JP2009299716A - 無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の低減とコンパクト化を実現可能な無段変速機を提供する。
【解決手段】無段変速機は、車両に搭載される無段変速機であって、回転力が入力されるプライマリシャフト２１０と、プライマリシャフト２１０に取り付けられたプライマリプーリ２３０と、回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフト２２０と、セカンダリシャフト２２０に取り付けられたセカンダリプーリ２４０と、プライマリプーリ２２０およびセカンダリプーリ２４０に巻き掛けられたベルト２５０と、セカンダリシャフト２２０から出力された回転力が伝達されるディファレンシャル機構７００と、車両の後進時のみベルト２５０の外周側からベルト２５０と係合し、ベルト２５０の回転力をディファレンシャル機構７００に向けて出力するベルト噛合要素８００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速機に関し、特に、車両に搭載される無段変速機に関する。

ベルト式の無段変速機が従来から知られている。たとえば、特開平２−２８３９５８号公報（特許文献１）には、トルクコンバータとプライマリプーリとの間に設けられたプラネタリギヤによって前後進を切換える無段変速機が示されている。

また、特開２００７−３２７５５４号公報（特許文献２）には、前進時にはベルトによる伝動を行ない、後進時にはベルトを介さずに伝動を行なう無段変速機が記載されている。
特開平２−２８３９５８号公報 特開２００７−３２７５５４号公報

特許文献１に記載の無段変速機では、使用頻度の低い後進時にのみ使用するために、トルクコンバータとプライマリプーリとの間にプラネタリギヤおよび係合要素を設けており、スペース効率が悪いという問題がある。

他方、特許文献２に記載の無段変速機では、トルクコンバータとプライマリプーリとの間のプラネタリギヤおよび係合要素を省略可能となるものの、後進時に可動シーブを大きく動かす必要があり、機構が複雑になる。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、部品点数の低減とコンパクト化を実現可能な無段変速機を提供することにある。

本発明に係る無段変速機は、車両に搭載される無段変速機であって、回転力が入力されるプライマリシャフトと、プライマリシャフトに取り付けられたプライマリプーリと、回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフトと、セカンダリシャフトに取り付けられたセカンダリプーリと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリに巻き掛けられた巻掛部材と、セカンダリシャフトから出力された回転力が伝達されるディファレンシャル機構と、車両の後進時のみ巻掛部材の外周側から該巻掛部材と係合し、該巻掛部材の回転力をディファレンシャル機構に向けて出力する噛合部材とを備える。

上記構成によれば、車両の後進時のみ巻掛部材の外周側から該巻掛部材と係合し、該巻掛部材の回転力をディファレンシャル機構に向けて出力する噛合部材を設けることにより、簡単な機構でトルクコンバータとプライマリプーリとの間のプラネタリギヤおよび係合要素を省略することができる。したがって、無段変速機の部品点数を低減するとともに、無段変速機をコンパクト化することができる。

好ましくは、上記無段変速機において、プライマリプーリおよびセカンダリプーリは、車両の後進時において、車両の前進時における最減速比時の状態よりもさらに減速した状態を実現する。

このようにすることで、セカンダリプーリ上において巻掛部材を外周側にシフトさせ、セカンダリプーリの外周上において巻掛部材と噛合部材とを係合させることができる。この結果、巻掛部材の回転力を後進方向に反転させてディファレンシャル機構に伝達することができる。

より具体的な一例として、上記無段変速機は、車両の前進時に接続されるクラッチ機構をさらに備え、クラッチ機構は、無段変速機の動力伝達経路において、プライマリプーリおよびセカンダリプーリに対してディファレンシャル機構側に設けられる。

なお、本願明細書において、「車両の前進時」または「車両の後進時」とは、無段変速機が車両を前進可能または後進可能な状態に設定されていることを意味し、実際に車両が前進または後進していることを意味するものではない。

本発明によれば、無段変速機において、部品点数の低減とコンパクト化を図ることができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る無段変速機の構成を示す図である。図１を参照して、ベルト式の無段変速機は、車両に搭載される。無段変速機は、基本的な構成として、トルクコンバータ１００と、変速機構部２００と、前進クラッチ３００と、ギヤ４００，５００と、デフピニオンギヤ６００と、ディファレンシャル機構７００と、ベルト噛合要素８００と、ギヤ９００とを含む。

トルクコンバータ１００は、内燃機関からの回転力を変速機構部２００に伝達する。変速機構部２００は、内燃機関から回転力が入力される駆動側のプライマリシャフト２１０と、回転力を出力する従動側のセカンダリシャフト２２０と、プライマリシャフト２１０に設けられたプライマリプーリ２３０と、セカンダリシャフト２２０に設けられたセカンダリプーリ２４０と、ベルト２５０とを含む。プライマリシャフト２１０とセカンダリシャフト２２０とは、互いに間隔を隔てて平行に配置されている。変速機構部２００は、プライマリシャフト２１０の回転数とセカンダリシャフト２２０の回転数との比率、すなわち変速比を無段階に（連続的に）変化させる。

