JP6103774B2 - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する無段変速機と、出力軸および駆動輪間に配置されて前進および後進を切り換えるドグクラッチよりなる前後進切り換え機構とを備える車両用動力伝達装置に関する。

クランク式の無段変速機の下流側にドグクラッチを有する前後進切換機構を配置し、一方向にしか回転できないクランク式の無段変速機の出力軸の回転方向を前後進切換機構で切り換えることで、前進走行および後進走行を可能にした車両用動力伝達装置が、下記特許文献１により公知である。

ＷＯ２０１４／０１７４３８Ａ１

ところで、上記特許文献１に記載された車両用動力伝達装置は、本願明細書の［発明を実施するための形態］の欄で詳述するように、出力軸上にワンウェイクラッチを備えるクランク式の無段変速機の特性により、例えばドライブレンジ（「Ｄ」レンジ）での走行中に駆動輪が縁石に乗り上げたような場合に、出力軸の下流側の動力伝達経路に蓄積されたトルクを解放することができなくなり、「Ｄ」レンジからニュートラルレンジ（「Ｎ」レンジ）に切り換えようとしても、ドグクラッチよりなる前後進切換機構のドグ歯が蓄積されたトルクで噛み合ったまま外れなくなり、「Ｄ」レンジから抜けなくなる可能性があった。

同様に、リバースレンジ（「Ｒ」レンジ）での走行中に駆動輪が縁石に乗り上げたような場合に、「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジやパーキングレンジ（「Ｐ」レンジ）に切り換えようとしても、前後進切換機構のドグ歯が噛み合ったまま外れなくなり、「Ｒ」レンジから抜けなくなる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランク式の無段変速機の下流に配置されたドグクラッチよりなる前後進切り換え機構がロックして操作不能になる事態を回避することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源に接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する無段変速機と、前記出力軸および駆動輪間に配置されて前進および後進を切り換えるドグクラッチよりなる前後進切り換え機構とを備え、前記無段変速機は、前記入力軸の軸線からの偏心量が可変であって該入力軸と共に回転する入力側支点と、前記出力軸に接続されたワンウェイクラッチと、前記ワンウェイクラッチの入力部材に設けられた出力側支点と、前記入力側支点および前記出力側支点に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッドと、前記入力側支点の偏心量を変更する変速アクチュエータとを備え、前記入力側支点、前記出力側支点、前記入力軸および前記出力軸により四節リンクを構成する車両用動力伝達装置であって、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが指令されたときに前記入力軸および前記出力軸間のリンク長、あるいは前記入力側支点および前記出力側支点間のリンク長を変更することで、前記ワンウェイクラッチの入力部材を係合解除方向に回転させてトルクを解放するトルク解放手段を備えることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記トルク解放手段は、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが完了したときに前記リンク長を元の長さに戻すことを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記出力軸および駆動輪間に配置されて該出力軸をケーシングに結合するドグクラッチよりなるパーキング機構を備え、トルク解放手段は、リバースレンジからパーキングレンジへの切り換えが完了したときに前記リンク長を元の長さに戻さず、パーキングレンジからリバースレンジへの切り換えが完了したときに前記リンク長を元の長さに戻すことを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記リンク長の変更量の最大値は、最大許容トルクを伝達する際の前記出力軸の捩じれ角と、前記出力軸および前記出力側支点間のリンク長との積であることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

尚、実施の形態の第１出力軸１２は本発明の出力軸に対応し、実施の形態の偏心ディスク１８は本発明の入力側支点に対応し、実施の形態のピン１９ｃは本発明の出力側支点に対応し、実施の形態のアウター部材２２は本発明の入力部材に対応し、実施の形態の第１噛合切換機構３５は本発明の前後進切換機構に対応し、実施の形態の第２噛合切換機構５１は本発明の前後進切換機構あるいはパーキング機構に対応し、実施の形態のエンジンＥは本発明の駆動源に対応する。

請求項１の構成によれば、入力軸と共に入力側支点が偏心回転すると、コネクティングロッドを介してワンウェイクラッチの入力部材が往復揺動し、入力部材が一方向に揺動したときにワンウェイクラッチが係合し、入力部材が他方向に揺動したときにワンウェイクラッチが係合解除することで、出力軸が一方向に回転する。変速アクチュエータで入力側支点の偏心量を変更すると、コネクティングロッドの往復移動のストロークが変化し、それに伴って入力部材の往復揺動のストロークが変化することで変速比が変更される。出力軸の一方向の回転を前後進切り換え機構により切り換えることで、車両は前進および後進が可能になる。

駆動輪が縁石に乗り上げたような場合にワンウェイクラッチの下流側の動力伝達経路にトルクが蓄積されてしまい、ドグクラッチよりなる前後進切り換え機構がロックして操作不能になる可能性があるが、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが指令されたときに、トルク解放手段が入力軸および出力軸間のリンク長、あるいは入力側支点および出力側支点間のリンク長を変更することで、ワンウェイクラッチの入力部材を係合解除方向に回転させて蓄積されたトルクを解放するので、前後進切り換え機構のロックを未然に防止することができる。

