部にオイルを供給するものであっても良い。
【００１１】
また、前記クラッチ機構は、車両の通常走行時は、前記リングギヤと前記回転駆動部材との間の力の伝達を切り離すものであっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、エンジンの燃焼を停止した場合であっても確実にオイルを供給することが可能な車両の変速装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の変速装置の概略構成について説明するための模式図である。
【図２】ハウジング、及びリングギヤの周辺を示す模式図である。
【図３】クラッチ機構の構成を示す模式図である。
【図４】クラッチ機構によるハウジングとリングギヤの係合状態が切り換わる状態を示す模式図である。
【図５】クラッチ機構によるハウジングとリングギヤの係合状態が切り換わる状態を示す模式図である。
【図６】クラッチ機構によるハウジングとリングギヤの係合状態が切り換わる状態を示す模式図である。
【図７】クラッチ機構によるハウジングとリングギヤの係合状態が切り換わる状態を示す模式図である。
【図８】車両の減速走行時に、エンジンの燃焼を停止させるタイミングを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．変速装置の構成例
２．クラッチ機構の動作制御
【００１５】
１．変速装置の構成例
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両の変速装置１００の概略構成について説明する。本実施形態では、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を備えた変速装置１００を例に挙げて説明する。図１に示すように、車両の変速装置（トランスミッション）１００は、トルクコンバータ１０、リングギヤ２０、前進／後進切換部３０、オイルポンプ４０、ベルト４２、プライマリプーリ５０、セカンダリプーリ５２、ベルト５４、ギヤ６０、ギヤ６２、ギヤ６４、ギヤ６６、コントロールバルブ７０、出力軸８０、出力軸８２を有して構成されている。
【００１６】
エンジン（内燃機関）５の駆動力は、クランクシャフト６と一体で回転するトルクコンバータ１０のハウジング１２に伝達される。トルクコンバータ１０は、クラッチの機能とトルク増幅の機能を有している。エンジン５の駆動力がハウジング１２に伝達されと、ハウジング１２と一体に内部のポンプインペラが回転し、ポンプインペラの回転はタービンライナーへ伝達され、タービンライナーと一体に回転する出力軸１４から外部へ駆動力が出力される。
【００１７】
トルクコンバータ１０の出力軸１４は、前進・後進切換部３０に伝達され、前進・後進切換部３０の出力はプライマリプーリ５０へ伝達される。プライマリプーリ５０の駆動力はベルト５４を介してセカンダリプーリ５２へ伝達される。セカンダリプーリ５２の駆動力は、ギヤ６０に伝達される。ギヤ６０の駆動力はギヤ６２に伝達され、ギヤ６２と一体となって、前輪へ駆動力を伝達する出力軸８０が駆動される。また、出力軸８０の駆動力はギヤ６４を介してギヤ６６へ伝達され、ギヤ６６と一体となって、後輪へ駆動力を伝達する出力軸８２が駆動される。
【００１８】
ベルト式無段変速機の変速機構は、プライマリプーリ５０と、セカンダリプーリ５２と、プライマリプーリ５０の駆動力をセカンダリプーリ５２に伝達するベルト（又はチェーン）５４から構成されている。変速機構による動力伝達の際には、プライマリプーリ５０の可動円錐板及びセカンダリプーリ５２の可動円錐板を軸方向に移動させてベルト５４との接触位置半径を変えることにより、プライマリプーリ５０とセカンダリプーリ５２との間の変速比が変更される。このようなプライマリプーリ５０とセカンダリプーリ５２が形成するＶ字状のプーリの幅を変化させる制御は、油圧制御により行われる。
