JP2002227964A - 小型エンジン用変速機 - Google Patents
小型エンジン用変速機Info
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Abstract
広がり条件に適合するように、すべてのギア比を変え
る。 【解決手段】 第1動力経路を構成する流体機械式変速
ユニットと、第1動力経路と並列に第2動力経路を構成
する機械式動力変速ユニットとを含む小型エンジン用変
速機であって、機械式動力変速ユニットは、遊星キャリ
アを有する遊星ギアシステムであり、流体機械式変速ユ
ニットは前記機械式動力変速ユニットと連動し、エンジ
ン動力の変速機の平均流体動力の流れを低下させ、もっ
て作動効率を高めると共に出力速度のレンジを低下さ
せ、多数のモードを使用するために伝達動力を低減させ
て、変速機のフルトルクおよび速度レンジを達成できる
ようになっている。
Description
り詳細には、小型エンジン用変速機に関する。
に、自動変速機を備えていることが好ましい小型自動車
は多い。これら小型自動車として、ATV(全地形走行
車)、トラクター、ユーティリティ車両、および小型自
動車が挙げられる。
50馬力のエンジンを有し、コストを低くし、効率をよ
くし、制御性を良好にし、かつ長さを短くするという共
通の要求を有する。多くの自動車は、エンジンから変速
機へ動力を伝達しなければならず、前車軸と後車軸の双
方を駆動するものも多い。これらの自動車の一部におい
て、現在、エンジンと変速機とは、単一のパッケージに
一体化されている。
目的によって、必要な変速比の広がりの範囲は広くな
る。また、変速機の構造は、特定の自動車の設計に応じ
て変わる。これら問題は、いずれもコストの主な決定要
因となり得る。また、エンジンの速度には差があり、そ
のため、変速機の部品のサイズを定める上で影響があ
る。これらの違いを考慮すると、個々の自動車の容積
は、低コストの製造を可能にするのに、一般的に十分で
はない。
速度、出力速度、および変速比に適合するように、すべ
てのギア比を変えることができるようにした小型エンジ
ン用変速機を提供することにある。
速機の反対の端部へ至るように動力を伝達し、かつ出力
シャフトから、両端部または一方の端部に至るように動
力を伝達できるようにした小型エンジン用変速機を提供
することにある。
ギアを含む2つの流体ユニットと、流体リザーバおよび
クラッチシフト手段の組のための部品および位置を含む
センターハウジング部分を有し、変速機の各種の用途に
わたって共通する、変速機を有する小型自動車用変速機
を提供することにある。
プ、ハウジング、またはコントローラを含む1つまたは
複数のエンジン/変速機部品を共通的に利用し、これら
を一体化できるようにした小型自動車用変速機を提供す
ることにある。
以下の説明により、当業者には明らかとなると思う。
アプローチにより、自動車の各種の要求に適合すること
ができ、かつ自動車の所定の範囲にわたって、多くのキ
ーとなる変速機の部品を備え、異なる自動車の要求に対
して、基本ユニットを適合できるHMT(流体機械式変
速機)を提供するものである。
たは3モードのいずれかを、HMTに設けることができ
る。第3モードは、他の2つのモードとは変速比の範囲
が異なっている。この第3モードは、基本的な2モード
パッケージに、遊星ギアシステム、4つの連動する駆動
ギア、およびクラッチを増設することによって得られ
る。
平均動力の流れを低減させ、もって作動効率を高めるよ
うになっている機械式動力伝達経路と並列流体変速動力
経路を有することを特徴としている。機械式動力経路
は、変速機の入力端または出力端のいずれかにおいて、
動力流を合計するよう働く遊星ギアセット、すなわちシ
ステムを一般に備えている。
出力速度のレンジ、またはトルク比は低減し、伝達され
る流体の動力を低減することができるようになってい
る。これによって、変速機のフルトルク、および速度レ
ンジを得るために、多数のレンジまたはモードが必要と
