JP2008208927A - 無段変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力軸23及び出力軸24と、トロイダル型無段変速機13及び遊星歯車機構25と、第一、第二の動力伝達機構26、27と、第一、第二の両クラッチ46、47並びに後退用クラッチ18とを備える。このうちの遊星歯車機構25をシングルピニオン式のものとする。又、これと共に、各構成部材を適切に配置して、上記入力軸23から上記出力軸24に伝達される動力の一部が、常に上記トロイダル型無段変速機13をバイパスする様に構成する。
【選択図】図1
Description
尚、上記第一、第二のクラッチは、例えば上記入力軸と上記出力軸との間の減速比を大きくする場合に接続されてこの減速比を小さくする場合に接続を断たれる低速用クラッチと、この減速比を大きくする場合に接続を断たれてこの減速比を小さくする場合に接続される高速用クラッチとにより構成する。又、上記第一、第二の動力伝達機構は、例えば歯車式やスプロケット・チェン式の動力伝達機構を採用できる。
又、上記遊星歯車機構を、それぞれがキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、太陽歯車に噛合させると共にリング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式のものとする。そして、このシングルピニオン式の遊星歯車機構を、上記入力軸と同心に、且つ、この入力軸の周囲に配置する。
又、上記遊星歯車機構を構成する上記リング歯車と、上記トロイダル型無段変速機を構成する上記第一のディスクとを、上記第一の動力伝達機構を介して接続する。
又、同じく上記太陽歯車と、同じく上記第二のディスクとを、上記第二の動力伝達機構を介して接続する。
又、上記リング歯車の回転を、上記第一のクラッチを介して上記出力軸に伝達自在とする。
又、上記太陽歯車の回転を、上記第二のクラッチを介して上記出力軸に伝達自在とする。
更に、上記第一の動力伝達機構により接続された上記リング歯車と上記第一のディスクとの回転方向の関係と、上記第二の動力伝達機構により接続された上記太陽歯車と第二のディスクとの回転方向の関係とを、何れか一方を、回転方向が互いに同じである正転とし、同じく他方を、回転方向が互いに異なる反転(逆転)とする事により、上記両関係を互いに異ならせる。又、これと共に、上記遊星歯車機構を構成する上記太陽歯車と上記キャリアと上記リング歯車とを同方向に回転させる。
又、必要に応じて、上記遊星歯車機構を構成する遊星歯車を、軸方向寸法が長いものとする。即ち、請求項3に記載した様に、上記遊星歯車機構を、両端部にそれぞれ遊星歯車を設けた、(所謂ステップピニオンと呼ばれる)組み合わせ遊星歯車と、これら両端部の各遊星歯車にそれぞれ噛合する1対の太陽歯車とを有するものとする。そして、上記各組み合わせ遊星歯車を介して、上記トロイダル型無段変速機に動力を伝達する。
尚、軸方向寸法を許容できるのであれば、入力軸及び出力軸を、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に設置すると共に、遊星歯車機構を、上記入力軸及び上記出力軸と同心に配置する事もできる。この場合でも、トロイダル型無段変速機は、上記入力軸の側方に、この入力軸と平行に配置する。
図1は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の無段変速装置は、入力軸23及び出力軸24と、トロイダル型無段変速機13及び遊星歯車機構25と、第一、第二の動力伝達機構26、27と、第一、第二のクラッチ46、47と、逆転用遊星歯車機構に相当する後退用遊星歯車機構28と、逆転用クラッチに相当する後退用クラッチ18とを備える。
このうちの入力軸23及び出力軸24は、径方向に重畳する状態で、互いに同心に、且つ、相対回転自在に設置されている。この為に、上記入力軸23の周囲に、中空状の回転軸である上記出力軸24を配置している。逆に言えば、中空状の回転軸である上記出力軸24の内側に、上記入力軸23を配置している。
