(57)【要約】【課題】ガソリンエンジンを基準として適切な性能が得られるように設計されたベルト式無段変速機を、ガソリンエンジンよりも低回転で高トルクを発生するディーゼルエンジンにも使用できるようにする。【解決手段】ディーゼルエンジン１２とベルト式無段変速機１８との間に配設された予備変速装置１５および前後進切換装置１６は、前進走行状態においてディーゼルエンジン１２の回転を所定の変速比で増速してベルト式無段変速機１８へ伝達する。【選択図】　　　図１
2004052948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力源から出力された動力をベルト式無段変速機により変速して駆動輪側へ伝達する車両用駆動装置において、
前記駆動力源と前記ベルト式無段変速機との間に、前進走行時に該駆動力源の回転を増速または減速する変速機構を設けた
ことを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記変速機構は遊星歯車装置を有し、動力伝達を遮断する遮断状態と、前進走行させる前進走行状態と、後進走行させる後進走行状態と、に選択的に切り換える前後進切換機能を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記駆動力源はディーゼルエンジンで、
前記変速機構は、前進走行時に該ディーゼルエンジンの回転を増速して伝達するものである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記ベルト式無段変速機は、前記駆動力源としてガソリンエンジンが搭載される車両用駆動装置にも共通して用いられるもので、該ガソリンエンジンの出力がそのまま伝達された場合に適切な性能が得られるように設計されている一方、
前記変速機構は、前記ディーゼルエンジンから前記ベルト式無段変速機に加えられる最大トルクが前記ガソリンエンジンの最大トルクと略同じかそれ以下となるように変速比が定められている
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用駆動装置に係り、特に、出力特性が異なる複数種類の駆動力源に対して容易に対応できる車両用駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動力源から出力された動力をベルト式無段変速機により変速して駆動輪側へ伝達する車両用駆動装置が知られている。特開平１１−１８２６６６号公報に記載の装置はその一例で、動力伝達を遮断する遮断状態と、前進走行させる前進走行状態と、後進走行させる後進走行状態と、に選択的に切り換えられる遊星歯車式の前後進切換装置が、上記駆動力源とベルト式無段変速機との間に配設されている。そして、使用頻度が最も高い走行状態である前進走行状態では、歯車の噛合回転などによる動力損失を低減するために、クラッチが係合させられて前後進切換装置が一体回転させられるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような車両用駆動装置において、駆動力源としてガソリンエンジンを用いる場合とディーゼルエンジンを用いる場合とでは、最高出力が得られる回転速度領域等の出力特性が異なり、一般にディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比較して低回転速度（例えば３０００〜４０００ｒｐｍ程度）で最高出力が得られるため、最高出力（パワー）が同じであればそれだけトルクが大きくなり、大きなベルト挟圧力でベルトを挟圧するためベルト式無段変速機が大型になるなど、使用する駆動力源の出力特性によってベルト式無段変速機の設計を変更する必要があった。また、ディーゼルエンジンはトルク変動が大きいため、そのトルク変動を考慮してベルト挟圧力を大きめに設定する必要があり、ガソリンエンジンを用いる場合に比較して動力損失が大きくなる。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、出力特性が異なる駆動力源を用いる場合でも共通のベルト式無段変速機を使用できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、駆動力源から出力された動力をベルト式無段変速機により変速して駆動輪側へ伝達する車両用駆動装置において、前記駆動力源と前記ベルト式無段変速機との間に、前進走行時にその駆動力源の回転を増速または減速する変速機構を設けたことを特徴とする。