なっている。多数のモードの効果は、効率を改善し、時
にはコストを低減することにある。
ク比の大きさは、効率およびコストの外に、HSTのサ
イズに対する入力動力の容量に影響を与えている。トル
ク比がより小さくなっているため、同じサイズの流体ユ
モードの数を、より多数とし、より小さいモード比、ま
たはより大きい変速比のいずれか、または双方を得るこ
とが可能であることは明らかである。これらの関係によ
り、入力、変速比レンジ、および効率に対する多数の市
場のニーズを満たすことができる汎用性のある構成が得
られる。
モードのうちの1つ以上を流体式とすることができる。
すなわち始動レンジ、換言するとモード1を備えない流
体式にすることができる。
を再使用し、かつ異なる機械式部品にクラッチ操作させ
ることによって得られる。モードが流体機械式である場
合、機械部品は遊星ギアシステムとなる。モードは、通
常、速度またはトルク伝達を連続的とするために、シフ
ト中に変速比の変化が生じないようにされている。更
に、流体変速機は、正のフル変位位置から、中心を通っ
て負のフル変位位置まで、ストローク移動され、入力さ
れた流体動力をフルに利用するようになっている。
の流れを反転することによって、モードのシフトを行わ
なければならず、スムーズで連続したシフトを達成する
には、損失動力の反転を考慮しなければならない。シフ
トを行う際には、モードの速度/トルク比を、他のモー
ドから独立して選択するべき場合、他の任意のモードと
は、別個の遊星要素を使用しなければならない。
示す。このポンプは、チェックバルブ65−1および6
5−2を介して、HST51へオイルを供給し、かつシ
フトバルブ53および155へオイルを供給するように
なっている。またポンプ69は、低圧潤滑オイルを、レ
リーフバルブ64を通過させた後にエンジンと変速機の
双方に供給するようにもなっている。
51上のいずれかに設けることができるし、また、所望
により、部品ごとに1つのポンプを設けてもよい。
51の双方から信号を受信し、エンジンコントローラ6
1、変速機コントローラ62、ループクロスポートバル
ブ56およびシフトバルブ53および167へ制御信号
を送る。エンジンと変速機の双方は、所望する場合、別
個のコントローラを有することができるが、所定の統合
された制御機能を達成するには、信号の伝送が必要であ
る。これについては、米国特許第5,560,203号を参照さ
れたい。
モードHMTが示されている。
ドの流体機械式変速機(HMT)を示している。ここで
は、流体変速機51、機械式クラッチ20を備えるジャ
ックシャフト46、遊星ギアシステム49および出力シ
ャフト50を備えている。
ット)に作動的に接続された固定された斜板制御装置
(Fユニット)を備えている。このHMTは、クラッチ
20が位置Aにあるとき、流体作動モードでスタートす
る。この位置では、スライダー24内のタングは、ギア
17を延長部のスロット22に駆動自在に係合してい
る。
ら、ギアセット9/6を経て、HST51から、またギ
アセット17/11を経て、ジャックシャフト46か
ら、出力シャフト50へ動力が伝達される。
システム49を介して、動力を伝達しなければならな
い。これを行うには、クラッチ20は位置Bに位置しな
ければならない。
によってシフトシーケンスが開始される。このシーケン
スの開始は、斜板位置センサー55−1のようなVユニ
ット37からの変位信号によって行うことが好ましい
が、VユニットおよびFユニットの速度信号、および圧
力信号によっても行うことができる。このときに、クラ
ッチ20は、あらかじめ同期した速度で、スライダー2
4とタング24−2とを係合させ、ギア18とスロット
23とを係合させ、(同じ変位ユニットを仮定した場
合)Fユニット36は、Vユニット37よりも低速で作
動する。速度差の大きさは、伝達される動力、および変
速機51のサイズに応じて決まるが、一般に、15%よ
りも小さい。
に、動力の伝達、およびエンジン速度が速くなる傾向を
