(57)【要約】【課題】高速段と低速段とを有する動力伝達機構において、トーショナルダンパを高速段と低速段のそれぞれにおいて適切な設定が可能にすると共に、スプライン等の軸方向嵌合部から発する騒音を低減する。【解決手段】サンギヤ２３ｓを入力、キャリア２３ｃを出力とする遊星歯車列２３において、入力軸となるケーシング２１とサンギヤとの間に低速段用ダンパ２８を介装すると共に、ケーシング回転をキャリアに伝達するクラッチ２４とキャリアとの間に高速段用ダンパ２７を介装する。クラッチ解放時は低速段用ダンパが機能し、クラッチ締結時は高速段用ダンパが機能する。クラッチ解放時には高速段用ダンパにはトルク入力しないため、クラッチを構成するスプライン等からの騒音が低減する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速段と低速段とを有する回転機構と、前記高速段と低速段とを摩擦要素の締結状態に応じて切り換える変速段切換機構とを備えた動力伝達機構において、
前記回転機構の入力軸と高速段との間に設けた軸方向嵌合部、または入力軸と低速段との間に設けた軸方向嵌合部を、前記摩擦要素よりも後段に配置し、
いずれか一方の軸方向嵌合部が摩擦要素締結時にのみトルク入力する経路上に位置するようにしたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記軸方向嵌合部はトーショナルダンパの嵌合部である請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記軸方向嵌合部は回転機構の回転要素同士を結合するスプラインである請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記回転機構を、サンギヤ、プラネットキャリア、リングギヤの３要素を備えた遊星歯車列で構成すると共に、
前記変速段切換機構として、前記遊星歯車列の３要素のうち、入力軸に結合する第１の要素と出力軸に結合する第２の要素との間に摩擦要素としてのクラッチを設けると共に、該クラッチの解放時に第３の要素の逆回転を阻止する制動機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記クラッチは、第１の要素と共に回転するケーシングに対して軸方向移動可能に支持されるクラッチピストンと、前記ケーシングとクラッチピストンとに挟まれるクラッチプレートとを備え、前記クラッチプレートは該クラッチにより入力軸回転が伝達される第２の要素に対して軸方向移動可能にスプライン結合されている請求項４に記載の動力伝達機構。
【請求項６】
前記ケーシングには、クラッチピストンと同軸上に軸方向嵌合部として低速段用ダンパが取り付けられると共に、前記入力軸回転が伝達される第２の要素に軸方向嵌合部として高速段用ダンパが取り付けられている請求項５に記載の動力伝達機構。
【請求項７】
前記低速段用ダンパの入力側要素はクラッチピストン上に取り付けられている請求項６に記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用自動変速機の副変速機等として適用可能な動力伝達機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機等の動力伝達系には、一般にエンジン運転中のトルク変動を緩和するために特許文献１に示したようなトーショナルダンパ機構が備えられている。トルク変動吸収機能に優れたトルクコンバータを伝動系に備える自動変速機においても、トルクコンバータの入出力要素間を直結するためのロックアップ機構にはトーショナルダンパ機構を設けている。
【０００３】
図６は、トーショナルダンパ機構をトロイダル型無段変速機のロックアップ機構に適用した例を示している。まず伝動経路の概略を説明すると、エンジン１の回転はトルクコンバータ２および変速機入力軸３を経て前後進切換機構４に伝達される。
【０００４】
