JP2007263354A - Automobile transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、4輪駆動車の前後左右車輪の駆動力配分を制御する自動車用変速装置に関し、特に、コーナリング時に外側後輪の駆動力を増速するために後輪側に伝える駆動力を増速する自動車用変速装置に関する。
The present invention relates to a transmission for an automobile that controls the distribution of driving force of front, rear, left and right wheels of a four-wheel drive vehicle, and more particularly, increases driving force transmitted to a rear wheel side in order to increase the driving force of an outer rear wheel during cornering. The present invention relates to a high-speed automobile transmission.
従来、4輪駆動車では、中低速域において4輪駆動の走行状態で旋回半径の小さいコーナーを旋回すると、外側後輪が前輪の平均軌跡より外の軌跡を通るため、同じ回転数では外側後輪が前輪に追いつかず、これにより外側後輪に駆動力を積極的に発生させられないため、コーナリングの旋回力(yaw)を高めることができない。 Conventionally, in a four-wheel drive vehicle, when a corner with a small turning radius is turned in a four-wheel drive state in the middle / low speed range, the outer rear wheel passes a locus outside the average locus of the front wheels. Since the wheel does not catch up with the front wheel, and the driving force cannot be generated positively on the outer rear wheel, the cornering turning power (yaw) cannot be increased.
このような、問題を解消するための従来技術として、コーナリング時に、外側後輪の回転数を前輪に対して増速させる駆動力配分装置が実用化されている。 As a conventional technique for solving such a problem, a driving force distribution device for increasing the rotational speed of the outer rear wheel relative to the front wheel during cornering has been put into practical use.
図10は従来の4輪駆動車であり、エンジン200の駆動力を変速機202から副変速機204内のフロントデフを介して右前輪206Rと左前輪206Lに伝える。またドライブシャフト208により後輪側に設けた変速装置210を介して右後輪212Rと左後輪212Lに伝える。
FIG. 10 shows a conventional four-wheel drive vehicle, in which the driving force of the
図11は図10の変速装置であり、変速機構214、左後輪駆動力制御機構240、右後輪駆動力制御機構242で構成される。変速機構214は直進時に油圧P1により油圧クラッチ216をオンして入力軸220と出力軸222の間をキャリア224を一体化し、前輪と同じ回転を後輪側に伝達している。
FIG. 11 shows the transmission shown in FIG. 10, which includes a
コーナリング時には油圧P2により油圧クラッチ218がオンとなり、キャリア224を固定し、ギア226、230,228,232となる経路で増速した回転を後輪側に伝達する。
At the time of cornering, the
このとき例えば右旋回であったとすると、コーナリング中に外側となる左後輪駆動力制御機構240が増速した駆動力を左後輪212Lに出力する。左後輪駆動力制御機構240は電磁クラッチ244により駆動力を制御する。電磁クラッチ244がオフのとき、サンギア250がフリーとなり、リングギア246から入力した駆動力はキャリア252に伝達されず、駆動力はゼロとなっている。
At this time, assuming that the vehicle is turning right, for example, the left rear wheel driving
電磁クラッチ244を作動してクラッチ締結力を増加させると、締結力に応じてサンギア250にトルクが発生し、リングギア246からの駆動力がキャリア252から左後輪212Lに伝達される。電磁クラッチ244を完全にオンするとサンギア250が固定となり、左後輪212Lに伝達される駆動力は最大となる。
When the
従ってコーナリング時には、前輪に対し増速された増速機構214から駆動力が入力することから、右コーナリング時に外側後輪となる左後輪212Lに増速した駆動力が伝達されるように電磁クラッチ244を作動させる。
しかしながら、このような従来の変速装置にあっては、変速機構として変速ギア機構と油圧クラッチを用いた切替機構が2組必要であり、サイズが大型化し、重量も重くなり、コストアップになるという問題があり、一部の高級車種にしか採用されないという問題がある。 However, in such a conventional transmission, two sets of switching mechanisms using a transmission gear mechanism and a hydraulic clutch are required as the transmission mechanism, which increases the size, weight, and costs. There is a problem, and there is a problem that it is adopted only for some high-end models.