また請求項２の構成によれば、トルク解放手段は、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが完了したときにリンク長を元の長さに戻すので、リンク長の変更が無段変速機の変速機能に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

また請求項３の構成によれば、出力軸および駆動輪間に配置されて該出力軸をケーシングに結合するドグクラッチよりなるパーキング機構を備え、トルク解放手段は、リバースレンジからパーキングレンジへの切り換えが完了したときにリンク長を元の長さに戻さず、パーキングレンジからリバースレンジへの切り換えが完了したときにリンク長を元の長さに戻すので、リンク長を元の長さに戻す操作によりパーキング機構を構成するドグクラッチがロックするのを未然に防止し、パーキングレンジからリバースレンジへの切り換えが不能になる事態を回避することができる。

また請求項４の構成によれば、リンク長の変更量の最大値は、最大許容トルクを伝達する際の出力軸の捩じれ角と、出力軸および出力側支点間のリンク長との積であるので、リンク長の変更量を必要最小限に抑えながら蓄積されたトルクを確実に解放することができる。

車両用動力伝達装置のスケルトン図。（第１の実施の形態） 図１の２部詳細図。（第１の実施の形態） 図２の３−３線断面図（ＯＤ状態）。（第１の実施の形態） 図２の３−３線断面図（ＧＮ状態）。（第１の実施の形態） ＯＤ状態での作用説明図。（第１の実施の形態） ＧＮ状態での作用説明図。（第１の実施の形態） セレクタ装置およびディファレンシャルギヤのスケルトン図。（第１の実施の形態） セレクタ装置の縦断面図。（第１の実施の形態） 第１、第２噛合切換機構の係合表。（第１の実施の形態） パーキングレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） リバースレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） ニュートラルレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） ドライブレンジにおけるトルクフロー図。（第１の実施の形態） 噛合切換機構にロックが発生する理由の説明図。（第１の実施の形態） 噛合切換機構のロックを解消する手法の説明図。（第１の実施の形態） 軸間距離の変更量を求める手法の説明図。（第１の実施の形態） 軸間距離を変更するトルク解放手段の構造を示す図。（第１の実施の形態） コネクティングロッドの長さを変更するトルク解放手段の構造を示す図。（第１の実施の形態） 軸間距離制御の作用を説明するフローチャートおよびタイムチャート。（第１の実施の形態） 軸間距離制御の作用を説明するフローチャートおよびタイムチャート。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図１９に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、エンジンＥの駆動力を左右の車軸１０，１０を介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達する車両用動力伝達装置は、無段変速機Ｔと、セレクタ装置Ｓと、ディファレンシャルギヤＤとを備える。セレクタ装置Ｓは、「Ｐ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジおよび「Ｄ」レンジを切り換え可能である。

次に、図２〜６に基づいて無段変速機Ｔの構造を説明する。

図２および図３に示すように、本実施の形態の無段変速機Ｔは同一構造を有する複数個（実施の形態では４個）の変速ユニットＵ…を軸方向に重ね合わせたもので、それらの変速ユニットＵ…は平行に配置された共通の入力軸１１および共通の第１出力軸１２を備えており、入力軸１１の回転が減速または増速されて第１出力軸１２に伝達される。

以下、代表として一つの変速ユニットＵの構造を説明する。エンジンＥに接続されて回転する入力軸１１は、電動モータのような変速アクチュエータ１４の中空の回転軸１４ａの内部を相対回転自在に貫通する。変速アクチュエータ１４のロータ１４ｂは回転軸１４ａに固定されており、ステータ１４ｃはケーシングに固定される。変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａは、入力軸１１と同速度で回転可能であり、かつ入力軸１１に対して異なる速度で相対回転可能である。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを貫通した入力軸１１には第１ピニオン１５が固定されており、この第１ピニオン１５を跨ぐように変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａにクランク状のキャリヤ１６が接続される。第１ピニオン１５と同径の２個の第２ピニオン１７，１７が、第１ピニオン１５と協働して正三角形を構成する位置にそれぞれピニオンピン１６ａ，１６ａを介して支持されており、これら第１ピニオン１５および第２ピニオン１７，１７に、円板形の偏心ディスク１８の内部に偏心して形成されたリングギヤ１８ａが噛合する。偏心ディスク１８の外周面に、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａの一端に設けたリング部１９ｂがボールベアリング２０を介して相対回転自在に嵌合する。

第１出力軸１２の外周に設けられたワンウェイクラッチ２１は、コネクティングロッド１９のロッド部１９ａにピン１９ｃを介して枢支されたリング状のアウター部材２２と、アウター部材２２の内部に配置されて第１出力軸１２に固定されたインナー部材２３と、アウター部材２２の内周の円弧面とインナー部材２３の外周の平面との間に形成された楔状の空間に配置されてスプリング２４…で付勢されたローラ２５…とを備える。