この前後進切換機構４は、Ｄレンジでの前進走行時には前進クラッチ４ａの締結によりトルクコンバータ２からのエンジン回転をそのまま伝達し、Ｒレンジでの後進走行時に後進クラッチ４ｂの締結によりトルクコンバータ２からのエンジン回転を逆転して伝達する。Ｐ，Ｎレンジでの駐停車時には前進クラッチ４ａ、後進クラッチ４ｂの双方を解放してトルクコンバータ２からのエンジン回転を後段に伝達しない。
【０００５】
前後進切換機構４の後段には、フロント側トロイダル伝動ユニット５およびリヤ側トロイダル伝動ユニット６を、同軸背中合わせに配置している。これらトロイダル伝動ユニット５，６はそれぞれ、入力ディスク７と、これに同軸に対向配置した出力ディスク８と、対応する入出力ディスク７，８間に介在する一対ずつのパワーローラ９とを備えている。
【０００６】
両トロイダル伝動ユニット５，６は、それぞれの出力ディスク８が背中合わせになるように同軸に配置され、この配置に当たっては、それぞれの入力ディスク７を主軸１０に回転係合させて前後進切換機構４からの回転が共通に入力されるようになし、それぞれの出力ディスク８を主軸１０上に回転自由に支持している。また、両出力ディスク８は中空出力軸１１を介して相互に一体結合し、この中空出力軸１１上に出力歯車１２を固設する。
【０００７】
出力歯車１２は、カウンタシャフト１３前端のカウンタギヤ１４に噛合させ、カウンタギヤ１４の後端を出力歯車列１５を経て主軸１０の後方へ同軸配置した変速機出力軸１６に結合させる。
【０００８】
前後進切換機構４からの回転は両入力ディスク７へ共通に伝達され、入力ディスク７の回転は対応するパワーローラ９を介して出力ディスク８に達し、この回転が共通な出力歯車１２から、これに噛合するカウンタギヤ１４、カウンタシャフト１３、出力歯車列１５を経て変速機出力軸１６から取り出される。
【０００９】
変速に際しては、パワーローラ９を自己の回転軸線が入出力ディスク７，８の回転軸線と交差する中立位置から同期して同位相でオフセットさせると、パワーローラ９が回転時の分力によりパワーローラ回転軸線と直交する首振り軸線周りに同期して同位相で傾転され、これにより入出力ディスク７，８に対するパワーローラ９の接触軌跡円弧径が連続的に変化して所定の無段変速を行うことができる。
【００１０】
なお変速比が指令変速比になったところで、パワーローラ９を前記オフセットがゼロの初期ストローク位置に戻すことで、パワーローラ９の自己傾転は行われなくなり指令変速比が保たれる。
【００１１】
次に、トルクコンバータ２における従来のトーショナルダンパ機構を説明する。トルクコンバータ２は、入力要素としてのポンプインペラ２ａ、出力要素としてのタービンランナ２ｂ、およびワンウエイクラッチ２ｆ上に支持される反力要素としてのステータ２ｃを備え、エンジン駆動されるポンプインペラ２ａから遠心力を受けた作動流体がタービンランナ２ｂに衝突した後ステータ２ｃを経てポンプインペラ２ａに戻る間、ステータ２ｃによる反力下でタービンランナ２ｂをトルク増大しつつ、またトルク変動吸収下に流体駆動し、タービンランナ２ｂから変速機入力軸３にエンジントルクを伝達する。
【００１２】
そしてトルクコンバータ２は、前記のトルク増大機能およびトルク変動吸収機能が不要な低負荷、高回転時に入力要素２ａ，２ｂ間を直結して伝動効率を高めるためにロックアップクラッチ２ｄを備え、このトルクコンバータ２のロックアップ状態でトルク変動を吸収しうるようにするため、ロックアップクラッチ２ｄの締結状態での伝動経路中にダンパ２ｅを設けている。
【００１３】
【特許文献１】特開平７−９８０４１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のトーショナルダンパ機構にあっては、伝動条件に関係なく常に同じダンパを介して動力伝達を行うものであったため、次のような問題を生じていた。
【００１５】
つまり低回転を伝達する低速段選択時は、トルク変動を生じやすいことから、トルク変動吸収性能に優れた比較的低剛性なダンパ特性が要求される反面、高回転を伝達する高速段選択時は、耐久性に優れた比較的高剛性なダンパ特性が要求される。
