JP2005527754A - 連続可変比伝動装置 - Google Patents

Abstract

多体制連続可変比伝動装置は、同軸の装置入力シャフト（１６）及び装置出力シャフト（２４）と、装置入力シャフトに同軸に接続され且つ同軸の変動器出力シャフト（１８）を有する連続可変比変速ユニット（Ｖ）と、変動器出力シャフト（１８）に駆動可能に接続された入力サンギヤ（Ｓ１）、装置入力シャフト（１６）に駆動可能に接続された遊星キャリヤ（Ｃ１）及び遊星キャリヤ（Ｃ１）に装着された遊星ギヤ（Ｐ１）を備えた混合外サイクル歯車列（Ｅ１）と、を有する。遊星ギヤ（Ｐ１）は、装置入力シャフト（１６）と同軸に配置され且つ伝動装置の高体制作動において第１のクラッチ（Ｈ）を介して装置入力シャフトに選択的に接続できる第１の中間出力シャフト（２２）を駆動する。また遊星ギヤ（Ｐ１）は、伝動装置の低体制作動のために制動素子（Ｌ）を介して装置出力シャフトに選択的に接続できる出力（Ｃ２）を有する第２の外サイクル歯車列（Ｅ２）のための入力を提供する。この構成はギヤ噛合の数を最小化して、伝動装置の損失を最小化し、混合外サイクル歯車列（Ｅ１）内に環体が存在しないため、ギヤ寸法の選択に一層の自由を与え、ギヤ速度の減少を可能にする。

Description

本発明は連続可変比伝動装置（continuously variable ratio transmission systems）に関する。

同軸の装置入力シャフト及び装置出力シャフト、並びに装置入力シャフトに同軸に接続され同軸の変動器出力シャフトを有する連続可変比変速ユニット（変動器variatorとして知られる）を備えた連続可変比伝動装置を提供することが知られている。混合外サイクル歯車列（mixing epicyclic gear train）は装置入力から及び変動器出力から駆動力を受け取る。クラッチ又は他の制動素子の適当な使用により、装置は高伝動体制（high-gearing regime）又は低伝動体制で作動することができる。このような伝動装置の例は特開平６−１７４０３３号公報及び特開昭６２−２５５６５５号公報において見ることができる。
特開平６−１７４０３３号公報 特開昭６２−２５５６５５号公報

必然的に、小さな動力損失がギヤの相互噛み合いから生じる。効率を最大化するためには、それ故、特に「動力循環」モードでの作動中に損失が実際上拡大することのあるような混合外サイクル歯車列においてギヤ噛合の数を減少させることが望ましい。

従って、本発明の目的はギヤ噛合（gear meshes）の数を減少させた上述の形式の「同軸」連続可変比伝動装置を提供することである。従来の「同軸」構成は、また、比較的高いギヤ速度を必要とし、これは、一層高価な軸受を要求し、磨耗を増大させる傾向を有する。本発明の目的はこのようなギヤ速度を減少させることである。

本発明によれば、同軸の装置入力及び出力シャフト；装置入力シャフトに同軸に接続され、同軸の変動器出力シャフトを有する連続可変比変速ユニット（変動器）；及び変動器出力シャフトに駆動可能に接続された入力サンギヤと、装置入力シャフトに駆動可能に接続された遊星キャリヤと、遊星キャリヤに装着され、入力サンギヤに駆動可能に係合する第１の遊星ギヤとを有する混合外サイクル歯車列；を備えた多体制連続可変比伝動装置であって、第１の遊星ギヤが、装置入力シャフトと同軸に配置され且つ伝動装置の高体制作動（high regime operation）において第１のクラッチを介して装置出力シャフトに選択的に接続できる第１の中間出力シャフトを駆動し；第１の遊星ギヤが、伝動装置の低体制作動（low regime operation）において制動素子を介して装置出力シャフトに選択的に接続できる出力を有する第２の外サイクル歯車列のための入力を提供する；ことを特徴とする伝動装置が提供される。

上述の構成により、第２の外サイクル歯車列が（低体制作動に対応する）装置出力シャフトに接続されたとき、噛み合うギヤの数を最小化することができ、これにより、特に動力循環モードにおけるときに混合外サイクル歯車列内で生じる損失を最小化する。更に、上述の構成の混合外サイクル歯車列は環体又はリングギヤを必要としない。これは、混合外サイクルギヤセットにとって必要な物理的寸法を減少させ、その結果、遊星ギヤ及び遊星キャリヤの相対寸法の選択に一層大なる融通性を与えることができる。この構成は、混合外サイクル歯車列が従来の構成に比べて一層低速で運転するのを許容するギヤの選択を可能にし、これにより、磨耗を減少させ、損失を最小化し、軸受のような他の素子の要求を減少させる。