またリアに駆動力を伝達するために大きなくクラッチ力が得られる油圧クラッチが必要であり、そのため油圧を発生させるためのオイルポンプも必要となり、装置が複雑化すると同時にフリクションが大きくエネルギー損失が大きいという問題がある。 In addition, a hydraulic clutch that can obtain a large clutch force is required to transmit the driving force to the rear, and therefore an oil pump for generating hydraulic pressure is also required, which complicates the device and at the same time increases friction and energy loss. There is a problem.
本発明は、サイズが小さく軽量であり、外部的な油圧源も必要とせず、後輪側に対する駆動力を増速切替え可能な駆動力制御装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a driving force control device that is small in size and light in weight, does not require an external hydraulic pressure source, and can switch the driving force on the rear wheel side at an increased speed.
本発明は、変速装置を提供する。本発明の変速装置は、
サンギア、複数のプラネタリギア、及び内歯と外歯を形成したリングギアとを備え、サンギアに動力回転を入力し、プラネタリギアのキャリアケースから動力回転を出力する遊星歯車セットと、
リングギアの外歯に噛合わされ、リングギアを一方向にのみ回転可能とするワンウェイクラッチギアと、
遊星歯車セットのサンギアとプラネタリギア又はプラネタリギアとリンクギアにより複数箇所に構成されるギアオイルポンプと、
ギアオイルポンプの吐出路からドレーン油路の間の制御油路に設けられ、制御油路の開放時にギアオイルポンプを無負荷状態として遊星歯車セットをリングギア固定に基づく所定の減速比に設定し、制御油路の遮断時にギアオイルポンプに油を封じ込めてサンギア、プラネタリギア及びリングギアを一体化して減速比を1に設定するバルブ機構と、
を備えたことを特徴とする。
The present invention provides a transmission. The transmission of the present invention is
A planetary gear set that includes a sun gear, a plurality of planetary gears, and a ring gear that forms internal teeth and external teeth, inputs power rotation to the sun gear, and outputs power rotation from the carrier case of the planetary gear;
A one-way clutch gear that meshes with the outer teeth of the ring gear and allows the ring gear to rotate only in one direction;
A gear oil pump composed of a planetary gear set sun gear and planetary gear or planetary gear and link gear at multiple locations;
Provided in the control oil passage between the discharge passage of the gear oil pump and the drain oil passage, and when the control oil passage is opened, the gear oil pump is unloaded and the planetary gear set is set to a predetermined reduction ratio based on the ring gear fixed and controlled. A valve mechanism that encloses oil in the gear oil pump when the oil passage is shut off and integrates the sun gear, planetary gear, and ring gear to set the reduction ratio to 1;
It is provided with.
ここで、バルブ機構は、ギアオイルポンプの各吐出ラインをぞれぞれ集合させた後にドレーン側に連通する制御油路に設ける。また、バルブ機構は、ギアオイルポンプの各吐出ラインからドレーン側に連通する制御油路の各々に設けるようにしても良い。
記遊星歯車セットは、後輪に対する駆動力を入力して所定の減速比または減速比1の駆動力を後輪に出力する。
Here, the valve mechanism is provided in a control oil passage communicating with the drain side after the discharge lines of the gear oil pump are assembled. Further, the valve mechanism may be provided in each of the control oil passages communicating from the discharge lines of the gear oil pump to the drain side.
The planetary gear set inputs a driving force for the rear wheels and outputs a driving force having a predetermined reduction ratio or a reduction ratio of 1 to the rear wheels.
ギアオイルポンプの油路及び前記バルブ機構を、遊星歯車セットのキャリアケースに設ける。
The oil passage of the gear oil pump and the valve mechanism are provided in the carrier case of the planetary gear set.
