JP2005048940A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベルト式CVT(Continuously Variable Transmission)あるいはトロコイド型無段変速機を遊星歯車機構の速度制御として変速比を連続的に変化させることができる無段変速装置に関するものである。 The present invention relates to a continuously variable transmission capable of continuously changing a gear ratio as a speed control of a planetary gear mechanism using a belt-type CVT (Continuously Variable Transmission) or a trochoid type continuously variable transmission.
従来、無段変速装置はベルト式CVTあるいはトロイダル型無段変速機を単独で使用すると変速比が大きい場合や大きなトルクを伝達する場合には制約がある。そのためベルト式CVTやトロイダル型無段変速機を遊星歯車減速機と併用して無段変速装置を構成することが行われている。 Conventionally, a continuously variable transmission has limitations when a gear ratio is large or a large torque is transmitted when a belt type CVT or a toroidal type continuously variable transmission is used alone. Therefore, a continuously variable transmission is configured by using a belt type CVT or a toroidal type continuously variable transmission in combination with a planetary gear reducer.
しかしながら、上述のベルト式CVTやトロイダル型無段変速機と遊星歯車減速機を併用して高域、中域、低域、後退と大きな領域で連続的な変速させるためのクラッチやブレーキを多用しているので複雑で制御が難しくなり部品点数が多くなっている。 However, the belt-type CVT or toroidal type continuously variable transmission and planetary gear reducer described above are used in combination with clutches and brakes for continuously shifting in a high range, a mid range, a low range, and a reverse range. Therefore, it is complicated and difficult to control, and the number of parts is increased.
そこで、本発明は前記の問題を解決するために、ベルト式CVTあるいはトロイダル型変速機と遊星歯車減速機を併用しながら、部品点数を削減し、より安価、コンパクトで複雑な制御を軽減できる無段変速装置を提供できるものである。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention reduces the number of parts while using a belt type CVT or toroidal type transmission and a planetary gear speed reducer, and can reduce the cost, compactness and complicated control. A step transmission can be provided.
前記の課題を解決するための本発明の無段変速装置は、断面模式図1において同一入力軸1上に太陽歯車1aと2aを連結一体化して、太陽歯車1aの回りには遊星歯車1b、内歯車1c、キャリア1dを配置して、太陽歯車2aの回りには遊星歯車2b、内歯車2c、キャリア2dを配置して、内歯車1cと2cは連結一体化回転可能にしてある。遊星歯車機構のキャリア1dは、入力の回転を伝える入力軸1上に固定した歯車7が回転することにより、入力軸1と同一方向に回転させるための中間歯車6と歯車5、回転軸9を介してベルト式CVTの従動側プーリ8に回転を伝え、ベルト11を介してキャリア1dと連結一体化されたCVTの駆動側プーリ10を回転させることでキャリア1dを回転させる。 The continuously variable transmission of the present invention for solving the above-described problems is obtained by connecting and integrating sun gears 1a and 2a on the
もしキャリア1dが固定してあると、遊星歯車減速機は太陽歯車1a、2aが入力軸1上に連結一体化してあり、内歯車1c、2cも連結一体化してあるので、入力軸1を時計回りに回転すると内歯車1c、2cは反時計回りに回転し、遊星歯車2bは自身の軸を中心に自転しながら同時に太陽歯車2aの回りを公転することになる。すなわちキャリア2dは反時計回りに回転する内歯車2cと太陽歯車2aの回りを公転する遊星歯車2bの速度差により回転することになる。遊星歯車減速機の太陽歯車1a、2aの歯数をZ1a、Z2a、遊星歯車1b、2bの歯数をZ1b、Z2b、内歯車1c、2cの歯数をZ1c、Z2cとすると減速比は数1で表わせる。 If the carrier 1d is fixed, the planetary gear reducer has the sun gears 1a and 2a connected and integrated on the
ここでキャリア1dにCVTを介して回転力を与えるとキャリア2dはキャリア1dの回転と遊星歯車減速機との合成減速比で回転することになる。すなわち数2で表わす減速比Nで回転する。 Here, when a rotational force is applied to the carrier 1d via the CVT, the
数2のXはキャリア1dの減速比であるが、キャリア1dの減速比は入力軸1に固定された歯車7と歯車5の歯数比(減速比)をn1とし、歯車5と回転軸9を介して連結されたCVTの変速比をn2とするとXは1/(n1×n2)〜n2/n1まで変速させることができる。この事からもわかるようにCVT単独より歯車5、6、7、回転軸9を介してCVTを可変するほうが変速領域を大きく取れる。 X in
キャリア2d(出力)は計算式数2においての分子がプラスで1>の場合は減速であり、n2/n1=1の場合は入力軸1とキャリア2dが等速で回転しn2/n1>1の場合は増速である。また分子が0になる場合は中立点すなわち入力軸1及びキャリア1dが回転していてもキャリア2dは回転しないことになる。さらに分子がマイナスの場合は反転しながら減速することになる。 The
すなわち反転しながら減速することは車両においてバックギヤを設けなくても車両を後退させることができる。 That is, decelerating while reversing allows the vehicle to move backward without providing a back gear.