防止するコントローラ61を介して、エンジン1への燃
料の供給を即座に停止する。
により変速機内の動力源から外れる。シリンダ52は、
スロット22からタング24−1を外すように、ヨーク
56およびスライダー24を移動させる。
36はモータとして働き、ライン43内のループ圧力の
低下によってクラッチ20が切られるとすぐに、Fユニ
ット36の速度をVユニット37の速度とほぼ等しくす
ることができる。
ン43内のループ圧力が低くなった後に、制御装置63
はクロスポートバルブ56を係合させ、小さい圧力低下
の状態で、ループの間の流量差を可能にし、更にFユニ
ット36とVユニット37との間の速度差を可能にす
る。
リンダ52と共に、更にスライダー24を移動させるこ
とにより、クラッチ20を係合させ、位置Bにする。こ
れによって、タング24−2とスロット23とが係合
し、ギアセット18/19のドライブが可能となる。タ
ング24−2とスロット23との間には速度差がある
が、小さい速度差、および小さい動力条件で係合がなさ
れる。
後、ポンプとして作動しなければならないので、Fユニ
ット36を+同期値までスピードアップする。変速要素
は、正しい速度差の値によって、Vユニット37を変位
させ、シフトの前後で、ほぼ一定に止まることができる
ようなサイズとなっている。
によりエンジン燃料を回復させ、ループクロスポートバ
ルブ56を閉じる。バルブ56は、常開または常閉タイ
プのものである。このバルブが開であれば、動力は生じ
ない。このことが「クロスポート」なる用語を使用する
理由である。モード2では、HST51の動力の流れが
反転し、変速比が変わらないまま、動力の送りが再開さ
れる。
ダーをシーケンス制御するための、クラッチごとに設け
られた1つのシフトバルブしか示していない。このシフ
トシーケンスは、1秒の何分の1かで完了し、タイミン
グ制御されながら行われる。
ために、シリンダ52および154の速度を制御するよ
うに、流量制御オリフィス68および169が使用され
る。この制御は、事象トラッキング方法でも実行でき
る。このトラッキング方法では、スライダーの位置をそ
の係合ポイントの中間に制御するために、第2シフトバ
ルブを増設し、更にシフト状態をモニタするためのセン
サーを増設しなければならない。
を増設することによって、別のモードとすることも可能
である。図3〜図8を参照されたい。また、遊星ギアシ
ステム149およびクラッチ124を有する図5に示さ
れた3モードシステムを参照されたい。
と対応しているが、図5の符号には、100を加えてあ
る点が異なっている。従って、図2〜図4における部品
50は、図5では150となっている。
154、ヨーク154およびスライダー128で構成さ
れている。シフトシーケンスは、モード1から2へのシ
フトの場合と同じである。
ト)に作動的に接続された固定された斜板制御装置(F
ユニット)を備えている。
ジャックシャフト/クラッチ46と、入力/遊星ギアシ
ステム49と、出力アセンブリ50であり、基本制御要
素は、アクチュエータ62、20および125と、バル
ブ56と、コントローラ63である。
ジン1からの動力は、シャフト38を通って、ギアセッ
ト2/10へ伝えられ、流体変速機51に入力される。
Vユニット37は、ゼロストロークでスタートし、動力
は伝達されない。
れた論理回路が命令すると、コントローラ63は、Vユ
ニット37の斜板57をストローク運動させるように、
アクチュエータ62に信号を出力する。制御ストローク
62により、正の変位をするようにVユニット37がス
トローク運動すると、ライン43を介して、Fユニット
36へ流れが送られ(14)、ギアセット9/8の回転
がスタートする。ジャックシャフト46へ動力が送ら
れ、クラッチ20は、タング24−1とスロット22と
を接続するA位置にあり、ギアセット17/11へ動力
が伝わる。
ると、出力12、15および/または16は、モード1
の最大前進速度に達する。モード1では、遊星ギアシス
テム49が作動しない。コントローラ63に設けられた