【０００６】
第２発明は、第１発明の車両用駆動装置において、前記変速機構は遊星歯車装置を有し、動力伝達を遮断する遮断状態と、前進走行させる前進走行状態と、後進走行させる後進走行状態と、に選択的に切り換える前後進切換機能を備えていることを特徴とする。
【０００７】
第３発明は、第１発明または第２発明の車両用駆動装置において、（ａ）　前記駆動力源はディーゼルエンジンで、（ｂ）　前記変速機構は、前進走行時にそのディーゼルエンジンの回転を増速して伝達するものであることを特徴とする。
【０００８】
第４発明は、第３発明の車両用駆動装置において、（ａ）　前記ベルト式無段変速機は、前記駆動力源としてガソリンエンジンが搭載される車両用駆動装置にも共通して用いられるもので、そのガソリンエンジンの出力がそのまま伝達された場合に適切な性能が得られるように設計されている一方、（ｂ）　前記変速機構は、前記ディーゼルエンジンから前記ベルト式無段変速機に加えられる最大トルクが前記ガソリンエンジンの最大トルクと略同じかそれ以下となるように変速比が定められていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
このような車両用駆動装置においては、駆動力源とベルト式無段変速機との間に、前進走行時にその駆動力源の回転を増速または減速する変速機構が設けられるため、その変速機構により駆動力源のトルクを増幅したり低減したりしてベルト式無段変速機へ伝達することができる。これにより、トルク等の出力特性が異なる複数の駆動力源を使用する場合でも、例えばベルト式無段変速機に加えられる最大トルクが略同じになるようにすれば、共通のベルト式無段変速機を使用することが可能となり、全体として製造コストが低減される。
【００１０】
第２発明では、変速機構が遊星歯車装置を有して構成され、前後進切換機能を備えているため、前後進切換装置を別個に設ける場合に比較して装置が簡単且つ安価に構成される。
【００１１】
第３発明は、一般にガソリンエンジンよりも低回転領域で高トルクが出力されるディーゼルエンジンを駆動力源として備えている場合で、変速機構により増速してベルト式無段変速機へ伝達されることによりトルクが低減されるため、最大出力が略同じであればベルト式無段変速機に伝達される最大トルクをガソリンエンジンと同程度にできるとともに、トルク変動幅も増速回転によるトルク低下に伴って小さくなる。これにより、ディーゼルエンジン搭載車においても、ガソリンエンジン搭載車と同程度にベルト式無段変速機をコンパクトに構成できるとともに、大きなベルト挟圧力に起因する動力損失が低減されて燃費が向上する。
【００１２】
なお、変速機構による増速時に、歯車の噛合回転等による動力損失が生じるが、ディーゼルエンジンのトルク増大に合わせて大型のベルト式無段変速機を採用する場合に比較して動力損失は少なく、全体として動力損失が低減される。
【００１３】
また、第４発明は、ディーゼルエンジンからベルト式無段変速機に加えられる最大トルクがガソリンエンジンの最大トルクと略同じかそれ以下となるように、変速機構の変速比（増速比）が定められているため、ガソリンエンジンの出力がそのまま伝達された場合に適切な性能が得られるように設計されたベルト式無段変速機を、ディーゼルエンジン搭載車にもそのまま使用できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の車両用駆動装置の駆動力源としては、第３発明のようにディーゼルエンジンが好適に用いられるが、ガソリンエンジンや電動モータなどの他の駆動力源を採用することもできる。また、その駆動力源と変速機構との間には、例えば流体を介して動力を伝達するトルクコンバータ等の流体式動力伝達装置が必要に応じて設けられる。
【００１５】
