JP2007516385A - 連続可変比トランスミッション装置 - Google Patents

Abstract

多重体制連続可変比トランスミッション装置は、装置入力シャフト（Ｉ）と、装置出力シャフト（Ｏ）と、装置入力シャフトに接続され変動器出力シャフトを有する連続可変比トランスミッションユニット（変動器）とを有する。第１の混合遊星歯車列（Ｐ１）は、第１のクラッチ（Ｈ）を介して変動器出力シャフト（Ｖ）及び装置入力シャフトに駆動可能に接続される入力を有する。第２の混合遊星歯車列は、変動器出力シャフト及び装置入力シャフトに駆動可能に接続される入力を有する。第２の混合遊星歯車列は、第１の制動要素（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を有する第３の遊星歯車列（Ｅ２）に接続された出力（２８）を有する。第２の制動要素（Ｂ）は、静止位置において第２の混合遊星歯車列の出力（２８）を係止する。

Description

本発明は連続可変比（continuously variable ratio）トランスミッション装置に関する。

装置入力シャフト及び出力シャフト、並びに（変動器として知られた）連続可変比トランスミッションユニットを有する連続可変比トランスミッションを提供することが知られる。連続可変比トランスミッションユニットは、装置入力シャフトに接続され、変動器出力シャフトを有する。混合遊星歯車列は、装置入力から及び変動器入力から駆動力を受け取る。クラッチ又は他の制動要素を適当に使用することにより、装置は高歯車体制（a high-gearing regime）又は低歯車体制で作動することができる。同軸の装置入力シャフト及び出力シャフトを有する構成を開示するこのようなトランスミッションの例は、特開平６−１７４０３３号公報及び特開昭６２−２５５６５５号公報に示されている。
特開平６−１７４０３３号公報 特開昭６２−２５５６５５号公報

歯車の相互噛合により小さな動力損失が生じることは避けられない。それ故、効率を最大にするためには、特に「動力循環」モードにおける作動中に動力損失が事実上大きくなることのあるような混合遊星歯車列において、歯車噛合（gear meshes）の数を減少させるのが望ましい。

本出願人による英国特許出願第０２１２１８６．１号では、変動器出力シャフトに駆動可能（drivably）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、遊星キャリヤ上に装着され、入力サンギヤに駆動可能に係合する第１の遊星歯車とを有する混合遊星歯車列を提供することにより、この問題に対処している。第１の遊星歯車は装置入力シャフトと同軸的に配置された第１の中間の出力シャフトを駆動し、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。更に、第１の遊星歯車は制動要素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の遊星歯車列のための入力を提供する。
英国特許出願第０２１２１８６．１号明細書

変動器は、トランスミッションの最も低効率の要素であるが、比率適合によりエンジンを最適化でき、全体の経済性を改善することができる。しかし、これは最大のパワーにおいては不可能である。その理由は、これが１つのエンジン速度においてのみ生じるからである。動力損失が重要な場合、変動器の影響を排除し、一定の比で作動させることにより、最良効率のための可変比を犠牲にすることが有利なことがある。全体の結果は、トランスミッションを取り付けた車両のトップスピードの僅かな減少を回避できるかもしれないことである。

本発明の第１の態様によれば、装置入力シャフト及び装置出力シャフトと；装置入力シャフトに接続され、変動器出力シャフトを有する連続可変比トランスミッションユニット（変動器）と；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、変動器からの出力と；変動器出力シャフト及び装置入力シャフトに駆動可能に接続された入力を有し、第１の制動要素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混合遊星歯車列と；静止位置において混合遊星歯車列の出力を係止するようになった第２の制動要素と；を有することを特徴とする多重体制（multi-regime）連続可変比トランスミッション装置が提供される。

好ましくは、装置入力シャフト、装置出力シャフト及び変動器は互いに関して、及び、混合遊星歯車列の出力により駆動される第２の入力サンギヤを備えた第２の遊星歯車列に対して同軸的に配置され、第２の制動要素は静止位置において第２の遊星歯車列の入力サンギヤを選択的に係止（lock）するようになっている。好ましくは、トランスミッション装置は、混合遊星歯車列及び第２の遊星歯車列の入力サンギヤを接続する中間の歯車装置を有する。好ましくは、第２の遊星歯車列は遊星歯車に係合する第２のサンギヤを有する。好ましくは、サンギヤはトランスミッションケーシングに関して静止状態に保持され、第１の制動要素は第２の遊星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。