Vユニット用のストローク制御論理回路は、任意のタイ
プのものでよく、米国特許第5,560,203号に記載されて
いるものと類似のものでよい。
た位置にあると、ジャックシャフト46のすべての要素
は、同じ名目的速度となる。センサ55−1によりシフ
トが始動される。このセンサは、斜板位置スイッチであ
ることが好ましいが、連続センサーでもよい。クラッチ
20がシフトされ、ヨーク56およびシリンダ52によ
り、スライダー24が移動される。
プ69により作動オイルが供給される。クラッチへの流
量は、センサー55−1からの信号を受信するコントロ
ーラ63によって調節される。クラッチ20がB位置に
シフトされると、タング24−2はスロット23へ接続
され、ギアセット18/19へ動力が送られる。動力
は、遊星ギアシステム49へ送られ、更にギア19を介
してリング5へ送られ、シャフト38を通して太陽ギア
3へ送られ、並列動力経路が形成されていることに留意
されたい。
1、4−2および4−3、キャリア6、ギアセット7/
11、および出力シャフト50へ伝達される。リング1
9は、HST51によって速度が制御されるので、出力
シャフト50では可変速度が制御される。コントローラ
63およびアクチュエータ62は、正のフル変位位置か
ら負のフル変位位置まで、Vユニット37をストローク
運動させ、ギアセット7/11を介して送られる出力速
度は、モード2の最大速度に達する。
Fユニット36からVユニット37へ動力が流れ、HS
T51内の圧力は、ライン44へ切り換わる。モード2
の第2の半分では、Vユニット37のアングルは、ゼロ
を通って負の変位位置までストローク運動し、動力の流
れは再び反転され、Vユニット37からFユニット36
へ伝達される。コントローラ63内のVユニット37用
のストローク制御論理回路は、モード1と一致してい
る。
ードHSTが示されている。この3モードHSTは、上
記2モードに、遊星ギアシステム150およびクラッチ
125を加えたものと類似している。3モード用の符号
の付いた部品は、2モード用の符号に100を加えたも
のと同じ構造となっている(すなわち2モード用のHS
T51は、3モード用のHST151である)。
に適合するように異なっていてもよい。モード2では、
スロット127へのタング128−1を介して、太陽ギ
ア103を入力シャフト138に接続するのは、クラッ
チ125が位置Aにある時である。これは、2モードの
変速機の場合の動力の流れと同じである。
は負の方向に完全にストローク運動しており、HSTの
動力は、ライン144内でVユニット137からFユニ
ット136へ流れる。この状態では、クラッチ125の
すべての要素は、同じ名目上の速度にある。
させ、コントローラ63は、バルブ167へ信号を送
り、バルブ167は、シリンダ154内の圧力を制御
し、ヨーク157を移動させる。スライダー128は、
タング128−2をスロット126に係合させ、ギアセ
ット129−130は、入力シャフト138によって駆
動され、リング132を介して、遊星ギアシステム15
0内の動力の流れを可能にする。
ら外れ、自由に回転し、遊星ギアシステム149内の動
力の流れを防止する。ここで、遊星ギアシステム150
への動力は、Fユニット136から、ギアセット118
/119/131を介して、太陽ギア134へも送ら
れ、並列動力経路が形成されていることに留意された
い。
2は、Vユニット137を負のフル変位位置から、正の
フル変位位置まで、ストローク運動させ、最初にFユニ
ット136の速度をゼロまで減少させ、次にこの速度を
正のフル速度まで増加させる。これによって、Fユニッ
ト136からの可変速度が、太陽ギア134の速度を調
節でき、かつ入力138からの固定速度が、リング13
0の速度を決定できるようになり、よって出力速度を、
その最大値まで高めることができるようになる。
に、HST151内の圧力は、ライン143に切り換わ
り、動力は、Fユニット136からVユニット137へ