ベルト式無段変速機は、例えば溝幅を変更可能な一対の可変プーリと、それ等の可変プーリに巻き掛けられた伝動ベルトとを有し、伝動ベルトと可変プーリとの間の摩擦で動力を伝達するとともに、ベルト滑りが生じないように一方の可変プーリによるベルト挟圧力を油圧シリンダなどで制御する一方、所定の変速比となるように他方の可変プーリの溝幅を油圧シリンダなどで制御するように構成される。
【００１６】
変速機構は、例えば第２発明のように遊星歯車装置を有して構成されるが、二軸噛合式等の他の歯車式変速機構を採用することもできるなど、種々の態様が可能である。また、クラッチやブレーキを用いて前後進を切り換えることができるように構成することが望ましいが、例えば前進走行時の変速比が１の前後進切換装置を変速機構とは別に設けることもできる。なお、第１発明の実施に際しては、前後進切換装置は必ずしも必要でない。
【００１７】
第１発明の変速機構は、使用頻度が最も高い前進走行時に増速または減速するように構成されれば良く、前進走行時および後進走行時共に増速または減速するように構成することもでき、第３発明では前進走行時および後進走行時共に駆動力源（ディーゼルエンジン）の回転を増速するように構成することができる。後進走行時に駆動力源の出力が制限される場合など、後進走行時には必ずしも増速または減速する必要はなく、後進走行時の変速比を１とするこも可能である。
【００１８】
第３発明、第４発明は、駆動力源としてディーゼルエンジンを備えている場合であるが、ガソリンエンジン搭載車に本発明を適用することもできる。すなわち、前記第１発明または第２発明の車両用駆動装置において、（ａ）　前記駆動力源はガソリンエンジンで、（ｂ）　前記変速機構は、前進走行時に該ガソリンエンジンの回転を減速して伝達するように構成される。また、（ｃ）　前記ベルト式無段変速機は、前記駆動力源としてディーゼルエンジンが搭載される車両用駆動装置にも共通して用いられるもので、該ディーゼルエンジンの出力がそのまま伝達された場合に適切な性能が得られるように設計される一方、（ｄ）　前記変速機構は、前記ガソリンエンジンから前記ベルト式無段変速機に加えられる最大トルクが前記ディーゼルエンジンの最大トルクと略同じかそれ以下となる範囲で減速比が定められる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１の（ａ）　は、本発明が適用された車両用駆動装置１０の骨子図である。この車両用駆動装置１０は横置き型で、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に採用されるものであり、走行用の駆動力源としてディーゼルエンジン１２を備えている。ディーゼルエンジン１２の出力は、流体式動力伝達装置としてのトルクコンバータ１４から予備変速装置１５、前後進切換装置１６、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１８、減速歯車２０を介して差動歯車装置２２に伝達され、左右の駆動輪２４Ｌ、２４Ｒへ分配される。
【００２０】
トルクコンバータ１４は、ディーゼルエンジン１２のクランク軸に連結されたポンプ翼車１４ｐ、およびタービン軸３４を介して予備変速装置１５に連結されたタービン翼車１４ｔを備えており、流体を介して動力伝達を行うようになっている。また、それ等のポンプ翼車１４ｐおよびタービン翼車１４ｔの間にはロックアップクラッチ２６が設けられており、完全係合させられることによってポンプ翼車１４ｐおよびタービン翼車１４ｔは一体回転させられる。ポンプ翼車１４ｐには、ベルト式無段変速機１８を変速制御したりベルト挟圧力を発生させたり、或いは各部に潤滑油を供給したりするための油圧を発生する機械式のオイルポンプ２８が設けられている。
【００２１】