上述の構成は、また、伝動装置の高体制作動において動力循環が生じるのを許容する。好ましくは、第１の中間出力シャフトは混合外サイクル歯車列の第１の遊星キャリヤにより駆動されるサンギヤを具備する。好ましくは、出力シャフト上のサンギヤは入力サンギヤと同じ寸法である。混合外サイクル歯車列の遊星ギヤの軸は好ましくは第１の遊星ギヤと一緒に回転する第２の遊星ギヤを担持し、第１の中間出力シャフトを駆動する。便宜的には、第２の遊星ギヤは第１の遊星ギヤと同じ寸法である。混合外サイクル歯車列の第１の遊星ギヤの軸は、第１の遊星ギヤと一緒に回転する第３の遊星ギヤを担持することができ、第２の外サイクル歯車列のための入力を提供する。

第２の外サイクル歯車列は、好ましくは混合外サイクル歯車列により駆動される第２の入力サンギヤと、第２の入力サンギヤにより駆動される遊星ギヤと、第２の外サイクル歯車列の出力を形成する遊星キャリヤとを有する。好ましくは、装置は混合外サイクル歯車列と第２の入力サンギヤとを更に接続する中間伝動装置を更に有する。好ましくは、第２の外サイクル歯車列は第２の外サイクル歯車列の遊星ギヤに係合する第２のサンギヤを有する。

１つの実施の形態において、装置は第２のサンギヤを選択的に制動する手段を有する。この手段は便宜的には第２のサンギヤと伝動装置ケーシングとの間に位置するクラッチを有する。別の実施の形態においては、サンギヤは伝動装置ケーシングに関して静止状態に保持され、制動素子は第２の外サイクル歯車列の出力を装置出力シャフトに選択的に接続するクラッチ手段を有する。

単なる事例として、添付図面を参照しながら、本発明の特定の実施の形態をここで説明する。最初に図１を参照すると、連続可変比伝動装置はユニットの各端部に１つずつ配置された２つのトロイダル状くぼみ付のディスク１０と、入力ディスク１０の対応する１つとそれぞれ対面し、互いに回転する一対の同様の出力ディスク１２とを有する既知のトロイダルレース転がり牽引形式の変動器Ｖを有する。組をなすローラ１４は、ローラ１４を傾斜させることにより可変となる比で、入力ディスク１０から出力ディスク１２へ駆動を伝達するために、入力及び出力ディスク１０、１２の対向する面間に装着される。

入力ディスク１０は、装置入力シャフト１６に接続されてこれにより駆動される。変動器は、入力シャフト１６と同軸に配置された管状の変動器出力シャフト１８を介して出力を提供する。変動器Ｖから遠い方のシャフト１８の端部は、第１の混合外サイクル歯車列Ｅ１のサンギヤＳ１を駆動する。歯車列Ｅ１のキャリヤＣ１は入力シャフト１６に接続されてこれにより駆動され、また、２つの変動器入力ディスク１０の内側に接続される。キャリヤＣ１は、サンギヤＳ１に係合してこれにより駆動される入力遊星ギヤＰ１を担持する。

遊星ギヤＰ１は各々、第１及び第２の出力遊星ギヤＰＸ１、ＰＸ２を付加的に担持する関連するシャフト２０により、キャリヤＣ１に装着される。出力遊星ギヤＰＸ１は遊星ギヤＰ１と同じであり、歯車列Ｅ１の総合出力を（入力サンギヤＳ１と同じ寸法の）出力サンギヤＳ２を介して、装置入力シャフト１６と同軸に配置された中間出力シャフト２２へ伝達する。中間出力シャフトからの駆動は高体制クラッチＨを介して装置出力シャフト２４へ選択的に伝達できる。

出力遊星ギヤＰＹ１は遊星ギヤＰ１、ＰＸ１よりも小さい直径であり、入力シャフト１６と同軸に配置された管状の中間出力シャフト２８の一端に形成されたピニオン２６と噛み合う。中間出力シャフトの他端はまたピニオン２６よりも小さな直径のピニオン３０を具備する。ピニオン３０は第２の単純な逆外サイクルギヤセットＤ２の一層大きな直径の遊星ギヤＰ２と噛み合う。遊星ギヤＰ２はキャリヤＣ２に装着され、このキャリヤは装置入力シャフト１６と同軸に配置された第２の管状の中間出力シャフト３２に接続され、今度は装置出力シャフト２４に接続される。