又、上記第一、第二の動力伝達機構26、27は、上記トロイダル型無段変速機13と上記遊星歯車機構25との間で動力を伝達する。
又、上記第一、第二のクラッチ46、47は、上記第一、第二の両動力伝達機構26、27による動力伝達状態を切り換えるものである。又、これら第一、第二のクラッチ46、47は、後述する様に、上記第一、第二の動力伝達機構26、27の減速比の設定に応じて、何れか一方のクラッチが低速用クラッチとなり、他方のクラッチが高速用クラッチとなる。
又、上記後退用遊星歯車機構28は、車両を後退させる(出力軸24の回転方向を逆転させる)為のものである。
更に、上記後退用クラッチ18は、車両の後退時(出力軸24の逆転時)に接続されるものである。
この様な第一のモードでは、前記遊星歯車機構25を構成するリング歯車34から動力が取り出され、上記第一のクラッチ46を介して、前記出力軸24に取り出される。この様な第一のモード状態での動力の伝達経路は、次の通りである。
駆動源(エンジン)の動力は、前記入力軸23により、先ず、上記遊星歯車機構25を構成する前記キャリア31に入力される。
このキャリア31に入力された動力は、下記の(A) に示す、前記トロイダル型無段変速機13を通過しない経路と、同じく(B) に示す、このトロイダル型無段変速機13を通過する経路との、2つの経路に分割される(所謂パワースプリット状態になる)。
(A) 駆動源(エンジン)→入力軸23→キャリア31→遊星歯車32、32(32a、32a)→リング歯車34
(B) 駆動源(エンジン)→入力軸23→キャリア31→遊星歯車32、32(32b、32b)→他方の太陽歯車33b→第二の動力伝達機構27→外側ディスク29、29→パワーローラ6、6→内側ディスク30→第一の動力伝達機構26→第一の中空回転軸37→リング歯車34
et/m =Nout /Nin={ig ・(ipg+1)・ev }/(isp+ipg・ig ・ev ) −−− (1)
この(1) 式中の符号の意味は、下記の通りである。
Nout :出力軸24の回転速度(=リング歯車34の回転速度)
Nin:入力軸23の回転速度(=キャリア31の回転速度)
ipg:遊星歯車機構25の減速比(=Zr1/Zs1=リング歯車34の歯数/太陽歯車33aの歯数)
ig :第一の動力伝達機構26の減速比(=Zg2/Zgl=歯車36の歯数/歯車35の歯数)
isp:第二の動力伝達機構27の減速比(=Zsp2 /Zspl =スプロケット40の歯数/スプロケット39の歯数)
ev :トロイダル型無段変速機13の変速度比(増速比)
この様な第二のモードでは、前記遊星歯車機構25を構成する一方の太陽歯車33aから動力が取り出され、上記第二のクラッチ47を介して、前記出力軸24に取り出される。この様な第二のモード状態での動力の伝達経路は、次の通りである。
駆動源(エンジン)の動力は、前記入力軸23により、先ず、上記遊星歯車機構25を構成する前記キャリア31に入力される。
(C) 駆動源(エンジン)→入力軸23→キャリア31→遊星歯車32、32(32a、32a)→一方の太陽歯車33a
(D) 駆動源(エンジン)→入力軸23→キャリア31→遊星歯車32、32(32a、32a)→リング歯車34→第一の動力伝達機構26→内側ディスク30→パワーローラ6、6→外側ディスク29、29→第二の動力伝達機構27→他方の太陽歯車33b→遊星歯車32、32(32b、32b→32a、32a)→一方の太陽歯車33a
et/m =Nout /Nin={isp・(ipg+1)}/(isp+ipg・ig ・ev ) −−− (2)
Nout :出力軸24の回転速度(=一方の太陽歯車33aの回転速度=他方の太陽歯車33bの回転速度)
ここで、上記リング歯車34の回転速度Nr は、前記(1) 式から、次の(3) 式で表せる。
Nr =[{ig ・(ipg+1)・ev }/(isp+ipg・ig ・ev )]・Nin −−−(3)
又、上記太陽歯車33a(33b)の回転速度Ns は、上記(2) 式から、次の(4) 式で表せる。
Ns =[{isp・(ipg+1)}/(isp+ipg・ig ・ev )]・Nin −−− (4)
ev =isp/ig −−− (5)