この変速機は遊星歯車減速機が動力伝達のメイン機構であり、CVTは無段で変速するための制御機構である。数2において歯数Z1a、Z2a、Z1c、Z2cの組み合わせを変えることで様々な変速機の特性を得ることができ、数2のXの選定によりキャリア1dの変速選定範囲が決まる。 In this transmission, the planetary gear speed reducer is a main mechanism for power transmission, and the CVT is a control mechanism for shifting continuously. By changing the combination of the number of teeth Z1a, Z2a, Z1c, Z2c in
上記に示したように動力伝達は遊星歯車減速機がメインであるが、歯車7により分岐されたエネルギーも歯車6、5、回転軸9、CVT、キャリア1dを通して遊星歯車減速機に返されるので無段変速装置全体としての効率をより一層向上させることができる。 As shown above, the power transmission is mainly performed by the planetary gear reducer, but the energy branched by the gear 7 is also returned to the planetary gear reducer through the
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の係る無段変速装置の断面模式図である。図2は図1のスケルトン図である。スケルトン図2において同一入力軸1上に連結一体化した太陽歯車1a、2aを配置し、それぞれの太陽歯車の回りに遊星歯車1b、2bを、遊星歯車の回りには内歯車1c、2cを配置し、内歯車1c、2cは連結一体化して回転可能にしている。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a continuously variable transmission according to the present invention. FIG. 2 is a skeleton diagram of FIG. Skeleton In FIG. 2, sun gears 1a and 2a connected and integrated on the
変速用の動力は入力軸上に固定された歯車7、中間歯車6、歯車5、回転軸9、CVTを介してCVTに固定されたキャリア1dに伝えられCVTの溝幅可変でキャリア2・出力軸2の速度を変速できるようになる。 The power for shifting is transmitted to the carrier 1d fixed to the CVT via the gear 7, the
図3は図2において中立点をキャリア1dの変速選定範囲内になるよう歯車を選定した場合のグラフである。 FIG. 3 is a graph when the gear is selected so that the neutral point is within the shift selection range of the carrier 1d in FIG.
図3において数2でN=1すなわちCVTを可変させてキャリア1dの速度がn2/n1=X=1になるように可変した時が入力軸1と出力軸2が等速になる点であり、その点よりキャリア1dの速度を下げていくとキャリア2dの減速比は増大して、数2で分子が0になる時点でキャリア2dが回転しなくなる。更にキャリア1dの速度を下げていくと図3に示すようにキャリア2dは反転することになる。また、X>1になるとキャリア2dは増速され、すなわち入力軸1の回転より出力軸2の速度が速くなる。このように車両に必要な等速、減速、後退、増速が部品点数を少なくして構成することができるようになる。 In FIG. 3, when N = 1, that is, the CVT is varied and the speed of the carrier 1d is varied so that n2 / n1 = X = 1, the
図4は入力軸1上にある歯車7にクラッチCLを備え、CVTの駆動側にはブレーキBrを備えている無段変速装置の断面模式図である。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a continuously variable transmission having a clutch CL on the gear 7 on the
図5においてCVTの従動側プーリ8が最低径になった時、中立点になるように歯車5、7の減速比並びにCVTの変速比を選定したキャリア1dの変速選定範囲を設定すると、CVTの従動側プーリ8が最低径になった時、車両で言えば中立点すなわちニュートラルと同じように遊星歯車減速機は回転するがキャリア2d及び出力軸2は回転しない。ただし車両のニュートラルとの違いは遊星歯車減速機が回転しながら停止し大きな減速比でブレーキを掛けている状態である。 In FIG. 5, when the gear selection range of the carrier 1d in which the reduction ratio of the gears 5 and 7 and the transmission ratio of the CVT are selected so as to become the neutral point when the driven pulley 8 of the CVT becomes the minimum diameter, When the driven pulley 8 reaches the minimum diameter, the planetary gear reducer rotates in the same manner as the neutral point, that is, neutral, in the vehicle, but the