第２の外サイクルギヤセットＥ２の遊星ギヤＰ２は各々キャリヤＣ２内に装着されたそれぞれのシャフト３４の一端に位置する。各シャフト３４の他端は装置入力シャフト１６と同軸に配置された管状の移送シャフト３８の一端に位置するサンギヤ３６と噛み合う別の一層小さな遊星ギヤＰＸ２を担持する。移送シャフト３８の他端は低体制クラッチＬの形をした制動素子の一側に接続され、この素子の他側は伝動装置ケーシング４０に接続される。

伝動装置は、３つの体制、即ち高体制、低体制及び同期モードのうちの１つで作動することができる。伝動装置が同期モードから重度のオーバードライブへの比率で作動するような高体制においては、高体制クラッチＨが係合し、低体制クラッチＬが係合解除される。これは、変動器Ｖの入力ディスク１０及び出力ディスク１２の双方から入力を受け取る混合外サイクルギヤセットＥ１の出力が第１の外サイクルギヤセットＥ１の出力遊星ギヤＰＸ１、出力サンギヤＳ２、中間出力シャフト２２及び高体制クラッチＨから装置出力シャフト２４へ伝達されるのを許容する。

第１の混合外サイクルギヤセットＥ１の他の出力遊星ギヤＰＹ１からの出力は、また第２の外サイクルギヤセットＥ２へ伝達されるが、低体制クラッチＬが係合解除されているので、この出力はキャリヤＣ２へ伝達されず、実際、キャリヤＣ２はこれに接続した装置出力シャフト２４と一緒に回転するだけである。サンギヤＳ１、Ｓ２が同じ直径である場合、中間シャフト２２は変動器出力シャフト１８と同じ速度で回転する。しかし、ギヤＳ１、Ｓ２の相対寸法が変わると、低体制歯車列のような第２の外サイクル機能が生じる。その結果、構成は、高体制作動において変動器Ｖを介して動力循環が生じることのみを許容する。次いで、同期シフト点は変動器の比率拡大とは独立に決定することができる。

伝動装置が完全逆転から「ギヤニュートラル」を経て同期モード比率で作動するような低体制においては、高体制クラッチＨが係合解除され、低体制クラッチＬが係合する。高体制クラッチＨの係合解除は装置出力シャフト２４を混合外サイクルギヤセットＥ１の出力遊星ギヤＰＸ１から隔離する。さらに、低体制クラッチＬの係合は、第１の混合外サイクルギヤセットＥ１から第２の外サイクルギヤセットＥ２への出力駆動が、伝動装置ケーシング４０から牽引力を提供することにより、第２の外サイクルギヤセットＥ２のキャリヤＣ２へ伝達されるのを許容する。次いで、駆動は第２の管状の中間出力シャフト３２へ伝達され、そこから装置出力シャフト２４へ伝達される。

高体制から低体制への又はその逆の移動は、混合外サイクルギヤセットＥ１から通じる中間出力シャフト２２及び第２の外サイクルギヤセットＥ２から通じる第２の管状の中間出力シャフト３２が同じ（又は極めて近い）速度で回転するような状態において伝動装置が作動するようないわゆる「同期モード」において達成することができる。体制を変更するためには、新たな体制のクラッチを係合させ、それによって、両方のクラッチが短時間だけ同時に係合し、次いで、古い体制のクラッチが係合解除される。

低体制において、混合外サイクルギヤセットＥ１に活動的に係合するギヤは遊星ギヤＰ１、ＰＹ１のみであり、そのため、特に動力循環モードにおいて混合外サイクル歯車列Ｅ１内で生じる損失を最小化することが分かろう。高体制作動においては、従来の伝動装置よりも多数の噛合はない。しかし、本発明は環体又はリングギヤを有しない混合外サイクルギヤセットＥ１の使用を許容することにも留意すべきである。これは、伝動装置の重量を減少させるのみならず、遊星ギヤＰ１、ＰＸ１、ＰＹ１の相対寸法の選択の一層大きな融通性を許容する。このため、素子の速度を減少させることができ、噛合の数を最小に減少させる。