ディファレンシャル機構７００は、変速機構部２００に対して相互に動力伝達可能に設けられている。変速機構部２００からの動力伝達を受けたディファレンシャル機構７００は、車両旋回時の左右車輪の回転速度を変えながら、両輪に均等な駆動力を伝達する。

車両の前進時には、ディファレンシャル機構７００は、デフピニオンギヤ６００、ギヤ５００，４００および前進クラッチ３００を介してセカンダリシャフト２２０に連結されている。

他方、車両の後進時には、ディファレンシャル機構７００は、デフピニオンギヤ６００、ギヤ９００およびベルト噛合要素８００を介してベルト２５０に連結されている。

次に、図２，図３を用いて、変速機構部２００による変速作用について説明する、図２は、無段変速機の最減速比時の状態を示し、図３は、無段変速機の最増速比時の状態を示す。図２および図３を参照して、プライマリプーリ２３０は、プライマリシャフト２１０とともに、仮想軸であるプライマリシャフト２１０の中心軸を中心に回転する。プライマリプーリ２３０は、固定シーブ２３１と、可動シーブ２３２と、可動シーブ２３２を固定シーブ２３１に対して進退可能に駆動する油圧アクチュエータ２３３とを含む。

セカンダリプーリ２４０は、セカンダリシャフト２２０とともに、仮想軸であるセカンダリシャフト２２０の中心軸を中心に回転する。セカンダリプーリ２４０は、固定シーブ２４１と、可動シーブ２４２と、可動シーブ２４２を固定シーブ２４１に対して進退可能に駆動する油圧アクチュエータ２４３とを含む。

固定シーブ２３１，２４１は、それぞれ、プライマリシャフト２１０およびセカンダリシャフト２２０に固定されており、プライマリシャフト２１０，２２０に対して周方向および軸方向に移動しないように固定されている。固定シーブ２３１，２４１と可動シーブ２３２，２４２との間には、Ｖ字状のプーリ溝２３４，２４４が形成されている。油圧アクチュエータ２３３，２４３は、可動シーブ２３２，２４２を固定シーブ２３１，２４１に対して近接させたり、離間させたりすることで、プーリ溝２３４，２４４の溝幅を変化させる。これにより、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０に対するベルト２５０の巻き掛け半径（有効係り径）が大小に変化し、変速が実行される。

図４は、比較例に係る無段変速機の構成を示す図である。図４を参照して、比較例に係る無段変速機は、基本的な構成として、トルクコンバータ１００Ａと、変速機構部２００Ａと、前進クラッチ３００Ａと、ギヤ４００Ａ，５００Ａと、デフピニオンギヤ６００Ａと、ディファレンシャル機構７００Ａとを含む点で、本実施の形態に係る無段変速機と共通している。また、本比較例に係る無段変速機は、変速機構部２００Ａの構成部品として、プライマリシャフト２１０Ａ、セカンダリシャフト２２０Ａ、プライマリプーリ２３０Ａ、セカンダリプーリ２４０Ａおよびベルト２５０Ａを含み、変速機構部２００Ａが変速比を無段階に変化させる点でも、本実施の形態に係る無段変速機と共通している。

図４に示す比較例では、上記以外の構成として、トルクコンバータ１００Ａとプライマリプーリ２３０Ａとの間に、ブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃを設けている。車両の前進時には、前進クラッチ３００Ａを係合、ブレーキ３００Ｂを開放とする。他方、車両の後進時には、前進クラッチ３００Ａを開放、ブレーキ３００Ｂを係合とする。これにより、前進／後進の切換えを行なうことができる。

しかしながら、図４のような無段変速機では、トルクコンバータ１００Ａとプライマリプーリ２３０Ａとの間に、前進クラッチ３００Ａ、ブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃを設けることが必須であるため、この部分のスペースの利用が制約される。

これに対し、本実施の形態に係る無段変速機では、図１に示すように、車両の後進時にのみベルト２５０の外周側からベルト２５０と係合するベルト噛合要素８００を設けている。すなわち、本実施の形態に係る無段変速機では、車両の後進時に、車両の前進時における最減速比時の状態（図２の状態）よりもさらに減速した状態とする。これにより、セカンダリプーリ２４０上においてベルト２５０がさらに外周側にシフトし、ベルト２５０の外周面とベルト噛合要素８００とが係合する。これにより、ベルト２５０の回転力がベルト噛合要素８００に伝達される。ベルト噛合要素８００に伝達された回転力は、ギヤ９００およびデフピニオンギヤ６００を介して、前進時とは逆向きの回転力として、ディファレンシャル機構７００に伝達される。なお、この際、前進クラッチ３００は開放されている。

