JP2004232776A - Toroidal type continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力ディスクおよび出力ディスクの間に挟持したパワーローラを傾転制御して入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクに伝達するように構成されるトロイダル変速機構を備えたトロイダル無段変速機に関する。本発明は特に、トロイダル変速機構に遊星歯車機構を組み合わせて構成されるトロイダル無段変速機に関する。
【0002】
【従来の技術】
トロイダル変速機構は従来から知られており、無段階な滑らかな変速を行うことができるため、自動車の変速機用等として用いることが検討され、一部実用化されつつある。但し、トロイダル変速機構のみでは無段変速可能なレンジをあまり広くできないため、トロイダル変速機構に歯車伝達機構(例えば、遊星歯車機構)を用いて変速レンジを拡大して自動車の変速機用等に用いることができるようにすることも提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
【0003】
【特許文献1】特許第3254605号
【特許文献2】特許第2778038号
【特許文献3】特許第2717659号
【特許文献4】特開平10−267106号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このようにトロイダル変速機構と遊星歯車機構とを組み合わせて構成することにより変速レンジを拡大できるのであるが、変速機の内部構成が複雑化しやすく、且つ変速機が大型化しやすいという問題がある。上記特許文献1〜4に開示の無段変速機においてもトロイダル変速機構と遊星歯車機構を組み合わせた構成の無段変速機が種々提案されているが、それぞれ軸方向寸法が大きくなったり、径方向寸法が大きくなるなど、一長一短であり、できる限りコンパクトで簡易な構成の無段変速機が要望されている。
【0005】
例えば、特許文献1に開示の無段変速機の場合には、フルトロイダル型の無段変速機構を用いているがこの場合には入出力ディスクの径が大きくなって径方向寸法が大きくなりやすい。また、二組のトロイダルユニットの間に入力ドリブンギヤを挟持し、エンジンからの駆動力を受けて回転される入力ドライブギヤをこの入力ドリブンギヤと噛合させてトロイダル変速機構にエンジンからの回転駆動力を伝達するように構成されているが、入力ドリブンギヤの幅寸法だけトロイダル変速機構の軸方向寸法が大きくなるという問題がある。なお、二組のトロイダルユニットを入力ディスクが隣り合わせなるように接合して配設し、入力ディスクの外周に入力ドリブンギヤを形成すれば、軸方向寸法を縮小できる。しかしながら、この場合には入力ドリブンギヤの径が大きくなり、入力ドライブギヤの回転が減速してトロイダル変速機構に伝達されることになり、トロイダル変速機構に入力されるトルクが大きくなって、トロイダル変速機構の強度、耐久性の低下という問題が発生するおそれがある。なお、トロイダル変速機構を大型化して大きな入力トルクに対応できるようにすることは可能であるが、この場合には無段変速機が大型化するという問題がある。
【0006】
また、特許文献1に記載の無段変速機では、トロイダル変速機構と遊星歯車機構とを同軸上に並べて配設しており、径方向寸法を抑えることはできるが軸方向寸法が大きくなる。このため、フロントエンジンリアドライブ車(FR車)のように前後に長い変速機配設スペースがある車両に適しているが、フロントエンジンフロントドライブ車(FF車)のようにエンジンを横置にしてその横に変速機を配設する車両に適用するのが難しいという問題がある。
【0007】
本発明は上記のような問題に鑑みたもので、小型・コンパクトで、FF車に対応できるような構成の無段変速機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明に係る無段変速機は、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動される変速機入力部材(例えば、実施形態における変速機入力シャフト1)と、トロイダル変速機構と、遊星歯車機構とを備える。トロイダル変速機構は、入力ディスクおよび出力ディスクの間にパワーローラを挟持して構成され、パワーローラを傾転制御して入力ディスクの回転を無段階に変速して出力ディスクに伝達するように構成され、入力ディスクが変速機入力部材と対応して回転するように連結されている。また、遊星歯車機構は、同一軸上に並列に且つ回転自在に配列された第1および第2サンギヤ、第1および第2サンギヤの周囲に位置するとともに第1および第2サンギヤと噛合する第1および第2ピニオンギヤ、第1および第2サンギヤと同一軸上に回転自在に配設されるとともに第1および第2ピニオンギヤを回転自在に支持する第1および第2キャリア、並びに第1および第2サンギヤと同一軸上に回転自在に配設されるとともに第1及び第2ピニオンギヤと噛合する第1及び第2リングギヤを有して構成される。この無段変速機はさらに、変速機入力部材の回転を第1キャリアに伝達する第1回転伝達経路中に配設された第1クラッチ(例えば、実施形態におけるIVTクラッチ40)と、変速機入力部材の回転を第2サンギヤに伝達する第2回転伝達経路中に配設された第2クラッチ(例えば、実施形態におけるトルクスプリットクラッチ45)と、第2キャリアに連結されて出力回転を取り出す変速機出力部材(例えば、実施形態におけるカウンターシャフト35)とを備える。そして、第2リングギヤが出力ディスクと対応して回転するように連結され、遊星歯車機構において、第1サンギヤが第2リングギヤに連結され、第1リングギヤが第2キャリアに連結され、第1クラッチおよび第2クラッチが、遊星歯車機構と同軸上に隣接して配設される。
【0009】
上記のように無段変速機を構成することにより、トロイダル変速機構と遊星歯車機構とを第1及び第2クラッチにより係脱自在に連結してなる小型・コンパクトな構成で、従来には無い新規な構成とすることができる。
【0010】
なお、上記の構成の無段変速機において、変速機入力部材と入力ディスクとが増速機構を介して連結され、駆動源からの回転が増速機構により増速されて入力ディスクに伝達されるように構成されているのが好ましい。このように構成すれば、駆動源からの回転トルクより小さなトルクがトロイダル変速機構に入力されることになり、トロイダル変速機構の必要容量が小さくなってこれを小型・コンパクト化することができる。
【0011】
また、上記の構成の無段変速機において、変速機入力部材が駆動源の出力軸に連結された入力シャフトからなり、入力シャフトの回転中心となる第1回転中心軸と、トロイダル変速機構の回転中心となる第2回転中心軸と、遊星歯車機構の回転中心となる第3回転中心軸とが互いに所定距離をおいて平行に延びており、入力シャフト上に固定された第1入力ドライブギヤが、入力ディスクに連結されて配設されるとともに第2回転中心軸上に位置する第1ドリブンギヤと噛合して入力シャフトの回転が前記入力ディスクに伝達され、入力シャフト上に固定された第2入力ドライブギヤが、第1および第2クラッチの入力側部材に連結されるとともに第3回転中心軸上に位置する第2ドリブンギヤと噛合して入力シャフトの回転が第1および第2クラッチの入力側部材に伝達されるように構成され、第1ドライブおよびドリブンギヤと第2ドライブおよびドリブンギヤとに挟まれる軸方向間隔内に、第2回転中心軸上に位置する前記トロイダル変速機構と、第3回転軸上に位置する遊星歯車機構および第1および第2クラッチとが配設されるように構成しても良い。
【0012】
このように構成すれば、トロイダル変速機構への回転入力位置と遊星歯車機構への回転入力位置との設定の自由度を大きくでき、各機構の配置を適切化して変速機全体を小型コンパクト化することが容易となる。特に、上記のように第1ドライブおよびドリブンギヤと第2ドライブおよびドリブンギヤとに挟まれる軸方向間隔内に、第2回転中心軸上に位置する前記トロイダル変速機構と、第3回転軸上に位置する遊星歯車機構および第1および第2クラッチとが配設されるように構成すれば、変速機の軸方向寸法を短くして変速機を小型コンパクト化することができる。
【0013】
さらに、上記無段変速機において、第1クラッチを係合させて第1キャリアを変速機入力部材に対応して回転させるようにした状態において、トロイダル変速機構を所定変速比に設定すると第2キャリアの回転が零となり、トロイダル変速機構を所定変速比から最大変速比まで変速すると第2キャリアが第1キャリアと等速回転するまで前進方向に増速され、トロイダル変速機構を所定変速比から最小変速比まで変速すると第2キャリアが後進方向に増速されるように構成し、第1クラッチを係合させてトロイダル変速機構を最大変速比まで変速した後、第1クラッチを解放させて第2クラッチを係合させ、トロイダル変速機構を最大変速比から最小変速比まで変速すると第2キャリアが前進方向に最高速回転まで増速されるように構成するのが好ましい。
【0014】