【００１６】
しかしながら、従来のトーショナルダンパ機構では、伝動条件に関係なく常に同じダンパを介して動力伝達を行うことから、ダンパ特性を低速段選択時の要求に合わせて比較的低剛性なダンパ特性に設定すると、高速段選択時における耐久性の要求を満足させることができず、逆にダンパ特性を高速段選択時の要求に合わせて比較的高剛性のダンパ特性に設定すると、低速段選択時に要求されるトルク変動吸収性能を実現することができないというように、選択変速段ごとのダンパ特性に関する要求をすべて満足させるというものではなかった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速段と低速段とを有する回転機構と、入力軸からのトルク入力経路をクラッチ等の摩擦要素を介して前記高速段または低速段に選択的に切り換える変速段切換機構を備える。
【００１８】
前記回転機構としては、サンギヤ、プラネットキャリア、リングギヤを要素として備えた遊星歯車列を適用することができる。この場合、変速段切換機構は、遊星歯車列の入力軸と出力軸に連結した２つの要素間で回転を伝達または解放する摩擦要素としてのクラッチと、該クラッチの解放時に第３の要素の逆回転を阻止する制動機構とによって構成することができる。
【００１９】
また、本発明では、前記回転機構の入力軸と高速段との間、または入力軸と低速段との間に位置するトーショナルダンパ（単に「ダンパ」と呼称する場合がある。）の嵌合部またはスプラインなどの軸方向嵌合部を、前記摩擦要素よりも後段つまり出力軸側に配置し、これにより何れか一方の軸方向嵌合部は摩擦要素締結時にのみトルク入力する経路上に位置するよう図る。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、回転機構の高速段と低速段のそれぞれに軸方向嵌合部としてトーショナルダンパを設けた構成において、摩擦要素の締結時にのみトルク入力する経路上に一方のトーショナルダンパが位置しているので、摩擦要素が解放しているときには当該トーショナルダンパにトルクが入力することが無く、他方のトーショナルダンパのみを介してトルクが伝達される。すなわち回転機構が低速段のときには低速段のトーショナルダンパのみ、高速段のときには高速段のトーショナルダンパのみを経由してトルク伝達がなされる。
【００２１】
したがって、各トーショナルダンパをそれぞれ高速段と低速段の要求に適した特性に設定することができる。
【００２２】
また、摩擦要素が解放しているときには一方のトーショナルダンパにはトルクが入力しないので、トーショナルダンパ及びその組付上の必要から設けられるスプライン等のトルク入力個所を低減でき、こうしたスプライン等の軸方向嵌合部を有する構造において不可避な周方向の隙間による騒音を低減することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、図６に示すようなトロイダル型無段変速機におけるトルクコンバータ２を本発明の第１の実施形態に係る動力伝達機構２０に置換したもので、図１において図６におけると同様の部分は同一の符号にて示し、重複説明は省略することとする。
【００２４】
図２はこの実施形態に係る動力伝達機構２０の詳細を示している。この動力伝達機構２０は遊星歯車列２３を回転機構として備え、円筒状のケーシング２１をドライブプレート２２を介してエンジン１のクランクシャフトに連結すると共に、ダンパハウジング２１内に後述する遊星歯車列やトーショナルダンパを構成する部品を組み込んで高速段と低速段を選択可能な副変速機を構成する。
【００２５】
すなわち、ケーシング２１内に挿入した変速機入力軸３の端部上に遊星歯車列２３を装着し、遊星歯車列２３のプラネットキャリア（以下単に「キャリア」と称する。）２３ｃを、変速機入力軸３に結合する。この場合、動力伝達機構２０の入力軸と出力軸は、それぞれ遊星歯車列２３のサンギヤ２３ｓ、キャリア２３ｃである。
