(57)【要約】【課題】  アイドル騒音レベル低減の最適化を図った変速機の騒音低減装置を提供する。【解決手段】  クラッチに設けられた緩衝機構の２段階の捩り特性の領域のうち捩り角θCLの小さい側の１段目の領域の弾性定数ｋ1及びヒステリシスＨ1は、それぞれ、捩り角θCLの大きい側の２段目の領域の弾性定数ｋ2及びヒステリシスＨ2よりも小さく設定されるとともに、内燃機関のアイドル回転時、遊転歯車が出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、歯車の潤滑油が所定の低温（例えば、２５℃）以下の範囲では該潤滑油の粘性抵抗によりクラッチの実際の捩り角θCLが所定捩り角θ1、θ1'を越えて捩り角の大きい側の２段目の領域に掛かる一方、歯車の潤滑油が所定の低温よりも大の範囲ではクラッチの実際の捩り角θCLが該１段目の領域内に納まるよう設定される。【選択図】      図３
2005201325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と複数の歯車の噛合状態を切り換えることで変速が達成される変速機の入力軸との間に設けられたクラッチと、前記複数の歯車の一部を構成するよう前記変速機の出力軸回りに回転自在且つ該出力軸と係脱可能に設けられ、前記入力軸を介して伝達される内燃機関の駆動力を前記出力軸との係脱により断接可能な遊転歯車とを備え、前記クラッチに内燃機関のトルク変動を吸収する緩衝機構を有してなる変速機の騒音低減装置において、
前記緩衝機構は、前記トルク変動による前記クラッチの捩り角に対し所定捩り角を閾値として弾性定数及び捩りトルクのヒステリシスが異なる少なくとも２段階の捩り特性の領域を有し、
該２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスは、
それぞれ、捩り角の大きい側の２段目の領域の弾性定数及びヒステリシスよりも小さく設定されるとともに、
内燃機関のアイドル回転時、前記遊転歯車が前記出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、前記歯車の潤滑油が所定の低温以下の範囲では該潤滑油の粘性抵抗により前記クラッチの実際の捩り角が前記所定捩り角を越えて捩り角の大きい側の２段目の領域に掛かる一方、前記歯車の潤滑油が所定の低温よりも大の範囲では前記クラッチの実際の捩り角が該１段目の領域内に納まるよう設定されていることを特徴とする変速機の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機の騒音低減装置に係り、詳しくは、アイドル騒音を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
変速機のアイドル騒音は、エンジンの各気筒における燃焼が不連続であってトルク変動が生じることに起因し、駆動軸歯車と被駆動軸歯車間、被駆動軸歯車と遊転歯車間等の歯車間に歯面分離と歯打ちとが繰り返し生じることによって発生するといわれている。
これより、従来、駆動軸歯車と被駆動軸歯車との間にバックラッシュ除去機構が装着されていない場合には、駆動軸歯車と被駆動軸歯車間の歯面分離と歯打ちを考慮することによってアイドル騒音を計算予測し、クラッチに設けた多段緩衝機構（ばね）の多段特性（ばね定数）を調整することでアイドル騒音の低減を図るようにしていた。
【０００３】
例えば、歯車間の歯打力が大きいほど歯打ちが大きくなりアイドル騒音が増大することから、アイドリング時のクラッチ作動角をばね定数が高く歯打力の大きい２段目に掛からないようばね定数の低い１段目（初段領域内）に抑え込むことによってアイドル騒音を低減する技術が開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３４４０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近の研究により、上記特許文献１に示すようにクラッチ作動角をばね定数の低い１段目に抑え込むようにしても、実際には、潤滑油の油温の上昇に伴いアイドル騒音レベルが増大するという現象があることが確認された。
この現象は、油温の上昇に応じて潤滑油の粘性抵抗が小さくなり、所謂ガタ非線形共振によって歯車間の歯打力が増大するためと考えられる。
【０００５】