本発明の第２の態様によれば、前述のようなトランスミッション装置を作動させる方法であって、変動器からの出力が第１のクラッチを介して装置出力シャフトに接続され、かつ、混合遊星歯車列の出力がほぼ静止（stationary）する状態を検出する工程と；前記静止する位置において混合遊星歯車列の出力を係止（lock）するように第２の制動要素を適用する工程と；を有することを特徴とする方法が提供される。

単なる例として、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。まず図１を参照すると、無限可変比トランスミッション装置はトランスミッション入力シャフトＩと、トランスミッション出力シャフトＯとを有する。好ましくは既知のトロイダルレースローラ牽引形式（roller traction type）の変動器Ｖ及び高体制クラッチＨが、装置入力シャフトＩと装置出力シャフトＯとの間で接続される。トランスミッション入力シャフトＩ及び変動器Ｖの出力はまた混合遊星歯車セットＥに接続され、このセットの出力は低体制クラッチＬによりトランスミッション出力シャフトＯに選択的に接続できる。

しかし、遊星歯車セットＥの出力は、またクラッチＢの形をした別の制動要素によりトランスミッションケーシング４０に対して係止（lock）され得ることも観察できよう。混合遊星歯車セットＥの出力の１つの特徴は、ある変動器の比において、遊星歯車セットＥの出力が静止状態（トランスミッションが低体制（low regime）にある場合に、当業界で「歯車中立（geared neutral）」として知られる状態）にあることである。本発明の一般的な原理は、高体制クラッチ（high regime clutch）Ｈが係合し、低体制クラッチＬが係合解除された状態（即ち、トランスミッションが高体制にある状態）で、遊星歯車セットＥの出力が連続的に感知され、遊星歯車セットＥの出力がゼロ（又はゼロ近傍）になったときに、付加的なクラッチＢが係合して、遊星歯車セットの出力をゼロ回転で係止することである。係止クラッチＢは、低体制クラッチが係合した場合に歯車中立となるような比から変動器が移動するのを阻止する。

図２の構成は本発明の実施の形態を一層詳細に示す。連続可変比トランスミッション装置は、ユニットの各端部に１つずつ配置した２つのトロイダル状に溝を備えた入力ディスク１０と、入力ディスク１０の対応する１つに各々対面し、互いに対して回転する１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ような比で、入力ディスク１０からの駆動力を出力ディスク１２に伝達するために、入力ディスク１０及び出力ディスク１２の対向する面間で装着される。

入力ディスク１０は、装置入力シャフト１６に接続され、これにより駆動される。変動器は入力シャフト１６と同軸的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の混合遊星歯車列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は入力遊星歯車Ｐ１を担持し、この歯車はサンギヤＳ１に係合してこれにより駆動される。

各遊星歯車Ｐ１は第１及び第２の出力遊星歯車ＰＸ１、ＰＹ１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上に装着される。出力遊星歯車ＰＸ１は遊星歯車Ｐ１と同じであり、（入力サンギヤＳ１と同じ寸法の）出力サンギヤＳ２を介して、歯車列Ｅ１の総合出力を、装置入力シャフト１６と同軸的に配置された中間の出力シャフト２２に伝達する。中間の出力シャフトからの駆動力は高体制クラッチＨを介して装置出力シャフト２４へ選択的に伝達できる。

出力遊星歯車ＰＹ１は遊星歯車Ｐ１、ＰＸ１よりも小さな直径を有し、入力シャフト１６と同軸的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の単純な逆転遊星歯車セットＤ２の一層大きな直径の遊星歯車Ｐ２と噛み合う。遊星歯車Ｐ２は装置入力シャフト１６と同軸的に配置された第２の管状の中間出力シャフト３２に接続されたキャリヤＣ２上に装着され、このキャリヤは装置出力シャフト２４に接続される。

第２の遊星歯車セットＥ２の各遊星歯車Ｐ２は、キャリヤＣ２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の他端はトランスミッションケーシング４０に固定的に接続されたサンギヤ３６と噛み合う別の一層小さな遊星歯車ＰＸ２を担持する。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。

更に、管状の中間出力シャフト２８が上述の付加的なクラッチＢによりトランスミッションケーシング４０に対して選択的に制動できることが観察できよう。トランスミッションは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。

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。これにより、変動器Ｖの入力ディスク１０及び出力ディスク１２の双方からの入力を受け取る、歯車ＰＸ１、Ｓ２及びキャリヤＣ１により形成される第１の混合遊星歯車列の出力を、第１の遊星歯車セットＥ１の出力遊星歯車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へ伝達することができる。

第１の混合遊星歯車セットＥ１の他の出力遊星歯車ＰＹ１からの出力は、また第２の遊星歯車セットＥ２へ伝達される。低体制クラッチＬが係合解除されているため、出力は高体制ではキャリヤＣ２に伝達されない。