図２から明らかなように、４個の変速ユニットＵ…はクランク状のキャリヤ１６を共有しているが、キャリヤ１６に第２ピニオン１７，１７を介して支持される偏心ディスク１８の位相は各々の変速ユニットＵで９０°ずつ異なっている。例えば、図２において、左端の変速ユニットＵの偏心ディスク１８は入力軸１１に対して図中上方に変位し、左から３番目の変速ユニットＵの偏心ディスク１８は入力軸１１に対して図中下方に変位し、左から２番目および４番目の変速ユニットＵ，Ｕの偏心ディスク１８，１８は上下方向中間に位置している。

次に、図７および図８に基づいて、セレクタ装置ＳおよびディファレンシャルギヤＤの構造を説明する。

セレクタ装置Ｓは、車軸１０の外周に相対回転自在に嵌合する筒状の第１出力軸１２に加えて、車軸１０の外周に相対回転自在に嵌合する筒状の第２出力軸３１と、この第２出力軸３１に外周に相対回転自在に嵌合する筒状の第３出力軸３２とを備える。第１出力軸１２の右端に第１外周スプライン１２ａが形成される。第２出力軸３１の左端に第１接続部材３４がスプライン結合３３されており、第１接続部材３４が軸方向左側かつ径方向外側に延びた先端に第２外周スプライン３４ａが形成される。第３出力軸３２の軸方向左端から径方向外側に延びた位置に第３外周スプライン３２ａが形成される。尚、第２出力軸３１および第１接続部材３４を別部材に分割したのは組立性のためであり、第２出力軸３１および第１接続部材３４を一部材で構成して第２出力軸３１に直接第２外周スプライン３４ａを形成しても良い。

ドグクラッチよりなる第１噛合切換機構３５を構成する第１外周スプライン１２ａ、第２外周スプライン３４ａおよび第３外周スプライン３２ａは軸方向に整列しており、第２外周スプライン３４ａおよび第３外周スプライン３２ａの外径は相互に等しく、かつ第１外周スプライン１２ａの外径よりも小さくなっている。また第１噛合切換機構３５のスリーブ３６は、外径が大きい第１内周スプライン３６ａと、外径が小さい第２内周スプライン３６ｂとを備えており、第１内周スプライン３６ａは第１外周スプライン１２ａに常時噛合し、第２内周スプライン３６ｂは第３外周スプライン３２ａに常時噛合し、第２内周スプライン３６ｂは図８に示す左動時にのみ第２外周スプライン３４ａに噛合する。つまり、スリーブ３６がフォーク３７で図８に示す左動状態から右動すると第２内周スプライン３６ｂと第２外周スプライン３４ａとの噛合が解除される。

尚、ケーシング３８と第１出力軸１２との間にはボールベアリング３９が配置され、ケーシング３８と第１接続部材３４のフランジ部３４ｂとの間にはニードルベアリング４０が配置され、第１接続部材３４と第３出力軸３２との間にニードルベアリング４１が配置される。

遊星歯車機構４２は、第１要素としてのサンギヤ４３と、第３要素としてのキャリヤ４４と、第２要素としてのリングギヤ４５と、キャリヤ４４にニードルベアリング４６を介して相対回転自在に支持された複数のピニオン４７…とを備えており、ピニオン４７…はサンギヤ４３およびリングギヤ４５に噛合する。サンギヤ４３の左端は第３出力軸３２の右端にスプライン結合４８され、リングギヤ４５は第２出力軸３１の右端から径方向外側に延びる第２接続部材４９の外周部に接続される。

キャリヤ４４の外周部に形成した外周スプライン４４ａとケーシング５０に形成した外周スプライン５０ａとに、ドグクラッチよりなる第２噛合切換機構５１のスリーブ５２に形成した内周スプライン５２ａが噛合する。従って、スリーブ５２がフォーク５３で図８に示す位置に左動すると、キャリヤ４４がケーシング５０から切り離され、スリーブ５２がフォーク５３で図８に示す位置から右動すると、キャリヤ４４がケーシング５０に結合される。

ディファレンシャルギヤＤの外郭を構成するディファレンシャルケース５４は、ミッションケース５０にボルト５５およびベアリングホルダ５６により固定したボールベアリング５７により回転自在に支持される。ディファレンシャルケース５４の左端は第２出力軸３１の右端にスプライン結合５８される。ディファレンシャルギヤＤは、ディファレンシャルケース５４に固定したピニオンシャフト５９に回転自在に支持した一対のピニオン６０，６０と、車軸１０，１０の端部に固設されてピニオン６０，６０に噛合するサイドギヤ６１，６１とを備える。

次に、無段変速機Ｔの一つの変速ユニットＵの作用を説明する。

変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを入力軸１１に対して相対回転させると、入力軸１１の軸線Ｌ１まわりにキャリヤ１６が回転する。このとき、キャリヤ１６の中心Ｏ、つまり第１ピニオン１５および２個の第２ピニオン１７，１７が成す正三角形の中心は入力軸１１の軸線Ｌ１まわりに回転する。

図３および図５は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して第１出力軸１２と反対側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量が最大になって無段変速機ＴのレシオはＯＤ（オーバードライブ）状態になる。図４および図６は、キャリヤ１６の中心Ｏが第１ピニオン１５（つまり入力軸１１）に対して第１出力軸１２と同じ側にある状態を示しており、このとき入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量が最小になって無段変速機Ｔのレシオは無限大のＧＮ（ギヤドニュートラル）状態になる。