そして、この現象は、駆動軸歯車と被駆動軸歯車との間にバックラッシュ除去機構が装着されている場合においても同様に生じ得、好ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アイドル騒音レベル低減の最適化を図った変速機の騒音低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１の変速機の騒音低減装置では、内燃機関と複数の歯車の噛合状態を切り換えることで変速が達成される変速機の入力軸との間に設けられたクラッチと、前記複数の歯車の一部を構成するよう前記変速機の出力軸回りに回転自在且つ該出力軸と係脱可能に設けられ、前記入力軸を介して伝達される内燃機関の駆動力を前記出力軸との係脱により断接可能な遊転歯車とを備え、前記クラッチに内燃機関のトルク変動を吸収する緩衝機構を有してなる変速機の騒音低減装置において、前記緩衝機構は、前記トルク変動による前記クラッチの捩り角に対し所定捩り角を閾値として弾性定数及び捩りトルクのヒステリシスが異なる少なくとも２段階の捩り特性の領域を有し、該２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスは、それぞれ、捩り角の大きい側の２段目の領域の弾性定数及びヒステリシスよりも小さく設定されるとともに、内燃機関のアイドル回転時、前記遊転歯車が前記出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、前記歯車の潤滑油が所定の低温以下の範囲では該潤滑油の粘性抵抗により前記クラッチの実際の捩り角が前記所定捩り角を越えて捩り角の大きい側の２段目の領域に掛かる一方、前記歯車の潤滑油が所定の低温よりも大の範囲では前記クラッチの実際の捩り角が該１段目の領域内に納まるよう設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の変速機の騒音低減装置によれば、クラッチに設けられた緩衝機構の２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスは、それぞれ、捩り角の大きい側の２段目の領域の弾性定数及びヒステリシスよりも小さく設定されるとともに、内燃機関のアイドル回転時、遊転歯車が出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、歯車の潤滑油が所定の低温以下の範囲では該潤滑油の粘性抵抗によりクラッチの実際の捩り角が所定捩り角を越えて捩り角の大きい側の２段目の領域に掛かる一方、歯車の潤滑油が所定の低温よりも大の範囲ではクラッチの実際の捩り角が該１段目の領域内に納まるよう設定されているので、１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスは、潤滑油が所定の低温以下であるときにおいて内燃機関のアイドル回転のトルク変動によってクラッチの実際の捩り角が容易に２段目の領域に掛かるほど小さく設定されることになり、潤滑油が所定の低温以下であるときには実際の捩り角が１段目の領域よりも弾性定数及びヒステリシスの大きい２段目の領域に掛かることで変速機の複数の歯車の噛合に伴う騒音が若干増大するものの、潤滑油が所定の低温より大きいときには緩衝機構によって内燃機関のトルク変動が良好に吸収され、複数の歯車間に生じる歯打力が小さく抑えられる。
【０００８】
これにより、クラッチの実際の捩り角が１段目の領域内に納まるように１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスを設定した場合に比べ、騒音レベルが十分に低く抑えられることになり、潤滑油の油温に依らず全体として内燃機関のアイドル回転時におけるアイドル騒音を低減することができ、アイドル騒音レベル低減の最適化を図ることができる。
好ましくは、前記２段階の捩り特性の領域のうち捩り角の小さい側の１段目の領域の弾性定数及び捩りトルクのヒステリシスは、それぞれ、内燃機関のアイドル回転時、前記遊転歯車が前記出力軸から脱離して遊転状態にあるときに、前記実際の捩り角が前記２段目の領域に掛かった際の前記複数の歯車の噛合に伴う騒音レベルが、前記潤滑油の温度に依らず前記クラッチの実際の捩り角が該１段目の領域内に納まるように該１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスを設定した場合における前記潤滑油の常用温度領域での騒音レベルよりも低くなるよう設定されているのがよい。
【０００９】
これにより、潤滑油が所定の低温以下であるときに実際の捩り角が２段目の領域に掛かったとしても、クラッチの実際の捩り角が１段目の領域内に納まるように１段目の領域の弾性定数及びヒステリシスを設定した場合に比べ、全体として騒音レベルを確実に低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る変速機の騒音低減装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る変速機の騒音低減装置の概略構成図が示されている。なお、図１に示す変速機は、実機ではカウンタ軸上の歯車と複数の遊転歯車との噛合状態を切り換えることで変速を達成可能なものであるが、ここでは、便宜上、実機の変速機内部の出力軸上の全部の遊転歯車を取り外し、変速機の３速遊転歯車部に全ての遊転歯車の慣性モーメントを等価集中させた変速機モデルとして構成されている。しかしながら、以下に述べる当該変速機モデルでのアイドル騒音の低減手法は、実機についてそのまま適用できるものである。