【００２６】
遊星歯車列２３のリングギヤ２３ｒは制動機構としてのワンウエイクラッチ２５を介して中空固定軸２６上に支持される。ワンウエイクラッチ２５は、図６におけるステータ２ｃのためのワンウエイクラッチ２ｆと同様な、もしくはこれを流用して、つまりワンウエイクラッチ２５のインナレースを中空固定軸２６に固定すると共にアウタレースをリングギヤ２３ｒに接続して、リングギヤ２３ｒをエンジン出力軸およびケーシング２１と逆方向に回転しないようにする。この種の制動機構としては、ブレーキ機構を適用することができるが、ワンウエイクラッチを適用することで構造および制御を簡略にしている。
【００２７】
変速機入力軸３の軸端にはキャリア２３ｃの円筒状ハブ部２３ｃｈが固設され、その外周部にケーシング２１およびサンギヤ２３ｓが相対回転可能に支持されている。前記キャリアハブ部２３ｃｈに嵌合するケーシング２１のハブ２１ｈには軸方向摺動可能なように円盤状ないし環状のクラッチピストン２４ｐが嵌合されると共に、低速段用ダンパ２８の入力側部材となるダンパハブ２８ｈｉがスプライン２９により結合されている。前記低速段用ダンパ２８の出力側部材であるダンパハブ２３ｈｏはサンギヤ２３ｓの一端面に固設されている。したがって、ケーシング２１の入力回転は低速段用ダンパ２８を介して常時サンギヤ２３ｓに伝達される。
【００２８】
クラッチ２４は、ケーシング２１、クラッチピストン２４ｐ、ケーシング２１内側端面とクラッチピストン２４ｐ外周部端面との間に介在する環状のクラッチプレート２４ｃ、クラッチピストン２４ｐを解放方向に付勢するレリーズスプリング２４ｓなどからなる。クラッチプレート２４ｃは、高速段用ダンパ２７の入力側部材である環状ハブ２７ｈｉに対して軸方向に相対運動可能なようにスプライン３０を介して結合されている。高速段用ダンパ２７の出力側部材であるダンパハブ２７ｈｏはキャリア２３ｃに結合されている。クラッチ作動油圧によりクラッチピストン２４ｐが図で左方に移動すると、クラッチピストン２４ｐとケーシング２１との間に挟まれたクラッチプレート２４ｃによりケーシング２１の回転が高速段用ダンパ２７を介してキャリア２３ｃへと伝達される。
【００２９】
前記高速段用ダンパ２７，低速段用ダンパ２８は、それぞれ入力側部材と出力側部材とが周方向にある程度相対運動可能なように軸方向に嵌合した構造となっており、前記周方向の相対運動を規制する部材としてラバーまたはスプリングなどからなる減衰機能を有する弾性体を介在させることでトーショナルダンパを構成している。前記弾性体は一般にその剛性を低く設定するほど低速回転に適合した特性となり、高く設定するほど高速回転に適合した特性となる。
【００３０】
次に前記構成に基づく回転伝達機構としての作用を説明する。まず低速段選択状態について説明すると、このときクラッチ２４は解放されるので、回転およびトルクの伝達経路は、ケーシング２１−低速段用ダンパ２８−サンギヤ２３ｓ−キャリア２３ｃとなる。このとき変速機入力軸３側からリングギヤ２３ｒへと入力する駆動力の反作用力はワンウエイクラッチ２５により受け止められてリングギヤ２３ｒの逆転が阻止される。これにより入力軸回転はリングギヤ２３ｒとサンギヤ２３ｓの歯数比で決まる減速比で変速機入力軸３へと伝達される。
【００３１】
高速段選択状態では、クラッチ２４が締結されるので、回転およびトルクの伝達経路は、ケーシング２１−クラッチプレート２４ｃ−高速段用ダンパ２７−キャリア２３ｃとなる。このときケーシング２１と変速機入力軸３は高速段用ダンパ２７を介して直結状態となるので、キャリア２３ｃはサンギヤ２３ｓ及びリングギヤ２３ｒと一体化して１対１の速度比で入力軸回転を変速機入力軸３に伝達する。
【００３２】