図５に示すＯＤ状態で、エンジンＥで入力軸１１を回転させるとともに、入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン１７，１７および偏心ディスク１８が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ａ）から図５（Ｂ）を経て図５（Ｃ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１８の外周にリング部１９ｂをボールベアリング２０を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１９は、そのロッド部１９ａの先端にピン１９ｃで枢支されたアウター部材２２を反時計方向（矢印Ｂ参照）に回転させる。図５（Ａ）および図５（Ｃ）は、アウター部材２２の前記矢印Ｂ方向の回転の両端を示している。

このようにしてアウター部材２２が矢印Ｂ方向に回転すると、ワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２およびインナー部材２３間の楔状の空間にローラ２５…が噛み込み、アウター部材２２の回転がインナー部材２３を介して第１出力軸１２に伝達されるため、第１出力軸１２は反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転する。

入力軸１１および第１ピニオン１５が更に回転すると、第１ピニオン１５および第２ピニオン１７，１７にリングギヤ１８ａを噛合させた偏心ディスク１８が反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。図５（Ｃ）から図５（Ｄ）を経て図５（Ａ）の状態へと回転する間に、偏心ディスク１８の外周にリング部１９ｂをボールベアリング２０を介して相対回転自在に支持されたコネクティングロッド１９は、そのロッド部１９ａの先端にピン１９ｃで枢支されたアウター部材２２を時計方向（矢印Ｂ′参照）に回転させる。図５（Ｃ）および図５（Ａ）は、アウター部材２２の前記矢印Ｂ′方向の回転の両端を示している。

このようにしてアウター部材２２が矢印Ｂ′方向に回転すると、アウター部材２２とインナー部材２３との間の楔状の空間からローラ２５…がスプリング２４…を圧縮しながら押し出されることで、アウター部材２２がインナー部材２３に対してスリップして第１出力軸１２は回転しない。

以上のように、アウター部材２２が往復回転したとき、アウター部材２２の回転方向が反時計方向（矢印Ｂ参照）のときだけ第１出力軸１２が反時計方向（矢印Ｃ参照）に回転するため、第１出力軸１２は間欠回転することになる。

図６は、ＧＮ状態で無段変速機Ｔを運転するときの作用を示すものである。このとき、入力軸１１の位置は偏心ディスク１８の中心に一致しているので、入力軸１１に対する偏心ディスク１８の偏心量はゼロになる。この状態でエンジンＥで入力軸１１を回転させるとともに、入力軸１１と同速度で変速アクチュエータ１４の回転軸１４ａを回転させると、入力軸１１、回転軸１４ａ、キャリヤ１６、第１ピニオン１５、２個の第２ピニオン１７，１７および偏心ディスク１８が一体になった状態で、入力軸１１を中心に反時計方向（矢印Ａ参照）に偏心回転する。しかしながら、偏心ディスク１８の偏心量がゼロであるため、コネクティングロッド１９の往復運動のストロークもゼロになり、第１出力軸１２は回転しない。

従って、変速アクチュエータ１４を駆動してキャリヤ１６の位置を図３のＯＤ状態と図４のＧＮ状態との間に設定すれば、無限大レシオおよび所定レシオ間の任意のレシオでの運転が可能になる。

無段変速機Ｔは、並置された４個の変速ユニットＵ…の偏心ディスク１８…の位相が相互に９０°ずつずれているため、４個の変速ユニットＵ…が交互に駆動力を伝達することで、つまり４個のワンウェイクラッチ２１…の何れかが必ず係合状態にあることで、第１出力軸１２を連続回転させることができる。

次に、「Ｐ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジおよび「Ｄ」レンジを切り換えるセレクタ装置Ｓの作用を説明する。

図９および図１０に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を左動し、第１出力軸１２、第２出力軸３１および第３出力軸３２を一体に結合するとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を右動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０に結合すると、「Ｐ」レンジが確立する。

「Ｐ」レンジでは、ディファレンシャルケース５４と一体の第２出力軸３１が第２接続部材４９を介して遊星歯車機構４２のリングギヤ４５に結合されるとともに、前記第２出力軸３１が第１接続部材３４、第１噛合切換機構３５および第３出力軸３２を介して遊星歯車機構４２のサンギヤ４３に接続され、更に遊星歯車機構４２のキャリヤ４４が第２噛合切換機構５１を介してケーシング５０に結合される。その結果、遊星歯車機構４２はロック状態になり、それにディファレンシャルギヤＤを介して接続された駆動輪Ｗ，Ｗが回転不能に拘束される。

図９および図１１に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を右動し、第１出力軸１２および第３出力軸３２を結合して第２出力軸３１を切り離すとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を右動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０に結合すると、「Ｒ」レンジが確立する。