【００１１】
同図に示すように、変速機（トランスミッション、以下Ｔ／Ｍと略す）１は、ケーシング３に入力軸２、カウンタ軸８及び出力軸１４が回転自在に軸支され、これら入力軸２、カウンタ軸８及び出力軸１４にはそれぞれ歯車が設けられ、エンジン（図示せず）からの駆動力が入力軸２からカウンタ軸８を経て出力軸１４に伝達されるように構成されている。
【００１２】
詳しくは、入力軸２の一端にはケーシング３の外側に位置してクラッチ４が、他端には駆動軸歯車６が入力軸２と同期回転可能に設けられている。また、カウンタ軸８には駆動軸歯車６と噛合して被駆動軸歯車１０が設けられるとともに被駆動軸歯車１２がカウンタ軸８と同期回転可能に設けられている。そして、出力軸１４には被駆動軸歯車１２と噛合する遊転歯車１６が設けられている。
【００１３】
被駆動軸歯車１０には、バックラッシュ除去機構１１が設けられており、これにより被駆動軸歯車１０のバックラッシュが防止され、駆動軸歯車６と被駆動軸歯車１０間の歯打ちに伴う騒音が極力防止されている。
遊転歯車１６は、出力軸１４回りに回転自在にして出力軸１４と係脱可能であり、運転者からの駆動力の断指示や変速指示に従い、手動により或いは自動により係脱するよう構成されている。例えば、エンジンがアイドル運転状態にあり、Ｔ／Ｍ１の変速セレクト位置がニュートラル段であるような場合には、遊転歯車１６は出力軸１４から脱離されて出力軸１４回りに遊転し、エンジンの出力は出力軸１４に伝達されない。なお、遊転歯車１６は変速機において従来公知であり、その構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
【００１４】
クラッチ４には、緩衝機構５が例えば複数のコイルスプリング及び皿ばね等から構成されて設けられており、この緩衝機構５によりエンジンのトルク変動が吸収されるとともに駆動系の異音等が解消される。即ち、緩衝機構５は多段階の捩り特性、即ちクラッチ特性を有する多段緩衝機構として構成されており、これによりエンジン回転速度Ｎeに拘わらずエンジンの駆動力がフライホイール２０からクラッチ４を介してスムーズにＴ／Ｍ１に伝達される。
【００１５】
詳しくは、クラッチ特性は２段階に設定されており、図２にクラッチ４の半円部を層状に示すように、緩衝機構５はばね定数（弾性定数）ｋの異なる２種類のコイルスプリング５ａ、５ｂとばね定数ｋに応じてクラッチトルク（捩りトルク）のヒステリシスＨを可変可能なヒステリシス機構５ｃとから構成されている。
つまり、図３を参照すると、クラッチ特性、即ちクラッチ４の捩り角θCLと緩衝機構５の反力であるクラッチトルクＴCLとの関係が示され、クラッチ特性はばね定数ｋとヒステリシスＨで定義されるが、同図に示すように、捩り角θCLがθ1'からθ1（所定捩り角）までと小さい１段目の領域（θ1'＜θCL＜θ1）では、対応するコイルスプリング５ａのばね定数ｋはｋ1と小さく且つヒステリシス機構５ｃのヒステリシスＨもＨ1と小さく設定され、捩り角θCLが大きい２段目の領域（θCL≦θ1'，θ1≦θCL）では、対応するコイルスプリング５ｂのばね定数ｋはｋ2と大きく（ｋ1＜ｋ2）且つヒステリシス機構５ｃのヒステリシスＨもＨ2と大きく（Ｈ1＜Ｈ2）設定されている。
【００１６】
より詳しくは、Ｔ／Ｍ１内の潤滑油は油温が低いほどクラッチ４に作用する粘性抵抗が大きく、このように粘性抵抗が大きいとクラッチ４の捩り角θCLの中心が図３で見て正（＋）方向にシフトすることになるのであるが、１段目の領域のクラッチ特性、即ち１段目のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とは、エンジンがアイドル運転状態にあり、遊転歯車１６が出力軸１４から脱離されて出力軸１４回りに遊転している場合において、油温が所定の低温（例えば、２５℃）以下であって潤滑油の粘性抵抗が大きいときにエンジンのトルク変動による実際のクラッチ４の捩り角θCLがθ1'、θ1を越えて２段目の領域に掛かる一方、油温が当該所定の低温より大きいときには実際の捩り角θCLが２段目の領域に掛からないよう比較的小さく設定されている。
【００１７】
また、エンジンがアイドル運転状態にあり、遊転歯車１６が出力軸１４から脱離されて出力軸１４回りに遊転していると、クラッチ４の捩り角θCLが１段目の領域にあっても、被駆動軸歯車１２と遊転歯車１６間では潤滑油の温度が高くなるに従って潤滑油の粘性抵抗が小さくなり、所謂ガタ非線形共振によって歯車間の歯打力が増大し、これと比例関係にある歯面分離と歯打ちによる騒音、即ちアイドル騒音が大きくなる傾向にあるが（自動車技術会論文集Vol.35,No.１等参照）、当該歯打力はばね定数ｋ及びヒステリシスＨが大きいほど大きくなることから、さらに、１段目のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とは、上記２段目の領域に掛かるという要件を満たし且つ当該歯打力が極力小さくなるように設定されている。