本発明によれば、バルブ機構により制御油路を開放したギアオイルポンプの無負荷状態では、遊星歯車セットは、リングギア固定、サンギア入力でキャリア出力で決まる減速比で前輪と同じ速度の駆動力を後輪側に伝達しているが、バルブ機構により制御油路を遮断してギアオイルポンプに油を封じ込めると、遊星歯車セットのサンギア、プラネタリギア、リングギアが一体化し,減速比を1、即ち入出力回転を同一として相対的に増速となり、コーナリング時に外側後輪を増速させる駆動力制御機構に増速回転を入力することができる。 According to the present invention, in a no-load state of the gear oil pump in which the control oil passage is opened by the valve mechanism, the planetary gear set has a driving force at the same speed as the front wheels at a reduction ratio determined by the carrier output with the ring gear fixed and sun gear input. Although it is transmitted to the rear wheel side, if the control oil passage is shut off by the valve mechanism and the oil is sealed in the gear oil pump, the sun gear, planetary gear, and ring gear of the planetary gear set are integrated, and the reduction ratio is 1, ie, With the same output rotation, the speed is relatively increased, and the increased speed rotation can be input to the driving force control mechanism that speeds up the outer rear wheel during cornering.
またギアセットは遊星歯車セットを1セット必要とするだけで2速切替えが可能であり、小型化と軽量化、更にコスト低減を図ることができる。 In addition, the gear set can be switched to the second speed only by requiring one planetary gear set, which can reduce the size and weight and further reduce the cost.
また2速切替えは、バルブ機構によるギアオイルポンプの吐出側制御油路の開閉制御のみであり、例えばスプール弁を開位置の間で移動するだけでよく、そのための駆動力はスプール弁のフリクション程度とわずかであり、消費電力も殆ど必要としない。
The second speed switching is only the opening / closing control of the discharge side control oil passage of the gear oil pump by the valve mechanism. For example, the spool valve only needs to be moved between the open positions, and the driving force for this is about the friction of the spool valve. There is little and little power consumption is required.
図1は本発明による変速装置の一実施形態の説明図であり、FF方式の4輪駆動に適用した場合である。図1において、本実施形態の変速装置10は左右後輪26L,26Rに対する駆動系に設けられ、エンジン44、変速機45及び副変速機46からのリア側への駆動力をドライブシャフト48から入力し、ギア34,36を介して左後輪駆動力制御ユニット30と右後輪駆動力制御ユニット32に駆動力を出力している。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a transmission according to the present invention, which is applied to FF type four-wheel drive. In FIG. 1, the
左後輪駆動力制御ユニット30及び右後輪駆動力制御ユニット32は、図11に示した従来装置と同じものが使用され、右コーナリング時は左後輪駆動力制御ユニット30が左後輪26Lを増速し、左コーナリング時は右後輪駆動力制御ユニット32が右後輪26Rを増速する。
The left rear wheel driving
遊星歯車セット12はサンギア18、プラネタリギア20−1,20−3、リングギア22及びワンウェアクラッチギア25で構成され、ドライブシャフト48をサンギア18に連結して動力回転を入力し、キャリアケース24から動力回転を出力して後輪側に伝達している。
The
遊星歯車セット12のリングギア22は、プラネタリギア20−1,20−3に噛み合う内歯を有すると共に、外歯を備えている。リングギア22の外歯にはワンウェイクラッチギア25が噛合い、リングギア22を出力回転を増速させる一方向にのみ回転可能としている。
The
図2は本実施形態における遊星歯車セット12の内部構造を示した説明図である。図2において、遊星歯車セット12は、動力回転を入力するサンギア18に、本実施形態では4つのプラネタリギア20−1〜20−4をキャリアケース24に回転自在に支持しており、プラネタリギア20−1〜20−4の外側にリングギア22を内歯22−1により噛み合わせている。
FIG. 2 is an explanatory view showing the internal structure of the