「Ｒ」レンジでは、無段変速機Ｔから第１出力軸１２に出力された駆動力が第１噛合切換機構３５→第３出力軸３２→サンギヤ４３→キャリヤ４４→リングギヤ４５→第２接続部材４９の経路でディファレンシャルケース５４に伝達され、同時に遊星歯車機構４２において減速されて逆回転となることで、車両を後進走行させることができる。

図９および図１２に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を右動し、第１出力軸１２および第３出力軸３２を結合して第２出力軸３１を切り離すとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を左動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０から切り離すと、「Ｎ」レンジが確立する。

「Ｎ」レンジでは、遊星歯車機構４２のキャリヤ４４がケーシング５０から切り離されるため、リングギヤ４５および第２接続部材４９が自由に回転可能になり、かつ第１接続部材３４が第１噛合切換機構３５から切り離されるため、第２出力軸３１が自由に回転可能になり、第２接続部材４９および第２出力軸３１に接続されたディファレンシャルケース５４が自由に回転可能になって駆動輪Ｗ，Ｗが拘束されない状態となる。この状態でエンジンＥの駆動力は、無段変速機Ｔから第１出力軸１２→第１噛合切換機構３５→第３出力軸３２の経路でサンギヤ４３に伝達されるが，キャリヤ４４が拘束されていないために遊星歯車機構４２が空転し、駆動力がディファレンシャルギヤＤに伝達されることはない。

図９および図１３に示すように、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６を左動し、第１出力軸１２、第２出力軸３１および第３出力軸３２を一体に結合するとともに、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を左動して遊星歯車機構４２のキャリヤ４４をケーシング５０から切り離すと、「Ｄ」レンジが確立する。

「Ｄ」レンジでは、遊星歯車機構４２のリングギヤ４５に第２接続部材４９および第２出力軸３１を介して接続された第１接続部材３４と、遊星歯車機構４２のサンギヤ４３に接続された第３出力軸３２とが第１噛合切換機構３５で結合されるため、遊星歯車機構４２は一体に回転可能な状態になる。その結果、無段変速機Ｔから第１出力軸１２に出力された駆動力が第１噛合切換機構３５→第１接続部材３４→第２出力軸３１の経路で、あるいは第１噛合切換機構３５→第３出力軸３２→サンギヤ４３→キャリヤ４４→リングギヤ４５→第２接続部材４９の経路でディファレンシャルケース５４に伝達され、車両を前進走行させることができる。

以上のように、本実施の形態の変速機Ｔの第１出力軸１２は、ワンウェイクラッチ２１…を介して駆動力が伝達されるために前進走行方向にしか回転することができないが、前後進切換機能を有するセレクタ装置Ｓを第１出力軸１２の下流側に配置したことで、後進走行用の電動モータを設けてハイブリッド化することなく、車両を後進走行させることができる。

次に、ドグクラッチよりなる第１噛合切換機構３５および第２噛合切換機構５１に発生するロックの原因について説明する。

図１４（Ａ）に示すように、無段変速機Ｔがトルクを伝達するとき、コネクティングロッド１９に押されたワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２は矢印ｐ方向に回転し、アウター部材２２およびインナー部材２３間にローラ２５が噛み込むことでトルクを伝達する。「Ｄ」レンジでの前進走行中に駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げて止まったような場合、アウター部材２２に入力する矢印ｐ方向のトルクによりインナー部材２３が矢印ｑ′方向に捩じられ、第１出力軸１２から駆動輪Ｗ，Ｗまでの動力伝達経路に配置された各動力伝達部材が弾性変形し、そこにトルクが蓄積される。このトルクの蓄積は、特に第１出力軸１２が矢印ｑ′方向に捩じられて弾性変形することにより発生する。

この状態から偏心ディスク１８の偏心量εをゼロにして入力軸１１から第１出力軸１２への駆動力の伝達を停止しても、蓄積されたトルクは解放されずに保持される。則ち、トルクにより矢印ｑ′方向に捩じられて弾性変形した第１出力軸１２が元の状態に戻ろうとする復元トルクでインナー部材２３が矢印ｑ方向に回転すると、ローラ２５はアウター部材２２およびインナー部材２３間に更に噛み込むため、アウター部材２２は矢印ｐ′方向に回転してコネクティングロッド１９を入力軸１１側に押し出すことになる。

このとき、図１４（Ｂ）に示すように、偏心ディスク１８の偏心量εがゼロであると、矢印ｒ方向に押されたコネクティングロッド１９はロックして移動することができず、アウター部材２２の矢印ｐ′方向の回転が阻止されて第１出力軸１２が元の状態に戻ることができず、蓄積されたトルクは解放されずに保持される。

また図１４（Ｃ）に示すように、偏心ディスク１８が入力軸１１に対して偏心量εで偏心している場合、エンジンＥと入力軸１１とがクラッチ等の手段で切り離されていれば、偏心ディスク１８および入力軸１１は矢印ｓ方向に回転するが、偏心ディスク１８が外死点に達するとそれ以上回転できないため、蓄積されたトルクは完全に解放されずに保持される。