このように構成すれば、第1クラッチを係合させた状態でトロイダル変速機構を所定変速比に設定して車両停止状態(ニュートラル状態)を作り出し、この状態からトロイダル変速機構を最小変速比に向かって変速することにより後進制御を行うことができ、逆に最大変速比に向かって変速することにより発進制御およびLOW変速制御を行うことができる。さらに、LOW変速制御を行ってトロイダル変速機構を最大変速比まで変速すると、第1キャリアと第2キャリアが等速回転し、残りの回転要素(サンギヤ、キャリア、リングギヤ)も等速回転するので、第1クラッチを解放して第2クラッチを係合し、トロイダル変速機構を最小変速比まで変速すると、最高速レシオまでの変速制御を行うことができる。これにより、比較的シンプルな制御により大きなトータル変速レシオ範囲での変速制御が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用したトルクスプリットタイプのトロイダル無段変速機の動力伝達経路構成を図1に示し、その軸配列構成を図2に示している。この無段変速機は、トロイダル変速機構CVTと、遊星歯車機構PGと、終減速機構FDと、後輪用トランスファー機構TFを備える。この無段変速機はトーショナルダンパーTDを介して駆動源としてのエンジン(図示せず)の出力シャフトに繋がる変速機入力シャフト1を備え、変速機入力シャフト1に伝達されるエンジンの回転駆動力を変速して出力側(例えば、駆動輪)に伝達する。変速機入力シャフト1は変速機ハウジングにより回転自在に支持され、エンジン側(図1における右側)に第1入力ドライブギヤ2が設けられ、反対側に第2入力ドライブギヤ3が設けられている。なお、変速機入力シャフト1の回転中心軸(第1回転中心軸)を符号O1により示している。
【0016】
第1入力ドライブギヤ2はトロイダル変速機構CVTに設けられた第1入力ドリブンギヤ4と噛合し、エンジンからの出力回転が第1入力ドライブおよびドリブンギヤ2,4のギヤ比に応じて変速されてトロイダル変速機構CVTに伝達される。このトロイダル変速機構CVTの回転中心軸(第2回転中心軸)を符号O2により示している。この構成では、第1入力ドライブギヤ2の歯数が第1入力ドリブンギヤ4の歯数より大きく、エンジンの出力回転は増速されてトロイダル変速機構CVTに伝達される。
【0017】
第2入力ドライブギヤ3は遊星歯車機構PGに設けられた第2入力ドリブンギヤ5と噛合し、エンジンからの出力回転は第2入力ドライブおよびドリブンギヤ3,5のギヤ比に応じて変速されて遊星歯車機構PGにも伝達される。この遊星歯車機構PGおよび第2入力ドリブンギヤ5の回転中心軸(第3回転中心軸)を符号O3により示している。なお、第2入力ドライブギヤ3の歯数が第2入力ドリブンギヤ5の歯数より大きく、エンジンの出力回転は増速されて遊星歯車機構PGに伝達される。但し、第2入力ドリブンギヤ5と遊星歯車機構PGとの間にIVTクラッチ40とトルクスプリットクラッチ45とが第3回転中心軸O3上に位置して並列に配設されており、エンジンの出力回転はこれらクラッチ40,45により係脱制御されて伝達される。
【0018】
また、トロイダル変速機構CVTの出力ディスクギヤ12b,22bが遊星歯車機構PGを構成する連結ギヤ31と噛合している。このため、第2入力ドライブ及びドリブンギヤ3,5を介して入力されたエンジンからの回転駆動力とトロイダル変速機構CVTの出力回転駆動力とが遊星歯車機構PGにより集合されて終減速機FDに伝達される。この無段変速機はFF車用に用いられ、車両の前部にエンジンが横置きに置かれ、このエンジンの側部に変速機が結合して配設されている。このため、終減速機FDに伝達された回転駆動力は、終減速機FDから前アクスルシャフトを介して左右の前輪(図示せず)に伝達される。この回転駆動力はさらに、後輪用トランスファー機構TFを介して分割されて後輪にも伝達され、四輪駆動が行われる。なお、終減速機FDおよび後輪用トランスファー機構TFの回転中心軸(第4および第5回転中心軸)を符号O4,O5により示している。
【0019】
上記の無段変速機を構成するトロイダル変速機構CVTについてまず説明する。このトロイダル変速機構CVTは、第2回転軸O2上に並列に配設された第1および第2トロイダル変速ユニット10,20を備える。すなわち、この無段変速機構CVTはダブルキャビティ型のトロイダル変速機構から構成される。なお、第1および第2トロイダル変速ユニット10,20は同一構成であるので、対応する構成部材については下一桁および接尾符号が同一となるようにして示している。
【0020】
第1トロイダル変速ユニット10は、断面が半円状となる半ドーナッツ状の内面11aを有した第1入力ディスク11と、この内面11aに対して軸方向に対向するとともに断面が半円状となる半ドーナッツ状の内面12aを有した第1出力ディスク12と、第1入力および第1出力ディスク11,12の内面11a,12aに囲まれた第1キャビティ13内に配設され、これら内面11a,12aと当接した状態で挟持された一対の第1トラニオンアセンブリ15とから構成される。これら第1トラニオンアセンブリ15はパワーローラ15aを有して構成され、パワーローラ15aが内面11a,12aと当接した状態で挟持され、且つ第1トラニオンアセンブリ15の傾転揺動制御によりパワーローラ15aが傾転揺動される。なお、これら一対の第1トラニオンアセンブリ15は両ディスク11,12の回転軸を挟んで対向する位置、すなわち、第2回転中心軸O2を挟んで対称となる位置に配設されている。
【0021】
第1入力ディスク11および第1出力ディスク12は第2回転中心軸O2上に互いに対向して配設されており、第1入力ディスク11は第1入力ドリブンギヤ4と結合されており、これと一体回転する。一方、第1出力ディスク12は第2回転中心軸O2上に回転自在に配設され、第1出力ディスク12の外周には第1出力ディスクギヤ12bが形成されている。
【0022】
第2トロイダル変速ユニット20は、第1トロイダル変速ユニット10に対して軸方向左右対称となって構成されており、半ドーナッツ状の内面21aを有した第2入力ディスク21と、この内面21aに対して軸方向に対向するとともに半ドーナッツ状の内面22aを有した第2出力ディスク22と、これら内面21a,22aに囲まれた第2キャビティ23内に挟持された一対の第2トラニオンアセンブリ25とから構成される。これら第2トラニオンアセンブリ25はパワーローラ25aを有して構成され、パワーローラ25aが内面21a,22aと当接した状態で挟持され、且つ第2トラニオンアセンブリ25の傾転揺動制御によりパワーローラ25aが傾転揺動される。なお、これら一対の第2トラニオンアセンブリ25は両ディスク21,22の回転軸を挟んで対向する位置、すなわち、第2回転中心軸O2を挟んで対称となる位置に配設されている。
【0023】
両ディスク21,22は第2回転中心軸O2の上にこれと同軸に互いに対向して配設されており、第2入力ディスク21は連結シャフト16により第1入力ディスク11に結合されており、これと一体回転する。一方、第2出力ディスク22は連結シャフト16上に相対回転自在に配設され、且つ第1出力ディスク12と連結されて一体回転する。なお、第2出力ディスク22の外周に第1出力ディスクギヤ12bと同一歯数の第2出力ディスクギヤ22bが設けられており、第1および第2ディスクギヤ12b,22bはやま歯ギヤを構成している。
【0024】
トロイダル変速機構CVTにおける第1入力ドリブンギヤ4と反対側の端部(図1の左側端部)に押圧シリンダ26が取り付けられており、この押圧シリンダ26内に第2入力ディスク21が軸方向に摺動自在に嵌入されている。すなわち、第2入力ディスク21の左端部が押圧ピストンとして機能し、押圧シリンダ26内にローディング用油圧を作用させて第2入力ディスク21を右方(第2出力ディスク22の方)に押圧する。これにより、押圧力に対応する軸方向の力で、第1入出力ディスク11,12の間に第1トラニオンアセンブリ15(パワーローラ15a)を挟持し、第2入出力ディスク21,22の間に第2トラニオンアセンブリ25(パワーローラ25a)を挟持する。
【0025】
このような構成のトロイダル変速機構CVTにおける変速作動は、第1および第2トラニオンアセンブリ15,25によりパワーローラ15a,25aを傾転揺動させて行われる。パワーローラ15a,25aを傾転揺動させると、パワーローラ15a,25aと入力ディスク11,21との接点の位置および出力ディスク12,22との接点の位置が変動する。この結果、入力ディスク11,12が回転駆動されたときにパワーローラ15a,25aを介して回転される出力ディスク21,22の回転速度がパワーローラ15a,25aの傾転揺動に応じて無段階に変化する。
【0026】
このことから分かるように、トロイダル変速機構CVTにおいて、第1および第2トラニオンアセンブリ15,25によるパワーローラ15a,25aの傾転揺動制御により無段変速制御が行われる。このようにして、入力ディスク11,21の回転(第1入力ドリブンギヤ4の回転)が無段変速されて出力ディスク12,22に伝達されるのであるが、この出力ディスク12,22の外周に形成された第1および第2出力ディスクギヤ12b,22bは遊星歯車機構PGを構成するやま歯ギヤからなる連結ギヤ31に噛合し、変速された回転駆動力がこの連結ギヤ31に伝達される。
【0027】