予備変速装置１５は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置によって構成されており、トルクコンバータ１４のタービン軸３４はサンギヤ１５ｓに一体的に連結されている一方、リングギヤ１５ｒはハウジングに一体的に連結され、キャリア１５ｃから中間軸３５を介して前後進切換装置１６へ出力するようになっている。中間軸３５は、タービン軸３４に対して逆回転させられるとともに、遊星歯車装置のギヤ比をρ１とすると（１−ρ１）／ρ１の変速比で変速回転させられ、０．５＜ρ１であれば変速比は１より小さく、中間軸３５はタービン軸３４、更にはディーゼルエンジン１２の回転速度ＮＥに対して逆方向へ増速回転させられる。また、０．５≧ρ１であれば、変速比は１以上となり、中間軸３５はディーゼルエンジン１２の回転速度ＮＥに対して逆方向へ等速回転、或いは減速回転させられる。
【００２２】
前後進切換装置１６は、シングルピニオン型の遊星歯車装置を主体として構成されており、中間軸３５はリングギヤ１６ｒに一体的に連結され、ベルト式無段変速機１８の入力軸３６はサンギヤ１６ｓに一体的に連結されている一方、キャリア１６ｃは前進用ブレーキＢ１を介してハウジングに選択的に固定され、リングギヤ１６ｒおよびサンギヤ１６ｓは後進用クラッチＣ１を介して選択的に互いに一体的に連結されるようになっている。前進用ブレーキＢ１および後進用クラッチＣ１は、何れも油圧シリンダによって摩擦係合させられる油圧式摩擦係合装置で、図示しないシフトレバーに連結されたマニュアルバルブによって油圧回路が機械的に切り換えられることにより、係合、解放されるようになっている。シフトレバーは、前進走行用の「Ｄ」ポジション、動力伝達を遮断する「Ｎ」ポジション、および後進走行用の「Ｒ」ポジションを備えており、「Ｄ」ポジションでは、図１の（ｂ）　に示すように前進用ブレーキＢ１が係合させられるとともに後進用クラッチＣ１が解放されることにより、前後進切換装置１６は前進走行状態となり、入力軸３６は中間軸３５に対して逆方向、すなわちディーゼルエンジン１２と同じ方向へ回転させられ、前進方向の駆動力がベルト式無段変速機１８側へ伝達される。この時の変速比は、遊星歯車装置のギヤ比をρ２とするとρ２となり、その変速比ρ２に応じて中間軸３５に対して増速回転させられる。
【００２３】
シフトレバーが「Ｒ」ポジションへ操作されると、後進用クラッチＣ１が係合させられるとともに前進用ブレーキＢ１が解放されることにより、前後進切換装置１６は中間軸３５と一体回転させられる後進走行状態となり、入力軸３６は中間軸３５と一体的にディーゼルエンジン１２と逆方向へ回転させられるようになって、後進方向の駆動力がベルト式無段変速機１８側へ伝達される。この時の変速比は１である。また、「Ｎ」ポジションへ操作されると、前進用ブレーキＢ１および後進用クラッチＣ１は共に解放され、前後進切換装置１６は動力伝達を遮断するニュートラル（遮断状態）になる。
【００２４】
ベルト式無段変速機１８は、前記入力軸３６に設けられた有効径が可変の入力側可変プーリ４２と、出力軸４４に設けられた有効径が可変の出力側可変プーリ４６と、それ等の可変プーリ４２、４６に巻き掛けられた伝動ベルト４８とを備えており、可変プーリ４２、４６と伝動ベルト４８との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。可変プーリ４２、４６はそれぞれＶ溝幅が可変で、油圧シリンダを備えて構成されており、入力側可変プーリ４２の油圧シリンダの油圧が制御されることにより、両可変プーリ４２、４６のＶ溝幅が変化して伝動ベルト４８の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（＝入力軸回転速度ＮＩＮ／出力軸回転速度ＮＯＵＴ）が連続的に変化させられる。例えば図２に示すように運転者の出力要求量を表すアクセル操作量Ａｃｃおよび車速Ｖをパラメータとして予め定められた変速マップから入力側の目標回転速度ＮＩＮＴを算出し、実際の入力軸回転速度ＮＩＮが目標回転速度ＮＩＮＴと一致するように、それ等の偏差に応じて無段変速機１８の変速制御、すなわち入力側可変プーリ４２の油圧シリンダに対する作動油の供給、排出が制御される。図２のマップは変速条件に相当するもので、車速Ｖが小さくアクセル操作量Ａｃｃが大きい程大きな変速比γになる目標回転速度ＮＩＮＴが設定されるようになっている。また、車速Ｖは出力軸回転速度ＮＯＵＴに対応するため、入力軸回転速度ＮＩＮの目標値である目標回転速度ＮＩＮＴは目標変速比に対応し、無段変速機１８の最小変速比γｍｉｎ　と最大変速比γｍａｘ　の範囲内で定められている。