上記の中立点の時に図4の入力軸1上の歯車7に備えているクラッチCLを解放すると同時にCVTの駆動側に備えているブレーキBrで固定すると、キャリア1dが固定されることになるのであるから、図5のグラフでキャリア1d固定の状態になりキャリア2dは数1で計算される減速比で反転することになる。 When the clutch CL provided on the gear 7 on the
図6は図4においてクラッチCL及びブレーキBrを有するが中立点を使わない範囲でキャリア1dの変速選定範囲を設定し、キャリア2dの速度を落とした状態でクラッチCLを解放状態にすると、入力軸1に駆動力を与えても遊星歯車減速機は空転するだけでトルクは伝達されない。これは車両用のニュートラルの状態と同じである。この状態で図4のブレーキBrでCVTを固定すると、キャリア1dが固定されるので図6のグラフでキャリア1d固定の状態になり、上述と同じようにキャリア2dは数1で計算される減速比で反転することになり、車両用のバックギアを入れた状態と同じになる。ブレーキBrは回転軸9あるいはCVTあるいはキャリア1dを直接固定する位置に備えてもよい。 FIG. 6 shows a case where the shift selection range of the carrier 1d is set in the range having the clutch CL and the brake Br in FIG. 4 but not using the neutral point, and the clutch CL is released while the speed of the
以上に説明したように、本発明の無断変速装置は太陽歯車1a、2a、遊星歯車1b、2b、内歯1c、2cを図3に示す特性になるような歯数を選定して、例えば車両用に本発明の無断変速装置を使用した場合、エンジンの発進時、入力軸1が回転しても出力軸2が回転しない中立点の状態からCVTを徐々に増速して発進していくことができる。そして図2のスケルトン図および図3のグラフのようにクラッチ、バックギアがない状態で、CVTの変速のみで中立点(ニュートラル)、減速、等速、増速、後退の機能を設けることができる。 As described above, the continuously variable transmission of the present invention selects the number of teeth of the sun gears 1a and 2a, the planetary gears 1b and 2b, and the internal teeth 1c and 2c so that the characteristics shown in FIG. When the continuously variable transmission of the present invention is used, the CVT is gradually increased from the neutral point where the
また構造が簡単であるので、部品点数を削減でき、装置全体をコンパクトにすることができる。 Further, since the structure is simple, the number of parts can be reduced and the entire apparatus can be made compact.
図2において無断変速装置は遊星歯車減速機が動力伝達のメインであって、CVTは無断で変速するための制御機構である。ゆえにCVTの小型化が可能になり、頑丈で大きなトルクを出せる遊星歯車減速機の特徴が生かせる。 In FIG. 2, the continuously variable transmission device is a planetary gear reducer that is the main for power transmission, and the CVT is a control mechanism for shifting without permission. Therefore, the CVT can be miniaturized, and the characteristics of the planetary gear reducer that can output a large torque can be utilized.
CVTは歯車7,6,5により減速して回転させているので、CVTの高速回転による機械的ストレスを低減させることができ、歯車7,6,5の減速によりキャリア1dの変速領域を大きくすることができる。 Since the CVT is rotated at a reduced speed by the
図4に示すように歯車7にクラッチCLを設けて、CVTの駆動側あるいはキャリア1dにブレーキBrを設けてキャリア1dを固定することにより、容易に出力軸2が反転して後退する図5、図6のグラフで示すような特性を選定できる。 As shown in FIG. 4, the clutch 7 is provided on the gear 7, the
動力の伝達は遊星歯車減速機がメインであるが、変速のため歯車7により分岐されたエネルギーも歯車6、5、回転軸9、CVT、キャリア1dを通して遊星歯車減速機に返されるので、無断変速装置全体の効率を向上させることができる。 The transmission of power is mainly a planetary gear reducer, but the energy branched by the gear 7 for shifting is also returned to the planetary gear reducer through the
1…入力軸
2…出力軸
3…遊星歯車減速機
4…ケース
5…歯車
6…中間歯車
7…歯車
8…ベルト式CVTの従動側プーリ
9…回転軸
10…ベルト式CVTの駆動側プーリ
11…CVTのベルト
12,13…キャリアピン
1a、2a…太陽歯車
1b、2b…遊星歯車
1c、2c…内歯
1d、2d…キャリア
CVT…ベルト式CVT
Br…ブレーキDESCRIPTION OF
Br ... brake
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