遊星歯車機構PGは、図1から良く分かるように、第3回転中心軸O3上に回転自在に配設されたギヤボックス30内に第1および第2遊星歯車列G1,G2を並列に配設して構成される。第1遊星歯車列G1は、第3回転中心軸O3を回転中心として回転自在な第1サンギヤS1と、第3回転中心軸O3を回転中心として回転自在な第1キャリアC1と、第1キャリアC1により回転自在に支持されて第1サンギヤS1と噛合して第1サンギヤS1の周囲を公転する複数の第1ピニオンP1と、これら第1ピニオンP1の周囲を囲むように配設されて第1ピニオンP1と噛合するとともに第3回転中心軸O3を回転中心として回転自在な第1リングギヤR1とから構成される。第2遊星歯車列G2は、第3回転中心軸O3を回転中心として回転自在な第2サンギヤS2と、第3回転中心軸O3を回転中心として回転自在な第2キャリアC2と、第2キャリアC2により回転自在に支持されて第2サンギヤS2と噛合して第2サンギヤS2の周囲を公転する複数の第2ピニオンP2と、これら第2ピニオンP2の周囲を囲むように配設されて第2ピニオンP2と噛合するとともに第3回転中心軸O3を回転中心として回転自在な第2リングギヤR2とから構成される。
【0028】
この遊星歯車機構PGにおいて、第1サンギヤS1および第2リングギヤR2はともにギヤボックス30に一体結合されている。このため、ギヤボックス30、連結ギヤ31、第1サンギヤS1および第2リングギヤR2は一体回転する。また、第1リングギヤR1と第2キャリアC2とが連結されており、これらは一体回転する。そして、第1キャリアC1はIVTクラッチ40を介して第2入力ドリブンギヤ5と係脱自在に繋がっており、第2サンギヤS2はトルクスプリットクラッチ45を介して第2入力ドリブンギヤ5と係脱自在に繋がっている。また、第2キャリアC2は、第3回転中心軸O3上に回転自在に配設されたカウンターシャフト35と連結されている。
【0029】
カウンターシャフト35にはパーキングギヤ51および終減速ドライブギヤ52が固設されており、終減速ドライブギヤ52は、終減速機構FDを構成する終減速ドリブンギヤ53と噛合している。この終減速ドリブンギヤ53の回転はデフ機構54により左右アクスルシャフトを介して左右の前輪(図示せず)に伝達される。終減速ドリブンギヤ53に隣接するとともにこれに一体結合されて後輪出力ドライブギヤ55が設けられており、これがトランスファー機構TFの第5回転中心軸O5上に回転自在に配設された後輪出力ドリブンギヤ56と噛合している。この後輪出力ドリブンギヤ56と一体に繋がってベベルドライブギヤ57が設けられており、これと直交する回転軸を有するベベルドリブンギヤ58が噛合し、ベベルドリブンギヤ58と一体に繋がる後輪出力用プロペラシャフト59から後輪側に回転駆動力が出力される。すなわち、本例の変速機は四輪駆動車用として構成されている。
【0030】
以上のように、本実施形態に係るトロイダル無段変速機においては、第1入力ドライブおよびドリブンギヤ2,4と第2入力ドライブおよびドリブンギヤ3,5とに挟まれる軸方向間隔内に、第2回転中心軸O2上に位置してトロイダル変速機構CVTが配設されており、同時に、第3回転軸O3上に位置して遊星歯車機構PG、IVTクラッチ40およびトルクスプリットクラッチ45が配設されている。これにより軸方向寸法を小さくして、FF車用(もしくは四輪駆動車用)の小型コンパクトな無段変速機を構成している。
【0031】
以上の構成のトロイダル無段変速機の変速作動を図3の速度線図を参照して説明する。この速度線図において、S1,S2,C1,C2,R1,R2で示す縦線がそれぞれ第1および第2サンギヤS1,S2、第1および第2キャリアC1,C2、第1および第2リングギヤR1,R2の回転速度を示す。上述のように、第1サンギヤS1と第2リングギヤR2とは一体回転するため、同一の縦線上に位置し、その速度は第1サンギヤS1の記号を用いて示している。同様に、第1リングギヤR1と第2キャリアC2とは一体回転するため、同一の縦線上に位置し、その速度は第1リングギヤR1の記号を用いて示している。この線図に示す点S10,C10,R10,S20を繋ぐ横線が速度が零となることを示し、上方に向かって前進側、下方に向かって後進側速度を示す。なお、上記構造から分かるように、一体に繋がった第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転がカウンターシャフト35に伝達されて前後輪に伝達されるものであり、これらの回転を示す縦線R1,C2が出力回転速度に対応する。
【0032】
また、この速度線図において、第1遊星歯車列G1に係る各縦線S1,C1,R1の横方向の間隔寸法は、縦線S1と縦線C1との間隔a1および縦線C1と縦線R1との間隔b1の比(a1:b1)が第1サンギヤS1および第1リングギヤR1の歯数ZS1,ZR1の逆数の比に対応する。すなわち、(a1:b1=1/ZS1:1/ZR1)の関係となる。また、第2遊星歯車列G2に係る各縦線S2,C2,R2の横方向の間隔寸法は、縦線S2と縦線C2との間隔a2および縦線C2と縦線R2との間隔b2の比(a2:b2)が第2サンギヤS2および第2リングギヤR2の歯数ZS2,ZR2の逆数の比に対応する。すなわち、(a2:b2=1/ZS2:1/ZR2)の関係となる。
【0033】
上記トロイダル無段変速機を有した車両において、運転席に設けられたシフトレバーをNもしくはPレンジ位置に設定したときには、IVTクラッチ40およびトルクスプリットクラッチ45がともにオフにされる。これにより、第2入力ドリブンギヤ5から第1キャリアC1および第2サンギヤS2への回転駆動力伝達は遮断されてこれらは自由回転状態となる。一方、ギヤボックス30およびこれと一体回転する第1キャリアC1および第2リングギヤR2はトロイダル変速機構CVTにより変速された回転駆動力を受けて回転されるが、第1キャリアC1および第2サンギヤS2は自由回転状態であるので、カウンターシャフト35への回転駆動力伝達はなされず、ニュートラル状態となる。
【0034】
次に、停車状態からシフトレバーをDレンジ位置に設定したときにはまずIVTクラッチ40が係合される。これにより、エンジン回転が第2入力ドライブおよびドリブンギヤ3,5からIVTクラッチ40を介して第1キャリアC1に伝達される。これにより第1キャリアC1は、第2入力ドライブおよびドリブンギヤ3,5のギヤ比により決まるエンジン回転に対応した回転速度(点C11で示す回転速度)となる。このときに第1サンギヤS1(およびこれと一体に繋がった第2リングギヤR2およびギヤボックス30)の回転が点S12の回転となるようにトロイダル変速機構CVTの変速比を設定すると、第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転(出力回転)は点R10で示す回転、すなわち、静止状態となり、車両は停止状態で保持される。
【0035】
この状態から、トロイダル変速機構CVTの変速比を最大変速比側に変化させて第1サンギヤS1および第2リングギヤR2(ギヤボックス30)の回転を点S12から点S11(トロイダル変速機構CVTの変速比が最大変速比となる点)まで減少させると、第1キャリアC1の回転は点C11のままで第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転(出力回転)が点R11まで上昇する変速制御となる。これにより、車両の発進制御およびLOW変速制御が行われる(これをIVTモードと称する)。なお、このようにトロイダル変速機構CVTの変速比が最大変速比となって出力回転が点R11まで上昇した状態では、第1および第2サンギヤS1,S1、キャリアC1,C2およびリングギヤR1,R2が等速回転する。
【0036】
この状態まで変速されると、IVTクラッチ40は解放され、トルクスプリットクラッチ45が係合されてモード切替が行われる。この結果、第2入力ドリブンギヤ5から第1キャリアC1への回転駆動力は伝達されなくなり、代わりに第2サンギヤS2に回転駆動力が伝達され、第2サンギヤS2は、第2入力ドライブおよびドリブンギヤ3,5のギヤ比により決まるエンジン回転に対応した点S21で示す回転速度で回転される。
【0037】
この後に、トロイダル変速機構CVTの変速比を変化させて第1サンギヤS1および第2リングギヤR2(ギヤボックス30)の回転を点S11から点S13(トロイダル変速機構CVTの変速比が最小変速比となる点)まで上昇させると、第2サンギヤS2の回転は点S21のままで第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転(出力回転)が点R12で示す最高速度変速比(OD変速比)まで上昇する変速制御となる(これをトルクスプリットモードと称する)。
【0038】
以上のようにして、カウンターシャフト35に繋がる第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転(出力回転)を点R10で示す零の状態から、点R11までIVTクラッチ40を用いたIVTモードでの無段階変速が行われ、さらに、点R11から点R12までトルクスプリットクラッチ45を用いたトルクスプリットモードでの無段階変速が行われる。このときに、IVTモードからトルクスプリットモードへのモード切替は、第1および第2サンギヤS1,S1、キャリアC1,C2およびリングギヤR1,R2が等速回転となり、第1サンギヤS1および第2リングギヤR2(ギヤボックス30)の回転が最小となるとき、すなわちトロイダル変速機構CVTが最大減速比近傍となるときに行われ、トータルとしての変速レシオレンジを大きくしている。