【００１９】
トルクコンバータ１０のハウジング１２の駆動力は、ベルト４２を介してオイルポンプ４０の駆動軸４０ａに伝達される。これにより、オイルポンプ４０が駆動され、オイルポンプ４０の駆動によりオイルパン内の作動油が吸い上げられてコントロールバルブ７０へ圧送される。コントロールバルブ７０は、圧送されたオイルを前進／後進切換部３０、プライマリプーリ５０、セカンダリプーリ５２等へ供給する。
【００２０】
本実施形態では、ドライバーがアクセルペダルを離し、車両が減速をしている最中に、車両の停車前にエンジン５の筒内への燃料噴射を停止し、走行中にアイドリングを停止させる。これにより、エンジン５の停止後、車両が停止する前に燃料が消費されないため、燃費を向上することができる。
【００２１】
一方、前述したように、エンジン５の駆動力でオイルポンプ４０を駆動する場合、エンジン５を停止するとオイルポンプ４０が停止して変速機構に油圧が供給できなくなるため、変速機構による変速比の変更ができなくなる。車両減速時には、変速比をロー側に変更する制御が行われるが、変速機構に油圧が供給できなくなると、このような変速比の変更を行うことができなくなる。また、オイルポンプ４０の停止により変速装置１００内の各部へオイルが供給できなくなると、変速機構のベルト、チェーン、プーリ等がスリップし、耐久性に悪影響を及ぼすとともに、ドライバビリティが悪化する。
【００２２】
減速中のエンジン５の停止後においてもオイルポンプ４０を駆動するためには、燃焼停止後（アイドリングストップ後）のエンジン５の空転時間をできるだけ長くすることが望ましい。エンジン５の空転時間を長くすることで、空転時間の間はエンジン５の駆動力によってオイルポンプ４０を駆動することができ、油圧を確保することができる。より詳細には、エンジン５の空転時間を長くすることで、トルクコンバータ１２を回し続けることができるため、オイルポンプ４０の作動時間が延長させられ、エンジン５の停止中も変速に必要な油圧を確保できる時間、すなわちアイドリングストップ時間を延長させることができる。これにより、燃費を向上させるとともに、変速機構の耐久性向上を両立させることができる。
【００２３】
より具体的には、アイドリングストップ後のエンジン５の空転時間をできるだけ長くすることで、トルクコンバータ１０のハウジング１２を回し続けることができ、オイルポンプ４０の作動時間を延長することができる。従って、燃料噴射を停止した後、変速に必要な油圧を確保できる時間を延長することができるため、より早い段階で燃焼を停止させることができ、燃費を向上させることができる。また、燃料噴射を停止した後も、変速装置１００の各部にオイルを供給することができるため、プーリやベルト等がスリップすることがなく、耐久性を向上させることができ、ドライバビリティを向上することができる。
【００２４】
このため、本実施形態では、エンジン５の停止後のエンジン５の空転時間を長くするため、一般的にトルクコンバータの外周に設けられてスターターモータによって駆動されるリングギヤ２０に対して、その質量を増加させることで慣性質量を増大させて、これを回転慣性源として使用する。リングギヤ２０の径方向の厚みを増大することで、あるいはリングギヤ２０の出力軸１４の方向の厚さを増大することで、リングギヤ２０の慣性質量を大幅に増大することができ、通常のリングギヤの慣性質量に対して例えば２〜５倍程度増大することができる。
【００２５】
なお、エンジン５の空転時間を長くするためには、クランクシャフト６とともに回転する他の部材の慣性質量を増大させても良い。一般的に、リングギヤ１２はスターターモータの駆動力を伝達するためにハウジング１２の最外周に設けられているため、リングギヤ１２の設計を変更することで、慣性質量を最も効率良く増大させることができる。
【００２６】