伝わる。Vユニット137のアングルが、ゼロを通って
負の変位位置へストローク運動すると、動力の流れは反
転し、動力は、Vユニット137からFユニット136
へ流れる。コントローラ63内のVユニット137のた
めのストローク制御論理回路は、モード1および2と一
致している。
ージョンと2モードバージョンとの双方で同じである。
この変速機は、2モード変速において、低動力、低変速
比の条件で適当な動力を提供し、更に3モード変速にお
いて、より高い動力、より高い変速比の条件でも、適当
な動力を提供するようなサイズとなっている。
おいても、約2:1の広がりにわたって、種々の自動車
の条件に適合するように調節できる。個々のモードの変
速比の広がりを狭くすると、入力動力容量が増加する。
複数のモードを加えると、どのようにしてギア比および
遊星ギア比を選択するかに応じて、変速比の広がりまた
は入力動力、またはその双方が増加する。
位置内で、ギア比、すなわち遊星ギア比を選択する際の
フレキシビリティは大きい。ジャックシャフト46(1
46)は、Fユニット36(136)からの1つのドラ
イブと、出力グループ50(150)からの別のドライ
ブとを有する。これらのドライブは、3つの異なる中心
ライン上にある。これによって、ジャックシャフト中心
ラインをわずかに変えるだけで、ジャックシャフトの双
方のかみ合い機能グループにてギア比を大きく変えるこ
とができる。
遊星ギアシステム49(149)は、太陽ギア3(10
3)にて入力駆動され、リング5(105)は、Fユニ
ット36(136)によって駆動され、キャリア106
は出力駆動される。これによって、3つの総和部材へ動
力を容易に送ることができ、変速比の広がりを変える上
での遊星ギアシステム46(146)の比を、フレキシ
ブルに選択することができる。
に向いて入力駆動され、Fユニットは、太陽ギア134
にて駆動され、キャリア135は、再び出力駆動され
る。これにより、動力を送ることが容易となり、遊星ギ
アシステム150のギア比の選択がフレキシブルとな
る。
を満たすよう、ハウジング141を変えないで、ギアの
中心ラインを移動させることができる。
7)、36(136)、46(146)、49(14
9)、および50(150)は、いずれも異なる中心ラ
イン上にある。これにより、ギア比の選択がフレキシブ
ルになる外に、変速機全体の長さを短いままにすること
が可能となっている。
ステム46(146)および150の構造により、PT
Oへの入力、およびフロントドライブおよびリアドライ
ブへ出力するための通過ドライブが容易となっている。
このことは、各センターラインに限られた機能を設けた
ことによって容易となっている。
に、ギア比および遊星ギア比を変えることが可能となっ
ている(図11〜図15)。すべてのバージョンに対し
て使用されるセンターハウジング141は、変速機のす
べてのバージョンに対して同じである、Vユニット13
7、およびFユニット136のための複雑な設計部品を
備えている。
に対して使用されるモード2のクラッチ120のための
アクチュエータも備えている。このクラッチアクチュエ
ータは、シリンダ152と、ヨーク156と、バルブ1
53とを有する。
ク運動させ、センサー55−1および155−2を取り
付けるための手段をも有する。ハウジング141は、流
体リザーバ159のためのスペース、および部品を有す
る。ハウジング141の背面160は平らであり、マニ
ホールド152とエンドカバー140の双方のマウント
を受け入れるようになっている。
ルド142は、すべてのバージョンに対して同じであ
り、ハウジング141の背面160に取り付けられてい
る。マニホールド142は、他のHST回路要素、例え
ばポンプ64、チェックバルブ65−1および65−
2、およびクロスポートバルブ56を備えることができ
る。
ックシャフト/クラッチ146、入力/遊星ギアシステ
ム149、使用する場合には、遊星ギアシステム/出力
シャフト150、および出力シャフト115のためのベ