本実施形態でサンギア18は駆動力の入力により反時計周りに回転し、プラネタリギア20−1〜20−4は時計回りに回転し、これに伴いキャリアケース24は反時計回りに回転して駆動力を出力する。リングギア22は通常は停止しているが、増速時にはサンギア18,プラネタリギア20−1〜20−4及びキャリアケース24と一体化して回転する。
In this embodiment, the
リングギア22が反時計回りに回転を始めると、キャリアケース24による出力回転は、リングギア22の停止時により更に減速することになるため、リングギア22の外歯22−2にワンウェイクラッチギア25を噛合わせ、リングギア22を反時計回りにのみ回転可能としている。
When the
図3は遊星歯車セット12におけるギアオイルポンプの説明図である。図3において、サンギア18とプラネタリギア20−1〜20−4との間には、黒く塗り潰して示すように、4箇所にギアオイルポンプ52−1〜52−4が形成される。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a gear oil pump in the
ギアオイルポンプ52−1〜52−4は、リングギア22を固定した状態でサンギア18を時計回りに回転したときのプラネタリギア20−1〜20−4の反時計回りの回転に伴うキャリアケース24の時計方向の回転により、回転移動しながらギアオイルポンプとしての機能を作り出している。
The gear oil pumps 52-1 to 52-4 are provided in the
ギアオイルポンプ52−1〜52−4は、それぞれ吐出油路54−1〜54−4をキャリアケース24に形成しており、吐出油路54−1〜54−4は更に集合油路56−1〜56−4に連通され、最終的にプラネタリギア20−2の吐出油路54−2を直結している制御油路としてのスプール油路58に集められ、スプール油路58には軸方向に摺動自在にスプール弁(バルブ機構)60が組み込まれている。
The gear oil pumps 52-1 to 52-4 have discharge oil passages 54-1 to 54-4 formed in the
図4は図2のA−A断面図である。図4において、入力軸62はサンギア18と一体に形成されている。サンギア18の出力側の内側には、出力軸部64がスラストベアリング65により回転自在に組み込まれている。出力軸部64にはキャリアケースカバー24−1が一体に形成され、反対側に配置するキャリアケースカバー24−2との間に、図2の内部構造に示したキャリアケース24を挟み込む形で固定している。
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In FIG. 4, the input shaft 62 is formed integrally with the
キャリアケースカバー24−1,24−2にはプラネタリシャフト66−1,66−3が、ナット67−1,67−3により固定されて、プラネタリギア20−1,20−3をサンギア18に噛み合わせた状態で回転自在に支持している。
Planetary shafts 66-1 and 66-3 are fixed to the carrier case covers 24-1 and 24-2 by nuts 67-1 and 67-3 so that the planetary gears 20-1 and 20-3 are engaged with the
プラネタリギア20−1,20−3の外側にはリングギア22が配置され、その内歯22−1を噛み合わせている。キャリアケースカバー24−2はベアリング68により回転自在に支持され、また出力軸部64がベアリング70により回転自在に支持されている。
A
図5は図2のB−B断面図であり、スプール弁60の組込構造及びその作動機構を示している。図5において、出力軸部64と一体に形成したキャリアケースカバー24−1と反対側のキャリアケースカバー24−2との間にはキャリアケース24が挟み込み状態で固定されており、このキャリアケース24の下側に軸方向にスプール穴を形成し、そこにスプール弁60を摺動自在に組み込んでいる。スプール弁60に対しては、直交する方向からスプール油路58が開口している。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 2, and shows an assembled structure of the
スプール弁60の右側には、リング状の駆動プレート72が配置され、駆動プレート72は、上側をガイドロッド76の右側にナット78−1で固定し、下側をスプール弁60の右側にナット78−3で固定している。
A ring-shaped
駆動プレート72に対しては上部に示すようにスプール作動フォーク74が設けられ、その嵌合溝に駆動プレート72の外周部を嵌め入れ、駆動プレート72のキャリアケース24の回転に伴う動きを許容している。
A spool operating fork 74 is provided on the
スプール作動フォーク74は図示しないシフトロッドに連結されており、モータなど適宜のアクチュエータにより軸方向に駆動することで、スプール弁60によるスプール流路58の開閉ができるようにしている。
The spool operating fork 74 is connected to a shift rod (not shown), and is driven in the axial direction by an appropriate actuator such as a motor so that the
図6は本実施形態のバルブ機構の説明図であり、図5に示したスプール弁60による全開状態と全閉状態に分けて示している。図6(A)はスプール弁60の全開状態であり、スプール油路(制御油路)58に対しスプール弁60は流路面積を最大とする全開位置に後退しており、スプール油路58に対しギアオイルポンプにより送られた油は、そのままドレーン油路80に排出され、図3に示した4箇所のギアオイルポンプ52−1〜54−4のポンプ室に圧力は発生せず、無負荷状態にあり、このときリングギア22は停止している。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the valve mechanism of the present embodiment, which is divided into a fully open state and a fully closed state by the