図２は、ハウジング１２、及びリングギヤ２０の周辺を示す模式図である。図２に示すように、リングギヤ２０はハウジング１２の外周に装着されており、リングギヤ２０はハウジング１２に対してクラッチ機構（２ｗａｙクラッチ）９０を介して装着されている。
【００２７】
ハウジング１２には、クラッチ機構９０を制御するためのアクチュエータ１１０が装着されている。アクチュエータ１１０には電力が供給され、アクチュエータ１１０は、制御装置（ＴＣＵ）２００のクラッチ制御部２０２から送られる制御信号に基づいて制御される。具体的には、制御装置２００は、車両速度Ｖに基づいてアクチュエータ１１０を制御する。また、制御装置２００は、車両が備えるイグニッションスイッチ（ＩＧ／ＳＷ）の状態に応じてアクチュエータ１１０を制御する。
【００２８】
図３は、クラッチ機構９０の構成を示す模式図であって、エンジン５と反対側から出力軸の方向に沿ってクラッチ機構９０及びハウジング１２、リングギヤ２０を見た状態を示している。図３に示すように、クラッチ機構９０は、ローラ９２と、出力軸１４を中心とするローラ９２の円周方向の位置を規定する保持器（ホルダー）９４を有して構成されている。ローラ９２は、リングギヤ２０の内周面とハウジング１２の外周面との間に配置されている。
【００２９】
図３に示す例では、出力軸１４を中心とする円周方向に沿って８個のローラ９２が配置されている。ハウジング１２の外周面には、８個のローラ９２の位置に対応して８つの平面１２ａが設けられている。
【００３０】
ハウジング１２には、アクチュエータ１１０が装着されている。アクチュエータ１１０は、電磁式のアクチュエータであり、電磁力によりレバー１１２を矢印Ａ１、矢印Ａ２の方向に駆動する。レバー１１２の先端は、保持器９４に係合している。このため、レバー１１２を矢印Ａ１，Ａ２方向に駆動すると、保持器９４が出力軸１４を中心とする円周方向に回動する。これにより、ハウジング１２とリングギヤ２０の係合状態を、回転力の伝達方向を切り換えて制御することができる。
【００３１】
２．クラッチ機構の動作制御
図４〜図７は、車両の運転状態に応じて、クラッチ機構９０によってハウジング１２とリングギヤ２０の係合状態が切り換わる状態を示す模式図である。図４は、車両が減速走行している状態を示している。この状態では、アクチュエータ１１０のレバー１１２が図３及び図４中の矢印Ａ１方向に駆動され、ローラ９２がハウジング１２の外周面の平面１２ａとリングギヤ２０の内周面に接触する。
【００３２】
車両が減速走行している際には、図４に示す状態でエンジン５が回転し、エンジン５の回転と一体となってトルクコンバータ１０のハウジング１２が図４中の矢印Ａ３方向に回転する。ここで、アクチュエータ１１０のレバー１１２が矢印Ａ１方向に駆動されているため、ハウジング１２の平面１２ａが矢印Ａ３方向に回転すると、平面１２ａとリングギヤ２０の内周面との間にローラ９２が挟まれる状態となり、ローラ９２が平面１２ａとともに出力軸１４を中心として矢印Ａ３方向に回転するとともに、リングギヤ２０の内周面がローラ９２とともに出力軸１４を中心として矢印Ａ３方向に回転する。
【００３３】
従って、図４に示す状態では、トルクコンバータ１０のハウジング１２がリングギヤ２０を回転させる方向にハウジング１２とリングギヤ２０がロックされる。これにより、トルクコンバータ１０のハウジング１２の回転をリングギヤ２０に伝達して、リングギヤ２０の回転慣性力を蓄えることができる。
【００３４】
次に、図４に示す車両の減速状態が続き、車両の停車が予測される場合は、エンジン５の筒内における燃焼を停止する。例えば、車両速度Ｖが所定値（一例として、１０ｋｍ／ｓ）以下となった場合は、車両の停車が予測されるため、燃焼を停止する。この場合、図５に示すように、アクチュエータ１１０のレバー１１２が図３及び図５中の矢印Ａ２方向に駆動され、ローラ９２がハウジング１２の外周面の平面１２ａとリングギヤ２０の内周面に接触する。
【００３５】