【0039】
なお、IVTクラッチ40を係合して、第1キャリアC1の回転が点C11となり、第1サンギヤS1および第2リングギヤR2(ギヤボックス30)の回転が点S12の回転となるようにトロイダル変速機構CVTの変速比を設定して第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転(出力回転)を点R10で示すように静止させた状態から、第1サンギヤS1および第2リングギヤR2(ギヤボックス30)の回転を点S13(トロイダル変速機構CVTが最小変速比となる点)まで上昇させると、第1リングギヤR1および第2キャリアC2の回転(出力回転)の回転は上記とは逆方向に点R13まで上昇するが、これによりリバース方向への無段変速制御が行われる。
【0040】
以上説明したトロイダル無段変速機においては、トロイダル変速機構CVTにより変速された回転駆動力を受けるギヤボックス30内に第1および第2遊星歯車列G1,G2を並列に配設し、このギヤボックス30に隣接してIVTクラッチ40およびトルクスプリットクラッチ45を同軸上に配設しているため、変速機全体の軸方向寸法を抑えて全体を小型コンパクト化することができる。また、変速機入力シャフト1の一端側に第1入力ドライブおよびドリブンギヤ2,4を配設してトロイダル変速機構CVTへの回転入力を行い、変速機入力シャフト1の他端側に第2入力ドライブおよびドリブンギヤ3,5を配設して遊星歯車機構PGへの回転入力を行うようになっているため、トロイダル変速機構CVTの軸方向位置と遊星歯車機構PGの軸方向位置との設定自由度が大きく、IVTクラッチ40およびトルクスプリットクラッチ45を遊星歯車機構PGと同軸上にコンパクトに配設することもできる。
【0041】
また、第1入力ドライブおよびドリブンギヤ2,4はエンジン回転を増速してトロイダル変速機構CVTに伝達するため、トロイダル変速機構CVTの入力トルクは小さくなり、これを小型コンパクト化することができる。
【0042】
さらに、遊星歯車機構PGにおいて、トロイダル変速機構CVTからの出力回転をギヤボックス30に伝達し、第2入力ドライブおよびドリブンギヤ2,4からの回転をIVTクラッチ40およびトルクスプリットクラッチ45を介して第1キャリアC1および第2サンギヤS2のいずれかに伝達し、これらを遊星歯車機構PGにより集合させてカウンターシャフト35に出力するというシンプルな伝達機構構成であり、伝達効率が高い。また、遊星歯車機構PGを構成するサンギヤ、キャリアおよびリングギヤは、前進側変速時においてモード切換時にも回転方向が反転することがなく、スムーズな変速制御となる。
【0043】
図2に示すように、このトロイダル無段変速機においては、第1回転中心軸O1を有する変速機入力シャフト1の前やや下方に第2回転中心軸O2を有するトロイダル変速機構CVTを配設し、第3回転中心軸O3を有する遊星歯車機構PGを第1回転中心軸O1の後下方で、第2回転中心軸O2よりやや下方に配設している。さらに、第4回転中心軸O4を第3回転中心軸O3の後方に配設し、第5回転中心軸O5を第4回転中心軸O4の後下方に配設している。なお、図3において、矢印F,R,U,Dはそれぞれ、車両前方、後方、上方、下方を示している。
【0044】
上記のような軸配列構成を採用することにより、第1〜第3回転中心軸O1〜O3によりそれぞれ噛合接続されたギヤ駆動系を持つことができる三角形配置とすることができる。第2回転中心軸O2にはトロイダル変速機構CVTが位置するので、第1回転中心軸O1が第2回転中心軸O2にできるかぎり近づくようにするにはトラニオンアセンブリ15,25のパワーローラ15a,25aを傾転揺動させるための油圧制御装置17は第1回転中心軸O1と反対側すなわち前方側となり、トラニオンアセンブリ15,25は水平方向に延びて配設されるようになる。また、三角形配置となる第1〜第3回転中心軸O1〜O3の下方にオイルストレーナを有したオイル吸入口が設けられ、上方にその他の制御装置が配設される。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、変速機入力部材と、トロイダル変速機構と、遊星歯車機構とを備え、トロイダル変速機構の入力ディスクが変速機入力部材と対応して回転するように連結され、遊星歯車機構は、同一軸上に並列に且つ回転自在に配列された第1および第2サンギヤ、第1および第2ピニオンギヤ、第1および第2キャリア、並びに第1及び第2リングギヤを有して構成され、さらに、変速機入力部材の回転を第1キャリアおよび第2サンギヤに伝達する回転伝達経路中に配設された第1および第2クラッチと、第2キャリアに連結されて出力回転を取り出す変速機出力部材とを備え、第2リングギヤが出力ディスクと対応して回転するように連結され、遊星歯車機構において、第1サンギヤが第2リングギヤに連結され、第1リングギヤが第2キャリアに連結され、第1クラッチおよび第2クラッチが、遊星歯車機構と同軸上に隣接して配設されており、このように無段変速機を構成することにより、トロイダル変速機構と遊星歯車機構とを第1及び第2クラッチにより係脱自在に連結してなる小型・コンパクトな構成で、従来には無い新規な構成とすることができる。
【0046】
なお、上記の構成の無段変速機において、変速機入力部材と入力ディスクとが増速機構を介して連結され、駆動源からの回転が増速機構により増速されて入力ディスクに伝達されるように構成されているのが好ましい。このように構成すれば、駆動源からの回転トルクより小さなトルクがトロイダル変速機構に入力されることになり、トロイダル変速機構の必要容量が小さくなってこれを小型・コンパクト化することができる。
【0047】
また、上記の構成の無段変速機において、変速機入力部材が駆動源の出力軸に連結された入力シャフトからなり、入力シャフトの第1回転中心軸と、トロイダル変速機構の第2回転中心軸と、遊星歯車機構の第3回転中心軸とが互いに所定距離をおいて平行に延びており、入力シャフトの回転を入力ディスクに伝達する第1ドライブおよびドリブンギヤと、入力シャフトの回転をトロイダル変速機構に伝達する第2ドライブおよびドリブンギヤとに挟まれる軸方向間隔内に、第2回転中心軸上に位置するトロイダル変速機構と、第3回転軸上に位置する遊星歯車機構および第1および第2クラッチとが配設されるように構成しても良い。このように構成すれば、トロイダル変速機構への回転入力位置と遊星歯車機構への回転入力位置との設定の自由度が大きくでき、各機構の配置を適切化して変速機全体を小型コンパクト化することが容易となる。特に、上記のように第1ドライブおよびドリブンギヤと第2ドライブおよびドリブンギヤとに挟まれる軸方向間隔内に、第2回転中心軸上に位置する前記トロイダル変速機構と、第3回転軸上に位置する遊星歯車機構および第1および第2クラッチとが配設されるように構成すれば、変速機の軸方向寸法を短くして変速機を小型コンパクト化することができる。
【0048】
さらに、上記無段変速機において、第1クラッチを係合させて第1キャリアを変速機入力部材に対応して回転させるようにした状態において、トロイダル変速機構を所定変速比に設定すると第2キャリアの回転が零となり、トロイダル変速機構を所定変速比から最大変速比まで変速すると第2キャリアが第1キャリアと等速回転するまで前進方向に増速され、トロイダル変速機構を所定変速比から最小変速比まで変速すると第2キャリアが後進方向に増速されるように構成し、第1クラッチを係合させてトロイダル変速機構を最大変速比まで変速した後、第1クラッチを解放させて第2クラッチを係合させ、トロイダル変速機構を最大変速比から最小変速比まで変速すると第2キャリアが前進方向に最高速回転まで増速されるように構成するのが好ましい。
【0049】
このように構成すれば、第1クラッチを係合させた状態でトロイダル変速機構を所定変速比に設定して車両停止状態(ニュートラル状態)を作り出し、この状態からトロイダル変速機構を最小変速比に向かって変速することにより後進制御を行うことができ、逆に最大変速比に向かって変速することにより発進制御およびLOW変速制御を行うことができる。さらに、LOW変速制御を行ってトロイダル変速機構を最大変速比まで変速すると、第1キャリアと第2キャリアを含め全ての回転要素が等速回転するので、第1クラッチを解放して第2クラッチを係合し、トロイダル変速機構を最小変速比まで変速すると、最高速レシオまでの変速制御を行うことができる。これにより、比較的シンプルな制御により大きなトータル変速レシオ範囲での変速制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトロイダル無段変速機の動力伝達経路構成を示すスケルトン図である。
【図2】上記トロイダル無段変速機の軸配置構成を示す側面概略図である。
【図3】上記トロイダル無段変速機の変速作動を説明する速度線図である。
【符号の説明】
1 変速機入力シャフト
2 第1入力ドライブギヤ
3 第2入力ドライブギヤ
4 第1入力ドリブンギヤ
5 第2入力ドリブンギヤ
11,21 入力ディスク
12,22 出力ディスク
15,25 トラニオンアセンブリ