以上、単一の変速ユニットＵについて説明したが、実際のように複数の変速ユニットＵ…が並置されている場合を考察する。図１４（Ｄ）に示すように、２個の変速ユニットＵ，Ｕの２個のコネクティングロッド１９，１９が矢印ｒ方向に押し出されたとき、一方のコネクティングロッド１９により入力軸１１は矢印ｓ方向に回転しようとするが、他方のコネクティングロッド１９により入力軸１１は矢印ｓ′方向に回転しようとするため、それらが相殺して入力軸１１は回転することができず、蓄積されたトルクは結局解放されずに保持される。

以上説明した理由により、「Ｄ」レンジでの前進走行中に駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げて止まったような場合、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクは解放されずに保持されることになる。また「Ｒ」レンジでの後進走行中に駆動輪Ｗ，Ｗが縁石に乗り上げて止まったような場合にも、同様にして第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクは解放されずに保持されることになる。

「Ｄ」レンジでは図１３に示す動力伝達経路が確立しているため、蓄積されたトルクにより、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６の第１内周スプライン３６ａが第１出力軸１２の第１外周スプライン１２ａに強く噛み込み、またスリーブ３６の第２内周スプライン３６ｂが第１接続部材３４の第２外周スプライン３４ａおよび第３出力軸３２の第３外周スプライン３２ａに強く噛み込むため、スリーブ３６が移動不能にロックする可能性がある。このようにしてスリーブ３６が移動不能にロックすると、「Ｄ」レンジから「Ｎ」レンジを経て「Ｒ」レンジにシフトし、後進して縁石から離れようとしても、「Ｄ」レンジから抜けなくなる可能性がある、
また「Ｒ」レンジでは図１１に示す動力伝達経路が確立しているため、蓄積されたトルクにより、第１噛合切換機構３５のスリーブ３６の第１内周スプライン３６ａが第１出力軸１２の第１外周スプライン１２ａに強く噛み込み、またスリーブ３６の第２内周スプライン３６ｂが第３出力軸３２の第３外周スプライン３２ａに強く噛み、更に第２噛合切換機構５１のスリーブ５２の内周スプライン５２ａがケーシング５０の外周スプライン５０ａおよびキャリヤ４４の外周スプライン４４ａに強く噛み込むため、スリーブ３６，５２が移動不能にロックする可能性がある。このようにしてスリーブ３６，５２が移動不能にロックすると、「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジを経て「Ｄ」レンジにシフトし、前進して縁石から離れようとしても、「Ｒ」レンジから抜けなくなる可能性がある。また「Ｒ」レンジから「Ｐ」レンジにシフトしようとしても、同様に「Ｒ」レンジから抜けなくなる可能性がある。

このように、「Ｄ」レンジあるいは「Ｒ」レンジから抜けなくなる事態を回避するために本実施の形態では、図１５（Ａ）に示すように、入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を伸長するか、あるいはコネクティングロッド１９の長さ（つまり偏心ディスク１８およびピン１９ｃ間の距離）を短縮する。入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を伸長した場合には、第１出力軸１２の位置が相対的に図中左側に移動することで、ワンウェイクラッチ２１のインナー部材２３に対してアウター部材２２が図中時計方向に角度θ回転する。またコネクティングロッド１９の長さを短縮した場合には、ピン１９ｃの位置が相対的に図中右側に移動することで、ワンウェイクラッチ２１のインナー部材２３に対してアウター部材２２が図中時計方向に角度θ回転する。

その結果、アウター部材２２がインナー部材２３に対して矢印ｐ′方向に角度θ相対回転してワンウェイクラッチ２１が係合解除するため、インナー部材２３がアウター部材２２に対して相対回転することが可能になり、インナー部材２３に接続された第１出力軸１２がアウター部材２２に対して捩れが戻る方向に相対回転することで、第１出力軸１２の下流側に蓄積されたトルクが解放され、第１噛合切換機構３５および第２噛合切換機構５１のロックが回避される。

変速ユニットＵの構造には、コネクティングロッド１９がアウター部材２２を押すときにワンウェイクラッチ２１が係合して駆動力を伝達するプッシュタイプと、コネクティングロッド１９がアウター部材２２を引くときにワンウェイクラッチ２１が係合して駆動力を伝達するプルタイプとがあるが、以上の説明はプッシュタイプの場合に対応する。

変速ユニットＵの構造がプルタイプの場合には、図１５（Ｂ）に示すように、入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を短縮するか、あるいはコネクティングロッド１９の長さを伸長する。入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を短縮した場合には、第１出力軸１２の位置が相対的に図中右側に移動することで、ワンウェイクラッチ２１のインナー部材２３に対してアウター部材２２が図中反時計方向に角度θ回転する。またコネクティングロッド１９の長さを伸長した場合には、ピン１９ｃの位置が相対的に図中左側に移動することで、ワンウェイクラッチ２１のインナー部材２３に対してアウター部材２２が図中反時計方向に角度θ回転する。

その結果、アウター部材２２がインナー部材２３に対して矢印ｐ方向に角度θ相対回転してワンウェイクラッチ２１が係合解除するため、インナー部材２３がアウター部材２２に対して相対回転することが可能になり、インナー部材２３に接続された第１出力軸１２がアウター部材２２に対して捩れが戻る方向に相対回転することで、第１出力軸１２の下流側に蓄積されたトルクが解放され、第１噛合切換機構３５および第２噛合切換機構５１のロックが回避される。