図５に示す状態では、アクチュエータ１１０のレバー１１２が矢印Ａ２方向に駆動されているため、リングギヤ２０が矢印Ａ４方向に回転すると、リングギヤ２０の内周面と平面１２ａとの間にローラ９２が挟まれる状態となり、ローラ９２がリングギヤ２０の内周面とともに出力軸１４を中心として矢印Ａ４方向に回転するとともに、ハウジング１０の平面１２ａがローラ９２とともに出力軸１４を中心として矢印Ａ４方向に回転する。
【００３６】
従って、図５に示す状態では、大きな回転慣性力を有するリングギヤ２０がトルクコンバータ１０のハウジング１２を回転させる方向に対してクラッチ機構９０をロックさせる。また、同時に、エンジン５のクランクシャフト６とトルクコンバータ１０のハウジング１２を独立して回転させるため、トランスミッション内のクラッチ等の係合を切り離し、クランクシャフト６とハウジング１２をニュートラル状態とする。例えば、前進／後進切換部３０をニュートラルにして出力軸１４とプライマリプーリ５０の係合を切り離しても良い。図５に示す状態ではエンジン５の筒内における燃焼が停止しているため、エンジン５は、リングギヤ２０、ハウジング１２及びエンジン５自体の慣性質量によって、エンジン５のフリクションに勝って惰性で回転する。つまり、エンジン５のクランクシャフト６の慣性質量にリングギヤ２０おハウジング１２の慣性質量が増加するため、エンジン５の空転時間を延長することができる。リングギヤ２０に大きな慣性質量を持たせておくことにより、筒内の燃焼を停止した後においても、エンジン５、ハウジング１２及びリングギヤ２０をより長い時間惰性で回転させることが可能となる。なお、燃焼停止後に吸気弁及び排気弁を開弁又は閉弁することで、エンジン５のポンピングロスを最小限に抑えることができ、エンジン５をより長い時間回転させることができる。
【００３７】
これにより、ハウジング１２の駆動力は、ベルト４２を介してオイルポンプ４０の駆動軸４０ａに伝達される。従って、オイルポンプ４０の駆動によりオイルを変速装置１００の各部へ供給することが可能となり、オイルポンプ４０が油圧を発生させる時間を延長することができる。
【００３８】
一方、リングギヤ２０は、大きな回転慣性力を有するため、通常走行時にハウジング１２とリングギヤ２０が一体となって回転すると、エンジン５の出力を低下させる要因となり、燃費が悪化する可能性がある。このため、本実施形態では、通常走行時には、クラッチ機構９０によりハウジング１２とリングギヤ２０の係合を解除し、ハウジング１２に対してリングギヤ２０が自由に回転できるようにする。
【００３９】
図６は、通常走行時（車両加速時、定速走行時等）の状態を示す模式図である。大きな回転慣性質量を有するリングギヤ２０を変速装置１００内に設けると、通常走行中のエンジンの駆動負荷を増大させ、燃費悪化を招いてしまう。このため、通常走行時の状態では、図６に示すように、アクチュエータ１１０のレバー１１２が図４に示す状態と図５に示す状態の中間の位置に駆動される。この状態では、ローラ９２は、ハウジング１２の外周面の平面１２ａとリングギヤ２０の内周面の双方には接触せず、クラッチ機構９０がフリーの状態となる。従って、エンジン５の回転に伴ってハウジング１２が回転しても、リングギヤ２０にはハウジング１２の回転は伝達されず、リングギヤ２０が停止した状態となるため、エンジン５が駆動するパワーユニットの回転慣性質量を低減させることができる。これにより、通常走行時にリングギヤ２０がエンジン５の出力によって回転することがないため、エンジン５の出力を向上するとともに、燃費を向上させることができる。
【００４０】
図７は、エンジン始動時の状態を示す模式図である。エンジン始動時には、図５と同様に、アクチュエータ１１０のレバー１１２が矢印Ａ２方向に駆動され、ローラ９２がハウジング１２の外周面の平面１２ａとリングギヤ２０の内周面に接触する。従って、リングギヤ２０が矢印Ａ５方向に回転すると、リングギヤ２０の内周面と平面１２ａとの間にローラ９２が挟まれる状態となり、ローラ９２がリングギヤ２０の内周面とともに出力軸１４を中心として矢印Ａ５方向に回転するとともに、ハウジング１０の平面１２ａがローラ９２とともに出力軸１４を中心として矢印Ａ５方向に回転する。