従って、上記第一の動力伝達機構26の減速比ig と上記第二の動力伝達機構27の減速比ispとの比が、上記トロイダル型無段変速機13が実現できる変速度比(増速比)ev の範囲内にならないと、モード切換の前後で無段変速装置全体の変速比が不連続になり、モード切換を滑らかに行なえなくなる。又、上記第一の動力伝達機構26の減速比ig と上記第二の動力伝達機構27の減速比ispとの値に応じて、上記モード切換ポイントを、1よりも大きくしたり、同じく小さくしたりできる。即ち、上記第一の動力伝達機構26の減速比ig と上記第二の動力伝達機構27の減速比ispとの設定により、上記モード切換を、上記トロイダル型無段変速機13の変速度比が増速側の状態で行なうか、或は減速側の状態で行なうかを選択できる。
この状態では、駆動源(エンジン)から前記入力軸23に伝えられた動力は、上記トロイダル型無段変速機13を介さずに、前記後退用遊星歯車機構28を構成する太陽歯車44に入力される。そして、この太陽歯車44に入力された動力が、上記後退用遊星歯車機構28の働きにより回転方向を変換されると共に減速され、前記出力軸24に取り出される。
et/m =Nout /Nin=1/ir −−− (6)
ir :後退用遊星歯車機構28の減速比(=Zr2/Zs2=リング歯車42の歯数/太陽歯車44の歯数)
この様な後退モード状態では、上記トロイダル型無段変速機13が動力を伝達しない為、このトロイダル型無段変速機13を通過するトルクは、各部の摩擦に基づいて生じる僅少なトルクを除き、実質上ゼロになる。
先ず、遊星歯車機構25の変速度比(減速比)ipg、及び、第一、第二の動力伝達機構26、27の変速度比(減速比)ig 、isp、後退用遊星歯車機構28の変速度比(減速比)ir に就いて、次の様に規制する。
ipg=2.5
ig =0.7
isp=1.54
ir =2
ここで、前記(5) 式より、モード切換ポイントはev =2.2となる。そこで、トロイダル型無段変速機13の変速度比(増速比)の幅を0.4〜2.2とする。
Nout =Nin/ir =Nin/2
遊星歯車機構25の変速度比(減速比)ipg、及び、第一、第二の動力伝達機構26、27の変速度比(減速比)ig 、isp、後退用遊星歯車機構28の変速度比(減速比)ir 、モード切換ポイント、トロイダル型無段変速機13の変速度比(増速比)の幅に就いて、次の様に規制する。
ipg=2.5
ig =1.666
isp=0.666
ir =2
モード切換ポイント:ev =0.4
トロイダル型無段変速機13の変速度比(増速比)の幅:0.4〜2.2
前述した実施例1の場合は、モード切換ポイントが、トロイダル型無段変速機が実現できる変速度比(増速比)のうちの増速側(最大増速状態:2.2)に設定されていたのに対して、本実施例(実施例2)の場合には、これとは逆に減速側(最大減速状態:0.4)に設定されている。
図7は、本発明の実施の形態の第2例を示している。前述した第1例の場合には、遊星歯車機構25を構成するリング歯車34と内側ディスク30とを、歯車式の第一の動力伝達機構26により接続すると共に、同じく太陽歯車33a、33bと両外側ディスク29、29とを、スプロケット式の第二の動力伝達機構27により接続している。言い換えれば、上記リング歯車34と第一の動力伝達機構26を介して接続される第一のディスクが、上記内側ディスク30となり、上記太陽歯車33a、33bと第二の動力伝達機構27を介して接続される第二のディスクが、上記両外側ディスク29、29となる。これに対して、本例の場合には、遊星歯車機構25を構成するリング歯車34と両外側ディスク29、29とを歯車式の第一の動力伝達機構26により接続すると共に、同じく太陽歯車33a、33bと内側ディスク30とを、スプロケット式の第二の動力伝達機構27により接続している。言い換えれば、上記リング歯車34と第一の動力伝達機構26を介して接続される第一のディスクが、上記両外側ディスク29、29となり、上記太陽歯車33a、33bと第二の動力伝達機構27を介して接続される第二のディスクが、上記内側ディスク30となる。