蓄積されたトルクを解放するのに必要な入力軸１１および第１出力軸１２間の距離の変更量、あるいはコネクティングロッド１９の長さを変更量は、以下のようにして決定される。

図１６（Ａ）に示すように、第１出力軸１２の捩れ角と伝達トルクとの関係は第１出力軸１２のトーション特性により決まり、第１出力軸１２の伝達トルクが最大値である許容伝達トルクの場合の捩れ角を許容最大捩れ角θとする。従って、図１６（Ｂ）に示すように、ワンウェイクラッチ２１のアウター部材２２を許容最大捩れ角θだけ係合解除方向に回転させれば、蓄積されたトルクを完全に解放することができる。図１６（Ｃ）に示すように、第１出力軸１２の軸線およびピン１９ｃ間のリンク長をＲとし、入力軸１１および第１出力軸１２間の距離の変更量、あるいはコネクティングロッド１９の長さの変更量をＬとすると、Ｌ＝Ｒ×θとすることで、必要な変更量Ｌを算出することができる。これにより、入力軸１１および第１出力軸１２間の距離の変更量Ｌ、あるいはコネクティングロッド１９の長さの変更量Ｌを必要最小限に抑えながら、蓄積されたトルクを確実に解放することができる。

図１７は入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を変更してワンウェイクラッチ２１を係合解除するトルク解放手段７１を示すもので、ハウジング７２に摺動自在に支持された軸受けブロック７３にボールベアリング７４を介して第１出力軸１２が回転自在に支持されており、アクチュエータ７５により回転する雄ねじ７６が軸受けブロック７３に形成した雌ねじ７７に螺合する。アクチュエータ７５で雄ねじ７６を駆動すると、それに螺合する雌ねじ７６が設けられた軸受けブロック７３がハウジング７２に沿って摺動することで、第１出力軸１２が入力軸１１に対して接近・離間して軸間距離が変更される。

図１８はコネクティングロッド１９の長さを変更してワンウェイクラッチ２１を係合解除するトルク解放手段７１を示すもので、コネクティングロッド本体部７８に摺動自在に支持したコネクティングロッド小端部７９に雌ねじ８０を形成し、この雌ねじ８０にコネクティングロッド本体部７８に設けたアクチュエータ８１で回転する雄ねじ８２が螺合する。アクチュエータ８１で雄ねじ８２を駆動すると、それに螺合する雌ねじ８０が設けられたコネクティングロッド小端部７９がコネクティングロッド本体部７８に対して摺動することで、コネクティングロッド１９の長さが変更される。

次に、図１９のフローチャートおよびタイムチャートに基づいて、「Ｄ」レンジから「Ｎ」レンジにシフトするときの作用と、「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジあるいは「Ｐ」レンジにシフトするときの作用とを説明する。

「Ｄ」レンジから「Ｎ」レンジにシフトするときには、先ずステップＳ１１で運転者がシフトコラムを「Ｄ」レンジから「Ｎ」レンジに操作したことを図示せぬセンサが検出すると、ステップＳ１２で図１７に示すトルク解放手段７１が作動して入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を伸長し、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクを解放する。その結果、ステップＳ１３で「Ｎ」レンジへの移行が完了したことを図示せぬセンサが検出すると、ステップＳ１４でトルク解放手段７１が作動して入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を元の長さに復帰させる。このように、シフトの完了後に軸間距離を元の長さに戻すので、軸間距離の変更が無段変速機Ｔの変速機能に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジあるいは「Ｐ」レンジにシフトするときには、先ずステップＳ２１で運転者がシフトコラムを「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジあるいは「Ｐ」レンジに操作したことを図示せぬセンサが検出すると、ステップＳ２２でトルク解放手段７１が作動して入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を伸長し、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクを解放する。その結果、ステップＳ２３で「Ｎ」レンジあるいは「Ｐ」レンジへの移行が完了したことを図示せぬセンサが検出すると、ステップＳ２４でトルク解放手段７１が作動して入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を元の長さに復帰させる。

図１９ではトルク解放手段７１が入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を変更する場合について説明したが、トルク解放手段７１がコネクティングロッド１９の長さを変更する場合も同様である。

第２の実施の形態

次に、図２０に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

「Ｒ」レンジから「Ｐ」レンジにシフトした場合、一旦伸長した軸間距離を元に戻すときに第２噛合切換機構５１のスリーブ５２がロックして作動不能になる可能性がある。

その理由を説明すると、図１０に示す「Ｐ」レンジにおいて、第２噛合切換機構５１のスリーブ５２の内周スプライン５２ａは、ケーシング５０の外周スプライン５０ａおよびキャリヤ４４の外周スプライン４４ａに噛合している。「Ｒ」レンジから「Ｐ」レンジへのシフトが完了したときにトルク解放手段７１を操作して軸間距離を元に戻すべく短縮すると、アウター部材２２が係合方向に回転してワンウェイクラッチ２１が係合するため、トルク解放手段７１のトルクが第１出力軸１２から第２噛合切換機構５１のスリーブ５２を介してケーシング５２に伝達されてしまい、スリーブ５２の内周スプライン５２ａがケーシング５０の外周スプライン５０ａおよびキャリヤ４４の外周スプライン４４ａに強く噛み込んでロックすることで、「Ｐ」レンジから抜けなくなる可能性がある。