【００１８】
具体的には、ばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とは、基準ばね定数をｋ10とし基準ヒステリシスをＨ10とした場合に、１段目の領域に対応するコイルスプリング５ａのばね定数ｋ1とｋ10との比が例えばｋ1／ｋ10＝０．４であってヒステリシス機構５ｃのヒステリシスＨ1とＨ10との比が例えばＨ1／Ｈ10＝１．０となるように設定されている。
以下、このように構成された本発明に係る変速機の騒音低減装置の作用、即ちエンジンがアイドル運転状態にあり、遊転歯車１６が出力軸１４回りに遊転している場合のクラッチ４のアイドル騒音低減作用について説明する。
【００１９】
クラッチ４のクラッチ特性、即ちばね定数ｋとヒステリシスＨとが上記のように１段目の領域ではｋ1及びＨ1と小さく、２段目の領域ではｋ2及びＨ2と比較的大きく設定されていると、Ｔ／Ｍ１内の潤滑油の油温が上記所定の低温以下である場合には、上述したように潤滑油の粘性抵抗が大きいためにクラッチ４の捩り角θCLの中心が図３で見て正（＋）方向にシフトし、エンジンのトルク変動によるクラッチ４の捩り角θCLが２段目の領域に掛かることとなる。
【００２０】
このようにクラッチ４の捩り角θCLが２段目の領域に掛かると、当該２段目の領域ではばね定数ｋとヒステリシスＨとはｋ2及びＨ2と比較的大きいため、歯車間の片当たりにより所謂１／２分数調波振動や１／３分数調波振動が生起され、歯車間の歯打力が増大し、歯面分離と歯打ちによる騒音、即ちアイドル騒音が大きくなる傾向にある（自動車技術会論文集Vol.35,No.１等参照）。
【００２１】
つまり、図４を参照すると、上記のようにクラッチ特性を設定したクラッチ４におけるＴ／Ｍ１内の潤滑油の油温（Ｔ／Ｍ油温）と歯打力ＦGA、ひいてはアイドル騒音レベルとの関係（実線■印）が実験に基づき示されているが、このように油温が所定の低温（例えば、２５℃）以下である場合には、歯打力ＦGAが比較的大きくなり、これに比例してアイドル騒音がある程度大きくなる。
【００２２】
しかしながら、潤滑油の油温が上記所定の低温よりも大きい場合には、上述したように潤滑油の粘性抵抗は小さくなるため、シフトしていたクラッチ４の捩り角θCLの中心は図３で見て負（−）方向に戻され、エンジンのトルク変動によるクラッチ４の捩り角θCLは２段目の領域に掛かることなく１段目の領域内に納まることとなる。
このようにクラッチ４の捩り角θCLが２段目の領域に掛からず、１段目の領域内に納まると、もはや１／２分数調波振動や１／３分数調波振動は生じず、油温が所定の低温（例えば、２５℃）よりも大きい領域では、図４に示すように、歯車間の歯打力は小さくなり、アイドル騒音は小さくなる。
【００２３】
一方、クラッチ４の捩り角θCLが１段目の領域内にあっても、上述したように、被駆動軸歯車１２と遊転歯車１６間では潤滑油の温度が高くなるに従って潤滑油の粘性抵抗が小さくなることから、所謂ガタ非線形共振によって歯車間の歯打力が増大し、アイドル騒音が大きくなる傾向にある。
しかしながら、ここでは、クラッチ４のクラッチ特性、即ちばね定数ｋとヒステリシスＨとが上記のように１段目の領域でｋ1及びＨ1（例えば、ｋ1／ｋ10＝０．４、Ｈ1／Ｈ10＝１．０）と小さく設定されているため、ガタ非線形共振による歯打力は極めて小さくなり、アイドル騒音の増大は最小限に抑えられる。
【００２４】
つまり、図４には、１段目の領域のクラッチ特性を例えばｋ1／ｋ10＝０．４及びＨ1／Ｈ10＝１．０となるよう設定した場合と比較して、ガタ非線形共振による歯打力ＦGAを最小に抑えつつアイドル運転時の捩り角θCLが１段目の領域に納まるようにばね定数ｋ1を大きくｋ1／ｋ10＝１．０とした場合（破線▲印）と、やはりアイドル運転時の捩り角θCLが１段目の領域に納まるようにばね定数ｋ1を大きくｋ1／ｋ10＝１．０とし且つヒステリシスＨ1を大きくＨ1／Ｈ10＝１．５とした場合（破線●印）とが併せて示されているが、１段目の領域のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とを例えばｋ1／ｋ10＝０．４、Ｈ1／Ｈ10＝１．０となるように小さく設定することにより（実線■印）、油温が所定の低温よりも大きい範囲において、捩り角θCLを１段目の領域に納まるようにした場合（破線▲印、破線●印）よりも歯打力ＦGA、ひいてはアイドル騒音レベルを遙かに小さく抑えることが可能である。
【００２５】