【００２５】
一方、出力側可変プーリ４６の油圧シリンダの油圧は、伝動ベルト４８が滑りを生じないように調圧制御される。例えば図３に示すように伝達トルクに対応するアクセル操作量Ａｃｃおよび変速比γをパラメータとしてベルト滑りが生じないように予め定められた必要油圧（ベルト挟圧力に相当）のマップに従って、出力側可変プーリ４６の油圧シリンダの油圧が制御され、この油圧に応じてベルト挟圧力すなわち可変プーリ４２、４６と伝動ベルト４８との間の摩擦力が増減させられる。
【００２６】
ここで、上記ベルト式無段変速機１８は、図４に示すように駆動力源としてガソリンエンジン１０４が搭載される車両用駆動装置１０２にも共通して用いられるもので、前後進切換装置１０６の前進用クラッチＣ２が係合させられる前進走行時にガソリンエンジン１０４の出力がそのまま伝達される場合に、ベルト挟圧力などに関して適切な性能が得られるように、可変プーリ４２、４６の油圧シリンダの受圧面積などが設計されている。前後進切換装置１０６は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置を主体として構成されており、トルクコンバータ１４のタービン軸３４はサンギヤ１０６ｓに一体的に連結され、ベルト式無段変速機１８の入力軸３６はキャリア１０６ｃに一体的に連結されている一方、キャリア１０６ｃおよびサンギヤ１０６ｓは前進用クラッチＣ２を介して選択的に互いに一体的に連結され、リングギヤ１０６ｒは後進用ブレーキＢ２を介してハウジングに選択的に固定されるようになっている。そして、図４の（ｂ）　に示すように、シフトレバーが「Ｄ」ポジションへ操作されると、前進用クラッチＣ２が係合させられるとともに後進用ブレーキＢ２が解放されることにより、前後進切換装置１０６は前進走行状態となって一体回転させられ、前進方向の駆動力がベルト式無段変速機１８側へ伝達される。この前進走行状態は最も使用頻度が高いもので、前後進切換装置１０６が一体回転させられることにより、歯車の噛合回転による動力損失が回避されて優れたエネルギー効率が得られるのであり、ベルト式無段変速機１８は、この前進走行時の入力トルクに基づいて適切な性能が得られるように設計されているのである。
【００２７】
なお、シフトレバーが「Ｒ」ポジションへ操作されると、後進用ブレーキＢ２が係合させられるとともに前進用クラッチＣ２が解放されることにより、前後進切換装置１０６は後進走行状態となって、入力軸３６はタービン軸３４に対して逆方向へ回転させられるようになり、後進方向の駆動力がベルト式無段変速機１８側へ伝達される。また、「Ｎ」ポジションへ操作されると、前進用クラッチＣ２および後進用ブレーキＢ２は共に解放され、前後進切換装置１０６は動力伝達を遮断するニュートラル（遮断状態）になる。
【００２８】
一方、ガソリンエンジン１０４とディーゼルエンジン１２は、その出力特性が相違し、ガソリンエンジン１０４の出力特性は、例えば図５に実線で示すように比較的高回転で最高出力が得られ、ディーゼルエンジン１２は、同図に一点鎖線で示すようにガソリンエンジン１０４よりも低回転速度で最高出力に到達するため、最高出力（パワー）が同じであれば一般にディーゼルエンジン１２の方が最大トルクは大きくなる。このため、図４の車両用駆動装置１０２に、そのままガソリンエンジン１０４の代わりにディーゼルエンジン１２を搭載すると、ベルト式無段変速機１８のベルト挟圧力が不足するなどしてベルト滑り等を生じる恐れがあり、大型のベルト式無段変速機１８を採用する必要があった。
【００２９】