その他の構成及び作用は、前述した第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
2 入力側ディスク
3 ボールスプライン
4 出力歯車
5 出力側ディスク
6 パワーローラ
7 トラニオン
8 支持軸
9 駆動軸
10 押圧装置
11 入力軸
12 出力軸
13 トロイダル型無段変速機
14 遊星歯車機構
15 発進クラッチ
16 高速用クラッチ
17 低速用クラッチ
18 後退用クラッチ
19 リング歯車
20 キャリア
21 太陽歯車
22 駆動源
23 入力軸
24 出力軸
25 遊星歯車機構
26 第一の動力伝達機構
27、27a 第二の動力伝達機構
28 後退用遊星歯車機構
29 外側ディスク
30 内側ディスク
31 キャリア
32、32a、32b 遊星歯車
33、33a、33b 太陽歯車
34 リング歯車
35 歯車
36 歯車
37 第一の中空伝達軸
38、38a 第二の中空伝達軸
39、39a スプロケット
40、40a スプロケット
41、41a チェン
42 リング歯車
43 キャリア
44 太陽歯車
45 遊星歯車
46 第一のクラッチ
47 第二のクラッチ
48 出力歯車
49 デファレンシャルギヤ
50 遊星歯車
51a、51b 遊星歯車素子
52 駆動軸
Claims (3)
- 入力軸と、出力軸と、トロイダル型無段変速機と、遊星歯車機構と、これらトロイダル型無段変速機と遊星歯車機構との間で動力を伝達させる第一、第二の動力伝達機構と、これら第一、第二の動力伝達機構による動力伝達状態を切り換える第一、第二のクラッチとを備え、このうちのトロイダル型無段変速機は、互いに同心に、且つ、相対回転自在に配置された第一、第二のディスクと、互いに対向するこれら第一、第二のディスクの内側面同士の間に挟持されてこれら第一、第二のディスク同士の間で動力を伝達する複数のパワーローラとを備えたものである無段変速装置に於いて、
上記トロイダル型無段変速機は、上記入力軸の側方に、この入力軸と平行に配置されており、
上記遊星歯車機構は、それぞれがキャリアに回転自在に支持された遊星歯車を、太陽歯車に噛合させると共にリング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式のものとすると共に、上記入力軸と同心に、且つ、この入力軸の周囲に配置されており、
駆動源から上記入力軸に入力された動力を、上記遊星歯車機構を構成する上記キャリアに、上記トロイダル型無段変速機を介する事なく直接入力しており、
上記遊星歯車機構を構成する上記リング歯車と、上記トロイダル型無段変速機を構成する上記第一のディスクとを、上記第一の動力伝達機構を介して接続しており、
同じく上記太陽歯車と、同じく上記第二のディスクとを、上記第二の動力伝達機構を介して接続しており、
上記リング歯車の回転を、上記第一のクラッチを介して上記出力軸に伝達自在としており、
上記太陽歯車の回転を、上記第二のクラッチを介して上記出力軸に伝達自在としており、
上記第一の動力伝達機構により接続された上記リング歯車と上記第一のディスクとの回転方向の関係と、上記第二の動力伝達機構により接続された上記太陽歯車と第二のディスクとの回転方向の関係とを、何れか一方を回転方向が互いに同じである正転とし、同じく他方を回転方向が互いに異なる反転とする事により、上記両関係を互いに異ならせると共に、上記遊星歯車機構を構成する上記太陽歯車と上記キャリアと上記リング歯車とを同方向に回転させる
事を特徴とする無段変速装置。 - 出力軸の回転方向を逆転させる為の逆転用遊星歯車機構と、逆転時に接続される逆転用クラッチとを有する、請求項1に記載した無段変速装置。
- 遊星歯車機構は、両端部にそれぞれ遊星歯車を設けた組み合わせ遊星歯車と、これら両端部の各遊星歯車にそれぞれ噛合する1対の太陽歯車とを有するものであり、上記各組み合わせ遊星歯車を介してトロイダル型無段変速機に動力を伝達する、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した無段変速装置。
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