このように、油温が所定の低温以下の範囲でクラッチ４の捩り角θCLが２段目の領域に掛かるように１段目の領域におけるクラッチ特性、即ちばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とを小さく設定することにより、アイドル運転時の捩り角θCLが１段目の領域に納まるように１段目の領域のクラッチ特性を設定する場合に比べ、歯打力ＦGA、即ちアイドル騒音レベルを全体的に小さくに抑え、アイドル騒音レベル低減の最適化を図ることが可能である。
【００２６】
また、図４によれば、例えばｋ1／ｋ10＝０．４及びＨ1／Ｈ10＝１．０となるようにクラッチ特性を設定した場合には、上述の如く油温が所定の低温以下の範囲において上記１／２分数調波振動や１／３分数調波振動により歯打力ＦGAが比較的大きくなり、アイドル運転時においてアイドル騒音がある程度大きくなるのであるが、このときの歯打力ＦGA、即ちアイドル騒音レベルの最大値は、ガタ非線形共振による歯打力ＦGAを最小に抑えつつ捩り角θCLが１段目の領域に納まるようにばね定数ｋを大きくｋ1／ｋ10＝１．０とした場合（破線▲印）のＴ／Ｍ１の常用温度領域（例えば、６０℃以上）での歯打力ＦGA、即ちアイドル騒音レベルよりも小さくなっている。
【００２７】
換言すれば、ここでは、１段目の領域のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とを例えばｋ1／ｋ10＝０．４、Ｈ1／Ｈ10＝１．０となるように設定することで、クラッチ４の捩り角θCLが２段目の領域に掛かったときのアイドル騒音レベルの最大値が、ガタ非線形共振による歯打力ＦGAを最小に抑えつつ捩り角θCLが１段目の領域に納まるようにばね定数ｋを大きくｋ1／ｋ10＝１．０とした場合（破線▲印）のＴ／Ｍ１の常用温度領域（例えば、６０℃以上）でのアイドル騒音レベルよりも小さくなるようにして当該１段目の領域のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とを設定するようにしている。
【００２８】
これにより、歯打力ＦGA、即ちアイドル騒音レベルを全体として確実に低く、例えば許容レベル以下（図４参照）に抑えることが可能である。
特に、車両の走行中或いは走行後においてＴ／Ｍ１の潤滑油の油温は常用温度領域にある場合が多いことを考えると、油温が所定の低温以下の範囲において上記１／２分数調波振動や１／３分数調波振動により歯打力ＦGAが大きくなり、一時的にアイドル騒音レベルが大きくなったとしても、殆ど気になることはなく、上述のようにして１段目の領域のクラッチ特性を設定することにより、アイドル騒音を極めて効果的に低減することができる。
【００２９】
以上で本発明に係る変速機の騒音低減装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、クラッチ４のクラッチ特性を２段階に構成したが、クラッチ特性は３段階以上であってもよく、この場合、少なくとも１段目の領域のクラッチ特性を上述の如く設定することにより上記同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、１段目の領域のばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1とを例えばｋ1／ｋ10＝０．４、Ｈ1／Ｈ10＝１．０となるように設定したが、これらばね定数ｋ1とヒステリシスＨ1については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で最適値に設定すればよい。
また、上記実施形態では、バックラッシュ除去機構１１を設けるようにしたが、バックラッシュ除去機構がなくても本発明を好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】車両に搭載された本発明に係る変速機の騒音低減装置の概略構成図である。
【図２】クラッチの半円部を層状に示す図である。
【図３】クラッチ特性、即ちクラッチの捩り角θCLとクラッチトルクＴCLとの関係を示す図である。
【図４】潤滑油の油温（Ｔ／Ｍ油温）と歯打力ＦGAとの関係を示す図であって、本発明の効果を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  Ｔ／Ｍ（変速機）
２  入力軸
４  クラッチ
５  緩衝機構
５ａ、５ｂ  コイルスプリング
５ｃ  ヒステリシス機構
８  カウンタ軸
１１  バックラッシュ除去機構
１２  被駆動軸歯車
１４  出力軸
１６  遊転歯車
【図１】
2005201325.tif 000003
【図２】
2005201325.tif 000004
【図３】
2005201325.tif 000005
【図４】
2005201325.tif 000006