【００４１】
従って、図７に示す状態では、エンジン始動時にリングギヤ２０がスターターモータによって矢印Ａ５方向に回転されると、リングギヤ２０がトルクコンバータ１０のハウジング１２を矢印Ａ５方向に回転させる方向にクラッチ機構９０がロックされる。これにより、ハウジング１２と一体にエンジン５のクランクシャフト６が回転し、エンジン５の始動を行うことができる。
【００４２】
エンジン始動時には、イグニッションスイッチがオン（ＯＮ）の位置に操作された際に、アクチュエータ１１０のレバー１１２が図３の矢印Ａ２方向に駆動され、図７に示す位置にローラ９２が設定される。その後、イグニッションスイッチがスタート（ＳＴＡＲＴ）の位置に操作されると、スターターモータが回転し、リングギヤ２０が駆動される。
【００４３】
図８は、車両の減速走行時に、エンジン５の燃焼を停止させるタイミングを説明するための模式図である。本実施形態によるリングギヤ２０とクラッチ機構９０を用いない場合、燃焼を停止した後にエンジン５が時間Ｔ０だけ惰性で回転するものとすると、車両停止（車両速度Ｖ＝０）までの間にオイルを確実に供給するためには、時刻ｔ０の時点で燃焼を停止させる必要がある。
【００４４】
一方、本実施形態によるリングギヤ２０とクラッチ機構９０を用いた場合は、リングギヤ２０が大きな回転慣性力を有するため、燃焼を停止した後にエンジン５を時間Ｔ０よりも長い時間Ｔ１の間だけ惰性で回転させることができる。従って、車両停止までの間にオイルを確実に供給するために、時刻ｔ０よりも早い時刻ｔ１の時点で燃焼を停止させることができる。従って、本実施形態によれば、エンジン５の燃焼を停止させるタイミングをより早くすることができ、車両停止時のアイドリングストップをより早い段階で行うことができる。これにより、燃料消費を抑えることができ、燃費を大幅に向上させることが可能となる。
【００４５】
以上説明したように本実施形態によれば、トルクコンバータ１０のハウジング１２に回転慣性力を増大したリングギヤ２０を装着し、運転状態に応じてクラッチ機構９０を制御することで、トルクコンバータ１０とハウジング１２との係合状態を切り換えるようにした。これにより、車両減速時において、エンジン５の燃焼を停止する以前にはハウジング１２がリングギヤ２０を回転させることでリングギヤ２０の回転力を蓄えることができ、燃焼を停止した後は大きな回転慣性力を有するリングギヤ２０がハウジング１２とともにエンジン５のクランクシャフト６を惰性で回転させることができる。従って、燃焼を停止した後、エンジン５を惰性でより長い時間回転させることができ、エンジン５の回転によりオイルポンプ４０を駆動することができる。これにより、変速装置１００の各部へ油圧を供給することができ、燃焼停止後も変速比を変更することが可能となり、またオイルの供給により各部の耐久性を向上することが可能となる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４７】
５    エンジン
１０    トルクコンバータ
１２    ハウジング
２０    リングギヤ
４０    オイルポンプ
９０    クラッチ機構
【図１】
0006574659.tif 000002
【図２】
0006574659.tif 000003
【図３】
0006574659.tif 000004
【図４】
0006574659.tif 000005
【図５】
0006574659.tif 000006
【図６】
0006574659.tif 000007
【図７】
0006574659.tif 000008
【図８】
0006574659.tif 000009