前述したように、低速段で用いる伝動経路中に挿入した低速段用ダンパ２８は、低速段選択状態であるときのみ所定のダンパ機能を果たし、高速段選択状態であるときは、低速段用ダンパ２８をバイパスするクラッチ２４および高速段用ダンパ２７を経て動力伝達を行い、低速段用ダンパ２８はダンパ機能を果たすことがない。よって、低速段用ダンパ２８のダンパ特性を低速段選択状態で要求される特性に設定することが可能となる。また、高速段選択状態であるときは、高速段用ダンパ２７のみがダンパ機能を果たすので、そのダンパ特性を低速段用ダンパ２８とは別個に、高速段選択状態で要求される特性に設定することが可能である。
・したがって、本実施形態によれば、選択変速段ごとのダンパ特性に関する要求を的確に満足させることができる。
【００３３】
一方、本実施形態の構成によれば、構造上ないしは組付上必要となるスプライン等の軸方向嵌合部からの騒音を低減することができる。この点を詳述するにあたり、まず図７に示した変速機構造について説明する。図７において、図１または図６と対応する部分には同一の符号を付して示してある。この変速機は前記実施形態と同様に入力をサンギヤ２３ｓ、出力をキャリア２３ｃとする遊星歯車列により構成され、高速段用ダンパ２７と低速段用ダンパ２８とを備えている。前記高速段用ダンパ２７は、その基部がクラッチドラム２４ｄの外周部に対してスプライン３１により結合され、低速段用ダンパ２８はその外周側部材がクラッチドラム２４ｄの端部内周面に対してスプライン３２により結合されている。前記２個所のスプライン３１，３２は、ぞれぞれ高速段用ダンパ２７，低速段用ダンパ２８を軸方向に順次組み立ててゆく必要上から設けられた軸方向嵌合部であり、組付後は各部が軸方向に相対運動することはない。
【００３４】
前記構成においては、クラッチ２４を解放した低速段選択時には、ケース２１からの入力回転はサンギヤ２３ｓからキャリア２３ｃを経て変速機入力軸３へと伝達される。またクラッチ２４を締結した高速段選択時には、ケース２１からの入力回転は、ケース２１とキャリア２３ｃとが一体化することから、直接キャリア２３ｃへと伝達される。ただし、前記何れの場合も低速段用ダンパ２８と高速段用ダンパ２７とはクラッチドラム２４ｄを介して常時回転する。このため、低速段用ダンパ２８と高速段用ダンパ２７とをそれぞれ低速段と高速段とで独立的に機能させることができず、従来技術の課題として前述したような問題が生じる一方、各ダンパ２７，２８を組み立てる上で必要とされる２個所のスプライン３１，３２に常時トルクが入力するので騒音が大きくなるという問題が生じる。スプライン３１，３２はそれぞれ軸方向の嵌合構造であるが、周方向にも若干の隙間を有するため、エンジンのトルク変動発生時や、加速から減速に転じるときのようにトルクの入力方向が逆転するときに、前記隙間を構成する部品同士が衝突して耳障りな騒音を発生する。
【００３５】
これに対して、前記本発明の実施形態の構成においては、組立上で必要となる軸方向嵌合部としては低速段用ダンパハブ２８ｈｉとケースハブ２１ｈとの間のスプライン２９と、クラッチプレート２４ｃと高速段用ダンパハブ２７ｈｉとの間のスプライン３０の２個所である。変速機入力軸３へのトルク伝達経路は、クラッチ２４を解放した低速段選択時には、ケーシング２１−スプライン２９−低速段用ダンパ２８−サンギヤ２３ｓ−キャリア２３ｃであり、クラッチ２４を締結した高速段選択時には、ケーシング２１−クラッチ２４−スプライン３０−高速段用ダンパ２７−キャリア２３ｃである。すなわち低速段または高速段の何れの場合も、トルク伝達経路上のスプラインは２９または３０の一個所となる。
・したがって、それだけスプラインを発生源とする騒音が低減する。
・また、高速段用ダンパ２７とクラッチ２４（クラッチプレート２４ｃ）との間の軸方向嵌合部がスプライン３０のみであるところから、図７に示したような構造に比較して組付性もよい。
【００３６】
図３は本発明の第２の実施形態である。前記第１の実施形態と異なるのは、低速段用ダンパ２８の入力側部材であるダンパハブ２８ｈｉをクラッチピストン２４ｐに固設し、クラッチピストン２４ｐがストロークをする際の低速段用ダンパ２８のダンパハブ２８ｈｏ（出力側部材）との軸方向の相対運動を、低速段用ダンパ２８の部分における両者の軸方向嵌合部にて吸収させるようにした点にある。