上記のようにすることで、トルクコンバータ１００とプライマリプーリ２３０との間に位置するブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃ（図４参照）を省略するとともに、前進クラッチ３００をセカンダリプーリ２４０よりもディファレンシャル機構７００側に設けることができる。このように、本実施の形態に係る無段変速機によれば、車両の後進時にのみベルト２５０の外周側からベルト２５０と係合し、ベルト２５０の回転力をディファレンシャル機構７００に向けて出力するベルト噛合要素８００を設けることにより、図４の比較例においてトルクコンバータ１００Ａとプライマリプーリ２３０Ａとの間に設けられる前進クラッチ３００Ａ、ブレーキ３００Ｂおよびプラネタリギヤ３００Ｃを省略または他の部分へ移動させることができる。したがって、無段変速機の部品点数を低減するとともに、無段変速機をコンパクト化することができる。

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る無段変速機は、車両に搭載される無段変速機であって、回転力が入力されるプライマリシャフト２１０と、プライマリシャフト２１０に取り付けられたプライマリプーリ２３０と、回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフト２２０と、セカンダリシャフト２２０に取り付けられたセカンダリプーリ２４０と、プライマリプーリ２２０およびセカンダリプーリ２４０に巻き掛けられた「巻掛部材」としてのベルト２５０と、セカンダリシャフト２２０から出力された回転力が伝達されるディファレンシャル機構７００と、車両の後進時のみベルト２５０の外周側からベルト２５０と係合し、ベルト２５０の回転力をディファレンシャル機構７００に向けて出力する「噛合部材」としてのベルト噛合要素８００とを備える。

より具体的には、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０は、車両の後進時において、車両の前進時における最減速比時の状態よりもさらに減速した状態を実現する。そして、セカンダリプーリ２４０上においてベルト２５０を外周側にシフトさせ、セカンダリプーリ２４０の外周上においてベルト２５０とベルト噛合要素８００とを係合させることができる。この結果、ベルト２５０の回転力を後進方向に反転させてディファレンシャル機構７００に伝達することができる。

なお、無段変速機には、車両の前進時に接続される「クラッチ機構」としての前進クラッチ３００が設けられている。前進クラッチ３００は、無段変速機の動力伝達経路において、プライマリプーリ２３０およびセカンダリプーリ２４０に対してディファレンシャル機構７００側に設けられている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係る車両の無段変速機の構成を示す図である。 図１に示す無段変速機の最減速比時の状態を示す図である。 図１に示す無段変速機の最増速比時の状態を示す図である。 比較例に係る車両の無段変速機の構成を示す図である。

符号の説明

１ 無段変速機、１００，１００Ａ トルクコンバータ、２００，２００Ａ 変速機構部、２１０，２１０Ａ プライマリシャフト、２２０，２２０Ａ セカンダリシャフト、２３０，２３０Ａ プライマリプーリ、２３１ 固定シーブ、２３２ 可動シーブ、２３３ 油圧アクチュエータ、２３４ プーリ溝、２４０，２４０Ａ セカンダリプーリ、２４１ 固定シーブ、２４２ 可動シーブ、２４３ 油圧アクチュエータ、２４４ プーリ溝、２５０，２５０Ａ ベルト、３００，３００Ａ 前進クラッチ、３００Ｂ ブレーキ機構、３００Ｃ プラネタリギヤ、４００，４００Ａ，５００，５００Ａ ギヤ、６００，６００Ａ デフピニオンギヤ、７００，７００Ａ ディファレンシャル機構、８００ ベルト噛合要素、９００ ギヤ。

Claims (4)

1. 車両に搭載される無段変速機であって、
   回転力が入力されるプライマリシャフトと、
   前記プライマリシャフトに取り付けられたプライマリプーリと、
   前記回転力を減速して出力可能なセカンダリシャフトと、
   前記セカンダリシャフトに取り付けられたセカンダリプーリと、
   前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに巻き掛けられた巻掛部材と、
   前記セカンダリシャフトから出力された回転力が伝達されるディファレンシャル機構と、
   前記車両の後進時のみ前記巻掛部材の外周側から該巻掛部材と係合し、該巻掛部材の回転力を前記ディファレンシャル機構に向けて出力する噛合部材とを備えた、無段変速機。
2. 前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリは、前記車両の後進時において、前記車両の前進時における最減速比時の状態よりもさらに減速した状態を実現する、請求項１に記載の無段変速機。
3. 前記車両の前進時に接続されるクラッチ機構をさらに備え、
   前記クラッチ機構は、前記無段変速機の動力伝達経路において、前記プライマリプーリおよび前記セカンダリプーリに対して前記ディファレンシャル機構側に設けられる、請求項２に記載の無段変速機。
4. 前記噛合部材は、前記セカンダリプーリの外周上において前記巻掛部材と係合する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の無段変速機。

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