図２の実施の形態は、図１のものと極めて類似しており、大きな差異は低体制制動部材の位置のみである。図１の実施の形態の特徴に対応する図２の実施の形態の特徴は同じ符号で示し、構成上の差異のみを説明する。差異は図２にＥ２´で示す第２の外サイクルギヤセットに関連する。遊星ギヤＰ２、ＰＸ２は第１の実施の形態のものと同一であるが、サンギヤ３６´は伝動装置ケーシング４０に固定的に接続される。第２の管状の中間出力シャフト３２´からの駆動はキャリヤＣ２から連続的に取り出され、低体制クラッチＬ´により装置出力シャフト２４に選択的に接続される。

図２の変形例は、低体制クラッチＬ´が係合解除されたとき、第２の外サイクル歯車列Ｅ２´が（中間出力シャフト３２が装置出力シャフト２４に常に係合しているような第１の実施の形態とは反対に）装置出力シャフト２４から完全に係合解除するという利点を有し、そのため、高体制作動中に第２の外サイクルギヤセットから生じるいかなる問題をも装置出力シャフト２４に伝達しない。

本発明は上述の実施の形態の詳細に限定されない。特に、上述した以外の種々の形式を使用することができる。さらに、ギヤの寸法は特定の状況に適するように変更することができる。例えば、説明した実施の形態において、外サイクル歯車列のサンギヤＳ１は出力サンギヤＳ２と同じ寸法である。しかし、同じ寸法Ｓ１にする代わりに、適当なら、Ｓ２よりも一層大きく又は一層小さくすることができる。

本発明に係る連続可変伝動装置の第１の実施の形態を示す概略図である。 図１の実施の形態の修正例としての、本発明に係る連続可変伝動装置の第２の実施の形態を示す概略図である。

Claims (12)

1. 同軸の装置入力シャフト及び装置出力シャフト；
   装置入力シャフトに同軸に接続され且つ同軸の変動器出力シャフトを有する連続可変比変速ユニット（変動器）；及び
   変動器出力シャフトに駆動可能に接続された入力サンギヤと、装置入力シャフトに駆動可能に接続された遊星キャリヤと、遊星キャリヤに装着され且つ入力サンギヤに駆動可能に係合する第１の遊星ギヤと、を有する混合外サイクル歯車列；
   を備えた多体制連続可変比伝動装置であって、
   第１の遊星ギヤが、装置入力シャフトと同軸に配置され且つ伝動装置の高体制作動において第１のクラッチを介して装置出力シャフトに選択的に接続できる第１の中間出力シャフトを駆動し；
   第１の遊星ギヤが、伝動装置の低体制作動において制動素子を介して装置出力シャフトに選択的に接続できる出力を有する第２の外サイクル歯車列のための入力を提供する；
   ことを特徴とする伝動装置。
2. 前記第１の中間出力シャフトは混合外サイクル歯車列の第１の遊星ギヤにより駆動されることを特徴とする請求項１の伝動装置。
3. 前記出力シャフト上のサンギヤは入力サンギヤと同じ寸法であることを特徴とする請求項２の伝動装置。
4. 前記混合外サイクル歯車列の遊星ギヤの軸は、第１の遊星ギヤと一緒に回転する第２の遊星ギヤを担持し、第１の中間出力シャフトを駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの伝動装置。
5. 前記第２の遊星ギヤは第１の遊星ギヤと同じ寸法であることを特徴とする請求項４の伝動装置。
6. 前記混合外サイクル歯車列の第１の遊星ギヤの軸は、第１の遊星ギヤと一緒に回転する第３の遊星ギヤを担持し、第２の外サイクル歯車列のための入力を提供することを特徴とする請求項４又は５の伝動装置。
7. 前記第２の外サイクル歯車列は混合外サイクル歯車列により駆動される第２の入力サンギヤと、第２の入力サンギヤにより駆動される遊星ギヤと、第２の外サイクル歯車列の出力を形成する遊星キャリヤとを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの伝動装置。
8. 前記混合外サイクル歯車列と第２の入力サンギヤとを接続する中間伝動装置を有することを特徴とする請求項７の伝動装置。
9. 前記第２の外サイクル歯車列は第２の外サイクル歯車列の遊星ギヤに係合する第２のサンギヤを有することを特徴とする請求項７の伝動装置。
10. 前記第２のサンギヤを選択的に制動する手段を有することを特徴とする請求項９の伝動装置。
11. 前記制動素子は、第２のサンギヤと伝動装置ケーシングとの間に位置するクラッチを有することを特徴とする請求項１０の伝動装置。
12. 前記サンギヤは、伝動装置ケーシングに関して静止状態に保持され、制動素子が第２の外サイクル歯車列の出力を装置出力シャフトに選択的に接続するクラッチ手段を有することを特徴とする請求項９の伝動装置。

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