これに対し、本実施例の車両用駆動装置１０は、前進走行時に増速する前後進切換装置１６、および予備変速装置１５が設けられており、ディーゼルエンジン１２の回転を変速してベルト式無段変速機１８へ伝達するため、図４の車両用駆動装置１０２に使用されるベルト式無段変速機１８をそのまま使用することができる。すなわち、ディーゼルエンジン１２からベルト式無段変速機１８に加えられる最大トルクが、図４の車両用駆動装置１０２においてガソリンエンジン１０４からベルト式無段変速機１８へ伝達される最大トルクと略同じかそれ以下となるように、予備変速装置１５および前後進切換装置１６のトータルの変速比ａ（＝タービン軸３４の回転速度ＮＴ／入力軸３６の回転速度ＮＩＮ）を設定すれば、ベルト式無段変速機１８をそのまま使用できるのである。例えばガソリンエンジン１０４およびディーゼルエンジン１２の出力特性が図５に示すような場合には、ガソリンエンジン１０４の最高出力が得られる回転速度ＮＥＧ　、ディーゼルエンジン１２の最高出力が得られる回転速度ＮＥＤ　を用いて、変速比ａが次式（１）　を満足するように設定するのである。変速比ａは、前記ギヤ比ρ１およびρ２を用いて次式（２）　で表されるため、それ等のギヤ比ρ１、ρ２を適当に定めることにより、（１）　式を満足するようになる。（１）　式から変速比ａは１より小さく、ディーゼルエンジン１２の回転は増速してベルト式無段変速機１８へ伝達される。本実施例では予備変速装置１５および前後進切換装置１６により変速機構が構成されている。
ａ≒ＮＥＤ　／ＮＥＧ　　　　　　　　　・・・（１）
ａ＝ρ２・（１−ρ１）／ρ１　　　・・・（２）
【００３０】
このように、本実施例の車両用駆動装置１０は、ディーゼルエンジン１２とベルト式無段変速機１８との間に、前進走行時にディーゼルエンジン１２の回転を増速する変速機構（予備変速装置１５および前後進切換装置１６）が設けられ、ディーゼルエンジン１２のトルクを低減してベルト式無段変速機１８へ伝達するため、ディーゼルエンジン搭載車においても、ガソリンエンジン搭載車と同程度にベルト式無段変速機１８をコンパクトに構成できるとともに、大きなベルト挟圧力に起因する動力損失が低減されて燃費が向上する。
【００３１】
予備変速装置１５および前後進切換装置１６は、前進走行時に歯車が噛合回転させられるため、その噛合回転によって動力損失を生じるが、ディーゼルエンジン１２のトルク増大に合わせて大型のベルト式無段変速機を採用する場合に比較して動力損失は小さく、全体として動力損失が低減される。
【００３２】
また、ディーゼルエンジン１２からベルト式無段変速機１８に加えられる最大トルクがガソリンエンジン１０４の最大トルクと略同じかそれ以下となるように、変速機構の変速比ａが定められているため、図４の車両用駆動装置１０２のようにガソリンエンジン１０４の出力がそのまま伝達された場合に適切な性能が得られるように設計されたベルト式無段変速機１８を、図１のディーゼルエンジン搭載車にもそのまま使用することが可能で、全体として製造コストが低減される。
【００３３】
また、本実施例では予備変速装置１５および前後進切換装置１６によって変速機構が構成されており、前後進切換機能を備えているため、変速機構と前後進切換装置とを別個に設ける場合に比較して装置が簡単且つ安価に構成される。
【００３４】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両用駆動装置を説明する図で、（ａ）　は骨子図、（ｂ）　は前後進を切り換える摩擦係合装置の作動表である。
【図２】図１のベルト式無段変速機の変速マップの一例を示す図である。
【図３】図１のベルト式無段変速機のベルト挟圧力に対応する必要油圧マップの一例を示す図である。
【図４】図１と同じベルト式無段変速機を備えているとともに駆動力源としてガソリンエンジンを搭載している車両用駆動装置を説明する図で、（ａ）　は骨子図、（ｂ）　は前後進を切り換える摩擦係合装置の作動表である。
【図５】ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンの出力特性を比較して示す図である。
【符号の説明】
１０：車両用駆動装置　　１２：ディーゼルエンジン（駆動力源）　　１５：予備変速装置（変速機構）　　１６：前後進切換装置（変速機構）　　１８：ベルト式無段変速機　　１０４：ガソリンエンジン
【図１】
2004052948.tif 000003
【図２】
2004052948.tif 000004
【図３】
2004052948.tif 000005
【図４】
2004052948.tif 000006
【図５】
2004052948.tif 000007