15a,25a パワーローラ
30 ギヤボックス
35 カウンターシャフト
40 IVTクラッチ
45 トルクスプリットクラッチ
CVT トロイダル変速機構
PG 遊星歯車機構
S1,S2 第1および第2サンギヤ
P1,P2 第1および第2ピニオンギヤ
C1,C2 第1および第2キャリア
R1,R2 第1および第2リングギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a toroidal device provided with a toroidal transmission mechanism configured to control the tilting of a power roller sandwiched between an input disk and an output disk to continuously change the rotation of the input disk and to transmit the rotation to the output disk. It relates to a continuously variable transmission. The present invention particularly relates to a toroidal continuously variable transmission configured by combining a planetary gear mechanism with a toroidal transmission mechanism.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Toroidal transmission mechanisms have been known in the art, and are capable of performing stepless and smooth transmission. Therefore, their use in transmissions of automobiles and the like have been studied, and some of them have been put into practical use. However, since the range in which the continuously variable transmission can be performed cannot be made very wide with only the toroidal transmission mechanism, the transmission range is expanded by using a gear transmission mechanism (for example, a planetary gear mechanism) as the toroidal transmission mechanism and used for a transmission of an automobile. It has also been proposed to be able to do this (for example, see Patent Documents 1 to 4).
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 3254605 [Patent Document 2] Japanese Patent No. 2778038 [Patent Document 3] Japanese Patent No. 2717659 [Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-267106 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
By combining the toroidal transmission mechanism and the planetary gear mechanism in this manner, the transmission range can be expanded. However, there is a problem that the internal configuration of the transmission is easily complicated and the transmission is easily enlarged. As for the continuously variable transmissions disclosed in Patent Documents 1 to 4, various continuously variable transmissions having a configuration in which a toroidal transmission mechanism and a planetary gear mechanism are combined have been proposed. There is a demand for a continuously variable transmission that has advantages and disadvantages, such as an increase in size, and is as compact and simple as possible.
[0005]
For example, in the case of the continuously variable transmission disclosed in Patent Document 1, a full toroidal type continuously variable transmission mechanism is used, but in this case, the diameter of the input / output disk is increased and the radial dimension is likely to be increased. . Also, an input driven gear is sandwiched between two sets of toroidal units, and an input drive gear rotated by receiving driving force from the engine meshes with this input driven gear to transmit rotational driving force from the engine to the toroidal transmission mechanism. However, there is a problem that the axial dimension of the toroidal transmission mechanism is increased by the width dimension of the input driven gear. If two sets of toroidal units are arranged so that the input disks are adjacent to each other, and an input driven gear is formed on the outer periphery of the input disk, the axial dimension can be reduced. However, in this case, the diameter of the input driven gear increases, the rotation of the input drive gear is reduced and transmitted to the toroidal transmission mechanism, and the torque input to the toroidal transmission mechanism increases, and the toroidal transmission mechanism increases. However, there is a possibility that a problem such as a decrease in strength and durability of the steel sheet may occur. Although it is possible to increase the size of the toroidal transmission mechanism so as to be able to cope with a large input torque, there is a problem that the size of the continuously variable transmission increases in this case.