図6(B)はスプール弁60の全閉状態であり、スプール弁60を作動してスプール油路58を閉鎖しており、この場合、ギアオイルポンプからの吐出油路は完全に遮断されるため、図7においてサンギア18、プラネタリギア20−1〜20−4、リングギア22及びキャリアケース24はロック状態となり、入力回転はそのまま出力回転となる。
FIG. 6B shows the fully closed state of the
図7は本実施形態における遊星歯車セット12を出力軸側から見た説明図である。即ち図5の右側から見た説明図である。図7において、キャリアケースカバー24−1の外周側には、プラネタリシャフトを固定するナット67−1〜67−4の部分を除く形で刳り抜かれた駆動プレート72が、ナット78−1〜78−4で固定されている。
FIG. 7 is an explanatory view of the planetary gear set 12 in this embodiment as viewed from the output shaft side. That is, it is an explanatory view seen from the right side of FIG. In FIG. 7, on the outer peripheral side of the carrier case cover 24-1, drive
駆動プレート72に対し、上部半分に亘りフォーク溝を勘合したスプール作動フォーク74が配置され、駆動プレート72の右下側にナット78−5で固定したスプール弁60を軸方向に移動できるようにしている。
A spool operating fork 74 that fits a fork groove over the upper half of the
図8は本実施形態における2速切替動作の説明図である。図8(A)は、減速切替時であり、この場合、スプール弁60は図6(A)のように全開位置にあり、ギアオイルポンプ52−1〜52−4から吐出された油は流動抵抗を受けることなくドレーン流路に流れて無負荷状態にある。このためリングギア22は固定状態にある。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the second speed switching operation in the present embodiment. FIG. 8A shows the deceleration switching. In this case, the
このため入出力回転は次式で与えられ、 For this reason, the input / output rotation is given by
ここで、i01はリングギア22の歯数Zcとサンギア18の歯数ZAで決まる歯数比であり、
Here, i 01 is a gear ratio determined by the number of teeth Zc of the
この歯数比i01は遊星歯車セット12として実現可能な範囲は This range of tooth ratio i 01 can be realized as planetary gear set 12.
図8(B)は、増速切替時であり、この場合、スプール弁60は図6(B)のように全閉位置にあり、ギアオイルポンプ52−1〜52−4から吐出油路は遮断されてポンプ室に油が封じ込められ、サンギア18とプラネタリギア20−1〜20−4が一体回転し、プラネタリギア20−1〜20−4とリングギア22も一体回転することにより、遊星歯車セット12が一体回転し、
FIG. 8 (B) shows when the speed increase is switched. In this case, the
図9は本実施形態におけるギアオイルポンプの他の実施形態であり、この実施形態にあっては、プラネタリギア20−1〜20−4とリングギア22により、ギアオイルポンプ90−1〜90−4を形成している。このギアオイルポンプ90−1〜90−4についても、それぞれの吐出油路は集合油路56−1〜56−4によりスプール油路58に集められ、スプール弁60に供給されることになる。
FIG. 9 shows another embodiment of the gear oil pump according to this embodiment. In this embodiment, the gear oil pumps 90-1 to 90-4 are connected by the planetary gears 20-1 to 20-4 and the
なお、本実施形態にあっては、図5のように、ギアオイルポンプ52−1〜52−4からの吐出油路54−1〜54−4を集合油路56−1〜56−4によりスプール油路58に集めらた後にスプール弁(バルブ機構)60を組み込んでいるが、他の実施形態として、ギアオイルポンプ52−1〜52−4からの吐出油路54−1〜54−4を集合せずに個別に制御油路を介してドレーン油路に連通し、各々の制御油路にスプール弁(バルブ機構)を個別に組み込むようにしても良い。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the discharge oil passages 54-1 to 54-4 from the gear oil pumps 52-1 to 52-4 are spooled by the collecting oil passages 56-1 to 56-4. Although the spool valve (valve mechanism) 60 is incorporated after being collected in the
また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。また本発明は上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes appropriate modifications that do not impair the objects and advantages thereof. The present invention is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.