そこで本実施の形態では、「Ｒ」レンジから「Ｐ」レンジを経由するシフトを、図２０に示す手順で行っている。先ず先ずステップＳ３１で運転者がシフトコラムを「Ｒ」レンジから「Ｐ」レンジあるいは「Ｎ」レンジに操作したことを図示せぬセンサが検出すると、ステップＳ３２でトルク解放手段７１が作動して入力軸１１および第１出力軸１２間の距離を伸長し、第１出力軸１２の下流に蓄積されたトルクを解放する。続いてステップＳ３３およびステップＳ３５で「Ｐ」レンジへの移行が完了したとき、第１の実施の形態では軸間距離を元の状態に戻す操作を行ったが、本実施の形態では軸間距離を元の状態に戻す操作を行わず、これにより第２噛合切換機構５１のスリーブ５２のロックを阻止し、「Ｐ」レンジから抜けなくなるのを防止する。そしてステップＳ３６で「Ｒ」レンジへの移行が完了し、ステップＳ３７で車両が後退したときに、ステップＳ３８で軸間距離が元の状態に戻される。

一方、前記ステップＳ３３で「Ｒ」レンジから「Ｎ」レンジへの移行が完了したときには、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ３４で軸間距離が元の状態に戻される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、無段変速機Ｔのコネクティングロッド１９をプッシュタイプにするかプルタイプにするかは任意に選択可能である。

またトルク解放手段７１はアクチュエータおよびねじを用いたものに限定されず、油圧等の他の手段を用いたものであっても良い。

１１ 入力軸
１２ 第１出力軸（出力軸）
１４ 変速アクチュエータ
１８ 偏心ディスク（入力側支点）
１９ コネクティングロッド
１９ｃ ピン（出力側支点）
２１ ワンウェイクラッチ
２２ アウター部材（入力部材）
３５ 第１噛合切換機構（前後進切換機構）
５０ ケーシング
５１ 第２噛合切換機構（前後進切換機構、パーキング機構）
７１ トルク解放手段
Ｅ エンジン（駆動源）
Ｔ 無段変速機
Ｗ 駆動輪
ε 偏心量

Claims (4)

1. 駆動源（Ｅ）に接続された入力軸（１１）の回転を変速して出力軸（１２）に伝達する無段変速機（Ｔ）と、
   前記出力軸（１２）および駆動輪（Ｗ）間に配置されて前進および後進を切り換えるドグクラッチよりなる前後進切り換え機構（３５，５１）とを備え、
   前記無段変速機（Ｔ）は、
   前記入力軸（１１）の軸線からの偏心量（ε）が可変であって該入力軸（１１）と共に回転する入力側支点（１８）と、
   前記出力軸（１２）に接続されたワンウェイクラッチ（２１）と、
   前記ワンウェイクラッチ（２１）の入力部材（２２）に設けられた出力側支点（１９ｃ）と、
   前記入力側支点（１８）および前記出力側支点（１９ｃ）に両端を接続されて往復運動するコネクティングロッド（１９）と、
   前記入力側支点（１８）の偏心量（ε）を変更する変速アクチュエータ（１４）とを備え、
   前記入力側支点（１８）、前記出力側支点（１９ｃ）、前記入力軸（１１）および前記出力軸（１２）により四節リンクを構成する車両用動力伝達装置であって、
   走行レンジから非走行レンジへの切り換えが指令されたときに前記入力軸（１１）および前記出力軸（１２）間のリンク長、あるいは前記入力側支点（１８）および前記出力側支点（１９ｃ）間のリンク長を変更することで、前記ワンウェイクラッチ（２１）の入力部材（２２）を係合解除方向に回転させてトルクを解放するトルク解放手段（７１）を備えることを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. トルク解放手段（７１）は、走行レンジから非走行レンジへの切り換えが完了したときに前記リンク長を元の長さに戻すことを特徴とする、請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
3. 前記出力軸（１２）および駆動輪（Ｗ）間に配置されて該出力軸（１２）をケーシング（５０）に結合するドグクラッチよりなるパーキング機構（５１）を備え、
   前記トルク解放手段（７１）は、リバースレンジからパーキングレンジへの切り換えが完了したときに前記リンク長を元の長さに戻さず、パーキングレンジからリバースレンジへの切り換えが完了したときに前記リンク長を元の長さに戻すことを特徴とする、請求項２に記載の車両用動力伝達装置。
4. 前記リンク長の変更量の最大値は、最大許容トルクを伝達する際の前記出力軸（１２）の捩じれ角と、前記出力軸（１２）および前記出力側支点（１９ｃ）間のリンク長との積であることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用動力伝達装置。

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