[0006]
Further, in the continuously variable transmission described in Patent Literature 1, the toroidal transmission mechanism and the planetary gear mechanism are arranged coaxially, and the radial dimension can be suppressed, but the axial dimension increases. For this reason, it is suitable for vehicles with a long transmission space in front and rear, such as front engine rear drive vehicles (FR vehicles), but with the engine placed horizontally, such as front engine front drive vehicles (FF vehicles). There is a problem that it is difficult to apply the present invention to a vehicle in which a transmission is disposed next to the transmission.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a continuously variable transmission that is small and compact, and has a configuration that can be adapted to an FF vehicle.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve such an object, the continuously variable transmission according to the present invention includes a transmission input member (for example, the transmission input shaft 1 in the embodiment) that is rotationally driven by receiving a rotational driving force from a driving source, The vehicle includes a toroidal speed change mechanism and a planetary gear mechanism. The toroidal transmission mechanism is configured such that a power roller is sandwiched between an input disk and an output disk, and is configured to control the tilting of the power roller to continuously change the rotation of the input disk and transmit the rotation to the output disk. , The input disk is connected to rotate in correspondence with the transmission input member. Further, the planetary gear mechanism is located around the first and second sun gears and the first and second sun gears arranged in parallel and rotatably on the same axis, and meshes with the first and second sun gears. First and second carriers rotatably disposed on the same axis as the first and second sun gears and rotatably supporting the first and second pinion gears, and first and second sun gears The first and second pinion gears are rotatably disposed on the same axis as the first and second pinion gears. The continuously variable transmission further includes a first clutch (for example, the
[0009]
By configuring the continuously variable transmission as described above, a small and compact configuration in which the toroidal transmission mechanism and the planetary gear mechanism are detachably connected by the first and second clutches, which is a new and unprecedented configuration. Configuration.
[0010]
In the continuously variable transmission having the above configuration, the transmission input member and the input disk are connected via the speed increasing mechanism, and the rotation from the drive source is speed increased by the speed increasing mechanism and transmitted to the input disk. It is preferable that it is comprised as follows. With this configuration, a torque smaller than the rotational torque from the drive source is input to the toroidal transmission mechanism, and the required capacity of the toroidal transmission mechanism is reduced, so that the size and size of the toroidal transmission mechanism can be reduced.
[0011]
Further, in the continuously variable transmission having the above-described configuration, the transmission input member includes an input shaft connected to the output shaft of the drive source, and a first rotation center shaft serving as a rotation center of the input shaft, and a rotation of the toroidal transmission mechanism. A second rotation center axis serving as a center and a third rotation center axis serving as a rotation center of the planetary gear mechanism extend in parallel at a predetermined distance from each other, and a first input drive gear fixed on an input shaft is provided. The rotation of the input shaft is transmitted to the input disk by being connected to the input disk and meshing with the first driven gear positioned on the second rotation center axis, and the second input fixed on the input shaft. The drive gear is connected to the input side members of the first and second clutches and meshes with the second driven gear located on the third rotation center axis to rotate the input shaft between the first and second clutches. The toroidal transmission mechanism configured to be transmitted to the input side member of the clutch and positioned on the second rotation center axis within an axial interval between the first drive and the driven gear and the second drive and the driven gear; The planetary gear mechanism and the first and second clutches located on the third rotating shaft may be arranged.
[0012]
According to this structure, the degree of freedom in setting the rotation input position to the toroidal transmission mechanism and the rotation input position to the planetary gear mechanism can be increased, and the arrangement of each mechanism is made appropriate to reduce the size of the entire transmission. It becomes easier. Particularly, the toroidal transmission mechanism located on the second rotation center axis and the third rotation axis are located within the axial distance between the first drive and driven gear and the second drive and driven gear as described above. If the planetary gear mechanism and the first and second clutches are arranged, the transmission can be reduced in size in the axial direction and the transmission can be reduced in size and size.
[0013]
Further, in the above-described continuously variable transmission, when the first clutch is engaged and the first carrier is rotated corresponding to the transmission input member, the second carrier is set to a predetermined gear ratio by setting the toroidal transmission mechanism to a predetermined gear ratio. When the rotation of the toroidal transmission mechanism becomes zero and the toroidal transmission mechanism is shifted from the predetermined transmission ratio to the maximum transmission ratio, the speed of the second carrier is increased in the forward direction until the second carrier rotates at the same speed as the first carrier, and the toroidal transmission mechanism is shifted from the predetermined transmission ratio to the minimum speed. When the gear ratio is changed to the maximum gear ratio, the second carrier is increased in the reverse direction. After the first clutch is engaged to shift the toroidal transmission mechanism to the maximum gear ratio, the first clutch is released and the second clutch is released. And when the toroidal transmission mechanism is shifted from the maximum transmission ratio to the minimum transmission ratio, the second carrier is increased in speed in the forward direction to the highest rotation speed. It is preferred.
[0014]
With this configuration, the vehicle is stopped (neutral state) by setting the toroidal transmission mechanism to a predetermined speed ratio with the first clutch engaged, and from this state the toroidal transmission mechanism is moved to the minimum speed ratio. The reverse control can be performed by shifting the gears, and conversely, the start control and the LOW shift control can be performed by shifting the gears toward the maximum gear ratio. Further, when the LOW shift control is performed to shift the toroidal transmission mechanism to the maximum speed ratio, the first carrier and the second carrier rotate at a constant speed, and the remaining rotating elements (sun gear, carrier, ring gear) also rotate at a constant speed. When the first clutch is disengaged and the second clutch is engaged to shift the toroidal transmission mechanism to the minimum transmission ratio, it is possible to perform the transmission control up to the highest speed ratio. Thus, shift control in a large total shift ratio range can be performed by relatively simple control.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a power transmission path configuration of a toroidal continuously variable transmission of a torque split type to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows a shaft arrangement thereof. The continuously variable transmission includes a toroidal transmission mechanism CVT, a planetary gear mechanism PG, a final reduction mechanism FD, and a rear wheel transfer mechanism TF. The continuously variable transmission includes a transmission input shaft 1 connected to an output shaft of an engine (not shown) as a driving source via a torsional damper TD, and the rotational driving force of the engine transmitted to the transmission input shaft 1 Is transmitted to the output side (for example, drive wheels). The transmission input shaft 1 is rotatably supported by a transmission housing. A first
[0016]
The first
[0017]
The second input drive gear 3 meshes with a second input driven
[0018]
Further, the output disk gears 12b and 22b of the toroidal transmission mechanism CVT mesh with the
[0019]
First, the toroidal transmission mechanism CVT constituting the above-described continuously variable transmission will be described. The toroidal transmission mechanism CVT includes first and second
[0020]
The first
[0021]
The
[0022]
The second
[0023]
The two
[0024]
A
[0025]
The shifting operation in the toroidal transmission mechanism CVT having such a configuration is performed by tilting and swinging the
[0026]
As can be seen from this, in the toroidal speed change mechanism CVT, the stepless speed change control is performed by the tilt and swing control of the
[0027]
1, the planetary gear mechanism PG includes first and second planetary gear trains G1 and G2 arranged in parallel in a
[0028]
In this planetary gear mechanism PG, the first sun gear S1 and the second ring gear R2 are both integrally connected to the
[0029]
A
[0030]
As described above, in the toroidal continuously variable transmission according to the present embodiment, the second rotation is performed within the axial interval between the first input drive and driven
[0031]
The shift operation of the toroidal continuously variable transmission having the above configuration will be described with reference to the speed diagram of FIG. In this velocity diagram, vertical lines indicated by S1, S2, C1, C2, R1, R2 are first and second sun gears S1, S2, first and second carriers C1, C2, and first and second ring gear R1, respectively. , R2. As described above, since the first sun gear S1 and the second ring gear R2 rotate integrally, they are located on the same vertical line, and their speeds are indicated using the symbol of the first sun gear S1. Similarly, since the first ring gear R1 and the second carrier C2 rotate integrally, they are located on the same vertical line, and the speed is indicated by using the symbol of the first ring gear R1. A horizontal line connecting points S10, C10, R10, and S20 shown in the diagram indicates that the speed becomes zero, and indicates a forward speed toward the upper side and a reverse speed toward the lower side. As can be seen from the above structure, the rotations of the first ring gear R1 and the second carrier C2 connected together are transmitted to the
[0032]
In this velocity diagram, the horizontal spacing between the vertical lines S1, C1, and R1 according to the first planetary gear train G1 is the distance a1 between the vertical line S1 and the vertical line C1, and the vertical line C1 and the vertical line. The ratio of the interval b1 to R1 (a1: b1) corresponds to the ratio of the reciprocal of the number of teeth Z S1 and Z R1 of the first sun gear S1 and the first ring gear R1. That is, the relationship is (a1: b1 = 1 / Z S1 : 1 / Z R1 ). The horizontal spacing between the vertical lines S2, C2, and R2 of the second planetary gear train G2 is determined by the distance a2 between the vertical line S2 and the vertical line C2 and the distance b2 between the vertical line C2 and the vertical line R2. The ratio (a2: b2) corresponds to the ratio of the reciprocals of the number of teeth Z S2 and Z R2 of the second sun gear S2 and the second ring gear R2. That is, the relationship is (a2: b2 = 1 / Z S2 : 1 / Z R2 ).