・この実施形態によれば、図２の構造におけるダンパハブ２８ｈｉとケースハブ２１ｈとの間のスプライン２９が不要となるので、組付性がさらに向上する。
【００３７】
図４と図５にそれぞれ本発明の第３、第４の実施形態を示す。図１〜図３に示した実施形態は何れも遊星歯車列をサンギヤ入力−キャリア出力の構成で適用した例であるが、これに限らず、図４，５に示したように、本発明は他の構成で適用することもできる。なお、図４，５において図１〜３と対応する部分には同一の符号を付して示してある。
【００３８】
図４は、リングギヤ入力−キャリア出力の構成である。低速段用ダンパ２８はキャリア２３ｃに設けると共に、高速段用ダンパ２７はクラッチ２４を締結したときに変速機入力軸３と結合する部分に設けている。この場合、トルク伝達経路は、クラッチ２４を解放した低速段選択状態では、リングギヤ２３ｒ−キャリア２３ｃ−変速機入力軸３であり、トルクは高速段用ダンパ２７は経由することなく、低速段用ダンパ２８のみを経由する。クラッチ２４を締結した高速段選択状態では、トルク伝達経路は、リングギヤ２３ｒ−変速機入力軸３であり、トルクは低速段用ダンパ２８を経由することなく、リングギヤ２３ｒと変速機入力軸３の間に介装した高速段用ダンパ２７のみを経由する。
【００３９】
図５は、キャリア入力−リングギヤ出力の構成である。低速段用ダンパ２８はキャリア２３に設けると共に、高速段用ダンパ２７はクラッチ２４を締結したときにキャリア２３ｃと結合する部分に設けている。この場合、トルク伝達経路は、クラッチ２４を解放した低速段選択状態では、キャリア２３ｃ−リングギヤ２３ｒ−変速機入力軸３であり、トルクは高速段用ダンパ２７を経由することなく、低速段用ダンパ２８のみを経由する。クラッチ２４を締結した高速段選択状態では、トルク伝達経路は、キャリア２３ｃ−リングギヤ２３ｒ−変速機入力軸３であり、トルクは低速段用ダンパ２８を経由することなく、キャリア２３ｃ（クラッチ２４）とリングギヤ２３ｒとの間に介装した高速段用ダンパ２７のみを経由する。
・したがって、図４または図５の何れの構成においても、図１〜図３に示した実施形態と同等の作用および効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る動力伝達機構の詳細を示す上半部断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る動力伝達機構の詳細を示す上半部断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る動力伝達機構の概略構成図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る動力伝達機構の概略構成図。
【図６】従来の動力伝達機構の一構成例を示す概略構成図。
【図７】動力伝達機構の他の構成例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１    エンジン
３    変速機入力軸（回転機構の出力軸）
２０    動力伝達機構
２１    ケーシング
２２    ドライブプレート
２３    遊星歯車列（回転機構）
２３ｓ  サンギヤ
２３ｃ  キャリア（プラネットキャリア）
２３ｒ  リングギヤ
２４    クラッチ
２４ｃ  クラッチプレート
２４ｐ  クラッチピストン
２５    ワンウエイクラッチ（制動機構）
２６    中空固定軸
２７    高速段用ダンパ
２８    低速段用ダンパ
２９    スプライン
３０    スプライン
３１    スプライン
３２    スプライン
【図１】
2004162805.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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