しかし、先に説明したように、（「歯車中立」として知られる）トランスミッションのある状態に対しては、管状の中間出力シャフト２８（即ち、混合遊星歯車セットＥ１の第２の出力）は回転しない。本発明は、歯車中立状態を検出し、歯車Ｓ１、Ｐ１、ＰＹ１、２６及びキャリヤＣ１により形成される第２の混合遊星歯車列の出力が静止しているような状態において、トランスミッションケーシング４０に対して中間出力シャフト２８を係止するようにクラッチＢを適用することにより、この状況を利用する。

この効果は、歯車中立に対応する一定の比率において変動器を有効に係止することである。次いで、パワーは、キャリヤＣ１及び対をなす歯車Ｓ２／ＰＸ１、２６／ＰＹ１により形成される第１の混合遊星歯車列を介して、一定の比率で入力シャフト１６から伝達される。

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を混合遊星歯車セットＥ１の出力遊星歯車ＰＸ１から隔離する。更に、低体制クラッチＬの係合により、第１の混合遊星歯車セットＥ１から第２の遊星歯車セットＥ２への出力駆動を、トランスミッションケーシング４０からの反力を提供することにより、第２の遊星歯車セットＥ２のキャリヤＣ２に伝達することができる。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移動又はその逆の移動はいわゆる「同期モード」において達成することができ、このモードにおいては、トランスミッションは、混合遊星歯車セットＥ１から通じる中間出力シャフト２２及び第２の遊星歯車セットＥ２から通じる第２の管状の中間出力シャフト３２が同じ（又はほぼ同じ）速度で回転するような状態において、作動する。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、両方のクラッチを暫らくの間同時に係合させ、次いで古い体制のクラッチを係合解除する。

低体制においては、混合遊星歯車セットＥ１内で活動的に係合している歯車は遊星歯車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遊星歯車列Ｅ１内で生じる損失を最小化することが観察できよう。

高体制作動においては、従来のトランスミッションよりも多くない噛み合いが存在する。しかし、本発明が環体即ちリングギヤを有しない混合遊星歯車セットＥ１の使用を許容することも認識すべきである。これは、トランスミッションの重量を減少させるばかりか、遊星歯車Ｐ１、ＰＸ１、ＰＹ１の相対寸法の選択に対する一層の融通性を許容する。これは次いで、要素の速度を減少させることができ、噛み合いの数を最少に減少させる。本発明は上述の実施の形態の詳細に限定されない。

本発明の一般的な原理を示す概略図である。 本発明に係るトランスミッションの実施の形態を示す概略図である。

Claims (8)

1. 多重体制連続可変比トランスミッション装置であって、
   装置入力シャフト及び装置出力シャフトと；
   装置入力シャフトに接続され、変動器出力シャフトを有する連続可変比トランスミッションユニット（変動器）と；
   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、変動器からの出力と；
   変動器出力シャフト及び装置入力シャフトに駆動可能に接続された入力を有し、第１の制動要素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混合遊星歯車列と；
   静止位置において混合遊星歯車列の出力を係止するようになった第２の制動要素と；
   を有することを特徴とするトランスミッション装置。
2. 前記装置入力シャフト、装置出力シャフト及び変動器が互いに関して、及び混合遊星歯車列の出力により駆動される第２の入力サンギヤを備えた第２の遊星歯車列に対して同軸的に配置され、第２の制動要素が静止位置において第２の遊星歯車列の入力サンギヤを選択的に係止することを特徴とする請求項１のトランスミッション装置。
3. 前記混合遊星歯車列及び第２の遊星歯車列の入力サンギヤを接続する中間の歯車装置を有することを特徴とする請求項２のトランスミッション装置。
4. 前記第２の遊星歯車列が遊星歯車に係合する第２のサンギヤを有することを特徴とする請求項２又は３のトランスミッション装置。
5. 前記第２のサンギヤがトランスミッションケーシングに関して静止状態に保持され、第１の制動要素が第２の遊星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４のトランスミッション装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のトランスミッション装置を作動させる方法であって、
   変動器からの出力が第１のクラッチを介して装置出力シャフトに接続され、かつ、混合遊星歯車列が実質上静止となるような状態を検出する工程と；
   静止位置において混合遊星歯車列の出力を係止するように第２の制動要素を適用する工程と；
   を有することを特徴とする方法。
7. 実質的に図面に関して説明し、図面に示したようなトランスミッション装置。
8. 実質的に図面に関して説明し、図面に示したようなトランスミッション装置を作動させる方法。

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