[0033]
In the vehicle having the toroidal continuously variable transmission, when the shift lever provided in the driver's seat is set to the N or P range position, both the
[0034]
Next, when the shift lever is set to the D range position from the stopped state, first, the
[0035]
From this state, the speed ratio of the toroidal speed change mechanism CVT is changed to the maximum speed ratio side to rotate the first sun gear S1 and the second ring gear R2 (gear box 30) from the point S12 to the point S11 (the speed ratio of the toroidal speed change mechanism CVT). When the first carrier C1 is rotated to the maximum gear ratio, the rotation of the first carrier C1 remains at the point C11 and the rotation (output rotation) of the first ring gear R1 and the second carrier C2 increases to the point R11. . As a result, the vehicle start control and the LOW shift control are performed (this is referred to as an IVT mode). In this state, when the speed ratio of the toroidal speed change mechanism CVT reaches the maximum speed ratio and the output rotation increases to the point R11, the first and second sun gears S1 and S1, the carriers C1 and C2, and the ring gears R1 and R2 are rotated. It rotates at a constant speed.
[0036]
When the gear is shifted to this state, the
[0037]
Thereafter, the speed ratio of the toroidal speed change mechanism CVT is changed to change the rotation of the first sun gear S1 and the second ring gear R2 (gear box 30) from the point S11 to the point S13 (the speed ratio of the toroidal speed change mechanism CVT becomes the minimum speed ratio). ), The rotation of the first ring gear R1 and the second carrier C2 (output rotation) increases to the maximum speed gear ratio (OD gear ratio) indicated by the point R12 while the rotation of the second sun gear S2 remains at the point S21. (This is referred to as a torque split mode).
[0038]
As described above, the rotation (output rotation) of the first ring gear R1 and the second carrier C2 connected to the
[0039]
The toroidal transmission mechanism is configured such that the
[0040]
In the toroidal continuously variable transmission described above, the first and second planetary gear trains G1 and G2 are arranged in parallel in the
[0041]
Further, since the first input drive and the driven
[0042]
Further, in the planetary gear mechanism PG, the output rotation from the toroidal transmission mechanism CVT is transmitted to the
[0043]
As shown in FIG. 2, in this toroidal continuously variable transmission, a toroidal speed change mechanism CVT having a second rotation center axis O2 is disposed slightly below a transmission input shaft 1 having a first rotation center axis O1. The planetary gear mechanism PG having the third rotation center axis O3 is disposed below the first rotation center axis O1 and slightly below the second rotation center axis O2. Further, the fourth rotation center axis O4 is provided behind the third rotation center axis O3, and the fifth rotation center axis O5 is provided below and behind the fourth rotation center axis O4. In FIG. 3, arrows F, R, U, and D indicate the front, rear, upper, and lower portions of the vehicle, respectively.
[0044]
By employing the above-described shaft arrangement configuration, a triangular arrangement can be provided in which a gear drive system meshed and connected by the first to third rotation center axes O1 to O3 can be provided. Since the toroidal transmission mechanism CVT is located on the second rotation center axis O2, the
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the transmission input member, the toroidal transmission mechanism, and the planetary gear mechanism are provided, and the input disk of the toroidal transmission mechanism is connected to rotate in correspondence with the transmission input member. The planetary gear mechanism has first and second sun gears, first and second pinion gears, first and second carriers, and first and second ring gears that are arranged on the same axis in parallel and rotatably. And a first and a second clutch disposed in a rotation transmission path for transmitting the rotation of the transmission input member to the first carrier and the second sun gear; and an output rotation coupled to the second carrier. A second ring gear is rotatably connected to the output disk, and a first sun gear is connected to the second ring gear in the planetary gear mechanism. , The first ring gear is connected to the second carrier, and the first clutch and the second clutch are disposed coaxially adjacent to the planetary gear mechanism. By configuring the continuously variable transmission as described above, With a small and compact configuration in which the toroidal transmission mechanism and the planetary gear mechanism are removably connected by the first and second clutches, a new configuration that has never been provided before can be provided.
[0046]
In the continuously variable transmission having the above configuration, the transmission input member and the input disk are connected via the speed increasing mechanism, and the rotation from the drive source is speed increased by the speed increasing mechanism and transmitted to the input disk. It is preferable that it is comprised as follows. With this configuration, a torque smaller than the rotational torque from the drive source is input to the toroidal transmission mechanism, and the required capacity of the toroidal transmission mechanism is reduced, so that the size and size of the toroidal transmission mechanism can be reduced.
[0047]
In the continuously variable transmission having the above configuration, the transmission input member includes an input shaft connected to the output shaft of the drive source, and the first rotation center axis of the input shaft and the second rotation center axis of the toroidal transmission mechanism. A first drive and driven gear for transmitting rotation of the input shaft to the input disk, and a toroidal transmission mechanism for transmitting rotation of the input shaft to the input disk. A toroidal transmission mechanism located on the second rotation center axis, a planetary gear mechanism located on the third rotation axis, and first and second clutches within an axial distance between the second drive and the driven gear that transmits the rotation May be arranged. According to this structure, the degree of freedom in setting the rotation input position to the toroidal transmission mechanism and the rotation input position to the planetary gear mechanism can be increased, and the arrangement of each mechanism is optimized to reduce the overall size of the transmission. It becomes easier. Particularly, the toroidal transmission mechanism located on the second rotation center axis and the third rotation axis are located within the axial distance between the first drive and driven gear and the second drive and driven gear as described above. If the planetary gear mechanism and the first and second clutches are arranged, the transmission can be reduced in size in the axial direction and the transmission can be reduced in size and size.