10:変速装置
12:遊星歯車セット
15:反力伝達機構
16:支点
18:サンギア
20−1〜20−4:プラネタリギア
22:リングギア
22−1:内歯
22−2:外歯
24,24−1,34:キャリアケース
24−1,24−2:キャリアカバー
25:ワンウェイクラッチギア
26:後輪変速装置
30:左後輪駆動力制御ユニット
32:右後輪駆動力制御ユニット
52−1〜54−4:ギアオイルポンプ
54−1〜54−4:吐出油路
56−1〜56−4:集合油路
58:スプール油路(制御油路)
60:スプール弁
62:入力軸
64:出力軸部
66−1,66−3:プラネタリシャフト
68,70:ベアリング
72:駆動プレート
74:スプール作動フォーク
76:ガイドロッド
80:ドレーン油路
10: transmission 12: planetary gear set 15: reaction force transmission mechanism 16: fulcrum 18: sun gear 20-1 to 20-4: planetary gear 22: ring gear 22-1: internal teeth 22-2:
60: spool valve 62: input shaft 64: output shaft portion 66-1, 66-3:
Claims (5)
前記リングギアの外歯に噛合わされ、前記リングギアを一方向にのみ回転可能とするワンウェイクラッチギアと、
前記遊星歯車セットのサンギアとプラネタリギア又はプラネタリギアとリンクギアにより複数箇所に構成されるギアオイルポンプと、
前記ギアオイルポンプの吐出路からドレーン油路の間の制御油路に設けられ、前記制御油路の開放時に前記ギアオイルポンプを無負荷状態として前記遊星歯車セットをリングギア固定に基づく所定の減速比に設定し、前記制御油路の遮断時に前記ギアオイルポンプに油を封じ込めて前記サンギア、プラネタリギア及びリングギアを一体化して減速比を1に設定するバルブ機構と、
を備えたことを特徴とする自動車用変速御装置。
A planetary gear set that includes a sun gear, a plurality of planetary gears, and a ring gear that forms internal teeth and external teeth, inputs power rotation to the sun gear, and outputs power rotation from a carrier case of the planetary gear;
A one-way clutch gear that meshes with the outer teeth of the ring gear and allows the ring gear to rotate only in one direction;
A gear oil pump constituted by a sun gear and a planetary gear or a planetary gear and a link gear of the planetary gear set at a plurality of locations;
Provided in the control oil passage between the discharge passage of the gear oil pump and the drain oil passage, and when the control oil passage is opened, the gear oil pump is set to a no-load state so that the planetary gear set has a predetermined reduction ratio based on ring gear fixation. A valve mechanism for setting and setting the reduction ratio to 1 by integrating the sun gear, the planetary gear and the ring gear by containing oil in the gear oil pump when the control oil passage is shut off;
An automobile transmission control device comprising:
2. The transmission for an automobile according to claim 1, wherein the valve mechanism is provided in a control oil passage communicating with the drain side after the discharge lines of the gear oil pump are assembled. Transmission for automobiles.
2. The automobile transmission according to claim 1, wherein the valve mechanism is provided in each of control oil passages communicating from the discharge lines of the gear oil pump to the drain side.
2. The vehicle transmission according to claim 1, wherein the planetary gear set inputs a driving force for a rear wheel and outputs a driving force of the predetermined reduction ratio or reduction ratio 1 to a rear wheel. An automobile transmission.
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