アリングサポート158−1、2などを備え、ギア比の
変化、および出力シャフト位置の変化に応じ、異なるシ
ャフトセンターライン位置に適合するように位置が調節
される。
グとの一体化を含む、異なるエンジン取り付け形状に適
合するように形状を変えることができる。ハウジング要
素168は、エンジン構造に適応するようになってい
る。
ンジンのカムシャフト、またはカウンターシャフトをド
ライブするギアでもあるが、このギアは、所望の場合に
は、エンジンから離間させることができる。エンドカバ
ー140は、ギア比の差の外に、2モード変速または3
モード変速に適合するように変えることができる。
は、3モード変速に必要な場合には、エンドカバー14
0内に設けられ、バルブ167と、シリンダ154と、
ヨーク157とを有する。エンドカバー140には、エ
ンジンによって駆動されるPTO121のための取り付
けフランジ166を設けることもできる。エンドカバー
139と140の双方は、リザーバ159の端部を形成
している。
ずれかをHMTに提供できる。第3モードは、他の2つ
のモードとは変速比が独立している。この第3モード
は、基本的な2モードパッケージに、1つの遊星ギアシ
ステム、4つの連動する駆動ギアと1つのクラッチを増
設することによって得られる。
速比の広がり条件に適合するように、すべてのギア比を
変えることができる。これは、自己の中心位置を有する
各機能的動力伝達グループによって達成される。これに
よって、変速機の長さを短くすることも可能となってい
る。
を通過伝達でき、出力シャフトから一方または両端へ動
力を通過伝達できる変速機を提供できる。これは、遊星
キャリアを出力部材とすることによって容易にできる。
出力シャフトの一端は、必要に応じ、他端部から径方向
に変位していてもよい。
流体ユニットと、流体リザーバおよびクラッチシャフト
手段の組のための特徴的部品および配置を有し、変速用
途の範囲にわたって共通する中心ハウジング部分を含む
変速機構造が提供される。この中心部分のための2つの
エンドカバーは、機械式シャフト、非HST駆動ギア、
エンジンマウント、PTOドライブ、およびクラッチシ
フト手段の第2の組のための部品および配置を含む。
はコントローラを含む1つ以上のエンジン/変速機の部
品を一体化し、共通に利用できる。従って、本発明によ
れば、上記目的の少なくともすべてが達成されることが
理解しうると思う。
た仮特許出願第60/262,328号の出願変更に基づく出願で
ある。
略図である。
る。
る。
る。
る。
る。
を示す部分断面図である。
の断面図である。
端面図である。
面図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1動力経路を構成する流体機械式変速
ユニットと、第1動力経路と並列に第2動力経路を構成
する機械式動力変速ユニットとを備え、前記機械式動力
変速ユニットは、遊星キャリアを有する遊星ギアシステ
ムであり、前記流体機械式変速ユニットは、前記機械式
動力変速ユニットと連動し、エンジン動力の変速機の平
均流体動力の流れを低下させて、作動効率を高めるとと
もに、出力速度のレンジを低下させ、もって多数のモー
ドを使用するために伝達動力を低減し、変速機のフルト
ルクおよび速度レンジを達成できるようにした、小型エ
ンジン用変速機。 - 【請求項2】 前記遊星キャリアが、前記小型エンジン
用変速機のための出力部材となっている、請求項1記載
の小型エンジン用変速機。 - 【請求項3】 3つの作動モードを有し、第3モードに
遊星ギアシステムと、4つの駆動ギアと、クラッチを増
設することにより、第3の作動モードを得るようになっ
ている、請求項1記載の小型エンジン用変速機。 - 【請求項4】 多数のモードの作動を制御するように、
前記小型エンジン用変速機にコントローラが連動してい
る、請求項3記載の小型エンジン用変速機。
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