[0048]
Further, in the above-mentioned continuously variable transmission, when the first clutch is engaged to rotate the first carrier corresponding to the transmission input member, the second carrier is set when the toroidal transmission mechanism is set to a predetermined speed ratio. When the rotation of the toroidal transmission mechanism becomes zero and the toroidal transmission mechanism is shifted from the predetermined transmission ratio to the maximum transmission ratio, the speed of the second carrier is increased in the forward direction until the second carrier rotates at the same speed as the first carrier, and the toroidal transmission mechanism is shifted from the predetermined transmission ratio to the minimum speed. When the gear ratio is changed to the maximum gear ratio, the second carrier is increased in the reverse direction. After the first clutch is engaged to shift the toroidal transmission mechanism to the maximum gear ratio, the first clutch is released and the second clutch is released. And when the toroidal transmission mechanism is shifted from the maximum transmission ratio to the minimum transmission ratio, the second carrier is increased in speed in the forward direction to the highest rotation speed. It is preferred.
[0049]
With this configuration, the vehicle is stopped (neutral state) by setting the toroidal transmission mechanism to a predetermined speed ratio with the first clutch engaged, and from this state the toroidal transmission mechanism is moved to the minimum speed ratio. The reverse control can be performed by shifting the gears, and conversely, the start control and the LOW shift control can be performed by shifting the gears toward the maximum gear ratio. Further, when the toroidal transmission mechanism is shifted to the maximum speed ratio by performing the LOW shift control, all the rotating elements including the first carrier and the second carrier rotate at a constant speed, so that the first clutch is released and the second clutch is released. When the engagement is performed and the toroidal transmission mechanism is shifted to the minimum transmission ratio, transmission control up to the highest speed ratio can be performed. Thus, shift control in a large total shift ratio range can be performed by relatively simple control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a skeleton diagram showing a power transmission path configuration of a toroidal continuously variable transmission according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view showing a shaft arrangement of the toroidal continuously variable transmission.
FIG. 3 is a velocity diagram illustrating a shift operation of the toroidal continuously variable transmission.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
入力ディスクおよび出力ディスクの間にパワーローラを挟持して構成され、前記パワーローラを傾転制御して前記入力ディスクの回転を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するように構成され、前記入力ディスクが前記変速機入力部材と対応して回転するように連結されたトロイダル変速機構と、
同一軸上に並列に且つ回転自在に配列された第1および第2サンギヤ、前記第1および第2サンギヤの周囲に位置するとともに前記第1および第2サンギヤと噛合する第1および第2ピニオンギヤ、前記第1および第2サンギヤと同一軸上に回転自在に配設されるとともに前記第1および第2ピニオンギヤを回転自在に支持する第1および第2キャリア、並びに前記第1および第2サンギヤと同一軸上に回転自在に配設されるとともに前記第1及び第2ピニオンギヤと噛合する第1及び第2リングギヤを有して構成される遊星歯車機構と、
前記変速機入力部材の回転を前記第1キャリアに伝達する第1回転伝達経路中に配設された第1クラッチと、
前記変速機入力部材の回転を前記第2サンギヤに伝達する第2回転伝達経路中に配設された第2クラッチと、
前記第2キャリアに連結されて出力回転を取り出す変速機出力部材とを備え、
前記第2リングギヤが前記出力ディスクと対応して回転するように連結され、
前記遊星歯車機構において、前記第1サンギヤが前記第2リングギヤに連結され、前記第1リングギヤが前記第2キャリアに連結され、
前記第1クラッチおよび前記第2クラッチが、前記遊星歯車機構と同軸上に隣接して配設されていることを特徴とするトロイダル無段変速機。A transmission input member that is rotationally driven by receiving a rotational driving force from a driving source;
A power roller is sandwiched between an input disk and an output disk, and the power roller is tilted and controlled so that the rotation of the input disk is continuously variable and transmitted to the output disk. A toroidal transmission mechanism connected so that the input disk rotates corresponding to the transmission input member;
First and second sun gears arranged in parallel and rotatably on the same axis, first and second pinion gears located around the first and second sun gears and meshing with the first and second sun gears; First and second carriers rotatably disposed on the same axis as the first and second sun gears and rotatably supporting the first and second pinion gears, and the same as the first and second sun gears. A planetary gear mechanism rotatably disposed on a shaft and having first and second ring gears meshing with the first and second pinion gears;
A first clutch disposed in a first rotation transmission path for transmitting rotation of the transmission input member to the first carrier;
A second clutch disposed in a second rotation transmission path that transmits rotation of the transmission input member to the second sun gear;
A transmission output member connected to the second carrier to take out an output rotation,
The second ring gear is coupled to rotate in correspondence with the output disk,
In the planetary gear mechanism, the first sun gear is connected to the second ring gear, and the first ring gear is connected to the second carrier,
A toroidal continuously variable transmission, wherein the first clutch and the second clutch are disposed coaxially and adjacent to the planetary gear mechanism.
前記入力シャフト上に固定された第1入力ドライブギヤが、前記入力ディスクに連結されて配設されるとともに前記第2回転中心軸上に位置する第1ドリブンギヤと噛合して前記入力シャフトの回転が前記入力ディスクに伝達され、
前記入力シャフト上に固定された第2入力ドライブギヤが、前記第1および第2クラッチの入力側部材に連結されるとともに前記第3回転中心軸上に位置する第2ドリブンギヤと噛合して前記入力シャフトの回転が前記第1および第2クラッチの前記入力側部材に伝達されるように構成され、
前記第1ドライブおよびドリブンギヤと前記第2ドライブおよびドリブンギヤとに挟まれる軸方向間隔内に、前記第2回転中心軸上に位置する前記トロイダル変速機構と、前記第3回転軸上に位置する前記遊星歯車機構および前記第1および第2クラッチとが配設されていることを特徴とする請求項1もしくは2に記載のトロイダル無段変速機。The transmission input member includes an input shaft connected to an output shaft of the drive source, a first rotation center axis serving as a rotation center of the input shaft, and a second rotation center axis serving as a rotation center of the toroidal transmission mechanism. And a third rotation center axis serving as a rotation center of the planetary gear mechanism extends in parallel at a predetermined distance from each other,
A first input drive gear fixed on the input shaft is arranged in connection with the input disk, and meshes with a first driven gear located on the second rotation center axis to rotate the input shaft. Transmitted to the input disk,
A second input drive gear fixed on the input shaft is connected to input side members of the first and second clutches and meshes with a second driven gear located on the third rotation center axis to form the input drive gear. The rotation of the shaft is configured to be transmitted to the input side member of the first and second clutches,
The toroidal speed change mechanism located on the second rotation center axis within an axial interval between the first drive and driven gear and the second drive and driven gear, and the planet located on the third rotation axis 3. The toroidal continuously variable transmission according to claim 1, further comprising a gear mechanism and the first and second clutches.
前記第1クラッチを係合させて前記トロイダル変速機構を前記最大変速比まで変速した後、前記第1クラッチを解放させて前記第2クラッチを係合させて前記第2サンギヤを前記変速機入力部材に対応して回転させる状態とし、前記トロイダル変速機構を前記最大変速比から前記最小変速比まで変速すると前記第2キャリアが前進方向に最高速回転まで増速されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のトロイダル無段変速機。In a state where the first clutch is engaged and the first carrier is rotated corresponding to the transmission input member, when the toroidal transmission mechanism is set to a predetermined speed ratio, the rotation of the second carrier becomes zero. When the toroidal speed change mechanism is shifted from the predetermined speed ratio to the maximum speed ratio, the speed of the second carrier is increased in the forward direction until the second carrier rotates at the same speed as the first carrier, and the toroidal speed change mechanism is moved from the predetermined speed ratio to the predetermined speed ratio. When the gear is shifted to the minimum gear ratio, the speed of the second carrier is increased in the reverse direction,
After the first clutch is engaged and the toroidal transmission mechanism is shifted to the maximum speed ratio, the first clutch is released and the second clutch is engaged to connect the second sun gear to the transmission input member. The second carrier is configured to be rotated to the highest speed in the forward direction when the toroidal speed change mechanism is shifted from the maximum speed ratio to the minimum speed ratio. The toroidal continuously variable transmission according to claim 1, wherein:
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